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CN108290768A - 光学玻璃 - Google Patents

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CN108290768A
CN108290768A CN201680068510.XA CN201680068510A CN108290768A CN 108290768 A CN108290768 A CN 108290768A CN 201680068510 A CN201680068510 A CN 201680068510A CN 108290768 A CN108290768 A CN 108290768A
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glass
hereinafter
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less
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秋叶周作
长岛达雄
泽村茂辉
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种适合于暴露在严酷环境中的车载用摄像机中使用的摄像透镜等的、高折射率且高强度、抗裂性优异、玻璃化转变温度和失透温度足够低的光学玻璃。一种光学玻璃，其中，所述光学玻璃的nd为1.70以上且2.10以下，Tg为500℃以上且630℃以下，失透温度为1300℃以下，比重为4.0g/cm3以下、裂纹启裂载荷(CIL)为20gf以上，并且断裂韧性值(Kc)为0.60MPa·m1/2以上。

Description

光学玻璃
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃。
背景技术
以往，在车载用摄像机、机器人用视觉传感器等用途中使用小型且摄像视角广的摄像玻璃透镜。对于这样的摄像玻璃透镜，为了更小型且拍摄更广的范围，要求使其具有高折射率。另外，对于可穿戴设备等而言，从图像的广角化、高亮度·高对比度化、提高导光特性、衍射光栅的加工容易性等方面考虑，也要求使其具有高折射率。
另外，由于设想到汽车或机器人会进行高速移动或被用在严酷的环境中，因此，与通常的摄像机的摄像透镜相比，搭载于车载用摄像机等的摄像玻璃透镜需要极高强度。例如，要求车载用摄像机不产生由与汽车的行驶相伴的冲击或风压、因行驶所扬起的沙尘导致的损伤或侵蚀等。此外，由酸雨或在洗车等时所使用的洗涤剂、蜡等化学试剂导致的表面劣化或变质少也是重要的。
设想到在可穿戴设备的情况下也会有用户不留心掉落或者拭去皮脂、沙尘等污渍的场景，因此与车载摄像机用透镜同样，所搭载的导光板、带衍射光栅的玻璃、眼镜镜片要求高强度、耐擦伤性高的玻璃。
关于这样的车载用的玻璃透镜，例如进行了以下尝试：通过使用具有规定的耐酸性的车载摄像机用透镜玻璃材料，从而提高折射率及强度，进而提高耐酸性或耐水性(例如参见专利文献1)。
然而，使用了上述的车载摄像机透镜用玻璃材料的玻璃透镜无法得到足够高的折射率。另一方面，以往，在制成高折射率的组成的情况下，存在玻璃脆而容易破裂的课题。因此，还并不知晓具有能够耐受严酷环境的高强度的高折射率组成的玻璃。
另外，玻璃透镜主要通过制造效率高的精密压制成形(以下简称为“压制成形”。)来生产。因此，为了提高压制成形的生产率，对玻璃透镜用光学玻璃，要求玻璃化转变温度低且失透温度低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-256446号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是为了消除如上所述的课题而完成的发明，其目的在于提供一种高折射率且高强度、抗裂性优异并且成形性良好的光学玻璃。
用于解决课题的手段
本发明的光学玻璃的折射率(nd)为1.70～2.10，玻璃化转变温度(Tg)为500℃～630℃，失透温度为1300℃以下，比重为4.0g/cm3以下，
裂纹启裂载荷(CIL)为20gf以上，并且
根据JIS R1607通过压头压入法测定的断裂韧性值(Kc)为0.60MPa·m1/2以上。
本发明的光学玻璃优选：以氧化物基准的质量％表示，所述光学玻璃含有20％～75％的Nb2O5、22％～50％的SiO2、0％～7％的TiO2、0％～20％的ZrO2、1％～20％的Li2O、1％～18％的Na2O、0.1％～10％的K2O、0％～15％的ZnO、0％～5％的P2O5、0％～6％的B2O3和0％～5％的F，Li2O+Na2O+K2O为5％～30％，并且Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.4以上。
本发明的光学玻璃优选：ZnO为0％～10％，并且Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.45以上。
本发明的光学玻璃优选：按照以氧化物基准的质量％表示的值计，所述光学玻璃含有0％～15％的La2O3和0％～4％的BaO，并且Nb2O5-(La2O3+BaO)为10％～75％。
本发明的光学玻璃优选：按照以氧化物基准的质量％表示的值计，Nb2O5-(La2O3+BaO)为30％～75％。
本发明的光学玻璃优选：按照以氧化物基准的质量％表示的值计，(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为5以上。
本发明的光学玻璃优选：按照以氧化物基准的质量％表示的值计，(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为20以上。
本发明的光学玻璃优选：按照以氧化物基准的质量％表示的值计，所述光学玻璃含有0％～15％的Ln2O3(在此，Ln为选自由Y、La、Gd、Yb、及Lu构成的组中的1种以上。)和0％～10％的WO3，并且(Nb2O5+Ln2O3+TiO2+ZrO2+WO3+ZnO)×Li2O为500以下。
本发明的光学玻璃优选：所述光学玻璃制成厚度1mm的玻璃板时的、波长360nm下的光的透射率(T360)为50％以上。
本发明的光学玻璃优选：所述光学玻璃的根据日本光学玻璃工业会标准测定的耐水性为2级以上，耐酸性为1级以上。
发明效果
根据本发明，可以提供一种高折射率且高强度、抗裂性优异并且成形性良好的光学玻璃。因此，适合于暴露在严酷环境中的车载用摄像机中使用的摄像透镜等。
具体实施方式
以下，对本发明的光学玻璃的实施方式进行说明。
本发明的光学玻璃具有1.70～2.10的范围的高折射率(nd)。因此，本发明的光学玻璃在用于摄像玻璃透镜的情况等下能够更小型且能够拍摄更广的范围。nd优选为1.72以上，更优选为1.73以上，进一步优选为1.74以上，更进一步优选为1.75以上。另外，nd优选为2.00以下，更优选为1.90以下。
另外，本发明的光学玻璃具有低玻璃化转变温度(Tg)。具体而言，Tg在500℃～630℃的范围内。本发明的光学玻璃通过具有上述范围的低Tg，从而例如在压制成形中的成形性良好。本发明的光学玻璃的Tg优选为520℃～600℃。Tg例如可以通过热膨胀法进行测定。
另外，本发明的光学玻璃的失透温度为1300℃以下。因此，能够抑制压制成形时的玻璃的失透，因此成形性良好。失透温度优选为1250℃以下，进一步优选为1200℃以下，特别优选为1100℃以下。在此，失透温度为：在将加热熔融后的玻璃通过自然冷却进行冷却时，在玻璃表面及内部未确认到长边或长径为1μm以上的结晶的温度的最大值。
本发明的光学玻璃根据JIS R1607通过压头压入法(IF法)测定的断裂韧性值(Kc)为0.60MPa·m1/2以上。Kc是玻璃的强度的指标，Kc越大，越不易引入大的裂纹，表示对破裂的耐受性越高。Kc优选为0.62MPa·m1/2以上。例如，对厚度为4mm～10mm且大小为约4cm×约4cm的玻璃板，通过根据JIS R1607的IF法以如下所述的方式求出Kc。即，使用维氏硬度计，利用维氏压头在压痕载荷5kgf、保持时间15秒的条件下引入压痕，之后，取下维氏压头，在等待15秒后使用试验机附带的显微镜测定压痕的对角线长度和开裂长度，将该操作重复10次，通过以下的公式进行计算。
Kc＝0.026×(E×P)1/2×a×c-3/2…式(1)
在此，E是作为试样的玻璃板的杨氏模量(Pa)，P是压痕载荷(N)，a是压痕的对角线长度的平均值的一半(m)，c是开裂长度的平均值的一半(m)。对上述玻璃板，通过超声脉冲法测定杨氏模量(E)。
在本发明的光学玻璃制成厚度1mm的玻璃板后的经过镜面研磨的表面上使用维氏压头形成压痕时的裂纹的发生率达到50％时的维氏压头的载荷(将该载荷称作裂纹启裂载荷(CIL))为20gf以上。CIL是抗裂性的指标，CIL越大，表示越不易产生裂纹。本发明的光学玻璃的CIL为20gf以上，由此具有优异的抗裂性。CIL优选为25gf以上，更优选为30gf以上，进一步优选为35gf以上。CIL为100gf以上时，难以引入裂纹，因此难以进行切割及加工。因此，CIL优选为90gf以下，更优选为80gf以下。
CIL的值例如可以通过以下的方法求出。对将双面镜面研磨后的、厚度1mm的板状的玻璃的表面，用维氏硬度试验机压入维氏压头15秒后，取下维氏压头，在取下维氏压头后的15秒后观察压痕附近。对于100gf、200gf、300gf、500gf、1000gf、2000gf的维氏压头的压痕载荷，计算各载荷下所产生的裂纹条数的平均值。使用S型函数对载荷与裂纹条数的关系进行回归计算，根据回归计算结果，可以将裂纹条数为2条时的载荷作为玻璃的CIL(gf)(将从压痕的全部4个角产生合计4条裂纹的情况作为发生率100％)。
在具有如上所述的nd的以往的高折射玻璃的组成中，在玻璃表面容易产生裂纹，另外还具有容易以所产生的裂纹为起点发生破裂的缺点。与此相对，本发明的光学玻璃通过Kc、CIL在上述的范围内，从而得到高折射率，并且为高强度、抗裂性优异。
另外，本发明的光学玻璃的比重为4.0g/cm3以下。由此，光学玻璃不易产生裂纹。因此，可以得到不易发生以裂纹为起点的破裂的高强度的光学玻璃。比重优选为3.7g/cm3以下，更优选为3.5g/cm3以下。
本发明的光学玻璃制成厚度1mm的玻璃板时的波长360nm下的光的透射率(T360)优选为50％以上，更优选为55％以上，进一步优选为60％以上。例如可以使用分光光度计对厚度1mm的将两表面镜面研磨后的玻璃板测定T360。
本发明的光学玻璃的根据JOGIS06-2008光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)测定的耐水性(RW)优选为2级以上。RW具体而言按照以下方式测定。对于直径为420μm～600μm的玻璃粉末，测定将其在100℃的纯水80mL中浸渍了1小时时的质量减少比例(％)。根据质量减少比例，赋予规定的等级。等级的数值越小，表示RW越好。
另外，本发明的光学玻璃的根据JOGIS06-2008光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)测定的耐酸性(RA)优选为1级以上。RA具体而言按照以下方式测定。对于直径为420μm～600μm的玻璃粉末，测定将其在100℃的0.01当量的硝酸水溶液80mL中浸渍了1小时时的质量减少比例(％)。根据质量减少比例，赋予规定的等级。等级的数值越小，表示RA越好。
[玻璃成分]
接着，对本发明的光学玻璃可以含有的各成分的组成范围的实施方式详细地进行说明。在本说明书中，只要没有特别说明，各成分的含有比例以氧化物基准的相对于玻璃总质量的质量％来表示。另外，在本发明的光学玻璃中，“实质上不含有”是指除不可避免的杂质以外不含有。不可避免的杂质的含量在本发明中为0.1％以下。
以下，对本实施方式的光学玻璃的组成的限定理由进行说明。需要说明的是，本发明的光学玻璃只要具有上述的特性，则并不限于下述实施方式的组成。
SiO2是玻璃形成成分，是对玻璃赋予高强度和抗裂性、并且提高玻璃的稳定性和化学耐久性的成分。SiO2的含有比例为22％以上且50％以下。通过SiO2的含有比例为22％以上，从而可以提高抗裂性。另一方面，通过SiO2的含有比例为50％以下，从而可以得到高折射率。SiO2的含有比例优选为25％以上，更优选为28％以上。另外，其含有比例优选为45％以下，更优选为40％以下，进一步优选为35％以下。
Nb2O5是提高玻璃的折射率并且增大玻璃的色散的成分。Nb2O5的含有比例为20％以上且75％以下。通过Nb2O5的含有比例为20％以上，从而可以得到高折射率。Nb2O5的含有比例优选为30％以上，更优选为40％以上，进一步优选为45％以上。另外，Nb2O5过多时，容易发生失透。因此，其含有比例优选为70％以下，更优选为65％以下，进一步优选为60％以下。
TiO2是可选成分，是提高玻璃的折射率并且增大玻璃的色散的成分。另外，本发明的光学玻璃通过含有TiO2，从而可以提高抗裂性。另一方面，TiO2过多时，则容易着色，并且透射率降低，因此，其含有比例为7％以下。在本发明的光学玻璃含有TiO2的情况下，其含有比例优选为0.5％以上，更优选为1％以上，进一步优选为1.5％以上。另外，其含有比例优选为6％以下，更优选为5.5％以下，进一步优选为5％以下。
ZrO2是可选成分，是提高玻璃的折射率并且提高玻璃的化学耐久性的成分。本发明的光学玻璃通过含有ZrO2，从而可以提高抗裂性。另一方面，ZrO2过多时，则变得容易失透，因此其含有比例为20％以下。在本发明的光学玻璃含有ZrO2的情况下，其含有比例优选为1％以上，更优选为2％以上，进一步优选为3％以上。ZrO2的含有比例优选为15％以下，更优选为10％以下，进一步优选为8％以下。
Li2O是提高玻璃的强度、并且确保低Tg、提高玻璃的熔融性的成分。Li2O的含有比例为1％以上且20％以下。通过Li2O的含有比例为1％以上，从而可以提高强度(Kc)及抗裂性(CIL)。另一方面，Li2O过多时，则变得容易失透。Li2O的含有比例优选为2％以上，更优选为3％以上，进一步优选为4％以上。另外，其含有比例优选为19％以下，更优选为15％以下，进一步优选为13％以下，特别优选为10％以下，最优选为8％以下。
Na2O是抑制失透并且降低Tg的成分。Na2O的含有比例为1％以上且18％以下。如果Na2O的含有比例为1％以上，则可以得到优异的失透抑制效果。另一方面，Na2O过多时，则强度及抗裂性容易降低。Na2O的含有比例优选为1.5％以上，更优选为2％以上，进一步优选为2.5％以上。另外，其含有比例优选为15％以下，更优选为12％以下，进一步优选为10％以下，特别优选为7％以下，最优选为5％以下。
K2O是提高玻璃的熔融性的成分，并且是抑制失透的成分。K2O的含有比例为0.1％以上且10％以下。通过K2O的含有比例为0.1％以上，从而提高失透抑制效果。另一方面，K2O过多时，则强度及抗裂性容易降低。K2O的含有比例优选为0.3％以上，更优选为0.5％以上，进一步优选为1％以上。另外，其含有比例优选为7％以下，更优选为5％以下，进一步优选为3％以下。
在本实施方式的光学玻璃中，碱金属成分(Li2O、Na2O、K2O)之中，Li2O如所上述为提高玻璃的强度的成分，其量多时，则变得容易失透。因此，在本实施方式的光学玻璃中，在增多Li2O的含有比例的情况下，通过含有失透抑制效果高的K2O，可以抑制由Li2O的增加导致的失透，由此可以确保高强度。因此，本实施方式的光学玻璃中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.4以上。在Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)小于0.4时，强度及抗裂性变小，比重变大，机械特性容易降低。另一方面，过大时，则粘度容易变低，压制成形性降低。Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)优选为0.45以上，更优选为0.5以上，进一步优选为0.55以上。
ZnO是可选成分，是提高玻璃的强度、抗裂性等机械特性的成分。另一方面，ZnO的量多时，则变得容易失透，因此，其含有比例为15％以下。ZnO的含有比例优选为13％以下，更优选为10％以下，进一步优选为8％以下，特别优选为6％以下。其含有比例也可以进一步降低，在该情况下，优选为5％以下，更优选为4％以下，进一步优选为3％以下，特别优选为1％以下。最优选实质上不含有ZnO。
P2O5是可选成分。P2O5是降低Tg的成分，并且是用于调节阿贝数的成分，但P2O5的量多时，则抗裂性容易降低。因此，P2O5的含有比例为5％以下。P2O5的含有比例优选为4％以下，更优选为3％以下，进一步优选为2％以下，特别优选为1％以下。最优选实质上不含有P2O5。
B2O3是可选成分。B2O3是降低Tg并且提高玻璃的强度、抗裂性等机械特性的成分，但B2O3的量多时，则折射率容易降低。因此，B2O3的含有比例为6％以下。B2O3的含有比例优选为5％以下，更优选为4％以下，进一步优选为3％以下，特别优选为1％以下。最优选实质上不含有B2O3。
La2O3是可选成分。La2O3是提高玻璃的折射率的成分，但La2O3的量过多时，则机械特性降低。因此，在含有La2O3的情况下，其含有比例优选为15％以下，更优选为10％以下，进一步优选为5％以下。La2O3的含有比例也可以进一步减少，在该情况下，其含有比例优选为3％以下，更优选为2％以下，进一步优选为1％以下。最优选实质上不含有La2O3。
BaO是可选成分。BaO是抑制失透的成分，但BaO的量多时，则抗裂性容易降低。因此，在含有BaO的情况下，其含有比例优选为4％以下。BaO的含有比例更优选为2％以下，进一步优选为1％以下。最优选实质上不含有BaO。
CaO是可选成分。CaO是抑制失透的成分，但CaO的量多时，则抗裂性容易降低。因此，在含有CaO的情况下，其含有比例优选为5％以下，更优选为3％以下，进一步优选为2％以下，特别优选为1％以下。最优选实质上不含有CaO。
Y2O3是可选成分。Y2O3是提高玻璃的折射率并且提高强度及抗裂性的成分。另一方面，Y2O3的量多时，则玻璃的色散降低，并且变得容易失透。因此，在含有Y2O3的情况下，其含有比例优选为10％以下。Y2O3的含有比例更优选为5％以下，进一步优选为3％以下，特别优选为1％以下。
Gd2O3是可选成分。Gd2O3是提高玻璃的折射率并且提高强度和抗裂性的成分。另一方面，Gd2O3的量多时，则变得容易失透。因此，Gd2O3优选为10％以下，更优选为5％以下，进一步优选为3％以下，更进一步优选为1％以下，特别优选实质上不含有Gd2O3。
Ln2O3(Ln为选自由Y、La、Gd、Yb及Lu构成的组中的1种以上)提高玻璃的折射率。另一方面，Ln2O3的量增多时，则玻璃的色散降低，并且变得容易失透。因此，Ln2O3优选合计为15％以下，更优选为10％以下，进一步优选为7％以下。Ln2O3的含有比例也可以进一步减少，在该情况下，其含有比例优选为5％以下，更优选为3％以下，特别优选为1％以下，最优选实质上不含有Ln2O3。
Al2O3是可选成分。Al2O3是提高化学耐久性的成分，但Al2O3增多时，则玻璃变得容易失透。因此，Al2O3优选为7％以下，更优选为5％以下，进一步优选为3％以下，更进一步优选为1％以下，特别优选实质上不含有Al2O3。
WO3是可选成分。通过含有少量WO3，可以抑制玻璃的失透，但WO3的量过多时，反而玻璃变得容易失透。因此，WO3优选为10％以下，更优选为7％以下，进一步优选为5％以下，更进一步优选为3％以下，更进一步更优选为1％以下，特别优选实质上不含有WO3。
Bi2O3是可选成分。Bi2O3是提高玻璃的折射率、降低Tg、并且降低玻璃的失透的成分。另一方面，Bi2O3的量增多时，则玻璃变得容易着色。因此，优选实质上不含有Bi2O3。
MgO是可选成分。MgO是提高玻璃的熔融性、抑制失透、并且调节玻璃的阿贝数、折射率等光学常数的成分。另一方面，MgO的量增多时，反而会促进失透。因此，MgO优选为5％以下，更优选为3％以下，进一步优选为1％以下，特别优选实质上不含有MgO。
SrO是可选成分。SrO是提高玻璃的熔融性、抑制失透、并且调节玻璃的光学常数的成分。另一方面，SrO的量增多时，反而会促进失透。因此，SrO优选为5％以下，更优选为3％以下，进一步优选为1％以下，特别优选实质上不含有SrO。
As2O3是有害的化学物质，因此近年来有控制使用的倾向，需要在环境保护方面的措施。因此，在重视环境方面的影响的情况下，优选除了不可避免的混入以外实质上不含有As2O3。
此外，本实施方式的光学玻璃中优选含有Sb2O3和SnO2中的至少一种。它们并非必需的成分，但可以出于折射率特性的调节、熔融性的提高、着色的抑制、透射率的提高、澄清、化学耐久性的提高等目的而进行添加。在含有这些成分的情况下，优选合计为1％以下，更优选为0.5％以下。
此外，本实施方式的光学玻璃中优选含有F。F并非必需，但可以出于熔化性的提高、透射率的提高、澄清性的提高等目的而进行添加。在含有F的情况下，其含有比例优选为5％以下，更优选为3％以下。
另外，在本实施方式的光学玻璃中，通过增多Li2O+Na2O+K2O，可以降低Tg，但变得过多时，粘度也容易降低，压制成形性降低或玻璃变得容易失透。另一方面，Li2O+Na2O+K2O过少时，则粘度容易变低，压制成形性降低。因此，Li2O+Na2O+K2O为5％以上且30％以下。Li2O+Na2O+K2O的含有比例优选为6％以上，更优选为7％以上，进一步优选为8％以上。另外，其含有比例优选为25％以下，更优选为20％以下，进一步优选为18％以下，特别优选为17％以下。另外，Li2O+Na2O+K2O也可以进一步减少，在该情况下，其含有比例优选为16％以下，更优选为14％以下，特别优选为12％以下。
本实施方式的光学玻璃中，如上所述碱金属成分的合计含量(Li2O+Na2O+K2O)多时，则Tg降低，但折射率容易降低。因此，在作为提高折射率的成分的Nb2O5、La2O3和BaO中，通过相对于La2O3和BaO的合计而含有规定量以上的有助于强度提高的Nb2O5，可以在降低Tg的同时进一步提高折射率。因此，Nb2O5-(La2O3+BaO)优选为10％以上。另一方面，Nb2O5-(La2O3+BaO)变得过多时，则比重变大，因此优选为75％以下。从减小比重并且得到高折射率的方面考虑，Nb2O5-(La2O3+BaO)优选为15％以上，更优选为20％以上，进一步优选为30％以上，特别优选为40％以上。另外，Nb2O5-(La2O3+BaO)也可以进一步增多，在该情况下，其比例优选为45％以上，更优选为50％以上。
在本实施方式的光学玻璃中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)优选为5以上。如上所述，(Nb2O5-(La2O3+BaO))是用于得到高折射率且高强度的指标，(Li2O+Na2O+K2O)是用于降低Tg的指标。如果(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为5以上，则可以得到高折射率且高强度、Tg更低的光学玻璃。(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)优选为10以上，更优选为15以上，进一步优选为20以上，特别优选为25以上，最优选为30以上。
在本实施方式的光学玻璃中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，(Nb2O5+Ln2O3+TiO2+ZrO2+WO3+ZnO)×Li2O优选为500以下。在(Nb2O5+Ln2O3+TiO2+ZrO2+WO3+ZnO)×Li2O超过500时，玻璃变得容易失透。更优选为450以下，进一步优选为400以下。
在本实施方式的光学玻璃中，从提高光学玻璃的强度的观点考虑，碱金属成分的含量优选满足Li2O＞Na2O＞K2O的关系。另外，同样地从提高光学玻璃的强度的观点考虑，Li2O/Na2O优选以质量比计为1.2以上。
[光学玻璃和玻璃成形体的制造方法]
本发明的光学玻璃例如以如下方式制作。即，以成为上述规定的玻璃组成的方式称量原料，并均匀地混合。将所制作的混合物投入铂坩埚、石英坩埚或氧化铝坩埚中，并进行粗熔融。之后，投入金坩埚、铂坩埚、铂合金坩埚或铱坩埚中，在1200℃～1400℃的温度范围内熔融2小时～10小时，通过脱泡、搅拌等进行均质化并进行消泡等，然后浇铸到模具中，并进行缓慢冷却，由此来制作。而且，在缓慢冷却后，根据需要实施化学强化处理，从而制造光学玻璃。
进一步地，例如可以使用再加热压制成形或精密压制成形等手段由所制作的光学玻璃来制作玻璃成形体。即，可以由光学玻璃制作模压成形用透镜预型件，对该透镜预型件进行再加热压制成形后、进行研磨加工而制作玻璃成形体，或者对例如进行研磨加工而制作的透镜预型件进行精密压制成形而制作玻璃成形体。需要说明的是，制作玻璃成形体的手段并不限于这些手段。
以这样的方式制作的玻璃成形体对各种光学元件有用，其中，特别是适合于车载用摄像机中所使用的摄像透镜等暴露在严酷的环境中的用途。
根据以上说明的本实施方式的光学玻璃，可以得到适合于暴露在严酷环境中的车载用摄像机所使用的摄像透镜等的、高折射率且高强度、抗裂性优异、成形性良好的光学玻璃。
实施例
以成为表1～4所示的化学组成(氧化物换算的质量％)的方式称量原料。原料均选择使用了各自所对应的氧化物、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的光学玻璃中所使用的高纯度原料作为各成分的原料。
将所称量的原料均匀地混合，放入内部容积约300mL的铂坩埚内，在约1400℃下熔融约2小时，进行澄清、搅拌，然后在1400℃下保持0.5小时，浇铸于预热至约650℃的纵50mm×横100mm的长方形的模具中，然后以约0.5℃/分钟进行缓慢冷却，从而制成了样品。
[评价]
对以上得到的各样品，如下所述地测定了玻璃化转变温度(Tg)、折射率(nd)、比重、杨氏模量(E)、断裂韧性值(Kc)、裂纹启裂载荷(CIL)、失透温度、耐水性(RW)、耐酸性(RA)和360nm下的透射率(T360)。
Tg：对加工成直径5mm、长度20mm的圆柱状的样品，用热机械分析装置(Bruker AXS公司制造、商品名：TMA4000SA)通过热膨胀法以5℃/分钟的升温速度进行了测定。
nd：将样品玻璃加工成边长为30mm、厚度为10mm的三角形棱镜，利用折射率计(Kalnew公司制造、设备名：KPR-2000)进行了测定。
比重：将样品的质量与在压力101.325kPa(标准气压)下的、与其同体积的4℃的纯水的质量之比表示为SG，根据JIS Z8807(1976、在液体中进行称量的测定方法)进行了测定。
E：对20mm×20mm×10mm的块状样品，使用超声波精密板厚计(OLYMPAS公司制造、MODEL 38DL PLUS)进行了测定(单位：GPa)。
Kc：对厚度为4mm～10mm、大小为约4cm×4cm的样品玻璃板，通过根据JIS R1607的IF法以如下所述的方式求出。即，使用维氏硬度计，用维氏压头在压痕载荷5kgf、保持时间15秒的条件下引入压痕，之后，取下维氏压头，在等待15秒后使用试验机附带的显微镜测定压痕的对角线长度和开裂长度，将该操作重复10次，通过上述式(1)进行了计算。
CIL：对将双面镜面研磨后的、厚度1mm的板状的样品玻璃的表面，用维氏硬度试验机压入维氏压头15秒后，取下维氏压头，在15秒后对压痕附近进行了观察。维氏压头的压入分别通过100gf、gf、200gf、300gf、500gf、1000gf、2000gf的维氏压头的压痕载荷进行，对各个维氏压头的压痕载荷计算了所产生的裂纹条数的平均值。使用S型函数对载荷与裂纹条数的关系进行回归计算，根据回归计算结果，将裂纹条数为2条时的载荷作为玻璃的CIL值(gf)。
失透温度：在铂皿中加入样品约5g，分别在1000℃～1400℃的范围内每隔10℃的温度下保持1小时而得到样品，将该样品通过自然冷却进行了冷却，然后利用显微镜观察有无结晶析出，将未确认到长边或长径为1μm以上的结晶的最高温度作为失透温度。
RW：根据JOGIS06-2008光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)进行了测定。具体而言，对直径为420μm～600μm的玻璃粉末，测定了将其在100℃的纯水80mL中浸渍了1小时时的质量减少比例(％)。质量减少比例小于0.05(％)时，记为1级，大于等于0.05且小于0.10(％)时，记为2级，大于等于0.10且小于0.25(％)时，记为3级，大于等于0.25且小于0.60(％)时，记为4级，大于等于0.60且小于1.10(％)时，记为5级，在1.10(％)以上时，记为6级。
RA：根据JOGIS06-2008光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)进行了测定。具体而言，对直径为420μm～600μm的玻璃粉末，测定了将其在100℃的0.01当量的硝酸水溶液80mL中浸渍了1小时时的质量减少比例(％)。质量减少比例小于0.20(％)时，记为1级，大于等于0.20且小于0.35(％)时，记为2级，大于等于0.35且小于0.65(％)时，记为3级，大于等于0.65且小于1.20(％)时，记为4级，大于等于1.20且小于2.20(％)时，记为5级，在2.20(％)以上时，记为6级。
T360：对加工成10mm×30mm×厚度1mm的板状且将两表面镜面研磨后的样品，用分光光度计(日立高新技术(Hitachi High-Technologies)公司制造的U-4100)进行了波长360nm下的光的透射率的测定。
将结果与玻璃的组成一并示于表1～6中。例1～21、42～48为实施例，例22～41为比较例。
需要说明的是，表中“-”的标记表示未测定。另外，表中的()表示计算值。关于失透温度，未测定的情况均为1300℃以下。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
上述各实施例的光学玻璃的折射率(nd)均为1.70以上，为高折射率。另外，还具有CIL为20gf的高强度和Kc为0.60MPa·m1/2以上的优异的抗裂性。另外，玻璃化转变温度(Tg)为500℃～630℃，失透温度为1300℃以下，因此压制成形性良好。此外，通过比重为4.0g/cm3以下，从而不易产生可能成为破裂起点的裂纹。因此，适合于暴露在严酷环境中的车载用摄像机中所使用的摄像透镜等。
另外，本玻璃能够在保持强度的同时实现设备或透镜的广角化、高亮度化、高对比度化、导光特性提高、或者将衍射光栅的高度设计得较低而容易进行加工，因此还适合在运动型摄像机、可穿戴设备、导光板、带投影仪的眼镜、带全息图的导光板、带全息图的玻璃、波导反射器阵列投影仪、带衍射光栅的玻璃、虚拟现实增强现实显示装置、HMD设备、护目镜型显示器、眼镜型显示器、虚拟图像显示装置等中使用。

Claims (10)

1.一种光学玻璃，其中，所述光学玻璃的
折射率(nd)为1.70～2.10，
玻璃化转变温度(Tg)为500℃～630℃，
失透温度为1300℃以下，
比重为4.0g/cm3以下，
裂纹启裂载荷(CIL)为20gf以上，并且
根据JIS R1607通过压头压入法测定的断裂韧性值(Kc)为0.60MPa·m1/2以上。
2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，以氧化物基准的质量％表示，所述光学玻璃含有20％～75％的Nb2O5、22％～50％的SiO2、0％～7％的TiO2、0％～20％的ZrO2、1％～20％的Li2O、1％～18％的Na2O、0.1％～10％的K2O、0％～15％的ZnO、0％～5％的P2O5、0％～6％的B2O3和0％～5％的F，Li2O+Na2O+K2O为5％～30％，并且Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.4以上。
3.如权利要求2所述的光学玻璃，其中，所述ZnO为0％～10％，并且Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.45以上。
4.如权利要求2或3所述的光学玻璃，其中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，所述光学玻璃含有0％～15％的La2O3和0％～4％的BaO，并且Nb2O5-(La2O3+BaO)为10％～75％。
5.如权利要求4所述的光学玻璃，其中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，Nb2O5-(La2O3+BaO)为30％～75％。
6.如权利要求4或5所述的光学玻璃，其中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为5以上。
7.如权利要求4～6中任一项所述的光学玻璃，其中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，
(Nb2O5-(La2O3+BaO))×Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为20以上。
8.如权利要求2～7中任一项所述的光学玻璃，其中，按照以氧化物基准的质量％表示的值计，
所述光学玻璃含有0％～15％的Ln2O3(在此，Ln为选自由Y、La、Gd、Yb和Lu构成的组中的1种以上)和0％～10％的WO3，并且
(Nb2O5+Ln2O3+TiO2+ZrO2+WO3+ZnO)×Li2O为500以下。
9.如权利要求1～8中任一项所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃制成厚度1mm的玻璃板时的、波长360nm下的光的透射率(T360)为50％以上。
10.如权利要求1～9中任一项所述的光学玻璃，其中，所述光学玻璃的根据日本光学玻璃工业会标准测定的耐水性为2级以上，耐酸性为1级以上。
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