[发明专利]光学玻璃,模压预制坯和光学元件

说明书

本申请是申请号为200310114722.1母案的分案申请。该母案的申请日为2003年12月26日；发明名称为“光学玻璃，模压预制坯和光学元件”。

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃，一种用于模压的预制坯(模压预制坯)，一种制备该预制坯的方法，一种光学元件以及制造该光学元件的方法。更准确地说，本发明涉及一种不含铅和氟的光学玻璃，它具有较低的、适合于用不锈钢模进行成型的转变温度，并且具有高耐候性，本发明还涉及一种用上述光学玻璃制成的模压预制坯，一种制备该预制坯的方法，一种由上述光学玻璃制成的光学元件，以及通过对上述预制坯进行模压而制备光学元件的方法。

背景技术

一般来说，精密压模玻璃的方法就是通过模压制造非球面透镜等的光学功能面的方法，根据这种方法，能够以低成本高产率生产出一种由光学玻璃制成的光学元件，该光学玻璃具有一个难以制备或需要很长时间磨光和抛光的光学功能面。通过上述精密模压方法得到的模压产品，具有较低玻璃转变温度(Tg)的玻璃有利于降低模压温度，因而可以避免压模的损坏或变质。

为达到上述目的，在多种光学玻璃中，具有相对较低玻璃转变温度(500-600℃)的玻璃用于精密模压。实践中一般按下述方法实施模压。使用该种玻璃转变温度低的玻璃，模压用的压模采用耐高温模具材料(如陶瓷)，压模的造型表面有一层脱模膜以防止压模和玻璃的熔合，模压在非氧化性气氛中进行，以避免压模由于氧化而损坏。

同时，考虑到一些光学元件的造型中包括一个光学功能面，这些用精密模压制造的光学元件需要有较高的成型精度。例如，移动设备的图像传感光学系统中，为了减小外形尺寸，透镜的数量趋于减少。因此需要校正像差等，最好能减少透镜的数量，而且开始需要具有特殊形状的透镜，或者需要进一步改善透镜的成型精度。而且，随着图像传感装置的像素数量的增加，光学系统需要具有更高水平的性能。

为了通过精密模压生产这种光学元件，需要更高精度的压模，为制备这样的压模，适合使用切削加工和电火花加工。然而，尽管传统的陶瓷模具材料是优良的压模材料，但问题是陶瓷模具材料难以切割。

另一方面，作为允许进行切割和高精度加工的材料，有些金属材料(如不锈钢)已作为压模材料应用于通过注射成型生产塑料透镜中。但是，不锈钢不能承受500℃或更高的温度，而这样的温度是模压玻璃所需的。而且，当不锈钢制成的压模在400℃或更高的温度下反复使用时，压模的表面就会变粗糙并且变脆，因此，不锈钢不适于用作精密模压用压模材料。

为了使用不锈钢压模，就需要能在低于400℃的温度下进行模压的玻璃。

为了大幅降低玻璃转变温度，曾尝试在玻璃中加入铅，为了形成一种玻璃转变温度较低的玻璃，也曾尝试加入氟，尽管这些尝试并不是为了能使用不锈钢压模。然而，虽然铅是有效降低玻璃转变温度的成分，但是由于铅对环境的有害影响，其使用应当受到控制。而且，氟存在以下问题。由于氟在高温下具有强挥发性，当用熔融的玻璃制造模压预制坯时，它会挥发而造成细沟，因此难以稳定地制备预制坯。而且，玻璃挥发出的物质会在模压过程中吸附在压模上，这种物质会减小或降低压模的成型精度。因此，需要提供一种不含铅和氟的玻璃，而且已经有人提出了不含铅和氟的光学玻璃(例如，JP-A-11-139845和JP-A-2000-72474)。

JP-A-11-139845的发明披露了一种玻璃，它具有低温软化性能，同时克服了加入铅和氟所带来的问题。但是，该上述文献披露的玻璃中，作为用于降低玻璃转变温度的组份，碱金属氧化物的含量并不充足，因而难以将软化温度(Ts)降低到400℃或更低。当上述文献所述的玻璃进行压模时，是不可能使用不锈钢压模的。

另一方面，JP-A-2000-72474中披露的玻璃含有48—58wt％的P2O5，因此，玻璃的热稳定性，也就是耐失透性就会降低，其耐候性也会降低。耐失透性是当压模预制坯从熔融玻璃成型时避免玻璃透光度发生恶化所需要的性能。而且，玻璃相对于塑料的优势之一是玻璃具有高耐候性能。但是，如果玻璃的耐候性能像上面所述的那样降低，玻璃相对于塑料的优势就削弱了。

发明内容

在这种情况下，本发明的一个目的是提供一种光学玻璃，它不含铅和氟，具有较低的、允许使用不锈钢压模进行模压的玻璃转变温度，而且具有高耐候性能，还提供一种用上述光学玻璃制成的压模预制坯及其制备方法。本发明的另一目的是提供一种由上述光学玻璃制成的光学元件以及一种制备光学元件的方法，该方法包括对上述预制坯进行模压。