光学玻璃、压模用玻璃材料、光学元件坯料、光学元件及其制造方法.pdf

本发明涉及光学玻璃、压模用玻璃材料、光学元件坯料、光学元件及其制造方法。本发明为一种氟磷酸盐玻璃，其包含：20至45阳离子％的含量的P5+、15至35阳离子％的含量的Al3+、20至50阳离子％的含量的Ba2+、20至50阴离子％的含量的F-，和50至80阴离子％的含量的O2-。O2-/P5+的摩尔比大于或等于3.5。此外，Al3+/P5+的摩尔比大于或等于0.45。而且，玻璃的阿贝数(νd)大于或等于66。最后，玻璃的折射率(nd)满足表达式(1)：nd≥2.0614-0.0071×νd。

1、  一种氟磷酸盐玻璃，其包含：
如下阳离子：
20至45阳离子％的含量的P⁵⁺；
15至35阳离子％的含量的Al³⁺；和
20至50阳离子％的含量的Ba²⁺；以及
如下阴离子：
20至50阴离子％的含量的F^-；和
50至80阴离子％的含量的O^2-；
其中：
O^2-/P⁵⁺的摩尔比大于或等于3.5；
Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比大于或等于0.45；
玻璃的阿贝数(vd)大于或等于66；且
玻璃的折射率(nd)满足表达式(1)：
nd≥2.0614-0.0071×vd    (1)。

2、  根据权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃，其进一步包含：
如下阳离子：
0至10阳离子％的含量的Li⁺；
0至10阳离子％的含量的Na⁺；
0至10阳离子％的含量的K⁺；
0至10阳离子％的含量的Mg²⁺；
0至15阳离子％的含量的Ca²⁺；
0至10阳离子％的含量的Sr²⁺；
0至15阳离子％的含量的Zn²⁺；
0至3阳离子％的含量的La³⁺；
0至3阳离子％的含量的Gd³⁺；
0至15阳离子％的含量的Y³⁺；
0至5阳离子％的含量的Si⁴⁺；和
0至5阳离子％的含量的B³⁺。

3、  根据权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃，其中玻璃的液相温度小于或等于900℃。

4、  根据权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃，其中玻璃的ΔPg，F大于或等于0.015。

5、  根据权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃，其进一步包含：
0至3.0阴离子％的含量的Cl^-。

6、  一种由权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃制得的压模用玻璃材料。

7、  根据权利要求6所述的压模用玻璃材料，其中该压模用玻璃材料作为用于精密压模的预成型体形成。

8、  一种由权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃制得的待精加工为光学元件的光学元件坯料。

9、  一种由权利要求1所述的氟磷酸盐玻璃制得的光学元件。

10、  一种光学元件的制造方法，该方法包括：
一个加热步骤，其中加热权利要求7所述的压模用玻璃材料；以及
一个精密压模步骤，其中用冲压模具将该玻璃材料进行精密压模。

11、  根据权利要求10所述的制造方法，其中所述精密压模步骤包括：
将压模用玻璃材料引入冲压模具；以及
将玻璃材料和冲压模具一起加热。

12、  根据权利要求10所述的制造方法，其中所述精密压模步骤包括：
在加热玻璃材料之后将压模用玻璃材料引入已经预热的冲压模具。

光学玻璃、压模用玻璃材料、光学元件坯料、光学元件及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及光学玻璃，且更特别地涉及具有低色散和反常色散的光学玻璃，由玻璃形成的压模用玻璃材料，光学元件坯料，光学元件及其制造方法。
背景技术
[0002]已知由于氟磷酸盐玻璃具有低色散和反常色散，氟磷酸盐玻璃能够适合用作用于校正高阶色差的透镜材料。日本审查的专利申请公布No.HEI 4-43854B(下文称作JP HEI 4-43854B)公开了具有低色散以及高折射率的氟磷酸盐玻璃。
[0003]但是，这样的低色散玻璃具有缺点。特别地，由于氟磷酸盐玻璃在熔融态表现出非常高度的挥发性，很难由氟磷酸盐玻璃获得具有高度光学均匀性的玻璃。而且，虽然在JP HEI 4-43854B中公开的玻璃具有优良的反常色散，该玻璃仍有改进热稳定性的空间。对于热稳定性低的玻璃而言，有必要提高流动熔融玻璃的温度从而在模塑熔融玻璃时防止玻璃失去透明度。在此情况下促进了挥发。因此，获得具有高度热稳定性的玻璃变得越来越难。
发明内容
[0004]根据本发明，通过提高热稳定性而同时保持高折射率并抑制玻璃的挥发性，有可能稳定地提供高质量的氟磷酸盐玻璃，并有助于推广利用氟磷酸盐玻璃的这种性质的高性能光学设备。
[0005]本发明的益处在于其提供了由氟磷酸盐玻璃制得的光学玻璃，所述氟磷酸盐玻璃具有高折射率，低色散和优良的热稳定性，并抑制了挥发性。本发明还提供了压模用玻璃材料和由上述光学玻璃制得的光学元件。此外，本发明提供了光学玻璃、压模用玻璃材料和光学元件的制造方法。
[0006]本发明的一个具体实施方案提供了包含如下成分的氟磷酸盐玻璃：
20至45阳离子％的含量的P⁵⁺；
15至35阳离子％的含量的Al³⁺；
20至50阳离子％的含量的Ba²⁺；
20至50阴离子％的含量的F^-；和
50至80阴离子％的含量的O^2-；
其中：
O^2-/P⁵⁺的摩尔比大于或等于3.5；
Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比大于或等于0.45；
玻璃的阿贝数(vd)大于或等于66；且
玻璃的折射率(nd)满足表达式(1)：
nd≥2.0614-0.0071×vd                (1)。
[0007]根据上述具体实施方案，可获得具有高折射率和低色散，并表现出优良的热稳定性和适当抑制的挥发性的氟磷酸盐玻璃。
[0008]在本发明的另一具体实施方案中，所述氟磷酸盐玻璃可以进一步包含如下成分：
0至10阳离子％的含量的Li⁺；
0至10阳离子％的含量的Na⁺；
0至10阳离子％的含量的K⁺；
0至10阳离子％的含量的Mg²⁺；
0至15阳离子％的含量的Ca²⁺；
0至10阳离子％的含量的Sr²⁺；
0至15阳离子％的含量的Zn²⁺；
0至3阳离子％的含量的La³⁺；
0至3阳离子％的含量的Gd³⁺；
0至15阳离子％的含量的Y³⁺；
0至5阳离子％的含量的Si⁴⁺；和
0至5阳离子％的含量的B³⁺。
[0009]在本发明的又一具体实施方案中，所述玻璃的液相温度低于或等于900℃。
[0010]在本发明的第四个具体实施方案中，所述玻璃的ΔPg，F可以大于或等于0.015。
[0011]在本发明的另一具体实施方案中，所述氟磷酸盐玻璃进一步包含以阴离子百分比表示的0至3.0％的Cl^-。
[0012]根据本发明的又一具体实施方案，压模用玻璃材料由上述氟磷酸盐玻璃的一种制得。
[0013]在本发明的第七个具体实施方案中，压模用玻璃材料可以作为用于精密压模的预成型体(精密压模预成型体)形成。
[0014]本发明的另一具体实施方案提供玻璃模塑体的制造方法，该方法包括：混合玻璃成分以制备上述氟磷酸盐玻璃类型的一种；熔融该混合的玻璃成分；将熔融玻璃连续注入铸模；并连续地从铸模中拾取模制玻璃。
[0015]本发明的又一具体实施方案提供压模用玻璃材料的制造方法，该方法包括：分开、研磨并抛光根据上述制造方法获得的玻璃模制体。
[0016]本发明的第十个具体实施方案提供压模用玻璃材料的制造方法，该方法包括：混合玻璃成分以制备上述氟磷酸盐玻璃类型的一种；熔融该混合的玻璃成分；使熔融玻璃流动；将熔融玻璃体从流动的熔融玻璃中分离；当熔融玻璃体冷却和固化时由该玻璃体模制玻璃材料。
[0017]本发明的另一具体实施方案提供一种待精加工为光学元件的光学元件坯料，该光学元件坯料由上述氟磷酸盐玻璃类型的一种制得。
[0018]本发明的又一具体实施方案提供光学元件坯料的制造方法，该方法包括：加热和软化上述压模用玻璃材料类型的一种(或根据上述制造方法的一种获得的上述压模用玻璃材料的一种)，并将该玻璃材料进行压模。
[0019]本发明的第十三个具体实施方案提供光学元件坯料的制造方法，该方法包括：混合玻璃成分以制备上述氟磷酸盐玻璃类型的一种；熔融该混合的玻璃成分；使该熔融玻璃流动；将熔融玻璃体从流动的熔融玻璃中分离；由该玻璃体模制光学元件坯料。
[0020]本发明的另一具体实施方案提供由上述氟磷酸盐玻璃类型的一种制得的光学元件。
[0021]本发明的又一具体实施方案提供光学元件的制造方法，该方法包括：研磨和抛光上述光学元件坯料(或根据上述制造方法的一种获得的光学元件坯料)。
[0022]本发明的第十六个具体实施方案提供光学元件的制造方法，该方法包括：加热上述压模用玻璃材料类型的一种(或根据上述制造方法的一种获得的玻璃材料)，并用冲压模具将玻璃材料进行精密压模。
[0023]在本发明的另一具体实施方案中，所述制造方法的精密压模部分包括将压模用玻璃材料引入冲压模具，并将玻璃材料和冲压模具一起加热。
[0024]在本发明的又一具体实施方案中，所述制造方法的精密压模部分可以进一步包括在加热玻璃材料之后将压模用玻璃材料引入已经预热的冲压模具。
[0025]根据上述具体实施方案，能够获得由具有高折射率和低色散并表现出优良热稳定性和适当抑制的挥发性的氟磷酸盐玻璃制得的光学玻璃。此外，也能获得压模用光学材料和由这样的玻璃制得的光学元件。而且，也能获得光学玻璃、压模用玻璃材料和光学元件的每一个的制造方法。
[0026]此外，根据上述具体实施方案，能够提供光学玻璃和表现出精密压模的优良可模制性的压模用玻璃材料，以及它们的制造方法。因此，有可能提供以高生产率制造光学元件的制造方法。
[0027]此外，根据上述具体实施方案，由于能够提供表现出优良可加工性的光学玻璃，因此有可能在高生产率条件下通过研磨和抛光来制造光学元件。当通过精密压模制造光学元件时，能够利用玻璃的优良可加工性，例如用于定中心过程。
[0028]根据上述具体实施方案，由于能够抑制熔融玻璃的挥发性，因此有可能防止由于挥发引起的条纹的出现，并由此易于获得高质量玻璃模制体。由于能够抑制因挥发引起的熔融玻璃的组成的波动，因此也能够抑制诸如折射率和阿贝数的光学性能的波动。因此，有可能大量生产具有稳定光学性能的氟磷酸盐玻璃。
附图说明
[0029]图1为显示本发明的一个具体实施方案的玻璃模制体的制造方法的流程图；
[0030]图2为显示本发明的一个具体实施方案的玻璃材料的制造方法的流程图；
[0031]图3为显示本发明的一个具体实施方案的玻璃材料的另一制造方法的流程图；
[0032]图4为显示本发明的一个具体实施方案的光学元件坯料的制造方法的流程图；
[0033]图5为显示本发明的一个具体实施方案的光学元件坯料的另一制造方法的流程图；
[0034]图6为显示本发明的一个具体实施方案的光学元件的制造方法的流程图；且
[0035]图7为显示本发明的一个具体实施方案的光学元件的另一制造方法的流程图。
具体实施方式
应了解本发明的附图和说明书已被简化，以为了清楚理解本发明而说明相关的元件，同时为了清楚的目的，去除了许多其他的本领域的常规元件。本领域普通技术人员将认识到其他元件对于实施本发明是有利的。然而，由于这样的元件在本领域内是公知的，且由于它们不会促进对本发明的更好的理解，本文不提供对这样的元件的讨论。
[0036]现在在示例性的具体实施方案的基础上详细描述本发明。
[0037]氟磷酸盐玻璃及其制造方法
[0038]本发明的一个具体实施方案的氟磷酸盐玻璃包括：
20至45阳离子％的含量的P⁵⁺；
15至35阳离子％的含量的Al³⁺；
20至50阳离子％的含量的Ba²⁺；
20至50阴离子％的含量的F^-；和
50至80阴离子％的含量的O^2-；
其中：
O^2-/P⁵⁺的摩尔比大于或等于3.5；
Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比大于或等于0.45；
玻璃的阿贝数(vd)大于或等于66；且
玻璃的折射率(nd)满足表达式(1)：
nd≥2.0614-0.0071×vd                    (1)。
[0039]除非另有说明，本文所用的每个阳离子组分的含量和阳离子组分的总含量以“阳离子百分比”表示，且每个阴离子组分的含量和阴离子组分的总含量以“阴离子百分比”表示。而且，本文所用的术语“阳离子百分比”是指以百分比表示的相对于玻璃中的阳离子的总数目的特定组分的阳离子的数目。类似地，本文所用的术语“阴离子百分比”是指以百分比表示的相对于玻璃中的阴离子的总数目的特定组分的阴离子的数目。
在下文解释包括氟磷酸盐玻璃的各种组分的原因。[0040]P⁵⁺是玻璃网络组分。如果P⁵⁺的含量小于20阳离子％，则热稳定性降低。如果P⁵⁺的含量大于45阳离子％，则化学耐久性降低。在P⁵⁺的含量小于20阳离子％或大于45阳离子％的情况中，难以抑制高温状态下的挥发性(如下文所解释)，或者难以保持低色散和反常色散。因此，将P⁵⁺的含量设定为20至45阳离子％。根据上述观点，22阳离子％的P⁵⁺的下限是合适的，25阳离子％的P⁵⁺的下限更合适，且30阳离子％的P⁵⁺的下限还更合适。此外，43阳离子％的P⁵⁺的上限是合适的，40阳离子％的P⁵⁺的上限更合适，39阳离子％的P⁵⁺的上限还更合适。
[0041]Al³⁺具有提高热稳定性、化学耐久性和可加工性的功能，以及提高折射率的功能。如果Al³⁺的含量小于15阳离子％，则难以获得这样的益处。如果Al³⁺的含量大于35阳离子％，则热稳定性降低。因此，将Al³⁺的含量设定为15至35阳离子％。为了提高由Al³⁺获得的上述益处，15至33阳离子％的Al³⁺的含量是合适的，15至30阳离子％的Al³⁺的含量更合适，17至27阳离子％的Al³⁺的含量还更合适，17至25阳离子％的Al³⁺的含量还更合适。
[0042]Ba²⁺具有增加折射率而不损失热稳定性的功能。如果Ba²⁺的含量小于20阳离子％，则难以获得这样的益处。如果Ba²⁺的含量大于50阳离子％，则热稳定性降低。因此，将Ba²⁺的含量设定为20至50阳离子％。根据上述观点，22阳离子％的Ba²⁺的下限是合适的，25阳离子％的Ba²⁺的下限更合适，27阳离子％的Ba²⁺的下限还更合适，且30阳离子％的Ba²⁺的下限还更合适。此外，47阳离子％的Ba²⁺的上限是合适的，45阳离子％的Ba²⁺的上限更合适。
[0043]F^-是赋予玻璃反常色散性能的重要组分，其也具有降低玻璃化转变温度的功能。如果F^-的含量小于20阴离子％，则难以获得这样的益处。如果F^-大于50阴离子％，则折射率降低，并由此难以获得所需的折射率。因此，将F^-的含量设定为20至50阴离子％。为了提高由F^-获得的上述益处，22至50阴离子％的F^-的含量是合适的，25至50阴离子％的F^-的含量更合适，27至50阴离子％的F^-的含量还更合适，30至50阴离子％的F^-的含量还更合适。
[0044]O^2-具有保持热稳定性的功能。如果O^2-的含量低于50阴离子％，则折射率降低，并因此难以获得所需的折射率，且难以抑制在高温状态下的挥发性，如下文所解释。在另一方面，如果O^2-的含量大于80阴离子％，则不可能包含所需量的F^-，并因此难以获得所需的低色散和反常色散。因此，将O^2-的含量设定为50至80阴离子％。为了进一步提高由O^2-获得的上述益处，50至78阴离子％的O^2-的含量是合适的，50至75阴离子％的O^2-的含量更合适，50至73阴离子％的O^2-的含量还更合适，50至70阴离子％的O^2-的含量还更合适。
[0045]通常，磷酸盐用作氟磷酸盐玻璃的成分。但是，为了增加引入的作为阴离子组分的氟(F^-)的量，将具有低的每个磷原子(P⁵⁺)的氧原子(O^2-)数目的比率(氧原子/磷原子＝3)的偏磷酸盐通常用作磷酸盐。
[0046]但是，本发明的发明人发现当用偏磷酸盐制备玻璃时，在熔融玻璃中发生偏磷酸与源自成分中的氟之间的反应。因此制得作为挥发性组分的磷酰氟(POF₃)。相比之下，如果将每个磷原子(P⁵⁺)的氧原子(O^2-)数目的比率调节为大于或等于3.5(氧原子/磷原子≥3.5)，则挥发性组分的量大幅降低。发明人推断其原因是具有每个磷原子(P⁵⁺)的氧原子(O^2-)数目的比率等于3.5的焦磷酸比具有每个磷原子(P⁵⁺)的氧原子(O^2-)数目的比率等于3.0的偏磷酸更稳定。
[0047]根据该具体实施方案，将氟磷酸盐玻璃中的O^2-/P⁵⁺的摩尔比(即O^2-的含量相对于P⁵⁺的摩尔比)设定为大于或等于3.5的数值。通过将O^2-/P⁵⁺的摩尔比设定为大于或等于3.5，有可能抑制作为挥发性组分的磷酰氟的产生，并由此大幅降低玻璃在高温状态下的挥发性。通过抑制挥发性，有可能防止如熔融玻璃的玻璃的表面在高温状态下改变其性质，并因此防止表面条纹的出现。
[0048]由于能够抑制因挥发引起的玻璃组成的波动，因此也有可能防止诸如折射率和阿贝数的光学性能的波动的发生。此外，通过将O^2-/P⁵⁺的摩尔比值设定为大于或等于3.5，有可能抑制熔融态玻璃的腐蚀性能，并因此有可能抑制用于使玻璃均匀化的搅拌棒或熔融锅的腐蚀。因此，有可能防止包含于熔融锅或搅拌棒中的铂或铂合金通过腐蚀而混入玻璃，并因此有可能防止玻璃的质量通过铂或铂合金作为外来材料混入玻璃而降低。
[0049]为了提高玻璃的热稳定性，化学耐久性和可加工性而同时获得所需的折射率，将Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比(即Al³⁺的含量相对于P⁵⁺的含量的摩尔比)的设定为大于或等于0.45的值。如果Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比低于0.45，则难以获得所需的折射率和优良的热稳定性，且化学耐久性和可加工性降低。但是，由于当Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比变得过大时热稳定性会降低，优选将Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比设定为小于或等于1.0的值。为进一步提高上述益处，优选Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比大于或等于0.47，且更优选Al³⁺/P⁵⁺的摩尔比大于或等于0.50。
[0050]为了提供适合校正高阶色差的玻璃，将阿贝数的值设定为大于或等于66，且将折射率nd限定为满足表达式(1)。通过将折射率设定为落入表达式(1)的范围，有可能降低透镜表面的曲率相对于具有相同聚光能力的典型透镜的透镜表面的曲率的绝对值。
[0051]由于对于具有更温和曲率的透镜表面的透镜，精密压模、研磨和抛光能更容易地进行，因此有可能通过使用具有高折射率的玻璃来提高生产率。此外，通过增加折射率，有可能提供适合用于高性能和小型的光学系统的光学元件的玻璃材料。
[0052]可以构造该具体实施方案的氟磷酸盐玻璃使得折射率nd在阿贝数vd≥66的范围内满足下列表达式(2)和(3)：
nd≥2.0664-0.0071×vd                    (2)；和
nd≥2.0714-0.0071×vd                    (3)。
通过满足表达式(2)和(3)，有可能抑制挥发性，并获得合适的热稳定性、化学耐久性、可加工性、可精密压模性和反常色散。
[0053]如上所述，该具体实施方案的氟磷酸盐玻璃可由P⁵⁺、Al³⁺和Ba²⁺三个阳离子组分以及F^-和O^2-两个阴离子组分形成。任选地，该氟磷酸盐玻璃可以包括如下所述的其他阳离子组分和其他阴离子组分。
[0054]举例而言，所述氟磷酸盐玻璃可以进一步包含如下成分：
0至10阳离子％的含量的Li⁺；
0至10阳离子％的含量的Na⁺；
0至10阳离子％的含量的K⁺；
0至10阳离子％的含量的Mg²⁺；
0至15阳离子％的含量的Ca²⁺；
0至10阳离子％的含量的Sr²⁺；
0至15阳离子％的含量的Zn²⁺；
0至3阳离子％的含量的La³⁺；
0至3阳离子％的含量的Gd³⁺；
0至15阳离子％的含量的Y³⁺；
0至5阳离子％的含量的Si⁴⁺；和
0至5阳离子％的含量的B³⁺。
这意味着这些组分的至少一种可以以如上定义的量包含于玻璃中。
[0055]Li⁺、Na⁺和K⁺具有降低粘度的功能，以及降低玻璃化转变温度的功能。但是，如果Li⁺、Na⁺和K⁺的每一种的含量大于10阳离子％，则热稳定性降低，且对于Na⁺和K⁺，折射率也降低。因此，将Li⁺、Na⁺和K⁺的每一种的含量设定为0至10阳离子％。对于Li⁺、Na⁺和K⁺的每一种的含量，0至7阳离子％的范围是合适的，0至5阳离子％的范围更合适，0至3阳离子％的范围还更合适。不含Li⁺的玻璃，不含Na⁺的玻璃或者不含K⁺的玻璃还更合适。
[0056]Mg²⁺具有提高可加工性和热稳定性的功能。但是，如果Mg²⁺的含量大于10阳离子％，则折射率降低。因此，将Mg²⁺的含量设定为0至10阳离子％。0至7阳离子％的Mg²⁺的含量是合适的，0至5阳离子％的Mg²⁺的含量更合适，0至3阳离子％的Mg²⁺的含量还更合适，0至1阳离子％的Mg²⁺的含量仍更合适。
[0057]Ca²⁺具有提高可加工性和热稳定性的功能。但是，如果Ca²⁺的含量大于15阳离子％，则折射率降低。因此，将Ca²⁺的含量设定为0至15阳离子％。0至14阳离子％的Ca²⁺的含量是合适的，0至13阳离子％的Ca²⁺的含量更合适，0至12阳离子％的Ca²⁺的含量还更合适，0至10阳离子％的Ca²⁺的含量仍更合适。
[0058]Sr²⁺具有提高折射率的功能。但是，如果Sr²⁺的含量大于10阳离子％，则玻璃的热稳定性降低。因此，将Sr²⁺的含量设定为0至10阳离子％。0至8阳离子％的Sr²⁺的含量是合适的，0至7阳离子％的Sr²⁺的含量更合适，0至6阳离子％的Sr²⁺的含量还更合适，0至5阳离子％的Sr²⁺的含量仍更合适。
[0059]Zn²⁺具有提高热稳定性并同时保持折射率的功能。但是，如果Zn²⁺的含量大于15阳离子％，玻璃的色散增加，并由此难以获得所需的光学性能。因此，将Zn²⁺的含量设定为0至15阳离子％。0至15阳离子％的Zn²⁺的含量是合适的，0至14阳离子％的Zn²⁺的含量更合适，0至13阳离子％的Zn²⁺的含量更合适，0至12阳离子％的Zn²⁺的含量还更合适，0至10阳离子％的Zn²⁺的含量仍更合适。
[0060]La³⁺具有提高折射率的功能。但是，如果La³⁺的含量大于3阳离子％，则热稳定性降低。因此，将La³⁺的含量设定为0至3阳离子％。0至2阳离子％的La³⁺的含量是合适的，0至1阳离子％的La³⁺的含量更合适，0阳离子％的La³⁺的含量(即不含La³⁺)还更合适。
[0061]Gd³⁺具有提高折射率的功能。但是，如果Gd³⁺的含量大于3阳离子％，则热稳定性降低。因此，将Gd³⁺的含量设定为0至3阳离子％。0至2阳离子％的Gd³⁺的含量是合适的，0至1阳离子％的Gd³⁺的含量更合适，0阳离子％的Gd³⁺的含量(即不含Gd³⁺)还更合适。
[0062]Y³⁺具有提高折射率并同时保持热稳定性的功能。但是，如果Y³⁺的含量大于15阳离子％，则热稳定性降低。因此，将Y³⁺的含量设定为0至15阳离子％。0至14阳离子％的Y³⁺的含量是合适的，0至13阳离子％的Y³⁺的含量更合适，0至12阳离子％的Y³⁺的含量还更合适，0至11阳离子％的Y³⁺的含量仍更合适，0至10阳离子％的Y³⁺的含量仍更合适。
[0063]在玻璃中能包含少量的Si⁴⁺。但是，如果Si⁴⁺的含量大于5阳离子％，则玻璃的熔融性能和热稳定性会降低。因此，将Si⁴⁺的含量设定为0至5阳离子％。0至3阳离子％的Si⁴⁺的含量是合适的，0至1阳离子％的Si⁴⁺的含量更合适，0阳离子％的Si⁴⁺的含量(即不含Si⁴⁺)还更合适。
[0064]在玻璃中能包含少量的B³⁺。但是，如果B³⁺的含量大于5阳离子％，则会破坏玻璃的熔融性能和热稳定性。因此，将B³⁺的含量设定为0至5阳离子％。0至3阳离子％的B³⁺的含量是合适的，0至1阳离子％的B³⁺的含量更合适，0阳离子％的B³⁺的含量(即不含B³⁺)还更合适。
[0065]为了增大折射率并提高可加工性和热稳定性，优选将P⁵⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Zn²⁺和Y³⁺的总含量设定为大于或等于90阳离子％的值。更优选这些成分的总含量大于或等于95阳离子％。还更优选这些成分的总含量大于或等于98阳离子％。还更优选这些成分的总含量大于或等于99阳离子％。100阳离子％的这些成分的总含量还更合适。
[0066]尽管Mg²⁺和Ca²⁺具有提高可加工性和热稳定性的功能，相比于Mg²⁺，Ca²⁺显示较不易于减小折射率的性质。从这个角度看，优选将P⁵⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Zn²⁺和Y³⁺的总含量设定为大于或等于90阳离子％的值。这些成分的总含量大于或等于95阳离子％更合适。这些成分的总含量大于或等于98阳离子％还更合适。这些成分的总含量大于或等于99阳离子％还更合适。100阳离子％的这些成分的总含量还更合适。
[0067]通过在玻璃中包含0至3.0阴离子百分比的Cl^-，有可能防止在管子的外表面的熔融玻璃向上渗漏。由此有可能防止当熔融玻璃从管子流至外面时玻璃的质量因熔融玻璃的向上渗漏而降低。此外，Cl^-用作消泡剂。但是，如果在玻璃中含有过量的Cl^-，则造成挥发和熔融设备的腐蚀方面的问题。因此，0至2.0阴离子％的Cl^-的含量是合适的，0至0.1阴离子％的Cl^-的含量更合适。
[0068]任选地，可以将用作澄清剂的Sb³⁺或Ce⁴⁺加入玻璃中。优选地，澄清剂的总含量大于或等于0阳离子％并小于1阳离子％。
[0069]优选地，在玻璃中不含有具有不利环境影响的组分(例如Pb、Cd、As、Th和Cs)。形成的不含着色剂的氟磷酸盐玻璃具有在可见光区域的宽广范围内获得高透射率的性能。因此，优选形成不含任何着色剂的玻璃。这样的着色剂的例子包括Cu、Co、Ni、Fe和Cr。
[0070]由于Hf、Ga、Ge、Te和Tb不仅是不必要的组分，而且是昂贵的组分，因此优选在玻璃中不含Hf、Ga、Ge、Te和Tb。
[0071]本发明的氟磷酸盐玻璃具有优良的热稳定性。这样，该氟磷酸盐玻璃能够获得低于或等于900℃的液相温度，并优选液相温度低于或等于880℃。由于具有低液相温度的玻璃能够降低玻璃的流动温度，因此有可能将玻璃的粘度调节至合适的状态而不损失玻璃的透明度。
[0072]本发明的氟磷酸盐玻璃具有正的反常色散。反常色散可由ΔPg，F定量表示。通过使用分别对应于g线，F线和c线的折射率ng、nF和nc，可以用(ng-nF)/(nF-nc)表示部分色散比Pg，F。
[0073]当将在表示部分色散比Pg，F与阿贝数vd之间的关系的图上的用作标准部分色散玻璃参比的法线上的部分色散定义为Pg，F^(O)时，可通过使用阿贝数vd的如下所示的等式表示Pg，F^(O)：
Pg，F^(O)＝0.6483-(0.0018×vd)。
ΔPg，F是部分色散比Pg，F偏离上述法线的偏差，并由如下所示的表达式表示：
ΔPg，F＝Pg，F-Pg，F^(O)
＝Pg，F+(0.0018×vd)-0.6483。
[0074]从反常色散的观点来看，优选ΔPg，F大于或者等于0.015的氟磷酸盐玻璃，更优选ΔPg，F大于或者等于0.018的玻璃，还更优选ΔPg，F大于或者等于0.020的玻璃。通过赋予玻璃这样的反常色散性能，有可能提供更适于高阶色差校正的玻璃。
[0075]本发明的氟磷酸盐玻璃能通过混合、熔融和模制玻璃成分以使预定的组合物获得所需的性能而制得。本发明的氟磷酸盐玻璃能适用于光学玻璃，且光学玻璃的通常制造方法能用于氟磷酸盐玻璃的制造。
[0076]也就是说，对于玻璃成分被加热和熔融的氟磷酸盐玻璃的制造方法而言，优选至少使用磷酸盐、氟化物和碱土金属化合物以获得本发明的氟磷酸盐玻璃。还优选混合玻璃成分并同时抑制碱土金属化合物中的碳酸盐的质量比至小于或者等于30％的值，然后加热和熔融通过在熔融锅中的混合而获得的玻璃成分。
[0077]形成的本发明的氟磷酸盐玻璃具有大于或者等于3.5的O^2-/P⁵⁺的摩尔比。因此，需要在玻璃中包括相对于所需的P⁵⁺量相对较大量的O^2-。即使使用偏磷酸盐成分，O^2-/P⁵⁺的摩尔比仅为3，不可能将O^2-/P⁵⁺的摩尔比增加至大于或等于3.5的值。
[0078]能使用碳酸盐成分作为除了偏磷酸盐之外的在玻璃中包括O^2-的成分。例如，由于本发明的氟磷酸盐玻璃包含相对较大量的Ba²⁺，因此易于通过使用碳酸钡来增加O^2-/P⁵⁺的摩尔比。但是，由于碳酸钡具有相对较高的分解温度，因此碳酸钡在玻璃的熔融温度下不完全分解，但在澄清温度下分解。因此，在此情况下，CO₂气体往往作为气泡或溶解的气体残留在玻璃中。当玻璃快速冷却或者当玻璃被激发(例如通过搅拌)时，溶解的气体会通过从玻璃中分离出来而导致玻璃质量的降低。
[0079]因此，通过混合玻璃成分同时抑制在碱土化合物中碳酸盐的质量比值至小于或者等于30％，并加热和熔融通过混合得到的玻璃成分，有可能减少气泡和溶解的CO₂气体，并由此提高玻璃的质量。为了进一步减少气泡和溶解的CO₂气体并提高玻璃的质量，优选抑制碱土化合物中碳酸盐的质量比至小于或者等于20％的值。更优选碳酸盐的质量比小于或者等于10％，还更优选碳酸盐的质量比小于或者等于5％，仍更优选碳酸盐的质量比为0％(即不使用碳酸盐)。由于BaO具有吸湿性，BaO不适合应该进行精确称重和混合以精确控制光学性能的情况。因此，优选BaO不用作成分。
[0080]本发明的氟磷酸盐玻璃优选具有小于或者等于600的磨耗FA。更优选小于或者等于580的磨耗，还更优选小于或者等于550的磨耗，仍更优选小于或者等于500的磨耗。也就是说，本发明的玻璃与氟磷酸盐玻璃一样具有相对较小的磨耗。因此，由于加工玻璃时(例如通过研磨或者抛光)玻璃不过度磨损，有可能实现表面的精密加工。当通过研磨或者抛光制备由本发明的氟磷酸盐玻璃制得的各种类型的光学元件，如各种透镜(例如球面透镜)和棱镜时，利用这样的性能。
[0081]本发明的氟磷酸盐玻璃优选具有大于或者等于300兆帕的Knoop硬度值。更优选大于或者等于320兆帕的Knoop硬度值，大于或者等于340兆帕的Knoop硬度值还更合适。也就是说，本发明的玻璃与氟磷酸盐玻璃一样具有足够的Knoop硬度。因此，所述玻璃可抵抗诸如研磨和抛光的加工的损害。
[0082]如上所述，本发明的氟磷酸盐玻璃具有相对较低的磨耗和较大的Knoop硬度值。因此，本发明的氟磷酸盐玻璃具有优良的可加工性。可便利地利用本发明的玻璃的这样的性能，不仅用于制造具有精密加工的表面且不具有裂纹的光学元件和用于精密压模的预成型体，而且这样的性能也用于通过精密压模制得的这样的透镜的定中心。在本说明书中，“用于精密压模的预成型体”指“精密压模预成型体”。
[0083]压模用玻璃材料，其制造方法，以及玻璃模制体的制造方法
[0084]在下文中，描述了本发明的压模用玻璃材料。本发明的压模用玻璃材料由上述本发明的氟磷酸盐玻璃制得。压模用玻璃材料是指被加热用于压模的玻璃体。质量对应于压模产品的质量的玻璃体，例如用于精密压模的预成型体或压模用玻璃料滴，是压模用玻璃材料的例子。
[0085]用于精密压模的玻璃材料的例子
[0086]用于精密压模的预成型体(下文经常称作预成型体)是指当加热时经受精密压模的玻璃预成型体。精密压模是所谓的光学模具成型(mold optics molding)，进行精密压模使得光学元件的光学功能表面通过将冲压模具的模制表面转移至光学元件而形成。光学功能表面是指具有折射功能，反射功能，衍射功能或者允许入射光束进入其中的功能的光学表面。
[0087]为了防止在精密压模过程中玻璃与冲压模具表面的反应和熔融结合，并使得玻璃能够适当地沿模具表面扩展，优选用脱模薄膜覆盖预成型体的表面。能使用各种类型的脱模薄膜。例如，能使用贵金属(例如铂或铂合金)、氧化物(例如Si、Al、Zr、La或Y的氧化物)、氮化物(例如B、Si或Al的氮化物)、氟化物(例如Mg的氟化物)和含碳薄膜。
[0088]优选包含碳作为主要组分的薄膜(即当薄膜含量以原子百分比表示时，碳含量大于另一组分的含量的薄膜)作为含碳薄膜。例如，能使用碳薄膜或碳-氢薄膜。能使用真空沉积法、喷溅法、离子电镀法或者使用诸如烃的材料气体的热分解法作为含碳薄膜的薄膜形成方法。能使用沉积法、喷溅法、离子电镀法或者溶胶-凝胶法用于形成另一薄膜。
[0089]如何制造预成型体的例子
[0090]制造预成型体的方法的第一个实施例是通过如下方法形成预成型体的方法：从熔融玻璃分离预定量的熔融玻璃体，冷却该玻璃体以形成具有与所述熔融玻璃体的质量相同的质量的预成型体。例如，熔融、澄清和均匀化玻璃成分以制备均匀的熔融玻璃，从而使得该熔融玻璃从流量喷嘴或流管中流出，所述流量喷嘴或流管由铂或铂合金制得，并已进行温度控制。
[0091]对于模制小的预成型体或者球形预成型体，所需量的熔融玻璃作为熔融玻璃滴从流量喷嘴滴下，由预成型体模具接收熔融玻璃滴以形成预成型体。或者，具有所需量的熔融玻璃滴滴入液氮以形成预成型体。
[0092]对于形成中等尺寸的预成型体或者大尺寸的预成型体，熔融玻璃从流管中流出，由预成型体模具接收流动的熔融玻璃的尖端部分。然后在流动的熔融玻璃的喷嘴与预成型体模具之间形成收缩之后，预成型体模具快速直线落下使得熔融玻璃在收缩时通过表面张力被分离，且使得具有所需量的熔融玻璃体通过接收构件被接收以形成预成型体。
[0093]对于制造具有光滑表面(例如自由表面)且没有裂纹、污染、皱痕和表面劣化的预成型体，可以采用在通过对熔融玻璃体施加风压使得熔融玻璃体在预成型体模具上浮动时形成预成型体的方法，或者通过滴下在液体介质中的熔融玻璃滴形成预成型体的方法，所述液体介质通过冷却在室温下为气态的气体物质而获得。
[0094]当通过浮动熔融玻璃体制造预成型体时，将气体(下文经常称作浮动气体)吹至熔融玻璃体从而对该熔融玻璃体施加风压。在此情况下，如果熔融玻璃体的粘度过低，则浮动气体进入熔融玻璃体并作为气泡残留在熔融玻璃体中。相比之下，通过将熔融玻璃体的粘度设定为3至60dPa·s，有可能浮动玻璃体而不会使得浮动气体进入玻璃体。对于作为浮动气体被吹至预成型体的气体而言，能使用空气、氮气、氧气、氩气、氦气或者蒸气。只要预成型体能够被浮动而不使预成型体接触固体物质(例如模具的表面)，则不将表面压力的强度限定至特定的范围。
[0095]由于在很多情况下由预成型体形成的精密压模产品(例如光学元件)是具有旋转对称轴的元件(例如透镜)，优选预成型体的形状具有旋转对称轴。例如，预成型体的形状为球形或具有单一旋转对称轴的形状。作为具有单一旋转对称轴的形状的例子，能使用包括旋转对称轴的横截面具有光滑轮廓线而无边缘和凹处的形状(例如具有与旋转非对称轴重合的限定于上述横截面中的较短轴的形状)，或者通过压平球体而获得的形状(即通过将单一旋转对称轴限定为穿过球体并在轴向上收缩该球体而获得的形状)。
[0096]制造预成型体的第二个实施例如下进行。首先，当均匀的熔融玻璃进入铸模时模制该均匀的熔融玻璃，其后通过退火矫正模制体的变形。然后在将模制体切割或分割成多个玻璃件(每个玻璃件具有预定的尺寸和形状)之后，抛光每个玻璃件从而使得每个玻璃件的表面光滑，且每个玻璃件形成具有预定质量的预成型体。优选由此形成的预成型体的表面被含碳薄膜覆盖。
[0097]用于光学元件坯料(玻璃材料)的压模用玻璃料滴是用于通过压模形成待精加工为光学元件的光学元件坯料的玻璃体。光学元件坯料具有由加工余量加上目标光学元件的形状而定义的形状，所述加工余量通过研磨或者抛光除去。
[0098]制造玻璃料滴的第一个实施例如下。首先，当均匀的熔融玻璃进入铸模时模制该均匀的熔融玻璃，其后通过退火矫正模制体的变形。然后在将模制体切割或分割成多个玻璃件(每个玻璃件具有预定的尺寸和形状)之后，滚筒抛光每个玻璃件从而使得玻璃件上的每个边缘变圆，且将玻璃料滴的质量调节为具有与光学元件坯料的质量相同的质量。滚筒抛光后的玻璃料滴具有粗糙的表面，待施用至该玻璃料滴表面的粉末状脱模剂能够以相对简单的方式均匀施用至所述粗糙表面上。
[0099]制造玻璃料滴的第二个实施例如下。由料滴模具接收流动的熔融玻璃的尖端，在流动的熔融玻璃的间歇位置形成收缩。然后料滴模具快速直线落下使得熔融玻璃通过表面压力从收缩分离。在由此获得在料滴模具上具有所需质量的玻璃体之后，将气体吹至所述玻璃体使得在对玻璃体施加向上的风压时玻璃体浮动，并由此形成玻璃料滴。在对如此获得的玻璃体进行退火之后，对该玻璃体进行滚筒抛光以形成具有所需质量的玻璃料滴。
[0100]参见图1，显示了本发明的玻璃模制体的制造方法。在该制造方法中，玻璃模制体通过将熔融玻璃连续注入铸模并连续地从铸模中拾取玻璃模制体而制得。此外，混合玻璃成分从而获得本发明的氟磷酸盐玻璃。熔融如上所述混合的玻璃成分，然后，如步骤S1至S3所示，模制该熔融玻璃。作为制造玻璃模制体的例子，能使用在上述制造预成型体的第二个实施例或者上述制造玻璃料滴的第一个实施例中的模制体的制造方法。能使用各种类型的铸模。
[0101]参见图2，显示了压模用玻璃材料的第一种制造方法。在该方法的步骤S11中，分开、研磨并抛光通过上述图1的制造方法而制得的玻璃模制体。
[0102]参见图3，显示了压模用玻璃材料的第二种制造方法。该压模用玻璃材料的制造方法包括流动熔融玻璃，从流动的熔融玻璃中分离熔融玻璃体，其后在玻璃体冷却和固化的过程中形成压模用玻璃材料。在该方法的步骤S21至S23中，混合玻璃成分从而获得本发明的氟磷酸盐玻璃，熔融如上所述混合的玻璃成分，然后模制该熔融玻璃。
[0103]作为制造压模用玻璃材料的第二种制造方法的例子，能使用上述制造预成型体的第一个实施例或者上述制造玻璃料滴的第二个实施例。
[0104]光学元件坯料及其制造方法
[0105]通过研磨和抛光精加工本发明的光学元件坯料以形成光学元件，且本发明的光学元件坯料由上述本发明的氟磷酸盐玻璃制得。
[0106]光学元件坯料是具有由研磨余量和抛光余量加上目标光学元件的形状所形成的形状的玻璃模制体，且所述光学元件坯料优选具有与目标光学元件的形状相似的形状。优选的是，由于通过研磨和抛光精加工光学功能表面，所以光学元件坯料的目标为光学功能表面为平面或球面的光学元件。作为这样的光学元件坯料的优选的例子，提供用于球形透镜的坯料和用于棱镜的坯料。
[0107]为了防止研磨和抛光过程中的损害，优选对光学元件坯料进行退火以减少变形。还有可能通过退火精细调节诸如折射率和阿贝数的光学性能从而形成具有精确匹配所需值的光学性能的光学元件坯料。
[1108]如何制造光学元件坯料的例子
[0109]参见图4，显示了本发明的光学元件坯料的制造方法的第一个实施例。在该方法的步骤S31至S32中，加热、软化和压模上述本发明的压模用玻璃材料(或者通过上述方法的一种制造的压模用玻璃材料)。将诸如氮化硼的粉末状脱模剂均匀施用至压模用玻璃材料的表面，并加热直至玻璃软化。然后将玻璃引入冲压模具以进行压模。接着从模具中拾取压模产品，并通过退火矫正变形且将诸如折射率的光学性能调节至具有所需的值。
[0110]参见图5，显示了制造本发明的光学元件坯料的第二个实施例。在该方法的步骤S41至S43中，混合玻璃成分以获得本发明的氟磷酸盐玻璃，使通过熔融玻璃成分而获得的熔融玻璃流动，分离熔融玻璃体，然后压模该熔融玻璃体。首先，使均匀化的熔融玻璃在下模具的表面流动，在所述下模具的表面已经均匀施用了诸如氮化硼的粉末状脱模剂，用切削刃(其为所谓的剪切机)切割流动的熔融玻璃的间歇部分，所述流动的熔融玻璃的下端支撑在所述下模具上。因此，在下模具上获得具有所需质量的熔融玻璃体。
[0111]接着将其上放置熔融玻璃体的下模具移动至上模具下方的位置，用上模具和下模具按压该熔融玻璃体以形成光学元件坯料的形状。然后拾取压模产品，并通过退火矫正变形且将诸如折射率的光学性能调节至具有所需的值。
[0112]能在大气中进行上述两种制造方法。能使用各种模制条件、具有各种类型材料的冲压模具、各种类型的加热和软化罐，以及在加热或软化过程中玻璃料滴置于其上的各种类型的锅。
[0113]光学元件及其制造方法
[0114]本发明的光学元件由氟磷酸盐玻璃制得。例如，提供了透镜，诸如非球面透镜、球面透镜、平凹透镜、平凸透镜、双凹透镜、双凸透镜、凸弯月透镜、凹弯月透镜、微透镜、透镜阵列、具有衍射光栅的透镜、棱镜，和具有透镜功能的棱镜。在这样的光学元件的表面上可以提供抗反射涂层或选择波长的部分反射薄膜。
[0115]由于本发明的光学元件由具有较低色散和反常部分色散的玻璃制得，有可能通过与由另一类型玻璃制得的另一类型的光学元件结合来校正高阶色差。此外，由于本发明的光学元件作为低色散玻璃具有相对较高的折射率，有可能降低透镜的光学功能表面的曲率的绝对值，并由此有可能通过在诸如摄像光学系统或者投影光学系统的光学系统中使用本发明的光学元件而使光学系统小型化。
[0116]如何制造光学元件的例子
[0117]参见图6，显示了本发明的光学元件的制造方法的第一个实施例。在该方法的步骤S51中，研磨并抛光上述光学元件坯料(或者根据本发明制造的光学元件坯料)。能使用各种类型的研磨方法和抛光方法。该方法优选用于制造具有平面光学功能表面或者球面光学功能表面的光学元件，例如球形透镜或者棱镜。
[0118]参见图7，显示了本发明的光学元件的制造方法的第二个实施例。在该方法的步骤S61至S62中，加热上述压模用玻璃材料(或者通过本发明的方法制造的压模用玻璃材料)，并用冲压模具对所述压模用玻璃材料进行精密压模的方法。
[0119]优选在诸如氮气和氢气的混合气体的非氧气体氛围下进行冲压模具和压模用玻璃材料的加热和压制过程，从而防止在冲压模具的模制表面上提供的脱模薄膜或者模制表面被氧化。
[0120]在非氧气体的氛围下，覆盖预成型体表面的含碳薄膜不被氧化，且该薄膜保持在已经经受精密压模的模制产品的表面上。最后应该除去含碳薄膜。有可能通过在诸如大气的氧化氛围下加热所述精密压模的产品而相对容易和完全地除去含碳薄膜。含碳薄膜的氧化和去除应该在精密压模产品通过加热不会变形的温度下进行。更特定地，含碳薄膜的氧化和去除优选在低于玻璃化转变温度的温度范围内进行。
[0121]在精密压模中，使用具有已精细加工而具有所需形状的模制表面的冲压模具。但是，可以在模制表面上形成脱模薄膜从而防止在压制过程中玻璃的熔融结合。能使用含碳薄膜、氮化物薄膜或者贵金属薄膜作为脱模剂。优选使用氢化碳薄膜或者碳薄膜作为含碳薄膜。在精密压模中，将预成型体提供至一对相互面对的上模具与下模具之间的位置。上模具和下模具具有形状已经被精密加工的模制表面。随后，将模具和预成型体均加热至对应于10⁵至10⁹dPa·s的玻璃粘度的温度以软化预成型体，并对该预成型体进行压模以将模具的模制表面精确转移至玻璃。
[0122]还有可能通过如下方法将模具的模制表面精确转移至玻璃：将已经加热至对应于10⁴至10⁸dPa·s的玻璃粘度的温度的预成型体提供至一对模制表面已经被精密加工且相互面对的上模具与下模具之间的位置，然后对该预成型体进行压模。
[0123]通过考虑诸如玻璃粘度的各种因素确定压制的适当压力和时间周期。例如，可以使用大约5至15兆帕的压力和10至300秒的压制时间周期。可以根据模制产品的形状和尺寸确定诸如压力和时间周期的压制条件。
[0124]随后，冷却模具和精密压模产品，并优选在低于或者等于变形温度的温度下互相移除以拾取精密压模产品。为了将光学性能精密调节至所需值，可以适当调节冷却过程中模制产品的退火过程的条件，诸如退火速度。
[0125]上述光学元件的第二种制造方法通常能分组为下述两种方法。
[0126]第一种方法是将压模用玻璃材料引入冲压模具，将玻璃材料和冲压模具一起加热以进行精密压模的方法。推荐将第一种方法用于强调光学元件的模制精度(诸如表面精度和离心精度)的情况。
[0127]第二种方法是在加热压模用玻璃材料之后，将玻璃材料引入预热的冲压模具以进行精密压模的方法。推荐将第二种方法用于强调生产率的情况。
[0128]本发明的光学元件可以不进行压模而制得。例如，通过将均匀化的熔融玻璃引入铸模来模制玻璃块，并通过退火除去变形，并且通过调节退火条件来调节光学性能使得折射率变为所需值。然后切割和分割玻璃块以制备玻璃件，研磨和抛光该玻璃件以将其精加工为光学元件。
本发明的实施例：
[0129]在下文中描述本发明的各种具体实施方案的实施例。但是，应注意本发明并不限于这些实施例。
[0130]第一个实施例：
[0131]为了获得如表1至3所示的玻璃组合物，使用诸如偏磷酸盐、氟化物和氧化物的各种成分，称重成分，并充分混合成分。然后将混合的成分置于铂熔融罐中，加热并熔融。在熔融之后，使熔融玻璃流动至铸模中，冷却至接近玻璃化转变温度的温度，并立即移至退火炉以在玻璃化转变温度范围下进行退火大约一小时。然后玻璃在炉中冷却至室温。因此获得多个No.1至13的光学玻璃件。
[0132]当观察者用光学显微镜放大检查每个获得的玻璃时，观察者没有发现晶体分离、诸如铂粒子的外来材料、气泡和条纹。表1、2和3中的每一个均显示了如上所述获得的每个光学玻璃的性能。碳酸盐不用作玻璃No.1至13的成分。
[0133]玻璃的性能根据下述方式测定。
(1)折射率nd、bg、nF、nc和阿贝数vd
根据JOGIS(日本光学玻璃工业标准)的折射率测量方法测定折射率nd、bg、nF、nc和阿贝数vd。
(2)部分色散比的偏离法线的偏差ΔPg，F
由自阿贝数获得的部分色散比Pg，F^(O)和自折射率ng、nF和nc获得的部分色散比Pg，F计算偏差ΔPg，F。
(3)液相温度
通过如下方法测定液相温度：将玻璃置于已经加热至预定温度的炉中两小时，然后在冷却之后用放大100倍的显微镜检查玻璃。表1、2和3中“液相温度”栏所示的温度是指在炉中温度下保持两小时之后未观察到晶体分离，且液相温度低于或等于表中所示的温度。
(4)玻璃化转变温度Tg
使用DSC(差示扫描量热计)以10℃/分钟的加热速度测定玻璃化转变温度。
(5)磨耗F_A
将玻璃试样(玻璃样品)以偏离板中心80毫米的位置保持在以60转/分钟的速度水平旋转的铸铁平板上，研磨该玻璃样品并同时将研磨液均匀提供至玻璃样品5分钟，并施加9.807牛顿的载荷，所述研磨液通过将20毫升水加入平均颗粒直径为20微米的氧化铝磨粒中获得。通过称重研磨后的样品质量，获得磨损质量“m”。类似地，测量日本光学玻璃制造协会指定的标准样品(BSC7)的磨损质量“mo”，并通过如下表达式计算磨耗F_A：
FA＝[(m/d)/(mo/do)]×100
其中d表示目标玻璃的相对重量，do表示标准样品的相对重量。
(6)Knoop硬度值H_K
在玻璃的抛光平面上，通过在具有顶角为172°30’和130°的棱形侧截面的金刚石四角锥上施加0.9807牛顿的载荷15秒而形成凹口。然后测量由此形成的永久凹口的较长对角线，并通过如下表达式计算Knoop硬度值H_K：
HK＝1.451×(F/l²)
具中F表示载荷(牛顿)，l表示永久凹口的较长对角线的长度(毫米)。
[0134]表1


[0135]表2


[0136]表3


[0137]第二个实施例：
[0138]将为获得在第一个实施例中所述的每个光学玻璃而混合的玻璃成分(不含碳酸钙)熔融、澄清并均匀化以形成熔融玻璃，熔融玻璃滴从铂喷嘴落下以被接收在预成型体模具上，通过浮动熔融玻璃滴(对该熔融玻璃施加风压)而形成由各种类型的玻璃制得的球形预成型体。
[0139]由各种类型的玻璃制得的预成型体如下形成：通过自铂管连续流动上述熔融玻璃，在预成型体模具上接收流动熔融玻璃的较低端，在一部分流动熔融玻璃处制造收缩，并快速直线落下预成型体模具以在收缩位置分离熔融玻璃。此外，在预成型体模具上接收分离的熔融玻璃体，然后通过对该熔融玻璃体施加风压使其浮动而形成预成型体。观察者未在由此获得的预成型体中发现透明消失、条纹、外来材料和气泡。
[0140]第三个实施例：
[0141]多个玻璃件如下形成：引入连续流动的熔融玻璃(其根据第二个实施例制得)以形成玻璃块，退火该玻璃块，并随后切割该玻璃块。由各种类型的玻璃制得的预成型体通过研磨和抛光每个玻璃件制造。观察者未在由此获得的光学块(即用于预成型体的部分)的内部发现透明消失、条纹、外来材料和气泡。
[0142]由于由此获得的预成型体与氟磷酸盐玻璃一样具有相对较低的磨耗和相对较高的Knoop硬度值，在诸如抛光的过程中的磨耗低，因此有可能提高表面加工精度并防止裂纹残留在预成型体的表面上。
[0143]第四个实施例：
[0144]多个玻璃件如下形成：引入连续流动的熔融玻璃(其根据第二个实施例制得)以形成玻璃块，退火该玻璃块，并随后切割该玻璃块。然后，通过对每个玻璃件进行滚筒抛光形成压模用玻璃料滴。
[0145]第五个实施例：
[0146]各种类型的玻璃的各种类型透镜(例如非球面双凸弯月透镜、非球面双凹弯月透镜、非球面双凸透镜和非球面双凹透镜)如下形成：在根据第二或第三个实施例获得的预成型体的表面上涂布含碳薄膜，将该预成型体引入包括上模具和下模具和具有用含碳薄膜覆盖的制模表面的由SiC制得的模体的冲压模具中，在氮气氛围中将模具和预成型体一起加热以软化该预成型体，随后对预成型体进行精密压模。
[0147]由此获得的各种类型的玻璃可以根据所需进行定中心处理。由于由此获得的透镜是由与氟磷酸盐玻璃一样具有相对较低的磨耗和相对较大的Knoop硬度值的玻璃制得，在定中心过程中的磨耗低，因此有可能提高表面加工精度并防止裂纹残留在预成型体的表面上。
[0148]第六个实施例：
[0149]各种类型的透镜坯料(例如球面凸弯月透镜，球面凹弯月透镜，球面双凸透镜和球面双凹透镜)如下形成：将由氮化硼制得的粉末状脱模剂施用至根据第四个实施例形成的玻璃料滴的表面以软化该玻璃料滴，随后用模具对玻璃料滴进行压模。由此制得由各种类型的玻璃形成的透镜坯料。
[0150]第七个实施例：
[0151]各种类型的透镜坯料(例如球面凸弯月透镜，球面凹弯月透镜，球面双凸透镜和球面双凹透镜)如下形成：流动根据第二个实施例制得的熔融玻璃，用剪切机切割该流动的熔融玻璃以分离熔融玻璃体，并用冲压模具对玻璃体进行压模。由此制得由各种类型的玻璃形成的透镜坯料。
[0152]第八个实施例：
[0153]各种类型的透镜(例如球面凸弯月透镜，球面凹弯月透镜，球面双凸透镜和球面双凹透镜)如下形成：对根据第六或第七个实施例制得的透镜坯料进行退火处理以除去变形并调整折射率至所需值，并且研磨和抛光该透镜坯料。由此获得由各种类型的玻璃制得的透镜。
[0154]第九个实施例：
[0155]各种类型的球形透镜和棱镜如下制造：流动根据第二个实施例制得的熔融玻璃，将该流动的熔融玻璃引入铸模以形成玻璃块，并切割、研磨和抛光所述块。
[0156]由于由此获得的每个光学元件是由与氟磷酸盐玻璃一样具有相对较低磨耗和相对较高Knoop硬度值的玻璃制得，因此有可能提高表面加工精度并防止裂纹残留在透镜或者棱镜的表面上。
[0157]工业应用性
[0158]本发明的氟磷酸盐玻璃具有低色散和高折射率，适于校正高阶色差，并适合用于压模用玻璃材料，诸如用于精密压模的预成型体、光学元件坯料和光学元件。
[0159]尽管结合上述具体实施方案描述了本发明，但是很明显对于本领域技术人员而言许多改变、修改和变化是显而易见的。因此，上述本发明的优选具体实施方案意图为说明性的，而非限制性的。在不偏离本发明的主旨和范围下可进行各种变化，如权利要求书所定义。