JP2003335549A - 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、及び光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高屈折率、高分散の特性を付与しつつ、還元
されやすい高屈折率・高分散成分のNb、W、Tiの含有量
と精密プレス用型の離型膜との反応を抑えることによっ
て良好な精密プレス成形を可能にする光学ガラスならび
に精密プレス成形用プリフォームを提供すること。高屈
折率（n_d≧1.65）かつ高分散（ν_d≦35）特性を有する
光学ガラスからなる光学素子を提供すること。 【解決手段】 屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄ
が35以下、屈伏点Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、
ＳｉＯ₂及びＢ₂Ｏ₃から成る群から選ばれる少なくとも1
種の酸化物を必須成分とする光学ガラス。Ｎｂ₂Ｏ₅、WO
₃、及びTiO₂を合量で０モル％超かつ３５モル％未満含
み、Ｇｅ、Ｔｅ、及びＰｂを実質的に含まない。上記光
学ガラスよりなる精密プレス成形用プリフォーム、及び
光学素子。上記プリフォームを精密プレス成形して得ら
れる光学素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基本的にP₂O₅-（N
b₂O₅、WO₃、TiO₂）、B₂O₃-（Nb₂O₅、WO₃、TiO₂）、SiO₂
-（Nb₂O₅、WO₃、TiO₂）、P₂O₅-SiO₂-（Nb₂O₅、WO₃、TiO
₂）、P₂O₅-B₂O₃-（Nb₂O₅、WO₃、TiO₂）、及びB₂O₃-SiO₂
-（Nb₂O₅、WO₃,TiO₂）系からなり、ガラスの屈伏点温度
（Ts）を570℃以下とし、かつ高屈折率・高分散成分の
合計含有量は35％未満である精密プレス成形に有用な光
学ガラスに関する。さらに本発明による光学ガラスは、
精密プレス成形後に研削、研磨を必要としない超精密非
球面レンズなどの光学素子を作製するための精密プレス
成形用光学ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルカメラの登場により光学
系を使用する機器の高集積化、高機能化が急速に進めら
れる中、光学系に対する高精度化、軽量・小型化の要求
もますます強まっており、この要求を実現するために、
非球面レンズを使用した光学設計が主流となりつつあ
る。このため、高機能性ガラスを使用した非球面レンズ
を低コストで大量に安定供給するために、プレス成形で
直接に光学機能面を形成し、研削・研磨工程を必要とし
ない精密プレス成形技術（モールド成形技術ともいう）
が注目され、高機能性（例えば、高屈折率・低分散/高屈
折率・高分散など）を有するモールド成形に適した光学
ガラスに対する要求が年々増えつつけている。

【０００３】ガラスの精密プレス成形は、所定形状のキ
ャビティを有する成形型を用いてガラス成形予備体（プ
リフォームともいう）を高温下で加圧成形することによ
り、最終製品形状またはそれに極めて近い形状及び面精
度を有するガラス成形品を得る手法であり、当該精密プ
レス成形によれば所望形状の成形品を高い生産性の下に
製造することが可能である。このため、現在では球面レ
ンズ、非球面レンズ、回折格子など、種々の光学ガラス
部品が精密プレス成形によって製造されている。当然、
精密プレス成形により光学ガラス部品を得るためには上
記のようにガラス成形予備体を高温下で加圧成形するこ
とが必要であるので、プレスに使用される成形型が高温
に晒され、かつ高圧が加えられる。このため、ガラス成
形用ゴブプリフォームについては、プレス成形の高温環
境によって成形型自体や当該成形型の内側表面に設けら
れている離型膜の損傷を抑制するという観点から、ガラ
スの成分と型表面との反応性を抑えること、ガラスの転
移温度T_g及び屈伏点温度T_sをなるべく低くすることが望
まれている。

【０００４】従来、高屈折率・高分散（nd＞1.65かつν
d＜35）光学定数を有する光学ガラスとしては、SiO₂、P
₂O₅、B₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅、TiO₂などを必須成分とするガ
ラスが知られている。（例えば、特開2001-58845号公
報）

【０００５】しかしながら、従来の精密プレス成形用光
学ガラスは、高屈折率、高分散化に重点が置かれてお
り、光学系の設計上非常に有用ではあるが、還元されや
すい成分のNb₂O₅、TiO₂、WO₃とガラスのプレス可能な温
度すなわち屈伏点Ｔｓ+60℃前後の温度との間にバラン
スを欠き、プレスするときにレンズの表面に発泡、ブツ
や放射傷が生じたり、ガラス中の還元されやすい成分の
Nb、W、Tiがプレス可能な温度範囲においてプレス用金
型の表面と反応して離型膜にダメージを与えたりしてモ
ールドプレス用ガラスとして問題があった。このような
光学特性を有するモールドプレス用ガラス材料として製
造上の課題を解決したものはない。また、ＴｉＯ₂を多
量に含むガラスでは、ガラスの着色、溶融性及び安定性
の低下などの問題もある。

【０００６】本発明は上記課題を解決し、高屈折率、高
分散の特性を付与しつつ、還元されやすい高屈折率・高
分散成分のNb、W、Tiの含有量と精密プレス用型の離型
膜との反応を抑えることによって良好な精密プレス成形
を可能にする光学ガラスならびに精密プレス成形用プリ
フォームを提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明のもう一つの目的は、高屈折
率（n_d≧1.65）かつ高分散（ν_d≦35）特性を有する光
学ガラスからなる光学素子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、上記課題を解決す
るための本発明は以下の通りである。 （１） 屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄが35以
下、屈伏点Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｉＯ
₂及びＢ₂Ｏ₃から成る群から選ばれる少なくとも1種の酸
化物を必須成分とする光学ガラスにおいて、Ｎｂ₂Ｏ₅、
ＷＯ₃、及びＴｉＯ₂を合量で０モル％超かつ３５モル％
未満含み、Ｇｅ、Ｔｅ、及びＰｂを実質的に含まないこ
とを特徴とする光学ガラス。 （２） 加熱、軟化してプレス成形型により精密プレ
ス成形されるガラス製の精密プレス成形用プリフォーム
において、屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄが35以
下、屈伏点Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｉＯ
₂及びＢ₂Ｏ₃から成る群から選ばれる少なくとも1種の酸
化物を必須成分とし、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、及びＴｉＯ₂を
合量で０モル％超かつ３５モル％未満含み、Ｇｅ、Ｔ
ｅ、及びＰｂを実質的に含まない光学ガラスにより構成
され、成形面に炭素含有薄膜が形成されたプレス成形型
による精密プレス成形に供されるものであることを特徴
とする精密プレス成形用プリフォーム。 （３） 屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄが35以
下、屈伏点Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｉＯ
₂及びＢ₂Ｏ₃から成る群から選ばれる少なくとも1種の酸
化物を必須成分とし、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、及びＴｉＯ₂を
合量で０モル％超かつ３５モル％未満含み、Ｇｅ、Ｔ
ｅ、及びＰｂを実質的に含まない光学ガラスの表面に薄
膜が形成されていることを特徴とする精密プレス成形用
プリフォーム。 （４） 前記薄膜が炭素含有薄膜であることを特徴とす
る（３）に記載の精密プレス成形用プリフォーム。 （５） 前記光学ガラスが、モル％表示したときのＷＯ
₃の含有量の数値をＣｗとし、℃表示したときの屈伏点
の数値をＴｓとしたとき、関係式 Ｔｓ＋（７×Ｃｗ）
≦６１０を満たすものであることを特徴とする（２）〜
（４）のいずれかに記載の精密プレス成形用プリフォー
ム。 （６） 前記光学ガラスが、モル%表示で、 P₂O₅ 15〜40%、 SiO₂ 0〜10％、 B₂O₃ 0〜20%、 Al₂O₃ 0〜5％、 Li₂O 5〜30%、 Na₂O 0〜30%、 ZnO 0〜20%、 BaO 0〜20%、 Nb₂O₅ 2〜30%、 WO₃ 2〜15%、 TiO₂ 0〜15%、 （但し、Nb₂O₅+WO₃+TiO₂=10％以上35％未満）を含み、
上記成分の合計量が95%以上であることを特徴とする
（２）〜（５）のいずれかに記載の精密プレス成形用プ
リフォーム。 （７） （２）〜（６）のいずれかに記載のプリフォー
ムを精密プレス成形して得られる光学素子。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の目的を達成
するため鋭意研究を重ねた結果、屈折率（nd）が1.65以
上かつアッベ数（νd）が35以下になるように導入する
高屈折率、高分散成分のNb、W、Tiとプレス成形型の成
形面上に形成された離型膜との反応、あるいは離型効果
の向上とプレス時に型成形面とガラスの間の滑りを向上
させるためプレス成形用プリフォームの表面に形成され
た薄膜とガラスとの反応は主にプレス温度の関数である
ことをつきとめた。Nb、W、Tiの含有量が多い場合、プ
レス温度、即ちガラスの屈伏点温度（Ts）を低く抑えれ
ば、これらの高屈折率付与成分によるプレス用型の離型
膜とガラスの反応は起こらない。または、屈伏点温度Ts
が高ければ、上記高屈折率、高分散成分の含有量を少な
く抑えればよいとの知見を得た。プリフォーム表面に設
けられた薄膜とガラスとの反応についても同様である。
特に燐酸系ガラスにおいて、Wの影響が最も大きく、WＯ
₃の含有量が多い場合、屈伏点温度をWO₃の含有量に応じ
てある程度以下に抑えなければ、ガラスの発泡や放射傷
を防止しつつ、レンズ等の光学素子を精密プレス成形す
ることができないが、屈伏点温度を500℃近傍以下に抑
えればWO₃を15モル％程度まで入れても非球面レンズな
どの光学素子を良好に精密プレス成形することが可能で
あることを見いだした。

【００１０】なお、本発明の光学ガラスにおいて、Ｇｅ
Ｏ₂、ＴｅＯ₂、ＰｂＯは非常に還元されやすいガラス成
分であることから、これらの成分を排除する。なお、Ｇ
ｅＯ ₂は高価であり、ＴｅＯ₂、ＰｂＯは環境上の問題か
ら排除すべきものである。ここで排除するとは、ガラス
原料として積極的に使用しないという意味であり、不純
物としてこれらの成分の含有量の少ないガラス原料を使
用することが望ましい。

【００１１】高屈折率・高分散成分としてNb₂O₅、WO₃、
TiO₂の少なくとも一種以上を含有する燐酸塩系、珪酸塩
系、ホウ酸塩系、及び燐酸塩系と珪酸塩系とホウ酸塩系
の混合系ガラスにおいて、屈伏点温度が550℃以下、か
つ高屈折率・高分散成分（Nb₂O₅+TiO₂+WO₃）の合計含有
量C_Hが35モル%未満であり、ガラスの屈折率が1.65以
上、アッベ数が35以下であることを特徴とする高屈折
率、高分散精密プレス成形用光学ガラスに関する。ま
た、高屈折率・高分散成分としてWO₃を含有する燐酸塩
系、珪酸塩系、ホウ酸塩系、及び燐酸塩系と珪酸塩系と
ホウ酸塩系の混合系ガラスにおいて、ガラスの屈伏点温
度Ts（℃）とWO₃の含有量C_W（モル%）が、Ts+7C_W≦610
の関係を満たす領域にあり、かつWO₃は2〜15モル%以下
であり、屈折率が1.65以上、アッベ数が35以下である高
屈折率、高分散精密プレス用光学ガラスに関する。な
お、上記ガラスとしてはP₂O₅が15〜40％の範囲及びLi₂O
が5〜30％の範囲にあるものが好ましい。さらに、モル%
表示で、P₂O₅=15〜40%、SiO₂=0〜10％、B₂O₃=0〜20%、A
l₂O₃＝0〜5％、Li₂O=5〜30%、Na₂O=0〜30%、ZnO=0〜20
%、BaO=0〜20%、Nb₂O₅=2〜30%、WO₃=2〜15%、TiO₂=0〜1
5%（但し、Nb₂O₅+WO₃+TiO₂=10％以上35％未満）を含
み、かつ上記成分の合計量が95%以上であることが好ま
しい。本発明の精密プレス成形用光学ガラスについて以
下に説明する。以下、各成分の含有量は特記しない限り
モル％にて表示する。

【００１２】本発明の光学ガラスでは、屈伏点温度は57
0℃以下に制限され、かつＮｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＷＯ₃の
合計含有量は35モル%未満に制限される。その理由は、
屈伏点温度が570℃を超える場合、プレス温度が高すぎ
てプレス時、レンズの表面に発泡や放射状の傷やブツな
どの欠陥が残ってしまうため、品質のよいレンズを作る
のが難しいからである。従って、屈伏点温度を570℃以
下に抑える必要がある。より好ましくは550℃以下、さ
らに好ましくは540℃以下である。また、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔ
ｉＯ₂、ＷＯ₃の合計量を35％未満に抑えないと、ガラス
中で特に還元されやすい成分のNb、W、Tiがプレス可能
な温度範囲においてプレス用金型の表面と反応して離型
膜にダメージを与え、また、還元されやすい上記成分が
多すぎてガラスが着色してしまう恐れもあるため、精密
プレス用ガラスとして適さない。より好ましくは32％以
下である。

【００１３】また、屈伏点温度は570℃以下であって、
かつTs＋7C_W≦610であり、WO₃は2〜15モル%とすること
が好ましく、前記関係を満たすとともにTs＋6C_W≦590と
することがより好ましい。屈伏点温度が570℃を超える
場合、プレス温度が高すぎてプレスするときにレンズの
表面には発泡や放射状の傷やブツなどの欠陥が残ってし
まうため、品質のよいレンズを作れない。従って、屈伏
点温度を570℃以下に抑える必要がある。より好ましく
は550℃以下、さらに好ましくは540℃以下である。ま
た、Ts+7C_W＞610では、このガラス中で特に還元されや
すい成分のWが、プレス可能な温度範囲においてプレス
用金型の表面と反応して離型膜にダメージを与えやすく
なる傾向があるため、Ts+7C_W≦610とすることが好まし
く、前記関係を満たすとともにTs+6C_W≦590とすること
がより好ましい。また、WO₃含有量が2モル%未満となる
と、WO₃が少なすぎて屈伏点温度Ts＞570℃となる可能性
が高まり、かつガラスの安定性も悪化する。そのためTs
+7C_W≦610を保ちながら、WO₃の含有量を2％以上にする
ことがより好ましい。しかし、一方、WO₃含有量が15モ
ル%を超える場合、WO₃が多すぎてガラスが着色してしま
う恐れがあるため、Ts+7C_W≦610を保ちながら、WO₃の含
有量を15％以下に抑えることが好ましい。上記範囲にお
いてより好ましくはTs+6C_W≦590で、かつWO₃の含有量が
2〜12％の範囲である。さらに好ましくは、Ts+6C_W≦580
とする。

【００１４】本発明の必須成分としてＰ₂Ｏ₅を含むガラ
スとして好ましいものは、モル％表示で、P₂O₅：17−37
％、SiO₂：0−8％、B₂O₃：1−15％、Al₂O₃=0−4％、Nb₂
O₅：5−25％、WO₃：2−12％、TiO₂：0−12％、但し、Nb
₂O₅＋WO₃＋TiO₂：15−35％、BaO：0−18％、ZnO：0−18
％、SrO：0−10％、但し、BaO＋ZnO＋SrO＜25％、Li
₂O：5−25％、Na₂O：3−25％、K₂O：0−8％、但し、Li₂
O＋Na₂O＋K₂O：45％以下、Sb₂O₃：0−1％、As₂O₃：0−1
％の範囲の成分を含有し、上記組成の合計が少なくとも
95％、屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄが35以下、
屈伏点温度570℃以下、好ましくは550℃以下、さらに好
ましくは540℃以下の光学ガラスである。Ｐ₂Ｏ₅を含む
精密プレス成形用光学ガラスにおいて各成分の役割を以
下に説明する。

【００１５】P₂O₅は、ガラスの網目構造の形成物であ
り、ガラスに製造可能な安定性を持たせるための必須成
分である。しかし、P₂O₅の含有量は40％を超えると、ガ
ラスのガラス転移温度や屈伏点温度の上昇、屈折率の低
下、及びアッべ数の上昇を招くのに対し、15％未満で
は、ガラスの失透傾向が強くなりガラスが不安定となる
ので、P₂O₅の含有量は15−40％の範囲とする。より好ま
しくは17−37％の範囲である。

【００１６】B₂O₃は、このガラスの重要な成分であり、
ガラスの溶融性の向上やガラスの均質化に非常に有効な
成分であると同時に、少量のB₂O₃の導入でガラス内部に
あるＯＨの結合性を変え、プレス時にガラスを発泡させ
ない非常に有効な成分である。しかし、B₂O₃は20％より
多く導入すると、高屈折率を保つために多量のNb₂O₅を
導入したガラスが非常に不安定となるので、その導入量
は20％以下に抑えることが好ましい。より好ましくは1
−15％の範囲である。

【００１７】SiO₂は、P₂O₅と同様ガラスの網目構造の形
成物として働き、ガラスの耐久性や安定性の向上、ガラ
スの液相温度における粘性向上に寄与する成分である。
しかし、WO₃とNb₂O₅などの高屈折率成分を多く導入する
ガラスには１０％より多くのSiO₂を導入すると、ガラス
が結晶化しやすくなる、屈折率も大きくダウンする、ガ
ラスが溶けにくくなる、屈伏点温度や液相温度が高くな
るため、その導入量を10％以下に抑えることが好まし
い。より好ましくは８％以下である。

【００１８】Nb₂O₅は、このガラスの必須成分であり、P
bOを使用せずにガラスに高屈折率・高分散などの特性を
持たせるために欠かせない、非常に重要な働きをする成
分である。しかし、その導入量は30％を超えると、ガラ
スの転移温度や屈伏点温度が高くなり、安定性も悪化
し、高温溶解性も悪くなる一方、ガラスが精密プレス時
に発泡や着色しやすくなる。これに対し、その導入量は
2％以下となると、ガラスの屈折率が低下し、分散も小
さくなるので、Nb₂O₅の含有量は2-30％の範囲が適当で
ある。好ましくは5-25％の範囲である。

【００１９】WO₃は、このガラスにおいて重要な成分で
あり、PbOを使用することなしに低融点で、しかも高屈
折率高分散特性をガラスに与えることのできる、最も有
効な成分である。WO₃はアルカリ金属酸化物と同様にガ
ラスの転移温度や屈伏点温度を下げる働きを示し、ま
た、屈折率を上げる効果もある。しかし、あまりにも多
くのWO₃を導入すると、例えばその導入量は15％を超え
ると、ガラスが着色しやすくなる一方、ガラスの高温粘
性も低くなるので、精密プレス用ガラスプリフォームの
作成が難しくなるのに対し、2％未満ではガラスの転移
温度や屈伏点温度が高くなり、精密プレス時にガラスが
発泡しやすくなるので、その含有量を2−15％の範囲と
することが好ましい。より好ましくは2−12％の範囲で
ある。

【００２０】TiO₂はガラスの屈折率を高め、失透安定性
を向上させる効果があるが、その含有量は15％を超える
と、ガラスの失透安定性は急激に悪化し、屈伏点温度も
液相温度も急上昇し、精密プレス時にガラスが着色しや
すくなるので、その導入量は15％以下に制限される。好
ましくは12％以下である。なお、Nb₂O₅、WO₃、TiO₂の合
計量は35％以上になると、高屈折率高分散の特性が得ら
れるが、溶解したガラスが着色し、失透安定性も悪化す
る。その合計量は10％未満になると、所期の目的とする
屈折率及び分散などの光学特性が得られなくなるので、
Nb₂O₅、WO₃、TiO₂の合計量は10％以上、35％未満の範囲
とする。また、好ましくは15％以上、35％未満、さらに
好ましくは16-34％、一層好ましくは16-33％、特に好ま
しくは16-32％の範囲である。

【００２１】BaOはガラスの屈折率を高め、失透安定性
を向上させ、液相温度を低下させるために必要不可欠の
成分である。特に多量のWO₃を導入する場合、BaOの導入
でガラスの着色を押さえ、失透安定性を高める効果が大
きい。しかし、BaOの導入は20％を超えて多く導入する
と、ガラスが熱的に不安定となるばかりでなく、屈伏点
温度も高くなるため、BaOの導入量は20％以下にするこ
とが好ましい。より好ましくは0−18％の範囲である。

【００２２】ZnOはガラスの屈折率や分散を高めるため
に導入された成分で、少量のZnOの導入でガラスの転移
温度や屈伏点温度または液相温度を低める効果もある。
しかし、多量に導入すると、ガラスの失透安定性が著し
く悪化し、液相温度も逆に高くなる恐れがあるため、そ
の導入量を20％以下にすることが好ましい。より好まし
くは18％以下である。

【００２３】Li₂O、Na₂O、及びK₂Oなどのアルカリ金属
酸化物は、いずれもガラスの耐失透性を良くし、屈伏点
温度や液相温度を低下させ、ガラスの高温溶融性をよく
するために導入される成分である。そのため、Li₂Oを5
％以上導入することが好ましい。しかし、Li₂OとNa₂Oを
それぞれ30％を超えて導入すると、或いはLi₂O、Na₂O、
及びK₂Oの合計量を45％を超えて導入すると、ガラスの
安定性が悪くなるばかりでなく、目的とする高屈折率・
高分散特性が得にくくなるので、Li₂OとNa₂Oの導入量は
それぞれ30％以下とすることが好ましい。またK₂Oの導
入量は15％以下にすることが好ましい。より好ましく
は、Li₂Oは5−25％、Na₂Oは3−25％、K₂Oは0−8％の範
囲とする。Li₂O、Na₂O、及びK₂Oの合計量は45％以下と
することが好ましい。

【００２４】任意成分であるAl₂O₃は適量添加によりガ
ラスの液相温度における粘性の向上やガラスの耐久性の
改善に非常に効果があるが、5％を超えてAl₂O₃を導入す
ると、ガラスが溶けにくくなる一方、屈伏点温度や液相
温度も高くなるので、その導入量を5％以下にすること
が好ましい。好ましくは4％以下である。

【００２５】As₂O₃とSb₂O₃はガラスの清澄剤として有効
である。しかし、いずれも1％を超えて添加すると、精
密プレス時にガラスが発泡しやすくなるので、その導入
量は1％以下とする。さらに、SiO₂、La₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O
₃、ZrO₂、Ta₂O₅、CaO、MgO、及びCs₂Oなどの成分も本発
明の目的を損なわない程度であれば5％までの導入は可
能であるが、より上記目的に合致した良質なガラスを得
る上から上記成分を導入しないことが好ましい。また、
Bi₂O₃はガラスを着色する傾向があるため、ガラス組成
中に占める割合を重量比で4％以下に抑えることが望ま
しく、導入しないことがより望ましい。

【００２６】本発明の低融点、高屈折率・高分散光学ガ
ラスの原料としては、P₂O₅についてはH ₃PO₄、メタリン
酸塩、五酸化二燐など、B₂O₃についてはH₃BO₃、B₂O₃な
どを用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩、酸化物
などを適宜に用いることが可能である。これらの原料を
所定の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを10
00−1250℃に加熱した溶解炉に投入し、溶解・清澄・攪拌
し、均質化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより、
本発明の低融点、高屈折率・高分散光学ガラスを得るこ
とができる。以上の光学ガラスは、1.65以上の屈折率
（nd）と35％以下のアッベ数（νd）を有する。屈折率
（nd）のより好ましい範囲は1.83未満である。

【００２７】本発明の光学製品は、上記の本発明の高屈
折率・高分散光学ガラスを精密プレスすることにより得
られる。精密プレスの方法及び装置は、公知のものを用
いることができ、条件はガラスの組成及び物性などを考
慮して適宜に選択できる。さらに好ましい光学製品は、
本発明の低融点光学ガラスを非球面精密プレスすること
により得られる非球面レンズである。精密プレス成形
は、例えば、図１に示すようなプレス装置を用いて行う
ことができる。図1に示す装置は、支持棒９上に設けた
支持台１０上に、上型１、下型２及び案内型3からなる
成形型を載置したものを外周にヒーター１２を巻き付け
た石英管11中に設けたものである。本発明の高屈折率・
高分散光学ガラスからなる被成形ガラスプリフォーム4
は、例えば、直径2−20mm程度の球状物や楕円型球状物
であることができる。球状物や楕円型球状物の大きさ、
重量は、最終製品の大きさを考慮して適宜に決定され
る。プリフォーム表面には離型性およびプレス成形時に
おけるガラスと型の間の滑りを向上するための薄膜を形
成することが望ましい。このような薄膜としてはカーボ
ン膜、水素化カーボン膜、自己組織化膜などを例示でき
る。

【００２８】被成形ガラス4を下型２及び上型1の間に設
置した後、ヒーター12に通電して石英管11内を加熱す
る。成形型内の温度は、下型2の内部に挿入された熱電
対14によりコントロールされる。加熱温度は、被成形ガ
ラス4の粘度が精密プレスに適した、例えば約10^7.6ポア
ズ程度になる温度とする。所定の温度となった後に、押
し棒13を降下させて上型1を上方から押して成形型内の
被成形ガラス4をプレスする。プレスの圧力は及び時間
は、ガラスの粘度などを考慮して適宜に決定できる。例
えば、圧力は50−150kg／cm²の範囲、時間は10−300秒
とすることができる。プレスの後、ガラス転移温度まで
徐冷し、次いで室温まで急冷し、成形型から成型物を取
り出すことで、本発明の光学製品を得ることができる。

【００２９】なお、上型１及び下型２の成形面（プレス
成形によってガラスへ転写される面）には良好な離型性
を得るため、炭素含有薄膜を設けることが好ましく、前
記炭素含有薄膜が炭素を主成分とする膜であることがよ
り好ましい。ここで主成分とは、膜中に最も多く含まれ
る成分のことである。このような膜として、カーボン膜
や水素化カーボン膜を例示することができる。炭素含有
薄膜は、型形成面に設けられる離型膜として働き、精密
プレス成形品表面への傷発生を抑制する効果を有する。
しかし、Nb₂O₅、TiO₂、WO₃といった、還元されやすい高
屈折率高分散成分を含むガラスを精密プレス成形する場
合、上記ガラスが前記炭素含有薄膜を損傷しやすく、そ
の結果、炭素含有薄膜の持つ離型性、傷抑制効果が損な
われやすい。上記光学ガラスあるいはプリフォームであ
れば、炭素含有薄膜を成形面に使用した型を使用して精
密プレス成形しても、炭素含有薄膜の損傷が抑制、防止
されるため、炭素含有薄膜の持つ離型性、傷抑制効果を
損なうことなく精密プレス成形することが可能となり、
結果として精密プレス成形品表面への傷発生を顕著に低
減、防止することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。表1に実施例１〜15のガラスの組成を示し、表２に
その特性値（屈折率(nd)、アッべ数(νd)、ガラス転移
温度(Tg)、屈伏点温度(Ts)、及び液相温度(L.T.)）を示
す。本発明のガラスは各成分の原料として各々相当する
酸化物、フツ化物、水酸化物、炭酸塩、及び硝酸塩を使
用し、ガラス化した後に表１の各実施例組成の割合とな
るように秤量し、十分混合した後、白金坩堝に投入して
電気炉で1050−1200℃の温度範囲で溶融し、攪拌して均
質化を図り、清澄してから適当な温度に予熱した金型に
キャストした後、ガラスの転移温度まで冷却してから直
ちにアニールに入れ、室温まで徐冷して製造される。な
お、得られたガラスの組成も表１に示す値と同じであ
る。

【００３１】

【表１】

【００３２】得られた光学ガラスについて、屈折率(n
d)、アッべ数(νd)、ガラス転移温度(Tg)、屈伏点温度
(Ts)、液相温度(L.T.)及び液相温度におけるガラスの粘
性を、以下のようにして測定した。これらの結果を表２
に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】なお、実施例１〜１３のP₂O₅を含む各ガラ
スの液相温度は９７０℃以下であり、耐失透性に優れた
ガラスであることがわかる。このように液相温度が９７
０℃以下であるので、溶融ガラスから直接、精密プレス
成形用プリフォームを成形する場合でも、ガラスを失透
させることなく、良好なプリフォーム成形が可能であ
る。

【００３５】(1) 屈折率（nｄ）及びアッべ数（νd） 徐冷降温速度を−30℃/ｈにして得られた光学ガラスに
ついて測定した。 (2) 転移温度（Tg）及び屈伏点温度（Ts） 理学電機株式会社の熱機械分析装置により昇温速度を4
℃／分にして測定した。 (3) 液相温度（L.T.） 400−1150℃の温度勾配のついた失透試験炉に1時間保持
し、倍率80倍の顕微鏡により結晶の有り無しを観察し、
液相温度を測定した。

【００３６】次に、実施例1〜15のガラスが得られる清
澄、均質化された溶融ガラスを白金合金製のノズルより
滴下して、一定重量の実施例１〜１5のガラスよりなる
精密プレス成形用プリフォームを作製した。そして、こ
れらのプリフォームの表面に水素化カーボン膜を成膜
し、図１に示すプレス装置を用いて非球面精密プレス成
形することにより非球面レンズを得た。その詳細は次の
とおりである。直径2−30ｍｍの球状物とした上記実施
例のガラスよりなるプリフォームを成形面にカーボン膜
を設けたSiC製の下型2及び上型１の間に設置したのち、
石英管１１内を窒素雰囲気としてヒーター１２に通電し
て石英管１１内を加熱した。成形型内部の温度をガラス
の屈伏点温度+20〜60℃となる温度に設定し、同温度を
維持しつつ、押し棒１３を降下させて上型１を押して成
形型内のプリフォームをプレスした。プレスの圧力は8M
Pa、プレス時間は30秒としたプレスの後、プレスの圧力
を解除し、非球面プレス成形されたガラスの成形物を下
型２及び上型１と接触させたままの状態でガラスの転移
温度-30℃の温度までに徐冷し、次いで室温まで急冷し
て非球面レンズに成形されたガラスを成形型から取り出
した。

【００３７】実施例１〜１２のガラスよりなるプリフォ
ームを用いた精密プレス成形により得られた非球面レン
ズは、きわめて精度の高いレンズであり、研削、研磨を
施すことなしに光学素子として必要な光学機能面（光学
素子として使用するときに光線を透過あるいは反射、屈
折させるために使用する面）を備えていた。またレンズ
の表面は、傷、泡、曇りなどの欠陥の見られない、レン
ズとしての性能が極めて良好なものであった。また、精
密プレス成形に使用したプレス成形型の離型膜にも損傷
は見られなかった。なお、これらの実施例は、図１、図
２に示す本発明の範囲ならびに好ましい範囲の含まれる
ものである。なお、プリフォーム表面にカーボン膜や水
素化カーボン膜の代わりにSi含有の有機物からなる自己
組織化膜を形成し、使用してもよい。

【００３８】また、実施例１３〜１５のガラスよりなる
プリフォームを用いて精密プレス成形を行った結果、得
られた非球面レンズの精度は十分なものであったが、レ
ンズ表面に傷や泡などの欠陥が生じる場合も認められ
た。このガラスは、図１に示すように本発明の範囲に含
まれるが、図２に示す好ましい範囲より僅かに外れてい
るか、P₂O₅を含まないものである。さらに、本発明に含
まれない比較例１〜４のガラスを用いて精密プレス成形
を行ったところ、得られたレンズの表面に傷や泡などの
欠陥が発生していた。また、プレスに使用した成形型の
離型膜にも損傷が認められた。このように、本発明の成
形品表面の傷や発泡の防止、プレス成形型の離型膜損傷
防止に効果があることが確認された。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、所望の光学特性と優れ
たプレス成形性を有し、精密プレス成形時にガラス表面
に泡、傷、曇りなどの欠陥を防止可能な光学ガラス、な
らびに精密プレス成形用プリフォームを提供することが
できる。なお、本発明によれば、液相温度が970℃以下
であり、耐失透性に優れたリン酸塩光学ガラスを提供す
ることができるので、溶融ガラスから精密プレス成形用
プリフォームを直接成形する際のガラスの失透防止に効
果的である。さらに、本発明の光学ガラスを用いること
により、精密プレス用型材の寿命を伸ばすことができ、
安定して精密プレス成形を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】精密プレス成形に用いるプレス装置の概略図。

【図２】屈伏点ＴｓとTiO₂+Nb₂O₅+WO₃含有量との座標に
示した、精密プレス成形により得られたレンズの評価結
果。

【図３】屈伏点ＴｓとWO₃含有量との座標に示した、精
密プレス成形により得られたレンズの評価結果。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G062 AA04 BB09 DA01 DA02 DA03 DB01 DB02 DB03 DC01 DC02 DC03 DC04 DD04 DD05 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA03 EA04 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FB01 FB02 FB03 FB04 FC01 FD01 FE01 FF01 FG03 FG04 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄ
   が35以下、屈伏点Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、
   ＳｉＯ₂及びＢ₂Ｏ₃から成る群から選ばれる少なくとも1
   種の酸化物を必須成分とする光学ガラスにおいて、Ｎｂ
   ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、及びＴｉＯ₂を合量で０モル％超かつ３５
   モル％未満含み、Ｇｅ、Ｔｅ、及びＰｂを実質的に含ま
   ないことを特徴とする光学ガラス。
2. 【請求項２】 加熱、軟化してプレス成形型により精
   密プレス成形されるガラス製の精密プレス成形用プリフ
   ォームにおいて、 屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄが35以下、屈伏点
   Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂及びＢ₂Ｏ
   ₃から成る群から選ばれる少なくとも1種の酸化物を必須
   成分とし、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、及びＴｉＯ₂を合量で０モ
   ル％超かつ３５モル％未満含み、Ｇｅ、Ｔｅ、及びＰｂ
   を実質的に含まない光学ガラスにより構成され、成形面
   に炭素含有薄膜が形成されたプレス成形型による精密プ
   レス成形に供されるものであることを特徴とする精密プ
   レス成形用プリフォーム。
3. 【請求項３】 屈折率ｎｄが1.65以上、アッベ数νｄ
   が35以下、屈伏点Ｔｓが５７０℃以下であり、Ｐ₂Ｏ₅、
   ＳｉＯ₂及びＢ₂Ｏ₃から成る群から選ばれる少なくとも1
   種の酸化物を必須成分とし、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、及びＴ
   ｉＯ₂を合量で０モル％超かつ３５モル％未満含み、Ｇ
   ｅ、Ｔｅ、及びＰｂを実質的に含まない光学ガラスの表
   面に薄膜が形成されていることを特徴とする精密プレス
   成形用プリフォーム。
4. 【請求項４】 前記薄膜が炭素含有薄膜であることを特
   徴とする請求項３に記載の精密プレス成形用プリフォー
   ム。
5. 【請求項５】 前記光学ガラスが、モル％表示したとき
   のＷＯ₃の含有量の数値をＣｗとし、℃表示したときの
   屈伏点の数値をＴｓとしたとき、関係式 Ｔｓ＋（７×
   Ｃｗ）≦６１０を満たすものであることを特徴とする請
   求項２〜４のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プ
   リフォーム。
6. 【請求項６】 前記光学ガラスが、モル%表示で、 P₂O₅ 15〜40%、 SiO₂ 0〜10％、 B₂O₃ 0〜20%、 Al₂O₃ 0〜5％、 Li₂O 5〜30%、 Na₂O 0〜30%、 ZnO 0〜20%、 BaO 0〜20%、 Nb₂O₅ 2〜30%、 WO₃ 2〜15%、 TiO₂ 0〜15%、 （但し、Nb₂O₅+WO₃+TiO₂=10％以上35％未満）を含み、
   上記成分の合計量が95%以上であることを特徴とする請
   求項2〜5のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリ
   フォーム。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれか１項に記載のプ
   リフォームを精密プレス成形して得られる光学素子。