CN101289271A - 光学元件的制造方法 - Google Patents

光学元件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101289271A
CN101289271A CNA2008100902005A CN200810090200A CN101289271A CN 101289271 A CN101289271 A CN 101289271A CN A2008100902005 A CNA2008100902005 A CN A2008100902005A CN 200810090200 A CN200810090200 A CN 200810090200A CN 101289271 A CN101289271 A CN 101289271A
Authority
CN
China
Prior art keywords
opticglass
composition
manufacture method
glass
aforementioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008100902005A
Other languages
English (en)
Inventor
石崎太
宫田正信
清水晃治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohara Inc
Original Assignee
Ohara Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ohara Inc filed Critical Ohara Inc
Publication of CN101289271A publication Critical patent/CN101289271A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/066—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C03C3/17—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing aluminium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C03C3/19—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C03C3/21—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing titanium, zirconium, vanadium, tungsten or molybdenum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/40—Product characteristics
    • C03B2215/46—Lenses, e.g. bi-convex

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供光学元件的制造方法，该方法可使用例如在现有的塑料成形中使用的廉价的部件，对作为光学元件极其需要的高的折射率(nd)为1.5～1.75、阿贝数(νd)为50～70的玻璃进行精密压制成形，从而大幅削减光学元件的制造成本。光学元件的制造方法，其特征在于，使用形成有硬度400(HV)以上、厚度1μm以上的表面膜的钢铁(包括不锈钢)和/或铜合金制的成型模具，对玻璃预成型坯精密压制成形。

Description

光学元件的制造方法
技术领域
本发明涉及以低成本制造具有光学领域中需求高的光学常数的光学元件的方法。
背景技术
近年来，在数码相机、投影仪等光学机器的领域中，要求小型化、轻量化，伴随于此，光学元件的小型化、降低使用镜片的个数成为问题。
通常，组成光学系的镜片一般有球面镜片和非球面镜片。大多数球面镜片通过对玻璃材料冷加工(研削、研磨等)、或者对再热压制成形而得到的玻璃成形品进行冷加工来制造。另一方面，非球面镜片通过如下方法制造成为主流，即，用具有高精度的成形面的模具对加热软化的球形、椭圆球或扁平状预成型坯压制成形，并将模具的高精度的成形面的形状转印到预成型坯材的方法、即通过精密压制成形来制造。
在通过精密压制成形得到非球面镜片这样的玻璃成形品时，为了将模具的高精度的成形面转印到玻璃预成型坯，在高温环境下对加热软化的预成型坯加压是必要的。因此，此时所使用的模具也暴露于高温，此外，对模具施加高的加压压力。作为其结果，在使预成型坯加热软化并加压时，设于模具的成形面的脱模膜损伤等，大多不能维持模具的高精度的成形面，此外，模具自身也容易损伤。如果这样的话，不得不替换模具，其结果，模具的替换次数增加，难以实现低成本、大量生产。于是，从抑制上述损伤、长久维持模具的高精度的成形面、且可在低的加压压力下进行精密压制成形的观点出发，精密压制成形所使用的预成型坯的原材料的玻璃，期待具有尽可能低的玻璃化转变温度(Tg)。
通常，从具有高的耐热性和高强度出发，光学玻璃材料的精密压制成形所使用的模具以碳化钨等超硬材料、金属陶瓷、碳化硅、结晶化玻璃的材料制作。
此外，为了防止在其成形面，模具与玻璃熔接，提高脱模性、延长模具的寿命，设有表面膜(脱模膜)。作为表面膜有各种共知的膜，公知铂、铱、铼、钯、锇等贵金属膜，类金刚石碳膜(DLC)、四配位非晶碳(TAC)等碳膜，氮化铬、氮化钛等氮化物膜。
进而，为了防止模具膜氧化导致的劣化，也大多在非氧化性气氛中进行精密压制成形。
这样，通常为了对光学玻璃精密加压而大多要求特殊的部件和条件，这样的话，有成本变高的问题。
特别是，作为光学玻璃的精密压制成形用模具材料而一直以来使用的碳化钨等超硬合金制成型模具，材料的硬度极大，因此切削加工困难，有必要通过金刚石磨石研磨以形成表面形状。但是，有时就连金刚石磨石自身也摩耗，高精度加工、例如形成非球面形状变得困难，对于满足光学元件所要求的精度，要求非常长的时间和精力。
作为不使用前述耗精力的研磨加工、容易切削加工、可比较简单地进行高精度的模具加工的材料，公知钢铁、特别是不锈钢等金属材料。该模具主要作为塑料镜片的注射成形的模具材料使用，被认为是比较廉价的材料。但是，不锈钢等在玻璃压制成形所必需的温度、例如400℃以上的高温下容易变形，且将不锈钢模具在400℃以上的高温下反复使用时，模具表面变粗糙且脆化，因此，作为精密压制成形用的模具是不合适的。此外，不锈钢的模具的硬度对于玻璃压制成形来说不充分，在高温下对玻璃加压时会变形。
这样，使用塑料镜片成形中使用的这样的廉价的部件进行光学玻璃的精密压制成形，在设备方面、材料方面是不现实的，未被全部实用化。
然而，在光学玻璃的市场中，一直以来，折射率(nd)为1.50～1.75、阿贝数(vd)为50～70左右的高折射率低分散玻璃的需求非常高。而且，该领域的玻璃作为非球面镜片被利用的情况非常多，用于降低制作该镜片时的成本的各种研究进行起来。
专利文献1中记载了如下内容：将折射率为1.52～1.7、阿贝数为42～70、玻璃化转变温度(Tg)为370℃以下、不含铅和氟的磷酸盐光学玻璃用不锈钢制的成型模具加压的工序。
专利文献1：日本特开2004-217513号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献1中记载的工序中，由于用不锈钢的模具对玻璃压制成形，因而，在不锈钢的硬度下耐受不了加压时的负荷，数次冲击则模具成形面变形。因此，实用化上需要大的改善。
解决问题的方法
本发明人解决了现有技术的问题，这次发现如下制造方法：通过使用在现有的塑料成形中使用的这样的廉价的部件，可对作为光学元件极其需要的高的折射率(nd)为1.5～1.75、阿贝数(vd)为50～70的玻璃进行精密压制成形，从而大幅降低光学元件的制造成本。
即，本发明人发现如下方法：通过将光学玻璃预成型坯与适于该预成型坯加压的模具材料和模具膜组合以精密压制成形，从而可以极低的成本批量生产，其中，光学玻璃预成型坯是按照具有可用不锈钢等加压的低的热特性(玻璃化转变点、屈服点等)和所需的大的光学常数来调整组成。
本发明的第1方案为光学元件的制造方法，其特征在于，使用形成有硬度400(HV)以上、厚度1μm以上的表面膜的钢铁(包括不锈钢)和/或铜合金制的成型模具，对玻璃预成型坯精密压制成形。
本发明的第2方案为根据前述组成1的制造方法，前述表面膜的组成为：选自Ni、Cr、Co所组成的组中的1种以上；以及P、B的任意一者或两者。
本发明的第3方案为根据前述组成2的制造方法，其特征在于，前述表面膜中，Ni、Cr和Co的总量(质量％)与P和B的总量(质量％)之比为85∶15～98∶2的范围。
本发明的第4方案为根据前述组成1～3的制造方法，其特征在于，在400℃以下成形。
本发明的第5方案为根据前述组成1～4的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃的折射率(nd)为1.50～1.75、阿贝数(vd)为50～70、玻璃化转变点(Tg)为350℃以下，以氧化物为基准，必须含有P2O5、ZnO、BaO和Sb2O3成分。
本发明的第6方案为根据前述组成5的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，以氧化物基准的质量％计，该光学玻璃的Nb2O5、WO3和Bi2O3成分的总含量不足3％。
本发明的第7方案为根据前述组成5和6的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，以氧化物为基准，该光学玻璃含有3种以上碱金属氧化物，ZnO成分的含量相对于RO成分(R为选自Ba、Ca、Mg、Sr和Zn所组成的组中的1种以上)的总含量的比例为0.2以上。
本发明的第8方案为根据前述组成5～7的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由含有如下成分作为必须成分的光学玻璃组成：以氧化物基准的质量％计，
P2O5      40～55％
BaO       20～40％
ZnO       5～20％和
Sb2O3     0.1～10％。
本发明的第9方案为根据前述组成5～8的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃进一步含有如下范围的各个成分：以氧化物基准的质量％计，
Li2O    1～5％
Na2O    1～10％和
K2O     1～10％、
以及
SiO2    0～2％和/或
B2O3    0～3％和/或
Al2O3   0～3％和/或
Y2O3    0～3％和/或
La2O3   0～1.5％和/或
Gd2O3   0～1.3％和/或
TiO2    0～5％和/或
Ta2O5   0～10％和/或
MgO     0～5％和/或
CaO     0～5％和/或
SrO     0～5％和/或
ZrO2    0～3％。
本发明的第10方案为根据前述组成5～9的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃以氧化物基准的质量％计，SiO2、B2O3和Al2O3成分的总含量为1％以下。
发明效果
根据本发明的制造方法，由于可使用可用于塑料成形的部件，因而可廉价批量生产需要非常大的高折射率低分散范围的光学元件。
具体实施方式
以下，对本发明的制造方法进行说明。
(成型模具)
本发明的制造方法中使用的成型模具，只要是在进行精密压制成形时适用的成形温度下不变形的模具，则没有特别限定，后述的作为被成形体的玻璃预成型坯的玻璃化转变温度(Tg)为350℃以下，鉴于欲极力降低制造成本的本发明的主旨，优选使用可用于塑料镜片等的成形的廉价的模具。
本发明的制造方法中使用的模具材料，优选不需要以金刚石磨石研磨等成为高成本的原因的方法而能够以廉价的研削加工以高精度地形成表面形状的方法。具体地说，优选使用以钢铁(包括不锈钢)和/或铜合金为主要成分的模具材料，更优选使用钢铁(包括不锈钢)，最优选为将不锈钢作为模具材料使用。
这里，作为钢铁被使用的物质例如包括钢、铸件、特种钢，特别是作为不锈钢有马氏体系不锈钢、铁氧体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、沉淀硬化系不锈钢。此外作为铜合金使用的物质可使用以铜为主要成分的公知的合金。
本发明的成型模具中，为了从对玻璃精密压制成形时的压力产生的负荷以及热产生的负荷中保护模具材料、延长成型模具的寿命、并提高脱模性，优选形成有具有规定硬度和耐热温度的表面膜。这里，为了对本发明所使用的玻璃预成型坯精密压制成形，将具有优选为400HV以上、更优选为500HV以上、最优选为600HV以上硬度的材料作为表面膜使用。此外，对于耐热性，使用在优选为400℃、更优选为420℃、最优选为450℃下不变形、不变质的材料。
本发明中的维氏硬度是通过使试样荷重为9.807mN、其他条件以JIS Z 2244为基准测定的值。
前述表面膜的厚度只要可从精密加压时的各种负荷中保护母材、且不与预成型坯熔接，则没有特别限制。但是，优选为具有如下程度的厚度的膜，即，在进行多次的加压使成形膜表面劣化时，可通过再次研削加工简易地形成新的成形面的程度的厚度。通过实现如此的简易的膜再生，省去了复杂的工序，可对全部制造工序的低成本化有贡献。从这样的观点出发，前述表面膜具有1μm以上、更优选为5μm以上、最优选为10μm以上的厚度。
为了形成具有前述这样的硬度、耐热性、厚度的膜，作为膜的组成成分，优选使用选自Ni、Cr、Co所组成的组中的1种以上，以及P、B的任意一者或两者。此外，(Ni、Cr、Co)-(P、B)系表面膜从后述的与预成型坯的组成成分的化学反应性考虑，也是极其良好的膜。
前述(Ni、Cr、Co)-(P、B)系表面膜中，Cr、Ni和Co的总量(质量％)与B和P的总量(质量％)之比，是决定对磷酸系的光学玻璃加压时其各个物性的重要因素。这里，Ni、Cr、Co的含量过多时，耐蚀性降低、膜的寿命容易变短，P、B的含量过多时，硬度降低，变得容易变形。因此，Ni、Cr、Ni和Co的总量(质量％)与P和B的总量(质量％)之比优选调节为85∶15～98∶2、更优选为86∶14～97∶3、最优选为87∶13～95∶5的范围。
成型模具的表面膜的成膜没有特别限定，优选使用离子电镀法、溅射法、干法刻蚀法、蒸镀法、等离子CVD法、PVD法、电镀或无电镀法等公知的方法。特别优选为无电镀法。
为了提高膜的耐蚀性和/或脱模性，还可在前述膜中分散公知的添加剂。还可分散例如聚四氟乙烯等有机物粉末、炭黑、SiC等陶瓷。此时，可设置以Ni、Cr和Co等为主要成分的公知的膜形成的中间层。
通过前述方法成膜的成形膜，还可通过成膜后的热处理使其硬度提高。该热处理无需使用特别的方法，可通过公知的方法进行。
本发明中，还可使用其他的膜或者组合使用多层膜，对于铂金属系的膜、铁、铝、铜等公知的膜，为了将上述本发明的预成型坯成形，其硬度容易变不充分；类金刚石碳膜(DLC)、四配位非晶碳膜(TAC)这样的碳系膜中，难以使厚度为规定值以上，因此，难以作为本发明的制造方法中使用的成型模具的表面膜使用。
(精密压制成形条件)
本发明的方法中，预成型坯在成型模具内被加压成形。加压成形的方法可考虑玻璃的组成和物性等来适当选择，优选为将预成型坯供给到成型模具内、并在加热软化的状态下加压成形。
例如，将预成型坯供给到一对上模和下模之间，然后，对成型模具和预成型坯两者升温加热至相当于以玻璃粘度计108～1012泊的温度，使预成型坯加热软化，将其加压成形，从而模具的成形面被转印到预成型坯，得到玻璃成形体。该成形方法中，成型模具和预成型坯在等温状态下被加热，然后预成型坯被加压成形，其后成型模具和玻璃成形体被冷却。因此，玻璃成形体中不发生缩痕，得到良好的面精度，但由于成型模具的温度高、进而与玻璃的密合时间长，因而容易产生脱模膜的损伤。
因此，通过如下方法，即、将一对上模和下模预先升温至相当于以玻璃粘度计108～1012泊的温度，在该上模与下模之间供给加热至与上模和下模同等温度的预成型坯，对其加压成形的方法；在预先升温至相当于以玻璃粘度计108～1012泊的温度的一对上模与下模之间供给加热至温度比上模和下模高的预成型坯，对其立即加压成形的方法，从而使成型模具与玻璃的密合时间缩短、还可将成型模具的成形面转印到预成型坯，根据该方法，可降低表面膜的损伤。
另外，使用下述本发明所使用的预成型坯时，成形温度优选设定为400℃以下、更优选为390℃以下、最优选为380℃以下。
为了降低成型模具的表面膜的劣化，压制成形时的气氛优选为非氧化性气氛。作为非氧化性气氛，可使用氩气、氮气等惰性气体、氢气等还原性气体或这些的混合气体，可优选使用氮气气体或者混合少量氢气气体的氮气气体。
加压压力和时间可考虑玻璃的粘度等来适当决定，例如，可使用内径Φ5～20mm的不锈钢模具，在4～20MPa的压力下加压30～300秒左右。然后，冷却成型模具和玻璃预成型坯，优选为成为玻璃化转变点(Tg)以下的温度后，脱模，取出成形的玻璃成形体。加压后的成形品的冷却，可以解除加压负荷来进行，也可以边加压边使其冷却。
(精密压制成形用预成型坯)
接着，对在本发明的制造方法中被加压的精密压制成形用预成型坯进行说明。
本发明的光学玻璃从光学设计上的要求出发，优选为1.50～1.75的折射率(nd)和阿贝数(vd)为50～70。一直以来，为实现该光学定数而使用各种组成的玻璃，但大多虽均满足光学定数但玻璃化转变点(Tg)超过400℃，精密压制成形时无法使用不锈钢等廉价的材料，存在成本大的问题。本发明的光学玻璃中，由于要求与这些公知的玻璃相比更低的转变点(Tg)，因而优选为350℃以下、更优选为340℃以下、最优选为330℃以下。
特别是，本发明中意欲使用利用形成(Ni、Cr、Co)-(P、B)系表面膜的钢铁(包括不锈钢)等材料的模具，当考虑与该膜的亲合性时，以氧化物为基准，优选由以P2O5、ZnO、BaO和Sb2O3为主要成分的光学玻璃组成。
本发明的光学玻璃中，如前述限定各成分的组成范围的理由在以下叙述。以下，只要在本说明书中没有特别限制，玻璃组成的含有率全部以氧化物基准的质量％来表示。
本说明书中，“氧化物基准”是指：假设作为玻璃组成成分的原料使用的氧化物、硝酸盐等熔融时全部分解而向氧化物转变时，以该生成氧化物的质量总和为100质量％计，表示玻璃中所含有的各成分的组成。
P2O5成分是对形成玻璃重要的必须成分，但其量过少时，容易使耐失透性恶化，过多时，化学耐久性容易降低。因此，下限优选为40％、更优选为42％、最优选为44％，上限优选为55％、更优选为53％、最优选为51％。
BaO成分是为了调整光学常数重要的必须成分，但其量过少时，其效果并不充分，过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，下限优选为20％、更优选为22％、最优选为24％，上限优选为40％、更优选为38％、最优选为36％。
ZnO成分有降低玻璃化转变温度的效果，且为可为了调整光学常数而添加的重要的必须成分，但其量过少时，其效果不充分，此外过多时，化学耐久性容易恶化。因此，下限优选为5％、更优选为7％、最优选为9％，上限优选为20％、更优选为17％，另外，为了维持化学耐久性和期望的阿贝数，特别优选含量为14％以下。
Sb2O3成分不仅是用于脱泡，也是为了调整光学常数重要的必须成分，但其量过少时，难以发挥其效果，过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，下限优选为0.1％、更优选为1.0％、最优选为1.5％，上限优选为10％、更优选为7％、最优选为5％。
Li2O成分是具有降低玻璃化转变温度的效果的重要的成分，但其量过少时，难以得到其效果，过多时，耐失透性容易急剧降低。因此，下限优选为1％、更优选为1.3％、最优选为1.5％，上限优选为5％、更优选为4％、最优选为3％。
Na2O成分是具有降低玻璃化转变温度的效果的重要的成分，但其量过少时，难以得到其效果，过多时，耐失透性容易急剧降低。因此，下限优选为1％、更优选为1.5％、最优选为2％，上限优选为10％、更优选为8％、最优选为7％。
K2O成分是具有降低玻璃化转变温度的效果的重要的成分，但其量过少时，难以得到其效果，过多时，耐失透性容易急剧降低。因此，下限优选为1％、更优选为1.5％、最优选为2％，上限优选为10％、更优选为8％、最优选为7％。
另外可知，本发明中含有3种以上碱金属氧化物，这与含有1种或2种的组成相比，玻璃的稳定性好，耐失透性良好。由此，为了在制造工序中稳定地以高生产率制造，优选含有3种以上碱金属氧化物。
B2O3成分是为了提高耐失透性而可添加的成分，但其量过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，上限优选为3％、更优选为2.5％、最优选为1％。
SiO2成分可为了调整光学常数而添加，但其量过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，上限优选为2％、更优选为1.5％、最优选为1％。
Al2O3成分是为了提高化学耐久性而可添加的成分，但其量过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，上限优选为3％、更优选为2.5％、最优选为2％。
即便B2O3、SiO2和Al2O3成分的含量总计变得过大，玻璃化转变点也有变高的倾向，难以得到期望的玻璃。因此，这些成分的总含量为1％以下、更优选为0.9％以下、最优选为0.8％以下。
Y2O3成分可为了调整光学常数而添加，但其量过多时，耐失透性恶化，此外难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，上限优选为3％、更优选为2.5％、最优选为2％。
La2O3成分有以比较少的量来提高化学耐久性的效果，此外可为了调整光学常数而添加，但也是在P2O5系玻璃中容易使耐失透性急剧恶化的成分。因此，上限优选为1.5％、更优选为1.3％、最优选为1％。
Gd2O3成分有提高化学耐久性的效果，此外可为了调整光学常数而添加，但也是在P2O5系玻璃中容易使耐失透性急剧恶化的成分。因此，上限优选为1.3％、更优选为1％、最优选为0.8％。
TiO2成分可为了调整光学常数而添加，但其量过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，上限优选为5％、更优选为4％、最优选为3％。
Ta2O5成分可为了调整光学常数而添加，但其量过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，上限优选为10％、更优选为8％、最优选为7％。
MgO、CaO、SrO各成分可为了调整光学常数而添加，但其量过多时，难以得到期望的玻璃化转变温度。因此，这些各成分上限分别优选为5％、更优选为4.7％、最优选为4.5％。
其中，特别是如本发明的以P2O5、BaO、ZnO为主要成分的玻璃中，碱土类金属氧化物特别是MgO含量变高时，玻璃化转变温度(Tg)容易显著提高。因此，MgO含量特别是优选上限为1％。
此外，在稳定制造Tg为350℃以下这样的玻璃时，ZnO成分的含量相对于RO成分(R为选自Ba、Ca、Mg、Sr和Zn所组成的组中的1种以上)总含量的比例为0.2以上、更优选为0.21以上、最优选为0.22以上。通过在该限制内维持组成，可保持稳定性且容易降低玻璃化转变温度。
ZrO2成分有提高化学耐久性的效果，此外可为了调整光学常数而添加，但其量过多时，耐失透性容易急剧降低。因此，上限优选为3％、更优选为2％、最优选为1.5％。
Nb2O5、Bi2O3和WO3成分可为了提高折射率而添加，但另一方面，其容易成为使透过率恶化的原因，特别是成为使在短波长一侧的透过率急剧恶化的重要因素的成分。因此，本发明的光学玻璃中，这些成分的总计为不足3％、更优选为1％以下、最优选为不应该含有。
铅化合物具有在精密压制成形时容易与模具熔接，成为环境负荷大的成分这样的问题，因此，本发明的光学玻璃中不应该含有。
F成分由于在从熔融玻璃制作玻璃块时容易产生纹理，故优选为不含有。
As2O3、镉和钍都对环境产生有害影响，为对环境负荷非常大的成分，故本发明的光学玻璃中不应该含有。
进而，本发明的光学玻璃中，优选不含有V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Eu、Nd、Sm、Tb、Dy、Er等着色成分。其中，这里所谓的不含有是指：除了混入杂质的情形以外，不人为地含有。
实施例
通过下述实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于此。
(实施例1)
准备由以氧化物为基准，含有48％P2O5成分、30％BaO成分、9％ZnO成分、Li2O、Na2O和K2O成分总计9％的光学玻璃(含有Li2O、Na2O和K2O分别超过0％)组成的玻璃预成型坯。该预成型坯的折射率为1.58、阿贝数为59、玻璃化转变温度为327℃。使用预成型坯的形状为直径Φ7.2mm的球状预成型坯。
以以下所示的方法对该预成型坯精密压制成形，从而制造外径10mm、中心壁厚3.3mm的两凸光学镜片。
作为成型模具的模具材料，使用STAVAX公司制造的不锈钢模具(相当于SUS420J2、硬度580HV)。对该不锈钢模具材料研削，通过无电镀法在其上形成Ni-P膜(Ni∶P＝90∶10)。膜厚为30μm。
作为精密压制成形的成形机使用东芝公司制造的MO2C机。
常温下，将前述玻璃预成型坯供给至内径Φ10.4mm的上述成型模具内，在氮气气体气氛中，加热至387℃，以14MPa的压力加压80秒。其后，边以-2.2℃/S的冷却速度缓慢冷却，边以5.6MPa的压力继续加压27秒，在玻璃成形体温度降至200℃以下时，取出玻璃成形体。使用该工序，以同一成型模具连续压制成形1000次，玻璃成形体中不产生间隙、裂痕。此外，成型模具的表面膜中也不产生熔融粘结、白浊这样的不良现象。

Claims (10)

1.光学元件的制造方法，其特征在于，使用形成有硬度400(HV)以上、厚度1μm以上的表面膜的钢铁(包括不锈钢)和/或铜合金制的成型模具，对玻璃预成型坯进行精密压制成形。
2.根据权利要求1的制造方法，其特征在于，前述表面膜的组成为：选自Ni、Cr、Co所组成的组中的1种以上；以及P、B的任意一者或两者。
3.根据权利要求2的制造方法，其特征在于，前述表面膜中，Ni、Cr和Co的总量(质量％)与P和B的总量(质量％)之比为85∶15～98∶2的范围。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制造方法，其特征在于，在400℃以下成形。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃的折射率(nd)为1.50～1.75、阿贝数(vd)为50～70、玻璃化转变点(Tg)为350℃以下，以氧化物为基准，必须含有P2O5、ZnO、BaO和Sb2O3成分。
6.根据前述权利要求5的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，以氧化物基准的质量％计，该光学玻璃的Nb2O5、WO3和Bi2O3成分的总含量不足3％。
7.根据权利要求5或6的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，以氧化物为基准，该光学玻璃含有3种以上碱金属氧化物，ZnO成分的含量相对于RO成分(R为选自Ba、Ca、Mg、Sr和Zn所组成的组中的1种以上)的总含量的比例为0.2以上。
8.根据权利要求5～7任一项的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃含有如下成分作为必须成分：以氧化物基准的质量％计，
P2O5        40～55％
BaO         20～40％
ZnO         5～20％和
Sb2O3       0.1～10％。
9.根据权利要求5～8任一项的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃进一步含有如下范围的各个成分：以氧化物基准的质量％计，
Li2O      1～5％
Na2O      1～10％和
K2O       1～10％、
以及
SiO2      0～2％和/或
B2O3      0～3％和/或
Al2O3     0～3％和/或
Y2O3      0～3％和/或
La2O3     0～1.5％和/或
Gd2O3     0～1.3％和/或
TiO2      0～5％和/或
Ta2O5     0～10％和/或
MgO       0～5％和/或
CaO       0～5％和/或
SrO       0～5％和/或
ZrO2      0～3％。
10.根据权利要求5～9任一项的制造方法，其特征在于，前述玻璃预成型坯由光学玻璃组成，该光学玻璃以氧化物基准的质量％计，SiO2、B2O3和Al2O3成分的总含量为1％以下。
CNA2008100902005A 2007-04-17 2008-04-17 光学元件的制造方法 Pending CN101289271A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007108424 2007-04-17
JP2007-108424 2007-04-17
JP2007-328510 2007-12-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101289271A true CN101289271A (zh) 2008-10-22

Family

ID=40033752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100902005A Pending CN101289271A (zh) 2007-04-17 2008-04-17 光学元件的制造方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2008285396A (zh)
KR (1) KR20080093857A (zh)
CN (1) CN101289271A (zh)
TW (1) TW200900363A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102390920A (zh) * 2011-08-09 2012-03-28 苏州卡波尔模具科技有限公司 一种模压玻璃模具
CN104950777A (zh) * 2015-06-13 2015-09-30 郭策 一种日夜通用的室外监控装置
CN108947240A (zh) * 2017-05-19 2018-12-07 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯及光学元件
CN110114321A (zh) * 2016-12-07 2019-08-09 株式会社小原 光学玻璃、预成形体以及光学元件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111948805B (zh) * 2020-07-06 2022-07-19 中山大学 一种可实现坐标变换的超表面组及其超表面的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102390920A (zh) * 2011-08-09 2012-03-28 苏州卡波尔模具科技有限公司 一种模压玻璃模具
CN104950777A (zh) * 2015-06-13 2015-09-30 郭策 一种日夜通用的室外监控装置
CN104950777B (zh) * 2015-06-13 2017-11-07 合肥荣事达电子电器集团有限公司 一种日夜通用的室外监控装置
CN110114321A (zh) * 2016-12-07 2019-08-09 株式会社小原 光学玻璃、预成形体以及光学元件
CN108947240A (zh) * 2017-05-19 2018-12-07 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯及光学元件

Also Published As

Publication number Publication date
TW200900363A (en) 2009-01-01
KR20080093857A (ko) 2008-10-22
JP2008285396A (ja) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100714746B1 (ko) 광학소자의 양산 방법
CN102428045B (zh) 压制成型用玻璃材料、以及使用该玻璃材料的玻璃光学元件的制造方法、以及玻璃光学元件
CN101437768B (zh) 模压用玻璃坯料、该玻璃坯料的制造方法及玻璃光学元件的制造方法
CN102557435B (zh) 光学玻璃、精密加压成型用预成形体及其制造方法、光学元件及其制造方法
CN102428048B (zh) 压制成型用玻璃材料、使用该玻璃材料的玻璃光学元件的制造方法、以及玻璃光学元件
CN101437766A (zh) 模压用玻璃坯料及玻璃光学元件的制造方法
JP5364568B2 (ja) プレス成形用ガラス素材、プレス成形用ガラス素材の製造方法、および光学素子の製造方法
JP2007261826A (ja) レンズおよびその製造方法
CN101289271A (zh) 光学元件的制造方法
JP4690100B2 (ja) ガラス光学素子用成形型およびガラス光学素子の製造方法
CN101184699A (zh) 光学玻璃元件的制造方法
JP5961206B2 (ja) 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、及び光学素子
CN101229956B (zh) 光学玻璃和光学元件
JP2004002153A (ja) ガラス光学素子の製造方法
JP2009073707A (ja) 光学素子の製造方法
JP5756769B2 (ja) プレス成形用ガラス素材の製造方法およびガラス光学素子の製造方法
CN102317223A (zh) 精密模压成型用玻璃坯料的厚度确定方法及制造方法、以及玻璃光学元件的制造方法
JP2019151524A (ja) 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、及び光学素子
JPH0421609B2 (zh)
JP2002226230A (ja) 光学素子成形用型及びその製造方法
JP2018043918A (ja) 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、及び光学素子
JPH0140780B2 (zh)
JPS6217028A (ja) 光学ガラス素子の成形方法
JPH0369518A (ja) 光学素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20081022