KR20060043625A

KR20060043625A - 광학유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼, 광학소자 및 각각의제조방법

Info

Publication number: KR20060043625A
Application number: KR1020050021222A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 후지와라; 쉐루 쩌우
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-05-15
Also published as: CN1669965A; JP4925562B2; US7930901B2; JP2005255499A; CN1669965B; US20090139268A1; US20050202952A1

Abstract

고굴절률 고분산 특성등 이용가치가 높은 광학특성을 실현시킬 수 있는 인산염계의 조성에 있어서, 정밀 프레스 성형성을 유지하면서 높은 안정성을 갖는 광학유리를 제공한다. 필수성분으로서 P₂0₅, Si0₂및 Li₂0 을 포함하며, 선택 성분으로서 Na₂0및 K₂0 을 포함하며, Li₂0/(Li₂0+ Na₂0+ K₂0) 가 몰비로 1/3 ∼ 1 이고, 아베수 (vd) 가 30 이하인 광학유리이며 필수성분으로서 P₂0₅, SiO₂및 Li₂0 을 포함하고, 두께 1O.O±O.l mm 의 서로 평행하고 평탄한 광학연마가 실시된 유리시료의 광학 연마면의 일면에 수직으로 입사광을 조사하였을 때, 유리 시료를 투과하여 다른측의 광학 연마면으로 부터 출사하는 입사광 강도에 대한 투과광 강도의 비 (투과광 강도/입사광 강도) 로 나타내여지는 투과율이 70% 가 되는 파장이 510 nm 이하가 되는 투과율 특성을 갖고, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상 또한 아베수 (vd) 가 30 이하 이고, 액상온도가 1000 ℃ 미만인 광학유리이다.

Description

광학유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼, 광학소자 및 각각의 제조방법{OPTICAL GLASS, PRECISION PRESS-MOLDING PREFORM, OPTICAL ELEMENT AND PROCESSES FOR PRODUCTION OF THESE}

도 1 은 실시예로 사용된 정밀 프레스 성형 장치의 일례의 개략 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명*

1: 상형 2: 하형

3: 슬리브 몰드 부재 4: 프리폼

9: 지지봉 10: 지지대

11: 석영관 12: 히터

13: 가압봉 14: 열전대

본 발명은 주로 정밀 프레스 성형에 사용되는 광학유리와, 유리제 정밀 프레스 성형용 프리폼과, 유리제 광학소자 및 상기 광학유리, 프리폼, 광학소자 각각의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 디지털 카메라 등의 이미지 감지 광학계를 구성하는 렌즈의 수요가 높 아지고 있다. 이러한 상황 중, 빠른 납기로 대량의 유리제 렌즈를 공급할 수 있는 렌즈 생산 방법으로서 정밀 프레스 성형 또는 몰드 광학 성형 (mold optics shaping) 이라고 불리는 방법이 주목을 받고 있다. 그러나, 정밀 프레스 성형용의 광학유리에는 광학유리 전반에 대한 요구특성 뿐만아니라, 저온에서 연화되는 성질 ("저온 연화성이라 한다") 이 요구되어, 종래의 광학유리와는 명확히 구분되는 독자의 영역을 형성하고 있다.

한편, 이미지 감지 광학계의 광학적 설계의 면에서, 고굴절률 고분산 유리로 이루어지는 렌즈가 필요하게 되어, 이러한 렌즈를 상기 정밀 프레스 성형에 의해 공급하기 위한 유리재료에 대한 수요가 높아지고 있다.

이러한 광학유리로서, 예를 들어 일본 특허 문헌 JP-A-2003-160355 에 개시되어 있는 유리를 들 수 있다.

상기 JP-A-2003-160355 에 개시되어 있는 발명은, P₂O₅, Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, WO₃, 알카리 금속 산화물 등의 성분을 포함하는 유리를 형성하여, 정밀 프레스 성형에 요구되는 저온 연화성을 구비한 고굴절율 고분산 유리를 실현하고 있다.

정밀 프레스 성형에서, 미리 목적으로 하는 정밀 프레스 성형품의 중량에 정확히 일치하는 중량의 광학유리로 형성되며, 프레스 성형에 바람직한 형상 (예를 들어, 구 등) 의 프리폼이라 불리는 예비 성형체를 만들어, 이 예비 성형체를 가열하여, 프레스 몰드로 프레스한다.

상기 JP-A-2003-160355 에 개시되어 있는 발명에서, 용융 유리를 몰드 (금 형) 에 주입하여, 얻어진 유리로부터 소정 중량의 유리 덩어리를 잘라내어, 연마법에 의해서 프리폼을 제작한다.

그러나, 이러한 방법은 많은 작업 및 시간을 요함과 동시에 비용을 상승시켜, 상기 프리폼이나 광학소자의 수요에 따르기 어렵다고 하는 문제가 있다. 이에 대하여, 필요량의 용융유리를 만들어 유출관으로부터 유출시켜, 유출하는 용융유리로 부터 프리폼 1 개분의 용융 유리 덩어리를 분리하여, 그 용융 유리 덩어리가 냉각, 고체화하기까지의 순간에 프리폼으로 성형하여, 차례차례로 다수의 프리폼을 제조하는 열간 프리폼 성형법이 될 수 있다면, 상기 방법에 비교하여 비약적으로 생산효율을 개선할 수 있다. 더욱이, 상기 용융유리 덩어리에 공기 (가스) 압을 가하여 부상시키면서 프리폼으로 성형하는 부상 성형법을 병용함으로써, 모든 표면이 보다 매끈매끈하고 깨끗한 프리폼을 만들 수 있다.

이와 같이 열간 프리폼 성형법이나 부상 성형법은 뛰어난 방법이기는 하지만, 프리폼을 형성시키기 위한 유리에는 열간 프리폼 성형성이 또한 요구된다. 이것은 다음의 조건을 만족시켜야 한다. 요컨대, 유리가 투명성을 잃지 않는 온도영역에서, 용융유리를 파이프로 부터 유출시킬 수 있고, 소정 중량의 유리 덩어리를 절단칼을 사용하지 않고 분리할 수 있고, 공기 (가스) 압을 가하여 부상할 수 있는 등의 조건을 만족시켜야 한다.

양호한 열간 프리폼 성형성을 유리에 부여할 수 있을 때, 프리폼의 열간성형 및 부상성형도 가능할 뿐만 아니라, 용융 유리로 부터 유리를 성형할 때에도 투명성을 잃는 등에 의해 초래되는 항복의 감소를 방지할 수 있다.

본 발명은 이러한 상황을 기초로, 고굴절율 고분산 특성 등과 같은 이용가치가 높은 광학특성을 실현시키는 인산염계의 조성을 가지며, 정밀 프레스 성형성을 유지하면서 높은 안정성을 갖는 광학유리와, 이러한 광학 유리로 형성된 정밀 프레스 성형용 프리폼과, 상기 광학유리 또는 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 얻어지는 광학소자 및, 상기 광학유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼, 광학소자 각각의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해서 연구를 거듭한 결과, 특정한 조성과 아베수 (Abbe's number) 를 갖는 인산염계 광학유리, 특정한 투과율특성, 광학상수 및 액상온도를 갖는 인산염계 광학유리와, 상기 광학유리로 형성된 프리폼 및 프리폼을 성형하여 형성되는 광학소자에 의해서 상기 목적을 달성할 수 있었으며 또한, 이 광학소자의 제작에 특정한 제조방법을 채용함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하였고, 이 사실에 따라서 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은

(1) 필수 성분으로서 P₂O₅, SiO₂ 및 Li₂O 및 선택 성분으로서 Na₂O 및 K₂O 를 포함하고, Li₂O / (Li₂O+ Na₂O+ K₂O) 는 몰비로 1/3 ∼ 1 이고, 아베수 (vd) 가 30 이하인 것을 특징으로 하는 광학유리이며,

(2) 굴절률 (nd) 이 1.80 이상인 상기 (1) 에 기재된 광학유리이며,

(3) 필수성분으로서 P₂O₅, SiO₂및 Li₂O 를 포함하고, 두께 10.0 ± 0.1 mm 의 서로 평행하고 평탄한 광학연마가 실시된 유리시료 광학 연마면의 한면에 수직으로 입사광을 조사하였을 때, 유리시료를 투과하여 다른 광학연마면으로 부터 출사하는 입사광 강도에 대한 투과광 강도의 비 (투과광 강도/입사광 강도) 로 나타내여지는 투과율이 70 % 가 되는 파장이 510 nm 이하로 되는 투과 특성을 갖고, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상 및 아베수 (vd) 가 30 이하이고, 액상온도가 1000 ℃ 미만인 것을 특징으로 하는 광학유리이며,

(4) Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃ 중에서 선택된 1 종 이상의 성분을 포함하는 상기 (1) ∼ (3) 의 어느 한 항에 기재된 광학유리이며,

(5) 정밀 프레스 성형에 제공되는 유리인 상기 (1) ∼ (4) 의 어느 한 항에 기재된 광학유리이며,

(6) 유리성분으로서, P₂O₅ 및 SiO₂ 을 포함하는 광학유리의 제조방법으로서,

SiO₂ 를 포함하는 제 1 의 원료를 가열 및 용융하여 용융물을 얻거나 또는 상기 용융물로 부터 컬릿 (cullet) 원료를 준비하며,

인산 화합물을 포함하는 제 2 원료, 상기 제 2 원료를 가열 및 용융하여 얻어지는 용융물 및 상기 제 2 원료의 용융물로 부터 얻어진 컬릿 원료의 어느 하나를, 상기 제 1 원료의 용융물 또는 상기 제 1 원료의 용융물로부터 얻어진 컬릿 원료와 혼합 및 용융하여 상기 광학유리를 용융하는 것을 특징으로 하는 광학유리의 제조방법이며,

(7) 상기 (5) 에 기재된 광학유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼이며,

(8) P₂O₅, SiO₂ 및 Li₂O 를 포함하는 알칼리 금속 산화물을 필수성분으로서 포함하고, SiO₂ 의 함유량이 0.5 ∼ 4 몰 %, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상이며, 아베수 (vd) 가 30 이하인 광학유리로 이루어지고, 전표면이 용융상태의 상기 유리가 고체화하여 형성된 것이거나, 자유표면인 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼이며,

(9) 용융 상태의 유리로 부터 일정중량의 용융 유리 덩어리를 분리시키고, 상기 용융 유리 덩어리가 냉각되어 고체화하기 전에 이 용융 유리 덩어리를 상기 중량과 동일한 중량의 상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 프리폼으로 성형하는 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조방법이며,

(10) 상기 (6) 에 기재된 광학유리의 제조방법에 의해 제작된 용융상태의 광학유리로 부터 일정중량의 용융 유리 덩어리를 분리시키고, 상기 용융 유리 덩어리가 냉각하여 고체화하기 전에 이 용융 유리 덩어리를 상기 중량과 같은 중량의 프리폼으로 성형하는 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조방법이며,

(11) 상기 (1) ∼ (5) 의 어느 한 항에 기재된 광학유리로 성형된 것을 특징으로 하는 광학소자이며,

(12) 유리제 프리폼의 정밀 프레스 성형을 포함하는 광학소자의 제조방법에 있어서,

상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 정밀 프레스 성형용 프리폼을 정밀 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법이며,

(13) 유리제 프리폼의 정밀 프레스 성형을 포함하는 광학소자의 제조방법에 있어서,

상기 (9) 또는 (10) 에 기재된 제조방법에 의해 제작한 정밀 프레스 성형용 프리폼을 정밀 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법이며,

(14) 정밀 프레스 성형용 프리폼을 프레스 몰드에 도입하여, 상기 프리폼과 프레스 몰드를 함께 가열하는 것을 특징으로 하는 상기 (12) 또는 (13) 에 기재된 광학소자의 제조방법 및,

(15) 가열된 정밀 프레스 성형용 프리폼을 프레스 몰드에 도입하여, 정밀 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 상기 (12) 또는 (13) 에 기재된 광학소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

발명의 바람직한 실시 형태

우선, 본 발명의 광학유리에 관해서 설명한다.

본 발명의 광학유리는 정밀 프레스 성형에 제공되는 것이다. 정밀 프레스 성형이란, "몰드 광학 성형" 이라고도 불리우며, 광학소자의 광학적인 기능을 행하는 면 (이하, 광학 기능면이라 한다) , 예를들어 빛을 굴절시키거나, 반사하거나 (전반사나 부분반사를 포함한다) , 회절시키거나, 투과하기도 하는 면을 프레스성형에 의해서 형성하는 방법이다. 이 방법에서, 비구면 렌즈나 매우 작은 렌 즈를 렌즈면에 기계가공을 행하지 않고 제작할 수 있기 때문에 높은 생산성으로 정밀 형상의 광학소자를 양산할 수 있다. 또한, 센터링 및 에징 (edging) 을 위하여 렌즈면의 주위를 기계가공하는 것은 정밀 프레스 성형의 상기 특징을 손상시키는 것이 아니다.

[광학유리]

(유리 I)

본 발명의 제 1 의 광학유리 (이하, 유리 I 라고 한다) 는 필수성분으로서 P₂O₅, SiO₂ 및 Li₂O 를 포함하며, 선택적인 성분으로서 Na₂O 및 K₂O 를 포함하며, Li₂O/ (Li₂O + Na₂O+ K₂O) 은 몰비로 1/3 ∼ 1 이고, 아베수 (vd) 가 30 이하 인 것을 특징으로 하는 광학유리이다.

유리 I 에서, P₂O₅ 는 유리의 그물코 구조를 형성하고, 유리의 제조를 가능케하는 안정성을 갖게하기 위한 필수성분이고, 상기 광학 상수 영역에서 양호한 정밀 프레스 성형성을 구비하는 유리를 실현하기 위하여 필요한 중요한 성분이다.

알칼리금속은 유리의 용융성을 향상시켜, 유리의 연화온도를 저하시키는 작용을 갖는 유용한 성분이다. 또한 알칼리금속 중에서 특히 Li 는 다른 알칼리금속과 비교하여 이온반경이 작기 때문에, 유리 단위 부피에 포함되는 원소를 조밀히 충전하는 효과가 다른 알칼리 금속보다 크다. 따라서 본 발명의 목적물인 고굴절률의 유리를 얻는 데 있어서, 알칼리 금속 성분에 관해서 Na 나 K 보다도 Li를 보다 많이 사용함으로써, 유리에 포함되는 고굴절률 성분을 보다 조밀히 충전할 수 있어, 굴절률을 보다 높일 수 있다.

상기의 이유로, 유리의 성분으로서 Li₂O 를 많이 사용함으로써, 유리의 용융성이나 저온 연화 특성을 유지하면서 높은 굴절률을 얻는 것이 가능하기 때문에, Li₂O 는 용융이나 가공이 용이한 고굴절률 광학유리를 얻기 위해서 매우 중요한 성분이다. 다만, Li₂O 의 양이 너무 지나치게 되면, 유리의 액상 점성이 저하하거나 유리의 열안정성이 저하하여 유리 용융성이나 가공성이 반대로 손상되기 때문에, Li₂O 의 함유량에는 바람직한 상한이 있다.

이러한 이유로, Li₂O/ (Li₂O + Na₂O+ K₂O) 는 몰비로 1/3 ∼ 1, 바람직하게는 2/5 이상 9/10 미만, 더욱 바람직하게는 1/2 이상 4/5 미만으로 한다.

상기의 이유로서 동일한 양상으로, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 합계량은 28몰 % 이상 42몰 % 미만이 바람직하고, 30몰 % 이상 40몰 % 미만이 더욱 바람직하다.

동일한 상기의 이유로서, Li₂O 는 2 중량 % 이상인 것이 더욱 바람직하고, 4 중량 % 이상인 것이 한층 더 바람직하다. 다른 한편으로, 알칼리 성분 중 Li₂O 이외의 성분으로 주로 사용되는 Na₂O 와 K₂O 의 합계량은 10 중량 % 미만인 것이 바람직하고, 9 중량 % 미만인 것이 더욱 바람직하고, 8 중량 % 미만인 것이 한층 더 바람직하다.

SiO₂ 는 유리의 그물코 구조를 형성하는 성분이고, 용융 상태등의 유리의 고 온영역에 있어서 점성을 열간 프리폼 성형에 바람직한 범위로 있게 하며, 동시에 유리의 안정성, 내구성, 투과 특성의 개선에 도움이 되는 필수성분이다.

유리 I 는 저온 연화성과 동시에, 통상 굴절률 (nd) 1.80 이상의 고굴절률특성을 갖는다.

(유리 II)

본 발명의 제 2 의 광학유리 (이하, "유리 II" 라고 한다) 는, 필수성분으로서 P₂O₅, SiO₂ 및 Li₂O 를 포함하고, 서로 평행하고 평탄한 광학연마가 실시된 유리시료의 광학연마면의 일면에 수직으로 입사광을 조사하였을 때, 유리시료를 투과하여 다른면으로부터 출사하는 입사광 강도에 대한 투과광 강도의 비 (투과광 강도/입사광 강도) 로 나타내여지는 투과율이 70 % 가 되는 파장이 510 nm 이하가 되는 투과 특성을 갖고, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상 또한 아베수 (vd) 가 30 이하이고, 액상온도가 1000℃ 미만인 것을 특징으로 하는 광학유리이다. 또, 상기 유리시료는 용융상태의 유리를 냉각한 것을 가공한 것으로, 실온까지 유리를 냉각한 후에, 재가열하지 않은 것이다.

유리 II 는 가시영역에서 파장을 길게 함에 따라서 투과율이 증가하여, 증가된 파장영역에서 고투과율을 보인다. 예를들어, 두께 10.0±0.1mm 의 서로 평행하고 평탄한 광학연마가 실시된 유리시료의 광학연마면의 일면에 수직으로 입사광을 조사한다. 입사광의 파장을 파장 280 ∼ 700 nm 의 범위로 스캔하면서, 입사광 강도에 대하여 유리시료를 투과하여 다른면의 광학 연마면에서 출사하는 투 과광 강도의 비 (투과광 강도/입사광 강도) 로 나타내여지는 투과율 ("분광 투과율"이라 한다) 를 측정하였을 때, 상기 분광 투과율이 80 % 가 되는 파장 (λ80 이라고 한다) 은 600 nm 이하 인 것이 바람직하며, 580 nm 이하 인 것이 더욱 바람직하며, 560 nm 이하 인 것이 한층 더 바람직하다. 또한 동일하게 상기 분광 투과율이 70% 가 되는 파장 (λ70 이라고 한다) 이 510 nm 이하인 것이 바람직하며, 490 nm 이하인 것이 더욱 바람직하며, 470 nm 이하 인 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 분광 투과율이 5 % 가 되는 파장 (λ5 이라고 한다) 이 410 nm 이하인 것이 바람직하며, 400 nm 이하인 것이 더욱 바람직하며, 390 nm 이하인 것이 가장 바람직하다. 파장 280∼700 nm 에서 λ80 보다도 장파장 영역에서는 분광 투과율이 80 % 를 넘게 나타나며, λ70 보다도 장파장 영역에서는 분광 투과율이 70 % 를 넘게 나타나며, λ5 보다도 장파장 영역에서는 5 % 를 넘게 나타난다. 또, 유리의 두께가 상기치와 다른 경우는, 공지된 방법에 의해서 유리시료의 두께를 바탕으로 분광 투과율을 환산하는 것이 가능하다. 또한 상기 분광 투과율은 유리표면에서의 반사손실을 제외한 값이다.

또, 유리 II 는 유리 I 의 특징도 구비한 것이 바람직하다.

(유리 I 및 유리 II 의 공통점)

다음으로 유리 I, II 의 공통점에 관해서 설명한다. 이하, 유리 I, II 를 일괄해서 "본 발명의 유리" 라 한다.

본 발명의 유리에 있어서 굴절률 (nd) 에 특히 상한은 정하지 않았지만, 보다 바람직하게 굴절률 (nd) 의 범위는 1.82 이상 2 이하, 더욱 바람직한 범위는 1.84 이상 2 이하이다. 또한 아베수 (vd) , 특히 하한은 정하지 않았지만, 17 이상을 기준으로 하는 것이 좋다.

다음에 본 발명의 유리에 있어서, 각 성분의 바람직한 함유량에 관해서 설명한다. 이하, 특별히 표기하지 않은 한, 함유량은 몰% 로써 표시한다.

P₂O₅ 는 통상 10 ∼ 35 %, 보다 바람직하게는 15 ∼ 30 %, 더욱 바람직하게는 17 ∼ 28 % 를 도입한다. P₂O₅ 는 과잉 도입되면, 유리 전이온도와 굴복점 (sag temperature) 이 상승되고, 유리의 내후성 (weather resistance) 의 악화를 초래하며, 지나치게 적으면 유리가 투명성을 잃게 되고 불안정하게 된다.

SiO₂ 는 0.5 ∼ 4 % 도입하는 것이 바람직하며, 0.5 ∼ 3 % 도입하는 것이 보다 바람직하다. SiO₂ 도입의 효과는 상기와 같다. SiO₂ 가 과잉 도입되면 SiO₂ 원료가 완전히 용해하지 않고 유리 속에 이물로서 남게 된다. 요컨대, 유리 속에 녹아 남아 있지 않은 함유량이며, 소정의 광학상수가 얻어지는 함유량이면 되지만, 그 기준으로 되는 것은 상기 함유량이다.

또한, SiO₂ 을 도입함으로써 액상온도의 점도를 높여, 2 ∼ 20 dPa·s 의 범위로 할 수 있기 때문에, 열간 프리폼 성형성을 향상시킬 수 있다.

알칼리 금속 산화물로서 Li₂O 만을, 또는 Li₂O 와 함께 Na₂O 및/또는 K₂O 를 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 상기 이유로부터 알칼리 금속 산화물의 합계량을 소정량 미만으로 하는 것은 먼저 설명한 바와 같다.

알칼리 금속 산화물의 합계량은 상기 한도 내에서, 40 % 미만으로 하는 것이 바람직하고, 38 % 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 6 % 이상인 것이 바람직하고, 10 % 이상인 것이 더욱 바람직하고, 11 % 이상인 것이 보다 한층 바람직하다.

또한 Li₂O 의 바람직한 량은 2 ∼ 25 %, 보다 바람직한 량은 4 ∼ 20 %, 보다 바람직한 량은 5 ∼20 % 이며, Na₂O 의 바람직한 량은 4 ∼ 25 %, 보다 바람직한 량은 5 ∼ 20 % 이며, K₂O 의 바람직한 량은 0 ∼ 15 %, 보다 바람직한 량은 1 ∼ 8 % 이다. 또한, 중량 % 로 Li₂O 를 2 % 이상 도입하는 것이 정밀 프레스 성형성을 향상시킨다는 관점에서 바람직하다.

B₂O₃ 는 선택적인 성분이지만, 유리의 용융성의 향상이나 유리의 균질화에 대단히 유효한 성분인 동시에, 소량의 B₂O₃ 의 사용으로 유리 내부에 있는 OH 의 결합성을 바꿔, 정밀 프레스 성형시에 유리의 발포 방지에 대단히 유효한 성분이기 때문에, 0 ∼ 15 % 의 B₂O₃를 도입하는 것이 바람직하며, 1 ∼ 12 % 의 B₂O₃를 도입하는 것이 보다 바람직하다.

Nb₂O₅, WO₃, TiO₂ 및 Bi₂O₃ 는, 원하는 광학상수를 부여하면서 정밀 프레스 성형용 광학유리로서 요구되는 모든 조건을 만족하는 점에서, 25∼45 몰% 의 합계로 도입하는 것이 바람직하다.

Nb₂O₅ 는 고굴절률 고분산 특성을 부여하는 효과가 높은 중요한 성분이다. Nb₂O₅ 의 함유량이 많아지면 유리의 용융성이나 안정성이 저하하는 동시에, 유리 전이 온도나 굴복점이 상승하여, 정밀 프레스 성형 동안에 유리가 발포하거나 착색하기 쉽게 되는 경향이 있다. 반대로 함유량이 너무 적어지면 Nb₂O₅ 에 의한 고굴절률 고분산 특성의 부여효과가 감소된다. 따라서, Nb₂O₅ 의 도입량을 5 ∼ 25 % 로 하는 것이 바람직하며, 10 ∼ 25 % 로 하는 것이 보다 바람직하며, 12 ∼ 23 % 로 하는 것이 가장 바람직하다.

WO₃ 도 고굴절률 고분산 특성을 부여하는 효과가 높은 중요한 성분이다. 또한, 유리 전이 온도나 굴복점을 저하시키는 효과가 있다. 또한 정밀 프레스 성형 동안에 프리폼과 프레스 몰드 사이의 습성 (wettability) 을 억제하는 효과가 있기 때문에, 정밀 프레스 성형 시에 몰드로 부터 유리의 이형성을 향상시키는 기능을 한다. 그러나, WO₃함유량이 너무 많아지면, 본 발명의 광학유리로 형성된 정밀 프레스 성형용 프리폼이 착색되기 쉽게 되어, 유리의 고온 점성도 낮아지게 되기 때문에, 용융유리를 유동관으로부터 유출시켜 프리폼을 성형하기 어렵게 된다. 따라서, WO₃ 의 함유량을 0 ∼ 40 % 로 하는 것이 바람직하며, 0 % 를 넘고 40 % 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.1 ∼ 40 % 로 하는 것이 더욱 바람직하며, 2 ∼ 40 % 로 하는 것이 보다 한층 바람직하며, 2.5 ∼ 30 % 로 하는 것이 가장 바람직하다.

TiO₂ 도 유리의 굴절률이나 분산성을 높여, 안정성을 향상시키는 효과가 있 다. 그러나, TiO₂의 함유량이 너무 많아지면, 유리의 안정성이나 투과 특성이 악화되어, 유리 전이 온도나 굴복점, 액상 온도가 급상승하여, 정밀 프레스 성형 동안에 유리가 착색되기 쉽게되는 경향이 있다. 따라서, TiO₂ 의 사용량을 0 ∼ 10 % 로 하는 것이 바람직하며, 1 ∼ 10 % 로 하는 것이 보다 바람직하며, 2 ∼ 8 % 로 하는 것이 가장 바람직하다.

Bi₂O₃ 도 유리의 굴절률이나 분산성을 높여, 안정성이나 내후성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나, Bi₂O₃ 가 너무 많아지면 프리폼을 제조하는 동안에 유리가 투명성을 잃기 쉽게 됨과 동시에, 착색되기 쉽게 된다. 따라서, Bi₂O₃ 의 도입량을 0 ∼ 15 % 로 하는 것이 바람직하며, 0.1 ∼ 15 % 로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.5 ∼ 12 % 로 하는 것이 보다 한층 바람직하며, 1 ∼ 12 % 로 하는 것이 가장 바람직하다.

또한, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃ 는 상기한 바와 같이 유용한 성분이지만, 그 함유량이 많아지면 유리의 용융성을 향상시키는 알칼리 금속 산화물이나 B₂O₃ 등의 함유량이 상대적으로 적어진다. 그 때문에 유리에 고굴절률 고분산 특성을 부여하면, 유리의 용융성이 저하되는 경향이 생기게 된다. 그런데 SiO₂ 는 상기 효과를 갖는 성분이지만, 알칼리 금속산화물 및 B₂O₃ 의 함유량이 적고, 특히 고굴절률 또는 고분산을 나타내는 조성을 갖는 인산염계 유리는, 종래 조합 유리 원료 를 가열 및 용융하는 방법으로는 매우 용해가 어렵고, SiO₂ 을 상기 유리에 도입하는 것이 곤란하게 된다. B₂O₃, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 합계량이 20 중량 % 미만의 것, 특히 17 중량 % 미만, 또한 15 중량 % 미만의 유리는 특성상 우수한 유리이지만, 용융성의 문제 때문에 실현이 어려웠다. 그러나, 하기의 신규한 유리 용융법에 의해, 정밀 프레스 성형용으로서 매우 유용한 본 발명의 광학유리가 출현하게 되었다. 이 유리 용융법에 관해서는 하기에 상세히 설명한다.

다음으로, 그 밖의 선택성분에 관해서 설명한다.

BaO 는 굴절률 (nd) 을 높여, 유리의 안정성을 향상시켜 액상 온도를 저하시키는 데 유용한 성분이다. 그러나, 과잉 도입하면 유리의 안정성이 저하되어, 유리 전이 온도나 굴복점이 상승하기 때문에, BaO 의 함유량을 0 ∼ 15 % 로 하는 것이 바람직하며, 0 ∼ 12 % 로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.1 ∼ 12 % 로 하는 것이 가장 바람직하다. 또한, BaO 는 WO₃ 과 공존하면, WO₃ 의 사용량이 많아지더라도 유리 안정성의 저하를 막아, 유리의 착색 또한 억제하는 작용을 한다. 따라서, WO₃를 포함하는 경우, BaO 도 포함시키는 것이 바람직하다.

ZnO 는 굴절률이나 분산을 높여, 소량을 도입하더라도 유리 전이 온도나 굴복점, 액상온도를 감소시키는 작용을 한다. 그러나, 과잉도입하면 유리안정성이 저하되어, 액상온도가 상승하게 된다. 따라서, ZnO 의 함유량은 0 ∼ 12 % 사용하는 것이 바람직하며, 1 ∼ 10 % 사용하는 것이 보다 바람직하며, 2 ∼ 8 % 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 용융상태의 유리 성형성, 특히 열간 프리폼 성형성과, 정밀 프레스 성형성 및 광학특성의 면에서, P₂O₅, SiO₂, Li₂O, Na₂O, K₂O, B₂O₃, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃, BaO, ZnO 의 총 함유량이 95 % 를 초과하는 유리가 바람직하며, 98 % 를 초과하는 유리가 보다 바람직하며, 100 % 인 유리가 가장 바람직하다.

이밖에, 선택 성분으로서 La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, ZrO₂, Ta₂O₅, CaO, MgO, Cs₂O 등도 사용할 수 있지만, 각 성분 모두 5 % 미만, 바람직하게는 2 % 미만의 함유량으로 하고, 그 합계량도 5 % 미만, 바람직하게는 2 % 미만으로 하는 것이 바람직하다. TeO₂ 는 많더라도 9 중량 % 이하로 억제해야 하며, 2 중량 % 이하로 하는 것이 바람직하다. TeO₂는 독성을 고려하면 1 중량 % 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 특히 TeO₂를 배제하는 것이 바람직하다. GeO₂ 는 2 중량 % 이하로 억제해야 하며, 고가의 원료이기 때문에 1 중량 % 이하로 하는 것이 바람직하며, 사용하지 않는 것이 보다 바람직하다. 또한, Ta₂O₅ 는 GeO₂ 만큼 비싼 것은 아니지만 비용면에서 도입하지 않은 것이 바람직하다.

다음에 탈포 및 청정 작용을 목적으로 첨가하는 청정제 (refining agent) 에 관해서 설명한다. 청정제는 일반적인 광학유리에 사용되는 것이면 된다. 예를 들어, Sb₂O₃, As₂O₃ 를 들 수 있다. Sb₂O₃ 의 첨가량은 유리성분의 총계량에 대하여 0 ∼ 1 % 로 하는 것이 바람직하며, 0 ∼ 0.9 % 로 하는 것이 보다 바람직 하다. As₂O₃ 의 첨가량도, 유리성분의 총계량에 대하여 0 ∼ 1 % 로 하는 것이 바람직하며, 0 ∼ 0.9 % 로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, Sb₂O₃ 와 As₂O₃ 를 병용하는 경우에 양측의 합계 첨가량을 0 ∼ 1 % 로 하는 것이 바람직하며, 0 ∼ 0.9 % 로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 청정제는 유리의 탈포, 청정 효과, 또는 착색을 감소시키는 효과를 얻기 위해서 첨가하는 것이며, 다량의 도입은 정밀 프레스 성형 동안에 프레스 몰드의 성형면을 산화하여, 손상을 줄 수 있으므로 첨가량은 상기 정도로 한다. 또한, 독성의 면에서 As₂O₃ 는 배제 하여야 한다. 따라서, 청정체로서는 Sb₂O₃ 을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 종래의 저온 연화성의 고굴절률 유리로서 PbO 가 사용되어 왔지만, 본 발명의 유리에서는 PbO 를 제외시켜야 한다. 그 이유는 Pb0 가 독성을 갖기 때문이고, 다른 하나의 이유는 프레스 몰드 성형면의 산화에 의한 손상을 방지하기 위한 비산화성 가스 분위기 내에서 정밀 프레스 성형을 하면 Pb0 가 환원되어 Pb 가 석출되어, 이 Pb 가 상기 성형면에 부착하거나, 광학 소자 표면이 더러워지는 등의 문제를 해소시키기 위함이다.

또한, 착색을 목적으로 하는 경우 이외에는, Cr, Cd, Cu, Fe, Co, V 등의 착색제가 되는 것 또한 배제하여야 한다.

또한, 원하는 광학상수를 얻기 위에서, F (불소) 등도 배제하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 유리의 유리전이 온도 (Tg) , 굴복점 (Ts) , 액상온도 (LT) 및 투과 특성에 관해서 설명한다.

본 발명의 유리는 정밀 프레스 성형성의 면에서 유리전이 온도 (Tg) 가 540 ℃ 이하인 것이 바람직하며, 530 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 500 ℃ 이하인 것이 가장 바람직하다.

이와 유사하게, 정밀 프레스 성형성의 관점에서, 굴복점 (Ts) 은 570 ℃ 이하인 것이 바람직하며, 550 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 540 ℃ 이하인 것이 가장 바람직하다.

또한, 용융상태의 유리를 투명성을 잃게하지 않고 양호하게 성형하기 위해서, 특히 열간 프리폼 성형을 행하기 위해, 액상온도 (LT) 는 970 ℃ 미만인 것이 바람직하며, 950 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 930 ℃ 이하인 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 광학유리는 정밀 프레스 성형용 유리로서 알맞지만, 연마가공에 의해서 광학소자를 만들 때에 사용하는 유리재료로서도 뛰어나다.

상기 유리조성에 의해서, 고굴절률 고분산성을 가짐과 동시에 액상온도의 점도 (이하, "액상 점도"라고 한다) 를 2 dPa·s 이상으로 얻는 것이 더욱 쉽게 된다. 액상 점도를 2 dPa·s 이상으로 함으로써, 유리가 투명성을 잃지 않는 온도영역에서, 용융유리를 안정하게 유출할 수 있고, 정밀 프레스 성형용 프리폼의 중량의 용융 유리 덩어리를, 절단칼을 사용하지 않고 분리할 수 있으며, 공기 (가스) 압을 가하여 용융 유리 덩어리를 부상시키면서 성형할 수 있다. 또한, 바람직한 액상점도는 2∼20 dPa ·s 이다.

SiO₂ 의 도입으로 유리의 안정성 또한 개선되었으며, 상기 액상 점도 또한 얻어져, 유리의 성형, 특히 정밀 프레스 성형용 프리폼의 열간 성형을 양호하게 실시할 수 있다.

또한, 유리 I 과 유리 II 에 있어서, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃ 중에서 선택되는 1종 이상의 성분을 필수성분으로 하는 광학유리, 예를들어 P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅ 을 포함하는 광학유리 (상기 유리성분이 공존하는 것을 의미함. 이하 동일한 의미로 사용됨) , P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, WO₃ 을 포함하는 광학유리, P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, TiO₂ 을 포함하는 광학유리, P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, Bi₂O₃ 을 포함하는 광학유리, P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂ 을 포함하는 광학유리, P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃ 을 포함하는 광학유리, P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃ 을 포함하는 광학유리, P₂O₅, SiO₂, 알칼리 금속 산화물, Nb₂O₅, TiO₂, Bi₂O₃ 을 포함하는 광학유리, 또한 상기 각 광학유리에 있어서 선택 성분으로서 B₂O₃ 를 더 포함하는 광학유리 등이 바람직하다. Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃ 의 각 성분의 역할은 후술하겠지만, 이것들의 성분은 어느것이나 고굴절률 고분산성을 부여하는 데에 있어서 뛰어난 성분이다.

알칼리 금속 산화물로서는, Li₂O 를 반드시 사용하며, Li₂O 만을 사용하거나, Li₂O 와 Na₂O 의 조합, Li₂O 와 K₂O 의 조합 또는, Li₂O 와 Na₂O 와 K₂O 의 조합을 사용하는 것이 바람직하다. Na₂O 및 K₂O 와 비교하여, Li₂O 는 소량을 사용하여 유리 전이 온도 및 굴복점을 감소시키는 작용을 하기 때문에, 양호한 정밀 프레스 성형성을 부여하는데 있어서 필수성분이다.

[광학유리의 제조방법]

다음에 광학유리의 제조방법에 관해서 설명한다. 본 발명의 광학유리의 제조방법은 유리성분으로서 P₂O₅및 SiO₂ 을 포함하는 광학유리의 제조방법에 있어서, SiO₂ 를 포함하는 제 1 원료를 가열 및 용융시켜, 용융물을 만들거나 또는 이 용융물로부터 컬릿 (cullet) 원료를 제작하여, 인산 화합물을 포함하는 제 2 원료와, 상기 제 2 원료를 가열 및 용융하여 얻어지는 용융물과, 상기 제 2 원료의 용융물로부터 얻어지는 컬릿 원료 중의 어느 하나를, 상기 제 1 원료의 용융물 또는 상기 제 1 원료의 용융물로 부터 얻어지는 컬릿 원료와 혼합 및 용융하여 상기 광학유리를 용융하는 것을 특징으로 한다.

실리카 원료와 인산 화합물을 함께 가열 및 용융하고자 하면 실용 수준의 가열온도에서는 용융이 곤란하다. 용융을 촉진시키기 위해서 더욱 가열온도를 올리면, 백금 도가니가 부식되어 도가니의 수명이 짧아질 뿐만 아니라, 유리에 백금이 녹아 유리가 착색되어 버린다. 또한, 백금 도가니가 손상을 받지 않도록 환 원성 분위기 내에서 용융을 하면 Nb₂O₅, TiO₂, WO₃ 등의 고굴절률 부여성분이 환원되어 유리가 착색되어 버린다. 이러한 문제를 해소하기 위해서, SiO₂ 원료와 인산 화합물을 개별적으로 용융한 후, 이 양측을 가열 및 혼합하여 원하는 유리를 얻기 위한 균질한 용융유리를 만든다.

본 발명에 있어서, 사용하는 유리원료를 다음과 같이 분류한다.

그룹 1 은 필수성분인 SiO₂ 를 도입하기 위한 원료이며, 그 예로서 SiO₂ 를 들 수 있다.

그룹 2 은 그룹 1 의 원료와 함께 가열 및 용융함으로써 균질한 유리를 형성시키기 쉬운 원료를 포함하며, B₂O₃, H₃BO₃, Al₂O₃, Na₂CO₃, NaNO₃, K₂CO₃, KNO₃, BaCO₃, Ba(NO₃)₂, TiO₂, Nb₂O₅ 등을 예로 들 수 있다.

그룹 3 은 그룹 1 의 원료와 혼합되면 용융온도를 저하시키기 쉬운 원료를 포함하지만, 항상 유리를 형성하는 역할을 하는 것은 아닌 원료도 포함한다. 그룹 3 은 B₂O₃, H₃BO₃, Li₂CO₃, LiNO₃, Na₂CO₃, NaNO₃, K₂CO₃, KNO₃, BaCO₃, Ba(NO₃)₂, WO₃, Bi₂O₃, ZnO 등을 포함한다.

그룹 4 은 그룹 2 에도 그룹 3 에도 속하는 원료이다.

그룹 5 은 유리성분으로서 P₂O₅ 를 도입하기 위해 사용되는 원료이고, 인산 화합물이다. 그룹 5 에 속하는 원료는 그룹 1 에 포함된 원료로 균질한 유리를 형성시키기 어렵고, 이 두 그룹의 원료를 혼합하더라도 용융온도는 저하하지 않는 다. 그룹 5 에는 H₃PO₄, BPO₄, Al(PO₃)₃, LiPO₃, NaPO₃, Na₃PO₄, Na₅P₃O₁₀, KPO₃, Mg(PO₃)₂, Ca(PO₃)₂, Sr(PO₃)₂, Ba(PO₃)₂, Zn(PO₃)₂ 등이 포함된다.

그외에, 그룹 2 에 포함되지만 그룹 3 에는 포함되지 않은 원료 (그룹 6. 예를 들어 A1₂O₃, TiO₂, Nb₂O₅ 등) 와, 그룹 3 에 포함되지만 그룹 2 에는 포함되지 않은 원료 (그룹 7. 예를 들어 WO₃, Bi₂O₃, Li₂CO₃, LiNO₃, ZnO 등) 가 있다.

본 발명의 제 1 방법으로서, 그룹 1 과 그룹 4 의 원료를 가열 및 용융하여 용융물을 만든다. 다음으로 그룹 5 에 포함된 원료를 상기 용융물에 더하여 SiO₂와 P₂O₅를 포함하는 용융유리를 만들어서 성형, 냉각하여 광학유리를 얻는다.

제 2 방법으로서, 그룹 1 과 그룹 4 의 원료를 가열 및 용융하여 용융유리를 만들어, 이 용융유리를 냉각하여 컬릿 원료를 만든다. 다음으로, 상기 컬릿 원료와 그룹 5 에 포함된 원료를 가열 및 용융하여 SiO₂와 P₂O₅를 포함하는 용융유리를 만들어 성형, 냉각하여 광학유리를 얻는다.

제 3 방법으로서, 그룹 1 과 그룹 4 의 원료를 가열 및 용융하여 용융유리를 만들어 이 용융유리를 냉각하여 컬릿 원료를 만든다. 다음으로, 그룹 5 에 포함된 원료를 가열 및 용융하여 용융유리를 만들어, 이 용융유리를 냉각하여 컬릿 원료를 만든다. 상기 2 개의 컬릿 원료를 포함하는 원료를 가열 및 용융하여 SiO₂와 P₂O₅를 포함하는 용융유리를 만들어 성형, 냉각하여 광학유리를 얻는다.

제 4 방법으로서, 그룹 5 에 포함된 원료를 가열 및 용융하여 용융유리를 만 들어, 이 용융유리를 냉각하여 컬릿 원료를 만든다. 그룹 1 과 그룹 4 의 원료를 가열 및 용융하여 만들어진 용융물에 상기 컬릿 원료를 더하여 가열 및 용융하여 SiO₂와 P₂O₅를 포함하는 용융유리를 만들어 성형, 냉각하여 광학유리를 얻는다.

제 5 방법으로서, 그룹 1 과 그룹 4 의 원료를 가열 및 용융하여 용융물을 만든다. 또한, 그룹 5 에 포함된 원료를 가열 및 용융하여 용융물을 만든다. 상기 용융물을 혼합, 가열하여 SiO₂와 P₂O₅를 포함하는 용융유리를 만들어 성형, 냉각하여 광학유리를 얻는다.

그룹 1 과 그룹 4 을 가열 및 용융할 때는, 그룹 6 또는 그룹 7 의 원료를 첨가해도 된다. 또한, 그룹 5 의 원료를 가열 및 용융할 때는 그룹 2 또는 3, 또는 그룹 4 의 원료를 합해도 좋다.

상기의 방법은 알칼리 금속 산화물의 총량과 B₂O₃량의 합계량이 20 중량 % 미만인 유리에 적용되는 것이 바람직하며, 합계량이 17 중량 % 미만인 유리에 적용되는 것이 보다 바람직하며, 합계량이 15 중량 % 미만인 유리에 적용되는 것이 더욱 바람직하다. 알칼리 금속 산화물로서는 Li₂O, Na₂O, K₂O 단독 또는 이것들의 조합이 사용되지만, 이러한 유리는 알칼리 금속산화물이나 B₂O₃등의 용융성을 향상시키는 성분이 적기 때문에, 실용 레벨의 가열온도로 SiO₂원료를 완전히 용해하는 것이 곤란하고, 균질한 광학유리를 얻고자 하면 상기 문제에 의해 품질이 현저히 저하되어 버린다. 그러나, 상기 방법을 적용함으로써, 고품질의 광학유리를 제조 할 수 있다.

또한, 상기방법은 Nb₂O₅, WO₃, TiO₂및 Bi₂O₃을 합계로 25 ∼45 몰 % 포함하는 유리의 제조에 알맞다. 유리 네트워크 구조 (glass network structure) 를 형성하는 성분인 P₂O₅의 양은 유리의 안정성을 유지하기 위한 하한이 있고, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂및 Bi₂O₃가 차지하는 비율이 높아지면, 알칼리 금속 산화물이나 B₂O₃등의 용융성을 향상시키는 성분이 적어진다. 결과적으로 용융성은 저하하지만, 이러한 유리에서는 상기 방법으로 SiO₂가 도입되어 고품질의 광학유리가 제조될 수 있다.

또한, 상기 방법은 아베수 (vd) 가 30 이하인 유리의 제조에 알맞다. 유리에 상기 고분산 특성을 부여하기 위해서는 Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃등의 고분산성 부여 성분의 양을 높힐 필요가 있다. 또한 P₂O₅의 양도 유리의 안정성을 유지하기 위한 하한이 있기 때문에, 알칼리 금속 산화물이나 B₂O₃등의 용융성을 향상시키는 성분이 적어진다. 상기 방법에 의하면, 아베수 (vd) 가 30 이하이고 P₂O₅, SiO₂를 함유하는 용융성이 낮은 유리라도 고품질 광학유리를 제조할 수 있다.

또한, 상기 방법은 굴절률 (nd) 이 1.70 이상, 보다 바람직하게는 1.82 이상인 유리의 제조에도 알맞다. Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃등의 고분산성 부여 성분은, 동시에 고굴절률 부여 성분이기 때문에, 고분산 유리의 경우와 같이 용융성이 저하되는 경향이 있지만, 상기 방법에 의하면, 굴절률 (nd) 이 1.70 이상이고 P₂O₅, SiO₂를 함유하는 용융성이 낮은 유리라도 고품질인 광학유리를 제조할 수 있다.

또한, 상기 방법은 SiO₂을 0.5 몰 % 이상 포함하는 유리의 제조에도 알맞다. 인산 화합물과 잘맞지 않는 SiO₂의 함유량이 0.5 몰 % 이상이 되면, 용융성의 저하가 보다 현저하게 되지만, 상기 방법에 의하면 균질하며 고품질인 광학유리를 제조할 수 있다. 상기 방법에 있어서도 SiO₂의 함유량은 4 몰 % 이하로 억제하는 것이 고굴절률, 고분산특성을 갖는 균질한 유리를 얻는데 바람직하다. 0.5 ∼ 4 몰% 정도의 SiO₂의 도입은 유리의 안정성 향상, 액상 점도의 개선, 착색도의 개선등의 면에서도 보다 효과적이다.

또한, 상기 방법은 본 발명의 광학유리의 제조에 알맞다.

또한, 상기 유리 제조방법의 설명되지 않은 이외의 점에 관해서는 공지의 용융기술을 적절히 사용하면 된다.

[정밀 프레스 성형용 프리폼]

다음으로, 본 발명의 정밀 프레스 성형용 프리폼 (이하, "프리폼" 이라고 한다) 에 관해서 설명한다. 프리폼이란, 정밀 프레스 성형 전에 정밀 프레스 성형에 알맞는 형상으로 예비 성형된 유리 성형체이고, 정밀 프레스 성형품의 중량과 동일한 중량을 갖고, 표면이 매끈매끈하고 스크래치 등의 결함이 없는 것이다. 정밀 프레스 성형에서는, 프리폼의 표면이 그대로 광학소자의 광학 기능면에 성형 될 가능성이 높고, 내부 품질 뿐만 아니라, 표면의 품질도 높은 것이 요구된다.

(프리폼 I)

본 발명의 제 1 의 프리폼 (이하, "프리폼 I" 이라 한다) 는 상기 본 발명의 유리로 이루어진 것이다. 따라서, 프리폼 I 는 본 발명의 유리가 구비하는 여러가지 특성을 갖는다.

프리폼 I 으로서, 전표면이 용융상태의 상기 유리가 고체화되어 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 프리폼의 전표면이 자유표면으로 이루어지는 것이 바람직하다. 자유표면이란 용융상태의 유리가 냉각하는 과정에서, 고체와 접촉하여 상기 고체의 표면이 유리 표면에 전사되지 않고 형성된 표면이다. 이러한 프리폼의 전표면은 매끄럽고, 미세한 연마 자국도 없는 것으로, 정밀 프레스 성형에 의해서 양호한 면을 갖는 광학소자를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.

(프리폼 II)

본 발명의 제 2 의 프리폼 (이하, "프리폼 II" 라고 한다) 은 P₂O₅, SiO₂및 알칼리 금속 산화물을 필수성분으로서 포함하고, SiO₂의 함유량이 0.5 ∼ 4 몰 %, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상, 아베수 (vd) 가 30 이하인 광학유리로 이루어지고, 전표면이 용융 상태의 상기 유리가 고체화하여 형성된 것을 특징으로 하는 프리폼이다.

(프리폼 III)

본 발명의 제 3 의 프리폼 (이하, "프리폼 III" 라고 한다) 은 P₂O₅, SiO₂및 알칼리금속 산화물을 필수성분으로 포함하고, SiO₂의 함유량이 0.5 ∼ 4 몰 %, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상, 아베수 (vd) 가 30 이하인 광학유리로 이루어지고, 전표면이 자유표면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리폼이다.

프리폼 II 및 프리폼 III 에 있어서, P₂O₅, SiO₂,및알칼리 금속 산화물을 도입함으로써 얻어지는 효과 및 SiO₂의 함유량의 한정 이유는, 본 발명의 유리에 대해 설명한 바와 같다. 이들 성분의 작용 및 효과에 의해서, 상기 전표면을 가지며, 투명성 손실이나 줄무늬 (striae) 가 없는 균질하며 고품질의 프리폼이 제공된다. 또한, 상기 전표면을 구비하는 것에 의해, 정밀 프레스 성형에 의해 양호한 면을 가져서, 고분산성을 갖는 유리로 이루어지는 광학소자를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.

(프리폼 II와 III의 공통점)

다음으로 프리폼 II 와 III 의 공통점에 관해서 설명한다. 이들 프리폼은 Nb₂O₅, WO₃, TiO₂및 Bi₂O₃을 합계로 25 ∼ 45 몰 % 로 포함하는 유리로 형성된 프리폼이며 또한, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상, 바람직하게는 1.82 이상, 보다 바람직하게는 1.84 이상의 유리로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 선택 성분으로서 B₂O₃를 포함하여, 알칼리 금속 산화물의 총량과 B₂O₃의 양을 합계한 양이 20 중량 % 미만인 것이 바람직하며, 17 중량 % 미만인 것이 보다 바람직하며, 15 중량 % 미만인 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 알칼리 산화물이 Li₂O 를 포함하는 것이 바람직하며, (1) Li₂O 와, (2) Li₂O 와 Na₂O 의 조합과, (3) Li₂O 와 Na₂O 및 K₂O 의 조합이 바람직하다. 상기 유리는 또한 BaO, ZnO 등을 포함할 수 있다. Li₂O 의 함유량은 2 중량 % 이상이 바람직하다.

또한, 본 발명의 유리에 있어서, 상기와 같은 이유에 의해, WO₃를 0 몰 % 초과하여 도입하는 것이 바람직하다.

각 성분의 함유량이나 총량은, 상기 본 발명의 유리에 대한 범위와 동일하게 하는 것이 바람직하며, 청정제 및 그 첨가량이나 배제해야 할 성분에 대해서도 상기 본 발명의 유리와 동일하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 프리폼으로서 특히 바람직한 것은, 프리폼 I 과 프리폼 II 에 포함되는 것, 프리폼 I 과 프리폼 III 에 포함되는 것, 모든 프리폼 I ∼ III 에 포함되는 것 중의 하나이다.

(프리폼 I ∼ III의 공통점)

다음으로 프리폼 I ∼ III 에 공통하는 점에 관해서 설명한다. 이하, 프리폼 I ∼ III 을 일괄하여 "프리폼" 이라 한다.

프리폼의 형상은 정밀 프레스 성형의 동안에, 프리폼을 가능한한 등방성으로 눌러 확대할 수 있을 것과, 정밀 프레스 성형품의 주용도인 광학소자로 특히 수요가 높은 렌즈의 형상의 대부분이 회전 대칭축을 갖고 있는 것을 고려하여 구 또는 단일 회전 대칭축을 갖는 형상이 바람직하다. 단일 회전 대칭축을 갖는 형상으 로서 바람직한 것은 다음과 같다.

상기 대칭축을 포함하는 단면에 있어서, 프리폼의 윤곽선 상의 한 점과 프리폼의 무게 중심이 만나는 직선과, 상기 윤곽선 상의 점에서 윤곽선에 접하는 접선을 생각해 본다. 그리고 상기 직선과 접선이 이루는 각 θ이 아래와 같이 변화하는 것이 바람직한 형상이다. 즉, 회전 대칭축과 윤곽선과의 교점에 있어서 θ는 90°이고, 윤곽선상의 점을 이 교점으로부터 이동 시킴에 따라서 θ는 단순 증가한 후에, 단순 감소로 바뀌어, 90°가 된 뒤에도 θ는 다시 단순 감소한다. 그 다음에 θ는 단순증가로 바뀌어, 회전 대칭축과 윤곽선의 다른 교점에서 90°로 되돌려진다. 이 경우, 프리폼은 회전체이기 때문에, θ는 상기 거동과 동일 거동을 보이면서 시작지점의 교점에서 다시 90°가 된다. 또한, θ를 상기 θ의 보각으로 취하는 경우는 단순 증가와 단조 감소가 바뀌는 거동을 보인다.

프리폼이 이러한 형상을 가지면, 정밀 프레스 성형 동안에 프리폼과 프레스 몰드의 사이에 주위 가스가 봉입되어, 성형불량을 초래하는 가스 트랩의 위험을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 가스트랩의 위험을 더욱 감소시키기 위해서는, 프리폼 표면의 곡률이 프레스 몰드 성형면의 곡률 보다도 크게되도록 성형하면 된다.

프리폼의 중량에 관해서는, 40 mg ∼ 10 g 인 것이 바람직하다. 상기 중량의 범위로 실시할 때에, 용융 유리 덩어리에 공기 (가스) 압을 가하여 부상시키면서 프리폼으로 성형할 수 있다. 그 결과, 전표면이 용융상태의 유리가 고체화되어 형성된 면이거나, 자유표면이기도 하는 프리폼을 생산성 있게 제공할 수 있 다. 다음으로, 형상 별로 바람직한 중량 범위에 관해서 설명한다. 구상 프리폼의 경우는 40 ∼ 700 mg, 더욱 바람직하게는 100 ∼ 400 mg 의 범위이며, 단일 회전 대칭축을 갖는 프리폼의 경우는 300 mg ∼ 1O g 의 범위이다.

또한, 설정 중량에 대한 중량 정확도는 ±2 % 이내인 것이 바람직하고, ±1 % 이내인 것이 보다 바람직하고, ±0.8 % 이내인 것이 가장 바람직하다.

프리폼을 형성하는 유리의 굴절률 (nd) , 아베수 (vd) , 유리 전이 온도 (Tg) , 굴복점 (Ts) 및 투과 특성에 관해서는 본 발명의 유리와 동일한 설명으로 하는 것이 바람직하다.

[정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조방법]

다음으로 본 발명의 프리폼의 제조방법에 관해서 설명한다.

제 1 프리폼의 제조방법 (이하, "프리폼의 제법 I" 이라 한다) 은, 상기 본 발명의 광학유리의 제조방법에 의해 제작된 용융상태의 광학유리로 부터 일정중량의 용융 유리 덩어리를 분리하여, 상기 용융 유리덩어리가 냉각되어 고체화되기 전에 상기 중량과 같은 중량의 프리폼으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

제 2 프리폼의 제조방법 (이하, "프리폼의 제법 II" 이라고 한다) 은, 용융상태의 유리로 부터 일정중량의 용융 유리 덩어리를 분리하여, 상기 용융 유리덩어리가 냉각되어 고체화되기 전에 상기 중량과 동일한 중량의 상기 프리폼 I ∼ III 중 어느 하나로 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 프리폼의 제법 I 및 II 에서, 상기 용융 유리 덩어리에 공기 (가스) 압을 가하여 부상시키면서 성형하는 것이 바람직하다.

또한, 용융상태의 유리로 부터 일정 중량의 용융 유리 덩어리를 분리하는 방법으로서, 이하의 방법을 예로 들수 있다. 제 1 방법은 유출파이프로 부터 일정한 유량으로 유출하는 용융 유리류를 적하시키는 방법이다. 이 방법에서 용융 유리가 상기 파이프의 선단에 머무르고자 하는 힘 보다도 유리에 걸리는 중량이 큰 경우에 소정 중량의 유리적 (glass drop) 이 파이프 선단으로 부터 낙하한다. 유출하는 유리는 일정한 주기로 적하하여 일정한 중량의 용융 유리 덩어리가 차례차례 얻어진다. 또한 이 방법으로서는, 유출 파이프 선단에 나온 용융 유리에 하방으로 일정 공기 (가스) 압을 가하는 것에 의해, 풍압을 가하지 않은 때 보다 경량의 유리적을 적하할 수도 있다.

제 2 방법은 유출 파이프로 부터 일정한 유속으로 유출하는 용융 유리류의 선단을 지지하여, 용융 유리 류의 선단과 파이프 측 부분 사이에서 표면장력에 의해 잘록한 부분을 형성하여, 소정의 타이밍으로 상기 지지를 제거하는 것에 의해, 상기 잘록한 부분에서 선단측의 용융 유리 덩어리를 분리하는 것이다. 이 방법에 의하면, 제 1 방법 보다도 중량이 큰 용융 유리 덩어리를 분리할 수 있다.

이와 같이 절단칼을 사용하지 않고 분리된 유리 덩어리를 부상시켜 성형한 프리폼은 절단 자국이 없는 매끄러운 표면을 갖고, 정밀 프레스 성형용의 프리폼으로서 알맞다.

또한, 프리폼의 표면에는, 정밀 프레스 성형 동안에 프리폼 표면과 프레스 몰드의 성형면과의 사이에 윤활성을 양호하게 하여 프레스 성형 후의 이형성을 향상시키기 위해서, 이형막을 형성할 수도 있다. 상기 이형막으로는 탄소함유막, 예를 들어 탄소 증착막이나 CVD 에 의해 형성되는 탄소막등이 있다. 프리폼의 프레스 몰드에 접하는 면 또는 전체 면에 이들 이형막을 형성하는 것이 바람직하다.

[광학소자]

다음으로 본 발명의 광학소자에 관해서 설명한다.

본 발명의 제 1 광학소자 (이하, "광학소자 I" 이라고 한다) 는 정밀 프레스 성형품이고, 상기 유리 I ∼ II 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.

제 2 광학소자 (이하, 광학소자 II 라고 한다) 는 프리폼 I ∼ III 중 어느 하나, 또는 프리폼의 제법 I 또는 프리폼의 제법 II 에 의해서 제작된 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 얻어지는 광학소자이다.

이러한 광학소자로서는, 비구면 렌즈, 구면 렌즈, 마이크로 렌즈 등의 각종 렌즈, 렌즈 어레이, 회절 격자, 회절 격자를 갖는 렌즈, 프리즘, 표면에 렌즈 기능이 부여된 프리즘, 필터 등을 예로 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것이 아니다.

또한 각종 렌즈의 형상에는, 양볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 평볼록 렌즈, 평오목 렌즈, 볼록 메니스커스 (meniscus) 렌즈, 오목 메니스커스 렌즈, 실린더형 렌즈 등의 여러가지 형상이 있으며, 기능면에서 광학소자로는 이미지 감지 시스템용 렌즈, 광 픽업 렌즈, 시준기 (collimator) 렌즈, 광통신용 렌즈 등을 예로 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.

이러한 각종 광학 소자에는 필요에 따라 반사 방지막, 부분 반사막, 반사막, 파장 의존성 반사막, 파장 의존성 광흡수막 등의 광학 다층막을 표면에 형성해도 된다.

[광학소자의 제조방법]

다음에 본 발명의 광학소자의 제조방법에 관해서 설명한다.

제 1 광학소자의 제조방법 (이하, "광학소자의 제법 I" 이라고 한다) 는 정밀 프레스 성형 프리폼을 가열 및 정밀 프레스 성형하는 단계를 포함하는, 유리 I ∼ II 중 어느 하나로 이루어지는 광학소자의 제조 방법이다.

제 2 광학소자의 제조방법 (이하, "광학소자의 제법 II" 라고 한다) 는 프리폼 I ∼ III 중 어느 하나, 또는 프리폼의 제법 I 에 의해서 제작된 프리폼을 가열 및 정밀 프레스 성형하는 단계를 포함하는 광학소자의 제조 방법이다.

광학소자의 제법 I 및 II 의 어느 쪽의 제법에 있어서도, 프리폼을 프레스 몰드에 도입하여, 상기 프리폼과 프레스 몰드를 함께 가열하는 방법 (이하, "방법 A" 라고 한다) 과, 가열한 프리폼을 프레스 몰드에 도입하여, 정밀 프레스 성형하는 방법 (이하, "방법 B" 라고 한다) 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

실시예

다음으로, 본 발명을 실시예로 더욱 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 이 예로서 한정되는 것이 아니다.

실시예1 ∼ 13

(1) 표 1 ∼ 3 에 보인 조성의 유리가 얻어지도록 각 원료의 중량을 측정하여, 실리카 원료를 포함하는 혼합원료와, 인산 화합물을 포함하는 혼합원료를 준비 하였다. 실리카 원료와 혼합한 원료 ("원료 1" 이라 한다) 는 H₃BO₃, K₂CO₃, BaCO₃이었으며, 이들 원료에 의해서 SiO₂, B₂O₃, K₂O, BaO 를 유리성분으로서 도입한다. 한편, 인산 화합물을 포함하는 혼합원료 ("원료 2" 라고 한다) 는 Zn (PO₃)₂, LiPO₃, NaPO₃, TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃을 혼합한 것으로 하였다.

최초에 원료 1 를 백금 도가니에 넣어 전기로로 1050 ∼ 1200 ℃ 에서 10 ∼ 60 분 동안에 대기속에서 가열, 용융, 교반하여 용융물을 얻었다. 그 다음, 상기 용융물에 원료 2 를 더하여 교반하고, 대기속의 1050 ∼ 1150 ℃ 에서 1.5 ∼ 2.5 시간 동안, 가열 및 용융하여, 청정, 교반하여 균질한 용융유리를 얻었다. 또 유리의 용해에는 석영 도가니를 사용해도 좋다.

그 다음에 상기 용융유리를 40×70×15 mm 의 카본제 몰드 (다이) 에 주입하여, 유리 전이 온도까지 식히고 나서 즉시 소둔 화로에 넣어, 전이 온도 부근에서 1 시간 소둔하여, 소둔 화로 내에서 실온까지 서냉하여 각 광학유리를 얻었다. 이러한 방법으로, 실시예 1 ~ 13 의 광학 유리를 얻었다. 얻어진 각 유리를 현미경으로 확대 관찰한 바, 결정의 석출이나 용융되지 않은 원료는 발견되지 않았다.

얻어진 광학유리에 대해서, 굴절률 (nd), 아베수 (vd), 유리 전이 온도 (Tg), 굴복점 (Ts) , 액상 온도 (LT) ,액상 점도, λ80, λ70, λ5 및 비중을 조성과 함께 표 1 ∼ 표 3 에 나타냈다. 또한, 상기 각 특성을 아래와 같이 측정하였다.

(a) 굴절률 (nd) 및 아베수 (vd)

서냉 강온 속도를 -30 ℃/시 로 하여 얻어진 광학유리에 대해서 측정하였다.

(b) 유리 전이 온도 (Tg) , 굴복점 (Ts)

Rigaku Corporation 의 열기계 분석장치에 의해 승온 속도를 4 ℃/분 으로 하여 측정하였다.

(c) 액상온도 (L. T.)

백금 도가니에 유리 시료 약 50 g 을 넣어, 약 1100 ∼ 1200 ℃ 에서 약 15 ∼ 60 분 동안 용융 후, 각각 880 ℃, 890 ℃, 900 ℃, 910 ℃ 에서 2 시간 동안 유지한 것을 냉각하여 결정 석출의 유무를 현미경으로 관찰하여, 결정이 보이지 않은 최저온도를 액상온도 (L.T.) 로 하였다.

(d)액상점도

"JIS Z 8803-1991 액체의 점도 측정방법 (Method of measuring liquid for viscosity) 8. 단일 원통형 회전 점도계에 의한 점도측정 (Viscosity measurement with single cylindrical rotation viscometer)" 에 근거하여, 회전 원통법에 의해서 유리의 액상 온도에 있어서의 점성을 측정하였다.

(e)비중

아르키메데스법 (Archimedean method) 에 따른다.

(2) 다음으로 유리가 투명성을 잃지 않고, 안정한 유출이 가능한 온도 영역으로 온도 조정된 백금 합금제의 파이프로 부터 청정, 균질화한 상기 용융유리를 일정 유량으로 유출시켜, 적하 또는 강하 분리법으로 의도한 프리폼의 중량을 갖는 용융 유리 덩어리를 분리하여, 가스 분출구가 밑바닥부에 설치된 수용 몰드로 용융 유리 덩어리를 받아, 가스 분출구로 부터 가스를 분출하여 유리 덩어리를 부상 회전시키면서 프레스 성형용 프리폼을 성형하였다. 용융 유리의 분리 간격을 조정, 설정함으로써 지름 2 ∼ 30 mm 의 구상 프리폼을 얻는다. 이렇게 얻어진 프리폼의 중량은 설정치와 정확히 일치하고 있어, 어느것이나 표면이 매끄러운것 이었다. 또한, 프리폼의 형상은 구로 제한되지 않으며, 편평한 (low-profile) 구 형상 등으로 성형할 수도 있다.

(3) 도 1 에 나타낸 프레스 장치를 사용하여 상기한 바와 같이 얻은 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 비구면 렌즈를 얻었다. 구체적으로는 프레스 몰드를 구성하는 하형 (2) 및 상형 (1) 의 사이에 프리폼 (4) 을 배치한 후, 석영관 (11) 내에 질소 분위기를 도입하고 히터 (12) 를 통전시켜 석영관 (11) 내를 가열하였다. 성형되는 유리가 1O⁸ ∼ 1O¹⁰ dPa ·s 의 점도를 나타내는 온도로 프레스 몰드 내부의 온도를 설정하여, 이 온도를 유지하면서, 가압봉 (13) 을 강하시켜 상형 (1) 을 눌러 프레스 몰드 내에 세팅된 프리폼 (4) 을 가압 하였다. 가압력은 8 MPa, 가압 시간은 30 초로 하였다. 가압 후, 가압력을 제거하여, 가압 성형된 유리 성형품을 하형 (2) 및 상형 (1) 과 접촉시킨 채 상기 유리의 점도가 1O¹² dPa ·s 이상이 되는 온도까지 서냉한 후 실온까지 급냉하여 유리성형품을 몰드로 부터 꺼내어 비구면 렌즈를 얻었다. 얻어진 비구면 렌즈는 매우 높은 면정밀도를 갖는 렌즈이었다. 또한, 프레스 몰드로서는 SiC 로 이루어지고 성형면에 탄소 함유 이형막이 형성된 것을 사용하였다. 도 1 에 있어서, 도면부호 (3) 는 슬리브 몰드 부재, (9) 는 지지봉, (10) 은 지지대, (14) 는 열전대이다. 정밀 프레스 성형에 의해 얻어진 비구면렌즈에는 필요에 따라 반사 방지막을 형성해도 좋다.

다음으로 상기와 유사한 프리폼을 별도의 방법으로 정밀 프레스 성형하였다. 이 방법에서, 부상시키면서 프리폼을 구성하는 유리의 점도가 10⁸dPaㆍs 가 되는 온도로 프리폼을 예열한다. 한편 SiC 로 이루어지고 성형면에 탄소함유막이 형성되어 있는 상형, 하형, 슬리브 부재를 구비한 프레스 몰드를 가열하여, 상기 유리를 10⁹~ 10¹²dPaㆍs 의 점도를 나타내는 온도로 하여, 예열한 프리폼을 프레스 몰드의 캐비티 내에 도입하여 정밀 프레스 성형한다. 가압력은 10 MPa 로 한다. 가압 개시와 함께 유리와 프레스 몰드의 냉각을 개시하여, 성형된 유리의 점도가 10¹²dPaㆍs 이상이 될 때 까지 냉각한 후, 성형품을 이형시켜 비구형 렌즈를 얻었다. 얻어진 비구형 렌즈는 매우 높은 면정밀도를 갖는 렌즈이었다.

정밀 프레스 성형에 의해 얻어진 비구형 렌즈에는 필요에 따라 반사방지막을 제공해도 좋다.

이와 같이하여, 고품질의 유리제 광학소자를 생산성 있게, 더구나 고정밀도로 얻을 수 있다.

비교예 1,2

표 4 에 보인 조성의 유리가 얻어지도록 각 원료를 사용하여, 이하와 같이 광학 유리를 제작하였다.

원료 1 과 원료 2 를 혼합하여, 실시예 1 ~ 13 의 유리와 동일한 조건으로 가열, 용융을 시험하였다. 비교예 1 및 2 는 균질화되지 않았고, 광학 유리가 얻어지지 않았다.

본 발명에 의하면, 고굴절률 고분산 특성 등의 이용가치가 높은 광학 특성을 실현시킬 수 있는 인산염계로서, 정밀 프레스 성형성을 유지하면서 높은 안정성을 갖는 광학유리를 제공할 수 있다.

또한, 상기 유리로 이루어진 정밀 프레스 형성용 프리폼 및 상기 광학 유리 또는 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 얻어진 광학소자를 제공하는 것과, 상기 광학 유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼, 광학소자 각각의 제조방법을 제공하는 것 또한 가능하다.

산업상 이용 가능성

본 발명으로 제공된 상기 광학 유리로 형성된 광학소자는 예컨대, 비구면 렌즈, 구면 렌즈, 마이크로 렌즈 등의 각종 렌즈, 렌즈 배열, 회절 격자, 회절 격자를 구비하는 렌즈, 표면에 렌즈 기능이 부여된 프리즘 및 필터 등에 사용된다.

Claims

필수성분으로서 P₂O₅, SiO₂및 Li₂O 와, 선택 성분으로서 Na₂O 및 K₂O 를 포함하고, Li₂O/(Li₂O+ Na₂O+ K₂O) 가 몰비로 1/3 ∼ 1 이고, 아베수 (Abbe's number,vd) 가 30 이하 인 것을 특징으로 하는 광학유리.
제 1 항에 있어서, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상인 것을 특징으로 하는 광학유리.
필수성분으로서 P₂O₅, SiO₂및 Li₂O 를 포함하고, 두께 10.0±O.l mm 의 서로 평행하고 평탄한 광학연마가 실시된 유리시료의 광학 연마면의 한면에 수직으로 입사광을 조사하였을 때, 유리시료를 투과하여 다른 광학 연마면으로 부터 출사하는 입사광 강도에 대한 투과광 강도의 비 (투과광 강도/입사광 강도) 로 나타내여지는 투과율이 70 % 가 되는 파장이 510 nm 이하가 되는 투과 특성을 갖고, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상이며, 또한 아베수 (vd) 가 30 이하이며, 액상온도가 1000 ℃ 미만인 것을 특징으로 하는 광학유리.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, Nb₂O₅, WO₃, TiO₂, Bi₂O₃의 중에 선택된 1 종 이상의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 정밀 프레스 성형용 유리인 것을 특징으로 하는 광학유리.
유리 성분으로서, P₂O₅및 SiO₂을 포함하는 광학유리의 제조방법에 있어서,

SiO₂를 포함하는 제 1 원료를 가열 및 용융하여 용융물을 얻거나 또는 상기 용융물로 부터 컬릿 (cullet) 원료를 준비하며,

인산 화합물을 포함하는 제 2 원료, 상기 제 2 원료를 가열 및 용융하여 얻어지는 용융물 및 상기 제 2 원료의 용융물로 부터 얻어진 컬릿 원료 중의 어느 하나를, 상기 제 1 원료의 용융물 또는 상기 제 1 원료의 용융물로 부터 얻어진 컬릿 원료와 혼합 및 용융하여 상기 광학 유리를 용융하는 것을 특징으로 하는 광학유리의 제조방법.
제 5 항에 기재된 광학유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼.
P₂O₅, SiO₂및 Li₂O 를 포함하는 알칼리 금속 산화물을 필수성분으로서 포함하고, SiO₂의 함유량이 0.5 ∼ 4 몰 %, 굴절률 (nd) 이 1.80 이상이며, 아베수 (vd) 가 30 이하인 광학유리로 이루어지고, 전표면이 용융상태의 상기 유리가 고체화하 여 형성된 것이거나, 자유 표면인 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼.
용융 상태의 유리로 부터 일정 중량의 용융 유리 덩어리를 분리시키고, 상기 용융 유리 덩어리가 냉각되어 고체화되기 전에 이 용융 유리 덩어리를 상기 중량과 동일한 중량의 청구항 7 또는 청구항 8 에 기재된 프리폼으로 성형하는 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조방법.
청구항 6 에 기재된 광학 유리의 제조방법으로 제작된 용융 상태의 광학유리로 부터 일정 중량의 용융 유리 덩어리를 분리시키고, 상기 용융 유리 덩어리가 냉각, 고체화하기 전에 이 용융 유리 덩어리를 상기 중량과 같은 중량의 프리폼으로 성형하는 것을 특징으로 하는 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 광학유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자.
유리제 프리폼의 정밀 프레스 성형을 포함하는 광학소자의 제조방법에 있어서,

청구항 7 또는 청구항 8 에 기재된 정밀 프레스 성형용 프리폼을 정밀 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
유리제 프리폼의 정밀 프레스 성형을 포함하는 광학소자의 제조방법에 있어서,

청구항 9 또는 청구항 10 에 기재된 제조방법에 의해 제작한 정밀 프레스 성형용 프리폼을 정밀 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 정밀 프레스 성형용 프리폼을 프레스 몰드에 도입하여, 상기 프리폼과 프레스 몰드를 함께 가열하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 가열된 정밀 프레스 성형용 프리폼을 프레스 몰드에 도입하여, 정밀 프레스 성형하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.