CN106167354B

CN106167354B - 一种光学玻璃以及光学元件

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Publication number: CN106167354B
Application number: CN201610317889.5A
Authority: CN
Inventors: 小栗史裕
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: JP2016216282A; JP6664826B2; CN106167354A

Abstract

本发明的目的在于能够以更低廉的价格提供一种折射率以及阿贝数均在所要求的范围内，并且有助于光学仪器轻量化且稳定的光学玻璃。所述光学玻璃，其以质量％计算，含有B₂O₃为5.0～30.0％、La₂O₃为30.0～60.0％，氧化物基准的质量之和(ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)在20.0％以下。该光学玻璃是一种折射率nd在1.85以上，阿贝数νd在30以上，比重在5.00以下的光学玻璃。

Description

一种光学玻璃以及光学元件

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃以及光学元件。

背景技术

近年来，使用光学系统的设备的数码化与高清化在飞速发展，在数码照相机与摄像机等摄影器材、投影仪与投影电视等视频播放(投影)设备等各种光学仪器领域中，对减少在光学系统中使用的透镜及棱镜等光学元件的数量，并将整体光学系统轻量化以及小型化的要求越来越高。

在用于制造光学元件的光学玻璃中，特别是，对可以实现整体光学系统的轻量化以及小型化，并且具有1.75以上2.00以下的折射率(nd)以及23以上45以下的阿贝数(νd)的高折射率低色散的玻璃的需求变得非常高。作为此类高折射率低色散的玻璃，专利文献1及2所述的玻璃成分广为人知。

【专利文献1】日本专利文献特开2006-016293号公报

【专利文献2】日本专利文献特开2011-144069号公报

发明所要解决的技术问题

作为从光学玻璃制造光学元件的方法，已知以下方法：例如，对由光学玻璃形成的料块或者玻璃块进行研削及研磨而获得光学元件的形状的方法；对由光学玻璃形成的料块或者玻璃块进行再热成型(再热压制成型)而获得玻璃成型体，再对其进行研削及研磨的方法；以及，对由料块或者玻璃块得到的预制件在超精密加工的模具中进行成型(精密模压成型)而获得光学元件的形状的方法。以上任意一种方法，均要求在从熔融的玻璃原料形成料块或者玻璃块时，能够获得稳定的玻璃。在这里，构成得到的料块或者玻璃块的玻璃相对于失透的稳定性(耐失透性)降低而在玻璃内部形成结晶时，无法获得适合作为光学元件的玻璃。

另外，为了降低光学玻璃的材料成本，要求构成光学玻璃的各成分的原料成本尽可能低廉。然而，专利文献1及2所述的玻璃难以充分满足这样的要求。

另外，专利文献1及2所述的玻璃，存在玻璃的比重大、光学元件的质量大的问题。也就是说，将这些玻璃用在照相机与投影仪等光学仪器时，存在整个光学仪器的质量容易变大的问题。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于以更低廉的价格获得一种折射率以及阿贝数均在所要求的范围内，并且有助于光学仪器轻量化且稳定的玻璃。

发明内容

本发明人，为了解决上述课题，反复进行深入试验及研究之结果，在含有作为必需成分的B₂O₃成分及La₂O₃成分的玻璃中，通过使其含有所要求的量的ZrO₂成分、Nb₂O₅成分、Ta₂O₅成分及WO₃成分，在获得具有所要求的高折射率及高阿贝数的稳定的玻璃的同时，降低了玻璃的材料成本，并且使玻璃的比重变小，鉴于以上见解而完成本发明。具体地说，本发明提供以下光学玻璃。

(1)一种光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，含有B₂O₃为5.0～30.0％，La₂O₃为30.0～60.0％，氧化物基准的质量之和(ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)为20.0％以下，折射率nd为1.85以上，阿贝数νd为30以上，比重为5.00以下。

(2)根据上述(1)所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，

Y₂O₃成分为0～20.0％，

Gd₂O₃成分为0～10.0％，

Yb₂O₃成分为0～15.0％。

(3)根据上述(1)或(2)所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，

SiO₂成分为0～15.0％，

TiO₂成分为0～30.0％，

ZrO₂成分为0～15.0％，

WO₃成分为0～10.0％，

ZnO成分为0～20.0％，

MgO成分为0～10.0％，

CaO成分为0～15.0％，

SrO成分为0～15.0％，

BaO成分为0～15.0％，

Li₂O成分为0～10.0％，

Na₂O成分为0～10.0％，

K₂O成分为0～10.0％，

Ta₂O₅成分为0～10.0％，

Nb₂O₅成分为0～10.0％，

ZrO₂成分为0～15.0％，

P₂O₅成分为0～10.0％，

GeO₂成分为0～10.0％，

Al₂O₃成分为0～10.0％，

Ga₂O₃成分为0～10.0％，

Bi₂O₃成分为0～10.0％，

TeO₂成分为0～5.0％，以及

SnO₂成分为0～1.0％，

相对于除Sb₂O₃成分以外的成分，以质量％计算，Sb₂O₃成分为0～1.0％。

(4)根据上述(1)至(3)的任意一项所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物基准的质量％计算，

Ln₂O₃成分的质量之和为45.0％～70.0％，式中，Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上；Rn₂O成分的质量之和为0～15.0％，式中，Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的1种以上；RO成分的质量之和为0～25.0％，式中，R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的1种以上。

(5)根据上述(1)至(4)的任意一项所述的光学玻璃，其特征在于，表示分光透射率为70％的波长λ₇₀在480nm以下。

(6)一种光学元件，其特征在于，由上述(1)至(5)的任意一项所述的光学玻璃构成。

(7)一种预制件，其特征在于，由上述(1)至(5)的任意一项所述的光学玻璃构成，且用于抛光加工以及/或精密冲压成型。

(8)一种光学元件，其特征在于，对上述(7)所述的预制件进行精密冲压加工而成。发明效果

根据本发明，能够以更低廉的价格获得一种折射率以及阿贝数均在所要求的范围内，并且有助于光学仪器轻量化且稳定的光学玻璃。

具体实施方式

本发明的光学玻璃，以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％计算，含有B₂O₃成分为5.0～30.0％以及La₂O₃成分为30.0～60.0％，通过使氧化物基准的质量之和(ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)在20.0％以下，从而即使减少特别是Gd₂O₃及Yb₂O₃等昂贵且使玻璃的比重增加的多个稀土元素，也可以获得较高的折射率及阿贝数，并且抑制了液相温度的上升。因此，能够以更低廉的价格获得一种有助于具有1.85以上的折射率及30以上50以下的阿贝数的同时，比重在5.00以下的光学设备的轻量化，且耐失透性较高的光学玻璃。

以下，对本发明的光学玻璃的实施方式进行具体说明，但本发明并不受以下实施方式的任何限定，在本发明的目的的范围内，可以适当地进行变更而实施。此外，对于重复说明的部分，有时会适当地省略其说明，但并不限定发明的宗旨。

[玻璃成分]

构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围如下所述。在本说明书中，如果没有特别说明，各成分的含量均以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％表示。在这里，“氧化物换算组成”是指，在假设作为本发明玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等在熔融时全部分解并转化成氧化物的情况下，将该生成氧化物的总质量作为100质量％，表示玻璃中所含有的各成分的组成。

<关于必需成分、任意成分>

B₂O₃成分，是一种作为玻璃形成氧化物而不可或缺的必需成分。

特别是，通过含有5.0％以上的B₂O₃成分，可以提高玻璃的耐失透性，并且可以减小玻璃的色散。因此，B₂O₃成分的含量，比较理想的是以5.0％为下限，更为理想的是以5.0％为下限，更加理想的是以8.5％为下限，更为理想的是以10.5％为下限。

另一方面，通过使B₂O₃成分的含量在30.0％以下，可以较容易地获得更大的折射率，并且还可以抑制化学耐久性的降低。因此，B₂O₃成分的含量，比较理想的是以30.0％为上限，更为理想的是以25.0％为上限，更加理想的是以20.0％为上限。

B₂O₃成分，作为原料可以使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇·10H₂O、BPO₄等。

La₂O₃成分，是可以提高玻璃的折射率，减小色散(增大阿贝数)的成分。特别是，通过含有30.0％以上的La₂O₃成分，可以获得所要求的高折射率。因此，La₂O₃成分的含量，比较理想的是以30.0％为下限，更为理想的是以35.0％为下限，更加理想的是以37.0％为下限，更为理想的是以40.0％为下限。

另一方面，通过使La₂O₃成分的含量在60.0％以下，可以提高玻璃的耐失透性。因此，La₂O₃成分的含量，比较理想的是以60.0％为上限，更为理想的是以55.0％为上限，更加理想的是以50.0％为上限。

La₂O₃成分，作为原料可以使用La₂O₃、La(NO₃)₃·XH₂O(X为任意整数)等。

在本发明的光学玻璃中，ZrO₂成分、Nb₂O₅成分、Ta₂O₅成分及WO₃成分的含量之和(质量之和)在20.0％以下较佳。据此，能够在保持高折射率及高阿贝数的同时，降低比重，并且可以抑制可见光透射率。因此，质量之和(ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)，比较理想的是以20.0％为上限，更为理想的是以10.0％为上限，更加理想的是以7.0％为上限。

Y₂O₃成分是，在含量超过0％时，在保持高折射率及高阿贝数的同时，能够抑制玻璃的材料成本，并且可以降低比重的任意成分。该Y₂O₃成分，由于在希土元素中材料成本较低，且与其他的希土元素相比易于降低比重，故对本发明的光学玻璃是一种有益成分。因此，Y₂O₃成分的含量，比较理想的是大于0％，更为理想的是大于1.0％，更加理想的是大于3.0％，更为理想的是也可以大于5.0％。

另一方面，通过使Y₂O₃成分的含量在20.0％以下，可以抑制玻璃的折射率的降低，并且可以提高玻璃的耐失透性。因此，Y₂O₃成分的含量，比较理想的是以20.0％为上限，更为理想的是以15.0％为上限，更加理想的是以13.0％为上限，更为理想的是以10.0％为上限。

Y₂O₃成分，作为原料可以使用Y₂O₃、YF₃等。

Gd₂O₃成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率，并且可以提高阿贝数的任意成分。

另一方面，在希土元素中，特别是通过使较昂贵的Gd₂O₃成分含量降低至10.0％以下，从而由于玻璃的材料成本降低，故能够制造更廉价的光学玻璃。另外，从而能够抑制玻璃的阿贝数的过度的上升。因此，Gd₂O₃成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以9.0％为上限，更加理想的是以8.0％为上限。

特别是，通过使Gd₂O₃成分的含量在3.0％以下，能够有助于进一步降低成本和比重。因此，若需进一步降低材料成本时，Gd₂O₃成分的含量，比较理想的是以3.0％为上限，更加理想的是以小于1.0％为上限。

Gd₂O₃成分，作为原料可以使用Gd₂O₃、GdF₃等。

Yb₂O₃成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率，并且可以减少色散的任意成分。

另一方面，通过使Yb₂O₃成分的含量在10.0％以下，可以提高玻璃的耐失透性。因此，Yb₂O₃成分的含量，比较理想的是以9.0％为上限，更加理想的是以8.0％为上限。

特别是，通过使Yb₂O₃成分的含量在3.0％以下，能够有助于进一步降低成本和比重。因此，若需进一步降低材料成本时，Yb₂O₃成分的含量，比较理想的是以3.0％为上限，更加理想的是也可以以小于1.0％为上限。

Yb₂O₃成分，作为原料可以使用Yb₂O₃等。

Ln₂O₃成分的含量之和(质量之和)在45.0％以上70.0％以下较佳，式中，Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上。

特别是，通过使该质量之和在45.0％以上，可以减小玻璃的色散。因此，Ln₂O₃成分的质量之和，比较理想的是以45.0％为下限，更为理想的是以48.0％为下限，更加理想的是以50.0％为下限，更为理想的是以54.0％为下限。

另一方面，通过使该和在70.0％以下，可以降低玻璃的液相线温度，因此可以提高耐失透性。因此，Ln₂O₃成分的质量之和，比较理想的是以70.0％为上限，更为理想的是以65.0％为上限，更加理想的是以60.0％为上限。

Ta₂O₅成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率以及耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使较昂贵的Ta₂O₅成分含量降低至10.0％以下，从而由于玻璃的材料成本降低，故能够制造更廉价的光学玻璃。另外，由于原料的熔解温度降低，而导致原料熔解时需要的能量降低，故也能够降低光学玻璃的制造成本。因此，Ta₂O₅成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以9.0％为上限，更加理想的是以8.0％为上限。特别是，在制造更低比重且廉价的光学玻璃的观点中，Ta₂O₅成分的含量，比较理想的是以5.0％为上限，更为理想的是以4.0％为上限，更加理想的是小于1.0％，最为理想的是不含有。

Ta₂O₅成分，作为原料可以使用Ta₂O₅等。

WO₃成分是，在含量超过0％时，可以减少由于其他的高折射率成分引起的玻璃的染色并可以提高折射率以及玻璃的耐失透性的任意成分。因此，WO₃成分的含量，比较理想的是大于0％，更为理想的是以0.1％为下限，更加理想的是也可以以0.5％为下限。

另一方面，通过使WO₃成分的含量在10.0％以下，能够有助于减少由于WO₃成分引起的玻璃的染色并提高可见光透射率，并且降低成本和比重。因此，WO₃成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限，更加理想的是以3.0％为上限。

WO₃成分，作为原料可以使用WO₃等。

Nb₂O₅成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率以及耐失透性的任意成分。另外，由于在降低比重的同时，降低了玻璃的材料成本，故能够制造更廉价的光学玻璃。

另一方面，通过使Nb₂O₅成分的含量在10.0％以下，可以抑制由于Nb₂O₅成分的含量过高引起的玻璃的耐失透性的降低以及可见光的透射率的降低。因此，Nb₂O₅成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以8.0％为上限，更加理想的是以5.0％为上限。

Nb₂O₅成分，作为原料可以使用Nb₂O₅等。

TiO₂成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率，调低阿贝数，并且可以提高耐失透性的任意成分。因此，TiO₂成分的含量，比较理想的是大于0％，更为理想的是以3.0％为下限，更加理想的是也可以以5.0％为下限。

另一方面，通过使TiO₂的含量在30.0％以下，可以减少玻璃的染色并提高可见光透射率，并且可以抑制玻璃的阿贝数的过度的降低。另外，可以抑制由于TiO₂成分的含量过高引起的失透。因此，TiO₂成分的含量，比较理想的是以30.0％为上限，更为理想的是以20.0％为上限，更加理想的是以15.0％为上限，更为理想的是小于13.0％。

TiO₂成分，作为原料可以使用TiO₂等。

SiO₂成分是，在含量超过0％时，可以提高熔融态玻璃的粘度，减少玻璃的染色，并且可以提高耐失透性的任意成分。因此，SiO₂成分的含量，比较理想的是大于0％，更为理想的是以3.0％为下限，更加理想的是也可以以5.0％为下限。

另一方面，通过使SiO₂成分的含量在15.0％以下，可以抑制玻璃化转变温度的上升，以及折射率的降低。因此，SiO₂成分的含量，比较理想的是以15.0％为上限，更为理想的是以13.0％为上限，更加理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以8.0％为上限。

SiO₂成分，作为原料可以使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等。

另外，相对于B₂O₃成分，SiO₂成分的含量的比率(质量比)在0.40以上0.80以下较佳。

特别是，通过使该比率在0.40以上，可以提高玻璃的耐失透性。因此，质量比(SiO₂)/(B₂O₃)，比较理想的是以0.40为下限，更加理想的是以0.50为下限，更为理想的是以0.55为下限。

另一方面，通过使该比率在0.80以下，能够容易地获得更高的折射率。因此，质量比(SiO₂)/(B₂O₃)，比较理想的是以0.80为上限，更为理想的是以0.75为上限，更加理想的是以0.70为上限。

另外，相对于La₂O₃成分、Gd₂O₃成分以及Y₂O₃成分，Y₂O₃成分、TiO₂成分以及ZnO成分的含量的比率(质量比)在0.40以上1.00以下较佳。

特别是，通过使该比率在0.40以上，可以降低比重。因此，质量比(Y₂O₃+TiO₂+ZnO)/(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)，比较理想的是以0.30为下限，更为理想的是以0.35为下限，更加理想的是以0.40为下限。

另一方面，通过使该比率在0.80以下，可以抑制由于含量过高引起的染色、粘性的降低、以及条纹的产生。因此，质量比(Y₂O₃+TiO₂+ZnO)/(La₂O₃+Gd₂O₃+Y₂O₃)，比较理想的是以0.80为上限，更为理想的是以0.70为上限，更加理想的是以0.60为上限。

另外，相对于TiO₂成分、ZrO₂成分、Nb₂O₅成分、Ta₂O₅成分以及WO₃成分，WO₃成分的含量的比率(质量比)在0.03以上0.22以下较佳。

特别是，通过使该比率在0.03以上，可以提高玻璃的耐失透性。因此，质量比(WO₃)/(TiO₂+ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)，比较理想的是以0.03为下限，更为理想的是以0.035为下限，更加理想的是以0.04为下限。

另一方面，通过使该比率在0.22以下，可以抑制由于高折射率成分的含量过高引起的玻璃的染色。因此，质量比(WO₃)/(TiO₂+ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)，比较理想的是以0.22为上限，更为理想的是以0.20为上限，更加理想的是以0.10为上限，最为理想的是以0.08为上限。

MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃原料的熔融性以及玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使BaO成分、CaO成分以及SrO成分的各含量在15.0％以下，以及/或者，通过使MgO成分的含量在10.0％以下，可以抑制由于这些成分的含量过高引起的折射率的降低以及耐失透性的降低。因此，BaO成分、CaO成分以及SrO成分的各含量，比较理想的是以15.0％为上限，更为理想的是以10.0％为上限，更加理想的是以5.0％为上限。因此，MgO成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限，更加理想的是以3.0％为上限。

MgO成分、CaO成分、SrO成分以及BaO成分，作为原料可以使用MgCO₃、MgF₂、CaCO₃、CaF₂、Sr(NO₃)₂、SrF₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等。

RO成分的含量之和(质量之和)在25.0％以下较佳，式中，R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的一种以上。据此，可以抑制由于RO成分的含量过高引起的玻璃的折射率以及耐失透性的降低。因此，RO成分的质量之和，比较理想的是以25.0％为上限，更为理想的是以15.0％为上限，更加理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限。

Li₂O成分、Na₂O成分、K₂O成分以及Cs₂O成分是，在含量超过0％时，可以改善玻璃的熔融性，并且可以降低玻璃化转变温度的任意成分。其中Na₂O成分、K₂O成分以及Cs₂O成分也是，可以提高玻璃的耐失透性的成分。在这里，通过使Li₂O成分、Na₂O成分、K₂O成分以及Cs₂O成分的各含量在10.0％以下，可以使玻璃的折射率难以降低，并且可以提高耐失透性。因此，Li₂O成分、Na₂O成分、K₂O成分以及Cs₂O成分的各含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以8.0％为上限，更加理想的是以5.0％为上限。

特别是，通过使Li₂O成分的含量在3.0％以下，由于可以提高玻璃的粘性，故可以减少玻璃的条纹。因此，在减少玻璃的条纹的观点中，Li₂O成分的含量，比较理想的是以3.0％为上限，更为理想的是以1.0％为上限，更加理想的是也可以以0.3％为上限。

Li₂O成分、Na₂O成分、K₂O成分以及Cs₂O成分，作为原料可以使用Li₂CO₃、LiNO₃、Li₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆、K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆、Cs₂CO₃、CsNO₃等。

Rn₂O成分的含量之和在15.0％以下较佳，式中，Rn为从由Li、Na、K、Cs组成的群中选择的一种以上。据此，可以抑制玻璃的折射率的降低，并且可以提高耐失透性。因此，Rn₂O成分的质量之和，比较理想的是以15.0％为上限，更为理想的是以10.0％为上限，更加理想的是以5.0％为上限。

P₂O₅成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的耐失透性的任意成分。特别是，通过使P₂O₅成分的含量在10.0％以下，可以抑制玻璃的化学耐久性、特别是耐水性的降低。因此，P₂O₅成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限，更加理想的是以3.0％为上限。

P₂O₅成分，作为原料可以使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等。

GeO₂成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的折射率，并且可以提高耐失透性的任意成分。然而，由于GeO₂其原料的价格较高，如果其量较多会使材料成本增加，因此会抵消由于减少Gd₂O₃成分和Ta₂O₅成分等而引起的降低成本的效果。因此，GeO₂成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限，更加理想的是以1.0％为上限，更为理想的是不含有。

GeO₂成分，作为原料可以使用GeO₂等。

ZrO₂成分是，在含量超过0％时，可以帮助实现玻璃的高折射率化以及低色散化，并且可以提高玻璃的耐失透性。因此，ZrO₂成分的含量，比较理想的是大于0％，更为理想的是以1.0％为下限，更加理想的是也可以以3.0％为下限。

另一方面，通过使ZrO₂成分在15.0％以下，可以抑制由于ZrO₂成分的含量过高引起的玻璃的耐失透性的降低。因此，ZrO₂成分的含量，比较理想的是以15.0％为上限，更为理想的是以10.0％为上限，更加理想的是以8.0％为上限。

ZrO₂成分，作为原料可以使用ZrO₂、ZrF₄等。

ZnO成分是，在含量超过0％时，可以在保持所要求的折射率以及阿贝数的同时，并且可以提高化学耐久性的任意成分。另外，由于降低了玻璃的材料成本，故能够制造更廉价的光学玻璃。因此，ZnO成分的含量，比较理想的是大于0％，更为理想的是以3.0％为下限，更加理想的是以5.0为下限，最为理想的是也可以以6.5％为下限。

另一方面，通过使ZnO成分的含量在20.0％以下，可以抑制玻璃的折射率以及耐失透性的降低。另外，由于据此可以提高熔融态玻璃的粘度，故可以减少玻璃条纹的发生。因此，ZnO成分的含量，比较理想的是以20.0％为上限，更为理想的是以18.0％为上限，更加理想的是以15.0％为上限，更为理想的是以10.0％为上限。

ZnO成分，作为原料可以使用ZnO、ZnF₂等。

Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分是，在含量超过0％时，可以提高玻璃的化学耐久性以及玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面，通过使Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分的各含量在10.0％以下，可以抑制由于它们的含量过高引起的玻璃耐失透性的降低。因此，Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分的各含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限，更加理想的是以3.0％为上限。

Al₂O₃成分以及Ga₂O₃成分，作为原料可以使用Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃、Ga₂O₃、Ga(OH)₃等。

Bi₂O₃成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率，并且可以降低玻璃化转变温度的任意成分。

另一方面，通过使Bi₂O₃成分的含量在10.0％以下，可以提高玻璃的耐失透性，并且，可以减少玻璃的染色并提高可见光透射率。因此，Bi₂O₃成分的含量，比较理想的是以10.0％为上限，更为理想的是以5.0％为上限，更加理想的是以3.0％为上限。

Bi₂O₃成分，作为原料可以使用Bi₂O₃等。

TeO₂成分是，在含量超过0％时，可以提高折射率，并且可以降低玻璃化转变温度的任意成分。

然而，TeO₂在铂金坩埚、以及与熔融态玻璃接触的部分由铂金形成的熔融槽内熔融玻璃原料时，存在能够与铂金合金化的问题。因此，TeO₂成分的含量，比较理想的是以5.0％为上限，更为理想的是以3.0％为上限，更加理想的是以小于1.0％为上限，更为理想的是不含有。

TeO₂成分，作为原料可以使用TeO₂等。

SnO₂成分是，在含量超过0％时，不仅可以减少熔融态玻璃的氧化而使其清澈，又可以提高玻璃的可见光透射率的任意成分。

另一方面，通过使SnO₂成分的含量在1.0％以下，可以减少由于熔融态玻璃的还原引起的玻璃的染色以及玻璃的失透。另外，由于可以减少SnO₂成分与熔融设备(特别是Pt等贵金属)的合金化，因此可以实现熔融设备较长的使用寿命。因此，SnO₂成分的含量，比较理想的是以1.0％为上限，更为理想的是以0.7％为上限，更加理想的是以0.5％为上限。

SnO₂成分，作为原料可以使用SnO、SnO₂、SnF₂、SnF₄等。

Sb₂O₃成分是，在含量超过0％时，可以使熔融态玻璃脱泡的任意成分。Sb₂O₃成分是，相对于除Sb₂O₃成分以外的成分，以质量％计算。

另一方面，如果Sb₂O₃的含量过高，会导致可见光区域的短波长区域中的透射率下降。因此，Sb₂O₃成分的含量，比较理想的是以1.0％为上限，更为理想的是以0.7％为上限，更加理想的是以0.5％为上限。

Sb₂O₃成分，作为原料可以使用Sb₂O₃、Sb₂O₅、Na₂H₂Sb₂O₇·5H₂O等。

另外，使玻璃清澈及脱泡的成分，并不只限于上述Sb₂O₃成分，也可以使用玻璃制造领域中广为人知的澄清剂以及脱泡剂、或者它们的组合。

<关于不应该含有的成分>

其次，对本发明的光学玻璃中不应该含有的成分以及不含有较佳的成分进行说明。

对于其他成分，可以在不破坏本申请发明的玻璃特性的范围内，根据需要进行添加。但是，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等各过渡金属成分，具有即使在单独或者混合地含有少量各个成分的情况下玻璃也会染色，对可见区域的特定波长进行吸收的特性，因此特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中，实际上不含有较佳。

另外，PbO等铅化合物以及As₂O₃等砷化合物，由于是环境负担较高的成分，因此实际上不含有，即除了不可避免的混入之外一律不含有较佳。

此外，Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的各成分，近年有作为有害化学物质限制其使用的趋势，不仅在玻璃的生产工序中，而且在处理工序以及直至产品化以后的处理上，都需要环境保护措施。因此，在重视对环境的影响的情况下，实际上不含有这些成分较佳。

本发明的玻璃成分，由于其组成是以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量％表示而不是直接以摩尔％表示，在满足本发明中要求的各项特性的玻璃成分中存在的各成分摩尔％表示的组成，以氧化物换算组成计算大概为以下各值。

B₂O₃成分为2.0～55.0摩尔％，以及

La₂O₃成分为5.0～30.0摩尔％，以及

Y₂O₃成分为0～20.0摩尔％，

Gd₂O₃成分为0～20.0摩尔％，

Yb₂O₃成分为0～10.0摩尔％，

Ta₂O₅成分为0～10.0摩尔％，

WO₃成分为0～20.0摩尔％，

Nb₂O₅成分为0～15.0摩尔％，

TiO₂成分为0～40.0摩尔％，

SiO₂成分为0～50.0摩尔％，

MgO成分为0～50.0摩尔％，

CaO成分为0～40.0摩尔％，

SrO成分为0～30.0摩尔％，

BaO成分为0～35.0摩尔％，

Li₂O成分为0～30.0摩尔％，

Na₂O成分为0～25.0摩尔％，

K₂O成分为0～20.0摩尔％，

Cs₂O成分为0～10.0摩尔％，

P₂O₅成分为0～15.0摩尔％，

GeO₂成分为0～10.0摩尔％，

ZrO₂成分为0～20.0摩尔％，

ZnO成分为0～50.0摩尔％，

Al₂O₃成分为0～20.0摩尔％，

Ga₂O₃成分为0～10.0摩尔％，

Bi₂O₃成分为0～10.0摩尔％，

TeO₂成分为0～20.0摩尔％，

SnO₂成分为0～0.3摩尔％，或者

Sb₂O₃成分为0～0.5摩尔％。

[制造方法]

本发明的光学玻璃，例如，如下进行制造。也就是说，为使各成分在规定的含量范围内而均匀地混合上述原料，再将所制造的混合物放入铂金坩埚，根据玻璃组成的熔融难易度通过电炉在1100～1500℃的温度范围内熔融2～5小时，均匀搅拌后，将温度降低至合适的温度后浇入模具，使其缓慢冷却，从而制造了玻璃。

【物理性质】

本发明的光学玻璃，较为理想的是具有高折射率以及高阿贝数(低色散)。特别是，本发明的光学玻璃的折射率(nd)，比较理想的是以1.85为下限，更为理想的是以1.87为下限，更加理想的是以1.88为下限。该折射率的上限，比较理想的是2.20、更为理想的是2.15、更加理想的是也可以是2.10。另外，本发明的光学玻璃的阿贝数(νd)，比较理想的是以30为下限，更为理想的是以32为下限，更加理想的是以33为下限，更为理想的是以34为下限，比较理想的是以50为上限，更为理想的是以45为上限，更加理想的是以40为上限，最为理想的是以小于38为上限。

由于具有这样的高的折射率，故即使追求光学元件的薄型化也能够获得较大的光的折射量。另外，由于具有这样的低的色散，故即使是单镜头，由于光的波长引起的焦点的偏移(色像差)也会减小。此外，由于具有这样的低的色散，例如，在与具有高色散(低阿贝数)的光学元件组合时，可以实现较高的成像特性。

因此，本发明的光学玻璃，有益于光学设计，特别是，不仅可以实现较高的成像特性等以及光学系统的小型化，还可以扩展光学设计的自由度。

另外，本发明的光学玻璃，以比重较小较佳。更具体地说，本发明的光学玻璃的比重在5.00(g/cm³)以下。据此，由于可以减轻光学元件以及使用光学元件的光学仪器的重量，因此可以帮助实现光学仪器的轻量化。因此，本发明的光学玻璃的比重，比较理想的是以5.00为上限，更为理想的是以4.95为上限，更加理想的是以4.90为上限。另外，本发明的光学玻璃的比重，大概在3.00以上、更具体的是在3.50以上、更为具体的是在4.00以上居多。

本发明的光学玻璃的比重，基于日本光学硝子工业会标准JOGIS05-1975“光学玻璃的比重的测定方法”进行测定。

本发明的光学玻璃，可见光透射率，特别是可见光中短波长一侧光的透射率较高，因此以染色较少较佳。

特别是，在本发明的光学玻璃中，在厚度10mm的样本中光谱透射率显示80％的波长(λ₈₀)，比较理想的是以520nm为上限，更为理想的是以510nm为上限，更加理想的是以500nm为上限。

另外，在本发明的光学玻璃中，在厚度10mm的样本中光谱透射率显示70％的波长(λ₇₀)，比较理想的是以480nm为上限，更为理想的是以450nm为上限，更加理想的是以430nm为上限。

另外，在本发明的光学玻璃中，在厚度10mm的样本中光谱透射率显示5％的最短波长(λ₅)，比较理想的是以440nm为上限，更为理想的是以420nm为上限，更加理想的是以400nm为上限，更为理想的是以380nm为上限。

据此，玻璃的吸收端位于紫外区域附近，提高对可见光的玻璃的透明性，因此可以将该光学玻璃较佳地应用于透镜等使光透过的光学元件中。

[玻璃成型体以及光学元件]

在所制造的光学玻璃的基础上，通过利用例如抛光处理的方法、或者再热冲压成型以及精密冲压成型等模压成型的方法，可以制造出玻璃成型体。也就是说，可以对光学玻璃进行研磨以及抛光等机械加工而制造玻璃成型体，或者在对利用光学玻璃制造的预制件进行再热冲压成型之后进行抛光处理而制造玻璃成型体，或者对通过进行抛光处理而制造的预制件以及通过众所周知的浮法成型等成型的预制件进行精密冲压成型而制造玻璃成型体。此外，制造玻璃成型体的方法，并不仅限于这些方法。

这样，由本发明的光学玻璃形成的玻璃成型体，有益于各种光学元件以及光学设计，其中特别是，以用于透镜或棱镜等光学元件较佳。据此，可以形成较大口径的玻璃成型体，因此不仅可以实现光学元件的大型化，而且在使用于照相机以及投影仪等光学仪器时，可以实现高清且高精度的成像特性以及投影特性。

【实施例】

在表1～表4中显示，本发明的实施例(No.1～No.31)及比较例(No.A)的组成，以及，这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)、分光透射率为5％、70％、80％的波长(λ₅、λ₇₀、λ₈₀)，以及，比重的结果。另外，以下实施例始终是以示例为目的，并不仅限于这些实施例。

本发明的实施例以及比较例的玻璃，均选择在分别相当于各成分原料的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、氢氧化物、偏磷酸化合物等通常的光学玻璃中所使用的高纯度原料，以表中所示的各实施例的组成比例称量并均匀地混合后，投入铂金坩埚中，并根据玻璃组成的熔融难易度通过电炉在1100℃～1500℃的温度范围内熔融2～5小时之后，搅拌均匀，然后浇入模具中使其缓慢冷却，从而制造了玻璃。

在这里，实施例以及比较例的玻璃的折射率、阿贝数，按照日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003进行测定。

另外，实施例以及比较例的玻璃的透射率，按照日本光学硝子工业会标准JOGIS02进行测定。此外，在本发明中，通过测定玻璃的透射率，求得了玻璃的染色与否及其程度。具体地说，对厚度10±0.1mm的相对平行抛光品，按照JISZ8722，测定200～800nm的光谱透射率，求得λ₅(透射率5％时的波长)、λ₇₀(透射率70％时的波长)以及λ₈₀(透射率80％时的波长)。

另外，实施例以及比较例的玻璃的比重，按照日本光学硝子工业会标准JOGIS05-1975“光学玻璃的比重的测定方法”进行测定。

表1

表2

表3

表4

本发明的实施例的光学玻璃，比重均在5.00以下。另一方面，比较例的玻璃，比重超过5.00。

因此，可以明确本发明的实施例的光学玻璃，相较于比较例的玻璃，比重较低。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，λ₈₀(透射率80％时的波长)均在520nm以下，更具体地说是在500nm以下。另外，λ₇₀(透射率70％时的波长)均在480nm以下，更具体地说是在430nm以下。另外，本发明的实施例的光学玻璃，λ₅(透射率5％时的波长)均在440nm以下，更具体地说是在380nm以下。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，折射率(nd)均在1.85以上、更具体地说是在1.88以上，并且该折射率在2.20以下、更具体地说是在2.00以下，均在所要求的范围内。

另外，本发明的实施例的光学玻璃，阿贝数(νd)均在30以上、更具体地说是在33以上，并且该阿贝数在50以下、更具体地说是在45以下，均在所要求的范围内。

因此，本发明的实施例的光学玻璃，折射率及阿贝数在所要求的范围内的同时可以以低廉的价格制得，耐失透性较高，染色少，并且比重较小。

此外，使用本发明的实施例的光学玻璃，形成玻璃块，对该玻璃块进行研削及研磨，而加工成镜片及预制件的形状。结果，可以稳定地制造各种的镜片及预制件的形状。

以上，对本发明以示例为目的进行了具体说明，但是本实施例始终仅以示例为目的，在不脱离本发明的思想以及范围的情况下，本领域的技术人员可以进行各种变更。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，含有B₂O₃为5.0～30.0％，La₂O₃为30.0～60.0％，WO₃成分为0.1～5.0％，氧化物基准的质量比(WO₃)/(TiO₂+ ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)为0.03以上0.22以下，氧化物基准的质量之和(ZrO₂+Nb₂O₅+Ta₂O₅+WO₃)为7.0％以下，折射率nd为1.85以上，阿贝数νd为30以上，比重为5.00以下。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，

Y₂O₃成分为0～20.0％，

Gd₂O₃成分为0～10.0％，

Yb₂O₃成分为0～15.0％。

3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物换算组成的质量％计算，

SiO₂成分为0～15.0％，

TiO₂成分为0～30.0％，

ZrO₂成分为0～4.850％，

ZnO成分为0～20.0％，

MgO成分为0～10.0％，

CaO成分为0～15.0％，

SrO成分为0～15.0％，

BaO成分为0～15.0％，

Li₂O成分为0～10.0％，

Na₂O成分为0～10.0％，

K₂O成分为0～10.0％，

Ta₂O₅成分为0～5.0％，

Nb₂O₅成分为0～5.0％，

P₂O₅成分为0～10.0％，

GeO₂成分为0～10.0％，

Al₂O₃成分为0～10.0％，

Ga₂O₃成分为0～10.0％，

Bi₂O₃成分为0～10.0％，

TeO₂成分为0～5.0％，以及

SnO₂成分为0～1.0％，

4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，以氧化物基准的质量％计算，

5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，表示分光透射率为70％的波长λ₇₀在480nm以下。

6.一种光学元件，其特征在于，由权利要求1所述的光学玻璃构成。

7.一种预制件，其特征在于，由权利要求1所述的光学玻璃构成，且用于抛光加工以及/或精密冲压成型。

8.一种光学元件，其特征在于，对权利要求7所述的预制件进行精密冲压加工而成。