CN114772923A - 光学玻璃、预成型材及光学组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有中折射率低分散的光学特性、良好的化学耐久性及比重小的光学玻璃、和使用该光学玻璃的预成型材及光学组件。本发明的光学玻璃以质量%计含有:SiO2成分0~25.0%、Al2O3成分8.0%~30.0%、La2O3成分45.0%以下、Li2O成分0~2.0%、Gd2O3成分低于5.0%、ZnO成分5.0%以下、Bi2O3成分3.0%以下、RO成分的质量和0~8.0%,PbO成分实质上不含有,质量和SiO2+B2O3为35.0~65.0%;Ln2O3成分的质量和为5.0%~55.0%;Rn2O成分的质量和为0.0%~10.0%;质量比Ln2O3/Rn2O为1.0以上;玻璃比重(d)为4.50以下;玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等级(RA)的乘法运算d×RA值为15.0以下,具有1.58以上1.80以下的折射率(nd),且具有35以上65以下的阿贝数(νd)。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃、预成型材及光学组件。
背景技术
近年来,使用光学***的机器在数字化及高精细化方面高速发展,在数码相机或摄影机等摄影机器、投影仪或投影电视等图像播放(投影)机器等各种光学机器领域,要求削减光学***中使用的透镜或棱镜等光学组件的片数,使光学***整体轻量化及小型化的需求日益增强。
在制作光学组件的光学玻璃中,特别是对于可实现光学***整体的轻量化及小型化或色差修正的、具有1.58以上折射率(nd)且具有35以上65以下阿贝数(νd)的中折射率低分散玻璃的需求非常高。
作为这种中折射率低分散玻璃,已知有诸如以专利文献1~3为代表的玻璃组成物。但是,这些由B2O3-La2O3系构成的玻璃组成物基于通常使用的玻璃成分的特性,大多易受水或酸影响,耐久性不足。因此,在进行玻璃的抛光加工时,有时玻璃劣化,有时在制造工序上产生不良。
此外,近年来需求扩大的监视摄像仪或车载用摄像仪等,因为经常在室外使用,所以多暴露在风雨或大气中的水蒸气等中。在使用以现有的玻璃组成物制造的撮像组件时,以在外界长期使用为前提的情况下,专利文献1~3所记载的玻璃组成,其耐久性不足。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭55-080736号公报
专利文献2:日本特开平11-139844号公报
专利文献3:日本特开平11-071129号公报
发明内容
发明要解决的问题
针对上述问题公开了本发明。本发明的目的在于,提供一种具有上述规定范围的光学常数、良好的化学耐久性及比重小的光学玻璃。
本发明人等为解决上述课题而反复进行了深入试验研究,结果发现,通过具有特定的组成,取得了一种解决上述课题的玻璃,从而完成本发明。特别是,本发明人等提供了以下第一实施方式的光学玻璃(下述(1)~(8))及第二实施方式的光学玻璃(下述(9)~(14))。
(1)一种光学玻璃,
以质量%计,含有:
SiO2成分0~低于30.0%;
Al2O3成分为8.0%~30.0%;
RO成分(式中,R为选自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba构成的组中的1种以上)的质量和低于20.0%;
Ln2O3成分(式中,Ln为选自由La、Gd、Y、Lu构成的组中的1种以上)的质量和为10.0%~55.0%,
且质量比(SiO2+Al2O3)/B2O3为0.3~10.0,
所述光学玻璃具有1.58以上1.80以下的折射率(nd),且具有35以上65以下的阿贝数(νd)。
(2)如(1)所述的光学玻璃,其中,质量比(Al2O3/Ln2O3)为0.1~1.0。
(3)如(1)或(2)所述的光学玻璃,其中,
以质量%计,
B2O3成分大于0~50.0%、
La2O3成分0~55.0%、
Y2O3成分0~55.0%、
Gd2O3成分0~55.0%、
Lu2O3成分0~10.0%、
Yb2O3成分0~10.0%、
ZrO2成分0~10.0%、
TiO2成分0~10.0%、
Nb2O5成分0~15.0%、
Ta2O5成分0~10.0%、
WO3成分0~10.0%、
ZnO成分0~15.0%、
MgO成分0~15.0%、
CaO成分0~15.0%、
SrO成分0~15.0%、
BaO成分0~15.0%、
Li2O成分0~8.0%、
Na2O成分0~8.0%、
K2O成分0~8.0%、
GeO2成分0~10.0%、
Ga2O3成分0~10.0%、
P2O5成分0~30.0%、
Bi2O3成分0~5.0%、
TeO2成分0~5.0%、
SnO2成分0~3.0%、
Sb2O3成分0~1.0%,
作为与上述各金属元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部进行了置换的氟化物F的含量为0~15.0质量%。
(4)如(1)~(3)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量和(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)为0~20.0%以下。
(5)如(1)~(4)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量比(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)为1.0~10.0。
(6)如(1)~(5)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量比(Ln2O3/RO)为1.0以上。
(7)如(1)~(6)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量比(Ln2O3/Rn2O)为3.0以上。
(8)如(1)~(7)中任一项所述的光学玻璃,其中,Rn2O成分(式中,Rn为选自由Li、Na、K构成的组中的1种以上)的质量和为0.0%~8.0%。
(9)一种光学玻璃,
以质量%计,
质量和(SiO2+B2O3)为35.0~65.0%;
Ln2O3成分(式中,Ln为选自由La、Gd、Y、Lu构成的组中的1种以上)的质量和为5.0%~55.0%;
Rn2O成分(式中,Rn为选自由Li、Na、K构成的组中的1种以上)的质量和为0.0%~10.0%;
质量比(Ln2O3/Rn2O)为1.0以上;
玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等级(RA)的乘法运算d×RA值为15.0以下,
所述光学玻璃具有1.58以上1.80以下的折射率(nd),且具有35以上65以下的阿贝数(νd)。
(10)如(9)所述的光学玻璃,其中,
以质量%计,
SiO2成分0~50.0%、
B2O3成分0~50.0%、
Al2O3成分0~30.0%、
La2O3成分0~55.0%、
Y2O3成分0~55.0%、
Gd2O3成分0~40.0%、
Lu2O3成分0~10.0%、
Yb2O3成分0~10.0%、
ZrO2成分0~10.0%、
TiO2成分0~10.0%、
Nb2O5成分0~15.0%、
Ta2O5成分0~10.0%、
WO3成分0~10.0%、
ZnO成分0~40.0%、
MgO成分0~20.0%、
CaO成分0~40.0%、
SrO成分0~40.0%、
BaO成分0~40.0%、
Li2O成分0~8.0%、
Na2O成分0~8.0%、
K2O成分0~8.0%、
GeO2成分0~10.0%、
Ga2O3成分0~10.0%、
P2O5成分0~30.0%、
Bi2O3成分0~5.0%、
TeO2成分0~5.0%、
SnO2成分0~3.0%、
Sb2O3成分0~1.0%,
作为与上述各金属元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部进行了置换的氟化物F的含量为0~15.0质量%。
(11)如(9)或(10)所述的光学玻璃,其中,质量和(SiO2+Al2O3)为5.0~50.0%,质量比(SiO2+Al2O3)/B2O3为0.3以上。
(12)如(9)~(11)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量和(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)为0~20.0%以下。
(13)如(9)~(12)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量比(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)为0.3~10.0。
(14)如(9)~(13)中任一项所述的光学玻璃,其中,RO成分(式中,R为选自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba构成的组中的1种以上)的质量和低于40.0%。
(15)如(1)~(14)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量积(BaO×Gd2O3)低于8.0。
(16)如(1)~(15)中任一项所述的光学玻璃,其中,质量积(SiO2+B2O3+Al2O3)×Rn2O为0~500。
(17)如(1)~(16)中任一项所述的光学玻璃,其中,基于粉末法测定的化学耐久性(耐酸性)具有1级~4级。
(18)一种预成型材,由(1)~(17)中任一项所述的光学玻璃构成。
(19)一种光学组件,由(1)~(17)中任一项所述的光学玻璃构成。
(20)一种光学机器,具备(19)所述的光学组件。
发明效果
通过本发明,能够获得具有规定范围光学常数及良好化学耐久性的玻璃。
具体实施方式
以下,对本发明的玻璃的实施方式进行详细说明,但本发明不仅限于以下实施方式,可在本发明的目的范围内进行适当变更而实施。此外,对于说明重复的部位,有时适当省略其说明,但这并非对本发明宗旨的限制。
[玻璃成分]
以下,对构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围进行描述。在本说明书中,各成分的含量在预先没有特别说明时,用全部氧化物换算组成相对于玻璃总体质量的质量%来表示。此处,“氧化物换算组成”是在假定作为本发明的玻璃构成成分的原料所使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等在熔融时全部分解而变成氧化物的情况下,将该生成氧化物的总物质量以100质量%计,标示在玻璃中所含有的各成分的组成。
(第一实施方式的光学玻璃)
以下,对第一实施方式的光学玻璃的各成分进行说明。
SiO2成分在含有大于0%的情况下,提高抗失透性或化学耐久性,是任意成分。因此,SiO2成分的含量下限优选大于0%、更优选3.0%、进一步优选6.0%、最优选9.0%。
另一方面,通过使SiO2成分的含量低于30.0%,可更容易地获得更大折射率,并能够抑制熔融性恶化或粘性过度上升。因此,SiO2成分的含量上限优选低于30.0%、更优选27.0%、进一步优选25.0%、更进一步优选23.0%、再进一步优选21.0%、再更进一步优选19.0%、最优选17.0%。
Al2O3成分为具有提高抗失透性或化学耐久性效果的必须成分。因此,Al2O3成分的含量下限优选8.0%、更优选10.0%、进一步优选12.0%、更进一步优选14.0%、最优选16.0%。
另一方面,通过将Al2O3成分的含量控制为30.0%以下,能够抑制因过量含有而导致的抗失透性恶化或折射率降低。因此,Al2O3成分的含量上限优选30.0%、更优选28.0%、进一步优选26.0%、更进一步优选24.0%、再进一步优选22.0%、再更进一步优选20.0%、最优选18.0%。
RO成分(式中,R为选自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba构成的组中的1种以上)的含量之和(质量和)优选为低于20.0%。由此,能够抑制因过量含有而导致的化学耐久性之恶化或抗失透性降低。
因此,RO成分质量和优选20.0%以下、更优选18.0%以下、进一步优选16.0%以下、更进一步优选14.0%以下、再进一步优选12.0%以下、再更进一步优选10.0%以下。
特别是,通过将RO成分的含量控制为8.0%以下,能够更容易获得抑制化学耐久性恶化的效果。因此,上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选4.0%、最优选2.0%。
Ln2O3成分(式中,Ln为选自La、Gd、Y、Lu构成的组中的1种以上)的含量之和(质量和)优选含在10.0%以上55.0%以下的范围内。
特别是,通过将该和控制为10.0%以上,提高了玻璃的折射率及阿贝数,因此,能够容易获得具有所需折射率及阿贝数的玻璃。因此,Ln2O3成分的质量和下限优选10.0%、更优选15.0%、进一步优选20.0%、更进一步优选25.0%、再进一步优选30.0%、最优选35.0%。
另一方面,通过将该和控制为55.0%以下,玻璃的液相温度降低,因此,能够降低玻璃的失透。因此,Ln2O3成分的质量和上限优选55.0%、更优选50.0%、进一步优选48.0%、最优选45.0%。
质量比(SiO2+Al2O3)/(B2O3)为0.3以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。因此,(SiO2+Al2O3)/(B2O3)的质量比下限优选0.3、更优选0.4、进一步优选0.5、更进一步优选0.6、再进一步优选0.7、最优选0.8。
另一方面,通过将该质量比设为10.0以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(SiO2+Al2O3)/(B2O3)的质量比上限优选10.0、更优选8.0、进一步优选6.0、更进一步优选5.0、再一步优选4.0、再进一步优选3.0、再更进一步优选2.0、最优选1.0。
此外,当不含有B2O3成分时,将(SiO2+Al2O3)/(B2O3)的值设为无限大。
质量比(Al2O3/Ln2O3)为0.10以上时,能够容易获得提高抗失透性的效果。
因此,(Al2O3/Ln2O3)的质量比下限优选0.10、更优选0.15、进一步优选0.20、更进一步优选0.25、再更进一步优选0.30、最优选0.35。
另一方面,通过将该质量比控制为1.0以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(Al2O3/Ln2O3)的质量比上限优选1.0以下、更优选0.9、进一步优选0.8、更进一步优选0.7、再更进一步优选0.6、最优选0.5。
此外,当不含有Ln2O3成分时,将Al2O3/Ln2O3的值设为无限大。
B2O3成分在含有大于0%的情况下,具有提高熔融性、提高抗失透性效果,是任意成分。因此,B2O3成分的含量下限优选大于0%,更优选5.0%,进一步优选10.0%、更进一步优选15.0%、再进一步优选20.0%、最优选25.0%。
另一方面,通过将B2O3成分的含量控制为50.0%以下,能够抑制玻璃化学耐久性恶化。因此,B2O3成分的含量上限优选50.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、再进一步优选35.0%、最优选33.0%。
La2O3成分在含有大于0%的情况下,提高玻璃折射率、且提高玻璃阿贝数,是任意成分。因此,La2O3成分的含量下限优选大于0%,更优选5.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选15.0%、最优选20.0%。
另一方面,通过将La2O3成分的含量控制为55.0%以下,提高了玻璃的稳定性,由此,能够降低失透。因此,La2O3成分的含量上限优选55.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、最优选35.0%。
Y2O3成分在含有大于0%的情况下,维持高折射率及高阿贝数、并且抑制玻璃的材料成本、且相比其他稀土类成分能够降低玻璃比重,是任意成分。因此,Y2O3成分的含量下限优选大于0%,更优选1.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选5.0%、再进一步优选8.0%、再更进一步优选10.0%。
另一方面,通过将Y2O3成分的含量控制为55.0%以下,能够提高玻璃的抗失透性。因此,Y2O3成分的含量上限优选55.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、再进一步优选30.0%、再更进一步优选25.0%、最优选20.0%。
Gd2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高阿贝数,是任意成分。
另一方面,在稀土类元素中,也通过将昂贵的Gd2O3成分控制为55.0%以下,抑制比重的增加,降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。因此,Gd2O3成分的含量上限优选55.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、更进一步优选30.0%、再更进一步优选20.0%。
特别是,通过使Gd2O3成分少于10.0%,能够进一步降低材料成本。因此,Gd2O3成分的含量上限优选少于10.0%、更优选少于5.0%、进一步优选少于1.0%、更进一步优选少于0.1%。从降低材料成本或抑制比重增加的观点出发,也可以不含Gd2O3成分。
Lu2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高阿贝数,是任意成分。
另一方面,通过将Lu2O3成分的含量控制为10.0%以下,降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。此外,由此,能够提高玻璃的抗失透性。因此,Lu2O3成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再更进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Lu2O3成分。
Yb2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高阿贝数,是任意成分。
另一方面,通过将Yb2O3成分的含量控制为10.0%以下,降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。此外,由此能够提高玻璃的抗失透性。因此,Yb2O3成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再更进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Yb2O3成分。
ZrO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率及阿贝数、且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将ZrO2成分的含量控制为10.0%以下,能够降低因ZrO2成分过量含有而导致的失透。因此,ZrO2成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选4.0%、再一步优选2.0%、再进一步优选1.0%、再更进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
TiO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃折射率,是任意成分。
另一方面,通过将TiO2成分的含量控制为10.0%以下,能够降低因TiO2成分过量含有而导致的失透、且能够抑制玻璃相对于可见光(特别是波长500nm以下)的透射率的降低。因此,TiO2成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选4.0%、再一步优选2.0%、再进一步优选1.0%、再更进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
Nb2O5成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃折射率,是任意成分。
另一方面,通过将Nb2O5成分的含量控制为15.0%以下,能够降低Nb2O5成分过量含有而导致的失透、且能够抑制玻璃相对于可见光(特别是波长500nm以下)的透射率的降低。因此,Nb2O5成分的含量上限优选15.0%、更优选12.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选8.0%、再一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选1.0%、更再进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
Ta2O5成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将昂贵的Ta2O5成分控制在10.0%以下,降低了玻璃材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。因此,Ta2O5成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再更进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Ta2O5成分。
WO3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将WO3成分的含量控制为10.0%以下,降低了因WO3成分而导致的玻璃着色,能够提高可见光透射率。因此,WO3成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选4.0%、再一步优选1.0%、再进一步优选0.5%、更再进一步优选0.1%。
ZnO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将ZnO成分的含量控制为15.0%以下,能够抑制因过量含有而导致的阿贝数降低或抗失透性降低。因此,ZnO成分的含量上限优选15.0%、更优选12.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选8.0%、再一步优选6.0%、再进一步优选4.0%、再更进一步优选2.0%、再再更进一步优选1.0%。
MgO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将MgO成分的含量控制为15.0%以下,能够抑制因MgO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,MgO成分的含量上限优选15.0%、更优选10.0%、进一步优选8.0%、更进一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
CaO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将CaO成分的含量控制为15.0%以下,能够抑制因CaO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,CaO成分的含量上限优选15.0%、更优选10.0%、进一步优选8.0%、更进一步优选5.0%、再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
SrO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将SrO成分的含量控制为15.0%以下,能够抑制因SrO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,SrO成分的含量上限优选15.0%、更优选10.0%、进一步优选8.0%、更进一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
BaO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将BaO成分的含量控制为15.0%以下,能够抑制因BaO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,BaO成分的含量上限优选15.0%、更优选10.0%、进一步优选8.0%、更进一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
Li2O成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性及玻璃成形性提高,是任意成分。因此,Li2O成分的含量下限优选大于0%,更优选大于0.1%,进一步优选0.5%。
另一方面,通过将Li2O成分的含量控制为8.0%以下,能够抑制因Li2O成分过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,Li2O成分的含量上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选5.0%、更进一步优选4.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选2.0%、最优选1.0%。
Na2O成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将Na2O成分的含量控制为8.0%以下,能够抑制因Na2O成分过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,Na2O成分的含量上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选4.0%、更进一步优选2.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
K2O成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将K2O成分的含量控制为8.0%以下,能够抑制因K2O成分过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,K2O成分的含量上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选4.0%、更进一步优选2.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
Rn2O成分(式中,Rn为选自由Li、Na、K构成的组中的1种以上)的含量之和优选为8.0%以下。由此,能够抑制因过量含有而导致的化学耐久性的恶化。因此,上述总体的含量(质量和)上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选5.0%、再进一步优选4.0%、更进一步优选3.0%、再更进一步优选2.0%、最优选1.0%。
另一方面,通过使该和大于0%,能够抑制熔融性恶化或粘性过度上升。因此,Rn2O成分的质量和下限优选大于0%,更优选大于0.1%、进一步优选0.5%。
GeO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高抗失透性,是任意成分。
然而,GeO2原料价格较高,所以其含量较多时,生产成本会提高。因此,GeO2成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含GeO2成分。
Ga2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高抗失透性,是任意成分。
然而,Ga2O3原料价格较高,所以其含量较多时,生产成本会提高。因此,Ga2O3成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Ga2O3成分。
P2O5成分在含有大于0%的情况下,能够降低玻璃的液相温度、且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将P2O5成分的含量控制为30.0%以下,能够抑制玻璃化学耐久性、特别是耐水性的降低。因此,P2O5成分的含量上限优选30.0%、更优选20.0%、进一步优选15.0%、更进一步优选10.0%、再进一步优选5.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
Bi2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高折射率、且能够降低玻璃化转变温度,是任意成分。
另一方面,通过将Bi2O3成分的含量控制为5.0%以下,能够抑制玻璃着色,提高抗失透性。因此,Bi2O3成分的含量上限优选5.0%、更优选3.0%、进一步优选1.0%、最优选0.1%。
TeO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高折射率、且能够降低玻璃化转变温度,是任意成分。
另一方面,TeO2在铂制坩锅、或者在与熔融玻璃相接部分由铂形成的熔融槽中使玻璃原料熔融时,存在可能与铂金产生合金化的问题。因此,TeO2成分的含量上限优选5.0%、更优选3.0%、进一步优选1.0%、最优选0.1%。
SnO2成分在含有大于0%的情况下,降低熔融玻璃的氧化而使玻璃清澈、且能够提高玻璃的可见光透射率,是任意成分。
另一方面,通过将SnO2成分的含量控制为3.0%以下,能够降低因熔融玻璃还原而导致的玻璃着色、或玻璃失透。此外,因降低了SnO2成分与熔解设备(特别是Pt等贵金属)产生合金化,所以能够实现熔解设备的长寿命化。因此,SnO2成分的含量优选3.0%以下、更优选1.0%以下、进一步优选0.5%以下、最优选0.1%以下。
Sb2O3成分在含有大于0%的情况下,能够使熔融玻璃脱泡,是任意成分。
另一方面,如果Sb2O3量过多,可见光区域的短波长区域的透射率就会变差。因此,Sb2O3成分的含量上限优选1.0%、更优选0.7%、进一步优选0.5%、更进一步优选0.2%、最优选0.1%。
此外,用于对玻璃进行澄清、脱泡的成分不限于上述Sb2O3成分,可以使用玻璃制造领域中周知的澄清剂、脱泡剂或它们的组合。
F成分在含有大于0%的情况下,提高玻璃的阿贝数、并且降低玻璃化转变温度、且能够提高抗失透性,是任意成分。
然而,当F成分的含量、即作为与上述各金属元素的1种或2种以上的氧化物中的一部分或全部进行了置换的氟化物F的总量大于15.0%时,F成分的挥发量增多,因此,难以获得稳定的光学常数,且难以获得均质的玻璃。
因此,F成分的含量上限优选15.0%、更优选12.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选5.0%、再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
F成分通过使用例如ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作为原料,可以包含于玻璃内。
质量和(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)为20.0%以下时,容易获得使抗失透性提高的效果,此外,容易抑制阿贝数过度降低,进而获得低分散性能。因此,(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)的质量和上限优选20.0%、更优选15.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
质量比(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)为1.0以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。因此,(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3)的质量比下限优选1.0以上、更优选1.2、进一步优选1.4、更进一步优选1.6、再更进一步优选1.8、最优选2.0。
另一方面,通过将该质量比控制为10.0以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)的质量比上限优选10.0、更优选8.0、进一步优选7.0、更进一步优选6.0、再进一步优选5.0、再更进一步优选4.0、再再更进一步优选3.0、最优选2.5。
此外,当不含有RO、Rn2O、B2O3成分时,将(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)的值设为无限大。
质量比(Ln2O3/RO)为1.0以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。
因此,(Ln2O3/RO)的质量比下限优选1.0、更优选3.0、进一步优选5.0、更进一步优选10.0、再更进一步优选20.0、最优选30.0。
此外,通过不含有RO成分,更容易获得使化学耐久性提高的效果,所以(Ln2O3/RO)的质量比上限值没有特别限定,也可以设为无限大。
质量比(Ln2O3/Rn2O)为3.0以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。
因此,(Ln2O3/Rn2O)的质量比下限优选3.0、更优选5.0、进一步优选8.0、更进一步优选10.0、再进一步优选15.0、再更进一步优选20.0、再再更进一步优选25.0、最优选30.0。此外,通过不含有Rn2O成分,更容易获得使化学耐久性提高的效果,所以(Ln2O3/Rn2O)的质量比上限值没有特别限定,也可以设为无限大。
质量积(BaO×Gd2O3)为低于8.0时,容易获得抑制玻璃比重和成本的双重效果。因此,(BaO×Gd2O3)的质量积上限优选8.0、更优选7.0、进一步优选6.0、再一步优选5.0、更进一步优选4.0、再进一步优选3.0、再更进一步优选2.0、再再更进一步优选1.0、最优选0.1。
质量积(SiO2+B2O3+Al2O3)×Rn2O为500以下时,容易获得维持高折射率及高阿贝数、并且使玻璃化学耐久性提高的效果。因此,(SiO2+B2O3+Al2O3)×Rn2O的质量积上限优选500、更优选450、进一步优选400、再一步优选350、更进一步优选300、再进一步优选250、再更进一步优选200、再再更进一步优选150、最优选100。
质量和(SiO2+Al2O3)为10.0%以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。因此,(SiO2+Al2O3)的质量和下限优选10.0%、更优选12.0%、进一步优选14.0%、更进一步优选16.0%、再一步优选18.0%、再进一步优选20.0%、再更进一步优选23.0%、最优选25.0%。
另一方面,通过将该质量和控制为50.0%以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(SiO2+Al2O3)的质量和下限优选50.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、更进一步优选38.0%、再进一步优选35.0%、再更进一步优选32.0%、最优选30.0%。
(第二实施方式的光学玻璃)
以下,对第二实施方式的光学玻璃的各成分进行说明。
质量和(SiO2+B2O3)为35.0%以上时,容易获得提高抗失透性的效果。
因此,(SiO2+B2O3)的质量和下限优选35.0%、更优选38.0%、进一步优选40.0%。
另一方面,通过将该质量和控制为65.0%以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(SiO2+B2O3)的质量和上限优选65.0%、更优选60.0%、进一步优选55.0%。
SiO2成分是提高抗失透性及化学耐久性的任意成分。SiO2成分的含量下限优选大于0%、更优选3.0%、进一步优选6.0%、最优选9.0%。
另一方面,通过将SiO2成分的含量控制为50.0%以下,能够容易获得更大的折射率、且能够抑制熔融性恶化或粘性过度上升。因此,SiO2成分的含量上限优选50.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、更进一步优选35.0%、再一步优选30.0%、再进一步优选25.0%、再更进一步优选20.0%、最优选15.0%。
Ln2O3成分(式中,Ln为选自由La、Gd、Y、Lu构成的组中的1种以上)的含量之和(质量和)优选含在5.0%以上55.0%以下的范围内。
特别是,通过将该和控制为5.0%以上,提高了玻璃的折射率及阿贝数,因此,能够容易获得具有所期望的折射率及阿贝数的玻璃。因此,Ln2O3成分的质量和下限优选5.0%、更优选15.0%、进一步优选20.0%、更进一步优选25.0%、最优选30.0%。
另一方面,通过将该和控制为55.0%以下,玻璃的液相温度降低,因此,能够降低玻璃的失透。因此,Ln2O3成分的质量和上限优选55.0%、更优选50.0%、进一步优选48.0%、最优选45.0%。
Rn2O成分(式中,Rn为选自由Li、Na、K构成的组中的1种以上)的含量之和(质量和)优选为10.0%以下。由此,能够抑制因过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,上述总体的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选5.0%、再一步优选4.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选2.0%、最优选1.0%。
质量比(Ln2O3/Rn2O)为1.0以上时,容易获得使化学耐久性提高的效果。
因此,(Ln2O3/Rn2O)的质量比下限优选1.0、更优选1.5、进一步优选2.0、更进一步优选2.5、再一步优选3.0、再进一步优选3.5、再更进一步优选4.0、更再进一步优选5.0、再再进一步优选8.0、再再更进一步优选10.0、再更更进一步优选20.0、最优选30.0。
此外,通过不含有质量和Rn2O成分,更容易获得使化学耐久性提高的效果,所以(Ln2O3/Rn2O)的质量比上限值没有特别限定,也可以设为无限大。
B2O3成分是具有提高熔融性和提高抗失透性效果的任意成分。B2O3成分的含量下限优选大于0%、更优选5.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选15.0%、再更进一步优选20.0%、最优选25.0%。
另一方面,通过将B2O3成分的含量控制为50.0%以下,能够抑制玻璃的化学耐久性恶化。因此,B2O3成分的含量上限优选50.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、更进一步优选35.0%、最优选33.0%。
Al2O3成分是具有提高抗失透性或化学耐久性效果的任意成分。Al2O3成分的含量下限优选大于0%,更优选1.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选5.0%。
特别是,通过将Al2O3成分的含量控制为8.0%以上,在大量含有Ln2O3成分的情况下,能够显著地提高抗失透性。因此,Al2O3成分的含量下限优选8.0%、更优选10.0%、进一步优选12.0%、更进一步优选14.0%、最优选16.0%。
另一方面,通过将Al2O3成分的含量控制为30.0%以下,能够抑制因过量含有而导致的抗失透性恶化或折射率降低。因此,Al2O3成分的含量上限优选30.0%、更优选28.0%、进一步优选26.0%、更进一步优选24.0%、再更进一步优选22.0%、再再更进一步优选20.0%、最优选18.0%。
La2O3成分在含有大于0%的情况下,提高玻璃的折射率、且提高玻璃阿贝数,是任意成分。因此,La2O3成分的含量下限优选大于0%,更优选5.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选15.0%、再更进一步优选20.0%、最优选25.0%。
另一方面,通过将La2O3成分的含量控制为55.0%以下,提高了玻璃的稳定性,由此,能够降低失透。因此,La2O3成分的含量上限优选55.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、最优选35.0%。
Y2O3成分在含有大于0%的情况下,维持高折射率及高阿贝数、并且能够抑制玻璃的材料成本、且相比其他稀土类成分能够降低玻璃比重,是任意成分。因此,Y2O3成分的含量下限优选大于0%,更优选1.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选5.0%、最优选8.0%。
另一方面,通过将Y2O3成分的含量控制为55.0%以下,能够提高玻璃的抗失透性。因此,Y2O3成分的含量上限优选55.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、更进一步优选30.0%、再更进一步优选25.0%、最优选20.0%。
Gd2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高阿贝数,是任意成分。
另一方面,在稀土类元素中,也通过将昂贵的Gd2O3成分控制为40.0%以下,抑制比重的增加,且降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。因此,Gd2O3成分的含量上限优选40.0%、更优选35.0%、进一步优选30.0%、更进一步优选25.0%。
特别是,通过使Gd2O3成分低于10.0%,能够进一步降低材料成本。因此,Gd2O3成分的含量上限优选低于10.0%、更优选低于5.0%、进一步优选低于1.0%、更进一步优选低于0.1%。从降低材料成本或抑制比重增加的观点出发,也可以不含Gd2O3成分。
Lu2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高阿贝数,是任意成分。
另一方面,通过将Lu2O3成分的含量控制为10.0%以下,降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。此外,由此能够提高玻璃的抗失透性。因此,Lu2O3成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再更进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Lu2O3成分。
Yb2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高阿贝数,是任意成分。
另一方面,通过将Yb2O3成分的含量控制为10.0%以下,降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。此外,由此能够提高玻璃的抗失透性。因此,Yb2O3成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再更进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Yb2O3成分。
ZrO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率及阿贝数、且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将ZrO2成分的含量控制为10.0%以下,能够降低因ZrO2成分过量含有而导致的失透。因此,ZrO2成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选4.0%、再进一步优选2.0%、再更进一步优选1.0%、更再进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
TiO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃折射率,是任意成分。
另一方面,通过将TiO2成分的含量控制为10.0%以下,能够降低因TiO2成分过量含有而导致的失透且能够抑制玻璃相对于可见光(特别是波长500nm以下)的透射率的降低。因此,TiO2成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选4.0%、再进一步优选2.0%、再更进一步优选1.0%、更再进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
Nb2O5成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃折射率,是任意成分。
另一方面,通过将Nb2O5成分的含量控制为15.0%以下,能够降低因Nb2O5成分过量含有而导致的失透且能够抑制玻璃相对于可见光(特别是波长500nm以下)的透射率的降低。因此,Nb2O5成分的含量上限优选15.0%、更优选12.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选8.0%、再一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选1.0%、更再进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
Ta2O5成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将昂贵的Ta2O5成分控制为10.0%以下,降低了玻璃的材料成本,因此,能够更廉价地制作光学玻璃。因此,Ta2O5成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再更进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Ta2O5成分。
WO3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将WO3成分的含量控制为10.0%以下,降低了因WO3成分而导致的玻璃着色,能够提高可见光透射率。因此,WO3成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选6.0%、更进一步优选4.0%、再进一步优选1.0%、再更进一步优选0.5%、再再更进一步优选0.1%。
ZnO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将ZnO成分的含量控制为40.0%以下,能够抑制因过量含有而导致的阿贝数降低或抗失透性降低。因此,ZnO成分的含量上限优选40.0%、更优选30.0%、进一步优选20.0%、更进一步优选15.0%、再进一步优选10.0%、再更进一步优选5.0%、再再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
MgO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将MgO成分的含量控制为20.0%以下,能够抑制因MgO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,MgO成分的含量上限优选20.0%、更优选15.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选8.0%、再进一步优选5.0%、再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
CaO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将CaO成分的含量控制为40.0%以下,能够抑制因CaO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,CaO成分的含量上限优选40.0%、更优选30.0%、进一步优选20.0%、更进一步优选15.0%、再进一步优选10.0%、再更进一步优选5.0%、再再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
SrO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将SrO成分的含量控制为40.0%以下,能够抑制因SrO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,SrO成分的含量上限优选40.0%、更优选30.0%、进一步优选20.0%、更进一步优选15.0%、再进一步优选10.0%、再更进一步优选5.0%、再再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
BaO成分在含有大于0%的情况下,使低温熔融性提高,是任意成分。
另一方面,通过将BaO成分的含量控制为40.0%以下,能够抑制因BaO成分过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。因此,BaO成分的含量上限优选40.0%、更优选30.0%、进一步优选20.0%、更进一步优选15.0%、再进一步优选10.0%、再更进一步优选5.0%、再再更进一步优选3.0%、最优选1.0%。
Li2O成分是提高低温熔融性的任意成分。
另一方面,通过将Li2O成分的含量控制为8.0%以下,能够抑制因Li2O成分过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,Li2O成分的含量上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选5.0%、更进一步优选4.0%、再进一步优选3.0%、再更进一步优选2.0%、最优选1.0%。
Na2O成分是提高低温熔融性的任意成分。
另一方面,通过将Na2O成分的含量控制为8.0%以下,能够抑制因Na2O成分过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,Na2O成分的含量上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选4.0%、更进一步优选2.0%、再进一步优选1.0%、最优选0.1%。
K2O成分是提高低温熔融性的任意成分。
另一方面,通过将K2O成分的含量控制为8.0%以下,能够抑制因K2O成分过量含有而导致的化学耐久性恶化。因此,K2O成分的含量上限优选8.0%、更优选6.0%、进一步优选4.0%、更进一步优选2.0%、再进一步优选1.0%、最优选0.1%。
GeO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高抗失透性,是任意成分。
然而,GeO2原料价格较高,所以其含量较多时,生产成本会提高。因此,GeO2成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含GeO2成分。
Ga2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高玻璃的折射率、且能够提高抗失透性,是任意成分。
然而,Ga2O3原料价格较高,所以其含量较多时,生产成本会提高。因此,Ga2O3成分的含量上限优选10.0%、更优选5.0%、进一步优选3.0%、更进一步优选1.0%、再进一步优选0.1%。从降低材料成本的观点出发,也可以不含Ga2O3成分。
P2O5成分在含有大于0%的情况下,降低玻璃的液相温度、且能够提高抗失透性,是任意成分。
另一方面,通过将P2O5成分的含量控制为30.0%以下,能够抑制玻璃化学耐久性、特别是耐水性的降低。因此,P2O5成分的含量上限优选30.0%、更优选20.0%、进一步优选15.0%、更进一步优选10.0%、再进一步优选5.0%、再更进一步优选1.0%、最优选0.1%。
Bi2O3成分在含有大于0%的情况下,能够提高折射率、且能够降低玻璃化转变温度,是任意成分。
另一方面,通过将Bi2O3成分的含量控制为5.0%以下,能够抑制玻璃着色、并提高抗失透性。因此,Bi2O3成分的含量上限优选5.0%、更优选3.0%、进一步优选1.0%、最优选0.1%。
TeO2成分在含有大于0%的情况下,能够提高折射率、且能够降低玻璃化转变温度,是任意成分。
另一方面,TeO2在铂制坩锅、或者在与熔融玻璃相接部分由铂形成的熔融槽中使玻璃原料熔融时,存在可能与铂金产生合金化的问题。因此,TeO2成分的含量上限优选5.0%、更优选3.0%、进一步优选1.0%、最优选0.1%。
SnO2成分在含有大于0%的情况下,降低熔融玻璃的氧化而使玻璃清澈、且能够提高玻璃的可见光透射率,是任意成分。
另一方面,通过将SnO2成分的含量控制为3.0%以下,能够降低因熔融玻璃还原而导致的玻璃着色、或玻璃失透。此外,因降低了SnO2成分与熔解设备(特别是Pt等贵金属)产生合金化,所以实现了熔解设备的长寿命化。因此,SnO2成分的含量优选3.0%以下、更优选1.0%以下、进一步优选0.5%以下、最优选0.1%以下。
Sb2O3成分在含有大于0%的情况下,能够使熔融玻璃脱泡,是任意成分。
另一方面,如果Sb2O3量过多,可见光区域的短波长区域的透射率就会变差。因此,Sb2O3成分的含量上限优选1.0%、更优选0.7%、进一步优选0.5%、更进一步优选0.2%、最优选0.1%。
此外,用于对玻璃进行澄清、脱泡的成分不限于上述Sb2O3成分,可以使用玻璃制造领域中周知的澄清剂、脱泡剂或它们的组合。
F成分在含有大于0%的情况下,提高玻璃的阿贝数、并且降低玻璃化转变温度、且能够提高抗失透性,是任意成分。
然而,当F成分的含量、即作为与上述各金属元素的1种或2种以上的氧化物中的一部分或全部进行了置换的氟化物F的总量大于15.0%时,F成分的挥发量增多,因此,难以获得稳定的光学常数,且难以获得均质的玻璃。
因此,F成分的含量上限优选15.0%、更优选12.0%、进一步优选10.0%、更进一步优选5.0%、再进一步优选3.0%、最优选1.0%。
RO成分(式中,R为选自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba构成的组中的1种以上)的含量之和(质量和)优选低于40.0%。由此,抑制了因过量含有而导致的化学耐久性恶化或抗失透性降低。
因此,RO成分的质量和上限优选低于40.0%、更优选38.0%、进一步优选30.0%、更进一步优选20.0%。
特别是,通过将RO成分的含量控制为10.0%以下,能够更容易获得抑制化学耐久性恶化的效果。因此,RO成分的含量上限优选10.0%、更优选8.0%、进一步优选5.0%、最优选2.0%。
另一方面,通过使该和大于0%,能够容易获得使玻璃原料的熔融性提高的效果或抑制粘性过度上升的效果。因此,RO成分的质量和下限优选大于0%,更优选0.5%、进一步优选1.0%。
特别是,在Al2O3成分含量少于8.0%的情况下,抗失透性不足,因此,通过将RO成分下限控制为2.0%以上,能够改善抗失透性。因此,RO的成分下限优选2.0%、更优选3.0%、进一步优选5.0%、更进一步优选10.0%、再进一步优选15.0%。
质量和(SiO2+Al2O3)为5.0%以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。
因此,(SiO2+Al2O3)的质量和下限优选5.0%、更优选10.0%、进一步优选12.0%、更进一步优选14.0%、再一步优选16.0%、再进一步优选18.0%、再更进一步优选20.0%、再再更进一步优选23.0%、最优选25.0%。
另一方面,通过将该质量和控制为50.0%以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(SiO2+Al2O3)的质量和上限优选50.0%、更优选45.0%、进一步优选40.0%、更进一步优选38.0%、再进一步优选35.0%、再更进一步优选32.0%、最优选30.0%。
质量比(SiO2+Al2O3)/(B2O3)为0.3以上时,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。因此,(SiO2+Al2O3)/(B2O3)的质量比下限优选0.3、更优选0.4、进一步优选0.5、更进一步优选0.6、再进一步优选0.7、最优选0.8。
另一方面,通过将该质量比设为10.0以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。
因此,(SiO2+Al2O3)/(B2O3)的质量比上限优选10.0、更优选8.0、进一步优选6.0、更进一步优选5.0、再一步优选4.0、再进一步优选3.0、再更进一步优选2.0、最优选1.0。
此外,当不含有B2O3成分时,将(SiO2+Al2O3)/(B2O3)的值设为无限大。
质量和(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)为20.0%以下时,容易获得使抗失透性提高的效果,此外,容易抑制阿贝数过度降低,进而获得低分散性能。
因此,(ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2)的质量和优选20.0%以下、更优选15.0%以下、进一步优选10.0%以下、更进一步优选5.0%以下、再进一步优选3.0%以下、再更进一步优选1.0%以下、最优选0.1%以下。
通过将质量比(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)控制为0.3以上,容易获得使玻璃化学耐久性提高的效果。
因此,(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)的质量比下限优选0.3、更优选0.5、进一步优选0.8、更进一步优选1.2、再进一步优选1.4、再更进一步优选1.6、再再更进一步优选1.8、最优选2.0。
另一方面,通过将该质量比控制为10.0以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)的质量比上限优选10.0、更优选8.0、进一步优选7.0、更进一步优选6.0、再进一步优选5.0、再更进一步优选4.0、再再更进一步优选3.0、最优选2.5。
此外,当不含有RO、Rn2O、B2O3成分时,将(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)的值设为无限大。
质量积(BaO×Gd2O3)低于8.0时,容易获得抑制玻璃比重和成本的双重效果。因此,(BaO×Gd2O3)的质量积上限优选低于8.0、更优选7.0、进一步优选6.0、更进一步优选5.0、再一步优选4.0、再进一步优选3.0、再更进一步优选2.0、再再更进一步优选1.0、最优选0.1。
质量积(SiO2+B2O3+Al2O3)×Rn2O为500以下时,容易获得维持高折射率及高阿贝数、并且使玻璃耐久性提高的效果。因此,(SiO2+B2O3+Al2O3)×Rn2O的质量积上限优选500、更优选450、进一步优选400、再一步优选350、更进一步优选300、再进一步优选250、再更进一步优选200、再再更进一步优选150、最优选100。
质量比(Al2O3/Ln2O3)大于0时,能够容易获得提高抗失透性的效果。
因此,(Al2O3/Ln2O3)的质量比下限可优选大于0、优选0.10、更优选0.15、进一步优选0.20、更进一步优选0.25、再更进一步优选0.30、最优选0.35。
另一方面,通过将该质量比控制为1.0以下,能够抑制玻璃原料熔融性恶化或粘性过度上升。因此,(Al2O3/Ln2O3)的质量比上限优选1.0、更优选0.9、进一步优选0.8、更进一步优选0.7、再更进一步优选0.6、最优选0.5。
<关于不应含有的成分>
对第一及第二实施方式的光学玻璃中不应含有的成分、及不优选含有的成分进行说明。
可以在不损害本申请发明的玻璃特性的范围内,根据需要添加其他成分。然而,除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外,V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各个过渡金属成分具有即使在分别单独或复合含有少量的情况下,玻璃也会着色,且对可见区的特定波长产生吸收的性质,因此,特别是在使用可见区域波长的光学玻璃中,优选实质上不含有。
Nd2O3成分对玻璃着色影响较强,因此,理想而言是实质上不含有,即,除不可避免的混入外,完全不含有。
Er2O3成分对玻璃着色影响较强,因此,理想而言是实质上不含有,即,除不可避免的混入外,完全不含有。
此外,PbO等铅化合物是一种环境负担较高的成分,因此,理想而言是实质上不含有、即,除不可避免的混入外,完全不含有。
此外,As2O3等砷化合物是一种环境负担较高的成分,因此,理想而言是实质上不含有,即,除不可避免的混入外,完全不含有。
进而,Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se各成分近年来作为有害化学物质而处于被限制使用的趋势下,不仅在玻璃制造工序中,进而直至加工工序、及产品化后的处置为止,都需要环境保护对策上的措施。因此,在重视环境影响的情况下,优选实质上不含有这些成分。
[物理性质]
以下,对本发明的第一及第二实施方式光学玻璃的物理性质进行说明。
本发明的光学玻璃优选具有中折射率及高阿贝数(低分散)。特别是,本发明的光学玻璃折射率(nd)下限优选1.58、更优选1.60、进一步优选1.61、再进一步优选1.62、更进一步优选1.63、最优选1.64。该折射率(nd)上限优选1.80、更优选1.75、进一步优选1.70、最优选1.68。
此外,本发明的光学玻璃阿贝数(νd)下限优选35、更优选38、进一步优选40、更进一步优选45、最优选50。该阿贝数(νd)上限优选65,但优选64、更优选63,进一步优选62、更进一步优选61、最优选60。
通过具有这种中折射率,即使追求光学组件薄型化,也能够获得较大的光折射量。此外,通过具有这种低分散,在作为单透镜使用时能够减小因光的波长而引起的焦点偏差(色像差)。因此,例如在与具有高分散(低阿贝数)的光学组件组合而构成光学***的情况下,能够作为该光学***的整体使像差减少,并实现较高的成像特性等。
如此,本发明的光学玻璃在光学设计上是有用的,特别是在构成光学***时,能够在实现高成像特性等的同时,实现光学***小型化,扩大光学设计的自由度。
此处,本发明的光学玻璃优选折射率(nd)及阿贝数(νd)满足nd≥-0.0023×νd+1.73且1.58≤nd≤1.80且35≤νd≤65的关系。
在本发明所指定的组成的玻璃中,通过使折射率(nd)及阿贝数(νd)满足该关系,能够得到更稳定的玻璃。
另一方面,更优选折射率(nd)及阿贝数(νd)满足nd≥-0.0023×νd+1.74且1.60≤nd≤1.75且45≤νd≤62.5的关系,进一步优选折射率(nd)及阿贝数(νd)满足nd≥-0.0023×νd+1.75且1.62≤nd≤1.71且50≤νd≤60的关系。
本发明的光学玻璃优选比重较小。更具体而言,本发明的光学玻璃比重为5.00以下。由此,降低了光学组件或使用该光学组件的光学设备的重量,所以能够有助于光学设备的轻量化。因此,本发明的光学玻璃比重上限优选5.00、更优选4.70、优选4.50。此外,本发明的光学玻璃比重大多为大致2.80以上,更详细而言为3.00以上,进一步详细而言为3.10以上,更进一步详细而言为3.20以上。
本发明的光学玻璃比重基于日本光学玻璃工业会标准JOGIS05-1975“光学玻璃比重的测定方法”进行测定。
本发明的光学玻璃优选具有高耐酸性。特别是,基于以JOGIS06-2009为基准的玻璃粉末法测定的化学耐久性(耐酸性)优选为1~4级,更优选为1~3级。
由此,除改善光学玻璃的加工性外,在用于车载用途等时,减少了因酸雨等而导致的玻璃模糊不清,因此,能够更容易地用玻璃进行光学组件的制作。
此处,所谓“耐酸性”,是指相对于酸对玻璃侵蚀的耐久性,该耐酸性能够通过日本光学玻璃工业会标准“光学玻璃化学耐久性的测定方法”JOGIS06-1999进行测定。此外,所谓“基于粉末法测定的化学耐久性(耐酸性)为1~3级”,是指以JOGIS06-2009为标准所进行的化学耐久性(耐酸性),以测定前后试样质量的减量率计,低于0.65质量%的情况。
此外,化学耐久性(耐酸性)的“1级”是指测定前后试样质量的减量率低于0.20质量%,“2级”是指测定前后试样质量的减量率为0.20质量%以上且低于0.35质量%,“3级”是指测定前后试样质量的减量率为0.35质量%以上且低于0.65质量%,“4级”是指测定前后试样质量的减量率为0.65质量%以上且低于1.20质量%,“5级”是指测定前后试样质量的减量率为1.20质量%以上且低于2.20质量%,“6级”是指测定前后试样质量的减量率为2.20质量%以上。
本发明的光学玻璃优选抗失透性高,更具体而言,优选具有较低的液相温度。
即,本发明的光学玻璃液相温度上限优选1200℃、更优选1150℃、进一步优选1100℃。由此,即使使熔解后的玻璃在更低温度下流出,也可降低所制作玻璃的结晶化,因此,能够降低从熔融状态形成玻璃时的失透,能够减少对使用了玻璃的光学组件的光学特性的影响。此外,即使降低玻璃的熔解温度,也能够成形玻璃,因此,通过抑制玻璃成形时所消耗的能量,能够降低玻璃的制造成本。
另一方面,本发明的光学玻璃液相温度的下限没有特别限定,但通过本发明而得到的玻璃的液相温度大多为大致800℃以上,具体而言为850℃以上,更具体而言为900℃以上。此外,本说明书中“液相温度”是指在带有1000℃~1150℃温度梯度的温度倾斜炉中保持30分钟,取出到炉外进行冷却后,用倍率100倍的显微镜观察有无结晶时看不到结晶的最低温度。
特别是在第二实施方式的光学玻璃中,理想而言,玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等级(RA)的乘法运算(d×RA)的值较低。更具体而言,本发明的(d×RA)的乘法运算值为15.0以下。
由此,能够制作耐酸性优异、并且比重较轻的透镜,因此,容易进行适合车载或监视摄像仪用途等的轻量化且对酸雨等具有耐性的光学组件的制作。
因此,本发明的(d×RA)的乘法运算值上限优选15.0、更优选14.0、进一步优选13.0、更进一步优选12.0、再进一步优选11.0、再更进一步优选10.5、最优选10.0。
此外,本发明的光学玻璃(d×RA)的乘法运算值下限值没有特别限定,但大多为大致3.0以上,更详细而言为5.0以上,进一步详细而言为6.5以上。
[制造方法]
本发明的光学玻璃例如以如下方法来制作。即,通过将上述原料均匀混合,使各成分的含量在规定的含量范围之内,将所制作的混合物投入铂坩锅中,按照玻璃组成的熔融难易度用电炉在1100~1340℃的温度范围内熔融2~6小时,搅拌均质化后,降温至适当温度,之后浇铸到模具中进行缓冷。
[玻璃成形]
本发明的玻璃可通过公知方法进行熔解成形。此外,对成形玻璃熔融体的方法没有限定。
[玻璃成形体及光学组件]
本发明的玻璃例如可以使用磨削及抛光加工方法等来制作玻璃成形体。即,可以对玻璃进行磨削及抛光等机械加工而制作玻璃成形体。此外,制作玻璃成形体的方法不限于这些方法。
由此,由本发明的玻璃形成的玻璃成形体因为耐久性优异,所以加工性良好,且因酸雨等而导致的玻璃劣化较小,因此,可以在车载用途等中进行使用。
[实施例]
表1~表28示出本发明的玻璃实施例及比较例的组成、这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)、比重(d)、粉末法耐酸性等级(RA)、液相温度。此外,以下实施例的目的仅为示例,本发明并不仅局限于这些实施例。此外,表1~表11示出第一实施方式的光学玻璃,表12~表28示出第二实施方式的光学玻璃。
本发明的实施例及比较例玻璃均如下制作:作为各成分原料,分别选定与其相当的氧化物、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光学玻璃所使用的高纯度原料,称重并均匀混合,使其达到表中所示出的各实施例的组成比例,然后投入铂坩锅中,按照玻璃组成的熔融难易度在电炉中、在1100~1350℃温度范围内熔融2~5小时后,搅拌均质化,之后浇铸到模具等中,进行缓冷,制作出玻璃。
此处,实施例及比较例的玻璃折射率及阿贝数基于日本光学玻璃工业会标准JOGIS01-2003进行测定。此处,折射率及阿贝数通过对使缓冷降温速度为-25℃/hr而得到的玻璃进行测定而求出。
实施例及比较例玻璃的比重基于日本光学玻璃工业会标准JOGIS05-1975“光学玻璃比重测定方法”进行测定。
实施例及比较例的玻璃耐酸性以日本光学玻璃工业会标准“光学玻璃化学耐久性测定方法”JOGIS06-1999为标准进行了测定。即,将破碎为粒度425~600μm的玻璃试样置于比重瓶,投入铂金笼中。铂金笼被放入加入了0.01N硝酸水溶液的石英玻璃制圆底长颈瓶中,在沸腾水浴中处理60分钟。计算处理后的玻璃试样的减量率(质量%),将该减量率(质量%)低于0.20的情况设为1级,将减量率为0.20~低于0.35的情况设为2级,将减量率为0.35~低于0.65的情况设为3级,将减量率为0.65~低于1.20的情况设为4级,将减量率为1.20~低于2.20的情况设为5级,将减量率为2.20以上的情况设为6级。此时,级数越小,意味着玻璃耐酸性越优异。
就实施例及比较例的玻璃液相温度而言,求出在带有1000℃~1150℃温度梯度的温度倾斜炉中保持30分钟,取出到炉外进行冷却后,用倍率100倍的显微镜观察有无结晶时看不到结晶的最低温度。
此外,记载为“1000℃以下”的情况是指至少在1000℃看不到结晶。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
[表18]
[表19]
[表20]
[表21]
[表22]
[表23]
[表24]
[表25]
[表26]
[表27]
[表28]
使用本发明实施例的光学玻璃,形成玻璃块,对该玻璃块进行磨削及抛光,加工成透镜及棱镜形状。其结果,可以稳定地加工成各种透镜及棱镜形状。
以上,以例示为目的对本发明详细地进行了说明,然而应该理解的是,本实施例的目的仅为例示,本领域的普通技术人员在不脱离本发明构思及范围的情况下,还可以进行多种改变。
Claims (11)
1.一种光学玻璃,
以质量%计,含有:
SiO2成分0~25.0%;
Al2O3成分8.0%~30.0%;
La2O3成分45.0%以下;
Li2O成分0~2.0%;
Gd2O3成分低于5.0%;
ZnO成分5.0%以下;
Bi2O3成分3.0%以下;
RO成分的质量和0~8.0%,式中,R为选自由Zn、Mg、Ca、Sr、Ba构成的组中的1种以上;
PbO成分实质上不含有,
质量和SiO2+B2O3为35.0~65.0%;
Ln2O3成分的质量和为5.0%~55.0%,式中,Ln为选自由La、Gd、Y、Lu构成的组中的1种以上;
Rn2O成分的质量和为0.0%~10.0%,式中,Rn为选自由Li、Na、K构成的组中的1种以上;
质量比Ln2O3/Rn2O为1.0以上;
玻璃比重(d)为4.50以下;
玻璃比重(d)和粉末法耐酸性等级(RA)的乘法运算d×RA值为15.0以下,
所述光学玻璃具有1.58以上1.80以下的折射率(nd),且具有35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,其中,
以质量%计,
B2O3成分0~50.0%、
Y2O3成分0~55.0%、
Lu2O3成分0~10.0%、
Yb2O3成分0~10.0%、
ZrO2成分0~10.0%、
TiO2成分0~10.0%、
Nb2O5成分0~15.0%、
Ta2O5成分0~10.0%、
WO3成分0~10.0%、
MgO成分0~8.0%、
CaO成分0~5.0%、
SrO成分0~5.0%、
Na2O成分0~8.0%、
K2O成分0~8.0%、
GeO2成分0~10.0%、
Ga2O3成分0~10.0%、
P2O5成分0~30.0%、
TeO2成分0~5.0%、
SnO2成分0~3.0%、
Sb2O3成分0~1.0%,
作为与上述各金属元素的1种或2种以上的氧化物的一部分或全部进行了置换的氟化物中F的含量为0~15.0质量%。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
质量和SiO2+Al2O3为5.0~50.0%,质量比(SiO2+Al2O3)/B2O3为0.3以上。
4.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
质量和ZrO2+TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3+TeO2为0~20.0%以下。
5.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
质量比(Ln2O3+SiO2+Al2O3)/(RO+Rn2O+B2O3)为0.3~10.0。
6.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
质量积BaO×Gd2O3低于8.0。
7.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
质量积(SiO2+B2O3+Al2O3)×Rn2O为0~500。
8.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,
粉末法耐酸性等级(RA)为1级~4级。
9.一种预成型材,由如权利要求1-8中任一项所述的光学玻璃构成。
10.一种光学组件,由如权利要求1-8中任一项所述的光学玻璃构成。
11.一种光学机器,具备如权利要求10所述的光学组件。
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