CN101497495B - 光学玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学玻璃,其具有折射率(nd)超过1.9、阿贝数(vd)为38以下的光学常数,相对部分色散小,原料费便宜。光学玻璃,其特征在于,其具有相对部分色散(θg,F)为0.615以下的范围的光学常数,含有B2O3、La2O3、TiO2、Nb2O5和Ta2O5作为必须成分,以质量%的比率计,TiO2/Nb2O5为0.26以下、且GeO2/Nb2O5为0.38以下。前述光学玻璃,其特征在于,以质量%计,含有如下各成分:B2O3 5~22%、La2O3 15~50%、TiO2 0.01~15%、Nb2O5 5~40%及Ta2O5 0.1~25%以及SiO2 0~10%和/或GeO2 0~10%和/或Al2O3 0~10%和/或Gd2O3 0~16%和/或ZrO2 0~15%和/或WO3 0~22%和/或Sb2O3 0~1%。
Description
技术领域
本发明涉及折射率(nd)超过1.9、阿贝数(νd)为38以下、相对部分色散(θg,F)为0.615以下的高折射率低色散光学玻璃,以及涉及利用该光学玻璃制得的透镜、棱镜等光学元件。
背景技术
作为各种透镜等光学元件用材料,非常多地需要高折射率低色散玻璃,作为折射率(nd)超过1.9、阿贝数(νd)为38以下的光学玻璃,已知有专利文献1~2所代表的玻璃组合物。
使用这些光学玻璃的光学体系被搭载在数码相机等光学制品中,但为了改善色差,对于高折射率低色散领域的光学玻璃,期望具有小的相对部分色散。
另外,为了成为可广泛使用的光学玻璃,需要价格便宜,并需要抑制使成本变高的主要原因之一的原料费。
基于以上的理由,从光学设计上的有用性的观点考虑,一直以来强烈地追求着具有高折射率低色散性、相对部分色散小、且原料费便宜的光学玻璃。
尤其强烈地追求着具有折射率(nd)超过1.9、阿贝数(νd)为38以下的范围的光学常数的、高折射率低色散性的光学玻璃。
在专利文献1~2的公报中,公开了一种折射率(nd)极高的光学玻璃。可是这些公报中具体公开的光学玻璃不满足如下条件:含有B2O3、La2O3、TiO2、Nb2O5和Ta2O5作为必须成分,并且以质量%的比率计,TiO2/Nb2O5为0.26以下、以及GeO2/Nb2O5为0.38以下的范围。
专利文献1:日本特开平09-278480号公报
专利文献2:日本特开2005-179142号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种可综合地消除前述背景技术中记载的光学玻璃所表现的各缺点,并具有前述的光学常数、相对部分色散小、原料费便宜的光学玻璃。
解决问题的方法
本发明人为了解决上述问题反复进行了深入试验研究,结果通过含有特定量的B2O3、La2O3、TiO2、Nb2O5、Ta2O5,可获得具有前述的光学常数、相对部分色散小、原料费便宜的光学玻璃。
本发明的第1方案为一种光学玻璃,其特征在于,具有折射率(nd)超过1.9、阿贝数(νd)为38以下、相对部分色散(θg,F)为0.615以下的范围的光学常数,含有B2O3、La2O3、TiO2、Nb2O5和Ta2O5作为必须成分,基本上不含铅成分、砷成分,以质量%的比率计,TiO2/Nb2O5为0.26以下、且GeO2/Nb2O5为0.38以下。
本发明的第2方案为根据前述方案1所述的光学玻璃,其特征在于,以质量%计,含有如下各成分:
B2O3 5~22%、
La2O3 15~50%、
TiO2 0.01~15%
Nb2O5 5~40%及
Ta2O5 0.1~25%
以及
SiO2 0~10%和/或
GeO2 0~10%和/或
Al2O3 0~10%和/或
Gd2O3 0~16%和/或
ZrO2 0~15%和/或
WO3 0~22%和/或
Sb2O3 0~1%。
本发明的第3方案为根据前述方案2所述的光学玻璃,其特征在于,以质量%计,含有如下各成分:
Y2O3 0~20%和/或
Yb2O3 0~15%和/或
ZnO 0~20%和/或
CaO 0~15%和/或
SrO 0~15%和/或
BaO 0~15%和/或
Li2O 0~不足3%和/或
Na2O 0~8%和/或
K2O 0~11%。
本发明的第4方案为一种透镜预成型坯材料,其由前述方案1~3任一项的光学玻璃制成。
本发明的第5方案为一种光学元件,其由前述方案1~3任一项的光学玻璃制成。
具体实施方式
对于本发明的光学玻璃的各成分进行说明。以下只要没有特别说明,各成分的含有率是指质量%。
在本发明的光学玻璃中,SiO2成分是对于提高玻璃的粘度、提高耐失透性和化学耐久性有效的成分。可是,其量过多时,反而耐失透性、熔融性易恶化。因此,SiO2成分的含量上限优选为10%、更优选为8%、最优选为6%。再者,SiO2成分是任意成分,即使不含有也可制造本发明的玻璃,但为了易发挥前述效果,SiO2成分的含量下限优选为超过0%、更优选为0.1%、最优选为0.5%。
通过使用例如SiO2等作为原料,将SiO2导入玻璃内。
在作为镧系玻璃的本发明的光学玻璃中,B2O3成分是作为形成玻璃的氧化物成分不可或缺的成分。可是,其量过少时,耐失透性易不充分,过多时,折射率变低并脱离目标的光学常数范围,化学耐久性易变差。因此,B2O3成分的含量下限优选为5%、更优选为6%、最优选为6.5%,B2O3成分的含量上限优选为22%、更优选为17%、最优选为14%。
通过使用例如H3BO3、B2O3等作为原料,将B2O3导入玻璃内。
GeO2成分是具有提高折射率、提高耐失透性的效果的必须成分,作为形成玻璃的氧化物而起作用。可是,其量过少时,其效果易不充分,过多时,原料价格非常地高,所以成本变高。因此,GeO2成分的含量下限优选为0%、更优选为0.1%、最优选为1%,GeO2成分的含量上限优选为10%、更优选为8%、最优选为5%。
另外,通过使用例如GeO2等作为原料,将GeO2导入玻璃内。
Al2O3成分对改善化学耐久性是有效的。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,Al2O3成分的含量上限优选为10%、更优选为6%、最优选为3.5%。再者,Al2O3成分是任意成分,即使不含有也可制造本发明的玻璃,但为了易发挥前述效果,Al2O3成分的含量下限优选为超过0%、更优选为0.1%、最优选为0.5%。
另外,通过使用例如Al2O3、Al(OH)3等作为原料,将Al2O3导入玻璃内。
La2O3成分对提高玻璃的折射率、低色散化是有效的,且对于具有高折射率低色散性的本发明的玻璃是不可或缺的成分。可是,其量过少时,玻璃的光学常数的值难以维持在前述范围内,过多时,耐失透性易变差。因此,La2O3成分的含量下限优选为15%、更优选为22%、最优选为27%,La2O3成分的含量上限优选为50%、更优选为45%、最优选为41%。
通过使用例如La2O3、硝酸镧或其水合物等作为原料,将La2O3导入玻璃内。
Gd2O3成分具有提高玻璃的折射率、低色散化的效果。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,Gd2O3成分的含量上限优选为16%、更优选为14%、最优选为11%。再者,Gd2O3成分是任意成分,即使不含有也可制造本发明的玻璃,但为了易发挥前述效果,Gd2O3成分的含量下限优选为超过0%、更优选为0.1%、最优选为1%。
另外,通过使用例如Gd2O3等作为原料,将Gd2O3导入玻璃内。
TiO2成分具有调节光学常数、改善耐失透性的效果。可是,其量过少时,其效果易不充分,过多时,可见光短波长区域的透过率易恶化。因此,TiO2成分的含量下限优选为0.01%、更优选为0.1%、进一步优选为0.5%、最优选为1%,TiO2成分的含量上限优选为15%、更优选为8%、最优选为6%。
通过使用例如TiO2等作为原料,将TiO2导入玻璃内。
ZrO2成分具有调节光学常数、改善耐失透性、提高化学耐久性的效果。可是,其量过多时,反而耐失透性易恶化。因此,ZrO2成分的含量上限优选为15%、更优选为12%、最优选为9%。再者,ZrO2成分是任意成分,即使不含有也可制造本发明的玻璃,但为了易发挥前述效果,ZrO2成分的含量下限优选为超过0%、更优选为0.1%、最优选为2%。
另外,通过使用例如ZrO2等作为原料,将ZrO2导入玻璃内。
Nb2O5成分具有提高折射率、改善化学耐久性和耐失透性的效果。可是,其量过少时,其效果易不充分,过多时,反而耐失透性易变差、可见光短波长区域的透过率也易恶化。因此,Nb2O5成分的含量下限优选为5%、更优选为15%、最优选为19%,Nb2O5成分的含量上限优选为40%、更优选为33%、最优选为29%。
另外,通过使用例如Nb2O5等作为原料,将Nb2O5导入玻璃内。
Ta2O5成分具有提高折射率、改善化学耐久性和耐失透性的效果。可是,其量过少时,其效果不充分,过多时,反而耐失透性易恶化。因此,Ta2O5成分的含量下限优选为0.1%、更优选为0.5%、最优选为1%,Ta2O5成分的含量上限优选为25%、更优选为22%、最优选为21%。
另外,通过使用例如Ta2O5等作为原料,将Ta2O5导入玻璃内。
WO3成分具有调节光学常数、改善耐失透性的效果。可是,其量过多时,反而耐失透性、可见光区域的短波长区域的光线透过率易恶化。因此,WO3成分的含量上限优选为22%、更优选为15%、最优选为12.5%。再者,WO3成分是任意成分,即使不含有也可制造本发明的玻璃,但为了易发挥前述效果,WO3成分的含量下限优选为超过0%、更优选为0.1%、最优选为1%。
另外,通过使用例如WO3等作为原料,将WO3导入玻璃内。
Sb2O3成分是为了玻璃熔融时的脱泡而任意添加,其量过多时,可见光区域的短波长区域的透过率易恶化。因此,Sb2O3成分的含量上限优选为1%、更优选为0.5%、最优选为0.2%。
Yb2O3成分具有提高玻璃的折射率、低色散化的效果。可是,其量过多时,耐失透性和化学耐久性易变差。因此,Yb2O3成分的含量上限优选为15%、更优选为10%、最优选为不足5%。
另外,通过使用例如Yb2O3等作为原料,将Yb2O3导入玻璃内。
Y2O3成分具有提高玻璃的折射率、低色散化的效果。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,Y2O3成分的含量上限优选为20%、更优选为10%、最优选为5%。
通过使用例如Y2O3等作为原料,将Y2O3导入玻璃内。
ZnO成分具有降低玻璃化转变温度(Tg)、改善化学耐久性的效果。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,ZnO成分的含量上限优选为20%、更优选为10%、最优选为6.5%。
另外,通过使用例如ZnO等作为原料,将ZnO导入玻璃内。
CaO成分对调节光学常数是有效的。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,CaO成分的含量上限优选为15%、更优选为10%、最优选为5%。
通过使用例如CaO或其碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料,将CaO成分导入玻璃内。
SrO成分对调节光学常数是有效的。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,SrO成分的含量上限优选为15%、更优选为10%、最优选为5%。
通过使用例如SrO或其碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料,将SrO成分导入玻璃内。
BaO成分对调节光学常数是有效的。可是,其量过多时,耐失透性易变差。因此,BaO成分的含量上限优选为15%、更优选为10%、最优选为5%。
通过使用例如BaO或其碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料,将BaO成分导入玻璃内。
Li2O成分具有大幅降低玻璃化转变温度(Tg)、且促进混合的玻璃原料熔融的效果。可是,其量过多时,耐失透性易急剧恶化。因此,Li2O成分的含量上限优选为不足3%、更优选为不足1%、最优选为不足0.5%。
另外,通过使用例如Li2O或其碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料,将Li2O导入玻璃内。
Na2O成分具有降低玻璃化转变温度(Tg)、促进混合的玻璃原料熔融的效果。可是,其量过多时,耐失透性易急剧恶化。因此,Na2O成分的含量上限优选为8%、更优选为3%、最优选为1%。
另外,通过使用例如Na2O或其碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料,将Na2O导入玻璃内。
K2O成分具有降低玻璃化转变温度(Tg)、促进混合的玻璃原料熔融的效果。可是,其量过多时,耐失透性易急剧恶化。因此,K2O成分的含量上限优选为11%、更优选为5%、最优选为1%。
另外,通过使用例如K2O或其碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料,将K2O导入玻璃内。
Bi2O3成分具有提高折射率、降低玻璃化转变温度(Tg)的效果。可是,其量过多时,耐失透性易恶化。因此,Bi2O3成分的含量上限优选为20%、更优选为10%、最优选为5%。
另外,通过使用例如Bi2O3等作为原料,将Bi2O3导入玻璃内。
TeO2成分是具有提高折射率的效果的成分,在铂制的坩埚或与熔融玻璃接触的部分由铂形成的熔融槽中将玻璃原料熔融时,碲和铂合金化,成为合金的位置的耐热性易恶化,所以会有在该位置发生开孔、熔融玻璃流出的事故的危险性。因此,TeO2成分的含量上限优选为20%、更优选为10%、最优选为5%。
另外,通过使用例如TeO2等作为原料,将TeO2导入玻璃内。
HfO2成分具有提高折射率的效果。可是,其量过多时,耐失透性易恶化。因此,HfO2成分的含量上限优选为20%、更优选为10%、最优选为5%。
另外,通过使用例如HfO2等作为原料,将HfO2导入玻璃内。
Ga2O3成分是具有提高折射率的效果的成分,因原料价格非常高,所以,Ga2O3成分的含量上限优选为不足1%、更优选为0.5%、最优选为0.1%。
另外,通过使用例如Ga2O3等作为原料,将Ga2O3导入玻璃内。
再者,用于将上述玻璃中存在的各成分导入而使用的原料,是以例示的目的记载的物质,但不限定于上述列举的氧化物等。因此,为了适当应对制造玻璃的条件的各种变更,可从公知的原料中选择。
本发明人发现,在前述范围内的光学常数中,通过将TiO2成分和Nb2O5成分的含量的比值调节到规定的值,可获得相对部分色散(θg,F)小的玻璃。即TiO2/Nb2O5的值的上限优选为0.26、更优选为0.17、最优选为0.13。
另外,本发明人发现,在前述范围内的光学常数中,通过将GeO2成分和Nb2O5成分的含量的比值调节到规定的值,可获得比以往的原料费便宜的玻璃。即GeO2/Nb2O5的值的上限优选为0.38、更优选为0.35、最优选为0.31。
进一步,为了获得维持所期望的光学常数、相对部分色散(θg,F)小、且廉价的玻璃,TiO2/Nb2O5的值、GeO2/Nb2O5的值最好同时在上述规定的优选范围内。
可含有Lu2O3、SnO2、BeO的各成分,但有如下问题:Lu2O3、Hf2O3是高价的原料,所以原料成本高,在实际的制造中使用是不现实的,关于SnO2,在铂制的坩埚或与熔融玻璃接触的部分由铂形成的熔融槽中将玻璃原料熔融时,锡与铂合金化,在成为合金的位置耐热性变差,会有在该位置发生开孔、熔融玻璃流出的事故的危险性,BeO是给环境带来有害的影响、环境负荷非常大的成分。因此,含量上限优选为不足0.1%、更优选为0.05%、最优选为不含有。
接着,对本发明的光学玻璃中不该含有的成分进行说明。
铅化合物存在如下问题:该成分不但在玻璃的制造上、甚至在研磨等玻璃的冷加工和玻璃的废弃上都需要采取一定的环境对策方面的措施,是环境负荷大的成分。因此,不该在本发明的光学玻璃中含有此类成分。
As2O3、Cd和Th成分由于均是对环境产生有害影响、对环境负荷非常大的成分,所以不该在本发明的光学玻璃中含有这些成分。
进一步,在本发明的光学玻璃中,优选不含有V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Eu、Nd、Sm、Tb、Dy、Er等着色成分。但是在此所说的不含有是指,作为杂质被混入的情况除外,不人为地含有。
本发明的玻璃组合物中,其组成以质量%表示,并不是直接以摩尔%的记载表示,满足本发明所要求的诸性能的玻璃组合物中所存在的各成分以摩尔%表示的组成,以氧化物换算组成,大概为以下的值。
B2O3 15~42%、
La2O3 10~30%、
TiO2 0.05~18%、
Nb2O5 7~28%及
Ta2O5 0.1~13%
以及
SiO2 0~20%和/或
GeO2 0~20%和/或
Al2O3 0~12%和/或
Gd2O3 0~10%和/或
ZrO2 0~20%和/或
WO3 0~14%和/或
Sb2O3 0~1%
接着,对本发明的光学玻璃的物性进行说明。
如前述,从光学设计上的有用性的观点考虑,本发明光学玻璃的折射率(nd)的下限优选为超过1.9、更优选为1.95、最优选为1.99,上限优选为2.15、更优选为2.10、最优选为2.05。
另外,从光学设计上的有用性的观点考虑,本发明光学玻璃的阿贝数(νd)的下限优选为20、更优选为23、最优选为26,上限优选为38、更优选为33、最优选为29。
另外,从光学设计上的有用性的观点考虑,本发明光学玻璃的相对部分色散(θg,F)的下限优选为0.580、更优选为0.590、最优选为0.595,上限优选为0.615、更优选为0.612、最优选为0.610。
本发明的光学玻璃可用作精密压制成形用的预成型坯材料。作为预成型坯材料来使用的情况下,其制造方法和精密压制成形方法没有特别的限制,可使用公知的制造方法和成形方法。例如可由熔融玻璃直接制造预成型坯材料,或将成形为板状的玻璃进行冷加工来制造。
通过对本发明光学玻璃进行成形而获得的光学元件当然可使用在照相机、录像机用的透镜,显微镜、望远镜用的透镜等中,但其用途不受限定。
实施例
以下,对本发明的实施例进行叙述,但本发明不限定于这些实施例。
将本发明的玻璃的实施例(No.1~No.78)的组成与这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)、相对部分色散(θg,F)、一起示在表1~表10中。表中,各成分的组成以质量%表示。
[表1]
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
SiO2 | 1.63 | 1.54 | 1.54 | 1.54 | 1.58 | 1.47 | 1.50 | 1.58 |
B2O3 | 7.54 | 7.16 | 7.16 | 7.16 | 10.40 | 11.62 | 9.89 | 7.30 |
GeO2 | 7.77 | 7.38 | 7.38 | 7.38 | 7.53 | 7.02 | 7.16 | 7.53 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 3.09 |
La2O3 | 38.55 | 36.60 | 36.60 | 36.60 | 37.35 | 34.84 | 35.52 | 37.35 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.16 | 2.05 | 2.05 | 2.05 | 2.09 | 1.95 | 1.99 | 2.09 |
ZrO2 | 6.65 | 6.31 | 6.31 | 6.31 | 6.44 | 6.01 | 6.12 | 6.44 |
Nb2O5 | 25.16 | 28.94 | 23.89 | 23.89 | 24.38 | 27.55 | 23.19 | 24.38 |
Ta2O5 | 10.45 | 9.92 | 14.97 | 9.92 | 10.13 | 9.45 | 9.63 | 10.13 |
WO3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 5.05 | 0.00 | 0.00 | 4.90 | 0.00 |
Sb2O3 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 2.02401 | 2.03922 | 2.02985 | 2.02764 | 1.99333 | 1.99330 | 1.99934 | 1.99950 |
νd | 27.8 | 26.7 | 27.5 | 27.2 | 28.5 | 27.7 | 27.8 | 28.6 |
θg,F | 0.6000 | 0.6028 | 0.5998 | 0.6021 | 0.5981 | 0.6006 | 0.6001 | 0.5967 |
TiO2/Nb2O5 | 0.09 | 0.07 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.07 | 0.09 | 0.09 |
GeO2/Nb2O5 | 0.31 | 0.25 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.25 | 0.31 | 0.31 |
[表2]
9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | |
SiO2 | 1.58 | 1.58 | 1.59 | 1.49 | 1.51 | 1.70 | 1.66 | 1.57 |
B2O3 | 10.40 | 10.40 | 9.46 | 10.33 | 9.35 | 7.87 | 7.70 | 8.81 |
GeO2 | 7.53 | 7.53 | 7.61 | 7.13 | 7.20 | 8.12 | 7.94 | 7.49 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 32.20 | 27.04 | 37.74 | 35.35 | 35.73 | 40.26 | 39.38 | 37.16 |
Gd2O3 | 5.15 | 10.31 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.09 | 2.09 | 2.11 | 1.98 | 2.00 | 2.25 | 2.20 | 2.08 |
ZrO2 | 6.44 | 6.44 | 6.51 | 6.09 | 6.16 | 2.50 | 2.44 | 6.41 |
Nb2O5 | 24.38 | 24.38 | 24.64 | 27.95 | 23.32 | 26.28 | 27.88 | 24.26 |
Ta2O5 | 10.13 | 10.13 | 10.23 | 9.59 | 9.69 | 10.92 | 10.68 | 7.00 |
WO3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 4.93 | 0.00 | 0.00 | 5.13 |
Sb2O3 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.11 | 0.11 | 0.10 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 1.99345 | 1.99235 | 2.00330 | 2.00523 | 2.00398 | 2.01710 | 2.02413 | 2.00934 |
νd | 28.4 | 28.3 | 28.3 | 27.4 | 27.7 | 27.7 | 27.2 | 27.7 |
θg,F | 0.5990 | 0.5976 | 0.5983 | 0.6012 | 0.6007 | 0.6012 | 0.6020 | 0.6008 |
TiO2/Nb2O5 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.07 | 0.09 | 0.09 | 0.08 | 0.09 |
GeO2/Nb2O5 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.25 | 0.31 | 0.31 | 0.28 | 0.31 |
[表3]
17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | |
SiO2 | 1.60 | 1.63 | 1.66 | 1.65 | 1.67 | 1.63 | 1.64 | 1.65 |
B2O3 | 8.99 | 10.73 | 12.05 | 9.28 | 9.38 | 9.66 | 11.13 | 11.54 |
GeO2 | 7.65 | 4.58 | 1.42 | 7.90 | 7.98 | 7.77 | 3.54 | 2.49 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 37.94 | 38.55 | 39.38 | 39.17 | 39.60 | 38.55 | 38.83 | 39.13 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.12 | 2.16 | 2.20 | 2.19 | 2.21 | 2.16 | 2.17 | 2.19 |
ZrO2 | 6.54 | 6.65 | 6.79 | 6.75 | 2.46 | 2.39 | 6.70 | 6.75 |
Nb2O5 | 24.76 | 25.16 | 25.71 | 25.57 | 25.85 | 27.29 | 25.35 | 25.54 |
Ta2O5 | 5.05 | 10.45 | 10.68 | 1.97 | 10.74 | 10.45 | 10.53 | 10.61 |
WO3 | 5.24 | 0.00 | 0.00 | 5.41 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Sb2O3 | 0.10 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 2.00643 | 2.00380 | 2.00431 | 2.00220 | 2.00108 | 2.00293 | 2.00425 | 2.00511 |
νd | 27.8 | 28.3 | 28.2 | 28.1 | 28 | 27.6 | 28.2 | 28.2 |
θg,F | 0.6007 | 0.5978 | 0.5985 | 0.6007 | 0.5997 | 0.6012 | 0.5991 | 0.5988 |
TiO2/Nb2O5 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.08 | 0.09 | 0.09 |
GeO2/Nb2O5 | 0.31 | 0.18 | 0.06 | 0.31 | 0.31 | 0.28 | 0.14 | 0.10 |
[表4]
25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | |
SiO2 | 1.64 | 1.66 | 2.69 | 3.75 | 1.60 | 1.59 | 1.58 | 1.57 |
B2O3 | 10.84 | 10.96 | 9.66 | 8.60 | 11.26 | 11.18 | 11.10 | 11.02 |
GeO2 | 4.63 | 4.68 | 4.58 | 4.58 | 3.47 | 3.44 | 3.42 | 3.39 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 38.96 | 39.38 | 38.55 | 38.55 | 38.00 | 37.72 | 37.45 | 37.18 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.18 | 2.20 | 2.16 | 2.16 | 2.12 | 2.11 | 2.09 | 2.08 |
ZrO2 | 6.72 | 6.79 | 6.65 | 6.65 | 6.55 | 6.50 | 6.46 | 6.41 |
Nb2O5 | 25.43 | 25.71 | 25.16 | 25.16 | 24.49 | 24.00 | 23.51 | 23.04 |
Ta2O5 | 7.34 | 4.16 | 10.45 | 10.45 | 12.40 | 13.35 | 14.29 | 15.21 |
WO3 | 2.15 | 4.35 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Sb2O3 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 2.00146 | 1.99863 | 2.00358 | 2.00495 | 2.00152 | 2.00195 | 2.00235 | 2.00255 |
νd | 28.2 | 28.2 | 28.3 | 28.2 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 |
θg,F | 0.5990 | 0.5998 | 0.5985 | 0.5979 | 0.5979 | 0.5988 | 0.5976 | 0.5978 |
TiO2/Nb2O5 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 |
GeO2/Nb2O5 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.14 | 0.14 | 0.15 | 0.15 |
[表5]
33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | |
SiO2 | 1.68 | 1.69 | 1.64 | 1.65 | 1.67 | 1.69 | 1.67 | 1.67 |
B2O3 | 11.00 | 11.08 | 11.13 | 11.22 | 11.07 | 10.92 | 11.07 | 11.07 |
GeO2 | 3.62 | 3.65 | 3.54 | 3.57 | 3.61 | 3.65 | 3.61 | 3.61 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 39.71 | 40.01 | 35.62 | 35.91 | 33.02 | 30.08 | 34.12 | 31.93 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.22 | 2.24 | 2.17 | 2.19 | 2.21 | 2.24 | 2.21 | 2.21 |
ZrO2 | 6.85 | 6.90 | 6.70 | 6.75 | 6.82 | 6.90 | 6.82 | 6.82 |
Nb2O5 | 26.25 | 26.78 | 25.35 | 24.74 | 24.19 | 23.63 | 24.19 | 24.19 |
Ta2O5 | 8.58 | 7.54 | 13.75 | 13.86 | 17.29 | 20.79 | 14.01 | 14.01 |
WO3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 2.18 | 4.37 |
Sb2O3 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 | 0.11 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 2.00495 | 2.00453 | 2.00644 | 2.00403 | 2.00793 | 2.01127 | 2.00589 | 2.00671 |
νd | 28.3 | 28.3 | 27.7 | 27.8 | 27.3 | 26.8 | 27.4 | 26.9 |
θg,F | 0.5982 | 0.5988 | 0.5999 | 0.5998 | 0.6011 | 0.6022 | 0.6012 | 0.6038 |
TiO2/Nb2O5 | 0.08 | 0.08 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 |
GeO2/Nb2O5 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.14 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
[表6]
41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | |
SiO2 | 1.62 | 1.54 | 1.56 | 1.52 | 1.41 | 1.72 | 1.78 | 1.83 |
B2O3 | 10.55 | 11.06 | 11.55 | 11.58 | 11.81 | 11.14 | 10.99 | 10.94 |
Ge2O3 | 3.50 | 3.34 | 3.37 | 3.27 | 3.05 | 3.71 | 3.84 | 3.95 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 38.36 | 38.96 | 39.85 | 39.40 | 39.96 | 37.46 | 38.00 | 37.70 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.14 | 2.05 | 3.02 | 2.01 | 1.87 | 1.23 | 2.36 | 2.42 |
ZrO2 | 6.61 | 6.31 | 6.38 | 6.19 | 5.76 | 7.02 | 7.26 | 7.46 |
Nb2O5 | 21.78 | 23.89 | 24.14 | 26.20 | 26.98 | 26.58 | 24.24 | 23.87 |
Ta2O5 | 10.40 | 9.92 | 10.03 | 9.73 | 9.06 | 11.04 | 11.43 | 11.73 |
WO3 | 4.94 | 2.83 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Sb2O3 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 2.00157 | 2.00114 | 2.00106 | 2.00204 | 2.00176 | 2.00200 | 2.00276 | 2.00223 |
νd | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 |
θg,F | 0.5988 | 0.5988 | 0.5977 | 0.5991 | 0.5979 | 0.5985 | 0.5979 | 0.5989 |
TiO2/Nb2O5 | 0.10 | 0.09 | 0.13 | 0.08 | 0.07 | 0.05 | 0.10 | 0.10 |
GeO2/Nb2O5 | 0.16 | 0.14 | 0.14 | 0.12 | 0.11 | 0.14 | 0.16 | 0.17 |
[表7]
49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | |
SiO2 | 1.88 | 1.93 | 1.85 | 1.88 | 1.87 | 1.92 | 1.96 | 1.99 |
B2O3 | 10.84 | 10.72 | 11.77 | 12.59 | 10.81 | 10.72 | 11.58 | 12.50 |
GeO2 | 4.06 | 4.18 | 1.98 | 0.00 | 4.04 | 4.15 | 2.09 | 0.00 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 37.40 | 37.08 | 38.21 | 38.72 | 37.09 | 36.36 | 37.70 | 38.15 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.49 | 2.56 | 2.45 | 2.49 | 1.97 | 1.49 | 2.59 | 2.63 |
ZrO2 | 7.67 | 7.90 | 7.56 | 7.66 | 7.64 | 7.84 | 7.99 | 8.11 |
Nb2O5 | 23.49 | 23.10 | 24.19 | 24.51 | 24.46 | 25.09 | 23.43 | 23.77 |
Ta2O5 | 12.07 | 12.43 | 11.89 | 12.05 | 12.02 | 12.33 | 12.56 | 12.75 |
WO3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Sb2O3 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
共计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
nd | 2.00302 | 2.00304 | 2.00258 | 2.00220 | 2.00249 | 2.00218 | 2.00314 | 2.00329 |
νd | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.3 | 28.2 |
θg,F | 0.5982 | 0.5980 | 0.5983 | 0.5986 | 0.5985 | 0.5981 | 0.5985 | 0.5984 |
TiO2/Nb2O5 | 0.11 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.08 | 0.06 | 0.11 | 0.11 |
GeO2/Nb2O5 | 0.17 | 0.18 | 0.08 | 0.00 | 0.17 | 0.17 | 0.09 | 0.00 |
[表8]
57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | |
SiO2 | 1.99 | 2.83 | 5.83 | 0.83 | 1.693 | 1.693 | 1.83 | 1.83 |
B2O3 | 12.5 | 9.94 | 6.94 | 11.94 | 10.546 | 10.546 | 10.94 | 10.94 |
GeO2 | 0.00 | 3.95 | 3.95 | 3.95 | 3.654 | 3.654 | 3.95 | 3.95 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 38.15 | 37.7 | 37.7 | 37.7 | 34.876 | 34.876 | 37.7 | 37.7 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.63 | 2.42 | 2.42 | 2.42 | 2.239 | 2.239 | 2.42 | 2.42 |
ZrO2 | 8.11 | 7.46 | 7.46 | 7.46 | 6.901 | 6.901 | 7.46 | 7.46 |
Nb2O5 | 23.77 | 23.87 | 23.87 | 23.87 | 19.889 | 19.889 | 23.87 | 23.87 |
Ta2O5 | 12.75 | 11.73 | 11.73 | 11.73 | 20.102 | 15.102 | 6.73 | 1.73 |
WO3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 5 | 5 | 10 |
Sb2O3 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
共计 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
nd | 2.00328 | 2.00256 | 2.00255 | 2.00323 | 2.00364 | 2.00131 | 2.0002 | 1.99725 |
νd | 28.2 | 28.2 | 28.2 | 28.2 | 28.2 | 27.9 | 28 | 27.7 |
θg,F | 0.5983 | 0.5975 | 0.5966 | 0.5964 | 0.5981 | 0.5998 | 0.6008 | 0.6009 |
TiO2/Nb2O5 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.11 | 0.11 | 0.10 | 0.10 |
GeO2/Nb2O5 | 0.00 | 0.17 | 0.17 | 0.17 | 0.18 | 0.18 | 0.17 | 0.17 |
[表9]
65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | |
SiO2 | 1.88 | 1.94 | 1.88 | 1.88 | 1.91 | 1.89 | 1.85 | 1.85 |
B2O3 | 12.68 | 13.08 | 12.68 | 12.68 | 12.88 | 12.75 | 12.49 | 12.49 |
GeO2 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 38.68 | 39.91 | 38.68 | 38.68 | 39.28 | 38.88 | 38.09 | 38.09 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 2.48 | 2.56 | 2.48 | 2.48 | 4.08 | 2.50 | 3.96 | 3.96 |
ZrO2 | 7.65 | 4.72 | 7.65 | 7.65 | 4.65 | 4.60 | 7.54 | 7.54 |
Nb2O5 | 24.49 | 25.27 | 24.49 | 24.49 | 24.87 | 27.19 | 24.12 | 24.12 |
Ta2O5 | 2.05 | 2.12 | 5.13 | 8.21 | 2.08 | 2.06 | 2.02 | 5.05 |
WO3 | 9.98 | 10.30 | 6.90 | 3.83 | 10.14 | 10.03 | 9.83 | 6.80 |
Sb2O3 | 0.10 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
共计 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
nd | 1.99734 | 1.99157 | 1.99919 | 2.00035 | 2.00187 | 1.99994 | 2.00782 | 2.00916 |
νd | 27.7 | 27.7 | 27.9 | 28 | 26.9 | 27.1 | 26.9 | 27.1 |
θg,F | 0.6020 | 0.6033 | 0.6014 | 0.6003 | 0.6060 | 0.6053 | 0.6052 | 0.6038 |
TiO2/Nb2O5 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.16 | 0.09 | 0.16 | 0.16 |
GeO2/Nb2O5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
[表10]
73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | |
SiO2 | 1.85 | 1.91 | 1.91 | 1.91 | 1.94 | 1.98 |
B2O3 | 12.49 | 12.88 | 12.88 | 12.88 | 13.08 | 13.35 |
GeO2 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Al2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
La2O3 | 38.09 | 39.28 | 39.28 | 39.28 | 39.91 | 40.71 |
Gd2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
TiO2 | 3.96 | 4.08 | 4.08 | 4.08 | 4.68 | 5.42 |
ZrO2 | 7.54 | 4.65 | 4.65 | 4.65 | 2.60 | 0.00 |
Nb2O5 | 24.12 | 24.87 | 24.87 | 24.87 | 25.27 | 25.77 |
Ta2O5 | 8.08 | 5.21 | 8.34 | 10.42 | 2.12 | 2.16 |
WO3 | 3.77 | 7.01 | 3.89 | 1.80 | 10.30 | 10.51 |
Sb2O3 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.11 | 0.11 |
共计 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
nd | 2.00991 | 2.00341 | 2.00465 | 2.00504 | 2.00207 | 2.00109 |
νd | 27.3 | 27 | 27.1 | 27.3 | 26.5 | 26.1 |
θg,F | 0.6031 | 0.6053 | 0.6044 | 0.6034 | 0.6075 | 0.6098 |
TiO2/Nb2O5 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.19 | 0.21 |
GeO2/Nb2O5 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
表1~表10所示的本发明的实施例的光学玻璃(No.1~No.78)可以如下得到:以表1~表10所示的各实施例的组成比例称量氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐等通常的光学玻璃用原料,混合并投入到铂坩埚中,根据组成的熔融性,在1200~1500℃、熔融3~5小时、澄清、搅拌并均质化后,浇铸到模具等中并缓慢冷却,获得本发明的实施例的光学玻璃。
对缓慢冷却降温速度为-25℃/小时所得的光学玻璃测定折射率(nd)和阿贝数(νd)。
相对部分色散(θg,F)如下计算:对缓慢冷却降温速度为-25℃/小时所得的光学玻璃测定C线(波长656.27nm)的折射率(nC)、F线(波长486.13nm)的折射率(nF)、g线(波长435.835nm)的折射率(ng),通过θg,F=(ng-nF)/(nF-nC)计算出。
如表1~表10所示,本发明的实施例的光学玻璃(No.1~No.78)均具有前述范围内的光学常数(折射率(nd)和阿贝数(νd)),相对部分色散(θg,F)均在0.615以下。
工业上的可利用性
如以上所述,本发明的光学玻璃是组成为B2O3-La2O3-TiO2-Nb2O5-Ta2O5体系、且以质量%的比率计,TiO2/Nb2O5为0.26以下、且GeO2/Nb2O5为0.38以下的玻璃,因为具有折射率(nd)超过1.9、阿贝数(νd)为38以下、相对部分色散(θg,F)为0.615以下的范围的光学常数,所以在进行光学设计方面是非常有效的,在工业上非常的有用。
Claims (5)
1.一种光学玻璃,其特征在于,具有折射率(nd)超过1.9、阿贝数(vd)为38以下、相对部分色散(θg,F)为0.615以下的范围的光学常数,含有B2O3、La2O3、TiO2、Nb2O5和Ta2O5作为必须成分,以质量%计,含有B2O3为6.94~22%、ZnO为10%以下,以质量%的比率计,TiO2/Nb2O5为0.26以下、且GeO2/Nb2O5为0.38以下,不含铅化合物。
4.一种透镜预成型坯材料,其由权利要求1~3任一项所述的光学玻璃制成。
5.一种光学元件,其由权利要求1~3任一项所述的光学玻璃制成。
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