CN102249538B - 光学玻璃、精密模压成型用预型体、光学元件、它们的制造方法以及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种再加热时失透稳定性优异、较低地抑制了局部分散比、且精密模压成型性优异的高折射率高色散光学玻璃，提供精密模压成型用预型体、光学元件、它们的制造方法、具备上述光学元件的摄像装置。本发明的光学玻璃还具有再加热时对于失透的良好稳定性和良好的局部分散比Pg，F。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃、精密模压成型用预型体、光学元件、它们的制造方法以及摄像装置。本发明的光学玻璃具有高折射率高色散特性，具有优异的精密模压成型性，而且再加热时对于失透的稳定性(以下，有时称为再加热时耐失透稳定性)优异，并且局部分散比(相对部分色散(partialdispersionratio))(Pg，F)也优异。
背景技术
高折射率高色散光学玻璃的需求很高，特别是作为高性能的数码照相机用的透镜，由上述玻璃形成的非球面透镜是不可或缺的。
作为量产非球面透镜的方法，精密模压成型法(也称为模具光学模压法(モ一ルドオプテイクスプレス法(moldopticspressingmethod)))是众所周知的。作为能够利用精密模压成型法成型的高折射率高色散光学玻璃，磷酸盐系的玻璃是众所周知的。磷酸盐系光学玻璃虽然是非常优良的玻璃，但存在精密模压成型时玻璃表面容易受到损伤的问题。
作为非磷酸盐系的高折射率高色散光学玻璃，专利文献1～5中公开的玻璃是众所周知的。这些玻璃的组成均为二氧化硅系的组成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：W02004/110942
专利文献2：日本特开2004-161598号公报
专利文献3：日本特开2002-87841号公报
专利文献4：日本特开2009-179522号公报
专利文献5：日本特开2009-179538号公报
发明内容
为了获得高折射率高色散光学玻璃，无论磷酸盐系、二氧化硅系，均需要引入Nb、Ti等用于赋予高折射率高色散的成分。
然而，若将含有Nb、Ti等的玻璃精密模压成型，则玻璃与模压成型模具之间的界面会发生氧化还原反应，其结果，在透镜表面产生发泡，会发生难以维持高水平的生产成品率的问题。这种问题在模压成型温度较高时明显，但与磷酸盐系玻璃相比，二氧化硅系玻璃的玻璃化转变温度较高，必须提高模压成型温度，从而助长了精密模压成型时玻璃与模压成型模具之间的反应。
例如，专利文献1中公开的玻璃的玻璃化转变温度为540℃以上，因此存在由于玻璃化转变温度过高而不能抑制上述反应的问题。
专利文献2中公开的玻璃与专利文献1同样存在玻璃稳定性低、容易失透的问题。特别是，专利文献2所述的玻璃的折射率为1.88以上，该玻璃中含有大量的提高玻璃折射率的成分Ti4+、Nb5+、W6+、Ba2+、Ca2+、Zr4+和Li+。
专利文献3中公开了一种中折射率高色散玻璃(权利要求1)和高折射率高色散玻璃(权利要求2)。专利文献3所述的高折射率高色散玻璃含有大量的SiO2和TiO2，SiO2具有提高玻璃化转变温度的作用，TiO2在精密模压成型时易于与模压成型面反应。因此，存在以下问题：若玻璃化转变温度上升则必须提高模压成型温度，从而助长了精密模压成型时玻璃与模压成型模具之间的反应。此外还存在玻璃的热稳定性低、液相温度高的问题。
专利文献4中公开了一种具有高折射率和高色散特性、同时保持较低局部分散比(Pg，F)的光学玻璃。专利文献4的玻璃为了抑制局部分散比(Pg，F)而调整了Nb2O5和TiO2的比例。但是，专利文献4所述的玻璃存在液相温度高的问题。液相温度与玻璃的成型性密切相关，若液相温度过高则容易产生玻璃成分的波筋或组成变动。如果为了抑制该问题而以低温成型，则存在粘性降低、难以成型的问题。
专利文献5中也公开了一种具有高折射率和高色散特性、同时保持较低局部分散比(Pg，F)的光学玻璃。专利文献5的玻璃为了保持较低局部分散比(Pg，F)而使Nb2O5的含量超过40质量％。但是，专利文献5所述的玻璃也存在液相温度高的问题。液相温度与玻璃的成型性密切相关。若液相温度过高，则容易产生玻璃成分的波筋或组成变动。如果为了抑制该问题而以低温成型，则存在粘性降低、难以成型的问题。此外由于TiO2、Nb2O5和ZrO2的总含量多、热稳定性低，为了获得均质的光学玻璃而搅拌玻璃熔液期间会产生晶体析出，或者在将玻璃熔液浇注到铸模中而成型时会产生晶体析出等，在量产光学玻璃的方面成为很大的障碍。
在这样的状况下，期待实现一种能够通过精密模压成型稳定生产高品质的光学元件的高折射率高色散光学玻璃，所述光学玻璃能够保持较低的局部分散比(Pg，F)，并且还能够抑制液相温度。
本发明解决了上述问题，目的在于提供一种再加热时对于失透的稳定性优异、且具有较低局部分散比(Pg，F)的、精密模压成型性优异的高折射率高色散光学玻璃；提供由上述光学玻璃形成的精密模压成型用预型体和光学元件；提供它们的制造方法、以及具备上述光学元件的摄像装置。
本发明如下所述。
[1]
一种光学玻璃，其为氧化物玻璃，以阳离子％表示时，其含有：
15％～35％的Si4+、
0％～20％的B3+、
15％～25％的Nb5+、
0％～9％的Ti4+、
0％～3％的Zr4+、
025％～2.5％的W6+、
0％～19％的Li+、
3％～19％的Na+、
0％～18％的K+、
0％～9％的Zn2+、
0％～2％的Ba2+和
0％～3％的Ca2+，
Nb5+的含量相对于Nb5+和Ti4+的总含量的阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))为0.71～1的范围，
将Si4+含量的20倍量和Nb5+含量的2倍量的合计(20Si4++2Nb5+)设为H，将B3+含量的8倍量、Li+含量的6倍量、Na+含量的5倍量、K+含量的3倍量、Zn+含量的3倍量和W6+含量的7倍量的合计(8B3++6Li++5Na++3K++3Zn2++7W6+)设为L时，H/L为1.15～2.55的范围，
Ti4+、Nb5+和Zr4+的总含量为20％～30.78％的范围，
Ba2+、Ca2+和Zr4+的总含量为0％～3.79％的范围，
Ti4+、Nb5+、W6+、Ba2+、Ca2+、Zr4+和Li+的总含量为50％以下，
折射率nd为1.75～1.86的范围，
阿贝值vd为24～30的范围。
[2]
如[1]所述的光学玻璃，其中，玻璃化转变温度为480℃～535℃的范围。
[3]
如[1]或[2]所述的光学玻璃，其中，液相温度为1000℃～1060℃的范围。
[4]
如[1]～[3]的任一项所述的光学玻璃，其中，局部分散比(相对部分色散(partialdispersionratio))(Pg，F)为0.57～0.62。
[5]
如[1]～[4]的任一项所述的光学玻璃，其中，Si4+和B3+的总含量为20％～50％。
[6]
如[1]～[5]的任一项所述的光学玻璃，其中，Sr2+的含量为0％～2％的范围。
[7]
如[1]～[6]的任一项所述的光学玻璃，其中，Ba2+和Ca2+的总含量为0％～3％范围。
[8]
如[1]～[7]的任一项所述的光学玻璃，其中，Li+、Na+和K+的总含量为25％～45％的范围。
[9]
一种精密模压成型用预型体，其由[1]～[8]的任一项所述的光学玻璃形成。
[10]
一种精密模压成型用预型体的制造方法，经由如下工序制作如[9]所述的预型体(preform)：将玻璃原料加热、熔融而制作熔融玻璃，并使所述熔融玻璃成型。
[11]
一种光学元件，其由[1]～[8]的任一项所述的光学玻璃形成。
[12]
一种光学元件的制造方法，所述制造方法具备以下工序：将[9]所述的精密模压成型用预型体加热，使用模压成型模具(precisionpressmolding)进行精密模压成型(precisionpressmolding)。
[13]
如[12]所述的光学元件的制造方法，其中，将精密模压成型用预型体和模压成型模具一并加热，进行精密模压成型。
[14]
如[12]所述的光学元件的制造方法，其中，在加热精密模压成型用预型体后，导入到预热后的模压成型模具中，进行精密模压成型。
[15]
一种摄像装置，其具备[11]所述的光学元件。
本发明提供一种再加热时对于失透的稳定性优异、且具有较低局部分散比(Pg，F)的、精密模压成型性优异的高折射率高色散光学玻璃。此外还提供由上述光学玻璃形成的精密模压成型用预型体和光学元件、它们的制造方法、以及具备上述光学元件的摄像装置。
附图说明
图1示出了比较例中的在熔融中以玻璃熔液状态失透的、专利文献5实施例40的组成的材料的照片。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的光学玻璃，以下只要没有特别说明，则各阳离子成分的含量、总含量以阳离子％表示。
Si4+、B3+是玻璃网络形成氧化物(glassnetwork-formingoxide)，在维持玻璃稳定性、熔融玻璃的成型性方面是必要的成分。
Si4+除了上述效果之外，还具有抑制精密模压成型时的分相的效果，同时具有提高化学耐久性、抑制熔融玻璃成型时的粘性降低、维持适于成型的状态的作用。但过量引入会导致玻璃化转变温度、液相温度上升，熔融性、耐失透性降低。通过抑制分相，能够防止玻璃的白浊化所产生的透射率降低。从这种观点出发，Si4+的含量范围为15％～35％、优选的范围为16％～32％、更优选的范围为17％～30％、进一步优选的范围为18％～29％。
B3+除了上述效果之外，还具有提高熔融性、同时降低玻璃化转变温度的作用，但过量引入会导致化学耐久性降低。通过改善熔融性，即使玻璃熔融温度高也能够得到均质的玻璃。其结果，还能够抑制坩锅的侵蚀，能够抑制构成坩锅的铂等材料熔入玻璃所引起的玻璃的着色。从这种观点出发，B3+的含量范围为0％～20％、优选的范围为1％～19％、更优选的范围为2％～18％、进一步优选的范围为3％～17％、更加优选的范围为4％～16％、更进一步优选的范围为5％～15％。
若过量含有Si4+和B3+，则折射率降低，因此Si4+和B3+的总含量的优选范围为20％～50％。Si4+和B3+的总含量的优选范围为20％～45％、更优选的范围为21％～44％、进一步优选的范围为22％～43％、更加优选的范围为28％～40％。
Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+均是对高折射率、高色散化具有很大效果的成分。
Nb5+除了上述效果之外，还具有改善耐失透性、降低液相温度的作用。另外，其具有使局部色散特性接近正常线(ノ一マルライン(normalline))，即，使ΔPg，F接近零的作用，但过量含有时，使耐失透性降低、液相温度升高。从这种观点出发，Nb5+的含量范围设定为15％～25％。Nb5+的含量的优选范围为16％～24％、更优选的范围为17％～23％、进一步优选的范围为18％～22％。
Ti4+除了上述效果之外，还具有提高耐失透性和化学耐久性的作用，但过量含有时，精密模压成型时的分相倾向会大大增加。从这种观点出发，Ti4+的含量范围设定为0％～9％。Ti4+的含量的优选范围为1.0％～9.0％、更优选的范围为1.5％～9.0％、进一步优选的范围为2.0％～8.5％、更加优选的范围为2.5％～8.5％、更进一步优选的范围为2.5％～8.0％、更进一步优选为2.5％～7.5％。
Nb5+的含量相对于Nb5+和Ti4+的总含量的阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))的范围为0.71～1，在该范围内，容易得到局部分散比(Pg，F)在所期望的范围0.57～0.62的光学玻璃。阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))的优选范围为0.72～0.95、更优选的范围为0.73～0.9、进一步优选的范围为0.73～0.89、更加优选的范围为0.73～0.88。
Zr4+除了上述效果之外，还具有抑制精密模压成型时的分相、提高化学耐久性和耐失透性的作用，但过量含有时，使耐失透性降低、液相温度升高。从这种观点出发，Zr4+的含量范围为0％～3％、优选的范围为0％～2.5％、更优选的范围为0.1％～2.0％、进一步优选的范围为02％～1.9％、更加优选的范围为0.3％～1.8％。
W6+除了上述效果之外，还具有提高耐失透性、抑制液相温度升高的作用，但过量含有时，使耐失透性恶化、液相温度升高。另外，也有使着色增强的倾向。从这种观点出发，W6+的含量范围为0.25％～2.5％、优选的范围为0.3％～2.5％、更优选的范围为0.4％～2.3％、进一步优选的范围为0.5％～2.0％、更加优选的范围为0.5％～1.65％。
Li+、Na+、K+是具有提高熔融性、降低玻璃化转变温度的效果的成分。
Li+是在碱金属成分中维持高折射率、同时降低玻璃化转变温度的效果最大的成分，但过量含有时，使玻璃稳定性降低、液相温度升高。从这种观点出发，Li+的含量的范围设定为0％～19％、优选的范围为5％～18％、更优选的范围为6％～19％、进一步优选的范围为7％～18％、更加优选的范围为10％～17％。
Na+、K+除了上述效果之外，通过与Li+共存，利用混合碱效应而具有进一步提高玻璃稳定性的作用。从这种观点出发，Na+的含量范围设定为3％～19％、优选的范围为5％～18％、更优选的范围为7％～19％、进一步优选的范围为8％～18％、更加优选的范围为10％～17％。同样，K+的含量范围设定为0％～18％、优选的范围为1％～17％、更优选的范围为1％～16％、进一步优选的范围为1％～15％、更加优选为1％～14％、更进一步优选的范围为1％～13％、更进一步优选的范围为2％～12％。
Zn2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+在光学常数的调整中有用，这些成分能够提高熔融性和透光率，并且通过以碳酸盐、硝酸盐的形式加入到玻璃原料中，能够提高澄清效果。
Ba2+除了上述效果之外，还具有提高折射率、同时抑制精密模压成型时的分相的作用。但是，过量含有时，具有使耐失透性降低、液相温度升高、化学耐久性降低的倾向。从这种观点出发，Ba2+的含量范围为0％～2％、Ba2+的含量的优选范围为0.1％～2％、更优选的范围为02％～1.9％、进一步优选的范围为0.3％～1.8％、更加优选的范围为0.4％～1.7％、更进一步优选的范围为0.5％～1.6％。
Zn2+除了上述效果之外，降低玻璃化转变温度的作用也优异，还具有维持高折射率的作用。但是，过量含有时，具有使耐失透性降低、液相温度上升、化学耐久性降低的倾向。Zn2+的含量的优选范围为0％～9％、更优选的范围为0％～5％、进一步优选的范围为0％～4％、更加优选的范围为0％～3％、更进一步优选的范围为0％～2％。
Sr2+除了上述效果之外，虽然比Ba2+的效果小，但具有提高折射率的作用。另外，还具有抑制精密模压成型时的分相的作用。但是，过量含有时，具有使耐失透性降低、液相温度上升、化学耐久性降低的倾向。Sr2+的含量的优选范围为0％～2％、更优选的范围为0％～1.5％、进一步优选的范围为0％～1％。
Ca2+除了上述效果之外，还具有抑制精密模压成型时的分相的作用。但是，过量含有时，具有使耐失透性降低、液相温度上升、玻璃化转变温度上升、化学耐久性降低的倾向。Ca2+的含量的优选范围为0％～3％、更优选的范围为0％～2％、进一步优选的范围为0％～1.5％、更加优选的范围为0％～1.0％、更进一步优选的范围为0％～0.9％。
将Si4+含量的20倍量和Nb5+含量的2倍量的合计(20Si4++2Nb5+)设为H，将B3+含量的8倍量、Li+含量的6倍量、Na+含量的5倍量、K+含量的3倍量、Zn+含量的3倍量和W6+含量的7倍量的合计(8B3++6Li++5Na++3K++3Zn2++7W6+)设为L时，H/L为115～2.55的范围。Si4+和Nb5+为高Tg成分，即，若增加这些成分的含量，则玻璃化转变温度Tg上升，另一方面，B3+、Li+、Na+、K+、Zn2+和W6+为低Tg成分，即，若增加这些成分的含量，则玻璃化转变温度Tg下降。各成分所附的系数表示一种阳离子％的增量所产生的玻璃化转变温度Tg的变化。以下，对该点进行更详细的说明。
表1中示出了各成分每1阳离子％的增量所产生的玻璃化转变温度Tg的变化。各成分中的ΔTg的指标是通过化学实验得到的。
表1
表1各成分对Tg的影响
| 成分 | ΔTg |
| Li | -6 |
| Na | -5 |
| K | -3 |
| B | -8 |
| Zn | -3 |
| Nb | +2 |
| W | -7 |
| Si | +20 |
将表1中列举的成分按照ΔTg的指标为正(H)和为负(L)进行分组，将表1所示的系数乘以阳离子％表示的各成分的含量，以总和进行表示，ΔTg的指标为正的成分的总和H可以记为20Si4++2Nb5+，ΔTg的指标为负的成分的总和L可以记为8B3++6Li++5Na++3K++3Zn2++7W6+。并且，H的值越大，则玻璃表现出的Tg相对越高，L值越大，则玻璃表现出的Tg相对越低。H/L是玻璃表现出的Tg的相对的指标，为了得到Tg较低的玻璃，则需保持较低的H/L。在本发明中，从获得将Tg调整在480～535℃的范围的光学玻璃的方面考虑，H/L为1.15～2.55的范围。若H/L低于1.15，则ΔTg的指标为负的成分的总和过量，玻璃的Tg经常会低于480℃。若玻璃化转变温度太低，则热稳定性降低，因此希望使玻璃化转变温度和热稳定性平衡。另一方面，若H/L超过2.55，则ΔTg的指标为正的成分的总和过量，玻璃化转变温度经常会超过535℃。H/L的优选范围为1.15～2.55、更优选的范围为1.20～2.55、进一步优选的范围为1.25～2.55、更加优选的范围为1.27～2.55、更进一步优选的范围为1.30～2.55。
对于专利文献1所述的光学玻璃，求出上述H/L，结果为2.80～3.98的范围，这与玻璃化转变温度高达540℃以上相符。
只是，玻璃的Tg并不仅由H/L决定，还根据上述ΔTg的指标为正的成分和为负的成分的总含量与除此之外的成分的总含量的比例而变化。而且，本发明中，由于除Tg以外的特性也在所期望的范围内，因此还要考虑到除Tg以外的特性来决定玻璃的成分。
若Ti4+、Nb5+和Zr4+的总含量低于20％，则难以在维持玻璃的热稳定性的同时实现所需要的光学特性。另一方面，若Ti4+、Nb5+和Zr4+的总含量多于30.78％，则玻璃的热稳定性大幅降低，再加热时还容易产生晶体析出。另外，液相温度也升高，难以成型出高品质的玻璃材料。根据这样的理由，使Ti4+、Nb5+和Zr4+的总含量(Ti4++Nb5++Zr4+)为20％～30.78％。Ti4+、Nb5+和Zr4+的总含量的优选的范围为24％～29.9％。
若Ba2+、Ca2+和Zr4+的总含量超过3.79％，则玻璃的热稳定性急剧降低，再加热时也容易产生晶体析出。另外，液相温度和玻璃化转变温度升高，难以成型出高品质的玻璃材料，或者模压成型性恶化。因此，使Ba2+、Ca2+和Zr4+的总含量为0％～3.79％。上述成分的总含量的更优选的范围为0.5％～3.75％、进一步优选的范围为0.8％～3.70％。
Ba2+和Ca2+的总含量优选为0％～3％的范围。若Ba2+和Ca2+的总含量超过3％，则玻璃的热稳定性急剧降低，再加热时也容易产生晶体析出。另外，液相温度和玻璃化转变温度升高，难以成型高品质的玻璃材料，或者模压成型性恶化。Ba2+和Ca2+的总含量的更优选的范围为0.5％～2.8％、进一步优选的范围为0.8％～2.5％。
Ti4+、Nb5+、W6+、Ba2+、Ca2+、Zr4+和Li+的总含量为50％以下。如上所述，Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+均是对高折射率高色散化具有很大效果的成分。另外，Ba2+和Ca2+还是碱土金属之中提高折射率的成分，Li+还是碱金属成分中维持高折射率的成分。本发明的光学玻璃具有比较高的折射率，折射率nd为1.75～1.86的范围，通过使上述成分的总含量为50％以下，能够实现该范围的折射率nd。上述成分的总含量的优选范围为30％～50％、更优选的范围为32％～50％、进一步优选的范围为42％～50％、更加优选的范围为40％～49％、更进一步优选的范围为42％～48％。
La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+等稀土类成分除了具有使玻璃低色散化的作用之外，还具有提高玻璃化转变温度的作用，因此优选使稀土类成分的总含量为0％～1.5％的范围。稀土类成分的总含量的优选范围为0％～1％、更优选的范围为0％～0.5％。然而，进一步优选不含稀土类成分。
Ge4+是极其昂贵的成分，即使不使用Ge4+也能达到所需要的目的，因此优选使其含量为0％～1％的范围，更优选为0％～0.5％的范围，然而进一步优选不含有Ge4+。
从对环境产生不良影响的方面考虑，作为玻璃成分或者添加剂优选不引入Pb、Te、Cd、Cr、As。Cu、Co、Eu、Er、Nd、Pr、Tb、Fe具有使玻璃着色的作用，因此优选不引入到玻璃中。
需要说明的是，从达到本发明的目的的方面考虑，Si4+、B3+、Nb5+、Ti4+、Zr4+、W6+、Li+、Na+、K+、Ba2+、Ca2+和Zn2+的总含量优选为95％以上，更优选为97％以上，进一步优选为98％以上，更加优选为99％以上，特别优选为100％。
换算为氧化物并以相对于玻璃组分总量的比例表示(外割りで(basedonthetotalamountofthegalsscomponents))时，本发明的光学玻璃中可以添加0％～2质量％的Sb2O3、0％～2质量％的SnO2。这些添加剂除了可以作为澄清剂发挥功能之外，还能够Sb2O3还能够抑制Fe等杂质的混入所产生的玻璃的着色。以相对于玻璃组分总量的比例表示，Sb2O3、SnO2的添加量分别优选为0％～1质量％、更优选为0％～0.5质量％。
本发明的光学玻璃是氧化物玻璃，在阴离子成分中，50阴离子％以上为O2-。除此之外，还可以引入少量的F-、Cl-、I-、Br-。O2-的含量的优选范围为50～100阴离子％、更优选的范围为80～100阴离子％、进一步优选为85～100阴离子％、更加优选为90～100阴离子％、更进一步优选为95～100％、更进一步优选为98～100阴离子％，更进一步优选为99～100阴离子％，特别优选为100阴离子％。
[折射率、阿贝值]
本发明的光学玻璃的折射率nd为1.75～1.86的范围，阿贝值vd为24～30的范围。通过使折射率nd在上述范围内，能够得到适合于构成高功能、小型的光学系统的光学元件的材料的光学玻璃。需要说明的是，通过使用高折射率玻璃，在制作具有相同聚焦功率的透镜时，能够减缓透镜面的曲率。其结果，还能够提高透镜精密模压成型时的成型性。使阿贝值vd在上述范围内能够得到一种光学玻璃，该光学玻璃适合作为以下透镜的材料：该透镜与由低色散玻璃形成的透镜组合时能够进行优异的色差(chromaticaberration)校正。
折射率nd的优选范围为1.755～1.855、更优选的范围为1.756～1.854、进一步优选的范围为1.79～1.85，阿贝值vd的优选范围为24.0～29.5、更优选的范围为24.2～28、进一步优选的范围为24.5～27.5。折射率太高或者阿贝值vd太小会使玻璃稳定性趋于降低和玻璃化转变温度趋于升高。
[玻璃化转变温度]
本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度优选为480℃～535℃的范围、更优选为485℃～530℃的范围、进一步优选为490℃～530℃的范围。伴随着玻璃化转变温度的降低，可以更低地设定模压成型温度。精密模压成型时玻璃与模压成型模具的界面反应的进行速度受到模压成型温度的高低的很大影响。因此，即使仅使玻璃化转变温度降低几℃、或者几十℃，也能够大幅抑制界面反应。通常若提高折射率，则玻璃化转变温度显示出上升的倾向，但本发明能够得到高折射率玻璃，其具有适合于精密模压成型的低玻璃化转变温度。
[液相温度]
本发明的光学玻璃的液相温度优选为1000℃～1060℃的范围。更优选的液相温度为1000℃～1055℃的范围，进一步优选的液相温度为1000℃～1050℃的范围。通过维持较低的液相温度，能够降低熔融玻璃成型时的温度。通过维持上述低的成型温度，能够抑制硼酸或碱金属等容易挥发的成分从熔融玻璃的表面挥发，并且能够抑制玻璃特性的变动或表面波筋(表面脈理)的产生。
通常若提高折射率，则液相温度显示出上升的倾向，但根据本发明，即使是高折射率玻璃也能够得到量产性优异的低液相温度的玻璃。一般情况下认为难以同时进行高折射率化、低玻璃化转变温度化、低液相温度化，但根据本发明能够同时实现这三个特性。
[局部色散(部分分散性(partialdispersion))性]
为了在摄像光学系统、投影光学系统等中实现高次色差，组合使用低色散玻璃制透镜和高色散玻璃制透镜是有效的。但是，低色散侧的玻璃常显示出较大的局部分散比，因此在校正更高次的色差的情况下，与除了高色散(high-dispersion)特性之外还具有局部分散比(partialdispersionratio))小的玻璃的透镜组合更为有效。
本发明提供一种高折射率高色散光学玻璃，该玻璃具有低局部分散比，适合于高次色差的校正。
使用g线、F线、c线中的各折射率ng、nF、nc，将局部分散比Pg，F表示为(ng-nF)/(nF-nc)。在局部分散比Pg，F-阿贝值vd图中，将作为正常局部色散玻璃(normalpartialdispersionglass)的基准的正常线上的局部分散比表示为Pg，F(0)，Pg，F(0)使用阿贝值vd以下式表示。
Pg，F(0)＝0.6483-(0.0018×vd)
ΔPg，F是局部分散比Pg，F与上述正常线的偏差，用下式表示。
ΔPg，F＝Pg，F-Pg，F(0)
＝Pg，F+(0.0018×vd)-0.6483
本发明的光学玻璃的局部分散比Pg，F优选为0.57～0.62、更优选为0.58～0.62、进一步优选为0.59～0.62。需要说明的是，本发明的光学玻璃的局部分散比Pg，F的偏差ΔPg，F优选为0.016以下、更优选为0.015以下、进一步优选为0.014以下。是适合于良好的高次色差校正的玻璃。
本发明的光学玻璃虽然是高折射率高色散玻璃，但在可见区域的宽范围内显示出高透光率，因此适合作为用于制作透镜、棱镜等在可见区域中要求高透射率的光学元件的玻璃材料。着色度λ80的优选范围为515nm以下、更优选的范围为505nm以下。λ80～700nm的波段中的分光透射率显示为80％以上。着色度λ70的优选范围为440nm以下、更优选的范围为430nm以下，着色度λ5的优选范围为365nm以下、更优选的范围为363nm以下。λ70～700nm的波段中的分光透射率显示为70％以上。
[光学玻璃的制造]
本发明的光学玻璃可以如下获得：为了得到目标玻璃组成，称量作为原料的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等并进行调和，充分混合制成混合配料，在熔融容器内加热、熔融，并进行脱泡、搅拌，制作均质且不含气泡的熔融玻璃，并将该熔融玻璃成型，得到本发明的光学玻璃。具体地说，可以使用公知的熔融法制作。
[精密模压成型用预型体]
接着对本发明的精密模压成型用预型体进行说明。
本发明的精密模压成型用预型体的特征在于，其由上述本发明的光学玻璃形成。上述精密模压成型用预型体(以下称为预型体)是指供于精密模压成型的玻璃块，其是与精密模压成型品的质量相当的玻璃成型体。
以下，对预型体进行详细说明。预型体是指加热后供于精密模压成型的玻璃预成型体，在此精密模压成型众所周知也称为模具光学成型，是指通过转印(transferring)模压成型模具的成型面而形成光学元件的光学功能面的方法。需要说明的是，光学功能面是指光学元件中使作为控制对象的光折射、反射、衍射或入射/出射之面，透镜中的透镜面等相当于该光学功能面。
精密模压成型时为了防止玻璃与模压成型模具成型面的反应、熔合，同时为了使玻璃沿成型面良好地延伸，优选在预型体的表面被覆脱模膜。作为脱模膜的种类，可以列举贵金属(铂、铂合金)、氧化物(Si、Al、Zr、La、Y的氧化物等)、氮化物(B、Si、Al的氮化物等)、含碳膜。
作为含碳膜，优选以碳为主要成分的膜(以原子％表示膜中的元素含量时，碳的含量多于其他元素的含量)。具体地说，可以例示碳膜、烃膜等。作为含碳膜的成膜法，利用以下方法即可：使用了碳原料的真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等公知的方法；使用了烃等材料气体的热分解等公知的方法。对于其他膜，可以使用蒸镀法、溅射法、离子镀法、溶胶凝胶法等成膜。
预型体经由以下工序制作：将玻璃原料加热、熔融而制作熔融玻璃，并将上述熔融玻璃成型。
预型体的第1制作例为如下方法：由熔融玻璃分离预定重量的熔融玻璃块并冷却，将其成型为与该熔融玻璃块质量相等的预型体。例如，将玻璃原料熔融、澄清、均质化而准备均质的熔融玻璃，从调整温度后的铂或铂合金制造的流出喷嘴或者流出管流出。在成型小型的预型体或球状的预型体的情况下，以所期望的质量的熔融玻璃滴的形式从流出喷嘴滴加熔融玻璃，其被预型体成型模具接住，成型为预型体。或者，使同样的所期望质量的熔融玻璃滴从流出喷嘴滴加到液氮等中，将预型体成型。在制作中大型的预型体的情况下，从流出管流下熔融玻璃流，用预型体成型模具接住熔融玻璃流的前端部，在熔融玻璃流的喷嘴和预型体成型模具之间形成颈缩部后，使预型体成型模具向正下方急速下降，利用熔融玻璃的表面张力在颈缩部分离熔融玻璃流，在接收部件上接收所期望的质量的熔融玻璃块，从而成型为预型体。
为了制造具有无瑕疵、污垢、褶皱、表面变形等的光滑表面、例如自由表面的预型体，可以使用以下方法等：在预型体成型模具等上对熔融玻璃块施加风压而使其浮起的情况下成型为预型体；或者将液氮等在常温、常压下为气体的物质冷却而使其形成液体，向所得到的介质中加入熔融玻璃滴，成型为预型体。
在使熔融玻璃块浮起的情况下成型为预型体时，向熔融玻璃块喷射气体(称为浮起气体)而施加向上的风压。此时，若熔融玻璃块的粘度过低，则浮起气体进入玻璃中，形成气泡并残留在预型体中。但是，通过调节熔融玻璃块的粘度至3～60dPa·s，浮起气体不会进入玻璃中，但能够使玻璃块浮起。
作为向预型体喷射浮起气体时使用的气体，可以列举空气、N2气体、O2气体、Ar气体、He气体、水蒸气等。另外，风压没有特别限制，只要能够使预型体浮起而不与成型模具表面等固体接触即可。
由预型体制造的精密模压成型品(例如光学元件)如透镜那样大多具有旋转对称轴，因此预型体的形状也优选为具有旋转对称轴的形状。作为具体例子，可以示出球或者具有一个旋转对称轴的形状。作为具有一个旋转对称轴的形状，可以列举：在包含上述旋转对称轴的截面上具有无棱角或凹陷的光滑轮廓线的形状，例如在上述截面上将短轴与旋转对称轴相一致的椭圆作为轮廓线的形状等，还可以列举将球压扁后的形状(确定一个通过球中心的轴并在该轴方向上缩小尺寸的形状)；包含表面和旋转对称轴的两个交点中的一个交点的面为凹面、包含另一个交点的面为凸面的形状；包含上述两个交点的各个面均为凹面的形状等。
预型体的第2制作例为：将均质的熔融玻璃浇注到铸模中并成型后，通过退火除去成型体的变形，通过切断或割断成型体以分割成预定的尺寸、形状，制作2个以上玻璃片，对玻璃片进行研磨，使其表面光滑，并且制成由预定质量的玻璃形成的预型体。同样优选在如此制作的预型体的表面也被覆含碳膜而使用。
[光学元件]
接着对本发明的光学元件进行说明。本发明的光学元件的特征在于，其由上述本发明的光学玻璃形成。具体地说，可以例示出非球面透镜、球面透镜、或者平凹透镜、平凸透镜、双凹透镜、双凸透镜、凸弯月形透镜、凹弯月形透镜等透镜、微透镜、透镜阵列、带衍射光栅的透镜、棱镜、带透镜功能的棱镜等。也可以根据需要在表面设置防反射膜或具有波长选择性的部分反射膜等。
本发明的光学元件由具有高色散特性、且局部分散比小的玻璃形成，因此通过与由其他玻璃形成的光学元件组合，能够进行高次色差校正。另外，本发明的光学元件由折射率高的玻璃形成，因此通过用于摄像光学系统、投影光学系统等而能够使光学系统小型化。
[光学元件的制造方法]
接着对本发明的光学元件的制造方法进行说明。
本发明的光学元件的制造方法的特征在于，其具备以下工序：将上述本发明的精密模压成型用预型体加热，使用模压成型模具进行精密模压成型。
为了防止模压成型模具的成型面或者在上述成型面上设置的脱模膜的氧化，优选在氮气、或者氮气和氢气的混合气体等非氧化性气体气氛中进行模压成型模具以及预型体的加热和模压工序。在非氧化性气体气氛中，被覆预型体表面的含碳膜也不被氧化，从而上述膜残留在精密模压成型后的成型品的表面上。该膜最终应当被除去，为了比较容易且完全除去含碳膜，可以在氧化性气氛、例如空气中对精密模压成型品进行加热。含碳膜的氧化、除去应当在精密模压成型品不会因加热而变形的温度下进行。具体地说，优选在低于玻璃化转变温度的温度范围内进行。
精密模压成型中使用预先将成型面高精度地加工成所期望的形状的模压成型模具，但为了防止模压时玻璃的熔合，也可以在成型面上形成脱模膜。作为脱模膜，可以列举含碳膜、氮化物膜、贵金属膜，作为含碳膜，优选为氢化碳膜、碳膜等。精密模压成型中，将预型体供给到成型面的形状经过精密加工的彼此相对的一对上模具与下模具之间，然后将成型模具和预型体这两者加热到与105～109dPa·s的玻璃粘度对应的温度以软化预型体，并对其进行加压成型，由此将成型模具的成型面精密地转印到玻璃上。
另外，向成型面的形状经过精密加工的彼此相对的一对上模具与下模具之间供给预先升温到与104～108dPa·s的玻璃粘度对应的温度的预型体，对其进行加压成型，由此能够将成型模具的成型面精密地转印到玻璃上。
加压时的压力和时间可以考虑玻璃的粘度等而适当决定，例如，模压压力可以约为5～15MPa，模压时间可以为10～300秒。
模压时间、模压压力等模压条件可以根据成型品的形状、尺寸而在公知的范围内适当设定。
之后，对成型模具和精密模压成型品进行冷却，优选在冷却至应变点以下的温度之后打开模具，取出精密模压成型品。需要说明的是，为了精密地达到光学特性的期望值，可以适当调整冷却时的成型品的退火处理条件，例如退火速度等。
上述光学元件的制造方法可以大致分为以下2种方法。方法1中，将预塑型坯导入到模压成型模具中，将该成型模具和玻璃材料一并加热，从而制造光学元件，在重视提高表面精度、偏心精度等成型精度时推荐该方法1。方法2中，将预型体加热，导入到已预热的模压成型模具中进行精密模压成型，从而制造光学元件，在重视提高生产率时推荐该方法2。
需要说明的是，本发明的光学元件即使不经过模压成型工序也能够制作。例如，可以通过以下方法得到：将均质的熔融玻璃浇注到铸模中成型出玻璃块，进行退火并除去变形，并且调整退火条件来调整光学特性以使玻璃的折射率达到所期望的值，然后接着切断或割断玻璃块而制作玻璃片，进而进行磨削、研磨而制成光学元件。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不被这些实施例所限定。
实施例1
为了获得表2所示的玻璃组成，使用作为用于导入各成分的原料而分别对应的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等，称量原料并充分混合成混合原料(mixedbatch)，将该混合原料放入到铂坩锅中，并加热、熔融。熔融后，将熔融玻璃浇注到铸模中，并自然冷却至玻璃化转变温度附近，然后立即放入退火炉中，在玻璃化转变温度范围内退火处理约1小时后，在炉内自然冷却至室温，从而得到光学玻璃No.1～No.78。
表2
所得到的光学玻璃中没有能够用显微镜观察到的结晶。
将如此得到的光学玻璃的各种特性示于表2。
需要说明的是，光学玻璃的各种特性通过以下所示的方法测定。
(1)折射率nd、ng、nF、nc和阿贝值vd
通过日本光学硝子工业会标准的折射率测定法测定了以降温速度-30℃/小时降温得到的玻璃的折射率nd、ng、nF、nc、阿贝值vd。
(2)液相温度LT
将玻璃放入到被加热至预定温度的炉内并保持2小时，冷却后通过100倍的光学显微镜观察玻璃内部，根据有无结晶来确定液相温度。
(3)玻璃化转变温度Tg
利用差示扫描量热计(DSC)以升温速度10℃/分钟进行测定。
(4)局部分散比Pg，F
由折射率ng、nF、nc计算。
(5)局部分散比与正常线的偏差ΔPg，F
由根据局部分散比Pg，F和阿贝值vd计算出的正常线上的局部分散比Pg，F(0)进行计算。
(6)比重
根据阿基米德法测定。
(7)λ80、λ70、λ5
使用厚度10mm的具有相互平行且经光学研磨的平面的玻璃试样，测定波长280nm至700nm的波段中的分光透射率。在经光学研磨的一个平面垂直地入射强度A的光线，测定从另一个平面出射的光线的强度B，根据B/A计算出分光透射率。因此，分光透射率中还包括试样表面的光线的反射损失。分光透射率为80％的试样的波长为λ80、分光透射率为70％的试样的波长为λ70、分光透射率为5％的试样的波长为λ5。
比较例
为了获得专利文献5的实施例40的组成，利用该文献中记载的方法将玻璃熔解。其结果，在熔融中以玻璃熔液的状态失透。失透的材料的照片见图1。
实施例2
为了获得在实施例1中制作的各光学玻璃，将混合的玻璃原料熔融、澄清、均质化而制作熔融玻璃，从铂制造的喷嘴滴加熔融玻璃滴并用预型体成型模具接住，施加风压而使其浮起的情况下，成型为由上述各种玻璃形成的球状的预型体。
另外，从铂制管连续地流出上述熔融玻璃，用预型体成型模具接住其下端部，在熔融玻璃流中制作颈缩部后，使预型体成型模具向正下方急速下降，在颈缩部切断熔融玻璃流，在预型体成型模具上接住分离的熔融玻璃块，然后在施加风压而使其浮起的情况下成型为由上述各种玻璃形成的预型体。
所得到的预型体是光学上均质的高品质的预型体。
实施例3
连续流出实施例2中制备的熔融玻璃并浇注到铸模中，成型为玻璃块后进行退火，并切断，从而得到2个以上的玻璃片。对这些玻璃片进行磨削、研磨，制作由上述各种玻璃形成的预型体。
所得到的预型体是光学上均质的高品质的预型体。
实施例4
在实施例2、3中制作的预型体的表面涂布含碳膜，将该预型体导入到包括在成型面上设置了碳系脱模膜的SiC制造的上模具、下模具以及体模具的模压成型模具内，在氮气气氛中一并加热成型模具和预型体以软化预型体，进行精密模压成型，由此制作由上述各种玻璃形成的非球面凸弯月形透镜、非球面凹弯月形透镜、非球面双凸透镜、非球面双凹透镜等各种透镜。需要说明的是，精密模压成型的各条件在上述范围内进行了调整。
对如此制作的各种透镜进行观察，结果没有确认到分相所产生的白浊等，透镜表面完全没有确认到伤痕、模糊不清、破损。
重复进行这样的工艺来进行各种透镜的量产测试，没有发生玻璃与模压成型模具的熔合等不良情况，能够高精度地生产表面和内部均为高品质的透镜。如此得到的透镜的表面上也可以涂布防反射膜。
接下来，将涂布了含碳膜的上述预型体加热、软化，将该预型体导入到已单独预热的模压成型模具中，进行精密模压成型，由此制作由上述各种玻璃形成的非球面凸弯月形透镜、非球面凹弯月形透镜、非球双两凸透镜、非球面双凹透镜等各种透镜。需要说明的是，精密模压成型的各条件在上述范围内进行了调整。对如此制作的各种透镜进行观察，结果没有确认到分相所产生的白浊等，透镜表面完全没有确认到伤痕、模糊不清、破损。
重复进行这样的工艺来进行各种透镜的量产测试，没有发生玻璃与模压成型模具的熔合等不良情况，能够高精度地生产表面和内部均为高品质的透镜。如此得到的透镜的表面上也可以涂布防反射膜。
还可以适当改变模压成型模具的成型面的形状，从而制作棱镜、微透镜、透镜阵列等各种光学元件。
实施例5
使用实施例4中制作的各透镜，制作了用于内置各透镜的单镜头反光照相机的各种替换透镜。
进而使用实施例4中制作的各透镜，制作小型数码相机的各种光学系统，并进行了模块化。并且，还将CCD或者CMOS等图像传感器安装在这些光学系统中进行了模块化。
通过使用以这种方式在实施例4中制作的各种透镜，能够得到高功能、小型的光学系统、替换透镜、透镜模块、摄像装置。通过将实施例4中制作的透镜与高折射率低色散光学玻璃制造的透镜进行组合，能够得到进行高次色差校正(correctionofhigh-orderchromaticaberration)的各种光学系统和具备该光学系统的摄像装置。
工业实用性
本发明的光学玻璃具有高折射率高色散特性、优异的耐失透性、低玻璃化转变温度，并适合于精密模压成型。另外，该光学玻璃适合于高次色差校正，适合用于制作精密模压成型用预型体、光学元件。
Claims (15)
1.一种光学玻璃，其为氧化物玻璃，以阳离子％表示时，其含有：
15％～35％的Si4+、
0％～20％的B3+、
15％～25％的Nb5+、
0％～9％的Ti4+、
0％～3％的Zr4+、
0.25％～2.5％的W6+、
0％～19％的Li+、
3％～19％的Na+、
0％～18％的K+、
0％～9％的Zn2+、
0％～2％的Ba2+、
0％～3％的Ca2+，
Si4+、B3+、Nb5+、Ti4+、Zr4+、W6+、Li+、Na+、K+、Ba2+、Ca2+和Zn2+的总含量为95％以上，
Nb5+的含量相对于Nb5+和Ti4+的总含量的阳离子比Nb5+/(Nb5++Ti4+)为0.71～1的范围，
将Si4+含量的20倍量和Nb5+含量的2倍量的合计20Si4++2Nb5+设为H，将B3+含量的8倍量、Li+含量的6倍量、Na+含量的5倍量、K+含量的3倍量、Zn+含量的3倍量和W6+含量的7倍量的合计8B3++6Li++5Na++3K++3Zn2++7W6+设为L时，H/L为1.15～2.55的范围，
Ti4+、Nb5+和Zr4+的总含量为20％～30.78％的范围，
Ba2+、Ca2+和Zr4+的总含量为0％～3.79％的范围，
Ti4+、Nb5+、W6+、Ba2+、Ca2+、Zr4+和Li+的总含量为50％以下，
稀土类成分La3+、Gd3+、Y3+、Yb3+的总含量为0％～1.5％的范围，
折射率nd为1.75～1.86的范围，
阿贝值νd为24～30的范围。
2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，玻璃化转变温度为480℃～535℃的范围。
3.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，液相温度为1000℃～1060℃的范围。
4.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，局部分散比Pg,F为0.57～0.62。
5.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，Si4+和B3+的总含量为20％～50％。
6.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，Sr2+的含量为0％～2％的范围。
7.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，Ba2+和Ca2+的总含量为0％～3％范围。
8.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，Li+、Na+和K+的总含量为25％～45％的范围。
9.一种精密模压成型用预型体，其由权利要求1～8的任一项所述的光学玻璃形成。
10.一种精密模压成型用预型体的制造方法，所述制造方法经由如下工序制作权利要求9所述的预型体：将玻璃原料加热、熔融而制作熔融玻璃，并使所述熔融玻璃成型。
11.一种光学元件，其由权利要求1～8的任一项所述的光学玻璃形成。
12.一种光学元件的制造方法，所述制造方法具备以下工序：将权利要求9所述的精密模压成型用预型体加热，使用模压成型模具进行精密模压成型。
13.如权利要求12所述的光学元件的制造方法，其中，将精密模压成型用预型体和模压成型模具一并加热，进行精密模压成型。
14.如权利要求12所述的光学元件的制造方法，其中，在加热精密模压成型用预型体后，导入到预热后的模压成型模具中，进行精密模压成型。
15.一种摄像装置，其具备权利要求11所述的光学元件。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4996173A (en) * | 1988-02-29 | 1991-02-26 | Hoya Corporation | Optical glass |
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Family Cites Families (17)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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