JP2007197258A - Manufacturing method for optical element - Google Patents

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Atsushi Nagaoka
永岡敦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a molded article of optical glass which contains bismuth oxide and has good transmittance. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the molded article of optical glass containing Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>as a component comprises a step of heat-treating a molded optical glass and/or a forming optical glass in an oxidative atmosphere or non-reduction atmosphere. The optical glass comprises a Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>component in terms of an oxide as the component, so as to improve the transmittance. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は酸化ビスマスを含有する光学ガラス及び光学ガラス成形品の製造方法と、当該製造方法により製造される光学ガラス成形体に関する。更に詳しくは、精密プレス成形により着色したレンズに再加熱処理を施すことで、透明なガラス成形品を得る製造方法、及び光学ガラス成形品を脱色させる処理方法に関するものである。     The present invention relates to an optical glass containing bismuth oxide and a method for manufacturing an optical glass molded article, and an optical glass molded body manufactured by the manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a manufacturing method for obtaining a transparent glass molded product by reheating a lens colored by precision press molding, and a processing method for decolorizing an optical glass molded product.

近年、光学系を使用する機器の集積化、高機能化が急速に進められており、光学系に対する高精度化、軽量化、小型化の要求がますます強まってきている。これに伴い、レンズ枚数の削減を図るため、高屈折率高分散ガラスの非球面レンズを使用して光学設計することが主流になりつつある。また、非球面レンズは精密プレスにより製造されることが多いため、安価に製造可能な低Tg光学ガラスが望まれている。精密プレス成形のメリットはレンズを研削研磨せずに、最終形状まで成形可能なことである。また、研削研磨加工の困難な非球面レンズも精密プレスのみで作製することが可能である In recent years, integration and high functionality of devices using optical systems have been rapidly advanced, and demands for high accuracy, light weight, and miniaturization of optical systems are increasing. Along with this, in order to reduce the number of lenses, optical design using aspherical lenses of high refractive index and high dispersion glass is becoming mainstream. In addition, since aspherical lenses are often manufactured by precision pressing, low Tg optical glass that can be manufactured at low cost is desired. The advantage of precision press molding is that the lens can be molded to the final shape without grinding and polishing. In addition, aspherical lenses that are difficult to grind and polish can be produced using only a precision press.

高屈折率高分散領域ガラスとして多くのガラスが開発されているが、その多くはNbを高純度に含有したリン酸塩ガラスである。例えば特許文献1、2にはP−Nb−WO−(KO,NaO,LiO)系のガラスが特許文献3にはP−Nb−TiO−Bi−NaO系のガラスが開示されている。しかし、これらの光学ガラスはガラス転移点(Tg)はそれほど低いものではなく、また耐失透性が不十分という欠点がある。 Many glasses have been developed as high refractive index and high dispersion region glasses, most of which are phosphate glasses containing Nb 2 O 5 with high purity. For example P 2 O 5 -Nb 2 O 5 in Patent Documents 1,2 -WO 3 - (K 2 O , Na 2 O, Li 2 O) based on glass Patent Document 3 P 2 O 5 -Nb 2 An O 5 —TiO 2 —Bi 2 O 3 —Na 2 O-based glass is disclosed. However, these optical glasses have disadvantages that the glass transition point (Tg) is not so low and the devitrification resistance is insufficient.

また、ガラス転移点(Tg)の低いガラスとして、Biを大量に含むガラスが開発されている。例えば、非特許文献1〜5には、Bi−Ga−PbO系,Bi−Ga−(LiO,KO,CsO)系,Bi−GeO系が開示されている。これらのガラスはTgが比較的低いが、ガラスの吸収端が450nmよりも長波長側にあるため、可視領域における透過率が十分でなく、可視領域に高い透過性が要求される光学ガラスとしては使用できないという問題点があった。
特開2003−321245号公報 特開平8−157231号公報 特開2003−300751号公報 Physics and Chemistry of Glasses, P119,Vol.27 No.3 June 1986 American Ceramic Society, P.2315, Vol.75, No.9,October 1992 American Ceramic Society, P.10, Vol.75, No.9,October 1992 American Ceramic Society Bulletin, P.1543, Vol.71, No.10, October 1992 Glass Technology , P.106, Vol.28, No.2, April 1987
Further, as a glass having a low glass transition point (Tg), a glass containing a large amount of Bi 2 O 3 has been developed. For example, Non-Patent Documents 1 to 5 include Bi 2 O 3 —Ga 2 O 3 —PbO system, Bi 2 O 3 —Ga 2 O 3 — (Li 2 O, K 2 O, Cs 2 O) system, Bi A 2 O 3 —GeO 2 system is disclosed. Although these glasses have a relatively low Tg, since the absorption edge of the glass is on the longer wavelength side than 450 nm, the transmittance in the visible region is not sufficient, and as an optical glass that requires high transmittance in the visible region, There was a problem that it could not be used.
JP 2003-321245 A JP-A-8-157231 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-300751 Physics and Chemistry of Glasses, P119, Vol. 27 No. 3 June 1986 American Ceramic Society, P.M. 2315, Vol. 75, no. 9, October 1992 American Ceramic Society, P.M. 10, Vol. 75, no. 9, October 1992 American Ceramic Society Bulletin, P.A. 1543, Vol. 71, no. 10, October 1992 Glass Technology, P.M. 106, Vol. 28, no. 2, April 1987

また、酸化ビスマスを大量に含むガラスは、非酸化雰囲気下での加熱により黒く着色することがある。特に窒素ガスなどの非酸化性ガス下で精密プレス成形等を行うと、成形前は無色透明であったガラスが成形後に黒く変色し、透過率を大幅に低下させる現象が起こることがある。この現象は全てのBi系ガラスにおいて確認される現象ではなく、一定の条件が整うことで確認される現象である。 Further, a glass containing a large amount of bismuth oxide may be colored black by heating in a non-oxidizing atmosphere. In particular, when precision press molding or the like is performed under a non-oxidizing gas such as nitrogen gas, a glass that has been colorless and transparent before molding may turn black after molding, resulting in a phenomenon in which the transmittance is significantly reduced. This phenomenon is not a phenomenon that is confirmed in all Bi 2 O 3 glass, but is a phenomenon that is confirmed when certain conditions are met.

本発明は酸化ビスマスを含有するガラスにおいて、良好な透過率を有する光学ガラス成形品を製造する方法、この製造方法で得られた光学素子及び光学ガラスの透過率を改善させる方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method for producing an optical glass molded article having good transmittance in a glass containing bismuth oxide, an optical element obtained by this production method, and a method for improving the transmittance of the optical glass. Objective.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、Bi含有ガラスが精密プレス成形等により着色するのは、精密プレス成形を実施する際にガラスの温度が上昇することでガラスと周囲の非酸化性ガスとの反応性が高まり、ガラス中のBiが還元されることに起因するものであることを突き止めた。そこで、光学ガラス成形品を、成形後及び/又は成形中に、酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中で熱処理することにより、前記着色を抑制又は減少させることができることを見出したのである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have colored Bi 2 O 3 -containing glass by precision press molding or the like, because the glass temperature rises when performing precision press molding. As a result, the reactivity between the glass and the surrounding non-oxidizing gas was increased, and it was found that this was caused by the reduction of Bi 2 O 3 in the glass. Therefore, it has been found that the coloring can be suppressed or reduced by heat-treating the optical glass molded article in an oxidizing atmosphere or a non-reducing atmosphere after and / or during molding.

すなわち、上記目的を達成するための本発明の第1の構成は、構成成分として酸化物基準でBi成分を含有する光学ガラス成形品を製造する方法であって、成形された光学ガラス及び/又は成形中の光学ガラスを、酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中で熱処理する工程を含むことを特徴とする方法である。 That is, the first configuration of the present invention for achieving the above object is a method of manufacturing an optical glass molded article containing a Bi 2 O 3 component on the basis of an oxide as a component, which is a molded optical glass. And / or heat-treating the optical glass being molded in an oxidizing atmosphere or a non-reducing atmosphere.

本発明の第2の構成は、前記光学ガラスが、その構成成分として酸化物基準でB成分を含有することを特徴とする前記構成1の方法である。 A second configuration of the present invention is the method according to the first configuration, wherein the optical glass contains a B 2 O 3 component on an oxide basis as a component.

本発明の第3の構成は、精密プレス成形された光学ガラス又は精密プレス成形中の光学ガラスを、酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中で熱処理する前記構成1及び2の製造方法である。 The third configuration of the present invention is the manufacturing method according to configurations 1 and 2, in which the precision press-molded optical glass or the precision press-molded optical glass is heat-treated in an oxidizing atmosphere or a non-reducing atmosphere.

本発明の第4の構成は、前記光学ガラスのガラス転移温度が530℃以下である前記構成1〜3の製造方法である。 The 4th structure of this invention is a manufacturing method of the said structures 1-3 whose glass transition temperature of the said optical glass is 530 degrees C or less.

本発明の第5の構成は、前記光学ガラスの屈折率(nd)が1.60以上、アッべ数(νd)が10以上である前記構成1〜4の製造方法である。 The 5th structure of this invention is a manufacturing method of the said structures 1-4 whose refractive index (nd) of the said optical glass is 1.60 or more, and Abbe number ((nu) d) is 10 or more.

本発明の第6の構成は、酸化物基準で、
Bi:10%以上90%以下
+SiO+Al:0%を超え50%以下
RO+RnO:0%を超え50%以下
(ただし、RはZn,Ba,Sr,Ca,Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi,Na,K,Csより選択される一種以上を示す。)
の組成の各成分を含む前記構成1〜5の製造方法である。
The sixth configuration of the present invention is based on oxide,
Bi 2 O 3 : 10% or more and 90% or less B 2 O 3 + SiO 2 + Al 2 O 3 : more than 0% and 50% or less RO + Rn 2 O: more than 0% and 50% or less (where R is Zn, Ba, Sr) , Ca, Mg represents one or more selected from R, and Rn represents one or more selected from Li, Na, K, Cs.)
It is a manufacturing method of the said structures 1-5 containing each component of the composition.

本発明の第7の構成は、前記光学ガラスが、構成成分として酸化物基準で、Biを10〜70%含有する前記構成6の製造方法である。
本発明の第8の構成は、前記光学ガラスが、酸化物基準で、
LiO 0〜20%及び/又は
NaO 0〜20%及び/又は
O 0〜20%及び/又は
MgO 0〜20%及び/又は
CaO 0〜30%及び/又は
SrO 0〜40%及び/又は
BaO 0〜40%
の各組成を有する前記構成7の製造方法である
本発明の第9の構成は、前記光学ガラスが、酸化物基準で、
ZnO 0〜20%及び/又は
TiO 0〜15%及び/又は
Nb 0〜15%及び/又は
WO 0〜15%及び/又は
Sb 0〜3%
の各組成を有する前記構成8の製造方法である
The seventh aspect of the invention, the optical glass, an oxide basis as a constituent component, which is the structure 6 production method of containing Bi 2 O 3 10~70%.
According to an eighth configuration of the present invention, the optical glass is based on an oxide.
Li 2 O 0-20% and / or Na 2 O 0-20% and / or K 2 O 0-20% and / or MgO 0-20% and / or CaO 0-30% and / or SrO 0-40 % And / or BaO 0-40%
According to a ninth configuration of the present invention, which is a manufacturing method of the configuration 7 having the following compositions, the optical glass is based on an oxide,
0 to 20% ZnO and / or TiO 2 0 to 15% and / or Nb 2 O 5 0~15% and / or WO 3 0 to 15% and / or Sb 2 O 3 0~3%
It is a manufacturing method of the said structure 8 which has each composition of these

本発明の第9の構成は、前記構成1〜8の製造方法において、前記熱処理が、前記光学ガラスの屈伏点以下で加熱することを特徴とする方法である。 A ninth configuration of the present invention is the method according to any one of the above configurations 1 to 8, wherein the heat treatment is performed at a temperature below the yield point of the optical glass.

本発明の第10の構成は、前記非還元性雰囲気が大気又は酸化性ガス雰囲気である前記構成1〜9の製造方法である。 The 10th structure of this invention is a manufacturing method of the said structures 1-9 whose said non-reducing atmosphere is air | atmosphere or oxidizing gas atmosphere.

ここで、着色の度合いは非酸化雰囲気下で加熱した場合、屈伏点(At)を基準として、高温にするに従い濃く着色し、低温にするに従い淡く着色する傾向にある。これらを脱色するには酸化性雰囲気下または大気中にて加熱することが効果的と考える。 Here, when heated in a non-oxidizing atmosphere, the degree of coloring tends to darken as the temperature rises and pale as the temperature decreases, with the yield point (At) as a reference. Heating in an oxidizing atmosphere or in the air is considered effective for decolorizing these.

前述のとおり、Biを含むガラスの着色現象は、ガラス中のBi3+が還元により色を持つBiに変化することが原因と考えられる。このような機構による着色現象は可逆的であり、着色させたい場合は還元させ、退色させたい場合は酸化させることで可能となる。 As described above, the coloring phenomenon of the glass containing Bi 2 O 3 is considered to be caused by the change of Bi 3+ in the glass to Bi 0 having a color by reduction. The coloring phenomenon due to such a mechanism is reversible, and can be achieved by reducing the color when it is desired to color, or by oxidizing the color when it is desired to fade.

本発明はBi成分を含んだ光学ガラスを酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中で加熱することを特徴とするものである。ここで、酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中とは、例えば酸素ガス、ハロゲン化酸素、酸素混合ガス(大気を含む)等が使用することができ、酸素ガス、または大気中で加熱処理を行うことが好ましい。 The present invention is characterized in that an optical glass containing a Bi 2 O 3 component is heated in an oxidizing atmosphere or a non-reducing atmosphere. Here, in the oxidizing atmosphere or the non-reducing atmosphere, for example, oxygen gas, oxygen halide, oxygen mixed gas (including air) or the like can be used, and heat treatment is performed in oxygen gas or air. It is preferable.

また、当該ガラス成形品が、精密プレス成形されたものである場合には、その加熱温度が特に屈伏点以上となるとレンズが変形してしまう傾向があり、屈伏点以下で加熱することが好ましい。また(Tg+At)/2の温度以下で加熱処理することがより好ましく、ガラス転移温度以下で加熱することが最も好ましい。もちろん、当該処理はプレス品のアニール処理における雰囲気を調節することにより行うことも可能である。 Further, when the glass molded article is precision press-molded, the lens tends to be deformed when the heating temperature is particularly higher than or equal to the yield point, and it is preferable to heat at or below the yield point. Moreover, it is more preferable to heat-process below the temperature of (Tg + At) / 2, and it is the most preferable to heat below the glass transition temperature. Of course, the treatment can be performed by adjusting the atmosphere in the annealing treatment of the press product.

本発明の対象となるBi含有ガラスは、光学設計上のニーズより屈折率1.60以上、アッベ数10〜40、より好ましくは屈折率1.65以上、アッベ数15〜35、最も好ましくは屈折率1.75以上、アッベ数15〜30のものが好ましい。なお屈折率の上限は特に定めるものではないが、2.3を上限とすることが好ましい。 The Bi 2 O 3 -containing glass that is the subject of the present invention has a refractive index of 1.60 or more, an Abbe number of 10 to 40, more preferably a refractive index of 1.65 or more, an Abbe number of 15 to 35, most according to needs in optical design. Those having a refractive index of 1.75 or more and an Abbe number of 15 to 30 are preferable. The upper limit of the refractive index is not particularly defined, but 2.3 is preferable as the upper limit.

本発明の対象となるBi含有ガラスは、精密プレス成形における作業性等の観点から、そのガラス転移温度(Tg)が580℃以下、より好ましくは530℃以下、最も好ましくは470℃以下である。 The Bi 2 O 3 -containing glass that is the subject of the present invention has a glass transition temperature (Tg) of 580 ° C. or lower, more preferably 530 ° C. or lower, most preferably 470 ° C. or lower, from the viewpoint of workability in precision press molding. It is.

次に本発明のガラスに含まれる成分について説明する。本願明細書中においては特に断らない限りは、ガラス組成は全て酸化物基準での質量%で表されたものである。ここで「酸化物基準」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され、酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の質量の総和を100質量%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。 Next, components contained in the glass of the present invention will be described. In the present specification, unless otherwise specified, all glass compositions are expressed in terms of mass% based on oxides. Here, the “oxide standard” means that the oxide, nitrate, etc. used as a raw material of the glass constituent component of the present invention are all decomposed at the time of melting and changed to an oxide, and the mass of the generated oxide. Is a composition in which each component contained in the glass is described with the total of 100% by mass.

<必須成分、任意成分について>
Biはガラスの安定性の向上、及び、高屈折率高分散化、低Tg化、化学的耐久性の向上等を実現するために欠かせない成分である。しかし、その量が多すぎるとプレス前のガラス自体の透過率を悪化させることがあり、また少なすぎると光学設計ニーズの高い光学定数を満たすことを困難にする。したがって、Bi量は好ましくは10%以上、
より好ましくは15%、最も好ましくは20%を下限とし、好ましくは90%未満、より好ましくは88%、最も好ましくは75%を上限とする。
<About essential and optional components>
Bi 2 O 3 is a component indispensable for improving the stability of glass and achieving high refractive index, high dispersion, low Tg, and improved chemical durability. However, if the amount is too large, the transmittance of the glass itself before pressing may be deteriorated, and if the amount is too small, it is difficult to satisfy the optical constant that is high in optical design needs. Therefore, the amount of Bi 2 O 3 is preferably 10% or more,
More preferably, the lower limit is 15%, most preferably 20%, preferably less than 90%, more preferably 88%, and most preferably 75%.

、SiO及びAlはガラス形成成分として非常に有用な成分であり、透過率の向上や液相温度に対する粘性の向上、化学的耐久性を向上させることができる成分である。したがって、これら成分の1種以上の合計含有量が0%を超えることが好ましく、3%以上とすることが好ましく、更に好ましくは、7%以上含有する。ただし、これらの成分の合計含有量が多すぎるとTgが高くなる傾向があり、好ましくは50%、より好ましくは45%、最も好ましくは40%を上限とする。また、この範囲で製造を行うことで、液相温度が低く安定したガラスを得ることができる。 B 2 O 3 , SiO 2 and Al 2 O 3 are components that are very useful as glass forming components, and are components that can improve transmittance, increase viscosity with respect to liquidus temperature, and improve chemical durability. is there. Accordingly, the total content of one or more of these components preferably exceeds 0%, preferably 3% or more, and more preferably 7% or more. However, if the total content of these components is too large, Tg tends to be high, and the upper limit is preferably 50%, more preferably 45%, and most preferably 40%. In addition, by performing the production within this range, a stable glass having a low liquidus temperature can be obtained.

なお、「液相温度」とは一定の粒度で粉砕したガラス試料を白金板上にのせ、温度傾斜のついた炉内に30分間保持した後、取り出し、軟化したガラスの結晶の有無を顕微鏡にて観察し、結晶が認められない最も低い温度を表す。 “Liquid phase temperature” means that a glass sample pulverized with a certain particle size is placed on a platinum plate, held in a furnace with a temperature gradient for 30 minutes, then taken out, and the presence or absence of softened glass crystals is observed with a microscope. The lowest temperature at which no crystal is observed.

RO(R=Zn,Ba,Sr,Ca,Mg)はガラスの溶融性の向上及び、任意の光学恒数に調整する為に含有させる。RnO(Rn=Li,Na,K,Cs)はガラスの溶融性向上及びTgの降下を容易にするために含有させる。ただし、RnO成分をフリーにしても、目的のTg=530℃以下が満たせることができるため、化学的耐久性向上を考慮するとRnO成分をフリーにすることも可能である。これらRO及びRnO成分の合計含有量は、0%を超えることが好ましく、さらに好ましくは1%を超えて含有させ、最も好ましくは3%以上含有する。また、RO及びRnO成分の合計含有量が多すぎると液相温度の上昇や、化学的耐久性の低下が生じることがあるため、その合計含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、最も好ましくは40%を上限とする。 RO (R = Zn, Ba, Sr, Ca, Mg) is contained in order to improve the melting property of the glass and adjust to an arbitrary optical constant. Rn 2 O (Rn = Li, Na, K, Cs) is contained in order to improve the melting property of the glass and to lower the Tg. However, even if the Rn 2 O component is free, the target Tg = 530 ° C. or less can be satisfied. Therefore, in view of improving chemical durability, the Rn 2 O component can be free. The total content of these RO and Rn 2 O components is preferably more than 0%, more preferably more than 1%, most preferably 3% or more. Also, if the total content of the RO and Rn 2 O components is too large, the liquid phase temperature may increase or the chemical durability may decrease, so the total content is preferably 50%, more preferably The upper limit is 45%, most preferably 40%.

LiOは低Tg化、ガラス安定性、熔融性向上に効果のある成分であるが、その量が多すぎると化学的耐久性が低下しやすくなる。したがって、好ましくは20%、より好ましく10%、最も好ましくは5%を上限とする。 Li 2 O is a component effective for lowering Tg, improving glass stability and meltability, but if its amount is too large, chemical durability tends to decrease. Therefore, the upper limit is preferably 20%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

NaOは低Tg化、熔融性向上の効果のある成分であるが、その量が多すぎるとガラス安定性の低下、化学的耐久性が低下しやすくなる。したがって、好ましくは20%、より好ましく10%、最も好ましくは5%を上限とする。 Na 2 O is a component having an effect of lowering Tg and improving meltability. However, if its amount is too large, glass stability and chemical durability are likely to be lowered. Therefore, the upper limit is preferably 20%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

Oは低Tg化の効果のある成分であるが、その量が多すぎるとガラス安定性の低下、化学的耐久性が低下しやすくなる。したがって、好ましくは20%、より好ましく10%、最も好ましくは5%を上限とする。 K 2 O is a component having an effect of lowering Tg, but if the amount is too large, the glass stability is lowered and the chemical durability is likely to be lowered. Therefore, the upper limit is preferably 20%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

MgOは大幅に高分散化させる効果のある成分であるが、その量が多すぎるとプレス温度域での耐失透性低下をまねくことがある。したがって、好ましくは20%、より好ましくは10%、最も好ましくは5%を上限とする。 MgO is a component having an effect of greatly increasing the dispersion, but if its amount is too large, devitrification resistance may be lowered in the press temperature range. Therefore, the upper limit is preferably 20%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

CaOは透過率向上、ガラス安定性の向上効果のある成分であるが、その量が多すぎるとガラス安定性が低下しやすくなる。したがって、好ましくは30%、より好ましくは20%、最も好ましくは15%を上限とする。 CaO is a component having an effect of improving the transmittance and improving the glass stability, but if the amount is too large, the glass stability tends to be lowered. Therefore, the upper limit is preferably 30%, more preferably 20%, and most preferably 15%.

SrOはガラスを高屈折率高分散に保つ効果のある成分であるが、その量が多すぎると透過率を低下させやすくする。したがって、好ましくは40%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。 SrO is a component having an effect of keeping the glass at a high refractive index and high dispersion, but if the amount is too large, the transmittance is easily lowered. Therefore, the upper limit is preferably 40%, more preferably 15%, and most preferably 10%.

BaOはガラスを高屈折率化させ、ガラス安定性に効果のある成分であるが、その量が多すぎると化学的耐久性を下げ、ガラス安定性を低下させやすくする。したがって、好ましくは40%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。 BaO is a component that increases the refractive index of glass and has an effect on glass stability. However, if the amount is too large, the chemical durability is lowered and the glass stability is easily lowered. Therefore, the upper limit is preferably 40%, more preferably 15%, and most preferably 10%.

ZnOは化学的耐久性向上、透過率向上に効果のある成分であるが、その量が多すぎるとガラス安定性を低下させやすくする。したがって、好ましくは20%、より好ましくは15%、最も好ましくは10%を上限とする。 ZnO is a component that is effective in improving chemical durability and transmittance, but if the amount is too large, glass stability is easily lowered. Therefore, the upper limit is preferably 20%, more preferably 15%, and most preferably 10%.

TiOは光学恒数を高屈折率高分散に調整するために効果のある成分であるが、その量が多すぎると透過率を低下させ、ガラス安定性を低下させやすくする。したがって、好ましくは15%、より好ましくは10%、最も好ましくは5%を上限とする。 TiO 2 is an effective component for adjusting the optical constant to a high refractive index and high dispersion, but if the amount is too large, the transmittance is lowered and the glass stability is easily lowered. Therefore, the upper limit is preferably 15%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

Nbはガラスの高屈折率化に効果のある成分であるが、その量が多すぎるとガラス安定性を低下させやすくする。したがって、好ましくは15%、より好ましくは10%、最も好ましくは5%を上限とする。 Nb 2 O 5 is a component that is effective in increasing the refractive index of glass, but if the amount is too large, glass stability is easily lowered. Therefore, the upper limit is preferably 15%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

WOはガラスを高分散化させる効果のある成分であるが、その量が多すぎるとガラス安定性の低下、透過率を悪化させやすくする。したがって、好ましくは15%、より好ましくは10%、最も好ましくは5%を上限とする。 WO 3 is a component having an effect of highly dispersing glass, but if the amount is too large, the glass stability is lowered and the transmittance is easily deteriorated. Therefore, the upper limit is preferably 15%, more preferably 10%, and most preferably 5%.

Sbは脱泡剤、ガラスの酸化還元性調整、高分散化の効果のある成分であるが、その量が多すぎると溶融性の悪化、透過率を低下させやすくする。したがって、好ましくは3%、より好ましくは2%、最も好ましくは1%を上限とする。 Sb 2 O 3 is a component having an effect of defoaming agent, glass redox control, and high dispersion. However, when the amount is too large, meltability is deteriorated and transmittance is easily lowered. Therefore, the upper limit is preferably 3%, more preferably 2%, and most preferably 1%.

本発明においては、他の成分を本発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Tiを除くV,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ag及びMo等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。したがって、可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。 In this invention, another component can be added as needed in the range which does not impair the characteristic of the glass of this invention. However, even when each transition metal component such as V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag and Mo excluding Ti is contained alone or in combination with a small amount, the glass is colored and visible. Causes absorption at specific wavelengths in the region. Therefore, it is preferable that the optical glass using a wavelength in the visible region does not contain substantially.

Th成分は高屈折率化又はガラスとしての安定性向上を目的として、Cd及びTl成分は低Tg化を目的として含有することができる。しかし、Pb,Th,Cd,Tl,Osの各成分は、近年有害な化学物質成分として使用を控える傾向にあるため、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。したがって、環境上の影響を重視する場合には実質的に含まない方が好ましい。 The Th component can be contained for the purpose of increasing the refractive index or improving the stability as glass, and the Cd and Tl components can be contained for the purpose of reducing the Tg. However, since each component of Pb, Th, Cd, Tl, and Os tends to be refrained from being used as a harmful chemical substance component in recent years, not only the glass manufacturing process but also the processing process and the disposal after commercialization are reached. Until then, environmental measures are required. Therefore, it is preferable not to include substantially when the influence on the environment is emphasized.

鉛成分は、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、コストが高くなり、本発明のガラスに鉛成分を含有させるべきでない。 Since the lead component needs to take measures for environmental measures when manufacturing, processing, and disposing of the glass, the cost becomes high and the lead component should not be contained in the glass of the present invention.

Asは、ガラスを溶融する際、泡切れ(脱法性)を良くするために使用されている成分であるが、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、本発明のガラスにAsを含有させることが好ましくない。 As 2 O 3 is a component that is used to improve bubble breakage (destroyability) when melting glass. However, when glass is manufactured, processed, and disposed of, measures for environmental measures are taken. Since it is necessary to take, it is not preferable to contain As 2 O 3 in the glass of the present invention.

以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。本発明の実施例において着脱色処理を行ったガラス組成と光学定数、Tg点を示す。いずれも上記で述べたとおり低Tgかつ高屈折率高分散の光学ガラスである。本発明の熱処理方法が適用できるガラスとしては、前述のとおり所定量のBiを含有するものが好ましいが、その一例を表1及び2に示す。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to the following. The glass composition, optical constant, and Tg point which performed the detachable color process in the Example of this invention are shown. As described above, both are optical glasses having a low Tg and a high refractive index and high dispersion. As the glass to which the heat treatment method of the present invention can be applied, glass containing a predetermined amount of Bi 2 O 3 is preferable as described above, and examples thereof are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2007197258
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Figure 2007197258
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表1中、実施例1に示したガラスを、通常のガラス原料を用いて調合・混合後、石英坩堝を用いて900℃×1時間で熔融ガラスを作製し、それを白金坩堝へ移して1000℃×2時間で脱泡・攪拌後、キャストして作製した。また、徐冷のため450℃で2時間保持し、8時間かけて200℃降温した。なお、上記の熔解条件は一例であり、ガラスの状態を見て適正な条件に変更することができる。 In Table 1, after preparing and mixing the glass shown in Example 1 using ordinary glass raw materials, a fused glass was produced at 900 ° C. × 1 hour using a quartz crucible, and transferred to a platinum crucible. It was prepared by casting after defoaming and stirring at 2 ° C. for 2 hours. Further, for slow cooling, the temperature was maintained at 450 ° C. for 2 hours, and the temperature was decreased to 200 ° C. over 8 hours. In addition, said melting condition is an example and it can change to appropriate conditions by seeing the state of glass.

徐冷直後のガラス(以下、元材とする)は淡い黄色であった。このガラスを切断機にて1cm各のキュービック状に切断し、更に表面を研磨し、窒素ガス下にて加熱処理をした。ここで窒素ガス処理したのは、一般的に窒素ガス下で加熱して実施される精密プレスを再現する為である。 The glass immediately after slow cooling (hereinafter referred to as the original material) was pale yellow. This glass was cut into 1 cm cubic shapes with a cutting machine, and the surface was further polished and heat-treated under nitrogen gas. The reason why the nitrogen gas treatment is performed here is to reproduce a precision press that is generally performed by heating under nitrogen gas.

この際の熱処理は成形をしない状態の精密プレス機中で行い、屈伏点(At)の482℃まで昇温:8.8K/sec,保持時間:300sec、降温:2.24K/secの条件で実施した。着色はガラス表面から徐々に内側に向かって進行した。また、熱処理温度の上昇または処理時間が長くなるに従い、ガラスの着色は激しくなる傾向にあった。 The heat treatment at this time is carried out in a precision press without molding, and the temperature is raised to 482 ° C. of the yield point (At): 8.8 K / sec, holding time: 300 sec, temperature drop: 2.24 K / sec Carried out. Coloring gradually progressed inward from the glass surface. Further, as the heat treatment temperature increased or the treatment time increased, the coloration of the glass tended to become intense.

図1に、実施例1のガラスの加熱処理前透過スペクトルと、前述条件で処理した後の透過スペクトルを示す。図1のように元材の透過スペクトルから熱処理することで、450nmにおける透過率が10%程度劣化することが確認できる。透過率は、日本光学硝子工業会規格JOGIS02に準じて行った。具体的には厚さ10±0.1mmの対面平行研磨品をJISZ8722に準じ、200〜800nmの分光透過率を測定するものである。 In FIG. 1, the transmission spectrum before heat processing of the glass of Example 1 and the transmission spectrum after processing on the above-mentioned conditions are shown. It can be confirmed that the transmittance at 450 nm is deteriorated by about 10% by heat treatment from the transmission spectrum of the base material as shown in FIG. The transmittance was determined in accordance with Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS02. Specifically, a face parallel polished product having a thickness of 10 ± 0.1 mm is measured in accordance with JISZ8722 to measure a spectral transmittance of 200 to 800 nm.

実施例1にて着色したガラスの退色操作はアニール炉を用いて、大気中でガラス転移点(Tg)の442℃まで1時間で昇温させ、2時間保持後、8時間かけて200℃まで降温して行なった。また、熱処理温度の上昇または処理時間が長くなるに従い、ガラスの退色を促進させることができる。 The color fading operation of the glass colored in Example 1 was performed by using an annealing furnace in the air at a glass transition point (Tg) of 442 ° C. over 1 hour, held for 2 hours, and then over 200 hours over 8 hours The temperature was lowered. Further, fading of the glass can be promoted as the heat treatment temperature rises or the treatment time becomes longer.

図2に上記熱処理による透過スペクトルの変化を示す。大気中での加熱処理により透過スペクトルが元材と同等まで戻っていることが見受けられる。実施例1以外の実施例も上記処理で着色操作、退色操作が可能である。 FIG. 2 shows changes in the transmission spectrum due to the heat treatment. It can be seen that the transmission spectrum has returned to the same level as the original material by heat treatment in the atmosphere. Examples other than Example 1 can also perform a coloring operation and a fading operation by the above processing.

上記処理を応用して部分的に加熱し、非酸化性ガスを吹き付けることで部分的に着色させることも可能であり、ガラスバルク中に透過率の差を生じさせることも当然に可能である。 It is also possible to partially heat by applying the above-mentioned treatment and to partially color by blowing a non-oxidizing gas, and naturally it is possible to cause a difference in transmittance in the glass bulk.

実施例1のガラスの加熱処理前透過スペクトルと、前述条件で処理した後の透過スペクトルTransmission spectrum of glass of Example 1 before heat treatment and transmission spectrum after treatment under the above-mentioned conditions 熱処理による透過スペクトルの変化Change of transmission spectrum by heat treatment

Claims (11)

構成成分として、酸化物基準でBi成分を含有する光学ガラス成形品を製造する方法であって、成形された光学ガラス及び/又は成形中の光学ガラスを、酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中で熱処理する工程を含むことを特徴とする製造方法。 A method for producing an optical glass molded article containing a Bi 2 O 3 component on the basis of an oxide as a constituent component, wherein the molded optical glass and / or the optical glass being molded is subjected to an oxidizing atmosphere or non-reducing property. The manufacturing method characterized by including the process heat-processed in atmosphere. 前記光学ガラスが、その構成成分として酸化物基準でB成分を含有することを特徴とする請求項1の方法。 The method according to claim 1, wherein the optical glass contains a B 2 O 3 component on an oxide basis as a constituent component. 精密プレス成形された光学ガラス又は精密プレス成形中の光学ガラスを、酸化性雰囲気又は非還元性雰囲気中で熱処理することを特徴とする請求項1又は2の製造方法。 3. The method according to claim 1, wherein the optical glass that has been precision press-molded or the optical glass that is being precision press-molded is heat-treated in an oxidizing atmosphere or a non-reducing atmosphere. 前記光学ガラスのガラス転移温度が530℃以下である請求項1〜3のいずれかの製造方法。 The glass transition temperature of the said optical glass is 530 degrees C or less, The manufacturing method in any one of Claims 1-3. 前記光学ガラスの屈折率(nd)が1.60以上、アッべ数(νd)が10以上である請求項1〜4のいずれかの製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the optical glass has a refractive index (nd) of 1.60 or more and an Abbe number (νd) of 10 or more. 酸化物基準で、
Bi:10%以上90%以下
+SiO+Al:0%を超え50%以下
RO+RnO:0%を超え50%以下
(ただし、RはZn,Ba,Sr,Ca,Mgより選択される1種以上を示し、RnはLi,Na,K,Csより選択される一種以上を示す。)
の組成の各成分を含む請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
On oxide basis,
Bi 2 O 3 : 10% or more and 90% or less B 2 O 3 + SiO 2 + Al 2 O 3 : more than 0% and 50% or less RO + Rn 2 O: more than 0% and 50% or less (where R is Zn, Ba, Sr) , Ca, Mg represents one or more selected from R, and Rn represents one or more selected from Li, Na, K, Cs.)
The manufacturing method in any one of Claims 1-5 containing each component of the composition of these.
前記光学ガラスが、構成成分として酸化物基準で、Biを10〜70%含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。 Wherein the optical glass, an oxide basis as a component, the manufacturing method according to claim 1, a Bi 2 O 3, characterized in that it contains 10% to 70%. 前記光学ガラスが、構成成分として酸化物基準で、
LiO 0〜20%及び/又は
NaO 0〜20%及び/又は
O 0〜20%及び/又は
MgO 0〜20%及び/又は
CaO 0〜30%及び/又は
SrO 0〜40%及び/又は
BaO 0〜40%
の各組成を有する請求項7に記載の製造方法
The optical glass is based on oxide as a constituent component,
Li 2 O 0-20% and / or Na 2 O 0-20% and / or K 2 O 0-20% and / or MgO 0-20% and / or CaO 0-30% and / or SrO 0-40 % And / or BaO 0-40%
The manufacturing method of Claim 7 which has each composition of these
前記光学ガラスが、構成成分として酸化物基準で、
ZnO 0〜20%及び/又は
TiO 0〜15%及び/又は
Nb 0〜15%及び/又は
WO 0〜15%及び/又は
Sb 0〜3%
の各組成を有する前記構成8に記載の製造方法。
The optical glass is based on oxide as a constituent component,
0 to 20% ZnO and / or TiO 2 0 to 15% and / or Nb 2 O 5 0~15% and / or WO 3 0 to 15% and / or Sb 2 O 3 0~3%
The manufacturing method of the said structure 8 which has each composition of these.
請求項1〜9の製造方法において、前記熱処理が、前記光学ガラスの屈伏点以下で加熱することを特徴とする方法。 The method according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature below the yield point of the optical glass. 前記非還元性雰囲気が大気又は酸化性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
The manufacturing method according to claim 1, wherein the non-reducing atmosphere is air or an oxidizing gas atmosphere.
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