JP5014687B6 - 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
する方法を提供することを目的とするものである。
(1)重量%表示で、SiO 2 18%以上30%未満、BaO 12%以上23%未満、TiO 2 22~37%、Nb 2 O 5 7%以上、Na 2 O 5~20%、K 2 O 0~6%、CaO 0~5%、SrO 0~5%、ZrO 2 0~4%、Ta 2 O 5 0~3%、Sb 2 O 5 0~1%およびP 2 O 5 0%以上0.5%未満を含み、SiO 2 とTiO 2 の重量比率SiO 2 /TiO 2 が0.8以上、かつPbO、As 2 O 3 およびFを実質上含まず、屈折率(nd)が1.84以上で、アッベ数(νd)が30以下であると共に、ガラス転移温度より20℃高い温度で5時間、さらに900℃で5分間保持した後に析出する結晶粒子の数密度が12個/mm 3 以下である耐失透性を有する光学ガラスを成形して得られる成形品をアニール処理したのち、機械加工を施し、次いで、再加熱し、軟化した状態で再成形する工程を含むことを特徴とする光学素子の製造方法、
(2)光学ガラスがZrO 2 を必須成分として含む上記(1)項に記載の光学素子の製造方法、
(3)光学ガラスがSiO 2 とTiO 2 の重量比率SiO 2 /TiO 2 が0.86を超える値である上記(1)または(2)項に記載の光学素子の製造方法、
(4)光学ガラスがアッベ数(νd)が25以下である上記(1)ないし(3)項のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法、および
(5)アニール処理を光学ガラスの転移温度以上の温度で行う上記(1)~(4)のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。
る。
いっそう好ましく、100%とすることが特に好ましい。
ス転移温度以上にして除歪の効率向上を行ってもアニール処理時に結晶核形成が進まず、その後の再加熱、軟化工程の間に結晶核成長が進んでガラスが失透することがない。
本発明のプレス成形用ガラス素材は、前述の光学ガラスIまたは光学ガラスIIからなり、加熱、軟化状態でプレス成形されて、光学素子ブランクスなどのガラス成形品となるもの、重量%表示で、BaO 12%以上23%未満、TiO2 22~37%、Nb2O5 7%以上16%未満、Na2O 5~20%および前記TiO2含有量の0.8~1.36倍のSiO2を含み、かつPbO、As2O3およびFを実質上含まず、屈折率(nd)が1.80以上で、アッベ数(νd)が30以下の光学ガラスからなり、同じく加熱、軟化状態でプレス成形されて光学素子ブランクスなどのガラス成形品となるものである。
ラスIまたは光学ガラスIIからなるプレス成形用ガラス素材では、このような温度でアニール処理を行っても、プレス成形時の再加熱によるガラスの失透を防ぐことができる。そのため、屈折率(nd)が1.80以上かつアッベ数(νd)が30以下の光学素子ブランクスあるいは光学素子をガラスを失透させることなくプレス成形によって得ることができる。
本発明の光学素子は、前述の光学ガラスIまたは光学ガラスIIからなるものであって、表面に反射防止膜や高反射膜、光波長選択性を有する光学多層膜などの光学多層膜が形成されている光学素子も包含する。このような光学素子の好適な例には、高屈折率高分散特性を利用した光学レンズが挙げられる。また、プリズム、フィルタ、光学基板、回折格子、その他公知の光学素子を例示することもできる。
形前に行われるアニール処理温度をガラス転移温度以上としても再成形時のガラスの失透性を低減できるので、失透を防止しつつアニール効率を向上することができ、光学素子の生産効率を向上させることができる。
実施例1~8および比較例1
表1および表2に示す組成のガラス100gが得られるように調合された原料バッチを白金坩堝に入れ、1200~1350℃に設定された炉内で溶融し、攪拌、清澄後、鉄製枠に流し込み、ガラス転移温度(Tg)より約30℃低い温度で保持後、冷却して各光学ガラスを得た。その物性を表1および表2に示す。なお、屈折率(nd)、アッベ数(νd)、ガラス転移温度(Tg)、λ70および結晶粒子数密度は、以下のようにして測定した。
(1)屈折率(nd)およびアッベ数(νd)
1時間当たり、30℃の降温速度で冷却して得られた光学ガラスについて測定した値である。
(2)ガラス転移温度(Tg)
熱機械分析装置を用いて、4℃/分の昇温速度で測定した値である。
(3)λ70
10mm厚の研磨サンプル(両面共光学研磨された光学ガラスサンプル)について、分光透過率を測定した際の透過率70%となる波長である。本実施例の各ガラスは、いずれもλ70の波長よりも長波長側の可視波長域では、分光透過率が70%を超えている。
(4)結晶粒子数密度
各光学ガラスからなるサンプルを用意し、これらのサンプルを各ガラスの転移温度(Tg)より20℃高い温度に5時間保持し、その後900℃で5分間保持し、冷却後のサンプルの中心部を含む3mm×3mm×1mmのガラス片を切り出し、ガラス内部の中心に相当する部分を50倍の光学顕微鏡で観察し、析出した結晶粒子の数を測定し、単位体積(mm単位)当たりの結晶粒子数を算出して、この値を結晶粒子数密度とした。
され、また、アニール処理した後に、再加熱して、プレス成形する方法では、結晶化により内部を含むガラス全体が白くなってしまい、顕微鏡で結晶粒子の数が多すぎで数えることすらできなかった。
実施例9
実施例1~8で得られた光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材を、以下に示す第1の方法および第2の方法により作製した。
〈第1の方法〉
溶融ガラスを白金合金製の流出パイプから一方の側面が開口した鋳型に連続的にキャストし、冷却して一定の幅および厚みを有する板状ガラスを成形する。成形されたガラスは前記開口部より引き出され、アニール炉内を通してアニール処理する。この際のアニール処理温度は前記各ガラスの転移温度(Tg)もしくはTgよりやや高温とした。アニール処理されたガラスを切断機で一定の長さに切断する。得られたガラス板は歪みが低減されており、切断時に破損することはなかった。
〈第2の方法〉
第1の方法と同じく、溶融ガラスを白金合金製の流出パイプより一定スピードで連続的に流下して、これを複数の成形型を用いて次々と受けてはガラス塊に成形する。ガラスの温度がガラス転移温度以下に下がった場合にガラス塊を成形型から取出し、ガラス転移温度(Tg)もしくはTgよりやや高温とした。このようにしてアニール処理されたガラス塊をバレル研磨してプレス成形品の重量に等しくなるよう重量調整を行った。この工程中、アニール処理が十分施されたガラスは破損することはなかった。
は失透が観察された。
実施例10
前述の実施例9において、実施例1~8で得られた光学ガラスを用いて、第1の方法で作製したバレル研磨済みのプレス成形用ガラス素材に、離型剤である窒化硼素粉末を塗布し軟化皿上に載せ、加熱、軟化炉に入れて軟化した後、上型および下型を備えたプレス成形型内に移してプレス成形を行った。プレス成形前のガラス塊の温度はガラスが104Pa・sの粘度を示す温度とした。プレス成形によって得たレンズブランクスにアニール処理を施して歪みを低減した後、研削、研磨を施して光学レンズを得た。このレンズは、いずれも屈折率(nd)が1.80以上、アッベ数(νd)が30以下の光学恒数をもち、透明であり、失透は全く観察されなかった。これらのレンズ表面には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を設けてもよい。
Claims (5)
- 重量%表示で、SiO2 18%以上30%未満、BaO 12%以上23%未満、TiO2 22~37%、Nb2O5 7%以上、Na2O 5~20%、K2O 0~6%、CaO 0~5%、SrO 0~5%、ZrO2 0~4%、Ta2O5 0~3%、Sb2O5 0~1%およびP2O5 0%以上0.5%未満を含み、SiO2とTiO2の重量比率SiO2/TiO2が0.8以上、かつPbO、As2O3およびFを実質上含まず、屈折率(nd)が1.84以上で、アッベ数(νd)が30以下であると共に、ガラス転移温度より20℃高い温度で5時間、さらに900℃で5分間保持した後に析出する結晶粒子の数密度が12個/mm3以下である耐失透性を有する光学ガラスを成形して得られる成形品をアニール処理したのち、機械加工を施し、次いで、再加熱し、軟化した状態で再成形する工程を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
- 光学ガラスがZrO2を必須成分として含む請求項1に記載の光学素子の製造方法。
- 光学ガラスがSiO2とTiO2の重量比率SiO2/TiO2が0.86を超える値である請求項1または2に記載の光学素子の製造方法。
- 光学ガラスがアッベ数(νd)が25以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- アニール処理を光学ガラスの転移温度以上の温度で行う請求項1~4のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
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