光學(xué)玻璃、光學(xué)元件、及光學(xué)儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種光學(xué)玻璃、光學(xué)元件、及光學(xué)儀器，作為光學(xué)玻璃，相對(duì)上述光學(xué)玻璃的總量，其含有：SiO2：9wt%～18wt%、B2O3：3wt%～10wt%、BaO：20wt%～40wt%、Na2O：0.5wt%～5wt%、K2O：1wt%～3wt%、ZrO2：1%wt～6wt%、TiO2：22wt%～28wt%、Nb2O5:8wt%～13wt%。
【專利說(shuō)明】光學(xué)玻璃、光學(xué)元件、及光學(xué)儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種例如可用于相機(jī)等光學(xué)儀器的、作為光學(xué)元件可以使用的光學(xué)玻璃、光學(xué)元件、及光學(xué)儀器。
[0002]本申請(qǐng)已于2011年12月2日提出、并根據(jù)特許申請(qǐng)?zhí)?011-265288主張優(yōu)先權(quán)，且在此援用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]近年，光學(xué)儀器的高機(jī)能化進(jìn)展，對(duì)透鏡等的光學(xué)元件方面也要求具有高的性能。為此，一直被謀求一種例如具有高折射率、且高色散等特性的、適合于光學(xué)元件的光學(xué)玻璃。(請(qǐng)參照例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:特開2007-254197號(hào)公報(bào)
_7]發(fā)明所要解決的課題
[0008]然而，采用現(xiàn)有的光學(xué)玻璃，基于為謀求高折射率化的成份調(diào)整，往往會(huì)造成失透穩(wěn)定性低下。此外，基于為獲得高分散高色散而進(jìn)行的成份調(diào)整，又存在玻璃易于著色的問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明的形態(tài)，目的在于提供一種光學(xué)玻璃、光學(xué)元件、以及光學(xué)儀器，其既具有高折射率且高分散高色散特性、失透穩(wěn)定性優(yōu)越，而且還不易產(chǎn)生著色的問(wèn)題。
[0010]解決問(wèn)題的方式
[0011]作為本發(fā)明的一種形態(tài)的光學(xué)玻璃，相對(duì)其總量，含有:Si02:9wt% (重量百分比)~18wt%(重量百分比)、B203:3wt% ~10wt%、Ba0:20wt% ~40wt%、Na20:0.5wt% ~5wt%>K2O: lwt% ~3wt%、ZrO2: lwt% ~6wt%、TiO2:22wt% ~28wt%、Nb2O5: 8wt% ~13wt%。
[0012]上述光學(xué)玻璃，還可以含有AI2O3: lwt%以下、CaO:4wt%以下、Zn0:5wt%以下、La2O3:不滿 lwt%0
[0013]上述光學(xué)玻璃，以氧化物換算的合計(jì)量還可以含有不超過(guò)lwt%的稀土類元素。在此，稀土類元素中可以包括 La、Gd、Y、Yb、Sc、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu。
[0014]上述光學(xué)玻璃，也可以實(shí)質(zhì)性不含有上述稀土類元素。在此，所謂實(shí)質(zhì)性不含有，是指作為不純物質(zhì)超過(guò)不可避免地含有的濃度，作為玻璃組成物的實(shí)質(zhì)構(gòu)成成份是不能含有的。
[0015]上述光學(xué)玻璃，其上述折射率(nd)可以是1.85~1.91，阿貝數(shù)(v d) 23.5~26.0。
[0016]上述光學(xué)玻璃，相對(duì)上述光學(xué)玻璃的總量，還可以含有Sb2O3: lwt%以下。
[0017]上述光學(xué)玻璃，相對(duì)上述光學(xué)玻璃的總量，還可以含有WO3: lwt%以下。
[0018]作為本發(fā)明其他形態(tài)的光學(xué)兀件，以上述光學(xué)玻璃為母材。
[0019] 作為本發(fā)明其他形態(tài)的光學(xué)儀器，具有上述光學(xué)元件。[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明則能夠提供一種高折射率且高分散高色散性的光學(xué)玻璃、光學(xué)元件、以及光學(xué)儀器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為采用本發(fā)明光學(xué)玻璃的一實(shí)施例的、具有其光學(xué)元件的攝像裝置的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0023]本實(shí)施例的光學(xué)玻璃，作為必要成份含有:Si02、B203、BaO, Na2O, K2O, ZrO2, TiO2,以
及 Nb205。
[0024]各成份的含有率，相對(duì)光學(xué)玻璃的總量，含有Si029wt%~18wt%、B2033wt%~10wt%、Ba020wt% ~40wt%、Na2O0.5wt% ~5wt%、K201wt% ~3wt%、ZrO2 lwt% ~6wt%、Ti0222wt% ~28wt%、Nb2058wt% ~13wt%。
[0025]本實(shí)施例中的光學(xué)玻璃，還可以加入對(duì)上述必要成份加入、作為任意成份包括AI203、CaO、ZnO, La2O3其中一種或兩種以上。
[0026]各成份的含有率，相對(duì)光學(xué)玻璃的總量，AI2O3: lwt%以下、CaO:4wt%以下、ZnO:5wt% 以下、La2O3:不超過(guò) lwt%。
[0027]各成份的含有率以氧化物基準(zhǔn)來(lái)表示。氧化物基準(zhǔn)的表述，作為本實(shí)施例中光學(xué)玻璃的原料所使用的氧化物、復(fù)合鹽、金屬氟化物等，當(dāng)假設(shè)在熔融時(shí)完全分解、向氧化物變化的情況下，是表示針對(duì)組合物全體的各成份的相關(guān)生成氧化物的重量百分比的情形。
[0028]SiO2,基于控制其含有率在9wt%~18wt%，即能夠提高失透穩(wěn)定性，又可達(dá)成優(yōu)化成型性，而且還能夠防止光學(xué)玻璃的著色。從而可以實(shí)現(xiàn)高折射率化。
[0029]SiO2的含有率，可以控制在llwt%~16wt%。
[0030]SiO2的含有率，如果過(guò)低則容易引發(fā)光學(xué)玻璃的失透現(xiàn)象。再有，玻璃熔融時(shí)的粘性低下，往往造成成型困難，而且，SiO2含有率如果過(guò)高，會(huì)造成光學(xué)玻璃容易著色。此外，往往難以掌控高折射率。
[0031]B2O3,基于控制其含有率在3wt%~10wt%，則可以提高失透穩(wěn)定性，且可以優(yōu)化成型性。還可以謀求高折射率化。另外，
[0032]通過(guò)將B2O3含有率控制在上述范圍，則能夠改善光學(xué)玻璃的著色性。
[0033]B2O3的含有率，如果過(guò)低，其熔融性則會(huì)惡化，同時(shí)容易導(dǎo)致失透，如果過(guò)高，往往不容易實(shí)現(xiàn)高折射率化。而且，熔融時(shí)的粘性低下，則會(huì)造成不易成型。
[0034]AI2O3,是對(duì)于提升玻璃耐失透性以及化學(xué)耐久性的有效成份，可以以含有率lwt%為上限配合使用。通過(guò)AI2O3的添加，對(duì)改善光學(xué)玻璃的著色性具有可能性。AI2O3，其含有率一旦超過(guò)lwt%，則會(huì)影響到光學(xué)玻璃的耐失透性。AI2O3的含有率，需控制在0.6wt%以下。
[0035]BaO,具有作為優(yōu)秀融材的作用，通過(guò)控制其含有率在20wt%~ 40wt%，可以使失透穩(wěn)定性提高、且玻璃不會(huì)著色，并能夠提高折射率。
[0036]BaO的含有率，如果過(guò)低，則往往不能充分發(fā)揮上述效果。[0037]BaO的含有率，如果過(guò)高，則會(huì)影響到光學(xué)玻璃的化學(xué)耐久性。另外，會(huì)造成失透穩(wěn)定性低下。
[0038]CaO,具有減輕玻璃的比重、且提升化學(xué)耐久性以及失透穩(wěn)定性的效果，可以將含有率上限控制在4wt%配合使用。再有，通過(guò)CaO含有率的調(diào)整，就可以改善光學(xué)玻璃的著色性。CaO的含有率一旦超過(guò)4wt%，會(huì)造成溶融性及失透穩(wěn)定性低下。CaO的含有率，需控制在 lwt% ~2.4wt%0
[0039]ZnO，具有提高玻璃溶融性的效果，還具有可以使沖壓成型溫度降低而防止沖壓造型劣化等的效果。ZnO的含有率可以以5wt%為上限配合使用。ZnO的含有率一旦超過(guò)5wt%，則會(huì)導(dǎo)致失透穩(wěn)定性低下。所以，ZnO的含有率，可以控制在1.4wt%以下。
[0040]
[0041]Na2O及K2O,都對(duì)玻璃的溶融性有提升的作用。
[0042]Na2O的含有率，基于控制在0.5wt%~5wt%，在使玻璃的溶融性提升的同時(shí)，還可以具有使沖壓成型溫度降低、而有效地防止沖壓造型的劣化等的效果。Na2O的含有率，可以控制在0.5wt%~3wt%。
[0043]Na2 O的含有率，如果過(guò)低，則難以獲得上述效果，如果過(guò)高，往往會(huì)造成化學(xué)耐久性低下、沖壓時(shí)及溶融時(shí)的揮發(fā)量增大，由于溶融時(shí)的粘性降低而使成型性減弱，或降低失透穩(wěn)定性。
[0044]
[0045]K2O的含有率，基于控制在lwt%~3wt%，在使玻璃的溶融性提升的同時(shí)，還可以具有使沖壓成型溫度降低、而有效地防止沖壓造型的劣化等的效果。
[0046]K2O的含有率，如果過(guò)低，則難以獲得上述效果，如果過(guò)高，往往會(huì)造成化學(xué)耐久性低下、沖壓時(shí)及溶融時(shí)的揮發(fā)量增大，由于溶融時(shí)的粘性降低而使成型性減弱，或降低失透穩(wěn)定性。K2O的含有率，可以控制在lwt%~1.5wt%。
[0047]Na2O及K2O,其合計(jì)含有率可以控制在1.5wt%~8wt%以下。
[0048]La2O3，可以提高折射率的同時(shí)，具有提升失透穩(wěn)定性的效果，其含有率可以控制在不超過(guò)lwt%來(lái)配合使用。
[0049]La2O3的含有率如果過(guò)高,會(huì)使溶融性惡化,易引發(fā)失透。La2O3,也可以不實(shí)質(zhì)性地含有。
[0050]ZrO2,具有提高折射率及色散的效果，基于控制其含有率在lwt%~6wt%，可以避免玻璃著色、而提高折射率及色散特性。
[0051]ZrO2的含有率如果過(guò)低，會(huì)使提升折射率及色散的效果降低，如果過(guò)高的話，會(huì)引發(fā)溶融性惡化的同時(shí)，還會(huì)降低失透穩(wěn)定性。ZrO2的含有率可以控制在3.6wt%~6wt%。
[0052]TiO2,具有提高玻璃折射率及色散的效果，基于調(diào)整其含有率在22wt%~28wt%以下，則避免發(fā)生玻璃著色、而提高玻璃的折射率及色散特性，且可以優(yōu)化失透穩(wěn)定性。
[0053]TiO2的含有率，如果過(guò)低，不但會(huì)使提升折射率及色散的效果不能得到充分發(fā)揮，還會(huì)降低失透穩(wěn)定性。另外，TiO2的含有率，如果過(guò)高，則易導(dǎo)致玻璃著色。
[0054]Nb2O5,基于其含有率控制在8wt%~13wt%，可以提高玻璃折射率及色散、且使失透穩(wěn)定性得到提升。Nb2O5,具有對(duì)于光學(xué)玻璃的著色性也會(huì)給予影響的可能性。
[0055]Nb2O5的含有率如果過(guò)低，則提升折射率及色散的效果就不能充分地得到發(fā)揮，如果過(guò)高，失透穩(wěn)定性就會(huì)降低。Nb2O5的含有率可以控制在8wt%~10.5wt%。
[0056]
[0057]本實(shí)施例中的光學(xué)玻璃，作為任意成份，還可以含有Sb203。
[0058]Sb2O3的含有率，相對(duì)光學(xué)玻璃的總量，可以控制在lwt%以下(例如0.1%以下)。
[0059]本實(shí)施例中的光學(xué)玻璃，作為任意成份，還可以含有W03。
[0060]WO3,具有提高玻璃折射率及色散特性，且使失透穩(wěn)定性得到提高的效果。WO3的含有率，針對(duì)光學(xué)玻璃的總量，可以控制在lwt%以下(例如重量0.1%以下)。
[0061]
[0062]本實(shí)施例中的光學(xué)玻璃，作為任意成份，還可以含有Li20、Ta2O5, MgO、SrO, Y2O3>Gd2O3、Yb2O3其中的一種或兩種以上。
[0063]Li2O,有益于提高溶融性，而且具有使沖壓成型溫度降低、防止沖壓造型劣化等的效果。
[0064]Ta2O5,具有提高玻璃折射率、且使化學(xué)耐久性提高的效果。
[0065]MgO及SrO，則有益于玻璃光學(xué)恒數(shù)值的調(diào)整。
[0066]Y2O3> Gd203、Yb2O3,都具有使玻璃的化學(xué)耐久性得到提高、且避免玻璃著色、提高折射率的效果。
[0067]可以分別控制其含有率為:Li203wt%以下，Ta2053wt%以下，Mg010wt%以下，Sr010wt% 以下，Y2O31wt% 以下，Gd2O31wt% 以下，Yb2O31wt% 以下。
[0068]在本實(shí)施例的光學(xué)玻璃中，還可以添加As2O3作為脫泡劑。脫泡劑的添加量，相對(duì)例如光學(xué)玻璃的總量來(lái)說(shuō)，為重量0.5wt%以下。
[0069]在本實(shí)施例的光學(xué)玻璃中，或可以不實(shí)質(zhì)性地含有稀土類元素、或可以按氧化物換算的總量、含有不超過(guò)重量l?t%的稀土類元素來(lái)構(gòu)成。如果采用本實(shí)施例所述的玻璃組分，即使在不實(shí)質(zhì)性含有或僅少量含有稀土類元素的情況下，仍可以以高折射率、且高色散的標(biāo)準(zhǔn)獲得透射率及耐失透性優(yōu)異的光學(xué)玻璃，因此，可以避免所謂因使用稀土類元素而使原料成本上升及原料訂購(gòu)的不穩(wěn)定性等問(wèn)題。
[0070]
[0071]本實(shí)施例中的光學(xué)玻璃，作為高折射率高色散光學(xué)玻璃，具有上述構(gòu)成，且折射率(nd)可達(dá)成 1.85 ~-1.91，阿貝數(shù)(v d) 23.5 ~-26.0。
[0072]
[0073]本實(shí)施例所述的光學(xué)玻璃，根據(jù)其他需要，以澄清、著色、脫色及光學(xué)恒數(shù)值的微調(diào)等的為目的，對(duì)上述玻璃組分可以適量添加公知的澄清劑及著色劑、氟化合物、P205等的成份。
[0074]
[0075]本實(shí)施例中所述的光學(xué)玻璃，可以采用常規(guī)的方法進(jìn)行制造，例如以氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等的原料作為目標(biāo)組成進(jìn)行調(diào)和，并使其在1100~1400C。的條件下溶融、攪拌均勻、滅除泡沫后，流注模具中成型制造。
[0076]上述原料，可以采用不純物質(zhì)含量少的高純度品。例如可以將SiO2原料、BaO原料、TiO2原料中的一種或兩種以上作為高純度品來(lái)使用。所謂高純度品，是指其成份含量在99.85wt%以上的品質(zhì)。[0077]通過(guò)高純度品的使用，不純物質(zhì)含量少，其結(jié)果可以提高例如波長(zhǎng)410nm以下的光的內(nèi)部透射率。例如，可以使波長(zhǎng)410nm以下的光的內(nèi)部透射率達(dá)到80%甚或更高。
[0078]圖1為表示攝像裝置I (光學(xué)儀器)，其配設(shè)有以本實(shí)施例中所述的光學(xué)玻璃作為母材的透鏡4 (光學(xué)元件)。
[0079]該攝像裝置I，謂之?dāng)?shù)碼單反相機(jī)，該攝像裝置I，在相機(jī)機(jī)身2的鏡頭座架處(未圖示)設(shè)有可自由裝卸的透鏡鏡筒3，通過(guò)該透鏡鏡筒3處的透鏡4的光，在相機(jī)機(jī)身2的背側(cè)處配置的多芯片組件7的傳感器芯片(固體攝像元件)5上成像。該傳感器芯片5，就是世稱CMOS圖像傳感器等的裸晶午”寸。
[0080]多芯片組件7，是例如傳感器芯片5，在玻璃基板6處被裸晶封裝的COG (Chip OnGlass)類型的模塊。
[0081]攝像裝置，不僅限于數(shù)碼單反相機(jī)，可以包括其他的鏡頭交換式相機(jī)及小型相機(jī)、工業(yè)用相機(jī)、智能手機(jī)用照相機(jī)組件等的具有攝像裝置的各種光學(xué)儀器。
[0082]作為光學(xué)儀器，不僅限于攝像裝置，還可以是投影儀、相機(jī)用交換透鏡、顯微鏡、各種激光設(shè)備等眾多例舉。作為光學(xué)元件，不僅限于透鏡，還可以是棱鏡等。
[0083]如果采用本實(shí)施例，無(wú)需多量使用稀土類元素，即可實(shí)現(xiàn)高折射率化及高色散化。因?yàn)榭梢钥刂剖褂酶邇r(jià)稀土類元素的使用量，所以可以降低制造成本。
[0084]如果采用本實(shí)施例，通過(guò)使其含有上述各種成份，即可提高失透穩(wěn)定性，還可以防止著色，進(jìn)而，可以達(dá)成良好的內(nèi)部透射率
[0085]實(shí)施例
[0086]下面列出本實(shí)施形態(tài)的組成例，但本實(shí)施形態(tài)不受該些組成例的限定。
[0087]氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等的原料按照表1所示的組成配比，以既定的比例調(diào)和，并經(jīng)坩堝在1200~1400C。的條件下加熱溶解、成型、漸冷后即可得到光學(xué)玻璃的成型品。
[0088]表1~表3中，以wt% (重量％)來(lái)表示各成份的氧化物基準(zhǔn)的構(gòu)成比例。
[0089]針對(duì)光學(xué)玻璃的d線的折射率(nd)以及阿貝數(shù)(vd)進(jìn)行了測(cè)定。
[0090]對(duì)光學(xué)玻璃的失透及著色的有無(wú)進(jìn)行了查驗(yàn)。另外，針對(duì)光學(xué)玻璃在熱壓加工(760C0 )過(guò)程中的失透(沖壓時(shí)失透)的有無(wú)，通過(guò)760C° 30分鐘時(shí)間的等溫保持試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。其結(jié)果一并在表1~表3中列不。
[0091]【表1】
[0092]
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)玻璃，其特征在于:相對(duì)上述光學(xué)玻璃的總量，作為必要的成份含有:
SiO2:9wt% ~18wt%、
B2O3:3wt% ~10wt%、
BaO:20wt% ~40wt%、
Na2O:0.5wt% ~5wt%、
K2O: lwt% ~3wt%、
ZrO2: lwt% ~6wt%、
TiO2:22wt% ~28wt%、
Nb2O5:8wt% ~13wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于:作為任意成份含有:
AI2O3: lwt% 以下、
CaO:4wt% 以下、
ZnO: 5wt% 以 下、 La2O3:不超過(guò) lwt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃，其特征在于:作為任意成份含有:以氧化物換算的合計(jì)量含有不足lwt%的稀土類元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其特征在于:不含有實(shí)質(zhì)性地稀土類元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其特征在于:折射率(nd)為1.85~1.91，阿貝數(shù)(vd)為 23.5 ~26.0。
6.—種光學(xué)兀件，其特征在于:以權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃為母材。
7.—種光學(xué)儀器，其特征在于:具有權(quán)利要求6所述的光學(xué)兀件。
【文檔編號(hào)】C03C3/066GK103998386SQ201280048654
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】杉山僚 申請(qǐng)人:日本光硝子株式會(huì)社