专利名称：光学玻璃以及光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学玻璃，尤其涉及一种高折射率且耐失透性优异的光学玻璃。而且，本发明涉及一种以上述光学玻璃作为素材的光学元件。
背景技术：
近年来，随着数字(digital)光学设备的普及、发展，要求光学透镜(lens)的高性能化以及小型化。要应对这些要求，使用精密压制(press)成形的非球面透镜的光学设计将不可或缺。并且，对于该非球面透镜中所用的光学玻璃，要求折射率(nd)尽可能高。为了应对这些要求，近年来正盛行大量含有Bi2O3的光学玻璃的开发。例如，作为高折射率的光学玻璃，在专利文献1中提出一种以摩尔％计而含有 25 % 80 %的Bi2O3的光学玻璃，在专利文献2中提出一种以质量％计而含有10 %以上且小于90%的Bi2O3的光学玻璃，在专利文献3中提出一种以质量％计而含有10%以上且小于90%的Bi2O3的光学玻璃。而且，在专利文献4中提出一种以氧化物基准的摩尔％表示而实质上包含25% 70%的Bi2O3的高折射率压制成形用玻璃。然而，专利文献1 专利文献4中记载的光学玻璃在玻璃的稳定性或成形性方面均难以说足够充分。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2006-327926号公报[专利文献2]日本专利特开2007-106625号公报[专利文献3]日本专利特开2007-99606号公报[专利文献4]日本专利特开2002-201039号公报
发明内容
本发明有利地解决上述问题，其目的在于提出一种不会导致折射率下降而改善了玻璃的耐失透性的光学玻璃以及以该光学玻璃作为素材的光学元件。此外，发明人对于在上述专利文献1 专利文献4中，为何未能获得良好的玻璃的耐失透性的原因进行了调查。其结果获得以下所述的见解。(1)专利文献1 专利文献3所揭示的光学玻璃由于需要大量Bi2O3的关系，因此不得不将例如SiO2或化03的合计量抑制至以摩尔％计为60%以下，因此在玻璃的耐失透性方面存在问题。因此，从玻璃的耐失透性方面考虑，较为理想的是含有超过60%的化03。但是，如果超过60%而大量地含有B2O3，则又可能会导致折射率降低。因此，发明人为了解决此点而进一步反复研究，结果表明，即使化03超过60摩尔％时，只要一并含有1^203、Gd2O3以及&02，便能够达成所期望的目的。(2)另夕卜，专利文献4所揭示的光学玻璃中也不含L 03、Gd203以及，从而在玻璃的耐失透性方面存在问题。因此获得下述见解从玻璃的耐失透性方面考虑，优选一并含有L 03、Gd2O3以及 ZrO20本发明是立足于上述见解，反复进行各种研究后完成。亦即，本发明的光学玻璃的组分上的特征在于在含有比60摩尔％还多的B2O3的 Bi2O3系光学玻璃中，使其适量含有La203、Gd203、，且使其不含碱金属氧化物、碱土类金属氧化物或&ι0。以下，对本发明进行说明。1、一种光学玻璃，其特征在于由下述组分构成，SP 以摩尔％计，B2O3 超过60%且 75%以下、Bi2O3 以上且39%以下、La2O3 以下、Gd2O3 以下、以及^O2 以下。2、根据1所述的光学玻璃，其特征在于，L 03、Gd203以及^O2的合计量为0. 3% 10%。3、根据1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃以摩尔％计还包含从 SiO2 以下、GeA 以下、Tei2O5 以下、Nb2O5 以下、WO3 以下、以及 SId2O3 1% 以下中选择的一种或二种以上。4、根据1至3中任一项所述的光学玻璃，其特征在于，此光学玻璃的玻璃转移点 (glass transformation point, Tg)为500°C以下，并具有折射率(nd)为1.85以上且阿贝数(Abbe number, ν d)为15. 0 30. 0的光学常数。5、一种光学元件，其特征在于由根据1至4中任一项所述的光学玻璃构成。[发明的效果]根据本发明，可获得不会导致折射率降低而使玻璃的耐失透性以及成形性一并提高的光学玻璃。而且，根据本发明，通过将该光学玻璃作为素材，可获得玻璃的耐失透性优异的光学元件。
具体实施例方式以下，对本发明进行具体说明。首先，在本发明中，对于玻璃组分，对范围进行说明。另外，与成分有关的“ ％，，的表示是指“摩尔％”。[化03 超过60%且75%以下]在本发明中，B2O3是特别重要的成分。该化03形成玻璃的网眼构造，可获得几乎不会导致折射率下降而提高了耐失透性的玻璃。而且，可提高玻璃的熔融性而将熔融温度抑制为较低，其结果，可抑制玻璃的着色而提高在可见光区域中的透射率。但是，如果化03含量为60%以下，则耐失透性有可能会恶化，另一方面，如果超过 75%，则将无法获得所需的折射率，因此氏03设为超过60%且75%以下的范围。优选为 60. 以上且74. 5%以下的范围。
[Bi2O3 :24% 以上且 39% 以下]在本发明中，Bi2O3是大为有助于玻璃的高折射率化和高分散化，进而还具备降低玻璃转移点(Tg)的效果的非常重要的成分。但是，如果Bi2O3含量小于对％，则将无法获得所需的高折射率和高分散，另一方面，如果超过39 %，则耐失透性将下降，且有可能难以玻璃化，因此Bi2O3设为以上且 39%以下的范围。优选5%以上且38. 5%以下的范围。[La2O3 以下(其中不包括0%)]在本发明中，La2O3是重要的成分。本发明中，如上所述，从玻璃的耐失透性方面考虑而含有超过60%的化03，因此，与其成反比而Bi2O3的含量降低，相应地，折射率可能会降低。Lei2O3的添加一扫上述忧虑，通过复合含有该Lei2O3和后述的Gd203、ZrO2,可有效地抑制折射率的下降。亦即，La2O3有效地有助于玻璃折射率的提高，而且，对于化学耐久性或耐失透性的提高发挥较大的效果。但是，如果Lii2O3含量超过7%，则不仅玻璃的熔融性或耐失透性会下降，而且玻璃转移点(Tg)还有可能会上升，因此La2O3设为7%以下。优选为6%以下。另外，为了充分获得上述效果，优选含有0. 2%以上的La203。[Gd2O3 以下(其中不包括0%)]如上所述，Gd2O3是与Lii2O3或^O2 —同对于抑制折射率的下降而言重要的成分。 而且，该Gd2O3通过与La2O3并用而含有，还具有提高耐失透性的效果。但是，如果Gd2O3含量超过7%，则玻璃的熔融性或耐失透性有可能会恶化，因此 Gd2O3设为7%以下。优选为6%以下。另外，为了充分获得上述效果，优选含有0.2%以上的 Gd2O3。BrO2 以下(其中不包括0% )]同样地，ZrO2也是对于抑制折射率的下降而言重要的成分。而且，该^O2还具有提高耐失透性，提高化学耐久性的效果。但是，如果^O2含量超过7%，玻璃的熔融性或耐失透性有可能会恶化，因此^O2 设为7%以下。优选为6%以下。另外，为了充分获得上述效果，优选含有0. 1 %以上的&02。另外，如果Lei203、Gd2O3以及^O2的合计量例如不足0. 3 %，则折射率以及耐失透性的改善效果将较弱，另一方面，如果超过10%，将无法忽略耐失透性的劣化，因此优选其合计量设为0. 3% 10%。更优选0. 5% 9%的范围。以上，对本发明中的必需成分进行了说明，但在本发明中，除此以外还可适当含有以下所述的成分。[SiO2 以下(其中不包括0% )]SiO2是形成玻璃的网眼，以提高玻璃的耐失透性的有效成分。但是，如果S^2量超过5 %，则会导致熔融温度的高温化，而玻璃的着色会变浓，因此较为理想的是含有5%以下的SiO2量。优选为4%以下。[GeO2 以下(其中不包括0% )]GeO2是与S^2同样地，形成玻璃的网眼，从而对于玻璃的耐失透性的提高有用的成分。但是，如果( 量超过5%，则有可能会因还原性强而导致玻璃的着色变浓，因此优选GeO2量为5%以下。更优选为4%以下。[Tei2O5 以下(其中不包括0% )]Ta2O5是不仅有提高玻璃的折射率的效果，而且在提高玻璃的耐失透性方面也是有效的成分。但是，如果Ta2O5量超过5%，玻璃的耐失透性将会恶化，因此优选Ta2O5量设为5% 以下。更优选为4%以下。[Nb2O5 以下(其中不包括0% )]Nb2O5是能够提高玻璃的折射率的有用成分。然而，如果Nb2O5量超过5%，则玻璃的熔融性或耐失透性有可能会发生恶化，因此优选Nb2O5量设为5%以下。更优选为4%以下。[WO3 以下(其中不包括0% )]WO3是能够提高玻璃的折射率的有用成分。然而，如果WO3量超过5%，则耐失透性有可能会发生恶化，因此优选WO3量设为 5%以下。更优选为4%以下。Bb2O3 以下(其中不包括0%)]Sb2O3可为了改善玻璃的着色或脱泡而添加，Sb2O3等的工业上众所周知的脱泡成分为以下而具有充分的效果。然而，在现有的光学玻璃中，可通过添加碱金属氧化物(Li20、Na2O, K2O)来获得提高玻璃的熔融性，与降低玻璃转移点(Tg)的效果，但根据本发明人的研究，该碱金属氧化物的添加会切断玻璃的网眼而导致结合的弱化，结果表明，耐失透性或化学耐久性会发生恶化，或者在压制成形时易挥发。因此，本发明中不含该碱金属氧化物。 另外，本发明中，S卩使不添加这些碱金属氧化物等，但由于尤其含有较多的Bi2O3， 因此耐失透性或熔融性等也不会发生恶化，且不会导致玻璃转移点的上升。而且，碱土类金属氧化物(Mg0、Ca0、Sr0、Ba0)或ZnO是对于熔融性、耐失透性、化学耐久性的提高有效的成分，但在本发明的光学玻璃中，由于已表明会无法获得所需的折射率，因此本发明中也不含这些碱土类金属氧化物。另外，对于熔融性等，如已述般通过调整本发明的成分，可获得充分满足的若干特性。由上述的组分范围构成的光学玻璃中，玻璃转移点(Tg)为500°C以下、优选 400°C 490°C的范围，且可获得折射率(nd)为1. 85以上、优选1.邪4 2. 031的范围且阿贝数(ν d)为15. 0 30. 0、优选20 27的范围的光学常数。因此，通过使用本发明的光学玻璃组分，可制造高折射率且耐失透性优异的光学玻璃。藉由对该光学玻璃进行研磨加工，可制造研磨预成型体(preform)或透镜、棱镜 (prism)、镜子(mirror)等的光学元件。而且，本发明的光学玻璃可使处于熔融液状态者直接滴下而制作预成型胚(gobpreform)。此处，所谓预成型体，是指铸模(mold)成形前的透镜母材，是成为镜面状态的玻璃。并且，将研磨预成型体或预成型胚放入经镜面加工的模具，加热使其软化后进行压制 (精密铸模)，以此可制造各种形状的光学元件。接下来，对本发明的光学玻璃的较佳制造方法进行说明。
本发明的光学玻璃的制造方法并无特别限定，只要是现有的制造方法，均可有利地适合。亦即，只要以规定的比例来称量与各成分各自对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、 硝酸盐等，并充分混合后作为玻璃调合原料。将该玻璃调合原料优选投入钼坩埚或金坩埚， 利用电炉以800°C 1100°C来熔融1小时 10小时后，适时搅拌以达成均质化，继而，澄清 (脱泡)后，铸入至已预热到适当温度的模具内之后，于电炉内进行缓冷即可。[实例]以下，列举实例以及比较例，对本发明的光学玻璃进行具体说明，但本发明并不限定于这些实例。将表1、表2中记载的氧化物以合计量达到IOOg的方式来称量原料，充分混合后， 投入钼坩祸，利用电炉以800°C 1100°C来熔融1小时 2小时之后，进行搅拌，进而熔融1 小时 2小时，并适时搅拌以达成均质化，澄清后铸入至已预热到适当温度的模具内后，于电炉内进行缓冷，由此，获得实例光学玻璃1 实例光学玻璃20以及比较例光学玻璃1 比较例光学玻璃6。对于各光学玻璃，进行玻璃转移点(Tg)、折射率(nd)以及阿贝数(ν d)的测定以及耐失透性的评价。玻璃转移温度(Tg)、折射率(nd)、阿贝数(ν d)的测定是根据遵照日本光学玻璃工业会规格的“J0GIS08-2003光学玻璃的热膨胀的测定方法”以及“J0GIS01-2003光学玻璃的折射率的测定方法”中记载的方法来进行。耐失透性的评价方法是，对以800°C 1100°C来将表1、表2中记载的氧化物熔融 1小时 2小时后的熔融液进行搅拌，判定熔融液是否失透。另外，耐失透性的评价标准是，“〇”:熔融液直到搅拌结束时未发生失透；“Δ”:在搅拌结束时看到熔融液变得灰暗，但仍保持透明性，可实现制造化；“ X ” 在搅拌时发生失透以及结晶化，难以实现制造化。[表 1]
mol%实例光学玻璃1实例光学玻璃2实例光学玻璃3实例光学玻璃4实例光学玻璃5实例光学玻璃6实例光学玻璃7实例光学玻璃8实例光学玻璃9实例光学玻璃 10B2O361.0061.0061.1260.6260.6068.5073.5074.5069.0069.00Bi2O330.3031.2736.1638.0238.5030.5025.5024.5025.0025.00La2O32.842.841.030.510.300.300.300.305.600.10Gd2O32.831.890.950.470.300.350.350.350.105.60ZrO23.033.000.750.380.300.350.350.350.300.30
权利要求
1.一种光学玻璃，其特征在于由下述组分构成，即 以摩尔％计，B2O3 超过60%且75%以下、 Bi2O3 以上且39%以下、 La2O3 以下、 Gd2O3 以下、以及 ZrO2 以下。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于， La203> Gd2O3以及ZrO2的合计量为0. 3% 10%。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于， 所述光学玻璃以摩尔％计还包含从SiO2 以下、GeO2 以下、Ta2O5 以下、Nb2O5 以下、WO3 以下、以及Sb2O3 以下中选择的一种或二种以上。
4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的玻璃转移点(Tg)为500°C以下，并具有折射率(nd)为1.85以上且阿贝数(ν d)为15. 0 30. 0的光学常数。
5.一种光学元件，其特征在于由根据权利要求1至4中任一项所述的光学玻璃构成。
全文摘要
本发明提供一种不会导致折射率下降而改善了玻璃的耐失透性的光学玻璃以及以该光学玻璃作为素材的光学元件。本发明的光学玻璃的特征在于由下述组分构成，即，以摩尔％计，B2O3超过60％且75％以下、Bi2O324％以上且39％以下、La2O37％以下、Gd2O37％以下、以及ZrO27％以下。
文档编号C03C3/155GK102167510SQ201010622500
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月24日 优先权日2009年12月25日
发明者山本吉记 申请人:株式会社住田光学玻璃