CN110114321A - 光学玻璃、预成形体以及光学元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学玻璃、预成形体及光学元件,该光学玻璃,以质量%计,含有P2O5成分35.0%至小于等于65.0%、B2O3成分大于0%至小于等于20.0%、BaO成分大于0%至小于等于30.0%、及SrO成分大于0%至小于等于35.0%;质量比(B2O3/SrO)是大于0,具有折射率(nd)1.55至1.70,阿贝数(νd)45至75,且根据粉末法的化学耐久性(耐酸性)为1级至5级。藉由本发明,可获得其折射率(nd)及阿贝数(νd)皆在所期望的范围内,且根据粉末法的耐酸性高的玻璃。
Description
技术领域
本发明关于一种光学玻璃、预成形体及光学元件。
背景技术
近年来,使用光学系统的机器之数字化或高精细化正在高速发展,在数字相机或摄影机等摄影机器、投影机或投影电视等图像播放(投影)机器等各种光学机器领域,为了提高制程良率、抑制成本,对容易加工的玻璃质材料之需求日益增强。
在制作光学元件的光学玻璃中,特别是对于具有1.55至1.70的折射率(nd)、45以上75以下的低阿贝数(νd)、且不含氟的磷酸系玻璃之加工性改良的需求非常高。作为这种不含氟的磷酸系玻璃,已知如专利文献1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2012-51781号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
为将光学玻璃应用于各种光学机器,需进行研磨或清洗等。在研磨步骤中使用研磨材料或在清洗步骤中使用清洗剂等容易使对化学耐久性、特别是耐酸性差的玻璃出现瑕疵。此外,对于磨损度大的玻璃加工时难以处理,故期望尽量使用磨损度小的玻璃。然而,很难说专利文献1所记载之玻璃充分满足了这样的需求。
有鉴于上述的问题点,本发明之目的在于提供一种其折射率(nd)及阿贝数(νd)皆在所期望的范围内之光学玻璃,该光学玻璃容易进行在研磨步骤或清洗步骤中的玻璃加工,且在进行各玻璃步骤时不易使玻璃表面出现瑕疵。
解决技术问题的方法
本发明人等,为了解决上述课题,专注累积试验研究的结果,发现在以P2O5成分为主要成分,并用B2O3成分、SrO成分、及BaO成分,并且B2O3成分与SrO成分的质量比为规定量的情况下,不仅能够获得所期望的高折射率及高色散,而且能够获得根据粉末法的耐酸性良好、且磨损度小的玻璃,遂完成本发明。
具体而言,本发明提供下述之物。
(1)一种光学玻璃,以质量%计,含有P2O5成分35.0%至65.0%、B2O3成分大于0%且小于等于20.0%、BaO成分大于0%且小于等于30.0%、及SrO成分大于0%且小于等于35.0%;质量比(B2O3/SrO)是大于0,具有折射率(nd)1.55至1.70,阿贝数(νd)45至75,且根据粉末法的化学耐久性(耐酸性)为1级至5级。
(2)如(1)所述的光学玻璃,其中,SiO2成分是0%至10.0%、MgO成分是0%至15.0%、CaO成分是0%至15.0%、ZnO成分是0%至25.0%、La2O3成分是0%至15.0%、Gd2O3成分是0%至15.0%、Y2O3成分是0%至15.0%、Yb2O3成分是0%至15.0%、ZrO2成分是0%至10.0%、Nb2O5成分是0%至10.0%、WO3成分是0%至10.0%、TiO2成分是0%至10.0%、Ta2O5成分是0%至5.0%、Li2O成分是0%至10.0%、Na2O成分是0%至10.0%、K2O成分是0%至10.0%、GeO2成分是0%至10.0%、Al2O3成分是0%至10.0%、Ga2O3成分是0%至10.0%、Bi2O3成分是0%至10.0%、TeO2成分是0%至10.0%、SnO2成分是0%至3.0%、Sb2O3成分是0%至1.0%,作为将上述各元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部置换的氟化物之F的含量是0至10.0质量%。
(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃,其中,以质量%计,RO成分(式中,R是选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群组的1种以上)的含量之和是10.0%至50.0%,Rn2O成分(式中,Rn是选自由Li、Na、K组成的群组的1种以上)的含量之和是15.0%以下,Ln2O3成分(式中,Ln是选自由La、Gd、Y、Yb组成的群组的1种以上)的合计量是20.0%以下。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量比(SrO/BaO)是大于0且低于15.0。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量和(BaO+Gd2O3)是大于0%且在50.0%以下。
(6)一种预成形体,由如(1)至(5)中任一项所述的光学玻璃而成。
(7)一种光学元件,由如(1)至(5)中任一项所述的光学玻璃而成。
(8)一种光学机器,具备如(7)所述的光学元件。
发明的效果
根据本发明,能够获得一种其折射率(nd)及阿贝数(νd)皆在所期望的范围内,且根据粉末法的化学耐久性(耐酸性)良好的光学玻璃。
此外,根据本发明,能够获得一种不仅其折射率(nd)及阿贝数(νd)皆在所期望的范围内,且磨损度小、加工性良好的光学玻璃。
具体实施方式
本发明的光学玻璃,以质量%计,含有P2O5成分35.0%至65.0%、B2O3成分大于0%且小于等于20.0%、BaO成分大于0%且小于等于30.0%、及SrO成分大于0%且小于等于35.0%;质量比(B2O3/SrO)是大于0,具有折射率(nd)1.55至~1.70,阿贝数(νd)45至75,且根据粉末法的化学耐久性(耐酸性)为1级至5级。根据本发明,藉由含有P2O5成分、B2O3成分、BaO成分、及SrO成分作为必须成分,且将质量比(B2O3/SrO)调整为规定量,不仅能够获得所期望的折射率及阿贝数,而且能够获得耐酸性良好的光学玻璃。
以下,对本发明的光学玻璃的实施方式详细地进行说明,然而本发明不受以下实施方式任何限定,可以于本发明之目的范围内加以适当变更而实施。此外,对于说明重复的部位,有时适当省略其说明,但不限定发明之宗旨。
[玻璃成分]
构成本发明之光学玻璃的各成分的组成范围如下所述。本说明书中,各成分的含量在未特别否定时,皆是以相对于氧化物换算组成的玻璃全质量之质量%来表示。在此,「氧化物换算组成」是指,假设作为本发明的玻璃组成成分原料所使用的氧化物、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,将该氧化物的总质量设为100质量%,来表示玻璃中所含有的各种成分之组成。
<关于必须成分、任意成分>
在本发明的光学玻璃中,P2O5成分是必须成分,且是形成玻璃的主要成分,并且是提高玻璃黏性并提高玻璃稳定性之成分。
若P2O5成分的含量过少,则玻璃可能会变得不稳定,并且黏性下降,或者玻璃的稳定性可能会变差,因此,在本发明的光学玻璃中,P2O5成分的含量优选为35.0%以上,更优选是38.0%以上,还更优选是40.0%以上。
另一方面,若P2O5成分的含量过多,则折射率会下降,因此,P2O5成分的含量优选为65.0%以下,更优选是62.0%以下,还更优选是60.0%以下,进一步优选是58.0%以下。
P2O5成分,可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作为原料。
B2O3成分为在含有多种稀土类氧化物的本发明的光学玻璃中,作为玻璃形成的氧化物为不可或缺之必须成分。特别是在本发明的光学玻璃中,藉由含有大于0%的B2O3成分,可提高玻璃的熔融性。因此,B2O3成分的含量优选大于0%,更优选是1.0%以上,还更优选是大于2.0%。
另一方面,藉由将B2O3成分的含量设为20.0%以下,可抑制化学耐久性变差。因此,B2O3成分的含量优选为18.0%以下,更优选是低于15.0%,还更优选是低于13.0%。
B2O3成分,可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7·10H2O、BPO4等作为原料。
BaO成分具有提高玻璃的折射率,并且提高玻璃的稳定性的效果,是本发明中的必须成分。因此,BaO成分的含量优选为大于0%,更优选是大于1.0%,还更优选是大于1.5%。
另一方面,若BaO成分的含量过多,则耐酸性会变差,且磨损度增加,因此,作为本发明的光学玻璃的目的之加工性的改良变得困难。因此,BaO成分的含量优选为30.0%以下,更优选是25.0%以下,还更优选是20.0%以下。
BaO成分,可使用BaCO3、Ba(NO3)2、Ba(PO3)2、BaF2等作为原料。
SrO成分具有不仅维持所期望的折射率或色散,且使磨损度减少的效果,是本发明中的必须成分。因此,SrO成分的含量优选为大于0%,更优选是大于1.5%,还更优选是大于3.0%。
另一方面,若SrO成分的含量过多,则耐酸性会变差,且玻璃会变得不稳定。因此,SrO成分的含量优选为35.0%以下,更优选是30.0%以下,还更优选是28.0%以下,进一步优选是26.0%以下,更进一步优选是25.0%以下。
SrO成分,可使用Sr(NO3)2、SrF2、Sr(PO3)2等作为原料。
为了能够取得磨损度良好的玻璃,B2O3成分的含量与SrO成分的含量的比率(质量比),优选大于0。因此,质量比(B2O3/SrO)优选为大于0,更优选是0.05以上,还更优选是0.11以上。
另一方面,藉由将该质量比设为低于1.80,可改善耐酸性,因此,质量比(B2O3/SrO)优选为低于1.80,更优选是低于1.70,还更优选是低于1.50,进一步优选是低于1.30,更进一步优选是低于1.15,又进一步优选是低于1.11。
SiO2成分为任意成分,其含量大于0%时,能够提高熔融玻璃的黏度,减少玻璃的着色,且能够提高耐失透性。
另一方面,藉由将SiO2成分的含量设为10.0%以下,能够获得稳定的玻璃,因此,SiO2成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%。
SiO2成分,可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作为原料。
MgO成分为任意成分,其含量大于0%时,能够降低耐酸性的减量率、且减少磨损度。
另一方面,藉由将MgO成分的含量设为15.0%以下,能够降低因含有过剩的该等成分而引起的折射率低下或失透。因此,MgO成分的含量优选为15.0%以下,更优选是低于13.0%,还更优选是低于10.0%。
MgO成分,可使用MgCO3、MgF2、MgO、4MgCO3·Mg(OH)2等作为原料。
CaO成分为任意成分,其含量大于0%时,可提高玻璃原料的熔融性或玻璃的耐失透性。
另一方面,藉由将CaO成分的含量设为15.0%以下,能够降低因含有过剩的该等成分而引起的折射率低下或失透。CaO成分的含量优选为15.0%以下,更优选是低于13.0%,还更优选是低于11.0%。
CaO成分,可使用CaCO3、CaF2等作为原料。
ZnO成分为任意成分,其可提高耐失透性,其含量大于0%时,能够降低玻璃化转移点,能够使比重减小,且能够提高化学耐久性。因此,ZnO成分的含量优选为大于0%,更优选是大于0.5%,还更优选是大于1.0%,进一步优选是大于2.0%。
另一方面,藉由将ZnO成分的含量设为25.0%以下,能够维持低色散。因此,ZnO成分的含量优选为25.0%以下,更优选是23.0%以下,还更优选是21.0%以下。
ZnO成分,可使用ZnO、ZnF2等作为原料。
La2O3成分为任意成分,藉由使其含量大于0%,能够降低耐酸性的减量率及减少磨损度。
另一方面,若含量大则耐失透性会变差,因此,La2O3成分的含量优选为15.0%以下,更优选是低于10.0%,还更优选是低于7.0%。
La2O3成分,可使用La2O3、La(NO3)3·XH2O(X为任意整数)等作为原料。
Gd2O3成分、Y2O3成分及Yb2O3成分为任意成分,其中至少任一者的含量大于0%时,能够不仅维持所期望的阿贝数,且提高玻璃的折射率,并且能够提高耐失透性。
另一方面,藉由将Gd2O3成分及Yb2O3成分的含量分别设为15.0%以下,能够降低因含有过剩的这些成分而引起的失透,且能够抑制玻璃的材料成本。因此,Gd2O3成分及Yb2O3成分的含量分别优选为15.0%以下,更优选是低于12.0%,还更优选是低于10.0%。
此外,藉由将Y2O3成分的含量设为15.0%以下,能够降低因含有过剩的该成分而引起的失透,且能够抑制阿贝数的上升。因此,Y2O3成分的含量优选为15.0%以下,更优选是低于10.0%,还更优选是低于5.0%。
Gd2O3成分、Y2O3成分及Yb2O3成分,可使用Gd2O3、GdF3、Y2O3、YF3、Yb2O3等作为原料。
ZrO2成分为任意成分,其含量大于0%时,能够降低耐酸性的减量率。
另一方面,藉由将ZrO2成分设为10.0%以下,能够维持所期望的阿贝数,并抑制因含有过剩的ZrO2成分而引起的耐失透性降低。因此,ZrO2成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%。
ZrO2成分,可使用ZrO2、ZrF4等作为原料。
Nb2O5成分为任意成分,其含量大于0%时,改善耐酸性。
另一方面,藉由将Nb2O5成分的含量设为10.0%以下,能够维持低阿贝数,且能够降低耐酸性的减量率,因此,Nb2O5成分的含量优选为10.0%以下,更优选是8.0%以下,还更优选是7.0%以下,进一步优选是低于5.0%,更进一步优选是低于3.0%。
Nb2O5成分,可使用Nb2O5等作为原料。
WO3成分为任意成分,其含量大于0%时,提高折射率的同时减少磨损度,且能够提高耐失透性。
另一方面,藉由将WO3成分的含量设为10.0%以下,能够使玻璃对于可见光的穿透率难以降低,且能够抑制材料成本。因此,WO3成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于7.0%,还更优选低于5.0%,进一步优选是低于3.0%,更进一步优选是低于1.0%。
WO3成分,可使用WO3等作为原料。
TiO2成分为任意成分,其含量大于0%时,降低耐酸性的减量率。
另一方面,藉由将TiO2成分的含量设为10.0%以下,能够维持低阿贝数,且获得稳定的玻璃。因此,TiO2成分的含量优选为为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%。
TiO2成分,可使用TiO2等作为原料。
Ta2O5成分为任意成分,其含量大于0%时,能够提高折射率,提高耐失透性,且能够提高熔融玻璃的黏性。
另一方面,藉由将Ta2O5成分的含量设为5.0%以下,因减少了作为稀少矿物资源的Ta2O5成分的使用量,故能够降低玻璃的材料成本。因此,Ta2O5成分的含量优选为5.0%以下,更优选是低于3.0%,还更优选是低于1.0%,进一步优选是不含有。
Ta2O5成分,可使用Ta2O5等作为原料。
Li2O成分为任意成分,其含量大于0%时,改善玻璃的熔融性,且提高折射率的。因此,Li2O成分的含量优选为大于0%,更优选是大于0.5%。
另一方面,藉由将Li2O成分的含量设为10.0%以下,能够减少失透,提高熔融玻璃的黏性,因此,能够降低玻璃纹理的产生。因此,Li2O成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于8.0%,还更优选是低于5.0%。
Li2O成分,可使用Li2CO3、LiNO3、LiF等作为原料。
Na2O成分及K2O成分为任意成分,其中至少任一者的含量大于0%时,能够改善玻璃原料的熔融性,且能够提高耐失透性。
另一方面,藉由将Na2O成分及K2O成分的含量分别设为10.0%以下,能够使折射率难以降低,且能够降低因过剩含有而引起的失透。因此,Na2O成分及K2O成分的含量分别优选为10.0%以下,更优选是低于8.0%,还更优选是低于5.0%。
Na2O成分及K2O成分,可使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作为原料。
GeO2成分为任意成分,其含量大于0%时,能够提高玻璃的折射率,且能够提高耐失透性。
然而,由于GeO2的原料价格昂贵,若使用量大会造成材料成本变高。因此,GeO2成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%,进一步优选是低于1.0%,更进一步优选是不含有。
GeO2成分,可使用GeO2等作为原料。
Al2O3成分为任意成分,其含量大于0%时,降低耐酸性的减量率,且能够提高耐失透性。因此,Al2O3成分的含量优选为大于0%,更优选是大于1.5%,还更优选是大于2.0%。
另一方面,藉由将Al2O3成分的含量设为10.0%以下,能够抑制因过剩含有而引起的失透。因此,Al2O3成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于8.0%,还更优选是低于5.0%。
Al2O3成分,可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3等作为原料。
Ga2O3成分为任意成分,其含量大于0%时,能够提高化学耐久性及耐失透性。
另一方面,藉由将Ga2O3成分的含量设为10.0%以下,能够降低因过剩含有而引起的失透。因此,Ga2O3成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%,进一步优选是低于1.0%。
Ga2O3成分,可使用Ga2O3等作为原料。
Bi2O3成分为任意成分,其含量大于0%时,可提高折射率,且降低阿贝数,并能够降低玻璃转移点。
另一方面,藉由将Bi2O3成分的含量设为10.0%以下,可提高玻璃的耐失透性,且能够减少玻璃的着色而提高可见光穿透率。因此,Bi2O3成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%,进一步优选是低于1.0%。
Bi2O3成分,可使用Bi2O3等作为原料。
TeO2成分为任意成分,其含量大于0%时,可提高折射率,且能够降低玻璃转移点。
另一方面,藉由将TeO2成分的含量设为10.0%以下,可减少玻璃的着色,且能够提高可见光穿透率。此外,使用铂制的坩埚、或是与熔融玻璃接触的部分是以铂所形成的熔融槽对玻璃原料进行熔融时,存在着TeO2成分有可能会与铂合金化的问题。因此,TeO2成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%,进一步优选是低于1.0%。
TeO2成分,可使用TeO2等作为原料。
SnO2成分为任意成分,其含量大于0%时,可藉由降低熔融玻璃的氧化而抑制铂溶入,同时促进熔融玻璃清澈。
另一方面,藉由将SnO2成分的含量设为3.0%以下,能够减少因熔融玻璃的还原而引起的玻璃着色、或是玻璃失透。此外,由于SnO2成分与熔解设备(特别是Pt等贵金属)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,更优选是低于1.0%,还更优选是低于0.5%。
SnO2成分,可使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作为原料。
Sb2O3成分为任意成分,其含量大于0%时,能够使熔融玻璃消泡。
另一方面,若Sb2O3成分的含量过大,可见光区域的短波长区域中的穿透率会变差。因此,Sb2O3成分的含量优选为1.0%以下,更优选是低于0.5%,还更优选是低于0.1%。
Sb2O3成分,可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7·5H2O等作为原料。
此外,使玻璃澄清并消泡的成分,并不限于上述的Sb2O3成分,可使用玻璃制造的领域中周知的澄清剂、消泡剂或它们的组合。
F成分为任意成分,其含量大于0%时,可提高玻璃的阿贝数,降低玻璃转移点,且能够提高耐失透性。
然而,若F成分的含量,亦即作为将上述各元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部被置换的氟化物的F之合计量若大于10.0%,则会使得F成分的挥发量变多,因此变得难以获得稳定的光学常数,而难以获得均质的玻璃。此外,阿贝数会上升至大于所需的程度。
因此,F成分的含量优选为10.0%以下,更优选是低于5.0%,还更优选是低于3.0%,进一步优选是低于1.0%。
F成分,可藉由例如使用ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作为原料,在玻璃内含有。
RO成分(式中,R是选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群组的1种以上)的含量之和(质量和),优选为10.0%以上50.0%以下。
特别是,藉由将该和设为10%以上,可提高折射率,且能够提高玻璃的耐失透性。因此,RO成分的合计含量优选为10%以上,更优选是大于15.0%,还更优选是18.0%以上,进一步优选是20.0%以上,更进一步优选是大于23.0%。
另一方面,藉由将该和设为50.0%以下,可减少因含有过剩的该等成分而引起的失透,且能够获得耐酸性的减量率或磨损度小的玻璃。因此,RO成分的合计含量优选为50.0%以下,更优选是低于45.0%,还更优选是低于42.0%,进一步优选是低于40.0%。
Rn2O成分(式中,Rn是选自由Li、Na、K组成的群组的1种以上)的含量之和(质量和),优选为15.0%以下。藉此,能够抑制玻璃的折射率低下,且能够减少失透。因此,Rn2O成分的含量的质量和优选为15.0%以下,更优选是低于10.0%,还更优选是低于8.0%,进一步优选是低于5.0%。
Ln2O3成分(式中,Ln是选自由La、Gd、Y、Yb组成的群组的1种以上)的含量之和(质量和),优选为20.0%以下。
特别是,藉由将该质量和设为20.0%以下,可提高玻璃的稳定性,且能够提高玻璃的耐失透性。因此,Ln2O3成分的含量之质量和优选为20.0%以下,更优选是15.0%以下,还更优选是13.0%以下。
SrO成分的含量与BaO成分的含量的比率(质量比),优选为大于0。藉此,能够获得不仅具有所期望的阿贝数,且耐酸性的减量率小、磨损度小的玻璃。因此,质量比(SrO/BaO)优选为大于0,更优选是大于0.10,还更优选是大于0.20,进一步优选是大于0.30,更进一步优选是大于0.42。
另一方面,该质量比(SrO/BaO)优选为为低于15.0,更优选是低于14.0,还更优选是低于13.0。
BaO成分及Gd2O3成分的含量之和(质量和),优选为大于0%且在50.0%以下。
特别是,藉由将该和设为大于0%,能够获得不仅维持所期望的阿贝数,且耐酸性的减量率小、磨损度小的玻璃。因此,质量和(BaO+Gd2O3)优选为大于0%,更优选是大于0.05%,还更优选是大于1.0%,进一步优选是大于1.5%。
另一方面,藉由将该质量和(BaO+Gd2O3)设为50.0%以下,不仅可具有所期望的折射率,且能够减少磨损度,并且使玻璃稳定。该质量和(BaO+Gd2O3)优选为50.0%以下,更优选是低于40.0%,还更优选是低于35.0%,进一步优选是低于30.0%,更进一步优选是低于24.5%。
<关于不应该含有的成分>
接下来,对于本发明的光学玻璃中不应该含有的成分,以及不适合含有的成分进行说明。
在不影响本发明的玻璃特性之范围内,依所需可添加其他成分。但,除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外,V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各种过渡金属成分,具有分别单独或是以复合型态含有时,即便是少量含有仍会使玻璃着色,对可见区域的特定波长产生吸收这样的性质,因此,特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中,优选实质上不含有。
此外,PbO等铅化合物及As2O3等砷化合物,是环境负担高的成分,因此,优选实质上不含有,亦即,除了无法避免的混入,优选不包含任何这些成分。
此外,Th、Cd、Tl、Os、Be及Se各成分,近年来,被视为有害的化学物质,而有避免使用的倾向,不仅是在玻璃的制造步骤,甚至于加工步骤及制品化后的处理,必须有因应环境对策上的处置。因此,在重视环境上的影响的情况下,优选实质上不含有这些成分。
[制造方法]
本发明的光学玻璃,例如能够以下述方式加以制作。亦即,使各成分在规定的含量范围内,将上述原料均匀地混合,再将制作出的混合物放入铂坩埚、石英坩埚或铝氧坩埚中进行初步熔融之后,再放入铂坩埚、铂合金坩埚、或铱坩埚中,于1100℃至1400℃的温度范围下花费1小时至5小时进行熔融,搅拌使其均质化并进行消泡等步骤后,降温至1000℃至1300℃,接着进行最终阶段的搅拌以去除纹理,再浇铸于铸模中,使其缓冷却之方法。
[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),其下限优选为1.55以上,更优选是1.56以上,还更优选是1.57以上。该折射率的上限,优选为1.70以下,更优选是1.65,还更优选是1.63。
此外,本发明的光学玻璃的阿贝数(νd),其下限优选为45以上,更优选是50以上,还更优选是55以上,进一步优选是60以上。该阿贝数的上限优选为75以下,更优选是73以下,还更优选是低于70。
本发明的光学玻璃,由于具有如上所述之折射率及阿贝数,可于光学设计上发挥功效,特别是,除了能够期望高成像特性等之外,亦能够实现光学系统的小型化,而使得光学设计上的自由度增加。
本发明的光学玻璃,优选具有高耐酸性。特别是,根据JOGIS06-2009的玻璃粉末法的化学耐久性(耐酸性)优选为1级至5级,更优选为2级至4级,还更优选为3级至4级。
藉此,除了改善光学玻璃的加工性之外,当于汽车应用等使用时,由于酸雨等造成的玻璃的起雾减少,可更容易制造由玻璃形成的光学元件。
在此,「耐酸性」是指,对酸对玻璃造成的侵蚀的耐久性,该耐酸性可根据日本光学玻璃工业会标准「光学玻璃的化学耐久性之测量方法」JOGIS06-2009来加以测量。此外,「根据粉末法的化学耐久性(耐酸性)为1级至3级」是指,根据JOGIS06-2009进行的化学耐久性(耐酸性),以测量前后的样品质量减量率计,低于0.65质量%。
此外,化学耐久性(耐酸性)的「1级」是指,测量前后的样品的质量减量率为低于0.20质量%,「2级」是指,测量前后的样品的质量减量率为0.20质量%以上且低于0.35质量%,「3级」是指,测量前后的样品的质量减量率为0.35质量%以上且低于0.65质量%,「4级」是指,测量前后的样品的质量减量率为0.65质量%以上且低于1.20质量%,「5级」是指,测量前后的样品的质量减量率为1.20质量%以上且低于2.20质量%,「6级」是指,测量前后的样品的质量减量率为2.20质量%以上。
此外,本发明的光学玻璃,磨损度低为优选。本发明的光学玻璃的磨损度,其上限优选为480,更优选是450,还更优选是430。
此外,磨损度是指,「根据JOGIS10-1994光学玻璃的磨损度测量方法」测量而得的数值。
本发明的光学玻璃,可见光穿透率,特别是可见光中短波长侧的光的穿透率高,藉此,优选着色少。
特别是,本发明的光学玻璃,若以玻璃的穿透率来表示,于厚度为10mm的样品中表示分光穿透率80%的波长(λ80),其上限优选为420nm,更优选是410nm,还更优选是400nm。
此外,本发明的光学玻璃中,于厚度为10mm的样品中表示分光透过率5%之最短波长(λ5),其上限优选为380nm,更优选是370nm,还更优选是360nm。
由此,玻璃的吸收边缘变成在紫外光区附近,可提高玻璃对于可见光的透明性,因此,该光学玻璃可适用于透镜等使光穿透的光学元件。
[玻璃成形体及光学元件]
可使用例如研磨加工的方法,或是再加热压制成形、精密压制成形等模压成形的方法,由制成的光学玻璃来制作出玻璃成形体。亦即,能够以下述列举之方式制作玻璃成形体:对光学玻璃进行磨削及研磨等的机械加工来制作玻璃成形体;对由光学玻璃制作的预成形体,进行再热压制成形后,再进行研磨加工来制作玻璃成形体;对进行研磨加工来制作的预成形体,或是藉由周知的浮法成形等所成形的预成形体,进行精密压制成形,来制作玻璃成形体等。此外,制作玻璃成形体的方法,并不限于上述。
像这样,由本发明的光学玻璃所形成的玻璃成形体,能够在各式各样的光学元件及光学设计上发挥功效,其中特别适合用于透镜或棱镜等光学元件。藉此,可形成口径大的玻璃成形体,因此,除了能够期望光学元件的大型化之外,使用于相机或投影机等光学机器时,亦能够实现高清晰且高精密度的成像特性及投影特性。
[实施例]
本发明实施例(No.1至No.70)及比较例的组成,与折射率(nd)、阿贝数(νd)、耐酸性、磨损度、以及表示分光穿透率5%及80%的波长(λ5、λ80)皆示于表1至表10。
此外,以下的实施例仅作为例示之目的,本发明并不限于这些实施例。
实施例及比较例的玻璃,各成分的原料,皆是选择与其相符合的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等一般光学玻璃所使用的高纯度原料,以成为表中所示的各实施例及比较例的组成比的方式进行秤重并均匀地混合后,放入石英坩埚或铂坩埚中,并根据玻璃组成的熔融难易度以温度设定为1100℃至1400℃范围的电炉,花费1小时至5小时来进行熔解,进行搅拌使其均质化并使其消泡等后,降温至1000℃至1300℃,进行搅拌使其均质化,接着浇铸于铸模中,再加以缓冷却而制作出玻璃。
实施例及比较例的玻璃折射率(nd)及阿贝数(νd),是以对于氦灯的d线(587.56nm)之测量值来表示。此外,阿贝数(νd),是使用上述d线的折射率、对于氢灯的F线(486.13nm)之折射率(nF)、对于C线(656.27nm)之折射率(nC)的数值,由阿贝数(νd)=[(nd-1)/(nF-nC)]之数式所计算出。
此外,实施例及比较例的玻璃耐酸性,是根据日本光学玻璃工业会规格「光学玻璃的化学耐久性之测量方法」JOGIS06-2009来加以测量。亦即,将粉碎至粒度425μm至600μm的玻璃样品作为比重克,放入铂篮中。将铂篮置于含有0.01N硝酸水溶液的石英玻璃圆底烧瓶中,并在沸水浴中处理60分钟。计算处理后的玻璃样品的减量率(质量%),该减量率(质量%)为低于0.20时记做1级,减量率为0.20至低于0.35时记做2级,减量率为0.35至低于0.65时记做3级,减量率为0.65至低于1.20时记做4级,减量率为1.20至低于2.20时记做5级,减量率为2.20以上时记做6级。此时,是指级数越小,玻璃耐酸性越优选。
此外,磨损度是根据「JOGIS10-1994光学玻璃的磨损度之测量方法」来加以测量。亦即,将尺寸为30×30×10mm的玻璃方板的样品放置于距离以转速60rpm水平旋转的铸铁制平面盘(250mmφ)的中心80mm的固定位置处,垂直施加9.8N(1kgf)的载荷,同时,于20mL水中将添加有#800(平均粒径20μm)之研磨材料(氧化铝质A研磨粒)10g的研磨液均匀地供给并研磨5分钟,测量研磨前后的样品的质量,并求得磨损质量。同样地,求得由日本光学玻璃工业会指定的标准样品的磨损质量,根据下式来计算。
磨损度={(样品的磨损质量/比重)/(标准样品的磨损质量/比重)}×100
实施例的玻璃的穿透率,是根据日本光学玻璃工业会规格JOGIS02-2003来加以测量。此外,本发明中,藉由测量玻璃的穿透率来求得玻璃有无着色及其着色程度。具体而言,是将厚度为10±0.1mm相对平行的研磨品,根据JISZ8722,测量200nm至800nm的分光穿透率,而求得λ5(穿透率为5%时的波长)及λ80(穿透率为80%时的波长)。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】
【表10】
如这些表所示,本发明实施例的光学玻璃,不论何者,其折射率(nd)皆为1.55以上,更详细而言是1.57以上,并且该折射率(nd)亦为1.70以下,更详细而言是1.63以下,皆在所期望的范围内。
此外,本发明实施例的光学玻璃,不论何者,其阿贝数(νd)皆为45以上,更详细而言是50以上,进而更详细而言是60以上,并且该阿贝数(νd)亦为75以下,更详细而言是低于70,皆在所期望的范围内。
此外,本发明实施例的光学玻璃,λ80(穿透率为80%时的波长)皆为550nm以下,更详细而言是500nm以下。此外,本发明实施例的光学玻璃,λ5(穿透率为5%时的波长)皆为400nm以下,更详细而言是380nm以下。因此可清楚得知,本发明实施例的光学玻璃,对于可见光的穿透率高且难以着色。
此外,本发明实施例的光学玻璃,是不失透而稳定的玻璃。
此外,本发明实施例的光学玻璃,不论何者,其耐酸性皆在1级至5级范围内。另一方面,比较例的光学玻璃,耐酸性为6级,可清楚得知,是加工性差的玻璃。
因此,可清楚得知,本发明实施例的光学玻璃,折射率(nd)及阿贝数(νd)皆在所期望的范围内,且能够获得耐酸性为1级至5级的光学玻璃。
以上,虽然以例示之目的详细地说明了本发明,但本实施例的目的仅止于例示,所属技术领域中具有通常知识者应可理解,在不偏离本发明的思想及范围的情况下,本发明仍可进行许多变更。
Claims (8)
1.一种光学玻璃,以质量%计,含有:
P2O5成分35.0%至65.0%;
B2O3成分大于0%至小于等于20.0%;
BaO成分大于0%至小于等于30.0%;以及
SrO成分大于0%至小于等于35.0%;
前述光学玻璃之质量比(B2O3/SrO)大于0;
前述光学玻璃系具有折射率(nd)1.55至1.70,阿贝数(νd)45至75,且具有根据粉末法的化学耐久性/耐酸性为1级至5级。
2.如权利要求1所述的光学玻璃,其中,
SiO2成分是0%至10.0%;
MgO成分是0%至15.0%;
CaO成分是0%至15.0%;
ZnO成分是0%至25.0%;
La2O3成分是0%至15.0%;
Gd2O3成分是0%至15.0%;
Y2O3成分是0%至15.0%;
Yb2O3成分是0%至15.0%;
ZrO2成分是0%至10.0%;
Nb2O5成分是0%至10.0%;
WO3成分是0%至10.0%;
TiO2成分是0%至10.0%;
Ta2O5成分是0%至5.0%;
Li2O成分是0%至10.0%;
Na2O成分是0%至10.0%;
K2O成分是0%至10.0%;
GeO2成分是0%至10.0%;
Al2O3成分是0%至10.0%;
Ga2O3成分是0%至10.0%;
Bi2O3成分是0%至10.0%;
TeO2成分是0%至10.0%;
SnO2成分是0%至3.0%;
Sb2O3成分是0%至1.0%;
作为将前述各元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部置换的氟化物之F的含量是0至10.0质量%。
3.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其中以质量%计,
RO成分的含量之和是10.0%至50.0%,式中,R是选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群组的1种以上;
Rn2O成分的含量之和是15.0%以下,式中,Rn是选自由Li、Na、K组成的群组的1种以上;
Ln2O3成分的合计量是20.0%以下,式中,Ln是选自由La、Gd、Y、Yb组成的群组的1种以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光学玻璃,其中质量比(SrO/BaO)是大于0至低于15.0。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光学玻璃,其中质量和(BaO+Gd2O3)是大于0%至50.0%以下。
6.一种预成形体,由权利要求1至5中任一项所述的光学玻璃而成。
7.一种光学元件,由权利要求1至5中任一项所述的光学玻璃而成。
8.一种光学机器,具备如权利要求7所述的光学元件。
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