CN112189000A

CN112189000A - 光学玻璃、光学元件、光学设备、光学玻璃的制备方法和光学透镜的制备方法

Info

Publication number: CN112189000A
Application number: CN201980030971.1A
Authority: CN
Inventors: 远藤宙央
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2039-04-22
Also published as: CN112189000B; JP2019196296A; US20210047231A1; WO2019216176A1; US11840480B2; JP7250434B6; JP7250434B2

Abstract

提供含有玻璃形成阳离子的光学玻璃，用阳离子百分比表示，该光学玻璃满足：10阳离子％≤B³⁺≤50阳离子％，15阳离子％≤La³⁺≤35阳离子％，20阳离子％≤Nb⁵⁺≤50阳离子％，和15阳离子％≤Ti⁴⁺≤25阳离子％。

Description

光学玻璃、光学元件、光学设备、光学玻璃的制备方法和光学透镜的制备方法

技术领域

本发明涉及含有稀土元素(例如La₂O₃)、B₂O₃、Nb₂O₅和TiO₂作为必要成分的光学玻璃、通过将该光学玻璃成型而得到的光学透镜、和制备该光学玻璃和光学透镜的方法。

背景技术

通常，通过含有例如以SiO₂、B₂O₃和P₂O₅为代表的网络形成氧化物和提供高折射率和高色散的网络改性氧化物或中间氧化物例如Nb₂O₅和TiO₂来制备高折射率、高色散玻璃。其中，Nb₂O₅和TiO₂在可见光附近具有吸收边缘，因此提供高折射率和高色散。在制备高折射率、高色散玻璃的情况下，用Nb₂O₅和TiO₂代替提供低折射率和低色散的网络形成氧化物以增加TiO₂和Nb₂O₅的相对比例，从而制备高折射率、高色散玻璃。如上所述，在降低网络形成氧化物的比例并且增加诸如Nb₂O₅的网络改性氧化物或诸如TiO₂的中间氧化物的情况下，玻璃不稳定并且容易结晶。另外，TiO₂和Nb₂O₅容易被还原。当其总量增加时，由于在将玻璃用模具在加热下成型为透镜的玻璃成型过程中，玻璃中的氧与模具反应以生成气体，所以更容易发生转印不良。采取了以下措施来防止转印不良：减少容易被还原的离子数量；通过降低玻璃成型过程中模具的加热温度来抑制模具与玻璃之间的反应。

专利文献1公开了B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅基玻璃。专利文献2公开了La₂O₃-TiO₂-Ta₂O₅基玻璃。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开No.2014-196236

专利文献2：日本专利公开No.2016-199408

发明内容

技术问题

专利文献1公开了以B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅为基本成分组成的高折射率、低色散光学玻璃。但是，专利文献1中没有公开折射率高且玻璃化转变温度低的玻璃。在专利文献1中描述的高折射率玻璃具有高的玻璃化转变温度。因此，在通过玻璃成型来制备透镜等的情况下，加热成型步骤中的温度高。这不利地导致玻璃和模具之间发生反应，从而容易引起转印不良。

专利文献2公开了以La₂O₃-TiO₂-Ta₂O₅为基本成分组成的高折射率、高色散玻璃。但是，专利文献2没有公开玻璃化转变温度低的玻璃。另外，在专利文献2中公开的玻璃含有大量的Ti⁴⁺，其容易被还原。因此，在玻璃成型过程中，玻璃不利地与模具反应以产生气体，从而容易引起转印不良。

鉴于上述背景技术已经完成了本发明。本发明的光学玻璃是含有稀土元素例如La₂O₃、B₂O₃、Nb₂O₅和TiO₂作为必要成分的光学玻璃。本发明的目的是提供一种光学玻璃，该光学玻璃具有高的折射率和低的玻璃化转变温度，并且在用作玻璃成型中的预成型坯时难以引起转移不良。

问题的解决方案

本发明的光学玻璃含有玻璃形成阳离子，并且用阳离子百分比表示，满足：10阳离子％≤B³⁺≤50阳离子％，15阳离子％≤La³⁺≤35阳离子％，20阳离子％≤Nb⁵⁺≤50阳离子％，和15阳离子％≤Ti⁴⁺≤25阳离子％。

本发明的光学透镜含有成型的上述光学玻璃。

根据本发明的光学玻璃的制备方法是使用无容器凝固法制备光学玻璃的方法并且包括如下步骤：用悬浮气体悬浮玻璃材料，用阳离子百分比表示，该玻璃材料满足光学玻璃的上述组成；加热并熔融悬浮的玻璃材料以形成熔体，并且在悬浮的状态下冷却并凝固该熔体。

根据本发明的光学透镜的制备方法包括如下步骤：提供具有上述组成的光学玻璃的透镜预成型坯；用模具构件加压成型经加热的透镜预成型坯；和将成型的透镜预成型坯从该模具构件脱模以形成光学透镜。

发明的有利效果

根据本发明，能够提供一种光学玻璃，该光学玻璃具有高折射率、高色散和低玻璃化转变温度，并且在将该光学玻璃用作玻璃成型中的预成型坯时不易引起转印不良。

附图说明

图1为用于本发明的光学透镜的制备的成型机的示意图。

图2为实施例中使用的喷气悬浮设备的示意图。

图3为实施例和比较例中Ti⁴⁺＝5阳离子％时的B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅的三元相图。

图4为实施例和比较例中Ti⁴⁺＝10阳离子％时的B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅的三元相图。

图5为实施例和比较例中Ti⁴⁺＝15阳离子％时的B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅的三元相图。

图6为实施例和比较例中Ti⁴⁺＝20阳离子％时的B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅的三元相图。

图7为实施例和比较例中Ti⁴⁺＝25阳离子％时的B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅的三元相图。

具体实施方式

以下对本发明详细地说明。

(光学玻璃)

本发明的光学玻璃是含有B³⁺、稀土离子(例如La³⁺)、Nb⁵⁺和Ti⁴⁺离子作为阳离子成分的玻璃。本发明的玻璃是具有高折射率、高色散和低玻璃化转变温度的玻璃。

相对于玻璃中含有的合计阳离子，本发明的玻璃含有的B³⁺的量为10阳离子％以上且50阳离子％以下(以阳离子％表示)。B³⁺具有0.028的低光学碱度B_i并且不容易释放氧。

光学碱度B如下所述定义。当阳离子-氧离子的吸引力用A_i表示时，氧化物M_iO的M_i-O结合强度由下式(1)表示，其中Z_i是M_i离子的数，Z_O2-是氧离子的价数，r_i是M_i离子的离子半径，并且r_O2-为氧离子的离子半径。

[数1]

将以下式(2)中的A_i的倒数(1/A_i)定义为B_i，B_i是构成成分氧化物M_iO的氧供给能力。

[数2]

B_i用CaO＝1且SiO2＝0归一化以获得B。

在将光学玻璃加热至高温以使其软化、倒入模具(成型模具)并加压成型的玻璃成型中，玻璃中的氧离子与模具反应以产生气体，从而导致转印不良。本发明的光学玻璃以10阳离子％以上且50阳离子％以下的量含有B³⁺。因此，当通过玻璃成型制备光学透镜时，能够抑制转印不良。B³⁺的含量小于10阳离子％时，难以形成玻璃，并且在通过玻璃成型来制备透镜时容易发生转印不良。B³⁺的含量大于50阳离子％时，折射率低，没有形成高折射率、高色散的玻璃。

本发明的光学玻璃优选以20阳离子％以上且50阳离子％以下的量含有B³⁺。

本发明的光学玻璃以15阳离子％以上且35阳离子％以下的量含有La³⁺。稀土离子例如La³⁺(La³⁺、Y³⁺、Gd³⁺、Lu³⁺和Yb³⁺)似乎具有与网络形成成分相同的功能。当含有的稀土离子例如La³⁺的量小于15阳离子％时，难以形成玻璃。当含有的稀土离子例如La³⁺的量大于35阳离子％时，色散低，并且没有形成高色散玻璃。另外，使玻璃化转变温度(Tg)增加；因此，当通过玻璃成型制备透镜时需要高温。其中，La³⁺能够用选自Y³⁺、Gd³⁺、Lu³⁺和Yb³中的至少一种或多种稀土离子置换。能够以0阳离子％以上且10阳离子％以下的量用Y³⁺、Lu³⁺或Yb³或者以0阳离子％以上且15阳离子％以下的量用Gd³⁺将La³⁺置换。Y³⁺、Lu³⁺或Yb³⁺的含量大于10阳离子％或者Gd³⁺的含量大于15阳离子％时，玻璃结晶化。

本发明的光学玻璃以20阳离子％以上且50阳离子％以下的量含有Nb⁵⁺。玻璃中的Nb⁵⁺部分地起到玻璃网络形成成分的作用，特别是起到提供高折射率和高色散的作用。Nb⁵⁺的含量小于20阳离子％时，没有形成高折射率玻璃。Nb⁵⁺含量大于50阳离子％时，玻璃不稳定并且结晶化(失透)。

本发明的光学玻璃以15阳离子％以上且25阳离子％以下的量含有Ti⁴⁺。Ti⁴⁺是提供高折射率和高色散的必要成分。Ti⁴⁺的含量小于15阳离子％时，玻璃不稳定并且失透。Ti⁴ ⁺的含量大于25阳离子％时，玻璃具有较高的玻璃化转变温度，并且发黄且透射率降低。

本发明的光学玻璃能够以0阳离子％以上且5阳离子％以下的量含有Al³⁺。Al³⁺增加熔融期间的粘度以起到防止失透的作用。但是，Al³⁺含量超过5阳离子％导致折射率降低。

本发明的光学玻璃能够以0阳离子％以上且5阳离子％以下的量含有Ga³⁺。Ga³⁺具有促进玻璃化的作用。但是，Ga³⁺的含量大于5阳离子％时，玻璃容易挥发。因此，当通过玻璃成型制备透镜时，容易发生转印不良。

本发明的光学玻璃能够以0阳离子％以上且10阳离子％以下的量含有Zn²⁺。Zn²⁺是具有扩大玻璃形成区域并降低玻璃化转变温度的作用并且抑制折射率降低的成分。Zn²⁺的含量大于10阳离子％时，玻璃不稳定并且容易结晶化(失透)。Zn²⁺的含量大于10阳离子％时，熔融过程中粘度降低；因此，不容易形成大的玻璃体。另外，玻璃容易挥发；因此，当通过玻璃成型来制备透镜时，容易发生转印不良。

本发明的光学玻璃能够以0阳离子％以上且15阳离子％以下的量含有Ta⁵⁺。Ta⁵⁺促进玻璃化并具有提供高折射率的作用。Ta⁵⁺的含量大于15阳离子％时，玻璃容易挥发。因此，当通过玻璃成型来制备透镜时，容易发生转印不良。

本发明的光学玻璃除了上述成分以外可以含有其他成分，只要保持高折射率、高色散、无色和透明性的特性。光学玻璃能够含有阳离子例如Si⁴⁺、Ge⁴⁺、Zr⁴⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺，和阴离子例如F^-和S^2-。

本发明的光学玻璃的Pb⁵⁺含量优选为0阳离子％以上且3阳离子％以下，更优选为0阳离子％以上且1阳离子％以下，进一步优选为0阳离子％。Pb⁵⁺的含量大于3阳离子％时，当通过无容器凝固法制备光学玻璃时，熔融过程中的粘度降低以使玻璃易于粘附至喷嘴，从而使得难以提供大体积的玻璃。

本发明的光学玻璃的W⁶⁺含量优选为0阳离子％以上且3阳离子％以下，更优选为0阳离子％以上且1阳离子％以下，进一步优选为0阳离子％。W⁶⁺具有提供高折射率和高色散并降低玻璃化转变温度的作用。但是，W⁶⁺的含量大于3阳离子％时，当通过玻璃成型来制备透镜时，由于W⁶⁺容易被还原，因此玻璃与模具反应以产生气体；因此，容易发生转印不良。

本发明的光学玻璃的Bi³⁺、Pb⁵⁺和Te²⁺含量中的每一个优选为0阳离子％以上且3阳离子％以下，更优选0阳离子％以上且1阳离子％光学透镜，进一步优选0阳离子％。Bi³⁺、Pb² ⁺和Te²⁺有效地提供高折射率和高色散，但是在可见光区域中具有吸收。因此，其添加趋于使玻璃发黄。当Bi³⁺、Pb²⁺和Te²⁺的含量各自为0阳离子％以上且大于3阳离子％时，这些离子容易被还原，因此容易在光学玻璃中以金属的形式析出。当通过玻璃成型制备透镜时，玻璃与模具反应以产生气体，从而容易引起转印不良。

在本发明的光学玻璃中，B³⁺、La³⁺、Y³⁺、Gd³⁺、Lu³⁺、Yb³、Nb⁵⁺和Ti⁴⁺的总量优选为85阳离子％以上且100阳离子％光学透镜，更优选为95阳离子％以上且100阳离子％以下。

对于d线，本发明的光学透镜优选具有2.07以上且2.31以下的折射率以及18以上且25以下的阿贝数。本发明的光学透镜的玻璃化转变温度(Tg)优选为750℃以下，更优选为730℃以下，进一步优选为710℃以下。当玻璃具有高的玻璃化转变温度(Tg)时，玻璃在高温下被加压。因此，促进玻璃和模具之间的反应以易于产生气泡。

(光学元件)

通过将光学玻璃成型而得到本发明的光学元件。在本说明书中，光学元件是指包括在光学设备中的元件，例如透镜、棱镜、反射器(反射镜)或衍射光栅。

(光学设备)

本发明的光学设备是指包括光学系统的设备，该光学系统包括本发明的光学元件，例如双筒望远镜、显微镜、半导体曝光装置或可互换镜头。包括包含本发明的光学元件的光学系统的设备的示例包括相机系统例如数字照相机和数字摄像机、以及移动电话。

例如，本发明的光学元件能够用于包括壳体和在壳体中包括多个光学元件(光学透镜)的光学系统的光学设备。

(制备光学玻璃的方法)

本发明的光学玻璃的制备方法为如下的无容器凝固法：用二氧化碳气体激光照射玻璃材料以形成熔体。用从喷嘴喷出的气态流体(悬浮气体)使熔体悬浮，然后冷却以凝固。作为气态流体的气体种类，能够根据用途使用空气、氮气、氧气或以例如氩气为代表的惰性气体。根据熔体的悬浮，气体流速可以为200至5,000ml/分钟。

无容器凝固法是指在没有使用由例如Pt合金(Pt或铂合金，例如Pt-Au或Pt-Au-Rh)或C基材料(例如C或SiC)构成的容器的情况下通过加热和熔融材料并且冷却和凝固熔体来形成玻璃的方法。

无容器凝固法具有两个主要特征。首先，由于不使用容器，因此在熔体与容器之间的界面处不会发生异质成核，并且能够得到深度的冷却。第二，由于不使用容器，因此能够通过加热使具有高于容器本身的熔点(例如，Pt为1768℃)的高熔点的样品熔融。

无容器凝固法包括以下主要步骤：加热和熔融玻璃材料；使通过加热和熔融玻璃材料而获得的熔体悬浮；和通过关闭热源来冷却并凝固熔体。

在加热和熔融玻璃材料的步骤中，能够使用以二氧化碳气体激光器为代表的激光热源、高频热源、微波热源、使用会聚卤素灯的聚焦炉等作为热源。

在悬浮熔体的步骤中，能够采用磁悬浮、静电悬浮、声波悬浮、喷气悬浮(气体悬浮)、其组合(例如声波悬浮和喷气悬浮)、或微重力条件(例如落体或外太空)。其中，由于能够利用简单的装置构成来进行悬浮，因此优选使用喷气悬浮(气体悬浮)。

在以悬浮的状态冷却和凝固熔体的步骤中，能够通过以没有从熔体中产生晶体的冷却速率冷却和凝固熔体来形成透明玻璃球。

(制备光学透镜的方法)

在本发明的光学透镜的制备方法中，提供光学玻璃的透镜预成型坯。使用包括具有上模具和下模具的模具构件的图1中所示的成型机对所提供的透镜预成型坯加压成型。接下来，将经成型的透镜预成型坯从模具构件脱模以形成光学透镜。

图1是在本发明的光学透镜的制备方法中使用的成型机的示意图。将参照图1描述光学透镜的制备方法。成型机50包括腔室51和模具组件10。将待成型的透镜预成型坯52装入模具组件10中。成型机50包括加热器53、构造成对上模具加压的轴54、用于确定对上模具加压时的轴位置的圆柱形模具55、和用于支撑下模具并施加压力的支座56。

将腔室51的内部用氮气置换。用加热器53将透镜预成型坯52、模具组件10和圆柱形模具55加热到期望的温度。使用轴54和支座56，用设置在其上侧和下侧的模具组件10将透镜预成型坯52加压成型。

优选地，每个模具构件、即、模具组件10的上模具和下模具在与透镜预成型坯接触的表面上具有脱模膜。作为脱模膜，能够使用金属基膜或无定形碳膜。无定形碳膜的耐腐蚀性优异，因此优选使用。

实施例

下面将参考实施例描述本发明。

对制备的玻璃进行电感耦合等离子体(ICP)发射光谱分析。

在实施例1至57的每一个中，以使玻璃具有表1中给定的阳离子组成并且玻璃原料的总量为10g的方式称重玻璃原料，即B₂O₃(H₃BO₃)、La₂O₃(LaF₃,La₂S₃)、Nb₂O₅、TiO₂(TiS₂)和ZnO。

将用于玻璃合成的原料用玛瑙研钵混合15分钟以得到均匀的混合物。为了除去混合物中的水，将该混合物在电炉中在600℃下烧成7小时。将烧成的粉末装入加压橡胶模具中，然后通过冷等静压法在20kN下保持1分钟。将所得的棒状粉末(生坯)在1200℃下烧成7小时以提供烧结体1。将烧结体1放置在图2中所示的喷气悬浮设备的喷嘴3上并且通过从上方用二氧化碳气体激光5照射而加热，同时使氧气4以500ml/分钟的流速流过喷嘴孔。关于氧气4，可以使用干燥的空气、氮气或其他气体，只要能够悬浮样品2。气体流速能够根据烧结体1的大小在0.5至6L/分钟的范围内适当调节。观察到放置在喷气悬浮设备的喷嘴3上的烧结体1被加热以形成完全的熔体，同时被氧气悬浮。然后，通过切断激光输出，从而使熔体迅速冷却以提供由光学玻璃构成的透明球形样品2。

将球形样品2作为玻璃材料引入，并且使用图1中所示的成型机50进行光学元件的连续成型，该成型机包括包含上模具和下模具的模具组件10以及构造为使它们容纳在同一轴上的圆柱形模具55。上模具连接至轴54。能够通过竖直地移动压轴54来对放置在下模具中的玻璃材料进行加压成型。加热器53嵌入圆柱形模具中，并且能够控制上模具和下模具的温度。选择主要含有碳化钨的胶结碳化物作为模具材料。上模具的成型表面被加工成凸形。将下模具的成型表面加工成凹形。成型具有凸弯月形的光学元件。在上模具和下模具的每个的成型表面上形成碳膜。在通过移动压轴而充分拉起上模具的状态下由加热器53加热模具组件10。在上模具和下模具的温度为Tg+50℃以下的同时进行加压，从而提供玻璃成型透镜。

在比较例1至42中，以玻璃具有表2和3中给出的阳离子组成并且玻璃原料的合计量为10g的方式称量玻璃原料，即B₂O₃(H₃BO₃)、La₂O₃(LaF₃、La₂S₃)、Nb₂O₅、TiO₂(TiS₂)和ZnO。除了采用了不同的玻璃原料的组成以外，如实施例中那样制备了根据比较例1至42的光学玻璃和玻璃成型透镜。

[评价方法](玻璃化的确定)

在光学显微镜(×100)下观察每个球形样品2以确定是否存在晶体。在表1和2中，在表1中，○表示在显微镜下观察直径为3mm的球形样品时未观察到晶体的样品。

(玻璃化转变温度和ΔTx的测定)

用玛瑙研钵将球形样品2粉碎，放入外径为5mm、高度为2.5mm的铂皿中，并且用可购自Rigaku Corporation的DSC8270差示扫描量热仪(DSC)以10℃/分钟的升温速率加热至1200℃，以检测玻璃化转变温度(Tg)。确定了结晶起始温度Tx和玻璃化转变温度Tg之差，即ΔTx(Tx-Tg＝ΔTx)。

(折射率的测定)

通过研磨形成彼此垂直的两个表面，然后使用可从Shimadzu Corporation获得的KPR-2000测量折射率和阿贝数。在样品小的情况下，将透明球形样品研磨成半球形，然后用椭偏仪(M-2000F，可从J.A.Woollam.Co.,Inc获得)进行测量。

(评价结果)

表1和2给出了实施例1至57中获得的透明球形样品的结果。表3和4给出了比较例1至42的结果。

如表1和2中所示，制备了具有下述组成的光学玻璃：B³⁺含量为10阳离子％以上且50阳离子％以下，稀土离子例如La³⁺的合计含量为15阳离子％以上且35阳离子％以下，Nb⁵⁺含量为20阳离子％以上且50阳离子％以下，并且Ti⁴⁺含量为15阳离子％以上且25阳离子％以下。在实施例1至57的各光学玻璃中，通过光学显微镜观察未观察到晶体，通过用差示扫描量热计的测定确定了玻璃化转变温度，并且得到透明的球状样品。实施例1至57的各光学玻璃的对于d线(587.56nm)的折射率为2.07以上且2.31以下并且阿贝数(νd)为25以下。加压后，这些玻璃成型透镜都没有外观缺陷，例如开裂、碎裂或混浊。

图3至7为实施例和比较例中Ti⁴⁺含量为5阳离子％(图3)、10阳离子％(图4)、15阳离子％(图5)、20阳离子％(图6)和25阳离子％(图7)时的B₂O₃-La₂O₃-Nb₂O₅的三元相图。

如表3和4中所示，在比较例1至14、18至28和33至42的每一个中，不满足权利要求中规定的玻璃组成，并且没有形成玻璃。在比较例15至17和29至32的每一个中，组成的Ti⁴⁺含量低并且不满足权利要求。尽管形成了玻璃，但由于低Ti⁴⁺含量，因此没有制备出具有2.07以上的折射率nd的高折射率玻璃。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

本发明不限于上述实施方式，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此，为了使公众知道本发明的范围，提出以下权利要求。

本申请由2018年5月11日提交的日本专利申请No.2018-092539要求优先权，由此通过引用将其全部并入本文。

Claims

1.光学玻璃，包含：

玻璃形成阳离子，用阳离子百分比表示，该光学玻璃满足：

10阳离子％≤B³⁺≤50阳离子％，

15阳离子％≤La³⁺≤35阳离子％，

20阳离子％≤Nb⁵⁺≤50阳离子％，和

15阳离子％≤Ti⁴⁺≤25阳离子％。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其中该光学玻璃满足：

0阳离子％≤Al³⁺≤5阳离子％，

0阳离子％≤Ga³⁺≤5阳离子％，

0阳离子％≤Zn²⁺≤10阳离子％，和

0阳离子％≤Ta⁵⁺≤15阳离子％。

3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其中该光学玻璃满足85阳离子％≤(B³⁺、La³⁺、Nb⁵⁺和Ti⁴⁺的合计量)≤100阳离子％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学玻璃，其中该光学玻璃满足0阳离子％≤Pb⁵⁺≤3阳离子％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学玻璃，其中该光学玻璃对于d线具有2.07至2.31的折射率和18至25的阿贝数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学玻璃，其中该光学玻璃具有710℃以下的玻璃化转变温度(Tg)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学玻璃，其中该光学玻璃满足20阳离子％≤B³⁺≤50阳离子％。

8.光学元件，包括根据权利要求1-7中任一项所述的光学玻璃，该光学玻璃被成型。

9.光学设备，包括壳体和在该壳体中包括多个光学元件的光学系统，其中该光学元件的每一个为根据权利要求8所述的光学元件。

10.使用无容器凝固法制备光学玻璃的方法，包括如下步骤：

用悬浮气体悬浮玻璃材料，用阳离子百分比表示，该玻璃材料满足：

10阳离子％≤B³⁺≤50阳离子％，

15阳离子％≤La³⁺≤35阳离子％，

20阳离子％≤Nb⁵⁺≤50阳离子％，和

15阳离子％≤Ti⁴⁺≤25阳离子％；

加热并熔融悬浮玻璃材料以形成熔体，并且在悬浮状态下冷却并凝固该熔体。

11.根据权利要求10所述的制备光学玻璃的方法，其中该玻璃材料满足：

0阳离子％≤Al³⁺≤5阳离子％，

0阳离子％≤Ga³⁺≤5阳离子％，

0阳离子％≤Zn²⁺≤10阳离子％，和

0阳离子％≤Ta⁵⁺≤15阳离子％。

12.根据权利要求10或11所述的制备光学玻璃的方法，其中该玻璃材料满足85阳离子％≤(B³⁺、La³⁺、Nb⁵⁺和Ti⁴⁺的合计量)≤100阳离子％。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的制备光学玻璃的方法，其中该玻璃材料满足0阳离子％≤Pb⁵⁺≤3阳离子％。

14.制备光学元件的方法，包括下述步骤：

提供含有玻璃形成阳离子的光学玻璃的透镜预成型坯，用阳离子百分比表示，该光学玻璃满足：

10阳离子％≤B³⁺≤50阳离子％，

15阳离子％≤La³⁺≤35阳离子％，

20阳离子％≤Nb⁵⁺≤50阳离子％，和

15阳离子％≤Ti⁴⁺≤25阳离子％；

用模具构件加压成型经加热的透镜预成型坯；和

将成型的透镜预成型坯从该模具构件脱模以形成光学元件。

15.根据权利要求14所述的制备光学元件的方法，其中该模具构件在与该透镜预成型坯接触的表面上具有脱模膜。

16.根据权利要求14或15所述的制备光学元件的方法，其中该脱模膜为无定形碳膜。