CN111406039A

CN111406039A - 光学玻璃、预成形体以及光学元件

Info

Publication number: CN111406039A
Application number: CN201880076786.1A
Authority: CN
Inventors: 桃野净行
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-07-10
Also published as: JP2019116408A; JP7325927B2; TW201934506A; TW202313502A; WO2019131123A1; TWI791074B; JP2023115073A

Abstract

本发明提供一种折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且能够助于光学元件和光学设备的轻量化的光学玻璃。所述光学玻璃，以质量％计，含有：大于0％且在15.0％以下的SiO₂成分，大于0％且在17.0％以下的B₂O₃成分，32.0％～62.0％的La₂O₃成分，6.0％～37.0％的TiO₂成分，具有2.00以上的折射率(n_d)，具有20以上且30以下的阿贝数(ν_d)，并且折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)与比重ρ的关系满足5.00≤(n_d×2+ν_d)/ρ≤7.00的关系。

Description

光学玻璃、预成形体以及光学元件

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃、预成形体以及光学元件。

背景技术

近年，使用光学系统的设备的数字化和高精细化急速发展，在数字相机、摄像机等摄影设备，投影仪、投影电视等图像再生(投影)设备等各种光学设备的领域，降低光学系统中使用的透镜、棱镜等光学元件的个数、并使得光学系整体轻量化以及小型化的需求强烈。

在制作光学元件的光学玻璃中，对于能够实现光学系统整体的小型化，且具有2.00以上的折射率(n_d)，并且具有20以上且30以下的阿贝数(ν_d)的高折射率低色散玻璃的需求非常高涨。作为这类高折射率玻璃，例如已知专利文献1所代表的这样的玻璃组成物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-162448号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，作为具有2.00以上的折射率(n_d)，且具有20以上且30以下的阿贝数(ν_d)的光学玻璃，仅仅已知比重较大的光学玻璃。其中，基于光学元件、光学设备的轻量化的观点，在这样的折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)之中，需要比重更小的玻璃。

本发明鉴于上述技术问题而提出，其目的在于，得到一种折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且能够助于光学元件、光学设备的轻量化的光学玻璃。

解决技术问题的方法

本发明人，为了解决上述技术问题，经过反复试验研究，结果发现，在含有SiO₂成分、B₂O₃成分、La₂O₃成分以及TiO₂成分的玻璃中，可以得到折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且比重小的玻璃，从而完成本发明。

具体地，本发明提供了如下产品。

(1)一种光学玻璃，以质量％计，含有：

大于0％且在15.0％以下的SiO₂成分、

大于0％且在17.0％以下的B₂O₃成分、

32.0％～62.0％的La₂O₃成分、

6.0％～37.0％的TiO₂成分，

具有2.00以上的折射率(n_d)，且具有20以上且30以下的阿贝数(ν_d)，

折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系，满足5.00≤(n_d×2+ν_d)/ρ≤7.00的关系。

(2)如(1)所述的光学玻璃，其中，以质量％计，含有：

0～18.0％的Nb₂O₅成分，

0～18.0％的Y₂O₃成分，

0～15.0％的ZrO₂成分。

(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃，其中，以质量％计，含有：

0～10.0％的Gd₂O₃成分、

0～10.0％的Yb₂O₃成分、

0～10.0％的Ta₂O₅成分、

大于0且小于10.0％的WO₃成分、

0～10.0％的ZnO成分、

0～10.0％的MgO成分、

0～10.0％的CaO成分、

0～10.0％的SrO成分、

0～10.0％的BaO成分、

0～10.0％的Li₂O成分、

0～10.0％的Na₂O成分、

0～10.0％的K₂O成分、

0～10.0％的P₂O₅成分、

0～10.0％的GeO₂成分、

0～10.0％的Al₂O₃成分、

0～10.0％的Ga₂O₃成分、

0～10.0％的Bi₂O₃成分、

0～10.0％的TeO₂成分、

0～3.0％的SnO₂成分、

0～1.0％的Sb₂O₃成分，

将上述各元素中的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部进行置换得到的氟化物中的F的含有量为0～10.0质量％，

(4)如(1)到(3)中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，

Ln₂O₃成分(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和为40.0％以上且为65.0％以下，

RO成分(式中，R是从Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和为0～10.0％，

Rn₂O成分(式中，Rn是从Li、Na、K构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和为0～10.0％。

(5)如(1)到(4)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比Y₂O₃/(La₂O₃+Gd₂O₃+Yb₂O₃)大于0且在0.500以下。

(6)如(1)到(5)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和TiO₂+WO₃+Nb₂O₅为15.0％以上且为45.0％以下。

(7)如(1)到(6)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和SiO₂+B₂O₃为5.0％以上且为20.0％以下。

(8)一种由如(1)到(7)中任一项所述的光学玻璃制成的预成形体。

(9)一种由如(1)到(7)中任一项所述的光学玻璃制成的光学元件。

(10)一种具备如(9)所述的光学元件的光学设备。

发明的效果

根据发明，能够得到一种折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且能够助于光学元件和光学设备的轻量化的光学玻璃。

附图说明

图1是示出本发明的实施例的玻璃的折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)的关系的图。

具体实施方式

本发明的光学玻璃，以质量％计，含有：大于0％且在15.0％以下的SiO₂成分、大于0％且在17.0％以下的B₂O₃成分、32.0％～62.0％的La₂O₃成分、6.0％～37.0％的TiO₂成分，具有2.00以上的折射率(n_d)，具有20以上且30以下的阿贝数(ν_d)，并且折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系满足5.00≤(n_d×2+ν_d)/ρ≤7.00的关系。本发明人发现，在以SiO₂成分、B₂O₃成分以及La₂O₃成分为基底，并且其中含有TiO₂成分的情况下，可以得到具有2.00以上的折射率(n_d)以及20以上且30以下的阿贝数(ν_d)并且稳定的玻璃，并且，可得到比重小的玻璃。因此，能够得到折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且能够助于光学元件和光学设备的轻量化的光学玻璃。

此外，本发明的光学玻璃，由于对可见光的透过率高，因此能够合适地用于使可见光透过的用途。

以下，详细说明本发明的光学玻璃的实施方式。本发明不受到以下的实施方式的任何限定，在本发明的目的的范围内，能够进行适当改变并实施。需要说明的是，对于说明重复的部分有时会适当省略说明，这不会限定发明的趣旨。

[玻璃成分]

构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围，如下文所述。在本说明书中，各成分的含有量，在没有特别否定的情况下，全部用与氧化物换算组成的总质量相比的质量％表示。这里，“氧化物换算组成”是指，在假设被用作本发明的玻璃组成成分的原料的氧化物、复合盐，金属氟化物等在熔融时全部分解且变成氧化物的情况下，将该生成氧化物的总质量记做100质量％，来表示玻璃中含有的各成分的组成。

＜关于必须成分、任意成分＞

SiO₂成分是作为玻璃形成氧化物的必须的成分。特别地，通过使得SiO₂成分的含有量大于0％，容易得到玻璃的稳定性提高并且可承受量产的玻璃。另外，能够提高熔融玻璃的粘度，并且能够减少玻璃的着色。因此，SiO₂成分的含有量，优选为大于0％，更优选为大于1.0％，还更优选为大于3.0％，进一步优选为大于4.0％。

另一方面，通过使得SiO₂成分的含有量为15.0％以下，能够抑制玻璃转移点的上升，并且能够抑制折射率的降低。因此，SiO₂成分的含有量，优选为15.0％以下，更优选为小于12.0％，还更优选为小于10.0％，进一步优选为小于7.0％，更进一步优选为小于6.5％，还更进一步优选为小于5.0％。

B₂O₃成分是作为玻璃形成氧化物的必须的成分。特别地，通过使得B₂O₃成分的含有量大于0％，能够提高玻璃的稳定性并提高耐失透性，并且可提高玻璃的阿贝数。因此，B₂O₃成分的含有量，优选为大于0％，更优选为大于1.0％，还更优选为大于4.0％，进一步优选为大于4.5％，更进一步优选为大于5.0％。

另一方面，通过使得B₂O₃成分的含有量为17.0％以下，能够容易地得到更大的折射率，并且能够抑制化学耐久性变差。因此，B₂O₃成分的含有量，优选为17.0％以下，更优选为小于15.0％，还更优选为小于12.0％，进一步优选为小于10.0％，更进一步优选为小于8.0％，还更进一步优选为7.0％以下。

La₂O₃成分是提高玻璃的折射率以及阿贝数的必须成分。另外，由于在稀土类中比较便宜，因此能够降低玻璃的材料成本。因此，La₂O₃成分的含有量，优选为32.0％以上，更优选为大于35.0％，还更优选为大于38.0％，进一步优选为大于40.0％，更进一步优选为大于43.0％。

另一方面，通过使得La₂O₃成分的含有量为62.0％以下，能够提高玻璃的稳定性并从而减少失透。另外，可提高玻璃原料的熔解性。因此，La₂O₃成分的含有量，优选为62.0％以下，更优选为小于60.0％，还更优选为小于58.0％，进一步优选为小于55.0％，更进一步优选为小于53.0％，还更进一步优选为小于51.0％。

TiO₂成分是必须成分，其可提高玻璃的折射率，并且由于可降低玻璃的液相温度因而可提高稳定性，并且，能够降低玻璃的比重，能够降低玻璃的材料成本。因此，TiO₂成分的含有量，优选为6.0％以上，更优选为大于10.0％，还更优选为大于13.0％，进一步优选为大于15.0％。

另一方面，通过使得TiO₂成分的含有量为37.0％以下，能够减少TiO₂成分含量过剩导致的失透，能够抑制玻璃对可见光(尤其是波长为500nm以下的可见光)的透过率降低。另外，由此可抑制阿贝数的降低。因此，TiO₂成分的含有量，优选为37.0％以下，更优选为小于35.0％，还更优选为小于33.0％，进一步优选为小于30.0％，更进一步优选为27.0％以下，还更进一步优选为25.0％以下。

Nb₂O₅成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高玻璃的折射率，并且可降低玻璃的液相温度，因此可提高耐失透性。因此，Nb₂O₅成分的含有量，优选为大于0％，更优选为大于1.0％，还更优选为大于3.0％，进一步优选为大于6.0％，更进一步优选为8.0％以上。

另一方面，通过使得Nb₂O₅成分的含有量为18.0％以下，能够抑制玻璃的材料成本，并且可抑制阿贝数降低。另外，能够减少Nb₂O₅成分含量过剩导致的失透，并且，能够抑制玻璃对可见光(尤其是波长为500nm以下的可见光)的透过率降低。因此，Nb₂O₅成分的含有量，优选为18.0％以下，更优选为小于15.0％，还更优选为小于13.0％，进一步优选为小于10.0％。

Y₂O₃成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够维持高折射率以及高阿贝数，并且可抑制玻璃的材料成本，并且，能够降低玻璃的比重。因此，Y₂O₃成分的含有量，优选为大于0％，更优选为大于1.0％，还更优选为大于4.0％，进一步优选为4.8％以上。

另一方面，通过使得Y₂O₃成分的含有量为18.0％以下，能够抑制玻璃的折射率的降低，并且，能够提高玻璃的稳定性。另外，可抑制玻璃原料的熔解性变差。因此，Y₂O₃成分的含有量，优选为18.0％以下，更优选为小于15.0％，还更优选为小于12.0％，进一步优选为小于10.0％，更进一步优选为小于9.0％。

ZrO₂成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高玻璃的折射率以及阿贝数，并且改善耐失透性。因此，ZrO₂成分的含有量，优选为大于0％，更优选为大于1.0％，还更优选为大于3.5％，进一步优选为大于5.0％，更进一步优选为6.2％以上。

另一方面，通过使得ZrO₂成分的含有量为15.0％以下，能够减少ZrO₂成分含量过剩导致的失透。因此，ZrO₂成分的含有量，优选为15.0％以下，更优选为小于12.0％，还更优选为小于10.0％，进一步优选为小于7.0％。

Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高玻璃的折射率以及阿贝数。

然而，Gd₂O₃成分、Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分，原料价格昂贵，当其含有量多时生产成本会上升，并且，玻璃的比重会增大。因此，Gd₂O₃成分以及Yb₂O₃成分的含有量，均优选为10.0％以下，更优选为小于7.0％，还更优选为小于4.0％，进一步优选为小于1.0％。特别地，基于降低材料成本的观点，最优选不含有这些成分。

Ta₂O₅成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高玻璃的折射率，并且可提高耐失透性。

然而，Ta₂O₅成分，原料价格昂贵，当含有量多时生产成本会上升。另外，通过使得Ta₂O₅成分的含有量为10.0％以下，能够降低原料的熔解温度，并降低熔解原料所需的能量，故而能够降低光学玻璃的制造成本。因此，Ta₂O₅成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。特别地，基于降低材料成本的观点，最优选不含有Ta₂O₅成分。

WO₃成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够降低其他的高折射率成分导致的玻璃着色，并且可提高折射率、降低玻璃转移点，并且能可提高耐失透性。因此，WO₃成分的含有量，优选为大于0％，更优选为大于0.3％，还更优选为大于0.5％。

另一方面，通过使得WO₃成分的含有量小于10.0％，能够抑制玻璃的材料成本，并且可抑制阿贝数降低。另外，能够降低WO₃成分导致的玻璃着色并提高可见光透过率。因此，WO₃成分的含有量，优选为小于10.0％，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

ZnO成分为任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够提高玻璃的稳定性，并且能够减少着色。另外，该成分还能够降低玻璃转移点，并且能够改善化学耐久性。

另一方面，通过使得ZnO成分的含有量为10.0％以下，能够抑制玻璃的折射率的降低，并且，能够减少粘性过度降低导致的失透。因此，ZnO成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够调整玻璃的折射率、熔融性、耐失透性。

另一方面，通过使得MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分的含有量均为10.0％以下，能够抑制折射率的降低，并且能够减少这些成分的过量含有而导致的失透。因此，MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分的含有量，分别优选为10.0％以下，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于1.0％。特别地，基于得到折射率高的玻璃的观点，最优选不含有这些成分。

Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够改善玻璃的熔融性，并能够降低玻璃转移点。因此，其中Li₂O成分的含有量，优选大于0％，更优选为0.1％以上。

另一方面，通过使得Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分均为10.0％以下，从而难以降低玻璃的折射率，并且能够减少玻璃的失透。因此，Li₂O成分、Na₂O成分以及K₂O成分的含有量，均优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％，更进一步优选为小于0.5％，还更进一步优选为小于0.3％。

P₂O₅成分是任意成分，其能够作为玻璃形成成分发挥作用，在含有量大于0％的情况下，可降低玻璃的液相温度，并提高耐失透性。

另一方面，通过使得P₂O₅成分的含有量为10.0％以下，能够抑制玻璃的化学耐久性、尤其是耐水性的降低。因此，P₂O₅成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

GeO₂成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高玻璃的折射率，并且能够改善耐失透性。

然而，GeO₂成分，原料价格昂贵，当其含有量多时生产成本会上升。因此，GeO₂成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。特别地，基于降低材料成本的观点，最优选不含有GeO₂成分。

Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够提高玻璃的化学耐久性，并且能够提高玻璃的耐失透性。

另一方面，通过使得Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分各自的含有量均为10.0％以下，能够降低玻璃的液相温度并提高耐失透性。因此，Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分的含有量，均优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

Bi₂O₃成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高折射率，并且可降低玻璃转移点。

另一方面，通过使得Bi₂O₃成分的含有量为10.0％以下，能够降低玻璃的液相温度并提高耐失透性。因此，Bi₂O₃成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

TeO₂成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高折射率，并且可降低玻璃转移点。

另一方面，当使用铂制成的坩埚、或者与熔融玻璃接触的部分由铂形成的熔融槽熔融玻璃原料时，存在TeO₂与铂进行合金化的问题。因此，TeO₂成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

SnO₂成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够降低熔融玻璃的氧化使其澄清，并且可提高玻璃的可见光透过率。

另一方面，通过使得SnO₂成分的含有量为3.0％以下，能够降低熔融玻璃的还原导致的玻璃的着色、玻璃的失透。另外，由于能够降低SnO₂成分与熔解设备(特别是Pt等贵金属)的合金化，因此可实现熔解设备的长寿命化。因此，SnO₂成分的含有量，优选为3.0％以下，更优选为小于1.0％，还更优选为小于0.5％，进一步优选为小于0.1％。

Sb₂O₃成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，能够使得熔融玻璃消泡。

另一方面，当Sb₂O₃的量过多时，可见光区域的短波区域的透过率变差。因此，Sb₂O₃成分的含有量，优选为1.0％以下，更优选为小于0.5％，还更优选为小于0.3％。

需要说明的是，使得玻璃澄清并消泡的成分，不限于上述的Sb₂O₃成分，能够使用玻璃制造领域公知的澄清剂、消泡剂或其组合。

F成分是任意成分，在含有量大于0％的情况下，可提高玻璃的阿贝数，降低玻璃转移点，并且能够提高耐失透性。

但是，F成分的含有量，即将上述的各种金属元素中的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部置换得到的氟化物的F的总含量，当大于10.0％时，由于F成分的挥发量变大，故而难以得到稳定的光学常数，难以得到均质的玻璃。

因此，F成分的含有量，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

Ln₂O₃成分(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb、Lu构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和(质量和)，优选为40.0％以上且65.0％以下。

特别地，通过使得该和为40.0％以上，能够提高玻璃的折射率以及阿贝数，因此能够容易地得到具有所需的折射率以及阿贝数的玻璃。因此，Ln₂O₃成分的质量和，优选为40.0％以上，更优选为大于45.0％，还更优选为47.0％以上，进一步优选为大于50.0％。

另一方面，通过使得该和为65.0％以下，玻璃的液相温度降低，因此能够降低玻璃的失透。因此，Ln₂O₃成分的质量和，优选为65.0％以下，更优选为小于62.0％，还更优选为小于60.0％，进一步优选为小于58.0％。

RO成分(式中，R是从Mg、Ca、Sr、Ba构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和(质量和)，优选10.0％以下。由此，能够抑制折射率的降低，另外，能够提高玻璃的稳定性。因此，RO成分的质量和，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％。

Rn₂O成分(式中，Rn是从Li、Na、K构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和(质量和)，优选为10.0％以下。由此，能够抑制溶融玻璃的粘性降低，能够使得玻璃的折射率难以降低，并且能够减少玻璃的失透。因此，Rn₂O成分的质量和，优选为10.0％以下，更优选为小于5.0％，还更优选为小于3.0％，进一步优选为小于1.0％，更进一步优选为小于0.5％，还更进一步优选为小于0.3％。

另一方面，Rn₂O成分的质量和的下限值，可以大于0％，也可以为0.1％以上。

La₂O₃成分、Gd₂O₃成分以及Yb₂O₃成分的含有量与Y₂O₃成分的含有量相比的比率(质量比)，优选为大于0且为0.50以下。

特别地，通过使得该质量比大于0，能够减小玻璃的比重。因此，质量比Y₂O₃/(La₂O₃+Gd₂O₃+Yb₂O₃)，优选为大于0，更优选为大于0.010，还更优选为大于0.030，进一步优选为大于0.070，更进一步优选为0.095以上，还更进一步优选为0.114以上。

另一方面，该质量比，基于容易得到所需的折射率以及阿贝数的观点，其上限优选为0.500，更优选为0.400，还更优选为0.300，进一步优选为0.203。

TiO₂成分、Nb₂O₅成分以及WO₃成分的含有量之和(质量和)，优选为15.0％以上且45.0％以下。

特别地，通过使得该和为15.0％以上，可提高折射率，并提高玻璃的稳定性，因此能够容易地得到高折射率低色散的光学玻璃。因此，质量和(TiO₂+Nb₂O₅+WO₃)，优选为15.0％以上，更优选为大于20.0％，还更优选为大于23.0％，进一步优选为大于25.0％。

另一方面，通过使得该和为45.0％以下，能够降低过量含有这些成分导致的玻璃的阿贝数的降低、玻璃的着色、失透。因此，质量和(TiO₂+Nb₂O₅+WO₃)，优选为45.0％以下，更优选为小于40.0％，还更优选为小于36.0％，进一步优选为小于35.0％。

B₂O₃成分以及SiO₂成分的含有量之和(质量和)，优选为5.0％以上且为20.0％以下。

特别地，通过使得该和为5.0％以上，会形成玻璃的网状结构，因此能够形成稳定的玻璃。因此，质量和(B₂O₃+SiO₂)，优选为5.0％以上，更优选为大于8.0％，还更优选为大于10.0％。

另一方面，通过使得该和为20.0％以下，可抑制过量含有这些成分导致的折射率的降低。因此，质量和(B₂O₃+SiO₂)，优选为20.0％以下，更优选为小于18.0％，还更优选为小于15.0％，进一步优选为小于14.5％，更进一步优选为小于12.5％。

TiO₂成分、WO₃成分以及Nb₂O₅成分的含有量之和与SiO₂成分以及B₂O₃成分的含有量之和相比的比率(质量比)，优选为1.00以上且为5.00以下。

特别地，通过使得该质量比为0.50以上，可提高玻璃的折射率。因此，质量比(TiO₂+WO₃+Nb₂O₅)/(SiO₂+B₂O₃)，优选为1.00以上，更优选为大于1.30，还更优选为大于1.60，进一步优选为大于1.80，更进一步优选为大于2.00，还更进一步优选为2.25以上，再更进一步优选为2.30以上。

另一方面，通过使得该质量比为5.00以下，可提高玻璃的稳定性，并可抑制阿贝数的降低。因此，质量比(TiO₂+WO₃+Nb₂O₅)/(SiO₂+B₂O₃)，优选为5.00以下，更优选为4.00以下，还更优选为3.50以下，进一步优选为3.30以下。

＜关于不应当含有的成分＞

接着，说明本发明的光学玻璃不应当含有的成分，以及优选不含有的成分。

在不损害本申请发明的玻璃的特性的范围内，能够根据需要添加其他成分。然而，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等各种过渡金属成分，具有分别单独含有或是以复合型态含有时，即便是少量含有仍会使玻璃着色，对可见光区域中特定波长的光进行吸收的性质，因此，特别是在使用可见光区域的波长的光学玻璃中，优选为实质上不含有。

另外，PbO等铅化合物以及As₂O₃等砷化合物，由于是对环境负担高的成分，因此优选实质上不含有，即除了无法避免的混入之外，完全不含有。

另外，Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se各成分，近年作为有害的化学物质而有避免使用的倾向，不仅是在玻璃制造步骤，甚至在加工步骤以及到制品化后的废弃处理为止，都必须有环境对策上的措施。因此，在重视环境上的影响的情况下，优选为实质上不含有这些成分。

[制造方法]

本发明的光学玻璃，例如能够如下进行制作。即，均匀地混合上述原料以使得各成分在规定的含有量的范围内，并将制作的混合物放入铂坩埚中，根据玻璃原料的熔解难易度，使用电炉在1100℃至1500℃的温度范围内，熔解2小时至5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。

[物性]

本发明的光学玻璃，优选具有高折射率以及高阿贝数(低色散)。特别地，本发明的光学玻璃的折射率(n_d)，其下限优选为2.00，更优选为2.01，还更优选为2.03，进一步优选为2.04。该折射率(n_d)的上限，优选为2.20，更优选为2.15，还更优选为2.10。另外，本发明的光学玻璃的阿贝数(ν_d)，其下限优选为20，更优选为21，还更优选为22。该阿贝数(ν_d)的上限，优选为30，更优选为29，还更优选为28。

通过具有这样的高折射率，在实现光学元件的薄型化的情形下，也可得到较大的光的折射量。另外，通过具有这样的低色散，作为单透镜使用时，能够减小光的波长导致的焦点的偏移(色差)。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，能够降低整个光学系统的像差，能够实现高成像特性等。

如此，本发明的光学玻璃，可在光学设计上发挥功效，特别是在构成光学系统时，除了能够实现高成像特性等之外，还能够实现光学系统的小型化，能够提高光学设计上的自由度。

本文中，本发明的光学玻璃，其折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系，满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥5.00的关系式。作为折射率(n_d)为2.00以上且具有低色散的玻璃，以往，仅仅已知比重较大的玻璃。与此相反，在本发明中，满足上述关系式，且因此与折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)相比具有较小的比重ρ的光学玻璃，能够有助于光学元件、光学设备的轻量化。更具体地，本发明的光学玻璃的折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系，优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥5.00的关系式，更优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥5.30的关系式，还更优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥5.50的关系式，进一步优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥5.80的关系式，更进一步优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥6.00的关系式，还更进一步优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≥6.06的关系式。

另一方面，关于(n_d×2+ν_d)/ρ的上限，优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≤7.00的关系式，更优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≤6.50的关系式，还更优选满足(n_d×2+ν_d)/ρ≤6.20的关系式。通过形成这样的玻璃，能够得到稳定的玻璃。

另外，本发明的光学玻璃，其折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)，优选满足(－0.01ν_d+2.25)≤n_d≤(－0.01ν_d+2.40)的关系。在本发明中限定的组成的玻璃中，通过折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)满足该关系，可得到更加稳定的玻璃。

因此，在本发明的光学玻璃中，折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)，优选满足n_d≥(－0.01ν_d+2.25)的关系，更优选满足n_d≥(－0.01ν_d+2.28)的关系，还更优选满足n_d≥(－0.01ν_d+2.30)的关系，进一步优选满足n_d≥(－0.01ν_d+2.31)的关系。

另一方面，在本发明的光学玻璃中，折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)，优选满足n_d≤(－0.01ν_d+2.40)的关系，更优选满足n_d≤(－0.01ν_d+2.37)的关系，还更优选满足n_d≤(－0.01ν_d+2.35)的关系。

本发明的光学玻璃的比重，基于有助于光学元件和光学设备的轻量化的观点，其上限优选为5.50，更优选为5.30，还更优选为5.20。另一方面，本发明的光学玻璃的比重，大致为3.00以上，更详细而言为3.50以上，还更详细而言为4.00以上。

本发明的光学玻璃的比重，是基于日本光学玻璃工业会标准JOGIS05－1975“光学玻璃的比重的测量方法”测量的。

本发明的光学玻璃，优选耐失透性高，更具体地，优选具有较低的液相温度。即，本发明的光学玻璃的液相温度，其上限优选为1350℃，更优选为1320℃，还更优选为1300℃，进一步优选为1250℃。由此，即使以更低的温度使得熔解后的玻璃流出，制作的玻璃的结晶化也减少，因此能够减少从熔融状态形成玻璃时的失透，能够降低对使用该玻璃的光学元件的光学特性的影响。另外，即使降低玻璃的熔解温度也能够使得玻璃成形，因此能够减少玻璃的成形时消耗的能量，故而能够降低玻璃的制造成本。另一方面，本发明的光学玻璃的液相温度的下限没有特别限定，根据本发明得到的玻璃的液相温度，大致为800℃以上，具体为850℃以上，更具体地为900℃以上。需要说明的是，本说明书中的“液相温度”是指，在50ml容量的铂制成的坩埚中投入5cc的碎块状的玻璃试料，在1400℃下完全成为熔融状态，降温到规定的温度并保持1小时，取出到炉外，冷却后立即观察在玻璃表面以及玻璃中是否结晶，此时没有观察到结晶的最低的温度是“液相温度”。这里进行降温时的规定的温度，是指在1350℃～800℃之间的每隔10℃的温度。

本发明的光学玻璃，优选，可见光透过率，特别是可见光中的短波长侧的光的透过率高，并且着色少。

特别地，本发明的光学玻璃，厚度为10mm的样品示出的分光透过率为5％时的最短的波长(λ₅)，其上限优选为420nm，更优选为400nm，还更优选为390nm。

由此，由于玻璃的吸收端位于紫外线区域或其附近，且玻璃对可见光的透明性高，因此该光学玻璃能够优选地被用作透镜等使光透过的光学元件。

[预成形体以及光学元件]

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。即，能以下述列举的方式制作玻璃成形体：对光学玻璃进行磨削及研磨等机械加工以制作玻璃成形体；或者，由光学玻璃制作出模压成形用的预成形体，并对该预成形体进行再加热压制成形后，进行研磨加工以制作玻璃成形体；或者，对进行研磨加工而制成的预成形体，或是对通过公知的漂浮成形等而成形的预成形体，进行精密压制成形，制作玻璃成形体等。需要说明的是，制作玻璃成形体的方法，并不限于上述这些方法。

如此，本发明的光学玻璃，可在各式各样的光学元件及光学设计上发挥功效。其中特别优选是，由本发明的光学玻璃形成预成形体，并使用该预成形体进行再加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，可形成直径较大的预成形体，因此能够实现光学元件的大型化，并且在用于相机、投影器等光学设备时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

本发明的实施例(No.1～No.13)以及比较例(No.A)的组成，以及，这些玻璃的折射率(n_d)、阿贝数(ν_d)、液相温度、示出的分光透过率为5％时的波长(λ₅)以及比重的结果，在表1～表2中示出。需要说明的是，以下的实施例的目的仅仅在于示例，不限于这些实施例。

本发明的实施例以及比较例的玻璃，作为各成分的原料，均选择与其相应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、偏磷酸化合物等通常光学玻璃所使用的高纯度原料，再将这些原料以成为表中所示各个实施例的组成的比例的方式进行秤重并均匀地混合后，投入铂坩埚，并根据玻璃原料的熔解难易度使用电炉在1100℃～1500℃的温度范围内熔解2～5小时后，搅拌使其均质化，再浇铸于铸模中，加以缓冷却，而制作出玻璃。

实施例的玻璃的折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)，用对氦灯的d线(587.56nm)的测量值表示。另外，阿贝数(ν_d)，使用上述d线的折射率、对氢灯的F线(486.13nm)的折射率(n_F)、对C线(656.27nm)的折射率(n_C)的值，根据阿贝数(ν_d)＝[(n_d－1)/(n_F－n_C)]的式子算出。

实施例以及比较例的玻璃的比重，基于日本光学玻璃工业会标准JOGIS05－1975“光学玻璃的比重的测量方法”，由此测量。另外，根据测量的比重ρ的值，和折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)的值，求出(n_d×2+ν_d)/ρ的值。

实施例以及比较例的玻璃的透过率，是根据日本光学玻璃工业会标准JOGIS02-2003测量的。需要说明的是，在本发明中，通过测量玻璃的透过率，可求出玻璃的着色的有无与程度。具体地，根据JISZ8722，测量厚度为10±0.1mm的对面平行研磨件的200nm至800nm的分光透过率，求出λ₅(透过率为5％时的波长)。

实施例以及比较例的玻璃的液相温度：在50ml容量的铂制成的坩埚中投入5cc的碎块状的玻璃试料，在1400℃下完全成为熔融状态，以降温到在1350℃～800℃中以10℃为刻度的任一温度后保持一小时，取出到炉外并冷却后，立即观察在玻璃表面以及玻璃中是否有结晶，求出此时没有观察到结晶的最低的温度作为液相温度。

【表1】

【表2】

如表所示，本发明的实施例的光学玻璃，折射率(n_d)均为2.00以上，更详细而言均为2.04以上，并且其折射率(n_d)均为2.20以下，更详细而言均为2.10以下，在所需的范围内。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，阿贝数(ν_d)均为20以上，更详细而言均为22以上，并且该阿贝数(ν_d)均为30以下，更详细而言均为28以下，在所需的范围内。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，比重均为5.50以下，更详细而言均为5.20以下。

并且，本发明的实施例的光学玻璃，折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系，满足5.00≤(n_d×2+ν_d)/ρ≤7.00的关系，更详细而言，折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系，满足5.40≤(n_d×2+ν_d)/ρ≤6.20的关系。另一方面，比较例的光学玻璃，(n_d×2+ν_d)/ρ为10.15，是比所需的范围更大的值，与折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)相比，比重ρ较大。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)，满足(－0.01ν_d+2.25)≤n_d≤(－0.01ν_d+2.40)的关系，更详细而言，满足(－0.02ν_d+2.30)≤n_d≤(－0.02ν_d+2.33)的关系。需要说明的是，本发明的实施例的玻璃的折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)的关系，如图1所示。

另外，本发明的光学玻璃，形成了稳定的玻璃，在玻璃制作时难以发生失透。该情况，也可以根据本发明的光学玻璃的液相温度为1350℃以下，更详细而言为1300℃以下推论出。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，λ₅(透过率为5％时的波长)均为420nm，更详细而言为390nm以下，在所需的范围内。

因此可知，本发明的实施例的光学玻璃，折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且与折射率(n_d)和阿贝数(ν_d)相比，比重较小。因此可推测，本发明的实施例的光学玻璃，有助于光学元件、光学设备的气轻量化。

进一步，使用本发明的实施例的光学玻璃形成玻璃块，对该玻璃块进行磨削以及研磨，加工成透镜以及棱镜形状。其结果是，能够稳定地加工成各式各样的透镜以及棱镜的形状。

以上，虽然以例示的目的来详细地说明了本发明，但本实施例的目的仅在于作为例示，应能充分理解在不脱离本发明的思想及范围的情况下，本领域技术人员可对本发明进行许多变更。

Claims

1.一种光学玻璃，以质量％计，含有：

大于0％且在15.0％以下的SiO₂成分、

大于0％且在17.0％以下的B₂O₃成分、

32.0％～62.0％的La₂O₃成分、

6.0％～37.0％的TiO₂成分，

折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)、比重ρ的关系，满足5.00≤(n_d×2+ν_d)/ρ≤7.00的关系。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以质量％计，含有：

0～18.0％的Nb₂O₅成分、

0～18.0％的Y₂O₃成分、

0～15.0％的ZrO₂成分。

3.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，以质量％计，含有：

0～10.0％的Gd₂O₃成分、

0～10.0％的Yb₂O₃成分、

0～10.0％的Ta₂O₅成分、

大于等于0且小于10.0％的WO₃成分、

0～10.0％的ZnO成分、

0～10.0％的MgO成分、

0～10.0％的CaO成分、

0～10.0％的SrO成分、

0～10.0％的BaO成分、

0～10.0％的Li₂O成分、

0～10.0％的Na₂O成分、

0～10.0％的K₂O成分、

0～10.0％的P₂O₅成分、

0～10.0％的GeO₂成分、

0～10.0％的Al₂O₃成分、

0～10.0％的Ga₂O₃成分、

0～10.0％的Bi₂O₃成分、

0～10.0％的TeO₂成分、

0～3.0％的SnO₂成分、

0～1.0％的Sb₂O₃成分，

将上述各元素中的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部进行置换得到的氟化物中的F的含有量为0～10.0质量％。

4.如权利要求1到3中任一项所述的光学玻璃，其中，以质量％计，

Ln₂O₃成分的含有量之和为40.0％以上且为65.0％以下，式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb构成的群组中选择的1种以上，

RO成分的含有量之和为0～10.0％，式中，R是从Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的群组中选择的1种以上，

Rn₂O成分的含有量之和为0～10.0％，式中，Rn是从Li、Na、K构成的群组中选择的1种以上。

5.如权利要求1到4中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比Y₂O₃/(La₂O₃+Gd₂O₃+Yb₂O₃)大于0且为0.500以下。

6.如权利要求1到5中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和TiO₂+WO₃+Nb₂O₅为15.0％以上且为45.0％以下。

7.如权利要求1到6中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和SiO₂+B2O₃为5.0％以上且为20.0％以下。

8.一种由如权利要求1到7中任一项所述的光学玻璃制成的预成形体。

9.一种由如权利要求1到7中任一项所述的光学玻璃制成的光学元件。

10.一种具备如权利要求9所述的光学元件的光学设备。