JP4166174B2 - 精密プレス成形用プリフォームの製造方法および光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、精密プレス成形用プリフォームの製造方法および光学素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、Ｐ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｌｉ_２Ｏ系ガラスからなる高品質な精密プレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに製造するための方法、および前記プリフォームを使用して高品質なガラス製の光学素子を製造する方法に関するものである。

光学ガラス製レンズの需要はデジタルカメラ、携帯電話などの普及に伴ない急激な勢いで高まっている。この需要に応えるため、ガラス製光学素子を高い生産性のもとに製造可能な精密プレス成形技術に注目が集まっている。
精密プレス成形法は、プレス成形によって、高精度な加工が施されたプレス成形型の成形面をガラスに転写して光学機能面を形成させる方法であって、例えば研磨加工では莫大な手間とコストがかかる非球面レンズなどを生産性よく量産することができる。このような精密プレス成形は、表面が滑らかで内部、表面ともに欠陥のないプリフォームを必要とする。

精密プレス成形ではプレス成形品の研削、研磨は例えばレンズの心取り加工など最小限に限られるか、あるいは研削、研磨加工を行わない。また、プリフォームの重量に大幅な過不足があると、プレス成形品の精度が低下したり、プレス成形時にはみ出したガラスがプレス成形型の間に進入するなどの問題が発生する。そのため、プリフォームの重量精度は製造しようとする光学素子毎に精密に決められている。

ところで、プリフォームの製法としては溶融ガラスを鋳型に鋳込み、冷却してガラスブロックやガラス板を作り、これを切断、研削した後、研磨して滑らかな表面に仕上げる方法（冷間加工という。）や、パイプから溶融ガラスを流出してプリフォーム１個分の重量の溶融ガラス塊を作り、このガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法（熱間成形という。）が知られている（例えば、特許文献１参照、）。
一方、冷間加工は多くの工程を経てプリフォームを作るため、手間、時間、コストがかかるという問題があるとともに、研磨の際に破損しやすいガラスへの適用にも問題がある。特にプリフォームの重量を目的の重量に正確に合わせるためには、より多くの手間、時間、コストがかかる。

そこで、生産性をより向上するための方法、ならびに重量精度の高いプリフォームを生産する方法として上記熱間成形法が注目されている。
熱間成形法は優れた製法ではあるが、溶融ガラスからプリフォーム１個分に相当する溶融ガラス塊を分離してガラス塊を直接成形してプリフォームにするため、内部品質は勿論、プリフォームの表面状態や重量精度の高いガラス塊を作らなければならない。
ところで、デジカメやデジタルビデオの小型化、高画素化、高性能化に伴い、各種光学ガラス製のレンズの需要は高まっているが、特に需要が高いものの一つに、高屈折率・高分散ガラスを使用したレンズがある。上記レンズを精密プレス成形により製造するには、光学特性に加え低温軟化性を付与しなければならない。このような条件を満たすガラスとしては燐酸塩ガラスがあり、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３などの高屈折率付与成分や、Ｌｉ_２Ｏなどの低温軟化性付与成分が導入される。燐酸塩ガラスは一般に液相温度における粘性（液相粘性という。）が低いが、高屈折率高分散かつ低温軟化性を備えた燐酸塩ガラスの液相粘性はさらに低くなるという傾向がある。

プリフォームの熱間成形ではガラスの失透を防止するため、溶融ガラスの流出温度を液相温度より十分高くする。そうすると上記燐酸塩ガラスの流出時の粘性は液相粘性よりさらに低下するため、次のような問題が生じる。
低粘性のガラスが流出してからプリフォームに成形されるまでの間、ガラス表面は高温状態で雰囲気に曝される。そうするとガラス中の揮発しやすい成分（易揮発成分）、例えばＬｉ_２Ｏなどのアルカリ金属酸化物やＢ_２Ｏ_３などがガラス表面から揮発し、プリフォーム表面近傍に脈理が発生する。失透していないプリフォームであっても、一部に脈理を含むプリフォームは光学素子を精密プレス成形により作製するための素材として使用することができない。

また、溶融ガラスを流出する際、低粘性のガラスは流出パイプの外周に濡れ上がりやすい。濡れ上がったガラスは、パイプ外周に高温状態で滞在するため、易揮発成分が揮発して変質する。濡れ上がったガラスは、暫くして流出するガラスの表面に取り込まれ、プリフォーム表面に変質したガラスが混入することになる。変質ガラスが混入した部分は屈折率の僅かな違いから脈理として観察される。

さらに、低粘性のガラスを金型に受けて金型から噴出するガスにより風圧を加えながら浮上して成形する浮上成形を行うと、ガラスを金型に供給したり、浮上成形中に低粘性ガラスの表面に気泡が取り込まれやすいという問題もある。この状態でガラスの粘性が上昇したり固化すると、プリフォーム表面に気泡が残留してしまう。
熱間成形において、上記いずれの問題が生じても成形したプリフォームは不良品となってしまう。

特許第２７４６５６７号公報

本発明は、このような事情のもとで、Ｐ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｌｉ_２Ｏ系ガラスからなる高品質な精密プレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに製造するための方法、および前記プリフォームを使用して高品質なガラス製の光学素子を製造する方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊の全表面をエッチング処理することによって、特定の光学恒数または組成を有するＰ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｌｉ_２Ｏ系光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製することにより、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。

すなわち、本発明は、
（１） 溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、
流出する溶融ガラスから溶融ガラス塊を分離し、後続のエッチング処理による重量減少分を目的重量に加えた重量のガラス塊を成形する工程を繰り返して一定重量のガラス塊を複数作製すること、
該複数のガラス塊の全表面を一定条件のもとにエッチング処理して、少なくとも深さ０．５μｍの表面層を除去することにより表面脈理を除去して、所定重量の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製すること、および
前記ガラスが、屈折率（ｎｄ）１．８以上で、アッベ数（νｄ）３５以下であって、液相温度において１０ｄＰａ・ｓ以下の粘度を有するものであり、モル％表示で、Ｐ _２ Ｏ _５ １５〜４５％、Ｎｂ _２ Ｏ _５ ３〜３５％、Ｌｉ _２ Ｏ ２〜３５％、ＴｉＯ _２ ０〜２０％、ＷＯ _３ ０〜４０％、Ｂｉ _２ Ｏ _３ ０〜２０％、Ｂ _２ Ｏ _３ ０〜３０％、ＢａＯ ０〜２５％、ＺｎＯ ０〜２５％、ＭｇＯ ０〜２０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＳｒＯ ０〜２０％、Ｎａ _２ Ｏ ０〜３０％、Ｋ _２ Ｏ ０〜３０％（但し、Ｌｉ _２ Ｏ、Ｎａ _２ ＯおよびＫ _２ Ｏの合計量が４５％以下）、Ａｌ _２ Ｏ _３ ０〜１５％、ＳｉＯ _２ ０〜１５％、Ｌａ _２ Ｏ _３ ０〜１０％、Ｇｄ _２ Ｏ _３ ０〜１０％、Ｙｂ _２ Ｏ _３ ０〜１０％、ＺｒＯ _２ ０〜１０％およびＴａ _２ Ｏ _５ ０〜１０％を含む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、
（２） ガラス塊をエッチング液に浸漬してエッチング処理する上記（１）項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（３） ガラス塊をアニール処理したのち、エッチング処理する上記（１）または（２）項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（４） 上記（１）ないし（３）項のいずれか１項に記載の製造方法により作製された精密プレス成形用プリフォームを、加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
（５） プレス成形型にプリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを共に加熱して精密プレス成形する上記（４）項に記載の光学素子の製造方法、
（６） 予め加熱され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上記（４）項に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。

本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法によれば、屈折率（ｎｄ）が１．７５以上の高屈折率材料からなる光学素子を精密プレス成形で得るための高品質なガラス製プリフォームを高い生産性のもとに製造することができる。
また本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法によれば、Ｐ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｌｉ_２Ｏ系ガラスからなる高品質なガラス製プリフォームを高い生産性のもとに製造することもできる。
さらに、上記ガラスが液相温度における粘度が１０ｄＰａ・ｓ以下のガラスであっても、機械加工することなく、高品質なプリフォームを高い生産性のもとに製造することもできる。
また、熱間成形したガラス塊をエッチング液に浸漬して表面をエッチング処理することにより、容易に所定重量のプリフォームを製造することもできる。
さらに、熱間成形したガラス塊の少なくとも深さ０．５μｍの表面層をエッチング除去して、ガラス塊を所定重量に合わせることにより、脈理や気泡などの欠陥が含まれる表面欠陥層を確実に除去したプリフォームを得ることもできる。
また、熱間成形したガラス塊をアニール処理した後、エッチング処理することによりエッチング時に内部応力による損傷を防止することもできる。
また、本発明の光学素子の製造方法によれば、高屈折率ガラスからなる高品質な光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。

まず、本発明の精密プレス成形用プリフォーム（以下、単にプリフォームと呼ぶことがある。）の製造方法について説明する。
［プリフォームの製造方法］
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法には、製造方法１および製造方法２の２つの態様がある。
第１の態様である製造方法１は、溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊の全表面をエッチング処理することにより、所定重量の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製すること、および前記ガラスが、屈折率（ｎｄ）１．６５以上で、アッベ数（νｄ）３５以下であって、Ｐ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＬｉ_２Ｏを含む光学ガラス（以下、ガラス１という。）であることを特徴とするものである。

第２の態様である製造方法２は、溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊の全表面をエッチング処理することにより、所定重量の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製すること、および前記ガラスが、モル％表示で、Ｐ₂Ｏ₅ １５〜４５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ３〜３５％、Ｌｉ₂Ｏ ２〜３５％、ＴｉＯ₂ ０〜２０％、ＷＯ₃ ０〜４０％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜２０％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜３０％、ＢａＯ ０〜２５％、ＺｎＯ ０〜２５％、ＭｇＯ ０〜２０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＳｒＯ ０〜２０％、Ｎａ₂Ｏ ０〜３０％、Ｋ₂Ｏ ０〜３０％（但し、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂ＯおよびＫ₂Ｏの合計量が４５％以下）、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１５％、ＳｉＯ₂ ０〜１５％、Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜１０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜１０％、Ｙｂ₂Ｏ₃ ０〜１０％、ＺｒＯ₂ ０〜１０％およびＴａ₂Ｏ₅ ０〜１０％を含む光学ガラス（以下、ガラス２という。）であることを特徴とするものである。

第１の態様および第２の態様では、十分清澄、均質化された溶融ガラスを用意し、その溶融ガラスを一定流量でパイプから流出する。そして、流出する溶融ガラスから所定重量の溶融ガラス塊を分離する。分離方法としては、パイプから溶融ガラスを滴下して、所定重量のガラス滴として分離する方法（滴下法という。）、パイプから流出する溶融ガラス流の先端部を支持体で支持し、前記ガラス流のパイプ側と先端部の間にくびれを作る。それから上記支持体を急速に降下し、くびれから先端側の溶融ガラス塊を分離する方法（降下切断法という。）、パイプから流出する溶融ガラス流を切断刃で切断し、所定重量の溶融ガラス塊を分離する方法（機械切断法という。）などがある。パイプより単位時間あたりのガラス流出量を一定に保つことにより、分離の間隔を一定にすれば等重量の溶融ガラス塊を得ることができる。なお、先にも説明したように、流出する溶融ガラスから所定重量の溶融ガラス塊を分離し、前記ガラスが冷却する過程で前記重量のガラス塊に成形する方法を熱間成形と呼ぶ。

滴下法ならびに降下切断法は、機械切断法と異なり、シアマークと呼ばれる切断痕ができない。本発明は、熱間成形したガラス塊の表面をエッチング処理して除去するため、シアマークがエッチングにより除去される深さよりも浅い部分に限定されるならば、機械切断法でもエッチング処理によってシアマークのないプリフォームを作ることはできる。しかし、シアマークが脈理や気泡が存在する表面欠陥層よりも深層に及ぶ場合もあるので、溶融ガラス塊の分離は滴下法または降下切断法により行うことが好ましい。

次に分離した溶融ガラス塊をガラス塊成形型で受ける、あるいは一時的に溶融ガラス塊支持体で支持した後にガラス塊成形型に移して所定形状のガラス塊に成形する。ガラス塊成形型上では、ガラスに風圧を加えて浮上させながら成形する方法（浮上成形法という。）が望ましい。
例えば、底部に上記風圧を加えためのガス（浮上ガスという。）を噴出する口を設けた凹部を備えたガラス塊成形型を用い、上記凹部に溶融ガラス塊を供給し、凹部内でガラスを上下動させて回転させることにより球状のガラス塊を成形することもできるし、ガスを噴出する口を多数設けた凹部あるいは凹部を多孔質体で構成し、凹部内面全体から浮上ガスを噴出してガラスを浮上し、凹部の形状に沿った形状にガラス塊を成形することもできる。

ガラス塊はガラス塊成形型上で成形された後、ガラス転移温度または前記温度よりも低い温度にまで冷却した後に型から取り出される。
このようにして得たガラス塊の表面を光学顕微鏡で拡大観察すると、ガラス塊全面にわたって脈理が認められる。このようなガラス塊の全表面をエッチング処理により所定の深さまで除去したガラス塊には、上記脈理が認められない。したがって、この脈理は表面近傍に局在する表面脈理である。ガラス塊表面の変質層、例えばヤケなどは、表面から深さ０．１μｍ以下の部分に限られるが、表面脈理は光学顕微鏡を用いた観察により認識可能な深さにまで達しているため、ガラス塊表面から少なくとも０．５μｍ以上の深さまでエッチング処理することが望まれる。

本発明でエッチング処理により除去するのはガラス表面の脈理と呼ばれる屈折率の異なるガラス層である。脈理の中でもガラス表面付近に存在する表面脈理は、ガラスの溶融成形時にガラスの成分の中で蒸気圧の高いフッ素、ホウ素などが減少し元ガラスと屈折率に差ができたガラス融液が生じたことによる。表面脈理は通常、筋状のものが観察される。このことから脈理の原因となる変質ガラスは円柱状かつ筋状に元ガラスの表面層中に分布していることがわかる。このときこの変質ガラスにおける脈理の太さがφ０．５μｍ以下であれば可視光の回折限界から、このガラスをレンズにした場合に得られる像にはなんら影響を与えない。すなわちレンズとして問題になるのは脈理の太さがφ０．５μｍ以上の変質ガラスに限られる。そのためエッチング量も少なくとも深さ０．５μｍ以上でなければ脈理を完全に除くことはできない。エッチング処理におけるより好ましい深さは１μｍ以上、さらに好ましい深さは１０μｍ以上、より一層好ましい深さは２０μｍ以上、特に好ましい深さは５０μｍ以上である。エッチング処理はガラス全体に脈理が認められない光学的に均質な所定重量のガラス塊が得られる深さまで行う。エッチング処理の深さの上限に特に限定はないが、光学的に均質なガラスまでも除去する必要はないので、最大５ｍｍまでの深さを目安にすればよい。あるいは、プリフォーム重量／ガラス塊重量の比率によってエッチング処理の深さの上限を管理してもよい。その場合、プリフォーム重量／ガラス塊重量の比率は８０％以上とすることが望ましく、８５％以上とすることがより望ましい。このように、エッチング処理によってガラス塊の重量はわずかに減少するため、所定重量のプリフォームが得られるよう、上記重量減少分を目的重量に加えた重量のガラス塊を成形することが好ましい。

滴下法は５〜６００ｍｇの範囲のガラス塊を、目的重量を基準とした重量公差が±１％以内になるように成形する方法として適したものであり、降下切断法は２００ｍｇ〜１０ｇの範囲のガラス塊を、目的重量を基準とした重量公差が±２％以内（好ましくは±１％以内）になるように成形する方法として適したものである。いずれの方法も重量精度が高いガラス塊を冷間加工法と比べて容易に作製することができる。

そこで、溶融ガラスを一定の流量で連続して流出し、流出する溶融ガラスから一定重量の溶融ガラス塊を分離してガラス塊を成形する工程を繰り返し行うことにより、上記重量精度の高いガラス塊を量産し、上記ガラス塊（量産された複数個のガラス塊を意味する）を一定の条件でエッチング処理することにより、ガラス塊の重量精度を損なうことなく重量精度の高いプリフォームを作製することもできる。この方法においてガラス塊全体をエッチング液に浸漬することが好ましい。この方法は、エッチング液の濃度と温度、浸漬時間を一定にすることにより、容易にエッチング処理の条件を一定することができる。さらに上記好ましい方法において、多数のガラス塊を同時にエッチング液に浸漬し、所定の時間が経過した後に同時にガラス塊をエッチング液から出すことにより、エッチング処理の条件を一層容易に一定にすることができる。なお、重量精度に最も大きな影響を与える条件はエッチング液の温度であるから、前記温度管理が精密に行うべきである。このようにしてエッチング処理によって得られるプリフォームの重量精度はガラス塊の重量精度と同等にすることができる。

エッチング処理後のガラス塊は滑らかな表面を有し、光学的にも均質であるため、エッチング処理後のガラス塊を精密プレス成形用プリフォームとして使用することができる。なお、熱間成形したガラス塊をアニール処理しないでエッチング処理すると、残留応力によってガラスにひび割れが発生することがある。そのため、エッチング処理前にガラス塊をアニール処理し、ガラス内部の残留応力を低減または除去しておくことが望ましい。アニール処理はガラス塊を徐冷点付近の温度に保持して行えばよい。燐酸塩ガラスは熱膨張係数が大きく、ガラス塊成形の過程で応力が残留しやすい。そのため、上記アニール処理はエッチング処理時のひび割れ防止に効果的である。

表面脈理層などの表面欠陥層はエッチング処理により除去するが、ガラスの有効利用や生産性向上の面から、表面欠陥層が存在する深さを可能な限り浅くしたり、脈理を低減することが望まれる。表面欠陥層の深さを低減するためには、流出パイプの外周に沿いかつガラスの流出方向（鉛直下方）にガスを流して、流出パイプ外周へのガラスの濡れ上がりを低減したり、雰囲気中の水蒸気が高温のガラス表面と反応するのを低減するため、乾燥雰囲気中で溶融ガラスを流出することが好ましい。

パイプ外周に沿ってガスを流す方法は、滴下法で得られる溶融ガラス滴の重量をより小さくする上でも効果がある。滴下法ではガラスに働く重力とパイプ先端にガラスが留まろうとする表面張力のバランスが崩れて重力が大きくなったときに滴下がおきる。上記のようにパイプ外周に沿って一定流量のガスを定常的に流すことにより、ガラスに加わる下向きの力が大きくなるため、ガスを流さない場合よりもより重量の小さいガラス滴を滴下することができる。なお、ガスはパイプ全周にわたり、パイプ先端付近で層流になるように流すことが好ましい。

ガラス塊表面のエッチング処理は、ガラス塊全表面を一様に除去するため、プリフォームの形状はガラス塊の相似形状になる。したがって、ガラス塊をプリフォームの相似形状に成形することにより、所望形状のプリフォームを容易に得ることもできる。
精密プレス成形によって作製される光学素子としては、レンズなどの回転対称軸を一つ備える形状のものが圧倒的に多い。したがって、プリフォームの形状としても、球状、回転対称軸を一つ備える形状（例えば、回転楕円体や、球を一定の軸方向に延ばした形状やつぶした形状など）が望まれている。このような形状のプリフォームを作製するには、目的とするプリフォーム形状に相似する形状のガラス塊を成形しエッチングすればよい。

特に回転対称軸を一つ備える形状など、曲率が異なる曲面によって表面が構成されるガラス塊、これは全表面が曲面によって構成されるガラス塊の中から球状ガラス塊を除いたものであるが、このような形状のガラス塊の全表面を一様な深さにまで機械研磨することは難しい。しかし、本発明によれば、所望形状のガラス塊を熱間成形し、そのガラス塊をエッチングすることにより容易に上記形状でしかも光学的に均一（一様）なガラスからなるプリフォームを作製することができる。

このような回転対称軸を一つ備える形状としては、前記回転対称軸を含む断面において角や窪みがない滑らかな輪郭線をもつもの、例えば上記断面において短軸が回転対称軸に一致する楕円を輪郭線とするものがある。また、前記断面におけるガラス塊の輪郭線上の任意の点（プリフォームの輪郭線上の任意の点でもよい。）と回転対称軸上にあるガラス塊の重心（プリフォームの重心でもよい。）を結ぶ線と、前記輪郭線上の点において郭線に接する接線とのなす角の一方の角の角度をθとしたとき、前記点が回転対称軸上から出発して輪郭線上を移動するときに、θが９０°から単調増加し、続いて単調減少した後、単調増加して輪郭線が回転対称軸と交わる他方の点において９０°になる形状が好ましい。
一方、球状ガラス塊の球対称性に注目すると、エッチング処理により除去される深さが対称性のために全表面において均一になり、球状ガラス塊をエッチングすれば容易に球状プリフォームを作製できるというメリットがある。

次に、ガラス１、２について順次説明する。
（ガラス１）
ガラス１は、屈折率（ｎｄ）が１．６５以上かつアッベ数（νｄ）が３５以下でＰ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＬｉ_２Ｏを含む光学ガラスである。ガラス１は、ガラス網目構造形成成分としてＰ_２Ｏ_５を含み、高屈折率高分散付与成分としてＮｂ_２Ｏ_５を含む。また低温軟化性付与成分としてＬｉ_２Ｏを含み、屈折率（ｎｄ）１．７５以上の高屈折率特性を実現している。

Ｐ_２Ｏ_５は、上記のように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、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が４５モル％を超えると、ガラスの転移温度や屈伏点が上昇し、耐候性も悪化する傾向がある。また１５モル％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、Ｐ_２Ｏ_５の含有量を１５〜４５モル％の範囲とすることが好ましく、１７〜４０モル％の範囲とするのがより好ましい。以下、各成分の含有量は特記しない限りモル％にて表示するものとする。

Ｎｂ_２Ｏ_５は、上記のように高屈折率・高分散などの特性を持たせるために欠かせない成分である。しかし、その導入量が３５％を超えると、ガラス転移温度や屈伏点が高くなり、安定性も悪化、高温溶解性も悪くなり、精密プレス時に発泡や着色しやすくなるという傾向がある。これに対し、その導入量が３％未満では、ガラスの耐久性が悪化し、所要の高屈折率を得にくくなるため、その導入量を３〜３５％の範囲にするのが好ましく、５〜３０％の範囲にするのがより好ましい。

Ｌｉ_２Ｏは、上記のようにガラス転移温度を下げるのに最も効果的成分であり、他のアルカリに比べ、屈折率を低下させにくく、耐久性を悪化させない。しかし、その導入量が２％未満では転移温度の低下が難しく、３５％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪化し、耐久性も悪くなるため、Ｌｉ_２Ｏの導入量を２〜３５％の範囲にするのが好ましい。より好ましくは５〜３０％の範囲である。

次にガラス１に任意に導入することができる成分について説明する。
ＴｉＯ_２は、高屈折率高分散性を付与し、失透安定性を向上させる効果がある。しかし、その含有量が２０％を超えると、ガラスの失透安定性や透過率が急激に悪化し、屈伏点や液相温度も急上昇し、精密プレス成形時にガラスが着色しやすくなる。したがって、その導入量を０〜２０％にするのが好ましく、０〜１５％にするのがより好ましい。

ＷＯ_３は、高屈折率・高分散特性と低温軟化性を付与する上で効果的な成分である。ＷＯ_３はアルカリ金属酸化物と同様にガラス転移温度や屈伏点を下げる働きや、屈折率を上げる働きをする。そして、ガラスとプレス成形型との濡れ性を抑制する効果があるため、精密プレス成形の際にガラスの離型性が非常に良くなるという効果を奏する。しかし、ＷＯ_３の過剰導入、例えば４０％を超えて導入すると、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、熱間成形が難しくなる。したがって、その含有量を０〜４０％とすることが好ましく、０〜３５％の範囲とすることがより好ましい。

Ｂｉ_２Ｏ_３は、高屈折率・高分散性を付与する成分であり、ガラスの生成領域を大幅に拡大し、安定化させる効果のある成分であり、また、ガラスの耐候性を高める成分である。したがって、Ｂｉ_２Ｏ_３を導入することにより、Ｐ_２Ｏ_５の含有量の少ないガラスでもガラス化を可能にする。また、Ｂｉ_２Ｏ_３を導入することにより、溶融状態のガラスを白金製プレート上に置いたときの濡れ角を大きくすることができる。上記濡れ角の増加により、流出パイプの外周にガラスが濡れ上がりにくくなる。そのため、プリフォームの表面脈理の低減にも効果がある。また濡れ上がりを低減することにより、ガラス塊の重量精度をより向上させることもできる。しかし、その導入量が２０％超えると、ガラスは逆に失透しやすくなると同時に着色しやすくなる恐れがあるため、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量は０〜２０％とすることが好ましく、０〜１５％とすることがより好ましい。なお、Ｂｉ_２Ｏ_３導入により上記効果を得るには、上記範囲内において、Ｂｉ_２Ｏ_３の量を０．２％以上とするのが好ましく、０．５％以上とするのがより好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの溶融性の向上やガラスの均質化に有効な成分であると同時に、少量の導入でガラス内部にあるＯＨの結合性を変え、精密プレス成形時におけるガラスの発泡を抑制する効果が得られる。しかし、Ｂ_２Ｏ_３を３０％より多く導入すると、ガラスの耐候性が悪化したり、ガラスが不安定になるため、その導入量を０〜３０％の範囲にすることが好ましい。より好ましい範囲は０〜２５％の範囲である。

ＢａＯは、高屈折率を付与し、失透安定性を向上させ、液相温度を低下させる効果のある成分である。ＷＯ_３を導入する場合、特に多量のＷＯ_３を導入する場合、ＢａＯの導入でガラスの着色を抑え、失透安定性を高める効果が大きく、Ｐ_２Ｏ_５含有量の少ない場合、ガラスの耐候性を高める効果もある。しかし、ＢａＯの導入量が２５％を超えると、ガラスが不安定となるばかりでなく、転移温度も屈伏点も高くなるので、ＢａＯの導入量を０〜２５％にするのが好ましく、０〜２０％にするのがより好ましい。

ＺｎＯはガラスの屈折率や分散を高めるために導入し得る成分で、少量のＺｎＯの導入でガラス転移温度や屈伏点、液相温度を低下させる効果もある。しかし、過剰に導入すると、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。したがって、ＺｎＯ導入量を０〜２５％にすることが好ましく、０〜２０％の範囲がより好ましく、０〜１５％の範囲がさらに好ましい。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯはガラスの安定性や耐候性を調整するために導入された成分であるが、あまりにも多く導入すると、ガラスが非常に不安定となるので、導入量をそれぞれ０〜２０％にするのが好ましく、０〜１５％がより好ましい。
Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏは、いずれもガラスの耐失透性を向上させるとともに、ガラス転移温度、屈伏点、液相温度を低下させ、ガラスの溶融性を改善するために導入し得る成分である。しかし、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏのいずれかが３０％より多いと、あるいはＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計量が４５％よりも多いと、ガラスの安定性が悪くなるばかりでなく、ガラスの耐候性や耐久性が悪くなる恐れがあるため、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏの導入量をそれぞれ０〜３０％にするのが好ましく、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計量を０〜４５％にするのが好ましい。より好ましくは、Ｎａ_２Ｏを０〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜２５％であり、Ｎａ_２Ｏを０〜５重量％にするのがさらに好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３は、ガラスの安定性や光学恒数を調整するときに導入し得る成分である。しかし、これらの成分のすべてはガラス転移温度を高めるので、精密プレス成形性を低下させる恐れがある。したがって、その導入量を、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２についてはそれぞれ１５％以下、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３についてはそれぞれ０〜１０％に抑えることが望ましく、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２についてはそれぞれ０〜１２％、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３についてはそれぞれ０〜８％にするのがより好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３はガラスの清澄剤として有効であるが、１％超えて添加すると、精密プレス成形時にガラスが発泡しやすくなるので、その導入量は０〜１％とするのがよい。さらに、ＴｅＯ_２、Ｃｓ_２Ｏなどのその他の成分も本発明の目的を損なわない程度であれば合計で５％までの導入可能である。
ただし、ＴｅＯ_２は毒性があるため、環境影響上から使用しないことが望ましく、同様にＰｂＯ、Ａｓ_２Ｏ_３、ＣｄＯ、Ｔｌ_２Ｏや放射性物質、Ｃｒ、Ｈｇなどの化合物も使用しないことが望ましい。また、Ａｇ_２Ｏも特別、必要もないので導入しないことが好ましい。

（ガラス２）
次にガラス２について説明する。ガラス２は、Ｐ ₂ Ｏ ₅ １５〜４５％、Ｎｂ ₂ Ｏ ₅ ３〜３５％、Ｌｉ ₂ Ｏ ２〜３５％、ＴｉＯ ₂ ０〜２０％、ＷＯ ₃ ０〜４０％、Ｂｉ ₂ Ｏ ₃ ０〜２０％、Ｂ ₂ Ｏ ₃ ０〜３０％、ＢａＯ ０〜２５％、ＺｎＯ ０〜２５％、ＭｇＯ ０〜２０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＳｒＯ ０〜２０％、Ｎａ ₂ Ｏ ０〜３０％、Ｋ ₂ Ｏ ０〜３０％（但し、Ｌｉ ₂ Ｏ、Ｎａ ₂ ＯおよびＫ ₂ Ｏの合計量が４５％以下）、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ０〜１５％、ＳｉＯ ₂ ０〜１５％、Ｌａ ₂ Ｏ ₃ ０〜１０％、Ｇｄ ₂ Ｏ ₃ ０〜１０％、Ｙｂ ₂ Ｏ ₃ ０〜１０％、ＺｒＯ ₂ ０〜１０％およびＴａ ₂ Ｏ ₅ ０〜１０％を含む光学ガラスである。上記組成範囲を設定した理由は、ガラス１について説明したとおりである。また、ガラス２の好ましい範囲はガラス１の組成範囲の好ましい範囲と同様である。

ガラス１、２としてより好ましいものは、Ｐ_２Ｏ_５ １７〜４０％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ５〜３０％、Ｌｉ_２Ｏ ５〜３０％、ＴｉＯ_２ ０〜１５％、ＷＯ_３ ０〜３５％、Ｂｉ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２０％、ＺｎＯ ０〜１５％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜２０％（ただし、０〜５重量％の範囲内）、Ｋ_２Ｏ ０〜２５％（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計量 ０〜４５％）、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜１２％、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｌａ_２Ｏ_３ ０〜８％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜８％、Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜８％、ＺｒＯ_２ ０〜８％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜８％、Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％を含有するガラスである。また、Ｂｉ_２Ｏ_３を導入してガラスの安定性を改善し、流出パイプの濡れ上がりを低減する場合には、Ｐ_２Ｏ_５ １７〜４０％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ５〜３０％、Ｌｉ_２Ｏ ５〜３０％、ＴｉＯ_２ ０〜１５％、ＷＯ_３ ０〜３５％、Ｂｉ_２Ｏ_３ ０．２〜１５％（一層好ましくは０．５〜１５％）、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２０％、ＺｎＯ ０〜１５％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜２０％（ただし、０〜５重量％の範囲内）、Ｋ_２Ｏ ０〜２５％（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計量 ０〜４５％）、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜１２％、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｌａ_２Ｏ_３ ０〜８％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜８％、Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜８％、ＺｒＯ_２ ０〜８％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜８％、Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％を含有するガラスである。

なお、ガラス２においても屈折率（ｎｄ）が１．６５以上かつアッベ数（νｄ）が３５以下のガラスが好ましい。ガラス１および２において、屈折率（ｎｄ）が１．７５以上のガラスがより好ましく、１．８以上がさらに好ましい。屈折率（ｎｄ）の上限は特に限定しないが、２．１以下を目安にすればよい。一方、アッベ数（νｄ）については、ガラス１および２ともに３０以下であることがより好ましく、２５以下であることがさらに好ましい。屈折率（ｎｄ）の下限は特に限定しないが、１５以下を目安にすればよい。

また、ガラス１および２において、精密プレス成形性を向上させる上からガラス転移温度（Ｔｇ）が５５０℃以下のものが好ましく、屈伏点（Ｔｓ）が６００℃以下のものが好ましい。精密プレス成形は、使用するガラスの屈伏点より３０〜６０℃高い温度で行うことが好ましい。したがって、上記低温軟化性により、７００℃以下の低温にて精密プレス成形が可能になる。屈伏点が６５０℃を超え、プレス温度が７００℃以上になると、プリフォームの表面に付着しているＯＨがプレス成形型と反応して分解し、精密プレス成形品の表面に多数の泡を残してしまうことがある。このような泡は、成形した光学素子の面精度を低下させるだけでなく、プレス成形型の成形面を傷つけてしまう。しかし、上記低温軟化性を付与したガラスを使用すれば、上記問題を解消することができる。

さらに、本発明のプリフォームの製造方法は、液相粘性が低いガラスでも高品質なプリフォームを作製することができるから、上記ガラス１および２において、液相温度における粘度（液相粘性という。）が１０ｄＰａ・ｓ以下のガラスに適用することが好ましく、液相粘性が６ｄＰａ・ｓ以下のガラスに適用することがより好ましく、５ｄＰａ・ｓ以下のガラスに適用することがさらに好ましい。液相粘性の下限に特に限定はないが、１ｄＰａ・ｓ以上を目安にすればよい。

このように低粘性かつ易揮発成分であるＬｉ₂Ｏを必須成分として、Ｂ₂Ｏ₃を任意成分として含む燐酸塩ガラスを用いて熱間成形しても、本発明によれば高品質なプリフォームを作製することができる。
なお、ガラス１、２の原料としては、Ｐ₂Ｏ₅についてはＨ₃ＰＯ₄、メタリン酸塩、五酸化二燐など、Ｂ₂Ｏ₃についてはＨ ₃ ＢＯ ₃ 、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１０００〜１４００℃に加熱した溶解炉に投入し、溶解、清澄、攪拌し、均質化して得られた溶融ガラスを使用することができる。

次にガラス塊のエッチング処理について説明する。ガラス塊のエッチング処理は、エッチングガスを用いたドライエッチングでもよいし、エッチング液を用いたウェットエッチングでもよいが、ガラス塊の全表面を均等に除去する上からエッチング液にガラス塊を浸漬、好ましくはガラス塊全体を浸漬して行うことが好ましい。

機械研磨に対するエッチング処理の優位性の一つは、エッチング条件を一定にすればエッチングの深さ（エッチングにより除去される深さ）を一定にできる点にある。この優性性と熱間成形の優位性を組合せることにより、溶融ガラスから高品質かつ重量精度の高いプリフォームを生産性よく作ることができる。例えば、流出する溶融ガラスから溶融ガラス塊を分離し、ガラス塊を成形する工程を繰り返して一定重量のガラス塊を複数作製する。そして、前記複数のガラス塊を一定条件のもとにエッチング処理して一定重量のプリフォームを作製する。一定のエッチング条件で一定量のガラスが除去されるから、容易に一定重量のプリフォームを多量に作製することができる。この方法は、ガラス塊をエッチング液に浸漬する時間を一定にする、あるいは複数個のガラス塊を一括してエッチング液に浸漬し、所定時間経過後、一括してエッチング液から取り出すことで容易に行うことができる。

エッチング液としては、酸溶液またはアルカリ溶液を使用することができる。前記酸溶液としては、ＨＮＯ_３、ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ_４、ＨＦ、Ｈ_２ＳｉＦ_６などの溶液、あるいはＨＮＯ_３、ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ_４、ＨＦ、Ｈ_２ＳｉＦ_６の中から選ばれる２種以上の酸を混合した混合溶液を例示することができる。前記アルカリ溶液としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３などの溶液、あるいはＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３の中から選ばれる２種以上のアルカリを混合したアルカリ溶液を例示することができる。上記酸溶液あるいはアルカリ溶液にキレート剤、界面活性剤等の助剤を混合してもよい。エッチング液にキレート剤を添加することで、エッチング時にガラスの溶解により生成する金属イオンを取り込ませエッチング処理をより均一に行なうことができる。

アルカリ土類金属酸化物を含むガラス１あるいは２では、Ｈ_２ＳＯ_４溶液でエッチング処理すると、エッチング液とガラスの反応によりガラス塊表面に難溶性の塩（ＢａＳＯ_４などの硫化塩）が生成する。このような塩がガラス塊表面に堆積するとエッチングの進行が妨げられるため、エッチング液を攪拌することが望ましい。

一方、ガラス１、２がアルカリ土類金属酸化物、例えばＢａＯを含む場合でも、ＨＣｌ溶液でエッチング処理するとアルカリ土類金属の塩化物は水溶性なのでエッチング液に溶解し、エッチングの進行を妨げにくい。このような観点からは、酸溶液としてＨＣｌ溶液がより好ましく、次いでＨＮＯ_３溶液が好ましい。一方、難溶性の塩が生成することを利用することもできる。難溶性の塩は液中で沈殿するためエッチング液が飽和してエッチング速度が低下しにくい。また沈殿物も除去すれば繰り返し繰り返しエッチング液として使用することもできる。

ＨＣｌ溶液やＨＮＯ_３溶液でエッチング速度が増加することと、Ｈ_２ＳＯ_４溶液でエッチング速度が減少することを利用し、ＨＣｌとＨ_２ＳＯ_４の混合溶液、ＨＮＯ_３とＨ_２ＳＯ_４の混合溶液、ＨＣｌ、ＨＮＯ_３、Ｈ_２ＳＯ_４の混合溶液など、エッチング速度が異なる溶液を混合してエッチング速度を調整することもできる。
このようにして作製したプリフォームを洗浄した後に、必要に応じて離型膜などの薄膜を表面に形成してもよい。離型膜としては炭素含有膜、自己組織化膜などを例示することができる。

次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法は、上記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加熱し、精密プレス成形することを特徴とするものである。
精密プレス成形はモールドオプティクス成形法とも呼ばれ、既に当該発明の属する技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法はプレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。

本発明によれば、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどの各種光学素子、用途としてはデジタルカメラやフィルム内蔵カメラの撮像光学系を構成するレンズ、カメラ付携帯電話搭載の撮像レンズ、ＣＤやＤＶＤをはじめとする光記録式媒体のデータ読取および／またはデータ書込み用に使用する光線を導光するためのレンズなど各種光学素子を作製することができる。
なお、これら光学素子には必要に応じて、反射防止膜、全反射膜、部分反射膜、分光特性を有する膜などの光学薄膜を設けることもできる。

精密プレス成形法に使用するプレス成形型としては公知のもの、例えば炭化珪素、超硬材料などの型材の成形面に離型膜を設けたものを例示できるが、炭化珪素製のプレス成形型が好ましい。離型膜としては炭素含有膜、貴金属合金膜などを使用することができるが、耐久性、コストの面などから炭素含有膜が好ましい。
精密プレス成形法では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため成形時の雰囲気を非酸化性ガスにすることが望ましい。非酸化性ガスとしては窒素、窒素と水素の混合ガスなどが好ましい。
プレス圧力は適宜調整すればよいが、５〜１５ＭＰａ程度を目安にすることができる。また、プレス時間も適宜調整すればよいが、１０〜３００秒の範囲を目安にすることができる。

次に本発明の光学素子の製造方法に特に好適な精密プレス成形法について説明する。
（精密プレス成形法１）
この方法は、プレス成形型に前記プリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを共に加熱し、精密プレス成形するというものである（精密プレス成形法１という）。
精密プレス成形法１において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが１０^６〜１０^１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。
また前記ガラスが１０^１２ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは１０^１４ｄＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは１０^１６ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。

上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
（精密プレス成形法２）
この方法は、前記プリフォームを加熱した後に、プレス成形型に導入し、精密プレス成形する、すなわち、プレス成形型とプリフォームを別々に予熱し、予熱したプリフォームをプレス成形型に導入して精密プレス成形するというものである（精密プレス成形法２という）。
この方法によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。
なおプレス成形型の予熱温度をプリフォームの予熱温度よりも低く設定することが好ましい。このようにプレス成形型の予熱温度を低くすることにより、前記型の消耗を低減することができる。

また、プリフォーム加熱をプレス成形型内で行う必要がないので、使用するプレス成形型の数を少なくすることもできる。
精密プレス成形法２において、前記プリフォームを構成するガラスが１０^９ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０^５〜１０^９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
また、前記プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに前記プリフォームを構成するガラスが１０^５．５〜１０^９ｄＰａ・ｓ、より好ましくは１０^５．５ｄＰａ・ｓ以上１０^９ｄＰａ・ｓ未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。

またプレス開始と同時又はプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。
なおプレス成形型の温度は、前記プリフォームの予熱温度よりも低い温度に調温させるが、前記ガラスが１０^９〜１０^１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度を目安にすればよい。
この方法において、プレス成形後、前記ガラスの粘度が１０^１２ｄＰａ・ｓ以上にまで冷却してから離型することが好ましい。
精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。また、レンズを成形した場合には、心取り加工を行ってもよい。また、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。
このようにして、Ｐ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｌｉ_２Ｏ系ガラスからなる高品質な光学素子を高い生産性のもとに作製することができる。

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、この例によってなんら限定されるものではない。
（１）表１〜表５にプリフォームを作るためのガラス材料の組成及びその特性として屈折率（ｎｄ）、アッべ数（νｄ）、転移温度（Ｔｇ）、屈伏点（Ｔｓ）、及び液相温度（Ｌ．Ｔ．）を示す。上記ガラスの特性は各成分の原料として各々相当する酸化物、フッ化物、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に示す組成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、清澄、攪拌して均質化し、適当な温度に予熱した金型に鋳込んだ後、ガラス転移温度まで冷却してから直ちにアニール炉に入れ、室温まで徐冷したものを試料にして測定したものである。

得られた光学ガラスについて、屈折率（ｎｄ）、アッべ数（νｄ）、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粘度（液相粘性）を、以下のようにして測定した。これらの結果を表１〜表５に示す。
（ａ）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。
（ｂ）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。
（ｃ）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。
（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。

（２）次に表１〜表５に示したガラスが得られる溶融ガラスを上記溶融条件にて多量に作り、一定の流量で白金合金製の流出パイプから流出した。

溶融ガラスの流出は、大気中、乾燥雰囲気中、あるいは酸素ガスを０．１〜５０体積％含む不活性ガス（窒素またはアルゴン、または窒素とアルゴンの混合ガス）雰囲気中で行った。

流出する溶融ガラスから所定重量の溶融ガラス塊を滴下法により分離してガスを噴出するガラス塊成形型で受け、ガラスを浮上しながら上下動させて球状のガラス塊に成形した。一定の時間間隔で滴下する溶融ガラス滴を次々とガラス塊成形型で受けて浮上成形することにより、一定重量のガラス塊を次々と成形する。ガラス塊が変形しない温度にまで冷却した後に型から取り出す。このようにして表１〜表５に示す各ガラスからなる球状ガラス塊を複数個作製した。

また、溶融ガラス塊を降下切断法により分離し、多孔質により形成された凹部を有するガラス塊成形型で受け、多孔質の微細な孔からガスを噴出することにより、表１〜表５に示す各ガラスからなるガラス塊を成形した。この方法でも分離の時間間隔を一定にして、上記工程を繰り返し行うことにより、一定重量のガラス塊を複数個作製した。なお、この方法で成形したガラス塊の形状は、１つの回転対称軸を備え、長径と短径を有するとともに、表面が曲面からなる形状であり、本発明における表面が曲率の異なる曲面によって構成される形状であり、扁平球に近似した形状に相当する。
このようにして成形したいずれのガラス塊とも、室温までに冷却した後、アニ−ル炉に入れてガラス転移温度よりも１０℃程度低い温度で一時間アニール処理し、３０℃／時の速度で室温まで降温して歪みを低減した。なお、上記いずれの方法で成形したガラス塊も高い重量精度を有している。得られたガラス塊の重量公差は、目的重量を基準にして±１％以内であった。
これらガラス塊の表面を光学顕微鏡で拡大観察すると微細な表面脈理が全表面にわたって観察された。

（３）次に、濃度３０重量％の硝酸水溶液、濃度３５重量％の塩酸、濃度２重量％のＨ_２ＳｉＦ_６水溶液の３種類のエッチング液を用意し、室温で各エッチング液にガラス塊全体を浸漬して、全表面を０．１ｍｍ（１００μｍ）程度の深さまでエッチング処理して表面層を除去するとともに、所定重量のガラス塊とした。エッチング後、ガラス塊を洗浄、乾燥し、表面を光学顕微鏡で拡大観察したところ、表面脈理は認められなかった。さらにガラス塊内部を観察したところ、内部にも脈理は認められなかった。このようにして光学的に均質な脈理のないガラス塊が得られたので、このガラス塊を精密プレス成形用プリフォームとした。なお、エッチング処理後のプリフォームの重量公差は、目的とするプリフォームの重量を基準にして±１％以内であった。このような作業を繰り返し、エッチング液の種類、濃度、温度、浸漬時間、ガラスの組成とエッチングの深さの関係を得る。

次に等重量の複数個のガラス塊を同時に上記各種エッチング液に没するように浸漬し、上記エッチング条件と同じ条件で全ガラス塊の全表面を深さ０．１ｍｍのところまで除去し、エッチング前のガラス塊の形状に近似したプリフォームを作製する。このようにして作製されたプリフォームすべては光学的に均質であり、表面脈理も内部の脈理も認められず、表面の失透もなかった。そして、各プリフォームとも所定の重量であり、重量精度の高い複数個のプリフォームを同時に生産することができた。なお、エッチング処理後の各プリフォームの重量公差は、目的とするプリフォームの重量を基準にして±１％以内であった。プリフォームの全表面には精密プレス成形時の離型性を高めるための離型膜を設けてもよい。このような離型膜としては炭素膜や自己組織化膜などを例示することができる。

（４）このようにして得られたプリフォームを加熱し、図１に示すプレス装置を用い、精密プレス成形（非球面精密プレス）することにより非球面レンズを得た。精密プレス成形の詳細は次にとおりである。上記プリフォーム４を、非球面形状を有するＳｉＣ製の下型２及び上型１の間に静置した後、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。成形金型内部の温度をガラスの屈伏点＋２０〜６０°Ｃ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を押してプレス成形型内のプリフォーム４を精密プレス成形した。成形圧力８ＭＰａ、成形時間３０秒とし、プレス後、成形圧力を減少させて成形された弗燐酸塩ガラス製の非球面レンズを下型２及び上型１と接触させたままの状態でガラス転移温度−３０°Ｃの温度までに徐冷し、次いで室温まで急冷した。その後、非球面レンズをプレス成形型から取り出し、形状の測定および外観検査を行った。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った。なお、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。

このレンズの表面を光学顕微鏡で拡大観察したところ、使用したプリフォーム同様、表面脈理も内部の脈理も認められず、高品質なレンズであることが確かめられた。
プレス成形型に予熱された上記プリフォームを導入し、精密プレス成形する方法でも高品質、高精度な弗燐酸塩ガラスからなる非球面レンズを成形することができた。
なお、プリフォームの形状、寸法は作製しようとする精密プレス成形品の形状等により適宜、決めればよい。
上記実施例では非球面レンズを成形したが、最終製品の形状に合わせたプレス成形型を用いつことにより、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、平凹レンズ、両凹レンズなどの各種非球面レンズあるいは各種球面レンズ、あるいはプリズム、ポリゴンミラー、回折格子などの光学素子を作製することもできる。
なお、得られた各光学素子の光学機能面には必要に応じて反射防止膜あるいは高反射膜などの光学多層膜を形成することもできる。

本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法によれば、屈折率（ｎｄ）が１．７５以上のＰ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｌｉ_２Ｏ系ガラスからなる光学素子を精密プレス成形で得るための高品質なガラス製プリフォームを高い生産性のもとに製造することができる。
また、本発明の光学素子の製造方法によれば、高屈折率ガラスからなる高品質な光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。

実施例で使用した精密プレス成形装置の１例の概略断面図である。

符号の説明

１ 上型
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 (6)

1. 溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、
   流出する溶融ガラスから溶融ガラス塊を分離し、後続のエッチング処理による重量減少分を目的重量に加えた重量のガラス塊を成形する工程を繰り返して一定重量のガラス塊を複数作製すること、
   該複数のガラス塊の全表面を一定条件のもとにエッチング処理して、少なくとも深さ０．５μｍの表面層を除去することにより表面脈理を除去して、所定重量の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製すること、および
   前記ガラスが、屈折率（ｎｄ）１．８以上で、アッベ数（νｄ）３５以下であって、液相温度において１０ｄＰａ・ｓ以下の粘度を有するものであり、モル％表示で、Ｐ _２ Ｏ _５ １５〜４５％、Ｎｂ _２ Ｏ _５ ３〜３５％、Ｌｉ _２ Ｏ ２〜３５％、ＴｉＯ _２ ０〜２０％、ＷＯ _３ ０〜４０％、Ｂｉ _２ Ｏ _３ ０〜２０％、Ｂ _２ Ｏ _３ ０〜３０％、ＢａＯ ０〜２５％、ＺｎＯ ０〜２５％、ＭｇＯ ０〜２０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＳｒＯ ０〜２０％、Ｎａ _２ Ｏ ０〜３０％、Ｋ _２ Ｏ ０〜３０％（但し、Ｌｉ _２ Ｏ、Ｎａ _２ ＯおよびＫ _２ Ｏの合計量が４５％以下）、Ａｌ _２ Ｏ _３ ０〜１５％、ＳｉＯ _２ ０〜１５％、Ｌａ _２ Ｏ _３ ０〜１０％、Ｇｄ _２ Ｏ _３ ０〜１０％、Ｙｂ _２ Ｏ _３ ０〜１０％、ＺｒＯ _２ ０〜１０％およびＴａ _２ Ｏ _５ ０〜１０％を含む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。
2. ガラス塊をエッチング液に浸漬してエッチング処理する請求項１に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
3. ガラス塊をアニール処理したのち、エッチング処理する請求項１または２に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の製造方法により作製された精密プレス成形用プリフォームを、加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
5. プレス成形型にプリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを共に加熱して精密プレス成形する請求項４に記載の光学素子の製造方法。
6. 予め加熱され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請求項４に記載の光学素子の製造方法。

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