TW201335094A - 光學玻璃及光學元件 - Google Patents
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Abstract
本發明係更廉價地提供一種折射率(nd)及阿貝數(vd)於所需之範圍內,並且耐失透性較高之玻璃。本發明之光學玻璃以質量%計含有1.0~30.0%之B2O3成分及10.0~60.0%之La2O3成分。該光學玻璃較佳為具有1.75以上之折射率(nd),並且具有23以上且50以下之阿貝數(vd)。
Description
本發明係關於一種光學玻璃及光學元件。
近年來,使用光學系統之機器之數位化或高精細化正快速發展,於數位相機或視訊攝影機等攝影機器、或者投影儀或投影電視等圖像播放(投影)機器等各種光學機器之領域中,減少光學系統中所使用之透鏡或稜鏡等光學元件之片數,使光學系統整體輕量化及小型化之要求正在增強。
製作光學元件之光學玻璃中,尤其是可實現光學系統整體之輕量化及小型化之具有1.75以上之折射率(nd),並且具有23以上且50以下之阿貝數(v d)的高折射率低色散玻璃之需求變得非常高。作為此種高折射率低色散玻璃,已知有如以專利文獻1~8為代表之玻璃組合物。
[專利文獻1]日本專利特開2006-016293號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-144069號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-083705號公報
[專利文獻4]日本專利特開2008-001551號公報
[專利文獻5]日本專利特開2001-348244號公報
[專利文獻6]日本專利特開2009-173520號公報
[專利文獻7]日本專利特開2003-267748號公報
[專利文獻8]日本專利特開2006-240889號公報
作為由光學玻璃製作光學元件之方法,例如已知有:對由光學玻璃所形成之玻璃膏球或玻璃磚進行磨削及研磨而獲得光學元件之形狀的方法;對將由光學玻璃所形成之玻璃膏球或玻璃磚進行再加熱並成形(再加熱加壓成形)而獲得之玻璃成形體進行磨削及研磨的方法;及利用經超精密加工之模具使由玻璃膏球或玻璃磚所獲得之預成型體材料成形(精密模壓成形)而獲得光學元件之形狀的方法。任一方法均要求於由熔融之玻璃原料形成玻璃膏球或玻璃磚時可獲得穩定之玻璃。此處,於構成所獲得之玻璃膏球或玻璃磚之玻璃對失透之穩定性(耐失透性)降低而於玻璃之內部產生結晶之情形時,已無法獲得較佳作為光學元件之玻璃。
又,為了降低光學玻璃之材料成本,期望構成光學玻璃之各成分之原料費用儘可能廉價。又,為了降低光學玻璃之製造成本,期望原料之熔解性較高,於更低溫下熔解。然而,專利文獻1~8中所記載之玻璃不可謂充分滿足此種要求者。
又,尤其是專利文獻1及2中所記載之玻璃存在玻璃之比重較大,光學元件之質量較大之問題。即,存在於將該等玻璃用於相機或投影儀等光學機器中時,光學機器整體之質量容易變大之問題。
本發明係鑒於上述問題而成者,其目的在於更廉價地獲
得折射率(nd)及阿貝數(v d)於所需之範圍內,並且耐失透性較高且穩定之玻璃。
又,本發明之目的在於獲得可有助於光學機器之輕量化之玻璃。
本發明者等人為了解決上述問題而反覆潛心試驗研究,結果發現,含有B2O3成分及La2O3成分作為必需成分之玻璃可獲得具有所需之高折射率及高阿貝數之穩定之玻璃,並且亦可降低玻璃之材料成本,從而完成本發明。
又,本發明者等人亦發現,藉由於含有B2O3成分及La2O3成分作為必需成分之玻璃中使Y2O3成分之含量為特定之範圍內,可獲得具有所需之高折射率及高阿貝數之穩定之玻璃,並且亦可降低玻璃之材料成本,且玻璃之比重變小。
又,本發明者等人亦發現,藉由於含有B2O3成分及La2O3成分之玻璃中降低Gd2O3成分之含量,可獲得具有所需之折射率及阿貝數之穩定之玻璃,並且亦可降低玻璃之材料成本。
又,本發明者等人亦發現,藉由對含有B2O3成分及La2O3成分且具有35以上之阿貝數之玻璃降低Ta2O5成分之含量,從而具有所需之折射率及阿貝數,並且亦降低玻璃之材料成本,且玻璃之液相溫度變低。
具體而言,本發明提供如下者。
(1)一種光學玻璃,其以質量%計含有1.0~30.0%之
B2O3成分及10.0~60.0%之La2O3成分。
(2)如上述(1)之光學玻璃,其中Ta2O5成分之含量以質量%計為15.0%以下。
(3)如上述(1)或(2)之光學玻璃,其具有35以上之阿貝數(v d),且Ta2O5成分之含量未達15.0%。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之光學玻璃,其中Y2O3成分之含量以質量%計為30.0%以下。
(5)如上述(1)至(4)中任一項之光學玻璃,其中Gd2O3成分之含量以質量%計為40.0%以下。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之光學玻璃,其中Gd2O3成分之含量以質量%計為20.0%以下。
(7)如上述(1)至(6)中任一項之光學玻璃,其中Yb2O3成分之含量以質量%計為20.0%以下。
(8)如上述(1)至(7)中任一項之光學玻璃,其中Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之一種以上)之質量和為30.0%以上且75.0%以下。
(9)如上述(1)至(8)中任一項之光學玻璃,其中Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之一種以上)之質量和為35.0%以上且75.0%以下。
(10)如上述(1)至(9)中任一項之光學玻璃,其中Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之一種以上)之質量和為30.0%以上且70.0%以下。
(11)如上述(1)至(10)中任一項之光學玻璃,其中質量比(Gd2O3+Yb2O3)/(La2O3+Y2O3)為0.50以下。
(12)如上述(1)至(11)中任一項之光學玻璃,其中Gd2O3成分、Yb2O3成分及Ta2O5成分之含量之和為30.0%以下。
(13)如上述(1)至(12)中任一項之光學玻璃,其中Gd2O3成分、Yb2O3成分及Ta2O5成分之含量之和為20.0%以下。
(14)如上述(1)至(13)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,TiO2成分為0~30.0%,Nb2O5成分為0~20.0%,WO3成分為0~25.0%。
(15)如上述(1)至(14)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,WO3成分為0~25.0%,Nb2O5成分為0~20.0%,TiO2成分為0~30.0%。
(16)如上述(1)至(15)中任一項之光學玻璃,其中TiO2成分之含量以質量%計為20.0%以下。
(17)如上述(1)至(16)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,TiO2成分為0~15.0%,Nb2O5成分為0~20.0% WO3成分為0~20.0%。
(18)如上述(1)至(17)中任一項之光學玻璃,其中Nb2O5成分及WO3成分之含量之和為1.0%以上且30.0%以下。
(19)如上述(1)至(18)中任一項之光學玻璃,其中TiO2成
分、Nb2O5成分及WO3成分之含量之和為30.0%以下。
(20)如上述(1)至(19)中任一項之光學玻璃,其中SiO2成分之含量以質量%計為30.0%以下。
(21)如上述(1)至(20)中任一項之光學玻璃,其中SiO2成分之含量以質量%計為20.0%以下。
(22)如上述(1)至(21)中任一項之光學玻璃,其中B2O3成分及SiO2成分之含量之和為1.0%以上且30.0%以下。
(23)如上述(1)至(22)中任一項之光學玻璃,其中質量比(Nb2O5+WO3)/(B2O3+SiO2)為0.15以上且2.00以下。
(24)如上述(1)至(23)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,MgO成分為0~20.0%,CaO成分為0~20.0%,SrO成分為0~20.0%,BaO成分為0~25.0%。
(25)如上述(1)至(24)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,MgO成分為0~10.0%,CaO成分為0~10.0%,SrO成分為0~10.0%,BaO成分為0~25.0%。
(26)如上述(1)至(25)中任一項之光學玻璃,其中RO成分(式中,R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群中之一種以上)之質量和為25.0%以下。
(27)如上述(1)至(26)中任一項之光學玻璃,其中Li2O成分之含量以質量%計為10.0%以下。
(28)如上述(1)至(27)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,Na2O成分為0~10.0%,K2O成分為0~10.0%,Cs2O成分為0~10.0%。
(29)如上述(1)至(28)中任一項之光學玻璃,其中Rn2O成分(式中,Rn為選自由Li、Na、K、Cs所組成之群中之一種以上)之質量和為15.0%以下。
(30)如上述(1)至(29)中任一項之光學玻璃,其中ZnO成分之含量以質量%計為25.0%以下。
(31)如上述(1)至(30)中任一項之光學玻璃,其中ZnO成分之含量以質量%計為15.0%以下。
(32)如上述(1)至(31)中任一項之光學玻璃,其中以質量%計,P2O5成分為0~10.0%,GeO2成分為0~10.0%,ZrO2成分為0~15.0%,ZnO成分為0~15.0%,Al2O3成分為0~10.0%,Ga2O3成分為0~10.0%,Bi2O3成分為0~10.0%,TeO2成分為0~20.0%,
SnO2成分為0~1.0%,Sb2O3成分為0~1.0%。
(33)如上述(1)至(32)中任一項之光學玻璃,其具有1.75以上之折射率(nd),並且具有23以上且50以下之阿貝數(v d)。
(34)如上述(1)至(33)中任一項之光學玻璃,其具有1.75以上之折射率(nd),並且具有35以上且50以下之阿貝數(v d)。
(35)如上述(1)至(34)中任一項之光學玻璃,其具有1300℃以下之液相溫度。
(36)一種光學元件,其將如上述(1)至(35)中任一項之光學玻璃作為母材。
(37)一種光學機器,其具備如上述(36)之光學元件。
根據本發明,可更廉價地獲得折射率(nd)及阿貝數(v d)於所需之範圍內,並且耐失透性較高且穩定之玻璃。
又,根據本發明,亦可獲得可有助於光學機器之輕量化之玻璃。
本發明之光學玻璃以相對於氧化物換算組成之玻璃總質量之質量%計,含有1.0~30.0%之B2O3成分及10.0~60.0%之La2O3成分。藉由含有La2O3成分作為必需成分,並且使其他成分之含量為特定之範圍內,從而即便減少Gd2O3或Ta2O5等昂貴之成分之使用量,亦可獲得較高之折射率及
阿貝數,並且抑制液相溫度之上升。因此,可更廉價地獲得折射率及阿貝數於所需之範圍內,並且耐失透性較高且穩定之玻璃。
其中,第1光學玻璃以相對於氧化物換算組成之玻璃總質量之質量%計,含有1.0~30.0%之B2O3成分及10.0~60.0%之La2O3成分,且Y2O3成分之含量為30.0%以下。藉由含有La2O3成分作為必需成分,並且使Y2O3成分之含量為特定之範圍內,從而即便減少昂貴且多數情況下增加玻璃之比重之稀土類元素尤其是Gd2O3或Yb2O3,亦可獲得較高之折射率及阿貝數,並且可抑制液相溫度之上升。因此,可更廉價地獲得具有1.75以上之折射率及23以上且50以下之阿貝數,並且比重亦較小,可有助於光學機器之輕量化的耐失透性較高之光學玻璃。
又,第2光學玻璃相對於氧化物換算組成之玻璃總質量,以質量%計含有1.0~30.0%之B2O3成分及10.0~60.0%之La2O3成分,且Gd2O3成分之含量為20.0%以下。藉由減少Gd2O3成分之含量,而減少稀土類元素中特別昂貴之Gd2O3成分之使用量,因此可降低光學玻璃之原料成本。同時,藉由以B2O3成分及La2O3成分為基礎,從而即便減少Gd2O3成分,亦具有1.75以上之折射率及30以上且50以下之阿貝數,並且玻璃之液相溫度亦容易變低。因此,可更廉價地獲得折射率及阿貝數於所需之範圍內,並且耐失透性較高且穩定之光學玻璃、及使用其之光學元件。
又,第3光學玻璃以質量%計含有1.0~30.0%之B2O3成分
及10.0~60.0%之La2O3成分,具有35以上之阿貝數(v d),且Ta2O5成分之含量未達15.0%。藉由減少Ta2O5成分之含量,從而減少昂貴且需要高溫下之熔解之Ta2O5成分之使用量,因此可降低光學玻璃之原料成本及製造成本。並且,藉由以B2O3成分及La2O3成分為基礎,從而具有35以上之阿貝數(v d),並且液相溫度亦容易變低。因此,可更廉價地獲得折射率(nd)及阿貝數(v d)於所需之範圍內,並且耐失透性較高之光學玻璃及使用其之光學元件。
以下,對本發明之光學玻璃之實施形態進行詳細說明,但本發明並不受以下實施形態任何限定,可於本發明之目的之範圍內適當加以變更而實施。再者,關於說明重複之位置,存在適當省略說明之情形,但並不限定發明之宗旨。
以下敍述構成本發明之光學玻璃之各成分之組成範圍。於本說明書中未特別說明之情形時,各成分之含量均係設為以相對於氧化物換算組成之玻璃總質量之質量%表示者。此處,所謂「氧化物換算組成」,係指於假定用作本發明之玻璃構成成分之原料之氧化物、複合鹽、金屬氟化物等熔融時全部分解而變化成氧化物之情形時,將該生成氧化物之總質量設為100質量%而表示玻璃中所含有之各成分的組成。
B2O3成分係作為玻璃形成氧化物所不可或缺之必需成
分。
尤其是藉由含有1.0%以上之B2O3成分,可提高玻璃之耐失透性,並且可減少玻璃之色散。因此,B2O3成分之含量較佳為以1.0%為下限,更佳為以3.0%為下限,進而較佳為以5.0%為下限,進而較佳為以8.5%為下限,進而較佳為以10.5%為下限。
另一方面,藉由將B2O3成分之含量設為30.0%以下,可容易地獲得更大之折射率,並且可抑制化學耐久性之惡化。因此,B2O3成分之含量較佳為以30.0%為上限,更佳為以25.0%為上限,進而較佳為以20.0%為上限,進而較佳為以18.0%為上限,進而較佳為以16.4%為上限。
B2O3成分可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7‧10H2O、BPO4等作為原料。
La2O3成分係提高玻璃之折射率、減少色散(增大阿貝數)之成分。尤其是藉由含有10.0%以上之La2O3成分,可獲得所需之高折射率。因此,La2O3成分之含量較佳為以10.0%為下限,更佳為以20.0%為下限,進而較佳為以25.0%為下限,進而較佳為以26.0%為下限,進而較佳為以30.0%為下限,進而較佳為以34.0%為下限,進而較佳為以35.0%為下限,進而較佳為以39.0%為下限。
另一方面,藉由將La2O3成分之含量設為60.0%以下,可提高玻璃之耐失透性。因此,La2O3成分之含量較佳為以60.0%為上限,更佳為以58.0%為上限,進而較佳為以56.0%為上限,進而較佳為以55.0%為上限,進而較佳為以
50.0%為上限。
La2O3成分可使用La2O3、La(NO3)3‧XH2O(X為任意整數)等作為原料。
Y2O3成分於含有超過0%之情形時,係可維持高折射率及高阿貝數,並且亦降低玻璃之材料成本,且降低比重之任意成分。該Y2O3成分於稀土類元素中材料成本亦廉價,與其他稀土類元素相比容易降低比重,因此對本發明之光學玻璃而言有用。因此,Y2O3成分之含量亦可較佳為設為超過0%,更佳為設為0.5%以上,進而較佳為設為超過0.5%,進而較佳為設為1.0%以上,進而較佳為設為超過1.0%。
另一方面,藉由將Y2O3成分之含量設為30.0%以下,可抑制玻璃之折射率之降低,並且可提高玻璃之耐失透性。因此,Y2O3成分之含量較佳為以30.0%為上限,更佳為以25.0%為上限,進而較佳為以20.0%為上限,進而較佳為以15.0%為上限。
Y2O3成分可使用Y2O3、YF3等作為原料。
Gd2O3成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之折射率,並且提高阿貝數之任意成分。
另一方面,藉由將稀土類元素中特別昂貴之Gd2O3成分降低至40.0%以下,可降低玻璃之材料成本,因此可製作更廉價之光學玻璃。又,藉此,可抑制玻璃之阿貝數之必要以上之上升。因此,Gd2O3成分之含量較佳為以40.0%為上限,更佳為以30.0%為上限,進而較佳為以20.0%為上
限,進而較佳為以15.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限,進而較佳為未達10.0%,進而較佳為以9.5%為上限。
Gd2O3成分可使用Gd2O3、GdF3等作為原料。
Yb2O3成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之折射率,並且減少色散之任意成分。
另一方面,藉由將Yb2O3成分之含量設為20.0%以下,可降低玻璃之材料成本,因此可製作更廉價之光學玻璃。又,藉此,可提高玻璃之耐失透性。因此,Yb2O3成分之含量較佳為以20.0%為上限,更佳為以10.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限。
Yb2O3成分可使用Yb2O3等作為原料。
Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之一種以上)之含量之和(質量和)較佳為30.0%以上且75.0%以下。
尤其是藉由將該和設為30.0%以上,可減少玻璃之色散。因此,Ln2O3成分之質量和較佳為以30.0%為下限,更佳為以35.0%為下限,更佳為以40.0%為下限,進而較佳為以45.0%為下限,進而較佳為以48.0%為下限,進而較佳為以54.0%為下限。
另一方面,藉由將該和設為75.0%以下,而玻璃之液相溫度變低,因此可提高耐失透性。因此,Ln2O3成分之質量和較佳為以75.0%為上限,更佳為以70.0%為上限,更佳為以68.0%為上限,進而較佳為以65.0%為上限,進而較佳為以60.0%為上限。
尤其是於第1及第2光學玻璃中,Gd2O3成分及Yb2O3成分之含量之和相對於La2O3成分及Y2O3成分之含量之和的比率(質量比)較佳為0.50以下。藉此,可維持較高之阿貝數與較高之穿透率,並且亦可減少昂貴之Gd2O3成分或Yb2O3成分之使用,故而可抑制玻璃之材料成本。因此,質量比(Gd2O3+Yb2O3)/(La2O3+Y2O3)較佳為以0.50為上限,更佳為以0.30為上限,進而較佳為以0.22為上限,進而較佳為以0.20為上限,進而較佳為以0.19為上限。
Ta2O5成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之折射率,提高耐失透性,並且提高熔融玻璃之黏性之任意成分。
另一方面,藉由將昂貴之Ta2O5成分減少至15.0%以下,可減少玻璃之材料成本,因此可製作更廉價之光學玻璃。又,藉此,原料之熔解溫度變低,可減少原料之熔解所需之能量,因此亦可降低光學玻璃之製造成本。因此,Ta2O5成分之含量較佳為設為15.0%以下,更佳為設為未達15.0%,進而較佳為設為13.0%以下,進而較佳為設為未達13.0%,進而較佳為設為8.0%以下,進而較佳為設為未達7.0%。尤其是就製作更廉價之光學玻璃之觀點而言,Ta2O5成分之含量較佳為設為5.0%以下,更佳為設為未達5.0%,進而較佳為設為4.0%以下,進而較佳為設為未達3.0%,進而較佳為設為未達2.0%,進而較佳為設為未達1.0%。
Ta2O5成分可使用Ta2O5等作為原料。
尤其是於第3光學玻璃中,較佳為如上所述將Ta2O5成分之含量設為未達15.0%,並將B2O3成分設為30.0%以下。藉此,可減少雖提高折射率但昂貴之Ta2O5成分及Gd2O3成分,另一方面,藉由減少降低折射率之B2O3成分,可抑制由Ta2O5成分及Gd2O3成分之減少所致之折射率之降低。因此,可獲得具有所需之高折射率,並且亦更廉價之光學玻璃。亦可更佳為將Ta2O5成分之含量設為未達3.0%,將Gd2O3成分之含量設為未達10.0%,並且將B2O3成分設為16.4%以下。
又,尤其是於第3光學玻璃中,較佳為如上所述將Ta2O5成分之含量設為未達15.0%,並含有10.0%以上之La2O3成分。藉此,可減少雖提高折射率但昂貴之Ta2O5成分,另一方面,可含有特定以上之於提高折射率之成分中亦相對廉價並且可維持高阿貝數的La2O3成分。因此,可獲得具有較高之折射率及阿貝數,並且亦可抑制材料成本之光學玻璃。亦可更佳為將Ta2O5成分之含量設為未達5.0%,並且含有40.0%以上之La2O3成分。
又,尤其是於第2光學玻璃及第3光學玻璃中,較佳為如上所述將Ta2O5成分之含量設為15.0%以下,並將Ln2O3成分之含量之和設為35.0%以上。藉此,可實現光學玻璃之高折射率低色散化,同時亦可降低較稀土類元素更昂貴之Ta2O5成分,因此可抑制玻璃之材料成本。又,藉由減少降低阿貝數之Ta2O5成分,另一方面,含有特定以上之提高阿貝數之Ln2O3成分,可容易地獲得所需之較高之阿貝
數。亦可更佳為將Ta2O5成分設為15.0%以下,並且將Ln2O3成分之含量之和設為30.0%以上。亦可進而較佳為將Ta2O5成分之含量設為未達5.0%,並且將Ln2O3成分之含量之和設為40.0%以上。亦可進而較佳為將Ta2O5成分之含量設為4.0%以下,並且將Ln2O3成分之含量之和設為40.0%以上。
又,於本發明之光學玻璃中,Gd2O3成分、Yb2O3成分及Ta2O5成分之含量之和(質量和)較佳為30.0%以下。藉此,可減少該等昂貴之成分之含量,因此可抑制玻璃之材料成本。因此,質量和(Gd2O3+Yb2O3+Ta2O5)較佳為以30.0%為上限,更佳為以20.0%為上限,進而較佳為以15.0%為上限,進而較佳為以13.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限。
WO3成分於含有超過0%之情形時,係可減少由其他高折射率成分所致之玻璃之著色,並且提高折射率,且提高玻璃之耐失透性的任意成分。又,WO3成分亦為可降低玻璃轉移點之成分。因此,WO3成分之含量亦可較佳為超過0%,更佳為以0.1%為下限,進而較佳為以0.5%為下限,進而較佳為以0.6%為下限。
另一方面,藉由將WO3成分之含量設為25.0%以下,可減少由WO3成分所致之玻璃之著色而提高可見光穿透率。因此,WO3成分之含量較佳為以25.0%為上限,更佳為以20.0%為上限,進而較佳為以15.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限,進而較佳為以7.0%為上限。
WO3成分可使用WO3等作為原料。
Nb2O5成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之折射率並且可提高耐失透性之任意成分。因此,Nb2O5成分之含量亦可較佳為設為超過0%,更佳為設為超過1.0%,進而較佳為設為超過1.5%,進而較佳為超過2.0%,進而較佳為設為超過4.0%。
另一方面,藉由將Nb2O5成分之含量設為20.0%以下,可抑制由Nb2O5成分之過剩之含有所致之玻璃之耐失透性之降低或可見光之穿透率之降低。因此,Nb2O5成分之含量較佳為以20.0%為上限,更佳為以15.0%為上限,進而較佳為以13.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限。
Nb2O5成分可使用Nb2O5等作為原料。
TiO2成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之折射率,將阿貝數調整為較低並且提高耐失透性之任意成分。因此,尤其是於第1光學玻璃及第2光學玻璃中,TiO2成分之含量亦可較佳為設為超過0%,更佳為以0.5%為下限,進而較佳為以1.0%為下限。
另一方面,藉由將TiO2之含量設為30.0%以下,可減少玻璃之著色而提高可見光穿透率,並且抑制玻璃之阿貝數之必要以上之降低。又,可抑制由TiO2成分之過剩之含有所致之失透。因此,TiO2成分之含量較佳為以30.0%為上限,更佳為以28.0%為上限,進而較佳為以25.0%為上限。尤其是於第1光學玻璃中,TiO2成分之含量亦可較佳為以20.0%為上限,更佳為以18.0%為上限,進而較佳為以
15.0%上限,進而較佳為設為未達10.0%。又,於第3光學玻璃中,TiO2成分之含量亦可較佳為以15.0%為上限,更佳為以10.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限,進而較佳為以3.0%為上限。
TiO2成分可使用TiO2等作為原料。
尤其是於第1光學玻璃及第2光學玻璃中,Nb2O5成分及WO3成分之含量之和(質量和)較佳為1.0%以上且30.0%以下。
尤其是藉由將該和設為1.0%以上,從而即便為了減少玻璃之材料成本而減少Ta2O5成分或稀土類元素,亦可提高玻璃之折射率,可減少著色,並且可提高耐失透性。因此,質量和(Nb2O5+WO3)較佳為以1.0%為下限,更佳為設為超過2.0%,進而較佳為設為超過4.0%,進而較佳為設為超過5.7%,進而較佳為設為超過7.0%,進而較佳為設為超過8.0%。
另一方面,藉由將該和設為30.0%以下,可減少由該等成分之過剩之含有所致之著色等,可提高耐失透性。因此,質量和(Nb2O5+WO3)較佳為以30.0%為下限,更佳為以25.0%為下限,進而較佳為以20.0%為下限。
尤其是於第3光學玻璃中,TiO2成分、Nb2O5成分及WO3成分之含量之和(質量和)較佳為30.0%以下。藉此,可抑制阿貝數之降低,因此可容易地獲得所需之阿貝數。又,可減少由該等成分之過剩之含有所致之著色,可提高耐失透性。因此,質量和(TiO2+Nb2O5+WO3)較佳為以30.0%
為上限,更佳為以25.0%為上限,進而較佳為以19.0%為上限,進而較佳為以16.0%為上限,進而較佳為以14.0%為上限。
另一方面,亦可將該和設為1.0%以上。藉此,即便為了降低玻璃之材料成本而減少Ta2O5成分等,亦可提高玻璃之折射率,並且可提高耐失透性。因此,質量和(TiO2+Nb2O5+WO3)亦可較佳為以1.0%為下限,更佳為設為超過2.0%,進而較佳為設為超過4.0%。
尤其是於第1光學玻璃中,較佳為如上所述將B2O3成分減少至30.0%以下,同時將Ta2O5成分之含量設為15.0%以下,並且將Nb2O5成分及WO3成分之含量之和設為1.0%以上。藉此,藉由減少降低折射率之B2O3成分,另一方面,含有特定以上之提高折射率之Nb2O5成分及WO3成分,可提高玻璃之折射率。同時,藉由減少提高折射率與耐失透性之成分中昂貴之Ta2O5成分,另一方面,含有更廉價之Nb2O5成分及WO3成分,可獲得耐失透性更高之光學玻璃。因此,可抑制折射率較高且耐失透性較高之光學玻璃之材料成本。亦可更佳為將B2O3成分設為16.4%以下,將Ta2O5成分之含量設為5.0%以下,並且將Nb2O5成分及WO3成分之含量之和設為7.0%以上。
SiO2成分於含有超過0%之情形時,係可提高熔融玻璃之黏度,減少玻璃之著色,並且提高耐失透性之任意成分。因此,SiO2成分之含量之下限亦可較佳為設為超過0%,更佳為以1.0%為下限,進而較佳為以2.0%為下限,進而較佳
為以3.0%為下限。尤其是於第3光學玻璃中,SiO2成分之含量亦可設為5.0%以上,亦可進而較佳為設為超過6.0%。
另一方面,藉由將SiO2成分之含量設為30.0%以下,可抑制玻璃轉移點之上升,並且抑制折射率之降低。因此,SiO2成分之含量較佳為以30.0%為上限,更佳為以20.0%為上限,更佳為以15.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限。尤其是於第1光學玻璃及第2光學玻璃中,亦可以8.0%為上限。
SiO2成分可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料。
此處,B2O3成分及SiO2成分之含量之和(質量和)較佳為1.0%以上且30.0%以下。
尤其是藉由將該和設為1.0%以上,可抑制由B2O3成分或SiO2成分之欠缺所致之耐失透性之降低。因此,質量和(B2O3+SiO2)較佳為以1.0%為下限,更佳為以5.0%為下限,進而較佳為以10.0%為下限,進而較佳為以15.0%為下限,進而較佳為以18.0%為下限。
另一方面,藉由將該和設為30.0%以下,可抑制由該等成分之過剩之含有所致之折射率之降低,故而可容易地獲得所需之高折射率。因此,質量和(B2O3+SiO2)較佳為以30.0%為上限,更佳為以27.0%為上限,進而較佳為以25.0%為上限,進而較佳為以24.0%為上限,進而較佳為以21.0%為上限。
尤其是於第1光學玻璃及第2光學玻璃中,Nb2O5成分及WO3成分之含量之和相對於B2O3成分及SiO2成分之含量之
和的比率(質量比)較佳為0.15以上且2.00以下。
尤其是藉由將該比率設為0.15以上,可維持較高之耐失透性並且提高折射率。因此,質量比(Nb2O5+WO3)/(B2O3+SiO2)較佳為以0.15為下限,更佳為以0.25為下限,進而較佳為以0.30為下限,進而較佳為以0.35為下限,進而較佳為以0.40為下限,進而較佳為以0.43為下限。
另一方面,藉由將該比率設為2.00以下,可抑制由Nb2O5成分或WO3成分之過剩之含有、或者B2O3成分或SiO2成分之欠缺所致之耐失透性之降低。因此,質量比(Nb2O5+WO3)/(B2O3+SiO2)較佳為以2.00為上限,更佳為以1.50為上限,進而較佳為以1.20為上限。
MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃原料之熔融性或玻璃之耐失透性之任意成分。
另一方面,藉由將MgO成分、CaO成分及SrO成分各自之含量設為20.0%以下,及/或將BaO成分之含量設為25.0%以下,可抑制由該等成分之過剩之含有所致之折射率之降低或耐失透性之降低。因此,MgO成分、CaO成分及SrO成分各自之含量較佳為以20.0%為上限,更佳為以10.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限,進而較佳為以3.0%為上限。又,BaO成分之含量較佳為以25.0%為上限,更佳為以15.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限,進而較佳為以8.0%為上限。
MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分可使用
MgCO3、MgF2、CaCO3、CaF2、Sr(NO3)2、SrF2、BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等作為原料。
RO成分(式中,R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群中之一種以上)之含量之合計(質量和)較佳為25.0%以下。藉此,可抑制由RO成分之過剩之含有所致之玻璃之折射率之降低或耐失透性之降低。因此,RO成分之質量和較佳為以25.0%為上限,更佳為以15.0%為上限,進而較佳為以10.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限。
Li2O成分於含有超過0%之情形時,係可改善玻璃之熔融性並且降低玻璃轉移點之任意成分。
另一方面,藉由將Li2O成分之含量設為10.0%以下,可使玻璃之折射率不易降低,並且提高耐失透性。又,藉此,可提高熔融玻璃之黏性而減少玻璃之條紋,並且可提高玻璃之化學耐久性。因此,Li2O成分之含量較佳為設為10.0%以下,更佳為設為8.0%以下,進而較佳為設為5.0%以下,進而較佳為設為3.0%以下,進而較佳為設為1.0%以下,進而較佳為設為未達1.0%,進而較佳為設為0.3%以下,進而較佳為設為未達0.3%。
Li2O成分可使用Li2CO3、LiNO3、Li2CO3等作為原料。
Na2O成分、K2O成分及Cs2O成分於含有超過0%之情形時,係可改善玻璃之熔融性,提高玻璃之耐失透性,並且降低玻璃轉移點之任意成分。此處,藉由將Na2O成分、K2O成分及Cs2O成分各自之含量設為10.0%以下,可使玻璃之折射率不易降低,並且提高玻璃之化學耐久性。因
此,Na2O成分、K2O成分及Cs2O成分各自之含量較佳為以10.0%為上限,更佳為以8.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限,進而較佳為以3.0%為上限。
Na2O成分、K2O成分及Cs2O成分可使用NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6、Cs2CO3、CsNO3等作為原料。
尤其是於第3光學玻璃中,較佳為如上所述將Ta2O5成分之含量設為未達15.0%,同時將B2O3成分減少至30.0%以下,並且將Li2O成分之含量設為10.0%以下。藉此,可減少雖提高折射率但昂貴之Ta2O5成分,另一方面,可藉由減少降低折射率之B2O3成分或Li2O成分而抑制由Ta2O5成分之減少所致之折射率之降低。因此,可獲得具有較高之折射率,並且可抑制材料成本之光學玻璃。亦可更佳為將Ta2O5成分之含量設為未達5.0%,將B2O3成分減少至18.0%以下,並且將Li2O成分之含量設為未達1.0%。
Rn2O成分(式中,Rn為選自由Li、Na、K、Cs所組成之群中之一種以上)之合計量較佳為15.0%以下。藉此,可抑制玻璃之折射率之降低,並且提高耐失透性。因此,Rn2O成分之質量和較佳為以15.0%為上限,更佳為以10.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限。
P2O5成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之耐失透性之任意成分。尤其是藉由將P2O5成分之含量設為10.0%以下,可抑制玻璃之化學耐久性、尤其是耐水性之降低。因此,P2O5成分之含量較佳為以10.0%為上限,更
佳為以5.0%為上限,進而較佳為以3.0%為上限。
P2O5成分可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料。
GeO2成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之折射率並且提昇耐失透性之任意成分。然而,由於GeO2之原料價格較高,因此若其量較多,則材料成本變高,故而會減弱由減少Gd2O3成分或Ta2O5成分等所產生之成本降低之效果。因此,GeO2成分之含量較佳為以10.0%為上限,更佳為以5.0%為上限,進而較佳為以1.0%為上限,最佳為不含有。
GeO2成分可使用GeO2等作為原料。
ZrO2成分於含有超過0%之情形時,可有助於玻璃之高折射率化及低色散化,並且可提高玻璃之耐失透性。因此,ZrO2成分之含量亦可較佳為超過0%,更佳為以1.0%為下限,進而較佳為以3.0%為下限。
另一方面,藉由將ZrO2成分設為15.0%以下,可抑制由ZrO2成分之過剩之含有所致之玻璃之耐失透性之降低。因此,ZrO2成分之含量較佳為以15.0%為上限,更佳為以10.0%為上限,進而較佳為以8.0%為上限。
ZrO2成分可使用ZrO2、ZrF4等作為原料。
ZnO成分於含有超過0%之情形時,係可降低玻璃轉移點並且可提高化學耐久性之任意成分。因此,尤其是於第3光學玻璃中,亦可將ZnO成分之含量較佳為設為超過0%,更佳為以1.0%為下限,進而較佳為以3.0%為下限。
另一方面,藉由將ZnO成分之含量設為25.0%以下,可抑制玻璃之折射率之降低或耐失透性之降低。又,藉此可提高熔融玻璃之黏性,因此可減少玻璃上條紋之產生。因此,ZnO成分之含量較佳為以25.0%為上限,更佳為以22.0%為上限,進而較佳為以20.0%為上限。尤其是於第1及第2光學玻璃中,亦可將ZnO成分之含量較佳為設為15.0%以下,更佳為設為10.0%以下,進而較佳為設為5.0%以下,進而較佳為設為未達5.0%,進而較佳為設為1.1%以下。
ZnO成分可使用ZnO、ZnF2等作為原料。
尤其是於第3光學玻璃中,較佳為如上所述將Ta2O5成分之含量設為未達15.0%,並且將ZnO成分減少至25.0%以下。藉此,可減少雖提高熔融玻璃之黏性或耐失透性但昂貴之Ta2O5成分,另一方面,可減少降低熔融玻璃之黏性之ZnO成分。因此,可減少條紋並亦抑制材料成本,並且,就耐失透性較高之方面而言,可製作量產性優異之玻璃。亦可更佳為將Ta2O5成分之含量設為未達5.0%,將ZnO成分設為25.0%以下。
Al2O3成分及Ga2O3成分於含有超過0%之情形時,係可提高玻璃之化學耐久性,並且提高玻璃之耐失透性之任意成分。
另一方面,藉由將Al2O3成分及Ga2O3成分各自之含量設為10.0%以下,可抑制由該等之過剩之含有所致之玻璃之耐失透性之降低。因此,Al2O3成分及Ga2O3成分各自之含
量較佳為以10.0%為上限,更佳為以5.0%為上限,進而較佳為以3.0%為上限。
Al2O3成分及Ga2O3成分可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、Ga(OH)3等作為原料。
Bi2O3成分於含有超過0%之情形時,係可提高折射率並且降低玻璃轉移點之任意成分。
另一方面,藉由將Bi2O3成分之含量設為10.0%以下,可提高玻璃之耐失透性,並且可減少玻璃之著色而提高可見光穿透率。因此,Bi2O3成分之含量較佳為以10.0%為上限,更佳為以5.0%為上限,進而較佳為以3.0%為上限。
Bi2O3成分可使用Bi2O3等作為原料。
TeO2成分於含有超過0%之情形時,係可提高折射率並且降低玻璃轉移點之任意成分。
然而,TeO2存在利用鉑製之坩堝、或與熔融玻璃接觸之部分由鉑形成之熔融槽使玻璃原料熔融時可與鉑合金化之問題。因此,TeO2成分之含量較佳為以20.0%為上限,更佳為以10.0%為上限,進而較佳為以5.0%為上限,進而較佳為不含TeO2。
TeO2成分可使用TeO2等作為原料。
SnO2成分於含有超過0%之情形時,係可減少熔融玻璃之氧化而使其澄清,並且提高玻璃之可見光穿透率之任意成分。
另一方面,藉由將SnO2成分之含量設為1.0%以下,可減少由熔融玻璃之還原所致之玻璃之著色或玻璃之失透。
又,可減少SnO2成分與熔解設備(尤其是Pt等貴金屬)之合金化,因此可實現熔解設備之長壽命化。因此,SnO2成分之含量較佳為以1.0%為上限,更佳為以0.7%為上限,進而較佳為以0.5%為上限。
SnO2成分可使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作為原料。
Sb2O3成分於含有超過0%之情形時,係可使熔融玻璃消泡之任意成分。
另一方面,若Sb2O3量過多,則可見光區域之短波長區域中之穿透率變差。因此,Sb2O3成分之含量較佳為以1.0%為上限,更佳為以0.7%為上限,進而較佳為以0.5%為上限。
Sb2O3成分可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7‧5H2O等作為原料。
再者,使玻璃澄清並消泡之成分並不限定於上述Sb2O3成分,可使用玻璃製造之領域中之公知之澄清劑、消泡劑或該等之組合。
其次,對本發明之光學玻璃中不應含有之成分、及較佳為不含有之成分進行說明。
可於無損本案發明之玻璃之特性之範圍內視需要添加其他成分。然而,除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu外之V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各過渡金屬成分具有即便於分別單獨或複合而少量含有之情形時亦使玻璃著色,並於可見光區域之特定之波長下產生吸收的
性質,因此尤其是於使用可見光區域之波長之光學玻璃中,較佳為實質上不含有。
又,PbO等鉛化合物及As2O3等砷化合物為環境負荷較高之成分,因此較理想為實質上不含有,即除不可避免之混入以外概不含有。
進而,Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se各成分近年來存在作為有害之化學物資而控制使用之傾向,認為不僅玻璃之製造步驟,而且加工步驟及至製品化後之處理為止均需要環境對策上之措施。因此,於重視環境上之影響之情形時,較佳為實質上不含有該等。
本發明之玻璃組合物由於其組成係以相對於氧化物換算組成之玻璃總質量之質量%表示,故而無法直接表示為莫耳%之記載,於本發明中,存在於滿足所要求之各種特性之玻璃組合物中之各成分之由莫耳%表示之組成以氧化物換算組成計大致取以下值。
B2O3成分 2.0~55.0莫耳%、及La2O3成分 5.0~30.0莫耳%、以及Y2O3成分 0~20.0莫耳%、Gd2O3成分 0~20.0莫耳%、Yb2O3成分 0~10.0莫耳%、Ta2O5成分 0~5.0莫耳%、WO3成分 0~20.0莫耳%、Nb2O5成分 0~15.0莫耳%、
TiO2成分 0~50.0莫耳%、SiO2成分 0~60.0莫耳%、MgO成分 0~50.0莫耳%、CaO成分 0~40.0莫耳%、SrO成分 0~30.0莫耳%、BaO成分 0~35.0莫耳%、Li2O成分 0~30.0莫耳%、Na2O成分 0~25.0莫耳%、K2O成分 0~20.0莫耳%、Cs2O成分 0~10.0莫耳%、P2O5成分 0~15.0莫耳%、GeO2成分 0~10.0莫耳%、ZrO2成分 0~20.0莫耳%、ZnO成分 0~60.0莫耳%、Al2O3成分 0~20.0莫耳%、Ga2O3成分 0~5.0莫耳%、Bi2O3成分 0~5.0莫耳%、TeO2成分 0~20.0莫耳%、SnO2成分 0~0.3莫耳%、或Sb2O3成分 0~0.5莫耳%。
尤其是於第1光學玻璃中,以下成分之由莫耳%表示之組成以氧化物換算組成計亦可取以下值。
TiO2成分 0~40.0莫耳%、SiO2成分 0~50.0莫耳%、或
ZnO成分 0~50.0莫耳%。
又,於第2光學玻璃中,以下成分之由莫耳%表示之組成以氧化物換算組成計亦可取以下值。
Gd2O3成分 0~10.0莫耳%、SiO2成分 0~50.0莫耳%、或ZnO成分 0~50.0莫耳%。
又,於第3光學玻璃中,以下成分之由莫耳%表示之組成以氧化物換算組成計亦可取以下值。
TiO2成分 0~30.0莫耳%、WO3成分 0~15.0莫耳%、MgO成分 0~25.0莫耳%、CaO成分 0~20.0莫耳%、或SrO成分 0~15.0莫耳%。
本發明之光學玻璃例如可以如下方式製作。即,將上述原料以各成分成為特定之含量之範圍內之方式均勻地混合,將製作之混合物投入至鉑坩堝中,根據玻璃組成之熔融難易度而於電爐中在1100~1500℃之溫度範圍內熔融2~5小時並攪拌均質化後,降低至適當之溫度,其後澆鑄至模具中,並進行緩冷卻,藉此進行製作。
本發明之光學玻璃較佳為具有高折射率及高阿貝數(低色散)。尤其是本發明之光學玻璃之折射率(nd)較佳為以1.75為下限,更佳為以1.80為下限,進而較佳為以1.83為
下限,進而較佳為以1.85為下限。該折射率之上限亦可較佳為2.20,更佳為2.15,進而較佳為2.10。
又,本發明之光學玻璃之阿貝數(v d)較佳為以23為下限,更佳為以24為下限,進而較佳為以25為下限,進而較佳為以27為下限。尤其是第1光學玻璃之阿貝數(v d)亦可較佳為以28為下限,更佳為以30為下限,進而較佳為以31為下限,進而較佳為以32為下限。又,第3光學玻璃之阿貝數(v d)亦可較佳為以35為下限,更佳為以37為下限,進而較佳為以39為下限。
另一方面,本發明之光學玻璃之阿貝數(v d)較佳為以50為上限,更佳為以47為上限,更佳為以45為上限。尤其是第1及第2光學玻璃之阿貝數(v d)亦可較佳為以40為上限,更佳為以39.5為上限,進而較佳為設為未達39。
藉由具有此種高折射率,從而即便謀求光學元件之薄型化,亦可獲得較大之光之折射量。又,藉由具有此種低色散,從而即便為單透鏡,由光之波長不同所致之焦點之偏移(色像差)亦變小。並且,藉由具有此種低色散,例如於與具有高色散(較低之阿貝數)之光學元件組合之情形時,可實現較高之成像特性等。
因此,本發明之光學玻璃於光學設計上較為有用,尤其是可實現較高之成像特性等,並且亦實現光學系統之小型化,可擴大光學設計之自由度。
本發明之光學玻璃較佳為耐失透性較高,更具體而言,較佳為具有較低之液相溫度。即,本發明之光學玻璃之液
相溫度較佳為以1300℃為上限,更佳為以1290℃為上限,進而較佳為以1280℃為上限。藉此,即便於更低之溫度下流出熔融玻璃,亦可減少所製作之玻璃之結晶,因此尤其是可降低自熔融狀態形成玻璃時之失透,可降低對使用玻璃之光學元件之光學特性之影響。又,由於即便降低玻璃之熔解溫度亦可使玻璃成形,因此藉由抑制於玻璃之成形時所消耗之能量,可減少玻璃之製造成本。另一方面,本發明之光學玻璃之液相溫度之下限並無特別限定,藉由本發明而獲得之玻璃之液相溫度亦可較佳為以500℃為下限,更佳為以600℃為下限,進而較佳為以700℃為下限。再者,本說明書中之「液相溫度」表示,於50 ml之容量之鉑製坩堝中,將30 cc之碎玻璃狀之玻璃試樣投入至鉑坩堝中並使其於1350℃下完全成為熔融狀態,降溫至特定之溫度並保持12小時,取出至爐外進行冷卻後直接觀察玻璃表面及玻璃中之結晶之有無,未觀察到結晶的最低之溫度。此處,所謂降溫時之特定之溫度,係指至1300℃為止之每10℃之溫度。
本發明之光學玻璃之可見光穿透率、尤其是可見光中之短波長側之光之穿透率較高,因此較佳為著色較少。
尤其是對於本發明之光學玻璃而言,若以玻璃之穿透率表示,則於厚度10 mm之試樣中顯示70%之分光穿透率的波長(λ70)較佳為以550 nm為上限,更佳為以520 nm為上限,進而較佳為以500 nm為上限,進而較佳為以480 nm為上限。尤其是於第3光學玻璃中厚度10 mm之試樣中顯示
70%之分光穿透率之波長(λ70)亦可進而較佳為以450 nm為上限,進而較佳為以400 nm為上限。
又,於本發明之光學玻璃中之厚度10 mm之試樣中顯示5%之分光穿透率之最短的波長(λ5)較佳為以440 nm為上限,更佳為以420 nm為上限,進而較佳為以400 nm為上限,進而較佳為以380 nm為上限。尤其是於第3光學玻璃中厚度10 mm之試樣中顯示5%之分光穿透率之最短的波長(λ5)亦可以360 nm為上限。
藉此,玻璃之吸收端成為紫外區域之附近,玻璃對可見光之透明性提高,因此可將該光學玻璃較佳地用於透鏡等使光穿透之光學元件。
本發明之光學玻璃較佳為具有較低之部分分散比(θg,F)。更具體而言,本發明之光學玻璃之部分分散比(θg,F)與阿貝數(v d)之間較佳為滿足(-2.50×10-3×v d+0.6571)≦(θg,F)≦(-2.50×10-3×v d+0.6971)之關係。藉此,可獲得部分分散比(θg,F)較小之光學玻璃,因此光學玻璃對光學元件之色像差之減少等有用。
因此,本發明之光學玻璃之部分分散比(θg,F)較佳為以(-2.50×10-3×v d+0.6571)為下限,更佳為以(-2.50×10-3×v d+0.6591)為下限,進而較佳為以(-2.50×10-3×v d+0.6611)為下限。
另一方面,本發明之光學玻璃之部分分散比(θg,F)較佳為以(-2.50×10-3×v d+0.6971)為上限,更佳為以(-2.50×10-3×v d+0.6921)為上限,進而較佳為以(-2.50×10-3×v d+
0.6871)為上限。
又,本發明之光學玻璃較佳為比重較小。更具體而言,本發明之光學玻璃之比重較佳為5.50[g/cm3]以下。藉此,可減少光學元件或使用其之光學機器之質量,故而可有助於光學機器之輕量化。因此,本發明之光學玻璃之比重較佳為以5.50為上限,更佳為以5.40為上限,進而較佳為以5.30為上限,進而較佳為以5.10為上限。再者,本發明之光學玻璃之比重多數情況下大致為3.00以上,更詳細而言為3.50以上,進而詳細而言為4.00以上。
本發明之光學玻璃之比重係基於日本光學玻璃工業會規格JOGIS05-1975「光學玻璃之比重之測定方法」而測定。
例如可使用研磨加工之方法、或者再加熱加壓成形或精密加壓成形等模壓成形之方法由所製作之光學玻璃製作玻璃成形體。即,可對光學玻璃進行磨削及研磨等機械加工而製作玻璃成形體,或對由光學玻璃製作之預成型體進行再加熱加壓成形後進行研磨加工而製作玻璃成形體,或者對進行研磨加工而製作之預成型體或藉由公知之浮起成形等而成形之預成型體進行精密加壓成形而製作玻璃成形體。再者,製作玻璃成形體之方法並不限定於該等方法。
如此,由本發明之光學玻璃形成之玻璃成形體可用於各種光學元件及光學設計,其中尤其是較佳為用於透鏡或稜鏡等光學元件中。藉此,可實現直徑較大之玻璃成形體之形成,因此可實現光學元件之大型化,並且亦可於用於相
機或投影儀等光學機器中時實現高精細且高精度之成像特性及投影特性。
將實施例(No.1~No.398)及比較例(No.A~No.C)之組成、以及該等玻璃之折射率(nd)、阿貝數(v d)、部分分散比(θg,F)、液相溫度、顯示5%及70%之分光穿透率之波長(λ5及λ70)以及比重之結果示於表1~表56中。其中,實施例(No.1~No.132)係本發明之第1光學玻璃之實施例。又,實施例(No.133~No.282)及比較例(No.A、No.B)係本發明之第2光學玻璃之實施例及比較例。又,實施例(No.283~No.398)及比較例(No.C)係本發明之第3光學玻璃之實施例及比較例。
再者,以下之實施例僅為例示之目的,並不僅限定於該等實施例。
本發明之實施例及比較例之玻璃均係以如下方式製作:選定各自適當之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、氫氧化物、偏磷酸化合物等通常之光學玻璃所使用之高純度原料作為各成分之原料,以成為表中所表示之各實施例之組成之比例之方式稱量並均勻地混合後,投入至鉑坩堝中,並根據玻璃組成之熔融難易度於電爐中在1100~1500℃之溫度範圍內熔融2~5小時後攪拌均質化,其後澆鑄至模具等中並緩冷卻。
此處,實施例及比較例之玻璃之折射率、阿貝數、及部分分散比(θg,F)係基於日本光學玻璃工業會規格JOGIS01-
2003而測定。因此,對求出之阿貝數及部分分散比之值求出關係式(θg,F)=-a×v d+b中之斜率a為0.0025時之截距b。此處,折射率、阿貝數、及部分分散比係藉由對將緩冷卻降溫速度設為-25℃/hr所獲得之玻璃進行測定而求出。
又,實施例及比較例之玻璃之穿透率係依據日本光學玻璃工業會規格JOGIS02而測定。再者,於本發明中,藉由測定玻璃之穿透率而求出玻璃之著色之有無與著色程度。具體而言,依據JISZ8722對厚度10±0.1 mm之面面平行研磨品測定200~800 nm之分光穿透率,求出λ5(穿透率為5%時之波長)及λ70(穿透率為70%時之波長)。
又,實施例及比較例之玻璃之液相溫度係於50 ml之容量之鉑製坩堝中,將30 cc之碎玻璃狀之玻璃試樣投入至鉑坩堝中並於1350℃下使其完全成為熔融狀態,降溫至自1300℃至1160℃以每10℃設定之任一溫度為止並保持12小時,取出至爐外進行冷卻後立刻觀察玻璃表面及玻璃中之結晶之有無,求出未觀察到結晶之最低溫度。
又,實施例及比較例之玻璃之比重係基於日本光學玻璃工業會規格JOGIS05-1975「光學玻璃之比重之測定方法」而測定。
本發明之實施例之光學玻璃之液相溫度均為1300℃以下,更詳細而言為1220℃以下,為所需之範圍內。另一方面,比較例(No.A)由於失透性較強且未玻璃化,因此無法測定液相溫度。又,比較例(No.B)之液相溫度超過
1300℃。因此,可知本發明之實施例之光學玻璃與比較例(No.A、No.B)之玻璃相比,液相溫度較低,且耐失透性較高。
又,本發明之實施例之光學玻璃之λ70(穿透率為70%時之波長)均為550 nm以下,更詳細而言為513 nm以下。尤其是第1光學玻璃之λ70為505 nm以下。又,第3光學玻璃之λ70為391 nm以下。
又,本發明之實施例之光學玻璃之λ5(穿透率為5%時之波長)均為440 nm以下,更詳細而言為396 nm以下。尤其是第1光學玻璃之λ5為379 nm以下。又,第3光學玻璃之λ5為341 nm以下。
又,本發明之實施例之光學玻璃之折射率(nd)均為1.75以上,更詳細而言為1.85以上,並且該折射率為2.20以下,更詳細而言為2.06以下,為所需之範圍內。
尤其是第1光學玻璃之折射率(nd)於1.87以上且2.01以下之範圍內。又,第2光學玻璃之折射率(nd)於1.87以上且2.06以下之範圍內。又,第3光學玻璃之折射率(nd)於1.85以上且1.95以下之範圍內。
又,本發明之實施例之光學玻璃之阿貝數(v d)均為23以上,更詳細而言為24以上,並且該阿貝數為50以下,更詳細而言為42以下,為所需之範圍內。
尤其是第1光學玻璃之阿貝數(v d)於28以上且39以下之範圍內。又,第2光學玻璃之阿貝數(v d)於24以上且39以下之範圍內。又,第3光學玻璃之阿貝數(v d)於35以上且42以下
之範圍內。
又,本發明之實施例之光學玻璃之部分分散比(θg,F)均為(-2.50×10-3×v d+0.6571)以上,更詳細而言為(-2.50×10-3×v d+0.6658)以上。另一方面,本發明之實施例之光學玻璃之部分分散比為(-2.50×10-3×v d+0.6971)以下,更詳細而言為(-2.50×10-3×v d+0.6785)以下。因此,可知該等部分分散比(θg,F)於所需之範圍內。
尤其是第1光學玻璃之部分分散比(θg,F)於(-2.50×10-3×v d+0.6683)以上且(-2.50×10-3×v d+0.6750)以下之範圍內。
又,第2光學玻璃之阿貝數(v d)於(-2.50×10-3×v d+0.6658)以上且(-2.50×10-3×v d+0.6785)以下之範圍內。又,第3光學玻璃之阿貝數(v d)於(-2.50×10-3×v d+0.6691)以上且(-2.50×10-3×v d+0.6761)以下之範圍內。
本發明之實施例之光學玻璃之比重均為5.50以下,更詳細而言為5.20以下。尤其是第3光學玻璃之比重為4.96以下。因此,可知本發明之實施例之光學玻璃之比重較小。
因此,可知本發明之實施例之光學玻璃之折射率及阿貝數於所需之範圍內,並且可廉價地製作,耐失透性較高,著色較少,且比重較小。
進而,使用本發明之實施例之光學玻璃形成玻璃磚,對該玻璃磚進行磨削及研磨,並加工成透鏡及稜鏡之形狀。其結果,可穩定地加工成各種透鏡及稜鏡之形狀。
以上,以例示之目的對本發明進行了詳細說明,可理解為本實施例僅為例示之目的,業者可不脫離本發明之思想及範圍而實施多種改變。
Claims (27)
- 一種光學玻璃,其以質量%計含有1.0~30.0%之B2O3成分及10.0~60.0%之La2O3成分。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Ta2O5成分之含量以質量%計為15.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其具有35以上之阿貝數(v d),且Ta2O5成分之含量未達15.0%。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Y2O3成分之含量以質量%計為30.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Gd2O3成分之含量以質量%計為40.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Gd2O3成分之含量以質量%計為20.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Yb2O3成分之含量以質量%計為20.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之一種以上)之質量和為30.0%以上且75.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中質量比(Gd2O3+Yb2O3)/(La2O3+Y2O3)為0.50以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Gd2O3成分、Yb2O3成分及Ta2O5成分之含量之和為30.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中以質量%計,TiO2成分為0~30.0%, Nb2O5成分為0~20.0%,WO3成分為0~25.0%。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Nb2O5成分及WO3成分之含量之和為1.0%以上且30.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中TiO2成分、Nb2O5成分及WO3成分之含量之和為30.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中SiO2成分之含量以質量%計為30.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中B2O3成分及SiO2成分之含量之和為1.0%以上且30.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中質量比(Nb2O5+WO3)/(B2O3+SiO2)為0.15以上且2.00以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中以質量%計,MgO成分為0~20.0%,CaO成分為0~20.0%,SrO成分為0~20.0%,BaO成分為0~25.0%。
- 如請求項1之光學玻璃,其中RO成分(式中,R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群中之一種以上)之質量和為25.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Li2O成分之含量以質量%計為10.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中以質量%計,Na2O成分為0~10.0% K2O成分為0~10.0% Cs2O成分為0~10.0%。
- 如請求項1之光學玻璃,其中Rn2O成分(式中,Rn為選自由Li、Na、K、Cs所組成之群中之一種以上)之質量和為15.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中ZnO成分之含量以質量%計為25.0%以下。
- 如請求項1之光學玻璃,其中以質量%計,P2O5成分為0~10.0%,GeO2成分為0~10.0%,ZrO2成分為0~15.0%,ZnO成分為0~15.0%,Al2O3成分為0~10.0%,Ga2O3成分為0~10.0%,Bi2O3成分為0~10.0%,TeO2成分為0~20.0%,SnO2成分為0~1.0%,Sb2O3成分為0~1.0%。
- 如請求項1之光學玻璃,其具有1.75以上之折射率(nd),並且具有23以上且50以下之阿貝數(v d)。
- 如請求項1之光學玻璃,其具有1300℃以下之液相溫度。
- 一種光學元件,其將如請求項1至25中任一項之光學玻璃作為母材。
- 一種光學機器,其具備如請求項26之光學元件。
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