光學(xué)元件及其制造方法
【專利說明】
[00011關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的相互參照
[0002] 本發(fā)明主張2013年9月30日申請(qǐng)的日本特愿2013-20 5497號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的所 有記載都公開于此作為引用。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及光學(xué)元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 作為制造玻璃透鏡等光學(xué)元件的方法，已知有下述方法:通過相對(duì)的具有成型面 的上模和下模，對(duì)成型坯料（以下稱為"模壓成型用玻璃坯料"或"預(yù)塑型坯"。）進(jìn)行模壓成 型。
[0005] 通過模壓成型進(jìn)行玻璃光學(xué)元件的成型時(shí)，模壓成型用玻璃坯料與成型模具的成 型面在高溫狀態(tài)下密合，因此在它們的界面處產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，有時(shí)會(huì)發(fā)生熱粘、模糊、傷痕 狀的反應(yīng)痕等從而導(dǎo)致由模壓成型得到的光學(xué)元件的光學(xué)性能下降。
[0006] 以往，作為用于防止上述反應(yīng)痕的發(fā)生的手段，提出有在模壓成型用玻璃坯料的 表面設(shè)置被覆膜來抑制成型模具與玻璃的反應(yīng)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，在專利文獻(xiàn)2 中提出有下述方案:為了抑制線狀痕的發(fā)生，在模壓成型用玻璃坯料的表面設(shè)置氫捕獲膜。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-1259號(hào)公報(bào) [0010] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-250295號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問題
[0012] 然而，本發(fā)明人的研究結(jié)果表明，在基于模壓成型的玻璃光學(xué)元件的制造中，在模 壓成型后于玻璃中會(huì)產(chǎn)生微小的氣泡，從而會(huì)導(dǎo)致光學(xué)元件的均質(zhì)性下降。為了提供具有 較高的光學(xué)性能的光學(xué)元件，期望抑制玻璃中的發(fā)泡。
[0013] 因此，本發(fā)明人為了尋找抑制玻璃中的發(fā)泡的手段，對(duì)發(fā)生氣泡的原因進(jìn)行了深 入研究。其結(jié)果為，發(fā)現(xiàn)了下述預(yù)想不到的現(xiàn)象：即使在非氧化性氣氛(氧含有率為幾 ppm) 進(jìn)行模壓成型，在模壓成型后的光學(xué)元件中產(chǎn)生的氣泡也含有大量的氧。作為在非氧化性 氣氛的模壓成型中氧的產(chǎn)生原因，因?yàn)閮H為氧化物玻璃，所以認(rèn)為來源于氧化物玻璃的氧 與氣泡的發(fā)生有關(guān)。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種光學(xué)元件的制造方法，其能夠抑制在模壓成型后的光 學(xué)元件中產(chǎn)生氣泡。
[0015] 用于解決問題的手段
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)方式為一種光學(xué)元件，其具有氧化物玻璃、和被覆該氧化物玻璃的 表面的至少一部分的被覆膜，上述被覆膜為與化學(xué)計(jì)量組成相比處于氧欠缺狀態(tài)的金屬氧 化物膜，并且，在氧化物玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度下，金屬氧化物膜收容氧化物玻璃 所含有的氧原子的速度比金屬氧化物膜中所含有的金屬原子向氧化物玻璃擴(kuò)散的速度快。
[0017] 本發(fā)明的另一個(gè)方式為一種光學(xué)元件的制造方法，其具備下述工序:準(zhǔn)備模壓成 型用玻璃坯料的工序，該模壓成型用玻璃坯料具有氧化物玻璃、和被覆該氧化物玻璃的表 面的至少一部分的被覆膜，上述被覆膜為與化學(xué)計(jì)量組成相比氧欠缺的金屬氧化物膜;和 對(duì)所述模壓成型用玻璃坯料進(jìn)行模壓成型從而形成模壓成型體的模壓工序，
[0018] 上述模壓成型體包含經(jīng)模壓工序后的上述被覆膜，
[0019] 并且，經(jīng)模壓工序后的被覆膜為氧含有率比模壓工序前的被覆膜高的金屬氧化物 膜。
[0020] 為了抑制由來源于氧化物玻璃的氧所導(dǎo)致的玻璃的發(fā)泡，本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深 入研究，其結(jié)果為，得到了在模壓成型用玻璃坯料的表面設(shè)置上述被覆膜的方案。與化學(xué)計(jì) 量組成相比處于氧欠缺的狀態(tài)的金屬氧化物膜為容易收容氧的狀態(tài)。因此，只要為該狀態(tài) 的金屬氧化物膜，則能夠從玻璃內(nèi)部去除在模壓成型時(shí)引起發(fā)泡的氧，抑制氣泡的產(chǎn)生。 [0021 ]然而，在模壓成型時(shí)，在被覆膜和氧化物玻璃之間，在氧原子從氧化物玻璃向被覆 膜移動(dòng)(進(jìn)入）的同時(shí)，也會(huì)發(fā)生金屬原子從被覆膜向氧化物玻璃的移動(dòng)(擴(kuò)散）。對(duì)于該金 屬原子的擴(kuò)散速度比氧原子進(jìn)入被覆膜的速度快的金屬氧化物膜而言，擴(kuò)散優(yōu)先于進(jìn)入而 進(jìn)行。因此，因模壓成型會(huì)產(chǎn)生膜厚的顯著減少或膜的消失，難以抑制氧化物玻璃內(nèi)部的發(fā) 泡。與此相對(duì)，對(duì)于上述被覆膜而言，氧原子的進(jìn)入優(yōu)先于金屬原子的擴(kuò)散而進(jìn)行，因此能 夠有效地使引起氣泡發(fā)生的氧原子從氧化物玻璃進(jìn)入被覆膜，抑制發(fā)泡。
[0022]如此得到的光學(xué)元件存在經(jīng)模壓工序的上述被覆膜。該光學(xué)元件所含有的被覆膜 在模壓成型時(shí)從氧化物玻璃收容氧，因此與含有在模壓成型用玻璃坯料的狀態(tài)相比，氧原 子相對(duì)于金屬原子的含有率高。然而，光學(xué)元件所包含的被覆膜仍然處于與化學(xué)計(jì)量組成 相比氧欠缺的狀態(tài)，這由本發(fā)明人的研究結(jié)果可以明確。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以提供一種光學(xué)元件的制造方法，其能夠在模壓成型 中抑制在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。
[0025]進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以提供沒有氣泡發(fā)生且均質(zhì)的光學(xué)元件。
【附圖說明】
[0026]圖1中示出了模壓成型裝置的一個(gè)示例。
[0027]圖2中示出了由實(shí)施例1制作的透鏡(芯部玻璃:表1中的I -1)的光學(xué)顯微鏡照片。 [0028]圖3中示出了將由比較例2制作的透鏡(芯部玻璃:表1中的1-1)的一部分?jǐn)U大并拍 照而得到的光學(xué)顯微鏡照片。
[0029]圖4示出了關(guān)于實(shí)施例1的模壓后(透鏡）的基于T0F-SMS的二次離子強(qiáng)度的深度 方向分析結(jié)果。
[0030] 圖5示出了關(guān)于實(shí)施例1的模壓前（未模壓品）的基于T0F-SMS的二次離子強(qiáng)度的 深度方向分析結(jié)果。
[0031] 圖6是對(duì)圖4、5中的Zr02/Zr0的二次離子強(qiáng)度比進(jìn)行比較的結(jié)果。
[0032] 圖7示出了由比較例2制作的透鏡的基于T0F-SMS的二次離子強(qiáng)度的深度方向分 析結(jié)果。
[0033] 圖8為將圖4所示的實(shí)施例1的結(jié)果與圖7所示的比較例2的結(jié)果重疊的結(jié)果。
[0034]圖9示出了關(guān)于比較例1的模壓后(透鏡）的基于T0F-SMS的二次離子強(qiáng)度的深度 方向分析結(jié)果。
[0035]圖10示出了關(guān)于比較例1的模壓前(未模壓品）的基于T0F-S頂S的二次離子強(qiáng)度的 深度方向分析結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。在下文 中，參照附圖來說明【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明并不限于附圖所示的方式。
[0037] 在上述光學(xué)元件的制造方法中，模壓成型用玻璃坯料具有與化學(xué)計(jì)量組成相比氧 欠缺的金屬氧化物膜作為被覆氧化物玻璃的表面的至少一部分的被覆膜，使用這種模壓成 型用玻璃坯料進(jìn)行模壓成型。并且，上述被覆膜在對(duì)該模壓成型用玻璃坯料進(jìn)行模壓成型 而得到的模壓成型體的表面的至少一部分也以金屬氧化物膜的形式含有，上述金屬氧化物 膜的氧原子相對(duì)于金屬原子的含有率高于上述模壓成型用玻璃坯料所具有的被覆膜。
[0038] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明人通過深入研究而發(fā)現(xiàn)的新的見解，可以推測在模壓成型 后產(chǎn)生于光學(xué)元件的氣泡為來源于氧化物玻璃的氧。與此相對(duì)，與化學(xué)計(jì)量組成相比氧欠 缺的金屬氧化物膜處于趨于作為更穩(wěn)定的狀態(tài)的化學(xué)計(jì)量組成的容易收容氧的狀態(tài)。因 此，利用與化學(xué)計(jì)量組成相比氧欠缺的狀態(tài)的金屬氧化物膜，對(duì)氧化物玻璃表面的至少一 部分進(jìn)行被覆后進(jìn)行模壓成型，可以使在模壓中引起發(fā)泡的氧從氧化物玻璃進(jìn)入金屬氧化 物膜，因此能夠提供抑制了模壓成型后的氣泡產(chǎn)生的高品質(zhì)光學(xué)元件。并且，在如此形成的 模壓成型體(光學(xué)元件)的表面殘留的金屬氧化物膜含有從氧化物玻璃進(jìn)入的氧原子，因此 與模壓成型前的模壓成型用玻璃所具有的金屬氧化物膜相比，含有更多的氧原子。即，模壓 成型體在表面的至少一部分具有金屬氧化物膜，該金屬氧化物膜的氧原子相對(duì)于金屬原子 的含有率高于模壓成型用玻璃坯料所具有的被覆膜。
[0039] 為了在模壓成型后得到存在上述狀態(tài)的金屬氧化物膜的模壓成型體，作為金屬氧 化物膜，應(yīng)形成下述金屬氧化物膜，該金屬氧化物膜在氧化物玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上的 溫度下，金屬氧化物膜收容氧化物玻璃所含有的氧原子的速度（以下記載為"氧原子的進(jìn)入 速度"）比金屬氧化物膜中所含有的金屬原子向氧化物玻璃擴(kuò)散的速度（以下記載為"金屬 原子的擴(kuò)散速度"）快。
[0040] 如上所述，模壓成型時(shí)，在氧化物玻璃與被覆該氧化物玻璃的被覆膜之間，在氧原 子從氧化物玻璃向被覆膜移動(dòng)(進(jìn)入)的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生金屬原子從被覆膜向氧化物玻璃的 移動(dòng)(擴(kuò)散）。通常情況下，模壓成型在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度進(jìn)行，因此在模壓成型時(shí)， 上述金屬氧化物膜收容氧化物玻璃中的氧原子的速度比該金屬氧化物膜中的金屬原子進(jìn) 入氧化物玻璃的速度快。如果為具有這種性質(zhì)的被覆膜，則在模壓成型時(shí)氧原子向被覆膜 的進(jìn)入優(yōu)先于金屬原子向氧化物玻璃的擴(kuò)散而進(jìn)行。因此，在模壓成型后，能夠以上述狀態(tài) 的金屬氧化物膜的形式而存在于模壓成型體上。與此相對(duì)，對(duì)于金屬原子向氧化物玻璃的 擴(kuò)散速度比氧原子進(jìn)入被覆膜的速度快的金屬氧化物膜而言，擴(kuò)散優(yōu)先于進(jìn)入而進(jìn)行。因 此，因模壓成型而產(chǎn)生膜厚的顯著減少或膜的消失，難以抑制氧化物玻璃內(nèi)部的發(fā)泡。需要 說明的是，只要氧原子的進(jìn)入速度比金屬原子的擴(kuò)散速度大就能夠發(fā)揮上述效果，因此對(duì) 于氧原子的進(jìn)入速度與金屬原子的擴(kuò)散速度的差并沒有特別限定。
[0041] 如上所述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)元件的制造方法中優(yōu)選使用的模壓成 型用玻璃坯料具有氧化物玻璃和金屬氧化物膜，該金屬氧化物膜為覆蓋該氧化物玻璃的表 面的至少一部分的被覆膜，其處于與化學(xué)計(jì)量組成相比氧欠缺的狀態(tài)，并且氧原子的進(jìn)入 速度與金屬原子的擴(kuò)散速度滿足上述關(guān)系。經(jīng)由對(duì)該模壓成型用玻璃坯料進(jìn)行模壓成型的 工序而得到的光學(xué)元件也具有氧原子的進(jìn)入速度與金屬原子的擴(kuò)散速度滿足上述關(guān)系的 金屬氧