光學(xué)玻璃、光學(xué)玻璃坯件、壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件、及它們的制造方法
【專利說明】光學(xué)玻璃、光學(xué)玻璃坯件、壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件、 及它們的制造方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的相互參照
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年2月19日申請(qǐng)的日本特愿2013-030211號(hào)和日本特愿 2013-030212號(hào)、2013年9月30日申請(qǐng)的日本特愿2013-205432號(hào)、以及2014年1月14 日申請(qǐng)的日本特愿2014-004423號(hào)的優(yōu)先權(quán)，在這里特別引用其全部記載作為公開。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃、光學(xué)玻璃坯件、壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件、及它們的 制造方法。詳細(xì)地說，涉及耐失透性優(yōu)秀的具有高折射率、高色散特性的磷酸鹽類光學(xué)玻 璃、由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)玻璃坯件、壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件、及它們的制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0004] 作為包含許多磷酸鹽作為玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體的所謂磷酸鹽類光學(xué)玻璃，已知有像 在專利文獻(xiàn)1~8記載的那樣具有各種各樣的折射率的磷酸鹽類光學(xué)玻璃。在它們之中， 具有高折射率的同時(shí)具有高色散特性（低阿貝數(shù)）的光學(xué)玻璃作為各種透鏡等光學(xué)元件材 料其需求尤其高。這是因?yàn)椋缒軌蛲ㄟ^與高折射率低色散性的透鏡相組合而構(gòu)成緊湊 且高功能的色像差修正用的光學(xué)系統(tǒng)。進(jìn)而，通過使高折射率高色散特性的透鏡的光學(xué)功 能面非球面化，從而能夠謀求各種光學(xué)系統(tǒng)的進(jìn)一步的高功能化、緊湊化。
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平5-270853號(hào)公報(bào)；
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平6-345481號(hào)公報(bào)；
[0007] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平8-157231號(hào)公報(bào)；
[0008] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2003-238197號(hào)公報(bào)；
[0009] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2003-160355號(hào)公報(bào)；
[0010] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2008-303112號(hào)公報(bào)；
[0011] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開2009-96649號(hào)公報(bào)；
[0012] 專利文獻(xiàn)8 :日本特開2012-17261號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 可是，作為制作透鏡等光學(xué)元件的方法已知有如下方法，即，制作與光學(xué)元件的形 狀近似的被稱為光學(xué)元件坯件的中間產(chǎn)品，對(duì)該中間產(chǎn)品實(shí)施研磨、拋光加工來制造光學(xué) 元件。作為這樣的中間產(chǎn)品的制作方法的一個(gè)方式，有對(duì)適量的熔融玻璃進(jìn)行壓制成型而 制成中間產(chǎn)品的方法（稱為直接壓制法）。此外，作為其它方式，有如下的方法：將熔融玻 璃澆鑄到鑄模而成型為玻璃板，將該玻璃板切斷而制成多個(gè)玻璃片，將該玻璃片再加熱、軟 化并通過壓制成型制成中間產(chǎn)品的方法；以及將適量的熔融玻璃成型為被稱為玻璃料滴的 玻璃塊，在對(duì)該玻璃塊實(shí)施滾筒拋光后將其再加熱、軟化并進(jìn)行壓制成型，得到中間產(chǎn)品的 方法等。相對(duì)于直接壓制法，將玻璃再加熱、軟化并進(jìn)行壓制成型的方法被稱為再加熱壓制 法。
[0014] 此外，作為制作光學(xué)元件的方法，還已知有如下的方法（稱為精密壓制成型法）， 即，用熔融玻璃制作壓制成型用玻璃材料，利用成型模對(duì)該壓制成型用玻璃材料進(jìn)行精密 壓制成型，由此得到光學(xué)元件。在精密壓制成型法中，通過轉(zhuǎn)印成型模成型面形狀，從而能 夠在不經(jīng)過拋光、研磨等機(jī)械加工的情況下形成光學(xué)元件的光學(xué)功能面。
[0015] 無論在以上記載的直接壓制法、再加熱壓制法、精密壓制成型法的哪一種中，如果 在制造過程中在玻璃中析出了晶體，則難以得到具有優(yōu)秀的透明性的光學(xué)元件。因此，要求 抑制了析晶的即耐失透性高的光學(xué)玻璃。
[0016] 然而，包含許多磷酸鹽作為玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體并且包含賦予高折射率的成分和賦 予高色散性的成分的組成的光學(xué)玻璃通常失透傾向強(qiáng)。因此，一直以來都難以提高具有高 折射率、高色散特性的磷酸鹽類光學(xué)玻璃中的耐失透性。
[0017] 本發(fā)明的一個(gè)方式提供具有高折射率、高色散特性并且耐失透性優(yōu)秀的磷酸鹽類 光學(xué)玻璃。
[0018] 進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，還提供由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)玻璃坯件、壓 制成型用玻璃材料、光學(xué)元件、及它們的制造方法。
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)方式（以下，記載為"方式1"）涉及一種光學(xué)玻璃，在以氧化物為基 準(zhǔn)的玻璃組成中，
[0020] P2O5含量為20~34質(zhì)量％，
[0021] B2O3含量超過0質(zhì)量％且為10質(zhì)量％以下，
[0022] 質(zhì)量比（B2O3A32O 5)超過0且不足0· 39，
[0023] 質(zhì)量比[Ti0y(Ti02+Nb205+W03+Bi 203+Ta205)]的范圍是 0· 059 ~0· 180，
[0024] 質(zhì)量比[(P205+B203+Si02) ANa2(HK2CHLi2O)]的范圍是 1. 39 ~1. 80 的，
[0025] 折射率nd的范圍是1.78~1.83,且阿貝數(shù)vd的范圍是20~25。
[0026] 方式1的光學(xué)玻璃是作為必要成分而包含P2O5的磷酸鹽類光學(xué)玻璃，其中，作為必 要成分還包含B2O3和TiO2，且滿足上述的含量和質(zhì)量比，由此能夠具有1. 78~1. 83的范圍 的折射率nd和20~25的范圍的阿貝數(shù)V d這樣的高折射率高色散特性，并且能夠示出優(yōu) 秀的耐失透性。
[0027] 此外，本發(fā)明的一個(gè)方式（以下，記載為"方式2"）的光學(xué)玻璃包括：
[0028] -種光學(xué)玻璃（以下，記載為"玻璃2-A"），在以氧化物為基準(zhǔn)的玻璃組成中，
[0029] P205、B2O3和 TiO 2為必要成分，SiO 2、Li20、Nb2O5' W03、Bi2O3和 Ta 205為任選成分，
[0030] P2O5含量為20~34質(zhì)量％，
[0031] B2O3含量超過0質(zhì)量％且為10質(zhì)量％以下，
[0032] Li2O含量為0質(zhì)量％以上且不足0.3質(zhì)量％，
[0033] 質(zhì)量比（B2O3A32O 5)超過0且不足0· 39，
[0034] 質(zhì)量比[(P205+B203) / (Ti02+Nb205+W03+Bi20 3+Ta205)]超過 0· 53，
[0035] 質(zhì)量比[Ti0y(Ti02+Nb205+W03+Bi 203+Ta205)]的范圍是 0· 059 ~0· 96，
[0036] 折射率nd的范圍是1. 78~1. 83,且阿貝數(shù)V d的范圍是20~25，
[0037] 本發(fā)明的方式2的光學(xué)玻璃還包括：
[0038] -種光學(xué)玻璃（以下，記載為"玻璃2-B"），在以氧化物為基準(zhǔn)的玻璃組成中，
[0039] P205、B2O3和 TiO 2為必要成分，SiO 2、Li20、Nb205、W03、Bi 2O3和 Ta 205為任選成分，
[0040] P2O5含量為20~34質(zhì)量％，
[0041] B2O3含量超過0質(zhì)量％且為10質(zhì)量％以下，
[0042] Li2O含量為0質(zhì)量％以上且不足0.3質(zhì)量％，
[0043] 質(zhì)量比（B2O3A32O 5)超過0且不足0·鄧，
[0044] 質(zhì)量比[(P205+B203+Si02) ATi02+Nb205+W03+Bi20 3+Ta205)]超過 0· 53，
[0045] 質(zhì)量比[Si0y(Si02+P205+B20 3)]不足 0· 02，
[0046] 質(zhì)量比[Ti0y(Ti02+Nb205+W03+Bi 203+Ta205)]的范圍是 0· 059 ~0· 96，
[0047] 折射率nd的范圍是1.78~1.83,且阿貝數(shù)vd的范圍是20~25。
[0048] 上述的玻璃2-A和2-B作為必要成分而包含Ρ205、Β 203和TiO 2，能夠任選包含Si02、 Li20、Nb205、W03、Bi2O 3和Ta 205。在此基礎(chǔ)上，通過滿足上述的含量和質(zhì)量比，從而能夠得到 具有1.78~1.83的范圍的折射率nd和20~25的范圍的阿貝數(shù)vd這樣的高折射率高 色散特性并且示出優(yōu)秀的耐失透性的磷酸鹽類光學(xué)玻璃。
[0049] 根據(jù)方式1和方式2,能夠提供適合于直接壓制法、再加熱壓制法、精密壓制成型 法的任一種的具有高折射率高色散特性的磷酸鹽類光學(xué)玻璃。根據(jù)另一個(gè)方式，還可提供 由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)玻璃坯件、壓制成型用玻璃材料、及光學(xué)元件。
[0050] 可是，上述的精密壓制成型法是能夠高效地制造非球面透鏡等光學(xué)元件的方法。 因此，為了高生產(chǎn)性地制造非球面透鏡等光學(xué)元件，上述的磷酸鹽類光學(xué)玻璃優(yōu)選具有高 折射率、高色散特性并且具有適合于精密壓制成型的性質(zhì)（良好的精密壓制成型性）。
[0051] 因此，本發(fā)明的一個(gè)方式提供具有高折射率、高色散特性并且適合于精密壓制成 型法的磷酸鹽類光學(xué)玻璃。
[0052] 進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的精密壓制成型用預(yù) 制件和光學(xué)元件，以及對(duì)該精密壓制成型用預(yù)制件進(jìn)行精密壓制成型的光學(xué)元件的制造方 法。
[0053] 本發(fā)明的一個(gè)方式（以下，記載為"方式3"）涉及一種光學(xué)玻璃，在以氧化物為基 準(zhǔn)的玻璃組成中，包含：
[0054] 24 ~34 質(zhì)量％ 的 P2O5，
[0055] 超過0質(zhì)量％且為4質(zhì)量％以下的B2O3,
[0056] 合計(jì)為12~20質(zhì)量％的Na20、K2O和Li 20，
[0057] 15 ~30 質(zhì)量％ 的 Nb2O5，
[0058] 8~15質(zhì)量％的TiO2，以及
[0059] 4 ~25 質(zhì)量％ 的 Bi2O3,
[0060] 質(zhì)量比（Ti02/Nb205)的范圍是 0· 36 ~1. 00，
[0061] 質(zhì)量比（Bi203/Nb205)的范圍是 0· 16 ~1. 67，
[0062] 折射率nd為1. 78以上且不足1. 83,且阿貝數(shù)V d的范圍是20~25。
[0063] 方式3的光學(xué)玻璃作為必要成分而包含己05為03、他 205、11021203、堿金屬氧化物 (選自Na20、K2O和Li2O的一種以上），并且規(guī)定了對(duì)于賦予光學(xué)玻璃高折射率高色散特性 有用的成分即1102和Nb 205的比率，規(guī)定了能夠賦予良好的精密壓制成型性的成分即Bi 203 和Nb2O5的比率。這樣，能夠得到具有I. 78以上且不足I. 83的折射率nd和20~25的范圍 的阿貝數(shù)V d這樣的高折射率高色散特性并且適合于精密壓制成型的磷酸鹽類光學(xué)玻璃。 [0064] 根據(jù)方式3,能夠提供適合于得到精密壓制成型用預(yù)制件的、具有高折射率高色散 特性的磷酸鹽類光學(xué)玻璃。根據(jù)另一個(gè)方式，還可提供由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的精密壓制 成型用預(yù)制件和光學(xué)元件。
【具體實(shí)施方式】 [0065][光學(xué)玻璃]
[0066] 如前所述，在本發(fā)明中以氧化物為基準(zhǔn)表示光學(xué)玻璃的玻璃組成。在此，"以氧化 物為基準(zhǔn)的玻璃組成"設(shè)為通過玻璃原料在熔融時(shí)全部被分解而在光學(xué)玻璃中作為氧化物 存在來換算而得到的玻璃組成。此外，只要沒有特別記載，就設(shè)玻璃組成以質(zhì)量基準(zhǔn)來表 不O
[0067] 本發(fā)明中的玻璃組成是通過ICP-AES (電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法： Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)求出的。此外，通過本分 析方法求出的分析值包含± 5 %左右的測定誤差。
[0068] 此外，在本說明書和本發(fā)明中，構(gòu)成成分的含量為0%意味著實(shí)質(zhì)上不包含該構(gòu)成 成分，是指該構(gòu)成成分的含量為雜質(zhì)水平程度以下。
[0069] 以下，對(duì)方式1、方式2及方式3進(jìn)行說明。只要沒有特別記載，關(guān)于某個(gè)方式的記 載對(duì)于其它方式也能夠適用。此外，相當(dāng)于方式1~3的任意2個(gè)以上的光學(xué)玻璃也包括 在本發(fā)明的一個(gè)方式的光學(xué)玻璃。
[0070] 〈方式 1>
[0071] 方式1的光學(xué)玻璃是一種光學(xué)玻璃，在以氧化物為基準(zhǔn)的玻璃組成中，P2O 5含量 為20~34質(zhì)量％，B2O3含量超過0質(zhì)量％且為10質(zhì)量％以下，質(zhì)量比（B2O 3A32O5)超過0 且不足 0.39,質(zhì)量比[Ti(V(Ti02+Nb205+TO3+Bi 203+Ta205)]的范圍是 0.059 ~0· 180,質(zhì)量 比[(P205+B203+Si02) ANa2(HK2CHLi2O)]的范圍是 1. 39 ~1. 80,折射率 nd 的范圍是 1. 78 ~ 1. 83,且阿貝數(shù)V d的范圍是20~25。
[0072] 以下，對(duì)其細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。
[0073] P2O5是在磷酸鹽類光學(xué)玻璃中作為玻璃形成成分而不可缺少的成分。磷酸鹽類玻 璃具有能夠在比較低的溫度熔解玻璃、可見光區(qū)域的透射率高的特征。從提高玻璃的耐失 透性的觀點(diǎn)出發(fā)，P2O5含量的下限為20%以上，優(yōu)選為21%以上。此外，上限為34%以下， 優(yōu)選為30 %以下，更優(yōu)選為24 %以下。
[0074] B2O3是具有通過適量添加到磷酸鹽類光學(xué)玻璃中而提高耐失透性的作用的成分。 因此在上述的光學(xué)玻璃中作為必要成分而導(dǎo)入超過〇%的B203。B2O 3含量優(yōu)選為2%以上， 更優(yōu)選為6%以上。但是，當(dāng)包含過量時(shí)，將難以實(shí)現(xiàn)高折射率、高色散特性，因此其含量設(shè) 為10%以下。優(yōu)選為9%以下，更優(yōu)選為8%以下。
[0075] 在此，B2O3含量為0%包括在玻璃中微量含有雜質(zhì)水平程度的B 2O3的情況。因此， B2O3含量超過0 %指的是含有超過雜質(zhì)水平程度的B 203。具體地說，例如是700ppm (質(zhì)量比） 以上或者1000 ppm(質(zhì)量比）以上。<