TW202012329A - 光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件 - Google Patents

光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件 Download PDF

Info

Publication number
TW202012329A
TW202012329A TW108127717A TW108127717A TW202012329A TW 202012329 A TW202012329 A TW 202012329A TW 108127717 A TW108127717 A TW 108127717A TW 108127717 A TW108127717 A TW 108127717A TW 202012329 A TW202012329 A TW 202012329A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
content
glass
optical
optical glass
mass
Prior art date
Application number
TW108127717A
Other languages
English (en)
Inventor
桑谷俊伍
Original Assignee
日商Ｈｏｙａ股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商Ｈｏｙａ股份有限公司 filed Critical 日商Ｈｏｙａ股份有限公司
Publication of TW202012329A publication Critical patent/TW202012329A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/20—Compositions for glass with special properties for chemical resistant glass
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本發明提供一種耐酸性優異的光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件。一種光學玻璃，折射率nd為1.70～1.85，B2 O3 的含量為5～35質量%，La2 O3 的含量為25～50質量%，Al2 O3 的含量為1～20質量%，所述光學玻璃滿足以下的(a)或者(b)，(a)阿貝數νd為42以上且小於50，基於JOGIS耐酸性為1～2級，(b)阿貝數νd為50以上且55以下，基於JOGIS耐酸性為1～3級。

Description

光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件
本發明關於一種耐酸性優異的光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件。
近年來，伴隨著數位相機等的圖像品質以及解析度的提高，尋求低色散性的光學玻璃。傳統上，這樣的低色散性的光學玻璃耐酸性不充分。因此，在例如車載用等的需要高耐久性的用途中，尋求進一步改善。
專利文獻1中公開的光學玻璃為低色散性，但關於耐酸性沒有任何關注。此外，由於含有4%以上的氟(F)作為玻璃成分，因此在玻璃熔融時玻璃成分容易揮發，熔融玻璃的組成可能不穩定。
[先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]：日本特開2014-214082號公報。
[發明所欲解決的課題]
鑒於這樣的實際情況，本發明的目的在於提供一種耐酸性優異的光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件。
[用以解決課題的方案]
本發明的發明人為了實現上述目的而進行了深入研究，結果發現，藉由調節構成玻璃的各種玻璃構成成分(以下稱為「玻璃成分」)的含有比率，可實現該目的，基於此見解而完成了本發明。
即，本發明的主要內容為如下所述。
(1)、一種光學玻璃， 折射率nd為1.70～1.85， B2 O3 的含量為5～35質量%， La2 O3 的含量為25～50質量%， Al2 O3 的含量為1～20質量%， 並且所述光學玻璃滿足以下的(a)或者(b)， (a)阿貝數νd為42以上且小於50，基於JOGIS耐酸性為1～2級， (b)阿貝數νd為50以上且55以下，基於JOGIS耐酸性為1～3級。
(2)、一種光學玻璃， 折射率nd為1.70～1.85， 阿貝數νd為42～55， SiO2 的含量為5～20質量%， B2 O3 的含量為5～35質量%， La2 O3 的含量為25～50質量%， Al2 O3 的含量為1～20質量%， B2 O3 的含量相對於Al2 O3 的含量的質量比［B2 O3 /Al2 O3 ］為8以下， F的含量為外加，並且為2質量%以下。
(3)、一種光學元件坯料，由上述(1)或(2)所述的光學玻璃構成。
(4)、一種光學元件，由上述(3)所述的光學元件坯料構成。
[發明功效]
根據本發明，能夠提供一種耐酸性優異的光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件。
以下，對本發明的實施方式進行說明。另外，在本發明和本說明書中，光學玻璃的玻璃組成只要沒有特別說明則以氧化物基準來表示。在此，「氧化物基準的玻璃組成」是指，藉由玻璃原料在熔融時全部被分解而在光學玻璃中作為氧化物存在者，進行換算而得到的玻璃組成，各玻璃成分的表述按照慣例記為SiO2 、TiO2 等。玻璃成分的含量和合計含量只要沒有特別指出說明則為質量基準，「%」是指「質量%」。
玻璃成分的含量能夠利用公知的方法例如電感耦合電漿原子發射光譜分析法(ICP-AES)、電感耦合電漿質譜分析法(ICP-MS)等方法進行定量。此外，在本說明書和本發明中，構成成分的含量為0%是指實質上不包含該構成成分，允許以不可避免的雜質水平包含該成分。
此外，在本說明書中，折射率只要沒有特別說明，指的是氦的d線(波長587.56nm)的折射率nd。
阿貝數νd用於作為表示與色散相關的性質的值，由下式表示。在此，nF為藍色氫的F線(波長486.13nm)的折射率，nC為紅色氫的C線(656.27nm)的折射率。 νd＝(nd-1)/(nF-nC)
以下，將本發明的光學玻璃分成第一實施方式和第二實施方式進行說明。另外，在第二實施方式中的各玻璃成分的作用、效果與在第一實施方式中的各玻璃成分的作用、效果相同。因此，在第二實施方式中，適當省略與第一實施方式相關的說明及重複的事項。
第一實施方式
本發明的第一實施方式的光學玻璃為， 折射率nd為1.70～1.85， B2 O3 的含量為5～35%， La2 O3 的含量為25～50%， Al2 O3 的含量為1～20%， 所述光學玻璃的特徵在於，滿足以下的(a)或者(b)， (a)阿貝數νd為42以上且小於50，基於JOGIS耐酸性為1～2級， (b)阿貝數νd為50以上且55以下，基於JOGIS耐酸性為1～3級。
以下，對第一實施方式的光學玻璃進行詳細地說明。
在第一實施方式的光學玻璃中，折射率nd為1.70～1.85。折射率nd也能夠設為1.71～1.84，或1.72～1.83。
折射率nd能夠藉由調節玻璃成分的組成來控制。例如，相對地提高折射率nd的成分為Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 、La2 O3 、Gd2 O3 、Y2 O3 。相對地降低折射率nd的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O。藉由適當地調節這些成分的含量來控制折射率nd。
在第一實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量為5～35%。B2 O3 的含量的上限較佳為31%，進而依次更佳為29%、27%、25%。此外，B2 O3 的含量的下限較佳為7%，進而依次更佳為8%、9%、10%。
當B2 O3 的含量過多時，耐酸性有可能下降。此外，當B2 O3 的含量過少時，玻璃的熱穩定性有可能下降。
在第一實施方式的光學玻璃中，La2 O3 的含量為25～50%。La2 O3 的含量的上限較佳為48%，進而依次更佳為46%、44%、42%。此外，La2 O3 的含量的下限較佳為27%，進而依次更佳為28%、29%、30%。
藉由將La2 O3 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，Al2 O3 的含量為1～20%。Al2 O3 的含量的上限較佳為18%，進而依次更佳為16%、15%、14%。此外，Al2 O3 的含量的下限較佳為2%，進而依次更佳為3%、4%、5%。
當Al2 O3 的含量過多時，液相溫度LT有可能上升，此外可能成為高色散性，無法得到具有所需的光學常數的光學玻璃。此外，當Al2 O3 的含量過少時，耐酸性有可能下降。
第一實施方式的光學玻璃滿足以下的(a)或者(b)。
(a)阿貝數νd為42以上且小於50，基於JOGIS耐酸性為1～2級。
(b)阿貝數νd為50以上且55以下，基於JOGIS耐酸性為1～3級。
上述(a)的情況，阿貝數νd為42以上且小於50。阿貝數νd也能夠設為43以上且小於50或者44以上且小於50。
阿貝數νd能夠藉由調節玻璃成分的組成來控制。相對地降低阿貝數νd的成分為Nb2 O5 、TiO2 、ZrO2 、Ta2 O5 。相對地提高阿貝數νd的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O、La2 O3 、Gd2 O3 、Y2 O3 、BaO、CaO、SrO。能夠藉由適當地調節這些成分的含量來控制阿貝數νd。
進而，上述(a)的情況，基於JOGIS耐酸性為1～2級，較佳為1級。能夠藉由適當地調節B2 O3 、Al2 O3 的含量來提高耐酸性。
另外，耐酸性根據日本光學玻璃工業會標準JOGIS06-2009的規定進行評價。具體而言，將相當於比重的重量的粉末玻璃(粒度425～600μm)放入鉑籠中，將其浸入含有0.01mol/L硝酸水溶液的石英玻璃製圓底燒瓶內，在沸騰水浴中處理60分鐘，測定該處理前後的重量減少率Da(%)。將耐酸性重量減少率Da的等級表示在表1中。
[表1] 表1
Figure 108127717-A0304-0001
上述(b)的情況，阿貝數νd為50以上且55以下。阿貝數νd也能夠設為50以上且54.5以下或者50以上且54以下。與阿貝數νd的控制相關的玻璃成分與上述(a)的情況相同。
進而，上述(b)的情況，基於JOGIS耐酸性為1～3級，較佳為1～2級，更佳為1級。與耐酸性的控制相關的玻璃成分與上述(a)的情況相同。此外，耐酸性的評價方法也與上述(a)的情況相同。
在第一實施方式的光學玻璃中，SiO2 的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為17%、14%、12%。此外，SiO2 的含量的下限較佳為5%，進而依次更佳為6%、7%、8%。藉由將SiO2 的含量設為上述範圍，從而能夠抑制玻璃的耐酸性、耐失透性以及化學耐久性的下降。
在第一實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量相對於Al2 O3 的含量的質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]的上限較佳為8，進而依次更佳為5、4、3。此外，質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]的下限較佳為0.5，進而依次更佳為0.6、0.7、0.8。藉由將質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]設為上述範圍，從而抑制耐酸性的下降，得到具有所需的光學常數的光學玻璃。
以下對在第一實施方式的光學玻璃中的除上述以外的玻璃成分的含量、比率以及玻璃特性進行詳述。
在第一實施方式的光學玻璃中，SiO2 和Al2 O3 的合計含量［SiO2 ＋Al2 O3 ］的下限較佳為14.5%，進而依次更佳為14.8%、15%、15.1%。此外，合計含量［SiO2 ＋Al2 O3 ］的上限較佳為30%，進而依次更佳為28%、27%、26%。藉由將合計含量［SiO2 ＋Al2 O3 ］設為上述範圍，從而能夠使所需的耐酸性和耐失透性並存。
在第一實施方式的光學玻璃中，SiO2 、B2 O3 和Al2 O3 的合計含量［SiO2 ＋B2 O3 ＋Al2 O3 ］的下限較佳為31.0%，進而依次更佳為31.5%、32%、32.5%。此外，合計含量［SiO2 ＋B2 O3 ＋Al2 O3 ］的上限較佳為45%，進而依次更佳為44%、43%、42%。藉由將合計含量［SiO2 ＋B2 O3 ＋Al2 O3 ］設為上述範圍，從而能夠使所需的耐酸性和耐失透性並存。
在第一實施方式的光學玻璃中，SiO2 的含量相對於La2 O3 的含量的質量比［SiO2 /La2 O3 ］的下限較佳為0.19，進而依次更佳為0.20、0.21、0.22。此外，質量比[SiO2 /La2 O3 ]的上限較佳為0.34，進而依次更佳0.32、0.31、0.30。藉由將質量比［SiO2 /La2 O3 ］設為上述範圍，從而能夠使所需的耐酸性和耐失透性並存。
在第一實施方式的光學玻璃中，Al2 O3 的含量相對於La2 O3 的含量的質量比［Al2 O3 /La2 O3 ］的下限較佳為0.15，進而依次更佳為0.16、0.17、0.18。此外，質量比[Al2 O3 /La2 O3 ]的上限較佳為0.40，進而依次更佳為0.39、0.38、0.37。藉由將質量比［Al2 O3 /La2 O3 ］設為上述範圍，從而能夠使所需的耐酸性和耐失透性並存。
在第一實施方式的光學玻璃中，SiO2 、B2 O3 和Al2 O3 的合計含量相對於La2 O3 的含量的質量比［(SiO2 ＋B2 O3 ＋Al2 O3 )/La2 O3 ］的下限較佳為0.68，進而依次更佳為0.70、0.72、0.74。此外，質量比［(SiO2 ＋B2 O3 ＋Al2 O3 )/La2 O3 ］的上限較佳為1.10，進而依次更佳為1.08、1.06、1.04。藉由將質量比［(SiO2 ＋B2 O3 ＋Al2 O3 )/La2 O3 ］設為上述範圍，從而能夠使所需的耐酸性和耐失透性並存。
在第一實施方式的光學玻璃中，P2 O5 的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。此外，較佳P2 O5 的含量少，其下限較佳為0%。P2 O5 的含量也可以為0%。藉由將P2 O5 的含量設為上述範圍，從而能夠抑制玻璃的耐失透性以及耐候性的下降。
在第一實施方式的光學玻璃中，Li2 O的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳Li2 O的含量少，其下限較佳為0%。Li2 O的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，Na2 O的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳Na2 O的含量少，其下限較佳為0%。Na2 O的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，K2 O的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳K2 O的含量少，其下限較佳為0%。K2 O的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，Li2 O、Na2 O以及K2 O的合計含量［Li2 O＋Na2 O＋K2 O］的上限較佳為10%，進而依次更佳為5%、4%、3%。合計含量［Li2 O＋Na2 O＋K2 O］的下限較佳為0%。
Li2 O、Na2 O以及K2 O具有降低液相溫度、改善玻璃的熱穩定性的功能，但當這些的含量過多時，化學耐久性、耐候性下降。因此，Li2 O、Na2 O以及K2 O的各含量以及這些的合計含量分別較佳為上述範圍。
在第一實施方式的光學玻璃中，Cs2 O的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為3%、1%、0.5%。Cs2 O的含量的下限較佳為0%。
Cs2 O具有改善玻璃的熱穩定性的功能，但當這些的含量過多時，化學耐久性、耐候性下降。因此，較佳Cs2 O的含量為上述範圍。
在第一實施方式的光學玻璃中，MgO的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳MgO的含量少，其下限較佳為0%。MgO的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，CaO的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳CaO的含量少，其下限較佳為0%。CaO的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，SrO的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳SrO的含量少，其下限較佳為0%。SrO的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，BaO的含量的上限較佳為5%，進而依次更佳為4%、3%、2%。較佳BaO的含量少，其下限較佳為0%。BaO的含量也可以為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，MgO、CaO、SrO和BaO的合計含量［MgO＋CaO＋SrO＋BaO］的上限較佳為10%，進而依次更佳為5%、4%、3%。此外，合計含量［MgO＋CaO＋SrO＋BaO］的下限較佳為0%。
MgO、CaO、SrO、BaO都是具有改善熱穩定性和耐失透性的功能的玻璃成分。然而，當這些玻璃成分的含量過多時，玻璃的耐酸性、熱穩定性和耐失透性下降。因此，MgO、CaO、SrO、BaO的各含量以及這些的合計含量分別較佳為上述範圍。
在第一實施方式的光學玻璃中，ZnO的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為15%、10%、6%。較佳ZnO的含量少，其下限較佳為0%。ZnO的含量也可以為0%。藉由將ZnO的含量的上限設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性以及熔解性。
在第一實施方式的光學玻璃中，Gd2 O3 的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為18%、16%、15%。此外，Gd2 O3 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1%、2%、3%。藉由將Gd2 O3 的含量設為上述範圍，從而抑制原料成本的增加，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，Y2 O3 的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為18%、15%、13%。此外，Y2 O3 的含量的下限較佳為2%，進而依次更佳為4%、5%、6%。藉由將Y2 O3 的含量設為上述範圍，從而能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，ZrO2 的含量的上限較佳為12%，進而依次更佳為10%、9%、8%。此外，ZrO2 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1%、2%、3%。ZrO2 的含量也可以為0%。藉由將ZrO2 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，TiO2 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為8%、7%、6%。此外，較佳TiO2 的含量少，其下限較佳為0%。TiO2 的含量也可以為0%。藉由將TiO2 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，Nb2 O5 的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為15%、12%、10%。此外，Nb2 O5 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1%、2%、3%。Nb2 O5 的含量也可以為0%。藉由將Nb2 O5 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，WO3 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為8%、7%、6%。較佳WO3 的含量少，其下限較佳為0%。WO3 的含量也可以為0%。藉由將WO3 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，Bi2 O3 的含量的上限較佳為10%，進而依次更佳為8%、7%、6%。此外，較佳Bi2 O3 的含量少，其下限較佳為0%。Bi2 O3 的含量也可以為0%。藉由將Bi2 O3 的含量設為上述範圍，從而抑制熔融容器(Pt)的侵蝕，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，Ta2 O5 的含量的上限較佳為20%，進而依次更佳為15%、12%、10%。此外，Ta2 O5 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為1%、2%、3%。Ta2 O5 的含量也可以為0%。藉由將Ta2 O5 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第一實施方式的光學玻璃中，Sc2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Sc2 O3 的含量的下限較佳為0%。
在第一實施方式的光學玻璃中，HfO2 的含量較佳為2%以下。此外，HfO2 的含量的下限較佳為0%，進而依次更佳為0.05%、0.1%。
Sc2 O3 、HfO2 具有提高玻璃的高色散性的功能，但卻是昂貴的成分。因此，較佳Sc2 O3 、HfO2 的各含量為上述範圍。
在第一實施方式的光學玻璃中，Lu2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Lu2 O3 的含量的下限較佳為0%。
Lu2 O3 具有提高玻璃的高色散性的功能，但因為分子量大，所以也是使玻璃的比重增加的玻璃成分。因此，較佳Lu2 O3 的含量為上述範圍。
在第一實施方式的光學玻璃中，GeO2 的含量較佳為2%以下。此外，GeO2 的含量的下限較佳為0%。
GeO2 具有提高玻璃的高色散性的功能，但在通常使用的玻璃成分中，為特別昂貴的成分。因此，從降低玻璃的製造成本的觀點出發，較佳GeO2 的含量為上述範圍。
在第一實施方式的光學玻璃中，Yb2 O3 的含量較佳為2%以下。此外，Yb2 O3 的含量的下限較佳為0%。
當Yb2 O3 的含量過多時，玻璃的比重增大，玻璃的熱穩定性有可能下降。因此，較佳Yb2 O3 的含量為上述範圍。
第一實施方式的光學玻璃較佳主要由上述玻璃成分，即B2 O3 、La2 O3 、Al2 O3 、SiO2 、P2 O5 、Li2 O、Na2 O、K2 O、Cs2 O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Gd2 O3 、Y2 O3 、ZrO2 、TiO2 、Nb2 O5 、WO3 、Bi2 O3 、Ta2 O5 、Sc2 O3 、HfO2 、Lu2 O3 、GeO2 以及Yb2 O3 構成，上述的玻璃成分的合計含量較佳比95%多，更佳比98%多，進一步較佳比99%多，更進一步較佳比99.5%多。
此外，第一實施方式的光學玻璃為氧化物玻璃，陰離子成分中的主要成分是O(氧)。外加的F(氟)的含量對於氧化物基準的總質量的上限較佳為2%，進而依次更佳為1.5%、1%、0.5%。較佳F的含量少，也可以為0%。當F的含量過多時，玻璃熔融時玻璃成分容易揮發，熔融玻璃的組成可能不穩定。
在本發明以及本說明書中，F(氟)的含量為，假設玻璃是以構成玻璃的所有陽離子成分與電荷匹配的氧結合而成的氧化物而構成，並且將以這些氧化物構成的玻璃總體的質量設為100%，用質量%表示F的質量(對於氧化物基準的質量的外加質量%)。
另外，本實施方式的光學玻璃較佳原則上由上述玻璃成分構成，但在不妨礙本發明的作用效果的範圍內也能夠含有其它的成分。此外，在本發明中，並不排除含有不可避免的雜質。
(其他成分)
除上述成分以外，上述光學玻璃還能夠少量含有Sb2 O3 、CeO2 等作為澄清劑。澄清劑的總量(外加添加量)為0%以上，較佳設為小於1%，更佳設為0%以上且0.5%以下。
外加添加量是指在將除澄清劑外的全部玻璃成分的合計含量設為100%時以質量%表示的澄清劑的添加量。
Pb、Cd、As、Th等是可能對環境造成負擔的成分。因此，PbO、CdO、As2 O3 、ThO2 各自的含量均較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%。特別較佳實質上不包含PbO、CdO、As2 O3 和ThO2 。
進而，上述光學玻璃可得到在整個可見光區域的寬範圍中的高的透射率。為了有效利用這樣的特長，較佳上述光學玻璃不包含著色性的元素。作為著色性的元素，能夠示例出Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er、V等。任意元素均較佳小於100質量ppm，更佳為0～80質量ppm，進一步較佳為0～50質量ppm，特別較佳實質上不包含。
此外，Ga、Te、Tb等是非必需導入的成分，也是昂貴的成分。因此，以質量%表示的Ga2 O3 、TeO2 、TbO2 的含量的範圍均較佳為0～0.1%，更佳為0～0.05%，進一步較佳為0～0.01%，更進一步較佳為0～0.005%，再進一步較佳為0～0.001%，特別較佳實質上不包含。
(玻璃特性)
>玻璃的比重>
第一實施方式的光學玻璃的比重較佳為5.00以下，進而依次更佳為4.90以下、4.80以下、4.70以下。比重越小越佳，下限沒有特別限定，通常為4.00左右。相對地提高比重的成分為BaO、La2 O3 、ZrO2 、Nb2 O5 、Ta2 O5 等。相對地降低比重的成分為SiO2 、B2 O3 、Li2 O、Na2 O、K2 O等。藉由調節這些成分的含量，從而能夠控制比重。
>玻璃的光線透射性>
第一實施方式的光學玻璃的光線透射性，能夠藉由著色度λ80、λ70以及λ5進行評價。
針對厚度10.0mm±0.1mm的玻璃試驗樣品，以波長200～700nm的範圍來測定分光透射率，將外部透射率為80%的波長設為λ80，將外部透射率為70%的波長設為λ70，將外部透射率為5%的波長設為λ5。
第一實施方式的光學玻璃的λ80較佳500nm以下，更佳為470nm以下，進一步較佳為450nm以下。
此外，λ70較佳為400nm以下，更佳為395nm以下，進一步較佳為390nm以下。
λ5較佳為350nm以下，更佳為345nm以下，進一步較佳為340nm以下。
(光學玻璃的製造)
關於第一實施方式的光學玻璃，調配玻璃原料至上述規定的組成，由調配的玻璃原料按照公知的玻璃製造方法進行製作即可。例如，調配多種化合物，充分混合而製成批量原料，將批量原料投入石英坩堝、鉑坩堝而進行粗熔解(roughmelt)。將藉由粗熔解而得到的熔融物進行驟冷、粉碎後製作碎玻璃。進而將碎玻璃投入鉑坩堝中進行加熱、再熔融(remelt)製成熔融玻璃，進而澄清、均質化後將熔融玻璃成型，緩慢冷卻而得到光學玻璃。熔融玻璃的成型、緩慢冷卻，可以應用公知的方法。
另外，如果能夠向玻璃中導入所需的玻璃成分以成為所需的含量，則在調配批量原料時使用的化合物沒有特別限定，可舉出如下的化合物：氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物、氟化物等。
(光學元件等的製造)
在使用第一實施方式的光學玻璃製作光學元件時，可以應用公知的方法。例如，在上述光學玻璃的製造中，將熔融玻璃流入鑄模中成型為板狀，製作由本發明的光學玻璃構成的玻璃元件。將所得到的玻璃元件適當地切斷、研磨、拋光，製作適於壓製成型的大小、形狀的裁片。將裁片進行加熱、軟化，使用公知的方法進行壓製成形(reheat press)，製作與光學元件的形狀近似的光學元件坯料。將光學元件坯料進行退火，使用公知的方法而進行研磨、拋光，製作光學元件。
也可以根據使用目的在製作的光學元件的光學功能面塗敷防反射膜、全反射膜等。
根據本發明的一個方式，能夠提供由上述光學玻璃構成的光學元件。作為光學元件的種類，能夠例示：球面透鏡、非球面透鏡等的透鏡、稜鏡、繞射光柵等。作為透鏡的形狀，能夠例示：雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸鏡性凹凸透鏡、凹鏡性凹凸透鏡等各種形狀。光學元件能夠藉由包含對由上述光學玻璃構成的玻璃成型體進行加工的步驟的方法來進行製造。作為加工，能夠例示：切割、研磨、粗研磨、精研磨、拋光等。在進行這樣的加工時，藉由使用上述玻璃從而能夠減少破損，能夠穩定地供給高質量的光學元件。
第二實施方式
本發明的第二實施方式的光學玻璃為， 折射率nd為1.70～1.85， 阿貝數νd為42～55， SiO2 的含量為5～20%， B2 O3 的含量為5～35%， La2 O3 的含量為25～50%， Al2 O3 的含量為1～20%， B2 O3 的含量相對於Al2 O3 的含量的質量比［B2 O3 /Al2 O3 ］為8以下， 所述光學玻璃的特徵在於， F的含量為外加，並且為2%以下。
以下，對第二實施方式的光學玻璃進行詳細地說明。
在第二實施方式的光學玻璃中，折射率nd為1.70～1.85。折射率nd也能夠設為1.71～1.84，或1.72～1.83。
在第二實施方式的光學玻璃中，阿貝數νd為42～55。阿貝數νd也能夠設為43～54.5，或44～54。
在第二實施方式的光學玻璃中，SiO2 的含量為5～20%。SiO2 的含量的上限較佳為17%，進而依次更佳為14%、12%。此外，SiO2 的含量的下限較佳為6%，進而依次更佳為7%、8%。
當SiO2 的含量過多時，耐酸性、耐失透性以及化學耐久性有可能下降。此外，當SiO2 的含量過少時，在玻璃的熔融時，容易產生玻璃原料的熔渣。
在第二實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量為5～35%。B2 O3 的含量的上限較佳為31%，進而依次更佳為29%、27%、25%。此外，B2 O3 的含量的下限較佳為7%，進而依次更佳為8%、9%、10%。
當B2 O3 的含量過多時，耐酸性有可能下降。此外，當B2 O3 的含量過少時，玻璃的熱穩定性有可能下降。
在第二實施方式的光學玻璃中，La2 O3 的含量為25～50%。La2 O3 的含量的上限較佳為48%，進而依次更佳為46%、44%、42%。此外，La2 O3 的含量的下限較佳為27%，進而依次更佳為28%、29%、30%。
藉由將La2 O3 的含量設為上述範圍，從而能夠改善玻璃的耐酸性，此外能夠實現所需的光學常數。
在第二實施方式的光學玻璃中，Al2 O3 的含量為1～20%。Al2 O3 的含量的上限較佳為18%，進而依次更佳為16%、15%、14%。此外，Al2 O3 的含量的下限較佳為2%，進而依次更佳為3%、4%、5%。
當Al2 O3 的含量過多時，液相溫度LT有可能上升，此外成為高色散性，而無法得到具有所需的光學常數的光學玻璃。此外，當Al2 O3 的含量過少時，耐酸性有可能下降。
在第二實施方式的光學玻璃中，B2 O3 的含量相對於Al2 O3 的含量的質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]為8以下。質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]的上限較佳為5，進而依次更佳為4、3。此外，質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]的下限較佳為0.5，進而依次更佳為0.6、0.7、0.8。
當質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]過大時，耐酸性有可能下降。此外，當質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]過小時，有可能無法得到具有所需的光學常數的光學玻璃。
第二實施方式的光學玻璃為氧化物玻璃，陰離子成分中的主要成分是O(氧)。並且，外加的F(氟)的含量對於氧化物基準的總質量的上限為2%。F(氟)的含量的上限較佳為1.5%，進而依次更佳為1%、0.5%。F的含量少的一方為較佳，其也可以為0%。當F的含量過多時，玻璃熔融時玻璃成分容易揮發，玻璃的組成可能不穩定。
第二實施方式的光學玻璃中的除上述以外的玻璃成分的含量以及比率能夠與第一實施方式設為相同。
(玻璃特徵)
>耐酸性>
在第二實施方式的光學玻璃中，在阿貝數νd為42以上且小於50的情況下，基於JOGIS耐酸性較佳為1～2級，更佳為1級。此外，阿貝數νd為50以上且55以下的情況下，基於JOGIS耐酸性較佳為1～3級，更佳為1～2級，進一步較佳為1級。能夠與第一實施方式相同地進行基於JOGIS耐酸性的評價。
第二實施方式的光學玻璃的比重以及玻璃的光線透射性能夠與第一實施方式設為相同。
此外，第二實施方式的光學玻璃的製造以及光學元件等的製造也能夠設為與第一實施方式相同。
[實施例]
以下，按照實施例對本發明進行更詳細地說明，但是本發明並不限定於這些的實施例。
(實施例1)
按照以下步驟製作具有表2所示的玻璃組成的玻璃樣品，進行各種評價。
[光學玻璃的製造]
首先，準備與玻璃的構成成分對應的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和硝酸鹽作為原材料，以得到的光學玻璃的玻璃組成成為表2所示的各組成的方式進行稱量、調配上述原材料，將原材料充分混合。將這樣得到的調配原料(批量原料)投入鉑坩堝，在1200℃～1450℃加熱2～5小時而製成熔融玻璃，進行攪拌而使其均質化，進行澄清，之後將熔融玻璃澆鑄入預熱至適當溫度的金屬模具中。以比玻璃轉換溫度Tg低100℃的溫度(Tg-100℃)～比Tg高30℃的溫度(Tg+30℃)之間的任意溫度對鑄入的玻璃進行30～120分鐘熱處理，在爐內放冷至室溫，由此得到玻璃樣品。
[玻璃成分組成的確認]
針對所得到的玻璃樣品，藉由電感耦合電漿原子發射光譜分析法(ICP-AES)測定各玻璃成分的含量，確認為如表2所示的各組成。
[耐酸性重量減少率Da的測定]
根據日本光學玻璃工業標準JOGIS06-2009的規定，將得到的玻璃樣品製成相當於比重的重量的粉末玻璃(粒度425～600μm)，並放入鉑籠中，將其浸入含有0.01mol/L硝酸水溶液的石英玻璃製圓底燒瓶內，在沸騰水浴中處理60分鐘，測定該處理前後的重量減少率(%)。此外，將該重量減少率用等級進行評價。結果示於表3。
[光學特性的測定]
將所得到的玻璃樣品進一步在玻璃轉換溫度Tg附近進行約30分鐘至約2小時的退火處理後，在爐內以降溫速度-30℃/小時冷卻至室溫，得到退火樣品。對得到的退火樣品測定折射率nd、阿貝數νd、比重、λ80、λ70以及λ5。結果示於表3。
(i)折射率nd以及阿貝數νd
對於上述退火樣品，藉由JIS標準JISB7071-1的折射率測定法，對折射率nd、ng、nF、nC進行測定，基於下式計算阿貝數νd。 νd＝(nd-1)/(nF-nC)
(ii)比重
比重藉由阿基米德法測定。
(iii)λ80、λ70、λ5
將上述的退火樣品加工成為厚度10mm、具有相互平行且光學拋光的平面，測定在從波長280nm至700nm的波長範圍中的分光透射率。設垂直射入光學拋光的一側的平面的光線的強度為強度A，設從另一面射出的光線的強度為強度B，算出分光透射率B/A。將分光透射率為80%的波長設為λ80，將分光透射率為70%的波長設為λ70，將分光透射率為5%的波長設為λ5。另外，在分光透射率中也包含在試樣表面處的光線的反射損失。
[表2]
Figure 02_image001
[表3]
Figure 02_image003
(實施例2)
使用由實施例1得到的玻璃樣品，藉由已知方法來製作精密壓製成型用的預成形體。將得到的預成形體在氮環境中加熱、軟化，由壓製成型模具進行精密壓製成型，將光學玻璃成型為非球面透鏡的形狀。之後，將成型的光學玻璃從壓製成型模具取出，藉由退火、取芯，得到非球面透鏡。
(實施例3)
將由實施例1得到的玻璃樣品進行切斷、研磨來製作裁片。藉由再加熱壓製將裁片壓製成型來製作光學元件坯料。對光學元件坯料進行精密退火，在精確地將折射率調節成所需的折射率之後，藉由用已知的方法研磨、拋光，得到雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、凹鏡性凹凸透鏡、凸鏡性凹凸透鏡等的各種透鏡。
應當認為本次公開的實施方式在所有方面均為例示而並非限制。本發明的範圍是由專利請求的範圍而不是上述的說明所示出的，意在包含與專利請求的範圍等同的含義和範圍內的全部變更。
例如，對於上述例示的玻璃組成，能夠藉由進行說明書中記載的組成調節而製作本發明的一個方式的光學玻璃。
此外，能夠將在說明書中例示或較佳的範圍中記載的兩個以上事項任意組合，這是顯而易見的。
無。
無。

Claims (4)

  1. 一種光學玻璃， 折射率nd為1.70～1.85， B2 O3 的含量為5～35質量%， La2 O3 的含量為25～50質量%， Al2 O3 的含量為1～20質量%， 並且所述光學玻璃滿足以下的(a)或者(b)， (a)：阿貝數νd為42以上且小於50，基於JOGIS耐酸性為1～2級， (b)：阿貝數νd為50以上且55以下，基於JOGIS耐酸性為1～3級。
  2. 一種光學玻璃， 折射率nd為1.70～1.85， 阿貝數νd為42～55， SiO2 的含量為5～20質量%， B2 O3 的含量為5～35質量%， La2 O3 的含量為25～50質量%， Al2 O3 的含量為1～20質量%， B2 O3 的含量相對於Al2 O3 的含量的質量比[B2 O3 /Al2 O3 ]為8以下， F的含量為外加，並且為2質量%以下。
  3. 一種光學元件坯料，由如申請專利範圍第1或2項所述的光學玻璃組成。
  4. 一種光學元件，由如申請專利範圍第3項所述的光學元件坯料構成。
TW108127717A 2018-08-16 2019-08-05 光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件 TW202012329A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018153075A JP7305317B2 (ja) 2018-08-16 2018-08-16 光学ガラス、光学素子ブランクおよび光学素子
JP2018-153075 2018-08-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202012329A true TW202012329A (zh) 2020-04-01

Family

ID=69573919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108127717A TW202012329A (zh) 2018-08-16 2019-08-05 光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7305317B2 (zh)
CN (1) CN110835233A (zh)
TW (1) TW202012329A (zh)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1061976B (de) * 1958-02-19 1959-07-23 Leitz Ernst Gmbh Borosilikatglas
JPS5216482B2 (zh) * 1973-09-13 1977-05-10
JPS5678447A (en) * 1979-11-29 1981-06-27 Minolta Camera Co Ltd Optical glass
JPS56164033A (en) * 1980-05-21 1981-12-16 Hoya Corp Optical glass
JPS62100449A (ja) * 1985-10-24 1987-05-09 Ohara Inc 光学ガラス
CN100337955C (zh) * 2002-12-25 2007-09-19 日本电气硝子株式会社 模压成形用光学玻璃
EP1604959A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-14 Kabushiki Kaisha Ohara An optical glass
US8003556B2 (en) * 2007-09-28 2011-08-23 Ohara Inc. Optical glass
JP5727691B2 (ja) 2008-04-30 2015-06-03 株式会社オハラ 光学ガラス、光学素子及び光学機器
CN102344248A (zh) * 2010-07-26 2012-02-08 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯和光学元件
JP6086804B2 (ja) 2013-04-30 2017-03-01 株式会社オハラ 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子
JP6771811B2 (ja) * 2014-10-29 2020-10-21 株式会社オハラ 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子
CN108883968B (zh) 2016-04-04 2022-11-29 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯和光学元件
TWI752046B (zh) 2016-06-29 2022-01-11 日商小原股份有限公司 光學玻璃、預成形材以及光學元件
CN106495465A (zh) 2016-10-27 2017-03-15 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃
JP7049192B2 (ja) 2017-07-21 2022-04-06 株式会社オハラ 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子
JP7424978B2 (ja) 2018-07-18 2024-01-30 株式会社オハラ 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP7305317B2 (ja) 2023-07-10
JP2020026381A (ja) 2020-02-20
CN110835233A (zh) 2020-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2024051037A (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP7226927B2 (ja) ガラス、光学ガラスおよび光学素子
JP2024088788A (ja) 光学ガラスおよび光学素子
TWI773862B (zh) 光學玻璃和光學元件
WO2021171950A1 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP7383375B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
TWI836089B (zh) 光學玻璃及光學元件
CN110372203B (zh) 光学玻璃和光学元件
JP6961547B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
TW202114956A (zh) 光學玻璃及光學元件
TW202012329A (zh) 光學玻璃、光學元件坯料以及光學元件
JP7525574B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP7320110B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP7089933B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP7142118B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP7488878B2 (ja) 光学ガラスおよび光学素子
TW202113397A (zh) 光學玻璃及光學元件
CN114315130A (zh) 光学玻璃和由光学玻璃形成的光学元件
JP2022021586A (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP2022158909A (ja) 光学ガラスおよび光学素子
JP2020132510A (ja) 光学ガラスおよび光学素子
TW201922655A (zh) 光學玻璃及光學元件