JP2005255499A - 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子ならびにそれぞれの製造方法 - Google Patents
光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子ならびにそれぞれの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを、任意成分としてNa2OおよびK2Oを含み、Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)が、モル比で1/3〜1であり、アッベ数(νd)が30以下である光学ガラス、および必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを含み、厚さ10.0±0.1mmの互いに平行で平坦な光学研磨が施されたガラス試料の光学研磨面の一方に垂直に入射光を照射したとき、入射光強度に対するガラス試料を透過して他方の光学研磨面から出射する透過光強度の比(透過光強度/入射光強度)で表わされる透過率が70%になる波長が510nm以下となる透過率特性を有し、屈折率(nd)が1.80以上かつアッベ数(νd)が30以下であって、液相温度が1000℃未満の光学ガラスである。
【選択図】 なし
Description
一方、撮像光学系における光学設計の面から、高屈折率高分散ガラスからなるレンズが必要とされており、このようなレンズを上記精密プレス成形によって供給するためのガラス材料に対する需要が高まっている。
上記特許文献1に開示されている発明では、P2O5、Nb2O5、Bi2O3、TiO2、WO3、アルカリ金属酸化物などの成分を含むガラスを形成し、精密プレス成形に要求される低温軟化性を備えた高屈折率高分散ガラスを実現している。
上記特許文献1に開示されている発明では、溶融ガラスを金型に鋳込み、得られたガラスから所定重量のガラス塊を切り出し、研磨法によってプリフォームを作製している。
(1)必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを、任意成分としてNa2OおよびK2Oを含み、Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)が、モル比で1/3〜1であり、アッベ数(νd)が30以下であることを特徴とする光学ガラス、
(2)屈折率(nd)が1.80以上である上記(1)項に記載の光学ガラス、
(3)必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを含み、厚さ10.0±0.1mmの互いに平行で平坦な光学研磨が施されたガラス試料の光学研磨面の一方に垂直に入射光を照射したとき、入射光強度に対するガラス試料を透過して他方の光学研磨面から出射する透過光強度の比(透過光強度/入射光強度)で表わされる透過率が70%になる波長が510nm以下となる透過率特性を有し、屈折率(nd)が1.80以上かつアッベ数(νd)が30以下であって、液相温度が1000℃未満であることを特徴とする光学ガラス、
(4)Nb2O5、WO3、TiO2、Bi2O3の中から選ばれる1種以上の成分を含む上記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(5)精密プレス成形に供するガラスである上記(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(6)ガラス成分として、P2O5およびSiO2を含む光学ガラスの製造方法において、
SiO2を含む第一の原料を加熱、溶融して溶融物もしくは前記溶融物から得られるカレット原料を作製し、
燐酸化合物を含む第二の原料、前記第二の原料を加熱、溶融して得られる溶融物、および前記第二の原料の溶融物から得られるカレット原料のいずれかを、前記第一の原料の溶融物または前記第一の原料の溶融物から得られるカレット原料と混合、溶融して前記光学ガラスを溶融することを特徴とする光学ガラスの製造方法、
(7)上記(5)項に記載の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プリフォーム、
(8)P2O5、SiO2およびLi2Oを含むアルカリ金属酸化物を必須成分として含み、SiO2の含有量が0.5〜4モル%、屈折率(nd)が1.80以上、アッベ数(νd)が30以下の光学ガラスからなり、全表面が溶融状態の前記ガラスが固化して形成されたものであるか、自由表面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、
(9)溶融状態のガラスから一定重量の溶融ガラス塊を分離し、前記溶融ガラス塊が冷却、固化するまでの間に前記重量と等しい重量の上記(7)または(8)項に記載のプリフォームに成形することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(10)上記(6)項に記載の光学ガラスの製造方法により作製された溶融状態の光学ガラスから一定重量の溶融ガラス塊を分離し、前記溶融ガラス塊が冷却、固化するまでの間に前記重量と等しい重量のプリフォームに成形することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(11)上記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子、
(12)ガラス製のプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
上記(7)または(8)項に記載の精密プレス成形用プリフォームを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)ガラス製のプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
上記(9)または(10)項に記載の製造方法により作製した精密プレス成形用プリフォームを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)精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入し、前記プリフォームとプレス成形型をともに加熱することを特徴とする上記(12)または(13)項に記載の光学素子の製造方法、および
(15)加熱した精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入し、精密プレス成形することを特徴とする上記(12)または(13)項に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。
また、上記ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームおよび前記光学ガラスあるいはプリフォームを精密プレス成形して得られる光学素子を提供すること、ならびに前記光学ガラス、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子それぞれの製造方法を提供することもできる。
本発明の光学ガラスは精密プレス成形に供されるものである。精密プレス成形とは、モールドオプティクス成形とも呼ばれ、光学素子の光学的な機能を果たす面(以下、光学機能面と記す。)、例えば光を屈折させたり、反射したり(全反射や部分反射を含む。)、回折させたり、透過したりする面をプレス成形によって形成する方法である。この方法では、非球面レンズや微小レンズをレンズ面に機械加工を施さずに作製できるので、高い生産性のもとに精密形状の光学素子を量産することができる。なお、レンズ面の周囲を心取りなどの目的で機械加工することは、精密プレス成形の上記特徴を損なうものではない。
(ガラスI)
本発明の第一の光学ガラス(以下、ガラスIという。)は、必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを、任意成分としてNa2OおよびK2Oを含み、Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)が、モル比で1/3〜1であり、アッベ数(νd)が30以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ここで、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り、前記光学恒数領域において良好な精密プレス成形性を備えるガラスを実現するために必要な重要な成分である。
同様に上記の理由から、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量は28モル%以上42モル%未満が望ましく、30モル%以上40モル%未満が更に望ましい。
同様に上記の理由から、Li2Oは2重量%以上であることが更に望ましく、4重量%以上であることがいっそう望ましい。一方で、アルカリ成分のうちLi2O以外の成分として主に用いられるNa2OとK2Oの合計量は10重量%未満であることが望ましく、9重量%未満であることが更に望ましく、8重量%未満であることがいっそう望ましい。
ガラスIは低温軟化性とともに、通常屈折率(nd)1.80以上の高屈折率特性を有する。
本発明の第二の光学ガラス(以下、ガラスIIという。)は、必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを含み、厚さ10.0±0.1mmの互いに平行で平坦な光学研磨が施されたガラス試料の光学研磨面の一方に垂直に入射光を照射したとき、入射光強度に対するガラス試料を透過して他方の光学研磨面から出射する透過光強度の比(透過光強度/入射光強度)で表わされる透過率が70%になる波長が510nm以下となる透過率特性を有し、屈折率(nd)が1.80以上かつアッベ数(νd)が30以下であって、液相温度が1000℃未満であることを特徴とする光学ガラスである。なお、上記ガラス試料は溶融状態のガラスを冷却したものを加工したものであり、室温までガラスを冷却した後、再加熱していないものである。
なお、ガラスIIとしてはガラスIの特徴も備えたものが好ましい。
次に、ガラスI、IIの共通点について説明する。以下、ガラスI、IIを一括して本発明のガラスと呼ぶことにする。
本発明のガラスにおいて屈折率(nd)に特に上限は定めないが、2以下を目安とすればよい。なお、より好ましい屈折率(nd)の範囲は、1.82以上2以下、更に好ましい範囲は1.84以上2以下である。またアッベ数(νd)特に下限は定めないが、17以上を目安とすればよい。
P2O5は、通常10〜35%、より好ましくは15〜30%、さらに好ましくは17〜28%導入する。P2O5は過剰導入により、ガラス転移温度や屈伏点の上昇、耐候性の悪化を招き、少なすぎるとガラスの失透傾向が強くなりガラスが不安定となる。
また、SiO2を導入することによって液相温度における粘度を高め、2〜20dPa・sの範囲にすることができるので、熱間プリフォーム成形性を向上させることができる。
アルカリ金属酸化物の合計量は上記制限内において、40%未満にすることが望ましく、38%以下とすることがより望ましく、6%以上であることが望ましく、10%以上であることがさらに望ましく、11%以上であることがより一層望ましい。
さらにLi2Oの好ましい量は2〜25%、より好ましい量は4〜20%、さらに好ましい量は5〜20%、Na2Oの好ましい量は4〜25%、より好ましい量は5〜20%、K2Oの好ましい量は0〜15%、より好ましい量は1〜8%である。また、重量%表示でLi2Oを2%以上導入することが精密プレス成形性を向上させる観点から望ましい。
Nb2O5は、高屈折率高分散特性を付与する効果の高い重要な成分である。Nb2O5の導入量が多くなるとガラスの溶融性や安定性が低下すると共に、ガラス転移温度や屈伏点が上昇し、精密プレス成形時にガラスが発泡したり着色しやすくなったりする傾向がある。逆に導入量が少なくなるとNb2O5による高屈折率高分散特性の付与効果が減少する。したがって、Nb2O5の導入量を5〜25%とすることが好ましく、10〜25%とすることがより好ましく、12〜23%とすることがさらに好ましい。
BaOは、屈折率を高め、ガラスの安定性を向上させて液相温度を低下させる上で有用な成分である。しかし、過剰の導入によりガラスの安定性が低下し、ガラス転移温度や屈伏点が上昇するので、その導入量を0〜15%とするのが好ましく、0〜12%とするのがより好ましく、0.1〜12%とするのがさらに好ましい。また、BaOはWO3と共存させることにより、WO3の導入量を多くしてもガラス安定性の低下を防ぎ、着色も抑える働きをする。したがって、WO3を含む場合、BaOも含むガラスが好ましい。
ZnOは、屈折率や分散を高め、少量の導入でもガラス転移温度や屈伏点、液相温度を低下させる働きをする。しかし、過剰導入によりガラス安定性が低下し、液相温度も上昇してしまう。したがって、ZnOは0〜12%導入することが好ましく、1〜10%導入することがより好ましく、2〜8%導入することがさらに好ましい。
また、着色を目的とする場合以外は、Cr、Cd、Cu、Fe、Co、Vなどの着色剤となるものも排除すべきである。
さらに、所望の光学恒数を得る上から、F(フッ素)なども排除することが好ましい。
本発明のガラスは、精密プレス成形性の面からガラス転移温度(Tg)が540℃以下であることが好ましく、530℃以下であることがより好ましく、500℃以下であることがさらに好ましい。
同様に精密プレス成形性の面から、屈伏点(Ts)は570℃以下であることが好ましく、550℃以下であることがより好ましく、540℃以下であることがさらに好ましい。
また、溶融状態のガラスを失透させずに良好に成形するため、特に熱間プリフォーム成形を行う上から、液相温度(LT)が970℃未満であることが好ましく、950℃以下であることがより好ましく、930℃以下であることがさらに好ましい。
なお、本発明の光学ガラスは精密プレス成形用ガラスとして好適であるが、研磨加工によって光学素子を作る際に使用するガラス材料としても優れたものである。
また、ガラスの安定性もSiO2の導入により改善するため、前記液相粘性とあわせ、ガラスの成形、特に精密プレス成形用プリフォームの熱間成形を良好に行うことができる。
次に光学ガラスの製造方法について説明する。本発明の光学ガラスの製造方法は、ガラス成分として、P2O5およびSiO2を含む光学ガラスの製造方法において、SiO2を含む第一の原料を加熱、溶融して溶融物もしくは前記溶融物から得られるカレット原料を作製し、燐酸化合物を含む第二の原料、前記第二の原料を加熱、溶融して得られる溶融物、前記第二の原料の溶融物から得られるカレット原料のいずれかを、前記第一の原料の溶融物または前記第一の原料の溶融物から得られるカレット原料と混合、溶融して前記光学ガラスを溶融することを特徴とするものである。
グループ1は必須成分であるSiO2を導入するための原料であり、その例としてSiO2を示すことができる。
グループ2はグループ1の原料と加熱、溶融することにより均一なガラスを形成しやすいものであり、B2O3、H3BO3、Al2O3、Na2CO3、NaNO3、K2CO3、KNO3、BaCO3、Ba(NO3)2、TiO2、Nb2O5などを例示できる。
グループ3はグループ1と混合して溶融温度を低下させやすい成分であるが、それだけではガラス化するとは限らないものも含まれる。グループ3にはB2O3、H3BO3、Li2CO3、LiNO3、Na2CO3、NaNO3、K2CO3、KNO3、BaCO3、Ba(NO3)2、WO3、Bi2O3、ZnOなどが含まれる。
グループ5はP2O5をガラス成分として導入する原料であり、燐酸化合物である。グループ5に属する原料は、グループ1と均質なガラスを形成しにくく、両者を混合しても溶融温度の低下が見られない。グループ5にはH3PO4、BPO4、Al(PO3)3、LiPO3、NaPO3、Na3PO4、Na5P3O10、KPO3、Mg(PO3)2、Ca(PO3)2、Sr(PO3)2、Ba(PO3)2、Zn(PO3)2などが含まれる。
その他に、グループ2に含まれるがグループ3に含まれない原料(グループ6。例えばAl2O3、TiO2、Nb2O5など。)、グループ3に含まれるがグループ2に含まれない原料(グループ7。例えばWO3、Bi2O3、Li2CO3、LiNO3、ZnOなど。)がある。
第2の方法では、グループ1とグループ4の原料を加熱、溶融して、溶融ガラスを作り、この溶融ガラスを冷却してカレット原料を作る。次に、前記カレット原料とグループ5を含む原料を加熱、溶融してSiO2、P2O5を含む溶融ガラスを作り、成形、冷却して光学ガラスを得る。
第3の方法では、グループ1とグループ4の原料を加熱、溶融して、溶融ガラスを作り、この溶融ガラスを冷却してカレット原料を作る。次に、グループ5を含む原料を加熱、溶融して溶融ガラスを作り、この溶融ガラスを冷却してカレット原料を作る。上記2つのカレット原料を含む原料を加熱、溶融し、SiO2、P2O5を含む溶融ガラスを作り、成形、冷却して光学ガラスを得る。
第4の方法では、グループ5を含む原料を加熱、溶融して溶融ガラスを作り、この溶融ガラスを冷却してカレット原料を作る。グループ1とグループ4の原料を加熱、溶融して作られた溶融物に上記カレット原料を加えて加熱、溶融し、SiO2、P2O5を含む溶融ガラスを作り、成形、冷却して光学ガラスを得る。
第5の方法では、グループ1とグループ4の原料を加熱、溶融して、溶融物を作る。また、グループ5を含む原料を加熱、溶融して、溶融物を作る。上記溶融物を混合、加熱してSiO2、P2O5を含む溶融ガラスを作り、成形、冷却して光学ガラスを得る。
さらに、上記方法は本発明の光学ガラスの製造に好適である。
なお、上記ガラスの製造方法は、特記した以外の点については公知の溶融技術を適宜使用すればよい。
次に、本発明の精密プレス成形用プリフォーム(以下、プリフォームという。)について説明する。プリフォームとは、精密プレス成形前に精密プレス成形に適する形状に予備成形されたガラス成形体であり、精密プレス成形品の重量と同じ重量をもち、表面が滑らかで傷などの欠陥がないものである。精密プレス成形ではプリフォームの表面がそのまま光学素子の光学機能面に成形される可能性が高く、内部品質のみならず、表面の品質も高いものが要求される。
本発明の第一のプリフォーム(以下、プリフォームIという。)は、上記本発明のガラスからなるものである。したがって、プリフォームIは本発明のガラスが備える諸特性を有する。
プリフォームIとして、全表面が溶融状態の前記ガラスが固化して形成されているものが好ましい。また、全表面が自由表面からなることが好ましい。自由表面とは溶融状態のガラスが冷却する過程で、固体と接して前記固体の表面が転写されることなく形成された表面のことである。このようなプリフォームの全表面は滑らかで、微細な研磨痕もないので、精密プレス成形によって良好な面を有する光学素子を高い生産性のもとに作製できる。
本発明の第二のプリフォーム(以下、プリフォームIIという。)は、P2O5、SiO2およびアルカリ金属酸化物を必須成分として含み、SiO2の含有量が0.5〜4モル%、屈折率(nd)が1.80以上、アッベ数(νd)が30以下の光学ガラスからなり、全表面が溶融状態の前記ガラスが固化して形成されたものであることを特徴とするプリフォームである。
本発明の第三のプリフォーム(以下、プリフォームIIIという。)は、P2O5、SiO2およびアルカリ金属酸化物を必須成分として含み、SiO2の含有量が0.5〜4モル%、屈折率(nd)が1.80以上、アッベ数(νd)が30以下の光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなることを特徴とするプリフォームである。
プリフォームIIおよびプリフォームIIIにおいて、P2O5、SiO2、アルカリ金属酸化物を導入することにより得られる効果、SiO2の含有量の限定理由は、本発明のガラスで説明したとおりであり、それらの作用、効果によって前記全表面を有し、失透や脈理のない均質かつ高品質のプリフォームが提供される。さらに、前記全表面を備えることにより、精密プレス成形によって良好な面を有し、高分散性を有するガラスからなる光学素子を高い生産性のもとに作製できる。
次にプリフォームIIとIIIの共通点について説明する。これらのプリフォームは、Nb2O5、WO3、TiO2およびBi2O3を合計で25〜45モル%含むガラスからなること、また、屈折率(nd)が1.80以上、好ましくは1.82以上、より好ましくは1.84以上のガラスからなることが好ましい。
さらに、任意成分としてB2O3を含み、アルカリ金属酸化物の合計量とB2O3の量を合計した量が20重量%未満であることが好ましく、17重量%未満であることがより好ましく、15重量%未満であることがさらに好ましい。
また、前記アルカリ酸化物がLi2Oを含むことが望ましく、(1)Li2O、(2)Li2OおよびNa2O、(3)Li2O、Na2OおよびK2Oの各組合せが好ましい。前記ガラスとしてはさらにBaO、ZnOなどを含み得る。Li2Oの導入量としては2重量%以上とするのが望ましい。
また本発明のガラスにおける理由と同じ理由により、WO3を0モル%超導入することが望ましい。
各成分の含有量や合計量は、上記本発明のガラスにおける範囲と同様にすることが好ましく、清澄剤とその添加量や排除すべき成分についても上記本発明のガラスと同様にすることが好ましい。
次にプリフォームI〜IIIに共通する点について説明する。以下、プリフォームI〜IIIを一括してプリフォームと呼ぶことにする。
プリフォームの形状は、精密プレス成形の際、プリフォームをなるべく等方的に押し広げることができること、精密プレス成形品の主用途である光学素子で特に需要が高いレンズの形状の主なものが、回転対称軸を有していることを考慮し、球または1つの回転対称軸を有する形状が好ましい。1つの回転対称軸を有する形状として好ましいものは次のとおりである。
また、設定重量に対する重量精度は、±2%以内であることが望ましく、±1%以内であることがより望ましく、±0.8%以内であることがさらに好ましい。
プリフォームを形成するガラスの屈折率(nd)、アッベ数(νd)、ガラス転移温度(Tg)、屈伏点(Ts)、液相温度(LT)、透過率特性については、本発明のガラスと同様とすることが好ましい。
次に本発明のプリフォームの製造方法について説明する。
第1のプリフォームの製造方法(以下、プリフォームの製法Iという。)は、上記本発明の光学ガラスの製造方法により作製された溶融状態の光学ガラスから一定重量の溶融ガラス塊を分離し、前記溶融ガラス塊が冷却、固化するまでの間に前記重量と等しい重量のプリフォームに成形することを特徴とするものである。
上記プリフォームの製法IおよびIIにおいて、前記溶融ガラス塊に風圧を加えて浮上させながら成形することが好ましい。
このようにして切断刃を使用せずに分離されたガラス塊を浮上して成形したプリフォームは、切断痕がない滑らかな表面を有し、精密プレス成形用のプリフォームとして好適である。
次に本発明の光学素子について説明する。
本発明の第1の光学素子(以下、光学素子Iという。)は、精密プレス成形品であって、上記ガラスI〜IVのいずれかからなることを特徴とするものである。
第2の光学素子(以下、光学素子IIという。)は、プリフォームI〜IIIのいずれか、またはプリフォームの製法Iまたはプリフォームの製法IIによって作製されたプリフォームを精密プレス成形して得られる光学素子である。
このような各種光学素子には必要に応じ、反射防止膜、部分反射膜、反射膜、波長依存性反射膜、波長依存性光吸収膜などの光学多層膜を表面に形成してもよい。
次に本発明の光学素子の製造方法について説明する。
第1の光学素子の製造方法(以下、光学素子の製法Iという。)は、精密プレス成形用プリフォームを加熱し、精密プレス成形してガラスI〜IVのいずれかからなる光学素子を作製することを特徴とするものである。
第2の光学素子の製造方法(以下、光学素子の製法IIという。)は、プリフォームI〜IIIのいずれか、またはプリフォームの製法Iによって作製されたプリフォームを加熱、精密プレス成形する工程を備える光学素子の製造方法である。
光学素子の製法IおよびIIのいずれの製法においても、プリフォームをプレス成形型に導入し、前記プリフォームとプレス成形型をともに加熱する方法(以下、方法Aという。)、加熱したプリフォームをプレス成形型に導入し、精密プレス成形する方法(以下、方法Bという。)のいずれかを適用することができる。
実施例1〜13
(1)表1〜3に示す組成のガラスが得られるように各原料を秤量し、シリカ原料を含む混合原料と、燐酸化合物を含む混合原料を用意した。シリカ原料と混合した原料(原料1とする。)は、H3BO3、K2CO3、BaCO3とし、これら原料によってSiO2、B2O3、K2O、BaOをガラス成分として導入する。一方、燐酸化合物を含む混合原料(原料2とする。)は、Zn(PO3)2、LiPO3、NaPO3、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3を混合したものとした。
次に上記溶融ガラスを40×70×15mmのカーボン製金型に鋳込み、ガラス転移温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、転移温度付近で1時間アニールし、アニール炉内で室温まで徐冷して各光学ガラスを得た。得られた各ガラスを顕微鏡によって拡大観察したところ、結晶の析出や原料の溶け残りは認められなかった。
(a)屈折率(nd)及びアッべ数(νd)
徐冷降温速度を−30℃/時にして得られた光学ガラスについて測定した。
(b)ガラス転移温度(Tg)、屈伏点(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。
(c)液相温度(L.T.)
白金ルツボにガラス試料約50gを入れ、約1100〜1200℃にて約15〜60分溶融後、それぞれ880℃、890℃、900℃、910℃にて2時間保温したものを冷却して結晶析出の有無を顕微鏡により観察し、結晶の認められない最低温度を液相温度(L.T.)とした。
(d)液相粘性
“JIS Z 8803−1991 「液体の粘度−測定方法」8.単一円筒形回転粘度計による粘度測定”に基づき、回転円筒法によってガラスの液相温度における粘性を測定した。
(e)比重
アルキメデス法による。
(3)上記のようにして得たプリフォームを、図1に示すプレス装置を用いて精密プレス成形して非球面レンズを得た。具体的にはプリフォーム4をプレス成形型を構成する下型2及び上型1の間に設置した後、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。プレス成形型内部の温度を成形されるガラスが108〜1010dPa・sの粘度を示す温度に設定し、同温度を維持しつつ、押し棒13を降下させて上型1を押して成形型内にセットされたプリフォーム4をプレスした。プレスの圧力は8MPa、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、プレス成形されたガラス成形品を下型2および上型1と接触させたままの状態で前記ガラスの粘度が1012dPa・s以上になる温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷してガラス成形品を成形型から取り出し非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するレンズであった。なお、プレス成形型にはSiCからなる型の成形面に炭素含有離型膜を設けたものを使用した。図1において、符号3は案内型、9は支持棒、10は支持台、14は熱伝対である。
精密プレス成形により得られた非球面レンズには必要に応じて反射防止膜を設けてもよい。
精密プレス成形により得られた非球面レンズには必要に応じて反射防止膜を設けてもよい。
このようにして、高品質のガラス製光学素子を生産性よく、しかも高精度に得ることができた。
表4に示す組成のガラスが得られるように、各原料を用い、以下のようにして光学ガラスを作製した。
原料1と原料2を混合して、実施例1〜13のガラスと同様の条件で加熱、溶融を試みた。しかし、比較例1および2では均質化せず、光学ガラスが得られなかった。
2 下型
3 案内型(胴型)
4 プリフォーム
9 支持棒
10 支持台
11 石英管
12 ヒーター
13 押し棒
14 熱伝対
Claims (15)
- 必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを、任意成分としてNa2OおよびK2Oを含み、Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)が、モル比で1/3〜1であり、アッベ数(νd)が30以下であることを特徴とする光学ガラス。
- 屈折率(nd)が1.80以上である請求項1に記載の光学ガラス。
- 必須成分としてP2O5、SiO2およびLi2Oを含み、厚さ10.0±0.1mmの互いに平行で平坦な光学研磨が施されたガラス試料の光学研磨面の一方に垂直に入射光を照射したとき、入射光強度に対するガラス試料を透過して他方の光学研磨面から出射する透過光強度の比(透過光強度/入射光強度)で表わされる透過率が70%になる波長が510nm以下となる透過率特性を有し、屈折率(nd)が1.80以上かつアッベ数(νd)が30以下であって、液相温度が1000℃未満であることを特徴とする光学ガラス。
- Nb2O5、WO3、TiO2、Bi2O3の中から選ばれる1種以上の成分を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- 精密プレス成形に供するガラスである請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- ガラス成分として、P2O5およびSiO2を含む光学ガラスの製造方法において、
SiO2を含む第一の原料を加熱、溶融して溶融物もしくは前記溶融物から得られるカレット原料を作製し、
燐酸化合物を含む第二の原料、前記第二の原料を加熱、溶融して得られる溶融物、および前記第二の原料の溶融物から得られるカレット原料のいずれかを、前記第一の原料の溶融物または前記第一の原料の溶融物から得られるカレット原料と混合、溶融して前記光学ガラスを溶融することを特徴とする光学ガラスの製造方法。 - 請求項5に記載の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プリフォーム。
- P2O5、SiO2およびLi2Oを含むアルカリ金属酸化物を必須成分として含み、SiO2の含有量が0.5〜4モル%、屈折率(nd)が1.80以上、アッベ数(νd)が30以下の光学ガラスからなり、全表面が溶融状態の前記ガラスが固化して形成されたものであるか、自由表面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。
- 溶融状態のガラスから一定重量の溶融ガラス塊を分離し、前記溶融ガラス塊が冷却、固化するまでの間に前記重量と等しい重量の請求項7または8に記載のプリフォームに成形することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
- 請求項6に記載の光学ガラスの製造方法により作製された溶融状態の光学ガラスから一定重量の溶融ガラス塊を分離し、前記溶融ガラス塊が冷却、固化するまでの間に前記重量と等しい重量のプリフォームに成形することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子。
- ガラス製のプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
請求項7または8に記載の精密プレス成形用プリフォームを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。 - ガラス製のプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
請求項9または10に記載の製造方法により作製した精密プレス成形用プリフォームを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。 - 精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入し、前記プリフォームとプレス成形型をともに加熱することを特徴とする請求項12または13に記載の光学素子の製造方法。
- 加熱した精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入し、精密プレス成形することを特徴とする請求項12または13に記載の光学素子の製造方法。
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