光學玻璃及其應用
【專利說明】
[00011相關申請的相互參照
[0002] 本申請要求2013年8月23日申請的日本特愿2013-173998號的優(yōu)先權(quán)，其全部記載 作為特別公開而引用于此。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及具有高折射率低色散特性的光學玻璃、由該光學玻璃構(gòu)成的壓制成型 用玻璃料滴和光學元件坯件、以及光學元件。
【背景技術】
[0004] 由高折射率低色散玻璃構(gòu)成的透鏡通過與由超低色散玻璃構(gòu)成的透鏡組合而能 夠在校正色像差的同時使光學系統(tǒng)緊湊化，因此作為構(gòu)成攝像光學系統(tǒng)、投影儀等投射光 學系統(tǒng)的光學元件而占據(jù)著非常重要的位置。
[0005] 在其全部記載作為特別公開而引用于此的文獻1(日本特開昭60-33229號公報） 中，公開了一種高折射率低色散玻璃，該高折射率低色散玻璃不是攝像光學系統(tǒng)、投射光學 系統(tǒng)用的光學元件材料，但是其折射率為1.90~2.10、阿貝數(shù)vd為22~35。
[0006] 另一方面，在它們的全部記載作為特別公開而引用于此的文獻2(日本特開昭60-131845號公報)或者其英語同族美國專利第4584279號中，公開了一種折射率為1.90以上、 阿貝數(shù)為25以上的光學玻璃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 關于光學玻璃的光學特性，在橫軸為阿貝數(shù)vd(阿貝數(shù)vd從左向右減?。⒖v軸為 折射率nd(折射率nd自下而上增加）的被稱為光學特性圖的圖表中，如果對現(xiàn)有技術的光學 玻璃標繪改變了玻璃的組成時的光學特性的變化，則標繪圖將分布在光學特性圖的從左下 方朝向右上方的帶狀的范圍內(nèi)。當為了得到光學特性圖的從左下方朝向右上方的帶狀的范 圍的左上方的光學特性而改變組成時，存在玻璃穩(wěn)定性降低、玻璃失透或不能玻璃化的傾 向。
[0008] 另一方面，從用途方面考慮，示出光學特性圖中的左上方的范圍的折射率nd和阿 貝數(shù)vd的高折射率低色散光學玻璃能夠作為對于光學系統(tǒng)的高功能化、緊湊化有效的光學 元件的玻璃材料。
[0009] 但是，一般來說在像文獻1、2所記載的組成那樣的現(xiàn)有技術的高折射率低色散玻 璃中，隨著阿貝數(shù)vd的減小，能夠得到折射率更高的玻璃。另一方面，在這些現(xiàn)有技術的高 折射率低色散玻璃中，當在維持阿貝數(shù)vd的同時提高折射率時，存在玻璃穩(wěn)定性降低、不能 玻璃化的傾向。
[0010]因此，提供一種在維持玻璃穩(wěn)定性的同時示出光學特性圖的左上方的范圍的折射 率nd和阿貝數(shù)vd的光學玻璃的意義是非常深遠的。
[0011]本發(fā)明的一個方式提供一種光學玻璃，其是一種高折射率低色散玻璃，同時具有 優(yōu)秀的玻璃穩(wěn)定性。
[0012] 本發(fā)明人經(jīng)過反復研究發(fā)現(xiàn)，可通過調(diào)整玻璃組成來得到在是高折射率低色散玻 璃的同時穩(wěn)定性高的光學玻璃。
[0013] 本發(fā)明的一個方式涉及一種光學玻璃，該光學玻璃為氧化物玻璃，其中，
[0014] 將 314+、83+、1^3+、114+、恥 5+及2『4+作為必要成分，
[0015] 以陽離子％表示，包含：
[0016] 合計為5~55%的Si4+和B3+;
[0017] 1〇~50%的La3+(其中，La3+、Gd3+、Y 3+及Yb3+的合計為70%以下）；以及
[0018] 合計為 22 ~55% 的 Ti4+、Nb5+、Ta5+及 W6+，
[0019] 其中，Ti4+的含量為22%以下，
[0020] Si4+的含量相對于Si4+和B3+的合計含量的陽離子比[Si 4+/(Si4++B3+)]為0.40以下，
[0021] 1^3+、6(13+、￥3+、￥13 3+、24+、114+、他5+、了35+、1 6+及扮3+的合計含量為65%以上，
[0022] Y3+的含量相對于La3+、Gd3+、Y3+及Yb 3+的合計含量的陽離子比[Y3+/(La3++Gd3++Y 3++ Yb3+)]為 0.12 以下，
[0023] Ba2+的含量相對于La3+、Gd3+、Y3+及Yb 3+的合計含量的陽離子比[Ba2+/(La3++Gd3++Y 3+ +Yb3+)]為 0.40 以下，
[0024] Zr4+、Ti4+、Nb5+、Ta5+及W 6+的合計含量相對于Zr4+的含量的陽離子比[(Zr4++Ti4++Nb 5 ++Ta5++W6+) /Zr4+ ]為 2 以上，
[0025] Ti4+的含量相對于B3+的含量的陽離子比(Ti4+/B3+)為0.85以上，
[0026] 阿貝數(shù)vd的范圍為23~35,且折射率nd滿足下述(1)式。
[0027] nd> 2.205-(0.0062Xvd). . .(1)
[0028] 本發(fā)明的另一個方式涉及一種光學玻璃，該光學玻璃為氧化物玻璃，其中，
[0029] 將314+』3+、1^3+、11 4+、恥5+及2『4+作為必要成分，
[0030] 以陽離子％表示，包含：
[0031] 合計為5~55%的Si4+和B3+;
[0032] 10~50%的La3+(其中，La3+、Gd3+、Y 3+及Yb3+的合計為70%以下）；以及
[0033] 合計為 23 ~70% 的 Ti4+、Nb5+、Ta5+及 W6+(其中，Ti4+超過 22%)，
[0034] Y3+的含量相對于La3+、Gd3+、Y3+及Yb 3+的合計含量的陽離子比[Y3+/(La3++Gd3++Y 3++ Yb3+)]為 0.14 以下，
[0035] Ba2+的含量相對于La3+、Gd3+、Y3+及Yb 3+的合計含量的陽離子比[Ba2+/(La3++Gd3++Y 3+ +Yb3+)]為 0.40 以下，
[0036] Zr4+、Ti4+、Nb5+、Ta5+及W 6+的合計含量相對于Zr4+的含量的陽離子比[(Zr4++Ti4++Nb 5 ++Ta5++W6+) /Zr4+ ]為 2 以上，
[0037] Ti4+的含量相對于B3+的含量的陽離子比(Ti4+/B3+)為0.85以上，
[0038] 阿貝數(shù)vd的范圍為18以上且不足35,且折射率nd滿足下述(2)式。
[0039] nd> 2.540-(0.02Xvd). . .(2)
[0040] 本發(fā)明的另一個方式涉及一種壓制成型用玻璃料滴，其由上述的方式的光學玻璃 構(gòu)成。
[0041] 本發(fā)明的另一個方式涉及一種光學元件坯件，其由上述的方式的光學玻璃構(gòu)成。
[0042] 本發(fā)明的另一個方式涉及一種光學元件，其由上述的方式的光學玻璃構(gòu)成。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的一個方式，能夠提供一種光學玻璃，其是高折射率低色散玻璃，同時 具有優(yōu)秀的玻璃穩(wěn)定性。進而，能夠提供由上述光學玻璃構(gòu)成的壓制成型用玻璃料滴、光學 元件坯件及光學元件。
[0044] 根據(jù)上述光學元件以及由上述壓制成型用玻璃料滴、光學元件坯件制作的光學元 件例如透鏡，還能夠通過與高折射率高色散玻璃制透鏡組合而提供緊湊的色像差校正用的 光學系統(tǒng)。
【具體實施方式】 [0045][光學玻璃I]
[0046]本發(fā)明的光學玻璃的一個方式（以下，稱為"光學玻璃Γ。）是如下光學玻璃，該光 學玻璃是氧化物玻璃，其中，將314+、83+、1^3+、1^ 4+、他5+及2^+作為必要成分，以陽離子％表 示，包含:合計為5~55%的Si4+和B 3+，10~50%的La3+(其中，La3+、Gd3+、Y 3+及Yb3+的合計為 70%以下），合計為22~55%的Ti4+、Nb 5+、Ta5+及W6+，其中，Ti4+的含量為22%以下，
[0047] Si4+的含量相對于Si4+和B3+的合計含量的陽離子比[Si 4+/(Si4++B3+)]為0.40以下，
[0048] 1^3+、6(13+、￥3+、￥13 3+、24+、1^4+、恥5+、了35+、￥ 6+及扮3+的合計含量為65%以上，￥3+的含 量相對于La 3+、Gd3+、Y3+及Yb3+的合計含量的陽離子比[Y 3+/(La3++Gd3++Y3++Yb3+)]為0.12以 下，Ba 2+的含量相對于La3+、Gd3+、Y3+及Yb 3+的合計含量的陽離子比[Ba2+/(La3++Gd3++Y 3++Yb3 + )]為0.40以下，2#、114+、他5+、了&5+及1 6+的合計含量相對于24+的含量的陽離子比[(24++ T i4++Nb5++Ta5++W6+) /Zr4+ ]為 2 以上，
[0049] Ti4+的含量相對于B3+的含量的陽離子比(Ti4+/B3+)為0.85以上，
[0050] 阿貝數(shù)vd的范圍為23~35,且折射率nd滿足下述(1)式。
[0051 ] nd> 2.205-(0.0062Xvd). . .(1)
[0052]關于本發(fā)明的光學玻璃的另一個方式(光學玻璃II)，將在后面敘述。
[0053]以下，進一步對光學玻璃I進行詳細說明。
[0054]以下，對限定上述組成范圍的理由進行說明，只要沒有特別說明，各成分的含量、 合計含量以陽離子％表示。
[0055] Si4+和B3+是網(wǎng)絡形成成分，是具有維持玻璃穩(wěn)定性的作用的成分。如果Si4+和B 3+的 合計含量不足5%，則玻璃穩(wěn)定性會變差，液相線溫度會上升，當上述合計含量超過55 %時， 則難以實現(xiàn)所需的折射率。因此，Si4+和B3+的合計含量設為5~55%。51 4+和B3+的合計含量的 優(yōu)選的上限為50%，更優(yōu)選的上限為45%，進一步優(yōu)選的上限為40%，再進一步優(yōu)選的上限 為35%，更進一步優(yōu)選的上限為30%，Si 4+和B3+的合計含量的優(yōu)選的下限為10%，更優(yōu)選的 下限為13%，進一步優(yōu)選的下限為15%，再進一步優(yōu)選的下限為18%，更進一步優(yōu)選的下限 為 20%。
[0056] Si4+除了上述的作用以外，還是對于維持適合于熔融玻璃的成型的粘性和改善化 學耐久性有效的必要成分。為了有效地得到以上的作用，其含量優(yōu)選為1%以上。另一方面， 為了在得到所需的折射率的同時抑制液相線溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的上升，Si4+的含量優(yōu)選 為30%以下。此外，從實現(xiàn)所需的阿貝數(shù)、維持玻璃的熔融性、提高耐失透性的觀點出發(fā)， Si4+的含量也優(yōu)選為30%以下。因此，Si4+的含量的范圍優(yōu)選設為1~30% 的含量的更 優(yōu)選的上限為25%，進一步優(yōu)選的上限為20%，再進一步優(yōu)選的上限為18%，更進一步優(yōu)選 的上限為15%，再更進一步優(yōu)選的上限為12%。為了良好地得到上述含有Si4+的效果，Si4+ 的含量的更優(yōu)選的下限為2%，進一步優(yōu)選的下限為3%，再進一步優(yōu)選的下限為4%，更進 一步優(yōu)選的下限為5%，再更進一步優(yōu)選的下限為6%。
[0057] B3+除了上述的作用以外，還是對于維持玻璃的熔融性、降低液相線溫度及低色散 化有效的必要成分。為了有效地得到以上的作用，其含量優(yōu)選為1%以上。從玻璃穩(wěn)定性的 觀點出發(fā)，也優(yōu)選B3+的含量為1%以上。另一方面，從在得到所需的折射率的同時良好地維 持化學耐久性等的觀點出發(fā)，B 3+的含量優(yōu)選為50%以下。因此，B3+的含量的范圍優(yōu)選設為1 ~50%』3+的含量的更優(yōu)選的上限為40%，進一步優(yōu)選的上限為35%，再進一步優(yōu)選的上限 為30%，更進一步上限為25%，再更進一步優(yōu)選的上限為22%，特別優(yōu)選的上限為20%，B 3+ 的含量的更優(yōu)選的下限為3%，進一步優(yōu)選的下限為5%，再進一步優(yōu)選的下限為7%，更進 一步優(yōu)選的下限為9%，再更進一步優(yōu)選的下限為11 %。
[0058]當Si4+的含量相對于Si4+和B3+的合計含量的陽離子比[Si 4+/(Si4++B3+)]超過0.40 時，將難以在維持玻璃穩(wěn)定性的同時得到所需的光學特性，并且熔融性會降低、玻璃原料變 得難以熔解。因此，在光學玻璃I中陽離子比[Si 47(Si4++B3+)]設為0.40以下。根據(jù)上述的理 由，陽離子比[Si 4+/(Si4++B3+)]的優(yōu)選的上限為0.38,更優(yōu)選的上限為0.36,進一步優(yōu)選的 上限為0.35，再進一步優(yōu)選的上限為0.34，更進一步優(yōu)選的上限為0.32。光學玻璃I作為必 要成分而包含Si 4+和B3+，因此陽離子比[Si4+/(Si4++B 3+)]的下限超過0。為了改善玻璃穩(wěn)定 性、使熔融玻璃的粘度為適合于成型的粘度，陽離子比[Si4+/(Si 4++B3+)]的優(yōu)選的下限為 0.10,更優(yōu)選的下限為0.14,進一步優(yōu)選的下限為0.17,再進一步優(yōu)選的下限為0.20,更進 一步優(yōu)選的下限為0.23。
[0059] La3+是在維持玻璃穩(wěn)定性的同時高折射率低色散化的作用優(yōu)秀的必要成分，也是 發(fā)揮改善化學耐久性的作用的成分。如果La3+的含量不足10%，則難以得到上述效果，當La3 +的含量超過50 %時，耐失透性會變差，液相線溫度會上升。因此，La3+的含量設為10~50 %。 La3+的含量的優(yōu)選的上限為45%，更優(yōu)選的上限為40%，進一步優(yōu)選的上限為35%，再進一 步優(yōu)選的上限為33%，La 3+的含量的優(yōu)選的下限為15%，更優(yōu)選的下限為18%，進一步優(yōu)選 的下限為20%，再進一步優(yōu)選的下限為22%，更進一步優(yōu)選的下限為24%。
[0060] Gd3+、Y3+、Yb3+與La3+同樣地是高折射率低色散化成分，還發(fā)揮改善化學耐久性的作 用。當La 3+、Gd3+、Y3+及Yb3+的合計含量超過70 %時，玻璃穩(wěn)定性會變差，液相線溫度會上升。 因此，La3+、Gd3+、Y 3+及Yb3+的合計含量設為70 %以下。La3+、Gd3+、Y3+及Yb3+的合計含量的優(yōu)選 的上限為60%，更優(yōu)選的上限為50%，進一步優(yōu)選的上限為45%，再進一步優(yōu)選的上限為 40%，更進一步優(yōu)選的上限為38%。為了實現(xiàn)所需的折射率、阿貝數(shù)，La 3+、Gd3+、Y3+及Yb3+的 合計含量的優(yōu)選的下限為11%，更優(yōu)選的下限為15%，進一步優(yōu)選的下限為20%，再進一步 優(yōu)選的下限為23%，更進一步優(yōu)選的下限為25%，再更進一步優(yōu)選的下限為28%，特別優(yōu)選 的下限為30%。
[0061] 在光學玻璃I中，為了在維持玻璃穩(wěn)定性、抑制液相線溫度的上升的同時謀求高折 射率低色散化，將Y3+的含量相對于La 3+、Gd3+、Y3+及Yb3+的合計含量的陽離子比[Y 3+/(La3++ Gd3++Y3++Yb3+)]設為0 · 12 以下。陽離子比[Y37 (La3++Gd3++Y3++Yb3+)]的優(yōu)選的上限為0 · 11， 更優(yōu)選的上限為〇. 10，進一步優(yōu)選的上限為〇. 08，再進一步優(yōu)選的上限為0.04，更進一步優(yōu) 選的上限為0.02。也能夠使陽離子比[Y37(La3++Gd3++Y 3++Yb3+)]為0。
[0062]為了降低液相線溫度、改善耐失透性，Gd3+的含量的優(yōu)選的上限為20%，更優(yōu)選的 上限為15%，進一步優(yōu)選的上限為10%，再進一步優(yōu)選的上限為8%，更進一步優(yōu)選的上限 為6%。6(13+的含量的優(yōu)選的下限為0.5%，更優(yōu)選的下限為1%，進一步優(yōu)選的下限為2%，再 進一步優(yōu)選的下限為3%。另外也能夠使Gd 3+的含量為0%。
[0063] Y3+的含量的優(yōu)選的上限為15%，更優(yōu)選的上限為10%，進一步優(yōu)選的上限為7%， 再進一步優(yōu)選的上限為5%，更進一步優(yōu)選的上限為3%，再更進一步優(yōu)選的上限為2%。￥ 3+ 的含量的優(yōu)選的下限為0.1%。另外也能夠使Υ3+的含量為0%。
[0064] Yb3+的含量的優(yōu)選的上限