光学玻璃的制作方法

专利名称：光学玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于比较低的温度下的高精度的挤压成型的光学玻璃。
背景技术：
近几年，由CCD (Charge Coupled Device:电荷耦合器件)或 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件取入图像 信息的数码摄像机或带摄像机的手机正在快速地普及。尤其在最近，为 了实现高图像质量开发了像素数高的摄像元件，随此对摄像透镜也要求 高的光学性能。在另一方面，小型化的要求也加强。
为了对应这种要求，作为上述摄像透镜大多采用由具有高精度的尺 寸的模具进行挤压成型的玻璃模压透镜。根据这种挤压成型，与通过研 磨的成型相比，可容易且有效地制作具有非球面的光学透镜或微小尺寸 的光学透镜。
然而，这种挤压成型在作为原料的光学玻璃的屈服温度 (deformation temperature)以上的高温中进行，所以受很大的热或应 力等物理负荷的模具就需要高的耐久性。当然，光学玻璃的屈服温度变 得越高对模具的物理负荷也越增大，所以为了模具的长寿命化需要尽量 将光学玻璃的屈服温度抑制得低。
在另一方面，发展摄像透镜的小型化或广角化时，也强烈要求光学 玻璃的高折射率化。
从这种背景开发了几种具有高折射率且具有比较低的屈服温度(及 玻璃化转变温度)的光学玻璃(例如，参照专利文献K 2)。
专利文献l:日本专利公开2006-151758号公报
专利文献2:日本专利公开2007-70156号公报
专利文献3:日本专利公开2006-327926号公报专利文献4:日本专利公开2007-99610号公报 专利文献5:日本专利公开2007-106625号公报 专利文献6:日本专利公开2007-106627号公报 然而，在最近，摄像透镜的小型化及高性能化显著，要求光学玻璃 的更进一步的高折射率化及易加工性。

发明内容
本发明是借鉴于这种问题点而提出的，其目的在于，提供一种具有 更高折射率并且成型性更优良的光学玻璃。
本发明的光学玻璃包含Bi203、 B203、 Si02、 A1203、 ZnO,并满足以下 条件式(1)及条件式(2)。其中，在条件式(1) 、 (2)中，X是整体 中的Bi203的含量(重量％) ， Y是整体中的B203的含量(重量％)。
X+Y》75 ...... (1)
2.5〈X/Y〈13 ...... (2)
在本发明的光学玻璃中包含上述各种材料，并且满足条件式(1)及 条件式(2)，所以能够确保高的折射率，并且发挥适于挤压成型的性能 (例如，在挤压成型时，难以发生模糊等不良状况等的特性)。具体 地，可得到对于d线超过1.9的折射率和低于45(TC的低玻璃化转变温 度。由于包含Si02及A1203，从而在从玻璃屈服温度At至超过其5CTC左 右的温度的成型温度区域中的耐失透性得以提高。
在本发明的光学玻璃中，8"03的含量为60重量％以上90重量％以下， 8203的含量为5重量％以上30重量％以下，SiO2的含量为大于0且5重量呢以 下，AU)3含量为0. 5重量％以上5重量％以下，ZnO的含量为大于0且5重量呢 以下即可。
而且，在本发明的光学玻璃中，还包含BaO、 LaA、 Ti02、恥203及 Sb203中的至少l种即可。此时，BaO的含量为0重量9&以上15重量9()以下， 1^203的含量为0重量％以上7重量％以下，1102的含量为0重量％以上5重量％ 以下，胁203的含量为0重量％以上5重量％以下，SbA的含量为0.03重量9&以 上2重量％以下即可。根据本发明的光学玻璃，不包含高价氧化锗(Ge02)，而Bi203及B203 作为主成分以满足条件式(1)及条件式(2)的方式均衡地包含，并 且，作为副成分包含Si02、 A:U03及Zri0，所以除了可以提高折射率的同时 使屈服温度(及玻璃化转变温度)抑制得低以外，也可以防止挤压成型 时的失透。若是这种光学玻璃，可以进行比较低的温度下的成型，所以 适合于小型且具有高光学性能的模压透镜的批量生产。另外，本发明的 光学玻璃不包含过去使用的砷(As)或铅(Pb)或者碲(Te)等的环境 有害物质，所以从环保的观点方面也优选。


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量、以及 各种特性值的说明图(实施例1 11)。
图2是表示作为比较例的光学玻璃中的各成分及其含量、以及各种 特性值的说明图(比较例1 5)。
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。
本发明的光学玻璃例如适合于在数码静止摄像机或银盐摄像机、或 者手机用模块摄像机等中所搭载的摄像透镜。.
该光学玻璃作为构成成分包含氧化铋(Bi203)、氧化硼(B203)、氧 化硅(Si02)、氧化铝(A1203)、氧化锌(ZnO),并且满足以下条件式 (1)及条件式(2)。其中，X是Bi203的含量(％) ， Y是B203的含量 (%)。另外，在本发明中对于各成分的含量(％)全部意味着[重量%]。
X+Y》75 ...... (1)
2. 5<X/Y〈13 ...... (2)
BiA及B203是构成该光学玻璃的主成分。通过满足条件式(1)可避 免结晶化，确保高的透明性。而且，通过超过条件式(2)的下限而对d 线的折射率nd成为1.9以上，通过低于条件式(2)的上限而容易进行玻 璃化。
5Bi203是对提高该光学玻璃的折射率、并降低屈服温度Ts (及玻璃化 转变温度Tg)有效的成分。通过将81203的含量设为整体的60%以上90%以 下，不仅使高折射率和低屈服温度(以及玻璃化转变温度)得以兼顾， 并且能够得到耐失透性。
B203是该光学玻璃的骨架物质。通过将8203的含量设为整体的5%以 上，从而使作为光学玻璃的结构稳定化，通过设为30%以下，容易实现高 折射率。
Si02具有防止成型温度区域(从玻璃屈服温度At至超过其5(TC左右 的温度的温度区域)中的结晶化的作用。Si02的含量中的优选范围为大 于0且5%以下。g卩，若在该光学玻璃含有Si02仅少量，也可发挥防止上述 结晶化的功能。而且，通过设为5%以下的含量，可以良好地确保作为光 学玻璃的溶解性。
Al203通过增大该光学玻璃的粘性并且推迟结晶的成长，从而起改善 耐失透性的功能。通过将八1203的含量设为整体的0.5%以上5%以下，从而 可有效地发挥上述功能。
ZnO是发挥使该光学玻璃的溶解性提高的功能的物质。ZnO的含量为 整体的O. 5%以上3%以下即可。
该光学玻璃也可以作为任意成分进一步包含氧化钡(BaO)、氧化镧 (LaA)、氧化钛(Ti02)、氧化铌(歸3)及氧化锑(Sb203)中的至 少1种。
BaO是为了得到溶解性或结构上的稳定性而被适当添加的。该BaO是 在制造阶段中作为原料添加的碳酸钡(BaC03)或硝酸钡(Ba (N03) 2)
在溶解时分解而放出离解气体后残留的物质。离解气体具有脱泡剂的功 能。BaO的含量为整体的15y。以下即可。
La203带来减小该光学玻璃的色散的效果(即，增大阿贝数)。若过 量添加，则存在加工时发生失透的倾向，所以优选将其含量设为整体的 7%以下。
Ti02是用于确保该光学玻璃中的高折射率的有效的成分，也是通过 与Bi203的共存提高加工时的耐失透性的物质。而且，通过将Ti02的含量设为整体的5%以下，可得到良好的溶解性。
Nb203与Ti02同样，发挥提高该光学玻璃中的折射率的功能。通过将 恥203的含量设为整体的5%以下，从而可得到良好的溶解性。
Sb203具有脱泡作用及消色作用。Sb203的含量为0.03%以上2%以下即可。
该光学玻璃例如可以如下制造。具体地，首先以预定的比例混合上 述各构成材料的原料粉末而得到混合原料。接着，将该混合原料向加热 至预定温度的坩埚中每次投入预订量，维持坩埚的温度的同时依次使其 熔融(熔融处理)。进而，维持坩埚的温度的同时，将熔融的混合原料 在预定时间进行搅拌之后(搅拌处理)，通过预定时间保持静止状态从而 除去泡(澄清处理)。最后，在维持柑埚的温度的状态下进行搅拌的同 时使其从坩埚流出，铸入到预先加热到预定温度的铸模，缓慢冷却，从而 得到本实施方式的光学玻璃。
另外，在使用该光学玻璃形成透镜时，如以下进行。首先，根据成 型上述光学玻璃的光学元件的大小或形状，加工成所希望的大小或形 状，形成预成型品。接着，通过高精度地加工成所希望的形状的模具夹 入预成型品，进行挤压成型。此时，在将模具及预成型品双方升温至预 成型品的屈服点附近之后进行加压， 一边维持该加压状态一边降温至玻 璃化转变点以下。成型的透镜从模具取出之后，根据需要经过进行退火 等预定的工序，从而结束透镜的制造。
如此，根据本实施方式的光学玻璃，按预定量包含上述的各成分， 所以可确保更高的折射率的同时，降低屈服温度(及玻璃化转变温 度)。具体地，例如可以将对d线的折射率设为1.90以上的同时，将玻 璃化转变温度设为45(TC以下。而且，即使在玻璃屈服温度附近的温度 下进行挤压成型时，也可以容易避免伴随此的失透(所谓低温失透)。 另外，该光学玻璃不含有钠(Na)、钾(K)或者锂(Li)等1价碱金属 的氧化物，所以作为光学玻璃的结构得以稳定化，在成型时难以发生模 糊等外观不良。而且，若添加Sb203，则能够避免实用上成为障碍的着 色。
7从而，通过使用这种光学玻璃，可以更加有效地制造具有良好的光 学特性的模压透镜。另外，可以减少施加到用于该光学玻璃的挤压成型 的模具的热性负荷，所以有利于模具的长寿命化。而且，该光学玻璃不
含有砷(As)、铅(Pb)或碲(Te)等环境有害物质，所以从环保的观
点方面也优选。 [实施例]
接着，对本发明中的光学玻璃的具体实施例进行说明。
图1表示构成作为本发明的实施例的光学玻璃的各成分及其含量
(重量％)(实施例1 11)。在实施例1 11中，BiA的含量均为60% 以上90%以下，8203的含量均为5%以上30%以下，Si02的含量均为大于0 且5%以下，Al^含量均为0.5%以上5%以下。其中，Bi203及BA的含量 均满足上述的条件式(1)及条件式(2)的要件。另外，实施例1 11 的光学玻璃分别包含0. 5%以上3%以下含量的ZnO、 0%以上15%以下含量 的BaO、 0.03%以上2%以下含量的Sb203。而且，在实施例7 10中包含 大于0且796以下含量的LaA，在实施例8包含3. 0%的Ti02，在实施例3 包含3. 0%的Nb203。另外，图1所示的本实施例中的各构成因素的含量由 除去Sb203的所有构成因素的总重量设为100%而算出的数值表示。
图1还表示实施例1 11的光学玻璃中的各种特性值。具体地，对 实施例1 11的光学玻璃分别表示对d线的折射率nd、玻璃化转变点Tg
(°C)、失透测试(1)及失透测试(2)中的失透的有无。另外，失透 测试(1) 、 (2)分别如以下进行。具体地，将各实施例的光学玻璃粉 碎而作为玻璃粒子，将该玻璃粒子在规定温度(在失透测试(1)中为 800°C 1000°C，在失透测试(2)中为450°C 550°C)的气氛中放置30 分钟之后，冷却至室温。冷却后的玻璃由偏振光显微镜观察，确认模糊 的有无或微结晶的有无。
而且，作为比较例1 5分别制作不满足条件式(1)及条件式(2) 的至少一方的光学玻璃、或Si02及A1A中的至少1种的含量脱离预定范 围的光学玻璃。详细地，比较例1、 4是脱离条件式(2)的例，比较例 2是AU)3的含量过高的例，比较例3是Si02的含量过高的例，比较例5是脱离条件式(1)的例。对于这些比较例1 5的各成分及各特性值示 于图2。
由图1所示的各数值数据可知，在实施例1 11中，可以确保超过
1.90的高的折射率nd的同时，设成低于45(TC的玻璃化转变点Tg。而 且，也没有发生失透。另一方面，在比较例1、 2中均发生了失透。而 且，在比较例3中，因Si02的含量过于高，所以没有充分地熔解而看到 了熔化剩余的物质。另外，在比较例4、 5中，虽然没有发生失透，但折 射率nd没有达到1.9。
由这些结果可知，具有本实施例的成分的光学玻璃除了折射率nd及 玻璃化转变温度Tg的平衡非常良好以外，也难以发生伴随加工的失透， 实用性优良。即，能够确认了本实施例的光学玻璃在比较低的温度下可 进行高精度的挤压成型，作为具有更高的光学性能的透镜的构成材料优 选的玻璃。
以上，例举实施方式及实施例说明了本发明，但本发明不限于上述 实施方式及实施例可以进行各种变形实施。例如，光学玻璃的成分不限 于在上述各实施例示出的值，可取其它值。
9
权利要求
1.一种光学玻璃，其特征在于，包含氧化铋(Bi2O3)；氧化硼(B2O3)；氧化硅(SiO2)；氧化铝(Al2O3)；氧化锌(ZnO)，并且满足以下条件式(1)及条件式(2)X+Y≥75……(1)2.5＜X/Y＜13……(2)此处，X是氧化铋的含量(重量％)，Y是氧化硼的含量(重量％)。
2. 如权利要求l所述的光学玻璃，其特征在于， 上述氧化铋的含量为60重量％以上90重量％以下， 上述氧化硼的含量为5重量％以上30重量％以下， 上述氧化硅的含量为大于0且5重量％以下， 上述氧化铝的含量为O. 5重量％以上5重量％以下， 上述氧化锌的含量为O. 5重量％以上3重量％以下。
3. 如权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于， 还包含在氧化钡(Ba0)、氧化镧(La203)、氧化钛(Ti02)、氧化铌(歸3)及氧化锑(Sb203)中的至少1种。
4. 如权利要求3所述的光学玻璃，其特征在于， 上述氧化钡的含量为0重量％以上15重量％以下， 上述氧化镧的含量为0重量％以上7重量％以下， 上述氧化钛的含量为0重量％以上5重量％以下， 上述氧化铌的含量为0重量％以上5重量％以下， 上述氧化锑的含量为O. 03重量％以上2重量％以下。
全文摘要
本发明提供一种具有更高的折射率并且成型性更优良的光学玻璃。本发明的光学玻璃包含Bi₂O₃、B₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、ZnO，并满足以下条件式(1)及条件式(2)。其中，在条件式(1)、(2)中，X是整体中的Bi₂O₃的含量(重量％)，Y是整体中的B₂O₃的含量(重量％)。通过满足条件式(1)，可以避免结晶化，确保高的透明性。而且，通过超过条件式(2)的下限而对d线的折射率nd成为1.9以上，通过低于条件式(2)的上限而容易进行玻璃化。X+Y≥75……(1)，2.5＜X/Y＜13……(2)。
文档编号C03C3/062GK101665323SQ20091016551
公开日2010年3月10日 申请日期2009年7月29日 优先权日2008年9月3日
发明者齐藤元昭 申请人:富士能株式会社