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CN110642512A - 一种光学玻璃、预制件以及光学元件 - Google Patents

一种光学玻璃、预制件以及光学元件 Download PDF

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CN110642512A
CN110642512A CN201911087187.2A CN201911087187A CN110642512A CN 110642512 A CN110642512 A CN 110642512A CN 201911087187 A CN201911087187 A CN 201911087187A CN 110642512 A CN110642512 A CN 110642512A
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CN201911087187.2A
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English (en)
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松石早矢
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Ohara Inc
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Priority claimed from JP2016007919A external-priority patent/JP6775874B2/ja
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
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Abstract

本发明的目的在于提供一种具有高折射率及低色散,并且稳定性较高的光学玻璃,以及用其制作的预制件以及光学元件。所述光学玻璃,其以氧化物基准的质量%计算,含有B2O3成分8.0~40.0%,Ln2O3成分15.0~80.0%,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上,相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上50.0%以下的F成分,具有1.50以上1.80以下的折射率nd以及45以上65以下的阿贝数νd

Description

一种光学玻璃、预制件以及光学元件
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃、预制件以及光学元件。
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、投影仪以及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以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的具有1.50以上1.80以下的高折射率(nd)以及高阿贝数(νd)的高折射率低色散的玻璃的需求变得非常高。关于这一点,专利文献1~3所代表的玻璃成分广为人知。
【专利文献1】日本专利文献特开2013-063888号公报
【专利文献2】日本专利文献特开2012-126586号公报
【专利文献3】日本专利文献国际公开第2010/090014号
发明所要解决的技术问题
然而,在专利文献1~3所述的玻璃中,存在阿贝数较小、或者玻璃的稳定性不足的问题。因此,要求具有1.50以上1.80以下较高的折射率(nd)并且阿贝数更高的(低色散的)光学玻璃。另外,还要求不仅具有高折射率及低色散而且稳定的光学玻璃。
另一方面,在对色像差中蓝色区域的像差(二级光谱)的校正中,作为在光学设计中备受瞩目的光学特性的指标,采用着部分色散比(θg,F)。部分色散比(θg,F)由以下公式(1)表示。
θg,F=(ng-nF)/(nF-nC)······(1)
在这里,在组合低色散的凸透镜和高色散的凹透镜而进行色像差校正的光学系统中,在低色散一侧的透镜中使用部分色散比(θg,F)较大的光学材料,而在高色散一侧的透镜中使用部分色散比(θg,F)较小的光学材料,并且通过将它们组合在一起,可以校正二级光谱。
然而,专利文献1~3所述的玻璃,即使具有高折射率以及低色散,部分色散比也较小,不足以作为校正二级光谱的透镜而使用。即,要求不仅具有较高的折射率(nd)以及较高的阿贝数(νd)并且部分色散比(θg,F)较大的光学玻璃。
本发明鉴于上述问题而完成,其目的在于提供一种具有高折射率以及低色散并且稳定性较高的光学玻璃、以及用其制作的预制件和光学元件。
另外,本发明的目的还在于提供一种具有高折射率及低色散并且可较佳地用于色像差校正的光学玻璃、以及用其制作的预制件和光学元件。
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B2O3成分以及Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上)中同时使用F成分,并通过调整各个成分的含量,不仅实现玻璃的高折射率以及低色散化,并且发现玻璃的稳定性得到提高,从而完成了本发明。
另外,本发明人,在SiO2成分、B2O3成分、Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上)以及BaO成分中同时使用F成分,并通过调整各个成分的含量,不仅实现玻璃的高折射率以及低色散化,并且还发现玻璃的稳定性得到提高。
此外,本发明人,通过调整各个成分的含量,不仅实现高折射率以及低色散化,并且还发现玻璃的部分色散比得到进一步提高。
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,以氧化物基准的质量%计算,含有B2O3成分8.0~40.0%,Ln2O3成分15.0~80.0%,式中,Ln为从由La、Gd、Y以及Yb组成的群中选择的1种以上,
相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上50.0%以下的F成分,具有1.50以上1.80以下的折射率nd以及45以上65以下的阿贝数νd
(2)上述(1)所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计算,含有Ln2O3成分25.0~80.0%,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上,具有1.65以上1.80以下的折射率nd
(3)根据上述(1)或(2)所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计算,
SiO2成分为0~20.0%,
BaO成分为0~35.0%。
(4)根据上述(1)所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计算,含有SiO2成分1.0~20.0%,B2O3成分10.0~40.0%,Ln2O3成分15.0~60.0%以及BaO成分5.0~55.0%,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上,
相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上40.0%以下的F成分,
具有1.50以上1.74以下的折射率nd以及45以上65以下的阿贝数νd
(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,以氧化物基准的质量%计算,
La2O3成分为0~60.0%,
Gd2O3成分为0~30.0%,
Y2O3成分为0~20.0%,
Yb2O3成分为0~20.0%,
TiO2成分为0~20.0%,
Nb2O5成分为0~20.0%,
WO3成分为0~15.0%,
Bi2O3成分为0~20.0%,
MgO成分为0~10.0%,
CaO成分为0~20.0%,
SrO成分为0~25.0%,
Li2O成分为0~10.0%,
Na2O成分为0~10.0%,
K2O成分为0~10.0%,
ZnO成分为0~20.0%,
P2O5成分为0~10.0%,
GeO2成分为0~10.0%,
Ta2O5成分为0~20.0%,
ZrO2成分为0~20.0%,
Al2O3成分为0~20.0%,
Ga2O3成分为0~20.0%,
TeO2成分为0~20.0%,
SnO2成分为0~5.0%,以及
Sb2O3成分为0~1.0%。
(6)根据上述(1)至(5)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比F/Ln2O3为0.05以上1.00以下,在这里,Ln2O3成分的含量是以氧化物基准的质量%计算的含量,F成分的含量是相对于除F成分以外的氧化物基准的质量、以质量%计算的含量。
(7)根据上述(1)至(6)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量之和(SiO2+B2O3)为15.0%以上50.0%以下。
(8)根据上述(1)至(7)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(SiO2+B2O3)/F为0.50以上5.00以下,在这里,SiO2成分及B2O3成分的含量,是以氧化物基准的质量%计算的含量,F成分的含量是相对于除F成分以外的氧化物基准的质量、以质量%计算的含量。
(9)根据上述(1)至(8)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比Ln2O3/(SiO2+B2O3)为0.50以上,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上。
(10)根据上述(1)至(9)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3)/F为0.50以下,在这里,TiO2成分、Nb2O5成分、WO3成分以及Bi2O3成分的含量是以氧化物基准的质量%计算的含量,F成分的含量是相对于除F成分以外的氧化物基准的质量、以质量%计算的含量。
(11)根据上述(1)至(10)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的RO成分的质量之和为60.0%以下,式中,R为从由Mg、Ca、Sr及Ba组成的群中选择的1种以上。
(12)根据上述(1)至(11)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(BaO/RO)为0.50以上,式中,R为从由Mg、Ca、Sr及Ba组成的群中选择的1种以上。
(13)根据上述(1)至(12)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量之和(Ln2O3+BaO)为30.0%以上85.0%以下,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上。
(14)根据上述(1)至(13)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(Ln2O3+BaO)/(SiO2+B2O3)为1.00以上,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上。
(15)根据上述(1)至(14)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的Rn2O成分的质量之和为10.0%以下,式中,Rn为从由Li、Na及K组成的群中选择的1种以上。
(16)根据上述(1)至(15)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量之和(Ta2O5+ZrO2+Al2O3)为20.0%以下。
(17)根据上述(1)至(16)的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,折射率nd以及阿贝数νd满足(-0.01νd+2.15)≦nd≦(-0.01νd+2.35)的关系。
(18)一种光学元件,其特征在于,由上述(1)至(17)的任意一项所述的光学玻璃构成。
(19)一种预制件,其特征在于,由上述(1)至(17)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。
(20)一种光学元件,其特征在于,对上述(19)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,可以提供一种具有高折射率以及低色散,并且稳定性较高的光学玻璃,以及用其制作的预制件和光学元件。
另外,根据本发明,可以提供一种具有高折射率以及低色散,并且可较佳地用于色像差校正的光学玻璃,以及用其制作的预制件和光学元件。
附图说明
图1是以部分色散比(θg,F)为y轴、以阿贝数(νd)为x轴的直角坐标系所示的标准线示意图。
图2是关于第一光学玻璃的实施例的玻璃的折射率(nd)与阿贝数(νd)的关系示意图。
图3是关于第二光学玻璃的实施例的玻璃的折射率(nd)与阿贝数(νd)的关系示意图。
图4是关于第一光学玻璃的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系示意图。
图5是关于第二光学玻璃的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系示意图。
具体实施方式
本发明的光学玻璃,其以氧化物基准的质量%计算,含有B2O3成分8.0~40.0%、Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上)15.0~80.0%,相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上50.0%以下的F成分,具有1.50以上1.80以下的折射率(nd)以及45以上65以下的阿贝数(νd)。
其中,第一光学玻璃,其以氧化物基准的质量%计算,含有B2O3成分8.0~40.0%、Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上)25.0~80.0%,相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上50.0%以下的F成分,具有1.65以上1.80以下的折射率(nd)以及45以上65以下的阿贝数(νd)。
另外,第二光学玻璃,其以氧化物基准的质量%计算,含有SiO2成分1.0~20.0%、B2O3成分10.0~40.0%、Ln2O3成分15.0~60.0%(式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上)及BaO成分5.0~55.0%,相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上40.0%以下的F成分,具有1.50以上1.74以下的折射率(nd)以及45以上65以下的阿贝数(νd)。
在B2O3成分及Ln2O3成分中同时使用F成分,并且通过调整各个成分的含量,不仅可以实现玻璃的高折射率及低色散化,并且还可以提高玻璃的稳定性。特别是,在第二光学玻璃中,在SiO2成分、B2O3成分、Ln2O3成分及BaO成分中同时使用F成分,并且通过调整各个成分的含量,不仅可以实现玻璃的高折射率及低色散化,并且还可以提高玻璃的稳定性。因此,可以提供一种具有高折射率以及低色散,并且稳定性较高的光学玻璃,以及用其制作的预制件和光学元件。
此外,通过调整各个成分的含量,不仅可以实现高折射率及低色散化,并且还可以进一步提高玻璃的部分色散比。
因此,可以提供一种具有高折射率及低色散,并且可较佳地用于色像差校正的光学玻璃,以及用其制作的预制件和光学元件。
以下,对本发明的光学玻璃的实施方式进行具体说明。本发明不受以下实施方式的任何限定,在本发明的目的范围内,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转化成氧化物的情况下,将该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,是通过使其含有8.0%以上,在玻璃内部形成网状结构,可以促进形成稳定的玻璃并提高耐失透性,并且可以提高阿贝数的必需成分。因此,B2O3成分的含量,比较理想的是以8.0%为下限,更为理想的是以10.0%为下限,更为理想的是以11.0%为下限,更加理想的是以13.0%为下限,更为理想的是以14.0%为下限,更加理想的是以16.0%为下限。
另一方面,通过使B2O3成分的含量在40.0%以下,可以抑制折射率的降低,并且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40.0%为上限,更为理想的是以33.0%为上限,更加理想的是以28.0%为上限,更为理想的是以24.0%为上限,更为理想的是小于22.0%,更加理想的是小于21.0%,更为理想的是小于20.0%。
B2O3成分,作为原料可以使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7·10H2O、BPO4等。
Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上)的含量之和(质量之和)为15.0~80.0%。
特别是,通过使该质量之和在15.0%以上,可以提高玻璃的折射率以及阿贝数,因此可以较容易地获得高折射率低色散的玻璃。另外,据此可以减少着色。因此,Ln2O3成分的含量的质量之和,比较理想的是以15.0%为下限,更为理想的是以17.0%为下限,更加理想的是以21.0%为下限,更为理想的是以25.0%为下限,更加理想的是以26.0%为下限,更为理想的是以31.0%为下限,更加理想的是以34.0%为下限,更为理想的是以36.0%为下限,更加理想的是以39.0%为下限。特别是,在第一光学玻璃中,Ln2O3成分的含量的质量之和,可以是以42.0%为下限,更为理想的是也可以以46.0%为下限。
另一方面,通过使该质量之和在80.0%以下,可以提高耐失透性。因此,Ln2O3成分的含量的质量之和,比较理想的是80.0%以下,更为理想的是小于78.0%,更加理想的是小于75.0%,更为理想的是小于72.0%。特别是,在第二光学玻璃中,Ln2O3成分的含量的质量之和,比较理想的是60.0%以下,更为理想的是小于55.0%,更加理想的是小于53.0%,更为理想的是小于50.0%,更加理想的是也可以使其为48.5%以下。
F成分,是通过使其含有5.0%以上,可以提高玻璃的部分色散比,并且降低玻璃化转变温度的必需成分。特别是,通过使其含有F成分,可以得到具有较高的部分色散比,并且着色较少的光学玻璃。因此,F成分的含量,比较理想的是5.0%以上,更为理想的是5.5%以上,更加理想的是6.0%以上,更为理想的是大于6.0%,更加理想的是6.5%以上,更为理想的是大于7.0%,更加理想的是大于8.0%。另外,特别是在第一光学玻璃中,F成分的含量,可以是大于10.0%,也可以是10.6%以上。
另一方面,通过使F成分含量在50.0%以下,可以抑制玻璃比重的升高,并且可以使玻璃不易失透。因此,F成分的含量,比较理想的是以50.0%为上限,更为理想的是以45.0%为上限,更加理想的是以40.0%为上限,更为理想的是以35.0%为上限,更加理想的是以30.0%为上限,更为理想的是以29.0%为上限,更加理想的是以24.0%为上限,更为理想的是以20.0%为上限,更加理想的是以17.0%为上限,更为理想的是以12.0%为上限,更加理想的是以11.0%为上限。
F成分,作为原料可以使用ZrF4、AlF3、NaF、CaF2、LaF3等。
另外,本说明书中的F成分的含量是,在假设构成玻璃的所有阳离子成分与只平衡掉电荷的氧结合而成氧化物,再由该氧化物形成本发明的光学玻璃,并以由这些氧化物所形成的玻璃的总质量作为100%时,以质量%表示F成分的质量(相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算)的含量。
SiO2成分是,在含量超过0%时,可以减少玻璃的着色,并且可以提高耐失透性的任意成分。特别是,在第二光学玻璃中,是通过使其含有1.0%以上,可获得这些作用的必需成分。因此,SiO2成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是大于0.5%,更加理想的是1.0%以上,更为理想的是大于1.0%,更加理想的是大于2.0%,更为理想的是大于3.0%,更加理想的是也可以大于4.0%。
另一方面,通过使SiO2成分的含量在20.0%以下,可以使SiO2成分易于在熔融态玻璃中熔融,避免高温熔融。SiO2成分的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是小于17.0%,更加理想的是小于15.0%,更为理想的是小于13.0%,更加理想的是小于12.0%,更为理想的是小于11.0%,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于8.0%,更加理想的是小于5.0%。
SiO2成分,作为原料可以使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等。
BaO成分是,在含量超过0%时,不仅可以提高玻璃的折射率和耐失透性,并且可以提高玻璃原料的熔融性的任意成分。特别是,在第二光学玻璃中,是通过使其含有5.0%以上,可获得这些作用的必需成分。因此,BaO成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是大于1.5%,更加理想的是大于2.5%,更为理想的是5.0%以上,更加理想的是大于5.0%,更为理想的是也可以大于12.0%。特别是,在第二光学玻璃中,BaO成分的含量,更为理想的是大于16.0%,更加理想的是大于20.0%,更为理想的是也可以大于22.5%。
另一方面,通过使BaO成分的含量在55.0%以下,可以使玻璃的折射率不易降低,并且可以减少玻璃的失透。因此,BaO成分的含量,比较理想的是55.0%以下,更为理想的是小于45.0%,更加理想的是小于40.0%,更为理想的是35.0%以下,更加理想的是小于35.0%,更为理想的是小于30.0%。特别是,在第二光学玻璃中,BaO成分的含量,可以是小于25.0%,更为理想的是也可以小于20.0%。
BaO成分,作为原料可以使用BaCO3、Ba(NO3)2等。
La2O3成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率以及阿贝数,并且可以提高可见光透射率的任意成分。因此,La2O3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5.0%,更为理想的是大于10.0%,更加理想的是大于17.0%,更为理想的是大于15.0%,更加理想的是大于22.0%,更为理想的是大于26.0%,更加理想的是也可以大于28.0%。
另一方面,通过使La2O3成分的含量在60.0%以下,可以使玻璃很难失透,并且可以抑制玻璃比重的增加。另外,特别是通过减少La2O3成分的含量,可以抑制部分色散比的降低。因此,La2O3成分的含量,比较理想的是60.0%以下,更为理想的是小于55.0%,更加理想的是小于52.0%,更为理想的是小于50.0%,更加理想的是45.0%以下,更为理想的是40.0%以下,更加理想的是小于38.0%,更为理想的是小于37.0%,更为理想的是小于35.0%。
La2O3成分,作为原料可以使用La2O3、La(NO3)3·XH2O(X为任意整数)等。
Gd2O3成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率以及阿贝数的任意成分。因此,Gd2O3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Gd2O3成分的含量在30.0%以下,可以抑制玻璃比重的上升以及部分色散比的降低,并且还可以抑制失透。因此,Gd2O3成分的含量,比较理想的是30.0%以下,更为理想的是小于25.0%,更加理想的是23.0%以下,更为理想的是20.0%以下,更加理想的是小于20.0%,更为理想的是小于17.0%,更加理想的是小于15.0%,更为理想的是13.0%以下,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于9.0%。
Gd2O3成分,作为原料可以使用Gd2O3、GdF3等。
Y2O3成分以及Yb2O3成分是,在至少任意一种的含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率以及阿贝数的任意成分。特别是,Y2O3成分,也是可以减小玻璃比重的成分。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成分或Yb2O3成分的含量在20.0%以下,可以提高玻璃的稳定性。另外,特别是通过使Yb2O3成分的含量在20.0%以下,由于玻璃难以吸收较长的波长一侧(波长1000nm的附近)的光线,可以提高玻璃对红外线的耐性。因此,Y2O3成分以及Yb2O3成分中至少任意一种的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是小于15.0%,更加理想的是小于12.0%,更为理想的是小于10.0%。特别是,Yb2O3成分的含量,既可以小于5.0%,也可以小于1.0%。
Y2O3成分及Yb2O3成分,作为原料可以使用Y2O3、YF3、Yb2O3等。
TiO2成分、Nb2O5成分以及WO3成分是,在至少任意一种的含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率以及部分色散比的任意成分。
特别是,TiO2成分以及Nb2O5成分,还是可以减小比重的成分。
另一方面,通过减少TiO2成分、Nb2O5成分或者WO3成分的含量,可以抑制阿贝数的降低,并且可以抑制可见光的较短波长(500nm以下)的光线透射率的降低。
因此,TiO2成分的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是小于10.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于3.0%。
另外,Nb2O5成分的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是10.0%以下,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。
另外,WO3成分的含量,比较理想的是15.0%以下,更为理想的是10.0%以下,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。
TiO2成分、Nb2O5成分及WO3成分,作为原料可以使用TiO2、Nb2O5、WO3等。
Bi2O3成分是,在至少任意一种的含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率以及部分色散比的任意成分。另外,Bi2O3成分,也是可以降低玻璃化转变温度的成分。
另一方面,通过减少Bi2O3成分的含量,可以抑制阿贝数的降低,并且还可以抑制可见光的较短波长(500nm以下)的光线透射率的降低。
因此,Bi2O3成分的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是10.0%以下,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。
Bi2O3成分,作为原料可以使用Bi2O3等。
MgO成分、CaO成分以及SrO成分是,在至少任意一种的含量超过0%时,可以改善玻璃的熔融性而提高耐失透性的任意成分。特别是,在第二光学玻璃中,SrO成分,也是可以提高玻璃的折射率的成分。
另一方面,通过减少MgO成分、CaO成分或者SrO成分的含量,可以减少玻璃的失透。特别是,通过减少MgO成分或者CaO成分的含量,可以抑制折射率的降低。另外,特别是在第一光学玻璃中,通过减少SrO成分的含量,也可以抑制折射率的降低。
因此,MgO成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。
另外,CaO成分的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是小于17.0%,更加理想的是10.0%以下,更为理想的是小于10.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于3.0%,更加理想的是小于1.0%。
另外,SrO成分的含量,比较理想的是25.0%以下,更为理想的是18.0%以下,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于5.0%。
MgO成分、CaO成分以及SrO成分,作为原料可以使用MgCO3、MgF2、CaCO3、CaF2、Sr(NO3)2、SrF2等。
Li2O成分、Na2O成分以及K2O成分是,在至少任意一种的含量超过0%时,可以改善玻璃的熔融性的任意成分。
在这里,通过使其含有Li2O成分,可以较容易地形成稳定的玻璃。因此,特别是在第二光学玻璃中,使Li2O成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是大于1.0%,更加理想的是也可以使其大于1.5%。
另外,K2O成分,也是可以更进一步提高玻璃的部分色散比的成分。
另一方面,通过减少Li2O成分、Na2O成分或者K2O成分的含量,可以抑制玻璃的折射率的降低,并且可以减少失透。特别是,通过减少Li2O成分的含量,可以抑制玻璃的部分色散比的降低。因此,Li2O成分、Na2O以及K2O成分中至少任意一种的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于6.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于4.0%,更加理想的是小于3.0%。特别是,在第二光学玻璃中,Na2O以及K2O成分中至少任意一种的含量,也可以小于1.0%。
Li2O成分、Na2O成分以及K2O成分,作为原料可以使用Li2CO3、LiNO3、LiF、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等。
ZnO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,还可以减少失透的任意成分。
另一方面,通过使ZnO成分的含量在20.0%以下,可以减少折射率的降低以及失透。另外,据此可以提高熔融态玻璃的粘度,因此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20.0%以下,更为理想的是10.0%以下,更加理想的是小于10.0%,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于2.0%。
ZnO成分,作为原料可以使用ZnO、ZnF2等。
P2O5成分是,在含量超过0%时,可以通过降低玻璃的液相线温度而提高耐失透性的任意成分。
另一方面,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的降低,特别是耐水性的降低。因此,P2O5成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。
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。
另一方面,由于GeO2成分的原料价格较高,所以若其含量较高则导致材料成本升高,故所得到的玻璃的实用性降低。因此,GeO2成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。
GeO2成分,作为原料可以使用GeO2等。
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Ta2O5成分的含量在10.0%以下,可以抑制玻璃的部分色散比的降低。另外,通过减少较昂贵的Ta2O5成分可以抑制玻璃的材料成本的上升,并且通过避免高温熔融可以降低玻璃的制造成本。因此,Ta2O5成分的含量,比较理想的是20.0%,更为理想的是10.0%,更加理想的是5.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%,最为理想的是不含有。
Ta2O5成分,作为原料可以使用Ta2O5等。
ZrO2成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率及耐失透性的任意成分。
另一方面,通过使ZrO2成分的含量在20.0%以下,可以抑制阿贝数的降低,并且还可以抑制部分色散比的降低。另外,由于可以避免玻璃原料的高温熔融,故可以减少玻璃的制造成本。因此,ZrO2成分的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是小于10.0%,更为理想的是小于5.0%,更为理想的是小于3.0%,更为理想的是小于2.5%。
ZrO2成分,作为原料可以使用ZrO2、ZrF4等。
Al2O3成分以及Ga2O3成分是,在含量超过0%时,可以较容易地形成稳定的玻璃的任意成分。
另一方面,通过使Al2O3成分或者Ga2O3成分的含量在20.0%以下,可以抑制阿贝数的降低。因此,Al2O3成分及Ga2O3成分中至少任意一种的含量,比较理想的是20.0%以下,更为理想的是小于10.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于3.0%,更加理想的是小于1.0%,更为理想的是0.6%以下。
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。
TeO2成分是,在含量超过0%时,可以提高折射率并降低玻璃化转变温度(Tg)的任意成分。
另一方面,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20.0%以下,更为理想的是小于10.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于3.0%。
TeO2成分,作为原料可以使用TeO2等。
SnO2成分是,在含量超过0%时,可以减少熔融态玻璃的氧化而使熔融态玻璃清澈,并且可以使玻璃的光线透射率不易降低的任意成分。
另一方面,通过使SnO2成分的含量在5.0%以下,可以使由熔融态玻璃的还原引起的玻璃的着色以及玻璃的失透很难发生。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5.0%以下,更为理想的是小于3.0%,更加理想的是小于1.0%,更为理想的是小于0.5%。
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。
另一方面,通过使Sb2O3成分的含量在1.0%以下,可以使其不易产生过度的发泡,并且还可以减少与熔融设备(特别是Pt等贵金属)的合金化。因此,Sb2O3成分的含量,比较理想的是1.0%以下,更为理想的是小于0.5%,更加理想的是小于0.3%,更为理想的是小于0.1%。
Sb2O3成分,作为原料可以使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7·5H2O等。
另外,使玻璃清澈以及脱泡的成分,并不只限于上述的Sb2O3成分,也可以使用玻璃制造领域中广为人知的澄清剂、脱泡剂或者它们的组合。
相对于以氧化物基准的质量%计算的Ln2O3成分的总量,相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算的F成分的含量的比例,比较理想的是0.05以上1.00以下。
特别是,通过使该比例在0.05以上,可以进一步提高部分色散比。因此,该质量比F/Ln2O3,比较理想的是以0.05为下限,更为理想的是以0.07为下限,更加理想的是以0.09为下限,更为理想的是以0.11为下限。
另一方面,通过使该比例在1.00以下,可以使玻璃不易失透。因此,该质量比F/Ln2O3,比较理想的是1.00以下,更为理想的是小于0.70,更加理想的是小于0.50,更为理想的是小于0.30。
SiO2成分以及B2O3成分的总量(质量之和),比较理想的是15.0%以上50.0%以下。
特别是,通过使该和在15.0%以上,可以较容易地形成稳定的玻璃。因此,该质量之和(SiO2+B2O3),比较理想的是15.0%以上,更为理想的是大于18.0%,更加理想的是大于21.0%,更为理想的是大于23.0%。
另一方面,通过使该和在50.0%以下,可以抑制折射率的降低。因此,该质量之和(SiO2+B2O3),比较理想的是50.0%以下,更为理想的是小于43.0%,更加理想的是小于40.0%,更为理想的是小于35.0%,更加理想的是小于30.0%,更为理想的是小于27.0%。
相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算的F成分的含量,其以氧化物基准的质量%计算的SiO2成分以及B2O3成分总量的比例,比较理想的是0.50以上5.00以下。
特别是,通过使该比例在0.50以上,可以提高玻璃的部分色散比,并且可以降低玻璃化转变温度。因此,该质量比(SiO2+B2O3)/F,比较理想的是以0.50为下限,更为理想的是以1.00为下限,更加理想的是以1.50为下限,更为理想的是以1.80为下限,更加理想的是以2.10为下限,更为理想的是以2.31为下限。
另一方面,通过使该比例在5.00以下,可以使玻璃不易失透。另外,该质量比(SiO2+B2O3)/F,比较理想的是5.00以下,更为理想的是小于4.00,更加理想的是小于3.50,更为理想的是小于3.00。
相对于SiO2成分以及B2O3成分的总量,Ln2O3成分总量的比例(质量比),比较理想的是0.50以上。据此,可以提高玻璃的折射率和稳定性。因此,质量比Ln2O3/(SiO2+B2O3),比较理想的是以0.50为下限,更为理想的是以1.00为下限,更加理想的是以1.30为下限,更为理想的是以1.50为下限,更为经想的是以1.63为下限。
另外,质量比Ln2O3/(SiO2+B2O3)的上限,多为大致8.00以下,更具体的是6.00以下,更加具体的是5.00以下。
相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算的F成分的含量,其以氧化物基准的质量%计算的TiO2成分、Nb2O5成分、WO3成分以及Bi2O3成分的总量的比例,比较理想的是0.50以下。据此,可以抑制阿贝数的降低。因此,该质量比(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3)/F,比较理想的是以0.50为上限,更为理想的是以0.45为上限,更加理想的是以0.40为上限,更为理想的是以0.35为上限,更加理想的是以0.27为上限。
RO成分(式中,R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的一种以上)的含量之和(质量之和),比较理想的是60.0%以下。
特别是,通过使该和在60.0%以下,可以减少由于RO成分含量过高引起的失透,并且可以抑制折射率的降低。因此,RO成分的含量的质量之和,比较理想的是60.0%以下,更为理想的是小于55.0%,更加理想的是小于45.0%,更为理想的是40.0%以下,更加理想的是小于35.0%,更为理想的是小于30.0%。特别是,在第一光学玻璃中,Ro成分的含量的质量之和,可以是小于25.0%,更为理想的是也可以小于20.0%。
另一方面,通过使该和大于0%,可以提高玻璃原料的熔融性以及玻璃的稳定性。特别是,在第二光学玻璃中,是通过使该和在5.0%以上,可以获得这些作用。因此,RO成分的总含量,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%,更为理想的是大于5.0%,更加理想的是也可以大于10.0%。特别是,在第二光学玻璃中,RO成分的总含量,比较理想的是5.0%以上,更为理想的是大于10.0%,更加理想的是大于15.0%,更为理想的是大于20.0%,更加理想的是也可以大于23.0%。
相对于RO成分(式中,R为从由Mg、Ca、Sr、Ba组成的群中选择的一种以上)的含量之和,BaO成分的含量比(质量比)在0.50以上为佳。据此,可以较容易地得到折射率更高的玻璃。因此,该质量比(BaO/RO),比较理想的是以0.50为下限,更为理想的是以0.60为下限,更加理想的是以0.70为下限,更为理想的是以0.75为下限,更加理想的是以0.85为下限。
另一方面,该比例的上限也可以是1.00。
Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y、Yb组成的群中选择的1种以上)的总量以及BaO成分的含量之和(质量之和)在30.0%以上85.0%以下较佳。
特别是,通过使该和在30.0%以上,可以进一步提高玻璃的折射率。因此,该质量之和(Ln2O3+BaO),比较理想的是以30.0%为下限,更为理想的是以45.0%为下限,更加理想的是以56.0%为下限,更为理想的是以60.0%为下限,更加理想的是以63.0%为下限。
另一方面,通过使该和在85.0%以下,可以使玻璃不易失透。因此,该质量之和(Ln2O3+BaO),比较理想的是85.0%以下,更为理想的是小于83.0%,更加理想的是小于80.0%,更为理想的是小于78.0%。
相对于SiO2成分以及B2O3成分的总量,Ln2O3成分(式中,Ln为从由La、Gd、Y以及Yb组成的群中选择的1种以上)以及BaO成分的含量之和的比例(质量比),比较理想的是1.00以上。据此,可以提高玻璃的折射率和稳定性。因此,质量比(Ln2O3+BaO)/(SiO2+B2O3),比较理想的是以1.00为下限,更为理想的是以1.30为下限,更加理想的是以1.50为下限,更为理想的是以1.70为下限,更加理想的是以2.00为下限,更为理想的是以2.50为下限。
另外,质量比(Ln2O3+BaO)/(SiO2+B2O3)的上限,多为大致8.00以下,更具体的是6.00以下,更加具体的是4.00以下。
Rn2O成分(式中,Rn为从由Li、Na、K组成的群中选择的一种以上)的含量之和(质量之和),比较理想的是10.0%以下。据此,可以抑制玻璃的折射率的降低,并且还可以通过提高玻璃的稳定性而减少失透。因此,Rn2O成分的总含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于6.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于4.0%,更加理想的是小于3.0%。
另一方面,特别是在第二光学玻璃中,Rn2O成分的含量之和也可以大于0%。据此,可以较容易地形成稳定的玻璃。因此,Rn2O成分的总含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是大于1.0%,更加理想的是也可以大于1.5%。
Ta2O5成分、ZrO2成分以及Al2O3成分的含量之和(质量之和),比较理想的是20.0%以下。据此,可以提高玻璃的稳定性,并且还可以抑制部分色散比的降低。因此,该质量之和(Ta2O5+ZrO2+Al2O3),比较理想的是以20.0%以下为上限,更为理想的是以小于10.0%为上限,更加理想的是以小于5.0%为上限,更为理想的是以小于2.5%为上限,更加理想的是以小于1.5%为上限。
<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为佳的成分进行说明。
在本发明的光学玻璃中,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,由于GeO2成分会提高玻璃的色散性,故实际上不含有为佳。
另外,除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外的各过度金属成分,例如Hf、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Ce、Nd等,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着色,对可见区域的特定波长的光进行吸收的特性,因此特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中,实际上不含有为佳。
此外,PbO等铅化合物以及As2O3等砷化合物、以及Th、Cd、Tl、Os、Be、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,都需要采取环境保护措施。因此,在重视对环境的影响的情况下,除不可避免的混入之外,实际上不含有这些成分为佳。据此,在光学玻璃中实际上不含污染环境的物质。因此,无需采取特别的环境保护措施便可制造、加工以及废弃该光学玻璃。
[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,在将所制造的混合物放入铂金坩埚、石英坩埚或氧化铝坩埚中进行预熔融之后,放入金坩埚、铂金坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚中并在900~1400℃的温度范围内熔融1~5小时,均匀搅拌并进行消泡等,然后将温度降低至1200℃以下后进行最终搅拌而去除条纹,并使用成型模具成型而进行制造。在这里,作为获得通过使用成型模具而成型的玻璃的方法包括,使熔融态玻璃向成型模具的一端流下的同时,从成型模具的另一端将成型的玻璃拉出的方法,以及将熔融态玻璃注入模具并使其慢慢冷却的方法。
【物理性质】
本发明的光学玻璃具有高折射率以及低色散(高阿贝数)。
本发明的光学玻璃的折射率(nd),比较理想的是以1.50为下限,更为理想的是以1.55为下限,更加理想的是以1.60为下限,更为理想的是以1.63为下限。特别是,第一光学玻璃的折射率(nd),比较理想的是以1.65为下限,更为理想的是以1.66为下限,更加理想的是也可以以1.67为下限。
本发明的光学玻璃的折射率(nd)的上限,比较理想的是1.80以下,更为理想的是1.77以下,更加理想的是也可以小于1.74。特别是,第二光学玻璃的折射率的上限,比较理想的是1.74以下,更为理想的是1.72以下,更加理想的是1.70以下,更为理想的是也可以在1.67以下。
本发明的光学玻璃的阿贝数(νd),比较理想的是45以上,更为理想的是48以上,更加理想的是50.5以上,更为理想的是51以上,更加理想的是大于52,更为理想的是以54为下限,更加理想的是以56为下限,更为理想的是以58为下限。另外,本发明的光学玻璃的阿贝数(νd),比较理想的是65以下,更为理想的是小于64,更加理想的是小于63,更为理想的是小于60。
本发明的光学玻璃,由于具有这样的折射率以及阿贝数,故有益于光学设计,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。
在这里,本发明的光学玻璃,折射率(nd)以及阿贝数(νd),比较理想的是满足(-0.01νd+2.15)≦nd≦(-0.01νd+2.25)的关系。本发明的特定组成的玻璃,使折射率(nd)以及阿贝数(νd)满足该关系,即可以获得稳定的玻璃。
因此,在本发明的光学玻璃中,折射率(nd)以及阿贝数(νd),比较理想的是满足nd≧(-0.01νd+2.15)的关系,更为理想的是满足nd≧(-0.01νd+2.17)的关系,更加理想的是满足nd≧(-0.01νd+2.20)的关系,更为理想的是满足nd≧(-0.01νd+2.23)的关系。
另一方面,在本发明的光学玻璃中,折射率(nd)以及阿贝数(νd),比较理想的是满足nd≦(-0.01νd+2.35)的关系,更为理想的是满足nd≦(-0.01νd+2.32)的关系,更加理想的是满足nd≦(-0.01νd+2.30)的关系,更为理想的是满足nd≦(-0.01νd+2.29)的关系,更加理想的是满足nd≦(-0.01νd+2.27)的关系。
本发明的光学玻璃,比较理想的是具有较高的部分色散比(θg,F)。
更具体地说,本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F),比较理想的是以0.515为下限,更为理想的是以0.520为下限,更加理想的是以0.525为下限,更为理想的是以0.528为下限,更加理想的是以0.530为下限。另一方面,本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的上限并不受特别限定,但比较理想的是0.630,更为理想的是0.610,更加理想的是也可以为0.570。另外,在本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系中,比较理想的是满足(θg,F)≧(-0.00162×νd+0.6150)的关系。
这样,在本发明的光学玻璃中,与含有较多希土元素成分的以往广为人知的玻璃相比具有较高的部分色散比(θg,F)。因此,在实现玻璃的高折射率及低色散化的同时,可以将由该光学玻璃形成的光学元件较佳地应用于色像差的校正。
在这里,在本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系中,比较理想的是以(-0.00162×νd+0.6150)为下限,更为理想的是以(-0.00162×νd+0.6200)为下限,更加理想的是以(-0.00162×νd+0.6250)为下限,更为理想的是以(-0.00162×νd+0.6300)为下限。另一方面,本发明的光学玻璃的与阿贝数(νd)的关系中的部分色散比(θg,F)的上限并不受特别限定,但多为大致(-0.00162×νd+0.6800)以下,更具体的是(-0.00162×νd+0.6700)以下,更加具体的是(-0.00162×νd+0.6600)以下。本发明的特定组成的玻璃,使部分色散比(θg,F)以及阿贝数(νd)满足该关系,即可以获得较稳定的玻璃。
所述部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)的关系式,在以部分色散比为y轴,以阿贝数为x轴的直角坐标系中,使用与标准线平行的直线表示。标准线表示以往广为人知的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间的线性关系,在以部分色散比(θg,F)为y轴,以阿贝数(νd)为x轴的直角坐标系中,用连接描绘出NSL7和PBM2的部分色散比以及阿贝数的两点的直线表示(参照图1)。而且,以往广为人知的玻璃的部分色散比和阿贝数的关系,大致与标准线重复。
在这里,NSL7和PBM2是小原株式会社制造的光学玻璃,PBM2的阿贝数(νd)为36.3,部分色散比(θg,F)为0.5828,NSL7的阿贝数(νd)为60.5,部分色散比(θg,F)为0.5436。
本发明的光学玻璃,以制造玻璃时的耐失透性(在说明书中,有时仅称为“耐失透性”)较高且较稳定的玻璃为佳。据此,在制造玻璃时可以抑制由玻璃的结晶化等引起的透射率的降低,因此可以将该光学玻璃较佳地应用于透镜等使可见光透过的光学元件中。另外,作为表示制造玻璃时耐失透性较高的标准,例如,可以列举出液相线温度较低。
[预制件以及光学元件]
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,特别是,以用于透镜或棱镜等光学元件为佳。通过提高玻璃的稳定性,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。
另外,通过提高部分色散比,可以将光学元件有效地应用于光学系统的色像差校正中,例如,在将光学元件应用于照相机的情况下,可以准确地表现出拍摄的对象物,而在将光学元件应用于投影仪的情况下,可以更精彩地投射所期望的影像。
【实施例】
本发明的实施例(No.A1~No.A35、No.B1~No.B11)的玻璃的组成、以及这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)以及部分色散比(θg,F)的値如表1~表7所示。其中,实施例(No.A1~No.A35)为第一光学玻璃的实施例,实施例(No.B1~No.B11)为第二光学玻璃的实施例。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。
实施例的玻璃,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,称重并均匀混合后,放入铂金坩埚,通过电炉在1250~1300℃的温度范围内加热2小时,使玻璃原料熔融,并通过搅拌熔融的玻璃原料而进行消泡后,将温度降低至900~1070℃再搅匀后浇入模具,使其缓慢冷却,从而制造了玻璃。
在这里,在将玻璃原料熔融而得到玻璃时,由于F成分以及B2O3成分的挥发,玻璃原料的组成和所得到的玻璃的组成之间发生了改变。
关于各个成分,玻璃原料的组成和玻璃的组成的关系,特别是含有B2O3成分16%以上,并且在F成分的含量为45.0%以下的情况下,大致如下。
B2O3成分:(玻璃中的含量)=0.35×(玻璃原料中的含量)+10.3(质量%)
F成分:(玻璃中的含量)=0.44×(玻璃原料中的含量)+1.39(质量%)
基于这些数式,通过将F成分、B2O3成分以及SiO2成分在玻璃中的含量换算成玻璃原料中的含量之后,以F成分的含量作为外加含量将各个成分的含量的总量换算成100%,可以求得玻璃原料的组成。
实施例的玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)以及部分色散比(θg,F),按照日本光学硝子工业会标准JOGIS01-2003进行测定。
此外,根据测得的折射率(nd)以及阿贝数(νd)的值,在关系式nd=-a1×νd+b1中,求得倾斜度a1在0.01时的截距b1
此外,根据测得的阿贝数(νd)以及部分色散比(θg,F)的值,在关系式(θg,F)=-a2×νd+b2中,求得倾斜度a2在0.00162时的截距b2
此外,在本测定中所使用的玻璃,使用了将缓慢冷却降温速度设为-25℃/hr并用退火炉进行处理的玻璃。
表1
Figure BDA0002265771600000221
表2
Figure BDA0002265771600000231
表3
Figure BDA0002265771600000241
表4
Figure BDA0002265771600000251
表5
Figure BDA0002265771600000261
表6
Figure BDA0002265771600000271
表7
Figure BDA0002265771600000281
如表所示,本发明的实施例的光学玻璃,折射率(nd)为1.50,更具体地说是在1.61以上,并且该折射率(nd)在1.80以下,更具体地说是在1.76以下,均在所要求的范围内。特别是,在第一光学玻璃的实施例中,折射率(nd)均为1.65以上。另外,在第二光学玻璃的实施例的玻璃中,折射率(nd)在1.74以下,更具体的是在1.65以下。
另外,本发明的实施例的光学玻璃,阿贝数(νd)在45以上,并且该阿贝数(νd)在65以下,更具体地说是在63以下,均在所要求的范围内。特别是,在第一光学玻璃的实施例中,阿贝数(νd)均在60以下。此外,在第二光学玻璃的实施例中,阿贝数(νd)为59以上。
另外,本发明的实施例的光学玻璃,折射率(nd)以及阿贝数(νd)满足(-0.01νd+2.15)≦nd≦(-0.01νd+2.35)的关系。特别是,在第一光学玻璃的实施例中,折射率(nd)以及阿贝数(νd)满足(-0.01νd+2.20)≦nd≦(-0.01νd+2.29)的关系。另外,在第二光学玻璃的实施例中,折射率(nd)以及阿贝数(νd)满足(-0.01νd+2.24)≦nd≦(-0.01νd+2.28)的关系。
此外,关于第一光学玻璃的实施例的玻璃的折射率(nd)以及阿贝数(νd)的关系,如图2所示。另外,关于第二光学玻璃的实施例的玻璃的折射率(nd)以及阿贝数(νd)的关系,如图3所示。
这些光学玻璃,均是未失透的稳定的玻璃。
因此,可以明确本发明的实施例的光学玻璃,折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且,可以获得稳定性较高的光学玻璃。
另外,本发明的实施例的光学玻璃,其部分色散比(θg,F)在0.515以上,具有较高的値。特别是,在第一光学玻璃的实施例中,其部分色散比(θg,F)在0.520以上,更具体地在0.525以上。另外,在第二光学玻璃的实施例中,其部分色散比(θg,F)在0.533以上。
另外,本发明的实施例的光学玻璃,其部分色散比(θg,F)与阿贝数(νd)之间满足(θg,F)≧(-0.00162×νd+0.6150)的关系,更具体地满足(θg,F)≧(-0.00162×νd+0.6160)的关系。特别是,在第二光学玻璃的实施例中,满足(θg,F)≧(-0.00162×νd+0.6280)的关系。
此外,关于第一光学玻璃的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)以及阿贝数(νd)的关系,如图4所示。此外,关于第二光学玻璃的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)以及阿贝数(νd)的关系,如图5所示。
综上所述,本发明的实施例的光学玻璃,其部分色散比(θg,F)较大,显而易见,由该光学玻璃得到的光学元件可以有效地校正色像差。
因此,本发明的实施例的光学玻璃,具有高折射率以及低色散,稳定性较高,显而易见,可以较佳地应用于色像差的校正。
此外,使用根据本发明的实施例得到的光学玻璃,进行再热压制成型后进行研磨及抛光,加工成透镜及棱镜的形状。另外,使用本发明的实施例的光学玻璃,形成精密冲压成型用预制件,对该精密冲压成型用预制件进行精密冲压成型加工。在任何情况下,在加热软化后的玻璃中均没有出现乳白化及失透等问题,可以稳定地加工成各种透镜以及棱镜的形状。
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。应该理解的是,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 (13)

1.一种光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计算,含有SiO2成分1.0~20.0%,B2O3成分10.0~40.0%,Ln2O3成分15.0~60.0%以及BaO成分5.0~55.0%,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上,
相对于除F成分以外的氧化物基准的质量,以质量%计算,含有5.0%以上40.0%以下的F成分,
具有1.50以上1.74以下的折射率nd以及45以上65以下的阿贝数νd
2.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,
La2O3成分为0~40.0%,
Gd2O3成分为0~20.0%,
Y2O3成分为0~20.0%,
Li2O成分为0~10.0%。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计算,
MgO成分为0~10.0%,
CaO成分为0~20.0%,
SrO成分为0~25.0%,
Na2O成分为0~10.0%,
K2O成分为0~10.0%,
Yb2O3成分为0~20.0%,
TiO2成分为0~20.0%,
Nb2O5成分为0~20.0%,
WO3成分为0~15.0%,
P2O5成分为0~10.0%,
GeO2成分为0~10.0%,
ZnO成分为0~20.0%,
ZrO2成分为0~20.0%,
Ta2O5成分为0~20.0%,
Al2O3成分为0~20.0%,
Ga2O3成分为0~20.0%,
TeO2成分为0~20.0%,
Bi2O3成分为0~20.0%,
SnO2成分为0~5.0%,以及
Sb2O3成分为0~1.0%。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量之和(SiO2+B2O3)为15.0%以上50.0%以下。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(Ln2O3+BaO)/(SiO2+B2O3)为1.00以上,式中,Ln为从由La、Gd、Y及Yb组成的群中选择的1种以上。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的RO成分的质量之和为5.0%以上60.0%以下,式中,R为从由Mg、Ca、Sr及Ba组成的群中选择的1种以上。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(BaO/RO)为0.50以上,式中,R为从由Mg、Ca、Sr及Ba组成的群中选择的1种以上。
8.根据权利要求1至7的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的Rn2O成分的质量之和为10.0%以下,式中,Rn为从由Li、Na及K组成的群中选择的1种以上。
9.根据权利要求1至8的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,氧化物基准的质量比(SiO2+B2O3)/F为0.50以上4.00以下,在这里,SiO2成分及B2O3成分的含量,是以氧化物基准的质量%计算的含量,F成分的含量是相对于除F成分以外的氧化物基准的质量、以质量%计算的含量。
10.根据权利要求1至9的任意一项所述的光学玻璃,其特征在于,折射率nd以及阿贝数νd满足(-0.01νd+2.15)≦nd≦(-0.01νd+2.35)的关系。
11.一种光学元件,其特征在于,由权利要求1至10的任意一项所述的光学玻璃构成。
12.一种预制件,其特征在于,由权利要求1至10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。
13.一种光学元件,其特征在于,对权利要求19所述的预制件进行精密冲压加工而成。
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