CN102471131A - 光学玻璃、精密模压成形用预成形件、光学元件及其制造方法和摄像装置 - Google Patents
光学玻璃、精密模压成形用预成形件、光学元件及其制造方法和摄像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102471131A CN102471131A CN2010800332810A CN201080033281A CN102471131A CN 102471131 A CN102471131 A CN 102471131A CN 2010800332810 A CN2010800332810 A CN 2010800332810A CN 201080033281 A CN201080033281 A CN 201080033281A CN 102471131 A CN102471131 A CN 102471131A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- content
- glass
- opticglass
- scope
- performing member
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种氧化物玻璃,其包含:以阳离子%计,总计20-40%的Si4+和B3+,总计15-40%的Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+,总计0.2-20%的Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+,以及总计15-55%的Li+、Na+和K+;其中B3+的含量与B3+和Si4+的总含量的阳离子比为0.01-0.5,Zr4+的含量与Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+的总含量的阳离子比为0.05或更小,Zn2+和Ba2+的总含量与Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的摩尔比为0.8-1,折射率(nd)为至少1.815,阿贝数(νd)不高于29。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有高折射率、高色散性并且具有优异的精密模压成形性的光学玻璃、分别由上述玻璃制成的精密模压成形用预成形件和光学元件、它们的制造方法,并且还涉及其上装有上述光学元件的摄像装置。
背景技术
对高折射率、高色散性的光学玻璃的需求很大,特别地,由上述玻璃形成的非球面透镜是高性能数字静态照相机必不可少的透镜。
作为批量生产非球面透镜的方法,已知的有精密模压成形法(也称为光学模压成形法)。作为高折射率、高色散性的光学玻璃,已知的有磷酸盐玻璃。尽管磷酸盐光学玻璃是一种极好的玻璃,但存在的问题是:在其精密模压成形期间,玻璃表面易受损伤。
作为高折射率、高色散性的非磷酸盐玻璃,已知的有专利文献1-5中公开的玻璃。所有这些玻璃都具有含硅成分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2004-110942号公报;
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
发明概述
发明要解决的问题
为了得到一种高折射率、高色散性的玻璃,需要引入能赋予其高折射率、高色散性的组分(例如Nb、Ti等),不论它是含磷酸盐的玻璃还是含硅的玻璃。
但是,当含Nb、Ti等的玻璃被精密模压成形时,在玻璃和压模之间的界面上发生氧化还原反应。结果在透镜表面产生泡沫,由此导致的问题是难以使生产率保持在高水平。当模压成形的温度增大时,上述问题变得更明显。与磷酸盐玻璃相比,含硅的玻璃具有高玻璃化转变温度,所以需要将模压成形温度设置在较高的温度,这促进了模压成形期间玻璃和压模之间的反应。
例如,专利文献1公开的玻璃的玻璃化转变温度为530℃或更高,该玻璃化转变温度不足以抑制上述反应。此外,该玻璃的稳定性低,为了得到均匀的光学玻璃而搅拌玻璃熔体时,可能沉淀出晶体;或者当玻璃熔体被浇注和成形时,可能沉淀出晶体,所以上述玻璃不适合批量生产。
专利文献2公开的玻璃的问题是:它的稳定性如专利文献1的玻璃一样低,并且容易失透(失去透明性)。
专利文献3公开了一种高折射率、高色散性的玻璃以及一种中等折射率、高色散性的玻璃。但是,对于高折射率、高色散性的玻璃来说,其玻璃化转变温度没有充分降低。
在这种情况下,需要获得一种高折射率、高色散性的且能抵抗失透、能通过精密模压成形稳定生产高品质光学元件的光学玻璃。
本发明的目的是克服上述问题,并提供一种具有高折射率、高色散性、优异的耐失透性和精密模压成形性的光学玻璃,分别由上述玻璃制成的精密模压成形用预成形件和光学元件,它们的制备方法,以及具有上述光学元件的摄像装置。
用于解决问题的手段
在本发明中用于解决问题的手段包括:
[1]一种光学玻璃,其为氧化物玻璃,并且以阳离子%表示,包含:
总计20至40%的Si4+和B3+,
总计15至40%的Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+,
总计0.2至20%的Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+,以及
总计15至55%的Li+、Na+和K+,
B3+的含量与B3+和Si4+的总含量的阳离子比为0.01-0.5,
Zr4+的含量与Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+的总含量的阳离子比为0.05或更小,
Zn2+和Ba2+的总含量与Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的摩尔比为0.8-1,
所述光学玻璃的折射率nd为1.815或更高,阿贝数νd为29或更小;
[2]如上述[1]所述的光学玻璃,其玻璃化转变温度小于530℃;
[3]如上述[1]或[2]所述的光学玻璃,其液相线温度为1080℃或更低;
[4]如上述[1]至[3]中任意一项所述的光学玻璃,其中Nb5+的含量与Nb5+和Ti4+的总含量的阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))为0.65-1;
[5]如上述[1]至[4]中任意一项所述的光学玻璃,其中Si4+的含量为15-30%;
[6]如上述[1]至[5]中任意一项所述的光学玻璃,其中B3+的含量为15%或更小;
[7]如上述[1]至[6]中任意一项所述的光学玻璃,其中Nb5+的含量为10-30%;
[8]如上述[1]至[7]中任意一项所述的光学玻璃,其中Ti4+的含量为0-15%;
[9]如上述[1]至[8]中任意一项所述的光学玻璃,其中W6+的含量为0-4%;
[10]如上述[1]至[9]中任意一项所述的光学玻璃,其中Zr4+的含量为0-4%;
[11]如上述[1]至[10]中任意一项所述的光学玻璃,其中Zn2+的含量为9%或更小;
[12]如上述[1]至[11]中任意一项所述的光学玻璃,其中Ba2+的含量为6%或更小;
[13]如上述[1]至[12]中任意一项所述的光学玻璃,其中Sr2+的含量为2%或更小;
[14]如上述[1]至[13]中任意一项所述的光学玻璃,其中Ca2+的含量为3%或更小;
[15]如上述[1]至[14]中任意一项所述的光学玻璃,其中Li+的含量为25%或更小;
[16]如上述[1]至[15]中任意一项所述的光学玻璃,其中Na+的含量为30%或更小;
[17]如上述[1]至[16]中任意一项所述的光学玻璃,其中K+的含量为25%或更小;
[18]如上述[1]至[17]中任意一项所述的光学玻璃,其中Li+的含量与Li+、Na+和K+的总含量的阳离子比为0.1-1;
[19]如上述[1]至[18]中任意一项所述的光学玻璃,其ΔPg,F为0.0130或更小;
[20]一种精密模压成形用预成形件,其由上述[1]至[18]中任意一项所述的光学玻璃形成;
[21]一种用于制造精密模压成形用预成形件的方法,其包括通过下列步骤来制造上述[20]所述的预成形件:使玻璃原料加热并且熔化来制备熔融玻璃,然后使所述熔融玻璃成形;
[22]一种光学元件,其由上述[1]至[19]中任意一项所述的光学玻璃制成;
[23]一种用于制造光学元件的方法,其包括下列步骤:加热上述[20]所述的精密模压成形用预成形件,并利用压模对预成形件进行精密模压成形;
[24]如上述[23]所述的用于制造光学元件的方法,其中所述精密模压成形用预成形件和所述压模一起加热,其中所述预成形件是精密模压成形的;
[25]如上述[23]所述的用于制造光学元件的方法,其中所述精密模压成形用预成形件被加热然后被引入预热的压模中,其中所述预成形件是精密模压成形的;
[26]一种具有如上述[22]所述的光学元件的摄像装置。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种具有高折射率、高色散性、优异的耐失透性和精密模压成形性的光学玻璃,分别由上述玻璃形成的精密模压成形用预成形件和光学元件,它们的制备方法,以及具有上述光学元件的摄像装置。
附图说明
图1是在对比例2中得到的透镜的照片。
发明的实施方式
光学玻璃
本发明提供一种高折射率、高色散性的光学玻璃,其使用了含硅的组分从而防止在精密模压成形期间损伤玻璃表面,其保持了高折射率并且同时使玻璃化转变温度降低,从而防止由赋予其高折射率、高色散性的组分和压模的成形面之间的界面反应而导致的光学元件表面的品质下降(品质下降是高折射率、高色散性的光学玻璃的精密模压成形中固有的问题),因此能够通过精密模压成形稳定生产高品质的光学玻璃。此外,本发明还提供了一种具有优异的玻璃稳定性的光学玻璃,尽管它是一种高折射率的玻璃,但依然可以很容易地制造。
此外,可以提供一种保持高折射率、高色散性同时具有可控的较小的部分色散比Pg,F的光学玻璃材料,也就是说在部分色散比Pg,F-阿贝数νd图中具有非常接近标准线的性能,因此与低色散性玻璃形成的透镜组合时对色差校正非常有效。为了实现上述部分色散性,还优选含硅的成分。
在上述概念下完成的本发明的光学玻璃是一种氧化物玻璃,以阳离子%表示,其包含:
总计20至40%的Si4+和B3+,
总计15至40%的Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+,
总计0.2至20%的Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+,以及
总计15至55%的Li+、Na+和K+,
B3+的含量与B3+和Si4+的总含量的阳离子比为0.01-0.5,
Zr4+的含量与Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+的总含量的阳离子比为0.05或更小,
Zn2+和Ba2+的总含量与Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的摩尔比为0.8-1,
所述光学玻璃的折射率nd为1.815或更高,阿贝数νd为29或更小。
下文将解释本发明的光学玻璃,除非另有声明,下文中以“%”计的阳离子组分的含量和总含量表示以“阳离子%”计的含量或总含量。
Si4+和B3+是玻璃网络形成氧化物,是维持玻璃稳定性以及维持熔融玻璃的模压加工性所需的必要组分。但当这些组分掺入过量时,折射率降低。因此Si4+和B3+的总含量限制为20-40%。Si4+和B3+的总含量优选地在25-35%的范围内,更优选在25-34%的范围内,还要更优选在29-33%的范围内,甚至更优选在30-33%的范围内。
除了上述作用,Si4+不仅在精密模压成形期间中起到抑制相分离的作用,还起到改善化学耐久性以及在熔融玻璃的成形期间抑制粘度降低的作用,从而使熔融玻璃维持在适于成形的状态下。但是当其引入过量时,玻璃化转变温度和液相线温度都增大,而可熔性和耐失透性降低。当上述相分离受到抑制时,可以防止由玻璃变白导致的透射率降低。
除了上述作用,B3+不仅改善可熔性还起到降低玻璃化转变温度的作用。但是当其引入过量时,化学耐久性降低。由于可熔性改善,不用将玻璃熔化温度设定为较高的温度便可以得到均匀的玻璃。结果是,坩埚的腐蚀受到抑制,并且由构成坩埚的物质(例如铂)的熔化而导致的玻璃着色也受到抑制。
考虑到Si4+和B3+的上述作用,将B3+的含量与B3+和Si4+的总含量的阳离子比(B3+/(B3++Si4+))调整为0.01-0.5。当阳离子比(B3+/(B3++Si4+))调整为0.01或更大时,玻璃化转变温度可以进一步降低,从而提高了对精密模压期间玻璃和压模之间的界面反应的抑制作用,可以改善可熔性和耐失透性。当阳离子比(B3+/(B3++Si4+))大于0.5时,熔融玻璃成形时的粘度降低,所以熔融玻璃的可成形性恶化,在精密模压期间相分离的倾向增大,化学耐久性降低。优选地,阳离子比(B3+/(B3++Si4+))在0.05-0.5的范围内,更优选在0.08-0.5的范围内,还要更优选在0.1-0.5的范围内,甚至更优选在0.1-0.45的范围内,进一步更优选在0.1-0.4的范围内。
Si4+的含量优选地在15-30%的范围内,更优选在19-26%的范围内,还要更优选在19-25.5%的范围内。B3+的含量优选地为15%或更小,更优选在0.3-15%的范围内,还要更优选在0.5-15%的范围内,甚至更优选在1-15%的范围内,进一步更优选在3-15%的范围内,还要进一步更优选在6-12.3%的范围内,甚至进一步更优选在7-12%的范围内。
Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+中的任何一种都是对实现高折射率和高色散性影响较大的组分。当这些组分的总含量小于15%时,难以实现特定的折射率;当总含量超过40%时,耐失透性降低,液相线温度增大。因此,Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+的总含量调整为15-40%。优选地,上述总含量在25-35%的范围内,更优选在26-33%的范围内,还要更优选在28-31%的范围内,甚至更优选在28-30%的范围内。
除了上述作用,Nb5+还起到改善耐失透性并降低液相线温度的作用。此外,它还起到使部分色散性接近标准线的作用,即使得ΔPg,F接近0。当其掺入过量时,耐失透性降低,液相线温度增大。
除了上述作用,Ti4+改善了耐失透性并且起到改善化学耐久性的作用。但当其掺入过量时,增强了在精密模压期间相分离的倾向。
除了上述作用,W6+改善了耐失透性并且起到抑制液相线温度增大的作用。但当其掺入过量时,耐失透性降低,液相线温度增大。此外,还增强了着色的倾向。
除了上述作用,Zr4+不仅抑制精密模压期间的相分离还起到改善化学耐久性和耐失透性的作用。但当其掺入过量时,耐失透性降低,而液相线温度增大。因为Zr4+过量掺入增大了玻璃化转变温度,并促进精密模压期间玻璃和压模之间的界面反应,所以Zr4+的含量与Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+的总含量的阳离子比(Zr4+/(Nb5++Ti4++W6++Zr4+))限制为0.05或更小。为了实现Zr4+的上述作用,阳离子比(Zr4+/(Nb5++Ti4++W6++Zr4+))优选地在0.005-0.05的范围内,更优选在0.008-0.03的范围内,还要更优选在0.009-0.025的范围内。
在Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+中,Nb5+和Ti4+是即使引入较大量也不会使耐失透性恶化的组分,所以Nb5+和Ti4+的总含量优选地在20-35%的范围内,更优选在26-29.5%的范围内,还要更优选在26-28.5%的范围内。为了进一步改善耐失透性,优选地,将Nb5+和Ti4+作为必须组分掺入。
此外,因为Nb5+和Ti4+中的Nb5+很大程度上起到保持部分色散比较低和使部分色散性接近标准线的作用,所以Nb5+的含量与Nb5+和Ti4+的总含量的阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))优选地在0.65-1的范围内。但是,因为当Nb5+和Ti4+作为玻璃组分共同存在时改善了耐失透性,所以阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))优选地在0.65-0.9的范围内,更优选在0.7-0.8的范围内。
考虑到Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+中每一种的作用后,每一种组分含量的优选范围如下所示。
Nb5+的含量的上限优选地为30%,更优选为23%,还要更优选为22%,甚至更优选为21%,而Nb5+的含量的下限优选地为10%,更优选为16%,还要更优选为18%,甚至更优选为19%。上述优选的上限和下限可以按需要组合。特别地,Nb5+的含量例如优选地在10-30%的范围内,更优选在16-23%的范围内,还要更优选在18-22%的范围内,甚至更优选在19-21%的范围内。
Ti4+的含量的上限优选地为15%,更优选为12%,还要更优选为10%,甚至更优选为9.5%,进一步更优选为9%,还要进一步更优选为8.5%,甚至进一步更优选为8.0%,而Ti4+的含量的下限优选地为1%,更优选为2%,还要更优选为3%,甚至更优选为4%,进一步更优选为5%,还要进一步更优选为5.5%。上述优选的上限和下限可以按需要组合。特别地,Ti4+的含量例如优选地在0-15%的范围内,更优选在0-12%的范围内,还要更优选在0-10%的范围内,甚至更优选在1-10%的范围内,进一步更优选在2-10%的范围内,还要进一步更优选在3-9%的范围内,甚至进一步更优选在4-9%的范围内,更进一步更优选在5-8.5%的范围内,特别优选在5.5-8.0%的范围内。
W6+的含量的上限优选地为4%,更优选为3%,还要更优选为2.5%,甚至更优选为2.0%,进一步更优选为1.5%,而W6+的含量的下限优选地为0.5%。上述优选的上限和下限可以按需要组合。特别地,W6+的含量例如优选地在0-3%的范围内,更优选在0-2.5%的范围内,还要更优选在0.5-2.0%的范围内,甚至更优选在0.5-1.5%的范围内。
Zr4+的含量的上限优选地为4%,更优选为3%,还要更优选为2%,甚至更优选为1.5%,进一步更优选为1.2%,还要进一步更优选为1%,甚至进一步更优选为0.6%,而Zr4+的含量的下限优选地为0.2%,更优选为0.5%。上述优选的上限和下限可以按需要组合。特别地,Zr4+的含量例如优选地在0-4%的范围内,更优选在0-3%的范围内,还要更优选在0-2%的范围内,甚至更优选在0-1.5%的范围内,进一步更优选在0.1-1.5%的范围内,还要进一步更优选在0.2-1.2%的范围内,甚至进一步更优选在0.2-1%的范围内,更进一步更优选在0.4-0.6%的范围内。
Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+用于调整光学常数,它们是具有如下作用的组分:改善耐失透性、可熔性和透光率并且当它们以碳酸盐和硝酸盐的形式加入玻璃原料时增强了澄清透明效果。当Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量小于0.5%时,难以产生上述效果,而当总含量超过20%时,耐失透性降低,液相线温度增大,化学耐久性降低。因此,Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量被限制为0.2-20%。Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的上限优选地为15%,更优选为10%,还要更优选为8.5%;Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的下限优选地为0.3%,更优选为0.4%,还要更优选为0.5%,甚至更优选为1%,进一步更优选为3%,更进一步更优选为5%,更进一步还要更优选为6.5%,更进一步甚至更优选为7%。上述优选的上限和下限可以按需要组合。特别地,Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量优选地在1-20%的范围内,更优选在3-20%的范围内,还要更优选在3-15%的范围内,甚至更优选在5-10%的范围内,进一步更优选在6.5-10%的范围内,更进一步更优选在7-8.5%的范围内。
除了上述作用,Zn2+极好地起到降低玻璃化转变温度的作用,并且还起到使折射率保持在高水平的作用。但当其掺入过量时,耐失透性降低,液相线温度增大,化学耐久性趋于降低。
除了上述作用,B2+增大了折射率并且起到抑制精密模压期间的相分离的作用。但当其掺入过量时,耐失透性降低,液相线温度增大,化学耐久性趋于降低。
除了上述作用,Sr2+起到增大折射率的作用,尽管它的作用低于Ba2+。此外,它还起到抑制精密模压期间的相分离的作用。但当其掺入过量时,耐失透性降低,液相线温度增大,化学耐久性趋于降低。
除了上述作用,Ca2+起到抑制精密模压期间的相分离的作用。但当其掺入过量时,耐失透性降低,液相线温度增大,玻璃化转变温度增大,化学耐久性趋于降低。
在Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+中,Zn2+是保持高折射率同时高效降低玻璃化转变温度的组分,而Ba2+是很大程度上起到增大折射率作用的组分,所以为了满足高折射率和低玻璃化转变温度,Zn2+和Ba2+的总含量与Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的阳离子比((Zn2++Ba2+)/(Zn2++Ba2++Sr2++Ca2+))调整为0.8-1。
阳离子比((Zn2++Ba2+)/(Zn2++Ba2++Sr2++Ca2+))优选地在0.82-1的范围内,更优选在0.85-1的范围内,还要更优选在0.9-1的范围内。
考虑到Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+中每一种的作用后,每一种组分优选地范围如下所示。
Zn2+的含量优选地为9%或更小,更优选在1-9%的范围内,还要更优选在3-9%的范围内,甚至更优选在3-8%的范围内,进一步更优选在4.5-6.5%的范围内,还要进一步更优选在5.6-6.0%的范围内;Ba2+的含量优选地为6%或更小,更优选在0.5-6%的范围内,还要更优选在0.5-4%的范围内,甚至更优选在0.8-3%的范围内,进一步更优选在1.0-2.0%的范围内;Sr2+的含量优选地在0-2%的范围内,更优选在0-1.5%的范围内,还要更优选在0-1%的范围内;而Ca2+的含量优选地在0-3%的范围内,更优选在0-2%的范围内,还要更优选在0-1.5%的范围内,甚至更优选在0.1-0.9%的范围内,进一步更优选在0.32-0.45%的范围内。
Li+、Na+和K+是改善可熔性并且具有降低玻璃化转变温度的作用的组分。当这些组分的总含量小于15%时,难以产生上述作用,而当总含量超过55%时,玻璃稳定性降低,液相线温度增大。因此,Li+、Na+和K+的总含量被限制为15-55%。Li+、Na+和K+的总含量优选地在20-50%的范围内,更优选在25-40%的范围内,还要更优选在28-40%的范围内,甚至更优选在30-35%的范围内。
Li+是如下这样的组分:在碱金属组分中降低玻璃化转变温度的作用最大同时保持高折射率。但当其掺入过量时,玻璃稳定性降低,液相线温度增大。
除了上述作用,当Na+和K+与Li+共同存在时,由于混合碱效应,它们进一步起到增大玻璃稳定性的作用。
为了同时满足高折射率和低玻璃化转变温度,Li+的含量与Li+、Na+和K+的总含量的阳离子比(Li+/(Li++Na++K+))优选地调整为0.1-1。从上述观点来看,阳离子比(Li+/(Li++Na++K+))优选地在0.2-1的范围内,更优选在0.3-0.8的范围内,还要更优选在0.4-0.5的范围内。
考虑到Li+、Na+和K+中每一种的作用后,每一种组分优选地范围如下所示。
Li+的含量优选地为25%或更小,更优选在10-20%的范围内,还要更优选在13-17%的范围内,甚至更优选在14-16%的范围内;Na+的含量优选地为30%或更小,更优选在10-20%的范围内,还要更优选在13-17%的范围内,甚至更优选在14-16%的范围内;K+的含量优选地在0-25%的范围内,更优选在0-20%的范围内,还要更优选在0-15%的范围内,甚至更优选在0-9%的范围内,进一步更优选在0-5%的范围内,还要进一步更优选在2-4%的范围内。
La3+、Gd3+、Y3+和Yb3+起到增大折射率和改善化学耐久性的作用。当所掺入的每一种的量超过6%时,液相线温度增大,耐失透性降低。La3+、Gd3+、Y3+和Yb3+中每一种的含量被限制为0-6%。La3+、Gd3+、Y3+和Yb3+中每一种的含量优选地在0-3%的范围内,更优选在0-2%的范围内,还要更优选在0-1%的范围内,甚至更优选La3+、Gd3+、Y3+和Yb3+都不掺入。
Ta5+还起到增大折射率和改善化学耐久性的作用。但当其引入的量超过3%时,液相线温度增大,耐失透性降低。因此,Ta5+的含量被限制为0-3%。Ta5+的含量优选地在0-2%的范围内,更优选在0-1%的范围内。
Ge4+是网络形成氧化物,并且起到增大折射率的作用。但因为它是一种非常昂贵的组分,所以Ge4+的含量被限制为0-2%,优选地被限制0-1%。并且更优选地,不引入Ge4+。
Bi3+增大了折射率并且还起到改善玻璃稳定性的作用。但当其引入的量超过2%时,增强了玻璃的着色,所以Bi3+的含量为0-2%,优选地为0-1%,还要更优选为0。
当被少量引入时,Al3+起到改善玻璃稳定性和化学耐久性的作用。但当其引入的量超过1%时,液相线温度增大,耐失透性降低。因此,Al3+的量为0-1%,优选为0-0.5%,更优选为0-0.2%,还要更优选为0。
本发明的玻璃不需要包含Ga3+、Lu3+和Hf4+中的任何一种组分。因为Ga3+、Lu3+和Hf4+也是很昂贵的组分,Ga3+、Lu3+和Hf4+中每一种的含量被限制为0-1%,更优选被限制为0-0.5%,还要更优选被限制为0-0.1%。特别优选地,Ga3+、Lu3+和Hf4+都不引入。
考虑到对环境的不利影响时,还优选As、Pb、U、Th、Te和Cd都不引入。
为了使玻璃的透光性最佳,不引入任何着色物质,例如Cu、Cr、V、Fe、Ni、Co等。即:生产玻璃时,优选不使用这些物质中任何一种作为玻璃原料。为了实现本发明的目的,Si4+、B3+、Nb5+、Ti4+、W6+、Zr4+、Zn2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Li+、Na+和K+的总含量优选地为95-100%,更优选为98-100%,还要更优选为99-100%。
对于本发明的光学玻璃来说,还可以从外部添加0-2质量%的Sb2O3和0-2质量%的SnO2。这些添加剂起到澄清剂(clarifier)的作用,并且Sb2O3还可以抑制由包含诸如Fe等杂质引起的玻璃着色。从外部添加的Sb2O3和SnO2每一种的量都优选地为0-1质量%,更优选为0-0.5质量%。
本发明的光学玻璃是一种氧化物玻璃,O2-占阴离子组分的50%或更多。除此之外,可以引入少量F-、Cl-、I-和Br-。O2-的含量优选地在50-100阴离子%的范围内,更优选在80-100阴离子%的范围内,还要更优选在85-100阴离子%的范围内,甚至更优选在90-100阴离子%的范围内,进一步更优选在95-100阴离子%的范围内,还要进一步更优选在98-100阴离子%的范围内,甚至进一步更优选在99-100阴离子%的范围内,特别优选为100阴离子%。
[折射率、阿贝数]
本发明的光学玻璃的折射率nd为1.83或更大,阿贝数νd为29或更小。当折射率nd在上述范围时,可以得到适合用作构成高功能、紧凑光学系统的光学元件的材料的光学玻璃。当使用高折射率的玻璃时,生产具有恒定聚光能力的透镜时,透镜表面的曲率可以很适中。结果是,在精密模压成形过程中,透镜的可成形性也可以得到改善。
当阿贝数νd在上述范围时,通过使该透镜与由低色散玻璃形成的透镜组合使用,可以得到适合用作允许优异的色差校正的透镜材料的光学玻璃。
折射率nd优选地在1.83-1.90的范围内,更优选在1.83-1.88的范围内,还要更优选在1.84-1.855的范围内;阿贝数νd优选地在23-29的范围内,更优选在24-25.5的范围内,还要更优选在24.5-25.25的范围内。
当折射率增大过多或阿贝数νd减少过多时,玻璃稳定性降低,或玻璃化转变温度趋于增大。
[玻璃化转变温度]
本发明的光学玻璃的玻璃化转变温度低于530℃,优选为520℃或更低,更优选为515℃或更低,还要更优选为510℃或更低。当玻璃化转变温度降低时,模压成形温度可以设定为较低的温度。取决于精密模压成形温度的高或低,在精密模压成形期间玻璃和压模之间的界面反应的进行速度受到很大影响。因而,当玻璃化转变温度仅降低几℃或数十℃时,界面反应便可以显著得到抑制。
通常,当折射率增大时,玻璃化转变温度趋于增大。但是根据本发明,可以得到尽管具有高折射率但具有适合精密模压成形的低玻璃化转变温度的玻璃。
[液相线温度]
本发明的光学玻璃的液相线温度为1080℃或更低,优选为1060℃或更低,更优选为1020℃或更低,还要更优选为1015℃或更低。
当上述液相线温度保持在较低水平时,熔融玻璃成形的温度便可以降低。当上述成形的温度保持在较低水平时,易挥发组分(例如硼酸、碱金属等)从熔融玻璃表面的挥发可以受到抑制,并且可以抑制光学性能的变化和表面纹理的产生。
通常,当折射率增大时,液相线温度趋于增大。但是根据本发明,可以得到尽管具有高折射率但具有适合批量生产的低液相线温度的玻璃。
通常,据说难以同时实现较高的折射率、较低的玻璃化转变温度和较低的液相线温度,但是根据本发明,可以同时实现这些性能。
[部分色散性]
在摄像光学系统、投射光学系统等中,为了进行高次的色差校正,使用由低色散玻璃形成的透镜和高色散玻璃形成的透镜的组合是有效的。然而,由于低色散侧的许多玻璃具有较大的部分色散比,因此它们与除了具有高色散性外还具有较小的部分色散比的玻璃形成的透镜组合使用对高次的色差校正更有效。
根据本发明,提供了一种高折射率、高色散性且具有小的部分色散比因而适合高次的色差校正的玻璃。
部分色散比Pg,F由(ng-nF)/(nF-nc)表示,其中ng、nF和nc分别是g线、F线、c线上的折射率。
在部分色散比Pg,F-阿贝数νd图中,如果将作为正常部分色散玻璃的基准的标准线上的部分色散比表示为Pg,F(o),则Pg,F(o)使用阿贝数νd由下式表示:
Pg,F(o)=0.6483-(0.0018×νd),
ΔPg,F是部分色散比Pg,F相对于上述标准线的偏差,用下式表示:
ΔPg,F=Pg,F-Pg,F(o)
=Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483
在本发明的光学玻璃中,部分色散比Pg,F的偏差ΔPg,F为0.014或更小,优选为0.013或更小,更优选为0.012或更小,本发明的光学玻璃是较好地适合用于高次的色差校正的玻璃。本发明的光学玻璃的部分色散比Pg,F为0.610-0.620,优选为0.611-0.618。
[光学玻璃的制造]
本发明的光学玻璃通过如下方法得到:称量并配制作为原料的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等以便得到预期的玻璃组成,将其充分混合制成混合物批料,在熔融容器内将批料加热、熔融、脱泡、搅拌,制成均质且无泡的熔融玻璃并使其成形。具体地,可以使用公知的熔融法来制造。
[精密模压用预成形件]
下面将对本发明的精密模压成形用预成形件进行说明。
本发明的精密模压成形用预成形件的特征在于,由上述的本发明的光学玻璃形成。
上述精密模压成形用预成形件(以下,称为“预成形件”)指的是供精密模压成形之用的玻璃坯,并且是与精密模压成形品的质量相当的玻璃成形材料。
下面对预成形件进行详细说明。
预成形件表示经加热用于精密模压成形的预成形玻璃材料。众所周知的是,精密模压成形也被称为光学成形,是通过转印压模的成形面的形状来形成光学元件的光学功能面的方法。光学功能面指的是光学元件中控制光折射、反射、衍射或者使光射入或射出的面,透镜中的透镜面等相当于该光学功能面。
在精密模压成形期间为了防止玻璃与压模的成形面发生反应并熔合,同时使玻璃沿成形面良好地延展,优选在预成形件的表面涂布脱模膜。脱模膜包括:
贵金属(铂、铂合金);
氧化物(Si、Al、Zr、La、Y的氧化物等);
硝酸盐(B、Si、Al的硝酸盐等);以及
含碳膜。
含碳膜优选是主要由碳组成的膜(当以原子%表示膜中的元素含量时,碳的含量远高于其他元素的总含量的膜)。其具体的例子包括碳膜、碳氢膜等。作为形成含碳膜的方法,可以利用一些已知的方法:例如使用碳材料的真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法,或者使用例如碳氢化合物等材料气体的热分解。其他的膜可以通过蒸镀法、溅射法、离子电镀法、溶胶凝胶法等形成。
预成形件通过下列步骤制成:将玻璃原料加热并熔融来制备熔融玻璃,使所述熔融玻璃成形。
制造预成形件的第一实施方式是从熔融玻璃分离出预定重量的熔融玻璃坯并冷却以形成出具有与上述熔融玻璃坯重量相等的预成形件的方法。例如,将玻璃原料熔融、澄清、均质化,来制备均质的熔融玻璃,使该熔融玻璃从温度受控制的由铂或铂合金制成的流出喷嘴中流出。当成形小型或球形的预成形件时,使熔融玻璃以期望质量的熔融玻璃滴形式从流出喷嘴滴下,通过预成形件成形模具接收该熔融玻璃滴,从而成形为预成形件。或者,使同样具有期望质量的熔融玻璃滴从流出喷嘴滴到液氮中,然后成形为预成形件。当制造中型或大型的预成形件时,使熔融玻璃流从流出管道流下,用预成形件成形模具接收熔融玻璃流的前端部,在熔融玻璃流的喷嘴与预成形件成形模具之间形成窄部,向正下方突然移动预成形件成形模具,由于熔融玻璃的表面张力使熔融玻璃流在窄部分离,用接收部件接收具有期望质量的熔融玻璃坯,并成形为预成形件。
为了制造具有没有裂缝、污物、褶皱、变形等的光滑表面的预成形件,例如具有自由表面的预成形件,可以使用其中通过施加气压而使熔融玻璃坯漂浮在预成形件成形模具上/上方时使熔融玻璃坯成形为预成形件的方法,或者将熔融玻璃坯放入通过使常温、常压下为气体的物质冷却成液体(例如液氮)而制备的介质中来成形为预成形件的方法。
在使熔融玻璃坯漂浮的情况下成形为预成形件时,将气体(被称为浮起气体)吹入熔融玻璃坯,从而向其施加向上的气压。在这种情况下,如果熔融玻璃坯的粘度过低,浮起气体就会进入玻璃中并变成气泡残留在预成形件中。但是,当熔融玻璃坯的粘度被调至3-60dPa·s时,熔融玻璃坯能够浮起而不会使浮起气体进入玻璃中。
将浮起气体吹入预成形件所使用的气体包括:空气、氮气、氧气体、氩气、氦气、水蒸气等。气压没有特别限定,只要预成形件能够不与固体(例如成形模具表面等)接触便浮起即可。
用预成形件制成的精密模压成形品(例如,光学元件)很多都如透镜那样具有旋转对称轴,所以预成形件的形状也优选为具有旋转对称轴的形状。特别地,上述形状为球形或具有旋转对称轴的形状。具有旋转对称轴的形状包括,在包含上述对称轴的横截面上没有角或凹陷的平滑轮廓线的形状,例如:在上述横截面上短轴与旋转对称轴对应的轮廓线为椭圆的形状;通过使球体变平得到的形状(选择经过球体中心的轴并沿所选轴的方向向下推而得到的形状);其中存在两个面交叉点和对称轴的形状,包含一个交叉点的面是凹面而包含另一个交叉点的面是凸面;其中包含上述两个交叉点的面都是凹面的形状等。
制造预成形件的第二实施方式是下列方法:其中将均质的熔融玻璃浇铸到铸模中成形,通过退火消除成形材料的应变,并通过切断或割断成形材料而分为具有预定的尺寸和形状的片来制备多个玻璃片,打磨玻璃片使其表面光滑并得到由各个具有预定质量的玻璃制成的预成形件。优选地,在这样制造出的预成形件使用之前,用含碳膜涂布其表面。
[光学元件]
下面对本发明的光学元件进行说明。本发明光学元件的特征在于,由上述本发明的光学玻璃形成。其具体的例子包括:非球面透镜、球面透镜、平凹透镜、平凸透镜、双凹透镜、双凸透镜、凸弯月透镜、凹弯月透镜等透镜、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。可以根据需要提供表面上具有防反射膜或具有波长选择性的部分反射膜等的光学元件。
本发明的光学元件由具有高色散性但具有小的部分色散比的玻璃形成,因此通过与由其它玻璃形成的光学元件组合,能够进行高次的色差校正。此外,本发明的光学元件由高折射率的玻璃形成,因此当其用在摄像光学系统、投射光学系统等时,能够使光学系统小型化。
[制造光学元件的方法]
下面对本发明光学元件的制造方法进行说明。
通过本发明提供的制造光学元件的方法的包括下列步骤:加热上述本发明的精密模压成形用预成形件,并使用压模对其进行精密模压成形。
为了防止压模的成形面或者设置在上述成形面上的脱模膜被氧化,压模以及预成形件的加热和模压步骤优选在氮气、或者氮气和氢气的混合气体这样的非氧化性气体气氛中进行。在非氧化性气体氛中,涂布在预成形件表面的含碳膜也不会被氧化,该膜会留在通过精密模压成形得到的成形品的表面上。该膜最终被除去,若要比较容易且完全地除去含碳膜,可以在氧化性气体氛(例如大气)中加热精密模压成形品。含碳膜应该在精密模压成形品不会由于加热而变形的温度下氧化除去。具体地,氧化除去优选在低于玻璃化转变温度的温度范围内进行。
精密模压成形使用了具有以期望形状预先高精度加工的成形面的压模,可以在成形面上形成脱模膜用于防止模压期间玻璃熔合。脱模膜包括含碳膜、氮化物膜和贵金属膜;含碳膜优选地包括氢化碳膜、碳膜等。在精密模压成形中,在将预成形件放置在成形面被精密地进行了形状加工的一对上模具与下模具之间后,将模具和预成形件这两者加热到与玻璃的粘度为105-109dPa·s相对应的温度来软化预成形件,然后使该预成形件进行模压成形,由此将模具的成形面的形状转印到玻璃上。
此外,可以将预先升温到与玻璃的粘度为104-108dPa·s相对应的温度的预成形件放入到成形面被精密地进行了形状加工的一对上模具与下模具之间,并对该预成形件进行模压成形,由此可以将成形模具的成形面的形状精确地转印到玻璃上。
模压时的压力和时间可以通过考虑玻璃的粘度等根据需要来确定。例如,模压压力可以设定为约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根据成形品的形状、尺寸在公知的范围内恰当地进行设定。
之后,冷却模具和精密模压成形品,优选地,在达到应变点或更低的温度之后,使精密模压成形品与模具分离并取出。此外,为了使光学特性精确地与期望值一致,可以根据需要调整冷却时的成形品的退火处理条件(例如退火速度等)。
上述用于制造光学元件的方法可以大致分为两种方法。第一种制造光学元件的方法是:将预成形件引入到压模中,并将该压模和玻璃原料(预成形件)一起加热,在重视面精度、偏心精度等成形精度的提高的情况下推荐使用该方法。第二种制造光学元件的方法是:加热预成形件并将其引入到已预热的压模中进行精密模压成形,在重视生产率的提高的情况下推荐使用该方法。
本发明的光学元件不经过模压成形步骤也可以制造。例如,光学元件可以通过如下方法得到:将均质的熔融玻璃浇铸到铸模中,形成玻璃块,使玻璃块退火以除去应变,同时通过调整退火条件来调整光学特性,以使玻璃的折射率达到期望值,接着切断或割断玻璃坯,制成玻璃片,然后对玻璃片进行研磨、抛光,最终做成光学元件。
实施例
通过参考实施例进一步具体说明本发明,但本发明不受这些实施例的限定。
实施例1
为了获得表1-7所示的玻璃组成,使用相应的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为用于引入各组分的原料。称取各原料,充分混合来制备配方原料,将其放入到铂坩埚中,加热并熔融。熔融之后,将熔融玻璃浇铸到铸模中,逐渐冷却至其玻璃化转变温度附近,然后马上放入退火炉中,在玻璃化转变温度范围内进行约1小时的退火处理。然后,使玻璃在炉内冷却直到其温度达到室温。通过这种方式,得到玻璃编号为1-47的光学玻璃。
在由此得到的光学玻璃中,没有沉淀出能够用显微镜观察到的结晶。
表1-7示出了上述所得到的光学玻璃的各种性能。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
光学玻璃的各种性能通过下列方法测定。
(1)折射率nd、ng、nF、nc以及阿贝数νd
根据Japan Optical Glass Industrial Society Standard(日本光学玻璃工业协会标准)的折射率测定法对以-30℃/小时的降温速度降温得到的玻璃测定了折射率nd、ng、nF、nc和阿贝数νd。
(2)液相线温度LT
将玻璃放入到加热至预定温度的炉内并在其中保持两个小时,冷却后,用放大倍数为100的光学显微镜观察玻璃内部,根据有无晶体存在来确定液相线温度。
(3)玻璃化转变温度Tg
用示差扫描量热仪(DSC)以10℃/分钟的升温速度来测定玻璃化转变温度。
(4)部分色散比Pg,F
用折射率ng、nF和nc来计算部分色散比。
(5)部分色散比相对于标准线的偏差ΔPg,F
由用部分色散比Pg,F和阿贝数νd算出的标准线上的部分色散比Pg,F(0)来计算偏差。
对比例1
根据专利文献2所述的方法使玻璃熔融,从而得到专利文献2的实施例1-13的组成。在实施例1和2的组成下,当玻璃被搅拌时变得不透明,而在实施例4-13的那些组成下,没有形成玻璃。在实施例3的组成中,将熔体浇铸在铸模中得到玻璃,并且在其内部观察到晶体的析出。
实施例2
将用于制造实施例1中的光学玻璃的玻璃原料进行熔融、澄清、均质化,得到熔融玻璃。每一种熔融玻璃都从铂制的喷嘴滴下并用预成形件成形模具接收,在施加气压使该熔融玻璃滴浮起的情况下成形为球形预成形件。以这种方式,形成由上述各种玻璃制成的球形预成形件。
此外,从铂制管道连续地流出上述熔融玻璃,用预成形件成形模具接收该熔融玻璃的下端部分,在熔融玻璃流形成窄部之后,预成形件接收模具快速向正下方移动,从而在窄部切断熔融玻璃流。分离的玻璃坯被接收到预成形件成形模具上,并且在施加气压使其浮起的情况下成形为预成形件。以这种方式,形成由上述各种玻璃制成的预成形件。
由此得到的预成形件是光学上均质的、高品质的预成形件。
实施例3
使在实施例2中制备的熔融玻璃连续地流出并浇铸到铸模中,成形为玻璃块,然后使该玻璃块退火并切断,分别得到多个玻璃片。这些玻璃片被研磨和抛光从而得到由上述各种玻璃形成的预成形件。
由此得到的预成形件是光学上均质的、高品质的预成形件。
实施例4
在实施例2、3中制备的预成形件的表面分别用含碳膜涂布。分别将每一个预成形件引入到具有由SiC制成的上下模具和套筒模具的压模中,预成形件和压模在氮气氛中一起加热来软化预成形件,并且使预成形件进行精密模压成形。以这种方式,得到由上述各种玻璃形成的各种透镜,诸如非球面凸弯月透镜、非球面凹弯月透镜、非球面双凸透镜、非球面双凹透镜。精密模压成形的条件是在前面已经描述的范围内进行调整。
观察如此得到的各种透镜时,没有发现由于分相引起的白浊等,透镜表面没有发现任何损伤、雾化和破损。
重复上述过程来进行各种透镜的批量生产测试,没有发生例如玻璃与压模的熔合等故障问题,能够高精度地生产表面和内部均具有高品质的透镜。如此生产的透镜的表面可以分别涂布防反射膜。
加热上述分别用含碳膜涂布的预成形件来软化它们,分别将每一个预成形件引入经预热的压模中,并且进行精密模压成形。以这种方式,得到由上述各种玻璃形成的各种透镜,诸如非球面凸弯月透镜、非球面凹弯月透镜、非球面双凸透镜、非球面双凹透镜。精密模压成形的条件是在前面已经描述的范围内进行调整。
观察如此得到的各种透镜时,没有发现由于分相引起的白浊等,透镜表面没有发现任何损伤、雾化和破损。
重复上述过程来进行各种透镜的批量生产测试,没有发生例如玻璃与压模的熔合等故障问题,能够高精度地生产表面和内部均具有高品质的透镜。如此生产的透镜的表面可以分别涂布防反射膜。
也可以按需要改变压模的成形面来制造例如棱镜、微透镜、透镜阵列等各种光学元件。
对比例2
制备下面表8所示的光学玻璃,并用该玻璃制造精密模压成形用预成形件。当预成形件以与实施例4相同的方式进行精密模压成形来制造透镜时,在透镜表面发现许多气泡。图1(a)和1(b)显示了这些透镜表面的放大照片。
表8
实施例5
使用在实施例4中制造的各种透镜,制成了单镜头反光式照相机用的各种可更换镜头。
此外,使用在实施例4中制造的各种透镜,制成了小型紧凑式数码相机用的各种光学系统,并进行了模块化。此外,在这些光学系统上安装CCD或CMOS等图像传感器用于模块化。
当实施例4中制造的各种透镜按上述方法使用时,可以得到高功能紧凑型光学系统、可更换镜头、透镜模块、摄像装置。通过组合在实施例4中制得的透镜和高折射率低色散性光学玻璃形成的透镜,可以得到能进行高次的色差校正的各种光学系统以及具有这些光学系统的摄像装置。
工业可用性
本发明的光学玻璃具有高折射率、高色散性和优异的耐失透性,并且玻璃化转变温度低,它是一种非常适于精密模压成形的光学玻璃。此外,本发明的光学玻璃是适于高次色差校正的光学玻璃,并且适用于精密模压成形用预成形件和光学元件。
Claims (26)
1.一种光学玻璃,其为氧化物玻璃,并且以阳离子%计,其包含:
总计20%至40%的Si4+和B3+,
总计15%至40%的Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+,
总计0.2%至20%的Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+,以及
总计15%至55%的Li+、Na+和K+,
B3+的含量与B3+和Si4+的总含量的阳离子比为0.01-0.5,
Zr4+的含量与Nb5+、Ti4+、W6+和Zr4+的总含量的阳离子比为0.05或更小,
Zn2+和Ba2+的总含量与Zn2+、Ba2+、Sr2+和Ca2+的总含量的摩尔比为0.8-1,
所述光学玻璃的折射率nd为1.815或更高,阿贝数νd为29或更小。
2.如权利要求1所述的光学玻璃,其玻璃化转变温度小于530℃。
3.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其液相线温度为1080℃或更低。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的光学玻璃,其中Nb5+的含量与Nb5+和Ti4+的总含量的阳离子比(Nb5+/(Nb5++Ti4+))为0.65-1。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的光学玻璃,其中Si4+的含量为15-30%。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的光学玻璃,其中B3+的含量为15%或更小。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的光学玻璃,其中Nb5+的含量为10-30%。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的光学玻璃,其中Ti4+的含量为0-15%。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的光学玻璃,其中W6+的含量为0-4%。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的光学玻璃,其中Zr4+的含量为0-4%。
11.如权利要求1至10中任意一项所述的光学玻璃,其中Zn2+的含量为9%或更小。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的光学玻璃,其中Ba2+的含量为6%或更小。
13.如权利要求1至12中任意一项所述的光学玻璃,其中Sr2+的含量为2%或更小。
14.如权利要求1至13中任意一项所述的光学玻璃,其中Ca2+的含量为3%或更小。
15.如权利要求1至14中任意一项所述的光学玻璃,其中Li+的含量为25%或更小。
16.如权利要求1至15中任意一项所述的光学玻璃,其中Na+的含量为30%或更小。
17.如权利要求1至16中任意一项所述的光学玻璃,其中K+的含量为25%或更小。
18.如权利要求1至17中任意一项所述的光学玻璃,其中Li+的含量与Li+、Na+和K+的总含量的阳离子比为0.1-1。
19.如权利要求1至18中任意一项所述的光学玻璃,其ΔPg,F为0.0130或更小。
20.一种精密模压成形用预成形件,其由如权利要求1至19中任意一项所述的光学玻璃形成。
21.一种用于制造精密模压成形用预成形件的方法,其包括通过下列步骤来制造权利要求20所述的预成形件:加热并且熔融玻璃原料来制备熔融玻璃,然后使所述熔融玻璃成形。
22.一种光学元件,其由上述权利要求1至19中任意一项所述的光学玻璃形成。
23.一种用于制造光学元件的方法,其包括下列步骤:加热权利要求20所述的精密模压成形用预成形件,并利用压模对所述预成形件进行精密模压成形。
24.如权利要求23所述的用于制造光学元件的方法,其中所述精密模压成形用预成形件和所述压模一起加热,并且对所述预成形件进行精密模压成形。
25.如权利要求23所述的用于制造光学元件的方法,其中所述精密模压成形用预成形件被加热,然后被引入到经预热的压模中,并且对所述预成形件进行精密模压成形。
26.一种摄像装置,其具有如权利要求22所述的光学元件。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009-176545 | 2009-07-29 | ||
JP2009176545 | 2009-07-29 | ||
JP2010-159420 | 2010-07-14 | ||
JP2010159420A JP5734587B2 (ja) | 2009-07-29 | 2010-07-14 | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子とそれら製造方法、ならびに撮像装置 |
PCT/JP2010/062487 WO2011013598A1 (ja) | 2009-07-29 | 2010-07-20 | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子とそれら製造方法、ならびに撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102471131A true CN102471131A (zh) | 2012-05-23 |
CN102471131B CN102471131B (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=43529253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201080033281.0A Active CN102471131B (zh) | 2009-07-29 | 2010-07-20 | 光学玻璃、精密模压成形用预成形件、光学元件及其制造方法和摄像装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8431504B2 (zh) |
EP (1) | EP2463252A4 (zh) |
JP (1) | JP5734587B2 (zh) |
KR (1) | KR20120048580A (zh) |
CN (1) | CN102471131B (zh) |
TW (1) | TWI543951B (zh) |
WO (1) | WO2011013598A1 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105452181A (zh) * | 2013-08-23 | 2016-03-30 | Hoya株式会社 | 光学玻璃及其应用 |
CN111960664A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-20 | 湖北新华光信息材料有限公司 | 一种低软化点重火石光学玻璃和光学元件 |
CN114455831A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-10 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5813926B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2015-11-17 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子、それらの製造方法、及び撮像装置 |
JP6727692B2 (ja) * | 2014-10-29 | 2020-07-22 | 株式会社オハラ | 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 |
CN105837028B (zh) * | 2015-04-10 | 2019-03-12 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
JP6495139B2 (ja) * | 2015-08-11 | 2019-04-03 | 光ガラス株式会社 | 光学ガラス、光学素子、および光学装置 |
CN111484248B (zh) * | 2019-01-25 | 2022-03-11 | 成都光明光电股份有限公司 | 氟磷酸盐玻璃、玻璃预制件、光学元件及具有其的光学仪器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1448353A (zh) * | 2002-04-02 | 2003-10-15 | 株式会社小原 | 光学玻璃 |
US20050026768A1 (en) * | 2003-06-10 | 2005-02-03 | Koji Shimizu | Optical glass |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3504625C1 (de) * | 1985-02-11 | 1986-07-03 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | Hochbrechendes optisches Glas im System SiO2-TiO2-Nb2O5-BaO-Alkalioxid mit Brechwerten ? 1,83 und Abbezahlen ? 25,und mit sehr guter chemischer Bestaendigkeit |
JP3765594B2 (ja) * | 1994-12-26 | 2006-04-12 | 株式会社オハラ | 光学ガラス |
JP4663166B2 (ja) | 2000-07-14 | 2011-03-30 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、精密プレス成形用素材および光学部品 |
JP4169622B2 (ja) * | 2002-04-02 | 2008-10-22 | 株式会社オハラ | 光学ガラス |
JP2004110942A (ja) | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Hitachi Ltd | 磁気ディスク装置 |
JP4218804B2 (ja) * | 2004-03-19 | 2009-02-04 | Hoya株式会社 | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォームとその製造方法および光学素子とその製造方法 |
JP4359169B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2009-11-04 | Hoya株式会社 | プレス成形用プリフォームの製造方法、製造装置および光学素子の製造方法 |
JP5073353B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2012-11-14 | 株式会社オハラ | 光学ガラス |
JP4948569B2 (ja) * | 2008-06-27 | 2012-06-06 | Hoya株式会社 | 光学ガラス |
-
2010
- 2010-07-14 JP JP2010159420A patent/JP5734587B2/ja active Active
- 2010-07-20 WO PCT/JP2010/062487 patent/WO2011013598A1/ja active Application Filing
- 2010-07-20 KR KR1020127002292A patent/KR20120048580A/ko not_active Application Discontinuation
- 2010-07-20 CN CN201080033281.0A patent/CN102471131B/zh active Active
- 2010-07-20 EP EP10804344.9A patent/EP2463252A4/en not_active Withdrawn
- 2010-07-23 US US12/842,184 patent/US8431504B2/en active Active
- 2010-07-26 TW TW099124547A patent/TWI543951B/zh active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1448353A (zh) * | 2002-04-02 | 2003-10-15 | 株式会社小原 | 光学玻璃 |
US20050026768A1 (en) * | 2003-06-10 | 2005-02-03 | Koji Shimizu | Optical glass |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105452181A (zh) * | 2013-08-23 | 2016-03-30 | Hoya株式会社 | 光学玻璃及其应用 |
CN110255890A (zh) * | 2013-08-23 | 2019-09-20 | Hoya株式会社 | 光学玻璃及其应用 |
CN111960664A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-20 | 湖北新华光信息材料有限公司 | 一种低软化点重火石光学玻璃和光学元件 |
CN114455831A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-10 | 成都光明光电股份有限公司 | 光学玻璃 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011046591A (ja) | 2011-03-10 |
US8431504B2 (en) | 2013-04-30 |
TW201118051A (en) | 2011-06-01 |
WO2011013598A1 (ja) | 2011-02-03 |
EP2463252A1 (en) | 2012-06-13 |
CN102471131B (zh) | 2014-08-06 |
KR20120048580A (ko) | 2012-05-15 |
US20110034315A1 (en) | 2011-02-10 |
JP5734587B2 (ja) | 2015-06-17 |
TWI543951B (zh) | 2016-08-01 |
EP2463252A4 (en) | 2015-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8476178B2 (en) | Optical glass | |
JP5695336B2 (ja) | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子とその製造方法 | |
CN1669965B (zh) | 光学玻璃、精密模压坯材、光学元件及其制造方法 | |
CN102471131B (zh) | 光学玻璃、精密模压成形用预成形件、光学元件及其制造方法和摄像装置 | |
JP5836471B2 (ja) | 光学ガラス | |
KR102265764B1 (ko) | 광학 유리, 광학 소자 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자, 및 그것들의 제조 방법 | |
US8575048B2 (en) | Optical glass, precision press-molding preform, optical element and process for producing the same | |
JP5723542B2 (ja) | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子とその製造方法 | |
CN102249538B (zh) | 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 | |
JP2010030879A (ja) | 光学ガラス | |
JP6480722B2 (ja) | ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、および光学素子 | |
JPWO2009144947A1 (ja) | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子とそれら製造方法、ならびに撮像装置 | |
JP5856509B2 (ja) | 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、および光学素子とその製造方法 | |
WO2013161889A1 (ja) | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、および光学素子とその製造方法 | |
WO2011024270A1 (ja) | フツリン酸ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、光学素子およびそれらの製造方法ならびにガラス成形体の製造方法 | |
JP6472657B2 (ja) | ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、および光学素子 | |
JP4691056B2 (ja) | 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム及びその製造方法、光学素子及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: Japan Tokyo 160-8347 Shinjuku Shinjuku six chome 10 No. 1 Patentee after: HOYA Corporation Address before: Tokyo, Japan, Japan Patentee before: HOYA Corporation |