JP2005097102A - 精密プレス成形用ガラスプリフォーム、光学素子およよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モル%表示で、ガラス成分としてB2O3 40〜60%(但し、40%を除く)、La2O3 5〜25%、Gd2O3 2〜22%、ZnO 5〜45%、SiO2 0〜10%(但し、10%を除く)を含み、PbOを含まず、B2O3とSiO2の合計含有量に対するB2O3の含有量の割合(B2O3/(B2O3+SiO2))が0.84を超え1.00以下、Gd2O3と任意成分であるNb2O5の合計含有量に対するGd2O3の含有量の割合(Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5))が0.91を超え1.00以下であって、屈折率(nd)が1.80を超え2.00以下、アッベ数(νd)が40〜45(但し、45を除く)である光学ガラスからなるガラスプリフォームを用いる。
Description
(1) モル%表示で、ガラス成分としてB2O3 40〜60%(但し、40%を除く)、La2O3 5〜25%、Gd2O3 2〜22%、ZnO 5〜45%、SiO2 0〜10%(但し、10%を除く)を含み、PbOを含まず、B2O3とSiO2の合計含有量に対するB2O3の含有量の割合(B2O3/(B2O3+SiO2))が0.84を超え1.00以下、Gd2O3と任意成分であるNb2O5の合計含有量に対するGd2O3の含有量の割合(Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5))が0.91を超え1.00以下であって、屈折率(nd)が1.80を超え2.00以下、アッベ数(νd)が40〜45(但し、45を除く)である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(2) 光学ガラスが、モル%表示で、ガラス成分としてLi2O 0.5〜15%(但し、Li2Oと前記ZnOの合計含有量 10%以上)、ZrO2 0.5〜10%、Ta2O5 0.2〜10%、WO3 0〜10%、Y2O3 0〜4%、Yb2O3 0〜0.5%、La2O3とGd2O3を合計含有量で12%以上含む、(1)に記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(3) 光学ガラスにおけるB2O3とSiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の割合(SiO2/(B2O3+SiO2))が0以上0.16未満、Gd2O3とNb2O5の合計含有量に対するNb2O5の含有量の割合(Nb2O5/(Gd2O3+Nb2O5))が0以上0.09未満である、(1)または(2)に記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(4) 光学ガラスのガラス転移温度が650℃以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(5) 光学ガラスの液相温度における粘度が4〜40dPa・sである、(1)〜(4)のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(6) 全表面が熔融状態の光学ガラスが固化して形成された、(1)〜(5)のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(7) 全表面が自由表面からなる、(1)〜(6)のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム、
(8) 熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離、冷却して、該熔融ガラス塊と等しい重量を有する精密プレス成形用ガラスプリフォームを製造することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームの製造方法、
(9) 熔融ガラス塊に風圧を加えて浮上させながら成形する、(8)に記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームの製造方法、
(10) (1)〜(7)のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形してなることを特徴とする光学素子、
(11) (8)または(9)に記載の方法により製造された精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形してなることを特徴とする光学素子、
(12) (1)〜(7)のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
(13) (8)または(9)に記載の方法により製造された精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
(14) 精密プレス成形用ガラスプリフォームをプレス成形型に導入し、プレス成形型とともに精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形する、(12)または(13)に記載の光学素子の製造方法、および
(15) プレス成形型の温度よりも高温に予熱された精密プレス成形用ガラスプリフォームをプレス成形型に導入して加熱し、精密プレス成形する、(12)または(13)に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。
ここで、La2O3の含有量を重量%で表すと、10〜45重量%が好ましく、12〜44重量%がより好ましい。
ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%添加することが好ましい。
(組成1)
B2O3 40〜60%(但し、40%を除く)、
La2O3 5〜25%、
Gd2O3 2〜22%、
ZnO 5〜45%、
Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5)
0.91を超え1.00以下を満たす量のNb2O5、
SiO2 0〜10%(但し、10%を除く)、
B2O3/(B2O3+SiO2) 0.84を超え1.00以下、
La2O3とGd2O3の合計含有量 12%以上、
Li2O 0.5〜15%、
ZnOとLi2Oの合計含有量 10%以上、
ZrO2 0.5〜10%、
Ta2O5 0.2〜10%、
WO3 0〜10%、
Y2O3 0〜4%、
Yb2O3 0〜0.5%、
TiO2 0〜3%、
CaO 0〜5%、
BaO 0〜8%、
を含み、上記各ガラス成分の総量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加された光学ガラス。
(組成2)
B2O3 41〜60%、
La2O3 5〜25%、
Gd2O3 2〜20%、
ZnO 5〜45%、
Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5)
0.92〜1を満たす量のNb2O5、
SiO2 0〜9%、
B2O3/(B2O3+SiO2) 0.85〜1.00
La2O3とGd2O3の合計含有量 12%以上、
Li2O 0.5〜15%、
ZnOとLi2Oの合計含有量 10%以上、
ZrO2 0.5〜10%、
Ta2O5 0.2〜10%、
WO3 0〜10%、
Y2O3 0〜3%、
Yb2O3 0〜0.5%、
TiO2 0〜3%、
CaO 0〜5%、
BaO 0〜8%、
を含み、上記各ガラス成分の総量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加された光学ガラス。
(組成3)
B2O3 41〜60%、
La2O3 5〜23%、
Gd2O3 2〜15%、
ZnO 5〜45%、
Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5)
0.92〜1.00を満たす量のNb2O5、
SiO2 0〜9%、
B2O3/(B2O3+SiO2) 0.85〜1.00、
La2O3とGd2O3の合計含有量 12〜32%、
Li2O 0.5〜15%、
ZnOとLi2Oの合計含有量 15%以上、
ZrO2 0.5〜10%、
Ta2O5 0.2〜10%、
WO3 0〜7%、
Y2O3 0〜3%、
Yb2O3 0〜0.5%、
TiO2 0〜3%、
CaO 0〜5%、
BaO 0〜1%、
を含み、上記各ガラス成分の総量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加された光学ガラス。
(組成4)
B2O3 45%を超え60%以下、
La2O3 5〜23%、
Gd2O3 2〜22%、
ZnO 10〜32%、
Nb2O5 0〜2%、
Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5) 0.91を超え1.00以下、
SiO2 0〜6%、
B2O3/(B2O3+SiO2) 0.85〜1.00、
La2O3とGd2O3の合計含有量 12〜32%、
Li2O 0.5〜10%、
ZnOとLi2Oの合計含有量 15%以上、
ZrO2 0.5〜10%、
Ta2O5 0.2〜10%、
WO3 0〜7%、
Y2O3 0〜3%、
Yb2O3 0〜0.5%、
TiO2 0〜3%、
CaO 0〜5%、
BaO 0〜1%、
を含み、上記各ガラス成分の総量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加された光学ガラス。
(組成5)
B2O3 45%を超え60%以下、
La2O3 7〜20%、
Gd2O3 2〜22%、
ZnO 10〜32%、
Nb2O5 0〜2%、
Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5) 0.91を超え1.00以下、
SiO2 0〜6%、
B2O3/(B2O3+SiO2) 0.85〜1.00、
La2O3とGd2O3の合計含有量 14〜27%、
Li2O 0.5〜10%、
ZnOとLi2Oの合計含有量 15〜35%、
ZrO2 1〜10%、
Ta2O5 1〜8%、
WO3 0〜7%、
Y2O3 0〜3%、
Yb2O3 0〜0.5%、
TiO2 0〜3%、
CaO 0〜5%、
BaO 0〜1%、
を含み、上記各ガラス成分の総量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加された光学ガラス。
(組成6)
B2O3 45%を超え60%以下、
La2O3 7〜20%、
Gd2O3 2〜10%、
ZnO 10〜32%、
Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5)
0.92〜1.00を満たす量のNb2O5、
SiO2 0〜6%、
B2O3/(B2O3+SiO2) 0.85〜1.00、
La2O3とGd2O3の合計含有量 14〜27%、
Li2O 0.5〜10%、
ZnOとLi2Oの合計含有量 15〜35%、
ZrO2 1〜10%、
Ta2O5 1〜8%、
WO3 0.5〜7%、
Y2O3 0〜3%、
Yb2O3 0〜0.5%、
TiO2 0〜3%、
CaO 0〜5%、
BaO 0〜1%、
を含み、上記各ガラス成分の総量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加された光学ガラス。
である。また、アッベ数(νd)は40〜45(但し、45を除く)であり、好ましくは40〜44.5である。
また、本発明のガラスプリフォームを熔融ガラスから製造する場合に、熔融ガラスの流出、成形を安定して行うため、光学ガラスの粘度が液相温度において4〜40dPa・sを示すことが好ましく、5〜30dPa・sを示すことがより好ましい。
加圧時の圧力及び時間は、光学ガラスの粘度などを考慮して適宜決定することができ、例えば、プレス圧力は約5〜15MPa、プレス時間は10〜300秒とすることができる。プレス時間、プレス圧力などのプレス条件は成形品の形状、寸法に合わせて周知の範囲で適宜設定すればよい。
(1)屈折率(nd)及びアッベ数(νd)
日本光学硝子工業会規格の屈折率測定方法により、ガラス転移温度(Tg)−屈伏点(Ts)間の温度で保持した光学ガラスを、降温速度を−30℃/時間にして得られた光学ガラスについて、ndとνdを測定した(カルニュー光学社製GMR−1使用)。
(2)ガラス転移温度(Tg)及び屈伏点(Ts)
理学電機株式会社の熱機械分析装置TMA8510により昇温速度を4℃/分、荷重98mNとして測定した。
(3)液相温度(LT)及び液相温度におけるガラスの粘度
液相温度は、熔融ガラスを所定温度に冷却して2時間の保持により結晶が析出しない最低温度とした。ガラスの粘度は、JIS Z 8803に規定される測定方法により、共軸二重円筒形回転粘度計を用いて、各光学ガラスの液相温度におけるガラスの粘度を測定した(東京工業株式会社製 高温粘度測定装置 RHEOTRONIC使用)。
(4)比重
アルキメデス法により測定した(ミラージュ貿易株式会社製電子比重計MD−200S使用)。
(実施例1〜39)
表1−1〜表1−4に示すガラス組成になるように、原料としてそれぞれ相当する酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、水酸化物など、例えば、SiO2、H3BO3、La2O3、ZnO、ZnCO3、ZrO2、Li2CO3などを用いて250〜300g秤量し、十分に混合して調合バッチと成し、これを白金るつぼに入れ、1200〜1450℃に保持した電気炉中において、攪拌しながら空気中で2〜4時間ガラスの溶融を行った。溶融後、熔融ガラスを40×70×15mmのカーボン製の金型に流し、ガラスの転移温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約1時間アニールした後、炉内で室温まで放冷し光学ガラスを得た。得られた光学ガラス中には、顕微鏡で観察できる結晶は析出しなかった。表1−1〜表1−4にモル%表示した場合の各光学ガラスの組成を示し、表1−5に重量%表示した場合の各光学ガラスの組成を示す。
(実施例40)
次に、成形面に炭素含有膜(ダイヤモンド様カーボン膜)が設けられたSiC製のプレス成形型に、上記実施例1〜24で作製した各ガラスプリフォームを導入し、ガラスの粘度が105〜109dPa・sとなる温度にまでガラスプリフォームとプレス成形型を一緒に加熱し、窒素雰囲気中においてプレス圧力5〜15MPa、プレス時間10〜300秒でプレス成形型を用いてガラスプリフォームを精密プレス成形した。得られた精密プレス成形品をアニールして非球面レンズを得た。得られたレンズの屈折率(nd)ならびにアッベ数(νd)は上記ガラスプリフォームを形成する光学ガラスにおける値と一致した。
(実施例41)
次に、実施例1〜39の各ガラスプリフォームをガラスの粘度が104〜108dPa・sの粘度を示す温度にまで予熱してから、該予熱温度よりも低い温度に予熱された、成形面に炭素含有膜(ダイヤモンド様カーボン膜)が設けられたSiC製のプレス成形型に導入し、窒素雰囲気中においてプレス圧力5〜15MPa、プレス時間10〜300秒でプレス成形型を用いてガラスプリフォームを精密プレス成形した。
Claims (15)
- モル%表示で、ガラス成分としてB2O3 40〜60%(但し、40%を除く)、La2O3 5〜25%、Gd2O3 2〜22%、ZnO 5〜45%、SiO2 0〜10%(但し、10%を除く)を含み、PbOを含まず、B2O3とSiO2の合計含有量に対するB2O3の含有量の割合(B2O3/(B2O3+SiO2))が0.84を超え1.00以下、Gd2O3と任意成分であるNb2O5の合計含有量に対するGd2O3の含有量の割合(Gd2O3/(Gd2O3+Nb2O5))が0.91を超え1.00以下であって、屈折率(nd)が1.80を超え2.00以下、アッベ数(νd)が40〜45(但し、45を除く)である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 光学ガラスが、モル%表示で、ガラス成分としてLi2O 0.5〜15%(但し、Li2Oと前記ZnOの合計含有量 10%以上)、ZrO2 0.5〜10%、Ta2O5 0.2〜10%、WO3 0〜10%、Y2O3 0〜4%、Yb2O3 0〜0.5%、La2O3とGd2O3を合計含有量で12%以上含む、請求項1に記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 光学ガラスにおけるB2O3とSiO2の合計含有量に対するSiO2の含有量の割合(SiO2/(B2O3+SiO2))が0以上0.16未満、Gd2O3とNb2O5の合計含有量に対するNb2O5の含有量の割合(Nb2O5/(Gd2O3+Nb2O5))が0以上0.09未満である、請求項1または2に記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 光学ガラスのガラス転移温度が650℃以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 光学ガラスの液相温度における粘度が4〜40dPa・sである、請求項1〜4のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 全表面が熔融状態の光学ガラスが固化して形成された、請求項1〜5のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 全表面が自由表面からなる、請求項1〜6のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォーム。
- 熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離、冷却して、該熔融ガラス塊と等しい重量を有する精密プレス成形用ガラスプリフォームを製造することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
- 熔融ガラス塊に風圧を加えて浮上させながら成形する、請求項8に記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形してなることを特徴とする光学素子。
- 請求項8または9に記載の方法により製造された精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形してなることを特徴とする光学素子。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
- 請求項8または9に記載の方法により製造された精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
- 精密プレス成形用ガラスプリフォームをプレス成形型に導入し、プレス成形型とともに精密プレス成形用ガラスプリフォームを加熱し、精密プレス成形する、請求項12または13に記載の光学素子の製造方法。
- プレス成形型の温度よりも高温に予熱された精密プレス成形用ガラスプリフォームをプレス成形型に導入して加熱し、精密プレス成形する、請求項12または13に記載の光学素子の製造方法。
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