氟磷酸玻璃、加压成型用预成型体和光学元件的制作方法

文档序号:8435207阅读:650来源:国知局
氟磷酸玻璃、加压成型用预成型体和光学元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氟磷酸玻璃、加压成型用预成型体和光学元件。
【背景技术】
[0002] 近年来,随着加压成型技术的提高,利用加压成型制造光学元件的方法已成为主 流。加压成型是将球状、圆柱形等的玻璃(以下,称为预成型体)在金属模具中加热到玻璃 化转变温度或者屈服点左右以上,加压而成型为特定的形状的方法。
[0003]光学元件中使用的光学玻璃对应所希望的光学特性而玻璃的主成分不同。作为具 有低折射率和低分散的光学特性的玻璃,因为显示高可见光透射率和异常分散性,所以主 要使用氟磷酸玻璃(例如,参照专利文献1)。低分散性和异常分散性对色差的修正有效,高 可见光透射率是作为构成摄像光学体系的光学元件材料有利的特性。
[0004] 另一方面,氟磷酸玻璃含有属于容易挥散的成分的氟作为必需成分。因此,氟磷酸 玻璃中,除了所希望的光学特性,为了提高预成型体成型、光学元件的生产效率、成品率,还 要求抑制氟挥发的所希望的热特性。
[0005]例如,在加压成型时,如果成型温度变得过高,则成分从预成型体表面挥散,氟化 物等挥散成分附着于金属模具表面。该挥发成分附着于玻璃表面时,光发生散射,成为模糊 (夕壬y)缺陷。因此,为了提高金属模具的耐久性,防止模糊缺陷,氟磷酸玻璃优选玻璃化 转变温度和屈服点低。
[0006] 即,对氟磷酸玻璃而言,从具有上述的光学特性并提高制造效率的观点出发,要求 降低玻璃化转变温度和屈服点。
[0007]作为适合于加压成型的氟磷酸玻璃,例如提出了如下玻璃,即含有2种以上的选 自?5+313+、1%2+、0& 2+、5严和8&2+中的2价阳离子成分和1^+作为必需的阳离子成分,并且 r相对于F_和0 2_的合计量的摩尔比F7 (F_+02_)为0. 25~0. 85的玻璃(例如,参照专利 文献2)。然而,该玻璃因为Li+的含量少,所以玻璃化转变温度高,在容易制造方面不能说 是充分的。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开平10-139454号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2010-042998号公报

【发明内容】

[0012] 本发明的目的是提供适合于光学元件的制造的、具有低折射率和低分散的光学特 性、预成型体成型时不易产生波筋、加压成型时不易产生失透的光学玻璃。
[0013]本发明的氟磷酸玻璃,其特征在于,以阳离子%计,含有:
[0014]P5+10 ~45%、
[0015]Al3+1~40%、
[0016] Mg2. 0 ~20%、
[0017] Ca2+0 ~25%、
[0018] Sr2+0 ~25%、
[0019] Ba2+0 ~35%、
[0020] Li+24 ~60%、
[0021] Na+0 ~10%、
[0022] K+0 ~10%、
[0023] Y3+0 ~10%、
[0024] B3+0 ~15%,
[0025] 相对于r和02_的合计量,以阴离子比(F7(r+02〇)为0.25~0.85的方式含有 F'
[0026] 本发明的氟磷酸玻璃具有低折射率和低分散的光学特性。另外,因为Li+的含量 多,所以能够降低玻璃化转变温度、屈服点。因此,能够降低成型温度,抑制成分从玻璃表面 挥发,提高金属模具的耐久性。并且,热稳定,显示高的液相粘性。因此,即便是体积大的预 成型体也能够制造没有失透等内部缺陷的预成型体,能够使用该预成型体采用加压成型法 制造大口径的透镜。
【具体实施方式】
[0027](光学玻璃)
[0028] 以下说明本发明的氟磷酸玻璃(以下,简称为主玻璃)。本说明书中,以下,只要没 有特别说明,将阳离子成分的比例用以摩尔比为基准的阳离子%表示,将各阴离子成分的 比例用以摩尔比为基准的阴离子%表示。
[0029]P5+是玻璃的网络形成体,是必需成分。P5+的含量为10~45%。如果低于10%, 则玻璃的稳定性可能降低。为了提高P5+的含量,作为原料优选以正磷酸导入。如果P5+大 于45%,则正磷酸中的水与氟反应,可能以HF气体的形式挥发。以氧化物原料导入时,因为 氧比率变得过大,所以可能会不满足所希望的光学特性。P5+的上限优选40%以下,更优选 35%以下,进一步优选33%以下。P5+的下限优选12%以上,更优选15%以上。从抑制铂坩 埚的侵蚀、抑制成分挥发的观点出发,P5+的原料优选使用磷酸盐。
[0030]Al3+是提高玻璃的稳定性的成分,是必需成分。Al3+的含量为1~40%。如果低 于1%,则玻璃的稳定性降低,大于40%时,玻璃化转变温度和液相温度可能变高。Al3+的 上限优选37 %以下,更优选35 %以下,进一步优选33 %以下,更进一步优选30 %以下。Al3+ 的下限优选3%以上,更优选5%以上。
[0031]Mg2+是提高玻璃的稳定性的成分,但不是必需成分。Mg2+的含量为0~20%。从 耐失透性的观点出发,Mg2+的上限优选15%以下,更优选10%以下,进一步优选7%以下。 Mg2+的下限优选大于0 %,更优选1 %以上。
[0032] Ca2+是提高玻璃的稳定性的成分,但不是必需成分。Ca2+的含量为0~25%。从 耐失透性的观点出发,Ca2+的上限优选22%以下,更优选15%以下,进一步优选10%以下。 Ca2+的下限优选大于0 %,更优选1 %以上。
[0033] 主玻璃中,Sr2+是提高玻璃的稳定性的成分,但不是必需成分。Sr2+的含量为0~ 25%。从耐失透性的观点出发,Sr2+的上限优选22%以下,更优选15 %以下,进一步优选 10%以下。Sr2+的下限优选大于0%,更优选0.5%以上,进一步优选1 %以上。
[0034]Ba2+是提高玻璃的稳定性、且在保持低分散的同时能够实现高折射率的成分,但 不是必需成分。Ba2+的含量为0~35%。从耐失透性的观点出发,Ba2+的上限优选31%以 下,更优选30%以下,进一步优选29%以下,更进一步优选25%以下。Ba2+的下限优选大于 〇%,更优选1 %以上,进一步优选3%以上。
[0035]为了提高含有碱土金属的阳离子成分(R2+)所带来的效果,它们的含量以总量 (Mg2++Ca2++Sr2++Ba2+)计优选1~31%。如果含有1%以上,则玻璃的稳定性的效果提高。 另一方面,如果大于31 %,反而玻璃的稳定性降低。R2+的总量的上限优选30 %以下,更优 选29%以下。
[0036] 以上述总量含有R2+时,优选使用选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+的2种以上。从提高 含有碱土金属所带来的效果的观点出发,更优选含有Ba2+作为必需成分,使用选自Mg2+、Ca2+ 和Sr2+中的1种以上。应予说明,Sr2+和Ba2+可以较大量地导入,但Mg2+和Ca2+的大量的 导入反而可能降低玻璃的稳定性。
[0037]Li+是不损害稳定性地降低玻璃化转变温度的成分,是必需成分。Li+的含量为 24~60%。如果Li+的含量小于24%,则无法充分降低玻璃化转变温度,稳定性也降低。 如果大于60%,则损害玻璃的耐久性,加工性也降低。即便含有下述的碱金属成分也可得 到降低玻璃化转变温度的效果,但含有Li+时,玻璃的耐水性优异,因此优选。Li+的上限优 选50 %以下,更优选45 %以下,进一步优选43 %以下,更进一步优选41 %以下,特别优选小 于40%。Li+的下限优选大于25%,更优选27%以上,进一步优选大于30%。重视玻璃的 稳定性的情况下,优选Li+的含量大于30%小于等于60%。这时,Li+的上限更优选59% 以下,进一步优选57%以下,更进一步优选55%以下。Li+的下限更优选31 %以上,进一步 优选32%以上。重视玻璃的波筋抑制时,优选Li+的含量为24~30%。这时,Li+的上限 更优选29%以下,进一步优选28%以下,更进一步优选27%以下。Li+的下限更优选大于 24%,进一步优选25%以上。
[0038]主玻璃中,为了得到玻璃的稳定性和波筋抑制的效果,Li+的含量相对于碱土金属 成分的合计量的比Li+/2R2+、即Li7(Mg2++Ca2++Sr2++Ba2+)优选大于0. 8且小于16。特别是 在重视玻璃的稳定性时,优选Li+/2R2+为1以上且小于16。通过玻璃稳定化,能够制造体 积大的预成型体,也可以采用加压成型法制造大口径的透镜。Li+/2R2+的上限更优选15以 下,进一步优选14以下,更进一步优选13以下。Li+/I:R2+的下限更优选大于1,进一步优
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