本發(fā)明涉及折射率(nd)為1.625~1.680、阿貝值(vd)為58~65的磷酸鹽光學(xué)玻璃。另外,本發(fā)明涉及由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件以及光學(xué)玻璃原材料。
背景技術(shù):
近年來(lái),伴隨著數(shù)碼相機(jī)、監(jiān)控相機(jī)等攝像機(jī)器的普及,搭載于這些裝置上的光學(xué)元件的需求也正在提高。特別是,具有規(guī)定的折射率和低色散性的磷酸鹽光學(xué)玻璃有效用作這些攝像機(jī)器等的光學(xué)元件材料。例如已知有專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的磷酸鹽光學(xué)玻璃。
基于這種磷酸鹽光學(xué)玻璃欲實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的高折射率化和低色散化的情況下,玻璃成分的選擇是重要的。
于是,光學(xué)玻璃廣泛用作光學(xué)透鏡等光學(xué)元件或光學(xué)元件用的光學(xué)玻璃原材料。玻璃在玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg(以下有時(shí)僅稱(chēng)為“玻璃轉(zhuǎn)變溫度”、“tg”或“溫度tg”。)以上為粘性體,其具有隨著溫度上升粘度下降的性質(zhì)、即通過(guò)加熱至高于tg的溫度軟化的性質(zhì)。利用該性質(zhì),作為光學(xué)元件的成型方法,已知有壓制成型法,其中,對(duì)加熱軟化后的玻璃進(jìn)行壓制而成型為所期望的形狀。若將這種壓制成型法大致區(qū)分,則可以舉出直接壓制成型法、再加熱壓制成型法以及精密壓制成型法(也稱(chēng)為模壓成型法)這3種方法。
在這些成型方法中,直接壓制成型法和再加熱壓制成型法為下述方法:以短時(shí)間對(duì)熔融或軟化后的玻璃原材料進(jìn)行壓制成型,對(duì)近似于作為目標(biāo)的光學(xué)元件形狀的光學(xué)元件坯料進(jìn)行成型,之后,對(duì)該光學(xué)元件坯料進(jìn)行磨削/研磨加工,從而精加工為光學(xué)元件。另一方面,精密壓制成型法為下述方法:在非氧化性氣氛中將精密加工后的成型面形狀轉(zhuǎn)印至軟化后的玻璃,從而制作作為目標(biāo)的光學(xué)元件,該方法中,不需要成型品的磨削/研磨。
另外,直接壓制成型法為不制作玻璃原材料而對(duì)熔融的玻璃進(jìn)行壓制的方法,與此相對(duì),再加熱壓制成型法和精密壓制成型法為下述方法:暫時(shí)將熔融玻璃冷卻使其固化,對(duì)該固化的玻璃原材料進(jìn)行成型,之后對(duì)該玻璃原材料進(jìn)行再加熱使其軟化,進(jìn)行壓制成型。
一般而言,如再加熱壓制法或精密壓制成型法這樣對(duì)暫時(shí)固化的玻璃原材料再加熱而使其軟化的方法的情況下,若加熱溫度過(guò)高,則在壓制后的成型品中有時(shí)會(huì)發(fā)生結(jié)晶化導(dǎo)致的不良。因此,避免玻璃的結(jié)晶化而過(guò)度地降低加熱溫度時(shí),玻璃的粘度高,因此有時(shí)在壓制成型時(shí)發(fā)生玻璃的變形量的不足導(dǎo)致的形狀不良、或用于使玻璃變形的壓制壓力的增加導(dǎo)致的玻璃的破裂這樣的缺陷。
與精密壓制成型法相比,這些問(wèn)題在再加熱壓制成型法的情況下變得更為顯著,上述精密壓制成型法中,在精密的溫度控制下在非氧化性氣氛中以較低的溫度長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行壓制成型,上述再加熱壓制成型法中,在開(kāi)放的大氣中難以進(jìn)行精密的溫度控制且在較高溫度(例如相當(dāng)于玻璃的粘度為104~106dpa·s的溫度)對(duì)玻璃原材料進(jìn)行加熱,在高溫狀態(tài)下短時(shí)間進(jìn)行壓制成型。
需要說(shuō)明的是,玻璃的結(jié)晶存在多產(chǎn)生于玻璃表面的表面結(jié)晶、和從玻璃表面到內(nèi)部整體性發(fā)生的內(nèi)部結(jié)晶。對(duì)于光學(xué)玻璃,優(yōu)選表面結(jié)晶和內(nèi)部結(jié)晶這兩者不存在或極少。
特別是,關(guān)于磷酸鹽光學(xué)玻璃,確保制造光學(xué)元件時(shí)的玻璃的熱穩(wěn)定性是重要的。
需要說(shuō)明的是,在本發(fā)明中,玻璃的熱穩(wěn)定性包括對(duì)玻璃熔液進(jìn)行成型時(shí)的耐失透性、和對(duì)暫時(shí)固化的玻璃進(jìn)行再加熱時(shí)的耐失透性。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:專(zhuān)利第4533069號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-168593號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問(wèn)題
然而,對(duì)于磷酸鹽光學(xué)玻璃而言,實(shí)現(xiàn)高折射率化和低色散化與確保玻璃的熱穩(wěn)定性處于權(quán)衡(trade-off)的關(guān)系。不考慮這種權(quán)衡關(guān)系,例如大量導(dǎo)入用于提高折射率的玻璃成分,則存在容易產(chǎn)生玻璃的內(nèi)部結(jié)晶的傾向,因此導(dǎo)致玻璃產(chǎn)品的品質(zhì)下降。
本發(fā)明人為了解決上述課題反復(fù)進(jìn)行了深入研究,其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了具有高折射率和低色散性且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性的磷酸鹽光學(xué)玻璃。具體而言,發(fā)明了優(yōu)先確保在再加熱壓制成型時(shí)不產(chǎn)生玻璃的內(nèi)部結(jié)晶的程度的熱穩(wěn)定性、并且具有高折射率的磷酸鹽光學(xué)玻璃。
本發(fā)明的目的在于提供折射率nd較高、且熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的磷酸鹽光學(xué)玻璃。進(jìn)一步,本發(fā)明的目的在于提供由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件以及光學(xué)玻璃原材料。
即,本發(fā)明的要點(diǎn)如下。
[1]一種光學(xué)玻璃,其是p2o5、b2o3以及al2o3的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]為55質(zhì)量%以下的玻璃,其中,
該光學(xué)玻璃包含:
bao、
選自mgo、cao、zno以及sro的任意1種以上、和
選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意1種以上,
p2o5的含量相對(duì)于b2o3的含量的質(zhì)量比[p2o5/b2o3]為超過(guò)1~15.0,
bao的含量相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]為3.0以下,
p2o5、b2o3以及al2o3的總含量相對(duì)于gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量的質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/(gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3)]為4.80以上,
折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
[2]如上述[1]所述的光學(xué)玻璃,其中,gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量[gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3]為0.5質(zhì)量%~11質(zhì)量%。
[3]如上述[1]或[2]所述的光學(xué)玻璃,其中,p2o5的含量為25質(zhì)量%~43質(zhì)量%。
[4]如上述[1]~[3]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃,其中,bao的含量為15質(zhì)量%~45質(zhì)量%。
[5]如上述[1]~[4]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃,其中,zno的含量相對(duì)于bao的含量的質(zhì)量比[zno/bao]為0.10~0.33。
[6]一種光學(xué)玻璃,其是p5+、b3+以及al3+的總含量[p5++b3++al3+]為65陽(yáng)離子%以下的氧化物玻璃,其中,
該光學(xué)玻璃包含:
ba2+、
選自mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的任意1種以上、和
選自gd3+、y3+、la3+以及yb3+的任意1種以上,
p5+的含量相對(duì)于b3+的含量的陽(yáng)離子比[p5+/b3+]為超過(guò)1~10.0,
ba2+的含量相對(duì)于mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的陽(yáng)離子比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]為1.50以下,
p5+、b3+以及al3+的總含量相對(duì)于gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量的陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/(gd3++y3++la3++yb3+)]為14.0以上,
折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
[7]如上述[6]所述的光學(xué)玻璃,其中,gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量[gd3++y3++la3++yb3+]為0.1陽(yáng)離子%~5.0陽(yáng)離子%。
[8]如上述[6]或[7]所述的光學(xué)玻璃,其中,p5+、b3+以及al3+的總含量[p5++b3++al3+]為49陽(yáng)離子%~65陽(yáng)離子%。
[9]如上述[6]~[8]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃,其中,p5+的含量為20陽(yáng)離子%~50陽(yáng)離子%。
[10]如上述[6]~[9]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃,其中,ba2+的含量為5陽(yáng)離子~30陽(yáng)離子%。
[11]如上述[6]~[10]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃,其中,zn2+的含量相對(duì)于ba2+的含量的陽(yáng)離子比[zn2+/ba2+]為0.1~0.6。
[12]如上述[6]~[11]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃,其中,所述陽(yáng)離子比β2為14.1~120.0。
[13]一種光學(xué)元件,其由上述[1]~[12]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃構(gòu)成。
[14]一種光學(xué)玻璃原材料,其由上述[1]~[12]任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃構(gòu)成。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,可以得到一種光學(xué)玻璃,其是具有較高的折射率(折射率nd為1.625以上)的光學(xué)玻璃,其因優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,從而即使在苛刻的條件下進(jìn)行再加熱的情況下也難以發(fā)生結(jié)晶化。另外,可以到由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件、光學(xué)玻璃原材料。
附圖說(shuō)明
圖1是示出光學(xué)玻璃的差示掃描熱量曲線的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下,對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式(以下僅稱(chēng)為“本實(shí)施方式”。)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下的本實(shí)施方式是用于說(shuō)明本發(fā)明的示例,并不意味著將本發(fā)明限定為以下內(nèi)容。本發(fā)明在其要點(diǎn)的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變形實(shí)施。
((第1實(shí)施方式)
本實(shí)施方式中,作為本發(fā)明的第1觀點(diǎn),基于以質(zhì)量%表示的各成分的含有比例對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃進(jìn)行說(shuō)明。在第1實(shí)施方式中,只要沒(méi)有特別說(shuō)明,則各含量以質(zhì)量%表示。
光學(xué)玻璃
第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃是p2o5、b2o3以及al2o3的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]為55質(zhì)量%以下的玻璃,其特征在于,該光學(xué)玻璃包含bao、選自mgo、cao、zno以及sro的任意1種以上、選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意1種以上,p2o5的含量相對(duì)于b2o3的含量的質(zhì)量比[p2o5/b2o3]為超過(guò)1~15.0,bao的含量相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]為3.0以下,p2o5、b2o3以及al2o3的總含量相對(duì)于gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量的質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/(gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3)]為4.80以上,折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
一般而言,構(gòu)成玻璃的成分可以大致區(qū)分為形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成分、和控制玻璃的特性的修飾成分。其中的網(wǎng)絡(luò)成分主要有助于玻璃的穩(wěn)定性(例如結(jié)構(gòu)方面的穩(wěn)定性或熱穩(wěn)定性、玻璃的熔融性)。因此,從得到穩(wěn)定的玻璃的觀點(diǎn)出發(fā),期望使玻璃中的網(wǎng)絡(luò)成分的比例較多。
另一方面,修飾成分主要有助于玻璃的功能性(例如折射率/色散性等光學(xué)特性或耐候性等化學(xué)耐久性)。因此,期望根據(jù)玻璃所要求的功能和特性適宜地選擇、調(diào)節(jié)修飾成分的種類(lèi)和其添加量從而進(jìn)行添加。但是,若玻璃中的修飾成分的比例增加,結(jié)果會(huì)使網(wǎng)絡(luò)成分的比例下降,因此有可能導(dǎo)致作為玻璃的穩(wěn)定性下降。另外,即使修飾成分從特性提高的觀點(diǎn)出發(fā)是有效的,但存在少量添加會(huì)使玻璃的穩(wěn)定性顯著下降的物質(zhì)。
如此,網(wǎng)絡(luò)成分和修飾成分的平衡會(huì)較大地影響玻璃的穩(wěn)定性和功能性。
以往,磷酸鹽玻璃因示出了高折射率和低色散性而期待作為光學(xué)透鏡等光學(xué)元件的利用,但耐候性低,無(wú)法用作壓制成型用玻璃。為了解決這種不良情況,在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的參考例1中,添加bao作為修飾成分、并使玻璃中的bao的比例較多,從而在確保了高折射率(折射率nd為1.625以上)的同時(shí)提高了耐候性。另外,專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的發(fā)明中,大量導(dǎo)入bao和zno作為修飾成分,從而可以確保較高的折射率、并提高耐候性。
但是,這種光學(xué)玻璃提高了耐候性,適合作為精密壓制成型用玻璃,但是變得容易產(chǎn)生因大量導(dǎo)入的修飾成分(例如bao)所導(dǎo)致的結(jié)晶化,存在玻璃的熱穩(wěn)定性惡化的問(wèn)題。因此,即使為暫時(shí)良好固化的玻璃,若再次在苛刻的條件下使其軟化,則有時(shí)在冷卻后的玻璃中產(chǎn)生結(jié)晶,這種玻璃不適合于再加熱壓制成型法這樣的光學(xué)元件的制法。
特別是,光學(xué)玻璃中的網(wǎng)絡(luò)成分(例如p2o5等)的比例降低、修飾成分(例如提高耐候性的成分或提高折射率的成分等)的比例增加時(shí),玻璃的熱穩(wěn)定性存在惡化的傾向。因此,發(fā)生因再加熱壓制成型中的再加熱導(dǎo)致的玻璃的結(jié)晶化,難以得到耐候性和熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的高折射率磷酸鹽玻璃。這種問(wèn)題在欲得到較高的折射率(折射率nd為1.625以上、進(jìn)一步為1.630以上)時(shí)明顯地表現(xiàn)出來(lái)。
于是,本發(fā)明人為了解決如上所述的問(wèn)題反復(fù)進(jìn)行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),即使為增加玻璃中的修飾成分的比例、減少網(wǎng)絡(luò)成分的比例的情況下(p2o5、b2o3以及al2o3的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]為55質(zhì)量%以下),通過(guò)平衡良好地混配bao和其它二價(jià)成分,可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性,由此完成了本發(fā)明。
即,第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃的特征之一在于,在包含bao的同時(shí),包含選自mgo、cao、zno以及sro的任意1種以上,使bao的含量相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]為3.0以下。
通過(guò)使質(zhì)量比α1為上述范圍,可以抑制特定的修飾成分(bao)相對(duì)于其它修飾成分過(guò)剩導(dǎo)入,因此可以防止因特定的修飾成分導(dǎo)致的結(jié)晶的發(fā)生。因此,可以確保玻璃的熱穩(wěn)定性。
根據(jù)這種第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃,在難以進(jìn)行精密的溫度控制的、大氣氣氛下所進(jìn)行的再加熱壓制成型中,可以有效地防止玻璃的內(nèi)部結(jié)晶的發(fā)生。
另外,第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃的特征之一在于,為了維持熱穩(wěn)定性、同時(shí)有效提高折射率(nd)并實(shí)現(xiàn)低色散化,含有選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意1種以上的稀土元素,并且,使p2o5、b2o3以及al2o3的總含量相對(duì)于gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量的質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/(gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3)]為4.80以上。
通過(guò)使網(wǎng)絡(luò)成分(p2o5、b2o3以及al2o3)的總含量相對(duì)于上述稀土元素(gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3)的總含量的比率(質(zhì)量比β1)為上述范圍,適度地保持網(wǎng)絡(luò)成分與上述稀土元素的總含量的平衡,可以提高玻璃的折射率、增大阿貝值,并且可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
這種第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃特別適合于使用再加熱壓制成型法來(lái)制作高折射率的光學(xué)元件的情況。
需要說(shuō)明的是,第1實(shí)施方式中的光學(xué)玻璃為包含2種以上的金屬氧化物的玻璃組合物,不論形態(tài)(塊狀、板狀、球狀等)和用途(光學(xué)元件用原材料、光學(xué)元件等),總稱(chēng)為光學(xué)玻璃。
<玻璃組成>
接著,對(duì)第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃的構(gòu)成成分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是,玻璃組成例如可以通過(guò)icp-aes(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、inductivelycoupledplasma-atomicemissionspectrometry)等方法求出。
icp-aes分析中,首先根據(jù)個(gè)元素進(jìn)行定量分析,之后基于該定量分析值換算為氧化物表述。通過(guò)icp-aes求出的分析值有時(shí)包括分析值的±5%左右的測(cè)定誤差。因此,關(guān)于由分析值換算的氧化物表述的值,有時(shí)同樣包括±5%左右的誤差。
另外,在第1實(shí)施方式中,構(gòu)成成分的含量(氧化物表述)為0%、或不含有、或未導(dǎo)入意味著實(shí)質(zhì)不含有該該構(gòu)成成分,是指該構(gòu)成成分的含量為雜質(zhì)等級(jí)程度以下。
p2o5為形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成分,其是使玻璃具有能夠進(jìn)行制造的熱穩(wěn)定性的必要成分。但是,若過(guò)剩地含有p2o5,則存在以下傾向:玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度、玻璃的熔融溫度上升、并且折射率和耐候性下降。另一方面,若p2o5的含量過(guò)少,則存在以下傾向:玻璃的阿貝值(vd)減少而使低色散性受損,并且玻璃的失透傾向變強(qiáng),玻璃變得不穩(wěn)定。由此,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,p2o5的含量的上限優(yōu)選為43%,進(jìn)一步以40%、37%、36%、35%、34%的順序優(yōu)選。另外,p2o5的含量的下限優(yōu)選為25%,進(jìn)一步以27%、29%、30%、31%、32%的順序優(yōu)選。
b2o3為對(duì)于玻璃的熔融性的提高和玻璃的均質(zhì)化非常有效的成分,同時(shí)其是在玻璃的耐失透性和耐候性的提高以及提高折射率、促進(jìn)低色散化方面有效的成分。但是,若過(guò)剩導(dǎo)入b2o3,則有可能產(chǎn)生玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度的上升、耐失透性的惡化、低色散性的損失。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,b2o3的含量的上限優(yōu)選為15%,進(jìn)一步以12%、10%、9%、8%、7%的順序優(yōu)選。另外,若b2o3的導(dǎo)入量過(guò)少,則玻璃的熔解性和耐失透性下降。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,b2o3的含量的下限優(yōu)選為2%,進(jìn)一步以3%、4%、4.5%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,b2o3與p2o5一同形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu),因此從玻璃的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選含有b2o3作為必要成分。
al2o3為形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成分,為了提高玻璃的耐候性作為有效成分被使用。但是,若其導(dǎo)入量過(guò)剩,則有可能導(dǎo)致玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度變高,玻璃的穩(wěn)定性和熔融性惡化、折射率也下降。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,al2o3的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以7%、5%、3%的順序優(yōu)選。另外,al2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.1%、0.5%、1.0%、1.5%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,若p2o5、b2o3以及al2o3的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]超過(guò)55%,則有可能產(chǎn)生折射率的下降、玻璃的熔融溫度的上升、以及玻璃的揮發(fā)導(dǎo)致的品質(zhì)惡化。另一方面,若這些成分的總含量過(guò)少,則耐失透性惡化,難以進(jìn)行玻璃化,除此之外,有可能損害低色散性。在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,總含量[p2o5+b2o3+al2o3]的上限為55%,進(jìn)一步以50%、47%、45%、44%、43%、42%的順序優(yōu)選。另外,總含量[p2o5+b2o3+al2o3]的下限優(yōu)選為33%,進(jìn)一步以35%、37%、39%、40%的順序優(yōu)選。
另外,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,從兼具向玻璃賦予低色散性和提高熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),使p2o5的含量相對(duì)于b2o3的含量的比例:質(zhì)量比[p2o5/b2o3]為超過(guò)1~15.0。該質(zhì)量比[p2o5/b2o3]的上限為15.0,進(jìn)一步以12.0、10.0、9.0、8.0、7.5的順序優(yōu)選。另外,質(zhì)量比[p2o5/b2o3]的下限為超過(guò)1,進(jìn)一步以1.7、2.0、3.0、3.5、4.0的順序優(yōu)選。如此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,使對(duì)于玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的形成起支配作用的p2o5和b2o3的比例平衡,從而可以達(dá)成低色散化、同時(shí)得到優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
bao是通過(guò)適量的導(dǎo)入而為了提高玻璃的折射率、提高耐候性非常有效的必要成分。但是,若其導(dǎo)入量過(guò)多,則存在以下傾向:玻璃的熱穩(wěn)定性顯著受損,另外,玻璃轉(zhuǎn)變溫度上升,并且損害低色散性。另一方面,若其導(dǎo)入量過(guò)少,則無(wú)法得到所期望的折射率,進(jìn)一步會(huì)使耐候性惡化。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,bao為必要成分,其含量的上限優(yōu)選為45%,進(jìn)一步以42%、40%、38%、37%、36%的順序優(yōu)選。另外,bao的含量的下限優(yōu)選為15%,進(jìn)一步以20%、23%、26%、28%的順序優(yōu)選。
另外,從提高玻璃的熱穩(wěn)定性以及耐候性的觀點(diǎn)出發(fā),bao和p2o5的總含量[bao+p2o5]的上限優(yōu)選為78%,進(jìn)一步以75%、72%、70%的順序優(yōu)選。另外,總含量[bao+p2o5]的下限優(yōu)選為50%,進(jìn)一步以52%、55%、58%、60%的順序優(yōu)選。
進(jìn)一步,從使玻璃低色散化、且提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),bao的含量相對(duì)于b2o3的含量的比例:質(zhì)量比[bao/b2o3]的上限優(yōu)選為10.0,進(jìn)一步以9.0、8.0、7.5、7.0的順序優(yōu)選。另外,質(zhì)量比[bao/b2o3]的下限優(yōu)選為1.0進(jìn)一步以2.0、3.0、3.5、4.0的順序優(yōu)選。
mgo是為了使玻璃兼具高耐候性和低色散性而導(dǎo)入的成分。通過(guò)少量的mgo的導(dǎo)入,具有降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度或液相溫度的效果。但是,若大量導(dǎo)入,則玻璃的熱穩(wěn)定性顯著惡化,液相溫度反而升高。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,mgo的含量的上限優(yōu)選為8%,進(jìn)一步以6%、5%、4.5%的順序優(yōu)選。另外,mgo的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,與b2o3、li2o同樣,mgo對(duì)于玻璃的低色散化發(fā)揮有利的作用。由此,從不損害再加熱壓制成型中的熱穩(wěn)定性而得到所期望的色散的方面出發(fā),本發(fā)明的光學(xué)玻璃中優(yōu)選導(dǎo)入2%以上的mgo、b2o3以及l(fā)i2o的任意1種成分。特別是,mgo、b2o3以及l(fā)i2o的任意1種成分的含量的下限以3%、4%、5%的順序優(yōu)選。
cao是為了促進(jìn)玻璃的低色散化的同時(shí),改善玻璃的熱穩(wěn)定性且減低液相溫度而導(dǎo)入的成分。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入cao,則不僅玻璃的化學(xué)耐久性惡化,玻璃的熱穩(wěn)定性也反而會(huì)下降,折射率也有可能降低。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,cao的含量的上限優(yōu)選為12%,進(jìn)一步以10%、9%、8%的順序優(yōu)選。另外,cao的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以2%、3%、4%、5%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,從兼具玻璃的低色散性和熱穩(wěn)定性以及耐候性的觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的mgo和cao的總含量[mgo+cao]的上限優(yōu)選為20%,進(jìn)一步以17%、15%、12%、11%的順序優(yōu)選。另外,總含量[mgo+cao]的下限優(yōu)選為3%,進(jìn)一步以4%、5%、6%、7%的順序優(yōu)選。
sro為不損害玻璃的低色散性而提高玻璃的折射率的有效成分。另外,作為提高玻璃的耐候性的成分也是有効的。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入sro,則存在以下傾向:液相溫度上升,玻璃的熱穩(wěn)定性惡化。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,sro的含量的上限優(yōu)選為8%,進(jìn)一步以6%、5%的順序優(yōu)選。另外,sro的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.1%、1.0%、1.5%的順序優(yōu)選。
zno是通過(guò)適度的導(dǎo)入用于提高玻璃的折射率、改善玻璃的熱穩(wěn)定性、降低液相溫度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度的成分。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入zno,則低色散性嚴(yán)重受損,并且玻璃的化學(xué)耐久性惡化。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,zno的含量的上限優(yōu)選為15%,進(jìn)一步以13%、12%、11%、10%、9%的順序優(yōu)選。另外,若zno的導(dǎo)入量過(guò)少,則液相溫度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度存在變高的傾向。由此、zno的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步優(yōu)選為為1%,進(jìn)一步以2%、3%、4%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,除了bao之外,含有選自mgo、cao、zno以及sro的1種以上作為二價(jià)成分。此時(shí),從提高玻璃的耐候性、得到所期望的光學(xué)特性的觀點(diǎn)出發(fā),mgo、cao、zno、sro以及bao的總含量r1=[mgo+cao+zno+sro+bao]的上限優(yōu)選為65%,進(jìn)一步以62%、60%、57%、55%的順序優(yōu)選。另外,總含量r1的下限優(yōu)選為38%,進(jìn)一步以40%、43%、46%、48%的順序優(yōu)選。
在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,從提高折射率、同時(shí)提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),使bao的含量相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的比例:質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]為3.0以下。另外,質(zhì)量比α1的優(yōu)選的上限為2.9,進(jìn)一步以2.8、2.7、2.6、2.5的順序優(yōu)選。另外,從提高玻璃的耐候性的觀點(diǎn)出發(fā),質(zhì)量比α1的下限優(yōu)選為1.0,進(jìn)一步以1.2、1.3、1.4、1.5的順序優(yōu)選。通過(guò)滿足這種條件,bao的含量相對(duì)于其它二價(jià)成分的含量不會(huì)明顯地被過(guò)剩導(dǎo)入,因此可以抑制起因于bao的結(jié)晶的析出。因此,通過(guò)如此平衡良好地混配bao和其它二價(jià)成分,即使為增加了提高折射率的成分、并減少了形成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的成分的情況,也能夠提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
另外,關(guān)于質(zhì)量比α1滿足3.0以下的本發(fā)明的光學(xué)玻璃,后述的結(jié)晶化峰值溫度tc(以下有時(shí)僅稱(chēng)為“結(jié)晶化峰值溫度”、“tc”或“溫度tc”。)與玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg的溫度差(tc-tg)較大、tc-tg均為150℃以上。通過(guò)將該質(zhì)量比α1設(shè)定為上述范圍內(nèi),其結(jié)果,tc-tg變大,將玻璃再軟化時(shí),可以在低于溫度tc的溫度下進(jìn)行軟化,因此玻璃不會(huì)結(jié)晶化,可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
進(jìn)一步,從提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),bao的含量相對(duì)于mgo和sro的總含量的比例:質(zhì)量比[bao/(mgo+sro)]的上限優(yōu)選為45,進(jìn)一步以42、40、38的順序優(yōu)選。另外,質(zhì)量比[bao/(mgo+sro)]的下限優(yōu)選為1,進(jìn)一步以2、3、4、5的順序優(yōu)選。
另外,從提高玻璃的熱穩(wěn)定性和得到所期望的光學(xué)特性的觀點(diǎn)出發(fā),sro和bao的總含量相對(duì)于mgo和cao的總含量的比例:質(zhì)量比[(sro+bao)/(mgo+cao)]的上限優(yōu)選為8,進(jìn)一步以7、6、5、4.5的順序優(yōu)選。另外,質(zhì)量比[(sro+bao)/(mgo+cao)]的下限優(yōu)選為1.0,進(jìn)一步以2.0、2.5、3.0的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,由mgo、cao、zno、sro以及bao構(gòu)成的二價(jià)成分中,bao可有效提高玻璃的折射率以及耐候性,但因過(guò)剩的導(dǎo)入會(huì)顯著損害玻璃的熱穩(wěn)定性。另一方面,zno可改善玻璃的熱穩(wěn)定性,但因過(guò)剩的導(dǎo)入會(huì)使低色散性大幅受損。于是,從得到玻璃的熱穩(wěn)定性和所期望的光學(xué)常數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā),zno的含量相對(duì)于bao的含量的比例:質(zhì)量比[zno/bao]的上限優(yōu)選為0.33,進(jìn)一步以0.30、0.28、0.27的順序優(yōu)選。另外,質(zhì)量比[zno/bao]的下限優(yōu)選為0.10,進(jìn)一步以0.15、0.18、0.20的順序優(yōu)選。
gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3均是改善玻璃的耐候性、有助于高折射率化的成分。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入這些成分,則有可能使玻璃的熱穩(wěn)定性或均質(zhì)性惡化,使低色散性顯著受損。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,gd2o3的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以9.0%、8.5%、8.0%的順序優(yōu)選。另外,gd2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.1%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%的順序優(yōu)選。y2o3的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以8%、7%、6%的順序優(yōu)選。另外,y2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%的順序優(yōu)選。la2o3的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以7%、5%、4%的順序優(yōu)選。另外,la2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,更優(yōu)選為0.05%。yb2o3的含量的上限優(yōu)選為7%,進(jìn)一步以5%、2%、1%的順序優(yōu)選。另外,yb2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,更優(yōu)選為0.05%。需要說(shuō)明的是,yb2o3在近紅外區(qū)域具有吸收性,因此在利用近紅外區(qū)域的光線的情況下,優(yōu)選不導(dǎo)入yb2o3。
需要說(shuō)明的是,從有效提高折射率的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選對(duì)gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3這樣的稀土元素進(jìn)行適度的導(dǎo)入。因此,本發(fā)明的光學(xué)玻璃含有選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意1種以上。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入這些成分,存在下述傾向:玻璃的熱穩(wěn)定性存在惡化的傾向、并且顯著損害低色散性。因此gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量re1=[gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3]的上限優(yōu)選為11%,進(jìn)一步以9.0%、8.5%、8.0%的順序優(yōu)選。另外,總含量re1的下限優(yōu)選為0.5%,進(jìn)一步以0.7%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,與導(dǎo)入單一的稀土元素相比,提高導(dǎo)入2種以上的稀土元素,有時(shí)可以改善玻璃的熱穩(wěn)定性。因此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,優(yōu)選含有選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意2種以上的稀土元素。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,從使上述質(zhì)量比α1為規(guī)定范圍同時(shí)確保玻璃的熱穩(wěn)定性、有效提高折射率的觀點(diǎn)出發(fā),使p2o5、b2o3以及al2o3的總含量相對(duì)于稀土元素的總含量re1的比例:質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/re1]為4.80以上。質(zhì)量比β1的下限為4.80,進(jìn)一步以4.90、4.95、5.00、5.05、5.10的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,后述的本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃中,稀土元素的總含量re1最少的試料35a包含1.12質(zhì)量%的gd2o3(分子量:362),質(zhì)量比β1的值為37.73。一般而言,容易將某種稀土元素取代為其它稀土元素。質(zhì)量比β1是表示p2o5+b2o3+al2o3與re1之間的相對(duì)關(guān)系的值,因此,選擇y2o3等較輕的稀土元素作為re1的情況下,β1的值相對(duì)變大。例如,將試料35a的gd2o3取代為分子量小的y2o3(分子量:225.8)時(shí),質(zhì)量比β1的值為60左右。從這種觀點(diǎn)考慮,質(zhì)量比β1的上限優(yōu)選為65,進(jìn)一步以60、50、40、30、20、15、12、10、8的順序優(yōu)選。
本發(fā)明中,從得到所期望的光學(xué)特性并且提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),質(zhì)量比α1和質(zhì)量比β1存在密切的關(guān)系。以下進(jìn)行其說(shuō)明。
稀土元素雖然了有效提升玻璃的折射率,但有可能因過(guò)剩的導(dǎo)入而損害熱穩(wěn)定性,因此在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,優(yōu)先考慮了提高玻璃的熱穩(wěn)定性,而使稀土元素的總含量re1較少。具體而言,抑制作為質(zhì)量比β1的分母的稀土元素的總含量re1,從而按照質(zhì)量比β1為4.80以上的方式進(jìn)行成分調(diào)整,從而改善熱穩(wěn)定性。
另一方面,通過(guò)將質(zhì)量比β1限定為規(guī)定范圍,改善玻璃的熱穩(wěn)定性,但與稀土元素的總含量re1減少相對(duì)應(yīng),折射率會(huì)降低。于是,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,通過(guò)使bao的導(dǎo)入量較多,有效地體現(xiàn)bao的作用而實(shí)現(xiàn)折射率的提高。但是,若bao相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的導(dǎo)入量過(guò)多,則反而會(huì)使熱穩(wěn)定性受損,由此在本發(fā)明中,限定質(zhì)量比α1的上限(質(zhì)量比α1為3.0以下)。
如此,通過(guò)按照質(zhì)量比α1和質(zhì)量比β1為規(guī)定范圍內(nèi)的方式對(duì)玻璃組成進(jìn)行調(diào)整,可以得到所期望的光學(xué)特性,同時(shí)提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
sio2是對(duì)于維持低色散性同時(shí)提高化學(xué)耐久性而有效的成分。但是,若其導(dǎo)入量過(guò)多,則存在下述傾向:玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度升高,并且折射率下降。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,sio2的含量的上限優(yōu)選為3%,更優(yōu)選為2%,進(jìn)一步優(yōu)選為1%、更進(jìn)一步優(yōu)選為0.5%。需要說(shuō)明的是,sio2與p2o5、b2o3、al2o3同為網(wǎng)絡(luò)成分,但在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中可以不必須導(dǎo)入sio2。
li2o是對(duì)于降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度、以及低色散化而有效的成分。尤其是,為了玻璃的低色散化,使p2o5、b2o3以及l(fā)i2o共存是非常有效的。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入li2o,則玻璃的化學(xué)耐久性(耐候性、耐堿性等)惡化,折射率也存在急劇下降的傾向。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,li2o的含量的上限優(yōu)選為6%,進(jìn)一步以5%、4%、3%、2%、1.8%、1.5%的順序優(yōu)選。另外,li2o的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.3%、0.5%、1.0%、1.3%的順序越小越為優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,使用再加熱壓制成型法制作光學(xué)元件的情況下,可以實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入li2o。
na2o和k2o均是為了提高玻璃的耐失透性、降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度、弛垂溫度、液相溫度、改善玻璃的熔融性而導(dǎo)入的任意成分。適當(dāng)量的na2o和k2o的導(dǎo)入可改善玻璃的穩(wěn)定性,并牽涉液相溫度和轉(zhuǎn)變溫度的降低,但若過(guò)剩地導(dǎo)入,則化學(xué)耐久性顯著惡化,折射率也存在下降的傾向。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,na2o的含量的上限優(yōu)選為5%,進(jìn)一步以3%、2%、1.5%的順序優(yōu)選。另外,k2o的含量的上限優(yōu)選為3%,進(jìn)一步以2%、1%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入na2o和k2o。
若li2o、na2o和k2o的總含量過(guò)少,則玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度上升,并且熔融性惡化。因此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,li2o、na2o以及k2o的總含量r21=[li2o+na2o+k2o]的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以7%、5%、3%、2%、1.8%、1.5%的順序優(yōu)選。另外,總含量r21的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.1%、0.5%、1.0%的順序越小越為優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,使用再加熱壓制成型法制作光學(xué)元件的情況下,li2o、na2o以及k2o的總含量r21優(yōu)選為2.0%以下、再優(yōu)選為1.0%以下、更優(yōu)選為0.5%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為0.3%以下、更進(jìn)一步優(yōu)選為0.1%以下、特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,作為堿金屬氧化物的cs2o的導(dǎo)入并非一定是必要的,從原料成本的方面考慮是不利的,因此寧可不需要。另外,cs2o會(huì)降低折射率、顯著損害耐候性,因此優(yōu)選不導(dǎo)入cs2o。
需要說(shuō)明的是,從兼具玻璃的熔融性和熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),p2o5含量相對(duì)于堿金屬氧化物的總含量r21的比例:質(zhì)量比[p2o5/r21]的上限優(yōu)選為120,進(jìn)一步以110、100、90的順序優(yōu)選。另外,質(zhì)量比[p2o5/r21]的下限優(yōu)選為7,進(jìn)一步以10、15、17、20的順序優(yōu)選。
另外,從降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷的觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選實(shí)質(zhì)不含有pb、as、cd、u、th、tl。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,可以含有鹵素即f、cl、br、i作為任意成分。其含量可以以陰離子的質(zhì)量分率(例如[f/(o+f)])表示。f的含量的上限優(yōu)選為8%,進(jìn)一步以5%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%的順序優(yōu)選。另外,cl、br、i的含量的上限分別優(yōu)選為5%,進(jìn)一步以3%、2%、1%、0.5%、0.1%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,在玻璃中含有鹵素的情況下,為了抑制玻璃的揮發(fā),優(yōu)選使玻璃中的b2o3的上限為8%,進(jìn)一步以5%、3%、1%的順序優(yōu)選,最優(yōu)選實(shí)質(zhì)不含有。但是,以1%以下的少量添加鹵素時(shí)不受此限。特別是,為了抑制成分從玻璃的揮發(fā)而提高玻璃的均質(zhì)性,優(yōu)選實(shí)質(zhì)不含有鹵素。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,可以含有由wo3、tio2、bi2o3和nb2o5構(gòu)成的易還原成分作為任意成分。這些易還原成分是為了提高折射率而有效的成分。然而,w、ti、bi、nb會(huì)使玻璃的阿貝值(vd)顯著減少。于是,上述易還原成分的含量的上限優(yōu)選為4%,進(jìn)一步以3%、2%、1%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入上述易還原成分。
如上所述的本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選基本由選自p2o5、b2o3、sio2、al2o3、li2o、na2o、k2o、mgo、cao、zno、sro、bao、gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的成分構(gòu)成。這些成分的總含量[p2o5+b2o3+sio2+al2o3+li2o+na2o+k2o+mgo+cao+zno+sro+bao+gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3]優(yōu)選為95%以上、進(jìn)一步優(yōu)選為98%以上、更優(yōu)選為99%以上、更進(jìn)一步優(yōu)選為100%。
需要說(shuō)明的是,本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選基本由上述成分構(gòu)成,但在不妨礙本發(fā)明的作用効果的范圍,也能夠?qū)肫渌煞帧A硗?,本發(fā)明中,并非排除不可避免的雜質(zhì)的含有。
需要說(shuō)明的是,“實(shí)質(zhì)不含有”是指,可以將含量小于0.2質(zhì)量%作為基準(zhǔn)。實(shí)質(zhì)不含有的成分或添加劑優(yōu)選不含有于玻璃中,因此其含量?jī)?yōu)選小于0.1質(zhì)量%、更優(yōu)選為小于0.08質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.05質(zhì)量%、更進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.01質(zhì)量%、再更進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.005質(zhì)量%。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃由上述成分構(gòu)成且總量為100質(zhì)量%時(shí),可以以外加方式導(dǎo)入4質(zhì)量%以?xún)?nèi)的sb2o3、sno2、ceo2等澄清劑。sb2o3的含量的上限優(yōu)選為4質(zhì)量%,進(jìn)一步以3質(zhì)量%、2質(zhì)量%、1質(zhì)量%、0.5質(zhì)量%、0.1質(zhì)量%的順序優(yōu)選。另外,sb2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以、0.01質(zhì)量%、0.02質(zhì)量%、0.04質(zhì)量%的順序優(yōu)選。另外,sno2、ceo2有可能使玻璃的透過(guò)率惡化,因此優(yōu)選1質(zhì)量%以下的導(dǎo)入,特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入。
<光學(xué)玻璃的光學(xué)特性(折射率、阿貝值)>
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的折射率nd的上限為1.680,進(jìn)一步以1.670、1.665、1.660的順序優(yōu)選。另外,折射率nd的下限為1.625,進(jìn)一步以1.630、1.635的順序優(yōu)選。
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的阿貝值vd的上限為65,進(jìn)一步以63、62.5的順序優(yōu)選。另外,阿貝值vd的下限為58,進(jìn)一步以59、60的順序優(yōu)選。
使用由這種高折射率/低分散的光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件、構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng),從而能夠進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的小型化、高功能化、色差的改善。
<光學(xué)玻璃的熱穩(wěn)定性>
玻璃的熱穩(wěn)定性存在對(duì)玻璃熔液進(jìn)行成型時(shí)的耐失透性和對(duì)暫時(shí)固化的玻璃進(jìn)行再加熱時(shí)的耐失透性。對(duì)玻璃熔液進(jìn)行成型時(shí)的耐失透性將液相溫度作為基準(zhǔn),液相溫度越低則具有越優(yōu)異的耐失透性。對(duì)于液相溫度高的玻璃,為了防止失透,必須將玻璃熔液的溫度保持在高溫,由此有時(shí)會(huì)導(dǎo)致玻璃成分的揮發(fā)引起的品質(zhì)的惡化或生產(chǎn)率的下降。因此,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的液相溫度優(yōu)選為1350℃以下、更優(yōu)選為1300℃以下、進(jìn)一步優(yōu)選為1250℃以下、更進(jìn)一步優(yōu)選為1200℃以下、再更進(jìn)一步優(yōu)選為1100℃以下。
另一方面,關(guān)于對(duì)暫時(shí)固化的玻璃進(jìn)行再加熱時(shí)的耐失透性,結(jié)晶化峰值溫度tc和玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg的溫度差(tc-tg)越大則耐失透性越優(yōu)異。例如,在再加熱壓制成型法中,需要在高于溫度tg的溫度對(duì)光學(xué)玻璃原材料進(jìn)行加熱而使其軟化為適度的粘度(104~106dpa·s左右)。但是,若加熱后的玻璃原材料的溫度達(dá)到溫度tc,則產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)晶,因此溫度差(tc-tg)小的玻璃在進(jìn)行再加熱壓制成型方面是不利的。與此相對(duì),溫度差(tc-tg)大的玻璃在低于溫度tc的溫度容易軟化,因此能夠在玻璃不失透的狀態(tài)下進(jìn)行再加熱壓制成型。
需要說(shuō)明的是,一般而言、玻璃的“軟化點(diǎn)(softeningpoint)”是玻璃因自重而開(kāi)始顯著變形的溫度,為相當(dāng)于約107.6dpa·s的粘度的溫度。另一方面,在再加熱壓制成型法中,“玻璃軟化的溫度tp”(以下有時(shí)僅稱(chēng)為“玻璃軟化的溫度”、“tp”或“溫度tp”。)為高于“軟化點(diǎn)”的溫度,為玻璃的粘度相當(dāng)于104~106dpa·s的粘度的溫度。需要說(shuō)明的是,相當(dāng)于104~106dpa·s的溫度可以通過(guò)粘性曲線毫無(wú)疑義地求出。
關(guān)于作為玻璃的熱穩(wěn)定性的指標(biāo)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg、結(jié)晶化峰值溫度tc以及伴隨玻璃轉(zhuǎn)變的吸熱峰值溫度tk(以下有時(shí)僅稱(chēng)為“吸熱峰值溫度”、“tk”或“溫度tk”。)、結(jié)晶化起始溫度tx(以下有時(shí)僅稱(chēng)為“結(jié)晶化起始溫度”、“tx”或“溫度tx”。),參照?qǐng)D1進(jìn)行說(shuō)明。
圖1為示出光學(xué)玻璃(磷酸鹽光學(xué)玻璃)的差示掃描熱量曲線的示意圖。圖1中的橫軸表示溫度、縱軸表示與玻璃的放熱吸熱對(duì)應(yīng)的差示熱量。玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg、伴隨玻璃轉(zhuǎn)變的吸熱峰值溫度tk、結(jié)晶化起始溫度tx以及結(jié)晶化峰值溫度tc均利用差示掃描熱量計(jì)[dsc(differentialscanningcalorimetry)]來(lái)測(cè)定。
本發(fā)明所指的伴隨玻璃轉(zhuǎn)變的吸熱峰值溫度tk是指,在tg~(tg+100℃)程度附近產(chǎn)生的吸熱反應(yīng)的峰值的溫度。結(jié)晶化峰值溫度tc是指,在將玻璃粉末化以10℃/分鐘的升溫速度從室溫到規(guī)定溫度進(jìn)行差示掃描熱量測(cè)定時(shí),示出溫度最低的結(jié)晶化放熱峰值的溫度。另外,結(jié)晶化起始溫度tx是指,結(jié)晶化峰的低溫側(cè)的提升溫度。
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg優(yōu)選為如下的范圍內(nèi)。即、tg的上限優(yōu)選為650℃,進(jìn)一步以630℃、620℃、610℃、600℃、590℃的順序優(yōu)選。另外,tg的下限沒(méi)有特別限定,但優(yōu)選為420℃,進(jìn)一步以440℃、460℃、480℃、500℃、530℃、560℃的順序優(yōu)選。
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的結(jié)晶化峰值溫度tc優(yōu)選為如下的范圍內(nèi)。即、tc的下限優(yōu)選為650℃,進(jìn)一步以670℃、680℃、690℃、700℃的順序優(yōu)選。另外,tc的上限優(yōu)選為820℃,進(jìn)一步以810℃、800℃、790℃的順序優(yōu)選。
通常,在壓制成型法中,對(duì)玻璃原材料進(jìn)行加熱,從而調(diào)整為適于壓制成型的粘度。特別是對(duì)于再加熱壓制成型法而言,與精密壓制成型法相比,以更短的時(shí)間進(jìn)行玻璃的變形,因此為了能夠進(jìn)行良好的壓制成型,通常在較高的溫度下進(jìn)行再加熱,充分降低玻璃的粘度。
短時(shí)間的壓制成型的情況下,若加熱溫度不充分且玻璃的粘度高,則因壓制時(shí)的壓力會(huì)在成型品產(chǎn)生破裂,并且有時(shí)發(fā)生因變形量的不足導(dǎo)致的形狀不良,良品率有可能下降。因此,為了進(jìn)行良好的壓制成型,尤其是在再加熱壓制成型法中,需要對(duì)玻璃原材料進(jìn)行充分加熱,調(diào)整為適度的溫度(玻璃粘度相當(dāng)于104~106dpa·s的溫度)。
另一方面,若在對(duì)玻璃進(jìn)行加熱時(shí)加熱至高于玻璃的結(jié)晶化峰值溫度tc的溫度,則壓制成型后的玻璃成型品發(fā)生結(jié)晶(內(nèi)部結(jié)晶和表面結(jié)晶),有可能成為不良品。因此,在對(duì)玻璃原材料進(jìn)行加熱時(shí),需要在為適于壓制成型的粘度的溫度、且低于溫度tc的溫度下進(jìn)行。
但是,對(duì)于在再加熱壓制成型法中容易結(jié)晶化的玻璃而言,多數(shù)情況下,tg和tc的溫度差小,若加熱至為適于壓制成型的粘度的溫度,則有時(shí)會(huì)超過(guò)溫度tc。
因此,溫度tc和溫度tg的溫度差(tc-tg)越大則越難以發(fā)生玻璃的結(jié)晶化。如后述的實(shí)施例所示,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的tc-tg均為150℃以上,不會(huì)發(fā)生再加熱導(dǎo)致的內(nèi)部結(jié)晶,熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異。即,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,溫度tc與溫度tg相比處于足夠高的溫度,因此,在再加熱壓制成型時(shí),玻璃原材料在低于結(jié)晶化峰值溫度tc的溫度下軟化,不會(huì)發(fā)生結(jié)晶。
換而言之,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的結(jié)晶化峰值溫度tc相比于玻璃軟化的溫度tp足夠高。如后述的實(shí)施例所示,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的任一試料均未產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)晶。因此,只要使用本發(fā)明的光學(xué)玻璃,就能夠良好地進(jìn)行苛刻的再加熱條件下的再加熱壓制成型。
進(jìn)一步,若觀察溫度差(tc-tg)和溫度差(tc-tp)的關(guān)系,則溫度tp高于溫度tg,因此溫度差(tc-tg)大于溫度差(tc-tp),這些溫度差均是越大越為優(yōu)選。本發(fā)明的光學(xué)玻璃通過(guò)為上述的玻璃組成,適度地確保了溫度差(tc-tg)、提高了熱穩(wěn)定性,同時(shí)增大了溫度差(tc-tg),從而改善了再加熱壓制成型的生產(chǎn)率(例如容易進(jìn)行溫度控制)。
需要說(shuō)明的是,對(duì)于本發(fā)明的光學(xué)玻璃而言,溫度tc和溫度tg的溫度差(tc-tg)優(yōu)選為150℃以上、更優(yōu)選為160℃以上、進(jìn)一步優(yōu)選為180℃以上、特別優(yōu)選為200℃以上。
另外,溫度tc和溫度tp的溫度差(tc-tp)優(yōu)選為1℃以上,進(jìn)一步,溫度差(tc-tp)優(yōu)選為10℃以上、進(jìn)一步優(yōu)選為20℃以上、更優(yōu)選為30℃以上、更進(jìn)一步優(yōu)選為50℃以上、再更進(jìn)一步優(yōu)選為70℃以上。
對(duì)于本發(fā)明的光學(xué)玻璃而言,在再加熱壓制成型法中,在低于結(jié)晶化峰值溫度tc的溫度充分軟化,因此可以有效防止內(nèi)部結(jié)晶的發(fā)生,該再加熱壓制成型法中,在高于tg的溫度對(duì)玻璃原材料進(jìn)行加熱而使玻璃原材料軟化為適度的粘度(104~106dpa·s左右)。另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異,因此適用于難以進(jìn)行精密的溫度控制的、在開(kāi)放的大氣中的再加熱壓制成型法。
需要說(shuō)明的是,由差示掃描熱量計(jì)(dsc)得到的玻璃的熱穩(wěn)定性也可以通過(guò)結(jié)晶化的峰值強(qiáng)度⊿評(píng)價(jià)。具體而言,結(jié)晶化的放熱峰越小,則玻璃變化至結(jié)晶的傾向越小,因此玻璃的熱穩(wěn)定性越高,對(duì)于本發(fā)明的玻璃而言是優(yōu)選的。對(duì)于結(jié)晶化的峰值強(qiáng)度⊿而言,考慮到裝置靈敏度,將該tk和tg的熱量差的絕對(duì)值設(shè)為a、將tx和tc的熱量差的絕對(duì)值設(shè)為b時(shí),能夠按照以a為基準(zhǔn)的b的倍率、即峰值強(qiáng)度⊿=b/a(倍)這樣的相對(duì)值的方式表示。需要說(shuō)明的是,結(jié)晶化峰的高度也可以由峰值溫度處的熱量和差示掃描熱量計(jì)的基線(baseline)的差分來(lái)計(jì)算,但在該情況下,依賴(lài)于基線的描繪方式,因此在本申請(qǐng)實(shí)施方式中,利用前者的方法算出了結(jié)晶化的峰值強(qiáng)度⊿。
越是熱穩(wěn)定性高、難以產(chǎn)生結(jié)晶化的玻璃,玻璃轉(zhuǎn)變至結(jié)晶時(shí)的放熱越小,因此峰值強(qiáng)度⊿越小。因此,峰值強(qiáng)度⊿優(yōu)選為10以下、更優(yōu)選為8以下、進(jìn)一步優(yōu)選為6以下、更進(jìn)一步優(yōu)選為4以下、再更進(jìn)一步優(yōu)選為2以下、又再更進(jìn)一步優(yōu)選為1以下。最優(yōu)選的玻璃中,未觀測(cè)到結(jié)晶化峰,無(wú)法定義峰值強(qiáng)度。需要說(shuō)明的是,即使為峰值強(qiáng)度⊿較小的情況下,只要溫度tc和溫度tg的溫度差[tc-tg]為150℃以上,則即使使玻璃為更高的溫度而使粘性下降也不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶化,因此再加熱壓制成型中的結(jié)晶化難以發(fā)生。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的耐候性?xún)?yōu)異。玻璃的耐候性可以以霧度值(haze)作為指標(biāo)表示。霧度值是指,在高溫高濕度的環(huán)境下將玻璃保持規(guī)定時(shí)間時(shí)的玻璃的模糊程度。具體而言,霧度值以%表示在使白色光垂直透射經(jīng)雙面光學(xué)研磨的玻璃平板的研磨面時(shí)散射光強(qiáng)度相對(duì)于全透射光強(qiáng)之比、即“散射光強(qiáng)度/透射光強(qiáng)度”。本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選為10以下的霧度值、更優(yōu)選為5以下的霧度值、進(jìn)一步優(yōu)選為2以下的霧度值、更進(jìn)一步優(yōu)選為霧度值小于1。霧度值大的玻璃為所謂的化學(xué)耐久性低的玻璃,這種玻璃容易因附著于玻璃的水滴或水蒸氣以及使用環(huán)境中的各種化學(xué)成分而使玻璃受到侵蝕,并且容易在玻璃表面生成反應(yīng)物。相反,如本發(fā)明的光學(xué)玻璃這樣霧度值小的玻璃是化學(xué)耐久性(耐候性)高的玻璃。
(第2實(shí)施方式)
本實(shí)施方式中,作為本發(fā)明的第2觀點(diǎn),基于以陽(yáng)離子%表示的各成分的含有比例對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃進(jìn)行說(shuō)明。在第2實(shí)施方式中,只要沒(méi)有特別說(shuō)明,各含量以陽(yáng)離子%表示。
第2實(shí)施方式中,陽(yáng)離子%以摩爾百分率表示個(gè)別的陽(yáng)離子相對(duì)于玻璃中含有的全部陽(yáng)離子的比例。另外,第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃為氧化物玻璃,因此陰離子主要為氧(o2-),但一部分也可以取代為氧以外的陰離子(例如鹵素)。
光學(xué)玻璃
第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃為p5+、b3+以及al3+的總含量[p5++b3++al3+]為65%以下的氧化物玻璃,其特征在于,含有ba2+、選自mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的任意1種以上、和選自gd3+、y3+、la3+以及yb3+的任意1種以上,p5+的含量相對(duì)于b3+的含量的陽(yáng)離子比[p5+/b3+]為超過(guò)1~10.0,ba2+的含量相對(duì)于mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的陽(yáng)離子比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]為1.50以下,p5+、b3+以及al3+的總含量相對(duì)于gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量的陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/(gd3++y3++la3++yb3+)]為14.0以上,折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
一般而言,構(gòu)成玻璃的成分可以大致區(qū)分為形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成分、和控制玻璃的特性的修飾成分。其中的網(wǎng)絡(luò)成分主要有助于玻璃的穩(wěn)定性(例如結(jié)構(gòu)方面的穩(wěn)定性或熱穩(wěn)定性、玻璃的熔融性)。因此,從得到穩(wěn)定的玻璃的觀點(diǎn)出發(fā),期望使玻璃中的網(wǎng)絡(luò)成分的比例較多。
另一方面,修飾成分主要有助于玻璃的功能性(例如折射率/色散性等光學(xué)特性或耐候性等化學(xué)耐久性)。因此,期望根據(jù)玻璃所要求的功能和特性適宜地選擇、調(diào)節(jié)修飾成分的種類(lèi)和其添加量從而進(jìn)行添加。但是,若玻璃中的修飾成分的比例增加,結(jié)果會(huì)使網(wǎng)絡(luò)成分的比例下降,因此有可能導(dǎo)致作為玻璃的穩(wěn)定性下降。另外,即使修飾成分從特性提高的觀點(diǎn)出發(fā)是有效的,但存在少量添加會(huì)使玻璃的穩(wěn)定性顯著下降的物質(zhì)。
如此,網(wǎng)絡(luò)成分和修飾成分的平衡會(huì)較大地影響玻璃的穩(wěn)定性和功能性。
以往,磷酸鹽玻璃因示出了高折射率和低色散性而期待作為光學(xué)透鏡等光學(xué)元件的利用,但耐候性低,無(wú)法用作壓制成型用玻璃。為了解決這種不良情況,在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的參考例1中,添加ba2+作為修飾成分、并使玻璃中的ba2+的比例較多,從而在確保了高折射率(折射率nd為1.625以上)的同時(shí)提高了耐候性。另外,專(zhuān)利文獻(xiàn)2所述的發(fā)明中,大量導(dǎo)入了ba2+和zn2+作為修飾成分,從而可以確保較高的折射率、并提高耐候性。
但是,這種光學(xué)玻璃提高了耐候性,適合作為精密壓制成型用玻璃,但是變得容易產(chǎn)生因大量導(dǎo)入的修飾成分(例如ba2+)所導(dǎo)致的結(jié)晶化,存在玻璃的熱穩(wěn)定性惡化的問(wèn)題。因此,即使為暫時(shí)良好固化的玻璃,若再次在苛刻的條件下使其軟化,則有時(shí)在冷卻后的玻璃中產(chǎn)生結(jié)晶,這種玻璃不適合于再加熱壓制成型法這樣的光學(xué)元件的制法。
特別是,光學(xué)玻璃中的網(wǎng)絡(luò)成分(例如p5+等)的比例降低、修飾成分(例如提高耐候性的成分或提高折射率的成分等)的比例增加時(shí),玻璃的熱穩(wěn)定性存在惡化的傾向。因此,發(fā)生因再加熱壓制成型中的再加熱導(dǎo)致的玻璃的結(jié)晶化,難以得到耐候性和熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的高折射率磷酸鹽玻璃。這種問(wèn)題在欲得到較高的折射率(折射率nd為1.625以上、進(jìn)一步為1.630以上)時(shí)明顯地表現(xiàn)出來(lái)。
于是,本發(fā)明人為了解決如上所述的問(wèn)題反復(fù)進(jìn)行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),即使為增加玻璃中的修飾成分的比例、減少網(wǎng)絡(luò)成分的比例的情況下(p5+、b3+和al3+的總含量[p5++b3++al3+]為65%以下),通過(guò)平衡良好地混配ba2+和其它二價(jià)成分,可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性,由此完成了本發(fā)明。
即,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的特征之一在于,在包含ba2+的同時(shí),包含選自mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的任意1種以上,使ba2+的含量相對(duì)于、mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的質(zhì)量比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]為1.50以下。
通過(guò)使陽(yáng)離子比α2為上述范圍,可以抑制特定的修飾成分(ba2+)相對(duì)于其它修飾成分過(guò)剩導(dǎo)入,因此可以防止因特定的修飾成分導(dǎo)致的結(jié)晶的發(fā)生。因此,可以確保玻璃的熱穩(wěn)定性。
根據(jù)這種本發(fā)明的光學(xué)玻璃,在難以進(jìn)行精密的溫度控制的、大氣氣氛下所進(jìn)行的再加熱壓制成型中,可以有效地防止玻璃的內(nèi)部結(jié)晶的發(fā)生。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃的特征之一在于,為了維持熱穩(wěn)定性、同時(shí)有效提高折射率(nd)并實(shí)現(xiàn)低色散化,含有選自gd3+、y3+、la3+以及yb3+的任意1種以上的稀土元素,并且,使p5+、b3+以及al3+的總含量相對(duì)于gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量的陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/(gd3++y3++la3++yb3+)]為14.0以上。
通過(guò)使網(wǎng)絡(luò)成分(p5+、b3+以及al3+)的總含量相對(duì)于上述稀土元素(gd3+、y3+、la3+以及yb3+)的總含量的比率(陽(yáng)離子比β2)為上述范圍,適度地保持網(wǎng)絡(luò)成分與上述稀土元素的總含量的平衡,可以提高玻璃的折射率、增大阿貝值,并且可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
這種第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃特別適合于使用再加熱壓制成型法來(lái)制作高折射率的光學(xué)元件的情況。
需要說(shuō)明的是,第2實(shí)施方式中的光學(xué)玻璃為包含2種以上的金屬氧化物的玻璃組合物,不論形態(tài)(塊狀、板狀、球狀等)和用途(光學(xué)元件用原材料、光學(xué)元件等),總稱(chēng)為光學(xué)玻璃。
<玻璃組成>
接著,對(duì)第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃的玻璃組成進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。玻璃的構(gòu)成成分的含有率例如可以通過(guò)icp-aes(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、inductivelycoupledplasma-atomicemissionspectrometry)等方法測(cè)定。
需要說(shuō)明的是,基于icp-aes分析分別對(duì)各元素進(jìn)行定量分析而求出的分析值(例如原子%表述)有時(shí)包含分析值的±5%左右的測(cè)定誤差。另外,基于上述分析值,可以換算為氧化物表述的值,另外,可以將玻璃中的陽(yáng)離子成分換算為陽(yáng)離子%表述的值,其換算方法在之后敘述。
另外,在第2實(shí)施方式中,構(gòu)成成分的含量為0%、或不含有、或未導(dǎo)入意味著實(shí)質(zhì)不含有該該構(gòu)成成分,是指該構(gòu)成成分的含量為雜質(zhì)等級(jí)程度以下。
p5+為形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成分,其是使玻璃具有能夠進(jìn)行制造的熱穩(wěn)定性的必要成分。但是,若過(guò)剩地含有p5+,則存在以下傾向:玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度、玻璃的熔融溫度上升、并且折射率和耐候性下降。另一方面,若p5+的含量過(guò)少,則存在以下傾向:玻璃的阿貝值(vd)減少而使低色散性受損,并且玻璃的失透傾向變強(qiáng),玻璃變得不穩(wěn)定。由此,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,p5+的含量的上限優(yōu)選為50%,進(jìn)一步以45%、42%、40%、39%、38%的順序優(yōu)選。另外,p5+的含量的下限優(yōu)選為20%,進(jìn)一步以25%、27%、30%、32%、34%的順序優(yōu)選。
b3+為對(duì)于玻璃的熔融性的提高和玻璃的均質(zhì)化非常有效的成分,同時(shí)其是在玻璃的耐失透性和耐候性的提高以及提高折射率、促進(jìn)低色散化方面有效的成分。但是,若過(guò)剩導(dǎo)入b3+,則有可能產(chǎn)生玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度的上升、耐失透性的惡化、低色散性的損失。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,b3+的含量的上限優(yōu)選為25%,進(jìn)一步以22%、20%、18%、17%、16%的順序優(yōu)選。另外,若b3+的導(dǎo)入量過(guò)少,則玻璃的熔解性和耐失透性下降。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,b3+的含量的下限優(yōu)選為1%,進(jìn)一步以2.0%、3.0%、5.0%、8.0%、10%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,b3+與p5+一同形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu),因此從玻璃的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選含有b3+作為必要成分。
al3+為形成玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成分,為了提高玻璃的耐候性作為有效成分被使用。但是,若其導(dǎo)入量過(guò)剩,則有可能導(dǎo)致玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度變高,玻璃的穩(wěn)定性和熔融性惡化、折射率也下降。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,al3+的含量的上限優(yōu)選為13%,進(jìn)一步以10%、8%、7%,6%的順序優(yōu)選。另外,al3+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.1%、0.5%、1.0%、2.0%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,若p5+、b3+以及al3+的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]超過(guò)65%,則有可能產(chǎn)生折射率的下降、玻璃的熔融溫度的上升、以及玻璃的揮發(fā)導(dǎo)致的品質(zhì)惡化。另一方面,若這些成分的總含量過(guò)少,則耐失透性惡化,難以進(jìn)行玻璃化,除此之外,有可能損害低色散性。在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,總含量[p5++b3++al3+]的上限為65%,進(jìn)一步以60%、58%、57%、56%的順序優(yōu)選??偤縖p5++b3++al3+]的下限優(yōu)選為40%,進(jìn)一步以45%、47%、49%、50%的順序優(yōu)選。
另外,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,從兼具向玻璃賦予低色散性和提高熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),使p5+的含量相對(duì)于b3+的含量的比例:陽(yáng)離子比[p5+/b3+]為超過(guò)1~10.0。另外,陽(yáng)離子比[p5+/b3+]的優(yōu)選的上限為8.0,進(jìn)一步以6.0、5.0、4.5、4.0、3.7的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比[p5+/b3+]的優(yōu)選的下限為1.2,進(jìn)一步以1.5、2.0的順序優(yōu)選。如此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,使對(duì)于玻璃的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的形成起支配作用的p5+和b3+的比例平衡,從而可以達(dá)成低色散化、同時(shí)得到優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
ba2+是通過(guò)適量的導(dǎo)入而為了提高玻璃的折射率、提高耐候性非常有效的必要成分。但是,若其導(dǎo)入量過(guò)多,則存在以下傾向:玻璃的熱穩(wěn)定性顯著受損,另外,玻璃轉(zhuǎn)變溫度上升,并且損害低色散性。另一方面,若其導(dǎo)入量過(guò)少,則無(wú)法得到所期望的折射率,進(jìn)一步會(huì)使耐候性惡化。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,ba2+為必要成分,其含量的上限優(yōu)選為30%,進(jìn)一步以27%、25%、22%、20%、19%、18%的順序優(yōu)選。另外,ba2+的含量的下限優(yōu)選為5.0%,進(jìn)一步以8.0%、10%、12%、14%的順序優(yōu)選。
另外,從提高玻璃的熱穩(wěn)定性以及耐候性的觀點(diǎn)出發(fā),ba2+和p5+的總含量[ba2++p5+]的上限優(yōu)選為65%,進(jìn)一步以60%、58%、56%的順序優(yōu)選。另外,總含量[ba2++p5+]的下限優(yōu)選為40%,進(jìn)一步以42%、45%、48%、50%的順序優(yōu)選。
進(jìn)一步,從使玻璃低色散化、且提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),b3+的含量相對(duì)于ba2+的含量的比例:陽(yáng)離子比[ba2+/b3+]的上限優(yōu)選為3.0,進(jìn)一步以2.5、2.0、1.8、1.7的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比[ba2+/b3+]的下限優(yōu)選為0.5,進(jìn)一步以0.6、0.8、1.0的順序優(yōu)選。
mg2+是為了使玻璃兼具高耐候性和低色散性而導(dǎo)入的成分。通過(guò)少量的mg2+的導(dǎo)入,具有降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度或液相溫度的效果。但是,若大量導(dǎo)入,則玻璃的熱穩(wěn)定性顯著惡化,液相溫度反而升高。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,mg2+的含量的上限優(yōu)選為20%,進(jìn)一步以15%、12%、10%、9%的順序優(yōu)選。另外,mg2+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的順序優(yōu)選。
ca2+是為了促進(jìn)玻璃的低色散化的同時(shí),改善玻璃的熱穩(wěn)定性且減低液相溫度而導(dǎo)入的成分。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入ca2+,則不僅玻璃的化學(xué)耐久性惡化,玻璃的熱穩(wěn)定性也反而會(huì)下降,折射率也有可能降低。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,ca2+的含量的上限優(yōu)選為22%,進(jìn)一步以18%、15%、12%、11%、10%的順序優(yōu)選。另外,ca2+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以1.0%、3.0%、5.0%、6.0%、7.0%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,從兼具玻璃的低色散化和熱穩(wěn)定性以及耐候性的觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的mg2+和ca2+的總含量[mg2++ca2+]的上限優(yōu)選為30%,進(jìn)一步以27%、25%、22%、20%、18%的順序優(yōu)選。另外,總含量[mg2++ca2+]的下限優(yōu)選為2%,進(jìn)一步以3.0%、5.0%、8.0%、10%的順序優(yōu)選。
sr2+為不損害玻璃的低色散性而提高玻璃的折射率的有效成分。另外,作為提高玻璃的耐候性的成分也是有効的。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入sr2+,則存在以下傾向:液相溫度上升,玻璃的熱穩(wěn)定性惡化。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,sr2+的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以8%、5%、4%、3%的順序優(yōu)選。另外,sr2+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的順序優(yōu)選。
zn2+是通過(guò)適度的導(dǎo)入用于提高玻璃的折射率、改善玻璃的熱穩(wěn)定性、降低液相溫度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度的成分。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入zn2+,則低色散性嚴(yán)重受損,并且玻璃的化學(xué)耐久性惡化。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,zn2+的含量的上限優(yōu)選為15%,進(jìn)一步以13%、12%、10%、9%的順序優(yōu)選。另外,zn2+的導(dǎo)入量過(guò)少,則液相溫度和玻璃轉(zhuǎn)變溫度存在變高的傾向。由此,zn2+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%、2.0%、3.0%的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,除了ba2+之外,含有選自mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的1種以上作為二價(jià)成分。此時(shí),從提高玻璃的耐候性、得到所期望的光學(xué)特性的觀點(diǎn)出發(fā),mg2+、ca2+、zn2+、sr2+以及ba2+的總含量r2=[mg2++ca2++zn2++sr2++ba2+]的上限優(yōu)選為53%,進(jìn)一步以50%、47%、45%、43%的順序優(yōu)選。另外,總含量r2的下限優(yōu)選為25%,進(jìn)一步以28%、31%、33%、35%的順序優(yōu)選。
在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,從提高折射率、同時(shí)提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),使ba2+的含量相對(duì)于mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的比例:陽(yáng)離子比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]為1.50以下。另外,陽(yáng)離子比α2的優(yōu)選的上限為1.4,進(jìn)一步以1.2、1.1、1.0的順序優(yōu)選。另外,從提高玻璃的耐候性的觀點(diǎn)出發(fā),陽(yáng)離子比α2優(yōu)選為超過(guò)0,進(jìn)一步,陽(yáng)離子比α2的下限以0.1、0.2、0.3、0.5、0.6的順序優(yōu)選。通過(guò)滿足這種條件,ba2+的含量相對(duì)于其它二價(jià)成分的含量不會(huì)明顯地被過(guò)剩導(dǎo)入,因此可以抑制起因于ba2+的結(jié)晶的析出。因此,通過(guò)如此平衡良好地混配ba2+和其它二價(jià)成分,即使為增加了提高折射率的成分、并減少了形成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的成分的情況,也能夠提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
另外,關(guān)于陽(yáng)離子比α2滿足1.50以下的本發(fā)明的光學(xué)玻璃,結(jié)晶化峰值溫度tc)與玻璃轉(zhuǎn)變溫度tg的溫度差(tc-tg)較大、tc-tg均為150℃以上。通過(guò)將該陽(yáng)離子比α2設(shè)定為上述范圍內(nèi),其結(jié)果,tc-tg變大,將玻璃再軟化時(shí),可以在低于溫度tc的溫度下進(jìn)行軟化,因此玻璃不會(huì)結(jié)晶化,可以提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
進(jìn)一步,從提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),ba2+的含量相對(duì)于mg2+和sr2+的總含量的比例:陽(yáng)離子比[ba2+/(mg2++sr2+)]的上限優(yōu)選為3.0,進(jìn)一步以2.5、2.0、1.8、1.7的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比[ba2+/(mg2++sr2+)]的下限優(yōu)選為0.3,進(jìn)一步以0.5、0.7、0.8的順序優(yōu)選。
另外,從提高玻璃的熱穩(wěn)定性、得到所期望的光學(xué)特性的觀點(diǎn)出發(fā),sr2+和ba2+的總含量相對(duì)于mg2+和ca2+的總含量的比例:陽(yáng)離子比[(sr2++ba2+)/(mg2++ca2+)]的上限優(yōu)選為3.0,進(jìn)一步以2.5、2.0、1.8、1.7的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比[(sr2++ba2+)/(mg2++ca2+)]的下限優(yōu)選為0.3,進(jìn)一步以0.5、0.7、0.8、1.0的順序優(yōu)選。
需要說(shuō)明的是,由mg2+、ca2+、zn2+、sr2+以及ba2+構(gòu)成的二價(jià)成分中,ba2+可有效提高玻璃的折射率以及耐候性,但因過(guò)剩的導(dǎo)入會(huì)顯著損害玻璃的熱穩(wěn)定性。另一方面,zn2+可改善玻璃的熱穩(wěn)定性,但因過(guò)剩的導(dǎo)入會(huì)使低色散性大幅受損。于是,從得到玻璃的熱穩(wěn)定性和所期望的光學(xué)常數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā),zn2+的含量相對(duì)于ba2+的含量的比例:陽(yáng)離子比[zn2+/ba2+]的上限優(yōu)選為0.60,進(jìn)一步以0.55、0.50的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比[zn2+/ba2+]的下限優(yōu)選為0.10,進(jìn)一步以0.15、0.20、0.25的順序優(yōu)選。
gd3+、y3+、la3+以及yb3+均是改善玻璃的耐候性、有助于高折射率化的成分。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入這些成分,則有可能使玻璃的熱穩(wěn)定性或均質(zhì)性惡化,使低色散性顯著受損。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,gd3+的含量的上限的含量的上限優(yōu)選為13%,進(jìn)一步以10%、7%、5%、4%的順序優(yōu)選。另外,gd3+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%、2.0%的順序優(yōu)選。y3+的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以7.0%、5.0%、4.0%、3.0%的順序優(yōu)選。另外,y3+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%的順序優(yōu)選。la3+的含量的上限優(yōu)選為10%,進(jìn)一步以7.0%、5.0%、3.0%、2.0%的順序優(yōu)選。另外,la3+的含量的下限優(yōu)選為0%,更優(yōu)選為0.05%。yb3+的含量的上限優(yōu)選為5.0%,進(jìn)一步以3.0%、2.0%、1.5%、1.0%的順序優(yōu)選。另外,yb3+的含量的下限優(yōu)選為0%,更優(yōu)選為0.05%。需要說(shuō)明的是,yb3+在近紅外區(qū)域具有吸收性,因此在利用近紅外區(qū)域的光線的情況下,優(yōu)選不導(dǎo)入yb3+。
需要說(shuō)明的是,從有效提高折射率的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選對(duì)gd3+、y3+、la3+以及yb3+這樣的稀土元素進(jìn)行適度的導(dǎo)入。因此,本發(fā)明的光學(xué)玻璃含有選自gd3+、y3+、la3+以及yb3+的任意1種以上。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入這些成分,則存在以下傾向:玻璃的熱穩(wěn)定性惡化、并且使低色散性顯著受損。于是,gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量re2=[gd3++y3++la3++yb3+]的上限優(yōu)選為5.0%,進(jìn)一步以4.5%、4.0%、3.5%的順序優(yōu)選。另外,總含量re2的下限優(yōu)選為0.1%,進(jìn)一步以0.2%、0.4%、1.0%、1.5%、2.0%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,與導(dǎo)入單一的稀土元素相比,提高導(dǎo)入2種以上的稀土元素,有時(shí)可以改善玻璃的熱穩(wěn)定性。因此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,優(yōu)選含有選自gd3+、y3+、la3以及yb3+的任意2種以上的稀土元素。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,從上述陽(yáng)離子比α2為規(guī)定范圍同時(shí)確保玻璃的熱穩(wěn)定性、有效提高折射率的觀點(diǎn)出發(fā),使p5+、b3+以及al3+的總含量相對(duì)于稀土元素的總含量re2的比例:陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/re2]為14.0以上。另外,陽(yáng)離子比β2的優(yōu)選的下限為14.1,進(jìn)一步以14.2、14.4、14.6、14.8、15.0的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比β2的上限優(yōu)選為120.0,進(jìn)一步以90.0、70.0、50.0、40.0、30.0、20.0的順序優(yōu)選。
本發(fā)明中,從得到所期望的光學(xué)特性并且提高玻璃的熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),陽(yáng)離子比α2和陽(yáng)離子比β2存在密切的關(guān)系。以下進(jìn)行其說(shuō)明。
稀土元素雖然了有效提升玻璃的折射率,但有可能因過(guò)剩的導(dǎo)入而損害熱穩(wěn)定性,因此在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,優(yōu)先考慮了提高玻璃的熱穩(wěn)定性,而使稀土元素的總含量re2較少。具體而言,抑制作為陽(yáng)離子比β2的分母的稀土元素的總含量re2,從而按照陽(yáng)離子比β2為14.0以上的方式進(jìn)行成分調(diào)整,從而改善熱穩(wěn)定性。
另一方面,通過(guò)將陽(yáng)離子比β2限定為規(guī)定范圍,改善玻璃的熱穩(wěn)定性,但與稀土元素的總含量re2減少相對(duì)應(yīng),折射率會(huì)降低。于是,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,通過(guò)使ba2+的導(dǎo)入量較多,由此有效地體現(xiàn)ba2+的作用而實(shí)現(xiàn)折射率的提高。但是,若ba2+相對(duì)于mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的導(dǎo)入量過(guò)多,則反而會(huì)使熱穩(wěn)定性受損,由此在本發(fā)明中,限定陽(yáng)離子比α2的上限(陽(yáng)離子比α2為1.50以下)。
如此,通過(guò)按照陽(yáng)離子比α2和陽(yáng)離子比β2為規(guī)定范圍內(nèi)的方式對(duì)玻璃組成進(jìn)行調(diào)整,可以得到所期望的光學(xué)特性,同時(shí)提高玻璃的熱穩(wěn)定性。
si4+是對(duì)于維持低色散性同時(shí)提高化學(xué)耐久性而有效的成分。但是,若其導(dǎo)入量過(guò)多,則存在下述傾向:玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度升高,并且折射率下降。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,si4+的含量的上限優(yōu)選為3.0%,進(jìn)一步以2.0%、1.5%、1.0%、0.5%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,si4+與p5+、b3+、al3+同為網(wǎng)絡(luò)成分,但在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中可以不必須導(dǎo)入si4+。
li+是對(duì)于降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度、以及低色散化而有效的成分。尤其是,為了玻璃的低色散化,使p5+、b3+以及l(fā)i+共存是非常有效的。但是,若過(guò)剩地導(dǎo)入li+,則玻璃的化學(xué)耐久性(耐候性、耐堿性等)惡化,折射率也存在急劇下降的傾向。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,li+的含量的上限優(yōu)選為26%,進(jìn)一步以23%、20%、17%、15%、10%、8%、5%、3%的順序優(yōu)選。另外,li+的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.1%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的順序越小越為優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,使用再加熱壓制成型法制作光學(xué)元件的情況下,可以實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入li+。
na+和k+均是為了提高玻璃的耐失透性、降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度、弛垂溫度、液相溫度、改善玻璃的熔融性而導(dǎo)入的任意成分。適當(dāng)量的na+和k+的導(dǎo)入可改善玻璃的穩(wěn)定性,并牽涉液相溫度和轉(zhuǎn)變溫度的降低,但若過(guò)剩地導(dǎo)入,則化學(xué)耐久性顯著惡化,折射率也存在下降的傾向。由此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,na+和k+的含量的上限分別優(yōu)選為8.0%,進(jìn)一步以5.0%、4.0%、3.0%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入na+和k+。
若li+、na+和k+的總含量過(guò)少,則玻璃轉(zhuǎn)變溫度和弛垂溫度上升,并且熔融性惡化。因此,在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,li+、na+和k+的總含量r22=[li++na++k+]的上限優(yōu)選為26%,進(jìn)一步以23%、20%、17%、15%、10%、8%、5%的順序優(yōu)選。另外,總含量r22的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%的順序越小越為優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,使用再加熱壓制成型法制作光學(xué)元件的情況下,li+、na+和k+的總含量r22優(yōu)選為10.0%以下、再優(yōu)選為5.0%以下、更優(yōu)選為3%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為2%以下、更進(jìn)一步優(yōu)選為1%以下、特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入它們。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,作為堿金屬成分的cs+的導(dǎo)入并非一定是必要的,從原料成本的方面考慮是不利的,因此寧可不需要。另外,cs+會(huì)降低折射率、顯著損害耐候性,因此優(yōu)選不導(dǎo)入cs+。
需要說(shuō)明的是,從兼具玻璃的熔融性和熱穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),p5+含量相對(duì)于堿金屬成分的總含量r22的比例:陽(yáng)離子比[p5+/r22]的上限優(yōu)選為50,進(jìn)一步以40、30、25、20、15、10的順序優(yōu)選。另外,陽(yáng)離子比[p5+/r22]的下限優(yōu)選為1.0,進(jìn)一步以1.2、1.5、1.8、2.0的順序優(yōu)選。
另外,從降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷的觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選實(shí)質(zhì)不含有pb、as、cd、u、th、tl。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,可以含有鹵素即f-、cl-、br-、i-作為任意成分。其含量可以以陰離子的陰離子分率(例如[f-/(o2-+f-)])表示。f-的含量的上限優(yōu)選為7%,進(jìn)一步以5%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%的順序優(yōu)選。另外,cl-、br-、i-的含量的上限分別優(yōu)選為5%,進(jìn)一步以3%、2%、1%、0.5%、0.1%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,在玻璃中含有鹵素的情況下,為了抑制玻璃的揮發(fā),優(yōu)選使玻璃中的b3+的上限為15%,進(jìn)一步以10%、5%、3%、1%的順序優(yōu)選,最優(yōu)選實(shí)質(zhì)不含有。但是,以1%以下的少量添加鹵素時(shí)不受此限。特別是,為了抑制成分從玻璃的揮發(fā)而提高玻璃的均質(zhì)性,優(yōu)選實(shí)質(zhì)不含有鹵素。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃中,可以含有由w6+、ti4+、bi3+和nb5+構(gòu)成的易還原成分作為任意成分。這些易還原成分是為了提高折射率而有效的成分。然而,w6+、ti4+、bi3+和nb5+會(huì)使玻璃的阿貝值(vd)顯著減少。于是,上述易還原成分的總含量[w6++ti4++bi3++nb5+]的上限優(yōu)選為4.0%,進(jìn)一步以3.0%、2.0%、1.0%、0.5%的順序優(yōu)選。需要說(shuō)明的是,特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入上述易還原成分。
如上所述的本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選基本由選自p5+、b3+、si4+、al3+、li+、na+、k+、mg2+、ca2+、zn2+、sr2+、ba2+、gd3+、y3+、la3+和yb3+的成分構(gòu)成。這些成分的總含量[p5++b3++si4++al3++li++na++k++mg2++ca2++zn2++sr2++ba2++gd3++y3++la3++yb3+]優(yōu)選為95%以上、進(jìn)一步優(yōu)選為98%以上、更優(yōu)選為99%以上、更進(jìn)一步優(yōu)選為100%。
需要說(shuō)明的是,本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選基本由上述成分構(gòu)成,但在不妨礙本發(fā)明的作用効果的范圍,也能夠?qū)肫渌煞?。另外,本發(fā)明中,并非排除不可避免的雜質(zhì)的含有。
需要說(shuō)明的是,“實(shí)質(zhì)不含有”是指,可以將含量小于0.2%作為基準(zhǔn)。實(shí)質(zhì)不含有的成分或添加劑優(yōu)選不含有于玻璃中,因此其含量?jī)?yōu)選小于0.1%、更優(yōu)選為小于0.08%、進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.05%、更進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.01%、再更進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.005%。
另外,本發(fā)明的光學(xué)玻璃由上述成分構(gòu)成且總量為100質(zhì)量%時(shí),可以以外加方式導(dǎo)入4質(zhì)量%以?xún)?nèi)的sb2o3、sno2、ceo2等澄清劑。sb2o3的含量的上限優(yōu)選為4質(zhì)量%,進(jìn)一步以3質(zhì)量%、2質(zhì)量%、1質(zhì)量%、0.5質(zhì)量%、0.1質(zhì)量%的順序優(yōu)選。另外,sb2o3的含量的下限優(yōu)選為0%,進(jìn)一步以、0.01質(zhì)量%、0.02質(zhì)量%、0.04質(zhì)量%的順序優(yōu)選。另外,sno2、ceo2有可能使玻璃的透過(guò)率惡化,因此優(yōu)選1質(zhì)量%以下的導(dǎo)入,特別優(yōu)選實(shí)質(zhì)不導(dǎo)入。
在第2實(shí)施方式中,主要以陽(yáng)離子%表示對(duì)光學(xué)玻璃的玻璃組成進(jìn)行了說(shuō)明,但對(duì)于由icp-aes分析等分別對(duì)各成分進(jìn)行定量分析而求出的分析值,可以利用如下的方法換算為陽(yáng)離子%表示。
關(guān)于玻璃組成的定量分析的結(jié)果,由陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的玻璃成分中的陽(yáng)離子元素的含有率有時(shí)以原子%的百分率表示??梢岳美缦率龅姆椒▽⑦@種組成表示換算為本發(fā)明的陽(yáng)離子%表示。
即,將定量后的玻璃成分的各陽(yáng)離子的含有率(原子%)分別除以特有的原子量從而求出各陽(yáng)離子的摩爾百分率,將所要求出的陰離子相對(duì)于含有的全部陽(yáng)離子的比例以摩爾百分率示出,由此換算為陽(yáng)離子%表示。
例如,通過(guò)定量分析,n個(gè)陽(yáng)離子的含有率(原子%)定量為m1,m2,…,mi,…,mn,各陽(yáng)離子的原子量為m1,m2,…,mi,…,mn時(shí),1成分(mi,mi)的陽(yáng)離子含有率(陽(yáng)離子%)可以通過(guò)下式求出。
[(mi/mi)/{(m1/m1)+(m2/m2)+…+(mi/mi)+…+(mn/mn)}]×100
需要說(shuō)明的是,有時(shí)也利用定量分析對(duì)陰離子元素的含有率(原子%)進(jìn)行定量,但可以利用與上述同樣的要領(lǐng)換算為陰離子的陰離子含有率(陰離子%)。
另外,關(guān)于玻璃組成的定量分析的結(jié)果,玻璃成分有時(shí)以氧化物基準(zhǔn)表示,玻璃成分的含量以質(zhì)量%表示。這種組成的表示可以例如通過(guò)如下的方法換算為陽(yáng)離子%表示。
由陽(yáng)離子a和氧構(gòu)成的氧化物標(biāo)記為“amon”。m和分別為化學(xué)計(jì)量所確定的整數(shù)。例如,b3+的情況下,基于氧化物基準(zhǔn)的標(biāo)記為b2o3,m=2、n=3,si4+的情況下,為sio2,m=1、n=2。
首先,將以質(zhì)量%表示的amon的含量除以amon的分子量,進(jìn)一步乘以m。將該值作為q。并且,對(duì)玻璃成分的全部所涉及的q進(jìn)行合計(jì)。設(shè)q的合計(jì)值為σq時(shí),按照σq為100%的方式對(duì)各玻璃成分的q的值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,所得到的值為陽(yáng)離子%表示的as+的含量。需要說(shuō)明的是,s為2n/m。
需要說(shuō)明的是,本實(shí)施方式光學(xué)玻璃的特性(光學(xué)特性、熱穩(wěn)定性)與第1實(shí)施方式中說(shuō)明的情況相同。因此,在本實(shí)施方式中省略說(shuō)明。
光學(xué)玻璃的制造
本發(fā)明的光學(xué)玻璃可以按照為上述規(guī)定的組成將原料混配、根據(jù)公知的玻璃制造方法來(lái)制作。
需要說(shuō)明的是,作為玻璃中的各成分的原料(玻璃原料)沒(méi)有特別限定,可以舉出各金屬的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等。
光學(xué)元件等的制造
為了使用本發(fā)明的光學(xué)玻璃制作光學(xué)元件,適用公知的方法即可。例如,將本發(fā)明的光學(xué)玻璃熔融,對(duì)板狀的玻璃原材料進(jìn)行成型,將該板狀的玻璃原材料細(xì)分化為規(guī)定體積,從而制作壓制成型用玻璃原材料?;蛘?,由將本發(fā)明的光學(xué)玻璃熔融的狀態(tài)連續(xù)地對(duì)規(guī)定體積的玻璃塊進(jìn)行成型,從而制作壓制成型用玻璃原材料。接著,對(duì)該玻璃原材料進(jìn)行再加熱、壓制成型(再加熱壓制成型),制作光學(xué)元件坯料。進(jìn)一步,利用包括研磨的工序?qū)鈱W(xué)元件坯料進(jìn)行加工,從而制作光學(xué)元件、或精密壓制成型用玻璃原材料。
或者,對(duì)熔融玻璃進(jìn)行熱成型,制作精密壓制成型用玻璃原材料(預(yù)成形件(perform)),對(duì)該玻璃原材料進(jìn)行加熱、精密壓制成型,從而制作光學(xué)元件。
或者,對(duì)熔融玻璃進(jìn)行直接成型(直接壓制成型),制作玻璃成型體,對(duì)該成型體進(jìn)行研磨加工,從而制作光學(xué)元件。
在所制作的光學(xué)元件的光學(xué)功能面,根據(jù)使用目的涂布防反射膜、反射防止膜、全反射膜等。
作為光學(xué)元件,可以示例出球面透鏡、非球面透鏡、微透鏡、透鏡陣列等各種透鏡、棱鏡、衍射光柵等。
以上,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明,但本發(fā)明不受這些實(shí)施方式的任何限定,在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)能夠以各種各樣的方式來(lái)實(shí)施,這自不必而論。
實(shí)施例
以下,通過(guò)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)明并不限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1a和比較例1a)
表1~5示出了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的實(shí)施例的光學(xué)玻璃(試料1a~50a),表6示出了本發(fā)明的比較例的光學(xué)玻璃(試料ref1a)。需要說(shuō)明的是,表6所示的試料2a和19a與表1和表2所示的試料相同,為了進(jìn)行實(shí)施例和比較例的比較而一并記載。
這些光學(xué)玻璃按照以下的步驟制作,進(jìn)行了各種評(píng)價(jià)。結(jié)果示于表1~6。
[光學(xué)玻璃的制造]
首先,準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)于玻璃的構(gòu)成成分的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和硝酸鹽作為原材料,按照得到的光學(xué)玻璃的玻璃組成為各表所示的各組成的方式對(duì)上述原材料進(jìn)行稱(chēng)量、調(diào)制,將原材料充分混合。將如此得到的調(diào)制原料(批次原料)投入鉑坩堝,根據(jù)原材料的熔融性利用電爐在1200~1400℃的溫度范圍進(jìn)行熔融、攪拌,實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化,澄清后,利用流出噴嘴使熔融玻璃流出,澆鑄至預(yù)熱為適當(dāng)?shù)臏囟鹊哪>摺茶T的玻璃投入緩冷爐,以規(guī)定的緩冷計(jì)劃冷卻至室溫,得到各光學(xué)玻璃。
[光學(xué)玻璃的評(píng)價(jià)]
關(guān)于得到的光學(xué)玻璃,利用以下所示的方法進(jìn)行了玻璃組成的確認(rèn)、折射率(nd)、阿貝值(vd)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)、結(jié)晶化起始溫度(tx)、結(jié)晶化峰值溫度(tc)和內(nèi)部結(jié)晶有無(wú)的評(píng)價(jià)。另外,關(guān)于一部分的試料,也測(cè)定了結(jié)晶化峰值強(qiáng)度(⊿),另外,進(jìn)行了耐候性(dh)試驗(yàn)。
[1]玻璃組成的確認(rèn)
適量采取如上所述得到的各光學(xué)玻璃,對(duì)其進(jìn)行酸和堿處理,使用電感耦合等離子體質(zhì)量分析法(icp-aes法)對(duì)各成分的含量進(jìn)行定量,從而進(jìn)行測(cè)定,確認(rèn)到與各表所示的各試料的氧化物組成一致。
[2]折射率(nd)和阿貝值(vd)
利用日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的折射率測(cè)定法,將冷卻至室溫的光學(xué)玻璃再次保持于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(tg)~弛垂溫度(ts)之間的溫度,以-30℃/小時(shí)的降溫速度進(jìn)行降溫,從而去除玻璃中的變形(distortion),關(guān)于由此得到的光學(xué)玻璃,測(cè)定了折射率(nd)和阿貝值(vd)〔使用(株)島津device制造販賣(mài)的“gmr-1”〕。
[3]玻璃轉(zhuǎn)變溫度(tg)、結(jié)晶化峰值溫度(tc)和峰值強(qiáng)度(⊿)
利用bruker·axs株式會(huì)社制的差示掃描熱量計(jì),使升溫速度為10℃/分鐘,進(jìn)行測(cè)定。進(jìn)一步,由所測(cè)定的tg和tc算出溫度差(tc-tg)。另外,基于差示掃描熱量計(jì)所示的示差走査熱量曲線算出了峰值強(qiáng)度(⊿)。
[4]內(nèi)部結(jié)晶的有無(wú)
在大氣中,由熔融狀態(tài)將玻璃澆鑄(cast)至鑄模,制作了上表面具有平坦的自由表面的玻璃成型體,對(duì)該玻璃成型體進(jìn)行切斷,得到1×1×1cm3的立方體狀的玻璃試料。將該玻璃試料投入加熱爐,在溫度tg保持10分鐘(一次加熱)后,在玻璃軟化的溫度(tp)保持10分鐘(二次加熱),將玻璃試料從加熱爐取出,放置冷卻。接著,對(duì)玻璃試料進(jìn)行研磨加工,從研磨面利用顯微鏡觀察玻璃內(nèi)部有無(wú)內(nèi)部結(jié)晶。通過(guò)該觀察,不存在直徑0.1μm以上的結(jié)晶的情況評(píng)價(jià)為“無(wú)結(jié)晶”、存在直徑0.1μm以上的結(jié)晶的情況評(píng)價(jià)為“有結(jié)晶”。需要說(shuō)明的是,溫度tp因各試料而存在個(gè)體差異,但在(tg+約130℃)~(tg+約180℃)的范圍內(nèi)的溫度確認(rèn)到了全部試料均軟化。
[5]耐候性(dh)試驗(yàn)
關(guān)于得到的光學(xué)玻璃,根據(jù)日本光學(xué)硝子工業(yè)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)jogis07,對(duì)主表面經(jīng)對(duì)面研磨的玻璃試料(30×30×3mm)進(jìn)行成型,在高溫高濕度的溫度循環(huán)環(huán)境下進(jìn)行48小時(shí)處理。之后,使用(有)東京電色制的霧度計(jì)(tc-hiiidpk),測(cè)定了玻璃試料的霧度值。需要說(shuō)明的是,霧度值可以通過(guò)散射光強(qiáng)度/透射光強(qiáng)度×100(單位:%)求出。結(jié)果如后所述。
如表1~5所示,本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃(試料1a~50a)為下述玻璃:折射率nd為1.625~1.680、阿貝值vd處于58~65的范圍,特別是,質(zhì)量比[p2o5/b2o3]、質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]以及質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/re1]處于所期望的范圍內(nèi)([p2o5/b2o3]為超過(guò)1~15.0、質(zhì)量比α1為3.0以下、進(jìn)一步質(zhì)量比β1為4.80以上)。
對(duì)于這種本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃而言,溫度tg和溫度tc的溫度差(tc-tg)的平均值為約185℃,任一試料的溫度tp均低于結(jié)晶化峰值溫度tc(即處于tp<tc的關(guān)系),確認(rèn)到固化后的玻璃未發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,熱穩(wěn)定性高。
特別是,關(guān)于表2和表6的試料19a,確認(rèn)到如下內(nèi)容:其為試料1a~50a之中溫度差(tc-tg)最小的試料,即使為該情況,未發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,熱穩(wěn)定性高。
另外,關(guān)于表1和表6的試料2a,確認(rèn)到如下內(nèi)容:從折射率和阿貝值的觀點(diǎn)出發(fā),是非常接近于表6的試料ref1a(比較例)的試料,即便如此,溫度差(tc-tg)也為178℃,未發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,與其它試料同樣,熱穩(wěn)定性高。
與此相對(duì),關(guān)于作為本發(fā)明的比較例的光學(xué)玻璃的表6的試料ref1a,其溫度差(tc-tg)為139℃,在遠(yuǎn)高于結(jié)晶化峰值溫度tc(667℃)的溫度tp(710℃)軟化。即,該試料ref1a的溫度tp和溫度tc為tp>tc的關(guān)系。并且,在固化后的試料ref1a的玻璃確認(rèn)到了發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,熱穩(wěn)定性差。
作為產(chǎn)生上述差異的理由如下:作為比較例的光學(xué)玻璃的表6的試料ref1a的質(zhì)量比α1為3.0以下,但是作為玻璃的熱穩(wěn)定性的指標(biāo)的質(zhì)量比β1未在規(guī)定的范圍內(nèi)(4.80以上)。
如上,本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃的溫度差(tc-tg)足夠大。因此,可以在低于溫度tc的溫度tp使玻璃確實(shí)地軟化。因此,可以將本發(fā)明的光學(xué)玻璃適用于難以進(jìn)行精密的溫度控制的再加熱壓制成型。
另一方面,比較例的光學(xué)玻璃(表6的試料ref1a)的溫度差(tc-tg)較小,軟化的溫度tp高于結(jié)晶化峰值溫度tc,因此使比較例的光學(xué)玻璃軟化時(shí),產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)晶,難以將比較例的光學(xué)玻璃適用于再加熱壓制成型。
另外,關(guān)于耐候性(dh)試驗(yàn)的結(jié)果,確認(rèn)到了本實(shí)施例的光學(xué)玻璃(表1和表6的試料2a)在高溫高濕度下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間處理后,沒(méi)有表面變質(zhì),透明度優(yōu)異。另外,霧度值為0.1%。
由這些結(jié)果可以確認(rèn),本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有優(yōu)異的耐候性。
(實(shí)施例1b和比較例1b)
表7~10示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的實(shí)施例的光學(xué)玻璃(試料1b~47b)、表11示出本發(fā)明的比較例的光學(xué)玻璃(試料ref1b)。需要說(shuō)明的是,表11所示的試料16b和25b與表8所示的試料相同,為了進(jìn)行實(shí)施例和比較例的比較而一并記載。
這些光學(xué)玻璃按照與上述實(shí)施例1a和比較例1b同樣的步驟制作,進(jìn)行了上述同樣的各種評(píng)價(jià)。結(jié)果示于表7~11。
如表7~11所示,本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃(試料1b~47b)為下述玻璃:折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd處于58~65的范圍,特別是,陽(yáng)離子比[p5+/b3+]、陽(yáng)離子比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]和陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/re2]處于所期望的范圍內(nèi)(陽(yáng)離子比[p5+/b3+]為超過(guò)1~10.0、陽(yáng)離子比α2/1.50以下、進(jìn)一步陽(yáng)離子比β2為14.0以上)。
對(duì)于這種本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃而言,溫度tg和溫度tc的溫度差(tc-tg)的平均值為約185℃,任一試料的溫度tp均低于結(jié)晶化峰值溫度tc(即處于tp<tc的關(guān)系),確認(rèn)到固化后的玻璃未發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶、熱穩(wěn)定性高。
特別是,關(guān)于表8和表11的試料16b,確認(rèn)到了如下內(nèi)容:其為試料1b~47b之中溫度差(tc-tg)最小的試料,即使為該情況,未發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,熱穩(wěn)定性高。
另外,關(guān)于表8和表11的試料25b,確認(rèn)到如下內(nèi)容:從折射率和阿貝值的觀點(diǎn)出發(fā),是非常接近于表11的試料ref1b(比較例)的試料,即便如此,溫度差(tc-tg)也為178℃,未發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,與其它試料同樣,熱穩(wěn)定性高。
與此相對(duì),關(guān)于作為本發(fā)明的比較例的光學(xué)玻璃的表11的試料ref1b,其溫度差(tc-tg)為139℃,在遠(yuǎn)高于結(jié)晶化峰值溫度tc(667℃)的溫度tp(710℃)軟化。即,該試料ref1b的溫度tp和溫度tc為tp>tc的關(guān)系。并且,在固化后的試料ref1b的玻璃確認(rèn)到了發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶,熱穩(wěn)定性差。
作為產(chǎn)生上述差異的理由如下:作為比較例的光學(xué)玻璃的表11的試料ref1b的陽(yáng)離子比α2為1.50以下,但是作為玻璃的熱穩(wěn)定性的指標(biāo)的陽(yáng)離子比β2未在規(guī)定的范圍內(nèi)(14.0以上)。
如上,本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)玻璃的溫度差(tc-tg)足夠大。因此,可以在低于溫度tc的溫度tp使玻璃確實(shí)地軟化。因此,可以將本發(fā)明的光學(xué)玻璃適用于難以進(jìn)行精密的溫度控制的再加熱壓制成型。
另一方面,比較例的光學(xué)玻璃(表11的試料ref1b)的溫度差(tc-tg)較小,軟化的溫度tp高于結(jié)晶化峰值溫度tc,因此使比較例的光學(xué)玻璃軟化時(shí),產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)晶,難以將比較例的光學(xué)玻璃適用于再加熱壓制成型。
另外,關(guān)于耐候性(dh)試驗(yàn)的結(jié)果,確認(rèn)到了本實(shí)施例的光學(xué)玻璃(表8和表11的試料25b)在高溫高濕度下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間處理后,沒(méi)有表面變質(zhì),透明度優(yōu)異。另外,霧度值為0.1%。
由這些結(jié)果可以確認(rèn),本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有優(yōu)異的耐候性。
(實(shí)施例2)
使用在實(shí)施例1a和實(shí)施例1b中制作的光學(xué)玻璃(試料1a~50a和試料1b~47b),制作了光學(xué)透鏡。具體而言,將實(shí)施例1a和實(shí)施例1b的各光學(xué)玻璃加工為規(guī)定形狀,制作了光學(xué)玻璃原材料。接著,對(duì)該光學(xué)玻璃原材料進(jìn)行加熱、軟化,壓制成型為近似于目標(biāo)的透鏡形狀的形狀,壓制成型后,對(duì)玻璃進(jìn)行燒鈍(退火),利用包括研磨工序的加工工序,精加工為光學(xué)透鏡。需要說(shuō)明的是,玻璃的壓制成型法、退火的方方法、加工工序只要適宜適用公知的方法即可。
對(duì)于如此得到的光學(xué)透鏡而言,確認(rèn)到了如下內(nèi)容:即使在再加熱壓制成型時(shí)以較高的溫度進(jìn)行加熱的情況下,玻璃不會(huì)結(jié)晶化,可以得到良好的光學(xué)透鏡。
(比較例2)
利用與實(shí)施例2同樣的方法,使用比較例1a和比較例b中制作的光學(xué)玻璃(表6的試料ref1a和表11的試料ref1b),嘗試了光學(xué)透鏡的制作。
然而,比較例的光學(xué)玻璃中,確認(rèn)到了如下內(nèi)容:熱穩(wěn)定性低,因再加熱壓制成型時(shí)的加熱而產(chǎn)生了結(jié)晶化,在得到的光學(xué)透鏡中發(fā)生內(nèi)部結(jié)晶。
以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行總結(jié)。
如表1~5所示,第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃(試料1a~50a)是p2o5、b2o3以及al2o3的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]為55質(zhì)量%以下的玻璃,其滿足如下條件:
該光學(xué)玻璃包含bao、
選自mgo、cao、zno以及sro的任意1種以上、和
選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意1種以上,
p2o5的含量相對(duì)于b2o3的含量的質(zhì)量比[p2o5/b2o3]為超過(guò)1~15.0,
bao的含量相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]為3.0以下,
p2o5、b2o3以及al2o3的總含量相對(duì)于gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量的質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/(gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3)]為4.80以上,
折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
進(jìn)一步,上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃滿足gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量[gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3]為0.5~11質(zhì)量%。
進(jìn)一步,上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選p2o5的含量為25~43質(zhì)量%。
另外,上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選為bao的含量為15~45質(zhì)量%。
另外,上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選zno的含量相對(duì)于bao的含量的質(zhì)量比[zno/bao]為0.10~0.33。
另外,上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選li2o的含量為0~2.0質(zhì)量%。
從另一觀點(diǎn)出發(fā),光學(xué)元件由上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃構(gòu)成。
進(jìn)一步,從另一觀點(diǎn)出發(fā),光學(xué)玻璃原材料由上述第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃構(gòu)成。
另一方面,第1實(shí)施方式的光學(xué)玻璃(試料1a~50a)是p2o5、b2o3以及al2o3的總含量[p2o5+b2o3+al2o3]為55質(zhì)量%以下的玻璃,其滿足如下條件:
該光學(xué)玻璃包含bao、
選自mgo、cao、zno以及sro的任意1種以上、和
選自gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的任意1種以上,
zno的含量為15質(zhì)量%以下,
bao的含量相對(duì)于mgo、cao、zno以及sro的總含量的質(zhì)量比α1[bao/(mgo+cao+zno+sro)]為3.0以下,
p2o5、b2o3以及al2o3的總含量相對(duì)于gd2o3、y2o3、la2o3以及yb2o3的總含量的質(zhì)量比β1[(p2o5+b2o3+al2o3)/(gd2o3+y2o3+la2o3+yb2o3)]為4.80以上,
折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
另外,如表7~10所示,第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃(試料1b~47b)是p5+、b3+以及al3+的總含量[p5++b3++al3+]為65陽(yáng)離子%以下的玻璃,其滿足如下條件:
該光學(xué)玻璃包含ba2+、
選自mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的任意1種以上、和
選自gd3+、y3+、la3+以及yb3+的任意1種以上,
p5+的含量相對(duì)于b3+的含量的陽(yáng)離子比[p5+/b3+]為超過(guò)1~10.0,
ba2+的含量相對(duì)于mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的陽(yáng)離子比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]為1.50以下,
p5+、b3+以及al3+的總含量相對(duì)于gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量的陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/(gd3++y3++la3++yb3+)]為14.0以上,
折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
進(jìn)一步,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃滿足gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量[gd3++y3++la3++yb3+]為0.1~5.0陽(yáng)離子%。
進(jìn)一步,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選p5+、b3+以及al3+的總含量[p5++b3++al3+]為49~65陽(yáng)離子%。
進(jìn)一步,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選p5+的含量為20~50陽(yáng)離子%。
另外,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選ba2+的含量為5~30陽(yáng)離子%。
另外,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選zn2+的含量相對(duì)于ba2+的含量的陽(yáng)離子比[zn2+/ba2+]為0.10~0.60。
另外,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選上述陽(yáng)離子比β2為14.1~120.0。
另外,上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃優(yōu)選li+的含量為0~10.0陽(yáng)離子%。
從另一觀點(diǎn)出發(fā),光學(xué)元件由上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃構(gòu)成。
進(jìn)一步,從另一觀點(diǎn)出發(fā),光學(xué)玻璃原材料由上述第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃構(gòu)成。
另一方面,第2實(shí)施方式的光學(xué)玻璃(試料1b~47b)是p5+、b3+以及al3+的總含量[p5++b3++al3+]為65陽(yáng)離子%以下的玻璃,其滿足如下條件:
該光學(xué)玻璃包含ba2+、
選自mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的任意1種以上、和
選自gd3+、y3+、la3+以及yb3+的任意1種以上,
zn2+的含量為15陽(yáng)離子%以下,
ba2+的含量相對(duì)于mg2+、ca2+、zn2+以及sr2+的總含量的陽(yáng)離子比α2[ba2+/(mg2++ca2++zn2++sr2+)]為1.50以下,
p5+、b3+以及al3+的總含量相對(duì)于gd3+、y3+、la3+以及yb3+的總含量的陽(yáng)離子比β2[(p5++b3++al3+)/(gd3++y3++la3++yb3+)]為14.0以上,
折射率nd為1.625~1.680,阿貝值vd為58~65。
符號(hào)說(shuō)明
tg玻璃轉(zhuǎn)變溫度
tk吸熱峰值溫度
tx結(jié)晶化起始溫度
tc結(jié)晶化峰值溫度
atk與tg的熱量差的絕對(duì)值
btx與tc的熱量差的絕對(duì)值