TW201833050A - 光學玻璃透鏡 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種耐久性優異之中折射率(具體而言，折射率nd為1.48～1.55)之光學玻璃透鏡。本發明之光學玻璃透鏡之特徵在於，以質量%計含有SiO₂ 50～70%、B₂ O₃ 1～18%、Al₂ O₃ 0%～15%、ZnO 0～20%、CaO 0.1～10%、Na₂ O＋K₂ O 0.1～18%、Sb₂ O₃ 0～1%、SnO₂ 0～1%。

Description

光學玻璃透鏡

本發明係關於一種光學玻璃透鏡。

於CD、MD、DVD及其他各種光碟系統之光讀取透鏡、數位相機、攝錄影機、附相機之行動電話等攝像用透鏡、光通信所使用之收發用透鏡等用途中，需要折射率nd為1.48～1.55之中折射率透鏡。 於專利文獻1中揭示有具有中折射率之玻璃組成。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2002-201037號公報

[發明所欲解決之問題] 專利文獻1所揭示之玻璃組成存在耐水性、耐化學品性、耐熱性等耐久性較低之問題。 本發明之目的係鑒於上述課題，提供一種耐久性優異之中折射率(具體而言，折射率nd為1.48～1.55)之光學玻璃透鏡。 [解決問題之技術手段] 本發明之光學玻璃透鏡之特徵在於，以質量%計含有SiO₂ 50～70%、B₂ O₃ 1～18%、Al₂ O₃ 0～15%、ZnO 0～20%、CaO 0.1～10%、Na₂ O＋K₂ O 0.1～18%、Sb₂ O₃ 0～1%、SnO₂ 0～1%。關於光學玻璃之耐久性(耐水性、耐化學品性、耐熱性等)，B₂ O₃ 與鹼成分之含量會造成影響。於本發明中，藉由將B₂ O₃ 與鹼成分之含量分別限制為18質量%以下，而達成優異之耐久性。 本發明之光學玻璃透鏡進而較佳為以質量%計含有BaO 0～15%、SrO 0～15%、MgO 0～15%、BaO＋SrO＋MgO 0～20%。此處，所謂「BaO＋SrO＋MgO」意指BaO、SrO及MgO之含量的合計量。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為以質量%計含有Na₂ O 0.1～18%、K₂ O 0～5%。 本發明之光學玻璃透鏡進而較佳為以質量%計含有ZnO＋CaO 0.1～30%。此處，所謂「ZnO＋CaO」意指ZnO及CaO之含量之合計量。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為以質量%計含有ZrO₂ 0～5%、La₂ O₃ 0～10%、Gd₂ O₃ 0～15%。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為折射率(nd)為1.48～1.55。再者，「nd」係d射線中之折射率。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為折射率(n1310)為1.46～1.53。再者，「n1310」為1310 nm中之折射率。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為基於JOGIS之耐水性為2級以上。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為液相黏度為10^5.0 dPa・s以上。 本發明之光學玻璃透鏡亦可具有研磨痕。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為壓製成型用。 本發明之透鏡蓋之特徵在於，其具備包含圓筒形狀之側壁部、及設置於側壁部之前端且於其中心部具有透鏡保持孔之端壁部的金屬製外殼，密封固定於金屬製外殼之透鏡保持孔的上述光學玻璃透鏡，以及於金屬製之外殼之透鏡保持孔固定上述光學玻璃透鏡的密封材料。 [發明之效果] 根據本發明，可提供一種耐久性優異之中折射率(具體而言，折射率nd為1.48～1.55)之光學玻璃透鏡。

本發明之光學玻璃透鏡以質量%計含有SiO₂ 50～70%、B₂ O₃ 1～18%、Al₂ O₃ 0～15%、ZnO 0～20%、CaO 0.1～10%、Na₂ O＋K₂ O 0.1～18%、Sb₂ O₃ 0～1%、SnO₂ 0～1%。以下，詳細敍述將各成分之含量如上述般特定出之理由。再者，只要未特別說明，以下之「%」意指「質量%」。 SiO₂ 存在降低折射率或提高液相黏度，進而提高耐久性之效果。SiO₂ 之含量較佳為50～70%、52～68%、54～66%，尤其較佳為56～64%。若SiO₂ 之含量過少，則難以降低折射率。另一方面，若SiO₂ 之含量過多，則玻璃之溶解性變差，或包含SiO₂ 之失透物容易析出。 B₂ O₃ 存在降低折射率或提高液相黏度，進而提高耐久性之效果。B₂ O₃ 之含量較佳為1～18%，、2～16%、4～14%，尤其較佳為6～12%。若B₂ O₃ 之含量過少，則難以降低折射率。另一方面，若B₂ O₃ 之含量過多，則耐久性變差，或於成形時容易蒸發，故而容易產生條紋。 Al₂ O₃ 存在降低折射率或提高液相黏度，進而提高耐久性之效果。Al₂ O₃ 之含量較佳為0～15%、1～13%、2～11%，尤其較佳為3～9%。另一方面，若Al₂ O₃ 之含量過多，則玻璃之溶解性變差，或包含Al₂ O₃ 之失透物容易析出。 再者，SiO₂ ＋B₂ O₃ ＋Al₂ O₃ 之含量較佳為60～85%、62～83%、64～81%，尤其較佳為66～79%。若SiO₂ ＋B₂ O₃ ＋Al₂ O₃ 之含量過少，則難以降低折射率。另一方面，若SiO₂ ＋B₂ O₃ ＋Al₂ O₃ 之含量過多，則玻璃之溶解性容易變差。此處，所謂「SiO₂ ＋B₂ O₃ ＋Al₂ O₃ 」意指SiO₂ 、B₂ O₃ 及Al₂ O₃ 之含量之合計量。 CaO存在一面維持耐久性一面降低玻璃之高溫黏性的效果。CaO之含量較佳為0.1～10%、1～9%、2～7%，尤其較佳為3～6%。若CaO之含量過少，則難以獲得上述效果。另一方面，若CaO之含量過多，則耐久性變差或包含CaO之失透物容易析出。 SiO₂ /CaO較佳為8～400、10～100，尤其較佳為15～70。若SiO₂ /CaO過小，則包含CaO之失透物容易析出。另一方面，若SiO₂ /CaO過大，則包含SiO₂ 之失透物容易析出。此處，所謂「SiO₂ /CaO」係指將SiO₂ 之含量除以CaO之含量的值。 再者，SiO₂ ＋CaO之含量較佳為51～70%、53～68%，尤其較佳為55～66%。若SiO₂ ＋CaO之含量過少，則難以降低折射率。另一方面，若SiO₂ ＋CaO之含量過多，則玻璃之溶解性容易變差。此處，所謂「SiO₂ ＋CaO」意指SiO₂ 及CaO之含量之合計量。 ZnO存在一面維持耐久性，一面降低玻璃之高溫黏性的效果。ZnO之含量較佳為0～20%、1～18%、2～16%，尤其較佳為3～14%。若ZnO之含量過多，則耐久性容易變差。 再者，Al₂ O₃ ＋ZnO之含量較佳為2～30%、5～25%，尤其較佳為8～20%。若Al₂ O₃ ＋ZnO之含量過少，則耐久性容易變差。另一方面，若Al₂ O₃ ＋ZnO之含量過多，則玻璃之溶解性容易變差。此處，所謂「Al₂ O₃ ＋ZnO」意指Al₂ O₃ 及ZnO之含量的合計量。 又，ZnO＋CaO之含量較佳為0.1～30%、2～25%、4～20%，尤其較佳為6～15%。ZnO＋CaO之含量過少或過多，耐久性均容易變差。 (SiO₂ ＋CaO)/(Al₂ O₃ ＋ZnO)較佳為1～20、2～15、3～10，尤其較佳為5～8。若(SiO₂ ＋CaO)/(Al₂ O₃ ＋ZnO)過小，則耐久性容易變差。另一方面，若(SiO₂ ＋CaO)/(Al₂ O₃ ＋ZnO)過大，則包含SiO₂ 及/或CaO之失透物容易析出。此處，所謂「(SiO₂ ＋CaO)/(Al₂ O₃ ＋ZnO)」係指SiO₂ 及CaO之含量之合計量除以Al₂ O₃ 及ZnO之含量的合計量的值。 Na₂ O及K₂ O存在降低玻璃之高溫黏性，提高液相黏度之效果。Na₂ O＋K₂ O之含量較佳為0.1～18%、1～16%、2～14%，尤其較佳為3～12%。若Na₂ O＋K₂ O之含量過少，則難以獲得上述效果。另一方面，若Na₂ O＋K₂ O之含量過多，則耐久性容易變差。 再者，Na₂ O之含量較佳之範圍為0.1～18%、1～16%、2～14%、3～12%，K₂ O之含量較佳之範圍為0～5%、0～4%、0～3%、0.1～2%。 Sb₂ O₃ 存在脫泡之效果，或存在抑制因Pt離子(作為雜質於玻璃中混入數ppm)而著色之效果。Sb₂ O₃ 之含量較佳為0～1%、0～0.09%，尤其較佳為0～0.08%。Sb₂ O₃ 具有較強之氧化力，故而若Sb₂ O₃ 之含量過多，則熔融容器所使用之Pt或Rh之金屬氧化，量產性容易降低。 SnO₂ 存在脫泡之效果。SnO₂ 之含量較佳為0～1%、0～0.09%，尤其較佳為0～0.08%。若SnO₂ 之含量過多，則容易失透。 除上述成分以外亦可含有以下所示之各種成分。 BaO存在一面維持耐久性一面降低玻璃之高溫黏性之效果。BaO之含量較佳為0～15%、1～13%、2～11%，尤其較佳為3～9%。若BaO之含量過多，則耐久性容易變差。 SrO存在一面維持耐久性一面降低玻璃之高溫黏性之效果。SrO之含量較佳為0～15%、1～13%、2～11%，尤其較佳為3～9%。若SrO之含量過多，則耐久性容易變差。 MgO存在一面維持耐久性一面降低玻璃之高溫黏性之效果。MgO之含量較佳為0～15%、1～13%、2～11%，尤其較佳為3～9%。若MgO之含量過多，則耐久性容易變差。 再者，BaO＋SrO＋MgO之含量較佳為0～20%、2～18%、4～16%，尤其較佳為6～14%。若BaO＋SrO＋MgO之含量過多，則耐久性容易變差。 又，MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO之含量較佳為0.1～25%、1～23%，尤其較佳為2～21%。MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO之含量過少或過多，耐久性均容易變差。此處，所謂「MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO」意指MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之含量之合計量。 ZrO₂ 存在提高折射率之效果，或提高耐久性之效果。ZrO₂ 之含量較佳為0～5%、0～4%，尤其較佳為0.1～3%。若ZrO₂ 之含量過多，則容易失透。 La₂ O₃ 存在提高折射率之效果或提高耐久性之效果。La₂ O₃ 之含量較佳為0～5%、0～4%，尤其較佳為0.1～3%。若La₂ O₃ 之含量過多，則容易失透。 Gd₂ O₃ 存在提高折射率之效果或提高耐久性之效果。Gd₂ O₃ 之含量較佳為0～5%、0～4%，尤其較佳為0.1～3%。若Gd₂ O₃ 之含量過多，則容易失透。 Li₂ O存在降低玻璃之高溫黏性，提高液相黏度之效果。Li₂ O之含量較佳為0～10%、0.1～10%、1～8%、2～6%，尤其較佳為3～5%。若Li₂ O之含量過多，則耐久性容易變差。 再者，Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O之含量較佳為0.1～20%、1～18%，尤其較佳為3～16%。若Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O之含量過少，則玻璃之溶解性容易變差。另一方面，若Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O之含量過多，則耐久性容易變差。此處，所謂「Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O」意指Li₂ O、Na₂ O及K₂ O之含量之合計量。 (MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO)/(Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O)較佳為0.2～4、0.3～3.5，尤其較佳為0.4～3。(MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO)/(Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O)過小或過大，耐久性均容易變差。此處，所謂「(MgO＋CaO＋SrO＋BaO＋ZnO)/(Li₂ O＋Na₂ O＋K₂ O)」係指將MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之含量之合計量除以Li₂ O、Na₂ O及K₂ O之含量之合計量的值。 再者，作為澄清劑廣泛已知之As₂ O₃ 有害，因此較佳為實質上不含有。又，由於存在F成分對環境造成不良影響之虞，故而較佳為實質上不含有。此處，所謂「實質上不含」意指未故意將該等成分添加於玻璃中，完全排除直至不可避免之雜質。更客觀而言，包含雜質之該等成分之含量意指以As₂ O₃ 計為0.00001%以下，以F計為0.01%以下。 又，Cu、Ag、Pr，Br為使玻璃著色之成分，故而較佳為不含有。考慮到Cd對環境之影響，較佳為不含有。 具有以上組成之光學玻璃透鏡之折射率nd容易為1.48～1.55、1.50～1.53，尤其容易為1.51～1.52，1310 nm中之折射率容易為1.46～1.53、1.47～1.52，尤其容易為1.48～1.51。 本發明之光學玻璃透鏡可設置抗反射膜。其中，如上所述，於折射率較低之情形時，可不設置抗反射膜。 具有以上組成之光學玻璃透鏡之基於JOGIS之耐水性容易為2級以上，進而液相黏度容易成為10^5.0 dPa・s以上。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為30～300℃之範圍中之熱膨脹係數較佳為50×10^-7 /℃～85×10^-7 /℃、55×10^-7 /℃～80×10^-7 /℃，尤其較佳為60×10^-7 /℃～75×10^-7 /℃。熱膨脹係數過小或過大，於將光學玻璃透鏡用作透鏡蓋之構成部材時，光學玻璃透鏡與金屬製外殼之熱膨脹係數差變大，製作透鏡蓋時光學玻璃透鏡容易破損。 本發明之光學玻璃透鏡較佳為降伏點為640℃以下、630℃以下，尤其較佳為620℃以下。若降伏點過高，則下述壓製成型時，加熱溫度過高，模具容易破損。再者，降伏點之下限並無特別限定，現實為500℃以上。 其次，敍述製造本發明之光學玻璃透鏡之方法。 首先，以所期望之組成之方式調合玻璃原料後，利用玻璃熔融爐進行熔融。玻璃之熔融溫度較佳為1150℃以上、1200℃以上，尤其較佳為1250℃以上。再者，就防止因自構成熔融容器之鉑金屬之Pt熔化引起之玻璃著色的觀點而言，熔融溫度較佳為1450℃以下、1400℃以下、1350℃以下，尤其較佳為1300℃以下。 又，若熔融時間過短，則存在無法充分脫泡之可能性，故而熔融時間較佳為2小時以上，尤其較佳為3小時以上。其中，就防止因自熔融容器之Pt熔化引起之玻璃著色的觀點而言，熔融時間較佳為8小時以內，尤其較佳為5小時以內。 其次，自噴嘴之前端滴加熔融玻璃，暫時製作液滴狀玻璃。或急冷鑄造熔融玻璃暫時製作玻璃塊。其後，進行研削、研磨、清洗，獲得光學玻璃透鏡。再者，可將所製作之玻璃塊加熱延伸成形後進行研削、研磨、清洗。藉由加熱延伸成形，玻璃表面成為光滑之造火面，故而可縮短研削、研磨步驟之時間。 本發明之光學玻璃透鏡經研磨，故而容易具有研磨痕。又，耐久性良好，故而即便實施研削、研磨、清洗，亦難以產生風化。 繼而，可於實施過精密加工之模具中投入光學玻璃透鏡一面加熱直至軟化狀態一面壓製成型，將模具之表面形狀轉印於光學玻璃透鏡。如此，可成為兩凸形狀(例如球狀)、平凸形狀、彎月形狀等。 再者，可藉由將本發明之光學玻璃透鏡形成於板狀基板上而用作透鏡陣列。又，可藉由將本發明之光學玻璃透鏡形成於稜鏡上，而兼具稜鏡與透鏡之性能。 其次，對使用本發明之光學玻璃透鏡之透鏡蓋的實施形態進行說明。 圖1係表示透鏡蓋之構成的說明圖。 透鏡蓋1具備包含圓筒形狀之側壁部2、及設置於側壁部2之前端且於其中心部具有透鏡保持孔之端壁部3的金屬製外殼4，以及於金屬製外殼4之透鏡保持孔由密封材料5密封之光學玻璃透鏡6。 再者，作為金屬製外殼4之材質，可使用赫史特合金(註冊商標)、鎳鉻合金(註冊商標)、SUS等。又，作為密封材料5，可使用低熔點玻璃、接著劑、焊料等。 實施例 以下，基於實施例詳細說明本發明之光學玻璃透鏡。 表1及2表示本發明之實施例(試料No.1～15)及比較例(試料No.16)。 [表1] [表2] 各試料如以下所述而製作。 首先，將如表1及2所記載之組成而調合之玻璃原料放入至鉑坩堝中，於1300℃下分別熔融2小時。其次將熔融玻璃於碳板上流出，冷卻固化後，進行退火而製作玻璃塊。其後，進行研削、研磨、清洗，獲得光學玻璃透鏡。對以如此方式獲得之試料評價各種特性。將結果示於各表。 折射率nd係使用折射率計，以d射線(波長：587.6 nm)中之測定值而表示。 折射率n1310係使用折射率計，以1310 nm中之測定值而表示。 30～300℃中之熱膨脹係數、降伏點係利用熱膨脹測定裝置(dilato meter)而測定。 耐水性係基於由JOGIS規定之粉末法而測定。 液相黏度係利用鉑球提拉法而測定。 如表所明確，作為本發明之實施例之No.1～15的各試料，折射率nd為1.501～1.528，折射率n1310為1.486～1.513，熱膨脹係數為64×10^-7 /℃～80×10^-7 /℃，降伏點為536～624℃。又，JOGIS耐水性(粉末法)為1～2級，液相黏度為10^5.0 ～10^6.5 dPa・s。相對於此可知，作為比較例之No.16之試料，JOGIS耐水性(粉末法)為3級，液相黏度為10^4.3 dPa・s，量產性較差。

1‧‧‧透鏡蓋

2‧‧‧側壁部

3‧‧‧端壁部

4‧‧‧金屬製外殼

5‧‧‧密封材料

6‧‧‧光學玻璃透鏡

圖1係表示透鏡蓋之構成之說明圖。

Claims (12)

1. 一種光學玻璃透鏡，其特徵在於，以質量%計含有SiO₂ 50～70%、B₂ O₃ 1～18%、Al₂ O₃ 0～15%、ZnO 0～20%、CaO 0.1～10%、Na₂ O＋K₂ O 0.1～18%、Sb₂ O₃ 0～1%、SnO₂ 0～1%。
2. 如請求項1之光學玻璃透鏡，其進而以質量%計含有BaO 0～15%、SrO 0～15%、MgO 0～15%、BaO＋SrO＋MgO 0～20%。
3. 如請求項1或2之光學玻璃透鏡，其以質量%計含有Na₂ O 0.1～18%、K₂ O 0～5%。
4. 如請求項1至3中任一項之光學玻璃透鏡，其以質量%計含有ZnO＋CaO 0.1～30%。
5. 如請求項1至4中任一項之光學玻璃透鏡，其進而以質量%計含有ZrO₂ 0～5%、La₂ O₃ 0～10%、Gd₂ O₃ 0～15%。
6. 如請求項1至5中任一項之光學玻璃透鏡，其折射率(nd)為1.48～1.55。
7. 如請求項1至6中任一項之光學玻璃透鏡，其折射率(n1310)為1.46～1.53。
8. 如請求項1至7中任一項之光學玻璃透鏡，其中基於JOGIS之耐水性為2級以上。
9. 如請求項1至8中任一項之光學玻璃透鏡，其中液相黏度為10^5.0 dPa・s以上。
10. 如請求項1至9中任一項之光學玻璃透鏡，其具有研磨痕。
11. 如請求項1至10中任一項之光學玻璃透鏡，其係壓製成型用。
12. 一種透鏡蓋，其特徵在於具備：包含圓筒形狀之側壁部、及設置於側壁部之前端且於其中心部具有透鏡保持孔之端壁部的金屬製外殼，密封固定於金屬製外殼之透鏡保持孔之如請求項1至11中任一項之光學玻璃透鏡，以及於金屬製之外殼之透鏡保持孔固定光學玻璃透鏡之密封材料。