CN104583142A

CN104583142A - 光学玻璃、预成型坯以及光学元件

Info

Publication number: CN104583142A
Application number: CN201380044748.5A
Authority: CN
Inventors: 津田哲也
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: WO2014034623A1; JP2014047099A; JP5767179B2; CN104583142B

Abstract

本发明提供折射率(n_d)处于期望的范围内且阿贝数(ν_d)小、部分色散比(θg,F)小、且相对可见光的透明性得以提高的光学玻璃以及使用其的预成型坯和光学元件。光学玻璃以质量％计含有5.0％以上且40.0％以下的B₂O₃成分，质量和为15.0％以上且60.0％以下的Ln₂O₃成分(式中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的1种以上)，以及超过0％且50.0％以下的Nb₂O₅成分，部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间，在ν_d≤31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00275×ν_d+0.68125)的关系，在ν_d>31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00162×ν_d+0.64622)的关系。

Description

光学玻璃、预成型坯以及光学元件

技术领域

本发明涉及光学玻璃、预成型坯以及光学元件。

背景技术

数码相机、摄像机等光学系统虽然其有大有小，但都带有被称为像差的渗色。该像差被分类为单色像差和色像差，尤其色像差强烈依赖于光学系统中使用的透镜的材料特性。

通常，色像差通过组合低色散的凸透镜和高色散的凹透镜来校正，但该组合仅能够校正红色区域和绿色区域的像差，会残留蓝色区域的像差。将该未除尽的蓝色区域的像差称为二级光谱。对于校正二级光谱而言，需要进行考虑了蓝色区域的g射线(435.835nm)的动向的光学设计。此时，作为在光学设计上着眼的光学特性的指标，能够使用部分色散比(θg,F)。在上述的组合了低色散的透镜和高色散的透镜的光学系统中，通过在低色散侧的透镜处使用部分色散比(θg,F)大的光学材料，在高色散侧的透镜处使用部分色散比(θg,F)小的光学材料，可良好地校正二级光谱。

部分色散比(θg,F)由下式(1)表示。

θg,F＝(n_g-n_F)/(n_F-n_C)······(1)

在光学玻璃中，在表示短波长域的部分色散性的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间，存在大致线性的关系。表示该关系的直线在采用部分色散比(θg,F)为纵轴、采用阿贝数(ν_d)为横轴的直角座标上用将对NSL7和PBM2的部分色散比以及阿贝数作图而得到的2点连接的直线表示，被称为基准线(参照图1)。虽然作为基准线的基准的基准玻璃根据每个光学玻璃制造商的不同而不同，但各公司都是以几乎相同的斜率和截距定义的。(NSL7和PBM2为小原株式会社制造的光学玻璃，PBM2的阿贝数(ν_d)为36.3，部分色散比(θg,F)为0.5828，NSL7的阿贝数(ν_d)为60.5，部分色散比(θg,F)为0.5436。)

此处，作为具有高色散的玻璃，已知例如专利文献1～3中所示那样的光学玻璃。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-179142号公报

专利文献2：日本特开2005-247613号公报

专利文献3：日本特开2007-254197号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，专利文献1～3中公开的玻璃的部分色散比不低，用作校正前述二级光谱的透镜是不合适的。此外，专利文献1～3中公开的玻璃的相对可见光的透明性不高，尤其用作透射可见光的用途是不合适的。即，寻求阿贝数(ν_d)小且为高色散、部分色散比(θg,F)小、且相对可见光的透明性高的光学玻璃。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，获得折射率(n_d)处于期望的范围内、并且阿贝数(ν_d)小、部分色散比(θg,F)更小、且相对可见光的透明性得以提高的光学玻璃以及使用了其的预成型坯和光学元件。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述问题，反复进行了深入试验研究，结果发现，通过除了组合使用稀土类成分(Ln₂O₃成分)和Nb₂O₅成分以外，根据需要组合使用ZrO₂成分，使它们的含量处于规定的范围内，能够实现玻璃的高折射率化，并且玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间具有期望的关系。此外，通过使B₂O₃成分、稀土类成分和ZrO₂成分的含量处于规定的范围内，能够提高玻璃的稳定性，并且减少玻璃的着色，从而完成了本发明。

具体而言，本发明提供如下内容。

(1)一种光学玻璃，其中，以质量％计，含有5.0％以上且40.0％以下的B₂O₃成分，质量和为15.0％以上且60.0％以下的Ln₂O₃成分(式中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的1种以上)，以及超过0％且50.0％以下的Nb₂O₅成分，部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间在ν_d≤31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00275×ν_d+0.68125)的关系，在ν_d>31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00162×ν_d+0.64622)的关系。

(2)根据(1)所述的光学玻璃，其中，以质量％计，含有超过0％且15.0％以下的ZrO₂成分。

(3)根据(1)或(2)所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

La₂O₃成分 10.0～60.0％

Gd₂O₃成分 0～30.0％

Y₂O₃成分 0～20.0％

Yb₂O₃成分 0～10.0％

Lu₂O₃成分 0～10.0％。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(La₂O₃/Ln₂O₃)为0.5以上。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和(Nb₂O₅+ZrO₂+La₂O₃)为30.0％以上。

(6)根据(1)～(5)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，TiO₂成分的含量为20.0％以下。

(7)根据(1)～(6)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(TiO₂/Nb₂O₅)为1.00以下。

(8)根据(1)～(7)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，WO₃成分的含量为20.0％以下。

(9)根据(1)～(8)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和(TiO₂+WO₃)为20.0％以下。

(10)根据(1)～(9)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(TiO₂+WO₃)/(ZrO₂+B₂O₃)为1.00以下。

(11)根据(1)～(10)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(WO₃/Nb₂O₅)为0.50以下。

(12)根据(1)～(11)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

MgO成分 0～10.0％

CaO成分 0～10.0％

SrO成分 0～20.0％

BaO成分 0～20.0％

ZnO成分 0～30.0％。

(13)根据(1)～(12)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(ZnO/B₂O₃)为0.01以上。

(14)根据(1)～(13)中任一项所述的光学玻璃，其中，RO成分(式中，R为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn组成的组中的1种以上)的质量和为30.0％以下。

(15)根据(1)～(14)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，SiO₂成分的含量为20.0％以下。

(16)根据(1)～(15)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

Li₂O成分 0～20.0％

Na₂O成分 0～15.0％

K₂O成分 0～10.0％。

(17)根据(1)～(16)中任一项所述的光学玻璃，其中，Rn₂O成分(式中，Rn为选自由Li、Na、K组成的组中的1种以上)的质量和为20.0％以下。

(18)根据(1)～(17)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

P₂O₅成分 0～20.0％

GeO₂成分 0～10.0％

Ta₂O₅成分 0～15.0％

Bi₂O₃成分 0～15.0％

TeO₂成分 0～20.0％

Al₂O₃成分 0～20.0％

Ga₂O₃成分 0～20.0％

SnO成分 0～3.0％

Sb₂O₃成分 0～3.0％。

(19)根据(1)～(18)中任一项所述的光学玻璃，其具有1.80以上且2.00以下的折射率(nd)，具有20以上且40以下的阿贝数(ν_d)。

(20)根据(1)～(19)中任一项所述的光学玻璃，其光谱透射率显示为70％的波长(λ₇₀)为500nm以下。

(21)一种研磨加工用和/或精密压制成型用的预成型坯，其是由(1)～(20)中任一项所述的光学玻璃形成的。

(22)一种光学元件，其是将(1)～(20)中任一项所述的光学玻璃进行磨削和/或研磨而成的。

(23)一种光学元件，其是将(1)～(20)中任一项所述的光学玻璃进行精密压制成型而成的。

发明的效果

根据本发明，能够获得折射率(n_d)处于期望的范围内且阿贝数(ν_d)小、部分色散比(θg,F)小、且相对可见光的透明性得以提高的光学玻璃以及使用了其的预成型坯和光学元件。

附图说明

图1是示出部分色散比(θg,F)为纵轴且阿贝数(ν_d)为横轴的直角座标中所示的基准线的图。

图2是示出关于本申请实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)的关系的图。

具体实施方式

本发明的光学玻璃以质量％计含有5.0％以上且40.0％以下的B₂O₃成分，质量和为15.0％以上且60.0％以下的Ln₂O₃成分(式中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的1种以上)，以及超过0％且50.0％以下的Nb₂O₅成分，部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间在ν_d≤31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00275×ν_d+0.68125)的关系，在ν_d>31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00162×ν_d+0.64622)的关系。通过在La₂O₃成分等稀土类成分以及Nb₂O₅成分中根据需要组合使用ZrO₂成分，并将这些含量设在规定的范围内，能够实现玻璃的高折射率化。与此同时，通过使用Nb₂O₅成分，并将其含量设在规定的范围内，能够实现玻璃的高色散化(低阿贝数化)。与此同时，通过在La₂O₃成分等稀土类成分以及Nb₂O₅成分中根据需要组合使用ZrO₂成分，并将这些含量设在规定的范围内，玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间具有期望的关系。与此同时，通过组合使用B₂O₃成分和La₂O₃成分，并将这些含量设在规定的范围内，玻璃的稳定性能够提高，并且玻璃的着色也会减少。因此，能够获得折射率(n_d)处于期望的范围内、并且阿贝数(ν_d)小、部分色散比(θg,F)小、且相对可见光的透明性高的光学玻璃以及使用了其的预成型坯和光学元件。

以下，对本发明的光学玻璃的实施方式进行详细说明，本发明不限定于以下的实施方式，在本发明的目标范围内，可以适当地加以变更来实施。需要说明的是，对于说明重复的地方，有适当地省略说明的情况，但并非限定发明的主旨。

[玻璃成分]

下面叙述构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围。在本说明书中，只要没有特别注明，各成分的含量全部为用相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％表示的含量。此处，“氧化物换算组成”是指在假设作为本发明的玻璃构成成分的原料使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等熔融时全部分解而变成氧化物的情况下，将该生成氧化物的总质量设为100质量％来表述玻璃中所含有的各成分的组成。

<关于必须成分、任选成分>

B₂O₃成分是作为玻璃形成氧化物必不可少的必须成分。

尤其，通过含有5.0％以上的B₂O₃成分，能够提高玻璃的耐失透性，且减小色散。此外，由此能够减小玻璃的比重，且能够减少再加热引起的失透以及着色。因此，B₂O₃成分的含量优选5.0％、更优选10.0％、进一步优选13.0％、进一步优选14.0％、进一步优选17.0％作为下限。

另一方面，通过将B₂O₃成分的含量设为55.0％以下，能够进一步容易获得大的折射率，且降低部分色散比。因此，B₂O₃成分的含量优选40.0％、更优选35.0％、进一步优选30.0％、进一步优选25.0％作为上限。

B₂O₃成分作为原料可以使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇·10H₂O、BPO₄等。

Ln₂O₃成分(式中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的1种以上)的含量之和(质量和)设为15.0％以上且60.0％以下。

尤其，通过将该和设为15.0％以上，玻璃的折射率能够提高，并且阿贝数、部分色散比也会变低。因此，能够容易获得具有期望的高折射率且部分色散比与阿贝数之间具有期望的关系的玻璃。因此，Ln₂O₃成分的质量和优选15.0％、更优选18.0％、进一步优选21.0％、进一步优选26.0％、进一步优选29.0％作为下限。

另一方面，通过将该和设为60.0％以下，由于玻璃的液相温度变低，所以能够提高玻璃的耐失透性。因此，Ln₂O₃成分的质量和优选以60.0％作为上限、更优选设为低于52.0％、进一步优选设为低于45.0％、进一步优选设为低于40.0％。

Nb₂O₅成分是通过含有超过0％而能够提高玻璃的折射率、降低阿贝数、减小玻璃的比重、且降低部分色散比的必须成分。因此，Nb₂O₅成分的含量优选设为超过0％、更优选设为超过1.0％、进一步优选设为超过5.0％、进一步优选设为超过8.0％、进一步优选设为超过11.0％、进一步优选设为超过15.0％、进一步优选设为超过17.0％。

另一方面，通过将Nb₂O₅成分的含量设为50.0％以下，能够抑制由Nb₂O₅成分的过量含有而导致的玻璃的耐失透性恶化，且能够抑制玻璃的相对可见光的透射率降低。因此，Nb₂O₅成分的含量优选50.0％、更优选45.0％、进一步优选40.0％、进一步优选37.0％作为上限。

Nb₂O₅成分作为原料可以使用Nb₂O₅等。

ZrO₂成分为含有超过0％时能够提高玻璃的耐失透性，同时提高折射率，且降低部分色散比的任选成分。此外，由此能够减少玻璃的再加热引起的失透、着色。因此，ZrO₂成分的含量可以优选超过0％、更优选超过0.5％、进一步优选2.1％、进一步优选3.7％作为下限。

另一方面，通过将ZrO₂成分的含量设为15.0％以下，耐失透性反而恶化。因此，ZrO₂成分的含量优选15.0％、更优选12.0％、进一步优选9.0％作为上限。

ZrO₂成分作为原料可以使用ZrO₂、ZrF₄等。

La₂O₃成分是通过含有10.0％以上而能够实现玻璃的高折射率以及高色散、并且减小比重且减小部分色散比的成分。因此，La₂O₃成分的含量优选10.0％、更优选13.0％、进一步优选16.0％、进一步优选18.0％、进一步优选20.0％、进一步优选23.0％、进一步优选26.0％、进一步优选29.0％作为下限。

尤其，通过将La₂O₃成分的含量设为60.0％以下，能够提高玻璃的稳定性而减少失透，且抑制阿贝数的上升。此外，由此能够减少再加热引起的失透以及着色。因此，La₂O₃成分的含量优选60.0％、更优选50.0％、进一步优选40.0作为上限。

La₂O₃成分作为原料可以使用La₂O₃、La(NO₃)₃·XH₂O(X为任意的整数)等。

Y₂O₃成分、Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分是含有超过0％时能够提高玻璃的折射率的任选成分。

另一方面，通过减少Y₂O₃成分、Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分的各含量，能够提高玻璃的耐失透性，且玻璃的阿贝数难以提高。尤其，通过减少Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分的各含量，能够减少玻璃的材料成本。

其中，Y₂O₃成分的含量优选20.0％、更优选15.0％、进一步优选10.0％、进一步优选5.0％作为上限。

此外，Gd₂O₃成分的含量优选30.0％、更优选20.0％作为上限、进一步优选设为低于14.0％、进一步优选设为低于10.0％。

此外，Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分的含量分别优选10.0％、更优选5.0％、进一步优选1.0％作为上限、进一步优选设为低于0.5％。

Y₂O₃成分、Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分作为原料可以使用Gd₂O₃、GdF₃、Y₂O₃、YF₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃等。

La₂O₃成分的含量相对于Ln₂O₃成分的总含量的比率(质量比)优选为0.5以上。由此，稀土类元素中使部分色散比减小的作用强的La₂O₃成分的含量相对增加，因此能够获得期望的高耐失透性，且减小部分色散比。因此，质量比La₂O₃/Ln₂O₃优选0.5、更优选0.8、进一步优选0.93作为下限。需要说明的是，该比率的上限没有特别的限定，可以为1.0。

Nb₂O₅成分、ZrO₂成分以及La₂O₃成分的含量之和(质量和)优选为30.0％以上。由此，降低玻璃的部分色散比的成分增加，因此能够进一步获得部分色散比低的光学玻璃。因此，质量和(Nb₂O₅+ZrO₂+La₂O₃)优选30.0％、更优选40.0％、进一步优选47.0％、进一步优选53.0％、进一步优选57.0％作为下限。

另一方面，这些成分的质量和只要能获得稳定的玻璃就没有限定，例如通过设为85.0％以下，能够提高玻璃的溶解性、耐失透性。因此，质量和(Nb₂O₅+ZrO₂+La₂O₃)优选85.0％、更优选80.0％、进一步优选75.0％作为上限。

TiO₂成分是含有超过0％时能够提高玻璃的折射率，同时降低阿贝数、改善耐失透性的任选成分。

另一方面，通过将TiO₂成分的含量设为20.0％以下，能够减少玻璃的着色，能够提高玻璃相对于可见短波长(500nm以下)光的内部透射率。此外，由此能够抑制部分色散比的上升。因此，TiO₂成分的含量优选20.0％、更优选15.0％、进一步优选10.0％、进一步优选5.0％、进一步优选4.0％、进一步优选3.0％作为上限。

TiO₂成分作为原料可以使用TiO₂等。

TiO₂成分的含量相对于Nb₂O₅成分的含量的比率(质量比)优选为1.00以下。由此，在提高折射率、降低阿贝数的作用强的成分中，提高部分色散比的TiO₂成分的含量相对于降低部分色散比的Nb₂O₅成分的含量减少，因此能够进一步容易获得实现期望的高折射率且具有低部分色散比的光学玻璃。此外，由此使玻璃着色的TiO₂成分的含量减少，因此能够获得优选用于使可见光透射的用途的光学玻璃。因此，质量比(TiO₂/Nb₂O₅)优选1.00、更优选0.50、进一步优选0.30、进一步优选0.15作为上限。另一方面，该质量比的下限没有特别的限定，可以为0。

WO₃成分是含有超过0％时能够提高玻璃的折射率、降低阿贝数、且能够提高玻璃的耐失透性的任选成分。因此，WO₃成分的含量可以优选超过0％、更优选0.3％、进一步优选0.5％作为下限。

另一方面，通过将WO₃成分的含量设为20.0％以下，能够抑制玻璃的部分色散比的上升，且不易降低玻璃的相对可见光的透射率。此外，由此能够减少再加热引起的失透以及着色。因此，WO₃成分的含量优选20.0％、更优选15.0％、进一步优选10.0％作为上限。

WO₃成分作为原料可以使用WO₃等。

TiO₂成分以及WO₃成分的质量和优选为20.0％以下。由此能够抑制玻璃的部分色散比的上升，且不易降低玻璃的相对可见光的透射率。因此，质量和(TiO₂+WO₃)优选20.0％、更优选15.0％、进一步优选9.8％作为上限。

TiO₂成分以及WO₃成分的含量之和相对于ZrO₂成分以及B₂O₃成分的含量之和的比率优选为1.00以下。由此能够进一步容易获得相对可见光的透射率高的光学玻璃。因此，质量比(TiO₂+WO₃)/(ZrO₂+B₂O₃)优选1.00、更优选0.65、进一步优选0.40作为上限。

WO₃的含量相对于Nb₂O₅的含量的比率(质量比)优选为0.50以下。由此，通过Nb₂O₅的含量增加，能够获得稳定的玻璃，并且提高部分色散比且使玻璃着色的WO₃的含量减少，因此能够进一步获得部分色散比小且着色少的光学玻璃。因此，质量比(WO₃/Nb₂O₅)优选0.50、更优选0.45、进一步优选0.40作为上限。

MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分是含有超过0％时能够调整玻璃的折射率、熔融性、失透性的任选成分。

尤其，通过将MgO成分、CaO成分的含量各设为10.0％以下，或者将SrO成分、BaO成分的含量各设为20.0％以下，能够减少这些成分引起的折射率的降低、失透，且能够抑制部分色散比的上升。

因此，MgO成分以及CaO成分的含量分别优选10.0％、更优选5.0％、进一步优选3.0％作为上限。

此外，SrO成分以及BaO成分的各含量优选20.0％、更优选10.0％、进一步优选6.0％作为上限。

这些成分作为原料可以使用MgCO₃、MgF₂、CaCO₃、CaF₂、Sr(NO₃)₂、SrF₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等。

ZnO成分是含有超过0％时能够降低玻璃化转变温度、降低玻璃原料的熔解温度的任选成分。因此，ZnO成分的含量可以优选超过0％、更优选1.0％、进一步优选3.0％、进一步优选3.5％、进一步优选4.5％、进一步优选5.6％作为下限。

另一方面，通过将ZnO成分的含量设为30.0％以下，能够减少玻璃的失透，减小玻璃的比重，且能够抑制部分色散比的上升。因此，ZnO成分的含量优选30.0％、更优选20.0％、进一步优选15.0％、进一步优选14.0％作为上限。

ZnO成分作为原料可以使用ZnO、ZnF₂等。

B₂O₃成分的含量相对于ZnO成分的含量的比率(质量比)优选为0.01以上。由此能够进一步降低玻璃的部分色散比。因此，质量比(ZnO/B₂O₃)优选0.01、更优选0.10、进一步优选0.18作为下限。

另一方面，质量比(ZnO/B₂O₃)的上限可以为由ZnO成分以及B₂O₃成分的含量范围求出的值，可以将例如1.00、具体而言0.80、更具体而言0.70作为上限。

RO成分(式中，R为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn组成的组中的1种以上)的含量的总和(质量和)优选为30.0％以下。由此，能够抑制由RO成分的过量含有而导致的玻璃的折射率的降低、耐失透性的降低、部分色散比的上升。因此，RO成分的质量和优选30.0％、更优选20.0％、进一步优选14.0％作为上限。

SiO₂成分是含有超过0％时能够提高熔融玻璃的粘度、促进稳定的玻璃形成、减少失透(结晶物的产生)的任选成分。

另一方面，通过将SiO₂成分的含量设为20.0％以下，能够降低玻璃的部分色散比、抑制玻璃化转变温度的上升、减小玻璃的比重，且容易获得作为本发明目的的高折射率。因此，SiO₂成分的含量优选设为20.0％、更优选设为低于10.0％、进一步优选设为低于6.0％、进一步优选设为低于4.0％、进一步优选设为低于2.0％、进一步优选设为低于0.5％。

SiO₂成分作为原料可以使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等。

SiO₂成分的含量相对于B₂O₃成分的含量的比率优选为低于1.00。由此，相对于使玻璃的比重增加的SiO₂成分的含量，使比重减小的B₂O₃成分的含量增加，因此能够进一步获得具有高耐失透性且比重小的光学玻璃。因此，质量比(SiO₂/B₂O₃)优选设为低于1.00、更优选设为低于0.50、进一步优选设为低于0.30。

Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分是含有超过0％时能够改善玻璃的熔融性且降低玻璃化转变温度的任选成分。其中，Li₂O成分也是降低玻璃的部分色散比的成分。此外，Na₂O成分以及K₂O成分也是提高玻璃的耐失透性的成分。

另一方面，通过减少Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分的各含量，不易降低玻璃的折射率，且能够提高耐失透性。

因此，Li₂O成分的含量优选20.0％、更优选10.0％、更优选5.0％、进一步优选3.0％设为上限。

此外，Na₂O成分的含量优选15.0％、更优选10.0％、更优选5.0％、进一步优选3.0％设为上限。

此外，K₂O成分的含量优选10.0％、更优选5.0％、进一步优选3.0％设为上限。

Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分作为原料能够使用Li₂CO₃、LiNO₃、LiF、Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆、K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等。

Rn₂O成分(式中，Rn为选自由Li、Na、K、Cs组成的组中的1种以上)的总量优选为20.0％以下。由此能够不易降低玻璃的折射率，减少玻璃形成时的失透。此外，由此能够减少再加热引起的失透以及着色。因此，Rn₂O成分的含量的质量和优选20.0％、更优选10.0％、进一步优选5.0％作为上限。

P₂O₅成分是含有超过0％时能够提高耐失透性的任选成分。

另一方面，通过将P₂O₅成分的含量设为20.0％以下，能够抑制玻璃的化学耐久性、特别是耐水性的降低。因此，P₂O₅成分的含量优选20.0％、更优选10.0％、进一步优选5.0％设为上限。

P₂O₅成分作为原料可以使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等。

GeO₂成分是含有超过0％时能够提高玻璃的折射率且提高耐失透性的任选成分。

尤其，通过将GeO₂成分的含量设为10.0％以下，昂贵的GeO₂成分的用量减少，因此能够减少玻璃的材料成本。因此，GeO₂成分的含量优选10.0％、更优选5.0％作为上限、进一步优选设为低于3.0％、进一步优选1.5％作为上限。

GeO₂成分作为原料可以使用GeO₂等。

Ta₂O₅成分是含有超过0％时提高玻璃的折射率的同时降低部分色散比、且能够提高玻璃的耐失透性的任选成分。

另一方面，通过将Ta₂O₅成分的含量设为15.0％以下，作为稀有矿物资源的Ta₂O₅成分的用量减少，并且玻璃变得容易在更低温下熔解，因此能够减少玻璃的材料成本、生产成本。此外，能够容易获得比重更小的光学玻璃。因此，Ta₂O₅成分的含量优选15.0％、更优选10.0％、进一步优选5.0％、进一步优选1.0％作为上限。尤其，对于能够进一步减少玻璃的材料成本的观点，最优选不含有Ta₂O₅成分。

Ta₂O₅成分作为原料可以使用Ta₂O₅等。

Bi₂O₃成分是含有超过0％时能够提高玻璃的折射率、降低阿贝数且降低玻璃化转变温度的任选成分。

另一方面，通过将Bi₂O₃成分的含量设为15.0％以下，能够抑制玻璃的着色、部分色散比的上升，且抑制耐失透性的降低。因此，Bi₂O₃成分的含量优选15.0％、更优选10.0％、进一步优选5.0％作为上限。

Bi₂O₃成分作为原料可以使用Bi₂O₃等。

TeO₂成分是含有超过0％时提高玻璃的折射率、降低部分色散比，且降低玻璃化转变温度的任选成分。

另一方面，通过将TeO₂成分的含量设为20.0％以下，能够减少玻璃的着色，提高玻璃的对可见光的透射率。此外，由此能够减少玻璃的材料成本。因此，TeO₂成分的含量优选20.0％、更优选15.0％、进一步优选10.0％、进一步优选5.0％作为上限。

TeO₂成分作为原料可以使用TeO₂等。

Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分是含有超过0％时能够提高玻璃的化学耐久性、且提高耐失透性的任选成分。

另一方面，通过将Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分的各含量设为20.0％以下，能够抑制由它们的过量含有而导致的玻璃的耐失透性的降低。因此，Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分的各含量优选20.0％、更优选15.0％、进一步优选10.0％、进一步优选5.0％作为上限。

Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分作为原料可以使用Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃、Ga₂O₃、Ga(OH)₃等。

SnO₂成分是含有超过0％时减少熔融玻璃的氧化使其澄清，且能够提高玻璃的可见光透射率的任选成分。

另一方面，通过将SnO₂成分的含量设为3.0％以下，能够减少熔融玻璃的还原引起的玻璃的着色、减少玻璃的失透。此外，SnO₂成分和熔解设备(尤其是Pt等贵金属)的合金化减少，因此实现熔解设备的长寿命化。因此，SnO₂成分的含量优选3.0％、更优选2.0％、进一步优选1.0％作为上限。

SnO₂成分作为原料可以使用SnO、SnO₂、SnF₂、SnF₄等。

Sb₂O₃成分是含有超过0％时能够对熔融玻璃进行消泡的任选成分。

另一方面，若Sb₂O₃量过多时，可见区域的短波长区域中的透射率变差。因此，Sb₂O₃成分的含量优选3.0％、更优选2.0％、进一步优选1.0％作为上限。

Sb₂O₃成分作为原料可以使用Sb₂O₃、Sb₂O₅、Na₂H₂Sb₂O₇·5H₂O等。

需要说明的是，使玻璃澄清并进行消泡的成分不限定于上述Sb₂O₃成分，能够使用在玻璃制造领域中公知的澄清剂、消泡剂或它们的组合。

<关于不应含有的成分>

接着，对本发明的光学玻璃中不应含有的成分、以及不优选含有的成分进行说明。

可以在无损本申请发明的玻璃特性的范围内根据需要添加其他成分。其中，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等各过渡金属成分即使在分别单独或复合地少量含有的情况下，玻璃也会着色，具有在可见区域的特定波长处产生吸收的性质，因此尤其在使用可见区域的波长的光学玻璃中，优选基本上不包含。

此外，PbO等铅化合物和As₂O₃等砷化合物为环境负荷大的成分，因此期望基本上不含有、即除了不可避免的混入以外完全不含有。

此外，Th、Cd、Tl、Os、Be、以及Se的各成分近年来作为有害化学物质而处于控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，而且加工工序、以及形成产品后的处理也需要环境对策上的措施。因此，在重视对环境方面的影响的情况下，优选基本上不含有它们。

关于本发明的玻璃组合物，其组成用相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％表示，因此并非直接用摩尔％的记载表示，在本发明中满足所要求的各特性的玻璃组合物中存在的各成分的基于摩尔％表示的组成按氧化物换算组成计大概取以下的值。

B₂O₃成分 10.0～70.0摩尔％和

Nb₂O₅成分超过0摩尔％～40.0摩尔％

La₂O₃成分 5.0～30.0摩尔％

以及

ZrO₂成分 0～20.0摩尔％

Gd₂O₃成分 0～15.0摩尔％

Y₂O₃成分 0～15.0摩尔％

Yb₂O₃成分 0～5.0摩尔％

Lu₂O₃成分 0～5.0摩尔％

TiO₂成分 0～35.0摩尔％

WO₃成分 0～15.0摩尔％

MgO成分 0～30.0摩尔％

CaO成分 0～20.0摩尔％

SrO成分 0～30.0摩尔％

BaO成分 0～30.0摩尔％

ZnO成分 0～60.0摩尔％

SiO₂成分 0～50.0摩尔％

Li₂O成分 0～50.0摩尔％

Na₂O成分 0～35.0摩尔％

K₂O成分 0～20.0摩尔％

P₂O₅成分 0～30.0摩尔％

GeO₂成分 0～20.0摩尔％

Ta₂O₅成分 0～5.0摩尔％

Bi₂O₃成分 0～5.0摩尔％

TeO₂成分 0～20.0摩尔％

Al₂O₃成分 0～40.0摩尔％

Ga₂O₃成分 0～10.0摩尔％

SnO₂成分 0～1.0摩尔％

Sb₂O₃成分 0～2.0摩尔％

[制造方法]

本发明的光学玻璃可例如以下所示制作。即，将上述原料按照各成分处于规定含量的范围内的方式均匀地混合，将制作的混合物投入铂坩埚、石英坩埚或氧化铝坩埚并粗熔融，然后放入金坩埚、铂坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚在1100～1500℃的温度范围下熔融2～5小时，搅拌均质化并进行消泡等，然后降至1000～1300℃的温度，然后进行最终搅拌去除脉纹，浇铸至模具并缓冷，由此制作。

<物性>

本发明的光学玻璃优选具有规定的折射率和色散(阿贝数)。更具体而言，本发明的光学玻璃的折射率(n_d)优选1.80、更优选1.83、进一步优选1.85、进一步优选1.88作为下限。另一方面，本发明的光学玻璃的折射率(n_d)的上限可以优选为2.00、更优选为1.98、进一步优选为1.96。此外，本发明的光学玻璃的阿贝数(ν_d)优选40、更优选38、进一步优选34作为上限。另一方面，本发明的光学玻璃的阿贝数(ν_d)的下限可以优选为20、更优选为23、进一步优选为26。由此，光学设计的自由度扩大，即使进一步谋求元件的薄型化也能够获得大的光折射量。

此外，本发明的光学玻璃具有低的部分色散比(θg,F)。更具体而言，本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间在ν_d≤31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00275×ν_d+0.68125)的关系，且在ν_d>31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00162×ν_d+0.64622)的关系。由此能够获得具有接近基准线的部分色散比(θg,F)的光学玻璃，因此能够减少由该光学玻璃形成的光学元件的色像差。其中，ν_d≤31时的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的下限优选为(-0.00162×ν_d+0.63822)、更优选为(-0.00162×ν_d+0.63922)、进一步优选为(-0.00162×ν_d+0.64022)。另一方面，ν_d≤31时的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的上限优选为(-0.00275×ν_d+0.68125)、更优选为(-0.00275×ν_d+0.68025)、进一步优选为(-0.00275×ν_d+0.67925)。此外，ν_d>31时的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的下限优选为(-0.00162×ν_d+0.63822)、更优选为(-0.00162×ν_d+0.63922)、进一步优选为(-0.00162×ν_d+0.64022)。另一方面，ν_d>31时的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的上限优选为(-0.00162×ν_d+0.64622)、更优选为(-0.00162×ν_d+0.64522)、进一步优选为(-0.00162×ν_d+0.64422)。需要说明的是，尤其在阿贝数(ν_d)小的区域，一般的玻璃的部分色散比(θg,F)处于比基准线高的值，一般的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)的关系以曲线表示。然而，由于该曲线难以近似，因此本发明中，使用以ν_d＝31为界而具有不同斜率的直线来表示与一般的玻璃相比部分色散比(θg,F)低的情况。

此外，本发明的光学玻璃优选着色少。尤其，本发明的光学玻璃若以玻璃的透射率表示，则在厚度10mm的样品中光谱透射率显示为70％的波长(λ₇₀)为500nm以下、更优选为470nm以下、进一步优选为450nm以下、进一步优选为430nm以下。此外，本发明的光学玻璃在厚度10mm的样品中光谱透射率显示为5％的波长(λ₅)为420nm以下、更优选为400nm以下、进一步优选为380nm以下。由此，使得玻璃的吸收端位于紫外区域的附近，可见区域的玻璃的透明性得以提高，因此作为透镜等光学元件的材料，可以优选使用该光学玻璃。

此外，本发明的光学玻璃优选比重小。更具体而言，本发明的光学玻璃的比重优选为5.00[g/cm³]以下。由此，光学元件、使用其的光学设备的质量减少，因此能够有助于光学设备的轻量化。因此，本发明的光学玻璃的比重优选5.00、更优选4.90、优选4.80作为上限。需要说明的是，本发明的光学玻璃的比重在很多情况下大概为3.00以上、更详细地为3.50以上、进一步详细地为4.00以上。需要说明的是，本发明的光学玻璃的比重可以依据日本光学硝子工业会标准JOGIS05-1975“光学玻璃的比重的测定方法”来测定。

此外，本发明的光学玻璃优选压制成型性为良好。即，本发明的光学玻璃优选再加热试验(A)后的试验片的波长587.56nm的光线(d射线)的透射率除以再加热试验前的试验片的d射线的透射率为0.95以上。此外，再加热试验(A)前的试验片的透射率达到70％的波长即λ₇₀与再加热试验后的试验片的λ₇₀之差优选为20nm以下。由此，即使通过设想了再热压制加工的再加热试验也不易引起失透以及着色，玻璃的光线透射率变得不易损失，因此能够对玻璃容易地进行以再热压制加工为代表的再加热处理。即，用压制成型制作复杂形状的光学元件，因此能够实现制造成本低且生产率良好的光学元件制造。

其中，再加热试验(A)后的试验片的波长587.56nm的光线(d射线)的透射率除以再加热试验(A)前的试验片的d射线的透射率的值优选0.95、更优选0.96、进一步优选0.97作为下限。此外，再加热试验(A)前的试验片的λ₇₀与再加热试验(A)后的试验片的λ₇₀之差优选20nm、更优选18nm、进一步优选16nm作为上限。

需要说明的是，再加热试验(A)可以通过如下步骤进行：将试验片15mm×15mm×30mm进行再加热，从室温开始用150分钟升温至比各试样的转变温度(Tg)高80℃的温度，在比前述光学玻璃的玻璃转变温度(Tg)高80℃的温度下保温30分钟，然后自然冷却至常温，将试验片相对的两面研磨至10mm厚度之后，用目视进行观察。

[预成型坯和光学元件]

可以由所制作的光学玻璃使用例如再热压制成型、精密压制成型等模压成型的方法制作玻璃成型体。即，可以由光学玻璃制作模压成型用的预成型坯，对该预成型坯进行再热压制成型，然后进行研磨加工来制作玻璃成型体，或者例如进行研磨加工对制作好的预成型坯进行精密压制成型来制作玻璃成型体。需要说明的是，制作玻璃成型体的方法不限定于这些方法。

这样操作而制作的玻璃成型体对于各种光学元件是有用的，其中，特别优选在透镜、棱镜等光学元件的用途中使用。由此能够减少由设置有光学元件的光学系统的透射光中的色像差而导致的颜色的渗色。因此，在将该光学元件用于照相机的情况下，能够进一步准确地捕捉摄影对象物，在将该光学元件用于投影仪的情况下，能够进一步高精度地投影期望的图像。

实施例

本发明的实施例(No.1～No.62)和比较例(No.A～No.E)的组成、以及折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)、部分色散比(θg,F)、光谱透射率显示为5％和70％的波长(λ₅、λ₇₀)示于表1～表9。需要说明的是，以下的实施例不过是示例的目的，并不仅仅限定于这些实施例。

本发明的实施例和比较例的玻璃进行如下制作：作为各成分的原料，均选定各自相应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、氢氧化物、偏磷酸化合物等通常的光学玻璃所使用的高纯度的原料，以达到表中所示的各实施例和比较例的组成比例的方式秤量并均匀混合，然后投入铂坩埚，与玻璃组成的熔融难易度相应地通过电炉在1100～1400℃的温度范围熔解3～5小时，搅拌均质化并进行消泡等，然后降温至1000～1300℃并搅拌均质化，再浇铸至模具，进行缓冷。

实施例和比较例的玻璃的折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)以及部分色散比(θg,F)依照日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003来测定。而且，对于所求得的阿贝数(ν_d)和部分色散比(θg,F)的值，求出关系式(θg,F)＝-a×ν_d+b中的斜率a为0.00162和0.00275时的截距b。需要说明的是，本测定中使用的玻璃使用将缓冷降温速度设为-25℃/hr、通过缓冷炉进行了处理的玻璃。

实施例和比较例的玻璃的透射率依据日本光学硝子工业会标准JOGIS02来测定。需要说明的是，在本发明中，通过测定玻璃的透射率，求出玻璃的着色的有无和程度。具体而言，将厚度10±0.1mm的对面平行研磨品依据JISZ8722测定200～800nm的光谱透射率，求出λ₅(透射率5％时的波长)和λ₇₀(透射率70％时的波长)。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

[表9]

对于本发明的实施例的光学玻璃，ν_d≤31时，部分色散比(θg,F)为(-0.00275×ν_d+0.68125)以下，更详细而言为(-0.00275×ν_d+0.67840)以下。此外，ν_d>31时，部分色散比(θg,F)为(-0.00162×ν_d+0.64622)以下，更详细而言为(-0.00162×ν_d+0.64280)以下。另一方面，本发明的实施例的光学玻璃的部分色散比(θg,F)为(-0.00162×ν_d+0.63822)以上，更详细而言为(-0.00162×ν_d+0.64050)以上。即，关于本申请的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)的关系如图2所示。因此可知，实施例的光学玻璃的部分色散比(θg,F)处于期望的范围内。

另一方面，本发明的比较例(No.A，No.C～No.E)的玻璃是ν_d>31，且部分色散比(θg,F)超过了(-0.00162×ν_d+0.64622)。此外，本发明的比较例(No.B)的玻璃是ν_d≤31，且部分色散比(θg,F)超过了(-0.00275×ν_d+0.68125)。

因此，可明确：与比较例的玻璃相比，本发明的实施例的光学玻璃在与阿贝数(ν_d)的关系式中部分色散比(θg,F)较小。

此外，本发明的实施例的光学玻璃的折射率(n_d)均为1.80以上，更详细而言为1.90以上，同时该折射率(n_d)为2.00以下，更详细而言为1.96以下，在期望的范围内。

此外，本发明的实施例的光学玻璃的阿贝数(ν_d)均为20以上，更详细而言为28以上，同时该阿贝数(ν_d)为40以下，更详细而言为33以下，在期望的范围内。

此外，本发明的实施例的光学玻璃的λ₇₀(透射率70％时的波长)均为500nm以下，更详细而言为422nm以下。此外，本发明的实施例的光学玻璃的λ₅(透射率5％时的波长)均为420nm以下，更详细而言为370nm以下。因此可明确：本发明的实施例的光学玻璃的相对可见光的透射率高、不易着色。

因此，可明确：本发明的实施例的光学玻璃的折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)处于期望的范围内，并且相对可见光的透射率高，且色像差小。

以上，以示例为目的详细地说明了本发明，但本实施例不过仅是示例的目的，请理解由本领域技术人员不脱离本发明的思想和范围地进行许多改变。

Claims

1.一种光学玻璃，其中，以质量％计，含有5.0％以上且40.0％以下的B₂O₃成分、质量和为15.0％以上且60.0％以下的Ln₂O₃成分、以及超过0％且50.0％以下的Nb₂O₅成分，式Ln₂O₃中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的1种以上，部分色散比(θg,F)与阿贝数(ν_d)之间在ν_d≤31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00275×ν_d+0.68125)的关系，在ν_d>31的范围满足(-0.00162×ν_d+0.63822)≤(θg,F)≤(-0.00162×ν_d+0.64622)的关系。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其中，以质量％计，含有超过0％且15.0％以下的ZrO₂成分。

3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

La₂O₃成分10.0～60.0％

Gd₂O₃成分0～30.0％

Y₂O₃成分0～20.0％

Yb₂O₃成分0～10.0％

Lu₂O₃成分0～10.0％。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(La₂O₃/Ln₂O₃)为0.5以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和(Nb₂O₅+ZrO₂+La₂O₃)为30.0％以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，TiO₂成分的含量为20.0％以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(TiO₂/Nb₂O₅)为1.00以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，WO₃成分的含量为20.0％以下。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和(TiO₂+WO₃)为20.0％以下。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(TiO₂+WO₃)/(ZrO₂+B₂O₃)为1.00以下。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(WO₃/Nb₂O₅)为0.50以下。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

MgO成分0～10.0％

CaO成分0～10.0％

SrO成分0～20.0％

BaO成分0～20.0％

ZnO成分0～30.0％。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(ZnO/B₂O₃)为0.01以上。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的光学玻璃，其中，RO成分的质量和为30.0％以下，式RO中，R为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn组成的组中的1种以上。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，SiO₂成分的含量为20.0％以下。

16.根据权利要求1～15中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

Li₂O成分0～20.0％

Na₂O成分0～15.0％

K₂O成分0～10.0％。

17.根据权利要求1～16中任一项所述的光学玻璃，其中，Rn₂O成分的质量和为20.0％以下，式Rn₂O中，Rn为选自由Li、Na、K组成的组中的1种以上。

18.根据权利要求1～17中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计为：

P₂O₅成分0～20.0％

GeO₂成分0～10.0％

Ta₂O₅成分0～15.0％

Bi₂O₃成分0～15.0％

TeO₂成分0～20.0％

Al₂O₃成分0～20.0％

Ga₂O₃成分0～20.0％

SnO成分0～3.0％

Sb₂O₃成分0～3.0％。

19.根据权利要求1～18中任一项所述的光学玻璃，其具有1.80以上且2.00以下的折射率(nd)，具有20以上且40以下的阿贝数(ν_d)。

20.根据权利要求1～19中任一项所述的光学玻璃，其光谱透射率显示为70％的波长(λ₇₀)为500nm以下。

21.一种研磨加工用和/或精密压制成型用的预成型坯，其是由权利要求1～20中任一项所述的光学玻璃形成的。

22.一种光学元件，其是将权利要求1～20中任一项所述的光学玻璃进行磨削和/或研磨而成的。

23.一种光学元件，其是将权利要求1～20中任一项所述的光学玻璃进行精密压制成型而成的。