TW202313502A - 光學玻璃、預形體、光學元件以及光學機器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學玻璃，折射率(n d)及阿貝數(ν d)處於期望的範圍內，並且可有助於光學元件或光學機器的輕量化。 本發明之光學玻璃以質量%計含有超過0%且15.0%以下之SiO 2成分、超過0%且17.0%以下之B 2O 3成分、32.0%至62.0%之La 2O 3成分、6.0%至37.0%之TiO 2成分，且具有2.00以上之折射率(n d)，具有20以上且30以下之阿貝數(ν d)，折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足5.00≦(n d×2＋ν d)/ρ≦7.00之關係。

Description

光學玻璃、預形體、光學元件以及光學機器
本發明係關於一種光學玻璃、預形體以及光學元件。
近年來，使用光學系統之機器的數位化或高精細化迅速發展，於數位相機或攝錄影機等攝影機器、或者投影機或投影電視等圖像再生(投影)機器等各種光學機器之領域中，削減光學系統中所使用之透鏡或稜鏡等光學元件的件數，使光學系統整體輕量化及小型化之要求不斷增強。
製作光學元件之光學玻璃中，尤其是，可謀求光學系統整體的小型化的具有2.00以上之折射率(n d)且具有20以上且30以下之阿貝數(ν d)的高折射率低分散玻璃的需要非常高。作為此種高折射率且低分散玻璃，已知有如以專利文獻1為代表之玻璃組成物。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2012-162448號公報。
[發明所欲解決之課題]
但是，作為具有2.00以上之折射率(n d)且具有20以上且30以下之阿貝數(ν d)之光學玻璃，僅已知比重大之光學玻璃。在此種背景下，就光學元件或光學機器的輕量化之觀點而言，要求此種折射率(n d)及阿貝數(ν d)下，比重更小之玻璃。
本發明係鑒於上述問題而完成，目的在於獲得一種光學玻璃，折射率(n d)及阿貝數(ν d)處於期望的範圍內，並且可有助於光學元件或光學機器的輕量化。 [用以解決課題的手段]
本發明者等人為了解決上述課題而反復進行了努力試驗研究，結果發現，於含有SiO 2成分、B 2O 3成分、La 2O 3成分及TiO 2成分之玻璃中，可獲得折射率(n d)及阿貝數(ν d)處於期望的範圍內，並且比重小之玻璃，從而完成了本發明。 具體而言，本發明提供如以下之態樣。
(1)一種光學玻璃，以質量%計含有超過0%且15.0%以下之SiO 2成分、超過0%且17.0%以下之B 2O 3成分、32.0%至62.0%之La 2O 3成分、6.0%至37.0%之TiO 2成分，且具有2.00以上之折射率(n d)，具有20以上且30以下之阿貝數(ν d)，折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足5.00≦(n d×2＋ν d)/ρ≦7.00之關係。
(2)如方案(1)所記載之光學玻璃，其中以質量%計，Nb 2O 5成分為0%至18.0%，Y 2O 3成分為0%至18.0%，ZrO 2成分為0%至15.0%。
(3)如方案(1)或(2)所記載之光學玻璃，其中以質量%計，Gd 2O 3成分為0%至10.0%，Yb 2O 3成分為0%至10.0%，Ta 2O 5成分為0%至10.0%，WO 3成分為0%至未達10.0%，ZnO成分為0%至10.0%，MgO成分為0%至10.0%，CaO成分為0%至10.0%，SrO成分為0%至10.0%，BaO成分為0%至10.0%，Li 2O成分為0%至10.0%，Na 2O成分為0%至10.0%，K 2O成分為0%至10.0%，P 2O 5成分為0%至10.0%，GeO 2成分為0%至10.0%，Al 2O 3成分為0%至10.0%，Ga 2O 3成分為0%至10.0%，Bi 2O 3成分為0%至10.0%，TeO 2成分為0%至10.0%，SnO 2成分為0%至3.0%，Sb 2O 3成分為0%至1.0%；且與上述各元素中的1種或2種以上的氧化物的一部分或全部置換之氟化物的以F計的含量為0質量%至10.0質量%。
(4)如方案(1)至(3)中任一項所記載之光學玻璃，其中以質量%計，Ln 2O 3成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群組中的1種以上)的含量之和為40.0%以上且65.0%以下，RO成分(式中，R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn所組成之群組中的1種以上)的含量之和為0%至10.0%，Rn 2O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上)的含量之和為0%至10.0%。
(5)如方案(1)至(4)中任一項所記載之光學玻璃，其中質量比Y 2O 3/(La 2O 3＋Gd 2O 3＋Yb 2O 3)為超過0且0.500以下。
(6)如方案(1)至(5)中任一項所記載之光學玻璃，其中質量和(TiO 2＋WO 3＋Nb 2O 5)為15.0%以上且45.0%以下。
(7)如方案(1)至(6)中任一項所記載之光學玻璃，其中質量和(SiO 2＋B 2O 3)為5.0%以上且20.0%以下。
(8)一種預形體，由如方案(1)至(7)中任一項所記載之光學玻璃所構成。
(9)一種光學元件，由如方案(1)至(7)中任一項所記載之光學玻璃所構成。
(10)一種光學機器，具備如方案(9)所記載之光學元件。 [發明功效]
根據本發明，可獲得一種光學玻璃，折射率(n d)及阿貝數(ν d)處於期望的範圍內，並且可有助於光學元件或光學機器的輕量化。
本發明之光學玻璃以質量%計含有超過0%且15.0%以下之SiO 2成分、超過0%且17.0%以下之B 2O 3成分、32.0%至62.0%之La 2O 3成分、6.0%至37.0%之TiO 2成分，且具有2.00以上之折射率(n d)，具有20以上且30以下之阿貝數(ν d)，折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足5.00≦(n d×2＋ν d)/ρ≦7.00之關係。本發明者發現，於以SiO 2成分、B 2O 3成分及La 2O 3成分為基礎，且使其中含有TiO 2成分之情形時，可獲得具有2.00以上之折射率(n d)及20以上且30以下之阿貝數(ν d)且穩定之玻璃，另外，可獲得比重小之玻璃。因此，可獲得折射率(n d)及阿貝數(ν d)處於期望的範圍內，並且可有助於光學元件或光學機器的輕量化之光學玻璃。
此外，本發明之光學玻璃對可見光之透射率高，藉此可較佳地用於使可見光透射之用途。
以下，對本發明之光學玻璃之實施形態進行詳細說明。本發明並不受以下之實施形態任何限定，在本發明的目的之範圍內，可適宜施加變更而實施。再者，對於說明重複之部位，有時適宜省略說明，但並非限定發明的主旨。
[玻璃成分] 以下敘述構成本發明之光學玻璃之各成分的組成範圍。本說明書中，關於各成分的含量，於無特別說明之情形時，全部以相對於氧化物換算組成的總質量之質量%表示。此處，所謂「氧化物換算組成」，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、金屬氟化物等在熔融時全部分解而轉化成氧化物之情形時，以該生成氧化物的總質量為100質量%，而標記玻璃中所含之各成分之組成。
＜關於必需成分、任意成分＞ SiO 2成分係作為玻璃形成氧化物所必需之成分。尤其是，藉由含有超過0%之SiO 2成分，而亦為容易獲得提高玻璃的穩定性而可耐量產之玻璃。另外，可提高熔融玻璃的黏度，減少玻璃的著色。因此，SiO 2成分的含量較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過3.0%，進而較佳為超過4.0%。 另一方面，藉由將SiO 2成分的含量設為15.0%以下，可抑制玻璃轉移點之上升，且可抑制折射率之降低。因此，SiO 2成分的含量較佳為15.0%以下，更佳為未達12.0%，進而較佳為未達10.0%，進而較佳為未達7.0%，進而較佳為未達6.5%，進而較佳為未達5.0%。
B 2O 3成分係作為玻璃形成氧化物所必需之成分。尤其是，藉由含有超過0%之B 2O 3成分，可提高玻璃的穩定性而提高耐失透性，且可提高玻璃的阿貝數。因此，B 2O 3成分的含量較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過4.0%，進而較佳為超過4.5%，進而較佳為超過5.0%。 另一方面，藉由將B 2O 3成分的含量設為17.0%以下，可容易獲得更大的折射率，且可抑制化學耐久性之惡化。因此，B 2O 3成分的含量較佳為17.0%以下，更佳為未達15.0%，進而較佳為未達12.0%，進而較佳為未達10.0%，進而較佳為未達8.0%，進而較佳為7.0%以下。
La 2O 3成分係提高玻璃的折射率及阿貝數之必需成分。另外，由於在稀土類中相對廉價，故而可減少玻璃的材料成本。因此，La 2O 3成分的含量較佳為32.0%以上，更佳為超過35.0%，進而較佳為超過38.0%，進而較佳為超過40.0%，進而較佳為超過43.0%。 另一方面，藉由將La 2O 3成分的含量設為62.0%以下，可提高玻璃的穩定性，藉此可減少失透。另外，可提高玻璃原料的熔解性。因此，La 2O 3成分的含量較佳為62.0%以下，更佳為未達60.0%，進而較佳為未達58.0%，進而較佳為未達55.0%，進而較佳為未達53.0%，進而較佳為未達51.0%。
TiO 2成分係可提高玻璃的折射率，且藉由降低玻璃的液相溫度而可提高穩定性，另外，可減小玻璃的比重，為可減少玻璃的材料成本之必需成分。因此，TiO 2成分的含量較佳為6.0%以上，更佳為超過10.0%，進而較佳為超過13.0%，進而較佳為超過15.0%。 另一方面，藉由將TiO 2成分的含量設為37.0%以下，可減少由含有過量的TiO 2成分所致之失透，可抑制玻璃對可見光(尤其是波長500nm以下)之透射率之降低。另外，藉此可抑制阿貝數之降低。因此，TiO 2成分的含量較佳為37.0%以下，更佳為未達35.0%，進而較佳為未達33.0%，進而較佳為未達30.0%，進而較佳為未達27.0%，進而較佳為25.0%以下。
Nb 2O 5成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的折射率，且藉由降低玻璃的液相溫度而可提高耐失透性之任意成分。因此，Nb 2O 5成分的含量可設為較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過3.0%，進而較佳為超過6.0%，進而較佳為8.0%以上。 另一方面，藉由將Nb 2O 5成分的含量設為18.0%以下，可抑制玻璃的材料成本，可抑制阿貝數之降低。另外，可減少由含有過量的Nb 2O 5成分所致之失透，且可抑制玻璃對可見光(尤其是波長500nm以下)之透射率之降低。因此，Nb 2O 5成分的含量較佳為18.0%以下，更佳為未達15.0%，進而較佳為未達13.0%，進而較佳為未達10.0%。
Y 2O 3成分係於含有超過0%之情形時，可維持高折射率及高阿貝數，並且可抑制玻璃的材料成本，且可減少玻璃的比重之任意成分。因此，Y 2O 3成分的含量可設為較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過4.0%，進而較佳為4.8%以上。 另一方面，藉由將Y 2O 3成分的含量設為18.0%以下，可抑制玻璃的折射率之降低，且可提高玻璃的穩定性。另外，可抑制玻璃原料的熔解性之惡化。因此，Y 2O 3成分的含量較佳為18.0%以下，更佳為未達15.0%，進而較佳為未達12.0%，進而較佳為未達10.0%，進而較佳為未達9.0%。
ZrO 2成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的折射率及阿貝數，且可提高耐失透性之任意成分。因此，ZrO 2成分的含量可設為較佳為超過0%，更佳為超過1.0%，進而較佳為超過3.5%，進而較佳為超過5.0%，進而較佳為6.2%以上。 另一方面，藉由將ZrO 2成分的含量設為15.0%以下，可減少由含有過量的ZrO 2成分所致之失透。因此，ZrO 2成分的含量較佳為15.0%以下，更佳為未達12.0%，進而較佳為未達10.0%，進而較佳為未達7.0%。
Gd 2O 3成分、Yb 2O 3成分及Lu 2O 3成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的折射率及阿貝數之任意成分。 然而，Gd 2O 3成分、Yb 2O 3成分及Lu 2O 3成分的原料價格高，若這些成分的含量多，則生產成本上升，且玻璃的比重增大。因此，Gd 2O 3成分及Yb 2O 3成分的含量分別較佳為10.0%以下，更佳為未達7.0%，進而較佳為未達4.0%，進而較佳為未達1.0%。尤其是，就減少材料成本之觀點而言，最佳為不含這些成分。
Ta 2O 5成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的折射率，且可提高耐失透性之任意成分。 然而，Ta 2O 5成分的原料價格高，若該成分的含量多，則生產成本上升。另外，藉由將Ta 2O 5成分的含量設為10.0%以下，原料的熔解溫度變低，可減少原料的熔解所需要之能量，藉此亦可減少光學玻璃的製造成本。因此，Ta 2O 5成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。尤其是，就減少材料成本之觀點而言，最佳為不含Ta 2O 5成分。
WO 3成分係於含有超過0%之情形時，可減少由其他高折射率成分所致之玻璃的著色，並且可提高折射率，降低玻璃轉移點，且可提高耐失透性之任意成分。因此，WO 3成分的含量可設為較佳為超過0%，更佳為超過0.3%，進而較佳為超過0.5%。 另一方面，藉由將WO 3成分的含量設為未達10.0%，可抑制玻璃的材料成本，可抑制阿貝數之降低。另外，可減少由WO 3成分所致之玻璃的著色而提高可見光透射率。因此，WO 3成分的含量較佳為未達10.0%，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
ZnO成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的穩定性，可減少著色之任意成分。另外，亦為可降低玻璃轉移點，可改善化學耐久性之成分。 另一方面，藉由將ZnO成分的含量設為10.0%以下，可抑制玻璃的折射率之降低，且可減少由黏性之過度降低所致之失透。因此，ZnO成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分係於含有超過0%之情形時，可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性之任意成分。 另一方面，藉由將MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分的含量分別設為10.0%以下，可抑制折射率之降低，且可減少由含有過量的這些成分所致之失透。因此，MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分的含量分別較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。尤其是，就獲得折射率高之玻璃之觀點而言，最佳為不含這些成分。
Li 2O成分、Na 2O成分及K 2O成分係於含有超過0%之情形時，可改善玻璃的熔融性，可降低玻璃轉移點之任意成分。因此，這些之中，Li 2O成分的含量可設為較佳為超過0%，更佳為0.1%以上。 另一方面，藉由將Li 2O成分、Na 2O成分及K 2O成分分別設為10.0%以下，可使玻璃的折射率不易降低，且可減少玻璃的失透。因此，Li 2O成分、Na 2O成分及K 2O成分的含量分別較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%，進而較佳為未達0.5%，進而較佳為未達0.3%。
P 2O 5成分係可作為玻璃形成成分發揮作用，於含有超過0%之情形時，可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性之任意成分。 另一方面，藉由將P 2O 5成分的含量設為10.0%以下，可抑制玻璃的化學耐久性、尤其是耐水性之降低。因此，P 2O 5成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
GeO 2成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的折射率，且可提高耐失透性之任意成分。 然而，GeO 2的原料價格高，若該成分的含量多，則生產成本上升。因此，GeO 2成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。尤其是，就減少材料成本之觀點而言，亦可不含GeO 2成分。
Al 2O 3成分及Ga 2O 3成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的化學耐久性，且可提高玻璃的耐失透性之任意成分。 另一方面，藉由將Al 2O 3成分及Ga 2O 3成分的各自的含量設為10.0%以下，可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此，Al 2O 3成分及Ga 2O 3成分的含量分別較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
Bi 2O 3成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，且可降低玻璃轉移點之任意成分。 另一方面，藉由將Bi 2O 3成分的含量設為10.0%以下，可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此，Bi 2O 3成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
TeO 2成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，且可降低玻璃轉移點之任意成分。 另一方面，TeO 2存在如下問題：於鉑製坩堝、或者與熔融玻璃接觸之部分由鉑形成之熔融槽中使玻璃原料熔融時，可能與鉑發生合金化。因此，TeO 2成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
SnO 2成分係於含有超過0%之情形時，減少熔融玻璃之氧化而澄清，且可提高玻璃的可見光透射率之任意成分。 另一方面，藉由將SnO 2成分的含量設為3.0%以下，可減少由熔融玻璃之還原所致之玻璃的著色、或玻璃的失透。另外，SnO 2成分與熔解設備(尤其是Pt等貴金屬)之合金化減少，藉此可謀求熔解設備的長壽命化。因此，SnO 2成分的含量較佳為3.0%以下，更佳為未達1.0%，進而較佳為未達0.5%，進而較佳為未達0.1%。
Sb 2O 3成分係於含有超過0%之情形時，可使熔融玻璃脫泡之任意成分。 另一方面，若Sb 2O 3量過多，則可見光區域的短波長區域中的透射率變差。因此，Sb 2O 3成分的含量較佳為1.0%以下，更佳為未達0.5%，進而較佳為未達0.3%。
再者，使玻璃澄清而脫泡之成分並不限定於上述之Sb 2O 3成分，可使用玻璃製造之領域中公知的澄清劑、脫泡劑或這些之組合。
F成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃的阿貝數，降低玻璃轉移點，且可提高耐失透性之任意成分。 但是，若F成分的含量、亦即與上述之各金屬元素中的1種或2種以上的氧化物的一部分或全部置換之氟化物的以F計的合計量超過10.0%，則F成分的揮發量變多，從而變得不易獲得穩定的光學常數，變得不易獲得均質的玻璃。 因此，F成分的含量較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
Ln 2O 3成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Yb、Lu所組成之群組中的1種以上)的含量之和(質量和)較佳為40.0%以上且65.0%以下。 尤其是，藉由將該質量和設為40.0%以上，可提高玻璃的折射率及阿貝數，藉此可容易獲得具有期望的折射率及阿貝數之玻璃。因此，Ln 2O 3成分的質量和較佳為40.0%以上，更佳為超過45.0%，進而較佳為47.0%以上，進而較佳為超過50.0%。 另一方面，藉由將該質量和設為65.0%以下，玻璃的液相溫度變低，藉此可減少玻璃的失透。因此，Ln 2O 3成分的質量和較佳為65.0%以下，更佳為未達62.0%，進而較佳為未達60.0%，進而較佳為未達58.0%。
RO成分(式中，R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群組中的1種以上)的含量之和(質量和)較佳為10.0%以下。藉此，可抑制折射率之降低，另外，可提高玻璃的穩定性。因此，RO成分的質量和較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%。
Rn 2O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上)的含量之和(質量和)較佳為10.0%以下。藉此，可抑制熔融玻璃的黏性之降低，可使玻璃的折射率不易降低，且可減少玻璃的失透。因此，Rn 2O成分的質量和較佳為10.0%以下，更佳為未達5.0%，進而較佳為未達3.0%，進而較佳為未達1.0%，進而較佳為未達0.5%，進而較佳為未達0.3%。 另一方面，Rn 2O成分的質量和的下限值可設為超過0%，亦可設為0.1%以上。
La 2O 3成分、Gd 2O 3成分及Yb 2O 3成分的含量相對於Y 2O 3成分的含量之比率(質量比)較佳為超過0且0.50以下。 尤其是，藉由將該質量比設為超過0，可減小玻璃的比重。因此，質量比Y 2O 3/(La 2O 3＋Gd 2O 3＋Yb 2O 3)較佳為超過0，更佳為超過0.010，進而較佳為超過0.030，進而較佳為超過0.070，進而較佳為0.095以上，進而較佳為0.114以上。 另一方面，就容易獲得期望的折射率及阿貝數之觀點而言，該質量比的上限可設為較佳為0.500，更佳為0.400，進而較佳為0.300，進而較佳為0.203。
TiO 2成分、Nb 2O 5成分及WO 3成分的含量之和(質量和)較佳為15.0%以上且45.0%以下。 尤其是，藉由將該質量和設為15.0%以上，折射率提高，且玻璃的穩定性提高，藉此可容易獲得高折射率低分散的光學玻璃。因此，質量和(TiO 2＋Nb 2O 5＋WO 3)較佳為15.0%以上，更佳為超過20.0%，進而較佳為超過23.0%，進而較佳為超過25.0%。 另一方面，藉由將該質量和設為45.0%以下，可減少由含有過量的這些成分所致之玻璃的阿貝數之降低、或者玻璃的著色或失透。因此，質量和(TiO 2＋Nb 2O 5＋WO 3)較佳為45.0%以下，更佳為未達40.0%，進而較佳為未達36.0%，進而較佳為未達35.0%。
B 2O 3成分及SiO 2成分的含量之和(質量和)較佳為5.0%以上且20.0%以下。 尤其是，藉由將該質量和設為5.0%以上，可形成玻璃的網狀結構，藉此可形成穩定的玻璃。因此，質量和(B 2O 3＋SiO 2)較佳為5.0%以上，更佳為超過8.0%，進而較佳為超過10.0%。 另一方面，藉由將該質量和設為20.0%以下，可抑制由含有過量的這些成分所致之折射率之降低。因此，質量和(B 2O 3＋SiO 2)較佳為20.0%以下，更佳為未達18.0%，進而較佳為未達15.0%，進而較佳為未達14.5%，進而較佳為未達12.5%。
TiO 2成分、WO 3成分及Nb 2O 5成分的含量之和相對於SiO 2成分及B 2O 3成分的含量之和之比率(質量比)較佳為1.00以上且5.00以下。 尤其是，藉由將該質量比設為0.50以上，可提高玻璃的折射率。因此，質量比(TiO 2＋WO 3＋Nb 2O 5)/(SiO 2＋B 2O 3)較佳為1.00以上，更佳為超過1.30，進而較佳為超過1.60，進而較佳為超過1.80，進而較佳為超過2.00，進而較佳為2.25以上，進而較佳為2.30以上。 另一方面，藉由將該質量比設為5.00以下，可提高玻璃的穩定性，可抑制阿貝數之降低。因此，質量比(TiO 2＋WO 3＋Nb 2O 5)/(SiO 2＋B 2O 3)較佳為5.00以下，更佳為4.00以下，進而較佳為3.50以下，進而較佳為3.30以下。
＜關於不應含有之成分＞ 其次，對本發明之光學玻璃中不應含有之成分、及含有欠佳之成分進行說明。
可在無損本案發明之玻璃的特性之範圍內視需要添加其他成分。其中，除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各過渡金屬成分具有如下性質：即便於單獨或複合含有少量之各過渡金屬成分之情形時，玻璃亦著色，對可見光區域的特定波長產生吸收，因此對於尤其是使用可見光區域的波長之光學玻璃而言，較佳為實質上不含。
另外，PbO等鉛化合物及As 2O 3等砷化合物為環境負荷高的成分，因此理想的是實質上不含，亦即除不可避免之混入以外完全不含。
進而，Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se之各成分存在近年來作為有害化學物資而使用受限之傾向，不僅玻璃的製造步驟，直至加工步驟、及製品化後的處置，均需要環境對策上的措施。因此，於重視環境上的影響之情形時，較佳為實質上不含這些。
[製造方法] 本發明之光學玻璃例如以如下方式製作。亦即，藉由下述方式而製作：將上述原料以各成分成為預定的含量範圍內之方式均勻混合，將所製作之混合物投入至鉑坩堝中，根據玻璃原料的熔解難易度，於電爐中在1100℃至1500℃之溫度範圍內，使之熔解2小時至5小時，並攪拌均質化後，降至適當的溫度，然後鑄入至模具中，並進行緩冷。
[物性] 本發明之光學玻璃較佳為具有高折射率及高阿貝數(低分散)。尤其是，本發明之光學玻璃的折射率(n d)的下限較佳為2.00，更佳為2.01，進而較佳為2.03，進而較佳為2.04。該折射率(n d)的上限可設為較佳為2.20，更佳為2.15，進而較佳為2.10。另外，本發明之光學玻璃的阿貝數(ν d)的下限較佳為20，更佳為21，進而較佳為22。該阿貝數(ν d)的上限較佳為30，更佳為29，進而較佳為28。 藉由具有此種高折射率，即便謀求光學元件的薄型化，亦可獲得大的光的折射量。另外，藉由具有此種低分散，用作單透鏡時，可減小由光的波長所致之焦點的偏差(色像差)。因此，例如於與具有高分散(低阿貝數)之光學元件組合而構成光學系統之情形時，可減少該光學系統整體上的像差而謀求高成像特性等。 如此，本發明之光學玻璃於光學設計上有用，尤其是構成光學系統時，可謀求高成像特性等，且可謀求光學系統的小型化，可擴大光學設計的自由度。
此處，本發明之光學玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧5.00之關係式。作為折射率(n d)為2.00以上且具有低分散之玻璃，先前已知僅有比重大之玻璃。相對於此，本發明中，滿足上述關係式，藉此相對於折射率(n d)及阿貝數(ν d)具有小比重ρ，藉由此種光學玻璃，可有助於光學元件或光學機器的輕量化。更具體而言，本發明之光學玻璃中的折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係較佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧5.00之關係式，更佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧5.30之關係式，更佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧5.50之關係式，進而較佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧5.80之關係式，進而較佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧6.00之關係式，進而較佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≧6.06之關係式。 另一方面，關於(n d×2＋ν d)/ρ的上限，較佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≦7.00之關係式，更佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≦6.50之關係式，進而較佳為滿足(n d×2＋ν d)/ρ≦6.20之關係式。藉由製成此種玻璃，可製成更穩定的玻璃。
另外，本發明之光學玻璃較佳為折射率(n d)及阿貝數(ν d)滿足(-0.01ν d＋2.25)≦n d≦(-0.01ν d＋2.40)之關係。本發明中所特定之組成之玻璃中，藉由使折射率(n d)及阿貝數(ν d)滿足該關係，可獲得更穩定的玻璃。 因此，本發明之光學玻璃中，折射率(n d)及阿貝數(ν d)較佳為滿足n d≧(-0.01ν d＋2.25)之關係，更佳為滿足n d≧(-0.01ν d＋2.28)之關係，進而較佳為滿足n d≧(-0.01ν d＋2.30)之關係，進而較佳為滿足n d≧(-0.01ν d＋2.31)之關係。 另一方面，本發明之光學玻璃中，折射率(n d)及阿貝數(ν d)較佳為滿足n d≦(-0.01ν d＋2.40)之關係，更佳為滿足n d≦(-0.01ν d＋2.37)之關係，進而較佳為滿足n d≦(-0.01ν d＋2.35)之關係。
就有助於光學元件或光學機器的輕量化之觀點而言，本發明之光學玻璃的比重的上限較佳為5.50，更佳為5.30，較佳為5.20。另一方面，本發明之光學玻璃的比重多數情況下為大致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。 本發明之光學玻璃的比重係基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS05-1975「光學玻璃的比重的測定方法」進行測定。
本發明之光學玻璃較佳為耐失透性高，更具體而言具有低液相溫度。亦即，本發明之光學玻璃的液相溫度的上限較佳為1350℃，更佳為1320℃，進而較佳為1300℃，進而較佳為1250℃。藉此，即便使熔解後的玻璃以更低溫度流出，亦可減少所製作之玻璃之結晶化，藉此可減少自熔融狀態形成玻璃時的失透，可減少對使用玻璃之光學元件的光學特性之影響。另外，即便降低玻璃的熔解溫度，亦可使玻璃成形，藉此可抑制玻璃成形時所消耗之能量，可減少玻璃的製造成本。另一方面，本發明之光學玻璃的液相溫度的下限並無特別限定，藉由本發明所獲得之玻璃的液相溫度多數情況下為大致800℃以上，具體而言為850℃以上，更具體而言為900℃以上。再者，本說明書中的「液相溫度」係表示以下之溫度：亦即，針對50ml之容量之鉑製坩堝，將5cc之玻璃屑狀玻璃試樣放入鉑坩堝中，於1400℃完全成為熔融狀態，降溫至預定的溫度並保持1小時，取出至爐外進行冷卻後，立即觀察玻璃表面及玻璃中有無結晶，此時確認不到結晶之最低溫度。此處，降溫時的預定的溫度係1350℃至800℃之間以10℃為單位之溫度。
本發明之光學玻璃較佳為可見光透射率、尤其是可見光中短波長側的光的透射率高，藉此著色少。 尤其是，本發明之光學玻璃中的厚度10mm之樣品顯示分光透射率5%之最短波長(λ 5)的上限較佳為420nm，更佳為400nm，進而較佳為390nm。 藉此，玻璃之吸收端成為紫外區域或其附近，可提高相對於可見光之玻璃的透明性，藉此可將該光學玻璃較佳地用於透鏡等使光透射之光學元件。
[預形體以及光學元件] 可由所製作之光學玻璃，使用例如研磨加工之方法、或者再熱壓成形或精密壓製成形等模壓成形之方法，製作玻璃成形體。亦即，可對光學玻璃進行研削及研磨等機械加工而製作玻璃成形體；或者由光學玻璃製作模壓成形用預形體，對該預形體進行再熱壓成形後，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形體、或藉由公知的懸浮成形等而成形之預形體，進行精密壓製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這些方法。
如此，本發明之光學玻璃對各種光學元件及光學設計有用。其中，尤佳為由本發明之光學玻璃形成預形體，使用該預形體進行再熱壓成形或精密壓製成形等，製作透鏡或稜鏡等光學元件。藉此，可形成直徑大的預形體，藉此可謀求光學元件的大型化，並且用於相機或投影機等光學機器時可實現高精細且高精度的成像特性及投影特性。 [實施例]
本發明之實施例(No.1至No.13)及比較例(No.A)之組成、以及這些玻璃的折射率(n d)、阿貝數(ν d)、液相溫度、分光透射率顯示5%之波長(λ 5)及比重的結果示於表1至表2。再者，以下之實施例的目的僅為例示，並不僅限定於這些實施例。
本發明之實施例及比較例之玻璃均選定各自相應之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常之光學玻璃中所使用之高純度原料作為各成分的原料，以成為表中所示之各實施例之組成之比率之方式稱量並均勻混合後，投入至鉑坩堝中，根據玻璃原料的熔解難易度，於電爐中在1100℃至1500℃之溫度範圍內，使之熔解2小時至5小時後，攪拌均質化後，鑄入至模具等中，並進行緩冷而製作。
實施例之玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)係以相對於氦燈之d射線(587.56nm)之測定值表示。另外，阿貝數(ν d)係使用上述d射線之折射率、相對於氫燈之F射線(486.13nm)之折射率(n F)、相對於C射線(656.27nm)之折射率(n C)之值，根據阿貝數(ν d)＝[(n d－1)/(n F－n C)]之式算出。
實施例及比較例之玻璃的比重ρ係基於日本光學玻璃工業會標準JOGIS05-1975「光學玻璃的比重的測定方法」而測定。另外，根據所測定之比重ρ之值、及折射率(n d)及阿貝數(ν d)之值，求出(n d×2＋ν d)/ρ之值。
實施例及比較例之玻璃的透射率係依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS02-2003而測定。再者，本發明中，藉由測定玻璃的透射率，而求出玻璃的著色的有無及程度。具體而言，針對厚度10±0.1mm之對面平行研磨品，依據JISZ8722，測定200nm至800nm之分光透射率，求出λ 5(透射率5%時的波長)。
實施例及比較例之玻璃的液相溫度係針對50ml之容量之鉑製坩堝，將5cc之玻璃屑狀玻璃試樣放入鉑坩堝中，於1400℃完全成為熔融狀態，降溫至在1350℃至800℃內以10℃為單位而設定之任一溫度並保持1小時，取出至爐外進行冷卻後，立即觀察玻璃表面及玻璃中有無結晶，求出確認不到結晶之最低溫度。
[表1]
(單位：質量%) 實施例
1 2 3 4 5 6 7 8
SiO 2 4.30 4.30 4.30 4.35 4.35 4.50 4.35 4.35
B 2O 3 6.50 6.50 6.50 6.98 6.98 6.70 6.38 6.48
La 2O 3 50.67 49.17 47.67 48.94 47.44 48.10 48.94 48.94
TiO 2 15.50 15.50 15.50 16.15 16.15 16.12 16.15 16.65
Nb 2O 5 8.80 8.80 8.80 8.98 8.98 9.80 9.58 8.98
Y 2O 3 6.58 8.08 9.58 7.15 8.65 7.28 7.15 7.15
ZrO 2 6.80 6.80 6.80 6.60 6.60 6.65 6.60 6.60
WO 3 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
MgO                
CaO                
SrO                
BaO                
Li 2O 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
Na 2O                
K 2O                
ZnO                
Sb 2O 3                
合計 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
La＋Gd＋Y＋Yb 57.25 57.25 57.25 56.09 56.09 55.38 56.09 56.09
Y/(La＋Gd＋Yb) 0.130 0.164 0.201 0.146 0.182 0.151 0.146 0.146
Ti＋Nb＋W 25.05 25.05 25.05 25.88 25.88 26.67 26.48 26.38
Si＋B 10.80 10.80 10.80 11.33 11.33 11.20 10.73 10.83
(Ti＋Nb＋W)/(Si＋B) 2.319 2.319 2.319 2.284 2.284 2.381 2.468 2.436
Mg＋Ca＋Sr＋Ba 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li＋Na＋K 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
折射率(n d) 2.044 2.043 2.042 2.043 2.042 2.046 2.050 2.050
阿貝數(v d) 27.3 27.4 27.4 27.0 27.0 26.9 26.9 26.8
切片b(a＝0.01) 2.32 2.32 2.32 2.31 2.31 2.31 2.32 2.32
比重ρ 5.14 5.10 5.08 5.06 5.04 5.07 5.10 5.09
(n d×2＋ν d)/ρ 6.12 6.17 6.20 6.14 6.17 6.10 6.07 6.07
λ 5[nm] 367 367 366 369 369 370 370 371
液相溫度[℃]     1300 1230 1250 1230 1250 1250
[表2]
(單位：質量%) 實施例 比較例
9 10 11 12 13 A
SiO 2 6.00 6.48 4.85 6.32 4.88 5.82
B 2O 3 6.00 5.89 5.88 4.75 6.19 19.91
La 2O 3 45.24 43.30 48.94 41.20 41.20 45.92
TiO 2 21.90 24.00 16.15 26.98 26.98  
Nb 2O 5 9.00 8.80 9.58 8.00 8.00 8.07
Y 2O 3 5.18 4.98 7.15 5.80 5.80 11.08
ZrO 2 6.58 6.45 6.60 6.85 6.85 6.2
WO 3     0.75      
MgO            
CaO            
SrO            
BaO            
Li 2O 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10  
Na 2O            
K 2O            
ZnO           2.95
Sb 2O 3           0.05
合計 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
La＋Gd＋Y＋Yb 50.42 48.28 56.09 47.00 47.00 57.00
Y/(La＋Gd＋Yb) 0.115 0.115 0.146 0.141 0.141 0.241
Ti＋Nb＋W 30.90 32.80 26.48 34.98 34.98 8.07
Si＋B 12.00 12.37 10.73 11.07 11.07 25.73
(Ti＋Nb＋W)/(Si＋B) 2.575 2.652 2.468 3.160 3.160 0.314
Mg＋Ca＋Sr＋Ba 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li＋Na＋K 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.00
折射率(n d) 2.068 2.073 2.051 2.098 2.098 1.834
阿貝數(v d) 24.7 24.0 26.9 22.1 22.2 42.6
切片b(a＝0.01) 2.31 2.31 2.32 2.32 2.32 2.26
比重ρ 4.90 4.83 5.10 4.83 4.83 4.56
(n d×2＋ν d)/ρ 5.88 5.83 6.07 5.45 5.45 10.15
λ 5[nm] 382 384 369 389 387 322
液相溫度[℃] 1170 1170 1250 1210 1210 1120
如表所示，本發明之實施例之光學玻璃的折射率(n d)均為2.00以上，更詳細而言為2.04以上，並且該折射率(n d)為2.20以下，更詳細而言為2.10以下，為期望的範圍內。
另外，本發明之實施例之光學玻璃的阿貝數(ν d)均為20以上，更詳細而言為22以上，並且該阿貝數(ν d)為30以下，更詳細而言為28以下，為期望的範圍內。
另外，本發明之實施例之光學玻璃的比重均為5.50以下，更詳細而言為5.20以下。
並且，本發明之實施例之光學玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足5.00≦(n d×2＋ν d)/ρ≦7.00之關係，更詳細而言折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足5.40≦(n d×2＋ν d)/ρ≦6.20之關係。另一方面，比較例之光學玻璃的(n d×2＋ν d)/ρ為10.15，為較期望的範圍大的值，相對於折射率(n d)及阿貝數(ν d)，比重ρ大。
另外，本發明之實施例之光學玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)滿足(-0.01ν d＋2.25)≦n d≦(-0.01ν d＋2.40)之關係，更詳細而言滿足(-0.02ν d＋2.30)≦n d≦(-0.02ν d＋2.33)之關係。再者，關於本案之實施例之玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)之關係如圖1所示。
另外，本發明之光學玻璃形成穩定的玻璃，玻璃製作時不易引起失透。該情況亦可由本發明之光學玻璃的液相溫度為1350℃以下，更詳細而言為1300℃以下推測。
另外，本發明之實施例之光學玻璃的λ 5(透射率5%時的波長)均為420nm，更詳細而言為390nm以下，為期望的範圍內。
因此，顯然本發明之實施例之光學玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)處於期望的範圍內，並且相對於折射率(n d)及阿貝數(ν d)，比重小。因此，推測本發明之實施例之光學玻璃有助於光學元件或光學機器的輕量化。
進而，使用本發明之實施例之光學玻璃，形成玻璃磚，對該玻璃磚進行研削及研磨，加工成透鏡及稜鏡之形狀。結果為可穩定地加工成各種透鏡及稜鏡之形狀。
以上，以例示為目的對本發明進行了詳細說明，但本實施例的目的僅為例示，望理解在不脫離本發明的思想及範圍之情況下可由所屬技術領域中具有通常知識者進行多種改變。
無
圖1係表示關於本案之實施例的玻璃的折射率(n d)及阿貝數(ν d)之關係之圖。

Claims (9)

  1. 一種光學玻璃，以質量%計含有： 超過0%至15.0%以下之SiO 2成分； 超過0%至17.0%以下之B 2O 3成分； 32.0%至62.0%之La 2O 3成分； 6.0%至37.0%之TiO 2成分；且 Rn 2O成分的含量之和為超過0%至10.0%以下；式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上； 質量比Y 2O 3/(La 2O 3＋Gd 2O 3＋Yb 2O 3)為0.095以上至0.500以下； 具有2.01以上之折射率(n d)，具有20以上至28以下之阿貝數(ν d)； 折射率(n d)及阿貝數(ν d)、比重ρ之關係滿足5.00≦(n d×2＋ν d)/ρ≦6.50之關係。
  2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中以質量%計： Nb 2O 5成分為0%至18.0%； Y 2O 3成分為超過4.0%至18.0%以下； ZrO 2成分為0%至15.0%。
  3. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以質量%計： Gd 2O 3成分為0%至10.0%； Yb 2O 3成分為0%至10.0%； Ta 2O 5成分為0%至10.0%； WO 3成分為0%至未達10.0%； ZnO成分為0%至10.0%； MgO成分為0%至10.0%； CaO成分為0%至10.0%； SrO成分為0%至10.0%； BaO成分為0%至10.0%； Li 2O成分為0%至10.0%； Na 2O成分為0%至10.0%； K 2O成分為0%至10.0%； P 2O 5成分為0%至10.0%； GeO 2成分為0%至10.0%； Al 2O 3成分為0%至10.0%； Ga 2O 3成分為0%至10.0%； Bi 2O 3成分為0%至10.0%； TeO 2成分為0%至10.0%； SnO 2成分為0%至3.0%； Sb 2O 3成分為0%至1.0%；且 與上述各元素中的1種或2種以上的氧化物的一部分或全部置換之氟化物的以F計的含量為0質量%至10.0質量%。
  4. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以質量%計： Ln 2O 3成分的含量之和為40.0%以上至65.0%以下； RO成分的含量之和為0%至10.0%； 式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群組中的1種以上，R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群組中的1種以上。
  5. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中質量和(TiO 2＋WO 3＋Nb 2O 5)為15.0%以上至45.0%以下。
  6. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中質量和(SiO 2＋B 2O 3)為5.0%以上至20.0%以下。
  7. 一種預形體，由如請求項1至6中任一項所記載之光學玻璃所構成。
  8. 一種光學元件，由如請求項1至6中任一項所記載之光學玻璃所構成。
  9. 一種光學機器，具備如請求項8所記載之光學元件。
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