JP2007022846A - 光学ガラス、プレス成形用ガラスゴブおよび光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の中から選ばれる少なくとも1種の酸化物、MgO、CaO、SrOおよびBaOの中から選ばれる少なくとも1種の酸化物、およびB2O3を必須成分として含むと共に、SiO2を任意成分として含み、かつ質量基準で、B2O3とSiO2の合計含有量が1〜25%、(B2O3+SiO2)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)の含有量比が0.05〜0.3、(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)の含有量比が0.1〜0.4であり、屈折率が2.000以上、アッベ数が27以下の光学ガラスである。
【選択図】 なし
Description
(1) La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の中から選ばれる少なくとも1種の酸化物、MgO、CaO、SrOおよびBaOの中から選ばれる少なくとも1種の酸化物、およびB2O3を必須成分として含むと共に、SiO2を任意成分として含み、かつ質量基準で、
(a)B2O3とSiO2の合計含有量が1〜25%、
(b)La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するB2O3とSiO2の合計含有量の比率「(B2O3+SiO2)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)」が0.05〜0.3、
(c)La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するMgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量の比率「(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)」が0.1〜0.4
であり、屈折率(nd)が2.000以上、アッベ数(νd)が27以下であることを特徴とする光学ガラス、
(2) 質量%表示で、La2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3を合計で25〜45%;TiO2 18〜38%;Nb2O5 5〜15%;WO3 0〜7%;MgO、CaOおよびSrOを合計で0〜10%;およびBaO 7〜17%を含む上記(1)項に記載の光学ガラス、
(3) ZrO2を2〜10質量%含む上記(1)または(2)項に記載の光学ガラス、
(4) B2O3を1〜15質量%およびSiO2を0〜10質量%含む上記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(5) B2O3の含有量に対するSiO2の含有量の割合「SiO2/B2O3」が、質量比で0.3〜2である上記(4)項に記載の光学ガラス、
(6) La2O3を25〜40質量%含む上記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(7) TiO2の含有量に対するNb2O5の含有量の割合「Nb2O5/TiO2」が、質量比で0.1以上0.5未満である上記(1)〜(6)項のいずれか1項に記載の光学ガラス、
(8) 上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラスゴブ、
(9) 研削、研磨して光学素子を製造するための光学ガラスからなる光学素子ブランクであって、前記光学ガラスが、上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の光学ガラスであることを特徴とする光学素子ブランク、
(10) 上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子、
(11) 入口と出口とを連絡する貫通孔を備えた鋳型を使用し、熔融ガラス流を前記貫通孔の入口から流し込んで前記貫通孔内に満たし、前記貫通孔内で成形したガラス成形体を貫通孔の出口から連続して取り出すことを特徴とする、上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるガラス成形体の製造方法、
(12) 上記(11)項に記載の製造方法により作製したガラス成形体を加工することを特徴とするプレス成形用ガラスゴブの製造方法、および
(13) 上記(11)項に記載の製造方法により作製したガラス成形体を加工することを特徴とする光学素子の製造方法、
を提供するものである。
(a)B2O3とSiO2の合計含有量が1〜25%、
(b)La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するB2O3とSiO2の合計含有量の比率「(B2O3+SiO2)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)」が0.05〜0.3、
(c)La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するMgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量の比率「(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)」が0.1〜0.4
であり、屈折率(nd)が2.000以上、アッベ数(νd)が27以下である光学ガラスである。
(屈折率(nd)が2.000以上2.050未満の範囲)
まず、屈折率(nd)が2.000以上2.050未満の範囲における好ましい組成について説明する。
(屈折率(nd)が2.050以上2.100未満の範囲)
屈折率(nd)が2.050以上2.100未満の範囲では、(B2O3+SiO2)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)の好ましい範囲は0.10〜0.25、より好ましい範囲は0.10〜0.25、さらに好ましい範囲は0.10〜0.2である。
(屈折率(nd)が2.100以上の範囲)
屈折率(nd)が2.100以上の範囲では、(B2O3+SiO2)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)の好ましい範囲は0.05〜0.20、より好ましい範囲は0.06〜0.15、さらに好ましい範囲は0.07〜0.13である。(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)の好ましい範囲は0.10〜0.30であり、より好ましい範囲は0.15〜0.25、さらに好ましい範囲は0.15〜0.20である。この範囲は屈折率が極めて高いので、ガラスの安定性を量産可能なレベルに維持しつつ、可能な限り高屈折率付与成分の量を増量するので、上記4つの割合はいずれも比較的小さい領域になっている。
[ガラス成形体の製造方法]
本発明のガラス成形体の製造方法は、入口と出口とを連絡する貫通孔を備えた鋳型を使用し、熔融ガラス流を前記貫通孔の入口から流し込んで前記貫通孔内に満たし、前記貫通孔内で成形したガラス成形体を貫通孔の出口から連続して取り出すことにより、上記各光学ガラスからなるガラス成形体を製造する方法である。
前記貫通孔内の少なくとも一部の領域(冷却領域)において、前記貫通孔内のガラス側面を前記貫通孔の内壁に接触させることにより前記ガラスの熱を前記側面から奪うとともに、
前記冷却領域を通過したガラスを前記ガラスの転移温度(Tg)よりも150℃低い温度(Tg−150℃)以上の環境下を通過させることにより、前記ガラスの中心部と側面の温度を近づけることを特徴とするガラス成形体の製造方法
である。
次に本発明のプレス成形用ガラスゴブの製造方法について説明する。
[光学素子の製造方法]
次に本発明の光学素子の製造方法について説明する。本発明の光学素子の製造方法は2つの態様からなる。
実施例1
本実施例では、以下に示す方法により、屈折率(nd)が2.08313、アッベ数(νd)が22.23、液相温度が1270℃、液相温度における粘度が0.824dPa・s、ガラス転移温度が701℃、室温における密度が4.780、動粘性率が1.724×10−5m2/sであり、B2O3を6.24%、SiO2を3.59%、La2O3を32.44%、TiO2を26.73%、BaOを13.74%、Nb2O5を11.12%、ZrO2を6.14%含有する光学ガラス(光学ガラス1という)からなる丸棒状のガラス成形体を成形した。
(1)屈折率(nd)およびアッベ数(νd)
1時間あたり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。
(2)密度
アルキメデス法により測定した。
(3)転移温度
熱機械分析装置を用いて4℃/分の昇温速度で測定した。
(4)動粘性率
光学ガラスの液相温度およびこの液相温度における粘度を以下に示す方法で測定し、該粘度を室温における密度で除し、動粘性率を求めた。
複数個の白金製坩堝を用意し、各坩堝に50cm3のガラスを入れて蓋をし10℃刻みに温度が設定されている炉内に入れて、設定温度が異なる条件下に2時間保持し、目視で結晶が認められない最低温度をもって液相温度とした。
JIS Z8803に規定された方法により共軸円筒形粘度計を用いて測定した。
(5)λ70およびλ5
明細書本文記載の方法に従って測定した分光透過率において、透過率70%の波長をλ70、透過率5%の波長をλ5とした。
実施例1で作製した徐冷済みの各丸棒状ガラスを使用してプレス成形用ガラスゴブを作製した。まず丸棒状ガラス側面の割断した部位にスクライブ加工によりケガキ線を形成した。そして高圧容器中に丸棒状ガラスを挿通し、容器内中央にケガキ線を形成した部位が位置するようにし、中心軸方向の動きを制限しないよう丸棒状ガラスを容器開口部にゴムシールでチャックし、容器内に水を注入して内部に泡が入らないように容器内を水で満たした。
この状態で容器内の水圧を約20MPaに加圧してケガキ線の位置で丸棒状ガラスを中心軸に垂直にガラスを分断した。このようにして所定の間隔で丸棒状ガラスを割断し、カットピースを作製した。
次に、上記カットピースをバレル研磨して目的とするプレス成形品の重量と等しい重量に調整するとともに、鋭利なエッジを丸め、表面を粗面化してプレス成形用ガラスゴブとした。
実施例2で作製したカットピースを研削、研磨して表面が滑らかなプレス成形用ガラスゴブを作製した。
次に実施例2で作製したプレス成形用ガラスゴブの全表面に窒化ホウ素からなる粉末状離型剤を均一に塗布し、加熱炉内に入れて炉内で移送しながら大気中で加熱、軟化させた。
軟化したガラスゴブを上型、下型、胴型からなるプレス成形型に導入して大気中でプレス成形し、型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷炉に入れて精密アニールを行い、室温まで冷まして光学素子ブランクとした。
次に、上記ブランクを研削、研磨して光学ガラス1〜9のそれぞれのガラスからなる球面レンズを作製した。
レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
次に実施例3で作製したプレス成形用ガラスゴブの全表面にカーボン膜を形成し、窒素と水素の混合ガス雰囲気中にて加熱し、SiC製の型材の成形面上に離型膜としてカーボン膜を付けたプレス成形型を用いて精密プレス成形した。次いで精密プレス成形品を徐冷して、光学ガラス1〜9のそれぞれのガラスからなる非球面レンズを得た。
レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
実施例1で作製した精密アニール済みの各丸棒状ガラスを側圧切断法で中心軸に垂直に分断し、カットピースを作製した。次いで、カットピースを研削、研磨して光学ガラス1〜9のそれぞれのガラスからなる球面レンズを作製した。
レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
2 鋳型
3 ローラ
4 液位センサ
5 コントローラ
6 ガラス側面
7 成形炉
8 支持機構
11 ガラス成形体
12 高圧容器
13 液体導入口
Claims (13)
- La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の中から選ばれる少なくとも1種の酸化物、MgO、CaO、SrOおよびBaOの中から選ばれる少なくとも1種の酸化物、およびB2O3を必須成分として含むと共に、SiO2を任意成分として含み、かつ質量基準で、
(a)B2O3とSiO2の合計含有量が1〜25%、
(b)La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するB2O3とSiO2の合計含有量の比率「(B2O3+SiO2)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)」が0.05〜0.3、
(c)La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、TiO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するMgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量の比率「(MgO+CaO+SrO+BaO)/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+TiO2+Nb2O5+WO3)」が0.1〜0.4
であり、屈折率(nd)が2.000以上、アッベ数(νd)が27以下であることを特徴とする光学ガラス。 - 質量%表示で、La2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3を合計で25〜45%;TiO2 18〜38%;Nb2O5 5〜15%;WO3 0〜7%;MgO、CaOおよびSrOを合計で0〜10%;およびBaO 7〜17%を含む請求項1に記載の光学ガラス。
- ZrO2を2〜10質量%含む請求項1または2に記載の光学ガラス。
- B2O3を1〜15質量%およびSiO2を0〜10質量%含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- B2O3の含有量に対するSiO2の含有量の割合「SiO2/B2O3」が、質量比で0.3〜2である請求項4に記載の光学ガラス。
- La2O3を25〜40質量%含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- TiO2の含有量に対するNb2O5の含有量の割合「Nb2O5/TiO2」が、質量比で0.1以上0.5未満である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラスゴブ。
- 研削、研磨して光学素子を製造するための光学ガラスからなる光学素子ブランクであって、前記光学ガラスが、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学ガラスであることを特徴とする光学素子ブランク。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
- 入口と出口とを連絡する貫通孔を備えた鋳型を使用し、熔融ガラス流を前記貫通孔の入口から流し込んで前記貫通孔内に満たし、前記貫通孔内で成形したガラス成形体を貫通孔の出口から連続して取り出すことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるガラス成形体の製造方法。
- 請求項11に記載の製造方法により作製したガラス成形体を加工することを特徴とするプレス成形用ガラスゴブの製造方法。
- 請求項11に記載の製造方法により作製したガラス成形体を加工することを特徴とする光学素子の製造方法。
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