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光学玻璃及光学元件制作方法

  • 专利名称
    光学玻璃及光学元件制作方法
  • 发明者
    傅杰
  • 公开日
    2014年11月19日
  • 申请日期
    2014年5月13日
  • 优先权日
    2013年5月14日
  • 申请人
    株式会社小原
  • 文档编号
    C03C3/068GK104150764SQ201410200522
  • 关键字
  • 权利要求
    1. 一种光学玻璃,以质量%计,含有总量为5.0?40. Ο %的Si02成分及B203成分、总 量为20. 0?70. 0%的Ln203成分,Ln为选自Y、La、Gd及Yb中的一种以上,以及,以相对于 氧化物基准的质量的增量质量%计,含有大于0%?20. 0%的F成分,Nb205成分及Ti02成 分的总量为〇?50.0%,所述光学玻璃的折射率为1.85以上,厚10mm时显示70%的透射 率的波长为450nm以下2. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计,含有5. 0?40. 0%的B203成分,Si02成 分的含量为〇?20.0%3. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计,含有10. 0?70. 0%的La203成分,Gd203 成分的含量为〇?30. 0%4. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计, Y2〇3成分为〇?30. 0%, Yb203成分为0?30. 0%5. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计,Ti02成分的含量为30. 0%以下6. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计,Nb205成分的含量为50. 0%以下7. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计, Zr02成分为0?20.0%, Ta205成分为0?20. 0%8. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计, Li20成分为0?10. 0%, Na20成分为0?15. 0%, K20成分为0?15. 0%9. 如权利要求1所述的光学玻璃,R20成分的质量和为20. 0%以下,R20式中,R为选自 Li、Na、K中的一种以上10. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计, 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?20. 0%, ZnO成分为0?20. 0%11. 如权利要求1所述的光学玻璃,M0成分的质量和为20. 0%以下,M0式中,Μ为选自 Mg、Ca、Sr、Ba及Ζη中的一种以上12. 如权利要求1所述的光学玻璃,以质量%计, Ρ2〇5成分为〇?10.0%, Ge02成分为0?10.0%, A1203成分为0?15. 0%, Ga203成分为0?15. 0%, W03成分为0?20. 0%, Bi203成分为0?30. 0%, Te02成分为0?30.0%, Sn02成分为0?10.0%, Sb203成分为Ο?1. Ο%13. 如权利要求1所述的光学玻璃,具有20以上40以下的阿贝数vd14. 如权利要求1所述的光学玻璃,Pt相对于玻璃质量的含量为20ppm以下,并且Pt2+ 的比例为80%以下15. -种光学元件,是由权利要求1?14中任一项所述的光学玻璃形成的16. -种玻璃成型体的制造方法,使用权利要求1?14中任一项所述的光学玻璃,在模 具内对软化了的上述光学玻璃进行加压成型
  • 技术领域
    [0001] 本发明涉及光学玻璃及光学元件
  • 专利摘要
    本发明涉及一种光学玻璃及光学元件。本发明提供在具有1.85以上的折射率(nd)及20以上40以下的阿贝数(νd)的同时,具有高可见光透射率的光学玻璃及光学元件。就发明的光学玻璃而言,以质量%计,含有总量为5.0~40.0%的SiO2成分及B2O3成分、总量为20.0~70.0%的Ln2O3成分(Ln为选自Y、La、Gd及Yb中的一种以上),以及,以相对于氧化物基准的质量的增量质量%计,含有大于0%~20.0%的F成分,Nb2O5成分及TiO2成分的总量为0~50.0%,折射率为1.85以上,厚10mm时显示70%的透射率的波长为450nm以下。
  • 发明内容
  • 专利说明
    光学玻璃及光学元件
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
光学玻璃及光学元件的制作方法 [0002] 近年来,使用光学系统的设备的数字化和高精细化急速发展,在数码相机、摄像机 等摄影设备、投影机、投影电视等图像播放(投影)设备等各种光学设备的领域中,减少光 学系统中使用的透镜、棱镜等光学元件的个数,使光学系统整体轻质化及小型化的要求增 强。 [0003] 在制作光学元件的光学玻璃中,尤其是可实现光学系统整体的轻质化及小型化 的、具有1. 85以上的折射率(nd)、具有20以上40以下的阿贝数(V d)的高折射率玻璃的 需求非常强烈。作为这样的高折射率玻璃,已知以专利文献1及2为代表的玻璃组合物。 [0004] [专利文献1]日本特开2012 - 162448号公报 [0005] [专利文献2]日本特开2010 - 030879号公报

[0006] 然而,专利文献1中公开的玻璃,相对于可见光的短波长侧的光的透射率低,因此 玻璃着色为黄色。因此,专利文献1及2中公开的玻璃不适于使可见光区域的光透射的用 途。因此,期求不仅具有相对于可见光的短波长侧的光的高透射率、而且折射率较高、并且 具有所期望的阿贝数的光学玻璃。
[0007] 本发明是鉴于上述问题点而完成的,目的在于提供不仅具有1.85以上的折射率 (nd)及20以上40以下的阿贝数(v d),而且具有高可见光透射率的光学玻璃和使用该光学 玻璃的光学元件和玻璃成型体的制造方法。
[0008] 本发明人等为了解决上述问题而进行了深入的试验研究,结果发现,通过并用 Si02成分或B203成分,和La20 3成分、Gd203成分、Y203成分及Yb 203成分中的至少任一种,并 且使F成分的含量、以及Nb20 5成分及Ti02成分的总量在规定的范围内,从而不仅可得到高 折射率、低阿贝数,而且可减少玻璃的着色,并且可减少玻璃的失透,从而完成了本发明。
[0009] 具体而言,本发明提供如下的方案。
[0010] (1) 一种光学玻璃,以质量%计,含有总量为5.0?40.0%的Si02成分及B203成 分、总量为20. 0?70. 0%的Ln203成分(Ln为选自Y、La、Gd及Yb中的一种以上),以及, 以相对于氧化物基准的质量的增量质量%计,含有大于〇%?20. 0%的F成分,Nb205成分 及Ti02成分的总量为0?50.0%,折射率为1.85以上,厚10mm时显示70%的透射率的波 长为450nm以下。
[0011] ⑵⑴所述的光学玻璃,以质量%计,含有5.0?40.0%的B203成分,Si0 2成分的 含量为0?20. 0%。
[0012] (3) (1)或⑵所述的光学玻璃,以质量%计,含有10.0?70.0%的La203成分, Gd203成分的含量为0?30. 0%。。
[0013] (4)⑴?⑶中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,
[0014] Y203 成分为 0 ?30. 0%,
[0015] Yb203 成分为 0 ?30. 0%。
[0016] (5)⑴?⑷中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,Ti02成分的含量为30. 0% 以下。
[0017] (6)⑴?(5)中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,Nb205成分的含量为50. 0% 以下。
[0018] (7) (1)?(6)中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,
[0019] Zr02 成分为 0 ?20. 0 %,
[0020] Ta205 成分为 0 ?20. 0 %。
[0021] (8)⑴?(7)中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,
[0022] Li20 成分为 0 ?10. 0%,
[0023] Na20 成分为 0 ?15. 0%,
[0024] K20 成分为 0 ?15. 0%。
[0025] (9)⑴?⑶中任一项所述的光学玻璃,R20成分(式中,R为选自Li、Na、K中的 一种以上)的质量和为20. 0%以下。
[0026] (10)⑴?(9)中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,
[0027] MgO 成分为 0 ?10. 0 %,
[0028] CaO 成分为 0 ?15. 0%,
[0029] SrO 成分为 0 ?15. 0%,
[0030] BaO 成分为 0 ?20. 0 %,
[0031] ZnO 成分为 0 ?20. 0%。
[0032] (11)(1)?(10)中任一项所述的光学玻璃,M0成分(式中,Μ为选自Mg、Ca、Sr、 Ba及Zn中的一种以上)的质量和为20. 0%以下。
[0033] (12) (1)?(11)中任一项所述的光学玻璃,以质量%计,
[0034] P205 成分为 0 ?10. 0 %,
[0035] Ge02 成分为 0 ?10. 0 %,
[0036] A1203 成分为 0 ?15. 0%,
[0037] Ga203 成分为 0 ?15. 0%,
[0038] W03 成分为 0 ?20. 0 %,
[0039] Bi203 成分为 0 ?30. 0 %,
[0040] Te02 成分为 0 ?30. 0 %,
[0041] Sn02 成分为 0 ?10. 0 %,
[0042] Sb203 成分为 0 ?1. 0%。
[0043] (13) (1)?(12)中任一项所述的光学玻璃,具有20以上40以下的阿贝数(vd)。
[0044] (14) (1)?(13)中任一项所述的光学玻璃,Pt相对于玻璃质量的含量为20ppm以 下,并且Pt2+的比例为80%以下。
[0045] (15) -种光学元件,由⑴?(14)中任一项所述的光学玻璃形成。
[0046] (16) -种玻璃成型体的制造方法,使用(1)?(14)中任一项所述的光学玻璃,对 软化了的上述光学玻璃在模具内进行加压成型。
[0047] 通过本发明,可得到不仅具有1. 85以上的折射率(nd)及20以上40以下的阿贝 数(v d),而且具有高可见光透射率的光学玻璃,进而可提供使用了该光学玻璃的光学元件 及玻璃成型体的制造方法。




[0048] [图1]为比较实施例12和比较例1的玻璃的光谱透射率的图。


[0049] 就本发明的光学玻璃而言,以质量%计,含有总量为5. 0?40. 0 %的Si02成分及 BA成分,总量为20. 0?70. 0%的Ln203成分(Ln为选自Y、La、Gd及Yb中的一种以上), 以及,以相对于氧化物基准的质量的增量质量%计,含有大于〇%?20. 0%的F成分,Nb205 成分及Ti02成分的总量为0?50.0%,折射率为1.85以上,厚10mm时显示70%的透射率 的波长为450nm以下。通过含有F成分,可减少玻璃的着色,从而可提高内部透射率。另外, 通过以Si0 2成分及B203成分中的至少任一种为基础,并且调整Ln20 3成分的总量、和Nb205 成分及Ti02成分的总量,可得到具有所期望的折射率(nd)及阿贝数(vd)的稳定的玻璃。 因此,可得到不仅具有1.85以上的折射率(n d)及20以上40以下的阿贝数(vd),而且具 有高可见光透射率的光学玻璃。
[0050] 以下,详细说明本发明的光学玻璃的实施方式,但本发明不受以下的实施方式的 任何限制,可在本发明的目的的范围内进行适当改变来实施。需要说明的是,对于说明重复 之处,有时适当省略说明,但不限定发明的主旨。
[0051] [玻璃成分]
[0052] 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,只要没有 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。此处, "氧化物换算组成"是指如下组成:假设作为本发明的玻璃构成成分的原料使用的氧化物、 复盐、金属氟化物等在熔融时全部分解而转化为氧化物,此时,将该生成氧化物的总质量作 为100质量%,来表示玻璃中含有的各成分的组成。
[0053] B203成分及Si02成分的总含量为5. 0?40. 0%。
[0054] 尤其是,通过使它们的含量的和为5.0%以上,可抑制由B203成分、Si0 2成分的 缺乏而导致的耐失透性的降低。因此,质量和(B203+Si0 2)的下限优选为5.0%、更优选为 8. 0%、进一步优选为10. 0%、进一步优选为12. 0%。
[0055] 另一方面,通过使该和为40. 0 %以下,可抑制由于这些成分的过量含有而导致的 折射率的降低,因此可容易得到所期望的高折射率。因此,质量和(B20 3+Si02)的上限优选 为40. 0%、更优选为35. 0%、进一步优选为30. 0%、进一步优选为23. 0%。
[0056] Ln203成分(式中,Ln为选自La、Gd、Y、Yb中的一种以上)的含量的和(质量和) 为20. 0%以上70. 0%以下。
[0057] 尤其是,通过使该和为20. 0%以上,可减小玻璃的分散。因此,Ln203成分的质量和 的下限优选为20. 0%、更优选为30. 0%、进一步优选为40. 0%、进一步优选为48. 0%。
[0058] 另一方面,通过使该和为70.0%以下,由于玻璃的液相温度变低,因此可提高耐 失透性。因此,Ln203成分的质量和的上限优选为70.0%、更优选为65.0%、进一步优选为 62. 0%。
[0059] 通过含有大于0%的F成分,可抑制后述的来自Ti02成分的Ti离子(Ti 4+)、后述 钼离子(Pt4+)的还原,因此,可减少玻璃的着色,提高内部透射率。另外,F成分兼有降低玻 璃的熔化温度,提高玻璃的稳定性,并且减小分散(提高阿贝数)效果。因此,以相对于氧 化物基准的质量的增量比例计的F成分的含量优选大于0%,更优选大于0. 10%,进一步优 选大于0. 20%。
[0060] 另一方面,通过使F成分的含量为20. 0%以下,可减少玻璃中波筋的产生,并且可 使玻璃不易失透。因此,以相对于氧化物基准的质量的增量比例计的F成分的含量的上限 优选为20. 0%、更优选为10. 0%、进一步优选为6. 0%、进一步优选为3. 0%。
[0061] 关于 F 成分,例如可使用 ZrF4、AlF3、NaF、CaF2、K2SiF 6、Na2SiF6、LaF3 等作为原料而 在玻璃内含有。
[0062] 本说明书中的F成分的含量如下得到:假设由构成玻璃的阳离子成分全部与电荷 平衡的量的氧结合而得到的氧化物形成,以由这些氧化物形成的玻璃整体的质量为100%, 以质量%来表示F成分的质量(相对于氧化物基准的质量的增量质量%)。
[0063] Nb205成分及1102成分的总含量为50. 0%以下。由此,可减少玻璃的着色,提高可 见光透射率,并且可抑制玻璃的阿贝数的超出必要的降低。另外,可抑制由于这些成分的过 量含有而导致的失透。因此,质量和(Nb 205+Ti02)的上限优选为50. 0%、更优选为40. 0%、 进一步优选为30. 0%、进一步优选为24. 0%。
[0064] 另一方面,可含有合计大于0%的Nb205成分及Ti0 2成分。由此,可提高玻璃的折 射率,可将阿贝数调整为低值,并且可提高耐失透性。因此,质量和(Nb20 5+Ti02)优选大于 〇%、更优选大于2. 0 %、进一步优选大于4. 0 %、进一步优选大于7. 0 %、进一步优选大于 9. 0%。
[0065] B203成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的耐失透性、并且可减小玻璃的分散 的任选成分。因此,B203成分的含量的下限优选大于0%、更优选为5.0%、进一步优选为 8. 0%、进一步优选为9. 0%。
[0066] 另一方面,通过使B203成分的含量为40. 0%以下,可容易得到较大的折射率,可抑 制化学耐久性的恶化。因此,B203成分的含量的上限优选为40. 0%、更优选为30. 0%、进一 步优选为20. 0%、进一步优选为17. 0%。
[0067] 关于 B203 成分,作为原料可使用 H3B03、Na2B407、Na 2B407 · 10Η20、ΒΡ04 等。
[0068] Si02成分是以大于0%而含有时可提高熔融玻璃的粘度、可减少玻璃的着色、并且 可提高耐失透性的任选成分。因此,Si0 2成分的含量可以优选大于0%、更优选大于1.0%、 进一步优选大于2.0%。
[0069] 另一方面,通过使Si02成分的含量为20. 0%以下,可抑制玻璃化转变温度的升高, 并且可抑制折射率的降低。因此,Si02成分的含量的上限优选为20. 0%、更优选为15. 0%、 进一步优选为10. 〇%、进一步优选为7. 0%。
[0070] 关于Si02成分,作为原料可使用Si02、K2SiF 6、Na2SiF6等。
[0071] La203成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、可减小分散(增大阿贝数) 的任选成分。因此,La203成分的含量的下限可以优选为10. 0%、更优选为20. 0%、进一步 优选为25. Ο %、进一步优选为30. Ο %、进一步优选为35. Ο %、进一步优选为41. Ο %、进一步 优选为45.0%。
[0072] 另一方面,通过使La203成分的含量为70. 0%以下,可提高玻璃的耐失透性。因此, La203成分的含量的上限优选为70. 0%、更优选为60. 0%、进一步优选为55. 0%、进一步优 选为52. 0%。
[0073] 关于La203成分,作为原料可使用La20 3、La(N03)3 · ΧΗ20(Χ为任意的整数)等。
[0074] Gd203成分为以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、并且可提高阿贝数的任选 成分。
[0075] 另一方面,通过将稀土类元素中特别昂贵的Gd203成分减少至30.0%以下,可降低 玻璃的材料成本,因此可制作更廉价的光学玻璃。另外,由此,可抑制玻璃的阿贝数的超出 必要的升高。因此,Gd 203成分的含量的上限分别优选为30. 0%、更优选为20. 0%、进一步 优选为10. 0%。
[0076] 关于Gd203成分,作为原料可使用Gd20 3、GdF3等。
[0077] Y203成分是以大于0%而含有时可提高阿贝数、并且可抑制玻璃的材料成本的上 升的任选成分。因此,Υ 2〇3成分的含量的下限可以优选大于〇%、更优选为2.0%、进一步优 选为4. 0%。
[0078] 另一方面,通过使Υ203成分的含量为30.0%以下,可抑制玻璃的折射率的降低,并 且可提高玻璃的耐失透性。因此,Υ 2〇3成分的含量的上限优选为30. 0%、更优选为20. 0%、 进一步优选为13. 0%。
[0079] 关于Υ203成分,作为原料可使用Y20 3、YF3等。
[0080] Yb203成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、并且可减小分散的任选成 分。
[0081] 另一方面,通过使Yb203成分的含量为30. 0%以下,可提高玻璃的耐失透性。因此, Yb203成分的含量优选以30. 0%为上限,更优选小于20. 0%、进一步优选小于10. 0%、进一 步优选小于5. 0%。
[0082] 关于Yb203成分,作为原料可使用Yb20 3等。
[0083] Ti02成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、可将阿贝数调整为低值、可 提高耐失透性的任选成分。尤其是,Ti0 2成分是即使在大量含有稀土类成分尤其是Ln203成 分时也可提高耐失透性的成分,因此是能有助于进一步提高玻璃折射率的成分。因此,Ti0 2 成分的含量可以优选大于〇%、更优选大于1. 〇%、进一步优选大于2. 0%、进一步优选大于 2. 5%、进一步优选大于4. 0%。
[0084] 另一方面,通过使Ti02的含量为30. 0%以下,可减少玻璃的着色,可提高可见光透 射率,并且可抑制阿贝数的超出必要的降低。另外,可抑制由于Ti〇2成分的过量含有而导 致的失透。因此,Ti0 2成分的含量的上限优选为30. 0%、更优选为25. 0%、进一步优选为 20. 0%、进一步优选为18. 0%。
[0085] 关于Ti02成分,作为原料可使用Ti02等。
[0086] Nb205成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、并且可提高耐失透性的 任选成分。因此,Nb 205成分的含量可以优选大于0%、更优选大于1.0%、进一步优选大于 2. 0%。
[0087] 另一方面,通过使Nb205成分的含量为50. 0%以下,可抑制由于Nb205成分的过量 含有而导致的玻璃的耐失透性的降低、可见光的透射率的降低。因此,Nb 205成分的含量的 上限优选为50. 0 %、更优选为40. 0 %、进一步优选为30. 0 %、进一步优选为25. 0 %、进一步 优选为18. 0%、进一步优选为14. 0%。
[0088] 关于Nb205成分,作为原料可使用Nb20 5等。
[0089] Zr02成分是以大于0%而含有时可有助于玻璃的高折射率化及低分散化、并且可 提高玻璃的耐失透性。因此,21〇 2成分的含量可优选大于0%、更优选大于1.0%、进一步优 选大于3. 0%。
[0090] 另一方面,通过使Zr02成分为20. 0%以下,可抑制由于Zr02成分的过量含有而 导致的玻璃的耐失透性的降低。因此,Zr02成分的含量的上限优选为20. 0%、更优选为 15. 0%、进一步优选为9. 0%。
[0091] 关于Zr02成分,作为原料可使用Zr02、ZrF 4等。
[0092] Ta205成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、并且可提高耐失透性的任 选成分。
[0093] 另一方面,通过将昂贵的Ta205成分减少至20. 0%以下,可降低玻璃的材料成本, 因此,可制作更廉价的光学玻璃。另外,由此,原料的熔化温度变低,可减少原料的熔化 所需要的能量,因此也可降低光学玻璃的制造成本。因此,Ta 205成分的含量的上限优选 为20. 0%、更优选为15. 0%、进一步优选为10. 0%、进一步优选为8. 0%、进一步优选为 5. 0%、进一步优选为3. 0%、进一步优选为1. 0%。
[0094] 关于Ta205成分,作为原料可使用Ta20 5等。
[0095] Li20成分、Na20成分及K20成分是以大于0%而含有时可改善玻璃的熔融性、并且 可降低玻璃化转变温度的任选成分。其中,Na 20成分及Κ20成分也是可提高玻璃的耐失透 性的成分。此处,通过使Li20成分的含量为10.0%以下,及/或使Na 20成分及Κ20成分的 各自的含量为15. 0%以下,可使得难以降低玻璃的折射率,并且可提高耐失透性。因此, Li20成分的含量优选为10. 0%以下、更优选为8. 0%以下、进一步优选为5. 0%以下。另外, Na20成分及K20成分的各自的含量优选为15.0%以下、更优选小于10.0%、进一步优选小 于 5. 0 %。
[0096] 尤其是,通过使Li20成分的含量为3. 0%以下,由于玻璃的粘性变高,因而即使含 有F成分也可减少玻璃的波筋。因此,尤其是从减少玻璃的波筋的观点考虑,Li20成分的含 量的上限可以优选为3. 0%、更优选为1. 0%、进一步优选为0. 5%。
[0097] 关于Li20成分、Na20成分及K20成分,作为原料可使用Li 2C03、LiN03、Li2C03、NaN0 3、 NaF、Na2SiF6、K2C03、KN0 3、KF、KHF2、K2SiF6 等。
[0098] R20成分(式中,R为选自Li、Na、K中的一种以上)的总量优选为20.0%以下。 由此,可抑制玻璃的折射率的降低,并且可提高耐失透性。因此,R 2〇成分的质量和优选为 20. 0%以下,更优选小于10. 0%、进一步优选小于5. 0%。
[0099] MgO成分是以大于0%而含有时可提高玻璃原料的熔融性和玻璃的耐失透性的任 选成分。
[0100] 另一方面,通过使MgO成分的含量为10. 0%以下,可抑制由于成分的过量含有而 导致的折射率的降低和耐失透性的降低。因此,MgO成分的含量的上限优选为10.0%、更优 选为8. 0%、进一步优选为5. 0%、进一步优选为3. Ο%。
[0101] 关于MgO成分,作为原料可使用MgC03、MgF2等。
[0102] CaO成分、SrO成分及BaO成分是以大于0%而含有时可提高玻璃原料的熔融性和 玻璃的耐失透性的任选成分。
[0103] 另一方面,通过使CaO成分及SrO成分的各自的含量为15. 0 %以下,及/或使 BaO成分的含量为20. 0%以下,可抑制由于这些成分的过量含有而导致的折射率的降低和 耐失透性的降低。因此,CaO成分及SrO成分的各自的含量优选为15.0%以下,更优选小 于10. 0%、进一步优选小于8.0%、进一步优选小于5.0%。另外,BaO成分的含量优选为 20. 0%以下,更优选小于10. 0%、进一步优选小于8. 0%、进一步优选小于5. 0%。
[0104] 关于CaO成分、SrO成分及BaO成分,作为原料可使用CaC03、CaF 2、Sr (N03)2、SrF2、 BaC03、Ba(N03)2、BaF2 等。
[0105] ZnO成分是以大于0%而含有时可降低玻璃化转变温度、并且可提高化学耐久性 的任选成分。
[0106] 另一方面,通过使ZnO成分的含量为20. 0%以下,可抑制玻璃的折射率的降低和 耐失透性的降低。另外,由此,可提高熔融玻璃的粘性,因此可减少玻璃中波筋的产生。因 此,ZnO成分的含量优选为20. 0%以下,更优选小于10. 0%、进一步优选小于8. 0%。
[0107] 关于ZnO成分,作为原料可使用ZnO、ZnF2等。
[0108] M0成分(式中,Μ为选自Mg、Ca、Sr、Ba中的一种以上)的含量的合计(质量和) 优选为20.0%以下。由此,可抑制由于M0成分的过量含有而导致的玻璃的折射率的降低和 耐失透性的降低。因此,M0成分的质量和优选为20.0%以下、更优选为10.0%以下、进一 步优选为8.0%以下。
[0109] P205成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的耐失透性的任选成分。
[0110] 另一方面,通过使P2〇5成分的含量为10. 〇%以下,可抑制玻璃的化学耐久性尤其 是耐水性的降低。因此,P2〇5成分的含量的上限优选为10.0%、更优选为8.0%、进一步优 选为5. 0%、进一步优选为3. 0%。
[0111] 关于 P2〇5 成分,作为原料可使用 A1 (P03) 3、Ca (P03) 2、Ba (P03) 2、ΒΡ04、Η3Ρ04 等。
[0112] Ge02成分是以大于0%而含有时可提高玻璃的折射率、并且可提高耐失透性的任 选成分。
[0113] 另一方面,通过使原料价格高的Ge02的含量为10. 0%以下,可降低玻璃的材料成 本。因此,Ge02成分的含量的上限优选为10. 0%、更优选为8.0%、进一步优选为5.0%、进 一步优选为3. 0%。
[0114] 关于Ge02成分,作为原料可使用Ge02等。
[0115] A1203成分及Ga203成分是以大于0 %而含有时可提高玻璃的化学耐久性、并且可提 高玻璃的耐失透性的任选成分。
[0116] 另一方面,通过使A1203成分及Ga20 3成分的各自的含量为15. 0%以下,可抑制由 于它们的过量含有而导致的玻璃的耐失透性的降低。因此,A1203成分及Ga 203成分的各自 的含量优选为15.0%以下,更优选小于10.0%、进一步优选小于5.0%。
[0117] 关于 A1203 成分及 Ga203 成分,作为原料可使用 A1203、A1 (0H)3、AlF3、Ga203、Ga(0H) 3 等。
[0118] W03成分是以大于0%而含有时可提高折射率、可降低玻璃化转变温度、并且可提 高耐失透性的任选成分。因此,W0 3成分的含量可以优选大于0%、更优选大于0. 5%、进一 步优选大于〇. 6%。
[0119] 另一方面,通过使W03成分的含量为20. 0%以下,可减少由W03成分导致的玻璃的 着色提高可见光透射率。因此,W03成分的含量优选为20.0%以下,更优选小于10.0%、进 一步优选小于5. 0%。
[0120] 关于W03成分,作为原料可使用W03等。
[0121] Bi203成分是以大于0%而含有时可提高折射率、并且可降低玻璃化转变温度的任 选成分。
[0122] 另一方面,通过使Bi203成分的含量为30. 0%以下,可提高玻璃的耐失透性,并且 可减少玻璃的着色,可提高可见光透射率。因此,Bi203成分的含量优选为30. 0%以下,更优 选小于20. 0%、进一步优选小于10. 0%、进一步优选小于5. 0%。
[0123] 关于Bi203成分,作为原料可使用Bi20 3等。
[0124] Te02成分是以大于0%而含有时可提高折射率、并且可降低玻璃化转变温度的任 选成分。
[0125] 然而,关于Te02,存在当在钼制的坩埚或与熔融玻璃接触的部分由钼形成的熔融 槽中将玻璃原料熔融时可与钼进行合金化的问题。因此,Te0 2成分的含量优选为30.0%以 下,更优选小于20. 0%、进一步优选小于10. 0%、进一步优选小于5. 0%。
[0126] 关于Te02成分,作为原料可使用Te02等。
[0127] Sn02成分是以大于0%而含有时可减少熔融玻璃的氧化而使其澄清、并且可提高 玻璃的可见光透射率的任选成分。
[0128] 另一方面,通过使Sn02成分的含量为10.0%以下,可减少由于熔融玻璃的还原而 导致的玻璃的着色、玻璃的失透。另外,可减少Sn0 2成分与熔化设备(尤其是Pt等贵金属) 的合金化,因此可实现熔化设备的长寿命化。因此,Sn02成分的含量的上限优选为10.0%、 更优选为5. 0 %、进一步优选为3. 0 %。
[0129] 关于Sn02成分,作为原料可使用SnO、Sn02、SnF 2、SnF4等。
[0130] Sb203成分是以大于0%而含有时可将熔融玻璃消泡的任选成分。
[0131] 另一方面,若Sb203量过多,则可见光区域的短波长区域中的透射率变差。因此, Sb203成分的含量的上限优选为1. 0%、更优选为0. 7%、进一步优选为0. 5%。
[0132] 关于 Sb203 成分,作为原料可使用 Sb203、Sb205、Na2H 2Sb207 · 5H20 等。
[0133] 需要说明的是,作为使玻璃澄清并消泡的成分,不限于上述的Sb203成分,可使用 玻璃制造领域中公知的澄清剂、消泡剂或它们的组合。
[0134] <关于不应含有的成分>
[0135] 接下来,说明本发明的光学玻璃不应含有的成分及含有时不理想的成分。
[0136] 根据需要,可以在不损害本申请发明的玻璃的特性的范围内添加其他成分。但不 包括 Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu,关于 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag 及 Mo 等各过渡金属成 分,具有即使单独或复合含有少量各成分时,玻璃也会着色,在可见光范围的特定的波长处 发生吸收的性质,因此,尤其是在使用可见光区域的波长的光学玻璃中,优选实质上不含有 上述成分。
[0137] 另外,PbO等铅化合物及As203等砷化合物是环境负担重的成分,因此期望实质上 不含有,即,除了不可避免的混入以外,完全不含有。
[0138] 进而,Th、Cd、Tl、Os、Be及Se各成分近年来作为有害的化学物质有控制其使用的 倾向,不只是在玻璃的制造工序,而且直至加工工序、及制品化后的处理中需要环境对策上 的处置。因此,在重视环境方面的影响的情况下,优选实质上不含有上述成分。
[0139] 就本发明的玻璃组合物而言,其组成以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质 量%来表示,因此,并不直接以摩尔%的记载表示,但满足本发明中要求的各特性的玻璃组 合物中存在的各成分的基于摩尔%表示的组成以氧化物换算组成计通常取以下的值。
[0140] B203成分为10. 0?55. 0摩尔%,及
[0141] La203 成分为 5. 0 ?35. 0 摩尔 %,
[0142] 以及
[0143] Si02成分为0?45. 0摩尔%,
[0144] Gd203成分为0?15. 0摩尔%,
[0145] Nb205成分为0?25. 0摩尔%,
[0146] Ti02成分为0?45. 0摩尔%,
[0147] Y203成分为0?20. 0摩尔%,
[0148] Yb203成分为0?15. 0摩尔%,
[0149] Zr02成分为0?25. 0摩尔%,
[0150] Ta205成分为0?8. 0摩尔%,
[0151] Li20成分为0?40. 0摩尔%,
[0152] Na20成分为0?30. 0摩尔%,
[0153] K20成分为0?25. 0摩尔%,
[0154] MgO成分为0?35. 0摩尔%,
[0155] CaO成分为0?35. 0摩尔%,
[0156] SrO成分为0?30. 0摩尔%,
[0157] BaO成分为0?20. 0摩尔%,
[0158] ZnO成分为0?30. 0摩尔%,
[0159] P205成分为0?10. 0摩尔%,
[0160] Ge02成分为0?15. 0摩尔%,
[0161] A1203成分为0?20. 0摩尔%,
[0162] Ga203成分为0?15. 0摩尔%,
[0163] W03成分为0?15. 0摩尔%,
[0164] Bi203成分为0?10. 0摩尔%,
[0165] Te02成分为0?25. 0摩尔%,
[0166] Sn02成分为0?10. 0摩尔%,或
[0167] Sb203成分为0?0· 8摩尔%,
[0168] 代替上述各金属元素的一种或两种以上的氧化物的一部分或全部而含有的氟化 物中所具有的F的总量为大于0%?30摩尔%。
[0169] [制造方法]
[0170] 本发明的光学玻璃例如按照以下的方式制作。即,按照使各成分在规定的含量的 范围内的方式均匀混合上述原料,将制成的混合物投入到钼坩埚中,根据玻璃组成的熔融 难易度,在电炉中在1100?1500°c的温度范围内进行2?5小时熔融,并搅拌均质化,然后 降低至适当的温度,然后浇铸至模具中,缓慢冷却,由此制作。
[0171] [物性]
[0172] 就本发明的光学玻璃而言,可见光透射率尤其是可见光中短波长侧的光的透射率 高,由此着色少。
[0173] 尤其是,就本发明的光学玻璃而言,若以玻璃的内部透射率表不,贝1J在l〇mm厚 的光学玻璃的样品中显示光谱透射率70%的波长(λ 7(ι)的上限优选为450nm、更优选为 440nm、进一步优选为430nm。由此,玻璃的吸收端位于紫外区域附近,尤其是可提高相对于 可见光范围的短波长侧的光的玻璃的透射率(透明性),因此,可优选将该光学玻璃作为透 镜等光学元件的材料使用。
[0174] 本发明的光学玻璃优选具有高折射率和规定的范围的阿贝数。尤其是,本发明的 光学玻璃的折射率(n d)的下限优选为1. 85、更优选为1. 88、进一步优选为1. 90。该折射率 的上限可以优选为2. 20、更优选为2. 10、进一步优选为2. 00。另外,本发明的光学玻璃的阿 贝数(vd)的下限优选为20、更优选为23、进一步优选为27,上限优选为40、更优选为38、 进一步优选为37。
[0175] 具有这样的折射率及阿贝数的本发明的光学玻璃在光学设计上有用,尤其是不仅 可实现高成像特性等,而且可实现光学系统的小型化,因此,能扩展光学设计的自由度。
[0176] 本发明的光学玻璃优选从熔融状态至形成玻璃时的耐失透性高。由此,可提高玻 璃的稳定性降低结晶化,因此,能减少对由玻璃制作的光学元件的光学特性尤其是透射率 的不良影响。
[0177] 本发明的光学玻璃中,优选Pt相对于玻璃质量的含量为20ppm以下,并且,玻璃中 含有的所有钼成分中Pt 2+的比例为80%以下。就本发明的光学玻璃而言,尤其是用钼坩埚 熔化时,坩埚中含有的钼与玻璃熔液反应,从而Pt 2+等钼离子混入到玻璃中的情况较多,但 通过将Pt的含量和Pt2+的比例抑制在上述范围内,可抑制玻璃的可见光范围透射率的降 低,因此可得到优选作为光学元件的材料的光学玻璃。尤其是,本申请发明中,通过在玻璃 原料中使用氟化物,可促进Pt 2+向Pt4+的氧化,因此可得到Pt的含量少并且Pt2+的比例少 的玻璃。推测这是在本发明的光学玻璃中可得到高可见光范围透射率的原因之一。
[0178] 需要说明的是,光学玻璃中含有的Pt的含量可通过如下方式测定:使用包含HF、 HC104、HN03、HC1等的混酸分解粉碎后的玻璃试样,将其加热蒸发而使其为干燥固体,向由此 得到的盐中加入硝酸,使用ICP质谱仪对所得物进行分析,从而测定Pt的含量。
[0179] 另外,Pt2+的比例可通过向玻璃试样进行高能量照射,利用EXAFS (广延X射线吸 收精细结构)进行分析来测定。
[0180] [玻璃成型体及光学元件]
[0181] 可使用例如研磨加工方法、或重热加压成型或精密加压成型等模压成型的方法, 从制成的光学玻璃制作玻璃成型体。即,可以对光学玻璃进行磨削及研磨等机械加工来制 作玻璃成型体,或在对由光学玻璃制成的预成型体进行重热加压成型后进行研磨加工来制 作玻璃成型体,或对进行研磨加工而制成的预成型体、利用公知的浮法成型等而成型得到 的预成型体进行精密加压成型来制作玻璃成型体。需要说明的是,制作玻璃成型体的方法 不限于上述方法。
[0182] 像这样,由本发明的光学玻璃形成的玻璃成型体在多种光学元件及光学设计中有 用,但其中特别优选用于透镜、棱镜等光学元件。由此,可形成直径大的玻璃成型体,因此能 在谋求光学元件的大型化的同时实现在用于照相机、投影仪等光学设备时高精细且高精度 的成像特性及投影特性。
[0183] [实施例]
[0184] 将本发明的实施例(No. 1?No. 17)及比较例(No. 1)的组成、以及折射率(nd)、阿 贝数(vd)、及光谱透射率显示70%的波长(λ 7(|)示于表1?表3。需要说明的是,以下的 实施例仅为例示目的,本发明不限于这些实施例。
[0185] 本发明的实施例及比较例的玻璃均按照如下方式制作:选择作为各成分的原料分 别相当的氧化物、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 学玻璃中使用的高纯度原料,以表中所示的各实施例的组成的比例进行称量并均匀混合, 然后投入到钼坩埚中,根据玻璃组成的熔融难易度,使用电炉在1100?1500°c的温度范围 内进行2?5小时熔融,然后搅拌均质化,然后浇铸至模具等中,缓慢冷却,由此制成玻璃。
[0186] 实施例及比较例的玻璃的折射率(nd)及阿贝数(vd)基于日本光学硝子工业会 标准J0GIS01 - 2003测定。需要说明的是,本测定中使用的玻璃使用使缓慢冷却降温速度 为一 25°C /hr、利用缓慢冷却炉进行了处理的玻璃
[0187] 实施例及比较例的玻璃的透射率基于日本光学硝子工业会标准J0GIS02进行测 定。需要说明的是,本发明中,通过测定玻璃的透射率,求出玻璃有无着色及其程度。具体 而言,基于JISZ8722,对厚10±0. 1mm的对面平行研磨品,测定200?800nm的光谱透射率, 求出λ 7Q(透射率70%时的波长)。
[0188] [表 1]
[0189]


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