光学元件及其制造方法
【专利说明】
[00011关联申请的相互参照
[0002] 本发明主张2013年9月30日申请的日本特愿2013-20 5497号的优先权，该申请的所 有记载都公开于此作为引用。
技术领域
[0003] 本发明涉及光学元件及其制造方法。
【背景技术】
[0004] 作为制造玻璃透镜等光学元件的方法，已知有下述方法:通过相对的具有成型面 的上模和下模，对成型坯料（以下称为"模压成型用玻璃坯料"或"预塑型坯"。）进行模压成 型。
[0005] 通过模压成型进行玻璃光学元件的成型时，模压成型用玻璃坯料与成型模具的成 型面在高温状态下密合，因此在它们的界面处产生化学反应，有时会发生热粘、模糊、伤痕 状的反应痕等从而导致由模压成型得到的光学元件的光学性能下降。
[0006] 以往，作为用于防止上述反应痕的发生的手段，提出有在模压成型用玻璃坯料的 表面设置被覆膜来抑制成型模具与玻璃的反应(例如参照专利文献1)。另外，在专利文献2 中提出有下述方案:为了抑制线状痕的发生，在模压成型用玻璃坯料的表面设置氢捕获膜。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2011-1259号公报 [0010] 专利文献2:日本特开2004-250295号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 然而，本发明人的研究结果表明，在基于模压成型的玻璃光学元件的制造中，在模 压成型后于玻璃中会产生微小的气泡，从而会导致光学元件的均质性下降。为了提供具有 较高的光学性能的光学元件，期望抑制玻璃中的发泡。
[0013] 因此，本发明人为了寻找抑制玻璃中的发泡的手段，对发生气泡的原因进行了深 入研究。其结果为，发现了下述预想不到的现象：即使在非氧化性气氛(氧含有率为几 ppm) 进行模压成型，在模压成型后的光学元件中产生的气泡也含有大量的氧。作为在非氧化性 气氛的模压成型中氧的产生原因，因为仅为氧化物玻璃，所以认为来源于氧化物玻璃的氧 与气泡的发生有关。
[0014] 本发明的一个方式提供一种光学元件的制造方法，其能够抑制在模压成型后的光 学元件中产生气泡。
[0015] 用于解决问题的手段
[0016] 本发明的一个方式为一种光学元件，其具有氧化物玻璃、和被覆该氧化物玻璃的 表面的至少一部分的被覆膜，上述被覆膜为与化学计量组成相比处于氧欠缺状态的金属氧 化物膜，并且，在氧化物玻璃的玻璃转变温度以上的温度下，金属氧化物膜收容氧化物玻璃 所含有的氧原子的速度比金属氧化物膜中所含有的金属原子向氧化物玻璃扩散的速度快。
[0017] 本发明的另一个方式为一种光学元件的制造方法，其具备下述工序:准备模压成 型用玻璃坯料的工序，该模压成型用玻璃坯料具有氧化物玻璃、和被覆该氧化物玻璃的表 面的至少一部分的被覆膜，上述被覆膜为与化学计量组成相比氧欠缺的金属氧化物膜;和 对所述模压成型用玻璃坯料进行模压成型从而形成模压成型体的模压工序，
[0018] 上述模压成型体包含经模压工序后的上述被覆膜，
[0019] 并且，经模压工序后的被覆膜为氧含有率比模压工序前的被覆膜高的金属氧化物 膜。
[0020] 为了抑制由来源于氧化物玻璃的氧所导致的玻璃的发泡，本发明人反复进行了深 入研究，其结果为，得到了在模压成型用玻璃坯料的表面设置上述被覆膜的方案。与化学计 量组成相比处于氧欠缺的状态的金属氧化物膜为容易收容氧的状态。因此，只要为该状态 的金属氧化物膜，则能够从玻璃内部去除在模压成型时引起发泡的氧，抑制气泡的产生。 [0021 ]然而，在模压成型时，在被覆膜和氧化物玻璃之间，在氧原子从氧化物玻璃向被覆 膜移动(进入）的同时，也会发生金属原子从被覆膜向氧化物玻璃的移动(扩散）。对于该金 属原子的扩散速度比氧原子进入被覆膜的速度快的金属氧化物膜而言，扩散优先于进入而 进行。因此，因模压成型会产生膜厚的显著减少或膜的消失，难以抑制氧化物玻璃内部的发 泡。与此相对，对于上述被覆膜而言，氧原子的进入优先于金属原子的扩散而进行，因此能 够有效地使引起气泡发生的氧原子从氧化物玻璃进入被覆膜，抑制发泡。
[0022]如此得到的光学元件存在经模压工序的上述被覆膜。该光学元件所含有的被覆膜 在模压成型时从氧化物玻璃收容氧，因此与含有在模压成型用玻璃坯料的状态相比，氧原 子相对于金属原子的含有率高。然而，光学元件所包含的被覆膜仍然处于与化学计量组成 相比氧欠缺的状态，这由本发明人的研究结果可以明确。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明的一个方式，可以提供一种光学元件的制造方法，其能够在模压成型 中抑制在玻璃内部产生气泡。
[0025]进一步，根据本发明的一个方式，可以提供没有气泡发生且均质的光学元件。
【附图说明】
[0026]图1中示出了模压成型装置的一个示例。
[0027]图2中示出了由实施例1制作的透镜(芯部玻璃:表1中的I -1)的光学显微镜照片。 [0028]图3中示出了将由比较例2制作的透镜(芯部玻璃:表1中的1-1)的一部分扩大并拍 照而得到的光学显微镜照片。
[0029]图4示出了关于实施例1的模压后(透镜）的基于T0F-SMS的二次离子强度的深度 方向分析结果。
[0030] 图5示出了关于实施例1的模压前（未模压品）的基于T0F-SMS的二次离子强度的 深度方向分析结果。
[0031] 图6是对图4、5中的Zr02/Zr0的二次离子强度比进行比较的结果。
[0032] 图7示出了由比较例2制作的透镜的基于T0F-SMS的二次离子强度的深度方向分 析结果。
[0033] 图8为将图4所示的实施例1的结果与图7所示的比较例2的结果重叠的结果。
[0034]图9示出了关于比较例1的模压后(透镜）的基于T0F-SMS的二次离子强度的深度 方向分析结果。
[0035]图10示出了关于比较例1的模压前(未模压品）的基于T0F-S頂S的二次离子强度的 深度方向分析结果。
【具体实施方式】
[0036] 以下，对本发明的一个方式的光学元件的制造方法进行进一步详细说明。在下文 中，参照附图来说明【具体实施方式】，但本发明并不限于附图所示的方式。
[0037] 在上述光学元件的制造方法中，模压成型用玻璃坯料具有与化学计量组成相比氧 欠缺的金属氧化物膜作为被覆氧化物玻璃的表面的至少一部分的被覆膜，使用这种模压成 型用玻璃坯料进行模压成型。并且，上述被覆膜在对该模压成型用玻璃坯料进行模压成型 而得到的模压成型体的表面的至少一部分也以金属氧化物膜的形式含有，上述金属氧化物 膜的氧原子相对于金属原子的含有率高于上述模压成型用玻璃坯料所具有的被覆膜。
[0038] 如上所述，根据本发明人通过深入研究而发现的新的见解，可以推测在模压成型 后产生于光学元件的气泡为来源于氧化物玻璃的氧。与此相对，与化学计量组成相比氧欠 缺的金属氧化物膜处于趋于作为更稳定的状态的化学计量组成的容易收容氧的状态。因 此，利用与化学计量组成相比氧欠缺的状态的金属氧化物膜，对氧化物玻璃表面的至少一 部分进行被覆后进行模压成型，可以使在模压中引起发泡的氧从氧化物玻璃进入金属氧化 物膜，因此能够提供抑制了模压成型后的气泡产生的高品质光学元件。并且，在如此形成的 模压成型体(光学元件)的表面残留的金属氧化物膜含有从氧化物玻璃进入的氧原子，因此 与模压成型前的模压成型用玻璃所具有的金属氧化物膜相比，含有更多的氧原子。即，模压 成型体在表面的至少一部分具有金属氧化物膜，该金属氧化物膜的氧原子相对于金属原子 的含有率高于模压成型用玻璃坯料所具有的被覆膜。
[0039] 为了在模压成型后得到存在上述状态的金属氧化物膜的模压成型体，作为金属氧 化物膜，应形成下述金属氧化物膜，该金属氧化物膜在氧化物玻璃的玻璃转变温度以上的 温度下，金属氧化物膜收容氧化物玻璃所含有的氧原子的速度（以下记载为"氧原子的进入 速度"）比金属氧化物膜中所含有的金属原子向氧化物玻璃扩散的速度（以下记载为"金属 原子的扩散速度"）快。
[0040] 如上所述，模压成型时，在氧化物玻璃与被覆该氧化物玻璃的被覆膜之间，在氧原 子从氧化物玻璃向被覆膜移动(进入)的同时，也会产生金属原子从被覆膜向氧化物玻璃的 移动(扩散）。通常情况下，模压成型在玻璃转变温度以上的温度进行，因此在模压成型时， 上述金属氧化物膜收容氧化物玻璃中的氧原子的速度比该金属氧化物膜中的金属原子进 入氧化物玻璃的速度快。如果为具有这种性质的被覆膜，则在模压成型时氧原子向被覆膜 的进入优先于金属原子向氧化物玻璃的扩散而进行。因此，在模压成型后，能够以上述状态 的金属氧化物膜的形式而存在于模压成型体上。与此相对，对于金属原子向氧化物玻璃的 扩散速度比氧原子进入被覆膜的速度快的金属氧化物膜而言，扩散优先于进入而进行。因 此，因模压成型而产生膜厚的显著减少或膜的消失，难以抑制氧化物玻璃内部的发泡。需要 说明的是，只要氧原子的进入速度比金属原子的扩散速度大就能够发挥上述效果，因此对 于氧原子的进入速度与金属原子的扩散速度的差并没有特别限定。
[0041] 如上所述，在本发明的一个实施方式的光学元件的制造方法中优选使用的模压成 型用玻璃坯料具有氧化物玻璃和金属氧化物膜，该金属氧化物膜为覆盖该氧化物玻璃的表 面的至少一部分的被覆膜，其处于与化学计量组成相比氧欠缺的状态，并且氧原子的进入 速度与金属原子的扩散速度满足上述关系。经由对该模压成型用玻璃坯料进行模压成型的 工序而得到的光学元件也具有氧原子的进入速度与金属原子的扩散速度满足上述关系的 金属氧