JP4958213B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
フツリン酸ガラスは一般にホウ酸塩ガラスやケイ酸塩ガラスに比べてガラス転移温度が低いため、プレス成形温度を低くすることができ、精密プレス成形に有利なガラスと考えられる。
ところが、上記プレス成形型を用いてフツリン酸ガラス製プリフォームを精密プレス成形する場合、ガラスに含まれるフッ素またはフッ素化合物と型成形面にコートした炭素離型膜との反応が起こり、光学素子の表面にクモリや白濁が生じることがある。
レス成形温度を低下させると、ガラス粘度が上昇して成形時にガラスが破損してしまう。
(1)フツリン酸ガラスからなるプリフォームを加熱し、プレス成形型で精密プレス成形することにより光学素子を製造する方法であって、
プレス成形型の成形面の少なくとも一部が、非炭素系成形面材料からなることを特徴とする光学素子の製造方法、
(2)フツリン酸ガラスがカチオン成分としてLiイオンを含む上記(1)に記載の光学素子の製造方法、
(3)フツリン酸ガラスがカチオン成分としてさらにMgイオン、Caイオン、SrイオンおよびBaイオンから選ばれる2種以上の成分を含む上記(2)に記載の光学素子の製造方法、
(4)フツリン酸ガラスのガラス転移温度(Tg)が470℃以下である上記(2)または(3)に記載の光学素子の製造方法、
(5)フツリン酸ガラスがカチオン成分としてCuイオンを含む上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法、
(6)フツリン酸ガラスのガラス転移温度(Tg)が400℃以下である上記(5)に記載の光学素子の製造方法、および
(7)非炭素系成形面材料が、遷移金属、シリコンおよび鉛から選ばれる少なくとも一種である上記(1)〜(6)のいずれかに記載の光学素子の製造方法
を提供するものである。
フツリン酸ガラスからなるプリフォームを加熱し、プレス成形型で精密プレス成形することにより光学素子を製造する方法であって、
プレス成形型の成形面の少なくとも一部が、非炭素系成形面材料からなることを特徴とするものである。
先ず、本発明の光学素子の製造方法において用いられるフツリン酸ガラスからなるプリフォームについて説明する。
(1)ガラス原料を熔解して熔融ガラスを作製した後、該熔融ガラスを流出口から流出し、鋳型に鋳込んでガラス体に成形、アニールした後、ガラス体を切断、研削、研磨してプリフォームにする方法(以下、プリフォームの製法Iという)、
(2)ガラス原料を熔解して熔融ガラスを作製した後、該熔融ガラスを流出口から流出し、熔融ガラス流からプリフォーム1個分に相当する量の熔融ガラス塊を分離し、ガラスが冷却する過程でプリフォームに成形する方法(以下、プリフォームの製法IIという)、
(3)ガラス原料を熔解して熔融ガラスを作製した後、該熔融ガラスを流出口から流出し、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、ガラスが冷却する過程でガラス塊に成形し、このガラス塊を研磨してプリフォームに成形する方法(以下、プリフォームの製法IIIという)
で得られるものを用いることができる。
カチオン%表示にて、
P5+ 10〜45%、
Al3+ 5〜30%、
Mg2+ 0〜20%、
Ca2+ 0〜25%、
Sr2+ 0〜30%、
Ba2+ 0〜33%、
Li+ 0〜30%、
Na+ 0〜10%、
K+ 0〜10%、
Y3+ 0〜5%、
B3+ 0〜15%、
を含有するとともに、
F-とO2-の合計量に対するF-の含有量のモル比F-/(F-+O2-)が0.25〜0.85であるフツリン酸ガラス(以下、ガラスIという)を挙げることができる。
から、プレス成形温度を低下させる効果のあるLi+を1%以上導入することが好ましい。したがって、その含有量は1〜30%が好ましく、2〜30%がより好ましく、3〜30%がさらに好ましく、4〜30%がいっそう好ましい。
学ガラスを得るために、F-とO2-の合計量に対するF-の含有量のモル比F-/(F-+O2-)を0.25〜0.85とする。アニオン中におけるF-とO2-の合計量を100%にすることが好ましい。
カチオン%表示で、P5+ 11〜45%、Al3+ 0〜29%、Li+、Na+およびK+を合計で0〜43%、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+およびZn2+を合計で14〜50%、Cu2+ 0.5〜13%含み、さらにアニオン%表示でF− 17〜80%を含むフツリン酸ガラス(以下、ガラスIIという)を挙げることができる。上記組成においてアニオン成分の残量はすべてO2-とすることが好ましい。
波長500nmで85%以上、好ましくは88%以上、より好ましくは89%以上、
波長600nmで51%以上、好ましくは55%以上、より好ましくは56%以上、
波長700nmで12%以下、好ましくは11%以下、より好ましくは10%以下、
波長800nmで5%以下、好ましくは3%以下、より好ましくは2.5%以下、さらに好ましくは2.2%以下、より一層好ましくは2%以下、
波長900nmで5%以下、好ましくは3%以下、より好ましくは2.5%以下、さらに好ましくは2.2%以下、より一層好ましくは2%以下、
波長1000nmで7%以下、好ましくは6%以下、より好ましくは5.5%以下、さらに好ましくは5%以下、より一層好ましくは4.8%以下、
波長1100nmで12%以下、好ましくは11%以下、より好ましくは10.5%以下、さらに好ましくは10%以下、
波長1200nmで23%以下、好ましくは22%以下、より好ましくは21%以下、さらに好ましくは20%以下である。
このような特性によりCCDやCMOSなどの半導体撮像素子の色補正を良好に行うことができる。
次に、本発明の光学素子の製造方法で用いられるプレス成形型について説明する。
本発明の光学素子の製造方法で用いられるプレス成形型は、成形面の少なくとも一部が非炭素系成形面材料からなるものである。
非炭素系成形面材料からなる膜の膜厚は、0.05〜100μmが好ましく、0.05〜50μmがより好ましく、0.1〜50μmがさらに好ましい。
次に、本発明の光学素子の製造方法において用いられる精密プレス成形について説明する。
ミングガスなどの還元性雰囲気のいずれであってもよい。また、フツリン酸ガラスとして上述のガラスIIを用いる場合、精密プレス成形雰囲気は、Cuイオンの還元を防止する上から酸素含有雰囲気、例えば清浄な空気中で精密プレス成形することが好ましい。
(精密プレス成形法1)
精密プレス成形法1は、プレス成形型にプリフォームを導入し、プレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、精密プレス成形するものである。
また上記ガラスが、好ましくは1012dPa・s以上、より好ましくは1014dPa・s以上、さらに好ましくは1016dPa・s以上の粘度を示す温度にまで冷却した後、プレス成形型から光学素子を取り出すことが望ましい。
精密プレス成形法2は、予熱したプレス成形型に、加熱したプリフォームを導入して精密プレス成形するものである。
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。
実施例1
(1)ガラスの作製
表1〜表3に示す組成を有する各フツリン酸ガラスが得られるよう、リン酸塩、フッ化物、酸化物、炭酸塩、水酸化物を適宜、秤量し、十分混合してガラス原料を調合した。調合したガラス原料を白金ルツボに入れて蓋をし、800〜1250℃で熔融し、清澄、均質化して各熔融ガラスを得た。
このようにして得られた熔融ガラスを予熱した金型に鋳込み、徐冷してガラス成形体を
得、該ガラス成形体を切断、研削、研磨して、球状形状を有する各精密プレス成形用プリフォームを作製した。なお、熔融ガラスをパイプから滴下し、ガラス滴を成形型上で浮上させながらプリフォームに成形してもよいし、パイプから流出する熔融ガラスを所要量分離してガラス塊を得、該ガラス塊を成形型上で浮上させながらプリフォームに成形してもよい。
プリフォーム表面には炭素含有膜等のコートは行わず、全表面がガラスが露出した状態とした。
上記プリフォームを精密プレス成形する成形型として、上型、下型、胴型からなる成形型を複数用意した。各成形型は、その本体がそれぞれ表4に示す型材からなり、また、その成形面は、それぞれ表4に示す成形面材料を用いて、スパッタ法により、いずれも厚さが0.1〜50μmの範囲になるように型材上に膜状に形成したものである。
(2)で得た各プリフォームを上記各成形型に導入し、プリフォームを構成するガラスが106〜1012dPa・sの粘度を示す温度までプレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、精密プレス成形した。
その後、成形型内のガラスが1016dPa・sの粘度を示す温度まで冷却した後、プレス成形型から非球面レンズを取り出した。
(2)で得た各プリフォームを構成するガラスが109dPa・sの粘度を示す温度までプリフォームを予熱した。このプリフォームを、プリフォームの構成するガラスが1010〜1012dPa・sの粘度を示す温度まで加熱した各成形型中に導入して、精密プレス成形した。
その後、成形型内のガラスが1016dPa・sの粘度を示す温度まで冷却した後、プレス成形型から非球面レンズを取り出した。
同様にして、DVDやCDなどの光記録式媒体のデータ書き込み、読み込み用光学系を構成するマイクロレンズを作製することもできる。
なお上記例ではレンズを製造したが、回折格子やフィルタ(回折格子付きフィルタも含む)、プリズムなどを精密プレス成形により製造することもできる。
得られた光学素子表面には必要に応じて反射防止膜などの光学薄膜を形成してもよい。
Claims (1)
- フツリン酸ガラスからなるプリフォームを加熱し、プレス成形型で精密プレス成形することにより光学素子を製造する方法であって、
成形型として、成形面の全面が白金族金属または白金族金属合金の非炭素系成形面材料からなるプレス成形型を用いて精密プレス成形することにより、前記光学素子表面のクモリ、白濁の発生を低減または抑制すること、および前記フツリン酸ガラスがカチオン%表示にて、P5+10〜45%、Al3+ 5〜30%、Mg2+ 0〜20%、Ca2+ 0〜25%、Sr2+0〜30%、Ba2+ 0〜33%、Li+ 0〜30%、Na+ 0〜10%、K+0〜10%、Y3+ 0〜5%、B3+ 0〜15%、を含有するとともに、F-とO2-の合計量に対するF-の含有量のモル比F-/(F-+O2-)が0.25〜0.85であってCuイオンを含まないことを特徴とする光学素子の製造方法。
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