[发明专利]光学玻璃和光学元件

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及光学玻璃以及由其形成的光学元件。更具体来说，本发明涉及适用于模压的光学玻璃，还涉及由所述光学玻璃形成的光学元件。

2.背景技术

一种制造玻璃透镜之类的光学元件的方法被称为模压。在模压操作中，通过在一对加热的金属模具(上模具和下模具)之间，对加热至高于其屈服温度(下文中也表示为“At”)的玻璃进行压制，从而直接模塑透镜。这种工艺的制造步骤比其它的模塑透镜的常规方法少，因此可以以较短的时间和较低的成本制造透镜，所述其它的常规方法包括对玻璃进行磨光和抛光。因此，近年来，模压工艺被广泛用来制造玻璃透镜之类的光学元件。

主要有两种模压工艺：一种包括再热，另一种包括直接压制。在再热型模压工艺中，制备了大体具有最终产品形状的玻璃坯(gob)预形件或抛光的预形件，然后将该预形件再热至高于软化点，在一对加热的金属模具(上模具和下模具)之间进行压塑，从而形成最终产品的形状。另一方面，在直接压制型模压工艺中，将来自玻璃熔炉的熔融玻璃直接倒入加热的金属模具中，进行压塑，形成最终产品的形状。

在任意种类的模压工艺中，在模塑玻璃的时候，需要将压制金属模具加热至接近或高于玻璃化转变温度(下文中也称为“Tg”)。结果，玻璃的Tg越高，压制金属模具越容易表面氧化和改变金属组成，因此压制金属模具的有效寿命越短，造成制造成本的提高。可通过在氮气之类的惰性气氛下进行模塑来减轻金属模具的劣化。但是，对气氛的控制需要对模塑设备进行复杂的设计，使用惰性气体造成生产成本，使得制造成本更高。因此，需要用于模压的玻璃具有尽可能低的Tg。另一方面，在模压过程中，以及在模塑的产品的冷却过程中，如果玻璃在100-300℃的温度范围内具有高的线性膨胀系数，则热应力会过高，使得模塑的产品容易产生裂纹和碎片。具体来说，在直接压制类的模压工艺中，包括对模塑的产品进行快速冷却，不便的是，该模塑的产品通常会产生裂纹。因此，为了防止模塑的产品产生裂纹和破碎，需要玻璃具有低的线性膨胀系数。为了降低玻璃的Tg和线性膨胀系数，通常使用铅化合物。但是，近年来人们产生了铅化合物对人体的有害影响的担心。类似地，人们还产生了砷化合物和氟化合物对人体的有害影响的担心。因此，在目前的市场上，人们强烈需要不使用这些化合物。

基于此背景，人们研究了各种用来降低玻璃的Tg的技术，其例子参见USP2003/0013595，USP2006/0100085和JP-A-2006-137628。

上述专利文献中提出的一些光学玻璃确实具有低Tg，但是令人失望的是，它们具有高的线性膨胀系数，使得在模压和对玻璃进行冷却的过程中，模塑的产品会产生裂纹和碎片。

发明内容

本发明致力于解决上述缺陷，本发明的目标是提供一种光学玻璃，这种玻璃除了不含铅化合物、砷化合物或氟化合物以外，还具有低Tg和低线性膨胀系数，因此适于模压，本发明还提供由所述光学玻璃形成的光学元件。

为了达成上述目的，本发明人进行了深入的研究，发现通过使用包含SiO₂，B₂O₃，Li₂O，ZnO，La₂O₃和Nb₂O₅的基本组成，并将不同光学玻璃组分的含量控制在预定范围内，可以得到具有适于模压的低Tg和低线性膨胀系数的光学玻璃。通过这一发现获得了本发明。