JP6132481B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は光学素子の製造方法に関し、特にカメラやビデオ等の光学機器に使用される光学素子をプレス成形にて製造する方法に関するものである。

従来から加熱軟化したガラスをプレス成形して光学素子を得る方法が知られているが、近年では、レンズユニットの高性能化に伴い、特殊光学定数のガラス材料を成形する技術が必要となってきている。

特殊光学定数のガラス材料は、熱的に不安定な組成となることがあり、この組成のガラス材料を成形温度まで加熱すると、揮発成分の発生量が多くなる。こういったガラス材料を使用してレンズを熱間成形すると、揮発により気泡が発生し曇ったレンズが成形され、外観不良となる。そのため、特殊光学定数のガラス材料を成形する際は、揮発を抑制する技術が必要となっている。

揮発を抑制する従来技術としては、チャンバ内雰囲気を蒸気圧以上に加圧する方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１０７１４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、型とガラスが接触した面には雰囲気からの圧力は作用せず、ガラスへの加圧力が抜けてしまい揮発による気泡が成形面に発生する。更には、蒸気圧以上という基準が示されているが、特殊光学定数の材料、特にＢｉ_２Ｏ_３を１０から３０ｗｔ％含むリン酸系ガラスにおいては、金属元素の蒸気圧を上回る加圧を行っても揮発抑制の効果が得られないという解決すべき課題があった。

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、リン酸系のガラス材料を用いて、熱間でプレス成形してもプレス面が良好な光学素子の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決する光学素子の製造方法は、Ｂｉ_２Ｏ_３ を含むリン酸系のガラスを、熱間の型でプレスした後、冷却して光学素子を製造する方法において、前記リン酸系ガラスの組成は、Ｂｉ _２ Ｏ _３ が１０質量％以上３０質量％以下であり、Ｐ _２ Ｏ _５ が２１．１質量％以上２６．１質量％以下であり、ＳｉＯ _２ が０質量％以上０．７質量％以下であり、Ｂ _２ Ｏ _３ が０質量％以上３．１質量％以下であり、
Ｎａ _２ Ｏが３．４２質量％以上６．２質量％以下であり、Ｋ _２ Ｏが１．１質量％以上１．４２質量％以下であり、Ｌｉ _２ Ｏが２．５質量％以上４．５質量％以下であり、ＢａＯが０質量％以上１．１質量％以下であり、ＺｎＯが０質量％以上１．２質量％以下であり、ＴｉＯ _３ が０質量％以上２．８４質量％以下であり、Ｎｂ _２ Ｏ _５ が２４．３質量％以上３４．３質量％以下であり、Ｓｂ _２ Ｏ _３ が０質量％以上０．１質量％以下であり、ＷＯ _３ が０質量％以上１０．７質量％以下であり、前記ガラスを型のプレス面にガラス粘度ｌｏｇη＝９から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］で接触させてから、前記ガラスを熱間の型の間で１０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力でプレスするプレス工程と、前記プレス工程の後にプレスした圧力より低い圧力で、５．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力で保圧工程と、前記保圧工程で保圧したガラスをガラス粘度ｌｏｇηが１２［ｄＰａ・ｓｅｃ］に増加するまでの間、酸素の臨界圧以上ガラス強度以下の圧力を前記ガラスに負荷しながら冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、リン酸系のガラス材料を用いて、熱間でプレス成形してもプレス面が良好な光学素子の製造方法を提供することができる。

本発明の光学素子の製造方法の一実施態様を示す工程図である。 図１の光学素子の製造方法に係わる成形プロセス線図である。 本発明の光学素子の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。 図３の光学素子の製造方法に係わる成形プロセス線図である。

本発明に係る光学素子の製造方法は、Ｂｉ_２Ｏ_３を１０から３０ｗｔ％含むリン酸系のガラスを、熱間の型でプレスした後、冷却して光学素子を製造する方法において、前記ガラスを型のプレス面にガラス粘度ｌｏｇη＝９から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］で接触させてから、冷却によりガラス粘度ｌｏｇηが１２［ｄＰａ・ｓｅｃ］に増加するまでの間、酸素の臨界圧以上ガラス強度以下の圧力を前記ガラスに負荷し続けることを特徴とする。

前記ガラスを型のプレス面に接触させ、加熱してガラス粘度ｌｏｇη＝９から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］に調整してから、プレスした後、冷却によりガラス粘度ｌｏｇηが１２［ｄＰａ・ｓｅｃ］に増加するまでの間、酸素の臨界圧以上ガラス強度以下の圧力を前記ガラスに負荷し続けることが好ましい。

以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態を具体的に説明する。図１は本発明の光学素子の製造方法の一実施態様を示す工程図である。図１（ａ）から（ｅ）の順に成形工程は進行する。各々の成形工程での型やガラスの状態が概略図で示されている。図１（ａ）は加熱工程、図１（ｂ）は上型プレス工程，図１（ｃ）は保圧工程、図１（ｄ）は冷却プレス工程、図１（ｅ）は取り出し工程である。図中１は上型、２は下型、３は胴型、４は型およびガラスプリフォームを加熱するヒータ、５はガラスプリフォーム、６は成形されたガラスレンズである。図示していないが、型に対してプレス荷重を負荷できる電動サーボなどのプレス手段を上型に接続している。５のガラスプリフォームの材質は、Ｂｉ_２Ｏ_３を１０から３０ｗｔ％含むリン酸系のガラスである。リン酸系のガラスのＴｇ（ガラス転移点）は４５４から４８３℃である。

図２は、図１の光学素子の製造方法に係わる成形プロセス線図である。成形の工程は図１に対応した次の５つの工程である。図２のａは加熱工程、図２のｂは上型プレス工程，図２のｃは保圧工程、図２のｄは冷却プレス工程、図２のｅは取り出し工程である。

以下に各工程の説明を記述する。

図２のａの加熱工程では、下型２にガラスプリフォーム（以降、ガラスとも称す。）５を収容し、型をガラスの粘度がｌｏｇη＝９から１０（ｄＰａ・ｓｅｃ）に軟化する温度までヒータで加熱する。加熱工程の加熱温度は５１０から５４５℃の範囲が好ましい。粘度をｌｏｇη＝９［ｄＰａ・ｓｅｃ］よりも低くしすぎると揮発が多くなり、プレス前の加熱でガラスが揮発により曇って外観不良となる。一方、ｌｏｇη＝１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］よりも高くなると高圧で所定の厚みまで変形させることになるため、割れが発生してガラスが破壊してしまう。または、ガラスが破壊しない圧力で成形できたとしても所定の変形量を得るために要する時間が長くなり経済性が悪化する。

本発明におけるガラス粘度の値は、ｌｏｇη＝７．５から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］の粘度範囲では貫入式粘度測定により、ｌｏｇη＝１１から１４［ｄＰａ・ｓｅｃ］の粘度範囲ではビームベンディング法により得られた測定値を示す。

図２のｂのプレス工程では、上型１に圧力を負荷してガラスをプレスして、上下型の形状をガラスへ転写させる。この際、酸素の臨界圧以上ガラス強度以下の圧力をガラスに負荷する。好ましくは圧力値は１０から１００ＭＰａの範囲で調整すると、プレス時間が比較的短時間となり、かつガラスの破壊を抑制できるので良い。図２のｃの保圧工程では、面精度を高めるために冷却前のガラス内の応力が小さくなるようにガラスへの圧力を減圧するが、保圧は残す。保圧値は、酸素の臨界圧である５．０５ＭＰａ以上、ガラス強度である１００から３００ＭＰａ以下の圧力値とする。ガラス強度は、割れが発生しガラスが破壊する圧力を表す。保圧中のレンズの中心厚の変化量をなるべく小さくし中心厚の制御を容易にするため、好ましくは酸素の臨界圧である５．０５ＭＰａから、その２倍程度の１０ＭＰａまでの範囲とする。この際、レンズ形状や温度分布による圧力分布を考慮し、プレス面内で最小の圧力となる部分が酸素の臨界圧以上となるようにしておく。圧力分布は主にレンズの肉厚差で発生していることが多く、肉厚が最も大きい部分が最小の圧力値となる。この肉厚が最も大きい部分の圧力を酸素の臨界圧以上となるようにプレス圧力値を調整すると良い。また、複雑なレンズ形状、温度分布の環境下で成形をする場合は、ＦＥＭ（有限要素法）等の数値解析により圧力分布を事前評価し圧力値を決定すると良い。

図２のｃの保圧工程の途中で型温度の冷却を始める。これによりガラスの粘度が高くなっていくが、ガラス粘度がｌｏｇη＝１２（ｄＰａ・ｓｅｃ）になるまでは酸素の臨界圧以上の保圧を少なくとも負荷し続ける。この際、熱収縮によってプレス面内の圧力分布が変化するが、その圧力が最小となる部分が酸素の臨界圧以上となるように保圧値を設定すると良い。

図２のｄの冷却プレス工程では、面精度向上のため再度ガラスへの圧力を上げる。圧力の範囲は、ガラスの熱収縮により発生するヒケの量よりも多くの変形量が得られる圧力範囲とする。好ましくは５０から１００ＭＰａの圧力範囲とする。面精度に異常が出ない場合は、圧力は上げずに冷却のみを継続すると良い。

図２のｅの取り出し工程では、ガラスへの圧力負荷を解除して、型を開き、成形されたレンズを型から取り出す。取り出したレンズについては、光学顕微鏡による外観検査で割れ、くもり、気泡などの外観品質を評価する。また、ハイトゲージによる中心厚のバラツキ測定により光学素子の形状品質を評価する。

以上で説明した工程を経て得られたレンズの外観は良好となる。これは、易揮発成分であるＢｉと共有結合している酸素に臨界圧力以上の圧力を加えておくと、Ｂｉ_２Ｏ_３がＢｉとＯに分解せずに結合が維持できるためと考えられる。この作用によって、Ｂｉがプレス面の表面に析出することや、酸素がガラス表面に気泡を発生させることを防止できる。

また、本発明の光学素子の製造方法は、Ｂｉ_２Ｏ_３を１０から３０ｗｔ％、好ましくは２０から３０ｗｔ％含むリン酸系のガラスを材料として光学素子を製造する方法に好適に用いられる。Ｂｉ_２Ｏ_３を１０から３０ｗｔ％含むガラスを熱間でプレス成形してもプレス面に揮発による気泡等が発生せず、外観品質に優れたレンズを成形することができる。Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が１０ｗｔ％よりも少ないガラスでは、ガラスからの揮発成分の発生量が少なく、本発明の成形プロセス条件で成形を行わなくても外観品質が良好である。また、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量が３０ｗｔ％よりも多いガラスでは、加熱工程での揮発成分の発生量が多く、本発明の成形プロセス条件でも外観品質は良好とはならない。

次に、図面を参照して本発明の第２の実施形態を具体的に説明する。第１の実施形態が上型のみの上下動作で成形を行っていたのに対し、第２の実施形態では、上下２軸のプレス軸を持つ成形機により、上下型の圧力と温度を操作しながら、ガラスに所定の圧力を確実に負荷し続けられる方法について説明する。

図３は本発明の光学素子の製造方法の他の実施態様を示す工程図である。図３（ａ）から（ｆ）の順に成形工程が進行する。各々の成形工程での型やガラスの状態を概略図で示す。図３（ａ）は加熱工程、図３（ｂ）は上型プレス工程、図３（ｃ）は下型保圧工程、図３（ｄ）は上型／胴型突き当て工程、図３（ｅ）は下型冷却プレス工程、図３（ｆ）はレンズ取り出し工程である。図３中の７は上型のフランジ面、８は胴型の上面を示す。図中のＰ１の荷重によって、７と８の面が図３（ｄ）の工程で突き当り、レンズの中心厚が高精度に制御できるようになっている。

図４は、図３の（ａ）から（ｆ）の各成形工程に対応した成形プロセス線図を示す。図４のａは加熱工程、図４のｂは上型プレス工程、図４のｃは下型保圧工程、図４のｄは上型／胴型突き当て工程、図４のｅは下型冷却プレス工程、図４のｆはレンズ取り出し工程である。

以下に各工程の説明を記述する。

図４のａの加熱工程では、型に埋め込まれたヒータにより、ガラスの粘度がｌｏｇη＝９から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］になるように加熱する。この際、粘度をｌｏｇη＝９［ｄＰａ・ｓｅｃ］よりも低くしすぎると、酸素の臨界圧を後の図４のｃの下型保圧工程でガラスに加えたときに、型のプレス軸方向の変形速度が速くなってしまい、中心厚の制御が困難となる。そのため、酸素の臨界圧を加圧した際に中心厚の変化速度が１μｍ／ｓｅｃ以下となる粘度に調整しておく。更には、高圧をガラスへ負荷しても中心厚の変化速度が遅くなるように、型を密閉型構造とすることや、ガラスの流路が中心から外周に向かうに伴って狭くなるような絞り部がある型形状とするのが良い。このような中心厚の変化速度の調整は予備成形にて行う。加熱工程の加熱温度は５１０から５４５℃の範囲が好ましい。

図４のｂの上型プレス工程では、Ｐ１の荷重を型へ加えてガラスを加圧して型の形状にガラスを転写させる。ガラスへ負荷する圧力はガラスの変形速度を大きくするために酸素の臨界圧より大きく、ガラスが破壊する圧力より小さい圧力値とする。具体的には、ガラスへ作用する圧力をガラスが割れる限界の圧力１００から３００ＭＰａよりもわずかに小さい値としサイクルタイムを短縮するのが良い。

図４のｃの下型保圧工程では、図中Ｐ２の圧力で酸素の臨界圧である５．０５ＭＰａから、その２倍程度の１０ＭＰａまでの圧力がガラスに負荷される荷重値を型へ負荷する。Ｐ１＞Ｐ２として、型が上方向へ持ち上がることを防止する。この状態ではガラスにはＰ２ではなくＰ１の荷重による圧力が負荷されている。

図４のｄの上型／胴型突き当て工程では、７の上型フランジ面と８の胴型上面を突き当てる。このとき、Ｐ１の荷重は胴型が徐々に受け持つようになり、ガラスへの圧力はＰ１からＰ２の荷重で発生する圧力へ移行していく。これは突き当てによってＰ１が胴型へ作用するようになり、かつ、Ｐ１の荷重によりガラス内に発生していた応力が応力緩和で抜け、Ｐ２の荷重による圧力だけがガラスに作用するようになるためである。

一方、比較としてｃの工程でＰ２の荷重を型へ作用させない条件にすると、突き当てによってＰ１の荷重がガラスに作用しなくなり、ガラス内の圧力は時間とともにほぼ０となる。この場合は易揮発成分が大量に発生しレンズは外観不良となるので、Ｐ２の荷重をガラスへ負荷するタイミングは突き当て前にしておかなければならない。

Ｐ１によるガラス内の応力が０となるまでの所要時間は、十分に成形温度を上げた成形品の厚みや突き当てによって位置決めされた上型の位置座標で比較すると算出できる。これにより、次の工程で冷却を開始するタイミングを調整し、冷却開始時点で、Ｐ１によるガラス内の応力をなるべく小さくして、面精度を安定できるようにする。

図４のｅの下型冷却プレス工程では、ガラスの冷却を更に進め、ガラスの粘度がｌｏｇη＝１１から１５［ｄＰａ・ｓｅｃ］の間で冷却し、Ｐ１よりも小さく、Ｐ２よりも大きなＰ３の荷重でガラスを再度加圧する。面精度に問題が無い場合はＰ３の荷重をＰ２よりも低くしても良いが、Ｐ２の荷重をガラスの粘度がｌｏｇη＝１２［ｄＰａ・ｓｅｃ］になるまでは少なくともガラスに負荷し続けてからＰ３を負荷する。

図４のｆのレンズ取り出し工程では、型への圧力を解除して型開きを行い成形されたレンズを型から取り出す。

取り出したレンズについては、光学顕微鏡による外観検査で割れ、くもり、気泡などの外観品質を評価する。また、ハイトゲージによる中心厚のバラツキ測定により形状品質を評価する。以上の成形工程を経て出来上がったレンズは外観不良が見られず、ガラスに圧力を負荷し続けたにもかかわらず、中心厚のバラツキは±１０μｍ以下に制御できる。

本発明の製造方法は、例えばレンズ、プリズム等の光学素子の製造に用いることができる。

（実施例１）
本実施例では、次に示す各種の条件で成形を行い、レンズの外観品質を確認した。なお、成形方法は本発明の第１の実施形態で述べた図１の（ａ）から（ｅ）工程に準じている。

はじめに、成形に用いるガラス材料の条件について説明する。ガラス材料は、Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２の５種類を用意した。全てリン酸系のガラスで、易揮発成分であるＢｉ_２Ｏ_３の含有量をＡ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２の順に、５、１０、２０、３０、４０ｗｔ％とした。Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２のガラス材料の組成比を表１に示す。

次に、成形プロセス条件について説明する。

図１（ａ）の加熱工程では、下型２にガラス材料の、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１を収容し、型をヒータで加熱した。それぞれのガラスの粘度を調整するため、加熱工程の加熱温度は５００から５４５℃の範囲とした。図１（ｂ）の上型プレス工程では、上型プレス時のガラス粘度ηを３段階に変化させた。具体的には、ｌｏｇη＝９．０、９．５、１０．０［ｄＰａ・ｓｅｃ］である。

図１（ｃ）の保圧工程では、保圧の圧力値を酸素の臨界圧を含む３段階に変化させた。具体的には、５．０５（酸素の臨界圧）、１０．０、５０．０ＭＰａである。保圧を終了するガラス粘度ηについては、ｌｏｇη＝１２．０、１２．５、１３．５［ｄＰａ・ｓｅｃ］の３段階とした。

図１（ｄ）の冷却プレス工程では、冷却プレスの圧力値を０、１００．０ＭＰａの２段階に変化させた。ガラス材料Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１の外観品質の結果を工程ごとに順を追って以下に記述する。

図１（ｂ）の上型プレス工程における上型プレス時のガラス粘度ηをｌｏｇη＝９．０、９．５、１０．０［ｄＰａ・ｓｅｃ］に変化させてもくもりや割れの外観不良は発生しなかった。

これらの結果からｌｏｇη＝９．０から１０．０［ｄＰａ・ｓｅｃ］の条件は、標準的なプレス圧力値である５０から１００ＭＰａで、くもりの発生は抑制され、割れもなく、所定の厚みまでプレス変形可能なことが確認できた。なお、図１（ｂ）の上型プレス工程では、上型１に圧力値は１００ＭＰａの圧力を負荷した。

図１（ｃ）の保圧工程においても、保圧の圧力値を５．０５ＭＰａ以上、保圧を終了するガラス粘度をｌｏｇη＝１２．０［ｄＰａ・ｓｅｃ］以上とすると外観品質が良好な光学素子が得られることが確認できた。図１（ｄ）の冷却プレス工程では保圧工程まで外観品質が良好であった成形プロセス条件の何れもが、冷却プレス圧力値には依存せず、良好な外観品質を維持していた。ガラス粘度ηがｌｏｇη＝１２．０［ｄＰａ・ｓｅｃ］以上の粘度域になっていれば図１（ｄ）の冷却プレス圧力値は外観品質には影響を与えないことが確認できた。

（比較例１）
本比較例では、実施例１に対して、次の条件を変更して成形を行い、外観品質が悪化するかを確認した。図１（ｂ）の上型プレス工程で、上型プレス時のガラス粘度ηを２段階に変化させた。具体的には、ｌｏｇη＝８．５、１０．５［ｄＰａ・ｓｅｃ］である。
その結果、図１（ｂ）の上型プレス工程における上型プレス時のガラス粘度ηをｌｏｇη＝８．５［ｄＰａ・ｓｅｃ］の条件とすると、プレス前に既に揮発量が多く、ガラス表面にくもりが発生した。このくもりは、後工程の成形条件を如何なる条件としても改善することができず、外観品質は不良のままであった。一方、ｌｏｇη＝１０．５［ｄＰａ・ｓｅｃ］の条件にすると、くもりの発生は抑制されたものの、粘度が高すぎるため、標準的なプレス圧力値である５０から１００ＭＰａから、徐々に荷重を増加させていっても所定の肉厚までプレス変形させることができない問題が出た。更に荷重を２００ＭＰａまで増加させたところで割れが発生してガラスが破壊してしまい、後工程を実施することができなくなった。なお、図１（ｂ）の上型プレス工程では、上型１に圧力値は１００ＭＰａの圧力を負荷した。

（比較例２）
本比較例では、実施例１で外観が良好であった条件に対して、次の条件を変更して成形を行い、外観品質が悪化するかを確認した。

図１（ｃ）の保圧工程で、保圧の圧力値を３段階に変化させた。具体的には、０．５Ｐａ、２．５ＭＰａ、２００．０ＭＰａである。保圧の圧力値で設定した０．５Ｐａは易揮発成分であるＢｉが成形時に加熱される最高の温度のときの蒸気圧値である。

その結果、図１（ｃ）の保圧工程で、保圧の圧力値を０．５Ｐａ、２．５ＭＰａとした場合では、クモリが発生して、その後の後工程の成形条件を如何なる条件としても外観品質を満足することはできなかった。保圧の圧力値が、２００．０ＭＰａの条件においてはクモリの発生が抑制できたが、２００ＭＰａにすると割れが発生しガラスが破壊してしまい外観品質が不良となった。これらの結果から、Ｂｉの成形時に加熱される最高の温度のときの蒸気圧値を保圧の基準値として成形を行っても、外観不良を防止できないことが確認できた。更には、Ｂｉの蒸気圧より大きく、酸素の臨界圧より低くした場合にも外観不良が発生することを確認できた。

（比較例３）
本比較例では、実施例１で外観が良好であった条件に対して、図１（ｃ）の保圧工程で、保圧を終了するガラス粘度ηをｌｏｇη＝１１．５ ［ｄＰａ・ｓｅｃ］とし、外観品質が悪化するかを確認した。
その結果、くもりが発生し外観品質が不良となった。保圧を終了するガラスの粘度ηをｌｏｇη＝１２．０［ｄＰａ・ｓｅｃ］よりも低くすると外観品質が悪化することが確認できた。

（比較例４）
本比較例では、実施例１に記述したガラス材料Ｂ−２を使用し、実施例１と同様の成形プロセス条件で成形した光学素子の外観品質を確認した。
その結果、ガラス材料Ｂ−２にではＢｉ_２Ｏ_３が４０ｗｔ％と多く含まれているため、図１（ａ）の加熱工程での揮発成分の発生量が多く、全ての成形プロセス条件で外観品質を満足できなかった。

（参考例１）
本参考例では、実施例１に記述した材料Ａ−１を使用し、実施例１と同様の成形プロセス条件で成形した光学素子の外観品質を確認した。
その結果、ガラス材料Ａ−１では、Ｂｉ_２Ｏ_３が５ｗｔ％しか含まれていないため、ガラスからの揮発成分の発生量が少なく、割れが発生する成形プロセス条件を除く、全ての成形プロセス条件で外観品質が良好であった。
Ｂｉ_２Ｏ_３が１０ｗｔ％未満のリン酸系ガラスでは、本発明の成形プロセス条件で成形を行わなくても外観品質が良好である。

（実施例２）
本実施例では、本発明の第２の実施形態で説明した図３（ａ）から（ｅ）の工程で、ガラスに作用する圧力プロファイルが実施例１と同様になるように、図３に示したＰ１からＰ３の圧力を設定した。具体的には、図１（ｂ）でガラスに負荷した圧力がＰ１、同様に、図１（ｃ）がＰ２、図１（ｄ）がＰ３に対応する。レンズ形状は、径が１４ｍｍの凸メニス形状で、凸面のＲが２１ｍｍ、凹面のＲを１４ｍｍ、中心厚は１．３ｍｍとした。なお、材料については、実施例１に記述した材料Ｂ−１を用いた。以上の条件で、光学素子の外観品質と中心厚精度を確認した。
その結果、外観品質は実施例１と同様の結果が得られた。ガラスに負荷される圧力パターンが同じであれば、上下２軸の成形型構造であっても良好な外観品質が得られた。

一方、形状品質については、図３（ｃ）の下型保圧工程でレンズの変形速度が遅い条件、つまり、保圧開始時のガラス粘度がより高く、保圧の圧力値がより低い条件であるほど中心厚精度が向上した。本実施例のレンズ形状の成形では、外観品質が良好であった成形条件である、保圧開始時のガラス粘度がｌｏｇη＝９から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］、保圧の圧力値が５．０５から５０ＭＰａの条件全てが保圧時のレンズの変形速度を１μｍ／ｓｅｃ以下にすることができた。

上下２軸の成形型構造で上型と胴型を突き当てる工程を実施し、かつ、保圧時のレンズ変形速度を１μｍ／ｓｅｃ以下にすると、たとえ圧力を負荷し続ける成形条件であっても、中心厚精度は±１０μｍ以内となり、良好な形状品質が得られた。

本発明の製造方法は、リン酸系のガラス材料を用いて、熱間でプレス成形してもプレス面が良好なので、レンズ、プリズム等の光学素子の製造方法に利用することができる。

１ 上型
２ 下型
３ 胴型
４ ヒータ
５ ガラスプリフォーム
６ 成形されたガラスレンズ
７ 上型のフランジ面
８ 胴型の上面

Claims (2)

1. Ｂｉ_２Ｏ_３ を含むリン酸系のガラスを、熱間の型でプレスした後、冷却して光学素子を製造する方法において、
   前記リン酸系ガラスの組成は、Ｂｉ _２ Ｏ _３ が１０質量％以上３０質量％以下であり、Ｐ _２ Ｏ _５ が２１．１質量％以上２６．１質量％以下であり、ＳｉＯ _２ が０質量％以上０．７質量％以下であり、Ｂ _２ Ｏ _３ が０質量％以上３．１質量％以下であり、
   Ｎａ _２ Ｏが３．４２質量％以上６．２質量％以下であり、Ｋ _２ Ｏが１．１質量％以上１．４２質量％以下であり、Ｌｉ _２ Ｏが２．５質量％以上４．５質量％以下であり、ＢａＯが０質量％以上１．１質量％以下であり、ＺｎＯが０質量％以上１．２質量％以下であり、ＴｉＯ _３ が０質量％以上２．８４質量％以下であり、Ｎｂ _２ Ｏ _５ が２４．３質量％以上３４．３質量％以下であり、Ｓｂ _２ Ｏ _３ が０質量％以上０．１質量％以下であり、ＷＯ _３ が０質量％以上１０．７質量％以下であり、
   前記ガラスを型のプレス面にガラス粘度ｌｏｇη＝９から１０［ｄＰａ・ｓｅｃ］で接触させてから、前記ガラスを熱間の型の間で１０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力でプレスするプレス工程と、
   前記プレス工程の後にプレスした圧力より低い圧力で、５．０５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力で保圧する保圧工程と、
   前記保圧工程で保圧したガラスをガラス粘度ｌｏｇηが１２［ｄＰａ・ｓｅｃ］に増加するまでの間、酸素の臨界圧以上ガラス強度以下の圧力を前記ガラスに負荷しながら冷却する冷却工程と、
   を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記冷却工程では、５０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力を負荷しながら冷却することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。

Images