玻璃、压制成型用玻璃材料、光学元件坯件及光学元件的制作方法_3

文档序号:9919073阅读:来源:国知局
以外,上述的光学玻璃还能够包含Si4+。从维持熔融 性、热稳定性及降低挥发性的观点出发,Si 4+的含量优选为5%以下,更优选为3%以下,进 一步优选为1%以下。Si4+的含量也可以为0%。
[0069] 上述的光学玻璃还能够包含B3+。从熔融性、热稳定性的观点、抑制玻璃的挥发性的 观点出发,B 3+的含量优选为7%以下,更优选为6%以下,进一步优选为5. 5%以下。B3+的 含量也可以为0%。
[0070] 进而,上述的玻璃还能够包含Ga3+、Zr4+、Nb 5+、Ta5+、W6+。
[0071] 关于含量,Ga3+的含量为例如2%以下,优选为1. 5%以下,更优选为1%以下,也可 以为0%。
[0072] Zr4+的含量为例如5%以下,优选为3%以下,更优选为1%以下,也可以为0%。
[0073] Nb5+的含量为例如5%以下,优选为3%以下,更优选为1%以下,也可以为0%。
[0074] Ta5+的含量为例如5%以下,优选为3%以下,更优选为1%以下,也可以为0%。
[0075] W6+的含量为例如5%以下,优选为3%以下,更优选为1%以下,也可以为0%。
[0076] Sb能够作为澄清剂添加。从抑制玻璃的着色、抑制由其氧化作用造成的成型模的 成型面劣化的观点出发,关于Sb的添加量,优选换算成Sb 203为外加0~1质量%,更优选 为0~0. 5质量%,进一步优选为0~0. 1质量%。另外,"外加"指的是,换算成Sb203,在 以氧化物为基准的玻璃组成中,将Sb 203以外的玻璃成分的合计含量设为100质量%时的 Sb203的含量。在此,"以氧化物基准的玻璃组成"是指通过如下方式进行换算而得到的玻璃 组成,该方式是,设玻璃原料在恪融时全部被分解而在玻璃中作为氧化物存在。
[0077] Sn也能够作为澄清剂添加。从抑制玻璃的着色、抑制由其氧化作用造成的成型模 的成型面劣化的观点出发,关于Sn的添加量,优选换算成Sn0 2为外加0~1质量%,更优 选为0~0.5质量%。另外,关于外加与上述相同。
[0078] 除了上述的成分以外,也能够作为澄清剂少量添加 Ce氧化物、硫酸盐、硝酸盐、氯 化物、氟化物。
[0079] 此外,考虑到环境影响,优选不导入Pb、As、Cd、U、Th。
[0080] 进而,为了发挥玻璃的优秀的光线透射性,优选不导入Cu、Er、Eu、Tb、Cr、Co、Ni、 Nd等成为着色的主要原因的物质。
[0081] 以上,对上述的光学玻璃的玻璃组成进行了说明。接着,对上述的光学玻璃的玻璃 特性进行说明。
[0082] 〈玻璃特性〉
[0083] 上述的光学玻璃是具有低色散特性的光学玻璃,其阿贝数v d为80以上,优选为 81以上。但是,阿贝数v d设为95以下。优选为93以下,更优选为90以下,进一步优选为 88以下。
[0084] 上述的光学玻璃是前面记载的具有低色散特性并且具有高折射率的高折射率低 色散玻璃。折射率nd超过1.47。进而,优选为1.475以上,更优选为1.48以上,进一步优 选为1.485以上,更进一步优选为1.49以上。此外,折射率nd为1.53以下。进而,优选为 1. 525以下,更优选为1. 515以下,进一步优选为1. 51以下。
[0085] 可是,对于光学元件用的玻璃,为了示出光学特性的分布而广泛地使用光学特性 图(或者也称为阿贝图)。光学特性图以如下方式制作,即,横轴取阿贝数vd,纵轴取折射 率nd,阿贝数v d从横轴的右侧向左侧逐渐增加,折射率从纵轴的下方向上方逐渐增加。
[0086] 另一方面,在光学系统的设计中,折射率高、阿贝数大(色散低)的玻璃是对于色 像差的校正、光学系统的高功能化、紧凑化极其有效的光学元件用的材料。因此,在光学特 性图上设定上升的直线,提供折射率在该直线上和比直线高(在图上,位于直线左侧的区 域)的玻璃的意义非常大。但是,在现有技术的高折射率低色散氟磷酸盐类玻璃的玻璃组 成中,在具有这样的光学特性的玻璃中难以实现优秀的热稳定性、均质性及耐酸性。相对于 此,通过进行在前面记载的组成调整,从而上述的玻璃能够示出优秀的热稳定性、均质性及 耐酸性,并且示出满足下述式1的高折射率低色散特性。进而,还能够示出满足下述式2的 高折射率低色散特性。示出这样的光学特性的玻璃是在光学系统中有用的高折射率低色散 玻璃。
[0087] nd 彡 2. 0466-0. 0067 X v d...(式 1)
[0088] nd 彡 1. 4952-0. 0054X v d...(式 2)
[0089] 上述的光学玻璃具有高折射率、低色散特性,并且还能够示出优秀的耐失透性。关 于耐失透性,尤其是再加热压制时的晶体的析出难易度,可以说相对于玻璃化转变温度Tg 晶化温度Tc越高就是耐失透性越优秀的光学玻璃。这是因为,再加热压制时的加热大多在 玻璃化转变温度附近进行。关于该耐失透性,上述的光学玻璃能够示出满足下述(1)式的 耐失透性。
[0090] 9(TC 彡(Tc-Tg)…(1)
[0091] 上述(1)式优选为下述(2)式,更优选为下述(3)式。
[0092] 95°C 彡(Tc-Tg)…(2)
[0093] 10(TC 彡(Tc-Tg)…(3)
[0094] 关于玻璃化转变温度,从得到良好的压制成型性的观点出发,优选玻璃化转变温 度低,例如550°C以下是适合的。
[0095] 以上说明的本发明的一个方式的玻璃的折射率nd和阿贝数vd大,作为光学元件 用的玻璃材料是有用的。
[0096] 可是,作为制作透镜等光学元件的方法,已知有如下的方法,即,制作与光学元件 的形状近似的被称为光学元件坯件的中间产品,对该中间产品实施研磨、抛光加工来制造 光学元件。作为这样的中间产品的制作方法的一个方式,有将适量的熔融玻璃压制成型为 中间产品的方法(称为直接压制法)。此外,作为其它的方式,有如下方法:将熔融玻璃浇 铸到铸模中而成型为玻璃板,切断该玻璃板而制成多个玻璃片,将该玻璃片再加热、软化而 通过压制成型制成中间产品的方法;将适量的熔融玻璃成型为被称为玻璃料滴的玻璃块, 将该玻璃块再加热、软化,进行压制成型而得到中间产品的方法,等。相对于直接压制法,将 玻璃再加热、软化而进行压制成型的方法被称为再加热压制法。
[0097] 此外,作为制作光学元件的方法,还已知有如下方法,即,用熔融玻璃来制作压制 成型用玻璃材料,利用成型模对该压制成型用玻璃材料进行精密压制成型,由此得到光学 元件(称为精密压制成型法)。在精密压制成型法中,通过转印成型模的成型面形状,从而 能够在不经过研磨、抛光等机械加工的情况下形成光学元件的光学功能面。
[0098] 上述的本发明的一个方式的玻璃是适合于以上记载的直接压制法、再加热压制 法、精密压制成型法的任一种方法的玻璃。此外,上述的本发明的一个方式的玻璃能够示出 高均质性,因此适合于作为光学玻璃。
[0099] 〈玻璃的制造方法〉
[0100] 上述的玻璃能够通过如下方式得到:以可得到目标玻璃组成的方式,称量并调配 作为原料的磷酸盐、氟化物、氧化物等,将其充分混合而制成混合批料,在熔融容器内进行 加热、熔融、脱泡、搅拌而制成均质且不包含气泡的熔融玻璃,对其进行成型。具体地说,能 够使用众所周知的熔融法来制作。
[0101] [压制成型用玻璃材料、光学元件坯件及它们的制造方法]
[0102] 本发明的另一个方式涉及:
[0103] 由上述的玻璃构成的压制成型用玻璃材料;
[0104] 由上述的玻璃构成的光学元件坯件;
[0105] 压制成型用玻璃材料的制造方法,其包括将上述的玻璃成型为压制成型用玻璃材 料的工序;以及
[0106] 光学元件坯件的制造方法,其包括通过将上述的压制成型用玻璃材料使用压制成 型模进行压制成型来制作光学元件坯件的工序。
[0107] 光学元件坯件是与作为目标的光学元件的形状近似、在光学元件的形状上加上了 研磨、抛光余量的光学元件母材。通过对光学元件坯件的表面进行研磨、抛光,从而完成光 学元件。在将由上述的光学玻璃构成的压制成型用玻璃材料通过加热使其软化的状态下使 用压制成型模进行压制成型,由此能够制作光学元件坯件。
[0108] 压制成型用玻璃材料的压制成型能够通过如下方式进行,即,用压制成型模对进 行加热而处于软化的状态的压制成型用玻璃材料进行压制。加热、压制成型均能够在大气 中进行。当在压制成型用玻璃材料的表面均匀地涂敷氮化硼等粉末状脱模剂进行加热、压 制成型时,不仅能够可靠地防止玻璃与成型模的熔着,还能够使玻璃沿着压制成型模的成 型面顺利地延伸。通过在压制成型后进行退火来降低玻璃内部的应力,从而能够得到均质 的光学元件坯件。
[0109] 另一方面,压制成型用玻璃材料也被称为预制件,除了以按其原样的状态供压制 成型使用的预制件之外,还包括
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