專利名稱：：光學(xué)玻璃的制造方法、精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法以及光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃的制造方法、精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法以及光學(xué)元件的制造方法。
背景技術(shù)：
：氟磷酸玻璃等含氟玻璃作為低分散的玻璃非常實用，例如，導(dǎo)入了銅離子等的含氟玻璃被廣泛用作近紅外線吸收玻璃。作為由上述含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃的制造方法，公知有將原料加熱、熔解而得到的玻璃以熔融狀態(tài)澄清、均質(zhì)化的方法(以下，稱為熔融法)。在上述熔融法中，玻璃原料的熔解和玻璃的澄清、均質(zhì)化處理通常是在具有耐侵蝕性的鉑或鉑合金制的坩堝內(nèi)進(jìn)行，以免雜質(zhì)熔入處于超高溫狀態(tài)的熔融玻璃內(nèi)。然而，由于含氟玻璃特別是氟磷酸玻璃具有極強的侵蝕性，因此即使使用鉑或鉑合金制的坩堝，也會侵蝕坩堝，并將其組成成分?jǐn)z入玻璃中。而混入玻璃中的鉑或鉑合金會作為異物析出，成為光的散亂源，從而降低光學(xué)玻璃的品質(zhì)(例如，參照專利文獻(xiàn)O。專利文獻(xiàn)1:日本專利文獻(xiàn)特開2002—128528號公報(第2頁右欄下起第4行第3頁左欄上起第2行)。
發(fā)明內(nèi)容在這種情況下，本發(fā)明的目的在于提供下述方法，即，當(dāng)以熔融法制造由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃時，可以降低混入玻璃中的鉑或鉑合金異物的光學(xué)玻璃制造方法，以及由通過該方法制造的光學(xué)玻璃分別制造精密模壓成形用預(yù)成形件和光學(xué)元件的方法。為了減少鉑或鉑合金異物混入玻璃中，本發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)研究后，得到下述見解。(a)氟磷酸玻璃等的含氟玻璃與原本不含氟的玻璃相比，雖然玻璃中的鉑量顯著減少，但是作為異物從坩堝攝入析出的鉑或鉑合金量極多，因此鉑或鉑合金的溶解能力非常小。(b)上述玻璃中的鉑或鉑合金的大部分是在原料玻璃化時從坩堝攝入的。基于上述見解，本發(fā)明人進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)，如果在將原料玻璃化時使用作為鉑或鉑合金以外的材料的碳或碳化物制的容器，則可以減少鉑或鉑合金混入玻璃中，能夠降低其作為異物的析出量，至此完成本發(fā)明。艮口，本發(fā)明提供下述制造方法，(1)一種由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，將玻璃原料在碳或碳化物制的容器中熔解后，在鉑或鉑合金制的容器中熔融。(2)如上述(1)所述的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，含氟玻璃為從氟磷酸玻璃、氟硼酸玻璃、氟硅酸玻璃、氟硼硅酸玻璃、以及氟硼磷酸玻璃中選出一種以上。(3)如上述(1)或(2)所述的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，碳或碳化物制的容器為由從石墨、碳化硅、玻璃化碳中選出一種以上形成的容器。(4)如上述(1)(3)中任一項所述的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，鉑或鉑合金制的容器為由鉑或鉑和從氧化鋯、金、銥以及銠中至少選出一種的金屬的合金形成的容器。(5)—種精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，以熔融狀態(tài)對用上述(1)(4)任一項所述的方法所得到的光學(xué)玻璃進(jìn)行成形。的制造方法，其特征在于，對用上述(5)所述的方法所得到的精密模壓成形用預(yù)成形件進(jìn)行精密模壓成形。(7)—種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，包括對用上述(1)(4)任一項所述的方法所得到的光學(xué)玻璃形成的玻璃成形體進(jìn)行磨削、研磨的工序。根據(jù)本發(fā)明，在用熔融法制造由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃時，通過使用碳或碳化物制的容器將原料玻璃化，可以提供能夠減少混入玻璃中的異物的光學(xué)玻璃的制造方法、以及由通過該方法制造的光學(xué)玻璃分別制造精密模壓成形用預(yù)成形件和光學(xué)元件的方法。圖1是在本發(fā)明的實施例中使用的精密模壓成形裝置的簡要圖；圖2是在本發(fā)明的實施例中所得到的精密模壓成形用預(yù)成形件的放大照片；圖3是在本發(fā)明的比較例中所得到的精密模壓成形用預(yù)成形件的放大照片。具體實施方式(光學(xué)玻璃的制造方法)首先，對本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法為由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，將玻璃原料在碳或碳化物制的容器中熔解了之后，在鉑或鉑合金制容器中熔融。在本發(fā)明的方法中，由于其特征點為光學(xué)玻璃的制造工序，因此下面首先對該點進(jìn)行說明，然后，對玻璃原料以及所得到的玻璃進(jìn)行說明。作為熔解玻璃原料的碳或碳化物制的容器，優(yōu)選由從石墨、碳化硅、玻璃化碳中選出的一種以上物質(zhì)所形成的容器。雖然對容器形狀沒有特別限制，但是優(yōu)選圓柱形狀。玻璃原料在上述容器中被熔解、玻璃化(以下，將該熔解處理稱為適當(dāng)粗熔)。粗熔時的加熱溫度優(yōu)選7001100°C，更優(yōu)選800900°C。加熱時間優(yōu)選30240分鐘，更優(yōu)選時間為60180分鐘。另外，粗熔時的氣氛優(yōu)選非氧化性氣氛，作為非氧化性氣氛可以列舉出氮氣氛、氬等稀有氣體氣氛、真空氣氛等。通過將熔解時的氣氛選為非氧化性氣氛，可以防止容器燃燒，另外，還可以防止玻璃中的氟和氧發(fā)生置換。玻璃原料的熔解一直進(jìn)行到原料玻璃化。雖然也可以繼續(xù)進(jìn)一步加熱，進(jìn)行玻璃的均質(zhì)化處理，但是，從促進(jìn)后述鉑或鉑合金制的容器中的澄清作用方面考慮，優(yōu)選在原料玻璃化的時刻結(jié)束加熱處理。當(dāng)通過熔融法熔解玻璃原料時，除了鉑或鉑合金制的容器以外，通常采用以Si02為主要組成成分的容器，但是，本發(fā)明人經(jīng)過研究得知，由于以Si02為主要組成成分的容器會被氟磷酸玻璃等含氟玻璃劇烈侵蝕，因此不能夠使用。與此相對，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用碳或碳化物制的容器熔解玻璃原料時，可以防止容器被玻璃侵蝕，同時能夠防止鉑或鉑合金混入到玻璃中，由此作出了本發(fā)明。在本發(fā)明的方法中，將在碳或碳化物制的容器中粗熔原料得到的玻璃在鉑或鉑合金制的容器中熔融，進(jìn)行玻璃的澄清化處理。作為構(gòu)成容器的鉑合金，可以列舉出鉑/氧化鋯合金、鉑/金合金、鉑/銥合金、鉑/銠合金等。熔融時的溫度優(yōu)選8001200°C，更優(yōu)選溫度為S00110(TC。高溫的玻璃容易與氣氛中的水分發(fā)生反應(yīng)，由于該反應(yīng)會降低玻璃的品質(zhì)，因此優(yōu)選熔融時的氣氛為干燥氣氛。干燥氣氛中的水分量優(yōu)選相當(dāng)露點一30'C以下，氣體的種類可以例舉出氮、氬等惰性氣體。另外，在熔融處理的同時，優(yōu)選進(jìn)行攪拌處理，使玻璃均質(zhì)化。在上述熔融操作中，可以通過將碳或碳化物制的容器和鉑或鉑合金制的容器用導(dǎo)管連接，使在碳或碳化物制的容器中制造的玻璃原樣地流入鉑或鉑合金制的容器內(nèi)而熔融，也可以將在碳或碳化物制的容器中制造的玻璃暫時冷卻、固化而得到玻璃體，通過將該玻璃體在鉑或鉑合金制的容器中再次加熱而熔融。在本發(fā)明的方法中，在上述碳或碳化物制的容器中進(jìn)行粗熔，在鉑或鉑合金制的容器中進(jìn)行其后的玻璃熔融處理(澄清化處理)。雖然最理想的是繼續(xù)在碳或碳化物制的容器中進(jìn)行玻璃的熔融處理(澄清化處理)，但是，由于碳或碳化物與鉑或鉑合金相比，加工性和耐久性較低，因此不適于形成復(fù)雜形狀的熔解爐。因而，在本發(fā)明的方法中，對于碳或碳化物制的容器只需要簡單的形狀，僅在容器更換也較容易的粗熔工序中使用，并將其后的熔融處理(澄清化處理)在鉑或鉑合金制的容器內(nèi)進(jìn)行，由此，將混入玻璃中的鉑或鉑合金降到最低限度。下面，對所使用的玻璃原料和所得到的光學(xué)玻璃進(jìn)行說明。作為含氟玻璃的原料，可以列舉出Ba(P03)2、A1F3、MgF2、CaF2、SrF2等與各玻璃成分相當(dāng)?shù)牧姿猁}、氟化物等。作為由所得到的含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃，可以列舉出由從氟磷酸玻璃、氟硼酸玻璃、氟硅酸玻璃、氟硼硅酸玻璃以及氟硼磷酸玻璃等選出的一種以上的物質(zhì)所形成的光學(xué)玻璃，本發(fā)明的方法特別適合應(yīng)用在制造由氟磷酸玻璃形成的光學(xué)玻璃的時候。作為由氟磷酸玻璃形成的光學(xué)玻璃優(yōu)選方式，以陽離子％表示，可以例舉出含有550%的P5+、0.140%的Al3+、020。/o的Mg2+、025%的Ca2+、030%的Sr2+、030%的Ba2+、030%的Li+、010%的Na+、010%的K+、010%的Y3+、05%的La3+、05%的Gd3+的光學(xué)玻璃。在上述光學(xué)玻璃中，陰離子成分F—和02—的分配優(yōu)選為F—的含量相對于F—和()2—的總量的摩爾比F7(F—+02—)為0.250.95的范圍。根據(jù)上述光學(xué)玻璃，可以實現(xiàn)折射率值nd為1.400001.60000、阿貝數(shù)(vd)為67以上的光學(xué)特性。其中，雖然對阿貝數(shù)(vd)的上限沒有特別限定，但是，從穩(wěn)定制造玻璃的方面考慮，優(yōu)選以100以下為標(biāo)準(zhǔn)。在上述光學(xué)玻璃中，作為二價陽離子成分(R2+)，優(yōu)選包含Ca2+、Sr2+、以及Ba"之中的兩種以上。另外，上述光學(xué)玻璃優(yōu)選作為二價陽離子成分(R2+)的Mg2+、Ca2+、Sr2+、以及Ba"的總含有量為1陽離子％以上，更優(yōu)選Mg2+、Ca2+、Sr2+、以及B+的含有量分別為l陽離子y。以上。以下，對上述光學(xué)玻璃的組成進(jìn)行詳細(xì)說明，在將各陽離子成分的比例用以摩爾比為基準(zhǔn)的陽離子％表示，并且將各陰離子成分的比例也用以摩爾比為基準(zhǔn)的陰離子％表示。pS+是作為玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中重要的陽離子成分，其不足5%的話玻璃的穩(wěn)定性會降低，而超過50%時需要用氧化物原料導(dǎo)入P5+，因而會使氧比例變大，無法滿足期望的光學(xué)特性。因此，將該量控制為5%50%，更加優(yōu)選為5%40%，特別優(yōu)選為5%35%。其中，在導(dǎo)入pS+時使用PCls會侵蝕鉑，揮發(fā)也較強烈，妨礙制造的穩(wěn)定性而不合適，故優(yōu)選作為磷酸鹽導(dǎo)入。A產(chǎn)為提高氟磷酸玻璃的穩(wěn)定性的成分，不足0,1%時玻璃的穩(wěn)定性會降低，而超過40%時由于玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)和液相溫度(LT)上升較大，因此成形溫度上升，成形時的表面揮發(fā)會導(dǎo)致強烈產(chǎn)生條紋，無法得到均勻的玻璃成形體、尤其是模壓成形用預(yù)成形件。因而，將該量控制為0.1%40%，更加優(yōu)選為5%40%，特別優(yōu)選為10%35%。導(dǎo)入作為二價陽離子成分(R2+)的Mg2+、Ca2+、Sr2+、B^+有助于提高玻璃的穩(wěn)定性。但是，由于過量導(dǎo)入會降低玻璃的穩(wěn)定性，因此優(yōu)選Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+處于下述范圍內(nèi)。首先，Mg"的優(yōu)選含有量為020%，更加優(yōu)選為120%，進(jìn)一步優(yōu)選為515%，特別優(yōu)選為510%。Ca2+的優(yōu)選含有量為025%，更加優(yōu)選為125%，進(jìn)一步優(yōu)選為520%，特別優(yōu)選為516%。S一+的優(yōu)選含有量為030%，更加優(yōu)選為130%，進(jìn)一步優(yōu)選為525%，特別優(yōu)選為1020%。Ba2+的優(yōu)選含有量為030%，更加優(yōu)選為130%，進(jìn)一步優(yōu)選為125%，更進(jìn)一步優(yōu)選為525%，特別優(yōu)選為825%。與分別單獨導(dǎo)入Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba"相比，優(yōu)選導(dǎo)入二種以上，更優(yōu)選導(dǎo)入Ca2+、S一+以及B^+中的二種以上。從更能提高二價陽離子成分(R2+)的導(dǎo)入效果方面考慮，優(yōu)選Mg2+、Ca2+、S產(chǎn)以及Ba"的總含有量為1陽離子％。另外，若導(dǎo)入超過各自的上限值，則穩(wěn)定性會急劇地下降。Ca2+、S一+可以較大量地導(dǎo)入，但Mg2+、B^+大量導(dǎo)入會格外降低穩(wěn)定性?？墒?，由于Ba^為可以在保持低分散同時實現(xiàn)高折射率的成分，因此優(yōu)選在不損害穩(wěn)定性的范圍內(nèi)較多地導(dǎo)入。Li+為不損害穩(wěn)定性可降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)的成分，但是，超過30%會損害玻璃的耐久性，同時加工性也會降低。因此，將該量控制在030%。優(yōu)選范圍為025%，更優(yōu)選范圍為0200/0。然而，當(dāng)用作精密模壓成形等特別要進(jìn)一步降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度時，優(yōu)選1^+的量為230%，更優(yōu)選為525%，特別優(yōu)選為520%。Na+、K+與Li+相同，分別具有降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)的效果，但同時與Li+相比，具有進(jìn)一步加大熱膨脹率的傾向。另外，由于NaF、KF的對水的溶解度與LiF相比非常大，因而也會造成耐水性的惡化，因此將Na+、K+的量分別控制為010%。Na+、K+均優(yōu)選的范圍為05%，更優(yōu)選為不導(dǎo)入。Y3+、La3+、Gd^具有提高玻璃的穩(wěn)定性、耐久性，提升折射率的效果，但是由于超過5%穩(wěn)定性反而會惡化，玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)也會較大上升，因此將該量控制為05%。優(yōu)選的范圍為03%。另外，從穩(wěn)定制造高品質(zhì)的光學(xué)玻璃的方面考慮，優(yōu)選P5+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Li+以及Y3+、La3+、0(13+的總量用陽離子％表示為超過95%，進(jìn)一步優(yōu)選為超過98%，更優(yōu)選為超過99%，更進(jìn)一步優(yōu)選為100%。除了上述陽離子成分以外，上述光學(xué)玻璃在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)可以包含Ti、Zr、Zn等鑭系元素等陽離子成分或B等陽離子成分。對于陰離子成分的比例，為了得到實現(xiàn)期望的光學(xué)特性且具有優(yōu)良穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃，使F—的含有量相對于F—和02—的總量的摩爾比F_/(F_+02一)為0.250.95。作為由氟硼酸玻璃形成的光學(xué)玻璃、由氟硅酸鹽玻璃形成的光學(xué)玻璃、由氟硼硅酸玻璃形成的光學(xué)玻璃、由氟硼磷酸玻璃形成的光學(xué)玻璃，可以適當(dāng)選擇使用現(xiàn)有公知的光學(xué)玻璃。另外，上述各光學(xué)玻璃無論是作為通過精密模壓成形制造光學(xué)元件的玻璃，還是作為通過磨削、研磨制造光學(xué)元件的玻璃，均為優(yōu)良的玻璃。(精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法)下面，對精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法的特征在于，以熔融狀態(tài)成形在本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法中所得到的光學(xué)玻璃。這里，所謂精密模壓成形用預(yù)成形件是指將與模壓成形品的重量相等的玻璃預(yù)先成形為適于精密模壓成形的形狀的玻璃。氟磷酸玻璃等的含氟玻璃與其他的一般性光學(xué)玻璃相比，具有磨損度大、熱膨脹系數(shù)也大的性質(zhì)。這種性質(zhì)對于研磨加工來講并不理想。若磨損度大，則加工精度會下降，或研磨時的損傷容易殘留在玻璃表面。另外，雖然將切削液灑在玻璃上來進(jìn)行研磨，但是，若將切削液灑在因研磨而溫度上升的玻璃上，或者在超聲波清洗時將具有研磨傷的玻璃投入至溫度上升的清洗液中，則容易產(chǎn)生玻璃面臨較大的溫度變化，熱膨脹系數(shù)較大的氟磷酸玻璃因熱沖擊而使玻璃受到破損的問題。因此，精密模壓成形用預(yù)成形件優(yōu)選不通過研磨的方法來制造。從上述觀點考慮，在本發(fā)明的方法中，以熔融狀態(tài)成形光學(xué)玻璃，制造精密模壓成形用預(yù)成形件。此時，通過使預(yù)成形件的整個表面成為固化熔融狀態(tài)的玻璃而形成的面，可以防止、降低清洗預(yù)成形件時或者在精密模壓成形之前加熱時造成預(yù)成形件的破損。在本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法中，優(yōu)選的第一方式(以下，稱為預(yù)成形件的制法I)為使熔融玻璃從導(dǎo)管流出、分離熔融玻璃塊、并使玻璃在冷卻的過程中成形為預(yù)成形件。將熔融玻璃以恒定流量從加熱至規(guī)定溫度的鉑制或者鉑合金制的導(dǎo)管中連續(xù)流出。從流出的熔融玻璃中分離出一個預(yù)成形件的重量的熔融塊。當(dāng)分離熔融玻璃塊時，為了不殘留切割痕跡，最好避免使用切割刀，例如，優(yōu)選使用下述方法，即使熔融玻璃從導(dǎo)管的流出口滴下，或者通過支承體支承流出的熔融玻璃流前端，在可以分離目標(biāo)重量的熔融玻璃塊的時刻，快速下降支承體，利用熔融玻璃的表面張力，從熔融玻璃流前端分離熔融玻璃塊。分離的熔融玻璃塊在預(yù)成形件成形模具的凹部上在玻璃冷卻的過程中成形為期望形狀。此時，由于可防止在預(yù)成形件表面產(chǎn)生褶皺或被稱為裂紋、裂縫(力y、割tL)的玻璃冷卻過程中的破損，優(yōu)選在凹部上向玻璃塊施加向上的風(fēng)壓，使其在浮起狀態(tài)下進(jìn)行成形。此時，從減少、防止條紋的產(chǎn)生的方面考慮，優(yōu)選向玻璃塊表面吹拂氣體以促進(jìn)上述表面的冷卻。在將玻璃的溫度降低至即使對預(yù)成形件施加外力也不變形的溫度區(qū)域后，從預(yù)成形件模具中取下預(yù)成形件，進(jìn)行緩冷。另外，為了減少玻璃成分從玻璃表面的揮發(fā)，優(yōu)選在干燥氣氛中(干燥氮氣氛、干燥空氣氣氛、氮和氧的干燥混合氣體氣氛等)進(jìn)行玻璃流出和預(yù)成形件成形。在本發(fā)明的模壓成形用預(yù)成形件的制造方法中，優(yōu)選的第二方式(稱為預(yù)成形件的制法II)為成形熔融玻璃以制造玻璃成形體，對該玻璃成形體進(jìn)行機(jī)械加工，從而制造出由光學(xué)玻璃形成的預(yù)成形件。作為預(yù)成形件的制法II的優(yōu)選的方式，首先，將熔融玻璃從導(dǎo)管連續(xù)地流出后，流入配置在導(dǎo)管下方的鑄模。鑄模具有平坦的底部和從三面包圍底部的側(cè)壁，且一個側(cè)面開口。從兩側(cè)夾持開口側(cè)面和底部的側(cè)壁部互相平行相對，將鑄模配置固定為底面的中央位于導(dǎo)管的鉛垂下方，且底面成水平，將流入鑄模內(nèi)的熔融玻璃在被側(cè)壁包圍的區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展為均勻的厚度，冷卻后從鑄模側(cè)面的開口部以一定的速度在水平方向上抽出玻璃。抽出的玻璃成形體被送往退火爐內(nèi)，進(jìn)行退火。這樣一來，可得到具有一定寬度和厚度、減少、抑制表面的條紋的板狀玻璃成形體。然后，切斷或割斷板狀玻璃成形體，并分割為被稱為切片的多個玻璃片，磨削、研磨上述玻璃片，做成目標(biāo)重量的模壓成形用預(yù)成形件。另外，其他的方法還有將具有圓柱形貫通孔的鑄模配置、固定在導(dǎo)管的鉛垂下方，使得貫通孔的中心軸面向鉛垂方向。此時，優(yōu)選對鑄模進(jìn)行配置以使得貫通孔的中心軸位于導(dǎo)管的鉛垂下方。然后，將熔融玻璃從導(dǎo)管以恒定流量流入鑄模貫通孔內(nèi)，使玻璃充填在貫通孔內(nèi)，并將固化的玻璃從貫通孔的下端開口部以一定的速度沿鉛垂下方抽出，進(jìn)行緩冷，得到圓柱棒形的玻璃成形體。這樣一來，將所得到的玻璃成形體退火后，從與圓柱棒形的中心軸垂直的方向進(jìn)行切斷或割斷，得到多個玻璃片。接著，磨削、研磨玻璃片，做成期望重量的模壓成形用預(yù)成形件。在上述方法中，也優(yōu)選與上述一樣，在干燥氣氛中進(jìn)行熔融玻璃的流出、成形。而且，在上述方法中，向成形過程中的玻璃表面吹拂氣體以促進(jìn)冷卻，在減少、防止條紋的方面很有效。預(yù)成形件的制法I、n均可以制作高品質(zhì)且重量精度高的預(yù)成形件，適合作為精密模壓成形用的預(yù)成形件的制造方法。(光學(xué)元件的制造方法)下面，對本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的第一方式(以下，稱為光學(xué)元件的制法I)的特征在于，對由本發(fā)明的精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法而得到的預(yù)成形件進(jìn)行精密模壓成形。上述精密模壓成形被稱為模制光學(xué)成形，在該
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)為公知的方法。通過精密模壓成形將模壓成形模具的成形面精密地轉(zhuǎn)印到玻璃上，從而可以由模壓成形形成光學(xué)功能面，由于做成了光學(xué)功能面，因而不需要施加磨削、研磨等機(jī)械加工。因此，本發(fā)明的光學(xué)元件的制法I適合于透鏡、透鏡組、衍射光柵、三棱鏡等光學(xué)元件的制造，特別適合作為在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上制造非球面透鏡的方法。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的制法I，由于構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃的轉(zhuǎn)移溫度(Tg)均較低，因此可以降低模壓成形溫度，減少模壓成形模具的成形面的損傷，延長成形模具的壽命。另外，由于構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃具有高穩(wěn)定性，因此在再加熱、模壓工序中也可以有效地防止玻璃的失透。再者，可以在高生產(chǎn)率之下進(jìn)行從玻璃熔解至得到最終產(chǎn)品的一連串工序。作為在精密模壓成形中使用的模壓成形模具，公知有例如碳化硅、氧化鋯、氧化鋁等的耐熱性陶瓷型材，雖然可以使用在上述型材的成形面上設(shè)置了脫模膜的模具，但是特別優(yōu)選碳化硅制的模壓成形模具，作為脫模膜，可以使用含碳膜等。從耐久性、成本方面考慮，特別優(yōu)選碳膜。在精密模壓成形中，為了將模壓成形模具的成形面保持良好的狀態(tài)，優(yōu)選成形時的氣氛為非氧化性氣體。作為非氧化性氣體，優(yōu)選氮、氮和氫的混合氣體。作為本發(fā)明的光學(xué)元件的制法I優(yōu)選的方式，可以示出為以下所示的光學(xué)元件的制法I一a和I一b兩種方式。(光學(xué)元件的制法I一a)光學(xué)元件的制法I一a為將預(yù)成形件導(dǎo)入模壓成形模具，一起加熱，進(jìn)行精密模壓成形。在該光學(xué)元件的制法I一a中，優(yōu)選將所述模壓成形模具和所述預(yù)成形件的溫度均加熱至構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃顯示出1061012dPas的粘度時的溫度后，進(jìn)行精密模壓成形。另外，將所述玻璃冷卻至優(yōu)選顯示出1012dPa，s以上、更優(yōu)選顯示出1014dPa，s以上、進(jìn)一步優(yōu)選顯示出1016dPa*s以上的粘度時的溫度，然后，從模壓成形模具取出精密模壓成形品。根據(jù)上述條件，可以由玻璃精密地轉(zhuǎn)印模壓成形模具成形面的形狀，同時也可以將精密模壓成形品不變形地取出。(光學(xué)元件的制法I一b)光學(xué)元件的制法I一b為將單獨加熱了的預(yù)成形件導(dǎo)入預(yù)熱的模壓成形模具，進(jìn)行精密模壓成形。根據(jù)光學(xué)元件的制法I一b，由于在將所述預(yù)成形件導(dǎo)入模壓成形模具之前進(jìn)行預(yù)先加熱，因此可以縮短周期，同時可以制造出具有無表面缺陷的良好面精度的光學(xué)元件其中，模壓成形模具的預(yù)熱溫度優(yōu)選設(shè)定為低于預(yù)成形件的預(yù)熱溫度。這樣一來，通過降低模壓成形模具的預(yù)熱溫度，可以減少模壓成形模具的消耗。在光學(xué)元件的制法I一b中，構(gòu)成所述預(yù)成形件的玻璃優(yōu)選預(yù)熱至顯示出109dPas以下、更優(yōu)選顯示出109dPas左右的粘度時的溫度。另外，優(yōu)選邊使所述預(yù)成形件浮起邊進(jìn)行預(yù)熱，而且，進(jìn)一步優(yōu)選預(yù)熱至構(gòu)成所述預(yù)成形件的玻璃顯示出1055109dPa's的粘度時的溫度，更優(yōu)選預(yù)熱至顯示出105'5dPas以上、且不足109dPas的粘度時的溫度。另外，優(yōu)選與開始模壓同時開始玻璃的冷卻或從模壓中途開始玻璃的冷卻。其中，模壓成形模具的溫度雖然可調(diào)節(jié)至低于所述預(yù)成形件的預(yù)熱溫度的溫度，但是可以以所述玻璃顯示出1091012dPas的粘度時的溫度為基準(zhǔn)。在該方法中，模壓成形后，優(yōu)選冷卻至所述玻璃的粘度為1012dPa，s以上后，進(jìn)行脫模。將精密模壓成形得到的光學(xué)元件從模壓成形模具中取出，根據(jù)需要進(jìn)行緩冷。當(dāng)成形品為透鏡等光學(xué)元件時，也可以根據(jù)需要在表面涂布光學(xué)薄膜。本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的第二方式(以下，稱為光學(xué)元件的制法II)的特征在于，包含對由通過本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法得到的光學(xué)玻璃形成的玻璃成形體進(jìn)行磨削、研磨的工序。作為光學(xué)元件的制法n的具體方式，例如可例舉出下述方法流出熔融玻璃，成形出玻璃成形體，退火后實施切斷、磨削、研磨等機(jī)械加工，來制造光學(xué)元件。例如，可以將上述圓柱棒形的玻璃成形體從與圓柱軸垂直的方向進(jìn)行切割加工，對所得到的圓柱形的玻璃實施磨削、研磨加工，從而制造出各種透鏡等光學(xué)元件。在上述光學(xué)元件的表面也可以適當(dāng)?shù)匦纬煞腊l(fā)射膜，或涂布近紅外光反射膜。(實施例)下面，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些例子。實施例1(光學(xué)玻璃的制造例)作為玻璃的原料，使用與各玻璃成分相當(dāng)?shù)牧姿猁}、氟化物等，為了成為具有表1表3所示的N0.114的組成的玻璃，稱量所述原料，進(jìn)行充分混合。將上述調(diào)合原料放入碳(石墨)制坩堝，以85(TC邊攪拌邊進(jìn)行1小時熔解后急冷、粉碎，得到粗熔碎玻璃。在該熔解工序中，向碳制坩堝內(nèi)連續(xù)供應(yīng)氮氣，保持氣氛為非氧化氣氛。接著，將該粗熔碎玻璃10kg投入至用蓋密封的鉑制坩堝內(nèi)，并加熱至90(TC，攪拌熔融。然后，向鉑制坩堝內(nèi)導(dǎo)入十分干燥的氣體，保持干燥氣氛并在110(TC下經(jīng)過2小時對熔融玻璃進(jìn)行澄清。作為干燥氣體的種類，可以例示氮等的惰性氣體、非惰性氣體和氧的混合氣體、氧等。澄清后，使玻璃的溫度下降至比澄清時的溫度低的85(TC，然后使熔融玻璃從與坩堝底部相連接的導(dǎo)管流出，澆入鑄模，成形為板狀玻璃。其中，導(dǎo)入碳制坩堝、鉑制坩堝的氣體經(jīng)由過濾器進(jìn)行潔凈后，排放到外部。使光線射入所得到的各光學(xué)玻璃中，從橫向觀察玻璃中的所述光線的光路，看不到由鉑異物引起的光散亂。另外，用光學(xué)顯微鏡擴(kuò)大觀察玻璃內(nèi)部，看不到鉑異物。對所得到的光學(xué)玻璃No.114,如下地測量了折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、玻璃的轉(zhuǎn)移溫度(Tg)。將測量結(jié)果表示在表13。(1)折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)使緩冷降溫速度為-3(TC/小時，對得到的光學(xué)玻璃進(jìn)行測量。(2)玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)利用理學(xué)電機(jī)株式會社的熱機(jī)械分析裝置，使升溫速度為4tV分鐘，來測量玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>比較例1(光學(xué)玻璃的制造比較例)為了成為具有表1表3所示的N0.114的組成的玻璃，稱量與各成分相對應(yīng)的原料，進(jìn)行充分混合。將上述各調(diào)合原料投入用蓋密封的鉑制坩堝內(nèi)，邊攪拌邊在120(TC下加熱1小時，熔解原料。接著，向鉑制坩堝內(nèi)導(dǎo)入十分干燥的氣體，保持干燥氣氛，同時，邊攪拌邊在900。C下進(jìn)行1小時的熔融玻璃的澄清化。澄清后，使玻璃的溫度下降至比澄清時的溫度低的85(TC，然后使熔融玻璃從與坩堝底部相連接的導(dǎo)管流出，注入鑄模，成形為玻璃塊。其中，導(dǎo)入鉑制坩堝的氣體經(jīng)由過濾器進(jìn)行潔凈后，排到外部。使光線射入所得到的各光學(xué)玻璃中，從橫向觀察玻璃中的所述光線的光路，由于鉑異物引起的光散亂能清楚地觀察光路，從而可以確認(rèn)在玻璃塊中混入了很多鉑異物。實施例2(預(yù)成形件的制造例)使由在實施例1中得到的光學(xué)玻璃No.l14的玻璃形成的各熔融玻璃以恒定的流量從溫度被調(diào)整為使玻璃不失透且可穩(wěn)定流出的溫度區(qū)域的鉬合金制的導(dǎo)管流出，通過滴下的方法，或通過使用支承體支承熔融玻璃流前端然后迅速下降支承體而分離玻璃塊的方法，來分離目標(biāo)預(yù)成形件重量的熔融玻璃塊。接著，將所得到的各熔融玻璃塊接納在底部具有氣體噴出口的承模中，從氣體噴出口噴出氣體，使玻璃塊在浮起的情況下成形，從而制造出由光學(xué)玻璃No.114形成的精密模壓成形用預(yù)成形件。通過調(diào)整、設(shè)定熔融玻璃的分離間隔，使預(yù)成形件成為球形或扁平球形。所得到的各預(yù)成形件的重量與設(shè)定值精確一致，均成為整個表面光滑、固化熔融狀態(tài)的玻璃而形成的面。然后，觀察預(yù)成形件的內(nèi)部，均看不到有鉑異物混入，并且均看不到條紋。從所得到的多個預(yù)成形件任意選擇一個，拍得的照片如圖2所示。另一種方法，即，將熔融玻璃澆入鑄模，向玻璃表面噴出干燥氣體，促進(jìn)冷卻，同時成形為板形玻璃或圓柱棒形，退火后，將其切斷，磨削、研磨玻璃片的表面，得到整個表面光滑的預(yù)成形件。此時，澆入進(jìn)行氣氛置換得到的烙融玻璃，成形后的板形玻璃或圓柱棒形的表面看不到條紋。比較例2(預(yù)成形件的制造例)除了使用的是在比較例1中得到的光學(xué)玻璃以外，與實施例2相同，制造出各預(yù)成形件。然后，觀察預(yù)成形件的內(nèi)部，可看到內(nèi)部均混入了鉑異物。從所得到的多個預(yù)成形件任意選擇一個，拍得的照片如圖3所示(圖3所示的圓形預(yù)成形件的內(nèi)部(中央部)用白點表示的為鉑異物)。實施例3(光學(xué)元件的制造例)將由在實施例2中得到的光學(xué)玻璃No.l14形成的各預(yù)成形件使用圖1所示的模壓裝置進(jìn)行精密模壓成形，得到非球面透鏡。具體地說，將預(yù)成形件4設(shè)置在由上模具1、下模具2以及體模具3組成的模壓成形模具的下模具2和上模具1之間后，使石英管11內(nèi)部成為氮氣氛，給加熱器12通電，以加熱石英管11內(nèi)部。將模壓成形模具內(nèi)部的溫度設(shè)定為成形的玻璃顯示出108101QdPas的粘度時的溫度，在維持該溫度的同時，使推動桿13下降，擠壓上模具l，在成形模具內(nèi)模壓被固定的預(yù)成形件。模壓的壓力為8MPa，模壓時間為30秒。模壓后，解除模壓壓力，使被模壓后的玻璃成形品保持與下模具2和上模具1相接觸的狀態(tài)緩冷至所述玻璃的粘度為1012dPa，s的以上的溫度，接著，急冷至室溫，從成形模具中取出玻璃成形品，從而得到由光學(xué)玻璃No.114形成的非球面透鏡。所得到的非球面透鏡均具有極高的面精度。其中，在圖1中，參照數(shù)字9為支承棒，參照數(shù)字10為下模具、體模具臺，參照數(shù)字14為熱電對。在通過精密模壓成形得到的非球面透鏡上根據(jù)需要設(shè)置防反射膜。實施例4(光學(xué)元件的制造例)將在實施例2中所得到的光學(xué)玻璃No.l14形成的各預(yù)成形件用與實施例3不同的方法進(jìn)行精密模壓成形。在該方法中，首先，使預(yù)成形件浮起，同時將預(yù)成形件預(yù)熱至構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃的粘度為10SdPa's時的溫度。另一方面，對具有上模具、下模具、體模具的模壓成形模具加熱，直至構(gòu)成所述預(yù)成形件的玻璃顯示出1091012dPa"的粘度時的溫度，將上述預(yù)熱的預(yù)成形件導(dǎo)入模壓成形模具的腔體內(nèi)，以10MPa精密模壓成形。在開始模壓的同時，開始玻璃和模壓成形模具的冷卻，冷卻至成形后的玻璃的粘度為1012dPa's以上后，將成形品脫模，得到由光學(xué)玻璃No.l14形成的非球面透鏡。所得到的非球面透鏡均具有極高的面精度。在通過精密模壓成形得到的非球面透鏡上根據(jù)需要設(shè)置防反射膜。這樣一來，能夠以高生產(chǎn)率、且高精度地得到內(nèi)部品質(zhì)很高的玻璃制光學(xué)元件。實施例5(光學(xué)元件的制造例)將在實施例1中所得到的光學(xué)玻璃No.l14形成的各熔融玻璃從導(dǎo)管連續(xù)流入鑄模，在干燥氮氣氛中成形為板狀玻璃，并進(jìn)行緩冷。然后，對玻璃內(nèi)部進(jìn)行觀察時，看不到條紋。切斷、磨削、研磨該板狀玻璃，制出球面透鏡。接著，切斷、磨削、研磨上述板狀玻璃以作為模壓成形用素材，加熱、軟化、模壓成形該素材，制造出光學(xué)元件坯料。對這些坯料緩冷后，進(jìn)行磨削、研磨，得到由光學(xué)玻璃No.l14形成的球面透鏡。也可以在上述球面透鏡的表面上適當(dāng)?shù)匦纬煞婪瓷淠?，或者涂布近紅外光反射膜。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種在用熔融法制造由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃時，能夠減少混入玻璃中的異物的光學(xué)玻璃的制造方法、以及由通過該方法制造的光學(xué)玻璃分別制造精密模壓成形用預(yù)成形件和光學(xué)元件的方法。權(quán)利要求1.一種由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，將玻璃原料在碳或碳化物制的容器中熔解后，在鉑或鉑合金制的容器中熔融。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，含氟玻璃為從氟磷酸玻璃、氟硼酸玻璃、氟硅酸玻璃、氟硼硅酸玻璃、以及氟硼磷酸玻璃中選出的一種以上。3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，碳或碳化物制的容器為由從石墨、碳化硅、玻璃化碳中選出一種以上物質(zhì)而形成的容器。4.如權(quán)利要求13中任一項所述的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，鉑或鉑合金制的容器為由鉑、或鉑與從氧化鋯、金、銥以及銠中選出的至少一種金屬的合金而形成的容器。5.—種精密模壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，對用權(quán)利要求14任一項所述的方法所得到的光學(xué)玻璃在熔融狀態(tài)下進(jìn)行成形。6.—種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，對用權(quán)利要求5所述的方法所得到的精密模壓成形用預(yù)成形件進(jìn)行精密模壓成形。7.—種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，包括對用權(quán)利要求14任一項所述的方法所得到的光學(xué)玻璃所形成的玻璃成形體進(jìn)行磨削、研磨的工序。全文摘要本發(fā)明提供一種制造光學(xué)玻璃的方法，在用熔融法制造由含氟玻璃、特別是氟磷酸玻璃形成的光學(xué)玻璃時，可減少混入玻璃中的鉑或鉑合金異物的混入量，并降低玻璃中的鉑或鉑合金異物的析出量。本發(fā)明中的制造由含氟玻璃形成的光學(xué)玻璃的方法的特征在于，將玻璃原料在碳或碳化物制的容器中熔解后，在鉑或鉑合金制的容器中熔融。文檔編號C03B5/16GK101152970SQ200710149510公開日2008年4月2日申請日期2007年9月4日優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日發(fā)明者池西干男申請人:Hoya株式會社