TWI746722B - 光學玻璃、預成形體以及光學元件 - Google Patents

光學玻璃、預成形體以及光學元件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種光學玻璃、預成形體及光學元件，該光學玻璃，以質量%計，含有P2O5成分35.0%至65.0%、B2O3成分大於0%至20.0%、BaO成分大於0%至30.0%、及SrO成分大於0%至35.0%；質量比(B2O3/SrO)是大於0，具有折射率(nd)1.55至1.70，阿貝數(νd)45至75，且根據粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至5級。藉由本發明，可獲得其折射率(nd)及阿貝數(νd)皆在所期望的範圍內，且根據粉末法的耐酸性高的玻璃。

Description

光學玻璃、預成形體以及光學元件
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、投影機或投影電視等圖像再生(投影)機器等各種光學機器領域，為了提高製程良率、抑制成本，對容易加工的玻璃質材料之需求日益增強。
在製作光學元件的光學玻璃中，特別是對於具有1.55至1.70的折射率(nd)、45以上75以下的低阿貝數(νd)、且不含氟的磷酸系玻璃之加工性改良的需求非常高。作為這種不含氟的磷酸系玻璃，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2012-51781號公報。
為將光學玻璃應用於各種光學機器，需進行研磨或清 洗等。在研磨步驟中使用研磨材料或在清洗步驟中使用清洗劑等容易使對化學耐久性、特別是耐酸性差的玻璃出現瑕疵。此外，對於磨損度大的玻璃加工時難以處理，故期望儘量使用磨損度小的玻璃。然而，很難說專利文獻1所記載之玻璃充分滿足了這樣的需求。
有鑑於上述的問題點，本發明之目的在於提供一種其折射率(nd)及阿貝數(νd)皆在所期望的範圍內之光學玻璃，該光學玻璃容易進行在研磨步驟或清洗步驟中的玻璃加工，且在進行各玻璃步驟時不易使玻璃表面出現瑕疵。
本發明人等，為了解決上述課題，專注累積試驗研究的結果，發現在以P2O5成分為主要成分，併用B2O3成分、SrO成分、及BaO成分，並且B2O3成分與SrO成分的質量比為規定量的情況下，不僅能夠獲得所期望的高折射率及高色散，而且能夠獲得根據粉末法的耐酸性良好、且磨損度小的玻璃，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，以質量%計，含有P2O5成分35.0%至65.0%、B2O3成分大於0%至20.0%、BaO成分大於0%至30.0%、及SrO成分大於0%至35.0%；質量比(B2O3/SrO)是大於0，具有折射率(nd)1.55至1.70，阿貝數(νd)45至75，且根據粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至5級。
(2)如(1)所述之光學玻璃，其中，SiO2成分是0%至10.0%、MgO成分是0%至15.0%、CaO成分是0%至15.0%、ZnO成分是0%至25.0%、La2O3成分是0%至15.0%、Gd2O3成分是0%至15.0%、 Y2O3成分是0%至15.0%、Yb2O3成分是0%至15.0%、ZrO2成分是0%至10.0%、Nb2O5成分是0%至10.0%、WO3成分是0%至10.0%、TiO2成分是0%至10.0%、Ta2O5成分是0%至5.0%、Li2O成分是0%至10.0%、Na2O成分是0%至10.0%、K2O成分是0%至10.0%、GeO2成分是0%至10.0%、Al2O3成分是0%至10.0%、Ga2O3成分是0%至10.0%、Bi2O3成分是0%至10.0%、TeO2成分是0%至10.0%、SnO2成分是0%至3.0%、Sb2O3成分是0%至1.0%，作為將上述各元素的1種或2種以上的氧化物的一部分或全部置換的氟化物之F的含量是0至10.0質量%。
(3)如(1)或(2)中任一項之光學玻璃，其中，以質量%計，RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的含量之和是10.0%至50.0%，Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的含量之和是15.0%以下，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20.0%以下。
(4)如(1)至(3)中所述之光學玻璃，其中，質量比(SrO/BaO)是大於0至低於15.0。
(5)如(1)至(4)中所述之光學玻璃，其中，質量和(BaO+Gd2O3)是大於0%至50.0%以下。
(6)一種預成形體，由(1)至(5)中任一項之光學玻璃而成。
(7)一種光學元件，由(1)至(5)中任一項之光學玻璃而成。
(8)一種光學機器，具備如(7)所述之光學元件。
根據本發明，能夠獲得一種其折射率(nd)及阿貝數(νd)皆在所期望的範圍內，且根據粉末法的化學耐久性(耐酸性)良好的光學玻璃。
此外，根據本發明，能夠獲得一種不僅其折射率(nd)及阿貝數(νd)皆在所期望的範圍內，且磨損度小、加工性良好的光學玻璃。
本發明的光學玻璃，以質量%計，含有P2O5成分35.0%至65.0%、B2O3成分大於0%至20.0%、BaO成分大於0%至30.0%、及SrO成分大於0%至35.0%；質量比(B2O3/SrO)是大於0，具有折射率(nd)1.55至~1.70，阿貝數(νd)45至75，且根據粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至5級。根據本發明，藉由含有P2O5成分、B2O3成分、BaO成分、及SrO成分作為必須成分，且將質量比(B2O3/SrO)調整為規定量，不僅能夠獲得所期望的折射率及阿貝數，而且能夠獲得耐酸性良好的光學玻璃。
以下，對本發明的光學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]
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，皆是以相對 於氧化物換算組成的玻璃全質量之質量%來表示。在此，「氧化物換算組成」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>
在本發明的光學玻璃中，P2O5成分是必須成分，且是形成玻璃的主要成分，並且是提高玻璃黏性並提高玻璃安定性之成分。
若P2O5成分的含量過少，則玻璃可能會變得不安定，並且黏性下降，或者玻璃的安定性可能會變差，因此，在本發明的光學玻璃中，P2O5成分的含量設為35.0%以上為佳，較佳是38.0%以上，更佳是40.0%以上。
另一方面，若P2O5成分的含量過多，則折射率會下降，因此，P2O5成分的含量設為65.0%以下為佳，較佳是62.0%以下，更佳是60.0%以下，進而較佳是58.0%以下。
P2O5成分，可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料。
B2O3成分為在含有多種稀土類氧化物的本發明的光學玻璃中，作為玻璃形成的氧化物為不可或缺之必須成分。特別是在本發明的光學玻璃中，藉由含有大於0%的B2O3成分，可提高玻璃的熔融性。因此，B2O3成分的含量設為大於0%為佳，較佳是1.0%以上，更佳是大於2.0%。
另一方面，藉由將B2O3成分的含量設為20.0%以下，可抑制化學耐久性變差。因此，B2O3成分的含量設為18.0%以下為佳，較佳是低於15.0%，更佳是低於13.0%。
B2O3成分，可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7‧10H2O、 BPO4等作為原料。
BaO成分具有提高玻璃的折射率，並且提高玻璃的安定性的效果，是本發明中的必須成分。因此，BaO成分的含量設為大於0%為佳，較佳是大於1.0%，更佳是大於1.5%。
另一方面，若BaO成分的含量過多，則耐酸性會變差，且磨損度增加，因此，作為本發明的光學玻璃的目的之加工性的改良變得困難。因此，BaO成分的含量設為30.0%以下為佳，較佳是25.0%以下，更佳是20.0%以下。
BaO成分，可使用BaCO3、Ba(NO3)2、Ba(PO3)2、BaF2等作為原料。
SrO成分具有不僅維持所期望的折射率或色散，且使磨損度減少的效果，是本發明中的必須成分。因此，SrO成分的含量設為大於0%為佳，較佳是大於1.5%，更佳是大於3.0%。
另一方面，若SrO成分的含量過多，則耐酸性會變差，且玻璃會變得不安定。因此，SrO成分的含量設為35.0%以下為佳，較佳是30.0%以下，更佳是28.0%以下，進而較佳是26.0%以下，進而更佳是25.0%以下。
SrO成分，可使用Sr(NO3)2、SrF2、Sr(PO3)2等作為原料。
為了能夠取得磨損度良好的玻璃，B2O3成分的含量與SrO成分的含量的比率(質量比)，以大於0為佳。因此，質量比(B2O3/SrO)設為大於0為佳，較佳是0.05以上，更佳是0.11以上。
另一方面，藉由將該質量比設為低於1.80，可改善耐酸性，因此，質量比(B2O3/SrO)設為低於1.80為佳，較佳 是低於1.70，更佳是低於1.50，進而較佳是低於1.30，進而更佳是低於1.15，再進而更佳是低於1.11。
SiO2成分為其含量大於0%時，能夠提高熔融玻璃的黏度，減少玻璃的著色，且能夠提高耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將SiO2成分的含量設為10.0%以下，能夠獲得安定的玻璃，因此，SiO2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%。
SiO2成分，可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料。
MgO成分為其含量大於0%時，能夠降低耐酸性的減量率、且減少磨損度的任意成分。
另一方面，藉由將MgO成分的含量設為15.0%以下，能夠降低因含有過剩的該等成分而引起的折射率低下或失透。因此，MgO成分的含量設為15.0%以下為佳，較佳是低於13.0%，更佳是低於10.0%。
MgO成分，可使用MgCO3、MgF2、MgO、4MgCO3‧Mg(OH)2等作為原料。
CaO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CaO成分的含量設為15.0%以下，能夠降低因含有過剩的該等成分而引起的折射率低下或失透。CaO成分的含量設為15.0%以下為佳，較佳是低於13.0%，更佳是低於11.0%。
CaO成分，可使用CaCO3、CaF2等作為原料。
ZnO成分為可提高耐失透性，其含量大於0%時，能夠使比重減小，且能夠提高化學耐久性的任意成分。因此， ZnO成分的含量設為大於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25.0%以下，能夠維持低色散。因此，ZnO成分的含量設為25.0%以下為佳，較佳是23.0%以下，更佳是21.0%以下。
ZnO成分，可使用ZnO、ZnF2等作為原料。
La2O3成分為藉由使其含量大於0%，能夠降低耐酸性的減量率及減少磨損度的任意成分。
另一方面，若含量大則耐失透性會變差，因此，La2O3成分的含量設為15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於7.0%。
La2O3成分，可使用La2O3、La(NO3)3‧XH2O(X為任意整數)等作為原料。
Gd2O3成分、Y2O3成分及Yb2O3成分為其中至少任一者的含量大於0%時，能夠不僅維持所期望的阿貝數，且提高玻璃的折射率，並且能夠提高耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將Gd2O3成分及Yb2O3成分的含量分別設為15.0%以下，能夠降低因含有過剩的該等成分而引起的失透，且能夠抑制玻璃的材料成本。因此，Gd2O3成分及Yb2O3成分的含量分別設為15.0%以下為佳，較佳是低於12.0%，更佳是低於10.0%。
此外，藉由將Y2O3成分的含量設為15.0%以下，能夠降低因含有過剩的該成分而引起的失透，且能夠抑制阿貝數的上升。因此，Y2O3成分的含量設為15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%。
Gd2O3成分、Y2O3成分及Yb2O3成分，可使用Gd2O3、GdF3、Y2O3、YF3、Yb2O3等作為原料。
ZrO2成分為其含量大於0%時，能夠降低耐酸性的減量率的任意成分。
另一方面，藉由將ZrO2成分設為10.0%以下，能夠維持所期望的阿貝數，並抑制因含有過剩的ZrO2成分而引起的耐失透性低下。因此，ZrO2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%。
ZrO2成分，可使用ZrO2、ZrF4等作為原料。
Nb2O5成分為其含量大於0%時，改善耐酸性的任意成分。
另一方面，藉由將Nb2O5成分的含量設為10.0%以下，能夠維持低阿貝數，且能夠降低耐酸性的減量率，因此，Nb2O5成分的含量設為10.0%以下為佳，較佳是8.0%以下，更佳是7.0%以下，進而較佳是低於5.0%，進而更佳是低於3.0%。
Nb2O5成分，可使用Nb2O5等作為原料。
WO3成分為其含量大於0%時，提高折射率的同時減少磨損度，且能夠提高耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將WO3成分的含量設為10.0%以下，能夠使玻璃對於可見光的穿透率不易低下，且能夠抑制材料成本。因此，WO3成分的含量設為10.0%以下為佳，較佳是低於7.0%，更佳是低於5.0%，進而較佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%。
WO3成分，可使用WO3等作為原料。
TiO2成分為其含量大於0%時，降低耐酸性的減量率的任意成分。
另一方面，藉由將TiO2成分的含量設為10.0%以下，能夠維持低阿貝數，且獲得安定的玻璃。因此，TiO2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%。
TiO2成分，可使用TiO2等作為原料。
Ta2O5成分為其含量大於0%時，能夠提高折射率，提高耐失透性，且能夠提高熔融玻璃的黏性的任意成分。
另一方面，藉由將Ta2O5成分的含量設為5.0%以下，因減少了作為稀少礦物資源的Ta2O5成分的使用量，故能夠降低玻璃的材料成本。因此，Ta2O5成分的含量設為5.0%以下為佳，較佳是低於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。
Li2O成分為其含量大於0%時，改善玻璃的熔融性，且提高折射率的任意成分。因此，Li2O成分的含量設為大於0%為佳，較佳是大於0.5%。
另一方面，藉由將Li2O成分的含量設為10.0%以下，能夠減少失透，提高熔融玻璃的黏性，因此，能夠降低玻璃條紋的產生。因此，Li2O成分的含量設為10.0%以下為佳，較佳是低於8.0%，更佳是低於5.0%。
Li2O成分，可使用Li2CO3、LiNO3、LiF等作為原料。
Na2O成分及K2O成分為其中至少任一者的含量大於0%時，能夠改善玻璃原料的熔融性，且能夠提高耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將Na2O成分及K2O成分的含量分別設為10.0%以下，能夠使折射率不易低下，且能夠降低因過 剩含有而引起的失透。因此，Na2O成分及K2O成分的含量分別設為10.0%以下為佳，較佳是低於8.0%，更佳是低於5.0%。
Na2O成分及K2O成分，可使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為原料。
GeO2成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率，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。因此，GeO2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%，最佳是不含有。
GeO2成分，可使用GeO2等作為原料。
Al2O3成分為其含量大於0%時，降低耐酸性的減量率，且能夠提高耐失透性的任意成分。因此，Al2O3成分的含量設為大於0%為佳，較佳是大於1.5%，更佳是大於2.0%。
另一方面，藉由將Al2O3成分的含量設為10.0%以下，能夠抑制因過剩含有而引起的失透。因此，Al2O3成分的含量設為10.0%以下為佳，較佳是低於8.0%，更佳是低於5.0%。
Al2O3成分，可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3等作為原料。
Ga2O3成分為其含量大於0%時，能夠提高化學耐久性及耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將Ga2O3成分的含量設為10.0%以下，能夠降低因過剩含有而引起的失透。因此，Ga2O3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%。
Ga2O3成分，可使用Ga2O3等作為原料。
Bi2O3成分為其含量大於0%時，可提高折射率，且降低阿貝數，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，且能夠減少玻璃的著色而提高可見光穿透率。因此，Bi2O3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%。
Bi2O3成分，可使用Bi2O3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。
另一方面，藉由將TeO2成分的含量設為10.0%以下，可減少玻璃的著色，且能夠提高可見光穿透率。此外，使用鉑製的坩堝、或是與熔融玻璃接觸的部分是以鉑所形成的熔融槽對玻璃原料進行熔融時，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%。
TeO2成分，可使用TeO2等作為原料。
SnO2成分為其含量大於0%時，可藉由降低熔融玻璃的氧化而抑制鉑溶入，同時促進熔融玻璃清澈的任意成分。
另一方面，藉由將SnO2成分的含量設為3.0%以下，能夠減少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1.0%， 更佳是低於0.5%。
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，若Sb2O3成分的含量過大，可見光區域的短波長區域中的穿透率會變差。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0.1%。
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。
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，亦即作為將上述各元素的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。
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%。
F成分，可藉由例如使用ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作為原料，在玻璃內含有。
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10.0%以上50.0%以下為佳。
特別是，藉由將該和設為10%以上，可提高折射率，且能夠提高玻璃的耐失透性。因此，RO成分的合計含量設為10%以上為佳，較佳是大於15.0%，更佳是18.0%以上，進而較佳是20.0%以上，進而更佳是大於23.0%。
另一方面，藉由將該和設為50.0%以下，可減少因含有過剩的該等成分而引起的失透，且能夠獲得耐酸性的減量率或磨損度小的玻璃。因此，RO成分的合計含量設為50.0%以下為佳，較佳是低於45.0%，更佳是低於42.0%，進而更佳是低於40.0%。
Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的含量之和(質量和)，以15.0%以下為佳。藉此，能夠抑制玻璃的折射率低下，且能夠減少失透。因此，Rn2O成分的含量的質量和設為15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於8.0%，進而更佳是低於5.0%。
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20.0%以下為佳。
特別是，藉由將該質量和設為20.0%以下，可提高玻璃的安定性，且能夠提高玻璃的耐失透性。因此，Ln2O3成分的含量之質量和設為20.0%以下為佳，較佳是15.0%以下，更佳是13.0%以下。
SrO成分的含量與BaO成分的含量的比率(質量比)，以大於0為佳。藉此，能夠獲得不僅具有所期望的阿貝數，且耐酸性的減量率小、磨損度小的玻璃。因此，質量比(SrO/BaO)設為大於0為佳，較佳是大於0.10，更佳是大於0.20， 進而較佳是大於0.30，進而更佳是大於0.42。
另一方面，將該質量比(SrO/BaO)設為低於15.0為佳，較佳是低於14.0，更佳是低於13.0。
BaO成分及Gd2O3成分的含量之和(質量和)，以大於0%且50.0%以下為佳。
特別是，藉由將該和設為大於0%，能夠獲得不僅維持所期望的阿貝數，且耐酸性的減量率小、磨損度小的玻璃。因此，質量和(BaO+Gd2O3)設為大於0%為佳，較佳是大於0.05%，更佳是大於1.0%，進而更佳是大於1.5%。
另一方面，藉由將該質量和(BaO+Gd2O3)設為50.0%以下，不僅可具有所期望的折射率，且能夠減少磨損度，並且使玻璃安定。該質量和(BaO+Gd2O3)設為50.0%以下為佳，較佳是低於40.0%，更佳是低於35.0%，進而較佳是低於30.0%，進而更佳是低於24.5%。
<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。
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，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，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，於可見區域的特定波長產生吸收這樣的性質，因此，特別是在使用可見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，是環境負 荷高的成分，因此，實質上不含有，亦即，除了無法避免的混入，不包含任何該等成分為佳。
此外，Th、Cd、Tl、Os、Be及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，在重視環境上的影響的情況下，實質上不含有該等成分為佳。
[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，再放入鉑坩堝、鉑合金坩堝、或銥坩堝中，於1100℃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1000℃ 1300℃，接著進行最終階段的攪拌以去除條紋，再澆鑄於鑄模中，使其緩冷卻之方法。
[物性]
本發明的光學玻璃，具有高折射率及高阿貝數(低色散)。
特別是，本發明的光學玻璃的折射率(nd)，其下限以1.55以上為佳，較佳是1.56以上，更佳是1.57以上。該折射率的上限，以1.70以下為佳，較佳是1.65，更佳是1.63。
此外，本發明的光學玻璃的阿貝數(νd)，其下限以45以上為佳，較佳是50以上，更佳是55以上，進而更佳是60以上。該阿貝數的上限以75以下為佳，較佳是73以下，更佳是低於70。
本發明的光學玻璃，由於具有如上所述之折射率及阿貝數，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，具有高耐酸性為佳。特別是，根據JOGIS06-2009的玻璃粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至5級為佳，較佳為2級至4級，更佳為3級至4級。
藉此，除了改善光學玻璃的加工性之外，當於汽車應用等使用時，由於酸雨等造成的玻璃霧化減少，可更容易製造由玻璃形成的光學元件。
在此，「耐酸性」是指，對酸對玻璃造成的侵蝕的耐久性，該耐酸性可根據日本光學玻璃工業會規格「光學玻璃的化學耐久性之測定方法」JOGIS06-2009來加以測定。此外，「根據粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至3級」是指，根據JOGIS06-2009進行的化學耐久性(耐酸性)，以測定前後的樣品質量減量率計，低於0.65質量%。
此外，化學耐久性(耐酸性)的「1級」是指，測定前後的樣品的質量減量率為低於0.20質量%，「2級」是指，測定前後的樣品的質量減量率為0.20質量%以上且低於0.35質量%，「3級」是指，測定前後的樣品的質量減量率為0.35質量%以上且低於0.65質量%，「4級」是指，測定前後的樣品的質量減量率為0.65質量%以上且低於1.20質量%，「5級」是指，測定前後的樣品的質量減量率為1.20質量%以上且低於2.20質量%，「6級」是指，測定前後的樣品的質量減量率為2.20質量%以上。
此外，本發明的光學玻璃，磨損度低為佳。本發明的 光學玻璃的磨損度，其上限以480為佳，較佳是450，更佳是430。
此外，磨損度是指，「根據JOGIS10-1994光學玻璃的磨損度測定方法」測定而得的數值。
本發明的光學玻璃，可見光穿透率，特別是可見光中短波長側的光的穿透率高，藉此，著色少為佳。
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80%的波長(λ80)，其上限以420nm為佳，較佳是410nm，更佳是400nm。
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380nm為佳，較佳是370nm，更佳是360nm。
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透鏡等使光穿透的光學元件。
[玻璃成形體及光學元件]
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的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。此外，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。藉此，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，使用於相機或投影機等光學機器時，亦能夠實現高清晰且高精密度的成像特性及投影特性。
[實施例]
本發明實施例(No.1至No.70)及比較例的組成，與折射率(nd)、阿貝數(νd)、耐酸性、磨損度、以及表示分光穿透率5%及80%的波長(λ5、λ80)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。
實施例及比較例的玻璃，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、偏燐酸化合物等一般光學玻璃所使用的高純度原料，以成為表中所示的各實施例及比較例的組成比的方式進行秤重並均勻地混合後，放入石英坩堝或鉑坩堝中，並根據玻璃組成的熔融難易度以溫度設定為1100℃至1400℃範圍的電爐，花費1小時至5小時來進行熔解，進行攪拌使其均質化並使其消泡等後，降溫至1000℃至1300℃，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。
實施例及比較例的玻璃折射率(nd)及阿貝數(νd)，是以相對於氦燈的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。
此外，實施例及比較例的玻璃耐酸性，是根據日本光學玻璃工業會規格「光學玻璃的化學耐久性之測定方法」JOGIS06-2009來加以測定。亦即，將粉碎至粒度425μm至600μm的玻璃樣品作為比重克，放入鉑籃中。將鉑籃置於含有0.01N硝酸水溶液的石英玻璃圓底燒瓶中，並在沸水浴中處理60分鐘。計算處理後的玻璃樣品的減量率(質量%)，該減量率(質量%)為低於0.20時設為1級，減量率為0.20至低於0.35時設為2級，減量率為0.35至低於0.65時設為3級，減量率為0.65至低於1.20時設為4級，減量率為1.20至2.20時設為5級，減量率為2.20以上時設為6級。此時，是指級數越小，玻璃耐酸性越佳。
此外，磨損度是根據「JOGIS10-1994光學玻璃的磨損度之測定方法」來加以測定。亦即，將尺寸為30×30×10mm的玻璃方板的樣品放置於距離以轉速60rpm水平旋轉的鑄鐵製平面盤(250mm φ)的中心80mm的固定位置處，垂直施加9.8N(1kgf)的載荷，同時，於20mL水中將添加有#800(平均粒徑20μm)之研磨材料(氧化鋁質A研磨粒)10g的研磨液均勻地供給並研磨5分鐘，測定研磨前後的樣品的質量，並求得磨損質量。同樣地，求得由日本光學玻璃工業會指定的標準樣品的磨損質量，根據下式來計算。
磨損度={(樣品的磨損質量/比重)/(標準樣品的磨損質量/比重)}×100
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λ80(穿透率為80%時的波長)。
Figure 106142755-A0202-12-0022-1
Figure 106142755-A0202-12-0023-2
Figure 106142755-A0202-12-0024-3
Figure 106142755-A0202-12-0025-4
Figure 106142755-A0202-12-0026-5
Figure 106142755-A0202-12-0027-6
Figure 106142755-A0202-12-0028-7
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Figure 106142755-A0202-12-0030-9
Figure 106142755-A0202-12-0031-10
如該等表所示，本發明實施例的光學玻璃，不論何者，其折射率(nd)皆為1.55以上，更詳細而言是1.57以上，並且該折射率(nd)亦為1.70以下，更詳細而言是1.63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45以上，更詳細而言是50以上，進而更詳細而言是60以上，並且該阿貝數(νd)亦為75以下，更詳細而言是低於70，皆在所期望的範圍內。
此外，本發明實施例的光學玻璃，λ80(穿透率為80%時的波長)皆為550nm以下，更詳細而言是500nm以下。此外，本發明實施例的光學玻璃，λ5(穿透率為5%時的波長)皆為400nm以下，更詳細而言是380nm以下。因此可清楚得知，本發明實施例的光學玻璃，對於可見光的穿透率高且難以著色。
此外，本發明實施例的光學玻璃，是不失透而安定的玻璃。
此外，本發明實施例的光學玻璃，不論何者，其耐酸性皆在1級至5級範圍內。另一方面，比較例的光學玻璃，耐酸性為6級，可清楚得知，是加工性差的玻璃。
因此，可清楚得知，本發明實施例的光學玻璃，折射率(nd)及阿貝數(νd)皆在所期望的範圍內，且能夠獲得耐酸性為1級至5級的光學玻璃。
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 (8)

  1. 一種光學玻璃，以質量%計，含有：P2O5成分35.0%至65.0%；B2O3成分大於0%至20.0%；BaO成分大於0%至20.0%；Li2O成分是0%至0.97%；以及SrO成分大於0%至35.0%；前述光學玻璃之質量比(B2O3/SrO)係大於0；前述光學玻璃係具有折射率(nd)1.55至1.70，阿貝數(νd)45至75，且具有根據粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至5級。
  2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中，SiO2成分是0%至10.0%；MgO成分是0%至15.0%；CaO成分是0%至15.0%；ZnO成分是0%至25.0%；La2O3成分是0%至15.0%；Gd2O3成分是0%至15.0%；Y2O3成分是0%至15.0%；Yb2O3成分是0%至15.0%；ZrO2成分是0%至10.0%；Nb2O5成分是0%至10.0%；WO3成分是0%至10.0%；TiO2成分是0%至10.0%； Ta2O5成分是0%至5.0%；Na2O成分是0%至10.0%；K2O成分是0%至10.0%；GeO2成分是0%至10.0%；Al2O3成分是0%至10.0%；Ga2O3成分是0%至10.0%；Bi2O3成分是0%至10.0%；TeO2成分是0%至10.0%；SnO2成分是0%至3.0%；Sb2O3成分是0%至1.0%；作為將前述各元素的1種或2種以上的氧化物的一部分或全部置換的氟化物之F的含量是0至10.0質量%。
  3. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以質量%計，RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的含量之和是10.0%至50.0%；Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的含量之和是15.0%以下；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20.0%以下。
  4. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中質量比(SrO/BaO)是大於0至低於15.0。
  5. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中質量和(BaO+Gd2O3)是大於0%至50.0%以下。
  6. 一種預成形體，由請求項1或2所記載之光學玻璃而成。
  7. 一種光學元件，由請求項1或2所記載之光學玻璃而成。
  8. 一種光學機器，具備如請求項7所記載之光學元件。
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