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TWI389867B - 非球面透鏡及其製造方法 - Google Patents

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TWI389867B
TWI389867B TW096108302A TW96108302A TWI389867B TW I389867 B TWI389867 B TW I389867B TW 096108302 A TW096108302 A TW 096108302A TW 96108302 A TW96108302 A TW 96108302A TW I389867 B TWI389867 B TW I389867B
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Kazutaka Hayashi
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Description

非球面透鏡及其製造方法
本發明關於由精密模壓玻璃形成的非球面透鏡及其製造方法。
近年來，隨著更高性能數位相機的發展趨勢，對於具有大孔率的變焦透鏡的需求日益增長。因此需要攝像光學系統的尺寸縮減。作為滿足這種需要的變焦透鏡，提出了如JP－A－2005－331641中描述的攝像光學系統。
以上攝像光學系統在從目標側向圖像側的方向上包括具有負折射性的第一透鏡組、具有正折射性的第二透鏡組和具有正折射性的第三透鏡組。第一透鏡組由具有負折射力的透鏡和具有正折射力的透鏡構成，第二透鏡組由具有正折射力的透鏡和具有負折射力的透鏡構成，而第三透鏡組由具有正折射力的透鏡構成。以上攝像光學系統具有用於在預定位置上確定開放光圈數的光束的元件。
在關注以上第一透鏡組時，具有負折射性的透鏡(此後稱作“透鏡G11”)由具有超過1.83的折射率(nd )所表示的高折射性和40或更大的阿貝數(vd )所表示的低散射性的玻璃形成，並且其是兩個表面都具有非球面形狀的凹透鏡。另一方面，具有正折射性的透鏡(此後稱作“透鏡G12”)是球面凸透鏡，其由具有1.82或更大折射率(nd )所表示的高折射性和25或更小的阿貝數(vd )所表示的高散射性的玻璃形成。
以上透鏡G12是球面透鏡並可以通過研磨和抛光來製造。另一方面，透鏡G11是非球面透鏡，因此期望通過精密模壓方法來製造，精密模壓方法也被稱作光學模製方法。用於構成透鏡G11的玻璃需要具有適於精密模壓的低溫軟化性。
從光學性質的角度考慮，透鏡G11和G12兩者都理想地由高折射性玻璃形成以縮減尺寸。此外，在變焦透鏡中，期望修正每個透鏡組的色差。而且，當構成透鏡G11的玻璃與構成透鏡G12的玻璃之間在阿貝數上的差增大時，色差的良好修正和尺寸縮減都能得到滿足。
為了遵循以上需要，至少需要由具有40或更大阿貝數(vd )的玻璃來製造透鏡G11。透鏡G12如上所述由具有1.82或更大折射率(nd )和25或更小的阿貝數(vd )的高折射性高散射性玻璃形成。為了進一步增大折射率(nd )並進一步減小阿貝數(vd )，需要增大給予玻璃高折射性和高散射性的成分量，例如Nb2 O5 、TiO2 等。但是，存在這樣的成分，其可以增加玻璃的分色(coloring)，而降低可見光區域的短波長側的透射性。在由例如變焦透鏡之類的多個透鏡組成的攝像光學系統中，需要提高每個透鏡的透射性，由此期望以不過多地減小構成透鏡G12的玻璃的阿貝數(vd )但將構成透鏡G11的玻璃的阿貝數(vd )增大到40或更多的方式來增大透鏡G12和透鏡G11之間的阿貝數差。
當通過對由與透鏡G12的分色相關的要求不嚴格的攝像光學系統(例如CCD或CMOS的攝像元件)所取得的圖像資料進行處理來實現色彩修正時(例如數位相機或數位攝像機)，透鏡G12可以由具有更高折射性和更低散射性的玻璃形成。但是，即使在這種情況下，構成透鏡G11的玻璃理想地具有由超過1.83的折射率和40或更大的阿貝數(vd )表示的性質。
同時，在變焦透鏡中，構成其的透鏡數量與焦距固定的攝像光學系統相比更大。因此需要將通過形成反射防止膜來把每個透鏡的表面反射抑制到低水平的情況考慮在內。但是，當透鏡G11塗覆有反射防止膜時，有時引起與反射防止膜黏附到通過精密模壓製造的玻璃表面(即，非球面光學機能面)相關的問題，以及與其耐久度相關的問題。
進行了本發明以克服以上問題，並且試圖提供由高折射性低散射性玻璃形成的、並用於構成緊湊的高性能攝像光學系統的非球面透鏡及其製造處理。
作為克服以上問題的手段，本發明提供了：(1)一種非球面透鏡，其通過對光學玻璃進行精密模壓形成，所述非球面透鏡由如下的光學玻璃形成，所述光學玻璃具有超過1.83的折射率(nd )和40或更大的阿貝數(vd )，並按mol%計包括20至45%的B2 O3 ，5至24%的La2 O3 ，和22至42%的ZnO，但不包含Li2 O，所述非球面透鏡在其表面上形成有光學薄膜。
(2)根據以上(1)所述的非球面透鏡，其中，所述光學玻璃包含作為可選成分的如下成分：0至20%的Gd2 O3 ，0至20%的SiO2 ，0至10%的ZrO2 ，0至10%的Ta2 O5 ，0至10%的WO3 ，0至10%的Nb2 O5 ，0至10%的TiO2 ，0至10%的Bi2 O3 ，0至10%的GeO2 ，0至10%的Ga2 O3 ，0至10%的Al2 O3 ，0至10%的BaO，0至10%的Y2 O3 ，和0至10%的Yb2 O3 。
(3)根據以上(1)或(2)所述的非球面透鏡，其中，所述光學玻璃具有低於640℃的玻璃轉變溫度。
(4)根據以上(1)至(3)中任一項所述的非球面透鏡，所述非球面透鏡在具有從目標側向圖像側佈置的多個透鏡的攝像光學系統中是定位得最靠近目標的透鏡。
(5)一種製造非球面透鏡的製造方法，其是通過加熱由光學玻璃形成的玻璃材料和對所述玻璃材料進行精密模壓的步驟實現的，
所述製造方法包括加熱由光學玻璃形成的玻璃材料，對所述玻璃材料進行精密模壓並在其表面上形成光學薄膜，所述光學玻璃具有超過1.83的折射率(nd )和40或更大的阿貝數(vd )，並按mol%計包括20至45%的B2 O3 ，5至24%的La2 O3 ，和22至42%的ZnO，但不包含Li2 O。
(6)根據以上(5)所述的製造非球面透鏡的製造方法，其中，將通過精密模壓獲得的非球面透鏡退火，並接著研磨或抛光以形成非光學機能面，清洗所述非球面透鏡並接著在光學機能面上形成所述光學薄膜。
(7)一種透鏡單元，其具有如以上(1)至(4)中任一項所述的非球面透鏡或者由以上(5)或(6)所述的製造方法製造的非球面透鏡，以及具有正折射力的透鏡，所述具有正折射力的透鏡由具有1.82或更大的折射率(nd )和25或更小的阿貝數(vd )的光學玻璃形成，並具有反射防止膜，
所述非球面透鏡具有負折射力並具有反射防止膜，
所述非球面透鏡與所述具有正折射力的透鏡組合以修正色差。
(8)一種攝像光學單元，其包括如以上(7)所述的透鏡單元。
根據本發明，可以提供一種由高折射性低散射性玻璃形成的、並用於構成緊湊的高性能攝像光學系統的非球面透鏡及其製造方法。
此外，還可以提供包括以上非球面透鏡的緊湊的高性能透鏡單元和包括以上透鏡單元的攝像光學系統。
在通過對由光學玻璃形成的玻璃材料進行精密模壓製造的非球面透鏡中，有時引起與在非球面透鏡的表面上塗覆的反射防止膜之類的光學薄膜的黏附性相關的問題。在通過對具體的玻璃進行精密模壓來製造透鏡時會發生此問題。
本發明人已經研究了以上問題而獲得了以下發現。
已經認為以上問題是由通過精密模壓形成的透鏡表面的物理性質而引起的。有時在透鏡表面上在其塗覆反射防止膜之前發現模糊或黃化現象。難以被認為是模糊或黃化現象的表面變化被認為引起光學薄膜對透鏡表面的黏附性的劣化。就是說，認為即使不表現為具有模糊或黃化現象的透鏡也高度可能地引起黏附性的劣化。
容易模糊或黃化的透鏡具有大折射率並具有在允許精密模壓的溫度範圍內的玻璃轉變溫度，而該透鏡由具有相對高的玻璃轉變溫度的玻璃形成。這樣的玻璃包含Li2 O以增大其折射率並降低其玻璃轉變溫度，並包含大量B2 O3 作為用於形成玻璃網路的成分。
包含在以上玻璃中的Li2 O和B2 O3 兩者都是高度揮發性的成分，並在高溫時從玻璃表面揮發。當在精密模壓期間加熱溫度較高時，揮發發生到更大的程度，且已經揮發的成分黏附到透鏡表面或壓製模具上。當壓製模具被重復使用時，已經揮發並黏附到模具上的成分接著黏附到正被模製的透鏡。
此外，在其中用於確保壓製模具內玻璃的更容易的擴散的碳膜塗覆在玻璃材料表面上的精密模壓方法中，在塗覆時已經揮發的成分和碳反應而引起透鏡表面的模糊。
因此，為了克服以上問題，有效的是從玻璃排除Li2 O。但是，因為Li2 O是具有維持大反射率並同時極大地降低玻璃轉變溫度的效果的成分，所以需要引入或加入用於代替Li2 O的ZnO來維持大反射率並同時降低玻璃轉變溫度。具體地，當玻璃轉變溫度是640℃或更高時，即使排除了Li2 O的玻璃也將會在精密模壓期間經歷較大程度的揮發，並且壓製模具的劣化增大，由此期望確保玻璃轉變溫度低於640℃。出於此目的，引入至少22mol%的ZnO以防止玻璃轉變溫度的升高。但是，當ZnO被過多地引入時，不能滿足用於緊湊並高性能的攝像光學系統的透鏡所期望的40或更大的阿貝數(vd )的需求，玻璃的化學耐久度劣化而削弱了透鏡表面的性質，並降低了光學薄膜的黏附性。此外，抗析晶性也降低，在玻璃材料的成形期間或者在精密模壓期間玻璃易於析晶。因此需要將ZnO的含量限制到42mol%或更少。
與Li2 O不同，B2 O3 是用於形成玻璃網路的成分，且不能從玻璃的成分排除，並且需要引入至少20mol%的B2 O3 。但是，需要將其含量限制到45mol%或更少以減少揮發。
La2 O3 是用於維持抵抗析晶的穩定性並維持玻璃的低散射性，同時增大折射率和化學耐久度的重要成分。引入至少5mol%的La2 O3 。當其被過多地引入時，玻璃抵抗析晶的穩定性劣化，由此La2 O3 的含量的上限被限制為24mol%或更少。
因此已經完成了本發明。即，本發明的非球面透鏡是通過對光學玻璃進行精密模壓形成的非球面透鏡。
該非球面透鏡由如下所述的光學玻璃形成，該光學玻璃具有超過1.83的折射率(nd )和40或更大的阿貝數(vd )，並按mol%計包括20至40%的B2 O3 ，5至24%的La2 O3 和22至42%的ZnO，但不包含Li2 O，該非球面透鏡具有形成在其表面上的光學薄膜。
就是說，本發明的非球面透鏡是通過精密模壓被製造為非球面透鏡形式的透鏡以將其優化用於具有變焦功能的緊湊且高性能的攝像光學系統，且該透鏡通過對具有由超過1.83的折射率(nd )和40或更大的阿貝數(vd )所表示的光學性質的光學玻璃進行模製來形成，以給予該透鏡適於作為具有負折射力的性能以定位在以上光學系統的前端(當透鏡被計算在內時最靠近目標)的透鏡的性質。而且，其表面設置有光學薄膜，例如用於減少表面反射並防止重影和光斑的反射防止膜。因為如上所述非球面透鏡由具有以上成分的玻璃模製，所以光學薄膜在黏附性上得到改善，並可以提供高度可靠的透鏡。
理想地，以上玻璃既不包含Li2 O也不包含其他鹼性金屬成分。
當以上透鏡被用作具有從目標側到圖像側佈置的多個透鏡的構造的攝像光學系統中定位得最靠近目標的透鏡時，在該透鏡在經常地暴露於外部空氣或被水滴濺灑的狀態下使用該透鏡，於是其與其他未暴露的透鏡相比在更嚴酷的狀況下被使用。因此，在最前端的透鏡中，技術上更重要的是維持設置在透鏡表面上的光學薄膜的耐久度。
本發明的非球面透鏡乃由具有低於640℃的玻璃轉變溫度的光學玻璃形成為佳。其原因如上所述。即，可以抑制在精密模壓期間為加熱玻璃材料和壓製模具所需的溫度的過多升高，使得來自玻璃的揮發成分的量不增多，並且不會促進壓製模具的劣化。以上玻璃轉變溫度在630℃或更低為佳，在620℃或更低更佳，更甚者在615℃或更低。
本發明的非球面透鏡特別適用作為具有負折射力的透鏡(例如，凹透鏡、雙凹透鏡或平凹透鏡)。當通過精密模壓製造具有以上形式的透鏡時，玻璃材料被置於壓製模具的中心部分並被按壓。而且，玻璃材料在壓力作用下擴散到由壓製模具圍繞的空間(腔體)中，且分佈在中心部分中的玻璃由於按壓而在腔體的周界部分中具有大體積的分佈。即，對於具有負折射力的透鏡，與具有正折射力的透鏡(例如，凸透鏡、雙凸透鏡或平凸透鏡)相比，玻璃在精密模壓之前所具有的玻璃體積分布與玻璃在精密模壓之後所具有的玻璃體積分布之間存在較大的差別。在以上模製中，易於發生玻璃的延展失效，由此在精密模壓期間的加熱溫度有時被設定為高水準。在此情況下，當玻璃轉變溫度非常接近其中允許精密模壓的溫度範圍的上限時，在通過模製製造具有負折射力的透鏡時加熱溫度有時超過合適的溫度範圍。但是，當玻璃材料的轉變溫度被限制為以上範圍時，即使該透鏡是具有負折射力的透鏡也可以提供不具有任何問題的優良的透鏡。
另一方面，當無Li2 O的玻璃的玻璃轉變溫度降低得過多時，有時難以獲得所期望的光學性質，或者玻璃有時在抵抗析晶的穩定性方面劣化。因此玻璃轉變溫度的下限為590℃或更高為佳，更佳為595℃或更高，更甚者為600℃或更高。
以下將詳細說明本發明所用的玻璃。以下由%所示的玻璃成分的含量或總含量以及添加劑的含量表示由mol%所示的含量或總含量，並且以下含量比率表示摩爾比率。
B2 O3 已經解釋過了。其含量是20至45%，為20至43%為佳，，更佳是20至40%，更甚者為22至38%，最佳則為24至38%。
La2 O3 已經解釋過了。其含量是5至24%，6至23%為佳，更佳為7至22%。
ZnO已經解釋過了。其含量是22至42%，較佳為23至41%。
出於已經解釋過的原因，Li2 O未作為玻璃成分引入，不過其在雜質水平不需要被完全排除。
此外，出於已經解釋的原因，不引入Na2 O、K2 O和Cs2 O為佳。在其中用於通過精密模壓製造非球面透鏡的玻璃材料直接由熔化的玻璃塊成形的方法中，玻璃中的鹼性金屬成分揮發而引起溝紋並有時使得光學均勻性劣化。相反，當使用不含有Li2 O、Na2 O、K2 O和Cs2 O的玻璃時，可以製造無析晶和溝紋的玻璃材料，並可以提供高質量的非球面透鏡。
類似La2 O3 ，Gd2 O3 是在折射性和化學耐久度上改善玻璃而不會劣化抵抗析晶的穩定性和低散射性的成分。當Gd2 O3 被引入超過20%的量時，抵抗析晶的穩定性劣化，玻璃轉變溫度升高，且可精密模壓性趨於劣化，由此其較佳為引入0至20%的Gd2 O3 。為了給予高折射性並同時提高化學耐久度，較佳為引入1至19%的Gd2 O3 。Gd2 O3 的含量更較佳為在2至18%的範圍內。為了提高玻璃穩定性，將La2 O3 和Gd2 O3 共同存在作為玻璃成分的組成物為佳。當意圖將該玻璃具體地用於通過在玻璃的冷卻期間使其成形來由熔化的玻璃對玻璃材料進行精密模壓的製造中時，重要的是如上所述進一步提高玻璃穩定性以防止玻璃在其成形處理中的析晶。
為了維持40或更大的阿貝數(vd )並同時獲得高折射性的玻璃，La2 O3 和Gd2 O3 的總含量較佳為地調節為10至24%，更較佳為為12至23%。
對於具有大含量La2 O3 和Gd2 O3 的玻璃，SiO2 降低了玻璃的液相溫度，在高溫揮發性上改善了玻璃，並在穩定性上極大地改善了玻璃。但是，SiO2 被過多引入，玻璃的折射率減小，而且玻璃轉變溫度升高，使得其精密模壓困難。因此SiO2 的含量較佳為是0至20%，更佳為0至18%。
ZrO2 是作為用於高折射性和低散射性的成分使用的可選成分。當引入時，ZrO2 產生在高溫揮發性和抵抗析晶的穩定性方面改善玻璃而不會減小玻璃的折射率的效果。但是，當引入超過10%的ZrO2 時，液相溫度急劇升高，且抵抗析晶的穩定性劣化。因此，ZrO2 的含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
Ta2 O5 是作為用於高折射性和低散射性的成分使用的可選成分。當少量引入時，Ta2 O5 產生改善高溫揮發性和抵抗析晶的穩定性而不會減小玻璃的折射率的效果。當引入超過10%的Ta2 O5 時，液相溫度急劇升高並提高了散射性。因此其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
WO3 是根據需要引入以在穩定性和可熔性方面改善玻璃並增大折射率的成分。當WO3 的含量超過10%時，散射性提高而不能獲得所需的低散射性。因此，其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
Nb2 O5 是用於維持玻璃穩定性並同時增大折射率的可選成分。當其被過多引入時，提高了散射性。因此，其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
TiO2 是能被引入以調節光學常數的可選成分。但是，當其被過多引入時，提高了散射性並不再獲得預期的光學常數。因此，TiO2 的含量被限制為0至10%，更較佳為為0至8%。進一步較佳為是不引入TiO2 。
Bi2 O3 用於增大折射率並提高玻璃穩定性。當其被過多引入時，玻璃穩定性劣化，且液相溫度升高。因此，其含量較佳為是0至10%，更佳為0至6%。
GeO2 是用於增大折射率並提高玻璃穩定性的可選成分。其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。但是，因為GeO2 與其他成分相比不可比地昂貴，所以更佳為不引入GeO2 。
Ga2 O3 也是用於增大折射率並提高玻璃穩定性的成分，且其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。但是，因為Ga2 O3 與其他成分相比不可比地昂貴，所以更佳為不引入Ga2 O3 。
Al2 O3 用於在高溫揮發性方面改善玻璃，降低液相溫度並在可熔性方面改善玻璃，其也用於提高化學耐久度。當其過多引入時，折射率減小，且抵抗析晶的穩定性也降低。因此，其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
BaO是作為用於高折射性和低散射性的成分使用的可選成分。當少量引入時，BaO在穩定性和化學耐久度方面改善玻璃。當引入超過10%的BaO時，玻璃抵抗析晶的穩定性被極大地削弱，並且玻璃的轉變溫度和變形點(deformation point)(sag temperature)升高。因此，其含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
Y2 O3 和Yb2 O3 是作為用於高折射性和低散射性的成分使用的可選成分。當少量引入時，它們在穩定性和化學耐久度方面改善玻璃。當它們被過多地引入時，玻璃的抵抗析晶的穩定性被極大地削弱，並且玻璃的轉變溫度和變形點(deformation point)升高。因此，Y2 O3 的含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%，而Yb2 O3 的含量較佳為是0至10%，更佳為0至8%。
La2 O3 、Gd2 O3 、Y2 O3 和Yb2 O3 的總含量較佳為被調節到10至24%。
此外，根據需要添加Sb2 O3 作為消泡劑或淨化(refining)劑。當基於全部玻璃成分的總含量的Sb2 O3 的量在重量上超過1%時，壓製模具的模製表面可能在精密模壓期間受到損傷。基於全部玻璃成分的總含量的Sb2 O3 的含量較佳為在重量上是0至1%，更較佳為在重量上是0至0.5%。
PbO在作為玻璃成分引入的這些成分中是不佳的。PbO是有害的，而且當由含有PbO的玻璃形成的玻璃材料在非氧化氣氛中被精密模壓時，鉛沈積在模製產品的表面上，而引起透鏡的透明度削弱以及沈積的金屬鉛黏附到壓製模具的問題。
Lu2 O3 比其他成分更少地被用作常用光學玻璃成分，且其具有較高的稀有價值並作為用於光學玻璃的原料是昂貴的，由此較佳為是不引入Lu2 O3 。具有以上成分的光學玻璃可以在不引入Lu2 O3 的情況下實現適於精密模壓的玻璃材料。
光學玻璃理想地不包含例如鎘、碲等將可能產生環境問題的元素，例如釷等放射性元素，例如砷等有毒元素。此外，考慮倒諸如玻璃熔化期間的揮發等問題，理想地不包含氟。
以下將說明以上玻璃的光學性質。首先，如上所述玻璃的阿貝數(vb )是40或更多，其上限較佳為限制為50以給予玻璃適於將玻璃作為材料來模製的穩定性。以上玻璃具有超過1.83的折射率(nd )，更較佳為具有1.84或更大的大折射率(nd )，進一步較佳為具有1.85或更大的大折射率(nd )。
折射率(nd )的上限不受具體限制，但是折射率(nd )還較佳為被調節到1.90或更小以維持玻璃穩定性。
可以通過對氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等作為原料進行配重和調合以獲得想要的玻璃組成物，將它們完全混合製備混合物組，在熔化容器中進行混合物組的加熱、熔化、消泡和攪動以製備均勻且無泡的熔化玻璃並將其成形為玻璃材料，以來獲得以上光學玻璃。具體地，可以通過已知的熔化方法製造以上光學玻璃。
用於製造本發明的非球面透鏡的玻璃材料也被稱作預製件，且其是待被加熱並精密模壓的預製玻璃成形材料。
精密模壓是公知的所謂的“光學模製”，且其是其中通過壓製模具的模製表面的形狀的傳遞來形成光學元件的光學機能面的方法。光學機能面表示將光作為受控物件使其折射、反射、繞射光或者使其經過的表面，例如，透鏡的透鏡表面對應於光學機能面。
玻璃材料的表面較佳為塗覆有含碳膜，使得在精密模壓期間玻璃在模具中完全地延展。理想地，含碳膜由碳作為主要成分構成(包含碳的膜，當膜中元素的含量以原子百分比表示時其中碳的含量大於任何其他元素的含量)。其具體示例包括碳膜和烴膜。當玻璃材料表面塗覆有含碳膜時，在精密模壓期間可以防止玻璃和模具表面的熔合。例如，可以較佳為採用石墨狀碳膜作為含碳膜，可以採用例如真空汽相沈積方法、濺射法、離子鍍方法等使用碳材料的公知方法，或者例如使用諸如烴之類的氣體的熱分解等公知方法。
如上所述，含碳膜在精密模壓期間表現了優良的功能。但是，當含Li2 O的玻璃被精密模壓時，這是透鏡表面上產生模糊或黃化的原因之一。認為是由於玻璃中的Li離子和膜中的碳在高溫狀態下發生反應以在玻璃表面上產生碳酸鹽而引起模糊或黃化。本發明的透鏡是由不含Li2 O的玻璃，較佳為是不含鹼性成分的玻璃製成，所以即使在玻璃表面上形成含碳模的狀態下進行精密模壓，也能避免在模製的物品表面出現模糊和黃化。透鏡表面上碳酸鹽的產生不僅是由於玻璃表面上的膜中存在的碳與玻璃中的Li離子之間的反應，而且還由於將玻璃材料或由含Li離子的玻璃形成的透鏡在含碳氣氛中帶入高溫狀態。例如，在玻璃材料(預製件)上形成含碳膜時通過在含碳氣氛中加熱預製件可以產生碳酸鹽，或者當透鏡在含碳氣氛例如在大氣中退火時也可以產生碳酸鹽。但是，因為本發明使用不含Li2 O的玻璃，所以即使在進行以上製造方法時也可以防止玻璃表面上模糊和黃化的發生，並可以提高光學薄膜對透鏡表面的黏附性。
在通過精密模壓獲得的透鏡中，圍繞光學機能面的透鏡周部在一些情況下是被研磨的或被抛光的，類似對中和磨邊處理。在抛光非光學表面的以上步驟之前，理想地，透鏡被退火以減小應變，以防止透鏡在研磨或抛光期間的破裂。在由包含Li2 O的玻璃形成的透鏡中，Li鹽可以在退火期間的熱作用下黏附到其光學機能面，從而降低光學薄膜的黏附性。因此本發明對於通過研磨和/或抛光形成非光學機能面(除了光學機能面之外的表面)並通過精密模壓形成並設置有光學薄膜的光學機能面的透鏡特別有效。
光學薄膜包括反射防止膜和反射具有預定波長的光的膜。至於膜結構，其可以是單層膜或可以是多層膜。
作為反射防止膜，使用諸如氟化鎂、氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉭等的材料，根據公知方法來設計膜厚和膜構成，並採用諸如汽相沈積等的方法來在透鏡表面上形成預定膜。此外，因為透鏡被用於攝像光學系統中，所以較佳為採用多層結構來作為膜結構，使得可以獲得在整個可視光區域上的防反射效果。
以下將解釋由本發明提供的、用於製造非球面透鏡的製造方法。本發明的製造方法是用於通過加熱由光學玻璃形成的玻璃材料和精密模壓該玻璃材料的步驟來製造非球面透鏡的製造方法。
該製造方法包括加熱由光學玻璃形成的玻璃材料，精密模壓該玻璃材料和在其表面上形成光學薄膜，該光學玻璃具有超過1.83的折射率(nd )和40或更大的阿貝數(vd )，其按mol%計包括20至45%的B2 O3 、5至24%的La2 O3 和22至42%的ZnO，但是不包含Li2 O。
已經描述了本發明中透鏡的功能、玻璃的功能、玻璃材料、較佳成分和性質、精密模壓、和光學薄膜的黏附性的提高。
用於精密模壓的壓製模具和模製條件可以從公知的那些中選擇。但是，因為由不含Li2 O的玻璃形成的玻璃材料(較佳為，不含鹼性金屬成分的玻璃)被精密模壓，所以與對於具有大量Li2 O的玻璃的模壓溫度相比，模壓溫度趨於升高。在此狀況下，較佳為使用具有顯著高的耐熱性的由SiC製成的壓製模具。較佳為在SiC製成的模具的模製表面上形成含碳膜，較佳為碳膜。碳膜可以通過汽相沈積或CVD方法或者其他方法來形成。當使用此模具時，較佳為使用表面塗覆有以上解釋的含碳膜的玻璃材料以進行優良的精密模壓。
即使當進行以上精密模壓時，由於以上形成光學玻璃的玻璃材料的使用，光學薄膜的黏附性可以被維持在優良的狀態。
在使用由SiC製成的壓製模具、其模製表面設置有含碳膜的壓製模具和其表面塗覆有含碳膜的玻璃材料中的至少一個的精密模壓中，較佳為在諸如氮氣或氮氣與氫氣的混合物的非氧化氣體的氣氛中進行精密模壓，以防止壓製模具的模製表面或者形成在以上模製表面上的脫模膜的氧化並防止玻璃材料表面上的塗層的氧化。在非氧化氣氛中，塗覆玻璃材料表面的含碳膜未被氧化，且此膜保留在通過精密模壓獲得的模製產品的表面上。以上膜被最終移除。為了相對容易並完全地移除含碳膜，可以在氧化氣氛，例如在大氣中加熱透鏡。因為構成透鏡的玻璃不含Li2 O，較佳為不含鹼性成分，所以不存在含碳膜中的碳或氣氛中的二氧化碳與玻璃中的Li離子反應而在玻璃表面上形成碳酸鹽的情況，由此可以在防止模糊和黃化的同時移除含碳膜。
此外，需要以透鏡將不會通過加熱而變形的溫度或更低的溫度進行含碳膜的氧化和移除。具體地，較佳為在低於玻璃轉變溫度的溫度範圍內進行氧化和移除。
在精密模壓中，預加熱到等同於104 至108 Pa．s的玻璃黏度的溫度的玻璃材料被供應在一對相對的上下模具構件之間，其模製表面在形狀上製造得很精密，且玻璃材料被模壓，從而模具的一個或多個模製表面的一個或多個形狀可以被傳遞到玻璃材料。可以考慮光學玻璃的黏度等，根據需要確定壓製的壓力和時段，例如，壓製壓力可以被設定為5至15Mpa，且壓製時段可以被設定為10至300秒。諸如壓製時段、壓製壓力等的壓製條件可以根據模製產品的形狀和尺寸，根據需要在已知的範圍內設定。
然後，模具和玻璃模壓產品被冷卻，並較佳為在應變點溫度或更低時，打開模具並取出玻璃模製產品。為了將光學性質精密地調節至期望值，可以根據需要調節玻璃模製產品在其冷卻期間的退火條件，例如退火速率等。
以上精密模壓方法是其中玻璃材料被引入壓製模具且玻璃材料和壓製模具兩者被加熱以進行精密模壓的方法，但是還可以採用其中玻璃材料被加熱並引入到預加熱的壓製模具中以進行精密模壓的構造。在後者的方法中，預加熱壓製模具的溫度可以被設定為低於加熱玻璃材料的溫度，並因此可以降低壓製模具所暴露到其的溫度，由此可以減小模具上的載荷。即使當由於採用不含Li2 O的玻璃而提高模壓溫度時，以上方法也可以減小模具上的載荷。
本發明適用於通過精密模壓獲得的非球面透鏡被退火，然後通過研磨或抛光形成非光學機能面，清洗非球面透鏡並在光學機能面上形成光學薄膜的情況。通過研磨或抛光形成非光學機能面包括例如用於對中的處理。當透鏡在精密模壓和透鏡的冷卻期間具有應變集中時，透鏡可能在處理期間破裂。因此，預先對透鏡退火以減小應變，通過清洗來清潔透鏡並接著在光學機能面上形成諸如反射防止膜之類的光學薄膜。在以上步驟中，在其退火期間不容易在受熱的透鏡表面上發生模糊或黃化，由此可以製造具有在黏附性方面優良的光學薄膜的非球面透鏡。此外，對於製造即使清洗也不容易引起透鏡表面模糊或黃化的、具有在黏附方面優良的光學薄膜的非球面透鏡是有利的。
以上處理適用於製造具有負折射力的非球面透鏡(凹透鏡、雙凹透鏡和平凹透鏡)。關於這些透鏡，存在這樣的一些情況，在將玻璃完全地填充在壓製模具中的空間(腔體)中時通過對玻璃進行模壓來製造的透鏡不被研磨或抛光。在以上模製中，如果在模壓時的腔體容積和玻璃材料的體積不嚴格一致，則玻璃進入壓製模具的模具構件之間的空間而形成模製毛刺，或者玻璃在腔體中的填充不足，由此透鏡在表面精度等方面劣化。為了克服以上問題，採用其中腔體容積和玻璃材料的體積嚴格一致的方法，或者其中構成透鏡的光學機能面的部分的周界被留作非傳遞表面而不利用壓製模具對其限定的方法。在後者的方法中，即使當玻璃材料的體積在不削弱光學機能面精度的情況下能形成光學機能面的範圍內增長時，只要玻璃不完全填充在腔體中，就不會形成模製毛刺。
在使玻璃材料從熔化玻璃直接成形的方法中，體積隨著不同的玻璃材料之間而略有不同，由此其中玻璃不完全填充在腔體中的後者的方法是所期望的。在通過以上方法製造透鏡時，光學機能面的周界被研磨或抛光，並用作用於將透鏡固定到透鏡夾持器的定位基準表面。例如，當本發明的透鏡用作JP－A－2005－331641中所述的透鏡11，並與透鏡12結合以構成第一透鏡組(其構成攝像光學系統)時，以上基準表面不僅被用於精密地確定這兩個透鏡之間的距離，而且還被用作確定透鏡方向的基準表面以精密地匹配兩個透鏡的方向來使透鏡的光軸一致(例如，使透鏡G11和G12的光軸精密一致)。
通過將透鏡的周界側表面研磨或抛光成圓筒形並(同時)形成垂直於光軸的平面，且光學機能面位於凹表面側上(當透鏡是雙凹透鏡時，垂直於光軸的平面形成在兩個凹表面側中的至少一個上)，來形成用於定位的以上基準表面。
根據以上實施例，即使當進行退火以完全減小應變使得透鏡不會由以上研磨或抛光破裂時，透鏡表面不改變，且可以優良地維持光學薄膜的黏附性。
在以上方式下，通過精密模壓形成具有非球面形狀的光學機能面，並通過研磨或抛光形成非光學機能面，且通過諸如汽相沈積方法之類的公知方法在這樣獲得的透鏡的光學機能面上形成光學薄膜。光學薄膜如已經解釋的。
在這樣獲得的透鏡中，玻璃和光學薄膜之間的黏附性是優良的。
本發明的非球面透鏡具有負折射力，並較佳為與具有正折射力並具有1.82或更大的折射率(nd )和25或更小的阿貝數(vd )的透鏡組合，以用於透鏡組中來進行色差修正。在此情況下，具有正折射力的以上透鏡包括例如凸透鏡、雙凸透鏡和平凸透鏡，且需要地在其光學機能面上形成反射防止膜。
構成以上具有正折射力的透鏡的玻璃較佳為是具有超過1.82的折射率(nd )和24.5或更小的阿貝數(vd )的玻璃。
以上玻璃的一個示例是包括P2 O5 和Nb2 O5 的光學玻璃，並具體而言，其包括在通過研磨或抛光形成光學機能面的情況時適用的第一玻璃和在通過精密模壓形成光學機能面的情況時適用的第二玻璃。
第一玻璃是這樣的光學玻璃，其以質量百分比計包括5至32%的P2 O5 ，27至65%的Nb2 O5 ，0至20%的TiO2 ，0至12%的WO3 ，0至15%的Bi2 O3 ，0至30%的BaO，0至15%的Li2 O、Na2 O和K2 O的總量，0至6%的CaO，0至6%的SrO，0至6%的ZnO，0至16%的B2 O3 ，0至5%的SiO2 ，，0至5%的ZrO2 ，0至10%的Ta2 O5 和0至5%的Al2 O3 ，並且包含基於玻璃總含量的0至1%的Sb2 O3 。
第二玻璃是包括P2 O5 、Nb2 O5 和Li2 O的光學玻璃，更具體而言是這樣的光學玻璃，其按mol%計包括15至45%的P2 O5 ，3至35%的Nb2 O5 ，2至35%的Li2 O，0至20%的TiO2 ，0至40%的WO3 ，0至20%的Bi2 O3 ，0至30%的B2 O3 ，0至25%的BaO，0至25%的ZnO，0至20%的MgO，0至20%的CaO，0至20%的BrO，0至30%的Na2 O，0至30%的K2 O，45%或更少的Li2 O、Na2 O和K2 O的總含量，0至15%的Al2 O3 ，0至15%的SiO2 ，0至10%的La2 O3 ，0至10%的Gd2 O3 ，0至10%的Yb2 O3 ，0至10%的ZrO2 和0至10%的Ta2 O5 。
以上玻璃的其他示例，即，第三玻璃是包括SiO2 、BaO、TiO2 和Nb2 O5 的光學玻璃，並更具體而言，是這樣的光學玻璃，其按質量百分比計包括18至30%的SiO2 ，12至23%的BaO，22至37%的TiO2 ，7至16%的Nb2 O5 ，5至20%的Na2 O，0至6%的K2 O，0至5%的CaO，0至5%的SrO，0至4%的ZrO2 ，0至3%的Ta2 O5 ，0至1%的Sb2 O3 和0至0.5%的P2 O5 。第三玻璃適於作為在通過研磨或抛光形成透鏡的光學機能面的情況的玻璃。
由這些高折射性低散射性玻璃中的任一種製造具有正折射力的透鏡。具有正折射力的透鏡根據光學設計可以是球面透鏡或非球面透鏡。當它是球面透鏡時，使用以上第一至第三玻璃中的任一種並通過研磨和抛光形成光學機能面。當它是非球面透鏡時，使用以上第二玻璃並通過精密模壓形成光學機能面。
當具有更優良的光透射性的玻璃被用作構成本發明的透鏡單元中具有負折射力的透鏡時，期望通過研磨或抛光形成上述透鏡的光學機能面，即，透鏡的光學機能面是被研磨的或被抛光的表面。在具有小阿貝數並具有適於精密模壓的低玻璃轉變溫度的玻璃中，與僅被研磨或抛光的玻璃相比，如已經描述的，其對可見光區域中短波長側上的透射性降低。因此，當以上透鏡由僅被研磨或抛光的玻璃(例如第三玻璃)構成時，可以提供以緊湊的透鏡構造修正色差並在光透射性方面優良的透鏡單元。
另一方面，當具有負折射力的透鏡由諸如第二玻璃之類的玻璃構成或被精密模壓時，可以採用非球面透鏡作為以上透鏡，使得可以提供具有更緊湊的光學系統並具有更小色差的攝像光學系統。在此情況下，因為在透鏡單元中具有負折射力的透鏡由具有預定阿貝數的玻璃構成，所以即使不過多地減小構成具有正折射力的透鏡的玻璃的阿貝數，也可以實現優良的色差修正，由此可以提供在使用兩個非球面透鏡時在光透射性方面優良的透鏡單元。
此外，當具有正折射力的透鏡由類似第一玻璃那樣與第二和第三玻璃相比具有高折射性和高散射性的玻璃構成時，可以提供一種手段來實現具有更緊湊構造的攝像光學單元。
在其中具有正折射力的透鏡由第一玻璃或第二玻璃構成的透鏡單元中，與其中以上透鏡由第三玻璃構成的透鏡單元相比，可視光區域的短波長側上的透射性趨於降低。在能夠通過將圖像數位化來修正色彩平衡的成像系統(例如數位靜態相機或數位攝像機)中，可以修正以上透射性的降低。因此，其中具有正折射力的透鏡由第一玻璃或第二玻璃構成的以上透鏡單元較佳為用於諸如數位相機等的成像系統。
構成具有負折射力的玻璃是具有如上所述大折射率和40或更大的阿貝數的上述玻璃，並具有優良的光透射性，由此擴大了對於構成具有正折射力的透鏡的玻璃的選擇自由度。
反射防止膜(較佳為具有多層結構)至少形成在這樣獲得的具有正折射力的透鏡的光學機能面上，以上具有負折射力的非球面透鏡與其組合，且這兩個透鏡固定到透鏡夾持器，從而可以獲得其色差被修正的透鏡單元。
以上透鏡單元適於作為在攝像光學單元中佈置得最靠近目標的透鏡單元。在此情況下，透鏡單元較佳為是具有負折射力的單元。
例如，以上單元(定位在目標側上的具有負折射力的透鏡)、具有正折射力的透鏡單元和具有正折射力的透鏡單元以此順序從目標側向圖像側連續地佈置，並確保從一個單元到另一個單元的距離不同，從而可以獲得具有變焦功能的攝像光學單元。而且，較佳為提供從目標側計算時第一單元和第二單元之間的有效光闌。
較佳為在構成以上攝像光學單元的每個透鏡的光學機能面上提供具有多層結構的反射防止膜。
以上透鏡單元和以上攝像光學單元適於作為用於相機透鏡(例如近距離調焦透鏡、變焦透鏡等)的單元和相機透鏡(具體地，用於數位相機的透鏡)。
以上已經關於具有負折射力的非球面透鏡解釋了本發明的較佳實施例，而本發明還可以對具有正折射力的非球面透鏡產生其效果。
示例
此後將參考示例解釋本發明，而本發明不受這些示例的限制。
根據以下方法測量光學玻璃的各種性質。
(1)折射率(nd )和阿貝數(vd )光學玻璃維持在玻璃轉變溫度(Tg )和變形點(deformation point)(Ts )之間的溫度，並根據日本光學玻璃工業標準的屈光率測量方法，以－30℃/小時的溫度降低速率測量所得到的光學玻璃的折射率(nd )和阿貝數(vd )(使用Kalnew Optics公司提供的“GMR－1”)。
(2)玻璃轉變溫度(Tg )和變形點(deformation point)(Ts )利用用於由Rigaku公司提供的用於熱機械分析儀的裝置“TMA8510”，在98mN的載荷下以4℃/分的溫度升高速率進行測量。
為了獲得如表1－1和表1－2所示的玻璃成分，諸如H3 BO3 、La2 O3 、ZnO、ZnCO3 、Gd2 O3 、ZrO2 之類的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等作為引入玻璃成分的原料被配重以製備具有每份總量為250至300g原料，且每份玻璃原料被充分混合以獲得製備組。每份製備組被置於鉑坩堝中並在維持在1,200至1,450℃的電爐中在空氣中攪拌2至4小時而熔化。在熔化後，每份熔化玻璃被模鑄到40×70×15mm的碳制模具中，並被冷卻到玻璃轉變溫度，此後玻璃立即被置於退火爐中，在玻璃轉變溫度範圍內退火約1小時，並在爐中冷卻到室溫以得到光學玻璃。在這樣獲得的光學玻璃中，通過100倍率的光學顯微鏡沒有觀察到沈積有結晶。
表1－1和表1－2示出了這樣獲得的光學玻璃的性質。
用以下方式由以上玻璃製造用於精密模壓的玻璃材料。
首先，使得在電爐中保持在1,050至1,450℃(對應於4至0.05dPa．s的玻璃黏度)的熔化玻璃以恒定流率從溫度調節到1,050℃(對應於4dPa．s的玻璃黏度)的鉑合金管連續地向下流動，熔化玻璃流的前端被玻璃材料成形模具接收，並當具有預定重量的熔化玻璃塊從以上前端分離時，成形模具以比熔化玻璃流的向下流動速度足夠快的速度向下移動，從而分離熔化玻璃塊。當使得熔化玻璃向下流動時，其具有7 dPa．s的黏度。
玻璃材料成形模具的玻璃支撐表面由多孔材料構成，且高壓氣體被引入到多孔的相反側，並通過多孔噴射。
在通過對其施加氣壓使得熔化玻璃塊漂浮在上述玻璃支撐表面的同時，分離的熔化玻璃塊被成形為具有一個旋轉對稱軸的玻璃材料，且玻璃材料被退火。以上述方式獲得的熔化玻璃塊分別具有與以上述方式獲得的對應玻璃材料的質量相等的質量，且這樣獲得的玻璃材料具有±1%或更小的質量精確度。
在以上玻璃材料的成形中，使得熔化玻璃以恒定速率連續地流出溫控鉑管，被移動到管下方的玻璃材料成形模具向上移動以接收熔化玻璃流的下端。在此狀態下，在熔化玻璃流的下端和其管側之間形成狹窄部分，使玻璃材料成形模具在預定的時間迅速地向下移動。通過此操作，熔化玻璃流在狹窄部分中分離，並可以在玻璃支撐表面上獲得包括下端並具有預定重量的熔化玻璃塊。
多個玻璃材料成形模具一個接一個地被移動到管下方的位置，進行以上步驟以一個接一個地接收每個具有預定重量的熔化玻璃塊，且熔化玻璃塊被一個接一個地運走。成形模具佈置在轉臺上，且該台可步進轉動以進行以上操作。在使得每個熔化玻璃塊漂浮在模具的玻璃支撐表面上方時，每個熔化玻璃塊被成形為玻璃材料。通過重復從成形模具取出玻璃材料，用成形模具接收熔化玻璃塊和將其成形為玻璃材料的步驟來製造玻璃材料。使玻璃持續地漂浮，直到從成形模具取出每份玻璃材料。
每份這樣製造的玻璃材料的整個表面通過使得熔化玻璃固化而形成，並且是自由表面。在其表面上及其每份的內部沒有發現諸如條紋、析晶、裂紋和氣泡之類的缺陷。
如下用如圖1所示的精密模壓裝置對通過以上方法製造的玻璃材料進行精密模壓。玻璃材料4被放置在每個都由SiC製成並在每個模製表面上形成有含碳膜(金剛石等碳膜)的上模具構件1和下模具構件2之間，然後，石英管11中的氣氛被氮氣氛代替，並且圍繞石英管的外表面的加熱器(未示出)被供電以加熱石英管11的內部。模具內的溫度被調節到使玻璃材料4的黏度變成105 至109 dPa．s時的溫度，然後在維持該溫度的同時，使得按壓杆13向下移動以從上方按壓上模具構件1，使得模具中的玻璃材料4被按壓。以5至15Mpa的壓力持續按壓10至300秒。在按壓之後，移除按壓壓力，並且通過非球面模壓獲得的玻璃模製產品在其中其與上模具構件1和下模具構件2接觸的狀態下被逐漸冷卻到玻璃轉變溫度。然後，玻璃模製產品被迅速冷卻到大約室溫，並從模具取出被模製成非球面透鏡的玻璃。
在以上精密模壓中，玻璃不與引導上模具構件的套筒進行接觸，上下模具構件的模製表面(的形狀)被傳遞，玻璃被模製，且光學機能面的周界構成非傳遞表面。
通過兩種方法進行以上精密模壓；在一種精密模壓方法中，玻璃材料被引入到壓製模具的上模具構件和下模具構件之間的空間中，壓製模具和玻璃材料被一起加熱，且玻璃材料被按壓以製造非球面透鏡，而在另一種精密模壓方法中，將與預加熱的壓製模具分開加熱的玻璃材料引入到壓製模具中，並按壓以製造非球面透鏡。
圖1示意性地示出了如何通過其中壓製模具和玻璃材料被一起加熱的方法進行精密模壓，標號3表示套筒，9表示支撐杆，10表示支撐墊，而14表示溫差電耦。用以上方式獲得的具有凸透鏡形式的非球面透鏡在560℃的氣氛中退火3小時。在所獲得透鏡的表面上沒有可視地觀察到模糊，並且通過光學顯微鏡放大並觀察，顯示平滑的表面。
在以上示例中，製造了其兩個表面都具有非球面形狀的凸透鏡。取決於根據需要對壓製模具的形狀和尺寸的選擇，可以製造例如雙凹透鏡和平凹透鏡之類具有負折射力的非球面透鏡，和例如雙凸透鏡和平凸透鏡之類具有正折射力的非球面透鏡。
以上非球面透鏡在其玻璃轉變溫度或更低的溫度退火以通過氧化移除留在表面上的碳膜，減小透鏡中的應變並精細地調節它們的折射指數。
光學機能面的外周界，即，它們的非傳遞表面部分被研磨或抛光以進行對中和磨邊，而形成當透鏡固定在夾持器中時用於定位的基準表面。
在以上研磨或抛光之後，透鏡被清洗、乾燥並接著被置於汽相沈積裝置的處理室中，通過汽相沈積形成光學多層膜以防止在可視光區域中在透鏡表面上的反射。
以上述方式獲得的塗覆有反射防止膜的非球面透鏡在玻璃與膜之間的黏附性方面是優良的，並且它們適於作為變焦透鏡的最前位置上的凹透鏡。
同時，含碳膜塗覆在由含Li2 O玻璃形成的每份玻璃材料的表面上，並使用由SiC製成的並在其模製表面上形成有碳脫模膜的壓製模具對每份玻璃材料進行精密模壓，以得到非球面凹透鏡。這些透鏡以如上所述的相同方式退火，被處理以對中和磨邊，並被清洗，然後在每個透鏡的光學機能面上形成反射防止膜。但是，觀察到由於反射防止膜的黏附性不夠，該膜部分地脫落。
如表2－1、2－2、2－3和2－4所示的光學玻璃用於製造凸透鏡。作為用於製造它們的方法，採用了這樣一種方法，其中玻璃材料被加熱並模壓以獲得具有接近期望的透鏡形狀的玻璃模製產品，玻璃模製產品被退火以減小應變並精細地調節其光學性質，而且其被研磨或抛光以完成球面透鏡(稱作“研磨法”)，或者這樣一種方法，其中玻璃材料被加熱並精密模壓以製造非球面透鏡(稱作“精密模壓方法”)。表2－1、2－2、2－3和2－4示出了使用怎樣的玻璃和採用怎樣的方法。
根據上述測量方法進行對折射率(nd )、阿貝數(vd )和玻璃轉變溫度(Tg )的測量。
λ70 表示在280至700nm的波長區域中通過使用被抛光為具有10.0±0.1mm的厚度並具有互相平行的平表面的玻璃樣本並使得光從垂直方向入射抛光表面獲得的光譜透射比變成70%處的波長；而λ50 表示在280至700nm的波長區域中通過使用被抛光為具有10.0±0.1mm的厚度並具有互相平行的平表面的玻璃樣本並使得光從垂直方向入射抛光表面獲得的光譜透射比變成50%處的波長。以上光譜透射比表示由Iout /Iin 表明的量，其中Iin 是對玻璃樣本的入射光的強度，Iout 是從玻璃樣本透射的光的強度。這是包括了玻璃樣本內吸收和散射並還包括樣本表面上反射的影響的量。
然後，在每個以上凸透鏡的光學機能面上形成具有多層結構的反射防止膜，並且凸透鏡與以上凸透鏡組合以獲得如下的透鏡單元。凸透鏡和凹透鏡以基於光學設計計算的距離固定到透鏡夾持器，以獲得色差效果。透鏡的方向被確定為凹透鏡的凹表面和凸透鏡的凸表面互相相對。凹透鏡的凸表面在目標側上，凸透鏡的凹表面在圖像側上。
然後，以上透鏡單元被用作佈置得最靠近目標側的第一單元，由凸透鏡、凸透鏡和雙凸透鏡組成並總體上具有正折射力的第二透鏡單元佈置在第一透鏡單元的圖像側上，雙凸透鏡佈置在第二透鏡單元的圖像側上，以組裝具有變焦功能的攝像光學單元。在每個單元中的透鏡之間的距離固定，並且第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的距離和第二透鏡單元與雙凸透鏡之間的距離可變，以實現變焦功能。在第二單元中，其透鏡之間的距離被設定並固定，以修正單元中的色差。
在第二單元中，凸透鏡的凹表面和凹透鏡的凸表面附裝到彼此，且如上所述雙凸透鏡以分開一定的距離固定。
以如上方式，可以製造緊湊的、高性能且高可靠性的具有變焦功能的攝像光學單元。在用佈置在圖像平面上的諸如CCD或CMOS之類的實體攝像元件將圖像數位化為電子資料的攝像光學單元(例如數位靜態相機或數位攝像機)中，具有修正圖像檢測設備的色彩靈敏度的功能和低通濾波功能的篩檢程式佈置在最靠近圖像側的透鏡與圖像檢測設備之間。
已經參考具有變焦功能的攝像機器解釋了以上實施例，而其可以應用於安裝在其焦距恒定的相機上的攝像光學單元，例如具有相機的手機。
工業實用性
本發明的非球面透鏡可以適於用作構成攝像光學系統的、由玻璃製成的非球面透鏡，特別適於用作變焦透鏡中最靠近目標的、具有負折射力的透鏡。
此外，本發明的製造方法可以用於製造以上非球面透鏡。
1．．．上模具
2．．．下模具
3．．．導引模具
4．．．玻璃素材
9．．．支持棒
10．．．支持台
11．．．石英管
13．．．按押棒
14．．．熱電耦
圖1示出了示例1中使用的精密模壓裝置的一個示例的示意性剖視圖。

Claims (8)

  1. 一種非球面透鏡，屬於使光學玻璃精密模壓成形而成之非球面透鏡，其特徵乃由折射率(nd )超過1.83，阿貝數(v d )為40以上，以莫爾%表示，包含20至45%的B2 O3 ，5至24%的La2 O3 ，22至42%的ZnO，且不包含Li2 O之光學玻璃所成，在表面上具備光學薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的非球面透鏡，其中，前述光學玻璃就任意成份，以莫爾%表示，包含0至20%的Gd2 O3 ，0至20%的SiO2 ，0至10%的ZrO2 ，0至10%的Ta2 O5 ，0至10%的WO3 ，0至10%的Nb2 O5 ，0至10%的TiO2 ，0至10%的Bi2 O3 ，0至10%的GeO2 ，0至10%的Ga2 O3 ，0至10%的Al2 O3 ，0至10%的BaO，0至10%的Y2 O3 ，0至10%的Yb2 O3 。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的非球面透鏡，其中，前述光學玻璃的玻璃轉變溫度，乃不足640℃。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的非球面透鏡，其中，配置於從物體側朝向像側配置複數透鏡所構成之的攝像光學系統之最靠物體側的透鏡。
  5. 一種非球面透鏡的製造方法，屬於加熱由光學玻璃所成的玻璃素材，經過精密模壓成形之工程，製作非球面 透鏡之非球面透鏡的製造方法，其特徵乃加熱由折射率(nd )超過1.83，阿貝數(v d )為40以上，以莫爾%表示，包含20至45%的B2 O3 ，5至24%的La2 O3 ，22至42%的ZnO，且不包含Li2 O之光學玻璃所成玻璃素材，進行精密模壓成形，於表面形成光學薄膜者。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的非球面透鏡的製造方法，其中，將精密模壓成形所得非球面透鏡加以退火後，經由研磨形成非光學機能面，清洗後，於光學機能面形成光學薄膜者。
  7. 一種透鏡單元，其特徵乃備有如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的非球面透鏡或經由如申請專利範圍第5項或第6項所述的製造方法所製造的非球面透鏡、和由折射率(nd )1.82以上且阿貝數(v d )為25以下之光學玻璃所成，具備反射防止膜之具有正折射力之透鏡，前述非球面透鏡具有負折射力之同時，具備反射防止膜，經由前述非球面透鏡與具有正折射力的透鏡之組合，進行色差補正者。
  8. 一種攝像光學機器，其特徵乃具備如申請專利範圍第7項所述的透鏡單元。
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