光学玻璃、用于精密冲压成型的预成型件及光学元件的制作方法_2

文档序号:9317842阅读:来源:国知局
置在25%至31%的范围内。Ba2+的含量优选地在 25. 3%至30. 7%的范围内,并且更加优选地,在25. 6%至30. 4%的范围内。
[0060] Ba2+可通过使用Ba(P0 3)2、BaF2、BaC03等作为玻璃的材料包括在玻璃中。
[0061] <Zn2+>
[0062] Zn2+用作增加玻璃的折射率(nd)并减小玻璃的磨损度。然而,2. 4%以上的Zn2+的 含量会减少阿贝数(vd)并增加比重。因此,Zn2+的含量设置在0%以上至2.4%以下的范 围内。Zn2+的含量优选地在0%至2. 3%的范围内,并且更加优选地在0%至2. 2%的范围 内。
[0063] Zn2+可通过使用Zn(P0 3)2、ZnF2、ZnO等作为玻璃的材料包括在玻璃中。
[0064] <Y3+>
[0065] Y3+是能够在不增加比重的情况下增加玻璃的折射率(nd)并且与其他稀土阳离子 (诸如La3+和Gd3+)相比还能够减小磨损度的有用组分。然而,大于7%的Y3+的含量会劣化 耐失透稳定性并减小阿贝数(vd),并且小于2%的Y3+的含量会增加磨损度。因此,Y3+的 含量设置在2%至7%的范围内。Y3+的含量优选地在2. 2%至6. 8%的范围内,并且更加优 选地,在2. 4%至6. 6%的范围内。
[0066] Y3+可通过使用YF3、Y203等作为玻璃的材料包括在玻璃中。
[0067] <Zn2+和Y3+(Zn2++Y3+)的总量〉
[0068] 大于7 %的Zn2+和Y3+ (Zn2++Y3+)的总含量会劣化耐失透稳定性并减小阿贝数 (vd),并且小于3%的Zn2++Y3+的总含量会增加磨损度。因此,在本公开中,Zn2+和Y3+的总 含量设置在3%至7%的范围内。Zn2++Y3+的总含量优选地在3. 2%至6. 8%的范围内,并且 更加优选地,在3. 4%至6. 6%的范围内。
[0069] 以下描述包括在光学玻璃中的阴离子组分。
[0070] <02 >
[0071] 02是能够形成玻璃的网状结构并赋予玻璃可生产的耐失透稳定性的有用组分。 〇 2还用作减小比重和磨损度。然而,大于78%的02的含量会减小阿贝数(vd)并劣化耐失 透稳定性,并且小于74%的02的含量会增加比重和磨损度。因此,0 2的含量设置在74%至 78%的范围内。02的含量优选地在74. 2%至77. 8%的范围内,并且更加优选地,在74. 4% 至77. 6%的范围内。
[0072] 02可通过使用例如阳离子组分的氧化物和磷酸盐作为玻璃的材料包括在玻璃中。
[0073] <F>
[0074] F是能够增加阿贝数(vd)的有用组分。然而,大于26%的F的含量会增加比重 和磨损度,并且小于22%的F的含量会减小阿贝数(vd)。因此,F的含量设置在22%至 26%的范围内。F的含量优选地在22. 2%至25. 8%的范围内,并且更加优选地,在22. 4% 至25. 6%的范围内。
[0075] F可以通过使用例如阳离子组分的氟化物作为玻璃的材料包括在玻璃中。
[0076] <Li+、Na+和K+>
[0077] 就本公开涉及的光学玻璃而言,已经发现Li+、Na+、和K+可能增加磨损度。因此本 公开的光学玻璃不包括Li+、Na+和K+。
[0078] <La3+和Gd3+>
[0079] 就本公开涉及的光学玻璃而言,已经发现La3+和Gd3+可能增加比重。因此本公开 的光学玻璃不包括La3+和Gd3+。
[0080] 〈折射率(nd)、阿贝数(vd) >
[0081] 在具有包含上述组分的组合物的本公开的光学玻璃中,折射率(nd)优选地在 1.58至1.60的范围内,更优选地在1.582至1.598的范围内,并且最优选地在1.584至 1. 596的范围内。
[0082] 此外,在具有包含上述组分的组合物的本公开的光学玻璃中,阿贝数(vd)优选 地在67至69的范围内,更优选地在67. 2至68. 8的范围内,并且最优选地在67. 4至68. 6 的范围内。
[0083] 〈比重〉
[0084] 在具有包含上述组分的组合物的本公开的光学玻璃中,从减少产品的重量和成本 的角度看,比重优选地是4. 10或更小,更优选地是4. 08或更小,并且最优选地是4. 06或更 小。
[0085] 〈磨损度〉
[0086] 在具有包含上述组分的组合物的本公开的光学玻璃中,从抛光可加工性和耐洗性 的角度看,磨损度优选地是420或更小,更优选地是415或更小,并且最优选地是410或更 小。
[0087] 〈光学玻璃的制造方法〉
[0088] 下面,将给出本公开的光学玻璃的制造方法的描述。
[0089] 根据本公开,可通过任何方法(而没有特定的限制)并且可使用任何传统的制造 方法制造仅需要具有满足上述优选的范围的组分组合物的光学玻璃。就是说,作为组分的 材料,以预先确定的比例称重氧化物、磷酸盐、氟化物等并且将它们完全混合以制备混合的 玻璃材料。随后,制备的材料被填装到例如与玻璃材料不具有反应性的铂坩埚(platinum crucible)中,并且在电炉中加热至1000°C至1300°C以被熔化并及时地搅拌。此后,熔化 的产品在电炉中被精炼并均质化(homogenize),随后浇铸到预热至合适的温度的模具。所 产生的产物在电炉中逐渐冷却以除去应力。因此,制造出本公开的光学玻璃。此外,为了改 善玻璃的着色和消泡的目的,可以添加微小量(〇. 5%以下)的工业已知的消泡组分,诸如 Sb203〇
[0090] (用于精密冲压成型的预成型件)
[0091] 以下将详细描述本公开的用于精密冲压成型的优选的预成型件。
[0092] 用于精密冲压成型的预成型件(精密冲压成型预成型件)是指用于已知的精密冲 压成型中的预成型的玻璃材料。
[0093] 在以下描述中,这种精密冲压成型预成型件可简单称为预成型件。虽管预成型件 隐含有要进行加热以便精密冲压成型的预成型玻璃主体,但是精密冲压成型在此还如所知 的被称为模具光学成型。在该方法中,光学元件的光学功能表面是通过将冲压模具的成型 表面转印到玻璃上而形成。光学功能表面是指折射、反射、衍射、和投射被控制的光的光学 元件的表面。例如,透镜的透镜表面与这种光学功能表面对应。
[0094] 为了允许玻璃在精密冲压成型期间满意地沿冲压模具的成型表面延伸同时防止 玻璃和成型表面之间反应和恪接,预成型件优选利用脱模薄膜(moldreleasingfilm)遮 盖在其表面上。可使用各种类型的脱模薄膜,并且实例包括含有贵金属(例如,铂和铂合 金)、氧化物(例如,Si,Al,Zr、La和Y的氧化物)、氮化物(例如,B,Si和A1的氮化物) 和碳的脱模薄膜。作为含碳膜,包含碳作为主要组分的膜(即,当膜中元素的含量以原子% 表示时,其碳含量大于其他元素的含量的膜)可以是优选的。例如,可使用碳膜或碳氢膜。 作为含碳膜的膜形成方法,可使用包括真空沉积工艺、溅射工艺、和利用碳材料的离子电镀 工艺的任何已知的工艺,或者包括利用材料气体(诸如碳氢化合物)的热分解工艺的任何 已知的工艺。可使用沉积工艺、溅射工艺、离子电镀工艺、溶胶-凝胶工艺等来形成其他类 型的膜。
[0095] 虽然本公开的预成型件的制造方法不受特别限制,但是预成型件优选通过以下方 法利用玻璃的优良特征的优点来制造。
[0096] 制造用于精密冲压成型的预成型件的第一方法(在下文可称为预成型件制造方 法I)包括:使玻璃材料熔化,使所产生的熔融玻璃流出以从熔融玻璃液流分离出熔融玻璃 料滴(moltenglassgob),以及在冷却过程中使所获得的熔融玻璃料滴成型。利用这些过 程,预成型件制造方法I使通过使用前述光学玻璃配置而成的预成型件成型。
[0097] 制造预成型件的第二方法(在下文可称为预成型件制造方法II)包括:熔化玻璃 材料,将由此产生的熔融玻璃成型为玻璃成型本体,以及对所获得的玻璃成型本体进行处 理,从而制造通过使用本公开的前述光学玻璃配置而成的预成型件。
[0098] 预成型件制造方法I和II通常包括由玻璃材料形成均质熔融玻璃的工艺。例如, 将通过这种混合制备的玻璃材料(其提供所期望的特性)装入铂熔融槽并加热、熔化、澄清 并均质化以制备均质的熔融玻璃。所制备的熔融玻璃在调节的温度下从由铂或铂合金制成 的流喷嘴(flownozzle)或管道中流出。可选地,玻璃材料可经历粗恪化(roughmelting) 以获得碎玻璃,并且可混合所获得的碎玻璃,然后将其加热、熔化、精炼、并均质化以获得均 质的熔融玻璃。同样在这种情况下,所制备的熔融玻璃可从流喷嘴或管道流出。
[0099] 为了模制小预成型件或球形预成型件,所需质量的熔融玻璃从流喷嘴滴下作为熔 融玻璃液滴。熔融玻璃的液滴通过预成型件模具来接收,利用该预成型件模具将液滴成型 为预成型件。可选地,熔融玻璃的液滴,同样以所需的质量,可从流喷嘴滴入例如
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