CN108129018B - 光学玻璃、预成型坯和光学元件 - Google Patents
光学玻璃、预成型坯和光学元件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明为光学玻璃、预成型坯和光学元件。本发明公开了一种光学玻璃,以质量%计,含有大于0%~45.0%的La2O3成分、大于0%~45.0%的TiO2成分、以及大于0%~40.0%的BaO成分,且SiO2成分与B2O3成分的总量为5.0%以上且30.0%以下,TiO2/(TiO2+BaO)的质量比为0.10以上且0.90以下,折射率(nd)为1.90以上,阿贝数(vd)为30.0以下,且显示光谱透射率5%的波长(λ5)为400nm以下。根据本发明,可提供一种具有高折射率和高色散的光学特性,且玻璃的制造成本低的光学玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃、预成型坯和光学元件。
背景技术
近年来,使用光学***仪器的数字化或图像/视频的高清晰度化正在迅速发展。特别是图像/视频的高清晰度化在数码相机、摄像机、投影仪等光学仪器中非常突出。另外同时,在这些光学仪器中所包含的光学***中,通过减少透镜或棱镜等光学元件的数量,以谋求轻量化、小型化。
在用于制造光学元件的光学玻璃中,尤其对可谋求整个光学***的轻量化和小型化,具有1.90以上的高折射率(nd),15以上且30以下的低阿贝数(vd)的高折射率高色散玻璃的要求变高。作为这样的高折射率低色散玻璃,已知有以专利文献1为代表的玻璃组成物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-178571号公报
发明内容
但是,在专利文献1中记载的玻璃中,为了促进高折射率高色散,含有大量的GeO2成分、Nb2O5成分和Ta2O5成分等材料单价高的成分,存在制造成本变高这样的问题。因此,期待出现一种具有高折射率/高色散的同时,显示光谱透射率5%的波长(λ5)短、制造成本低的光学玻璃。
鉴于上述问题点,本发明的目的在于提供一种高折射率及显示光谱透射率5%的波长(λ5)短,且制造成本低的光学玻璃,以及使用该光学玻璃的预成型坯和光学元件。
为了解决上述问题,本发明人等反复进行了锐意试验研究,结果发现,通过并用La2O3成分、TiO2和BaO成分的同时,调整SiO2成分与B2O3成分的总量或TiO2/(TiO2+BaO)的质量比,可获得所期望的高折射率和高色散,并抑制制造成本,且显示光谱透射率5%的波长(λ5)变短,从而完成了本发明。
具体而言,本发明提供以下内容。
(1)一种光学玻璃,以氧化物基准的质量%计,
含有
大于0%~45.0%的La2O3成分、
大于0%~45.0%的TiO2成分、以及
大于0%~40.0%的BaO成分,
且含有SiO2成分与B2O3成分的总量为5.0%以上且30.0%以下,
TiO2/(TiO2+BaO)的质量比为0.10以上且0.90以下,
折射率(nd)为1.90以上,阿贝数(vd)为30.0以下,且显示光谱透射率5%的波长(λ5)为400nm以下。
(2)如(1)所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,
SiO2成分为0~30.0%,以及
B2O3成分为0~30.0%。
(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,
ZnO成分为0~20.0%,
Y2O3成分为0~15.0%,
Nb2O5成分为0~25.0%,
Yb2O3成分为0~15.0%,以及
Gd2O3成分为0~15.0%。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,
(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的质量和为大于0%且60.0%以下。
(5)如(1)至(4)中任一项所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,
Ln2O3成分(式中,Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的一种以上)的合计为大于0%且50.0%以下。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准计,
TiO2/BaO为大于0且3.00以下。
(7)如(1)至(6)中任一项所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,
Rn2O成分(式中,Rn为选自由Li、Na、K组成的组中的一种以上)的质量和为15.0%以下。
(8)如(1)至(7)中任一项所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,
RO成分(式中,R是选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn组成的组中的一种以上)的质量和为大于0%且35.0%以下。
(9)如(1)至(8)中任一项所述的光学玻璃,其中,
以氧化物基准的质量%计,含有
ZrO2成分 0~20.0%、
Nb2O5成分 0~15.0%、
WO3成分 0~10.0%、
Ta2O5成分 0~10.0%、
MgO成分 0~15.0%、
CaO成分 0~15.0%、
SrO成分 0~15.0%、
Li2O成分 0~15.0%、
Na2O成分 0~15.0%、
K2O成分 0~15.0%、
P2O5成分 0~10.0%、
GeO2成分 0~10.0%、
Al2O3成分 0~15.0%、
Ga2O3成分 0~15.0%、
Bi2O3成分 0~10.0%、
TeO2成分 0~10.0%、
SnO2成分 0~3.0%、以及
Sb2O3成分 0~1.0%。
(10)一种预成型坯,其包括如(1)至(9)中任一项所述的光学玻璃。
(11)一种光学元件,其包括如(1)至(9)中任一项所述的光学玻璃。
(12)一种光学仪器,其具备如(11)所述的光学元件。
根据本发明,能够提供一种在具有高折射率和高色散的同时,显示光谱透射率5%的波长(λ5)短、且制造成本低的光学玻璃,以及使用该光学玻璃的预成型坯和光学元件。
附图说明
将基于下列附图对本发明的实施方式进行详细描述,其中:
图1是示出以部分色散比(θg,F)为纵轴,以阿贝数(vd)为横轴的直角坐标所表示的法线的示意图;以及
图2是示出本发明的实施例的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(vd)的关系的示意图。
具体实施方式
本发明的光学玻璃以质量%计,含有大于0%~45.0%的La2O3成分、大于0%~45.0%的TiO2成分、以及大于0%~40.0%的BaO成分,SiO2成分与B2O3成分的总量为5.0%以上且30.0%以下,TiO2/(TiO2+BaO)的质量比为0.10以上且0.90以下,折射率(nd)为1.90以上,阿贝数(vd)为30.0以下,且显示光谱透射率5%的波长(λ5)为400nm以下。
根据本发明,通过并用La2O3成分、TiO2和BaO成分的同时,调整各成分的含量,可谋求玻璃的高折射率和高色散化,并提高玻璃的稳定性。因此,能够提供在具有高折射率和高色散的同时,显示光谱透射率5%的波长(λ5)短、且制造成本低的光学玻璃,以及使用该光学玻璃的预成型坯和光学元件。
[玻璃成分]
以下说明构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围。在本说明书中,除非另有说明,否则各成分的含量都是以相对于氧化物基准的玻璃总质量的质量%来表示。在此,“氧化物基准”是指在假设作为本发明的玻璃构成成分的原料使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等在熔融时全部分解变成氧化物的情况下,通过将该氧化物的总质量设为100质量%来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>
La2O3成分是其含量大于0%时可提高玻璃的折射率,减小色散的成分。特别是通过含有大于0%的La2O3成分,能够获得所期望的高折射率,是一种必需成分。因此,La2O3成分的含量的下限优选为大于0%,更优选为3.0%,进一步优选为15.0%,更进一步优选为20.0%,再进一步优选为25.0%,更再进一步优选为27.0%。
另一方面,通过将La2O3成分的含量设为45.0%以下,能够提高玻璃的耐失透性,抑制玻璃的比重增加,且能够降低制造成本。因此,La2O3成分的含量的上限优选为45.0%,更优选为40.0%,进一步优选为38.0%,更进一步优选为37.0%。
La2O3成分可使用La2O3、La(NO3)3·XH2O(X为任意的整数)等作为原料。
TiO2成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率,调低阿贝数,提高部分色散比,且能够提高耐失透性的必需成分。因此,TiO2成分的含量的下限优选为大于0%,优选为5.0%,更优选为大于10.0%,进一步优选为15.0%,更进一步优选为18.0%,再进一步优选为大于20.0%。
另一方面,通过将TiO2成分的含量设为45.0%以下,能够减少玻璃的着色并提高可见光透射率。另外,也能够抑制由于TiO2成分的过量含有而导致的失透。因此,TiO2成分的含量的上限优选为45.0%,更优选为38.0%,进一步优选为32.0%,更进一步优选为27.0%,再进一步优选为25.0%。
TiO2成分可使用TiO2等作为原料。
BaO成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率或耐失透性,且能够提高玻璃原料的熔融性的必需成分。因此,BaO成分的含量的下限优选为大于0%,更优选为5.0%,进一步优选为8.0%,更进一步优选为10.0%。
另一方面,通过将BaO成分的含量设为40.0%以下,不易降低玻璃的折射率,且能够降低玻璃的失透。因此,BaO成分的含量的上限优选为40.0%,更优选为35.0%,进一步优选为28.0%,更进一步优选为23.0%、再进一步优选为20.0%。
BaO成分可使用BaCO3、Ba(NO3)2等作为原料。
B2O3成分与SiO2成分的含量的和(质量和)优选为5.0%以上且30.0%以下。
特别是通过将该和设为5.0%以上,能够抑制由于B2O3成分或SiO2成分不足而导致的耐失透性的降低。因此,质量和(B2O3+SiO2)的下限优选为5.0%,更优选为7.0%,进一步优选为9.0%。
另一方面,通过将该和设为30.0%以下,能够抑制由于这些成分的过量含有而导致的折射率的降低,从而能够容易地获得所期望的高折射率。因此,质量和(B2O3+SiO2)的上限优选为30.0%,更优选为23.0%,进一步优选为18.0%,更进一步优选为16.5%。
在此,TiO2的含量与TiO2成分和BaO成分的含量的和的比率(质量比)优选为0.10以上。由此,能够在保持高折射率和高色散的同时,获得高部分色散比。因此,质量比TiO2/(TiO2+BaO)的下限优选为0.10,更优选为0.30,进一步优选为0.40,更进一步优选为0.45。
另一方面,通过将该质量比设为0.90以下,能够降低玻璃的着色,提高可见光透射率,且能够抑制失透。因此,质量比TiO2/(TiO2+BaO)的上限优选为0.90,更优选为0.80,进一步优选为0.73,更进一步优选为0.68。
SiO2成分是其含量大于0%时能够提高耐失透性的任意成分。因此,SiO2成分的含量的下限优选为大于0%,更优选为大于0.5%,进一步优选为大于1.0%,进一步优选为大于2.0%。
另一方面,通过将SiO2成分的含量设为30.0%以下,能够使SiO2成分在熔融玻璃中容易熔融,避免在高温下熔融。SiO2成分的含量的上限优选为30.0%,更优选为23.0%,进一步优选为16.0%,更进一步优选为11.0%,再进一步优选为9.0%。
SiO2成分可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作为原料。
B2O3成分是其含量大于0%时能够在玻璃内部形成网状结构,促进稳定的玻璃形成,提高耐失透性的任意成分。因此,B2O3成分的含量的下限优选大于0%,更优选大于0.5%,进一步优选大于1.0%,更进一步优选大于2.0%。
另一方面,通过将B2O3成分的含量设为30.0%以下,能够抑制折射率的降低,使阿贝数变小,且能够抑制化学耐久性变差。因此,B2O3成分的含量的上限优选为30.0%以下,更优选为20.0%,进一步优选为小于15.0%,更进一步优选为12.0%,再进一步优选为小于10.0%。
B2O3成分可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7·10H2O、BPO4等作为原料。
ZnO成分是其含量大于0%时能够改善玻璃的熔融性,降低玻璃化转变温度,且能够减少失透的任意成分。因此,ZnO成分的含量的下限优选大于0%,更优选大于0.5%,进一步优选大于1.0%,更进一步优选大于1.5%。
另一方面,通过将ZnO成分的含量设为20.0%以下,能够降低折射率或失透。另外,由于由此能够提高熔融玻璃的粘性,所以能够减少玻璃的条纹的产生。因此,ZnO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11.0%,更进一步优选为8.0%。
ZnO成分可使用ZnO、ZnF2等作为原料。
Y2O3成分是其含量大于0%时能够抑制玻璃的材料成本上升的任意成分。
通过将Y2O3成分的含量设为15.0%以下,能够抑制玻璃的折射率的降低,使阿贝数变小,且能够提高玻璃的耐失透性。因此,Y2O3成分的含量的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为5.0%。
Y2O3成分可使用Y2O3、YF3等作为原料。
Nb2O5成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率,且能够提高耐失透性的任意成分。因此,Nb2O5成分的含量的下限优选大于0%,更优选为2.0%,进一步优选为4.0%。
另一方面,通过将Nb2O5成分的含量设为25.0%以下,能够抑制由于Nb2O5成分的过量含有而导致的玻璃的耐失透性的降低或可见光的透射率的降低,且能够抑制玻璃的材料成本上升。因此,Nb2O5成分的含量的上限优选为25.0%,更优选为20.0%,进一步优选为16.0%,更进一步优选为13.0%。
Nb2O5成分可使用Nb2O5等作为原料。
Yb2O3成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率的任意成分。
另一方面,通过将Yb2O3成分的含量设为15.0%以下,能够提高玻璃的耐失透性,使阿贝数变小。因此,Yb2O3成分的含量的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为5.0%。
Yb2O3成分可使用Yb2O3等作为原料。
Gd2O3成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率,且能够提高阿贝数的任意成分。
另一方面,通过将稀土元素中特别昂贵的Gd2O3成分降低到15.0%以下,能够降低玻璃的材料成本,从而能够制作更廉价的光学玻璃。另外,由此能够抑制必要以上的玻璃的阿贝数的上升。因此,Gd2O3成分的含量的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为5.0%。
Gd2O3成分可使用Gd2O3、GdF3等作为原料。
另外,在本发明的光学玻璃中,La2O3成分、Nb2O5成分、Gd2O3成分和Yb2O3的含量的和(质量和)优选为60.0%以下。由此,能够降低这些昂贵成分的含量,从而能够抑制玻璃的材料成本,且能够使阿贝数变小。因此,质量和(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的上限优选为60.0%,更优选为57.0%,进一步优选为53.0%,更进一步优选为49.0%,再进一步优选为47.0%。
另一方面,通过含有大于0%的这些成分的质量和,能够获得所期望的高折射率。因此,质量和(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的下限优选为大于0%,更优选为10.0%,进一步优选为20.0%,更进一步优选为25.0%,再进一步优选为30.0%,更再进一步优选为35.0%。
Ln2O3成分(Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的一种以上)的含量的和(质量和)优选为大于0%~50.0%。
特别是,通过将该质量和设为大于0%,能够提高玻璃的折射率,从而能够容易地获得高折射率玻璃。另外,由此能够减少玻璃的着色。因此,Ln2O3成分的含量的质量和的下限优选为大于0%,更优选为1.0%,进一步优选为3.0%,更进一步优选为5.0%。
另一方面,通过将该质量和设为50.0%以下,能够提高耐失透性,且能够使阿贝数变小。因此,Ln2O3成分的含量的质量和的上限优选为50.0%,更优选为小于40.0%,进一步优选为30.0%,更进一步优选为25.0%。
在此,TiO2的含量与La2O3成分、Nb2O5成分、Gd2O3成分和Yb2O3成分的含量的和的比率(质量比)优选大于0。由此,能够在维持高折射率和高色散的同时获得高部分色散比,且能够使制造成本变低。因此,质量比TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的下限优选大于0,更优选为0.10,进一步优选为0.20,更进一步优选为0.40。
另一方面,通过将该质量比设为2.00以下,能够降低玻璃的着色并提高可见光透射率,且能够抑制失透。因此,质量比TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的上限优选为2.00,更优选为1.00,进一步优选为0.80,更进一步优选为0.66。
在此,TiO2成分的含量与BaO成分的含量的比率(质量比)优选大于0。由此,能够在维持高折射率和高色散的同时获得高部分色散比。质量比TiO2/BaO的下限优选大于0,更优选为0.10,进一步优选为0.40,更进一步优选为0.60。
另一方面,通过将该质量比设为3.00以下,能够降低玻璃的着色并提高可见光透射率,且能够抑制失透。因此,质量比TiO2/BaO的上限优选为3.00,更优选为2.00,进一步优选为1.60。
在此,TiO2成分与WO3成分的含量的和与BaO成分的含量的比率(质量比)优选大于0。由此,能够在维持高折射率和高色散的同时获得高部分色散比,且能够提高耐失透性。因此,质量比(TiO2+WO3)/BaO的下限优选大于0,更优选为0.30,进一步优选为0.60,更进一步优选为0.80,再进一步优选为1.00。
另一方面,通过将该质量比设为3.00以下,能够降低玻璃的着色并提高可见光透射率,且能够抑制失透。因此,质量比(TiO2+WO3)/BaO的上限优选为3.00,更优选为2.50,进一步优选为1.90。
TiO2成分与Nb2O5成分的含量的和(质量和)优选大于0%。由此,能够使折射率/色散变高,且能够提高耐失透性。因此,质量和(TiO2+Nb2O5)的下限优选大于0%,更优选为大于10.0%,进一步优选为大于15.0%,更进一步优选为大于20.0%,再进一步优选为大于25.0%。
另一方面,通过将该和的含量设为60.0%以下,能够降低玻璃的着色并提高可见光透射率,且能够抑制失透。因此,上述质量和的含量的上限优选为60.0%,更优选为50.0%,进一步优选为45.0%,更进一步优选为40.0%,再进一步优选为35.0%,更再进一步优选为33.0%。
Rn2O成分(式中,Rn为选自由Li、Na、K、Cs组成的组中的一种以上)的总量优选为15.0%以下。由此,能够抑制玻璃的折射率的降低,且能够提高耐失透性。因此,Rn2O成分的质量和的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为小于5.0%,更进一步优选为小于1.0%。
RO成分(式中,R为选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的组中的一种以上)的含量的和(质量和)优选为35.0%以下。由此,能够减少由于RO成分的过量含有而导致的失透,且能够抑制折射率的降低。因此,RO成分的含量的质量和的上限优选为35.0%,更优选为30.0%,进一步优选为27.0%,更进一步优选为小于23.0%,再进一步优选为20.0%。
另一方面,通过将该和设为大于0%,能够提高玻璃原料的熔融性或玻璃的稳定性。因此,RO成分的总含量的下限优选大于0%,更优选4.0%,进一步优选为7.0%,更进一步优选为大于9.0%。
ZrO2成分其含量大于0%时能够有助于玻璃的高折射率化和低色散化,且能够提高玻璃的耐失透性。因此,ZrO2成分的含量的下限优选大于0%,更优选为0.5%,进一步优选为1.0%。
另一方面,通过将ZrO2成分设为20.0%以下,能够抑制由于ZrO2成分的过量含有而导致的玻璃的耐失透性的降低或必要以上的阿贝数的上升。因此,ZrO2成分的含量的上限优选为20.0%,更优选为16.0%,进一步优选为12.0%,更进一步优选为9.0%,再进一步优选为小于6.5%。
ZrO2成分可使用ZrO2、ZrF4等作为原料。
WO3成分是其含量大于0%时能够在减少由其他高折射率成分导致的玻璃的着色的同时提高折射率,提高部分色散比,且能够提高玻璃的耐失透性的任意成分。另外,WO3成分也是能够降低玻璃化转变温度的成分。因此,WO3成分的含量的下限优选为大于0%,更优选为0.1%,进一步优选为0.2%,更进一步优选为0.3%。
另一方面,通过将WO3成分的含量设为10.0%以下,能够减少由WO3成分而导致的玻璃的着色而提高可见光透射率。因此,WO3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%。
WO3成分可使用WO3等作为原料。
Ta2O5成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率,且能够提高耐失透性的任意成分。
另一方面,通过将昂贵的Ta2O5成分设为10.0%以下,能够降低玻璃的材料成本,从而能够制作更廉价的光学玻璃。另外,通过将Ta2O5成分的含量设为10.0%以下,能够降低原料的熔解温度,减少原料熔解所需的能量,从而能够降低光学玻璃的制造成本。因此,Ta2O5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%。特别是,从制造更廉价的光学玻璃的观点出发,Ta2O5成分的含量的上限优选为4.0%,更优选为3.0%,进而更优选为小于1.0%,最优选为不含有。
Ta2O5成分可使用Ta2O5等作为原料。
MgO成分是其含量大于0%时能够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,通过将MgO成分的含量设为15.0%以下,能够抑制由于这些成分的过量含有而导致的折射率的降低或耐失透性的降低。因此,MgO成分的含量的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为5.0%。
MgO成分可使用MgCO3、MgF2等作为原料。
CaO成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率或耐失透性,且能够提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此,CaO成分的含量的下限优选为大于0%,更优选为0.5%,进一步优选为1.5%,更进一步优选为3.0%。
另一方面,通过将CaO成分的含量设为15.0%以下,不易降低玻璃的折射率,且能够降低玻璃的失透。因此,CaO成分的含量的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为5.0%。
CaO成分可使用CaCO3、CaF2等作为原料。
SrO成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率或耐失透性,且能够提高玻璃原料的熔融性的任意成分。因此,SrO成分的含量的下限优选大于0%,更优选为0.5%,进一步优选为1.5%,更进一步优选为3.0%。
另一方面,通过将SrO成分的含量设为15.0%以下,不易降低玻璃的折射率,且能够降低玻璃的失透。因此,SrO成分的含量的上限优选为15.0%,更优选为10.0%,进一步优选为5.0%。
SrO成分可使用SrCO3、SrF2等作为原料。
Li2O成分、Na2O成分和K2O成分是其中至少任意一个的含量大于0%时能够改善玻璃的熔融性的任意成分。特别是,K2O成分也是能够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K2O成分的含量,能够抑制玻璃的折射率的降低,且能够降低失透。特别是,通过降低Li2O成分的含量,能够抑制玻璃的部分色散比的降低。因此,Li2O成分、Na2O成分和K2O成分中的至少一个的含量优选为15.0%,更优选为小于10.0%,进一步优选为小于5.0%,更进一步优选为小于1.0%。
Li2O成分、Na2O成分和K2O成分可使用Li2CO3、LiNO3、LiF、Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6、K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作为原料。
P2O5成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的耐失透性的任意成分。特别是,通过将P2O5成分的含量设为10.0%以下,能够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成分的含量的上限优选为10.0%,更优选为5.0%,进一步优选为3.0%。
P2O5成分可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作为原料。
GeO2成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的折射率,且提高玻璃的耐失透性的任意成分。然而,由于GeO2的原料价格高,若使用量大会造成材料成本变高,从而会削弱由减少Gd2O3成分或Ta2O5成分所带来的成本下降的效果。因此,GeO2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1.0%,最优选为不含有。
GeO2成分可使用GeO2等作为原料。
Al2O3成分和Ga2O3成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的化学耐久性,且提高玻璃的耐失透性的任意成分。
另一方面,通过将Al2O3成分和Ga2O3成分各自的含量设为15.0%以下,能够抑制由于这些成分的过量含有而导致的玻璃的耐失透性的降低。因此,Al2O3成分和Ga2O3成分各自的含量的上限优选为15.0%,更优选为8.0%,进一步优选为3.0%。
Al2O3成分和Ga2O3成分可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、Ga(OH)3等作为原料。
Bi2O3成分是其含量大于0%时能够提高折射率,且能够降低玻璃化转变温度的任意成分。
另一方面,通过将Bi2O3成分的含量设为10.0%以下,能够提高玻璃的耐失透性,且能够降低玻璃的着色而提高可见光透射率。因此,Bi2O3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%。
Bi2O3成分可以使用Bi2O3等作为原料。
TeO2成分是其含量大于0%时能够提高折射率,且降低玻璃化转变温度的任意成分。
然而,将玻璃原料投入白金制坩埚、或投入与熔融玻璃接触的部分是由白金形成的熔融槽中进行熔融时,存在TeO2成分可能会与白金合金化的问题。因此,TeO2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%,进而更进一步优选为不含有。
TeO2成分可使用TeO2等作为原料。
SnO2成分是其含量大于0%时能够降低熔融玻璃的氧化而使熔融玻璃清澈,且能够使玻璃的透光率不易变差的任意成分。
另一方面,通过将SnO2成分的含量设为3.0%以下,不易发生因熔融玻璃的还原而导致的玻璃的着色或玻璃的失透。另外,由于SnO2成分与熔融设备(特别是Pt等贵金属)的合金化减少,可谋求延长熔解设备的使用年限。因此,SnO2成分的含量优选为3.0%以下,更优选为小于2.0%,进一步优选为小于1.0%,更进一步优选为不含有。
SnO2成分可使用SnO2、SnO2、SnF2、SnF4等作为原料。
Sb2O3成分是其含量大于0%时能够使熔融玻璃消泡的任意成分。
另一方面,通过将Sb2O3成分的含量设为1.0%以下,能够防止发生过度的发泡,且能够降低与熔解设备(特别是Pt等贵金属)的合金化。因此,Sb2O3成分的含量优选为1.0%以下,更优选为小于0.5%,进一步优选为小于0.3%,更进一步优选为小于0.1%。
Sb2O3成分可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7·5H2O等作为原料。
此外,使玻璃澄清并消泡的成分不限于上述的Sb2O3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。
F成分是其含量大于0%时能够提高玻璃的阿贝数,降低玻璃化转变温度,且能够提高抗失透性的任意成分。
但是,如果F成分的含量,即作为被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取代的氟化物的F的总量大于10.0%,F成分的挥发量会增加,因此难以获得稳定的光学常数,从而难以获得均质的玻璃。另外,阿贝数会上升到超过必要的程度。
因此,F成分的含量优选为10.0%以下,更优选为小于5.0%,进一步优选为小于3.0%,更进一步优选为小于1.0%,再进一步优选为不含有。
<关于不应含有的成分>
接着,对本发明的光学玻璃中不应含有的成分和不优选含有的成分进行说明。
在本发明的光学玻璃中,只要不损害本申请发明的玻璃的特性,可根据需要添加其他成分。但是,GeO2成分会提高玻璃的色散性,因此优选实质上不含有。
另外,除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外的各种过渡金属成分,例如Hf、Ν、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo、Ce、Nd等具有分别单独或复合含有时,即使是少量也会使玻璃着色,吸收可见光区域的特定波长的光这样的性质,因此,特别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。
另外,PbO等铅化合物和As2O3等砷化合物、以及Th、Cd、Tl、Os、Be、Se各成分近年来有作为有害的化学物质而避免使用的倾向,不仅玻璃的制造工序,甚至加工工序、及制品化后的处理也需要环境对策上的措施。因此,在注重环境上的影响的情况下,除无法避免的混入之外,优选实质上不含有这些成分。由此,在光学玻璃中实质上不含有污染环境的物质。因此,即使不采取特别的环境对策上的措施,也能够制造、加工及废弃该光学玻璃。
[制造方法]
本发明的光学玻璃例如可以如下制作。即,以使各成分在规定的含量范围内的方式将上述原料均匀混合,将制备的混合物投入白金坩埚、石英坩埚或氧化铝坩埚中进行粗熔融后,再放入金坩埚、白金坩埚、白金合金坩埚或铱坩埚中,在900~1400℃的温度范围下熔融1~5小时,在搅拌使其均匀化并进行消泡等步骤后,降温至1300℃以下,然后进行最后阶段的搅拌以去除条纹,并使用成型模具成型,由此制作而成。在此,作为获得使用成型模具成型的玻璃的方法,可举出在使熔融玻璃流入成型模具的一端的同时,从成型模具的另一端拉出已成型的玻璃的方法,或将熔融玻璃浇铸到模具中,再使其缓冷的方法。
[物性]
本发明的光学玻璃优选具有高折射率和高色散。
特别是,本发明的光学玻璃的折射率(nd)的下限优选为1.90,更优选为1.95,进一步优选为1.98。该折射率的上限优选为2.20,更优选为2.15,进一步优选为2.10。另外,本发明的光学玻璃的阿贝数(vd)的下限优选为15.0,更优选为18.0,进一步优选为20.0,而其上限优选为30.0,更优选为28.0,进一步优选为27.0。
通过具有如此高的折射率,即使谋求光学元件的薄型化,也能够获得大的光折射量。另外,通过具有如此高的色散,当例如与具有低色散(高阿贝数)的光学元件组合时,能够谋求高的成像特性等。
因此,本发明的光学玻璃在光学设计上是有用的,特别是在谋求高的成像特性等同时,能够实现光学***的小型化,可扩展光学设计的自由度。
本发明的光学玻璃优选可见光透射率,特别是可见光中短波长侧的光的透射率高,从而着色少。
特别是,本发明的光学玻璃若以玻璃的透射率表示,在厚度为10mm的样品中显示光谱透射率70%的波长(λ70)的上限优选为500nm,更优选为490nm,进一步优选为480nm。
另外,在本发明的光学玻璃中,在厚度为10mm的样品中显示光谱透射率5%的最短波长(λ5)的上限优选为400nm,更优选为390nm。
由此,使玻璃的吸收端位于紫外区域附近,能够提高玻璃对可见光的透明性,因此,可将该光学玻璃优选用于透镜等使光透过的光学元件。
本发明的光学玻璃优选具有高的部分色散比(θg,F)。更具体而言,本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的下限优选为0.570,更优选为0.580,进一步优选为0.595,更进一步优选为0.605,再进一步优选为0.612。
另外,本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(vd)之间的关系优选满足(-0.00162vd+0.645)≤(θg,F)≤(-0.00162vd+0.680)的关系。由此,由于能够获得部分色散比(θg,F)小的光学玻璃,所以使光学玻璃能够有助于降低光学元件等的色像差。
因此,本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的下限优选为(-0.00162vd+0.645),更优选为(-0.00162vd+0.650)。
另一方面,本发明的光学玻璃的部分色散比(θg,F)的上限优选为(-0.00162vd+0.675),更优选为(-0.00162vd+0.670)。
在以部分色散比为纵轴,以阿贝数为横轴的直角坐标中,上述的部分色散比(θg,F)与阿贝数(vd)的关系用与法线平行的直线来表示。法线表示在现有公知的玻璃的部分色散比(θg,F)与阿贝数(vd)之间观察到的线性关系,在采用以部分色散比(θg,F)为纵轴,以阿贝数(vd)为横轴的直角坐标上,通过连接标绘NSL7和PBM2的部分色散比及阿贝数的两点而得到的直线来表示(参见图1)。而且,现有公知的玻璃的部分色散比与阿贝数的关系大致上与法线重复。
在此,NSL7和PBM2是株式会社小原制造的光学玻璃,PBM2的阿贝数(vd)是36.3,部分色散比(θg,F)是0.5828,NSL7的阿贝数(vd)是60.5,部分色散比(θg,F)是0.5436。
[预成型坯和光学元件]
可以使用例如研磨加工的方法、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的方法,由制成的光学玻璃来制作玻璃成型体。即,可以通过对光学玻璃进行研削和研磨等机械加工来制作玻璃成型体,或通过对由光学玻璃制成的预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作玻璃成型体,或通过对进行研磨加工而制成的预成型坯或对利用公知的漂浮成型等成型的预成型坯进行精密冲压成型来制作玻璃成型体。应该注意的是,制备玻璃成型体的方法不限于上述方法。
如上所述,由本发明的光学玻璃形成的玻璃成型体对于各种光学元件和光学设计是有用的,其中特别优选用于透镜或棱镜等光学元件。通过提高玻璃的稳定性,能够形成大口径的玻璃成型体,因此,在谋求光学元件的大型化的同时,在使用照相机或投影仪等光学仪器时,可实现高清晰度且高精度的成像特性和投影特性。
实施例
本发明的实施例(No.1~No.52)的玻璃组成以及这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(vd)、透射率(λ5、λ70)和部分色散比(θg,F)的数值均示于表1~表10。应该注意的是,以下实施例仅用于说明的目的,本发明并不限于这些实施例。
在实施例的玻璃中,作为各成分的原料,都是选择各自相应的氧化物、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所使用的高纯度原料,在称量并均匀混合后,投入白金坩埚中,用电炉在1280~1340℃的温度范围下将玻璃原料熔融2.5小时,当玻璃原料熔解时,对熔解的玻璃原料通过搅拌进行消泡后,降温至1180~1250℃,再次进行搅拌使其均匀,然后浇铸至模具中,缓慢冷却,制成玻璃。
实施例的玻璃的折射率(nd)和阿贝数(vd)以相对于氦灯的d线(587.56nm)的测量值来表示。另外,使用上述d线的折射率、相对于氢灯的F线(486.13nm)的折射率(nF)、相对于C线(656.27nm)的折射率(nC)的值,根据阿贝数(vd)=[(nd-1)/(nF-nC)]的数式来计算阿贝数(vd)。
测量C线(波长656.27nm)中的折射率nC、F线(波长486.13nm)中的折射率nF、g线(波长435.835nm)中的折射率ng,根据(θg,F)=(ng-nF)/(nF-nC)的数式来计算部分色散比。
实施例的玻璃的透射率根据日本光学硝子工业会标准JOGIS02-2003来测量。此外,在本发明中,通过测量玻璃的透射率来求出有无玻璃着色和着色程度。具体而言,根据JISZ8722,对厚度10±0.1mm的对面平行研磨品测量200~800nm的光谱透射率,求出λ5(透射率5%时的波长)和λ70(透射率70%时的波长)。
此外,本测量中所使用的玻璃是使用以缓慢降温速度为-25℃/hr、在缓慢冷却炉中进行了处理后的玻璃。
表1
wt% | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
SiO<sub>2</sub> | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 5.43 | 5.01 | 5.01 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 6.95 | 6.95 | 6.95 | 7.60 | 6.95 | 6.95 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 31.99 | 32.00 | 33.27 | 31.72 | 32.00 | 33.98 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.37 | 6.39 | 4.39 |
TiO<sub>2</sub> | 21.70 | 21.70 | 21.70 | 21.89 | 22.70 | 21.70 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 7.31 | 7.31 | 7.31 | 8.78 | 7.31 | 8.31 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | ||
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 17.60 | 17.60 | 17.60 | 17.45 | 17.60 | 17.60 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.02 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 12.96 | 12.96 | 12.96 | 13.03 | 11.96 | 11.96 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.56 | 0.56 | 0.55 |
La+Nb+Gd+Yb | 39.30 | 39.31 | 40.58 | 40.50 | 39.31 | 42.29 |
Ti/Ba | 1.23 | 1.23 | 1.23 | 1.25 | 1.29 | 1.23 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 17.60 | 17.60 | 17.60 | 17.45 | 17.60 | 17.60 |
Ln | 31.99 | 32.00 | 33.27 | 31.72 | 32.00 | 33.98 |
Ti+Nb | 29.01 | 29.01 | 29.01 | 30.66 | 30.01 | 30.01 |
(Ti+W)/Ba | 1.28 | 1.28 | 1.28 | 1.30 | 1.33 | 1.28 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.38 | 4.38 | 4.55 | 3.62 | 4.38 | 4.09 |
n<sub>d</sub> | 2.012 | 2.012 | 2.012 | 2.018 | 2.025 | 2.020 |
v<sub>d</sub> | 24.9 | 24.9 | 25.0 | 24.5 | 24.4 | 24.7 |
θg,F | 0.6156 | 0.6155 | 0.6138 | 0.6168 | 0.6167 | 0.6150 |
λ<sub>70</sub> | 447 | 448 | 447 | 459 | 451 | 454 |
λ<sub>5</sub> | 373 | 372 | 372 | 375 | 373 | 374 |
表2
wt% | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
SiO<sub>2</sub> | 5.01 | 5.51 | 5.51 | 5.51 | 5.51 | 5.51 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 6.95 | 7.45 | 7.45 | 7.45 | 7.45 | 7.45 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 32.48 | 29.48 | 30.08 | 30.08 | 30.08 | 29.58 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 5.89 | 5.89 | 5.89 | 5.89 | 5.89 | 5.79 |
TiO<sub>2</sub> | 21.70 | 21.70 | 21.70 | 21.70 | 21.70 | 21.70 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 8.31 | 10.31 | 10.31 | 10.61 | 10.61 | 10.31 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 0.67 | 0.67 | 3.67 | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 17.60 | 17.60 | 17.60 | 17.30 | 14.30 | 17.60 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 11.96 | 12.96 | 12.96 | 12.96 | 12.96 | 12.96 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.56 | 0.60 | 0.55 |
La+Nb+Gd+Yb | 40.79 | 39.79 | 40.39 | 40.69 | 40.69 | 39.89 |
Ti/Ba | 1.23 | 1.23 | 1.23 | 1.25 | 1.52 | 1.23 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 17.60 | 17.60 | 17.60 | 17.30 | 14.30 | 17.60 |
Ln | 32.48 | 29.48 | 30.08 | 30.08 | 30.08 | 29.58 |
Ti+Nb | 30.01 | 32.01 | 32.01 | 32.31 | 32.31 | 32.01 |
(Ti+W)/Ba | 1.28 | 1.28 | 1.28 | 1.30 | 1.57 | 1.28 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 3.91 | 2.86 | 2.92 | 2.84 | 2.84 | 2.87 |
n<sub>d</sub> | 2.022 | 2.021 | 2.021 | 2.023 | 2.027 | 2.020 |
v<sub>d</sub> | 24.6 | 24.2 | 24.2 | 24.1 | 24.0 | 24.2 |
θg,F | 0.6157 | |||||
λ<sub>70</sub> | 468 | 459 | 457.5 | 463 | 462 | 467 |
λ<sub>5</sub> | 376 | 377 | 377 | 377.5 | 378 | 378 |
表3
wt% | 13 | 14 | 15 |
SiO<sub>2</sub> | 5.51 | 5.51 | 5.51 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.45 | 7.45 | 7.45 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 31.48 | 29.48 | 33.48 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | |||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | |||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | |||
ZrO<sub>2</sub> | 5.89 | 5.89 | 5.89 |
TiO<sub>2</sub> | 21.70 | 21.70 | 21.70 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 10.31 | 10.31 | 10.31 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | |||
Na<sub>2</sub>O | |||
K<sub>2</sub>O | |||
MgO | |||
CaO | |||
SrO | |||
BaO | 15.60 | 17.60 | 13.60 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 12.96 | 12.96 | 12.96 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.58 | 0.55 | 0.61 |
La+Nb+Gd+Yb | 41.79 | 39.79 | 43.79 |
Ti/Ba | 1.39 | 1.23 | 1.60 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 15.60 | 17.60 | 13.60 |
Ln | 31.48 | 29.48 | 33.48 |
Ti+Nb | 32.01 | 32.01 | 32.01 |
(Ti+W)/Ba | 1.44 | 1.28 | 1.65 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 3.05 | 2.86 | 3.25 |
n<sub>d</sub> | 2.026 | 2.021 | 2.031 |
v<sub>d</sub> | 24.2 | 24.2 | 24.2 |
θg,F | |||
λ<sub>70</sub> | 467 | 467 | 470 |
λ<sub>5</sub> | 379 | 378 | 380 |
表4
wt% | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
SiO<sub>2</sub> | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 32.53 | 33.53 | 33.03 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.89 | 5.89 | 6.39 |
TiO<sub>2</sub> | 20.90 | 20.90 | 20.90 | 20.90 | 20.90 | 20.90 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 | 7.31 | 6.71 | 6.71 | 6.71 | 6.91 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 17.00 | 16.60 | 17.20 | 17.20 | 17.20 | 17.00 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.55 | 0.56 | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.55 |
La+Nb+Gd+Yb | 39.94 | 40.34 | 39.74 | 39.24 | 40.24 | 39.94 |
Ti/Ba | 1.23 | 1.26 | 1.22 | 1.22 | 1.22 | 1.23 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 17.00 | 16.60 | 17.20 | 17.20 | 17.20 | 17.00 |
Ln | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 32.53 | 33.53 | 33.03 |
Ti+Nb | 27.81 | 28.21 | 27.61 | 27.61 | 27.61 | 27.81 |
(Ti+W)/Ba | 1.27 | 1.31 | 1.26 | 1.26 | 1.26 | 1.27 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.78 | 4.52 | 4.92 | 4.85 | 5.00 | 4.78 |
n<sub>d</sub> | 2.001 | 2.003 | 2.000 | 2.001 | 1.999 | 2.001 |
v<sub>d</sub> | 25.4 | 25.3 | 25.5 | 25.4 | 25.5 | 25.4 |
θg,F | 0.6141 | 0.6137 | 0.6133 | 0.6132 | 0.6133 | 0.6136 |
λ<sub>70</sub> | 446 | 450 | 458 | 451 | 450 | 449 |
λ<sub>5</sub> | 373 | 374 | 374 | 373 | 373 | 373 |
表5
wt% | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
SiO<sub>2</sub> | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 38.03 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 |
TiO<sub>2</sub> | 20.90 | 20.90 | 20.90 | 20.90 | 20.90 | 20.90 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 6.91 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 6.27 | 0.77 | 2.27 | 4.27 | 1.27 | |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 18.27 | 12.00 | 17.50 | 16.00 | 14.00 | 12.00 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.53 | 0.64 | 0.54 | 0.57 | 0.60 | 0.64 |
La+Nb+Gd+Yb | 39.94 | 39.94 | 39.94 | 39.94 | 39.94 | 44.94 |
Ti/Ba | 1.14 | 1.74 | 1.19 | 1.31 | 1.49 | 1.74 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 18.27 | 12.00 | 17.50 | 16.00 | 14.00 | 12.00 |
Ln | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 33.03 | 38.03 |
Ti+Nb | 27.81 | 27.81 | 27.81 | 27.81 | 27.81 | 27.81 |
(Ti+W)/Ba | 1.19 | 1.81 | 1.24 | 1.35 | 1.55 | 1.81 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.78 | 4.78 | 4.78 | 4.78 | 4.78 | 5.50 |
n<sub>d</sub> | 1.998 | 2.009 | 2.000 | 2.003 | 2.006 | 2.014 |
v<sub>d</sub> | 25.5 | 25.2 | 25.5 | 25.4 | 25.3 | 25.4 |
θg,F | 0.6133 | 0.6153 | 0.6132 | 0.6138 | 0.6136 | 0.6130 |
λ<sub>70</sub> | 462 | 459 | 451 | 459 | 453 | 454 |
λ<sub>5</sub> | 375 | 375 | 373 | 375 | 374 | 375 |
表6
wt% | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 |
SiO<sub>2</sub> | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 34.03 | 36.03 | 34.83 | 34.83 | 34.83 | 34.83 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 |
TiO<sub>2</sub> | 20.90 | 20.90 | 20.10 | 20.10 | 20.10 | 20.10 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 5.91 | 6.91 | 5.91 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 1.77 | 0.77 | 1.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 16.00 | 14.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.57 | 0.60 | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.56 |
La+Nb+Gd+Yb | 40.94 | 42.94 | 41.74 | 40.74 | 41.74 | 40.74 |
Ti/Ba | 1.31 | 1.49 | 1.26 | 1.26 | 1.26 | 1.26 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 16.00 | 14.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
Ln | 34.03 | 36.03 | 34.83 | 34.83 | 34.83 | 34.83 |
Ti+Nb | 27.81 | 27.81 | 27.01 | 26.01 | 27.01 | 26.01 |
(Ti+W)/Ba | 1.35 | 1.55 | 1.30 | 1.37 | 1.30 | 1.37 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.92 | 5.21 | 5.04 | 5.89 | 5.04 | 5.89 |
n<sub>d</sub> | 2.003 | 2.008 | 1.999 | 1.999 | 1.999 | 1.999 |
v<sub>d</sub> | 25.4 | 25.4 | 25.8 | 25.8 | 25.8 | 25.8 |
θg,F | 0.6137 | 0.6137 | 0.6124 | 0.6124 | 0.6119 | 0.6118 |
λ<sub>70</sub> | 453 | 451 | 442 | 445 | ||
λ<sub>5</sub> | 374 | 374 | 372 | 372 |
表7
wt% | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 |
SiO<sub>2</sub> | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 | 7.70 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 34.84 | 34.84 | 34.84 | 34.14 | 33.64 | 34.64 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.39 | 6.89 | 5.89 |
TiO<sub>2</sub> | 20.10 | 20.10 | 20.10 | 20.80 | 20.80 | 20.80 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 6.91 | 6.91 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 | 13.71 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.56 | 0.56 | 0.56 | 0.57 | 0.57 | 0.57 |
La+Nb+Gd+Yb | 41.75 | 41.75 | 41.75 | 41.05 | 40.55 | 41.55 |
Ti/Ba | 1.26 | 1.26 | 1.26 | 1.30 | 1.30 | 1.30 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
Ln | 34.84 | 34.84 | 34.84 | 34.14 | 33.64 | 34.64 |
Ti+Nb | 27.01 | 27.01 | 27.01 | 27.71 | 27.71 | 27.71 |
(Ti+W)/Ba | 1.30 | 1.30 | 1.30 | 1.35 | 1.35 | 1.35 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 5.04 | 5.04 | 5.04 | 4.94 | 4.87 | 5.01 |
n<sub>d</sub> | 1.999 | 1.999 | 1.999 | 2.003 | 2.003 | 2.002 |
v<sub>d</sub> | 25.8 | 25.8 | 25.8 | 25.5 | 25.4 | 25.5 |
θg,F | 0.6116 | 0.6116 | 0.6119 | 0.6139 | 0.6137 | 0.6131 |
λ<sub>70</sub> | 444.5 | 454 | 448.5 | |||
λ<sub>5</sub> | 371.5 | 373 | 372 |
表8
wt% | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 |
SiO<sub>2</sub> | 6.21 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 | 6.01 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.85 | 8.02 | 7.70 | 8.02 | 8.02 | 8.02 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 33.33 | 33.82 | 34.34 | 33.83 | 33.83 | 33.83 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.19 | 6.39 | 6.39 | 6.39 |
TiO<sub>2</sub> | 20.90 | 21.10 | 20.80 | 21.10 | 21.10 | 21.10 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 | 6.61 | 6.91 | 6.61 | 6.61 | 6.61 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.77 |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 16.35 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 14.06 | 14.03 | 13.71 | 14.03 | 14.03 | 14.03 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.56 | 0.57 | 0.57 | 0.57 | 0.57 | 0.57 |
La+Nb+Gd+Yb | 40.24 | 40.43 | 41.25 | 40.44 | 40.44 | 40.44 |
Ti/Ba | 1.28 | 1.32 | 1.30 | 1.32 | 1.32 | 1.32 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 16.35 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
Ln | 33.33 | 33.82 | 34.34 | 33.83 | 33.83 | 33.83 |
Ti+Nb | 27.81 | 27.71 | 27.71 | 27.71 | 27.71 | 27.71 |
(Ti+W)/Ba | 1.33 | 1.37 | 1.35 | 1.37 | 1.37 | 1.37 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.82 | 5.12 | 4.97 | 5.12 | 5.12 | 5.12 |
n<sub>d</sub> | 1.999 | 2.001 | 2.002 | 2.000 | 2.001 | 2.001 |
v<sub>d</sub> | 25.5 | 25.4 | 25.5 | 25.4 | 25.4 | 25.4 |
θg,F | 0.6138 | 0.6131 | 0.6128 | 0.6135 | 0.6126 | 0.6132 |
λ<sub>70</sub> | 460 | 447 | 447 | 450 | 452 | |
λ<sub>5</sub> | 375 | 372 | 372 | 372 | 373 |
表9
wt% | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 |
SiO<sub>2</sub> | 6.21 | 6.12 | 6.63 | 7.87 | 6.55 | 8.14 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.85 | 8.02 | 10.10 | 10.02 | 9.98 | 10.43 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 33.41 | 33.73 | 41.27 | 37.39 | 31.49 | 36.13 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ||||||
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 | 6.39 | 6.37 | 6.68 | 5.51 | 6.85 |
TiO<sub>2</sub> | 20.83 | 21.08 | 16.68 | 18.48 | 14.30 | 16.76 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 | 6.61 | 6.34 | 5.56 | 13.88 | 2.39 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 | 0.77 | 0.82 | 5.19 | 2.48 | |
ZnO | 1.27 | 1.27 | 1.36 | 1.61 | 1.34 | 2.20 |
Li<sub>2</sub>O | ||||||
Na<sub>2</sub>O | ||||||
K<sub>2</sub>O | ||||||
MgO | ||||||
CaO | ||||||
SrO | ||||||
BaO | 16.35 | 16.00 | 10.43 | 12.38 | 11.75 | 14.61 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
合计 | 99.99 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Si+B | 14.06 | 14.14 | 16.73 | 17.89 | 16.53 | 18.57 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.56 | 0.57 | 0.62 | 0.60 | 0.55 | 0.53 |
La+Nb+Gd+Yb | 40.32 | 40.34 | 47.61 | 42.96 | 45.36 | 38.52 |
Ti/Ba | 1.27 | 1.32 | 1.60 | 1.49 | 1.22 | 1.15 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
RO | 16.35 | 16.00 | 10.43 | 12.38 | 11.75 | 14.61 |
Ln | 33.41 | 33.73 | 41.27 | 37.39 | 31.49 | 36.13 |
Ti+Nb | 27.74 | 27.69 | 23.02 | 24.04 | 28.18 | 19.15 |
(Ti+W)/Ba | 1.32 | 1.37 | 1.68 | 1.49 | 1.66 | 1.32 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.83 | 5.10 | 6.51 | 6.72 | 2.27 | 15.10 |
n<sub>d</sub> | 1.999 | 2.000 | 1.968 | 1.961 | 1.976 | 1.934 |
v<sub>d</sub> | 25.5 | 25.5 | 27.8 | 27.4 | 26.1 | 28.8 |
θg,F | 0.6131 | 0.6134 | 0.6053 | 0.6081 | 0.6115 | 0.6040 |
λ<sub>70</sub> | 455 | 444 | 440 | 428 | 436 | 420 |
λ<sub>5</sub> | 375 | 372 | 369 | 369 | 373 | 367 |
表10
wt% | 52 |
SiO<sub>2</sub> | 6.21 |
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 7.85 |
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 33.41 |
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | |
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | |
YbO3 | |
ZrO<sub>2</sub> | 6.39 |
TiO<sub>2</sub> | 20.83 |
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> | 6.91 |
WO<sub>3</sub> | 0.77 |
ZnO | 1.27 |
Li<sub>2</sub>O | 0.10 |
Na<sub>2</sub>O | |
K<sub>2</sub>O | |
MgO | |
CaO | |
SrO | |
BaO | 16.35 |
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | |
合计 | 100.08 |
Si+B | 14.06 |
Ti/(Ti+Ba) | 0.56 |
La+Nb+Gd+Yb | 40.32 |
Ti/Ba | 1.27 |
Rn<sub>2</sub>O | 0.10 |
RO | 16.35 |
Ln | 33.41 |
Ti+Nb | 27.74 |
(Ti+W)/Ba | 1.32 |
La/(Nb+Gd+Yb) | 4.83 |
n<sub>d</sub> | 1.999 |
v<sub>d</sub> | 25.5 |
θg,F | 0.6130 |
λ<sub>70</sub> | 449 |
λ<sub>5</sub> | 372 |
如表中所示,本发明的实施例的光学玻璃均是其折射率(nd)为1.90以上,并且该折射率(nd)为2.20以下,更详细而言为2.10以下,皆在所期望的范围内。
另外,本发明的实施例的光学玻璃均是其阿贝数(vd)为30.0以下,更具体而言为28.0以下,并且该阿贝数(vd)为15.0以上,更具体而言为20.0以上,皆在所期望的范围内。
另外,本发明的实施例的光学玻璃的λ70(透射率70%时的波长)均为500nm以下,更具体而言为490nm以下。另外,本发明的实施例的光学玻璃的λ5(透射率5%时的波长)均为400nm以下,更具体而言为390nm以下。
另外,本发明的实施例的光学玻璃的部分色散比(θg,F)均为(-0.00162vd+0.645)以上,更详细而言为(-0.00162vd+0.650)以上。与其相反,本发明的实施例的光学玻璃的部分色散比为(-0.00162vd+0.680)以下,更详细而言为(-0.00162vd+0.670)以下。由此可知,这些部分色散比(θg,F)处于所期望的范围内。
因此,可清楚得知,本发明的实施例的光学玻璃在其折射率和阿贝数处于所期望的范围内的同时也容易制作,且着色较少。
此外,使用在本发明的实施例中获得的光学玻璃,在进行了再热压成型后,进行了研削和研磨,加工成透镜和棱镜形状。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成型坯,并对该精密冲压成型用预成型坯进行了精密冲压成型。无论哪种情况,加热软化后的玻璃都不存在发生乳白化和失透等问题,从而能够稳定地加工成各种透镜和棱镜形状。
以上,以例示的目的对本发明进行了详细说明,但本实施例仅用于例示的目的,本领域技术人员应当理解,在不脱离本发明的思想及范围的情况下可以进行各种改变。
Claims (10)
1.一种光学玻璃,其特征在于,
以氧化物基准的质量%计,含有
30.08%~34.64%的La2O3成分、
大于20.0%~45.0%的TiO2成分、
大于0%~40.0%的BaO成分、
0.77%~10.0%的WO3成分、
6.95%~30.0%的B2O3成分、
0~6.63%的SiO2成分、
0~10.61%的Nb2O5成分、
0~2.27%的ZnO成分、
0~小于1.0%的Ta2O5成分、以及
0~小于6.5%的ZrO2成分,
且含有SiO2成分与B2O3成分的总量为7.0%以上且30.0%以下,Ln2O3成分的合计为30.08%以上且50.0%以下,式中,Ln为选自由La、Gd、Y、Yb组成的组中的一种以上,
TiO2/(TiO2+BaO)的质量比为0.10以上且0.90以下,
TiO2/(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的质量比为0.5以上,
折射率(nd)为1.98以上,阿贝数(vd)为27.0以下,且显示光谱透射率5%的波长(λ5)为400nm以下。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃,其特征在于,
以氧化物基准的质量%计,
Y2O3成分为0~15.0%,
Yb2O3成分为0~15.0%,以及
Gd2O3成分为0~15.0%。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的光学玻璃,其特征在于,
以氧化物基准的质量%计,
(La2O3+Nb2O5+Gd2O3+Yb2O3)的质量和为35.0%以上且60.0%以下。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的光学玻璃,其特征在于,
以氧化物基准计,
TiO2/BaO为0.60以上且3.00以下。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计,
Rn2O成分的质量和为15.0%以下,
其中,Rn为选自由Li、Na、K组成的组中的一种以上。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计,
RO成分的质量和为大于0%且35.0%以下,
其中,R是选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn组成的组中的一种以上。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的光学玻璃,其特征在于,以氧化物基准的质量%计,含有
MgO成分0~15.0%、
CaO成分0~15.0%、
SrO成分0~15.0%、
Li2O成分0~15.0%、
Na2O成分0~15.0%、
K2O成分0~15.0%、
P2O5成分0~10.0%、
GeO2成分0~10.0%、
Al2O3成分0~15.0%、
Ga2O3成分0~15.0%、
Bi2O3成分0~10.0%、
TeO2成分0~10.0%、
SnO2成分0~3.0%、以及
Sb2O3成分0~1.0%。
8.一种预成型坯,其特征在于,
包括权利要求1至7中任一项所述的光学玻璃。
9.一种光学元件,其特征在于,
包括权利要求1至7中任一项所述的光学玻璃。
10.一种光学仪器,其特征在于,
具备权利要求9所述的光学元件。
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