TW202404916A - 光學玻璃及光學元件 - Google Patents
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本發明提供玻璃轉移溫度低、具有低色散性、且熱穩定性優異的光學玻璃。本發明的光學玻璃以陽離子%表示具有以下玻璃組成：S
6+含量超過0.0%且為30.0%以下、Al
3+含量超過0.0%且為30.0%以下、P
5+含量為5.0%以上且50.0%以下、Li
+含量為0.0%以上且51.0%以下、Na
+含量為0.0%以上且44.0%以下、K
+含量為0.0%以上且45.0%以下，Li
+、Na
+、K
+及Cs
+的合計含量R
+為5.0%以上，將Be
2+、Mg
2+、Ca
2+、Sr
2+及Ba
2+的合計含量設為R
2+，R
2+相對於Al
3+與R
2+的合計含量的陽離子比(R
2+/(Al
3+＋R
2+))為0.56以下，以陰離子%表示具有以下玻璃組成：O
2-含量為10.0%以上且95.0%以下，F
-含量為10.0%以上且90.0%以下，並且上述光學玻璃在波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm為80%以上。
Description
本發明關於光學玻璃及光學元件。
例如，在專利文獻1中公開了低玻璃轉移溫度的光學玻璃。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：WO2003/037813
[發明所要解決的問題]
玻璃轉移溫度低的玻璃能夠在低溫下成型，從由加熱導致的成型模具的劣化少的方面、能夠使用耐熱性低且價格低廉的成型模具的方面等考慮，較佳是能夠在低溫下成型。
在攝像光學系統、投影機等投射光學系統中，藉由將色散性不同的透鏡組合而製成接合透鏡，能夠補償色差，並且實現光學系統的小型化。低色散性一般容易藉由塑膠透鏡來實現，因此，具有低色散性的光學玻璃作為構成攝像光學系統、投影機等投射光學系統的光學元件用材料是有用的。
鑒於以上情況，本發明人對玻璃轉移溫度低、且具有低色散性的光學玻璃進行了研究的結果發現，對於熱穩定性，期待進一步改善。
本發明的一個實施方式的目的在於，提供玻璃轉移溫度低、具有低色散性、並且熱穩定性優異的光學玻璃。
[用以解決問題的手段]
本發明的一個實施方式關於一種光學玻璃，其在以陽離子%表示的玻璃組成中，
S
6+含量超過0.0陽離子%且為30.0陽離子%以下，
Al
3+含量超過0.0陽離子%且為30.0陽離子%以下，
P
5+含量為5.0陽離子%以上且50.0陽離子%以下，
Li
+含量為0.0陽離子%以上且51.0陽離子%以下，
Na
+含量為0.0陽離子%以上且44.0陽離子%以下，
K
+含量為0.0陽離子%以上且45.0陽離子%以下，
Li
+、Na
+、K
+及Cs
+的合計含量R
+為5.0陽離子%以上，
將Be
2+、Mg
2+、Ca
2+、Sr
2+及Ba
2+的合計含量設為R
2+，R
2+相對於Al
3+與R
2+的合計含量的陽離子比(R
2+/(Al
3+＋R
2+))為0.56以下，
在以陰離子%表示的玻璃組成中，
O
2-含量為10.0陰離子%以上且95.0陰離子%以下，
F
-含量為10.0陰離子%以上且90.0陰離子%以下，
並且光學玻璃在上述波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm為80%以上。
上述光學玻璃藉由具有上述玻璃組成，可以具有低玻璃轉移溫度及低色散性，並且可以顯示出優異的熱穩定性。
[發明的效果]
根據本發明的一個實施方式，能夠提供玻璃轉移溫度低、具有低色散性、並且熱穩定性優異的光學玻璃。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供包含該光學玻璃的光學元件。
[光學玻璃]
在本發明及本說明書中，只要沒有特別記載，則陽離子成分的含量及合計含量以陽離子%表示，只要沒有特別記載，則陰離子成分的含量及合計含量以陰離子%表示。
這裡，「陽離子%」是以「(所關注的陽離子的個數/玻璃成分的陽離子的總數)×100」而算出的值，其表示的是所關注的陽離子量相對於陽離子成分的總量的莫耳百分率。
另外，「陰離子%」是以「(所關注的陰離子的個數/玻璃成分的陰離子的總數)×100」而算出的值，其表示的是所關注的陰離子量相對於陰離子成分的總量的莫耳百分率。
陽離子成分之間的含量的莫耳比與所關注的陽離子成分的以陽離子%表示的含量之比相等。
各成分的含量可藉由已知的方法、例如電感耦合電漿發射光譜分析法(ICP-AES)、電感耦合電漿質譜分析法(ICP-MS)、離子色譜法等進行定量。
關於陽離子成分，例如像Al
3+、P
5+這樣表示，陽離子成分的價數(例如，Al
3+的價數為＋3，P
5+的價數為＋5)是按照習慣而確定的值，與以氧化物基準將Al、P等表示為Al
2O
3、P
2O
5等同樣。關於以氧化物基準表示為A
mO
n(A表示陽離子，O表示氧，m及n是化學計量地確定的整數)的成分，陽離子A表示為A
s+，其中，s＝2n/m。因此，例如，對玻璃組成進行分析、定量時，可以不分析陽離子成分的價數。以上幾點對於陰離子成分也同樣，在對玻璃組成進行分析、定量時，可以不分析陰離子成分的價數。
另外，在本發明及本說明書中，構成成分的含量為0.0%、0.00%、不含有、或者不導入是指實質上不包含該構成成分，該構成成分的含量為雜質水準程度以下，雜質水準程度以下是指例如小於0.01%。
在本發明及本說明書中，「熱穩定性」是指熔融狀態的玻璃固化時結晶不易析出的程度。
以下，有時將玻璃轉移溫度表示為Tg。
以下，對上述光學玻璃(有時簡稱為「玻璃」)更詳細地進行說明。
＜玻璃組成＞
以下，對上述光學玻璃的以陽離子%表示的玻璃組成進行說明。
從玻璃的低Tg化、保持折射率及低色散性、以及提高熱穩定性的觀點考慮，S
6+含量超過0%，較佳為0.5%以上，以1.0%以上、1.2%以上、1.3%以上、1.4%以上、1.5%以上、1.6%以上、1.7%以上、1.8%以上、1.9%以上、2.0%以上、2.1%以上、2.2%以上、2.3%以上、2.4%以上、2.5%以上、2.6%以上、2.7%以上、2.8%以上、2.9%以上、3.0%以上的順序更佳。
另外，從保持折射率、保持熱穩定性及抑制液相溫度上升的觀點考慮，S
6+含量為30.0%以下，較佳為29.0%以下，以28.0%以下、27.0%以下、26.0%以下、25.0%以下、24.0%以下、23.0%以下、22.0%以下、21.0%以下、20.0%以下、19.0%以下、18.0%以下、17.0%以下、16.0%以下、15.0%以下、14.0%以下的順序更佳。
從提高折射率、並且保持低色散性的觀點、以及提高玻璃的熱穩定性及保持化學耐久性的觀點考慮，Al
3+含量超過0.0%，較佳為1.0%以上，以2.0%以上、3.0%以上、4.0%以上、5.0%以上、6.0%以上、7.0%以上、8.0%以上、9.0%以上、10.0%以上、11.0%以上的順序更佳。
另外，從抑制Tg上升的觀點考慮，Al
3+含量為30.0%以下，較佳為29.0%以下，以28.0%以下、27.0%以下、26.0%以下、25.0%以下、24.0%以下、23.0%以下、22.0%以下、21.0%以下、20.0%以下、19.0%以下、18.0%以下的順序更佳。
從保持低色散性及提高玻璃的熱穩定性的觀點考慮，P
5+含量為5.0%以上，較佳為7.0%以上，以9.0%以上、11.0%以上、13.0%以上、14.0%以上、15.0%以上、16.0%以上、17.0%以上的順序更佳。
另外，從保持折射率、提高玻璃的熱穩定性及抑制化學耐久性降低的觀點考慮，P
5+含量為50.0%以下，較佳為48.0%以下，以46.0%以下、44.0%以下、42.0%以下、40.0%以下、38.0%以下、37.0%以下、36.0%以下、35.0%以下、34.0%以下、33.0%以下、32.0%以下的順序更佳。
從提高折射率、並且保持低色散性的觀點、以及玻璃的低Tg化、提高玻璃的熔融性及低比重化的觀點考慮，Li
+含量為0.0%以上，較佳為1.0%以上，以2.0%以上、4.0%以上、5.5%以上、7.0%以上、8.5%以上、10.0%以上、12.0%以上、13.5%以上、15.0%以上、16.5%以上、17.0%以上、18.5%以上、20.0%以上的順序更佳。
另外，從提高玻璃的熱穩定性及抑制化學耐久性降低的觀點考慮，Li
+含量為51.0%以下，較佳為48.0%以下，以45.0%以下、43.0%以下、41.0%以下、40.0%以下、39.0%以下、38.0%以下、37.0%以下、36.0%以下、35.0%以下、34.0%以下、33.0%以下、32.0%以下、31.0%以下的順序更佳。
從保持折射率、保持低色散性、玻璃的低Tg化、提高玻璃的熔融性及低比重化的觀點考慮，Na
+含量為0.0%以上，較佳為1.0%以上，以2.0%以上、3.0%以上、4.0%以上、5.0%以上、6.0%以上、7.0%以上、8.0%以上、9.0%以上的順序更佳。
另外，從提高玻璃的熱穩定性及抑制化學耐久性降低的觀點考慮，Na
+含量為44.0%以下，較佳為42.0%以下，以40.0%以下、38.0%以下、36.0%以下、34.0%以下、32.0%以下、30.0%以下、28.0%以下、26.0%以下、24.0%以下、22.0%以下、20.0%以下、19.0%以下的順序更佳。
從保持折射率、保持低色散性、玻璃的低Tg化、提高玻璃的熔融性及低比重化的觀點考慮，K
+含量為0.0%以上，較佳為1.0%以上，以2.0%以上、3.0%以上、4.0%以上、5.0%以上、6.0%以上的順序更佳。
另外，從提高玻璃的熱穩定性、抑制化學耐久性降低及低比重化的觀點考慮，K
+含量為45.0%以下，以43.0%以下、40.0%以下、38.0%以下、36.0%以下、34.0%以下、32.0%以下、30.0%以下、28.0%以下、26.0%以下、25.0%以下、24.0%以下、23.0%以下、22.0%以下、21.0%以下、20.0%以下、19.0%以下、18.0%以下、17.0%以下、16.0%以下、15.0%以下的順序更佳。
從保持低色散性、玻璃的低Tg化、低比重化及降低液相溫度的觀點考慮，Li
+、Na
+、K
+及Cs
+的合計含量R
+為5.0%以上，較佳為10.0%以上，以15.0%以上、20.0%以上、23.0%以上、25.0%以上、28.0%以上、30.0%以上、33.0%以上、35.0%以上、37.0%以上、40.0%以上、42.0%以上的順序更佳。
另外，從保持低色散性、保持玻璃的熱穩定性及抑制化學耐久性降低的觀點考慮，Li
+、Na
+、K
+及Cs
+的合計含量R
+較佳為65.0%以下，以64.0%以下、63.0%以下、62.0%以下、61.0%以下、60.0%以下、59.0%以下的順序更佳。
Cs
+含量可以為0.0%，也可以為0.0%以上，還可以超過0.0%。從玻璃的低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，Cs
+含量可以為0.0%以上，較佳為0.1%以上，以0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上的順序更佳。
另外，從提高玻璃的熱穩定性及抑制化學耐久性降低的觀點考慮，Cs
+含量較佳為10.0%以下，以8.0%以下、6.0%以下、4.0%以下、2.0%以下、1.5%以下、1.0%以下的順序更佳。
從抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，將Be
2+、Mg
2+、Ca
2+、Sr
2+及Ba
2+的合計含量設為R
2+，在上述光學玻璃中，R
2+相對於Al
3+與R
2+的合計含量的陽離子比(R
2+/(Al
3+＋R
2+))為0.56以下，較佳為0.55以下，以0.54以下、0.53以下、0.52以下、0.51以下、0.50以下、0.49以下、0.48以下、0.47以下、0.46以下、0.45以下、0.44以下、0.43以下、0.42以下、0.41以下、0.40以下、0.39以下、0.38以下、0.37以下的順序更佳。
另外，陽離子比(R
2+/(Al
3+＋R
2+))可以為0.00以上或超過0.00，從玻璃的低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，較佳為0.01以上，以0.02以上、0.03以上的順序更佳。
Be
2+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。從保持折射率、保持低色散性、抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，Be
2+含量較佳為15.0%以下、更優選為10.0%以下，以5.0%以下、2.5%以下、1.5%以下、1.0%以下、0.5%以下的順序進一步佳。
Mg
2+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。從保持折射率、保持低色散性、抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，Mg
2+含量較佳為15.0%以下、更佳為14.0%以下，以13.0%以下、12.0%以下、11.0%以下、10.0%以下的順序進一步佳。
Ca
2+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。從保持折射率、保持低色散性、抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，Ca
2+含量較佳為15.0%以下、更佳為14.0%以下，以13.0%以下、12.0%以下、11.0%以下、10.0%以下、9.0%以下、8.0%以下、7.0%以下、6.0%以下、5.0%以下的順序進一步佳。
Sr
2+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。從保持折射率、保持低色散性、抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，Sr
2+含量較佳為10.0%以下、更佳為9.0%以下，以8.0%以下、7.0%以下、6.0%以下、5.0%以下、4.0%以下的順序進一步佳。
Ba
2+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。從保持折射率、保持低色散性、提高玻璃的熔融性、抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，Ba
2+含量較佳為10.0%以下、更佳為9.0%以下，以8.0%以下、7.0%以下、6.0%以下、5.0%以下、4.0%以下、3.0%以下、2.0%以下的順序進一步佳。
Be
2+、Mg
2+、Ca
2+、Sr
2+及Ba
2+的合計含量R
2+可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。從保持折射率、保持低色散性、抑制Tg的上升及保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，合計含量R
2+較佳為20.0%以下、更佳為19.0%以下，以18.0%以下、17.0%以下、16.0%以下、15.0%以下、14.0%以下、13.0%以下、12.0%以下、11.0%以下、10.0%以下的順序進一步佳。
Zn
2+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。Zn
2+發揮保持折射率、並且提高熱穩定性的作用，但如果過量含有，則存在色散變高的傾向。從上述觀點考慮，Zn
2+含量較佳為20.0%以下、更佳為19.0%以下，以18.0%以下、17.0%以下、16.0%以下、15.0%以下、14.0%以下、13.0%以下、12.0%以下、11.0%以下、10.0%以下的順序進一步佳。
Zr
4+含量可以為0.0%、0.0%以上或超過0.0%。Zr
4+是提高折射率的成分，但如果過量含有，則存在色散變高的傾向，存在Tg上升的傾向。從上述觀點考慮，Zr
4+含量較佳為10.0%以下、更佳為9.0%以下，以8.0%以下、7.0%以下、6.0%以下、5.0%以下、4.0%以下、3.0%以下、2.0%以下的順序進一步佳。
從保持低色散性、玻璃的熱穩定性的進一步提高、玻璃的進一步低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，P
5+含量相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比(P
5+/(Al
3+＋P
5+))較佳為0.30以上、更佳為0.35以上，以0.40以上、0.45以上、0.50以上的順序進一步佳。
另外，從保持折射率及保持化學耐久性的觀點考慮，陽離子比(P
5+/(Al
3+＋P
5+))較佳為0.85以下、更佳為0.83以下，以0.81以下、0.80以下、0.79以下、0.78以下、0.77以下、0.76以下、0.75以下、0.74以下、0.73以下、0.72以下、0.71以下的順序進一步佳。
從高折射率化、玻璃的進一步低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，Li
+含量相對於R
+與R
2+的合計的陽離子比(Li
+/(R
+＋R
2+))較佳為0.00以上、更佳為0.05以上，以0.10以上、0.13以上、0.15以上、0.17以上、0.20以上、0.23以上、0.25以上、0.27以上、0.30以上、0.33以上、0.35以上、0.37以上、0.40以上的順序進一步佳。
另外，從玻璃的進一步低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，陽離子比(Li
+/(R
+＋R
2+))較佳為1.00以下、更佳為0.95以下，以0.92以下、0.90以下、0.88以下、0.85以下、0.83以下、0.80以下、0.78以下、0.75以下、0.72以下、0.70以下、0.67以下、0.65以下、0.63以下、0.60以下的順序進一步佳。
從保持低色散性、玻璃的進一步低Tg化、提高玻璃的熔融性及低比重化的觀點考慮，R
+相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比(R
+/(Al
3+＋P
5+))較佳為0.93以上、更佳為0.95以上、進一步佳為0.97以上、0.99以上、1.01以上、1.03以上、1.05以上、1.07以上、1.09以上、1.11以上、1.13以上、1.14以上、1.15以上、1.16以上。
另外，從保持折射率、保持低色散性、保持玻璃的熱穩定性的觀點考慮，陽離子比(R
+/(Al
3+＋P
5+))較佳為2.00以下、更佳為1.98以下，以1.96以下、1.94以下、1.92以下、1.90以下、1.88以下、1.87以下、1.86以下、1.85以下的順序進一步佳。
從保持低色散性、玻璃的進一步低Tg化、提高玻璃的熔融性及低比重化的觀點考慮，Li
+與K
+的合計含量相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比((Li
+＋K
+)/(Al
3+＋P
5+))較佳為0.56以上、更佳為0.58以上，以0.60以上、0.62以上、0.64以上、0.66以上、0.68以上、0.70以上、0.72以上、0.74以上、0.76以上、0.78以上、0.80以上的順序進一步佳。
另外，從保持折射率、保持低色散性、保持熱穩定性的觀點考慮，陽離子比((Li
+＋K
+)/(Al
3+＋P
5+))較佳為1.40以下、更佳為1.38以下，以1.36以下、1.34以下、1.32以下、1.30以下、1.28以下、1.27以下、1.26以下、1.25以下的順序進一步佳。
從玻璃的進一步低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，Li
+與Na
+的合計含量相對於Li
+與K
+的合計含量的陽離子比((Li
+＋Na
+)/(Li
+＋K
+))較佳為0.50以上、更佳為0.55以上，以0.60以上、0.65以上、0.70以上、0.75以上、0.80以上、0.85以上、0.86以上、0.87以上、0.88以上、0.89以上、0.90以上的順序進一步佳。
從玻璃的進一步低Tg化及提高玻璃的熔融性的觀點考慮，陽離子比((Li
+＋Na
+)/(Li
+＋K
+))較佳為1.59以下、更佳為1.57以下，以1.55以下、1.53以下、1.51以下、1.49以下、1.47以下、1.45以下、1.43以下、1.41以下、1.39以下、1.37以下、1.35以下、1.33以下、1.31以下、1.29以下、1.28以下、1.27以下、1.26以下、1.25以下、1.24以下的順序進一步佳。
Pb、As、Cd、Tl、Be及Se分別具有毒性，因此，較佳不含這些元素，即不將這些元素作為玻璃成分導入玻璃中。
U、Th及Ra均為放射性元素，因此，較佳不含這些元素，即不將這些元素作為玻璃成分導入玻璃中。
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Ce可能導致玻璃的著色增加、或成為螢光的發生源，因此，較佳不作為光學元件用的玻璃中所含的元素。因此，較佳不含這些元素，即不將這些元素作為玻璃成分導入玻璃中。
Sb及Sn是作為澄清劑發揮功能的可任選添加的元素。
以將玻璃的質量設為100時的Sb
2O
3的質量分率(%)計，上述光學玻璃的Sb含量例如可以為0.40%以下、0.20%以下、0.10%以下、0.05%以下、0.02%以下、0.01%以下。另一方面，以將玻璃的質量設為100時的Sb
2O
3的質量分率(%)計，Sb含量可以為0.00%以上，也可以為0.00%。
以將玻璃的質量設為100時的SnO
2的質量分率(%)計，上述光學玻璃的Sn含量例如可以為0.40%以下、0.20%以下、0.10%以下、0.05%以下、0.02%以下、0.01%以下。另一方面，以將玻璃的質量設為100時的SnO
2的質量分率(%)計，Sn含量可以為0.00%以上，也可以為0.00%。
以上，對陽離子成分進行了說明。接下來，對陰離子成分進行說明。
上述光學玻璃至少包含O
2-及F
-作為陰離子成分。
從玻璃的高折射率化及提高熱穩定性的觀點考慮，O
2-含量為10.0%以上、較佳為15.0%以上，以17.5%以上、20.0%以上、22.5%以上、25.0%以上、27.5%以上、30.0%以上、32.5%以上、35.0%以上、37.5%以上、40.0%以上、42.5%以上、45.0%以上、48.0%以上、49.0%以上、50.0%以上、51.0%以上、52.0%以上、53.0%以上、54.0%以上、55.0%以上、56.0%以上、57.0%以上、58.0%以上、59.0%以上的順序更佳。
另外，從保持低色散性及抑制玻璃的Tg上升的觀點考慮，O
2-含量為95.0%以下、較佳為88.5%以下，以86.0%以下、83.5%以下、82.0%以下、81.0%以下、80.0%以下、79.0%以下、78.0%以下、77.0%以下的順序更佳。
從保持玻璃的低色散性及低Tg化的觀點考慮，F
-含量為10.0%以上、較佳為11.00%以上，以12.00%以上、13.00%以上、14.00%以上、15.00%以上、16.00%以上、17.00%以上、18.00%以上、19.00%以上、20.00%以上、21.00%以上、22.00%以上、23.00%以上的順序更佳。
另外，從提高玻璃的熱穩定性及抑制熔融時的玻璃揮發的觀點考慮，F
-含量為90.0%以下、較佳為85.0%以下，以80.0%以下、75.0%以下、70.0%以下、65.0%以下、63.0%以下、60.0%以下、57.0%以下、55.0%以下、54.0%以下、52.0%以下、50.0%以下、49.0%以下、48.0%以下、47.0%以下、46.0%以下、45.0%以下、44.0%以下、43.0%以下的順序更佳。
作為除O
2-及F
-以外的陰離子成分，例如可示例出Cl
-、Br
-及I
-。
Cl
-含量例如可以為0.0%、0.0%以上、超過0.0%、0.10%以上、0.20%以上，另外，例如可以為5.0%以下、4.0%以下、3.0%以下、2.0%以下、1.0%以下、0.50%以下。
Br
-含量例如可以為0.0%、0.0%以上、超過0.0%、0.10%以上、0.20%以上，另外，例如可以為5.0%以下、4.0%以下、3.0%以下、2.0%以下、1.0%以下、0.5%以下。
I
-含量例如可以為0.0%、0.0%以上、超過0.0%、0.10%以上、0.20%以上，另外，例如可以為5.0%以下、4.0%以下、3.0%以下、2.0%以下、1.0%以下、0.5%以下。
＜玻璃物性＞
(阿貝數νd)
上述光學玻璃藉由具有上述玻璃組成，可以顯示出低色散性。對於作為色散性的指標的阿貝數νd，使用d射線、F射線、C射線下的各折射率nd、nF、nC表示為νd＝(nd－1)/(nF－nC)。從作為光學元件用材料的有用性的觀點考慮，上述光學玻璃的阿貝數νd較佳為70.00以上、更佳為70.50以上，以71.00以上、71.50以上、72.00以上、72.50以上、73.00以上的順序進一步佳。另外，上述光學玻璃的阿貝數νd例如可以為82.00以下。
(折射率nd)
從作為光學元件用材料的有用性的觀點考慮，上述光學玻璃的折射率nd例如可以為1.420以上、1.425以上、1.430以上、1.435以上、1.440以上、1.445以上、1.446以上、1.447以上、1.448以上、1.449以上、1.450以上，另外，例如可以為1.510以下、1.505以下、1.500以下、1.4950以下、1.490以下、1.489以下、1.488以下、1.487以下、1.486以下、1.485以下、1.484以下、1.483以下、1.482以下。在本發明及本說明書中，「折射率」是指「折射率nd」，折射率nd是指波長587.56nm下的折射率。
(玻璃轉移溫度Tg)
上述光學玻璃藉由具有上述玻璃組成，可以具有低的玻璃轉移溫度。上述光學玻璃的玻璃轉移溫度Tg較佳為350℃以下、更佳為340℃以下，以330℃以下、320℃以下、310℃以下、300℃以下、290℃以下、280℃以下、270℃以下、260℃以下的順序進一步佳。另外，上述光學玻璃的玻璃轉移溫度Tg例如可以為150℃以上、160℃以上、170℃以上、180℃以上、190℃以上、200℃以上。玻璃轉移溫度Tg藉由後面敘述的方法而求出。
(比重)
從光學元件的輕質化的觀點考慮，優選上述光學玻璃的比重低。上述光學玻璃的比重例如可以為3.10以下、3.05以下、3.00以下、2.95以下、2.90以下、2.85以下。另外，上述光學玻璃的比重例如可以為2.55以上，比重越低越佳，因此，下限沒有特別限定。
(透射率特性)
上述光學玻璃在波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm為80%以上。「在波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm為80%以上」是指，在波長500nm~1000nm的整個波長範圍中換算成厚度10.0mm的外部透射率為80%以上。上述光學玻璃在波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm可以為80%以上且100%以下。具有該透射率特性的光學玻璃作為光學元件用材料是有用的。例如，藉由製成不含Cu
2+作為陽離子成分的玻璃，能夠實現上述透射率特性。
上述的玻璃的透射率特性藉由以下的方法求出。
將玻璃樣品加工成具有相互平行且經過了光學拋光的平面，測定在波長500~1000nm下的外部透射率。外部透射率中也包括試樣表面的光線的反射損失。
另外，在測定物件的玻璃不是所換算的厚度的玻璃的情況下，可以將該玻璃的厚度設為d，藉由下式A換算在各波長λ下的透射率，並藉由換算求出透射率特性。
式A：T(λ)＝(1－R(λ))
2×exp(log
e((T
0(λ)/100)/(1－R(λ))
2)×d/d
0)×100
式A中，T(λ)：波長λ下的換算透射率(%)，T
0(λ)：波長λ下的實測透射率(%)，d：被換算的厚度(mm)，d
0：玻璃的厚度(mm)，R(λ)＝((n(λ)－1)/(n(λ)＋1))
2表示波長λ下的反射率，n(λ)：波長λ下的折射率。對於波長λ下的折射率n(λ)，按照日本工業標準(JIS標準)JIS B 7071-1「光學玻璃的折射率測定法-第1部：最小偏角法」，測定各波長下的折射率。
＜光學玻璃的製造方法＞
上述光學玻璃可以如下所述地得到：稱量、調配作為原料的磷酸鹽、氟化物、氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等，使得獲得目標的玻璃組成，充分地混合而製成混合母料，在熔融容器內進行加熱、熔融、脫泡、攪拌，製作均勻且不含泡的熔融玻璃，對其進行成型而得到光學玻璃。具體可利用已知的熔融法來製作。
[加壓成型用玻璃原材料、光學元件坯料、及它們的製造方法]
本發明的另一個實施方式關於：
包含上述光學玻璃的加壓成型用玻璃原材料；和
包含上述光學玻璃的光學元件坯料。
根據本發明的另一個實施方式，還提供：
具備將上述光學玻璃成型為加壓成型用玻璃原材料的程序的加壓成型用玻璃原材料的製造方法；
具備使用加壓成型模具對上述光學玻璃加壓成型用玻璃原材料進行加壓成型而製作光學元件坯料的程序的光學元件坯料的製造方法；以及
具備將上述光學玻璃成型為光學元件坯料的程序的光學元件坯料的製造方法。
光學元件坯料是指，與目標的光學元件的形狀近似、並在光學元件的形狀上加上了拋光料(會藉由拋光而除去的表面層)、根據需要加上了磨削料(會藉由磨削而除去的表面層)的光學元件母材。藉由對光學元件坯料的表面進行磨削、拋光而對光學元件進行精加工。在一個實施方式中，可以藉由對將適量上述玻璃熔融而得到的熔融玻璃進行加壓成型的方法(稱作直壓法(direct press method))而製作光學元件坯料。在另一個實施方式中，也可以藉由將適量熔融上述玻璃而得到的熔融玻璃凝固而製作光學元件坯料。
另外，在另一個實施方式中，可以藉由製作加壓成型用玻璃原材料、並對製作的加壓成型用玻璃原材料進行加壓成型而製作光學元件坯料。
加壓成型用玻璃原材料的加壓成型可藉由利用加壓成型模具對加熱而處於軟化的狀態的加壓成型用玻璃原材料進行加壓的已知方法進行。加熱、加壓成型均可以在大氣中進行。藉由在加壓成型後進行退火而減少玻璃內部的應變，可以得到均勻的光學元件坯料。
就加壓成型用玻璃原材料而言，除了保持其原有狀態而直接供於用於製作光學元件坯料的加壓成型的被稱作加壓成型用玻璃料滴(glass gob)的原材料以外，還包括在實施切割、磨削、拋光等機械加工並經過加壓成型用玻璃料滴後供於加壓成型的原材料。作為切割方法，包括下述方法：對玻璃板表面的要切割的部分藉由被稱作劃線的方法形成槽，從形成有槽的一面的背面向槽的部分施加局部的壓力，在槽的部分將玻璃板切開的方法；利用切割刀切割玻璃板的方法等。另外，作為磨削、拋光方法，可舉出滾筒拋光等。
可以藉由例如將熔融玻璃澆鑄到鑄模中並成型為玻璃板，並將該玻璃板切割成多片玻璃片而製作加壓成型用玻璃原材料。或者，也可以將適量的熔融玻璃成型而製作加壓成型用玻璃料滴。還可以藉由將加壓成型用玻璃料滴再加熱、軟化，進行加壓成型而製作，從而製作光學元件坯料。將玻璃再加熱、軟化、進行加壓成型而製作光學元件坯料的方法相對於直壓法而言，被稱作再熱壓法(reheat press method)。
[光學元件及其製造方法]
本發明的另一個實施方式關於：
包含上述光學玻璃的光學元件。
上述光學元件使用上述光學玻璃而製作。在上述光學元件中，可以在玻璃表面形成例如防反射膜等多層膜等一層以上的塗層。
另外，根據本發明的一個實施方式，還可以提供：
具備藉由對上述的光學元件坯料進行磨削和/或拋光而製作光學元件的程序的光學元件的製造方法。
在上述光學元件的製造方法中，磨削、拋光等機械加工可以採用已知的方法進行，藉由在加工後將光學元件表面充分清洗、乾燥等，可以得到內部品質及表面品質高的光學元件。這樣一來，可得到由上述光學玻璃形成的光學元件。作為光學元件，可示例出球面透鏡、非球面透鏡、微透鏡等各種透鏡、稜鏡等。
另外，由上述光學玻璃形成的光學元件也適宜用作構成接合光學元件的透鏡。作為接合光學元件，可示例出將透鏡彼此接合而成的元件(接合透鏡)、將透鏡與稜鏡接合而成的元件等。例如，接合光學元件可藉由下述方法製作：對接合的2個光學元件的接合面以使它們的形狀成為反轉形狀的方式精密地進行加工(例如球面拋光加工)，塗布用於接合透鏡的黏接的紫外線固化型黏接劑，使它們貼合後透過透鏡照射紫外線，使黏接劑固化，由此製作接合光學元件。可使用阿貝數νd不同的多種玻璃等分別製作待接合的多個元件，並進行接合，由此製成適用於補償色差的元件。
[實施例]
以下，結合實施例更詳細地說明本發明。然而，本發明並不限定於實施例所示的實施方式。
[實施例1]
＜試樣No.1~88＞
以成為下表所示的玻璃組成的方式，分別使用相應的磷酸鹽、氟化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、氧化物、硼酸等作為用於導入各成分的原料，稱量原料，充分混合，製成了調配原料。
將該調配原料放入鉑製坩堝，在設定為700~1100℃的爐內加熱，進行了90分鐘熔融。對熔融玻璃進行攪拌而均質化後，將熔融玻璃注入進行了預熱的鑄模，自然冷卻至玻璃轉移溫度附近後立即放入退火爐中，在玻璃轉移溫度左右的溫度下保持約30分鐘後，以緩慢冷卻速度-30℃/小時緩慢冷卻4小時，然後在爐內自然冷卻至室溫，由此得到了以下的表中所示的試樣No.1~88的各光學玻璃。
[比較例A、比較例B]
以成為下表所示的玻璃組成的方式，分別使用相應的磷酸鹽、氟化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、氧化物、硼酸等作為用於導入各成分的原料，稱量原料，充分混合，製成了調配原料。
將該調配原料放入鉑製坩堝，在設定為700~1100℃的爐內加熱，進行了90分鐘熔融。對熔融玻璃進行攪拌而均質化後，將熔融玻璃注入進行了預熱的鑄模，自然冷卻至玻璃轉移溫度附近後立即放入退火爐中，在玻璃轉移溫度左右的溫度下保持約30分鐘後，以緩慢冷卻速度-30℃/小時緩慢冷卻4小時，然後在爐內自然冷卻至室溫，由此得到了以下的表中所示的比較例A、比較例B的各光學玻璃。比較例A相當於WO2003/037813(專利文獻1)的實施例33，比較例B相當於WO2003/037813(專利文獻1)的實施例35。
＜物性評價＞
藉由以下所示的方法測定了以下的表中所示的各光學玻璃的各物性。
(1) 折射率nd、阿貝數νd
對於各光學玻璃，藉由日本光學硝子工業會標準的折射率測定法，測定了折射率nd及阿貝數νd。關於比較例A，由於玻璃發生了失透，因此無法測定折射率nd及阿貝數νd。
(2) 玻璃轉移溫度Tg
將玻璃用研缽充分粉碎，作為試樣，使用鉑製的池作為試樣容器，藉由NETZSCH JAPAN公司製造的差示掃描量熱分析裝置(DSC3300SA)，將升溫速度設為10℃/分，測定了玻璃轉移溫度Tg。
(3) 比重
藉由阿基米德法測定了比重。
(4) 透射率特性
從所得到的玻璃切出試驗片，對兩面進行鏡面拋光，加工成具有相互平行且經過了光學拋光的平面，使厚度達到10.0mm後，使用分光光度計對波長500~1000nm下的外部透射率進行了測定。
在試樣No.1~88、比較例A及比較例B中的任意實例中均確認了波長500nm~1000nm下的外部透射率在厚度為10.0mm時為80%以上且100%以下。
＜熱穩定性的評價＞
對於試樣No.1~88、比較例A及比較例B，分別以成為下表所示的玻璃組成的方式，分別使用相應的磷酸鹽、氟化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、氧化物、硼酸等作為用於導入各成分的原料，稱量原料，充分混合，製成了調配原料。
將該調配原料放入鉑製坩堝，在設定為700~1100℃的爐內加熱，進行了90分鐘熔融。對熔融玻璃進行攪拌而均質化後，將熔融玻璃鑄入成型模具，進行成型，緩慢冷卻，得到了塊狀的玻璃樣品。
對於所得到的玻璃樣品，藉由光學顯微鏡進行了玻璃中的結晶的觀察。將光學顯微鏡的倍率設為40~100倍。在未在玻璃塊中確認到結晶的情況下判定為A，在平均每1cm
3確認到了1個以上且15個以下結晶的情況下判定為B，在平均每1cm
3確認到了16個以上且40個以下結晶的情況下判定為C，在平均每1cm
3確認到了超過40個結晶的情況下判定為D。關於A、B、C，熱穩定性按照C→B→A的順序變高，A的熱穩定性最高。如果是A、B、C，則作為在製造上玻璃中所含的結晶數的內部品質是允許範圍的結果。判定結果為D的玻璃缺乏熱穩定性，是在製造上內部品質差的玻璃。
如以下的表中所示，確認了試樣No.1~88的玻璃的熱穩定性優異(判定結果A、B或C)。
(實施例2)
使用實施例1中得到的各種玻璃製作了加壓成型用玻璃塊(玻璃料滴)。將該玻璃料滴在大氣中加熱、軟化，用加壓成型模具加壓成型，製作了透鏡坯料(光學元件坯料)。將製作的透鏡坯料從加壓成型模具中取出，進行退火，並進行包括拋光的機械加工，製作了由實施例1中製作的各種玻璃形成的球面透鏡。
(實施例3)
對期望量的實施例1中製作的熔融玻璃，用加壓成型模具進行加壓成型，製作了透鏡坯料(光學元件坯料)。將製作的透鏡坯料從加壓成型模具中取出，退火，進行包括拋光的機械加工，製作了由實施例1中製作的各種玻璃形成的球面透鏡。
(實施例4)
對使實施例1中製作的熔融玻璃凝固而製作的玻璃塊(光學元件坯料)進行退火，進行包括拋光的機械加工，製作了由實施例1中製作的各種玻璃形成的球面透鏡。
最後，總結上述的各實施方式。
[1] 一種光學玻璃，其在以陽離子%表示的玻璃組成中，
S
6+含量超過0.0陽離子%且為30.0陽離子%以下，
Al
3+含量超過0.0陽離子%且為30.0陽離子%以下，
P
5+含量為5.0陽離子%以上且50.0陽離子%以下，
Li
+含量為0.0陽離子%以上且51.0陽離子%以下，
Na
+含量為0.0陽離子%以上且44.0陽離子%以下，
K
+含量為0.0陽離子%以上且45.0陽離子%以下，
Li
+、Na
+、K
+及Cs
+的合計含量R
+為5.0陽離子%以上，
將Be
2+、Mg
2+、Ca
2+、Sr
2+及Ba
2+的合計含量設為R
2+，R
2+相對於Al
3+與R
2+的合計含量的陽離子比(R
2+/(Al
3+＋R
2+))為0.56以下，
在以陰離子%表示的玻璃組成中，
O
2-含量為10.0陰離子%以上且95.0陰離子%以下、
F
-含量為10.0陰離子%以上且90.0陰離子%以下，
並且該光學玻璃在波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm為80%以上。
[2] 根據[1]所述的光學玻璃，其中，
P
5+含量相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比(P
5+/(Al
3+＋P
5+))為0.30以上且0.85以下。
[3] 根據[1]或[2]所述的光學玻璃，其中，
Li
+含量相對於R
+與R
2+的合計的陽離子比(Li
+/(R
+＋R
2+))為0.00以上且1.00以下。
[4] 根據[1]~[3]中任一項所述的光學玻璃，其中，
R
+相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比(R
+/(Al
3+＋P
5+))為0.93以上。
[5] 根據[1]~[4]中任一項所述的光學玻璃，其中，
Li
+與K
+的合計含量相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比((Li
+＋K
+)/(Al
3+＋P
5+))為0.56以上。
[6] 根據[1]~[5]中任一項所述的光學玻璃，其中，
Li
+與Na
+的合計含量相對於Li
+與K
+的合計含量的陽離子比((Li
+＋Na
+)/(Li
+＋K
+))為0.50以上且1.59以下。
[7] 根據[1]~[6]中任一項所述的光學玻璃，其玻璃轉移溫度Tg為150℃以上且350℃以下。
[8] 根據[1]~[7]中任一項所述的光學玻璃，其阿貝數νd為70.00以上且82.00以下。
[9] 根據[1]所述的光學玻璃，其中，
P
5+含量相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比(P
5+/(Al
3+＋P
5+))為0.30以上且0.85以下，
Li
+含量相對於R
+與R
2+的合計的陽離子比(Li
+/(R
+＋R
2+))為0.00以上且1.00以下，
R
+相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比(R
+/(Al
3+＋P
5+))為0.93以上，
Li
+與K
+的合計含量相對於Al
3+與P
5+的合計含量的陽離子比((Li
+＋K
+)/(Al
3+＋P
5+))為0.56以上，
Li
+與Na
+的合計含量相對於Li
+與K
+的合計含量的陽離子比((Li
+＋Na
+)/(Li
+＋K
+))為0.50以上且1.59以下，
上述光學玻璃的玻璃轉移溫度Tg為150℃以上且350℃以下，並且阿貝數νd為70.00以上且82.00以下。
[10] 一種光學元件，其包含[1]~[9]中任一項所述的光學玻璃。
應該理解的是，本次公開的實施方式全部是示例性的，並不構成限制。本發明的範圍由申請專利範圍、而不是上述的說明所限定，旨在包括與請求項等同的含義及範圍內的全部變形。
例如，對於上述示例的玻璃組成，藉由進行說明書中記載的組成調整，可得到本發明的一個方式的光學玻璃。
另外，當然可以將說明書中示例出的或作為較佳的範圍記載的事項中的2個以上任意組合。
無
無
Claims (10)
- 一種光學玻璃，其在陽離子%表示的玻璃組成中， S 6+含量超過0.0陽離子%且為30.0陽離子%以下， Al 3+含量超過0.0陽離子%且為30.0%陽離子%以下， P 5+含量為5.0陽離子%以上且50.0陽離子%以下， Li +含量為0.0陽離子%以上且51.0陽離子%以下， Na +含量為0.0陽離子%以上且44.0陽離子%以下， K +含量為0.0陽離子%以上且45.0陽離子%以下， Li +、Na +、K +及Cs +的合計含量R +為5.0陽離子%以上， 將Be 2+、Mg 2+、Ca 2+、Sr 2+及Ba 2+的合計含量設為R 2+，R 2+相對於Al 3+與R 2+的合計含量的陽離子比(R 2+/(Al 3+＋R 2+))為0.56以下， 在以陰離子%表示的玻璃組成中， O 2-含量為10.0陰離子%以上且95.0陰離子%以下， F -含量為10.0陰離子%以上且90.0陰離子%以下， 並且，所述光學玻璃在波長500nm~1000nm下的外部透射率換算成厚度10.0mm為80%以上。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中， P 5+含量相對於Al 3+與P 5+的合計含量的陽離子比(P 5+/(Al 3+＋P 5+))為0.30以上且0.85以下。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中， Li +含量相對於R +與R 2+的合計的陽離子比(Li +/(R +＋R 2+))為0.00以上且1.00以下。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中， R +相對於Al 3+與P 5+的合計含量的陽離子比(R +/(Al 3+＋P 5+))為0.93以上。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中， Li +與K +的合計含量相對於Al 3+與P 5+的合計含量的陽離子比((Li +＋K +)/(Al 3+＋P 5+))為0.56以上。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中， Li +與Na +的合計含量相對於Li +與K +的合計含量的陽離子比((Li +＋Na +)/(Li +＋K +))為0.50以上且1.59以下。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中所述光學玻璃的玻璃轉移溫度Tg為150℃以上且350℃以下。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中所述光學玻璃的阿貝數νd為70.00以上且82.00以下。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中， P 5+含量相對於Al 3+與P 5+的合計含量的陽離子比(P 5+/(Al 3+＋P 5+))為0.30以上且0.85以下， Li +含量相對於R +與R 2+的合計的陽離子比(Li +/(R +＋R 2+))為0.00以上且1.00以下， R +相對於Al 3+與P 5+的合計含量的陽離子比(R +/(Al 3+＋P 5+))為0.93以上， Li +與K +的合計含量相對於Al 3+與P 5+的合計含量的陽離子比((Li +＋K +)/(Al 3+＋P 5+))為0.56以上， Li +與Na +的合計含量相對於Li +與K +的合計含量的陽離子比((Li +＋Na +)/(Li +＋K +))為0.50以上且1.59以下， 所述光學玻璃的玻璃轉移溫度Tg為150℃以上且350℃以下，並且阿貝數νd為70.00以上且82.00以下。
- 一種光學元件，其包含如請求項1~9中任一項所述的光學玻璃。
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