CN104995144B - 光学玻璃、热成型品及其制造方法、以及光学元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个方式涉及如下的光学玻璃,所述光学玻璃作为必要成分包含P2O5、B2O3及稀土类氧化物,在以氧化物为基准的玻璃组成中,P2O5含量在超过0质量%且不足0.79质量%的范围内,B2O3含量在20~40质量%的范围内,稀土类氧化物和选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量在35~70质量%的范围内,折射率nd在1.72~1.83的范围内,阿贝数νd在45~55的范围内,且玻璃化转变温度Tg为640℃以下。
Description
对应申请的相互参照
本申请要求2013年2月6日申请的日本特愿2013-021338号的优先权,在此特别引用其全部记载作为公开。
技术领域
本发明涉及光学玻璃、热成型品及其制造方法、以及光学元件及其制造方法。
背景技术
近年来,由于数码相机的出现,迅速推进了使用光学***的设备的高集成化、高功能化。在这样的情况下,对光学***的高精度化、轻量化/小型化的要求越来越强烈。因此,为了实现该要求,使用非球面透镜的光学设计正在成为主流。
作为构成光学***的透镜的制造方法,已知有对玻璃材料进行冷加工或者对进行再加热压制成型而得到的玻璃成型品进行冷加工的方法。另外,冷加工是指研磨、抛光等机械加工。作为供冷加工使用的光学玻璃,在日本特开2007-269584号公报(在此特别引用其全部记载作为公开)公开了硼酸盐类光学玻璃。
相对于上述的冷加工,将从流出的熔融玻璃分离适量的熔融玻璃而制成熔融玻璃块、在该玻璃块冷却而固化之前进行成型而得到光学元件的预成型体(预制件)的方法称为热成型法。此外,将不经过研磨、抛光等机械加工而通过对预制件进行压制成型来形成透镜的光学功能面的方法称为精密压制成型法。这些热成型法和精密压制成型法主要用于以低成本大量地稳定供给使用了高功能性玻璃的非球面透镜。作为适合于这些成型法的光学玻璃,在日本特开2002-249337号公报(在此特别引用其全部记载作为公开)公开了示出高折射率低色散特性的稀土硼酸盐类光学玻璃。
发明内容
可是,具有高折射率低色散特性的光学玻璃适合作为构成光学***的透镜。为了提高这些光学玻璃的品质,重要的是减少玻璃熔解时的挥发造成的条纹产生、减少光学特性变动和抑制由来自熔解坩埚材料的污染造成的着色。现有技术在这方面还有改善的余地。
因此,本发明的一个方式提供具有高折射率低色散特性的高品质的光学玻璃。
进而,本发明的一个方式提供由上述光学玻璃构成的热成型品及其制造方法、以及光学元件及其制造方法。
即,本发明的一个方式涉及一种光学玻璃(以下,记为“玻璃A”),
作为必要成分包含P2O5、B2O3及稀土类氧化物,
在以氧化物为基准的玻璃组成中,
P2O5含量在超过0质量%且不足0.79质量%的范围内,
B2O3含量在20~40质量%的范围内,
稀土类氧化物和选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量在35~70质量%的范围内,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,
阿贝数νd在45~55的范围内,且
玻璃化转变温度Tg为640℃以下;
还涉及一种光学玻璃(以下,记为“玻璃B”),包含:
超过0质量%且不足0.79质量%的P2O5,
20~40质量%的B2O3,
35~60质量%的稀土类氧化物,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,
阿贝数vd在45~55的范围内,且
玻璃化转变温度Tg为640℃以下。
本发明人为了得到上述的光学玻璃而反复进行了认真研究。其结果是新发现通过在稀土硼酸盐类光学玻璃中导入极微量的P,从而能够使液相线温度大幅降低。液相线温度低的光学玻璃能够防止玻璃熔解时的挥发、由进行熔解的坩埚材料造成的污染,因此能够减少条纹产生,减少光学特性变动,抑制着色。
根据上述的一个方式,能够提供具有高折射率低色散特性的稀土硼酸盐类光学玻璃。进而,根据一个方式,还可提供由上述的光学玻璃构成的热成型品和光学元件。
附图说明
图1是DSC图的一个例子。
具体实施方式
[光学玻璃]
本发明的一个方式的光学玻璃包括上述的玻璃A和玻璃B。以下,对其细节进行说明。只要没有特别记载,下述记载适用于玻璃A和玻璃B这两种玻璃。
以下,对本发明的一个方式的光学玻璃的细节进行说明。
玻璃组成
如前所述,在本发明中以氧化物为基准表示光学玻璃的玻璃组成。在此,“以氧化物为基准的玻璃组成”是指通过设玻璃原料在熔融时全部被分解而作为氧化物存在于光学玻璃中来进行换算而得到玻璃组成。此外,只要没有特别记载,设玻璃组成以质量基准表示。
本发明中的玻璃组成是通过ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-AtomicEmission Spectrometry:电感耦合等离子体原子发射光谱法)求出的。此外,通过本分析方法求出的分析值包含±5%左右的测定误差。
此外,在本说明书和本发明中,构成成分的含量为0%意味着实质上不包含该构成成分,指的是该构成成分的含量为杂质水平程度以下。
上述的光学玻璃包含超过0%且不足0.79%的P2O5。通过包含超过0%的P2O5,从而能够使具有高折射率低色散特性的稀土硼酸盐类光学玻璃的液相线温度与不包含P的情况相比大幅降低。另一方面,在P2O5含量为0.79%以上的情况下,可观察到在熔融、固化后的玻璃析出晶体的现象。这可推定为是P和稀土类元素进行反应而生成的析出物。因此,为了得到均质的光学玻璃,上述的光学玻璃的P2O5含量设为不足0.79%。在此,包含超过0%的P2O5是指含有超过杂质水平程度的P2O5。
上述的光学玻璃是稀土硼酸盐类光学玻璃,作为必要成分含有20~40%的B2O3。B2O3是玻璃的网络结构形成氧化物,具有提高包含稀土类氧化物的上述光学玻璃的稳定性的作用。在其含量不足20%的情况下玻璃的稳定性会降低,因此导入20%以上,优选导入22%以上,更优选导入24%以上。另一方面,当导入超过40%时,会示出折射率和化学耐久性降低的倾向,因此B2O3设为40%以下,优选设为37%以下,更优选设为35%以下。
稀土类氧化物是具有在维持玻璃的失透稳定性的同时赋予高折射率低色散特性的作用的成分。玻璃B是稀土硼酸盐类光学玻璃,包含一种以上的稀土类氧化物。在玻璃B中,在稀土类氧化物的含量不足35%的情况下不能充分得到上述的效果,当超过60%时,会示出失透稳定性降低的倾向。因此,在玻璃B中作为必要成分包含35~60%的稀土类氧化物。从兼顾玻璃的失透稳定性和高折射率低色散特性的观点出发,玻璃B中的稀土类氧化物的含量优选为38%以上,更优选为40%以上。
另一方面,玻璃A也作为必要成分包含一种以上的稀土类氧化物。在玻璃A中,从在维持玻璃的失透稳定性的同时得到高折射率低色散特性的观点出发,稀土类氧化物和作为可选成分包含的选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量(稀土类氧化物+Ta2O5+WO3+TiO2+Nb2O5+Bi2O3)为35%以上,优选为40%以上,更优选为45%以上。此外,从维持玻璃的失透稳定性的观点出发,玻璃A中的稀土类氧化物和选自上述组的氧化物的合计含量为70%以下,优选为65%以下,更优选为60%以下。
此外,玻璃A中的稀土类氧化物的含量优选在35~60%的范围内。根据上述理由,玻璃A中的稀土类氧化物的含量更优选为38%以上,进一步优选为40%以上。
从良好地得到上述的效果的观点出发,作为稀土类氧化物优选导入Ln2O3(Ln是选自由Y、La、Gd、Yb及Lu构成的组的至少一种稀土类元素),更优选导入La2O3、Gd2O3的至少一方,进一步优选至少导入La2O3。也能够使稀土类氧化物全部为La2O3。从上述的观点出发,玻璃A和玻璃B中的La2O3的优选的导入量在20~45%的范围内,更优选的导入量在25~35%的范围内。从相同的上述观点出发,玻璃A和玻璃B中的Gd2O3的优选的导入量在0~30%的范围内,更优选的导入量在20~30%的范围内。此外,Y2O3含量也能够设为0%。在包含Y2O3的情况下,Y2O3含量优选设在1~10%的范围内,更优选设在1~6%的范围内。
ZnO和碱金属氧化物是对于使玻璃化转变温度降低有效的成分,因此优选在上述的光学玻璃中导入一方或者双方,更优选至少导入ZnO。为了使玻璃化转变温度降低,ZnO含量优选设为2%以上,更优选设为4%以上,进一步优选设为5%以上,再进一步优选设为超过10%。另一方面,当大量地导入时,会示出失透稳定性、化学耐久性降低的倾向,因此ZnO含量优选设为25%以下,更优选设为22%以下,进一步优选设为20%以下。
玻璃A、B均为稀土硼酸盐类光学玻璃,作为必要成分包含B2O3作为形成体成分。也能够与B2O3一同包含作为形成体成分的SiO2。玻璃A和玻璃B中的SiO2含量为例如0.5%以上,也能够为1%以上。此外,SiO2含量为例如10%以下,也能够为8%以下。从降低玻璃化转变温度的观点出发,ZnO相对于作为形成体成分的B2O3和SiO2的合计含量的质量比[ZnO/(B2O3+SiO2)]优选设为超过0.11。更优选为0.12以上,进一步优选为0.20以上,再进一步优选为0.30以上。另一方面,从失透稳定性、化学耐久性的观点出发,质量比[ZnO/(B2O3+SiO2)]优选为1.1以下,更优选为1.0以下,进一步优选为0.70以下,再进一步优选为0.50以下。
如上所述,碱金属氧化物是对降低玻璃化转变温度有效的成分,但是当大量地导入时,会示出失透稳定性降低的倾向。因此上述的光学玻璃中的碱金属氧化物的含量优选设在0~10%的范围内。从有效地降低玻璃化转变温度的观点出发,其含量更优选设为0.1%以上,进一步优选设为0.2%以上。从良好地维持失透稳定性的观点出发,其含量更优选设为8%以下,进一步优选设为6%以下。
从得到示出低的玻璃化转变温度的光学玻璃方面考虑,作为碱金属氧化物而至少导入Li2O是有利的。也能够使碱金属氧化物全部为Li2O。从降低玻璃化转变温度的观点出发,上述的光学玻璃中的Li2O含量优选设为0.1%以上,更优选设为0.2%以上,进一步优选设为0.3%以上。另一方面,从玻璃的失透稳定性的观点出发,Li2O含量优选设为1.5%以下,更优选设为1.0%以下,进一步优选设为0.6%以下。在重视玻璃的稳定性的情况下,也能够将Li2O含量设为0%。
其它碱金属氧化物、Na2O、K2O均是对于使玻璃化转变温度降低而能够添加的成分。上述的光学玻璃的Na2O含量能够设为例如0.1%以上,优选为0.2%以上,更优选为0.3%以上。K2O含量能够设为例如0.1%以上,优选为0.2%以上,更优选为0.3%以上。此外,从失透稳定性的观点出发,Na2O含量能够设为例如9%以下,优选为8%以下,更优选为7%以下。K2O含量能够设为例如9%以下,优选为8%以下,更优选为7%以下。
MgO、CaO、SrO、BaO的二价成分均是对于降低玻璃化转变温度而能够导入的成分。从兼顾所需的玻璃化转变温度和良好的失透稳定性的观点出发,优选将各自的导入量设为0.1%以上,优选设为0.2%以上,优选设为10%以下,更优选设为0.3%以下。进而,从同样的观点出发,二价成分的合计含量优选设为0.1%以上,更优选设为0.2%以上,优选设为10%以下,更优选设为0.3%以下。
Al2O3是对于提高玻璃的高温粘性和化学耐久性、降低液相线温度而能够导入的成分。从良好地得到这些效果的观点出发,上述的光学玻璃的Al2O3含量优选设为0.1%以上,更优选设为0.2%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5、Bi2O3全都是对于改善玻璃的稳定性、折射率而能够导入的成分。
玻璃A和玻璃B能够包含选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的一种以上,或者也可以不包含。此外,关于玻璃A中的选自上述组的氧化物和稀土类氧化物的合计含量如前所述。
在玻璃A和玻璃B中,从在维持失透稳定性的同时良好地得到这些效果的观点出发,Ta2O5含量优选设为0.5%以上,更优选设为0.7%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
从同样的观点出发,WO3含量优选设为0.5%以上,更优选设为0.7%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
从同样的观点出发,TiO2含量优选设为0.2%以上,更优选设为0.5%以上,进一步优选设为0.7%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
从同样的观点出发,Nb2O5含量优选设为0.4%以上,更优选设为0.5%以上,进一步优选设为0.7%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
从同样的观点出发,Bi2O3含量优选设为0.5%以上,更优选设为0.7%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
此外,ZrO2也是对于改善玻璃的稳定性、折射率而能够导入到玻璃A和玻璃B的可选成分。玻璃A和玻璃B既可以包含ZrO2或者也可以不包含ZrO2。
在玻璃A和玻璃B中,从在维持失透稳定性的同时良好地得到该效果的观点出发,ZrO2含量优选设为0.5%以上,更优选设为0.7%以上,进一步优选设为1%以上,再进一步优选设为3%以上,优选设为10%以下,更优选设为8%以下。
进而,上述的光学玻璃也能够包含选自由SnO2和Sb2O3构成的组的澄清剂。各成分的含量能够设为0~1%左右。
玻璃物性
上述的光学玻璃是具有1.72~1.83范围内的折射率nd和45~55范围内的阿贝数νd的高折射率低色散光学玻璃。屈折率nd的下限更优选为1.74以上,进一步优选为1.75以上,上限更优选为1.81以下,进一步优选为1.79以下。再进一步优选为不足1.78。另一方面,阿贝数νd的下限更优选为46以上,进一步优选为48以上,上限更优选为53以下,进一步优选为51以下。具有以上的折射率nd和阿贝数νd的光学玻璃在光学***中是有用的。
对于在精密压制成型中使用的玻璃,从抑制压制成型时的高温环境对成型模本身、设置在成型模的成型面的脱模膜的损伤的观点出发,希望降低玻璃化转变温度(Tg)。上述的光学玻璃示出640℃以下的比较低的玻璃化转变温度,因此适合于精密压制成型。关于玻璃化转变温度Tg的上限值,优选为630℃以下,更优选为625℃以下,进一步优选为620℃以下。关于玻璃化转变温度Tg的下限没有特别限制,但是通常为400℃以上。
进而,上述的光学玻璃通过含有极微量的P,从而能够与不含有P的情况相比示出低的液相线温度。如上所述,通过使液相线温度降低,从而能够防止玻璃熔解时的挥发、由进行熔解的坩埚材料造成的污染,因此能够减少条纹产生、减少光学特性变动和抑制着色。此外,像后述的那样,液相线温度低的玻璃适合于热成型。
像以上说明的那样,上述的光学玻璃是具有高折射率低色散特性的、适合于热成型和精密压制成型的光学玻璃。
光学玻璃能够通过如下方式得到,即,以得到目标玻璃组成的方式,对作为原料的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等进行称量、调配,充分混合而制成混合批料,在熔融容器内进行加热、熔融、脱泡、搅拌而制作均质且不包含气泡的熔融玻璃,对熔融玻璃进行成型。具体地,能够采用众所周知的熔融法来制作。
[热成型品及其制造方法]
本发明的一个方式涉及由上述的光学玻璃构成的热成型品以及热成型品的制造方法,所述热成型品的制造方法包括通过对上述的光学玻璃进行热成型而得到成型品的步骤。
上述的光学玻璃能够与不包含P的情况相比示出低的液相线温度,因此能够在热成型中降低流出熔融玻璃的温度。由此能够防止在热成型品(预制件)中析出晶体。此外,还能够降低熔解玻璃的温度,因此还能够防止由于进行熔解的坩埚的侵蚀而在玻璃中混入异物、玻璃的着色。
所谓热成型法,是不经过研磨、抛光等冷加工而从熔融玻璃得到成型品的成型法。根据一个实施方式,对可得到前述的光学玻璃那样的玻璃原料进行熔解、澄清、搅拌而制作均匀的熔融玻璃。此后,使该熔融玻璃从铂制或者铂合金制的管道流出,用规定量的熔融玻璃制作玻璃块,使用该玻璃块来成型热成型品。在本实施方式中,使熔融玻璃从上述的管道的流出口连续地流出,分离从流出口流出的玻璃的顶端部分而得到规定量的玻璃块。将得到的玻璃块在玻璃处于能够进行塑性变形的温度范围的期间成型为预制件形状。作为流出玻璃的顶端部分的分离方法,能够例示滴下法和下落切断法。通过使用上述的光学玻璃,从而能够在不使玻璃失透的情况下分离从管道流出口流出的玻璃顶端部分。通过使流出速度、流出温度保持固定,使滴下条件或者下落条件也保持固定,从而能够重复性良好地、高精度地制造固定重量的预制件。根据本实施方式,能够在高质量精度的前提下制造质量为例如1~5000mg的预制件。
在一个实施方式中,分离的玻璃顶端部分用例如从凹状的成型面喷出气体的成型模接住,利用气体的风压使其上浮、旋转,由此成型为球状、椭球状等的预制件。这样的成型方法称为上浮成型法。或者,还已知有通过利用下模和上模对熔融玻璃块进行压制成型而得到预制件的方法,能够在上述的热成型中使用。在这样制造的热成型品中,也可以根据需要在表面设置众所周知的脱模膜。
上述的热成型品是由具有特别适合于精密压制成型的玻璃化转变温度的光学玻璃构成的,因此可以适宜地用作精密压制成型用预制件。关于精密压制成型将后述。
[光学元件及其制造方法]
本发明的另一个方式涉及由上述的光学玻璃构成的光学元件以及光学元件的制造方法,所述光学元件的制造方法包括通过对上述的热成型品进行精密压制成型而得到光学元件的步骤。
精密压制成型法也称为光学模压成型法,其已在本发明所属的技术领域中被熟知。将光学元件的对光线进行透射或使光线折射、衍射或反射的面称为光学功能面。例如,当以透镜为例时,非球面透镜的非球面、球面透镜的球面等的透镜面相当于光学功能面。精密压制成型法是通过将压制成型模的成型面精密转印至玻璃而用压制成型形成光学功能面的方法。即,无需为了做成光学功能面而追加研磨、抛光等机械加工。精密压制成型法适合于透镜、透镜阵列、衍射光栅、棱镜等光学元件的制造,特别是,作为在高生产率的前提下制造非球面透镜的方法是最适合的。
上述的热成型品其玻璃化转变温度Tg低至640℃以下,作为玻璃的压制成型能够在比较低的温度进行压制。因此,可减轻对压制成型模的成型面的负担,因此能够延长成型模的寿命。此外,还能够具有优秀的失透稳定性,因此即使在再加热、压制工序中也能够有效地防止玻璃的失透。进而,能够在高生产率的前提下进行从玻璃熔解到得到最终产品的一连串的工序。
在精密压制成型法的一个实施方式中,以使构成预制件的玻璃的粘度在105~1011Pa·s的范围的方式对表面为清洁状态的预制件进行再加热,利用具备上模、下模的成型模对再加热后的预制件进行压制成型。也可以根据需要在成型模的成型面设置脱模膜。另外,从防止成型模的成型面的氧化的方面考虑,压制成型优选在氮气、惰性气体环境中进行。压制成型品被从成型模中取出,根据需要进行缓冷。在成型品是透镜等光学元件的情况下,也可以根据需要在表面镀覆光学薄膜。
这样,能够以高精度生产率良好地制造由如下的高折射率低色散硼酸盐类光学玻璃构成的透镜、透镜阵列、衍射光栅、棱镜等光学元件,在所述高折射率低色散硼酸盐类光学玻璃中,折射率nd在1.72~1.83的范围内,阿贝数νd在45~55的范围内,因为具有640℃以下的玻璃化转变温度,所以适合于精密压制成型,因为能够示出低的液相线温度,所以适合于热成型。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行进一步说明。但是,本发明不限定于实施例所示的方式。
1.关于光学玻璃的实施例、比较例
以可得到表1和表2所示的组成的光学玻璃的方式,将与各玻璃成分对应的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等玻璃原料以规定的比例称量250~300g,充分混合而制成调配批料。将该调配批料放入到白金坩埚,一边在1200~1250℃进行搅拌一边在空气中进行2~4小时玻璃的熔解。熔解后,将熔融玻璃流入到40×70×15mm的碳的模具中,在放置冷却至玻璃化转变温度之后立刻放入到退火炉,在玻璃化转变温度范围进行大约1小时退火而在炉内放置冷却至室温,制作各光学玻璃。
通过下述方法测定各光学玻璃的折射率、阿贝数、玻璃化转变温度、及晶体熔解温度。
测定方法
(1)折射率(nd)和阿贝数(vd)
对将缓冷降温速度设为-30℃/小时而得到的光学玻璃进行测定。
(2)玻璃化转变温度Tg
通过差示扫描热量计(DSC(Differential Scanning Calorimetry))测定将升温速度设为10℃/分而进行测定。
(3)晶体熔解温度(晶体熔解开始温度、晶体熔解峰值温度)
在本实施例中,作为液相线温度的指标而使用晶体熔解温度。晶体熔解温度(晶体熔解开始温度、晶体熔解峰值温度)通过DSC测定将升温速度设为10℃/分而进行测定。图1是DSC图的一个例子。纵轴为DSC,横轴为温度(T)。DSC图具有示出玻璃化转变、晶化、晶体熔解的区域。如图1所示,晶体熔解开始温度是在晶体熔解区域中DSC开始上升的温度,晶体熔解峰值温度是晶体熔解区域中的DSC示出峰值的温度。
在DSC测定中,能够比较简单且以高精度求出成为液相线温度的指标的晶体熔解峰值温度或者晶体熔解开始温度。
将测定结果示于表1和表2。
[表1]
[表2]
使可得到表1和表2所示的实施例、比较例的光学玻璃的高品质且均质化的熔融玻璃从铂合金制的管道连续流出。使流出的熔融玻璃从管道流出口滴下并用多个预制件成型模依次接住,通过上浮成型法成型多个球状的预制件。
根据表1和表2所示的结果能够确认,通过添加微量的P,从而能够使液相线温度降低。
在表1和表2中,在预制件中未确认到晶体的用○示出,确认到晶体的用×示出。在有无晶体的观察中使用光学显微镜进行观察,观察倍率设为10~100倍。这里所说的晶体是指没有玻璃化的部分,也包括玻璃和晶体混合存在的部分。从实施例的光学玻璃得到的预制件没有用显微镜能够观察到的晶体,透明且均质。这些预制件均未失透,得到了质量精度高的预制件。
相对于此,在从P2O5含量为0.79%以上的比较例2~5的光学玻璃得到的预制件中,通过显微镜观察确认到了晶体的析出。特别是,在P2O5含量为0.87%以上的比较例3以后的比较例中,确认到很多晶体。因此,未能进行特性测定。进而,在P2O5含量为1.73%的比较例5中,目测到产生了白浊。
根据以上的结果可确认,通过添加微量的P,从而能够使液相线温度降低,以及当P2O5含量变成0.79%以上时,由于晶体析出,玻璃的均质性会显著下降。
此外,对P2O5含量超过0%且不足0.79%的玻璃试样(实施例25~30的光学玻璃;质量30~40g)进行了以下的加速试验。
将玻璃熔融并在坩埚内冷却后,制作了直径为30~40mm、厚度为5~10mm左右的玻璃。将制作的玻璃导入到试验炉,在保管固定时间之后,使用光学显微镜以10~100倍的倍率观察玻璃中有无晶体。保管时间设为1~2小时。观察区域设为除去边缘5mm左右的玻璃中央部。此外,这里所说的晶体是指没有玻璃化的部分,也包括玻璃和晶体混合存在的部分。保管温度设为制造成为热预制件或者冷预制件的母料的条状料等时的熔融玻璃的流出温度(温度A)和温度A减10℃(温度B)。在此,温度A设为例如1040℃。另外,温度B比温度A低,因此是容易析出晶体的条件。
在温度A的试验后没有观察到晶体的是P2O5含量为0.04%~0.44%之间的玻璃试样。进而,在温度B的试验后也没有观察到晶体的是P2O5含量为0.09%~0.44%之间的玻璃试样。在温度A和温度B,在P2O5含量超过0.44%的玻璃试样中析出了晶体的理由可认为是,因为在该组成区域中由P和稀土类元素的反应造成的晶体析出的容易度比液相线温度降低的效果更占优势。另一方面,在温度B,在P2O5含量不足0.09%的试样中析出了晶体的理由可认为是,因为在该组成区域中液相线温度降低的程度小。即,P2O5含量的范围0.09%~0.44%是示出可降低液相线温度且能够抑制晶体析出的特别显著的效果的范围。因此,P2O5含量的优选的范围为超过0%且为0.44%以下,进一步优选的范围为0.09%~0.44%。
由实施例实际验证的包含微量P的情况下的晶体熔解开始温度、晶体熔解峰值温度的降低,在能够使玻璃的成型温度降低或者能够使熔融玻璃的流出温度降低的方面示出显著的效果。这是因为,如果能够使玻璃的成型温度降低,熔融玻璃的粘性就会提高。如果熔融玻璃的粘性提高,就可抑制条纹的产生、光学特性变动等。此外,还能够防止由来自坩埚材料的污染造成的着色。进而,液相线温度低的光学玻璃能够以低温流出,因此能够降低流出熔融玻璃时的温度。通过这里的降低温度,从而能够防止在通过热成型制造预制件时、制造成为冷预制件的母料的条状料时析出晶体。
代替滴下法而使用下落切断法用实施例的光学玻璃制作了预制件。在通过下落切断法得到的预制件中也同样没有确认到失透,得到了高质量精度的预制件。此外,滴下法和下落切断法均未在预制件发现分离时的痕迹。即使使用铂制管道,也和铂合金制管道同样地没有由于熔融玻璃的流出而使管道破损的情况。
2.关于光学元件的实施例
通过使用精密压制成型装置对在上述的实施例中得到的预制件进行非球面精密压制成型,从而得到了非球面透镜。得到的非球面透镜是精度极高的透镜,具有表1和表2所示的折射率nd和阿贝数νd。
通过将成型模的腔形状设计为规定的形状,从而球面透镜等其它光学元件也能够同样地利用精密压制成型来制作。
最后,对前述的各方式进行总结。
根据一个方式,提供如下的光学玻璃,该光学玻璃是硼酸盐类光学玻璃,在以氧化物为基准的玻璃组成中,包含20~40质量%的B2O3,稀土类氧化物和选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量在35~70质量%的范围(玻璃A)内或者包含35~60质量%的稀土类氧化物(玻璃B),其中,通过包含超过0质量%且不足0.79%的P2O5,从而能够与不包含P2O5的情况相比示出低的液相线温度。示出低的液相线温度的光学玻璃适合于利用热成型的成型品的制造。
除此之外,具有上述的折射率nd在1.72~1.83的范围内、阿贝数νd在45~55的范围内的高折射率低色散特性,玻璃化转变温度Tg为640℃以下,适合于精密压制成型。
上述的光学玻璃能够包含2~25质量%的ZnO。此外,上述的光学玻璃能够包含0~10质量%的碱金属氧化物。ZnO和碱金属氧化物是具有使玻璃化转变温度降低的作用的成分,因此优选在上述的光学玻璃中导入一方或者双方。
此外,根据另一个方式,提供由上述的光学玻璃构成的热成型品。
此外,根据另一个方式,提供热成型品的制造方法,其包括通过对上述记载的光学玻璃进行热成型而得到成型品的步骤。
上述的光学玻璃具有适合于精密压制成型的玻璃化转变温度,因此上述的热成型品能够是精密压制成型用预制件。
进而,根据另一个方式,还提供由上述的光学玻璃构成的光学元件。
进而,根据另一个方式,还提供光学元件的制造方法,其包括通过对上述的热成型品进行精密压制成型而得到光学元件的步骤。由玻璃化转变温度为640℃这样比较低的上述的光学玻璃构成的热成型品能够在比较低的温度进行压制,因此适合于精密压制成型。
进而,根据另一个方式,还提供一种光学玻璃:
作为必要成分包含P2O5、B2O3及稀土类氧化物,
在以氧化物为基准的玻璃组成中,
P2O5含量在超过0质量%且不足0.79质量%的范围内,
ZnO含量在2~25质量%的范围内,
B2O3含量在20~40质量%的范围内,
稀土类氧化物和选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量在35~70质量%的范围内,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,且
阿贝数νd在45~55的范围内;
还提供一种光学玻璃,在以氧化物为基准的玻璃组成中,包含:
超过0质量%且不足0.79质量%的P2O5,
2~25质量%的ZnO,
20~40质量%的B2O3,
35~60质量%的稀土类氧化物,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,且
阿贝数νd在45~55的范围内。
此外,另一个方式涉及一种光学玻璃:
作为必要成分包含P2O5、B2O3及稀土类氧化物,
P2O5含量在超过0质量%且0.44质量%以下的范围内,
B2O3含量在20~40质量%的范围内,
稀土类氧化物和选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量在35~70质量%的范围内,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,
阿贝数νd在45~55的范围内;
还涉及一种光学玻璃,在以氧化物为基准的玻璃组成中,包含:
超过0质量%且0.44质量%以下的P2O5,
20~40质量%的B2O3,
35~60质量%的稀土类氧化物,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,
阿贝数νd在45~55的范围内。
对于以上方式的光学玻璃的细节,能够参照关于上述的光学玻璃的说明。
应认为此次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明示出而是由权利要求书示出,应包含与权利要求书均等的意思和范围内的所有的变更。
产业上的可利用性
本发明在透镜等玻璃光学元件的制造领域中是有用的。
Claims (10)
1.一种光学玻璃,其中,
作为必要成分包含P2O5、B2O3及稀土类氧化物,
在以氧化物为基准的玻璃组成中,
P2O5含量在0.09~0.44质量%的范围内,
B2O3含量在20~40质量%的范围内,
Li2O含量为0.1质量%以上,
稀土类氧化物和选自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3构成的组的氧化物的合计含量在35~70质量%的范围内,
ZnO相对于B2O3和SiO2的合计含量的质量比[ZnO/(B2O3+SiO2)]为0.12~1.1,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,
阿贝数νd在45~55的范围内,且
玻璃化转变温度Tg为640℃以下。
2.一种光学玻璃,其中,
在以氧化物为基准的玻璃组成中,包含:
0.09~0.44质量%的P2O5,
20~40质量%的B2O3,
0.1质量%以上的Li2O,
35~60质量%的稀土类氧化物,
ZnO相对于B2O3和SiO2的合计含量的质量比[ZnO/(B2O3+SiO2)]为0.12~1.1,
折射率nd在1.72~1.83的范围内,
阿贝数νd在45~55的范围内,且
玻璃化转变温度Tg为640℃以下。
3.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,ZnO含量在2~25质量%的范围内。
4.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,碱金属氧化物含量在0.1~10质量%的范围内。
5.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,所述光学玻璃是供热成型使用的玻璃。
6.一种热成型品,由权利要求1~5的任一项所述的光学玻璃构成。
7.如权利要求6所述的热成型品,其中,所述热成型品是精密压制成型用预制件。
8.一种光学元件,由权利要求1~5的任一项所述的光学玻璃构成。
9.一种热成型品的制造方法,其中,包括通过对权利要求1~5的任一项所述的光学玻璃进行热成型而得到成型品的步骤。
10.一种光学元件的制造方法,其中,包括通过对权利要求7所述的热成型品进行精密压制成型而得到光学元件的步骤。
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