CN117945646A - 玻璃、光学玻璃及光学元件 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明的课题在于提供一种再热压成形性良好、且适于二级的色差补正的玻璃、光学玻璃及光学元件。解决方法是一种硅酸盐玻璃,其阿贝数νd为20~35,含有P2O5及Nb2O5,且相对部分色散Pg,F满足式(1‑1):Pg,F≤‑0.00286×νd+0.68900···(1‑1)。
Description
本申请是申请日为2018年05月31日、申请号为201880035996.6、发明名称为“玻璃、光学玻璃及光学元件”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及玻璃、光学玻璃及光学元件。
光学系统的设计中,高折射率高分散性的光学玻璃补正色差,在使光学系统高机能化、紧凑化的方面具有高利用价值。
对于这样的玻璃,以下按照第1发明、第2发明、第3发明、第4发明的形式进行说明。
需要说明的是,在本发明及本说明书中,只要没有特别记载,玻璃组成以氧化物基准表示。此处,“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总含量为质量基准,“%”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发射光谱分析法(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。
另外,在本说明书中,只要没有特别记载,折射率是指氦在d射线(波长587.56nm)下的折射率nd。
阿贝数νd作为表示与分散相关的性质的值而被采用,以下式表示。此处,nF为蓝色氢在F射线(波长486.13nm)下的折射率,nC为红色氢在C射线(656.27nm)下的折射率。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
《第1发明》
[第1发明的背景技术]
作为光学系统中使用的光学玻璃的制造方法,可举出将玻璃再加热而进行成形的再热压制法。在该制法中,对于硅酸盐类的高折射率高分散性光学玻璃而言,在再加热时容易发生分相。如果发生分相,则再加热时的玻璃的流动性变差,有时难以成形为期望的形状。另外,该分相成为透镜等光学元件中的内部缺陷(例如对反射光的亮点、裂缝、条痕等)的原因。因此,在再热压制法中,要求可以抑制内部缺陷的产生而成形为期望的形状、即再热压成形性良好的硅酸盐类的高折射率高分散性光学玻璃。
另外,在光学系统的设计中,对于初级的色差补正,可将具有不同阿贝数的两种玻璃组合来进行。对于用于二级的色差补正的玻璃,除考虑阿贝数以外、考虑相对部分色散而加以选择。特别是在高折射率高分散性的光学玻璃中,相对部分色散小的光学玻璃适于二级的色差补正。
专利文献1-1~1-5中公开了硅酸盐类的高折射率高分散性光学玻璃。然而,从阿贝数及相对部分色散的观点考虑,对于任意玻璃,均要求对二级的色差补正进一步加以改善。
[第1发明的现有技术文献]
专利文献
专利文献1-1:日本特开2001-342035号公报
专利文献1-2:日本特开2012-206894号公报
专利文献1-3:日本特开2014-201476号公报
专利文献1-4:日本特开昭60-21828号公报
专利文献1-5:日本特开昭59-8637号公报
[第1发明内容]
[第1发明所要解决的问题]
第1发明鉴于这样的实际状况而完成,其目的在于提供再热压成形性良好、且适于二级的色差补正的玻璃、光学玻璃及光学元件。
[解决问题的方法]
第1发明的主旨如下所述。
[1]一种硅酸盐玻璃,其阿贝数νd为20~35,
含有P2O5及Nb2O5,
且相对部分色散Pg,F满足下述式(1-1):
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68900···(1-1)。
[2]一种硅酸盐玻璃,其阿贝数νd为20~35,
含有P2O5及Nb2O5,
且Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]大于0.6110。
[3]一种光学玻璃,其由上述[1]或[2]所述的玻璃形成。
[4]一种光学元件,其由上述[3]所述的光学玻璃形成。
[第1发明的效果]
根据第1发明,可提供再热压成形性良好、且适于二级的色差补正的玻璃、光学玻璃及光学元件。
[第1发明的具体实施方式]
以下,对第1发明的实施方式的玻璃详细地进行说明。首先,作为第1-1实施方式,从相对部分色散Pg,F的观点对玻璃进行说明,接下来,作为第1-2实施方式,从玻璃成分的质量比的观点对玻璃进行说明。进而,作为其它实施方式,对实施方式A、实施方式B及实施方式C进行说明。
第1-1实施方式
第1-1实施方式的玻璃是一种硅酸盐玻璃,其阿贝数νd为20~35,
含有P2O5及Nb2O5,
且相对部分色散Pg,F满足下述式(1-1),
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68900···(1-1)。
第1-1实施方式的玻璃是主要含有SiO2作为玻璃的网络形成成分的硅酸盐玻璃。SiO2的含量优选大于0%,其下限以1%、5%、10%、15%、20%、25%的顺序更优选。另外,SiO2的含量的上限优选为60%,进一步以50%、40%、39%、38%、37%、36%、35%的顺序更优选。
SiO2作为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、使熔融玻璃容易成形的作用。另一方面,SiO2的含量多时,存在导致玻璃的耐失透性降低的倾向,使Pg,F增加。因此,优选将SiO2的含量设为上述范围。
第1-1实施方式的玻璃含有P2O5。P2O5的含量的下限优选为0.1%,进一步以0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%、1.9%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的上限优选为10%,进一步以7%、5%、3%的顺序更优选。
通过使P2O5的含量的下限满足上述范围,可提高再热压成形性。另外,通过使P2O5的含量的上限满足上述范围,可抑制相对部分色散Pg,F的增加,保持玻璃的热稳定性,可提高再热压成形性。
第1-1实施方式的玻璃含有Nb2O5。Nb2O5的含量的下限可以为1%,进一步也可以为10%、20%、24%、25%、30%、35%、40%、或43%。另外,Nb2O5的含量的上限优选为80%,进一步以60%、55%、50%、45%的顺序更优选。
通过使Nb2O5的含量的下限满足上述范围,可得到相对部分色散Pg,F得到了降低的高折射率高分散性的玻璃。另外,Nb2O5也是改善玻璃的热稳定性及化学耐久性的玻璃成分。因此,通过使Nb2O5的含量的上限满足上述范围,可良好地保持玻璃的热稳定性及化学耐久性,提高再热压成形性。
在第1-1实施方式的玻璃中,阿贝数νd为20~35。阿贝数νd可以为22~33,也可以为23~31,也可以为23~27,也可以为23~26。
通过使阿贝数νd在上述范围,可得到高分散性的玻璃。
阿贝数νd可通过调整作为有助于高分散化的玻璃成分的Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的含量来控制。
在第1-1实施方式的玻璃中,相对部分色散Pg,F满足下述式(1-2)。相对部分色散Pg,F优选满足下述式(1-3)、更优选满足下述式(1-4)、进一步优选满足下述式(1-5)。通过使相对部分色散Pg,F满足下式,可提供适于二级的色差补正的光学玻璃。
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68900···(1-2)
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68800···(1-3)
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68600···(1-4)
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68400···(1-5)
相对部分色散Pg,F可使用g射线、F射线、C射线下的各折射率ng、nF、nC,如下式(1-6)所示地表示。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)···(1-6)
相对部分色散Pg,F通过调整后述的质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(SiO2+P2O5+B2O3)]、质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[P2O5/(SiO2+P2O5+B2O3)]、质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]来控制.
(玻璃成分)
以下详细叙述第1发明的第1-1实施方式中的上述以外的玻璃成分的含量及比率。
在第1-1实施方式的玻璃中,B2O3的含量优选为20%以下,进一步以10%以下、5%以下、3%以下、1%以下的顺序更优选。B2O3的含量也可以为0%。
B2O3为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,存在玻璃熔融时玻璃成分的挥发量增加的隐患。另外,存在妨碍高分散化、导致耐失透性降低的倾向。因此,B2O3的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,Al2O3的含量优选为20%以下,进一步以10%以下、5%以下、3%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,可作为网络形成成分加以考虑。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的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,SiO2及P2O5的总含量[SiO2+P2O5]的下限优选为5%,进一步以10%、15%、17%、19%、21%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+P2O5]的上限优选为50%,进一步以40%、37%、35%、33%、31%、29%、27%的顺序更优选。
通过使SiO2及P2O5的总含量[SiO2+P2O5]的下限满足上述条件,可提高再热压成形性。另外,通过使总含量[SiO2+P2O5]的上限满足上述条件,可抑制相对部分色散Pg,F上升,而且可保持玻璃的热稳定性。
在第1-1实施方式的玻璃中,SiO2、P2O5及B2O3的总含量[SiO2+P2O5+B2O3]的下限优选为5%,进一步以10%、15%、17%、19%、21%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+P2O5+B2O3]的上限优选为50%,进一步以40%、37%、35%、33%、31%、29%、27%的顺序更优选。
SiO2、P2O5及B2O3是玻璃的网络形成成分,主要改善玻璃的热稳定性及耐失透性。具有提高熔融玻璃的粘度、使熔融玻璃容易成形的作用。因此,SiO2、P2O5及B2O3的总含量优选为上述范围。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,P2O5的含量相对于SiO2及P2O5的总含量的质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]的下限优选为0.001,进一步以0.005、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050、0.060、0.070的顺序更优选。另外,质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]的上限优选为0.910,进一步以0.700、0.500、0.300、0.200、0.150、0.100的顺序更优选。
P2O5的含量相对于SiO2及P2O5的总含量的质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]过低时,再热压成形性变差,过高时,相对部分色散Pg,F上升。因此,质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]优选为上述范围。
此外,在第1-1实施方式的玻璃中,P2O5的含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[P2O5/(SiO2+P2O5+B2O3)]的下限优选为0.001,进一步以0.005、0.010、0.020、0.030.0.040、0.050、0.060、0.070的顺序更优选。另外,质量比[P2O5/(SiO2+P2O5+B2O3)]的上限优选为0.910,进一步以0.700、0.500、0.300、0.200、0.150、0.100的顺序更优选。
而且,在第1-1实施方式的玻璃中,SiO2的含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[SiO2/(SiO2+P2O5+B2O3)]的下限优选为0.100,进一步以0.300、0.500、0.600、0.700、0.800的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/(SiO2+P2O5+B2O3)]的上限优选为1.000,进一步以0.999、0.990、0.980、0.970、0.960、0.950、0.940、0.930的顺序更优选。
在第1-1实施方式的玻璃中,ZrO2的含量的下限优选为0%,更优选大于0%,进一步以1%、2%、3%、4%、5%、6%的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的上限优选为15%,进一步以13%、11%、10%、9%、8%的顺序更优选。
通过使ZrO2的含量的下限满足上述范围,可得到高折射率高分散性的玻璃。另外,通过使ZrO2的含量的上限满足上述范围,除了可降低相对部分色散Pg,F、抑制作为光学元件的缺陷的产生以外,还可以保持玻璃的熔融性及热稳定性。
在第1-1实施方式的玻璃中,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。另外,TiO2的含量的上限优选为20%,进一步以15%、13%、11%、9%、7%、6%、5%的顺序更优选。
TiO2是有助于高分散化的成分,改善玻璃稳定性,而且使再热压成形性提高。另一方面,过量导入TiO2时,相对部分色散Pg,F上升。因此,TiO2的含量优选为上述范围。需要说明的是,TiO2与Nb2O5可以相互置换,如果置换为Nb2O5,则可降低相对部分色散Pg,F。
在第1-1实施方式的玻璃中,Nb2O5及TiO2的总含量[Nb2O5+TiO2]的下限可以为10%,进一步可以为20%、25%、30%、35%、40%、或45%。另外,总含量[Nb2O5+TiO2]的上限优选为80%,进一步以70%、65%、60%、55%的顺序更优选。
Nb2O5及TiO2是有助于高折射率高分散化的成分。因此,为了得到具有期望的阿贝数νd的玻璃,优选Nb2O5及TiO2的总含量为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,P2O5的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[P2O5/Nb2O5]的下限优选为0.001,进一步以0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035、0.040的顺序更优选。另外,质量比[P2O5/Nb2O5]的上限优选为0.125,进一步以0.120、0.100、0.090、0.080、0.070、0.060、0.050的顺序更优选。
Nb2O5是有助于高分散化的成分,但容易导致再热压成形性变差。另一方面,P2O5可提高再热压成形性。因此,从再热压成形性的观点考虑,优选质量比[P2O5/Nb2O5]为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,P2O5的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]的下限优选为0.001,进一步以0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035的顺序更优选。另外,质量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为0.125,进一步以0.120、0.100、0.090、0.080、0.070、0.060、0.050的顺序更优选。
Nb2O5及TiO2是有助于高分散化的成分,但容易导致再热压成形性变差。另一方面,P2O5可提高再热压成形性。因此,从再热压成形性的观点考虑,质量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,WO3的含量的下限优选为0%,进一步也可以设为1%,也可以设为3%,也可以设为5%。另外,WO3的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、5%的顺序更优选。
WO3是提高玻璃稳定性及再热压成形性的成分。另一方面,WO3使相对部分色散Pg,F上升,使比重增加。另外,容易成为玻璃着色的原因,使透射率恶化。因此,WO3的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式中,Bi2O3的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。
Bi2O3具有可通过适量含有而改善玻璃的热稳定性的作用。另一方面,如果提高Bi2O3的含量,则相对部分色散Pg,F上升、比重也增加。此外,玻璃的着色增大。因此,Bi2O3的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]的上限可以设为80%,进一步也可以设为70%、60%、或55%。另外,总含量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]的下限可以设为10%,进一步也可以设为20%、25%、30%、35%、40%、或45%。
TiO2、WO3及Bi2O3是与Nb2O5一起有助于高折射率化、高分散化的成分。因此,总含量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]优选为上述范围。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,从得到期望的相对部分色散Pg,F的观点考虑,Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为1.000,但也可以设为0.990、0.970、0.950、0.930、或0.910。质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.100,进一步以0.200、0.300、0.400、0.500、0.600、0.6110、0.700、0.800、0.855的顺序更优选。
此外,在第1-1实施方式的玻璃中,ZrO2的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为1.000,进一步以0.800、0.600、0.400、0.300、0.250、0.200的顺序更优选。另外,质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0,进一步以0.001、0.005、0.007、0.010的顺序更优选。
而且,在第1-1实施方式的玻璃中,SiO2、P2O5及B2O3的总含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限可以设为5.000,进一步也可以设为3.000、2.000、1.500、1.000、或0.900。另外,质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限可以设为0.013,进一步也可以设为0.100、0.200、0.300、0.350、或0.400。
通过将质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]设为上述范围,可控制阿贝数νd及相对部分色散Pg,F。
在第1-1实施方式的玻璃中,Li2O的含量的上限可以设为10%,进一步也可以设为9%、7%、5%、或3%。Li2O的含量的下限可以设为0%,进一步也可以设为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%、或4.0%。
在第1-1实施方式的玻璃中,Na2O的含量的上限可以设为30%,进一步也可以设为20%、15%、10%、8%、6%、5%、或4%。Na2O的含量的下限可以设为0%,进一步也可以设为0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、7.0%、9.0%、11.0%、或12.0%。
在第1-1实施方式的玻璃中,K2O的含量的上限可以设为30%,进一步也可以设为25%、20%、17%、15%、13%、11%、9%、7%、5%、3%、或1%。K2O的含量的下限可以设为0%,进一步也可以设为0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%、5.0%、7.0%、9.0%、11.0%、或13.0%。
Li2O、Na2O及K2O均具有降低液相温度、改善玻璃的热稳定性的作用,但它们的含量变多时,化学耐久性、耐候性降低。因此,Li2O、Na2O及K2O的各含量分别优选为上述范围。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,Li2O的含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限可以设为1.000,进一步也可以设为0.700、0.500、0.300、0.200、0.100、或0.000。另外,质量比[Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限可以设为0.000,进一步也可以设为0.100、0.200、0.300、0.500、或0.700。
此外,在第1-1实施方式的玻璃中,Na2O的含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限可以设为1.000,进一步也可以设为0.970、0.960、0.950、0.900、0.850、0.800、0.750、0.700、0.500、0.300、0.200、0.100、或0.000。另外,质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限可以设为0.000,进一步也可以设为0.100、0.200、0.300、0.330、0.340、0.350、0.360、0.370、0.450、0.460、0.470、0.480、0.490、0.500、或0.700。
而且,在第1-1实施方式的玻璃中,K2O的含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[K2O/(Li2O+Na2O+K2O)]上限可以设为1.000,进一步也可以设为0.700、0.500、0.300、0.200、0.100、或0.000。质量比[K2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限可以设为0.000,进一步也可以设为0.100、0.200、0.300、0.500、或0.700。
在第1-1实施方式的玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%的顺序更优选。Cs2O的含量的下限优选为0%。
Cs2O具有改善玻璃的热稳定性的作用,但它们的含量变多时,化学耐久性、耐候性降低。因此,Cs2O的各含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,碱金属氧化物的总含量的下限优选为1%,进一步以3%、5%、7%、9%、11%、13%、15%的顺序更优选。另外,碱金属氧化物的总含量的上限优选为40%,进一步以35%、30%、25%、20%的顺序更优选。
碱金属氧化物优选为选自Li2O、Na2O、K2O及Cs2O中的1种以上氧化物。另外,碱金属分别可以置换。
通过使碱金属氧化物的总含量的下限满足上述范围,可改善玻璃的熔融性及热稳定性,降低液相温度。另外,通过使碱金属氧化物的总含量的上限满足上述范围,可抑制作为光学元件的缺陷的产生。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的总含量[Li2O+Na2O+K2O]的下限优选为1%,更优选大于1.1%,进一步以3%、5%、7%、9%、10%、11%、13%、15%的顺序更优选。另外,总含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为40%,进一步以35%、30%、25%、22.0%、21.7%、21.4%、21.1%、20%的顺序更优选。
进一步,在第1-1实施方式的玻璃中,P2O5的含量相对于Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为1.000,进一步以0.500、0.300、0.100的顺序更优选。另外,质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.001,进一步以0.003、0.005、0.007、0.009、0.011、0.013、0.015、0.017、0.019、0.021的顺序更优选。
通过适当导入Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3作为玻璃成分,可得到期望的阿贝数νd及相对部分色散Pg,F。然而,如果将这些成分导入硅酸盐玻璃,则存在再热压成形性变差的隐患。另一方面,P2O5是提高再热压成形性的成分。因此,质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]过高时,存在玻璃的稳定性变差、相对部分色散Pg,F上升的隐患,另外,过低时,存在再热压成形性变差的隐患。因此,优选使质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]在上述范围。
而且,在第1-1实施方式的玻璃中,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的总含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(SiO2+P2O5+B2O3)]的上限优选为5.000,进一步以3.000、2.000、1.500、1.300、1.100、1.000、0.900的顺序更优选。另外,质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(SiO2+P2O5+B2O3)]的下限优选为0.020,进一步以0.100、0.200、0.300、0.400、0.500的顺序更优选。
质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(SiO2+P2O5+B2O3)]过低时,存在熔解性变差、相对部分色散Pg,F上升的隐患,另外,过高时,存在玻璃稳定性降低、再热压成形性变差的隐患。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的总含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为4.000,进一步以3.000、2.000、1.000、0.900、0.700、0.500的顺序更优选。另外,质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.015,进一步以0.050、0.100、0.150、0.200、0.250的顺序更优选。
质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]过低时,存在相对部分色散Pg,F上升、透射率劣化的隐患,过高时,存在玻璃稳定性降低、再热压成形性变差的隐患。
在第1-1实施方式的玻璃中,MgO的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,MgO的含量的下限优选为0%。
在第1-1实施方式的玻璃中,CaO的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,CaO的含量的下限优选为0%。
在第1-1实施方式的玻璃中,SrO的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。
在第1-1实施方式的玻璃中,BaO的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,BaO的含量的下限优选为0%。
MgO、CaO、SrO、BaO均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,这些玻璃成分的含量变多时,比重增加,高分散性受损,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1-1实施方式的玻璃中,ZnO的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,ZnO的含量的下限优选为0%。
ZnO是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分。然而,ZnO的含量过多时,比重上升。因此,从改善玻璃的热稳定性、保持期望的光学特性的观点考虑,ZnO的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,MgO及CaO的总含量[MgO+CaO]的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,总含量[MgO+CaO]的下限优选为0%。总含量[MgO+CaO]也可以为0%。从不妨碍高分散化、保持热稳定性的观点考虑,总含量[MgO+CaO]优选为上述范围。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量[MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO]的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,总含量[MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO]的下限优选为0%。总含量[MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO]也可以为0%。从抑制比重的增加、而且不妨碍高分散化、保持热稳定性的观点考虑,总含量[MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO]优选为上述范围。
此外,在第1-1实施方式的玻璃中,MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]的上限优选为20.000,进一步以10.000、5.000、3.000、1.000、0.500的顺序更优选。另外,质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]的下限优选为0.000。质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]的下限也可以为0.000。
在第1-1实施方式的玻璃中,La2O3的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,La2O3的含量的下限优选为0%。
La2O3的含量变多时,比重增加,而且玻璃的热稳定性降低。因此,从抑制比重的增加及玻璃的热稳定性的降低的观点考虑,La2O3的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。
Y2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低,在制造中玻璃变得容易失透。因此,从抑制玻璃的热稳定性的降低的观点考虑,Y2O3的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,Ta2O5的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%的顺序更优选。另外,Ta2O5的含量的下限优选为0%。
Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分,是在Nb2O5、TiO2、WO3、Bi2O3成分中,使得Pg,F降低的成分。另一方面,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低,将玻璃熔融时,容易发生玻璃原料的熔融残留。而且,比重上升。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。
另外,在第1-1实施方式的玻璃中,Ta2O5的含量相对于Ta2O5、Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Ta2O5/(Ta2O5+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为0.900,进一步以0.700、0.500、0.300、0.100、0.050、0.010的顺序更优选。下限为0.000。
质量比[Ta2O5/(Ta2O5+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]过高时,存在比重增加、以及成本提高的隐患。
在第1-1实施方式的玻璃中,Sc2O3的含量优选为2%以下。另外,Sc2O3的含量的下限优选为0%。
在第1-1实施方式的玻璃中,HfO2的含量优选为2%以下。另外,HfO2的含量的下限优选为0%。
Sc2O3、HfO2具有提高玻璃的高分散性的作用,但为高价的成分。因此,Sc2O3、HfO2的各含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,Lu2O3的含量优选为2%以下。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高玻璃的高分散性的作用,但由于分子量大,因此也是使玻璃的比重增加的玻璃成分。因此,Lu2O3的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,GeO2的含量优选为2%以下。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高玻璃的高分散性的作用,但在通常使用的玻璃成分中,是非常昂贵的成分。因此,从降低玻璃的制造成本的观点考虑,GeO2的含量优选为上述范围。
在第1-1实施方式的玻璃中,Gd2O3的含量优选为2%以下。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低。另外,Gd2O3的含量变得过多时,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、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1-1实施方式的玻璃中,Yb2O3的含量优选为2%以下。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,使得玻璃的比重增大。玻璃的比重增大时,光学元件的质量增大。例如在将质量大的镜头组装于自动对焦式的摄像镜头,自动对焦时镜头的驱动所需的电力增大,电池的消耗变得剧烈。因此,优选减少Yb2O3的含量,以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。
第1-1实施方式的玻璃优选主要由上述的玻璃成分、即SiO2、P2O5、B2O3、Al2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、ZrO2、Ta2O5、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3构成,上述的玻璃成分的总含量优选多于95%,更优选多于98%,进一步优选多于99%,更进一步优选多于99.5%。
需要说明的是,第1-1实施方式的玻璃优选基本上由上述玻璃成分构成,但在不妨碍第1发明的作用效果的范围内,也可以含有其它成分。另外,在第1发明中,不排除不可避免的杂质的含有。
(玻璃特性)
<折射率nd>
在第1-1实施方式的玻璃的一例中,折射率nd的下限可以设为1.55,进一步也可以设为1.60、1.65、1.70、1.75、或1.80。另外,折射率nd的上限可以设为1.95,进一步也可以设为1.90、1.85、1.80、或1.75。折射率可通过调整作为有助于高折射率化的玻璃成分的Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的含量来控制。
<玻璃的比重>
第1-1实施方式的玻璃为高折射率高分散性玻璃,但比重不大。通常,如果可减少玻璃的比重,则可减少镜头的重量。其结果,可减少搭载镜头的相机镜头的自动对焦驱动的消耗电力。另一方面,如果过度减少比重,则会导致热稳定性降低。
因此,在第1-1实施方式的玻璃的一例中,比重的优选范围为4.5以下,进一步以4.3以下、4.1以下、4.0以下、3.9以下、3.8以下、3.7以下、3.6以下的顺序更优选。比重可通过调整质量比[P2O5/(SiO2+P2O5+B2O3)]、质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]、质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[Ta2O5/(Ta2O5+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]来控制。
<玻璃化转变温度Tg>
在第1-1实施方式的玻璃的一例中,玻璃化转变温度Tg的上限优选为700℃,进一步以670℃、650℃、630℃、610℃、590℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为450℃,进一步以500℃、510℃、530℃、550℃的顺序更优选。玻璃化转变温度Tg可通过调整质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]、质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]来控制。
通过使玻璃化转变温度Tg的上限满足上述条件,可以抑制玻璃的再热压时成型温度及退火温度的上升,可以减轻热对再热压成形用设备及退火设备的损害。
通过使玻璃化转变温度Tg的下限满足上述条件,容易保持期望的阿贝数、折射率,同时良好地保持再热压成形性及玻璃的热稳定性。
<透射率>
第1-1实施方式的光学玻璃是着色非常少的光学玻璃。该光学玻璃适于用作相机镜头等摄像用的光学元件、投影仪等投射用的光学元件的材料。
光学玻璃的着色度一般通过λ70、λ5等表示。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,将外部透射率达到70%的波长设为λ70,将外部透射率达到5%的波长设为λ5。
在第1-1实施方式的玻璃的一例中,λ70优选为500nm以下,更优选为470nm以下,450nm以下,430nm以下,410nm以下,405nm以下。另外,λ5优选为390nm以下,更优选为380nm以下,370nm以下,360nm以下。λ70、λ5可以通过调整质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[(SiO2+P2O5+B2O3)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[Ta2O5/(Ta2O5+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]、质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]来控制。
<加工性>
第1-1实施方式的玻璃通过含有P2O5,从而可提高再热压成形性(加工性)。再热压时,玻璃被加热,玻璃的软化状态(粘度)得到控制。第1-1实施方式的玻璃即使在宽广的温度范围内进行再热压的情况下,也不易发生内部缺陷、失透,因此容易调整玻璃的软化状态(粘度),加工性优异。
再热压时的加热温度例如通常为玻璃发生软化、变形的温度。具体而言,作为加热温度,在低的情况下,设想为比玻璃化转变温度Tg高50℃左右的温度,在高的情况下,设想为比玻璃化转变温度Tg高200~300℃左右的温度。
再热压时的加热温度低时,即,以比玻璃化转变温度Tg高50℃左右的温度加热时,玻璃内部不易发生分相,即使是不含P2O5的玻璃,也可以抑制内部缺陷、失透的发生。
然而,再热压时的加热温度低时,压制成形时需要施加高的压力。其结果,在对经压制后的玻璃成形品(例如镜头、透镜毛坯)进行冷却的过程中,玻璃上产生裂纹、或玻璃发生开裂的可能性变高。因此,再热压时的加热温度低时,生产的成品率容易降低,并且,可压制成形的玻璃成形品的形状容易受到限制。
另一方面,再热压时的加热温度高时,即,以比玻璃化转变温度Tg高200~300℃左右的温度进行加热时,在不含P2O5的玻璃中,容易在玻璃内部发生分相,容易发生内部缺陷、失透。
然而,再热压时的加热温度高时,压制成形时不需要施加高的压力,玻璃成形品不易产生裂纹等。因此,可抑制成品率的降低,玻璃成形品的形状不易受到限制。
第1-1实施方式的玻璃通过含有P2O5,从而即使在假定的任意加热温度下进行再热压时,也不易发生内部缺陷。特别是即使在高温下进行再热压的情况下,也会因不易发生内部缺陷、失透而不易产生成品率的降低、形状的限制这样的问题。
在第1-1实施方式的玻璃的一例中,在玻璃发生软化、变形的温度下进行加热处理时产生的内部缺陷数的上限优选为1000个/g,进一步以900个/g、700个/g、500个/g、300个/g、100个/g、70个/g、50个/g、40个/g、35个/g、30个/g、25个/g、20个/g、15个/g、13个/g、10个/g、9个/g、7个/g、5个/g、3个/g、2个/g、1个/g、0个/g的顺序更优选。根据玻璃的用途,允许的内部缺陷数的上限不同。需要说明的是,内部缺陷设为1~300μm范围的大小。
另外,第1-1实施方式的玻璃与不含P2O5的玻璃相比,在玻璃发生软化、变形的温度下进行加热处理时产生的内部缺陷数少。将第1-1实施方式的玻璃(含有P2O5)的内部缺陷数设为Ip[个/g]、将除P2O5以外的玻璃成分组成相同且不含P2O5的玻璃的内部缺陷数设为I[个/g]时,ΔI[个/g]=I-Ip优选为1.0以上,进一步以2以上、5以上、7以上、10以上、20以上、50以上、100以上、1000以上、10000以上、100000以上的顺序更优选。需要说明的是,内部缺陷设为1~300μm的范围的大小。
(光学玻璃的制造)
第1发明的实施方式的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快速冷却、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,将熔融玻璃成形,进行缓慢冷却,得到光学玻璃。熔融玻璃的成形、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。
作为第1发明的实施方式的光学玻璃,可以直接使用第1发明的实施方式的玻璃。
(光学元件等的制造)
使用第1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,在上述光学玻璃的制造中,将熔融玻璃注入铸模而成形为板状,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,制作适于压制成形的大小、形状的碎片。将碎片加热、软化,通过公知的方法进行压制成形(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。
根据第1发明的一个实施方式,可提供由上述光学玻璃形成的光学元件。作为光学元件的种类,可例示出球面透镜、非球面透镜等透镜、棱镜、衍射光栅等。作为透镜的形状,可例示出双凸透镜、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。光学元件可通过包括对由上述光学玻璃形成的玻璃成形体进行加工的工序的方法而制造。作为加工,可例示出切割、切削、粗磨削、精磨削、研磨等。进行这样的加工时,通过使用上述玻璃,可减轻破损,可稳定地提供高品质的光学元件。
第1-2实施方式
以下,作为第1-2实施方式,基于玻璃成分的质量比对第1发明的玻璃进行说明。需要说明的是,第1-2实施方式中的各玻璃成分的作用、效果与第1-1实施方式中的各玻璃成分的作用、效果同样。因此,对于与第1-1实施方式相关的说明重复的事项,适当省略。
第1-2实施方式的玻璃是一种硅酸盐玻璃,其阿贝数νd为20~35,
含有P2O5及Nb2O5,
且Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]大于0.6110。
第1-2实施方式的玻璃是主要含有SiO2作为玻璃的网络形成成分的硅酸盐玻璃。SiO2的含量优选大于0%,其下限以1%、5%、10%、15、20%的顺序更优选。另外,SiO2的含量的上限优选为60%,进一步以50%、40%、39%、38%、37%、36%、35%的顺序更优选。
SiO2作为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、使熔融玻璃容易成形的作用。另一方面,SiO2的含量多时,存在玻璃的耐失透性降低的倾向,使Pg,F增加。因此,优选将SiO2的含量设为上述范围。
第1-2实施方式的玻璃含有P2O5。P2O5的含量的下限优选为0.1%,进一步以0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%、1.9%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的上限优选为10%,进一步以7%、5%、3%的顺序更优选。
通过使P2O5的含量的下限满足上述范围,可提高再热压成形性。另外,通过使P2O5的含量的上限满足上述范围,可保持玻璃的热稳定性,可提高再热压成形性。
第1-2实施方式的玻璃含有Nb2O5。Nb2O5的含量的下限可以为1%,进一步可以为10%、20%、24%、25%、30%、35%、40%、或43%。另外,Nb2O5的含量的上限优选为80%,进一步以60%、55%、50%、45%的顺序更优选。
Nb2O5是有助于高分散化的成分。因此,通过使Nb2O5的含量的下限满足上述范围,可得到高折射率高分散性的玻璃。另外,Nb2O5也是改善玻璃的热稳定性及化学耐久性的玻璃成分。因此,通过使Nb2O5的含量的上限满足上述范围,可以良好地保持玻璃的热稳定性及化学耐久性,抑制作为光学元件的缺陷的产生。
在第1-2实施方式的玻璃中,阿贝数νd为20~35。阿贝数νd可以为22~33,也可以为23~31,也可以为23~27,也可以为23~26。
通过将阿贝数νd设为上述范围,可得到高分散性的玻璃。
阿贝数νd可通过调整作为有助于高分散化的玻璃成分的Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的含量来控制。
第1-2实施方式的玻璃中,Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]大于0.6110。质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.700,进一步以0.750、0.800、0.850的顺序更优选。另外,质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的含量的上限优选为1.000,进一步以0.990、0.970、0.950、0.930、0.910的顺序更优选。
通过将质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]设为上述范围,可提供适于二级的色差补正的光学玻璃。
第1-2实施方式中的玻璃成分可设为与第1-1实施方式同样。另外,对于第1-2实施方式中的玻璃特性、光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第1-1实施方式同样。
(其它实施方式)
以下,作为第1发明的其它实施方式的玻璃,对实施方式A、实施方式B及实施方式C进行说明。
以下所示的实施方式A、实施方式B及实施方式C的玻璃也具有与第1-1、第1-2实施方式的玻璃的特性不同的优选特性。
因此,在实施方式A、实施方式B、实施方式C的玻璃的特性与第1-1、第1-2实施方式的玻璃的特性不同的情况下,实施方式A、实施方式B、实施方式C的玻璃的特性的优选范围适用以下说明的范围。
实施方式A
实施方式A的玻璃的特征在于,
阿贝数νd为26.0以上,
B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比[B2O3/SiO2]为0.800以下,
SiO2及B2O3的总含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]为0.950以下,
MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.480以下,
TiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[TiO2/Nb2O5]为0.340以下,
Li2O、Na2O及K2O的总含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]为0.700以下,
SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2及Nb2O5的总含量为96.0%以上,
PbO、CdO及As2O3的含量分别为0.01%以下。
实施方式A的玻璃是阿贝数νd为26.0以上、比重比较小、相对于阿贝数νd的相对部分色散Pg,F小的玻璃。
在实施方式A的玻璃中,B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比[B2O3/SiO2]的上限可以设为0.800,进一步也可以设为0.700、0.600、0.550、0.500、0.450、0.350、0.300、0.250、0.200的顺序更优选。质量比[B2O3/SiO2]也可以为0。
通过将质量比[B2O3/SiO2]设为上述范围,可抑制比重的增大及玻璃的着色。
在实施方式A的玻璃中,SiO2及B2O3的总含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]的上限可以设为0.950,进一步以0.930、0.920、0.910、0.900、0.890、0.880、0.870、0.860、0.850、0.840、0.830、0.820、0.810、0.800、0.790、0.780的顺序更优选。另外,质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]的下限优选为0.300,进一步以0.350、0.400、0.450、0.500、0.550、0.600、0.630、0.650、0.670、0.680、0.690的顺序更优选。
通过将质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]设为上述范围,可得到期望的光学常数。而且,可以抑制玻璃的网络形成作用的降低,抑制玻璃的再加热时的稳定性的降低。
在实施方式A的玻璃中,MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限可以设为0.480,进一步以0.400、0.350、0.300、0.250、0.200、0.150、0.100的顺序更优选。质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]也可以为0。
通过将质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以抑制比重的增大及热稳定性的降低。而且,可以抑制折射率nd的降低。
在实施方式A的玻璃中,TiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[TiO2/Nb2O5]的上限可以设为0.340,进一步以0.300、0.280、0.260、0.240、0.220、0.200、0.180的顺序更优选。质量比[TiO2/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.001、0.002、0.003、0.004、0.005的顺序更优选。
通过将质量比[TiO2/Nb2O5]设为上述范围,可以抑制相对部分色散Pg,F的增大。而且,可以抑制玻璃的网络形成作用的降低,抑制玻璃再加热时的稳定性的降低、以及比重的增大。
在实施方式A的玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的总含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]的上限可以设为0.700,进一步以0.650、0.600、0.570、0.550、0.530、0.510、0.500、0.490、0.480、0.470、0.460、0.450的顺序更优选。质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0.100,进一步以0.150、0.200、0.250、0.270、0.290、0.300、0.310、0.320、0.330、0.340的顺序更优选。
通过将质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]设为上述范围,可得到期望的光学常数。另外,可抑制玻璃的熔解性的降低。
在实施方式A的玻璃中,SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2及Nb2O5的总含量的下限可以设为96.0%,进一步以96.5%、97.0%、97.5%、98.0%、98.2%、98.4%、98.6%、98.8%、99.0%的顺序更优选。该总含量也可以为100%。
通过将该总含量设为上述范围,可得到期望的光学常数。另外,可抑制玻璃的网络形成作用的降低,抑制玻璃在再加热时的稳定性的降低、以及比重的增大。此外,可以抑制相对部分色散的增大。
在实施方式A的玻璃中,PbO、CdO及As2O3的含量的上限分别可以设为0.01%,进一步以0.005%、0.003%、0.002%、0.001%的顺序更优选。优选PbO、CdO及As2O3的含量少的情况,也可以为0%。这些成分是可能会造成环境负担的成分,优选实质上不含有。
关于实施方式A中的上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第1-1实施方式同样。
(实施方式A的玻璃的特性)
<阿贝数νd>
在实施方式A的玻璃中,阿贝数νd的下限优选为26.0,进一步以26.5、27.0、27.2、27.4、27.6、27.8、28.0、28.2、28.4、28.6、28.8、29.0的顺序更优选。另外,阿贝数νd的上限优选以31.0、30.8、30.6、30.4、30.2、30.0的顺序更优选。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、P2O5、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
<折射率nd>
在实施方式A的玻璃中,折射率nd优选为1.70~1.90。也可以使折射率nd为1.72~1.85、或1.73~1.83。会相对地提高折射率nd的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3。会相对地降低折射率nd的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制折射率nd。
<相对部分色散Pg,F>
实施方式A的玻璃的相对部分色散Pg,F的上限优选为0.6500,进一步以0.6400、0.6300、0.6200、0.6100、0.6050、0.6040、0.6030、0.6020、0.6010、0.6000的顺序更优选。另外,相对部分色散Pg,F越低越优选,其下限优选为0.5500,进一步也可以设为0.5600、0.5700、0.5800、0.5840、0.5850、0.5870、0.5890、0.5900、0.5910、0.5920、0.5930、0.5940。
通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围,可得到适于高次的色差补正的光学玻璃。会相对地提高相对部分色散Pg,F的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地降低相对部分色散Pg,F的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制相对部分色散Pg,F。
在实施方式A的玻璃中,相对部分色散Pg,F优选满足上式(1-2)、更优选满足上式(1-3)、进一步优选满足上式(1-4)、特别优选满足上式(1-5)。通过满足上式,可提供适于二级的色差补正的光学玻璃。
另外,实施方式A的玻璃的ΔPg,F’的上限优选为0.0000,进一步以-0.0010、-0.0020、-0.0030、-0.0040、-0.0050、-0.0060的顺序更优选。另外,ΔPg,F’越低越优选,其下限优选为-0.0200,进一步也可以设为-0.0180、-0.0160、-0.0140、-0.0130、-0.0120。会相对地提高ΔPg,F’的成分为P2O5、B2O3、TiO2。会相对地降低ΔPg,F’的成分为Nb2O5、La2O3、Y2O3、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制ΔPg,F’。
需要说明的是,在实施方式A的玻璃中,偏差ΔPg,F’如下地表示。
ΔPg,F’=Pg,F+(0.00286×νd)-0.68900
<玻璃的比重>
实施方式A的玻璃的比重优选为3.60以下,进一步以3.55以下、3.50以下、3.48以下、3.46以下、3.45以下、3.44以下、3.43以下、3.42以下、3.41以下、3.40以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.00左右。会相对地提高比重的成分为BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等。会相对地降低比重的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。可通过调整这些成分的含量来控制比重。
<玻璃化转变温度Tg>
实施方式A的玻璃的玻璃化转变温度Tg的上限优选为700℃,进一步以670℃、650℃、630℃、620℃、610℃、600℃、590℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为450℃,进一步以470℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃的顺序更优选。会相对地降低玻璃化转变温度Tg的成分为Li2O、Na2O、K2O等。会相对地提高玻璃化转变温度Tg的成分为La2O3、ZrO2、Nb2O5等。通过适当调整这些成分的含量,可控制玻璃化转变温度Tg。
<玻璃的透光性>
实施方式A的玻璃的透光性可通过着色度λ70及λ5来评价。
对于厚度10.0mm±0.1mm的玻璃试样,在波长200~700nm的范围测定分光透射率,将外部透射率达到70%的波长设为λ70,将外部透射率达到5%的波长设为λ5。
实施方式A的玻璃的λ70优选为500nm以下,更优选为470nm以下,进一步优选为450nm以下,更进一步优选为430nm以下。另外,λ5优选为400nm以下,更优选为380nm以下,进一步优选为370nm以下。着色度λ70及λ5可通过调整ZrO2、Nb2O5、TiO2、SiO2、B2O3的含量来控制。
<再加热时的稳定性>
实施方式A的玻璃优选在设定为比玻璃化转变温度Tg高200~220℃的温度的试验炉中加热5分钟时不会发生白浊。更优选通过上述加热而析出的结晶数为每1个试样在100个以下。再加热时的稳定性可通过调整Nb2O5、TiO2、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、P2O5的含量来控制。
再加热时的稳定性如下所述地测定。将10mm×10mm×7.5mm的大小的玻璃试样在设定为比该玻璃试样的玻璃化转变温度Tg高200~220℃的温度的试验炉中加热5分钟后,用光学显微镜(观察倍率:40~200倍)测定每1个试样的结晶数。另外,用肉眼确认玻璃的白浊的有无。
对于实施方式A中的上述以外的玻璃特性,可以设为与第1-1实施方式同样。另外,对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第1-1实施方式同样。
实施方式B
实施方式B的玻璃的特征在于,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65。
实施方式B的玻璃是比重比较小、相对部分色散Pg,F小的玻璃。
在实施方式B的玻璃中,可以使SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,其下限以1.09、1.11、1.15、1.17的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Nb2O5]的上限优选为2.10,进一步以2.05、2.00、1.95的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Nb2O5]设为上述范围,可以降低玻璃的比重,同时保持期望的光学常数(折射率nd、阿贝数νd)。
在实施方式B的玻璃中,可以使ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,其下限以0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.305、0.310、0.315的顺序更优选。另外,质量比[ZrO2/Nb2O5]的上限优选为0.65,进一步以0.61、0.57、0.53的顺序更优选。通过将质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低原料成本,可以保持期望的光学常数及溶解性。
在实施方式B的玻璃中,可以使TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,其下限以0.66、0.67、0.69、0.70、0.71、0.73、0.75、0.76、0.77、0.79、0.80、0.83、0.86、0.88的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.20,进一步以1.15、1.14、1.13、1.12、1.11、1.10、1.09的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以保持玻璃的热稳定性,得到期望的光学常数。
在实施方式B的玻璃中,TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]优选小于10%,其上限以8.0%、7.8%、7.6%、7.4%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+BaO]的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+BaO]的上限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低玻璃的比重。
在实施方式B的玻璃中,Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]优选小于0.3,其上限以0.25、0.20、0.15的顺序更优选。另外,质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0,进一步以0.05、0.07、0.10的顺序更优选。质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]也可以为0。通过将质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的上限设为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以降低原料成本。
在实施方式B的玻璃中,ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]优选小于0.14,其上限以0.125、0.115、0.105的顺序更优选。另外,质量比[ZnO/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.02、0.05、0.07的顺序更优选。质量比[ZnO/Nb2O5]也可以为0。通过将质量比[ZnO/Nb2O5]的上限设为上述范围,可降低玻璃的比重,可得到期望的光学常数。
对于实施方式B的玻璃而言,可以使相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O与MgO、CaO、SrO及BaO的总含量R’O的总含量,总含量R2O的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05。质量比[R2O/(R2O+R’O)]优选大于0.6,其下限以0.80、0.82、0.84、0.86的顺序更优选。另外,质量比[R2O/(R2O+R’O)]的上限优选为1.00,进一步以0.99、0.98、0.95的顺序更优选。通过将质量比[R2O/(R2O+R’O)]设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持的玻璃再加热时的稳定性。
对于实施方式B中的上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第1-1实施方式同样。
(实施方式B的玻璃的特性)
<折射率nd>
在实施方式B的玻璃中,折射率nd优选为1.69~1.76。折射率nd也可以设为1.695~1.755、或1.70~1.75。会相对地提高折射率nd的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3。会相对地降低折射率nd的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制折射率nd。
<阿贝数νd>
在实施方式B的玻璃中,阿贝数νd优选为30~36。阿贝数νd也可以设为30.5~35.8、或31~35.5。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
<玻璃的比重>
实施方式B的玻璃的比重优选为3.19以下,进一步以3.18以下、3.17以下、3.16以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.05左右。会相对地提高比重的成分为BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等。会相对地降低比重的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。可通过调整这些成分的含量来控制比重。
<相对部分色散Pg,F>
实施方式B的玻璃的相对部分色散Pg,F的上限优选为0.5950,进一步以0.5945、0.5940、0.5935的顺序更优选。另外,相对部分色散Pg,F的下限优选为0.5780,进一步以0.5785、0.5790、0.5795、0.5805、0.5815、0.5830的顺序更优选。通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围,可得到适于高次的色差补正的光学玻璃。
另外,实施方式B的玻璃的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F的上限优选为0.0015,进一步以0.0012、0.0010、0.0008的顺序更优选。另外,偏差ΔPg,F的下限优选为-0.0060,进一步以-0.0048、-0.0045、-0.0042、-0.0040、-0.0035、-0.0025的顺序更优选。
<液相温度>
实施方式B的玻璃的液相温度LT优选为1200℃以下,进一步以1190℃以下、1180℃以下、1170℃以下的顺序更优选。通过将液相温度设为上述范围,可以降低玻璃的熔融、成形温度,其结果,可以减少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)的侵蚀。液相温度LT的下限没有特别限定,但一般为1000℃左右。液相温度LT根据全部玻璃成分的含量的平衡而确定。其中,SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等的含量对液相温度LT的影响大。
需要说明的是,液相温度如下所述地确定。将10cc(10ml)的玻璃投入铂坩埚中,在1250℃~1400℃下熔融15~30分钟后,冷却至玻璃化转变温度Tg以下,将玻璃连同铂坩埚一起放入给定温度的熔解炉并保持2小时。保持温度为1000℃以上,设为5℃或10℃间隔,保持2小时后冷却,用100倍的光学显微镜观察玻璃内部的结晶的有无。将没有结晶析出的最低温度设为液相温度。
<玻璃化转变温度Tg>
实施方式B的玻璃的玻璃化转变温度Tg的上限优选为580℃,进一步以575℃、570℃、565℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为510℃,进一步以515℃、520℃、525℃的顺序更优选。会相对地降低玻璃化转变温度Tg的成分为Li2O、Na2O、K2O等。会相对地提高玻璃化转变温度Tg的成分为La2O3、ZrO2、Nb2O5等。通过适当调整这些成分的含量,可控制玻璃化转变温度Tg。
<再加热时的稳定性>
在实施方式B的玻璃中,于玻璃化转变温度Tg加热10分钟,进一步于比该Tg高140~250℃的温度加热10分钟,此时每1g所观察到的结晶数优选为20个以下,更优选为10个以下。
需要说明的是,再加热时的稳定性如下所述地测定。将1cm×1cm×0.8cm的大小的玻璃试样在设定为该玻璃试样的玻璃化转变温度Tg的第1试验炉中加热10分钟,进一步在设定为比其玻璃化转变温度Tg高140~250℃的温度的第2试验炉中加热10分钟后,用光学显微镜(观察倍率:10~100倍)确认结晶的有无。然后,测定每1g对应的结晶数。另外,用肉眼确认玻璃的白浊的有无。
对于实施方式B中的上述以外的玻璃特性,可以设为与第1-1实施方式同样。另外,对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第1-1实施方式同样。
实施方式C
实施方式C的玻璃的特征在于,
SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80,
SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55,
SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84%。
实施方式C的玻璃是比重小、相对部分色散Pg,F小的玻璃。
在实施方式C的玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]优选大于0.80,其下限进一步以0.83、0.85、0.86、0.87、0.88的顺序更优选。质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为1.50,进一步以1.40、1.30、1.20的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]设为上述范围,可以抑制玻璃的结晶化,得到均质性及再加热时的稳定性优异的玻璃。
在实施方式C的玻璃中,SiO2的含量相对于Na2O的含量的质量比[SiO2/Na2O]优选为2.5~8.5。质量比[SiO2/Na2O]的下限更优选为2.6,进一步以2.65、2.70、2.75的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Na2O]的上限更优选为8.2,进一步以8.0、7.8、7.6的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Na2O]设为上述范围,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的玻璃。
在实施方式C的玻璃中,SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]可以设为1.45~4.55。质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限更优选为1.70,进一步以1.72、1.74、1.76的顺序更优选。另外,质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限更优选为4.20,进一步以4.00、3.95、3.90的顺序更优选。通过将质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以抑制玻璃的结晶化。
在实施方式C的玻璃中,SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]可以设为62~84%。总含量[SiO2+Nb2O5]的下限更优选为63.0%,进一步以63.5%、64.0%、64.5%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+Nb2O5]的上限更优选为83%,进一步以82.7%、82.3%、82.1%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+Nb2O5]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。而且,可以抑制玻璃的结晶化。
对于实施方式C中的上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第1-1实施方式同样。
(实施方式C的玻璃的特性)
<折射率nd>
在实施方式C的玻璃中,折射率nd优选为1.690~1.760。折射率nd也可以设为1.695~1.755、或1.700~1.750。会相对地提高折射率nd的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3。会相对地降低折射率nd的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制折射率nd。
<阿贝数νd>
在实施方式C的玻璃中,阿贝数νd优选为30~36。阿贝数νd也可以设为30.5~35.8、或31~35.5。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
<玻璃的比重>
实施方式C的玻璃的比重优选为3.40以下,进一步以3.35以下、3.30以下、3.25以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.10左右。会相对地提高比重的成分为BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等。会相对地降低比重的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。可通过调整这些成分的含量来控制比重。
<相对部分色散Pg,F>
实施方式C的玻璃的相对部分色散Pg,F的上限优选为0.5980,进一步以0.5970、0.5960、0.5950、0.5940的顺序更优选。另外,优选相对部分色散Pg,F低的情况,其下限优选为0.5780,进一步也可以设为0.5800、0.5820、0.5840、0.5860。通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围,可得到适于高次的色差补正的光学玻璃。相对部分色散Pg,F可以通过调整SiO2、B2O3、TiO2、Nb2O5等的含量来控制。
另外,实施方式C的玻璃的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F的上限优选为0.0030,进一步以0.0025、0.0020、0.0015的顺序更优选。另外,优选偏差ΔPg,F低的情况,其下限优选为-0.0060,进一步也可以设为-0.0050、-0.0040、-0.0030、-0.0020。
<液相温度>
实施方式C的玻璃的液相温度LT优选为1200℃以下,进一步以1190℃以下、1180℃以下、1170℃以下的顺序更优选。通过将液相温度设为上述范围,可以降低玻璃的熔融、成形温度,其结果,可以减少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)的侵蚀。液相温度LT的下限没有特别限定,但一般为1000℃左右。液相温度LT根据全部玻璃成分的含量的平衡而确定。其中,SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等的含量对液相温度LT的影响大。
需要说明的是,液相温度如下所述地确定。将10cc(10ml)的玻璃投入铂坩埚中,在1250℃~1400℃下熔融15~30分钟后,冷却至玻璃化转变温度Tg以下,将玻璃连同铂坩埚一起放入给定温度的熔解炉并保持2小时。保持温度为1000℃以上,设为5℃或10℃间隔,保持2小时后冷却,用100倍的光学显微镜观察玻璃内部的结晶的有无。将没有结晶析出的最低温度设为液相温度。
<玻璃化转变温度Tg>
实施方式C的玻璃的玻璃化转变温度Tg的上限优选为670℃,进一步以650℃、630℃、610℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为510℃,进一步以520℃、525℃、530℃的顺序更优选。会相对地降低玻璃化转变温度Tg的成分为Li2O、Na2O、K2O等。会相对地提高玻璃化转变温度Tg的成分为La2O3、ZrO2、Nb2O5等。通过适当调整这些成分的含量,可控制玻璃化转变温度Tg。
<再加热时的稳定性>
在实施方式C的玻璃中,于玻璃化转变温度Tg加热10分钟,进一步于比该Tg高140~220℃的温度加热10分钟,此时每1g所观察到的结晶数优选为20个以下,更优选为10个以下。
需要说明的是,再加热时的稳定性如下所述地测定。将1cm×1cm×0.8cm的大小的玻璃试样在设定为该玻璃试样的玻璃化转变温度Tg的第1试验炉中加热10分钟,进而在设定为比其玻璃化转变温度Tg高140~220℃的温度的第2试验炉中加热10分钟后,用光学显微镜(观察倍率:10~100倍)确认结晶的有无。然后,测定每1g对应的结晶数。另外,用肉眼确认玻璃的白浊的有无。
对于实施方式C中的上述以外的玻璃特性,可以设为与第1-1实施方式同样。另外,对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第1-1实施方式同样。
《第2发明》
[第2发明的背景技术]
对于在自动对焦方式的光学系统中搭载的光学元件,为了降低驱动自动对焦功能时的消耗电力而要求轻质化。如果可以降低玻璃的比重,则可以减少透镜等光学元件的重量。另外,为了色差的补正,要求相对部分色散Pg,F小。
另外,作为光学系统中使用的这样的光学玻璃的制造方法,可举出将玻璃再加热而进行成形的再热压制法。在该制法中,对于硅酸盐类的高折射率高分散性光学玻璃,会观察到再加热时的失透。此外,要求在玻璃的再加热时在玻璃内部不易发生失透这样的高度的稳定性。
专利文献2-1~2-3中公开了以具有给定的光学常数、并降低相对部分色散为课题的光学玻璃。然而,专利文献2-1~2-3中公开的光学玻璃的比重大。
在专利文献2-4中,将廉价地获得相对部分色散小的光学玻璃作为课题。然而,专利文献2-4中公开的光学玻璃是分散性比较低的玻璃,不具有第2发明中期望的光学常数。
[第2发明的现有技术文献]
专利文献
专利文献2-1:日本特开2015-193515号公报
专利文献2-2:日本特开2015-193516号公报
专利文献2-3:日本特开2016-88759号公报
专利文献2-4:日本特开2017-105702号公报
[第2发明内容]
[第2发明所要解决的问题]
第2发明的目的在于提供具有期望的光学常数、比重比较小、相对于阿贝数νd的相对部分色散Pg,F小、而且再加热时的稳定性优异的光学玻璃、以及由上述光学玻璃形成的光学元件。
[解决问题的方法]
第2发明的主旨如下所述。
(1)一种光学玻璃,其阿贝数νd为26.0以上,
SiO2的含量大于0质量%且小于40质量%,
TiO2的含量为0~15质量%,
Nb2O5的含量为25~45质量%,
ZrO2的含量大于0质量%,
B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比[B2O3/SiO2]为0.800以下,
SiO2及B2O3的总含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]为0.950以下,
Li2O、Na2O及K2O的总含量[Li2O+Na2O+K2O]为10~25质量%,
Na2O的含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.330以上,
MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.480以下,
TiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[TiO2/Nb2O5]为0.340以下,
Li2O、Na2O及K2O的总含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]为0.700以下,
SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2及Nb2O5的总含量为96.0质量%以上,
PbO、CdO及As2O3的含量分别为0.01质量%以下。
(2)一种光学元件,其由上述(1)所述的光学玻璃形成。
[第2发明的效果]
根据第2发明,可提供具有期望的光学常数、比重比较小、相对于阿贝数νd的相对部分色散Pg,F小、而且再加热时的稳定性优异的光学玻璃、以及由上述光学玻璃形成的光学元件。
[第2发明的具体实施方式]
以下,将第2发明的实施方式的玻璃作为第2实施方式进行说明。
需要说明的是,在第2实施方式中,相对部分色散Pg,F使用g射线、F射线、C射线中的各折射率ng、nF、nC如下所述地表示。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
在将横轴设为阿贝数νd、将纵轴设为相对部分色散Pg,F的平面中,第2实施方式中的法线由下式表示。
Pg,F(0)’=0.68900-0.00286×νd
此外,相对于法线的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F’如下所述地表示。
ΔPg,F’=Pg,F-Pg,F(0)’
第2实施方式的光学玻璃的特征在于,其阿贝数νd为26.0以上,
SiO2的含量大于0%且小于40%,
TiO2的含量为0~15%,
Nb2O5的含量为25~45%,
ZrO2的含量大于0%,
B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比[B2O3/SiO2]为0.800以下,
SiO2及B2O3的总含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]为0.950以下,
Li2O、Na2O及K2O的总含量[Li2O+Na2O+K2O]为10~25%,
Na2O的含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.330以上,
MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.480以下,
TiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[TiO2/Nb2O5]为0.340以下,
Li2O、Na2O及K2O的总含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]为0.700以下,
SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2及Nb2O5的总含量为96.0%以上,
PbO、CdO及As2O3的含量分别为0.01%以下。
在第2实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd为26.0以上。阿贝数νd的下限优选为26.5,进一步以27.0、27.2、27.4、27.6、27.8、28.0、28.2、28.4、28.6、28.8、29.0的顺序更优选。另外,阿贝数νd的上限优选以31.0、30.8、30.6、30.4、30.2、30.0的顺序更优选。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、P2O5、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量大于0%且小于40%。SiO2的含量的下限优选为10%,进一步以15%、17%、19%、21%、23%、25%、26%、27%、28%的顺序更优选。另外,SiO2的含量的上限优选为39%,进一步以38%、37%、36%、35%、34%、33%的顺序更优选。
SiO2为玻璃的网络形成成分。SiO2的含量过少时,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患。SiO2的含量过多时,存在不能得到期望的光学常数的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量为0~15%。TiO2的含量的上限优选为14%,进一步以13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%的顺序更优选。TiO2的含量的下限优选为0.05%,进一步以0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%的顺序更优选。
TiO2是使玻璃高分散化的成分。TiO2的含量过多时,存在相对部分色散Pg,F增大的隐患。TiO2的含量过少时,存在不能得到期望的光学常数的隐患。另外,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量为25~45%。Nb2O5的含量的下限优选为27%,进一步以28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%的顺序更优选。另外,Nb2O5的含量的上限优选为44.5%,进一步以44.0%、43.5%、43.2%、43.0%、42.7%、42.5%的顺序更优选。
Nb2O5是使玻璃高分散化、降低相对部分色散Pg,F的成分。Nb2O5的含量过多时,存在玻璃的热稳定性降低、而且原料成本增大的隐患。Nb2O5的含量过少时,存在相对部分色散Pg,F增大、而且不能得到期望的光学常数的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量大于0%。ZrO2的含量的下限优选为1%,进一步以2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的上限优选为15%,进一步以14%、13.5%、13.2%、13.0%、12.8%、12.6%、12.4%的顺序更优选。
ZrO2是使玻璃高分散化、降低相对部分色散Pg,F的成分。ZrO2的含量过多时,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患。ZrO2的含量过少时,存在相对部分色散Pg,F增大、而且不能得到期望的光学常数的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比[B2O3/SiO2]为0.800以下。质量比[B2O3/SiO2]的上限优选为0.700,进一步以0.600、0.550、0.500、0.450、0.350、0.300、0.250、0.200的顺序更优选。质量比[B2O3/SiO2]也可以为0。
质量比[B2O3/SiO2]过大时,存在比重增大、玻璃的着色增大的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2及B2O3的总含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]为0.950以下。质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为0.930,进一步以0.920、0.910、0.900、0.890、0.880、0.870、0.860、0.850、0.840、0.830、0.820、0.810、0.800、0.790、0.780的顺序更优选。另外,质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]的下限优选为0.300,进一步以0.350、0.400、0.450、0.500、0.550、0.600、0.630、0.650、0.670、0.680、0.690的顺序更优选。
质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]过大时,存在不能得到期望的光学常数的隐患。质量比[(SiO2+B2O3)/(Nb2O5+TiO2)]过小时,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患。
对于第2实施方式的光学玻璃而言,Li2O、Na2O及K2O的总含量[Li2O+Na2O+K2O]为10~25%。总含量[Li2O+Na2O+K2O]的下限优选为11.0%,进一步以12.0%、12.5%、13.0%、13.5%、13.7%、13.9%、14.1%、14.3%、14.5%的顺序更优选。另外,总含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为23%,进一步以22%、21.5%、21.0%、20.5%、20.0%、19.5%、19.0%的顺序更优选。
总含量[Li2O+Na2O+K2O]过多时,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患。另外,存在缩短玻璃窑等耐火物的寿命的隐患。总含量[Li2O+Na2O+K2O]过少时,存在玻璃的熔解性降低的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.330以上。质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限优选为0.380,进一步以0.420、0.440、0.460、0.480、0.500、0.520、0.540、0.560、0.580、0.600的顺序更优选。另外,质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为1.000,进一步以0.950、0.900、0.880、0.860、0.840、0.820、0.800、0.780、0.760、0.740、0.720、0.700的顺序更优选。
质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]过大时,存在玻璃的热稳定性降低的隐患。质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]过小时,存在比重增大、热稳定性降低的隐患,另外存在原料成本增大的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.480以下。质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为0.400,进一步以0.350、0.300、0.250、0.200、0.150、0.100的顺序更优选。质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]也可以为0。
质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]过大时,存在比重增大、热稳定性降低的隐患。质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O)]过小时,存在折射率nd降低的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[TiO2/Nb2O5]为0.340以下。质量比[TiO2/Nb2O5]的上限优选为0.300,进一步以0.280、0.260、0.240、0.220、0.200、0.180的顺序更优选。质量比[TiO2/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.001、0.002、0.003、0.004、0.005的顺序更优选。
质量比[TiO2/Nb2O5]过大时,存在相对部分色散Pg,F增大的隐患。质量比[TiO2/Nb2O5]过小时,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患、以及比重为增大的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的总含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]为0.700以下。质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]的上限优选为0.650,进一步以0.600、0.570、0.550、0.530、0.510、0.500、0.490、0.480、0.470、0.460、0.450的顺序更优选。质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0.100,进一步以0.150、0.200、0.250、0.270、0.290、0.300、0.310、0.320、0.330、0.340的顺序更优选。
质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]过大时,存在不能得到期望的光学常数的隐患。质量比[(Li2O+Na2O+K2O)/(TiO2+Nb2O5)]过小时,存在玻璃的熔解性降低的隐患。
在本实施方式的光学玻璃中,SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Gd2O3、ZrO2、TiO2及Nb2O5的总含量为96.0%以上。该总含量的下限优选为96.5%,进一步以97.0%、97.5%、98.0%、98.2%、98.4%、98.6%、98.8%、99.0%的顺序更优选。该总含量也可以为100%。
该总含量过少时,存在不能得到期望的光学常数的隐患。另外,存在玻璃的网络形成作用降低、玻璃再加热时的稳定性降低的隐患、以及比重增大的隐患、相对部分色散增大的隐患。
在第2实施方式的光学玻璃中,PbO、CdO及As2O3的含量分别为0.01%以下。PbO、CdO及As2O3的含量的上限分别优选为0.005%,进一步以0.003%、0.002%、0.001%的顺序更优选。优选PbO、CdO及As2O3的含量少的情况,也可以为0%。这些成分是可能会造成环境负担的成分,优选实质上不含有。
以下详细叙述第2实施方式的光学玻璃中除上述以外的玻璃成分的含量及比率。
在第2实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为20%,进一步以18%、16%、14%、12%、10%、8%、6%、5%、4%、3%、2%、1%的顺序更优选。另外,优选B2O3的含量少的情况,B2O3的含量也可以为0%。
通过使B2O3的含量为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以改善玻璃的热稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量的上限优选为2.50%,进一步以2.00%、1.00%、0.90%、0.80%、0.70%、0.60%、0.50%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的下限优选为0%,进一步以0.05%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%的顺序更优选。P2O5的含量也可以为0%。P2O5是玻璃网络形成成分,因此,通过使其含量满足上述的下限,可以提高玻璃的热稳定性。另一方面,P2O5是使其低分散化、使ΔPg,F’相对地增大的成分,因此,通过使其含量满足上述的上限,可以抑制低分散化,保持玻璃的热稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,Al2O3的含量的上限优选为20%,进一步以15%、13%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%的顺序更优选。Al2O3的含量也可以为0%。通过使Al2O3的含量设为上述范围,可以保持玻璃的耐失透性及热稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2及P2O5的总含量[SiO2+P2O5]的上限优选为40%,进一步以39%、38%、37%、36%、35%、34%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+P2O5]的下限优选为10%,进一步以15%、20%、22%、24%、26%、28%、30%的顺序更优选。通过使总含量[SiO2+P2O5]为上述范围,可以抑制相对部分色散Pg,F上升,保持玻璃的热稳定性。
另外,在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2、P2O5及B2O3的总含量[SiO2+B2O3+P2O5]的上限优选为40%,进一步以39%、38%、37%、36%、35%、34%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+B2O3+P2O5]的下限优选为10%,进一步以15%、20%、22%、24%、26%、28%、30%的顺序更优选。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量相对于SiO2及P2O5的总含量的质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]的上限优选为0.200,进一步以0.100、0.050、0.030、0.020、0.018、0.015的顺序更优选。质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]也可以为0。
通过使质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]为上述范围,可以抑制相对部分色散Pg,F上升。
另外,在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[P2O5/(SiO2+B2O3+P2O5)]的上限优选为0.200,进一步以0.100、0.050、0.030、0.020、0.018、0.015的顺序更优选。质量比[P2O5/(SiO2+B2O3+P2O5)]也可以为0。
此外,在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]的上限优选为1。另外,质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0.900,进一步以0.905、0.910、0.915、0.920的顺序更优选。
在第2实施方式的光学玻璃中,Nb2O5及TiO2的总含量[Nb2O5+TiO2]的下限优选为30%,进一步以31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%的顺序更优选。另外,总含量[Nb2O5+TiO2]的含量的上限优选为55%,进一步以53%、51%、49%、47%、45%、44%、43%的顺序更优选。通过使总含量[Nb2O5+TiO2]为上述范围,可实现期望的光学常数。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[P2O5/Nb2O5]的上限优选为0.200,进一步以0.100、0.050、0.020、0.018、0.015、0.014、0.013、0.012的顺序更优选。质量比[P2O5/Nb2O5]也可以为0。通过使质量比[P2O5/Nb2O5]为上述范围,可以抑制ΔPg,F’的上升。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为0.200,进一步以0.100、0.050、0.020、0.018、0.015、0.014、0.013、0.012、0.011、0.010的顺序更优选。质量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]也可以为0。通过使质量比[P2O5/(Nb2O5+TiO2)]为上述范围,可以抑制ΔPg,F’的上升。
在第2实施方式的光学玻璃中,WO3的含量的上限优选为5.0%,进一步以4.0%、3.0%、2.0%、1.5%、1.0%、0.5%、0.3%、0.1%的顺序更优选。另外,WO3的含量的下限优选为0%。WO3的含量也可以为0%。通过使WO3的含量的上限为上述范围,可以提高透射率,而且可以降低相对部分色散Pg,F及比重。
在第2实施方式的光学玻璃中,Bi2O3的含量的上限为5.0%,进一步以4.0%、3.0%、2.0%、1.5%、1.0%、0.5%、0.3%、0.1%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。Bi2O3的含量也可以为0%。通过使Bi2O3的含量为上述范围,可以改善玻璃的热稳定性,而且可以降低相对部分色散Pg,F及比重。
在第2实施方式的光学玻璃中,Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]的下限优选为30%,进一步以32%、34%、36%、38%、39%、40%的顺序更优选。另外,总含量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]的上限优选为55%,进一步以53%、51%、50%、49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%的顺序更优选。通过使总含量[Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3]为上述范围,可实现期望的光学常数。
另外,在第2实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.500,进一步以0.5500、0.600、0.650、0.700、0.750、0.800、0.820、0.840、0.850的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.000,进一步以0.999、0.998、0.997、0.996、0.995的顺序更优选。
此外,在第2实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[ZrO2/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.05,进一步以0.07、0.09、0.11、0.13、0.15、0.17、0.18的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为0.40,进一步以0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32的顺序更优选。通过将该质量比设为上述范围,可控制阿贝数νd及相对部分色散Pg,F。
而且,在第2实施方式的光学玻璃中,SiO2、P2O5及B2O3的总含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.400,进一步以0.450、0.500、0.550、0.600、0.650、0.670、0.680、0.690、0.700的顺序更优选。另外,该质量比的上限优选为1.000,进一步以0.980、0.960、0.940、0.920、0.900、0.890、0.880、0.870、0.860、0.850、0.840的顺序更优选。通过将该质量比设为上述范围,可控制阿贝数νd及相对部分色散Pg,F。
在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O的含量的上限优选为10%,进一步以9%、8%、7%、6%的顺序更优选。Li2O的含量的下限优选为0%,进一步以1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%的顺序更优选。通过将Li2O的含量设为上述范围,可抑制相对部分色散Pg,F的增大,而且可保持化学耐久性、耐候性、再加热时的稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,Na2O的含量的上限优选为30%,进一步以25%、23%、21%、19%、17%、15%、13%的顺序更优选。Na2O的含量的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%的顺序更优选。通过将Na2O的含量设为上述范围,可降低相对部分色散Pg,F。
在第2实施方式的光学玻璃中,K2O的含量的上限优选为30%,进一步以25%、20%、15%、10%、8%、6%、4%、2%的顺序更优选。K2O的含量的下限优选为0%,进一步以0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的顺序更优选。通过将K2O的含量设为上述范围,可以改善玻璃的热稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为10%,进一步以8%、6%、5%、4%、3%、2%、1%的顺序更优选。Cs2O的含量的下限优选为0%。Cs2O的含量也可以为0%。
Cs2O具有改善玻璃的热稳定性的作用,但它们的含量变多时,会导致化学耐久性、耐候性降低。而且存在比重增大的隐患。因此,Cs2O的各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的总含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]的上限优选为40%,进一步以35%、30%、28%、26%、24%、22%、21%、20%、19%的顺序更优选。总含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]的下限优选为3%,进一步以5%、7%、9%、10%、11%、12%、13%、14%的顺序更优选。通过将总含量[Li2O+Na2O+K2O+Cs2O]设为上述范围,可改善玻璃的熔融性及热稳定性,降低液相温度。
另外,在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的总含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(SiO2+B2O3+P2O5)]的上限优选为5.000,进一步以3.000、2.000、1.500、1.300、1.100、1.000、0.900、0.800、0.780、0.760、0.740、0.720、0.700、0.680、0.660、0.640、0.620、0.600的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为0.100,进一步以0.200、0.300、0.350、0.400、0.420、0.440、0.460、0.480的顺序更优选。该质量比过低时,存在熔解性变差、相对部分色散Pg,F上升的隐患,另外,过高时,存在玻璃稳定性降低的隐患。
此外,在第2实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的总含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为4.000,进一步以3.000、2.000、1.000、0.900、0.800、0.750、0.700、0.650、0.600、0.550、0.520、0.500、0.490、0.480、0.470的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为0.100,进一步以0.150、0.200、0.240、0.260、0.280、0.300、0.310、0.320、0.330的顺序更优选。该质量比过低时,存在相对部分色散Pg,F上升、透射率变差的隐患,过高时,存在玻璃稳定性降低的隐患。
而且,在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Nb2O5的总含量的质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Nb2O5)]的上限优选为0.500,进一步以0.300、0.100、0.090、0.080、0.050、0.030、0.020、0.015、0.013、0.011、0.010、0.009、0.008的顺序更优选。质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Nb2O5)]也可以为0。通过将该质量比设为上述范围,可以抑制ΔPg,F’的上升。
在第2实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量相对于Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[P2O5/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O+Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]的上限优选为0.500,进一步以0.300、0.100、0.090、0.080、0.050、0.030、0.020、0.015、0.013、0.011、0.010、0.009、0.008的顺序更优选。该质量比也可以为0。通过将该质量比设为上述范围,可以抑制ΔPg,F’的上升。
在第2实施方式的光学玻璃中,MgO的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%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的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%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的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。SrO的含量也可以为0%。
在第2实施方式的光学玻璃中,BaO的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,优选BaO的含量少的情况,BaO的含量也可以为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,比重增加,高分散性受损,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,MgO及CaO的总含量[MgO+CaO]的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,总含量[MgO+CaO]的下限优选为0%。总含量[MgO+CaO]也可以为0%。通过将总含量[MgO+CaO]设为上述范围,可以在不妨碍高分散化的情况下保持热稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,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。然而,ZnO的含量过多时,比重上升。因此,从改善玻璃的热稳定性、保持期望的光学常数的观点考虑,ZnO的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量[MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO]的上限优选为20%,进一步以15%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,该总含量的下限优选为0%。该总含量也可以为0%。通过使该总含量为上述范围,可以抑制比重的增加,而且可以在不妨碍高分散化的情况下保持热稳定性。
在第2实施方式的光学玻璃中,MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO的总含量相对于Li2O、Na2O、K2O及Cs2O的总含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)/(Li2O+Na2O+K2O+Cs2O)]的上限优选为20.000,进一步以15.000、10.000、7.000、5.000、3.000、2.000、1.000、0.900、0.800、0.700、0.600、0.500、0.400、0.300、0.200、0.100、0.050、0.030的顺序更优选。另外,该质量比的下限优选为0。该质量比也可以为0。
在第2实施方式的光学玻璃中,La2O3的含量的上限优选为20%,进一步以15%、12%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,La2O3的含量的下限优选为0%,La2O3的含量也可以为0%。通过使La2O3的含量为上述范围,可实现期望的光学常数,抑制比重的增大,而且可降低相对部分色散Pg,F。
在第2实施方式的光学玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为20%,进一步以18%、16%、15%、14%、13%、12%、10%、9%、8%的顺序更优选。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。
Y2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低,制造中玻璃变得容易失透。因此,从抑制玻璃的热稳定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,Ta2O5的含量的上限优选为20%,进一步以15%、12%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%的顺序更优选。另外,Ta2O5的含量的下限优选为0%。
Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分,是导致相对部分色散Pg,F降低的成分。另一方面,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低,将玻璃熔融时容易发生玻璃原料的熔融残留。并且,比重上升。并且,原料成本上升。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。
在第2实施方式的光学玻璃中,Sc2O3的含量优选为2%以下。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的含量优选为2%以下。另外,HfO2的含量的下限优选为0%,进一步以0.05%、0.1%的顺序更优选。
Sc2O3、HfO2是具有提高玻璃的高分散性的作用但高价的成分。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的含量优选为2%以下。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高玻璃的高分散性的作用,但由于分子量大,因此也是导致玻璃的比重增加的玻璃成分。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的含量优选为2%以下。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高玻璃的高分散性的作用,但在一般使用的玻璃成分中,是极其昂贵的成分。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,Gd2O3的含量优选为2%以下。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低。另外,Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的比重增大。另外,原料成本上升。因此,从良好地保持玻璃的热稳定性、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,Yb2O3的含量优选为2%以下。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,会使玻璃的比重增大。因此,优选减少Yb2O3的含量,以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。
第2实施方式的光学玻璃优选主要由上述的玻璃成分、即作为必要成分的SiO2、Nb2O5、ZrO2、作为任意成分的B2O3、P2O5、Al2O3、TiO2、WO3、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、Gd2O3及Yb2O3构成,上述玻璃成分的总含量优选多于95%,更优选多于98%,进一步优选多于99%,更进一步优选多于99.5%。
需要说明的是,第2实施方式的光学玻璃优选基本上由上述玻璃成分构成,但在不妨碍第2发明的作用效果的范围内,也可以含有其它成分。另外,在第2发明中,不排除不可避免的杂质的含有。
(其它成分)
第2实施方式的光学玻璃也可以少量含有Sb2O3、CeO2等作为澄清剂。澄清剂的总量(外部比例添加量)优选设为0%以上且小于1%,更优选设为0%以上且0.5%以下。
外部比例添加量是指,将除澄清剂以外的全部玻璃成分的总含量设为100%时的澄清剂的添加量以重量百分率表示的值。
上述光学玻璃可在可见区的宽范围得到高透射率。为了有效利用这样的特长,优选不含着色性的元素。作为着色性的元素,可例示出Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。任一元素均优选小于100质量ppm,更优选为0~80质量ppm,进一步优选为0~50质量ppm,特别优选实质上不含有。
另外,Ga、Te、Tb等是不需要导入的成分,也是高价的成分。因此,以质量%表示的Ga2O3、TeO2、TbO2的含量的范围分别均优选为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%,更进一步优选为0~0.001%,特别优选实质上不含有。
(玻璃特性)
<折射率nd>
在第2实施方式的光学玻璃中,折射率nd优选为1.70~1.90。折射率nd可以设为1.72~1.85、或1.73~1.83。会相对地提高折射率nd的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3。会相对地降低折射率nd的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制折射率nd。
<相对部分色散Pg,F>
第2实施方式的光学玻璃的相对部分色散Pg,F的上限优选为0.6500,进一步以0.6400、0.6300、0.6200、0.6100、0.6050、0.6040、0.6030、0.6020、0.6010、0.6000的顺序更优选。另外,相对部分色散Pg,F越低越优选,其下限优选为0.5500,进一步也可以设为0.5600、0.5700、0.5800、0.5840、0.5850、0.5870、0.5890、0.5900、0.5910、0.5920、0.5930、0.5940。
通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围,可得到适于高次的色差补正的光学玻璃。会相对地提高相对部分色散Pg,F的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地降低相对部分色散Pg,F的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制相对部分色散Pg,F。
在第2实施方式的光学玻璃中,相对部分色散Pg,F优选满足下述式(2-1)、更优选满足下述式(2-2)、进一步优选满足下述式(2-3)、特别优选满足下述式(2-4)。通过使相对部分色散Pg,F满足下式,可提供适于二级的色差补正的光学玻璃。
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68900···(2-1)
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68800···(2-2)
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68600···(2-3)
Pg,F≤-0.00286×νd+0.68400···(2-4)
另外,第2实施方式的光学玻璃的ΔPg,F’的上限优选为0.0000,进一步以-0.0010、-0.0020、-0.0030、-0.0040、-0.0050、-0.0060的顺序更优选。另外,ΔPg,F’越低越优选,其下限优选为-0.0200,进一步以-0.0180、-0.0160、-0.0140、-0.0130、-0.0120。会相对地提高ΔPg,F’的成分为P2O5、B2O3、TiO2。会相对地降低ΔPg,F’的成分为Nb2O5、La2O3、Y2O3、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制ΔPg,F’。
<玻璃的比重>
第2实施方式的光学玻璃的比重优选为3.60以下,进一步以3.55以下、3.50以下、3.48以下、3.46以下、3.45以下、3.44以下、3.43以下、3.42以下、3.41以下、3.40以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.00左右。会相对地提高比重的成分为BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等。会相对地降低比重的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。可通过调整这些成分的含量来控制比重。
<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的上限优选为700℃,进一步以670℃、650℃、630℃、620℃、610℃、600℃、590℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为450℃,进一步以470℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃的顺序更优选。会相对地降低玻璃化转变温度Tg的成分为Li2O、Na2O、K2O等。会相对地提高玻璃化转变温度Tg的成分为La2O3、ZrO2、Nb2O5等。通过适当调整这些成分的含量,可控制玻璃化转变温度Tg。
<玻璃的透光性>
第2实施方式的光学玻璃的透光性可通过着色度λ70及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,将外部透射率达到70%的波长设为λ70,将外部透射率达到5%的波长设为λ5。
第2实施方式的光学玻璃的λ70优选为500nm以下,更优选为470nm以下,进一步优选为450nm以下,更进一步优选为430nm以下。另外,λ5优选为400nm以下,更优选为380nm以下,进一步优选为370nm以下。着色度λ70及λ5可通过调整ZrO2、Nb2O5、TiO2、SiO2、B2O3的含量来控制。
<再加热时的稳定性>
优选第2实施方式的光学玻璃在设定为比玻璃化转变温度Tg高200~220℃的温度的试验炉中加热5分钟的情况下不会发生白浊。更优选通过上述加热析出的结晶数为每1个试样100个以下。再加热时的稳定性可通过调整Nb2O5、TiO2、SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、P2O5的含量来控制。
再加热时的稳定性如下所述地测定。将10mm×10mm×7.5mm的大小的玻璃试样在设定为比该玻璃试样的玻璃化转变温度Tg高200~220℃的温度的试验炉中加热5分钟后,用光学显微镜(观察倍率:40~200倍)测定每1个试样对应的结晶数。另外,用肉眼确认玻璃的白浊的有无。
第2实施方式的光学玻璃的制造可以设为与第1发明的实施方式同样。另外,对于光学元件等的制造,也可以设为与第1发明的实施方式同样。
《第3发明》
[第3发明的背景技术]
专利文献3-1中公开了折射率nd为1.674以上、阿贝数νd为30.2以上的光学玻璃。然而,专利文献3-1中记载的光学玻璃的均质性低,不满足低比重且低Pg,F的条件。因此,需要具有期望的光学常数、而且具有更高性能的光学玻璃。
[第3发明的现有技术文献]
专利文献
专利文献3-1:日本特开2017-105702号公报
[第3发明内容]
[第3发明所要解决的问题]
为了降低驱动自动对焦功能时的消耗电力,对于在自动对焦方式的光学系统中搭载的光学元件,要求轻质化。如果可以降低玻璃的比重,则可以减少透镜等光学元件的重量。此外,为了色差的补正,要求相对部分色散Pg,F小。
因此,第3发明的目的在于提供具有期望的光学常数、比重比较小、而且相对部分色散Pg,F小的光学玻璃、以及由上述光学玻璃形成的光学元件。
[解决问题的方法]
第3发明的主旨如下所述。
(1)一种光学玻璃,其中,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,
TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10质量%,
且该光学玻璃满足下述(a)及(b)中的1个以上:
(a)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于9质量%,
(b)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.6,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
(2)一种光学玻璃,其中,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,
TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10质量%,
Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]小于0.3,
且该光学玻璃满足下述(c)及(d)中的1个以上:
(c)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1质量%,
(d)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
(3)一种光学玻璃,其中,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,
TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10质量%,
ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]小于0.14,
且该光学玻璃满足下述(e)及(f)中的1个以上:
(e)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1质量%,
(f)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
(4)一种光学玻璃,其阿贝数νd为30~36,
比重为3.19以下,
相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F为0.0015以下。
(5)一种光学元件,其由上述(1)~(4)中任一项所述的光学玻璃形成。
[第3发明的效果]
根据第3发明,可提供具有期望的光学常数、比重比较小、而且相对部分色散Pg,F小的光学玻璃、以及由上述光学玻璃形成的光学元件。
[第3发明的具体实施方式]
以下,将第3发明的光学玻璃作为第3-1实施方式、第3-2实施方式、第3-3实施方式及第3-4实施方式进行说明。需要说明的是,第3-2、第3-3、第3-4实施方式中的各玻璃成分的作用、效果与第3-1实施方式中的各玻璃成分的作用、效果同样。因此,在第3-2、第3-3、第3-4实施方式中,对与第3-1实施方式相关的说明重复的事项适当省略。
在第3-1、第3-2、第3-3及第3-4实施方式中,相对部分色散Pg,F使用g射线、F射线、C射线中的各折射率ng、nF、nC如下所述地表示。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
在将横轴设为阿贝数νd、将纵轴设为相对部分色散Pg,F的平面中,法线由下式表示。
Pg,F(0)=0.6483-(0.0018×νd)
此外,相对于法线的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F如下所述地表示。
ΔPg,F=Pg,F-Pg,F(0)
第3-1实施方式
对于第3-1实施方式的光学玻璃而言,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,
TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10质量%,
此外,其满足下述(a)及(b)中的1个以上:
(a)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于9质量%,
(b)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.6,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05。质量比[SiO2/Nb2O5]的下限优选为1.09,进一步以1.11、1.15、1.17的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Nb2O5]的上限优选为2.10,进一步以2.05、2.00、1.95的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Nb2O5]设为上述范围,可以降低玻璃的比重,同时保持期望的光学常数(折射率nd、阿贝数νd)。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25。质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限优选为0.26,进一步以0.27、0.28、0.29、0.30、0.305、0.310、0.315的顺序更优选。另外,质量比[ZrO2/Nb2O5]的上限优选为0.65,进一步以0.61、0.57、0.53的顺序更优选。通过将质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低原料成本,可以保持期望的光学常数及溶解性。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65。质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的下限优选为0.66,进一步以0.67、0.70、0.73、0.76、0.80、0.83、0.86、0.88的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.20,进一步以1.14、1.12、1.10的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以保持玻璃的热稳定性,得到期望的光学常数。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10%。总含量[TiO2+BaO]的上限优选为8.0%,进一步以7.8%、7.6%、7.4%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+BaO]的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+BaO]的上限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低玻璃的比重。
第3-1实施方式的光学玻璃满足下述(a)及(b)中的1个以上:
(a)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于9%,
(b)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.6,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
即,在第3-1实施方式的光学玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O可以大于9%。总含量R2O的下限优选为15.0%,进一步以15.5%、16.0%、16.5%的顺序更优选。另外,总含量R2O的上限优选为22.0%,进一步以21.7%、21.4%、21.1%的顺序更优选。通过将总含量R2O设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
另外,在第3-1实施方式的光学玻璃中,相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O与MgO、CaO、SrO及BaO的总含量R’O的总含量,总含量R2O的质量比[R2O/(R2O+R’O]可以大于0.6。质量比[R2O/(R2O+R’O)]的下限优选为0.80,进一步以0.82、0.84、0.86的顺序更优选。另外,质量比[R2O/(R2O+R’O)]的上限优选为0.95,进一步以0.98、0.99、1.00的顺序更优选。通过将质量比[R2O/(R2O+R’O)]设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]优选小于0.3,其上限以0.25、0.20、0.15的顺序更优选。另外,质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0,进一步以0.05、0.07、0.10的顺序更优选。质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]也可以为0。通过将质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的上限设为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以降低原料成本。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]优选小于0.14,其上限以0.125、0.115、0.105的顺序更优选。另外,质量比[ZnO/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.02、0.05、0.07的顺序更优选。质量比[ZnO/Nb2O5]也可以为0。通过将质量比[ZnO/Nb2O5]的上限设为上述范围,可降低玻璃的比重,可得到期望的光学常数。
以下详细叙述第3-1实施方式的光学玻璃中除上述以外的玻璃成分的含量及比率。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量的下限优选为25%,进一步以28%、30%、32%的顺序更优选。另外,SiO2的含量的上限优选为45%,进一步以43%、41%、39%的顺序更优选。通过将SiO2的含量设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可得到玻璃再加热时的稳定性改善及期望的光学常数。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。另外,B2O3的含量的下限优选为0%,进一步以0.2%、0.4%、0.6%的顺序更优选。B2O3的含量可以为0%。通过将B2O3的含量设为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以改善玻璃的热稳定性。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,SiO2及B2O3的总含量[SiO2+B2O3]的上限优选为45%,进一步以43%、41%、39%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+B2O3]的含量的下限优选为25%,进一步以28%、30%、32%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+B2O3]设为上述范围,可降低玻璃的比重,玻璃的热稳定性得以改善,进而可得到期望的光学常数。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量的上限优选为1.5%,进一步以1.3%、1.1%、0.9%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的下限优选为0%,进一步以0.1%、0.2%、0.3%的顺序更优选。P2O5的含量可以为0%。通过将P2O5的含量设为上述范围,可抑制相对部分色散Pg,F的增加,保持玻璃的热稳定性。
在第3-1实施方式的玻璃中,Al2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。Al2O3的含量可以为0%。通过将Al2O3的含量设为上述范围,可以保持玻璃的耐失透性及热稳定性。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量的上限优选为10%,进一步以9.5%、9.0%、8.5%的顺序更优选。TiO2的含量的下限优选为0%。TiO2的含量也可以为0%。通过使TiO2的含量为上述范围,可实现期望的光学常数,并且降低玻璃的原料成本。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量的下限优选为18%,进一步以20%、22%、24%的顺序更优选。另外,Nb2O5的含量的上限优选为38%,进一步以35%、33%、31%的顺序更优选。通过将Nb2O5的含量设为上述范围,可实现期望的光学常数,抑制比重的增大,而且可降低相对部分色散Pg,F。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量[TiO2+Nb2O5]的下限优选为25%,进一步以29%、30%、31%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+Nb2O5]的含量的上限优选为42%,进一步以40%、38%、36%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+Nb2O5]设为上述范围,可实现期望的光学常数。
在第3-1实施方式的玻璃中,WO3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。WO3的含量也可以为0%。通过使WO3的含量的上限为上述范围,可以提高透射率,而且可以降低相对部分色散Pg,F及比重。
第3-1实施方式中,Bi2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。通过将Bi2O3的含量设为上述范围,可以改善玻璃的热稳定性,而且降低相对部分色散Pg,F及比重。
在第3-1实施方式的玻璃中,ZrO2的含量的下限优选为5%,进一步以6%、7%、8%的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的上限优选为15%,进一步以14%、13%、12%的顺序更优选。通过将ZrO2的含量设为上述范围,可实现期望的光学常数,而且降低相对部分色散Pg,F。
在第3-1实施方式的玻璃中,Li2O的含量的上限优选为10%,进一步以9%、8%、7%的顺序更优选。Li2O的含量的下限优选为2%,进一步以3%、4%、5%的顺序更优选。通过将Li2O的含量设为上述范围,可实现期望的光学常数,而且可以保持化学耐久性、耐候性、再加热时的稳定性。
在第3-1实施方式的玻璃中,Na2O的含量的上限优选为18%,进一步以15%、14%、13%的顺序更优选。Na2O的含量的下限优选为8%,进一步以9%、10%、11%的顺序更优选。
在第3-1实施方式的玻璃中,K2O的含量的上限优选为4.0%,进一步以3.0%、2.5%、2.0%的顺序更优选。K2O的含量的下限优选为0%,进一步以0.2%、0.4%、0.6%的顺序更优选。K2O的含量也可以为0%。
Na2O及K2O是降低相对部分色散Pg,F的成分,具有降低液相温度、改善玻璃的热稳定性的作用,但它们的含量变多时,化学耐久性、耐候性降低。因此,Na2O及K2O的各含量分别优选为上述范围。
在第3-1实施方式的玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、1%、0.5%的顺序更优选。Cs2O的含量的下限优选为0%。
Cs2O具有改善玻璃的热稳定性的作用,但它们的含量变多时,化学耐久性、耐候性降低。因此,Cs2O的各含量优选为上述范围。
在第3-1实施方式的玻璃中,MgO的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%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3-1实施方式的玻璃中,CaO的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%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3-1实施方式的玻璃中,SrO的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。SrO的含量也可以为0%。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,BaO的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%的顺序更优选。BaO的含量的下限优选为0%。BaO的含量也可以为0%。通过使BaO的含量为上述范围,可抑制比重的增大。
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,比重增加,高分散性受损,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3-1实施方式的玻璃中,MgO、CaO、SrO及BaO的总含量R’O的上限优选为10%,进一步以4%、2%、1%的顺序更优选。另外,总含量R’O的下限优选为0%。总含量R’O也可以为0%。通过将总含量R’O设为上述范围,可以抑制比重的增加,而且可以在不妨碍高分散化的情况下保持热稳定性。
在第3-1实施方式的玻璃中,ZnO的含量的上限优选为10%,进一步以3%、2.5%、2%的顺序更优选。另外,ZnO的含量的下限优选为0%。
ZnO是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分。然而,ZnO的含量过多时,比重上升。因此,从改善玻璃的热稳定性、保持期望的光学常数的观点考虑,ZnO的含量优选为上述范围。
在第3-1实施方式的光学玻璃中,La2O3的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%的顺序更优选。另外,La2O3的含量的下限优选为0%,La2O3的含量也可以为0%。通过将La2O3的含量设为上述范围,可实现期望的光学常数,抑制比重的增大,而且降低相对部分色散Pg,F。
在第3-1实施方式的玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为10%,进一步以5%、3%、1%的顺序更优选。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。
Y2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低、制造中玻璃变得容易失透。因此,从抑制玻璃的热稳定性的降低的观点考虑,Y2O3的含量优选为上述范围。
在第3-1实施方式的玻璃中,Ta2O5的含量的上限优选为20%,进一步以10%、5%、3%、1%、0.5%的顺序更优选。另外,Ta2O5的含量的下限优选为0%。
Ta2O5是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分,是导致相对部分色散Pg,F降低的成分。另一方面,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低,将玻璃熔融时容易发生玻璃原料的熔融残留。另外,比重上升。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。
在第3-1实施方式的玻璃中,Sc2O3的含量优选为2%以下。另外,Sc2O3的含量的下限优选为0%。
在第3-1实施方式的玻璃中,HfO2的含量优选为2%以下。另外,HfO2的含量的下限优选为0%,进一步以0.05%、0.1%的顺序更优选。
Sc2O3、HfO2是具有提高玻璃的高分散性的作用但高价的成分。因此,Sc2O3、HfO2的各含量优选为上述范围。
在第3-1实施方式的玻璃中,Lu2O3的含量优选为2%以下。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高玻璃的高分散性的作用,但由于分子量大,因此也是导致玻璃的比重增加的玻璃成分。因此,Lu2O3的含量优选为上述范围。
在第3-1实施方式的玻璃中,GeO2的含量优选为2%以下。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高玻璃的高分散性的作用,但在一般使用的玻璃成分中,是极其昂贵的成分。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3-1实施方式的玻璃中,Gd2O3的含量优选为2%以下。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低。另外,Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的比重增大。因此,从良好地保持玻璃的热稳定性、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3-1实施方式的玻璃中,Yb2O3的含量优选为2%以下。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,如果将质量大的镜头组装于自动对焦式的摄像镜头,自动对焦时镜头的驱动所需的电力增大,电池的消耗变得剧烈。因此,优选减少Yb2O3的含量,以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。
第3-1实施方式的玻璃优选主要由上述的玻璃成分、即SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、ZrO2、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、Gd2O3及Yb2O3构成,上述的玻璃成分的总含量优选多于95%,更优选多于98%,进一步优选多于99%,更进一步优选多于99.5%。
需要说明的是,第3-1实施方式的玻璃优选基本上由上述玻璃成分构成,但在不妨碍第3发明的作用效果的范围内,也可以含有其它成分。另外,在第3发明中,不排除不可避免的杂质的含有。
(其它成分)
除了上述成分以外,上述光学玻璃还可以少量含有Sb2O3、CeO2等作为澄清剂。澄清剂的总量(外部比例添加量)优选设为0%以上且小于1%,更优选设为0%以上且0.5%以下。
外部比例添加量是指,将除澄清剂以外的全部玻璃成分的总含量设为100%时的澄清剂的添加量以重量百分率表示的值。
Pb、Cd、As、Th等是可能会造成环境负担的成分。因此,PbO、CdO、ThO2各自的含量均优选为0~0.1%,更优选为0~0.05%,更进一步优选为0~0.01%,特别优选实质上不含PbO、CdO、ThO2。
As2O3的含量优选为0~0.1%,更优选为0~0.05%,更进一步优选为0~0.01%,特别优选实质上不含As2O3。
此外,上述光学玻璃可在可见区的宽范围得到高的透射率。为了有效利用这样的特长,优选不含着色性的元素。作为着色性的元素,可例示出Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。任一元素均优选小于100质量ppm,更优选为0~80质量ppm,进一步优选为0~50质量ppm,特别优选实质上不含有。
另外,Ga、Te、Tb等是不需要导入的成分,也是高价的成分。因此,以质量%表示的Ga2O3、TeO2、TbO2的含量的范围分别均优选为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%,更进一步优选为0~0.001%,特别优选实质上不含有。
(玻璃特性)
<折射率nd>
在第3-1实施方式的光学玻璃中,折射率nd优选为1.69~1.76。折射率nd也可以设为1.695~1.755、或1.70~1.75。会相对地提高折射率nd的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3。会相对地降低折射率nd的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制折射率nd。
<阿贝数νd>
在第3-1实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd优选为30~36。阿贝数νd也可以设为30.5~35.8、或31~35.5。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
<玻璃的比重>
第3-1实施方式的光学玻璃的比重优选为3.19以下,进一步以3.18以下,3.17以下,3.16以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.05左右。会相对地提高比重的成分为BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等。会相对地降低比重的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。可通过调整这些成分的含量来控制比重。
<相对部分色散Pg,F>
第3-1实施方式的光学玻璃的相对部分色散Pg,F的上限优选为0.5950,进一步以0.5945、0.5940、0.5935的顺序更优选。另外,相对部分色散Pg,F的下限优选为0.5780,进一步以0.5785、0.5790、0.5795、0.5805、0.5815、0.5830的顺序更优选。通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围,可得到适于高次的色差补正的光学玻璃。
另外,第3-1实施方式的光学玻璃的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F的上限优选为0.0015,进一步以0.0012、0.0010、0.0008的顺序更优选。另外,偏差ΔPg,F的下限优选为-0.0060,进一步以-0.0048、-0.0045、-0.0042、-0.0040、-0.0035、-0.0025的顺序更优选
<液相温度>
第3-1实施方式的光学玻璃的液相温度LT优选为1200℃以下,进一步以1190℃以下,1180℃以下,1170℃以下的顺序更优选。通过将液相温度设为上述范围,可以降低玻璃的熔融、成形温度,其结果,可以减少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)的侵蚀。液相温度LT的下限没有特别限定,但一般为1000℃左右。液相温度LT根据全部玻璃成分的含量的平衡而确定。其中,SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等的含量对液相温度LT的影响大。
需要说明的是,液相温度如下所述地确定。将10cc(10ml)的玻璃投入铂坩埚中,在1250℃~1400℃下熔融15~30分钟后,冷却至玻璃化转变温度Tg以下,将玻璃连同铂坩埚一起放入给定温度的熔解炉并保持2小时。保持温度为1000℃以上,设为5℃或10℃间隔,保持2小时后冷却,用100倍的光学显微镜观察玻璃内部的结晶的有无。将没有结晶析出的最低温度设为液相温度。
<玻璃化转变温度Tg>
第3-1实施方式的光学玻璃的玻璃化转变温度Tg的上限优选为580℃,进一步以575℃、570℃、565℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为510℃,进一步以515℃、520℃、525℃的顺序更优选。会相对地降低玻璃化转变温度Tg的成分为Li2O、Na2O、K2O等。会相对地提高玻璃化转变温度Tg的成分为La2O3、ZrO2、Nb2O5等。通过适当调整这些成分的含量,可控制玻璃化转变温度Tg。
<再加热时的稳定性>
在第3-1实施方式的光学玻璃中,于玻璃化转变温度Tg加热10分钟,进一步于比该Tg高140~250℃的温度加热10分钟,此时每1g所观察到的结晶数优选为20个以下,更优选为10个以下。
需要说明的是,再加热时的稳定性如下所述地测定。将1cm×1cm×0.8cm的大小的玻璃试样在设定为该玻璃试样的玻璃化转变温度Tg的第1试验炉中加热10分钟,进一步在设定为比其玻璃化转变温度Tg高140~250℃的温度的第2试验炉中加热10分钟后,用光学显微镜(观察倍率:10~100倍)确认结晶的有无。然后,测定每1g对应的结晶数。另外,用肉眼确认玻璃的白浊的有无。
第3-1实施方式的光学玻璃的制造可以设为与第1发明的实施方式同样。另外,对于光学元件等的制造,也可以设为与第1发明的实施方式同样。
第3-2实施方式
对于第3-2实施方式的光学玻璃而言,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,
TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10质量%,
Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]小于0.3,
此外,该光学玻璃满足下述(c)及(d)中的1个以上:
(c)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1质量%,
(d)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05。质量比[SiO2/Nb2O5]的下限优选为1.09,进一步以1.11、1.15、1.17的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Nb2O5]的上限优选为2.10,进一步以2.05、2.00、1.95的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Nb2O5]设为上述范围,可以降低玻璃的比重,同时保持期望的光学常数(折射率nd、阿贝数νd)。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25。质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限优选为0.26,进一步以0.27、0.28、0.29、0.30、0.305、0.310、0.315的顺序更优选。另外,质量比[ZrO2/Nb2O5]的上限优选为0.65,进一步以0.61、0.57、0.53的顺序更优选。通过将质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低原料成本,可以保持期望的光学常数及溶解性。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65。质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的下限优选为0.66,进一步以0.67、0.70、0.73、0.76、0.80、0.83、0.86、0.88的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.20,进一步以1.14、1.12、1.10的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以保持玻璃的热稳定性,得到期望的光学常数。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10%。总含量[TiO2+BaO]的上限优选为8.0%,进一步以7.8%、7.6%、7.4%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+BaO]的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+BaO]的上限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且降低玻璃的比重。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]小于0.3。质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的上限优选为0.25,进一步以0.20、0.15的顺序更优选。另外,质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0,进一步以0.05、0.07、0.10的顺序更优选。质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]也可以为0。通过将质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的上限设为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以降低原料成本。
第3-2实施方式的光学玻璃满足下述(c)及(d)中的1个以上:
(c)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1%,
(d)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
即,对于第3-2实施方式的光学玻璃而言,可以使Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1%。总含量R2O优选大于9%,其下限以15.0%、15.5%、16.0%、16.5%的顺序更优选。另外,总含量R2O的上限优选为22.0%,进一步以21.7%、21.4%、21.1%的顺序更优选。通过将总含量R2O设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
另外,对于第3-2实施方式的光学玻璃而言,相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O与MgO、CaO、SrO及BaO的总含量R’O的总含量,可以使总含量R2O的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05。质量比[R2O/(R2O+R’O)]优选大于0.6,其下限以0.80、0.82、0.84、0.86的顺序更优选。另外,质量比[R2O/(R2O+R’O)]的上限优选为1.00,进一步以0.99、0.98、0.95的顺序更优选。通过将质量比[R2O/(R2O+R’O)]设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]优选小于0.14,其上限以0.125、0.115、0.105的顺序更优选。另外,质量比[ZnO/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.02、0.05、0.07的顺序更优选。质量比[ZnO/Nb2O5]也可以为0。通过将质量比[ZnO/Nb2O5]的上限设为上述范围,可降低玻璃的比重,可得到期望的光学常数。
在第3-2实施方式的光学玻璃中,对于上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第3-1实施方式同样。另外,对于第3-2实施方式中的玻璃特性、光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第3-1实施方式同样。
第3-3实施方式
对于第3-3实施方式的光学玻璃而言,
SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05,
ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65,
TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10质量%,
ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]小于0.14,
此外,该光学玻璃满足下述(e)及(f)中的1个以上:
(e)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1质量%,
(f)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]大于1.05。质量比[SiO2/Nb2O5]的下限优选为1.09,进一步以1.11、1.15、1.17的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Nb2O5]的上限优选为2.10,进一步以2.05、2.00、1.95的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Nb2O5]设为上述范围,可以降低玻璃的比重,同时保持期望的光学常数(折射率nd、阿贝数νd)。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]大于0.25。质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限优选为0.26,进一步以0.27、0.28、0.29、0.30、0.305、0.310、0.315的顺序更优选。另外,质量比[ZrO2/Nb2O5]的上限优选为0.65,进一步以0.61、0.57、0.53的顺序更优选。通过将质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低原料成本,可以保持期望的光学常数及溶解性。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.65。质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的下限优选为0.66,进一步以0.67、0.70、0.73、0.76、0.80、0.83、0.86、0.88的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.20,进一步以1.14、1.12、1.10的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以保持玻璃的热稳定性,得到期望的光学常数。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]小于10%。总含量[TiO2+BaO]的上限优选为8.0%,进一步以7.8%、7.6%、7.4%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+BaO]的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+BaO]的上限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低玻璃的比重。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]小于0.14。Nb2O5的上限优选为0.125,进一步以0.115、0.105的顺序更优选。另外,质量比[ZnO/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.02、0.05、0.07的顺序更优选。质量比[ZnO/Nb2O5]也可以为0。通过将质量比[ZnO/Nb2O5]的上限设为上述范围,可降低玻璃的比重,可得到期望的光学常数。
第3-3实施方式的光学玻璃满足下述(e)及(f)中的1个以上:
(e)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1%,
(f)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
即,对于第3-3实施方式的光学玻璃而言,可以使Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1%。总含量R2O优选大于9%,其下限以15.0%、15.5%、16.0%、16.5%的顺序更优选。另外,总含量R2O的上限优选为22.0%,进一步以21.7%、21.4%、21.1%的顺序更优选。通过将总含量R2O设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
另外,对于第3-3实施方式的光学玻璃而言,相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O与MgO、CaO、SrO及BaO的总含量R’O的总含量,可以使总含量R2O的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05。质量比[R2O/(R2O+R’O)]优选大于0.6,其下限以0.80、0.82、0.84、0.86的顺序更优选。另外,质量比[R2O/(R2O+R’O)]的上限优选为0.95,进一步以0.98、0.99、1.00的顺序更优选。通过将质量比[R2O/(R2O+R’O)]设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]优选小于0.3,其上限以0.25、0.20、0.15的顺序更优选。另外,质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0,进一步以0.05、0.07、0.10的顺序更优选。质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]也可以为0。通过将质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的上限设为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以降低原料成本。
在第3-3实施方式的光学玻璃中,对于上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第3-1实施方式同样。另外,第3-3实施方式中的玻璃特性、对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第3-1实施方式同样。
第3-4实施方式
第3-4实施方式的光学玻璃的阿贝数νd为30~36,
比重为3.19以下,
相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F为0.0015以下。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd为30~36。阿贝数νd也可以设为30.5~35.8、或31~35.5。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,比重为3.19以下。比重优选为3.18以下,进一步以3.17以下,3.16以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.05左右。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F为0.0015以下。偏差ΔPg,F的上限优选为0.0012,进一步以0.0010、0.0008的顺序更优选。另外,偏差ΔPg,F的下限优选为-0.0060,进一步以-0.0048、-0.0045、-0.0042、-0.0040、-0.0035、-0.0025的顺序更优选。
一般而言,相对部分色散Pg,F表现出随着阿贝数νd的增加而减少的倾向。因此,对于第3-4实施方式而言,使用以上说明的ΔPg,F、而不是相对部分色散Pg,F本身来规定相对部分色散Pg,F。对于上述阿贝数νd,通过将ΔPg,F设为0.0015以下,可提高适于高次的色差补正的光学玻璃。此外,通过使比重为3.19以下,可实现光学元件的轻质化。
接下来,以下详细叙述第3-4实施方式的光学玻璃中的玻璃成分的含量及比率的优选方式。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[SiO2/Nb2O5]优选大于1.05,其下限以1.09、1.11、1.15、1.17的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Nb2O5]的上限优选为1.50,进一步以1.48、1.46、1.44的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Nb2O5]设为上述范围,可以降低玻璃的比重,同时保持期望的光学常数(折射率nd、阿贝数νd)。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,ZrO2的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZrO2/Nb2O5]优选大于0.25,其下限以0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.305、0.310、0.315的顺序更优选。另外,质量比[ZrO2/Nb2O5]的上限优选为0.50,进一步以0.47、0.44、0.41的顺序更优选。通过将质量比[ZrO2/Nb2O5]的下限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且可以降低原料成本,可以保持期望的光学常数及溶解性。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]优选大于0.65,其下限以0.66、0.67、0.69、0.71、0.73、0.76、0.80、0.83、0.86、0.88的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.20,进一步以1.14、1.12、1.10的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以保持玻璃的热稳定性,得到期望的光学常数。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,TiO2及BaO的总含量[TiO2+BaO]优选小于10%,其上限以8.0%、7.8%、7.6%、7.4%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+BaO]的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+BaO]的上限设为上述范围,可以降低相对部分色散Pg,F,而且降低玻璃的比重。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,Ta2O5的含量相对于TiO2及Nb2O5的总含量的质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]优选小于0.3,其上限以0.25、0.20、0.15的顺序更优选。另外,质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的下限优选为0,进一步以0.05、0.07、0.10的顺序更优选。质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]也可以为0。通过将质量比[Ta2O5/(TiO2+Nb2O5)]的上限设为上述范围,可以降低玻璃的比重,而且可以降低原料成本。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,ZnO的含量相对于Nb2O5的含量的质量比[ZnO/Nb2O5]优选小于0.14,其上限以0.125、0.115、0.105的顺序更优选。另外,质量比[ZnO/Nb2O5]的下限优选为0,进一步以0.02、0.05、0.07的顺序更优选。质量比[ZnO/Nb2O5]也可以为0。通过将质量比[ZnO/Nb2O5]的上限设为上述范围,可降低玻璃的比重,可得到期望的光学常数。
第3-4实施方式的光学玻璃优选满足下述(g)及(h)中的1个以上:
(g)Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1%,
(h)总含量R2O相对于总含量R2O与总含量R’O的总含量的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05,所述总含量R2O是Li2O、Na2O及K2O的总含量,所述总含量R’O是MgO、CaO、SrO及BaO的总含量。
即,对于第3-4实施方式的光学玻璃而言,可以使Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O大于1.1%。总含量R2O优选大于9%,其下限以15.0%、15.5%、16.0%、16.5%的顺序更优选。另外,总含量R2O的上限优选为22.0%,进一步以21.7%、21.4%、21.1%的顺序更优选。通过将总含量R2O设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可保持玻璃再加热时的稳定性。
另外,对于第3-4实施方式的光学玻璃而言,相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量R2O与MgO、CaO、SrO及BaO的总含量R’O的总含量,可以使总含量R2O的质量比[R2O/(R2O+R’O)]大于0.05。质量比[R2O/(R2O+R’O)]优选大于0.6,其下限以0.80、0.82、0.84、0.86的顺序更优选。另外,质量比[R2O/(R2O+R’O)]的上限优选为0.95,进一步以0.98、0.99、1.00的顺序更优选。通过将质量比[R2O/(R2O+R’O)]设为上述范围,可降低玻璃的比重,而且保持玻璃再加热时的稳定性。
在第3-4实施方式的光学玻璃中,对于上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第3-1实施方式同样。另外,第3-4实施方式中的上述以外的玻璃特性、对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第3-1实施方式同样。
另外,在第3-4实施方式中,可采用第3-1~第3-3实施方式的方案中的任意方案。
《第4发明》
[第4发明的背景技术]
为了降低驱动自动对焦功能时的消耗电力,对于在自动对焦方式的光学系统中搭载的光学元件,要求轻质化。如果可以降低玻璃的比重,则可以减少透镜等光学元件的重量。此外,为了色差的补正,要求相对部分色散Pg,F小。
另外,作为光学系统中使用的这样的光学玻璃的制造方法,可举出将玻璃再加热而成形的再热压制法。在该制法中,硅酸盐类的高折射率高分散性光学玻璃在再加热时容易发生失透。因此,要求玻璃再加热时玻璃内部不易失透的高度的稳定性。
专利文献4-1中公开了折射率nd为1.674以上、阿贝数νd为30.2以上的光学玻璃。然而,专利文献4-1中记载的光学玻璃的均质性低,再加热时会观察到失透。此外,不满足低比重且低Pg,F的条件。因此,期望具有期望的光学常数、且具有更高性能的光学玻璃。
[第4发明的现有技术文献]
专利文献
专利文献4-1:日本特开2017-105702号公报
[第4发明内容]
[第4发明所要解决的问题]
第4发明的目的在于提供一种具有期望的光学常数、比重尽可能小、相对部分色散Pg,F小、而且再加热时的稳定性优异、均质性高的光学玻璃、以及由上述光学玻璃形成的光学元件。
[解决问题的方法]
第4发明的主旨如下所述。
(1)一种光学玻璃,其中,
SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80,
SiO2的含量相对于Na2O的含量的质量比[SiO2/Na2O]为2.5~8.5,
SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55,
Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.45以上,
SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84质量%。
(2)一种光学玻璃,其中,
SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.7,
SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55,
Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.45以上,
SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84质量%。
(3)一种光学玻璃,其阿贝数νd为30~36,
比重为3.4以下,
相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F为0.0030以下。
(4)一种光学元件,其由上述(1)~(3)中任一项所述的光学玻璃形成。
[第4发明的效果]
根据第4发明,可提供具有期望的光学常数、比重尽可能小、相对部分色散Pg,F小、而且再加热时的稳定性优异、均质性高的光学玻璃、以及由上述光学玻璃形成的光学元件。
[第4发明的具体实施方式]
阿贝数νd作为表示与分散相关的性质的值而被采用,由下式表示。此处,nF是蓝色氢在F射线(波长486.13nm)下的折射率,nC是红色氢在C射线(656.27nm)下的折射率。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
以下,将第4发明的光学玻璃作为第4-1实施方式、第4-2实施方式及第4-3实施方式进行说明。需要说明的是,第4-2、第4-3实施方式中的各玻璃成分的作用、效果与第4-1实施方式中的各玻璃成分的作用、效果同样。因此,在第4-2、第4-3实施方式中,对与第4-1实施方式相关的说明重复的事项适当省略。
在第4-1、第4-2及第4-3实施方式中,相对部分色散Pg,F使用g射线、F射线、C射线中的各折射率ng、nF、nC如下所述地表示。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
在将横轴设为阿贝数νd、将纵轴设为相对部分色散Pg,F的平面中,法线由下式表示。
Pg,F(0)=0.6483-(0.0018×νd)
此外,相对于法线的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F如下所述地表示。
ΔPg,F=Pg,F-Pg,F(0)
第4-1实施方式
第4-1实施方式的光学玻璃的特征在于,
SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80,
SiO2的含量相对于Na2O的含量的质量比[SiO2/Na2O]为2.5~8.5,
SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55,
Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.45以上,
SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84%。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80。质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]的下限优选为0.83,进一步以0.85、0.86、0.87、0.88的顺序更优选。质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为1.50,进一步以1.40、1.30、1.20的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]设为上述范围,可抑制玻璃的结晶化,得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Na2O的含量的质量比[SiO2/Na2O]为2.5~8.5。质量比[SiO2/Na2O]的下限优选为2.6,进一步以2.65、2.70、2.75的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Na2O]的上限更优选为8.2,进一步以8.0、7.8、7.6的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Na2O]设为上述范围,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55。质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限优选为1.70,进一步以1.72、1.74、1.76的顺序更优选。另外,质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为4.20,进一步以4.0、3.95、3.90的顺序更优选。通过将质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以抑制玻璃的结晶化。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.45以上。质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限优选为0.46,进一步以0.47、0.48、0.49的顺序更优选。另外,质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为0.97,进一步以0.96、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70的顺序更优选。通过将质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。另外,可抑制玻璃的结晶化,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84%。总含量[SiO2+Nb2O5]的下限优选为63.0%,进一步以63.5%、64.0%、64.5%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+Nb2O5]的上限优选为83%,进一步以82.7%、82.3%、82.1%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+Nb2O5]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。而且,可以抑制玻璃的结晶化。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]优选大于0.7。质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的下限更优选为0.73,进一步以0.75、0.77、0.79的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.15,进一步以1.13、1.11、1.09的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。
以下详细叙述第4-1实施方式的光学玻璃中除上述以外的玻璃成分的含量及比率。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量的下限优选为33.0%,进一步以33.5%、34.0%、34.5%的顺序更优选。另外,SiO2的含量的上限优选为44.0%,进一步以43.5%、43.0%、42.5%的顺序更优选。通过将SiO2的含量设为上述范围,可降低玻璃的比重,另外,可得到玻璃再加热时的稳定性改善及期望的光学常数。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,B2O3的含量的上限优选为5.0%,进一步以4.5%、4.0%、3.5%的顺序更优选。另外,B2O3的含量的下限优选为0%,进一步以0.1%、0.2%、0.3%的顺序更优选。B2O3的含量也可以为0%。通过使B2O3的含量为上述范围,可降低玻璃的比重,而且可以改善玻璃的热稳定性。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,P2O5的含量的上限优选为1.5%,进一步以1.4%、1.3%、1.2%的顺序更优选。另外,P2O5的含量的下限优选为0%,进一步以0.2%、0.4%、0.6%的顺序更优选。P2O5的含量也可以为0%。通过使P2O5的含量设为上述范围,可抑制相对部分色散Pg,F的增加,可保持玻璃的热稳定性。
在第4-1实施方式的玻璃中,Al2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。Al2O3的含量也可以为0%。通过使Al2O3的含量设为上述范围,可以保持玻璃的耐失透性及热稳定性。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2及B2O3的总含量[SiO2+B2O3]的上限优选为48.0%,进一步以47.0%、46.0%、45.0%、44.5%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+B2O3]的含量的下限优选为32.0%,进一步以33.0%、34.0%、35.0%、35.5%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+B2O3]设为上述范围,可降低玻璃的比重,玻璃的热稳定性得以改善,进而可得到期望的光学常数。
另外,在第4-1实施方式的光学玻璃中,SiO2、B2O3及P2O5的总含量[SiO2+B2O3+P2O5]的上限优选为48.0%,进一步以47.0%、46.0%、45.0%、44.5%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+B2O3+P2O5]的含量的下限优选为33.0%,进一步以34.0%、35.0%、36.0%、36.5%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+B2O3+P2O5]设为上述范围,可降低玻璃的比重,玻璃的热稳定性得以改善,进而可得到期望的光学常数。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,TiO2的含量的上限优选为10%,进一步以9.5%、9%、8.5%的顺序更优选。TiO2的含量的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。TiO2的含量也可以为0%。通过使TiO2的含量为上述范围,可实现期望的光学常数,并且降低玻璃的原料成本。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,Nb2O5的含量的下限优选为45%,进一步以44%、43%、42%的顺序更优选。另外,Nb2O5的含量的上限优选为24%,进一步以25%、26%、27%的顺序更优选。通过将Nb2O5的含量设为上述范围,可实现期望的光学常数,抑制比重的增大,而且可降低相对部分色散Pg,F。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量[TiO2+Nb2O5]的下限优选为28%,进一步以29%、30%、31%的顺序更优选。另外,总含量[TiO2+Nb2O5]的含量的上限优选为45%,进一步以44%、43%、42%的顺序更优选。通过将总含量[TiO2+Nb2O5]设为上述范围,可实现期望的光学常数。
在第4-1实施方式的玻璃中,WO3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。WO3的含量也可以为0%。通过使WO3的含量的上限为上述范围,可以提高透射率,而且可以降低相对部分色散Pg,F及比重。
在第4-1实施方式中,Bi2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。另外,Bi2O3的含量的下限优选为0%。Bi2O3的含量也可以为0%。通过使Bi2O3的含量为上述范围,可以改善玻璃的热稳定性,而且可以降低相对部分色散Pg,F及比重。
在第4-1实施方式的玻璃中,ZrO2的含量的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。另外,ZrO2的含量的上限优选为12.5%,进一步以12.2%、11.8%、11.4%的顺序更优选。ZrO2的含量也可以为0%。通过使ZrO2的含量为上述范围,可实现期望的光学常数,而且可以降低相对部分色散Pg,F。
在第4-1实施方式的玻璃中,Li2O的含量的上限优选为10%,进一步以9%、8%、7%的顺序更优选。Li2O的含量的下限优选为0%,进一步以1%、2%、3%的顺序更优选。Li2O的含量也可以为0%。通过使Li2O的含量为上述范围,可实现期望的光学常数,而且可以保持化学耐久性、耐候性、再加热时的稳定性。
在第4-1实施方式的玻璃中,Na2O的含量的上限优选为15%,进一步以14%、13.5%、13%的顺序更优选。Na2O的含量的下限优选为4%,进一步以4.5%、5%、5.5%的顺序更优选。通过将Na2O的含量设为上述范围,可降低相对部分色散Pg,F。
在第4-1实施方式的玻璃中,K2O的含量的上限优选为5%,进一步以4.5%、4%、3.5%的顺序更优选。K2O的含量的下限优选为0%,进一步以0.1%、0.2%、0.3%的顺序更优选。K2O的含量也可以为0%。通过使K2O的含量为上述范围,可以改善玻璃的热稳定性。
在第4-1实施方式的玻璃中,Li2O、Na2O及K2O的总含量[Li2O+Na2O+K2O]的上限优选为22%,进一步以21%、20.5%、20%的顺序更优选。该总含量的下限优选为11%,进一步以11.1%、11.2%、11.3%的顺序更优选。通过将该总含量设为上述范围,可改善玻璃的熔融性及热稳定性,降低液相温度。
在第4-1实施方式的玻璃中,Cs2O的含量的上限优选为5%,进一步以3%、1%、0.5%的顺序更优选。Cs2O的含量的下限优选为0%。
Cs2O具有改善玻璃的热稳定性的作用,但它们的含量变多时,化学耐久性、耐候性降低。因此,Cs2O的各含量优选为上述范围。
在第4-1实施方式的玻璃中,MgO的含量的上限优选为10%,进一步以8%、6%、4%、2%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4-1实施方式的玻璃中,CaO的含量的上限优选为10%,进一步以8%、6%、4%、2%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4-1实施方式的玻璃中,SrO的含量的上限优选为10%,进一步以8%、6%、4%、2%的顺序更优选。另外,SrO的含量的下限优选为0%。SrO的含量也可以为0%。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,BaO的含量的上限优选为10%,进一步以8%、6%、4%、2%的顺序更优选。BaO的含量的下限优选为0%。BaO的含量也可以为0%。通过使BaO的含量为上述范围,可抑制比重的增大。
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,比重增加,高分散性受损,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4-1实施方式的玻璃中,MgO、CaO、SrO及BaO的总含量[MgO+CaO+SrO+BaO]的上限优选为10%,进一步以7%、6%、5%的顺序更优选。另外,该总含量的下限优选为0%。该总含量也可以为0%。通过使该总含量为上述范围,可以抑制比重的增加,而且可以在不妨碍高分散化的情况下保持热稳定性。
在第4-1实施方式的玻璃中,ZnO的含量的上限优选为10%,进一步以5%、4%、3%的顺序更优选。另外,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。然而,ZnO的含量过多时,比重上升。因此,从改善玻璃的热稳定性、保持期望的光学常数的观点考虑,ZnO的含量优选为上述范围。
在第4-1实施方式的光学玻璃中,La2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。另外,La2O3的含量的下限优选为0%。La2O3的含量也可以为0%。通过使La2O3的含量为上述范围,可实现期望的光学常数,抑制比重的增大,而且可降低相对部分色散Pg,F。
在第4-1实施方式的玻璃中,Y2O3的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%的顺序更优选。另外,Y2O3的含量的下限优选为0%。Y2O3的含量也可以为0%。
Y2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低、制造中玻璃变得容易失透。因此,从抑制玻璃的热稳定性的降低的观点考虑,Y2O3的含量优选为上述范围。
在第4-1实施方式的玻璃中,Ta2O5的含量的上限优选为5%,进一步以4%、3%、2%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的作用的玻璃成分,是导致相对部分色散Pg,F降低的成分。另一方面,Ta2O5的含量变多时,玻璃的热稳定性降低,将玻璃熔融时容易发生玻璃原料的熔融残留。另外,比重上升。因此,Ta2O5的含量优选为上述范围。
在第4-1实施方式的玻璃中,Sc2O3的含量优选为2%以下。另外,Sc2O3的含量的下限优选为0%。
在第4-1实施方式的玻璃中,HfO2的含量优选为2%以下。另外,HfO2的含量的下限优选为0%,进一步以0.05%、0.1%的顺序更优选。
Sc2O3、HfO2是具有提高玻璃的高分散性的作用但高价的成分。因此,Sc2O3、HfO2的各含量优选为上述范围。
在第4-1实施方式的玻璃中,Lu2O3的含量优选为2%以下。另外,Lu2O3的含量的下限优选为0%。
Lu2O3具有提高玻璃的高分散性的作用,但由于分子量大,因此也是导致玻璃的比重增加的玻璃成分。因此,Lu2O3的含量优选为上述范围。
在第4-1实施方式的玻璃中,GeO2的含量优选为2%以下。另外,GeO2的含量的下限优选为0%。
GeO2具有提高玻璃的高分散性的作用,但在一般使用的玻璃成分中,是极其昂贵的成分。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4-1实施方式的玻璃中,Gd2O3的含量优选为2%以下。另外,Gd2O3的含量的下限优选为0%。
Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的热稳定性降低。另外,Gd2O3的含量变得过多时,玻璃的比重增大。因此,从良好地保持玻璃的热稳定性、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4-1实施方式的玻璃中,Yb2O3的含量优选为2%以下。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,会导致玻璃的比重增大。玻璃的比重增大时,光学元件的质量增大。例如,如果将质量大的镜头组装于自动对焦式的摄像镜头,自动对焦时镜头的驱动所需的电力增大,电池的消耗变得剧烈。因此,优选减少Yb2O3的含量,以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。
第4-1实施方式的玻璃优选主要由上述的玻璃成分、即作为必要成分的SiO2、Na2O、作为任意成分的B2O3、P2O5、Al2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、ZrO2、Li2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Sc2O3、HfO2、Lu2O3、GeO2、Gd2O3及Yb2O3构成,上述的玻璃成分的总含量优选多于95%,更优选多于98%,进一步优选多于99%,更进一步优选多于99.5%。
需要说明的是,第4-1实施方式的玻璃优选基本上由上述玻璃成分构成,但在不妨碍第4发明的作用效果的范围内,也可以含有其它成分。另外,第4发明中,不排除不可避免的杂质的含有。
(其它成分)
除了上述成分以外,上述光学玻璃还可以少量含有Sb2O3、CeO2等作为澄清剂。澄清剂的总量(外部比例添加量)优选设为0%以上且小于1%,更优选设为0%以上且0.5%以下。
外部比例添加量是指,将除澄清剂以外的全部玻璃成分的总含量设为100%时的澄清剂的添加量以重量百分率表示的值。
Pb、Cd、As、Th等是可能会造成环境负担的成分。因此,PbO、CdO、ThO2各自的含量均优选为0~0.1%,更优选为0~0.05%,更进一步优选为0~0.01%,特别优选实质上不含PbO、CdO、ThO2。
As2O3的含量优选为0~0.1%,更优选为0~0.05%,更进一步优选为0~0.01%,特别优选实质上不含As2O3。
此外,上述光学玻璃可在可见区的宽范围得到高的透射率。为了有效利用这样的特长,优选不含着色性的元素。作为着色性的元素,可例示出Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。任一元素均优选小于100质量ppm,更优选为0~80质量ppm,进一步优选为0~50质量ppm,特别优选实质上不含有。
另外,Ga、Te、Tb等是不需要导入的成分,也是高价的成分。因此,以质量%表示的Ga2O3、TeO2、TbO2的含量的范围分别均优选为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%,更进一步优选为0~0.001%,特别优选实质上不含有。
(玻璃特性)
<折射率nd>
在第4-1实施方式的光学玻璃中,折射率nd优选为1.690~1.760。折射率nd也可以设为1.695~1.755、或1.700~1.750。会相对地提高折射率nd的成分为Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5、La2O3。会相对地降低折射率nd的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O。通过适当调整这些成分的含量,可控制折射率nd。
<阿贝数νd>
在第4-1实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd优选为30~36。阿贝数νd也可以设为30.5~35.8、或31~35.5。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
<玻璃的比重>
第4-1实施方式的光学玻璃的比重优选为3.40以下,进一步以3.35以下,3.30以下,3.25以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.10左右。会相对地提高比重的成分为BaO、La2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5等。会相对地降低比重的成分为SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等。可通过调整这些成分的含量来控制比重。
<相对部分色散Pg,F>
第4-1实施方式的光学玻璃的相对部分色散Pg,F的上限优选为0.5980,进一步以0.5970、0.5960、0.5950,0.5940的顺序更优选。另外,优选相对部分色散Pg,F低的情况,其下限优选为0.5780,进一步也可以设为0.5800、0.5820、0.5840、0.5860。通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围,可得到适于高次的色差补正的光学玻璃。相对部分色散Pg,F可以通过调整SiO2、B2O3、TiO2、Nb2O5等的含量来控制。
另外,第4-1实施方式的光学玻璃的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F的上限优选为0.0030,进一步以0.0025、0.0020、0.0015的顺序更优选。另外,优选偏差ΔPg,F低的情况,其下限优选为-0.0060,进一步以-0.0050、-0.0040、-0.0030、-0.0020。
<液相温度>
第4-1实施方式的光学玻璃的液相温度LT优选为1200℃以下,进一步以1190℃以下,1180℃以下,1170℃以下的顺序更优选。通过将液相温度设为上述范围,可以降低玻璃的熔融、成形温度,其结果,可以减少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)的侵蚀。液相温度LT的下限没有特别限定,但一般为1000℃左右。液相温度LT根据全部玻璃成分的含量的平衡而确定。其中,SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O等的含量对液相温度LT的影响大。
需要说明的是,液相温度如下所述地确定。将10cc(10ml)的玻璃投入铂坩埚中,在1250℃~1400℃下熔融15~30分钟后,冷却至玻璃化转变温度Tg以下,将玻璃连同铂坩埚一起放入给定温度的熔解炉并保持2小时。保持温度为1000℃以上,设为5℃或10℃间隔,保持2小时后冷却,用100倍的光学显微镜观察玻璃内部的结晶的有无。将没有结晶析出的最低温度设为液相温度。
<玻璃化转变温度Tg>
第4-1实施方式的光学玻璃的玻璃化转变温度Tg的上限优选为670℃,进一步以650℃、630℃、610℃的顺序更优选。另外,玻璃化转变温度Tg的下限优选为510℃,进一步以520℃、525℃、530℃的顺序更优选。会相对地降低玻璃化转变温度Tg的成分为Li2O、Na2O、K2O等。会相对地提高玻璃化转变温度Tg的成分为La2O3、ZrO2、Nb2O5等。通过适当调整这些成分的含量,可控制玻璃化转变温度Tg。
<再加热时的稳定性>
在第4-1实施方式的光学玻璃中,于玻璃化转变温度Tg加热10分钟,进一步于比该Tg高140~220℃的温度加热10分钟,此时每1g所观察到的结晶数优选为20个以下,更优选为10个以下。
需要说明的是,再加热时的稳定性如下所述地测定。将1cm×1cm×0.8cm的大小的玻璃试样在设定为该玻璃试样的玻璃化转变温度Tg的第1试验炉中加热10分钟,进而在设定为比其玻璃化转变温度Tg高140~220℃的温度的第2试验炉中加热10分钟后,用光学显微镜(观察倍率:10~100倍)确认结晶的有无。然后,测定每1g对应的结晶数。另外,用肉眼确认玻璃的白浊的有无。
第4-1实施方式的光学玻璃的制造可以设为与第1发明的实施方式同样。另外,对于光学元件等的制造,也可以设为与第1发明的实施方式同样。
第4-2实施方式
第4-2实施方式的光学玻璃的特征在于,
SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80,
TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.7,
SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55,
Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.45以上,
SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84%。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]大于0.80。质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]的下限优选为0.83,进一步以0.85、0.86、0.87、0.88的顺序更优选。质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为1.50,进一步以1.40、1.30、1.20的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]设为上述范围,可抑制玻璃的结晶化,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]大于0.7。质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的下限优选为0.73,进一步以0.75、0.77、0.79的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.15,进一步以1.13、1.11、1.09的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]为1.45~4.55。质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限优选为1.70,进一步以1.72、1.74、1.76的顺序更优选。另外,质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为4.2,进一步以4.0、3.95、3.9的顺序更优选。通过将质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以抑制玻璃的结晶化。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]为0.45以上。质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限优选为0.46,进一步以0.47、0.48、0.49的顺序更优选。另外,质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为0.97,进一步以0.96、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70的顺序更优选。通过将质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。另外,可抑制玻璃的结晶化,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]为62~84%。总含量[SiO2+Nb2O5]的下限优选为63.0%,进一步以63.5%、64.0%、64.5%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+Nb2O5]的上限优选为83%,进一步以82.7%、82.4%、82.1%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+Nb2O5]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。而且,可以抑制玻璃的结晶化。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Na2O的含量的质量比[SiO2/Na2O]优选为2.5~8.5。质量比[SiO2/Na2O]的下限更优选为2.6,进一步以2.65、2.7、2.75的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Na2O]的上限更优选为8.2,进一步以8.0、7.8、7.6的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Na2O]设为上述范围,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-2实施方式的光学玻璃中,对于上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第4-1实施方式同样。另外,第4-2实施方式中的玻璃特性、对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第4-1实施方式同样。
第4-3实施方式
第4-3实施方式的光学玻璃的阿贝数νd为30~36,
比重为3.4以下,
相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F为0.0030以下。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,阿贝数νd为30~36。阿贝数νd也可以设为30.5~35.8、或31~35.5。会相对地降低阿贝数νd的成分是Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5。会相对地提高阿贝数νd的成分是SiO2、B2O3、Li2O、Na2O、K2O、La2O3、BaO、CaO、SrO。通过适当调整这些成分的含量,可控制阿贝数νd。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,比重为3.4以下。比重优选为3.35以下,进一步以3.30以下,3.25以下的顺序更优选。比重越小越优选,下限没有特别限定,但一般为3.10左右。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F为0.0030以下。偏差ΔPg,F的上限优选为0.0025,进一步以0.0020、0.0015的顺序更优选。另外,优选偏差ΔPg,F低的情况,其下限优选为-0.0060,进一步以-0.0050、-0.0040、-0.0030、-0.0020。
一般而言,相对部分色散Pg,F表现出随着阿贝数νd的增加而减少的倾向。因此,对于第4-3实施方式而言,使用以上说明的ΔPg,F、而不是相对部分色散Pg,F本身来规定相对部分色散Pg,F。对于上述阿贝数νd,例如,通过在νd≈30时使ΔPg,F为0.0030以下、在νd≈32时使ΔPg,F为0.0010以下,从而可提供适于高次的色差补正的光学玻璃。此外,比重为3.4以下,更优选为3.25以下,由此可实现光学元件的轻质化。
接下来,以下详细叙述第4-3实施方式的光学玻璃中的玻璃成分的含量及比率的优选方式。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Nb2O5及TiO2的总含量的质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]优选大于0.80,其下限进一步以0.83、0.85、0.86、0.87、0.88的顺序更优选。质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]的上限优选为1.50,进一步以1.40、1.30、1.20的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/(Nb2O5+TiO2)]设为上述范围,可抑制玻璃的结晶化,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,SiO2的含量相对于Na2O的含量的质量比[SiO2/Na2O]优选为2.5~8.5。质量比[SiO2/Na2O]的下限更优选为2.6,进一步以2.65、2.7、2.75的顺序更优选。另外,质量比[SiO2/Na2O]的上限更优选为8.2,进一步以8.0、7.8、7.6的顺序更优选。通过将质量比[SiO2/Na2O]设为上述范围,可得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,SiO2、B2O3及P2O5的总含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]优选为1.45~4.55。质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限更优选为1.70,进一步以1.72、1.74、1.76的顺序更优选。另外,质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限更优选为4.2,进一步以4.0、3.95、3.9的顺序更优选。通过将质量比[(SiO2+B2O3+P2O5)/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以抑制玻璃的结晶化。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,Na2O含量相对于Li2O、Na2O及K2O的总含量的质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]优选为0.45以上。质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的下限更优选为0.46,进一步以0.47、0.48、0.49的顺序更优选。另外,质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]的上限优选为0.97,进一步以0.96、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70的顺序更优选。通过将质量比[Na2O/(Li2O+Na2O+K2O)]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。而且,可以抑制玻璃的结晶化,得到均质性及再加热时的稳定性优异的光学玻璃。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,SiO2及Nb2O5的总含量[SiO2+Nb2O5]优选为62~84%。总含量[SiO2+Nb2O5]的下限更优选为63.0%,进一步以63.5%、64.0%、64.5%的顺序更优选。另外,总含量[SiO2+Nb2O5]的上限更优选为83%,进一步以82.7%、82.4%、82.1%的顺序更优选。通过将总含量[SiO2+Nb2O5]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。而且,可以抑制玻璃的结晶化。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,TiO2及Nb2O5的总含量相对于SiO2及B2O3的总含量的质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]优选大于0.7。质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的下限更优选为0.73,进一步以0.75、0.77、0.79的顺序更优选。另外,质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]的上限优选为1.15,进一步以1.13、1.11、1.09的顺序更优选。通过将质量比[(TiO2+Nb2O5)/(SiO2+B2O3)]设为上述范围,可以降低液相温度,改善玻璃的热稳定性。
在第4-3实施方式的光学玻璃中,对于上述以外的玻璃成分的含量及比率,可以设为与第4-1实施方式同样。另外,第4-3实施方式中的除上述以外的玻璃特性、对于光学玻璃的制造及光学元件等的制造,也可以设为与第4-1实施方式同样。
另外,在第4-3实施方式中,也可以采用第4-1或第4-2实施方式的方案中的任意方案。
实施例
《第1发明的实施例》
以下,结合实施例更详细地说明第1发明。然而第1发明不限定于实施例所示的实施方式。
(实施例1-1)
按照以下的顺序制作具有表1-1~1-5、1-23所示的玻璃组成的玻璃样品,并进行了各种评价。需要说明的是,在表1-1~1-5、1-23中,为了显示出由含有P2O5带来的效果,将除P2O5以外的玻璃成分的含量设为恒定而表示。
[光学玻璃的制造]
首先,准备与玻璃的构成成分对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、及硝酸盐作为原材料,以使得到的光学玻璃的玻璃组成为表1-1~1-5、1-23所示的各组成的方式称量上述原材料并进行调配,将原材料充分混合。将如此得到的调配原料(批原料)投入铂坩埚,于1350℃~1400℃加热2小时而制成熔融玻璃,进行搅拌以谋求均质化,澄清后,将熔融玻璃浇铸至预热到适当温度的模具。将浇铸后的玻璃于比玻璃化转变温度Tg低100℃的温度进行30分钟的热处理,在炉内自然冷却至室温,从而得到了玻璃样品。
[玻璃成分组成的确认]
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量,确认了与表1-1~1-5、1-23所示的各组成一致。
[加工性]
将得到的玻璃样品进行切割、切削,得到了10mm×10mm×8mm的试样。将该试样放入设定为给定的温度的热处理炉中加热,5分钟后取出,将玻璃试样冷却。对冷却后的玻璃试样端部进行光学研磨,用光学显微镜(100倍)观察玻璃试样内部。计数玻璃试样内部的内部缺陷数(亮点)的数量,换算成每g所对应的数量。内部缺陷设为1~300μm的范围的大小。将除P2O5以外的玻璃成分组成相同的玻璃中、不含P2O5的玻璃的内部缺陷数设为I[个/g]、将含有P2O5的玻璃的内部缺陷数设为Ip[个/g]时,将ΔI=I-Ip为1.0[个/g]以上的情况设为良好。需要说明的是,在玻璃试样中未观察到裂缝、条痕。
[光学特性的测定]
对得到的玻璃样品进一步在玻璃化转变温度Tg附近进行约30分钟~约2小时的退火处理后,在炉内以降温速度-30℃/小时冷却至室温,得到了退火样品。对得到的退火样品测定了折射率nd、ng、nF及nC、阿贝数νd、相对部分色散Pg,F、比重、玻璃化转变温度Tg、λ70及λ5。将结果示于表1-1~1-5、1-23。
(i)折射率nd、ng、nF、nC及阿贝数νd
对于上述退火样品,通过JIS标准JIS B 7071-1的折射率测定法测定折射率nd、ng、nF、nC,基于式(1-7)计算出阿贝数νd。
νd=(nd-1)/(nF-nC)···(1-7)
(ii)相对部分色散Pg,F
使用g射线、F射线、C射线下的各折射率ng、nF、nC,基于式(1-6)计算出相对部分色散Pg,F。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)···(1-6)
(iii)比重
比重通过阿基米德法测定。
(iv)玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用NETZSCH JAPAN公司制造的示差扫描量热分析装置(DSC3300SA)、以升温速度10℃/分进行了测定。
(v)λ70、λ5
将上述退火样品加工成厚度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70%的波长设为λ70,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。
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(实施例1-2)
按照与实施例1-1同样的顺序制作具有表1-6~1-22所示的玻璃组成的玻璃样品,与实施例1-1同样地确认玻璃成分组成,测定了光学特性。将结果示于表1-6~1-22。将氟化物的含量以外部比例的形式记载。关于加工性,确认到了任意玻璃样品在再加热时的成形性均良好。
[表1-6]
[表1-7]
[表1-8]
[表1-9]
[表1-10]
[表1-11]
[表1-12]
[表1-13]
[表1-14]
[表1-15]
[表1-16]
[表1-17]
[表1-18]
[表1-19]
[表1-20]
[表1-21]
[表1-22]
(实施例1-3)
使用在实施例1-1及实施例1-2中制作的各光学玻璃、通过公知的方法制作透镜毛坯,通过研磨等公知方法对透镜毛坯进行加工,制作了各种透镜。
制作的光学透镜为双凸透镜、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。
各种透镜通过与由其它种类的光学玻璃形成的透镜组合,可良好地补正二级的色差。
另外,由于玻璃为低比重,因此各透镜与具有同等光学特性、大小的透镜相比重量小,可适宜用作各种摄像设备,特别是出于可节能的理由等,可适宜用作自动对焦式的摄像设备用。同样地,使用实施例1-1及实施例1-2中制作的各种光学玻璃制作了棱镜。
《第2发明的实施例》
以下,结合实施例更详细地说明第2发明。然而,第2发明不限定于实施例所示的实施方式。
(实施例2-1)
按照以下的顺序制作具有表2-1~2-4所示的玻璃组成的玻璃样品,进行了各种评价。
[光学玻璃的制造]
首先,准备与玻璃的构成成分对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、及硝酸盐作为原材料,以使得到的光学玻璃的玻璃组成为表2-1~2-4所示的各组成的方式称量上述原材料,进行调配,将原材料充分混合。将如此得到的调配原料(批原料)投入铂坩埚,以1350℃~1450℃加热2~5小时,制成熔融玻璃,进行搅拌以谋求均质化,澄清后,将熔融玻璃浇铸至预热到适当温度的模具。将浇铸后的玻璃于比玻璃化转变温度Tg低100℃的温度进行30分钟的热处理,在炉内自然冷却至室温,从而得到了玻璃样品。
[玻璃成分组成的确认]
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量,确认了与表2-1~2-4所示的各组成一致。
[光学特性的测定]
对得到的玻璃样品进一步在玻璃化转变温度Tg附近进行约30分钟~约2小时的退火处理后,在炉内以降温速度-30℃/小时冷却至室温,得到了退火样品。对得到的退火样品测定了折射率nd、ng、nF及nC、阿贝数νd、相对部分色散Pg,F、比重、玻璃化转变温度Tg、λ70及λ5。将结果示于表2-1~2-4。
(i)折射率nd、ng、nF、nC及阿贝数νd
对于上述退火样品,通过JIS标准JIS B 7071-1的折射率测定法测定折射率nd、ng、nF、nC,并基于下式计算出了阿贝数νd。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
(ii)相对部分色散Pg,F
使用g射线、F射线、C射线下的各折射率ng、nF、nC,基于下式计算出了相对部分色散Pg,F。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
(iii)相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F’
使用相对部分色散Pg,F及阿贝数νd,基于下式进行了计算。
ΔPg,F’=Pg,F+(0.00286×νd)-0.68900
(iv)比重
比重通过阿基米德法测定。
(v)玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用NETZSCH JAPAN公司制造的示差扫描量热分析装置(DSC3300SA)、以升温速度10℃/分进行了测定。
(ⅵ)λ70、λ5
将上述退火样品加工成厚度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,计算出分光透射率B/A。将分光透射率为70%的波长设为λ70,计算出分光透射率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。
[再加热时的稳定性]
将得到的玻璃样品切割而得到了10mm×10mm×7.5mm大小的碎片。将该碎片在设定为比玻璃样品的玻璃化转变温度Tg高200~220℃的温度的试验炉中加热5分钟。用光学显微镜(观察倍率:40~200倍)测定了每1片碎片所对应的结晶数。另外,用肉眼确认结晶的有无。将每1片碎片对应的结晶数为100个以下的情况评价为A,将每1片碎片对应的结晶数超过100个的情况评价为B,将通过肉眼检查而确认到了结晶的情况评价为C。将结果示于表2-1~2-4。
[表2-1]
[表2-2]
[表2-3]
[表2-4]
(实施例2-2)
使用实施例2-1中制作的各光学玻璃,通过公知的方法制作透镜毛坯,通过研磨等公知方法对透镜毛坯进行加工,制作了各种透镜。
制作的光学透镜为双凸透镜、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。
各种透镜通过与由其它种类的光学玻璃形成的透镜组合,可良好地补正二级的色差。
另外,由于玻璃为低比重,因此各透镜与具有同等光学特性、大小的透镜相比重量小,可适宜用作各种摄像设备,特别是出于可节能的理由等,可适宜用作自动对焦式的摄像设备用。同样地,使用实施例2-1中制作的各种光学玻璃制作了棱镜。
《第3发明的实施例》
以下,结合实施例更详细地说明第3发明。然而,第3发明不限定于实施例所示的实施方式。
(实施例3-1)
按照以下的顺序制作了具有表3-1、表3-2-1~3-2-2所示的玻璃组成的玻璃样品,进行了各种评价。
[光学玻璃的制造]
首先,准备与玻璃的构成成分对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、及硝酸盐作为原材料,以使得到的光学玻璃的玻璃组成为表3-1所示的各组成的方式称量上述原材料,进行调配,将原材料充分混合。将如此得到的调配原料(批原料)投入铂坩埚,于1350℃~1400℃加热2小时而制成熔融玻璃,进行搅拌以谋求均质化,澄清后,将熔融玻璃浇铸至预热到适当温度的模具。将浇铸后的玻璃于比玻璃化转变温度Tg低100℃的温度进行30分钟的热处理,在炉内自然冷却至室温,从而得到了玻璃样品。
[玻璃成分组成的确认]
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量,确认了与表3-1所示的各组成一致。
[再加热时的稳定性]
将得到的玻璃样品切割成1cm×1cm×0.8cm的大小,在设定为该玻璃样品的玻璃化转变温度Tg的第1试验炉中加热10分钟,进一步在设定为比其玻璃化转变温度Tg高140~250℃的温度的第2试验炉中加热10分钟。然后,用光学显微镜(观察倍率:10~100倍)确认结晶的有无。然后,测定了每1g对应的结晶数。玻璃的白浊的有无用肉眼进行了确认。将每1g对应的结晶数为20个以下、并且也没有确认到白浊的情况判定为“合格”,将确认到了每1g对应的结晶数多于20个、或白浊中的至少一者的情况判定为“不合格”。将结果示于表3-3-1~3-3-2。
[光学特性的测定]
对得到的玻璃样品进一步在玻璃化转变温度Tg附近进行约30分钟~约2小时的退火处理后,在炉内以降温速度-30℃/小时冷却至室温,得到了退火样品。对得到的退火样品测定了折射率nd、ng、nF及nC、阿贝数νd、相对部分色散Pg,F、比重、玻璃化转变温度Tg、λ80、λ70及λ5。将结果示于表3-3-1~3-3-2。
(i)折射率nd、ng、nF、nC及阿贝数νd
对于上述退火样品,通过JIS标准JIS B 7071-1的折射率测定法测定了折射率nd、ng、nF、nC,并基于下式计算出了阿贝数νd。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
(ii)相对部分色散Pg,F
使用g射线、F射线、C射线下的各折射率ng、nF、nC,基于下式计算出了相对部分色散Pg,F。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
(iii)相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F
使用相对部分色散Pg,F及阿贝数νd,基于下式进行了计算。
ΔPg,F=Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483
(iv)比重
比重通过阿基米德法测定。
(v)液相温度LT
将玻璃放入加热至给定温度的炉内,保持约2小时,冷却后,用40~100倍的光学显微镜对玻璃内部进行观察,根据结晶的有无确定了液相温度。
(vi)玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用NETZSCH JAPAN公司制造的示差扫描量热分析装置(DSC3300SA)、以升温速度10℃/分进行了测定。
(vii)λ80、λ70、λ5
将上述退火样品加工成厚度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,计算出分光透射率B/A。将分光透射率为80%的波长设为λ80,计算出分光透射率B/A。将分光透射率为70%的波长设为λ70,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。
[表3-1]
/>
/>
/>
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(实施例3-2)
使用实施例3-1中制作的各光学玻璃,通过公知的方法制作透镜毛坯,通过研磨等公知方法对透镜毛坯进行加工,制作了各种透镜。
制作的光学透镜为双凸透镜、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。
各种透镜通过与由其它种类的光学玻璃形成的透镜组合,可良好地补正二级的色差。
另外,由于玻璃为低比重,因此各透镜与具有同等光学特性、大小的透镜相比重量小,可适宜用作各种摄像设备,特别是出于可节能的理由等,可适宜用作自动对焦式的摄像设备用。同样地,使用实施例3-1中制作的各种光学玻璃制作了棱镜。
《第4发明的实施例》
以下,结合实施例更详细地说明第4发明。然而,第4发明不限定于实施例所示的实施方式。
(实施例4-1)
按照以下的顺序制作具有表4-1~4-4所示的玻璃组成的玻璃样品,进行了各种评价。
[光学玻璃的制造]
首先,准备与玻璃的构成成分对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、及硝酸盐作为原材料,以使得到的光学玻璃的玻璃组成为表4-1~4-4所示的各组成的方式称量上述原材料,进行调配,将原材料充分混合。将如此得到的调配原料(批原料)投入铂坩埚,于1350℃~1450℃加热2~3小时而制成熔融玻璃,进行搅拌以谋求均质化,澄清后,将熔融玻璃浇铸至预热到适当温度的模具。将浇铸后的玻璃以玻璃化转变温度Tg±10℃的温度进行了30分钟的热处理,在炉内自然冷却至室温,从而得到了玻璃样品。
[玻璃成分组成的确认]
对于得到的玻璃样品,通过电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP-AES)测定了各玻璃成分的含量,确认了与表4-1~4-4所示的各组成一致。
[光学特性的测定]
对得到的玻璃样品进一步在玻璃化转变温度Tg附近进行约30分钟~约2小时的退火处理后,在炉内以降温速度-30℃/小时冷却至室温,得到了退火样品。对得到的退火样品测定了折射率nd、ng、nF及nC、阿贝数νd、相对部分色散Pg,F、偏差ΔPg,F、比重、玻璃化转变温度Tg、λ80、λ70及λ5。将结果示于表4-1~4-4。需要说明的是,比较例A、B中得到的玻璃样品确认到了明显的条痕,非常不均质,因此,未能测定折射率nd、阿贝数νd、相对部分色散Pg,F、及偏差ΔPg,F。
(i)折射率nd、ng、nF、nC及阿贝数νd
对于上述退火样品,通过JIS标准JIS B 7071-1的折射率测定法测定折射率nd、ng、nF、nC,并基于下式计算出了阿贝数νd。
νd=(nd-1)/(nF-nC)
(ii)相对部分色散Pg,F
使用g射线、F射线、C射线下的各折射率ng、nF、nC,基于下式计算出了相对部分色散Pg,F。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)
(iii)相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F
使用相对部分色散Pg,F及阿贝数νd,基于下式进行了计算。
ΔPg,F=Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483
(iv)比重
比重通过阿基米德法测定。
(ⅴ)液相温度LT
将玻璃放入加热至给定温度的炉内,保持约2小时,冷却后,用40~100倍的光学显微镜对玻璃内部进行观察,根据结晶的有无确定了液相温度。
(vi)玻璃化转变温度Tg
玻璃化转变温度Tg使用NETZSCH JAPAN公司制造的示差扫描量热分析装置(DSC3300SA)、以升温速度10℃/分进行测定。
(vii)λ80、λ70、λ5
将上述退火样品加工成厚度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,计算出分光透射率B/A。将分光透射率为80%的波长设为λ80,计算出分光透射率B/A。将分光透射率为70%的波长设为λ70,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。
[再加热时的稳定性]
将得到的玻璃样品切割成1cm×1cm×0.8cm的大小,在设定为该玻璃样品的玻璃化转变温度Tg的第1试验炉中加热10分钟,进一步在设定为比其玻璃化转变温度Tg高140~220℃的温度的第2试验炉中加热10分钟。然后,用光学显微镜(观察倍率:10~100倍)确认了结晶的有无。然后,测定每1g对应的结晶数。玻璃的白浊的有无用肉眼确认。将每1g对应的结晶数为20个以下并且也没有确认到白浊的情况判定为“良好”,将确认到每1g对应的结晶数为21~60个的情况判定为“合格”,将每1g对应的结晶数多于60个、或者以肉眼确认到了白浊或结晶的情况判定为“不合格”。
[玻璃化的评价]
对于得到的玻璃样品,通过肉眼或光学显微镜(观察倍率:40倍)确认结晶的有无,如果没有结晶则评价为“合格”,如果有则评价为“不合格”。
实施例4-1的各光学玻璃在光学上也是均质的,而且未观察到条痕。另一方面,在以与实施例4-1相同的条件制作的比较例A及B的各玻璃上,观察到了明显的条痕、非常不均质。比较例C也以肉眼确认到了结晶。
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(实施例4-2)
使用实施例4-1中制作的各光学玻璃,通过公知的方法制作透镜毛坯,通过研磨等公知方法对透镜毛坯进行加工,制作了各种透镜。
制作的光学透镜为双凸透镜、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。
各种透镜通过与由其它种类的光学玻璃形成的透镜组合,可良好地补正二级的色差。
另外,由于玻璃为低比重,因此各透镜与具有同等光学特性、大小的透镜相比重量小,可适宜用作各种摄像设备,特别是出于可节能的理由等,可适宜用作自动对焦式的摄像设备用。同样地,使用实施例4-1中制作的各种光学玻璃制作了棱镜。
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,通过对上述例示出的玻璃组成进行了说明书中记载的组成调整,可制作第1~第4发明的一个实施方式所涉及的光学玻璃。
另外,当然可以将说明书中例示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 (5)
1.一种硅酸盐玻璃,其阿贝数νd为20~35,含有P2O5及Nb2O5,且Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]大于0.6110。
2.根据权利要求1所述的硅酸盐玻璃,其中,
Nb2O5的含量相对于Nb2O5、TiO2、WO3及Bi2O3的总含量的质量比[Nb2O5/(Nb2O5+TiO2+WO3+Bi2O3)]为0.700以上,
P2O5的含量相对于SiO2及P2O5的总含量的质量比[P2O5/(SiO2+P2O5)]为0.910以下,
SiO2的含量相对于SiO2、P2O5及B2O3的总含量的质量比[SiO2/(SiO2+P2O5+B2O3)]为0.500以上,
K2O的含量为15质量%以下。
3.根据权利要求1或2所述的硅酸盐玻璃,其中,
P2O5的含量为10质量%以下。
4.一种光学玻璃,其由权利要求1~3中任一项所述的硅酸盐玻璃形成。
5.一种光学元件,其由权利要求4所述的光学玻璃形成。
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