TWI622563B - 光學玻璃、熱成形品及其製造方法、以及光學元件及其製造方法 - Google Patents

光學玻璃、熱成形品及其製造方法、以及光學元件及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於光學玻璃、熱成形品及其製造方法、以及光學元件及其製造方法，本發明之一個形態有關一種光學玻璃，其含有P2O5、B2O3及稀土氧化物做為必要成分，在氧化物基準之玻璃組成中，P2O5含量係大於0質量%且小於0.79質量%之範圍、B2O3含量係20~40質量%之範圍、稀土氧化物與選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量係35~70質量%之範圍，折射率nd係1.72~1.83之範圍，阿貝數ν d係45~55之範圍，且玻璃化轉變溫度Tg係640℃以下。

Description

光學玻璃、熱成形品及其製造方法、以及光學元件及其製造方法
本發明係有關於光學玻璃、熱成形品及其製造方法、以及光學元件及其製造方法。
近年來，由於數位相機之出現，快速推進了使用光學系統之機器的高積體化、高功能化。於這種狀況下，針對光學系統的高精度化、輕量‧小型化之要求越來越強。因此，為了實現該要求，使用了非球面透鏡之光學設計逐漸成為主流。
做為構成光學系統之透鏡之製造方法，已知的方法係將玻璃素材進行冷加工，或將藉由再加熱壓製成型所得到的玻璃成型品進行冷加工之方法。冷加工係指磨削、研磨等機械加工。做為供於冷加工之光學玻璃，於日本特開2007-269584號公報中公開了硼酸系光學玻璃。
相對於上述的冷加工，下述的方法稱為熱成形法：從流出的熔融玻璃中分離出適量之玻璃，製成熔融玻璃塊，於該玻璃塊變冷而固化前進行成型來得到光學元件之預成型體(preform)。又，不經過磨削、研磨等機械加工而將預成型體進行壓製成型，從而形成透鏡之光學功能面之方法被稱為精密 壓製成型法。該等熱成形法及精密壓製成型法主要為了以低成本大量穩定供給使用了高功能性玻璃之非球面透鏡而使用。做為適合於該等成型法之光學玻璃，於日本特開2002-249337號公報中公開了一種顯示出高折射率低分散特性之硼酸-稀土系光學玻璃。
但是，具有高折射率低分散特性之光學玻璃適合做為構成光學系統之透鏡。為了提高該等光學玻璃之品質，重要的係如何抑制在玻璃熔解時揮發所致的波筋發生、光學特性變動的降低、以及來自熔解用坩鍋材料之污染所致的著色。在這點上，現有技術具有改善之餘地。
因此，本發明之一個形態提供一種具有高折射率低分散特性之高品質之光學玻璃。
又，本發明之一個形態提供由上述的光學玻璃形成的熱成形品及其製造方法、以及光學元件及其製造方法。
即，本發明之一個形態有關一種光學玻璃(以下記為“玻璃A”)，其含有P2O5、B2O3及稀土氧化物做為必要成分，於氧化物基準之玻璃組成中，P2O5含量係大於0質量%且小於0.79質量%之範圍、B2O3含量係20~40質量%之範圍、稀土氧化物與選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量係35~70質量%之範圍，該光學玻璃之折射率nd係1.72~1.83之範圍、阿貝數ν d係45~55之範圍、且玻璃化轉變溫度Tg係640℃以下； 有關一種光學玻璃(以下記為“玻璃B”)，其含有：P2O5 大於0質量%且小於0.79質量% B2O3 20~40質量%稀土氧化物 35~60質量%，該光學玻璃之折射率nd係1.72~1.83之範圍、阿貝數ν d係45~55之範圍、且玻璃化轉變溫度Tg係640℃以下。
本發明人為了得到上述的光學玻璃而反復進行了深入研究。其結果，本發明人新發現，藉由於硼酸-稀土系光學玻璃中導入極其微量之P，就能夠大幅降低液相溫度。液相溫度低的光學玻璃能夠防止玻璃熔解時的揮發、進行熔解之坩鍋材料所致的污染，因此能夠抑制波筋發生、光學特性變動之降低及著色。
基於上述的一個形態，能夠提供具有高折射率低分散特性之硼酸-稀土系光學玻璃。進而，基於一個形態，還可提供由上述的光學玻璃形成之熱成形品及光學元件。
第1圖係DSC圖之一例。
[光學玻璃]
本發明之一個形態有關的光學玻璃包括上述的玻璃A及B。以下進行其詳細說明。除非特殊聲明，下述記載適用於玻璃A及B之兩玻璃。
以下詳細說明本發明之一個形態有關的光學玻璃。
玻璃組成
如上所述，本發明中以氧化物基準來表示光學玻璃之玻璃組成。在此，“氧化物基準之玻璃組成”係指，玻璃料做為在熔融時全部發生分解而於光學玻璃中以氧化物之形式存在之物質來進行換算而得到的玻璃組成。又，除非特殊聲明，玻璃組成以質量基準來表示。
本發明中的玻璃組成藉由ICP-AES(感應耦合電漿原子發射光譜分析法：Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)求出。又，利用本分析方法求出的分析值包含±5%左右之測定誤差。
此外，於本說明書及本發明中，構成成分之含量係0%之含義係實質不含該構成成分，實質該構成成分之含量係雜質水平的程度以下。
上述的光學玻璃含有大於0%且小於0.79%之P2O5。藉由含有大於0%之P2O5，與不含P之情況相比，能夠大幅降低具有高折射率低分散特性之硼酸-稀土系光學玻璃之液相溫度。另一方面，P2O5含量係0.79%以上時，發現於熔融、固化後的玻璃中結晶析出的現象。這推定係P與稀土元素反應而生成的析出物。因此，為了得到均質之光學玻璃，使上述的光學玻璃之P2O5含量係小於0.79%。此處，含有大於0%之P2O5係指P2O5之含量超過雜質水平的程度。
上述的光學玻璃係硼酸-稀土系光學玻璃，含有20~40%之B2O3做為必要成分。B2O3係形成玻璃網眼結構之氧化物，具有提高包含稀土氧化物之上述的光學玻璃之穩定性的作 用。其含量小於20%時，玻璃之穩定性降低，因此其導入20%以上、較佳為導入22%以上、更佳為導入24%以上。另一方面，以含量大於40%來導入時，折射率及化學耐久性顯示出降低之傾向，因此，使B2O3為40%以下、較佳為37%以下、更佳為35%以下。
稀土氧化物係於維持玻璃之失透穩定性的同時具有賦予高折射率低分散特性之作用之成分。玻璃B為硼酸-稀土系光學玻璃，含有一種以上之稀土氧化物。玻璃B中，稀土氧化物之含量小於35%時，不能充分得到上述效果，大於60%時，失透穩定性顯示出降低之傾向。因此，玻璃B中，稀土氧化物做為必要成分含有35~60%。從兼顧玻璃之失透穩定性及高折射率低分散特性之方面考慮，玻璃B中的稀土氧化物之含量較佳為38%以上、更佳為40%以上，較佳為67%以下、更佳為65%以下。
另一方面，玻璃A含有一種以上之稀土氧化物做為必要成分。玻璃A中，稀土氧化物與做為任意成分來包含的選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量(稀土氧化物+Ta2O5+WO3+TiO2+Nb2O5+Bi2O3)從維持玻璃之失透穩定性的同時得到高折射率低分散特性之方面考慮，為35%以上、較佳為40%以上、更佳為45%以上。又，從玻璃之失透穩定性維持之方面出發，玻璃A中的稀土氧化物及選自上述組中的氧化物之總含量為70%以下、較佳為65%以下、更佳為60%以下。
又，玻璃A中的稀土氧化物之含量較佳為35~60%之範 圍。基於上述理由，玻璃A中的稀土氧化物之含量更佳為38%以上、進而更佳為40%以上，更佳為67%以下、進而更佳為65%以下。
做為稀土氧化物，從良好地獲得上述效果之方面考慮，較佳為導入Ln2O3(Ln為選自由Y、La、Gd、Yb及Lu組成之組中的至少一種稀土元素)、更佳導入La2O3、Gd2O3中的至少一方、進而更佳至少導入La2O3。亦可使稀土氧化物之所有量皆為La2O3。從上述方面出發，玻璃A及玻璃B中的La2O3之較佳的導入量為20~45%、更佳的導入量為25~35%之範圍。同樣從上述方面出發，玻璃A及玻璃B中的Gd2O3之較佳的導入量為0~30%、更佳的導入量為20~30%之範圍。此外，亦能使Y2O3含量為0%。含有Y2O3之情況下，Y2O3含量較佳為1~10%之範圍、更佳為1~6%之範圍。
ZnO及鹼金屬氧化物為用於降低玻璃化轉變溫度之有效成分，因此，於上述的光學玻璃中，導入其中一方或兩方較佳、至少導入ZnO更佳。為了降低玻璃化轉變溫度，ZnO含量較佳為2%以上、更佳為4%以上、進而更佳為5%以上、進一步更佳為大於10%。另一方面，若大量導入，則顯示出失透穩定性、化學耐久性降低之傾向，因此，ZnO含量較佳為25%以下、更佳為22%以下、進而更佳為20%以下。
玻璃A、B均為硼酸-稀土系光學玻璃，含有做為必要成分之B2O3來做為骨架成分。亦可與B2O3一同含有做為骨架成分之SiO2。玻璃A及玻璃B中的SiO2含量例如為0.5%以上，亦可為1%以上。又，SiO2含量例如為10%以下，亦可為8%以下。 從玻璃化轉變溫度降低之方面出發，ZnO相對於做為骨架成分之B2O3及SiO2之總含量之質量比[ZnO/(B2O3+SiO2)]較佳為大於0.11。更佳為0.12以上、進而更佳為0.20以上、進一步更佳為0.30以上。另一方面，從失透穩定性、化學耐久性之方面出發，較佳質量比[ZnO/(B2O3+SiO2)]為1.1以下、更佳為1.0以下、進而更佳為0.70以下、進一步更佳為0.50以下。
如上所述，鹼金屬氧化物係於玻璃化轉變溫度降低方面有效之成分，但若大量導入，則顯示出失透穩定性降低之傾向。因此，上述的光學玻璃之鹼金屬氧化物之含量較佳為0~10%之範圍。從有效降低玻璃化轉變溫度之方面考慮，其含量更佳為0.1%以上、進而更佳為0.2%以上。從良好維持失透穩定性之方面考慮，其含量更佳為8%以下、進而更佳為6%以下。
做為鹼金屬氧化物至少導入Li2O於得到顯示出低玻璃化轉變溫度之光學玻璃之方面有利。亦可使鹼金屬氧化物之所有量皆為Li2O。從玻璃化轉變溫度降低之方面出發，較佳使上述的光學玻璃中的Li2O含量為0.1%以上、更佳為0.2%以上、進而更佳為0.3%以上。另一方面，從玻璃之失透穩定性之方面出發，Li2O含量較佳為1.5%以下、更佳為1.0%以下、進而更佳為0.6%以下。於重視玻璃之穩定性之情況下，亦可使Li2O含量為0%。
做為其它鹼金屬氧化物之Na2O、K2O均係為了降低玻璃化轉變溫度而能夠添加之成分。上述的光學玻璃之Na2O含量可為例如0.1%以上、較佳為0.2%以上、更佳為0.3%以上。K2O含量可為例如0.1%以上、較佳為0.2%以上、更佳為0.3%以 上。又，從失透穩定性之方面出發，Na2O含量可為例如9%以下，較佳為8%以下、更佳為7%以下。K2O含量可為例如9%以下、較佳為8%以下、更佳為7%以下。
MgO、CaO、SrO、BaO之二價成分均係為了降低玻璃化轉變溫度而能夠導入之成分。從兼顧所期望的玻璃化轉變溫度及良好的失透穩定性之方面考慮，較佳使各自的導入量為0.1%以上、較佳為0.2%以上、較佳為0.3%以下、更佳為10%以下。進而，從同樣的方面出發，二價成分之總含量較佳為0.1%以上、更佳為0.2%以上，較佳為0.3%以下、更佳為10%以下。
Al2O3係為了提高玻璃之高溫粘性及化學耐久性、降低液相溫度而能夠導入之成分。從良好獲得該等效果之方面考慮，上述的光學玻璃之Al2O3含量較佳為0.1%以上、更佳為0.2%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5、Bi2O3均係為了改善玻璃之穩定性、折射率而能夠導入之成分。
玻璃A及玻璃B能夠含有選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的一種以上，或亦可不含有該等成分。又，玻璃A中的選自上述組中的氧化物與稀土氧化物之總含量如上述所記載。
玻璃A及玻璃B中，從維持失透穩定性的同時良好獲得該等效果之方面考慮，Ta2O5含量較佳為0.5%以上、更佳為0.7%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
從同樣的方面出發，WO3含量較佳為0.5%以上、更佳為0.7%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
從同樣的方面出發，TiO2含量較佳為0.2%以上、更佳為0.5%以上、進而更佳為0.7%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
從同樣的方面出發，Nb2O5含量較佳為0.4%以上、更佳為0.5%以上、進而更佳為0.7%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
從同樣的方面出發，Bi2O3較佳為0.5%以上、更佳為0.7%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
此外，ZrO2亦係為了改善玻璃之穩定性、折射率而能夠導入玻璃A及玻璃B中的任意成分。玻璃A及玻璃B可含有ZrO2，或亦可不含有ZrO2。
玻璃A及玻璃B中，從維持失透穩定性的同時良好獲得其效果之方面考慮，ZrO2含量較佳為0.5%以上、更佳為0.7%以上、進而更佳為1%以上、進一步更佳為3%以上，較佳為10%以下、更佳為8%以下。
此外，上述的光學玻璃亦能含有選自由SnO2及Sb2O3組成之組中的澄清劑。各成分之含量可為0~1%左右。
玻璃物性
上述的光學玻璃為具有1.72~1.83之範圍之折射率nd及45~55之範圍之阿貝數ν d的高折射率低分散光學玻璃。關於折射率nd之下限，更佳為1.74以上、進而更佳為1.75以上，關於其上限，更佳為1.81以下、進而更佳為1.79以下。進一步更佳為小於1.78。另一方面，關於阿貝數ν d之下限，更佳為46以上、進而更佳為48以上，關於其上限，更佳為53以下、進而更 佳為51以下。具有以上的折射率nd及阿貝數ν d之光學玻璃於光學系統中有用。
對於精密壓製成型中使用之玻璃而言，從抑制因壓製成型時的高溫環境而導致設置於成型模具本身或成型模具之成型面上的離型膜之損傷之方面考慮，降低玻璃之轉變溫度(Tg)較佳。上述的光學玻璃由於顯示出640℃以下這樣的較低溫之玻璃化轉變溫度，因此特別適於精密壓製成型。關於玻璃化轉變溫度Tg之上限值，較佳為630℃以下、更佳為625℃以下、進而更佳為620℃以下。關於玻璃化轉變溫度Tg之下限沒有特別限制，通常為400℃以上。
又，上述的光學玻璃藉由含有極其微量之P，與不含P情況相比，能夠顯示出低的液相溫度。如上所述，藉由降低液相溫度，能夠防止玻璃熔解時的揮發、進行熔解的坩鍋材料所致之污染，因此能夠抑制波筋發生、光學特性變動之降低及著色。又，如下文所述，液相溫度低的玻璃特別適於熱成形。
如上所作的說明，上述的光學玻璃為具有高折射率低分散特性的、特別適於熱成形及精密壓製成型之光學玻璃。
光學玻璃能夠如下得到：為了得到目標玻璃組成，稱量做為原料之氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等並進行調合，於充分混合後，製成混合批次(batch)，在熔融容器內加熱、熔融，進行脫泡、攪拌，製出均質且無泡之熔融玻璃，藉由將其成型而得到上述光學玻璃。具體來說可使用公知的熔融法來製成。
[熱成形品及其製造方法]
本發明的一個形態有關：由上述的光學玻璃形成的熱成形品；以及熱成形品之製造方法，該製造方法包括藉由將上述的光學玻璃進行熱成形而得到成型品之工序。
上述的光學玻璃與不含P之情況相比，可顯示出低的液相溫度，因此於熱成形中能夠降低流出熔融玻璃之溫度。由此，能夠防止熱成形品(預成型體)中析出結晶。又，由於還能夠降低熔解玻璃之溫度，因此亦能防止因進行熔解的坩堝受到侵蝕而於玻璃中混入異物、以及玻璃著色。
熱成形為不經過磨削、研磨等冷加工而由熔融玻璃得到成型品之成型法。基於一個實施形態，將得到上述的光學玻璃之玻璃料熔解、清澄、攪拌，製作均勻的熔融玻璃。其後，使該熔融玻璃從鉑製或鉑合金製之管流出，由預定量之熔融玻璃製作玻璃塊，使用該玻璃塊成型出熱成形品。本實施形態中，使熔融玻璃從上述管之流出口連續流出，將從流出口流出的玻璃之前端部分分離出而得到預定量之玻璃塊。將所得到的玻璃塊在溫度處於玻璃塑性變形之溫度範圍之間成型為預成型體形狀。做為流出玻璃之前端部分之分離方法，可例示出滴落法及下降切斷法。藉由使用上述的光學玻璃，能夠不使玻璃發生失透來將從管流出口流出的玻璃前端部分分離出。保持流出速度、流出溫度恆定，滴落條件或下降條件亦保持恆定，從而能夠再現性良好且高精度地製造一定重量之預成型體。基 於本實施形態，能夠於高質量精度下製造例如1~5000mg質量之預成型體。
於一個實施形態中，利用例如從凹狀之成型面噴出氣體之成型模具承接分離出的玻璃前端部分，由於氣體之風壓該玻璃前端部分上浮、旋轉，由此成型為球狀、橢圓球狀等的預成型體。這樣的成型方法稱為上浮成型法(浮上成形法)。或，利用下模及上模將熔融玻璃塊進行壓製成型，由此得到預成型體之方法亦眾所週知，能夠用於上述的熱成形中。如此製造的熱成形品中，基於需要可於表面設置公知的離型膜。
上述的熱成形品由具有特別適於精密壓製成型之玻璃化轉變溫度之光學玻璃形成，因此，能夠特別適於用作精密壓製成型用預成型體。關於精密壓製成型，將於後面進行說明。
[光學元件及其製造方法]
本發明其它的一個形態有關：由上述的光學玻璃形成的光學元件；及光學元件之製造方法，該方法包括藉由將上述的熱成形品進行精密壓製成型而得到光學元件之工序。
精密壓製成型法亦稱為壓製光學(mold optics)成型法，係該發明所屬技術領域中已被熟知的方法。將可使光學元件之光線透過、或使該光線折射或衍射或反射之面稱為光學功能面。例如以透鏡為例，非球面透鏡之非球面、球面透鏡之球面等透鏡面相當於光學功能面。精密壓製成型法係藉由將壓製成型模具之成型面精密地轉印至玻璃而利用壓製成型來形 成光學功能面之方法。即，無需為了完成光學功能面而施加磨削或研磨等機械加工。精密壓製成型法特別適於透鏡、透鏡陣列、衍射光柵、光學稜鏡等光學元件之製造，特別係做為在高生產率下製造非球面透鏡之方法最適合。
對於上述的熱成形品，若玻璃之轉變溫度Tg低至640℃以下，則做為玻璃之壓製成型能夠以較低的溫度進行壓製。因此，對壓製成型模具之成型面造成的負擔得到減輕，因此能夠延長成型模具之壽命。又，由於還能夠具有優異的失透穩定性，因此，於再加熱、壓製工序中亦能有效防止玻璃之失透。進而，能夠在高生產率下進行從玻璃溶解至得到最終製品之一系列之工序。
精密壓製成型法之一個實施形態中，將表面為潔淨狀態之預成型體進行再加熱以使構成預成型體之玻璃之粘度顯示出105~1011Pa‧s的範圍，將再加熱後的預成型體利用具備上模、下模之成型模具進行壓製成型。成型模具之成型面可基於需要設置離型膜。此外，從防止成型模具之成型面之氧化之方面出發，壓製成型於氮氣、惰性氣體氣氛下進行較佳。壓製成型品從成型模具中取出，基於需要進行緩冷。成型品為透鏡等光學元件之情況下，基於需要可於表面被覆光學薄膜。
如此，由於折射率nd為1.72~1.83之範圍、阿貝數ν d為45~55之範圍、且具有640℃以下之玻璃化轉變溫度，因此特別適於精密壓製成型，由於能夠顯示出低的液相溫度，因此能夠以高精度、高生產率製造由特別適於熱成形之高折射率低分散硼酸系光學玻璃構成的透鏡、透鏡陣列、衍射光柵、光 學稜鏡等光學元件。
實施例
以下基於實施例進一步說明本發明。但是本發明並不被實施例所示的形態限定。
1.關於光學玻璃之實施例、比較例
為了得到表1及表2所示的組成之光學玻璃，將對應於各玻璃成分之氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等玻璃料按照預定的比例稱量250~300g，充分混合製成調合批次。將其放入鉑坩鍋，一邊於1200~1250℃攪拌，一邊於空氣中進行玻璃的熔解2~4小時。熔解後，使熔融玻璃流進40×70×15mm的以碳為主成分之模具中，自然冷卻至玻璃化轉變溫度之後，立即放入退火爐，於玻璃之轉變溫度範圍退火約1小時，並於爐內自然冷卻至室溫，製作各光學玻璃。
藉由下述方法，測定各光學玻璃之折射率、阿貝數、玻璃化轉變溫度及結晶熔融溫度。
測定方法
(1)折射率(nd)及阿貝數(ν d)
對藉由使緩冷降溫速度為-30℃/小時所得到的光學玻璃進行測定。
(2)玻璃化轉變溫度Tg
示差掃描熱量計(DSC(Differential Scanning Calorimetry))測定，以升溫速度10℃/分鐘進行測定。
(3)結晶熔融溫度(結晶熔融開始溫度、結晶熔融峰值溫度)
本實施例中，做為液相溫度之指標，使用了結晶熔融溫 度。結晶熔融溫度(結晶熔融開始溫度、結晶熔融峰值溫度)是利用DSC測定以升溫速度10℃/分鐘進行測定的。第1圖係DSC圖之一例。縱軸係DSC、橫軸係溫度(T)。DSC圖中具有顯示出玻璃化轉變、結晶化、結晶熔融之區域。如第1圖所示，於結晶熔融領域中，結晶熔融開始溫度係DSC開始上昇之溫度，結晶熔融峰值溫度係結晶熔融區域中的DSC顯示出峰之溫度。
DSC測定中，能夠比較簡易且高精度地求出稱為液相溫度之指標之結晶熔融峰值溫度或結晶熔融開始溫度。
測定結果列於表1及表2。
【表1】
【表2】
使能得到表1及表2所示的實施例、比較例之光學玻璃之高品質且均質化之熔融玻璃從鉑合金製管中連續流 出。使流出的熔融玻璃從管流出口滴落，利用2個以上之預成型體成型模具依序承接，利用上浮成型法而成型出2個以上之球狀之預成型體。
由表1及表2所示的結果可確認到，藉由添加微量的P能夠降低液相溫度。
表1及表2中，將於預成型體中確認到沒有結晶之情況以○表示，確認到有結晶之情況以×表示。於有無結晶的觀察中使用光學顯微鏡，觀察倍率為10~100倍。此處所說的結晶係指未玻璃化之情況，亦包括玻璃與結晶共存之情況。由實施例之光學玻璃得到的預成型體中，能用顯微鏡觀察到的結晶不存在，其係透明且均質的物質。該等預成型體均沒有失透，得到了高質量精度的預成型體。
相對於此，由P2O5含量係0.79%以上的比較例2~5之光學玻璃得到的預成型體中，藉由顯微鏡觀察，確認到有結晶析出。特別係P2O5含量係0.87%以上之比較例3~5中，確認到有大量結晶。因此，無法測定特性。又，對於P2O5含量係1.73%之比較例5，藉由目視發現已產生白濁。
由以上結果可確認到：‧藉由添加微量之P能夠降低液相溫度，及‧P2O5含量達到0.79%以上時，由於結晶析出而使玻璃之均質性顯著降低。
此外，對P2O5含量大於0%且小於0.79%之玻璃試樣(實施例25~30之光學玻璃；質量30~40g)進行了以下的加速試驗。
將玻璃熔融並於坩鍋內冷卻後，製作直徑30~40mm、厚度5~10mm左右之玻璃。將製作出的玻璃導入試驗爐，保存一定時間後，利用光學顯微鏡以倍率10~100倍來觀察玻璃中有無結晶。保存時間係1~2小時。觀察區域係不包括周緣5mm左右的、玻璃中央部。又，此處所說的結晶係指未玻璃化之情況，亦包括玻璃與結晶共存之情況。保存溫度係於製造熱預成型體或製造成為冷預成型體之母材之條狀品等時熔融玻璃的流出溫度(溫度A)及溫度A-10℃(溫度B)。在此，溫度A例如係1040℃。此外，由於溫度B係低於溫度A之溫度，因此，係結晶易於析出的條件。
於溫度A下之試驗後沒有觀察到結晶之試樣係P2O5含量在0.04%~0.44%之間的玻璃試樣。進而於溫度B下之試驗後亦沒有觀察到結晶之試樣係P2O5含量在0.09%~0.44%之間的玻璃試樣。於溫度A及溫度B下P2O5含量大於0.44%之玻璃試樣中析出了結晶之理由係因為，在該組成區域，相比於液相溫度降低的效果，因P與稀土元素之反應所致的結晶容易析出佔優勢。另一方面，於溫度B下P2O5含量小於0.09%之試樣中析出了結晶之理由係因為，在該組成區域液相溫度降低之程度小。即，0.09%~0.44%之P2O5含量範圍係液相溫度能夠降低且結晶析出可得到抑制之顯示出特別突出之效果的範圍。因此，P2O5含量之較佳範圍係大於0%且係0.44%以下、進而更佳的範圍係0.09%~0.44%。
實施例中實證的含有微量P時結晶熔融開始溫度、結晶熔融峰值溫度的降低可使玻璃之成型溫度降低、或使熔融玻璃之 流出溫度降低，於這點上顯示出顯著的效果。這是因為，若可使玻璃之成型溫度降低，則熔融玻璃之粘性會提高；若熔融玻璃之粘性提高，則可抑制波筋之發生及光學特性變動等。此外，亦可防止來自坩鍋材料之污染所致的著色。進而，液相溫度低的光學玻璃能夠於低溫下流出，因此可降低熔融玻璃流出時溫度。藉由降低此處之溫度，能夠防止藉由熱成形來製造預成型體時或製造成為冷預成型體之母材之條狀品時結晶的析出。
替換滴落法而使用下降切斷法由實施例之光學玻璃製作預成型體。藉由下降切斷法得到的預成型體中亦同樣沒有確認到失透，得到了高質量精度之預成型體。又，滴落法、下降切斷法均沒有於預成型體中確認到分離時痕跡。即使使用鉑製管，與鉑合金製管同樣，管亦沒有因熔融玻璃之流出而破損。
2.有關光學元件之實施例
使用精密壓製成型裝置對上述的實施例中得到的預成型體進行非球面精密壓製成型，得到非球面透鏡。所得到的非球面透鏡係精度極高的透鏡，具有表1及表2所示的折射率nd及阿貝數ν d。
藉由將成型模具之內腔形狀設計為預定的形狀，球面透鏡等其它光學部件亦同樣能夠藉由精密壓製成型來製作。
最後對上述的各形態進行總括。
基於一個形態，可提供一種光學玻璃，其係硼酸系光學玻璃，於氧化物基準之玻璃組成中，含有B2O3 20~40 質量%；於玻璃A中稀土氧化物與選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量係35~70質量%的範圍，或於玻璃B中稀土氧化物之含量係35~60質量%；該光學玻璃含有P2O5大於0質量%且小於0.79%，由此，與不含有P2O5之情況相比，可顯示出低的液相溫度。顯示出低的液相溫度之光學玻璃特別適於利用熱成形進行成型品之製造。
此外，還具有上述的折射率nd係1.72~1.83之範圍、阿貝數νd係45~55之範圍之高折射率低分散特性，玻璃化轉變溫度Tg係640℃以下，特別適於精密壓製成型。
上述的光學玻璃能夠含有ZnO 2~25質量%。又，上述的光學玻璃能夠含有鹼金屬氧化物0~10質量%。ZnO及鹼金屬氧化物係具有降低玻璃化轉變溫度之作用之成分，因此於上述的光學玻璃中導入其中的一者或兩者較佳。
即，基於其它形態，可提供由上述的光學玻璃形成的熱成形品。
又，基於其它形態，可提供熱成形品之製造方法，該方法包括藉由將上述記載的光學玻璃進行熱成形而得到成型品之工序。
上述的光學玻璃具有特別適於精密壓製成型之玻璃化轉變溫度，因此，上述的熱成形品能夠做為精密壓製成型用預成型體。
進而基於其它形態，亦可提供由上述的光學玻璃形成之光學元件。
進而基於其它形態，亦可提供光學元件之製造方 法，該方法包括藉由將上述的熱成形品進行精密壓製成型而得到光學元件之工序。由玻璃化轉變溫度係較低的640℃的上述的光學玻璃形成的熱成形品能夠於較低的溫度下壓製，因此特別適於精密壓製成型。
進而基於其它形態，亦可提供下述的光學玻璃：其含有P2O5、B2O3及稀土氧化物做為必要成分，於氧化物基準之玻璃組成中，P2O5含量係大於0質量%且小於0.79質量%之範圍，ZnO含量係2~25質量%之範圍，B2O3含量係20~40質量%之範圍，稀土氧化物與選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量係35~70質量%之範圍，折射率nd係1.72~1.83之範圍，且阿貝數νd係45~55之範圍；還可提供下述的光學玻璃：於氧化物基準之玻璃組成中，其含有P2O5 大於0質量%且小於0.79質量% ZnO 2~25質量% B2O3 20~40質量%稀土氧化物 35~60質量%，折射率nd係1.72~1.83之範圍，且阿貝數νd係45~55之範圍。
此外，其它的一個形態有關下述的光學玻璃：其含有P2O5、B2O3及稀土氧化物係必要成分， P2O5含量係大於0質量%且係0.44質量%以下的範圍，B2O3含量係20~40質量%之範圍，稀土氧化物與選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量係35~70質量%之範圍，折射率nd係1.72~1.83之範圍，阿貝數νd係45~55之範圍；還有關下述的光學玻璃：於氧化物基準之玻璃組成中，其含有P2O5 大於0質量%且係0.44質量%以下B2O3 20~40質量%稀土氧化物 35~60質量%，折射率nd係1.72~1.83之範圍，阿貝數νd係45~55之範圍。
關於以上形態之光學玻璃之詳細情況可參照上述的有關光學玻璃之說明。
本次公開之實施形態係於所有方面之例示，不應該認為是限制性的。本發明之範圍不是藉由上述的說明而是藉由申請專利範圍書示出的，意圖包含於與申請專利範圍書均等的含義及範圍內的所有的變更。
工業實用性
本發明於透鏡等玻璃光學元件之製造領域中有用。

Claims (9)

  1. 一種光學玻璃，其含有P2O5、B2O3及稀土氧化物做為必要成分，於氧化物基準之玻璃組成中，P2O5含量係大於0質量%且小於0.79質量%之範圍，B2O3含量係20質量%~40質量%之範圍，稀土氧化物與選自由Ta2O5、WO3、TiO2、Nb2O5及Bi2O3組成之組中的氧化物之總含量係35質量%~70質量%之範圍，該光學玻璃之折射率nd係1.72~1.83之範圍，阿貝數νd係45~55之範圍，且玻璃化轉變溫度Tg係640℃以下。
  2. 一種光學玻璃，於氧化物基準之玻璃組成中，該光學玻璃含有：P2O5 大於0質量%且小於0.79質量% B2O3 20質量%~40質量%稀土氧化物 35質量%~60質量%；該光學玻璃之折射率nd係1.72~1.83之範圍，阿貝數νd係45~55之範圍，且玻璃化轉變溫度Tg係640℃以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光學玻璃，其中，ZnO含量係2質量%~25質量%之範圍。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之光學玻璃，其中，該光學玻璃係供於熱成形之玻璃。
  5. 一種熱成形品，其由申請專利範圍第1至4項中任一項之光學玻璃形成。
  6. 如申請專利範圍第5項之熱成形品，其中，該熱成形品係精密壓製成型用預成型體。
  7. 一種光學元件，其由申請專利範圍第1至4項中任一項之光學玻璃形成。
  8. 一種熱成形品之製造方法，該方法包括藉由將申請專利範圍第1至4項中任一項之光學玻璃進行熱成形而得到成型品之工序。
  9. 一種光學元件之製造方法，該方法包括藉由將申請專利範圍第6項之熱成形品進行精密壓製成型而得到光學元件之工序。
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