專利名稱:光學玻璃、光學元件和預成型坯的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及光學玻璃、光學元件和預成型坯。
背景技術:
光學儀器的透鏡系統(tǒng)通常是將具有不同光學性質的多個玻璃透鏡組合而設計的。 近年來,光學儀器的透鏡體系所要求的特性已多樣化,為了進一步拓展其設計的自由度,正在開發(fā)具備以往未受到矚目的光學特性的光學玻璃。其中,反常色散性(△ 9g,F(xiàn))為特征的光學玻璃作為對色像差的顏色修正具有顯著效果的光學玻璃而受到矚目。例如專利文獻1 3中提出了一種光學玻璃,其除了以往所必須的高折射率和低色散性以及加工性優(yōu)異的性質以外,還具有較高的反常色散性;作為該光學玻璃,例如陽離子成分含有P5+、Al3+、堿土金屬離子等,陰離子成分含有F—和02_。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2007-55883號公報專利文獻2 日本特開2008-137877號公報專利文獻3 國際公開第2008/111439號小冊子
發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題然而,專利文獻1 3所記載的那樣的以往的光學玻璃,其反常色散性程度不充分,期望開發(fā)具備更高的反常色散性的光學玻璃。本發(fā)明的目的是解決這樣的課題。即本發(fā)明的目的在于,提供一種光學玻璃、光學元件和預成型坯,所述光學玻璃的反常色散性更高,從而可高精度地補償玻璃透鏡的色像差,進而具備高折射率、低色散性 (高阿貝數(shù)),在磨耗度低、易進行研磨加工方面具有與以往的光學玻璃同等以上的性能。用于解決問題的方案本發(fā)明人等為解決上述課題進行了深入研究,從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明為以下的(1) (11)。(1) 一種光學玻璃,其中,作為陽離子成分含有P5+、Al3+、Ca2+、Ln3+(Ln3+是選自由 Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少一種)以及選自由Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種;以陽離子%表示,Ln3+的總含有率為超過1. 且10. 0%以下,作為陰離子成分含有F_,所述光學玻璃的折射率(nd)彡1. 55,阿貝數(shù)(ν d)彡55。(2)根據(jù)上述(1)所述的光學玻璃,其中,以陽離子%表示,作為陽離子成分含有P5+ 25 50%,
Al3+:5 15%,Ca2+:1 8%,R2+ 30 70 % (R2+ 是指 Ca2++Mg2++Sr2++Ba2+),Gd3+超過 0%且 10.0% 以下,以陰離子%表示,作為陰離子成分含有Γ 15 40%。(3)根據(jù)上述⑴或(2)所述的光學玻璃,其中,Y3+、La3+、Gd3+Jb3+和Lu3+的各陽離子成分的含有率滿足Gd37(Y3++La3++Gd3++Yb3++LU3+) > 0. 74的關系。(4)根據(jù)上述(1) (3)中任一項所述的光學玻璃,其中,以陽離子%表示,R2+的總含有率為33 70%。(5)根據(jù)上述(1) ⑷中任一項所述的光學玻璃,其中,不含有Sb。(6)根據(jù)上述⑴ (5)中任一項所述的光學玻璃,其中,不含有Y。(7)根據(jù)上述⑴ (6)中任一項所述的光學玻璃,其磨耗度為510以下。(8) 一種光學元件,其由上述(1) (7)中任一項所述的光學玻璃形成。(9) 一種研磨加工用和/或精密壓制成形用的預成型坯,其由上述(1) (7)中任一項所述的光學玻璃形成。(10) 一種光學元件,其為將上述(9)所述的預成型坯進行研磨而成。(11) 一種光學元件,其為將上述(9)所述的預成型坯精密壓制而成。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明,可提供一種光學玻璃、光學元件和預成型坯,所述光學玻璃的反常色散性更高,從而可高精度地補償玻璃透鏡的色像差,進而具備高折射率、低色散性(高阿貝數(shù)),而且,在磨耗度低、易進行研磨加工方面具有與以往的光學玻璃同等以上的性能。
圖1是在以部分色散比(9g,F(xiàn))為縱軸、以阿貝數(shù)(vd)為橫軸的直角坐標中表示的基準線的圖。
具體實施例方式對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明的光學玻璃,作為陽離子成分含有P5+、Al3+、Ca2+、Ln3+(Ln3+是選自由Y3+、 La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少一種)以及Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種,以陽離子%表示,Ln3+的總含有率為超過1. 且10.0%以下;作為陰離子成分含有F_; 所述光學玻璃的折射率(nd)彡1. 55,阿貝數(shù)(ν d)彡55。以下也將這種光學玻璃稱為“本發(fā)明的光學玻璃”。<玻璃成分>對構成本發(fā)明的光學玻璃的各成分進行說明。本說明書中,只要沒有特別聲明,各成分的含有率全部以基于摩爾比的陽離子% 或陰離子%表示。此處,“陽離子%”和“陰離子%”是指將本發(fā)明的光學玻璃的玻璃構成成分分離為陽離子成分和陰離子成分、并各自以總比例作為100摩爾%來表示玻璃中含有的各成分的組成。另外,為方便起見,各成分的離子價使用代表值,不與其他的離子價進行區(qū)分。光學玻璃中存在的各成分的離子價,可能不是代表值。例如P通常以離子價為5的狀態(tài)存在于玻璃中,因而在本說明書中以“P5+”表示,但也可能以其他離子價的狀態(tài)存在。像這樣,嚴格地說,各成分也以其他離子價的狀態(tài)存在,但在本說明書中,將各成分視為以代表值的離子價存在于光學玻璃中。關于陽離子成分<P5+>本發(fā)明的光學玻璃含有P5+。P5+是玻璃形成成分,具有抑制玻璃的失透、提高折射率、抑制阿貝數(shù)降低的性質。由于這樣的性質增強,所以P5+的含有率優(yōu)選為25. 0 50. 0%。另外,更優(yōu)選為沈.0%以上,進一步優(yōu)選為觀.0%以上。另外,更優(yōu)選48. 0%以下,進一步優(yōu)選47. 0%以下??梢酝ㄟ^使用例如 Al (PO3) 3、Ca (PO3) 2、Ba (PO3) 2、Zn (PO3) 2、BPO4, H3PO4 等作為原料使P5+包含在玻璃內。<Α13+>本發(fā)明的光學玻璃含有Al3+。Al3+具有使玻璃的耐失透性、折射率和阿貝數(shù)提高、 降低磨耗度、進而提高加工性的性質。由于這樣的性質增強,所以Al3+的含有率優(yōu)選為5. 0 15. 0%。另外,更優(yōu)選為 6.0%以上,進一步優(yōu)選為7.0%以上。另外,更優(yōu)選為13.0%以下,進一步優(yōu)選為12.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Al (PO3) 3、A1F3、Al2O3等作為原料使Al3+包含在玻璃內。<堿土金屬>本發(fā)明中堿土金屬意味著Ca2+、Mg2+、Sr2+和Ba2+,有時以R2+表示。另外,R2+的總含有率是指這4種離子的總含有率(Ca2++Mg2++Sr2++Ba2+)。本發(fā)明的光學玻璃一定含有作為R2+(堿土金屬)之一的Ca2+,此外還含有選自由 Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種。另外,R2+的總含有率優(yōu)選為30. 0 70. 0%,更優(yōu)選為33. 0 70. 0%。這是由于, 含有率在這樣的范圍時,可得到更穩(wěn)定的玻璃。R2+的總含有率更優(yōu)選為35.0%以上,進一步優(yōu)選為38.0%以上。另外,更優(yōu)選為 65. 0%以下,進一步優(yōu)選為60. 0%以下。<Ca2+>本發(fā)明的光學玻璃一定含有Ca2+。Ca2+具有提高耐失透性、抑制折射率的降低、降低玻璃的磨耗度的性質。由于這樣的性質增強,所以Ca2+的含有率優(yōu)選為1. 0% 8. 0%。另外,更優(yōu)選為 2.0%以上,進一步優(yōu)選為3.0%以上。另外,更優(yōu)選為7.0%以下,進一步優(yōu)選為6.0%以下。另外,若Ca2+與其他的堿土金屬、即選自由Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種同時存在于玻璃中,則其提高玻璃的耐失透性、抑制折射率的降低、降低磨耗度的性質增強,特別是其提高玻璃的耐失透性的性質增強。本發(fā)明的光學玻璃以Ca2+作為必須成分, 此外還含有選自由Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種。由于這樣的性質增強,所以 Ca2+的含有率優(yōu)選為1. 0% 8. 0%,并且,R2+的總含有率優(yōu)選為30. 0 70. 0%,更優(yōu)選為 33. 0 70. 0%。可以通過使用例如Ca (PO3) 2、CaCO3> CaF2等作為原料使Ca2+包含在玻璃內。另外,為了特別提高本發(fā)明的光學玻璃的耐失透性,Ca2+的含有率與全部堿土金屬的總量(總含有率)之比(Ca2+/R2+)的下限優(yōu)選為0. 001,更優(yōu)選為0. 005,最優(yōu)選為0. 01。 另外,其上限優(yōu)選為0. 90,更優(yōu)選為0. 70,最優(yōu)選為0. 50。<Mg2+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有作為R2+(堿土金屬)之一的Mg2+的情形。Mg2+具有提高玻璃的耐失透性、降低磨耗度的性質。由于這樣的性質增強,Mg2+的含有率優(yōu)選為1. 0 20. 0%。另外,更優(yōu)選3. 0%以上,進一步優(yōu)選為5.0%以上。另外,更優(yōu)選為17.0%以下,進一步優(yōu)選為15.0%以下。可以通過使用例如MgO、MgF2等作為原料使Mg2+包含在玻璃內。<Sr2+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有作為R2+(堿土金屬)之一的Sr2+的情形。Sr2+具有提高玻璃的耐失透性、抑制折射率降低的性質。由于這樣的性質增強,所以Sr2+的含有率優(yōu)選為0% 20. 0%。另外,更優(yōu)選為 10.0%以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下。可以通過使用例如Sr (NO3) 2、SrF2等作為原料使Sr2+包含在玻璃內。<Ba2+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有作為R2+(堿土金屬)之一的Ba2+的情形。Ba2+在含有規(guī)定量時具有提高玻璃的耐失透性的性質。另外,具有維持低色散性、提高折射率的性質。由于這樣的性質增強,所以Ba2+的含有率優(yōu)選為15. 0% 40. 0%。另外,更優(yōu)選為 16. 0%以上,進一步優(yōu)選為17. 0%以上。另外,更優(yōu)選為38. 0%以下,進一步優(yōu)選為37. 0% 以下??梢酝ㄟ^使用例如Ba (PO3) 2、BaCO3> Ba (NO3) 2、BaF2等作為原料使Ba2+包含在玻璃內。<Ln3+>本發(fā)明中Ln3+是指選自由Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少一種。另夕卜,Ln3+的總含有率是指這5種離子的總含有率(Y3++La3++Gd3++Yb3++LU3+)。本發(fā)明的光學玻璃,以超過1. 且10.0%以下的總含有率含有Ln3+。S卩,本發(fā)明的光學玻璃含有選自由Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少一種,且Y3+、La3+、Gd3+、
和Lu3+的各成分的含有率的總和為超過1. 且10. 0%以下。由于本發(fā)明的光學玻璃含有特定量的Ln3+,因此折射率更高、低色散的性質顯著。由于這樣的性質增強,所以Ln3+的總含有率優(yōu)選為1. 5%以上,更優(yōu)選為2. 0%以上。另外,優(yōu)選為9.0%以下,更優(yōu)選為8.0%以下,進一步優(yōu)選為7.0%以下。另外,相對于Ln3+的總含有率的Gd3+的含有率優(yōu)選大于0. 74。S卩,Y3+、La3+、Gd3+、 Yb3+和Lu3+的各陽離子成分的含有率優(yōu)選滿足Gd37(Y3++La3++Gd3++Yb3++LU3+) > 0. 74的關系。此夕卜,左邊的Gd37(Y3++La3++Gd3++Yb3++LU3+)更優(yōu)選為0. 80以上,更優(yōu)選0.90以上,進一步優(yōu)選為1.00。這是由于,若滿足這樣的關系,則具有玻璃的耐失透性變高、折射率變高的傾向。<Y3+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有Y3+的情形。Y3+具有不僅提高玻璃的折射率、而且使玻璃的反常色散性難以降低、抑制玻璃化轉變點(Tg)的升高、且提高玻璃的耐失透性的性質。但是,若過量含有的話,則穩(wěn)定性易惡化,因此更優(yōu)選為9. 0 %以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為7. 0%以下。另外,由于即使不含Y3+也能夠得到本發(fā)明的玻璃,因此從這點來看,也可以不含Y3+??梢酝ㄟ^使用例如&03、YF3等作為原料使Y3+包含在玻璃內。<La3+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有La3+的情形。La3+具有不僅提高玻璃的折射率、而且使反常色散性難以降低的性質。由于這樣的性質增強,所以La3+的含有率更優(yōu)選為1.5%以上,進一步優(yōu)選為 2. 0%以上。另外,更優(yōu)選為9. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為7. 0%以下??梢酝ㄟ^使用例如L 03、LaF3等作為原料使La3+包含在玻璃內。<Gd3+>本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選含有Gd3+,更優(yōu)選為以超過0 %且10. 0 %以下的含有率含有Gd3+。Gd3+具有不僅提高玻璃的折射率、而且使反常色散性難以降低、進而提高耐失透性的性質。雖存在其他成分(例如Y3+、La3+、%3+和Lu3+)也具有這樣的性質的情況,但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)Gd3+與其他成分相比,具有這樣的性質更強的傾向。由于這樣的性質增強,所以Gd3+的含有率更優(yōu)選為1.5%以上,進一步優(yōu)選為 2. 0%以上。另外,更優(yōu)選為9. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為7. 0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Gd203、GdF3等作為原料使Gd3+包含在玻璃內。<Yb3+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有的情形。具有不僅提高玻璃的折射率、而且使反常色散性難以降低、進而提高耐失透性的性質。由于這樣的性質增強,所以的含有率更優(yōu)選為1.5%以上,進一步優(yōu)選為 2. 0%以上。另外,更優(yōu)選為9. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為7. 0%以下??梢酝ㄟ^使用例如%203等作為原料使包含在玻璃內。<Lu3+>本發(fā)明的光學玻璃具有含有Lu3+的情形。Lu3+具有不僅提高玻璃的折射率、而且使反常色散性難以降低、進而提高耐失透性的性質。由于這樣的性質增強,所以Lu3+的含有率更優(yōu)選為1.5%以上,進一步優(yōu)選為 2. 0%以上。另外,更優(yōu)選為9. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為7. 0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Lu2O3等作為原料使Lu3+包含在玻璃內。<Zn2+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的&ι2+。&ι2+具有抑制磨耗度、提高折射率的性質。但是,若過量含有的話,則玻璃的穩(wěn)定性易惡化,因此優(yōu)選為6. 5%以下,更優(yōu)選為6.0%以下,進一步優(yōu)選為5. 5%以下。另外,由于即使不含Si2+也能夠得到本發(fā)明的玻璃,因此從這點來看,也可以不含Si2+??梢酝ㄟ^使用例如Si(PO3)2、ai0、SiF2等作為原料使&12+包含在玻璃內。<Si4+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Si4+。Si4+在含有規(guī)定量時具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率、而且降低磨耗度而提高加工性的性質。由于這樣的性質增強,所以Si4+的含有率優(yōu)選為10.0%以下,更優(yōu)選8.0%以下, 進一步優(yōu)選5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Si02、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料使Si4+包含在玻璃內。<B3+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的B3+。B3+在含有規(guī)定量時具有提高玻璃的耐失透性、提高折射率、而且降低磨耗度而提高加工性、進而使化學耐久性難以惡化、降低玻璃條紋的形成的性質。由于這樣的性質增強,所以B3+的含有率優(yōu)選為10.0%以下,更優(yōu)選8.0%以下,進一步優(yōu)選5.0%以下。可以通過使用例如H3B03、Na2B4O7^ BPO4等作為原料使B3+包含在玻璃內。<Li+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Li+。Li+具有維持玻璃形成時的耐失透性,而且降低玻璃化轉變點(Tg)的性質。由于這樣的性質增強,所以Li+的含有率優(yōu)選為20. 0%以下,更優(yōu)選為15. 0%以下,進一步優(yōu)選為10.0%以下。可以通過使用例如Li2C03、LiN03、LiF等作為原料使Li+包含在玻璃內。<Na+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Na+。Na+具有維持玻璃形成時的耐失透性、而且降低玻璃化轉變點(Tg)的性質。由于這樣的性質增強,所以Na+的含有率優(yōu)選為10.0%以下,更優(yōu)選為8.0%以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Na2C03、NaNO3> NaF, Na2SiF6等作為原料使Na+包含在玻璃內。<K+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的K+。K+具有維持玻璃形成時的耐失透性、而且降低玻璃化轉變點(Tg)的性質。由于這樣的性質增強,所以K+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下, 進一步優(yōu)選5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如K2C03、KNO3> KF、KHF2, K2SiF6等作為原料使K+包含在玻璃內。<Rn+>本發(fā)明的光學玻璃中,是選自由Li+、Na+和K+組成的組中的至少一種)的總含有率優(yōu)選為20.0%以下,更優(yōu)選為15.0%以下,進一步優(yōu)選為10.0%以下。<Nb5+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Nb5+。Nb5+具有提高玻璃的折射率、提高化學耐久性、進而抑制阿貝數(shù)降低、抑制熔融溫度升高的性質。由于這樣的性質增強,所以Nb5+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Nb2O5等作為原料使Nb5+包含在玻璃內。<Ti4+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Ti4+。Ti4+具有提高玻璃的折射率、 降低著色的性質。由于這樣的性質增強,所以Ti4+的含有率優(yōu)選為10.0%以下,更優(yōu)選8.0%以下, 進一步優(yōu)選5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如TiO2等作為原料使Ti4+包含在玻璃內。<Zr4+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的&4+。&4+具有提高玻璃的折射率、 提高玻璃的機械強度的性質。由于這樣的性質增強,所以W的含有率優(yōu)選為10. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如&02、ZrF4等作為原料使包含在玻璃內。<Ta5+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Ta5+。Ta5+具有提高玻璃的折射率的性質。由于這樣的性質增強,所以Ta5+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如Tii2O5等作為原料使Ta5+包含在玻璃內。<ff6+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的W6+。W6+具有提高玻璃的折射率、進而抑制阿貝數(shù)的降低的性質。由于這樣的性質增強,所以W6+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0%以下, 進一步優(yōu)選為5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如WO3等作為原料使W6+包含在玻璃內。<Ge4+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Ge4+。Ge4+具有提高玻璃的折射率、 提高玻璃的耐失透性的性質。由于這樣的性質變得明顯,所以Ge4+的含有率優(yōu)選為10. 0%以下,更優(yōu)選為8. 0% 以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下。 可以通過使用例如GeA等作為原料使Ge4+包含在玻璃內。<Bi3+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Bi3+。Bi3+具有提高玻璃的折射率、 降低玻璃化轉變點的性質。由于這樣的性質增強,所以Bi3+的含有率優(yōu)選為10.0%以下,更優(yōu)選8.0%以下, 進一步優(yōu)選為5.0%以下。
可以通過使用例如Bi2O3等作為原料使Bi3+包含在玻璃內。<Te4+>本發(fā)明的光學玻璃還可以含有作為任意成分的Te4+。Te4+具有能夠提高玻璃的折射率、難以失透、抑制著色的性質。由于這樣的性質增強,所以Te4+的含有率優(yōu)選為15.0%以下,更優(yōu)選為10.0%以下,更優(yōu)選為8.0%以下,進一步優(yōu)選為5.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如TeA等作為原料使Te4+包含在玻璃內。關于陰離子成分〈F)本發(fā)明的光學玻璃含有F—。F—具有提高玻璃的反常色散性和阿貝數(shù)、進而使玻璃難以失透的性質。由于這樣的性質增強,所以,以陰離子%表示,F(xiàn)—的含有率優(yōu)選為15. 0 40. 0%o 另外,更優(yōu)選為18.0%以上,進一步優(yōu)選為20.0%以上。另外,更優(yōu)選為35.0%以下,進一步優(yōu)選為33.0%以下??梢酝ㄟ^使用例如A1F3、MgF2, BaF2等各種陽離子成分的氟化物作為原料使F—包含在玻璃內。<02)本發(fā)明的光學玻璃含有02_。02_是對于具有抑制玻璃的磨耗度上升的性質、以及形成網狀結構所必需的成分。以陰離子%表示,02_的含有率與F—的含有率的總和優(yōu)選為98. 0%以上,更優(yōu)選為 99.0%以上,進一步優(yōu)選為100%。這是由于這樣可得到穩(wěn)定的玻璃??梢酝ㄟ^使用例如Al203、Mg0、Ba0等各種陽離子成分的氧化物,Al (PO) 3、Mg (PO) 2、 Ba(PO)2等各種陽離子成分的磷酸鹽等作為原料使02_包含在玻璃內。本發(fā)明的光學玻璃中,在不損害本申請發(fā)明的玻璃的特性的范圍內可根據(jù)需要添加其他成分。關于不應該含有的成分下面對本發(fā)明的光學玻璃中不應該含有的成分及不優(yōu)選含有的成分進行說明。即使分別單獨或復合地含有少量的除了 Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、%、Lu以外的V、 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag和Mo等過渡金屬的陽離子時,由于具有玻璃著色、對可見區(qū)域特定的波長產生吸收的性質,所以特別是在使用可見區(qū)域的波長的光學玻璃中優(yōu)選實際上不含有這些成分。另外,Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be和k的陽離子近年來有作為有害化學物質而控制使用的傾向,不僅在玻璃制造工序,以至在加工工序和產品化后的處理中需要采取環(huán)境對策上的措施。因此,在重視環(huán)境上的影響時,除了不可避免的混入外,優(yōu)選實際上不含有這些成分。由此,使得光學玻璃中不含有污染環(huán)境的物質。因此,即便不采取特別的環(huán)境對策上的措施,也可以制造、加工、以及廢棄該光學玻璃。另外,Sb雖然作為脫泡劑是有用的,但是,近年來S b作為給環(huán)境帶來不利的成分而具有使其不包含在光學玻璃中的傾向,從這點來看,優(yōu)選不含有Sb??偨Y以上所述,示出本發(fā)明的光學玻璃的優(yōu)選方式。
本發(fā)明的光學玻璃優(yōu)選為如下的光學玻璃以陽離子%表示,作為陽離子成分含有P5+ 25 50%,A13+:5 15%,Ca2+:1 8%,R2+ 30 70%,Gd3+超過 0%且 10. 0% 以下,Ln3+超過 1.1%且 10. 0% 以下;以陰離子%表示,作為陰離子成分含有Γ:15 40%,所述光學玻璃的折射率(nd)彡1. 55,阿貝數(shù)(ν d)彡55。另外,進而更優(yōu)選Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+的各陽離子成分的含有率滿足Gd3+/ (Y3++La3++Gd3++Yb3++Lu3+) > 0. 74 的關系的光學玻璃。制造方法本發(fā)明的光學玻璃的制造方法沒有特別限定。例如可如下地制造將上述原料按照各成分在規(guī)定的含有率的范圍內進行均勻混合,將制備的混合物投入到石英坩堝或氧化鋁坩堝或鉬坩堝中進行粗熔融后,放入到鉬坩堝、鉬合金坩堝或銥坩堝中,在900 1200°C 的溫度范圍下熔融2 10小時,攪拌均勻化,進行消泡等后,降低到850°C以下的溫度,然后進行后加工攪拌除去條紋,澆注到模具中緩慢冷卻從而制造。IJ^本發(fā)明的光學玻璃以部分色散比(θ g,F(xiàn))為特征。因此,容易得到可高精度地補償色像差的光學玻璃。部分色散比(θ g,F(xiàn))優(yōu)選為0. 535以上,更優(yōu)選為0. 538以上,更優(yōu)選為0. 540以上,進一步優(yōu)選為0. 542以上。另外,部分色散比(θ g,F(xiàn))是指根據(jù)日本光學硝子工業(yè)會標準J0GIS01-2003而測定得到的值。另外,本發(fā)明所說的部分色散比是指短波長區(qū)域中的部分色散比。本發(fā)明的光學玻璃的反常色散性(Δ θ g,F(xiàn))高。因此,容易得到可高精度地補償色像差的透鏡。反常色散性(Δ θ g,F(xiàn))優(yōu)選為0. 006以上,更優(yōu)選為0. 008以上,更優(yōu)選為0. 010 以上,更優(yōu)選為0.011以上,更優(yōu)選為0.012以上,進一步優(yōu)選為0.013以上。這里,對部分色散比(θ g,F(xiàn))和反常色散性(Δ θ g,F(xiàn))進行說明,然后,對本發(fā)明的光學玻璃的物性中的特征進行更詳細地說明。首先,對部分色散比(θ g,F(xiàn))進行說明。部分色散比(θ g,F(xiàn))為表示在折射率的波長依賴性中某2個波長區(qū)域的折射率差值的比值,用以下式(1)表示。θ g, F = (ng_nF)/(nF_nc) ......式(1)這里,ng是g射線(435. 83nm)的折射率,nF是F射線(486. 13nm)的折射率,nc是 C射線(656. 27nm)的折射率。
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并且,若將該部分色散比(9g,F(xiàn))與阿貝數(shù)(vd)的關系在XY圖表上作圖,則通常的光學玻璃的情況是基本落在被稱為基準線的直線上?;鶞示€是指在采用部分色散比 (0g,F(xiàn))為縱軸、阿貝數(shù)(vd)為橫軸的XY圖表上(直角坐標上),連接將部分色散比和阿貝數(shù)作圖而得的NSL7與PBM2這2點且斜率為正的直線(參照圖1)。作為基準線的基準的標準玻璃,雖然根據(jù)每個光學玻璃制造商的不同而不同,但各公司都是以幾乎相等的斜率和截距進行定義的(NSL7與PBM2是株式會社小原制造的光學玻璃,NSL 7的阿貝數(shù)(ν d) 為60. 5,部分色散比(θ g,F(xiàn))為0. 5436,PBM2的阿貝數(shù)(ν d)為36. 3,部分色散比(θ g, F)為 0. 5828)。相對于這樣的部分色散比(9g,F(xiàn)),反常色散性(Δ 0g, F)是表示部分色散比 (θ g, F)與阿貝數(shù)(vd)作出的圖從基準線向縱軸方向偏離到何種程度。由反常色散性 (Δ 0g,F)大的玻璃構成的光學元件具有在藍色附近的波長范圍內可以補償由其他的透鏡所產生的色像差的性質。另外,在中低色散區(qū)域(阿貝數(shù)為55左右以上的區(qū)域),以往具有阿貝數(shù)(vd)越大、反常色散性(Δ 0g,F)越大的傾向。進而,有難以使磨耗度為510以下同時使反常色散性維持在高位的傾向。本發(fā)明人進行深入研究,成功地開發(fā)出了與以往的光學玻璃相比相對于阿貝數(shù) (vd)的反常色散性(Δ 0g,F(xiàn))的值更高的光學玻璃。例如,若為后面實施例所示的優(yōu)選方式的光學玻璃,則可以得到阿貝數(shù)(vd)為 66 68左右時,部分色散比(0g,F(xiàn))為0.M5以上、且反常色散性(Δ 0g,F(xiàn))為0. 013以上的光學玻璃。這樣的部分色散比(θ g,F(xiàn))和反常色散性(Δ θ g,F(xiàn))的值與具有同程度的阿貝數(shù)(vd)的以往的光學玻璃相比,為明顯的高值。本發(fā)明的光學玻璃不僅具有高的折射率(nd),而且具有低的色散性(高阿貝數(shù))。折射率(nd)為1. 55以上,優(yōu)選為1. 56以上,更優(yōu)選為1. 57以上。阿貝數(shù)(vd)為55以上,優(yōu)選為58以上,更優(yōu)選為60以上,進一步優(yōu)選為66以上。本發(fā)明的光學玻璃由于具備這樣的折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd),所以光學設計的自由度擴大,進而即便謀求元件的薄型化也可以得到大的光學折射量。另外,折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)是指根據(jù)日本光學硝子工業(yè)會標準 J0GIS01-2003而測定得到的值。本發(fā)明的光學玻璃磨耗度低。因此,可減少光學玻璃不必要的磨耗或損傷,使光學玻璃的研磨加工中的處理變得容易,易于進行研磨加工。磨耗度優(yōu)選為510以下,更優(yōu)選為500以下,更優(yōu)選為490以下,更優(yōu)選為480以下,更優(yōu)選為470以下,更優(yōu)選為460以下,更優(yōu)選為450以下,更優(yōu)選為440以下,更優(yōu)選為430以下,進一步優(yōu)選為420以下。另一方面,若磨耗度過低反而有研磨加工變困難的傾向。因此,磨耗度優(yōu)選為80 以上,更優(yōu)選為100以上,進一步優(yōu)選為120以上。另外,磨耗度是指基于“J0GIS10-1994光學玻璃的磨耗度的測定方法”而測定得到的值。“預成型坯和光學元件”
本發(fā)明的光學玻璃在各種光學元件和光學設計上是有用的,其中,特別優(yōu)選由本發(fā)明的光學玻璃形成預成型坯,并對該預成型坯采用研磨加工或精密壓制成形等方法,制作透鏡、棱鏡、鏡子等光學元件。由此,在用于照相機、投影儀等之類的使可見光透過光學元件的光學儀器時,可實現(xiàn)高精細且高精度的成像特性,而且可謀求這些光學儀器中的光學體系的小型化。這里,制造預成型坯材的方法沒有特別限定,可采用例如由日本特開平 8-319124中記載的玻璃料滴的成形方法或日本特開平8-73229中記載的光學玻璃的制造方法和制造裝置那樣的由熔融玻璃直接制造預成型坯材的方法,另外,也可以采用對由光學玻璃形成的帶料進行研削研磨等冷加工來制造的方法。實施例作為本發(fā)明的光學玻璃的實施例1 5的玻璃組成、折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、 部分色散比(θ g,F(xiàn))、反常色散性(Δ θ g,F(xiàn))、磨耗度和比重(g/cm3)示于表1中。本發(fā)明的實施例1 5的光學玻璃,均選擇各自相應的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常的氟磷酸鹽玻璃所使用的高純度原料作為各成分的原料,按照表1示出的各實施例的組成的比例進行稱量,均勻混合后,投入到鉬坩堝中,根據(jù)玻璃組成的熔融難易度用電爐在900 1200°C的溫度范圍內熔解2 10小時,攪拌均勻,進行消泡等后,使溫度下降到850°C以下再澆注到模具中,緩慢冷卻后制作玻璃。此處,基于日本光學硝子工業(yè)會標準J0GIS01-2003測定了實施例1 5的光學玻璃的折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)和部分色散比(9g,F(xiàn))。另外,作為本測定中使用的玻璃, 使用以退火條件設定成緩慢冷卻降溫速度為_25°C /hr的緩慢冷卻爐進行處理的玻璃。而且,由測得的阿貝數(shù)(vd)中的、位于圖1的基準線上的部分色散比(θ g,F(xiàn))的值與測得的部分色散比(θ g,F(xiàn))的值之差,求出反常色散性(Δ θ g,F(xiàn))。另外,磨耗度基于“J0GIS10-1994光學玻璃的磨耗度的測定方法”進行測定。 即,將30X30X IOmm大小的方形玻璃板試樣水平放在每分鐘旋轉60次的鑄鐵制平面皿 (250mmΦ)的距中心80mm的固定位置,邊垂直施加9. 8N(lkgf)的荷重,邊在5分鐘的時間內同樣地供給向水20mL中添加了 10g#800 (平均粒徑20 μ m)研磨材料(氧化鋁質A磨粒) 的研磨液進行摩擦,測定研磨前后的試樣質量,求出磨耗質量。同樣操作,求出日本光學硝子工業(yè)會指定的標準試樣的磨耗質量,由下式計算磨耗度磨耗度={(試樣的磨耗質量/比重)/(標準試樣的磨耗質量 / 比重)} X 100。另外,比重表示相對于+4°C的純水的值,由阿基米德法求得。表權利要求
1.一種光學玻璃,其中,作為陽離子成分含有?“…^+丄!^!^+是選自由滬+、!^3+、 Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少一種)以及選自由Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種;以陽離子%表示,Ln3+的總含有率為超過1. 且10. 0%以下, 作為陰離子成分含有F—,所述光學玻璃的折射率(nd)彡1.55,阿貝數(shù)(vd)彡55。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學玻璃,其中,以陽離子%表示,作為陽離子成分含有 P5+ 25 50%,Al3+ 5 15%, Ca2+ 1 8%,R2+ 30 70% (R2+ 是指 Ca2++Mg2++Sr2++Ba2+), Gd3+:超過0%且10. 0%以下; 以陰離子%表示,作為陰離子成分含有 Γ 15 40%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光學玻璃,其中,Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+的各陽離子成分的含有率滿足 Gd37(Y3++La3++Gd3++Yb3++LU3+) > 0. 74 的關系。
4.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的光學玻璃,其中,以陽離子%表示,R2+的總含有率為33 70%。
5.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的光學玻璃,其中,不含有Sb。
6.根據(jù)權利要求1 5中任一項所述的光學玻璃,其中,不含有Y。
7.根據(jù)權利要求1 6中任一項所述的光學玻璃,其磨耗度為510以下。
8.一種光學元件,其由權利要求1 7中任一項所述的光學玻璃形成。
9.一種研磨加工用和/或精密壓制成形用的預成型坯,其由權利要求1 7中任一項所述的光學玻璃形成。
10.一種光學元件,其為將權利要求9所述的預成型坯進行研磨而成。
11.一種光學元件,其為將權利要求9所述的預成型坯精密壓制而成。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種光學玻璃、光學元件和預成型坯,所述光學玻璃的反常色散性更高,從而可高精度地補償玻璃透鏡的色像差,進而具備高折射率、低色散性(高阿貝數(shù)),在磨耗度低、易進行研磨加工方面具有與以往的光學玻璃同等以上的性能。一種光學玻璃,其中,作為陽離子成分含有P5+、Al3+、Ca2+、Ln3+(Ln3+是選自由Y3+、La3+、Gd3+、Yb3+和Lu3+組成的組中的至少一種)以及選自由Mg2+、Sr2+和Ba2+組成的組中的至少一種;以陽離子%表示,Ln3+的總含有率為超過1.1%且10.0%以下,作為陰離子成分含有F-,其折射率(nd)≥1.55,阿貝數(shù)(νd)≥55。
文檔編號G02B1/00GK102557437SQ20101060933
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月20日
發(fā)明者吉川健 申請人:株式會社小原