CN108863048A - 光学玻璃、预成型坯和光学元件 - Google Patents

光学玻璃、预成型坯和光学元件 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供一种光学玻璃、预成型坯和光学元件，该光学玻璃具有高折射率低色散的光学特性，且其相对折射率的温度系数高，能够有助于补正因温度变化而对成像特性所造成的影响。该光学玻璃以质量％计，含有10.0％～45.0％的B2O3成分、大于0％～15.0％的SiO2成分、大于15.0％～60.0％的ZnO成分、以及10.0％～50.0％的La2O3成分，且相对折射率(589.29nm)的温度系数(40～60℃)是在+8.0×10‑6～+16.0×10‑6(℃‑1)的范围内。

Description

光学玻璃、预成型坯和光学元件
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃、预成型坯和光学元件。
背景技术
近年来，组装于车载摄像头等车用光学机器的光学元件、或组装于如投影机、电脑、激光打印机及广播设备等会大量发热的光学机器的光学元件被使用在更高温的环境的情况持续地增加。在这样的高温环境下，构成光学系统的光学元件的使用时的温度容易大幅度的变动，而该温度达到100℃以上的情况也常发生。此时，因温度变动对光学系统的成像特性等造成的负面影响已大到无法忽视的程度，因此，期望构成一种即使出现温度变动也难以对成像特性等造成影响的光学系统。
作为构成光学系统的光学元件的材料，对于具有1.70以上的折射率(nd)，且具有28以上55以下的阿贝数(νd)的高折射率玻璃的需求变得非常高。作为这种高折射率玻璃，已知有例如专利文献1～2所代表的玻璃组成物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-178571号公报
专利文献2：日本特开2014-047099号公报
发明内容
在构成不易因温度变动而影响成像性能的光学系统时，从能够补正温度变化对成像特性等造成的影响的观点考虑，并用下述两种光学元件：由温度上升时折射率变低，且相对折射率的温度系数变为负值的玻璃所构成的光学元件；以及由温度变高时折射率变高，且相对折射率的温度系数变为正值的玻璃所构成的光学元件。
特别是，作为具有1.70以上的折射率(nd)和28以上55以下的阿贝数(νd)的高折射率玻璃，从能够有助于补正因温度变化而对成像特性所造成的影响的观点考虑，较理想是相对折射率的温度系数大的玻璃，更具体而言，较理想是相对折射率的温度系数为正值的玻璃，或相对折射率的温度系数的绝对值大的玻璃。
鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种具有高折射率低色散的光学特性，
且其相对折射率的温度系数高，能够有助于补正因温度变化而对成像特性所造成的影响的光学玻璃、以及使用该光学玻璃的预成型坯和光学元件。
为了解决上述问题，本发明人等反复进行了锐意试验研究，结果发现，通过调整以B2O3成分、SiO2成分、ZnO成分、La2O3成分为代表的各成分的含量，会使相对折射率的温度系数上升，从而完成了本发明。
具体而言，本发明提供以下内容。
(1)一种光学玻璃，以质量％计，
含有
10.0％～45.0％的B2O3成分、
大于0％～15.0％的SiO2成分、
大于15.0％～60.0％的ZnO成分、以及
10.0％～50.0％的La2O3成分，
且相对折射率(589.29nm)的温度系数(40～60℃)是在+8.0×10-6～+16.0×10-6(℃-1)的范围内。
(2)如(1)所述的光学玻璃，其中，
质量和(Ta2O5+Nb2O5+WO3)小于7.0％。
(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃，其中，
具有1.70以上1.90以下的折射率(nd)，且具有28以上55以下的阿贝数(νd)。
(4)一种预成型坯，其包括如(1)至(3)中任一项所述的光学玻璃。
(5)一种光学元件，其包括如(1)至(3)中任一项所述的光学玻璃。
(6)一种光学仪器，其具备如(5)所述的光学元件。
根据本发明，能够提供一种具有高折射率低色散的光学特性，且其相对折射率的温度系数高，能够有助于补正因温度变化而对成像特性所造成的影响的光学玻璃、以及使用该光学玻璃的预成型坯和光学元件。
具体实施方式
本发明的光学玻璃，以质量％计，含有10.0％～45.0％的B2O3成分、大于0％～15.0％的SiO2成分、大于15.0％～60.0％的ZnO成分、以及10.0％～50.0％的La2O3成分，且通过调整以B2O3成分、SiO2成分、ZnO成分、La2O3成分为代表的各成分的含量，会使相对折射率的温度系数降低。因此，能获得一种具有高折射率低色散的光学特性，且其相对折射率的温度系数高，能够有助于补正因温度变化而对成像特性所造成的影响的光学玻璃。
以下，对本发明的光学玻璃的实施方式进行详细说明，但本发明并不限于下述的实施方式，在本发明目的的范围内可进行适当的变更来加以实施。此外，关于重复说明的部分，虽然有适当地省略说明的情况，但并不会因此而限制发明的主旨。
[玻璃成分]
以下说明构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围。在本说明书中，除非另有说明，否则各成分的含量都是以相对于氧化物换算组成的总质量的质量％来表示。在此，“氧化物换算组成”是指在假设作为本发明的玻璃构成成分的原料使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等在熔融时全部分解变成氧化物的情况下，通过将该生成氧化物的总质量数设为100质量％来表示玻璃中所含有的各成分的组成。
<关于必需成分、任意成分>
在含有大量稀土类氧化物的本发明的光学玻璃中，B2O3成分是作为玻璃形成氧化物的必须成分。特别是，通过将B2O3成分的含量设为10.0％以上，可提高玻璃的耐失透性，且能够提高玻璃的阿贝数。因此，B2O3成分的含量的下限优选为10.0％以上，更优选为15.0％以上，进一步优选为20.0％以上。
另一方面，通过将B2O3成分的含量设为45.0％以下，能够容易的获得更大的折射率，且能够抑制化学耐久性的恶化。因此，B2O3成分的含量优选为45.0％以下，更优选为小于40.0％，进一步优选为小于38.0％，更进一步优选为小于25.0％。
B2O3成分可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7·10H2O、BPO4等作为原料。
SiO2成分为其含量大于0％时，能够提高熔融玻璃的粘度，且能够减少玻璃着色的任意成分。此外，该成分也能够提高玻璃稳定性，而容易获得可承受量产的玻璃。因此，SiO2成分的含量优选为大于0％，更优选为大于1.0％，进一步优选为大于3.0％，更进一步优选大于5.0％。
另一方面，通过将SiO2成分的含量设为15.0％以下，能够抑制玻璃转移点的上升，且能够抑制折射率的低下。因此，SiO2成分的含量优选为15.0％以下，更优选为小于10.0％，进一步优选为小于8.0％。
SiO2成分可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作为原料。
ZnO为其含量大于15.0％时，可提高原料的熔解性，促进已熔解的玻璃消泡的必须成分，此外，能够提高玻璃的稳定性，并使相对折射率的温度系数变大。另外，该成分也能够降低玻璃转移点，且可改善化学耐久性。因此，ZnO成分的含量优选为大于15.0％，更优选为大于18.0％，进一步优选大于20.0％。
另一方面，通过将ZnO成分的含量设为60.0％以下，能够抑制玻璃的折射率低下，且能够减少因粘性过度低下所造成的失透。因此，ZnO成分的含量优选为60.0％以下，更优选为小于50.0％，进一步优选为小于45.0％，更进一步优选为小于35.0％。
ZnO成分可使用ZnO、ZnF2等作为原料。
La2O3成分为提高玻璃折射率及阿贝数的必须成分。因此，La2O3成分的含量优选为10.0％以上，更优选为15.0％以上，进一步优选为大于20.0％，更进一步优选为大于25.5％。
另一方面，通过将La2O3成分的含量设为55.0％以下，可通过提高玻璃的稳定性来减少失透，并抑制阿贝数上升至所需以上。此外，能够提高玻璃原料的熔解性。因此，La2O3成分的含量优选为55.0％以下，更优选为小于50.0％，进一步优选为小于45.0％。
La2O3成分可使用La2O3、La(NO3)3.XH2O(X为任意整数)等作为原料。
TiO2成分为其含量大于0％时，能够提高玻璃的折射率，且可通过降低玻璃的液相温度来提高稳定性的任意成分。因此，TiO2成分的含量优选为大于0％，更优选为大于1.0％，进一步优选大于3.0％。
另一方面，通过将TiO2成分的含量设为15.0％以下，可减少因TiO2成分含量过剩所引起的失透，并抑制玻璃相对于可见光(特别是波长500nm以下)的穿透率低下。此外，由此能够抑制阿贝数的低下。因此，TiO2成分的含量优选为15.0％以下，更优选为13.0％以下，进一步优选为小于10.0％。
TiO2成分可使用TiO2等作为原料。
ZrO2成分为其含量大于0％时，可提高玻璃的折射率及阿贝数，且能提升耐失透性的任意成分。因此，ZrO2成分的含量优选为大于0％，更优选为大于1.0％，进一步优选大于2.0％。
另一方面，通过将ZrO2成分的含量设为10.0％以下，可减少因ZrO2成分含量过剩所引起的失透。因此，ZrO2成分的含量优选为10.0％以下，更优选为小于8.0％，进一步优选为小于5.0％。
ZrO2成分可使用ZrO2、ZrF4等作为原料。
Nb2O5成分为其含量大于0％时，能够提高玻璃的折射率，且可通过降低玻璃的液相温度来提高耐失透性的任意成分。
另一方面，通过将Nb2O5成分的含量设为小于10.0％，可降低玻璃的材料成本。此外，能够减少因Nb2O5成分含量过剩所引起的失透，且能够抑制玻璃相对于可见光(特别是波长500nm以下)的穿透率低下。此外，由此能够抑制阿贝数低下。因此，Nb2O5成分的含量优选为小于10.0％，更优选为小于5.0％，进一步优选为小于3.0％，更进一步优选为小于1.0％，再进一步优选为小于0.5％，再更进一步优选为小于0.1％。特别是从降低材料成本的观点考虑，最优选不含有Nb2O5成分。
Nb2O5成分可使用Nb2O5等作为原料。
WO3成分为其含量大于0％时，除了可减少因其他高折射率成分所造成的玻璃着色以外，也能够提高折射率，降低玻璃转移点，且可提高耐失透性的任意成分。
另一方面，通过将WO3成分的含量设为小于10.0％，能够降低玻璃的材料成本。此外，可减少因WO3成分所造成的玻璃着色，而提高可见光穿透率。因此，WO3成分的含量优选为小于10.0％，更优选为小于5.0％以下，进一步优选为小于3.0％，更进一步优选为小于1.0％，再进一步优选为小于0.5％，再更进一步优选为小于0.1％。特别是从降低材料成本的观点考虑，最优选不含有WO3成分。
WO3成分可使用WO3等作为原料。
Y2O3成分为其含量大于0％时，除了能边维持高折射率及高阿贝数，也能够降低玻璃的材料成本，且比其他稀土类成分更能够降低玻璃比重的任意成分。因此，Y2O3成分的含量优选为大于0％，更优选为大于3.0％，进一步优选大于5.0％。
另一方面，通过将Y2O3成分的含量设为20.0％以下，能够抑制玻璃的折射率低下，且能够提高玻璃的稳定性。此外，能够抑制玻璃原料的熔解性恶化。因此，Y2O3成分的含量优选为20％以下，更优选为小于18.0％，进一步优选为小于15.0％，更进一步优选为小于13.0％。
Y2O3成分可使用Y2O3、YF3等作为原料。
Gd2O3成分与Yb2O3成分为其含量大于0％时，能够提高玻璃的折射率的任意成分。
然而，由于Gd2O3成分与Yb2O3成分的原料价格昂贵，若含量较多会造成生产成本变高，而抵消了因减少Nb2O5成分或WO3成分等所带来的效果。此外，通过减少Gd2O3成分或Yb2O3成分，能够抑制玻璃的阿贝数上升。因此，Gd2O3成分与Yb2O3成分的各自含量分别优选为小于4.0％，更优选为小于2.0％，进一步优选为小于1.0％，更进一步优选为小于0.5％，再更进一步优选为小于0.1％。特别是从降低材料成本的观点考虑，最优选不含有这些成分。
Gd2O3成分与Yb2O3成分可使用Gd2O3、GdF3、Yb2O3等作为原料。
Ta2O5成分为其含量大于0％时，可提高玻璃的折射率，并能够提高耐失透性的任意成分。
然而，由于Ta2O5成分的原料价格昂贵，若含量较多会造成生产成本变高，而抵消了因减少Nb2O5成分或WO3成分等所带来的效果。此外，通过将Ta2O5成分的含量设为小于5.0％，可使原料的熔解温度变低，而减少原料熔解所需的能量，故也能够降低光学玻璃的制造成本。因此，Ta2O5成分的含量优选为小于5.0％，更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％，更进一步优选为小于0.5％，再更进一步优选为小于0.1％。特别是从降低材料成本的观点考虑，最优选不含有Ta2O5成分。
Ta2O5成分可使用Ta2O5等作为原料。
MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分为其含量大于0％时，可提高玻璃的折射率或熔融性，并能调整耐失透性的任意成分。
其中，通过将MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分的含量分别设为10.0％以下，能够抑制折射率的低下，且能够减少因这些成分含量过剩所引起的失透。因此，MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分的各自含量分别优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，进一步优选为小于3.0％，更进一步优选为小于1.0％。
MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO可使用MgCO3、MgF2、CaCO3、CaF2、Sr(NO3)2、SrF2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等作为原料。
Li2O成分、Na2O成分及K2O成分为其含量大于0％时，可改善玻璃的熔融性，并能够降低玻璃转移点的任意成分。
另一方面，通过将Li2O成分、Na2O成分及K2O成分的各自含量设为10.0％以下，可使折射率不易低下，且能够减少玻璃的失透。此外，特别是通过减少Li2O成分的含量，可提高玻璃的粘性，故能够减少玻璃的纹路。因此，Li2O成分、Na2O成分及K2O成分的各自含量分别优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，进一步优选为小于3.0％，更进一步优选为小于1.0％，再更进一步优选为小于0.5％，再再更进一步优选为小于0.1％。
Li2O成分、Na2O成分及K2O成分可使用Li2CO3、LiNO3、Li2CO3、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作为原料。
P2O5成分为其含量大于0％时，可降低玻璃的液相温度，并能够提高耐失透性的任意成分。
另一方面，通过将P2O5成分的含量设为10.0％以下，能够抑制玻璃的化学耐久性低下，特别是耐水性的低下。因此，P2O5成分的含量优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，进一步优选为小于3.0％。
P2O5成分可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作为原料。
GeO2成分为其含量大于0％时，可提高玻璃的折射率，且能提升耐失透性的任意成分。
然而，由于GeO2的原料价格昂贵，若其含量较多会造成生产成本变高，而抵消了因减少Gd2O3成分或Ta2O5成分等所带来的效果。因此，GeO2成分的含量优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，进一步优选为小于3.0％，更进一步优选为小于1.0％，再更进一步优选为小于0.1％。从降低材料成本的观点考虑，亦可不含有GeO2成分。
GeO2成分可使用GeO2等作为原料。
Al2O3成分及Ga2O3成分为其含量大于0％时，能提升玻璃的化学耐久性，且可提升熔融玻璃的耐失透性的任意成分。
另一方面，通过将Al2O3成分及Ga2O3成分的各自含量分别设为15.0％以下，可降低玻璃的液相温度，并能够提高耐失透性。因此，Al2O3成分及Ga2O3成分的各自含量分别优选为15.0％以下，更优选为小于10.0％，进一步优选为小于5.0％，更进一步优选为小于3.0％。
Al2O3成分及Ga2O3成分可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、Ga(OH)3等作为原料。
Bi2O3成分为其含量大于0％时，可提高折射率，并且能够降低玻璃转移点的任意成分。
另一方面，通过将Bi2O3成分的含量设为15.0％以下，可降低玻璃的液相温度，并能够提高玻璃的耐失透性。因此，Bi2O3成分的含量优选为15.0％以下，更优选为小于10.0％，进一步优选为小于5.0％，更进一步优选为小于3.0％，再更进一步优选为小于1.0％。
Bi2O3成分可使用Bi2O3等作为原料。
TeO2成分为其含量大于0％时，可提高折射率，且能够降低玻璃转移点的任意成分。
另一方面，通过铂制的坩埚，或通过与熔融玻璃接触的部分是以铂所形成的熔融槽来熔融玻璃原料时，存在TeO2成分可能会与铂进行合金化的问题。因此，TeO2成分的含量优选为15.0％以下，更优选为小于10.0％，进一步优选为小于5.0％，更进一步优选为小于3.0％，再更进一步优选为小于1.0％。
TeO2成分可使用TeO2等作为原料。
SnO2成分为其含量大于0％时，可减少熔融玻璃的氧化使其清澈，且能够提高玻璃的可见光穿透率的任意成分。
另一方面，通过将SnO2成分的含量设为3.0％以下，能够减少因熔融玻璃还原所造成的玻璃着色或玻璃失透。此外，由于SnO2成分与熔解设备(特别是Pt等贵金属)之间的合金化减少，而可期望熔融设备的使用年限延长。因此，SnO2成分的含量优选为3.0％以下，更优选为小于1.0％，进一步优选为小于0.5％，更进一步优选为小于0.1％。
SnO2成分可使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作为原料。
Sb2O3成分为其含量大于0％时，能够使熔融玻璃消泡的任意成分。
另一方面，若Sb2O3成分的含量过多，会使可见光范围的短波长范围的穿透率变差。因此，Sb2O3成分的含量优选为1.0％以下，更优选为小于0.5％，进一步优选为小于0.3％。
Sb2O3成分可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7·5H2O等作为原料。
此外，使玻璃清澈且消泡的成分，并不限于上述的Sb2O3成分，可使用玻璃制造领域中周知的澄清剂、消泡剂或这些的组合。
F成分为其含量大于0％时，可提高玻璃的阿贝数，降低玻璃转移点，且能提升耐失透性的任意成分。
然而，F成分的含量，即，将上述各金属元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部加以取代的氟化物的F的合计量若大于15.0％，则F成分的挥发量变多，因此会变得难以获得稳定的光学常数，而不易获得均质的玻璃。另外，阿贝数会上升至所需以上。
因此，F成分的含量优选为15.0％以下，更优选为小于10.0％，进一步优选为小于5.0％，更进一步优选为小于3.0％。
F成分可通过使用例如ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作为原料包含于玻璃内。
ZnO成分含量相对于Ln2O3成分含量的比率优选为大于0以上1.50以下。
特别是，通过将该质量比设为大于0时，能提升熔融性，并降低玻璃失透。因此，该质量比(Ln2O3/ZnO)优选为大于0，更优选为0.30以上，进一步优选为0.40以上。
另一方面，通过将该质量比设为1.50以下，能够抑制折射率的低下。因此，质量比Ln2O3/ZnO优选为1.50以下，更优选为1.30以下，进一步优选为1.00以下。
ZnO成分含量相对于SiO2成分及B2O3成分含量的比率优选为大于0以上2.00以下。
特别是，通过将该质量比设为大于0，可持续提升熔融性，并能够提高折射率。因此，质量比ZnO/(B2O3+SiO2)优选为大于0，更优选为0.30以上，进一步优选为0.40以上。
另一方面，通过将该质量比设为2.00以下，能够抑制失透性的恶化。因此，质量比ZnO/(B2O3+SiO2)优选为2.00以下，更优选为1.80以下，进一步优选为1.50以下。
B2O3成分及SiO2成分的合计量优选为15.0％以上35.0％以下。
特别是，通过将该合计量设为15.0％以上，能够抑制失透性的恶化。因此，质量和(B2O3+SiO2)优选为15.0％以上，更优选为18.0％以上，进一步优选为20.0％以上，更进一步优选为23.0％以上。
另一方面，通过将该合计量设为35.0％以下，能够抑制折射率的低下。因此，该质量和优选为35.0％以下，更优选为30.0％以下，进一步优选为28.0％以下。
Ta2O5成分、Nb2O5成分及WO3成分的合计量优选为小于7.0％。由此，可减少这些高价成分的含量，故能够降低玻璃的材料成本。因此，质量和(Ta2O5+Nb2O5+WO3)优选为小于7.0％，更优选为小于8.0％，进一步优选为小于5.0％，更进一步优选为小于3.0％，再更进一步优选为小于2.0％，再再更进一步优选为小于1.0％。特别是从获得材料成本低廉的玻璃的观点考虑，再更进一步优选为小于0.1％，最优选设为0％。
ZnO含量相对于La2O3成分及Y2O3成分含量的比率优选为0.50以上3.00以下。
特别是，通过将该比率设为0.50以上，能够提高玻璃原料的熔融性，而容易获得更稳定的玻璃。因此，质量比ZnO/(La2O3+Y2O3)的下限优选为0.50以上，更优选为0.80以上，进一步优选为1.00以上。
另一方面，通过将该质量比设为3.00以下，能够降低液相温度，且能够减少因玻璃转移点降低至所需以上所造成失透。因此，质量比ZnO/(La2O3+Y2O3)的上限优选为3.00以下，更优选为2.50以下，进一步优选为2.30以下。
Ln2O3成分(式中，Ln是选自La、Gd、Y、Yb、Lu所成群组中的1种以上)的含量的和(质量和)优选为10.0％以上60.0％以下。
特别是，通过将该质量和设为10.0％以上，可提高折射率及阿贝数，因此能够轻易获得具有所期望的折射率及阿贝数的玻璃。因此，Ln2O3成分的质量和优选为10.0％以上，更优选为大于15.0％，进一步优选为大于20.0％，更进一步优选为大于25.0％，再更进一步优选为大于30.0％。
另一方面，通过将该质量和设为60.0％以下，可使玻璃的液相温度变低，故能够减少玻璃的失透。此外，能够抑制阿贝数上升至所需以上。因此，Ln2O3成分的质量和优选为60.0％以下，更优选为小于50.0％，进一步优选为小于45.0％，更进一步优选为小于43.0％。
RO成分(式中，R是选自Mg、Ca、Sr、Ba所成群组中的1种以上)的含量的和(质量和)优选为15.0％以下。由此，能够抑制折射率的低下，此外，能够提高玻璃的稳定性。因此，RO成分的和优选为15.0％以下，更优选为小于10.0％，进一步优选为小于5.0％。
Rn2O成分(式中，Rn是选自Li、Na、K所成群组中的1种以上)含量的和优选为10.0％以下。由此，能够抑制熔融玻璃的粘性低下，使玻璃的折射率不易低下，且能够减少玻璃的失透。因此，Rn2O成分的和优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，进一步优选为小于3.0％，更进一步优选为小于1.0％，再更进一步优选为小于0.5％，再再更进一步优选为小于0.1％。
<关于不应含有的成分>
接着，对本发明的光学玻璃中不应含有的成分和不优选含有的成分进行说明。
只要不损害本申请发明的玻璃的特性，可根据需要添加其他成分。但是，除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各种过渡金属成分具有分别单独或复合含有时，即使是少量也会使玻璃着色，在可见光区域的特定波长产生吸收这样的性质，因此，特别是在使用可见光区域的波长的光学玻璃中，优选实质上不含有。
另外，PbO等铅化合物及As2O3等砷化合物由于是对环境负荷高的成分，理想是实质上不含有，即除了无法避免的混入以外，为完全不含有。
另外，Th、Cd、Tl、Os、Be及Se各成分近年来有作为有害的化学物质而避免使用的倾向，不仅玻璃的制造工序，甚至加工工序、及制品化后的处理也需要环境对策上的措施。因此，在注重环境上的影响的情况下，除无法避免的混入以外，优选实质上不含有这些成分。
[制造方法]
本发明的光学玻璃例如如下制作。即，以使各成分在规定的含量范围内的方式将作为上述各成分的原料的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏燐酸化合物等在通常的光学玻璃中使用的高纯度原料均匀混合，将制备的混合物投入白金坩埚，依照玻璃原料的熔解难易度，用电炉在1000～1500℃的温度范围下熔解1～10小时，并搅拌使其均质化后，降至适当的温度，再浇铸于铸模中，加以缓冷却，由此制作出本发明的光学玻璃。
此时，作为玻璃原料，更优选为使用熔解性较高的物质。由此，能够以更低温的状态下进行熔解，或能够以更短的时间进行熔解，因此，能够提高玻璃的生产性，降低生产成本。另外，由于成分的挥发或与坩埚等的反应减少，故能轻易获得着色少的玻璃。
<物性>
本发明的光学玻璃具有高折射率及高阿贝数(低色散)。
特别是，本发明的光学玻璃的折射率(nd)的下限优选为1.70，更优选为1.73，进一步优选为1.75。该折射率(nd)的上限优选为1.90，更优选为1.88，进一步优选为1.85。
另外，本发明的光学玻璃的阿贝数(vd)的下限优选为28，更优选为30，进一步优选为33，更进一步优选为35。该阿贝数(νd)的上限优选为55，更优选为50，进一步优选小于48。
通过具有这样的高折射率，即使在期望光学元件的薄型化的情况下，也能够获得大的光的折射量。另外，通过具有这样的低色散，在作为单透镜使用时，能够根据光的波长来适当地移动焦点。因此，例如与具有高色散(低阿贝数)的光学元件组合来构成光学系统时，作为其整个光学系统，能够减少像差，并可期望高成像特性等。
如上所述，本发明的光学玻璃在光学设计上是有用的，特别是在构成光学系统时，在谋求高的成像特性等同时，能够实现光学系统的小型化，可扩展光学设计的自由度。
本发明的光学玻璃的相对折射率的温度系数(dn/dT)具有高数值。
更具体而言，本发明的光学玻璃的相对折射率的温度系数优选为+8.0×10-6℃-1，更优选为+8.5×10-6℃-1，或者可以为更高(正值方面)的数值。
另一方面，本发明的光学玻璃的相对折射率的温度系数的上限值优选为+16.0×10-6℃-1，更优选为+14.0×10-6℃-1，进一步优选为+12.0×10-6℃-1，也可以为该上限值或比该上限值更低(负值方面)的数值。
在具有1.70以上的折射率(nd)，且具有28以上55以下的阿贝数(νd)的玻璃中，相对折射率的温度系数低的玻璃几乎不为人知，使得对因温度变化所造成的成像失焦等状况进行补正的选择变多，从而能更容易地进行该补正。因此，通过将相对折射率的温度系数设定在这样的范围，能够有助于补正因温度变化所造成的成像失焦等。
本发明的光学玻璃的相对折射率的温度系数是指与光学玻璃在同样温度的空气中的折射率(589.29nm)的温度系数，通过将温度从40℃变化至60℃时每1℃的变化量(℃-1)来表示。
本发明的光学玻璃优选耐失透性高，更具体而言，具有低的液相温度。即，本发明的光学玻璃的液相温度的上限优选为1200℃，更优选为1150℃，进一步优选为1100℃。由此，即使将熔解后的玻璃以较低的温度流出，但由于制出的玻璃的结晶化低减，故可减少由熔融状态形成玻璃时的失透，从而降低对使用玻璃的光学元件的光学特性造成影响。另外，即使降低玻璃的熔解温度，仍能够使玻璃成形，故能够抑制玻璃成形时所消耗的能量，由此减少玻璃的制造成本。另一方面，本发明的光学玻璃的液相温度的下限并无特别限定，但通过本发明所获得的玻璃的液相温度大多是约在800℃以上，具体而言是850℃以上，更具体而言是900℃以上。此外，本说明书中的“液相温度”是指，在容量为50ml的白金坩埚中，将5cc的碎屑状的玻璃试料放入白金坩埚，以1250℃来使该玻璃试料完全成为熔融状态，再降温至规定的温度并保持1小时，接着取出至炉外冷却后，直接观察玻璃表面及玻璃中有无结晶时，以无法确认到有结晶存在的最低温度来表示液相温度。在此，降温时的规定温度是指在1200℃～800℃之间每次递减10℃的温度。
本发明的光学玻璃优选可见光透射率，特别是可见光中短波长侧的光的透射率高，从而着色少。
特别是，本发明的光学玻璃若以玻璃的透射率表示，在厚度为10mm的样品中显示光谱透射率70％的波长(λ70)的上限优选为450nm，更优选为430nm，进一步优选为400nm。
另外，在本发明的光学玻璃中，在厚度为10mm的样品中显示光谱透射率5％的最短波长(λ5)的上限优选为400nm，更优选为380nm，进一步优选为360nm。
由此，使玻璃的吸收端位于紫外区域或其附近，能够提高玻璃对可见光的透明性，因此，可将该光学玻璃优选用于透镜等使光透过的光学元件。
[预成型坯和光学元件]
可以使用例如研磨加工的方法、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的方法，由制成的光学玻璃来制作玻璃成型体。即，可以通过对光学玻璃进行研削和研磨等机械加工来制作玻璃成型体，或通过由光学玻璃制作用于模压成型的预成型坯，并对该预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作玻璃成型体，或通过对进行研磨加工而制成的预成型坯或对利用公知的漂浮成型等成型的预成型坯进行精密冲压成型来制作玻璃成型体。应该注意的是，制备玻璃成型体的方法不限于上述方法。
如上所述，本发明的光学玻璃能够在各种光学元件及光学设计上发挥功效。其中，特别优选由本发明的光学玻璃形成预成型坯，并使用该预成型坯进行再热压制成形或精密压制成形等，制作出透镜或棱镜等光学元件。由此，可形成口径较大的预成型坯，因此，在谋求光学元件的大型化的同时，在使用于光学仪器时，能够实现高清晰度且高精度的成像特性和投影特性。
由本发明的光学玻璃构成的玻璃成型体例如能够使用在透镜、棱镜、反射镜等光学元件的用途上，典型的是，可使用在车用光学机器、投影机或复印机等容易产生高温的机器中。
实施例
本发明的实施例(No.1～No.50)的组成以及这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(vd)、相对折射率的温度系数(dn/dT)、透射率(λ5、λ70)和液相温度的结果均示于表1～表7。应该注意的是，以下实施例仅用于说明的目的，本发明并不限于这些实施例。
本发明的实施例的玻璃通过以下方法制作：即，作为各成分的原料，均选择各自相应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等通常的光学玻璃中所使用的高纯度原料，在按表所示的各实施例的组成比称量并均匀混合后，投入白金坩埚中，按照玻璃原料的熔解难易度用电炉在1000～1500℃的温度范围下溶解1～10小时后，进行搅拌使其均匀，然后浇铸至模具等中，缓慢冷却而制成。
实施例的玻璃的折射率(nd)及阿贝数(vd)以相对于氦灯的d线(587.56nm)的测定值来表示。另外，使用上述d线的折射率、相对于氢灯的F线(486.13nm)的折射率(nF)、相对于C线(656.27nm)的折射率(nC)的值，根据阿贝数(vd)＝[(nd-1)/(nF-nC)]的数式来计算阿贝数(vd)。在此，通过对将缓冷却降温速度设为-25℃/hr所获得的玻璃进行测定来求出折射率及阿贝数。
实施例玻璃的相对折射率的温度系数(dn/dT)是根据日本光学硝子工业会标准JOGIS18-2008“光学玻璃的折射率的温度系数的测定方法”所记载的方法中的干涉法，测定在波长为589.29nm的光的情况下40～60℃下的相对折射率的温度系数的数值。
实施例的玻璃的透射率根据日本光学硝子工业会标准JOGIS02来测定。此外，在本发明中，通过测定玻璃的透射率来求出有无玻璃着色和着色程度。具体而言，根据JISZ8722，对厚度10±0.1mm的对面平行研磨品测定200～800nm的光谱透射率，求出λ5(透射率5％时的波长)、λ70(透射率70％时的波长)。
实施例的玻璃的液相温度是指，在容量为50ml的白金坩埚中将5cc的碎屑状的玻璃试料放入白金坩埚，以1250℃来使该玻璃试料完全成为熔融状态，并降温至通过在1200℃～800℃之间每次递减10℃的温度设定的任一温度并保持1小时，取出至炉外冷却后，直接观察玻璃表面及玻璃中有无结晶时，求出无法确认到结晶存在的最低温度来作为液相温度。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
如表中所示，本发明的实施例的光学玻璃均是其相对折射率的温度系数是在+8.0×10-6～+16.0×10-6(℃-1)的范围内，在所期望的范围内。
另外，本发明的实施例的光学玻璃均是其折射率(nd)在1.70以上，在所期望的范围内。另外，本发明的实施例的光学玻璃均是其阿贝数(νd)均在28以上55以下的范围内。
另外，本发明的实施例的光学玻璃的λ70(透射率70％时的波长)均为450nm以下。另外，本发明的实施例的光学玻璃的λ5(透射率5％时的波长)均为400nm以下。因此，明显可知本发明的实施例的光学玻璃对可见光的透射率高且难以着色。
另外，本发明的实施例的光学玻璃的液相温度为1200℃以下。因此，明显可知本发明的实施例的光学玻璃是没有失透的稳定的玻璃。
进而，使用本发明的实施例的光学玻璃来形成玻璃块，并对该玻璃块进行研削及研磨，加工成透镜及稜鏡的形状。其结果是，能够稳定地加工成各种透镜和棱镜形状。
以上，以例示的目的对本发明进行了详细说明，但本实施例仅用于例示的目的，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的思想及范围的情况下可以进行各种改变。

Claims (6)

1.一种光学玻璃，其特征在于，
以质量％计，含有
10.0％～45.0％的B2O3成分、
大于0％～15.0％的SiO2成分、
大于15.0％～60.0％的ZnO成分、以及
10.0％～50.0％的La2O3成分，
且相对折射率(589.29nm)的温度系数(40～60℃)是在+8.0×10-6～+16.0×10-6(℃-1)的范围内。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，
质量和(Ta2O5+Nb2O5+WO3)小于7.0％。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，
具有1.70以上1.90以下的折射率(nd)，且具有28以上55以下的阿贝数(νd)。
4.一种预成型坯，其特征在于，
包括权利要求1至3中任一项所述的光学玻璃。
5.一种光学元件，其特征在于，
包括权利要求1至3中任一项所述的光学玻璃。
6.一种光学仪器，其特征在于，
具备权利要求5所述的光学元件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110997583A (zh) * 2017-07-27 2020-04-10 株式会社小原 光学玻璃、预成形体以及光学元件

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101282915A (zh) * 2005-10-11 2008-10-08 株式会社小原 光学玻璃
CN102241479A (zh) * 2010-04-30 2011-11-16 株式会社小原 光学玻璃、光学元件和玻璃成型体的制造方法
CN102344248A (zh) * 2010-07-26 2012-02-08 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯和光学元件
JP2012041268A (ja) * 2011-11-14 2012-03-01 Ohara Inc 光学ガラス
CN102765881A (zh) * 2011-05-02 2012-11-07 株式会社小原 光学玻璃、预成型体、及光学元件
CN104341102A (zh) * 2013-07-31 2015-02-11 株式会社小原 光学玻璃及光学元件
CN105645765A (zh) * 2016-03-07 2016-06-08 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃及光学元件

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55116641A (en) * 1979-02-28 1980-09-08 Minolta Camera Co Ltd Optical glass
JP3458461B2 (ja) * 1994-07-07 2003-10-20 株式会社ニコン 光学ガラス
JP4305816B2 (ja) 2002-11-08 2009-07-29 Ｈｏｙａ株式会社 光学ガラス、プレス成形用ガラス成形体および光学素子
JP4746995B2 (ja) 2006-02-02 2011-08-10 株式会社オハラ 光学ガラス
CN101389576A (zh) 2006-02-24 2009-03-18 旭硝子株式会社 光学玻璃和透镜
CN1935717B (zh) * 2006-10-17 2010-10-06 成都光明光电股份有限公司 高折射率低色散精密压型用光学玻璃
JP6188553B2 (ja) 2013-07-31 2017-08-30 株式会社オハラ 光学ガラス、プリフォーム材及び光学素子
JP6049591B2 (ja) 2013-07-31 2016-12-21 株式会社オハラ 光学ガラス、プリフォーム材及び光学素子

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101282915A (zh) * 2005-10-11 2008-10-08 株式会社小原 光学玻璃
CN102241479A (zh) * 2010-04-30 2011-11-16 株式会社小原 光学玻璃、光学元件和玻璃成型体的制造方法
CN102344248A (zh) * 2010-07-26 2012-02-08 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯和光学元件
CN102765881A (zh) * 2011-05-02 2012-11-07 株式会社小原 光学玻璃、预成型体、及光学元件
JP2012041268A (ja) * 2011-11-14 2012-03-01 Ohara Inc 光学ガラス
CN104341102A (zh) * 2013-07-31 2015-02-11 株式会社小原 光学玻璃及光学元件
CN105645765A (zh) * 2016-03-07 2016-06-08 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃及光学元件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110997583A (zh) * 2017-07-27 2020-04-10 株式会社小原 光学玻璃、预成形体以及光学元件

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