專利名稱：光學玻璃、精密模壓成形用預(yù)成形件及其制造方法、光學元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有折射率(nd)為1.65以上、阿貝數(shù)(vd)為50以上的光學常數(shù)的光學玻璃、由所述玻璃形成的精密模壓成形用預(yù)成形件及其制造方法、以及由所述玻璃形成的光學元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于數(shù)碼相機和帶有相機的手機的出現(xiàn)，使用光學系統(tǒng)的設(shè)備的高集成化、高性能化急速發(fā)展。與之相應(yīng)，對光學系統(tǒng)的高精度化、輕量·小型化的要求也越來越強烈。
近年來，為了滿足上述要求，使用非球面透鏡的光學設(shè)計漸成主流。因此，為了以較低的成本大量、穩(wěn)定地供應(yīng)使用高性能玻璃的非球面透鏡，不經(jīng)過磨削、研磨工序而通過模壓成形直接形成光學功能面的精密模壓成形技術(shù)(也稱為模制(molding)成形技術(shù))受到關(guān)注，對具有適于精密模壓成形的低溫軟化特性的光學玻璃的需求逐年增加。在這種光學玻璃中，有折射率(nd)為1.65以上、阿貝數(shù)(vd)為50以上的高折射率低分散玻璃。在日本專利第2616958號公報中記載了具有低溫軟化性的高折射率低分散玻璃的一個例子。
然而，當通過精密模壓成形來制造透鏡等光學元件時，在對玻璃進行精密模壓成形并將其在模壓成形模具內(nèi)冷卻的過程中有時會發(fā)生破損。這種破損被稱為裂紋、裂縫(カン、割れ)，上述高折射率低分散玻璃產(chǎn)生上述現(xiàn)象的情況尤其顯著，由此導致生產(chǎn)率降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述狀況，本發(fā)明的目的在于提供一種手段，用于在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上通過精密模壓成形來制造由高折射率低分散玻璃形成的光學元件。
本申請的發(fā)明人對先前所述的裂紋、裂縫的原因進行了反復(fù)研究，結(jié)果得出如下見解。
在精密模壓成形中，用模壓成形模具模壓玻璃而成為期望的形狀之后，在將玻璃冷卻至不易變形的溫度區(qū)域的期間內(nèi)，在使模壓成形模具閉模的狀態(tài)下保持玻璃，以使玻璃表面形狀保持為模具成形面的轉(zhuǎn)印形狀。此時玻璃表面附近的部分被快速冷卻，但玻璃中心部分的冷卻速度較慢。因此，即使在表面附近變?yōu)榈陀诓ＡмD(zhuǎn)移溫度的溫度時，中心部分的溫度也還是高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度。本申請的發(fā)明人針對以往容易發(fā)生裂紋、裂縫的玻璃而分析了其膨脹特性后發(fā)現(xiàn)與難以產(chǎn)生裂紋、裂縫的玻璃相比，溫度高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)和低于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的線熱膨脹系數(shù)比明顯要大。即，對于這些玻璃來說，在表面附近的溫度低于玻璃轉(zhuǎn)移溫度、中心部分的溫度高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的情況下，與表面附近相比中心部分的收縮明顯要大。由于這種現(xiàn)象是在被閉模于模壓成形模具內(nèi)的狀態(tài)下產(chǎn)生的，因此在失去塑性變形性的玻璃中會產(chǎn)生較大的應(yīng)力。可以認為當玻璃的構(gòu)造牢固時，即使產(chǎn)生應(yīng)力也不至于破壞，但上述光學常數(shù)范圍的高折射率低分散玻璃的構(gòu)造較弱，因此會發(fā)生裂紋、裂縫。
因此，本申請的發(fā)明人根據(jù)上述認知而進一步反復(fù)地進行了研究，結(jié)果得出如下結(jié)論通過降低以往的高折射率低分散玻璃的、溫度高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的膨脹系數(shù)與低于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的膨脹系數(shù)之差，可以減小冷卻過程中玻璃表面和內(nèi)部的收縮程度之差，從而能夠抑制裂紋、裂縫。由此，完成了本發(fā)明。
即，達成上述目的的手段如下。
(1)一種光學玻璃，折射率nd為1.65以上，并且阿貝數(shù)vd為50以上，所述光學玻璃在精密模壓成形中使用，其特征在于，當在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg到屈服點Ts的溫度區(qū)域內(nèi)將對于溫度差ΔT的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-160℃到玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率α1/α2不足17，所述ΔT為1℃以下的固定值。
(2)一種精密模壓成形用預(yù)成形件，其特征在于，由(1)所述的光學玻璃形成。
(3)一種精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，按照以下方式來確定玻璃組成，使用具有所確定的組成的玻璃來制造精密模壓成形用預(yù)成形件，所述方式是指使玻璃具有1.65以上的折射率nd和50以上的阿貝數(shù)vd，并且當在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg到屈服點Ts的溫度區(qū)域內(nèi)將對于溫度差ΔT的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-160℃到玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率α1/α2不足17，所述ΔT為1℃以下的固定值。
(4)一種光學元件，其特征在于，由(1)所述的光學玻璃形成。
(5)一種光學元件的制造方法，其特征在于，加熱(2)所述的預(yù)成形件或通過(3)所述的方法而制造的預(yù)成形件，使用模壓成形模具進行精密模壓成形，從而得到光學元件。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種在精密模壓成形時不易破損的光學玻璃、由所述玻璃形成的精密模壓成形用預(yù)成形件、以及由所述玻璃形成的光學元件。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以在不使玻璃破損的情況下以高生產(chǎn)率來生成光學元件。


圖1示出了例1的玻璃的TMA曲線和ΔTMA曲線；圖2是精密模壓成形裝置的簡要示意圖。
具體實施例方式
下面，對本發(fā)明進行更加詳細的說明。
本發(fā)明的光學玻璃是折射率(nd)為1.65以上且阿貝數(shù)(vd)為50以上的、用于精密模壓成形的光學玻璃，當將在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)至屈服點(Ts)的溫度區(qū)域內(nèi)對于溫度差ΔT(這里，ΔT為1℃以下的固定值)的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-160℃至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率(α1/α2)不足17。
上述比率(α1/α2)是表示溫度高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的膨脹系數(shù)與低于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的膨脹系數(shù)的差的指標。如先前所述，在本發(fā)明中，對于高折射率低分散玻璃來說，通過降低溫度高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的膨脹系數(shù)與低于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的膨脹系數(shù)的差，可以減小冷卻過程中的、玻璃表面與內(nèi)部的收縮程度的差，從而抑制裂紋、裂縫的產(chǎn)生。
下面，對上述比率(α1/α2)進行說明。
線膨脹系數(shù)(α1)是當在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)至屈服點(Ts)的溫度區(qū)域內(nèi)將對于溫度差ΔT(這里，ΔT為1℃以下的固定值)的玻璃的延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1時，從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)，其是代表從玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)至屈服點(Ts)的溫度區(qū)域(溫度高于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè))中的線膨脹系數(shù)的值。
平均線膨脹系數(shù)(α2)是從比玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)低160℃的溫度(Tg-160℃)至比玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)低140℃的溫度(Tg-140℃)的溫度區(qū)域中的平均線膨脹系數(shù)，是代表溫度低于玻璃轉(zhuǎn)移溫度的一側(cè)的線膨脹系數(shù)。
另外，玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)和屈服點(Ts)是例如通過理學電機株式會社制造的熱機械分析裝置，將載荷取為10g、升溫速度取為4℃/分鐘而測量出的值。此外，各個熱膨脹系數(shù)(α1、α2)可以通過熱機械分析的結(jié)果而計算出來，所述熱機械分析使用了上述裝置。
在本發(fā)明的光學玻璃中，所述比率(α1/α2)不足17。如果該比率超過17，則可能會由于冷卻過程中的、玻璃表面與內(nèi)部的收縮程度的差較大而產(chǎn)生裂紋、裂縫。所述比率(α1/α2)優(yōu)選為16.5以下，更加優(yōu)選為16以下，進一步優(yōu)選為15以下。溫度比玻璃轉(zhuǎn)移溫度高的一側(cè)和低的一側(cè)的膨脹系數(shù)的差越小，越有利于抑制裂紋、裂縫，但由于玻璃的性質(zhì)，α1大于α2。在實用方面，所述比率(α1/α2)的下限值例如可以取為1.01，但從實現(xiàn)滿足所述諸特性的玻璃的角度出發(fā)，所述比率(α1/α2)優(yōu)選為2.5以上。
增大所述α1的代表性成分是B2O3、CaO，減小α1的代表性成分是SiO2、Li2O。從對α1的影響的角度來看，La2O3、Gd2O3具有介于B2O3、CaO與SiO2、Li2O之間的作用。例如，通過將B2O3或CaO置換為SiO2或Li2O，可以減小α1，而如果進行相反的置換，則可以增大α1。可以通過所述置換的置換量來控制α1的變化量。La2O3、Gd2O3與B2O3、CaO之間的置換、La2O3、Gd2O3與SiO2、Li2O之間的置換也可以認為是一樣的。如此，可以通過調(diào)整玻璃的組成來控制α1的值。
另一方面，通過增多玻璃中的離子半徑大的陽離子成分，可以使所述α2增大，通過增多離子半徑小的陽離子成分，可以使所述α2減小。例如，在二階陽離子成分中，Ba的離子半徑＞Sr的離子半徑＞Ca的離子半徑＞Mg的離子半徑＞Zn的離子半徑，La、Li的離子半徑大于Ca的離子半徑，Ca的離子半徑大于B、Si的離子半徑。因此，如果在這些成分之間進行置換，則可以控制α2。
在本發(fā)明中，可以適當?shù)亟M合上述控制方法而將所述比率(α1/α2)控制成不足17。這里，從控制比率(α1/α2)的角度出發(fā)，α1比α2大，由于上述置換而導致的α1的變化量更大，因此優(yōu)選著重于α1、通過控制α1來控制比率(α1/α2)。所述α1例如優(yōu)選位于50×10-6～200×10-6/℃的范圍內(nèi)，所述α2優(yōu)選位于50×10-7～200×10-7/℃的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的光學玻璃用于精密模壓成形，因而其玻璃轉(zhuǎn)移溫度優(yōu)選為630℃以下。但是，如果玻璃轉(zhuǎn)移溫度不足400℃，有時會對α2的評價不利，并且當在預(yù)成形件表面上形成含碳涂層時恐怕會有所不利，因此玻璃轉(zhuǎn)移溫度優(yōu)選為450～630℃，更加優(yōu)選為450～620℃，在預(yù)成形件表面上形成含碳涂層的目的在于使玻璃在模壓成形時易于延伸。
此外，本發(fā)明的光學玻璃的屈服點優(yōu)選為670℃以下，更加優(yōu)選為490～660℃，更加優(yōu)選為500～640℃，進一步優(yōu)選為530～630℃。另外，對于光學玻璃，如果玻璃轉(zhuǎn)移溫度和屈服點低，則可以降低模壓成形時的玻璃加熱溫度。其結(jié)果是，可以縮短玻璃升溫、降溫所需的時間，從而提高模壓成形品的制造能力(through put)。此外，由于還可以降低模壓成形模具的加熱溫度，因而可以延長模壓成形模具的壽命。
本發(fā)明的光學玻璃具有1.65以上的折射率(nd)和50以上的阿貝數(shù)(vd)。對本發(fā)明的玻璃的折射率、阿貝數(shù)的上限沒有特別的限定，但如果考慮到適于精密模壓成形的低溫軟化性、以及對高質(zhì)量的預(yù)成形件的成形來說非常重要的穩(wěn)定性等，則優(yōu)選使折射率(nd)為1.8以下，和/或使阿貝數(shù)(vd)為60以下。
接著，對本發(fā)明中優(yōu)選的玻璃組成進行說明。
本發(fā)明的光學玻璃可以作為玻璃成分而含有B2O3、SiO2、La2O3、堿性金屬氧化物、二階金屬氧化物。
下面，對各種玻璃成分進行說明。只要沒有特別的標記，含量和含量的合計量均以摩爾％來表示，含量和合計含量的比率均以摩爾比來表示。
B2O3和SiO2是玻璃網(wǎng)絡(luò)形成成分。這里，基于強化玻璃的構(gòu)造以進一步減少裂紋、裂縫的考慮，優(yōu)選使SiO2的含量相對于B2O3的含量的比例(SiO2/B2O3)為0.1～0.90。當折射率(nd)為1.65～1.70時，為了提高相對于B2O3的含量的SiO2的含量以便能夠進一步強化玻璃的構(gòu)造，優(yōu)選使SiO2/B2O3超過0.5且為0.90以下，更加優(yōu)選為超過0.5且為0.85以下，進一步優(yōu)選為超過0.5且不足0.8，進一步優(yōu)選為0.55～0.75，再進一步優(yōu)選為0.55～0.7。當折射率(nd)超過1.70時，為了維持所需的特性，優(yōu)選使SiO2/B2O3為0.1～0.5，進一步優(yōu)選為0.1～0.4。
La2O3是高折射率賦予成分，具有提高玻璃的化學耐久性的作用。
可以將具有與La2O3同樣功能的Gd2O3、Y2O3、Yb2O3作為任意成分導入，使La2O3、Gd2O3、Y2O3、以及Yb2O3中的至少一種以上的氧化物共存對于提高玻璃的高溫穩(wěn)定性有利。
堿性金屬氧化物具有賦予低溫軟化性的作用。其中，通過導入Li2O，可以提高玻璃的折射率并賦予低溫軟化性。與其他堿性金屬氧化物相比，Li2O的所述效果較高，因此可以在不過量導入以損害耐失透性或化學耐久性的情況下獲得所需的折射率和低溫軟化性。
作為二階金屬氧化物，可以導入具有提高玻璃的折射率并賦予低溫軟化性的作用的ZnO、以及作為具有光學常數(shù)調(diào)整功能的堿土類金屬氧化物的MgO、CaO、SrO、BaO。
在本發(fā)明中，可以在所述組成中加入可以作為澄清劑而任意添加的Sb2O3，成為同時滿足所述特性的組成。此外，各成分的含量優(yōu)選為如下范圍。
B2O3和SiO2均為網(wǎng)絡(luò)形成成分，從提高玻璃的穩(wěn)定性的角度出發(fā)，使兩種成分的合計含量(SiO2+B2O3)為50～72％，優(yōu)選為50～70％，更加優(yōu)選為50～68％，進一步優(yōu)選為50～65％。此外，為了強化玻璃的構(gòu)造，緩和粘性相對于溫度的變化，消除玻璃的破裂問題，并且在維持低溫軟化性的同時提高熔融玻璃的流出粘性以使其適于預(yù)成形件成形，改善化學耐久性，優(yōu)選如前述那樣設(shè)定SiO2的含量相對于B2O3的含量的比例(SiO2/B2O3)。
根據(jù)與B2O3的含量的合計量以及與B2O3的含量的比例來確定SiO2的含量，當折射率(nd)為1.65～1.70時，優(yōu)選為15～30％，更加優(yōu)選為18～30％，進一步優(yōu)選為18～27％，特別優(yōu)選為19～25％，當折射率(nd)超過1.70時，優(yōu)選為4～18％，進一步優(yōu)選為5～16％，進一步優(yōu)選為6～15％。
B2O3的含量也根據(jù)與SiO2的含量的合計量以及與SiO2的含量的比例來確定，當折射率(nd)為1.65～1.70時，優(yōu)選為25～45％，更加優(yōu)選為30～40％，特別優(yōu)選為32～37％，當折射率(nd)超過1.70時，優(yōu)選為38～68％，更加優(yōu)選為42～65％，進一步優(yōu)選為42～62％。
與其他的堿性金屬氧化物相比，Li2O具有提高折射率、并且在不降低化學耐久性的情況下大幅降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度的作用，還具有改善玻璃的熔融性的作用。但是，如果導入過少，則獲得上述效果會比較困難。而如果過量導入，則玻璃的耐失透性會降低，難以由流出的熔融玻璃直接成形出高質(zhì)量的預(yù)成形件，并且耐候性也降低。因此，當折射率(nd)為1.65～1.70時，優(yōu)選使Li2O的含量為5～20％，更加優(yōu)選為6～18％，進一步優(yōu)選為9～18％。當折射率(nd)超過1.70時，Li2O的含量優(yōu)選為1～14％，更加優(yōu)選為2～12％，進一步優(yōu)選為3～11％。
作為堿性金屬氧化物，除了Li2O之外還可以導入Na2O、K2O，但如果考慮到Li2O的上述效果，則不管折射率的高低，優(yōu)選使Li2O的含量占Li2O、Na2O、以及K2O的合計含量R’2O的比例(Li2O/R’2O)為0.8～1，特別優(yōu)選為1。
此外，為了維持玻璃的穩(wěn)定性和化學耐久性，不管折射率的高低，優(yōu)選使R’2O相對于SiO2和B2O3的合計含量的比例(R’2O/(SiO2+B2O3))不足0.3，進一步優(yōu)選為不足0.29。
La2O3具有在不降低玻璃的穩(wěn)定性、且不提高分散性的情況下提高折射率、化學耐久性、耐候性的效果，因而優(yōu)選作為本發(fā)明的玻璃的必需成分。如果導入過少，則得不到所述效果，如果導入過量，則玻璃的穩(wěn)定性會降低，玻璃轉(zhuǎn)移溫度會上升，從而導致高質(zhì)量的預(yù)成形件的成形、精密模壓成形變得困難，并導致分散增大。因此，La2O3的含量優(yōu)選為0.5～22％，更加優(yōu)選為1～15％。當折射率(nd)為1.65～1.70時，更加優(yōu)選為2～10％，進一步優(yōu)選為3～10％，當折射率(nd)超過1.70時，更加優(yōu)選為5～15％，進一步優(yōu)選為6～14％。
可以將Gd2O3作為任意成分，其與La2O3相同，也具有在不損害玻璃的穩(wěn)定性或低分散特性的情況下提高折射率、化學耐久性、耐候性的作用。特別是，通過使其與La2O3共存，具有進一步提高玻璃對失透的穩(wěn)定性的作用。但是，如果導入過量，則玻璃的穩(wěn)定性會降低，玻璃轉(zhuǎn)移溫度會上升，預(yù)成形件的成形以及精密模壓成形會變得困難。
也可以將Y2O3作為任意成分，其與Gd2O3相同，也具有在不損害玻璃的穩(wěn)定性或低分散特性的情況下提高折射率、化學耐久性、耐候性的作用。特別是，通過使其與La2O3共存，具有進一步提高玻璃對失透的穩(wěn)定性的作用。但是，如果導入過量，則玻璃的穩(wěn)定性會降低，玻璃轉(zhuǎn)移溫度會上升，預(yù)成形件的成形以及精密模壓成形會變得困難。
也可以將Yb2O3作為任意成分，其與Gd2O3、Y2O3相同，也具有在不損害玻璃的穩(wěn)定性或低分散特性的情況下提高折射率、化學耐久性、耐候性的作用。特別是，通過使其與La2O3共存，具有進一步提高玻璃對失透的穩(wěn)定性的作用。但是，如果導入過量，則玻璃的穩(wěn)定性會降低，玻璃轉(zhuǎn)移溫度會上升，預(yù)成形件的成形以及精密模壓成形會變得困難。
如此，Gd2O3、Y2O3、Yb2O3是通過與La2O3共存而對于提高玻璃對失透的穩(wěn)定性、由熔融玻璃直接成形出高質(zhì)量的預(yù)成形件來說有效的成分，因此優(yōu)選使Gd2O3、Y2O3、以及Yb2O3的合計含量為1％以上。但是，如果所述合計量過量，則玻璃的穩(wěn)定性會降低，并且玻璃轉(zhuǎn)移溫度會上升，因此Gd2O3、Y2O3、以及Yb2O3的合計含量的上限值優(yōu)選為15％。當折射率(nd)為1.65～1.70時，Gd2O3、Y2O3、以及Yb2O3的合計含量的更加優(yōu)選的范圍為1～10％，進一步優(yōu)選的范圍為1～6％，當折射率(nd)超過1.70時，更加優(yōu)選的范圍為3～14％，進一步優(yōu)選的范圍為4～12％。此外，在Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中，對于獲得上述效果有利的成分是Gd2O3和Y2O3，因此當折射率(nd)為1.65～1.7時，Gd2O3和Y2O3的合計含量優(yōu)選為1～10％，進一步優(yōu)選為1～6％，當折射率(nd)超過1.70時，進一步優(yōu)選為3～14％，進一步優(yōu)選為4～12％。此外，不管折射率的高低，使Gd2O3、Y2O3、以及Yb2O3的合計含量相對于La2O3的含量的比例((Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/La2O3)位于0.3～1.5的范圍內(nèi)對于提高玻璃的穩(wěn)定性來說均有利。
此外，當折射率(nd)為1.65～1.70時，Gd2O3的含量的優(yōu)選范圍為0～8％，更加優(yōu)選的范圍為0～6％，當折射率(nd)超過1.70時，Gd2O3的含量的優(yōu)選范圍為0～12％，更加優(yōu)選的范圍為1～12％，進一步優(yōu)選的范圍為1～10％。
當折射率(nd)為1.65～1.70時，Y2O3的含量的優(yōu)選范圍為0～5％，更加優(yōu)選的范圍為0.1～3％，進一步優(yōu)選的范圍為0.1～2.5％。當折射率(nd)超過1.70時，Y2O3的含量的優(yōu)選范圍為0.1～6％，更加優(yōu)選的范圍為0.5～6％，進一步優(yōu)選的范圍為0.5～5％。
不管折射率的高低，Yb2O3的含量的優(yōu)選范圍為0～5％，更加優(yōu)選的范圍為0～3％，特別優(yōu)選不導入。
ZnO具有降低熔融溫度或液相溫度和玻璃轉(zhuǎn)移溫度，提高玻璃的化學耐久性、耐候性、折射率的作用，優(yōu)選將其作為本發(fā)明的玻璃的必需成分。特別是，與其他的二階成分相比，ZnO具有大幅提高玻璃的耐候性的作用。對此相對，雖然BaO具有提高折射率的作用，但其會使玻璃的耐候性惡化，因此應(yīng)代替BaO而導入所需量的ZnO。為了充分獲得上述導入ZnO所帶來的效果，當折射率(nd)為1.65～1.70時，ZnO的含量優(yōu)選為5～20％，更加優(yōu)選為6～20％，進一步優(yōu)選為7～20％。當折射率(nd)超過1.70時，ZnO的含量優(yōu)選為1～18％，更加優(yōu)選為2～16％，進一步優(yōu)選為3～14％。
MgO、CaO、SrO、以及BaO具有調(diào)整光學常數(shù)等作用。無論折射率的高低，從滿足所需目的的角度來說，CaO的含量優(yōu)選為0～14％。CaO通過與SiO2及B2O3共存而具有降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度的作用。因此，優(yōu)選導入1％以上的CaO，更加優(yōu)選使CaO的含量為1～14％。另一方面，當折射率(nd)為1.65～1.70時，如果上述堿土類金屬氧化物中包含ZnO的二階成分的配比不適當，則難以實現(xiàn)具有良好的耐候性的玻璃，因此優(yōu)選使ZnO的含量相對于MgO、CaO、SrO、以及BaO的合計含量RO的比例(ZnO/RO)為0.5以上。ZnO/RO的更加優(yōu)選的范圍為0.5～4，進一步優(yōu)選的范圍為0.6～3。
另外，無論折射率的高低，從調(diào)整光學常數(shù)并實現(xiàn)低玻璃轉(zhuǎn)移溫度的角度來說，MgO、CaO、SrO、BaO的合計含量RO優(yōu)選為1～14％，更加優(yōu)選為2～14％。
無論折射率的高低，為了降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度并實現(xiàn)優(yōu)良的耐候性，最好留意MgO、CaO、SrO、BaO的配比。如前所述，CaO在適量導入的情況下具有降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度的作用，而導入BaO會對耐候性造成不良影響，因而CaO的含量相對于RO的比例(CaO/RO)優(yōu)選為0.5～1，更加優(yōu)選為0.8～1。此外，BaO的含量相對于RO的比例(BaO/RO)優(yōu)選為0～0.2，特別優(yōu)選為0。
如前所述，雖然BaO具有提高折射率的作用，但它也是一種降低玻璃的耐候性、即化學耐久性的成分。在本發(fā)明中，無論折射率的高低，通過控制BaO的含量相對于作為提高折射率的其他成分的La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3的合計含量的比例，即使不導入BaO，也可以得到期望的折射率。即，優(yōu)選不含有BaO，或者即使含有BaO也減少其含量，使La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3的合計含量相對于BaO的含量的比例((La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/BaO)為10以上。由此，可以實現(xiàn)兼具期望的光學特性和優(yōu)良的化學耐久性的光學玻璃。當含有BaO時，優(yōu)選使((La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/BaO)為11以上，更加優(yōu)選為12以上，進一步優(yōu)選為15以上，更進一步優(yōu)選為18以上。
Sb2O3是可以用作澄清劑的任意添加劑，當為1％以下時可以獲得充分的效果，因此其含量優(yōu)選為0～1％，更加優(yōu)選為0～0.06％。如果過量添加Sb2O3，則在精密模壓成形時會氧化模壓成形模具的成形面，從而給模壓成形模具的壽命帶來不良的影響等，從精密模壓成形方面來說不理想。
Al2O3具有提高玻璃的耐久性和耐候性的作用，可以作為任意成分而導入。但是，如果其含量超過5％，則玻璃轉(zhuǎn)移溫度可能會急劇上升，并且光學常數(shù)可能會脫離期望的范圍，因此Al2O3的含量優(yōu)選為0～5％，更加優(yōu)選為0～3％，進一步優(yōu)選為0～2％。
為了提高玻璃的耐候性或調(diào)整光學常數(shù)，可以將ZrO2作為任意成分導入。但是，如果其含量多于5％，則光學常數(shù)容易脫離期望的范圍，低溫軟化性也會惡化。因此，在本發(fā)明的光學玻璃中，不管折射率的高低，優(yōu)選使ZrO2的含量為0～5％，特別優(yōu)選為0.1～4％。
另外，還可以在不損害本發(fā)明目的的范圍內(nèi)導入Ta2O5、WO3、Nb2O5、TiO2、P2O5、F，但考慮到原料成本、對玻璃的諸特性的影響、以及生產(chǎn)率等方面，應(yīng)對它們的導入進行控制。Ta2O5、WO3、Nb2O5、TiO2、P2O5、以及F的合計含量優(yōu)選為不足5％，更加優(yōu)選為不足2％，進一步優(yōu)選為不足1％，進一步優(yōu)選為不足0.5％，進一步優(yōu)選不導入。其中，F(xiàn)是當由熔融玻璃直接成形預(yù)成形件時會導致難以得到高質(zhì)量預(yù)成形件的成分，因此優(yōu)選不導入。
考慮到不對環(huán)境造成不良影響這一點，應(yīng)該避免導入Pb、Cr、Cd、As、Th、Te。Pb以往一直作為用于提高折射率的光學玻璃的主要成分來使用，但是除了上述問題以外還會引起以下等問題容易通過非氧化氣體氣氛中的精密模壓成形而被還原，析出的金屬鉛會附著在模壓成形模具的成形面上，從而導致模壓成形品的面精度降低。As2O3以往也一直作為澄清劑來添加，但是除了上述問題以外還會引起氧化模壓成形模具的成形面、從而縮短模具的壽命的問題，因此不應(yīng)導入。
可以通過加熱、熔融玻璃原料來制造本發(fā)明的光學玻璃。作為玻璃原料，可以適當?shù)厥褂锰妓猁}、硝酸鹽、氧化物等。按規(guī)定的比例秤取這些原料，混合后形成調(diào)合原料，將其投入到被加熱至例如1200～1300℃的熔解爐中，進行熔解、澄清、攪拌、均質(zhì)化，由此可以獲得不含泡沫或未溶解物的均質(zhì)的熔融玻璃。通過對該熔融玻璃進行成形、緩冷，即可得到本發(fā)明的光學玻璃。
接著，對本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件(以下簡稱為“預(yù)成形件”)以及預(yù)成形件的制造方法進行說明。預(yù)成形件是質(zhì)量與精密模壓成形品相等的玻璃制成形體。根據(jù)精密模壓成形品的形狀而將預(yù)成形件成形為適當?shù)男螤睿鳛槠湫螤睿梢岳境銮驙睢⑿D(zhuǎn)橢圓體狀等。將預(yù)成形件加熱至可以進行精密模壓成形的粘度以供給精密模壓成形使用。
本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件由前述本發(fā)明的光學玻璃形成。本發(fā)明的預(yù)成形件根據(jù)需要可以在表面配置脫模膜等薄膜。通過對上述預(yù)成形件進行精密模壓成形，能夠以高生產(chǎn)率制造出具有期望的光學常數(shù)的光學元件。另外，如前所述，通過調(diào)整玻璃組成，可以提高玻璃在高溫區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)定性，并且提高熔融玻璃流出時的粘度，因此具有如下優(yōu)點，即能夠使用將通過分離從管流出的熔融玻璃而得到的玻璃塊在冷卻過程中成形為預(yù)成形件的方法，在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上制造高質(zhì)量的預(yù)成形件。
另外，本發(fā)明涉及使用如下的玻璃來制造精密模壓成形用預(yù)成形件的精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其中，所述玻璃具有1.65以上的折射率(nd)和50以上的阿貝數(shù)(vd)，并且具有按照以下方式而確定的組成在玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)至屈服點(Ts)的溫度區(qū)域內(nèi)，將對于溫度差ΔT(這里，ΔT為1℃以下的固定值)的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-160℃至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率(α1/α2)不足17。
如先前說明的那樣，通過使所述比率(α1/α2)不足17，對于高折射率低分散玻璃，可以減少或防止在精密模壓成形時有裂紋、裂縫產(chǎn)生。在本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法中，使用按照以下方式而確定了組成的玻璃來制造精密模壓成形用預(yù)成形件所述比率(α1/α2)不足17，當進行精密模壓成形時，可以在不產(chǎn)生裂紋、裂縫的情況下以高生產(chǎn)率來進行精密模壓成形。通過使用這樣制造出來的精密模壓成形用預(yù)成形件，能夠以高生產(chǎn)率提供由具有期望的光學常數(shù)的高折射率低分散玻璃所形成的光學元件。另外，所述比率(α1/α2)的控制方法如前所述，在本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法中，可以適當?shù)亟M合這些控制方法，按照使比率(α1/α2)不足17的方式來確定玻璃組成。
預(yù)成形件的制造方法有使熔融玻璃從管流出并分離出熔融玻璃塊，將所述熔融玻璃塊在冷卻的過程中成形為精密模壓成形用預(yù)成形件(下面稱為“第一方法”)；由熔融玻璃制造出玻璃成形體，切斷或割斷該成形體并對其進行磨削、研磨(下面稱為“第二方法”)。
作為第一方法的具體例子，可以例舉出從流出的熔融玻璃流分離出規(guī)定重量的熔融玻璃塊，將熔融玻璃塊在冷卻的過程中成形為規(guī)定重量的預(yù)成形件，由此進行制造。該方法具有不需要切斷、磨削、研磨等機械加工的優(yōu)點。對于經(jīng)機械加工的預(yù)成形件，在機械加工之前必須進行退火，以便將玻璃的應(yīng)變減小至不會破損的程度。但是，根據(jù)上述方法，不需要用于防止破損的退火。并且，還可以成形出表面光滑的預(yù)成形件。在該方法中，從賦予光滑、潔凈的表面的角度出發(fā)，優(yōu)選在施加了風壓的漂浮狀態(tài)下成形預(yù)成形件。此外，優(yōu)選表面由自由表面構(gòu)成的預(yù)成形件。另外，優(yōu)選沒有被稱為“切痕(シアマ一ク，shear mark)”的切斷痕跡。在通過切刀切斷流出的熔融玻璃時會產(chǎn)生切痕。如果在成形為精密模壓成形品的階段還殘留有切痕，則該部分會變成缺陷。因此，優(yōu)選從預(yù)成形件的階段就將切痕排除掉。不使用切刀、不會產(chǎn)生切痕的熔融玻璃的分割方法有從流出管滴下熔融玻璃的方法；或者將從流出管流出的熔融玻璃流的頂端部支承住，并在可以分離出規(guī)定重量的熔融玻璃塊的時刻去除上述支承的方法(稱為下降切斷法)等。在下降切斷法中，通過在熔融玻璃流的頂端部一側(cè)與流出管一側(cè)之間產(chǎn)生的細頸部來分離玻璃，從而可以得到規(guī)定重量的熔融玻璃塊。然后，在所得到的熔融玻璃塊處于軟化狀態(tài)期間將其成形為適于供給模壓成形使用的形狀。
在第二方法中，可以使熔融玻璃流入鑄模而成形出由上述光學玻璃形成的玻璃成形體，并對該玻璃成形體進行機械加工，從而制造出期望重量的預(yù)成形件。在機械加工之前，優(yōu)選通過對玻璃進行退火處理來進行充分的消除應(yīng)變的處理，以使玻璃不會破損。
本發(fā)明的光學元件由上述本發(fā)明的光學玻璃形成。本發(fā)明的光學元件與構(gòu)成光學元件的本發(fā)明的光學玻璃一樣，具有高折射率低分散的特征。
作為本發(fā)明的光學元件，可以例示出球面透鏡、非球面透鏡、微透鏡等各種透鏡；衍射光柵；帶衍射光柵的透鏡；透鏡陣列；棱鏡等。優(yōu)選通過加熱、軟化本發(fā)明的預(yù)成形件、進行精密模壓成形來得到上述光學元件。
另外，根據(jù)需要，還可以在該光學元件上設(shè)置防反射膜、全反射膜、部分反射膜、具有分光特性的膜等光學薄膜。
接著，對光學元件的制造方法進行說明。
在本發(fā)明的光學元件的制造方法中，加熱本發(fā)明的預(yù)成形件或通過本發(fā)明的預(yù)成形件的制造方法而制造出的精密模壓成形用預(yù)成形件，使用模壓成形模具進行精密模壓成形，從而制造出光學元件。
精密模壓成形法也被稱為模制光學元件(mold optics)成形法，在本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中是公知技術(shù)。
將光學元件的透過、折射、衍射、反射光線的面稱為光學功能面。例如以透鏡為例，非球面透鏡的非球面或者球面透鏡的球面等透鏡面相當于光學功能面。精密模壓成形法是通過將模壓成形模具的成形面精密地轉(zhuǎn)印到玻璃上，通過模壓成形來形成光學功能面的方法。即，不需要為了精加工光學功能面而附加磨削、研磨等機械加工。
因此，本發(fā)明的光學元件的制造方法適于透鏡、透鏡陣列、衍射光柵、棱鏡等光學元件的制造，特別是在以高生產(chǎn)率制造非球面透鏡時最為適合。
根據(jù)本發(fā)明的光學元件的制造方法，可以制造出具有上述光學特性的光學元件，并且通過如先前所述那樣調(diào)整玻璃組成以賦予預(yù)成形件低溫軟化性，可以在較低的溫度下對玻璃進行模壓成形，因此可以減輕模壓成形模具的成形面的負擔，延長成形模具(當在成形面上設(shè)置有脫模膜時即為脫模膜)的壽命。此外，通過調(diào)整玻璃組成，可以提高構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃的穩(wěn)定性，從而即使在再次加熱、模壓工序中也可以有效地防止玻璃的失透。另外，能夠以高生產(chǎn)率來進行從玻璃熔解到獲得最終產(chǎn)品的一系列工序。
在精密模壓成形法中使用的模壓成形模具是公知的，例如可以使用在碳化硅、超硬材料、不銹鋼等型材的成形面上設(shè)置了脫模膜的模具。作為脫模膜，可以使用含碳膜、貴金屬合金膜等。模壓成形模具包括上模具和下模具，根據(jù)需要還包括體模具(drum mold)。其中，為了有效地減少或防止模壓成形時玻璃成形品的破損，進一步優(yōu)選使用由碳化硅形成的模壓成形模具和超硬合金制模壓成形模具(尤其是不含結(jié)合劑(binder)的超硬合金制、例如WC制模壓成形模具)，更為優(yōu)選的是在所述模具的成形面上配置含碳膜以作為脫模膜。
在精密模壓成形法中，為了將模壓成形模具的成形面保持為良好的狀態(tài)，優(yōu)選使成形時的氣氛為非氧化氣體。作為非氧化氣體，優(yōu)選氮、氮與氫的混合氣體等。特別是，當使用將含碳膜作為脫模膜而配置在成形面上的模壓成形模具時，或者當使用由碳化硅形成的模壓成形模具時，應(yīng)在上述非氧化氣氛中進行精密模壓成形。
(精密模壓成形法1)本方法如下將預(yù)成形件導入模壓成形模具，將模壓成形模具和預(yù)成形件一起加熱，進行精密模壓成形(以下稱為“精密模壓成形法1”)。在精密模壓成形法1中，優(yōu)選將模壓成形模具和所述預(yù)成形件的溫度均加熱至構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃顯示出106～1012dPa·s的粘度時的溫度來進行精密模壓成形。
此外，優(yōu)選將所述玻璃冷卻至顯示出1012dPa·s以上、更優(yōu)選1014dPa·s以上、進一步優(yōu)選1016dPa·s以上的粘度時的溫度后，將精密模壓成形品從模壓成形模具中取出。通過上述條件，可以將模壓成形模具成形面的形狀更加精密地轉(zhuǎn)印到玻璃上，并且可以在不發(fā)生變形的情況下取出精密模壓成形品。
(精密模壓成形法2)本方法的特征如下在經(jīng)預(yù)熱的模壓成形模具中導入與該模壓成形模具分開預(yù)熱的預(yù)成形件，進行精密模壓成形(以下稱為“精密模壓成形法2”)。根據(jù)本方法，在將預(yù)成形件導入模壓成形模具之前預(yù)先對其進行加熱，因此可以縮短循環(huán)時間，并且可以制造出沒有表面缺陷的、面精度良好的光學元件。
模壓成形模具的預(yù)熱溫度優(yōu)選低于所述預(yù)成形件的預(yù)熱溫度。通過該預(yù)熱可以將模壓成形模具的加熱溫度抑制得較低，因此能夠減少模壓成形模具的損耗。
在精密模壓成形法2中，優(yōu)選將預(yù)成形件預(yù)熱至構(gòu)成所述預(yù)成形件的玻璃顯示出109dPa·s以下、更加優(yōu)選為109dPa·s的粘度時的溫度。此外，優(yōu)選在使所述預(yù)成形件漂浮的同時進行預(yù)熱，另外，優(yōu)選將預(yù)成形件預(yù)熱至構(gòu)成所述預(yù)成形件的玻璃顯示出105.5～109dPa·s、更加優(yōu)選為105.5dPa·s以上而不足109dPa·s的粘度時的溫度。
另外，優(yōu)選在開始進行模壓的同時、或在模壓過程中開始玻璃的冷卻。
另外，優(yōu)選將模壓成形模具的溫度調(diào)節(jié)至低于所述預(yù)成形件的預(yù)熱溫度的溫度，可以將所述玻璃顯示出109～1012dPa·s的粘度時的溫度作為大致的基準。在該方法中，在模壓成形之后，優(yōu)選在冷卻至所述玻璃的粘度為1012dPa·s以上之后進行脫模。
從模壓成形模具取出經(jīng)精密模壓成形的光學元件，根據(jù)需要進行緩冷。當成形品為透鏡等光學元件時，可以根據(jù)需要在表面敷以光學薄膜。
實施例下面，通過實施例對本發(fā)明進行進一步的說明。但是，本發(fā)明并不限于實施例所示的方式。
光學玻璃的制造表1中示出了例1～18和比較例1、2的玻璃的組成。所有玻璃均使用了分別相當于各種成分的原料的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、以及硝酸鹽，按照在玻璃化之后得到表1所示的組成的方式來秤量所述原料，在充分混合之后投入到鉑坩鍋中，通過電爐在1200～1300℃的溫度范圍內(nèi)熔融，進行攪拌以實現(xiàn)均質(zhì)化，在澄清之后注入到預(yù)熱至適當溫度的金屬模中。將注入的玻璃冷卻至轉(zhuǎn)移溫度后立即放入退火爐，緩冷至室溫，從而得到各種光學玻璃。
對于例14的光學玻璃，按照以下的步驟求出玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)、屈服點(Ts)、以及比率(α1/α2)。對于其他的光學玻璃也同樣地求出玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)、屈服點(Ts)、以及比率(α1/α2)。將得到的數(shù)值表示在表2中。
1.使用熱機械分析裝置，對充分進行了退火的長20mm、直徑5mm的圓柱形玻璃試料，在圓柱的上下面方向上施加10g的固定載荷，同時以4℃每分鐘的固定速度進行加熱。以15秒的間隔重復(fù)測量試料的延伸量。因此，測量是以1℃的間隔來重復(fù)進行的(ΔT＝1℃)。把此時得到的試料的延伸量TMA作為縱軸(圖1左側(cè)的縱軸)，將溫度作為橫軸，由此將測量結(jié)果圖表化后得到的就是圖1所示的TMA曲線。此外，圖1所示的ΔTMA曲線是將相對于溫度差1℃的試料延伸量的變化ΔTMA作為縱軸(圖1右側(cè)的縱軸)，將溫度作為橫軸而得到的。即，ΔTMA相當于對于溫度差1℃的TMA的差分。在這里，試料的延伸量是圓柱形玻璃的高度方向的延伸量。另外如上所述，溫度差ΔT是1℃以下的正的固定值。如果使ΔT為1℃以下，則可以進行精度足夠高的測量。
2.根據(jù)通過1得到的ΔTMA曲線求出ΔTMA(試料的延伸量的差分)最大時的溫度T1。
3.根據(jù)TMA曲線求出由光學玻璃工業(yè)協(xié)會標準所確定的轉(zhuǎn)移溫度Tg，并求出TMA最大時的溫度Ts。
4.根據(jù)通過2求出的T1和TMA曲線，分別求出T1-5℃和T1+5℃的試料的延伸TMA(T1-5)、TMA(T1+5)。
5.根據(jù)通過3求出的Tg和TMA曲線，分別求出Tg-160℃和Tg-140℃的試料的延伸TMA(Tg-160)、TMA(Tg-140)。
6.將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)至屈服點(Ts)的溫度區(qū)域中的平均線膨脹率的代表值α1作為α1(/℃)＝{TMA(T1+5)-TMA(T1-5)}/試料長度/{5℃-(-5℃)}而求出。
7.將溫度低于Tg的-側(cè)的平均線膨脹率的代表值α2作為α2(/℃)＝{TMA(Tg-140℃)-TMA(Tg-160℃)}/試料長度/{140℃-(-160℃)}而求出。另外，上述試料長度是指25℃下的試料長度，即20mm。
8.根據(jù)得到的α1、α2求出比率(α1/α2)。
針對例1～18和比較例1、2的各種光學玻璃，通過以下方法測量出折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、比重。將結(jié)果表示在表2中。
(1)折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)使緩冷降溫速度為-30℃/小時，針對如此得到的光學玻璃而測量出來。
(2)比重用阿基米德法計算出來。
表1


表2


模壓成形用預(yù)成形件的制造接著，以一定的流量使與例1～18和比較例1～2相當?shù)某吻濉⒕|(zhì)化后的熔融玻璃從被調(diào)溫至可使玻璃在不失透的情況下穩(wěn)定流出的溫度區(qū)域的鉑合金制的管流出，通過滴下或者下降切斷法分離出目標預(yù)成形件的質(zhì)量的熔融玻璃塊，以在底部具有氣體噴出口的承接模具來承接熔融玻璃塊，從氣體噴出口噴出氣體，使玻璃塊在漂浮的同時成形為精密模壓成形用預(yù)成形件。通過調(diào)整、設(shè)定熔融玻璃的分離間隔，得到直徑為2～10mm的球狀預(yù)成形件、和長徑為5～25mm的扁平球狀的預(yù)成形件。
光學元件(非球面透鏡)的制造使用圖2所示的模壓裝置對通過上述方法得到的預(yù)成形件進行精密模壓成形，得到非球面透鏡。具體地說，將預(yù)成形件4設(shè)置在構(gòu)成模壓成形模具的下模具2和上模具1之間，然后使石英管11內(nèi)部為氮氣氛，給加熱器通電以對石英管11內(nèi)部進行加熱。將模壓成形模具內(nèi)部的溫度設(shè)定為被成形的玻璃顯示出108～1010dPa·s的粘度時的溫度，維持該溫度，同時使押棒13下降以按壓上模具1，從而對被安置在成形模具內(nèi)的預(yù)成形件進行模壓。模壓的壓力為8MPa，模壓時間為30秒。另外，在圖2中，套筒模具(sleeve mold)3也稱為體模具，具有限定上模具1與下模具2的相對位置并限制玻璃的延展的功能。支承棒9具有承受押棒13的加壓的功能。成形模具座10具有保持成形模具的功能。熱電偶14具有監(jiān)控下模具2的溫度的功能。在模壓之后解除模壓的壓力，在使經(jīng)模壓成形的玻璃成形品與下模具2和上模具1接觸的狀態(tài)下緩冷至所述玻璃的粘度變?yōu)?012dPa·s以上時的溫度，然后急冷至室溫，將玻璃成形品從成形模具中取出，從而得到非球面透鏡。
當使用例1～18的玻璃時，在精密模壓成形時幾乎看不到玻璃的破損。特別是，比率(α1/α2)為15以下的例1～11、13、14、16～18的玻璃未發(fā)現(xiàn)破損。與此相對，比較例1和2的玻璃在精密模壓成形時常常會看到破損。
從以上的結(jié)果明確可知，例1～18的玻璃均具有所需的光學特性，并且具有優(yōu)良的成形性能，能夠在使用模壓成形模具進行精密模壓成形時不發(fā)生破損。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種適于精密模壓成形并具有所需的光學常數(shù)的光學玻璃。可以在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上由本發(fā)明的光學玻璃來制造精密模壓成形用預(yù)成形件。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上提供由上述玻璃形成的光學元件。
權(quán)利要求
1.一種光學玻璃，折射率nd為1.65以上，并且阿貝數(shù)vd為50以上，所述光學玻璃在精密模壓成形中使用，其特征在于，當在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg到屈服點Ts的溫度區(qū)域內(nèi)將對于溫度差ΔT的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-160℃到玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率α1/α2不足17，所述ΔT為1℃以下的固定值。
2.一種精密模壓成形用預(yù)成形件，其特征在于，由權(quán)利要求1所述的光學玻璃形成。
3.一種精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，按照以下方式來確定玻璃組成，使用具有所確定的組成的玻璃來制造精密模壓成形用預(yù)成形件，所述方式是指使玻璃具有1.65以上的折射率nd和50以上的阿貝數(shù)vd，并且當在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg到屈服點Ts的溫度區(qū)域內(nèi)將對于溫度差ΔT的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1-5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-160℃到玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg-140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率α1/α2不足17，所述ΔT為1℃以下的固定值。
4.一種光學元件，其特征在于，由權(quán)利要求1所述的光學玻璃形成。
5.一種光學元件的制造方法，其特征在于，加熱權(quán)利要求2所述的預(yù)成形件或通過權(quán)利要求3所述的方法而制造的預(yù)成形件，使用模壓成形模具進行精密模壓成形，從而得到光學元件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上通過精密模壓成形制造由高折射率低分散玻璃形成的光學元件的手段。本發(fā)明的光學玻璃在精密模壓成形中使用，其折射率nd為1.65以上，并且阿貝數(shù)vd為50以上。當在從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg到屈服點Ts的溫度區(qū)域內(nèi)將對于溫度差ΔT(這里，ΔT為1℃以下的固定值)的玻璃延伸量的差分顯示出極大值時的溫度取為T1，將從T1－5℃到T1+5℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α1，將從玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg－160℃到玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg－140℃的范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)取為α2時，比率α1/α2不足17。
文檔編號C03B11/06GK101063719SQ20071009007
公開日2007年10月31日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者春日善子, 藤原康裕, 鄒學祿 申請人:Hoya株式會社