TWI773862B - 光學玻璃和光學元件 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例關於光學玻璃和光學元件。一種光學玻璃，SiO2 的含量為10～50質量%，Nb2 O5 的含量為10～50質量%，TiO2 和BaO的合計含量[TiO2 +BaO]為10質量%以下，B2 O3 的含量與SiO2 的含量的質量比[B2 O3 /SiO2 ]為0.15以下。根據本發明實施例，能夠提供具有期望的光學常數、比重和部分色散比Pg,F小、進而再加熱時的穩定性優異的光學玻璃以及包含上述光學玻璃的光學元件。

Description

光學玻璃和光學元件
本發明實施例關於一種具有期望的光學常數的光學玻璃和光學元件。
專利文獻1中公開了具有規定的折射率nd和阿貝數νd的光學玻璃。專利文獻1所記載的光學玻璃的特徵在於在再加熱試驗中，玻璃內部不會失透。然而，近年來，在再加熱時要求更高的穩定性。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2017-105703號公報。
[發明所欲解決的問題]
除上述那樣的再加熱時的更高的穩定性以外，對於自動聚焦方式的光學系統中搭載的光學元件，為了降低在驅動自動聚焦時的消耗電力，要求輕量化。如果能夠降低玻璃的比重，則能夠減少透鏡等光學元件的重量。進而，為了校正色像差，要求部分色散比Pg,F小。
因此，本發明實施例的目的在於提供具有期望的光學常數、比重和部分色散比Pg,F小、進而在再加熱時的穩定性優異的光學玻璃、以及包含上述光學玻璃的光學元件。 [用以解決問題之手段]
本發明實施例的要旨如下所述。 (1)一種光學玻璃，其中，SiO2 的含量為10～50質量%； Nb2 O5 的含量為10～50質量%； TiO2 和BaO的合計含量[TiO2 +BaO]為10質量%以下； B2 O3 的含量與SiO2 的含量的質量比[B2 O3 /SiO2 ]為0.15以下。 (2)根據(1)所述的光學玻璃，滿足(a)～(g)中任意的1個以上： (a)La2 O3 的含量為15質量%以下； (b)ZrO2 的含量與Nb2 O5 的含量的質量比[ZrO2 /Nb2 O5 ]大於0.1； (c)Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量與B2 O3 和SiO2 的合計含量的質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]小於1.7； (d)MgO、CaO、SrO和BaO的合計含量R'O與Li2 O、Na2 O和K2 O的合計含量R2 O的質量比[R’O/R2 O]為5以下； (e)Ta2 O5 的含量與Nb2 O5 和TiO2 的合計含量的質量比[Ta2 O5 /(Nb2 O5 +TiO2 )]為0.15以下； (f)TiO2 的含量與Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量的質量比[TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )]大於0且小於0.3； (g)Li2 O、Na2 O和K2 O的合計含量R2 O大於0質量%。 (3)根據(1)或(2)所述的光學玻璃，其中， 折射率nd為1.69～1.77； 阿貝數νd為34～37。 (4)一種光學玻璃，其中， 比重為3.45以下； 部分色散比Pg,F的偏差ΔPg,F為-0.0015以下； 液相線溫度LT為1250℃以下； 在玻璃轉換溫度Tg加熱10分鐘，進而在比該Tg高180～200℃的溫度加熱10分鐘時的每1g所觀察到的晶體數為20個以下； 折射率nd為1.69～1.77； 阿貝數νd為34～37。 (5)一種光學元件，是由上述(1)～(4)的任一項所述的光學玻璃所形成。 [發明功效]
根據本發明實施例，能夠提供具有期望的光學常數、比重和部分色散比Pg,F小，進而在再加熱時的穩定性優異的光學玻璃，以及包含上述光學玻璃的光學元件。
以下對本發明實施例的實施方式進行說明。另外，在本發明實施例和本說明書中，光學玻璃的玻璃組成只要沒有特別說明則以氧化物基準表示。在此“氧化物基準的玻璃組成”是指玻璃原料在熔融時全部分解作為在玻璃中以氧化物的形式存在的物質進行換算而得到的玻璃組成，各玻璃成分的表示依據慣例，記載為SiO2 、TiO2 等。玻璃成分的含量和合計含量只要沒有特別說明則為質量基準，“%”表示“質量%”。
玻璃成分的含量能夠藉由公知的方法例如感應耦合電漿原子發射光譜分析法(ICP-AES)、感應耦合電漿質譜分析法(ICP-MS)等方法定量。此外，在本說明書和本發明實施例中，構成成分的含量為0%表示實質上不含該構成成分，允許在不可避免的雜質水平包含該成分。
此外，在本說明書中，折射率只要沒有特別記載，是指氦的d線(波長587.56nm)處的折射率nd。
阿貝數νd用作表示色散相關的性質的值，用下述式表示。在此，nF是藍色氫的F線(波長486.13nm)處的折射率，nC是紅色氫的C線(波長656.27nm)處的折射率。
νd＝(nd-1)/(nF-nC)。
部分色散比Pg,F使用g線、F線、C線處的各折射率ng、nF、nC表示如下。
Pg,F＝(ng-nF)/(nF-nC)。
在將橫軸設為阿貝數νd、縱軸設為部分色散比Pg,F的平面中，法線藉由下式所示。
Pg,F(0)＝0.6483-(0.0018×νd)。
進而，距離法線的部分色散比Pg,F的偏差ΔPg,F如下所示。
ΔPg,F＝Pg,F-Pg,F(0)。
以下，作為第1實施方式，基於玻璃組成對本發明實施例的光學玻璃進行說明，作為第2實施方式，基於物性值對本發明實施例的光學玻璃進行說明。
[第1實施方式]。
第1實施方式的光學玻璃中，SiO2 的含量為10～50質量%，Nb2 O5 的含量為10～50質量%，TiO2 和BaO的合計含量[TiO2 +BaO]為10質量%以下，B2 O3 的含量與SiO2 的含量的質量比[B2 O3 /SiO2 ]為0.15以下。
在第1實施方式的光學玻璃中，SiO2 的含有量為10～50%。SiO2 的含量的下限較佳為15%，進而依次更佳為20%、25%、30%。此外，SiO2 的含量的上限較佳為47%，進而依次更佳為45%、43%。當SiO2 的含量過少時，玻璃化變得困難。當SiO2 的含量過多時，難以得到期望的光學常數。
在第1實施方式的光學玻璃中，Nb2 O5 的含量為10～50%。Nb2 O5 的含量的下限較佳為14%，進而依次更佳為16%、18%、20%。此外，Nb2 O5 的含量的上限較佳為44%，進而依次更佳為41%、38%、35%。當Nb2 O5 的含量過少時，可能不能實現作為目標的高折射率化。當Nb2 O5 的含量過多時，熱穩定性可能下降，此外，玻璃的原料成本可能增加。
在第1實施方式的光學玻璃中，TiO2 和BaO的合計含量[TiO2 +BaO]為10%以下。合計含量[TiO2 +BaO]的上限較佳為9%，進而依次更佳為8%、7%、6%。合計含量[TiO2 +BaO]小較佳，其下限較佳為0%。合計含量[TiO2 +BaO]也可以為0%。TiO2 為使部分色散比Pg,F增加的成分，此外，BaO為使比重增加的成分。因此，藉由將合計含量[TiO2 +BaO]設為上述範圍，從而能夠抑制部分色散比Pg,F和比重的增加。
在第1實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量與SiO2 的含量的質量比[B2 O3 /SiO2 ]為0.15以下。質量比[B2 O3 /SiO2 ]的上限較佳為0.14，進而依次更佳為0.13、0.12、0.11。質量比[B2 O3 /SiO2 ]的下限較佳為0，進而依次更佳為0.01、0.02、0.03。當質量比[B2 O3 /SiO2 ]過大時，在將玻璃原料熔融而熔液化、將玻璃熔液成型而玻璃化時、玻璃化後將玻璃加熱、軟化而再成型時，晶體可能析出。
在第1實施方式中，滿足以下的(a)～(g)中任意的1項以上較佳。 (a)La2 O3 的含量為15%以下。 (b)ZrO2 的含量與Nb2 O5 的含量的質量比[ZrO2 /Nb2 O5 ]大於0.1。 (c)Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量與B2 O3 和SiO2 的合計含量的質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]小於1.7。 (d)MgO、CaO、SrO和BaO的合計含量R’O與Li2 O、Na2 O和K2 O的合計含量R2 O的質量比[R’O/R2 O]為5以下。 (e)Ta2 O5 的含量與Nb2 O5 和TiO2 的合計含量的質量比[Ta2 O5 /(Nb2 O5 +TiO2 )]為0.15以下。 (f)TiO2 的含量與Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量的質量比[TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )]大於0且小於0.3。 (g)Li2 O、Na2 O和K2 O的合計含量R2 O大於0%。
以下，對上述(a)～(g)進行詳述。
(a)在第1實施方式的光學玻璃中，La2 O3 的含量的上限較佳為15%，進而依次更佳為13%、11%、9%。此外，La2 O3 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為0.5%、1.0%、1.5%。La2 O3 的含有量也可以是0%。藉由將La2 O3 的含量的上限設為上述範圍，從而能夠抑制比重的增大。
(b)在第1實施方式的光學玻璃中，ZrO2 的含量與Nb2 O5 的含量的質量比[ZrO2 /Nb2 O5 ]較佳大於0.1，更佳大於0.3。此外，質量比[ZrO2 /Nb2 O5 ]的上限較佳為0.8，進而依次更佳為0.7、0.6、0.5。藉由將質量比[ZrO2 /Nb2 O5 ]的下限設為上述範圍，從而能夠降低部分色散比Pg,F和ΔPg,F。藉由將質量比[ZrO2 /Nb2 O5 ]的上限設為上述範圍，從而可穩定地得到玻璃。
(c)在第1實施方式的光學玻璃中，Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量與B2 O3 和SiO2 的合計含量的質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]較佳小於1.7，進而依次更佳1.5以下、1.4以下、1.3以下。此外，質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]的下限較佳為0.5，進而依次更佳為0.6、0.7、0.8。藉由將質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]設為上述範圍，從而可得到具有期望的光學常數的光學玻璃。
(d)在第1實施方式的光學玻璃中，MgO、CaO、SrO和BaO的合計含量R’O與Li2 O、Na2 O和K2 O的合計含量R2 O的質量比[R’O/R2 O]的上限較佳為5，進而依次更佳為4.0、3.5、3.0。此外，質量比[R’O/R2 O]的下限較佳為0，進而依次更佳為0.2、0.4、0.6。質量比[R’O/R2 O]可以為0。藉由將質量比[R’O/R2 O]設為上述範圍，從而可得到低比重且高色散的光學玻璃。
(e)在第1實施方式的光學玻璃中，Ta2 O5 的含量與Nb2 O5 和TiO2 的合計含量的質量比[Ta2 O5 /(Nb2 O5 +TiO2 )]的上限較佳為0.15，進而依次更佳為0.12、0.10、0.08、0.06。質量比[Ta2 O5 /(Nb2 O5 +TiO2 )]小較佳，其下限較佳為0。此外，質量比[Ta2 O5 /(Nb2 O5 +TiO2 )]也可以為0。藉由將[Ta2 O5 /(Nb2 O5 +TiO2 )]設為上述範圍，從而能夠抑制比重的增大，此外能夠降低玻璃的原料成本。
(f)在第1實施方式的光學玻璃中，TiO2 的含量與Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量的質量比[TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )]較佳大於0，進而依次更佳為0.01以上、0.02以上、0.03以上。此外，質量比[TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )]較佳小於0.3，進而依次更佳為0.25以下、0.20以下、0.15以下。藉由將質量比[TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )]設為上述範圍，從而能夠抑制比重的增大，此外能夠降低部分色散比Pg,F。此外，能夠降低玻璃的原料成本。
(g)在第1實施方式的玻璃中，Li2 O、Na2 O和K2 O的合計含量R2 O[Li2 O+Na2 O+K2 O]較佳大於0%，進而依次更佳為3.0%以上、6.0%以上、8.0%以上。此外，合計含量R2 O較佳為30%以下，進而依次更佳為25%以下、23%以下、20%以下。藉由將合計含量R2 O設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的熔融性和熱穩定性，降低液相線溫度LT。
以下對第1實施方式的光學玻璃中除上述以外的玻璃成分進行詳述。
在第1實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為8.0%、6.0%、5.0%。此外，B2 O3 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1.0%、1.5%、2.0%。B2 O3 的含量也可以為0%。藉由將B2 O3 的含量設為上述範圍，從而能夠使玻璃的比重下降且改善玻璃的熱穩定性。
在第1實施方式的光學玻璃中，P2 O5 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為8.0%、6.0%、5.0%。此外，P2 O5 的含量的下限較佳為0%。P2 O5 的含量也可以為0%。藉由將P2 O5 的含量設為上述範圍，從而能夠抑制部分色散比Pg,F的增加，保持玻璃的熱穩定性。
在第1實施方式的玻璃中，Al2 O3 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為8.0%、6.0%、5.0%。Al2 O3 的含量也可以為0%。藉由將Al2 O3 的含量設為上述範圍，從而能夠保持玻璃的耐失透性和熱穩定性。
在第1實施方式的玻璃中，ZrO2 的含量的下限較佳為1.0%，進而依次更佳為2.0%、2.5%、3.0%。此外，ZrO2 的含量的上限較佳為15%，進而依次更佳為14%、13%、12%。藉由將ZrO2 的含量設為上述範圍，從而能夠實現期望的光學常數且降低部分色散比Pg,F。
在第1實施方式的光學玻璃中，TiO2 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為9.0%、8.0%、7.0%。此外，TiO2 的含量的下限較佳為0.5%，進而依次更佳為1.0%、1.5%、2.0%。TiO2 的含量也可以為0%。藉由將TiO2 的含量設為上述範圍，從而能夠實現期望的光學常數，抑制比重的增大且降低玻璃的原料成本。
在第1實施方式的玻璃中，WO3 的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。WO3 的含量也可以為0%。藉由將WO3 的含量設為上述範圍，從而能夠提高透射率且降低部分色散比Pg,F和比重。
在第1實施方式的玻璃中，Bi2 O3 的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。此外，Bi2 O3 的含量的下限較佳為0%。藉由將Bi2 O3 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的熱穩定性且降低部分色散比Pg,F和比重。
在第1實施方式的玻璃中，Li2 O的含量的上限較佳為12%，進而依次更佳為10%、9.0%、8.0%。此外，Li2 O的含量的下限較佳為1.0%，進而依次更佳為2.0%、3.0%、4.0%。
在第1實施方式的玻璃中，Na2 O的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為18%、16%、14%。Na2 O的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1.0%、1.5%、2.0%。
在第1實施方式的玻璃中，K2 O的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為5.0%、3.0%、2.0%。K2 O的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為0.2%、0.4%、0.6%。
Li2 O、Na2 O和K2 O為降低部分色散比Pg,F的成分，具有降低液相線溫度、改善玻璃的熱穩定性的作用，但當這些的含量過多時，化學耐久性、耐候性、再加熱時的穩定性下降。因此，Li2 O、Na2 O和K2 O的各含量較佳分別為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，Cs2 O的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為5%、3%、1%。Cs2 O的含量的下限較佳為0%。
Cs2 O具有改善玻璃的熱穩定性的功能，但當含量變多時，化學耐久性、耐候性下降。因此，Cs2 O的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，MgO的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為10%、5%、3%。此外，MgO的含量的下限較佳為0%。
在第1實施方式的玻璃中，CaO的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為18%、16%、14%。此外，CaO的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1.0%、1.5%、2.0%。
在第1實施方式的玻璃中，SrO的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為10%、5%、3%。此外，SrO的含量的下限較佳為0%。
在第1實施方式的光學玻璃中，BaO的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為5.0%、3.0%、2.0%。BaO的含量的下限較佳為0%。藉由將BaO的含量設為上述範圍，從而能夠抑制比重的增大。
MgO、CaO、SrO、BaO均為具有改善玻璃的熱穩定性和耐失透性的功能的玻璃成分。但是，當這些玻璃成分的含量變多時，比重增加，高色散性受損且玻璃的熱穩定性和耐失透性下降。因此，這些玻璃成分的各含量較佳分別為上述範圍。
此外，在第1實施方式的玻璃中，MgO、CaO、SrO和BaO的合計含量R’O[MgO+CaO+SrO+BaO]的上限較佳為20%，進而依次更佳為18%、16%、14%。此外，合計含量R’O的下限較佳為0%，進而依次更佳為1.0%、1.5%、2.0%。從抑制比重的增加、且不妨礙高色散化而維持熱穩定性的觀點出發，合計含有量R’O較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，ZnO的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為5.0%、3.0%、2.0%。此外，ZnO的含量的下限較佳為0%。
ZnO為具有改善玻璃的熱穩定性的作用的玻璃成分。但是，當ZnO的含量過多時，比重上升。因此，從改善玻璃的熱穩定性並維持期望的光學常數的觀點出發，ZnO的含有量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，Ta2 O5 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為5.0%、3.0%、2.0%。此外，Ta2 O5 的含量的下限較佳為0%。
Ta2 O5 為具有改善玻璃的熱穩定性的作用的玻璃成分，為使部分色散比Pg,F降低的成分。另一方面，當Ta2 O5 的含量變多時，玻璃的熱穩定性下降，在將玻璃熔融時容易產生玻璃原料的熔融殘留。此外，比重上升。因此，Ta2 O5 的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，Y2 O3 的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為10%、5%、3%。此外，Y2 O3 的含量的下限較佳為0%。
當Y2 O3 的含量變得過多時，玻璃的熱穩定性下降，玻璃容易在製造中失透。因此，從抑制玻璃的熱穩定性下降的觀點出發，Y2 O3 的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的光學玻璃中，Sc2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Sc2 O3 的含量的下限較佳為0%。
在第1實施方式的玻璃中，HfO2 的含量較佳為2%以下。此外，HfO2 的含量的下限較佳為0%。
Sc2 O3 、HfO2 具有提高玻璃的高色散性的作用，但為昂貴的成分。因此，Sc2 O3 、HfO2 的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，Lu2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Lu2 O3 的含量的下限較佳為0%。
Lu2 O3 具有提高玻璃的高色散性的作用，但由於分子量大，也是使玻璃的比重增加的玻璃成分。因此，Lu2 O3 的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，GeO2 的含量較佳為2%以下。此外，GeO2 的含量的下限較佳為0%。
GeO2 具有提高玻璃的高色散性的作用，但在通常使用的玻璃成分中，為特別昂貴的成分。因此，從降低玻璃的製造成本的觀點出發，GeO2 的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，Gd2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Gd2 O3 的含量的下限較佳為0%。
當Gd2 O3 的含量變得過多時，玻璃的熱穩定性下降。此外，當Gd2 O3 的含量變得過多時，玻璃的比重增大而不較佳。因此，從良好地維持玻璃的熱穩定性且抑制比重的增大的觀點出發，Gd2 O3 的含量較佳為上述範圍。
在第1實施方式的玻璃中，Yb2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Yb2 O3 的含量的下限較佳為0%。
Yb2 O3 與La2 O3 、Gd2 O3 、Y2 O3 相比分子量大，因此使玻璃的比重增大。當玻璃的比重增大時，光學元件的質量增大。例如，當將質量大的透鏡組裝到自動對焦式的攝像鏡頭中時，自動對焦時鏡頭的驅動需要的電力增大，電池的消耗會變得劇烈。因此，期望降低Yb2 O3 的含量，抑制玻璃的比重的增大。
此外，當Yb2 O3 的含量變得過多時，玻璃的熱穩定性下降。從防止玻璃的熱穩定性下降且抑制比重的增大的觀點出發，Yb2 O3 的含量較佳為上述範圍。
第1實施方式的玻璃較佳主要由上述的玻璃成分，即，作為必要成分的B2 O3 和La2 O5 ，作為任意成分的La2 O3 、B2 O3 、P2 O5 、Al2 O3 、ZrO2 、TiO2 、WO3 、Bi2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O、Cs2 O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Ta2 O5 、Y2 O3 、Sc2 O3 、HfO2 、Lu2 O3 、GeO2 、Gd2 O3 和Yb2 O3 所構成，上述的玻璃成分的合計含量較佳設為多於95%，更佳設為多於98%，進一步較佳設為多於99%，進而較佳設為多於99.5%。
另外，第1實施方式的玻璃較佳基本由上述玻璃成分構成，但在不妨礙本發明實施例的作用效果的範圍內，也能夠含有其他的成分。此外，在本發明實施例中，不排除含有不可避免的雜質。
(其他成分)
除上述成分以外，上述光學玻璃能夠少量含有Sb2 O3 、CeO2 等作為澄清劑。較佳澄清劑的總量(外部添加量)設為0%以上且小於1%，更佳設為0%以上且0.5%以下。
外部添加量是指將除澄清劑以外的全部玻璃成分的合計含量設為100%時，將澄清劑的添加量用重量百分比表示的添加量。
Pb、Cd、As、Th等為產生環境負擔的成分。因此，PbO、CdO、ThO2 各自的含量均較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，特別較佳為實質上不含PbO、CdO、ThO2 。
As2 O3 的含量較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，特別較佳為實質上不含As2 O3 。
進而，上述光學玻璃可在可見區域的廣範圍得到高的透射率。為了活用這樣的長處，不含著色性的元素較佳。作為著色性的元素能夠例示Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。任一元素均較佳小於100質量ppm，更佳為0～80質量ppm，進一步較佳為0～50質量ppm，特別較佳為實質上不包含。
此外，Ga、Te、Tb等為不需要導入的成分，也是昂貴的成分。因此，藉由質量%表示的Ga2 O3 、TeO2 、TbO2 的含量範圍各自均較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，更進一步較佳為0～0.005%，更進一步較佳0～0.001%，特別較佳為實質上不包含。
(玻璃特性)
＜折射率nd＞
在第1實施方式的光學玻璃中，折射率nd較佳為1.69～1.77。折射率nd也能夠設為1.695～1.765或1.70～1.76。折射率nd能夠藉由適當調節各玻璃成分的含量而成為期望的值。具有相對地提高折射率nd的作用的成分(高折射率化成分)為Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 、La2 O3 等。另一方面，具有相對地降低折射率nd的作用的成分(低折射率化成分)為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O等。此外，能夠藉由例如使高折射率化成分Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )與低折射率成分B2 O3 和SiO2 的合計含量的質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]增加從而提高折射率nd，能夠藉由降低質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )])從而使折射率nd下降。
＜阿貝數νd＞
在第1實施方式的光學玻璃中，阿貝數νd較佳為34～37。阿貝數νd也能夠設為34.3～36.7或34.5～36.5。阿貝數νd能夠藉由適當調節各玻璃成分的含量而成為期望的值。相對地降低阿貝數νd的成分即高色散化成分為Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 等。另一方面，相對地提高阿貝數νd的成分即低色散化成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O、La2 O3 、BaO、CaO、SrO等。在高色散化成分Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 中，TiO2 降低阿貝數νd的作用(高色散化作用)尤其大，因此藉由使TiO2 的含量與Nb2 O5 、TiO2 和ZrO2 的合計含量的質量比([TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )])增加從而能夠降低阿貝數νd(高色散化)，藉由使質量比([TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )])減少從而能夠增加阿貝數νd(低色散化)。
＜玻璃的比重＞
第1實施方式的光學玻璃的比重較佳為3.45以下，進而依次更佳為3.40以下、3.35以下。
相對地提高比重的成分為BaO、La2 O3 、ZrO2 、Nb2 O5 、Ta2 O5 等。另一方面，相對地降低比重的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O等。能夠藉由適當調節這些成分的含量而控制比重。
＜部分色散比Pg,F＞
在第1實施方式的光學玻璃中，部分色散比Pg,F的上限較佳為0.5870，進而依次更佳為0.5856、0.5851、0.5846。藉由將部分色散比Pg,F設為上述範圍，從而可得到適合高次的色像差校正的光學玻璃。另一方面，部分色散比Pg,F的下限沒有特別限定，將0.5717設為目標。
此外，在第1實施方式的光學玻璃中，偏差ΔPg,F的上限較佳為-0.0015，進而依次更佳為-0.0020、-0.0025。藉由將偏差ΔPg,F設為上述範圍，從而可得到適合高次的色像差校正的光學玻璃。另一方面，偏差ΔPg,F的下限沒有特別限定，將-0.0080設為目標。
＜液相線溫度LT＞
第1實施方式的光學玻璃的液相線溫度LT較佳為1250℃以下，進而依次更佳為1220℃以下、1200℃以下。藉由將液相線溫度LT設為上述範圍，從而能夠使玻璃的熔融、成型溫度下降且能夠降低熔融工序中的玻璃熔融器具(例如坩堝、熔融玻璃的攪拌器具等)的侵蝕。液相線溫度LT由全部的玻璃成分的含量的平衡所決定。其中，SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O等的含量對液相線溫度LT的影響大。
另外，液相線溫度如下確定。將10cc(10ml)的玻璃投入鉑坩堝中，在1250℃～1350℃熔融20～30分鐘後，冷卻到玻璃轉換溫度Tg以下，將玻璃連同坩堝放入規定溫度的融解爐，保持2小時。保持溫度在1000℃以上每次改變5℃或10℃，保持2小時後進行冷卻，用100倍的光學顯微鏡觀察玻璃內部的晶體的有無。將晶體沒有析出的最低溫度設為液相線溫度。
＜再加熱時的穩定性＞
在第1實施方式的光學玻璃中，在玻璃轉換溫度Tg加熱10分鐘，進而在比該Tg高180～200℃的溫度加熱10分鐘時的每1g所觀察到的晶體數較佳為20個以下、更佳為10個以下。
另外，再加熱時的穩定性如下測定。將1cm×1cm×1cm大小的玻璃試樣在設定為該玻璃試樣的玻璃轉換溫度Tg的第1試驗爐中加熱10分鐘，進而在設定為比該玻璃轉換溫度Tg高180～200℃的溫度的第2試驗爐加熱10分鐘後，用光學顯微鏡(觀察倍率：10～100倍)確認晶體的有無。然後，測定每1g的晶體數。此外，目視確認玻璃的白濁的有無。
＜玻璃轉換溫度Tg＞
第1實施方式的光學玻璃的玻璃轉換溫度Tg的上限較佳為650℃，進而依次更佳為620℃、600℃、580℃。此外，玻璃轉換溫度Tg的下限較佳為450℃，進而依次更佳為480℃、500℃、520℃。玻璃轉換溫度Tg能夠藉由對各個成分進行調節而控制。
相對地降低玻璃轉換溫度Tg的成分為Li2 O、Na2 O、K2 O等。相對地提高玻璃轉換溫度Tg的成分為La2 O3 、ZrO2 、Nb2 O5 等。能夠藉由適當調節這些成分的含量而控制玻璃轉換溫度Tg。
＜玻璃的透光性＞
第1實施方式的光學玻璃的透光性能夠藉由著色度λ80、λ70進行評價。
對厚度10.0mm±0.1mm的玻璃試樣在波長200～700nm的範圍測定光譜透射率，將外部透射率為80%的波長設為λ80，將外部透射率為70%的波長設為λ70，將外部透射率為5%的波長設為λ5。
第1實施方式的光學玻璃的λ80較佳為500nm以下，更佳為470nm以下，進一步較佳為450nm以下。λ70較佳為450nm以下，更佳為420nm以下，進一步較佳為400nm以下。此外，λ5較佳為370nm以下，更佳為360nm以下，進一步較佳為350nm以下。
(光學玻璃的製造)
就第1實施方式的光學玻璃而言，以成為上述規定的組成的方式調配玻璃原料，使用調配的玻璃原料按照公知的玻璃製造方法製作即可。例如，調配多種化合物，充分混合而製成批料，將批料加入石英坩堝、鉑坩堝中進行粗融解(rough melt)。對藉由粗融解得到的熔融物進行急劇冷卻、粉碎，製作碎玻璃。進而將碎玻璃加入鉑坩堝中，進行加熱、再熔融(remelt)而形成熔融玻璃，再進一步進行澄清、均質化後對熔融玻璃進行成型，緩慢冷卻而得到光學玻璃。熔融玻璃的成型、緩慢冷卻能夠適用公知的方法。
另外，如果能夠以期望的含量將期望的玻璃成分導入玻璃中，則在調配批料時使用的化合物沒有特別限定，作為這樣的化合物，可舉出：氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物、氟化物等。
(光學元件等的製造)。
對於使用第1實施方式的光學玻璃製作光學元件，適用公知的方法即可。例如，在上述光學玻璃的製造中，將熔融玻璃流入鑄模中成型為板狀，製作由本發明實施例的光學玻璃形成的玻璃材料。對得到的玻璃材料適當進行切斷、研磨、拋光，製作適於壓製成型的大小、形狀的切片。將切片加熱、軟化，用公知的方法進行壓製成型(二次熱壓)，製作與光學元件的形狀近似的光學元件坯件。對光學元件坯件進行退火，用公知的方法進行研磨、拋光而製作光學元件。
在製作的光學元件的光學功能面，可以根據使用目的塗覆防反射膜、全反射膜等。
根據本發明實施例的一種方式，能夠提供由上述光學玻璃形成的光學元件。作為光學元件的種類，能夠例示球面透鏡、非球面透鏡等透鏡、稜鏡、衍射光柵等。作為透鏡的形狀，能夠例示雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸鏡型凹凸透鏡、凹鏡型凹凸透鏡等各種形狀。光學元件能夠藉由包含對由上述光學玻璃形成的玻璃成型體進行加工的工序的方法而製造。作為加工，能夠示例切斷、切削、粗研磨、精研磨、拋光等。在進行這樣的加工時，藉由使用上述玻璃從而能夠減少破損、穩定地供給高質量的光學元件。
[第2實施方式]
第2實施方式的光學玻璃中，比重為3.45以下，部分色散比Pg,F的偏差ΔPg,F為-0.0015以下，液相線溫度LT為1250℃以下，在玻璃轉換溫度Tg加熱10分鐘，進而在比該Tg高180～200℃的溫度加熱10分鐘時的每1g所觀察到的晶體數為20個以下，折射率nd為1.69～1.77，阿貝數νd為34～37。
在第2實施方式的光學玻璃中，折射率nd為1.69～1.77。折射率nd也能夠設為1.695～1.765或1.70～1.76。折射率nd能夠藉由調節質量比[(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )/(B2 O3 +SiO2 )]而進行控制。
此外，相對地提高折射率nd的成分為Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 、La2 O3 。相對地降低折射率的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O。能夠藉由適當調節這些成分的含量而控制折射率nd。
在第2實施方式的光學玻璃中，阿貝數νd較佳為34～37。阿貝數νd也能夠設為34.3～36.7或34.5～36.5。阿貝數νd能夠藉由調節質量比[TiO2 /(Nb2 O5 +TiO2 +ZrO2 )]而進行控制。
此外，相對地降低阿貝數νd的成分為Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 。相對地提高阿貝數νd的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O、La2 O3 、BaO、CaO、SrO。能夠藉由適當調節這些成分的含量而控制阿貝數νd。
在第2實施方式的光學玻璃中，比重為3.45以下，較佳為3.40以下，更佳為3.35以下。
相對地提高比重的成分為BaO、La2 O3 、ZrO2 、Nb2 O5 、Ta2 O5 等。相對地降低比重的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O等。能夠藉由適當調節這些成分的含量而控制比重。
在第2實施方式的光學玻璃中，偏差ΔPg,F為-0.0015以下，較佳為-0.0020以下，更佳為-0.0025以下。此外，偏差ΔPg,F的下限較佳為-0.0100，進而依次更佳為-0.0080、-0.0060、-0.0050。藉由將偏差ΔPg,F設為上述範圍，從而可得到適合高次的色像差校正的光學玻璃。另外，偏差ΔPg,F能夠用與第1實施方式同樣的方法算出。
在第2實施方式的光學玻璃中，液相線溫度LT為1250℃以下，較佳為1220℃以下，更佳為1200℃以下。藉由將液相線溫度LT設為上述範圍，從而能夠使成型溫度下降、且能夠降低熔融工序中的玻璃熔融器具(例如坩堝、熔融玻璃的攪拌器具等)的侵蝕。液相線溫度LT由全部的玻璃成分的含量的平衡所決定。其中，SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O等的含量對液相線溫度LT的影響大。另外，液相線溫度LT能夠用與第1實施方式同樣的方法測定。
在第2實施方式的光學玻璃中，在玻璃轉換溫度Tg加熱10分鐘，進而在比該Tg高180～200℃的溫度加熱10分鐘時的每1g所觀察到的晶體數為20個以下、較佳為10個以下。
另外，上述晶體數能夠用與第1實施方式中的再加熱時的穩定性同樣的方法進行測定。
在第2實施方式中，部分色散比Pg,F、玻璃轉換溫度Tg和玻璃的透光性能夠設為與第1實施方式相同。
(玻璃成分)
在第2實施方式的光學玻璃中，、SiO2 的含量的下限較佳為10%，進而依次更佳為15%、20%、25%、30%。此外，SiO2 的含量的上限較佳為50%，進而依次更佳為48%、46%、44%、43%。當SiO2 的含量過少時，玻璃化變得困難。當SiO2 的含量過多時，難以得到期望的光學常數。
在第2實施方式的光學玻璃中，Nb2 O5 的含量的下限較佳為10%，進而依次更佳為14%、16%、18%、20%。此外，Nb2 O5 的含量的上限較佳為50%，進而依次更佳為44%、41%、38%、35%。當Nb2 O5 的含量過少時，玻璃的高折射率化受到抑制。當Nb2 O5 的含量過多時，熱穩定性可能下降，此外，玻璃的原料成本可能增加。
在第2實施方式的光學玻璃中，TiO2 和BaO的合計含量[TiO2 +BaO]的上限較佳為10%，進而依次更佳為9%、8%、7%、6%。合計含量[TiO2 +BaO]少較佳，其下限較佳為0%。合計含量[TiO2 +BaO]也可以為0%。TiO2 為使部分色散比Pg,F增加的成分，此外，BaO為使比重增加的成分。因此，藉由將合計含量[TiO2 +BaO]設為上述範圍，從而能夠抑制部分色散比Pg,F和比重的增加。
在第2實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量與SiO2 的含量的質量比[B2 O3 /SiO2 ]的上限較佳為0.15，進而依次更佳為0.14、0.13、0.12、0.11。質量比[B2 O3 /SiO2 ]的下限較佳為0，進而依次更佳為0.01、0.02、0.03。當質量比[B2 O3 /SiO2 ]過大時，在將玻璃原料熔融而熔液化、將玻璃熔液成型而玻璃化時、玻璃化後將玻璃加熱、軟化而再成型時，晶體可能析出。
在第2實施方式的光學玻璃中，除上述以外的玻璃成分和組成比能夠設為與第1實施方式相同。
此外，第2實施方式的光學玻璃的製造和光學元件等的製造能夠設為與第1實施方式相同。
[實施例]
以下，藉由實施例對本發明進行更加詳細的說明。但是，本發明並不受實施例中所示的方式的限制。
(實施例1)
以如下步驟製作具有表1-1～1-2以及表2-1～2-2所示的玻璃組成的玻璃樣品，進行各種評價。
[光學玻璃的製造]
首先，準備對應於玻璃的構成成分的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽以及硝酸鹽作為原材料，以得到的光學玻璃的玻璃組成成為表1-1～1-2所示的各組成的方式將上述原材料進行稱量、調配，充分地混合原材料。將像這樣進行所得到的調配原料(批料)投入鉑坩堝，在1350℃～1400℃加熱2～4小時，形成熔融玻璃，攪拌以使其均質化，澄清後，將熔融玻璃流入預熱到適當的溫度的模具中。將流入的玻璃在玻璃轉換溫度Tg～比Tg低100℃之間的任意的溫度處理30分鐘，在爐內放置冷卻到室溫，由此得到玻璃樣品。
[玻璃成分組成的確認]
用感應耦合電漿原子發射光譜分析法(ICP-AES)對得到的玻璃樣品測定各玻璃成分的含量，確認為如表1-1～1-2所示的各組成。
[再加熱時的穩定性]
將得到的玻璃樣品切斷為1cm×1cm×1cm的大小，在設定為該玻璃樣品的玻璃轉換溫度Tg的第1試驗爐中加熱10分鐘，進而在設定為比該玻璃轉換溫度Tg高180～200℃的溫度的第2試驗爐中加熱10分鐘。然後，用光學顯微鏡(觀察倍率：10～100倍)確認晶體的有無。然後，測定每1g的晶體數。目視確認玻璃的白濁的有無。每1g的晶體數為20個以下且沒有確認到白濁的情況判定為○(良)，確認到每1g的晶體數多於20個或者白濁中的一者的情況判定為×(不良)。
[光學特性的測定]
將得到的玻璃樣品進一步在玻璃轉換溫度Tg附近退火處理約30分鐘到約2小時後，在爐內以降溫速度-30℃/小時進行冷卻，得到退火樣品。對得到的退火樣品測定折射率nd、ng、nF和nC、阿貝數νd、部分色散比Pg,F、比重、液相線溫度LT、玻璃轉換溫度Tg、λ80、λ70和λ5。結果示於表3-1～3-2。
(ⅰ)折射率nd、ng、nF、nC和阿貝數νd
藉由JIS標準JIS B7071-1的折射率測定法，對上述退火樣品測定折射率nd、ng、nF、nC，基於下述式算出阿貝數νd。νd＝(nd-1)/(nF-nC)。 。
(ii)部分色散比Pg,F
使用g線、F線、c線處的各折射率ng、nF、nC，基於下述式算出部分色散比Pg,F。Pg,F＝(ng-nF)/(nF-nC)。
(iii)部分色散比Pg,F的偏差ΔPg,F
使用部分色散比Pg,F和阿貝數νd基於下述式算出。ΔPg,F＝Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483。
(iv)比重
比重藉由阿基米德法測定。
(v)液相線溫度LT
將玻璃放入加熱到規定溫度的爐內保持約2小時，冷卻後，用40～100倍的光學顯微鏡觀察玻璃內部，根據晶體的有無確定液相線溫度。
(vi)玻璃轉換溫度Tg
玻璃轉換溫度Tg使用NETZSCHJAPAN公司製造的差示掃描量熱分析裝置(DSC3300SA)，以升溫速度10℃/分鐘進行測定。
(vii)λ80、λ70、λ5
將上述退火樣品加工成厚度10mm、具有相互平行且經光學拋光的平面，測定從波長280nm至700nm的波長區域中的光譜透過率。將垂直入射到經光學拋光的一個平面的光線的強度設為強度A，將從另一個平面出射的光線的強度設為強度B，算出光譜透過率B/A。將光譜透過率為80%的波長作為λ80，將光譜透過率為70%的波長作為λ70、將光譜透過率為5%的波長作為λ5。另外，光譜透過率中也包含試樣表面處光線的反射損耗。
[表1-1]
Figure 02_image001
[表1-2]
Figure 02_image003
[表2-1]
Figure 02_image005
[表2-2]
Figure 02_image007
[表3-1]
Figure 02_image009
Figure 02_image011
[表3-2]
Figure 02_image012
Figure 02_image014
(實施例2)
使用在實施例1中製作的各光學玻璃，藉由公知的方法從而製作透鏡坯件，藉由將透鏡坯件拋光等公知的方法進行加工，製作各種透鏡。
製作的光學透鏡為雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、凹鏡型凹凸透鏡、凸鏡型凹凸透鏡等各種透鏡。
各種透鏡藉由與由其他種類的光學玻璃形成的透鏡組合，從而能夠良好地校正二次的色像差。
此外，由於玻璃為低比重，因此比與各透鏡具有同等的光學特性、大小的透鏡的重量小，適合用於各種攝像器材，特別是由於能夠節能的理由等而適合用於自動對焦式的攝像器材。同樣地，使用在實施例1製作的各種光學玻璃製作稜鏡。
應當認為本次公開的實施方式在所有方面均為示例而並非限制。本發明實施例的範圍不是藉由上述的說明而是藉由專利請求的範圍來示出的，意在包含與專利請求的範圍等同的含義和範圍內的全部變更。
例如，對於上述示例的玻璃組成，藉由進行說明書中記載的組成調節，從而能夠製作本發明實施例的一個方式的光學玻璃。
此外，當然能夠將作為說明書中示例或較佳的範圍而記載的事項的2個以上進行任意組合。
無。
無。
無。

Claims (9)

  1. 一種光學玻璃，在該光學玻璃中：SiO2的含量為10~50質量%；Nb2O5的含量為10~50質量%；TiO2和BaO的合計含量TiO2+BaO為10質量%以下；B2O3的含量與SiO2的含量的質量比B2O3/SiO2為0.15以下，B2O3的含量為1.0質量%以上，BaO的含量為5.0質量%以下，Nb2O5、TiO2和ZrO2的合計含量與B2O3和SiO2的合計含量的質量比(Nb2O5+TiO2+ZrO2)/(B2O3+SiO2)為0.8以上、小於1.7，且折射率(nd)為1.69~1.77。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之光學玻璃，其中，(a)La2O3的含量為15質量%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之光學玻璃，其中，(b)ZrO2的含量與Nb2O5的含量的質量比ZrO2/Nb2O5大於0.1。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之光學玻璃，其中，(d)MgO、CaO、SrO和BaO的合計含量R’O與Li2O、Na2O和K2O的合計含量R2O的質量比R’O/R2O為5以下。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之光學玻璃，其中，(e)Ta2O5的含量與Nb2O5和TiO2的合計含量的質量比Ta2O5/(Nb2O5+TiO2)為0.15以下。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之光學玻璃，其中，(f)TiO2的含量與Nb2O5、TiO2和ZrO2的合計含量的質量比TiO2/(Nb2O5+TiO2+ZrO2)大於0且小於0.3。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之光學玻璃，其中，(g)Li2O、Na2O 和K2O的合計含量R2O大於0質量%。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所記載之光學玻璃，其中，阿貝數(νd)為34~37。
  9. 一種光學元件，是由申請專利範圍第1項至第8項中任一項所記載之光學玻璃所形成。
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