CN112424135A

CN112424135A - 光学玻璃、预成形体以及光学元件

Info

Publication number: CN112424135A
Application number: CN201980047359.5A
Authority: CN
Inventors: 桃野净行
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-02-26
Also published as: JPWO2020017275A1; TWI808214B; WO2020017275A1; JP7424978B2; TW202010717A

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，容易通过研磨加工制作预成形体材、光学元件的稳定的光学玻璃。光学玻璃，以质量％计，含有：大于0％～35.0％以下的SiO₂成分，大于0％～35.0％以下的B₂O₃成分，大于20.0％～65.0％以下的La₂O₃成分，大于0％～30.0％以下的Al₂O₃成分，具有1.70以上的折射率(n_d)，且具有35以上且55以下的阿贝数(ν_d)，基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)为等级1～4。

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、投影电视等图像显示(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、棱镜等光学元件的片数、并使得光学系统整体轻量化以及小型化的需求高涨。

在制作光学元件的光学玻璃中，尤其对于能够实现光学系统整体的小型化，并且具有1.70以上的折射率(n_d)，且具有35以上且55以下的阿贝数(ν_d)的高折射率低色散玻璃的需求非常高。作为这类高折射率低色散玻璃，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：日本特开平11-071129号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在专利文献1公开的玻璃中，存在玻璃的稳定性不充分的情况，需要提高其稳定性。进一步，幸免于制作玻璃时的失透的玻璃，存在在对通过再加热式压制而压制成形的玻璃进行研磨加工时，和对玻璃进行研磨加工制作预成形体材料时，容易产生模糊的问题。一旦发生了失透或模糊的玻璃，尤其难以制作用于控制可见区域的光的光学元件。

本发明鉴于上述技术问题而完成，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，容易通过研磨加工制作预成形体材、光学元件的稳定的光学玻璃。

解决技术问题的方法

本发明人，为了解决上述技术问题，经过反复的试验研究，结果在含有SiO₂成分、B₂O₃成分、La₂O₃成分以及Al₂O₃成分的玻璃中，发现了可以得到折射率(n_d)以及阿贝数(ν_d)在所需的范围内，并且由于化学耐久性尤其是耐酸性高因而容易进行研磨加工，并且稳定的玻璃，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％～35.0％以下的SiO₂成分，

大于0％～35.0％以下的B₂O₃成分，

大于20.0％～65.0％以下的La₂O₃成分，

大于0％～30.0％以下的Al₂O₃成分，

具有1.70以上的折射率(n_d)，具有35以上且55以下的阿贝数(ν_d)，

基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)为等级1～4。

(2)如(1)所述的光学玻璃，以质量％计，含有：

0％～小于25.0％的Y₂O₃成分

0％～小于40.0％的Gd₂O₃成分，

0％～小于10.0％的Yb₂O₃成分，

0％～小于10.0％的Lu₂O₃成分，

0％～小于10.0％的MgO成分，

0％～小于10.0％的CaO成分，

0％～小于10.0％的SrO成分，

0％～小于10.0％的BaO成分，

0％～小于5.0％的Li₂O成分，

0％～小于10.0％的Na₂O成分，

0％～小于10.0％的K₂O成分，

0％～小于15.0％的TiO₂成分，

0％～小于15.0％的Nb₂O₅成分，

0％～小于15.0％的ZrO₂成分，

0％～小于10.0％的Ta₂O₅成分，

0％～小于10.0％的WO₃成分，

0％～小于30.0％的ZnO成分，

0％～小于10.0％的P₂O₅成分，

0％～小于10.0％的GeO₂成分，

0％～小于10.0％的Ga₂O₃成分，

0％～小于10.0％的Bi₂O₃成分，

0％～小于10.0％的TeO₂成分，

0％～小于3.0％的SnO₂成分，

0％～小于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％～小于10.0质量％。

(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃，其中，质量和SiO₂+B₂O₃为15.0％以上且为40.0％以下。

(4)如(1)到(3)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量和SiO₂+B₂O₃+Al₂O₃为15.0％～小于50.0％。

(5)如(1)到(4)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比(SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃大于0.30且小于等于10.00。

(6)如(1)到(5)中任一项所述的光学玻璃，以质量％计，

Ln₂O₃成分的含有量之和为40.0％以上～70.0％以下，式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb、Lu所构成的群组中选择的1种以上，

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

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

(7)如(1)到(6)中任一项所述的光学玻璃，其中，质量比Ln₂O₃/(SiO₂+B₂O₃+Al₂O₃)为大于0.30～10.00以下，式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb所构成的群组中选择的1种以上)。

(8)一种由如(1)至(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)至(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

根据本发明，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，容易通过研磨加工制作预成形体材料、光学元件并且稳定的光学玻璃。

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％～35.0％以下的SiO₂成分，大于0％～35.0％以下的B₂O₃成分，大于20.0％～65.0％以下的La₂O₃成分，大于0％～30.0％以下的Al₂O₃成分，具有1.70以上的折射率(n_d)，且具有35以上且55以下的阿贝数(ν_d)，基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)为等级1～4。本发明人发现，以SiO₂成分、B₂O₃成分以及La₂O₃成分为基体，在其中含有Al₂O₃成分的情况下，可以得到具有1.70以上的折射率(n_d)以及35以上且55以下的阿贝数(ν_d)，并且化学耐久性尤其是耐酸性高、且稳定的玻璃。因此，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，耐酸性高且容易通过研磨加工制作预成形体材料、光学元件并且稳定的光学玻璃。

另外，本发明的光学玻璃，比重较小，因此能够实现光学元件、光学设备的轻量化。

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，全部用氧化物换算组成与总质量相比的质量％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％，来表示玻璃电解质中含有的各成分的组成。

＜关于必需成分、任意成分＞

SiO₂成分是作为玻璃形成氧化物的必需成分。特别地，通过使得SiO₂成分的含量大于0％，能够提高玻璃的化学耐久性、尤其是耐酸性，另外，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，并且减少玻璃的着色。因此，SiO₂成分的含有量，优选大于0％，更优选大于1.0％，还更优选大于3.0％，进一步优选大于5.0％，更进一步优选大于7.0％，还更进一步优选大于10.0％。

另一方面，通过使得SiO₂成分的含有量为35.0％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35.0％以下，更优选小于30.0％，还更优选小于27.0％，进一步优选小于24.0％，更进一步优选小于21.0％，还更进一步优选小于18.0％。

B₂O₃成分是作为玻璃形成氧化物的必需成分。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，并且能够提高玻璃的阿贝数。因此，B₂O₃成分的含有量，优选大于0％，更优选大于1.0％，还更优选大于4.0％，进一步优选大于5.0％，更进一步优选大于7.0％，还更进一步优选大于10.0％。

另一方面，通过使得B₂O₃成分的含有量为35.0％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、尤其是耐酸性变差。因此，B₂O₃成分的含有量，优选为35.0％以下，更优选小于30.0％，还更优选小于27.0％，进一步优选小于25.0％，更进一步优选小于20.0％，还更进一步优选小于18.0％，再更进一步优选小于15.0％。

La₂O₃成分是提高玻璃的折射率以及阿贝数的必需成分。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，优选大于20.0％，更优选大于25.0％，还更优选大于28％，进一步优选大于30.0％，更进一步优选大于35.0％，还更进一步优选大于37.0％，再更进一步优选大于40.0％。

另一方面，通过使得La₂O₃成分的含有量为65.0％以下，能够提高玻璃的稳定性并从而能够减少失透。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65.0％以下，更优选小于60.0％，还更优选小于58.0％，进一步优选小于55.0％，更进一步优选小于53.0％，还更进一步优选小于50.0％。

Al₂O₃成分是必需成分，其能够提高玻璃的化学耐久性、尤其能够提高耐酸性，并且能够提高玻璃的耐失透性。因此，Al₂O₃成分的含有量，优选大于0％，更优选大于1.0％，还更优选大于2.0％，进一步优选大于3.0％，更进一步优选大于5.0％。

另一方面，通过使得Al₂O₃成分的含有量为30.0％以下，能够降低玻璃的液相温度并提高耐失透性。因此，Al₂O₃成分的含有量，分别优选为30.0％以下，更优选小于25.0％，进一步优选小于20.0％，更进一步优选小于15.0％，还更进一步优选小于13.0％。

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，并且可降低玻璃的材料成本，并且，能够降低玻璃的比重。因此，Y₂O₃成分的含有量，优选大于0％，更优选大于1.0％，还更优选大于5.0％，进一步优选大于8.0％，更进一步优选大于10.0％。

另一方面，通过使得Y₂O₃成分的含有量小于25.0％，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，优选小于25.0％，更优选小于20.0％，还更优选小于18.0％，进一步优选小于16.0％。

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

然而，Gd₂O₃成分，原料价格昂贵，若其含有量多则生产成本会上升，并且，玻璃的比重会增大。因此，Gd₂O₃成分的含有量，优选小于40.0％，更优选小于30.0％，还更优选小于20.0％，进一步优选小于10.0％。

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

然而，Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分，原料价格昂贵，若其含有量多则生产成本会上升，并且，玻璃的比重会增大。因此，Yb₂O₃成分以及Lu₂O₃成分的含有量，分别优选小于10.0％，更优选小于7.0％，还更优选小于4.0％，进一步优选小于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。

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成分的含有量分别小于10.0％，能够抑制折射率的降低，并且能够减少这些成分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，分别优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选3.0％以下，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。

另一方面，通过使得Li₂O成分的含有量小于5.0％，可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，Li₂O成分的含有量，优选小于5.0％，更优选小于3.0％，还更优选小于1.0％，进一步优选小于0.5％，更进一步优选小于0.3％。

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。

另一方面，通过使得Na₂O成分以及K₂O成分的含有量分别小于10.0％，可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，Na₂O成分以及K₂O成分的含有量，分别优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于1.0％，更进一步优选小于0.5％。

TiO₂成分是任意成分，可提高玻璃的折射率，并且可降低玻璃的液相温度，因而可提高稳定性。另外，是能够降低玻璃的比重成分。

另一方面，通过使得TiO₂成分的含有量小于15.0％，能够减少TiO₂成分过量含有导致的失透，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，优选小于15.0％，更优选小于10.0％，还更优选小于8.0％，进一步优选为5.0％以下，更进一步优选为3.0％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，优选大于0％，更优选大于1.0％，还更优选大于2.0％。

另一方面，通过使得Nb₂O₅成分的含有量小于15.0％，能够抑制玻璃的材料成本，并且可抑制阿贝数降低。另外，能够减少Nb₂O₅成分过量含有导致的失透，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。因此，Nb₂O₅成分的含有量，优选小于15.0％，更优选小于12.0％，还更优选小于10.0％。

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，并且能够提高耐失透性。因此，ZrO₂成分的含有量，优选大于0％，更优选大于1.0％，还更优选大于1.5％。

另一方面，通过使得ZrO₂成分的含有量小于15.0％，能够减少ZrO₂成分过量含有导致的失透。因此，ZrO₂成分的含有量，优选小于15.0％，更优选小于12.0％，还更优选小于10.0％，进一步优选小于7.0％。

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，若其含有量多则生产成本会上升。另外，通过使得Ta₂O₅成分的含有量小于10.0％，能够降低原料的熔解温度，并降低熔解原料所需的能量，因此能够降低光学玻璃的制造成本。因此，Ta₂O₅成分的含有量，优选小于10.0％，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，并且可提高耐失透性。因此，WO₃成分的含有量，优选大于0％，更优选大于0.3％，还更优选大于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，可降低WO₃成分导致的玻璃的着色并提高可见光透过率。因此，WO₃成分的含有量，优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于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，并且改善化学耐久性。

另一方面，通过使得ZnO成分的含有量小于30.0％，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，优选小于30.0％，更优选为小于25.0％，还更优选小于22.0％，进一步优选小于20.0％，更进一步优选小于15.0％，还更进一步优选小于10.0％。

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，并且提高耐失透性。

另一方面，通过使得P₂O₅成分的含有量小于10.0％，能够抑制玻璃的化学耐久性、尤其是耐酸性降低。因此，P₂O₅成分的含有量，优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于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，并且能够提高耐失透性。

然而，GeO₂成分，原料价格昂贵，若其含有量多则生产成本会上升。因此，GeO₂成分的含有量，优选小于10.0％，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，基于降低材料成本的观点，可以不含有GeO₂成分。

Ga₂O₃成分是任意成分，在含有量大于0％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Ga₂O₃成分的含有量小于10.0％，能够降低玻璃的液相温度并提高耐失透性。因此，Ga₂O₃成分的含有量，优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于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成分的含有量小于10.0％，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，优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于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，优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于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成分的含有量小于3.0％，能够减少熔融玻璃的还原导致的玻璃着色、玻璃的失透。另外，由于能够减少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，优选小于3.0％，更优选小于1.0％，还更优选小于0.5％，进一步优选小于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，优选小于1.0％，更优选小于0.5％，还更优选小于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成氟化物的F的合计量，当大于10.0％时，F成分的挥发量变大，因此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，优选小于10.0％，更优选小于5.0％，还更优选小于3.0％，进一步优选小于1.0％。

SiO₂成分的含有量与B₂O₃成分的含有量相比的比率(质量比)，优选为0.15以上且10.00以下。

特别地，通过使得该比率SiO₂/B₂O₃为0.15以上，可提高玻璃的稳定性，另外，能够提高玻璃的化学耐久性，尤其是耐酸性。本发明的玻璃，即使像这样B₂O₃成分的含有量相对较少、SiO₂成分的含有量相对较多，也能够实现玻璃化。因此，质量比SiO₂/B₂O₃，优选为0.15以上，更优选为0.30以上，还更优选为0.50以上，进一步优选为0.60以上，更进一步优选为0.70以上。

另一方面，通过使得该比率SiO₂/B₂O₃为10.00以下，可抑制玻璃转移点的上升，因此能够容易地在更低的温度下成形。因此，质量比SiO₂/B₂O₃，优选为10.00以下，更优选为7.00以下，还更优选为5.00以下，进一步优选为4.65以下。

B₂O₃成分以及SiO₂成分的含有量之和(质量和)，优选为15.0％以上且为40.0％以下。

特别地，通过使得该和为15.0％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15.0％以上，更优选大于18.0％，还更优选为20.0％以上。

另一方面，通过使得该和为40.0％以下，可抑制过量含有这些成分导致的折射率的降低。另外，能够提高玻璃的化学耐久性、尤其是耐酸性。因此，质量和B₂O₃+SiO₂，优选为40.0％以下，更优选小于38.0％，还更优选小于35.0％，进一步优选小于32.0％，更进一步优选小于30.0％。

B₂O₃成分、SiO₂成分以及Al₂O₃成分的含有量之和(质量和)，优选为15.0％以上且小于50.0％。

特别地，通过使得该和为15.0％以上，能够形成更稳定的玻璃。因此，质量和SiO₂+B₂O₃+Al₂O₃，优选为15.0％以上，更优选大于18.0％，还更优选大于20.0％，进一步优选大于22.0％，更进一步优选大于25.0％。

另一方面，通过使得该和小于50.0％，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SiO₂+B₂O₃+Al₂O₃，优选小于50.0％，更优选小于47.0％，还更优选小于44.0％，进一步优选小于42.0％，更进一步优选小于39.0％。

SiO₂成分以及Al₂O₃成分的含有量之和与B₂O₃成分的含有量相比的比率，优选大于0.30且为10.00以下。

特别地，通过使得该比率大于0.30，能够提高玻璃的化学耐久性、尤其是耐酸性。因此，质量比(SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃，优选大于0.30，更优选大于0.45，还更优选大于0.60，进一步优选大于0.90。

另一方面，通过使得该比率为10.00以下，能够形成更稳定的玻璃。因此，质量比(SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃，优选为10.00以下，更优选为10.00以下，还更优选为8.00以下，进一步优选为6.00以下，更进一步优选为5.50以下。

Ln₂O₃成分(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb、Lu所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70.0％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，更优选大于43.0％，还更优选为45.0％以上，进一步优选大于47.0％。

另一方面，通过使得该和为70.0％以下，玻璃的液相温度降低，因此能够减少玻璃的失透。因此，Ln₂O₃成分的质量和，优选为70.0％以下，更优选小于65.0％，还更优选小于64.0％，进一步优选小于63.0％。

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

Rn₂O成分(式中，Rn是从Li、Na、K所构成的群组中选择的1种以上)的含有量之和(质量和)，优选小于10.0％。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，优选小于10.0％，更优选小于6.0％，还更优选小于4.0％，进一步优选小于2.0％，更进一步优选小于1.0％。

Ln₂O₃成分之和与B₂O₃成分、SiO₂成分以及Al₂O₃成分的含有量之和相比的比率(质量比)，优选大于0.30且为10.00以下(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb所构成的群组中选择的1种以上)。

特别地，通过使得该质量比大于0.30，可提高玻璃的折射率以及阿贝数。因此，质量比Ln₂O₃/(SiO₂+B₂O₃+Al₂O₃)，优选大于0.30，更优选大于0.50，还更优选大于0.80，进一步优选大于1.00，更进一步优选为1.27以上，还更进一步优选为1.35以上，再更进一步优选为1.50以上。

另一方面，通过使得该质量比为10.00以下，能够提高玻璃的稳定性。因此，质量比Ln₂O₃/(SiO₂+B₂O₃+Al₂O₃)，优选为10.00以下，更优选为5.00以下，还更优选为3.00以下，进一步优选为2.60以下，更进一步优选为2.30以下，还更进一步优选为2.10以下。

与RO成分、Rn₂O成分、ZnO成分以及B₂O₃成分的含有量之和加上折射率n_d的数值的10倍的值相比，SiO₂成分、Al₂O₃成分以及Ln₂O₃成分的含有量之和的比率(质量比)，优选为0.80以上且6.00以下(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb所构成的群组中选择的1种以上，R是从Mg、Ca、Sr、Ba、Zn所构成的群组中选择的1种以上，Rn是从Li、Na、K所构成的群组中选择的1种以上)。

通过使得该质量比在0.80以上且6.00以下的范围内，能够提高玻璃的化学耐久性、尤其是耐酸性。因此，质量比(SiO₂+Al₂O₃+Ln₂O₃)/(RO+Rn₂O+ZnO+B₂O₃+n_d×10)，其下限优选为0.80，更优选为1.00，还更优选为1.20，进一步优选为1.50，更进一步优选为1.80，其上限优选为6.00，更优选为5.50，进一步优选为5.00。

质量比(Al₂O₃/Ln₂O₃)，优选为0.01以上(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb、Lu所构成的群组中选择的1种以上)。由此，容易得到提高耐失透性的效果。因此，(Al₂O₃/Ln₂O₃)的质量比，优选为0.01以上，更优选为0.03以上，还更优选为0.05以上。

另一方面，通过使得该质量比为1.00以下，能够抑制玻璃原料的熔融性变差、粘性过度上升。因此，(Al₂O₃/Ln₂O₃)的质量比，优选为1.00以下，更优选为0.50以下，还更优选为0.0.30以下，进一步优选为0.25以下，更进一步优选为0.20以下。

质量和(ZrO₂+TiO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃+Bi₂O₃+TeO₂)，优选为20.0％以下。由此，能够容易地得到耐失透性提高的效果，另外，可抑制阿贝数过低并且能够容易地得到低色散性能。因此，(ZrO₂+TiO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃+Bi₂O₃+TeO₂)的质量和，优选为20.0％以下，更优选为18.0％以下，还更优选为15.0％以下，进一步优选为5.0％以下，更进一步优选为4.0％以下。

质量比(Ln₂O₃/RO)，优选为1.0以上(式中，Ln是从La、Gd、Y、Yb、Lu所构成的群组中选择的1种以上)。由此，能够容易地得到玻璃的化学耐久性提高的效果。因此，(Ln₂O₃/RO)的质量比，优选为1.0以上，更优选为3.0以上，还更优选为5.0以上，进一步优选为10.0以上，更进一步优选为20.0以上。

需要说明的是，即使在不含有RO成分的情况下，也可得到化学耐久性改善的效果，因此(Ln₂O₃/RO)的质量比的上限值，可以为无限大。

质量比(Ln₂O₃/Rn₂O)，优选为3.0以上。由此，能够容易地得到玻璃的化学耐久性提高的效果。因此，(Ln₂O₃/Rn₂O)的质量比，优选为3.0以上，更优选为5.0以上，还更优选为8.0以上，进一步优选为10.0以上，更进一步优选为15.0以上，还更进一步优选为20.0以上，再更进一步优选为25.0以上，最优选为30.0以上。

需要说明的是，即使在不含有Rn₂O成分的情况下，也可得到化学耐久性改善的效果，因此(Ln₂O₃/Rn₂O)的质量比的上限值，可以为无限大。

质量积(BaO×Gd₂O₃)，优选小于8.0。通过使得该积较小，能够容易地得到抑制玻璃的比重和成本双方的效果。因此，(BaO×Gd₂O₃)的质量积，优选小于8.0，更优选为7.0以下，还更优选为6.0以下，进一步优选为5.0以下，更进一步优选为4.0以下，还更进一步优选为3.0以下，再更进一步优选2.0以下，又更进一步优选为1.0以下，又更进一步优选为0.1以下。

质量和(SiO₂+Al₂O₃)，优选为5.0％以上。由此，能够容易地得到玻璃的化学耐久性提高的效果。因此，(SiO₂+Al₂O₃)的质量和，优选为5.0％以上，更优选为7.0％以上，还更优选为9.0％以上，进一步优选为10.0％以上。

另一方面，通过使得该质量和为40.0％以下，能够抑制玻璃原料的熔融性变差、粘性过度上升。因此(SiO₂+Al₂O₃)的质量和，优选为40.0％以下，更优选为45.0％以下，还更优选为35.0％以下，进一步优选为30.0％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，Nd、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，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资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。

需要说明的是，本说明书中的“实质上不含有”是指，优选含有量小于0.1％，更优选除了不可避免的杂质外完全不含有。这里，作为不可避免的杂质含有的成分的含有量，例如小于0.01％或小于0.001％，不限于此。

[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1.70，更优选为1.73，还更优选为1.75。本发明的光学玻璃的折射率(n_d)，其上限优选为2.00，更优选为1.95，还更优选为1.90。另外，本发明的光学玻璃的阿贝数(ν_d)，其下限优选为35，更优选为38，还更优选为40，进一步优选为42。本发明的光学玻璃的阿贝数(ν_d)，其上限优选为55，更优选为53，还更优选为51。

通过具有这样的高折射率，在实现光学元件的薄型化时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，能够实现高成像特性等，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。

这里，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+2.15)≤n_d≤(－0.01ν_d+2.35)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+2.15)的关系，更优选满足n_d≥(－0.01ν_d+2.20)的关系，还更优选满足n_d≥(－0.01ν_d+2.22)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+2.35)的关系，更优选满足n_d≤(－0.01ν_d+2.30)的关系，还更优选满足n_d≤(－0.01ν_d+2.28)的关系。

本发明的光学玻璃，具有高的耐酸性。特别地，通过遵照JOGIS06－2006的玻璃的粉末法得到的化学耐久性(耐酸性)，优选为等级1～4，更优选为等级1～3，还更优选为等级1～2，最优选为等级1。由此，在对光学玻璃进行研磨加工时，酸性的研磨液、清洗液导致的玻璃的模糊减少，因此能够更容易地进行研磨加工。这里“耐酸性”是指，抵抗酸导致的玻璃的侵蚀的耐久性，该耐酸性，能够通过日本光学玻璃工业会标准“光学玻璃的化学耐久性的测定方法”JOGIS06－2006测定。另外，“基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)为等级1～4”是指，遵照JOGIS06－2006进行的化学耐久性(耐酸性)，以测定前后试料的质量的減量率计，小于1.20质量％。需要说明的是，化学耐久性(耐酸性)的“等级1”是指，测定前后的试料的质量的減量率小于0.20质量％，“等级2”是指，测定前后的试料的质量的減量率为0.20质量％～小于0.35质量％，“等级3”是指，测定前后的试料的质量的減量率为0.35质量％～小于0.65质量％，“等级4”是指，测定前后的试料的质量的減量率为0.65质量％～小于1.20质量％，“等级5”是指，测定前后的试料的质量的減量率为1.20质量％～小于2.20质量％，“等级6”是指，测定前后的试料的质量的減量率为2.20质量％以上。

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1300℃，更优选为1280℃，还更优选为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，即使玻璃的熔解温度较低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，本发明得到的玻璃的液相温度，通常，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，取出到炉外并冷却后立即观察在玻璃表面以及玻璃中有无结晶时，没有观察到结晶的最低的温度。这里进行降温时的规定的温度，是指在1300℃～800℃之间以10℃为刻度的温度。

本发明的光学玻璃的比重，基于有利于光学元件、光学设备的轻量化的观点，其上限优选为5.50，更优选为5.00，还更优选为4.80。另一方面，本发明的光学玻璃的比重，通常，大致为3.00以上，更详细地为3.50以上，还更详细为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定方法”测定的。

本发明的光学玻璃，优选能够兼具高的耐酸性和轻量化。即，本发明的光学玻璃，将比重记做d，将基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)的级数记做RA时，d×RA的值优选为18.0以下。在这样的光学玻璃中，由于耐酸性和比重均为较低的值，因此能够兼具高的耐酸性和轻量化，进而能够兼具研磨加工的加工性的提高，以及光学元件、光学设备的轻量化。因此，本发明的光学玻璃的d×RA的值，其上限优选为18.0，更优选为15.0，还更优选为13.0，进一步优选为10.0，更进一步优选为9.0。另一方面，d×RA的下限，通常，大致为2.0以上，更详细为3.0以上，还更详细为4.0以上。

[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。此外，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.43)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)、基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)、液相温度以及比重的结果，在表1～表6中示出。需要说明的是，以下的实施例仅仅用于示例，不仅限于这些实施例。

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的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，由此制作出玻璃。

实施例及比较例的玻璃的折射率(n_d)，遵照JIS B 7071－2：2018规定的V块法，以对氦灯的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。然后，根据求出的折射率(n_d)及阿贝数(ν_d)的值，求出关系式n_d＝－a×ν_d+b中的、斜率a为0.01时的截距b。

实施例以及比较例的玻璃的耐酸性，遵照日本光学玻璃工业会标准“光学玻璃的化学耐久性的测定方法”JOGIS06－2006进行测定。即，将破碎成粒度425～600μm的玻璃试料放入比重瓶中，并放入铂篮中。将铂篮放入装有0.01N硝酸水溶液的石英玻璃制成的圆底烧瓶中，在沸腾水浴中进行60分钟的处理。算出处理后的玻璃试料的減量率(质量％)，该減量率(质量％)小于0.20的情况为等级1，減量率为0.20～小于0.35的情况为等级2，減量率为0.35～小于0.65的情况为等级3，減量率为0.65～小于1.20的情况为等级4，減量率为1.20～小于2.20的情况为等级5，減量率为2.20以上的情况为等级6。此时，等级(级数RA)的数越小，意味着玻璃的耐酸性越好。

实施例以及比较例的玻璃的比重d，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定方法”测定的。另外，根据测定的比重d的值与耐酸性的级数RA的值，可求出它们的积即d×RA的值。

实施例以及比较例的玻璃的液相温度，是在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，降温到在1350℃～800℃中以10℃为刻度设置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】

【表3】

【表4】

【表5】

【表6】

如表所示，本发明的实施例的光学玻璃，折射率(n_d)均为1.70以上，更详细而言均为1.71以上，并且其折射率(n_d)均为2.10以下，更详细而言均为1.87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35以上，更详细而言均为38以上，并且该阿贝数(ν_d)均为55以下，更详细而言均为54以下，在所需的范围内。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)均为等级1～4，更详细而言均为等级1～3。另一方面，比较例的玻璃，基于粉末法的化学耐久性(耐酸性)为等级5。因此可知，本发明的实施例的光学玻璃，与比较例的玻璃相比，耐酸性更好。

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1300℃以下，更详细而言为1250℃以下推测出。

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+2.15)≤n_d≤(－0.01ν_d+2.35)的关系，更详细而言，满足(－0.02ν_d+2.22)≤n_d≤(－0.02ν_d+2.28)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，本发明的实施例的光学玻璃，比重均为5.50以下，更详细而言均为4.80以下。

并且，本发明的实施例的光学玻璃，将比重记做d，将基于粉末法的化学的耐久性(耐酸性)的级数记做RA时的d×RA的值，为18.0以下，更详细而言为4.0以上且13.0以下。另一方面，比较例的光学玻璃，d×RA的值为19.10，无法兼具适合研磨加工的性质和轻量化。

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，耐酸性高，并且稳定且难以失透。因此可推测，本发明的实施例的光学玻璃，能够容易地通过研磨加工制作预成形体材、光学元件。

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％～35.0％以下的SiO₂成分，

大于0％～35.0％以下的B₂O₃成分，

大于20.0％～65.0％以下的La₂O₃成分，

大于0％～30.0％以下的Al₂O₃成分，

具有1.70以上的折射率(n_d)，并且具有35以上且55以下的阿贝数(ν_d)，

基于粉末法的化学耐久性即耐酸性为等级1～4。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，以质量％计，含有：

0％～小于25.0％的Y₂O₃成分，