專利名稱：光學(xué)玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有極大部分色散比
的鉍系光學(xué)玻璃，具體涉及部分色散 比[e g，F(xiàn)]為0.63以上且阿貝數(shù)[V d]為27以下的光學(xué)玻璃。
背景技術(shù)：
通常，光學(xué)儀器的透鏡系統(tǒng)是將多個(gè)具有不同光學(xué)性質(zhì)的玻璃透鏡組合而設(shè)計(jì) 的。近年來(lái)，為了進(jìn)一步擴(kuò)大多樣化的光學(xué)儀器透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自由度，將具有以往不 能使用的光學(xué)特性的光學(xué)玻璃，作為球面以及非球面透鏡等而使用。特別是正在開(kāi)發(fā)進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)為了減小色差而具有各種折射率、色散傾向的 光學(xué)透鏡。其中，特別是具有特異的部分色散比[9 g，F(xiàn)]的光學(xué)玻璃，可起到顯著修正 色差的效果，并且可擴(kuò)大光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度，因此正在開(kāi)發(fā)各種玻璃。表示短波長(zhǎng)區(qū)域部分色散性的部分色散比[eg，F(xiàn)]如式(1)所示。e g, F = (ng-nF) / (nF-nc)......(1)通常的光學(xué)玻璃中，表示短波長(zhǎng)區(qū)域的部分色散性的部分色散比[eg，F(xiàn)]與阿 貝數(shù)[vd]之間大致呈線性反比例關(guān)系，明顯不符合這個(gè)關(guān)系的玻璃被稱作反常色散玻 璃。在以部分色散比[9 g，F(xiàn)]為縱軸、以阿貝數(shù)[vd]為橫軸的正交坐標(biāo)上，用將NSL7 及PBM2的[e g，F(xiàn)]和[v d]作圖(plot)得到的兩點(diǎn)連接而成的直線，來(lái)表示部分色散比 與阿貝數(shù)之間的反比例關(guān)系，稱作標(biāo)準(zhǔn)線(normal line)(參照?qǐng)D1)。作為標(biāo)準(zhǔn)線基準(zhǔn)的標(biāo) 準(zhǔn)玻璃(normal glass)，根據(jù)光學(xué)玻璃制造商的不同而不同，但各公司均以大致相等的傾 斜度和切片來(lái)定義標(biāo)準(zhǔn)線(NSL7和PBM2為株式會(huì)社才〃，社制的光學(xué)玻璃，PBM2的 阿貝數(shù)[vd]為36.3，部分色散比[eg，F(xiàn)]為0.5828，NSL7的阿貝數(shù)[v d]為60.5、部分 色散比[eg，F(xiàn)]為0.5436)。反常色散性是將從上述標(biāo)準(zhǔn)線向縱軸方向偏離多少作為指 標(biāo)。將這些反常色散玻璃透鏡與其它透鏡組合使用時(shí)，能夠修正從紫外線至紅外線的寬 波長(zhǎng)范圍內(nèi)的色差。各種文獻(xiàn)中公開(kāi)了如上所述的反常色散玻璃。專利文獻(xiàn)1 5中公開(kāi)了具有部分色散比[eg，F(xiàn)]為特殊值的光學(xué)玻璃。專利 文獻(xiàn) 1 3 中公開(kāi)了在 Si02-B203-Zr02-Nb205 系、Si02-Zr02_Nb205-Ta205 系的光學(xué)玻璃 中，在阿貝數(shù)[vd]為28 55的中色散領(lǐng)域中具有較小特異性的部分色散比[eg，F(xiàn)]的 光學(xué)玻璃。專利文獻(xiàn)4、5中公開(kāi)了 Si02-B203_Ti02-Al203系、Bi203_B203系的玻璃，并 且公開(kāi)了在阿貝數(shù)[v d]為32 55的中色散領(lǐng)域中具有較大特異性的部分色散比[9 g， F]的光學(xué)玻璃。這些光學(xué)玻璃中的最大部分色散比[eg，F(xiàn)]為專利文獻(xiàn)5中的0.59左 右，但該部分色散比也不能充分滿足近年來(lái)對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)方面的要求。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平10-130033號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平10-265238號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 WO 01/072650號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2003-313047號(hào)
專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)平9-20530號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上課題而完成的，目的在于提供在含有Bi203的光學(xué)玻璃中，具 有極大部分色散比[9 g，F(xiàn)]且具有特征值的阿貝數(shù)[v d]的光學(xué)玻璃。本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果得到了在含有Bi203的光 學(xué)玻璃的特定組成領(lǐng)域中，具有較大部分色散比[9 g，F(xiàn)],并且具有至今沒(méi)有的阿貝數(shù) [vd]的光學(xué)玻璃，從而完成了本發(fā)明。更具體而言，本發(fā)明提供以下內(nèi)容。(1) 一種光學(xué)玻璃，其以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，含有45%以上的Bi203成分， 部分色散比[9 g，F(xiàn)]為0.63以上，阿貝數(shù)為27以下。(2)上述(1)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，Bi203成分、 BaO成分、ZnO成分、B203成分、Si02成分、Sb203成分的總含量為不足96%。(3)上述⑴或⑵所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，B203成 分相對(duì)于Bi203成分之比為不足0.20。(4)上述(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％ 計(jì)，含有以下各成分Bi203 64% 以上和 / 或RO 0% 35%和 / 或B203 0% 30%和 / 或Si02 0% 20%，(R 為選自 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn 中的一種以上。)(5)上述(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％ 計(jì)，RO成分相對(duì)于Bi203成分之比為不足0.292。(R 為選自 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn 中的一種以上。)(6)上述⑴至(5)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃， 計(jì)，RO成分相對(duì)于B203成分之比為不足1.01。(7)上述(1)至(6)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃， 計(jì)，稀土類氧化物成分的含量為3%以下。(8)上述(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃， 計(jì)，含有以下各成分
其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％
其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％
其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％AI2030 --10%禾口 /‘或
Ti020 ‘10%和 /或
Nb2050廣 10%和/或
wo30 -- 10%和,/或
Ta2050 -10%禾口 /'或
Zr020 -10%禾口 /'或
ZnO0 --20% 禾口 /,或
MgO0 ‘ 20%和/或
CaO0 --20% 禾口 /,或
SrO0 乂 20% 和 /或
BaO0 --20% 和 //或
Li2O0 -25%和 /'或
Na2O0 - 25%和,/或
K2O0 --25%和 /'或
Rb2O0 - 25%和,/或
Cs2O0 --25%和 /ζ或
Y2O30 --10%禾口 /‘或
La2O30 --10%和,/或
Gd2O30 ‘ 10%和/或
Yb2O30 ‘ 10%。(9)上述⑴至⑶中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其液相溫度為850°C以下。(10)上述⑴至(9)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，含 有超過(guò)0%的B2O3成分。(11) 一種研磨加工用預(yù)成形品和/或精密加壓成形用預(yù)成形品，其由上述(1)至 (10)中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃制成。(12) 一種光學(xué)元件，其是對(duì)上述(11)所述的研磨加工用預(yù)成形品進(jìn)行研磨而得。(13) 一種光學(xué)元件，其是對(duì)上述(11)所述的精密加壓成形用預(yù)成形品進(jìn)行精密 加壓成形而得。本發(fā)明的光學(xué)玻璃通過(guò)采用上述技術(shù)方案，能夠提供部分色散比[θ g，F(xiàn)]為 0.63以上且阿貝數(shù)[vd]為27以下，并且耐失透性良好，對(duì)透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面極其有用 的反常色散性玻璃。


圖1是在以部分色散比[θ g，F(xiàn)]為縱軸、以阿貝數(shù)[vd]為橫軸的正交坐標(biāo)中的 標(biāo)準(zhǔn)線的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。[玻璃成分]構(gòu)成本發(fā)明的光學(xué)玻璃各成分的組成范圍如下所述。各成分的含量以氧化物基 準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)。其中，“氧化物基準(zhǔn)”指，在假設(shè)作為本發(fā)明玻璃構(gòu)成成分的原料而使 用的氧化物、復(fù)合鹽、金屬氟化物等在熔融時(shí)全部分解轉(zhuǎn)化為氧化物的情況下，以該生 成的氧化物的總質(zhì)量為100質(zhì)量％，玻璃中所含的各成分的含量。將上述氧化物的一部 分或者全部置換為氟化物時(shí)的F的合計(jì)量是指，以上述氧化物基準(zhǔn)組成100%為基準(zhǔn)，將 可能存在于本發(fā)明的玻璃組成物中的氟的含量作為F原子計(jì)算時(shí)以質(zhì)量％表示的含量。<關(guān)于必要成分、任選成分>Bi2O3成分對(duì)增加部分色散比[eg，F(xiàn)]、低色散化有效，還對(duì)低Tg化、提高耐水性等有效，是本發(fā)明的玻璃中不可缺少的成分。但是，如果其含量過(guò)高，則玻璃容易缺 乏穩(wěn)定性，如果含量過(guò)少，則難以得到上述技術(shù)效果。因此，Bi2O3成分的含量下限值優(yōu) 選為45%、更優(yōu)選為55%、最優(yōu)選為64%，上限值優(yōu)選為95%、更優(yōu)選為90%、最優(yōu)選 為 85%。SiO2成分是具有提高透射比、增加玻璃穩(wěn)定性、低色散化效果的任選成分。但 是，如果其含量過(guò)高，則容易降低部分色散比[θ g，F(xiàn)],熔融性也容易變差。因此，SiO2 成分的含量的上限值優(yōu)選為20%、進(jìn)一步優(yōu)選為15%、最優(yōu)選為10%。B2O3成分是具有增加玻璃穩(wěn)定性、提高并維持部分色散比[θ g，F(xiàn)]效果的任選 成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降低玻璃穩(wěn)定性，并且容易低色散化。因此， B2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為30%、進(jìn)一步優(yōu)選為23%、最優(yōu)選為15%。如上所述，SiO2和B2O3分別是任選成分，但優(yōu)選兩者中的至少一種特別是B2O3 的含量超過(guò)0%。但是，如果他們含量之和過(guò)大，則難以得到期望的部分色散比[eg， F]以及阿貝數(shù)[Vd]。因此，B2O3和SiO2的總含量的下限值優(yōu)選為超過(guò)0，進(jìn)一步優(yōu)選 為0.5%、最優(yōu)選為1%。并且，B2O3和SiO2的含量之和的上限值優(yōu)選為50%、進(jìn)一步 優(yōu)選為45%、最優(yōu)選為35%。Li2O成分是具有增加玻璃穩(wěn)定性、低Tg化效果的任選成分。但是，如果其含量 過(guò)高，則容易降低玻璃穩(wěn)定性，容易降低機(jī)械強(qiáng)度。因此，Li2O成分的含量的上限值優(yōu) 選為25%、進(jìn)一步優(yōu)選為20%、最優(yōu)選為15%。Na2O成分是對(duì)能夠通過(guò)調(diào)整其含量來(lái)調(diào)整部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d] 有用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降低玻璃穩(wěn)定性，容易降低化學(xué)耐久 性以及機(jī)械強(qiáng)度。因此，Na2O成分的含量的上限值優(yōu)選為25%、進(jìn)一步優(yōu)選為20%、 最優(yōu)選為15%。并且，雖然即使不含Na2O成分也能夠也能夠制造具有本發(fā)明期望光學(xué) 特性的玻璃，但是為了容易調(diào)整上述部分色散比和阿貝數(shù)，Na2O成分的含量?jī)?yōu)選為超過(guò) 0%,更優(yōu)選為以上、最優(yōu)選為2%以上。K2O成分是對(duì)能夠通過(guò)調(diào)整其含量來(lái)調(diào)整部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]有 用的任選成分。在堿金屬中該效果尤其顯著。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降低玻璃 穩(wěn)定性，容易顯著降低化學(xué)耐久性及機(jī)械強(qiáng)度。因此，K2O成分的含量的上限值優(yōu)選為 25%,進(jìn)一步優(yōu)選為20%、最優(yōu)選為15%。并且，即使不含&0成分，也能夠制造具有 本發(fā)明期望光學(xué)特性的玻璃，但是為了容易調(diào)整上述部分色散比和阿貝數(shù)，K2O成分的 含量?jī)?yōu)選為超過(guò)0%、更優(yōu)選為以上、最優(yōu)選為2%以上。Rb2O成分是對(duì)能夠通過(guò)調(diào)整其含量來(lái)調(diào)整部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[vd]有 用的任選成分。但是，Rb2O成分產(chǎn)量小，不適合用作光學(xué)玻璃的原料，如果過(guò)量含有， 則與其它堿金屬成分同樣容易降低化學(xué)耐久性和機(jī)械強(qiáng)度。因此，Rb2O成分的含量的上 限值優(yōu)選為25%、進(jìn)一步優(yōu)選為20%、最優(yōu)選為15%。Cs2O成分是對(duì)能夠通過(guò)調(diào)整其含量來(lái)調(diào)整部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]有 用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則與其它堿金屬成分同樣容易降低化學(xué)耐久性 和機(jī)械強(qiáng)度。因此，Rb2O成分的含量上限值優(yōu)選為25%、進(jìn)一步優(yōu)選為20%、最優(yōu)選 為 15%。如上所述，Rn2O成分(Rn為選自Li、Na、K、Rb、Cs中的一種或兩種以上)，
7是將作為本發(fā)明玻璃的特征的部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]調(diào)整至期望值的有用成 分。但是，如果它們的含量過(guò)高，則反而難以實(shí)現(xiàn)期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]、阿貝數(shù) [vd],顯著損害玻璃的穩(wěn)定性。因此，Rn2O成分(Rn為選自Li、Na、K、Rb、Cs中 的一種以上)的下限值優(yōu)選為超過(guò)O、進(jìn)一步優(yōu)選為0.5%、最優(yōu)選為1%。并且，Rn2O 成分(Rn為選自Li、Na、K、Rb、Cs中的一種以上)的含量上限值優(yōu)選為25%、進(jìn)一 步優(yōu)選為20%、最優(yōu)選為15%。Y2O3成分是用于調(diào)整玻璃色散的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降 低玻璃穩(wěn)定性。因此，Y2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最優(yōu) 選為3%。La2O3成分是用于使玻璃低色散化的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易 降低玻璃穩(wěn)定性。因此，La2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最 優(yōu)選為3%。Gd2O3成分是用于調(diào)整玻璃色散的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降 低玻璃穩(wěn)定性。因此，Gd2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最 優(yōu)選為3%。Yb2O3成分是用于調(diào)整玻璃色散的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降 低玻璃穩(wěn)定性。因此，Yb2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最 優(yōu)選為3%。只要含有上述范圍的各成分，則可制造本發(fā)明期望的光學(xué)玻璃。但是，為了維 持適用于制造的耐失透性，特別優(yōu)選以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，稀土類氧化物成分的總 含量為3%以下。Al2O3成分是用于提高玻璃化學(xué)耐久性和機(jī)械強(qiáng)度的任選成分。但是，如果其含 量過(guò)高，則容易降低熔融性。因此，Al2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu) 選為5%、最優(yōu)選為3%。TiO2成分是對(duì)玻璃的高色散化有用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容 易降低玻璃穩(wěn)定性。因此，TiO2成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、 最優(yōu)選為3%。Nb2O5成分是對(duì)提高玻璃的部分色散比[θ g，F(xiàn)]有用的任選成分。但是，如果 其含量過(guò)高，則容易降低玻璃穩(wěn)定性。因此，Nb2O5成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、 進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最優(yōu)選為3%。WO3成分是對(duì)提高玻璃的部分色散比[θ g，F(xiàn)]、低Tg化有用的任選成分。但 是，如果其含量過(guò)高，則容易降低玻璃穩(wěn)定性。因此，WO3成分的含量的上限值優(yōu)選為 10%,進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最優(yōu)選為3%。Ta2O5成分是對(duì)提高玻璃穩(wěn)定性有用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容 易降低玻璃的穩(wěn)定性，并且使成本大幅增加。因此，Ta2O5成分的含量的上限值優(yōu)選為 10%,進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最優(yōu)選為3%。ZrO2成分是對(duì)提高玻璃的化學(xué)耐久性、機(jī)械強(qiáng)度有用的任選成分。但是，如果 其含量過(guò)高，則容易降低玻璃穩(wěn)定性。因此，ZrO2成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn) 一步優(yōu)選為5%、最優(yōu)選為3%。
8
ZnO成分是對(duì)提高玻璃的耐失透性有用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高， 則難以得到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]。因此，ZnO成分的含量的上限 值優(yōu)選為20%、進(jìn)一步優(yōu)選為15%、最優(yōu)選為10%。并且，即使不含ZnO成分，也能 夠制造具有本發(fā)明期望的光學(xué)特性的光學(xué)玻璃，但為了容易調(diào)整上述部分色散比和阿貝 數(shù)，ZnO成分的含量?jī)?yōu)選為超過(guò)0%、更優(yōu)選為0.5%以上、最優(yōu)選為以上。MgO成分是對(duì)玻璃的低色散化有用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容 易大幅降低玻璃的穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)再加熱處理容易發(fā)生失透。因此，MgO成分的含量的上 限值優(yōu)選為20%、進(jìn)一步優(yōu)選為15%、最優(yōu)選為10%。CaO成分是對(duì)玻璃的低色散化和提高耐失透性有用的任選成分。但是，如果其 含量過(guò)高，則容易大幅降低耐失透性。因此，CaO成分的含量的上限值優(yōu)選為20%、進(jìn) 一步優(yōu)選為15%、最優(yōu)選為10%。SrO成分是對(duì)提高耐失透性有用的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易大 幅降低耐失透性，并且難以得到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]、阿貝數(shù)[vd]。因此，SrO 成分的含量的上限值優(yōu)選為20%、進(jìn)一步優(yōu)選為15%、最優(yōu)選為10%。BaO成分是用于提高耐失透性的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則難以得 到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]、阿貝數(shù)[vd]。因此，BaO成分的含量的上限值優(yōu)選為 20%,進(jìn)一步優(yōu)選為15%、最優(yōu)選為10%。RO成分(R為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一種或兩種以上)，是用于調(diào)整
耐失透性、色散、機(jī)械強(qiáng)度等所有物性的有用成分。但是，如果其總量過(guò)高，則難以得 到期望的部分色散比[9g，F(xiàn)]、阿貝數(shù)[vd]。RO成分的上限值優(yōu)選為35%、更優(yōu)選為 30%、最優(yōu)選為25%。另一方面，即使不含RO成分也有可能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明期望的光學(xué)特 性，但是為了提高耐失透性，RO成分的含量的下限值優(yōu)選為超過(guò)0%、更優(yōu)選為0.5%、 最優(yōu)選為1%。本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，為了得到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]并且 維持良好的澄清性以及耐失透性，Bi2O3成分、BaO成分、ZnO成分、B2O3成分、SiO2成 分、Sb2O3成分的總含量，優(yōu)選為不足96%、更優(yōu)選為93%以下、最優(yōu)選為89%以下。本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，為了得到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]并且 提高包括再加熱時(shí)的耐失透性，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，B2O3成分相對(duì)于Bi2O3成分 的含量比優(yōu)選為不足0.20、更優(yōu)選為0.17以下、最優(yōu)選為0.15以下。本發(fā)明的光學(xué)玻璃 中，為了得到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[vd]，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，RO 成分(R為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一種以上。)相對(duì)于Bi2O3成分的含量比優(yōu)選 為不足0.292、更優(yōu)選為0.2以下、最優(yōu)選為0.1以下。本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，為了得到期望的部分色散比[θ g，F(xiàn)]和阿貝數(shù)[ν d]并且 維持良好的化學(xué)耐久性，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，RO成分相對(duì)于B2O3成分的含量比優(yōu) 選為不足1.01、更優(yōu)選為0.82以下、最優(yōu)選為0.64以下。GeO2成分是用于提高玻璃的耐失透性的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則 容易降低熔融性。因此，GeO2成分的含量的上限值優(yōu)選為20%、進(jìn)一步優(yōu)選為15%、 最優(yōu)選為10%。P2O5成分是用于提高玻璃透射比的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易降低熔融性。因此，P2O5成分的含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最優(yōu)選 為3%。TeO2成分具有促進(jìn)玻璃澄清的效果的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容 易降低耐失透性。因此，TeO2成分的含量的上限值優(yōu)選為20%、進(jìn)一步優(yōu)選為15%、 最優(yōu)選為10%。Sb2O3成分具有促進(jìn)玻璃澄清的效果的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高，則會(huì) 降低耐失透性。因此，Sb2O3成分的含量的上限值優(yōu)選為3%、進(jìn)一步優(yōu)選為2%、最優(yōu) 選為1%。CeO2成分具有增加玻璃的部分色散比[θ g，F(xiàn)]的效果的任選成分。但是，如果 其含量過(guò)高，則容易大幅降低透射比。因此，CeO2成分的含量的上限值優(yōu)選為3%、進(jìn) 一步優(yōu)選為2%、最優(yōu)選為1%。Tl2O3成分具有調(diào)整玻璃的部分色散比[eg，F(xiàn)]、阿貝數(shù)[Vd]的效果，是能夠任 意添加的成分。但是，如果其含量過(guò)高，則容易大幅降低透射比。因此，Tl2O3成分的 含量的上限值優(yōu)選為10%、進(jìn)一步優(yōu)選為5%、最優(yōu)選為3%。F是對(duì)玻璃的低色散化、提高熔融性有效的任選成分。但是，如果其含量過(guò)高， 則容易大幅降低耐失透性。因此，將上述氧化物的一部分或全部置換為氟化物時(shí)的F的 合計(jì)量，以上述氧化物基準(zhǔn)組成100質(zhì)量％為基準(zhǔn)，作為F原子來(lái)計(jì)算時(shí)，以質(zhì)量％計(jì)的 含量的上限值，優(yōu)選為10%、更優(yōu)選為5%、最優(yōu)選為1%。進(jìn)一步優(yōu)選為不含F(xiàn)。<關(guān)于不應(yīng)該含有的成分>在不損害本發(fā)明玻璃特性的范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要向本發(fā)明光學(xué)玻璃中添加其 它成分。但是，除了 Ti以外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各種過(guò)
渡金屬成分，無(wú)論在分別單獨(dú)含有還是復(fù)合少量含有的情況下，均會(huì)使玻璃著色，具有 在可見(jiàn)區(qū)域的特定波長(zhǎng)產(chǎn)生吸收的性質(zhì)，因此，優(yōu)選在使用可見(jiàn)區(qū)域的波長(zhǎng)的光學(xué)玻璃 中，實(shí)質(zhì)上不含上述成分。其中“實(shí)質(zhì)上不含”是指除了混入雜質(zhì)的情況外，不人為地 添加。為了高折射率化或者提高玻璃的穩(wěn)定性可含有Th成分，為了低Tg化可含有Cd 以及Tl成分。但是，Th、Cd、Os各成分，近年來(lái)作為有害化學(xué)物質(zhì)成分而傾向于控制 其使用，因此不僅在玻璃的制造工序中，甚至加工工序和產(chǎn)品化后的處理中都需要在環(huán) 境對(duì)策方面采取措施。因此，在重視環(huán)境方面的影響的情況下，本發(fā)明的光學(xué)玻璃中優(yōu) 選實(shí)質(zhì)上不含Th、Cd、Os各成分。由于Pb成分需要在制造、加工以及廢棄玻璃時(shí)采取環(huán)境對(duì)策方面的措施，因此 增加了成本，故本發(fā)明的玻璃中不應(yīng)該含有Pb成分。As2O3成分是為了在熔融玻璃時(shí)良好地消泡(脫泡性)而使用的成分，但需要 制造、加工以及廢棄玻璃時(shí)采取環(huán)境對(duì)策方面的措施，因此本發(fā)明的玻璃中優(yōu)選不含
-A.S2O3 ο本發(fā)明的玻璃組合物，其組成以質(zhì)量％來(lái)表示，而不是直接用mol%來(lái)表示，但 滿足本發(fā)明中要求的各種特性的玻璃組合物以mol%表示的組成，以氧化物換算基準(zhǔn)計(jì)大 致為以下值。Bi2O3 20% 以上和 / 或
100105]SiO20 15%和 /或0106]B2O30 -30% 禾口 /ζ或0107]Al2O30 --15% 和/或0108]TiO20 )15%和 /或0109]Nb2O50 ‘ 15%和/或0110]WO30 -- 15% 和/或0111]Ta2O50 --15% 和/或0112]ZrO20 -15%和 /‘或0113]ZnO0 --15% 和/或0114]MgO0 15%和/或0115]CaO0 --15% 和/或0116]SrO0 15%和 /或0117]BaO0 --20% 和/或0118]Li2O0 乂 25%和 /'或0119]Na2O0 --25%和/或0120]K2O0 -25%和 /ζ或0121]Rb2O0 --25%和/或0122]Cs2O0 --25%和/或0123]Y2O30 --15% 和/或0124]La2O30 --15% 和/或0125]Gd2O30 ‘ 15%和/或0126]Yb2O30 ‘ 15%和/或0127]P2O50 15%和 /或0128]Sb2O30 --3%禾口 /或0129]GeO20 --20% 和/或0130]CeO20 --10% 和/或0131]TeO20 -10%禾口 /Z或F 0 10%禾口 / 或根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以得到具有部分色散比[θ g，F(xiàn)]為0.65以上且阿貝 數(shù)[vd]為27以下的光學(xué)性能的光學(xué)玻璃，光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度大幅擴(kuò)大。部分色散比
的優(yōu)選為0.63以上、更優(yōu)選為0.64以上、最優(yōu)選為0.65以上。應(yīng)予說(shuō)明，如 果低于該范圍，則很難說(shuō)光學(xué)性能在光學(xué)設(shè)計(jì)方面具有特點(diǎn)。阿貝數(shù)[vd]的優(yōu)選為27 以下、更優(yōu)選為26以下、最優(yōu)選為25以下。通過(guò)對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃進(jìn)行精密加壓成形，可以將其用于典型的透鏡、棱鏡 以及反射鏡用途。如上所述，本發(fā)明的光學(xué)玻璃可作為加壓成形用預(yù)成形品而使用， 或者可以對(duì)溶融玻璃進(jìn)行直接加壓來(lái)制造成形品。將本發(fā)明的光學(xué)玻璃作為預(yù)成形品 而使用時(shí)，對(duì)其制造方法以及精密加壓成形方法沒(méi)有特殊限定，可以使用公知的方法。 例如可以采用日本特開(kāi)平8-319124號(hào)公報(bào)所記載的玻璃料滴的成形方法、日本特開(kāi)平 8-73229號(hào)公報(bào)所記載的光學(xué)玻璃的制造方法及制造裝置，由溶融玻璃制造直接預(yù)成形品，并且也可以對(duì)條狀材料進(jìn)行研削研磨等冷加工來(lái)制造。本發(fā)明的光學(xué)玻璃除了具有必要的光學(xué)物性以外，還在機(jī)械物性、化學(xué)耐久 性、熱性質(zhì)、批量生產(chǎn)性方面具有良好的物性值。磨耗度是作為光學(xué)玻璃的加工性的指標(biāo)的物理性質(zhì)，如果該值過(guò)大，則在加工 玻璃加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生不良狀況。在基于“日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)規(guī)格JOGISlO-1994光學(xué)玻 璃的磨耗度的測(cè)定方法”的測(cè)定方法對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃進(jìn)行測(cè)定時(shí)，磨耗度優(yōu)選為700 以下、更優(yōu)選為680以下、最優(yōu)選為670以下?；瘜W(xué)耐久性是作為光學(xué)玻璃的加工性以及耐環(huán)境性的指標(biāo)的物理性質(zhì)，如果該 值過(guò)高，則加工性以及耐環(huán)境性會(huì)產(chǎn)生不良狀況。在基于“日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)規(guī)格 JOGIS06-1999光學(xué)玻璃的化學(xué)耐久性的測(cè)定方法(粉末法)，，的測(cè)定方法對(duì)本發(fā)明的玻 璃進(jìn)行測(cè)定時(shí)，耐酸性、耐水性優(yōu)選為5以下、最優(yōu)選為4以下。熱特性是作為光學(xué)玻璃的耐熱沖擊性、模具加壓成形時(shí)的成形性的指標(biāo)的物理 性質(zhì)。如果玻璃化點(diǎn)[Tg]低，則能夠在低溫下實(shí)施模具加壓成形，能夠?qū)崿F(xiàn)低能量化、 高價(jià)模具長(zhǎng)壽命化。并且，如果熱膨脹系數(shù)…]大，則加熱玻璃時(shí)玻璃容易破裂。在基 于“日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)規(guī)格JOGIS08-2003光學(xué)玻璃的熱膨脹的測(cè)定方法”的測(cè)定方法 對(duì)本發(fā)明的玻璃的玻璃化溫度[Tg]和熱膨脹系數(shù)[α ]進(jìn)行測(cè)定時(shí)，優(yōu)選玻璃化點(diǎn)[Tg]為 5300C以下、熱膨脹系數(shù)[α ]為190以下，更優(yōu)選玻璃化點(diǎn)[Tg]為500°C以下、熱膨脹系 數(shù)[α ]為180以下，最優(yōu)選玻璃化點(diǎn)[Tg]為470°C以下、熱膨脹系數(shù)[α ]為170以下。在光學(xué)玻璃的批量生產(chǎn)性中的液相溫度以及液相溫度時(shí)的粘性是作為玻璃溶解 成形的指標(biāo)的物理性質(zhì)。如果液相溫度高，則在該溫度以下的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫容 易發(fā)生失透，因此存在無(wú)法得到適用于降溫后成形的粘性的缺點(diǎn)，因此液相溫度優(yōu)選為 850°C以下、更優(yōu)選為830°C以下、最優(yōu)選為800°C以下。另一方面，如果液相溫度時(shí)的粘性高，則能夠在適用于光學(xué)玻璃成形的粘性范 圍內(nèi)進(jìn)行成形，如果粘性低，則光學(xué)玻璃難以成形，導(dǎo)致玻璃表面和內(nèi)部產(chǎn)生雜質(zhì)。因 此，本發(fā)明玻璃的液相溫度時(shí)的粘性優(yōu)選為O.lPa · s以上、優(yōu)選為0.12Pa · s以上、最 優(yōu)選為0.15Pa · s以上。在具有400至1100°C的溫度梯度的失透試驗(yàn)爐內(nèi)，將玻璃以IOmm間隔排列，保 持30分鐘后，通過(guò)倍率為80倍的顯微鏡觀察是否失透來(lái)測(cè)定本發(fā)明玻璃的液相溫度。并且，光學(xué)玻璃溶解成形品的殘留氣泡，是用于評(píng)價(jià)光學(xué)玻璃澄清性的指標(biāo) 的物理性質(zhì)。如果氣泡的等級(jí)高，則澄清性差，在批量生產(chǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。在基于 "JOGIS12-1994光學(xué)玻璃的氣泡的測(cè)定方法”的測(cè)定方法對(duì)本發(fā)明的玻璃的氣泡進(jìn)行測(cè)
定時(shí)，優(yōu)選為4 1級(jí)、更優(yōu)選為3 1級(jí)。再加熱時(shí)的失透性是在制造過(guò)程中的再加熱工序，例如精密加壓成形或者再加 熱加壓成形中的重要指標(biāo)。如果再加熱時(shí)容易發(fā)生失透，則即使在制造過(guò)程中的再加熱 工程中也容易發(fā)生內(nèi)部產(chǎn)生失透的問(wèn)題。本發(fā)明的玻璃在再加熱試驗(yàn)中，內(nèi)部不產(chǎn)生失 透(再加熱試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)片15mmX15mmX30mm進(jìn)行再加熱，在比上述光學(xué)玻璃的玻 璃化點(diǎn)[Tg]高80°C的溫度下保溫30分鐘，然后冷卻至常溫，將試驗(yàn)片相對(duì)的兩個(gè)面研磨 至厚度為IOmm后進(jìn)行目視觀察)。[實(shí)施例]
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以下，利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明，但本發(fā)明不受以下實(shí)施例的任 何限定。在如表1 16所示的組成中，稱量原料使玻璃重量為400g，混合均勻。使用石 英坩堝或者金坩堝將原料在750°C 950°C下溶解2 3小時(shí)后，降溫至800 650°C左 右，保溫1小時(shí)左右后，將熔融玻璃鑄入模具，制得玻璃。得到的玻璃特性如表1 16 所示。應(yīng)予說(shuō)明，表中各成分的含量均以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)。折射率[nd]、阿貝數(shù)[vd]、部分色散比[θ g，F(xiàn)]基于日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)規(guī)格 JOGIS01-2003進(jìn)行測(cè)定。另外，在緩慢冷卻速度為_(kāi)25°C /hr下在退火爐中進(jìn)行退火。[表1]
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)玻璃，其以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，含有45%以上的Bi2O3成分，部分色 散比為0.63以上，阿貝數(shù)為27以下。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，Bi2O3成分、 BaO成分、ZnO成分、B2O3成分、SiO2成分、Sb2O3成分的總含量為不足96%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，B2O3成分 相對(duì)于Bi2O3成分之比為不足0.20。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，含 有以下各成分Bi2O3 64%以上和/或 RO 0% 35%和/或 B2O3 0% 30%和 / 或 SiO2 0% 20%，R為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一種以上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)， RO成分相對(duì)于Bi2O3成分之比為不足0.292，R為選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的一種以上。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，RO 成分相對(duì)于B2O3成分之比為不足1.01。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，稀 土類氧化物成分的含量為3%以下。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其中，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，含 有以下各成分Al2O3 10%和 / 或 TiO2 10%和/或 Nb2O5 O 10%和 / 或 WO3 O 10%和/或 Ta2O5 O 10%和 / 或 ZrO2 10%和/或 ZnO O 20%和/或 MgO O 20%和/或 CaO O 20%和/或 SrO O 20%和/或 BaO O 20%和/或 Li2O O 25%和/或 Na2O O 25%和/或 K2O O 25%和/或 Rb2O O 25%和/或 Cs2O O 25%和/或 Y2O3 10%和/或
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其液相溫度為850°C以下。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，含有 超過(guò)0%的B2O3成分。
11.一種研磨加工用預(yù)成形品和/或精密加壓成形用預(yù)成形品，其由權(quán)利要求1至10 中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃制成。
12.一種光學(xué)元件，其是對(duì)權(quán)利要求11所述的研磨加工用預(yù)成形品進(jìn)行研磨而得。
13.一種光學(xué)元件，其是對(duì)權(quán)利要求11所述的精密加壓成形用預(yù)成形品進(jìn)行精密加壓 成形而得。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供在含有Bi2O3的光學(xué)玻璃中，維持極大部分色散比[θg，F(xiàn)]且具有特征值的阿貝數(shù)[νd]的光學(xué)玻璃。該光學(xué)玻璃以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)含有45％以上的Bi2O3成分，部分色散比為0.63以上，阿貝數(shù)為27以下。優(yōu)選以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)，Bi2O3成分、BaO成分、ZnO成分、B2O3成分、SiO2成分、Sb2O3成分的總含量為不足96％。更優(yōu)選以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計(jì)B2O3成分相對(duì)于Bi2O3成分之比為不足0.20。
文檔編號(hào)C03C4/00GK102015561SQ20098011307
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者永岡敦 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小原