CN115536268A - 光学玻璃和光学元件 - Google Patents

光学玻璃和光学元件 Download PDF

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Abstract

一种具有高折射率高色散特性且比重小、均质性良好的光学玻璃。该光学玻璃以质量％表示，SiO2的含量为20～51％，TiO2的含量为20～40％，Na2O的含量为5～28％，BaO的含量小于2.0％，Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量(R2O)为8～28％，[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.90以上，[SiO2/R2O]为1.5～3.2，[(SiO2+R2O)/(TiO2+Nb2O5)]为2.6以下，[TiO2/(TiO2+Nb2O5+ZrO2)]为0.90以上，(CaO+BaO)与MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量(R'O)的质量比[(CaO+BaO)/R'O]为0.90以上，[(Na2O+K2O)/R2O]为0.98以上，[BaO/(Na2O+K2O+CaO)]为0.15以下，[BaO/(TiO2+Nb2O5)]为0.12以下。

Description

光学玻璃和光学元件
技术领域
本发明涉及光学玻璃和光学元件。
背景技术
具有高折射率和高色散特性(低阿贝数)的光学玻璃作为各种透镜等光学元件材料的需求很大。例如，通过与高折射率低色散性的透镜组合，能够构成体积小且高功能的色差校正用光学系统。进而，通过将具有高折射率高色散特性的透镜的光学功能面非球面化，能够进一步实现各种光学系统的高功能化、小型化。
已知有在作为玻璃的网络形成成分的SiO2中添加了赋予高折射率高色散特性的Nb2O5、TiO2等成分的高折射率高色散光学玻璃。在专利文献1～3中记载了这种高折射率高色散光学玻璃。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-097036号公报；
专利文献2：日本特表2016-521237号公报；
专利文献3：日本特开2018-168011号公报。
发明内容
发明要解决的问题
如专利文献1、2中公开的光学玻璃那样的SiO2-Nb2O5-TiO2系中，当碱金属成分的含量多时，在熔融玻璃时，构成熔融槽的砖(耐火材料)有时会被熔融玻璃侵蚀。结果玻璃中会混入来自耐火材料的异物，会污染玻璃。此外，会产生熔融槽的寿命缩短的问题。
玻璃中的异物成为光的散射源，降低了光学玻璃的品质。此外，将玻璃加热、软化并成形时，异物成为结晶析出的起点，玻璃变得容易失透。
此外，SiO2-Nb2O5-TiO2系高折射率高色散玻璃由于包含较多的Nb2O5，所以存在比重大的问题。在专利文献3公开的光学玻璃中，虽然降低了Nb2O5的含量，但是由于BaO的含量多，所以无法充分地降低比重。
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种具有高折射率高色散特性、且比重小、均质性良好的光学玻璃，以及由所述光学玻璃构成的光学元件。
用于解决问题的方案
(1)一种光学玻璃，
以质量％表示，
SiO2的含量为20～51％，
TiO2的含量为20～40％，
Na2O的含量为5～28％，
BaO的含量小于2.0％，
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量(R2O)为8～28％，
SiO2的含量与SiO2、B2O3及P2O5的合计含量(SiO2+B2O3+P2O5)的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.90以上，
SiO2的含量与R2O的质量比[SiO2/R2O]为1.5～3.2，
SiO2的含量和R2O的合计(SiO2+R2O)与TiO2和Nb2O5的合计含量(TiO2+Nb2O5)的质量比[(SiO2+R2O)/(TiO2+Nb2O5)]为2.6以下，
TiO2的含量与TiO2、Nb2O5及ZrO2的合计含量(TiO2+Nb2O5+ZrO2)的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+ZrO2)]为0.90以上，
CaO和BaO的合计含量(CaO+BaO)与MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量(R'O)的质量比[(CaO+BaO)/R'O]为0.90以上，
Na2O和K2O的合计含量与R2O的质量比[(Na2O+K2O)/R2O]为0.98以上，
BaO的含量与Na2O、K2O及CaO的合计含量的质量比[BaO/(Na2O+K2O+CaO)]为0.15以下，
BaO的含量与TiO2和Nb2O5的合计含量的质量比[BaO/(TiO2+Nb2O5)]为0.12以下。
(2)根据(1)所述的光学玻璃，折射率nd为1.67～1.77，阿贝数νd为26～33。
(3)根据(1)或(2)所述的光学玻璃，比重为3.40以下。
(4)一种光学元件，其是由(1)～(3)中任一项所述的光学玻璃构成的。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够提供一种具有高折射率高色散特性、且比重较小、均质性良好的光学玻璃。此外，根据本发明的一个方式，能够提供一种由所述光学玻璃构成的光学元件。
具体实施方式
在本发明和本说明书中，除非另有说明，光学玻璃的玻璃组成以氧化物基准来表示。在此，“氧化物基准的玻璃组成”是指玻璃原料在熔融时被全部分解并换算成在光学玻璃中作为氧化物存在的物质而得到的玻璃组成，各玻璃成分的书写方式根据习惯记载为SiO2、TiO2等。除非另有说明，玻璃成分的含量和合计含量为质量基准，“％”意为“质量％”。
玻璃成分的含量能够通过已知的方法、例如电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等方法来定量。此外，在本说明书和本发明中，组成成分的含量为0％是指实际上不含该组成成分，允许以不可避免的杂质的程度包含该成分。
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
本实施方式的光学玻璃包含SiO2、TiO2、和Na2O作为必须成分。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2的含量为20～51％。SiO2的含量的下限优选为25％，更优选为30％，进一步优选为33％。从保持折射率的观点出发，SiO2的含量的上限优选为50％，更优选为49％，进一步优选为48％。
SiO2是玻璃网络形成成分。当SiO2的含量少于20％时，玻璃的热稳定性降低，液相温度上升。此外，熔融时的玻璃的粘度降低，构成熔融槽等的砖(耐火材料)容易被侵蚀。当SiO2的含量多于51％时，折射率nd降低，难以制造具有需要的光学特性的玻璃。通过使SiO2的含量在上述范围，能够保持热稳定性，抑制对耐火材料的侵蚀。
在本实施方式的光学玻璃中，TiO2的含量为20～40％。TiO2是赋予高折射率高色散特性的成分。虽然Nb2O5、ZrO2也同样地赋予高折射率高色散特性，但是与Nb2O5、ZrO2相比，TiO2不易增大玻璃的比重。当TiO2的含量多于40％时，色散过高，玻璃的热稳定性降低，玻璃的着色增强。另一方面，当TiO2的含量小于20％时，难以获得期望的折射率。
因此，从获得期望的折射率的观点出发，TiO2的含量的下限优选为22％，更优选为24％，进一步优选为25％。从保持热稳定性、抑制着色、实现期望的色散的观点出发，TiO2的含量的上限优选为38％，更优选为36％，进一步优选为35％。通过使TiO2的含量在上述范围，能够抑制比重的增大，并且保持玻璃的热稳定性，实现需要的光学特性。
在本实施方式的光学玻璃中，Na2O的含量为5～28％。Na2O具有改善玻璃的熔融性、调整熔融玻璃的粘度的功能。当Na2O的含量小于5％时，调整粘度的功能变得不充分。另一方面，当Na2O的含量多于28％时，折射率降低，熔融玻璃的粘度降低且熔融玻璃对耐火材料的侵蚀变得明显。
因此，从改善熔融性、使熔融玻璃的粘度适当的观点出发，Na2O的含量的下限优选为8％，进一步地依次更优选为10％、12％、13％。另一方面，从抑制玻璃熔融时对耐火材料的侵蚀、实现期望的折射率的观点出发，Na2O的含量的上限优选为25％，进一步地依次更优选为23％、21％、19％、17％。
在本实施方式的光学玻璃中，BaO的含量为小于2.0％。BaO是增大比重的成分。因此，BaO的含量的上限优选为1.5％，更优选为1.0％，进一步优选为0.5％。BaO的含量的下限优选为0％。BaO的含量也可以为0％。通过使BaO的含量在上述范围，能够抑制比重的增大。
在本实施方式的光学玻璃中，Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量(以下，有时也记载为“R2O”)为8～28％。Li2O、Na2O、K2O及Cs2O是起到改善玻璃熔融性的作用的成分。当R2O小于8％时，则熔融性降低，容易产生未熔化的原料残余，熔融玻璃的粘度变得过高，熔融玻璃的流动性降低且每单位时间的玻璃的产量降低。另一方面，当R2O多于28％时，熔融玻璃的粘度降低，由砖等耐火材料构成的熔融槽容易被熔融玻璃侵蚀。
因此，R2O的下限优选为9％，进一步地依次更优选为10％、12％、13％。从抑制对耐火材料侵蚀的观点出发，R2O的上限优选为26％，更优选为24％，进一步优选为22％。通过使R2O在上述范围，能够保持熔融性、玻璃的生产率。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2的含量与SiO2、B2O3及P2O5的合计含量(SiO2+B2O3+P2O5)的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.90以上。在本实施方式的光学玻璃中，网络形成成分主要为SiO2，与除SiO2以外的可作为网络形成成分的B2O3、P2O5的含量相比，SiO2的含量格外多。
因此，质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0.95，更优选为0.98。该质量比的上限优选为1。该质量比也可以是1。通过使该质量比在上述范围，能够获得上述期望的性质。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2的含量与Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量R2O的质量比[SiO2/R2O]为1.5～3.2。当该质量比小于1.5时，熔融玻璃对耐火材料的侵蚀变强，容易产生来自被侵蚀的熔融槽的壁面的颗粒状耐火材料混入熔融玻璃中并污染玻璃、熔融槽的寿命缩短的问题。另一方面，当该质量比大于3.2时，容易产生熔融性降低、未熔化的原料变得容易残余、熔融玻璃的粘度变得过高、每单位时间的玻璃的产量降低的问题。
因此，质量比[SiO2/R2O]的下限优选为1.7，进一步地依次更优选为1.9、2.1、2.3。此外，该质量比的上限优选为3.1，更优选为3.0。通过使该质量比在上述范围，能够抑制熔融玻璃对耐火材料的侵蚀，还能够抑制熔融性的降低。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2的含量和R2O的合计(SiO2+R2O)与TiO2和Nb2O5的合计含量(TiO2+Nb2O5)的质量比[(SiO2+R2O)/(TiO2+Nb2O5)]为2.6以下。在玻璃成分中，TiO2、Nb2O5提高折射率的作用较强，SiO2、碱金属氧化物与TiO2、Nb2O5相比，提高折射率的作用较弱。
因此，质量比[(SiO2+R2O)/(TiO2+Nb2O5)]的上限优选为2.5，更优选为2.3，进一步优选为2.1。此外，该质量比的下限优选为1.4，更优选为1.5，进一步优选为1.6。通过使该质量比在上述范围，能够获得折射率高的玻璃。
在本实施方式的光学玻璃中，TiO2的含量与TiO2、Nb2O5及ZrO2的合计含量(TiO2+Nb2O5+ZrO2)的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+ZrO2)]为0.90以上。该质量比的下限优选为0.95，更优选为0.98。该质量比的上限优选为1。该质量比也可以是1。在提高折射率的作用较强的TiO2、Nb2O5和ZrO2中，相对的不易增大比重的成分是TiO2。通过使该质量比在上述范围，能够在获得期望的折射率的同时抑制比重的增大。
在本实施方式的光学玻璃中，CaO和BaO的合计含量(CaO+BaO)与MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量(R'O)的质量比[(CaO+BaO)/R'O]为0.90以上。该质量比的下限优选为0.95，更优选为0.98。该质量比的上限优选为1。该质量比也可以是1。在碱土金属氧化物中，通过适量地导入而能够较强地保持玻璃热稳定性的成分是CaO和BaO。通过使该质量比在上述范围，能够保持玻璃的热稳定性。此外，在本实施方式的光学玻璃中，通过在减少BaO的含量的同时使上述质量比在上述范围，能够抑制比重的增大。
在本实施方式的光学玻璃中，Na2O和K2O的合计含量与R2O的质量比[(Na2O+K2O)/R2O]为0.98以上。该质量比的下限优选为0.99。该质量比的上限优选为1。该质量比也可以是1。在碱金属氧化物中，LiO2对耐火材料的侵蚀作用相对较强，Cs2O与其他的碱金属氧化物相比容易增大比重。在碱金属氧化物中，Na2O和K2O保持玻璃的热稳定性的作用优越。因此，通过使该质量比在上述范围，能够抑制对耐火材料的侵蚀以及比重的增大，保持玻璃的热稳定性。
在本实施方式的光学玻璃中，BaO的含量与Na2O、K2O及CaO的合计含量的质量比[BaO/(Na2O+K2O+CaO)]为0.15以下。该质量比的上限优选为0.12，更优选为0.10。该质量比的下限优选为0。该质量比也可以是0。Na2O、K2O和CaO具有改善玻璃熔融性的作用。此外，BaO是增大比重的成分。因此，通过使该质量比在上述范围，能够改善熔融性，还能够抑制比重的增大。
在本实施方式的光学玻璃中，BaO的含量与TiO2和Nb2O5的合计含量的质量比[BaO/(TiO2+Nb2O5)]为0.12以下。该质量比的上限优选为0.10，更优选为0.08。该质量比的下限优选为0。该质量比也可以是0。TiO2和Nb2O5是赋予高折射率高色散特性的成分。此外，BaO是增大比重的成分。因此，通过使该质量比在上述范围，能够在保持期望的高折射率高色散特性的同时抑制比重的增大。
以下，示出本实施方式的光学玻璃中除上述以外的玻璃成分的含量和比例的非限制性例子。
在本实施方式的光学玻璃中，CaO和TiO2的合计含量与SiO2的含量的质量比[(CaO+TiO2)/SiO2]的上限优选为1.10，更优选为1.08，进一步优选为1.07。该质量比的下限优选为0.90，更优选为0.92，进一步优选为0.93。从获得热稳定性良好的玻璃的观点出发，该质量比优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，MgO、CaO、SrO和BaO的合计含量(R'O)的上限优选为20％，进一步地依次更优选为16％、14％、12％。此外，R'O的下限优选为2％，进一步地依次更优选为4％、5％、6％。从改善熔融性且抑制热稳定性降低的观点出发，R'O优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，BaO的含量与CaO的含量的质量比[BaO/CaO]的上限优选为0.30，进一步地依次更优选为0.28、0.26。此外，该质量比的下限优选为0。该质量比也可以是0。从抑制比重增大的观点出发，该质量比优选在上述范围。
K2O与Na2O同样地起到改善玻璃的熔融性、将熔融玻璃的粘度调整为适当的范围的作用。当导入过多的K2O时，有可能发生折射率降低，熔融玻璃的侵蚀性增加。K2O的含量的上限优选为7％，更优选为6％，进一步优选为5％。K2O的含量的下限优选为0％。优选地，以质量％表示的K2O的含量比Na2O的含量少。
Li2O是起到改善玻璃熔融性的作用的成分。然而，与其他碱金属氧化物相比，Li2O容易侵蚀耐火材料。因此，Li2O的含量的范围优选为0～3％，更优选为0～2％，进一步优选为0～1％。Li2O的含量也可以为0％。
Cs2O与其他碱金属氧化物相比，容易增大比重。此外，Cs2O的原料成本高。因此，Cs2O含量的范围优选为0～5％，更优选为0～3％，进一步优选为0～1％。Cs2O的含量也可以为0％。
CaO具有改善玻璃的热稳定性和熔融性、调整阿贝数的作用。当CaO过量时，会发生玻璃的热稳定性降低、折射率降低。CaO的含量的上限优选为15％，更优选为13％，进一步优选为12％。此外，CaO的含量的下限优选为3％，更优选为5％，进一步优选为6％。
MgO、SrO与CaO、BaO同样地具有改善熔融性的作用，但是无论哪种成分的含量过量都会使玻璃的热稳定性降低。MgO含量的范围优选为0～10％，更优选为0～5％，进一步优选为0～3％。MgO的含量也可以为0％。SrO含量的范围优选为0～10％，更优选为0～5％，进一步优选为0～3％。SrO的含量也可以为0％。
从获得上述性质、特性的观点出发，SiO2、TiO2、Na2O、K2O、CaO和BaO的合计含量优选为96％以上，更优选为99％以上，进一步优选为99.5％以上。
在本实施方式的光学玻璃中，P2O5的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，P2O5的含量的下限优选为0％。P2O5的含量也可以为0％。为了获得折射率高、比重减小的光学玻璃，P2O5的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，B2O3的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，B2O3的含量的下限优选为0％。B2O3的含量也可以为0％。虽然B2O3具有改善玻璃的热稳定性的作用，但是当B2O3的含量过多时，折射率会降低。因此，B2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Al2O3的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％、1％、0.5％。Al2O3的含量的下限优选为0％。Al2O3的含量也可以为0％。Al2O3具有提高化学耐久性的作用，但是当Al2O3的含量过多时，玻璃的熔融性会变差。因此，Al2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，ZrO2的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％、1％、0.5％。ZrO2的含量的下限优选为0％。ZrO2的含量也可以为0％。ZrO2是赋予高折射率的成分。另一方面，当ZrO2的含量过多时，热稳定性降低，此外，比重会增加。因此，ZrO2的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Nb2O5的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。Nb2O5的含量的下限优选为0％。Nb2O5的含量也可以为0％。
Nb2O5是赋予高折射率的成分，具有改善玻璃稳定性的作用。另一方面，当Nb2O5的含量过多时，比重会增加，此外，热稳定性会降低。因此，Nb2O5的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，WO3的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。WO3的含量的下限优选为0％。WO3的含量也可以为0％。
WO3是赋予高折射率的成分。另一方面，当WO3的含量过多时，热稳定性会降低，比重会增加，此外，玻璃的着色会增加，透射率会降低。因此，WO3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Bi2O3的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，Bi2O3的含量的下限优选为0％。Bi2O3的含量也可以为0％。
通过含有适量的Bi2O3，具有改善玻璃热稳定性的作用。此外，Bi2O3是实现高折射率化的成分。另一方面，当Bi2O3的含量过多时，比重会增加。进而，玻璃的着色会增加。因此，Bi2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，ZnO的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，ZnO的含量的下限优选为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的玻璃成分。但是，当ZnO的含量过多时则比重会增大。因此，从改善玻璃的热稳定性、保持期望的光学特性的观点出发，ZnO的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Ta2O5的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，Ta2O5的含量的下限优选为0％。Ta2O5的含量也可以为0％。
Ta2O5是有助于高折射率化的成分。此外，Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分。另一方面，当Ta2O5的含量过多时，玻璃的热稳定性会降低，在熔融玻璃时，容易产生未熔化的玻璃原料的残余。此外，比重会增大。因此，Ta2O5的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，La2O3的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，La2O3的含量的下限优选为0％。La2O3的含量也可以为0％。
La2O3是有助于高折射率化的成分。另一方面，当La2O3的含量变多时，比重会增大，且玻璃的热稳定性会降低。因此，从抑制比重的增大和玻璃的热稳定性降低的观点出发，La2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Y2O3的含量的上限优选为10％，进一步地依次更优选为8％、5％、3％。此外，Y2O3的含量的下限优选为0％。Y2O3的含量也可以为0％。
Y2O3是有助于高折射率化的成分。另一方面，当Y2O3的含量过多时，玻璃的热稳定性降低，在制造过程中玻璃容易失透。因此，从抑制玻璃的热稳定性降低的观点出发，Y2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Sc2O3的含量优选为2％以下。此外，Sc2O3的含量的下限优选为0％。Sc2O3的含量也可以为0％。
在本实施方式的光学玻璃中，HfO2的含量优选为2％以下。此外，HfO2的含量的下限优选为0％。HfO2的含量也可以为0％。
Sc2O3、HfO2虽然具有提高玻璃的高色散性的作用，但是其为昂贵的成分。因此，Sc2O3、HfO2各自的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Lu2O3的含量优选为2％以下。此外，Lu2O3的含量的下限优选为0％。Lu2O3的含量也可以为0％。
Lu2O3虽然具有提高玻璃的高色散性的作用，但由于其分子量较大，所以是增大玻璃的比重的玻璃成分。因此，Lu2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，GeO2的含量优选为2％以下。此外，GeO2的含量的下限优选为0％。GeO2的含量也可以为0％。
GeO2虽然具有提高玻璃的高色散性的作用，但是在常用的玻璃成分中是非常昂贵的成分。因此，从降低玻璃的制造成本的观点出发，GeO2的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Gd2O3的含量的上限优选为3.0％，更优选为2.0％。此外，Gd2O3的含量的下限优选为0％。Gd2O3的含量也可以为0％。
Gd2O3是有助于高折射率化的成分。另一方面，当Gd2O3的含量过多时，玻璃的热稳定性降低。此外，当Gd2O3的含量过多时，玻璃的比重增大，所以不优选。因此，从保持玻璃的热稳定性良好、且抑制比重增大的观点出发，Gd2O3的含量优选在上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Yb2O3的含量优选为2％以下。此外，Yb2O3的含量的下限优选为0％。Yb2O3的含量也可以为0％。
Yb2O3是增大玻璃的比重的成分。此外，当Yb2O3的含量过多时，玻璃的热稳定性降低。从防止玻璃的热稳定性降低、抑制比重增大的观点出发，Yb2O3的含量优选在上述范围。
本实施方式的光学玻璃优选主要由上述玻璃成分构成，即由作为必须成分的SiO2、TiO2、Na2O，作为可选成分的BaO、K2O、Li2O、Cs2O、CaO、MgO、SrO、P2O5、B2O3、Al2O3、ZrO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、ZnO、Ta2O5、La2O3、Y2O3、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、Gd2O3和Yb2O3构成，上述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。
本实施方式的光学玻璃优选为基本上由上述玻璃成分构成，但在不损害本发明的作用效果的范围内也可以含有其他成分。此外，在本发明中，不排除含有不可避免的杂质。
(其他成分)
本实施方式的光学玻璃除上述成分之外，还能够含有少量的Sb2O3、CeO2等作为澄清剂。另外，在本说明书中，澄清剂的含量以外比例表示，不包括在以氧化物基准表示的所有玻璃成分的合计含量中。因此，将除澄清剂以外的所有玻璃成分的合计含量设为100质量％时，澄清剂的总量优选为1质量％以下，进一步优选为0.5质量％以下、0.1质量％以下。澄清剂的含量也可以为0％。
Pb、Cd、As、Th等是影响环境的成分。
因此，PbO、CdO、ThO2各自的含量都优选为0～0.1％，更优选为0～0.05％，进一步优选为0～0.01％，特别优选为实质上不包含PbO、CdO、ThO2。
As2O3的含量优选为0～0.1％，更优选为0～0.05％，进一步优选为0～0.01％，特别优选为实质上不包含As2O3。
进而，本实施方式的光学玻璃可以在可见光区域的宽范围内获得高透射率。为了发挥该特点，优选不包含着色性元素。作为着色性元素，能够例示Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er等。不论哪种元素，都优选小于100质量ppm，更优选为0～80质量ppm，进一步优选为0～50质量ppm以下，特别优选为实质上不包含这些元素。
此外，Ga、Te、Tb等是不需要导入的成分，也是昂贵的成分。因此，以质量％表示的Ga2O3、TeO2、TbO2各自的含量范围均优选为0～0.1％，更优选为0～0.05％，进一步优选为0～0.01％，更进一步优选为0～0.005％，再进一步优选为0～0.001％，特别优选为实质上不包含这些成分。
(玻璃特性)
[阿贝数νd、折射率nd]
在本实施方式的光学玻璃中，从与具有其他光学特性的玻璃所制成的透镜进行组合来校正色差的观点出发，阿贝数νd优选为26以上，更优选为26.5以上，进一步优选为27以上。阿贝数νd的上限优选为33，更优选为32.5，进一步优选为32。
由于能够具有同等的聚光能力并能够减小透镜的光学功能面的曲率绝对值(减缓透镜的光学功能面的曲线)，所以期望折射率nd高的光学玻璃。在本实施方式的光学玻璃中，折射率nd的下限优选为1.67，更优选为1.675，进一步优选为1.68。
另一方面，当折射率过高时，高折射率成分的相对比例变高，玻璃的比重增大。从抑制比重增大的观点出发，在本实施方式的光学玻璃中，折射率nd的上限优选为1.77，更优选为1.765，进一步优选为1.76。
[透射率]
本实施方式的光学玻璃可以是着色极少的光学玻璃。该光学玻璃适合用作照相机镜头等摄像用光学元件、投影仪等投影用光学元件的材料。
一般的光学玻璃的着色度通过λ80、λ70、λ5等来表示。在波长200～700的范围内测定厚度为10.0mm±0.1mm的玻璃试样的分光透射率，将外部透射率为80％的波长设为λ80，外部透射率为70％的波长设为λ70，外部透射率为5％的波长设为λ5。
本实施方式的光学玻璃的λ80优选为480nm以下，λ70优选为440nm以下，λ5优选为380nm以下。
[玻璃化转变温度Tg]
本实施方式的光学玻璃的玻璃化转变温度Tg优选为640℃以下。当玻璃化转变温度低时，能降低对玻璃进行再加热、软化并压制成型时的加热温度。其结果是，易于抑制玻璃和压制成型模具的熔合。此外，由于能够降低加热温度，所以能够降低玻璃的加热装置、压制成型模具等的热消耗。进而，由于还能够降低玻璃的退火温度，因此能够延长退火炉的寿命。玻璃化转变温度更优选为635℃以下，进一步优选为630℃以下。
[比重]
本实施方式的光学玻璃的比重优选为3.40以下。比重更优选为3.20以下，进一步优选为3.10以下，特别优选为3.00以下。
[用途]
本实施方式的光学玻璃的优选方式是光学透镜用光学玻璃或棱镜用光学玻璃。
[制造方法]
本实施方式的光学玻璃例如能够通过对玻璃原料进行调配、熔融、成型以得到需要的特性而获得。作为玻璃原料，能够使用例如氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等。作为玻璃的熔融法和成型法，能够使用已知的方法。
[压制成型用玻璃原材料及其制造方法、以及玻璃成型体的制造方法]
根据本发明的一个方式，能够提供由本实施方式的光学玻璃构成的压制成型用玻璃原材料、由本实施方式的光学玻璃构成的玻璃成型体、以及它们的制造方法。
压制成型用玻璃原材料的压制成型能够通过如下方法来进行：使用压制成型模具，对进行加热而处于软化状态的压制成型用玻璃原材料进行压制。加热、压制成型均能够在大气环境中进行。将氮化硼等粉末状离型剂均匀地涂布在压制成型用玻璃原材料的表面，并进行加热、压制成型，则能够可靠地防止玻璃与成型模具的熔合，并且能够沿着压制成型模具的成型面顺滑地拉伸玻璃。通过在压制成型后进行退火以降低玻璃内部的应变，从而能够获得均质的光学元件坯料。
作为压制成型用玻璃原材料的例子，可以举出精密压制成型用预成型体、用于压制成型光学元件坯料的玻璃原材料(压制成型用玻璃料滴)等，具有与目标压制成型品的质量相当的质量的玻璃块。
此外，压制成型用玻璃原材料也称为预成型体，除了包含直接供给至压制成型的那些之外，还包含通过切割、研磨、抛光等机械加工而供给至压制成型的那些。作为切割方法，包括：在玻璃板表面的想要切割的部分通过划线法形成槽，在形成了槽的面的背面对槽的部分施加局部压力以在槽的部分切割玻璃板的方法、或者用切割刀片切割玻璃板的方法。此外，作为研磨方法，可以举出使用了曲线生成器(curve generator)的球面加工、平滑加工等。作为抛光方法，可以举出使用了氧化铈、氧化锆等磨粒来抛光的方法。
[光学元件坯料及其制造方法]
根据本发明的一个方式，能够提供一种由本实施方式的光学玻璃构成的光学元件坯料。光学元件坯料是具有与要制造的光学元件的形状相似的形状的玻璃成型体。光学元件坯料能够通过成型为下述形状的方法等来制造，上述形状为要制造的光学元件的形状加上在加工时去除的加工余量的形状。例如，能够通过对压制成型用玻璃原材料进行加热、软化并压制成型的方法(再热压法)、用已知的方法将熔融玻璃块供给至压制成型模具来压制成型的方法(直接压制法)等来制作光学元件坯料。
[光学元件及其制造方法]
根据本发明的一个方式，能够提供一种由本实施方式的光学玻璃构成的光学元件。作为光学元件的种类，能够举出球面透镜、非球面透镜等透镜、棱镜、衍射光栅等。作为透镜的形状，可以举出双凸透镜、平凸透镜、双凹透镜、平凹透镜、凸弯月透镜、凹弯月透镜等各种形状。光学元件能够通过包括对本实施方式的光学玻璃构成的玻璃成型体进行加工的工序的方法来制造。作为加工，能够例示切割、切削、粗研磨、精研磨和抛光等。通过在进行这样的加工时使用上述玻璃，能够减少损坏并且能够稳定地提供高品质的光学元件。
[实施例]
以下，通过实施例，进一步对本发明进行详细地说明。但是，本发明不限于实施例所示的方式。
(实施例1)
为了形成表1(1)～(3)所示的玻璃组成，使用各自对应的氧化物等作为导入各成分的原料，称量原料并充分混合后，制成调配原料。
将该调配原料放入铂制的坩埚中进行了加热、熔融。熔融后，将熔融玻璃导入模具中，冷却至玻璃化转变温度左右后马上放入退火炉中，在玻璃化转变温度左右进行约1小时的退火处理，之后在炉内冷却至室温，由此获得具有表1(1)～(3)所示的组成的光学玻璃。
使用光学显微镜放大观察得到的光学玻璃时，未观察到结晶的析出、来自铂坩埚的铂颗粒等异物、气泡，也未观察到纹路。
通过以下所示的方法测定得到的光学玻璃的各个特性。结果如表2所示。
(i)折射率nd、ng、nF、nC和阿贝数νd
对于以-30℃/小时的降温速度进行降温而得到的玻璃，根据日本光学玻璃工业协会标准的折射率测定法，测定折射率nd、ng、nF、nC，基于公式(1)计算阿贝数νd。
vd＝(nd-l)/(nF-nC)…(I)
(ii)透射率(λ80、λ70、和λ5)
在波长为200～700nm的范围内测定厚度为10.0mm±0.1mm的样品的分光透射率。将外部透射率为80％的波长设为λ80，外部透射率为70％的波长设为λ70，外部透射率为5％的波长设为λ5。
(iii)玻璃化转变温度Tg
使用耐驰公司(NETZSCH)制造的差示扫描量热仪(DSC3300)，以10℃/分钟的升温速度进行了测定。
(iv)比重
根据阿基米德法进行了测定。
[表1(1)]
Figure BDA0003676746420000171
[表1(2)]
Figure BDA0003676746420000181
[表1(3)]
Figure BDA0003676746420000191
[表2]
Figure BDA0003676746420000201
(实施例2)
使用具有耐火材料制成的熔融槽、铂合金制成的澄清槽和作业槽(搅拌槽)的玻璃熔炉，将以可得到实施例1中制作的各光学玻璃的方式调配的批次原料投入到熔融槽中，熔融了玻璃。
批次原料在熔融槽内熔融成为熔融玻璃，通过连接熔融槽和澄清槽的管道、连接澄清槽和作业槽的管道，从熔融槽流入澄清槽，从澄清槽流入作业槽，在此过程中进行澄清、均质化，通过安装在作业槽底部的流出管道流入了成型用模具中。
在模具中成型玻璃，对成型的玻璃进行退火得到了光学玻璃。观察得到的光学玻璃，确认没有原料的未熔化残余、耐火材料的混入、结晶的析出。
像这样使用连续型玻璃熔炉生产实施例1中得到的各光学玻璃。此外，上述玻璃熔炉具有公知的结构。
(实施例3)
使用实施例2中制作的各光学玻璃，通过已知的方法制作透镜坯料，通过抛光等已知的方法对透镜坯料进行加工，制作了各种透镜。
制作的光学透镜是双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜、凹弯月透镜和凸弯月透镜等各种透镜。
由于玻璃的比重低，所以各透镜与具有相同的光学特性、尺寸的透镜相比重量小，适用于各种摄像设备，特别是由于可节约能源而适用于自动对焦型摄像设备。同样地，使用实施例2中制作的各种光学玻璃来制作棱镜。
应当理解的是，本次公开的实施方式在任何方面均为示例性，均不限制本发明。本发明的范围通过权利要求的范围而非上述说明来表示，且旨在包括与权利要求的范围具有均等含义以及范围内的所有变更。
例如，对于上述所示的玻璃组成，通过进行说明书中记载的成分调整能够制作本发明的一个方式的光学玻璃。
此外，当然也能够将说明书中作为例示或优选范围记载的事项中的两个以上进行任意地组合。

Claims (4)

1.一种光学玻璃，
以质量％表示，
SiO2的含量为20～51％，
TiO2的含量为20～40％，
Na2O的含量为5～28％，
BaO的含量小于2.0％，
Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的合计含量(R2O)为8～28％，
SiO2的含量与SiO2、B2O3及P2O5的合计含量(SiO2+B2O3+P2O5)的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.90以上，
SiO2的含量与R2O的质量比[SiO2/R2O]为1.5～3.2，
SiO2的含量和R2O的合计(SiO2+R2O)与TiO2和Nb2O5的合计含量(TiO2+Nb2O5)的质量比[(SiO2+R2O)/(TiO2+Nb2O5)]为2.6以下，
TiO2的含量与TiO2、Nb2O5及ZrO2的合计含量(TiO2+Nb2O5+ZrO2)的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+ZrO2)]为0.90以上，
CaO和BaO的合计含量(CaO+BaO)与MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量(R'O)的质量比[(CaO+BaO)/R'O]为0.90以上，
Na2O和K2O的合计含量与R2O的质量比[(Na2O+K2O)/R2O]为0.98以上，
BaO的含量与Na2O、K2O及CaO的合计含量的质量比[BaO/(Na2O+K2O+CaO)]为0.15以下，
BaO的含量与TiO2和Nb2O5的合计含量的质量比[BaO/(TiO2+Nb2O5)]为0.12以下。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，折射率nd为1.67～1.77，阿贝数νd为26～33。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，比重为3.40以下。
4.一种光学元件，其是由权利要求1～3中任一项所述的光学玻璃构成的。
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