大量生产光学元件的方法技术

一种高生产率地大量生产由高折射率玻璃形成的光学元件的方法，包括重复该利用模具精密模压光学玻璃形成的玻璃预制体生产由所述玻璃形成的光学元件的步骤，其中模具由对高于６５０℃的温度有耐热性的材料制成，光学玻璃具有３０至小于４０的阿贝数（νｄ）和超过１．８４的折射率（ｎｄ），或光学玻璃具有４０至５０的阿贝数（νｄ）和满足表达式（１）的折射率（ｎｄ），ｎｄ＞２．１６－０．００８×νｄ…（１）。

Method for producing optical components in large quantity

A method of high productivity of mass production of optical element formed by high refractive index glass, including repeating the optical elements of glass preform production by using precision molding optical glass forming mold formed by the glass steps, the mould is composed of temperature above 650 DEG C is made of heat resistant materials, optical glass has 30 to less than 40 of the Abbe number (V d) and refraction rate of over 1.84 (nd), optical glass or with 40 to 50 of the Abbe number (V d) and meet the expression (1) refractive index (nd), nd > 2.16 - 0.008 * V d... (1).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过加热软化玻璃预制体并精密模压它们生产光学元件的方法。
技术介绍
在加热下软化由光学玻璃形成的预制体(初步成型的材料)、送入到具有经高精密加工的成型表面的模具中并模压产生转移有模具成型表面形状的光学元件的方法称为“精密模压”。已利用上述方法生产光学元件如各种透镜包括球面透镜、非球面透镜、显微透镜等，衍射光栅、具有衍射光栅的透镜、透镜阵列、棱镜等。作为用于精密模压的模具的典型例子，常规上有通过在模具材料(基底材料)成型表面上形成含有铂(Pt)、钯(Pd)等的脱模膜得到的模具，模具材料由作为主要成分的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)或氮化钛(TiN)制成并包含作为烧结助剂(粘合剂)的金属，这公开在JP-A-7-41326中。同时，用于生产上述模具的上述模具材料是昂贵的，并且它们非常硬，因而需要大量的时间和劳动力通过对这类材料施加机械加工步骤如研磨、抛光等来得到模具。模具的成型表面被转移到玻璃预制体上，已转移有成型表面的预制体表面构成得到光学元件的功能表面(折射、衍射、透射或部分透射光的表面)，因而要求模具的成型表面为没有一点粗糙度的光滑表面。这种成型表面的精密加工是非常麻烦的。此外，当由于重复在高温下进行模压操作而引起上述含贵金属的脱模膜出现划伤或剥落时，需要一旦除去脱模膜就提供新的脱模膜，这需要非常长的时间和造成大量麻烦。因此希望用于精密模压的模具在其一旦被生产后应在尽可能长的时间内可用。但是，JP-A-7-41326公开的通过在WC、TiC或TiN基模具材料的成型表面上形成含贵金属的脱模膜得到的上述模具具有相对低的耐热性。当要被成型的玻璃为由于玻璃转化温度和软化(sag)温度高而在高温下软化的光学玻璃时，上述模具的问题在于当在650℃或更高的高温下反复精密模压这种玻璃时，模具，尤其是其成型表面上的脱模膜，会被破坏发生划伤、剥落或阴晦，从而通过模压不能再得到具有预定表面精度的光学元件。为了提高模具的寿命，希望用于精密模压的玻璃应具有允许在低温下模压的低温软化性质。另一方面，近年来需要具有高折射率的光学玻璃材料以提高光学设计中的自由度。为了通过精密模压生产由上述高折射率玻璃形成的光学元件，需要既具有低温软化性质又具有高折射率的玻璃材料。
技术实现思路
但是，具有低温软化性质和高折射率的常规玻璃包含较大量的用于赋予玻璃低温软化性质的碱金属氧化物，并包含极少量的玻璃网络结构形成组分用于形成玻璃如B2O3。这些碱金属氧化物和玻璃网络结构形成组分通常对赋予玻璃高折射率贡献较小。因此，为了生产具有较高折射率的精密模压玻璃，需要提高高折射率组分的含量。但是，难于在具有大量赋予玻璃低温软化性质的组分的玻璃组合物中提高高折射率赋予组分的含量。当赋予低温软化性质的组分的含量降低和赋予高折射率的组分的含量增加时，玻璃不容易在低温下被软化，并需要在高温下进行这类玻璃的精密模压，从而引起上述模具破坏问题发生。在这种情况下，难于通过精密模压由具有显著高折射率的玻璃稳定地大量生产光学元件。为解决上述问题进行了本专利技术，本专利技术的一个目的是提供通过精密模压高生产率地大量生产由高折射率玻璃形成的高精密光学元件的方法。为达到上述目的，本专利技术提供(1)一种，包括重复利用模具精密模压光学玻璃形成的玻璃预制体生产由所述玻璃形成的光学元件的步骤，其中模具由对高于650℃的温度有耐热性的材料制成，光学玻璃具有30至小于40的阿贝数(νd)和超过1.84的折射率(nd)，或光学玻璃具有40至50的阿贝数(νd)和满足表达式(1)的折射率(nd)，nd＞2.16-0.008×νd ...(1)；(2)一种，包括重复利用模具精密模压光学玻璃形成的玻璃预制体生产由所述玻璃形成的光学元件的步骤，其中模具由选自碳化硅、氮化硅、氧化铬、氧化锆、氧化铝或碳化钨的模具材料(不含任何金属基粘合剂)制成，并且在其成型表面上形成脱模膜，光学玻璃具有30至小于40的阿贝数(νd)和超过1.84的折射率(nd)，或光学玻璃具有40至50的阿贝数(νd)和满足表达式(1)的折射率(nd)，nd＞2.16-0.008×νd ...(1)；(3)如上面(2)所述的，其中脱模膜为含碳薄膜，(4)如上面(1)至(3)中任意一项所述的，其中要被精密模压的预制体在其表面上具有防粘薄膜，(5)如上面(1)至(4)中任意一项所述的，其中所述光学玻璃包含B2O3和La2O3作为基本组分，(6)如上面(5)所述的，其中所述光学玻璃还包含Gd2O3，和(7)如上面(5)或(6)所述的，其中所述光学玻璃还包含ZnO。根据本专利技术，可提供通过精密模压高精度和高生产率地大量生产由高折射率玻璃形成的光学元件的方法。附图说明图1为显示用于本专利技术的光学玻璃的折射率(nd)和阿贝数(νd)范围的图。图2为本专利技术实施例中使用的精密模压装置的示意图。具体实施例方式首先，下文中将说明作为本专利技术中使用的玻璃预制体材料的光学玻璃。在本专利技术中，用于构成精密模压用玻璃预制体的玻璃为具有30至50的阿贝数(νd)的光学玻璃，但可根据它们的阿贝数(νd)和折射率(nd)的范围将其分成下面两种玻璃。第一种玻璃为阿贝数(νd)为30至小于40和折射率(nd)在超过1.84的范围内的玻璃，第二种玻璃为阿贝数(νd)为40至50和折射率(nd)在用下面表达式(1)表示的范围内的玻璃，nd＞2.16-0.008×νd ...(1)。第一种玻璃具有相当大范围的折射率(nd)，其为通常难于用普通压模精密模压而不损害玻璃稳定性的玻璃。对于具有30或更高的阿贝数(νd)和高折射率的玻璃，通常，当折射率恒定时，具有较小阿贝数(νd)的玻璃具有相对高的稳定性，当提高阿贝数(νd)时，较难得到稳定的玻璃。因此，象第一种玻璃一样，阿贝数大的第二种玻璃也难于用普通压模精密模压而不损害玻璃的稳定性。图1显示了第一种玻璃和第二种玻璃具有的阿贝数和折射率的范围。在图1中，(A)指示的斜线区域表示第一种玻璃的阿贝数和折射率的范围，(B)指示的斜线区域表示第二种玻璃的阿贝数和折射率的范围(不包括斜线区域之间的边界线和白底区域)。作为归入本专利技术第一种玻璃和第二种玻璃的玻璃，例如，有组成包含B2O3和La2O3的玻璃。以mol％计优选以这样的含量引入这些组分，即B2O3的含量为20-60％，La2O3的含量为5-22％。另外，为赋予含B2O3-La2O3的玻璃高折射率而不损害其稳定性，优选引入Gd2O3。Gd2O3为赋予玻璃高折射率的组分，与La2O3一样，当它与La2O3共存时，它还为提高玻璃稳定性的组分。以mol％计Gd2O3的含量优选为1-20％。ZnO也优选作为掺入到上述组合物中的组分。尽管ZnO为赋予玻璃在低温下软化性质的组分，象碱金属氧化物，但它不容易降低折射率和玻璃稳定性。以mol％计ZnO的含量优选为5-30％。以mol％计，上述玻璃的组成优选包含20-60％的B2O3，5-22％的La2O3，1-20％的Gd2O3，5-30％的ZnO，0-10％的SiO2，0-6.5％的ZrO2， 0-10％的Li2O，0-5％的Na2O，0-5％的K2O，0-10％的MgO，0-10％的CaO，0-10％的SrO，0-10％的BaO，0-10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大量生产光学元件的方法，其包括重复该利用模具精密模压由光学玻璃形成的玻璃预制体而生产由所述玻璃形成的光学元件的步骤，其中该模具由对高于６５０℃的温度有耐热性的材料制成，而该光学玻璃具有３０至小于４０的阿贝数（νｄ）和超过１．８４的折射率（ｎｄ），或该光学玻璃具有４０至５０的阿贝数（νｄ）和满足表达式（１）的折射率（ｎｄ），　　　　ｎｄ＞２．１６－０．００８×νｄ…（１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林和孝，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]