光学玻璃及光学元件的制作方法

专利名称：光学玻璃及光学元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学玻璃及光学元件。
背景技术：
近年来，使用光学系统的仪器的数字化、高清晰化急速发展，在数字照相机、摄像机等撮影仪器，投影仪、投影电视等图像再现(投影)仪器等各种光学仪器领域中，迫切需要减少在光学系统中使用的透镜、棱镜等光学元件的数量，从而使光学系统整体轻量化和小型化。在制作光学元件的光学玻璃中，特别是对可以谋求光学系统整体轻量化和小型化的、具有1. 80以上的折射率( )、并具有35以上且50以下的阿贝数(V d)的高折射率低色散玻璃的需求非常旺盛。作为这种高折射率低色散玻璃，已知有以专利文献1 4为代表的一类玻璃组合物。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2001-348244号公报专利文献2 日本特开2006-016^3号公报专利文献3 日本特开2009-102215号公报专利文献4 日本特开2009-203083号公报

发明内容
发明要解决的问题作为由光学玻璃制作光学元件的方法，例如，已知有对由光学玻璃形成的料滴或玻璃块进行磨削和研磨，从而获得光学元件的形状的方法；将由光学玻璃形成的料滴或玻璃块再加热、成型(再热压制成型)，并对所得玻璃成型体进行磨削和研磨的方法；以及，用经超精密加工的模具将由料滴或玻璃块获得的预成型坯材成型(精密模压成型)，从而获得光学元件的形状的方法。无论何种方法，均需要在由溶融的玻璃原料形成料滴或玻璃块时，减少所形成的玻璃的失透。这里，只要所得料滴或玻璃块内部析晶而发生失透，就已经无法获得适用于光学元件的玻璃。另外，为了降低光学玻璃的材料成本，希望构成光学玻璃的各成分的原料价格尽可能低廉。另外，为了降低光学玻璃的制造成本，希望原料的熔解性高、即希望其在更低的温度下熔解。然而，专利文献1 4中所述的玻璃组合物难以充分地应对上述各种要求。本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，更廉价地获得折射率( )和阿贝数(Vd)在所期望的范围内、并且耐失透性高的玻璃。用于解决问题的方案本发明人等为解决上述问题进行了深入研究，结果发现，通过对含有化03成分以及La2O3成分的玻璃降低Ta2O5成分的含量，在具有所期望的折射率以及阿贝数的同时，玻璃的材料成本得到降低，并且，玻璃的液相线温度降低，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，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，含有 1. 0 30. 0%的B2O3成分和10. 0 55. 0%的La2O3成分，且Ta2O5成分的含量为20. 0% 下。(2)根据第(1)项所述的光学玻璃，在以氧化物换算的组成中，含有选自由TiO2成分、Nb2O5成分以及WO3成分组成的组中的一种以上成分。(3)根据第⑵项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，选自由TiA成分、Nb2O5成分以及WO3成分组成的组中的一种以上成分的含量之和为0. 5%以上且40. 0%以下。(4)根据第( 项或第C3)项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，含有0 20.0%的TiO2成分、和/或0 20.0%的 Nb2O5 成分、和 / 或0 25. 0 % 的 WO3 成分。(5)根据第(1) (4)项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 20.0%的SiO2成分、和/或0 12. 0 % 的 ZrO2 成分。(6)根据第(1) ( 项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，B2O3成分以及SiA成分的含量之和为25. 0%以下。(7)根据第(1) (6)项中任一项所述的光学玻璃，以氧化物换算的组成的质量比 (Zr02+Ta205+Nb205)/(B203+Si02)为 2. 00 以下。(8)根据第(1) (7)项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 45. 0 % 的 Gd2O3 成分、和 / 或0 30. 0 %的IO3成分、和/或0 20.0%的 Yb2O3 成分。(9)根据第(1) (8)项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ln2O3成分的质量和为30. 0%以上且75. 0%以下，式中，Ln为选自由La、Gd、 ￥、％组成的组中的一种以上元素。(10)根据第(9)项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量， Ln2O3成分的质量和大于40. 0%，式中，Ln为选自由La、Gd、YJb组成的组中的一种以上元
ο(11)根据第(1) (10)项中任一项所述的光学玻璃，以氧化物换算的组成的质量比 Ta2O5/ (Ln203+Zr02+Nb205+W03)为 0. 300 以下，式中，Ln 为选自由 La、Gd、Y、Yb 组成的组中的一种以上元素。(12)根据第(1) (11)项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分
0 20. 0 %的MgO成分、和/或0 20. 0 %的CaO成分、和/或0 20. 0 %的SrO成分、和/或0 25. 0 % 的 BaO 成分。(13)根据第(1 项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量， RO成分的质量和为25.0%以下，式中，R为选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的组中的一种以上元
ο(14)根据第(1) (1 项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 10. 0%的Li2O成分、和/或0 10. 0%的Na2O成分、和/或0 10.0%的1(20成分、和/或0 10. 0 % 的 Cs2O 成分。(15)根据第(14)项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量， Rn2O成分的质量和为15. 0%以下，式中，1 为选自由Li、Na、K、Cs组成的组中的一种以上元素。(16)根据第(1) (1 项中任一项所述的光学玻璃，以氧化物换算的组成的质量比(B203+Si02+W03)/(Ln203+Zr02+Li20)为 0. 20 以上且 2. 00 以下。(17)根据第(1) (16)项中任一项所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 10. 0%的P2O5成分、和/或0 10.0%的GeO2成分、和/或0 25. 0%的SiO成分、和/或0 10. 0%的 Al2O3 成分、和 / 或0 10.0%的 Ga2O3 成分、和 / 或0 20. 0%的 Bi2O3 成分、和 / 或0 20. 0 %的TeO2成分、和/或
0 1.0%的SnO2成分、和/或0 1. 0%的 SId2O3 成分。(18)根据第(1) (17)项中任一项所述的光学玻璃，其具有1. 75以上的折射率 (nd)、并具有30以上且50以下的阿贝数(Vd)。(19)根据第(1) (18)项中任一项所述的光学玻璃，其具有1300°C以下的液相
线温度。(20) 一种光学元件，其以第(1) (19)项中任一项所述的光学玻璃为母材。(21) 一种光学仪器，其具备第00)项所述的光学元件。发明的效果根据本发明，通过对含有化03成分以及Lii2O3成分的玻璃降低Tii2O5成分的含量，在具有所期望的折射率和阿贝数的同时，玻璃化转变点得到降低，并且，玻璃的材料成本得以降低。因此，可以更廉价地获得折射率(Ild)和阿贝数(Vd)在所期望的范围内、并且耐失透
6性高的光学玻璃。
具体实施例方式本发明的光学玻璃中，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，含有1. 0 30. 0%的B2O3成分和10. 0 50. 0%的La2O3成分，且Ta2O5成分的含量为20. 0% 以下。通过降低Ta2O5成分的含量，昂贵且需要在高温下熔解的Ta2O5成分的用量减少，因此光学玻璃的原料成本以及制造成本得以降低。与此同时，通过以化03成分和Lii2O3成分为基本成分，在具有1. 80以上的折射率( )和35以上且50以下的阿贝数(vd)的同时，还容易降低液相线温度。因此，可以更廉价地获得折射率(nd)和阿贝数(Vd)在所期望的范围内、并且耐失透性高的光学玻璃，和使用其的光学元件。以下，详细说明本发明的光学玻璃的实施方式。本发明并不受以下实施方式的任何限定，在本发明目的的范围内可以加以适当改变来实施。此外，在说明重复的地方有时会适当省略说明，但并非对发明的要旨进行限定。玻璃成分构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围如下所述。在本说明书中，在没有特别说明的情况下，各成分的含量全部用相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量的质量％ 来表示。这里，“以氧化物换算的组成”是指在假设作为本发明的玻璃构成成分的原料而使用的氧化物、复盐、金属氟化物等在熔融时全部分解转化为氧化物的情况下，以该生成的氧化物的总质量为100质量％来表示的玻璃中所含有的各成分时的组成。关于必须成分、任意成分在包含大量稀土类氧化物的本发明的光学玻璃中，B2O3成分是作为形成玻璃的氧化物而不可或缺的必须成分。特别是通过使化03成分的含量为1.0%以上，可以提高玻璃的耐失透性、并减少玻璃的色散。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，化03成分的含量下限优选为1.0%、更优选为5.0%、进一步优选为8.5%、最优选为10.0%。另一方面，通过使化03成分的含量为30.0%以下，可以易于获得更大的折射率，抑制化学耐久性变差。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，B2O3成分的含量上限优选为30. 0%, 更优选为20. 0%、进一步优选为18. 0%、最优选为15. 0%。可以使用例如H3B03、Na2B4O7^ Na2B4O7 · IOH2O, BPO4等作为原料而使玻璃内含有化03成分。La2O3成分是提高玻璃的折射率、并减少玻璃的色散从而增大阿贝数的成分。特别是通过使La2O3成分的含量为10.0%以上，可以提高玻璃的折射率。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，La2O3成分的含量下限优选为10.0%、更优选为20.0%、进一步优选为25. 0%、最优选为30. 0%。另一方面，通过使La2O3成分的含量为55. 0%以下、更优选为50.0%以下，可以提高玻璃的稳定性并减少玻璃的失透。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，La2O3成分的含量上限优选为55. 0%、更优选为50. 0%、进一步优选为49. 0%、最优选为48. 0%。可以使用例如L 03、La(NO3)3 · XH2O(X为任意的整数)等作为原料而使玻璃内含有La2O3成分。Ta2O5成分是提高玻璃的折射率并通过降低玻璃的液相线温度来提高耐失透性的成分，其是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使Ta2O5成分的含量为20.0%以下，会减少昂贵的Ta2O5成分的含量，因此可以以更低廉的材料成本生产具有所期望的光学常数的光学玻璃。另一方面，Ta2O5成分的含量超过20.0%时，会难以获得稳定的玻璃。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ta2O5成分的含量上限优选为20.0%、更优选为小于17.5%、进一步优选为13.9%。在这里，特别是通过使Ta2O5成分的含量为9. 5% 以下，可以降低熔解原料的温度，从而降低溶解原料所需的能量，因此还可以降低光学玻璃的制造成本。因此，从该观点出发，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ta2O5成分的含量上限优选为9. 5%、更优选为7. 0%、最优选为5. 0%。另一方面，Ta2O5成分的含量大于 9. 5%时，可以抑制玻璃的着色并提高玻璃的折射率、且可以提高玻璃的耐失透性。因此，从该观点出发，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ta2O5成分的含量下限优选为大于 9.5%、更优选为11.0%、进一步优选为12.8%。可以使用例如Ta2O5等作为原料而使玻璃内含有Ta2O5成分。在本发明的光学玻璃中，优选含有选自由TiO2成分、WO3成分以及Nb2O5成分组成的组中的一种以上成分。由此，即使为了降低玻璃的材料成本而减少Ta2O5成分的含量，也可以提高玻璃的折射率、并且可以提高玻璃的耐失透性。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，选自由TW2成分、Nb2O5成分以及WO3成分组成的组中的一种以上成分的含量之和的下限优选为大于0%、更优选为0.5%、最优选为1.0%。另一方面，通过使它们的和为40.0%以下，可以减少由这些成分所导致的着色、并且可以抑制由于过量含有这些成分而导致的耐失透性变差。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，选自由TiO2成分、Nb2O5成分以及WO3成分组成的组中的一种以上成分的含量之和的上限优选为40. 0%、 更优选为30.0%、进一步优选为20.0%、最优选为8.0%。TiO2成分是调节玻璃的折射率和阿贝数、改善耐失透性的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。但是，TiO2过量时耐失透性反而会变差，在可见短波长(500nm以下) 下玻璃的透射率也会变差。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，打02成分的含量上限优选为20.0%、更优选为10.0%、进一步优选为8.0%、最优选为5.0%。可以使用例如TW2等作为原料而使玻璃内含有TW2成分。Nb2O5成分是提高玻璃折射率以及色散的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使Nb2O5成分的含量为20. 0%以下，可以抑制由于过量含有Nb2O5成分而导致的玻璃耐失透性变差，并且抑制玻璃对可见光的透射率下降。因此、相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Nb2O5成分的含量上限优选为20.0%、更优选为15.0%、最优选为 12. 0%。可以使用例如Nb2O5等作为原料而使玻璃内含有Nb2O5成分。WO3成分是提高玻璃的折射率和色散、提高玻璃的耐失透性的成分。特别是通过使WO3成分的含量为25.0%以下、更优选为20.0%以下，可以降低玻璃的着色、特别是可以使对可见-短波长区域(小于500nm)的透射率难以下降。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，WO3成分的含量上限优选为25. 0%、更优选为20. 0%、进一步优选为 15.0%、最优选为12.0%。此外，本发明的光学玻璃即使不含有WO3成分也可以获得具有所期望的光学常数和耐失透性的玻璃，但通过含有WO3成分，玻璃的液相线温度会进一步降低，因此可以进一步提高玻璃的耐失透性。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，WO3成分的含量下限优选为大于0%、更优选为0. 1%、最优选为1.0%。可以使用例如 WO3等作为原料而使玻璃内含有WO3成分。SiO2成分是提高熔融玻璃的粘度、促进玻璃稳定形成、减少对光学玻璃而言并不优选的失透(晶体析出)的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使SiO2 成分的含量为20.0%以下，可以抑制玻璃化转变点(Tg)的上升，并且可以抑制折射率的降低。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，SiO2成分的含量上限优选为20.0%、 更优选为15.0%、最优选为10.0%。此外，虽然即使不含有SiO2成分也不会产生技术上的负面影响，但是，通过含有S^2成分，玻璃的液相线温度会降低，因此可以使玻璃更难失透。 因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，SiO2成分的含量下限优选为0. 1%、更优选为1. 0%、进一步优选为2. 0%。特别是从即使含有TiO2成分、WO3成分也可以使玻璃难以着色的观点出发，SiO2成分的含量最优选为4.0%以上。可以使用例如Si02、K2SiF6、Na2SiF6 等作为原料而使玻璃内含有S^2成分。成分是有助于玻璃的高折射率和低色散的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。但是，若&02的量过多则反而会使耐失透性变差。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，&02成分的含量上限优选为12.0%、更优选为10.0%、最优选为8.0%。 此外，虽然即使不含有成分也可以获得所期望的玻璃，但是，通过含有^O2成分，可以容易获得高折射率低色散的性能，并且容易获得提高耐失透性的效果。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，ZrO2成分的含量下限优选为大于0%、更优选为0. 5%、最优选为1. 0%。可以使用例如&02、ZrF4等作为原料而使玻璃内含有^O2成分。本发明的光学玻璃中，B2O3成分以及S^2成分的质量和优选为25. 0%以下、更优选为23.0%以下。由此，可以抑制由于含有化03成分以及5102成分而导致的折射率的下降， 可以容易获得所期望的高折射率。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，B2O3成分以及SW2成分的质量和的上限优选为25. 0%、更优选为23. 0%、进一步优选为21. 0%， 最优选小于20.0%。另外，本发明的光学玻璃中，质量和(ZiO2+T￡i205+Nb205)与质量和(B203+Si02)的比率优选为2. 00以下。由此，会降低材料成本高的^O2成分、Ta2O5成分以及Nb2O5成分的含量，因此可以以更低廉的价格制作具有所期望的低液相线温度的光学玻璃。因此，以氧化物换算的组成的质量比(&02+T￡i205+Nb205)/(B203+Si02)的上限优选为2. 00、更优选为1.80、 最优选为1.50。Gd2O3成分是提高玻璃的折射率、并且提高阿贝数的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使Gd2O3成分的含量为45. 0%以下、更优选为40. 0%以下，在变得容易获得玻璃所期望的光学常数的同时，可以抑制由于过量含有Gd2O3成分而导致的玻璃化转变点(Tg)的上升、可以提高玻璃的耐失透性。另外，通过减少Gd2O3成分，可以降低光学玻璃的材料成本。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Gd2O3成分的含量上限优选为45. 0 %、更优选为40. 0 %、进一步优选为30.0%、最优选为25. 0 %。此外，虽然即使不含有Gd2O3成分也不会有技术上的负面影响，但通过含有大于0%的Gd2O3成分、通过降低玻璃的液相线温度可以进一步提高耐失透性。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Gd2O3成分的含量下限优选为大于0%、更优选为1.0%、进一步优选为2.0%。在这里， 从可以通过提高玻璃的折射率和阿贝数而容易地获得所期望的光学常数的观点出发，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Gd2O3成分的含量下限优选为大于5.0%、更优选为 5.5%、最优选为6.0%。另外，从可进一步提高玻璃的耐失透性的观点出发，Gd2O3成分的含量与La2O3成分的含量的比率(Gd203/La203)优选为0. 01以上且2. 00以下、更优选为0. 03以上且1. 70以下、最优选为0. 05以上且1. 50以下。可以使用例如Gd203、GdF3等作为原料而使玻璃内含有Gd2O3成分。IO3成分和％203成分是提高玻璃的折射率、减少色散的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使IO3成分的含量为30. 0%以下、和/或使^2O3成分的含量为20.0%以下，可以容易获得玻璃的所期望的光学常数，并可以提高玻璃的耐失透性。 因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Y2O3成分的含量上限分别优选为30. 0%, 更优选为25.0%，进一步优选为20.0%、最优选为15.0%。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，％203成分的含量上限分别优选为20.0%、更优选为15.0%、最优选为 10. 0%。可以使用例如103、YF3、Yb2O3等作为原料而使玻璃内含有IO3成分和Yb2O3成分。本发明的光学玻璃中，Ln2O3成分(式中，Ln为选自由La、Gd、Y、％组成的组中的一种以上元素)的质量和优选为30.0%以上且75.0%以下、更优选为30.0%以上且70.0% 以下。特别是通过使Ln2O3成分的质量和为30.0%以上，玻璃的折射率和阿贝数均可得到提高，因此，可以容易地获得具有所期望的折射率和阿贝数的玻璃。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ln2O3成分的质量和的下限优选为30. 0%、更优选为33. 0%、进一步优选为大于40. 0%、最优选为大于55. 0%。另一方面，通过使Ln2O3成分的质量和为 75.0%以下，玻璃的液相线温度会降低，因此可以减少玻璃的失透。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ln2O3成分的质量和的上限优选为75. 0%、更优选为70. 0%、进一步优选为65. 0%、进一步优选为60. 0%、最优选为55. 0%。本发明的光学玻璃中，Ta2O5成分的含量与质量和(Ln203+^O2+Nb205+W03)的比率优选为0. 300以下。由此，会减少在提高折射率的成分中材料成本较高的Ta2O5成分的含量， 因此，可以以更低的成本制作具有高折射率的光学玻璃。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，质量比Tei2O5/(Ln203+ZiO2+Nb205+W03)的上限优选为0. 300、更优选为0. 280, 最优选为0. 250。MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分是调节玻璃的折射率、熔融性、失透性的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使MgO成分、CaO成分以及SrO成分各自的含量为20. 0 %、和/或使BaO成分的含量为25. 0%以下，通过抑制这些成分导致的折射率的降低可以容易地获得所期望的折射率、并且可以减少因为过量含有这些成分而发生的玻璃的失透。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，MgO成分、CaO成分以及 SrO成分各自的含量上限优选为20. 0 %、更优选为10. 0 %、最优选为5. 0%。另外，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，BaO成分的含量上限优选为25. 0%、更优选为15. 0%, 最优选为 10. 0%o 可以使用例如 MgCO3^MgF2, CaCO3 > CaF2, Sr (NO3) 2、SrF2, BaCO3 > Ba (NO3) 2、 BaF2等作为原料而使玻璃内含有MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分。本发明的光学玻璃中的RO成分(式中，R为选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的组中的一种以上元素)的合计含量优选为25.0%以下。由此，通过抑制由RO成分导致的折射率的下降，可以容易地获得所期望的折射率。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量， RO成分的质量和的上限优选为25.0%、更优选为15.0%、进一步优选为小于12.0%、最优选为小于10.0%。Li2O成分、Na2O成分、K2O成分以及Cs2O成分是改善玻璃的熔融性、降低玻璃化转变点的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。在这之中Na2O成分、K2O成分以及&20成分还是提高玻璃耐失透性的成分。特别是通过使Li2O成分、妝20成分、K2O成分以及Cs2O 成分各自的含量为10.0%以下，可以使玻璃的折射率难以下降、并且可以提高玻璃的稳定性并减少失透等的发生。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Li2O成分、Na2O 成分、K2O成分以及Cs2O成分各自的含量上限优选为10.0%、更优选为8.0%、最优选为 5. 0%。可以使用例如 Li2C03、LiN03、Li2C03、NaN03、NaF、N￡i2SiF6、K2C03、KN03、KF、KHF2、K2SiF6、 Cs2C03、CsNO3等作为原料而使玻璃内含有Li2O成分、Nei2O成分、K2O成分以及Cs2O成分。I^n2O成分(式中，1 为选自由Li、Na、K、Cs组成的组中的一种以上元素)是改善玻璃的熔融性、并减少玻璃的失透的成分。在这里，通过使I^n2O成分的合计含量为15.0% 以下，可以使玻璃的折射率难以降低、可以提高玻璃的稳定性并减少失透等的发生。因此， 相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，I^n2O成分的质量和的上限优选为15.0%、更优选为10. 0%、最优选为5.0%。本发明的光学玻璃中，质量和(B203+Si&+W03)与质量和(Ln203+ZiO2+Li20)的比率优选为0. 20以上且2. 00以下、更优选为0. 27以上且2. 00以下。特别是通过使该比率为 0.27以上，相对于使耐失透性降低的成分(Ln2O3成分、&02成分以及Li2O成分)的含量， 会使提高耐失透性的成分(B2O3成分、SiO2成分以及WO3)的含量增加，因此可以获得液相线温度更低且更难以失透的光学玻璃。另一方面，通过使该比率为2. 00以下，玻璃中会变得易于包含作为提高折射率和阿贝数的成分的Ln2O3成分，因此可以容易地获得所期望的折射率和阿贝数。因此，以氧化物换算的组成的质量比(B203+Si02+W03)/(Ln203+&02+Li20)的下限优选为0. 20、更优选为0. 27、进一步优选为0.观、最优选为0.四。另外，该质量比的上限优选为2. 00、更优选为1. 50、最优选为1. 00。P2O5成分是具有降低玻璃的液相线温度并提高耐失透性的效果的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使P2O5成分的含量为10.0%以下，可以抑制玻璃的化学耐久性、特别是耐水性的降低。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，P2O5 成分的含量上限优选为10. 0%、更优选为8. 0%、最优选为5. 0%。可以使用例如Al (PO3) 3> Ca (PO3) 2、Ba (PO3) 2、BP04、H3PO4等作为原料而使玻璃内含有P2O5成分。GeO2成分是具有提高玻璃的折射率、提高耐失透性的效果的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。但是，由于GeA的原料价格高，因此若其量多则会增加生产成本，由此抵消通过减少Ta2O5成分而获得的效果。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，GeO2成分的含量上限优选为10.0%、更优选为5.0%、最优选为1.0%。可以使用例如 GeO2等作为原料而使玻璃内含有GeA成分。ZnO成分是降低玻璃化转变温度(Tg)、改善化学耐久性的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。但是，若ZnO成分的含量过多则会容易使玻璃的耐失透性变差。因此， 相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，ZnO成分的含量上限优选为25.0%、更优选为 20.0%、进一步优选为15.0%、最优选为10.0%。此外，虽然即使不含有ZnO成分也可以获得具有所期望的特性的玻璃，但通过含有ZnO成分会降低玻璃化转变点，因此，可以容易获得易于进行压制成型的光学玻璃。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，ZnO成分的含量下限优选为大于0%、更优选为0. 1%、最优选为1. 0%。可以使用例如&ι0、ZnF2 等作为原料而使玻璃内含有ZnO成分。Al2O3成分和Ga2O3成分是提高玻璃的化学耐久性、提高熔融玻璃的耐失透性的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使Al2O3成分和Gii2O3成分各自的含量为10.0%以下，可以削弱玻璃的失透倾向、提高玻璃的稳定性。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Al2O3成分和Ga2O3成分各自的含量上限优选为10.0%、更优选为 8. 0%、最优选为5. 0%。可以使用例如A1203、Al (OH)3> A1F3、Ga2O3> Ga(OH)3等作为原料而使玻璃内含有Al2O3成分和Ga2O3成分。Bi2O3成分是提高折射率、降低玻璃化转变点(Tg)的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使Bi2O3成分的含量为20. 0%以下，可以抑制液相线温度的上升， 因此会抑制玻璃的耐失透性的降低。另外，通过使Bi2O3成分的含量为20.0%以下，可以减少玻璃的着色。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Bi2O3成分的含量上限优选为20.0%、更优选为15.0%、最优选为10.0%。可以使用例如Bi2O3等作为原料而使玻璃内含有Bi2O3成分。TeO2成分是提高折射率、降低玻璃化转变点(Tg)的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。但是，在用钼制坩埚、与熔融玻璃接触的部分由钼形成的熔融槽来熔融玻璃原料时，TeO2存在与钼合金化的问题。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，TeO2 成分的含量上限优选为20.0%、更优选为15.0%、最优选为10.0%。可以使用例如TeO2等作为原料而使玻璃内含有TeA成分。SnO2成分是减少溶融玻璃的氧化而使溶融玻璃澄清，并且使玻璃对光照射的透射率难以变差的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。特别是通过使SnO2成分的含量为 1.0%以下，可以使由溶融玻璃的还原而导致的玻璃的着色、玻璃的失透难以产生。另外，由于SnA成分与溶解设备(特别是Pt等贵金属)的合金化被降低，因此可以谋求溶解设备的长寿命化。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，SnO2成分的含量上限分别优选为1. 0%、更优选为0. 7%、最优选为0. 5%0可以使用例如SnO, SnO2, SnF2, SnF4等作为原料而使玻璃内含有SnA成分。Sb2O3成分是将熔融玻璃脱泡的成分，是本发明的光学玻璃中的任意成分。若Sb2O3 量过多则会使可见光区域的短波长区域中的透射率变差。因此，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Sb2O3成分的含量上限优选为1. 0%、更优选为0. 7%、最优选为0. 5%。可以使用例如SId203、Sb2O5^Na2H2Sb2O7 · 5H20等作为原料而使玻璃内含有SId2O3成分。此外，使玻璃澄清、脱泡的成分并不限定于上述的Sb2O3成分，可以使用在玻璃制造领域中公知的澄清剂、脱泡剂或将它们组合使用。关于不应含有的成分接着，对在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。其它成分可以在不损害本申请发明的玻璃的特性的范围内，根据需要进行添加。 但是，除 Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu 以外的 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag 和 Mo 等各种过渡金属成分具有即使在各自以单独或复合的形式而少量含有的情况下也会使玻璃着色、对可见光区域的特定波长产生吸收的性质，因此特别是在使用可见光区域的波长的光学玻璃中，优选基本上不包含这些元素。另外，由于1 )等铅化物和As2O3等砷化物是环境负担高的成分，因此理想的是，基本上不含有，即，除去不可避免的混入以外绝不含有这些元素。
进而，Th、Cd、Tl、0s、Be、以及％的各成分近年来有作为有害的化学物质而控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序中、在加工工序乃至产品化后的处理中都需要环境对策方面的措施。因此，在重视环境上的影响的情况下，优选基本上不含有这些元素。本发明的玻璃组合物的组成是以相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量的质量％来表示的，因而不是直接以摩尔％的记载方式来表示的，但用氧化物换算组成来计算， 在本发明中满足所要求的诸特性的玻璃组合物中存在的各成分的组成以摩尔％表示，大致为以下值。2. 0 55. 0摩尔％的化03成分、以及
5. 0 35. 0摩尔％的Lei2O3成分、以及
0 10.0摩尔％的Ta2O5成分和/或
0 30.0摩尔％的TiO2成分和,/或
0 15.0摩尔％的Nb2O5成分和/或
0 30.0摩尔％的WO3成分和/或
0 50.0摩尔％的SiO2成分和,/或
0 18.0摩尔％的&02成分和,/或
0 25.0摩尔％的Gd2O3成分和/或
0 20.0摩尔％的AO3成分和/或
0 10.0摩尔％的％203成分和/或
0 50.0摩尔％ WMgO成分和/或
0 40.0摩尔％的CaO成分和/或
0 30.0摩尔％的SrO成分和/或
0 35.0摩尔％的BaO成分和/或
0 30.0摩尔％的Li2O成分和,/或
0 25.0摩尔％的妝20成分和,/或
0 20.0摩尔％的1(20成分和/或
0 10.0摩尔％的&20成分和,/或
0 15.0摩尔％的P2O5成分和/或
0 10.0摩尔％ WGeO2成分和,/或
0 50.0摩尔％的ZnO成分和/或
0 15.0摩尔％的Al2O3成分和/或
0 5. 0摩尔％的Ga2O3成分和/或
0 10. 0摩尔％的Bi2O3成分和/或
0 25. 0摩尔%的TeO2成分和/或
0 0. 5摩尔% Sb2O3成分制造方法本发明的光学玻璃例如可以如下制作即，均勻混合上述原料，使得各成分在规定的含量范围内，将制作的混合物投入钼坩埚，根据玻璃组成的熔融难易程度而用电炉在 1100 1500°C的温度范围内熔融2 5小时，搅拌均质化之后，降低至适当温度然后浇注于模具，缓慢冷却来进行制作。
物性本发明的光学玻璃需要具有高折射率( )和低色散。特别是本发明的光学玻璃的折射率(nd)的下限优选为1. 75、更优选为1. 80、进一步优选为1. 82、最优选为1. 85。另外，本发明的光学玻璃的阿贝数(vd)的下限优选为30、更优选为35、进一步优选为37、最优选为39，其上限优选为50、更优选为47、最优选为45。由此，光学设计的自由度较大，即使进一步谋求元件的薄型化也可以获得较大的光衍射量。此外，本发明的光学玻璃的折射率( )的上限多为例如2. 00以下、更详细而言为1. 98以下、更详细而言为1. 95以下。另外，本发明的光学玻璃即使在Ta2O5成分的含量少的情况下也需要高耐失透性。 本发明的光学玻璃特别优选具有1300°C以下的低液相线温度。更具体而言，本发明的光学玻璃的液相线温度的上限优选为1300°C、更优选为1280°C、最优选为1250°C。由此，即使在更低温度下流出熔融玻璃，由于减少了所制作的玻璃的结晶化，因此可以提高由熔融状态形成玻璃时的耐失透性，可以减轻对使用玻璃的光学元件的光学特性的影响。另外，由于拓宽了可以稳定形成玻璃的温度范围，因此即使降低玻璃的熔解温度也可以使玻璃成型，可以抑制玻璃成型时消耗的能量。另一方面，对本发明的光学玻璃的液相线温度的下限没有特别限定，但通过本发明获得的玻璃的液相线温度多在大致500°C以上、具体而言为550°C 以上、进一步具体而言为600°C以上。此外，本说明书中的所谓“液相线温度”表示向容量 50ml的钼制坩埚中投入30cc的碎玻璃状玻璃试样，在1350°C下使其在钼坩埚中处于完全熔融状态，降温至规定温度并保持12小时，取出至炉外，在冷却后立即观察玻璃表面以及玻璃中有无晶体，而未确认到晶体的最低温度。这里的规定温度表示从1300°C 1160°C为止以20°C为单位设定的温度。另外，本发明的光学玻璃优选着色少。特别是本发明的光学玻璃以玻璃的透射率来表示时，厚度IOmm的样品显示70%光谱透射率的波长(λ 7(1)为450nm以下、更优选为 430nm以下、最优选为400nm以下。另外，显示5%光谱透射率的波长(X5)为400nm以下、 更优选为380nm以下、最优选为360nm以下。由此，玻璃的吸收端位于紫外区域的附近，可以提高可见光区域中的玻璃的透明性，因此，可以优选将该光学玻璃作为透镜等光学元件的材料使用。另外，本发明的光学玻璃优选具有低的部分色散比(θ g，F)。更具体而言，本发明的光学玻璃的部分色散比(9g，F)与阿贝数(Vd)之间满足 (-2. 50X IO^3X vd+0. 6571)彡(θ g,F)彡(-2. 50X IO^3X ν d+0. 6971)的关系。由此，可以获得部分色散比(9g，F)小的光学玻璃，因此可以降低由该光学玻璃形成的光学元件的色像差。本发明的光学玻璃的部分色散比(θ g，F)的下限优选为(-2. 50X IO-3X vd+0. 6571)、 更优选为(-2. 50X IO-3X vd+0. 6591)、最优选为(-2. 50X IO-3X ν d+0. 6611)。另一方面，本发明的光学玻璃的部分色散比(9g，F)的上限优选为(-2.50X10_3X vd+0.6971)、更优选为(-2. 50 X IO-3X ν d+0. 6921)、最优选为(-2. 50 X IO-3X vd+0. 6871)。玻璃成型体和光学元件可以使用例如研磨加工的方法、或、再热压制成型、精密压制成型等模压成型的方法，由制作的光学玻璃制作玻璃成型体。即，可以对光学玻璃进行磨削和研磨等机械加工来制作玻璃成型体；或者可以对由光学玻璃制作的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；或者可以对进行研磨加工而制作的预成型坯、利用公知的浮法成型等成型的预成型坯进行精密压制成型，从而制作玻璃成型体。此外，制作玻璃成型体的方法并不限定于这些方法。如上所述，由本发明的光学玻璃形成的玻璃成型体对各种光学元件以及光学设计而言是有用的。其中特别优选用于透镜、棱镜等光学元件。由此，由于可以形成径大的玻璃成型体，因此可以谋求光学元件大型化，并在用于照相机、投影仪等光学仪器时实现高清晰且高精度的成像特性和投影特性。
实施例将本发明的实施例(No. 1 No. 285)、参考例(No. A No. B)以及比较例(No. A No. B)的组成、以及这些玻璃的折射率(rid)、阿贝数(vd)、部分色散比(9g，F)、液相线温度、及显示5%和70%光谱透射率的波长(λ 5的λ J的结果示于表1 表38。此外，以下的实施例仅以例示为目的，本发明并不仅限定于这些实施例。本发明的实施例(No. 1 No. 28 、参考例(No. A No. B)以及比较例(No. A No. B)中的玻璃均为如下制作的作为各成分的原料，选定各自相应的氧化物、氢氧化物、 碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等通常用于光学玻璃的高纯度原料，按照表1 表 38所示的各实施例的组成比例进行秤量，均勻混合之后投入钼坩埚，根据玻璃组成的熔融难易程度而用电炉在1100 1500°C的温度范围内熔融2 5小时之后，搅拌均质化，然后浇注于模具等，缓慢冷却来制作玻璃。这里，根据日本光学硝子工业会标准J0GIS01-2003，对实施例(No. 1 No. 285)、 参考例(No. A No. B)以及比较例(No. A No. B)的玻璃的折射率(nd)、阿贝数(ν d)、以及部分色散比(θ g，F)进行测定。然后，根据所求得的阿贝数(vd)以及部分色散比(θ g， F)的值，求出在关系式(9g，F) =-aX vd+b中当斜率a为0.0025时的截距b。这里，折射率(nd)、阿贝数(ν d)、以及部分色散比(θ g，F)是对将缓慢冷却的降温速度设定为_25°C / hr而得到的玻璃进行测定而求出的。另外，根据日本光学硝子工业会标准J0GIS02，对实施例(No. 1 No. 285)、参考例 (No. A No. B)以及比较例(No. A No. B)的玻璃的透射率进行测定。此外，在本发明中， 通过测定玻璃的透射率来求出玻璃着色的有无和程度。具体而言，根据JISZ8722，对厚度 10士0. Imm的对面平行研磨品测定200 800nm的光谱透射率，求出λ 5(透射率为5%时的波长)以及λ7(ι(透射率为70%时的波长)。另外，实施例(No. 1 No. 285)、参考例(No. A No. B)以及比较例(No. A No. B) 的玻璃的液相线温度如下求出向容量50ml的钼坩埚中投入30cc碎玻璃状的玻璃试样，在 1350°C下使其在钼坩埚中完全变为熔融状态，降温至从1300°C 1160°C为止以20°C为单位设定的任一温度并保持12小时，取出到炉外冷却后立即观察玻璃表面以及玻璃中有无晶体、求出未确认到晶体的最低温度。表 权利要求
1.一种光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，含有1.0 30. 0%的化03成分和10. 0 55. 0%的Lei2O3成分，且Ta2O5成分的含量为20. 0%以下。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，在以氧化物换算的组成中，含有选自由TiO2成分、 Nb2O5成分以及WO3成分组成的组中的一种以上成分。
3.根据权利要求2所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，选自由TiA成分、Nb2O5成分以及WO3成分组成的组中的一种以上成分的含量之和为0. 5%以上且40.0%以下。
4.根据权利要求2所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，含有0 20. 0%的TiO2成分、和/或 0 20. 0%的Nb2O5成分、和/或 0 25. 0%的WO3成分。
5.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 20. 0%的SiO2成分、和/或 0 12. 0%的&02成分。
6.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，B2O3成分以及SiA成分的含量之和为25. 0%以下。
7.根据权利要求1所述的光学玻璃，以氧化物换算的组成的质量比 (Zr02+Ta205+Nb205)/(B203+Si02)为 2. 00 以下。
8.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 45. 0%的Gd2O3成分、和/或 0 30. 0%的Y2O3成分、和/或 0 20. 0%的Yb2O3成分。
9.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ln2O3 成分的质量和为30. 0%以上且75. 0%以下，式中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的一种以上元素。
10.根据权利要求9所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，Ln2O3 成分的质量和大于40. 0%，式中，Ln为选自由La、Gd、Y、％组成的组中的一种以上元素。
11.根据权利要求1所述的光学玻璃，以氧化物换算的组成的质量比Ta2O5/ (Ln203+Zr02+Nb205+W03)为0. 300以下，式中，Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的一种以上元素。
12.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 20. 0%的MgO成分、和/或 0 20. 0%的CaO成分、和/或 0 20. 0%的SrO成分、和/或 0 25. 0%的BaO成分。
13.根据权利要求12所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，RO 成分的质量和为25.0%以下，式中，1 为选自由1%、01、51~、83组成的组中的一种以上元素。
14.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 10. 0%的Li2O成分、禾口 /或 0 10. 0%的Na2O成分、和/或 0 10. 0%的K2O成分、和/或 0 10. 0%的Cs2O成分。
15.根据权利要求14所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，I^n2O 成分的质量和为15.0%以下，式中，1 为选自由Li、Na、K、Cs组成的组中的一种以上元素。
16.根据权利要求1所述的光学玻璃，以氧化物换算的组成的质量比(B203+Si&+W03)/ (Ln203+Zr02+Li20)为 0. 20 以上且 2. 00 以下。
17.根据权利要求1所述的光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，还含有如下各成分0 10.0%的P2O5成分、和/或 0 10. 0%的GeO2成分、和/或 0 25. 0%的SiO成分、和/或 0 10. 0%的Al2O3成分、和/或 0 10. 0%的Ga2O3成分、和/或 0 20. 0%的Bi2O3成分、和/或 0 20. 0%的TeO2成分、和/或 0 1. 0%的SnA成分、和/或 0 1. 0%的SId2O3成分。
18.根据权利要求1所述的光学玻璃，其具有1.75以上的折射率( )、并具有30以上且50以下的阿贝数(Vd)。
19.根据权利要求1所述的光学玻璃，其具有1300°C以下的液相线温度。
20.一种光学元件，其以权利要求1 19中的任一项所述的光学玻璃为母材。
21.一种光学仪器，其具备权利要求20所述的光学元件。
全文摘要
本发明涉及光学玻璃及光学元件，可更廉价地提供折射率(nd)和阿贝数(νd)在所期望的范围内、并且耐失透性高的光学玻璃。一种光学玻璃，相对于以氧化物换算的组成的玻璃总质量，以质量％计，含有1.0～30.0％的B2O3成分以及10.0～50.0％的La2O3成分、且Ta2O5成分的含量为20.0％以下，其具有1.80以上的折射率(nd)、并具有35以上且50以下的阿贝数(νd)。所述光学元件以该光学玻璃为母材。
文档编号C03C3/068GK102372430SQ20111024382
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者桃野净行 申请人:株式会社小原