CN101646630B - 玻璃组成物、使用其的光学构件及光学机器 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃组成物，是满足下述(A)～(L)所示的条件：(A)TeO2的含有比率在50～95摩尔％的范围；(B)B2O3的含有比率在1～33摩尔％的范围；(C)ZnO的含有比率在1～37摩尔％的范围；(D)Bi2O3的含有比率在1～18摩尔％的范围；(E)P2O5的含有比率在0～15摩尔％的范围；(F)R2O(式中，R表示选自Li、Na及K中的至少1种元素)的含有比率在0～13摩尔％的范围；(G)MO(式中，M表示选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种元素)的含有比率在0～13摩尔％的范围；(H)TiO2的含有比率在0～13摩尔％的范围；(I)Nb2O5的含有比率在0～10摩尔％的范围；(J)Ta2O5的含有比率在0～13摩尔％的范围；(K)L2O3(式中，L表示选自钇及镧系元素中的至少1种元素)的含有比率在0～11摩尔％的范围；(L)该(E)～(K)所示的P2O5、R2O、MO、TiO2、Nb2O5、Ta2O5及L2O3的总量的含有比率在0～15摩尔％的范围。
Description
技术领域
本发明是关于一种玻璃组成物、使用其的光学构件及光学机器
背景技术
在光学机器等的领域中，高折射率材料的需求正逐年提高。例如，在数码相机等的光学机器中，已开始使用对波长为587.562nm的光(d线)的折射率nd趋近2.0的玻璃。此种高折射率材料，已揭示有一种含有用以提升折射率的氧化碲(TeO2)与氧化铅(PbO)的玻璃组成物等。
例如，日本特开昭62-128946号公报(文献1)中，揭示有一种玻璃组成物，以摩尔％计，其组成是：TeO2为10～85％、P2O5为1～50％、PbO为1～50％、Li2O为0～30％、ZnO为0～40％、Li2O与ZnO的合计量为1～40％、Na2O为0～30％、K2O为0～30％、Rb2O为0～25％、Cs2O为0～20％、Na2O与K2O与Rb2O与Cs2O的合计量为0～30％、MgO为0～20％、CaO为0～20％、SrO为0～20％、BaO为0～35％、MgO与CaO与SrO与BaO的合计量为0～35％、Ta2O5为0～5％、Nb2O5为0～20％、Ta2O5与Nb2O5的合计量为0～20％、SiO2为0～15％、GeO2为0～25％、B2O3为0～30％、Al2O3为0～10％、Sb2O3为0～20％、In2O3为0～15％、La2O3为0～4％、Y2O3为0～4％、Gb2O3为0～4％、Yb2O3为0～4％、ZrO2为0～4％、Bi2O3为0～10％、TiO2为0～20％、WO3为0～7％。
又，日本特公平5-73702号公报(文献2)中，揭示有一种玻璃组成物，以重量％计，其组成是：TeO2为5～80％、PbO为1～70％、B2O3为1～40％、Bi2O3为1～60％、Al2O3为1～20％、ZnO为0～50％、WO3为0～30％、MgO为0～20％、CaO为0～20％、SrO为0～30％及BaO为0～30％。
发明内容
然而，含有氧化碲(TeO2)与氧化铅(PbO)的习知玻璃组成物，对可见光区域(约400～700nm)的光的透射率(着色性)未必充分，几乎未被实用在透镜或棱镜等的光学构件。又，由于此种现有习知玻璃组成物含氧化铅(PbO)，因此在环境负担的观点来看，亦未必是充分的材料。
本发明，是有鉴于上述现有习知技术所具有的课题而完成，其目的在于提供一种玻璃组成物、使用该玻璃组成物的光学构件及光学机器，其中该玻璃组成物不含氧化铅，而可充分降低环境负担，对波长为587.562nm的光(d线)具有充分的高折射率nd，且对波长为可见光区域的光具有充分的高透射率，并具有充分的熔解稳定性。
本发明人等为了达成上述目的，经反复潜心研究的结果，发现藉由满足下述(A)～(L)所示的条件，可使所制得的玻璃组成物不含氧化铅，而可充分降低环境负担，对波长为587.562nm的光(d线)具有充分的高折射率nd，且对波长在可见光区域的光具有充分的高透射率，并具有充分的熔解稳定性，从而完成本发明。
亦即，本发明的玻璃组成物，是满足下述(A)～(L)所示的条件：
(A)TeO2的含有比率在50～95摩尔％的范围、
(B)B2O3的含有比率在1～33摩尔％的范围、
(C)ZnO的含有比率在1～37摩尔％的范围、
(D)Bi2O3的含有比率在1～18摩尔％的范围、
(E)P2O5的含有比率在0～15摩尔％的范围、
(F)R2O(式中，R表示选自Li、Na及K中的至少1种元素)的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(G)MO(式中，M表示选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种元素)的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(H)TiO2的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(I)Nb2O5的含有比率在0～10摩尔％的范围、
(J)Ta2O5的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(K)L2O3(式中，L表示选自钇及镧系元素中的至少1种元素)的含有比率在0～11摩尔％的范围、
(L)该(E)～(K)所示的P2O5、R2O、MO、TiO2、Nb2O5、Ta2O5及L2O3的总量的含有比率在0～15摩尔％的范围。
又，上述本发明的玻璃组成物中，该TeO2的含有比率以75～95摩尔％较佳。
又，上述本发明的玻璃组成物中，该B2O3的含有比率以3～15摩尔％较佳。
又，上述本发明的玻璃组成物中，该ZnO的含有比率以3～15摩尔％较佳。
此外，上述本发明的玻璃组成物中，该Bi2O3的含有比率以1～10摩尔％较佳。
又，本发明的光学构件，是由上述本发明的玻璃组成物所构成。
再者，本发明的光学机器，是具备由上述本发明的玻璃组成物所构成的光学构件。
根据本发明，可提供一种玻璃组成物、使用该玻璃组成物的光学构件及光学机器，其中该玻璃组成物不含氧化铅，而可充分降低环境负担，对波长为587.562nm的光(d线)具有充分的高折射率nd，且对波长在可见光区域的光具有充分的高透射率，并具有充分的熔解稳定性。
附图说明
图1，是表示本发明的玻璃组成物(实施例1、4、9、11及14)及用以作比较的玻璃组成物(比较例14及15)分别对可见光的透射率的曲线。
具体实施方式
以下，依其最佳实施形态详细说明本发明。
首先，针对本发明的玻璃组成物作说明。亦即，本发明的玻璃组成物是满足上述(A)～(L)所示的条件。以下，依各条件针对本发明的玻璃组成物作说明。
本发明的玻璃组成物，是满足氧化碲(TeO2)的含有比率在50～95摩尔％的范围的条件(条件(A))。此种TeO2在本发明的玻璃组成物的组成系统中，具有玻璃形成氧化物的作用。又，TeO2可充分提高所制得的组成物对波长为587.562nm的光(d线)的折射率nd(较佳为nd在2.0以上)。当此种TeO2的含有比率未满50摩尔％时，将无法制得具有充分的折射率的玻璃组成物。另一方面，若该含有比率超过95摩尔％时，则会降低所制得的组成物的熔解稳定性，而难以制得品质优异的玻璃。又，本发明的玻璃组成物中，从进一步提升折射率nd(较佳为将nd提升至2.0以上)的观点来看，TeO2的含有比率以75～95摩尔％较佳。
又，本发明的玻璃组成物，是满足氧化硼(B2O3)的含有比率在1～33摩尔％的范围的条件(条件(B))。此种B2O3在本发明的玻璃组成物的组成系统中，具有玻璃形成氧化物的作用，且是为了充分提升熔解稳定性而含有的成分。又，B2O3可提升所制得的玻璃组成物对可见光的透射率。当此种B2O3的含有比率未满1摩尔％时，将无法使所制得的组成物具有充分的熔解稳定性与透射率。另一方面，若B2O3的含有比率超过33摩尔％时，则无法制得对波长为587.562nm的光(d线)具有充分的折射率nd(较佳为nd在2.0以上)的玻璃组成物。又，本发明的玻璃组成物中，从维持高透射率并进一步提升折射率nd(较佳为将nd提升至2.0以上)的观点来看，B2O3的含有比率以3～15摩尔％较佳。
又，本发明的玻璃组成物，是满足氧化锌(ZnO)的含有比率在1～37摩尔％的范围的条件(条件(C))。此种ZnO可提升本发明的玻璃组成物的熔解稳定性与化学耐久性，并可维持高透射率。当此种ZnO的含有比率未满1摩尔％时，将无法使玻璃组成物具有充分的熔解稳定性与化学耐久性，另一方面，若超过37摩尔％时，则难以维持高透射率。又，本发明的玻璃组成物中，从维持更稳定更高透射率的观点来看，ZnO的含有比率以3～15摩尔％较佳。
又，本发明的玻璃组成物，是满足氧化铋(Bi2O3)的含有比率在1～18摩尔％的范围的条件(条件(D))。此种Bi2O3可维持高折射率并充分提高熔解稳定性与化学耐久性。当此种Bi2O3未满1摩尔％时，将无法使玻璃组成物具有充分的熔解稳定性与化学耐久性，另一方面，若超过18摩尔％时，则会降低透射率并成为光学上的高色散。又，本发明的玻璃组成物中，从进一步提升对可见光的透射率(较佳为将代表值的波长为450nm的透射率提升至75％以上)的观点来看，Bi2O3的含有比率以1～10摩尔％较佳。
此外，本发明的玻璃组成物，是满足氧化磷(P2O5)的含有比率在0～15摩尔％的范围的条件(条件(E))。此种P2O5是为了将玻璃组成物的折射率与透射率维持于充分的高度的有效成分。若此种P2O5的含有比率超过15摩尔％时，则会降低玻璃组成物的抗失透明性。又，本发明的玻璃组成物中，从进一步提升对可见光的折射率与透射率(较佳为将代表值的波长为450nm的透射率提升至75％以上)的观点来看，P2O5的含有比率以0～10摩尔％较佳。
又，本发明的玻璃组成物，是满足式：R2O(式中，R表示选自Li、Na及K中的至少1种元素)所表示的化合物的含有比率在0～13摩尔％的范围的条件(条件(F))。此种以R2O所表示的化合物，是为了提升玻璃组成物的熔解稳定性的有效成分。又，该式中的R是选自Li、Na及K中的至少1种元素。又，若以R2O所表示的化合物的总量的含有比率超过13摩尔％时，则折射率会降低且无法制得充分稳定的玻璃组成物。此外，可单独含有1种以该R2O所表示的化合物，或以2种以上混合的状态含有。
又，本发明的玻璃组成物，是满足式：MO(式中，M表示选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种元素)所表示的化合物的含有比率在0～13摩尔％的范围的条件(条件(G))。此种以MO所表示的化合物，是为了提升玻璃组成物的熔解稳定性的有效成分。又，该式中的M是选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种元素。又，若以MO所表示的化合物的总量的含有比率超过13摩尔％时，则折射率会降低且无法制得充分稳定的玻璃组成物。此外，可以单独1种或混合2种以上来含有以该MO所表示的化合物。
此外，本发明的玻璃组成物，是满足氧化钛(Ti2O)的含有比率在0～13摩尔％的范围的条件(条件(H))。又，本发明的玻璃组成物，是满足氧化铌(Nb2O5)的含有比率在0～10摩尔％的范围的条件(条件(I))。再者，本发明的玻璃组成物，是满足氧化钽(Ta2O5)的含有比率在0～13摩尔％的范围的条件(条件(J))。又，本发明的玻璃组成物，是满足式：L2O3(式中，L表示选自钇及镧系元素中的至少1种元素)所表示的化合物的含有比率在0～11摩尔％的范围的条件(条件(K))。此种条件(H)～(K)所示的Ti2O、Nb2O5、Ta2O5及L2O3所表示的化合物，是可保持高折射率同时并可有效控制组成物中所含有的成分的分散性。又，若此种条件(H)～(K)所示的化合物的含有比率超过该上限时，则所制得的玻璃组成物会着色而降低光的透射率。此外，条件(K)所示的通式中的L，是选自钇及镧系元素中的至少1种元素。
如以上所述，本发明的玻璃组成物，是含有以上述(A)～(D)所示的TeO2、B2O3、ZnO及Bi2O3作为必须成分，及含有以上述(E)～(K)所示的P2O5、R2O、MO、TiO2、Nb2O5、Ta2O5及L2O3作为任意成分。又，本发明的玻璃组成物，是满足该任意成分(P2O5、R2O、MO、TiO2、Nb2O5、Ta2O5及L2O3)的总量的含有比率在0～15摩尔％的范围的条件(条件(L))。若此种任意成分的总量的比率超过该上限时，则折射率、熔解稳定性或透射率会降低，而无法制得目标的玻璃组成物。此外，本发明的玻璃组成物，是不含氧化铅(PbO)。如此由于不含PbO，因此本发明的玻璃组成物可充分降低环境负担。
又，本发明的玻璃组成物，以对波长为587.562nm的光(d线)的折射率nd在2.0以上(更佳为在2.1以上)者更佳。又，本发明的玻璃组成物，以阿贝数(Abbe′s number)在17.0以上(更佳为在20.0以上)较佳。此种折射率的测量方法，可采用下述方法，亦即制作底面的一边长度为40mm、高度为15mm的正三角柱(棱镜)形状的试样，对该试样使用NIKON股份有限公司制的分光计，藉由最小偏角法来测量。又，阿贝数可从以前述方法所测得的折射率的值算出。
再者，本发明的玻璃组成物，以对波长为450nm的可见光的透射率在75％以上者较佳。此外，测量此种可见光透射率的方法，可采用下述方法，亦即制作长为30mm、宽为20mm、厚度为7mm的试样、及长为30mm、宽为20mm、厚度为2mm的试样，使用该试样与透射率测量机器(VARIAN公司制，产品名「CARY500」)来测量。
其次，针对用以制造本发明的玻璃组成物的方法作说明。用以制造本发明的玻璃组成物的方法，只要是可制造能满足上述(A)～(L)所示的条件的玻璃组成物的方法即可，并无特别限制，可适当采用公知的方法。此种方法可举例如下，亦即以满足上述条件(A)～(L)而分别将各原料成分置入铂坩埚后，以800～950℃(更佳为820～880℃)左右的温度条件，加热5～15分钟使其熔解，进行所制得的熔解物的搅拌、澄清等，而制得使各成分均匀分散的玻璃熔液后，将该玻璃熔液浇铸于加热至300～400℃左右的模，并缓慢冷却至室温以制得玻璃组成物。
以上，已针对本发明的玻璃组成物作说明，以下，则针对本发明的光学构件及光学机器作说明。亦即，本发明的光学构件是由上述本发明的玻璃组成物所构成。由于此种光学构件是由上述本发明的玻璃组成物所构成，
Claims (7)
1.一种玻璃组成物，不含有PbO，且满足下述(A)～(L)所示的条件：
(A)TeO2的含有比率在55.4～95摩尔％的范围、
(B)B2O3的含有比率在1～33摩尔％的范围、
(C)ZnO的含有比率在1～37摩尔％的范围、
(D)Bi2O3的含有比率在1～18摩尔％的范围、
(E)P2O5的含有比率为0摩尔％、
(F)R2O的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(G)MO的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(H)TiO2的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(I)Nb2O5的含有比率在0～10摩尔％的范围、
(J)Ta2O5的含有比率在0～13摩尔％的范围、
(K)L2O3的含有比率在0～11摩尔％的范围、
(L)该(E)～(K)所示的P2O5、R2O、MO、TiO2、Nb2O5、Ta2O5及L2O3的总量的含有比率在0～15摩尔％的范围，
该R表示选自Li、Na及K中的至少1种元素，
该M表示选自Mg、Ca、Sr及Ba中的至少1种元素，
该L表示选自钇及镧系元素中的至少1种元素。
2.如权利要求1所述的玻璃组成物，其特征在于其中，该TeO2的含有比率为75～95摩尔％。
3.如权利要求1所述的玻璃组成物，其特征在于其中，该B2O3的含有比率为3～15摩尔％。
4.如权利要求1所述的玻璃组成物，其特征在于其中，该ZnO的含有比率为3～15摩尔％。
5.如权利要求1所述的玻璃组成物，其特征在于其中，该Bi2O3的含有比率为1～10摩尔％。
6.一种光学构件，是包含权利要求1至5中任一权利要求所述的玻璃组成物。
7.一种光学机器，是包含具备有权利要求1至5中任一权利要求所述的玻璃组成物的光学构件。
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