光学玻璃的制作方法

文档序号:18415641发布日期:2019-08-13 19:22阅读:259来源:国知局
光学玻璃的制作方法

本发明涉及一种光学玻璃,更加具体地,涉及一种抗热冲击性较高的光学玻璃。



背景技术:

光学玻璃应用于数码相机和摄影机等摄影器材、以及投影仪和投影电视机等影像播放(投影)设备等各种光学仪器领域,在这些仪器中,使用于构成光学系统的透镜和棱镜等的用途。

在这里,作为具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(vd)为60~68的范围的光学常数的光学玻璃,如专利文献1~4所述的玻璃成分广为人知。

【专利文献1】日本专利文献特开2001-089183号公报

【专利文献2】日本专利文献特开2002-020136号公报

【专利文献3】日本专利文献特开2002-356348号公报

【专利文献4】日本专利文献特开2003-341557号公报



技术实现要素:

发明所要解决的技术问题

专利文献1~4所述的光学玻璃,主要使用于如相机和投影仪等光学仪器。

然而,在投影仪的用途中,大概从2013年开始,作为光源用激光光源替代了白炽光,并且平直度高,能量及能量密度较高的激光照射至构成透镜和棱镜的光学玻璃,从而光学玻璃被快速加热,产生了由于其热冲击而损坏光学玻璃的问题。

另外,作为光源使用激光光源,因此光学系统更进一步小型化,并且使用激光光源的激光投影仪也更进一步小型化。另一方面,激光光源排放的热量也比白炽光大,因此,光学系统乃至光学仪器整体都较容易保持热量,据此,构成透镜与棱镜的光学玻璃被加热,光学玻璃因其热冲击而破损。

由这种热冲击引起光学玻璃破损的问题,在监控摄像头、运动摄像头、车载摄像头或者前照灯的用途中也会产生。特别是,在室外使用的这些用途中,光学玻璃与光学仪器整体被直射日光急剧地加热,或者在加热后被雨水等水迅速冷却,因此,同样产生由热冲击引起光学玻璃破损的问题。

另一方面,专利文献1~4所述的光学玻璃,主要使用于如摄像头和投影仪,实际上以固定状态使用的光学仪器。然而,近年来,在安装于如无人机那样的位移机构的运动摄像头、以及安装于汽车等运输机的车载摄像头和前照灯中也开始使用光学元件,要求一种对于下落/着陆时和驱动时产生的物理冲击,能够更加耐受的光学玻璃。

这种能够更加耐受物理性冲击的光学玻璃,在室外使用的用途,例如,如监控摄像头那样的用途中也被要求。特别是,在室外使用的这些用途中,强风和由强风产生的飞来物接触光学玻璃,从而产生物理性冲击。

另一方面,在使用较强烈的激光的投影仪和激光元件、激光振荡器、激光加工机的用途中,出现了光学玻璃着色的问题。例如,在投影仪的用途中,大概从2013年开始,用激光替代了白炽光,并且平直度高,能量及能量密度较高的激光照射至构成透镜和棱镜的光学玻璃,产生了光学玻璃的透光率随着时间的流逝而降低的问题。

这种光学玻璃的透光率降低的问题,在监控摄像头、运动摄像头、车载摄像头或者前照灯的用途中也会产生。特别是,在室外使用的这些用途中,直射日光照射光学玻璃,从而产生同样的问题。

本发明鉴于上述问题而完成,其目的在于,获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且抗热冲击性高、耐冲击性高、或者即便时间流逝也很难产生透光率降低的光学玻璃。

解决问题的技术手段

本发明的发明人等为了解决上述问题,在反复进行深入试验和研究的结果,发现了在含有sio2成分、b2o3成分以及碱金属成分的光学玻璃中,可以获得抗热冲击性高、耐冲击性高、或者即便时间流逝也很难产生透光率降低的光学玻璃,从而完成了本发明。具体地说,本发明提供如下所述的光学玻璃。

(1)一种光学玻璃,以氧化物标准的质量%计算,

sio2成分为30.0~80.0%,

b2o3成分为1.0~30.0%,以及,

rn2o成分(在式中,rn为li、na、k中的至少1种)为1.0~30.0%,

并且,具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(vd)为60~68的范围的光学常数。

(2)如上述(1)所述的光学玻璃,在-30~+70℃中的平均线膨胀系数α[×10-7/℃]与杨氏模量e[×108n/m2]的乘积α×e为60000以下。

(3)如上述(2)所述的光学玻璃,使用于通过光的照射而加热的光学仪器。

(4)如上述(2)或(3)所述的光学玻璃,使用于监控摄像头、运动摄像头、激光投影仪、前照灯或者车载摄像头的用途。

(5)如上述(1)所述的光学玻璃,在使23.8g的钢球向所述光学玻璃自由下落时,所述光学玻璃破损的最小高度为100cm以上。

(6)如上述(5)所述的光学玻璃,使用于室外用的光学仪器或者具有位移机构的光学仪器。

(7)如上述(5)或(6)所述的光学玻璃,使用于监控摄像头、运动摄像头、车载摄像头或者前照灯的用途。

(8)如上述(1)所述的光学玻璃,具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(νd)为60~68的范围的光学常数,依据日本光学硝子工业会标准jogis04-2005“光学玻璃的曝光变色的测定方法”,分别测定光照射前后的光谱透射率时的劣化量为1%以下。

(9)如上述(8)所述的光学玻璃,使用于激光或者直射日光入射的光学仪器。

(10)如上述(8)或(9)所述的光学玻璃,使用于激光投影仪、激光加工机、激光元件、激光振荡器或者前照灯的用途。

发明效果

根据本发明,能够获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且抗热冲击性高、耐冲击性高、或者即便时间流逝也很难产生透光率降低的光学玻璃。

特别是,根据本发明,能够获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且在较容易因热冲击引起破损的用途中也可以使用的光学玻璃。

另外,根据本发明,能够获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且即使给予较强的冲击也很难损坏的光学玻璃。

另外,根据本发明,能够获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且即便时间流逝也很难产生透光率降低的光学玻璃。

附图说明

图1是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的激光投影仪的光学系统的结构的示意性剖面图。

图2是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的运输机用前照灯的结构的示意性剖面图。

图3是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的运动摄像头以及车载摄像头的光学系统的结构的示意性剖面图。

图4是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的监控摄像头的结构的主要部分剖面图。

图5是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的激光元件的光学系统的结构的示意性剖面图。

图6是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的激光振荡器的光学系统的结构的示意性剖面图。

图7是显示较佳地使用本发明的光学玻璃的激光加工机的光学系统的结构的示意性剖面图。

【符号说明】

1光源装置

11光源

12准直透镜

13轮马达

14发光轮

15聚光透镜群

16聚光透镜

17导光装置入射透镜

18导光装置

2运输机用前照灯

22光源

23波长转换元件

24反射器

25屏蔽元件

26散热片

27聚光透镜

28罩构件

29导光元件

d1主要发射方向

d2发射方向

31摄像透镜

31a第1透镜

32摄像元件

41摄像头装置本体

42摄像透镜镜筒

42a外螺纹部

43安装部

431基部

432底座部

432a内螺纹部

433垫圈

434限位部

44框体

44a入射窗

45摄像元件

46基板

5激光发光元件

51管座

52盖

53玻璃

54引脚

6、71激光振荡器

61激发光源

62、72传输用光纤

63、73准直透镜

64、76聚光透镜

65端面镜

66激光介质

67输出镜

74、75反射镜

l0激发光

l、l1激光

w被加工物件

具体实施方式

本发明的光学玻璃,以氧化物标准的质量%计算,含有30.0~80.0%的sio2成分、1.0~30.0%的b2o3成分以及1.0~30.0%的rn2o成分(在式中,rn为li、na、k中的至少1种),并且具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(νd)为60~68的范围的光学常数。

在这里,第1实施方式的光学玻璃,以氧化物标准的质量%计算,含有30.0~80.0%的sio2成分、1.0~30.0%的b2o3成分以及1.0~30.0%的rn2o成分(在式中,rn为li、na、k中的至少1种),并且具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(νd)为60~68的范围的光学常数,而且,在-30~+70℃中的平均线膨胀系数α[×10-7/℃]与杨氏模量e[×108n/m2]的乘积α×e为60000以下。在含有sio2成分、b2o3成分以及碱金属成分的光学玻璃中,能够获得抗热冲击性较高的光学玻璃。因此,能够获得折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且在较容易产生由热冲击引起的破损的用途中也可以使用的光学玻璃。

另外,第2实施方式的光学玻璃,以氧化物标准的质量%计算,含有30.0~80.0%的sio2成分、1.0~30.0%的b2o3成分以及1.0~30.0%的rn2o成分(在式中,rn为li、na、k中的至少1种),并且具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(νd)为60~68的范围的光学常数,在使23.8g的钢球向所述光学玻璃自由下落时,所述光学玻璃破损的最小高度为100cm以上。根据本发明,在含有sio2成分、b2o3成分以及碱金属成分的光学玻璃中,能够获得耐冲击性较高的光学玻璃。因此,能够获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且即使给予较强的冲击也很难损坏的光学玻璃。

另外,第3实施方式的光学玻璃,以氧化物标准的质量%计算,含有30.0~80.0%的sio2成分、1.0~30.0%的b2o3成分以及1.0~30.0%的rn2o成分(在式中,rn为li、na、k中的至少1种),并且具有折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(νd)为60~68的范围的光学常数,依据日本光学硝子工业会标准jogis04-2005“光学玻璃的曝光变色的测定方法”,分别测定光照射前后的光谱透射率时的劣化量为1%以下。在含有sio2成分、b2o3成分以及碱金属成分的光学玻璃中,能够获得一种曝光变色较小的光学玻璃。因此,能够获得一种折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且即便时间流逝也很难产生透光率降低的光学玻璃。

以下,对本发明的光学玻璃的各实施方式进行具体说明,但本发明并不受以下实施方式的任何限定,在本发明的目的的范围内,可以适当地进行变更而实施。此外,对于说明重复的部分,有时会适当地省略其说明,但并不限定发明的宗旨。

以下,对构成本发明的光学玻璃的各成分的组成范围进行说明。在本说明书中,如果没有特别说明,则各成分的含量均以相对于氧化物换算组成的玻璃总质量的质量%表示。在这里,“氧化物换算组成”是指,在假设作为本发明的玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐、金属氟化物等在熔融时全部分解并转化成氧化物的情况下,将该生成氧化物的总质量作为100质量%,表示玻璃中所含有的各成分的组成。

[关于必需成分、任意成分]

sio2成分是作为玻璃形成氧化物而不可或缺的必需成分,并且是使玻璃的平均线膨胀系数减小的成分。另外,还是可以提高玻璃的化学耐久性的成分。

特别是,通过含有30.0%以上的b2o3成分,可以减少玻璃的着色,并且可以提高耐失透性,另外,还可以提高化学耐久性与耐冲击性。此外,还可以降低杨氏模量。因此,sio2成分的含量,比较理想的是以30.0%为下限,更为理想的是以40.0%为下限,更加理想的是以46.0%为下限,更为理想的是以50.0%为下限,更加理想的是以55.0%为下限,更为理想的是以60.0%为下限。

另一方面,通过使sio2成分的含量在80.0%以下,可以抑制玻璃化转变温度与屈服点的上升,并且可以抑制折射率的降低。因此,sio2成分的含量,比较理想的是以80.0%为上限,更为理想的是以78.0%为上限,更加理想的是以74.0%为上限,更为理想的是以70.0%为上限,更加理想的是以65.0%为上限。

b2o3成分是作为玻璃形成氧化物而不可或缺的必需成分,并且是通过使熔融粘度减小而获得均匀的玻璃的成分。

特别是,通过含有1.0%以上的b2o3成分,可以提高玻璃的耐失透性,并且可以减小玻璃的色散。另外,还可以降低杨氏模量。因此,b2o3成分的含量,比较理想的是以1.0%为下限,更为理想的是以3.0%为下限,更加理想的是以6.0%为下限,更为理想的是以10.0%为下限,更加理想的是以14.0%为下限。

另一方面,通过使b2o3成分的含量在30.0%以下,可以较容易得到更高的折射率,还可以抑制化学耐久性与耐冲击性的降低。因此,b2o3成分的含量,比较理想的是以30.0%为上限,更为理想的是以25.0%为上限,更加理想的是以22.0%为上限,更为理想的是以19.0%为上限。

rn2o成分(在式中,rn为从由li、na、k组成的群中选择的1种以上)的总含量,比较理想的是1.0~30.0%。

特别是,通过使该总含量在1.0%以上,可以降低玻璃化转变温度和屈服点,并且可以提高制造玻璃时的熔融性,另外,还可以减小玻璃的曝光变色。因此,rn2o成分的质量之和,比较理想的是以1.0%为下限,更为理想的是以5.0%为下限,更加理想的是以8.0%为下限,更为理想的是以11.0%为下限,更加理想的是以12.5%为下限。

另一方面,通过使该总含量在30.0%以下,可以使玻璃的折射率难以降低,并且还可以提高玻璃的化学耐久性,另外,还可以提高耐失透性。此外,还可以抑制杨氏模量的大幅上升。因此,rn2o成分的质量之和,比较理想的是以30.0%为上限,更为理想的是以26.0%为上限,更加理想的是以22.0%为上限,更为理想的是以18.0%为上限,更加理想的是以16.0%为上限。

li2o成分是,在含量超过0%时,可以改善玻璃的熔融性,并且可以降低玻璃化转变温度,另外,还可以提高冲压成型时的成形性的任意成分。因此,li2o成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是以2.0%为下限,更加理想的是以3.0%为下限,更为理想的是以4.0%为下限,更为理想的是以5.5%为下限。

另一方面,通过使li2o成分的含量为20.0%以下,可以使玻璃的折射率难以降低,并且可以提高玻璃的化学耐久性,另外,还可以提高耐失透性。因此,li2o成分的含量,比较理想的是以20.0%为上限,更为理想的是以15.0%为上限,更加理想的是以11.0%为上限,更加理想的是以8.0%为上限。

na2o成分是,在含量超过0%时,可以改善玻璃的熔融性,可以提高玻璃的耐失透性,并且还可以降低玻璃化转变温度的任意成分。

另一方面,通过使na2o成分的含量为15.0%以下,可以使玻璃的折射率难以降低,并且可以提高玻璃的化学耐久性,另外,还可以抑制杨氏模量的大幅上升。因此,na2o成分的含量,比较理想的是以15.0%为上限,更为理想的是以10.0%为上限,更加理想的是以7.0%为上限,更加理想的是以4.0%为上限。

k2o成分是,在含量超过0%时,可以改善玻璃的熔融性,且可以提高玻璃的耐失透性,并且还可以降低玻璃化转变温度的任意成分。因此,k2o成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是以2.0%为下限,更加理想的是以6.6%为下限。

另一方面,通过使k2o成分的含量在25.0%以下,可以使玻璃的折射率难以降低,并且可以提高玻璃的化学耐久性,另外,还可以抑制杨氏模量的大幅上升。因此,k2o成分的含量,比较理想的是以25.0%为上限,更为理想的是以23.0%为上限,更加理想的是以20.0%为上限,更为理想的是以17.0%为上限,更加理想的是以14.0%为上限,更为理想的是以9.0%为上限。

al2o3成分是,在含量超过0%时,可以使玻璃的平均线膨胀系数减小的任意成分。另外,还是提高玻璃的化学耐久性,并且抑制玻璃的分相,另外,提高耐冲击性和耐失透性的成分。因此,al2o3成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是以1.0%为下限,更加理想的是以3.0%为下限,更为理想的是以5.0%为下限。

另一方面,通过使al2o3成分的含量在23.0%以下,可以抑制由于这些成分含量过多引起的耐失透性的降低,并且可以抑制玻璃的屈服点的上升,另外,还可以通过降低玻璃成型时的粘度而使玻璃较容易冲压成型。因此,al2o3成分的含量,比较理想的是以23.0%为上限,更为理想的是以19.0%为上限,更加理想的是以15.0%为上限,更为理想的是以10.0%为上限,更加理想的是以9.0%为上限。

sio2成分、b2o3成分以及al2o3成分的总含量,比较理想的是50.0%以上。据此,可以获得具有所要求的折射率及阿贝数,且适合于冲压成型的低屈服点及粘度,另外,还可以获得出色的化学耐久性、耐失透性以及耐冲击性。因此,质量之和(sio2+b2o3+al2o3),比较理想的是以50.0%为下限,更为理想的是以60.0%为下限,更加理想的是以68.0%为下限,更为理想的是以75.0%为下限,更加理想的是以83.0%为下限。另一方面,该总含量,比较理想的是以98.0%为上限,更为理想的是以94.0%为上限,更加理想的是以90.0%为上限。

tio2成分是,在含量超过0%时,降低由于玻璃的曝光变色引起的着色,并且提高化学耐久性,另外,还将玻璃的折射率调整为较高,将阿贝数调整为较低,并且还可以提高耐失透性的任意成分。因此,tio2成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是以0.01%为下限,更加理想的是以0.05%为下限,更为理想的是以0.10%为下限。

另一方面,通过使tio2成分的含量在10.0%以下,并通过减少玻璃的着色而可以提高可见光透射率,另外,还可以抑制阿贝数的降低。因此,tio2成分的含量,比较理想的是以10.0%为上限,更为理想的是以5.0%为上限,更加理想的是以3.0%为上限,更为理想的是以1.0%为上限。

nb2o5成分及wo3成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率,并且可以提高耐失透性的任意成分。另外,wo3成分,还是可以降低玻璃化转变温度的成分。

另一方面,通过使nb2o5成分及wo3成分的含量分别为10.0%以下,并通过减少玻璃的着色而可以提高可见光透射率,另外,还可以抑制阿贝数的降低。因此,nb2o3成分以及wo3成分的含量,比较理想的是分别在10.0%以下,更为理想的是分别小于5.0%,更加理想的是分别小于3.0%,更为理想的是分别小于1.0%。

zno成分是,在含量超过0%时,可以降低玻璃化转变温度和屈服点,并且将成型时的粘度调整为较低,另外,还可以提高化学耐久性的任意成分。因此,zno成分的含量,比较理想的是大于0%,更为理想的是以0.1%为下限,更加理想的是以0.5%为下限。

另一方面,通过使zno成分的含量在15.0%以下,可以减小玻璃的平均线膨胀系数。另外,还可以抑制耐失透性的降低。因此,zno成分的含量,比较理想的是以15.0%为上限,更为理想的是以10.0%为上限,更加理想的是以6.0%为上限,更为理想的是以4.0%为上限。

mgo成分、cao成分、sro成分以及bao成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃原料的熔融性和玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面,通过使mgo成分、cao成分、sro成分以及bao成分的含量分别在10.0%以下,可以减小玻璃的平均线膨胀系数。另外,可以抑制由于这些成分的含量过多引起的折射率的降低和耐失透性的降低。因此,mgo成分、cao成分、sro成分以及bao成分的含量,比较理想的是分别在10.0%以下,更为理想的是分别小于5.0%,更加理想的是分别小于3.0%,更为理想的是分别小于1.0%。

ro成分(在式中,r为从由mg、ca、sr、ba组成的群中选择的一种以上)的含量之和(质量之和),比较理想的是12.0%以下。据此,可以抑制由于ro成分的含量过多引起的玻璃的折射率的降低和耐失透性的降低。因此,ro成分的质量之和,比较理想的是12.0%以下,更为理想的是小于10.0%,更加理想的是小于5.0%,更为理想的是小于3.0%,更加理想的是小于1.0%。

la2o3成分、gd2o3成分、y2o3成分以及yb2o3成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率,并且还可以提高阿贝数的任意成分。

另一方面,通过使la2o3成分、gd2o3成分、y2o3成分以及yb2o3成分的含量分别在10.0%以下,可以抑制折射率的过度上升,另外,还可以提高玻璃的耐失透性。因此,la2o3成分、gd2o3成分、y2o3成分以及yb2o3成分的含量,比较理想的是分别在10.0%以下,更为理想的是分别小于5.0%,更加理想的是分别小于3.0%,更为理想的是分别小于1.0%。

ln2o3成分(在式中,ln为从由la、gd、y、yb组成的群中选择的1种以上)的含量之和(质量之和),比较理想的是10.0%以下。

通过使该和在10.0%以下,可以抑制折射率的过度上升,另外,还可以提高玻璃的耐失透性。因此,ln2o3成分的质量之和,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。

p2o5成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面,通过使p2o5成分的含量在10.0%以下,可以抑制玻璃的化学耐久性的降低,特别是耐水性的降低。因此,p2o5成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。

geo2成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率,并且还可以提高耐失透性的任意成分。然而,geo2原料价格较高,因此,如果其含量较多则会提高材料成本。因此,geo2成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%,最为理想的是不含有。

zro2成分是,在含量超过0%时,能够有助于玻璃的高折射率化以及低色散化,并且还可以提高玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面,通过使zro2成分的含量在10.0%以下,可以抑制由于zro2成分的含量过多引起的玻璃的耐失透性的降低。因此,zro2成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。

ta2o5成分是,在含量超过0%时,可以提高玻璃的折射率以及耐失透性,并且还可以提高熔融态玻璃的粘度的任意成分。

另一方面,通过使高价的ta2o5成分的含量在10.0%以下,可以降低玻璃的材料成本,因此,可以制造出更为廉价的光学玻璃。另外,据此可以降低原料的熔融温度,减少原料的溶解所需的能量,因此,可以降低光学玻璃的制造成本。因此,ta2o5成分的含量,比较理想的是10.0%以下,更为理想的是小于5.0%,更加理想的是小于3.0%,更为理想的是小于1.0%。

bi2o3成分以及teo2成分是,在含量超过0%时,可以提高折射率,并且还可以降低玻璃化转变温度的任意成分。

另一方面,通过使bi2o3成分的含量在10.0%以下,可以提高玻璃的耐失透性,并且还可以通过减少玻璃的着色而提高可见光透射率。

另外,teo2在铂金坩埚、以及与熔融态玻璃接触的部分在由铂金形成的熔融槽内熔融玻璃原料时,存在可能与铂金合金化的问题。

因此,bi2o3成分以及teo2成分的含量,比较理想的是分别在10.0%以下,更为理想的是分别小于5.0%,更加理想的是分别小于3.0%,更为理想的是分别小于1.0%。

sno2成分是,在含量超过0%时,通过减少熔融态玻璃的氧化而使其清澈,并且还可以提高玻璃的可见光透射率的任意成分。

另一方面,通过使sno2成分的含量在3.0%以下,可以减少由于熔融态玻璃的还原引起的玻璃的着色、以及玻璃的失透。另外,还可以减少sno2成分与熔融设备(特别是pt等贵金属)的合金化,因此,可以实现熔融设备较长的使用寿命。因此,sno2成分的含量,比较理想的是以3.0%为上限,更为理想的是以1.0%为上限,更加理想的是以0.5%为上限。

sb2o3成分是,在含量超过0%时,可以使熔融态玻璃脱泡的任意成分。

另一方面,如果sb2o3的含量过多,则在可见光区域的短波长区域中的透射率会下降。另外,玻璃的曝光变色增大。因此,sb2o3成分的含量,比较理想的是以2.0%为上限,更为理想的是以1.0%为上限,更加理想的是以0.5%为上限。

此外,使玻璃清澈而脱泡的成分,并不仅限于上述的sb2o3成分,还可以使用在玻璃制造领域众所周知的澄清剂、脱泡剂或者它们的组合物。

[关于不应该含有的成分]

其次,对在本发明的光学玻璃中不应该含有的成分以及不含有为佳的成分进行说明。

对于其他成分,可以在不破坏本申请发明的玻璃特性的范围内,根据需要进行添加。但是,除了ti、zr、nb、w、la、gd、y、yb、lu之外,v、cr、mn、fe、co、ni、cu、ag以及mo等各过渡金属成分,具有即使在单独或者混合地含有少量各个成分的情况下玻璃也会着色,对可见区域的特定波长进行吸收的特性,因此,特别是在使用可见区域的波长的光学玻璃中,实际上不含有为较佳。

另外,pbo等铅化合物以及as2o3等砷化合物,由于是环境负担较高的成分,因此,实际上不含有为佳,即除了不可避免的混入之外一律不含有为佳。

此外,th、cd、tl、os、be以及se的各成分,近年来有作为有害化学物质限制其使用的趋势,不仅在玻璃的生产工序中,而且在加工工序以及直至产品化以后的处理上,都需要环境保护措施。因此,在重视对环境的影响的情况下,实际上不含有这些成分为佳。

[制造方法]

本发明的光学玻璃,例如,如下进行制造。即,将氧化物、碳酸盐、硝酸盐以及氢氧化物等原料均匀地混合,以使各成分在规定的含量范围内,然后将制造的混合物投入铂金坩埚中,并根据玻璃组成的熔融难易度用电炉在1200~1500℃的温度范围内使其熔融2~4小时而搅拌均匀后,使温度下降到适当的温度,然后浇入模具中使其缓慢冷却,从而制造了玻璃。

[物理性质]

本发明的光学玻璃,比较理想的是具有较高的阿贝数(低色散)。特别是,本发明的光学玻璃的阿贝数(νd),比较理想的是以60为下限,并且,比较理想的是以68为上限,更为理想的是以65为上限。由于具有这种低色散,即使是单一透镜,由光的波长引起的散焦(色像差)也会缩小,因此,例如在将该光学玻璃使用于摄像头的情况下,可以进行更广角的摄影。此外,由于具有这种低色散,例如,在与具有高色散(较低阿贝数)的光学元件组合的情况下,可以实现较高的成像特性等。

另外,本发明的光学玻璃的折射率(nd),比较理想的是以1.47为下限,更为理想的是以1.48为下限。该折射率的上限,比较理想的是1.54,更为理想的是1.53。

特别是,第1实施方式的光学玻璃,不仅可以实现如此高的成像特性等以及光学系统的小型化,而且即使在这种情况下,也很难因热冲击而产生破损。

特别是,第1实施方式的光学玻璃,比较理想的是,在-30~+70℃中的平均线膨胀系数α[×10-7/℃]与杨氏模量e[×108n/m2]的乘积α×e在60000以下。

众所周知,在使玻璃迅速冷却时,可耐受的温度差θ与上述α×e的倒数成比例(everett或者stott/irvine的公式)。因此,如果是α×e的数值较小的玻璃,即使通过以更大的温度差使温度发生急剧变化而对玻璃给予热冲击,也可以使玻璃很难发生破损。

另外,第1实施方式的光学玻璃,其平均线膨胀系数(α)较小为佳。特别是,第1实施方式的光学玻璃在-30~+70℃中的平均线膨胀系数,比较理想的是以100×10-7k-1为上限,更为理想的是以90×10-7k-1为上限,更加理想的是以80×10-7k-1为上限。据此,即使光学玻璃局部被加热且急剧地被加热,蓄积于其部位的压力也会降低,因此,可以使玻璃很难发生破损。另外,可以减少由热膨胀产生的应力对成像特性等的影响。

另一方面,第1实施方式的光学玻璃,其杨氏模量(e)可以较小。特别是,第1实施方式的光学玻璃的杨氏模量,比较理想的是以1100×108n/m2为上限,更为理想的是以1000×108n/m2为上限,更加理想的是以900×108n/m2为上限。

另外,第2实施方式的光学玻璃,不仅可以实现如此高的成像特性等以及光学系统的小型化,而且即使在这种情况下,其耐冲击性也较高。

特别是,第2实施方式的光学玻璃,在使由suj-2构成的23.8g(直径约为1.8cm)的钢球向静置于由具有50mm×50mm以上的宽度、且厚度为5mm的天然橡胶构成的橡胶板的主表面上的直径30mm×厚度2mm的光学两面剖光的光学玻璃的主表面的中心自由下落时,光学玻璃的至少一部分由于破裂、缺口、破碎等而破损的最小高度为(以下,称为“落球试验结果”。)100cm以上。据此,即使强风和由强风产生的飞来物接触光学玻璃,也可以减少光学元件的破损。另外,即使具备光学玻璃的仪器的掉落引起的冲击、使仪器位移(移动)时产生的晃动、以及停止由位移机构引起的仪器的位移时的反作用,也难以使光学元件破损。因此,在将第2实施方式的光学玻璃使用于室外用的光学仪器、以及具有位移机构的仪器时,也可以实现光学元件和仪器的较长的使用寿命。因此,第2实施方式的光学玻璃的落球试验的结果,比较理想的是以100cm为下限,更为理想的是以105cm为下限,最为理想的是以110cm为下限。

另外,第3实施方式的光学玻璃,不仅可以实现如此高的成像特性等以及光学系统的小型化,而且即使在这种情况下,也很难因时间的流逝而产生透光率的降低。

特别是,第3实施方式的光学玻璃,对具有对365nm的波长较强的峰值的光的光谱透射率的劣化量在1.0%以下。据此,即使在将作为激光经常使用的蓝色光(波长为450nm)和直射日光长时间照射至光学玻璃时,也很难因时间的流逝而产生光谱透射率的劣化。因此,即使在将第3实施方式的光学玻璃使用于操纵激光的装置、以及直射日光照射至光学玻璃的装置的光学元件的情况下,也可以实现光学元件的较长的使用寿命。因此,第3实施方式的光学玻璃的曝光变色,比较理想的是以1.0%为上限,更为理想的是以0.8%为上限,最为理想的是以0.5%为上限。

此外,在本说明书中,“曝光变色”是指,在将具有对365nm的波长较强的峰值的紫外线照射到玻璃的情况下,表示光谱透射率的劣化量的指标。具体地说,通过依据日本光学硝子工业会标准jogis04-2005“光学玻璃的曝光变色的测定方法”,分别测定光照射前后的光谱透射率而求得。在这里,光的照射,通过一边将光学玻璃加热至100℃一边从距离光学玻璃30mm处照射3小时具有对365nm的波长较强的峰值的100w的超高压水银灯的光而进行。

本发明的各实施方式的光学玻璃,可见光透射率,特别是可见光中短波长一侧光的透射率较高,由此着色较少为佳。

特别是,本发明的光学玻璃,如果以玻璃的透射率表示,则以厚度为10mm的样本显示光谱透射率80%的最短波长(λ80),比较理想的是以400nm为上限,更为理想的是以370nm为上限,更加理想的是以350nm为上限。

另外,在本发明的光学玻璃中,以厚度为10mm的样本显示光谱透射率5%的最短波长(λ5),比较理想的是以360nm为上限、更为理想的是以340nm为上限、更加理想的是以320nm为上限。

据此,玻璃的吸收端进入紫外区域,并且可以提高对可见光的玻璃的透明度,因此,可以将该光学玻璃较佳地使用于透镜等使光透射的光学元件中。另外,特别是在第1实施方式的光学玻璃中,入射到玻璃的光的吸收减少,从而由入射光的能量产生的热量降低,因此,可以使由热冲击引起的破损更加难以产生。

本发明的光学玻璃,以比重较小为佳。更具体地说,本发明的光学玻璃的比重在4.50(g/cm3)以下为佳。据此,由于可以减轻使用光学玻璃的光学元件的质量,因此,可以实现具备光学元件的仪器的轻量化。特别是,在第1实施方式中,通过实现光学元件的轻量化,可以减少施加于光学元件至光学元件的底座等的力,因此,可以进一步减少光学元件的破损。另外,在第2实施方式中,通过实现光学元件的轻量化,而可以实现具备光学元件的仪器的轻量化,因此,特别是通过使仪器掉落时的冲击、使仪器位移(移动)时的晃动以及停止仪器的位移时的反作用,可以减轻作用于光学玻璃及其周边的构件等的冲击。因此,本发明的光学玻璃的比重,比较理想的是以4.50为上限,更为理想的是以4.30为上限,更加理想的是以4.00为上限,更为理想的是以3.80为上限。此外,本发明的光学玻璃的比重,大约为2.00以上的情况较多,更具体的是2.20以上的情况较多。

本发明的光学玻璃的比重,依据日本光学硝子工业会标准jogis05-1975“光学玻璃的比重的测定方法”进行测定。

本发明的光学玻璃,具有较高的耐失透性为佳,作为其指标,可以例举出具有较低的液相线温度。例如,本发明的光学玻璃的液相线温度,比较理想的是以1300℃为上限,更为理想的是以1200℃为上限,更加理想的是以1100℃为上限。据此,即使以更低的温度使熔融玻璃流出,由于所制造的玻璃的结晶化减少,因此,特别是能够减少从熔融状态形成玻璃时的失透,并且可以减少对使用玻璃的光学元件的光学特性的影响。另外,即使降低玻璃的熔融温度也可以使玻璃成型,因此,通过抑制玻璃成型时的能量消耗,可以减少玻璃的制造成本。另一方面,本发明的光学玻璃的液相线温度的下限不受特殊限制,但通过本发明获得的玻璃的液相线温度,比较理想的是以550℃为下限,更为理想的是以600℃为下限,更加理想的是以700℃为下限。另外,本说明书中的“液相线温度”表示,向容量为50ml的铂金坩埚中添加30cc的碎玻璃状的玻璃试样,在1350℃下使其完全熔融,降温至规定的温度并保持12小时,从炉中取出,冷却后立即观察玻璃表面及玻璃内部有无结晶,未发现结晶的最低温度。在这里,降温时的规定温度是,在550℃~1300℃之间每隔10℃的温度。

本发明的光学玻璃,比较理想的是具有630℃以下的玻璃化转变温度(tg)。据此,玻璃在更低的温度下软化,因此,可以在更低的温度下使玻璃冲压成型。另外,还可以通过减少使用于冲压成型的模具的氧化来实现模具的较长的使用寿命。因此,本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度,比较理想的是以630℃为上限,更为理想的是以600℃为上限,更加理想的是以570℃为上限。此外,本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度的下限并不受特殊限制,但本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度,比较理想的是以100℃为下限,更为理想的是以200℃为下限,更加理想的是以300℃为下限。

本发明的光学玻璃,比较理想的是具有700℃以下的屈服点(at)。屈服点,与玻璃化转变温度一样,是一种表示玻璃的软化性的指标,也是表示与冲压成型温度相接近的温度的指标。因此,通过使用屈服点在700℃以下的玻璃,可以在更低的温度下进行冲压成型,因此,可以更容易地进行冲压成型。因此,本发明的光学玻璃的屈服点,比较理想的是以700℃为上限,更为理想的是以680℃为上限,最为理想的是以650℃为上限。此外,本发明的光学玻璃的屈服点,比较理想的是以150℃为下限,更为理想的是以250℃为下限,更加理想的是以350℃为下限。

[光学玻璃的用途]

在所制造的光学玻璃的基础上,通过利用例如抛光处理的方法、或者再热冲压成型以及精密冲压成型等模压成型的方法,可以制造出玻璃成形体。即,可以对光学玻璃进行研磨以及抛光等机械加工而制造玻璃成形体,或者在对使用光学玻璃制造的预制件进行再热冲压成型之后进行抛光处理而制造玻璃成形体,或者对通过进行抛光处理而制造的预制件以及通过众所周知的浮法成型等成型的预制件进行精密冲压成型而制造玻璃成形体。此外,制造玻璃成形体的方法,并不限定于这些方法。

这样,由本发明的光学玻璃形成的玻璃成形体,可用于各种光学元件以及光学设计。

[第1实施方式的光学玻璃的用途]

特别是,第1实施方式的光学玻璃,使用于通过光照射进行加热的用途为佳,例如,使用于监控摄像头、运动摄像头、激光投影仪、前照灯或者车载摄像头的用途为佳。

[在具有激光光源的装置上的用途]

更加具体地说,由第1实施方式的光学玻璃形成的玻璃成形体,使用于通过来自激光光源的光进行加热的用途为佳。作为这种用途,可以例举出激光投影仪、以及具备激光光源的运输机用的前照灯。

[激光投影仪的用途]

其中,作为激光投影仪,例如,可以使用如图1所示的具备光源装置1的激光投影仪。在这里,光源装置1,具备:光源11,射出激光;发光轮14,配置于光源11的光轴上;以及轮马达13,旋转驱动发光轮14,并且,通过轮马达13而旋转驱动发光轮14,从而从来自光源11的激光入射的发光轮14可以射出例如红色、蓝色以及绿色的光。

在这里,在光源11的射出侧配置准直透镜12为佳,在发光轮14的射出面侧配置有由多个透镜构成的聚光光学系统,从而使来自发光轮14的射出光入射到导光装置18。该聚光光学系统,由配置于发光轮14附近的聚光透镜群15、配置于聚光透镜群15的光轴上的聚光透镜16、以及配置于聚光透镜16的光轴上的导光装置18的入射面附近的导光装置入射透镜17构成。

作为光源11,例如,可以使用蓝色或紫外光的波长区域,即,射出约500nm以下的激光的激光二极管,但并不限定于此。此外,来自光源11的射出光,例如,通过准直透镜12转换成平行光,并作为激光照射到发光轮14。此外,来自发光轮14的射出光,例如,通过聚光透镜群15而被聚光之后,在聚光透镜16进一步聚光而入射到导光装置入射透镜17。入射到导光装置入射透镜17的光束,也可以照射到导光装置18的入射面而入射到导光装置18内,并在导光装置18变成以均匀的强度分布的光,而射出到之后的光学系统,例如,可以经过图像生成块而向投影侧块射出。

在这里,图像生成块,可以具备:光轴变更镜,变更从导光装置18射出的光束的光轴方向;多枚聚光透镜,使通过该光轴变更镜反射的光在显示元件聚光;以及照射镜,将透射这些聚光透镜的光束以规定的角度照射到显示元件。

另外,投影侧块具有投影侧光学系统的透镜群,其将在显示元件反射而形成图像的光发射到屏幕。更加具体地说,可以是具备内置于固定镜筒的固定透镜群与内置于可动镜筒的可动透镜群,而具备变焦功能的可变焦型透镜单元。

然而,这种激光投影仪,从光源11发射的蓝色激光与紫外线激光等激光照射到构成光学系统的光学玻璃,从而使光学玻璃急剧加热,由其热冲击引起光学玻璃的破损。特别是,离光源11最近的透镜(图1所示的准直透镜12),往往通过从光源11发射的激光而被急剧加热。

因此,通过将第1实施方式的光学玻璃使用于构成激光投影仪的光学系统的透镜等光学元件,更为理想的是使用于构成光源装置1的光学元件,更加理想的是使用于准直透镜12,在即使这些光学元件受到热冲击的情况下,也可以使其很难因热冲击引起破损。

另外,激光投影仪,其整个装置更小型化,且通过激光光源排放的热量也比白炽光大,因此,整个光学系统和装置均较容易保持热量,此时因加热而产生的热冲击引起光学玻璃的破损。因此,第1实施方式的光学玻璃,使用于远离光源11的光学元件,例如,图像生成块中的透镜和反射镜、以及投影侧块中的透镜也较为理想。

[运输机用前照灯的用途]

另外,作为运输机用前照灯12,例如,如图2所示,可以例举出具备射出激光的光源22、配置于光源22的光轴上的波长转换元件23、以及以覆盖这些的方式设置的罩构件28的运输机用前照灯。在该运输机用前照灯2中,从来自光源22的激光入射的波长转换元件23,可以射出具有白色等所要求的色温的光(包括多个单色光重叠而产生的光)。

作为光源22,例如,可以使用例如射出蓝色或紫外光的波长区域,即,约500nm以下的激光的激光二极管,但并不限定于此。此外,来自光源22的射出光,例如,根据需要通过使用聚光透镜27而向波长转换元件23的方向聚集,并作为激光照射到波长转换元件23。

此外,来自波长转换元件23的射出光,根据需要使用反射器24,将光路的方向从射出光的发射方向d2转换成运输机用前照灯2的主要发射方向d1,另外,可以在生成运输机用前照灯2所要求的光像的基础上,从任意设置的透明的罩构件28取出光。在这里,也可以在波长转换元件23的正前方、或者以固定波长转换元件23的方式设置导光元件29,据此,将来自光源22的光引导至波长转换元件23。另外,吸收在将来自光源22的光照射到波长转换元件23和导光元件29时产生的反射光,因此,也可以在该反射光的光路上设置屏蔽元件25。此外,也可以作为将波长转换元件23固定于反射器24内的载体元件,设置散热片26。

然而,这种运输机用前照灯2,从光源22发射的蓝色激光和紫外线激光等照射到聚光透镜27等光学系统、以及构成罩构件28的光学玻璃,从而急剧加热光学玻璃,由其热冲击引起光学玻璃的破损。特别是,离光源22最近的透镜(图2所示的聚光透镜27),往往通过从光源22发射的激光而被加热。

因此,通过将第1实施方式的光学玻璃使用于构成运输机用前照灯2的光学系统的透镜等光学元件,更为理想的是使用于设置于光源22与波长转换元件23之间的聚光透镜27,在即使这些光学元件受到热冲击的情况下,也很难因热冲击引起破损。

[在直射日光照射的装置上的用途]

更加具体地说,由第1实施方式的光学玻璃形成的玻璃成形体,使用于通过直射日光而被加热的用途也较为理想。作为这种用途,可以例举出车载摄像头和运输机用的前照灯。

[车载摄像头的用途]

其中,车载摄像头,是搭载于汽车车体的外侧的摄像头,如图3所示,其具备具有车载摄像头用透镜(摄像透镜)31与拍摄该摄像透镜31所成像的影像的摄像元件(ccd)32的光学系统。其中,摄像透镜31,由多枚透镜等光学元件构成,并且来自被摄体的光束从物点(被摄体)侧的第1透镜31a入射。从第1透镜31a入射的光束,依次向第2以后的透镜入射,并在摄像元件32的摄像面上,作为被摄体的影像而成像。

作为车载摄像头,可以例举出搭载于车体的后方部而用于确认后方的车载摄像头、以及搭载于车体的前方部而用于确认前方和侧方以及与前车的距离的车载摄像头等。

然而,这种车载摄像头,一旦受到直射日光照射则急剧被加热而车体温度达到60℃以上,另外,被雨水和洗车的水迅速冷却,从而有时会受到热冲击。特别是,第1透镜31a,被雨水和洗车的水迅速冷却的情况较多。

因此,通过将第1实施方式的光学玻璃使用于在车载摄像头中使用的摄像透镜31,更为理想的是使用于被摄体(物点)侧的第1透镜31a,在即使这些摄像透镜31受到热冲击的情况下,也很难因热冲击引起破损。

此外,作为车载摄像头用透镜,也可以将多枚透镜中的至少一面作为非球面。据此,可以通过减少由透镜产生的像差,提高分辨率等,而提高光学特性。

[运输机用前照灯的用途]

另一方面,在如上所述的运输机用前照灯的用途中,也与车载摄像头的用途一样,一旦受到直射日光照射则被急剧加热而车体温度达到60℃以上,另外,被雨水和洗车的水迅速冷却,从而有时会受到热冲击。

因此,通过将第1实施方式的光学玻璃使用于例如图2所示的运输机用前照灯2中的罩构件28和聚光透镜27等光学元件,在即使这些摄像透镜31被急剧加热或冷却而受到热冲击的情况下,也能够使其很难因热冲击引起破损。

[第2实施方式的光学玻璃的用途]

第2实施方式的光学玻璃,使用于在室外用的光学仪器中的光学元件的用途、以及在具有位移机构的光学仪器中的光学元件的用途为佳。

[在室外用的光学仪器中的光学元件的用途]

其中,作为在室外用的光学仪器中的光学元件的用途,可以例举出监控摄像头、运动摄像头、车载摄像头或者运输机用前照灯。在这些用途中,由强风和由强风产生的飞来物对光学元件产生机械性冲击的情况较多。通过将第2实施方式的光学玻璃使用于这些用途,即使不用罩或弹性体覆盖光学元件,也能够减少由强风和由强风产生的飞来物引起的光学元件的破损。

[监控摄像头的用途]

其中,监控摄像头4,例如,如图4所示,可以具有摄像头装置本体41、安装于摄像头装置本体41的摄影透镜镜筒42、以及用于将摄影透镜镜筒42安装于摄像头装置本体41的安装部43。

摄像头装置本体41,如图4所示,具备:框体44,设置有从摄影透镜镜筒42导出的光入射的入射窗44a;以及基板46,收容于框体44的内部,且具有摄像元件(ccd)45。此外,虽然省略了图示,但在框体44内部设置有控制部和电源部等。摄像元件45配置于框体44内部,使安装于入射窗44a侧的摄影透镜镜筒42的光轴c与摄像面的拍摄中心o基本上一致。

摄影透镜镜筒42,具备1个以上的摄影透镜,并且来自被摄体的光束从物点(被摄体)侧射入。此外,从摄影透镜镜筒42入射的光束,在摄像元件45的摄像面上,作为被摄体的影像而成像。

摄影透镜镜筒42,由所要求的光学系统构成,将从物点(被摄体)侧入射的光引导至摄像头装置本体41的摄像元件45,并使影像形成于摄像元件45的摄像面上。在摄影透镜镜筒42的摄像头装置本体41侧的外周面,设置有后述的螺合于底座部432的外螺纹部42a。在将摄影透镜镜筒42安装于摄像头装置本体41时,摄影透镜镜筒42固定于底座部432。

安装部43,具备从摄像头装置本体41侧朝向摄影透镜镜筒42依次配置的基部431、底座部432、垫圈433、以及限位部434。安装部43,为了将从摄影透镜镜筒42入射的光引导至摄像头装置本体41侧而构成为筒状。

基部431,由以设置于摄像头装置本体41的摄像元件45的拍摄中心o为中心轴的圆筒状的构件形成,且在摄像头装置本体41的透镜安装侧与摄像头装置本体41形成为一体。

底座部432,由在内周面具有内螺纹部432a的圆筒状的构件构成,在该内螺纹部432a中螺合有摄影透镜镜筒42的外螺纹部42a。

垫圈(垫圈)433,由中空的圆盘构件构成,在安装摄影透镜镜筒42时,被夹持于后述的限位部434与底座部432之间。

限位部434,是相对于基部431而固定底座部432的构件,在底座部432和基部431之间夹设垫圈(垫圈)433,并固定这些。此外,在底座部432中能够固定摄影透镜镜筒42,因此,通过用限位部434将底座部432固定于基部431,从而能够将摄影透镜镜筒42固定于摄像头装置本体41。

这种监控摄像头4,主要使用于店铺、银行、公路、停车场中的防犯。然而,特别是设置于室外的监控摄像头4的摄影透镜镜筒42,如果在其表面不设置罩构件等,则由强风以及由强风产生的飞来物往往会引起构成摄影透镜镜筒42的光学玻璃的破损。

因此,通过将第2实施方式的光学玻璃使用于构成使用于监控摄像头4的摄影透镜镜筒42的透镜中最靠近被摄体(物点)侧的透镜,从而可以使由强风和飞来物引起的摄影透镜镜筒42的破损难以产生。

[运动摄像头的用途]

另外,运动摄像头,从其特征也被称为可穿戴摄像头等,通过固定件安装于用户身体的头盔以及在通过推进器或马达的驱动而至少一部分悬浮或移动的无人机和无人操作仪器等安装摄像头并进行拍摄,从而可以在传统的摄像头不能拍摄的角度以及情况下进行拍摄。该运动摄像头,例如,如图3所示,可以使用具有摄像透镜31、以及拍摄这些摄像透镜31所成像的影像的摄像元件32的光学系统。其中,摄像透镜31,由多枚透镜等光学元件构成,并且来自被摄体的光束从物点(被摄体)侧的第1透镜31a入射。从第1透镜31a入射的光束,依次向第2以后的透镜入射,并在摄像元件32的拍摄面上,作为被摄体的影像而成像。

特别是,在将图3所示的光学系统使用于运动摄像头的情况下,从缓解作用于光学系统的冲击的角度考虑,也可以在摄像透镜31与未图示的透镜镜筒之间设置橡胶等由弹性材料构成的缓冲构件。

然而,这种运动摄像头在室外使用的情况较多,运动摄像头的摄像透镜31,只要在其表面不设置罩构件等,由强风或由强风产生的飞来物引起光学玻璃破损的情况较多。另外,特别是,第1透镜31a由强风和飞来物较容易引起破损。

因此,通过将第2实施方式的光学玻璃使用于在运动摄像头中使用的摄像透镜31,更为理想的是使用于被摄体(物点)侧的第1透镜31a,从而可以使强风和飞来物很难在这些摄像透镜31中引起破损。

[车载摄像头的用途]

另外,车载摄像头是搭载于汽车车体的外侧的摄像头,其与第1实施方式一样,如图3所示,具备具有摄像透镜31与拍摄由该摄像透镜31成像的影像的摄像元件(ccd)32的光学系统。

这种运动摄像头中的摄像透镜31,只要在其表面不设置罩构件等,则由强风和由强风产生的飞来物引起光学玻璃破损的情况也较多。特别是,第1透镜31a由强风和飞来物较容易引起破损。

因此,通过将第2实施方式的光学玻璃使用于在车载摄像头中使用的摄像透镜31,更为理想的是使用于被摄体(物点)侧的第1透镜31a,从而可以使强风和飞来物很难在这些摄像透镜31中引起破损。

[运输机用前照灯的用途]

另外,作为运输机用前照灯12,与第1实施方式一样,例如,如图2所示,可以例举出具备射出激光的光源22、配置于光源22的光轴上的波长转换元件23、以及以覆盖这些的方式设置的罩构件28的运输机用前照灯。

这种运输机用前照灯2,由于强风和由强风产生的飞来物接触面向运输机外部的光学玻璃,更加具体地说接触构成罩构件28的光学玻璃,因此产生光学玻璃的破损。

因此,通过将第2实施方式的光学玻璃使用于例如图2所示的运输机用前照灯2中的罩构件28等光学元件,从而可以减少由强风和由强风产生的飞来物引起的罩构件28的破损,以及由此产生的整个运输机用前照灯2的损伤。

[在具有位移机构的仪器中的光学元件的用途]

另外,作为具有位移机构的仪器的用途,可以例举出运动摄像头、车载摄像头或者运输机用前照灯。在这些用途中,在通过位移机构使仪器位移时、以及使仪器制动时,对光学元件产生机械性冲击的情况较多。通过将第2实施方式的光学玻璃使用于这些用途,从而可以减少在仪器位移时以及制动时的光学元件的破损。

[运动摄像头的用途]

其中,在运动摄像头的用途中,在将运动摄像头安装于具有位移机构的仪器等中时,通过由位移机构或仪器的下落引起的冲击、通过位移机构使仪器位移(移动)时的晃动、以及通过位移机构停止仪器的位移时的反作用,较容易产生光学元件的破损。

因此,通过将第2实施方式的光学玻璃使用于例如图3所示的光学系统中的构成摄像透镜31的各光学元件,可以使在使运动摄像头位移时的晃动、以及停止运动摄像头的位移时的反作用很难引起光学元件的破损。

[车载摄像头的用途]

另外,固定于运输机的光学仪器,例如,在车载摄像头和运输机用前照灯的用途中,也与运动摄像头的用途一样,由于在驱动运输机时的晃动、以及使运输机停止时的反作用较容易引起光学元件的破损。

其中,对于车载摄像头的用途,在例如图3所示的光学系统中,通过使用于构成摄像透镜31的各光学元件,可以使由驱动运输机时的晃动、以及使运输机停止时的反作用很难引起光学元件的破损。

[运输机用前照灯的用途]

另外,对于运输机用前照灯的用途,在例如图2所示的运输机用前照灯2中,通过使用于聚光透镜27和罩构件28等光学元件,可以使由驱动运输机时的晃动、以及使运输机停止时的反作用很难引起光学元件的破损。

[第3实施方式的光学玻璃的用途]

第3实施方式的光学玻璃,使用于使激光通过的光学元件的用途、以及直射日光照射的光学元件的用途为佳。

[使激光通过的光学元件的用途]

其中,作为使激光透射的光学元件的用途,可以例举出激光投影仪、操纵激光的运输机用的前照灯、激光元件、激光振荡器、以及激光加工机。

[激光投影仪的用途]

其中,作为激光投影仪,与第1实施方式一样,可以使用例如图1所的具备光源装置1的激光投影仪。

这种激光投影仪,从光源11发射的蓝色激光和紫外线激光等激光照射到构成光学系统的光学玻璃,从而使光学玻璃的透射率逐渐降低。特别是,离光源11最近的透镜(图1所示的准直透镜12),其透射率由于从光源11发射的激光而较容易降低。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于构成激光投影仪的光学系统的透镜等光学元件,更为理想的是使用于构成光源装置1的光学元件,更加理想的是使用于准直透镜12,从而可以使经时的透射率的下降很难在这些光学元件中发生。

[运输机用前照灯的用途]

另外,作为运输机用前照灯2,与第1实施方式一样,可以列举出具备例如图2所示的射出激光的光源22、配置于光源22的光轴上的波长转换元件23、以及以覆盖这些的方式设置的罩构件28的运输机用前照灯。

这种运输机用前照灯2,从光源22发射的蓝色激光与紫外线激光等照射到聚光透镜27等光学系统以及构成罩构件28的光学玻璃,从而使光学玻璃的透射率逐渐降低。特别是,离光源22最近的透镜(图2所示的聚光透镜27),其透射率由于从光源22发射的激光而较容易降低。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于构成运输机用前照灯2的光学系统的透镜等光学元件,更为理想的是使用于设置于光源22与波长转换元件23之间的聚光透镜27,从而可以使经时的透射率的下降很难在这些光学元件中发生。

[激光元件的用途]

另外,作为激光元件,如图5所示,可以例举出在从两根引脚54供给电流时射出激光的激光发光元件5,例如,可以使用具备未图示的激光光源、以及如图5所示的管座(stem)51、盖52、玻璃53、以及引脚54的激光元件。在这里,玻璃53,可以作为盖玻片,也可以作为透镜。

其中,管座51是,例如由金属构成的板状构件,并且使用于激光发光元件5的定位。盖52,是收容激光光源的构件,是例如由金属构成的构件,并固定于管座51的主面。在设置于该盖52的上面的开口中,设置有具有透明度的玻璃53,其构成为从玻璃53取出来自激光光源的光。

引脚54,是用于向激光光源供给电流的针(pin),设有两根。引脚54,贯穿管座51而电连接于激光光源。

然而,这种激光发光元件5,来自激光光源的光照射到玻璃53,从而使玻璃53的透射率逐渐降低。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于激光发光元件5的玻璃53,可以使经时的透射率的下降很难在玻璃53中发生。

[激光振荡器的用途]

另外,作为激光振荡器,可以例举出通过激发光l0使激光l1振荡的激光振荡器6,例如,如图6所示,可以使用具备激发光源61、准直透镜63、聚光透镜64、端面镜65、激光介质66、以及输出镜67的激光振荡器。在这里,端面镜65与输出镜67构成激光振荡器。此外,激光振荡器6,如q开关和快门,也可以具备对振荡激光的能量等进行调节或变更的机构。

在这里,激发光源61,通过生成激发光l0而射出,由激光二极管等构成。另外,激发光源61的种类,根据所要求的激光与激光介质66的种类而选择。

从激发光源61射出的激发光l0,根据需要通过传输用光纤62而传输,并使其入射到准直透镜63而作为平行光束。成为平行光束的激发光l0,使用聚光透镜64而聚光,并照射到配置于聚光透镜64的焦点的激光介质66。据此,激光l1被激发光l0受激发射。

从激光介质66受激发射的激光l1,被封锁在由端面镜65与输出镜67构成的激光谐振器内。在这里,端面镜65,是在透射激发光l0的波长的同时以高反射率反射激光l1的波长的镜子。另外,输出镜67是相对于激光l1的波长具有规定的透射率的镜子。激光l1通过这些端面镜65与输出镜67而在端面镜65与输出镜67之间往复,且输出入射到输出镜67的激光l1的一部分。此外,作为来自输出镜67的输出,可以取出特定的谐振频率的驻波的激光l1。

然而,这种激光谐振器6,激发光l0和激光l1照射到构成光学系统的光学玻璃,从而使光学玻璃的透射率逐渐降低。特别是,准直透镜63和聚光透镜64、端面镜65和输出镜67,由于激发光l0和激光l1的连续不断的入射,而透射率较容易降低。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于构成激光谐振器6的光学系统的透镜等光学元件,更加具体地使用于准直透镜63和聚光透镜64、端面镜65和输出镜67,从而可以使经时的透射率的下降很难在这些光学元件中发生。

[激光加工机的用途]

另外,作为激光加工机,可以例举出一边使被加工物件w移动一边进行切割加工等加工的激光加工机7,例如,如图7所示,可以使用具备激光谐振器71、准直透镜73、以及聚光透镜76的激光加工机。另外,激光加工机7,也可以具备传输通过激光振荡器71振荡的激光l的传输用光纤72、以及改变激光l的前进方向的反射镜74、75。

在这里,作为激光振荡器71振荡的激光l,只要在聚光时能够加工被加工物件w,则不受特殊限制。另外,激光振荡器71的内部构成,也可以与上述的激光振荡器6相同。

通过激光振荡器71振荡的激光l,根据需要通过传输用光纤72而传输,并使其入射到准直透镜73而变成平行光束。成为平行光束的激光l,根据需要使用反射镜74、75而改变前进方向,从而入射到聚光透镜76。入射到聚光透镜76的激光l,使用聚光透镜76聚光,照射到配置于聚光透镜76的焦点的被加工物件w,从而加工焦点附近的被加工物件w。

然而,这种激光加工机7,从激光振荡器71发射的激光照射到构成光学系统的光学玻璃,从而使光学玻璃的透射率逐渐降低。特别是,靠近激光振荡器71的透镜(图7所示的准直透镜73),由于来自激光振荡器71的激光l连续不断的入射,其透射率较容易降低。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于构成激光加工机7的光学系统的透镜等光学元件,更为理想的是使用于激光加工机7的准直透镜73,从而可以使经时的透射率的下降很难在这些光学元件中发生。

[直射日光照射的光学元件的用途]

另外,作为直射日光照射的光学元件的用途,可以例举出车载用的摄像头和运输机用的前照灯。

[车载摄像头的用途]

其中,车载摄像头是搭载于汽车车体的外侧的摄像头,与第1实施方式一样,具备如图3所示的具有车载摄像头用透镜(摄像透镜)31与拍摄该摄像透镜31所成像的影像的摄像元件(ccd)32的光学系统。

在这种车载摄像头中,摄像透镜31连续不断地被直射日光照射,从而透光率逐渐降低的情况较多。特别是,第1透镜31a,直射日光对其透光率的降低的影响较大。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于在车载摄像头中使用的摄像透镜31,更为理想的是使用于被摄体(物点)侧的第1透镜31a,从而可以使经时的透射率的下降很难在这些摄像透镜31中发生。

[运输机用前照灯的用途]

另一方面,在如上所述的运输机用前照灯的用途中,也与车载摄像头的用途一样,由于连续不断地被直射日光照射,光学元件的透光率逐渐降低的情况较多。

因此,通过将第3实施方式的光学玻璃使用于例如图2所示的运输机用前照灯2中的罩构件28和聚光透镜27等光学元件,从而可以使经时的透射率的下降很难在这些光学元件中发生。

【实施例】

本发明的实施例(no.a1~no.a12、no.b1~no.b13、no.c1~no.c10)以及比较例(no.a~e)的组成、以及这些玻璃的折射率(nd)、阿贝数(νd)、平均线膨胀系数α与杨氏模量e的乘积、光谱透射率显示为5%以及80%的波长(λ5以及λ80)、比重、玻璃化转变温度、屈服点、落球试验结果、曝光变色的结果如表1~表6所示。其中,可以将实施例(no.a1~no.a12)作为第1实施方式的实施例。另外,可以将实施例(no.b1~no.b13)作为第2实施方式的实施例。另外,可以将实施例(no.c1~no.c10)作为第3实施方式的实施例。此外,以下实施例始终是以示例为目的,并不仅限于这些实施例。

本发明的实施例以及比较例的玻璃,均选择在分别相当于各成分原料的氧化物、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,以表中所示的各实施例的组成比例称量并均匀地混合后,投入铂金坩埚中,并根据玻璃组成的熔融难易度用电炉在1200~1500℃的温度范围内熔融2~4小时后,搅拌均匀,然后浇入模具等中使其缓慢冷却而制造玻璃。

实施例以及比较例的玻璃的折射率(nd)以及阿贝数(νd),以相对于氦灯的d线(587.56nm)的测定值表示。另外,阿贝数(νd),使用上述d线的折射率、相对于氢灯的f线(486.13nm)的折射率(nf)、相对于c线(656.27nm)的折射率(nc)的值,由阿贝数(νd)=[(nd-1)/(nf-nc)]的公式算出。

另外,实施例以及比较例的玻璃的透射率,依据日本光学硝子工业会标准jogis02进行测定。此外,在本发明中,通过测定玻璃的透射率,求得了玻璃的着色与否及其程度。具体地说,对厚度10±0.1mm的相对平行抛光品,依据jisz8722,测定200~800nm的光谱透射率,求得λ5(透射率5%时的波长)以及λ70(透射率70%时的波长)。

另外,实施例以及比较例的玻璃的比重,依据日本光学硝子工业会标准jogis05-1975“光学玻璃的比重的测定方法”进行测定。

另外,实施例以及比较例的玻璃的玻璃化转变温度(tg)以及屈服点(at),依据日本光学硝子工业会标准jogis08-2003“光学玻璃的热膨胀的测定方法”,并从通过测定温度和试样的伸展之间的关系而获得的热膨胀曲线求得。

另外,实施例以及比较例的玻璃的液相线温度,通过将粉碎的玻璃式样以10mm间隔放置于白金板上,使其在800℃至1200℃的温度范围的炉内保持30分钟后取出,并在冷却后用倍率为80倍的显微镜观察玻璃式样中有无结晶而进行测定。此时,作为样本将光学玻璃粉碎成直径为2mm左右的颗粒状。

另外,实施例以及比较例的玻璃的平均线膨胀系数(α),依据日本光学硝子工业会标准jogis08-2003“光学玻璃的热膨胀的测定方法”,求得了在-30~+70℃中的平均线膨胀系数。另外,通过超声波法测定实施例以及比较例的玻璃的杨氏模量(e),并求得了平均线膨胀系数(α)与杨氏模量(e)的乘积。

另外,作为实施例以及比较例的玻璃的落球试验结果,求得了在使由suj-2构成的23.8g(直径约为1.8cm)的钢球向静置于由具有50mm×50mm以上的宽度、厚度为5mm的天然橡胶构成的橡胶板的主表面上的直径30mm×厚度2mm的光学两面剖光的光学玻璃的主表面的中心自由下落时,光学玻璃的至少一部分由于破裂、缺口、破碎等而破损的最小高度[cm]。

另外,实施例以及比较例的玻璃的曝光变色,通过依据日本光学硝子工业会标准jogis04-2005“光学玻璃的曝光变色的测定方法”,分别测定光照射前后的光谱透射率而求得。在这里,光的照射,通过一边将光学玻璃加热至100℃一边用具有对365nm的波长较强的峰值的100w的超高压水银灯的光在距离光学玻璃30mm处照射3小时而进行。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

如表所示,本发明的实施例的光学玻璃,折射率(nd)为1.47~1.54、阿贝数(νd)在60~68的范围内,均在所要求的范围内。

另外,本发明的实施例的光学玻璃,λ80(透射率80%时的波长)均在400nm以下,更具体地说是在350nm以下。另外,本发明的实施例的光学玻璃,λ5(透射率5%时的波长)均在360nm以下,更具体地说是在320nm以下。

另外,本发明的实施例的光学玻璃,比重均在4.50以下,更具体地说是在3.70以下,在所要求的范围内。

另外,本发明的实施例的光学玻璃,均为非失透且稳定的玻璃。

因此,可以明确本发明的实施例的光学玻璃,其折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内。

另外,还可以明确本发明的实施例的光学玻璃,其着色较少,比重较小。

特别是,实施例(no.a1~no.a12)的光学玻璃,其平均线膨胀系数(α)与杨氏模量(e)的乘积(α×e)在60000以下,更具体地说是在57000以下。另一方面,比较例(no.a)的光学玻璃,其平均线膨胀系数(α)与杨氏模量(e)的乘积(α×e)超过了60000。

因此,可以明确实施例(no.a1~no.a12)的光学玻璃,其折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,并且平均线膨胀系数(α)与杨氏模量(e)的乘积(α×e)较小。据此,可以推测实施例(no.a1~no.a12)的光学玻璃,对急剧的温度变化较强,因此,也可使用于难以产生由热冲击引起的破损的用途。

另外,实施例(no.a1~no.a12)的光学玻璃,其在-30~+70℃中的平均线膨胀系数(α)在100×10-7k-1以下,更具体地说是在70×10-7k-1以下,均在所要求的范围内。

另一方面,实施例(no.b1~no.b13)的光学玻璃,其落球试验的结果为100cm以上,更具体地说是110cm以上。另一方面,比较例(no.a)的玻璃,其落球试验的结果为低于100cm。

因此,实施例(no.b1~no.b13)的光学玻璃,其折射率(nd)以及阿贝数(νd)均在所要求的范围内,落球试验结果较良好,并且通过落球试验也明确玻璃很难破碎。由此,可以推测实施例(no.b1~no.b13)的光学玻璃,其耐冲击性较高。

另一方面,实施例(no.c1~no.c10)的光学玻璃,其曝光变色为1.0%以下,更具体地说在0.7%以下。另一方面,比较例(no.a~no.c)的玻璃,其曝光变色超过1.0%。

因此,可以明确本发明的实施例的光学玻璃,其折射率(nd)以及阿贝数(vd)均在所要求的范围内,并且曝光变色较小。由此,可以推测本发明的实施例的光学玻璃,即使时间流逝也很难引起光谱透射率的劣化。

此外,实施例(no.b1~no.b13、no.c1~no.c10)的光学玻璃,其玻璃化转变温度均在600℃以下,更具体地说是在560℃以下,即在所要求的范围内。

另外,实施例(no.b1~no.b13、no.c1~no.c10)的光学玻璃,其屈服点均在700℃以下,更具体地说是在630℃以下,在所要求的范围内。

因此,可以明确实施例(no.b1~no.b13、no.c1~no.c10)的光学玻璃,较容易进行冲压成型。

以上,对本发明以示例的目的进行了具体说明,但是本实施例始终仅以示例为目的,应该理解的是,在不脱离本发明的思想以及范围的情况下,本领域的技术人员可以进行各种变更。

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