TW201908257A - 光學玻璃、預成形體及光學元件 - Google Patents

光學玻璃、預成形體及光學元件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種光學玻璃、以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。該光學玻璃具有中等折射率低色散的光學特性及良好的化學耐久性，且比重較小。該光學玻璃，以質量%計，含有B2O3成分超過0%至45.0%、La2O3成分15.0%至55.0%、Al2O3成分超過0%至30.0%，粉末法所測定的化學耐久性(耐酸性)為1級至4級，具有1.62以上1.85以下之折射率(nd)，且具有40以上65以下之阿貝數(νd)。

Description

光學玻璃、預成形體及光學元件
本發明係關於一種光學玻璃、預成形體及光學元件。
近年來，使用光學系統之機器的數位化及高精細化正在迅速發展，在數位相機和攝像機等攝影機器、或投影儀和投影電視等影像再生(投影)機器等各種光學機器領域中，減少光學系統中使用的透鏡和稜鏡等光學元件的數量，使整個光學系統輕量化及小型化之需求不斷增長。
在製作光學元件之光學玻璃中，特別是對能夠實現整個光學系統的輕量化及小型化和色差校正，具有1.62以上之折射率(nd)並具有40以上65以下之阿貝數(νd)的中等折射率低色散玻璃的需求非常高。
作為這種中等折射率低色散玻璃，習知有一種以專利文獻1至2為代表之玻璃組合物。但是，由該等B2O3-La2O3系構成的玻璃組合物，於通常使用的玻璃成分的特性上多容易受到水或酸的影響，耐久性並不充分。因此，在對玻 璃進行研磨加工時，玻璃有時會劣化，製造工序中有時會產生不良。
另外，由於近年需求不斷增加的監控攝像頭和車載攝像頭等經常在室外使用，因此，多暴露在風雨或大氣中的水蒸氣等中。在使用利用了現有玻璃組合物之攝像元件時，在以長時間處於外界使用之情況下，依靠專利文獻1至2所述之玻璃成分，耐久性並不充分。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開昭55-080736號公報。
專利文獻2：日本特開平11-139844號公報。
本發明係鑒於上述問題點而完成，目的在於可製造一種具有上述預定範圍之光學常數並具有良好化學耐久性及比重較小之光學玻璃。
本發明人為解決上述課題，專注累積試驗研究結果，發現：藉由將各成分之含有量調整為B2O3成分超過0%至45.0%、La2O3成分15.0%至55.0%、Al2O3成分超過0%至30.0%，可製造一種解決上述課題之玻璃，從而完成本發 明。具體來說，本發明提供以下。
(1)一種光學玻璃，以質量%計含有：超過0%至45.0%之B2O3成分、15.0%至55.0%之La2O3成分、超過0%至30.0%之Al2O3成分，粉末法所測定的化學耐久性(耐酸性)為1級至4級，其具有1.62以上1.85以下之折射率(nd)且具有40以上65以下之阿貝數(νd)。
(2)根據(1)所記載之光學玻璃，其中以(SiO2+Al2O3+Ln2O3)除以(RO+Rn2O+ZnO+B2O3+nd×10)之商值為0.50以上(式中，Ln選自由La、Gd、Y、Lu所組成群組中之一種以上，R選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成群組中之一種以上，Rn選自由Li、Na、K所組成群組中之一種以上)。
(3)一種預成形體，係由(1)或(2)所記載之光學玻璃所構成。
(4)一種光學元件，係由(1)或(2)所記載之光學玻璃所構成。
(5)一種光學機器，係具備(4)所記載之光學元件。
根據本發明，可製造一種具有預定範圍的光學常數及良好化學耐久性之玻璃。
圖1係顯示關於本發明實施例之玻璃的折射率(nd)與阿貝數(νd)的關係圖。
以下，對本發明的玻璃的實施方式進行詳細說明，但本發明不限於以下任一實施方式，於本發明之目的範圍內可以適當加以變更來實施。此外，對於重複說明的部分，有時會適當地省略說明，但並不用於限定發明之主旨。
[玻璃成分]
以下對構成本發明之光學玻璃的各成分的組成範圍進行描述。於本說明書中，若無特別說明，各成分的含有量全部係以相對氧化物換算組成的玻璃物質總量之質量%表示。在此，「氧化物換算組成」係在假定作為本發明的玻璃構成成分的原料所使用的氧化物、複合鹽、金屬氟化物等熔融時，全部分解並轉化為氧化物之情況下，將該生成氧化物之總物質量設為100質量%，標記玻璃中含有的各成分之組成。
B2O3成分為必需成分，在含有超過0%之情況下，具有 提高熔融性並提高耐失透性的效果。因此，B2O3成分之含有量，超過0%為佳，較佳為5.0%以上，更佳為10.0%以上，更佳為15.0%以上，更佳為20.0%以上，最佳為25.0%以上。
另一方面，藉由將B2O3成分之含有量設為45.0%以下，能夠抑制玻璃的化學耐久性惡化。因此，B2O3成分之含有量，45.0%以下為佳，較佳為40.0%以下，較佳為35.0%以下，更佳為33.0%以下。
B2O3成分，可以使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7、10H2O、BPO4等作為原料。
La2O3成分為必需成分，在含有15.0%以上之情況下，提高玻璃折射率且提高玻璃阿貝數。因此，La2O3成分之含有量，15.0%以上為佳，較佳為18.0%以上，更佳為20.0%以上，更佳為23.0%以上。在需要具有1.73以上之折射率的光學玻璃的情況下，將La2O3成分設為40.0%以上尤佳。藉由將La2O3成分設為40.0以上，容易在提高化學耐久性之同時得到高折射。
另一方面，藉由將La2O3成分之含有量設為55.0%以下，並提高玻璃的穩定性，能夠降低失透。因此，La2O3成分之含有量，55.0%以下為佳，較佳為53.0%以下，較佳為50.0%以下。
La2O3成分，可以使用La2O3、La(NO3)3、XH2O(X為任意的整數)等作為原料。
Al2O3成分為必需成分，具有提高耐失透性和化學耐久性之效果。因此，Al2O3成分之含有量，超過0%為佳，較佳為0.5%以上，更佳為1.0%以上，更佳為1.5%以上，更佳為超過2.0%，最佳為超過3.0%。特別是在含有10.0%以上的SiO2成分之情況下，優選將Al2O3成分設為8.0%以上。如此，能夠抑制SiO2成分引起的晶體化，得到耐失透性優異的玻璃。
另一方面，藉由將Al2O3成分之含有量設為30.0%以下，能夠抑制因Al2O3成分過剩之含有而引起的耐失透性的惡化和折射率的降低。因此，Al2O3成分之含有量，30.0%以下為佳，較佳為28.0%以下，更佳為26.0%以下，更佳為24.0%以下，更佳為22.0%以下，更佳為20.0%以下。
Al2O3成分，可以使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Al(PO3)3等作為原料。
SiO2成分為任意成分，在含有超過0%之情況下，提高耐失透性和化學耐久性。因此，SiO2成分之含有量，超過0%為佳，較佳為3.0%以上，更佳為5.0%以上。
另一方面，藉由將SiO2成分之含有量設為低於40.0%，能夠容易得到更大的折射率，能夠抑制熔融性的惡化和黏性過度上升。因此，SiO2成分之含有量，低於40.0%為佳，較佳為38.0%以下，更佳為35.0%以下，更佳為30.0%以下。
SiO2成分，可以使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料。
RO成分(式中，R選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成群組中之一種以上)之含有量的和(質量和)低於30.0%為佳。由此，能夠抑制因RO成分過剩之含有而引起的化學耐久性的惡化和耐失透性的低下。
因此，RO成分之質量，低於30.0%為佳，較佳為低於20.0%，較佳為低於10.0%，較佳為8.0%以下，更佳為低於5.0%。
理想的是，Ln2O3成分(式中，Ln選自由La、Gd、Y、Lu所組成群組中之一種以上)之含有量的和(質量和)，在30.0%以上70.0%以下之範圍內。
特別是由於藉由將該和設在30.0%以上，能夠提高玻璃的折射率及阿貝數，因此，能夠容易製造具有所希望之折射率及阿貝數的玻璃。因此，Ln2O3成分之質量和，30.0%以上為佳，較佳為35.0%以上，更佳為40.0%以上，更佳為45.0%以上。
另一方面，由於藉由將該和設為70.0%以下，玻璃的液相溫度會降低，因此，能夠低下玻璃的失透。因此，Ln2O3成分之質量和，70.0%以下為佳，較佳為65.0%以下，更佳為63.0%以下。
在質量比(SiO2+Al2O3)除以(B2O3)為0.1以上之情況下，容易得到提高玻璃的化學耐久性之效果。因此，(SiO2+Al2O3)除以(B2O3)之質量比，0.1以上為佳，較佳為0.2以 上，更佳為0.23以上，更佳為0.5以上。
另一方面，藉由將該質量比設為10.0以下，能夠抑制玻璃原料的熔融性惡化和黏性過度上升。因此，(SiO2+Al2O3)除以(B2O3)之質量比沒有特別地確定上限值，但10.0以下為佳，較佳為8.0以下，更佳為6.0以下，更佳為5.0以下，更佳為4.0以下，更佳為3.0以下，更佳為2.0以下，最佳為1.0以下。
此外，在不含B2O3成分之情況下，將(SiO2+Al2O3)除以(B2O3)的值設為無限大。
在質量比(Al2O3/Ln2O3)為0.01以上之情況下，容易得到提高耐失透性之效果。
因此，(Al2O3/Ln2O3)之質量比，0.01以上為佳，較佳為0.03以上，更佳為0.05以上，更佳為0.08以上，最佳為0.10以上。
另一方面，藉由將該質量比設為1.0以下，能夠抑制玻璃原料的熔融性惡化和黏性過度上升。因此，(Al2O3/Ln2O3)之質量比，1.0以下為佳，較佳為0.9以下，更佳為0.8以下，更佳為0.7以下，更佳為0.6以下，最佳為0.55以下。
此外，在不含有Ln2O3成分之情況下，將Al2O3除以Ln2O3的值設為無限大。
在(SiO2+Al2O3+Ln2O3)除以(RO+Rn2O+ZnO+B2O3+nd×10)之商值為0.50以上之情況下，容易在提高化學耐久性和耐 失透性之同時獲得所期望的光學常數。
因此，(SiO2+Al2O3+Ln2O3)除以(RO+Rn2O+ZnO+B2O3+nd×10)的商值，0.50以上為佳，較佳為0.80以上，更佳為1.00以上，最佳為1.25以上。
另一方面，藉由將該商值設為10.00以下，能夠抑制玻璃原料的熔融性惡化和黏性過度上升。因此，(SiO2+Al2O3+Ln2O3)除以(RO+Rn2O+ZnO+B2O3+nd×10)之商值，10.00以下為佳，較佳為8.00以下，更佳為5.00以下，更佳為4.50以下，最佳為4.30以下。
Y2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠在維持高折射率及高阿貝數之同時抑制玻璃的材料成本，且與其它稀土類成分相比能夠低下玻璃比重。因此，Y2O3成分之含有量，也可以超過0%為佳，較佳為1.0%以上，更佳為3.0%以上，更佳為5.0%以上，更佳為8.0%以上，更佳為10.0%以上。
另一方面，藉由將Y2O3成分之含有量設為30.0%以下，能夠提高玻璃的耐失透性。因此，Y2O3成分之含有量，30.0%以下為佳，較佳為25.0%以下，更佳為20.0%以下，更佳為15.0%以下。
Y2O3成分，可以使用Y2O3、YF3等作為原料。
Gd2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下，能夠提高玻璃的折射率且能夠提高阿貝數。
另一方面，由於藉由將稀土類元素中價格昂貴之Gd2O3成分設在35.0%以下，能夠抑制比重的增加，並降低玻璃的材料成本，因此，能夠更廉價地製作光學玻璃。因此，Gd2O3成分之含有量，35.0%以下為佳，較佳為30.0%以下，更佳為25.0%以下，更佳為20.0%以下。
特別是藉由將Gd2O3成分設為低於10.0%，能夠進一步降下材料成本。因此，Gd2O3成分之含有量，低於10.0%為佳，較佳為低於5.0%，更佳為低於1.0%，更佳為低於0.1%。從降低材料成本和抑制比重增加之觀點考慮，也可以不含有Gd2O3成分。
Gd2O3成分，可以使用Gd2O3、GdF3等作為原料。
Lu2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高玻璃的折射率且能夠提高阿貝數。
另一方面，由於藉由將Lu2O3成分之含有量設在10.0%以下會降低玻璃的材料成本，因此，能夠更廉價地製作光學玻璃。另外，由此能夠提高玻璃的耐失透性。因此，Lu2O3成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.1%以下。從將低材料成本之觀點考慮，也可以不含有Lu2O3成分。
Lu2O3成分，可以使用Lu2O3等作為原料。
Yb2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下，能夠提高玻璃的折射率且能夠提高阿貝數。
另一方面，由於藉由將Yb2O3成分的含有量設為10.0%以下，會降低玻璃的材料成本，因此，能夠更廉價地製作光學玻璃。另外，由此能夠提高玻璃的耐失透性。因此，Yb2O3成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.1%以下。從降低材料成本之觀點考慮，也可以不含有Yb2O3成分。
Yb2O3成分，可以使用Yb2O3等作為原料。
ZrO2成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高玻璃的折射率及阿貝數，且能夠提高耐失透性。
另一方面，藉由將ZrO2成分之含有量設為10.0%以下，能夠降低因ZrO2成分過剩之含有而引起的失透。因此，ZrO2成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為7.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為2.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.1%以下。
ZrO2成分，可以使用ZrO2、ZrF4等作為原料。
TiO2成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高玻璃的折射率。
另一方面，藉由將TiO2成分之含有量設在10.0%以下，能夠降低因TiO2成分過剩之含有而引起的失透，能夠抑制玻璃對可見光(特別是波長500nm以下)的透過率的低下。因此，TiO2成分之含有量。10.0%以下為佳，較佳為8.0%以下，更佳為6.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為 2.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.5%以下，更佳為0.1%以下。
Nb2O5成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高玻璃的折射率。
另一方面，藉由將Nb2O5成分之含有量設在15.0%以下，能夠降低因Nb2O5成分過剩之含有而引起的失透，且能夠抑制玻璃對於可見光(特別是波長500nm以下)的透過率的降低。因此，Nb2O5成分之含有量，15.0%以下為佳，較佳為12.0%以下，更佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為4.0%以下。
Nb2O5成分，可以使用Nb2O5等作為原料。
Ta2O5成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高玻璃的折射率且能夠提高耐失透性。
另一方面，由於藉由將價格昂貴的Ta2O5成分設在10.0%以下，會降低玻璃的材料成本，因此，能夠更廉價地製作光學玻璃。因此，Ta2O5成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.1%以下。從降低材料成本之觀點考慮，也可以不含有Ta2O5成分。
Ta2O5成分，可以使用Ta2O5等作為原料。
WO3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能够提 高玻璃的折射率且能够提高耐失透性。
另一方面，藉由將WO3成分之含有量設為10.0%以下，能夠降低因WO3成分而引起的玻璃著色，能夠提高可見光透過率。因此，WO3成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為8.0%以下，更佳為6.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.5%以下，更佳為0.1%以下。
WO3成分，可以使用WO3等作為原料。
ZnO成分為任意成分，在含有超過0%之情況下可提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將ZnO成分之含有量設為25.0%以下，能夠抑制因ZnO成分過剩之含有而引起的阿貝數的低下和耐失透性的低下。因此，ZnO成分之含有量，25.0%以下為佳，較佳為20.0%以下，較佳為15.0%以下，較佳為12.0%以下，更佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為6.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為2.0%以下，更佳為1.0%以下。
ZnO成分，可以使用ZnO、ZnF2等作為原料。
MgO成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將MgO成分之含有量設為15.0%以下，能夠抑制因MgO成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化和耐失透性低下。因此，MgO成分之含有量，15.0% 以下為佳，較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
MgO成分，可以使用MgCO3、MgF2等作為原料。
CaO成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將CaO成分之含有量設在15.0%以下，能夠抑制因CaO成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化和耐失透性低下。因此，CaO成分之含有量，15.0%以下為佳，較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，最佳為1.0%以下。
CaO成分，可以使用CaCO3、CaF2等作為原料。
SrO成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將SrO成分之含有量設為15.0%以下，能夠抑制因SrO成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化和耐失透性低下。因此，SrO成分之含有量，15.0%以下為佳，較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
SrO成分，可以使用Sr(NO3)2、SrF2等作為原料。
BaO成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將BaO成分之含有量設在20.0%以下，能夠抑制因BaO成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化和耐失透性低下。因此，BaO成分之含有量，20.0%以下為佳，較佳為15.0%以下，較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
BaO成分，可以使用BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等作為原料。
Li2O成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性及玻璃成形性。
另一方面，藉由將Li2O成分之含有量設在8.0%以下，能夠抑制因Li2O成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化。因此，Li2O成分之含有量，8.0%以下為佳，較佳為6.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為2.0%以下，最佳為1.0%以下。
Li2O成分，可以使用Li2CO3、LiNO3、Li2CO3等作為原料。
Na2O成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將Na2O成分之含有量設在8.0%以下， 能夠抑制因Na2O成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化。因此，Na2O成分之含有量，8.0%以下為佳，較佳為6.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為2.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
Na2O成分，可以使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等作為原料。
K2O成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高低溫熔融性。
另一方面，藉由將K2O成分之含有量設在8.0%以下，能夠抑制因K2O成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化。因此，K2O成分之含有量，8.0%以下為佳，較佳為6.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為2.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
K2O成分，可以使用K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為原料。
Rn2O成分(式中，Rn選自由Li、Na、K所組成群組中之一種以上)之含有量的和，8.0%以下為佳。由此，能夠抑制因Rn2O成分過剩之含有而引起的化學耐久性惡化。因此，所述合計含有量(質量和)，8.0%以下為佳，較佳為6.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為4.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為2.0%以下，最佳為1.0%以下。
另一方面，藉由將該和設為超過0%，能夠抑制熔融性 的惡化和黏性過度上升。因此，Rn2O成分之質量和，超過0%為佳，較佳為超過0.1%，更佳為0.5%以上。
GeO2成分為任意成分，在含有超過0%之情況下，能夠提高玻璃的折射率且能夠提高耐失透性。
然而，由於GeO2原料價格較高，因此，若其含有量較多，則生產成本變高。因此，GeO2成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.1%以下。從降低材料成本之觀點考慮，也可以不含有GeO2成分。
GeO2成分，可以使用GeO2等作為原料。
Ga2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高玻璃的折射率且能夠提高耐失透性。
然而，由於Ga2O3原料價格較高，因此，若其含有量較多，則生產成本會變高。因此，Ga2O3成分之含有量，10.0%以下為佳，較佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，更佳為0.1%以下。從降低材料成本之觀點考慮，也可以不含有Ga2O3成分。
Ga2O3成分，可以使用Ga2O3等作為原料。
P2O5成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。
另一方面，藉由將P2O5成分之含有量設在30.0%以下， 能夠抑制玻璃的化學耐久性、特別是耐水性的低下。因此，P2O5成分之含有量，30.0%以下為佳，較佳為20.0%以下，更佳為15.0%以下，更佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
P2O5成分，可以使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料。
Bi2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高折射率且能夠降低玻璃化轉移溫度。
另一方面，藉由將Bi2O3成分之含有量設在5.0%以下，能夠抑制玻璃著色並能夠提高耐失透性。因此，Bi2O3成分之含有量，5.0%以下為佳，較佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
Bi2O3成分，可以使用Bi2O3等作為原料。
TeO2成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠提高折射率且能夠降低玻璃化轉移溫度。
另一方面，TeO2具有在鉑制坩堝、或在與熔融玻璃相接部分係由鉑所形成的熔融槽中熔融玻璃原料時，可能與鉑進行合金化的問題。因此，TeO2成分之含有量，5.0%以下為佳，較佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
TeO2成分，可以使用TeO2等作為原料。
SnO2成分為任意成分，在含有超過0%之情況下，降低熔融玻璃的氧化，使其澄清且能夠提高玻璃的可見光透過率。
另一方面，藉由將SnO2成分之含有量設為3.0%以下，能夠降低因熔融玻璃的還原而引起的玻璃著色，能夠降低玻璃的失透。另外，由於降低了SnO2成分和熔解設備(特別是Pt等貴金屬)的合金化，因此，可期望延長熔解設備的使用期限。因此，SnO2成分之含有量，3.0%以下為佳，較佳為1.0%以下，更佳為0.5%以下，最佳為0.1%以下。
SnO2成分，可以使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作為原料。
Sb2O3成分為任意成分，在含有超過0%之情況下能夠使熔融玻璃脫泡。
另一方面，若Sb2O3成分之含有量過多，則可見光區域之短波長區域中的透過率會變差。因此，Sb2O3成分之含有量，1.0%以下為佳，較佳為0.7%以下，更佳為0.5%以下，更佳為0.2%以下，最佳為0.1%以下。
Sb2O3成分，可以使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7、5H2O等作為原料。
此外，對玻璃進行澄清脫泡的成分不限於上述Sb2O3成分，可以使用玻璃製造領域中公知的澄清劑、脫泡劑或該等試劑之組合。
F成分為任意成分，在含有超過0%之情況下提高玻璃的阿貝數，降低玻璃化轉移溫度且能夠提高耐失透性。
但是，由於F成分之含有量，即作為取代了上述各金屬元素的一種或兩種以上的氧化物的一部分或全部之氟化物的F的合計量超過15.0%時，F成分的揮發量會變多，因此，難以得到穩定的光學常數，難以得到均質的玻璃。
因此，F成分之含有量，15.0%以下為佳，較佳為12.0%以下，更佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，最佳為1.0%以下。
F成分，可以藉由使用例如ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作為原料而包含於玻璃內。
在質量和(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)為20.0%以下之情況下，容易得到提高耐失透性效果，另外，能夠抑制阿貝數過度地降低，容易得到低色散性能。因此，(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)之質量和，20.0%以下為佳，較佳為15.0%以下，更佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，更佳為1.0%以下，最佳為0.1%以下。
在質量比(Ln2O3/RO)為1.0以上之情況下，容易得到提高玻璃的化學耐久性效果。
因此，(Ln2O3/RO)之質量比，1.0以上為佳，較佳為3.0 以上，更佳為5.0以上，更佳為10.0以上，更佳為20.0以上，最佳為30.0以上。
此外，由於藉由不含有RO成分，更容易得到提高化學耐久性效果，因此，(Ln2O3/RO)之質量比的上限值沒有特別地限定，也可以為無限大的值。
在質量比(Ln2O3/Rn2O)為3.0以上之情況下，容易得到提高玻璃的化學耐久性效果。
因此，(Ln2O3/Rn2O)之質量比，3.0以上為佳，較佳為5.0以上，更佳為8.0以上，更佳為10.0以上，更佳為15.0以上，更佳為20.0以上，更佳為25.0以上，最佳為30.0以上。
此外，由於藉由不含有Rn2O成分，更容易得到提高化學耐久性效果，因此，(Ln2O3/Rn2O)之質量比的上限值沒有特別地限定，也可以設為無限大。
在質量積(BaO×Gd2O3)低於8.0之情況下，容易得到抑制玻璃的比重和成本效果。因此，(BaO×Gd2O3)之質量積，低於8.0為佳，較佳為7.0以下，更佳為6.0以下，更佳為5.0以下，更佳為4.0以下，更佳為3.0以下，更佳為2.0以下，更佳為1.0以下，最佳為0.1以下。
在質量積(SiO2+Al2O3+B2O3)×Rn2O為500以下之情況下，在維持高折射率及高阿貝數之同時容易得到提高玻璃 的化學耐久性效果。因此，(SiO2+Al2O3+B2O3)×Rn2O之質量積，500以下為佳，較佳為450以下，更佳為400以下，更佳為350以下，更佳為300以下，更佳為250以下，更佳為200以下，更佳為150以下，最佳為100以下。
在質量和(SiO2+Al2O3)為5.0%以上之情況下，容易得到提高玻璃的化學耐久性效果。因此，(SiO2+Al2O3)之質量和，5.0%以上為佳，較佳為7.0%以上，更佳為9.0%以上，更佳為10.0%以上。
另一方面，藉由將該質量和設為55.0%以下，能夠抑制玻璃原料的熔融性的惡化和黏性過度上升。因此，(SiO2+Al2O3)之質量和。55.0%以下為佳，較佳為50.0%以下，較佳為45.0%以下，更佳為40.0%以下，更佳為38.0%以下，更佳為35.0%以下，更佳為32.0%以下，最佳為30.0%以下。
在質量和(ZrO2+ZnO)低於25.0%之情況下，容易得到抑制低阿貝數化(高色散化)效果。因此，(ZrO2+ZnO)之質量和，低於25.0%為佳，較佳為低於20.0%，較佳為低於15.0%，較佳為低於10.0%，較佳為8.5%以下，更佳為6.0%以下。
<關於不應該含有之成分>
接下來，對本發明之光學玻璃中不應該含有之成分、以及不適合含有之成分進行說明。
在不影響本申請發明之玻璃特性之範圍內，可以根據需要添加其它成分。然而，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各種過渡金屬成分，分別以單獨或複合形態少量含有時，即便是少量含有仍會使玻璃著色，而具有吸收可見區域中特定波長之性質，因此，特別是在使用可見區域中波長之光學玻璃中，較佳為實質上不含有該等成分。
由於Nd2O3成分對玻璃著色影響較強，因此，理想的是實質上不含有Nd2O3成分，即除不可避免的混入外為完全不含有。
由於Er2O3成分對玻璃著色影響較強，因此，理想的是實質上不含有Er2O3成分，即除不可避免的混入外為完全不含有。
另外，由於PbO等鉛化合物為環境負荷較高的成分，因此，理想的是實質上不含有PbO等鉛化合物，即除不可避免的混入外為完全不含有。
另外，由於As2O3等砷化合物為環境負荷較高的成分，因此，理想的是實質上不含有As2O3等砷化合物，即除不可避免的混入外為完全不含有。
進而，Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se各成分，近年來被視為有害化學物質而有避免使用之趨勢，不僅是在玻璃製造工序，直至加工工序及製品化後之廢棄處理皆需要環保上的措施。因此，在重視環境上的影響之情況下，較佳為實質上不含有該等成分。
[物性]
本發明之光學玻璃，以具有中等折射率及高阿貝數(低色散)為佳。特別是本發明光學玻璃之折射率(nd)，1.62以上為佳，較佳為1.65以上，較佳為1.67以上，更佳為1.71以上。該折射率(nd)，1.85以下為佳，較佳為1.83以下，更佳為1.82以下。
另外，本發明光學玻璃之阿貝數(νd)，40以上為佳，較佳為43以上，更佳為45以上，更佳為48以上，最佳為50以上。該阿貝數(νd)，65以下為佳，較佳為63以下，更佳為60以下，更佳為57以下。
藉由具有如此中等折射率，即使謀求光學元件薄型化，也能夠得到較大的光的折射量。另外，藉由具有如此低色散，能夠減小作為單鏡頭使用時因光的波長所引起的焦點偏差(色差)。因此，例如在與具有高色散(低阿貝數)之光學元件組合而構成光學系統之情況下，作為該光學系統整體，能夠降低色差，實現高成像特性等。
如此，本發明之光學玻璃可於光學設計上發揮功效， 特別是在構成光學系統時，能夠在實現高成像特性等之同時實現光學系統之小型化，而可使得光學設計上之自由度增加。
在此，理想的是，本發明光學玻璃之折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足(-0.01νd+2.15)≦nd≦(-0.01νd+2.30)之關係。於本發明所特定的組成之玻璃中，即使折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足該關係，也能夠得到穩定的玻璃。
因此，於本發明之光學玻璃中，折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足nd≧(-0.01νd+2.15)之關係為佳，滿足nd≧(-0.01νd+2.17)之關係更佳。
另一方面，於本發明之光學玻璃中，折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足nd≦(-0.01νd+2.30)之關係為佳，滿足nd≦(-0.01νd+2.28)之關係更佳。
理想的是，本發明光學玻璃之比重較小。更具體而言，本發明光學玻璃之比重為5.00以下。由此，由於光學元件和使用該光學元件之光學機器的重量會降低，因此，能夠有助於光學機器的輕量化。因此，本發明光學玻璃之比重，5.00以下為佳，較佳為4.70以下，為佳4.50以下。此外，本發明光學玻璃之比重多大致為2.80以上，更詳細而言為3.00以上，進一步詳細而言為3.20以上。
本發明光學玻璃之比重，基於日本光學硝子工業會規格JOGIS05-1975「光學玻璃之比重的測定方法」進行測定。
理想的是，本發明之光學玻璃具有高耐酸性。特別理想的是，基於JOGIS06-2009之玻璃的粉末法所測定的化學耐久性(耐酸性)，1級至4級為佳，較佳為1級至3級。
由此，除改善光學玻璃的加工性外，在適用於車載用途等時，會降低因酸雨等引起的玻璃模糊，因此，能夠更容易地用玻璃製作光學元件。
在此，「耐酸性」係指因酸引起的對玻璃的侵蝕的耐久性，該耐酸性可以藉由日本光學硝子工業會規格「光學玻璃之化學耐久性的測定方法」JOGIS06-2009進行測定。另外，「粉末法測定的化學耐久性(耐酸性)為1級至3級」係指，基於JOGIS06-2009進行的化學耐久性(耐酸性)為測定前後的樣品的質量減重率，低於0.65質量%。
此外，化學耐久性(耐酸性)的「1級」為測定前後的樣品的質量減重率低於0.20質量%，「2級」為測定前後的樣品的質量減重率為0.20質量%以上且低於0.35質量%，「3級」為測定前後的樣品的質量減重率為0.35質量%以上且低於0.65質量%，「4級」為測定前後的樣品的質量減重率為0.65質量%以上且低於1.20質量%，「5級」為測定前後的樣品的質量減重率為1.20質量%以上且低於2.20質量%，「6級」為測定前後的樣品的質量減重率為2.20質量%以上。
理想的是，玻璃比重(d)與粉末法耐酸性的等級(RA)之乘積(d×RA)的值較低。更具體而言，本發明中的(d×RA)的乘積值為20.0以下。
由此，由於能夠製作耐酸性優異且比重輕的透鏡，因此，容易製作適用於車載和監控攝像頭用途等的輕量化且具有對酸雨等的耐性之光學元件。
因此，本發明的(d×RA)的乘積值，20.0以下為佳，較佳為18.0以下，更佳為15.0以下，更佳為13.0以下。
此外，本發明之光學玻璃的(d×RA)的乘積值之下限值沒有特別限定，多為大致1.0以上，更詳細而言為2.0以上，進一步詳細而言為3.0以上。
理想的是，本發明光學玻璃之耐失透性較高，更具體而言，具有低的液相溫度。
即，本發明之光學玻璃的液相溫度，1300℃以下為佳，較佳為1250℃以下，更佳為1200℃以下，更佳為1150℃以下，更佳為1100℃以下。由此，即使以更低的溫度使熔解後的玻璃流出，由於所製作的玻璃的晶體化降低，因此，能夠降低從熔融狀態形成玻璃時的失透，能夠降低對使用玻璃的光學元件的光學特性之影響。另外，即使降低玻璃的熔解溫度也能夠使玻璃成形，因此，藉由抑制在玻璃成形時消耗的能量，能夠降低玻璃製造成本。
另一方面，本發明之光學玻璃的液相溫度的下限沒有特別限定，藉由本發明製造的玻璃的液相溫度多為大致 800℃以上，具體為850℃以上，更具體為900℃以上。
此外，本說明書中的「液相溫度」係指，於1000℃至1300℃的帶有溫度梯度之溫度梯度爐中保持30分鐘，從爐中取出並冷卻後，在用放大倍數為100倍的顯微鏡觀察是否存在晶體時沒有確認到晶體之最低溫度。
[製造方法]
本發明之光學玻璃例如如下進行製作。即，以上述原料之各成分在預定含有量之範圍內的方式均勻混合，將製成的混合物投入鉑坩堝中，根據玻璃組成的熔融難易度，用電爐在1100℃至1350℃之溫度範圍內熔融2小時至6小時，攪拌均質化後，使其降溫至適當溫度，其後澆鑄到模具中，藉由緩慢冷卻製作而成。
[玻璃成形]
本發明之玻璃可以藉由公知的方法進行熔解成形。此外，成形玻璃熔融體的方法沒有限定。
[玻璃成形體以及光學元件]
本發明之玻璃可以使用例如研磨及拋光加工之方法等製作玻璃成形體。即，可以對玻璃進行研磨及拋光等機械加工來製作玻璃成形體。此外，製作玻璃成形體的方法不限於這些方法。
如此，由本發明玻璃形成之玻璃成形體，由於耐久性優異，因此加工性良好，由於因酸雨等引起的玻璃劣化較小，因此，能夠適用於車載用途等中。
[實施例]
表1至表17表示本發明玻璃之實施例及比較例之組成、該等玻璃之折射率(nd)、阿貝數(νd)、比重(d)、粉末法耐酸性之等級(RA)、液相溫度。此外，以下的實施例僅用於示例性目的，本發明不限於這些實施例。
本發明之實施例及比較例的玻璃，作為各成分的原料，皆是分別選擇與其相當的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常光學玻璃所使用的高純度原料，在以表所示的各實施例之組成的比例秤量並均勻混合後，投入鉑坩堝，根據玻璃組成的熔融難易度，用電爐在1100℃至1350℃之溫度範圍內熔融2小時至5小時後，攪拌均質化後，澆鑄到模具等中，緩慢冷卻製作而成。
實施例及比較例之玻璃的折射率(nd)及阿貝數(νd)，以對氦燈的d線(587.56nm)的測定值表示。另外，阿貝數(νd)使用上述d線的折射率、相對氫燈的F線(486.13nm)的折射率(nF)、相對C線(656.27nm)的折射率(nC)的值，根據阿貝數(νd)=[(nd-1)/(nF-nC)]的數式算出。
實施例及比較例之玻璃比重，基於日本光學硝子工業會規格JOGIS05-1975「光學玻璃的比重的測定方法」進行測定。
實施例及比較例之玻璃的耐酸性，基於日本光學硝子工業會規格「光學玻璃的化學耐久性的測定方法」JOGIS06-2009進行測定。即，將粉碎成細微性425μm至600μm的玻璃樣品裝入比重瓶中，並放入鉑金筐中。將鉑金筐放入裝有0.01N硝酸水溶液的石英玻璃制圓底燒瓶中，在沸騰水浴中處理60分鐘。計算出處理後的玻璃樣品之減重率(質量%)，將該減重率(質量%)低於0.20之情況設為1級，將減重率0.20至低於0.35之情況設為2級，將減重率0.35至低於0.65之情況設為3級，將減重率0.65至低於1.20之情況設為4級，將減重率1.20至低於2.20之情況設為5級，將減重率為2.20以上之情況設為6級。此時，級數越小意味著玻璃的耐酸性越優異。
實施例及比較例之玻璃的液相溫度，係在1000℃至1300℃的帶有溫度梯度的溫度梯度爐中保持30分鐘，從爐中取出並冷卻後，在用放大倍數為100倍的顯微鏡觀察是否存在晶體時沒有確認到晶體之最低溫度。
此外，在記載為「1000以下」之情況下，係指至少在1000℃沒有確認到晶體。
如表所示，由於本發明實施例之光學玻璃的B2O3成分為超過0%至45.0%，La2O3成分為15.0%至55.0%，Al2O3成分為超過0%至30.0%，因此，能夠得到耐久性優異且具有期望的光學常數之光學玻璃。
另外，本發明實施例之光學玻璃的折射率(nd)均為1.62以上，且該折射率(nd)為1.85以下，皆在所期望之範圍內。
另外，本發明實施例之光學玻璃的阿貝數(νd)均為65以下，且該阿貝數(νd)為40以上，皆在所期望之範圍內。
另外，本發明之光學玻璃形成了穩定的玻璃，於製作 玻璃時，難以引起失透。這也可以根據本發明之光學玻璃的液相溫度為1300℃以下，更詳細而言為1150℃以下而推測出。
另外，本發明實施例之光學玻璃的比重均為5.00以下。因此，可知本發明的實施例之光學玻璃的比重較小。
另外，本發明實施例之光學玻璃的粉末法所測定的化學耐久性(耐酸性)均為1級至4級，皆在所期望之範圍內。
因此，本發明實施例之光學玻璃的折射率(nd)及阿貝數(νd)皆在所期望之範圍內，且粉末法所測定的化學耐久性(耐酸性)均為1級至4級，皆在所期望之範圍內。因此，可知本發明實施例之光學玻璃的化學耐久性(耐酸性)優異。
另一方面，由於比較例A的光學玻璃的La2O3成分為15.0%以下，因此，在中等折射率及低色散的區域內不能夠得到化學耐久性優異的玻璃質材料。另外，由於比較例B的光學玻璃不含Al2O3成分，因此，玻璃的穩定性較差，沒有玻璃化。
進而，使用本發明實施例之光學玻璃形成玻璃塊，對該玻璃塊進行研磨及拋光，加工成透鏡及稜鏡的形狀。結 果為，能夠穩定地加工成各種透鏡及稜鏡的形狀。
以上，雖然以例示之目的來詳細地說明了本發明，但本實施例之目的僅在於作為例示，應能充分理解為在不偏離本發明的思想及範圍之情況下，所屬技術領域中具有通常知識者可對本發明進行許多變更。

Claims (5)

  1. 一種光學玻璃，以質量%計含有：超過0%至45.0%之B 2O 3成分；15.0%至55.0%之La 2O 3成分；超過0%至30.0%之Al 2O 3成分；粉末法所測定的作為化學耐久性之耐酸性為1級至4級；具有1.62以上1.85以下之折射率(n d)且具有40以上65以下之阿貝數(ν d)。
  2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中以(SiO 2+Al 2O 3+Ln 2O 3)除以(RO+Rn 2O+ZnO+B 2O 3+nd×10)之商值為0.50以上，式中Ln選自由La、Gd、Y、Lu所組成群組中之一種以上，R選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成群組中之一種以上，Rn選自由Li、Na、K所組成群組中之一種以上。
  3. 一種預成形體，係由請求項1或2所記載之光學玻璃所構成。
  4. 一種光學元件，係由請求項1或2所記載之光學玻璃所構成。
  5. 一種光學機器，具備如請求項4所記載之光學元件。
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