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TW202108531A - 光學玻璃、預形體以及光學元件 - Google Patents

光學玻璃、預形體以及光學元件 Download PDF

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TW202108531A
TW202108531A TW109121423A TW109121423A TW202108531A TW 202108531 A TW202108531 A TW 202108531A TW 109121423 A TW109121423 A TW 109121423A TW 109121423 A TW109121423 A TW 109121423A TW 202108531 A TW202108531 A TW 202108531A
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glass
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TW109121423A
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二野宮晟大
荻野道子
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日商小原股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於，獲得使用了在低折射率低色散的領域中，在化學耐久性之中尤其是耐酸性優異的光學玻璃而成的預形體以及光學元件。 本發明為一種光學玻璃，以氧化物為基準的質量%計係含有：P2 O5 成分55.0%至85.0%、Al2 O3 成分3.0%至30.0%、MgO成分超過0%至15.0%；質量比MgO/Rn2 O係超過0至5.0以下(Rn為選自由Li、Na、及K所組成之群組中的1種以上)；經由粉末法測得之化學耐久性(耐酸性)為1級至3級。

Description

光學玻璃、預形體以及光學元件
本發明係關於光學玻璃、預形體以及光學元件。
近年，使用光學系統之機器的數位化和高精細化正急速地發展著，在數位相機和攝影機等之拍攝機器、或者投影機和投影電視等之影像播放(投影)機器等之各種光學機器的領域，削減光學系統所使用的鏡片和稜鏡等之光學元件的片數，將光學系統整體輕量化以及小型化之需求越來越強烈。
在製作光學元件的光學玻璃之中，尤其是能夠謀求光學系統整體的輕量化以及小型化和色像差校正之具有1.45000以上至1.55000以下的折射率(nd )，且具有65.00以上至75.00以下的阿貝數(νd )之低折射率低色散玻璃的需求正極為高漲。
作為如此低折射率低色散玻璃，已知有如專利文獻1至專利文獻2般的玻璃組成物。然而，在這些低折射率低色散玻璃之中，由磷酸系所構成的玻璃組成物，在一般所使用的玻璃成分的特性上，大多怕水或酸，耐久性並不充分。因此，在玻璃的研磨加工時，玻璃會有劣化的情況，在製造步驟上會產生不良情況。 再者，關於近年需求正在增長的監視攝影機和行車用的攝影機等，由於經常性在戶外使用，大多暴露於風雨和大氣中的水蒸氣等。以在外界長期使用為前提的情況，在使用採習知玻璃組成物而成的攝影元件時，就專利文獻1至專利文獻2所記載般的玻璃組成而言，耐久性並不充分。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-185075號公報。 [專利文獻2]日本特開2018-104204號公報。
[發明所欲解決之課題]
專利文獻1所記載的玻璃，大量包含會帶來高折射率高色散的成分(TiO2 成分、Nb2 O5 成分等)，目的在提供耐失透性優異的玻璃。但是，專利文獻1所記載的玻璃，由於未加入Al2 O3 成分，故化學耐久性並不充分。
專利文獻2所記載的玻璃，為包含Al2 O3 成分之磷酸系的玻璃，目的在提供適於模壓成形的玻璃。但是，專利文獻2所記載的玻璃，由於含有MgO以外的RO成分，故不在折射率(nd )為1.45000以上至1.55000以下、阿貝數(νd )為65.00以上至75.00以下之範圍。
本發明係鑑於上述問題點而完成，本發明之目的在於獲得一種預形體以及光學元件，所使用之光學玻璃在低折射率低色散的領域中具有良好的化學耐久性。 [用以解決課題之手段]
本案發明人為了解決上述課題，經過反覆深入試驗研究的結果，發現獲得一種光學玻璃，以氧化物為基準的質量%計係含有：P2 O5 成分55.0%至85.0%；Al2 O3 成分3.0%至30.0%；MgO成分超過0%至15.0%；並且，質量比MgO/Rn2 O係超過0至5.0以下(Rn為選自由Li、Na、及K所組成之群組中的1種以上)，經由粉末法測得之化學耐久性(耐酸性)為1級至3級，而達到完成本發明。 具體而言，本發明係提供如以下之發明。
(1)　一種光學玻璃，以氧化物為基準的質量%計係含有：P2 O5 成分55.0%至85.0%；Al2 O3 成分3.0%至30.0%；MgO成分超過0%至15.0%；並且，質量比MgO/Rn2 O係超過0至5.0以下(Rn為選自由Li、Na、及K所組成之群組中的1種以上)；經由粉末法測得之化學耐久性(耐酸性)為1級至3級。
(2)　如(1)所記載之光學玻璃，其中以氧化物為基準的質量%計，質量比Al2 O3 /Rn2 O為0.5以上至7.5以下。
(3)　如(1)或(2)所記載之光學玻璃，其中以氧化物為基準的質量%計，Li2 O成分係0%至15.0%；Na2 O成分係0%至15.0%；K2 O成分係0%至15.0%；SiO2 成分係0%至10.0%；B2 O3 成分係0%至10.0%；Y2 O3 成分係0%至15.0%；Yb2 O3 成分係0%至15.0%；La2 O3 成分係0%至15.0%；Gd2 O3 成分係0%至15.0%；TiO2 成分係0%至10.0%；ZrO2 成分係0%至10.0%；Nb2 O5 成分係0%至10.0%；Ta2 O5 成分係0%至10.0%；WO3 成分係0%至10.0%；ZnO成分係0%至10.0%；CaO成分係0%至10.0%；SrO成分係0%至10.0%；BaO成分係0%至10.0%；Bi2 O3 成分係0%至10.0%；Sb2 O3 成分係0%至2.0%。
(4)　如(1)至(3)中任一項所記載之光學玻璃，其中折射率(nd )為1.45000以上至1.55000以下，阿貝數(νd )為65.00以上至75.00以下。
(5)　一種光學元件，係由如(1)至(4)中任一項所記載之光學玻璃所構成。
(6)　一種預形體，為研磨加工用及／或精密壓製成形用，係由如(1)至(4)中任一項所記載之光學玻璃所構成。 [發明功效]
根據本發明，能夠獲得使用了在低折射率低色散的領域中，在化學耐久性之中尤其是耐酸性優異的光學玻璃而成的預形體以及光學元件。
以下，針對本發明之光學玻璃的實施形態來詳細地說明。本發明並不被限定在以下之任何實施形態，能夠在本發明之目的的範圍內加以適當變更來實施。另外，針對說明重複之處，雖然有適當省略說明的情況，但並非將發明之宗旨加以限定。
[玻璃成分] 構成本發明之光學玻璃的各成分之組成範圍如以下所述。在本說明書中，只要是沒有特別說明的情況，各成分的含量是以相對於全部氧化物換算組成的全質量之質量%來表示。此處，「氧化物換算組成」係假定作為本發明之玻璃構成成分的原料所使用的氧化物、複合鹽、金屬氟化物等在熔融時全部被分解且變化成氧化物的情況，將該生成氧化物的總質量數當作100質量%，來記載玻璃中所含有的各成分而成之組成。
[關於必須成分、任意成分] P2 O5 成分作為玻璃形成氧化物是本發明的必須成分。尤其，藉由含有P2 O5 成分55.0%以上，使得熔融玻璃的黏性良好，可提高玻璃的穩定性。因此，P2 O5 成分的含量作為下限較佳為55.0%以上，更佳為58.0%以上，進而較佳為59.0%以上，最佳為60.0%以上。 在另一方面，藉由將P2 O5 成分的含量設為85.0%以下，能夠維持期望的折射率及色散。而且，亦有助於化學耐久性的提升。因此，P2 O5 成分的含量作為上限較佳為85.0%以下，更佳為82.0%以下，進而較佳為78.0%以下，最佳為77.0%以下。
Al2 O3 成分由於具有提升耐失透性和化學耐久性的效果故為本發明的必須成分。因而，Al2 O3 成分的含量作為下限較佳為3.0%以上，更佳為6.0%以上，進而較佳為9.0%以上，又更佳為10.0%以上，最佳為11.0%以上。 在另一方面，藉由將Al2 O3 成分的含量設為30.0%以下，可抑制因過量含有所導致耐失透性的惡化。因此，Al2 O3 成分的含量作為上限較佳為30.0%以下，更佳為28.0%以下，進而較佳為27.0%以下，最佳為26.0%以下。
MgO成分由於會降低折射率及色散故為本發明的必須成分。雖然藉由添加後述的RO成分可改善玻璃的熔融性，但那大多會提高折射率和色散。又，因為在RO成分中MgO成分是降低折射率及色散的成分，故易於改善熔融性並獲得期望的光學特性。 因而，MgO成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為1.0%以上，進而較佳為1.5%以上最佳為2.0%以上。 在另一方面，藉由將MgO成分的含量設為15.0%以下，可抑制因含有過量的MgO成分所導致化學耐久性的惡化和耐失透性的降低。因此，MgO成分的含量作為上限較佳為15.0%以下，更佳為13.0%以下，進而較佳為11.0%以下，最佳為10.0%以下。
Li2 O成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。因此，Li2 O成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為0.3%以上，進而較佳為0.5%以上，又更佳為0.8%以上，最佳為1.0%以上。 在另一方面，藉由將Li2 O成分的含量設為15.0%以下，可抑制因含有過量的Li2 O成分所導致化學耐久性的惡化。因此，Li2 O成分的含量作為上限較佳為15.0%以下，更佳為12.0%以下，進而較佳為10.0%以下，又更佳為8.0%以下，甚佳為6.0%以下，最佳為5.5%以下。
Na2 O成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。因此，Na2 O成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為0.3%以上，進而較佳為0.5%以上，又更佳為0.8%以上，最佳為1.0%以上。 在另一方面，藉由將Na2 O成分的含量設為15.0%以下，可抑制因含有過量的Na2 O成分所導致化學耐久性的惡化。因此，Na2 O成分的含量作為上限較佳為15.0%以下，更佳為12.0%以下，進而較佳為10.0%以下，又更佳為8.0%以下，甚佳為6.0%以下，最佳為5.5%以下。
K2 O成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。因此，K2 O成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為0.3%以上，進而較佳為0.5%以上，又更佳為0.8%以上，最佳為1.0%以上。 在另一方面，藉由將K2 O成分的含量設為15.0%以下，可抑制因含有過量的K2 O成分所導致化學耐久性的惡化。因此，K2 O成分的含量作為上限較佳為15.0%以下，更佳為12.0%以下，進而較佳為10.0%以下，又更佳為8.0%以下，甚佳為6.0%以下，最佳為5.5%以下。
CaO成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。因此，CaO成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為0.3%以上，進而較佳為0.5%以上，又更佳為0.8%以上，最佳為1.0%以上。 在另一方面，藉由將CaO成分的含量設為10.0%以下，可抑制折射率和色散的上昇。因此，CaO成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為9.0%以下，進而較佳為7.0%以下，又更佳為4.0%以下，最佳為3.0%以下。
SrO成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。因此，SrO成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為0.3%以上，進而較佳為0.5%以上，又更佳為0.8%以上，最佳為1.0%以上。 在另一方面，藉由將SrO成分的含量設為10.0%以下，可抑制折射率和色散的上昇。因此，SrO成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為9.0%以下，進而較佳為7.0%以下，又更佳為4.0%以下，最佳為3.0%以下。
BaO成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。因此，BaO成分的含量作為下限較佳為超過0%，更佳為0.3%以上，進而較佳為0.5%以上，又更佳為0.8%以上，最佳為1.0%以上。 在另一方面，藉由將BaO成分的含量設為10.0%以下，可抑制折射率和色散的上昇。因此，BaO成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為9.0%以下，進而較佳為7.0%以下，又更佳為4.0%以下，最佳為3.0%以下。
ZnO成分是在含有超過0%的情況，使低溫熔融性得以提升之任意成分。 在另一方面，藉由將ZnO成分的含量設為10.0%以下，可抑制因過量含有所導致色散的上昇和耐失透性的降低。因此，ZnO成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。
SiO2 成分是在含有超過0%的情況，能夠使熔融玻璃的黏度變得良好的玻璃形成氧化物成分。 在另一方面，藉由將SiO2 成分的含量設為10.0%以下，可抑制因過量含有所導致耐失透性的降低。因此，SiO2 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為7.0%以下，進而較佳為5.0%以下，又更佳為3.0%以下，最佳為2.0%以下。
B2 O3 成分是在含有超過0%的情況，能夠促使穩定的玻璃形成，又降低液相溫度，而提高耐失透性，且提高玻璃原料的熔解性的任意成分。因此，B2 O3 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為8.0%以下，進而更佳為5.0%以下，最佳為4.0%以下。
TiO2 成分是在含有超過0%的情況，使玻璃的折射率得以提高之任意成分。由於若TiO2 成分的含量超過10.0%，則會變得難以成為期望的折射率，故TiO2 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。
Ta2 O5 成分是在含有超過0%的情況，使玻璃的折射率得以提高之任意成分。由於若Ta2 O5 成分的含量超過10.0%，則會變得難以成為期望的折射率，故Ta2 O5 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。在減少材料成本的觀點而言，亦可不含有Ta2 O5 成分。
WO3 成分是在含有超過0%的情況，使玻璃的折射率得以提高之任意成分。由於若WO3 成分的含量超過10.0%，則會變得難以成為期望的折射率，故WO3 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。
ZrO2 成分是在含有超過0%的情況，使玻璃的折射率及色散得以提高之任意成分。由於若ZrO2 成分的含量超過10.0%，則會變得難以成為期望的折射率及阿貝數，故ZrO2 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。
Nb2 O5 成分是在含有超過0%的情況，使玻璃的折射率及色散得以提高之任意成分。由於若Nb2 O5 成分的含量超過10.0%，則會變得難以成為期望的折射率及阿貝數，故Nb2 O5 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。
Bi2 O3 成分是在含有超過0%的情況，使折射率得以提高，且使玻璃轉移點得以降低之任意成分。由於若Bi2 O3 成分的含量超過10.0%，則會變得難以成為期望的折射率，故Bi2 O3 成分的含量作為上限較佳為10.0%以下，更佳為5.0%以下，進而較佳為3.0%以下，又更佳為2.0%以下，最佳為未達1.0%。
La2 O3 成分、Gd2 O3 成分、Y2 O3 成分及Yb2 O3 成分是在含有超過0%的情況，可獲得高折射率之任意成分。 尤其，藉由將La2 O3 成分、Gd2 O3 成分、Y2 O3 成分及Yb2 O3 成分各自的含量設為15.0%以下，可抑制阿貝數的減少，能夠減少失透，且能夠減少著色。因此，La2 O3 成分、Gd2 O3 成分、Y2 O3 成分及Yb2 O3 成分各自的含量作為上限較佳為15.0%以下，更佳為10.0%以下，進而較佳為8.0%以下，最佳為5.0%以下。
Sb2 O3 成分是在含有超過0%的情況，能夠將熔融玻璃消泡之任意成分。 在另一方面，藉由將Sb2 O3 成分的含量設為2.0%以下，可抑制可見光區域的短波長區域中的透射率的降低，或玻璃的曝曬作用(solarization)、內部品質的降低。因此，Sb2 O3 成分的含量亦可較佳為2.0%以下，更佳為1.0%以下，進而較佳為未達0.7%，最佳為0.4%以下。
CuO成分由於有招致玻璃著色之虞故為最好不含有的成分，但因為能夠提升熔解性，所以亦可含有至未達0.5%。因此，CuO成分的含量較佳為未達0.5%，更佳為未達0.3%，進而較佳為未達0.1%，最佳為不含有。
Rn2 O成分(式中，Rn為選自由Li、Na、K所組成之群組中的1種以上)的含量之和超過0%的情況，有著使低溫熔融性得以提升，並且降低色散的效果。因此，Rn2 O成分的含量之和作為下限較佳為超過0%，更佳為1.0%以上，進而較佳為2.0%以上，最佳為2.5%以上。 在另一方面，Rn2 O成分的含量之和，由於若過量含有則有會使化學耐久性惡化的情況，故較佳為15.0%以下。 因此，Rn2 O成分的含量之和作為上限較佳為15.0%以下，更佳為12.0%以下，進而較佳為10.0%以下，最佳為9.0%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)的含量之和超過0%的情況，能夠使低溫熔融性得以提升。因此，RO成分的含量之和作為下限較佳為超過0%，更佳為1.0%以上，進而較佳為1.5%以上，最佳為2.0%以上。 在另一方面，RO成分的含量之和，為了抑制因過量含有所導致化學耐久性的惡化和耐失透性的降低，較佳為25.0%以下。 因此，RO成分の質量和作為上限較佳為25.0%以下，更佳為23.0%以下，進而較佳為22.0%以下，最佳為21.0%以下。
Ln2 O3 成分(式中，Ln為選自由La、Y、Gd、Yb所組成之群組中的1種以上)為當含量之和超過0%的情況可獲得高折射率之任意成分。因此，Ln2 O3 成分的含量之和作為上限較佳為20.0%以下，更佳為15.0%以下，進而較佳為10.0%以下，最佳為7.0%以下。尤其，由於Ln2 O3 成分會提高折射率，故在本發明為了獲得期望的低折射率，Ln2 O3 成分的含量之和較佳為設為未達1.0%。
質量和CaO+SrO+BaO在超過0%的情況，能夠使低溫熔融性得以提升。因此，質量和CaO+SrO+BaO作為下限較佳為超過0%，更佳為0.5%以上，進而較佳為1.0%以上，最佳為1.5%以上。 在另一方面，由於若使質量和CaO+SrO+BaO過量地含有，則會使折射率和色散變大，而變得難以獲得期望的光學特性，故較佳為15.0%以下。因此，質量和CaO+SrO+BaO作為上限較佳為15.0%以下，更佳為13.0%以下，進而較佳為12.0%以下，最佳為11.0%以下。
質量比MgO/Rn2 O超過0的情況，能夠抑制因Rn2 O成分所導致化學耐久性的惡化，降低色散而滿足期望的光學特性。因此，質量比MgO/Rn2 O作為下限較佳為超過0，更佳為0.1以上，進而較佳為0.2以上，最佳為0.3以上。 在另一方面，藉由將質量比MgO/Rn2 O設為5.0以下，能夠保持下述事項各自的均衡：抑制因MgO成分的過量添加所導致耐失透性的惡化、因Rn2 O成分所帶來低溫熔融性的改善、以及抑制化學耐久性的惡化。因此，質量比MgO/Rn2 O作為上限較佳為5.0以下，更佳為4.0以下，進而較佳為3.8以下，又更佳為3.5以下，最佳為3.3以下。
質量比MgO/RO藉由設為1.0以下，能夠保持下述事項各自的均衡：抑制因MgO成分的過量添加所導致耐失透性的惡化、因RO成分所帶來低溫熔融性的改善、及抑制化學耐久性的惡化。 在另一方面，在設為超過0的情況，能夠改善玻璃的熔融性，降低折射率及色散。因此，質量比MgO/RO作為下限較佳為超過0，更佳為0.1以上，進而較佳為0.2以上，最佳為0.3以上。
質量比Al2 O3 /Rn2 O在設為0.5以上的情況，能夠抑制玻璃化後之Rn2 O成分的溶出，可提高化學耐久性之中尤其是耐酸性。因此，質量比Al2 O3 /Rn2 O作為下限較佳為0.5以上，更佳為0.7以上，進而較佳為0.8以上，又更佳為0.9以上，最佳為1.0以上。 在另一方面，藉由將質量比Al2 O3 /Rn2 O設為7.5以下，能夠保持下述事項各自的均衡：抑制因Al2 O3 的過量添加所導致耐失透性的惡化、因Rn2 O所帶來低溫熔融性的改善、及抑制化學耐久性的惡化。因此，質量比Al2 O3 /Rn2 O作為上限較佳為7.5以下，更佳為5.0以下，進而較佳為4.8以下，又更佳為4.5以下，最佳為4.2以下。
質量比RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O)超過0的情況，能夠抑制因Rn2 O成分所導致化學耐久性的惡化。因此，質量比RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O)作為下限較佳為超過0，更佳為0.01以上，最佳為0.02以上。 在另一方面，藉由將質量比RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O)設為1.00以下，可抑制因Rn2 O成分所導致化學耐久性的惡化，並且提高RO成分的含有所帶來熔融性的改善和玻璃的穩定性。因此，質量比RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O)作為上限較佳為1.00以下，更佳為0.70以下，進而較佳為0.50以下，最佳為0.30以下。
Al2 O3 成分雖然是為了使化學耐久性提升而有必要含有的成分，但根據與作為網絡形成氧化物之SiO2 成分、B2 O3 成分、P2 O5 成分的比率，會對玻璃的熔融性和玻璃的穩定性造成影響。 質量比Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 )超過0的情況，能夠使化學耐久性得以提升。因此，質量比Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 )作為下限較佳為超過0，更佳為0.05以上，進而較佳為0.08以上，最佳為超過0.1。 在另一方面，藉由將質量比Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 )設為1.0以下，可抑制Al2 O3 成分所造成的影響，並且提高玻璃的熔融性和玻璃的穩定性。因此，質量比Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 )作為上限較佳為1.0以下，更佳為0.8以下，進而較佳為0.5以下，最佳為0.3以下。
[關於不應含有之成分] 其次，針對本發明的光學玻璃所不應含有之成分、及不宜含有之成分來說明。
在不會損及本案發明之玻璃的特性的範圍能夠視需要來添加其他的成分。不過，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu、Cu之外，由於V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ag及Mo等之各過渡金屬成分即使在各自單獨或複合而少量含有的情況玻璃也會著色，具有在可見區域的特定之波長產生吸收之性質，故尤其是使用可見區域之波長的光學玻璃中實質性不含有為佳。
另外，本說明書中所謂的「實質性不含有」，係較佳為將含量設為未達0.1%，更佳為除了不可避免的雜質以外都不含有。此處，作為不可避免的雜質而被包含之成分的含量，例如是未達0.01%或未達0.001%，但不限定於此範圍。
又，PbO等之鉛化合物及As2 O3 等之砷化合物由於是對環境負擔高的成分，故最好是除了不可避免的混入以外一概不含有。
再者，Th、Cd、Tl、Os、Be、及Se之各成分，近年作為有害的化學物質有節制使用的傾向，不僅是玻璃的製造步驟，一直到加工步驟、及產品化後的處置為止都需要環境對策上的措施。因此，在重視環境上的影響的情況，較佳為實質性不含有這些成分。
[物性] 針對本發明的光學玻璃之物性來說明。 本發明的光學玻璃，較佳為具有低折射率及高阿貝數(低色散)。尤其，本發明的光學玻璃之折射率(nd )作為下限較佳為1.45000以上，更佳為1.47000以上，進而較佳為1.49000以上，又更佳為1.49500以上，甚佳為1.50000以上，最佳為1.50500以上。此折射率(nd )作為上限較佳為1.55000以下，更佳為1.54500以下，進而較佳為1.54000以下，又更佳為1.53500以下，甚佳為1.53000以下，最佳為1.52500以下。 又，本發明的光學玻璃之阿貝數(νd )作為下限較佳為65.00以上，更佳為65.50以上，進而較佳為66.00以上，最佳為66.50以上。此阿貝數(νd )作為上限較佳為75.00以下，而作為上限更佳為73.00以下，進而較佳為71.00以下，又更佳為70.00以下，最佳為70.50以下。 具有這種折射率及阿貝數之本發明的光學玻璃係在光學設計上有用，尤其由於儘管謀求高成像特性等，卻還能夠謀求光學系統的小型化，故能夠拓展光學設計的自由度。
本發明的光學玻璃，較佳為折射率(nd )及阿貝數(νd )滿足(-0.01×νd +1.97)≦nd ≦(-0.01×νd +2.25)之關係。在本發明所特定之組成的玻璃，為折射率(nd )及阿貝數(νd )滿足此關係之玻璃，可獲得穩定的玻璃。因此，在本發明的光學玻璃，較佳為折射率(nd )及阿貝數(νd )滿足nd ≧(-0.01×νd +1.97)之關係，更佳為滿足nd ≧(-0.01×νd +1.98)之關係，進而較佳為滿足nd ≧(-0.01×νd +1.99)之關係。 在另一方面，在本發明的光學玻璃，較佳為折射率(nd )及び阿貝數(νd )滿足nd ≦(-0.01×νd +2.25)之關係，更佳為滿足nd ≦(-0.01×νd +2.24)之關係，進而較佳為滿足nd ≦(-0.01×νd +2.23)之關係。
本發明的光學玻璃較佳為具有高的耐酸性。尤其，經由依據JOGIS06-2009之玻璃的粉末法測得之化學耐久性(耐酸性)，較佳為1級至3級，更佳為1級至2級為宜。 藉此，除了光學玻璃的加工性會改善之外，在行車用途等使用時，由於降低了酸雨等所導致之玻璃的霧化，因此能夠更易於進行由玻璃製作光學元件。
此處所謂的「耐酸性」，係指對於酸所導致之玻璃的侵蝕的耐久性，此耐酸性能夠藉由日本光學玻璃工業會規格「光學玻璃之化學耐久性的測定方法」JOGIS06-1999來測定。又，所謂的「經由粉末法測得之化學耐久性(耐酸性)為1級至3級」，意思是依據JOGIS06-2009進行的化學耐久性(耐酸性)，以測定前後的試料之質量的減少率計係未達0.65質量%。 另外，化學耐久性(耐酸性)之「1級」係測定前後的試料之質量的減少率為未達0.20質量%，「2級」係測定前後的試料之質量的減少率為0.20質量%以上至未達0.35質量%，「3級」係測定前後的試料之質量的減少率為0.35質量%以上至未達0.65質量%，「4級」係測定前後的試料之質量的減少率為0.65質量%以上至未達1.20質量%，「5級」係測定前後的試料之質量的減少率為1.20質量%以上至未達2.20質量%，「6級」係測定前後的試料之質量的減少率為2.20質量%以上。
[製造方法] 實施例的玻璃，皆為選定各自相當之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等在通常的光學玻璃所使用的高純度之原料來作為各成分的原料，以成為表所示之各實施例的組成之比例的方式進行秤量並均勻地混合之後投入石英坩堝或鉑坩堝，依玻璃組成的熔融難易度在電爐於1100℃至1400℃的溫度範圍熔解1小時至5小時，進行攪拌均質化並除泡等之後，將溫度降到1000℃至1300℃進行攪拌均質化後澆鑄至模具，並進行緩冷來製作玻璃。
[玻璃的成形] 本發明的玻璃能藉由公知的方法來進行熔解成形。此外，將玻璃熔融體成形的手段並沒有限定。
[預形體及光學元件] 能夠使用例如研磨加工的手段，或者使用再熱壓製成形或精密壓製成形等之模壓成形的手段，由製作成的光學玻璃來製作玻璃成形體。亦即，能夠對光學玻璃進行研削及研磨等之機械加工來製作玻璃成形體；或由光學玻璃製作模壓成形用的預形體，並在對該預形體進行再熱壓製成形後進行研磨加工來製作玻璃成形體；或對進行研磨加工所製作而成的預形體、或藉由公知的浮法成形等所成形而成的預形體進行精密壓製成形來製作玻璃成形體。另外，製作玻璃成形體的手段，並不限定於這些手段。
如此一來，由本發明的玻璃所形成的玻璃成形體，由於因酸雨等導致玻璃的劣化較小，能用於戶外經常性使用之行車用途等的用途上。 [實施例]
將本發明的玻璃之實施例及比較例的組成、這些玻璃的折射率(nd )、阿貝數(νd )、粉末法耐酸性之等級(RA)顯示於表1至表3。另外，以下的實施例終究是例示之目的，本發明並不只限定在這些實施例。
實施例及比較例的玻璃，皆為選定各自相當之氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏磷酸化合物等在通常的光學玻璃所使用的高純度之原料來作為各成分的原料，以成為表所示之各實施例的組成之比例的方式進行秤量並均勻地混合之後投入石英坩堝或鉑坩堝，依玻璃組成的熔融難易度在電熱爐於1100℃至1400℃的溫度範圍熔解1小時至5小時，進行攪拌均質化並除泡等之後，將溫度降到1000℃至1300℃進行攪拌均質化後澆鑄至模具，並進行徐冷來製作玻璃。
實施例的玻璃之折射率(nd )是依據JIS B 7071-2：2018所規定之V槽塊法，以相對於氦燈之d線(587.56nm)的測定值來表示。又，阿貝數(νd )是使用上述d線的折射率，與相對於氫燈之F線(486.13nm)的折射率(nF )、相對於C線(656.27nm)的折射率(nC )之值，並由阿貝數(νd )＝[(nd -1)/(nF -nC )]之式來算出。
實施例的玻璃之耐酸性是依據日本光學硝子工業會規格「光學玻璃之化學耐久性的測定方法」JOGIS06-2009來測定。亦即，取粉碎到粒度425μm至600μm之玻璃試料放入比重瓶，並放入鉑籃籠之中。將鉑籃籠放入已放有0.01N硝酸水溶液之石英玻璃製圓底燒瓶，並在沸水浴中處理60分鐘。算出經處理後之玻璃試料的減少率(質量%)，並將此減少率(質量%)未達0.20的情況設為1級，減少率為0.20至未達0.35的情況設為2級，減少率為0.35至未達0.65的情況設為3級，減少率為0.65至未達1.20的情況設為4級，減少率為1.20至未達2.20的情況設為5級，減少率為2.20以上的情況設為6級。此時，級的數字越小，意思是玻璃的耐酸性越優異。
[表1]
質量% 實施例
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P2 O5 67.38 70.39 70.48 70.39 70.39 70.39 70.39 69.53 71.62 65.97
Al2 O3 17.05 17.05 13.99 14.03 14.03 14.03 14.03 14.21 14.63 13.48
MgO 3.59 3.59 3.58 3.59 3.59 3.59 6.61 3.55 4.72 3.36
Li2 O 　 　 　 　 　 3.02 　 　 　 　
Na2 O 0.03 3.05 0.03 0.03 3.05 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
K2 O 4.93 1.92 4.92 7.95 4.93 4.93 4.93 4.87 5.02 4.62
SiO2 4.34 1.32 1.32 1.32 1.32 1.32 1.32 1.31 1.35 1.24
B2 O3 　 　 3.01 　 　 　 　 　 　 　
Y2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Yb2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
La2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Gd2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 8.87
TiO2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
ZrO2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Nb2 O5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ta2 O5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
WO3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
ZnO 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
CaO 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
SrO 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
BaO 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 6.41 2.53 2.33
Bi2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Sb2 O3 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10
合計 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Rn2 O 4.96 4.96 4.95 7.98 7.98 7.98 4.96 4.91 5.05 4.65
RO 6.07 6.07 6.05 6.07 6.07 6.07 9.09 9.95 7.25 5.69
Ln2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 8.87
CaO+SrO+BaO 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 6.41 2.53 2.33
MgO/Rn2 O 0.72 0.72 0.72 0.45 0.45 0.45 1.33 0.72 0.94 0.72
MgO/RO 0.59 0.59 0.59 0.59 0.59 0.59 0.73 0.36 0.65 0.59
Al2 O3 /Rn2 O 3.43 3.43 2.83 1.76 1.76 1.76 2.83 2.90 2.90 2.90
RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O) 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.10 0.11 0.08 0.07
Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 ) 0.19 0.19 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.17 0.17 0.17
nd 1.50955 1.51520 1.51730 1.51805 1.52047 1.52390 1.50998 1.52138 1.51492 1.51978
νd 69.18 68.71 69.59 69.73 69.93 69.37 68.93 69.01 70.47 67.05
粉末法耐酸性(RA) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
[表2]
質量% 實施例
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
P2 O5 72.51 72.25 71.39 75.75 75.38 74.13 73.65 72.62 72.51 72.62
Al2 O3 17.60 14.95 14.78 15.73 15.38 15.34 15.23 14.39 19.60 14.39
MgO 3.69 3.68 3.63 2.46 2.45 4.46 5.06 5.42 1.69 1.53
Li2 O 　 　 　 0.78 0.78 0.78 0.78 　 　 　
Na2 O 1.07 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 　 6.02 1.07 4.52
K2 O 5.08 5.06 5.00 5.19 5.90 5.19 5.22 　 5.08 1.50
SiO2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
B2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Y2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Yb2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
La2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Gd2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
TiO2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
ZrO2 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Nb2 O5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ta2 O5 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
WO3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
ZnO 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
CaO 　 1.42 　 　 　 　 　 　 　 　
SrO 　 　 2.59 　 　 　 　 　 　 5.24
BaO 　 2.56 2.53 　 　 　 　 1.35 　 　
Bi2 O3 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Sb2 O3 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.20 0.06 0.20
合計 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Rn2 O 6.15 5.09 5.03 6.00 6.72 6.00 6.00 6.02 6.15 6.02
RO 3.69 7.65 8.75 2.46 2.45 4.46 5.06 6.77 1.69 6.77
Ln2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CaO+SrO+BaO 0.00 3.98 5.12 0.00 0.00 0.00 0.00 1.35 0.00 5.24
MgO/Rn2 O 0.60 0.72 0.72 0.41 0.37 0.74 0.84 0.90 0.28 0.25
MgO/RO 1.00 0.48 0.42 1.00 1.00 1.00 1.00 0.80 1.00 0.23
Al2 O3 /Rn2 O 2.86 2.94 2.94 2.62 2.29 2.56 2.54 2.39 3.19 2.39
RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O) 0.04 0.08 0.10 0.03 0.03 0.05 0.05 0.07 0.02 0.07
Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 ) 0.20 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.21 0.17
nd 1.51507 1.51924 1.52071 1.52354 1.52326 1.51846 1.51703 1.51750 1.51810 1.52544
νd 69.85 69.52 69.58 70.14 70.09 69.95 69.82 68.91 69.92 69.33
粉末法耐酸性(RA) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
[表3]
質量% 實施例 比較例
21 22 23 24 25
P2 O5 72.47 72.62 72.51 72.51 71.51 69.41
Al2 O3 14.46 13.39 20.60 20.60 20.60 23.33
MgO 1.74 5.42 0.69 1.69 1.69 　
Li2 O 　 4.78 　 　 　 0.78
Na2 O 6.05 0.03 1.07 1.07 1.07 5.27
K2 O 　 1.21 5.08 4.08 5.08 　
SiO2 　 　 　 　 　 　
B2 O3 　 　 　 　 　 　
Y2 O3 　 　 　 　 　 　
Yb2 O3 　 　 　 　 　 　
La2 O3 　 　 　 　 　 　
Gd2 O3 　 　 　 　 　 　
TiO2 　 　 　 　 　 　
ZrO2 　 　 　 　 　 　
Nb2 O5 　 　 　 　 　 　
Ta2 O5 　 　 　 　 　 　
WO3 　 　 　 　 　 　
ZnO 　 　 　 　 　 1.01
CaO 5.07 　 　 　 　 　
SrO 　 　 　 　 　 　
BaO 　 2.35 　 　 　 　
Bi2 O3 　 　 　 　 　 　
Sb2 O3 0.20 0.20 0.06 0.06 0.06 0.20
合計 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Rn2 O 6.05 6.02 6.15 5.15 6.15 6.06
RO 6.81 7.77 0.69 1.69 1.69 0.00
Ln2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CaO+SrO+BaO 5.07 2.35 0.00 0.00 0.00 0.00
MgO/Rn2 O 0.29 0.90 0.11 0.33 0.28 0.00
MgO/RO 0.26 0.70 1.00 1.00 1.00 0.00
Al2 O3 /Rn2 O 2.39 2.22 3.35 4.00 3.35 3.85
RO/(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 +Rn2 O) 0.07 0.08 0.01 0.02 0.02 0.00
Al2 O3 /(SiO2 +B2 O3 +P2 O5 ) 2.39 2.22 3.35 4.00 3.35 3.85
nd 1.52318 1.52608 1.52108 1.51935 1.51945 未玻璃化
νd 68.76 69.13 70.26 70.15 70.24
粉末法耐酸性(RA) 1 2 1 1 1
本發明的實施例之光學玻璃，藉由含有P2 O5 成分及Al2 O3 、MgO成分，尤其是將質量比MgO/Rn2 O設為超過0至5.0以下，使得化學耐久性(耐酸性)為良好。
如表所表示，實施例之光學玻璃的粉末法耐酸性之等級皆為1級至3級。
又，實施例之光學玻璃的折射率(nd )皆為1.45000至1.55000，在期望的範圍內。又，本發明的實施例之光學玻璃的阿貝數(νd )皆為65.00以上至75.00以下的範圍內，在期望的範圍內。
又，實施例之光學玻璃會形成穩定的玻璃，在玻璃製作時不易引起失透。
比較例之玻璃由於質量比MgO/Rn2 O為0，嚴重地失透，未能玻璃化。
因此，實施例之光學玻璃的折射率(nd )及阿貝數(νd )在期望的範圍內，為化學耐久性(耐酸性)良好的光學玻璃。由此可推測，本發明的實施例之光學玻璃，由於因酸雨等導致玻璃的劣化較小，有助於在戶外經常性使用之行車用途等的用途上。
進而，使用本發明之實施例的光學玻璃來形成玻璃塊，並對此玻璃塊進行研削及研磨，加工成鏡片及稜鏡的形狀。此結果，能夠穩定地加工成各式各樣的鏡片及稜鏡的形狀。
以上，係以例示之目的詳細地說明了本發明，但應可理解本實施例終究僅是例示之目的，本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠不脫離本發明之思想及範圍而達成許多的改變。
[圖1]係顯示關於本案之實施例的折射率(nd )與阿貝數(νd )的關係之圖。

Claims (7)

  1. 一種光學玻璃，以氧化物為基準的質量%計係含有： P2 O5 成分55.0%至85.0%； Al2 O3 成分3.0%至30.0%； MgO成分超過0%至15.0%； 並且，質量比MgO/Rn2 O係超過0至5.0以下，且Rn為選自由Li、Na、及K所組成之群組中的1種以上； 經由粉末法測得之化學耐久性亦即耐酸性為1級至3級。
  2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中以氧化物為基準的質量%計，質量比Al2 O3 /Rn2 O為0.5以上至7.5以下。
  3. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中以氧化物為基準的質量%計，Li2 O成分係0%至15.0%； Na2 O成分係0%至15.0%； K2 O成分係0%至15.0%； SiO2 成分係0%至10.0%； B2 O3 成分係0%至10.0%； Y2 O3 成分係0%至15.0%； Yb2 O3 成分係0%至15.0%； La2 O3 成分係0%至15.0%； Gd2 O3 成分係0%至15.0%； TiO2 成分係0%至10.0%； ZrO2 成分係0%至10.0%； Nb2 O5 成分係0%至10.0%； Ta2 O5 成分係0%至10.0%； WO3 成分係0%至10.0%； ZnO成分係0%至10.0%； CaO成分係0%至10.0%； SrO成分係0%至10.0%； BaO成分係0%至10.0%； Bi2 O3 成分係0%至10.0%； Sb2 O3 成分係0%至2.0%。
  4. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中折射率(nd )為1.45000以上至1.55000以下，阿貝數(νd )為65.00以上至75.00以下。
  5. 如請求項3所記載之光學玻璃，其中折射率(nd )為1.45000以上至1.55000以下，阿貝數(νd )為65.00以上至75.00以下。
  6. 一種光學元件，係由如請求項1至5中任一項所記載之光學玻璃所構成。
  7. 一種預形體，為研磨加工用及／或精密壓製成形用，係由如請求項1至5中任一項所記載之光學玻璃所構成。
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