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光学玻璃、加压成型用玻璃原材料、光学元件及其制造方法

  • 专利名称
    光学玻璃、加压成型用玻璃原材料、光学元件及其制造方法
  • 发明者
    山口康介, 蜂谷洋一
  • 公开日
    2011年4月27日
  • 申请日期
    2010年9月30日
  • 优先权日
    2009年9月30日
  • 申请人
    Hoya株式会社
  • 文档编号
    C03C3/068GK102030474SQ201010503570
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种光学玻璃,其特征在于,以质量%表示含有 B2O3I 30%、SiO2O. 1 20%、La203> Gd203、Y2O3 和 Yb2O3 共计 55 ~ 75%(其中,La2O3的含量为15 55%,Gd2O3含量与La203> Gd203、Y2O3和Yb2O3总含量的质 量比(Gd2O3/(L£i203+Gd203+Y203+Yb203))为 0. 17 0. 65)、 Ta2O5O 13% (但不包括13% )、Nb2O5, Ti O2, WO3和ZrO2共计0 25 % (但Nb2O5的含量小于10%),折射率nd为1. 83 1. 92、阿贝数vd为36 452.根据权利要求1所述的光学玻璃,其具有满足下述(1)式的折射率nd、阿贝数vd, nd ^ 2. 2017-0. 0083 Xvd · · · (1)3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其液相温度为1300°C以下4.根据权利要求1 3任一项所述的光学玻璃,其含有Gd2O3IO 40%J2O3O 25%、 Yb2O3O 5%5.一种加压成型用玻璃原材料,其由权利要求1 4任一项所述的光学玻璃形成6.一种光学元件,其由权利要求1 4任一项所述的光学玻璃形成7.光学元件的制造方法,其将权利要求5所述的加压成型用玻璃原材料进行加热、软 化、加压成型,制作光学元件坯料,并对上述坯料进行磨削、研磨
  • 技术领域
    本发明涉及光学玻璃、加压成型用玻璃原材料、光学元件及其制造方法
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    I.光学玻璃本发明的光学玻璃为高折射率低分散玻璃,与高折射率高分散玻璃制透镜组合, 具有适合作为构成紧凑的色差校正光学体系的透镜材料的光学特性、即满足下述(a)式和 (b)式的折射率nd和阿贝数vd36 ^ vd ^ 45 · · · (a)1. 83 ^ nd ^ 1. 92 ‘ · · (b)为了实现这种光学特性,高折射率化是有效的,但必须限制也具有提高分散的作 用的Nb205、Ti02、W03、&02的含量为了在维持低分散性的同时提高折射率,要增加作为高 折射率低分散赋予成分的La203、Gd2O3, Y2O3等稀土类氧化物的总量,但在限制Ta2O5含量的 同时仅增加稀土类氧化物的总量时,玻璃的热稳定性会大幅受损因而,本发明人发现通过 导入多种稀土类氧化物作为玻璃成分、将这些成分的配比最优化,即使在抑制Ta2O5含量的 同时增加稀土类氧化物的总量也可维持优异的玻璃稳定性,从而完成了本发明S卩,本发明的光学玻璃的特征在于,以质量%表示含有B2O3I 30%、SiO2O. 1 20%、La2O3、Gd2O3、Y2O3 和 Yb2O3 共计 55 75 % (其中,La2O3 的含量为 15 55 %,Gd2O3 含 量与 La2O3、Gd203、Y203 和 Yb2O3 总含量的质量比(Gd2O3/(La203+Gd203+Y203+Yb203))为 0. 17
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:光学玻璃、加压成型用玻璃原材料、光学元件及其制造方法高折射率低分散光学玻璃作为透镜、棱镜等光学元件材料是利用价值非常高的光 学玻璃。作为这种光学玻璃,已知专利文献1和专利文献2中所公开的光学玻璃。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开2001-348244号公报专利文献2日本特开2008-1551号公报
专利文献1和专利文献2所公开的光学玻璃均具有优异的光学特性,但期待以下改善。专利文献1所记载的光学玻璃中,为了使玻璃稳定性更为优异,作为玻璃成分含 有13重量%以上的Ta205。但是,钽原料非常昂贵,在玻璃原料中与昂贵的稀土类氧化物、 铌等过渡金属氧化物相比明显昂贵。因此,为了抑制原料成本的增加、进一步普及高折射率 低分散光学玻璃,期待减少Ta2O5含量。专利文献2所记载的光学玻璃减少了 Ta2O5成分,抑制了原料成本的增加,作为 Ta2O5含量低的玻璃,虽然耐失透性优异,但与富含Ta2O5的玻璃相比耐失透性差,因此要使 用特殊的成型法防止失透。即,必须通过使用具备贯通孔的铸模浇铸熔融玻璃,使玻璃与贯 通孔内周面接触,迅速地除去热来防止失透。成型的玻璃被取出至下方,切断、缓慢冷却。通常,玻璃的成型使用以下方法使熔融玻璃连续地流入在侧面的一部分具有将 所成型的玻璃取出的取出口的铸模内进行成型,从取出口中在水平方向上取出所成型的玻 璃。该方法能够在不剪断所取出的玻璃的情况下连续放入至退火炉内进行缓慢冷却,与使 用具备贯通孔的铸模的成型法相比,是效率更为良好的方法。如果即使减少Ta2O5成分的量,也可以将耐失透性改善得与富含Ta的玻璃相当,则 可以高效地生产原料成本低的玻璃,对于高折射率低分散光学玻璃的普及意义深远。本发明的目的在于提供在抑制Ta2O5含量的同时、耐失透性优异的高折射率低分 散光学玻璃,由上述玻璃形成的加压成型用玻璃原材料、光学元件及其制造方法。本发明为了解决上述课题而完成,其提供(1) 一种光学玻璃,其特征在于,以质量%表示含有B2O3I 30%、SiO2O-I 20%、La2O3、Gd2O3、Y2O3 和 Yb2O3 共计 55 75 % (其中,La2O3 的含量为 15 55 %,Gd2O3 含 量与 La2O3、Gd203、Y203 和 Yb2O3 总含量的质量比(Gd2O3/(La203+Gd203+Y203+Yb203))为 0. 17 30. 65)、Ta2O5O ~ 13% (但不包括 13%Nb205、Ti02、W03 和 共计 0 25% (其中,Nb2O5 的含量小于 10% ),折射率nd为1. 83 1. 92,阿贝数vd为36 45。(2)上述⑴所述的光学玻璃,其具有满足下述⑴式的折射率nd、阿贝数vd。nd 彡 2. 2017-0. 0083 Xvd · · · (1)(3)上述⑴或⑵所述的光学玻璃,其液相温度为1300°C以下。(4)上述⑴ (3)任一项所述的光学玻璃,其含有Gd2O3IO 40%、Y2030 25%、 Yb2O3O 5%。(5) 一种加压成型用玻璃原材料,其由上述(1) (4)任一项所述的光学玻璃形 成。(6) 一种光学元件,其由上述(1) (4)任一项所述的光学玻璃形成。(7)光学元件的制造方法,其将上述(5)所述加压成型用玻璃原材料加热、软化、 加压成型,制作光学元件坯料,并对上述坯料进行磨削、研磨。本发明可以提供在抑制Ta2O5含量的同时,耐失透性优异的高折射率低分散光学 玻璃,由上述玻璃形成的加压成型用玻璃原材料和光学元件及其制造方法。0.65)、Ta2O5O ~ 13% (但不包括 13%Nb2O5, TiO2, WO3 和 ZrO2 共计 0 25 % (Nb2O5 的含量小于 10 % ),折射率 nd 为1. 83 1. 92、阿贝数vd为36 45。[光学玻璃的组成]对本发明的光学玻璃的组成详细地进行说明,各玻璃成分的含量、总含量只要没 有特别说明,则使用质量%进行表示,玻璃成分的含量与总含量之比以质量比表示。另外, 在以下的说明中,提到规定值以下或规定值以上时也包括上述规定值。B2O3是玻璃网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用。其含量小于时, 液相温度上升,将玻璃融液成型时的成型性降低。而其含量超过30%时,难以获得所需要的 折射率。因此,使B2O3的含量为1 30%。B2O3含量的优选范围为2 25%、更优选的范 围为3 22%、进一步优选的范围为5 20%、更加优选的范围为7 17%。SiO2是玻璃网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性的效果、使玻璃融液的粘性 达到适于成型的范围的效果。其含量小于0. 时,难以获得上述效果,超过20%时,液相 温度上升,玻璃融液的成型变得困难,也难以获得所需要的折射率。因此,使SiO2的含量为 0. 1 20%。SiO2含量的优选范围为0. 1 17%、更优选的范围为1 15%、进一步优选 的范围为2 13%、更加优选的范围为3 10%。La2O3^ Gd203、Y203、Yb2O3是具有在维持低分散性的同时提高折射率的作用的成分。 当La203、Gd203、Y2O3和Yb2O3的总含量小于55%时,难以获得所需要的光学特性;超过75% 时,耐失透性恶化、液相温度也上升、玻璃融液的成型性恶化。因此,使La203、Gd203、Y2O3和 Yb2O3的总含量为55 75%。La203、Gd203、Y2O3和Yb2O3的总含量的优选范围为55. 5 72. 5%、更优选的范围为56 72. 5%、进一步优选的范围为56. 5 70%、更加优选的范围 为57 70%、进而优选的范围是57. 5 70%、进一步更加优选的范围为58 67. 5%,予 以说明,更优选的范围为58. 5 65%、特别优选的范围为59 65%。上述稀土类氧化物中,La2O3即使作为玻璃成分较多量地导入也不会损害玻璃的热 稳定性,因此在获得所需要光学特性方面成为必须成分。La2O3的含量小于15%时,难以在 维持玻璃的热稳定性的同时实现所需要的光学特性,其含量超过55%时,耐失透性恶化、液 相温度也上升、玻璃融液的成型性恶化。因此使La2O3的含量为15 55%。La2O3含量的优 选范围为17 52. 5%、更优选的范围为20 50%、进一步优选的范围为25 45%、更加 优选的范围为30 40%。为了在抑制Ta2O5含量的同时寻求高折射率低分散化,当仅使La203、Gd203、Y2O3 和Yb2O3的总含量为上述范围时,玻璃的热稳定性大幅度受损。因此,本发明的光学玻璃 使 Gd2O3 含量与 La203、Gd2O3> Y2O3 和 Yb2O3 总含量之比(Gd2O3/(La203+Gd203+Y203+Yb203))为 0. 17 0. 65的范围。比(Gd2O3/(La203+Gd203+Y203+Yb203))脱离上述范围时,玻璃的热稳定 性恶化、耐失透性降低、同时液相温度上升、玻璃融液的成型性大幅度降低。从进一步改善耐失透性、玻璃融液的成型性的方面考虑,上述比(Gd2O3/ (La203+Gd203+Y203+Yb203))的优选范围为0. 2 0. 55、更优选的范围为0. 25 0. 5、进一步优 选的范围为0. 3 0. 5、更加优选的范围为0. 31 0. 45、进一步更加优选为0. 33 0. 45。Gd2O3如上所述作为玻璃成分通过与La2O3共存,具有改善玻璃的热稳定性、降低液 相温度、提高玻璃融液的成型性的作用,其含量优选为10 40%。从获得这种效果的角度 考虑,Gd2O3含量的优选下限为10%、更优选的下限为11%、进一步优选的下限为13%、更加 优选的下限为16%、进一步更加优选的下限为19%。而使Gd2O3的含量超过40%时,呈现 玻璃的热稳定性、耐失透性降低的倾向,液相温度也显示上升倾向,因此优选使Gd2O3含量的上限为40 %、更优选为35 %、进一步优选为32.5%、更加优选为30 %、进一步更加优选为 25%。Y2O3也是对高折射率低分散化有效的成分,其含量优选为0 25%。其含量超过 25%时,呈现玻璃的热稳定性、耐失透性降低的倾向,液相温度也显示上升倾向,因此优选 使Y2O3含量的上限为25%、更优选为20%、进一步优选为16%、更加优选为12%、进一步更 加优选为8%以下。通过还适当含有Y2O3,显示在维持高折射率低分散性的同时改善玻璃 的热稳定性、耐失透性、降低液相温度的作用,因此优选使Y2O3含量的下限为1%、更优选为
2 % οYb2O3也是对高折射率低分散化有效的成分,其含量优选为0 5%。其含量超过 5%时,呈现玻璃的热稳定性、耐失透性降低的倾向,液相温度也显示上升倾向,因而优选使 Yb2O3含量的上限为5 %、更优选为3 %、进一步优选为1 %、更加优选为0.5%。Yb2O3与Gd203、 Y2O3相比,对玻璃的热稳定性改善所起到的作用小、而且还是昂贵的成分,因此也可以使其 含量为0。Ta2O5比较来说不会提高液相温度、起到维持低分散性、提高折射率的作用,但与其 它成分相比,价格非常高,因此期待减少其使用量。本发明的光学玻璃即使在使Ta2O5的含 量小于13%时,也可维持所需要的光学特性和优异的玻璃稳定性、耐失透性,因此从将低成 本的角度考虑,使其含量为0 13% (但不包括13%)。Ta2O5含量的优选上限为11%、更 优选的上限为10%、进一步优选的上限为9%、更加优选的上限为8%,但也可以使其含量 为以下,还可以为0。通过含有少量的Ta2O5,从在维持高折射率低分散性的同时提高玻 璃的热稳定性的角度考虑,Ta2O5含量的优选下限为1%、更优选的下限为2%、进一步优选 的下限为3%。Nb205>Ti02,W03>Zr02由于具有提高折射率、但也提高分散的作用,因此从寻求高折 射率低分散化的角度考虑,使Nb205、Ti02、W03和&02的总含量为0 25%。上述总含量超 过25%时,难以获得所需要的分散,同时玻璃的热稳定性也降低。从维持低分散性和玻璃 的热稳定性的方面考虑,Nb2O5, TiO2, WO3和&02总含量的优选上限为22. 5%、更优选的上 限为20%、进一步优选的上限为17. 5%、更加优选的上限为15%。Nb205、TiO2、WO3JrO2为 适量时,是在维持玻璃的热稳定性的同时对提高折射率有效的成分,因此Nb205、Ti02、W03和 ZrO2总含量的优选下限为2. 5%、更优选的下限为5%、进一步优选的下限为7. 5%。即使在上述范围内,如果Nb2O5的含量为10%以上时,耐失透性会降低、液相温度 也上升、玻璃融液的成型性会恶化。因此,使Nb2O5的含量小于10%。Nb2O5含量的优选上限 为8%、更优选的上限为6%、进一步优选的上限为5.5%、更加优选的上限为5%、进一步更 加优选的上限为4. 5%、进而更加优选的上限为4%。Nb2O5为适量时具有在提高折射率的 同时改善玻璃的热稳定性、降低液相温度的作用,因此Nb2O5含量的优选下限为0. 5%、更优 选的下限为1%。TiO2通过适量地含有,具有改善玻璃的热稳定性、降低液相温度的同时提高折射 率的作用,但过量含有时,由于显示玻璃的热稳定性恶化、液相温度上升、可见区域的短波 长侧的透射率降低、玻璃发生着色的倾向,因此优选使TiO2的含量为0 12%。TiO2含量的 优选上限为12%、更优选的上限为10%、进一步优选的上限为8%、更加优选的上限为6%、 进一步更加优选的上限为4%。而TiO2含量的优选下限为0. 5%。CN 102030474 A WO3起到提高折射率的作用,但当其含量超过16%时,由于显示玻璃的热稳定性恶 化、液相温度上升、可见区域的短波长侧的透射率降低、玻璃发生着色的倾向,因此优选使 WO3的含量为0 16 %、更优选为0 14 %、进一步优选为0 12 %、更加优选为0 10 %、 进一步更加优选为0 5%。&02通过适量含有,起到改善玻璃的热稳定性、降低液相温度的同时提高折射率 的作用,但当过量含有时显示玻璃的热稳定性恶化、液相温度上升的倾向,因而优选使&02 的含量为0 12%。&02含量的优选上限为11%、更优选的上限为10%、进一步优选的上 限为9%、更加优选的上限为7%,ZrO2含量的优选下限为1%、更优选的下限为2%。Li2O, Na2O, K2O起到改善玻璃的熔融性、降低玻璃化转变温度、改善加压成型性的 作用,但当各自含量超过10%时,玻璃的热稳定性降低、液相温度上升、折射率也降低,因此 优选使上述各成分的含量分别为O 10%的范围、更优选为0 7%的范围、进一步优选为 0 5%的范围、更加优选为0 3%的范围、进而优选为0 的范围、进一步更加优选 为0 0. 5%的范围。Li20、Na20、K20还可均不含有。ZnO通过适量的含有,起到改善玻璃的热稳定性或熔融性、降低玻璃化转变温度、 改善加压成型性的作用,但过量地含有时,显示折射率降低、分散提高、同时玻璃的热稳定 性、耐失透性降低、液相温度上升的倾向,因此优选使ZnO的含量为0 15%。ZnO含量的 优选上限为12%、更优选的上限为9%、进一步优选的上限为5%、更加优选的上限为3%, 优选的下限为0. 1%、更优选的下限为0. 5%、进一步优选的下限为1%。BaO.SrOXaO.MgO起到改善玻璃的熔融性、降低玻璃化转变温度、改善加压成型性 的作用,但当过量含有时,显示玻璃的热稳定性、耐失透性降低、液相温度上升的倾向,因此 优选使上述各成分的含量分别为0 15%的范围、更优选为0 10%的范围、进一步优选 为0 7%的范围、更加优选为0 5%的范围、进而优选为0 3%的范围、进一步更加优 选为0 的范围。Ba0、Sr0、Ca0、Mg0中,由于含有BaO对高折射率化有利,因此希望使 BaO的含量多于Sr0、Ca0、Mg0的各自含量。予以说明,还可不含BaO、SrO、Ca0、Mg0。Al2O3为少量时,有助于玻璃的热稳定性改善,具有提高玻璃融液的粘性、改善成型 性的作用,但其含量超过5%时,由于显示熔融性、耐失透性降低的倾向,因此优选使Al2O3 的含量为0 5 %的范围、更优选为0 3 %的范围、进一步优选为0 1 %的范围。还可不
AI2O3 οBi2O3起到提高折射率的作用,但过量含有时则显示可见区域的短波长侧的透射率 降低、玻璃发生着色的倾向,因此优选使其含量为0 5%的范围、更优选为0 3%的范 围、进一步优选为0 的范围。还可不含Bi203。Ge02、Ga2O3起到提高折射率的作用,但过量含有时则显示玻璃的热稳定性、耐失透 性恶化、液相温度上升的倾向。另外,由于是非常昂贵的成分,因此优选使上述各成分含量 分别为0 5 %的范围、更优选为0 1 %的范围、更加优选为0 0. 5 %的范围。还可不含 GeO2、Ga2O30Sb2O3^SnOXeO2通过少量的添加起到提高澄清效果的作用。但是,当Sb2O3的添加 量超过时,显示澄清性降低的倾向,同时由于其强氧化作用促进了成型模具的恶化,因 此优选使Sb2O3的添加量为0 的范围、更优选为0 0. 5%的范围。另外,还能够以硝 酸盐、碳酸盐和硫酸盐的形式导入玻璃原料,提高脱泡性。将Sb203、Sn0、Ce02和这些化合物
7组合,或将硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐组合使用或者分别单独使用均有用。SnO, CeO2当各自添加量超过5%时,由于呈现玻璃的热稳定性、耐失透性降低、同 时玻璃发生着色的倾向,因此使各自的添加量为0 5%的范围。SnO、CeO2添加量的优选 范围为0 3%、更优选的范围为0 2%、进一步优选的范围为0 1%、还可不添加。F是对于扩大能够玻璃化的组成范围、低分散化、降低玻璃化转变温度有效的成 分,但过量的含有时,显示折射率降低、或玻璃融液的挥发性增大、在将玻璃融液成型时会 产生纹理、或挥发所导致的折射率变动增大的倾向。当将F导入至玻璃时,可以通过使用 0 — 2F取代来导入。F作为原料可以使用YF3、LaF3> YbF3> ZrF4, ZnF2、碱金属·碱土类金属 的氟化物导入。F的导入量可以作为以玻璃总量为100时的玻璃中的F质量百分比考虑。 以质量百分比计优选使F的含量为0 10%的范围、更优选为0 8%的范围、进一步优选 为 6%。本发明的光学玻璃在维持玻璃热稳定性的同时实现了高折射率低分散的光学特 性,没有必要含有Lu、Hf、Ga等成分。由于Lu、Hf、Ga均是昂贵的成分,因此优选将Lu203、 HfO2Xa2O3的含量分别抑制在0 1 %、更优选分别抑制在0 0. 5%、进一步优选分别抑制 在0 0. 3%,更加优选分别不导入Lu2O3、不导入HfO2、不导入Ga203。另外,考虑到环境影响,优选也不导入As、Pb、U、Th、Cd,对于Te而言,优选将TeO2 的含量抑制在O 1%、更优选抑制在0 0. 5%,进一步优选不导入Te。进而,在有效利用后述玻璃的优异光线透过性的方面出发,优选不导入Cu、Cr、V、 Fe、Ni、Co、Nd等成为着色要因的物质。[光学玻璃的光学特性]接着,对本发明的光学玻璃的特性进行说明。本发明的光学玻璃是高折射率低分散玻璃,高折射率低分散玻璃制的透镜多与高 折射率高分散玻璃制透镜相组合用于色差校正。构成这种色差校正用的光学体系时,通过 在进一步将高折射率低分散玻璃低分散化的同时提高折射率,能够将光学体系紧凑化、高 功能化。对于色差校正用的光学元件以外的用途、例如棱镜等用途也同样。但是,当要同时实现高折射率化和低分散化时,玻璃的热稳定性降低、光学玻璃的 制造变难,难以利用上述的一般熔融玻璃成型法稳定地生产高品质的光学玻璃,因而重要 的是确定折射率的上限和阿贝数的下限、维持玻璃的热稳定性。本发明的光学玻璃从赋予适于其用途的光学特性的角度考虑,使折射率nd为 1. 83以上、阿贝数vd为36以上;从维持玻璃的热稳定性的角度考虑,使折射率nd为1. 92 以下、阿贝数vd为45以下。予以说明,折射率nd的优选范围为1. 835 1. 917、更优选的 范围为1. 84 1. 915、进一步优选的范围为1. 85 1. 91、更加优选的范围为1. 86 1. 9、 进而优选的范围为1. 87 1. 9、进一步更加优选的范围为1. 875 1. 9。本发明所属技术领域中通常使用的光学常数图(光学恒数7 W )(光学特性图 表)是使纵轴为折射率、使横轴为阿贝数,对玻璃的阿贝数、折射率作图进行表示。光学常 数图中,习惯上纵轴上方为高折射率侧、下方为低折射率侧、横轴左侧为低分散侧、右侧为 高分散侧。高折射率低分散区域中,通过使玻璃的光学特性处于光学常数图O的左上方,可 以提高作为光学元件材料的利用价值。由此观点出发,对于本发明的光学玻璃,优选折射率nd、阿贝数vd满足下述(1)式、更优选满足下述(2)式、进一步优选满足下述(3)式。nd 彡 2. 20170-0. 0083 X vd · · · (1)nd 彡 2. 20580-0. 0083 X vd · · · (2)nd 彡 2. 21000-0. 0083 X vd · · · (3)另一方面,通过使玻璃的光学特性处于光学常数图的左上方,由于显示玻璃的热 稳定性降低的倾向,因此从维持热稳定性的观点出发,优选满足下述(4)式、更优选满足下 述(5)式、进一步优选满足下述(6)式、更加优选满足下述(7)式、进一步更加优选满足下 述⑶式。nd 彡 2.22700-0.0083Xvd · · (4)
nd 彡 2.22500-0.0083Xvd · · (5)
nd 彡 2.22400-0.0083Xvd · · (6)
nd 彡 2.22300-0.0083Xvd · · (7)
nd 彡 2.22200-0.0083Xvd · · (8)
[光学玻璃的液相温度]接着,说明本发明的光学玻璃的液相温度。本发明的光学玻璃优选液相温度为1300°C以下,可以利用通常的方法由熔融玻璃 制造高品质的玻璃成型体。例如,使用在侧面具有将在内部成型的玻璃取出的开口部的铸 模,由上部使熔融玻璃连续地流入铸模内进行成型,从上述开口部在水平方向上将所成型 的玻璃连续地取出。使所取出的玻璃通过被称作退火炉(Iehr)的连续式缓冷炉内进行退 火,将通过上述炉内的玻璃成型体的前端部切断或割断成所需的长度。流入铸模的熔融玻璃从坩埚被导入至导管而流出。为了防止玻璃的失透,将熔融 玻璃的温度维持在高于液相温度的高温而流出、进行骤冷;或者在使维持于高于液相温度 的高温的熔融玻璃将要流出之前降温至液相温度附近流出、进行骤冷。液相温度高于1300°C时,必须提高流出时的玻璃的温度,来自于高温玻璃表面的 挥发增加、粘性降低、难以利用上述一般方法成型高品质的玻璃。另一方面,根据本发明的光学玻璃,作为高折射率低分散玻璃液相温度低,因此能 够以优异的生产性稳定地生产高品质的玻璃。本发明的液相温度的优选范围为1280°C以下、更优选的范围为1260°C以下。液相 温度的下限只要是可获得所需光学特性的范围,则无特别限定,从在前述范围内寻求进一 步的高折射率低分散化的方面考虑,优选使液相温度的下限为1100°C。[玻璃化转变温度]本发明光学玻璃的优选方式是玻璃化转变温度为800°C以下的玻璃。通过使玻璃 化转变温度为800°C以下,可以抑制所成型的玻璃的退火温度的上升、延长缓冷炉的寿命, 另外对玻璃再次加热、进行软化、加压成型时,能够将加热温度抑制在较低,因而可以延长 加压成型装置的寿命。玻璃化转变温度的优选上限为780°C、更优选的上限为750°C、进一 步优选的上限为740°C。另一方面,当过度地降低玻璃化转变温度时,有热稳定性降低的倾向,因此优选使 玻璃化转变温度的下限为650°C、更优选为660°C、进一步优选为670°C。[透射率特性]
本发明的光学玻璃在可见光区域整个区域显示高的透射率。使用研磨至 10士0. Imm厚度的玻璃,在280nm 700nm的波长区域将光谱透射比(包括表面反射损失) 为80%、70%、5%的波长分别作为λ 80、λ 70、λ 5。在λ 80 700nm的波长区域,光谱透射比为80%以上,λ 70 700nm的波长区 域,光谱透射比为70%以上,λ 5 700nm的波长区域,光谱透射比为5%以上。本发明的光学玻璃中,λ 80的优选范围为400 600nm、更优选的范围为430 540nm ; λ 70的优选范围为300 500nm、更优选的范围为360 460nm ; λ 5的优选范围为 300 400nm、更优选的范围为320 360nm。[光学玻璃的制造方法]接着,说明本发明的光学玻璃的制造方法。例如根据目标玻璃组成称量粉体状的 化合物原料或者碎玻璃原料进行调合,供至钼合金制的熔融容器内后,对其进行加热、熔 融。将上述原料完全地熔融、玻璃化之后,提高该熔融玻璃的温度进行澄清。将澄清了的熔 融玻璃降温,通过利用搅拌器的搅拌均质化,连续地供给至玻璃流出导管进行流出,骤冷、 成型,获得均质的玻璃成型体。II.加压成型用玻璃原材料接着,说明本发明的加压成型用玻璃原材料。本发明的加压成型用玻璃原材料的特征在于由上述本发明的光学玻璃形成。作为 玻璃原材料的形状,根据目标加压成型品的形状制成易于加压成型的形状。另外,玻璃原材 料的质量也根据加压成型品进行设定。本发明中,由于使用稳定性优异的玻璃,因此即使再 次加热、软化进行加压成型,玻璃也难以失透,可以稳定地生产高品质的成型品。加压成型用玻璃原材料的制造例如下所述。将从导管流出的熔融玻璃连续地浇铸至水平配置于流出导管下方的铸模内,成型 为具有一定厚度的板状。所成型的玻璃从设置于铸模侧面的开口部在水平方向上被连续地 取出。板状玻璃成型体的取出通过带式输送机进行。通过使带式输送机的取出速度一定、 玻璃成型体的板厚一定来进行取出,可获得所需厚度、板宽的玻璃成型体。玻璃成型体被用 带式输送机搬送至缓冷炉内退火。在板厚方向上对退火的玻璃成型体进行切断或割断,实 施研磨加工,或实施滚筒抛光,制成料滴形状的加压成型用玻璃原材料。III.光学元件接着,说明本发明的光学元件。本发明的光学元件的特征在于由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的光学元件 具有高折射率低分散特性,能够以低成本提供光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。作为透镜的例子,可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、 双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。这种透镜通过与高折射率高分散玻璃制的透镜组合,可校正色差,适合作为色差 校正用的透镜。另外,对于光学体系的紧凑化也是有效的透镜。另外,对于棱镜,由于折射率高,因此通过组合在撮像光学体系中,通过弯曲光路, 朝向所需的方向,还可实现紧凑、广角的光学体系。予以说明,在本发明的光学元件的光学功能面上还可设计防反射膜等控制光线透 射率的膜。
IV.光学元件的制造方法接着,说明光学元件的制造方法。首先,对上述加压成型用玻璃原材料进行加热、软化、加压成型,制作光学元件坯 料,该光学元件坯料的性状与对目标光学元件形状加上加工余量(加工 )的光学元件 形状近似。在制作光学元件坯料时,准备具有将该坯料形状反转后的形状的成型面的加压成 型模具。加压成型模具由含有上模、下模、根据需要的躯干模(胴型)的模具部件构成,使 上下模的成型面、或者使用躯干模时的躯干模成型面为上述形状。接着,将氮化硼等粉末状脱模剂均勻地涂布在加压成型用玻璃原材料的表面上进 行加热、软化,之后导入经过预热的下模中,用下模和相对的上模进行加压,成型为光学元 件坯料。接着,将光学元件坯料脱模,从加压成型模具中取出,进行退火处理。通过该退火 处理降低玻璃内部的变形,折射率等光学特性达到所需值。玻璃料滴的加热条件、加压成型条件、加压成型模具所用材料等可以使用公知的。 以上的工序可以在大气中进行。接着,对光学元件坯料进行磨削、研磨制作光学元件。磨削、研磨可以使用公知的 方法。实施例接着,利用实施例更为详细地说明本发明,但本发明不受这些例子的任何限定。(实施例1)首先,为了获得具有表1 10所示组成的玻璃No. 1 59,作为原料使用碳酸盐、 硝酸盐、氢氧化物、氧化物、硼酸等,称量各原料粉末充分地混合,制成调合原料,将该调合 原料放入钼制坩埚,在140(TC加热、熔融、澄清、搅拌,制成均质的熔融玻璃。将该熔融玻璃 流入预热过的铸模内进行骤冷,在玻璃化转变温度附近的温度下保持2小时后,缓慢冷却, 得到各种光学玻璃。任何玻璃均未见结晶的析出。各玻璃的特性利用以下所示的方法测定。将测定结果示于表1 10。(1)折射率nd和阿贝数vd对以每1小时30°C的降温速度进行了冷却的光学玻璃进行测定。(2)玻璃化转变温度Tg使用热机械分析装置在升温速度10°C /分钟的条件下进行测定(3)液相温度LT在钼坩埚内放入5cc左右冷却至室温的玻璃,放置在内部均热化至规定温度的炉 中,将炉的设定温度保持在规定温度2小时后,从炉内将坩埚取出,观察有无玻璃的结晶、 变质。以5°C刻度改变炉内的设定温度,重复进行上述操作,将未见结晶、变质的最低设定温 度作为液相温度。结晶、变质的有无使用光学显微镜以100倍放大观察进行确认。这里,上 述“变质”是指产生与玻璃不同的物质(微小的结晶等)。(4)比重利用阿基米德法进行测定。表1


本发明涉及光学玻璃、加压成型用玻璃原材料、光学元件及其制造方法。本发明提供在抑制Ta2O5含量的同时耐失透性优异的高折射率低分散光学玻璃,其特征在于,以质量%表示含有B2O31~30%,SiO20.1~20%,La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3共计55~75%(但La2O3的含量为15~55%,Gd2O3含量与La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总含量的质量比(Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3))为0.17~0.65),Ta2O50~13%(但不包括13%),Nb2O5、TiO2、WO3和ZrO2共计0~25%(但Nb2O5的含量小于10%),折射率nd为1.83~1.92,阿贝数vd为36~45。



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