专利名称：光学玻璃及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适合于在较低温度中的高精度压制成形的光学玻璃及其 制造方法。
背景技术：
近年来，通过CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合元件)或 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件读取图像信息的数码摄像机或带摄像头的便携电话正迅速普及。特别是在最近，为达 到高画质而开发了高像素的摄像元件，随之对于摄像透镜也要求高光学性 能。另一方面，小型化的要求也日益强烈。为响应这样的要求，大多釆用由具有高精度尺寸的模具压制成形的玻 璃模制透镜作为上述摄像透镜。与研磨成形相比，根据这样的压制成形， 可以容易且高效地制造具有非球面的光学透镜及微小尺寸的光学透镜。但是，由于这样的压制成形在作为原料的光学玻璃的屈服温度以上的 高温下进行，因此承受大的热及应力等物理负荷的模具需要高度的耐久 性。当然，光学玻璃的屈服温度越高，施加于模具的物理负荷也越增大， 因此，为了模具的长寿命化，需要将光学玻璃的屈服温度抑制得尽可能低。另一方面，随着摄像透镜的小型化及广角化的进展，还强烈要求光学 玻璃的高折射率化。从这样的背景出发，已开发有若干既具有高折射率还具有较低的屈服 温度(及玻化温度)的光学玻璃(例如参照专利文献l、 2)。专利文献1JP专利公开2003-300751号公报专利文献2JP专利公开2003-335549号公报参照表2的实施例10)。另一方面，上述专利文献2中公开了相对于d线的折射率为1.83以上且玻化温度为490°C (屈服温度为54(TC)的光学玻 璃(参照表2的实施例9)。但是，最近，摄像透镜的小型化及高性能化显 著，要求光学玻璃的进一步的高折射率化及加工容易性。发明内容本发明是针对这些问题而提出的，其目的在于，提供一种具有更高折 射率并且成形性更优越的光学玻璃。并且，本发明的另一目的在于，提供 一种制造此种光学玻璃的方法。本发明的光学玻璃包含含有率为14重量％ 21重量n/。的Ge02;含有率为14重量％ 23重量％的Nb205;含有率为40重量％ 52重量％的 Bi203;含有率为0重量％ 5重量％的W03;含有率为7重量％ 14重量 %的P205;含有率为0重量％ 4重量％的K20;含有率为0重量％ 5重 量。/。的BaO;含有率为0重量％ 3重量。/。的Li20;含有率为0重量％ 2 重量％的Na20;含有率为1重量％ 5重量％的Ti02。在此，铁相对于Ti02 的总重量的含有率小于10ppm。还有，W03、 K20、 BaO、 Li20及Na20 的各含有率的范围也包括0重量％。 g卩，它们为任意成分。在本发明的光学玻璃中，由于是上述组成比，因此在确保高折射率的 同时，发挥适合于压制成形的性能。具体来说，折射率通过按规定量含有 Bi203、 Ge02、 Ti02、 W03而提高。另一方面，屈服温度通过按规定量含 有Bi203、 Li20、 Na20、 K20、 BaO而降低。而且，由于不纯物铁的含有 率为少量，因此着色(例如短波长侧的透过率的劣化)被充分地降低。并 且，通过平衡地含有P205、 Bi203、 Nb205、 Ti02、 W03、 Li20、 Na20以及 BaO等，加工时的耐失透性提高。本发明的光学玻璃的制造方法包括通过加热使混合原料熔融的工 序，所述混合原料含有Ge02、 Nb205、 Bi203、 W03、 K20、 BaO、 Li20、 Na20、 TiP207;通过将熔融的混合原料冷却至玻化温度以下，形成光学玻 璃的工序，所述光学玻璃具有含有率为14重量％ 21重量。/。的Ge02、含 有率为14重量％ 23重量％的Nb205、含有率为40重量％ 52重量°/。的 Bi203、含有率为0重量％ 5重量％的W03、含有率为7重量％ 14重量%的P205、含有率为0重量％ 4重量°/。的K20、含有率为0重量％ 5重 量％的BaO、含有率为0重量％ 3重量％的Li20、含有率为0重量％ 2 重量％的Na20、含有率为1重量％ 5重量％的Ti02。其中，作为TiP207， 使用铁相对于其总重量的含有率小于10ppm的TiP207。在本发明的光学玻璃的制造方法中，由于使用了上述组成比的混合原 料，因此，可以生成具有高折射率的同时屈服温度低、且加工时的耐失透 性优越的光学玻璃。进而由于作为TiP207，使用铁相对于其总重量的含 有率小于10ppm的TiP207，因此，着色被充分降低。根据本发明的光学玻璃，由于按规定量含有Ge02、 Nb205、 Bi203、 W03、 P205、 K20、 BaO、 Li20、 Na20以及Ti02的各成分，因此，可以在 提高折射率的同时降低屈服温度(以及玻化温度)，还可以防止压制成形 时的失透。若是这样的光学玻璃，由于可在较低温度下成形，因此，适用 于小型且具有高光学性能的模制透镜的批量生产。进而，由于铁相对于 TiO2的总重量的含有率小于10ppm，因此，可以充分地抑制着色的发生。根据本发明的光学玻璃的制造方法，由于将按规定量含有Ge02、 Nb205、 Bi203、 W03、 K20、 BaO、 Li20、 Na20以及TiP207的混合原料熔 融冷却，因此，可以实现具有更高的折射率和更低的屈服温度(以及玻化温度)且在压制成形时不易产生失透的光学玻璃。作为TiP207，使用铁相对于其总重量的含有率小于10ppm的TiP207，因此，可以获得被充分抑制 了着色发生的光学玻璃。
图1是表示本发明的光学玻璃的实施例中的各成分及其含有率、以及 各种特性值的说明图(实施例l、 2)。图2是表示本发明的光学玻璃的比较例中的各成分及其含有率、以及 各种特性值的说明图(比较例1 4)。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。本发明的光学玻璃适用于装载于例如数码静态摄像机或银盐摄像机、或者便携电话用的模块摄像机等的摄像透镜。该光学玻璃含有氧化锗(Ge02)、氧化铌(Nb2Os)、氧化铋(Bi203)、 氧化钩(W03)、磷酸(P205)、氧化钾(K20)、氧化钡(BaO)、氧化锂 (Li20)、氧化钠(Na20)、氧化钛(Ti02)作为构成成分。关于各成分的含有率表示如下。另外，在以下说明中的[%]全部是指[重 量％]。首先，Ge02的含有率为14% 21%、 Nb20s的含有率为14% 23%、 Bi203的含有率为40% 52%、 W03的含有率为0% 5%、 P205的含有率 为7% 14%、 K20的含有率为0% 4%、 BaO的含有率为0% 5%、 Li20 的含有率为0% 3%、 Na20的含有率为0% 2%、 Ti02的含有率为1% 5%。^05是构成该光学玻璃的必需成分。通过将P205的含有率设为7%以 上，可以避免成形性的劣化，使玻璃的形成变得容易。另一方面，通过将 &05的含有率设为14%以下，可以提高作为玻璃的构造上的稳定性。而且，P20s具有降低该光学玻璃的屈服温度(以及玻化温度)的性质。Ge02是用于提高该光学玻璃的折射率的有效成分。通过将Ge02的含 有率设为整体的14% 21%，可以在确保高折射率的同时，获得良好的耐 失透性(容易避免压制成形等加工所造成的失透)。Bi203是用于提高该光学玻璃的折射率并且降低屈服温度(以及玻化 温度)的有效成分。通过将Bi203的含有率设为整体的40% 52%，可同 时实现高折射率和低屈服温度(以及玻化温度)，并且可以获得耐失透性。>^205是用于获得高折射率的有效成分，并且可通过与Bi203共存而 提高加工时的耐失透性。通过将Nb205的含有率设为整体的14% 23%， 可以充分地获得这种效果。而且，由于Nb20s的存在，还易获得高分散性。W03是任意成分，但是与Nb20s同样，是用于获得高折射率的有效成分，并且可以通过与Bi203共存而提高压制成形时的耐失透性。通过将 W03的含有率设为整体的5%以下，可以充分地获得这种效果。而且，由 于W03的存在，还易获得高分散性。K20具有降低屈服温度(以及玻化温度)并且提高作为玻璃的构造上 的稳定性的功能，是根据需要而添加的任意成分。若K20的含有率为整体 的4%以下，则可以获得良好的耐失透性以及化学耐久性(耐水性、耐酸性等)。BaO也是任意成分，为了获得熔化性及构造上的稳定性而被适当添 加。通过将BaO的含有率设为整体的5。/。以下，容易确保低屈服温度(以 及玻化温度)。Li20也是任意成分，但由于这样的碱金属成分截断P20s中磷(P)以及氧(0)的结合，因此，有效降低该光学玻璃的屈服温度(以及玻化温 度)。通过将Li20的含有率设为整体的3%以下，可以确保良好的耐失透 性以及化学耐久性。Na20也是发挥和Li20同样效果的任意成分。关于Na20，通过将其 含有率设为整体的2%以下，可以确保良好的耐失透性以及化学耐久性。Ti02是用于确保该光学玻璃的高折射率的有效成分，还通过与Bi203 的共存而提高加工时的耐失透性。通过将Ti02的含有率设为整体的1% 5%，可以充分获得这种效果。而且，由于Ti02的存在，还易获得高分散 性。进而，在该光学玻璃中，不纯物铁的含有率相对于Ti02的总重量小于 10ppm。因此，尤其可以抑制在短波长侧的透过率的劣化，在实用上可以 获得良好的透过率分布。该光学玻璃例如可以如下制造。具体来说，首先，将Ge02、 Nb205、 Bi203、 W03、 K20、 BaO、 Li20、 Na20以及TiP207的各原料粉末按规定比例混合，获得混合原料。其中，作为TiP207的原料粉末，使用铁相对于其总重量的含有率小于lOppm的TiP207。然后，将该混合原料按规定量投 入加热至规定温度的坩埚， 一边维持坩埚的温度一边使其依次熔融(熔融 处理)。进而，在维持坩埚的温度的同时，在规定时间内搅拌熔融的混合 原料后(搅拌处理)，通过放置规定时间来除去泡(清澄处理)。最后，在 维持坩埚的温度的状态下一边搅拌一边使其从坩埚流出，铸入预先加热至 规定温度的铸型并缓慢冷却，由此获得本实施方式的光学玻璃。进而，在使用该光学玻璃形成透镜时，如下进行。首先，熔化上述光 学玻璃形成具有规定形状及尺寸的预制体。然后，通过高精度加工成期望 形状的模具夹入预制体，进行压制成形。此时，将模具及预制体双方升温 至预制体的软化点附近之后进行加压， 一边维持该加压状态一边降温至玻化温度以下。将被成形的透镜从模具取出之后，根据需要经过退火等规定 工序，由此完成透镜的制造。如此，根据本实施方式的光学玻璃，由于按规定量含有上述的各成分， 因此，可以在确保更高折射率的同时降低屈服温度(以及玻化温度)。具 体来说，例如可以将相对于d线的折射率设为1.95以上，同时将玻化温度 设为500。C以下。并且，即使是在玻化温度附近的温度进行了压制成形时， 也可以容易地避免伴随它的失透(所谓的低温失透)。而且，也不会产生 在制造该光学玻璃时的失透(所谓的高温失透)。进而，由于铁相对于Ti02 的总重量的含有率小于10ppm，因此在实用上可以避免成为障碍的着色。 因此，通过使用这样的光学玻璃，可以高效率地制造具有良好光学特性的 模块透镜。进而，由于可以降低施加于用于该光学玻璃的压制成形的模具 的热负荷，因此有利于模具的长寿命化。接下来，关于本发明中光学玻璃的具体实施例进行说明。 图1是表示构成作为本发明的实施例的光学玻璃的各成分以及其含有 率(wt%)的图(实施例1、 2)。在实施例1、 2中，Ge02的含有率为14% 21%、础205的含有率为14% 23%、 Bi203的含有率为40% 52%、 W03 的含有率为0% 5%、 ？205的含有率为7% 14%、 K20的含有率为0% 4%、 BaO的含有率为0% 5%、 Li20的含有率为0% 3%、 Na20的含有 率为0% 2%、 Ti02的含有率为l% 5Q/。。图1还表示实施例1、 2的光学玻璃的各种特性值。具体来说，关于 实施例l、 2的光学玻璃，分别表示相对于d线的折射率nd、玻化温度Tgrc)、屈服温度ts rc)、液相温度l.t. rc)、屈服温度Ts时有无失透。另外，在制造实施例的光学玻璃时，通过在30分钟 60分钟保持IOO(TC 而进行熔融，并且在47(TC退火2 4小时。而且，作为比较例1 4，分别制造了 K20、 Nb205以及P20s中至少一 种的含有率超出了规定范围的光学玻璃。关于这些比较例1 4的各成分 以及各特性值示于图2。从图1所示的各数值数据明确可知，在实施例1、 2中，能确保超出 1.99的高折射率nd，并且可以形成更低的玻化温度Tg (48rC或488。C)以及屈服温度Ts (523。C或528°C)。进而，在实施例1、 2中，在屈服温 度Ts (523。C或528°C)时也没有产生失透。另外，也没有发现在短波长 侧的着色。从这些结果中可知，具有本实施例的成分的光学玻璃，不仅折射率nd 以及屈服温度Ts (或者玻化温度Tg)的平衡非常良好，而且不容易产生 伴随着色或加工的失透，实用性优越。g卩，确认了如下事实本实施例的 光学玻璃可以在较低温度进行高精度的压制成形，适于作为具有更高光学 性能的透镜的构成材料。以上，列举了实施方式以及实施例说明了本发明，但是本发明不限定 于上述实施方式以及实施例，也可以进行各种变形。例如，光学玻璃的成 分不限定于上述各实施例中表示的值，可以取其它值。
权利要求
1.一种光学玻璃，其特征在于，包含含有率为14重量％～21重量％的氧化锗(GeO2)；含有率为14重量％～23重量％的氧化铌(Nb2O5)；含有率为40重量％～52重量％的氧化铋(Bi2O3)；含有率为0重量％～5重量％的氧化钨(WO3)；含有率为7重量％～14重量％的磷酸(P2O5)；含有率为0重量％～4重量％的氧化钾(K2O)；含有率为0重量％～5重量％的氧化钡(BaO)；含有率为0重量％～3重量％的氧化锂(Li2O)；含有率为0重量％～2重量％的氧化钠(Na2O)；含有率为1重量％～5重量％的氧化钛(TiO2)，铁(Fe)相对于上述氧化钛的总重量的含有率小于10ppm。
1. 一种光学玻璃，其特征在于，包含含有率为14重量％ 21重量％的氧化锗(Ge02);。 23重量％的氧化铌(Nb205); 。 52重量％的氧化铋(Bi203); 5重量％的氧化钨(W03); 14重量％的磷酸(P205); 、4重量。/。的氧化钾(K20); 5重量％的氧化钡(BaO); 3重量％的氧化锂(Li20); 2重量％的氧化钠(Na20); 5重量°/。的氧化钛(Ti02)， 铁(Fe)相对于上述氧化钛的总重量的含有率小于10ppm。
2. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，相对于d线(587.6nm)的折射率为1.95以上，并且，玻化温度为500 。C以下。
3. —种光学玻璃的制造方法，其特征在于， 包括以下工序通过加热使混合原料熔融的工序，所述混合原料含有氧化锗(Ge02)、 氧化铌(Nb205)、氧化铋(Bi203)、氧化钨(W03)、氧化钾(K20)、氧 化钡(BaO)、氧化锂(Li20)、氧化钠(Na20)、焦磷酸钛(TiP207);通过将熔融的上述混合原料冷却至玻化温度以下，形成光学玻璃的工 序，所述光学玻璃具有含有率为14重量％ 21重量。/。的Ge02、含有率为 14重量％ 23重量％的Nb205、含有率为40重量％ 52重量°/。的Bi203、 含有率为0重量％ 5重量％的WO"含有率为7重量％ 14重量°/。的P205、 含有率为0重量％ 4重量％的K20、含有率为0重量％ 5重量％的BaO、 含有率为0重量％ 3重量％的Li20、含有率为0重量％ 2重量％的Na20、 含有率为1重量％ 5重量°/。的Ti02，作为上述焦磷酸钛(TiP207)，使用铁(Fe)相对于其总重量的含有率小于10ppm的焦磷酸钛。
4.根据权利要求3所述的光学玻璃的制造方法，其特征在于， 在熔融上述混合原料的工序中，将上述焦磷酸钛(TiP207)分解为氧化钛(Ti02)和磷酸(P205)。
全文摘要
本发明提供一种具有更高折射率并且成形性更优越的光学玻璃。本发明的光学玻璃包含含有率为14～21重量％的GeO<sub>2</sub>、14～23重量％的Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>、40～52重量％的Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、0～5重量％的WO<sub>3</sub>、7～14重量％的P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>、0～4重量％的K<sub>2</sub>O、0～5重量％的BaO、0～3重量％的Li<sub>2</sub>O、0～2重量％的Na<sub>2</sub>O、1～5重量％的TiO<sub>2</sub>。其中，不纯物Fe的含有率小于整体的10ppm。
文档编号C03C3/253GK101274817SQ20081008626
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月24日 优先权日2007年3月30日
发明者齐藤元昭 申请人:富士能株式会社