JP4127949B2 - 光学ガラス及びそれを用いた光学製品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ガラスおよびそれを用いた光学製品に関する。さらに詳しくは、本発明は、高屈折率、中低分散の光学ガラスであって、プレス成形、特に精密プレス成形に好適な低屈伏点、低液相温度を有し、化学的にも安定した光学ガラス、およびこの光学ガラスを精密プレス成形してなる光学製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
屈折率ｎdが１．７から１．８５付近の高屈折率の光学ガラスであって、アッベ数νdが３５〜５０の中低分散特性を有する光学ガラスは、様々な光学機器を構成する光学製品材料として求められている。このような光学ガラスは、例えば特開昭６０−２２１３３８号公報（以下、公報１という）、特開平６−３０５７６９号公報（以下、公報２という）、特開平８−２６７６６号公報（以下、公報３という）に開示されている。
【０００３】
一方、レンズなどの光学製品を生産性よく、高精度の形状や寸法に成形する方法として、成形型の形状を精密にガラスに転写する精密プレス成形方法が知られている。この精密プレス成形は、上述のように高精度の光学製品を生産性よく製造できる点で非常に優れた方法ではあるが、ガラスを高温で加工する必要があること、高温状態にあるガラスに成形型で加圧してガラスを変形させるために、失透しやすいガラスを用いると作製された光学製品が曇り、光学製品としては使用できないものになってしまったり、あるいは、ガラスが成形型の成形面に融着し、成形面を破損してしまうという問題がある。特に精密プレス成形では、溶融ガラスから最終製品に比較的形状が近似するプリフォームを作製し、そのプリフォームを再加熱して成形型で加圧成形するため、この溶融ガラスからプリフォームを作製する際、あるいは加圧成形のために再加熱する際に、ガラスの失透が起こりやすい。したがって、このような失透を防ぐためには、液相温度が低いことが材料としての光学ガラスに求められる条件である。
また、上述したガラスと成形型の成形面との融着を防ぐには、プレスを比較的低温で行なう必要があり、そのため、低温で成形できる低屈伏点という特性が光学ガラスに求められている。
【０００４】
上述したように、高屈折率、中低分散特性を有し、精密プレス成形に好適な光学ガラスを得るには、上記光学的特性に加え、低液相温度、低屈伏点という特性が求められる。しかしながら、ガラス成分として、Ｙ2Ｏ3とＬｉ2Ｏを共存させることによって、ガラスの低融点化を図っている公報１のガラスでは、Ｙ2Ｏ3を必須成分としているので、失透防止のため液相温度を１０００℃未満とし、上記高屈折率、中低分散特性を得ることは困難である。
【０００５】
また、公報２に記載されているガラスにおいては、化学的耐久性の低下を抑制するためにはＳｉＯ2の量を６重量％より少なくすることができないために、上記高屈折率、中低分散特性を有するガラスでは、液相温度を低くすることができない。さらに、未溶解物がガラス中に残留し、光学特性を悪化させてしまうといった問題もあった。
さらに、公報３のガラスも同様で、高屈折率、中低分散特性を付与しようとすると、液相温度が高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、高屈折率、中低分散特性を有し、プレス成形、特に精密プレス成形に好適な特性を有する光学ガラス、およびこの光学ガラスからなる光学製品を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のガラス組成を有し、かつ屈折率ｎdおよびアッベ数νdが特定の範囲にある光学ガラスにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、ガラス成分として、
ＳｉＯ2 ２重量％以上６重量％未満、
Ｂ2Ｏ3 １７〜２６重量％、
ＺｎＯ ６〜２６重量％、
Ｌｉ2Ｏ ０．１〜３重量％、
Ｌａ2Ｏ3 ２８〜４０重量％、
Ｎｂ2Ｏ5 １〜８重量％、
Ｔａ2Ｏ5 １〜８重量％、
ＷＯ3 １〜１５重量％、
を含み、かつ屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０であることを特徴とする光学ガラスを提供するものである。
また、本発明は、溶融ガラスを流出パイプより流出させて、成形型で受け、ガラス製のプリフォームを作製する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、前記ガラスが、Ｂ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 、Ｌａ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、ＺｎＯ、Ｎｂ 2 Ｏ 5 、Ｔａ 2 Ｏ 5 およびＷＯ 3 を含み、屈折率（ｎ d ）が１．７２〜１．８６、アッベ数（ν d ）が３５〜５０、液相温度が１０００℃未満の光学ガラス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の製造方法を提供するものである。
さらに、本発明は、上記光学ガラスを精密プレス成形して得られたことを特徴とする光学製品、上記精密プレス成形用プリフォームの製造方法により得られ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工程を含むことを特徴とする光学製品の製造方法をも提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスは、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌａ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯ−Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5−ＷＯ3系の光学ガラスである。つまり、Ｙ2Ｏ3を必須成分としていないので、屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０という高屈折率、中低分散特性を有するとともに、低融点でかつ液相温度が低い熱間プリフォ−ム量産可能な精密プレスに好適な光学ガラスである。
さらにＳｉＯ2が６重量％未満であるため溶融性、耐失透性に優れている。またＷＯ3を必須成分としているので、上記高屈折率、中低分散特性を有するとともに、耐失透性に優れた光学ガラスである。
【００１０】
本発明の光学ガラスは、ガラス成分として、
ＳｉＯ2 ２重量％以上６重量％未満、
Ｂ2Ｏ3 １７〜２６重量％、
ＺｎＯ ６〜２６重量％、
Ｌｉ2Ｏ ０．１〜３重量％、
Ｌａ2Ｏ3 ２８〜４０重量％、
Ｎｂ2Ｏ5 １〜８重量％、
Ｔａ2Ｏ5 １〜８重量％、
ＷＯ3 １〜１５重量％、
を含む（以下、光学ガラスＩという。）。そして、屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０の範囲にあり、高屈折率、中低分散特性を有し、液相温度を１０００℃未満とすることができる。
【００１１】
これらの成分に加え、さらに、
ＺｒＯ2 ０〜６重量％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１重量％、
を含み、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量を７８重量％以上とすることが、ガラスの屈伏点および液相温度を低下させる上で好ましい。
【００１２】
光学ガラスＩにおいて、ＴｉＯ2を任意成分とすることもでき、その場合は含有量を０〜６重量％とすることができる。上記範囲でＴｉＯ2の含有量を変化させることにより、上記光学恒数（屈折率ｎd、アッベ数νd）の範囲で屈折率ｎdを調整することができる。しかし、６重量％を超えるとアッベ数νdが３５未満となりやすい。
【００１３】
さらに上記ガラス成分の含有量を、
ＳｉＯ2 ３〜５．５重量％
Ｂ2Ｏ3 １８〜２４重量％
ＺｎＯ １０〜２４重量％
Ｌｉ2Ｏ ０．５〜２重量％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜３８重量％
Ｎｂ2Ｏ5 ３〜７重量％
Ｔａ2Ｏ5 ２〜６重量％
ＷＯ3 ３〜１０重量％
とし、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量を８４重量％以上とすることにより、屈折率ｎdが１．７６〜１．８２、アッベ数νdが３８〜４８の光学恒数を有し、液相温度を９８０℃以下とすることができる（以下、光学ガラスIIという。）。
【００１４】
さらに、上記ガラス成分の含有量を、
Ｂ2Ｏ3 １９〜２２重量％
ＺｎＯ １６〜２３重量％
Ｌｉ2Ｏ ０．５〜１．５重量％
Ｌａ2Ｏ3 ３２〜３６重量％
Ｎｂ2Ｏ5 ４〜６重量％
Ｔａ2Ｏ5 ２〜５重量％
ＷＯ3 ４〜６重量％
とし、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量を９９重量％以上とすることにより、屈折率ｎdが１．８０〜１．８１、アッベ数νdが４０〜４５の光学恒数を有し、液相温度を９６０℃以下とすることができる（以下、光学ガラスIIIという。）。
【００１５】
光学ガラスII、IIIのいずれのガラスにおいても、屈折率調整のためにＴｉＯ2を加えることができ、光学ガラスIIの場合は、０〜４重量％の範囲で、光学ガラスIIIの場合は、０〜１重量％の範囲で含有量を調整することができる。
【００１６】
光学ガラスＩは、任意成分として、重量％表示で、
ＧｅＯ2 ０〜１０％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％、
ＴｉＯ2 ０〜６％、
ＺｒＯ2 ０〜６％、
ＭｇＯ ０〜５％、
ＣａＯ ０〜５％、
ＳｒＯ ０〜５％、
ＢａＯ ０〜５％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｋ2Ｏ ０〜５％、
Ｃｓ2Ｏ ０〜５％、
Ｐ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜９％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｇａ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｌｕ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＳｎＯ2 ０〜１％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、
Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％、
を含んでいてもよく、これら任意成分の含有によっても、光学ガラスＩの光学恒数の範囲、液相温度範囲は維持される。
【００１７】
また、光学ガラスIIは、任意成分として、重量％表示で、
ＧｅＯ2 ０〜５％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜３％、
ＴｉＯ2 ０〜４％、
ＺｒＯ2 ０〜５％、
ＭｇＯ ０〜３％、
ＣａＯ ０〜３％、
ＳｒＯ ０〜３％、
ＢａＯ ０〜３％、
Ｎａ2Ｏ ０〜３％、
Ｋ2Ｏ ０〜３％、
Ｃｓ2Ｏ ０〜３％、
Ｐ2Ｏ5 ０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｇａ2Ｏ3 ０〜３％、
Ｌｕ2Ｏ3 ０〜５％、
ＳｎＯ2 ０〜０．５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜０．５％、
Ａｓ2Ｏ3 ０〜０．５％、
を含んでいてもよく、これら任意成分の含有によっても、光学ガラスIIの光学恒数の範囲、液相温度範囲は維持される。
【００１８】
さらに、光学ガラスIIIは、任意成分として、重量％表示で、
ＧｅＯ2 ０〜５％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜３％、
ＴｉＯ2 ０〜４％、
ＺｒＯ2 ０〜５％、
ＭｇＯ ０〜３％、
ＣａＯ ０〜３％、
ＳｒＯ ０〜３％、
ＢａＯ ０〜３％、
Ｎａ2Ｏ ０〜３％、
Ｋ2Ｏ ０〜３％、
Ｃｓ2Ｏ ０〜３％、
Ｐ2Ｏ5 ０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｇａ2Ｏ3 ０〜３％、
Ｌｕ2Ｏ3 ０〜５％、
ＳｎＯ2 ０〜０．３％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜０．３％、
Ａｓ2Ｏ3 ０〜０．３％、
を含んでいてもよく、これら任意成分の含有によっても、光学ガラスIIIの光学恒数の範囲、液相温度範囲は維持される。
【００１９】
上記光学ガラスＩ、II、IIIはともに、精密プレス用ガラスとして要求される屈伏点を有する。すなわち、光学ガラスＩ、II、IIIはともに、通常６００℃以下の屈伏点を有するとともに、精密プレス用ガラスとして好適な５６５℃以下のガラス転移温度を有している。
また光学ガラスＩ、II、IIIはともに１２００℃で溶解した場合、通常ガラス中に未溶解物が残留することがない。すなわち、光学ガラスとして使用した際に光の散乱の原因となる異物を通常含まない。
【００２０】
次に、上記の各成分の含有量を限定した理由について説明する。
ＳｉＯ2は必須成分であり、２重量％未満では液相温度が上昇し、６重量％以上では溶解性が悪化し、未溶解物が残ってしまう。好ましくは３〜５．５重量％である。
【００２１】
Ｂ2Ｏ3も必須成分であり、１７重量％未満では液相温度が上昇し、２６重量％を超えると目的とする屈折率が得られない。なお、Ｂ2Ｏ3の含有量が本発明の範囲より多い組成で液相温度、屈伏点が低く、未溶解物の残留もない光学ガラスは従来得られていたが、このようなガラスの屈折率は、本発明の屈折率範囲には入らず、光学恒数、プレスの適性という視点で、本発明の領域は空白の領域であった。Ｂ2Ｏ3の含有量として、好ましくは１８〜２４重量％、より好ましくは１９〜２２重量％である。
【００２２】
ＺｎＯも必須成分であり、６重量％未満では目的とする屈伏点、ガラス転移温度は得られない。２６重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは１０〜２４重量％、より好ましくは１６〜２３重量％である。
Ｌｉ2Ｏも必須成分であり、０．１重量％未満では目的とする屈伏点、ガラス転移温度は得られない。３重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは０．５〜２重量％、より好ましくは０．５〜１．５重量％である。
【００２３】
Ｌａ2Ｏ3も必須成分であり、２８重量％未満では目的とする屈折率は得られない。４０重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは３０〜３８重量％、より好ましくは３２〜３６重量％である。
Ｎｂ2Ｏ5も必須成分であり、１重量％未満では目的とする屈折率は得られない。８重量％を超えるとアッベ数νdが３５未満になる。好ましくは３〜７重量％、より好ましくは４〜６重量％である。
【００２４】
Ｔａ2Ｏ5も必須成分であり、１重量％未満では目的とする屈折率は得られない。８重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは２〜６重量％、より好ましくは２〜５重量％である。
ＷＯ3も必須成分であり、１重量％未満では液相温度が上昇し、１５重量％を超えても液相温度は上昇する。好ましくは３〜１０重量％、より好ましくは４〜６重量％である。
【００２５】
ＺｒＯ2は任意成分であるが、６重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは０〜５重量％、より好ましくは２〜５重量％の範囲である。これらの好ましい範囲、より好ましい範囲にすることによって、液相温度をより下げることができる。したがって、ＺｒＯ2は任意成分ではあるが、ガラス成分としてこの成分を含むことが好ましい。
【００２６】
ＧｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは任意成分である。上述した適量添加で光学恒数の調整を行なうことができる。しかし、各成分とも上述した上限を超えると屈折率が低下する原因となる。
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏも任意成分であり、上述した適量添加で光学恒数の調整と屈伏点、ガラス転移温度の低下が可能となる。各成分とも上述した上限を超えると屈折率が低下する原因となる。
【００２７】
Ｇｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3も任意成分であり、上述した適量添加で光学恒数の調整が可能であるが、各成分とも上述した上限を超えると液相温度が上昇する原因となる。
ＳｎＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3とも任意成分であり、上述した適量添加で脱泡、清澄効果を得ることができる。しかし、各成分とも上述した上限を超えると液相温度が上昇する原因となる。
【００２８】
光学ガラスＩ、II、IIIはともに、常法により調合され、溶解、清澄、撹拌、均一化されて光学ガラスとなる。
本発明はまた、前述の本発明の光学ガラス（光学ガラスＩ、II、III）を精密プレス成形して得られた光学製品をも提供する。
【００２９】
撹拌、均一化された溶融状態のガラスから直接、光学製品を作る場合は、撹拌、均一化された溶融ガラスを流出パイプより、下型成形面上に供給し、この下型に対向する上型と下型とにより、このガラスを加圧成形する（以下、ダイレクトプレスという。）。得られた成形品は、必要に応じて研削、研磨され、光学製品となる。
均一化された溶融ガラスを一旦、冷却し、所望形状に冷間加工したものを再加熱し、成形型によって加圧成形することもでき、この場合も得られた成形品は、必要に応じて研削、研磨され、光学製品となる。
【００３０】
さらに、別の成形方法としては、撹拌、均一化された溶融ガラスを流出パイプより流出させて、成形型で受け、球状のプリフォームを作製し、このプリフォームを再加熱して、上型と下型で加圧成形する方法もある。一般には、溶融ガラスを受ける成形型内にガスを流し、ガスの圧力によって流下したガラスを浮上させた状態で回転させ、球状に成形する。このような方法では、ガラスの温度が比較的高い状態に長く滞在することになるので、液相温度が１０００℃を超える光学ガラスでは、表面が失透してしまう。
【００３１】
プリフォームを精密プレス成形すれば、研削、研磨が不要な最終製品の形状と同じ成形品が得られる。したがって、失透したプリフォーム表面は、研削、研磨工程がないので最終製品に残ることになり、光学特性を悪化させることになる。本発明の光学ガラスは、液相温度が１０００℃未満と低く、上記のような方法でプリフォームを熱間成形しても表面が結晶化しない。
【００３２】
図１は、精密プレス成形装置の１例の概略を示す断面図である。この図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・中低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形球状物であることができる。球状物や楕円形球状物の大きさは、最終製品の大きさを考慮して適宜に決定される。
【００３３】
被成形ガラスプリフォーム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プリフォーム４の粘度が精密プレスに適した、例えば約５×１０6Ｐａ・ｓ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プリフォーム４をプレスする。プレスの圧力及び時間は、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５〜１５ＭＰａ程度の範囲、時間は１０〜３００秒とすることができる。プレスの後、ガラスの転移温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷し、成形型から成形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。
【００３４】
また、ダイレクトプレスの場合であっても、液相温度が１０００℃未満と低いので、ガラスを結晶化させずに、流出パイプから溶融ガラスを流下させる温度条件、プレスの温度条件を選択する際の許容範囲を広くとれるというメリットがある。
上記各成形方法において、上型、下型、あるいは必要に応じて胴型の形状を適宜選択し、球面レンズ、非球面レンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、ポリゴンミラーなどの光学製品を成形することができる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３６】
なお、光学ガラスの物性は、以下に示す方法により測定した。
（１）屈折率［ｎd］およびアッベ数［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］および屈伏点温度［Ｔｓ］
熱膨張測定機を用い、昇温速度８℃／分の条件で測定した。
（３）液相温度［Ｌ.Ｔ.］
４００〜１０５０℃の温度勾配のついた失透試験炉に３０分間保持し、倍率８０倍の顕微鏡により結晶の有無を観察し、液相温度を測定した。また、軟化点付近の失透性も液相温度測定の際、同時に目視により観察した。
【００３７】
実施例１〜２１および比較例１〜７
表１〜表４に示すガラス組成に従って常法により、実施例１〜２１および比較例１〜７の光学ガラスを調製した。すなわち、原料としては、Ｐ2Ｏ5は正燐酸（Ｈ3ＰＯ4）、メタリン酸塩又は五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を用い、これらの原料を所望の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを１２００℃に加熱した溶解炉に投入し、溶解、清澄後、撹拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより、実施例１〜２１および比較例１〜７の光学ガラスを得た。得られたガラスの光学的性能を表１〜表４に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
なお、実施例１〜４のガラスが上記光学ガラスＩ、II、IIIに相当し、実施例５〜１１のガラスが上記光学ガラスＩ、IIに相当し、実施例１２〜２１のガラスが上記光学ガラスＩに相当する。比較例４のガラスは公報２の実施例１ガラス、比較例５〜７のガラスは公報３の実施例５、１３、１６に従って作製したガラスである。
【００４３】
表１〜表４から明らかなように、実施例１〜２１の各ガラスはともに、屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０の範囲にあり、ガラス転移温度Ｔｇは５６５℃以下、屈伏点Ｔｓは６００℃以下であった。また、液相温度はすべて９８５℃以下であった。各実施例のガラスとも未溶解物は認められなかった。
【００４４】
一方、比較例１、２、３のガラスは、実施例１、８、１７のガラスのＬａ2Ｏ3をＹ2Ｏ3に置換したものであり、比較例１〜４、７のガラスは、１２００℃で溶解したときの未溶解物がガラス中に残存しており、光学ガラスとしては不適当な品質であった。さらに比較例２〜４、６、７のガラスは液相温度が１０００℃以上であり、失透しやすく、精密プレス成形のためのプリフォームを溶融ガラスから作製する際、ガラスが失透し、レンズなどの光学製品を精密プレス成形するための素材としては使用できなかった。
このように各実施例のガラスはともに、プレス成形、特に精密プレス成形に好適なものであった。
【００４５】
実施例２２
実施例１〜２１の各ガラスを用いて、図１に示すプレス装置を用いて非球面精密プレスすることにより非球面レンズを得た。プレス成形の対象としては非球面レンズに限られず、球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、ポリゴンミラーなどの光学製品全般に適応することができる。
【００４６】
直径２〜２０ｍｍの球状物とした各実施例のガラスを上型１及び下型２の間に配置した後、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。成形型内の温度を、被成形ガラス塊の粘度が約１０6〜１０7Ｐａ・ｓとなる温度とした後、この温度を維持しつつ、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塊をプレスした。プレスの圧力は８ＭＰａ、プレス時間は３０秒間とした。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成形体を上型１及び下型２と接触させたままの状態でガラス転移温度まで徐冷し、次いで室温付近まで急冷して非球面に成形されたガラスを成形型から取り出した。得られた非球面レンズは、極めて精度の高いレンズであった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、屈折率ｎdが１．７２〜１．８３、アッベ数νdが３５〜５０の高屈折率、中低分散特性を有し、液相温度ならびに屈伏点が低い精密プレス成形に適した光学ガラスを提供することができる。
さらに本発明によれば、光学製品を上記光学ガラスを用いて精密プレス成形して得ているので、失透、未溶解物などの異物がない、屈折率ｎdが１．７２〜１．８３、アッベ数νdが３５〜５０の高屈折率、中低分散特性を有する光学製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 精密プレス成形装置の１例の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 上型
２ 下型
３ 案内型
４ 被成形ガラスプリフォーム
１０ 支持台
１１ 石英管
１３ 押し棒
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ガラスおよびそれを用いた光学製品に関する。さらに詳しくは、本発明は、高屈折率、中低分散の光学ガラスであって、プレス成形、特に精密プレス成形に好適な低屈伏点、低液相温度を有し、化学的にも安定した光学ガラス、およびこの光学ガラスを精密プレス成形してなる光学製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
屈折率ｎdが１．７から１．８５付近の高屈折率の光学ガラスであって、アッベ数νdが３５〜５０の中低分散特性を有する光学ガラスは、様々な光学機器を構成する光学製品材料として求められている。このような光学ガラスは、例えば特開昭６０−２２１３３８号公報（以下、公報１という）、特開平６−３０５７６９号公報（以下、公報２という）、特開平８−２６７６６号公報（以下、公報３という）に開示されている。
【０００３】
一方、レンズなどの光学製品を生産性よく、高精度の形状や寸法に成形する方法として、成形型の形状を精密にガラスに転写する精密プレス成形方法が知られている。この精密プレス成形は、上述のように高精度の光学製品を生産性よく製造できる点で非常に優れた方法ではあるが、ガラスを高温で加工する必要があること、高温状態にあるガラスに成形型で加圧してガラスを変形させるために、失透しやすいガラスを用いると作製された光学製品が曇り、光学製品としては使用できないものになってしまったり、あるいは、ガラスが成形型の成形面に融着し、成形面を破損してしまうという問題がある。特に精密プレス成形では、溶融ガラスから最終製品に比較的形状が近似するプリフォームを作製し、そのプリフォームを再加熱して成形型で加圧成形するため、この溶融ガラスからプリフォームを作製する際、あるいは加圧成形のために再加熱する際に、ガラスの失透が起こりやすい。したがって、このような失透を防ぐためには、液相温度が低いことが材料としての光学ガラスに求められる条件である。
また、上述したガラスと成形型の成形面との融着を防ぐには、プレスを比較的低温で行なう必要があり、そのため、低温で成形できる低屈伏点という特性が光学ガラスに求められている。
【０００４】
上述したように、高屈折率、中低分散特性を有し、精密プレス成形に好適な光学ガラスを得るには、上記光学的特性に加え、低液相温度、低屈伏点という特性が求められる。しかしながら、ガラス成分として、Ｙ2Ｏ3とＬｉ2Ｏを共存させることによって、ガラスの低融点化を図っている公報１のガラスでは、Ｙ2Ｏ3を必須成分としているので、失透防止のため液相温度を１０００℃未満とし、上記高屈折率、中低分散特性を得ることは困難である。
【０００５】
また、公報２に記載されているガラスにおいては、化学的耐久性の低下を抑制するためにはＳｉＯ2の量を６重量％より少なくすることができないために、上記高屈折率、中低分散特性を有するガラスでは、液相温度を低くすることができない。さらに、未溶解物がガラス中に残留し、光学特性を悪化させてしまうといった問題もあった。
さらに、公報３のガラスも同様で、高屈折率、中低分散特性を付与しようとすると、液相温度が高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、高屈折率、中低分散特性を有し、プレス成形、特に精密プレス成形に好適な特性を有する光学ガラス、およびこの光学ガラスからなる光学製品を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のガラス組成を有し、かつ屈折率ｎdおよびアッベ数νdが特定の範囲にある光学ガラスにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、ガラス成分として、
ＳｉＯ2 ２重量％以上６重量％未満、
Ｂ2Ｏ3 １７〜２６重量％、
ＺｎＯ ６〜２６重量％、
Ｌｉ2Ｏ ０．１〜３重量％、
Ｌａ2Ｏ3 ２８〜４０重量％、
Ｎｂ2Ｏ5 １〜８重量％、
Ｔａ2Ｏ5 １〜８重量％、
ＷＯ3 １〜１５重量％、
を含み、かつ屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０であることを特徴とする光学ガラスを提供するものである。
また、本発明は、溶融ガラスを流出パイプより流出させて、成形型で受け、ガラス製のプリフォームを作製する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、前記ガラスが、Ｂ 2 Ｏ 3 、ＳｉＯ 2 、Ｌａ 2 Ｏ 3 、Ｌｉ 2 Ｏ、ＺｎＯ、Ｎｂ 2 Ｏ 5 、Ｔａ 2 Ｏ 5 およびＷＯ 3 を含み、屈折率（ｎ d ）が１．７２〜１．８６、アッベ数（ν d ）が３５〜５０、液相温度が１０００℃未満の光学ガラス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の製造方法を提供するものである。
さらに、本発明は、上記光学ガラスを精密プレス成形して得られたことを特徴とする光学製品、上記精密プレス成形用プリフォームの製造方法により得られ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工程を含むことを特徴とする光学製品の製造方法をも提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスは、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｌａ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯ−Ｎｂ2Ｏ5−Ｔａ2Ｏ5−ＷＯ3系の光学ガラスである。つまり、Ｙ2Ｏ3を必須成分としていないので、屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０という高屈折率、中低分散特性を有するとともに、低融点でかつ液相温度が低い熱間プリフォ−ム量産可能な精密プレスに好適な光学ガラスである。
さらにＳｉＯ2が６重量％未満であるため溶融性、耐失透性に優れている。またＷＯ3を必須成分としているので、上記高屈折率、中低分散特性を有するとともに、耐失透性に優れた光学ガラスである。
【００１０】
本発明の光学ガラスは、ガラス成分として、
ＳｉＯ2 ２重量％以上６重量％未満、
Ｂ2Ｏ3 １７〜２６重量％、
ＺｎＯ ６〜２６重量％、
Ｌｉ2Ｏ ０．１〜３重量％、
Ｌａ2Ｏ3 ２８〜４０重量％、
Ｎｂ2Ｏ5 １〜８重量％、
Ｔａ2Ｏ5 １〜８重量％、
ＷＯ3 １〜１５重量％、
を含む（以下、光学ガラスＩという。）。そして、屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０の範囲にあり、高屈折率、中低分散特性を有し、液相温度を１０００℃未満とすることができる。
【００１１】
これらの成分に加え、さらに、
ＺｒＯ2 ０〜６重量％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１重量％、
を含み、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量を７８重量％以上とすることが、ガラスの屈伏点および液相温度を低下させる上で好ましい。
【００１２】
光学ガラスＩにおいて、ＴｉＯ2を任意成分とすることもでき、その場合は含有量を０〜６重量％とすることができる。上記範囲でＴｉＯ2の含有量を変化させることにより、上記光学恒数（屈折率ｎd、アッベ数νd）の範囲で屈折率ｎdを調整することができる。しかし、６重量％を超えるとアッベ数νdが３５未満となりやすい。
【００１３】
さらに上記ガラス成分の含有量を、
ＳｉＯ2 ３〜５．５重量％
Ｂ2Ｏ3 １８〜２４重量％
ＺｎＯ １０〜２４重量％
Ｌｉ2Ｏ ０．５〜２重量％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜３８重量％
Ｎｂ2Ｏ5 ３〜７重量％
Ｔａ2Ｏ5 ２〜６重量％
ＷＯ3 ３〜１０重量％
とし、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量を８４重量％以上とすることにより、屈折率ｎdが１．７６〜１．８２、アッベ数νdが３８〜４８の光学恒数を有し、液相温度を９８０℃以下とすることができる（以下、光学ガラスIIという。）。
【００１４】
さらに、上記ガラス成分の含有量を、
Ｂ2Ｏ3 １９〜２２重量％
ＺｎＯ １６〜２３重量％
Ｌｉ2Ｏ ０．５〜１．５重量％
Ｌａ2Ｏ3 ３２〜３６重量％
Ｎｂ2Ｏ5 ４〜６重量％
Ｔａ2Ｏ5 ２〜５重量％
ＷＯ3 ４〜６重量％
とし、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量を９９重量％以上とすることにより、屈折率ｎdが１．８０〜１．８１、アッベ数νdが４０〜４５の光学恒数を有し、液相温度を９６０℃以下とすることができる（以下、光学ガラスIIIという。）。
【００１５】
光学ガラスII、IIIのいずれのガラスにおいても、屈折率調整のためにＴｉＯ2を加えることができ、光学ガラスIIの場合は、０〜４重量％の範囲で、光学ガラスIIIの場合は、０〜１重量％の範囲で含有量を調整することができる。
【００１６】
光学ガラスＩは、任意成分として、重量％表示で、
ＧｅＯ2 ０〜１０％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜５％、
ＴｉＯ2 ０〜６％、
ＺｒＯ2 ０〜６％、
ＭｇＯ ０〜５％、
ＣａＯ ０〜５％、
ＳｒＯ ０〜５％、
ＢａＯ ０〜５％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｋ2Ｏ ０〜５％、
Ｃｓ2Ｏ ０〜５％、
Ｐ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜９％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｇａ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｌｕ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＳｎＯ2 ０〜１％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、
Ａｓ2Ｏ3 ０〜１％、
を含んでいてもよく、これら任意成分の含有によっても、光学ガラスＩの光学恒数の範囲、液相温度範囲は維持される。
【００１７】
また、光学ガラスIIは、任意成分として、重量％表示で、
ＧｅＯ2 ０〜５％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜３％、
ＴｉＯ2 ０〜４％、
ＺｒＯ2 ０〜５％、
ＭｇＯ ０〜３％、
ＣａＯ ０〜３％、
ＳｒＯ ０〜３％、
ＢａＯ ０〜３％、
Ｎａ2Ｏ ０〜３％、
Ｋ2Ｏ ０〜３％、
Ｃｓ2Ｏ ０〜３％、
Ｐ2Ｏ5 ０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｇａ2Ｏ3 ０〜３％、
Ｌｕ2Ｏ3 ０〜５％、
ＳｎＯ2 ０〜０．５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜０．５％、
Ａｓ2Ｏ3 ０〜０．５％、
を含んでいてもよく、これら任意成分の含有によっても、光学ガラスIIの光学恒数の範囲、液相温度範囲は維持される。
【００１８】
さらに、光学ガラスIIIは、任意成分として、重量％表示で、
ＧｅＯ2 ０〜５％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜３％、
ＴｉＯ2 ０〜４％、
ＺｒＯ2 ０〜５％、
ＭｇＯ ０〜３％、
ＣａＯ ０〜３％、
ＳｒＯ ０〜３％、
ＢａＯ ０〜３％、
Ｎａ2Ｏ ０〜３％、
Ｋ2Ｏ ０〜３％、
Ｃｓ2Ｏ ０〜３％、
Ｐ2Ｏ5 ０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜５％、
Ｇａ2Ｏ3 ０〜３％、
Ｌｕ2Ｏ3 ０〜５％、
ＳｎＯ2 ０〜０．３％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜０．３％、
Ａｓ2Ｏ3 ０〜０．３％、
を含んでいてもよく、これら任意成分の含有によっても、光学ガラスIIIの光学恒数の範囲、液相温度範囲は維持される。
【００１９】
上記光学ガラスＩ、II、IIIはともに、精密プレス用ガラスとして要求される屈伏点を有する。すなわち、光学ガラスＩ、II、IIIはともに、通常６００℃以下の屈伏点を有するとともに、精密プレス用ガラスとして好適な５６５℃以下のガラス転移温度を有している。
また光学ガラスＩ、II、IIIはともに１２００℃で溶解した場合、通常ガラス中に未溶解物が残留することがない。すなわち、光学ガラスとして使用した際に光の散乱の原因となる異物を通常含まない。
【００２０】
次に、上記の各成分の含有量を限定した理由について説明する。
ＳｉＯ2は必須成分であり、２重量％未満では液相温度が上昇し、６重量％以上では溶解性が悪化し、未溶解物が残ってしまう。好ましくは３〜５．５重量％である。
【００２１】
Ｂ2Ｏ3も必須成分であり、１７重量％未満では液相温度が上昇し、２６重量％を超えると目的とする屈折率が得られない。なお、Ｂ2Ｏ3の含有量が本発明の範囲より多い組成で液相温度、屈伏点が低く、未溶解物の残留もない光学ガラスは従来得られていたが、このようなガラスの屈折率は、本発明の屈折率範囲には入らず、光学恒数、プレスの適性という視点で、本発明の領域は空白の領域であった。Ｂ2Ｏ3の含有量として、好ましくは１８〜２４重量％、より好ましくは１９〜２２重量％である。
【００２２】
ＺｎＯも必須成分であり、６重量％未満では目的とする屈伏点、ガラス転移温度は得られない。２６重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは１０〜２４重量％、より好ましくは１６〜２３重量％である。
Ｌｉ2Ｏも必須成分であり、０．１重量％未満では目的とする屈伏点、ガラス転移温度は得られない。３重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは０．５〜２重量％、より好ましくは０．５〜１．５重量％である。
【００２３】
Ｌａ2Ｏ3も必須成分であり、２８重量％未満では目的とする屈折率は得られない。４０重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは３０〜３８重量％、より好ましくは３２〜３６重量％である。
Ｎｂ2Ｏ5も必須成分であり、１重量％未満では目的とする屈折率は得られない。８重量％を超えるとアッベ数νdが３５未満になる。好ましくは３〜７重量％、より好ましくは４〜６重量％である。
【００２４】
Ｔａ2Ｏ5も必須成分であり、１重量％未満では目的とする屈折率は得られない。８重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは２〜６重量％、より好ましくは２〜５重量％である。
ＷＯ3も必須成分であり、１重量％未満では液相温度が上昇し、１５重量％を超えても液相温度は上昇する。好ましくは３〜１０重量％、より好ましくは４〜６重量％である。
【００２５】
ＺｒＯ2は任意成分であるが、６重量％を超えると液相温度が上昇する。好ましくは０〜５重量％、より好ましくは２〜５重量％の範囲である。これらの好ましい範囲、より好ましい範囲にすることによって、液相温度をより下げることができる。したがって、ＺｒＯ2は任意成分ではあるが、ガラス成分としてこの成分を含むことが好ましい。
【００２６】
ＧｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは任意成分である。上述した適量添加で光学恒数の調整を行なうことができる。しかし、各成分とも上述した上限を超えると屈折率が低下する原因となる。
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏも任意成分であり、上述した適量添加で光学恒数の調整と屈伏点、ガラス転移温度の低下が可能となる。各成分とも上述した上限を超えると屈折率が低下する原因となる。
【００２７】
Ｇｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3も任意成分であり、上述した適量添加で光学恒数の調整が可能であるが、各成分とも上述した上限を超えると液相温度が上昇する原因となる。
ＳｎＯ2、Ｓｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3とも任意成分であり、上述した適量添加で脱泡、清澄効果を得ることができる。しかし、各成分とも上述した上限を超えると液相温度が上昇する原因となる。
【００２８】
光学ガラスＩ、II、IIIはともに、常法により調合され、溶解、清澄、撹拌、均一化されて光学ガラスとなる。
本発明はまた、前述の本発明の光学ガラス（光学ガラスＩ、II、III）を精密プレス成形して得られた光学製品をも提供する。
【００２９】
撹拌、均一化された溶融状態のガラスから直接、光学製品を作る場合は、撹拌、均一化された溶融ガラスを流出パイプより、下型成形面上に供給し、この下型に対向する上型と下型とにより、このガラスを加圧成形する（以下、ダイレクトプレスという。）。得られた成形品は、必要に応じて研削、研磨され、光学製品となる。
均一化された溶融ガラスを一旦、冷却し、所望形状に冷間加工したものを再加熱し、成形型によって加圧成形することもでき、この場合も得られた成形品は、必要に応じて研削、研磨され、光学製品となる。
【００３０】
さらに、別の成形方法としては、撹拌、均一化された溶融ガラスを流出パイプより流出させて、成形型で受け、球状のプリフォームを作製し、このプリフォームを再加熱して、上型と下型で加圧成形する方法もある。一般には、溶融ガラスを受ける成形型内にガスを流し、ガスの圧力によって流下したガラスを浮上させた状態で回転させ、球状に成形する。このような方法では、ガラスの温度が比較的高い状態に長く滞在することになるので、液相温度が１０００℃を超える光学ガラスでは、表面が失透してしまう。
【００３１】
プリフォームを精密プレス成形すれば、研削、研磨が不要な最終製品の形状と同じ成形品が得られる。したがって、失透したプリフォーム表面は、研削、研磨工程がないので最終製品に残ることになり、光学特性を悪化させることになる。本発明の光学ガラスは、液相温度が１０００℃未満と低く、上記のような方法でプリフォームを熱間成形しても表面が結晶化しない。
【００３２】
図１は、精密プレス成形装置の１例の概略を示す断面図である。この図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・中低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形球状物であることができる。球状物や楕円形球状物の大きさは、最終製品の大きさを考慮して適宜に決定される。
【００３３】
被成形ガラスプリフォーム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プリフォーム４の粘度が精密プレスに適した、例えば約５×１０6Ｐａ・ｓ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プリフォーム４をプレスする。プレスの圧力及び時間は、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５〜１５ＭＰａ程度の範囲、時間は１０〜３００秒とすることができる。プレスの後、ガラスの転移温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷し、成形型から成形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。
【００３４】
また、ダイレクトプレスの場合であっても、液相温度が１０００℃未満と低いので、ガラスを結晶化させずに、流出パイプから溶融ガラスを流下させる温度条件、プレスの温度条件を選択する際の許容範囲を広くとれるというメリットがある。
上記各成形方法において、上型、下型、あるいは必要に応じて胴型の形状を適宜選択し、球面レンズ、非球面レンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、ポリゴンミラーなどの光学製品を成形することができる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３６】
なお、光学ガラスの物性は、以下に示す方法により測定した。
（１）屈折率［ｎd］およびアッベ数［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］および屈伏点温度［Ｔｓ］
熱膨張測定機を用い、昇温速度８℃／分の条件で測定した。
（３）液相温度［Ｌ.Ｔ.］
４００〜１０５０℃の温度勾配のついた失透試験炉に３０分間保持し、倍率８０倍の顕微鏡により結晶の有無を観察し、液相温度を測定した。また、軟化点付近の失透性も液相温度測定の際、同時に目視により観察した。
【００３７】
実施例１〜２１および比較例１〜７
表１〜表４に示すガラス組成に従って常法により、実施例１〜２１および比較例１〜７の光学ガラスを調製した。すなわち、原料としては、Ｐ2Ｏ5は正燐酸（Ｈ3ＰＯ4）、メタリン酸塩又は五酸化二燐等を用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を用い、これらの原料を所望の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを１２００℃に加熱した溶解炉に投入し、溶解、清澄後、撹拌し、均一化してから鋳型に鋳込み徐冷することにより、実施例１〜２１および比較例１〜７の光学ガラスを得た。得られたガラスの光学的性能を表１〜表４に示す。
【００３８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
なお、実施例１〜４のガラスが上記光学ガラスＩ、II、IIIに相当し、実施例５〜１１のガラスが上記光学ガラスＩ、IIに相当し、実施例１２〜２１のガラスが上記光学ガラスＩに相当する。比較例４のガラスは公報２の実施例１ガラス、比較例５〜７のガラスは公報３の実施例５、１３、１６に従って作製したガラスである。
【００４３】
表１〜表４から明らかなように、実施例１〜２１の各ガラスはともに、屈折率ｎdが１．７２〜１．８６、アッベ数νdが３５〜５０の範囲にあり、ガラス転移温度Ｔｇは５６５℃以下、屈伏点Ｔｓは６００℃以下であった。また、液相温度はすべて９８５℃以下であった。各実施例のガラスとも未溶解物は認められなかった。
【００４４】
一方、比較例１、２、３のガラスは、実施例１、８、１７のガラスのＬａ2Ｏ3をＹ2Ｏ3に置換したものであり、比較例１〜４、７のガラスは、１２００℃で溶解したときの未溶解物がガラス中に残存しており、光学ガラスとしては不適当な品質であった。さらに比較例２〜４、６、７のガラスは液相温度が１０００℃以上であり、失透しやすく、精密プレス成形のためのプリフォームを溶融ガラスから作製する際、ガラスが失透し、レンズなどの光学製品を精密プレス成形するための素材としては使用できなかった。
このように各実施例のガラスはともに、プレス成形、特に精密プレス成形に好適なものであった。
【００４５】
実施例２２
実施例１〜２１の各ガラスを用いて、図１に示すプレス装置を用いて非球面精密プレスすることにより非球面レンズを得た。プレス成形の対象としては非球面レンズに限られず、球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、ポリゴンミラーなどの光学製品全般に適応することができる。
【００４６】
直径２〜２０ｍｍの球状物とした各実施例のガラスを上型１及び下型２の間に配置した後、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。成形型内の温度を、被成形ガラス塊の粘度が約１０6〜１０7Ｐａ・ｓとなる温度とした後、この温度を維持しつつ、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塊をプレスした。プレスの圧力は８ＭＰａ、プレス時間は３０秒間とした。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成形体を上型１及び下型２と接触させたままの状態でガラス転移温度まで徐冷し、次いで室温付近まで急冷して非球面に成形されたガラスを成形型から取り出した。得られた非球面レンズは、極めて精度の高いレンズであった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、屈折率ｎdが１．７２〜１．８３、アッベ数νdが３５〜５０の高屈折率、中低分散特性を有し、液相温度ならびに屈伏点が低い精密プレス成形に適した光学ガラスを提供することができる。
さらに本発明によれば、光学製品を上記光学ガラスを用いて精密プレス成形して得ているので、失透、未溶解物などの異物がない、屈折率ｎdが１．７２〜１．８３、アッベ数νdが３５〜５０の高屈折率、中低分散特性を有する光学製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 精密プレス成形装置の１例の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 上型
２ 下型
３ 案内型
４ 被成形ガラスプリフォーム
１０ 支持台
１１ 石英管
１３ 押し棒
Claims (10)
- ガラス成分として、
ＳｉＯ２ ２重量％以上６重量％未満、
Ｂ２Ｏ３ １７〜２６重量％、
ＺｎＯ ６〜２６重量％、
Ｌｉ２Ｏ ０．１〜３重量％、
Ｌａ２Ｏ３ ２８〜４０重量％、
Ｎｂ２Ｏ５ １〜８重量％、
Ｔａ２Ｏ５ １〜８重量％、
ＷＯ３ １〜１５重量％、
を含み（ただし、Ｙ２Ｏ３を含まない）、かつ屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．８６、アッベ数（νｄ）が３５〜５０、液相温度が１０００℃未満である光学ガラスよりなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、さらに、
ＺｒＯ2 ０〜６重量％、
ＣａＯ ０〜３重量％、
Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１０重量％、
ＴｉＯ２ ０〜４重量％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１重量％、
を含み、かつＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2の合計含有量が７８重量％以上である光学ガラスよりなることを特徴とする請求項１に記載の精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分の含有量が、
ＳｉＯ２ ３〜５．５重量％
Ｂ２Ｏ３ １８〜２４重量％
ＺｎＯ １０〜２４重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．５〜２重量％
Ｌａ２Ｏ３ ３０〜３８重量％
Ｎｂ２Ｏ５ ３〜７重量％
Ｔａ２Ｏ５ ２〜６重量％
ＷＯ３ ３〜１０重量％
であり、かつＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２の合計含有量が８４重量％以上である光学ガラスよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分の含有量が、
Ｂ２Ｏ３ １９〜２２重量％
ＺｎＯ １６〜２３重量％
Ｌｉ２Ｏ ０．５〜１．５重量％
Ｌａ２Ｏ３ ３２〜３６重量％
Ｎｂ２Ｏ５ ４〜６重量％
Ｔａ２Ｏ５ ２〜５重量％
ＷＯ３ ４〜６重量％
であり、かつＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２の合計含有量が９９重量％以上である光学ガラスよりな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。 - 前記光学ガラスの屈伏点が６００℃以下であることを特徴とする請求項１〜４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。
- 溶融ガラスを流出パイプより流出させて、成形型で受け、プリフォームを作製する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
ガラスが、ガラス成分として、
ＳｉＯ２ ２重量％以上６重量％未満、
Ｂ２Ｏ３ ２６重量％以下、
ＺｎＯ ６重量％以上、
Ｌｉ２Ｏ ０．１〜３重量％、
Ｌａ２Ｏ３ ２８〜４０重量％、
Ｎｂ２Ｏ５ １〜８重量％、
Ｔａ２Ｏ５ １〜８重量％、
ＷＯ３ １〜１５重量％、
ＺｒＯ２ ０〜６重量％、
ＣａＯ ０〜３重量％、
Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１０重量％、
ＴｉＯ２ ０〜４重量％、
Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１重量％、
を含み(ただしＹ２Ｏ３を含まない)、
ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３およびＺｒＯ２の合計含有量が７８重量％以上である組成を有し、かつ屈折率（ｎｄ）が１．７２〜１．８６、アッベ数（νｄ）が３５〜５０、液相温度が１０００℃未満である光学ガラス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の製造方法。 - 前記ガラスの屈伏点が６００℃以下であることを特徴とする請求項６に記載の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項に記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形する工程を含むことを特徴とする光学製品の製造方法。
- 請求項６または７に記載の方法により得られ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工程を含むことを特徴とする光学製品の製造方法。
- 非球面レンズ、球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、ポリゴンミラーのいずれかの光学製品を作製することを特徴とする請求項９に記載の光学製品の製造方法。
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