專利名稱：光學(xué)玻璃、模壓成形用玻璃坯、玻璃成形體、光學(xué)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有能適應(yīng)光學(xué)設(shè)備的小型化和高性能化的高折射率、且能夠進(jìn)行彩色平衡校正的光學(xué)玻璃、由該玻璃形成的模壓成形用玻璃坯(glass gob)、玻璃成形體、光學(xué)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
伴隨著光學(xué)儀器的小型化和高性能化，要求折射率較高的玻璃材料。過去，為了實(shí)現(xiàn)高折射率的玻璃，使用像專利文獻(xiàn)1記載的玻璃成分中含有高濃度的鉛的玻璃。但是，含有高濃度的鉛的玻璃因?yàn)殂U有毒，故需要考慮對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)該控制其使用。作為提高折射率的成分，能替代I^bO的有Ti02。為了實(shí)現(xiàn)折射率大于等于2.0的超高折射率玻璃，一般地，在以化03或以化03和SiA作為主要的玻璃網(wǎng)絡(luò)形成成分的組成系統(tǒng)中導(dǎo)入很多的Ti02。但是，當(dāng)折射率nd提高到2附近時(shí)，短波長(zhǎng)端的分光透射率明顯地向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，若將這樣的玻璃使用于攝像光學(xué)系統(tǒng)，則存在難以進(jìn)行彩色平衡校正的問題。專利文獻(xiàn)1特開昭63-274638號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種具有能適應(yīng)光學(xué)儀器的小型化和高性能化的高折射率且能進(jìn)行彩色平衡校正的光學(xué)玻璃、由該玻璃形成的模壓成形用玻璃坯、 玻璃成形體、光學(xué)元件及其制造方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明者經(jīng)過反復(fù)探索研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一種包含作為玻璃成分的TW2和作為添加劑的Sb2O3或As2O3的硼酸鹽光學(xué)玻璃、或包含作為玻璃成分的TiA的硼酸鹽光學(xué)玻璃，其中具有透射率和折射率滿足特定關(guān)系的透射率特性的光學(xué)玻璃具有高折射率，能夠進(jìn)行彩色平衡校正，而且，該光學(xué)玻璃可以利用特定的方法來制造。此外還發(fā)現(xiàn)，通過使用上述光學(xué)玻璃，從而可以得到模壓成形用玻璃坯、玻璃成形體和光學(xué)元件。在硼酸鹽光學(xué)玻璃中，起玻璃網(wǎng)絡(luò)形成成分作用的有化03。在包含Si02、Ge&的情況下，使這些成分起網(wǎng)絡(luò)形成成分的作用。在該組成系統(tǒng)中，當(dāng)上述網(wǎng)絡(luò)形成成分的含量少而提高折射率的TiA的含量多時(shí)，4價(jià)的Ti可以用來彌補(bǔ)B、Si、Ge的不足，起到和網(wǎng)絡(luò)形成成分同等的作用。
這樣的玻璃的基本結(jié)構(gòu)與包含有403、Si&和GeA的總含量很多的TiA的玻璃不同。即，在化03、SiO2和GeO2的總含量少、而TiO2的含量較多的組成中，由于某種原因，Ti 離子的發(fā)光功能、即可見光區(qū)的短波長(zhǎng)側(cè)的光吸收功能大大提高，玻璃著色很明顯。與此相反，在即使TiO2的含量多但403、Si&和GeA的總含量也較多的組成中，上述這一類玻璃很難產(chǎn)生明顯的著色。進(jìn)而，在網(wǎng)絡(luò)形成成分較少、TiO2含量較多的玻璃中，若添加極少量的Sb2O3或 As2O3添加劑，則對(duì)于減少著色具有明顯的效果。這是因?yàn)樯鲜霾ＡУ慕Y(jié)構(gòu)引起的，是其他玻璃看不到的現(xiàn)象。再有，雖然有將Sb2O3或As2O3作為澄清劑使用的情況，但是，與能得到澄清效果的含量比較，能得到上述效果的添加量極少。本發(fā)明者在對(duì)網(wǎng)絡(luò)形成成分少、TiO2含量多的玻璃進(jìn)行詳細(xì)分析之后，知道在后述的λ 70的指標(biāo)上，上述玻璃的著色有一定的限度。而且，通過在添加極少量的Sb2O3或 As2O3的同時(shí)根據(jù)上述指標(biāo)控制添加量，從而首次打破上述界限實(shí)現(xiàn)了著色少的玻璃。本發(fā)明是根據(jù)這一見解來完成本發(fā)明的。SP，本發(fā)明提供
(1) 一種光學(xué)玻璃，具有包含作為玻璃成分的TiA的硼酸鹽系的組成，其特征在于當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1) 1 -7 0 S 9 0 9 X (IId) — 3 O 0 9 X n d + 2. 8 4 2 …(1)的透射率特性。(2)上述第(1)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃(以下稱光學(xué)玻璃I)，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示， B2O3和SiA的總含量小于等于20%，GeO2的含量為0 10%，TiO2的含量大于等于20%，同時(shí)，包含作為添加劑的Sb2O3和/或As2O3，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，將上述添加劑的量控制在能顯示滿足關(guān)系式(1)的透射率特性的范圍內(nèi)。(3)上述第(2)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，不含As2O3，將Sb2O3的添加量控制在0. 004 0. 09質(zhì)量％的范圍內(nèi)。(4)上述第(2)或第(3)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，包含5質(zhì)量％或者5質(zhì)量％以上的 BaO。(5)上述第(2) (4)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，包含 1 20% 的 B2O3、0 18% 的 SiO2、10 50% 的 Lei2O3、20 40% 的 TiO2、 30% 的 Nb2O5、 5 ；35% 的 Ba0、0 7% 的 WO3 和 0 15% 的 Zr02。(6)上述第(1)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃(以下稱光學(xué)玻璃II)，包含作為添加劑的Sb2O3， 折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm 時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)的透射率特性。(7)上述第(6)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，Sb2O3的添加量為0. 004 0. 09質(zhì)量％。(8)上述第(6)或第(7)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，包含20質(zhì)量％或者20質(zhì)量％以上的 Ti02。(9)上述第(6) (8)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，包含5質(zhì)量％或者5質(zhì)量％ 以上的BaO。(10)上述第(6) (9)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，包含 1 45% 的 B2O3、0 30% 的 SiO2UO 50% 的 Lei2O3、20 40% 的 Ti02、0 30% 的 Nb2O5>5 35% 的 Ba0、0 7% 的 WO3 和 0 15% 的 Zr02。
(11)上述第(5) (10)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，作為任意成分，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，包含0 20%的Gd2O3、0 15%的Y2O3、0 15%的Yb2O3、0 18%的Ta2O5, 0 20% 的 Bi203、0 10% 的 Ga2O3^O 10% 的 GeO2、總含量為 0 10% 的 MgO.CaO 和 SrO, 0 15% 的 ZnO,0 10% 的 Al2O3、總含量為 0 5% 的 Li2O, Na2O 和 K2O0(12)上述第(1) (11)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，折射率nd大于等于2. 00。(13)上述第(1) (12)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，包含22質(zhì)量％或者22質(zhì)量％以上的Ti02。(14)上述第(1) (13)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，Pt的濃度小于等于30ppm。(15)上述第(1) (14)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，在液相溫度下示出小于等于4dPa · s的粘度。(16)上述第(1) (15)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，用于再加熱成形。(17)上述第(1)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃(以下稱光學(xué)玻璃III)，折射率nd大于等于 2. 01，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)的透射率特性。(18)上述第(17)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，實(shí)質(zhì)上不含SId2O3和A&03。(19)上述第(17)或第(18)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，B2O3和 SiO2的總含量小于等于20%，TiO2大于等于20%。(20) —種玻璃成形體，其特征在于由上述第(1) (19)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃形成，并由沿著軸具有一定外徑的實(shí)心棒的玻璃成形體構(gòu)成。(21) —種模壓成形用玻璃坯，其特征在于由上述第(1) (19)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃形成。(22)—種光學(xué)元件，其特征在于由上述第(1) (19)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃形成。(23) 一種光學(xué)玻璃的制造方法(以下稱制造方法I)，該光學(xué)玻璃具有包含作為玻璃成分的T^2的硼酸鹽系的組成，其特征在于，包括如下工序
若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，可以得到化03和S^2的總含量小于等于20%、GeO2的含量為 0 10%、Ti&的含量大于等于20%的玻璃，在調(diào)合原料的同時(shí)添加作為添加劑的SlD2O3和/ 或 Aii2O3,
控制上述添加劑的量，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)， 能夠得到滿足下述關(guān)系式(1)
的透射率特性，并對(duì)上述原料進(jìn)行加熱使其熔融。(24)上述第(23)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃的制造方法，不添加As2O3，將Sb2O3的添加量控制在0. 004 0. 09質(zhì)量％的范圍內(nèi)。(25)上述第(23)或第(24)項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃的制造方法，其中調(diào)合原料，使BaO 的含量大于等于5質(zhì)量％。(26)上述第(23) (25)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃的制造方法，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，通過調(diào)合原料，可以得到包含1 20%的B203、0 18%的SiO2UO 50%的 La2O3>20 40% 的 Ti02、0 30% 的 Nb205、5 35% 的 Ba0、0 7% 的 WO3 和 0 15% 的 ^O2
5的玻璃。(27)—種光學(xué)玻璃的制造方法(以下稱制造方法II)，該光學(xué)玻璃具有包含作為玻璃成分的TW2的硼酸鹽系的組成，折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)
λ 0^909Χ (nd) — 3 O 0 9 X η d + 2 8 4 2 …(1)的透射率特性， 在使熔融玻璃冷卻成形的過程中，將其保存在相當(dāng)于上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化氣體中，然后對(duì)該玻璃進(jìn)行冷卻。(28)—種光學(xué)玻璃的制造方法(以下稱制造方法II)，該光學(xué)玻璃具有包含作為玻璃成分的TW2的硼酸鹽系的組成，折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)
170r5 909X (nd) 2 ..... 3 O O 9 X η d - 2 8 4 2 ··■ (I)的透射率特性， 將包含TW2的硼酸鹽玻璃保存在相當(dāng)于上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化氣體中，在熱處理之后進(jìn)行冷卻。(29)上述第(20)項(xiàng)記載的實(shí)心棒狀玻璃成形體的制造方法，其特征在于使用具有貫通孔的鑄模，使熔融玻璃從上述貫通孔的入口連續(xù)流入，使貫通孔內(nèi)充滿玻璃，并連續(xù)從上述貫通孔的出口取出。(30)—種玻璃成形體的制造方法，其特征在于使用具有貫通孔的鑄模，將在上述第(23) (26)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的方法的熔融工序所得到的熔融玻璃從上述貫通孔的入口連續(xù)流入，使貫通孔內(nèi)充滿玻璃，并連續(xù)從上述貫通孔的出口取出，得到沿著軸具有一定的外徑的實(shí)心棒狀玻璃成形體。(31) 一種模壓成形用玻璃坯的制造方法，其特征在于具有如下工序割斷利用上述第(29)或(30)項(xiàng)記載的制造方法制作的玻璃成形體以便橫切上述玻璃成形體的軸， 并制作玻璃片。(32) 一種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于具有如下工序?qū)ι鲜龅?21)項(xiàng)記載的模壓成形用玻璃坯或利用上述第(31)項(xiàng)記載的制造方法制作的模壓成形用玻璃坯進(jìn)行加熱，使其模壓成形。(33)—種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于具有對(duì)由上述第(1) (19)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃形成的玻璃成形體或利用上述第(29)或(30)項(xiàng)記載的制造方法制作的玻璃成形體進(jìn)行加工的工序。(34) 一種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于具有使熔融玻璃流出后供給到模壓成形模具中，并在上述成形模具中將玻璃模壓成形的工序，并制作出由上述第(1) (19)項(xiàng)中任何一項(xiàng)記載的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。若按照本發(fā)明，在包含TW2的硼酸鹽光學(xué)玻璃中，通過控制添加劑的種類和量或進(jìn)行熱處理，從而可以提供盡管折射率很高但是著色少的光學(xué)玻璃及由該光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。具體地說，可以提供將SId2O3和/或As2O3作為必須的添加劑的光學(xué)玻璃I、折射率大于等于1. 95且將Sb2O3作為必須的添加劑的光學(xué)玻璃II、和分別由該光學(xué)玻璃I和II形成的光學(xué)元件。上述光學(xué)玻璃I和II作為必須的添加劑含有適量的Sb2O3和/或As2O3，故即使通過燃燒可燃?xì)怏w對(duì)玻璃進(jìn)行加熱，使其軟化，或在非氧化氣體中對(duì)玻璃進(jìn)行加熱、使其軟化，都可以防止強(qiáng)化玻璃的著色。這樣，當(dāng)對(duì)玻璃進(jìn)行高溫處理時(shí)，根據(jù)環(huán)境氣體是氧化氣體還是還原氣體，玻璃的著色有很大的差異，所以，能夠?qū)ν干渎侍匦砸欢ǖ牟ＡС尚误w、模壓成形用玻璃坯和光學(xué)元件等光學(xué)玻璃制品進(jìn)行穩(wěn)定的批量生產(chǎn)。此外，可以提供一種盡管折射率極高、是折射率大于等于2. 01的超高折射率的玻璃但著色較少的光學(xué)玻璃III、及由該光學(xué)玻璃III形成的光學(xué)元件。進(jìn)而，若按照實(shí)質(zhì)上不含SlD2O3的形態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)著色比含有SlD2O3的玻璃更少的玻璃。本發(fā)明的成形體是沿著軸具有一定外徑的實(shí)心棒，故通過進(jìn)行橫切上述軸的切片加工，可以高效率地生產(chǎn)出一定形狀、一定體積的玻璃片。進(jìn)而，使玻璃成形體的表面積相對(duì)于其體積增大，并且玻璃可以從側(cè)面均勻散熱，故能夠制造出盡管穩(wěn)定性低于不是高折射率的普通玻璃但是至少內(nèi)部沒有失透部位的高質(zhì)量的玻璃成形體。若按照本發(fā)明的模壓成形用玻璃坯，可以提供一種模壓原材料，該模壓原材料用來制造由在高該折射率區(qū)著色較少的玻璃形成的模壓成形品。若按照本發(fā)明的光學(xué)元件，可以提供用來制造由高折射區(qū)域且著色較少的玻璃形成的光學(xué)元件。若按照本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法I、II、III，可以制造出高折射率且著色較少的光學(xué)玻璃。若按照本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法，可以制造出盡管穩(wěn)定性低于不是高折射率的普通玻璃、且熔融玻璃成形時(shí)的粘度極低，但至少內(nèi)部沒有失透部位或波筋的高質(zhì)量的玻璃成形體。而且，以橫切軸的方式割斷由上述方法制作的玻璃成形體來制作玻璃片，通過任意增加對(duì)上述玻璃片的加工工序，可以有效地制造出高質(zhì)量的模壓成形用玻璃坯。若按照本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法，可以提供一種制造由折射率高、著色較少的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件的方法。若按照上述各光學(xué)元件，因折射率nd極高，大于等于1. 95或大于等于2. 01，故可以減少構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的透鏡等部件數(shù)，或者使透鏡小型化，故可以使光學(xué)系統(tǒng)小型化。此外，盡管是超高折射率的玻璃但著色較少，故可以提供能校正彩色平衡的光學(xué)系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法中使用的制造裝置的一個(gè)形態(tài)的說明圖。圖2是本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法使用的制造裝置的另一個(gè)形態(tài)的說明圖。圖3是表示本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法中玻璃成形體的割斷方法的形態(tài)的說明圖。圖4是表示本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法中玻璃成形體的割斷方法的形態(tài)的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法中玻璃成形體的割斷方法的形態(tài)的說明圖。圖6是側(cè)壓切斷法的說明圖。圖7是側(cè)壓切斷法的說明圖。圖8是表示實(shí)施例1和比較例1的光學(xué)玻璃的折射率(nd)和λ 70的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的光學(xué)玻璃是具有包含作為玻璃成分的TW2的硼酸鹽系的組成的光學(xué)玻璃，其特征在于當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)
λ 7 O 9 O 9 X {η d) 2 — 3 O O 9 x η <! + 2 8 4 2 …(I)的透射率特性。如前所述，為了使折射率nd實(shí)現(xiàn)例如1.95或者1.95以上的超高折射率，不使用高濃度鉛含量的玻璃，而導(dǎo)入Ti02。但是，當(dāng)在磷酸鹽系的組成中導(dǎo)入大量的TiO2使折射率(nd)達(dá)到1.95或者1.95以上時(shí)，分光透射率的短波長(zhǎng)端明顯地向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，玻璃著色明顯。因此，在本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，作為基本成分不使用磷酸鹽玻璃而將硼酸鹽系的組成作為其基本成分。這里，硼酸鹽系的組成是包含作為玻璃成分的化03的組成。在折射率(nd)例如大于等于1.95的高折射率區(qū)中，高折射率成分的含量增多，所以，有時(shí)化03的質(zhì)量的含量要小到幾個(gè)百分點(diǎn)。在這樣的情況下，在硼酸鹽系的組成中，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，則化03的含量比P2O5的含量(包括不含P2O5的情況)高。此外，在優(yōu)選的形態(tài)中，若用百分?jǐn)?shù)表示質(zhì)量，則化03的含量比S^2的含量還高。玻璃著色的定量處理如下。使用厚度為10. Omm兩面光學(xué)研磨后的平板玻璃試料，若設(shè)向上述光學(xué)研磨后的面中的一個(gè)面垂直入射的光強(qiáng)度為Iin，從另一個(gè)光學(xué)研磨后的面射出的光強(qiáng)度為lout，則定義Iout/Iin為相當(dāng)于厚度10. Omm的外部透射率。S卩，從 Iin到lout，除了玻璃試料的內(nèi)部損失外，還包括試料表面的反射所引起的損失。在波長(zhǎng)為 ^Onm 700nm的波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)，將相當(dāng)于厚度10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)(nm單位)設(shè)為λ 70。λ 70的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，玻璃著色越增加，λ 70的波長(zhǎng)越短，玻璃著色越減少。 像上述那樣硼酸鹽玻璃著色較少，但是，若增加TiA的含量，使折射率(nd)例如達(dá)到1.95或者1.95以上，則λ 70向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，著色增加。而且，含有TiO2的硼酸鹽玻璃具有某種固有的性質(zhì)，即，對(duì)于規(guī)定的折射率(nd)用nm表示時(shí)的λ 70的值比利用 9 O 9 X (n d ) 2 - 3 O O 9 X Ii d + 2 8 4 2 求出的值大，該值也是λ 70的界限。在本發(fā)明中，利用對(duì)添加劑的種類或量進(jìn)行控制或熱處理，打破上述界限，提供一種盡管折射率極高但著色少的光學(xué)玻璃。下面，示出上述本發(fā)明的光學(xué)玻璃中的光學(xué)玻璃I、II、III 3種形態(tài)。[光學(xué)玻璃I和II]
光學(xué)玻璃I是具有包含作為玻璃成分的TiA的硼酸鹽系的組成的光學(xué)玻璃，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，B2O3和SiA的總含量在20%或者20%以下、GeA的含量為0 10%、TiR的含量在20%或者20%以上，作為添加劑包含SId2O3和(或)Ai^2O3，控制上述添加劑的含量，使該光學(xué)玻璃在將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)作為λ 70nm時(shí)，具有滿足上述關(guān)系式(1)的透射率特性。另一方面，光學(xué)玻璃II是具有包含作為玻璃成分的TW2的硼酸鹽系的組成的光學(xué)玻璃，包含作為添加劑的Sb2O3，折射率大于等于1. 95，最好大于等于2. 00，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足上述關(guān)系式(1)的透射率特性。上述光學(xué)玻璃I的基本組成是硼酸鹽，B2O3和SW2的總含量小于等于20質(zhì)量％、 GeO2的含量為0 10質(zhì)量％、TiO2的含量為20質(zhì)量％，作為必須添加劑添加Sb2O3和(或) As203。該添加量是能得到由上述(1)式表示的透射率特性的量。再有，光學(xué)玻璃I的折射率(nd)最好大于等于1. 95，若大于等于2. 00則更好。從環(huán)境衛(wèi)生方面考慮，本發(fā)明的光學(xué)玻璃I最好不添加As2O3，而添加Sb203。光學(xué)玻璃II和光學(xué)玻璃I 一樣，其基本組成是硼酸鹽，在上述組成中使Sb2O3的含量最佳化。在光學(xué)玻璃II中，Sb2O3是必須添加劑，其添加量是能得到由上述(1)式表示的透射率特性的量。光學(xué)玻璃I和光學(xué)玻璃II如前述那樣，為了實(shí)現(xiàn)滿足(1)式的玻璃所必須的Sb2O3 的添加量是極微小的量，所以，通過以得到上述透射率特性為目的進(jìn)行管理，從而可以使 Sb2O3的添加量最佳化。和λ 70 一起作為透射率特性指標(biāo)的有λ 5。λ 5是厚度10. Omm的外部透射率為 5%的波長(zhǎng)(nm單位)。在相當(dāng)于厚度為10. Omm的玻璃中，λ 5或者λ 5以下波長(zhǎng)的光幾乎被遮擋，所以，由λ 5來規(guī)定透射率特性很重要。光學(xué)玻璃I、II的最佳形態(tài)是具有滿足下面的(Ι-a)式的透射率特性的玻璃，即，是添加了 Sb2O3來得到滿足(Ι-a)式的透射率特性的玻璃。若按照上述最佳形態(tài)，可以將來自被拍攝體的可見區(qū)域的圖像信息毫無欠缺地傳送給CCD或MOS型傳感器等半導(dǎo)體攝像元件，必要時(shí)，對(duì)上述攝像元件的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行色校正，由此，可以得到忠實(shí)地再現(xiàn)了色彩等的圖像數(shù)據(jù)。再有，光學(xué)玻璃I、II的最佳形態(tài)是具有滿足下面的(1-b)式的透射率特性的玻璃，進(jìn)而是具有滿足下面的(1-c)式的透射率特性的玻璃。
λ 7 O S 9 O 9 X (H tl) ^ - 3 O O 9 X η d + 2 8 3 2 …{ 1 - b}
I 7 O S 9 O 9 X {η d) 2 — 3 O O 9 X η d + 2 8 2 2 …(1 c )在光學(xué)玻璃I和II中，Sb2O3的添加量可以像上述那樣決定，但是，其上限一般是 0. 09質(zhì)量％。當(dāng)添加的Sb2O3超過上述上限時(shí)，λ 70向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，玻璃著色的傾向加強(qiáng)。 另一方面，期望Sb2O3的添加量的下限一般是0. 004質(zhì)量％。當(dāng)添加的Sb2O3不滿足上述下限時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)所希望的透射率特性，此外，很難使微量的Sb2O3均勻地分布在整個(gè)玻璃中。 此外，適當(dāng)添加Sb2O3像后述那樣，具有減少來自白金熔融容器的白金混入量的效果。當(dāng)按硼酸鹽組成溶解高質(zhì)量的高折射率的玻璃時(shí)，使用石英坩堝進(jìn)行玻璃原料的粗熔解時(shí)，坩堝被浸蝕，SiO2溶入玻璃中，折射率下降到所希望的值之下，同時(shí)，玻璃著色明顯。因?yàn)檫@樣的理由，應(yīng)避免使用石英坩堝，熔解高質(zhì)量的玻璃時(shí)不使用石英坩堝，而使用白金坩堝。本發(fā)明者嘗試使用白金坩堝進(jìn)行熔解，來減少折射率(nd)在1. 95或者1. 95以上且含有TW2的硼酸鹽玻璃的著色，從實(shí)驗(yàn)化學(xué)上得到如下的知識(shí)。折射率(nd)大于等于1. 95的高折射率玻璃、特別是折射率(nd)大于等于2. 0的超高折射率玻璃含有大量的T^2等具有高折射率的成分，所以，作為網(wǎng)絡(luò)形成成分的化03 的含量相對(duì)減少。和包含能成為網(wǎng)絡(luò)形成成分的SiO2的情況一樣。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)形成成分的量減少時(shí)，玻璃的穩(wěn)定性下降，高溫區(qū)的失透溫度區(qū)域高溫化，結(jié)果，為了防止失透，熔融玻璃的攪拌溫度或流出溫度都變高，熔融玻璃的粘度變?yōu)闃O低的值。而且，難以從熔融玻璃變成無失透或波筋的高質(zhì)量的玻璃，難以制造出著色少的玻璃，但是，因即使在澄清工序中熔融玻璃也表現(xiàn)出較低的粘性，故即使不加澄清劑也足可以消除氣泡。大家知道SId2O3是具有很強(qiáng)去泡作用的澄清劑，但是，為了得到消泡效果，至少必須有0. ι質(zhì)量％的添加量。但是，若作為澄清劑對(duì)含有TiA的超高折射率玻璃添加大于等于0. 1質(zhì)量％的Sb2O3，則和現(xiàn)有的玻璃不同，λ 70長(zhǎng)波長(zhǎng)化，玻璃著色變強(qiáng)。光學(xué)玻璃I、II因?yàn)槭羌词共患映吻鍎┮材艹浞秩ヅ莸牟ＡВ员景l(fā)明者認(rèn)為完全沒有必要添加使玻璃著色加強(qiáng)的Sb203。此外，因Sb2O3表現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化性，故具有浸蝕白金坩堝、玻璃中出現(xiàn)白金異物或因白金的熔入而使玻璃著色的危險(xiǎn)。但是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)若添加量比將SId2O3作為澄清劑使用的量還要少，則可以出現(xiàn)下面的新現(xiàn)象并得到與上述預(yù)期相反的效果。當(dāng)添加極少量的SId2O3時(shí)，玻璃著色比不添加SID2O3時(shí)弱，即，分光透射率的短波長(zhǎng)端向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。但是，若增加Sb2O3，則上述短波長(zhǎng)端向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，著色增強(qiáng)。艮口， 在減少玻璃的著色方面，Sb2O3的添加量存在最佳值。當(dāng)分析玻璃中的Pt濃度時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)添加Sb2O3比不添加Sb2O3時(shí)Pt濃度低，著色變?nèi)?。由以上可知，?dāng)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于作為澄清劑使用的量的范圍內(nèi)添加Sb2O3時(shí)，玻璃中的某種著色機(jī)制變?nèi)酰瑫r(shí)，可以抑制Pt從白金坩堝中溶出，使玻璃著色減少，但是，若Sb2O3 超過著色極少的量時(shí)，則著色增加。光學(xué)玻璃I、II是根據(jù)這樣的原理而得到的。如前所述，Sb2O3的最佳添加量極少。因此，很難在整個(gè)玻璃原料中均勻分布。而且，若將Sb2O3的添加量設(shè)定在極限容許范圍之內(nèi)，恐怕熔解出來的玻璃的透射率會(huì)在Sb2O3 分布較多的原料部分和分布較少的原料部分之間發(fā)生顯著的變化。為了避免發(fā)生這樣的事情，當(dāng)規(guī)定Sb2O3的添加量的下限時(shí)，其最佳范圍是0. 004質(zhì)量％或者0. 004質(zhì)量％以上。 因此，Sb2O3的添加量的最佳范圍是0. 004 0. 09質(zhì)量％，最理想的范圍是0. 01 0. 05質(zhì)量％。如前所述，玻璃中的Pt的濃度和SId2O3的添加量相關(guān)，所以，在光學(xué)玻璃I、II中， 可以利用玻璃中的Pt濃度來對(duì)SlD2O3的最低添加量進(jìn)行間接管理。與SlD2O3的最低添加量相當(dāng)?shù)腜t的濃度在能夠去泡的溶解條件下是30ppm，若從最低添加量開始增加Sb2O3，雖然 Pt濃度下降，但是，最好注意不使Sb2O3的添加量超過0. 09質(zhì)量％。在光學(xué)玻璃I、II中，最佳Pt濃度是在30ppm或者30ppm以下，在20ppm或者20ppm 以下的范圍內(nèi)更好。對(duì)于ppm濃度的下限雖然沒有限制，但是，如前所述，若為了降低Pt的濃度而過剩添加Sb2O3，則玻璃著色惡化，所以需要注意。在光學(xué)玻璃I、II中，幾乎不能期待添加的Sb2O3起澄清劑的作用。但是，具有液相溫度下的粘度(以下稱液相粘度)小于等于4dPa · s的特性的光學(xué)玻璃I、II因粘度低且去泡效果好，故可以實(shí)現(xiàn)不含氣泡的高質(zhì)量的低著色玻璃。從去泡方面來看，最佳的液相粘度的范圍是小于等于4dPa · s, 一般是3dPa · s或者3dPa · s，進(jìn)而，小于等于1. 5dPa · s的范圍則更好。
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光學(xué)玻璃I、II中的因添加SId2O3而產(chǎn)生的著色降低效果在TW2的含量大于等于 20質(zhì)量％時(shí)很明顯。因此，光學(xué)玻璃I是包含大于等于20質(zhì)量％的TW2的玻璃，包含大于等于22質(zhì)量％的TW2的玻璃更好，包含大于等于25質(zhì)量％的TW2的玻璃最理想。光學(xué)玻璃II 一般是包含大于等于20質(zhì)量％的TW2的玻璃，包含大于等于22質(zhì)量％的TW2的玻璃更好，包含大于等于25質(zhì)量％的TW2的玻璃最理想。TW2的含量的上限在考慮玻璃的穩(wěn)定性等之后再?zèng)Q定。其上限可以以40質(zhì)量％為目標(biāo)。玻璃的去泡如前所述那樣受澄清時(shí)的粘性的影響，但是，也多少受玻璃中的二氧化碳或氧化氮等氣體成分含量的影響。當(dāng)這些氣體成分的含量少時(shí)，去泡有惡化的傾向。當(dāng)氣體成分的含量多時(shí)，去泡有改善的傾向。而且，上述氣體成分是作為碳酸鹽或硝酸鹽的原料導(dǎo)入玻璃的。在像光學(xué)玻璃I、II那樣的折射率極高的玻璃中，幾乎所有的玻璃成分都是作為氧化物導(dǎo)入的。作為以氧化物之外的化合物導(dǎo)入的成分，有作為網(wǎng)絡(luò)形成成分的化03(可由硼酸原料導(dǎo)入)、堿金屬成分和堿土金屬成分，但堿金屬成分對(duì)提高折射率的作用較弱，此外，容易損害玻璃的穩(wěn)定性，所以，不應(yīng)大量使用。在堿土金屬成分中，不降低折射率又能導(dǎo)入氣體成分的是BaO。因此，在光學(xué)玻璃I、II中，作為玻璃成分最好包含BaO。BaO的含量一般大于等于5質(zhì)量％，大于等于7質(zhì)量％更好，進(jìn)而大于等于8質(zhì)量％，最理想的是大于等于10質(zhì)量％。通過這樣來導(dǎo)入BaO，即使是Sb2O3的含量極少的玻璃，也可以充分去泡，可以得到高質(zhì)量的光學(xué)玻璃。作為用來導(dǎo)入BaO的原料，一般是碳酸鋇、硝酸鋇和偏磷酸鋇。其次，說明光學(xué)玻璃I的組成。[光學(xué)玻璃I]
光學(xué)玻璃I若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，是化03和SiA的總含量小于等于20%、GeA的含量在0 10%、TiO2的含量大于等于20%的玻璃，作為最佳形態(tài)，有包含1 20%的B203、0 18% 的 SiO2UO 50% 的 Lei203、20 40% 的 Ti02、0 30% 的 Nb205、5 ；35% 的 Ba0、0 7% 的WO3和0 15%的ZrO2的玻璃。再有，下面，單用‘％’來表示玻璃成分的含量，只要不特別說明，它表示‘質(zhì)量％ ’。在光學(xué)玻璃I中，B2O3和SiO2起網(wǎng)絡(luò)形成成分的作用。B2O3是對(duì)熔融性和流動(dòng)粘性的溫度降低很有效果的成分，最好導(dǎo)入1%或者1%以上。但是，若超過20%則折射率又下降的傾向。因此，B2O3的含量一般在1 20%的范圍內(nèi)， 1 15%的范圍更好，進(jìn)而2 10%的范圍更好，最理想的范圍是3 8%。SiO2對(duì)維持耐失透性有效果，若超過18%，有使熔融性惡化、折射率降低的傾向。因此，SiA含量的理想范圍為ο 18%，0 10%的范圍更好，進(jìn)一步較理想的范圍是1 8%， 最理想的范圍是2 6%。B2O3和SW2的總含量從獲得高折射率的玻璃的觀點(diǎn)來看是在20%或者20%以下， 一般是1 20%，1 15%更好，3 10%最理想。再有，從維持熔融性和耐失透性的觀點(diǎn)來看，最好使化03的含量比SiA高。La2O3在獲得高折射率、低分散的玻璃上是很重要的成分。若其含量少于10%則難以實(shí)現(xiàn)所希望的折射率，若超過50%則耐失透性可能會(huì)惡化。因此，La2O3含量的范圍一般是10 15%，18 47%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是20 47%，26 38%更理想，27 36% 最理想。
TiO2是對(duì)低濃度鉛含量的玻璃或不含鉛的玻璃提高其折射率有重要作用的成分， 并起到提高化學(xué)耐久性、耐失透性的作用。如前所述，從實(shí)現(xiàn)折射率nd大于等于1. 95的玻璃的觀點(diǎn)來看，雖然TiO2的含量大于等于20%，但若導(dǎo)入量超過40%，則耐失透性有下降的傾向。因此，TW2含量的范圍一般是20 40%，20 38%更好，更理想的范圍是20 36%， 22 35%最理想。Nb2O5是對(duì)玻璃賦予高折射率的成分，適量的導(dǎo)入可以改善耐失透性。但是，若超過30%則玻璃著色有增強(qiáng)的傾向。因此，Nb2O5含量的范圍一般是0 30%，更理想的范圍是 1 30%，1 20%更好，進(jìn)一步更理想的范圍是1 15%，此外，較理想的范圍是5 15%， 6 13%更理想，6 1 特別理想。BaO如前所述是將氣體成分導(dǎo)入玻璃中起提高去泡作用的成分，是在這樣的成分中起提高折射率作用的成分。此外，適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入可以減少玻璃的著色。但是，若超過35%，則耐失透性有惡化的傾向。因此，BaO含量的理想范圍一般是5 35%，5 30%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是5 25%，7 17%更好，8 15%進(jìn)一步更理想，10 15%特別理想。WO3通過少量導(dǎo)入起改良耐失透性的作用，但是，過多的導(dǎo)入會(huì)加強(qiáng)玻璃著色。WO3 含量的范圍一般是0 7%，0 3%的范圍更好。當(dāng)在上述范圍內(nèi)優(yōu)先考慮減少玻璃中的氣泡時(shí)，最好不導(dǎo)入WO3，當(dāng)在上述范圍內(nèi)優(yōu)先考慮耐失透性的維持時(shí)，WO3的導(dǎo)入量最好超過 0%，大于等于0. 1%更好，大于等于0. 5%進(jìn)一步更理想。ZrO2是使玻璃具有高折射率的成分，還起到改善耐失透性的作用。但是，若導(dǎo)入量超過15%則耐失透性下降，熔融性也有下降的趨勢(shì)。因此，ZrO2含量的理想范圍一般是0 15%，1 10%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是2 10%，4 8%更理想，此外，5 7. 5%較理想， 進(jìn)一步5. 5 7. 5%更理想。在上述最佳形態(tài)中，&03、Si02、La203、Ti02、Nb205、BaO、WO3JrO2 和 SId2O3 的總含量超過95%的玻璃比較好，超過98%的玻璃更好，超過99%的玻璃進(jìn)一步更好，100%的玻璃特別理想。上述最佳形態(tài)的玻璃，作為任意成分，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，可以包含0 20% 的 Gd203、0 15% 的 Y203、0 15% 的 Yb203、0 18% 的 Ta2O5^O 20% 的 Bi203、0 10% 的Ga2O3^O 10%的GeO2、總含量為0 10%的MgOXaO和SrO,0 15%的ZnO,0 10%的 Al2O3、總含量為 0 5% 的 Li2O, Na2O 和 K2O0Gd2O3與La2O3置換，最多可導(dǎo)入20%，若超過20%則耐失透性有惡化的趨勢(shì)。因此， Gd2O3含量的范圍一般是0 20%，0 15%更好，1 10%進(jìn)一步更好，0 5%最理想。Y2O3和La2O3 —樣起提高折射率的作用，但當(dāng)導(dǎo)入量超過15%時(shí)，耐失透性有惡化的趨勢(shì)。因此，IO3含量的理想范圍一般是0 15%，0 5%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是 0 3%，大于等于0%而小于21更好，0 1. 5%最理想。%203和La2O3—樣起提高折射率的作用，但當(dāng)導(dǎo)入量超過15%時(shí)，耐失透性有惡化的趨勢(shì)。因此，Yb2O3含量的理想范圍一般是0 15%，0 10%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 5%，0 4%更好，此外，0 3%更理想。Ta2O5起使玻璃具有高折射率和低分散性的作用，但當(dāng)導(dǎo)入量超過18%時(shí)，熔融性有下降的趨勢(shì)。因此，Ta2O5含量的較理想范圍一般是0 18%，0 10%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 5%，0 3%更好，0 1%更理想。從不使用貴重原料的觀點(diǎn)來看，最好不導(dǎo)A Ta2O50Bi2O3少量導(dǎo)入起到使玻璃的轉(zhuǎn)移溫度降低的作用，但當(dāng)導(dǎo)入量超過20%時(shí)，有使耐失透性下降、著色加強(qiáng)的趨勢(shì)。因此，Bi2O3含量的理想范圍一般是O 20%，O 10%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是O 5%，O 3%更好，此外，O 1%更理想。再有，當(dāng)優(yōu)先考慮著色會(huì)下降時(shí)，最好不導(dǎo)入Bi203。Ga2O3雖然最多可導(dǎo)入10%，然而是較貴重的成分，而且當(dāng)過量導(dǎo)入時(shí)，有使耐失透性下降之虞。因此，Ga2O3含量的范圍最好是O 10%。更理想的范圍是0 5%，進(jìn)一步較理想的范圍是0 3%，0 1%更理想。若從不使用貴重原料的觀點(diǎn)出發(fā)，最好不導(dǎo)入Ga203。GeO2起和SW2同樣的作用，在提高折射率的作用方面比SW2還強(qiáng)。但是，原料貴重，而且當(dāng)導(dǎo)入量超過10%時(shí)，有使耐失透性下降之虞。因此，GeO2含量的理想范圍一般是 0 10%，0 5%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 3%，0 1%更好。若從不使用貴重原料的觀點(diǎn)出發(fā)，最好不導(dǎo)入Ge02。MgO、CaO和SrO是可置換BaO的任意成分，若總含量超過10%則折射率有下降之虞。因此，MgO、CaO和SrO的總含量的理想范圍一般是0 10%，0 5%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 洲，0 1%最理想。再有，當(dāng)優(yōu)先考慮提高折射率時(shí)，最好不導(dǎo)入Mg0、Ca0 和 SrO。ZnO是起使玻璃具有高折射率分散特性作用的成分，又是具有改善耐失透性、降低粘性流動(dòng)的溫度效果的成分。但是，但當(dāng)導(dǎo)入量超過15%時(shí)，耐失透性有下降的趨勢(shì)。因此， ZnO含量的理想范圍一般是0 15%，0 1 更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 7%，0 5% 更好，0 3%最理想。當(dāng)在上述范圍內(nèi)使分光透射率的短波長(zhǎng)端的上升沿陡峭、并優(yōu)先使 λ 70和λ 5靠近時(shí)，或者優(yōu)先考慮玻璃轉(zhuǎn)移溫度下降時(shí)，最好導(dǎo)入超過0%的&ι0。另一方面，當(dāng)進(jìn)一步優(yōu)先考慮維持玻璃的穩(wěn)定性時(shí)，最好不導(dǎo)入辦0。通過使其中之一優(yōu)先，即可決定有無aio。再有，ZnO是當(dāng)TW2和Nb2O5的含量增加時(shí)維持玻璃穩(wěn)定性的作用比BaO弱的成分。因此，當(dāng)優(yōu)先考慮進(jìn)一步改善玻璃的穩(wěn)定性時(shí)，ZnO含量與BaO含量的比值(ZnO/BaO) 的范圍一般是0 0. 120,0 0. 090更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 0. 080,0 0. 050 更好，最理想的情況是0。Al2O3雖然少量導(dǎo)入能起改善耐失透性的作用，但當(dāng)導(dǎo)入量超過10%時(shí)，有使耐失透性下降的趨勢(shì)。因此，Al2O3含量的范圍一般是0 10%，0 5%更好，進(jìn)一步較理想的范圍是0 3%，0 1%更好。當(dāng)優(yōu)先考慮提高折射率時(shí)，最好不導(dǎo)入Al2O315Li2CKNa2O和K2O具有使玻璃的轉(zhuǎn)移溫度下降的作用，其中，Li2O的上述作用最大。 但是，若總含量超過5%則耐失透性有惡化的趨勢(shì)。因此，Li2CKNa2O和K2O的總含量的范圍一般是0 5%，大于等于0而小于1. 5%更好，0 1%更好，最好不導(dǎo)入。其次，說明光學(xué)玻璃II的組成。[光學(xué)玻璃II]
光學(xué)玻璃II的最佳形態(tài)，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，是包含1 45%的氏03、0 30%的 SiO2UO 50% 的 Lei203、20 40% 的 Ti02、0 30% 的 Nb205、5 ；35% 的 Ba0、0 7% 的 WO3 和0 15%的^O2的玻璃。在光學(xué)玻璃II中，B2O3和SiO2起網(wǎng)絡(luò)形成成分的作用。
化03是對(duì)玻璃的熔融性和流動(dòng)粘性的溫度降低很有效果的成分，最好導(dǎo)入不低于 1%。但是，若超過45%則有折射率下降的傾向。因此，化03的含量一般在1 45%的范圍內(nèi)， 1 24%的范圍更好，進(jìn)一步較理想的范圍是1 20%，1 15%更好，此外，較理想的范圍是 2 10%，特別理想的范圍是3 8%。SiO2對(duì)維持耐失透性有效果，若超過30%，則有使熔融性惡化、折射率降低的傾向。 因此，SiA的含量一般在ο 30%的范圍內(nèi)，0 18%的范圍更好，進(jìn)而較理想的范圍是0 10%，1 8%的范圍更好，更理想的范圍是2 6%。再有，從維持熔融性和耐失透性的觀點(diǎn)來看，最好使化03的含量比SW2高。對(duì)于Lei203、TiO2, Nb2O5, BaO, WO3和&02，和在前述的光學(xué)玻璃I中所說明的情況一樣。在上述最佳形態(tài)中，&03、Si02、La203、Ti02、Nb205、BaO、WO3JrO2和 SId2O3 的總含量超過95%的玻璃比較好，超過98%的玻璃更好，超過99%的玻璃進(jìn)一步更好，100%的玻璃最好。上述最佳形態(tài)的玻璃是包含如下成分的玻璃作為任意成分，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，可以包含0 20%的Gd2O3、0 15%的Y2O3、0 15%的YId2O3、0 18%的Tei2O5、0 20% 的 Bi203、0 10% 的 Ga2O3^O 10% 的 GeO2、總含量為 0 10% 的 MgO、CaO 和 SrO,0 15% 的 ZnO,0 10% 的 Al2O3、總含量為 0 5% 的 Li2O, Na2O 和 K2O0對(duì)于這些任意成分Gd203、Y2O3> Yb2O3> Ta2O5, Bi203、Ga2O3> GeO2, MgO、CaO, SrO, ZnO, A1203、Li20、Nii20和K20，和在前述的光學(xué)玻璃I中所說明的情況一樣。如前所述，光學(xué)玻璃II因折射率極高，故希望十分注意維持玻璃的穩(wěn)定性。在上述最佳形態(tài)中，對(duì)維持玻璃的穩(wěn)定性較理想的形態(tài)如下。[更理想的形態(tài)]
La203> Gd2O3、AO3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5、WO3起提高折射率的高折射率成分的作用。為了提高折射率，有必要增加高折射率成分的導(dǎo)入量，但是，當(dāng)高折射率成分的導(dǎo)入量增加時(shí)，玻璃的穩(wěn)定性下降，有失透增大的趨勢(shì)。因此，為了在抑制失透增大的同時(shí)增加高折射率成分的導(dǎo)入量，至少導(dǎo)入MgO、CaO, SrO和BaO中的1種成分，同時(shí)，使高折射率成分的總含量和作為網(wǎng)絡(luò)形成成分的B2O3和S^2的總含量之比、以及高折射率成分的總含量和MgO、CaO, SrO, BaO的總含量之比設(shè)定在規(guī)定的范圍之內(nèi)。為了在不使失透增大的同時(shí)增加高折射率成分中的L 03、Gd203j203、Yb203的導(dǎo)入量，高折射率成分的總含量和作為網(wǎng)絡(luò)形成成分的和S^2的總含量之比具有重要的意義，為了在不使失透增大的同時(shí)增加高折射率成分中的Ti02、Nb205、W03的導(dǎo)入量，高折射率成分的總含量和MgO、CaO, SrO, BaO的總含量之比具有重要的意義。因此，在較理想的形態(tài)中，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，化03和SW2的總含量為1 25%, B2O3 和 SiO2 的總含量與 La203> Gd203、Y2O3> Yb2O3> TiO2, Nb2O5 和 WO3 的總含量的比 [(B203+Si02)/ (La203+Gd203+Y203+Yb203+Ti02+Nb205+ff03)]是 0· 05 0. 3，Mg0、Ca0、Sr0、Ba0 的總含量與 Lei203、Gd203> Y2O3> Yb2O3> TiO2, Nb2O5 和 WO3 的總含量的比[(Mg0+Ca0+Sr0+Ba0) / (L￡i203+Gd203+Y203+Yb203+Ti02+ Nb205+W03)]是 0· 1 0· 4。若化03和SiO2的總含量小于1%，則有玻璃的穩(wěn)定性下降、玻璃的失透增大的趨勢(shì)， 若超過25%，則折射率提高很困難。因此，化03和SW2的總含量的范圍一般是1 25%，2 18%更好，3 14%最好。在高折射率成分中，若問可以導(dǎo)入多少Lii2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3才不會(huì)損害玻璃的穩(wěn)定性，則化03和S^2的總含量與高折射率成分的總含量的比值是要考慮的重要因素，若問可以導(dǎo)入多少Ti02、Nb2O5, WO3才不會(huì)損害玻璃的穩(wěn)定性，則MgO、CaO, SrO、BaO的總含量與高折射率成分的總含量的比值是要考慮的重要因素。在上述2 個(gè)因素中，若(B203+Si02)/ (La203+Gd203+Y203+Yb203+Ti02+ Nb205+W03)小于 0. 05，則有玻璃的穩(wěn)定性下降、失透增大的趨勢(shì)，若大于0. 3，則難以將折射率提高到所要的范圍，所以，最好使a203+Si02)/ (L￡i203+Gd203+Y203+Yb203+TiA+Nb205+W03)在 0. 05 0. 3 的范圍之內(nèi)。此夕卜，若(MgO+CaO+SrO+BaO)/ (L￡i203+Gd203+Y203+Yb203+TiA+ Nb205+W03)小于0. 1，則有玻璃的穩(wěn)定性下降、失透增大的趨勢(shì)，若大于0.4，則難以在維持良好的耐失透性的同時(shí)，將折射率提高到所要的范圍，故最好使(MgO+CaO+SrO+BaO) / (La203+Gd203+Y203+Yb203+Ti02+ Nb205+W03)在 0· 1 0· 4 的范圍之內(nèi)。L 03、Gd203 J2O3Jb2O3是高折射率成分，同時(shí)是使玻璃具有低分散特性的成分。若 La203>Gd203>Y203>Yb203的總含量小于25%，則有難以既維持玻璃的穩(wěn)定性又維持所希望的光學(xué)特性的趨勢(shì)，若超過45%，則玻璃的穩(wěn)定性下降且難以對(duì)玻璃進(jìn)行穩(wěn)定地批量生產(chǎn)，所以， 上述總含量一般是25 45%，28 40%更好，30 38%最好。TiO2, Nb2O5, WO3對(duì)提高折射率所起的作用都比Lei203、Gd203、Y2O3> Yb2O3大。此夕卜， 還起提高化學(xué)耐久性和耐失透性的作用。特別是TiO2,因在高折射率成分中，它的分子量最小，故即使導(dǎo)入量的百分比高，也不會(huì)損害玻璃的穩(wěn)定性。在高折射率成分中，對(duì)提高折射率起著很強(qiáng)作用的Ti02、Nb205分子量小，而且從提高玻璃的穩(wěn)定性的方面來看，也希望導(dǎo)入比Nb2O5更多的Ti02。但是，Nb2O5作為玻璃成分存在更能提高玻璃的穩(wěn)定性，通過提高Nb2O5的含量，即使TW2的含量不過剩也可以達(dá)到所希望的折射率，所以，因能夠減少玻璃的著色，故在光學(xué)玻璃I中，Nb2O5的含量與TW2的含量的比值(Nb205/Ti02)最好是大于等于0. 1而小于0. 5。若Nb205/TiA小于0. 1，則玻璃的穩(wěn)定性下降，著色增強(qiáng)，若上述比值大于等于0.5，則難以做到既維持了玻璃的穩(wěn)定性又提高了折射率。在光學(xué)玻璃II中，為了既維持玻璃的穩(wěn)定性又進(jìn)一步提高折射率，同時(shí)提高玻璃的熔融性、成形性，減少玻璃著色，SiO2的含量與化03的含量的比值(Si02/B203)最好是 0. 3 02。As2O3雖然與Sb2O3起同樣的作用，但因其有毒性，故從環(huán)境方面考慮最好不使用。在上述光學(xué)玻璃I、II中，鉛及其化合物是提高折射率又不使玻璃的著色顯著增大的成分，但對(duì)環(huán)境污染較大，故應(yīng)減少其導(dǎo)入量，最好是不導(dǎo)入。Cd及其化合物、Cr及其化合物和Tl及其化合物也有毒性，應(yīng)從玻璃成分中排除。 同樣，U、Th、Ra等放射性物質(zhì)也應(yīng)排除。此外，除了有意使玻璃著色的情況之外，Cu、Cr、V、 Fe、Ni、Co、Pr、Nd、Er、Ho等也最好不導(dǎo)入。此外，考慮到對(duì)環(huán)境的影響應(yīng)避免使用Te和 Se。Cs、Rb、Hf等貴重的原料成分因使制造成本增大，所以，最好不使用。進(jìn)而，光學(xué)玻璃I、II即使不導(dǎo)入Lu2O3也可以高折射率化，因Lu2O3價(jià)格昂貴，故從經(jīng)濟(jì)性上考慮最好不導(dǎo)入Lu203。
此外，由于F對(duì)玻璃的均勻性產(chǎn)生不良的影響，故最好也不導(dǎo)入F。光學(xué)玻璃I、II因包含適量的Sb2O3，故作為高折射率玻璃，除了著色少之外，還具有一旦得到的玻璃著色很難改變的特征。即，即使利用后述的方法不添加Sb2O3而得到了著色較少的玻璃，若將這樣的玻璃放在非氧化氣體環(huán)境或還原性氣體環(huán)境中加熱，則玻璃的著色會(huì)增加。例如，當(dāng)燃燒燃?xì)饧訜岵Ａr(shí)，通過使燃?xì)馀c高溫玻璃接觸，使玻璃還原。結(jié)果，玻璃著色度增加，當(dāng)在非氧化氣體環(huán)境或還原性氣體環(huán)境中使玻璃模壓成形時(shí)，加熱后玻璃在氣體中被還原，使成形后的玻璃的著色度增加。但是，若像光學(xué)玻璃I、II那樣，添加適量的Sb2O3，可以防止因在非氧化氣體環(huán)境或還原性氣體環(huán)境中加熱玻璃而使玻璃的著色增大。結(jié)果，可以通過制造工序來解決玻璃著色不一致的問題。進(jìn)而，因不需要熱處理工序以減少在制造工序中產(chǎn)生的玻璃著色，故可以使制造工序簡(jiǎn)化。[光學(xué)玻璃III]
光學(xué)玻璃III是在具有包含作為玻璃成分的TiA的硼酸鹽系的組成的光學(xué)玻璃中，當(dāng)折射率nd大于等于2. 01且設(shè)厚度為10. Omm的外部透射率變成70%的波長(zhǎng)為λ 70nm時(shí)， 具有滿足下式(1)
的關(guān)系的透射率特性的玻璃。再有，在光學(xué)玻璃III中，硼酸鹽的組成、λ 70、λ 5的定義和光學(xué)玻璃Ι、ΙΙ相同。光學(xué)玻璃III包含添加劑Sb2O3，在折射率nd大于等于1. 95的光學(xué)玻璃II中，除了包括折射率nd大于等于2. 01的形態(tài)(稱作光學(xué)玻璃II1-1)之外，還包括不包含Sb2O3和 As2O3且折射率(nd)大于等于2. 01的形態(tài)(稱作光學(xué)玻璃111-2)。光學(xué)玻璃III-I除了折射率nd大于等于2. 01之外和已說明的光學(xué)玻璃I、II相同，因此，下面只說明不包含Sb2O3 和As2O3且折射率nd大于等于2. 01的光學(xué)玻璃111-2。光學(xué)玻璃III-2可以通過將玻璃保持在轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度區(qū)域來得到。具體地說，可以由后述的本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法I、II或III來制造。當(dāng)將玻璃保持在轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度區(qū)域時(shí)，氣體環(huán)境最好是氧化性氣體環(huán)境。 氧化性氣體環(huán)境是在大氣、空氣和惰性氣體中混合了氧等氧化性氣體的氣體環(huán)境，在空氣中添加了氧等氧化性氣體的氣體環(huán)境等。其中，最好將上述玻璃保持在最容易處理的大氣環(huán)境中。此外，氧化性氣體環(huán)境中水份的含量對(duì)著色降低效果有影響，所以，最好使用干燥狀態(tài)下的氧化性氣體，露點(diǎn)不高于-10°C的氧化氣體環(huán)境較理想，露點(diǎn)不高于-25°c的氧化氣體環(huán)境更加理想，露點(diǎn)不高于_30°C的氧化氣體環(huán)境最理想。過去的硼酸鹽光學(xué)玻璃的制造采取使熔融玻璃急冷、成形，不保持在玻璃轉(zhuǎn)移溫度附近而以一定的降溫速度、例如以每小時(shí)30°C的速率冷卻的方法。通過將硼酸鹽光學(xué)玻璃保持在轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度區(qū)來減少著色的機(jī)制雖然不完全清楚，但本發(fā)明者認(rèn)為是因某種從玻璃表面向內(nèi)部的擴(kuò)散現(xiàn)象而使著色減少的。而且，認(rèn)為玻璃保持時(shí)的環(huán)境與擴(kuò)散現(xiàn)象有關(guān)。其理由是，當(dāng)將改變了上述保持時(shí)間的玻璃樣品切成兩半并觀察其斷面時(shí)，可以看出保持時(shí)間短的樣品雖然在樣品表面附近著色少，但內(nèi)部著色很厲害，而隨著保持時(shí)間的延長(zhǎng)著色厲害的部分逐漸向中心部分集中，若再進(jìn)一步延長(zhǎng)保持時(shí)間，則著色厲害的部分會(huì)消失。
因此，可以使玻璃在轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度下保持的時(shí)間大于等于因擴(kuò)散而使玻璃中心部的著色減少所需要的時(shí)間，進(jìn)而，可以設(shè)定保持時(shí)間使透射率特性滿足上述(1)式。 該時(shí)間因玻璃的體積、形狀、玻璃保持的溫度、環(huán)境氣體中起氧化還原作用的氣體的濃度等而變化，所以，最好在開始生產(chǎn)玻璃之前預(yù)先根據(jù)實(shí)驗(yàn)等來決定保持時(shí)間。這里，玻璃轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度可以以大于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-100°C’而小于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)+100°C’的范圍作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，最好是在大于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-50°c’而小于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)+50°C’的范圍內(nèi)，如果是上述溫度范圍， 則無需將玻璃保持在固定溫度。一般地，在上述溫度范圍內(nèi)，將玻璃保持8小時(shí)或者8小時(shí)以上，保持9小時(shí)或者 9小時(shí)以上較理想，保持10小時(shí)或者10小時(shí)以上最理想。光學(xué)玻璃II1-2的最佳組成除了不含Sb2O3和As2O3之外，其他和光學(xué)玻璃I、II 一樣，但最好使化03和SiA的總含量在20%或者20%以下，TiA的含量在20%或者20%以上。光學(xué)玻璃III-I因不含Sb2O3，故和光學(xué)玻璃I、II 一樣，具有在從熔融玻璃形成玻璃之后的工序中，即使對(duì)玻璃進(jìn)行熱處理也不會(huì)增大著色的特征。另一方面，光學(xué)玻璃 III-2因不含Sb2O3和As2O3，故當(dāng)在還原性氣體中對(duì)玻璃進(jìn)行熱處理時(shí)玻璃有時(shí)會(huì)著色，但是，通過在后述的氧化性氣體中進(jìn)行熱處理可以減少著色。再有，光學(xué)玻璃III的最佳形態(tài)和光學(xué)玻璃I、II 一樣，滿足下面的(Ι-a)式。若按照上述最佳形態(tài)，可以像前述那樣，將被拍攝體的可見光區(qū)域內(nèi)的圖象信息毫無遺漏地傳送給C⑶或MOS傳感器等半導(dǎo)體攝像元件，必要時(shí)與上述攝像元件的輸出數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)地進(jìn)行色校正，從而可以得到能忠實(shí)地再現(xiàn)色彩等的圖像數(shù)據(jù)。再有，和光學(xué)玻璃I、II 一樣，光學(xué)玻璃III的最佳形態(tài)是具有滿足下式(1-b)的透射率特性的玻璃，進(jìn)而是具有滿足下式(1-c)的透射率特性的玻璃。對(duì)于光學(xué)玻璃I、II和光學(xué)玻璃111-1，不管是否在轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度下將玻璃保持在氧化性氣體環(huán)境中，都可以制造，但是，光學(xué)玻璃ΠΙ-2則需要利用下述本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法I、II、III進(jìn)行制造。[光學(xué)玻璃的制造方法I]
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法ι是具有包含作為玻璃成分的T^2的硼酸鹽系的組成的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于，包括如下工序
若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示，可以得到化03和SiA的總含量在20%或者20%以下、GeO2的含量為0 10%、Ti&的含量在20%或者20%以上的玻璃，在調(diào)合原料的同時(shí)添加作為添加劑的 SId2O3 和 / 或 As2O3，
控制上述添加劑的量，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)， 能得到滿足下述關(guān)系式(1)
的透射率特性，并對(duì)上述原料進(jìn)行加熱使其熔融。
在該方法中，在調(diào)合原料時(shí)最好不添加As2O3，且將Sb2O3的添加量控制在0. 004 0. 09質(zhì)量％的范圍內(nèi)，此外，最好使BaO的含量不低于5質(zhì)量％。在調(diào)合原料時(shí)，若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，最好能得到包含1 20%的B203、0 18% 的 SiO2UO 50% 的 Lei203、20 40% 的 Ti02、0 30% 的 Nb205、5 ；35% 的 Ba0、0 7% 的WO3和0 15%的^O2的玻璃。再有，λ 70的定義如上所述。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，各條件的設(shè)定最好使其能滿足上述(Ι-a)式，能滿足上述(1-b) 式更加好，能滿足上述(1-c)式最理想。[光學(xué)玻璃的制造方法II]
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法II是具有包含作為玻璃成分的TiA的硼酸鹽系的組成，折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為 λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)
λ '7 O ^ 9 O 9 X (η d) a - 3 O O 9 X η d -r 2 8 4 2 …(1 ) 的透射率特性的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于
在使熔融玻璃冷卻成形的過程中，將其保存在相當(dāng)于上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化氣體中，然后對(duì)該玻璃進(jìn)行冷卻。轉(zhuǎn)移溫度附近、氧化性氣體和λ 70的定義如上所述。此外，在相當(dāng)于轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化性氣體中保持的時(shí)間及設(shè)定上述時(shí)間的方法也如上所述。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，各條件的設(shè)定最好使其能滿足上述(Ι-a)式，能滿足上述(1-b) 式更加好，能滿足上述(1-c)式最理想。[光學(xué)玻璃的制造方III]
本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法III是具有包含作為玻璃成分的T^2的硼酸鹽系的組成，折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)作為 λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)
的透射率特性的光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于
將包含T^2的硼酸鹽玻璃保存在相當(dāng)于該玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化氣體中， 在熱處理之后進(jìn)行冷卻。本發(fā)明和前述本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法II基本相同，所以，下面只說明其不同點(diǎn)。本發(fā)明的制造方法III對(duì)熔融玻璃成形后處于比相當(dāng)于玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度低的溫度下的玻璃進(jìn)行加熱，使其保持在相當(dāng)于玻璃轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度下。本的制造方法III作為得到本發(fā)明的光學(xué)玻璃III-2的方法很合適。[玻璃成形體及其制造方法]
其次，說明由本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成的玻璃成形體及其制造方法。本發(fā)明的玻璃成形體由本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成。本發(fā)明的光學(xué)玻璃如前所述，用于成形的熔融玻璃的粘度極低。這是因?yàn)?，在成形時(shí)為了防止玻璃失透，必須使放置在溫度比折射率不太高的熔融玻璃還高的溫度環(huán)境下的玻璃急劇冷卻、成形，因此，熔融玻璃的粘度變低。此外，當(dāng)使玻璃從管子中流出成形時(shí)，即使是同時(shí)從管子流出的玻璃，沿管子內(nèi)壁流出的玻璃和沿管子的中心軸流出的玻璃，其組成多少有點(diǎn)差別。當(dāng)流出的玻璃的粘性低時(shí)，該組成的差異隨之增大。這樣，當(dāng)組成多少有點(diǎn)差異的玻璃混合時(shí)，玻璃成形體會(huì)產(chǎn)生波筋。S卩，本發(fā)明的流出粘度低的光學(xué)玻璃在成形時(shí)很容易產(chǎn)生波筋。為了在形成這樣的玻璃時(shí)不發(fā)生波筋，盡量使沿管子內(nèi)壁流出的玻璃和沿管子的中心軸流出的玻璃不混合即可。即，可以使沿管子內(nèi)壁流出的玻璃形成玻璃成形體的表面， 使沿管子的中心軸流出的玻璃形成玻璃成形體的內(nèi)部。實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)思的一個(gè)方法就是下面的玻璃成形體的制造方法。S卩，玻璃成形體的制造方法使用具有連接入口和出口的貫通孔的鑄模，使熔融玻璃從上述貫通孔的入口流入，并充滿上述貫通孔內(nèi)，從貫通孔的出口連續(xù)取出在上述貫通孔內(nèi)成形的玻璃成形體，由此，制造出由本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成的玻璃成形體。上述方法的最佳形態(tài)是使用具有貫通孔的鑄模，使從管子流出的熔融玻璃從上述貫通孔的入口連續(xù)流入，并連續(xù)從上述貫通孔的出口取出，形成實(shí)心玻璃的玻璃成形體的制造方法，是在上述貫通孔內(nèi)的至少一部分區(qū)域(冷卻區(qū)域)內(nèi)，使上述貫通孔內(nèi)的玻璃側(cè)面與上述貫通孔的內(nèi)壁接觸，由此使上述玻璃的熱從上述側(cè)面散發(fā)，同時(shí)，使通過上述冷卻區(qū)域的玻璃處在比上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度Tg低150°C、即大于等于(Tg-150°C)的溫度環(huán)境下，由此使上述玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的方法。在上述玻璃成形體的制造方法中，使用具有貫通孔的鑄模，使從管子流出的熔融玻璃連續(xù)流入上述貫通孔的入口，并從上述貫通孔的出口連續(xù)取出，形成實(shí)心棒狀玻璃。為了制造出光學(xué)上均勻的玻璃成形體，不使熔融玻璃在鑄模內(nèi)隨便流動(dòng)很重要。 為了形成中空狀的玻璃，在鑄模內(nèi)設(shè)置部分阻止玻璃流動(dòng)的機(jī)構(gòu)，不使熔融玻璃流入中空部分、即不充填玻璃的部分。例如，在使棒狀玻璃成形體的中心軸部分變成空心時(shí)，沿鑄模的中心軸配置和鑄模一樣的耐熱性高的棒，流入熔融玻璃將該棒包圍。這時(shí)，阻止玻璃向相當(dāng)于上述棒的中空部分填充的機(jī)構(gòu)會(huì)擾亂玻璃的流動(dòng)。另一方面，上述制造方法以得到光學(xué)上均勻的玻璃成形體為目的，因此，玻璃成形體也是不存在中空部分的實(shí)心玻璃成形體。上述成形體的制造方法使用的鑄模具有貫通孔，該貫通孔具有流入熔融玻璃的入口和取出實(shí)心玻璃的出口。在本發(fā)明中，使從熔融玻璃流出管流出的熔融玻璃連續(xù)流入貫通孔的入口。而且，在上述貫通孔內(nèi)的至少一部分區(qū)域(冷卻區(qū)域)內(nèi)，通過使至少表面從熔融狀態(tài)固化之前的玻璃的側(cè)面、即面向與整個(gè)玻璃移動(dòng)的方向垂直方向的面與上述貫通孔的內(nèi)部接觸，從而使玻璃的熱從側(cè)面散發(fā)。由此，可以減少或防止容易發(fā)生波筋的玻璃、特別是流出時(shí)的粘度低的玻璃或含氟的玻璃產(chǎn)生波筋。特別是，通過使整個(gè)側(cè)面與貫通孔的內(nèi)壁接觸，使側(cè)面和貫通孔內(nèi)壁之間沒有間隙，可以有效地對(duì)玻璃進(jìn)行冷卻。像后述那樣，為了防止玻璃失透，從管子流出再流入貫通孔入口的熔融玻璃的溫度最好是液相溫度附近或其以上的溫度。具體地說，流入貫通孔入口的熔融玻璃的表面溫度最好在(液相溫度+10°C) (液相溫度+100°C)的范圍內(nèi)。流入貫通孔入口的熔融玻璃流的表面溫度可以看成和流出管子下端的溫度相同，流出管子下端的溫度可以使用熱電偶測(cè)定。此外，流入貫通孔入口的熔融玻璃中心部的溫度可以通過將熱電偶插入到熔融玻璃內(nèi)部來測(cè)定。這樣測(cè)定的熔融玻璃流的表面溫度和中心部的溫度的溫度差最好在120°c之內(nèi)，60°C之內(nèi)較理想，50°C之內(nèi)最理想。鑄模(貫通孔內(nèi)壁)的溫度最好在考慮(1)玻璃未融化、(2)熔融玻璃沒有間隙地灌注在貫通孔內(nèi)等因素后再?zèng)Q定。為了進(jìn)行溫度控制，必要時(shí)，可以在鑄模內(nèi)設(shè)置加熱器或
19冷卻器。當(dāng)貫通孔出口的玻璃成形體表面的溫度太高時(shí)，通過對(duì)鑄模進(jìn)行風(fēng)冷、或設(shè)置水冷卻板等進(jìn)行冷卻，此外，當(dāng)溫度太低時(shí)，通過使用加熱器進(jìn)行加熱，可以進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。上述冷卻區(qū)的貫通孔上部?jī)?nèi)壁的溫度例如可以是比成形的玻璃的玻璃轉(zhuǎn)移溫度低50°C 150°C的溫度。像后述那樣，當(dāng)將貫通孔內(nèi)的整個(gè)玻璃流動(dòng)的路徑作為冷卻區(qū)時(shí)， 貫通孔內(nèi)壁的溫度在入口附近可以是比成形的玻璃的玻璃轉(zhuǎn)移溫度低20°C 50°C的溫度，當(dāng)使用成形爐時(shí)，在出口附近，可以是比玻璃轉(zhuǎn)移溫度低100°C 400°C的溫度，在入口和出口之間的中間部，可以是大于等于入口附近溫度而小于等于出口附近溫度的溫度。再有，貫通孔內(nèi)壁的溫度可以通過使鑄模開口后再將熱電偶插入貫通孔內(nèi)壁附近進(jìn)行測(cè)定。這樣，在冷卻區(qū)，使玻璃側(cè)面與貫通孔內(nèi)壁接觸來進(jìn)行散熱相比，可以促進(jìn)玻璃冷卻，減少或防止波筋的發(fā)生。但是，如剛才所說明的那樣，特別是在流出時(shí)粘度較低的玻璃中，當(dāng)從鑄模取出的玻璃內(nèi)部和表面的溫度差過大時(shí)，有時(shí)會(huì)因內(nèi)部應(yīng)力而使玻璃破壞或破損。因此，在上述制造方法中，使通過冷卻區(qū)的玻璃通過比上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度(Tg)低 150°C、即大于等于(Tg-150°C)的溫度環(huán)境，由此使上述玻璃中心部的溫度和側(cè)面的溫度接近。因此，為了減少或防止波筋而在冷卻區(qū)急速冷卻的玻璃在通過冷卻區(qū)之后因內(nèi)部應(yīng)力而發(fā)生破壞或破損。上述冷卻區(qū)可以是貫通孔內(nèi)的整個(gè)玻璃的流動(dòng)路徑。這時(shí)，上述大于等于 (Tg-150°C)的環(huán)境可以是從貫通孔取出的玻璃所處的環(huán)境。這樣，當(dāng)使從貫通孔取出的玻璃通過大于等于(Tg-150°C )的環(huán)境且使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近時(shí)，最好使從貫通孔取出的玻璃立即進(jìn)入上述環(huán)境中。此外，在上述玻璃成形體的制造方法中，將貫通孔內(nèi)大致分成入口側(cè)和出口側(cè)2 個(gè)區(qū)域，在入口側(cè)的區(qū)域進(jìn)行使玻璃的側(cè)面與貫通孔內(nèi)壁接觸并使玻璃的熱從側(cè)面散發(fā)的操作，同時(shí)，可以將出口側(cè)區(qū)域的貫通孔內(nèi)壁的溫度控制在比玻璃的轉(zhuǎn)移溫度Tg低150°C、 即大于等于(Tg-150°C )的溫度范圍內(nèi)。這時(shí)，上述大于等于(Tg-150°C )的溫度環(huán)境是經(jīng)上述溫度控制后的出口側(cè)區(qū)域的環(huán)境。這里，也可以使入口側(cè)區(qū)域和出口側(cè)區(qū)域絕熱，以便容易對(duì)兩區(qū)域進(jìn)行溫度控制。對(duì)于上述任何一種情況，使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作最好使玻璃通過比玻璃的轉(zhuǎn)移溫度低100°C、即大于等于(Tg-IO(TC)的溫度環(huán)境來進(jìn)行，使玻璃通過比玻璃的轉(zhuǎn)移溫度低50°C、即大于等于(Tg-50°c)的溫度環(huán)境更好，使玻璃在玻璃的轉(zhuǎn)移溫度 Tg的環(huán)境下通過最理想。若上述環(huán)境下的溫度太低，則當(dāng)在成形爐內(nèi)進(jìn)行使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作時(shí)，必須將爐子做得又高又大。此外，當(dāng)在鑄模內(nèi)進(jìn)行使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作時(shí)，必須增大鑄模的尺寸。其結(jié)果是，需要很大的空間，難以控制從貫通孔的出口取出玻璃的速度。此外，當(dāng)割斷玻璃成形體時(shí)，若玻璃的溫度太低，則因玻璃的楊氏彈性模量增加， 故難以割斷。在本發(fā)明中，從熔融玻璃到玻璃成形體是一個(gè)連續(xù)體，當(dāng)用很大的力割斷玻璃成形體時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊會(huì)影響到鑄模中的熔融玻璃，使玻璃的流動(dòng)產(chǎn)生紊亂等，可能會(huì)得不到高質(zhì)量的玻璃成形體。雖然可以使用線狀鋸或砂輪進(jìn)行切割，但必須使玻璃冷卻到室溫附近，這樣的冷卻因?yàn)樾枰L(zhǎng)達(dá)幾十米的用來進(jìn)行緩慢冷卻的空間，所以不理想。為了很好地進(jìn)行玻璃成形體的割斷，玻璃的溫度一般在轉(zhuǎn)移溫度附近或者其以下，小于等于轉(zhuǎn)移溫度但大于等于(轉(zhuǎn)移溫度-150°C)的情況較好，小于等于轉(zhuǎn)移溫度但大于等于(轉(zhuǎn)移溫度-IO(TC)的情況更好，進(jìn)而，較理想的是小于等于轉(zhuǎn)移溫度但大于等于(轉(zhuǎn)移溫度_50°C) 的情況。在轉(zhuǎn)移溫度附近的情況最理想。考慮以上各點(diǎn)，在該方法中，在(Tg-150°C)或者 (Tg-150°C)以上的環(huán)境下進(jìn)行使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作。在進(jìn)行玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作之后，通過進(jìn)行玻璃成形體的割斷或切斷，可以在所希望的位置上分離玻璃成形體，而不至于使其破損。用來進(jìn)行使玻璃內(nèi)部和側(cè)面的溫度接近的操作的溫度上限可以是不因玻璃側(cè)面的急劇冷卻而使成形后的玻璃的外徑形狀(與取出方向垂直的截面形狀)變形的溫度，最好是在玻璃的軟化溫度或其之下，若不到軟化溫度則更好。當(dāng)在環(huán)境氣體中進(jìn)行上述操作時(shí)，可以使稱作成形爐的爐子與貫通孔的出口連接，從貫通孔的出口連續(xù)取出的玻璃直接進(jìn)入爐內(nèi)，在中心部和側(cè)面的溫度接近的狀態(tài)下出爐。此外，通過爐內(nèi)的時(shí)間為如下時(shí)間，S卩使玻璃成形體的內(nèi)部應(yīng)力降低到不會(huì)引起突然破壞的程度或者由于輕微的熱沖擊或機(jī)械沖擊而破損的程度的時(shí)間。為此，考慮玻璃的取出速度和通過爐內(nèi)的時(shí)間，可以通過試驗(yàn)等適當(dāng)決定成形爐的沿玻璃取出方向的長(zhǎng)度。 爐內(nèi)氣體溫度的控制例如可以通過控制流過配置在爐內(nèi)的加熱器的電流值或電流流過的時(shí)間來進(jìn)行。在上述玻璃成形體的制造方法中，通過進(jìn)行使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作，可以將玻璃中心部和側(cè)面的溫度差設(shè)在例如0 150°C，0 100°C更好，0 50°C最佳。 再有，上述使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作與使玻璃緩慢冷卻到室溫附近的退火操作不同，在玻璃的溫度處于遠(yuǎn)比室溫高很多的狀態(tài)下即結(jié)束操作。其次，說明上述玻璃成形體的制造方法使用的鑄模。從防止玻璃熱熔融、展寬、彎曲等觀點(diǎn)出發(fā)，在鑄模中，貫通孔的內(nèi)徑與長(zhǎng)度的比 (內(nèi)徑/長(zhǎng)度)最好在1/50 3倍的范圍內(nèi)。1/20 2倍的范圍最佳。貫通孔的內(nèi)徑應(yīng)該考慮根據(jù)要得到的玻璃成形體的外徑來決定，例如，可以是10 100mm。但是，并不是對(duì)該尺寸進(jìn)行限定。為了防止玻璃在鑄模中移動(dòng)，最好使鑄模的玻璃所通過的任意部分的垂直于玻璃移動(dòng)方向的截面形狀和垂直于玻璃成形體的移動(dòng)方向的截面形狀相同。當(dāng)不控制鑄模的溫度分布時(shí)，成形過程中的鑄模的入口側(cè)的溫度比出口側(cè)的溫度高，所以，當(dāng)在室溫下使貫通孔的內(nèi)徑一定時(shí)，因鑄模的熱膨脹，成形時(shí)沿玻璃移動(dòng)方向的貫通孔的內(nèi)徑不能保持一定。 在該成形方法中，沿著入口至出口的方向，貫通孔的內(nèi)徑逐漸變大，或者為了使成形時(shí)沿玻璃移動(dòng)方向的上述內(nèi)徑保持一定，再考慮到熱膨脹，最好將貫通孔做成圓錐形狀，出口方向要大一點(diǎn)，并決定圓錐的錐度。特別是，當(dāng)使流出時(shí)的粘性較低的玻璃成形或使用由潤(rùn)濕性高的玻璃材料形成的鑄模時(shí)，為了不使玻璃粘著在鑄模上，最好使錐度大一些。作為所使用的鑄模的材料，最好是碳、鑄件、鎳等耐熱性金屬。此外，從防止鑄模劣化的觀點(diǎn)出發(fā)，從熔融玻璃制成玻璃成形體的工序最好在惰性氣體中進(jìn)行。當(dāng)氣體影響玻璃成形體的質(zhì)量時(shí)，最好控制其中的環(huán)境，使其將管子流出口和貫通孔的入口之間的熔融玻璃的流動(dòng)路徑包圍。在該成形方法中，高溫玻璃的暴露在氣體中的面的面積不像現(xiàn)有的成形方法那么大，所以，即使將管子的前端和整個(gè)成形裝置密封、不置換里面的氣體環(huán)境，若像上述那樣將必要的最小限度的空間包圍再將內(nèi)部氣體置換成所要的氣體，則可以達(dá)到控制環(huán)境的目的。為了抑制從高溫玻璃表面的揮發(fā)，減少或防止玻璃對(duì)管子前端的外圓面的潤(rùn)濕性，提高玻璃成形體的質(zhì)量，上述氣體最好是干燥的氣體、惰性氣體或干燥狀態(tài)下的惰性氣體。當(dāng)制作由包含揮發(fā)成分、例如氟成分的玻璃形成的成形體，使已通過冷卻區(qū)的玻璃通過不低于比上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度低150°C的環(huán)境，而不管有沒有使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作時(shí)，該方法作為減少或防止波筋的方法，很合適。該玻璃成形體的制造方法的優(yōu)選例子是使用具有直線連接入口和出口的貫通孔的鑄模的方法。在該方法中，最好在比入口和出口高的位置上配置鑄模，使貫通孔內(nèi)的熔融玻璃的液面高度一定，這樣來進(jìn)行熔融玻璃的流入。圖1示出上述優(yōu)選的例子。圖1是上述玻璃成形體的制造方法中使用的一例制造裝置的概要圖。如圖1所示，在使從管子1內(nèi)流下的熔融玻璃2流入到鑄模3并使玻璃從高位置向低位置移動(dòng)的過程中，使玻璃成形體4成形。如圖1所示，若流入的玻璃所通過的部分是直線連接入口和出口的貫通孔，熔融玻璃在鑄模內(nèi)流動(dòng)更加順暢，不容易出現(xiàn)亂流， 結(jié)果，可以穩(wěn)定地制作出光學(xué)上均勻的玻璃成形體。此外，在該玻璃成形體的制造方法中，最好如圖1所示那樣配置鑄模3，使貫通孔的中心軸垂直(與鉛垂線一致)。但是，也可以配置成使上述中心軸相對(duì)于鉛垂線傾斜。當(dāng)配置鑄模3使其中心軸鉛直時(shí)，從管子1垂直向下流出的熔融玻璃流在鑄模內(nèi)向出口方向流動(dòng)，所以，可以進(jìn)一步減小鑄模內(nèi)的亂流，進(jìn)一步提高降低波筋的效果。此外，通過向入口和出口直線連接的貫通孔流入熔融玻璃，從而可以得到筆直的玻璃成形體。筆直的玻璃成形體可以用來對(duì)玻璃成形體進(jìn)行加工并制作出模壓成形用的玻璃坯或制成光學(xué)元件。像這樣為了得到具有直線狀的中心軸、并且相對(duì)于中心軸垂直的截面形狀和任意位置上的尺寸都相等的玻璃成形體，最好使用具有入口和出口直線連接的貫通孔的鑄模，同時(shí)，使從鑄模中取出的玻璃均勻冷卻。通過均勻冷卻，可以使玻璃均勻收縮， 并維持玻璃成形體筆直。此外，在該成形方法中，通過像前述那樣進(jìn)行使玻璃中心部和側(cè)面的溫度接近的操作，從而可以使玻璃成形體筆直。為了穩(wěn)定成形條件，最好使貫通孔內(nèi)的熔融玻璃液面的高度一定。為此，只要使熔融玻璃從管子1的流出量一定即可。但是，熔融玻璃的流出量有時(shí)會(huì)隨著時(shí)間的推移而有微小的變動(dòng)，所以，最好控制從鑄模中取出玻璃的速度，以便始終保持液面的高度一定。其次，說明從貫通孔出口取出玻璃的方法。在該玻璃成形體的制造方法中，作為從貫通孔出口取出玻璃的方法，也可以使用利用因玻璃的自重引起的向下方移動(dòng)使玻璃從貫通孔出口引出的方法和除了對(duì)玻璃施加的重力之外，還對(duì)玻璃施加引出力的方法中的任何一種取出方法。此外，因取出時(shí)玻璃幾乎沒有延伸，故玻璃的取出速度相當(dāng)于上述取出的玻璃成形體的移動(dòng)速度。取出速度的控制是指控制玻璃成形體的引出力使取出速度變成所希望的速度，或者，當(dāng)因玻璃的自重而使玻璃以比所希望的速度快的速度向下方移動(dòng)時(shí)，施加使玻璃成形體減速的力，使取出速度達(dá)到所希望的速度。當(dāng)從貫通孔出口取出玻璃的速度過大或過小時(shí)，貫通孔內(nèi)的熔融玻璃的液面高度不能保持一定，貫通孔內(nèi)壁和玻璃之間出現(xiàn)間隙，玻璃成形體的尺寸不穩(wěn)定。極端的情況下，熔融玻璃從鑄模中溢出，或玻璃成形體的形狀不好。因此，最好對(duì)上述取出速度進(jìn)行控制。作為控制玻璃成形體的取出速度的一個(gè)例子，可以舉出如圖1所示的方法，S卩，通過保持從貫通孔取出的玻璃的利用貫通孔內(nèi)壁形成的面(側(cè)面)來控制玻璃成形體的從出口取出的速度的方法。例如，使用多個(gè)滾筒5將玻璃成形體的側(cè)面夾住，在滾筒5和玻璃成形體的側(cè)面6不產(chǎn)生滑動(dòng)的狀態(tài)下，通過控制滾筒5的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來控制玻璃成形體向下方移動(dòng)的速度。最好沿著玻璃成形體的移動(dòng)路徑配置多組上述多個(gè)滾筒5，利用多組滾筒使作用于玻璃成形體上的重力分散從而支撐玻璃成形體。這樣，可以可靠地防止因玻璃成形體在滾筒之間滑動(dòng)而不能控制取出速度的情況發(fā)生。上述滾筒最好配置在上述成形爐7內(nèi)。 通過成形爐7中的玻璃成形體的變形減小，而且，滾筒5下面的玻璃成形體通過滾筒5的保持而呈向下懸掛的狀態(tài)。因此，即使?jié)L筒5下面的玻璃支撐體與上部的玻璃分離，也不會(huì)對(duì)玻璃取出的速度控制產(chǎn)生壞的影響。此外，因從成形爐7出來的玻璃成形體的變形減小，故不會(huì)因?yàn)椴ＡС尚误w的分離而使玻璃破損。進(jìn)而，若在通過上述保持位置之后的位置上割斷或切斷已進(jìn)行退火的玻璃成形體，即使不中斷熔融玻璃向鑄模的流動(dòng)亦可，所以很方便。 這樣，只要應(yīng)保持的玻璃成形體的重量不是太大即可，所以，從控制玻璃的取出速度方面來看是有利的，而且，可以在玻璃成形體成形的同時(shí)將切斷的玻璃成形體送往下一道工序，并可以提高玻璃成形體的產(chǎn)生效率。另一方面，在通過保持玻璃的側(cè)面去控制取出速度的方法中，當(dāng)夾持玻璃的力過大時(shí)，玻璃會(huì)破損，所以，所加的力不能大于等于規(guī)定值。因此，當(dāng)玻璃成形體的重量過大時(shí)，玻璃成形體在滾筒間滑動(dòng)，難以進(jìn)行速度控制。為了避免這樣的事態(tài)，可以使用通過支撐從貫通孔取出的玻璃的前端部來控制玻璃從貫通孔取出的速度的方法。圖2示出該方法的一個(gè)例子，圖2是該玻璃成形體的成形方法中使用的制造裝置的另一個(gè)例子的概要圖。 該方法與保持側(cè)面的方法不同，因不是利用磨擦力來保持玻璃成形體，故很適合重量較重的玻璃成形體的制造。在上述任何一個(gè)取出速度控制法中，都是這樣來進(jìn)行取出速度的控制，S卩，利用液面?zhèn)鞲衅?監(jiān)測(cè)鑄模內(nèi)的熔融玻璃液面的高度，根據(jù)上述監(jiān)測(cè)信號(hào)，當(dāng)液面的高度比基準(zhǔn)高度高時(shí)，增大取出速度，當(dāng)液面的高度比基準(zhǔn)高度低時(shí)，減小取出速度。例如，將上述監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入取出并輸入到速度控制器9，在控制器9中將監(jiān)測(cè)的液面高度與基準(zhǔn)高度進(jìn)行比較，取出其結(jié)果并反饋給取出速度。在通過利用滾筒5(參照?qǐng)D1)夾持玻璃側(cè)面來控制取出速度的方法中，可以向使?jié)L筒5轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)的控制器輸入控制器9所輸出的控制信號(hào)，控制滾筒5的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。在通過支撐從貫通孔取出的玻璃的前端部去控制取出速度的方法(參照?qǐng)D2)中，向支撐前端部的機(jī)構(gòu)(支撐機(jī)構(gòu)10)的致動(dòng)器輸入控制器9輸出的控制信號(hào)，可以使支撐玻璃前端部的部件的移動(dòng)速度達(dá)到所希望的速度。對(duì)鑄模內(nèi)的熔融玻璃液面高度的監(jiān)測(cè)方法沒有特別的限制，可以舉出使用溫度計(jì)或激光傳感器等方法。當(dāng)貫通孔的中心軸與鉛垂線的夾角增大時(shí)，鑄模貫通孔和玻璃成形體側(cè)面的磨擦力增大，即使玻璃成形體的重量較重也保持玻璃成形體側(cè)面的方法，也可以對(duì)取出速度進(jìn)行控制。因此，在從流出時(shí)粘性極低的玻璃制造出大重量的玻璃成形體的情況下，也可以將鑄模配置成使貫通孔的中心軸相對(duì)鉛垂線傾斜。其次，說明取出過程中的玻璃成形體的分離方法。從貫通孔出口取出的玻璃因使內(nèi)部和側(cè)面的溫度接近的操作而減小了內(nèi)部應(yīng)力，消除了突然的破壞或者因很小的熱沖擊或機(jī)械沖擊而產(chǎn)生破損的危險(xiǎn)。進(jìn)而，為了使玻璃冷卻到室溫，必須使玻璃從鑄模中拉出來很長(zhǎng)一段。為此，鑄模的下方必須有很大的空間， 而且，當(dāng)玻璃成形體的重量過重時(shí)難以精密地控制取出的速度。因此，在該成形方法中，最好在玻璃成形體的溫度處于玻璃轉(zhuǎn)移溫度附近時(shí)進(jìn)行玻璃成形體的切割。圖3 圖5示出切割方法的具體例子。圖3、圖4和圖5是分別表示在上述各玻璃成形體的形成方法中玻璃成形體的切割方法的形態(tài)的說明圖。如圖3所示，優(yōu)選采用如下方法利用劃線加工，在玻璃成形體側(cè)面的一部分的規(guī)定位置上，在與玻璃成形體的取出方向垂直的方向上形成劃線，夾持玻璃成形體的中心軸放置支點(diǎn)，該支點(diǎn)用于對(duì)實(shí)施了上述劃線加工后的位置的相反一側(cè)的側(cè)面進(jìn)行局部支撐，利用上述支點(diǎn)限制上部玻璃成形體的移動(dòng)，同時(shí)，向玻璃成形體側(cè)面的劃線加工位置的下方施加水平方向的壓力，如圖4所示， 玻璃成形體從以支點(diǎn)為中心實(shí)施了劃線加工的部分?jǐn)嚅_，由此來割斷玻璃成形體。此外，當(dāng)切割外徑較大的玻璃成形體時(shí)，如圖5所示，最好使內(nèi)部已形成水路的金屬套管與劃線加工部位局部接觸，利用熱沖擊使其從劃線處向玻璃內(nèi)部產(chǎn)生裂縫[(b) 圖]，夾持玻璃成形體的中心軸、并利用支點(diǎn)將與劃線相反一側(cè)的側(cè)面支撐[(c)圖]起來， 從劃線向玻璃成形體的下方加力，對(duì)其施加一個(gè)力矩，使裂縫向由支點(diǎn)支撐的部位擴(kuò)展，最后將玻璃成形體割斷[(d)圖]。在冷卻過程中產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力的大小因玻璃成形體的形狀或大小而改變。例如， 當(dāng)像光纖那樣是非常細(xì)的玻璃成形體時(shí)，難以出現(xiàn)內(nèi)部和表面的溫度差。此外，即使是厚度極薄的片狀玻璃，也難以出現(xiàn)內(nèi)部和表面的溫度差。相反，外徑較大的棒狀玻璃或很厚的板狀玻璃，內(nèi)部和表面的溫度差大，在冷卻過程中容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力。作為這樣的玻璃成形體，可以列舉諸如具有大于等于3mm厚度的板狀玻璃或具有大于等于3mm的外徑的棒狀玻璃。因此，本發(fā)明適合于具有大于等于3mm厚度的板狀玻璃的成形，更適合于具有大于等于5mm的厚度的板狀玻璃的成形。此外，本發(fā)明適合于外徑大于等于3mm的棒狀玻璃的成形，更適合于外徑大于等于5mm的棒狀玻璃的成形，進(jìn)而更加適合于外徑大于等于IOmm 的棒狀玻璃的成形。再有，在本說明書中，‘棒狀玻璃’是指具有圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)寬比(長(zhǎng)度/寬度)小于等于2的長(zhǎng)方形和多邊形等截面形狀的玻璃成形體。此外，‘板狀玻璃’是指寬度與厚度的比(寬度/厚度)大于2的玻璃板。此外，棒狀玻璃的外徑是指在與棒狀玻璃的中心軸垂直的截面中玻璃的厚度最薄的部分的長(zhǎng)度。例如，對(duì)于圓柱狀玻璃，因與圓柱的中心軸垂直的截面是圓，故外徑便是上述圓的直徑，對(duì)于橢圓柱狀玻璃，因與中心軸垂直的截面是橢圓，故外徑便是上述橢圓的短徑，對(duì)于正方形柱狀玻璃，因與中心軸垂直的截面是正方形，故外徑便是上述正方形的邊長(zhǎng)，對(duì)于正方形柱狀玻璃，因與中心軸垂直的截面是長(zhǎng)方形，故外徑相當(dāng)于上述長(zhǎng)方形的短邊的長(zhǎng)度。前面說明的方法是從管子流出的熔融玻璃中途不停頓地連續(xù)流入鑄模的情況，通過在流出熔融玻璃的管子的流出口的下方配置一個(gè)鑄模，可以連續(xù)制造玻璃成形體。其次，說明使用多個(gè)鑄模的例子。在該例子中，可以反復(fù)進(jìn)行下面二道工序，其一是準(zhǔn)備多個(gè)上述鑄模，同時(shí)，將其中的一個(gè)配置在上述管子的下方，向配置在管子下方的鑄模連續(xù)注入熔融玻璃，形成玻璃成形體，接著，中斷向鑄模流入熔融玻璃，將已注入熔融玻璃的鑄模從上述管子的下方搬出，并從該搬出的鑄模中取出玻璃成形體；其二是在上述搬出之后，將和已注入上述熔融玻璃的鑄模不同的鑄模搬入到上述管子的下方，放好后，向上述搬入的鑄模注入熔融玻璃。該方法適合于制造由流出時(shí)粘性低的玻璃形成的重量較重的玻璃成形體的情況。 雖然該方法需要多個(gè)鑄模、將這些鑄模依次移向管子下方的機(jī)構(gòu)和用來中斷向鑄模流入熔融玻璃的機(jī)構(gòu)，但是，具有當(dāng)熔融玻璃流入鑄模時(shí)可以不同時(shí)進(jìn)行從同一個(gè)鑄模中完全取出玻璃成形體的操作的優(yōu)點(diǎn)。因此，在玻璃成形體的長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定的長(zhǎng)度的時(shí)刻中斷向鑄模注入熔融玻璃，按鑄模將玻璃成形體從管子下方搬出，可以不需要切斷或割斷玻璃成形體而將其從鑄模中取出。因此，可以支撐玻璃成形體的前端部(下端部)并控制玻璃成形體的取出速度，所以，與利用磨擦力保持玻璃成形體側(cè)面的方法不同，可以高精度地控制很重的玻璃成形體的取出速度。為了中斷上述熔融玻璃的流入，例如，可以在管子流出口和貫通孔入口之間插入一把由適合于割斷流出時(shí)粘性低的熔融玻璃流的刀刃構(gòu)成的割斷刀，割斷熔融玻璃流，在鑄模搬入、搬出結(jié)束的時(shí)刻退出割斷刀，重新開始熔融玻璃的注入。該方法在中斷上述熔融玻璃的流入之外的時(shí)間，最好也中途不停頓地向鑄模注入從管子流出的熔融玻璃。鑄模的移送例如可以使用2個(gè)鑄模，交替地將鑄模搬入管子的流出口或從中搬出，也可以將3個(gè)或者3個(gè)以上的鑄模放在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)等使多個(gè)鑄模同步移送的機(jī)構(gòu)上，分度 (index)旋轉(zhuǎn)上述臺(tái)子，并使鑄模能夠依次停留在管子流出口的下方。無論是對(duì)于1個(gè)鑄模的使用方法，還是對(duì)于使用多個(gè)鑄模的方法，最好使管子垂直配置，將鑄模放在管子流出口的中心的正下方，使其位于熔融玻璃液面的中心。這樣，可以在入口側(cè)與出口側(cè)對(duì)齊的狀態(tài)下使熔融玻璃流入鑄模內(nèi)，并有助于得到光學(xué)上均勻的玻璃成形體。上述方法的優(yōu)選例子是適用于玻璃液面溫度下的粘度除以室溫下的密度而得到的動(dòng)粘性率不到7X10_5m2/s的玻璃的成形。當(dāng)以減少或防止玻璃成形體的波筋為主要目的時(shí)，使用貫通孔的中心軸是直線(入口與出口直線連通)的鑄模，放置鑄模使鑄模貫通孔的中心軸垂直，從鑄模貫通孔的入口連續(xù)地流入熔融玻璃，這對(duì)于制造由上述動(dòng)粘性率不到7X 10_5m7S的玻璃構(gòu)成的玻璃成形體很有效。對(duì)于鑄模貫通孔的形狀、尺寸和鑄模的材料，可以直接適用于前述條件。而且，在貫通孔中，最好使玻璃側(cè)面的整個(gè)圓周與貫通孔內(nèi)壁接觸，使玻璃的熱從上述側(cè)面散發(fā)出去。在該例子中，如前所述，最好使流出熔融玻璃的管子垂直。這樣，可以使管子中玻璃的流向、鑄模中玻璃移動(dòng)的方向和作用于玻璃上的重力的方向一致。因此，可以使玻璃表面和內(nèi)部不混在一起，可以提高減少或防止波筋的效果。 根據(jù)提高減少或防止波筋的效果的觀點(diǎn)來看，最好調(diào)整管子和鑄模的位置關(guān)系，使管子的中心軸和鑄模貫通孔的中心軸一致，然后進(jìn)行熔融玻璃的流入。動(dòng)粘性率不到7 X 10_5m2/s的玻璃不僅液相粘度低而且密度大，故在玻璃成形體中容易形成波筋，但是，若按照上述方法，可以得到使波筋局限在玻璃成形體的表面層、且內(nèi)部不含波筋的光學(xué)上均勻的、體積大的玻璃成形體。這樣得到的玻璃成形體如后述那樣，可以加工成模壓成形用的玻璃坯，或加工成光學(xué)元件，或?qū)ι鲜瞿撼尚斡玫牟Ａ鬟M(jìn)行加熱使其模壓成形從而制作出光學(xué)元件型坯或光學(xué)元件，也可以對(duì)上述光學(xué)元件坯進(jìn)行加工并制作出光學(xué)元件。
在現(xiàn)有的方法中，若要使動(dòng)粘性率不到3Xl(T5m7S的玻璃成形，則難以得到光學(xué)玻璃和用于其他光學(xué)用途的高質(zhì)量的玻璃成形體。同樣，動(dòng)粘性率小于等于4X10_5m7S的玻璃要得到上述高質(zhì)量的玻璃成形體極端困難，動(dòng)粘性率小于等于5X10_5m7S的玻璃要得到上述高質(zhì)量的玻璃成形體也很困難。同樣，動(dòng)粘性率小于等于6. 5X10-5m2/s的玻璃因波筋的原因?qū)е虏涣疾糠衷黾?。與此相對(duì)，該玻璃成形體的制造方法即使對(duì)于本發(fā)明的光學(xué)玻璃，也適合于動(dòng)粘性率小于等于6. 5X10-5m2/s的玻璃的成形，更適合于小于等于5X 10_5m7S的玻璃的成形， 對(duì)小于等于4X10_5m2/s的玻璃的成形更適合，特別適合于小于等于4X10_5m2/s的玻璃的成形。這樣，即使是動(dòng)粘性率較小的玻璃，也可以得到大體積、高質(zhì)量的玻璃成形體。若按照這樣的玻璃成形體的制造方法，可以無破損地且以很高的生產(chǎn)效率制造出由上述光學(xué)玻璃形成的、光學(xué)上均勻的玻璃成形體。[模壓成形用玻璃坯及其制造方法]
本發(fā)明的模壓成形用玻璃坯由本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成。制造本發(fā)明的模壓成形用玻璃坯的方法的一個(gè)例子是對(duì)利用前述本發(fā)明的玻璃成形體的制造方法所制作的玻璃成形體進(jìn)行加工的方法。該玻璃成形體的制造方法中的使玻璃的中心部和側(cè)面的溫度接近的操作是為了防止因較大的內(nèi)部應(yīng)力而使玻璃成形體破壞，既不是使以折射率為首的玻璃的光學(xué)特性精密地和目標(biāo)值一致那樣的精密退火，又不是使玻璃在爐內(nèi)慢慢降到室溫的退火。為了對(duì)從鑄模取出的玻璃成形體直接進(jìn)行上述退火，必須在鑄模的下方設(shè)置長(zhǎng)而大的退火爐，這是不現(xiàn)實(shí)的。此外，如前所述，若在玻璃成形體冷卻到室溫之后對(duì)其進(jìn)行切割，因玻璃的楊氏模量增大，故不容易割斷。因此，前述的使玻璃的中心部和側(cè)面的溫度接近的操作最好在玻璃的溫度(玻璃側(cè)面的溫度)比玻璃的轉(zhuǎn)移溫度低150°C之前結(jié)束，在比玻璃的轉(zhuǎn)移溫度低100°C之前結(jié)束更好，在比玻璃的轉(zhuǎn)移溫度低50°C之前結(jié)束較理想，在玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近時(shí)結(jié)束最理想。 作為割斷方法，可以使用前述的方法，即，利用劃線加工在玻璃成形體的側(cè)面形成劃線，從劃線處向玻璃成形體施加力矩，使裂縫向成形體內(nèi)部擴(kuò)展，最后將玻璃成形體割斷，但是， 當(dāng)玻璃成形體的外徑達(dá)到40mm或者40mm以上時(shí)，若只施加力矩，難以將玻璃割斷。這時(shí)， 最好利用玻璃成形體的溫度較高的特征，通過使劃線加工部位局部冷卻對(duì)其進(jìn)行熱沖擊， 使裂縫從劃線加工部位向玻璃內(nèi)部擴(kuò)展，然后施加力矩，將玻璃成形體割斷。這樣，可以很容易割斷外徑大于等于40mm的玻璃成形體。為了對(duì)玻璃成形體施加力矩，可以利用支點(diǎn)將玻璃成形體的與劃線加工部位相反一側(cè)的側(cè)面支撐起來并對(duì)其進(jìn)行加力，使劃線加工部位向支點(diǎn)前面的玻璃成形體的側(cè)面擴(kuò)展。通過使玻璃的中心部和側(cè)面的溫度接近的操作，可以在使玻璃內(nèi)部的變形減小的狀態(tài)下進(jìn)行割斷，故通過施加力矩或一并使用熱沖擊，從而可以很好地進(jìn)行切割。這樣，將與從鑄?；虺尚螤t中取出的玻璃成形體分離的前端部分的玻璃搬入到慢冷爐內(nèi)，使其慢慢冷卻至室溫附近。前述的使用多個(gè)鑄模的方法也將已進(jìn)行使玻璃的中心部和側(cè)面的溫度相接近的操作的玻璃成形體慢慢地搬入到慢冷爐內(nèi)，使其慢慢冷卻至室溫附近。玻璃成形體向慢冷爐的移送可以使用機(jī)器人等機(jī)構(gòu)進(jìn)行。這時(shí)，若保持部分的玻璃急劇冷卻，則玻璃可能因熱沖擊而破損，所以，最好使用比熱較小的材料構(gòu)成保持玻璃成形體的部分，或設(shè)置利用加熱器對(duì)保持部分進(jìn)行加熱的機(jī)構(gòu)，或在使用比熱較小的材料構(gòu)成保持玻璃成形體的部分的同時(shí)利用加熱器對(duì)保持部分進(jìn)行加熱。在慢冷爐內(nèi)將玻璃成形體冷卻至室溫附近并消除變形。作為慢冷爐，可以使用稱作Lehr的連續(xù)式慢冷爐或稱之為間斷冷卻型的慢冷爐等。其次，將消除變形后的玻璃成形體分割成所希望的大小。作為分割方法，可以使用利用線狀鋸和砂輪等的割斷法，或者使用對(duì)所分割的部位施加了劃線加工形成劃線并對(duì)玻璃成形體加壓使裂縫從劃線處擴(kuò)展從而將玻璃割斷的方法等。若按照該方法，不管玻璃成形體是棒狀玻璃還是板狀玻璃，都可以得到具有中心軸且與中心軸垂直的截面形狀沿著中心軸是同一形狀的玻璃成形體，所以，最好與中心軸垂直地對(duì)玻璃成形體進(jìn)行切斷或割斷加工。若切斷或割斷的位置等間隔，則能夠容易地獲得體積相等的玻璃坯。此外，若切斷或割斷的位置的間隔有變化，則可以與該間隔的比率對(duì)應(yīng)地進(jìn)行玻璃塊間的體積分配。若是棒狀玻璃，則通過這樣的從垂直方向進(jìn)行切割中心軸的加工，則可以得到稱之為切片的玻璃片。此外，若是板狀玻璃，通過進(jìn)一步對(duì)如上所述得到的玻璃塊坯進(jìn)行切斷或割斷，可以得到稱之為切片的玻璃片。能夠憑借上述各種玻璃片將其作為模壓成形用的玻璃坯，但是，最好對(duì)切片進(jìn)行磨削、研磨、磨削和研磨加工，再做成模壓成形用的玻璃坯。因切片具有銳利的邊緣，故通過上述機(jī)械加工，可以將邊緣磨圓，為了在模壓成形時(shí)利用紅外線對(duì)玻璃坯進(jìn)行均勻加熱，最好利用上述加工使玻璃坯的表面粗化。通過粗化加工，可以將模壓成形時(shí)使用的粉末狀脫膜劑均勻地涂敷在玻璃坯的整個(gè)表面上，滾筒研磨適合于這樣的表面粗化加工。當(dāng)將模壓成形用玻璃坯用于精密模壓成形時(shí)，對(duì)玻璃坯的至少精密模壓成形的成形面進(jìn)行復(fù)制的面、最好是整個(gè)表面進(jìn)行研磨加工，從而加工成平滑的面。這樣，可以從玻璃成形體制作出模壓成形用玻璃坯。其次，作為逐漸冷卻后的玻璃成形體的割斷方法，說明一種特別理想的割斷方法， 即側(cè)壓切斷法。該方法是設(shè)玻璃成形體是棒狀玻璃，對(duì)棒狀玻璃一部分側(cè)面進(jìn)行劃線加工，對(duì)進(jìn)行了劃線加工的部位和將上述部位夾在中間的兩側(cè)的棒狀玻璃的側(cè)面，在不妨礙將上述部位夾在中間的兩側(cè)的棒狀玻璃相互分離的動(dòng)作的狀態(tài)下進(jìn)行加壓，在上述進(jìn)行了劃線加工的部位上割斷棒狀玻璃。根據(jù)圖6和圖7說明其具體的例子。圖6和圖7是分別說明側(cè)壓切斷法的圖。首先，如圖6所示，準(zhǔn)備在側(cè)面的想要割斷的位置上進(jìn)行了劃線加工的棒狀玻璃 (玻璃成形體)11和高壓容器12。該高壓容器12設(shè)有插入棒狀玻璃的開口部和液體導(dǎo)入口 13，除了上述開口部和液體導(dǎo)入口之外，全部是密封結(jié)構(gòu)。而且，將棒狀玻璃插入到上述開口部后再將開口部塞住，同時(shí)，使劃線加工部位處在高壓容器12的中央附近。將上述開口部的高壓容器和棒狀玻璃之間密封，當(dāng)向高壓容器內(nèi)注入液體且上述液體的壓力升高時(shí)， 不使液體從高壓容器中泄漏出去。再有，上述密封不應(yīng)妨礙棒狀玻璃在其長(zhǎng)邊方向移動(dòng)。上述密封例如可以使用橡膠做的卡盤等來進(jìn)行。其次，從高壓容器12的液體導(dǎo)入口 13中導(dǎo)入液體，使液體充滿上述容器，進(jìn)而，對(duì)液體加壓以提高密封的高壓容器內(nèi)的壓力。雖然對(duì)高壓容器內(nèi)的棒狀玻璃側(cè)面的未劃線的部分均勻加壓，但是，在劃線加工部位，上述壓力具有使上述加工部位拉開的作用，在和棒狀玻璃的中心軸垂直的方向上使裂縫擴(kuò)展，如圖7所示那樣將劃線加工部位的兩側(cè)斷開。利用側(cè)壓切斷法可以較容易割斷圓棒狀的玻璃，例如與中心軸垂直的截面形狀是圓形、橢圓形、長(zhǎng)圓形等棒狀玻璃，利用側(cè)壓切斷法割斷方棒狀玻璃較困難，因而側(cè)壓切斷法最好用于圓棒狀玻璃的割斷。為了使用側(cè)壓切斷法與中心軸垂直地割斷棒狀玻璃，通過緩慢冷卻來充分減小棒狀玻璃中的變形是有效的。這樣割斷的棒狀玻璃的剖面變成鏡面，此外，不需要像切斷那樣來進(jìn)行割斷，也沒有碎屑，所以可以有效地利用玻璃。不限于側(cè)壓切斷法，割斷法與磨削玻璃進(jìn)行切斷的方法不同，割斷玻璃時(shí)不產(chǎn)生碎屑，可以有效地利用玻璃，同時(shí)可以減少?gòu)U棄物的量。將這樣得到的玻璃塊作為切片，可以像上述那樣得到模壓成形用的玻璃坯。再有，側(cè)壓切斷法所使用的液體不會(huì)使玻璃表面、高壓容器、密封材料和連接在高壓容器的液體導(dǎo)入口上用來提高液體的壓力的加壓裝置劣化，并且完全充填在劃線加工部位內(nèi)的液體的表面張力較小，所以，最好使用容易處理的液體。作為上述液體，水最合適。此外，進(jìn)行側(cè)壓切斷時(shí)的液體的壓力可以根據(jù)玻璃的機(jī)械特性、形狀和尺寸等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可以將約20Mpa作為目標(biāo)，亦可以使用具有足夠耐最高壓的耐壓性(例如耐壓 50Mpa)的高壓容器。模壓成形用玻璃坯的重量可以與目的玻璃成形品的重量相等，形狀和尺寸可以根據(jù)上述模壓成形品的形狀、模壓成形模具的形狀等來適當(dāng)決定。[光學(xué)元件及其制造方法]
其次，說明本發(fā)明的光學(xué)元件及其制造方法。本發(fā)明的光學(xué)元件由本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成。此外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法有2種形態(tài)。第1形態(tài)(以下稱光學(xué)元件的制法I)是對(duì)利用前述制造方法制作的模壓成形用玻璃坯進(jìn)行加熱，并通過使用模壓成形模具進(jìn)行模壓成形來制造光學(xué)元件的方法。光學(xué)元件的制法I進(jìn)而分成2個(gè)形態(tài)，第1方法是對(duì)模壓成形用玻璃坯進(jìn)行加熱， 使其軟化，并導(dǎo)入模壓成形模具內(nèi)，再模壓成形，使模壓成形品緩慢冷卻之后進(jìn)行磨削、研磨，從而加工成光學(xué)元件的方法。在該方法中，將玻璃坯模壓成形為要磨削、研磨成光學(xué)元件的形狀的形狀。從加熱、軟化到緩慢冷卻之前的工序可以在大氣中進(jìn)行。在該方法中，使用通過滾筒研磨等使整個(gè)表面粗化后的玻璃坯，對(duì)玻璃坯的整個(gè)表面均勻地涂敷氮化硼等粉末狀的脫膜劑。接著，導(dǎo)入加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱、使其軟化，再導(dǎo)入到模壓成形模具中。接著，在使用上模和下模加壓成形后，打開模具取出模壓成形品，放入慢冷爐中，在減小變形的同時(shí)使玻璃的折射率和目標(biāo)值高度一致。在將成形品冷卻到室溫之后，使用眾所周知的用來制作玻璃光學(xué)元件的磨削、研磨法進(jìn)行磨削、研磨加工，完成光學(xué)元件的制作。這樣，制作出球面透鏡、棱鏡等各種光學(xué)元件。必要時(shí)，也可以在光學(xué)元件的表面形成防反射膜等光學(xué)多層膜。光學(xué)元件的制法I的第2方法是對(duì)經(jīng)加工后表面光滑的模壓成形用玻璃坯進(jìn)行加熱，精密成形，從而加工成光學(xué)元件的方法。精密模壓成形又稱作模壓光學(xué)( 一 > K才7 rM ” 成形，具有包括精密加工的成形面的型材，是使用將上述型材高精度組裝后的模壓成形模具形成光學(xué)元件的整體形狀，同時(shí)將上述成形面精密地復(fù)制到玻璃上，從而形成光學(xué)功能面的方法。在該方法中，多個(gè)光學(xué)功能面的位置精度也可以高精度形成。例如，可以成形一種透鏡，能夠抑制透鏡兩面的光學(xué)功能面的中心軸的傾斜和上述中心軸的偏差。 在第2方法中，可以不用磨削、研磨等機(jī)械加工，就能夠形成光學(xué)功能面，也就是使光線折射、衍射、反射、或透過的光學(xué)元件的表面，所以，可以高效率地制造出在非球面透鏡等機(jī)械加工中既費(fèi)時(shí)成本又高的光學(xué)元件。精密模壓成形可以使用眾所周知的方法進(jìn)行。例如， 為了提高碳膜等的脫膜性，在模壓成形用的玻璃坯的整個(gè)表面形成具有使玻璃和模具成形面容易滑動(dòng)的功能的膜，在非氧化性氣體中對(duì)上述玻璃坯加熱，在相同的氣體環(huán)境中精密模壓成形。其次，打開模壓成形模具，取出模壓成形品，緩慢冷卻后得到光學(xué)元件。這樣得到的光學(xué)元件必要時(shí)也可以對(duì)光學(xué)功能面的周圍部分進(jìn)行例如透鏡的定心等的機(jī)械加工。 利用這樣的方法，可以高效率地制造出非球面透鏡、球面透鏡、透鏡組、微透鏡、衍射光柵、 棱鏡等光學(xué)元件。必要時(shí)，也可以在光學(xué)元件的表面形成反射防止膜等光學(xué)多層膜。在上述方法中，當(dāng)在非氧化性氣體中模壓成形玻璃坯時(shí)，若使用由光學(xué)玻璃III-2 形成的玻璃坯，因?yàn)樵诜茄趸詺怏w中(也包含還原性氣體)對(duì)不含Sb2O3的玻璃進(jìn)行熱處理，所以，有時(shí)玻璃的著色增加。因此，當(dāng)在非氧化性氣體中模壓成形時(shí)，最好使用由光學(xué)玻璃I、II或光學(xué)玻璃III-2形成的玻璃坯?？墒牵诜茄趸詺怏w中模壓成形由不含Sb2O3的玻璃、例如由光學(xué)玻璃III-2形成的玻璃坯，即使玻璃著色增加，若利用本發(fā)明的熱處理方法，也可以減少玻璃的著色。但是，若氧化性氣體中模壓成形品的保持溫度太高，則成形品發(fā)生變形，形狀精度可能會(huì)降低，故保持溫度最好在大于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg) -IOO0C' 且小于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-5°C’的范圍內(nèi)，在大于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-60°C’ 且小于等于‘玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-20°C’的范圍內(nèi)則更加好。本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的第2形態(tài)(以下稱光學(xué)元件的制法II)是使利用前述的成形方法制作的玻璃成形體成形，并通過機(jī)械加工來制造光學(xué)元件的方法。首先，和上述模壓成形用玻璃坯的制造方法的工序一樣，對(duì)玻璃成形體進(jìn)行精密退火，使折射率和所希望的值精確一致，同時(shí)，減小玻璃的變形，切斷或割斷玻璃成形體，制作出切片。作為玻璃成形體的形狀，可以舉出棒狀玻璃和板狀玻璃等。和模壓成形用玻璃坯的制造方法一樣，當(dāng)與圓棒狀玻璃的中心軸垂直地進(jìn)行玻璃的割斷時(shí)，最好使用側(cè)壓切斷法。其次，磨削切塊制作出已研磨成光學(xué)元件的形狀光學(xué)元件坯，對(duì)該毛坯進(jìn)行研磨， 最后完成光學(xué)元件。在光學(xué)元件的制法II中，當(dāng)使用棒狀玻璃時(shí)，最好使棒狀玻璃的外徑和光學(xué)元件的外徑相等，或者形成對(duì)光學(xué)元件的外徑進(jìn)行了磨削或研磨加工后的外徑。再有，在光學(xué)元件的制法I，當(dāng)使用棒狀玻璃時(shí)，最好使棒狀玻璃的外徑和成形用玻璃坯的外徑相等，或者， 形成對(duì)模壓成形用的玻璃坯的外徑進(jìn)行了磨削或研磨加工后的外徑。這樣，可以高效率制造棱鏡等各種光學(xué)元件而不會(huì)使玻璃破損。也可以在光學(xué)元件的表面上形成反射防止膜等光學(xué)多層膜。實(shí)施例
下面，通過本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)地說明，但是，本發(fā)明不限于這些例子。實(shí)施例1
在本實(shí)施例中，利用下面示出的方法形成折射率nd為2. 08313、阿貝數(shù)(vd)為22. 23、
29液相溫度為1270°C、液相溫度中的粘度為0. 824dPa ·8、玻璃轉(zhuǎn)移溫度為701°C、室溫下的密度為4. 780、動(dòng)粘性率為1. 724X 10-5m2/s,而且若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，由包含3. 59%的 SiO2,6. 24% 的化03、32. 44% 的 Lei203、26. 73% 的 TiO2Ul. 12% 的 Nb205、6. 14% 的 Zr02、13. 74% 的BaO和0. 00%的Sb2O3的光學(xué)玻璃形成的圓棒狀的玻璃成形體。首先，對(duì)玻璃原料進(jìn)行秤量，得到表1所示的光學(xué)玻璃I，充分混合后，導(dǎo)入到熔融容器中，加熱熔解。其次，使充分澄清、均勻的熔融玻璃以0. 6dPa · s的粘度并以一定流出速度(15ml/分)從垂直配置的管子流出口連續(xù)流出，無間斷地連續(xù)流入到設(shè)在配置于圖 1所示位置上的碳制鑄模中的貫通孔的入口中央。流入貫通孔入口的熔融玻璃的溫度是 1320°C。鑄模的貫通孔的內(nèi)徑為Φ12πιπι，使貫通孔的中心軸與鉛垂方向一致，管子的中心軸和上述貫通孔的中心軸一致。設(shè)鑄模貫通孔的長(zhǎng)度為100mm，為了很好地成形，在鑄模的周圍纏繞未圖示的帶式加熱器進(jìn)行加熱，將貫通孔內(nèi)壁的溫度控制在520 600°C。使用2 個(gè)滾筒將從貫通孔出口取出的圓棒狀玻璃的側(cè)面夾持，并控制圓棒狀玻璃的取出速度。使用激光傳感器監(jiān)測(cè)鑄模貫通孔內(nèi)的熔融玻璃的液面高度，使上述傳感器所輸出的監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入到滾筒控制器，控制使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的輸入功率，使上述液面的高度一定。在本實(shí)施例中，將圓棒狀玻璃的取出速度設(shè)定在2. 2mm/分，與上述液面的高度變化對(duì)應(yīng)地對(duì)滾筒的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行反饋，使液面的高度維持一定。這樣，從貫通孔出口連續(xù)取出Φ 12mm的圓棒狀的玻璃棒。在鑄模的正下方配置成形爐，使從鑄模中取出的圓棒狀玻璃立即移送到成形爐內(nèi)。在成形爐內(nèi)配置未圖示的加熱器，使?fàn)t內(nèi)氣體的溫度維持在780°C。在成形爐內(nèi)配置上述滾筒。成形爐內(nèi)的圓棒狀玻璃的移動(dòng)方向的長(zhǎng)度為360mm，圓棒狀玻璃通過其中需要時(shí)間，因在這期間圓棒狀玻璃的中心部和表面的溫度接近，故不會(huì)發(fā)生使圓棒狀玻璃本身突然破壞的內(nèi)部應(yīng)力，能夠無破損地使圓棒狀玻璃成形。其次，在從成形爐出來的圓棒狀玻璃的一部分側(cè)面上，通過在與圓棒狀玻璃的中心軸垂直的方向上進(jìn)行劃線加工形成劃線。而且，使內(nèi)部流動(dòng)有水的金屬套管與劃線接觸， 將形成劃線的部分局部冷卻，使裂縫向劃線的中心延伸。這時(shí)，使金屬套管跟隨圓棒狀玻璃的移動(dòng)，保持與劃線接觸的狀態(tài)。相對(duì)于圓棒狀玻璃的中心軸、利用支點(diǎn)將與劃線形成的部位相反一側(cè)的部位支撐起來，在裂縫擴(kuò)展的時(shí)刻對(duì)劃線下面的玻璃成形體的側(cè)面加壓，按壓劃線下方的玻璃成形體側(cè)面，將比形成劃線的高度還要靠上的圓棒狀玻璃和下面的圓棒狀玻璃分離。再有，本實(shí)施例的圓棒狀玻璃因外徑是12mm，比較細(xì)，故即使不使其與金屬套管接觸而施加熱沖擊，也可以進(jìn)行很好的分離。分離時(shí)，使用機(jī)器人臂將分離的圓棒狀玻璃的側(cè)面進(jìn)行保持，分離后，在用上述機(jī)器人臂保持的狀態(tài)下將圓棒狀玻璃移送到放置在鑄模和成形爐旁邊的連續(xù)式慢冷爐入口。 在連續(xù)式慢冷爐內(nèi)配置加熱器和搬送玻璃的傳送帶，在控制了溫度的爐中使放置于傳送帶上的圓棒狀玻璃移動(dòng)，并慢慢冷卻以消除變形，當(dāng)切斷從連續(xù)式慢冷爐取出的圓棒狀玻璃、 對(duì)切斷面進(jìn)行研磨再觀察其內(nèi)部時(shí)，只在表面0. 5mm以內(nèi)的極淺的層內(nèi)才發(fā)現(xiàn)有波筋，再深的地方看不到波筋。即，圓棒狀玻璃的大部分在光學(xué)上是均勻的。同樣，可以無破損地使由表1示出的光學(xué)玻璃2 9的各玻璃形成的圓棒狀玻璃成形。當(dāng)將這些圓棒狀玻璃放在連續(xù)式慢冷爐中緩慢冷卻后，從爐中取出再切斷，并對(duì)切斷面進(jìn)行研磨再觀察其內(nèi)部時(shí)，只在表面0. 5mm以內(nèi)的極淺的層內(nèi)才發(fā)現(xiàn)有波筋，再深的地方看不到波筋。即，圓棒狀玻璃的大部分在光學(xué)上是均勻的。表1示出各光學(xué)玻璃1 9的玻璃的組成，表2和表3示出其特性。表1
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)玻璃的制造方法，其特征在于該光學(xué)玻璃具有包含作為玻璃成分的TiA 的硼酸鹽系的組成，折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為 70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)I 7 O S 9 O 9 X (nd) 2 — 3 OO 9 Xnd十 2842 …(1)的透射率特性，在使熔融玻璃冷卻成形的過程中，將其保存在相當(dāng)于上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化性環(huán)境中，然后對(duì)該玻璃進(jìn)行冷卻。
2.一種光學(xué)玻璃的制造方法，該光學(xué)玻璃具有包含作為玻璃成分的TiO2的硼酸鹽系的組成，折射率nd大于等于1. 95，而且，當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為 λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)I 7 O S 9 0 9 X (ii d) 2 — 3 O O 9 x η d 十 2 8 4 2 -·- {1}的透射率特性，將包含TW2的硼酸鹽玻璃保存在相當(dāng)于上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度附近的溫度的氧化性環(huán)境中，在熱處理之后進(jìn)行冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃的制造方法，制造實(shí)質(zhì)上不含SId2O3和As2O3的光學(xué)玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)玻璃的制造方法，制造如下光學(xué)玻璃，即若用質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)來表示，B2O3和SW2的總含量小于等于20%，TiO2的含量大于等于20%。
5.一種玻璃制的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于利用權(quán)利要求1或2記載的方法制造光學(xué)玻璃，使用所述光學(xué)玻璃來制作光學(xué)元件。
6.一種玻璃的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，具有如下工序利用權(quán)利要求1或2 記載的方法來制造光學(xué)玻璃，從所述光學(xué)玻璃制作玻璃成形體，并對(duì)所述玻璃成形體進(jìn)行加工。
7.一種光學(xué)玻璃，具有包含作為玻璃成分的TiO2的硼酸鹽系的組成，其特征在于當(dāng)將厚度為10. Omm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ 70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)170S90 9 X (nci) 2 - 3 0 O 9 X η d 十.2 8 4 2 …(1 )的透射率特性。
全文摘要
提供一種具有可與光學(xué)設(shè)備的小型和高性能相適應(yīng)的高折射率、并能夠進(jìn)行彩色平衡校正的光學(xué)玻璃。一種光學(xué)玻璃，具有包含作為玻璃成分的TiO2的硼酸鹽系的組成，通過控制添加劑的種類和量或進(jìn)行熱處理，從而當(dāng)將厚度為10.0mm的外部透射率為70%的波長(zhǎng)設(shè)為λ70nm時(shí)，具有滿足下述關(guān)系式(1)的透射率特性。
文檔編號(hào)C03C3/068GK102557431SQ20121000584
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者下西司, 田島英身 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社