CN112867699A - 光学玻璃及光学元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于温度变化的相对折射率温度系数(dn/dT)低、平均线性热膨胀系数大的光学玻璃、以及由上述光学玻璃制成的光学元件。本发明的光学玻璃的折射率nd为1.63~1.80,阿贝数νd为22~34,Nb2O5的含量为25~55质量%,WO3的含量小于30质量%,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为36~60质量%,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.10以下,TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下,且满足(A)或(B)。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃及光学元件。
背景技术
安装至车载用光学仪器的光学元件、以及安装至投影仪、复印机、激光打印机及广播用器材等这样的产生热的光学仪器的光学元件在温度变化大的环境中使用。如果折射率等光学特性因温度变化而变动,则会对光学系统的成像特性等带来影响。
这里,已知通过将相对折射率温度系数(dn/dT)成为负的光学元件与成为正的光学元件组合,可以降低温度变化对光学系统的成像特性等的影响。
相对折射率温度系数(dn/dT)表示相对于温度变化的折射率变化。对于温度上升时折射率变低的光学元件而言,相对折射率温度系数成为负。相反,对于温度上升时折射率变高的光学元件而言,相对折射率温度系数成为正。
此外,在玻璃的熔融温度及成型温度高的情况下,除了生产性差以外,熔融工序中的玻璃熔融器具(例如坩埚、熔融玻璃的搅拌器具等)被侵蚀,经济性也差。因此,需要一种液相温度LT低、即玻璃的熔融温度及成型温度低的玻璃。
专利文献1中公开了一种相对折射率温度系数(dn/dT)成为负的光学玻璃。然而,已知在专利文献1的玻璃中,液相温度LT高,生产性及经济性差。
此外,光学元件的平均线性热膨胀系数在进行光学设计时是重要的。在将低折射率低分散玻璃材料和高折射率高分散玻璃材料组合的情况下,玻璃材料的平均线性热膨胀系数之差越小,接合越好。例如,对于含有氟的低折射率低分散玻璃材料而言,通常平均线性热膨胀系数大。因此,要求与其组合的高折射率高分散玻璃材料也具有高的平均线性热膨胀系数。专利文献2中公开的光学玻璃为高折射率,但低分散且平均线性热膨胀系数小。因此,需要一种高折射率高分散且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-1697号公报
专利文献2:日本特开2007-106611号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此,本发明的目的在于,提供一种基于温度变化的相对折射率温度系数(dn/dT)低、且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃、以及由上述光学玻璃制成的光学元件。
解决问题的方法
本发明的主旨如下所述。
(1)一种光学玻璃,其折射率nd为1.63~1.80,
阿贝数νd为22~34,
Nb2O5的含量为25~55质量%,
WO3的含量小于30质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为36~60质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.10以下,
TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下,
且满足下述(A)或(B):
(A)P2O5的含量为20~36质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.50以下,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为8.0质量%以下;
(B)P2O5的含量为25~38质量%,
Al2O3的含量小于5质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为7.0质量%以下,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。
(2)根据(1)所述的光学玻璃,其中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.00以上。
(3)根据(1)或(2)所述的光学玻璃,其中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为0.50以上。
(4)一种光学玻璃,其中,
P2O5的含量为25~50质量%,
TiO2的含量为10~50质量%,
Nb2O5含量为5~30质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60质量%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
且满足下述(A)或(B):
(A)WO3的含量为7质量%以下;
(B)实质上不含F。
(5)一种光学玻璃,其中,
P2O5的含量为25~50质量%,
Nb2O5含量为14~40质量%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质+Ta2O5]为35~60质量%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]为10质量%以上,
Na2O的含量相对于K2O的含量的质量比[Na2O/K2O]为1.50以上。
(6)根据(5)所述的光学玻璃,其实质上不含F。
(7)根据(1)、(2)、(4)~(6)中任一项所述的光学玻璃,其在100~300℃的平均线性热膨胀系数α为100×10-7~200×10-7℃-1。
(8)根据(1)、(2)、(4)~(6)中任一项所述的光学玻璃,其在He-Ne激光的波长(633nm)下的相对折射率温度系数dn/dT在20~40℃的范围内为-0.1×10-6~-13.0×10-6℃-1。
(9)一种光学元件,其由上述(1)~(8)中任一项所述的光学玻璃制成。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种基于温度变化的相对折射率温度系数(dn/dT)低、且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃、以及由上述光学玻璃制成的光学元件。
具体实施方式
在本发明及本说明书中,只要没有特别记载,光学玻璃的玻璃组成以氧化物基准表示。其中,“氧化物基准的玻璃组成”是指,按照玻璃原料在熔融时全部分解而在光学玻璃中以氧化物的形式存在的物质进行换算而得到的玻璃组成,各玻璃成分的表述按照习惯记载为SiO2、TiO2等。只要没有特别记载,则玻璃成分的含量及合计含量为质量基准,“%”是指“质量%”。
玻璃成分的含量可以通过公知的方法、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分析法(ICP-MS)等方法进行定量。另外,在本说明书及本发明中,构成成分的含量为0%是指,实质上不含该构成成分,允许以不可避免的杂质水平含有该成分。
本说明书中,玻璃的热稳定性及耐失透性都是指在玻璃中的结晶析出的难易度。特别地,热稳定性是指熔融状态的玻璃固化时结晶析出的难易度,耐失透性是指在再热压制时这样的将固化后的玻璃再加热时结晶析出的难易度。
另外,在本说明书中,只要没有特别记载,折射率是指在氦的d射线(波长587.56nm)下的折射率nd。
另外,阿贝数νd是被用作表示与分散相关的性质的值,由以下的数学式表示。其中,nF为蓝色氢的F射线(波长486.13nm)下的折射率、nC为红色氢的C射线(656.27nm)下的折射率。
Νd=(nd-1)/nF-nC···(1)
以下,将本发明的光学玻璃分成第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式进行说明。
第1实施方式
对第1实施方式的光学玻璃详细地进行说明。
第1实施方式的光学玻璃的折射率nd为1.63~1.80,
阿贝数νd为22~34,
Nb2O5的含量为25~55质量%,
WO3的含量小于30质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为36~60质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.10以下,
TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下,
且满足下述(A)或(B):
(A)P2O5的含量为20~36质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.50以下,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为8.0质量%以下;
(B)P2O5的含量为25~38质量%,
Al2O3的含量小于5质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为7.0质量%以下,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。
以下,只要没有特别记载,第1实施方式的光学玻璃是指满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃及满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃。
在第1实施方式的光学玻璃中,折射率nd为1.63~1.80。折射率nd的下限可以为1.65、1.67或1.69,折射率nd的上限可以为1.79、1.78或1.77。
可以通过适宜调整各玻璃成分的含量而使折射率nd为期望的值。具有相对地提高折射率nd的作用的成分(高折射率化成分)为Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、ZrO2、La2O3等。另一方面,具有相对地降低折射率nd的作用的成分(低折射率化成分)为P2O5、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。因此,例如可以通过增加TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]来提高折射率nd,可以通过减少该质量比来降低折射率nd。
在第1实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd为22~34。阿贝数νd的下限可以为22.5、23或23.5,阿贝数νd的上限可以为32、30或28。
可以通过适宜调整各玻璃成分的含量而使阿贝数νd为期望的值。阿贝数νd相对较低的成分、即高分散化成分为Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、ZrO2等。另一方面,阿贝数νd相对较高的成分、即低分散化成分为P2O5、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO等。
在第1实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量为25~55%。Nb2O5的含量的下限优选为27%,进一步以29%、31%、33%的顺序更优选。另外,Nb2O5的含量的上限优选为53%,进一步以51%、49%、47%的顺序更优选。
Nb2O5是有助于高折射率化及高分散化的成分。因此,通过将Nb2O5的含量设为上述范围,可以得到具有期望的光学常数的光学玻璃。另一方面,Nb2O5的含量过多时,存在玻璃的着色增强的担忧。
在第1实施方式的光学玻璃中,WO3的含量小于30%。WO3的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、5%的顺序更优选。优选WO3的含量少的情况,其下限优选为0%。WO3的含量也可以为0%。
通过将WO3的含量设为上述范围,可以提高透射率,而且可以抑制玻璃的比重的增大。
在第1实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为36~60%。该合计含量的下限优选为38%,进一步以40%、41%、42%的顺序更优选。另外,该合计含量的上限优选为58%,进一步以56%、54%、52%的顺序更优选。
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5是有助于玻璃的高分散化的成分。因此,通过将合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]设为上述范围,可以得到具有期望的光学常数的光学玻璃。另外,玻璃的热稳定性也可以改善。另一方面,该合计含量过多时,存在不能得到具有期望的光学常数的光学玻璃的担忧,而且存在玻璃的热稳定性降低、玻璃的着色增强的担忧。
在第1实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.10以下。该质量比的上限优选为1.07,进一步以1.04、1.02、1.00的顺序更优选。另外,该质量比的下限更优选为0.50,进一步以0.55、0.60、0.65的顺序更优选。
通过将质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,可得到具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下。
通过将质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]设为上述范围,可得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
第1实施方式的光学玻璃如上所述,满足(A)或(B)。首先,对(A)进行详细叙述。
第1实施方式的光学玻璃可以满足下述要件:
(A)P2O5的含量为20~36质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.50以下,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为8.0质量%以下。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量为20~36%。P2O5的含量的下限优选为21%,进一步以22%、23%、24%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的上限优选为35%,进一步以34%、33%、32%的顺序更优选。
P2O5是玻璃的网络形成成分,是为了在玻璃中大量含有高分散成分的必要成分。通过将P2O5的含量设为上述范围,可得到热稳定性高、且具有期望的光学常数的光学玻璃。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.50以下。该质量比的上限优选为1.47,进一步以1.44、1.42、1.40的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为1.00,进一步以1.05、1.08、1.10的顺序更优选。
通过将质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,可得到热稳定性高、相对折射率温度系数(dn/dT)低、且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39。该质量比的下限优选为0.06,进一步以0.07、0.08、0.09的顺序更优选。另外,该质量比的上限更优选为0.36,进一步以0.33、0.31、0.29的顺序更优选。
通过将质量比[B2O3/P2O5]设为上述范围,可得到相对折射率温度系数(dn/dT)低、平均线性热膨胀系数大、耐失透性高、进而液相温度LT低的光学玻璃。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为8.0%以下。该合计含量的上限优选为6%,进一步以5%、4%、3%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为0%。
通过将合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]设为上述范围,可以促进高分散化。
另外,在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下。该质量比的上限优选为0.47,进一步以0.44、0.42、0.40的顺序更优选。另外,该质量比的下限更优选为0.00,进一步以0.03、0.06、0.08、0.10的顺序更优选。
通过将质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]设为上述范围,可得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
对于满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中的玻璃成分的含量及比率,以下示出非限定性的实例。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为10%,进一步以8%、7%、6%的顺序更优选。另外,B2O3的含量的下限优选为1%,进一步以1.5%、1.8%、2.0%的顺序更优选。
B2O3是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,B2O3的含量多时,存在耐失透性降低的倾向。因此,B2O3的含量优选为上述范围。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,Al2O3的含量优选为3%以下,进一步以2%以下、1%以下的顺序更优选。Al2O3的含量也可以为0%。
Al2O3是具有改善玻璃的化学耐久性、耐候性的作用的玻璃成分,可以将其视为网络形成成分。另一方面,Al2O3的含量变多时,玻璃的耐失透性降低。另外,容易发生玻璃化转变温度Tg上升、热稳定性降低等问题。从避免这样的问题的观点考虑,Al2O3的含量的上限优选为上述范围。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]的下限优选为0,进一步以0.02、0.04、0.06的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为0.50,进一步以0.45、0.40、0.35的顺序更优选。
TiO2是在高折射率化成分中、高折射率化的作用特别大的成分。因此,从得到期望的光学常数的观点考虑,质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]优选为上述范围。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%、4%的顺序更优选。TiO2的含量也可以为0%。另外,TiO2的含量的上限优选为15%,进一步以13%、11%、10%的顺序更优选。
TiO2特别有助于高分散化。另一方面,TiO2比较容易增大玻璃的着色,而且存在容易使熔融性恶化的担忧。因此,TiO2的含量优选为上述范围。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3及Bi2O3的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3]的下限优选为36%,进一步以38%、40%、41%、42%的顺序更优选。另外,合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3]的上限优选为58%,进一步以56%、54%、52%的顺序更优选。
TiO2、Nb2O5、WO3及Bi2O3有助于玻璃的高分散化,而且通过适量含有,也具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,也是增大玻璃的着色的成分。因此,合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3]优选为上述范围。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量的下限优选为6%,进一步以8%、9%、10%的顺序更优选。另外,Na2O的含量的上限优选为30%,进一步以28%、26%、25%的顺序更优选。
Na2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Na2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Na2O的含量优选为上述范围。
在满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为35%,进一步以33%、31%、30%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为10%,进一步以14%、17%、18%的顺序更优选。
Li2O、Na2O及K2O均具有改善玻璃的热稳定性的作用。然而,它们的含量变多时,存在化学耐久性、耐候性降低的担忧。因此,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]优选为上述范围。
接下来,对(B)进行详细叙述。
第1实施方式的光学玻璃可以满足下述要件:
(B)P2O5的含量为25~38质量%,
Al2O3的含量小于5质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为7.0质量%以下,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量为25~38%。P2O5的含量的下限优选为26%,进一步以27%、28%、29%、30%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的上限优选为37%。
P2O5是玻璃的网络形成成分,是为了在玻璃中大量含有高分散成分的必要成分。通过将P2O5的含量设为上述范围,可得到热稳定性高、且具有期望的光学常数的光学玻璃。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,Al2O3的含量小于5%。Al2O3的含量优选为3%以下,进一步以2%以下、1%以下的顺序更优选。Al2O3的含量也可以为0%。
Al2O3是具有改善玻璃的化学耐久性、耐候性的作用的玻璃成分,可以将其视为网络形成成分。另一方面,Al2O3的含量变多时,玻璃的耐失透性降低。另外,容易发生玻璃化转变温度Tg上升、热稳定性降低等问题。从避免这样的问题的观点考虑,Al2O3的含量的上限优选为上述范围。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下。该质量比的上限优选为1.78,进一步以1.76、1.74的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为1.00,进一步以1.05、1.08、1.10的顺序更优选。
通过将质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,可得到热稳定性高、相对折射率温度系数(dn/dT)低、且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为7.0%以下。该合计含量的上限优选为6%,进一步以5%、4%、3%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为0%。
通过将合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]设为上述范围,可以促进高分散化。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。该质量比的下限优选为0.26,进一步以0.27、0.28、0.29的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为0.50,进一步以0.45、0.40、0.35的顺序更优选。
TiO2是高折射率化成分中、高折射率化的作用特别大的成分。因此,从得到期望的光学常数的观点考虑,质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]优选为上述范围。
另外,在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下。该质量比的上限优选为0.47,进一步以0.46、0.45的顺序优选。另外,该质量比的下限优选为0.00,进一步以0.20、0.25、0.30、0.35的顺序优选。
通过将质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]设为上述范围,可得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
对于满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中的玻璃成分的含量及比率,以下示出非限定性的实例。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]的下限优选为0。该质量比也可以为0。另外,该质量比的上限更优选为0.36,进一步以0.33、0.31、0.29的顺序更优选。
通过将质量比[B2O3/P2O5]设为上述范围,可得到相对折射率温度系数(dn/dT)低、平均线性热膨胀系数大、耐失透性高、而且液相温度LT低的光学玻璃。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为10%,进一步以8%、7%、6%的顺序更优选。另外,B2O3的含量的下限优选为0%。B2O3的含量也可以为0%。
B2O3是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,B2O3的含量多时,存在耐失透性降低的倾向。因此,B2O3的含量优选为上述范围。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%、4%、6%、8%、10%、12%的顺序更优选。TiO2的含量也可以为0%。另外,TiO2的含量的上限优选为15%。
TiO2特别有助于高分散化。另一方面,TiO2比较容易增大玻璃的着色,而且存在容易使熔融性恶化的担忧。因此,TiO2的含量优选为上述范围。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3及Bi2O3的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3]的下限优选为36%,进一步以38%、40%、41%、42%的顺序更优选。另外,合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3]的上限优选为58%,进一步以56%、54%、52%、50%、48%、46%的顺序更优选。
TiO2、Nb2O5、WO3及Bi2O3有助于玻璃的高分散化,而且通过适量含有,还具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,也是增大玻璃的着色的成分。因此,其合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3]优选为上述范围。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量的下限优选为6%,进一步以8%、9%、10%的顺序更优选。另外,Na2O的含量的上限优选为30%,进一步以28%、26%、25%、22%、20%、18%、17%的顺序进一步优选。
Na2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Na2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Na2O的含量优选为上述范围。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为35%,进一步以33%、31%、30%、28%、27%、26%、25%的顺序优选。另外,该合计含量的下限优选为10%,进一步以14%、17%、18%、20%的顺序更优选。
Li2O、Na2O及K2O均具有改善玻璃的热稳定性的作用。然而,它们的含量变多时,存在化学耐久性、耐候性降低的担忧。因此,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]优选为上述范围。
在满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量为25~55%。Nb2O5的含量的下限优选为27%、更优选为29%。另外,Nb2O5的含量的上限优选为53%,进一步以51%、49%、47%、40%、35%、33%的顺序优选。
Nb2O5是有助于高折射率化及高分散化的成分。因此,通过将Nb2O5的含量设为上述范围,可得到具有期望的光学常数的光学玻璃。另一方面,Nb2O5的含量过多时,存在玻璃的着色增强的担忧。
接下来,对第1实施方式的光学玻璃的特性进行说明。
在第1实施方式的光学玻璃中,100~300℃的平均线性热膨胀系数α的下限优选为100×10-7℃-1,进一步以105×10-7℃-1、110×10-7℃-1、115×10-7℃-1、120×10-7℃-1的顺序更优选。另外,平均线性热膨胀系数α的上限更优选为200×10-7℃-1,进一步以190×10-7℃-1、180×10-7℃-1、170×10-7℃-1、160×10-7℃-1的顺序更优选。
通过将100~300℃的平均线性膨胀系数α设为上述范围,可以抑制玻璃随着热膨胀的折射率的变化、即相对折射率温度系数dn/dT的增大。
平均线性膨胀系数α基于JOGIS08-2003的规定来测定。其中,将试样设为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆杆,在对试样施加了98mN的负载的状态下,通过以每分钟4℃的恒定速度上升的方式加热,测定温度和试样的伸长率。
需要说明的是,在本说明书中,将平均线性膨胀系数α用[℃-1]的单位表示,但在使用[K-1]作为单位的情况下,平均线性膨胀系数α的数值也相同。
在第1实施方式的光学玻璃中,在He-Ne激光的波长(633nm)下的相对折射率温度系数dn/dT在20~40℃的范围内优选为-1.0×10-6~-10.0×10-6℃-1,进一步以-1.5×10-6~-9.0×10-6℃-1、-2.0×10-6~-8.0×10-6℃-1、-2.5×10-6~-7.0×10-6℃-1、-3.0×10-6~-6.5×10-6℃-1的顺序更优选。
通过将dn/dT设为上述范围,并与dn/dT为正的光学元件组合,即使在光学元件的温度大幅变动这样的环境下,折射率的变动也小,因此,可以在更宽的温度范围中以高精度发挥期望的光学特性。
相对折射率温度系数dn/dT基于JOGIS18-2008的干涉法来测定。
需要说明的是,在第1实施方式中,将温度系数dn/dT用[℃-1]的单位表示,但在使用[K-1]作为单位的情况下,温度系数dn/dT的数值也相同。
(玻璃成分)
对于第1实施方式的光学玻璃中的除上述以外的玻璃成分的含量及比率,以下示出非限定性的实例。
在第1实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。SiO2的含量也可以为0%。
需要说明的是,有时在玻璃的熔融中使用石英玻璃制坩埚等石英玻璃制的熔融器具。在该情况下,由于少量的SiO2从熔融器具熔入玻璃熔融物,因此,玻璃原料即使不含SiO2,制成的玻璃也会含有少量的SiO2。从石英玻璃制的熔融器具混入玻璃的SiO2的量也取决于熔融条件,例如相对于全部玻璃成分的含量的合计为0.5~1质量%左右。在除SiO2以外的玻璃成分的含有比恒定的状态下,SiO2的量增加0.5~1质量%左右。需要说明的是,根据熔解条件,上述量会有增减。根据SiO2的含量不同,折射率、阿贝数等光学特性会变化,因此,可对除SiO2以外的玻璃成分的含量进行微调而得到具有期望的光学特性的光学玻璃。
SiO2是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性、化学耐久性、耐候性、提高熔融玻璃的粘度、容易将熔融玻璃成型的作用。另一方面,SiO2的含量多时,存在玻璃的耐失透性降低的倾向。因此,SiO2的含量的上限优选为上述范围。
在第1实施方式中,Bi2O3的含量的上限优选为15%,进一步以10%、7%、5%、3%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。
通过适量含有Bi2O3,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,如果提高Bi2O3的含量,则玻璃的着色增大。因此,Bi2O3的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量的上限优选为10%,进一步以7%、5%、3%的顺序更优选。另外,Ta2O5的含量的下限优选为0%。Ta2O5的含量也可以为0%。
Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。另一方面,Ta2O5提高折射率,使玻璃高分散化。另外,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低,使玻璃熔融时,容易产生玻璃原料的熔融残留物。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。此外,Ta2O5与其它玻璃成分相比,是非常昂贵的成分,Ta2O5的含量变多时,玻璃的生产成本增大。此外,Ta2O5与其它玻璃成分相比,分子量大,因此,会增大玻璃的比重,其结果,增大光学元件的重量。
在第1实施方式的光学玻璃中,Li2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。Li2O的含量的下限优选为0%。Li2O的含量也可以为0%。
Li2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Li2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Li2O的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,K2O的含量的下限优选为1%,进一步以2%、3%、4%的顺序更优选。另外,K2O的含量的上限优选为13%,进一步以12%、11%、10%的顺序更优选。
K2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用,而且具有增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,K2O的含量变多时,热稳定性降低、玻璃化时容易产生波筋。因此,K2O的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。另外,Cs2O的含量的下限优选为0%。Cs2O的含量也可以为0%。
Cs2O具有改善玻璃的熔融性的作用,但含量变多时,玻璃的热稳定性、折射率nd降低,而且在熔解中,玻璃成分的挥发增加,变得不能得到期望的玻璃。因此,Cs2O的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,MgO的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,MgO的含量的下限优选为0%。MgO的含量也可以为0%。
在第1实施方式的光学玻璃中,CaO的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,CaO的含量的下限优选为0%。CaO的含量也可以为0%。
在第1实施方式的光学玻璃中,SrO的含量优选为6%以下,进一步以5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。
在第1实施方式的光学玻璃中,BaO的含量优选为8%以下,进一步以5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,BaO的含量的下限优选为0%。
MgO、CaO、SrO、BaO均为具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。然而,这些玻璃成分的含量变多时,损害高分散性,而且玻璃的热稳定性及耐失透性降低。因此,这些玻璃成分的各含量分别优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量的上限优选为10%,进一步以6%、4%、3%的顺序更优选。优选ZnO含量少的情况,其下限优选为0%。ZnO的含量也可以为0%。
ZnO是具有改善玻璃的热稳定性的作用玻璃成分。然而,ZnO的含量过多时,玻璃的比重增大。而且,相对折射率温度系数(dn/dT)变高。因此,ZnO的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的下限优选为0%。
ZrO2是具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。然而,ZrO2的含量过多时,显示出热稳定性降低的倾向。因此,ZrO2的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Sc2O3的含量的上限优选为2%。另外,Sc2O3的含量的下限优选为0%。
在第1实施方式的光学玻璃中,HfO2的含量的上限优选为2%。另外,HfO2的含量的下限优选为0%。
Sc2O3、HfO2均具有提高折射率nd的作用,而且是昂贵的成分。因此,Sc2O3、HfO2的各含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Lu2O3的含量的上限优选为2%。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高折射率nd的作用。另外,其分子量大,因此也是增加玻璃的比重的玻璃成分。因此,Lu2O3的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,GeO2的含量的上限优选为2%。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高折射率nd的作用,而且是在通常使用的玻璃成分中突出地昂贵的成分。因此,从降低玻璃的制造成本的观点考虑,GeO2的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,La2O3的含量的上限优选为2%。另外,La2O3的含量的下限优选为0%。La2O3的含量也可以为0%。
La2O3的含量变多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低,在制造中,玻璃变得容易失透。因此,从抑制热稳定性及耐失透性的降低的观点考虑,La2O3的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Gd2O3的含量的上限优选为2%。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低,在制造中,玻璃变得容易失透。另外,Gd2O3的含量过多时,玻璃的比重增大,不优选。因此,从良好地保持玻璃的热稳定性及耐失透性、同时抑制比重的增大的观点考虑,Gd2O3的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为2%。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。Y2O3的含量也可以为0%。
Y2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。因此,从抑制热稳定性及耐失透性的降低的观点考虑,Y2O3的含量优选为上述范围。
在第1实施方式的光学玻璃中,Yb2O3的含量的上限优选为2%。另外,Yb2O3的含量的下限优选为0%。
Yb2O3与La2O3、Gd2O3、Y2O3相比,分子量大,因此,会增大玻璃的比重。玻璃的比重增大时,光学元件的质量增大。例如,如果将质量大的透镜导入自动对焦式的摄像透镜,则自动对焦时,透镜的驱动所需的电力增大,电池的消耗变得严重。因此,期望减少Yb2O3的含量,抑制玻璃的比重的增大。
另外,Yb2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。从防止玻璃的热稳定性的降低、抑制比重的增大的观点考虑,Yb2O3的含量优选为上述范围。
优选满足上述(A)的第1实施方式的光学玻璃主要包含上述的玻璃成分、即作为必要成分的P2O5、Nb2O5、B2O3、作为任意成分的WO3、SiO2、Al2O3、TiO2、Bi2O3、Ta2O5、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、ZrO2、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、及Yb2O3,上述的玻璃成分的合计含量优选为95%以上、更优选为98%以上、进一步优选为99%以上、更进一步优选为99.5%以上。
另外,优选满足上述(B)的第1实施方式的光学玻璃主要包含上述的玻璃成分、即作为必要成分的P2O5、Nb2O5、作为任意成分的B2O3、WO3、SiO2、Al2O3、TiO2、Bi2O3、Ta2O5、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、ZrO2、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、及Yb2O3,上述的玻璃成分的合计含量优选为95%以上、更优选为98%以上、进一步优选为99%以上、更进一步优选为99.5%以上。
在第1实施方式的光学玻璃中,TeO2的含量的上限优选为2%。另外,TeO2的含量的下限优选为0%。
由于TeO2具有毒性,因此,优选减少TeO2的含量。因此,TeO2的含量优选为上述范围。
需要说明的是,第1实施方式的光学玻璃基本上由上述玻璃成分构成,但在不妨碍本发明的作用效果的范围内,也可以含有其它成分。另外,在本发明中,不排除含有不可避免的杂质。
<其它成分组成>
Pb、As、Cd、Tl、Be、Se均具有毒性。因此,第1实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
U、Th、Ra均为放射性元素。因此,优选第1实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm可以增大玻璃的着色、成为荧光的发生源。因此,优选第1实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
Sb(Sb2O3)、Ce(CeO2)是作为澄清剂发挥功能的可以任意添加的元素。其中,Sb(Sb2O3)是澄清效果大的澄清剂。然而,Sb(Sb2O3)的氧化性强,如果增加Sb(Sb2O3)的添加量,则由于由Sb离子导致的光吸收,玻璃的着色增大,不优选。另外,将玻璃熔融时,如果熔融物中存在Sb,则促进构成玻璃熔融坩埚的铂对熔融物的溶出,玻璃中的铂浓度变高。在玻璃中,铂以离子的形式存在时,由于光的吸收,玻璃的着色增大。另外,在玻璃中,铂以固体物质的形式存在时,成为光的散射源,会降低玻璃的品质。Ce(CeO2)与Sb(Sb2O3)相比,澄清效果小。如果大量添加Ce(CeO2),则玻璃的着色增强。因此,在添加澄清剂的情况下,优选一边注意添加量一边添加Sb(Sb2O3)。
将Sb2O3的含量设为外加比例表示。即,将除Sb2O3及CeO2以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量%时,Sb2O3的含量优选小于1质量%、更优选小于0.1质量%,进一步以小于0.05质量%、小于0.03质量%、小于0.02质量%的顺序优选。Sb2O3的含量也可以为0质量%。
将CeO2的含量也设为外加比例表示。即,将除CeO2、Sb2O3以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量%时,CeO2的含量优选小于2质量%、更优选小于1质量%、进一步优选小于0.5质量%、更进一步优选小于0.1质量%的范围。CeO2的含量也可以为0质量%。通过将CeO2的含量设为上述范围,可以改善玻璃的澄清性。
(玻璃特性)
<玻璃化转变温度Tg>
第1实施方式的光学玻璃的玻璃化转变温度Tg优选为570℃以下,进一步以560℃以下、550℃以下、540℃以下、530℃以下的顺序更优选。
通过使玻璃化转变温度Tg的上限满足上述范围,可以抑制玻璃的成型温度及退火温度的上升,可以降低热对压制成型用设备及退火设备的损伤。另外,通过使玻璃化转变温度Tg的下限满足上述范围,容易在保持期望的阿贝数、折射率的同时良好地保持玻璃的热稳定性。
<玻璃的比重>
在第1实施方式的光学玻璃中,比重优选为3.60以下,进一步以3.50以下、3.40以下的顺序更优选。如果能够减少玻璃的比重,则可以减少透镜的重量。其结果,可以降低搭载透镜的相机透镜的自动对焦驱动的消耗电力。
<玻璃的透光性>
第1实施方式的光学玻璃的透光性可以通过着色度λ5来评价。
对于厚度10.0mm±0.1mm的玻璃试样,在波长200~700nm的范围内测定分光透射率,将外部透射率成为5%的波长设为λ5。
第1实施方式的光学玻璃的λ5优选为400nm以下,更优选为380nm以下、进一步优选为370nm以下。
通过使用将λ5短波长化后的光学玻璃,可以提供可实现适宜的颜色再现的光学元件。
(光学玻璃的制造)
本发明的实施方式的光学玻璃以达到上述给定组成的方式调配玻璃原料,利用调配的玻璃原料、按照公知的玻璃制造方法制作即可。例如,调配多种化合物,充分混合而制成批原料,将批原料放入石英坩埚、铂坩埚中进行粗熔解(rough melt)。将粗熔解得到的熔融物骤冷、粉碎,制作碎玻璃。进一步将碎玻璃放入铂坩埚中进行加热、再熔融(remelt),制成熔融玻璃,进一步在进行了澄清、均质化后,将熔融玻璃成型,进行缓慢冷却,得到光学玻璃。熔融玻璃的成型、缓慢冷却采用公知的方法即可。
需要说明的是,只要能在玻璃中导入期望的玻璃成分、并使其达到期望的含量,则对调配批原料时使用的化合物就没有特别限定,作为这样的化合物,可列举氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氟化物等。
(光学元件等制造)
使用本发明的实施方式的光学玻璃制作光学元件时,采用公知的方法即可。例如,将玻璃原料熔融,制成熔融玻璃,将该熔融玻璃注入铸模而成型为板状,制作由本发明的光学玻璃形成的玻璃材料。将得到的玻璃材料适当地切割、磨削、研磨,制作适于压制成型的大小、形状的碎片。将碎片加热、软化,通过公知的方法进行压制成型(再热压),制作近似于光学元件的形状的光学元件毛坯。对光学元件毛坯进行退火,通过公知的方法进行磨削、研磨而制作光学元件。
根据使用目的,可以在制作的光学元件的光学功能面包覆防反射膜、全反射膜等。
作为光学元件,可示例出球面透镜等各种透镜、棱镜、衍射光栅等。
第2实施方式
对第2实施方式的光学玻璃详细地进行说明。
第2实施方式的光学玻璃的P2O5的含量为25~50质量%,
TiO2的含量为10~50质量%,
Nb2O5含量为5~30质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60质量%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
且满足下述(A)或(B):
(A)WO3的含量为7质量%以下;
(B)实质上不含F。
以下,只要没有特别记载,第2实施方式的光学玻璃是指满足上述(A)的第2实施方式的光学玻璃及满足上述(B)的第2实施方式的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量为25~50%。P2O5的含量的下限优选为27%,进一步以29%、31%、32%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的上限优选为42%,进一步以40%、38%、37%、36%的顺序更优选。
P2O5是玻璃的网络形成成分,是为了在玻璃中大量含有高分散成分的必要成分。通过将P2O5的含量设为上述范围,可得到热稳定性高、且具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量的10~50%。TiO2的含量的下限优选为12%,进一步以14%、15%、16%、17%的顺序更优选。另外,TiO2的含量的上限优选为40%,进一步以35%、30%、28%、26%、24%、23%的顺序更优选。
TiO2特别有助于高分散化。另一方面,TiO2比较容易增大玻璃的着色,而且存在容易使熔融性恶化的担忧。因此,TiO2的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量为5~30%。Nb2O5的含量的下限优选为10%,进一步以12%、14%、16%、17%、18%的顺序更优选。另外,Nb2O5的含量的上限优选为28%,进一步以27%、26%、25%的顺序更优选。
Nb2O5是有助于高折射率化及高分散化的成分。因此,通过将Nb2O5的含量设为上述范围,可得到具有期望的光学常数的光学玻璃。另一方面,Nb2O5的含量过多时,存在玻璃的着色增强的担忧。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60%。该合计含量的下限优选为36%,进一步以37%、38%、39%的顺序更优选。另外,该合计含量的上限优选为55%,进一步以50%、47%、45%、44%的顺序更优选。
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5是有助于玻璃的高分散化的成分。因此,通过将合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]设为上述范围,可得到具有期望的光学常数的光学玻璃。而且,还可以改善玻璃的热稳定性。另一方面,该合计含量过多时,存在不能得到具有期望的光学常数的光学玻璃的担忧,而且,存在玻璃的热稳定性降低、玻璃的着色变强的担忧。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。该质量比的下限优选为0.30,进一步以0.32、0.34、0.36、0.38、0.40的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为0.65,进一步以0.60、0.58、0.56的顺序更优选。
TiO2是高折射率化成分中、高分散化的作用特别大的成分。因此,从得到期望的光学常数的观点考虑,质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下。该质量比的上限优选为1.75,进一步以1.73、1.72、1.71、1.70的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为1.20,进一步以1.30、1.35、1.38、1.40的顺序更优选。
通过将质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,可得到热稳定性高、相对折射率温度系数(dn/dT)低、且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃。
在满足上述(A)的第2实施方式的光学玻璃中,WO3的含量为7%以下。WO3的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。优选WO3的含量少的情况,其下限优选为0%。WO3的含量也可以为0%。
在满足上述(B)的第2实施方式的光学玻璃中,WO3的含量优选为15%以下,其上限以10%、5%、3%的顺序更优选。优选WO3的含量少的情况,其下限优选为0%。WO3的含量也可以为0%。
通过将WO3的含量设为上述范围,可以提高透射率,而且可以抑制玻璃的比重的增大。另外,可以降低相对折射率温度系数(dn/dT)。
在满足上述(A)的第2实施方式的光学玻璃中,氟F的含量优选为3%以下,其上限以1%、0.5%、0.3%的顺序更优选。优选F的含量少的情况,其下限优选为0%。F的含量也可以为0%。
满足上述(B)的第2实施方式的光学玻璃实质上不含氟F。
通过将F的含量设为上述范围,可以抑制玻璃在熔解中的挥发,可以抑制折射率的变动、波筋。
对于第2实施方式的光学玻璃中的除上述以外的玻璃成分的含量及比率,以下示出非限定性的实例。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]优选为1.10以下。该质量比的上限优选为1.00,进一步以0.95、0.90、0.85、0.82、0.80的顺序更优选。另外,该质量比的下限更优选为0.50,进一步以0.55、0.60、0.62、0.64的顺序更优选。
通过将质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]优选为0.70以下。该质量比的上限优选为0.68,进一步以0.67、0.66、0.65的顺序更优选。该质量比的下限优选为0.25,进一步以0.35、0.40、0.45的顺序更优选。
通过将质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]优选为0.39以下。该质量比的上限更优选为0.20,进一步以0.15、0.12、0.10、0.08、0.07、0.06的顺序更优选。
通过将质量比[B2O3/P2O5]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数、热稳定性高、且耐失透性高的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为8.0%以下。该合计含量的上限优选为6%,进一步以5%、4%、3%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为0%。
通过将合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]设为上述范围,可以促进高分散化。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5的含量的质量比[TiO2/P2O5]的上限优选为0.70,进一步以0.68、0.66、0.65的顺序更优选。该质量比的下限优选为0.25,进一步以0.35、0.40、0.45的顺序更优选。
通过将质量比[TiO2/P2O5]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为10%,进一步以7%、5%、3%、2%的顺序更优选。B2O3的含量也可以为0%。
B2O3是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,B2O3的含量多时,存在耐失透性降低的倾向。因此,B2O3的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Al2O3的含量优选为3%以下,进一步以2%以下、1%以下的顺序更优选。Al2O3的含量也可以为0%。
Al2O3是具有改善玻璃的化学耐久性、耐候性的作用的玻璃成分,可以将其视为网络形成成分。另一方面,Al2O3的含量变多时,玻璃的耐失透性降低。另外,容易发生玻璃化转变温度Tg上升、热稳定性降低等问题。从避免这样的问题的观点考虑,Al2O3的含量的上限优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。SiO2的含量也可以为0%。
需要说明的是,有时在玻璃的熔融中使用石英玻璃制坩埚等石英玻璃制的熔融器具。该情况下,由于少量的SiO2从熔融器具熔入玻璃熔融物,因此,即使玻璃原料不含SiO2,制成的玻璃中也会含有少量的SiO2。从石英玻璃制的熔融器具混入玻璃的SiO2的量也取决于熔融条件,例如相对于全部玻璃成分的含量的合计为0.5~1质量%左右。在除SiO2以外的玻璃成分的含有比恒定的状态下,SiO2的量增加0.5~1质量%左右。需要说明的是,根据熔解条件,上述量会有增减。根据SiO2的含量不同,折射率、阿贝数等光学特性发生变化,因此,可对除SiO2以外的玻璃成分的含量进行微调而得到具有期望的光学特性的光学玻璃。
SiO2是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性、化学耐久性、耐候性、提高熔融玻璃的粘度、容易将熔融玻璃成型的作用。另一方面,SiO2的含量多时,存在玻璃的耐失透性降低的倾向。因此,SiO2的含量的上限优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量[P2O5+B2O3+SiO2]的上限优选为45%,进一步以42%、40%、38%的顺序更优选。该合计含量的下限优选为25%,进一步以28%、30%、32%的顺序更优选。
通过将合计含量[P2O5+B2O3+SiO2]设为上述范围,可得到热稳定性高、且具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第2实施方式的光学玻璃中,Bi2O3的含量的上限优选为15%,进一步以10%、7%、5%、3%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。
通过适量含有Bi2O3,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,提高Bi2O3的含量时,玻璃的着色增大。因此,Bi2O3的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量的上限优选为10%,进一步以7%、5%、3%的顺序更优选。另外,Ta2O5的含量的下限优选为0%。Ta2O5的含量也可以为0%。
Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。另一方面,Ta2O5使折射率上升,使玻璃高分散化。另外,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低,将玻璃熔融时,容易产生玻璃原料的熔融残留物。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。此外,Ta2O5与其它玻璃成分相比,是非常昂贵的成分,Ta2O5的含量变多时,玻璃的生产成本增大。此外,Ta2O5与其它玻璃成分相比分子量大,因此会增大玻璃的比重,其结果,增大光学元件的重量。
在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。Li2O的含量的下限优选为0%。Li2O的含量也可以为0%。
Li2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Li2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Li2O的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量的下限优选为6%,进一步以10%、12%、13%的顺序更优选。另外,Na2O的含量的上限优选为30%,进一步以22%、20%、19%、18%的顺序更优选。
Na2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Na2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Na2O的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,K2O的含量的下限优选为1%,进一步以2%、3%、4%的顺序更优选。另外,K2O的含量的上限优选为13%,进一步以12%、11%、10%的顺序更优选。
K2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用,而且具有增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,K2O的含量变多时,热稳定性降低,玻璃化时变多容易产生波筋。因此,K2O的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为35%,进一步以30%、28%、26%、25%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为10%,进一步以14%、18%、19%、20%的顺序更优选。
Li2O、Na2O及K2O均具有改善玻璃的热稳定性的作用。然而,它们的含量变多时,存在化学耐久性、耐候性降低的担忧。因此,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。另外,Cs2O的含量的下限优选为0%。Cs2O的含量也可以为0%。
Cs2O具有改善玻璃的熔融性的作用,但其含量变多时,玻璃的热稳定性、折射率nd降低,而且在熔解中,玻璃成分的挥发增加,变得不能得到期望的玻璃。因此,Cs2O的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]的上限优选为35%,进一步以30%、28%、26%、25%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为10%,进一步以14%、18%、19%、20%的顺序更优选。
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O均具有改善玻璃的热稳定性的作用。然而,它们的含量变多时,存在化学耐久性、耐候性降低的担忧。因此,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,MgO的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,MgO的含量的下限优选为0%。MgO的含量也可以为0%。
在第2实施方式的光学玻璃中,CaO的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,CaO的含量的下限优选为0%。CaO的含量也可以为0%。
在第2实施方式的光学玻璃中,SrO的含量优选为6%以下,进一步以5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。
在第2实施方式的光学玻璃中,BaO的含量优选为8%以下,进一步以5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,BaO的含量的下限优选为0%。
MgO、CaO、SrO、BaO均为具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。然而,这些玻璃成分的含量变多时,损害高分散性,另外,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。因此,这些玻璃成分的各含量分别优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量的上限优选为10%,进一步以6%、4%、3%的顺序更优选。优选ZnO含量少的情况,其下限优选为0%。ZnO的含量也可以为0%。
ZnO是具有改善玻璃的热稳定性的作用玻璃成分。然而,ZnO的含量过多时,玻璃的比重增大。而且,相对折射率温度系数(dn/dT)变高。因此,ZnO的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的下限优选为0%。
ZrO2是具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。然而,ZrO2的含量过多时,显示出热稳定性降低的倾向。因此,ZrO2的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Sc2O3的含量的上限优选为2%。另外,Sc2O3的含量的下限优选为0%。
在第2实施方式的光学玻璃中,HfO2的含量的上限优选为2%。另外,HfO2的含量的下限优选为0%。
Sc2O3、HfO2均具有提高折射率nd的作用,而且是昂贵的成分。因此,Sc2O3、HfO2的各含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Lu2O3的含量的上限优选为2%。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高折射率nd的作用。另外,其分子量大,因此也是增加玻璃的比重的玻璃成分。因此,Lu2O3的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,GeO2的含量的上限优选为2%。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高折射率nd的作用,而且是在通常使用的玻璃成分中突出地昂贵的成分。因此,从降低玻璃的制造成本的观点考虑,GeO2的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,La2O3的含量的上限优选为2%。另外,La2O3的含量的下限优选为0%。La2O3的含量也可以为0%。
La2O3的含量变多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低,在制造中,玻璃变得容易失透。因此,从抑制热稳定性及耐失透性的降低的观点考虑,La2O3的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Gd2O3的含量的上限优选为2%。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低,在制造中,玻璃变得容易失透。另外,Gd2O3的含量过多时,玻璃的比重增大,不优选。因此,从良好地保持玻璃的热稳定性及耐失透性、同时抑制比重的增大的观点考虑,Gd2O3的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为2%。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。Y2O3的含量也可以为0%。
Y2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。因此,从抑制热稳定性及耐失透性的降低的观点考虑,Y2O3的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Yb2O3的含量的上限优选为2%。另外,Yb2O3的含量的下限优选为0%。
Yb2O3与La2O3、Gd2O3、Y2O3相比,分子量大,因此会增大玻璃的比重。玻璃的比重增大时,光学元件的质量增大。例如,如果将质量大的透镜导入自动对焦式的摄像透镜,则自动对焦时,透镜的驱动所需的电力增大,电池的消耗变得严重。因此,期望减少Yb2O3的含量,抑制玻璃的比重的增大。
另外,Yb2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。从防止玻璃的热稳定性的降低、抑制比重的增大的观点考虑,Yb2O3的含量优选为上述范围。
优选第2实施方式的光学玻璃主要包含上述的玻璃成分、即作为必要成分的P2O5、TiO2、Nb2O5、作为任意成分的WO3、B2O3、Al2O3、SiO2、Bi2O3、Ta2O5、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、ZrO2、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、及Yb2O3,上述的玻璃成分的合计含量优选为95%以上、更优选为98%以上、进一步优选为99%以上、更进一步优选为99.5%以上。
在第2实施方式的光学玻璃中,TeO2的含量的上限优选为2%。另外,TeO2的含量的下限优选为0%。
由于TeO2具有毒性,因此,优选减少TeO2的含量。因此,TeO2的含量优选为上述范围。
需要说明的是,优选第2实施方式的光学玻璃基本上由上述玻璃成分构成,但在不妨碍本发明的作用效果的范围内,也可以含有其它成分。另外,在本发明中,不排除含有不可避免的杂质。
<其它成分组成>
Pb、As、Cd、Tl、Be、Se均具有毒性。因此,优选第2实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
U、Th、Ra均为放射性元素。因此,优选第2实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm可以增大玻璃的着色、成为荧光的发生源。因此,优选第2实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
Sb(Sb2O3)、Ce(CeO2)是作为澄清剂发挥功能的可以任意添加的元素。其中,Sb(Sb2O3)是澄清效果大的澄清剂。然而,Sb(Sb2O3)的氧化性强,如果增加Sb(Sb2O3)的添加量,则由于由Sb离子导致的光吸收,玻璃的着色增大,不优选。另外,将玻璃熔融时,如果熔融物中存在Sb,则会促进构成玻璃熔融坩埚的铂对熔融物的溶出,玻璃中的铂浓度变高。在玻璃中,铂以离子的形式存在时,由于光的吸收,玻璃的着色增大。另外,在玻璃中,铂以固体物质的形式存在时,成为光的散射源,会降低玻璃的品质。Ce(CeO2)与Sb(Sb2O3)相比,澄清效果小。如果大量添加Ce(CeO2),则玻璃的着色增强。因此,在添加澄清剂的情况下,优选一边注意添加量一边添加Sb(Sb2O3)。
将Sb2O3的含量设为外加比例表示。即,将除Sb2O3及CeO2以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量%时,Sb2O3的含量优选小于1质量%、更优选小于0.1质量%。进一步以小于0.05质量%、小于0.03质量%、小于0.02质量%、小于0.01%的顺序优选。Sb2O3的含量也可以为0质量%。
将CeO2的含量也设为外加比例表示。即,将除CeO2、Sb2O3以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量%时,CeO2的含量优选小于2质量%、更优选小于1质量%、进一步优选小于0.5质量%、更进一步优选小于0.1质量%的范围。CeO2的含量也可以为0质量%。通过将CeO2的含量设为上述范围,可以改善玻璃的澄清性。
(玻璃特性)
接下来,对第2实施方式的光学玻璃的特性进行说明。
<折射率nd>
在第2实施方式的光学玻璃中,折射率nd优选为1.63~1.80。折射率nd的下限可以为1.65、1.67、1.69、1.71或1.73,折射率nd的上限可以为1.79、1.78或1.77。
可以通过适宜调整各玻璃成分的含量而使折射率nd为期望的值。具有相对地提高折射率nd的作用的成分(高折射率化成分)为Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、ZrO2、La2O3等。另一方面,具有相对地降低折射率nd的作用的成分(低折射率化成分)为P2O5、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。
<阿贝数νd>
在第2实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd优选为20~30。阿贝数νd的下限可以为22、22.5、23或23.2,阿贝数νd的上限可以为28、26或25。
可以通过适宜调整各玻璃成分的含量而使阿贝数νd为期望的值。阿贝数νd相对较低的成分、即高分散化成分为Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、ZrO2等。另一方面,阿贝数νd相对较高的成分、即低分散化成分为P2O5、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO等。
<平均线性热膨胀系数α>
在第2实施方式的光学玻璃中,100~300℃下的平均线性热膨胀系数α的下限优选为100×10-7℃-1,进一步以105×10-7℃-1、110×10-7℃-1、115×10-7℃-1、120×10-7℃-1的顺序更优选。另外,平均线性热膨胀系数α的上限更优选为200×10-7℃-1,进一步以190×10-7℃-1、180×10-7℃-1、170×10-7℃-1、160×10-7℃-1、150×10-7℃-1、145×10-7℃-1的顺序更优选。
通过将100~300℃的平均线性膨胀系数α设为上述范围,可以抑制玻璃伴随着热膨胀的折射率的变化、即相对折射率温度系数dn/dT的增大。
平均线性膨胀系数α基于JOGIS08-2003的规定来测定。其中,将试样设为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆杆,在对试样施加了98mN的负载的状态下,通过以每分钟4℃的恒定速度上升的方式加热,测定温度和试样的伸长率。
需要说明的是,在本说明书中,将平均线性膨胀系数α用[℃-1]的单位表示,但在使用[K-1]作为单位的情况下,平均线性膨胀系数α的数值也相同。
<相对折射率温度系数dn/dT>
在第2实施方式的光学玻璃中,He-Ne激光的波长(633nm)下的相对折射率温度系数dn/dT在20~40℃的范围内优选为-1.0×10-6~-13.0×10-6℃-1,进一步以-1.0×10-6~-10.0×10-6℃-1、-1.5×10-6~-9.0×10-6℃-1、-2.0×10-6~-8.0×10-6℃-1、-2.5×10-6~-7.0×10-6℃-1、-3.0×10-6~-6.5×10-6℃-1的顺序更优选。
通过将dn/dT设为上述范围,并与dn/dT为正的光学元件组合,即使在光学元件的温度大幅变动这样的环境中,折射率的变动也小,因此,可以在更宽的温度范围中以高精度发挥期望的光学特性。
相对折射率温度系数dn/dT基于JOGIS18-2008的干涉法来测定。
需要说明的是,在本说明书中,将温度系数dn/dT用[℃-1]的单位表示,但在使用[K-1]作为单位的情况下,温度系数dn/dT的数值也相同。
<玻璃化转变温度Tg>
第2实施方式的光学玻璃的玻璃化转变温度Tg优选为600℃以下,进一步以590℃以下、580℃以下、570℃以下、560℃以下的顺序更优选。
通过使玻璃化转变温度Tg的上限满足上述范围,可以抑制玻璃的成型温度及退火温度的上升,可以降低热对压制成型用设备及退火设备的损伤。另外,通过使玻璃化转变温度Tg的下限满足上述范围,容易在保持期望的阿贝数、折射率的同时良好地保持玻璃的热稳定性。
<玻璃的比重>
在第2实施方式的光学玻璃中,比重优选为3.40以下,进一步以3.30以下、3.20以下的顺序更优选。如果能够减少玻璃的比重,则可以减少透镜的重量。其结果,可以降低搭载透镜的相机透镜的自动对焦驱动的消耗电力。
<玻璃的透光性>
第2实施方式的光学玻璃的透光性可以通过着色度λ5来评价。
对于厚度10.0mm±0.1mm的玻璃试样,在波长200~700nm的范围内测定分光透射率,将外部透射率成为5%的波长设为λ5。
第2实施方式的光学玻璃的λ5优选为400nm以下,更优选为390nm以下、进一步优选为385nm以下。
通过使用将λ5短波长化后的光学玻璃,可以提供可实现适宜的颜色再现的光学元件。
对于第2实施方式的光学玻璃的制造及光学元件等制造,可以设为与第1实施方式相同。
第3实施方式
对第3实施方式的光学玻璃详细地进行说明。
第3实施方式的光学玻璃的P2O5的含量为25~50%,
Nb2O5含量为14~40%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]为10%以上,
Na2O的含量相对于K2O的含量的质量比[Na2O/K2O]为1.50以上。
在第3实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量为25~50%。P2O5的含量的下限优选为26%,进一步以26.5%、26.7%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的上限优选为42%,进一步以40%、38%、37%、36%的顺序更优选。
P2O5是玻璃的网络形成成分,是为了在玻璃中大量含有高分散成分的必要成分。通过将P2O5的含量设为上述范围,可得到热稳定性高、且具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量为14~40%。Nb2O5的含量的下限优选为16%,进一步以17%、18%、19%、20%的顺序更优选。另外,Nb2O5的含量的上限优选为38%,进一步以36%、34%、32%的顺序更优选。
Nb2O5是有助于高折射率化及高分散化的成分。因此,通过将Nb2O5的含量设为上述范围,可得到具有期望的光学常数的光学玻璃。另一方面,Nb2O5的含量过多时,存在玻璃的着色增强的担忧。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60%。该合计含量的下限优选为36%,进一步以37%、38%、39%的顺序更优选。另外,该合计含量的上限优选为55%,进一步以50%、48%、47%、46%的顺序更优选。
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5是有助于玻璃的高分散化的成分。因此,通过将合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]设为上述范围,可得到具有期望的光学常数的光学玻璃,而且,还可以改善玻璃的热稳定性。另一方面,该合计含量过多时,存在不能得到具有期望的光学常数的光学玻璃的担忧,而且,存在玻璃的热稳定性降低、玻璃的着色变强的担忧。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。该质量比的下限优选为0.26,进一步以0.27、0.28、0.29、0.30的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为0.65,进一步以0.60、0.58、0.56、0.54、0.52、0.50、0.48的顺序更优选。
TiO2是高折射率化成分中、高分散化的作用特别大的成分。因此,从得到期望的光学常数的观点考虑,质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39。该质量比的上限优选为0.30,进一步以0.25、0.22、0.20、0.19、0.18的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为0.06,进一步以0.07、0.08、0.09的顺序更优选。
通过将质量比[B2O3/P2O5]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数、热稳定性高、且耐失透性高的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]为10%以上。该合计含量的下限优选为12%,进一步以14%、16%、17%的顺序更优选。另外,该合计含量的上限优选为35%,进一步以30%、28%、26%、25%的顺序更优选。
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O均具有改善玻璃的热稳定性的作用。然而,它们的含量变多时,存在化学耐久性、耐候性降低的担忧。因此,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量相对于K2O的含量的质量比[Na2O/K2O]为1.50以上。该质量比的下限优选为1.70,进一步以1.90、2.10、2.30的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为10.0,进一步以8.50、7.50、7.00、6.50的顺序更优选。
Na2O及K2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。然而,K2O的含量变多时,热稳定性、耐失透性、化学耐久性、耐候性降低。因此,质量比[Na2O/K2O]优选为上述范围。
对于第3实施方式的光学玻璃中的除上述以外的玻璃成分的含量及比率,以下示出非限定性的实例。
在第3实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为10%,进一步以9%、8%、7%、6%的顺序更优选。
B2O3是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,B2O3的含量多时,存在耐失透性降低的倾向。因此,B2O3的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[B2O3/(P2O5+B2O3)]的上限优选为0.18,进一步以0.17、0.16、0.15的顺序更优选。该质量比的下限优选为0,进一步以0.01、0.03、0.05的顺序更优选。
从改善玻璃的热稳定性及耐失透性的观点考虑,质量比[B2O3/(P2O5+B2O3)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Al2O3的含量优选为3%以下,进一步以2%以下、1%以下的顺序更优选。Al2O3的含量也可以为0%。
Al2O3是具有改善玻璃的化学耐久性、耐候性的作用的玻璃成分,可以将其视为网络形成成分。另一方面,Al2O3的含量变多时,玻璃的耐失透性降低。另外,容易发生玻璃化转变温度Tg上升、热稳定性降低等问题。从避免这样的问题的观点考虑,Al2O3的含量的上限优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。SiO2的含量也可以为0%。
需要说明的是,有时在玻璃的熔融中使用石英玻璃制坩埚等石英玻璃制的熔融器具。在该情况下,由于少量的SiO2从熔融器具熔入玻璃熔融物,因此,即使玻璃原料不含SiO2,制成的玻璃也会含有少量的SiO2。从石英玻璃制的熔融器具混入玻璃的SiO2的量也取决于熔融条件,例如相对于全部玻璃成分的含量的合计为0.5~1质量%左右。在除SiO2以外的玻璃成分的含有比恒定的状态下,SiO2的量增加0.5~1质量%左右。需要说明的是,根据熔解条件,上述量会有增减。根据SiO2的含量不同,折射率、阿贝数等光学特性会发生变化,因此,可对除SiO2以外的玻璃成分的含量进行微调而得到具有期望的光学特性的光学玻璃。
SiO2是玻璃的网络形成成分,具有改善玻璃的热稳定性、化学耐久性、耐候性、提高熔融玻璃的粘度、容易将熔融玻璃成型的作用。另一方面,SiO2的含量多时,存在玻璃的耐失透性降低的倾向。因此,SiO2的含量的上限优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量[P2O5+B2O3+SiO2]的上限优选为50%,进一步以45%、43%、42%、41%的顺序更优选。该合计含量的下限优选为25%,进一步以27%、28%、29%的顺序更优选。
通过将合计含量[P2O5+B2O3+SiO2]设为上述范围,可得到热稳定性高、且具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,P2O5及B2O3的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、及Al2O3的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3)]的下限优选为0.80,进一步以0.90、0.93、0.96、0.98的顺序更优选。该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从得到热稳定性高、具有期望的光学常数的玻璃的观点考虑,质量比[(P2O5+B2O3)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量的下限优选为10%,进一步以11%、12%、13%的顺序更优选。另外,TiO2的含量的上限优选为50%,进一步以40%、35%、30%、28%、26%、23%、21%的顺序更优选。
TiO2显著有助于高分散化。另一方面,TiO2比较容易增大玻璃的着色,而且存在容易使熔融性恶化的担忧。因此,TiO2的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,WO3的含量的上限优选为15%,进一步以10%、5%、3%、2%、1%的顺序更优选。优选WO3的含量少的情况,其下限优选为0%。WO3的含量也可以为0%。
通过将WO3的含量设为上述范围,可以提高透射率,而且可以抑制玻璃的比重的增大。另外,可以降低相对折射率温度系数(dn/dT)。
在第3实施方式的光学玻璃中,Bi2O3的含量的上限优选为15%,进一步以10%、7%、5%、3%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。
通过适量含有Bi2O3,具有改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,如果提高Bi2O3的含量,则玻璃的着色增大。因此,Bi2O3的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]的上限优选为0.70,进一步以0.66、0.64、0.62、0.60的顺序更优选。该质量比的下限优选为0.25,进一步以0.27、0.29、0.31的顺序更优选。
通过将质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于P2O5的含量的质量比[TiO2/P2O5]的上限优选为0.70,进一步以0.66、0.64、0.62的顺序更优选。该质量比的下限优选为0.25,进一步以0.28、0.31、0.34的顺序更优选。
通过将质量比[TiO2/P2O5]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数、且热稳定性高的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5]的下限优选为35.0%,进一步以37.0%、39.0%、40.0%的顺序更优选。另外,该合计含量的上限优选为65.0%,进一步以60.0%、55.0%、50.0%、48.0%、46.0%的顺序更优选。
从得到高折射率高分散、且玻璃的热稳定性优异的玻璃的观点考虑,该合计含量[TiO2+Nb2O5]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量相对于Nb2O5及WO3的合计含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+WO3)]的下限优选为0.70,进一步以0.80、0.90、0.95的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从得到高折射率高分散、且抑制了相对折射率温度系数(dn/dT)的上升的玻璃的观点考虑,质量比[Nb2O5/(Nb2O5+WO3)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于TiO2及WO3的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+WO3)]的下限优选为0.70,进一步以0.80、0.90、0.95的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从得到高分散、且抑制了相对折射率温度系数(dn/dT)的上升的玻璃的观点考虑,质量比[TiO2/(TiO2+WO3)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、及Bi2O3的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.70,进一步以0.80、0.90、0.95的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从得到高折射率高分散、且抑制了相对折射率温度系数(dn/dT)的上升的玻璃的观点考虑,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量的上限优选为10%,进一步以7%、5%、3%的顺序更优选。另外,Ta2O5的含量的下限优选为0%。Ta2O5的含量也可以为0%。
Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。另一方面,Ta2O5使折射率上升,使玻璃高分散化。另外,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低、将玻璃熔融时,容易产生玻璃原料的熔融残留物。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。此外,Ta2O5与其它玻璃成分相比,是非常昂贵的成分,Ta2O5的含量变多时,玻璃的生产成本增大。此外,Ta2O5与其它玻璃成分相比分子量大,因此会增大玻璃的比重,其结果,增大光学元件的重量。
在第3实施方式的光学玻璃中,Li2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。Li2O的含量的下限优选为0%。Li2O的含量也可以为0%。
Li2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Li2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Li2O的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量的下限优选为6%,进一步以10%、12%、13%的顺序更优选。另外,Na2O的含量的上限优选为30%,进一步以22%、20%、19%、18%的顺序更优选。
Na2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的熔融性、并且增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,Na2O的含量变多时,耐失透性降低。因此,Na2O的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,K2O的含量的下限优选为1%,进一步以2%、3%、4%的顺序更优选。另外,K2O的含量的上限优选为13%,进一步以12%、11%、10%的顺序更优选。
K2O是有助于玻璃的低比重化的成分,具有改善玻璃的热稳定性的作用,而且具有增大平均线性热膨胀系数的作用。另一方面,K2O的含量变多时,热稳定性、耐失透性、化学耐久性、耐候性降低。因此,K2O的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为35%,进一步以30%、28%、26%、25%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为10%,进一步以14%、15%、16%、17%的顺序更优选。
Li2O、Na2O及K2O均具有改善玻璃的热稳定性的作用。然而,它们的含量变多时,存在化学耐久性、耐候性降低的担忧。因此,Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、2%、1%的顺序更优选。另外,Cs2O的含量的下限优选为0%。Cs2O的含量也可以为0%。
Cs2O具有改善玻璃的熔融性的作用,但含量变多时,玻璃的热稳定性、折射率nd降低,而且在熔解中,玻璃成分的挥发增加,变得不能得到期望的玻璃。因此,Cs2O的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]的下限优选为0.20,0.50、0.55、0.60、0.65的顺序更优选。该质量比的上限优选为0.98,进一步以0.95、0.92、0.90、0.88的顺序更优选。
从得到耐失透性及热稳定性优异的玻璃的观点考虑,质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]的上限优选为2.50,进一步以2.40、2.35、2.30、2.27、2.25的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为1.20,进一步以1.30、1.35、1.38、1.40的顺序更优选。
通过将质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,可得到热稳定性高、相对折射率温度系数(dn/dT)低、且平均线性热膨胀系数大的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,MgO的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,MgO的含量的下限优选为0%。MgO的含量也可以为0%。
在第3实施方式的光学玻璃中,CaO的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,CaO的含量的下限优选为0%。CaO的含量也可以为0%。
在第3实施方式的光学玻璃中,SrO的含量优选为6%以下,进一步以5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。
在第3实施方式的光学玻璃中,BaO的含量优选为8%以下,进一步以5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,BaO的含量的下限优选为0%。
在第3实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO、及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]的上限优选为8.0%,进一步以5.0%、4.0%、3.0%、1.5%、1.0%、0.5%的顺序更优选。另外,该合计含量的下限优选为0%。该合计含量也可以为0%。
MgO、CaO、SrO、BaO均为具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。然而,这些玻璃成分的含量变多时,损害高分散性,另外,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。另外,BaO的含量过多时,玻璃的比重增大。因此,这些玻璃成分的各含量及合计含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量的上限优选为10%,进一步以6%、4%、3%的顺序更优选。优选ZnO含量少的情况,其下限优选为0%。ZnO的含量也可以为0%。
ZnO是具有改善玻璃的热稳定性的作用玻璃成分。然而,ZnO的含量过多时,玻璃的比重增大,而且,相对折射率温度系数(dn/dT)变高。因此,ZnO的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量相对于Na2O及ZnO的合计含量的质量比[Na2O/(Na2O+ZnO)]的下限优选为0.50,进一步以0.60、0.70、0.90的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从抑制玻璃的比重增大的、并且抑制相对折射率温度系数(dn/dT)上升的观点考虑,质量比[Na2O/(Na2O+ZnO)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于TiO2及ZnO的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+ZnO)]的下限优选为0.70,进一步以0.80、0.90、0.95的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从得到高分散且抑制了相对折射率温度系数(dn/dT)的上升的玻璃的观点考虑,质量比[TiO2/(TiO2+ZnO)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及ZnO的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+ZnO)]的下限优选为0.70,进一步以0.80、0.90、0.95的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.00。该质量比也可以为1.00。
从得到高折射率高分散、且抑制了相对折射率温度系数(dn/dT)的上升的玻璃的观点考虑,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+ZnO)]优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]优选为1.10以下。该质量比的上限优选为1.00,进一步以0.95、0.90、0.85、0.82、0.80的顺序更优选。另外,该质量比的下限更优选为0.50,进一步以0.60、0.65、0.68、0.70的顺序更优选。
通过将质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]设为上述范围,容易得到具有期望的光学常数的光学玻璃。
在第3实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量优选为5%以下,进一步以3%以下、1%以下的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的下限优选为0%。
ZrO2是具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。然而,ZrO2的含量过多时,显示出热稳定性降低的倾向。因此,ZrO2的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Sc2O3的含量的上限优选为2%。另外,Sc2O3的含量的下限优选为0%。
在第3实施方式的光学玻璃中,HfO2的含量的上限优选为2%。另外,HfO2的含量的下限优选为0%。
Sc2O3、HfO2均具有提高折射率nd的作用,而且是昂贵的成分。因此,Sc2O3、HfO2的各含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Lu2O3的含量的上限优选为2%。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高折射率nd的作用。另外,其分子量大,因此也是增加玻璃的比重的玻璃成分。因此,Lu2O3的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,GeO2的含量的上限优选为2%。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高折射率nd的作用,而且是在通常使用的玻璃成分中突出地昂贵的成分。因此,从降低玻璃的制造成本的观点考虑,GeO2的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,La2O3的含量的上限优选为2%。另外,La2O3的含量的下限优选为0%。La2O3的含量也可以为0%。
La2O3的含量变多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低,在制造中,玻璃变得容易失透。因此,从抑制热稳定性及耐失透性的降低的观点考虑,La2O3的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Gd2O3的含量的上限优选为2%。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低,在制造中,玻璃变得容易失透。另外,Gd2O3的含量过多时,玻璃的比重增大,不优选。因此,从良好地保持玻璃的热稳定性及耐失透性、同时抑制比重的增大的观点考虑,Gd2O3的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为2%。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。Y2O3的含量也可以为0%。
Y2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。因此,从抑制热稳定性及耐失透性的降低的观点考虑,Y2O3的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,Yb2O3的含量的上限优选为2%。另外,Yb2O3的含量的下限优选为0%。
Yb2O3与La2O3、Gd2O3、Y2O3相比分子量大,因此会增大玻璃的比重。玻璃的比重增大时,光学元件的质量增大。例如,如果将质量大的透镜导入自动对焦式的摄像透镜,则自动对焦时,透镜的驱动所需的电力增大,电池的消耗变得严重。因此,期望降低Yb2O3的含量,抑制玻璃的比重的增大。
另外,Yb2O3的含量过多时,玻璃的热稳定性及耐失透性降低。从防止玻璃的热稳定性的降低、抑制比重的增大的观点考虑,Yb2O3的含量优选为上述范围。
优选第3实施方式的光学玻璃主要包含上述的玻璃成分、即作为必要成分的P2O5、Nb2O5、B2O3、TiO2、Na2O、K2O、作为任意成分的Al2O3、SiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、Li2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、ZrO2、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、及Yb2O3,上述的玻璃成分的合计含量优选为95%以上、更优选为98%以上、进一步优选为99%以上、更进一步优选为99.5%以上。
在第3实施方式的光学玻璃中,TeO2的含量的上限优选为2%。另外,TeO2的含量的下限优选为0%。
TeO2具有毒性,因此,优选减少TeO2的含量。因此,TeO2的含量优选为上述范围。
在第3实施方式的光学玻璃中,氟F的含量优选为3%以下,其上限以1%、0.5%、0.3%的顺序更优选。优选F的含量少的情况,其下限优选为0%。F的含量也可以为0%。另外,优选实质上不含氟F。
通过将F的含量设为上述范围,可以抑制玻璃在熔解中的挥发,可以抑制折射率的变动、波筋。
需要说明的是,优选第3实施方式的光学玻璃基本上由上述玻璃成分构成,但也可以在不妨碍本发明的作用效果的范围内含有其它成分。另外,在本发明中,不排除含有不可避免的杂质。
<其它成分组成>
Pb、As、Cd、Tl、Be、Se均具有毒性。因此,优选第3实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
U、Th、Ra均为放射性元素。因此,优选第3实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm可以增大玻璃的着色、成为荧光的发生源。因此,优选第3实施方式的光学玻璃不含这些元素作为玻璃成分。
Sb(Sb2O3)、Ce(CeO2)是作为澄清剂发挥功能的可以任意添加的元素。其中,Sb(Sb2O3)是澄清效果大的澄清剂。然而,Sb(Sb2O3)的氧化性强,如果大增大Sb(Sb2O3)的添加量,则由于由Sb离子导致的光吸收,玻璃的着色增大,不优选。另外,将玻璃熔融时,如果熔融物中存在Sb,则会促进构成玻璃熔融坩埚的铂对熔融物的溶出,玻璃中的铂浓度变高。在玻璃中,铂以离子的形式存在时,由于光的吸收,玻璃的着色增大。另外,在玻璃中,铂以固体物质的形式存在时,成为光的散射源,会降低玻璃的品质。Ce(CeO2)与Sb(Sb2O3)相比,澄清效果。如果大量添加Ce(CeO2),则玻璃的着色增强。因此,在添加澄清剂的情况下,优选一边注意添加量一边添加Sb(Sb2O3)。
将Sb2O3的含量设为外加比例表示。即,将除Sb2O3及CeO2以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量%时,Sb2O3的含量优选小于1质量%、更优选小于0.1质量%。进一步以小于0.05质量%、小于0.03质量%、小于0.02质量%、小于0.01%的顺序优选。Sb2O3的含量也可以为0质量%。
将CeO2的含量也设为外加比例表示。即,将除CeO2、Sb2O3以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量%时,CeO2的含量优选小于2质量%、更优选小于1质量%、进一步优选小于0.5质量%、更进一步优选小于0.1质量%的范围。CeO2的含量也可以为0质量%。通过将CeO2的含量设为上述范围,从而可以改善玻璃的澄清性。
(玻璃特性)
接下来,对第3实施方式的光学玻璃的特性进行说明。
<折射率nd>
在第3实施方式的光学玻璃中,折射率nd优选为1.63~1.80。折射率nd的下限可以为1.65、1.67、1.69、1.71或1.73,折射率nd的上限可以为1.79、1.78或1.77。
可以通过适宜调整各玻璃成分的含量而使折射率nd为期望的值。具有相对地提高折射率nd的作用的成分(高折射率化成分)为Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、ZrO2、La2O3等。另一方面,具有相对地降低折射率nd的作用的成分(低折射率化成分)为P2O5、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。
<阿贝数νd>
在第3实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd优选为20~30。阿贝数νd的下限可以为22、22.5、23或23.2,阿贝数νd的上限可以为28、26或25。
可以通过适宜调整各玻璃成分的含量而使阿贝数νd为期望的值。阿贝数νd相对较低的成分、即高分散化成分为Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3、Ta2O5、ZrO2等。另一方面,阿贝数νd相对较高的成分、即低分散化成分为P2O5、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO等。
<平均线性热膨胀系数α>
在第3实施方式的光学玻璃中,100~300℃下的平均线性热膨胀系数α的下限优选为100×10-7℃-1,进一步以102×10-7℃-1、104×10-7℃-1、106×10-7℃-1、108×10-7℃-1的顺序更优选。另外,平均线性热膨胀系数α的上限更优选为200×10-7℃-1,进一步以190×10-7℃-1、180×10-7℃-1、170×10-7℃-1、160×10-7℃-1、150×10-7℃-1、145×10-7℃-1的顺序更优选。
通过将100~300℃的平均线性膨胀系数α设为上述范围,可以抑制折射率伴随着玻璃的热膨胀的变化、即相对折射率温度系数dn/dT的增大、
平均线性膨胀系数α基于JOGIS08-2003的规定来测定。其中,将试样设为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆杆,在对试样施加了98mN的负载的状态下,通过以每分钟4℃的恒定速度上升的方式加热,测定温度和试样的伸长率。
需要说明的是,在本说明书中,将平均线性膨胀系数α用[℃-1]的单位表示,但在使用[K-1]作为单位的情况下,平均线性膨胀系数α的数值也相同。
<相对折射率温度系数dn/dT>
在第3实施方式的光学玻璃中,He-Ne激光的波长(633nm)下的相对折射率温度系数dn/dT在20~40℃的范围内优选为-1.0×10-6~-13.0×10-6℃-1,进一步以-1.0×10-6~-10.0×10-6℃-1、-1.3×10-6~-9.0×10-6℃-1、-1.3×10-6~-8.0×10-6℃-1、-1.5×10-6~-7.0×10-6℃-1、-1.6×10-6~-6.5×10-6℃-1的顺序更优选。
通过将dn/dT设为上述范围,并与dn/dT为正的光学元件组合,即使在光学元件的温度大幅变动这样的环境中,折射率的变动也小,因此,可以在更宽的温度范围中以高精度发挥期望的光学特性。
相对折射率温度系数dn/dT基于JOGIS18-2008的干涉法来测定。
需要说明的是,在本说明书中,将温度系数dn/dT用[℃-1]的单位表示,但在使用[K-1]作为单位的情况下,温度系数dn/dT的数值也相同。
<玻璃化转变温度Tg>
第3实施方式的光学玻璃的玻璃化转变温度Tg优选为600℃以下,进一步以590℃以下、580℃以下、570℃以下、560℃以下的顺序更优选。
通过使玻璃化转变温度Tg的上限满足上述范围,可以抑制玻璃的成型温度及退火温度的上升,可以降低热对压制成型用设备及退火设备的损伤。另外,通过使玻璃化转变温度Tg的下限满足上述范围,容易在保持期望的阿贝数、折射率的同时良好地保持玻璃的热稳定性。
<玻璃的比重>
在第3实施方式的光学玻璃中,比重优选为3.40以下,进一步以3.30以下、3.20以下的顺序更优选。如果可以减少玻璃的比重,则可以减少透镜的重量。其结果,可以降低搭载透镜的相机透镜的自动对焦驱动的消耗电力。
<玻璃的透光性>
第3实施方式的光学玻璃的透光性可以通过着色度λ5来评价。
对于厚度10.0mm±0.1mm的玻璃试样,在波长200~700nm的范围内测定分光透射率,将外部透射率成为5%的波长设为λ5。
第3实施方式的光学玻璃的λ5优选为400nm以下,更优选为390nm以下,进一步优选为385nm以下。
通过使用将λ5短波长化后的光学玻璃,可以提供可实现适宜的颜色再现的光学元件。
对于第3实施方式的光学玻璃的制造及光学元件等制造,设为与第1实施方式同样。
以下,通过实施例更具体地说明本发明,但本发明不仅限定于以下的实施例。需要说明的是,实施例1-1、1-2与第1实施方式对应,实施例2-1、2-2与第2实施方式对应,实施例3-1、3-2与第3实施方式对应。
(实施例1-1)
[玻璃样品的制作]
以成为具有表1-1~1-6中示出的试样No.1~52的组成的玻璃的方式,称量与各成分对应的化合物原料、即磷酸盐、碳酸盐、氧化物等原料,充分混合,制成了调配原料。将该调配原料投入铂制坩埚,在大气气氛中加热至900~1350℃,使其熔融,通过搅拌使其均质化,进行澄清,得到了熔融玻璃。将该熔融玻璃铸入成型模具,进行成型并缓慢冷却,得到了块状的玻璃样品。
需要说明的是,可以将调配原料投入石英玻璃制坩埚,熔融后转移至铂制坩埚,进一步进行加热,使其熔融,通过搅拌使其均质化,进行澄清,将得到的熔融玻璃铸入成型模具,进行成型、缓慢冷却。
[玻璃样品的评价]
对于得到的玻璃样品,通过以下示出的方法测定玻璃组成、比重、折射率nd、阿贝数νd、λ5、玻璃化转变温度Tg、相对折射率温度系数dn/dT、平均线性膨胀系数α,将结果示于表1-1、1-2、1-4。
〔1〕玻璃组成
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量。
〔2〕比重
基于日本光学硝子工业会标准JOGIS-05进行了测定。
〔3〕折射率nd及阿贝数νd
基于日本光学硝子工业会标准JOGIS-01进行了测定。
〔4〕λ5
将玻璃样品加工成厚度10mm、且具有相互平行且经光学研磨的平面,测定在波长280nm~700nm的波长区的分光透射率。将垂直入射至经光学研磨的一个平面的光线的强度设为强度A,将从另一个平面出射的光线的强度设为强度B,计算出了分光透射率B/A。将分光透射率为5%的波长设为λ5。需要说明的是,分光透射率中也包括试样表面的光线的反射损失。
〔5〕玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用NETZSCH JAPAN公司制造的差示扫描量热分析装置(DSC3300SA),以升温速度10℃/分进行了测定。
〔6〕相对折射率温度系数dn/dT的测定
对于得到的玻璃样品,基于JOGIS18-2008的干涉法进行了测定。光源使用波长633nm的He-Ne激光,在温度-70~150℃的范围内连续地测定。测定结果中,将20℃~40℃的范围的dn/dT值示于表1-1、1-2、1-4。
〔7〕平均线性膨胀系数α的测定
100~300℃的平均线性膨胀系数α基于JOGIS08-2003的规定进行了测定。其中,将试样设为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆杆,在对试样施加了98mN的负载的状态下,通过以每分钟4℃的恒定速度上升的方式加热,测定了温度和试样的伸长率。
[表1-2]
[表1-4]
[表1-6]
(实施例1-2)
对实施例1中得到的玻璃样品切断、磨削,制作了碎片。将碎片通过再热压制而压制成型,制作了光学元件毛坯。对光学元件毛坯进行精密退火,以成为所需的折射率的方式精密地调整了折射率后,通过公知的方法进行磨削、研磨,由此得到双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜、凹弯月透镜、凸弯月透镜等各种透镜。
(实施例2-1)
[玻璃样品的制作]
以成为具有表2-1中示出的试样No.2-1~2-8的组成的玻璃的方式,称量与各成分对应的化合物原料、即磷酸盐、碳酸盐、氧化物等原料,充分混合,制成了调配原料。将该调配原料投入铂制坩埚,在大气气氛中加热至900~1350℃,使其熔融,通过搅拌使其均质化,进行澄清,得到了熔融玻璃。将该熔融玻璃铸入成型模具,进行成型并缓慢冷却,得到了块状的玻璃样品。
需要说明的是,可以将调配原料投入石英玻璃制坩埚,熔融后转移至铂制坩埚,进一步进行加热,使其熔融,通过搅拌使其均质化,进行澄清,将得到的熔融玻璃铸入成型模具,进行成型、缓慢冷却。
[玻璃样品的评价]
对于得到的玻璃样品,通过以下示出的方法测定了玻璃组成、折射率nd、阿贝数νd、λ5、玻璃化转变温度Tg、平均线性膨胀系数α、相对折射率温度系数dn/dT、比重,将结果示于表2-3。
〔1〕玻璃组成
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量。需要说明的是,在表2-3所示的No.2-1~2-8的全部玻璃样品中,F的含量为0%。
〔2〕比重
基于日本光学硝子工业会标准JOGIS-05进行了测定。
〔3〕折射率nd及阿贝数νd
基于日本光学硝子工业会标准JOGIS-01进行了测定。
〔4〕λ5
将玻璃样品加工成厚度10mm、且具有相互平行且经光学研磨的平面,测定在波长280nm~700nm的波长区的分光透射率。将垂直入射至经光学研磨的一个平面的光线的强度设为强度A,将从另一个平面出射的光线的强度设为强度B,计算出了分光透射率B/A。将分光透射率为5%的波长设为λ5。需要说明的是,分光透射率中也包括试样表面的光线的反射损失。
〔5〕玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用NETZSCH JAPAN公司制造的差示扫描量热分析装置(DSC3300SA),以升温速度10℃/分进行了测定。
〔6〕相对折射率温度系数dn/dT的测定
对于得到的玻璃样品,基于JOGIS18-2008的干涉法进行了测定。光源使用波长633nm的He-Ne激光,在温度-70~150℃的范围内连续地测定。测定结果中,将20℃~40℃的范围的dn/dT值示于表2-3。
〔7〕平均线性膨胀系数α的测定
100~300℃的平均线性膨胀系数α基于JOGIS08-2003的规定进行了测定。其中,将试样设为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆杆,在对试样施加了98mN的负载的状态下,通过以每分钟4℃的恒定速度上升的方式加热,测定了温度和试样的伸长率。
[表2-3]
(实施例2-2)
对实施例2-1中得到的玻璃样品切断、磨削,制作了碎片。将碎片通过再热压制而压制成型,制作了光学元件毛坯。对光学元件毛坯进行精密退火,以成为所需的折射率的方式精密地调整了折射率后,通过公知的方法进行磨削、研磨,由此得到双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜、凹弯月透镜、凸弯月透镜等各种透镜。
(实施例3-1)
[玻璃样品的制作]
以成为具有表3-1中示出的试样No.3-1~3-8的组成的玻璃的方式,称量与各成分对应的化合物原料、即磷酸盐、碳酸盐、氧化物等原料,充分混合,制成了调配原料。将该调配原料投入铂制坩埚,在大气气氛中加热至900~1350℃,使其熔融,通过搅拌使其均质化,进行澄清,得到了熔融玻璃。将该熔融玻璃铸入成型模具,进行成型并缓慢冷却,得到了块状的玻璃样品。
需要说明的是,可以将调配原料投入石英玻璃制坩埚,熔融后转移至铂制坩埚,进一步进行加热,使其熔融,通过搅拌使其均质化,进行澄清,将得到的熔融玻璃铸入成型模具,进行成型、缓慢冷却。
[玻璃样品的评价]
对于得到的玻璃样品,通过以下示出的方法测定了玻璃组成、折射率nd、阿贝数νd、λ5、玻璃化转变温度Tg、平均线性膨胀系数α、相对折射率温度系数dn/dT、比重,将结果示于表3-1。
〔1〕玻璃组成
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量。需要说明的是,在表3-1所示的No.3-1~3-8的全部玻璃样品中,F的含量为0%。
〔2〕比重
基于日本光学硝子工业会标准JOGIS-05进行了测定。
〔3〕折射率nd及阿贝数νd
基于日本光学硝子工业会标准JOGIS-01进行了测定。
〔4〕λ5
将玻璃样品加工成厚度10mm、且具有相互平行且经光学研磨的平面,测定在波长280nm~700nm的波长区的分光透射率。将垂直入射至经光学研磨的一个平面的光线的强度设为强度A,将从另一个平面出射的光线的强度设为强度B,计算出了分光透射率B/A。将分光透射率为5%的波长设为λ5。需要说明的是,分光透射率中也包括试样表面的光线的反射损失。
〔5〕玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用热机械分析装置(TMA)(MAC Science制、TMA-4000S),以升温速度4℃/分进行了测定。
〔6〕相对折射率温度系数dn/dT的测定
对于得到的玻璃样品,基于JOGIS18-2008的干涉法进行了测定。光源使用波长633nm的He-Ne激光,在温度-70~150℃的范围内连续地测定。测定结果中,将20℃~40℃的范围的dn/dT值示于表3-1。
〔7〕平均线性膨胀系数α的测定
100~300℃的平均线性膨胀系数α基于JOGIS08-2003的规定进行了测定。其中,将试样设为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆杆,在对试样施加了98mN的负载的状态下,通过以每分钟4℃的恒定速度上升的方式加热,测定了温度和试样的伸长率。
[表3-1]
(实施例3-2)
对实施例3-1中得到的玻璃样品切断、磨削,制作了碎片。将碎片通过再热压制而压制成型,制作了光学元件毛坯。对光学元件毛坯进行精密退火,以成为所需的折射率的方式精密地调整了折射率后,通过公知的方法进行磨削、研磨,由此得到双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜、凹弯月透镜、凸弯月透镜等各种透镜。
应该理解的是,本次公开的实施方式全部是示例性的,并不构成限制。本发明的范围由权利要求书、而不是上述的说明界定,旨在包括与权利要求等同的含义及范围内的全部变形。
例如,通过对上述示例出的玻璃组成进行了说明书中记载的组成调整,可制作本发明的一个实施方式的光学玻璃。
另外,当然可以将说明书中示例出的或作为优选的范围记载的事项中的2个以上任意组合。
Claims (9)
1.一种光学玻璃,其折射率nd为1.63~1.80,
阿贝数νd为22~34,
Nb2O5的含量为25~55质量%,
WO3的含量小于30质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为36~60质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.10以下,
TiO2的含量相对于P2O5及B2O3的合计含量的质量比[TiO2/(P2O5+B2O3)]为0.50以下,
且满足下述(A)或(B):
(A)P2O5的含量为20~36质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.50以下,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为8.0质量%以下;
(B)P2O5的含量为25~38质量%,
Al2O3的含量小于5质量%,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]为7.0质量%以下,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃,其中,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.00以上。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量相对于P2O5、B2O3、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为0.50以上。
4.一种光学玻璃,其中,
P2O5的含量为25~50质量%,
TiO2的含量为10~50质量%,
Nb2O5含量为5~30质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60质量%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上,
P2O5、B2O3及SiO2的合计含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量的质量比[(P2O5+B2O3+SiO2)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]为1.80以下,
且满足下述(A)或(B):
(A)WO3的含量为7质量%以下;
(B)实质上不含F。
5.一种光学玻璃,其中,
P2O5的含量为25~50质量%,
Nb2O5含量为14~40质量%,
TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量[TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5]为35~60质量%,
TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3及Ta2O5的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)]为0.25以上,
B2O3的含量相对于P2O5的含量的质量比[B2O3/P2O5]为0.05~0.39,
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]为10质量%以上,
Na2O的含量相对于K2O的含量的质量比[Na2O/K2O]为1.50以上。
6.根据权利要求5所述的光学玻璃,其实质上不含F。
7.根据权利要求1、2、4~6中任一项所述的光学玻璃,其在100~300℃下的平均线性热膨胀系数α为100×10-7~200×10-7℃-1。
8.根据权利要求1、2、4~6中任一项所述的光学玻璃,其在He-Ne激光的波长(633nm)下的相对折射率温度系数dn/dT在20~40℃的范围内为-0.1×10-6~-13.0×10-6℃-1。
9.一种光学元件,其由权利要求1~8中任一项所述的光学玻璃制成。
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