TWI821167B - 光學玻璃、預成形體以及光學元件 - Google Patents
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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，該光學玻璃具有高折射率高色散的光學特性，且玻璃的生產成本低廉。該光學玻璃，以質量%計，含有La2O3成分為大於0%至45.0%、TiO2成分為大於0%至45.0%、及BaO成分為大於0%至40.0%，SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下，TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下，折射率(nd)是1.90以上，阿貝數(νd)是30.0以下，且表示分光透過率5%之波長(λ5)為400nm以下。
Description
本發明是關於光學玻璃、預成形體及光學元件。
近年，使用光學系統之機器的數位化，以及圖像、影像的高清晰化正急速地發展。尤其是圖像、影像的高清晰化，在數位相機或錄影機、投影機等光學機器，極為顯著。此外，在這同時，藉由削減內藏於這些光學機器的光學系統中之光學元件的數量，像是透鏡或稜鏡等，來達成輕量化、小型化。
製作光學元件的光學玻璃之中，特別是對於具有1.90以上的高折射率(nd)，15.0以上30.0以下的低阿貝數(νd)之高折射率高色散玻璃的需求變高，因為該種光學玻璃能夠達到使光學系統整體輕量化及小型化。作為這種高折射率低色散玻璃，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2011-178571號公報。
然而，專利文獻1所記載之玻璃，為了促進高折射率高色散化，GeO2成分、Nb2O5成分及Ta2O5成分等材料單價高的成分的含量較多，有生產成本變高這樣的問題存在。因此，期望出現一種不僅具有高折射率/高色散，且表示分光透過率5%之波長(λ5)短，生產成本低的光學玻璃。
有鑑於上述的問題點，本發明之目的在於提供一種具有高折射率及表示分光透過率5%之波長(λ5)短，且生產成本低的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
本發明人等，為了解決上述課題，專注累積試驗研究的結果，發現藉由一邊併用La2O3成分、TiO2成分、及BaO成分，一邊調整SiO2成分與B2O3成分的合計量，或是TiO2/(TiO2+BaO)的質量比，可獲得期望的高折射率及高色散，並降低生產成本，且表示分光透過率5%之波長(λ5)變短，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，其中，以氧化物基準的質量%計，含有La2O3成分大於0%至45.0%、TiO2成分大於0%至45.0%、及BaO成分大於0%至40.0%；並含有SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下；TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下；折射率(nd)是1.90以上，阿貝數(νd)是30.0以下，且表示分光透過率5%之波長(λ5)為400nm以下。
(2)如(1)所述之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量% 計，SiO2成分是0%至30.0%，及B2O3成分是0%至30.0%。
(3)如(1)或(2)所述之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，ZnO成分是0%至20.0%，Y2O3是0%至15.0%，Nb2O5成分是0%至25.0%，Yb2O3成分是0%至15.0%，及Gd2O3成分是0%至15.0%。
(4)如(1)至(3)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的質量和是大於0%且60.0%以下。
(5)如(1)至(4)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Ln2O3成分(式中，Ln是選自La、Gd、Y、Yb所成群組中的1種以上)的合計量是大於0%且50.0%以下。
(6)如(1)至(5)中任一項之光學玻璃，以氧化物基準計，TiO2/BaO的質量比是大於0且3.00以下。
(7)如(1)至(6)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的質量和是15.0%以下。
(8)如(1)至(7)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn所成群組中的1種以上)的質量和是大於0%且35.0%以下。
(9)如(1)至(8)中任一項之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，其含有ZrO2成分0%至20.0%、Nb2O5成分0% 至15.0%、WO3成分0%至10.0%、Ta2O5成分0%至10.0%、MgO成分0%至15.0%、CaO成分0%至15.0%、SrO成分0%至15.0%、Li2O成分0%至15.0%、Na2O成分0%至15.0%、K2O成分0%至15.0%、P2O5成分0%至10.0%、GeO2成分0%至10.0%、Al2O3成分0%至15.0%、Ga2O3成分0%至15.0%、Bi2O3成分0%至10.0%、TeO2成分0%至10.0%、SnO2成分0%至3.0%、及Sb2O3成分0%至1.0%。
(10)一種預成形體，由(1)至(9)中任一項之光學玻璃而成。
(11)一種光學元件，由(1)至(9)中任一項之光學玻璃而成。
(12)一種光學機器，具備如(11)所述之光學元件。
根據本發明，能夠提供一種不僅具有高折射率，且表示分光透過率5%之波長(λ5)短，生產成本低的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
圖1係以部分色散比(θg,F)為縱軸，阿貝數(νd)為橫軸的直角座標所表示的法線之示意圖。
圖2係本發明實施例玻璃的部分色散比(θg,F)與阿貝數(νd)關係之示意圖。
本發明的光學玻璃，以質量%計，含有La2O3成分大於 0%至45.0%、TiO2成分大於0%至45.0%、及BaO成分大於0%至40.0%；SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上30.0%以下；TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上0.90以下；折射率(nd)是1.90以上，阿貝數(νd)是30.0以下，且表示分光透過率5%之波長(λ5)為400nm以下。
根據本發明，藉由一邊併用La2O3成分、TiO2成分、及BaO成分，一邊調整各成分的含量，可期望玻璃的高折射率及高色散化，並提高玻璃的安定性。因此，能夠提供一種不僅具有高折射率及高色散，且表示分光透過率5%之波長(λ5)短，生產成本低的光學玻璃，以及使用該光學玻璃之預成形體與光學元件。
[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基準的玻璃全質量之質量%來表示。在此，「氧化物基準」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>
La2O3成分，是一種可提高玻璃的折射率，減小色散之成分。尤其，藉由含有大於0%的La2O3成分，能夠獲得所期望的高折射率，為一種必須成分。因此，La2O3成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是3.0%，更佳是15.0%，進而較佳是20.0%，進而更佳是25.0%，再進而更佳是27.0%。
另一方面，藉由將La2O3成分的含量設為45.0%以下， 能夠提高玻璃的耐失透性，抑制玻璃的比重增加，且能夠降低生產成本。因此，La2O3成分的含量，其上限以45.0%為佳，較佳是40.0%，更佳是38.0%，進而更佳是37.0%。
La2O3成分，可使用La2O3、La(NO3)3‧XH2O(X為任意整數)等作為原料。
TiO2成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率，調低阿貝數，提高部分色散比，且能夠提高耐失透性的必須成分。因此，TiO2成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是5.0%，更佳是10.0%，進而較佳是15.0%，進而更佳是18.0%，再進而更佳是大於20.0%。
另一方面，藉由將TiO2成分的含量設為45.0%以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率。此外，亦能夠抑制因含有過剩的TiO2成分而引起的失透。因此，TiO2成分的含量，其上限以45.0%為佳，較佳是38.0%，更佳是32.0%，進而更佳是27.0%，再進而更佳是25.0%。
TiO2成分，可使用TiO2等作為原料。
BaO成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率或耐失透性，且能夠提高玻璃原料的熔融性的必須成分。因此，BaO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是5.0%，更佳是8.0%，進而更佳是10.0%。
另一方面，藉由將BaO成分的含量設為40.0%以下，不易降低玻璃的折射率，且能夠減少玻璃的失透。因此，BaO成分的含量，其上限以40.0%為佳，較佳是35.0%，更佳是28.0%，進而更佳是23.0%，再進而更佳是20.0%。
BaO成分，可使用BaCO3、Ba(NO3)2等作為原料。
B2O3成分與SiO2成分的含量之和(質量和)，較佳是5.0% 以上，30.0%以下。
特別是，藉由將該和設為5.0%以上，可抑制因B2O3成分或SiO2成分的不足而引起的耐失透性低下。因此，質量和(B2O3+SiO2)，其下限以5.0%為佳，較佳是7.0%，更佳是9.0%。
另一方面，藉由將該和設為30.0%以下，能夠抑制因含有過剩的該等成分而引起的折射率低下，故能夠輕易獲得所期望的高折射率。因此，質量和(B2O3+SiO2)，其上限以30.0%為佳，較佳是23.0%，更佳是18.0%，進而更佳是16.50%。
在此，TiO2成分的含量與TiO2成分及BaO成分的含量之和的比率(質量比)，以0.10以上為佳。藉此，除了能夠維持高折射率與高色散之外，亦能夠獲得高部分色散比。因此，質量比TiO2/(TiO2+BaO)，其下限以0.10為佳，較佳是0.30，更佳是0.40，進而更佳是0.45。
另一方面，藉由將該質量比設為0.90以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量比TiO2/(TiO2+BaO)，其上限以0.90為佳，較佳是0.80，更佳是0.73，進而更佳是0.68。
SiO2成分為其含量大於0%時，能夠提高耐失透性的任意成分。因此，SiO2成分的含量，其下限以大於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SiO2成分的含量設為30.0%以下，可使SiO2成分在熔融玻璃中容易熔融，免去以高溫進行熔解。SiO2成分的含量，其上限以30.0%為佳，較佳是23.0%，更佳是16.0%，進而更佳是11.0%，再進而更佳是9.0%。
SiO2成分，可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料。
B2O3成分為其含量大於0%時，能夠在玻璃的內部形成網狀結構，促進安定的玻璃形成，提高耐失透性的任意成分。因此，B2O3成分的含量，其下限以大於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B2O3成分的含量設為30.0%以下，能夠抑制折射率的低下，可使阿貝數變小，且能夠抑制化學耐久性的惡化。因此，B2O3成分的含量，其上限以30.0%以下為佳，較佳是20.0%，更佳是低於15.0%，進而更佳是12.0%，再進而更佳是低於10.0%。
B2O3成分，可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7‧10H2O、BPO4等作為原料。
ZnO成分為其含量大於0%時，能夠改善玻璃的熔融性，並能夠降低玻璃轉移點，且可減少失透的任意成分。因此，ZnO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是大於0.5%，更佳是大於1.0%，進而更佳是大於1.5%。
另一方面，藉由將ZnO成分的含量設為20.0%以下，能夠降低折射率的低下或失透。此外，由於藉此可提高熔融玻璃的黏性，而能夠減少玻璃的條紋發生。因此，ZnO成分的含量，其上限以20.0%為佳，較佳是15.0%，更佳是11.0%，進而更佳是8.0%。
ZnO成分，可使用ZnO、ZnF2等作為原料。
Y2O3成分為其含量大於0%時，可抑制玻璃的材料成本上升的任意成分。
藉由將Y2O3成分的含量設為15.0%以下，能夠抑制玻璃的折射率低下，可使阿貝數變小，且能夠提高玻璃的耐 失透性。因此，Y2O3成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
Y2O3成分，可使用Y2O3、YF3等作為原料。
Nb2O5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。因此，Nb2O5成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是2.0%，更佳是4.0%。
另一方面，藉由將Nb2O5成分的含量設為25.0%以下，能夠抑制因含有過剩的Nb2O5而引起的玻璃耐失透性低下，或是能夠抑制可見光的穿透率低下，且可抑制玻璃的材料成本上升。因此，Nb2O5成分的含量，其上限以25.0%為佳，較佳是20.0%，更佳是16.0%，進而更佳是13.0%。
Nb2O5成分，可使用Nb2O5等作為原料。
Yb2O3成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率的任意成分。
另一方面，藉由將Yb2O3成分的含量設為15.0%以下，能夠提高玻璃的耐失透性，且可使阿貝數變小。因此，Yb2O3成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
Yb2O3成分，可使用Yb2O3等作為原料。
Gd2O3成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率，且能夠提高阿貝數的任意成分。
另一方面，藉由將稀土類元素中特別高價的Gd2O3成分降低至15.0%以下，可降低玻璃的材料成本，故能夠製作出價格更加低廉的光學玻璃。此外，藉此能夠使玻璃的阿貝數不至於上升至大於所需。因此，Gd2O3成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
Gd2O3成分，可使用Gd2O3、GdF3等作為原料。
此外，本發明的光學玻璃中，La2O3成分、Nb2O5成分、Gd2O3成分、及Yb2O3成分的含量之和(質量和)，以60.0%以下為佳。藉此，能夠降低該等高價成分的含量，故能夠抑制玻璃的材料成本，且可使阿貝數變小。因此，質量和(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)，其上限以60.0%為佳，較佳是57.0%，更佳是53.0%，進而更佳是49.0%，再進而更佳是47.0%。
另一方面，藉由含有大於0%的該等成分的質量和，可獲得所期望的高折射率。因此，其下限以大於0%為佳，較佳是10.0%，更佳是20.0%，更較佳是25.0%，進而更佳是30.0%，再進而更佳是35.0%。
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)，以大於0%至50%為佳。
特別是，藉由將該質量和設為大於0%，可提高玻璃的折射率，因此能夠輕易獲得高折射率的玻璃。此外，藉此可減少玻璃的著色。因此，Ln2O3成分的含量之質量和，其下限以大於0%為佳，較佳是1.0%，更佳是3.0%，進而更佳是5.0%。
另一方面，藉由將該質量和設為50.0%以下，可提高耐失透性，且可使阿貝數變小。因此，Ln2O3成分的含量之質量和，其上限以50.0%為佳，較佳是低於40.0%，更佳是30.0%，進而更佳是25.0%。
在此，TiO2成分的含量與La2O3成分、Nb2O5成分、Gd2O3成分、及Yb2O3成分的含量之和的比率(質量比)，以大於0 為佳。藉此，除了能夠維持高折射率與高色散之外，亦能夠獲得高部分色散比，且可使生產成本低廉。因此，質量比TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)，其下限以大於0為佳，較佳是0.10，更佳是0.20，進而更佳是0.40。
另一方面，藉由將該質量比設為2.00以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量比TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)，其上限以2.00為佳，較佳是1.00，更佳是0.80，進而更佳是0.66。
在此，TiO2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，除了能夠維持高折射率與高色散之外，亦能夠獲得高部分色散比。質量比TiO2/BaO，其下限以大於0為佳，較佳是0.10，更佳是0.40，進而更佳是0.60。
另一方面，藉由將該質量比設為3.00以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量比TiO2/BaO，其上限以3.00為佳，較佳是2.00，更佳是1.60。
在此，TiO2成分與WO3成分的含量之和與BaO成分的比率(質量比)，以大於0為佳。藉此，除了能夠維持高折射率與高色散之外，亦能夠獲得高部分色散比，且能夠提高耐失透性。因此，質量比(TiO2+WO3)/BaO，其下限以大於0為佳，較佳是0.30，更佳是0.60，進而更佳是0.80，再進而更佳是1.00。
另一方面，藉由將該質量比設為3.00以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量比(TiO2+WO3)/BaO，其上限以3.00為佳，較佳是2.50，更佳是1.90。
TiO2成分與Nb2O5成分的含量之和(質量和)，以大於0%為佳。藉此，能夠提高玻璃的折射率/色散，且可提高耐失透性。因此，質量和(TiO2+Nb2O5)，其下限以大於0%為佳，較佳是大於10.0%，更佳是大於15.0%，進而更佳是大於20.0%，再進而更佳是大於25.0%。
另一方面，藉由將該質量和設為60.0%以下，可減少玻璃的著色並提高可見光穿透率，且能夠抑制失透。因此，質量和(TiO2+Nb2O5)，其上限以60.0%為佳，較佳是低於50.0%，更佳是45.0%，更較佳是40.0%，進而更佳是35.0%，再進而更佳是33.0%。
Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K、Cs所成群組中的1種以上)的合計量，以15.0%以下為佳。藉此，能夠抑制玻璃的折射率低下，且能夠提高耐失透性。因此，Rn2O成分的質量和，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於1.0%。
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35.0%以下為佳。藉此能夠減少因含有過剩的RO成分而引起的失透，且可抑制折射率低下。因此，RO成分的含量的質量和，其上限以35.0%為佳，較佳是30.0%，更佳是27.0%，進而更佳是低於23.0%，再進而更佳是20.0%。
另一方面，藉由將該質量和設為大於0%，可提高玻璃原料的熔融性或玻璃的安定性。因此，RO成分的合計含量，其下限以大於0%為佳，較佳是4.0%，更佳是7.0%，進而更佳是大於9.0%。
ZrO2成分為其含量大於0%時，有助於玻璃的高折射率化及低色散化，且能夠提高玻璃的耐失透性的任意成分。因此，ZrO2成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%，更佳是1.0%。
另一方面，藉由將ZrO2成分設為20.0%以下，能夠抑制因含有過剩的ZrO2成分而引起的玻璃耐失透性低下或阿貝數上升至大於所需的程度。因此，ZrO2成分的含量，其上限以20.0%為佳，較佳是16.0%，更佳是12.0%，進而更佳是9.0%，再進而更佳是低於6.5%。
ZrO2成分，可使用ZrO2、ZrF4等作為原料。
WO3成分為其含量大於0%時，除了可減少因其他高折射率成分所造成的玻璃著色之外，亦能夠提高折射率，並提高部分色散比，且可提高玻璃的耐失透性的任意成分。此外，WO3成分亦是能夠降低玻璃轉移點的成分。因此，WO3成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.1%，更佳是0.2%，進而更佳是0.3%。
另一方面，藉由將WO3成分的含量設為10.0%以下，可減少因WO3成分所造成的玻璃著色，而提高可見光穿透率。因此，WO3成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%。
WO3成分，可使用WO3等作為原料。
Ta2O5成分為其含量大於0%時，能夠提高玻璃的折射率，且可提高耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將高價的Ta2O5成分降低至10.0%以下，可降低玻璃的材料成本，故能夠製作出價格更加低廉的光學玻璃。此外，藉由將Ta2O5成分的含量設為10.0%以下，可使原料的熔解溫度變低，減少原料熔解所需的能量，因 此亦能夠降低光學玻璃的製造成本。因此，Ta2O5成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是8.0%，更佳是5.0%。特別是由製作價格更加低廉的光學玻璃之觀點而言，Ta2O5成分的含量，其上限以4.0%為佳，更佳是3.0%，進而更佳是低於1.0%，最佳是不含有。
Ta2O5成分，可使用Ta2O5等作為原料。
MgO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MgO成分的含量設為15.0%以下，能夠抑制因含有過剩的該等成分而引起的折射率低下或耐失透性低下。因此，MgO成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
MgO成分，可使用MgCO3、MgF2等作為原料。
CaO成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率或耐失透性，且能夠提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此CaO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%，更佳是1.5%，進而更佳是3.0%。
另一方面，藉由將CaO成分的含量設為15.0%以下，不易降低玻璃的折射率，且能夠減少玻璃的失透。因此，CaO成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
CaO成分，可使用CaCO3、CaF2等作為原料。
SrO成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率或耐失透性，且能夠提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此SrO成分的含量，其下限以大於0%為佳，較佳是0.5%，更佳是1.5%，進而更佳是3.0%。
另一方面，藉由將SrO成分的含量設為15.0%以下，不易降低玻璃的折射率，且能夠減少玻璃的失透。因此，SrO成分的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是10.0%，更佳是5.0%。
SrO成分，可使用SrCO3、SrF2作為原料。
Li2O成分、Na2O成分、及K2O成分為其中至少任一者的含量大於0%時，能夠改善玻璃的熔融性的任意成分。尤其K2O成分亦是能夠更加提高玻璃的部分色散比之成分。
另一方面，藉由減少Li2O成分、Na2O成分或K2O成分的含量，可抑制玻璃的折射率低下，且能夠減少失透。特別是藉由減少Li2O成分的含量，可抑制玻璃的部分色散比低下。因此，Li2O成分、Na2O成分及K2O成分之中至少任一者的含量，以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於1.0%。
Li2O成分、Na2O成分及K2O成分，可使用Li2CO3、LiNO3、LiF、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為原料。
P2O5成分為其含量大於0%時，可提高玻璃耐失透性的任意成分。尤其藉由將P2O5成分的含量設為10.0%以下，能夠抑制玻璃的化學耐久性的低下，特別是耐水性的低下。因此，P2O5成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%。
P2O5成分，可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料。
GeO2成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率，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，而有損藉由減少Gd2O3成分或Ta2O5成分所帶來的成本下降效果。因此，GeO2成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是1.0%，最佳是不含有。
GeO2成分，可使用GeO2等作為原料。
Al2O3成分與Ga2O3成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的化學耐久性，且能夠提高玻璃的耐失透性的任意成分。
另一方面，藉由將Al2O3成分與Ga2O3成分的含量分別設為15.0%以下，能夠抑制因含有過剩的該等成分而引起的玻璃耐失透性低下。因此，Al2O3成分與Ga2O3成分各別的含量，其上限以15.0%為佳，較佳是8.0%，更佳是3.0%。
Al2O3成分與Ga2O3成分，可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、Ga(OH)3等作為原料。
Bi2O3成分為其含量大於0%時，可提高折射率，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，且可減少玻璃的著色而提高可見光穿透率。因此，Bi2O3成分的含量，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%。
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。
然而，將玻璃原料置於鉑製的坩堝、或是置於與熔融玻璃接觸的部分是在鉑所形成的熔融槽中進行熔融時，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，其上限以10.0%為佳，較佳是5.0%，更佳是3.0%，進而更佳是不含有。
TeO2成分，可使用TeO2等作為原料。
SnO2成分為其含量大於0%時，可降低熔融玻璃的氧化而使熔融玻璃清澈，且不易使玻璃的光線穿透率惡化的任意成分。
另一方面，藉由將SnO2成分的含量設為3.0%以下，不易發生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2.0%，更佳是低於1.0%，進而更佳是不含有。
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，藉由將Sb2O3成分的含量設為1.0%以下，可使得過度的發泡難以發生，且與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)的合金化減少。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0.3%，進而更佳是低於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，亦即作為將上述各金屬元素的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%，再進而更佳是不含有。
<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。
本發明的光學玻璃中，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GeO2成分會使得玻璃的色散性提高，實質上不含有為佳。
此外，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu的各種過渡金屬成分，例如Hf、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Ce、Nd等，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，吸收可見光區域的特定波長的光這樣的性質，因此，特別是在使用可見光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，以及Th、Cd、Tl、Os、Be、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，除了無法避免的混入，實質上不含有該等成分為佳。藉此，使得光學玻璃能夠實質地不含有污染環境的物質。因此，即使不採取特別的環境對策措施，仍能夠製造、加工及廢棄該光學玻璃。
[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，再放入金坩堝、鉑坩堝、鉑合金坩堝、或銥坩堝中，於900℃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1300℃以下，接著進行最終階段的攪拌以去除條紋，再使用成形模具加以成形，藉此製作而成。在此，作為獲得使用成形模具成形的玻璃之方法，可舉出如將熔融玻璃流入成形模具一端的同時，由成形模具的另一端拉引出已成形的玻璃之方法、或是將熔融玻璃澆鑄於鑄模中，再使其緩冷卻之方法。
[物性]
本發明的光學玻璃，以具有高折射率及高色散為佳。
特別是，本發明的光學玻璃的折射率(nd)，其下限以1.90為佳，較佳是1.95，更佳是1.98。該折射率的上限，以2.20為佳，較佳是2.15以下，更佳亦可為低於2.10。
此外，本發明的光學玻璃的阿貝數(νd)，其下限以15.0為佳，較佳是18.0以上，更佳是20.0以上，而其上限以30.0以下為佳，較佳是28.0以下，更佳是27.0。
通過具有如此高的折射率，即使期望光學元件的薄型化，亦能夠獲得大的折射量。此外，通過具有如此高的色散，當例如與具有低色散(高阿貝數)的光學元件組合時，能夠實現高成像特性。
因此，本發明的光學玻璃，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，較佳是可見光穿透率為高，尤其是可見光中短波長方面的光之穿透率為高，藉此，使得著色情況較少。
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70%的波長(λ70)，其上限以500nm為佳，較佳是490nm，更佳是480nm。
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400nm為佳，較佳是390nm。
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如透鏡這種使光穿透的光學元件。
本發明的光學玻璃，較佳是具有高部分色散比(θg,F)。更具體而言，本發明的光學玻璃的部分色散比(θg,F)，其下限以0.570為佳，較佳是0.580，更佳是0.595，進而更佳是0.605，再進而更佳是0.612。
此外，本發明的光學玻璃的部分色散比(θg,F)，其與阿貝數(νd)的關係，較佳是符合(-0.00162νd+0.645)≦(θg,F)≦(-0.00162νd+0.680)的關係。
藉此，因可獲得部分色散比(θg,F)為小的光學玻璃， 光學玻璃可於降低光學元件的色像差等上發揮作用。
因此，本發明的光學玻璃的部分色散比(θg,F)，其下限以(-0.00162νd+0.645)為佳，較佳是(-0.00162νd+0.650)。另一方面，本發明的光學玻璃的部分色散比(θg,F)，其上限以(-0.00162νd+0.675)為佳，較佳是(-0.00162νd+0.670)。
上述部分色散比(θg,F)與阿貝數(νd)的關係式，於以部分色散比為縱軸，阿貝數為橫軸的直角座標中，是使用與法線為平行的直線來表示。法線，是表示在以往周知的玻璃的部分色散比(θg,F)與阿貝數(νd)之間所觀察到的線性關係，於採用以部分色散比(θg,F)為縱軸，阿貝數(νd)為橫軸的直角座標上，是藉由將標記NSL7與PBM2的部分色散比以及阿貝數之2點加以連接的直線來表示(請參考第1圖)。再者，以往周知的玻璃的部分色散比與阿貝數的關係，大致上是與法線重複。
在此，NSL7與PBM2是小原公司製的光學玻璃，PBM2的阿貝數(νd)是36.3，部分色散比(θg,F)是0.5828，NSL7的阿貝數(νd)是60.5，部分色散比(θg,F)是0.5436。
[預成形體及光學元件]
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。但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。藉由提高玻璃的安定性，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.52)的玻璃組成，與該等玻璃的折射率(nd)、阿貝數(νd)、穿透率(λ5、λ70)、以及部分色散比(θg,F)的數值皆示於表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、氫氧化物、偏燐酸化合物等一般光學玻璃所使用的高純度原料，之後再將該等原料進行秤重並均勻地混合後，放入鉑坩堝，並以溫度設定為1280℃至1340℃範圍的電爐，花費2.5小時來進行玻璃原料的熔解，以及攪拌熔解的玻璃原料使其消泡後，降溫至1180℃ 1250℃，再次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。
部分色散比，是測定C線(波長656.27nm)中的折射率nC、F線(波長486.13nm)中的折射率nF、g線(波長435.835nm)中的折射率ng，再藉由(θg,F)=(ng-nF)/(nF-nC)之數式，計算出該部分色散比。
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λ70(穿透率為70%時的波長)。
此外，本測定所使用的玻璃，是使用緩冷卻降溫速度設為-25℃/hr，以緩冷卻爐進行處理之物。
如表所示，本發明實施例的光學玻璃，不論何者，其折射率(nd)皆為1.90以上，並且，該折射率(nd)亦為2.20以下，更詳細而言是2.10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30.0以下，更具體而言是28.0以下，並且，該阿貝數(νd)亦為15.0以上，更詳細而言是20.0以上，皆在所期望的範圍內。
此外，本發明實施例的光學玻璃，λ70(穿透率為70%時的波長)皆為500nm以下，更詳細而言是490nm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390nm以下。
此外，本發明實施例的光學玻璃，不論何者，其部分色散比(θg,F)皆為(-0.00162νd+0.645)以上，更詳細而言是(-0.00162νd+0.650)以上。
與之相反，本發明實施例的光學玻璃的部分色散比為(-0.00162νd+0.680)以下，更詳細而言是(-0.00162νd+0.670)以下。因此可知，該等部分色散比(θg,F)在所期望的範圍內。
因此，可清楚得知，本發明實施例的光學玻璃，除了可使折射率及阿貝數在所期望的範圍內之外，亦能夠價格低廉地製作，且可使著色減少。
再者，使用以本發明實施例所獲得的光學玻璃，於進行了再熱壓製成形之後，進行了研削及研磨，加工成透鏡及稜鏡的形狀。此外，使用本發明實施例的光學玻璃，形 成精密壓製成形用預成形體，再將該精密壓製成形用預成形體進行了精密壓製成形。不管是何種情況，加熱軟化後的玻璃不會發生乳白化及失透等問題而能夠安定地加工成各式各樣的透鏡與稜鏡的形狀。
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 (11)
- 一種光學玻璃，以氧化物基準的質量%計，含有：La2O3成分27.0%至45.0%；TiO2成分大於20.0%至45.0%；BaO成分大於0%至20.0%；以及Nb2O5成分4.0%至25.0%；並含有SiO2成分與B2O3成分的合計量是5.0%以上至30.0%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33.03%以上至50.0%以下；TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的質量比是0.50以上；TiO2/(TiO2+BaO)的質量比是0.10以上至0.90以下；(TiO2+WO3)/BaO的質量比是1.31以上至1.35以下；折射率(nd)是1.90以上，阿貝數(νd)是27.0以下，部分色散比(θg,F)是0.570以上，且表示分光透過率5%之波長(λ5)為400nm以下。
- 如請求項1所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，SiO2成分是0%至30.0%；以及B2O3成分是0%至30.0%。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，ZnO成分是0%至20.0%；Y2O3是0%至15.0%；Yb2O3成分是0%至15.0%；以及Gd2O3成分是0%至15.0%。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的質量和是大於0%至60.0%以下。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準計，TiO2/BaO的質量比是1.26以上至3.00以下。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，Rn2O成分(式中，Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)的質量和是15.0%以下。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，RO成分(式中，R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的質量和是大於0%至35.0%以下。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物基準的質量%計，其含有：ZrO2成分0%至20.0%；WO3成分0%至10.0%；Ta2O5成分0%至10.0%；MgO成分0%至15.0%；CaO成分0%至15.0%； SrO成分0%至15.0%；Li2O成分0%至15.0%；Na2O成分0%至15.0%；K2O成分0%至15.0%；P2O5成分0%至10.0%；GeO2成分0%至10.0%；Al2O3成分0%至15.0%；Ga2O3成分0%至15.0%；Bi2O3成分0%至10.0%；TeO2成分0%至10.0%；SnO2成分0%至3.0%；以及Sb2O3成分0%至1.0%。
- 一種預成形體，由請求項1或2所記載之光學玻璃而成。
- 一種光學元件，由請求項1或2所記載之光學玻璃而成。
- 一種光學機器，具備如請求項10之光學元件。
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