專利名稱：精密壓模預(yù)制體及其制備方法、光學(xué)元件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密壓模預(yù)制體(用于精密壓模的預(yù)制體)及其制備方法，還涉及光學(xué)元件及其制備方法。更具體而言，本發(fā)明涉及精密壓模預(yù)制體，該預(yù)制體由磷酸鹽玻璃形成并用于光學(xué)元件，裝在利用CCD(電荷耦合器件)型或MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)型固體攝像器件的彩色VTR或數(shù)字相機(jī)的成像設(shè)備中，以及涉及該預(yù)制體的制備方法。而且，本發(fā)明還涉及通過精密壓模由上述預(yù)制體形成的多種光學(xué)元件，尤其是具有近紅外吸收功能的光學(xué)元件，以及該光學(xué)元件的制備方法。
背景技術(shù)：
通常，大多數(shù)數(shù)字相機(jī)和數(shù)字VTR相機(jī)的成像設(shè)備使用CCD和MOS固體攝像器件。該固體攝像器件的光學(xué)系統(tǒng)需要能夠截獲近紅外光的濾光器光學(xué)元件。一般地，在固體攝像器件中，例如CCD的光譜靈敏度由可見光區(qū)延伸至近紅外光區(qū)的1,000nm附近，所以需要截獲近紅外光使來自CCD的光譜靈敏度與人眼的靈敏度相匹配。否則，所獲得的圖象略帶紅色，并且不能再現(xiàn)良好的圖象。為此目的，截獲近紅外光的濾光器玻璃得以發(fā)展并廣泛應(yīng)用。例如，JP-A-4-104918公開了磷酸鹽玻璃和氟磷酸鹽玻璃。
同時，近幾年隨著成像設(shè)備的縮小，迫切需要縮小攝像光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。為了滿足減小的需要，利用具有多種光學(xué)功能的光學(xué)元件就足以減少部件的數(shù)量。例如，一種可想象的解決辦法是賦予一個光學(xué)元件上述近紅外光截獲功能和可通過具有低空間調(diào)制頻率的光學(xué)低通濾光器功能，或者賦予一個光學(xué)元件近紅外光截獲功能和透鏡功能。
關(guān)于透鏡功能，當(dāng)光學(xué)元件是非球面透鏡時，與單獨(dú)使用球面透鏡的光學(xué)系統(tǒng)相比，雖然使用較少的部件，但還是可獲得良好的光學(xué)性能。
然而，當(dāng)紅外光吸收玻璃進(jìn)行機(jī)械加工時，上述低通濾光器和上述非球面透鏡存在一個問題，它們不能高產(chǎn)率地進(jìn)行制備。為了克服這個問題，近紅外吸收玻璃可通過精密壓模來制備具有上述多重功能的光學(xué)元件。
但是，因?yàn)闉榱嗽?00nm和附近獲得高透射比，常規(guī)的近紅外吸收玻璃含有砷、大量的P2O5或氟，所以這種玻璃不適于用作精密壓模的玻璃。
砷由于其毒性導(dǎo)致了環(huán)境問題。另外，它表現(xiàn)出非常強(qiáng)的氧化性，使它可破壞用于精密壓模的壓模的成形表面，并且不能重復(fù)使用該模具。
另外，含有大量P2O5的玻璃存在一個問題，這種玻璃氣候抵抗力差。當(dāng)精密壓模預(yù)制體由上述玻璃制備并儲藏時，預(yù)制體的表面狀態(tài)惡化，預(yù)制體不再適于通過精密壓模來制備光學(xué)元件。
氟的介入使玻璃具有低熔點(diǎn)并具有良好的透射比。但是這種玻璃有下述問題。因?yàn)楫?dāng)玻璃熔化時氟會揮發(fā)，所以難以由熔融狀態(tài)的玻璃一個接一個的穩(wěn)定地制備預(yù)制體，上述玻璃不適于精密壓模。因此，由上文JP-A-4-104981描述的玻璃制備的光學(xué)元件沒有應(yīng)用到實(shí)踐中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供精密壓模預(yù)制體以及該預(yù)制體的制備方法，它克服了常規(guī)玻璃的上述缺陷，在精密壓模能力和耐久性上是極好的，使具有良好近紅外吸收功能等的光學(xué)元件能夠穩(wěn)定制備，本發(fā)明的另一個目的是提供由上述預(yù)制體通過精密壓模獲得的光學(xué)元件以及光學(xué)元件的制備方法。
為了克服上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)堿性成分和BaO加入到含P2O5玻璃中時，含P2O5玻璃的熔點(diǎn)會降低，并且該含P2O5玻璃可被賦予良好的近紅外吸收性能和足夠強(qiáng)的氣候抵抗力，由此可獲得適于精密壓模的玻璃組合物?；谶@一發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
也就是，本發(fā)明提供了(1)精密壓模預(yù)制體，由玻璃組合物形成，包含，按摩爾％計(jì)，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、2-30％的Li2O、0-25％的Na2O、0-15％的K2O，Li2O、Na2O和K2O的總含量為3-40％，3-45％的BaO、0-30％的ZnO、0-20％的MgO、0-20％的CaO、0-20％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-5％的La2O3、0-5％的Gd2O3和0-5％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％，(2)上文(1)所述的精密壓模預(yù)制體，其中的玻璃組合物中BaO含量/ZnO含量摩爾比(BaO/ZnO)大于1，(3)精密壓模預(yù)制體，由磷酸鹽玻璃形成，該磷酸鹽玻璃含有CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO，其BaO含量/ZnO含量摩爾比(BaO/ZnO)大于1，
(4)上文(3)所述的精密壓模預(yù)制體，其中磷酸鹽玻璃含有，按摩爾％計(jì)，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、Li2O、Na2O和K2O的總量為3-40％、3-45％的BaO和0-30％的ZnO，(5)上文(1)或(3)所述的精密壓模預(yù)制體，其中當(dāng)玻璃的厚度為1mm時，關(guān)于其透射比特性，其在400nm波長處具有80-90％的表面透射比，在700nm波長處具有0.1-18％的表面透射比，在1,200nm處具有1-30％的表面透射比，在400-600nm波長處具有最大表面透射比，(6)制備精密壓模預(yù)制體的方法，包括從熔融玻璃中分離具有預(yù)定質(zhì)量的熔融玻璃塊(gob)，將熔融玻璃塊成型為上文(1)或(3)所述的精密壓模預(yù)制體，(7)一種光學(xué)元件，它是來自上文(1)或(3)所述精密壓模預(yù)制體的精密壓模產(chǎn)品，(8)一種光學(xué)元件，它是來自由上文(6)所述方法制備的精密壓模預(yù)制體的精密壓模產(chǎn)品，(9)一種光學(xué)元件，它是一種精密壓模產(chǎn)品，由玻璃組合物形成，包含，按摩爾％計(jì)，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、2-30％的Li2O、0-25％的Na2O、0-15％的K2O，La2O、Na2O和K2O總含量為3-40％，3-45％的BaO、0-30％的ZnO、0-20％的MgO、0-20％的CaO、0-20％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-5％的La2O3、0-5％的Gd2O3和0-5％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％，(10)一種光學(xué)元件，它是一種精密壓模產(chǎn)品，由磷酸鹽玻璃形成，該玻璃含有CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO，BaO含量/ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)大于1，(11)上文(7)所述的光學(xué)元件，它是非球面透鏡、球面透鏡、透鏡陣列、光學(xué)低通濾光器和衍射光柵中的一種，具有近紅外吸收功能，(12)制備光學(xué)元件的方法，包括加熱上文(1)或(3)中所述的精密壓模預(yù)制體，并使用壓模對該預(yù)制體進(jìn)行精密壓模，(13)制備光學(xué)元件的方法，包括加熱通過上文(6)中所述方法制備的精密壓模預(yù)制體，并使用壓模對該預(yù)制體進(jìn)行精密壓模，(14)上文(12)所述制備光學(xué)元件的方法，其中將精密壓模預(yù)制體放入到壓模中，預(yù)制體和壓模一起加熱用于精密壓模，和(15)上文(12)所述制備光學(xué)元件的方法，其中將精密壓模預(yù)制體預(yù)熱，然后將其放入用于精密壓模的壓模中。
發(fā)明效果本發(fā)明提供了精密壓模預(yù)制體以及該預(yù)制體的制備方法，該預(yù)制體具有良好的精密壓模能力和耐久性，能夠穩(wěn)定制備具有良好近紅外吸收功能等性能的光學(xué)元件。
本發(fā)明還提供了一種光學(xué)元件以及光學(xué)元件的制備方法，該光學(xué)元件是由上述預(yù)制體獲得的精密壓模產(chǎn)品。
因此，可獲得多種光學(xué)元件如非球面透鏡、球面透鏡、透鏡陣列等，它們具有近紅外光吸收功能等，所以固體攝像器件的光學(xué)系統(tǒng)可由較少的部件構(gòu)成，有效地縮小了成像設(shè)備的體積和重量。另外，因?yàn)樯鲜龉鈱W(xué)元件可通過精密壓模來制備，所以可容易地并以低成本制備光學(xué)元件如非球面透鏡，透鏡陣列、帶有光學(xué)低通濾光器的透鏡、顯微透鏡等，而當(dāng)通過機(jī)械方法制備時需要人力和成本。
附圖簡述

圖1是實(shí)施例1中所使用的熱預(yù)制體漂浮成形裝置的截面示意圖。
圖2是實(shí)施例中所使用的精密壓模裝置的截面示意圖。
圖3是當(dāng)玻璃厚度為1mm時，實(shí)施例1中構(gòu)成9號預(yù)制體的玻璃的表面透射比曲線圖。
發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案首先，下文中將對精密壓模預(yù)制體(用于精密壓模的預(yù)制體)及其制備方法進(jìn)行說明。
本發(fā)明提供的精密壓模預(yù)制體包括兩個實(shí)施方案，預(yù)制體I和預(yù)制體II。
(預(yù)制體I)本發(fā)明提供的第一個精密壓模預(yù)制體(預(yù)制體I)，由包含以下成分組合物的玻璃形成，按摩爾％計(jì)，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、2-30％的Li2O、0-25％的Na2O、0-15％的K2O、Li2O、Na2O和K2O的總含量為3-40％，3-45％的BaO、0-30％的ZnO、0-20％的MgO、0-20％的CaO、0-20％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-5％的La2O3、0-5％的Gd2O3和0-5％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％，除非有其它的說明，所述玻璃成分的含量在下文中用摩爾％含量表示。
限制玻璃成分含量的原因?qū)⒃谙挛闹羞M(jìn)行解釋。
P2O5是構(gòu)成玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的主要成分，對于玻璃的穩(wěn)定操作和形成是基本的。當(dāng)其含量低于25％時，玻璃的熱穩(wěn)定性降低，氣候抵抗力也降低。當(dāng)其超過45％時，熔融玻璃的粘度增加，難以加入下文介紹的任選組分，如Bi2O3、Nb2O5和WO3。另外，不可能進(jìn)行熱預(yù)制體成形步驟，其中具有與一個預(yù)制體質(zhì)量相當(dāng)?shù)娜廴诓ＡK從熔融玻璃分離，在玻璃冷卻前成型為預(yù)制體。因此P2O5的含量被限制在25-45％，它優(yōu)選為27-42％。P2O5的含量按質(zhì)量％計(jì)優(yōu)選少于65質(zhì)量％、更優(yōu)選60質(zhì)量％或更少，還更優(yōu)選59質(zhì)量％或更少。
CuO是一種基本組分，作為賦予上述玻璃吸收近紅外光性能的主要成分。當(dāng)CuO的量低于0.5％時，不足以獲得吸收近紅外光性能。當(dāng)它超過10％時，玻璃失透抵抗力就會降低。因此其含量被限制在0.5-10％。
B2O3是一種當(dāng)以少量加入時可提高玻璃氣候抵抗力效果的成分，并使玻璃獲得低散射光學(xué)性能。當(dāng)其含量超過10％時，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大大升高，其耐久性大大降低。因此B2O3的含量限制在0-10％。其含量優(yōu)選8％或更少，更優(yōu)選0％以上但不超過8％。B2O3的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選3質(zhì)量％或更少，特別優(yōu)選2.5質(zhì)量％或更少。
Al2O3當(dāng)以少量加入時具有提高玻璃氣候抵抗力和水抵抗力的效果。但是它可提高熔化溫度，可促進(jìn)的還原反應(yīng)，可消弱玻璃的透射比以及玻璃吸收近紅外光的性能。因此Al2O3的含量限制在0-10％。它優(yōu)選0-6％，還更優(yōu)選0％以上但不超過6％。Al2O3的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選少于10質(zhì)量％，特別優(yōu)選9質(zhì)量％或更少。
在上述玻璃組合物中，加入至少Li2O作為堿金屬氧化物具有顯著的效果。原因是Li2O是有效降低玻璃熔點(diǎn)和軟化溫度的成分。為此目的，加入至少2％的Li2O。但是，當(dāng)其含量超過30％時，玻璃逐漸變得不透明，玻璃的液相線溫度會升高，所以Li2O的含量限制在2-30％。其含量優(yōu)選5-25％。
當(dāng)Li2O單獨(dú)加入作為堿金屬氧化物R2O時，為了減小失透傾向，優(yōu)選加入選自Na2O或K2O的至少一種成分。
Na2O的含量為0-25％，優(yōu)選0-20％，更優(yōu)選0％以上但不超過10％。K2O的含量為0-15％，優(yōu)選0-10％，更優(yōu)選0％以上但不超過20％。原因是當(dāng)Na2O的含量超過25％時，玻璃的耐久性和穩(wěn)定性降低，當(dāng)K2O的含量超過15％時，難于賦予玻璃低熔點(diǎn)的性能。
R2O(R＝Li、Na或K)是一種基本成分，具有降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和玻璃液相粘度的效果，賦予玻璃形成精密壓模預(yù)制體所需的熱性能。當(dāng)大量的堿加入時，會產(chǎn)生一種效果，近紅外光吸收Cu2+向Cu+()的還原反應(yīng)受到抑制。當(dāng)R2O的含量少于3％時，抑制還原反應(yīng)的效果被消弱，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度增加，熱預(yù)制體成形過程中的熔融玻璃的粘度增加，所以對壓模和熱預(yù)制體成型造成困難。當(dāng)上述成分的總含量超過40％時，玻璃的氣候抵抗力和熱穩(wěn)定性降低。因此上述成分的總含量限制在3-40％。其總含量優(yōu)選為5-36％，更優(yōu)選5％以上但不超過36％。
BaO是改進(jìn)玻璃的成分，用于調(diào)節(jié)玻璃的多種性能。另外，BaO具有提高玻璃氣候抵抗力的效果，所以它在上述玻璃組合物中是基本成分。當(dāng)其含量超過45％時，不能獲得低溫軟化性能，玻璃的液相線溫度會升高。當(dāng)它低于3％時，就不能獲得所需的耐久性和氣候抵抗力，玻璃非常容易失透。因此BaO的含量限制在3-45％，優(yōu)選5-40％。BaO的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選至少8.5質(zhì)量％，還更優(yōu)選至少11質(zhì)量％，再更優(yōu)選至少13質(zhì)量％，特別優(yōu)選至少20.5質(zhì)量％。
如同BaO，ZnO是一種改進(jìn)玻璃的成分，用于調(diào)節(jié)玻璃的多種性能。特別地，ZnO非常有助于降低玻璃的熔點(diǎn)。當(dāng)ZnO的含量超過30％時，ZnO造成了玻璃的熱穩(wěn)定性降低或者使玻璃的液相粘度升高，所以玻璃適于用作形成精密壓模預(yù)制體的玻璃所需具有的熱性能被完全消弱。因此，ZnO的含量限制在0-30％。其含量優(yōu)選0-25％，更優(yōu)選0％以上但不超過25％。ZnO的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選少于20質(zhì)量％，特別優(yōu)選16質(zhì)量％或更少。
為了提高要獲得的預(yù)制體和光學(xué)元件的氣候抵抗力，優(yōu)選地，BaO含量與ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)調(diào)整至大于1的值。
MgO、CaO和SrO是用于調(diào)節(jié)玻璃耐久性和穩(wěn)定性的成分。當(dāng)上述成分中每一種的含量超過20％時，就不再可能加入BaO來賦予玻璃氣候抵抗力，所以上述成分的每一種的含量被限制在0-20％。每一種成分的含量優(yōu)選0-15％。
Bi2O3是一種任選成分。然而，當(dāng)Bi2O3以少量加入時，它不僅能夠提高玻璃的穩(wěn)定性，而且能抑制的還原反應(yīng)。尤其是當(dāng)P2O5的含量相對高時，Bi2O3的加入非常有效。但是當(dāng)加入大量的Bi2O3時，在近紅外光區(qū)的吸收增加，在400nm波長處的透射比因此會降低。所以Bi2O3的含量限制在0-10％。該含量優(yōu)選0.1-10％，更優(yōu)選0.1-5％。
La2O3、Gd2O3和Y2O3是具有提高玻璃氣候抵抗力的成分，可根據(jù)需要加入。但是，當(dāng)每一種成分的含量超過5％時，難以獲得所要的低溫軟化性能，玻璃的液相粘度易于增加。因此，上述的每一種成分的含量限制在0-5％。優(yōu)選地，每一種成分的含量是0-4％。
在上述玻璃組合物中，為了賦予玻璃上述所要的性能，上述成分的總含量需要達(dá)到至少98％、優(yōu)選98％以上，更優(yōu)選至少99％，還更優(yōu)選100％。
除了上述成分，可加入0-2％的Yb2O3，或可加入0-2％的Lu2O3，來提高玻璃的氣候抵抗力。另外，也可加入0-2％的CeO2。
為了調(diào)節(jié)玻璃的光學(xué)性能，可以每種0-2％的量加入Nb2O5和WO3。
另外，當(dāng)GeO2、SnO和Fe2O3以上述少量加入時，玻璃性能不會被消弱，它們具有抑制還原反應(yīng)的效果。當(dāng)上述成分的每一種以超過2％的量加入時，它們促進(jìn)了熔化鉑坩堝和玻璃的反應(yīng)，因此在400nm處的透射比可能會降低。因此，優(yōu)選控制上述成分的總含量使其為2％或更少，更優(yōu)選控制上述總含量使其少于0.1質(zhì)量％，還更優(yōu)選控制上述總含量使其為0.01質(zhì)量％或更少。當(dāng)各成分以上述微量加入時，上述微量成分需要在整個原料中均勻混和，否則難于加工成上述玻璃，以及難于熔化具有恒定組成的玻璃。另外GeO2是一種昂貴的物質(zhì)，理想地，當(dāng)優(yōu)先考慮成本和加工問題時，可不加入GeO2、SnO和Fe2O3。
除了上述成分，可加入Sb2O3作為精煉劑。在該情況下，Sb2O3的含量，基于除去Sb2O3的玻璃組合物總含量，優(yōu)選0至少于1質(zhì)量％，更優(yōu)選0-0.9質(zhì)量％。Sb2O3的含量按摩爾％計(jì)優(yōu)選0-1摩爾％，更優(yōu)選0-0.9摩爾％。
理想地，上述玻璃不含PbO，As2O3和氟。其原因已經(jīng)解釋過了。
另外，應(yīng)排除有毒性的Tl、Cd和Cr，也優(yōu)選排除Ag氧化物，它可在非氧化環(huán)境中的精密壓模過程中被還原成金屬沉淀。
上述玻璃組合物特別優(yōu)選P2O5、CuO、B2O3、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、BaO和ZnO共同存在，其中上述成分的總含量是100％的玻璃組合物是最優(yōu)選的。
根據(jù)上述觀點(diǎn)，具有更優(yōu)選組成范圍的玻璃組合物可根據(jù)需要通過組合上述成分的優(yōu)選含量范圍來獲得。上述更優(yōu)選玻璃組合物的一個實(shí)施方案具體含有27-42％的P2O5、0.5-10％的CuO、0％以上但不超過8％的B2O3、0％以上但不超過6％的Al2O3、5-25％的Li2O、0％以上但不超過20％的Na2O、0％以上但不超過10％的K2O，Li2O、Na2O和K2O的總含量為5％以上但不超過36％，5-40％的BaO、0％以上但不超過25％的ZnO、BaO的含量/ZnO的含量摩爾比大于1((BaO/ZnO)＞1)，0-15％的MgO、0-15％的CaO、0-15％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-4％的La2O3、0-4％的Gd2O3和0-4％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％。上述優(yōu)選玻璃組合物的另一實(shí)施方案具體含有27-42％的P2O5、0.5-10％的CuO、0％以上但不超過8％的B2O3、0％以上但不超過6％的Al2O3、5-25％的Li2O、0％以上但不超過20％的Na2O、0％以上但不超過10％的K2O，Li2O、Na2O和K2O的總含量為5％以上但不超過36％，5-40％的BaO、0％以上但不超過25％的ZnO、0-15％的MgO、0-15％的CaO、0-15％的SrO、0.1-10％的Bi2O3、0-4％La2O3、0-4％的Gd2O3和0-4％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％。
(預(yù)制體II)本發(fā)明提供的第二個精密壓模預(yù)制體(預(yù)制體II)由磷酸鹽玻璃形成，含有CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO，BaO含量/ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)大于1。
在預(yù)制體II中，P2O5、CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO表現(xiàn)出與上述預(yù)制體I相同的活性和效果。已經(jīng)解釋過，精密壓模預(yù)制體理想地由被賦予低溫軟化性能和具有足夠氣候抵抗力的玻璃形成。為此目的，預(yù)制體II中BaO含量與ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)被確定大于1。
關(guān)于堿金屬氧化物，優(yōu)選加入Li2O，更優(yōu)選加入Li2O和Na2O。理想地，加入Li2O、Na2O和K2O，上述成分經(jīng)調(diào)節(jié)使其總含量等于堿金屬氧化物的含量。
另外，如同預(yù)制體I，優(yōu)選加入B2O3或加入Al2O3。
在預(yù)制體II中，類似地，P2O5的含量優(yōu)選為25-45％，更優(yōu)選27-42％。P2O5的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選65質(zhì)量％或更少，還更優(yōu)選60質(zhì)量％或更少，再更優(yōu)選59質(zhì)量％或更少。
如同預(yù)制體I，類似地，CuO的含量優(yōu)選0.5-10％。
如同預(yù)制體I，類似地，B2O3的含量優(yōu)選0-10％。其含量更優(yōu)選8％或更少，還更優(yōu)選0％以上但不超過8％。B2O3的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選少于3質(zhì)量％，特別優(yōu)選2.5質(zhì)量％或更少。
如同預(yù)制體I，類似地，Al2O3的含量優(yōu)選0-10％。其含量更優(yōu)選0-6％，還更優(yōu)選0％以上但不超過6％。Al2O3的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選少于10質(zhì)量％，特別優(yōu)選9質(zhì)量％或更少。
如同預(yù)制體I，類似地，Li2O、Na2O和K2O的總含量優(yōu)選3-40％。其含量更優(yōu)選5-36％，還更優(yōu)選5％以上但不超過36％。
如同預(yù)制體I，類似地，Li2O的含量優(yōu)選2-30％，特別優(yōu)選5-25％。
如同預(yù)制體I，類似地，Na2O的含量優(yōu)選0-25％。其含量更優(yōu)選為0-20％，還更優(yōu)選0％以上但不超過20％。
如同預(yù)制體I，類似地，K2O的含量優(yōu)選0-15％，更優(yōu)選為0-10％，還更優(yōu)選0％以上但不超過10％。
如同預(yù)制體I，類似地，BaO的含量優(yōu)選為3-45％，更優(yōu)選5-40％。BaO的含量按質(zhì)量％計(jì)優(yōu)選8.5質(zhì)量％或更多，更優(yōu)選11質(zhì)量％或更多，還更優(yōu)選13質(zhì)量％或更多，特別優(yōu)選20.5質(zhì)量％或更多。
如同預(yù)制體I，類似地，ZnO的含量優(yōu)選為0-30％。其含量更優(yōu)選0-25％，還更優(yōu)選0％以上但不超過25％。ZnO的含量按質(zhì)量％計(jì)更優(yōu)選20質(zhì)量％或更少，特別優(yōu)選16質(zhì)量％或更少。
根據(jù)上述觀點(diǎn)，具有更優(yōu)選組成范圍的玻璃組合物可根據(jù)需要通過組合上述成分的優(yōu)選含量范圍來獲得。上述更優(yōu)選玻璃組合物的一個實(shí)施方案具體含有25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、Li2O、Na2O和K2O的總含量為3-40％，3-45％的BaO和0-30％的ZnO。
在預(yù)制體II中，上述玻璃組合物特別優(yōu)選P2O5、CuO、B2O3、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、BaO和ZnO共同存在，其中上述成分的總含量是100％的玻璃組合物是最優(yōu)選的。
在預(yù)制體II中，還可加入Sb2O3作為精煉劑。在該情況下，其含量優(yōu)選如預(yù)制體I中所討論的。另外，優(yōu)選地，由于預(yù)制體I中所解釋的相同的原因，上述玻璃中不含PbO、As2O3、氟、Tl、Cd、Cr和Ag化合物。
(預(yù)制體I和II的共同點(diǎn))預(yù)制體I和II的共同點(diǎn)將在下文中進(jìn)行說明。預(yù)制體I和II在下文中將簡單的共同稱作“預(yù)制體”。
在本發(fā)明中，理想地，預(yù)制體由吸收近紅外光的玻璃形成，關(guān)于透射比特性，為了獲得固體攝像器件(例如，CCD(電荷耦合器件)型固體攝像器件或MOS型(金屬氧化物半導(dǎo)體)固體攝像器件)的顏色校正光學(xué)元件，當(dāng)該玻璃的厚度為1mm時，在400nm波長處的表面透射比至少為80％。更理想地，它由下述玻璃形成，當(dāng)玻璃的厚度為1mm時，關(guān)于其透射比特性，其在400nm波長處具有80-90％的表面透射比，在700nm波長處具有0.1-18％的表面透射比，在1,200nm波長處具有1-30％的表面透射比，在400-600nm波長處具有最大的表面透射比。
上述表面透射比指的是出射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比率((出射光強(qiáng)度/入射光強(qiáng)度)×100)，當(dāng)光線垂直射入玻璃的兩個平面形狀的經(jīng)光學(xué)拋光的相互平行的表面中的一個表面時，就會從另一表面射出。
在280-1,200nm的波長區(qū)，當(dāng)波長變?yōu)楦哂?80nm時和之后表面透射比單調(diào)的增加，當(dāng)表面透射比到達(dá)50％后，進(jìn)一步單調(diào)的增加變?yōu)樽畲笾?。然后，表面透射比再單調(diào)的減小至50％，之后再降低，在近紅外區(qū)的光被吸收。而且，低透射比維持直到波長為1,200nm。因此，在280-1,200nm的波長區(qū)內(nèi)包括兩個表面透射比變?yōu)?0％的波長。當(dāng)將較長的上述波長作為λ50時，為了獲得固體攝像器件的良好的顏色校正光學(xué)元件，λ50為580-640nm是優(yōu)選的。
另外，預(yù)制體優(yōu)選由折射率(nd)為1.52-1.7和阿貝值(vd)為42-70的玻璃形成。
為了進(jìn)一步提高精確模壓性能，預(yù)制體優(yōu)選由玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為560℃或更低的玻璃形成，更優(yōu)選由玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為500℃或更低的玻璃形成，還更優(yōu)選由玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為450℃或更低的玻璃形成。已經(jīng)描述過，玻璃的精密壓模指的是一種方法，其中在高溫和壓力下將預(yù)制體利用具有預(yù)定形狀模槽的壓模進(jìn)行模壓，獲得具有最后產(chǎn)品形狀或與之非常接近的形狀和具有最后產(chǎn)品表面精確度或與之非常接近的表面精確度的玻璃模壓產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明精密壓模方法，具有所需形狀的模壓產(chǎn)品可高產(chǎn)率地制備。因此，目前在實(shí)踐中通過精密壓模方法可制備多種光學(xué)玻璃部件如球面透鏡、非球面透鏡、衍射光柵等。為了通過精密壓模方法獲得由玻璃形成的光學(xué)元件，自然需要在如上文所描述的高溫下對預(yù)制體進(jìn)行壓模，所以壓模要暴露在高溫下，并且使用高壓。因此，需要降低預(yù)制體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以防止在壓模過程中高溫環(huán)境對壓模本身和供給模具內(nèi)表面(模制表面)的脫模薄膜造成損傷。本發(fā)明的預(yù)制體滿足了上述要求，并能夠很好地進(jìn)行精密壓模。
為了由熔融玻璃成型為本發(fā)明的預(yù)制體，優(yōu)選提高玻璃的高溫穩(wěn)定性。特別地，為了提高熱預(yù)制體的成形能力，要求降低用于構(gòu)成預(yù)制體的玻璃的液相線溫度(LT)，并使玻璃在液相線溫度下的粘度調(diào)整到適于熱預(yù)制體成形的范圍?；谏鲜鲇^點(diǎn)，優(yōu)選將玻璃的上述液相線溫度調(diào)整至900℃或更低。還優(yōu)選由液相線溫度下表現(xiàn)出至少4dPa·s粘度的玻璃成型預(yù)制體。液相線溫度下玻璃的粘度優(yōu)選4-100dPa·s，更優(yōu)選5-100dPa·s，還更優(yōu)選10-50dPa·s。
對于成型預(yù)制體的方法，其預(yù)制體所有的表面都是光滑的和清潔的，沒有擦傷，漂浮成形方法(float-shaping)是非常有效的，其中熔融玻璃由流出管流出，與一個預(yù)制體相等的熔融玻璃塊被分離，將熔融玻璃塊形成預(yù)制體，同時它通過使用氣壓漂浮到熔融的玻璃塊中。另外，預(yù)制體可成型為旋轉(zhuǎn)體形狀如球形等形狀，這對于精密壓模是有利的。雖然漂浮成形法具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是玻璃在液相線溫度下的粘度需要至少為4dPa·s，正如可用于漂浮成形玻璃的高溫工作粘度性能。當(dāng)玻璃具有上述粘度性能時，預(yù)制體的所有表面通過熔融狀態(tài)的玻璃固化而成型，上述玻璃對具有自由表面的預(yù)制體的成型是有利的。當(dāng)液相線溫度下的玻璃粘度超過100dPa·s時，需要進(jìn)一步增加溫度來降低粘度形成預(yù)制體，在該情況下，玻璃成分在成形過程中容易揮發(fā)，易產(chǎn)生表面條紋。
前面已經(jīng)解釋了，正如精密壓模預(yù)制體一樣，所有表面由熔融狀態(tài)的玻璃固化形成的預(yù)制體，或者所有表面由自由表面形成的預(yù)制體是顯著好的，因?yàn)樗斜砻娑际枪饣?、清潔的，沒有顯微拋光痕跡。
沒有使用任何切割刀將來自流出熔融玻璃的預(yù)制體質(zhì)量相同的熔融玻璃塊分離的方法包括，熔融玻璃以小液滴的形式由流出管滴落的方法，和熔融玻璃從流出管不斷流出的方法，將熔融玻璃流的下端用支持物支撐，在熔融玻璃流的中間部分形成狹窄部分，支持物被移出，分離位于狹窄部分以下的熔融玻璃。前者方法稱為滴落法，后者稱為下落分離法(falling-separating method)。在每一方法中，當(dāng)流出玻璃的粘度增加太大時，難以分離熔融玻璃塊。另一方面，當(dāng)玻璃在液相線溫度下的粘度小于4dPa·s時，就難于使用滴落法。在滴落法和下落分離法中，優(yōu)選地，為了穩(wěn)定制備具有恒定質(zhì)量的預(yù)制體，來自流出管的熔融玻璃的流速調(diào)整至恒定，分離熔融玻璃塊的時間間隔調(diào)整至恒定。
另外，關(guān)于用于構(gòu)成預(yù)制體的玻璃的抗水性，優(yōu)選地，根據(jù)日本光學(xué)玻璃工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，玻璃在抗水性試驗(yàn)(測量光學(xué)玻璃化學(xué)耐久性的方法(粉末法)JOGISO06-1999)中的質(zhì)量損失為0.25質(zhì)量％或更少。另外，關(guān)于抗氣候性，當(dāng)具有平面和光學(xué)拋光并相互平行的表面的玻璃，被放置在清潔的具有65℃和相對濕度90％的恒溫恒濕容器中，7天后將白光通過玻璃的光學(xué)拋光表面，優(yōu)選地，散射光強(qiáng)度/透射光強(qiáng)度的比率(稱作“霧度值”)理想地為0.05或更少，更理想地為0.04或更少?？梢哉J(rèn)為散射光強(qiáng)度可通過入射光強(qiáng)度減去透射光強(qiáng)度獲得。
當(dāng)水滴或蒸汽對預(yù)制體表面的腐蝕率，和應(yīng)用環(huán)境如氣體等中的多種化學(xué)成分或反應(yīng)產(chǎn)物的形成較大時，外來物質(zhì)易于在表面上產(chǎn)生，光學(xué)性能如透射比降低。當(dāng)薄層如抗反射膜等在光學(xué)功能表面上形成時，光學(xué)元件的表面狀況的退化可被阻止。當(dāng)預(yù)制體的表面狀況退化時，預(yù)制體已經(jīng)是缺陷產(chǎn)品了。因此，預(yù)制體需要具有上述的化學(xué)耐久性。
預(yù)制體表面可提供薄膜以改進(jìn)在精密壓模過程中預(yù)制體表面和壓模表面之間的潤滑性，或用脫模薄膜防止預(yù)制體與壓模的粘連。上述薄膜的實(shí)例包括含碳的薄膜和自組裝的單層(self-assembled monolayer)。含碳薄膜包括，例如，蒸汽淀積碳膜和氫化碳膜。理想地，上述薄膜在預(yù)制體的整個表面或與壓模接觸的預(yù)制體的表面上形成。
本發(fā)明提供的制備預(yù)制體的方法，包括從熔融的玻璃分離具有恒定質(zhì)量的熔融玻璃塊，將玻璃塊成形為上述預(yù)制體。上述預(yù)制體可通過同質(zhì)的光學(xué)玻璃塊形成的方法來制備，該玻璃塊在其中的張力去除后被切下，該玻璃塊通過機(jī)械方法加工成預(yù)制體的形狀，其表面經(jīng)過光學(xué)拋光。但是，上述方法需要大量的人力和成本，更需要機(jī)械加工預(yù)制體步驟，不是用精密壓模來代替光學(xué)元件的機(jī)械加工，所以精密壓模的工業(yè)優(yōu)點(diǎn)降低。相反，本發(fā)明提供的制備預(yù)制體的方法，可以高產(chǎn)率的提供通過精密壓模可模壓成具有吸收近紅外光性能的光學(xué)元件的預(yù)制體。
在本發(fā)明的制備預(yù)制體的方法中，熔融玻璃由例如鉑基合金制成的流出管中以恒定的速率流出，具有高質(zhì)量精確度的預(yù)制體可通過已經(jīng)解釋的滴落方法或下降切割方法來成形。通過漂浮成形法來成形預(yù)制體是優(yōu)選的，這一點(diǎn)已經(jīng)解釋過。
光學(xué)元件及其制備方法將在下文中說明。
本發(fā)明的光學(xué)元件包括三個實(shí)施方案，第一光學(xué)元件、第二光學(xué)元件和第三光學(xué)元件。
本發(fā)明的第一光學(xué)元件是通過對上述預(yù)制體或通過上述制備預(yù)制體的方法制備的預(yù)制體進(jìn)行精密壓模所制備的光學(xué)元件。
本發(fā)明的第二光學(xué)元件是一種精密壓模產(chǎn)品的光學(xué)元件，由包含下列成分的組合物的玻璃形成，按摩爾％計(jì)，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、2-30％的Li2O、0-25％的Na2O、0-15％的K2O，Li2O、Na2O和K2O的總含量為3-40％，3-45％的BaO、0-30％的ZnO、0-20％的MgO、0-20％的CaO、0-20％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-5％的La2O3、0-5％的Gd2O3和0-5％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％，由于如預(yù)制體I所解釋的相同的原因，該光學(xué)元件由上述玻璃形成。
本發(fā)明的第三光學(xué)元件是一種精密壓模產(chǎn)品的光學(xué)元件，由磷酸鹽玻璃形成，含有CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO，其BaO含量/ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)大于1。
由于如預(yù)制體II所解釋的相同的原因，該光學(xué)元件由上述玻璃形成。
上述任一光學(xué)元件理想地應(yīng)具有吸收近紅外光性能，所以它們理想地具有預(yù)制體I和II所具有的光透射比性能。
上述光學(xué)元件包括，例如，非球面透鏡、球面透鏡、透鏡陣列、顯微透鏡、光學(xué)低通濾光器、衍射光柵等。它可以是具有組合功能的光學(xué)元件，如具有光學(xué)低通濾光器功能的非球面透鏡、具有光學(xué)低通濾光器功能的球面透鏡、或帶有衍射光柵的透鏡。
另外，因?yàn)榫哂形战t外光功能，所以上述光學(xué)元件作為固體攝像器件如CCD型攝像器件或MOS型攝像器件的顏色校正光學(xué)元件是有效的。
光學(xué)元件的表面可覆蓋多層薄膜或單層薄膜如抗反射薄膜。
本發(fā)明提供的制備光學(xué)元件的方法將在下文中說明。本發(fā)明提供的制備光學(xué)元件的方法包括，加熱上述預(yù)制體或用制備預(yù)制體的方法制備的預(yù)制體，用壓模對其進(jìn)行精密壓模。通過上述制備方法可獲得本發(fā)明的光學(xué)元件。
高溫狀態(tài)下的壓模在非氧化性氣體氛圍中操作。這是因?yàn)樾枰乐褂捎谘趸趬耗５哪罕砻嬖斐蓳p傷。壓模的模壓表面可用脫模薄膜覆蓋以防止玻璃與模具的粘連。脫模薄膜可選自碳膜、貴金屬合金薄膜如鉑基合金膜或貴金屬膜。當(dāng)薄膜由于氧化遭到損傷時，會產(chǎn)生一個問題，玻璃在損傷部分發(fā)生粘連，或光學(xué)元件的表面精確度降低。精密壓模在非氧化性氣體氛圍如氮?dú)?、氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w、氬氣或其它惰性氣體中進(jìn)行，從而可避免上述問題。
用于壓模的材料可選自公知材料，它可選自難熔物質(zhì)如難熔金屬、碳化硅等。
制備光學(xué)元件的方法包括兩個實(shí)施方案。本方法第一個實(shí)施方案包括將精密壓模預(yù)制體加入到壓模中，一起加熱預(yù)制體和壓模進(jìn)行精密壓模。本方法的第二個實(shí)施方案包括將預(yù)熱的精密壓模預(yù)制體加入到壓模中并對其進(jìn)行精密壓模。第一個實(shí)施方案需要許多用于大量制備光學(xué)元件的壓模，因?yàn)轭A(yù)制體和壓模一起加熱。但是，預(yù)制體和壓模處于一個熱平衡狀態(tài)或接近于熱平衡的狀態(tài)，以便高精確度地進(jìn)行精密壓模。本發(fā)明的第二個實(shí)施方案能夠用相對少數(shù)的壓模大量制備光學(xué)元件。雖然本方法的上述兩個實(shí)施方案具有共同點(diǎn)，即可獲得高精確度的光學(xué)元件，但是使用兩個實(shí)施方案中的哪一個取決于是否優(yōu)先考慮更高精確度，或者取決于是否優(yōu)先考慮用少量的模大量提高生產(chǎn)。
在本方法的第一個實(shí)施方案中，優(yōu)選地，壓模和預(yù)制體一起加熱至玻璃表現(xiàn)出108-1012dPa·s粘度的溫度。另外，理想地，在模壓產(chǎn)品從壓模中取出之前，壓模和模壓產(chǎn)品被冷卻至玻璃表現(xiàn)出至少1012dPa·s粘度的溫度，更優(yōu)選至少1014dPa·s粘度的溫度，還更優(yōu)選至少1016dPa·s粘度的溫度。
在本方法的第二個實(shí)施方案中，理想地，模壓產(chǎn)品在模壓玻璃的粘度達(dá)到1012dPa·s或更高時從壓模中取出。另外，理想地，預(yù)制體被加熱的同時漂浮，預(yù)制體加入到壓模中。理想地，預(yù)制體被預(yù)熱直到玻璃表現(xiàn)出，優(yōu)選地，109dPa·s或更低的粘度，更優(yōu)選105.5-109dPa·s的粘度后加入到壓模中。另外，理想地，在開始壓制的同時或在壓制過程中的某一時間開始冷卻玻璃。加熱壓模的溫度優(yōu)選調(diào)整至構(gòu)成預(yù)制體的玻璃表現(xiàn)出109-1012dPa·s粘度的溫度。但是在本方法的第二個實(shí)施方案中，理想地，加熱預(yù)制體的溫度應(yīng)該高于加熱壓模的溫度。
從壓模中取出的模壓產(chǎn)品根據(jù)需要進(jìn)行退火，當(dāng)預(yù)制體表面具有覆蓋的薄膜時，去除薄膜。
另外，模壓產(chǎn)品根據(jù)需要加工成定心(centering)和定邊緣(edging)的，多種光學(xué)元件如本發(fā)明的具有吸收近紅外光性能的光學(xué)元件，可不用進(jìn)行光學(xué)功能表面形狀的機(jī)械加工就可進(jìn)行制備。
實(shí)施例本發(fā)明可根據(jù)下文中的實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)的解釋，但是本發(fā)明不限制于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1作為玻璃的原料的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氟化物、氫氧化物等，以250-300g的量進(jìn)行稱量，以獲得具有表1所示預(yù)定量比例的玻璃組合物，上述材料充分混合獲得加工好的批料。加工好的批料放入鉑坩堝中，在在900-1,100℃空氣中熔化，同時攪拌1-4小時。熔化后，澄清均一的熔融玻璃澆鑄到40×70×15mm的碳質(zhì)模子中，并逐漸冷卻至大約其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，之后立即將玻璃放入退火爐中，在大約玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下退火約1小時，使玻璃冷卻至室溫。如此獲得的光學(xué)玻璃通過光學(xué)顯微鏡觀察沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)晶狀沉淀。
表2顯示了上述玻璃在400nm、700nm和1,200nm處的表面透射比(T400、T700和T1200)、最大表面透射比(Tmax)、λ50和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
對于表2所示中的性能，是通過以下方法測量的(1)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和軟化溫度(Ts)樣品用Rigaku Denki K.K.提供的熱機(jī)械分析儀，在4℃/分鐘的溫度升高速率下進(jìn)行測量。
(2)表面透射比(T400、T1200、T700和λ50)測量厚度為1.0±0.1mm的拋光玻璃在280nm-1,200nm波長區(qū)的透射比(包括表面反射損失)。關(guān)于透射比，表2中的T400、T700和T1200分別代表400nm、700nm和1,200nm波長處的透射比，λ50代表了在上述波長區(qū)的較長波長的一側(cè)表面透射比達(dá)到50％時的波長。
表1和2中的1-16和18號玻璃具有小于0.04(小于4％)的濁度值，17號玻璃具有0.05-0.065(5％-6.5％)的濁度值。
表1

(注1)Li2O+Na2O+K2O代表上述三種成分的總含量。
(注2)BaO/ZnO代表用摩爾表示的ZnO含量除用摩爾％表示的BaO含量所獲得的值。
表2

GTT＝玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由表2可以看出，實(shí)施例中的光學(xué)玻璃具有作為制備近紅外光吸收元件精密壓模材料的良好性能。
圖1是熱預(yù)制體漂浮成形裝置的截面示意圖，將表1和2中所示的玻璃通過滴落法利用圖1所示的熱預(yù)制體漂浮成形裝置形成具有2-30mm直徑的球面預(yù)制體。如此獲得的預(yù)制體具有±1％的質(zhì)量精確度。用該方法可制備具有預(yù)定質(zhì)量5-600mg的球面預(yù)制體。在圖1中，數(shù)字21表示熔融玻璃，22表示玻璃液滴，23表示預(yù)制體成形模。
另外，熔融玻璃塊通過下降切割方法分離并漂浮成形為預(yù)制體，由此可制備具有預(yù)定質(zhì)量100mg-10g，質(zhì)量精確度為±2％的預(yù)制體。
在上述方法中形成的預(yù)制體具有通過熔融狀態(tài)的玻璃固化所形成的所有表面，預(yù)制體由自由表面形成。在該方法中，制備出球面預(yù)制體和具有對稱旋轉(zhuǎn)軸的類似于回轉(zhuǎn)橢球形狀的預(yù)制體。
實(shí)施例2圖2是精密壓模裝置的橫截面示意圖。按照實(shí)施例1相同的方法獲得的預(yù)制體4，將其放入圖2所示精密壓模裝置的下模部件2和上模部件1之間，石英管11中的空氣用氮?dú)馓鎿Q。加熱器12電力啟動由內(nèi)部加熱石英管11。加熱器12的溫度設(shè)置在壓模內(nèi)部的溫度高于玻璃的軟化溫度20-60℃，維持該溫度的同時，壓棒13向下壓上模部件1，使得模子中的預(yù)制體被精密壓模。模制壓力調(diào)節(jié)至8Mpa，模制時間調(diào)節(jié)至30秒。壓制后，模制壓力降低，模制產(chǎn)品處于與下模部件2和上模部件1相接觸的狀態(tài)，模制產(chǎn)品逐漸冷卻至低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度30℃的溫度。然后模制產(chǎn)品迅速冷卻至室溫，然后從模中取出。用上述方法由實(shí)施例1的預(yù)制體獲得的非球面透鏡是高精確性的光學(xué)透鏡。圖3表示了當(dāng)玻璃的厚度為1mm時由實(shí)施例1的9號預(yù)制體構(gòu)成的玻璃的表面透射比圖。在圖2中，數(shù)字3表示套管，9表示支持棒，10表示支持床和14表示熱電偶。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明提供的精密壓模預(yù)制體在精密壓模性能和耐久性上是良好的，并能夠穩(wěn)定制備多種光學(xué)元件如非球面透鏡、球面透鏡、透鏡陣列等，具有良好的吸收近紅外光性能。
權(quán)利要求
1.一種按摩爾％計(jì)，由含有以下成分的玻璃組合物形成的精密壓模預(yù)制體25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、2-30％的Li2O、0-25％的Na2O、0-15％的K2O，Li2O、Na2O和K2O的總含量為3-40％，3-45％的BaO、0-30％的ZnO、0-20％的MgO、0-20％的CaO、0-20％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-5％的La2O3、0-5％的Gd2O3和0-5％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％
2.權(quán)利要求1所述的精密壓模預(yù)制體，其中的玻璃組合物中BaO含量/ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)大于1。
3.一種由以下磷酸鹽玻璃形成的精密壓模預(yù)制體，該磷酸鹽玻璃含有CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO，其BaO含量/ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)大于1。
4.權(quán)利要求3所述的精密壓模預(yù)制體，其中磷酸鹽玻璃含有，按摩爾％計(jì)，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、3-40％的Li2O、Na2O和K2O總量、3-45％的BaO和0-30％的ZnO。
5.權(quán)利要求1或3所述的精密壓模預(yù)制體，其中當(dāng)玻璃的厚度為1mm時，作為其透射比特性，其在400nm波長處具有80-90％的表面透射比，在700nm波長處具有0.1-18％的表面透射比，在1,200nm處具有1-30％的表面透射比，在400-600nm波長處具有最大表面透射比。
6.制備精密壓模預(yù)制體的方法，包括從熔融玻璃中分離具有預(yù)定質(zhì)量的熔融玻璃塊，將熔融玻璃塊形成權(quán)利要求1或3所述的精密壓模預(yù)制體。
7.一種來自權(quán)利要求1或3所述精密壓模預(yù)制體的精密壓模產(chǎn)品的光學(xué)元件
8.一種來自由權(quán)利要求6所述方法制備的精密壓模預(yù)制體的精密壓模產(chǎn)品的光學(xué)元件。
9.一種按摩爾％計(jì)，由以下玻璃組合物形成的精密壓模產(chǎn)品的光學(xué)元件，25-45％的P2O5、0.5-10％的CuO、0-10％的B2O3、0-10％的Al2O3、2-30％的Li2O、0-25％的Na2O、0-15％的K2O，Li2O、Na2O和K2O的總含量為3-40％，3-45％的BaO、0-30％的ZnO、0-20％的MgO、0-20％的CaO、0-20％的SrO、0-10％的Bi2O3、0-5％的La2O3、0-5％的Gd2O3和0-5％的Y2O3，上述成分的總含量為至少98％。
10.一種由如下磷酸鹽玻璃形成的精密壓模產(chǎn)品的光學(xué)元件，，該玻璃含有CuO、堿金屬氧化物、BaO和ZnO，BaO含量/ZnO含量的摩爾比(BaO/ZnO)大于1。
11.權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件，它是非球面透鏡、球面透鏡、透鏡陣列、光學(xué)低通濾光器和衍射光柵中的一種，具有近紅外吸收功能。
12.制備光學(xué)元件的方法，包括加熱權(quán)利要求1或3中所述的精密壓模預(yù)制體，并使用壓模對該預(yù)制體進(jìn)行精密壓模。
13.制備光學(xué)元件的方法，包括加熱通過權(quán)利要求6中所述方法制備的精密壓模預(yù)制體，并使用壓模對該預(yù)制體進(jìn)行精密壓模。
14.權(quán)利要求12所述的制備光學(xué)元件的方法，其中將精密壓模預(yù)制體加入到壓模中，并將預(yù)制體和壓模一起加熱用于精密壓模。
15.權(quán)利要求12所述的制備光學(xué)元件的方法，其中將精密壓模預(yù)制體預(yù)熱，然后將其加入到用于精密壓模的壓模中。
全文摘要
制備用于利用CCD型和MOS型固體攝像器件的成像設(shè)備中的光學(xué)元件的一種精密壓模預(yù)制體，由玻璃組合物形成，含有，按摩爾％計(jì)，25－45％的P
文檔編號C03C3/17GK1590332SQ200410085169
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者藤原康裕, 鄒學(xué)祿 申請人:Hoya株式會社