專利名稱：光學(xué)玻璃、精密模壓預(yù)成型體及其制造方法、光學(xué)元件及制造該元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃、精密模壓預(yù)成型體、制造該預(yù)成型體的方法、光學(xué)元件及制造該元件的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種質(zhì)量上不容易由于諸如表面上灰霧或黃變等的變質(zhì)層的出現(xiàn)而退化的光學(xué)玻璃、由該玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體、生產(chǎn)該預(yù)成型體的方法、由上面的玻璃形成的光學(xué)元件和生產(chǎn)該光學(xué)元件的方法。
背景技術(shù)：
近幾年，精密模壓方法(也稱為成型光學(xué)方法)作為一種以低成本穩(wěn)定地提供大量的諸如非球面透鏡等的光學(xué)元件的方法受到關(guān)注，該光學(xué)元件由具有諸如高折射率低色散或高折射率高色散的特性的高功能玻璃制成。
在精密模壓方法中，能夠以相對較低的溫度被成型的低溫軟化能力光學(xué)玻璃被用于減輕對在壓?；蚰５哪Ｖ票砻嫔咸峁┑拿撃Ｄさ膿p傷，并且被用于增加昂貴的壓模的壽命(例如參照專利文獻1)。如在JP-A-2002-362938中所述，上面的光學(xué)玻璃包括作為用于降低玻璃轉(zhuǎn)化溫度和槽沉(sag)溫度的玻璃組分Li2O。
同時，當上面的玻璃用于精密模壓時，諸如灰霧或黃變等的變質(zhì)層易于出現(xiàn)在精密模壓制品的表面上。由于透鏡是有缺陷的，如果其在表面上存在這種灰霧或黃變，需要通過拋光或類似方法清除在表面上形成的灰霧或發(fā)黃。但是，如果需要拋光精密模壓制品的透鏡表面以清除灰霧或發(fā)黃，那么，精密模壓方法(以低成本提供大量光學(xué)元件)的優(yōu)勢不再。

發(fā)明內(nèi)容
在該情況下，本發(fā)明的目的在于提供一種在質(zhì)量上不容易由于諸如表面上灰霧或黃變等的變質(zhì)層的出現(xiàn)而退化的精密模壓光學(xué)玻璃、由上述玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體、生產(chǎn)該預(yù)成型體的方法、由上述玻璃形成的光學(xué)元件和生產(chǎn)該光學(xué)元件的方法。
此外，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有優(yōu)異的從壓模脫模的能力的精密模壓預(yù)成型體，以及制造來自上述精密模壓預(yù)成型體的光學(xué)元件的方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明的發(fā)明者勤奮研究，得到如下發(fā)現(xiàn)即，用于精密模壓的光學(xué)玻璃包含相對大量的如JP-A-2002-362938中所述的Li2O。當玻璃在精密模壓之前或之后長時間暴露在模壓溫度環(huán)境或高溫環(huán)境下，由鋰離子導(dǎo)致的灰霧或黃變易于在玻璃表面出現(xiàn)，因為鋰離子具有大的擴散系數(shù)。即，在具有高溫的玻璃表面上，鋰離子與碳組分(諸如二氧化碳等)在大氣中起反應(yīng)，或者鋰離子與作為脫模膜涂敷在玻璃表面上的含碳膜的碳進行反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鋰。由于碳酸鹽的產(chǎn)生，在玻璃表面附近的鋰離子濃度暫時降低。然而，由于鋰離子是很容易在玻璃中移動的，因此，玻璃內(nèi)部的鋰離子朝向玻璃表面移動以克服在接近表面處的鋰離子濃度的降低，使在玻璃表面中繼續(xù)產(chǎn)生碳酸鋰。
本發(fā)明的發(fā)明者假設(shè)這樣形成的碳酸鋰導(dǎo)致玻璃的灰霧和黃變，并發(fā)現(xiàn)上述目的可通過對包含在玻璃中的鋰的含量進行限制而獲得?；谏厦娴陌l(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供(1)用作精密模壓的玻璃材料的光學(xué)玻璃，該光學(xué)玻璃包括B2O3、ZnO、La2O3和ZrO2，該光學(xué)玻璃包括以mol％計的0至小于0.5％的Li2O、20-50％的B2O3、0-20％的SiO2、22-42％的ZnO、5-24％的La2O3、0-20％的Gd2O3，前提是La2O3和Gd2O3總含量是10-24％、0.5-10％的ZrO2、0-15％的Ta2O5、0-20％的WO3、0-15％的Nb2O5、0-20％的TiO2、0-10％的Bi2O3、0-10％的GeO2、0-10％的Ga2O3、0-10％的Al2O3、0-10％的BaO、0-10％的Y2O3、和0-10％的Yb2O3，該光學(xué)玻璃具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(vd)；(2)在上面的(1)中所述的光學(xué)玻璃，其具有至少35但不大于39.5的阿貝數(shù)(vd)；(3)在上面的(1)或(2)中所述的光學(xué)玻璃，其具有1.86或更大的折射率(nd)；(4)由上面的(1)至(3)中任意一個中所述的光學(xué)玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體；(5)在上面的(4)中所述的精密模壓預(yù)成型體，其具有以含碳薄膜涂敷的表面；(6)表面以含碳薄膜涂敷并由玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體，該玻璃具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(vd)以及530℃或更高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)，并包含0至小于0.5mol％的Li2O；(7)用于制造精密模壓預(yù)成型體的方法，該方法包括從熔融玻璃中分離熔融玻璃塊，并通過冷卻步驟將該玻璃塊成形為預(yù)成型體，該熔融玻璃是上面的(1)至(3)中任意一個中所述的光學(xué)玻璃；(8)由上面的(1)至(3)中任意一個所述的光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件；(9)用于制造光學(xué)元件的方法，該方法包括加熱在上面的(4)至(6)任意一個中所述的精密模壓預(yù)成型體，并用壓模精密模壓該預(yù)成型體；(10)用于制造上面的(9)中所述的光學(xué)元件的方法，其中，在精密模壓之后清除在所獲得的精密模壓制品的表面上殘留的含碳薄膜；以及(11)用于制造光學(xué)元件的方法，該方法包括加熱由玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體以及用壓模生產(chǎn)精密模壓制品的步驟；其中，所述預(yù)成型體是上面的(4)至(6)任意一個中所述的精密模壓預(yù)成型體，將所述預(yù)成型體和/或精密模壓制品在包含碳化合物的氣氛中熱處理，并且所述熱處理的溫度高于比所述玻璃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)低50℃的溫度。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在質(zhì)量上不容易由于諸如表面上灰霧或黃變的變質(zhì)層的出現(xiàn)而退化的光學(xué)玻璃、由上述玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體、生產(chǎn)該預(yù)成型體的方法、由上述玻璃形成的光學(xué)元件和生產(chǎn)該光學(xué)元件的方法。


圖1是在實施例和比較例中使用的精密模壓裝置的橫截面示意圖。
具體實施例方式
下面將依次說明本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃、精密模壓預(yù)成型體、制造該預(yù)成型體的方法、光學(xué)元件以及制造該光學(xué)元件的方法。
本發(fā)明的光學(xué)玻璃是用于精密模壓的玻璃材料并包含B2O3、ZnO、La2O3和ZrO2的光學(xué)玻璃，該光學(xué)玻璃包括以mol％計的0至小于0.5％的Li2O、20-50％的B2O3、0-20％的SiO2、22-42％的ZnO、5-24％的La2O3、0-20％的Gd2O3、前提是La2O3和Gd2O3總含量是10-24％、0.5-10％的ZrO2、0-15％的Ta2O5、0-20％的WO3、0-15％的Nb2O5、0-20％的TiO2、0-10％的BiO3、0-10％的GeO2、0-10％的Ga2O3、0-10％的Al2O3、0-10％的BaO、0-10％的Y2O3和0-10％的Yb2O3，該光學(xué)玻璃具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(vd)。
在本發(fā)明中，精密模壓意味著通過將壓模的成型表面轉(zhuǎn)印至被加熱的預(yù)成型體的表面而形成光學(xué)玻璃的光學(xué)功能表面(下文中該術(shù)語用于該含義)。該光學(xué)功能表面指的是在光學(xué)元件中折射、反射、衍射或透射光的表面、并且透鏡的透鏡表面等相當于該光學(xué)功能表面。
下面將就本發(fā)明的光學(xué)玻璃各組分的功能和含量、該玻璃的特性以及用于制造該玻璃的方法說明本發(fā)明的光學(xué)玻璃，并且除非另有說明，由％示出的這些組分的含量和總含量表示以mol％計的含量和總含量。
在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，玻璃中的Li2O的引入受到限制以使得玻璃表面上出現(xiàn)的灰霧和發(fā)黃被降低至對于用作光學(xué)元件不會產(chǎn)生問題的程度。即，在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，玻璃中Li2O的含量被限制為0至小于0.5％。隨著玻璃中鋰含量的降低，灰霧和發(fā)黃的出現(xiàn)的機會可被減小，因此所引入的Li2O的含量優(yōu)選為0.4mol％或更小，更優(yōu)選為0.1mol％或更小，更優(yōu)選為零。
B2O3是一種基本組分并起到了形成玻璃網(wǎng)絡(luò)的氧化物的作用。當大量引入諸如La2O3的高折射率組分時，需要引入20％或更多的B2O3作為構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要組分以形成玻璃，以使得該玻璃被賦予足夠的抗失透穩(wěn)定性，并使得玻璃的可熔性得到維持。然而，當B2O3的含量超過50％時，玻璃的折射率降低，這不再適合于獲得高折射率玻璃的目的。因此B2O3的含量被限制在20-50％。為了提高上述效果，B2O3的含量優(yōu)選為22-48％，更優(yōu)選為24-46％。
SiO2是一種可選的組分，當SiO2被引入包含大量La2O3或Gd2O3的玻璃中時，其降低了玻璃的液相線溫度、提高了玻璃的高溫粘性、并還大幅度地提高了玻璃的穩(wěn)定性。然而，當引入過量SiO2時，玻璃的折射率降低，并且玻璃轉(zhuǎn)化溫度被提高，由此使得玻璃的精密模壓變得困難。因此SiO2的含量被限制在0-20％，優(yōu)選為0-18％，更優(yōu)選為0.5-18％。
ZnO是一種基本組分，其降低了玻璃的熔化溫度、液相線溫度和轉(zhuǎn)化溫度，并且對于調(diào)整折射率也是必不可少的。在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，Li2O的含量受到限制，因此需要引入比在具有普通含量的Li2O的玻璃中更多的ZnO。另一方面，當ZnO的含量超過42％時，色散變大，抗失透穩(wěn)定性受損并且化學(xué)耐久性降低，因此ZnO的含量被限制在22-42％的范圍之內(nèi)。優(yōu)選為23-41％，更優(yōu)選為24-40％。
La2O3也是一種基本組分，其提高了玻璃的折射率和化學(xué)耐久性，而不降低抗失透穩(wěn)定性，或者不增加色散。然而，當La2O3的含量低于5％，沒有獲得足夠的效果，當其含量超過24％，抗失透穩(wěn)定性大幅降低，因此La2O3的含量被限制在5-24％。為了提高上述效果，所引入的La2O3的含量優(yōu)選為6-23％，更優(yōu)選7-22％。
類似La2O3，Gd2O3是一種提高玻璃折射率和化學(xué)耐久性而不退化玻璃抗失透穩(wěn)定性和低色散特性的組分。當所引入的Gd2O3的含量超過20％時，抗失透穩(wěn)定性降低，并且玻璃轉(zhuǎn)化溫度升高，因此使得精密模壓性能易于被退化。因此Gd2O3的含量被限制在0-20％。為了提高玻璃的化學(xué)耐久性同時賦予該玻璃高折射率，優(yōu)選引入1-19％的Gd2O3，更優(yōu)選引入2-18％的Gd2O3。為了提高玻璃穩(wěn)定性，優(yōu)選采用同時包含La2O3和Gd2O3的玻璃組成。特別是，如后面將會描述，當光學(xué)玻璃被熔化，并且熔融玻璃塊從該熔融玻璃中分離出來并在冷卻該玻璃的過程中被成形為精密模壓預(yù)成型體時，重要的是，如上所述，為了防止在玻璃的成形過程中該玻璃的失透，玻璃穩(wěn)定性得到進一步改善，為了獲得具有低于40的阿貝數(shù)(vd)并具有更高的折射率和穩(wěn)定性的玻璃，La2O3和Gd2O3的總含量被限制為10-24％，并且該總含量優(yōu)選為12-23％，更優(yōu)選為13-22％。
ZrO2是一種用于實現(xiàn)高折射率玻璃并維持玻璃的低色散性能的基本組分。ZrO2的引入產(chǎn)生玻璃的高溫粘性和抗失透穩(wěn)定性得到提高而沒有降低玻璃的折射率的效果。然而，當ZrO2的含量超過8％時，液相線溫度急劇增加并且抗失透穩(wěn)定性也被降低。因此ZrO2的含量被限制在0.5-10％，優(yōu)選1-8％，更優(yōu)選1-7％。
Ta2O5是一種實現(xiàn)高折射率低色散玻璃的可選組分。當引入少量的Ta2O5時，其產(chǎn)生提高玻璃的高溫粘性和抗失透穩(wěn)定性而沒有降低玻璃的折射率的效果。然而，當引入的Ta2O5的含量超過15％時，液相線溫度急劇增加并且色散變大。因此Ta2O5的含量被限制在0-15％，優(yōu)選0-10％，更優(yōu)選0.5-10％。
WO3是一種根據(jù)需要被引入以提高玻璃穩(wěn)定性和可熔性并改善折射率的組分。當引入的WO3的含量超過20％時，色散變大并且得不到需要的色散特性。因此WO3的含量被限制在0-20％，優(yōu)選0-18％，更優(yōu)選1-18％，特別優(yōu)選2-16％。
Nb2O5是一種增加玻璃折射率同時保持穩(wěn)定性的可選組分。然而，當它被過量引入時，色散增加。因此Nb2O5的含量被限制在0-15％，優(yōu)選0-10％，更優(yōu)選0.5-10％。
TiO2是一種可以被引入以提高玻璃折射率的可選組分。然而，當引入過量的TiO2時，色散變大，而且得不到想要的光學(xué)常數(shù)。因此，TiO2的含量被限制在0-20％，優(yōu)選0-18％，更優(yōu)選0.5-18％。
Bi2O3是一種起到增加玻璃折射率并改善玻璃穩(wěn)定性的作用的可選組分。然而，當過量引入它時，玻璃的穩(wěn)定性降低并且液相線溫度增加。因此，Bi2O3的含量被限制在0-10％，優(yōu)選被限制在0-6％。
GeO2是一種起到不僅增加玻璃的折射率并且改善玻璃的穩(wěn)定性的作用的可選組分。GeO2的含量被調(diào)整為0-10％，優(yōu)選調(diào)整GeO2的含量為0-8％。然而，由于GeO2與其它任何組分相比而言極其昂貴，因此優(yōu)選不引入GeO2。
Ga2O3也是一種起到不僅增加玻璃的折射率并且改善玻璃的穩(wěn)定性的作用的可選組分。Ga2O3的含量被調(diào)整為0-10％，優(yōu)選調(diào)整Ga2O3的含量為0-8％。然而，由于Ga2O3與其它任何組分相比而言極其昂貴，因此優(yōu)選不引入Ga2O3。
Al2O3是一種增加玻璃的高溫粘性并降低液相線溫度、起到改善玻璃的可熔性的作用、也起到改善玻璃的化學(xué)耐久性的作用的可選組分。然而，當引入過量的Al2O3時，折射率降低并且抗失透穩(wěn)定性降低。因此Al2O3的含量被限制在0-10％，優(yōu)選0-8％。
BaO是一種實現(xiàn)高折射率低色散玻璃的可選組分，當少量引入BaO時，其改善了玻璃的穩(wěn)定性并改善了化學(xué)耐久性。當引入的BaO的含量超過10％時，抗失透穩(wěn)定性大幅減少，并且玻璃轉(zhuǎn)化溫度和槽沉溫度增加。因此BaO的含量被限制在0-10％，優(yōu)選0-8％。
Y2O3和Yb2O3是實現(xiàn)高折射率低色散玻璃的可選組分。當少量引入Y2O3和Yb2O3時，它們改善了玻璃的穩(wěn)定性并改善了化學(xué)耐久性。當過量引入Y2O3和Yb2O3時，玻璃的抗失透穩(wěn)定性大幅減少，并且玻璃轉(zhuǎn)化溫度和槽沉溫度增加。因此Y2O3的含量被限制在0-10％，優(yōu)選0-8％，Yb2O3的含量被限制在0-10％，優(yōu)選0-8％。
優(yōu)選地，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的總含量是10-24％。
此外，Sb2O3是作為消泡成分的可選添加物。當Sb2O3的含量超過基于所有玻璃組分的總含量的重量的1％時，壓模的成型表面在精密模壓過程中會受到損傷。優(yōu)選Sb2O3的添加量為基于所有玻璃組分的總含量的重量的0-1％，優(yōu)選Sb2O3的添加量為基于上述總含量的重量的0-0.5％，更優(yōu)選Sb2O3的添加量為基于上述總含量的重量的0-0.1％。
PbO是不希望作為玻璃組分被引入的材料中的一種。PbO是有害的，并且PbO導(dǎo)致這樣的問題當由含有PbO的玻璃制成的預(yù)成型體在非氧化氣氛中被精密模壓時，導(dǎo)致成型制品的表面上產(chǎn)生鉛沉積物并損害光學(xué)元件的透明度，或金屬鉛沉積物附著至壓模上。
與其它常用的玻璃組分相比，Lu2O3并不是一種常用的玻璃組分，并且其具有較高的稀缺價值，而且對于光學(xué)玻璃材料而言是昂貴的，因此優(yōu)選不引入Lu2O3。本發(fā)明的光學(xué)玻璃可實現(xiàn)適用于精密模壓的預(yù)成型體，而不必引入Lu2O3。
同樣優(yōu)選的是不引入任何一種諸如鎘、碲等的導(dǎo)致環(huán)境問題的成分、諸如釷的放射性元素以及諸如砷的有毒元素。此外，考慮到在玻璃熔化過程中的揮發(fā)問題，同樣優(yōu)選不引入氟。
為了增加玻璃的穩(wěn)定性，本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(vd)，并且阿貝數(shù)(vd)優(yōu)選至少35但不超過39.5。
此外，本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選具有1.86或更大的折射率(nd)。對于折射率(nd)的上限沒有限制，并且只要本發(fā)明的目的能夠達到，折射率(nd)可被增加。然而，為了賦予該玻璃以優(yōu)異的穩(wěn)定性，折射率(nd)優(yōu)選是1.95或更小。
本發(fā)明的光學(xué)玻璃用于精密壓模。為了防止壓模的磨損以及在該模的成型表面上形成的脫模膜的損傷，該光學(xué)玻璃優(yōu)選具有低玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)，并且玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)優(yōu)選為630℃或更低，更優(yōu)選為620℃或更低。另一方面，如上所述，為了防止在玻璃表面上灰霧和發(fā)黃，本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的鋰含量受到限制。因此，當嘗試過量降低玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)時，很容易導(dǎo)致折射率降低或玻璃穩(wěn)定性降低的問題。因此玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)優(yōu)選為530℃或更高，更優(yōu)選為540℃或更高。
通過稱量并調(diào)配諸如氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等原材料以獲得計劃的玻璃組成、將它們充分混合以制備混合配料、進行加熱、熔化、脫氣并在熔融容器中攪拌以制備均勻并且無氣泡的熔融玻璃、并將其成形或模制可獲得本發(fā)明的光學(xué)玻璃。具體地，可通過已知的熔融方法生產(chǎn)該光學(xué)玻璃。
下面將說明本發(fā)明的精密模壓預(yù)成型體(下文中有時被簡單地稱為“預(yù)成型體”)。
在本發(fā)明中，預(yù)成型體是指將被加熱并精密模壓的預(yù)成形玻璃材料。
本發(fā)明的預(yù)成型體包括兩種實施方案。
第一種實施方案(下文中稱為“預(yù)成型體I”)是這樣一種實施方案本發(fā)明的預(yù)成型體由本發(fā)明的上述光學(xué)玻璃制成。
優(yōu)選地，在預(yù)成型體I中，預(yù)成型體的表面涂有含碳薄膜。該含碳薄膜理想地是由碳作為主成分(當薄膜中的元素的含量由原子％表示時，碳的含量遠大于其它元素的總含量)構(gòu)成的薄膜。具體地，含碳薄膜包括，例如，碳膜和烴膜。通過用含碳薄膜涂敷預(yù)成型體的表面，在精密模壓過程中玻璃至模表面的熔粘可被防止，并且在壓制過程中由模子構(gòu)成的腔中充分擴展該玻璃的功能可被增強。由此可見，含碳薄膜優(yōu)選是石墨狀的碳膜。
作為形成含碳薄膜的一種方法，可采用諸如真空汽相沉積、濺射法或離子鍍法的使用碳材料的已知的方法，或者使用諸如烴的原料氣體的熱分解的已知方法。
含碳薄膜在精密模壓過程中顯示出優(yōu)異的功能。然而，正如已經(jīng)描述過的那樣，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)玻璃中的鋰離子和薄膜中的碳在高溫狀態(tài)下相互反應(yīng)以在玻璃表面產(chǎn)生碳酸鹽，該碳酸鹽構(gòu)成導(dǎo)致灰霧或發(fā)黃的原因之一。
然而，根據(jù)預(yù)成型體I，盡管預(yù)成型體表面富含碳，玻璃中的鋰含量受到限制，因此可防止由于碳酸鹽的產(chǎn)生而導(dǎo)致的灰霧和黃變。
在預(yù)成型體I中，涂敷在預(yù)成型體表面的脫模膜優(yōu)選是由碳作為主成分構(gòu)成的含碳薄膜，而除此之外，該脫模膜可以是自組織或自組裝膜或類似物。例如，可通過將預(yù)成型體I與包含有機材料的液體材料或氣體材料相接觸而形成該自組織或自組裝膜。
在第二實施方案(下文中將稱為“預(yù)成型體II”)中的預(yù)成型體具有這樣的特征其表面涂敷有含碳薄膜并且由具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(vd)和530℃或更高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)、并包含0至小于0.5mol％的Li2O的玻璃構(gòu)成。
在預(yù)成型體II中，涂敷在預(yù)成型體II的表面上的含碳薄膜與預(yù)成型體I所述的含碳薄膜相同。此外，預(yù)成型體II具有在優(yōu)選范圍或更優(yōu)選范圍之內(nèi)的鋰含量，各自與針對本發(fā)明的光學(xué)玻璃所述的范圍相同。
構(gòu)成預(yù)成型體II的玻璃具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(vd)，并且為了增加玻璃的穩(wěn)定性，玻璃優(yōu)選具有至少35但至多39.5的阿貝數(shù)(vd)。
此外，對于用于精密模壓的光學(xué)玻璃，預(yù)成型體II由具有相對較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的玻璃構(gòu)成，該玻璃轉(zhuǎn)化溫度高達530℃或更高。
當玻璃轉(zhuǎn)化溫度高時，精密模壓中的溫度和玻璃的應(yīng)變點也變高。眾所周知，應(yīng)變點可以是處理溫度的指標，在此處玻璃中的應(yīng)變降低。因此，在其表面上存在含碳薄膜的情況下，就模壓溫度而言，預(yù)成型體II可放置在相對較高的溫度下，并且在其表面上同樣地存在含碳薄膜的情況下，通過精密模壓獲得的精密模壓制品也可以在相對較高的溫度下退火。隨著模壓溫度或退火溫度的增加，玻璃中的鋰離子和玻璃表面上的薄膜中存在的碳之間的反應(yīng)更被提高。在預(yù)成型體II中，玻璃中的鋰含量如上所述地受到限制，因此即使表面上富有碳，也可以通過精密模壓獲得無灰霧和黃變的光學(xué)元件。
上述說明也適用于預(yù)成型體I的表面涂敷有含碳薄膜并且由具有530℃或更高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的玻璃構(gòu)成的情況。
被認為導(dǎo)致玻璃灰霧和黃變的原因的碳酸鋰不僅是由在含碳薄膜中存在的碳和構(gòu)成預(yù)成型體的玻璃中的鋰離子之間的反應(yīng)產(chǎn)生的，而且是由含碳氣氛中的碳和構(gòu)成預(yù)成型體或者精密模壓制品的玻璃中的鋰離子之間在高溫條件下的反應(yīng)產(chǎn)生的。
例如，當為了在諸如大氣的含碳氣氛中在預(yù)成型體表面上形成薄膜而加熱預(yù)成型體或者當精密模壓制品被退火時，可產(chǎn)生碳酸鋰。然而，在預(yù)成型體I和II中，在每個預(yù)成型體的玻璃中的鋰含量受到限制，因此能夠克服玻璃的灰霧和黃變的問題。
構(gòu)成預(yù)成型體II的光學(xué)玻璃優(yōu)選具有包含B2O3、ZnO、和La2O3作為玻璃組分的玻璃組成，更優(yōu)選具有包含B2O3、ZnO、La2O3和Gd2O3作為玻璃組分的玻璃組成。而且，對于B2O3、ZnO、La2O3和Gd2O3的含量，優(yōu)選地，B2O3的含量為20-50mol％，ZnO的含量為22-42mol％，La2O3的含量為5-24mol％，Gd2O3的含量為0-20mol％。當玻璃穩(wěn)定性特別重要時，更優(yōu)選地，ZnO的含量為23-41mol％，La2O3的含量為7-22mol％，Gd2O3的含量為2-18mol％。用于構(gòu)成預(yù)成型體II的玻璃優(yōu)選具有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)玻璃說明的玻璃組成。
此外，用于構(gòu)成預(yù)成型體II的玻璃優(yōu)選具有針對根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)玻璃說明相同的折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)。
下面將說明由本發(fā)明提供的用于制造預(yù)成型體的方法。
由本發(fā)明提供的用于制造預(yù)成型體的方法包括，從本發(fā)明的光學(xué)玻璃的熔融玻璃中分離熔融玻璃塊，并在冷卻步驟中將玻璃塊成形為預(yù)成型體。上面的方法適合于生產(chǎn)上述預(yù)成型體I和II。
在具體的實例中，本發(fā)明的光學(xué)玻璃被充分熔化、澄清并均質(zhì)化以制備熔融玻璃，并使得熔融玻璃從被調(diào)整溫度的流出噴嘴或流出管中流出以產(chǎn)生上述預(yù)成型體。
例如，通過控制流出噴嘴或流出管的溫度的方法進行該溫度調(diào)整。用于流出噴嘴或流出管的材料理想地是鉑或鉑合金。具體地，用于制造預(yù)成型體的方法包括(a)使得熔融玻璃從流出噴嘴滴下，成為具有預(yù)定重量的玻璃滴，并被接收在接收部件中以將其成形為預(yù)成型體的方法；(b)使得具有預(yù)定重量的熔融玻璃滴滴落至液氮等中以將其成形為預(yù)成型體的方法；以及(c)使得熔融玻璃流從由鉑或鉑合金制成的流出管流下，熔融玻璃流的前端部分被接收在接收部件中，在熔融玻璃流的噴嘴側(cè)部分和接收部件側(cè)部分之間形成狹窄的部分，接著，熔融玻璃流在該狹窄的部分處被分離并且具有預(yù)定重量的熔融玻璃塊被接收在接收部件中以將其成形為預(yù)成型體的方法。
為了制造具有例如自由表面的無缺陷、無臟污或表面變質(zhì)的光滑表面的預(yù)成型體，采用在成形模上將熔融玻璃塊成形為預(yù)成型體同時通過施用氣壓使其漂浮的方法；將熔融玻璃滴引入通過液化在室溫、大氣壓下為氣態(tài)的物質(zhì)(諸如氮)而制備的介質(zhì)(諸如液氮)中，以將其成形為預(yù)成型體的方法；或其它方法。
在熔融玻璃塊被成形為預(yù)成型體同時使其漂浮時，氣體(稱為“漂浮用氣體”)被吹向熔融玻璃塊以使得氣壓向上應(yīng)用至其上。在這種情況下，當熔融玻璃塊的粘性太低時，漂浮用氣體進入玻璃并以氣泡的形式留在預(yù)成型體中。然而，熔融玻璃塊的粘性被調(diào)整到3-60dPa·s，由此可使得玻璃塊漂浮而不讓漂浮用氣體進入玻璃。
使得預(yù)成型體漂浮的氣體包括空氣、N2氣、O2氣、Ar氣、He氣和水蒸氣。只要預(yù)成型體能夠漂浮而不與諸如模表面的固體接觸，氣壓不特別受到限制。
在由本發(fā)明提供的預(yù)成型體的制造方法中，熔融玻璃塊的重量被決定以使得該重量與預(yù)期的預(yù)成型體的重量精確一致。通過本發(fā)明的精密模壓預(yù)成型體獲得各種精密模壓制品。當預(yù)成型體重量與精密模壓制品的重量相比太小時，導(dǎo)致這樣的問題由于在精密模壓過程中玻璃并非完全充填至壓模的模制表面，可能不會獲得希望有的表面精度或者精密模壓制品的厚度不像預(yù)期厚度那么厚。此外，當預(yù)成型體的重量太大時，導(dǎo)致過多的玻璃進入壓模部件的縫隙從而形成模壓飛邊的問題，或者導(dǎo)致模壓制品的厚度大于預(yù)期厚度的問題。因此需要比普通的模壓預(yù)成型體更精確地控制精密模壓預(yù)成型體的重量。為此，熔融玻璃塊的重量被確定以使得其與預(yù)成型體的重量精確一致。
以上面的方式，可獲得其整個表面都由處于熔融態(tài)的玻璃的固化而形成的預(yù)成型體、或者其整個表面都由玻璃的固化而形成并且未被機械加工的預(yù)成型體、或者其整個表面都是自由表面的預(yù)成型體。當形成這種預(yù)成型體時，可獲得光滑的表面(無研磨痕跡和拋光痕跡)。上面的預(yù)成型體優(yōu)選作為本發(fā)明的預(yù)成型體。此處采用的自由表面指的是在冷卻處于熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的玻璃的過程中與固體無任何接觸并因而未轉(zhuǎn)印該固體的表面形狀而形成的表面。具體地，在通過施用氣壓至玻璃而導(dǎo)致其漂浮時，處于熔融狀態(tài)或軟化狀態(tài)的玻璃被冷卻，由此可制造其整個表面都由處于熔融態(tài)的玻璃的固化而形成的預(yù)成型體，或者其整個表面都是自由表面的預(yù)成型體。
由本發(fā)明的預(yù)成型體制成的光學(xué)元件包括諸如透鏡的許多均具有旋轉(zhuǎn)對稱軸的光學(xué)元件，以使得預(yù)成型體的形狀理想地為具有旋轉(zhuǎn)對稱軸的形式。具體地，例如，球形或具有一個旋轉(zhuǎn)對稱軸的形狀。具有一個旋轉(zhuǎn)對稱軸的形狀包括具有光滑輪廓線的形狀，其在包括上面的旋轉(zhuǎn)對稱軸的橫截面中無凹凸，諸如具有橢圓形輪廓線(其短軸相當于上述橫截面中的旋轉(zhuǎn)對稱軸)的形狀，或者通過將球形收縮成平面形狀所獲得的形狀(通過選擇一個穿過球形中心的軸并沿上述軸的方向收縮該球形所獲得的形狀)。
由本發(fā)明提供的預(yù)成型體的制造方法適合于制造預(yù)成型體I或II，但是預(yù)成型體I或II的制造方法不限于上述方法?？赏ㄟ^這樣的方法制造預(yù)成型體I或II將澄清的并均化的熔融玻璃鑄入模子以形成成形材料，接著將該成形材料退火以消除應(yīng)變，其被分為具有預(yù)定尺寸的塊，并通過切割或分割形成單塊，并通過研磨或拋光使每塊的表面變光滑以獲得具有預(yù)定重量的預(yù)成型體。
本發(fā)明的光學(xué)元件的特征是由本發(fā)明的上面的光學(xué)玻璃制成。
該光學(xué)元件的例子包括諸如非球面透鏡、球面透鏡、平凹透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、凸彎月形透鏡、凹彎月形透鏡等的透鏡、微透鏡、透鏡陣列、具有衍射光柵的透鏡、棱鏡、具有透鏡功能的棱鏡等。光學(xué)元件的表面根據(jù)需要可設(shè)置有減反射膜、具有波長選擇性的部分反射膜等。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件，可提供有表面上不灰霧并且不黃變的高質(zhì)量光學(xué)元件，特別是可提供具有高反射率低色散特性并具有優(yōu)異的表面狀態(tài)的光學(xué)元件。
由本發(fā)明提供的光學(xué)元件的制造方法包括以下兩種實施方案。
第一種實施方案(下文中稱為“光學(xué)元件制造方法I”)包括加熱本發(fā)明的預(yù)成型體并用壓模來模壓該預(yù)成型體。
在光學(xué)元件制造方法I中，構(gòu)成該預(yù)成型體的玻璃中的鋰含量受到限制，因此可防止由于玻璃外的碳與玻璃內(nèi)的鋰離子之間的反應(yīng)而引起的灰霧和黃變的出現(xiàn)，并且通過精密模壓可制造具有優(yōu)異的表面狀態(tài)的光學(xué)元件。特別是，即使在預(yù)成型體表面上存在含碳薄膜，也不會產(chǎn)生由于與薄膜中的碳反應(yīng)而引起灰霧和黃變的碳酸鋰，因此可通過將預(yù)成型體涂敷以含碳薄膜以提高精密模壓中的脫模性，并且在模壓過程中可改善玻璃的伸長性。
精密模壓使用壓模，該壓模的成型表面預(yù)先被高度精確地加工，并且脫模膜可形成在成型表面上以阻止在壓模過程中玻璃的熔粘。脫模膜包括含碳薄膜、氮化物薄膜和貴金屬薄膜，并且含碳薄膜優(yōu)選包括氫化碳薄膜和碳薄膜。在精密模壓中，在一對具有在形狀上被精確加工的成型表面的上模件和下模件之間供給預(yù)成型體，接著，通過加熱該模和預(yù)成型體使它們的溫度一同增加至相應(yīng)于105-109dPa·s的光學(xué)玻璃粘度的溫度以軟化預(yù)成型體，預(yù)成型體被模壓，由此成型表面的形狀可被轉(zhuǎn)印給預(yù)成型體。
在另一個實施方案中，溫度預(yù)先被增加至相應(yīng)于104-108dPa·s的玻璃粘度的溫度的預(yù)成型體被供給至具有在形狀上被精確加工的成型表面的一對相對的上模件和下模件之間，并且該預(yù)成型體被模壓，由此成型表面的形狀可被轉(zhuǎn)印給預(yù)成型體。
考慮到光學(xué)玻璃的粘度等，可根據(jù)需要確定用于模壓的壓力和時間，并且例如，可在約5-15MPa的壓力下，在10-30秒時間內(nèi)進行模壓。諸如模壓時間、壓力等模壓條件可根據(jù)模壓制品的形狀和大小的需要在已知的范圍之內(nèi)確定。
為了防止壓模的成型表面的氧化或者在成型表面上形成脫模膜，精密模壓以及在精密模壓之前預(yù)成型體的加熱優(yōu)選在例如氮氣或氮氣與氫氣的混合氣體的非氧化氣體的氣氛中進行。
在非氧化氣體的氣氛中，涂敷預(yù)成型體表面的含碳薄膜未被氧化并殘留在精密模壓制品的表面上。最后需要清除上述薄膜，作為一種相對容易地并完全地清除含碳薄膜的方法，采用在例如大氣的氧化氣氛中加熱精密模壓制品的方法。作為另一種方法，采用精密模壓制品受到氧等離子體灰化的方法，或者精密模壓制品被蝕刻的方法。在氧化氣氛中加熱精密模壓制品以清除含碳薄膜的方法中，加熱溫度選自不會使模壓制品熱變形的溫度，具體地，選自低于玻璃轉(zhuǎn)化溫度的溫度范圍。根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成精密模壓制品的玻璃中的鋰含量受到限制，因此不存在含碳薄膜中的碳或大氣中的二氧化碳與玻璃中的鋰離子反應(yīng)從而在玻璃表面上產(chǎn)生碳酸鋰的情況。因此，在防止玻璃灰霧和黃變的同時可清除含碳薄膜。
模壓之后，冷卻模和玻璃模壓制品，并優(yōu)選當該玻璃模壓制品逐步具有應(yīng)變點的溫度或更低的溫度時，打開該模并取出模壓玻璃制品。為了將光學(xué)特性準確地調(diào)整至預(yù)定值，諸如在冷卻期間的退火速率的用于退火該模壓玻璃制品的條件可根據(jù)需要被調(diào)整。
第二實施方案(下文中稱為“光學(xué)元件制造方法2”)是用于制造光學(xué)元件的方法，該方法包括加熱由玻璃形成的精密模壓預(yù)成型體的步驟，以及用壓模制造精密模壓制品的步驟，其中所述預(yù)成型體是本發(fā)明的預(yù)成型體，所述預(yù)成型體和/或該精密模壓制品是在包含碳化合物的氣氛中熱處理的，并且所述熱處理的溫度高于比所述玻璃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)低50℃的溫度。
光學(xué)元件制造方法2主要是當加熱處理預(yù)成型體或精密模壓制品時，防止由在環(huán)境氣氛中存在的碳引起在玻璃表面上灰霧或黃變的方法。
具體地，當在包含諸如二氧化碳的碳化合物的氣氛中退火精密模壓制品以減輕或消除應(yīng)變時，或者當在包含碳化合物的氣氛中加熱預(yù)成型體以在預(yù)成型體表面上形成含碳薄膜時，考慮到如果退火或者形成薄膜的熱處理溫度高于比玻璃轉(zhuǎn)化溫度低50℃的溫度(假設(shè)熱處理溫度高于(Tg-50)℃)，那么在包含鋰的玻璃表面上會形成碳酸鋰并導(dǎo)致灰霧或黃變。為了抑制碳酸鹽的產(chǎn)生，可考慮降低熱處理溫度。然而，由于熱處理所需要的時間和熱處理溫度具有由下面的公式(3)(其中A和B是常數(shù))所示出的關(guān)系，如果熱處理溫度降低，那么熱處理所需要的時間大幅增加，因此難以進行有效率的熱處理。
熱處理所需的時間＝B×exp(-A/熱處理溫度).........(3)但是，根據(jù)本發(fā)明，玻璃中被認為是產(chǎn)生碳酸鹽的原因的鋰含量受到限制，因此玻璃表面上的灰霧和黃變可被防止，而其使得在有效時間中進行熱處理是可行的。在光學(xué)元件制造方法2中，預(yù)成型體優(yōu)選是預(yù)成型體I或預(yù)成型體II。
在光學(xué)元件制造方法2中的精密模壓模、使用該精密模壓模的方法及其使用條件類似于上述光學(xué)元件制造方法1所述的那樣。
為了保護模表面和在預(yù)成型體表面上形成的脫模膜，用于模壓的氣氛優(yōu)選是非氧化性的。對于非氧化性氣氛，可采用諸如氬氣或氮氣的惰性氣體、諸如氫氣的還原氣體或者惰性氣體與還原氣體的混合氣體。優(yōu)選地，可采用氮氣或氮氣與少量氫氣的混合氣體。
作為在模壓之后將精密模壓制品取出壓模的一種方法，可采用類似于上面的光學(xué)元件制造方法1所述的方法。
實施例將參照下文中的實施例和比較例更詳細地解釋本發(fā)明，同時本發(fā)明不應(yīng)當受到這些實施例的限制。
由下面的方法測量光學(xué)玻璃的各種特性。
(1)折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)根據(jù)日本光學(xué)玻璃工業(yè)協(xié)會標準的折射率測量方法進行測量。所采用的裝置是由Kalnew光學(xué)公司提供的“GMR-1”。通過以-30℃/小時的溫度降低速率，將保持在玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)和槽沉溫度(Ts)之間的光學(xué)玻璃降溫，來制備待測量的玻璃樣品。
(2)玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)、槽沉溫度和平均熱膨脹系數(shù)(α)由Rigaku公司提供的熱力學(xué)分析裝置“TMA8510”在98mN的負載下，以4℃/分鐘的升溫速率進行測量。此外，α是100℃至300℃之間的平均熱膨脹系數(shù)。
(3)比重由阿基米德方法進行測量。
實施例1-29諸如H3BO3、La2O3、ZnO、ZnCO3、Gd2O3、ZrO2等的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等作為用于引入表1-3中所示的玻璃組成的組分的原材料被稱量以獲得具有250-300克的重量的玻璃原材料并且被充分混合以制備合成配料。將配料放入鉑坩堝內(nèi)，并在保持在1,200至1,450℃的電爐中，在空氣中熔化2-4小時。熔化后，將熔融玻璃澆鑄入由碳制成的40×70×15mm的模子中，使得冷卻至轉(zhuǎn)化溫度，并在冷卻之后立即放入退火爐中，玻璃在玻璃轉(zhuǎn)化溫度范圍內(nèi)退火約1小時，然后使其在爐中冷卻至室溫，以得到光學(xué)玻璃。通過顯微鏡觀察，在以上述方式獲得的玻璃中無晶體沉積。
表4示出這樣獲得的光學(xué)玻璃的特性。
接著，通過在玻璃外存在碳的條件下將玻璃的溫度增加至相應(yīng)于近似模壓溫度的溫度來產(chǎn)生精密模壓的環(huán)境，以測試玻璃表面的變化。在該測試中，具有自由表面并具有對應(yīng)于實施例1-29的玻璃組成的29種樣品被制備，每種樣品都與通過熱分解可產(chǎn)生二氧化碳的化合物一起被各自放置在不銹鋼容器內(nèi)。在這種狀態(tài)下，每種樣品都被加熱至比玻璃轉(zhuǎn)化溫度低10℃的溫度，保持3小時，然后冷卻至室溫，并將每種樣品從不銹鋼容器中取出，每個樣品的表面都被肉眼觀察并被放大并用光學(xué)顯微鏡觀察。結(jié)果，在每種樣品上都沒有觀察到灰霧，并且當放大樣品表面并用光學(xué)顯微鏡觀察時，發(fā)現(xiàn)樣品表面是光滑的。
比較例1以與實施例1-29同樣的方式制備包含多于0.5mol％的Li2O的光學(xué)玻璃。
接著，制備具有相應(yīng)于上面的玻璃組成的玻璃組成的樣品，并以與實施例1-29相同的方式測試表面上的變化。結(jié)果，肉眼觀察到明顯的灰霧，并且在放大并用光學(xué)顯微鏡觀察時，觀察到在其整個表面上都產(chǎn)生顆粒狀物。
表1


表2


表3

表4

實施例30以下面的方式由實施例1至29的玻璃制備預(yù)成型體。
首先，使得在保持在1,050至1,450℃(相應(yīng)于4至0.05dPa·s的玻璃粘度)的電爐中的熔融玻璃從鉑合金制成的溫度被調(diào)整為1,050℃(對應(yīng)于4dPa·s的玻璃粘度)的管中以恒定速率流下，熔融玻璃流的前端被接收到玻璃預(yù)成型體成形模中。使得該成形模在具有預(yù)定重量的熔融玻璃塊可從上述前端分離的時刻，以遠大于熔融玻璃流向下流動的速率向下移動，以分離該熔融玻璃塊。當使得熔融玻璃向下流時，該玻璃具有7dPa·s的粘度。
分離后的熔融玻璃塊被成形為球形玻璃預(yù)成型體并被退火，同時通過施用氣壓使得其在上述成形模上漂浮。將玻璃預(yù)成型體的重量設(shè)定在0.01-5克的范圍內(nèi)。每個熔融玻璃塊和與該熔融玻璃塊相應(yīng)的玻璃預(yù)成型體都具有相等的重量，并且這種預(yù)成型體的重量精度在該設(shè)定重量的±1％范圍之內(nèi)。
在每個這樣制得的玻璃預(yù)成型體中，整個表面都是由熔融玻璃的固化形成的并且是自由表面。此外，在任何預(yù)成型體的任何表面或內(nèi)部都沒有發(fā)現(xiàn)諸如條紋、失透、斷裂、氣泡等的缺陷。
實施例31以下面的方式從在實施例30中制備的玻璃預(yù)成型體獲得精密模壓制品。玻璃預(yù)成型體4放置在由SiC制成并各自具有涂敷有含碳薄膜(類金剛石碳膜)的成型表面的上模件1和下模件2之間。接著，在石英管11中產(chǎn)生氮氣氛，并將加熱器12通電以加熱石英管11的內(nèi)部。模中的溫度增加至模壓玻璃預(yù)成型體4具有約105-109dPa·s的粘度的溫度，接著在保持該溫度的同時，壓棒13向下移動以從上方壓制上模件1從而壓制模中的模壓玻璃預(yù)成型體4。壓制壓力設(shè)置在5-15MPa，壓制時間設(shè)置在10-300秒。壓制完畢后，移去壓制壓力，通過模壓獲得的呈非球形的模壓玻璃制品逐漸地冷卻至玻璃轉(zhuǎn)化溫度，此時為模壓玻璃制品與上模件1和下模件2相接觸的狀態(tài)。接著，模壓玻璃制品被迅速冷卻至室溫左右的溫度，并且將呈非球狀的模壓玻璃制品從模中取出。圖1中，數(shù)字3表示套筒，數(shù)字10表示支承床，數(shù)字9表示支承棒，數(shù)字14表示熱電偶。
由此獲得的精密模壓制品在560℃下在大氣中退火3小時以獲得非球面透鏡。所獲得的透鏡在視覺上沒有觀察到灰霧，并且當放大這些表面并用光學(xué)顯微鏡觀察時，發(fā)現(xiàn)它們的表面是光滑的。上述透鏡的折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)與形成上述玻璃預(yù)成型體的光學(xué)玻璃的值相等。
盡管在該實施例中生產(chǎn)出非球面透鏡，可根據(jù)需要通過選擇壓模的形狀和尺寸生產(chǎn)出諸如球面透鏡、微透鏡、透鏡陣列、衍射光柵、具有衍射光柵的透鏡、棱鏡、具有透鏡功能的棱鏡等各種光學(xué)元件?？稍谶@些各種光學(xué)元件的每一個的表面上形成諸如減反射膜等的光學(xué)多層膜。
比較例2通過以與在實施例30和31中相同的步驟、在與實施例30和31中相同的條件下，由比較例1中采用的玻璃生產(chǎn)非球面透鏡。這樣獲得的透鏡的表面在視覺上可觀察到灰霧，并且當放大這些表面并用光學(xué)顯微鏡觀察時，發(fā)現(xiàn)在整個表面上都產(chǎn)生顆粒狀物。
產(chǎn)業(yè)實用性本發(fā)明的光學(xué)玻璃是一種在質(zhì)量上不容易由于諸如表面上灰霧或黃變的變質(zhì)層的出現(xiàn)而退化的精密模壓光學(xué)玻璃，并且通過精密模壓預(yù)成型體適用于制造具有優(yōu)異質(zhì)量的光學(xué)元件。
權(quán)利要求
1.一種用作精密模壓用玻璃材料的光學(xué)玻璃，其包括B2O3、ZnO、La2O3和ZrO2，該光學(xué)玻璃包括以mol％計的0至小于0.5％的Li2O、20-50％的B2O3、0-20％的SiO2、22-42％的ZnO、5-24％的La2O3、0-20％的Gd2O3，前提是La2O3和Gd2O3總含量是10-24％，0.5-10％的ZrO2、0-15％的Ta2O5、0-20％的WO3、0-15％的Nb2O5、0-20％的TiO2、0-10％的Bi2O3、0-10％的GeO2、0-10％的Ga2O3、0-10％的Al2O3、0-10％的BaO、0-10％的Y2O3和0-10％的Yb2O3，該光學(xué)玻璃具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(νd)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)玻璃，其具有至少35但不大于39.5的阿貝數(shù)(νd)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)玻璃，其具有1.86或更大的折射率(nd)。
4.一種由根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一個的光學(xué)玻璃形成的精密模壓預(yù)成型體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的精密模壓預(yù)成型體，其表面涂敷有含碳薄膜。
6.一種表面涂敷有含碳薄膜并由玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體，該玻璃具有至少35但小于40的阿貝數(shù)(νd)以及530℃或更高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)并包含0至小于0.5mol％的Li2O。
7.一種用于制造精密模壓預(yù)成型體的方法，該方法包括從熔融玻璃中分離出熔融玻璃塊，并在冷卻步驟中將該玻璃塊成形為預(yù)成型體，其中該熔融玻璃是根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一個的光學(xué)玻璃。
8.一種由根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一個的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
9.一種用于制造光學(xué)元件的方法，該方法包括加熱根據(jù)權(quán)利要求4-6任意一個的精密模壓預(yù)成型體，并用壓模精密模壓該預(yù)成型體。
10.一種用于制造如權(quán)利要求9中所述的光學(xué)元件的方法，其中在該精密模壓之后清除在所獲得的精密模壓制品的表面上殘留的含碳薄膜。
11.一種用于制造光學(xué)元件的方法，該方法包括加熱由玻璃制成的精密模壓預(yù)成型體并用壓模制造精密模壓制品的步驟，其中，所述預(yù)成型體是根據(jù)權(quán)利要求4-6的任意一個的精密模壓預(yù)成型體，所述預(yù)成型體和/或該精密模壓制品是在包含碳化合物的氣氛中熱處理的，并且所述熱處理的溫度高于比所述玻璃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)低50℃的溫度。
全文摘要
提供一種在質(zhì)量上不容易由于諸如表面上灰霧或黃變等的變質(zhì)層的出現(xiàn)而退化的精密模壓光學(xué)玻璃，其包括B
文檔編號C03B11/06GK1944299SQ20061016472
公開日2007年4月11日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者林和孝 申請人:Hoya株式會社