JP2015094785A - Optical element - Google Patents

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直 宮崎
Sunao Miyazaki
直 宮崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemically strengthened optical element, the optical element preventing the occurrence of color unevenness, intensity unevenness, and a reduction in color balance to an image of an optical instrument using the optical element.SOLUTION: There is provided an optical element composed of chemically-strengthened glass having, on the surface, a compressive stress layer formed by chemical strengthening processing, and having a birefringence amount with respect to normal incident light of 20 nm/cm or less, a birefringence amount with respect to 20° incident light of 20 nm/cm or less, and a birefringence amount with respect to 40° incident light of 20 nm/cm or less.

Description

本発明は、各種光学機器に使用されるレンズや、レンズを保護するカバーガラス等の光学素子に関する。   The present invention relates to a lens used in various optical devices and an optical element such as a cover glass for protecting the lens.

デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の光学機器には、レンズやフィルタ、あるいはこれらを保護する保護カバー等、ガラスやプラスチックを材料とした光学素子が多数使用されている。近年、光学機器は、高機能化、高精度化、高強度化、小型軽量化等が進み、それに伴い光学素子についても、機能や精度の向上等とともに、軽量化が求められている。特に、ガラスはプラスチックに比べて重いため、その重量を軽くすることが強く求められている。   In optical devices such as digital still cameras and digital video cameras, many optical elements made of glass or plastic, such as lenses and filters, or protective covers for protecting these lenses, are used. In recent years, optical devices have been improved in functionality, accuracy, strength, size and weight, and accordingly, optical elements have been required to be reduced in weight along with improvements in function and accuracy. In particular, since glass is heavier than plastic, it is strongly required to reduce its weight.

そこで、ガラスの厚みを薄くして軽量化することが検討されている。しかしながら、厚みを薄くすると機械的強度や耐衝撃性が低下するため、例えば、化学処理によりガラスを強化する必要がある。化学処理による強化は、一般に化学強化と称され、通常、アルカリ金属イオンがガラスの表面で交換され、表面に強い圧縮応力層が形成されることによって、機械的強度が向上するものである。   Thus, it has been studied to reduce the thickness of the glass by reducing the thickness. However, since the mechanical strength and impact resistance are reduced when the thickness is reduced, it is necessary to strengthen the glass by chemical treatment, for example. Strengthening by chemical treatment is generally referred to as chemical strengthening. Usually, alkali metal ions are exchanged on the surface of glass, and a strong compressive stress layer is formed on the surface, whereby mechanical strength is improved.

しかしながら、このように化学強化されたガラスは、圧縮応力層の形成によって、複屈折を示すようになり、これを用いた光学機器においては、画像に色ムラや強度ムラが現れ、また色のバランスが低下することがあった。このような現象は、水面で反射した光のような、偏光した光が入射した場合に、特に、顕著であった。   However, such chemically tempered glass exhibits birefringence due to the formation of a compressive stress layer, and in optical equipment using this, color unevenness and intensity unevenness appear in the image, and color balance is also observed. May decrease. Such a phenomenon is particularly remarkable when polarized light such as light reflected from the water surface is incident.

特開2000−226227号公報JP 2000-226227 A

本発明は、化学強化された光学素子であって、これを用いた光学機器の画像に、色ムラ、強度ムラ、色バランスの低下等を発生させることがない光学素子の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical element that is a chemically strengthened optical element and does not cause color unevenness, intensity unevenness, color balance deterioration, or the like in an image of an optical apparatus using the optical element.

本発明の一態様に係る光学素子は、表面に化学強化処理により形成された圧縮応力層を有する化学強化ガラスからなる光学素子であって、垂直入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下であることを特徴としている。
ここで「複屈折量」とは、光学素子の複屈折値を測定し、これを光学素子の厚み(単位:cm)で除した値をいう。
An optical element according to one embodiment of the present invention is an optical element made of chemically strengthened glass having a compressive stress layer formed on the surface by a chemical strengthening treatment, and has an amount of birefringence of 20 nm / cm or less, 20 nm / cm or less, 20 The birefringence amount with respect to incident light is 20 nm / cm or less, and the birefringence amount with respect to 40 ° incident light is 20 nm / cm or less.
Here, the “birefringence amount” refers to a value obtained by measuring the birefringence value of the optical element and dividing the value by the thickness (unit: cm) of the optical element.

本発明によれば、化学強化された光学素子であって、これを用いた光学機器の画像に、色ムラ、強度ムラ、色バランスの低下等を発生させることがない光学素子を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is an optical element strengthened chemically, Comprising: It can provide the optical element which does not generate | occur | produce a color nonuniformity, intensity | strength nonuniformity, a color balance fall, etc. to the image of the optical apparatus using this.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の光学素子は、表面に化学強化処理により形成された圧縮応力層を有する化学強化ガラスからなる光学素子であって、垂直入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下であるものである。
Embodiments of the present invention will be described below.
The optical element of the present invention is an optical element made of chemically strengthened glass having a compressive stress layer formed on the surface by a chemical strengthening treatment, and has an amount of birefringence of 20 nm / cm or less with respect to normal incident light and with respect to 20 ° incident light. The birefringence amount is 20 nm / cm or less, and the birefringence amount with respect to 40 ° incident light is 20 nm / cm or less.

[ガラスの組成]
まず、本発明に使用されるガラス、すなわち、化学強化処理に供されるガラスの組成について説明する。例えば、下記に示す組成が挙げられる。ここでは、ガラス組成の説明は、特に断らない限り、質量%表示含有量を用いて行う。
[Glass composition]
First, the composition of the glass used in the present invention, that is, the glass used for the chemical strengthening treatment will be described. For example, the composition shown below is mentioned. Here, the description of the glass composition is performed using the mass% display content unless otherwise specified.

このガラス組成は、SiOを30〜80%、Bを0〜15%、Alを0〜25%、NaOを5〜20%、KOを0〜15%、MgOを0〜10%、CaOを0〜10%、BaOを0〜10%、ZrOを0〜7%、TiOを0〜30%含有する。 This glass composition, the SiO 2 30~80%, B 2 O 3 0 to 15% of Al 2 O 3 0~25%, 5~20 % of Na 2 O, K 2 O and 0 to 15% MgO contains 0 to 10%, CaO contains 0 to 10%, BaO contains 0 to 10%, ZrO 2 contains 0 to 7%, and TiO 2 contains 0 to 30%.

SiOはガラスの骨格を構成する成分であり必須である。30%未満ではガラスとしての安定性または耐候性が低下する。好ましくは40%以上であり、より好ましくは55%以上である。また、SiOが80%超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは75%以下、より好ましくは70%以下である。 SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass and essential. If it is less than 30%, the stability or weather resistance as glass is lowered. Preferably it is 40% or more, More preferably, it is 55% or more. On the other hand, if the SiO 2 content exceeds 80%, the viscosity of the glass increases and the meltability decreases significantly. Preferably it is 75% or less, More preferably, it is 70% or less.

はガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Bを含有する場合、4%未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは5%以上であり、より好ましくは6%以上である。また、Bが15%超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは11%以下、より好ましくは10%以下である。 B 2 O 3 is a component that improves the weather resistance of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary. When B 2 O 3 is contained, if it is less than 4%, a significant effect may not be obtained for improving weather resistance. Preferably it is 5% or more, More preferably, it is 6% or more. On the other hand, if B 2 O 3 exceeds 15%, striae due to volatilization occur and the yield may be reduced. Preferably it is 11% or less, More preferably, it is 10% or less.

Alはガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Alを含有する場合、4%未満では耐候性および化学強化特性の向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは3%以上であり、より好ましくは4%以上である。また、Alが25%超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは20%以下、より16%以下である。 Al 2 O 3 is a component that improves the weather resistance and chemical strengthening properties of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary. When Al 2 O 3 is contained, if it is less than 4%, a significant effect may not be obtained for improving weather resistance and chemical strengthening characteristics. Preferably it is 3% or more, More preferably, it is 4% or more. On the other hand, if Al 2 O 3 exceeds 25%, the viscosity of the glass becomes high and uniform melting becomes difficult. Preferably it is 20% or less, more preferably 16% or less.

NaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。5%未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することができない。好ましくは7%以上、より好ましくは8%以上である。また、NaOが20%超では耐候性が低下する。好ましくは18%以下、より好ましくは15%以下である。 Na 2 O is a component that improves the meltability of the glass, and is essential because a surface compressive stress layer is formed by ion exchange. If it is less than 5%, the meltability is poor, and a desired surface compressive stress layer cannot be formed by ion exchange. Preferably it is 7% or more, More preferably, it is 8% or more. On the other hand, if Na 2 O exceeds 20%, the weather resistance is lowered. Preferably it is 18% or less, More preferably, it is 15% or less.

Oはガラスの溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。KOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは0.3%以上である。また、KOが15%超では耐候性が低下する。好ましくは12%以下、より好ましくは8%以下である。 K 2 O is a component that improves the meltability of the glass, and has the effect of increasing the ion exchange rate in chemical strengthening, but is not essential, but is a preferable component. When it contains K 2 O, if it is less than 0.01%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the melting property, or a significant effect cannot be obtained for improving the ion exchange rate. Preferably it is 0.3% or more. On the other hand, if K 2 O exceeds 15%, the weather resistance decreases. Preferably it is 12% or less, More preferably, it is 8% or less.

MgOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。MgOを含有する場合、2%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましく4%以上である。また、MgOが10%超では耐候性が低下する。好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下である。   MgO is a component that improves the meltability of the glass, and is not essential, but can be contained as necessary. When it contains MgO, if it is less than 2%, there is a possibility that a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Preferably it is 4% or more. On the other hand, if MgO exceeds 10%, the weather resistance is lowered. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less.

CaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。CaOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。好ましくは0.1%以上である。また、CaOが10%超では化学強化特性が低下する。好ましくは8%以下、より好ましくは5%以下である。   CaO is a component that improves the meltability of the glass, and can be contained as necessary. When CaO is contained, if it is less than 0.01%, a significant effect for improving the meltability cannot be obtained. Preferably it is 0.1% or more. On the other hand, if CaO exceeds 10%, the chemical strengthening properties are lowered. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 5% or less.

BaOはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。BaOを含有する場合、0.01%未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。好ましくは0.1%以上である。また、BaOが10%超では化学強化特性が低下する。好ましくは8%以下、より好ましくは5%以下である。   BaO is a component that improves the meltability of the glass, and can be contained as necessary. When BaO is contained, if it is less than 0.01%, a significant effect cannot be obtained for improving the meltability. Preferably it is 0.1% or more. On the other hand, when BaO exceeds 10%, the chemical strengthening characteristics are lowered. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 5% or less.

ZrOはイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ZrOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましく2%以上である。また、MgOが7%超では耐候性が低下する。好ましくは6%以下、より好ましくは5%以下である。 ZrO 2 is a component that increases the ion exchange rate, and is not essential, but can be contained as required. When ZrO 2 is contained, if it is less than 1%, there is a possibility that a significant effect for improving the meltability cannot be obtained. Preferably it is 2% or more. On the other hand, if MgO exceeds 7%, the weather resistance decreases. Preferably it is 6% or less, More preferably, it is 5% or less.

TiOは耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。TiOを含有する場合、1%未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましく2%以上である。また、TiOが30%超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下である。 TiO 2 is a component that improves weather resistance, and is not essential, but can be contained as necessary. When TiO 2 is contained, if it is less than 1%, a significant effect may not be obtained with respect to improvement in meltability. Preferably it is 2% or more. On the other hand, if TiO 2 exceeds 30%, the glass becomes unstable and devitrification may occur. Preferably it is 25% or less, more preferably 20% or less.

本ガラスには、必要に応じて、上記成分以外の成分、例えば、LiO、SrO、SnO、Sb、ZnO、Nb、Fe3、RbO等を含有させることができる。また、SO、Cl等も必要に応じて含有させることができる。 If necessary, the present glass contains components other than the above components, such as Li 2 O, SrO, SnO 2 , Sb 2 O 3 , ZnO, Nb 2 O 5 , Fe 2 O 3, RbO 2, and the like. be able to. Further, SO 3 , Cl and the like can be contained as necessary.

表1に本発明に好適なガラスの具体例を、その物性(ガラス転移点Tg、ガラス歪点StP、ガラス徐冷点AP、ガラス軟化点SP、比重、屈折率n)とともに記載する。物性の測定方法を以下に述べる。なお、測定用サンプルは、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等、一般に使用されているガラスの出発原料を目標組成となるように調合し、この調合した原料を、白金製るつぼに入れ、約1350〜1500℃で3時間溶融、清澄、撹拌した後、約320〜370℃に予熱したモールドに鋳込み後、約0.5℃/分で徐冷して作製した。表1中、測定していないデータについては、「−」を記載している。 Table 1 describes specific examples of the glass suitable for the present invention together with its physical properties (glass transition point Tg, glass strain point StP, glass annealing point AP, glass softening point SP, specific gravity, refractive index n d ). A method for measuring physical properties is described below. In addition, the measurement sample was prepared by preparing commonly used glass starting materials such as oxides, carbonates, nitrates and the like so as to have a target composition, and putting the prepared raw materials in a platinum crucible, about 1350 After being melted, clarified and stirred at 1500 ° C. for 3 hours, it was cast into a mold preheated to about 320 to 370 ° C. and then slowly cooled at about 0.5 ° C./min. In Table 1, “−” is described for data not measured.

屈折率nは、一辺が20mm、厚みが10mmの直方体形状に加工したサンプルを使用し、屈折率計(島津製作所製、型名:KPR−2000)で測定した。屈折率の値は、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位まで記載した。 Refractive index n d is a side 20 mm, using a sample thickness was processed into a rectangular parallelepiped of 10 mm, refractive index meter (manufactured by Shimadzu Corporation, Model: KPR-2000) was measured in. Refractive index values are rounded to the third decimal place by rounding off to the fourth decimal place.

熱的特性のガラス転移点Tgは、直径4mm、長さ50mmの円柱状に加工したサンプルを、熱機械分析装置(ブルカー・エイエックスエス社製、型名:TMA4000SA)で熱膨張法により4℃/分の昇温速度で測定した。ガラス歪点StPおよびガラス徐冷点APは、JIS−R3103およびASTM−C336に規定されているファイバーエロンゲーション法を用いて測定した。ガラス軟化点SPは、JIS−R3104およびASTM−C338に規定されているファイバーエロンゲーション法を用いて測定した。   The glass transition point Tg of thermal characteristics is 4 ° C. by a thermal expansion method using a thermomechanical analyzer (model name: TMA4000SA) manufactured from a sample processed into a cylindrical shape having a diameter of 4 mm and a length of 50 mm. Measured at a rate of temperature increase per minute. Glass strain point StP and glass annealing point AP were measured using the fiber elongation method defined in JIS-R3103 and ASTM-C336. The glass softening point SP was measured using a fiber elongation method defined in JIS-R3104 and ASTM-C338.

比重は、サンプルの質量と、圧力101.325kPa(標準気圧)のもとにおける、それと同体積の4℃の純水の質量との比を、JIS規格 Z8807(1976、液中で秤量する測定方法)に準じて測定した。   Specific gravity is JIS standard Z8807 (1976, measuring method which measures the ratio of the mass of a sample and the mass of 4 degreeC pure water of the same volume under the pressure of 101.325 kPa (standard pressure) in a liquid. ).

Figure 2015094785
Figure 2015094785

[光学素子]
本発明の光学素子は、上記ガラス組成からなるガラスを成形するか、または成形したものを所望のサイズに切断し、必要に応じて研削・研磨した後、化学強化処理を施すことにより得ることができる。あるいは、常法により、上記ガラス組成からなるプリフォームを得、さらにこのプリフォームを所要の形状に成形した後、化学強化処理を施すことにより得ることができる。
[Optical element]
The optical element of the present invention can be obtained by molding glass comprising the above glass composition, or cutting the molded product into a desired size, grinding and polishing as necessary, and then applying chemical strengthening treatment. it can. Alternatively, it can be obtained by obtaining a preform having the above glass composition by a conventional method, further forming the preform into a required shape, and then applying a chemical strengthening treatment.

化学強化処理の方法としては、ガラス表層のNaOと溶融塩中のKOとをイオン交換できる方法であれば、特に限定されず、例えば、加熱された硝酸カリウム(KNO)溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。但し、垂直入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下の複屈折量を有する化学強化ガラスを得るためには、その処理条件(温度、浸漬時間)が重要である。処理条件は、ガラスの組成や厚さ、処理溶液の種類等によっても異なるが、KNO溶融塩を使用した場合には、350〜500℃のKNO溶融塩に、ガラスを2〜20時間浸漬させることが典型的である。なお、このKNO溶融塩は、KNO以外に、例えばNaNOを5質量%程度以下含有するものであってもよい。 The method of chemical strengthening treatment is not particularly limited as long as it is a method capable of ion exchange between Na 2 O of the glass surface layer and K 2 O in the molten salt. For example, the heated potassium nitrate (KNO 3 ) molten salt is used. The method of immersing glass is mentioned. However, the chemical strengthening has a birefringence amount of 20 nm / cm or less for normal incident light, a birefringence amount of 20 nm / cm or less for 20 ° incident light, and a birefringence amount of 20 nm / cm or less for 40 ° incident light. In order to obtain glass, the processing conditions (temperature, immersion time) are important. The treatment conditions vary depending on the composition and thickness of the glass, the type of treatment solution, etc., but when KNO 3 molten salt is used, the glass is immersed in KNO 3 molten salt at 350 to 500 ° C. for 2 to 20 hours. It is typical. The KNO 3 molten salt may contain, for example, NaNO 3 in an amount of about 5% by mass or less in addition to KNO 3 .

本発明の光学素子は、良好な光学特性を得るうえで、化学強化処理後の複屈折量が、垂直入射光に対する複屈折量で5nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量で5nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量で6nm/cm以下であるガラスからなることが好ましい。複屈折量は、垂直入射光に対する複屈折量で2nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量で2nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量で4nm/cm以下であることがより好ましい。   The optical element of the present invention has a birefringence amount of 5 nm / cm or less in terms of birefringence for normal incident light and 5 nm / cm in terms of birefringence for 20 ° incident light in order to obtain good optical characteristics. It is preferably made of glass having a birefringence amount of 6 nm / cm or less with respect to 40 ° incident light. The birefringence amount is 2 nm / cm or less as a birefringence amount with respect to normal incident light, 2 nm / cm or less as a birefringence amount against 20 ° incident light, and 4 nm / cm or less as a birefringence amount against 40 ° incident light. preferable.

また、本発明の光学素子は、機械的強度の観点から、化学強化処理により形成される表面圧縮応力層の深さが、5〜35μmであるガラスからなることが好ましく、10〜25μmであるガラスからなることがより好ましい。表面圧縮応力層の深さが5μm未満では十分な強度が得られず、35μmを超えると複屈折量が大きくなり好ましくない。   The optical element of the present invention is preferably made of glass having a depth of a surface compressive stress layer formed by chemical strengthening treatment of 5 to 35 μm from the viewpoint of mechanical strength, and glass having a thickness of 10 to 25 μm. More preferably, it consists of. If the depth of the surface compressive stress layer is less than 5 μm, sufficient strength cannot be obtained, and if it exceeds 35 μm, the amount of birefringence increases, which is not preferable.

また、ガラスは、化学強化処理により形成される表面圧縮応力層の表面圧縮応力は、500MPa以上であることが好ましく、600MPa以上であることがより好ましい。表面圧縮応力が500MPa未満では十分な強度が得られない。また、表面圧縮応力は800MPa以下であることが好ましく、700MPa以下であることがより好ましい。表面圧縮応力が800MPaを超えると、応力が強くなりすぎてガラスが変形し、光学素子としての性能、例えば透過波面が保てなくなるおそれがある。   Further, in the glass, the surface compressive stress of the surface compressive stress layer formed by the chemical strengthening treatment is preferably 500 MPa or more, and more preferably 600 MPa or more. If the surface compressive stress is less than 500 MPa, sufficient strength cannot be obtained. The surface compressive stress is preferably 800 MPa or less, and more preferably 700 MPa or less. When the surface compressive stress exceeds 800 MPa, the stress becomes too strong and the glass is deformed, and there is a possibility that performance as an optical element, for example, a transmitted wavefront cannot be maintained.

本発明は、その厚さが1〜6mmの化学強化ガラスからなる光学素子に適用した場合に特に顕著な効果が得られる。その厚さが光学素子の肉厚が1mm未満では化学強化処理前の光学素子の作製が著しく困難になる。また、光学素子が変形して、光学素子としての性能が保てなくなるおそれがある。光学素子の肉厚が6mmを超える場合には、化学強化処理しなくとも十分な機械的強度を有することができる。   The present invention is particularly effective when applied to an optical element made of chemically strengthened glass having a thickness of 1 to 6 mm. If the thickness of the optical element is less than 1 mm, it becomes extremely difficult to produce an optical element before chemical strengthening treatment. Further, the optical element may be deformed and the performance as the optical element may not be maintained. When the thickness of the optical element exceeds 6 mm, sufficient mechanical strength can be obtained without chemical strengthening treatment.

本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the description of the embodiment described above, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。なお、例1−6、2−5、3−6および4−5は比較例であり、その他の例が実施例である。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples at all. Examples 1-6, 2-5, 3-6, and 4-5 are comparative examples, and other examples are examples.

(例1−1)
表1中、Kに示す組成の硝材をガラス溶融炉で1400℃に加熱溶融・清澄し、1280℃で均質化させ、流出管に導入した。流出管に導入した溶融ガラスをノズルから流出させ、板状にガラスを成形する成形型上に供給して、板状のガラス材を得た。得られた板材を約0.5℃/分で徐冷した。
上記板材に、切断、リヒートプレス、研削、研磨等の一般に用いられている加工技術を適用して、直径100mm、肉厚3mm、曲率半径が両主面とも1200mmのメニスカスレンズを作製した。
(Example 1-1)
In Table 1, a glass material having the composition shown in K was melted and refined at 1400 ° C. in a glass melting furnace, homogenized at 1280 ° C., and introduced into the outflow pipe. The molten glass introduced into the outflow pipe was caused to flow out of the nozzle and supplied onto a mold for forming the glass into a plate shape, thereby obtaining a plate-like glass material. The obtained plate material was gradually cooled at about 0.5 ° C./min.
By applying commonly used processing techniques such as cutting, reheat pressing, grinding, and polishing to the plate material, a meniscus lens having a diameter of 100 mm, a thickness of 3 mm, and a curvature radius of both main surfaces of 1200 mm was manufactured.

なお、硝材の製造にあたっては、まず、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等、一般に使用されているガラスの出発原料を目標組成となるように調合し、この調合した原料を、白金製るつぼに入れ、約1350〜1500℃で3時間溶融した後、水槽にキャストし水砕カレットとし、これを硝材原料として用いた。   In addition, in the production of glass material, first, the starting materials of commonly used glass, such as oxides, carbonates, nitrates, etc., are prepared so as to have a target composition, the prepared raw materials are put into a platinum crucible, After melting at about 1350-1500 ° C. for 3 hours, it was cast into a water tank to form a granulated cullet, which was used as a glass material.

次いで、上記メニスカスレンズに対し化学強化処理を行った。すなわち、メニスカスレンズを洗浄、乾燥した後、400℃のKNO溶融塩(100%)に2時間浸漬した。 Next, chemical strengthening treatment was performed on the meniscus lens. That is, the meniscus lens was washed and dried, and then immersed in 400 ° C. KNO 3 molten salt (100%) for 2 hours.

(例1−2〜1−6、例2−1〜2−5)
硝材および/または化学強化処理条件を表2に示すように変えた以外は例1−1と同様にしてメニスカスレンズを得、得られた各メニスカスレンズに対し化学強化処理を行った。なお、例1−6および例2−5は、メニスカスレンズに対し化学強化処理を行わなかった例である。
(Examples 1-2 to 1-6, Examples 2-1 to 2-5)
A meniscus lens was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that the glass material and / or the chemical strengthening treatment conditions were changed as shown in Table 2, and each of the obtained meniscus lenses was chemically strengthened. Examples 1-6 and 2-5 are examples in which no chemical strengthening treatment was performed on the meniscus lens.

(例3−1〜3−6、例4−1〜4−5)
メニスカスレンズの肉厚を3mmから1mmに変えた以外はそれぞれ例1−1〜1−6、例2−1〜2−5と同様にしてメニスカスレンズを得、得られた各メニスカスレンズに対し化学強化処理を行った。なお、例3−6および例4−5は、メニスカスレンズに対し化学強化処理を行わなかった例である。
(Examples 3-1 to 3-6, Examples 4-1 to 4-5)
Meniscus lenses were obtained in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6 and Examples 2-1 to 2-5, except that the thickness of the meniscus lenses was changed from 3 mm to 1 mm. Reinforcement treatment was performed. In addition, Example 3-6 and Example 4-5 are examples in which the chemical strengthening treatment was not performed on the meniscus lens.

このようにして得られた化学強化処理後の各メニスカスレンズ(例1−6、例2−5、例3−6および例4−5は、化学強化処理なしのメニスカスレンズ)について、下記に示す方法で、表面に形成された圧縮応力層の深さ、表面圧縮応力、および複屈折値を測定した。結果を表2および3に示す。   Each meniscus lens after chemical strengthening treatment thus obtained (Examples 1-6, 2-5, Example 3-6 and Example 4-5 are meniscus lenses without chemical strengthening treatment) is shown below. By the method, the depth, surface compressive stress, and birefringence value of the compressive stress layer formed on the surface were measured. The results are shown in Tables 2 and 3.

[圧縮応力層の深さ]
化学強化処理後の各ガラスについて、JIS R3222 6.4に準拠した屈折計表面応力計(折原製作所製 型名:FSM−6000−V)を用いて、表裏両面に形成された圧縮応力層の深さを測定し、その平均値を算出した。
[表面圧縮応力]
化学強化処理後の各ガラスについて、JIS R3222 6.4に準拠した屈折計表面応力計(折原製作所製 型名:FSM−6000−V)を用いて測定した。
[複屈折値および複屈折量]
自動複屈折率測定装置(ユニオプト社製 型名:ABR−10A−40A)を使用し、入射角0°、20°および40°で複屈折値を測定した。また、測定された複屈折値をメニスカスレンズの肉厚で除し、複屈折量を算出した。
[Depth of compressive stress layer]
About each glass after a chemical strengthening process, the depth of the compressive-stress layer formed in both front and back using the refractometer surface stress meter (Orihara Seisakusho model name: FSM-6000-V) based on JISR32226.4. The average value was calculated.
[Surface compressive stress]
About each glass after a chemical strengthening process, it measured using the refractometer surface stress meter (Orihara Seisakusho make type name: FSM-6000-V) based on JISR32226.4.
[Birefringence value and birefringence value]
Using an automatic birefringence measuring apparatus (model name: ABR-10A-40A manufactured by UNIOPTO), birefringence values were measured at incident angles of 0 °, 20 ° and 40 °. Further, the birefringence value was calculated by dividing the measured birefringence value by the thickness of the meniscus lens.

Figure 2015094785
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Figure 2015094785
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表2および3から明らかなように、例1−1〜1−5、3−1〜3−5の化学強化処理後のガラスは、光学素子として十分に使用可能な機械的強度を保証する厚さの圧縮応力層が形成されているとともに、複屈折量が0°(垂直)、20°および40°のいずれの入射角の光に対しても20nm/cm以下に低減されている。一方、例2−1〜2−4、4−1〜4−4は、表面圧縮応力および圧縮応力層の厚さについては、好ましい範囲から外れていたものの、複屈折量は0°(垂直)、20°および40°のいずれの入射角の光に対しても20nm/cm以下に低減されており、光学素子の用途によっては、十分に使用できるものであった。   As is apparent from Tables 2 and 3, the glass after the chemical strengthening treatment of Examples 1-1 to 1-5 and 3-1 to 3-5 has a thickness that guarantees mechanical strength sufficient for use as an optical element. The compressive stress layer is formed, and the birefringence amount is reduced to 20 nm / cm or less with respect to light having an incident angle of 0 ° (vertical), 20 °, and 40 °. On the other hand, in Examples 2-1 to 2-4 and 4-1 to 4-4, the surface compressive stress and the thickness of the compressive stress layer were out of the preferable ranges, but the birefringence amount was 0 ° (vertical). The incident angle was reduced to 20 nm / cm or less with respect to light having an incident angle of 20 ° or 40 °, and could be used sufficiently depending on the use of the optical element.

本発明の光学素子は、複屈折量が0°(垂直)、20°および40°のいずれの入射角の光に対しても20nm/cm以下に低減されている。したがって、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA等の小型化、軽量化が求められる光学機器に有用である。   In the optical element of the present invention, the birefringence amount is reduced to 20 nm / cm or less with respect to light having an incident angle of 0 ° (vertical), 20 °, and 40 °. Therefore, the present invention is useful for optical devices that are required to be reduced in size and weight, such as digital still cameras, digital video cameras, mobile phones, notebook personal computers, and PDAs.

Claims (6)

表面に化学強化処理により形成された圧縮応力層を有する化学強化ガラスからなる光学素子であって、
垂直入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量が20nm/cm以下であることを特徴とする光学素子。
An optical element made of chemically strengthened glass having a compressive stress layer formed on the surface by chemical strengthening treatment,
An optical element having a birefringence amount of 20 nm / cm or less for normal incident light, a birefringence amount of 20 nm / cm or less for 20 ° incident light, and a birefringence amount of 20 nm / cm or less for 40 ° incident light.
垂直入射光に対する複屈折量が5nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量が5nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量が6nm/cm以下である請求項1記載の光学素子。   2. The optical element according to claim 1, wherein the birefringence amount for normal incident light is 5 nm / cm or less, the birefringence amount for 20 ° incident light is 5 nm / cm or less, and the birefringence amount for 40 ° incident light is 6 nm / cm or less. 垂直入射光に対する複屈折量が2nm/cm以下、20°入射光に対する複屈折量が2nm/cm以下、40°入射光に対する複屈折量が4nm/cm以下である請求項1記載の光学素子。   2. The optical element according to claim 1, wherein the birefringence amount for normal incident light is 2 nm / cm or less, the birefringence amount for 20 ° incident light is 2 nm / cm or less, and the birefringence amount for 40 ° incident light is 4 nm / cm or less. 前記圧縮応力層の深さが、5〜35μmである請求項1乃至3のいずれか1項記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the compressive stress layer has a depth of 5 to 35 μm. 前記圧縮応力層の圧縮応力が500MPa以上800MPa以下である請求項1乃至4のいずれか1項記載の光学素子。   The optical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the compressive stress of the compressive stress layer is 500 MPa or more and 800 MPa or less. 前記化学強化ガラスの厚さが、1〜6mmである請求項1乃至5のいずれか1項記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the chemically strengthened glass has a thickness of 1 to 6 mm.
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