TW201806893A - 光學玻璃、預成形構材以及光學元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種玻璃,具有預定的折射率(nd)及阿貝數(νd),化學耐久性(耐酸性)高且磨耗度小。本發明之光學玻璃以質量%計含有:10.0%至40.0%之SiO2成分;15.0%至50.0%之La2O3成分;以及5.0%至未達25.0%之TiO2成分;且質量比B2O3/SiO2為1.00以下;具有1.78至1.95之折射率(nd)、25至45之阿貝數(νd);具有基於粉末法之化學耐久性(耐酸性)1級至3級。前述光學玻璃的磨耗度為200以下。
Description
本發明係關於一種光學玻璃、預成形構材以及光學元件。
近年來,在屋外平常使用數位相機(digital camera)或視訊攝影機(video camera)等攝影機器、監視相機或車載相機等使用光學系統之機器之機會不斷增加。對於用於該等用途之光學系統中所使用之透鏡等,要求具有可耐風雨或化學品等之耐久性。
製作光學元件之光學玻璃中,特別是,可實現光學系統整體之輕量化及小型化之具有1.60以上1.95以下之折射率(nd),具有25以上62以下之阿貝數(νd)之高折射率低分散玻璃的需求不斷大幅增高。作為此種高折射率低分散玻璃,已知有如以專利文獻1及專利文獻2為代表之玻璃組成物。
專利文獻1:日本專利特開2002-173334號公報。
專利文獻2:日本專利特開2009-269771號公報。
此處,關於本發明中的光學玻璃的化學耐久性,期望基於依據JOGIS06-1999之玻璃之粉末法的化學耐久性(耐酸性)為1級至3級,基於JOGIS10-1994光學玻璃之磨耗度之測定方法的磨耗度為200以下。藉此,可獲得以下玻璃,該玻璃不會產生一般稱為「泛白」、「泛藍」之因大氣中的水蒸氣、二氧化碳、雨等而產生於透鏡表面之模糊或干涉膜,且透鏡表面即便有砂或石、灰塵等摩擦或碰撞亦不會受損傷。
另外,對於光學元件所使用之光學玻璃,要求形成為玻璃時能穩定地獲得。於玻璃對失透之穩定性(耐失透性)降低而於玻璃內部產生結晶之情形時,便已無法獲得適合作為光學元件之玻璃。
以La2O3成分作為主成分之光學玻璃中,存在較多的含有較多B2O3成分之所謂B2O3-La2O3系之組成系的光學玻璃。原因在於,藉由於含有La2O3成分之同時含有10.0%以上之B2O3成分,可導入含有較多稀土類成分,從而有助於玻璃形成時的穩定性及高折射率化。
然而,若含有大量B2O3成分,則會產生如下不利:如化學耐久性(耐酸性)或磨耗度之耐久性降低。
專利文獻1及專利文獻2中所記載之玻璃組成物為所謂之B2O3-La2O3系之組成系的光學玻璃,化學耐久性(耐酸性)差,磨耗度高,因此難稱為適於以如曝露於外部環境之使用為前提之情形。
另外,專利文獻1及專利文獻2中所記載之玻璃組成物未充分含有使耐久性提高之SiO2成分,因此亦存有化學耐久性(耐酸性)低、磨耗度大等問題點。
本發明係鑒於上述問題而完成,本發明之目的在於獲得以下玻璃,該玻璃具有折射率(nd)為1.60以上1.95以下之折射率(nd),25以上62以下之阿貝數(νd)處於所期望之範圍內,並且化學耐久性(耐酸性)高且磨耗度小。
本發明者等人為了解決上述課題而反復進行銳意試驗研究,結果發現,含有SiO2成分及La2O3成分之玻璃中,折射率(nd)及阿貝數(νd)處於所期望之範圍內,特別是,具有折射率(nd)為1.78以上1.95以下之折射率(nd),具有25以上45以下之阿貝數(νd)之玻璃(第一態樣之光學玻璃),特別是,具有折射率(nd)1.60以上1.85以下之折
射率(nd),具有33以上62以下之阿貝數(νd)之玻璃(第二態樣之光學玻璃)中,即便減低使化學耐久性(耐酸性)降低之成分,特別是B2O3成分的含量,失透性仍變低,從而完成本發明。
具體而言,本發明提供如以下之態樣。
(1)一種光學玻璃,以質量%計含有:10.0%至40.0%之SiO2成分、15.0%至50.0%之La2O3成分以及5.0%至未達25.0%之TiO2成分,且質量比B2O3/SiO2為1.00以下,具有1.78至1.95之折射率(nd)、25至45之阿貝數(νd),具有基於粉末法之化學耐久性(耐酸性)1級至3級。
(2)如(1)所記載之光學玻璃,其中以質量%計含有:0%至30.0%之ZnO成分、0%至20.0%之ZrO2成分、0%至20.0%之Al2O3成分、0%至25.0%之Y2O3成分以及0%至20.0%之B2O3成分。
(3)如(1)至(2)中任一項所記載之光學玻璃,其中B2O3+Nb2O5的質量和未達20.0%,ZrO2+Nb2O5+WO3+ZnO的質量和未達25.0%。
(4)如(1)至(3)中任一項所記載之光學玻璃,其中TiO2+ZrO2的質量和未達35.0%。
(5)一種光學玻璃,以質量%計含有:10.0%至50.0%之SiO2成分、15.0%至60.0%之La2O3成分以及0%至未達15.0%之TiO2成分,且質量比B2O3/SiO2為1.00以下,具有1.60至1.85之折射率(nd)、33至62之阿貝數(νd),具有基於粉末法之化學耐久性(耐酸性)1級至3級。
(6)如(5)所記載之光學玻璃,其中以質量%計含有:0%至35.0%之ZnO成分、0%至20.0%之ZrO2成分、0%至20.0%之Al2O3成分以及0%至20.0%之B2O3成分。
(7)如(5)至(6)中任一項所記載之光學玻璃,其中B2O3+Nb2O5的質量和未達20.0%。
(8)如(1)至(7)中任一項所記載之光學玻璃,其中Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb、Lu所組成之群組中的1種以上)的質量和為15.0%以上65.0%以下,RO成分(式中,R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群組中的1種以上)的質量和為25.0%以下,Rn2O成分(式中,Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上)的質量和為10.0%以下。
(9)如(1)至(8)中任一項所記載之光學玻璃,其磨耗度為200以下。
(10)一種預成形構材,由如(1)至(9)中任一項所記載
之光學玻璃構成。
(11)一種光學元件,由如(1)至(10)中任一項所記載之光學玻璃構成。
(12)一種光學機器,具備如(11)所記載之光學元件。
根據本發明,可獲得以下玻璃,該玻璃的折射率(nd)及阿貝數(νd)處於所期望之範圍內,並且基於粉末法之化學耐久性(耐酸性)高,磨耗度之值小。
本發明之第一態樣之光學玻璃以質量%計含有:10.0%以上40.0%以下之SiO2成分、15.0%以上50.0%以下之La2O3成分、5.0%以上未達25%之TiO2成分,並且質量比(B2O3/SiO2)為1.0以下,具有1.78以上1.95以下之折射率(nd),具有25以上45以下之阿貝數(νd)。在以SiO2成分及La2O3成分為主成分之光學玻璃中,容易獲得具有1.78以上之折射率(nd)及25以上45以下之阿貝數(νd)並且耐酸性高之玻璃。
此外,本發明之第一態樣之光學玻璃對可見光之透過率高,藉此可較佳地用於使可見光透過之用途。
以下,對本發明之光學玻璃之實施形態進行詳細說明。本發明並不受以下之實施形態的任何限定,可在本發明之目的之範圍內,適宜施加變更而實施。再者,對於說明重複之部分,有時適宜省略說明,但並非限定發明的主旨。
以下敘述構成本發明之光學玻璃之各成分的組成範圍。本說明書中,關於各成分的含量,於無特別說明之情形時,以相對於全部氧化物換算組成的總質量數之質量%表示。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之氧化物、複合鹽、金屬氟化物等在熔融時全部分解而轉化成氧化物之情形時,將該生成氧化物的總質量數設為100質量%而表記玻璃中所含之各成分之組成。
SiO2成分係於具有高耐久性之本發明之光學玻璃中作為玻璃形成氧化物所必需之成分。特別是,藉由將SiO2成分的含量設為10.0%以上,可提高玻璃的耐酸性,降低
磨耗度,且可提高玻璃的黏性。因此,SiO2成分的含量的下限較佳為10.0%,更佳為15.0%,進而較佳為20.0%,進而較佳為25.0%。
另一方面,藉由將SiO2成分的含量設為40.0%以下,可容易獲得更大的折射率,且可抑制失透性之惡化。因此,SiO2成分的含量較佳為40.0%以下,更佳為未達37.0%,進而較佳為未達35.0%,進而較佳為未達33.0%。
可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6、ZrSiO4等作為SiO2成分的原料。
La2O3成分係提高玻璃的折射率及阿貝數之必需成分。因此,La2O3成分的含量較佳為15.0%以上,更佳為超過16.0%,更佳為超過18.0%,進而較佳為超過20.0%。
另一方面,藉由將La2O3成分的含量設為50.0%以下,可提高玻璃的穩定性,藉此可減低失透,抑制阿貝數之必要以上之上升。另外,可提高玻璃原料的熔解性。因此,La2O3成分的含量較佳為50.0%以下,更佳為未達45.0%,進而較佳為未達40.0%。
可使用La2O3、La(NO3)3‧XH2O(X為任意整數)等作為La2O3成分的原料。
TiO2成分係任意成分,於含有5.0%以上之情形時,可提高玻璃的折射率,且能藉由降低玻璃的液相溫度而可提高穩定性。因此,TiO2成分的含量可較佳為5.0%以上,
更佳為超過6.0%,更佳為超過7.0%,更佳為超過8.0%,進而較佳為超過9.0%。
另一方面,藉由將TiO2成分的含量設為未達25.0%,可減低因含有過量的TiO2成分所導致之失透,可抑制玻璃對可見光(特別是波長500nm以下)之透過率之降低。另外,藉此可抑制阿貝數之降低。因此,TiO2成分的含量較佳為未達25.0%,更佳為未達24.0%,進而較佳為未達21.0%,進而較佳為未達19.0%,最佳為15.0%以下。
可使用TiO2等作為TiO2成分的原料。
B2O3成分的含量相對於SiO2成分的含量之比率(質量比)較佳為1.0以下。
特別是,藉由將該質量比設為1.0以下,可容易獲得耐酸性提高,可耐長期使用之玻璃。因此,質量比B2O3/SiO2較佳為1.0以下,更佳為0.98以下,進而較佳為0.90以下,進而較佳為0.80以下,進而較佳為0.70以下。
ZnO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高原料的熔解性,促進自熔解之玻璃之脫泡,另外,可提高玻璃的穩定性。另外,亦為可縮短熔解時間等,藉此可減低玻璃之著色之成分。另外,亦為可降低玻璃轉移點,且可改善化學耐久性(耐酸性)之成分。因此,ZnO成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳
為超過2.5%,進而較佳為超過4.5%,進而較佳為超過6.5%,進而較佳為超過8.5%。
另一方面,藉由將ZnO成分的含量設為30.0%以下,可抑制玻璃的折射率降低,且可減低因黏性過度降低所導致之失透。因此,ZnO成分的含量較佳為30.0%以下,更佳為未達28.0%,進而較佳為未達25.0%。
可使用ZnO、ZnF2等作為ZnO成分的原料。
ZrO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率及阿貝數,且可提高耐失透性。因此,ZrO2成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,更佳為超過3.0%,更佳為超過5.0%,進而較佳為超過7.0%。
另一方面,藉由將ZrO2成分的含量設為20.0%以下,可減低因含有過量的ZrO2成分所導致之失透。因此,ZrO2成分的含量較佳為20.0%以下,更佳為未達18.0%,進而較佳為未達16.0%,進而較佳為未達14.0%。
可使用ZrO2、ZrF4等作為ZrO2成分的原料。
Al2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的化學耐久性(耐酸性),且可提高熔融玻璃的耐失透性。因此,Al2O3成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳為超過2.5%,進而較佳為超過5.0%,進而較佳為超過7.5%。
另一方面,藉由將Al2O3成分的含量設為20.0%以
下,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此,Al2O3成分的含量較佳為20.0%以下,更佳為未達18.0%,進而較佳為未達16.5%,進而較佳為未達15.0%。
可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3等作為Al2O3成分的原料。
Y2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可維持高折射率及高阿貝數,並且可抑制玻璃的材料成本,且可較其他稀土類成分減低玻璃的比重。
另一方面,藉由將Y2O3成分的含量設為25.0%以下,可抑制玻璃的折射率降低,且可提高玻璃的穩定性。另外,可抑制玻璃原料的熔解性惡化。因此,Y2O3成分的含量較佳為25.0%以下,更佳為未達23.0%,更佳為未達20.0%,最佳為18.0%以下。
可使用Y2O3、YF3等作為Y2O3成分的原料。
B2O3成分係於含有超過0%之情形時,可作為提高耐失透性且降低液相溫度之玻璃形成氧化物的任意成分。
另一方面,藉由將B2O3成分的含量設為20.0%以下,可容易地獲得更大的折射率,且可抑制化學耐久性(耐酸性)之惡化及磨耗度之上升。因此,B2O3成分的含量較佳為20.0%以下,更佳為未達16.0%,進而較佳為未達14.0%,進而較佳為未達13.0%,進而較佳為未達12.0%,進而較佳為未達10.0%。
可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7‧10H2O、BPO4等作為B2O3成分的原料。
Nb2O5成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且藉由降低玻璃的液相溫度而可提高耐失透性。因此,Nb2O5成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳為超過3.0%,進而較佳為超過4.5%,進而較佳為超過6.5%。
另一方面,藉由將Nb2O5成分的含量設為未達15.0%,可減低因含有過量的Nb2O5成分所導致之失透,且可抑制玻璃對可見光(特別是波長500nm以下)之透過率降低。另外,藉此可抑制阿貝數降低。因此,Nb2O5成分的含量較佳為未達15.0%,更佳為未達13.0%,進而較佳為未達10.0%,進而較佳為未達7.0%。
可使用Nb2O5等作為Nb2O5成分的原料。
WO3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可減低因其他高折射率成分所導致之玻璃之著色,並且可提高折射率,降低玻璃轉移點,且可提高耐失透性。
另一方面,藉由將WO3成分的含量設為未達10.0%,可抑制玻璃的材料成本。另外,可減低因WO3成分所導致之玻璃之著色而提高可見光透過率。因此,WO3成分的含量較佳為未達10.0%,更佳為未達6.0%,更佳為未達4.5%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,
進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用WO3等作為WO3成分的原料。
Gd2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率。
然而,Gd2O3成分的原料價格高,若該Gd2O3成分的含有多,則生產成本變高。另外,藉由將Gd2O3成分之含量設為25.0%以下,可抑制玻璃的阿貝數上升。因此,Gd2O3成分的含量較佳為25.0%以下,更佳為未達23.0%,進而較佳為未達20.0%。
可使用Gd2O3、GdF3等作為Gd2O3成分的原料。
Yb2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率。
然而,Yb2O3成分的原料價格高,若該Yb2O3成分的含有多,則生產成本變高。另外,藉由將Yb2O3成分之含有設為未達5.0%,可抑制玻璃的阿貝數上升。因此,Yb2O3成分的含量較佳為未達5.0%,更佳為未達3.0%,進而較佳為未達2.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用Yb2O3等作為Yb2O3成分的原料。
Ta2O5成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且可提高耐失透性。
然而,Ta2O5成分的原料價格高,若該Ta2O5成分的含量多,則生產成本變高。另外,藉由將Ta2O5成分的含量設為未達5.0%,原料的熔解溫度變低,原料之熔解所需要之能量減低,因此亦可減低光學玻璃的製造成本。因此,Ta2O5成分的含量較佳為未達5.0%,更佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。另外,就降低材料成本之觀點而言,最佳為不含Ta2O5成分。
可使用Ta2O5等作為Ta2O5成分的原料。
MgO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將MgO成分的含量分別設為10.0%以下,可抑制折射率降低,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,MgO成分的含量分別較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用MgCO3、MgF2等作為MgO成分的原料。
CaO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將CaO成分的含量設為35.0%以下,亦可容易獲得所期望之折射率,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,CaO成分的含量較佳為35.0%以下,
更佳為未達30.0%,進而較佳為未達25.0%,進而較佳為未達22.0%,進而較佳為未達20.0%。
可使用CaCO3、CaF2等作為CaO成分的原料。
SrO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將SrO成分的含量設為35.0%以下,亦可容易獲得所期望之折射率,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,SrO成分的含量較佳為35.0%以下,更佳為未達30.0%,進而較佳為未達25.0%,進而較佳為未達22.0%,進而較佳為未達20.0%。
可使用Sr(NO3)2、SrF2等作為SrO成分的原料。
BaO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將BaO成分的含量設為35.0%以下,亦可容易獲得所期望之折射率,且可減低因含有過量的該等成分之失透。因此,BaO成分的含量較佳為35.0%以下,更佳為未達30.0%,進而較佳為未達29.0%,進而較佳為未達25.0%,進而較佳為未達22.0%,進而較佳為未達20.0%。
可使用BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等作為BaO成分的原料。
Li2O成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可
改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將Li2O成分的含量設為10.0%以下,可抑制化學耐久性(耐酸性)之惡化,使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。另外,藉由減少Li2O成分的含量,可提高玻璃的黏性,因此可減低玻璃之條紋。因此,Li2O成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用Li2CO3、LiNO3、Li2CO3等作為Li2O成分的原料。
Na2O成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將Na2O成分的含量設為10.0%以下,使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。因此,Na2O成分的含量分別較佳為10.0%以下,更佳為未達6.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等作為Na2O成分的原料。
K2O成分係任意成分,於超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將K2O成分的含量設為10.0%以下,
使玻璃的折射率不易降低,可抑制磨耗度上升,且可減低玻璃之失透。因此,K2O成分的含量分別較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為K2O成分的原料。
P2O5成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。
另一方面,藉由將P2O5成分的含量設為10.0%以下,可抑制玻璃的化學耐久性(耐酸性)之降低、磨耗度之上升。因此,P2O5成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為P2O5成分的原料。
GeO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且可提高耐失透性。
然而,GeO2的原料價格高,若該GeO2的含量多,則生產成本變高。因此,GeO2成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.1%。就降低材料成本之觀點而言,亦可不含GeO2成分。
可使用GeO2等作為GeO2成分的原料。
Ga2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的化學耐久性(耐酸性),且可提高熔融玻璃的耐失透性。
另一方面,藉由將Ga2O3成分的含量設為10.0%以下,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此,Ga2O3成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
可使用Ga2O3、Ga(OH)3等作為Ga2O3成分的原料。
Bi2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高折射率,且降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將Bi2O3成分的含量設為10.0%以下,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此,Bi2O3成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,最佳為不含有。
可使用Bi2O3等作為Bi2O3成分的原料。
TeO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高折射率,且可降低玻璃轉移點。
另一方面,TeO2存在如下問題:於鉑製坩堝或與熔融玻璃接觸之部分由鉑形成之熔融槽中將玻璃原料熔融
時,可能與鉑合金化。因此,TeO2成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用TeO2等作為TeO2成分的原料。
CsO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃的失透。因此,CsO2成分的含量較佳為3.0%以下,更佳為未達2.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.1%,最佳為不含有。
可使用Cs2CO3、CsNO3等作為CsO2成分的原料。
SnO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可減低熔融玻璃之氧化而清澈,且可提高玻璃的可見光透過率。
另一方面,藉由將SnO2成分的含量設為3.0%以下,可減低因熔融玻璃之還原所導致之玻璃之著色,或者可減低玻璃之失透。另外,可減低SnO2成分與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)之合金化,因此可實現熔解設備之壽命延長。因此,SnO2成分的含量較佳為3.0%以下,更佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作為SnO2成分的原料。
Sb2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可使熔融玻璃脫泡。
另一方面,若Sb2O3量過多,則可見光區域之短波長區域中的透過率變差。因此,Sb2O3成分的含量較佳為3.0%以下,更佳為未達2.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%。
可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7‧5H2O等作為Sb2O3成分的原料。
再者,使玻璃清澈而脫泡之成分並不限定於上述之Sb2O3成分,可使用玻璃製造之領域中公知的清澈劑、脫泡劑或者該等之組合。
F成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的阿貝數,降低玻璃轉移點,且可提高耐失透性。
但是,若F成分的含量,亦即與上述之各金屬元素之1種或2種以上之氧化物的一部分或全部置換之氟化物之以F計的合計量超過15.0%,則F成分的揮發量變多,故而難以獲得穩定的光學常數,且難以獲得均質的玻璃。另外,阿貝數會上升至必要以上。
因此,F成分的含量較佳為15.0%以下,更佳為未達10.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
F成分藉由使用例如ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作為
原料而可含有於玻璃內。
B2O3成分及Nb2O5成分的合計量(質量和)較佳為未達20.0%。藉此,阿貝數(νd)處於所期望之範圍內,並且可提高耐酸性。因此,B2O3+Nb2O5的質量和較佳為未達20.0%,更佳為未達18.0%,進而較佳為未達15.0%,進而較佳為未達13.0%,進而較佳為未達12.0%,進而較佳為未達11.0%。
另一方面,藉由將B2O3成分及Nb2O5成分的合計量(質量和)設為超過0%,可提高耐失透性。因此,B2O3+Nb2O5的質量和可較佳為超過0%,更佳為超過3.0%,更佳為超過5.0%,更佳為超過6.0%。
TiO2成分及ZrO2成分的合計量(質量和)較佳為未達35.0%。
藉此,可減低阿貝數(νd)變低之情況。因此,TiO2+ZrO2的質量和的上限較佳為未達35.0%,更佳為33.0%以下,進而較佳為未達30.0%,進而較佳為未達28.0%,進而較佳為25.0%以下。
另一方面,藉由將TiO2成分及ZrO2成分的合計量(質量和)設為超過0%,可提高玻璃的折射率。因此,TiO2+ZrO2的質量和可較佳為超過0%,更佳為5.0%以上,更佳為超過8.0%,更佳為超過10.0%,進而較佳為超過13.0%,進而較佳為超過15.0%。
ZrO2成分及Nb2O5成分及WO3成分及ZnO成分的合計量(質量和)較佳為5.0%以上。
藉此,可將阿貝數(νd)調整為所期望之範圍內。因此,ZrO2+Nb2O5+WO3+ZnO的質量和可較佳為5.0%以上,更佳為超過7.0%,更佳為超過9.0%,進而較佳為超過11.0%,進而較佳為超過13.0%。
另一方面,藉由將ZrO2成分及Nb2O5成分及WO3成分及ZnO成分的合計量(質量和)設為60.0%以下,可提高玻璃的耐失透性。因此,ZrO2+Nb2O5+WO3+ZnO的質量和可較佳為60.0%以下,更佳為未達55.0%,更佳為未達50.0%,更佳為未達48.0%。
Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb、Lu所組成之群組中的1種以上)的含量和(質量和)較佳為15.0%以上65.0%以下。
特別是,藉由將該和設為15.0%以上,可提高玻璃的折射率及阿貝數,因此可容易獲得具有所期望之折射率及阿貝數之玻璃。因此,Ln2O3成分的質量和較佳為15.0%以上,更佳為超過16.0%,進而較佳為超過18.0%,進而較佳為超過20.0%。
另一方面,藉由將該和設為65.0%以下,玻璃的液相溫度變低,因此可減低玻璃之失透。另外,可抑制阿貝數之必要以上之上升。因此,Ln2O3成分的質量和較佳為
65.0%以下,更佳為未達60.0%,進而較佳為未達55.0%,進而較佳為未達50.0%。
RO成分(式中,R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群組中的1種以上)的含量和(質量和)較佳為35.0%以下。藉此,可抑制折射率之降低,另外,可提高玻璃之穩定性。因此,RO成分的質量和較佳為35.0%以下,更佳為未達33.0%,更佳為未達30.0%,更佳為未達29.0%。
Rn2O成分(式中,Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上)的含量和(質量和)較佳為10.0%以下。藉此,可抑制溶融玻璃的黏性之降低,可使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。因此,Rn2O成分的質量和較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
本發明之第二態樣之光學玻璃以質量%計含有:10.0%以上50.0%以下之SiO2成分、15.0%以上60.0%以下之La2O3成分、0.0%以上未達15%之TiO2成分,且質量比(B2O3/SiO2)為1.0以下,具有1.60以上1.85以下之折射率(nd),具有33以上62以下之阿貝數(νd)。於SiO2成分及La2O3成分為主成分之光學玻璃中,容易獲得具有1.60以上的折射率(nd)及33以上62以下之阿貝數(νd),
並且耐酸性高之玻璃。
此外,本發明之第二態樣之光學玻璃對可見光之透過率高,藉此可較佳地用於使可見光透過之用途。
SiO2成分係於具有高耐久性之本發明之光學玻璃中作為玻璃形成氧化物所必需之成分。特別是,藉由將SiO2成分的含量設為10.0%以上,可提高玻璃的耐酸性,降低磨耗度,且提高玻璃的黏性。因此,SiO2成分的含量的下限較佳為10.0%,更佳為15.0%,進而較佳為20.0%,進而較佳為25.0%。
另一方面,藉由將SiO2成分的含量設為50.0%以下,可容易獲得更大的折射率,且可抑制失透性之惡化。因此,SiO2成分的含量較佳為50.0%以下,更佳為未達47.0%,進而較佳為未達45.0%,進而較佳為未達43.0%。
可使用SiO2、K2SiF6、Na2SiF6、ZrSiO4等作為SiO2成分的原料。
La2O3成分係提高玻璃的折射率及阿貝數之必需成分。因此,La2O3成分的含量較佳為15.0%以上,更佳為超過16.0%,更佳為超過18.0%,進而較佳為超過20.0%。
另一方面,藉由將La2O3成分的含量設為60.0%以下,可提高玻璃的穩定性,藉此可減低失透,可抑制阿貝
數之必要以上之上升。另外,可提高玻璃原料的熔解性。因此,La2O3成分的含量較佳為60.0%以下,更佳為未達58.0%,進而較佳為未達55.0%。
可使用La2O3、La(NO3)3‧XH2O(X為任意之整數)等作為La2O3成分的原料。
TiO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且藉由降低玻璃的液相溫度而可提高穩定性。
另一方面,藉由將TiO2成分的含量設為未達15.0%,可減低由含有過量的TiO2成分所導致之失透,可抑制玻璃對可見光(特別是波長500nm以下)之透過率之降低。另外,藉此可抑制阿貝數之降低。因此,TiO2成分的含量較佳為未達15.0%,更佳為未達13.0%,進而較佳為未達11.0%,進而較佳為未達10.0%,進而較佳為未達9.0%。
可使用TiO2等作為TiO2成分的原料。
B2O3成分的含量相對於SiO2成分的含量之比率(質量比)較佳為1.0以下。
特別是,藉由將該質量比設為1.0以下,可容易獲得耐酸性提高,可耐長期使用之玻璃。因此,質量比B2O3/SiO2較佳為1.0以下,更佳為0.98以下,進而較佳為0.90以下,進而較佳為0.80以下,進而較佳為0.70以下。
ZnO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高原料的熔解性,促進自熔解之玻璃之脫泡,另外,可提高玻璃的穩定性。另外,亦為可縮短熔解時間等,藉此可減低玻璃之著色之成分。另外,亦為可降低玻璃轉移點,且可改善化學耐久性之成分。因此,ZnO成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳為超過2.5%,進而較佳為超過4.5%,進而較佳為超過6.5%,進而較佳為超過8.5%。
另一方面,藉由將ZnO成分的含量設為35.0%以下,可抑制玻璃的折射率之降低,且可減低因黏性過度降低所導致之失透。因此,ZnO成分的含量較佳為35.0%以下,更佳為未達33.0%,進而較佳為未達31.0%,進而較佳為未達29.0%。
可使用ZnO、ZnF2等作為ZnO成分的原料。
ZrO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率及阿貝數,且可提高耐失透性。因此,ZrO2成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳為超過2.0%。
另一方面,藉由將ZrO2成分的含量設為20.0%以下,可減低因含有過量的ZrO2成分所導致之失透。因此,ZrO2成分的含量較佳為20.0%以下,更佳為未達18.0%,進而較佳為未達16.0%,進而較佳為未達14.0%,最佳為10.0%
以下。
可使用ZrO2、ZrF4等作為ZrO2成分的原料。
Al2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的化學耐久性,且可提高熔融玻璃的耐失透性。因此,Al2O3成分的含量較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳為超過2.5%,進而較佳為超過5.0%,進而較佳為超過7.5%。
另一方面,藉由將Al2O3成分的含量設為20.0%以下,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此,Al2O3成分的含量較佳為20.0%以下,更佳為未達18.0%,進而較佳為未達16.5%,進而較佳為未達15.0%,最佳為13.0%以下。
可使用Al2O3、Al(OH)3、AlF3等作為Al2O3成分的原料。
Y2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可維持高折射率及高阿貝數,並且可抑制玻璃的材料成本,且可較其他稀土類成分減低玻璃之比重。因此,Y2O3成分的含量可較佳為超過0%,更佳為超過1.0%,進而較佳為超過3.0%。
另一方面,藉由將Y2O3成分的含量設為25.0%以下,可抑制玻璃的折射率之降低,且可提高玻璃之穩定性。另外,可抑制玻璃原料之熔解性之惡化。因此,Y2O3成分
的含量較佳為25.0%以下,更佳為未達23.0%,更佳為未達20.0%。
可使用Y2O3、YF3等作為Y2O3成分的原料。
B2O3成分係作為如下之玻璃形成氧化物任意之成分:於含有超過0%之情形時,可提高耐失透性且可降低液相溫度。
另一方面,藉由將B2O3成分的含量設為20.0%以下,可容易獲得更大的折射率,且可抑制化學耐久性之惡化及磨耗度之上升。因此,B2O3成分的含量較佳為20.0%以下,更佳為未達16.0%,進而較佳為未達13.0%,進而較佳為未達10.0%。
可使用H3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7‧10H2O、BPO4等作為B2O3成分的原料。
Nb2O5成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且藉由降低玻璃的液相溫度而可提高耐失透性。
另一方面,藉由將Nb2O5成分的含量設為未達15.0%,可減低因含有過量的Nb2O5成分所導致之失透,且可抑制玻璃對可見光(特別是波長500nm以下)之透過率之降低。另外,藉此可抑制阿貝數之降低。因此,Nb2O5成分的含量較佳為未達15.0%,更佳為未達13.0%,更佳為未達9.0%,進而較佳為未達7.0%,進而較佳為未達
5.0%。
可使用Nb2O5等作為Nb2O5成分的原料。
WO3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可減低因其他高折射率成分所導致之玻璃之著色,並且可提高折射率,降低玻璃轉移點,且可提高耐失透性。
另一方面,藉由將WO3成分的含量設為未達10.0%,可抑制玻璃的材料成本。另外,可減低因WO3成分所導致之玻璃之著色而提高可見光透過率。因此,WO3成分的含量較佳為未達10.0%,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用WO3等作為WO3成分的原料。
Gd2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率。
然而,Gd2O3成分的原料價格高,若該Gd2O3成分的含量多,則生產成本變高。另外,藉由將Gd2O3成分之含有設為25.0%以下,可抑制玻璃之阿貝數之上升。因此,Gd2O3成分的含量較佳為25.0%以下,更佳為未達23.0%,進而較佳為未達20.0%。
可使用Gd2O3、GdF3等作為Gd2O3成分的原料。
Yb2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,
可提高玻璃的折射率。
然而,Yb2O3成分的原料價格高,若該Yb2O3成分的含量多,則生產成本變高。另外,藉由將Yb2O3成分之含有設為未達5.0%,可抑制玻璃之阿貝數之上升。因此,Yb2O3成分的含量較佳為未達5.0%,更佳為未達3.0%,進而較佳為未達2.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用Yb2O3等作為Yb2O3成分的原料。
Ta2O5成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且可提高耐失透性。
然而,Ta2O5成分的原料價格高,若該Ta2O5成分的含量多,則生產成本變高。另外,藉由將Ta2O5成分的含量設為未達5.0%,原料的熔解溫度變低,原料之熔解所需要之能量減低,因此亦可減低光學玻璃的製造成本。因此,Ta2O5成分的含量較佳為未達5.0%,更佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。另外,就降低材料成本之觀點而言,最佳為不含Ta2O5成分。
可使用Ta2O5等作為Ta2O5成分的原料。
MgO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將MgO成分的含量設為15.0%以下,可抑制折
射率之降低,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,MgO成分的含量分別較佳為15.0%以下,更佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用MgCO3、MgF2等作為MgO成分的原料。
CaO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將CaO成分的含量設為15.0%以下,亦可容易獲得所期望之折射率,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,CaO成分的含量較佳為15.0%以下,更佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用CaCO3、CaF2等作為CaO成分的原料。
SrO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將SrO成分的含量設為15.0%以下,亦可容易獲得所期望之折射率,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,SrO成分的含量較佳為15.0%以下,更佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用Sr(NO3)2、SrF2等作為SrO成分的原料。
BaO成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可調整玻璃的折射率或熔融性、耐失透性。
藉由將BaO成分的含量設為15.0%以下,亦可容易獲得所期望之折射率,且可減低因含有過量的該等成分所導致之失透。因此,BaO成分的含量較佳為15.0%以下,更佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用BaCO3、Ba(NO3)2、BaF2等作為BaO成分的原料。
Li2O成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將Li2O成分的含量設為10.0%以下,可抑制化學耐久性(耐酸性)之惡化,使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。另外,藉由降低Li2O成分的含量,可提高玻璃的黏性,因此可減低玻璃之條紋。因此,Li2O成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用Li2CO3、LiNO3、Li2CO3等作為Li2O成分的原料。
Na2O成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將Na2O成分的含量設為10.0%以下,使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。因此,Na2O成分的含量分別較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用Na2CO3、NaNO3、NaF、Na2SiF6等作為Na2O成分的原料。
K2O成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將K2O成分的含量設為10.0%以下,可使玻璃的折射率不易降低,抑制磨耗度之上升,且可減低玻璃之失透。因此,K2O成分的含量分別較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用K2CO3、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等作為K2O成分的原料。
P2O5成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。
另一方面,藉由將P2O5成分的含量設為10.0%以下,可抑制玻璃之化學耐久性(耐酸性)之降低、磨耗度之上升。因此,P2O5成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未
達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
可使用Al(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等作為P2O5成分的原料。
GeO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃的折射率,且可提高耐失透性。
然而,GeO2的原料價格高,若該GeO2的含量多,則生產成本變高。因此,GeO2成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.1%。就可降低材料成本之觀點而言,亦可不含GeO2成分。
可使用GeO2等作為GeO2成分的原料。
Ga2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃之化學耐久性,且可提高熔融玻璃之耐失透性。
另一方面,藉由將Ga2O3成分的含量設為10.0%以下,可降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此,Ga2O3成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
可使用Ga2O3、Ga(OH)3等作為Ga2O3成分的原料。
Bi2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高折射率,且可降低玻璃轉移點。
另一方面,藉由將Bi2O3成分的含量設為10.0%以下,降低玻璃的液相溫度而提高耐失透性。因此,Bi2O3成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%,最佳為不含有。
可使用Bi2O3等作為Bi2O3成分的原料。
TeO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高折射率,且可降低玻璃轉移點。
另一方面,TeO2存在如下問題:於鉑製坩堝或與熔融玻璃接觸之部分由鉑形成之熔融槽中將玻璃原料熔融時,可能與鉑合金化。因此,TeO2成分的含量較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%,進而較佳為未達1.0%。
可使用TeO2等作為TeO2成分的原料。
CsO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可改善玻璃的熔融性,可降低玻璃轉移點。
另一方面,可使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。因此,CsO2成分的含量較佳為3.0%以下,更佳為未達2.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.1%,最佳為不含有。
可使用Cs2CO3、CsNO3等作為CsO2成分的原料。
SnO2成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可減低熔融玻璃之氧化而清澈,且可提高玻璃之可見光透過率。
另一方面,藉由將SnO2成分的含量設為3.0%以下,可減低因熔融玻璃之還原所導致之玻璃之著色或玻璃之失透。另外,可減少SnO2成分與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)之合金化,因此可實現熔解設備之壽命延長。因此,SnO2成分的含量較佳為3.0%以下,更佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%,進而較佳為未達0.1%。
可使用SnO、SnO2、SnF2、SnF4等作為SnO2成分的原料。
Sb2O3成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可使熔融玻璃脫泡。
另一方面,若Sb2O3量過多,則可見光區域之短波長區域中的透過率變差。因此,Sb2O3成分的含量較佳為3.0%以下,更佳為未達2.0%,進而較佳為未達1.0%,進而較佳為未達0.5%。
可使用Sb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7‧5H2O等作為Sb2O3成分的原料。
再者,使玻璃清澈而脫泡之成分並不限定於上述之Sb2O3成分,可使用玻璃製造之領域中公知的清澈劑、脫泡劑或者該等之組合。
F成分係任意成分,於含有超過0%之情形時,可提高玻璃之阿貝數,降低玻璃轉移點,且可提高耐失透性。
但是,若F成分的含量,亦即與上述之各金屬元素之1種或2種以上之氧化物的一部分或全部置換之氟化物之以F計的合計量超過15.0%,則F成分之揮發量變多,因此不易獲得穩定的光學常數,不易獲得均質的玻璃。另外,阿貝數會上升至必要以上。
因此,F成分的含量較佳為15.0%以下,更佳為未達10.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
F成分藉由使用例如ZrF4、AlF3、NaF、CaF2等作為原料而可含有於玻璃內。
B2O3成分、Nb2O5成分的合計量(質量和)較佳為未達20.0%。藉此,阿貝數(νd)處於所期望之範圍內,並且可提高耐酸性。因此,B2O3+Nb2O5的質量和較佳為未達20.0%,更佳為未達18.0%,進而較佳為未達15.0%,進而較佳為未達13.0%,進而較佳為未達12.0%,進而較佳為未達11.0%。
Ln2O3成分(式中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb、Lu所組成之群組中的1種以上)的含量和(質量和)較佳為15.0%以上65.0%以下。
特別是,藉由將該和設為15.0%以上,可提高玻璃的
折射率及阿貝數,因此可容易獲得具有所期望之折射率及阿貝數之玻璃。因此,Ln2O3成分的質量和較佳為15.0%以上,更佳為超過16.0%,進而較佳為超過18.0%,進而較佳為超過20.0%。
另一方面,藉由將該和設為65.0%以下,玻璃的液相溫度變低,因此可減低玻璃之失透。另外,可抑制阿貝數之必要以上之上升。因此,Ln2O3成分的質量和較佳為65.0%以下,更佳為未達60.0%,進而較佳為未達55.0%,進而較佳為未達50.0%。
RO成分(式中,R為選自由Mg、Ca、Sr、B所組成之群組中的1種以上)的含量和(質量和)較佳為25.0%以下。藉此,可抑制折射率之降低,另外,可提高玻璃之穩定性。因此,RO成分的質量和較佳為25.0%以下,更佳為未達20.0%,更佳為未達15.0%,更佳為未達10.0%。
Rn2O成分(式中,Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上)的含量和(質量和)較佳為10.0%以下。藉此,可抑制溶融玻璃的黏性之降低,可使玻璃的折射率不易降低,且可減低玻璃之失透。因此,Rn2O成分的質量和較佳為10.0%以下,更佳為未達8.0%,進而較佳為未達5.0%,進而較佳為未達3.0%。
其次,對本發明之光學玻璃中不應含有之成分及含有欠佳之成分進行說明。
在無損本案發明之玻璃特性之範圍內,可視需要添加其他成分。但是,除Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu以外,V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag及Mo等各過渡金屬成分具有如下性質:於單獨或複合含有少量上述各成分之情形時,玻璃會發生著色且對可見區域之特定波長產生吸收,因此特別是使用可見區域之波長之光學玻璃中,較佳為實質上不含有。
另外,PbO等鉛化合物及As2O3等砷化合物係環境負擔高的成分,因此較理想為實質上不含,亦即,除不可避免的混入以外完全不含有。
此外,Th、Cd、Tl、Os、Be及Se之各成分在近年來存有被視為有害化學物資而避免使用之傾向,故不僅在玻璃之製造步驟需要,而且直至加工步驟及製品化後之處置等環境對策上皆需要配套措施。因此,於重視環境上之影響之情形時,較佳為實質上不含有該等。
本發明之光學玻璃例如以如下方式製作。亦即,藉由下述方式而製作:將上述原料以各成分成為預定含量之範
圍內之方式均勻混合,將所製作之混合物投入至鉑坩堝中,根據玻璃原料之熔解難易度,於電爐中在1100℃至1550℃之溫度範圍內使之熔解2小時至5小時,進行攪拌均質化後,降至適當的溫度後鑄入至模具,進行緩冷。
此時,較佳為使用熔解性高的玻璃原料。藉此,能夠實現更低溫下之熔解或更短時間內之熔解,因此可提高玻璃之生產性,減低生產成本。另外,由於成分之揮發或與坩堝等之反應減低,故而可容易獲得著色少之玻璃。
本發明之第一態樣之光學玻璃較佳為具有高折射率及高阿貝數(低分散)。特別是,本發明之光學玻璃的折射率(nd)的下限較佳為1.78,更佳為1.79,進而較佳為1.80。該折射率(nd)的上限可較佳為1.95,更佳為1.93,進而較佳為1.90。另外,本發明之光學玻璃的阿貝數(νd)的下限較佳為25,更佳為27,進而較佳為29。該阿貝數(νd)的上限較佳為45,更佳為43,進而較佳為41。
本發明之第二態樣之光學玻璃較佳為具有高折射率及高阿貝數(低分散)。特別是,本發明之光學玻璃的折射率(nd)的下限較佳為1.60,更佳為1.63,進而較佳為1.68。該折射率(nd)的上限較佳為1.85,更佳為1.84。另外,本發明之光學玻璃的阿貝數(νd)的下限較佳為33,更佳為35,進而較佳為37。該阿貝數(νd)的上限較佳為62,更佳
為57,進而較佳為55。
藉由具有上述光學常數,則謀求光學元件之薄型化時亦可獲得大的光折射量。另外,藉由具有上述低分散,可減小用作單透鏡時因光之波長所導致之焦點之偏差(色像差)。因此,例如於與具有高分散(低阿貝數)之光學元件組合而構成光學系統之情形時,可使該光學系統整體的像差減低而實現高成像特性等。
如此,本發明之光學玻璃於光學設計上有用,特別是構成光學系統時,可實現高成像特性等,並且可實現光學系統之小型化,可擴大光學設計之自由度。
本發明之光學玻璃較佳為具有高耐酸性。特別是,基於依據JOGIS06-1999之玻璃之粉末法的化學耐久性(耐酸性)較佳為1級至3級,更佳為1級至2級,最佳為1級。
藉此,將光學玻璃用於車載用途等時,因酸性雨等所致之玻璃之污濁減低,因此可更容易由玻璃製作光學元件。
此處,所謂『耐酸性』,係對因酸所導致之玻璃之侵蝕之耐久性,該耐酸性可藉由日本光學玻璃工業會標準『光學玻璃之化學耐久性之測定方法』JOGIS06-1999進行測定。另外,所謂『基於粉末法之化學耐久性(耐酸性)為1級至3級』,意指依據JOGIS06-1999進行之化學耐久
性(耐酸性)以測定前後之試樣之質量之減量率計未達0.65質量%。
再者,化學耐久性(耐酸性)之『1級』係測定前後之試樣之質量之減量率未達0.20質量%,『2級』係測定前後之試樣之質量之減量率為0.20質量%以上未達0.35質量%,『3級』係測定前後之試樣之質量之減量率為0.35質量%以上未達0.65質量%,『4級』係測定前後之試樣之質量之減量率為0.65質量%以上未達1.20質量%,『5級』係測定前後之試樣之質量之減量率為1.20質量%以上未達2.20質量%,『6級』係測定前後之試樣之質量之減量率為2.20質量%以上。
另外,本發明之光學玻璃較佳為磨耗度低。本發明之光學玻璃之磨耗度之上限較佳為200,更佳為150,更佳為100,更佳為80,進而較佳為60。
再者,所謂磨耗度,意指依據『JOGIS10-1994光學玻璃之磨耗度之測定方法』進行測定而獲得之值。
本發明之光學玻璃較佳為可見光透過率特別是可見光中短波長側之光的透過率高,藉此著色少。
特別是,第一態樣之本發明之光學玻璃若以玻璃的透過率表示,則厚度10mm之樣品顯示分光透過率70%之波長(λ70)的上限較佳為500nm,更佳為480nm,更佳為450nm,進而較佳為420nm。
特別是,第二態樣之本發明之光學玻璃若以玻璃的透過率表示,則厚度10mm之樣品顯示分光透過率80%之波長(λ80)的上限較佳為500nm,更佳為480nm,更佳為450nm,進而較佳為420nm。另外,本發明之光學玻璃中的厚度10mm之樣品顯示分光透過率5%之最短波長(λ5)的上限較佳為400nm,更佳為380nm,進而較佳為370nm,進而較佳為360nm。
藉由該等,玻璃之吸收端成為紫外區域或其附近,可提高玻璃對可見光之透明性,因此可將該光學玻璃較佳地用於透鏡等使光透過之光學元件。
可由所製作之光學玻璃,使用例如研磨加工之手段、或者再熱壓(reheat press)成形或精密壓製成形等模壓成形之手段製作玻璃成形體。亦即,對光學玻璃進行研削及研磨等機械加工而製作玻璃成形體;或者以光學玻璃製作模壓成形用之預成形體,對該預成形體進行再熱壓成形後,進行研磨加工而製作玻璃成形體;或者對進行研磨加工所製作之預成形體,或者藉由公知之浮上成形等所成形之預成形體進行精密壓製成形而製作玻璃成形體。再者,製作玻璃成形體之手段並不限定於該等手段。
如此,本發明之光學玻璃對各種光學元件及光學設計有用。其中特別是,較佳為由本發明之光學玻璃形成預成
形體,使用該預成形體進行再熱壓成形或精密壓製成形等製作透鏡或稜鏡等光學元件。藉此,可形成直徑大的預成形體,因此可實現光學元件之大型化,並且用於相機或投影儀等光學機器時可高精細地實現高精度的成像特性及投影特性。
本發明之第一態樣之光學玻璃之實施例(No.1至No.43)及比較例(A、B)之組成、以及該等玻璃的折射率(nd)、阿貝數(νd)、耐酸性、磨耗度、分光透過率顯示5%、70%之波長(λ5、λ70)之結果示於表1至表7。
另外,本發明之第二態樣之光學玻璃之實施例(No.44至No.168)及比較例(C、D)之組成、以及該等玻璃的折射率(nd)、阿貝數(νd)、耐酸性、磨耗度、分光透過率顯示5%、80%之波長(λ5、λ80)之結果示於表8至表25。
再者,以下之實施例的目的僅為例示,並不僅限定於該等實施例。
本發明之實施例及比較例之玻璃均以下述方式製作:選定分別相應之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、氫氧化物、偏磷酸化合物等通常之用於光學玻璃之高純度原料作為各成分的原料,以成為表中所示之各實施例之組成之比率之方式稱量並均勻混合後,投入至鉑坩堝中,根據玻璃原料之熔解難易度利用電爐在1100℃至
1550℃之溫度範圍內使之熔解2小時至5小時後,攪拌均質化後鑄入至模具等,進行緩冷。
實施例之玻璃的折射率(nd)及阿貝數(νd)係以對氦燈之d射線(587.56nm)之測定值表示。另外,阿貝數(νd)係使用上述d射線之折射率、及對氫燈之F射線(486.13nm)之折射率(nF)、對C射線(656.27nm)之折射率(nC)之值,根據阿貝數(νd)=[(nd-1)/(nF-nC)]之式而算出。
實施例及比較例之玻璃的透過率係依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS02-2003『光學玻璃之著色度測定方法』而測定。再者,本發明中,藉由測定玻璃的透過率,求出玻璃著色之有無及程度。具體而言,針對厚度10±0.1mm之對面平行研磨品,依據JISZ8722測定200nm至800nm之分光透過率,求出λ5(透過率5%時之波長)、λ80(透過率80%時之波長)λ70(透過率70%時之波長)。
另外,實施例及比較例之玻璃的耐酸性係依據日本光學玻璃工業會標準JOGIS06-1999『光學玻璃之化學耐久性之測定方法』而測定。亦即,取破碎成粒度425μm至600μm之玻璃試樣置於比重瓶,加入至鉑籠之中。將鉑籠放入至裝入有0.01N硝酸水溶液之石英玻璃製圓底燒瓶中,於沸騰水浴中處理60分鐘。算出處理後之玻璃試樣之減量率(質量%),將該減量率(質量%)未達0.20之情形
設為1級,將減量率為0.20至未達0.35之情形設為2級,將減量率為0.35至未達0.65之情形設為3級,將減量率為0.65至未達1.20之情形設為4級,將減量率為1.20至未達2.20之情形設為5級,將減量率為2.20以上之情形設為6級。此時,級數越小,意指玻璃的耐酸性越優異。
另外,磨耗度係依據JOGIS10-1994『光學玻璃之磨耗度之測定方法』進行測定。亦即,將30×30×10mm之大小之玻璃角板之試樣置於水平距離每分鐘旋轉60次之鑄鐵製平面皿(250mmφ)之中心80mm之固定位置,一面垂直施加9.8N(1kgf)之荷重,一面歷時5分鐘均勻地供給水20mL中添加有#800(平均粒徑20μm)之研磨材料(氧化鋁質A研磨粒)10g之研磨液而使之摩擦,測定研磨前後之試樣質量,求出磨耗質量。以相同方式,求出日本光學玻璃工業會所指定之標準試樣之磨耗質量,藉由磨耗度={(試樣之磨耗質量/比重)/(標準試樣之磨耗質量/比重)}×100計算。
[表14]
如表所示,本發明之第一態樣之實施例之光學玻璃的質量比(B2O3/SiO2)為1.0以下,因此耐酸性滿足1級至3級。另一方面,比較例A及B之玻璃由於質量比(B2O3/SiO2)超過1.0,故而耐酸性差。
另外,本發明之第一態樣之實施例之光學玻璃皆為折
射率(nd)為1.78以上,更詳細而言為1.80以上,並且該折射率(nd)為1.95以下,更詳細而言為1.93以下,為所期望之範圍內。
另外,本發明之第一態樣之實施例之光學玻璃皆為阿貝數(νd)為45以下,更詳細而言為40以下,並且該阿貝數(νd)為25以上,更詳細而言為28以上,為所期望之範圍內。
另外,本發明之第一態樣之實施例之光學玻璃的λ70(透過率70%時之波長)皆為500nm以下,更詳細而言為480nm以下。另外,本發明之實施例之光學玻璃的λ5(透過率5%時之波長)皆為400nm以下,更詳細而言為380nm以下,為所期望之範圍內。
如表所示,本發明之第二態樣之實施例之光學玻璃的質量比(B2O3/SiO2)為1.0以下,因此耐酸性滿足1級至3級。另一方面,比較例A及比較例B之玻璃的質量比(B2O3/SiO2)超過1.0,因此耐酸性差。
另外,本發明之第二態樣之實施例之光學玻璃皆為折射率(nd)為1.60以上,且該折射率(nd)為1.85以下,為所期望之範圍內。
另外,本發明之第二態樣之實施例之光學玻璃皆為阿貝數(νd)為62以下,更詳細而言為57以下,並且該阿貝數(νd)為33以上,更詳細而言為35以上,為所期望之範圍內。
另外,本發明之第二態樣之實施例之光學玻璃的磨耗度為200以下。
因此,可明確確認本發明之實施例之光學玻璃的磨耗度優異,於使用光學玻璃作為透鏡之情形時於表面上不易產生損傷。
另外,本發明之第二態樣之實施例之光學玻璃的λ80(透過率80%時之波長)皆為500nm以下,更詳細而言為490nm以下。另外,本發明之實施例之光學玻璃的λ5(透過率5%時之波長)皆為400nm以下,更詳細而言為390nm以下,為所期望之範圍內。
另外,本發明之實施例之光學玻璃的磨耗度為200以下。
因此,可明確確認本發明之實施例之光學玻璃的磨耗度優異,於使用光學玻璃作為透鏡之情形時於表面上不易產生損傷。
因此,本發明之實施例之光學玻璃的折射率(nd)及阿
貝數(νd)處於所期望之範圍內,並且基於粉末法之化學耐久性(耐酸性)皆為1級至3級,為所期望之範圍內。因此,可明確確認本發明之實施例之光學玻璃的化學耐久性(耐酸性)優異。
進而,使用本發明之實施例之光學玻璃形成玻璃磚,對該玻璃磚進行研削及研磨加工成透鏡及稜鏡之形狀。結果,可穩定地加工成各種透鏡及稜鏡之形狀。
以上,以例示為目的對本發明進行了詳細說明,但該等實施例的目的僅為例示,應理解在不脫離本發明之思想及範圍之情況下可由本發所屬技術領域中具有通常知識者進行多種改變。
Claims (12)
- 一種光學玻璃,以質量%計含有:10.0%至40.0%之SiO2成分;15.0%至50.0%之La2O3成分;以及5.0%至未達25.0%之TiO2成分;且質量比B2O3/SiO2為1.00以下;具有1.78至1.95之折射率nd、25至45之阿貝數νd;具有基於粉末法之化學耐久性亦即耐酸性1級至3級。
- 如請求項1所記載之光學玻璃,其中以質量%計含有:0%至30.0%之ZnO成分;0%至20.0%之ZrO2成分;0%至20.0%之Al2O3成分;0%至25.0%之Y2O3成分;以及0%至20.0%之B2O3成分。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃,其中B2O3+Nb2O5的質量和未達20.0%,ZrO2+Nb2O5+WO3+ZnO的質量和未達25.0%。
- 如請求項1或2所記載之光學玻璃,其中TiO2+ZrO2的質量和未達35.0%。
- 一種光學玻璃,以質量%計含有:10.0%至50.0%之SiO2成分;15.0%至60.0%之La2O3成分;以及 0%至未達15.0%之TiO2成分;且質量比B2O3/SiO2為1.00以下;具有1.60至1.85之折射率nd、33至62之阿貝數νd;具有基於粉末法之化學耐久性亦即耐酸性1級至3級。
- 如請求項5所記載之光學玻璃,其中以質量%計含有:0%至35.0%之ZnO成分;0%至20.0%之ZrO2成分;0%至20.0%之Al2O3成分;以及0%至20.0%之B2O3成分。
- 如請求項5或6所記載之光學玻璃,其中B2O3+Nb2O5的質量和未達20.0%。
- 如請求項1或5所記載之光學玻璃,其中Ln2O3成分的質量和為15.0%以上65.0%以下,RO成分的質量和為25.0%以下,Rn2O成分的質量和為10.0%以下,其中,Ln為選自由La、Gd、Y、Yb、Lu所組成之群組中的1種以上,R為選自由Mg、Ca、Sr、Ba所組成之群組中的1種以上,Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上。
- 如請求項1或5所記載之光學玻璃,其磨耗度為200以下。
- 一種預成形構材,由如請求項1或5所記載之光學玻璃構成。
- 一種光學元件,由如請求項1或5所記載之光學玻璃構成。
- 一種光學機器,具備如請求項11所記載之光學元件。
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