CN108689596A - 光学玻璃及光学元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光学玻璃及光学元件,上述光学玻璃具有期望的光学特性、比重较小,上述光学元件由上述光学玻璃形成。一种光学玻璃,包含SiO2、Nb2O5、TiO2、CaO作为必需成分,Nb2O5和TiO2的合计含量相对于SiO2和B2O3的合计含量的质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))为1.120以上,B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比(B2O3/SiO2)小于1,SiO2和B2O3的合计含量相对于SiO2、B2O3和P2O5的合计含量的质量比(SiO2+B2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)为0.9以上,BaO的含量相对于CaO的含量的质量比(BaO/CaO)小于1,TiO2的含量相对于MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量的质量比(TiO2/(MgO+Ca O+SrO+BaO))为0.220以上,Ta2O5的含量为2质量%以下,GeO2的含量为2质量%以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃及光学元件。
背景技术
专利文献1中公开了折射率nd为1.8以上、阿贝数νd为30左右的光学玻璃。
就专利文献1中记载的光学玻璃而言,将熔融玻璃(玻璃融液)成型时的失透稳定性(玻璃融液玻璃化时的耐失透性)和对成型的玻璃进行加热软化而进行再成型时的失透稳定性(再加热玻璃时的耐失透性)均优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-254197号公报。
发明要解决的问题
通常,在将横轴设为阿贝数νd、纵轴设为相对部分色散Pg,F的图中,折射率nd为1.8左右、阿贝数νd为30左右的光学玻璃的相对部分色散Pg,F大致沿着被称为法线的直线状的基准线而分布。而且,阿贝数νd大致比30小的范围内,相对部分色散Pg,F与法线的偏差ΔPg,F取正值,阿贝数νd大致比30大的范围内,相对部分色散Pg,F与法线的偏差ΔPg,F取负值(但是,像氟磷酸盐玻璃那样的具有正的反常部分色散性的玻璃除外)。
在光学系统的设计中,一阶的色差的校正通过组合具有不同的阿贝数的两种玻璃而进行。高阶的色差校正所使用的玻璃除阿贝数以外,还考虑相对部分色散而选择。
在阿贝数νd为30左右的光学玻璃中,相对部分色散小的玻璃适合于高阶的色差校正。
进而,就自动对焦式的光学系统所搭载的光学元件而言,为了减少在驱动自动对焦功能时的电力消耗而要求轻量化,较低比重的玻璃是适合的。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题,提供具有期望的光学特性、比重较小的光学玻璃,以及提供由上述光学玻璃形成的光学元件。
用于解决问题的方案
即本发明的要旨如下所述。
(1)一种光学玻璃,包含SiO2、Nb2O5、TiO2、CaO作为必需成分,
Nb2O5和TiO2的合计含量相对于SiO2和B2O3的合计含量的质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))为1.120以上,
B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比(B2O3/SiO2)小于1,
SiO2和B2O3的合计含量相对于SiO2、B2O3和P2O5的合计含量的质量比(SiO2+B2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)为0.9以上,
BaO的含量相对于CaO的含量的质量比(BaO/CaO)小于1,
TiO2的含量相对于MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量的质量比(TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO))为0.220以上,
Ta2O5的含量为2质量%以下,
GeO2的含量为2质量%以下。
(2)根据(1)所述的光学玻璃,其中,Nb2O5和TiO2的合计含量为15~50质量%。
(3)根据(1)或(2)所述的光学玻璃,其中,SiO2的含量为10~40质量%。
(4)根据(1)~(3)中任一项所述的光学玻璃,其中,碱金属氧化物的合计含量超过0质量%。
(5)一种光学元件,由上述(1)~(4)中任一项所述的光学玻璃形成。
发明效果
根据本发明的一个方式,能够提供具有期望的光学特性、比重较小的光学玻璃,以及能够提供由上述光学玻璃形成的光学元件。
具体实施方式
以下,对本发明的一个方式进行说明。另外,在本发明和本说明书中,光学玻璃的玻璃组成只要没有特别说明则以氧化物基准表示。此处“氧化物基准的玻璃组成”是指作为玻璃原料熔融时全部分解而在光学玻璃中以氧化物存在的物质进行换算,由此得到的玻璃组成,各玻璃成分的符号依据惯例,记载为SiO2、TiO2等。玻璃成分的含量和合计含量只要没有特别说明则为质量基准,“%”是指“质量%”。
玻璃成分的含量能够通过公知的方法例如电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等方法进行定量。此外,在本说明书和本发明中,构成成分的含量为0%是指基本上不含该构成成分,允许以不可避免的杂质水平包含该成分。
本发明的一个方式为包含SiO2、Nb2O5、TiO2、CaO作为必需成分的光学玻璃。
SiO2为玻璃的网络形成成分,为必需成分。
Nb2O5和TiO2具有提高玻璃的折射率并且高色散化的作用,从得到期望的光学特性的方面出发,均是必需的成分。
CaO为具有维持玻璃的热稳定性、熔融性以及降低色散的作用的成分。当导入Nb2O5、TiO2时虽然折射率增加,但是高色散化、相对部分色散增大,通过导入发挥低色散化的作用的CaO,从而能够将阿贝数变为期望的范围,使相对部分色散减小,得到适合于高阶的色差校正的光学玻璃。此外,CaO为不易使玻璃的比重增加的成分,从得到比重小的玻璃的观点出发也是有效的成分。CaO的含量的优选的范围超过0%且为35%以下。CaO的含量的优选的上限为33%,进一步依次优选为31%、30%、29%、28%、27%。CaO的含量的优选的下限为3%,进一步依次优选为4%、5%、6%、6.5%、7.5%、8.1%、12.5%、13.4%、14.3%、15.5%、16.0%。
B2O3为具有与SiO2一起形成玻璃的网络的作用的任意成分。但是,Nb2O5和TiO2的合计含量相对于SiO2和B2O3的合计含量的质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))小于1.120时,折射率下降,得到期望的光学特性变得困难。
因此,从得到期望的光学特性的观点出发,质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))为1.120以上。质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))的优选的下限为1.122,进一步依次优选为1.124、1.126、1.128、1.130、1.132、1.134、1.136、1.138、1.140。
另一方面,当质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))过大时,显示出阿贝数νd减小、相对部分色散比增大、耐失透性下降的倾向。因此,为了得到适合于高阶的色差校正、耐失透性优异的光学玻璃,质量比((Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3))的上限优选为1.800,进一步依次优选为1.750、1.700、1.650、1.600、1.550、1.500、1.480。
当B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比(B2O3/SiO2)变为1以上时,化学耐久性下降,因此质量比(B2O3/SiO2)小于1。
质量比(B2O3/SiO2)的优选的上限为0.90,进一步依次优选为0.70、0.50、0.40、0.30、0.25。质量比(B2O3/SiO2)的优选的下限为0.00,进一步依次优选为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10。
从维持玻璃的热稳定性、化学耐久性,实现期望的光学特性的观点出发,将SiO2和B2O3的合计含量相对于SiO2、B2O3和P2O5的合计含量的质量比(SiO2+B2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)设为0.90以上。质量比(SiO2+B2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)的优选的下限为0.93,进一步依次优选为0.95、0.97、0.99。质量比(SiO2+B2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)可以为1。
BaO为发挥与CaO的作用类似的作用的任意成分。但是,当BaO的含量相对于CaO的含量的质量比(BaO/CaO)变为1以上时,玻璃的比重会增大。因此,质量比(BaO/CaO)小于1。质量比(BaO/CaO)的优选的上限为0.98,进一步依次优选为0.96、0.94、0.92。质量比(BaO/CaO)的优选的下限为0.00,进一步依次优选为0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14。
MgO、SrO为发挥与CaO、BaO同样的作用的成分,当TiO2的含量相对于MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量的质量比(TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO))小于0.220时,维持低比重且得到期望的高折射率和高色散性变得困难。因此,质量比(TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO))为0.220以上。质量比(TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO))的优选的下限为0.230,进一步依次优选为0.240、0.250、0.260、0.270、0.280、0.290、0.295。
当质量比(TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO))变得过大时,显示出阿贝数νd减小、相对部分色散增大的倾向,因此从实现期望的光学特性的观点出发,质量比(TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO))的优选的上限为1.400,进一步依次优选为1.350、1.300、1.250、1.200、1.150、1.100、1.050、1.000、0.950、0.900、0.850、0.800、0.750、0.700。
Ta2O5发挥提高折射率的作用,但为使玻璃的比重增大的成分,其含量为2%以下,优选为0~1%,更优选为0~0.1%,也可以为0%。
GeO2发挥提高折射率的作用,但为非常昂贵的成分,从抑制玻璃的制造成本的观点出发,其含量为2%以下,优选为0~1%,更优选为0~0.1%,也可以为0%。
从得到具有期望的折射率、阿贝数的玻璃的观点出发,Nb2O5和TiO2的合计含量的优选的下限为15%,进一步依次优选为17%、19%、21%、23%、25%、27%、29%、31%。Nb2O5和TiO2的合计含量的优选的上限为50%,进一步依次优选为48%、46%、44%、42%、40%、38%。
从将玻璃原料熔融而使其融液化、将玻璃融液成型而使其玻璃化时,或玻璃化后将玻璃加热、软化而进行再成型时不易析出晶体的观点出发,优选SiO2的含量为10%以上,进一步依次优选为12%以上、14%以上、16%以上、18%以上、19%以上、20%以上。
当SiO2的含量变得过多时,显示出玻璃原料易于变为熔渣、折射率下降的倾向。因此,优选将SiO2的含量设为40%以下,进一步依次优选为38%以下、36%以下、34%以下、32%以下、30%以下、29%以下、28%以下。
B2O3的含量优选以质量比(B2O3/SiO2)为上述范围的方式确定。
碱金属氧化物为改善玻璃的熔融性、通过导入少量从而发挥改善玻璃的热稳定性、使液相线温度下降的作用的任意成分。因此,优选碱金属氧化物的合计含量超过0%,更优选为0.1%以上,进一步依次优选为0.15%以上、0.20%以上、0.25%以上、0.30%以上、0.35%以上、0.40%以上。
但是,当碱金属氧化物的合计含量超过20%时,会产生玻璃的热稳定性下降,将玻璃融液成型时或者将玻璃加热、软化而进行再成型时晶体变得易于析出的倾向。因此,优选碱金属氧化物的合计含量在20%以下,进一步依次优选为18%以下、16%以下、14%以下、12%以下、10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下。
上述的碱金属氧化物优选为Li2O、Na2O、K2O、Cs2O中的任一种以上。
但是,由于Cs2O与其它的碱金属氧化物相比昂贵,因此优选Cs2O的含量为0~1%,进一步优选为0~0.1%,也可以为0%。
由于在碱金属氧化物中Li2O为最不易使折射率下降的成分,因此在碱金属氧化物的合计含量超过0%的情况下,优选Li2O的含量相对于Li2O、Na2O、K2O和Cs2O的合计含量的质量比(Li2O/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O))为0.01以上,进一步依次优选为0.02以上、0.03以上、0.04以上、0.06以上、0.08以上、0.10以上、0.20以上、0.30以上、0.40以上、0.50以上、0.60以上、0.70以上、0.80以上、0.90以上。
Li2O的含量的优选的上限为7.0%,进一步依次优选为6.0%、5.0%、4.0%、3.0%、2.0%、1.5%。Li2O的含量的优选的下限为0.02%,进一步依次优选为0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.15%。
Na2O的含量的优选的范围为0~3%,更优选的范围为0~2.8%,也可以为0%。
K2O的含量的优选的范围为0~5%,更优选的范围为0~4.6%,也可以为0%。
当TiO2的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3和Bi2O3的合计含量的质量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3))变得比0.460大时,会产生折射率、色散均变得过高,相对部分色散增大的倾向。作为高阶的色差校正用的光学玻璃,不优选相对部分色散的增大。从抑制相对部分色散的增大的观点出发,优选质量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3))为0.460以下,进一步依次优选为0.457以下、0.455以下、0.453以下、0.450以下、0.448以下、0.446以下、0.444以下、0.442以下、0.440以下、0.438以下、0.437以下、0.436以下、0.435以下。
另一方面,与TiO2比较,Nb2O5、WO3、Bi2O3使玻璃的比重增加的作用大。此外,Nb2O5、WO3、Bi2O3显示出使透射率变差的倾向。从抑制比重的增大及透射率的变差的观点出发,优选质量比(TiO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3))为0.001以上,进一步依次优选为0.005以上、0.010以上、0.030以上、0.050以上、0.070以上、0.090以上、0.110以上、0.130以上、0.150以上、0.170以上、0.175以上、0.180以上、0.185以上、0.190以上、0.195以上。
在作为高折射率高色散化成分的Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3中,WO3和Bi2O3使玻璃的比重增加的作用大。从抑制比重的增大的观点出发,优选将质量比((WO3+Bi2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3))设为0.3以下,更优选设为0.1以下,进一步优选设为0.05以下,再进一步优选设为0.020以下,特别优选设为0.010以下。质量比((WO3+Bi2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3))也可以为0。
当ZnO的含量相对于TiO2的含量的质量比(ZnO/TiO2)变得比0.220大时,折射率下降,阿贝数增加。从得到期望的光学特性的观点出发,优选质量比(ZnO/TiO2)为0.220以下,进一步依次优选为0.219以下、0.218以下、0.217以下、0.216以下、0.215以下、0.214以下、0.213以下、0.212以下、0.211以下、0.210以下。质量比(ZnO/TiO2)也可以为0。
从实现期望的光学特性、抑制比重的增大的观点出发,Nb2O5的含量的优选的范围为8~35%,更优选的范围为10~32%,TiO2的含量的优选的范围为4~22%,更优选的范围为6~20%。
进而,从抑制玻璃的比重的增大的观点出发,TiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比(TiO2/Nb2O5)的下限优选为0.28,进一步依次优选为0.29、0.30。
当碱土金属氧化物成分少时,显示出玻璃的熔融性下降、生成玻璃原料的熔渣、玻璃的热稳定性下降的倾向。此外,显示出玻璃的折射率上升、阿贝数减小的倾向。
从维持玻璃的熔融性、热稳定性,易于实现期望的光学特性的观点出发,优选MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量为3%以上,进一步依次优选为5%以上、7%以上、9%以上、10%以上、12%以上、14%以上、16%以上、17%以上、18%以上、19%以上。
另一方面,碱土金属氧化物成分过量也会产生玻璃的熔融性、热稳定性下降的倾向。从实现期望的光学特性的观点出发,也不优选碱土金属氧化物成分的过量的导入。
从维持玻璃的熔融性、热稳定性,易于实现期望的光学特性的观点出发,优选MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量为50%以下,进一步依次优选为47%以下、45%以下、43%以下、41%以下、39%以下、38%以下、37%以下、36%以下、35%以下、34%以下。
MgO的含量的优选的范围为0~10%,进一步依次优选为0~9%、0~8%、0~7%。MgO的含量也可以为0%。
SrO、BaO均具有通过与CaO一起导入玻璃中从而改善玻璃的热稳定性的作用。但是,当SrO、BaO的含量均过量时,会产生比重增大的倾向。
因此,SrO的含量的优选的上限为35%,进一步依次优选为33%、31%、29%、27%、25%、23%、22%、21%、17%、16%、14%、12.2%、6.2%。SrO的含量也可以为0%。
从将质量比(BaO/CaO)设为上述范围的基础上,进而抑制玻璃比重的增大的观点出发,BaO的含量的优选的上限为17%,进一步依次优选为15%、13%、12%、9%、8%、7%、6%、5%、4%。BaO的含量也可以为0%。
此外,SrO和BaO的合计含量(SrO+BaO)的优选的上限为27.0%,进一步依次优选为26.0%、25.0%、24.0%、23.5%、23.0%。通过将合计含量(SrO+BaO)设为上述范围,从而能够抑制玻璃的比重的增大。
进而,CaO的含量相对于SrO和BaO的合计含量的质量比(CaO/(SrO+BaO))的优选的上限为27.0,进一步依次优选为21.0、15.0、10.0。此外,质量比(CaO/(SrO+BaO))的优选的下限为0.1,进一步依次优选为0.3、0.7、1.3、1.5。通过将质量比(CaO/(SrO+BaO))设为上述范围,从而能够抑制玻璃的比重的增大。
ZnO为发挥改善玻璃的熔融性、调节光学特性的作用的成分。优选以质量比(ZnO/TiO2)为上述范围的方式确定其含量。ZnO的含量也可以为0%。
ZrO2为提高折射率、使阿贝数减小的成分。当ZrO2的含量过量时,会显示出玻璃的熔融性下降、热稳定性下降的倾向。从得到ZrO2的导入效果的观点出发,ZrO2的含量的优选的下限为0.0%,进一步依次优选为0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%。另一方面,从维持玻璃的熔融性、热稳定性的观点出发,ZrO2的含量的优选的上限为16.0%,进一步依次优选为15.0%、14.0%、13.0%、12.0%、11.5%。
La2O3为提高折射率且与ZrO2、Nb2O5、TiO2相比使阿贝数增加的成分。从得到期望的光学特性的观点出发,La2O3的含量的优选的下限为0.5%,进一步依次优选为1.0%、1.5%、1.7%、2.0%、2.2%、2.4%、2.6%。当La2O3的含量过量时,会显示出玻璃的熔融性、热稳定性下降的倾向。并且,显示出比重增大的倾向。因此,La2O3的含量的优选的上限为24%,进一步依次优选为22%、20%、18%、16%、14%、13%、12%、11%。
进而,从抑制玻璃的比重的增大的观点出发,La2O3的含量相对于CaO和BaO的合计含量的质量比(La2O3/(CaO+BaO))的上限优选为0.670,进一步依次优选为0.665、0.660、0.655。
Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、Lu2O3中的任一个如果是少量则能够导入,但是通过导入这些成分从而可能会导致玻璃的比重增大、熔融性的下降,因此上述的各成分的含量各自优选为0~5%,更优选为0~2%,进一步优选为0~1%,再进一步优选为0~0.1%。Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、Lu2O3的各成分的含量各自也可以为0%。
(其它成分)
除上述成分之外,上述光学玻璃还能够少量含有Sb2O3、CeO2等作为澄清剂。优选将澄清剂的总量(外加添加量)设为0%以上且小于1%,更优选设为0%以上且0.5%以下。
外加添加量是指将使除去澄清剂的全部玻璃成分的合计含量为100%时的澄清剂的添加量用重量百分比表示的添加量。
Pb、Cd、As、Th等为产生环境负担的成分。因此,优选PbO、CdO、ThO2各自的含量均优选为0~0.1%,更优选为0~0.05%,进一步优选为0~0.01%,特别优选基本上不含PbO、CdO、ThO2。
As2O3的含量优选为0~0.1%,更优选为0~0.05%,进一步优选为0~0.01%,特别优选基本上不含As2O3。
进而,上述光学玻璃在可见区域的广范围可得到高的透射率。为了有效利用这样的优点,优选不含着色性的元素。作为着色性的元素能够例示Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。优选任一元素都小于100质量ppm,更优选为0~80质量ppm,进一步优选为0~50质量ppm,特别优选基本上不含这些元素。
此外,Hf、Ga、Te、Tb等为不需要导入的成分,也是昂贵的成分。因此,用质量%表示的HfO2、Ga2O3、TeO2、TbO2的含量的范围优选各自均为0~0.1%,更优选为0~0.05%,进一步优选为0~0.01%,更进一步优选为0~0.005%,再进一步优选为0~0.001%,特别优选基本上不含这些成分。
[阿贝数νd、折射率nd]
上述光学玻璃从与由具有其它的光学特性的玻璃形成的透镜组合而校正色差的观点出发,优选阿贝数νd为27以上的范围,更优选为28以上的范围,进一步优选为超过29的范围。阿贝数νd的优选的上限为33,更优选的上限为32,进一步优选的上限为31.5,更进一步优选的上限为30.6,再进一步优选的上限为30.5,再更进一步优选的上限为30.4.
因为聚光力等同并且能够使透镜的光学功能面的曲率的绝对值减小(放缓透镜的光学功能面的曲线),因此期望折射率nd高的光学玻璃。在上述光学玻璃的优选的方式中,折射率nd的优选的下限为1.80,更优选的下限为1.81。
另一方面,当使折射率过高时,高折射率成分的相对比会变高,玻璃的比重会增大。从抑制比重的增大的观点出发,在上述光学玻璃的优选的方式中,折射率nd的优选的上限为1.87,更优选的上限为1.86。
从得到兼具以上各特性和以下各特性的光学玻璃的观点出发,优选折射率nd和阿贝数νd满足以下的式。
nd≤4.30-0.08×νd
[相对部分色散Pg,F]
使用g线、F线、c线中的各折射率ng、nF、nC,将相对部分色散Pg,F表示如下。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
在将横轴设为阿贝数νd、纵轴设为相对部分色散Pg,F的平面中,法线通过下式表示。
Pg,F(0)=0.6483-(0.0018×νd)
进而,将距法线的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F表示如下。
ΔPg,F=Pg,F-Pg,F(0)
从提供适合于高阶的色差校正的光学玻璃的观点出发,相对部分色散Pg,F的优选的上限为0.64,进一步依次优选为0.63、0.62、0.61、0.60。相对部分色散Pg,F的优选的下限为0.54,进一步依次优选为0.55、0.56、0.57、0.58。
此外,ΔPg,F的优选的上限为0.0090,进一步依次优选为0.0080、0.0070、0.0060、0.0050。ΔPg,F的优选的下限为0.0000,进一步依次优选为0.0003、0.0005、0.0007、0.0010。
[透射率]
上述光学玻璃为着色极少的光学玻璃。该光学玻璃适合作为相机透镜等摄像用的光学元件、投影仪等投射用的光学元件的材料。
通常光学玻璃的着色度通过λ70、λ5等来表示。对于厚度10.0mm±0.1mm的玻璃试样,在波长200~700nm的范围测定光谱透射率,将外部透射率变为70%的波长设为λ70,将外部透射率变为5%的波长设为λ5。
上述光学玻璃的λ70的优选的范围为650nm以下,λ5的优选的范围为400nm以下。
[玻璃化转变温度Tg]
上述光学玻璃的优选的方式为玻璃化转变温度Tg为750℃以下的光学玻璃。当玻璃化转变温度低时,能够降低将玻璃再加热、软化而进行压制成型时的加热温度。其结果是,变得易于抑制玻璃与压制成型模具的熔着。此外由于能够降低加热温度,因此也能够减小玻璃的加热装置、压制成型模具等的热消耗。进而,由于还能够降低玻璃的退火温度,因此能够延长退火炉的寿命。玻璃化转变温度的更优选的范围为740℃以下。
[液相线温度]
上述光学玻璃的优选的方式为热稳定性优异、液相线温度为1400℃以下的光学玻璃。当液相线温度低时,能够使玻璃的熔融、成型温度下降。伴随于此,能够减小熔融工序中的砖、铂等的坩埚、玻璃熔融器具的侵蚀。其结果是,能够抑制向玻璃中混入异物(例如构成砖的耐火物、铂异物、铂离子)。
液相线温度的更优选的范围为1350℃以下,进一步依次优选为1300℃以下、1250℃以下、1200℃以下。
[比重]
上述光学玻璃的优选的方式为比重为4.40以下的光学玻璃。比重的更优选的范围为4.30以下,进一步依次优选为4.20以下、4.15以下、4.10以下、4.05以下、4.00以下、3.95以下、3.90以下、3.85以下、3.81以下、3.80以下、3.75以下。
[用途]
上述光学玻璃的优选的方式为光学透镜用光学玻璃或棱镜用光学玻璃。
[制造方法]
上述光学玻璃能够通过例如以得到所需的特性的方式将玻璃原料配制、熔融、成型从而得到。作为玻璃原料能够使用例如氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等。作为玻璃的熔融法和成型法,能够使用公知的方法。
[压制成型用玻璃材料及其制造方法以及玻璃成型体的制造方法]
根据本发明的一个方式,能够提供由上述光学玻璃形成的压制成型用玻璃材料、由上述光学玻璃形成的玻璃成型体以及它们的制造方法。
压制成型用玻璃材料的压制成型能够通过将加热而处于软化的状态的压制成型用玻璃材料用压制成型模具进行压制从而进行。加热、压制成型均能够在大气中进行。当在压制成型用玻璃材料的表面均匀地涂布氮化硼等粉末状脱模剂而进行加热、压制成型时,除能够可靠地防止玻璃与成型模具的熔着之外,还能够沿着压制成型模具的成型面平滑地延伸玻璃。通过在压制成型后进行退火而降低玻璃内部的应力,从而能够得到均质的光学元件坯件。
作为压制成型用玻璃材料的例子,可举出具有用于将精密压制成型用预制件、光学元件坯件压制成型的玻璃材料(压制成型用玻璃料滴)等、具有与目标的压制成型品的质量相当的质量的玻璃块。
此外,压制成型用玻璃材料也称为预制件,除了以原样的状态提供给压制成型的玻璃材料之外,还包含通过实施切断、研磨、抛光等机械加工从而提供给压制成型的玻璃材料。作为切断方法,具有:在玻璃板的表面的想要切断的部分使用被称为划线(scribing)的方法形成沟,从形成有沟的面的里面对沟的部分施加局部压力,在沟的部分切割玻璃板的方法;用切断刃切断玻璃板的方法等。此外,作为研磨方法,可举出使用曲线发生器的球面加工、平滑加工等。作为抛光方法,可举出使用氧化铈、氧化锆等磨粒的抛光。
[光学元件坯件及其制造方法]
根据本发明的一个方式,能够提供由上述光学玻璃形成的光学元件坯件。光学元件坯件为具有与想要制造的光学元件的形状近似的形状的玻璃成型体。光学元件坯件能够通过将玻璃成型为在想要制造的光学元件的形状上加上加工时所除去的加工余量的形状的方法等来制作。能够通过例如对压制成型用玻璃材料进行加热、软化而进行压制成型的方法(再压制法)、用公知的方法将熔融玻璃块提供给压制成型模具而进行压制成型的方法(直接压制法)等而制作光学元件坯件。
[光学元件及其制造方法]
根据本发明的一个方式,能够提供由上述光学玻璃形成的光学元件。作为光学元件的种类,能够例示球面透镜、非球面透镜等透镜;棱镜;衍射光栅等。作为透镜的形状,能够例示双凸透镜、平凸透镜、双凹透镜、平凹透镜、凸镜性凹凸透镜、凹镜性凹凸透镜等各种形状。光学元件能够通过包含加工由上述光学玻璃形成的玻璃成型体的工序的方法而制造。作为加工能够例示切断、研磨、粗研磨、精研磨、抛光等。在进行这样的加工时,通过使用上述玻璃从而能够缓和破损,能够稳定地供给高品质的光学元件。
实施例
以下,通过实施例对本发明更加详细地说明。但是,本发明并不受实施例中所示的方式的限制。
(实施例1)
以成为表1所示的玻璃组成的方式,使用各自相当的氧化物等作为用于导入各成分的原料,称量原料,充分混合而制成配制原料。
将该配制原料加入到铂制的坩埚中,进行加热、熔融。熔融后,将熔融玻璃流入模具中,放冷直到玻璃化转变温度附近,然后直接加入到退火炉中,在玻璃化转变温度附近进行约30分钟到约2小时的退火处理后,在炉内放冷直到室温为止,由此得到表1-1、1-2、1-3所示的试样序号1~108的各光学玻璃。
[表1-1]
[表1-2]
[表1-3]
通过光学显微镜放大观察得到的光学玻璃,结果没有确认到晶体的析出、来自铂坩埚的铂粒子等异物、泡,也没有看见条纹。
这样地进行而得到的光学玻璃的各特性如表2-1-1、2-1-2、2-2-1、2-2-2、2-3-1、2-3-2所示。
[表2-1-1]
[表2-1-2]
[表2-2-1]
[表2-2-2]
[表2-3-1]
[表2-3-2]
光学玻璃的各特性通过以下所示的方法而进行测定。
(i)折射率nd、ng、nF、nC和阿贝数νd
对于以降温速度-30℃/小时进行降温而得到的玻璃,通过JIS协准JIS B 7071-1的折射率测定法,从而测定折射率nd、ng、nF、nC,基于式(1)算出阿贝数νd。
νd=(nd-1)/(nF-nC)···(1)
(ii)相对部分色散Pg,F
使用g线、F线、c线的各折射率ng、nF、nC,算出基于式(2)的相对部分色散Pg,F。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)···(2)
在所有的试样中,确认到相对部分色散Pg,F在0.5935~0.6010的范围内。
(iii)相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F
使用相对部分色散Pg,F和阿贝数νd基于式(3)算出。
ΔPg,F=Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483···(3)
在所有的试样中,确认到ΔPg,F在0.0007~0.0065的范围内。
(iv)玻璃化转变温度Tg
使用Rigaku公司制造的差示扫描型量热仪(DSC8270),以升温速度10℃/分钟进行测定。
(v)λ70、λ5
将得到的光学玻璃加工成厚度为10mm、具有相互平行且被光学抛光了的平面,测定在波长280nm到700nm的波长区域中的光谱透射率。将垂直入射至被光学抛光了的一个平面的光线的强度设为强度A,将从另一个平面射出的光线的强度设为强度B,算出光谱透射率B/A。将光谱透射率变为70%的波长设为λ70,将光谱透射率变为5%的波长设为λ5。另外,光谱透射率中也包含试样表面的光线的反射损耗。
(vi)比重
通过阿基米德法测定。
(实施例2)
使用具有耐火物制的熔融槽、铂合金制的澄清槽、作业槽(搅拌槽)的玻璃熔解炉,将以得到在实施例1中制作的各光学玻璃的方式配制的批量原料投入到熔融槽中,将玻璃熔融。
批量原料在熔融槽内熔融而形成熔融玻璃,通过连接熔融槽与澄清槽、澄清槽与作业槽的管道,在从熔融槽向澄清槽、澄清槽向作业槽的流动的过程中进行澄清、均质化,通过安装在作业槽底部的流出管道,流入到成型用模具中。
用模具将玻璃成型,对成型的玻璃进行退火而得到光学玻璃。观察得到的光学玻璃,结果未确认到原料的熔渣、耐火物的混入、晶体的析出。
像这样,用连续式的玻璃熔解炉生产在实施例1得到的各光学玻璃。另外,上述玻璃熔解炉具有公知的结构。
(实施例3)
使用在实施例2中制作的各光学玻璃,通过公知的方法从而制作透镜坯件,将透镜坯件通过抛光等公知的方法进行加工而制作各种透镜。
制作的光学透镜为双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜、凸镜性凹凸透镜、凹镜性凹凸透镜等各种透镜。
各种透镜通过与由其它种类的光学玻璃形成的透镜组合,从而能够良好地校正高阶的色差。
此外,由于玻璃为低比重,因此与具有与各透镜均同等的光学特性、大小的透镜相比,其重量小,适合作为各种摄影器材,特别是由于能够节能的理由等而适合作为自动对焦式的摄影器材。同样地,使用在实施例2制作的各种光学玻璃制作棱镜。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面只是例示的,而并非是限制的。本发明的范围并不是上述的说明而是通过请求保护的范围来示出的,包含与请求保护的范围等同的含义和范围内的全部变更。
例如,对于上述例示的玻璃组成,通过进行说明书所记载的组成调节,从而能够制作本发明的一个方式的光学玻璃。
此外,也能够将说明书中作为例示或优选的范围而记载的2个以上的事项任意组合。
Claims (5)
1.一种光学玻璃,包含SiO2、Nb2O5、TiO2、CaO作为必需成分,
Nb2O5和TiO2的合计含量相对于SiO2和B2O3的合计含量的质量比(Nb2O5+TiO2)/(SiO2+B2O3)为1.120以上,
B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比B2O3/SiO2小于1,
SiO2和B2O3的合计含量相对于SiO2、B2O3和P2O5的合计含量的质量比(SiO2+B2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)为0.9以上,
BaO的含量相对于CaO的含量的质量比BaO/CaO小于1,
TiO2的含量相对于MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量的质量比TiO2/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.220以上,
Ta2O5的含量为2质量%以下,
GeO2的含量为2质量%以下。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃,其中,Nb2O5和TiO2的合计含量为15~50质量%。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,SiO2的含量为10~40质量%。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的光学玻璃,其中,碱金属氧化物的合计含量超过0质量%。
5.一种光学元件,由权利要求1~4中任一项所述的光学玻璃形成。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5316718A (en) * | 1976-07-31 | 1978-02-16 | Sumita Optical Glass | Optical glass without lead |
US4612295A (en) * | 1983-07-14 | 1986-09-16 | Hoya Corporation | Glass for eye glass lens |
CN101107202A (zh) * | 2005-01-17 | 2008-01-16 | 株式会社小原 | 玻璃 |
CN101932532A (zh) * | 2008-01-31 | 2010-12-29 | Hoya株式会社 | 光学玻璃 |
CN102367197A (zh) * | 2010-06-24 | 2012-03-07 | 株式会社小原 | 光学玻璃、预成型品及光学元件 |
CN104703935A (zh) * | 2012-10-12 | 2015-06-10 | Hoya株式会社 | 光学玻璃、压制成型用玻璃材料、光学元件及其制造方法、以及接合光学元件 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5316718A (en) * | 1976-07-31 | 1978-02-16 | Sumita Optical Glass | Optical glass without lead |
US4612295A (en) * | 1983-07-14 | 1986-09-16 | Hoya Corporation | Glass for eye glass lens |
CN101107202A (zh) * | 2005-01-17 | 2008-01-16 | 株式会社小原 | 玻璃 |
CN101932532A (zh) * | 2008-01-31 | 2010-12-29 | Hoya株式会社 | 光学玻璃 |
CN102367197A (zh) * | 2010-06-24 | 2012-03-07 | 株式会社小原 | 光学玻璃、预成型品及光学元件 |
CN104703935A (zh) * | 2012-10-12 | 2015-06-10 | Hoya株式会社 | 光学玻璃、压制成型用玻璃材料、光学元件及其制造方法、以及接合光学元件 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
戴金辉等主编: "《无机非金属材料工学》", 31 August 2012, 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113024107A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-25 | 成都光明光电股份有限公司 | 高折射高色散光学玻璃及光学元件 |
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