光學(xué)玻璃、壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件及其制造方法、以及接合光學(xué)元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光學(xué)玻璃、由光學(xué)玻璃構(gòu)成的壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件及 其制造方法、以及接合光學(xué)元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)玻璃材料進(jìn)行加熱、壓制成型來制造光學(xué)元件的方法能夠大致區(qū)分為以下兩種 方法。
[0003] 第1種方法是將加熱到粘度變?yōu)?03 5~10 4 5dPa ? s左右的溫度的玻璃材料導(dǎo)入 到壓制成型模中進(jìn)行壓制成型、對(duì)得到的成型品進(jìn)行磨削、拋光來制造光學(xué)元件的方法，稱 為再加熱壓制法。
[0004] 第2種方法是將玻璃材料加熱到粘度變?yōu)?05~10 9dPa ? S左右的溫度而進(jìn)行壓 制成型來制造光學(xué)元件的方法，稱為精密模壓成型法或精密壓制成型法。第2種方法通過 對(duì)高粘度的玻璃施加高的壓力而將壓制成型模的成型面的形狀精密地轉(zhuǎn)印到玻璃，從而能 夠不經(jīng)過磨削、拋光工序而形成光學(xué)功能面。因此，為了不使模成型面由于反復(fù)進(jìn)行壓制成 型而劣化，使用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低的玻璃來降低壓制成型溫度。
[0005] 可是，近年來，伴隨著攝像光學(xué)系統(tǒng)、投射光學(xué)系統(tǒng)的高功能化、緊湊化，高折射率 高色散玻璃制的光學(xué)元件的需求正在提高。在專利文獻(xiàn)1中公開了用于在這樣的光學(xué)元件 的制造中使用的高折射率高色散玻璃。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-161598號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 高折射率高色散玻璃制透鏡能夠通過與兼具低色散性和反常部分色散性的氟磷 酸鹽玻璃制的透鏡組合而實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的色像差校正。特別是將高折射率高色散玻璃制透鏡和 氟磷酸鹽玻璃制透鏡接合起來的接合透鏡對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的高功能化、緊湊化是有效的。
[0009] 在上述接合透鏡中，需要精密地將接合面貼合。為此，優(yōu)選將一方的透鏡的接合面 精密地拋光為凸球面，另一方的透鏡的接合面精密地拋光為凹球面。對(duì)于這樣的球面拋光 透鏡的制造，再加熱壓制法比精密模壓成型法更適合。此外，雖然精密模壓成型法適合非球 面透鏡等不適合進(jìn)行磨削、拋光加工的光學(xué)元件的制造，但是對(duì)于適合磨削、拋光加工的光 學(xué)元件例如球面透鏡的制造，反而會(huì)使成本變高。
[0010] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人嘗試了對(duì)作為高折射率高色散玻璃的專利文獻(xiàn)1所公開的 玻璃進(jìn)行再加熱壓制成型，判明了會(huì)因?yàn)闊岱€(wěn)定性低而失透。因此，專利文獻(xiàn)1所記載的玻 璃不適合作為通過再加熱壓制成型來制作接合透鏡的玻璃材料。
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)方式的目的在于，提供一種具有在再加熱壓制法中也不會(huì)失透的優(yōu) 秀的熱穩(wěn)定性、適合制作接合透鏡的高折射率高色散光學(xué)玻璃。
[0012] 本發(fā)明的另一個(gè)方式提供一種由上述光學(xué)玻璃構(gòu)成的壓制成型用玻璃材料、光學(xué) 元件和其制造方法、以及將上述玻璃制的透鏡和氟磷酸鹽玻璃制透鏡接合起來的接合透 鏡。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種光學(xué)玻璃，用質(zhì)量％表不，包含：
[0014] 2 ~37% 的 Si02;
[0015] 0 ~25%的氏03;
[0016] 0 ~10% 的 Ge02;
[0017]合計(jì)為 18 ~55% 的 Li20、Na20、K20、Ca0、SrO 和 BaO;以及
[0018]合計(jì)為 27 ~55% 的 Ti02、Nb205和 W03，
[0019] Si02含量相對(duì)于Si0jPB 203的合計(jì)含量的質(zhì)量比（Si(V(Si02+B20 3))為0. 1~1 的范圍，
[0020] 1^20含量相對(duì)于1^20、似20、1( 20、030、51〇和830的合計(jì)含量的質(zhì)量比（1^2(1/(1^2 0+Na20+K20+Ca0+Sr0+Ba0)為 0 ~0? 4 的范圍，
[0021] Ti02含量相對(duì)于Ti02、Nb 205和W03的合計(jì)含量的質(zhì)量比（Ti02ATi0 2+Nb205+W03)) 為0. 35~1的范圍，
[0022] 折射率nd為1. 860~1. 990的范圍，且阿貝數(shù)v d為21~29的范圍。
[0023] 根據(jù)一個(gè)方式，上述的光學(xué)玻璃的晶化峰值溫度Tx與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的差 (Tx-Tg)為 120°C 以上。
[0024] 根據(jù)一個(gè)方式，上述的光學(xué)玻璃的液相線溫度LT為1300°C以下。
[0025] 根據(jù)一個(gè)方式，上述的光學(xué)玻璃在100~300°C中的平均線膨脹系數(shù)a為 85X10_ 7/°C 以上。
[0026] 本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的壓制成型用玻璃材料。
[0027] 本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件。
[0028] 本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種光學(xué)元件的制造方法，包含：對(duì)上述的壓制成型用 玻璃材料進(jìn)行加熱，在使其軟化的狀態(tài)下進(jìn)行壓制成型來制作光學(xué)元件坯件；以及對(duì)制作 的光學(xué)元件坯件進(jìn)行磨削和拋光而得到光學(xué)元件。
[0029] 本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種將由上述的光學(xué)玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件和由氟磷酸 鹽玻璃構(gòu)成的光學(xué)元件接合起來的接合光學(xué)元件。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，能夠提供一種具有在再加熱壓制法中也不失透的優(yōu)秀的 熱穩(wěn)定性的高折射率高色散光學(xué)玻璃。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，能夠提供一種由上述 光學(xué)玻璃構(gòu)成的壓制成型用玻璃材料、光學(xué)元件和其制造方法、以及將上述玻璃制的透鏡 和氟磷酸鹽玻璃制透鏡接合起來的接合透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 光學(xué)玻璃
[0032] 本發(fā)明的光學(xué)玻璃，用質(zhì)量％表不，包含：
[0033] 2 ~37% 的 Si02;
[0034] 0 ~25%的氏03;
[0035] 0 ~10% 的 Ge02;
[0036] 合計(jì)為 18 ~55% 的 Li20、Na20、K20、CaO、SrO 和 BaO ;以及
[0037] 合計(jì)為 27 ~55% 的 Ti02、Nb205和TO3，
[0038] Si02含量相對(duì)于SiOjP B 203的合計(jì)含量的質(zhì)量比（Si(V(Si02+B20 3))為0. 1~1 的范圍，
[0039] 1^20含量相對(duì)于1^20、似20、1(20、030、51〇和830的合計(jì)含量的質(zhì)量比（1^2(1/(1^2 0+Na20+K20+Ca0+Sr0+Ba0)為0~0? 4的范圍，
[0040] Ti02含量相對(duì)于Ti02、恥20 5和W03的合計(jì)含量的質(zhì)量比（Ti(V(Ti02+Nb20 5+W03)) 為0. 35~1的范圍，
[0041] 折射率nd為1. 860~1. 990的范圍，且阿貝數(shù)v d為21~29的范圍。
[0042] 以下，對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃進(jìn)行詳細(xì)說明，只要沒有特別記載，就設(shè)各成分的含 量、合計(jì)含量用質(zhì)量％表示，設(shè)玻璃成分的含量與合計(jì)含量的比為質(zhì)量比。
[0043] 5102是具有形成玻璃的網(wǎng)絡(luò)、提高玻璃的熱穩(wěn)定性、降低液相線溫度的作用的必 要成分。當(dāng)Si〇d^含量比2%少時(shí)，玻璃的穩(wěn)定性會(huì)降低、液相線溫度會(huì)上升。當(dāng)Si02的含 量比37%多時(shí)，折射率會(huì)降低而變得難以得到所需的光學(xué)特性。因此，使Si〇d^含量為2~ 37%。3102的含量的優(yōu)選的下限為4%，更優(yōu)選的下限為6%，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為8%，再 進(jìn)一步優(yōu)選的下限為10%。
[0044] 在將本發(fā)明的光學(xué)玻璃使用于與氟磷酸鹽玻璃制的透鏡接合的透鏡的情況下，優(yōu) 選提高玻璃的膨脹系數(shù)。這是因?yàn)?，氟磷酸鹽玻璃在光學(xué)玻璃之中具有高膨脹特性，因此， 當(dāng)接合的玻璃的膨脹系數(shù)小時(shí)，由于接合的兩種玻璃的膨脹差，在粘接時(shí)、高溫高濕保存時(shí) 在接合面容易產(chǎn)生不良。例如，透鏡的粘接通常以如下方式進(jìn)行，即，在接合面涂敷紫外線 固化型粘接劑，隔著透鏡照射紫外線。此時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱，當(dāng)在兩種玻璃中膨脹差大時(shí)，會(huì)像上 述那樣產(chǎn)生不良。
[0045] 由于以上的理由，優(yōu)選提高膨脹系數(shù)，但是Si02具有降低膨脹系數(shù)的作用。因 此，為了維持高折射率、提高膨脹系數(shù)，310 2的含量的優(yōu)選的上限為32%，更優(yōu)選的上限為 27%，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為25%。
[0046] 另外，以Si02S基礎(chǔ)的組成類的光學(xué)玻璃比磷酸鹽類的光學(xué)玻璃強(qiáng)度高。因?yàn)榻?合透鏡的制造工序復(fù)雜，所以使用于接合透鏡的透鏡在處理時(shí)容易受損，但是，因?yàn)楸景l(fā)明 的光學(xué)玻璃是以si〇2S基礎(chǔ)的組成類，所以根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)玻璃，還能夠提供比高折射 率高色散相同的磷酸鹽類的光學(xué)玻璃更難以受損的透鏡。
[0047] B203是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成成分，是具有維持玻璃的熱穩(wěn)定性、降低液相線溫度的作用 的任選成分。當(dāng)B 203的含量比25%多時(shí)，折射率會(huì)降低而變得難以得到所需的光學(xué)特性。 因此，使B20 3的含量為0~25%。B 203的含量的優(yōu)選的上限為20%，更優(yōu)選的上限為15%， 進(jìn)一步優(yōu)選的上限為13%，再進(jìn)一步優(yōu)選的上限為11%。為了進(jìn)一步降低液相線溫度，B 203 的含量的優(yōu)選的下限為〇. 1 %，更優(yōu)選的下限為〇. 3%。
[0048] 關(guān)于Si02、B203的含量如上所述，但是在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，為了維持玻璃的 熱穩(wěn)定性、抑制液相線溫度的上升，使Si02含量相對(duì)于S