JP2005154253A - 精密プレス成形用プリフォーム、光学素子及びそれぞれの製造方法 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
【解決手段】ガラス成分として、P2O5 15〜70モル%、TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、B2O3 0〜30モル%、WO3 0〜20モル%、SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスから精密プレス成形用プリフォーム。流出管から流出する熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離し、前記熔融ガラス塊が固化するまでに前記重量に等しい上記プリフォームを成形する方法。上記プリフォームを精密プレス成形して得られた光学素子及びその製造方法。
【選択図】なし
Description
(1) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除くとともに4重量%超。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(2) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(3) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(4) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除くとともに4重量%超。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(5) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(6) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(7) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除くとともに4重量%超。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(8) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(9) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(10) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 4重量%超かつ30モル%以下、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(11) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(12) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。
(13) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 0〜50モル%、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
但し、Nb2O5およびWO3の合計量 0モル%超、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(14) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Li2O 10〜40モル%(但し、10モル%および40モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 0〜50モル%、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(15) ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
Li2O、Na2OおよびK2Oを合計量で40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 20〜50モル%(但し、20モル%を除く。)、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
(16) 必須成分として15〜70モル%のP2O5および4重量%超かつ30モル%以下のBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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、
(17) 必須成分として15〜70モル%のP2O5、Bi2O3およびB2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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、
(18) 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、任意成分として0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)のWO3を含み、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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、
(19) 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32超の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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、
(20) 必須成分として15〜70モル%のP2O5および4重量%超かつ30モル%以下のBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含む光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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、
(21) 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3およびB2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含む光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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、
(22) 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、任意成分として0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)のWO3を含み、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含む光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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、
(23) 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含むアッベ数(νd)32超の光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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、
(24) 流出管から流出する熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離し、前記熔融ガラス塊が固化するまでに前記重量に等しいプリフォームであって、上記(1)〜(23)項のいずれかに記載のプリフォームを成形す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、
(25) 上記(1)〜(23)項のいずれかに記載のプリフォームまたは上記(24)項に記載の製造方法により作製したプリフォームを精密プレス成形して得られた光学素子、
(26) ガラス製プリフォームを加熱し、精密プレス成形して光学素子を作製する光学素子の製造方法において、上記(1)〜(23)項のいずれかに記載のプリフォームまたは上記(24)項に記載の製造方法により作製したプリフォームを加熱し、プレス成形型により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、
(27) プリフォームをプレス成形型とともに加熱し、精密プレス成形を行うことを特徴とする上記(26)項に記載の光学素子の製造方法、
(28) 加熱したプリフォームを、前記プリフォームとは別に予熱したプレス成形型に導入して精密プレス成形を行うことを特徴とする上記(26)項に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。
また、本発明によれば、前記プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子、前記プリフォームを使用して良好な光学素子を精密プレス成形により製造する方法を提供することができる。
第1のプリフォーム(以下、プリフォーム1という。)は、ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とするものである。
プリフォーム1は、さらにプリフォーム1−1〜1−3の3種類に詳細に分類できる。
まずプリフォーム1−1は、プリフォーム1であって、前記光学ガラスがBi2O3を4重量%超、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム1−2は、プリフォーム1であって、前記光学ガラスがB2O3とLi2Oを必須成分とし、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム1−3は、プリフォーム1であって、前記光学ガラスがWO3を15重量%未満(但し、0〜15モル%)、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
プリフォーム1−1〜1−3のいずれにおいても、任意成分としてBaOを0〜15モル%含み、前記光学ガラスがNa2O、K2Oを合量で10重量%未満含み、かつTiO2含有量が5重量%未満であり、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3がさらに添加されたものであることが好ましい。
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とするものである。
プリフォーム2は、さらにプリフォーム2−1〜2−3の3種類に詳細に分類できる。
まずプリフォーム2−1は、プリフォーム2であって、前記光学ガラスがBi2O3を4重量%超、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム2−2は、プリフォーム2であって、前記光学ガラスがB2O3とLi2Oを必須成分とし、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム2−3は、プリフォーム2であって、前記光学ガラスがWO3を15重量%未満(但し、0〜15モル%)、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
プリフォーム2−1〜2−3のいずれにおいても、任意成分としてBaOを0〜15モル%含み、前記光学ガラスがNa2O及びK2Oを合量で10重量%未満、TiO2含有量を5重量%未満含み、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3がさらに添加されたものであることが好ましく、また、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3含有量)が0.5未満であることが好ましい。
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とするものである。
プリフォーム3は、さらにプリフォーム3−1〜3−3の3種類に詳細に分類できる。
まずプリフォーム3−1は、プリフォーム3であって、前記光学ガラスがBi2O3を4重量%超、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム3−2は、プリフォーム3であって、前記光学ガラスがB2O3とLi2Oを必須成分とし、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム3−3は、プリフォーム3であって、前記光学ガラスがWO3を15重量%未満(但し、0〜15モル%)、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
プリフォーム3−1〜3−3のいずれにおいても、任意成分としてBaOを0〜15モル%含み、前記光学ガラスがさらにNa2O及びK2Oを合量で10重量%未満、かつNb2O5を含み、TiO2含有量が5重量%未満であり、重量比(TiO2の含有量/Nb2O5の含有量)が0.1未満であり、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3がさらに添加されたものであることが好ましい。
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とするものである。
プリフォーム4は、さらにプリフォーム4−1〜4−3の3種類に詳細に分類できる。
まずプリフォーム4−1は、プリフォーム4であって、前記光学ガラスがBi2O3を4重量%超、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム4−2は、プリフォーム4であって、前記光学ガラスがB2O3とLi2Oを必須成分とし、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
次にプリフォーム4−3は、プリフォーム1であって、前記光学ガラスがWO3を15重量%未満(但し、0〜15モル%)、Li2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むものである。
プリフォーム4−1〜4−3のいずれにおいても、任意成分としてBaOを0〜15モル%含み、前記光学ガラスがさらにNb2O5を含み、Na2O及びK2Oの合量が10重量%未満であり、TiO2含有量が5重量%未満であり、重量比(TiO2の含有量/Nb2O5の含有量)が0.1未満であり、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3がさらに添加されたものであることが好ましく、Bi2O3含有量が6重量%超であることが好ましい。
P2O5は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、P2O5の含有量が70モル%を超えると、ガラス転移温度や屈伏点が上昇し、耐候性が悪化する。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、P2O5の含有量は15〜70モル%の範囲とする。P2O5の含有量は、好ましくは17〜67モル%の範囲である。
なお、プリフォーム1−1、プリフォーム2−1、プリフォーム3−1、プリフォーム4−1においては、Bi2O3の導入量を4重量%超、好ましくは4.5重量%以上、さらに好ましくは5重量%以上とする。それによってガラスの安定性、耐候性、濡れ上がり抑制効果をより一層高めることができる。また、以下の効果を一層高めることもできる。流出パイプ、例えば白金合金製のパイプから長期にわたり熔融ガラスを流出するとパイプの表面が荒れて微細な凹凸が生じ、ガラスの流れを乱すことがある。流出するガラスから精密プレス成形用プリフォームを成形する場合、ガラスの流れに乱れが生じると脈理が発生して不良品になってしまう。Bi2O3を含有するガラスを長期にわたり流出してもパイプ表面はいつまでも滑らかで光沢を失わない。また、上記のような凹凸があるパイプでもBi2O3含有ガラスを流出することにより、パイプ表面の金属光沢が回復する効果もある。このような効果を利用することによって、脈理発生防止し、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ことができる。また、前述のようにBi2O3を含有するガラスは流出パイプの外周に濡れ上がりにくいという性質も有する。濡れ上がったガラスが変質し、その変質したガラスが流出した熔融ガラスに取り込まれ、プリフォームの品質を低下させるが、Bi2O3の導入によりガラスの濡れ上がりを低減することができ、プリフォームの品質低下を防止することができる。また、パイプからガラスを滴下してプリフォームを成形する場合、ガラスの濡れ上がりによってプリフォームの重量精度が低下することがあるが、Bi2O3を含むガラスでは濡れ上がりが低減されるので、重量精度の高いプリフォームを成形することもできる。
さらに、十分なWO3導入効果を得る上から、カチオン比におけるNb、W、TiおよびBiの合計量に対するWの割合(W/( Nb+W+Ti+Bi))を0.035以上にすることが好ましく、0.04以上にすることがより好ましく、0.045以上にすることがさらに好ましく、0.05以上にすることがより一層好ましい。W/( Nb+W+Ti+Bi)の上限は0.2を目安と考えればよい。なお、プリフォーム1−3、プリフォーム2−3、プリフォーム3−3、プリフォーム4−3において、WO3の導入量を15重量%未満(但し、0〜15モル%)、好ましくは14.5重量%以下、より好ましくは14重量%以下とする。これらの場合においてもWO3を導入することが好ましいことから、プリフォーム1−3、プリフォーム2−3、プリフォーム3−3、プリフォーム4−3においてWO3の導入量を1〜15モル%とすることがより好ましい。
また、プリフォーム1−1、プリフォーム1−2、プリフォーム2−1、プリフォーム2−2、プリフォーム3−1、プリフォーム3−2、プリフォーム4−1、プリフォーム4−2においても、WO3の導入量を15重量%未満(但し、0〜15モル%)とすっることが好ましく、14.5重量%以下とすることがより好ましく、14重量%以下とすることがさらに好ましい。
Na2Oについては、好ましくは0〜30モル%、より好ましくは0%超かつ30モル%以下、さらに好ましくは1〜20モル%の範囲で含有させる。特に好ましくは前記範囲を満たすとともに5重量%未満の含有量とする。
プリフォーム1−1〜1−4およびプリフォーム2−1〜2−4において、
(1)Na2O、K2Oを合量で10重量%未満、TiO2を5重量%未満含み、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加されたガラスよりなるもの。
(2)Na2O、K2Oを合量で10重量%未満含み、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3含有量)が0.5未満であって、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加されたガラスよりなるもの。
(3)ガラス成分として、
P2O5 17〜67モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、(特に、5〜20モル%が好ましい)
TiO2 0.5〜12モル%、
Bi2O3 6.5〜25モル%、
B2O3 1〜25モル%、
WO3 1〜20モル%、
SiO2 0〜4重量%、
ZnO 0.2〜9重量%、
Li2O 1〜25モル%(但し、5重量%未満)、
Na2O 1〜20モル%、
K2O 0.1〜10モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 5〜14重量%、
BaO 0〜11モル%、
但し、重量比(TiO2の含有量/Nb2O5の含有量) 0.1未満、
を含み、全ガラス成分の合計量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたガラスからなるもの。
(4)上記(1)と(2)とを組合せたもの、(2)と(3)とを組合せたもの、(1)と(3)とを組合せたもの、(1)、(2)および(3)とを組合せたもの、
を好ましいものとして例示できる。
プリフォーム3−1〜3−4およびプリフォーム4−1〜4−4において、
(5)Na2O、K2Oを合量で10重量%未満、TiO2を5重量%未満、およびNb2O5を含み、重量比(TiO2の含有量/Nb2O5の含有量)が0.1未満、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加されたガラスよりなるもの。
(6)Bi2O3を6重量%超、Na2OとK2Oを合量で10重量%未満、TiO2を5重量%未満含み、全ガラス成分の合計量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加されたガラスよりなるもの。
(7)ガラス成分として、
P2O5 17〜67モル%、
Nb2O5 5〜20モル%、
TiO2 0.5〜12モル%、
B2O3 1〜25モル%、
WO3 1〜20モル%、
SiO2 0〜4重量%、
ZnO 0.2〜9重量%、
Li2O、Na2OおよびK2O 5〜14重量%、
Li2O 1〜25モル%(但し、5重量%未満)、
Na2O 1〜20モル%、
K2O 0.1〜10モル%
BaO 0〜11モル%
但し、Bi2O3 重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量) 0超かつ0.4以下、重量比(TiO2の含有量/Nb2O5の含有量) 0.1未満、
を含み、全ガラス成分の合計量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたガラスからなるもの。
プリフォーム1〜4において、
(8)Na2Oの含有量が5重量%未満のもの。
(9)SiO2を0〜2重量%含むガラスからなるもの。(特に好ましくはSiO2を含まない。)
(10)P2O5、Nb2O5、TiO2、Bi2O3、B2O3、WO3、SiO2、ZnO、Li2O、Na2O、K2O、BaOの合計量が95モル%を超えるガラスからなるもの。
(11)P2O5、Nb2O5、TiO2、Bi2O3、B2O3、WO3、SiO2、ZnO、Li2O、Na2O、K2O、BaOの合計量が98モル%を超えるガラスからなるもの。
(12)P2O5、Nb2O5、TiO2、Bi2O3、B2O3、WO3、SiO2、ZnO、Li2O、Na2O、K2O、BaOの合計量が99モル%を超えるガラスからなるもの。
(13)P2O5、Nb2O5、TiO2、Bi2O3、B2O3、WO3、SiO2、ZnO、Li2O、Na2O、K2O、BaOの合計量が100モル%であり、全ガラス成分の合計量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたガラスからなるもの、
を好ましいものとして例示できる。
請求項に規定の範囲のガラス組成を有するガラスであれば、基本的には、上記範囲のガラス転移温度及び屈伏点を有する。請求項に規定の範囲でガラス組成を調整すれば、上記範囲内でガラス転移温度及び屈伏点を有するガラスプリフォームが得られる。
請求項に規定の範囲のガラス組成を有するガラスであれば、基本的には、上記範囲のλ80及びλ5を有する。請求項に規定の範囲でガラス組成を調整すれば、上記範囲内でλ80及びλ5を有するガラスプリフォームが得られる。
なお、上記ガラスはλ5〜700nmの範囲において厚さ10.0±0.1mm換算における分光透過率は5%以上の値を示し、λ80〜700nmの範囲において厚さ10.0±0.1mm換算における分光透過率は80%以上の値を示す。
請求項に規定の範囲のガラス組成を有するガラスであれば、基本的には、上記範囲の液相温度(LT)を有する。請求項に規定の範囲でガラス組成を調整すれば、上記範囲内で液相温度(LT)を有するガラスプリフォームが得られる。
各物性の測定方法は、実施例に記載されている。
第5のプリフォーム(以下、プリフォーム5という。)はガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 0〜50モル%、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
但し、Nb2O5およびWO3の合計量 0モル%超、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とするものである。
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Li2O 10〜40モル%(但し、10モル%および40モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 0〜50モル%、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とするものである。
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
Li2O、Na2OおよびK2Oを合計量で40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 20〜50モル%(但し、20モル%を除く。)、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とするものである。
プリフォーム5〜7のいずれにおいても、前記光学ガラスがNb2O5を0重量%超含み、重量比(TiO2の量/Bi2O3の量)が0.5未満、重量比(TiO2の量/Nb2O5の量)が0.1未満であることが好ましく、TiO2を0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、Nb2O5を0〜30重量%(但し、30重量%を除く。)を含むことが好ましい。
P2O5は、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。低ガラス転移温度化や低屈伏点化、耐候性の向上、失透安定性の向上の観点から、P2O5の含有量は15〜70モル%の範囲とする。好ましくは17〜67モル%の範囲である。
ましい含有量は0.2〜6モル%である。
しかし、Na2O、K2Oをそれぞれ30モル%より多く含有させると、またLi2O、Na2O、およびK2Oの合計量を40モル%以上にすると、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傾向がある。そのため、Na2Oの含有量を0〜30モル%、K2Oの含有量を0〜30モル%、Li2O、Na2O、およびK2Oの合計量を40モル%未満とする。
K2O含有量は、好ましくは0〜25モル%、より好ましくは0.1〜10モル%である。
Li2O、Na2O、およびK2Oの合計含有量については12〜39モル%にすることが好ましく、12〜38モル%にすることがより好ましい。
なお、プリフォーム6においては、Li2Oの含有量を10〜40モル%(但し、10モル%および40モル%を除く。)とし、好ましくは10.1〜35モル%とする。
CaOはガラスの安定性や耐候性を調整するために導入される任意成分であるが、過剰に含有させると、ガラスが非常に不安定となるので、その含有量を0〜35モル%とするのが好ましく、0〜10モル%とするのがより好ましく、0〜5モル%とするのがより好ましい。
なお、プリフォーム5においては、所望の光学恒数を得やすくするとともに、精密プレス成形時の離型性を向上させるために、Nb2O5およびWO3の合計量を0モル%超とする。
なお、重量比(TiO2の量/Bi2O3の量)を0.5未満とすることが好ましく、0〜0.45とすることがより好ましい。また、Nb2O5が含まれる場合において、重量比(TiO2の量/Nb2O5の量)を0.1未満とすることが好ましく、0〜0.09とすることがより好ましい。なお、Nb2O5を含まない場合にはTiO2も含まないことが好ましい。
Sb2O3はガラスの清澄剤として有効である。しかし、過剰に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、その添加量は全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%とする。前記添加量の好ましい範囲は0〜0.9重量%である。
プリフォーム5〜7において、
(1)Nb2O5を0重量%超含み、重量比(TiO2の量/Bi2O3の量)が0.5未満、重量比(TiO2の量/Nb2O5の量)が0.1未満であるガラスからなるもの。
(2)TiO2を0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、Nb2O5を0〜30重量%(但し、30重量%を除く。)を含むガラスからなるもの。
(3)ガラス成分として、
P2O5 17〜67モル%、
Bi2O3 0.2〜6モル%、
Na2O 1〜20モル%、
K2O 0.1〜10モル%、
但し、Li2O、Na2O、およびK2Oの合計量 12〜38モル%、
ZnO 2〜20モル%、
CaO 0〜5モル%、
BaO 20〜50モル%(但し、20モル%を除く。)、
Nb2O5 0〜10モル%(但し、0〜10重量%)、
WO3 0〜7モル%、
SiO2 0〜4重量%、
B2O3 0〜5モル%、
TiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
但し、重量比(TiO2の量/Bi2O3の量) 0〜0.45を含み、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたもの。
(4)ガラス成分として、
P2O5 17〜67モル%、
Bi2O3 0.2〜6モル%、
Na2O 1〜20モル%、
K2O 0.1〜10モル%、
但し、Li2O、Na2O、およびK2Oの合計量 12〜38モル%、
ZnO 2〜20モル%、
CaO 0〜5モル%、
BaO 20〜40モル%(但し、20モル%を除く。)、
Nb2O5 0〜10モル%(但し、0〜10重量%)、
WO3 0〜7モル%、
SiO2 0〜2重量%、
B2O3 0〜5モル%
TiO2 0〜4重量%(但し、4重量%を除く。)、
但し、重量比(TiO2の量/Bi2O3の量) 0〜0.45を含み、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたもの。
(5)TiO2を0〜1重量%(但し、1重量%を除く。)含むもの。
(6)TiO2を含まないもの。
(7)SiO2を0〜2重量%(但し、2重量%を除く。)含むもの。
(8)SiO2を含まないもの。
(9)Nb2O5を含み、重量比(TiO2の量/Nb2O5の量)が0〜0.09であるもの。
(10)P2O5、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O、ZnO、CaO、BaO、Nb2O5、WO3、B2O3、Gd2O3、Y2O3の合計量が95モル%超であり、全ガラス成分の合計含有量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたもの。
(11)P2O5、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O、ZnO、CaO、BaO、Nb2O5、WO3、B2O3、Gd2O3、Y2O3の合計量が98モル%超であり、全ガラス成分の合計含有量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたもの。
(12)P2O5、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O、ZnO、CaO、BaO、Nb2O5、WO3、B2O3、Gd2O3、Y2O3の合計量が99モル%超であり、全ガラス成分の合計含有量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたもの。
(13)P2O5、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O、ZnO、CaO、BaO、Nb2O5、WO3、B2O3、Gd2O3、Y2O3の合計量が100モル%であり、全ガラス成分の合計含有量に対して0〜0.9重量%のSb2O3が添加されたもの。
を好ましいものとして例示できる。
最も好ましい範囲は、ガラス転移温度(Tg)が360℃以下かつ屈伏点(Ts)が400℃以下の範囲である。
請求項に規定の範囲のガラス組成を有するガラスであれば、基本的には、上記範囲の液相温度(LT)を有する。請求項に規定の範囲でガラス組成を調整すれば、上記範囲内で液相温度(LT)を有するガラスプリフォームが得られる。
プリフォーム5〜7において、好ましい比重の範囲は2.9〜3.8であり、好ましいヘーズ値の範囲は10%以下、より好ましい範囲は8.5%以下、さらに好ましい範囲は3%以下である。純水(100℃)に浸漬した際の質量の減量率(Dw)は0.3重量%未満であることが好ましく、0.25重量%未満であることがさらに好ましい。平均線膨張係数(α)の好ましい範囲は140〜200×10-7/℃である。
請求項に規定の範囲のガラス組成を有するガラスであれば、基本的には、上記範囲の比重、ヘーズ値、純水に浸漬した際の質量の減量率(Dw)及び平均線膨張係数(α)を有する。請求項に規定の範囲でガラス組成を調整すれば、上記範囲内で比重、ヘーズ値、純水に浸漬した際の質量の減量率(Dw)及び平均線膨張係数(α)を有するガラスプリフォームが得られる。
各物性の測定方法は、実施例に記載されている。
プリフォーム8は、次のプリフォーム8−1〜8−4に大別される。
プリフォーム8−1はプリフォーム8において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32以下であり、Bi2O3を4重量%超かつ30モル%以下、好ましくは4.5重量%以上30モル%以下、より好ましくは5重量%以上30モル%以下含むものである。
プリフォーム8−2はプリフォーム8において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32以下であり、B2O3を必須成分とするものである。
プリフォーム8−3はプリフォーム8において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32以下であり、WO3を0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)、好ましくは14.5重量%以下、より好ましくは14重量%以下含むものである。
プリフォーム8−4はプリフォーム8において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32超、より好ましくは32.1以上であるものである。
プリフォーム9は、次のプリフォーム9−1〜9−4に大別される。
プリフォーム9−1はプリフォーム9において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32以下であり、Bi2O3を4重量%超かつ30モル%以下、好ましくは4.5重量%以上30モル%以下、より好ましくは5重量%以上30モル%以下含むものである。
プリフォーム9−2はプリフォーム9において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32以下であり、B2O3を必須成分とするものである。
プリフォーム9−3はプリフォーム9において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32以下であり、WO3を0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)、好ましくは14.5重量%以下、より好ましくは14重量%以下含むものである。
プリフォーム9−4はプリフォーム9において、前記光学ガラスがアッベ数(νd)が32超、より好ましくは32.5以上であるものである。
なお、プリフォーム1−1〜1−4、プリフォーム2−1〜2−4、プリフォーム3−1〜3−4、プリフォーム4−1〜4−4、プリフォーム8−1〜8−3、プリフォーム9−1〜9−3の各態様における組成範囲の限定を任意に組合せたプリフォームも本発明においては可能である。
また、プリフォーム5−1〜5−4、プリフォーム6−1〜6−4、プリフォーム7−1〜7−4、プリフォーム8−4、プリフォーム9−4の各態様における組成範囲の限定を任意に組合せたプリフォームも本発明においては可能である。
さらに、プリフォーム8−2、プリフォーム9−2においてB2O3を必須成分として導入する理由は、プリフォーム1−2、2−2、3−2、4−2の場合と同様の理由による。また、プリフォーム8−3、プリフォーム9−3においてWO3を所定量導入する理由は、プリフォーム1−3、2−3、3−3、4−3の場合と同様の理由による。
プリフォーム8の上記各態様8−1〜8−3における組成範囲の限定は任意に組合せて本発明のプリフォームとすることが可能であり、同様に、プリフォーム9の上記各態様9−1〜9−3における組成範囲の限定は任意に組合せて本発明のプリフォームとすることも可能である。
また、プリフォーム8およびプリフォーム9において、前記光学ガラスがLi2Oを3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)含むことが好ましいが、その理由ならびに好ましい導入量はプリフォーム1〜4における場合と同様である。
さらにプリフォーム8およびプリフォーム9において、前記光学ガラスがBaOを任意成分として含むものが好ましい。特に、アッベ数(νd)が32以下の場合、BaOの量は0〜15モル%、アッベ数(νd)が32超の場合、BaOの量は0〜50モル%の範囲とすることが好ましい。
具体的にはプリフォーム1〜7のいずれにおいても、プリフォームの全表面が熔融状態のガラスが固化して形成された面であること、プリフォームの全表面が自由表面からなる面であること、プリフォームの全表面が熔融状態のガラスが固化して形成された自由表面であることが望ましい。また、プリフォーム8においても全表面が自由表面からなることが好ましい。
尚、「全表面が熔融状態のガラスが固化して形成された面」とは、成形のための金型と接触して金型表面が転写された箇所があっても良いのに対し、「全表面が自由表面」とは、金型と接触して金型表面が転写された箇所がないことを意味する。
プリフォームの表面を上記のようにすることにより、微小な研磨痕もない、滑らかで清浄な表面を得ることができ、これらプリフォームを精密プレス成形してより一層良好な光学素子を製造することができる。
まず光学ガラスの原料しては、P2O5についてはH3PO4、メタリン酸塩、五酸化二燐などを、B2O3についてはH3BO3、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1000〜1250℃に加熱した熔解炉に投入し、熔解、清澄、攪拌し、均質化して泡を含まない均質な熔融状態の光学ガラスを得る。
このようにして用意された熔融ガラスを流出管から流出し、所定重量の熔融ガラス塊を流出する熔融ガラスから分離し、前記熔融ガラス塊が固化するまでに前記重量に等しいプリフォーム1〜9のいずれかを成形する。即ち、熔融ガラス塊が軟化して変形可能な間に、固体とは非接触状態で、熔融ガラス塊を所望の形状に成形する。
プリフォームの形状としては前記のようなものを例示できる。
本発明の光学素子は、プリフォーム1〜9のいずれかまたは上記製造方法により作製したプリフォームを精密プレス成形して得られたものである。得られた光学素子は、プリフォームが備える光学的諸特性を有している。上記光学素子はガラス製であり、表面には必要に応じて反射防止膜、反射膜、一部の波長域の光を反射する部分反射膜、一部の波長域の光を吸収する膜などを有していてもよく、具体例としては球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズなどの各種のレンズ、回折格子、プリズム、レンズ付きプリズム、ポリゴンミラーなどを例示できる。上記光学素子は上記プリフォームから形成された精密プレス成形品であるため、光学機能面に研削、研磨等の加工によって生じる微小な傷等の欠陥がない。また、PbOなどを含まないガラスからなるため、環境やコスト面から非常に優れた光学素子を提供することもできる。
精密プレス成形では、予め成形面を所望の形状に高精度に加工されたプレス成形型を用いるが、成形面には、プレス時のガラスの融着を防止するため、離型膜を形成してもよい。精密プレス成形は、成形型成形面の酸化などによる損傷を防止するため、窒素ガスなどの非酸化性ガス雰囲気中で行うことも含め、公知の方法を用いることができる。
精密プレス成形条件は精密プレス成形品の形状、寸法に応じて公知の範囲で適宜設定すればよい。
このようにして、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズなどの各種のレンズ、回折格子、プリズム、レンズ付きプリズム、ポリゴンミラーなどの光学素子を光学機能面に機械加工を施すことなしに作製することができる。
以下、本発明を実施例によりさらに説明する。
各実施例とプリフォームの態様(1〜9)の関係は以下の通りである。
実施例1〜9 プリフォーム3、4、8、9
実施例10〜12 プリフォーム1〜4、8、9
実施例13〜17 プリフォーム3、4、8、9
実施例18〜21、26、28 プリフォーム5〜9
実施例22〜25、27 プリフォーム6〜9
実施例29 プリフォーム6、8、9
表1に実施例1〜17のプリフォームを形成するガラスの組成及び屈折率(nd)、アッべ数(νd)、転移温度(Tg)、屈伏点(Ts)、及び液相温度(LT)を示す。また、表2に実施例18〜39のプリフォームを形成するガラスの組成及び屈折率(nd)、アッべ数(νd)、転移温度(Tg)、屈伏点(Ts)、及び液相温度(LT)を示す。上記ガラスは各成分の原料として各々相当する酸化物、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に示す各組成の割合となるように秤量調合し、十分混合した後、白金坩堝に投入して電気炉で1050〜1200℃の温度範囲で熔融し、清澄、攪拌して均質化した熔融ガラスを予熱した金型に鋳込んだ後、ガラスの転移温度まで冷却してから直ちにアニールに入れ、室温まで徐冷する。
(1)屈折率(nd)及びアッべ数(νd)
徐冷降温速度を−30℃/時にして得られた光学ガラスについて測定した。
(2)液相温度(LT)
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。
(3)転移温度(Tg)及び屈伏点(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。
(4)λ80、λ5
厚さ10.0±0.1mmの試料について、波長280〜700nmにおける分光
透過率を測定して算出した。
(4)比重
アルキメデス法により測定した。
(5)ヘーズ値
日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法(表面法)07」
に基づき測定した。
(6)純水に浸漬した際の質量の減量率(Dw)
日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法(粉末法)06」
に基づき測定した。
(7)平均線膨張係数(α)
100〜300℃における平均線膨張係数を測定した。
次いで、上記熔融ガラスを白金合金製の流出ノズルから連続して滴下し、ガラス滴を成形型上で窒素ガスによる風圧を加えて浮上させながら球状に成形し、アニールして球状のプリフォームを作製した。
実施例1〜29で得られた精密プレス成形用プリフォームを図3に示す精密プレス成形装置を用いて精密プレス成形することにより非球面レンズを得た。
精密プレス成形は次のように行う。まず上記各実施例に示されたプリフォームを下型2及び上型1の間に設置したのち、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内を加熱する。プレス成形型内部の温度をガラスの屈伏点より20〜60℃高い温度に設定し、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をプレスした。ここで使用するプレス成形型はSiC製であり、ガラスに密着することになる成形面には炭素離型膜が形成されている。プレスの圧力は8MPa、前記圧力を加えている時間を30秒とする。次にプレスの圧力を解除し、精密プレス成形されたガラスを下型2及び上型1と接触させたままの状態でガラスの転移温度よりも30℃低い温度にまで徐冷し、次いで室温まで急冷してプレス成形型から離型し、非球面レンズを取り出した。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、ガラス転移温度が低いガラスからなる実施例1〜29のプリフォームを使用することにより、ステンレス製のプレス成形型の成形面に必要に応じてニッケル膜などの離型膜を設けたものを使用することもできる。
Claims (28)
- ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除くとともに4重量%超。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)を含むとともに、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除くとともに4重量%超。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 6〜30モル%(但し、6モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除くとともに4重量%超。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
ZnO 0〜10重量%(但し、10重量%を除く。)含むとともに、
重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 4重量%超かつ30モル%以下、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
WO3 1〜20モル%、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Nb2O5 1〜30モル%、
TiO2 0〜20モル%(但し、0モル%を除く。)、
Bi2O3 0〜30モル%(但し、0モル%を除く。)、
B2O3 0〜30モル%、
WO3 0〜15モル%(但し、15重量%未満。)、
BaO 0〜15モル%、
Li2O 3〜15重量%(但し、3重量%を除く。)、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)、
Li2O、Na2O、K2Oを合量で0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)含むとともに、重量比(TiO2の含有量/Bi2O3の含有量)が0.5未満、
屈折率(nd)1.7以上かつアッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 0〜50モル%、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
但し、Nb2O5およびWO3の合計量 0モル%超、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Li2O 10〜40モル%(但し、10モル%および40モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
但し、Li2O、Na2OおよびK2Oの合計量 40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 0〜50モル%、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - ガラス成分として、
P2O5 15〜70モル%、
Bi2O3 0.1〜7モル%(但し、7モル%を除く。)、
Na2O 0〜30モル%、
K2O 0〜30モル%、
Li2O、Na2OおよびK2Oを合計量で40モル%未満、
ZnO 0〜35モル%、
CaO 0〜35モル%、
BaO 20〜50モル%(但し、20モル%を除く。)、
Nb2O5 0〜35モル%、
WO3 0〜25モル%、
SiO2 0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)含むとともに、
全ガラス成分の合計含有量に対して0〜1重量%のSb2O3が添加され、アッベ数(νd)が32超である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。 - 必須成分として15〜70モル%のP2O5および4重量%超かつ30モル%以下のBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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。
- 必須成分として15〜70モル%のP2O5、Bi2O3およびB2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但
し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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。 - 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、任意成分として0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)のWO3を含み、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32以下の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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。
- 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含み、アッベ数(νd)32超の光学ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたもの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。
- 必須成分として15〜70モル%のP2O5および4重量%超かつ30モル%以下のBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含む光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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。
- 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3およびB2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含む光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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。
- 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、任意成分として0〜15重量%(但し、15重量%を除く。)のWO3を含み、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含む光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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。
- 必須成分として15〜70モル%のP2O5とBi2O3を含むとともに、重量比でBi2O3含有量の0.5倍未満のTiO2、0〜5重量%(但し、5重量%を除く。)のSiO2を含むアッベ数(νd)32超の光学ガラスからなり、全表面が自由表面からなるもの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。
- 流出管から流出する熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離し、前記熔融ガラス塊が固化するまでに前記重量に等しいプリフォームであって、請求項1〜23のいずれかに記載のプリフォームを成形す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。
- 請求項1〜23のいずれかに記載のプリフォームまたは請求項24に記載の製造方法により作製したプリフォームを精密プレス成形して得られた光学素子。
- ガラス製プリフォームを加熱し、精密プレス成形して光学素子を作製する光学素子の製造方法において、請求項1〜23のいずれかに記載のプリフォームまたは請求項24に記載の製造方法により作製したプリフォームを加熱し、プレス成形型により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。
- プリフォームをプレス成形型とともに加熱し、精密プレス成形を行うことを特徴とする請求項26に記載の光学素子の製造方法。
- 加熱したプリフォームを、前記プリフォームとは別に予熱したプレス成形型に導入して精密プレス成形を行うことを特徴とする請求項26に記載の光学素子の製造方法。
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