TW201833048A - 光學玻璃、預成形體構材以及光學元件 - Google Patents

光學玻璃、預成形體構材以及光學元件 Download PDF

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

本發明提供一種光學玻璃、預成形體構材及光學元件，該光學玻璃具有高折射率高色散的光學特性，部分色散比高，且玻璃的生產成本低廉。該光學玻璃以質量%計，含有La2O3成分大於0%至35.0%、TiO2成分大於0%至45.0%、及BaO成分大於0%至45.0%，SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下，TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下，並具有下述範圍的光學常數：折射率(nd)是1.80以上，阿貝數(νd)是35.0以下，部分色散比(θ g,F)是0.57以上。

Description

光學玻璃、預成形體構材以及光學元件
本發明是關於光學玻璃、預成形體及光學元件。
近年，使用光學系統之機器的數位化，以及圖像、影像的高清晰化正急速地發展。尤其是圖像、影像的高清晰化，在數位相機或錄影機、投影機等光學機器，極為顯著。此外，在這同時，藉由削減內藏於這些光學機器的光學系統中之光學元件的數量，像是透鏡或稜鏡等，來達成輕量化、小型化。
製作光學元件的光學玻璃之中，特別是對於具有1.80以上的高折射率(nd)，15.0以上35.0以下的低阿貝數(νd)之高折射率高色散玻璃的需求變高，因為該種光學玻璃能夠達到使光學系統整體輕量化及小型化。作為這種高折射率高色散玻璃，已知如專利文獻1所代表的玻璃組成物。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2010-215503號公報。
專利文獻2：日本特開2011-178571號公報。
然而，專利文獻1所記載之玻璃，為了促進高折射率高色散化，Nb2O5成分或La2O3成分等稀土含量較多，有生產成本變高這樣的問題存在。因此，期望出現一種不僅具有高折射率/高色散，且生產成本低的光學玻璃。
另一方面，關於色像差中藍色區域的像差(次級光譜)的補正，作為在光學設計上所注重的光學特性指標，是使用部分色散比(θ g,F)。部分色散比(θ g,F)可藉由下述式1)表示。
θ g,F=(ng-nF)/(nF-nC)．．．．．．．．．．．．．．．．．．(式1)
在此，於組合低色散的凸透鏡與高色散的凹透鏡來進行色像差補正之光學系統中，是在低色散側的透鏡上使用部分色散比(θ g,F)為小的光學材料，在高色散側的透鏡上使用部分色散比(θ g,F)為大的光學材料，藉由組合該等光學材料，而能夠將次級光譜加以補正。
然而，記載於專利文獻2中的玻璃，即便具有高折射率及高色散，仍因Ta2O5是必須成分而使得生成成本高，再加上該玻璃的部分色散比小，故用作補正次級光譜的透鏡有所不足。換言之，光學玻璃除了具有高折射率(nd)及低阿貝數(νd)之外，仍期望其部分色散比為大。
有鑑於上述的問題點，本發明之目的在於提供一種具有高折射率及高色散，且生產成本低的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
此外，本發明之目的在於提供一種具有高折射率及高色散，且適合用於色像差補正的光學玻璃，以及使用該光 學玻璃之預成形體與光學元件。
本發明人等，為了解決上述課題，專注累積試驗研究的結果，發現藉由一邊併用La2O3成分、TiO2成分、及BaO成分，一邊調整SiO2成分與B2O3成分的合計量，或是TiO2/(TiO2+BaO)的質量比，可獲得期望的高折射率及高色散，並降低生產成本，且得到期望的部分色散比，遂完成本發明。
具體而言，本發明提供下述之物。
(1)一種光學玻璃，以氧化物基準的質量%計，含有La2O3成分大於0%至35.0%、TiO2成分大於0%至45.0%、及BaO成分大於0%至45.0%；SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下；TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下；並具有下述範圍的光學常數：折射率(nd)是1.80以上，阿貝數(νd)是35.0以下，部分色散比(θ g,F)是0.57以上。
(2)如(1)所述之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，SiO2成分是0%至30.0%，及B2O3成分是0%至30.0%。
(3)如(1)或(2)所述之光學玻璃，其中，以氧化物基準的質量%計，ZnO成分是0%至30.0%，Y2O3是0%至15.0%，Nb2O5成分是0%至25.0%，Yb2O3成分是0%至15.0%，Gd2O3成分是0%至15.0%，及Bi2O3成分是0%至10.0%。
(4)如(1)至(3)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的質量和是大於0% 且40.0%以下。
(5)如(1)至(4)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Ln2O3成分(式中，Ln是選自La、Gd、Y、Yb所成群組中的1種以上)的合計量是大於0%且50.0%以下。
(6)如(1)至(5)中任一項之光學玻璃，以氧化物基準計，TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的質量比是大於0且5.00以下。
(7)如(1)至(6)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的質量和是15.0%以下。
(8)如(1)至(7)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的質量和是大於0%且45.0%以下。
(9)如(1)至(8)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，其含有ZrO2成分0%至20.0%、WO3成分0%至10.0%、Ta2O5成分0%至10.0%、MgO成分0%至15.0%、CaO成分0%至30.0%、SrO成分0%至30.0%、Li2O成0%至15.0%、Na2O成分為0%至15.0%、K2O成分0~15.0%、P2O5成分0~10.0%、GeO2成分0%至10.0%、Al2O3成分0%至15.0%、Ga2O3成分0%至15.0%、TeO2成分0%至10.0%、SnO2成分0%至3.0%、及Sb2O3成分0%至1.0%。
(10)一種預成形體構材，由(1)至(9)中任一項之光學玻璃而成。
(11)一種光學元件，由(1)至(9)中任一項之光學玻璃而成。
(12)一種光學機器，其具備如(11)所述之光學元件。
根據本發明，能夠提供一種具有高折射率及高色散，且生產成本低的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
此外，根據本發明，能夠提供一種具有高折射率及高色散，且適合用於色像差補正的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
圖1係以部分色散比(θ g,F)為縱軸，阿貝數(νd)為橫軸的直角座標所表示的法線之示意圖。
圖2係本發明實施例玻璃的部分色散比(θ g,F)與阿貝數(νd)關係之示意圖。
本發明的光學玻璃，以質量%計，含有La2O3成分大於0%至35.0%、TiO2成分大於0%至45.0%、及BaO成分大於0%至45.0%；SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下；TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下；並具有下述範圍的光學常數：折射率(nd)是1.80以上，阿貝數(νd)是35.0以下，部分色散比(θ g,F)是0.57以上。
根據本發明，藉由一邊併用La2O3成分、TiO2成分、及BaO成分，一邊調整各成分的含量，可期望玻璃的高折射 率及高色散化，並提高玻璃的安定性。因此，能夠提供一種具有高折射率及高色散，且生產成本低的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
此外，藉由調整各成分的含量，不僅可期望玻璃的高折射率及高色散化，也能夠進一步提高玻璃的部分色散比。因此，能夠提供一種具有高折射率及高色散，且適合用於色像差補正的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
[玻璃成分]
構成本發明之光學玻璃的各成分的組成範圍如下所述。本說明書中，各成分的含量在未特別否定時，皆以相對於氧化物基準的玻璃全質量之質量%來表示。在此，「氧化物基準」是指，假設作為本發明的玻璃組成成分原料所使用的氧化物、複合鹽、金屬氟化物等在熔融時，全部分解變成氧化物的情況下，將該氧化物的總質量設為100質量%，來表示玻璃中所含有的各種成分之組成。
<關於必須成分、任意成分>
La2O3成分是一種可提高玻璃的折射率，減小色散之成分。尤其，藉由含有大於0%的La2O3成分，能夠獲得所期望的高折射率，為一種必須成分。因此，La2O3成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是1.0%，更佳是2.0%，進而更佳是3.0%，再進而更佳是4.5%。
另一方面，藉由將La2O3成分的含量設為35.0%以下，能夠提高玻璃的耐失透性，降低阿貝數，抑制玻璃的比重增加，且能夠降低生產成本。因此，La2O3成分的含量，其上限以35.0%為佳，較佳是24.0%，更佳是21.0%，進而更佳是18.0%。
La2O3成分，可使用La2O3、La(NO3)3‧XH2O(X為任意整數)等作為原料。
TiO2成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率，調低阿貝數，提高部分色散比，且能夠提高耐失透性的必須成分。因此，TiO2成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是10.0%，更佳是17.0%，進而更佳是21.5%，再進而更佳是23.5%。
另一方面，藉由將TiO2成分的含量設為45.0%以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率。此外，亦能夠抑制因含有過剩的TiO2成分而引起的失透。因此，TiO2成分的含量，其上限以45.0%為佳，較佳是38.0%，更佳是35.0%，進而更佳是32.0%。
TiO2成分，可使用TiO2等作為原料。
BaO成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率或耐失透性，且能夠提高玻璃原料的熔融性的必須成分。因此，BaO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是5.0%，更佳是8.0%，進而更佳是10.0%。
另一方面，藉由將BaO成分的含量設為45.0%以下，不易降低玻璃的折射率，且能夠減少玻璃的失透。因此，BaO成分的含量，其上限以45.0%為佳，較佳是35.0%，更佳是32.0%，進而更佳是30.0%。
BaO成分，可使用BaCO3、Ba(NO3)2等作為原料。
B2O3成分與SiO2成分的含量之和(質量和)，較佳是5.0%以上，30.0%以下。
特別是，藉由將該和設為5.0%以上，可抑制因B2O3成分或SiO2成分的不足而引起的耐失透性低下。因此，質量 和(B2O3+SiO2)，其下限以5.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是13.0%，進而更佳是15.0%。
另一方面，藉由將該和設為30.0%以下，能夠抑制因含有過剩的該等成分而引起的折射率低下，故能夠輕易獲得所期望的高折射率。因此，質量和(B2O3+SiO2)，其上限以30.0%為佳，較佳是24.0%，更佳是22.0%。
在此，TiO2成分的含量與TiO2成分及BaO成分的含量之和的比率(質量比)，以0.10以上為佳。藉此，除了能夠維持高折射率與高色散之外，也能夠使部分色散比變大。因此，質量比TiO2/(TiO2+BaO)，其下限以0.10為佳，較佳是0.30，更佳是0.40，進而更佳是0.45。
另一方面，藉由將該質量比設為0.90以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量比TiO2/(TiO2+BaO)，其上限以0.90為佳，較佳是0.80，更佳是0.75。
SiO2成分為其含量大於0%時，能夠提高耐失透性的任意成分。因此，SiO2成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是大於0.5%，更佳是大於1.0%，進而更佳是大於2.0%。
另一方面，藉由將SiO2成分的含量設為30.0%以下，可使SiO2成分在熔融玻璃中容易熔融，免去以高溫進行熔解。因此，SiO2成分的含量，其上限以30.0%為佳，較佳是28.0%，更佳是23.0%，進而更佳是18.0%，再進而更佳是16.0%。
SiO2成分，可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料。
B2O3成分為其含量大於0%時，能夠在玻璃的內部形成 網狀結構，促進安定的玻璃形成，提高耐失透性的任意成分。因此，B2O3成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是大於0.5%，更佳是大於1.0%，進而更佳是大於2.0%。
另一方面，藉由將B2O3成分的含量設為30.0%以下，能夠抑制折射率的低下，降低阿貝數，且能夠抑制化學耐久性的惡化。因此，B2O3成分的含量，其上限以30.0%為佳，較佳是28.0%，更佳是25.0%，進而更佳是23.0%，再進而更佳是20.0%。
B2O3成分，可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7‧10H2O、BPO4等作為原料。
ZnO成分為其含量大於0%時，能夠改善玻璃的熔融性，並能夠降低玻璃轉移點，且可減少失透的任意成分。因此，ZnO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是大於0.5%，更佳是大於1.0%，進而更佳是大於2.0%。
另一方面，藉由將ZnO成分的含量設為30.0%以下，能夠降低折射率的低下或失透。此外，由於藉此可提高熔融玻璃的黏性，而能夠減少玻璃的條紋發生。因此，ZnO成分的含量，其上限以30.0%為佳，較佳是23.0%，更佳是17.0%，進而更佳是14.0%。
ZnO成分，可使用ZnO、ZnF2等作為原料。
Y2O3成分為其含量大於0%時，可抑制玻璃的材料成本上升，且能夠提高折射率的任意成分。
藉由將Y2O3成分的含量設為15.0%以下，能夠抑制玻璃的折射率低下，可降低阿貝數，且能夠提高玻璃的耐失透性。因此，Y2O3成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
Y2O3成分，可使用Y2O3、YF3等作為原料。
Nb2O5成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率，使玻璃的部分色散比變大，且能夠提高耐失透性的任意成分。因此，Nb2O5成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%，更佳是1.0%。
另一方面，藉由將Nb2O5成分的含量設為25.0%以下，能夠抑制因含有過剩的Nb2O5而引起的玻璃耐失透性低下，或是能夠抑制可見光的穿透率低下，且可使阿貝數變小。因此，Nb2O5成分的含量，其上限以25.0%為佳，較佳是18.0%，更佳是13.0%，進而更佳是10.0%。
Nb2O5成分，可使用Nb2O5等作為原料。
Yb2O3成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率，並使色散變小的任意成分。
另一方面，藉由將Yb2O3成分的含量設為15.0%以下，能夠提高玻璃的耐失透性，並抑制生產成本。因此，Yb2O3成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
Yb2O3成分，可使用Yb2O3等作為原料。
Gd2O3成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率，且能夠提高阿貝數的任意成分。
另一方面，藉由將稀土類元素中特別高價的Gd2O3成分降低至15.0%以下，可降低玻璃的材料成本，故能夠製作出價格更加低廉的光學玻璃。此外，藉此能夠使玻璃的阿貝數不至於上升至大於所需的程度。因此，Gd2O3成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
Gd2O3成分，可使用Gd2O3、GdF3等作為原料。
Bi2O3成分為其含量大於0%時，可提高折射率，並能夠降低玻璃轉移點的任意成分。
另一方面，藉由將Bi2O3成分的含量設為10.0%以下，可提高玻璃的耐失透性，抑制生產成本，且可減少玻璃的著色而提高可見光穿透率。此外，藉此能夠使玻璃的阿貝數不至於上升至大於所需的程度。因此，Bi2O3成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%。
Bi2O3成分，可使用Bi2O3等作為原料。
此外，本發明的光學玻璃中，La2O3成分、Nb2O5成分、Gd2O3成分、及Yb2O3成分的含量之和(質量和)，以40.0%以下為佳。藉此，能夠降低該等高價成分的含量，故能夠抑制玻璃的材料成本。因此，質量和(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)，其上限以40.0%為佳，較佳是30.0%，更佳是25.0%，進而更佳是23.0%。
另一方面，藉由含有大於0%的該等成分的質量和，可獲得所期望的高折射率。因此，其下限以大於0%為佳，較佳是5.0%，更佳是8.0%。
Ln2O3成分(式中，Ln是選自La、Gd、Y、Yb所成群組中的1種以上)的含量之和(質量和)，以大於0%且50%以下為佳。
特別是，藉由將該質量和設為大於0%，可提高玻璃的折射率，因此能夠輕易獲得高折射率的玻璃。此外，藉此可減少玻璃的著色。因此，Ln2O3成分的含量之質量和，其下限以大於0%為佳，較佳是1.0%，更佳是3.0%，進而更佳是5.0%。
另一方面，藉由將該質量和設為50.0%以下，可提高耐失透性，並抑制生產成本，且能夠使玻璃的阿貝數不至 於上升至大於所需的程度。因此，Ln2O3成分的含量之質量和，其上限以50.0%為佳，較佳是低於40.0%，更佳是31.0%，進而更佳是26.0%，再進而更佳是21.0%。
在此，TiO2成分的含量與La2O3成分、Nb2O5成分、Gd2O3成分、及Yb2O3成分的含量之和的比率(質量比)，以大於0為佳。藉此，除了能夠維持高折射率與高色散之外，亦能夠獲得高部分色散比，且可抑制生產成本。因此，質量比TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)，其下限以大於0為佳，較佳是0.50，更佳是0.80，進而更佳是1.00。
另一方面，藉由將該質量比設為5.0以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量比TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)，其上限以5.00為佳，較佳是4.00，更佳是3.00，進而更佳是2.80。
Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的合計量，以15.0%以下為佳。藉此，能夠抑制玻璃的折射率低下，且能夠提高耐失透性。因此，Rn2O成分的質量和，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的含量之和(質量和)，以大於0%且45.0%以下為佳。藉此能夠減少因含有過剩的RO成分而引起的失透，且可抑制折射率低下。因此，RO成分的含量的質量和，其上限以45.0%為佳，較佳是低於40.0%，更佳是38.0%，進而更佳是低於35.0%，再進而更佳是32.0%。
另一方面，藉由將該質量和設為大於0%，可提高玻璃原料的熔融性或玻璃的安定性。因此，RO成分的合計含量， 其下限以大於0%為佳，較佳是5.0%，更佳是15.0%，進而更佳是大於20.0%。
ZrO2成分為其含量大於0%時，有助於玻璃的高折射率化及低色散化，且能夠提高玻璃的耐失透性的任意成分。因此，ZrO2成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%，更佳是1.0%。
另一方面，藉由將ZrO2成分設為20.0%以下，能夠抑制因含有過剩的ZrO2成分而引起的玻璃耐失透性低下。因此，ZrO2成分的含量，其上限以20.0%為佳，較佳是15.0%，更佳是10.0%。
ZrO2成分，可使用ZrO2、ZrF4等作為原料。
WO3成分為其含量大於0%時，能夠提高折射率，並提高部分色散比，且可提高玻璃的耐失透性的任意成分。此外，WO3成分亦是能夠降低玻璃轉移點的成分。因此，WO3成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.1%，更佳是0.3%，進而更佳是大於0.5%。
另一方面，藉由將WO3成分的含量設為10.0%以下，可減少因WO3成分所造成的玻璃著色，而提高可見光穿透率。因此，WO3成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%。
WO3成分，可使用WO3等作為原料。
Ta2O5成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率，且可提高耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將高價的Ta2O5成分降低至10.0%以下，可降低玻璃的材料成本，故能夠製作出價格更加低廉的光學玻璃。此外，藉由將Ta2O5成分的含量設為10.0%以下， 可使原料的熔解溫度變低，減少原料熔解所需的能量，因此亦能夠降低光學玻璃的製造成本。因此，Ta2O5成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是8.0%，更佳是5.0%。特別是由製作價格更加低廉的光學玻璃之觀點而言，Ta2O5成分的含量，其上限以4.0%為佳，較佳是3.0%，更佳是低於1.0%，最佳是不含有。
Ta2O5成分，可使用Ta2O5等作為原料。
MgO成分為其含量大於0%時，可提高玻璃原料的熔融性或玻璃的耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將MgO成分的含量設為15.0%以下，能夠抑制因含有過剩的該等成分而引起的折射率低下或耐失透性低下。因此，MgO成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
MgO成分，可使用MgCO3、MgF2等作為原料。
CaO成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率或耐失透性，且能夠提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此CaO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%，更佳是1.5%，進而更佳是3.0%。
另一方面，藉由將CaO成分的含量設為30.0%以下，不易降低玻璃的折射率，且能夠減少玻璃的失透。因此，CaO成分的含量，其上限以30.0%為佳，較佳是25.0%，更佳是20.0%，進而更佳是16.0%，再進而更佳是13.0%。
CaO成分，可使用CaCO3、CaF2等作為原料。
SrO成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率或耐失透性，且能夠提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此SrO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%， 更佳是1.5%。
另一方面，藉由將SrO成分的含量設為30.0%以下，不易降低玻璃的折射率，且能夠減少玻璃的失透。因此，SrO成分的含量，其上限以30.0%為佳，較佳是25.0%，更佳是20.0%，進而更佳是17.0%，再進而更佳是15.0%。
SrO成分，可使用SrCO3、SrF2作為原料。
Li2O成分、Na2O成分、及K2O成分為其中至少任一者的含量大於0%時，能夠改善玻璃的熔融性的任意成分。尤其K2O成分亦是能夠更加提高玻璃的部分色散比之成分。
另一方面，藉由減少Li2O成分、Na2O成分或K2O成分的含量，可抑制玻璃的折射率低下，且能夠減少失透。特別是藉由減少Li2O成分的含量，可抑制玻璃的部分色散比低下。因此，Li2O成分、Na2O成分及K2O成分之中至少任一者的含量，以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%。
Li2O成分、Na2O成分及K2O成分，可使用Li2CO3、LiNO3、LiF、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為原料。
P2O5成分為其含量大於0%時，可提高玻璃耐失透性的任意成分。尤其藉由將P2O5成分的含量設為10.0%以下，能夠抑制玻璃的化學耐久性的低下，特別是耐水性的低下。因此，P2O5成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%。
P2O5成分，可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料。
GeO2成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率， 且能夠提高耐失透性的任意成分。然而，由於GeO2的原料價格昂貴，若使用量大會造成材料成本變高，而有損藉由減少Gd2O3成分或Ta2O5成分所帶來的成本下降效果。因此，GeO2成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是1.0%，最佳是不含有。
GeO2成分，可使用GeO2等作為原料。
Al2O3成分與Ga2O3成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的化學耐久性，且能夠提高玻璃的耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將Al2O3成分與Ga2O3成分的含量分別設為15.0%以下，能夠抑制因含有過剩的該等成分而引起的玻璃耐失透性低下。因此，Al2O3成分與Ga2O3成分各別的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是8.0%，更佳是3.0%。
Al2O3成分與Ga2O3成分，可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、Ga(OH)3等作為原料。
TeO2成分為其含量大於0%時，可提高折射率，且能夠降低玻璃轉移點的任意成分。
然而，將玻璃原料置於鉑製的坩堝、或是置於與熔融玻璃接觸的部分在以鉑所形成的熔融槽中進行熔融時，存在著TeO2成分有可能會與鉑合金化的問題。因此，TeO2成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%，進而更佳是不含有。
TeO2成分，可使用TeO2等作為原料。
F成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的阿貝數，降低玻璃轉移點，且能夠提高耐失透性的任意成分。
然而，F成分的含量若大於10.0%，會使得F成分的揮 發量變多，因此變得難以獲得安定的光學常數，而難以獲得均質的玻璃。此外，阿貝數會上升至大於所需的程度。其中，該F成分的含量，亦即作為將上述各金屬元素的1種或2種以上的氧化物的一部分或全部置換的氟化物的F之合計量。
因此，F成分的含量設為10.0%以下為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%，再進而更佳是不含有。
SnO2成分為其含量大於0%時，可降低熔融玻璃的氧化而使熔融玻璃清澈，且不易使玻璃的光線穿透率惡化的任意成分。
另一方面，藉由將SnO2成分的含量設為3.0%以下，不易發生因熔融玻璃的還原而引起的玻璃著色、或是玻璃失透。此外，由於SnO2成分與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)的合金化減少，而可期望熔融設備的使用年限延長。因此，SnO2成分的含量設為3.0%以下為佳，較佳是低於2.0%，更佳是低於1.0%，進而更佳是不含有。
SnO2成分，可使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作為原料。
Sb2O3成分為其含量大於0%時，能夠使熔融玻璃消泡的任意成分。
另一方面，藉由將Sb2O3成分的含量設為1.0%以下，可使得過度的發泡難以發生，且與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)的合金化減少。因此，Sb2O3成分的含量設為1.0%以下為佳，較佳是低於0.5%，更佳是低於0.3%，進而更佳是低於0.1%。
Sb2O3成分，可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7‧5H2O 等作為原料。
此外，使玻璃澄清並消泡的成分，並不限於上述的Sb2O3成分，可使用玻璃製造的領域中周知的澄清劑、消泡劑或該等的組合。
<關於不應該含有的成分>
接下來，對於本發明的光學玻璃中不應該含有的成分，以及不適合含有的成分進行說明。
本發明的光學玻璃中，在不影響本發明的玻璃特性之範圍內，依所需可添加其他成分。但GeO2成分會使得玻璃的色散性提高，實質上不含有為佳。
此外，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu的各種過渡金屬成分，例如Hf、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Ce、Nd等，具有分別以單獨或是複合型態含有時，即便是少量含有仍會使玻璃著色，吸收可見光區域的特定波長的光這樣的性質，因此，特別是在使用可見光區域的波長的光學玻璃中，實質上不含有為佳。
此外，PbO等鉛化合物及As2O3等砷化合物，以及Th、Cd、Tl、Os、Be、Se各成分，近年來，被視為有害的化學物質，而有避免使用的傾向，不僅是在玻璃的製造步驟，甚至於加工步驟及製品化後的處理，必須有因應環境對策上的處置。因此，由重視環境上的影響之觀點而言，除了無法避免的混入，實質上不含有該等成分為佳。藉此，使得光學玻璃能夠實質上不含有污染環境的物質。因此，即使不採取特別的環境對策措施，仍能夠製造、加工及廢棄該光學玻璃。
[製造方法]
本發明的光學玻璃，例如能夠以下述方式加以製作。亦即，使各成分在規定的含量範圍內，將上述原料均勻地混合，再將製作出的混合物放入鉑坩堝、石英坩堝或鋁氧坩堝中進行初步熔融之後，再放入金坩堝、鉑坩堝、鉑合金坩堝、或銥坩堝中，於900℃至1400℃的溫度範圍下花費1小時至5小時進行熔融，攪拌使其均質化並進行消泡等步驟後，降溫至1200℃以下，接著進行最終階段的攪拌以去除條紋，再使用成形模具加以成形，藉此製作而成。在此，作為獲得使用成形模具成形的玻璃之方法，可舉出如將熔融玻璃流入成形模具一端的同時，由成形模具的另一端拉引出已成形的玻璃之方法、或是將熔融玻璃澆鑄於鑄模中，再使其緩冷卻之方法。
[物性]
本發明的光學玻璃，具有高折射率及高色散。
特別是，本發明的光學玻璃的折射率(nd)，其下限以1.80為佳，較佳是1.85，更佳是1.90。該折射率的上限，以2.20以下為佳，較佳是2.10以下，更佳亦可為低於2.05。
此外，本發明的光學玻璃的阿貝數(νd)，其下限以15.0以上為佳，較佳是20.0以上，更佳是21.0以上，進而更佳是22.0以上，而其上限以35.0以下為佳，較佳是30.0以下，更佳是低於27.0。
本發明的光學玻璃，由於具有這樣的折射率及阿貝數，而可於光學設計上發揮功效，特別是，除了能夠期望高成像特性等之外，亦能夠實現光學系統的小型化，而使得光學設計上的自由度增加。
本發明的光學玻璃，較佳是可見光穿透率為高，尤其是可見光中短波長方面的光之穿透率為高，藉此，使得著色情況較少。
特別是，本發明的光學玻璃，若以玻璃的穿透率來表示，於厚度為10mm的樣品中表示分光穿透率70%的波長(λ70)，其上限以520nm為佳，較佳是510nm，更佳是500nm，進而更佳是490nm。
此外，本發明的光學玻璃中，於厚度為10mm的樣品中表示分光透過率5%之最短波長(λ5)，其上限以400nm為佳，較佳是390nm，更佳是380nm。
由此，玻璃的吸收邊緣變成在紫外光區附近，可提高玻璃對於可見光的透明性，因此，該光學玻璃可適用於如透鏡等使光穿透的光學元件。
本發明的光學玻璃，較佳是具有高部分色散比(θ g,F)。具體而言，本發明的光學玻璃的部分色散比(θ g,F)，其下限以0.570為佳，較佳是0.580，更佳是0.595，進而更佳是0.605，再進而更佳是0.612。此外，本發明的光學玻璃的部分色散比(θ g,F)，其與阿貝數(νd)的關係，較佳是符合(θ g,F)≧(-0.00162×νd+0.6450)的關係。
如此一來，即便是相較於以往周知含有許多稀土類元素成分之玻璃，本發明的光學玻璃仍具有高部分色散比(θ g,F)。因此，除了能夠期望玻璃的高折射率及高分散化之外，由此光學玻璃所形成的光學元件亦適合用於色像差的補正。
在此，本發明的光學玻璃的部分色散比(θ g,F)，其下限以(-0.00162×νd+0.6450)為佳，較佳是(-0.00162×νd+0.6470)，更佳是(-0.00162×νd+0.6500)。另一方面，本發明的光學玻璃的部分色散比(θ g,F)，其上限雖無特別限制， 但大多約是(-0.00162×νd+0.6800)以下，具體而言是(-0.00162×νd+0.6700)以下，更具體而言是(-0.00162×νd+0.6650)以下。經本發明特定組成之玻璃，其部分色散比(θ g,F)及阿貝數(νd)只要是符合此關係，便能夠獲得安定的玻璃。
上述部分色散比(θ g,F)與阿貝數(νd)的關係式，於以部分色散比為縱軸，阿貝數為橫軸的直角座標中，是使用與法線為平行的直線來表示。法線，是表示在以往周知的玻璃的部分色散比(θ g,F)與阿貝數(νd)之間所觀察到的線性關係，於採用以部分色散比(θ g,F)為縱軸，阿貝數(νd)為橫軸的直角座標上，是藉由將標記NSL7與PBM2的部分色散比以及阿貝數之2點加以連接的直線來表示(請參考第1圖)。再者，以往周知的玻璃的部分色散比與阿貝數的關係，大致上是與法線重複。
在此，NSL7與PBM2是小原公司製的光學玻璃，PBM2的阿貝數(νd)是36.3，部分色散比(θ g,F)是0.5828，NSL7的阿貝數(νd)是60.5，部分色散比(θ g,F)是0.5436。
[預成形體及光學元件]
可使用例如研磨加工的方法，或是再熱壓製成形、精密壓製成形等模壓成形的方法，由製成的光學玻璃來製作出玻璃成形體。亦即，能夠以下述列舉之方式製作玻璃成形體：對光學玻璃進行研削及研磨等機械加工來製作玻璃成形體；對由光學玻璃製作的預成形體，進行再熱壓製成形後，再進行研磨加工來製作玻璃成形體；對進行研磨加工來製作的預成形體，或是藉由周知的漂浮成形等所成形的預成形體，進行精密壓製成形，來製作玻璃成形體等。但製作玻璃成形體的方法，並不限於上述。
像這樣，由本發明的光學玻璃所形成的玻璃成形體，能夠在各式各樣的光學元件及光學設計上發揮功效，其中特別適合用於透鏡或稜鏡等光學元件。藉由提高玻璃的安定性，可形成口徑大的玻璃成形體，因此，除了能夠期望光學元件的大型化之外，使用於相機等光學機器時，亦能夠實現高清晰且高精密度的成像特性及投影特性。
此外，藉由提高部分色散比，而讓光學元件有效地使用於光學系統的色像差補正，因此，例如將光學元件使用於相機時，能夠更正確地表現出攝影對象物，將光學元件使用於投影機時，投影出的影像能夠更加精美的呈現。
[實施例]
本發明實施例(No.1至No.55)的玻璃組成，與該等玻璃的折射率(nd)、阿貝數(νd)、穿透率(λ5、λ70)、以及部分色散比(θ g,F)的數值皆示於表1至表10。此外，以下的實施例僅作為例示之目的，本發明並不限於該等實施例。
實施例的玻璃，各成分的原料，皆是選擇與其相符合的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、氫氧化物、偏燐酸化合物等一般光學玻璃所使用的高純度原料，之後再將該等原料進行秤重並均勻地混合後，放入鉑坩堝，並以溫度設定為1250℃至1300℃範圍的電爐，花費2小時來進行玻璃原料的熔解，以及攪拌熔解的玻璃原料使其消泡後，降溫至1080℃至1180℃，再次進行攪拌使其均質化，接著澆鑄於鑄模中，再加以緩冷卻而製作出玻璃。
實施例的玻璃折射率(nd)、阿貝數(νd)、及部分色散比(θ g,F)，以相對於氦燈的d線(587.56nm)之測定值來表示。 此外，阿貝數(νd)，是使用上述d線的折射率、相對於氫燈的F線(486.13nm)之折射率(nF)、相對於C線(656.27nm)之折射率(nC)的數值，由阿貝數(νd)=[(nd-1)/(nF-nC)]之數式所計算出。
部分色散比，是測定C線(波長656.27nm)中的折射率nC、F線(波長486.13nm)中的折射率nF、g線(波長435.835nm)中的折射率ng，再藉由(θ g,F)=(ng-nF)/(nF-nC)之數式，計算出該部分色散比。
實施例的玻璃的穿透率，是根據日本光學玻璃工業會規格JOGIS02-2003來加以測定。此外，本發明中，藉由測定玻璃的穿透率來求得玻璃有無著色及其著色程度。具體而言，是將厚度為10±0.1mm相對平行的研磨品，根據JISZ8722，測定200nm至800nm的分光穿透率，而求得λ5(穿透率為5%時的波長)及λ70(穿透率為70%時的波長)。
此外，本測定所使用的玻璃，是使用緩冷卻降溫速度設為-25℃/hr，以緩冷卻爐進行處理之物。
如表所示，本發明實施例的光學玻璃，不論何者，其折射率(nd)皆為1.80以上，並且，該折射率(nd)亦為2.20以下，更詳細而言是2.10以下，皆在所期望的範圍內。
此外，本發明實施例的光學玻璃，不論何者，其阿貝數(νd)皆為35.0以下，更具體而言是30.0以下，並且，該阿貝數(νd)亦為15.0以上，更詳細而言是20.0以上，皆在所期望的範圍內。
此外，本發明實施例的光學玻璃，部分色散比(θ g,F)為0.570以上，更具體而言是0.605以上，是具有高數值的部分色散比。
再者，本發明實施例的光學玻璃，其部分色散比(θ g,F)與阿貝數(νd)之間，符合(θ g,F)≧(-0.00162 νd+0.6450)的關係，更具體而言是符合(θ g,F)≧(-0.00162 νd+0.6500)的關係。而且，關於本發明實施例玻璃的部分色散比(θ g,F)與阿貝數(νd)的關係，如第2圖所示。
由上述內容可清楚得知，本發明實施例的光學玻璃，部分色散比(θ g,F)為大，而藉由該光學玻璃所得的光學元件，可於色像差的補正上發揮作用。
因此，可清楚得知，本發明實施例的光學玻璃具有高折射率及高色散，且部分色散比高，並適合用於色像差的補正。
再者，使用以本發明實施例所獲得的光學玻璃，於進行了再熱壓製成形之後，進行了研削及研磨，加工成透鏡及稜鏡的形狀。此外，使用本發明實施例的光學玻璃，形成精密壓製成形用預成形體，再將該精密壓製成形用預成 形體進行了精密壓製成形。不管是何種情況，加熱軟化後的玻璃不會發生乳白化及失透等問題而能夠安定地加工成各式各樣的透鏡與稜鏡的形狀。
以上，雖然以例示之目的詳細地說明了本發明，但本實施例的目的僅止於例示，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，在不偏離本發明的思想及範圍的情況下，本發明仍可進行許多變更。

Claims (12)

  1. 一種光學玻璃，以氧化物基準的質量%計，含有La 2O 3成分大於0%至35.0%；TiO 2成分大於0%至45.0%；以及BaO成分大於0%至45.0%；SiO 2成分與B 2O 3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下；TiO 2/(TiO 2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下；並具有下述範圍的光學常數：折射率(n d)是1.80以上，阿貝數(ν d)是35.0以下，部分色散比(θ g,F)是0.57以上。
  2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，SiO 2成分是0%至30.0%；以及B 2O 3成分是0%至30.0%。
  3. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，ZnO成分是0%至30.0%；Y 2O 3是0%至15.0%；Nb 2O 5成分是0%至25.0%；Yb 2O 3成分是0%至15.0%；Gd 2O 3成分是0%至15.0%；以及 Bi 2O 3成分是0%至10.0%。
  4. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，(La 2O 3+Nb 2O 5+Gd 2O 3+Yb 2O 3)的質量和是大於0%且40.0%以下。
  5. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Ln 2O 3成分(式中，Ln是選自La、Gd、Y、Yb所成群組中的1種以上)的合計量是大於0%且50.0%以下。
  6. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準計，TiO 2/(La 2O 3+Nb 2O 5+Gd 2O 3+Yb 2O 3)的質量比是大於0且5.00以下。
  7. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Rn 2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的質量和是15.0%以下。
  8. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的質量和是大於0%且45.0%以下。
  9. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，其含有：ZrO 2成分0%至20.0%；WO 3成分0%至10.0%；Ta 2O 5成分0%至10.0%；MgO成分0%至15.0%； CaO成分0%至30.0%；SrO成分0%至30.0%；Li 2O成分0%至15.0%；Na 2O成分0%至15.0%；K 2O成分0%至15.0%；P 2O 5成分0%至10.0%；GeO 2成分0%至10.0%；Al 2O 3成分0%至15.0%；Ga 2O 3成分0%至15.0%；TeO 2成分0%至10.0%；SnO 2成分0%至3.0%；以及Sb 2O 3成分0%至1.0%。
  10. 一種預成形體構材，由請求項1或2所記載之光學玻璃而成。
  11. 一種光學元件，由請求項1或2所記載之光學玻璃而成。
  12. 一種光學機器，具備如請求項11之光學元件。
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