CN103524038A - 光学玻璃、光学元件及预成型体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学玻璃、和使用其的预成型体及光学元件，所述光学玻璃具有所期望的高折射率及阿贝数，且能减少加压成型时的玻璃的破裂或裂纹，进而能提高光学元件的生产率。所述光学玻璃含有P⁵⁺及Al³⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分，折射率(nd)为1.50以上，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)为1500×10^-7K^-1以下。

Description

光学玻璃、光学元件及预成型体

技术领域

本发明涉及光学玻璃、光学元件及预成型体。

背景技术

近年来，使用光学系统的机器的数字化及高精密化迅速发展，对以数码相机、摄像机等摄影设备为代表的各种光学设备中使用的透镜等光学元件的高精度化及轻质化的要求日趋强烈。

特别是利用磨削、研磨法制作非球面透镜的成本高、效率低，因此作为非球面透镜的制造方法，将玻璃坯或玻璃块切断·研磨，使得到的预成型体材料加热软化，利用具有高精度的面的成型模将其进行加压成型，由此省略磨削·研磨工序，实现低成本·大量生产。

作为能够用于上述加压成型的光学玻璃中，特别是对能够实现光学元件的薄型化和轻质化的、具有高折射率(nd)和高阿贝数(νd)的玻璃的需求非常高。作为上述高折射率、低分散玻璃，例如作为具有1.50以上的折射率的光学玻璃，已知有以专利文献1～5为代表的玻璃。

【专利文献1】日本特开2008-137877号公报

【专利文献2】日本特开2009-256149号公报

【专利文献3】日本特开2010-235429号公报

【专利文献4】日本特开2012-001422号公报

【专利文献5】日本特开2012-012282号公报

发明内容

然而，对于专利文献1～5中记载的光学玻璃，进行加压成型时多数情况下发生玻璃破裂或裂纹。此处，对于加压成型后产生破裂或裂纹的玻璃，已经无法用作光学元件。因此，期望开发出加压成型时的破裂或裂纹得以减少的光学玻璃。

本发明是鉴于上述问题完成的，其目的在于提供一种光学玻璃、和使用其的预成型体及光学元件，所述光学玻璃具有所期望的高折射率及阿贝数、且能减少加压成型时的玻璃的破裂或裂纹、进而能提高光学元件的生产率。

本发明人等为了解决上述课题，进行了深入的研究，从而完成了本发明。具体而言，本发明提供以下方案。

(1)一种光学玻璃，所述光学玻璃含有P⁵⁺及Al³⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分，折射率(nd)为1.50以上，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)为1500×10^-7K^-1以下。

(2)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，含有20.0～55.0％的P⁵⁺、5.0～30.0％的Al³⁺，Ca²⁺的含量为0～30.0％。

(3)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Sr²⁺的含有率为0～25.0％。

(4)如(1)所述的光学玻璃，其中，进一步含有Ca²⁺及Sr²⁺作为阳离子成分。

(5)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，含有20.0～55.0％的P⁵⁺、5.0～30.0％的Al³⁺、0.1～30.0％的Ca^{2 +}及0.1～25.0％的Sr²⁺。

(6)如(1)所述的光学玻璃，其中，P⁵⁺含有率及Al³⁺含有率的总量(阳离子％)为30.0％以上～65.0％以下。

(7)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Ba²⁺的含有率为45.0％以下。

(8)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Ca²⁺含有率相对于Sr²⁺含有率之比(Ca²⁺/Sr²⁺)为0.50以上。

(9)如(1)所述的光学玻璃，其中，Ca²⁺含有率及Ba²⁺含有率的总量(阳离子％)为10.0％以上～60.0％以下。

(10)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Mg²⁺的含有率为30.0％以下。

(11)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Mg²⁺含有率相对于Sr²⁺含有率之比(Mg²⁺/Sr²⁺)为5.00以下。

(12)如(1)所述的光学玻璃，其中，碱土金属的总含有率(R^{2 +}：阳离子％)为30.0～70.0％。

(13)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Li⁺的含有率为10.0％以下。

(14)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

La³⁺的含有率为0～10.0％，

Gd³⁺的含有率为0～10.0％，

Y³⁺的含有率为0～10.0％，

Yb³⁺的含有率为0～10.0％。

(15)如(1)所述的光学玻璃，其中，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb^{3 +}的总含有率(Ln³⁺：阳离子％)为0～20.0％。

(16)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Na⁺的含有率为0～10.0％，

K⁺的含有率为0～10.0％。

(17)如(1)所述的光学玻璃，其中，碱金属的总含有率(Rn⁺：阳离子％)为20.0％以下。

(18)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Si⁴⁺的含有率为0～10.0％，

B³⁺的含有率为0～15.0％，

Zn²⁺的含有率为0～30.0％，

Ti⁴⁺的含有率为0～10.0％，

Nb⁵⁺的含有率为0～10.0％，

W⁶⁺的含有率为0～10.0％，

Zr⁴⁺的含有率为0～10.0％，

Ta⁵⁺的含有率为0～10.0％，

Ge⁴⁺的含有率为0～10.0％，

Bi³⁺的含有率为0～10.0％，

Te⁴⁺的含有率为0～15.0％。

(19)如(1)所述的光学玻璃，其中，以阴离子％(摩尔％)表示，

F^-的含有率为20.0～70.0％，

O^2-的含有率为30.0～80.0％。

(20)如(1)所述的光学玻璃，具有60以上的阿贝数(vd)。

(21)一种光学元件，是由(1)至(20)中任一项所述的光学玻璃形成的。

(22)一种用于研磨加工及/或精密加压成型的预成型体，是由(1)至(20)中任一项所述的光学玻璃形成的。

(23)一种光学元件，是对(22)所述的预成型体进行精密加压形成的。

根据本发明，可以提供一种具有所期望的高折射率及阿贝数、加压成型后的玻璃不易产生破裂或裂纹、进而能提高光学元件的生产率的光学玻璃、和使用其的预成型体及光学元件。

具体实施方式

本发明的第1光学玻璃满足下述要件：含有P⁵⁺及Al³⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分，折射率(nd)为1.50以上，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)为1500×10^-7K^-1以下。。

另外，本发明的第2光学玻璃含有P⁵⁺、Al³⁺、Ca²⁺及Sr²⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分，折射率(nd)为1.50以上，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)为1500×10^-7K^-1以下。

对于本发明的光学玻璃，通过在上述第1及第2光学玻璃的构成中组合其他成分的含量，可以得到所期望的高折射率及阿贝数，且即使在高于玻璃化温度的温度下加热并进行加压成型，加压成型后的玻璃也不易破裂，也不易产生裂纹。因此，可以实现光学元件的薄型化或轻质化，同时特别是能够减少在光学元件的制作工序中、由于将玻璃进行加压成型工序而破裂或产生裂纹的玻璃，由此可以提高光学元件的生产率。

以下对本发明的光学玻璃进行说明。本发明不限定于以下方案，可以在本发明的目的的范围内进行适当变更而实施。需要说明的是，对于重复说明之处，有时省略说明，但不限定发明的主旨。

<玻璃成分>

对构成本发明的光学玻璃的各成分进行说明。

本说明书中，在没有特别说明的情况下，各成分的含有率均以基于摩尔比的阳离子％或阴离子％进行表示。此处，“阳离子％”及“阴离子％”(以下有时记作“阳离子％(摩尔％)”及“阴离子％(摩尔％)”)为如下地表示玻璃中含有的各成分的含有率的组成：将本发明的光学玻璃的玻璃构成成分分为阳离子成分及阴离子成分，分别地将总比例作为100摩尔％，表示玻璃中含有的各成分的含有率的组成。

需要说明的是，各成分的离子价只是为了方便而使用代表值，因而不与其他离子价的物质相区别。存在于光学玻璃中的各成分的离子价有可能为代表值以外的离子价。例如，由于P通常以离子价为5价的状态存在于玻璃中，所以本说明书中表示为“P⁵⁺”，但有以其他离子价的状态存在的可能性。如上所述，严格地说，即使以其他离子价的状态存在，在本说明书中，也作为各成分以代表值的离子价存在于玻璃中的情况处理。

[关于阳离子成分]

由于P⁵⁺为玻璃形成成分，所以作为必需成分应含有超过0％。特别是通过含有20.0％以上的P⁵⁺，可以提高玻璃的耐失透性。因此，P⁵⁺的含有率的下限优选为20.0％，较优选为25.0％，更优选为28.0％。

另一方面，通过使P⁵⁺的含量为55.0％以下，可以降低玻璃的线膨胀系数的最大值，且可以抑制由P⁵⁺导致的折射率、阿贝数的降低。因此，P⁵⁺的含有率的上限优选为55.0％，较优选为50.0％，更优选为45.0％，进一步优选为42.0％，进一步优选为39.0％，进一步优选为37.0％。特别是在第2光学玻璃中，P⁵⁺的含有率的上限也可以为36.0％。

P⁵⁺可以使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、Zn(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作为原料。

通过含有超过0％的Al³⁺，有助于形成玻璃的微细结构的骨架，所以Al³⁺为可以提高耐失透性的必需成分。因此，Al³⁺的含有率的下限优选为超过0％，较优选为5.0％，更优选为6.0％，进一步优选为8.0％，进一步优选为10.0％。特别是在第2光学玻璃中，Al³⁺的含有率的下限也可以为11.0％。

另一方面，通过使Al³⁺的含量为30.0％以下，可以降低玻璃的线膨胀系数的最大值，且可以抑制由Al³⁺导致的折射率、阿贝数的降低。因此，Al³⁺的含有率的上限优选为30.0％，较优选为28.0％，更优选为25.0％，进一步优选为20.0％，进一步优选为16.0％。

Al³⁺可以使用Al(PO₃)₃、AlF₃、Al₂O₃等作为原料。

Ca²⁺为含有超过0％时能够减小玻璃的线膨胀系数的最大值、能够提高玻璃的耐失透性的成分。特别是在第2光学玻璃中，含有Ca^{2 +}作为必需成分。因此，Ca²⁺的含有率的下限优选超过0％，较优选为0.1％，更优选为5.5％，进一步优选为10.0％，进一步优选为12.0％。

另一方面，通过使Ca²⁺的含有率为30.0％以下，可以抑制由含有过量的Ca²⁺而导致的玻璃的耐失透性、折射率的降低。因此，Ca^{2 +}的含有率的上限优选为30.0％，较优选为25.0％，更优选为23.0％。特别是在第2光学玻璃中，Ca²⁺的含量的上限也可以为21.0％。

Ca²⁺可以使用Ca(PO₃)₂、CaCO₃、CaF₂等作为原料。

本发明的光学玻璃的P⁵⁺及Al³⁺的总含有率优选为30.0％以上～65.0％以下。

特别是通过使上述总含有率为30.0％以上，可以提高玻璃的耐失透性。因此，总含有率(P⁵⁺+Al³⁺)的下限优选为30.0％，较优选为35.0％，更优选为40.0％，进一步优选为43.0％。

另一方面，通过使上述总含有率为65.0％以下，可以降低玻璃的线膨胀系数的最大值。因此，总含有率(P⁵⁺+Al³⁺)的上限优选为65.0％，较优选为60.0％，更优选为55.0％，进一步优选为52.0％。特别是在第2光学玻璃中，总含有率(P⁵⁺+Al³⁺)的上限也可以为51.0％。

Sr²⁺为含有超过0％时能够降低玻璃的线膨胀系数的最大值、提高玻璃的耐失透性、且能够抑制折射率降低的成分。特别是在第2光学玻璃中，含有Sr²⁺作为必需成分。因此，特别是在第2光学玻璃中，Sr²⁺的含有率的下限优选超过0％，较优选为0.1％，更优选为3.0％，进一步优选为4.5％。

另一方面，通过使Sr²⁺的含有率为25.0％以下，即使使降低玻璃的膨胀系数的最大值的作用特别强的Ca²⁺的含量进一步增加，也可以得到稳定的玻璃。另外，可以抑制由含有过量的Sr²⁺而导致的玻璃的耐失透性、折射率的降低。因此，Sr²⁺的含有率的上限优选为25.0％，较优选为20.0％，更优选为18.0％，进一步优选为15.0％，进一步优选为13.0％，进一步优选为10.0％。

Sr²⁺可以使用Sr(NO₃)₂、SrF₂等作为原料。

Ba²⁺为含有超过0％时能够提高玻璃的耐失透性、同时能降低玻璃的线膨胀系数的最大值、能够维持低分散性、且能够提高折射率的任意成分。因此，Ba²⁺的含有率的下限优选超过0％，较优选为3.0％，更优选为6.5％，进一步优选为9.0％，进一步优选为12.0％。特别是在第2光学玻璃中，Ba²⁺的含有率的下限也可以为14.0％。

另一方面，通过使Ba²⁺的含有率为45.0％以下，可以抑制由含有过量的Ba²⁺而导致的玻璃的耐失透性降低。因此，Ba²⁺的含有率的上限优选为45.0％，较优选为40.0％，更优选为35.0％，进一步优选为32.0％。

Ba²⁺可以使用Ba(PO₃)₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作为原料。

本发明的光学玻璃中，Ca²⁺含有率相对于Sr²⁺含有率之比优选为0.50以上。由此，利用Sr²⁺可以得到所期望的高折射率，同时利用降低线膨胀系数的最大值的作用强于Sr²⁺或Ba²⁺的Ca²⁺，可以进一步降低玻璃的线膨胀系数的最大值。因此，阳离子比(Ca²⁺/Sr^{2 +})的下限优选为0.50，较优选为0.70，更优选为0.90，进一步优选为1.10。特别是在第1光学玻璃中，阳离子比(Ca²⁺/Sr²⁺)的下限也可以为1.50。

需要说明的是，上述阳离子比(Ca²⁺/Sr²⁺)的上限可以为无限大(即Sr²⁺含有率为0％)，例如上限可以为10.00，更具体而言为8.00，进一步具体而言为5.00。特别是在第2光学玻璃中，阳离子比(Ca²⁺/Sr²⁺)的上限也可以为4.30。

本发明的光学玻璃的Ca²⁺及Ba²⁺的总含有率优选为10.0％以上～60.0％以下。

特别是通过使上述总含有率为10.0％以上，可以进一步降低玻璃的线膨胀系数的最大值。因此，总含有率(Ca²⁺+Ba²⁺)的下限优选为10.0％，较优选为16.0％，更优选为20.0％，进一步优选为25.0％，进一步优选为27.0％，进一步优选为30.0％。

另一方面，通过使上述总含有率为60.0％以下，可以抑制由含有过量的上述成分而导致的耐失透性降低。因此，总含有率(Ca²⁺+Ba²⁺)的上限优选为60.0％，较优选为55.0％，更优选为50.0％，进一步优选为48.0％。

Mg²⁺为含有超过0％时能降低玻璃的线膨胀系数的最大值、且能提高玻璃的耐失透性的任意成分。

但是，Mg²⁺为碱土金属中降低玻璃的线膨胀系数的最大值的作用最弱的成分。因此，通过使Mg²⁺的含有率为30.0％以下，提高能形成稳定的玻璃的其他碱土金属的添加量的上限，由此可以易于进一步降低玻璃的线膨胀系数的最大值。另外，可以抑制玻璃的折射率降低。因此，Mg²⁺的含有率的上限优选为30.0％，较优选为25.0％，更优选为22.0％，进一步优选为21.0％，进一步优选为19.0％。特别是在第2光学玻璃中，Mg²⁺的含有率的上限更优选为15.0％，进一步优选小于10.0％，进一步优选为7.5％。

Mg²⁺可以使用MgO、MgF₂等作为原料。

特别是在第2光学玻璃中，Mg²⁺含有率相对于Sr²⁺含有率之比优选为5.00以下。由此，降低线膨胀系数的最大值的作用强于Sr²、且提高折射率的作用强的Mg²⁺的含量相对减少，因此可以易于得到折射率高、且线膨胀系数的最大值小的光学玻璃。因此，特别是在第2光学玻璃中，阳离子比(Mg²⁺/Sr²⁺)的上限优选为5.00，较优选为4.10、更优选为2.80，进一步优选为1.60，进一步优选为1.00，进一步优选为0.87。

碱土金属是指选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺中的1种以上。另外，有时将选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺及Ba²⁺中的1种以上表示为R²⁺。

另外，R²⁺的总含有率，是指上述4种离子中1种以上的总含有率(例如Mg²⁺+Ca²⁺+Sr²⁺+Ba²⁺)。

R²⁺的总含有率优选为30.0％以上～70.0％以下。特别是通过含有30.0％以上的R²⁺，可以得到能降低玻璃的线膨胀系数的最大值、且耐失透性更高的玻璃。因此，R²⁺的总含有率的下限优选为30.0％，较优选为38.0％，更优选为45.0％，进一步优选为48.0％。特别是在第2光学玻璃中，R²⁺的总含有率的下限也可以为50.0％。

另一方面，通过使R²⁺的含量为70.0％以下，可以降低由含有过量的R²⁺而导致的失透。因此，R²⁺的总含有率的上限优选为70.0％，较优选为65.0％，更优选为60.0％，进一步优选为58.0％。特别是在第2光学玻璃中，R²⁺的总含有率的上限也可以为57.0％。

Li⁺为含有超过0％时能将玻璃形成时的耐失透性维持在高水平、且能够降低玻璃化温度的任意成分。

另一方面，通过使Li⁺的含有率为10.0％以下，则即使加入更多的Ca²⁺也可以得到稳定的玻璃，所以可以易于进一步降低玻璃的线膨胀系数的最大值。另外，可以抑制折射率降低、化学耐久性的恶化。因此，Li⁺的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选小于2.0％，进一步优选小于1.5％。

Li⁺可以使用Li₂CO₃、LiNO₃、LiF等作为原料。

La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺为含有至少任一种超过0％时能维持高折射率及高阿贝数、且能提高耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺的各自的含量为10.0％以下，可以降低由含有过量的这些成分而导致的失透，且可以降低玻璃的材料成本。因此，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Lu³⁺的各自的含量的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺可以使用La₂O₃、LaF₃、Gd₂O₃、GdF₃、Y₂O₃、YF₃、Yb₂O₃等作为原料。

Ln³⁺是指选自Y³⁺、La³⁺、Gd³⁺及Yb³⁺中的1种以上。另外，Ln³⁺的总含有率有时表示上述5种离子的总含有率(Y³⁺+La³⁺+Gd^{3 +}+Yb³)。

特别是通过使Ln³⁺的总含有率为20.0％以下，可以降低由含有过量的Ln³⁺而导致的失透，且可以降低玻璃的材料成本。因此，Ln^{3 +}的总含有率的上限优选为20.0％，较优选为10.0％，更优选为5.0％，进一步优选为2.0％，进一步优选为0.8％。

Na⁺及K⁺为含有超过0％时能将玻璃形成时的耐失透性维持在高水平、且能够降低玻璃化温度的任意成分。

另一方面，通过使Na⁺及K⁺中1种以上的含有率为10.0％以下，可以抑制折射率降低、化学耐久性恶化。因此，Na⁺及K⁺的各自的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

Na⁺及K⁺可以使用Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆、K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作为原料。

本发明中，Rn⁺是指选自Li⁺、Na⁺及K⁺中的1种以上。另外，Rn⁺的总含有率有时表示上述3种离子的总含有率(Li⁺+Na⁺+K⁺)。

特别是通过使Rn⁺的总含有率为20.0％以下，可以抑制玻璃的折射率降低、化学耐久性恶化。因此，Rn⁺的总含有率的上限优选为20.0％，较优选为10.0％，更优选为5.0％。

Si⁴⁺为含有超过0％时能提高玻璃的耐失透性、提高折射率、降低磨耗度的任意成分。

另一方面，通过使Si⁴⁺的含有率为10.0％以下，可以降低由含有过量的Si⁴⁺而导致的失透。因此，Si⁴⁺的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

Si⁴⁺可以使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作为原料。

B³⁺为含有超过0％时能提高玻璃的折射率和耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使B³⁺的含有率为15.0％以下，可以抑制化学耐久性恶化。因此，B³⁺的含有率的上限优选为15.0％，较优选为10.0％，更优选为5.0％。

B³⁺可以使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、BPO₄等作为原料。

Zn²⁺为含有超过0％时能提高玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使Zn²⁺的含有率为30.0％以下，可以抑制折射率降低。因此，Zn²⁺的含有率的上限优选为30.0％，较优选为20.0％，更优选为10.0％，进一步优选为5.0％。

Zn²⁺可以使用Zn(PO₃)₂、ZnO、ZnF₂等作为原料。

Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺为含有超过0％时能提高玻璃的折射率的任意成分。而且，Nb⁵⁺为含有超过0％时能提高化学耐久性的成分。另外，W⁶⁺为含有超过0％时能降低玻璃化温度的成分。

另一方面，通过使Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺的各自的含有率为10.0％以下，可以抑制阿贝数降低，且抑制由玻璃着色而导致的可见光透射率的降低。因此，Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺的各自的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

Nb⁵⁺、Ti⁴⁺及W⁶⁺可以使用Nb₂O₅、TiO₂、WO₃等作为原料。

Zr⁴⁺为含有超过0％时能提高玻璃的折射率的任意成分。

另一方面，通过使Zr⁴⁺的含有率为10.0％以下，可以抑制由玻璃中成分的挥发而产生的玻璃波筋。因此，Zr⁴⁺的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

Zr⁴⁺可以使用ZrO₂、ZrF₄等作为原料。

Ta⁵⁺为含有超过0％时能提高玻璃的折射率的任意成分。

另一方面，通过使Ta⁵⁺的含有率为10.0％以下，可以降低玻璃的失透。因此，Ta⁵⁺的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

Ta⁵⁺可以使用Ta₂O₅等作为原料。

Ge⁴⁺为含有超过0％时能提高玻璃的折射率、提高耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使Ge⁴⁺的含有率为10.0％以下，昂贵的Ge⁴⁺的含量减少，从而可以降低玻璃的材料成本。因此，Ge⁴⁺的含有率优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。

Ge⁴⁺可以使用GeO₂等作为原料。

Bi³⁺及Te⁴⁺为含有超过0％时能提高玻璃的折射率、降低玻璃化温度的任意成分。

另一方面，通过使Bi³⁺的含有率为10.0％以下、及/或使Te⁴⁺的含有率为15.0％以下，可以抑制玻璃的失透、由着色导致的可见光透射率降低。因此，Bi³⁺的含有率的上限优选为10.0％，较优选为5.0％，更优选为3.0％。另外，Te⁴⁺的含有率的上限优选为15.0％，较优选为10.0％，更优选为5.0％。

Bi³⁺及Te⁴⁺可以使用Bi₂O₃、TeO₂等作为原料。

[关于阴离子成分]

本发明的光学玻璃含有F^-。F^-的含有率优选例如为20.0％～70.0％。

特别是通过含有20.0％以上的F^-，可以提高玻璃的异常分散性和阿贝数，且可以提高玻璃的耐失透性。因此，F^-的含有率优选为20.0％，较优选为25.0％，更优选为30.0％，进一步优选为36.0％。

另一方面，通过使F^-的含有率为70.0％以下，可以抑制玻璃的磨耗度的降低。因此，F^-的含有率的上限优选为70.0％，较优选为60.0％，更优选为55.0％，进一步优选为51.0％。

F^-可以使用AlF₃、MgF₂、BaF₂等各种阳离子成分的氟化物作为原料。

本发明的光学玻璃含有O^2-。O^2-的含有率优选例如为30.0％～80.0％。

特别是通过含有30.0％以上的O^2-，可以抑制玻璃的失透、磨耗度的升高。因此，O^2-的含有率的下限优选为30.0％，较优选为40.0％，更优选为50.0％，进一步优选为55.0％，进一步优选为59.0％。

另一方面，通过使O^2-的含有率为80.0％以下，可以易于得到由其他阴离子成分产生的效果。因此，O^2-的含有率的上限优选为80.0％，较优选为75.0％，更优选为70.0％，进一步优选为64.0％。

另外，从抑制玻璃的失透的观点考虑，O^2-的含有率和F^-的含有率的合计优选以98.0％、较优选以99.0％为下限，更优选为100％。

O^2-可以使用Al₂O₃、MgO、BaO等各种阳离子成分的氧化物、或Al(PO)₃、Mg(PO)₂、Ba(PO)₂等各种阳离子成分的磷酸盐等作为原料。

[关于其他成分]

根据需要，可以在不破坏本申请发明的玻璃的特性的范围内，在本发明的光学玻璃中添加其他成分。

[关于不应含有的成分]

接下来，对本发明的光学玻璃中不应含有的成分、及不优选含有的成分进行说明。

对于除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等过渡金属的阳离子，即使在少量地分别单独或复合含有的情况下也具有使玻璃着色、且在可见区域的特定波长处产生吸收的性质，因此，特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中，优选实质上不含有这些阳离子。

对于Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be及Se的阳离子，近年来有作为有害化学物质而被控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序中，甚至在加工工序及产品化后的处理中也需要环保方面的措施。因此，在重视环境上的影响的情况下，除不可避免的混入之外，优选实质上不含有上述成分。由此，光学玻璃中实质上不含有污染环境的物质。因此，即使不采取特殊的环保方面的措施，也可以制造、加工及废弃上述光学玻璃。

Sb、Ce的阳离子作为脱泡剂是有用的，但作为不利于环境的成分，近年来存在不含在光学玻璃中的倾向。因此，从上述方面考虑，本发明的光学玻璃优选不含Sb、Ce。

[制造方法]

本发明的光学玻璃的制造方法没有特别限定。例如可以如下制造：将上述原料混合均匀，以使各成分在规定的含有率的范围内，将制作的混合物投入石英坩埚、氧化铝坩埚或铂坩埚内，进行粗熔融后，放入铂坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚内，在900～1200℃的温度范围内熔融2～10小时，搅拌使其均质化并进行消泡等，然后降低至850℃以下的温度，之后进行精加工搅拌，除去波筋，浇铸到模中，缓慢冷却。

[物性]

对于本发明的光学玻璃，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)优选为1500×10^-7K^{- 1}以下。由此，特别是在制作折射率高、薄型的光学元件的情况下，加热至高于玻璃化温度的温度下进行加压成型时，玻璃也不易破裂，因此可以提高光学元件的生产率。作为如上所述玻璃不易破裂的理由，例如可以举出下述理由：将玻璃加热使其软化时、或将软化后的玻璃加压成型并冷却时，由于玻璃内部的温度差而在玻璃内部分成线膨胀系数大的玻璃化温度以上的高温部、和线膨胀系数小的玻璃化温度以下的低温部时，通过使高温部的热膨胀、热收缩变小，由此使由高温部的热膨胀、热收缩产生的对低温部施加的力变小。

因此，本发明的光学玻璃中，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)的上限优选为1500×10^-7K^-1，较优选为1300×10^-7K^-1，更优选为1100×10^-7K^-11，进一步优选为1015×10^-7K^-1。特别是在第2光学玻璃中，上述线膨胀系数的最大值(α_max)的上限也可以为960×10^-7K^-1。另一方面，上述线膨胀系数的最大值(α_max)的下限优选为500×10^-7K^-1，较优选为600×10^-7K^-1，更优选为700×10^-7K^-1。

需要说明的是，本说明书中，有时将玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值简写为“线膨胀系数的最大值”。

本发明的光学玻璃具有高折射率。另外，本发明的光学玻璃优选具有高阿贝数(低分散)。

特别是本发明的光学玻璃的折射率(nd)的下限优选为1.50，较优选为1.51，更优选为1.52。上述折射率的上限优选为2.00，较优选为1.90，更优选为1.80。

另外，本发明的光学玻璃的阿贝数(νd)的下限优选为60，较优选为65，更优选为70，上限优选为90，较优选为85，更优选为80。

通过具有上述高折射率，即使谋求光学元件的薄型化也可以得到大的光的折射量。另外，通过具有上述低分散，即使为单透镜，由光的波长导致的焦点偏差(色差)也变小。另外，通过使折射率及阿贝数取上述数值，与近年来发表的具有高折射·高分散的光学特性的光学玻璃组合时，可以得到能够进行高能量的光学设计的光学玻璃。

因此，本发明的光学玻璃在光学设计上是有用的，可以谋求光学系统的高精度化及薄型化，因此，可以扩展光学设计的自由度。

需要说明的是，折射率(nd)及阿贝数(νd)是基于日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003测定而得到的值。

对于本发明的光学玻璃，优选制作玻璃时的耐失透性(说明书中，有时简称为“耐失透性”)高。由此，可以抑制由制作玻璃时的玻璃的结晶化等导致的透射率降低，因此，该光学玻璃能够适合用于透镜等使可见光透过的光学元件。需要说明的是，作为表示制作玻璃时的耐失透性高的尺度，可以举出例如液相温度低。

本发明的光学玻璃优选具有550℃以下的玻璃化温度。由此，由于玻璃在更低的温度下软化，所以可以在更低的温度下将玻璃加压成型。另外，也可以降低加压成型中使用的模的氧化，谋求模的长寿命化。因此，本发明的光学玻璃的玻璃化温度的上限优选为550℃，较优选为530℃，更优选为510℃。需要说明的是，本发明的光学玻璃的玻璃化温度的下限没有特别限定，但本发明的光学玻璃的玻璃化温度的下限可以优选为100℃，较优选为200℃，更优选为300℃。

另外，本发明的光学玻璃优选具有650℃以下的屈服点(At)。屈服点与玻璃化温度同样为表示玻璃的软化性的指标之一，为表示接近于加压成型温度的温度的指标。因此，通过使用屈服点为650℃以下的玻璃，可以在更低温度下进行加压成型，因此可以更容易地进行加压成型。因此，本发明的光学玻璃的屈服点的上限优选为650℃，较优选为600℃，最优选为570℃。特别是第2光学玻璃中，屈服点的上限也可以为550℃。需要说明的是，本发明的光学玻璃的屈服点的下限优选为150℃，较优选为250℃，优选为350℃。

[预成型体及光学元件]

例如可以利用再加热加压成型或精密加压成型等模具加压成型方法，由制作得到的光学玻璃制作玻璃成型体。即，可以由光学玻璃制作模具加压成型用预成型体，对上述预成型体进行再加热加压成型后，进行研磨加工，制作玻璃成型体；或者对进行研磨加工而制作的预成型体、或利用公知的漂浮成型等而成型的预成型体进行精密加压成型，制作玻璃成型体。需要说明的是，制作玻璃成型体的方法不限定于这些方法。

如上所述制作的玻璃成型体对各种光学元件及光学设计有用。特别优选使用精密加压成型等方法、由本发明的光学玻璃制作透镜、棱镜或反射镜(mirror)等光学元件。由此，在用于照相机、投影仪等使可见光透过光学元件的光学设备时，可以实现高精细且高精度的成像特性等，同时可以谋求上述光学设备中的光学系统的轻质化。

【实施例】

作为本发明的光学玻璃的实施例(No.1～No.105)、及比较例(No.A)的玻璃组成(以阳离子％表示或阴离子％表示的摩尔％来表示)、折射率(nd)、阿贝数(νd)、玻璃化温度(Tg)、屈服点(At)及线膨胀系数的最大值(α_max)示于表1～表16。其中，实施例(No.1～No.79)为第1光学玻璃的实施例，实施例(No.80～No.105)为第2光学玻璃的实施例。需要说明的是，以下实施例仅出于举例的目的，并不仅限于这些实施例。

本发明的实施例及比较例的光学玻璃均如下制作：选择作为各成分的原料分别相应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等通常用于氟磷酸盐玻璃的高纯度原料，进行称量使其为表1～表16所示的各实施例的组成比例，混合均匀后，投入铂坩埚中，根据玻璃组成的熔融难易程度，在电炉中、于900～1200℃的温度范围内熔解2～10小时，搅拌使其均质化，进行除泡等，然后降低温度至850℃以下，之后浇铸到模中，缓慢冷却，制作玻璃。

此处，实施例及比较例的玻璃的折射率及阿贝数是基于日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003测定的。需要说明的是，作为该测定中使用的玻璃，使用在缓慢冷却降低速度-25℃/hr的退火条件下、在缓慢冷却炉中处理过的玻璃。

另外，实施例及比较例的玻璃的玻璃化温度(Tg)及屈服点(At)如下求出：根据日本光学硝子工业会标准JOGIS08-2003“光学玻璃的热膨胀的测定方法”，由通过测定温度与试样的拉伸之间的关系得到的热膨胀曲线求出。

另外，实施例及比较例的玻璃的线膨胀系数的最大值(α_max)如下求出：按照日本光学硝子工业会标准JOGIS08-2003“光学玻璃的热膨胀的测定方法”进行测定，求出从玻璃化温度(Tg)至屈服点(At)之间的每5℃的线膨胀系数的最大值。线膨胀系数的计算中使用5的倍数的温度下的试样长度。

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

【表6】

【表7】

【表8】

【表9】

【表10】

【表11】

【表12】

【表13】

【表14】

【表15】

【表16】

如表1～表16所示，对于本发明的实施例的光学玻璃，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)的上限均为1500×10^-7K^-1以下，更详细而言为1020×10^{- 7}K^-1以下，在所期望的范围内。另一方面，比较例(No.A)的玻璃的线膨胀系数的最大值(α_max)的上限高于1500×10^-7K^-1。因此可知，本发明的实施例的光学玻璃与比较例的玻璃相比，线膨胀系数的最大值(α_max)的上限小。

另外，本发明的实施例的光学玻璃的折射率均为1.50以上，更详细而言为1.52以上，在所期望的范围内。另外，本发明的实施例的光学玻璃的阿贝数均为60以上，更详细而言为72以上，同时该阿贝数为80以下，更详细而言为77以下，在所期望的范围内。

另外，本发明的实施例的光学玻璃的玻璃化温度均为550℃以下，更详细而言为510℃以下，在所期望的范围内。

另外，本发明的实施例的光学玻璃的屈服点均为650℃以下，更详细而言为550℃以下，在所期望的范围内。

因此可知，本发明的实施例的光学玻璃的阿贝数在所期望的范围内，且具有所期望的高折射率，而且线膨胀系数的最大值(α_max)的上限小。

进而，本发明的实施例的光学玻璃的线膨胀系数的最大值小，所以不易发生由加压成型而导致的玻璃破裂。因此，推定本发明的实施例的光学玻璃与比较例的玻璃相比，加压成型后玻璃不易发生破裂。

以上，出于举例的目的详细地说明了本发明，但本实施例仅出于举例的目的，可以理解为在不脱离本发明的主旨及范围的情况下，本领域技术人员可以进行多种变更。

Claims (23)

1.一种光学玻璃，所述光学玻璃含有P⁵⁺及Al³⁺作为阳离子成分，含有O^2-及F^-作为阴离子成分，折射率(nd)为1.50以上，玻璃化温度(Tg)和屈服点(At)之间的温度范围内的线膨胀系数的最大值(α_max)为1500×10^-7K^-1以下。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，含有20.0～55.0％的P⁵⁺、5.0～30.0％的Al³⁺，Ca²⁺的含量为0～30.0％。

3.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Sr²⁺的含有率为0～25.0％。

4.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，进一步含有Ca²⁺及Sr²⁺作为阳离子成分。

5.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，含有20.0～55.0％的P⁵⁺、5.0～30.0％的Al³⁺、0.1～30.0％的Ca²⁺及0.1～25.0％的Sr²⁺。

6.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，P⁵⁺含有率及Al³⁺含有率的总量(阳离子％)为30.0％以上～65.0％以下。

7.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Ba²⁺的含有率为45.0％以下。

8.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Ca²⁺含有率相对于Sr²⁺含有率之比即Ca²⁺/Sr²⁺为0.50以上。

9.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，Ca²⁺含有率及Ba²⁺含有率的总量(阳离子％)为10.0％以上～60.0％以下。

10.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Mg²⁺的含有率为30.0％以下。

11.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Mg²⁺含有率相对于Sr²⁺含有率之比即Mg²⁺/Sr²⁺为5.00以下。

12.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，碱土金属的总含有率(R²⁺：阳离子％)为30.0～70.0％。

13.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，Li⁺的含有率为10.0％以下。

14.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

La³⁺的含有率为0～10.0％，

Gd³⁺的含有率为0～10.0％，

Y³⁺的含有率为0～10.0％，

Yb³⁺的含有率为0～10.0％。

15.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，La³⁺、Gd³⁺、Y³⁺及Yb³⁺的总含有率(Ln³⁺：阳离子％)为0～20.0％。

16.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Na⁺的含有率为0～10.0％，

K⁺的含有率为0～10.0％。

17.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，碱金属的总含有率(Rn⁺：阳离子％)为20.0％以下。

18.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阳离子％(摩尔％)表示，

Si⁴⁺的含有率为0～10.0％，

B³⁺的含有率为0～15.0％，

Zn²⁺的含有率为0～30.0％，

Ti⁴⁺的含有率为0～10.0％，

Nb⁵⁺的含有率为0～10.0％，

W⁶⁺的含有率为0～10.0％，

Zr⁴⁺的含有率为0～10.0％，

Ta⁵⁺的含有率为0～10.0％，

Ge⁴⁺的含有率为0～10.0％，

Bi³⁺的含有率为0～10.0％，

Te⁴⁺的含有率为0～15.0％。

19.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以阴离子％(摩尔％)表示，

F^-的含有率为20.0～70.0％，

O^2-的含有率为30.0～80.0％。

20.如权利要求1所述的光学玻璃，具有60以上的阿贝数(νd)。

21.一种光学元件，是由权利要求1至20中任一项所述的光学玻璃形成的。

22.一种用于研磨加工及/或精密加压成型的预成型体，是由权利要求1至20中任一项所述的光学玻璃形成的。

23.一种光学元件，是对权利要求22所述的预成型体进行精密加压形成的。