CN101172757A - 光学元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种当通过精密模压成形制造由氟磷酸玻璃形成的光学元件时，减少或抑制在光学元件表面产生的模糊或白浊等，提高其成品率，从而高效率地制造光学元件的方法。本发明的光学元件的制造方法为对由氟磷酸玻璃形成的预成形件进行加热，通过用模压成形模具进行精密模压成形来制造光学元件的方法，所述光学元件的制造方法的特征在于，模压成形模具的成形面的至少一部分由非碳系成形面材料形成。

Description

光学元件的制造方法
技术领域
本发明涉及光学元件的制造方法。
背景技术
精密模压成形法也被称为模制光学成形法，该方法为：将具有期望的光学特性的玻璃预先成形为被称为预成形件的形状，加热、软化该预成形件，使用模压成形模具进行精密模压成形来制造光学元件(例如，参照专利文献1)。
根据上述精密模压成形法，可以以比较低廉的成本大量地供应通过以往的磨削、研磨的方法难以批量生产的玻璃制非球面透镜、衍射光栅、微型透镜、透镜组等光学元件。
专利文献1：日本专利文献特开2002-249337号公报。
然而，当要制造对具有低分散性的透镜等、或者是对CCD或CMOS等半导体摄像元件的色感度进行校准的近红外光吸收过滤器等时，优选使用氟磷酸玻璃。
考虑到氟磷酸玻璃与硼酸盐玻璃或硅酸盐玻璃相比通常情况下玻璃转移温度较低，因此可以降低模压成形温度，有利于精密模压成形。
可是，虽然由氟磷酸玻璃形成的预成形件的精密模压成形与由硼酸盐玻璃或硅酸盐玻璃形成的预成形件相比可以将模压成形温度设定得较低，但是，存在在所得到的光学元件的表面产生模糊或白浊从而降低成品率的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供当通过精密模压成形制造由氟磷酸玻璃形成的光学元件时可以降低或抑制在光学元件的表面产生模糊或白浊等从而高效率地制造光学元件的方法。
当通过精密模压成形制造由氟磷酸玻璃形成的光学元件时，在表面上会产生模糊或白浊等，本发明人对其产生的理由进行研究后，得到以下见解(a)和(b)。
(a)在精密模压成形中，使用模压成形模具成形从模压成形温度超过600℃的玻璃到如氟磷酸玻璃那样模压成形温度较低的玻璃各种玻璃。作为可以应对这样宽广的温度区域的模压成形模具，使用以SiC为型材的模具，在该模压成形模具的成形面上，作为脱模膜，涂覆了与SiC相近似的碳脱模膜。
但是，当使用上述模压成形模具精密模压成形氟磷酸玻璃制预成形件时，有时玻璃所含有的氟或氟化合物会与涂覆在模具成形面上的碳脱模膜发生反应，从而在光学元件的表面上产生模糊或白浊。
虽然也可以考虑为了抑制所述反应而进一步降低模压成形温度，但是，若降低模压成形温度，则玻璃粘度会上升，从而在成形时会破坏玻璃。
(b)当氟磷酸玻璃包含Cu离子时，除了氟成分以外，Cu离子也与在光学元件表面产生的模糊或白浊有关。由于Cu离子比较容易被还原，并且容易在玻璃中移动，因此通过在精密模压成形时高温下与模压成形模具表面的碳系脱模膜接触，使玻璃中的Cu离子被还原，该还原反应的析出物附着在玻璃表面，从而产生模糊。
基于上述认知，本发明人进一步研究后发现，通过成形面的至少一部分在由非碳系成形面材料形成的模压成形模具中进行精密模压成形，可以解决上述问题，从而完成本发明。
即，本发明提供下述的光学元件的制造方法，
(1)一种光学元件的制造方法，对由氟磷酸玻璃形成的预成形件进行加热，通过用模压成形模具进行精密模压成形来制造光学元件，所述光学元件的制造方法的特征在于，模压成形模具的成形面的至少一部分由非碳系成形面材料形成。
(2)如上述(1)所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃包含作为阳离子成分的Li离子。
(3)如上述(2)所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃还包含作为阳离子成分的、从Mg离子、Ca离子、Sr离子以及Ba离子中选出2种以上的成分。
(4)如上述(2)或(3)所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃的玻璃转移温度(Tg)为470℃以下。
(5)如上述(1)～(3)中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃包含作为阳离子成分的Cu离子。
(6)如上述(5)所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃的玻璃转移温度(Tg)为400℃以下。
(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，非碳系成形面材料为从过渡金属、硅以及铅中选出的至少一种。
根据本发明，当通过精密模压成形制造由氟磷酸玻璃形成的光学元件时，由于使用成形面的至少一部分由非碳系成形面材料形成的模压成形模具，因此可以减少或抑制在光学元件表面产生模糊或白浊等，从而高效率地制造光学元件。
具体实施方式
本发明的光学元件的制造方法为对由氟磷酸玻璃形成的预成形件进行加热，用模压成形模具进行精密模压成形，由此制造光学元件的方法，其特征在于，模压成形模具的成形面的至少一部分为由非碳系成形面材料形成。
(由作为基本材料的氟磷酸玻璃形成的预成形件)
首先，对在本发明的光学元件的制造方法中所使用的氟磷酸玻璃形成的预成形件进行说明。
作为预成形件，例如可以使用在以下的(1)～(3)的方法中得到的预成形件，即：
(1)当对玻璃原料进行熔解制造出熔融玻璃后，将该熔融玻璃从流出口流出，浇入铸模成形为玻璃体，退火后，对玻璃体进行切断、磨削、研磨，成为预成形件(以下，称为预成形件的制法I)。
(2)当对玻璃原料进行熔解制造出熔融玻璃后，将该熔融玻璃从流出口流出，从熔融玻璃流中分离出相当于一个预成形件重量的熔融玻璃块，在玻璃冷却过程中，成形为预成形件(以下，称为预成形件制法II)。
(3)当对玻璃原料进行熔解制造出熔融玻璃后，将该熔融玻璃从流出口流出，从熔融玻璃流中分离出熔融玻璃块，在玻璃冷却过程中，成形为玻璃块，对该玻璃块进行研磨，成形为预成形件(以下，称为预成形件制法III)。
在预成形件的制法II、III中，优选边使玻璃浮起边进行冷却、成形。这样，通过边浮起边成形，可以防止在玻璃表面上产生褶皱，也可以防止在玻璃固化过程中产生裂纹裂缝。
预成形件按照具有与目标光学元件相对应的形状和重量的方式进行制造。例如，当制造作为光学元件的透镜时，优选将预成形件的形状做成球形或具有一个旋转对称轴的形状。通过将这样的预成形件在沿着旋转对称轴的方向上进行模压，可以使玻璃均匀伸展，成形为没有不均厚度的透镜。
对于预成形件，也可以在其表面上涂覆含碳膜，以使玻璃在精密模压成形时在成形模具内充分摊开。但是，考虑到由于该含碳膜和玻璃中的氟成分发生反应而在光学元件的表面产生模糊或白浊等，因此优选使用表面上不涂覆含碳膜、而使玻璃露出的预成形件。
作为构成上述预成形件的氟磷酸玻璃，大致区分为利用低分散特性的不含有Cu离子的氟磷酸玻璃、和添加Cu离子赋予了近红外线吸收特性的氟磷酸玻璃。
作为利用低分散特性的不含有Cu离子的氟磷酸玻璃的优选方式，可以列举出下述的氟磷酸玻璃(以下，称为玻璃I)。即：
以阳离子％表示，含有：
P5+：10～45％，
Al3+：5～30％，
Mg2+：0～20％，
Ca2+：0～25％，
Sr2+：0～30％，
Ba2+：0～33％，
Li+：0～30％，
Na+：0～10％，
K+：0～10％，
Y3+：0～5％，
B3+：0～15％，
并且，F-的含量相对于F-和O2-的总量的摩尔比F-/(F-+O2-)为0.25～0.85。
玻璃I优选实现折射率(nd)为1.40～1.58、阿贝数(vd)为67以上的光学特性的玻璃。考虑到制造安全性，对玻璃I进行组分调整使其阿贝数(vd)为90以下更好。
另外，从制造稳定性的观点出发，作为二价阳离子成分(R2+)，优选包含Ca2+、Sr2+、以及Ba2+之中的两种以上。
另外，优选作为二价阳离子成分(R2+)的Mg2+、Ca2+、Sr2+、以及Ba2+的总含量为1阳离子％以上，更优选Mg2+、Ca2+、Sr2+、以及Ba2+的含量分别为1阳离子％以上。
以下，对上述玻璃I的组成进行详细说明，将各阳离子成分的比例用以摩尔比为基准的阳离子％表示，并且将各阴离子成分的比例也用以摩尔比为基准的阴离子％表示。
P5+是作为玻璃的网络结构的重要阳离子成分，若不足10％则玻璃的稳定性会降低，而超过45％时需要用氧化物原料导入P5+，因而会使氧比例变大，无法满足期望的光学特性。因此，将该量控制为10％～45％，P5+优选的范围为10％～45％，更加优选的范围为10％～40％。其中，在导入P5+时使用PCl5会侵蚀作为玻璃的熔融容器等的构成材料的铂，或者挥发也较强烈，从制造的稳定性的角度来看并不合适，故优选以磷酸盐导入。
Al3+是提高氟磷酸玻璃的稳定性的成分，不足5％时玻璃的稳定性会降低，而超过30％时由于玻璃转移温度(Tg)和液相温度(LT)上升较大，因此成形温度上升，在成形时会由于表面挥发而强烈产生条纹，因此，将其量控制为5％～30％。Al3+优选的范围为7％～28％。
导入作为二价阳离子成分(R2+)的Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+有助于提高玻璃的稳定性。但是，优选从这些离子之中导入二种以上，更优选导入Ca2+、Sr2+以及Ba2+中的二种以上。从更能提高二价阳离子成分(R2+)的导入效果方面考虑，优选Mg2+、Ca2+、Sr2+以及Ba2+的总含量为1阳离子％以上。另外，若导入超过各自的上限值，则稳定性会急剧地下降。Ca2+、Sr2+可以较大量地导入，但Mg2+、Ba2+大量导入会格外降低稳定性。可是，由于Ba2+为可以在保持低分散的同时实现高折射率的成分，因此优选在不损害稳定性的范围内较多地导入。
基于上述理由，将Mg2+的量控制为0～20％，优选为1～15％，将Ca2+的量控制为0～25％，优选为1～20％，将Sr2+的量控制为0～30％，优选为1～25％，将Ba2+的量控制为0～33％，更优选为1～25％。
Li+为不损害稳定性而可降低玻璃转移温度(Tg)的成分，但是，其量超过30％会损害玻璃的耐久性，同时加工性也会降低。因此，将其量控制为0～30％。
如上所述，由于氟磷酸玻璃通常情况下玻璃转移温度较低，因此精密模压成形温度也可以设定得较低。但是，由于该玻璃含有容易与模压成形模具表面反应的氟成分，因此需要某种程度地降低模压成形温度，并注意不要产生因成形模具表面和玻璃的界面反应引起的光学元件表面的模糊或白浊。从这样的观点出发，优选导入1％以上的具有降低模压成形温度的效果的Li+。因此，优选其含量为1～30％，更优选为2～30％，进一步优选为3～30％，更进一步优选4～30％。
当玻璃I含有Li+时，由于在碱金属离子中比较多地含有Li+，因此可以得到热膨胀率比较小、并且表现出比较优良的耐水性的玻璃。
另外，当玻璃I含有1％以上的Li+时，由于与不含有Li+的玻璃相比，可以将玻璃熔解温度降低50℃左右，因此也可以降低、消除熔解时从容器溶入铂而引起的玻璃着色、混入气泡、产生条纹等不良情况。
另外，当玻璃I含有Li+时，通过降低玻璃转移温度，可以降低预成形件的精密模压成形时玻璃的加热温度，也可以得到能够缓和玻璃与模压成形模具的反应或者延长模压成形模具的寿命等效果。
Na+、K+分别与Li+相同具有降低玻璃转移温度(Tg)的效果，但同时与Li+相比，具有进一步加大热膨胀率的倾向。另外，由于NaF、KF的对水的溶解度与LiF相比大很多，因而也会造成耐水性的恶化，因此将Na+、K+的量分别控制为0～10％。Na+、K+均优选为0～5％，更优选为不导入。
Y3+具有提高玻璃的稳定性、耐久性的效果，但是，若超过5％则稳定性反而会恶化，玻璃转移温度(Tg)也会大幅上升，因此将其量控制为0～5％。Y3+的量优选为0～3％，更优选为0.5～3％。
B3+为玻璃化成分，具有使玻璃稳定化的效果，但是，过量的导入会导致耐久性的恶化，另外，伴随着B3+的增加，玻璃中的O2-也会增加，因此难以达到目标光学特性，因而将其量控制为0～15％。但是，作为BF3，容易在溶解中挥发而导致条纹的产生，因此优选将其量控制为0～10％，更优选为0～5％。当优先降低玻璃的挥发性时，优选为0～0.5％，更优选不导入。
另外，从稳定制造高质量的光学玻璃的方面考虑，在玻璃I中，优选P5+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Li+以及Y3+的总量用阳离子％表示时超过95％，更优选为超过98％，进一步优选为超过99％，更进一步优选为100％。
除了上述阳离子成分以外，在不损害本发明的目的的范围内，玻璃I可以包含Ti、Zr、Zn、La、Gd等镧系元素等阳离子成分。
另外，可以以使玻璃稳定化为目的而导入Si4+，但是，若为了降低熔解温度而过量地导入，则会产生熔解残余，或熔解时挥发变多，从而损害制造稳定性。因此，优选将Si4+的量控制为0～10％，更优选为0～8％，进一步优选为0～5％。
对于阴离子成分的比例，为了得到实现期望的光学特性且具有优良稳定性的光学玻璃，将F-的含量相对于F-和O2-的总量的摩尔比F-/(F-+O2-)控制为0.25～0.85。优选将阴离子中的F-和O2-的总量控制为100％。
玻璃I的折射率(nd)为1.40～1.58，阿贝数(vd)为67以上，优选为67～90，更优选为70～90。
玻璃I除了添加着色剂的情况以外，在可见光区域表现出较高的透射率。玻璃I表现出如下的光透射率特性：当针对两面平坦且互相平行的厚度10mm的样品，从垂直于所述两面的方向射入光时，波长400nm～2000nm的透射率(样品表面的反射损失除外)为80％以上、优选95％以上。
玻璃I的玻璃转移温度(Tg)优选为470℃以下，更优选为430℃以下。
由于玻璃I表现出优良的耐水性、化学耐久性，因此在制造成预成形件后到供精密模压成形的期间内，即使长期保存，预成形件表面也不会变质。另外，由于光学元件的表面也难以变质，因此也可以以长期表面不模糊的良好状态来使用光学元件。
可以通过例如使用磷酸盐原料、氟化物原料等，称量、调合这些原料，将其提供给铂合金制的熔融容器，加热、熔融后，进行澄清、均匀化，从导管流出、成形来得到玻璃I。
另一方面，添加Cu离子、施加近红外线吸收特性的氟磷酸玻璃适于作为CCD或CMOS等半导体摄像元件的色彩校准用过滤材料，可以使用该玻璃，制造预成形件，通过精密模压成形来成形表面上具有衍射光栅的过滤器或非球面透镜等各种透镜。具有衍射光栅的过滤器为具备具有干涉条纹去除功能的低通滤波器和具有色彩校准功能的近红外线截止滤波器这两种功能的光学元件，非球面透镜等透镜为具备成像功能和近红外线截止滤波器这两种功能的光学元件。
作为添加Cu离子而赋予了近红外线吸收特性的氟磷酸玻璃的优选方式，可以例举出下述的氟磷酸玻璃(以下，称为玻璃II)。
以阳离子％表示，玻璃II含有11～45％的P5+、0～29％的Al3+、总计0～43％的Li+、Na+以及K+、总计14～50％的Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+以及Zn2+、0.5～13％的Cu2+，并且，以阴离子％表示，玻璃II含有17～80％的F-。在上述组成中，优选余下的阴离子成分全部为O2-。
以下，对玻璃II的组成进行详细说明，将各阳离子成分的比例用以摩尔比为基准的阳离子％表示，并且将各阴离子成分的比例也用以摩尔比为基准的阴离子％表示。
在玻璃II中，P5+是氟磷酸玻璃的基本成分，是引起Cu2+吸收红外区域的重要成分。若P5+的含量不足11％，则颜色恶化而带有绿色，相反地，若超过45％，则恶化耐候性、耐失透性。因此，优选P5+的含量为11～45％，更优选为20～45％，进一步优选为23～40％。
Al3+是提高氟磷酸玻璃的耐失透性和耐热性、耐热冲击性、机械强度、化学耐久性的成分。但是，若超过29％，则会恶化近红外吸收特性。因此，优选Al3+的含量为0～29％，更优选为1～29％，进一步优选为1～25％，更进一步优选为2～23％。
Li+、Na+以及K+是改善玻璃的熔融性、耐失透性，提高可见光区域的透射率的成分，但是，若总量超过43％，则恶化玻璃的耐久性、加工性。因此，优选Li+、Na+以及K+的总含量为0～43％，更优选为0～40％，进一步优选为0～36％。
在碱成分中，Li+在上述作用中较为突出，更优选Li+的量为15～30％，进一步优选为20～30％。这样，可以通过导入Li+成分来降低玻璃转移温度(优选为400℃以下)。
Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+以及Zn2+是提高玻璃的耐失透性、耐久性、加工性的有用的成分，但是，由于过量导入会降低耐失透性，因此优选Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+以及Zn2+的总量为14～50％，更优选为20～40％。
Mg2+含量优选0.1～10％，更优选1～8％。Ca2+含量优选0.1～20％，更优选3～15％。
Sr2+含量优选0.1～20％，更优选1～15％。
Ba2+含量优选0.1～20％，更优选1～15％，进一步优选1～10％。
Cu2+是近红外光吸收特性的主要承担者。若其量不足0.5％，则近红外吸收变小，相反地，若超过13％，则耐失透性恶化。因此，优选Cu2+的含量为0.5％～13％，更优选为0.5～10％，进一步优选为0.5～5％，更进一步优选为1～5％。
在玻璃II中，F-是降低玻璃的熔点、提高耐候性的重要的阴离子成分。由于含有F-，因此可以降低玻璃的熔融温度，抑制Cu2+的还原，从而得到期望的光学特性。若不足17％，则恶化耐候性，相反地，若超过80％，则会减少O2-的含量，因此产生由于1价的Cu+引起的400nm附近的着色。因而，优选F-的含量为17～80％。从进一步提高上述特性方面考虑，更优选F-的量为25～55％，进一步优选为30～50％。
在玻璃II中，O2-是重要的阴离子成分，优选整个阴离子成分除去F-后的剩余部分全都以O2-成分构成。因此，O2-优选的量为从100％减去上述F-的优选的量的范围。若O2-过少，则2价的Cu2+被还原成为1价的Cu+，因此短波长区域尤其是400nm附近的吸收会变大而呈现绿色。相反地，若过量，则玻璃的粘度较高，熔融温度变高，因此透射率恶化。另外，由于Pb、As有害性较强，优选不使用。
对于玻璃II，优选玻璃转移温度(Tg)为400℃以下，更优选为390℃以下，进一步优选为380℃以下。如上所述，由于考虑到当模压成形含有Cu离子的氟磷酸玻璃时由于Cu离子的还原反应会在光学元件表面产生模糊，因此优选降低模压成形温度，抑制成形模具表面和玻璃的界面反应，而通过将玻璃II的玻璃转移温度设为400℃以下，也可以降低模压成形温度。
玻璃II优选的透射率特性如下。
在波长500～700nm的分光透射率中，显示出50％透射率的波长换算为615nm的厚度，波长400～1200nm的分光透射率显示出如下所述的特性。
波长400nm，为78％以上，优选80％以上，更优选83％以上，进一步优选85％以上，
波长500nm，为85％以上，优选88％以上，更优选89％以上，
波长600nm，为51％以上，优选55％以上，更优选56％以上，
波长700nm，为12％以下，优选11％以下，更优选10％以下，
波长800nm，为5％以下，优选3％以下，更优选2.5％以下，进一步优选2.2％以下，更进一步优选2％以下，
波长900nm，为5％以下，优选3％以下，更优选2.5％以下，进一步优选2.2％以下，更进一步优选2％以下，
波长1000nm，为7％以下，优选6％以下，更优选5.5％以下，进一步优选5％以下，更进一步优选4.8％以下，
波长1100nm，为12％以下，优选11％以下，更优选10.5％以下，进一步优选10％以下，
波长1200nm，为23％以下，优选22％以下，更优选21％以下，进一步优选20％以下。
即，波长700～1200nm的近红外线的吸收较大，波长400～600nm的可见光线的吸收较小。这里，所谓透射率是：假设具有相互平行且光学研磨的二个平面的玻璃样品，当向所述一个平面垂直地入射光时，从所述另一个平面射出的光的强度除以所述入射光入射样品之前的强度所得到的值，也被称为外部透射率。
通过上述的特性，可以良好地进行CCD或CMOS等半导体摄像元件的色彩校准。
对于玻璃II，可以通过将与想要得到的玻璃组成相对应的原料称量、调合后提供给铂合金制的熔融容器等，进行加热、熔融、澄清、均匀化等而得到。
(所使用的模压成形模具)
下面，对在本发明的光学元件的制造方法中所使用的模压成形模具进行说明。
对于在本发明的光学元件的制造方法中所使用的模压成形模具，其成形面的至少一部分由非碳系成形面材料构成。
虽然模压成形模具的成形面的至少一部分由非碳系成形面材料构成即可，但是，优选整个成形面由非碳系成形面材料构成。
非碳系成形面材料优选从过渡金属、硅以及铅中选出至少一种。
作为过渡金属，优选从铂、钨、钯、铑、钌、铱、锇、铼、钽、镍、铬、钛、铌、钒以及钼中选出至少一种。
非碳系成形面材料也可以为合金，作为合金可以列举出从Pt-Ir-Cr合金、Pt-It合金、Ir-Re合金、Pd-W合金、Rh-Ta合金、W-Ru合金、Ru-Re合金、Os-Rh合金、Pt-Re合金、Pt-Ru合金、Re-Ta合金、Ir-Ru-Ta合金、Ru-Re-W合金、Pt-W合金、Pt-Ta合金、Ru-W-Re-Ta合金、Pt-Rh合金、Pt-Pd-Ru合金、Pt-It-Ru-Pd合金、Pt-Ir-Pd-Rh合金以及Pt-Ir-Rh-Pd-Ru合金等选出至少一种。
如上所述，当对由氟磷酸玻璃构成的预成形件进行加热，在模压成形模具内精密模压成形时，由于成形模具表面的碳脱模膜和玻璃中的氟成分发生反应或者玻璃中的Cu离子被还原，因此容易在所得到的光学元件的表面产生模糊或白浊，但是，由于上述非碳系成形面材料玻璃难以与玻璃中的氟成分或Cu离子发生反应，因此可以降低、防止光学元件表面的模糊、白浊的发生。
作为由上述非碳系成形面材料形成的成形面的形成方法，可以例举出下述的方法，即：将被称为型材的具有高耐热性、高刚性、高加工性的材料成形为具有精密地与目标的光学元件的表面形状对应的面的模具形状，在上述面上，直接或经由中间层形成由非碳系成形面材料形成的膜。
作为上述模具材料，可以使用超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、石英等。作为超硬合金，可以例示出以碳化钨为主要成分的超硬合金、以碳化钛为主要成分的超硬合金、以氮化钛为主要成分的超硬合金、用上述超硬合金自由合成的超硬合金，作为金属陶瓷，可以例示出以氮化钛为主要成分的金属陶瓷、以碳化钛为主要成分的金属陶瓷，作为陶瓷，可以例示出碳化钨的烧结体。
中间层起着提高模具主体和由非碳系成形面材料形成的膜的粘合性的作用。因此，构成中间层的材料考虑所使用的型材和非碳系成形面材料适当选择即可。例如，优选包含与所使用的非碳系成形面材料共同的元素的合金等。中间层不限于一层，也可以以多层构成。
中间膜和由非碳系成形面材料形成的膜例如可以通过溅射(sputter)法、蒸镀法等来形成。
由非碳系成形面材料形成的膜的膜厚优选0.05～100μm，更优选0.05～50μm，进一步优选0.1～50μm。
(精密模压成形)
下面，对在本发明的光学元件的制造方法中所使用的精密模压成形进行说明。
在本发明的光学元件的制造方法中，对由氟磷酸玻璃形成的预成形件进行加热，在上述模压成形模具中进行精密模压成形。
当作为氟磷酸玻璃使用上述玻璃I时，精密模压成形气氛可以为含氧气氛、氮气等惰性气氛以及将氢气混合在惰性气体中的成形气体等还原性气氛中的任一个。另外，当作为氟磷酸玻璃使用上述玻璃II时，从防止Cu离子的还原方面考虑，优选精密模压成形气氛在含氧气氛例如清洁的空气中进行精密模压成形。
作为精密模压成形的优选方式，可以表示出以下所示的精密模压成形法1和2。
(精密模压成形法1)
精密模压成形法1为：将预成形件导入模压成形模具，对模压成形模具和预成形件一起加热，进行精密模压成形。
在精密模压成形法1中，优选将模压成形模具和所述预成形件的温度均加热至构成预成形件的玻璃显示出106～1012dPa·s的粘度时的温度后，进行精密模压成形。
另外，将所述玻璃冷却至优选显示出1012dPa·s以上、更优选显示出1014dPa·s以上、进一步优选显示出1016dPa·s以上的粘度时的温度，然后，从模压成形模具中取出精密模压成形品。
根据上述条件，可以由玻璃精密地转印模压成形模具成形面的形状，同时也可以将光学元件不变形地取出。
(精密模压成形法2)
精密模压成形法2为：将加热的预成形件导入到预热过的模压成形模具中，进行精密模压成形。
根据精密模压成形法2，由于在将上述预成形件导入模压成形模具之前进行预先加热，因此可以缩短周期，同时制造出具有无表面缺陷的良好面精度的光学元件。
其中，模压成形模具的预热温度优选设定为低于预成形件的预热温度。这样一来，通过降低模压成形模具的预热温度，可以减少模压成形模具的消耗。
在精密模压成形法2中，构成预成形件的玻璃优选预热至显示出109dPa·s以下、更优选显示出109dPa·s的粘度时的温度。
另外，优选边使所述预成形件浮起边进行预热，而且，更优选预热至构成预成形件的玻璃显示出105.5～109dPa·s的粘度时的温度，进一步优选预热至显示出105.5dPa·s以上、且不足109dPa·s的粘度时的温度。
另外，优选与开始模压的同时开始玻璃的冷却或从模压中途开始玻璃的冷却。
其中，模压成形模具的温度虽然可调节至低于所述预成形件的预热温度的温度，但是可以以所述玻璃显示出109～1012dPa·s的粘度时的温度为基准。
在精密模压成形法2中，模压成形后，优选冷却至玻璃的粘度为1012dPa·s以上后，进行脱模。
将通过精密模压成形法1或2进行精密模压成形得到的光学元件从模压成形模具中取出，根据需要进行缓冷。当光学元件为透镜等时，也可以根据需要在表面形成防止反射膜或者涂布近红外反射膜。
在所得到的光学元件中，将使光线透过、折射、衍射、反射的面称为光学功能面(以透镜为例，非球面透镜的非球面和球面透镜的球面等的透镜面相当于光学功能面)，根据上述精密模压成形法1或精密模压成形法2等模压成形法，即，通过将模压成形模具的成形面精密地转印到玻璃上来形成光学功能面，从而无需为了做成光学功能面的面形状而施加磨削和研磨等机械加工。
因此，本发明的方法适于透镜、透镜组、衍射光栅、带有衍射光栅的透镜、三棱镜、带有透镜的三棱镜、衍射光栅以及过滤器(也包括附带衍射光栅的过滤器)等光学元件的制造，特别地，可以在高生产率的基础上制造非球面透镜。
实施例
以下，通过实施例进一步详细地说明本发明，但是，本发明并不限于这些例子。
实施例1
(1)玻璃的制造
按照得到具有表1～表3所示的组成的各氟磷酸玻璃来适当称量磷酸盐、氟化物、氧化物、碳酸盐、氢氧化物，进行充分混合，调合成玻璃原料。将调合后的玻璃原料放入到铂坩埚内，盖上盖子，在800～1250℃中进行熔融、澄清、均匀化，得到各熔融玻璃。
表1
        No.     1     2     3     4     5     6
        (阳离子％)
    P5+   26.0   27.0   29.0   25.9   24.9   14.0
    Al3+   20.0   21.0   11.0   21.0   20.0   29.4
    Mg2+   10.0   7.3   8.0   7.5   6.5   3.9
    Ca2+   14.0   9.1   10.0   9.4   8.1   22.4
    Sr2+   15.0   15.6   17.0   15.9   13.8   14.5
    Ba2+   10.0   11.0   12.0   11.3   9.7   8.2
    Li+   4.0   8.0   12.0   8.0   16.0   5.0
    Y3+   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   2.6
    La3+   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
    Gd3+   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
    合计   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
        (阴离子％)
    F-   64.1   62.1   56.5   63.5   63.4   81.5
    O2-   35.9   37.9   43.5   36.5   36.6   18.5
    F-/(F-+O2-)   0.641   0.621   0.565   0.635   0.634   0.815
        玻璃转移温度(℃)   429   417   375   406   375   404
        折射率nd   1.50098   1.50674   1.52147   1.50204   1.49885   1.4679
        阿贝数vd   81.2   80.2   76.7   81.0   81.0   89.1
表2
        No.     7     8     9     10     11
        (阳离子％)
    P5+     38.0     38.0     29.0     29.0     29.0
    Al3+     9.0     9.0     9.0     9.0     9.0
    Mg2+     6.0     6.0     6.0     6.0     6.0
    Ca2+     4.0     4.0     4.0     4.0     4.0
    Sr2+     5.0     5.0     5.0     5.0     5.0
    Ba2+     16.0     16.0     23.0     23.0     23.0
    Li+     21.0     21.0     21.0     21.0     21.0
    Y3+     1.0     1.0     3.0     1.0     1.0
    La3+     0.0     0.0     0.0     2.0     0.0
    Gd3+     0.0     0.0     0.0     0.0     2.0
    合计     100.0     100.0     100.0     100.0     100.0
        (阴离子％)
    F-     33.5     27.4     42.9     42.9     42.9
    O2-     66.5     72.6     57.1     57.1     57.1
    F-/(F-+O2-)     0.335     0.274     0.429     0.429     0.429
        玻璃转移温度(℃)     374     374     367     366     368
        折射率nd     1.55490     1.5549     1.55067     1.55276     1.55221
        阿贝数vd     71.0     71.0     72.1     71.8     71.8
表3
      No.     12     13
      玻璃组成
(阳离子％)     P5+     27.8     28.8
    Al3+     18.2     13.9
    Ba2+     6.1     4.0
    Sr2+     10.9     4.7
    Ca2+     9.4     6.5
    Mg2+     6.0     3.1
    Zn2+     0.0     5.3
    Li+     20.4     23.3
    Na+     0.0     7.4
    K+     0.0     0.0
    La3+     0.0     0.0
    Y3+     0.0     0.0
    Yb3+     0.0     0.0
    Gd3+     0.0     0.0
    Si4+     0.0     0.0
    B3+     0.0     0.0
    Zr4+     0.0     0.0
    Ta5+     0.0     0.0
    Cu2+     1.2     3.0
    Sb3+     0.0     0.0
(阴离子％)     F-     48     40.9
    O2-     52     59.1
      玻璃转移温度(℃)     370     330
      折射率(nd)     1.51314     1.52115
(2)预成形件的制造
将这样得到的熔融玻璃浇入到预热的模具中，进行缓冷，得到玻璃成形体，将该玻璃成形体进行切断、磨削、研磨，制造出具有球形形状的各精密模压成形用预成形件。另外，也可以将熔融玻璃从导管滴下，在使玻璃滴在成形模具上浮起的情况下成形为预成形件，还可以将从导管流出的熔融玻璃分离需要量，得到玻璃块，在使该玻璃块在成形模具上浮起的情况下成形为预成形件。
在预成形件表面上不进行含碳膜等的涂覆，整个表面为玻璃露出的状态。
(3)通过精密模压成形制造非球面透镜
作为将上述预成形件进行精密模压成形的成形模具，准备好多个包括上模具、下模具、体模的成形模具。各成形模具的主体分别由表4所示的型材构成，另外，其成形面分别使用表4所示的成形面材料通过溅射法在型材上形成为膜形，厚度均为0.1～50μm的范围。
表4
  No.     型材     成形面材料
    1 WC超硬合金     Pt(40at％)-Ir(40at％)-Cr(20at％)
    2 陶瓷     Pt(40at％)-Ir(40at％)-Cr(20at％)
    3 TiN金属陶瓷     Pt(40at％)-Ir(40at％)-Cr(20at％)
    4 TiC金属陶瓷     Pt(40at％)-Ir(40at％)-Cr(20at％)
    5 WC超硬合金     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-ZrO2(0.5wt％)
    6 TiN金属陶瓷     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-TiO2(0.5wt％)
    7 TiC金属陶瓷     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-Ta2O5(0.5wt％)
    8 WC超硬合金     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-La2O3(0.5wt％)
    9 陶瓷     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-Nb2O5(0.5wt％)
    10 陶瓷     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-V2O5(0.5wt％)
    11 WC超硬合金     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-HfO2(0.5wt％)
    12 陶瓷     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-BeO(0.5wt％)
    13 陶瓷     Pt(89.8wt％)-Rh(9.7wt％)-Y2O3(0.5wt％)
    14 WC超硬合金     Pt(80wt％)-Pd(15wt％)-Ru(15wt％)-ZrO2(0.5wt％)
(注)at％表示原子百分率，wt％表示质量百分率
(由精密模压成形法1制造非球面透镜)
将在(2)中得到的各预成形件导入到上述各成形模具中，对模压成形模具和预成形件一起加热到构成预成形件的玻璃显示出106～1012dPa·s的粘度时的温度，进行精密模压成形。
然后，冷却到成形模具内的玻璃显示出1016dPa·s的粘度时的温度后，从模压成形模具中取出非球面透镜。
(由精密模压成形法2制造非球面透镜)
将预成形件预热到构成在(2)中得到的各预成形件的玻璃显示出109dPa·s的粘度时的温度。将该预成形件导入到构成预成形件的玻璃加热到显示出1010～1012dPa·s的粘度时的温度的各成形模具中，进行精密模压成形。
然后，冷却到成形模具内的玻璃显示出1016dPa·s的粘度时的温度后，从模压成形模具中取出非球面透镜。
另外，在上述各方法中，精密模压成形气氛均为清洁的空气。
这样一来，则制造出由具有低分散特性的氟磷酸玻璃构成的非球面透镜和由含有具有近红外光吸收特性的Cu离子的氟磷酸玻璃构成的非球面透镜。在所得到的透镜的表面均看不到模糊或白浊。
这样一来，则制造出具有凸新月形形状、凹新月形形状、双凹形状、双凸形状、平凸形状、平凹形状的各种形状的非球面透镜。
同样地，也可以制造出DVD或CD等的构成光记录式介质的数据写入、读入用光学***的微型透镜。
这样制造出的透镜可以进行取芯加工，也可以不需要取芯加工，而按照使固定透镜时的基准面成为与光轴规定的位置关系、角度的方式进行限制来精密模压成形。
另外，在上述例子中制造了透镜，但是，也可以通过精密模压成形制造衍射光栅、过滤器(也包括附带衍射光栅的过滤器)、三棱镜等。
也可以根据需要在所得到的光学元件表面上形成防止反射膜等光学薄膜。
工业实用性
根据本发明，可以提供当通过精密模压成形制造由氟磷酸玻璃形成的光学元件时，减少或抑制在光学元件表面产生的模糊或白浊等，从而高效率地制造光学元件的方法。

Claims (7)

1.一种光学元件的制造方法，通过对由氟磷酸玻璃形成的预成形件进行加热，用模压成形模具进行精密模压成形来制造光学元件，所述光学元件的制造方法的特征在于，
模压成形模具的成形面的至少一部分由非碳系成形面材料形成。
2.如权利要求1所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃包含作为阳离子成分的Li离子。
3.如权利要求2所述的光学元件的制造方法，其特征在于，
氟磷酸玻璃还包含作为阳离子成分的、从Mg离子、Ca离子、Sr离子以及Ba离子中选出的2种以上的成分。
4.如权利要求2或3所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃的玻璃转移温度(Tg)为470℃以下。
5.如权利要求1～3中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃包含作为阳离子成分的Cu离子。
6.如权利要求5所述的光学元件的制造方法，其特征在于，氟磷酸玻璃的玻璃转移温度(Tg)为400℃以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的光学元件的制造方法，其特征在于，非碳系成形面材料为从过渡金属元素、硅以及铅中选出的至少一种。
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