[发明专利]光学玻璃、精密模压成形用预成形件及其制造方法、光学元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有折射率(nd)为1.65以上、阿贝数(vd)为50以上的光学常数的光学玻璃、由所述玻璃形成的精密模压成形用预成形件及其制造方法、以及由所述玻璃形成的光学元件及其制造方法。

背景技术

由于数码相机和带有相机的手机的出现，使用光学系统的设备的高集成化、高性能化急速发展。与之相应，对光学系统的高精度化、轻量·小型化的要求也越来越强烈。

近年来，为了满足上述要求，使用非球面透镜的光学设计渐成主流。因此，为了以较低的成本大量、稳定地供应使用高性能玻璃的非球面透镜，不经过磨削、研磨工序而通过模压成形直接形成光学功能面的精密模压成形技术(也称为模制(molding)成形技术)受到关注，对具有适于精密模压成形的低温软化特性的光学玻璃的需求逐年增加。在这种光学玻璃中，有折射率(nd)为1.65以上、阿贝数(vd)为50以上的高折射率低分散玻璃。在日本专利第2616958号公报中记载了具有低温软化性的高折射率低分散玻璃的一个例子。

然而，当通过精密模压成形来制造透镜等光学元件时，在对玻璃进行精密模压成形并将其在模压成形模具内冷却的过程中有时会发生破损。这种破损被称为裂纹、裂缝(カン、割れ)，上述高折射率低分散玻璃产生上述现象的情况尤其显著，由此导致生产率降低。

发明内容

鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种手段，用于在高生产率的 基础上通过精密模压成形来制造由高折射率低分散玻璃形成的光学元件。

本申请的发明人对先前所述的裂纹、裂缝的原因进行了反复研究，结果得出如下见解。

在精密模压成形中，用模压成形模具模压玻璃而成为期望的形状之后，在将玻璃冷却至不易变形的温度区域的期间内，在使模压成形模具闭模的状态下保持玻璃，以使玻璃表面形状保持为模具成形面的转印形状。此时玻璃表面附近的部分被快速冷却，但玻璃中心部分的冷却速度较慢。因此，即使在表面附近变为低于玻璃转移温度的温度时，中心部分的温度也还是高于玻璃转移温度。本申请的发明人针对以往容易发生裂纹、裂缝的玻璃而分析了其膨胀特性后发现：与难以产生裂纹、裂缝的玻璃相比，温度高于玻璃转移温度的一侧和低于玻璃转移温度的一侧的线热膨胀系数比明显要大。即，对于这些玻璃来说，在表面附近的温度低于玻璃转移温度、中心部分的温度高于玻璃转移温度的情况下，与表面附近相比中心部分的收缩明显要大。由于这种现象是在被闭模于模压成形模具内的状态下产生的，因此在失去塑性变形性的玻璃中会产生较大的应力。可以认为：当玻璃的构造牢固时，即使产生应力也不至于破坏，但上述光学常数范围的高折射率低分散玻璃的构造较弱，因此会发生裂纹、裂缝。

因此，本申请的发明人根据上述认知而进一步反复地进行了研究，结果得出如下结论：通过降低以往的高折射率低分散玻璃的、温度高于玻璃转移温度的一侧的膨胀系数与低于玻璃转移温度的一侧的膨胀系数之差，可以减小冷却过程中玻璃表面和内部的收缩程度之差，从而能够抑制裂纹、裂缝。由此，完成了本发明。

即，达成上述目的的手段如下。

(1)一种光学玻璃，折射率nd为1.65以上，并且阿贝数vd为50以上，所述光学玻璃在精密模压成形中使用，其特征在于，

当在从玻璃转移温度Tg到屈服点Ts的温度区域内将对于温度差ΔT的玻璃延伸量的差分显示出极大值时的温度取为T1，将从T1-5℃到T1+5℃的范围内的平均线膨胀系数取为α1，将从玻璃转移温度Tg-160℃到玻璃转移温度Tg-140℃的范围内的平均线膨胀系数取为α2时，比率 α1/α2不足17，所述ΔT为1℃以下的固定值。

(2)一种精密模压成形用预成形件，其特征在于，由(1)所述的光学玻璃形成。

(3)一种精密模压成形用预成形件的制造方法，其特征在于，按照以下方式来确定玻璃组成，使用具有所确定的组成的玻璃来制造精密模压成形用预成形件，所述方式是指：

使玻璃具有1.65以上的折射率nd和50以上的阿贝数vd，并且当在从玻璃转移温度Tg到屈服点Ts的温度区域内将对于温度差ΔT的玻璃延伸量的差分显示出极大值时的温度取为T1，将从T1-5℃到T1+5℃的范围内的平均线膨胀系数取为α1，将从玻璃转移温度Tg-160℃到玻璃转移温度Tg-140℃的范围内的平均线膨胀系数取为α2时，比率α1/α2不足17，所述ΔT为1℃以下的固定值。

(4)一种光学元件，其特征在于，由(1)所述的光学玻璃形成。