光学玻璃、光学部件和可穿戴设备的制作方法

文档序号:21046146发布日期:2020-06-09 20:56阅读:264来源:国知局
光学玻璃、光学部件和可穿戴设备的制作方法
本发明涉及光学玻璃、光学部件及可穿戴设备。
背景技术
:作为可穿戴设备例如带投影仪的眼镜、眼镜型或护目镜型显示器、虚拟现实与增强现实显示装置、虚像显示装置等中使用的玻璃,从图像的广角化、高亮度·高对比度化、导光特性提高、衍射光栅的加工容易性等方面出发,需要高折射率。另外,以往在车载用照相机、机器人用视觉传感器等用途中,可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,为了更加小型且拍摄广的范围,需要高折射率。由于想到车载用照相机、机器人在高速移动或苛刻的环境下使用,因此搭载于车载用照相机等的摄像玻璃透镜与一般的照相机的摄像透镜相比需要极高强度。例如要求车载用照相机不会产生与汽车行驶相伴的冲击、风压、因行驶而飞扬的砂尘所导致的损伤、侵蚀等。在可穿戴设备的情况下,想到用户意外滑倒、或者擦拭皮脂、沙尘等污染之类的场景,因此与车载照相机用的透镜同样地,所搭载的带有导光板、衍射光栅的玻璃、眼镜透镜需要高强度的玻璃。作为这样的高折射率的光学玻璃,已知有裂纹产生负荷(cil)、断裂韧性良好的光学玻璃(例如参照专利文献1)等。另外,通过提高虚拟温度,已知有改善强度的玻璃基板(例如参照专利文献2、3)。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2017/090645号专利文献2:日本特开2007-302550号公报专利文献3:日本特开2011-108344号公报技术实现要素:然而,专利文献1中记载了主要通过考虑玻璃组成而改善强度的光学玻璃。另外,专利文献2~3用于信息记录介质,且折射率低,并不用于光学玻璃用途。一般而言,为了用于光学玻璃用途,由于确保其特性,所以通过精密缓慢冷却进行制造以使玻璃形成为致密且没有形变的玻璃,该光学玻璃的虚拟温度比玻璃化转变温度低。本发明为了消除上述的课题而完成,目的在于提供一种光学玻璃,是高折射率的玻璃,其强度与以往相比进一步提高且产品特性良好。本发明的光学玻璃是折射率(nd)为1.55以上的光学玻璃,其特征在于,上述光学玻璃的虚拟温度(tf)与玻璃化转变温度(tg)之差(tf-tg)为0℃以上。另外,本发明的光学部件和可穿戴设备的特征在于使用本发明的光学玻璃。根据本发明的光学玻璃,能够提供高折射率且强度高的光学玻璃。因此,通过使用该光学玻璃,光学部件和可穿戴设备可以是抑制因掉落等导致的破损的产品。附图说明图1是测定光学玻璃特性时用于说明测定试样的图。图2是测定光学玻璃特性时用于说明测定试样的图。具体实施方式以下,对本发明的光学玻璃、光学部件和可穿戴设备的实施方式进行说明。本实施方式的光学玻璃如上所述具有规定的折射率(nd),并且该光学玻璃的虚拟温度(tf)与玻璃化转变温度(tg)满足规定的关系,对这些各特性依次进行说明。本实施方式的光学玻璃具有1.55以上的高折射率(nd)。由于折射率(nd)为1.55以上,因此本实施方式的光学玻璃作为用于可穿戴设备的光学玻璃,在图像的广角化、高亮度·高对比度化、导光特性提高、衍射光栅的加工容易性等方面是优选的。并且,作为车载用照相机、机器人用视觉传感器等用途中使用的小型且摄像视角广的摄像玻璃透镜,适合于更小型且拍摄广的范围。该折射率(nd)优选为1.60以上,更优选为1.65以上,进一步优选为1.68以上,进一步优选为1.72以上,进一步优选为1.74以上,进一步优选为1.76以上,进一步优选为1.78以上,特别优选为1.80以上。另一方面,折射率(nd)过大的玻璃存在密度容易高并且失透温度也容易高的趋势,折射率(nd)优选为2.20以下,更优选为2.00以下,进一步优选为1.90以下,进一步优选为1.86以下,进一步优选为1.84以下,进一步优选为1.82以下,进一步优选为1.81以下,特别优选为1.80以下。另外,本实施方式的光学玻璃其虚拟温度(tf)与玻璃化转变温度(tg)之差(tf-tg)为0℃以上。通过满足这种关系,使玻璃的结构更加稀疏,即便对光学玻璃施加任意冲击,玻璃的结构也由于发生致密化而容易吸收该冲击。其结果,在制成产品时,得到能够抑制因掉落等导致的破损(强度提高)的光学玻璃。对于tf-tg≥0的光学玻璃而言,只要将与虚拟温度相关的从(tg+100℃)到(tg-150℃)附近的温度区域的冷却速度设为2℃/分钟以上即可。优选为5℃/分钟以上,更优选为10℃/分钟以上,进一步优选为20℃/分钟以上,进一步优选为50℃/分钟以上,进一步优选为75℃/分钟以上,特别优选为100℃/分钟以上。特别是无需确定上限,但例如只要为500℃/分钟以下即可。通过调整该冷却速度,能够调整光学玻璃的虚拟温度。应予说明,以往的光学玻璃在其制造过程中通过精密缓慢冷却进行缓慢冷却,使其固化而形成产品,因此其tf变低,通常比tg低。在本实施方式中,对该tf进行了研究,结果发现通过使tf为tg以上,即光学玻璃的tf与tg之差(tf-tg)为0℃以上,能够提高光学玻璃本身的强度,能够抑制因掉落等导致的破损。该差(tf-tg)优选为5℃以上,更优选为10℃以上,进一步优选为15℃以上,进一步优选为20℃以上,进一步优选为25℃以上,进一步优选为30℃以上,进一步优选为40℃以上,特别优选为50℃以上。为了得到强度提高的效果,无需设置该差(tf-tg)的上限,但该差(tf-tg)为100℃以下时能够将玻璃的冷却速度抑制得较低,改善玻璃的翘曲、板厚偏差。在还需要改善该玻璃的翘曲、板厚偏差的情况下,该差(tf-tg)优选为70℃以下,更优选为50℃以下,进一步优选为40℃以下,特别优选为30℃以下。玻璃是在高温下粘性低的液体状,此时的玻璃的结构为粗糙的状态,若将其冷却则玻璃的结构变密,并且固化。该玻璃的结构变化是由于玻璃在该温度下会转变为最稳定的状态而导致的。然而,若玻璃的冷却速度大,则玻璃的结构在成为与该温度对应的致密结构之前发生固化,结果在高温侧的状态下玻璃的结构被固定。将与该固化的玻璃的结构相当的温度称为虚拟温度。即,即使组成完全相同的玻璃,tf也随着其制造过程中的热处理的不同而不同。这样,根据该热处理,玻璃的结构不同,其物理的性质也不同。该tf可以根据热量测定方法、热收缩的测定等公知的测定方法而求得。本说明书中,实际上进行的tf的测定方法在实施例中详细进行说明。另外,该光学玻璃的tg例如可以通过热膨胀法等公知的方法求得。而且,本实施方式的光学玻璃的tg优选为800℃以下。若使本实施方式的光学玻璃为上述范围的tg,则加压成型和再拉伸成型的成型性良好。该tg更优选为760℃以下,进一步优选为720℃以下,进一步更优选为680℃以下,特别优选为640℃以下。另外,本实施方式的光学玻璃的tg优选为500℃以上。若使本实施方式的光学玻璃为上述范围的tg,则易于加快tg附近的冷却速度,容易提高虚拟温度。该tg更优选为520℃以上,进一步优选为540℃以上,进一步更优选为560℃以上,特别优选为580℃以上。并且,从通过满足上述的特性而提高强度的观点考虑,本实施方式的光学玻璃优选具有以下的特性。本实施方式的光学玻璃的杨氏模量(e)优选为60gpa以上。若具有这种特性,则存在如下优点:作为薄玻璃板用于可穿戴设备时或作为透镜用于车载用照相机、机器人用视觉传感器等的情况下,挠曲少。从减少玻璃的挠曲量的观点出发,该e更优选为70gpa以上,进一步优选为80gpa以上,更进一步优选为85gpa以上,特别优选为90gpa以上。另外,本实施方式的光学玻璃的杨氏模量(e)为140gpa以下时,为了得到高虚拟温度而以快的冷却速度进行冷却的情况下难以破裂。从使玻璃难以破裂的观点考虑,该e更优选为120gpa以下,进一步优选为100gpa以下,更进一步优选为95gpa以下,特别优选为90gpa以下。另外,本实施方式的光学玻璃的50~350℃的热膨胀系数(α)优选为50(×10-7/k)以上。本实施方式的光学玻璃在上述范围的α时,与周边部件的膨胀匹配良好。该α更优选为60(×10-7/k)以上,进一步优选为70(×10-7/k)以上,进一步更优选为80(×10-7/k)以上,特别优选为90(×10-7/k)以上。另外,本实施方式的光学玻璃的α优选为150(×10-7/k)以下。本实施方式的光学玻璃为上述范围的α时,不易发生冷却时的破裂,因此能够使冷却速度上升。其结果能够使光学玻璃的tf与tg之差(tf-tg)为0℃以上、即玻璃的tf比tg高,使玻璃的结构更为稀疏,即使对光学玻璃施加任何冲击,玻璃的结构也发生致密化而容易吸收其冲击。其结果,能够提高光学玻璃本身的强度,抑制因掉落等导致的破损。该α更优选为120(×10-7/k)以上,进一步优选为110(×10-7/k)以下,进一步更优选为100(×10-7/k)以下,特别优选为95(×10-7/k)以下。本实施方式的光学玻璃的最大厚度为2.0mm以下时,容易加快冷却速度,容易增加虚拟温度。该厚度更优选为1.5mm以下,进一步优选为1.0mm以下,更进一步优选为0.8mm以下,特别优选为0.6mm以下。为了加快冷却速度提高虚拟温度,不需要非要设定厚度的下限,但最大厚度为0.01mm以上时,抑制因光学玻璃的自重而导致的挠曲。该厚度更优选为0.1mm以上,进一步优选为0.3mm以上,更进一步优选为0.5mm以上,特别优选为0.7mm以上。本实施方式的光学玻璃优选为玻璃板的形状,在为玻璃板的情况下,其一个主表面的面积优选为8cm2以上。若该面积为8cm2以上,则能够配置多个光学元件,生产率提高。该面积更优选为30cm2以上,进一步优选为170cm2以上,更进一步优选为300cm2以上,特别优选为1000cm2以上。另一方面,面积为6500cm2以下时容易进行玻璃板的操作,能够抑制玻璃板的操作时、加工时的破损。该面积更优选为4500cm2以下,进一步优选为4000cm2以下,更进一步优选为3000cm2以下,特别优选为2000cm2以下。另外,本实施方式的光学玻璃的一个主表面的表面粗糙度ra优选为2nm以下。若为该范围的ra,则能够在一个主表面使用压印技术等而形成所希望形状的纳米结构,并且可得到所希望的导光特性。该ra更优选为1.7nm以下,进一步优选为1.4nm以下,进一步更优选为1.2nm以下,特别优选为1.0nm以下。这里,表面粗糙度ra为jisb0601(2001年)中定义的算数平均粗糙度。本说明书中,是使用原子力显微镜(afm)对10μm×10μm的3个不同的区域进行测定而得到的结果的平均值。本实施方式的光学玻璃优选玻璃板的截面的折射率的最大值与最小值的差(δn)为5.0×10-5以下。本说明书中,玻璃板的截面是指沿着从玻璃板的一个主表面到另一主表面的板厚方向切断而露出的截面,是指后述的对δn测定中的从成型体以规定的大小切出的样品进一步研磨而得到的测定试样的经研磨的侧面。δn的测定使用公知的方法例如使用透射式双光束干涉显微镜按照以下的步骤进行测定。[δn的测定方法]<测定试样的准备>得到光学玻璃作为板状的成型体,从该成型体,以使成型体与样品的重心(g1)位置一致且成型体的长边方向与样品的宽度方向平行的方式切出宽度30mm、进深10mm的样品(板厚保持原样)(参照图1)。图2示出了切出的样品,将沿其宽度方向延伸的2个侧面分别设为a面、b面。接下来,使用金刚石砂轮作为研削砥石,对样品的a面和b面进行研削。该研削如表1所示变更a面和b面的研削量、金刚石砂轮的网眼尺寸地从1阶段到4阶段依次执行4个阶段。接着,使用金刚石浆料对研削后的样品的a面、b面进行镜面研磨,得到测定试样。此时的研磨量为10μm以上,金刚石浆料例如使用含有0.1质量%网眼尺寸#14000的单晶金刚石的浆料。本发明的一实施方式的玻璃板的截面与根据上述步骤得到的测定试样的a面或b面对应。[表1]a面和b面的各研削量金刚石砂轮网眼尺寸1阶段2000μm以上#1002阶段200μm以上#4003阶段100μm以上#10004阶段50μm以上#2000<δn的测定>δn的测定使用透射式双光束干涉显微镜。后述的实施例中,使用(株)槽尻光学工业所制透射式双光束干涉显微镜(td系列),测定波长使用546nm(光源:氙气灯,单色滤镜:546nm),空间分辨率为9.1μm×9.1μm(ccd照相机4像素),测定试样的板厚方向的δn如下测定。测定微小的折射率差时,需要排除有可能使测定精度恶化的重要因素。例如需要进行装置周边的温度变动的抑制、振动的防止、外部光(例如照明)的阻挡。另外,存在因所使用的物镜而测定精度不同的情况、以及在测定面内具有精度的分布的情况。因此,在光路上没有任何物质的状态下测定相位差分布(平面倾斜校正),以使测定面内的最大值与最小值之差为1/100λ以下(5nm以下)的方式进行平面倾斜校正。接着,以使进深方向成为光路的方式放置测定试样,在上述的条件(平面倾斜校正)下测定相位差分布。以千分尺测定测定试样的进深(从a面到b面的长度),从相位差分布计算折射率分布(=相位差分布/进深)。该进深为a面的重心(g2)处的长度。在经镜面研磨的a面沿着穿过a面的重心(g2)与主表面垂直的线(板厚方向)计算折射率分布,将其最大值与最小值之差设为δn。若上述δn为5.0×10-5以下,则本实施方式的光学玻璃作为用于可穿戴设备的导光板使用时,在图像的清晰化、高亮度·高对比度化、导光特性提高、衍射光栅的加工容易性等方面是优选的。该折射率的最大值与最小值之差更优选为3.0×10-5以下。进一步优选为2.0×10-5以下,进一步优选为1.0×10-5以下,特别优选为0.5×10-5以下。另外,在如上所述得到的测定试样的截面,可以如下所述计算折射率指标值n。即,在该测定试样的截面中,可以使用下述式(1)计算折射率指标值n,优选算出的折射率指标值n的最大值(nmax)与最小值(nmin)之差为5.0×10-3以下。应予说明,该折射率指标值n如式(1)所示取决于其组成(含有氧化物的浓度)。n=asi×csi+aal×cal+apt×cpt+azr×czr…(1)(其中,式中,csi:sio2的浓度(摩尔%),cal:al2o3的浓度(摩尔%),cpt:pto2的浓度(摩尔%),czr:zro2的浓度(摩尔%),asi=1.4,aal=1.4,apt=5.0,azr=2.0,。)该折射率指标值n是在为了测定上述δn而得到的测定试样的a面,沿着穿过a面的重心(g2)与主表面垂直的线(板厚方向),针对在板厚方向上等分的每个区域,向与上述相位差分布的光路相同的方向照射电子射线,测定数值(参照图2)而得到的值。应予说明,区域的个数最小为20,可以为了提高分辨率而任意地增加。另外,csi、cal、cpt以及czr是将利用电子探针(epma)逐个元素测定的值换算为各氧化物的摩尔%浓度的数值。另外,asi、aal、apt以及azr分别为各氧化物的用于计算折射率指标值n的校正值。若n的最大值与最小值之差为5.0×10-3以下,则本实施方式的光学玻璃在用作在可穿戴设备中使用的导光板时图像的清晰化、高亮度·高对比度化、导光特性提高、衍射光栅的加工容易性等方面是优选的。该折射率的最大值与最小值之差优选为3.0×10-3以下。更优选为2.0×10-3以下,进一步优选为1.0×10-3以下,特别优选为5.0×10-4以下。另外,本实施方式的光学玻璃优选裂纹产生负荷l为350mn以上。这里,本实施方式的裂纹产生负荷可以通过下述的方法得到。在保持为湿度30%、温度25℃的恒温恒湿槽内,将设定为负荷10、25、50、100、200g的维氏硬度计压头压入玻璃表面(光学研磨面)15秒钟,这15秒后对从压痕的4个角产生的裂纹的个数进行计算(每一个压痕最多为4个)。以各负荷重复该操作20次(即,将压头压入20次),计算总裂纹数后,利用总裂纹产生数/80求出裂纹产生率。将得到的裂纹产生率相对于负荷制成曲线,将利用最小二乘法拟合s型函数时的裂纹产生率为50%的负荷作为裂纹产生负荷l。而且,本实施方式的光学玻璃其裂纹产生负荷l与同上述光学玻璃同一组成且熔融后精密缓慢冷却而得到的玻璃的裂纹产生负荷l0相比时的差(l-l0)优选为98mn以上,更优选为150mn以上,进一步优选为200mn以上,进一步优选为250mn以上,特别优选为300mn以上。这里,裂纹产生负荷l0是对与上述光学玻璃同一组成且熔融后精密缓慢冷却而得到的玻璃进行与上述裂纹产生负荷l的计算相同的试验而得到的值。应予说明,这里精密缓慢冷却如下进行:将光学玻璃装入箱型电炉而升温至tg+30℃(与玻璃化转变温度相比高30℃的温度),保持一小时后,利用程序控制以0.1℃/分钟的冷却速度冷却至tg-150℃(与玻璃化转变温度相比低150℃的温度),其后自然放冷。[玻璃成分]接下来,对本实施方式的光学玻璃可含有的各成分的组成范围的一实施方式详细进行说明。本说明书中,各成分的含量只要没有特别说明,以氧化物基准的相对于玻璃母组成的总质量的质量%表示。这里玻璃母组成是不包括sb2o3和sno2在内的成分。作为满足本实施方式的光学玻璃的高折射率且透光率良好进而熔解性高的特性的母组成,例如可举出以氧化物基准的质量%表示,含有如下成分的组成:作为玻璃形成成分的选自sio2、b2o3和p2o5中的至少1种5~80质量%、作为修饰氧化物的选自mgo、cao、sro、bao、zno、li2o、na2o、k2o、cs2o、ln2o3(ln为选自y、la、gd、yb和lu中的至少1种)中的至少1种的氧化物合计5~70质量%,作为中间氧化物的选自al2o3、tio2、zro2、wo3、bi2o3、teo2、ta2o5、nb2o5中的至少1种的氧化物合计0~50质量%。作为这种光学玻璃的组成,具体而言可举出(1)la-b系、(2)sio2系、(3)p2o5系的光学玻璃。应予说明,在玻璃组成的含量的说明中,除非特别说明,否则“%”“ppm”这一表述是指“质量%”“质量ppm”。作为(1)la-b系,例如可例示将母组成的合计设为100%时含有la2o35~70%、b2o35~70%的玻璃。通过含有la2o3成分5%以上,能够具有所希望的高折射率,且能够减少分散(增大阿贝数)。因此,la2o3成分的含量的下限优选为10%、更优选为15%、进一步优选为20%、进一步优选为30%。另一方面,通过使la2o3成分的含量为70%以下,抑制玻璃的熔融性的降低,提高玻璃的耐失透性。因此,la2o3成分的含量的上限优选为60%,更优选为50%、进一步优选为40%、进一步优选为30%。b2o3为玻璃形成成分,b2o3的含量在将母组成的合计设为100%时优选为5~70%。通过含有b2o3成分5%以上,能够提高玻璃的耐失透性,且减少玻璃的分散。因此,b2o3成分的含量的下限优选为10%、更优选为20%、进一步优选为35%。另一方面,通过将b2o3成分的含量设为70%以下,能够容易得到更大的折射率,可抑制化学耐久性的恶化。因此,b2o3成分的含量的上限优选为60%、更优选为50%、进一步优选为40%、进一步优选为30%。mgo为任意成分。mgo的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~20%。通过含有mgo成分,能够提高玻璃的机械强度。mgo的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为8%以上。如果mgo的含量为20%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。mgo的含量更优选为15%以下,进一步优选为10%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为3%以下。cao为任意成分。cao的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~30%。通过含有cao成分,能够提高玻璃的化学耐久性。cao的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果cao的含量为30%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。cao的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。sro为任意成分。sro的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~30%。通过含有sro成分,能够提高玻璃的折射率。sro的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果sro的含量为30%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。sro的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。bao为任意成分。bao的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~40%。通过含有bao成分,能够提高玻璃的折射率。bao的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。若bao的含量为40%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。bao的含量更优选为30%以下,进一步优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。zno为任意成分。zno的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~30%。通过含有zno成分,能够提高玻璃的折射率。zno的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。若zno的含量为30%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。zno的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。li2o为任意成分。li2o的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~15%。若含有li2o,则能够提高强度(kc)和抗裂性(cil)。li2o的含量更优选为0.5%以上,进一步优选为1%以上,进一步优选为3%以上,特别优选为5%以上。另一方面,若li2o的含量为15%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。li2o的含量优选为10%以下,更优选为7%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为4%以下。na2o为任意成分。na2o的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。na2o的含量为20%以下时可得到良好的抗裂性。na2o的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下,特别优选为5%以下。本实施方式的光学玻璃含有na2o时,失透温度变低,可得到优选的制造特性,其含量优选为0.5%以上,更优选为1%以上,进一步优选为2%以上,特别优选为3%以上。k2o为任意成分。k2o的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。k2o的含量为20%以下时可得到良好的抗裂性。k2o的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下。本实施方式的光学玻璃含有k2o时,失透温度变低,可得到优选的制造特性。其含量优选为0.5%以上,更优选为1%以上,进一步优选为2%以上,特别优选为3%以上。另外,在本实施方式的光学玻璃中,作为任意成分可以含有碱金属成分(li2o+na2o+k2o)。li2o+na2o+k2o的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。若li2o+na2o+k2o为2%以上,则玻璃的粘性成为logη=2的温度t2容易变低,熔解温度变低,可抑制着色。li2o+na2o+k2o优选为4%以上,更优选为6%以上,进一步优选为8%以上,特别优选为10%以上。另外,通过使li2o+na2o+k2o的含量为20%以下而降低失透温度,可得到优选的制造特性。li2o+na2o+k2o的含量优选为15%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。在本实施方式的光学玻璃中,碱金属成分(li2o、na2o、k2o)中,li2o是提高玻璃的强度的成分,但如果其含量多则t2容易变低,容易失透。因此,本实施方式的光学玻璃中,以氧化物基准的质量%的比值计,li2o/(li2o+na2o+k2o)优选为0.45以下。通过使li2o/(li2o+na2o+k2o)为0.45以下,t2容易变高,难以失透,玻璃的易成型性提高。li2o/(li2o+na2o+k2o)更优选为0.4以下,进一步优选为0.35以下,特别优选为0.3以下。cs2o为任意成分。cs2o的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。如果cs2o的含量大于0%则失透温度变低,可得到优选的制造特性。本实施方式的光学玻璃含有cs2o时,其含量优选为0.5%以上,更优选为1%以上,进一步优选为2%以上,特别优选为3%以上。另一方面,若cs2o的含量为20%以下则可得到良好的抗裂性。cs2o的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下。ln2o3(ln为选自y、la、gd、yb以及lu中的至少1种)为任意成分。作为ln2o3的总量的含量,在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有ln2o3,则能够提高玻璃的折射率。作为ln2o3的总量的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,如果ln2o3的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。因此,作为总量的含量优选为55%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。al2o3为任意成分。al2o3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%以下。若含有al2o3,则能够提高玻璃的强度,并且提高玻璃的稳定性。al2o3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为8%以上。另外,若al2o3的含量为55%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。al2o3的含量优选为15%以下,al2o3的含量更优选为10%以下,al2o3的含量进一步优选为8%以下,al2o3的含量特别优选为5%以下。tio2为任意成分。tio2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有tio2,则能够提高玻璃的折射率且能够提高玻璃的稳定性。tio2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若tio2的含量为55%以下则失透温度变低,抑制玻璃的着色。tio2的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。zro2为任意成分。zro2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有zro2,则能够提高玻璃的折射率且提高化学耐久性。zro2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若zro2的含量为55%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。zro2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。wo3为任意成分。wo3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有wo3,则能够提高玻璃的折射率。wo3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。另外,若wo3的含量为55%以下则失透温度变低,可抑制玻璃的着色。wo3的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。bi2o3为任意成分。bi2o3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有bi2o3,能够提高玻璃的折射率。bi2o3的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,特别优选为10%以上。另外,若bi2o3的含量为55%以下则失透温度变低,可抑制玻璃的着色。bi2o3的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。teo2为任意成分。teo2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。若含有teo2,则能够提高玻璃的折射率。teo2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若teo2的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。teo2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。ta2o5为任意成分。ta2o5的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。若含有ta2o5,则能够提高玻璃的折射率。ta2o5的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若ta2o5的含量为30%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。ta2o5的含量优选为25%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。nb2o5为任意成分。nb2o5的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有nb2o5,则能够提高玻璃的折射率。nb2o5的含量优选为5%以上,更优选为10%以上,进一步优选为15%以上,特别优选为30%以上。另外,若nb2o5的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。nb2o5的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。(2)作为sio2系,例如可例示含有10~70%sio2,含有作为高折射率成分的选自nb2o5、ta2o5、li2o、sro、bao、tio2、zro2、wo3、bi2o3、teo2以及ln2o3(ln为选自y、la、gd、yb以及lu中的至少1种)中的至少1种1%以上的玻璃。sio2为玻璃形成成分。sio2的含量在将母组成的合计设为100%时为10~70%。sio2的含量为10%以上时,玻璃的粘性成为logη=2的温度t2处于优选的范围,对玻璃赋予高强度和抗裂性,能够提高玻璃的稳定性和化学耐久性。sio2的含量优选为15%以上,更优选为20%以上,进一步优选为25%以上。另一方面,sio2的含量为70%以下,能够含有用于得到高折射率的成分。sio2的含量优选为60%以下,更优选为50%以下,进一步优选为40%以下。nb2o5为任意成分。nb2o5的含量在将母组成的合计设为100%时为5%以上,由此能够提高玻璃的折射率,并且减少阿贝数(vd)。nb2o5的含量更优选为15%以上,进一步优选为25%以上,特别优选为30%以上。另外,若nb2o5的含量为70%以下则能够降低失透温度,在此基础上,可降低原料成本。nb2o5的含量优选为60%以下,更优选为55%以下,进一步优选为50%以下。ta2o5为任意成分。ta2o5的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。ta2o5的含量为1%以上,由此能够提高折射率。ta2o5的含量更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若ta2o5的含量为30%以下则能够降低失透温度,在此基础上,可降低原料成本。ta2o5的含量优选为25%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。另外,在本实施方式的光学玻璃中,作为任意成分,可以含有碱金属成分(li2o+na2o+k2o)。li2o+na2o+k2o的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。若li2o+na2o+k2o为2%以上,则t2容易变低,熔解温度变低,可抑制着色。li2o+na2o+k2o的含量优选为4%以上,更优选为6%以上,进一步优选为8%以上,特别优选为10%以上。另外,通过使li2o+na2o+k2o的含量为20%以下,由此降低失透温度,可得到优选的制造特性。li2o+na2o+k2o的含量优选为15%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。在本实施方式的光学玻璃中,碱金属成分(li2o、na2o、k2o)中,li2o是提高玻璃的强度的成分,但若其含量多则t2容易变低,容易失透。因此,本实施方式的光学玻璃中,以氧化物基准的质量%的比值计,li2o/(li2o+na2o+k2o)优选为0.45以下。通过使li2o/(li2o+na2o+k2o)为0.45以下,由此t2容易变高,难以失透,玻璃的易成型性提高。li2o/(li2o+na2o+k2o)更优选为0.4以下,进一步优选为0.35以下,特别优选为0.3以下。li2o为任意成分。li2o的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~15%。若含有li2o,则能够提高强度(kc)和抗裂性(cil)。li2o的含量更优选为0.5%以上,进一步优选为1%以上,进一步优选为3%以上,特别优选为5%以上。另一方面,若li2o的含量为15%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。li2o的含量优选为10%以下,更优选为7%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为4%以下。sro为任意成分。sro的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~30%。通过含有sro成分,能够提高玻璃的折射率。sro的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。若该含量为30%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。sro的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。bao为任意成分。bao的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~50%。通过含有bao成分,能够提高玻璃的折射率。更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。若该含量为50%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。bao的含量更优选为35%以下,进一步优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。tio2为任意成分。tio2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有tio2,则能够提高玻璃的折射率,能够提高玻璃的稳定性。tio2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,tio2的含量为55%以下则失透温度变低,可抑制玻璃的着色。tio2的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。zro2为任意成分。zro2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有zro2,能够提高玻璃的折射率,能够提高化学耐久性。zro2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若zro2的含量为55%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。zro2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。wo3为任意成分。wo3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有wo3,则能够提高玻璃的折射率。wo3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。另外,若wo3的含量为55%以下则失透温度变低,可抑制玻璃的着色。wo3的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。bi2o3为任意成分。bi2o3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有bi2o3,则能够提高玻璃的折射率。bi2o3的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。另外,若bi2o3的含量为55%以下则失透温度变低,可抑制玻璃的着色。bi2o3的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。teo2为任意成分。teo2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。若含有teo2,则能够提高玻璃的折射率。teo2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。另外,若teo2的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上,可降低原料成本。teo2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。通过含有ln2o3(ln为选自y、la、gd、yb以及lu中的1种以上),能够提高玻璃的折射率。ln2o3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。另一方面,若ln2o3的含量在将母组成的合计设为100%时为55%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。ln2o3的含量合计优选为35%以下,进一步优选为20%以下,特别优选为15%以下。(3)作为p2o5系,例如可例示含有10~70质量%的p2o5,含有1%以上的选自nb2o5、ta2o5、li2o、sro、bao、tio2、zro2、wo3、bi2o3、teo2以及ln2o3(ln为选自y、la、gd、yb以及lu中的至少1种)中的至少1种作为高折射率成分的玻璃。p2o5为构成玻璃的玻璃形成成分,其赋予玻璃可制造的稳定性,减小玻璃化转变温度和液相温度的作用大。但是,p2o5的含量在将母组成的合计设为100%时小于10%时,得不到充分的效果。p2o5的含量优选为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,若p2o5的含量为70%以下,则可得到良好的化学耐久性。p2o5的含量优选为65%以下,更优选为60%以下,进一步优选为55%以下,特别优选为50%以下。应予说明,对于高折射率成分,由于与上述(2)sio2系相同,因此省略说明。进而,本实施方式的光学玻璃优选含有sb2o3和sno2中的至少一种。这些并不是必须的成分,可以出于折射率特性的调整、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的目的进行添加。含有这些成分时,它们的含量合计优选为5%以下,更优选为3%以下,进一步优选为1%以下,特别优选为0.5%以下。[光学玻璃和玻璃成型体的制造方法]本实施方式的光学玻璃例如如下进行制造。即,首先,称量原料以得到上述规定的玻璃组成,将其均匀混合。将所得到的原料混合物投入连续熔炉,利用燃烧器进行加热而将原料混合物熔融,利用脱泡、搅拌等使其均质化后,从连续熔炉流出,使其冷却并固化而得到本实施方式的光学玻璃。该冷却时,在本实施方式中,以使光学玻璃的tf与tg的差(tf-tg)成为0℃以上的方式设定条件。为了满足这种关系,以提高tf的方式调整制造条件即可,例如可以增加与虚拟温度有关系的从(tg+100℃)到(tg-150℃)附近为止的温度区域的冷却速度。冷却速度优选为2℃/分钟以上。并且,若满足上述条件,则该光学玻璃能够通过将熔融的玻璃利用浮法、辊压法之类的公知的成型方法成型为板状而形成玻璃板。另外,例如使用再热压成型、精密加压成型等方法,能够制成玻璃成型体。即,能够由光学玻璃制成模压成型用的透镜预成型件,对该透镜预成型件进行再热压成型后进行研磨加工而制成玻璃成型体,或例如对进行研磨加工而制成的透镜预成型件进行精密加压成型而制成玻璃成型体。此外,制成玻璃成型体的手段并不限于这些手段。另外,对于熔融方法,上述连续熔融法是合适的,除此之外,也可以利用以往公知的方法制成光学玻璃。例如将混合原料而得到的混合物投入铂坩埚、石英坩埚或者氧化铝坩埚进行粗熔融,其后装入金坩埚、铂坩埚、铂合金坩埚、强化铂坩埚或者铱坩埚在1200~1400℃的温度范围下进行2~10小时熔融,利用脱泡、搅拌等使其均质化而进行除泡等后,浇铸到模具而缓慢冷却,由此也得到光学玻璃。如此制成的玻璃板、玻璃成型体这样的光学部件对各种光学元件是有用的,但其中特别适宜用于(1)可穿戴设备例如带投影仪的眼镜、眼镜型或护目镜型显示器、虚拟现实与增强现实显示装置、虚像显示装置等中使用的导光体、滤波器、透镜等,(2)车载用照相机、机器人用视觉传感器中使用的透镜、罩玻璃等。也适宜用于车载用照相机这样的暴露于苛刻环境的用途。另外,也适宜地用于有机el用玻璃基板、晶片级透镜阵列用基板、透镜单元用基板、基于蚀刻法的透镜形成基板、光波导路之类的用途。以上说明的本实施方式的光学玻璃为高折射率且低密度,并且,制造特性良好,适合作为可穿戴设备、车载用、机器人搭载用的光学玻璃。实施例使用氧化物等原料将si-nb系的玻璃熔融,得到成型为块状的光学玻璃。将该光学玻璃粉碎,制成碎玻璃原料。从该碎玻璃原料称量用于例1~例7的样品的必需量,分别装入铂容器内,约在1400℃进行5小时熔融、清澄、搅拌后,倒入碳框内,以表2中的保持温度(tk)和保持时间保持。其后,以表2中的冷却速度,通过从保持温度冷却到常温(约25℃),制成例1~例7的板状的成型体。从该板状成型体制成厚度为0.5mm、宽度30mm、进深10mm的样品。例1~例4为实施例,例5~例7为比较例。[特性]对于上述得到的各样品,如下测定虚拟温度(tf)、玻璃化转变温度(tg)、热膨胀系数(α)、折射率(nd)、裂纹产生负荷、精密缓慢冷却的裂纹产生负荷、折射率的最小值与最大值之差、折射率指标值n的最小值与最大值之差。将得到的结果一并示于表2。应予说明,空栏为未测定的特性。虚拟温度(tf):制作多个与上述各例的样品相同组成、相同形状的试验片,装入红外聚光加热炉,升温并维持在玻璃的结构以短时间缓和的温度(例如玻璃化转变温度+100℃以上),其后,冷却到比上述加热温度低的规定的保持温度(tk),在该tk保持1小时左右后,快速冷却至室温(例如,100℃/分钟左右的冷却速度)。对于上述试验,使tk为不同的多个温度(例如(tg+60℃)、(tg+30℃)、(tg))来进行,测定此时得到的各个玻璃的折射率。并且,将各试验片在tk保持2小时后,以与上述相同的冷却速度进行快速冷却,确认没有折射率的变化(确认tf为tk)。而且,如果能够确认没有折射率的变化,则根据上述得到的各试验片的tf与折射率之间的关系制作标准曲线。看到折射率的变化时,延长tk的保持时间直到折射率没有变化。接下来,对上述得到的各例的样品,进行折射率的测定,使用上述中制成的标准曲线而求出tf。玻璃化转变温度(tg):使用示差热膨胀计(tma)测定的值,通过jisr3103-3(2001年)求出。热膨胀系数(α):使用示差热膨胀计(tma)而测定30~350℃的范围的线热膨胀系数,根据jisr3102(1995年)求出30~350℃的范围的平均线热膨胀系数。折射率(nd):将各例中得到的成型体的玻璃加工成一边为30mm、厚度为10mm的三角形状棱镜,利用折射率计(kalnew公司制,机器名:kpr-2000)测定。裂纹产生负荷:在保持为湿度30%、温度25℃的恒温恒湿槽内,将设定为负荷10、25、50、100、200g的维氏硬度计压头压入玻璃表面(光学研磨面)15秒钟,这15秒后对从压痕的4个角产生的裂纹的个数进行计算(每一个压痕最多为4个)。以各负荷重复该操作20次(即,将压头压入20次),计算总裂纹数后,利用总裂纹产生数/80求出裂纹产生率。将得到的裂纹产生相对于负荷制成曲线,将利用最小二乘法拟合s型函数时的裂纹产生率为50%的负荷作为裂纹产生负荷。精密缓慢冷却的裂纹产生负荷:作为样品,使用对与各例相同组成的原料熔融后进行精密缓慢冷却而得到的玻璃,除此之外,利用与上述相同的方法求出裂纹产生负荷。应予说明,这里精密缓慢冷却如下进行:将光学玻璃装入箱型电炉而升温至tg+30℃(与玻璃化转变温度相比高30℃的温度),保持一小时后,利用程序控制以0.1℃/分钟的冷却速度冷却至tg-150℃(与玻璃化转变温度相比低150℃的温度),其后自然放冷。折射率的最小值与最大值之差(δn):如上述详细说明所记载,从板状的成型体切出样品,对侧面进行研磨而制成测定试样。计算测定试样a面的折射率分布,求出最小值与最大值的差。折射率指标值n的最小值与最大值的差:在上述测定试样的a面,沿着穿过a面的重心与主表面垂直的方向,针对等分的每个区域测定数值,使用上述式(1)而计算折射率指标值n。在得到的各区域的折射率指标值n中求出最小值与最大值的差。[表2]上述各实施例(例1~例4)的光学玻璃的折射率(nd)均为1.55以上的高折射率。另外,这些光学玻璃的(tf-tg)为0℃以上,提高了强度。因此,适合于可穿戴设备、车载用照相机、机器人用视觉所使用的光学玻璃。另一方面,比较例的例5~例7的光学玻璃的(tf-tg)为0℃以下,因此强度低。使用上述碎玻璃原料,在与例1相同的条件下制成板状成型体,制成厚度0.5mm、宽度40mm、进深25mm的样品,测定裂纹产生负荷,其结果为850mn,是大于350mn的值。根据以上内容,本实施例的光学玻璃为高折射率,并且提高了强度,适合作为可穿戴设备、车载用、机器人搭载用等的光学玻璃。当前第1页12
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