TWI731991B

TWI731991B - 光學玻璃、預成形材以及光學元件

Info

Publication number: TWI731991B
Application number: TW106121084A
Authority: TW
Inventors: 桃野浄行
Original assignee: 日商小原股份有限公司
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2021-07-01
Also published as: TW201815705A; WO2018003720A1; CN109415239B; JP7126446B2; CN109415239A; JPWO2018003720A1

Abstract

本發明揭露一種具有中折射率低分散的光學特性，且化學耐久性良好及比重小之光學玻璃、和使用該光學玻璃預成形材及光學元件。光學玻璃以莫耳%計，含有：莫耳和(SiO₂+B₂O₃)為40.0%至75.0%；Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Lu構成的組中的1種以上)之莫耳和為3.0%至25.0%；Rn₂O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K構成的組中的1種以上)之莫耳和為超過0%至25.0%以下，玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)乘法運算d×RA值為15.0以下，具有1.58以上1.80以下折射率(nd)，且具有35以上65以下阿貝數(vd)。

Description

光學玻璃、預成形材以及光學元件

本發明係關於一種光學玻璃、預成形材及光學元件。

近年來，使用光學系統的機器之數位化或高精細化正在高速發展，在數位相機或攝影機等攝影機器、投影儀或投影電視等圖像再生(投影)機器等各種光學機器領域，要求消減光學系統中使用的透鏡或稜鏡等光學元件的片數，使光學系統整體輕量化及小型化之需求日益增強。

在製作光學元件之光學玻璃中，特別是可實現光學系統整體的輕量化及小型化或色差修正的、具有1.60以上折射率(nd)且具有35以上65以下阿貝數(vd)之中折射率低分散玻璃的需求非常高。

作為這種中折射率低分散玻璃，已知有以專利文獻1至專利文獻2為代表之類的玻璃組成物。但是，這些由B₂O₃-La₂O₃系構成之玻璃組成物在通常使用的玻璃成分的特性上，大多易受水或酸影響，耐久性不足。因此，在進行玻璃的拋光加工時，有時玻璃劣化，有時在製造步驟上產生不良。

此外，近年來需求擴大的監視攝影機或車載用攝影機等，因為經常在室外使用，所以多暴露在風雨或大氣中的水蒸氣等中。在使用現有的採用玻璃組成物之攝影元件時，以在外界的長期使用為前提之情況下，專利文獻1至專利文獻2所記載的玻璃組成，耐久性不足。

[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。

本發明係鑒於上述課題點而創立者。本發明之目的在於，獲得具有上述規定範圍的光學常數，良好的化學耐久性及比重小之光學玻璃。

本案發明者等為解決上述課題而反復進行了深入試驗研究，結果發現，藉由具有特定的組成，獲得解決上述課題之玻璃，直至完成本發明。具體而言，本發明提供如下技術方案。

(1)一種光學玻璃，以莫耳%計，含有：莫耳和(SiO₂+B₂O₃)為40.0至75.0%；Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Lu構成的組中的1種以上)之莫耳和為3.0%至25.0%；Rn₂O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K構成的組中的1種以上)之莫耳和為超過0%至25.0%以下；玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)之乘法運算d×RA值為15.0以下，所述光學玻璃具有1.58以上1.80以下的折射率(nd)，且具有35以上65以下的阿貝數(vd)。

(2)藉由(1)之光學玻璃，其中，以莫耳%計，含有：SiO₂成分5.0%至60.0%、B₂O₃成分0%至70.0%、Al₂O₃成分0%至25.0%、La₂O₃成分0%至25.0%、Y₂O₃成分0%至25.0%、Gd₂O₃成分0%至25.0%、Lu₂O₃成分0%至5.0%、Yb₂O₃成分0%至5.0%、ZrO₂成分0%至10.0%、TiO₂成分0%至10.0%、Nb₂O₅成分0%至10.0%、Ta₂O₅成分0%至5.0%、WO₃成分0%至5.0%、ZnO成分0%至30.0%、MgO成分0%至30.0%、CaO成分0%至35.0%、SrO成分0%至30.0%、BaO成分0%至30.0%、Li₂O成分0%至20.0%、Na₂O成分0%至15.0%、K₂O成分0%至15.0%、GeO₂成分0%至10.0%、Ga₂O₃成分0%至10.0%、P₂O₅成分0%至10.0%、Bi₂O₃成分0%至5.0%、TeO₂成分0%至5.0%、SnO₂成分0%至3.0%、Sb₂O₃成分0%至1.0%。

(3)藉由(1)或(2)中任一項之光學玻璃，其中，莫耳比(SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃為0.1以上。

(4)藉由(1)至(3)中任一項之光學玻璃，其中，莫耳和(SiO₂+Al₂O₃)為8.0%至65.0%。

(5)藉由(1)至(4)中任一項之光學玻璃，其中，莫耳比(Ln₂O₃/Rn₂O)為0.3以上。

(6)藉由(1)至(5)中任一項之光學玻璃，其中，莫耳和(ZrO₂+TiO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃+Bi₂O₃+TeO₂)為0%至20.0%。

(7)藉由(1)至(6)中任一項之光學玻璃，其中，莫耳比(Ln₂O₃+SiO₂+Al₂O₃)/(RO+Rn₂O+B₂O₃)為0.2至3.0。

(8)藉由(1)至(7)中任一項之光學玻璃，其中，莫耳積(BaO×Gd₂O₃)低於5.0%。

(9)藉由(1)至(8)中任一項之光學玻璃，其中，粉末法測定之化學耐久性(耐酸性)具有1級至4級。

(10)藉由(1)至(9)中任一項之光學玻璃，其中，RO成分(式中，R為選自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba構成的組中的1種以上)之莫耳和為40.0%以下。

(11)一種預成形材，由(1)至(10)中任一項之光學玻璃構成。

(12)一種光學元件，由(1)至(10)中任一項之光學玻璃構成。

(13)一種光學機器，具備(12)所述的光學元件。

藉由本發明，能夠獲得具有規定範圍光學常數及良好化學耐久性之玻璃。

以下，對本發明的玻璃的實施形態詳細地進行說明，然而本發明不受以下實施形態任何限定，可以於本發明之目的範圍內加以適當變更而實施。此外，對於說明重複的部位，有時適當省略其說明，但不限定發明之宗旨。

〔玻璃成分〕

以下，對構成本發明之光學玻璃各成分之組成範圍進行描述。在本說明書中，各成分之含有量在預先沒有特別說明時，用全部氧化物換算組成相對於玻璃總體物質之莫耳%來表示。此處，“氧化物換算組成”在假定作為本發明之玻璃構成成分之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而變成氧化物之情況下，用全部氧化物換算組成相對於全莫耳數的莫耳%表示。

莫耳和(SiO₂+B₂O₃)為40.0%以上時，容易獲得提高抗失透性效果。

如此，(SiO₂+B₂O₃)之莫耳和下限較佳40.0%、更佳45.0%、進一步較佳50.0%。

另一方面，藉由使該莫耳和為75.0%以下，可以抑制玻璃原料之熔融性惡化或黏性過度上升。因此，(SiO₂+B₂O₃)之莫耳和上限較佳75.0%、更佳70.0%、進一步較佳65.0%。

Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自La、Gd、Y、Lu構成的組中的1種以上)含有量之和(莫耳和)較佳為3.0%以上25.0%以下。

特別是，藉由使該和為3.0%以上，提高了玻璃之折射率及阿貝數，因此，能夠容易獲得具有所希望之折射率及阿貝數之玻璃。因此，Ln₂O₃成分之莫耳和下限較佳3.0%、更佳6.0%、進一步較佳8.0%、最佳10%。

另一方面，藉由使該和為25.0%以下，玻璃的液相溫度降低，因此，可以降低玻璃的失透。因此，Ln₂O₃成分之莫耳和上限較佳25.0%、更佳20.0%、進一步較佳18.0%。

Rn₂O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K構成的組中的1種以上)含有量之和(莫耳和)較佳為25.0%以下。藉此，因過量含有而導致化學耐久性之惡化得到抑制。因此，上述總體之含有量上限較佳25.0%、更佳20.0%、進一步較佳15.0%、更進一步較佳10.0%、再進一步較佳5.0%、最佳3.0%。

另一方面，藉由將該和設為0%以上，抑制了熔融性惡化或黏性過度上升。因此，Rn₂O成分之莫耳和下限較佳大於0%，更佳0.5%、進一步較佳1.0%。

SiO₂成分係提高抗失透性或化學耐久性之必須成分。SiO₂成分之含有量下限較佳5.0%、更佳10.0%、進一步較佳15.0%。

另一方面，藉由使SiO₂成分之含有量為60.0%以下，能夠容易獲得更大的折射率，抑制熔融性惡化或黏性過度上升。因此，SiO₂成分之含有量上限較佳60.0%以下、更佳50.0%、進一步較佳40.0%、更進一步較佳30.0%、最佳20.0%。

SiO₂成分可以使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作為原料。

B₂O₃成分係具有使熔融性提高，使抗失透性提高的效果之任意成分。B₂O₃成分之含有量較佳為大於0%，下限更佳為5.0%，進一步較佳為10.0%、更進一步較佳15.0%、再佳20.0%、再進一步較佳30.0%、最佳40.0%。

另一方面，藉由使B₂O₃成分之含有量為70.0%以下，玻璃之學耐久性之惡化得以抑制。因此，B₂O₃成分之含有量上限較佳70.0%、更佳60.0%、進一步較佳55.0%、最佳50.0%。

B₂O₃成分可以使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇‧10H₂O、BPO₄等作為原料。

Al₂O₃成分係具有使抗失透性或化學耐久性提高的效果之任意成分。Al₂O₃成分之含有量較佳大於0%，下限更佳0.5%、進一步較佳1.0%。

特別是，藉由將Al₂O₃成分之含有量設為5.0%以上，於大量含有Rn₂O成分之情況下，可以顯著地提高化學耐久性。因此，Al₂O₃成分之含有量下限較佳5.0%、更佳10.0%、最佳15.0%。

另一方面，藉由使Al₂O₃成分之含有量為25.0%以下，抑制了因過量含有而導致抗失透性惡化或折射率降低。因此，Al₂O₃成分之含有量上限較佳25.0%、更佳20.0%、最佳18.0%。

Al₂O₃成分可以使用Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃、Al(PO₃)₃等作為原料。

La₂O₃成分係提高玻璃的折射率，且提高玻璃的阿貝數之任意成分。因此，La₂O₃成分之含有量較佳大於0%，下限更佳1.0%、進一步較佳3.0%、更進一步較佳5.0%、最佳8.0%。

另一方面，藉由使La₂O₃成分之含有量為25.0%以下，提高了玻璃的穩定性，藉此，可以降低失透。因此，La₂O₃成分之含有量上限較佳25.0%、更佳20.0%、進一步較佳15.0%、最佳12.0%。

La₂O₃成分可以使用La₂O₃、La(NO₃)₃‧XH₂O(X為任意的整數)等作為原料。

Y₂O₃成分係在大於0%而含有之情況下，維持高折射率及高阿貝數，並且抑制玻璃的材料成本，且相比其他稀土類成分可以降低玻璃比重之任意成分。因此，Y₂O₃成分之含有量較佳大於0%，下限更佳1.0%、進一步較佳2.5%、最佳3.5%。

另一方面，藉由使Y₂O₃成分之含有量為25.0%以下，提高了玻璃之抗失透性。因此，Y₂O₃成分之含有量上限較佳25.0%、更佳20.0%、進一步較佳15.0%、更進一步較佳10.0%、最佳5.0%。

Y₂O₃成分可以使用Y₂O₃、YF₃等作為原料。

Gd₂O₃成分係在大於0%而含有的情況下，提高玻璃的折射率，且提高阿貝數之任意成分。

另一方面，在稀土類元素中，藉由使昂貴的Gd₂O₃成分為25.0%以下，抑制比重的增加，降低了玻璃的材料成本，因此，可以更廉價地製作光學玻璃。因此，Gd₂O₃成分之含有量上限較佳25.0%、更佳20.0%、進一步較佳15.0 %、更進一步較佳10.0%、再佳5.0%、最佳1.0%。從抑制材料成本的降低或比重的增加之觀點出發，也可以不含Gd₂O₃成分。

Gd₂O₃成分可以使用Gd₂O₃、GdF₃等作為原料。

Lu₂O₃成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率，且提高阿貝數之任意成分。

另一方面，藉由使Lu₂O₃成分之含有量為5.0%以下，降低了玻璃之材料成本，因此，可以更廉價地製作光學玻璃。此外，藉此，提高了玻璃之抗失透性。因此，Lu₂O₃成分之含有量上限較佳5.0%、更佳3.0%、進一步較佳1.0%、最佳0.1%。從降低材料成本的觀點出發，也可以不含Lu₂O₃成分。

Lu₂O₃成分可以使用Lu₂O₃等作為原料。

Yb₂O₃成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率，且提高阿貝數之任意成分。

另一方面，藉由使Yb₂O₃成分之含有量為5.0%以下，降低了玻璃之材料成本，因此，能夠更廉價地製作光學玻璃。此外，藉此提高了玻璃之抗失透性。因此，Yb₂O₃成分之含有量上限較佳5.0%、更佳3.0%、進一步較佳1.0%、最佳0.1%。從降低材料成本的觀點出發，也可以不含Yb₂O₃成分。

Yb₂O₃成分可以使用Yb₂O₃等作為原料。

ZrO₂成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率及阿貝數，且可以提高抗失透性之任意成分。

另一方面，藉由使ZrO₂成分之含有量為10.0%以下，可以降低因ZrO₂成分過量含有而導致的失透。因此，ZrO₂成分之含有量上限較佳10.0%、更佳5.0%、進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

ZrO₂成分可以使用ZrO₂、ZrF₄等作為原料。

TiO₂成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率之任意成分。

另一方面，藉由使TiO₂成分之含有量為10.0%以下，可以降低因TiO₂成分過量含有而導致的失透，進而抑制玻璃相對於可見光(特別是波長500nm以下)之透射率的降低。因此，TiO₂成分之含有量上限較佳10.0%、更佳5.0%、進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

Nb₂O₅成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率之任意成分。

另一方面，藉由使Nb₂O₅成分之含有量為10.0%以下，可以降低Nb₂O₅成分過量含有而導致之失透，且抑制玻璃相對於可見光(特別是波長500nm以下)之透射率的降低。因此，Nb₂O₅成分之含有量上限較佳10.0%、更佳5.0%、進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

Nb₂O₅成分可以使用Nb₂O₅等作為原料。

Ta₂O₅成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率，且提高抗失透性之任意成分。

另一方面，藉由使昂貴的Ta₂O₅成分為5.0%以下，從而降低了玻璃材料成本，因此，能夠更廉價地製作光學玻璃。因此，Ta₂O₅成分之含有量上限較佳5.0%、更佳3.0%、進一步較佳1.0%、最佳0.1%。從降低材料成本的觀點出發，也可以不含Ta₂O₅成分。

Ta₂O₅成分可以使用Ta₂O₅等作為原料。

WO₃成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率，且提高抗失透性之任意成分。

另一方面，藉由使WO₃成分之含有量為5.0%以下，降低了因WO₃成分而導致玻璃著色，提高了可見光透射率。因此，WO₃成分之含有量上限較佳5.0%、更佳3.0%、進一步較佳1.0%。

WO₃成分可以使用WO₃等作為原料。

ZnO成分係在大於0%而含有之情況下，提高低溫熔融性之任意成分。

另一方面，藉由使ZnO成分之含有量為30.0%以下，抑制了因過量含有而導致阿貝數降低或抗失透性降低。因此，ZnO成分之含有量上限較佳30.0%、更佳20.0%、進一步較佳15.0%、更進一步較佳10.0%、再佳5.0%、再進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

ZnO成分可以使用ZnO、ZnF₂等作為原料。

MgO成分係在大於0%而含有之情況下，提高低溫熔融性之任意成分。

另一方面，藉由使MgO成分之含有量為30.0%以下，抑制了因MgO成分過量含有而導致化學耐久性惡化或抗失透性降低。因此，MgO成分之含有量上限較佳30.0%、更佳20.0%、進一步較佳10.0%、更進一步較佳5.0%、再進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

MgO成分可以使用MgCO₃、MgF₂等作為原料。CaO成分在大於0%而含有之情況下，容易獲得使低溫熔融性提高，抑制黏性過度上升之效果。因此，CaO成分之含有量較佳大於0%，下限更佳0.5%、進一步較佳1.0%。特別是，Al₂O₃成分含有量少於5.0%時，抗失透性不足，因此，藉由使CaO成分之下限為2.0%以上，可以改善抗失透性。因此，CaO成分下限較佳2.0%、更佳3.0%、進一步較佳5.0%。

另一方面，藉由使CaO成分之含有量為35.0%以下，抑制了因CaO成分過量含有而導致化學耐久性惡化或抗失透性降低。因此，CaO成分之含有量上限較佳35.0%、更佳25.0%、進一步較佳15.0%、更進一步較佳10.0%、再進一步較佳5.0%。

CaO成分可以使用CaCO₃、CaF₂等作為原料。

SrO成分在大於0%而含有之情況下，提高了低溫熔融性，容易獲得抑制黏性過度上升之效果。因此，SrO成分之含有量下限較佳大於0%、更佳0.5%、進一步較佳1.0%。

特別是，在Al₂O₃成分含有量少於8.0%之情況下，抗失透性不足，因此，藉由使SrO成分之下限為2.0%以上，可以改善抗失透性。因此，SrO之成分下限較佳2.0%、更佳3.0%、進一步較佳5.0%。

另一方面，藉由使SrO成分之含有量為30.0%以下，抑制了因SrO成分過量含有而導致化學耐久性惡化或抗失透性降低。因此，SrO成分之含有量上限較佳30.0%、更佳20.0%、進一步較佳10.0%、更進一步較佳5.0%。

SrO成分可以使用Sr(NO₃)₂、SrF₂等作為原料。

BaO成分在大於0%而含有之情況下，能夠容易獲得使低溫溶融性提高，抑制黏性過度上升之效果。因此，BaO成分之含有量下限較佳為0%以上，更佳0.5%、進一步較佳1.0%。特別是，在Al₂O₃成分含有量少於8.0%時，抗失透性不足，因此，藉由使BaO成分之下限為2.0%以上，可以改善抗失透性。因此，BaO之成分下限較佳2.0%、更佳3.0%、進一步較佳5.0%。

另一方面，藉由使BaO成分之含有量為30.0%以下，抑制了因BaO成分過量含有而導致化學耐久性惡化或抗失透性降低。因此，BaO成分之含有量上限較佳30.0%、更佳20.0%、進一步較佳10.0%、更進一步較佳5.0%。

BaO成分可以使用BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作為原料。

Li₂O成分係在大於0%而含有之情況下，使低溫熔融性及玻璃成形性提高之任意成分。因此，Li₂O成分之含有量下限較佳為大於0%，更佳大於0.1%，進一步較佳0.5%。

另一方面，藉由使Li₂O成分之含有量為20.0%以下，抑制了因Li₂O成分過量含有而導致化學耐久性惡化。因此，Li₂O成分之含有量上限較佳20.0%、更佳15.0%、進一步較佳10.0%、更進一步較佳5.0%、再進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

Li₂O成分可以使用Li₂CO₃、LiNO₃、Li₂CO₃等作為原料。

Na₂O成分係在大於0%而含有之情況下，使低溫熔融性及玻璃成形性提高之任意成分。因此，Na₂O成分之含有量下限較佳為大於0%，更佳為大於0.1%，進一步較佳 0.5%。

另一方面，藉由使Na₂O成分之含有量為15.0%以下，抑制了因Na₂O成分過量含有而導致化學耐久性惡化。因此，Na₂O成分之含有量上限較佳15.0%、更佳10.0%、進一步較佳5.0%、更進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

Na₂O成分可以使用Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆等作為原料。

K₂O成分係在大於0%而含有之情況下，使低溫熔融性及玻璃成形性提高之任意成分。因此，K₂O成分之含有量下限較佳為大於0%，更佳為大於0.1%，進一步較佳0.5%。

另一方面，藉由使K₂O成分之含有量為15.0%以下，抑制了因K₂O成分過量含有而導致化學耐久性惡化。因此，K₂O成分之含有量上限較佳15.0%、更佳10.0%、進一步較佳5.0%、更進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

K₂O成分可以使用K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作為原料。

GeO₂成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率，且可以提高抗失透性之任意成分。

然而，GeO₂原料價格較高，所以其含有量較多時，生產成本會提高。因此，GeO₂成分之含有量上限較佳10.0%、更佳5.0%、進一步較佳3.0%、更進一步較佳1.0%、再進一步較佳0.1%。從降低材料成本的觀點出發，也可以不含GeO₂成分。

GeO₂成分可以使用GeO₂等作為原料。

Ga₂O₃成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的折射率，且可以提高抗失透性之任意成分。

然而，Ga₂O₃原料價格較高，所以其含有量較多時，生產成本會提高。因此，Ga₂O₃成分之含有量上限較佳10.0%、更佳5.0%、進一步較佳3.0%、更進一步較佳1.0%、再進一步較佳0.1%。從降低材料成本的觀點出發，也可以不含Ga₂O₃成分。

Ga₂O₃成分可以使用Ga₂O₃等作為原料。

P₂O₅成分係在大於0%而含有之情況下，降低玻璃的液相溫度，提高抗失透性之任意成分。

另一方面，藉由使P₂O₅成分之含有量為10.0%以下，抑制了玻璃的化學耐久性、特別是耐水性的降低。因此，P₂O₅成分之含有量上限較佳10.0%、進一步較佳5.0%、最佳1.0%。

P₂O₅成分可以使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作為原料。

Bi₂O₃成分係在大於0%而含有之情況下，提高折射率，且降低玻璃化轉變溫度之任意成分。

另一方面，藉由將Bi₂O₃成分之含有量設為5.0%以下，抑制玻璃著色，提高抗失透性。因此，Bi₂O₃成分之含有量上限較佳5.0%、更佳3.0%、進一步較佳1.0%、最佳0.1%。

Bi₂O₃成分可以使用Bi₂O₃等作為原料。

TeO₂成分係在大於0%而含有之情況下，提高折射率，且降低玻璃化轉變溫度之任意成分。

另一方面，TeO₂在鉑制坩鍋、或者與熔融玻璃相接部分由鉑形成之熔融槽中使玻璃原料熔融時，存在可能與鉑金產生合金化之問題。因此，TeO₂成分之含有量上限較佳 5.0%、更佳3.0%、進一步較佳1.0%、最佳0.1%。

TeO₂成分可以使用TeO₂等作為原料。

SnO₂成分係在大於0%而含有之情況下，降低熔融玻璃的氧化而使玻璃更清澈，且提高玻璃的可見光透射率之任意成分。

另一方面，藉由使SnO₂成分之含有量為3.0%以下，可以降低熔融玻璃因還原而導致玻璃之著色、或玻璃之失透。此外，因降低了SnO₂成分與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)產生合金化，所以實現了熔解設備的長壽命化。因此，SnO₂成分之含有量上限較佳3.0%、更佳1.0%、進一步較佳0.5%、最佳0.1%。

SnO₂成分可以使用SnO、SnO₂、SnF₂、SnF₄等作為原料。

Sb₂O₃成分係在大於0%而含有之情況下，能夠使熔融玻璃脫泡之任意成分。

另一方面，如果Sb₂O₃量過多，可見光區域的短波長區域之透射率就會變差。因此，Sb₂O₃成分之含有量上限較佳1.0%、更佳0.7%、進一步較佳0.5%、更進一步較佳0.2%、最佳0.1%。

Sb₂O₃成分可以使用Sb₂O₃、Sb₂O₅、Na₂H₂Sb₂O₇‧5H₂O等作為原料。

此外，將玻璃澄清、脫泡之成分不限於上述Sb₂O₃成分，可以使用玻璃製造領域中的公知的澄清劑、脫泡劑或它們的組合。

F成分係在大於0%而含有之情況下，提高玻璃的阿貝數，並且降低玻璃化轉變溫度，且可以提高抗失透性之任意成分。

然而，當F成分之含有量、即與上述各金屬元素的1種或2種以上之氧化物的一部分或全部進行了置換後，成為氟化物之F的總量大於15.0%時，F成分之揮發量增多，因此，難以獲得穩定的光學常數，難以獲得均質的玻璃。

因此，F成分之含有量上限較佳15.0%、更佳12.0%、進一步較佳10.0%、更進一步較佳5.0%、再進一步較佳3.0%、最佳1.0%。

F成分藉由使用例如ZrF₄、AlF₃、NaF、CaF₂等作為原料，可以包含於玻璃內。

RO成分(式中，R為選自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba構成的組中的1種以上)之含有量之和(莫耳和)較佳為40.0%以下。藉此，抑制了因過量含有而導致化學耐久性惡化或抗失透性降低。因此，RO成分之莫耳和上限較佳40.0%、更佳30.0%、進一步較佳25.0%、更進一步較佳20.0%、再進一步較佳15.0%、再更進一步較佳10.0%、最佳5.0%。

另一方面，藉由大於0%之設定，能夠容易獲得使玻璃原料的熔融性提高之效果或抑制黏性過度上升之效果。因此，RO成分之莫耳和下限較佳大於0%，更佳0.5%、進一步較佳1.0%。

特別是，在Al₂O₃成分含有量少於8.0%之情況下，抗失透性不足，因此，藉由使RO成分下限為2.0%以上，可以改善抗失透性。因此，RO之成分下限較佳2.0%、更佳3.0%，進一步較佳5.0%。

莫耳比(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)為0.1以上時，容易獲得使玻璃化學耐久性提高之效果。因此，(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)之莫耳比下限較佳0.1、更佳0.2、進一步較佳0.3、更進一步較佳0.4、最佳0.5。

另一方面，藉由將該莫耳比設為10.0以下，能夠抑制玻璃原料熔融性惡化或黏性過度上升。因此，(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)之莫耳比上限也可以較佳10.0、更佳8.0、進一步較佳6.0、更進一步較佳4.0、再進一步較佳3.0。

此外，於不含有B₂O₃成分時，將(SiO₂+Al₂O₃)/(B₂O₃)值設為無限大。

莫耳和(SiO₂+Al₂O₃)為8.0%以上時，容易獲得使玻璃化學耐久性提高之效果。因此，(SiO₂+Al₂O₃)之莫耳和下限較佳8.0%、更佳10.0%、進一步較佳15.0%、進一步較佳20.0%、最佳25.0%。

另一方面，藉由使該莫耳和為65.0%以下，能夠抑制玻璃原料熔融性惡化或黏性過度上升。因此，(SiO₂+Al₂O₃)之莫耳和上限較佳65.0%、更佳60.0%、進一步較佳50.0%、更進一步較佳45.0%、最佳40.0%。

莫耳比(Ln₂O₃/Rn₂O)為0.3以上時，容易獲得使玻璃化學耐久性提高之效果。因此，(Ln₂O₃/Rn₂O)之莫耳比下限較佳0.3、更佳0.5、最佳0.7。

特別是，藉由將莫耳比(Ln₂O₃/Rn₂O)設為8.0以下，能夠抑制玻璃原料熔融性惡化或黏性過度上升。因此，上限較佳8.0、更佳5.0、進一步較佳3.0。

此外，於不含有Rn₂O成分時，將(Ln₂O₃/Rn₂O)值設為無限大。

莫耳和(ZrO₂+TiO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃+Bi₂O₃+TeO₂)為20.0%以下時，容易獲得使抗失透性提高之效果，此外，容易抑制阿貝數過度降低，進而獲得低分散性能。因此，(ZrO₂+TiO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃+Bi₂O₃+TeO₂)之莫耳和上限較佳20.0%、更佳15.0%、進一步較佳10.0%、更進一步較佳5.0%、再進一步較佳3.0%、再更進一步較佳1.0%、最佳0.1%。

莫耳比(Ln₂O₃+SiO₂+Al₂O₃)/(RO+Rn₂O+B₂O₃)為0.2以上時，容易獲得使玻璃化學耐久性提高之效果。因此，(Ln₂O₃+SiO₂+Al₂O₃)/(RO+Rn₂O+B₂O₃)之莫耳比下限較佳0.2、更佳0.3、進一步較佳0.4、最佳0.5。

另一方面，藉由使該莫耳比為3.0以下，能夠抑制玻璃原料熔融性惡化或黏性過度上升。因此，(Ln₂O₃+SiO₂+Al₂O₃)/(RO+Rn₂O+B₂O₃)之莫耳比上限較佳3.0、更佳2.0、進一步較佳1.5。

此外，於不含有RO、Rn₂O、B₂O₃成分時，將(Ln₂O₃ +SiO₂+Al₂O₃)/(RO+Rn₂O+B₂O₃)值設為無限大。

莫耳比(Ln₂O₃/RO)為0.1以上時，容易獲得使玻璃化學耐久性提高之效果。因此，(Ln₂O₃/RO)之莫耳比下限較佳0.1、更佳0.2、進一步較佳0.3。

此外，於不含有RO成分時，將(Ln₂O₃/RO)值設為無限大。

莫耳積(BaO×Gd₂O₃)低於5.0時，容易獲得抑制玻比重和成本雙方之效果。因此，(BaO×Gd₂O₃)之莫耳積上限較佳低於5.0，更佳3.0、進一步較佳2.0、更進一步較佳1.0、最佳0.1。

<關於不應含有之成分>

以下，對本發明光學玻璃中不應含有之成分、及不較佳含有之成分進行說明。

可以在不損害本申請發明之玻璃特性之範圍內，根據需要添加其他成分。然而，除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各個過渡金屬成分具有即使分別單獨或複合含有少量之情況下，玻璃也會著色，且對可見區之特定波長產生吸收之性質，因此，特別是在使用可見區域波長之光學玻璃中，較佳實質上不含有。

Nd₂O₃成分對玻璃著色影響較強，因此，理想而言係實質上不含有，亦即，除不可避免之混入外，完全不含有。

Er₂O₃成分對玻璃著色影響較強，因此，理想而言係實質上不含有，亦即，除不可避免之混入外，完全不含有。

此外，PbO等鉛化合物係環境負擔較高成分者，因此，理想而言係實質上不含有，亦即，除不可避免之混入外，完全不含有。

此外，As₂O₃等砷化合物係環境負擔較高成分者，因此，理想而言係實質上不含有，亦即，除不可避免之混入外，完全不含有。

進而，Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se各成分近年來處於作為有害化學物質而被控制使用之趨勢下，不僅於玻璃製造步驟中，進而直至加工步驟、及產品化後之處置為止，皆需要環境保護對策上的措施。因此，在重視環境上影響之情況下，較佳實質上不含有這些成分。

〔物理性質〕

本發明之光學玻璃較佳具有中折射率及高阿貝數(低分散)。特別是，本發明之光學玻璃折射率(nd)下限較佳1.58、更佳1.60、進一步較佳1.62、更進一步較佳1.63、最佳1.64。該折射率(nd)上限較佳1.80、更佳1.75、進一步較佳1.70、最佳1.68。

此外，本發明之光學玻璃阿貝數(vd)下限較佳35、更佳38、進一步較佳40、更進一步較佳45、最佳50。該阿貝數(vd)上限較佳65，但較佳64、更佳63，進一步較佳62、更進一步較佳61、最較60。

藉由具有這種中折射率，即使在謀求光學元件薄型化之條件下，也能夠獲得較大的光的折射量。此外，藉由具有這種低分散，在作為單透鏡使用時能夠減小因光的波長而引起的焦點偏差(色差)。因此，例如在與具有高分散(阿貝數較低)之光學元件組合而構成光學系統之情況下，能夠作為該光學系統的整體使像差減少，進而謀求更高的成像特性等。

如此，本發明之光學玻璃在光學設計上有效，特別是在構成光學系統時，能夠於實現較高成像特性等之同時，實現光學系統小型化，擴大光學設計之自由度。

本發明之光學玻璃較佳比重較小。更具體而言，本發明之光學玻璃比重為5.00以下。藉此，降低了光學元件或使用其的光學設備之質量，所以能夠有助於光學設備之輕量化。因此，本發明之光學玻璃比重上限較佳5.00、更佳4.70、進一步較佳4.50。此外，本發明之光學玻璃比重大多在大致為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。

本發明之光學玻璃比重基於日本光學硝子工業會標準JOGIS05-1975“光學玻璃比重之測定方法”進行測定。

理想而言，玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)之乘法運算(d×RA)值較低。更具體而言，本發明之(d×RA)乘法運算值為15.0以下。

藉此，能夠製作耐酸性優異，並且比重較輕之透鏡，因此，容易進行適合車載或監視攝影機用途等的輕量化且具有酸雨等耐性之光學元件的製作。

因此，本發明裝置(d×RA)之乘法運算值上限較佳15.0、更佳14.0、進一步較佳13.0、更進一步較佳12.0、再進一步較佳11.0、再更進一步較佳10.5、最佳10.0。

此外，本發明之光學玻璃(d×RA)乘法運算值下限值沒有特別限定，但大多在大致為3.0以上，更詳細而言為5.0以上，進一步詳細而言為6.5以上。

本發明之光學玻璃較佳具有較高耐酸性。特別是，較佳以JOGIS06-1999為基準之基於玻璃粉末法測定之化學耐久性(耐酸性)較佳為1至4級，更佳為1至3級。

藉此，除改善光學玻璃的加工性外，於車載用途等之使用時，減少了因酸雨等而導致玻璃模糊不清，因此，能夠更容易地進行源自玻璃之光學元件的製作。

此處，所謂“耐酸性”，係指相對於酸對玻璃侵蝕之耐久性，該耐酸性可以藉由日本光學硝子工業會標準“光學玻璃化學耐久性之測定方法”JOGIS06-1999進行測定。此外，所謂“粉末法測定之化學耐久性(耐酸性)為1級至3級”，係指以JOGIS06-1999為標準所進行之化學耐久性(耐酸性)，以測定前後試樣質量之減量率計，低於0.65質量%者。

此外，化學耐久性(耐酸性)之“1級”係指測定前後試樣質量之減量率低於0.20質量%，“2級”係指測定前後試樣質量之減量率為0.20質量%以上且低於0.35質量%，“3級”係指測定前後試樣質量之減量率為0.35質量%以上且低於0.65質量%，“4級”係指測定前後試樣質量之減量率為0.65質量%以上且低於1.20質量%，“5級”係指測定前後試樣質量之減量率為1.20質量%以上且低於2.20 質量%，“6級”係指測定前後試樣質量之減量率為2.20質量%以上。

本發明之光學玻璃較佳抗失透性高、更具體而言，較佳具有較低液相溫度者。

亦即，本發明之光學玻璃液相溫度上限較佳1200℃、更佳1150℃、進一步較佳1100℃。藉此，即使使熔解後之玻璃於更低溫度下流出，也可降低所製作的玻璃之結晶化，因此，能夠降低從熔融狀態形成玻璃時的失透，對使用玻璃等光學元件而言，能夠減少光學特性的影響。此外，即使降低玻璃的熔解溫度，也能夠成形玻璃，因此，藉由抑制玻璃成形時所消耗之能量，可以降低玻璃之製造成本。

另一方面，本發明之光學玻璃液相溫度之下限沒有特別限定，但藉由本發明而得到的玻璃之液相溫度大多大致為800℃以上，具體而言為850℃以上，更具體而言為900℃以上。此外，本說明書中“液相溫度”係指於帶1000℃至1150℃溫度梯度之溫度傾斜爐中保持30分鐘，取出到爐外進行冷卻後，用倍率100倍之顯微鏡觀察有無結晶時看不到結晶之最低溫度。

〔製造方法〕

本發明之光學玻璃例如以如下方法來製作。亦即，藉由將上述原料均勻混合，使各成分於規定含有量之範圍內，將所製作之混合物投入鉑坩鍋中，藉由玻璃組成之熔融難易度用電爐在1100℃至1340℃之溫度範圍內熔融2小時至6小時，攪拌均質化後，降溫至適當溫度，之後澆鑄到模型中進行緩冷。

〔玻璃成形〕

本發明之玻璃可藉由公知方法進行熔解成形。此外，對成形玻璃熔融體之方法沒有限定。

〔玻璃成形體及光學元件〕

本發明之玻璃例如可以使用磨削及拋光加工方法等來製作玻璃成形體。亦即，可以對玻璃進行磨削及拋光等機械加工而製作玻璃成形體。此外，製作玻璃成形體之方法不限於上述方法。

藉此，由本發明之玻璃形成的玻璃成形體因為耐久性優異，所以加工性良好，且因酸雨等而導致之玻璃劣化較小，因此，可以於車載用途等中使用。

〔實施例〕

表1至表5示出本發明之玻璃實施例及比較例之組成、這些玻璃的折射率(nd)、阿貝數(vd)、比重(d)、粉末法耐酸性等級(RA)、液相溫度。此外，以下實施例之目的終究係用於例示用途，本發明並不僅僅限定於這些實施例。

本發明之實施例及比較例玻璃均如下製作：作為各成分原料，分別選定相當之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等通常光學玻璃使用之高純度原料，稱重並均勻混合，使其達到表中所示出之各實施例之組成比例，然後投入鉑坩鍋中，藉由玻璃組成之熔融難易度在電爐中、在1100℃至1350℃溫度範圍內熔融2小時至5小時後，攪拌均質化，之後澆鑄到模型等中，進行緩冷，製作玻璃。

此處，實施例及比較例之玻璃折射率及阿貝數基於日本光學硝子工業會標準JOGIS01-2003進行測定。此處，折射率及阿貝數藉由對使緩冷降溫速度為-25℃/hr而得到之玻璃進行測定而求出。

實施例及比較例玻璃之比重基於日本光學硝子工業會標準JOGIS05-1975“光學玻璃比重測定方法”進行測定。

實施例及比較例之玻璃耐酸性以日本光學硝子工業會標準“光學玻璃化學耐久性測定方法”JOGIS06-1999為標準進行測定。亦即，將破碎為粒度425μm至600μm之玻璃試樣置於比重瓶，投入鉑金籠中。鉑金籠被放入加入了 0.01N硝酸水溶液之石英玻璃制圓底長頸瓶中，於沸騰水浴中處理60分鐘。計算處理後玻璃試樣之減量率(質量%)，將該減量率(質量%)低於0.20之情況設為1級，將減量率為0.20至低於0.35之情況設為2級，將減量率為0.35至低於0.65之情況設為3級，將減量率為0.65至低於1.20之情況設為4級，將減量率為1.20至低於2.20之情況設為5級，將減量率為2.20以上之情況設為6級。此時，級數越小，意味著玻璃耐酸性越優異。

就實施例及比較例之玻璃液相溫度而言，求出於帶1000℃至1150℃溫度梯度之溫度傾斜爐中保持30分鐘，取出到爐外進行冷卻後，用倍率100倍之顯微鏡觀察有無結晶時看不到結晶之最低溫度。

此外，記載為“1000℃以下”之情況係指至少在1000℃看不到結晶。

如表所示，本發明實施例之光學玻璃因為莫耳和(SiO₂+B₂O₃)為40.0%至75.0%，Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Lu構成的組中的1種以上)之莫耳和為3.0%至25.0%，Rn₂O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K構成的組中的1種以上)之莫耳和為超過0%至25.0%以下，所以能夠獲得耐久性優異，並且具有所希望光學常數之光學玻璃。

此外，本發明實施例之光學玻璃，折射率(nd)均為1.60以上，更詳細而言為1.64以上，並且，該折射率(nd)為1.80以下，處於所希望之範圍內。

此外，本發明實施例之光學玻璃，阿貝數(vd)均為65以下，並且，該阿貝數(vd)為35以上，更詳細而言為40以上，處於所希望之範圍內。

此外，本發明之光學玻璃可形成穩定玻璃，在製作玻璃時不易引起失透。這些效果也可藉由本發明之光學玻璃液相溫度為1150℃以下，更詳細而言為1100℃以下來推測。

此外，本發明實施例之光學玻璃，比重均為4.00以下，更詳細而言為3.60以下。因此，可知本發明實施例之的光學玻璃比重較小。

此外，本發明實施例之光學玻璃，粉末法測定之化學耐久性(耐酸性)均為1級至4級，處於所希望之範圍內。

進而，本發明實施例之光學玻璃，玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)乘法運算d×RA值均為15.0以下。

因此，本發明實施例之光學玻璃，折射率(nd)及阿貝數(vd)處於所希望之範圍內，並且比重均具有5.00以下的值，且粉末法測定之化學耐久性(耐酸性)為1級至4級，玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)乘法運算d×RA值處於所希望之範圍內。因此，可知本發明實施例之光學玻璃輕量化和化學耐久性雙方均優異。

另一方面，比較例之光學玻璃中，Ln₂O₃成分(式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Lu構成的組中的1種以上)之莫耳和低於3.0%，玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)乘法運算d×RA值大於15.0，因此，比重較輕，無法獲得化學耐久性優異的玻璃材料。

進而，使用本發明實施例之光學玻璃，形成玻璃塊，對該玻璃塊進行磨削及拋光，加工成透鏡及稜鏡形狀。其結果係，可以穩定地加工成各種透鏡及稜鏡形狀。

以上，以例示為目的對本發明詳細地進行了說明，然而要理解為本實施例之目的係用於例示，可以由本領域技術人員在不脫離本發明思想及範圍之情況下，進行多種改變。

Claims

一種光學玻璃，以莫耳%計，含有：莫耳和(SiO₂+B₂O₃)為40.0%至75.0%；Ln₂O₃成分之莫耳和為3.0%至25.0%，式中，Ln為選自由La、Gd、Y、Lu構成的組中的1種以上；Rn₂O成分之莫耳和為超過0%至25.0%以下，式中，Rn為選自由Li、Na、K構成的組中的1種以上；Al₂O₃成分為10.0%以上；玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等級(RA)之乘法運算d×RA值為15.0以下；前述光學玻璃具有1.58以上1.80以下的折射率(nd)，且具有35以上65以下的阿貝數(νd)。
如請求項1所記載之光學玻璃，其中以莫耳%計，進而含有以下各成分：SiO₂成分5.0%至60.0%、B₂O₃成分0%至70.0%、La₂O₃成分0%至25.0%、Y₂O₃成分0%至25.0%、Gd₂O₃成分0%至25.0%、Lu₂O₃成分0%至5.0%、Yb₂O₃成分0%至5.0%、ZrO₂成分0%至10.0%、TiO₂成分0%至10.0%、Nb₂O₅成分0%至10.0%、 Ta₂O₅成分0%至5.0%、WO₃成分0%至5.0%、ZnO成分0%至30.0%、MgO成分0%至30.0%、CaO成分0%至35.0%、SrO成分0%至30.0%、BaO成分0%至30.0%、Li₂O成分0%至20.0%、Na₂O成分0%至15.0%、K₂O成分0%至15.0%、GeO₂成分0%至10.0%、Ga₂O₃成分0%至10.0%、P₂O₅成分0%至10.0%、Bi₂O₃成分0%至5.0%、TeO₂成分0%至5.0%、SnO₂成分0%至3.0%、Sb₂O₃成分0%至1.0%。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中莫耳比(SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃為0.1以上。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中莫耳和(SiO₂+Al₂O₃)為8.0%至65.0%。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中莫耳比(Ln₂O₃/Rn₂O)為0.3以上。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中莫耳和(ZrO₂ +TiO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃+Bi₂O₃+TeO₂)為0%至20.0%。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中莫耳比(Ln₂O₃+SiO₂+Al₂O₃)/(RO+Rn₂O+B₂O₃)為0.2至3.0。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中莫耳積(BaO×Gd₂O₃)低於5.0%。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中粉末法測定之化學耐久性具有1級至4級，前述化學耐久性是耐酸性。
如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中RO成分之莫耳和為40.0%以下，式中，R為選自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba構成的組中的1種以上。
一種預成形材，由請求項1或2所記載之光學玻璃構成。
一種光學元件，由請求項1或2所記載之光學玻璃構成。
一種光學機器，具備請求項12所記載之光學元件。