TW201620847A - 光學玻璃、預成形體及光學元件 - Google Patents
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Abstract
本發明更低價地獲得折射率(nd)及阿貝數(νd)處於所需之範圍內，並且部分分散比(θg，F)較小之光學玻璃。
本發明之光學玻璃係以質量%計，含有SiO2成分10.0~40.0%、及Nb2O5成分40.0%以下，質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)為10.0~60.0%，且具有1.65以上且1.90以下之折射率(nd)、25以上且45以下之阿貝數(νd)、及0.615以下之部分分散比(θg，F)。
Description
本發明係關於一種光學玻璃、預成形體及光學元件。
數位相機或攝錄影機等光學系統或多或少地包含被稱為像差之模糊。該像差被分為單色像差與色像差，尤其是色像差較強地依存於用於光學系統之透鏡之材料特性。
通常，色像差係將低分散之凸透鏡與高分散之凹透鏡組合而進行修正，但利用該組合只能修正紅色區域與綠色區域之像差，而殘留藍色區域之像差。將該無法完全去除之藍色區域之像差稱為二次光譜。為修正二次光譜，必須進行加入藍色區域之g射線(435.835nm)之動向之光學設計。此時，作為光學設計中著眼之光學特性之指標，使用部分分散比(θg，F)。於將上述低分散之透鏡與高分散之透鏡組合之光學系統中，於低分散側之透鏡使用部分分散比(θg，F)較大之光學材料，於高分散側之透鏡使用部分分散比(θg，F)較小之光學材料，藉此良好地修正二次光譜。
部分分散比(θg，F)係由下式(1)表示。
θg，F=(ng-nF)/(nF-nC)‧‧‧‧‧‧(1)
光學玻璃係於表示短波長區域之部分分散性之部分分散比(θg，F)與阿貝數(νd)之間存在大致線性關係。表示該關係之直線係以於縱軸取部分分散比(θg，F)、且橫軸取阿貝數(νd)之正交座標上將對NSL7與PBM2之部分分散比及阿貝數進行繪圖之2點連結的直線表示，且其
被稱為正規線(參照圖1)。成為正規線之基準之普通玻璃根據每個光學玻璃製造商而異，各公司均以大致同等之斜率與截距加以定義。(NSL7與PBM2係OHARA股份有限公司製造之光學玻璃，PBM2之阿貝數(νd)為36.3，部分分散比(θg，F)為0.5828，NSL7之阿貝數(νd)為60.5，部分分散比(θg，F)為0.5436)。
此處，作為具有25以上且45以下之阿貝數(νd)之玻璃，例如已知有如專利文獻1~3所示之光學玻璃。
[專利文獻1]日本專利特開2011-037660號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-006788號公報
[專利文獻3]日本專利特開2012-229135號公報
但是，專利文獻1~3中揭示之玻璃係部分分散比較大，於用作修正上述二次光譜之透鏡時並不充分。
又，為了降低光學玻璃之材料成本，期望構成光學玻璃之各成分之原料費儘可能低價。然而，難以認為專利文獻1~3中記載之玻璃為充分滿足此種要求者。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於更低價地獲得折射率(nd)及阿貝數(νd)處於所需之範圍內，且部分分散比(θg，F)較小之光學玻璃。
本發明者等人為解決上述課題而反覆努力進行試驗研究，結果發現：於含有SiO2成分，且Nb2O5成分之含量與質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)處於特定之範圍內之玻璃，即便降低材料成本，亦可獲得具
有所需範圍內之折射率或阿貝數(較高之分散)、較低之部分分散比的玻璃，從而完成本發明。
具體而言，本發明提供如下所述者。
(1)一種光學玻璃，其以質量%計，含有SiO2成分10.0~40.0%、及Nb2O5成分40.0%以下，質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)為10.0~60.0%，且具有1.65以上且1.90以下之折射率(nd)、25以上且45以下之阿貝數(νd)、及0.615以下之部分分散比(θg，F)。
(2)如(1)記載之光學玻璃，其中以質量%計，TiO2成分為0~20.0% ZrO2成分為0~20.0% Li2O成分為0~15.0% Na2O成分為0~15.0%。
(3)如(1)或(2)記載之光學玻璃，其中以質量%計，La2O3成分為0~20.0% Gd2O3成分為0~10.0% Y2O3成分為0~20.0% Yb2O3成分為0~10.0% MgO成分為0~10.0% CaO成分為0~15.0% SrO成分為0~10.0% BaO成分為0~60.0% ZnO成分為0~15.0% K2O成分為0~10.0% P2O5成分為0~10.0% B2O3成分為0~15.0% GeO2成分為0~10.0%
Ta2O5成分為0~10.0% WO3成分為0~10.0% Al2O3成分為0~10.0% Ga2O3成分為0~10.0% Bi2O3成分為0~10.0% TeO2成分為0~10.0% SnO2成分為0~5.0% Sb2O3成分為0~1.0%。
(4)如(1)至(3)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比(TiO2+ZrO2)/(Nb2O5+TiO2+ZrO2)為0.10以上。
(5)如(1)至(4)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比(ZrO2)/(Nb2O5+ZrO2)為0.10以上。
(6)如(1)至(5)中任一項記載之光學玻璃，其中Ln2O3成分(式中，Ln為選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之質量和為20.0%以下。
(7)如(1)至(6)中任一項記載之光學玻璃，其中質量比(ZrO2)/(Nb2O5+Ln2O3)為0.10以上且3.00以下。
(8)如(1)至(7)中任一項記載之光學玻璃，其中RO成分(式中，R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群中之1種以上)之質量和為60.0%以下。
(9)如(1)至(8)中任一項記載之光學玻璃，其中Rn2O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群中之1種以上)之質量和為30.0%以下。
(10)如(1)至(9)中任一項記載之光學玻璃，其中分光透過率顯示70%之波長(λ70)為460nm以下。
(11)一種光學元件，其包含如(1)至(10)中任一項記載之光學玻璃。
(12)一種研磨加工用及/或精密加壓成形用預成形體，其包含如(1)至(10)中任一項記載之光學玻璃。
(13)一種光學元件，其係對如(12)記載之預成形體進行精密加壓而成。
根據本發明，可更低價地獲得折射率(nd)及阿貝數(νd)處於所需之範圍內，且部分分散比(θg，F)較小之光學玻璃。
圖1係表示部分分散比(θg，F)為縱軸且阿貝數(νd)為橫軸之正交座標上所表示之正規線的圖。
圖2係表示關於本案之實施例之部分分散比(θg，F)與阿貝數(νd)之關係的圖。
圖3係表示關於本案之實施例之折射率(nd)與阿貝數(νd)之關係的圖。
本發明之光學玻璃係以質量%計，含有SiO2成分10.0~40.0%、及Nb2O5成分40.0%以下，質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)為10.0~60.0%，且具有1.65以上且1.90以下之折射率(nd)、25以上且45以下之阿貝數(νd)、及0.615以下之部分分散比(θg，F)。
於含有SiO2成分且Nb2O5成分之含量與質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)處於特定範圍內之玻璃中，即便藉由減少Nb2O5成分之使用等而降低材料成本，亦可獲得具有所需範圍內之折射率或阿貝數(較高之分散)、與較低之部分分散比的玻璃。
因此，可更低價地獲得折射率(nd)及阿貝數(νd)處於所需之範圍內，且部分分散比(θg，F)較小、對減小光學系統之色像差有用之光學玻璃。
而且，亦可獲得如下光學玻璃：由於比重較小，故而可有助於光學設備之輕量化，由於對可見光之透過率較高，故而可較佳地用於使可見光透過之用途，並且由於玻璃轉移點較低，故而適合利用加壓成形進行之成形。
以下對本發明之光學玻璃之實施形態詳細地進行說明，但本發明並不受以下實施形態之任何限定，於本發明之目的之範圍內，可適當施加變更而實施。再者，針對說明重複之部位，有時適當省略說明，但並非限定發明之主旨者。
[玻璃成分]
以下闡述構成本發明之光學玻璃之各成分之組成範圍。於本說明書中，於無特別說明之情形時，將各成分之含量全部設為以相對於氧化物換算組成之玻璃總質量之質量%表示者。此處，所謂「氧化物換算組成」，係於假定用作本發明之玻璃構成成分之原料的氧化物、複合鹽、金屬氟化物等於熔融時全部分解而變為氧化物之情形時，將該生成氧化物之總質量設為100質量%，記載玻璃中所含之各成分的組成。
<關於必須成分、任意成分>
SiO2成分係促進穩定之玻璃形成，減少作為光學玻璃欠佳之失透(結晶物之產生)之必須成分。
尤其是藉由使SiO2成分之含量成為10.0%以上，無需大幅提高部分分散比，而可獲得耐失透性優異之玻璃。又，藉此，可減少再加熱時之失透或著色。因此，SiO2成分之含量較佳為將10.0%設為下限，更佳為將12.0%設為下限，進而較佳為將15.0%設為下限，進而較佳為將18.5%設為下限。
另一方面，藉由使SiO2成分之含量成為40.0%以下，折射率變得不易降低，藉此可容易地獲得所需之高折射率，並且，可抑制部分分
散比之上升。又，藉此，可抑制玻璃原料之熔解性之降低。因此，SiO2成分之含量較佳為將40.0%設為上限，更佳為將35.0%設為上限，進而較佳為將32.0%設為上限。
SiO2成分可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6等作為原料。
Nb2O5成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，且降低阿貝數及部分分散比，且可提高耐失透性之任意成分。因此，Nb2O5成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過10.0%，進而較佳為設為超過15.0%，進而較佳為設為超過20.0%。
另一方面，藉由使Nb2O5成分之含量成為40.0%以下，可降低玻璃之材料成本。又，可抑制玻璃製造時之熔解溫度之上升，且減少因Nb2O5成分之過量含有所引起之失透。因此，Nb2O5成分之含量較佳為將40.0%設為上限，更佳為將39.0%設為上限，進而較佳為將36.0%設為上限，進而較佳為將33.0%設為上限。
Nb2O5成分可使用Nb2O5等作為原料。
Nb2O5成分、TiO2成分及ZrO2成分之含量之和(質量和)較佳為10.0%以上且60.0%以下。
尤其是藉由使該和成為10.0%以上，可提高折射率，且可提高耐失透性，因此可容易地獲得折射率較高且穩定之玻璃。因此，質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)較佳為將10.0%設為下限，更佳為將12.0%設為下限，進而較佳為將14.0%設為下限，進而較佳為將16.5%設為下限。
另一方面，藉由使該和成為60.0%以下，可抑制因該等之過量含有所引起之失透。因此，質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)較佳為將60.0%設為上限，更佳為將55.0%設為上限，進而較佳為將50.0%設為上限，進而較佳為將48.0%設為上限。
TiO2成分係於含有超過0%之情形時，提高折射率，降低阿貝
數，且提高耐失透性之任意成分。因此，TiO2成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過1.0%，進而較佳為設為超過2.0%，進而較佳為設為超過3.0%。
另一方面，藉由使TiO2成分之含量成為20.0%以下，可減少玻璃之著色，提高內部透過率。又，藉此，部分分散比變得不易上升，因此可容易地獲得接近於正規線之所需之較低之部分分散比。因此，TiO2成分之含量較佳為設為20.0%以下，更佳為設為未達17.0%，進而較佳為設為未達14.0%，進而較佳為設為10.95%以下。
TiO2成分可使用TiO2等作為原料。
ZrO2成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之折射率及阿貝數，降低部分分散比，且提高耐失透性之任意成分。又，藉此，可減少再加熱時之失透或著色。因此，ZrO2成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過1.0%，更佳為設為超過3.0%，進而較佳為設為超過5.0%，進而較佳為設為超過6.0%。
另一方面，藉由使ZrO2成分之含量成為20.0%以下，可減少失透，且可容易地獲得更均質之玻璃。因此，ZrO2成分之含量較佳為將20.0%設為上限，更佳為將15.0%設為上限，進而較佳為將11.0%設為上限。
ZrO2成分可使用ZrO2、ZrF4等作為原料。
Li2O成分係於含有超過0%之情形時，可降低部分分散比，可降低玻璃轉移點，且可提高玻璃原料之熔解性之任意成分。因此，Li2O成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過0.5%，進而較佳為設為超過1.0%，進而較佳為設為1.4%以上。
另一方面，藉由使Li2O成分之含量成為15.0%以下，可抑制折射率之降低，可使化學耐久性不易變差，且可減少因過量含有所引起之失透。
因此，Li2O成分之含量較佳為設為15.0%以下，更佳為設為12.0%以下，進而較佳為設為未達10.0%。
Li2O成分可使用Li2CO3、LiNO3、LiF等作為原料。
Na2O成分係於含有超過0%之情形時，可降低部分分散比，可降低玻璃轉移點，且可提高玻璃原料之熔解性之任意成分。因此，Na2O成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過0.3%，進而較佳為設為超過0.5%，進而較佳為設為超過1.0%。
另一方面，藉由使Na2O成分之含量成為15.0%以下，可抑制折射率之降低，可使化學耐久性不易變差，且可減少因過量含有所引起之失透。
因此，Na2O成分之含量較佳為設為15.0%以下，更佳為設為12.0%以下，進而較佳為設為未達9.0%。
Na2O成分可使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等作為原料。
La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分及Yb2O3成分係藉由含有至少任一種超過0%，可提高折射率，且減小部分分散比之任意成分。其中，La2O3成分之含量較佳為將超過0%設為下限，更佳為將0.5%設為下限，進而較佳為將0.8%設為下限。
另一方面，藉由使La2O3成分及Y2O3成分各自之含量成為20.0%以下，可抑制阿貝數之上升，並可減小比重，可減少失透，且可降低材料成本。因此，La2O3成分及Y2O3成分各自之含量較佳為設為20.0%以下，更佳為設為未達15.0%，進而較佳為設為未達10.0%，進而較佳為設為未達8.0%。
又，藉由使Gd2O3成分及Yb2O3成分各自之含量成為10.0%以下，可抑制阿貝數之上升，並可減小比重，可減少失透，且可降低材料成本。因此，Gd2O3成分及Yb2O3成分各自之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%。
La2O3成分、Gd2O3成分、Y2O3成分及Yb2O3成分可使用La2O3、La(NO3)3．XH2O(X為任意之整數)、Y2O3、YF3、Gd2O3、GdF3、Yb2O3等作為原料。
MgO成分係於含有超過0%之情形時，可降低玻璃之熔解溫度之任意成分。
另一方面，藉由使MgO成分之含量成為10.0%以下，可抑制折射率之降低，並且可減少失透。因此，MgO成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%，進而較佳為設為未達1.0%。
MgO成分可使用MgO、MgCO3、MgF2等作為原料。
CaO成分係於含有超過0%之情形時，可降低玻璃之材料成本，並且可降低阿貝數，可減少失透，且可提高玻璃原料之熔解性之任意成分。因此，CaO成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過1.0%，進而較佳為設為超過2.0%。
另一方面，藉由使CaO成分之含量成為15.0%以下，可抑制折射率之降低或阿貝數之上升、部分分散比之上升，且可減少失透。因此，CaO成分之含量較佳為將15.0%設為上限，更佳為將12.0%設為上限，進而較佳為將10.0%設為上限，進而較佳為將7.0%設為上限。
CaO成分可使用CaCO3、CaF2等作為原料。
SrO成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，且可提高耐失透性之任意成分。
尤其是藉由使SrO成分之含量成為10.0%以下，可抑制化學耐久性變差。因此，SrO成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達8.0%，進而較佳為設為未達4.0%。
SrO成分可使用Sr(NO3)2、SrF2等作為原料。
BaO成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，可降低部
分分散比，可提高耐失透性，可提高玻璃原料之熔解性，且與其他鹼土成分相比可降低玻璃之材料成本的任意成分。因此，BaO成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過1.0%，進而較佳為設為超過5.0%。尤其是於Nb2O5成分較少之態樣中，BaO成分之含量較佳為設為超過10.0%，更佳為設為超過20.0%，進而較佳為設為超過30.0%。
另一方面，藉由使BaO成分之含量成為60.0%以下，可抑制化學耐久性變差、或失透。因此，BaO成分之含量較佳為將60.0%設為上限，更佳為將55.0%設為上限，進而較佳為將51.0%設為上限。尤其是於含有Nb2O5成分之態樣中，BaO成分之含量較佳為設為未達40.0%，更佳為設為未達30.0%，進而較佳為設為未達20.0%。
BaO成分可使用BaCO3、Ba(NO3)2等作為原料。
ZnO成分係於含有超過0%之情形時，降低部分分散比，提高耐失透性，且可降低玻璃轉移點之任意成分。因此，ZnO成分之含量較佳為設為超過0%，更佳為設為超過0.5%，進而較佳為設為超過0.9%。
另一方面，藉由使ZnO成分之含量成為15.0%以下，減少玻璃之再加熱時之失透或著色，並且可提高化學耐久性。因此，ZnO成分之含量較佳為設為15.0%以下，更佳為設為未達10.0%，進而較佳為設為未達8.0%，進而較佳為設為未達4.0%。
ZnO成分可使用ZnO、ZnF2等作為原料。
K2O成分係於含有至少任一種超過0%之情形時，可提高玻璃原料之熔解性，且可降低玻璃轉移點之任意成分。
另一方面，藉由使K2O成分之含量成為10.0%以下，可抑制部分分散比之上升，可減少失透，且可使化學耐久性不易變差。因此，K2O成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%。
K2O成分可使用K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為原料。
P2O5成分係於含有超過0%之情形時，可提高玻璃之穩定性之任意成分。
另一方面，藉由使P2O5成分之含量成為10.0%以下，可減少因P2O5成分之過量含有所引起之失透。因此，P2O5成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%。
P2O5成分可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為原料。
B2O3成分係於含有超過0%之情形時，藉由促進穩定之玻璃形成而可提高耐失透性，且可提高玻璃原料之熔解性之任意成分。因此，B2O3成分之含量較佳為將超過0%設為下限，更佳為將1.0%設為下限，進而較佳為將2.0%設為下限。
另一方面，藉由使B2O3成分之含量成為15.0%以下，可抑制折射率之降低，且可抑制部分分散比之上升。因此，B2O3成分之含量較佳為設為15.0%以下，更佳為設為未達14.0%，進而較佳為設為未達12.0%，進而較佳為設為未達10.0%，進而較佳為設為未達8.0%，進而較佳為設為未達6.0%。
B2O3成分可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7．10H2O、BPO4等作為原料。
GeO2成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，且減少失透之任意成分。
另一方面，藉由使GeO2成分之含量成為10.0%以下，而減少價格較高之GeO2成分之使用量，因此可降低玻璃之材料成本。因此，GeO2成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%。
GeO2成分可使用GeO2等作為原料。
Ta2O5成分係於含有超過0%之情形時，提高折射率，降低阿貝數及部分分散比，且可提高耐失透性之任意成分。
另一方面，藉由使Ta2O5成分之含量成為10.0%以下，作為稀有礦物資源之Ta2O5成分之使用量減少，且玻璃變得容易於更低度溫下熔解，因此可降低玻璃之生產成本。又，藉此，可減少因Ta2O5成分之過量含有所引起之玻璃之失透。因此，Ta2O5成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%，進而較佳為設為未達1.0%。尤其就降低玻璃之材料成本之觀點而言，亦可不含Ta2O5成分。
Ta2O5成分可使用Ta2O5等作為原料。
WO3成分係於含有超過0%之情形時，提高折射率，降低阿貝數，提高耐失透性，且可提高玻璃原料之熔解性之任意成分。
另一方面，藉由使WO3成分之含量成為10.0%以下，可使玻璃之部分分散比不易上升，且減少玻璃之著色，而可提高內部透過率。因此，WO3成分之含量較佳為將10.0%以下設為上限，更佳為將未達5.0%設為上限，進而較佳為將未達3.0%設為上限，進而較佳為將未達1.0%設為上限。
WO3成分可使用WO3等作為原料。
Al2O3成分及Ga2O3成分係於含有至少任一種超過0%情形時，可提高化學耐久性，且可提高耐失透性之任意成分。
另一方面，藉由使Al2O3成分及Ga2O3成分各自之含量成為10.0%以下，可減少因Al2O3成分或Ga2O3成分之過量含有所引起之失透。因此，Al2O3成分及Ga2O3成分各自之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%。
Al2O3成分及Ga2O3成分可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3、Ga2O3、
Ga(OH)3等作為原料。
Bi2O3成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，降低阿貝數，且可降低玻璃轉移點之任意成分。
另一方面，藉由使Bi2O3成分之含量成為10.0%以下，可使部分分散比不易上升，且可減少玻璃之著色而提高內部透過率。因此，Bi2O3成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%，進而較佳為設為未達1.0%。
Bi2O3成分可使用Bi2O3等作為原料。
TeO2成分係於含有超過0%之情形時，可提高折射率，降低部分分散比，且可降低玻璃轉移點之任意成分。
另一方面，藉由使TeO2成分之含量成為10.0%以下，可減少玻璃之著色而提高內部透過率。又，藉由減少價格較高之TeO2成分之使用，可獲得材料成本更低之玻璃。因此，TeO2成分之含量較佳為設為10.0%以下，更佳為設為未達5.0%，進而較佳為設為未達3.0%，進而較佳為設為未達1.0%。
TeO2成分可使用TeO2等作為原料。
Sb2O3成分係於含有超過0%之情形時，可促進自熔解之玻璃之消泡，而使玻璃澄清之任意成分。
另一方面，藉由使Sb2O3成分之含量成為1.0%以下，可不易產生玻璃熔解時之過度之發泡，因此可使Sb2O3成分難以與熔解設備(尤其是Pt等貴金屬)合金化。因此，Sb2O3成分之含量較佳為將1.0%設為上限，更佳為將0.5%設為上限，進而較佳為將0.1%設為上限。然而，於重視光學玻璃於環境上之影響之情形時，亦可不含Sb2O3成分。
Sb2O3成分可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7．5H2O等作為原料。
再者，使玻璃澄清並消泡之成分並不限定於上述Sb2O3成分，可使用玻璃製造領域之公知之澄清劑或消泡劑、或者該等之組合。
TiO2成分及ZrO2成分之合計量相對於Nb2O5成分、TiO2成分及ZrO2成分之合計量之比率較佳為0.10以上。藉此，可獲得所需之較高之折射率，並且降低玻璃之材料成本。因此，質量比(TiO2+ZrO2)/(Nb2O5+TiO2+ZrO2)較佳為將0.10設為下限，更佳為將0.15設為下限，進而較佳為將0.20設為下限，進而較佳為將0.25設為下限，進而較佳為將0.27設為下限。
再者，質量比(TiO2+ZrO2)/(Nb2O5+TiO2+ZrO2)之上限亦可為1，但就進一步提高耐失透性之觀點而言，亦可未達1。
ZrO2成分之含量相對於Nb2O5成分及ZrO2成分之合計量之比率較佳為0.10以上。藉此，可獲得所需之較高之折射率，並且降低玻璃之材料成本，且可進一步減小部分分散比。因此，質量比(ZrO2)/(Nb2O5+ZrO2)較佳為將0.10設為下限，更佳為將0.14設為下限，進而較佳為將0.18設為下限。
再者，質量比(ZrO2)/(Nb2O5+ZrO2)之上限亦可為1，但就進一步提高耐失透性之觀點而言，亦可未達1。
Ln2O3成分(式中，Ln係選自由La、Gd、Y、Yb所組成之群中之1種以上)之含量之和(質量和)較佳為20.0%以下。藉此，可減少玻璃之失透，抑制阿貝數之上升，且可降低玻璃之材料成本。因此，Ln2O3成分之質量和較佳為設為20.0%以下，更佳為設為未達15.0%，進而較佳為設為未達10.0%，進而較佳為設為未達8.5%。
Nb2O5成分及Ln2O3成分(式中，Ln係選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之合計量較佳為5.0%以上且40.0%以下。
尤其藉由使該合計量成為5.0%以上，可提高折射率，且減少玻璃之失透。因此，質量和(Nb2O5+Ln2O3)較佳為將5.0%設為下限，更佳為將6.0%設為下限，進而較佳為將7.5%設為下限。
另一方面，藉由使該合計量成為40.0%以下，可獲得所需之較高
之折射率，並且降低玻璃之材料成本。因此，質量和(Nb2O5+Ln2O3)較佳為將40.0%設為上限，更佳為將35.0%設為上限，進而較佳為將33.0%設為上限。
ZrO2成分之含量相對於Nb2O5成分及Ln2O3成分(式中，Ln係選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之合計量之比率較佳為0.10以上且3.00以下。
尤其藉由使該比率成為0.10以上，可獲得所需之較高之折射率，並且降低玻璃之材料成本，且可進一步減小部分分散比。因此，質量比(ZrO2)/(Nb2O5+Ln2O3)較佳為將0.10設為下限，更佳為將0.135設為下限，進而較佳為將0.15設為下限，進而較佳為將0.19設為下限，進而較佳為將0.215設為下限，進而較佳為將0.224設為下限。
另一方面，藉由使該比率成為3.00以下，可減少玻璃之失透。因此，質量比(ZrO2)/(Nb2O5+Ln2O3)較佳為將3.00設為上限，更佳為將2.00設為上限，進而較佳為將1.50設為上限，進而較佳為將1.00設為上限。
RO成分(式中，R係選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群中之1種以上)之含量之和(質量和)較佳為60.0%以下。藉此，可減少因該等成分之過量含有所引起之玻璃之失透。因此，RO成分之質量和較佳為將60.0%設為上限，更佳為將55.0%設為上限，進而較佳為將51.0%設為上限。
另一方面，就提高玻璃原料之熔解性，且減少失透之觀點而言，RO成分之質量和較佳為設為超過0%，更佳為設為1.0%以上，進而較佳為設為2.0%以上。
Nb2O5成分及BaO成分之合計量較佳為10.0%以上且65.0%以下。
尤其藉由使該合計量成為10.0%以上，可提高折射率，降低部分分散比，且可提高耐失透性。因此，質量和(Nb2O5+BaO)較佳為將
10.0%設為下限，更佳為將20.0%設為下限，進而較佳為將25.0%設為下限。
另一方面，藉由使該合計量成為65.0%以下，可減少玻璃之失透。因此，質量和(Nb2O5+BaO)較佳為將65.0%設為上限，更佳為將55.0%設為上限，進而較佳為將50.0%設為上限。
Rn2O成分(式中，Rn係選自由Li、Na、K所組成之群中之1種以上)之含量之和(質量和)較佳為30.0%以下。藉此，可使玻璃之折射率不易降低，減少玻璃形成時之失透。因此，Rn2O成分之合計含量較佳為將30.0%以下設為上限，更佳為將25.0%設為上限，進而較佳為將20.0%設為上限，進而較佳為將16.0%設為上限。
另一方面，就提高玻璃原料之熔解性，且降低玻璃轉移點之觀點而言，Rn2O成分之質量和較佳為設為超過0%，更佳為設為超過1.0%，進而較佳為設為超過1.7%。
B2O3成分及Ln2O3成分(式中，Ln係選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之合計量(質量和)較佳為30.0%以下。藉此，可減小比重，且可獲得較高之透過率。因此，質量和(B2O3+La2O3)較佳為將30.0%設為上限，更佳為將25.0%設為上限，進而較佳為將20.0%設為上限，進而較佳為將15.0%設為上限，進而較佳為將12.0%設為上限，進而較佳為將11.0%設為上限。
B2O3成分及Ln2O3成分(式中，Ln係選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之合計量相對於ZrO2成分之含量之比率較佳為0.10以上且10.00以下。
尤其藉由使該比率成為0.10以上，可減少玻璃之失透。因此，質量比ZrO2/(B2O3+Ln2O3)較佳為將0.10設為下限，更佳為將0.15設為下限，進而較佳為將0.25設為下限。
另一方面，藉由使該比率成為10.00以下，可減小比重，獲得較
高之透過率，且可進一步減小部分分散比。因此，質量比ZrO2/(B2O3+Ln2O3)較佳為將10.00設為下限，更佳為將5.00設為下限，進而較佳為將4.00設為下限，進而較佳為將3.00設為下限，進而較佳為將2.50設為下限，進而較佳為將1.70設為下限。
Na2O成分之含量相對於Li2O成分之含量之比率較佳為0.01以上且10.00以下。
尤其藉由使該比率成為0.01以上，可減少玻璃之失透。因此，質量比Na2O/Li2O較佳為將0.01設為下限，更佳為將0.03設為下限，進而較佳為將0.05設為下限。
另一方面，藉由使該比率成為10.00以下，可進一步減小部分分散比。因此，質量比Na2O/Li2O較佳為將10.00設為上限，更佳為將5.00設為上限，進而較佳為將3.00設為上限，進而較佳為將1.50設為上限。
<關於不應含有之成分>
繼而，對本發明之光學玻璃所不應含有之成分、及欠佳為含有之成分進行說明。
於無損本案發明之玻璃之特性之範圍內，可視需要添加其他成分。然而，除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外之V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各過渡金屬成分即便於以單獨之形式或複合形式含有少量之情形時，亦有玻璃著色，對可見光範圍之特定之波長產生吸收之性質，因此，尤其是於使用可見光區域之波長之光學玻璃中，較佳為實質上不含有。
又，由於PbO等鉛化合物及As2O3等砷化合物係環境負荷較高之成分，故而較理想為實質上不含有，即，除不可避免之混入以外完全不含。
進而，Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se各成分近年來有作為有害之
化學物資，而減少使用之傾向，不僅玻璃之製造步驟，甚至加工步驟、及製品化後之處理均必需環境對策上之措施。因此，於重視環境上之影響之情形時，較佳為實質上不含該等。
[製造方法]
本發明之光學玻璃例如藉由下述方式製作。即，藉由如下方式製作：以使各成分成為特定之含量之範圍內之方式將上述原料均勻地混合，將所製作之混合物投入至鉑坩堝、石英坩堝或氧化鋁坩堝內而大致熔融後，放入至金坩堝、鉑坩堝、鉑合金坩堝或銥坩堝內，於1100~1400℃之溫度範圍內熔融3~5小時，進行攪拌使之均質化而進行消泡等，其後降低至1000~1400℃之溫度後，再進行完工攪拌而去除脈理，澆鑄至模具內並緩慢冷卻。
<物性>
本發明之光學玻璃具有較高之折射率與特定範圍之阿貝數。
本發明之光學玻璃之折射率(nd)較佳為將1.65設為下限，更佳為將1.68設為下限，進而較佳為將1.70設為下限，進而較佳為將1.72設為下限。該折射率之上限較佳為1.90，更佳為1.87，進而較佳為1.85，進而較佳為1.82，進而較佳為1.80。
本發明之光學玻璃之阿貝數(νd)較佳為將45設為上限，更佳為將40設為上限，進而較佳為將38設為上限。另一方面，本發明之光學玻璃之阿貝數(νd)較佳為將25設為下限，更佳為將28設為下限，進而較佳為將30設為下限。
具有此種折射率及阿貝數之本發明之光學玻璃於光學設計上較為有用，尤其可實現特別高之成像特性等，並且可實現光學系統之小型化，因此可擴展光學設計之自由度。
此處，本發明之光學玻璃較佳為折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足(-0.02νd+2.30)≦nd≦(-0.02νd+2.60)之關係。於本發明中，特定組
成之玻璃之折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足該關係，藉此可獲得更穩定之玻璃。
因此，於本發明之光學玻璃，折射率(nd)及阿貝數(νd)較佳為滿足nd≧(-0.02νd+2.30)之關係，更佳為滿足nd≧(-0.02νd+2.35)之關係，進而較佳為滿足nd≧(-0.02νd+2.38)之關係，進而較佳為滿足nd≧(-0.02νd+2.40)之關係。
另一方面，於本發明之光學玻璃，折射率(nd)及阿貝數(νd)較佳為滿足nd≦(-0.02νd+2.60)之關係，更佳為滿足nd≦(-0.02νd+2.58)之關係，進而較佳為滿足nd≦(-0.02νd+2.55)之關係，進而較佳為滿足nd≦(-0.02νd+2.52)之關係。
本發明之光學玻璃具有較低之部分分散比(θg，F)。
更具體而言，本發明之光學玻璃之部分分散比(θg，F)較佳為將0.615設為上限，更佳為將0.610設為上限，進而較佳為將0.600設為上限。該部分分散比(θg，F)之下限較佳為0.550，更佳為0.560，進而較佳為0.570。
又，本發明之光學玻璃之部分分散比(θg，F)較佳為與阿貝數(νd)之間滿足(-0.0025×νd+0.645)≦(θg，F)≦(-0.0025×νd+0.695)之關係。
藉此，獲得具有較低之部分分散比(θg，F)之光學玻璃，因此自該光學玻璃形成之光學元件有助於光學系統之色像差之減小。
因此，於本發明之光學玻璃中，部分分散比(θg，F)及阿貝數(νd)較佳為滿足θg，F≧(-0.0025×νd+0.645)之關係，更佳為滿足θg，F≧(-0.0025×νd+0.655)之關係，進而較佳為滿足θg，F≧(-0.0025×νd+0.660)之關係。
另一方面，於本發明之光學玻璃中，部分分散比(θg，F)及阿貝數(νd)較佳為滿足θg，F≦(-0.0025×νd+0.695)之關係，更佳為滿足
θg，F≦(-0.0025×νd+0.685)之關係，進而較佳為滿足θg，F≦(-0.0025×νd+0.680)之關係。
再者，尤其是於阿貝數(νd)較小之區域，通常之玻璃之部分分散比(θg，F)處於高於正規線之值，於橫軸取阿貝數(νd)、縱軸取部分分散比(θg，F)時通常之玻璃之部分分散比(θg，F)與阿貝數(νd)之關係係以斜率大於正規線之曲線表示。表示於上述部分分散比(θg，F)及阿貝數(νd)之關係式中，藉由使用斜率大於正規線之直線規定該等關係，可獲得部分分散比(θg，F)小於通常之玻璃的玻璃。
本發明之光學玻璃較佳為著色較少。
尤其是本發明之光學玻璃若以玻璃之透過率表示，則於厚度10mm之樣品顯示出分光透過率70%之波長(λ70)較佳為460nm以下，更佳為430nm以下，進而較佳為420nm以下。
又，本發明之光學玻璃於厚度10mm之樣品顯示出分光透過率5%之波長(λ5)較佳為400nm以下，更佳為380nm以下，進而較佳為360nm以下。
又，本發明之光學玻璃於厚度10mm之樣品顯示出分光透過率80%之波長(λ80)較佳為550nm以下，更佳為520nm以下，進而較佳為500nm以下。
藉此，使玻璃之吸收端位於紫外線區域之附近，可見光範圍之玻璃之透明性得到提高，因此可較佳地使用該光學玻璃作為透鏡等光學元件之材料。
本發明之光學玻璃較佳為比重較小。更具體而言，本發明之光學玻璃之比重較佳為5.00[g/cm3]以下。藉此，減少光學元件或使用其之光學設備之質量，因此可有助於光學設備之輕量化。因此，本發明之光學玻璃之比重較佳為將5.00設為上限，更佳為將4.80設為上限，進而較佳為將4.50設為上限，進而較佳為將4.30設為上限。再者，多
數情況下本發明之光學玻璃之比重大致為2.50以上，更詳細而言為2.80以上，進一步詳細而言為3.00以上。
本發明之光學玻璃之比重係基於日本光學硝子工業會標準JOGIS05-1975「光學玻璃之比重之測定方法」而測定。
本發明之光學玻璃較佳為具有650℃以下之玻璃轉移點。藉此，玻璃於更低之溫度下軟化，因此可於更低之溫度下對玻璃進行模壓成形。又，亦可減少用於模壓成形之模具之氧化而實現模具之長使用壽命。因此，本發明之光學玻璃之玻璃轉移點較佳為將650℃設為上限，更佳為將620℃設為上限，進而較佳為將600℃設為上限，進而較佳為將585℃設為上限。
再者，本發明之光學玻璃之玻璃轉移點之下限並無特別限定，本發明之光學玻璃之玻璃轉移點較佳為將460℃設為下限，更佳為將480℃設為下限，進而較佳為將500℃設為下限。
本發明之光學玻璃較佳為玻璃製作時之耐失透性(於說明書中，有時簡稱為「耐失透性」)較高。藉此，抑制因玻璃製作時之玻璃之結晶化等所引起之透過率降低，因此可將該光學玻璃較佳地用於透鏡等使可見光透過之光學元件。再者，作為表示玻璃製作時之耐失透性較高之標準，例如可列舉液相溫度較低。
[預成形體及光學元件]
例如可使用再熱加壓成形或精密加壓成形等模壓成形之方法，而自所製作之光學玻璃製作玻璃成形體。即，可自光學玻璃製作模壓成形用預成形體，對該預成形體進行再熱加壓成形後，進行研磨加工而製作玻璃成形體，或對例如進行研磨加工而製成之預成形體進行精密加壓成形，而製作玻璃成形體。再者，製作玻璃成形體之方法並不限定於該等方法。
藉由此種方式製作之玻璃成形體對各種光學元件均較為有用，
其中，尤佳為用於透鏡或稜鏡等光學元件之用途。藉此，減少設置有光學元件之光學系統之透過光下之因色像差所引起之色模糊。因此，於將該光學元件用於相機之情形時，可更準確地表現拍攝對象物，於將該光學元件用於投影儀之情形時，可更高清地投影所需之影像。
[實施例]
將本發明之實施例(No.1~No.15)及比較例(No.A)之組成、以及折射率(nd)、阿貝數(νd)、部分分散比(θg，F)、分光透過率顯示出5%、70%及80%之波長(λ5、λ70、λ80)、玻璃轉移點(Tg)、以及比重之結果示於表1~表2。再者，以下之實施例終歸為例示之目的，本發明並不僅限定於該等實施例。
實施例及比較例之玻璃係作為各成分之原料，均選定各自相當之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、氫氧化物、偏磷酸化合物等用於通常之光學玻璃之高純度之原料，以成為表中所示之各實施例及比較例之組成之比率之方式進行秤量並均勻地混合後，投入至鉑坩堝內，根據玻璃組成之熔融難易度，利用電爐，於1100~1400℃之溫度範圍內熔解3~5小時，進行攪拌使之均質化而進行消泡等後，使溫度降至1000~1400℃，進行攪拌使之均質化之後澆鑄至模具，進行緩慢冷卻，而製作玻璃。
實施例及比較例之玻璃之折射率(nd)、阿貝數(νd)及部分分散比(θg，F)係基於日本光學硝子工業會標準JOGIS01-2003而測得。
然後，根據所獲得之折射率(nd)及阿貝數(νd)之值，求出關係式(nd=-a×νd+b)中之斜率a為0.02時之截距b。
又，根據所獲得之阿貝數(νd)及部分分散比(θg，F)之值，求出關係式(θg，F=-a'×νd+b')中之斜率a'為0.0025時之截距b'。
再者，用於本測定之玻璃係使用將緩冷降溫速度設為-25℃/hr，利用緩冷爐進行處理而得者。
實施例及比較例之玻璃之透過率係依據日本光學硝子工業會標準JOGIS02而測得。再者，於本發明中，藉由測定玻璃之透過率，而求出玻璃之著色之有無與程度。具體而言，對厚度10±0.1mm之對面平行研磨品，依據JIS Z8722，測定200~800nm之分光透過率，求出λ5(透過率5%時之波長)、λ70(透過率70%時之波長)及λ80(透過率80%時之波長)。
實施例及比較例之玻璃之玻璃轉移點(Tg)係根據藉由依據日本光學硝子工業會標準JOGIS08-2003「光學玻璃之熱膨脹之測定方法」對溫度與試樣之伸長率之關係進行測定而獲得之熱膨脹曲線求出。
實施例及比較例之玻璃之比重係基於日本光學硝子工業會標準JOGIS05-1975「光學玻璃之比重之測定方法」而測得。
如該等表所示，本發明之實施例之光學玻璃之部分分散比(θg，F)為0.615以下，更詳細而言為0.600以下，為所需之範圍內。
此處，本發明之實施例之光學玻璃的部分分散比(θg，F)及阿貝數(νd)滿足(-0.0025×νd+0.645)≦(θg，F)≦(-0.0025×νd+0.695)之關係，更詳細而言，滿足(-0.0025×νd+0.660)≦(θg，F)≦(-0.0025×νd+0.680)之關係。即，有關本案之實施例之玻璃之部分分散比(θg，F)與阿貝數(νd)之關係如圖2所示。
另一方面，本發明之比較例(No.A)之玻璃的部分分散比(θg，F)超過0.615。因此，明確可知本發明之實施例之光學玻璃具有小於比較例之玻璃之部分分散比(θg，F)。
本發明之實施例之光學玻璃之折射率(nd)均為1.65以上，更詳細而言為1.74以上，並且該折射率(nd)為1.90以下，更詳細而言為1.80以下，為所需之範圍內。
又，本發明之實施例之光學玻璃之阿貝數(νd)均為25以上，更詳細而言為30以上，並且該阿貝數(νd)為45以下，更詳細而言為38以下，為所需之範圍內。
此處，本發明之實施例之光學玻璃的折射率(nd)及阿貝數(νd)滿足(-0.02νd+2.30)≦nd≦(-0.02νd+2.60)之關係，更詳細而言，滿足(-0.02νd+2.39)≦nd≦(-0.02νd+2.52)之關係。而且，有關本案之實施例之玻璃之折射率(nd)及阿貝數(νd)之關係如圖3所示。
因此，明確可知實施例之光學玻璃係無論藉由Nb2O5成分之含量較少等而減少材料成本，折射率(nd)及阿貝數(νd)皆處於所需之範圍內，且部分分散比(θg，F)較小之光學玻璃。
而且，本發明之實施例之光學玻璃之λ70(透過率70%時之波長)均為460nm以下，更詳細而言為420nm以下。
又，本發明之實施例之光學玻璃之λ5(透過率5%時之波長)均為
400nm以下，更詳細而言為360nm以下。
又，本發明之實施例之光學玻璃之λ80(透過率80%時之波長)均為550nm以下，更詳細而言為480nm以下。
因此，明確可知本發明之實施例之光學玻璃係對可見光之透過率較高，且不易著色。
又，實施例之光學玻璃之比重均為5.00以下，更詳細而言為4.30以下，為所需之範圍內。
又，實施例之光學玻璃之玻璃轉移點為650℃以下，更詳細而言為580℃以下，因此推測可於更低之溫度下對玻璃進行模壓成形。
進而，使用實施例之光學玻璃形成透鏡預成形體，對該透鏡預成形體進行模壓成形，結果可穩定地加工成各種透鏡形狀。
以上以例示之目的詳細地對本發明進行說明，但請理解本實施例終歸僅為例示之目的，業者可不脫離本發明之思想及範圍而進行較多之改變。
Claims (13)
- 一種光學玻璃，其以質量%計，含有SiO2成分10.0~40.0%、及Nb2O5成分40.0%以下，質量和(Nb2O5+TiO2+ZrO2)為10.0~60.0%，且具有1.65以上且1.90以下之折射率(nd)、25以上且45以下之阿貝數(νd)、及0.615以下之部分分散比(θg，F)。
- 如請求項1之光學玻璃，其中以質量%計，TiO2成分為0~20.0% ZrO2成分為0~20.0% Li2O成分為0~15.0% Na2O成分為0~15.0%。
- 如請求項1或2之光學玻璃，其中以質量%計，La2O3成分為0~20.0% Gd2O3成分為0~10.0% Y2O3成分為0~20.0% Yb2O3成分為0~10.0% MgO成分為0~10.0% CaO成分為0~15.0% SrO成分為0~10.0% BaO成分為0~60.0% ZnO成分為0~15.0% K2O成分為0~10.0% P2O5成分為0~10.0% B2O3成分為0~15.0% GeO2成分為0~10.0% Ta2O5成分為0~10.0% WO3成分為0~10.0% Al2O3成分為0~10.0% Ga2O3成分為0~10.0% Bi2O3成分為0~10.0% TeO2成分為0~10.0% SnO2成分為0~5.0% Sb2O3成分為0~1.0%。
- 如請求項1至3中任一項之光學玻璃，其中質量比(TiO2+ZrO2)/(Nb2O5+TiO2+ZrO2)為0.10以上。
- 如請求項1至4中任一項之光學玻璃，其中質量比(ZrO2)/(Nb2O5+ZrO2)為0.10以上。
- 如請求項1至5中任一項之光學玻璃，其中Ln2O3成分(式中，Ln為選自由Y、La、Gd、Yb所組成之群中之1種以上)之質量和為20.0%以下。
- 如請求項1至6中任一項之光學玻璃，其中質量比(ZrO2)/(Nb2O5+Ln2O3)為0.10以上且3.00以下。
- 如請求項1至7中任一項之光學玻璃，其中RO成分(式中，R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群中之1種以上)之質量和為60.0%以下。
- 如請求項1至8中任一項之光學玻璃，其中Rn2O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群中之1種以上)之質量和為30.0%以下。
- 如請求項1至9中任一項之光學玻璃，其中分光透過率顯示出70%之波長(λ70)為460nm以下。
- 一種光學元件，其包含如請求項1至10中任一項之光學玻璃。
- 一種研磨加工用及/或精密加壓成形用預成形體，其包含如請求 項1至10中任一項之光學玻璃。
- 一種光學元件，其係對如請求項12之預成形體進行精密加壓而成。
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| CN115466049A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-12-13 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
| CN115466049B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-08-08 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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