JP4305816B2

JP4305816B2 - Optical glass, glass molding for press molding, and optical element

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Publication number: JP4305816B2
Application number: JP2002325853A
Authority: JP
Inventors: 宙央遠藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP2004161506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ガラス、プレス成形用ガラス成形体、その製造方法、光学素子およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０である高屈折低分散特性を備えると共に、短波長域における高い透過率を有する光学ガラス、該光学ガラスからなり、加熱、軟化してプレス成形の供するためのガラス成形体およびその製造方法、並びに前記光学特性を有する光学素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラの普及に伴い、小型レンズの需要は近年益々高まっている。このような小型レンズを作製するための光学ガラス材料としては、高屈折低分散ガラスが好適であり、そのため、高屈折低分散ガラス材料の需要は増加しつつある。
【０００３】
このデジタルカメラの場合、固体撮像素子を用いているので、三原色のうち短波長側にある青色の感度を増加させることが望まれる。しかし、ＣＣＤなどの固体撮像素子の青色感度増加にも限界があるため、撮像素子に達する前に青色光が減衰しないように、使用する光学素子を構成するガラスの透過率特性に対し十分な配慮が望まれる。
【０００４】
以上のような背景のもと、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０という高屈折低分散特性を備えるとともに、短波長域における高い透過率を有する光学ガラスが必要となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０である高屈折低分散特性を備えると共に、短波長域における高い透過率を有する光学ガラス、該光学ガラスからなり、加熱、軟化してプレス成形に供するためのガラス成形体および前記光学特性を有する光学素子を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の成分を含有し、所定の光学恒数を有すると共に、分光透過率が５％を示す波長がある値以下の光学ガラス、あるいは特定のガラス組成を有し、かつ所定の光学恒数を有する光学ガラスにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）重量％表示で、ＳｉＯ_２０．１〜８％、Ｂ_２Ｏ_３１５〜４０％、ＺｎＯ１０〜３５％、Ｌａ_２Ｏ_３２５％以上４０％以下、Ｇｄ_２Ｏ_３０％以上１％以下、Ｙ_２Ｏ_３０％以上１％以下、Ｙｂ_２Ｏ_３０〜１％（ただし、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量が４８％以下）、ＺｒＯ_２０〜８％、Ｎｂ_２Ｏ_５０％以上１％未満、ＷＯ_３０％以上１％未満、ＧｅＯ_２０〜１％、Ｇａ_２Ｏ_３０〜１％、Ａｌ_２Ｏ_３０％以上０．５％未満、Ｌｉ _２Ｏ０％以上０．１％未満、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計含有量０〜１％、ＣａＯ０％以上１％以下、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量０％以上１％以下、Ｂｉ_２Ｏ_３０〜１％、Ｓｂ_２Ｏ_３０〜１％、ＳｎＯ_２０〜１％を含み、ＳｉＯ _２、Ｂ _２Ｏ _３、ＺｎＯ、Ｌａ _２Ｏ _３、ＺｒＯ _２およびＳｂ _２Ｏ _３の合計含有量が９９％以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４７．６２〜６０であることを特徴とする光学ガラス（以下、光学ガラスIIと称す。）、
（２）λ _５が２８０μｍ以下である請求項１に記載の光学ガラス、
（３）上記（１）または（２）項に記載の光学ガラスからなり、かつ加熱、軟化してプレス成形に供することを特徴とするプレス成形用ガラス成形体、
（４）溶融ガラスを成形して、上記（１）または（２）項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス成形体を作製することを特徴とするプレス成形用ガラス成形体の製造方法、
（５）上記（１）または（２）項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子、および
（６）上記（３）項に記載のプレス成形用ガラス成形体または上記（４）項に記載の製造方法により作製されたプレス成形用ガラス成形体を加熱、軟化し、プレス成形型を用いてプレス成形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。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ガラスＩは、必須成分としてＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３を含むとともに、任意成分としてＧｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＧｅＯ_２を含み、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０、厚さ１０ｍｍに換算した場合の分光透過率が５％を示す波長（λ_５）が２８０ｎｍ以下のガラスである。
【０００９】
まず、光学ガラスＩの着色度について説明する。本発明の光学ガラスでは紫外域から可視域にかけての吸収端より長波長側の可視域においては、ほとんど吸収が認められない。したがって、前記吸収端を定量的に定義するとともに、吸収端の波長を示すことにより、光学ガラスＩの短波長側における高透過率特性を表わすことができる。それには、まず光学ガラスＩからなる所定の厚さを有し、両面とも光学研磨された試料を用意する。その試料の波長２００ｎｍから７００ｎｍまでの波長域において分光透過率を測定する。なお、この分光透過率には、表面反射損失分も含まれるものとする。試料の厚さを１０ｍｍとした場合の分光透過率が５％を示す波長をλ_５で表わす。所定の波長の光に対し、試料が一定の吸収を有するから、試料の厚さを１０ｍｍとしなくても厚さ１０ｍｍでの分光透過率の換算は周知の方法により可能である。同様に、試料の厚さを１０ｍｍとした場合の分光透過率が８０％を示す波長をλ_８０で表わす。
【００１０】
光学ガラスＩのλ_５は２８０ｎｍ以下であり、λ_５よりも長波長側の可視域ではより高い分光透過率が保証される。なお、分光透過率の測定波長領域の短波長端において、厚さ１０ｍｍに換算した場合の透過率が５％よりも大きいときは、明かにλ_５は２８０ｎｍ未満である。安定した製造を行う上で、λ_５は２６０〜２８０ｎｍとすることが好ましい。
【００１１】
可視域の短波長側の透過率特性をさらに良好にするためには、λ_８０を４０５ｎｍ以下とすることがより好ましい。安定した製造を行う上で、λ_８０を３６０〜４０５ｎｍとすることがさらに好ましい。
このように、光学ガラスＩは、可視域の短波長側まで高い透過率を有し、上記所要の光学恒数を示すので、撮像光学系を構成する光学素子として好適である。
【００１２】
次に光学ガラスＩの組成について説明する。
光学ガラスＩは、必須成分としてＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３を含むとともに、任意成分としてＧｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＧｅＯ_２を含み、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量が４８重量％以下、前記各成分の合計含有量が９５重量％以上である。
【００１３】
ここで、ＳｉＯ_２は、耐失透性を維持するために必須のガラス網目形成成分である。Ｂ_２Ｏ_３は、網目形成酸化物としてまたガラスの溶融性、流動粘性の温度低下に効果的な成分である。ＺｎＯは高屈折率、低分散特性を付与する成分であり、かつ耐失透性の良化、粘性流動の温度を低下させる効果を有する必須成分である。Ｌａ_２Ｏ_３は高屈折率、低分散ガラスを得るために必須の成分である。Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３も高屈折率、低分散を付与するための任意成分であるが、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量が４８重量％を超えると耐失透性が低下するため、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量を４８重量％以下とする。ＺｒＯ_２は任意成分であるが、高屈折率をもたらす成分であり、かつ少量の添加で耐失透性を改善する効果を有する。
【００１４】
さらに、ガラスの失透を防止するため、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＧｅＯ_２の合計含有量を９５重量％以上とする。
上記各成分の含有量は、所望の光学恒数、上記所要の分光透過率特性、製造の容易性、ガラスとしての安定性を考慮して定めればよい。
【００１５】
ここで、上記、特性を得る上から、清澄剤として任意に添加可能なＳｂ_２Ｏ_３と上記ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３の合計量を９５重量％以上とするのが好ましく、９８重量％以上とするのがより好ましく、９９重量％以上とするのがさらに好ましく、１００重量％とするのがより一層好ましい。
【００１６】
光学ガラスＩを精密プレス成形に供する場合は、Ｓｂ_２Ｏ_３の導入量を少なくすることが好ましく、導入しないことがより好ましい。
なお、光学ガラスＩは、以下に示す本発明の光学ガラスIIの組成、特性と重複するので、光学ガラスＩの組成範囲を光学ガラスIIの組成と同じ範囲にすることもできる。
【００１７】
本発明の光学ガラスIIは、重量％表示で、ＳｉＯ_２０．１〜８％、Ｂ_２Ｏ_３１５〜４０％、ＺｎＯ１０〜３５％、Ｌａ_２Ｏ_３２５％以上４４％未満、Ｇｄ_２Ｏ_３０％以上１０％未満、Ｙ_２Ｏ_３０％以上６％未満、Ｙｂ_２Ｏ_３０〜１０％（ただし、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量が４８％以下）、ＺｒＯ_２０〜８％、Ｎｂ_２Ｏ_５０％以上１％未満、ＷＯ_３０％以上１％未満、ＧｅＯ_２０〜５％、Ｇａ_２Ｏ_３０〜３％、Ａｌ_２Ｏ_３０％以上０．５％未満、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計含有量０〜３％、ＣａＯ０％以上３％未満、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量０％以上５％未満、Ｂｉ_２Ｏ_３０〜３％、Ｓｂ_２Ｏ_３０〜１％、ＳｎＯ_２０〜１％を含み、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＧｅＯ_２の合計含有量が９５％以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０のガラスである。
【００１８】
次に、光学ガラスIIにおける各成分の働きと含有量について説明する。以下、各成分の量は重量％で表示する。
ＳｉＯ_２は、耐失透性を維持するために必須のガラス網目形成成分であり、０．１％以上を必要とする。しかしながら８％を上回ると溶解性が悪化し、安定に製造することが難しい。したがってＳｉＯ_２の含有量を０．１〜８％とする。より好ましい範囲は１〜６％である。
【００１９】
Ｂ_２Ｏ_３は、網目形成酸化物として、またガラスの溶融性、流動粘性の温度低下に効果的な成分であり、１５％以上を必要とする。しかしながら４０％を上回ると屈折率が低下して所要の光学恒数が得られない。したがってＢ_２Ｏ_３の含有量を１５〜４０％とする。より好ましい範囲は２０〜３５％である。
【００２０】
ＺｎＯは高屈折率、低分散特性を付与する成分であり、かつ耐失透性の良化、粘性流動の温度を低下させる効果を有する必須成分であり、その含有量を１０〜３５％とする。１０％を下回ると屈折率が低下し、所要の光学恒数が得られなくなる。また３５％を上回ると失透性が強くなり、安定製造可能なガラスが得られない。したがってＺｎＯの含有量を１０〜３５％とする。より好ましい範囲は２０〜３５％である。
【００２１】
Ｌａ_２Ｏ_３は高屈折率、低分散ガラスを得るために必須の成分であり、その含有量を２５％以上４４％未満とする。２５％未満では屈折率が低下し、４４％以上では耐失透性が低下するため、安定生産可能なガラスが得られない。したがってＬａ_２Ｏ_３の含有量を２５％以上４４％未満とする。より好ましい範囲は、３０〜４０％である。
【００２２】
Ｇｄ_２Ｏ_３は、Ｌａ_２Ｏ_３との置換により１０％未満まで添加することが可能であるが、１０％以上では耐失透性が悪化し、安定生産可能なガラスが得られない。したがってＧｄ_２Ｏ_３の含有量を０％以上１０％未満とする。より好ましい範囲は、０〜５％である。
【００２３】
Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３もまたＬａ_２Ｏ_３との置換により、それぞれ０％以上６％未満、０〜１０％添加することが可能であるが、これらの量を上回ると耐失透性が悪化し安定生産可能なガラスが得られない。したがってＹ_２Ｏ_３の含有量を０％以上６％未満、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量を０〜１０％とする。Ｙ_２Ｏ_３の含有量のより好ましい範囲は０〜５％、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量のより好ましい範囲は０〜５％である。
【００２４】
Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量は、ガラスの失透を防止するために、４８％以下とする。
ＺｒＯ_２は高屈折率をもたらす成分であり、かつ少量の添加で耐失透性を改善する効果を有するが、８％を上回ると耐失透性が低下してしまう。したがってＺｒＯ_２の含有量を０〜８％とする。より好ましい範囲は０〜５％である。
【００２５】
Ｎｂ_２Ｏ_５は高屈折をもたらす成分であり、少量の添加で耐失透性を改善する効果を有し、０％以上１％未満まで添加することが可能である。しかしながら１％以上では短波長域での吸収が強まり、着色を生じる傾向が強い。したがってＮｂ_２Ｏ_５の含有量は０％以上１％未満とする。より好ましくは０〜０．７％、さらに好ましくは０〜０．６％、さらには添加をしないことが一層好ましい。
【００２６】
ＷＯ_３は少量の添加によって耐失透性を良化させる成分であるが、１％以上ではガラスの短波長域の吸収が強まり着色を生じる傾向が強い。したがってＷＯ_３の含有量を０％以上１％未満とする。
【００２７】
ＧｅＯ_２はＳｉＯ_２と同様の効果を有し、５％まで添加することができる。しかしながら５％を上回ると耐失透性が低下する。したがってＧｅＯ_２の含有量を０〜５％とする。
【００２８】
Ｇａ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３は少量の低下で耐失透性を改善する作用を有する場合があるが、同時に屈折率が低下するため、Ｇａ_２Ｏ_３は０〜３％、Ａｌ_２Ｏ_３は０％以上０．５％未満までの量を添加可能である。
【００２９】
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏはガラス転移温度（Ｔｇ）の低下に効果的であるが、耐失透性および屈折率を低下させるため、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計含有量を０〜３％とする。
【００３０】
Ｌｉ_２Ｏはガラス転移温度（Ｔｇ）を低下させる効果が極めて高い。しかしながら耐失透性の低下および屈折率の低下が大きいため、Ｌｉ_２Ｏの導入量は０％以上０．１％未満とするのが好ましい。
【００３１】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはガラス原料として炭酸塩、硝酸塩を用いることにより脱泡を促進する効果が有るが、ＣａＯの含有量が３％以上、上記成分の合計量が５％以上になると、耐失透性が低下して安定生産可能なガラスが得られない。したがって、ＣａＯの含有量を０％以上３％未満および上記成分の合計含有量を０％以上５％未満とする。より好ましい合計含有量は０〜３％である。
【００３２】
Ｂｉ_２Ｏ_３は少量の添加でガラス転移温度（Ｔｇ）を低下させる効果を有するが、３％を上回ると耐失透性が低下しまた着色を生じる。したがってＢｉ_２Ｏ_３の含有量を０〜３％とする。
上記成分以外に一般的に清澄剤として用いられているＳｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２等をそれぞれ１％までの範囲で添加してもよい。
【００３３】
なお、光学ガラスIIにおいて、ガラスの失透を防止するため、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＧｅＯ_２の合計含有量を９５％以上とする。前記合計含有量の好ましい範囲は９８％以上、より好ましい範囲は９９％以上である。
【００３４】
次に光学ガラスIIにおける好ましい組成範囲を例示する。
（好ましい組成範囲１）
光学ガラスIIにおいて、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が０〜０．７％のもの。
（好ましい組成範囲２）
上記好ましい組成範囲１において、Ｌｉ_２Ｏの含有量が０％以上０．１％未満のもの。
（好ましい組成範囲３）
光学ガラスIIにおいて、ＳｉＯ_２１〜６％、Ｂ_２Ｏ_３２０〜３５％、ＺｎＯ_２２０〜３５％、Ｌａ_２Ｏ_３３０〜４０％、ＺｒＯ_２０〜５％、Ｇｄ_２Ｏ_３０〜５％、Ｙ_２Ｏ_３０〜５％、Ｙｂ_２Ｏ_３０〜５％、Ｎｂ_２Ｏ_５０〜０．７％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計量０〜３％を含むもの。
（好ましい組成範囲４）
好ましい組成範囲１ないし３のいずれかの範囲において、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が０〜０．６％のもの。
（好ましい組成範囲５）
好ましい組成範囲４において、Ｎｂ_２Ｏ_５を含有しないもの。
【００３５】
さらに上記範囲よりも、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３の合計含有量を９５％以上とするのが好ましく、９８％以上とするのがより好ましく、９９％以上とするのがさらに好ましく、１００％とするのがより一層好ましい。
【００３６】
光学ガラスIIを精密プレス成形に供する場合は、Ｓｂ_２Ｏ_３の導入量を少なくすることが好ましく、導入しないことがより好ましい。
なお、光学ガラスIIによれば、短波長側を含む可視域の広い範囲において高い透過率が得られるが、中でも上記λ_５が２８０ｎｍ以下であることが好ましい。耐失透性など安定した製造に配慮すると、λ_５を２６０〜２８０ｎｍとするのがより好ましい。
【００３７】
また、短波長側を含む可視域の広い範囲においてより高い透過率を得る上から、λ_８０を４０５ｎｍ以下とすることがより好ましい。さらに安定した製造に配慮すると、λ_８０を３６０〜４０５ｎｍとすることがさらに好ましい。
このように高い透過率と所要の光学恒数を備えた光学ガラスIIによれば、固体撮像素子の撮像光学系等に使用する光学素子に好適な光学ガラスを提供することができる。
【００３８】
次に光学ガラスＩおよびIIより排除すべき物質について説明する。
鉛化合物は、環境問題上導入しないことが望ましい。同様、カドミウム化合物、ヒ素化合物も環境影響上に配慮して導入しないことが望ましい。また、ウランやトリウムなどの放射性物質も排除すべきものである。
【００３９】
さらに、短波長域から長波長域にわたる可視光領域で高い透過率を得る上から、ガラスを着色する物質も排除すべきである。このような物質としては、鉄、銅、クロム、ネオジウムなどを例示することができる。
【００４０】
光学ガラスＩおよびIIは、レンズなどの光学素子を作るためのプレス成形用ガラスとして好適なものである。プレス成形性をより向上させる観点から、光学ガラスＩおよびIIにおいて、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６００℃以下のものが好ましく、５９５℃以下のものがより好ましい。さらに屈伏点（Ｔｓ）が、６４０℃以下であるものが好ましく、６３５℃以下であるものがより好ましい。
ガラス転移温度、屈伏点とも、安定した製造に配慮すると、ガラス転移温度は５６０℃以上、屈伏点は６００℃以上とすることがさらに好ましい。
【００４１】
次に光学ガラスＩおよびIIの液相温度について説明する。光学ガラスＩおよびIIは、溶融ガラスを成形してガラス成形体を得、これに必要に応じて切断、研削、研磨などの機械加工を加えてプレス成形に供するガラス成形体を作るのに好適なガラスである。溶融ガラスを成形する際、ガラスの失透を防ぐため、光学ガラスＩおよびIIが１１００℃以下の液相温度を有することが好ましい。より好ましい液相温度は１０５０℃以下、さらに好ましい液相温度は１０４０℃以下である。
【００４２】
なお、所望の光学恒数、透過率特性、プレス成形性を付与する上から、液相温度を９００℃以上にすることが好ましく、９２０℃以上にすることがより好ましく、９４０℃以上にすることがさらに好ましい。
【００４３】
次に本発明のプレス成形用ガラス成形体とその製造方法について説明する。
プレス成形用ガラス成形体は、加熱、軟化してプレス成形に供するためのガラス成形体であり、プレス成形用プリフォームあるいはプレス成形用ゴブなどとも呼ばれ、目的とするプレス成形品によって、重量、形状が適宜決められる。本発明のプレス成形体は、光学ガラスＩまたは光学ガラスIIのいずれかの光学ガラスからなるものであり、したがって、プレス成形用ガラス成形体の諸特性は、本発明の光学ガラスの特性を反映したものとなる。
【００４４】
本発明のプレス成形用ガラス成形体の製造方法においては、溶融ガラスを成形して光学ガラスＩまたはIIからなるプレス成形用ガラス成形体を作製する。まず、本発明の光学ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、溶解、清澄、均質化し、未溶解物や気泡、異物を含まない均質な溶融ガラスを作る。次に白金合金製などの流出パイプから溶融ガラスを流出する。上記流出にあたり、ガラスが失透しないよう流出パイプの温度等の条件に配慮する。流出する溶融ガラスを受け型もしくは鋳型に鋳込み所定の形状に成形する。以下に前記成形に好適な方法を例示する。
【００４５】
まず、第１の成形方法は、流出パイプの下方に複数の受け型を順次、搬入し、所定重量の溶融ガラス塊を受け型で受け、ガラス塊を成形しながら冷却する方法である。この方法では、流出する溶融ガラス流の先端部を受け型で支持し、所望の重量の溶融ガラス塊が分離できるタイミングで受け型を急降下する。そうすると、溶融ガラスの受け型への供給が追いつかず、溶融ガラス流が途中で分離し、受け型で所定重量の溶融ガラス塊を受け取ることができる。このようにすることにより、溶融ガラス流を切断刃で切断した際に生じる切断痕を残さずにガラスの成形を行うことができる。この第１の成形法によれば、プレス成形用ガラス成形体１個分の重量、あるいは前記重量よりも若干重いガラス塊を成形することができる。
【００４６】
プレス成形用ガラス成形体１個分の重量のガラス塊を成形した場合は、このガラス塊をプレス成形用ガラス成形体として使用することができる。この場合、ガラス塊は、割れない程度のスピードで冷却することが好ましい。
【００４７】
プレス成形用ガラス成形体１個分の重量よりも重いガラス塊を成形する場合は、ガラス塊をアニールして歪を低減してから、機械加工を施してプレス成形用ガラス成形体１個分の重量に仕上げ、プレス成形用ガラス成形体とする。この方法によれば、予めガラス塊を成形しておき、需要に応じて機械加工によって重量調整を行えば、様々なサイズの光学素子の成形に供することが可能なプレス成形用ガラス成形体を提供することができる。なお、上記機械加工としてバレル研磨が好ましい。
【００４８】
また、上記プレス成形用ガラス成形体を精密プレス成形に供する場合には、ガラス塊に機械加工を施さないで作製したプレス成形用ガラス成形体が好適である。
次に、第２の成形方法は、ほぼ水平な底面とその底面を挟んで平行に対向する一対の側壁を備え、側面が開口している鋳型に溶融ガラスを一定のスピードで鋳込むものである。鋳込まれた溶融ガラスは鋳型内に均一な厚みで広がり、前記一対の側壁の間隔で定まる幅のガラス板に成形される。成形されたガラス板は、均一な厚みと幅の板が得られるように溶融ガラスの供給スピードに応じて、鋳型の開口部から水平方向に引き出される。このようにして得られたガラス板をアニールし、歪を低減してから、所要のサイズに切断する。このようにして得られるガラス片はカットピースと呼ばれるが、カットピースには必要に応じて面取りを行ったり、プレス成形用ガラス成形体の重量に合わせるための機械加工を行う。なお、カットピースの面取り加工や重量調整のための機械加工にはバレル研磨が好ましい。
【００４９】
このようにして、所定重量の本発明の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス成形体を得ることができる。なお、プレス成形用ガラス成形体には、必要に応じてプレス成形時の離型を容易にするための離型膜を形成したり、粉末状の離型剤を塗布してもよいが、粉末状の離型剤を使用すると離型剤がガラスに転写されるため、精密プレス成形には好ましくない。
【００５０】
次に、本発明の光学素子について説明する。本発明の光学素子は、光学ガラスＩまたは光学ガラスIIから構成されている。したがって、光学ガラスＩや光学ガラスIIが備える諸特性を本発明の光学素子は備えている。その代表的なものは、屈折率（ｎｄ）１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）４０〜６０であるが、可視域の短波長側において高い透過率を示すという特性も共通する。光学ガラスＩからなる光学素子や光学ガラスIIからなる光学素子のうちの好ましいものについては、λ_５が２８０ｎｍ以下の高い可視透過率を示し、着色は認められない。このような光学素子によれば、デジタルカメラやビデオカメラ、モバイル機器に組込まれたカメラなど固体撮像素子を使用するカメラの光学系に好適な光学素子を提供することができる。
【００５１】
本発明の光学素子としては、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイなどのレンズ各種、プリズム、回折格子などを例示できる。なお、本発明の光学素子には必要に応じて、反射防止膜、部分反射膜、高反射膜などの光学薄膜を形成してもよい。
【００５２】
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、上記プレス成形用ガラス成形体または上記製造方法により作製されたプレス成形用ガラス成形体を加熱、軟化し、プレス成形型を用いてプレス成形することにより、光学素子を製造する。
【００５３】
光学素子は、光を屈折したり、透過したり、回折したり、反射したりする光学的な機能を備える光学機能面を有する。この光学機能面をどのような方法により形成するかにより、プレス成形法は次の２つの方法に大別することができる。
【００５４】
第１の方法は、目的とする光学素子の形状に近似し、光学素子よりも大きなプレス成形品をプレス成形する方法である。成形されたプレス成形品には研削や研磨加工が施され、光学機能面を含む光学素子の表面が機械加工により形成される。プレス成形後に機械加工を施すので、加工時のガラスの破損を防止する観点から、プレス成形品にはアニールを行って歪を低減することが好ましい。この方法によれば、プレス成形は大気中で行うことが可能であり、上記粉末状の離型剤の使用も可能である。
【００５５】
第２の方法は、精密プレス成形と呼ばれるもので、プレス成形型の成形面を目的とする光学素子の形状を反転した形状に精密に加工し、必要に応じて離型膜を形成するとともに、プレス成形によって、加熱、軟化されたプレス成形用ガラス成形体に上記成形面の形状を精密に転写する。この方法によれば、光学機能面が研削、研磨せずにプレス成形によって形成できる。ただし、プレス成形は窒素ガス雰囲気のような非酸化性ガス雰囲気下で行うことになる。
【００５６】
この第２の方法では、プレス成形品の機械加工は必須ではないから、歪の光学的な影響が出ない範囲であれば、歪が残留していてもよく、プレス成形品のアニールを省略することもできる。
なお、光学素子の屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）は、光学素子の製造過程における熱的な履歴により僅かながら変化するので、精密に定められた光学恒数を有する光学素子を作製する場合には、上記屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）の変化を考慮してガラスの組成や製造過程における熱履歴を調整すればよい。
このようにして、所望の光学恒数と優れた透過率を備え、固体撮像素子などを搭載する機器の光学部品として特に好適な光学素子を提供することができる。
【００５７】
【実施例】
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、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１〜１０
表１および表２に示す組成のガラス１００ｇが得られるように調合された原料バッチを白金製坩堝に入れ、１３００℃に設定された炉内で溶融し、攪拌、清澄後、鉄製枠に流し込み、ガラス転移温度（Ｔｇ）付近の温度で２時間保持後、徐冷することにより、各光学ガラスを得た。各光学ガラスについて、諸物性を以下のようにして測定すると共に、その結果を表１および表２に示した。
（１）屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）
１時間当たり、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）ガラス転移温度（Ｔｇ）および屈伏点（Ｔｓ）
熱機械分析装置を用い、４℃／分の昇温速度で測定した。
（３）液相温度（ＬＴ）
５０ｍｌの白金製坩堝に光学ガラスを入れ、蓋を付けて炉内に２時間保持し、冷却後、ガラス内部を１００倍の顕微鏡で観察した際の結晶の有無から求めた。
（４）λ_５およびλ_８０
１０ｍｍ厚の研磨サンプルによって分光透過率を測定した際の透過率５％の波長（ｎｍ）をλ_５として、また透過率８０％の波長（ｎｍ）をλ_８０として求めた。
比較例１〜３
表２に示す組成の各光学ガラスを、実施例１〜１０と同様にして作製し、その諸特性を測定した。結果を表２に示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
【表２】

【００６０】
表１および表２から分かるように、各実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０であり、またλ_５は２８０ｎｍ未満である。
【００６１】
一方、比較例１は、Ｎｂ_２Ｏ_５の量が過剰になっているため、λ_５が３２０ｎｍと着色度について問題が生じた。比較例２および３はＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３の合計含有量が４８％を超えたため、耐失透性が著しく低下し、失透したものしか得ることができなかった。
実施例１１
プレス成形用ガラス成形体を作るため、実施例１〜１０の各ガラスが得られるように、ガラス原料を調合し、溶解、清澄、均質化して溶融ガラスを作った。そして、温度制御された白金合金製の流出パイプから一定のスピードで溶融ガラス流を流出し、流出パイプの下方に順次搬送される受け型に溶融ガラス流の先端部を受け、溶融ガラス流から所定重量の溶融ガラス塊が分離可能なタイミングで受け型を急降下して、受け型上に前記重量の溶融ガラス塊を受け取り、受け型からガスを噴出してガラスを浮上させた状態で所定形状の実施例１〜１０の光学ガラスからなるガラス塊を多数成形した。なお、各ガラス塊に失透、破損等は認められなかった。上記形状としては、球状、回転楕円体、回転楕円体に近似する形状等を例示できる。
【００６２】
上記ガラス塊は、そのままの状態でプレス成形用ガラス成形体として用いることもできるし、アニールして歪を低減した後にバレル研磨を施して重量調整を行った後に、プレス成形用ガラス成形体として用いることもできる。
実施例１２
実施例１１と同様に、流出パイプから溶融ガラス流を流出し、平坦な底面が略水平に配置され、底面を囲む側壁の一方が開口した鋳型内に鋳込んだ。鋳型内に一定の厚みに広がった溶融ガラスは、一定の幅と厚みを有するガラス板に成形され、鋳型の開口部から一定スピードで引き出され、アニールされて除歪された。この成形されたガラス板には失透、破損は見られなかった。その後、歪が除かれたガラス板を所定のサイズに切断して、多数のカットピースを得た。
【００６３】
次に、これらのカットピースをバレル研磨して重量調整し、実施例１〜１０の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス成形体とした。
実施例１３
実施例１１においてバレル研磨を施して作製したプレス成形用ガラス成形体ならびに実施例１２のプレス成形用ガラス成形体を用いてプレス成形し、レンズの作製を行った。まず、バレル研磨が施され粗面化されたプレス成形用ガラス成形体の表面に粉末状の離型剤、例えば窒化ホウ素の粉末剤を均一に塗布した。それから、前記成形体を加熱、軟化し、プレス成形品の形状を反転した形状の成形面を備える上型と下型を有するプレス成形型に投入して、プレス成形した。成形されたガラスを離型し、アニールを施して、歪を低減するとともに、屈折率を所望の値に調整した。このようにして目的とするレンズブランクを作製した。なお、一連の加熱、プレス成形の工程は大気中において行った。
【００６４】
次いで、レンズブランクの表面を所定形状、精度に研削、研磨し、実施例１〜１０の光学ガラスからなるレンズを作製した。これらのレンズはいずれも所望の光学恒数を有し、良好な透過率特性を示した。また、デジタルカメラの撮像光学系としても良好な性能を有するものであった。
【００６５】
なお、レンズ表面には必要に応じて反射防止膜を設けてもよい。
実施例１４
実施例１２においてバレル研磨せずに得られたプレス成形用ガラス成形体を用いてプレス成形し、非球面レンズの作製を行った。まず、プレス成形用ガラス成形体を加熱、軟化し、レンズの形状を反転した形状の成形面を備える上型と下型を有するプレス成形型に投入して、精密プレス成形した。成形された非球面レンズを離型し、アニールを施して、歪を低減するとともに、屈折率を所望の値に調整した。なお、上記アニールによる屈折率調整をガラスの組成調整やプレス成形後の冷却条件の調整によって行ってもよいし、これらの調整法を併用してもよい。
【００６６】
次いで、非球面レンズの芯取り加工を行い、実施例１〜１０の光学ガラスからなる非球面レンズを完成させた。これらのレンズはいずれも所望の光学恒数を有し、良好な透過率特性を示した。また、デジタルカメラの撮像光学系としても良好な性能を有するものであった。
なお、レンズ表面には必要に応じて反射防止膜を設けてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、屈折率（ｎｄ）が１．６〜１．８、アッベ数（νｄ）が４０〜６０であるとともに短波長域における高い透過率を有する光学ガラスを提供することができる。
【００６８】
また、本発明によれば、上記特性を有し、加熱、軟化してプレス成形に供するプレス成形用ガラス成形体およびその製造方法を提供することができる。
さらに本発明によれば、前記特性を有する光学ガラスからなる光学素子と前記光学特性を有する光学素子の製造方法を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to optical glass, a glass molded body for press molding, a manufacturing method thereof, an optical element, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention has a high refractive index and low dispersion characteristic with a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8 and an Abbe number (νd) of 40 to 60, and a high transmittance in a short wavelength region. The present invention relates to an optical glass, a glass molded body made of the optical glass, and subjected to press molding by heating and softening, a manufacturing method thereof, an optical element having the optical characteristics, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
With the widespread use of digital cameras, the demand for small lenses has increased in recent years. As an optical glass material for producing such a small lens, a high-refractive low-dispersion glass is suitable. Therefore, the demand for a high-refractive low-dispersion glass material is increasing.
[0003]
In the case of this digital camera, since a solid-state image sensor is used, it is desired to increase the sensitivity of blue light on the short wavelength side among the three primary colors. However, since there is a limit to the increase in blue sensitivity of solid-state image sensors such as CCDs, sufficient consideration is given to the transmittance characteristics of the glass that constitutes the optical elements used so that blue light does not attenuate before reaching the image sensor. Is desired.
[0004]
Based on the background as described above, the refractive index (nd) is 1.6 to 1.8, the Abbe number (νd) is 40 to 60, and it has a high refractive index and low dispersion characteristic, and a high transmittance in a short wavelength region. The optical glass which has is needed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention has a high refractive index and low dispersion characteristic with a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8 and an Abbe number (νd) of 40 to 60, and a short wavelength region. It is an object of the present invention to provide an optical glass having high transmissivity, a glass molded body for use in press molding by heating and softening, and an optical element having the optical characteristics.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention contain a specific component, have a predetermined optical constant, and have a wavelength at which the spectral transmittance is 5% or less. It has been found that the object can be achieved by optical glass or optical glass having a specific glass composition and having a predetermined optical constant, and the present invention has been completed based on this finding.
[0007]
That is, the present invention
(1) SiO in weight%₂  0.1-8%, B₂O₃  15-40%, ZnO 10-35%, La₂O₃  25% or more40% or less, Gd₂O₃  0% or more1%Less than, Y₂O₃  0% or more1%Less than, Yb₂O₃  01% (However, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃And Yb₂O₃Content of 48% or less), ZrO₂  0-8%, Nb₂O₅  0% to less than 1%, WO₃  0% or more and less than 1%, GeO₂  01%, Ga₂O₃  01%, Al₂O₃  0% to less than 0.5%,Li ₂ O 0% or more and less than 0.1%,Li₂O, Na₂O and K₂Total content of O 01%, CaO 0% or more1%Less than, MgO, CaO, SrO and BaO total content 0% or more1%Less than, Bi₂O₃  01%, Sb₂O₃  0 to 1%, SnO₂  Including 0-1%,SiO ₂ , B ₂ O ₃ , ZnO, La ₂ O ₃ , ZrO ₂ And Sb ₂ O ₃ The total content is 99% or moreThe refractive index (nd) is 1.6 to 1.8, and the Abbe number (νd) is47.62Optical glass (hereinafter referred to as “optical glass II”),
(2) λ ₅ The optical glass according to claim 1, wherein is 280 μm or less.
(3) A glass molded article for press molding comprising the optical glass as described in the above (1) or (2), and heated and softened for use in press molding,
(4) A method for producing a glass molding for press molding, characterized in that molten glass is molded to produce a glass molding for press molding composed of the optical glass described in (1) or (2) above.
(5) An optical element comprising the optical glass according to (1) or (2) above, and
(6) The glass molding for press molding described in the above item (3) or the glass molding for press molding produced by the production method described in the above item (4) is heated and softened, and a press molding die is used. A method for producing an optical element, characterized by press molding;
Is to provide.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical glass I of the present invention contains SiO as an essential component.₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃Gd as an optional component₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅, WO₃, GeO₂A wavelength at which the spectral transmittance is 5% when converted to a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8, an Abbe number (νd) of 40 to 60, and a thickness of 10 mm (λ₅) Is a glass of 280 nm or less.
[0009]
First, the coloring degree of the optical glass I will be described. In the optical glass of the present invention, almost no absorption is observed in the visible region longer than the absorption edge from the ultraviolet region to the visible region. Therefore, by defining the absorption edge quantitatively and indicating the wavelength of the absorption edge, the high transmittance characteristic on the short wavelength side of the optical glass I can be expressed. For this purpose, first, a sample made of optical glass I having a predetermined thickness and optically polished on both sides is prepared. The spectral transmittance is measured in the wavelength range from 200 nm to 700 nm of the sample. This spectral transmittance includes the surface reflection loss. The wavelength at which the spectral transmittance is 5% when the thickness of the sample is 10 mm is λ₅It expresses by. Since the sample has a certain absorption with respect to light of a predetermined wavelength, the spectral transmittance can be converted at a thickness of 10 mm by a well-known method even if the thickness of the sample is not 10 mm. Similarly, the wavelength at which the spectral transmittance is 80% when the thickness of the sample is 10 mm is λ₈₀It expresses by.
[0010]
Λ of optical glass I₅Is 280 nm or less and λ₅In the visible region on the longer wavelength side, higher spectral transmittance is guaranteed. When the transmittance when converted to a thickness of 10 mm is greater than 5% at the short wavelength end of the spectral wavelength measurement wavelength region, it is apparent that λ₅Is less than 280 nm. Λ for stable production₅Is preferably 260 to 280 nm.
[0011]
To further improve the transmittance characteristics on the short wavelength side in the visible region, λ₈₀Is more preferably 405 nm or less. Λ for stable production₈₀Is more preferably 360 to 405 nm.
Thus, since the optical glass I has a high transmittance up to the short wavelength side in the visible region and exhibits the required optical constant, it is suitable as an optical element constituting the imaging optical system.
[0012]
Next, the composition of the optical glass I will be described.
Optical glass I has SiO as an essential component.₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃Gd as an optional component₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅, WO₃, GeO₂Including La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃And Yb₂O₃Is 48% by weight or less, and the total content of the components is 95% by weight or more.
[0013]
Where SiO₂Is a glass network forming component essential for maintaining devitrification resistance. B₂O₃Is a component effective as a network-forming oxide and for reducing the temperature of the meltability and flow viscosity of glass. ZnO is a component that imparts a high refractive index and low dispersion characteristics, and is an essential component that has the effect of improving devitrification resistance and lowering the temperature of viscous flow. La₂O₃Is an essential component for obtaining a high refractive index, low dispersion glass. Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃Is an optional component for imparting a high refractive index and low dispersion.₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃And Yb₂O₃If the total content exceeds 48% by weight, the devitrification resistance decreases, so La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃And Yb₂O₃The total content of is 48% by weight or less. ZrO₂Although it is an optional component, it is a component that provides a high refractive index and has the effect of improving devitrification resistance when added in a small amount.
[0014]
Furthermore, in order to prevent devitrification of the glass, SiO₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅, WO₃, GeO₂The total content of is 95% by weight or more.
The content of each component may be determined in consideration of a desired optical constant, the required spectral transmittance characteristics, ease of manufacture, and stability as glass.
[0015]
Here, Sb that can be arbitrarily added as a clarifying agent in order to obtain the above characteristics₂O₃And the above SiO₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃, ZrO₂, Sb₂O₃The total amount is preferably 95% by weight or more, more preferably 98% by weight or more, still more preferably 99% by weight or more, and still more preferably 100% by weight.
[0016]
Sb when optical glass I is used for precision press molding₂O₃It is preferable to reduce the amount of introduction, and more preferably not to introduce.
In addition, since the optical glass I overlaps with the composition and characteristics of the optical glass II of the present invention described below, the composition range of the optical glass I can be set to the same range as the composition of the optical glass II.
[0017]
The optical glass II of the present invention is expressed in terms of% by weight and is SiO 2.₂  0.1-8%, B₂O₃15-40%, ZnO 10-35%, La₂O₃  25% to less than 44%, Gd₂O₃  0% or more and less than 10%, Y₂O₃  0% or more and less than 6%, Yb₂O₃  0-10% (However, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃And Yb₂O₃Content of 48% or less), ZrO₂  0-8%, Nb₂O₅  0% to less than 1%, WO₃  0% or more and less than 1%, GeO₂  0-5%, Ga₂O₃  0 to 3%, Al₂O₃  0% or more and less than 0.5%, Li₂O, Na₂O and K₂O total content 0 to 3%, CaO 0% or more and less than 3%, MgO, CaO, SrO and BaO total content 0% or more and less than 5%, Bi₂O₃  0-3%, Sb₂O₃  0 to 1%, SnO₂  Contains 0-1%, SiO₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅, WO₃And GeO₂Is a glass having a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8 and an Abbe number (νd) of 40 to 60.
[0018]
Next, the function and content of each component in the optical glass II will be described. Hereinafter, the amount of each component is expressed in weight%.
SiO₂Is an essential glass network forming component for maintaining devitrification resistance, and requires 0.1% or more. However, if it exceeds 8%, the solubility deteriorates and it is difficult to produce stably. Therefore SiO₂The content of is 0.1 to 8%. A more preferable range is 1 to 6%.
[0019]
B₂O₃Is a component effective as a network-forming oxide and for reducing the temperature of the meltability and flow viscosity of glass, and requires 15% or more. However, if it exceeds 40%, the refractive index decreases and the required optical constant cannot be obtained. Therefore B₂O₃The content of is 15 to 40%. A more preferable range is 20 to 35%.
[0020]
ZnO is a component that imparts a high refractive index and low dispersion characteristics, and is an essential component that has the effect of improving devitrification resistance and lowering the temperature of viscous flow, and its content is 10 to 35%. . If it is less than 10%, the refractive index is lowered and the required optical constant cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 35%, the devitrification becomes strong and a glass that can be stably produced cannot be obtained. Therefore, the content of ZnO is set to 10 to 35%. A more preferable range is 20 to 35%.
[0021]
La₂O₃Is an essential component for obtaining a high refractive index and low dispersion glass, and its content is 25% or more and less than 44%. If it is less than 25%, the refractive index is lowered, and if it is 44% or more, the devitrification resistance is lowered, so that a glass that can be stably produced cannot be obtained. Therefore La₂O₃The content of is 25% or more and less than 44%. A more preferable range is 30 to 40%.
[0022]
Gd₂O₃La₂O₃However, if it exceeds 10%, the devitrification resistance deteriorates and a glass that can be stably produced cannot be obtained. Therefore Gd₂O₃The content of is 0% or more and less than 10%. A more preferable range is 0 to 5%.
[0023]
Y₂O₃, Yb₂O₃Also La₂O₃It is possible to add 0% or more and less than 6% or 0 to 10%, respectively. However, if these amounts are exceeded, devitrification resistance deteriorates and a glass capable of stable production cannot be obtained. Therefore Y₂O₃Content of 0% or more and less than 6%, Yb₂O₃The content of is set to 0 to 10%. Y₂O₃The more preferable range of the content of 0 to 5%, Yb₂O₃A more preferable range of the content of is 0 to 5%.
[0024]
La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃And Yb₂O₃The total content of is made 48% or less in order to prevent devitrification of the glass.
ZrO₂Is a component that provides a high refractive index, and has the effect of improving devitrification resistance when added in a small amount, but if it exceeds 8%, the devitrification resistance is lowered. Therefore ZrO₂The content of is set to 0 to 8%. A more preferable range is 0 to 5%.
[0025]
Nb₂O₅Is a component that brings about high refraction, has an effect of improving devitrification resistance by addition of a small amount, and can be added to 0% or more and less than 1%. However, if it is 1% or more, the absorption in the short wavelength region becomes strong and the tendency to cause coloring is strong. Therefore Nb₂O₅The content of is 0% or more and less than 1%. More preferably, it is 0-0.7%, More preferably, it is 0-0.6%, Furthermore, it is still more preferable not to add.
[0026]
WO₃Is a component that improves the devitrification resistance by adding a small amount, but if it is 1% or more, the absorption in the short wavelength region of the glass becomes strong and the tendency to cause coloring is strong. Therefore WO₃The content of is 0% or more and less than 1%.
[0027]
GeO₂Is SiO₂It has the same effect as 5% and can be added up to 5%. However, if it exceeds 5%, the devitrification resistance decreases. Therefore GeO₂The content of is set to 0 to 5%.
[0028]
Ga₂O₃, Al₂O₃May have the effect of improving devitrification resistance with a small amount of decrease, but at the same time the refractive index decreases, so Ga₂O₃0 to 3%, Al₂O₃Can be added in an amount from 0% to less than 0.5%.
[0029]
Li₂O, Na₂O, K₂O is effective in lowering the glass transition temperature (Tg), but lowers devitrification resistance and refractive index.₂O, Na₂O and K₂The total content of O is 0 to 3%.
[0030]
Li₂O has an extremely high effect of lowering the glass transition temperature (Tg). However, since the devitrification resistance and the refractive index are greatly reduced, Li₂The amount of O introduced is preferably 0% or more and less than 0.1%.
[0031]
MgO, CaO, SrO, BaO has the effect of promoting defoaming by using carbonate and nitrate as a glass raw material, but when the content of CaO is 3% or more and the total amount of the above components is 5% or more, Devitrification resistance decreases and glass that can be produced stably cannot be obtained. Therefore, the CaO content is 0% or more and less than 3%, and the total content of the above components is 0% or more and less than 5%. A more preferable total content is 0 to 3%.
[0032]
Bi₂O₃Has the effect of lowering the glass transition temperature (Tg) with the addition of a small amount, but if it exceeds 3%, the devitrification resistance is lowered and coloring occurs. Therefore Bi₂O₃The content of is 0 to 3%.
Sb generally used as a fining agent in addition to the above components₂O₃, SnO₂Etc. may be added in the range of up to 1%.
[0033]
In optical glass II, in order to prevent devitrification of the glass, SiO₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₅, WO₃And GeO₂The total content of is 95% or more. A preferable range of the total content is 98% or more, and a more preferable range is 99% or more.
[0034]
Next, a preferred composition range in the optical glass II will be exemplified.
(Preferred composition range 1)
In optical glass II, Nb₂O₅Content of 0 to 0.7%.
(Preferred composition range 2)
In the preferred composition range 1, Li₂O content is 0% or more and less than 0.1%.
(Preferred composition range 3)
In optical glass II, SiO₂  1-6%, B₂O₃  20-35%, ZnO₂  20-35%, La₂O₃  30-40%, ZrO₂  0-5%, Gd₂O₃  0-5%, Y₂O₃  0-5%, Yb₂O₃  0-5%, Nb₂O₅  0 to 0.7%, including MgO, CaO, SrO and BaO in a total amount of 0 to 3%.
(Preferred composition range 4)
In any of the preferred composition ranges 1 to 3, Nb₂O₅Content of 0 to 0.6%.
(Preferred composition range 5)
In a preferred composition range 4, Nb₂O₅Does not contain.
[0035]
In addition, SiO₂, B₂O₃, ZnO, La₂O₃, ZrO₂, Sb₂O₃The total content is preferably 95% or more, more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more, and even more preferably 100%.
[0036]
When optical glass II is used for precision press molding, Sb₂O₃It is preferable to reduce the amount of introduction, and more preferably not to introduce.
In addition, according to the optical glass II, a high transmittance can be obtained in a wide range of visible range including the short wavelength side.₅Is preferably 280 nm or less. Considering stable production such as devitrification resistance, λ₅Is more preferably 260 to 280 nm.
[0037]
In addition, in order to obtain higher transmittance in a wide range of visible range including the short wavelength side, λ₈₀Is more preferably 405 nm or less. Considering more stable manufacturing, λ₈₀Is more preferably 360 to 405 nm.
According to the optical glass II having such a high transmittance and a required optical constant, an optical glass suitable for an optical element used for an imaging optical system of a solid-state imaging element can be provided.
[0038]
Next, substances to be excluded from the optical glasses I and II will be described.
It is desirable not to introduce lead compounds due to environmental problems. Similarly, it is desirable not to introduce cadmium compounds and arsenic compounds in consideration of environmental impact. Also, radioactive materials such as uranium and thorium should be excluded.
[0039]
Furthermore, in order to obtain a high transmittance in the visible light region from the short wavelength region to the long wavelength region, substances that color the glass should be excluded. Examples of such substances include iron, copper, chromium, neodymium and the like.
[0040]
Optical glasses I and II are suitable as press-molding glasses for making optical elements such as lenses. From the viewpoint of further improving the press formability, in the optical glasses I and II, those having a glass transition temperature (Tg) of 600 ° C. or less are preferred, and those having a glass transition temperature of 595 ° C. or less are more preferred. Further, those having a yield point (Ts) of 640 ° C. or lower are preferred, and those having a 635 ° C. or lower are more preferred.
In consideration of stable production, both the glass transition temperature and the yield point are more preferably 560 ° C. or higher and the yield point is 600 ° C. or higher.
[0041]
Next, the liquidus temperature of the optical glasses I and II will be described. Optical glasses I and II are suitable for forming a glass molded body to be subjected to press molding by molding molten glass to obtain a glass molded body, and adding mechanical processing such as cutting, grinding and polishing to this. It is glass. When molding molten glass, it is preferable that the optical glasses I and II have a liquidus temperature of 1100 ° C. or lower in order to prevent devitrification of the glass. A more preferred liquidus temperature is 1050 ° C. or less, and a more preferred liquidus temperature is 1040 ° C. or less.
[0042]
The liquid phase temperature is preferably 900 ° C. or higher, more preferably 920 ° C. or higher, and 940 ° C. or higher in order to provide desired optical constants, transmittance characteristics, and press formability. Is more preferable.
[0043]
Next, the glass molding for press molding of the present invention and the production method thereof will be described.
The glass molded body for press molding is a glass molded body for heating and softening to be used for press molding, and is also called a press molding preform or a press molding gob. The shape is appropriately determined. The press-molded body of the present invention is made of an optical glass of either optical glass I or optical glass II. Therefore, the properties of the glass mold for press molding reflect the characteristics of the optical glass of the present invention. It will be a thing.
[0044]
In the method for producing a glass molding for press molding according to the present invention, a glass molding for press molding composed of optical glass I or II is produced by molding molten glass. First, a glass raw material is prepared so as to obtain the optical glass of the present invention, and melted, clarified, and homogenized to make a homogeneous molten glass that does not contain undissolved materials, bubbles, and foreign matters. Next, the molten glass flows out from an outflow pipe made of platinum alloy or the like. Consider the conditions such as the temperature of the outflow pipe so that the glass does not devitrify during the outflow. The molten glass flowing out is cast into a receiving mold or mold and formed into a predetermined shape. The method suitable for the said shaping | molding is illustrated below.
[0045]
First, the first forming method is a method in which a plurality of receiving molds are sequentially carried under the outflow pipe, a molten glass lump having a predetermined weight is received by the mold, and cooled while forming the glass lump. In this method, the tip of the flowing molten glass flow is supported by the receiving mold, and the receiving mold is rapidly lowered at a timing at which a molten glass lump having a desired weight can be separated. If it does so, supply to the receiving mold of molten glass cannot catch up, a molten glass flow will separate on the way, and a molten glass lump of predetermined weight can be received with a receiving mold. By doing in this way, glass shaping | molding can be performed, without leaving the cutting trace which arises when a molten glass flow is cut | disconnected with a cutting blade. According to this first molding method, a glass lump that is slightly heavier than the weight of one press-molded glass molded body or the weight can be formed.
[0046]
When a glass lump having a weight corresponding to one press-molding glass molded body is formed, this glass lump can be used as a glass mold for press molding. In this case, the glass lump is preferably cooled at a speed that does not break.
[0047]
In the case of molding a glass lump that is heavier than the weight of one press-molding glass molded body, the glass lump is annealed to reduce distortion, and then machined to give one press-molded glass molded body. Finish to weight and make a glass molding for press molding. According to this method, if a glass lump is formed in advance and the weight is adjusted by machining according to demand, a glass molding for press molding that can be used for molding optical elements of various sizes is provided. can do. In addition, barrel polishing is preferable as the machining.
[0048]
Further, when the press-molded glass molded body is subjected to precision press molding, a press-molded glass molded body produced without subjecting the glass lump to machining is suitable.
Next, the second forming method is a method in which molten glass is cast at a constant speed into a mold having a substantially horizontal bottom surface and a pair of side walls facing in parallel across the bottom surface, and the side surfaces are open. The cast molten glass spreads in the mold with a uniform thickness and is formed into a glass plate having a width determined by the distance between the pair of side walls. The formed glass plate is pulled out in the horizontal direction from the opening of the mold in accordance with the molten glass supply speed so as to obtain a plate having a uniform thickness and width. The glass plate thus obtained is annealed to reduce the strain and then cut to a required size. The glass piece obtained in this way is called a cut piece, but the cut piece is chamfered as necessary or machined to match the weight of the glass body for press molding. In addition, barrel polishing is preferable for machining for chamfering the cut piece and adjusting the weight.
[0049]
In this way, a glass molding for press molding made of the optical glass of the present invention having a predetermined weight can be obtained. In addition, the glass molding for press molding may be formed with a release film for facilitating release during press molding, or may be coated with a powder release agent, if necessary. If a mold release agent is used, the release agent is transferred to glass, which is not preferable for precision press molding.
[0050]
Next, the optical element of the present invention will be described. The optical element of the present invention is composed of optical glass I or optical glass II. Therefore, the optical element of the present invention has various characteristics that the optical glass I and the optical glass II have. The typical ones are a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8 and an Abbe number (νd) of 40 to 60, but they also share the characteristics of exhibiting high transmittance on the short wavelength side in the visible range. Of the optical elements made of the optical glass I and the optical elements made of the optical glass II, λ₅Shows a high visible transmittance of 280 nm or less, and no coloring is observed. According to such an optical element, it is possible to provide an optical element suitable for an optical system of a camera using a solid-state imaging element such as a digital camera, a video camera, or a camera incorporated in a mobile device.
[0051]
Examples of the optical element of the present invention include various kinds of lenses such as a spherical lens, an aspherical lens, a microlens, and a lens array, a prism, and a diffraction grating. In addition, you may form optical thin films, such as an antireflection film, a partial reflection film, and a high reflection film, in the optical element of this invention as needed.
[0052]
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated.
The method for producing an optical element of the present invention comprises heating, softening and press-molding a press-molded glass molded body produced by the above-described press-molded glass mold or the above-described production method using a press mold. A device is manufactured.
[0053]
The optical element has an optical functional surface having an optical function of refracting, transmitting, diffracting, and reflecting light. Depending on how the optical functional surface is formed, the press molding method can be roughly divided into the following two methods.
[0054]
The first method is a method of press-molding a press-molded product that approximates the shape of the target optical element and is larger than the optical element. The formed press-molded product is subjected to grinding and polishing, and the surface of the optical element including the optical functional surface is formed by machining. Since machining is performed after press molding, it is preferable to reduce the strain by annealing the press-molded product from the viewpoint of preventing breakage of the glass during processing. According to this method, the press molding can be performed in the atmosphere, and the powdery mold release agent can also be used.
[0055]
The second method is called precision press molding, which is precisely processed into a shape obtained by inverting the shape of the target optical element on the molding surface of the press mold, and if necessary, forming a release film, The shape of the molding surface is accurately transferred to a glass molding for press molding that has been heated and softened by press molding. According to this method, the optical functional surface can be formed by press molding without grinding or polishing. However, press molding is performed in a non-oxidizing gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere.
[0056]
In this second method, since the machining of the press-formed product is not essential, the strain may remain as long as the optical effect of the strain does not occur, and the annealing of the press-formed product is omitted. You can also.
Since the refractive index (nd) and Abbe number (νd) of the optical element slightly change due to the thermal history in the optical element manufacturing process, an optical element having a precisely defined optical constant is produced. In this case, the glass composition and the thermal history in the manufacturing process may be adjusted in consideration of changes in the refractive index (nd) and Abbe number (νd).
In this way, it is possible to provide an optical element that has a desired optical constant and excellent transmittance and that is particularly suitable as an optical component of a device on which a solid-state imaging device or the like is mounted.
[0057]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Examples 1-10
A raw material batch prepared so as to obtain 100 g of the glass having the composition shown in Table 1 and Table 2 was put in a platinum crucible, melted in a furnace set at 1300 ° C., stirred, clarified, poured into an iron frame, Each optical glass was obtained by keeping at a temperature near the glass transition temperature (Tg) for 2 hours and then gradually cooling. Various physical properties of each optical glass were measured as follows, and the results are shown in Tables 1 and 2.
(1) Refractive index (nd) and Abbe number (νd)
It measured about the optical glass obtained by cooling at the temperature fall rate of 30 degreeC per hour.
(2) Glass transition temperature (Tg) and yield point (Ts)
Using a thermomechanical analyzer, the temperature was increased at a rate of 4 ° C./min.
(3) Liquidus temperature (LT)
Optical glass was put into a 50 ml platinum crucible, a lid was attached, and the glass was kept in the furnace for 2 hours. After cooling, the glass interior was determined from the presence or absence of crystals when observed with a 100 × microscope.
(4) λ₅And λ₈₀
A wavelength (nm) of a transmittance of 5% when a spectral transmittance is measured with a 10 mm thick polishing sample is λ₅And a wavelength of 80% transmittance (nm) to λ₈₀As sought.
Comparative Examples 1-3
Each optical glass having the composition shown in Table 2 was produced in the same manner as in Examples 1 to 10, and various properties thereof were measured. The results are shown in Table 2.
[0058]
[Table 1]

[0059]
[Table 2]

[0060]
As can be seen from Tables 1 and 2, the optical glass of each example has a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8, an Abbe number (νd) of 40 to 60, and λ.₅Is less than 280 nm.
[0061]
On the other hand, Comparative Example 1 is Nb₂O₅Because the amount of₅Has a problem with the coloring degree of 320 nm. Comparative Examples 2 and 3 are La₂O₃, Gd₂O₃, Y₂O₃, Yb₂O₃Since the total content of C exceeded 48%, the devitrification resistance was remarkably lowered, and only devitrified one could be obtained.
Example 11
In order to make a glass molding for press molding, glass materials were prepared and melted, clarified, and homogenized so as to obtain each glass of Examples 1 to 10 to produce a molten glass. Then, the molten glass flow flows out from the temperature-controlled platinum alloy outflow pipe at a constant speed, and the tip of the molten glass flow is received by a receiving mold that is sequentially conveyed below the outflow pipe. The receiving mold is rapidly lowered at a timing at which the molten glass lump of weight can be separated, the molten glass lump of the weight is received on the receiving mold, and the gas is blown out from the receiving mold so that the glass is floated and the predetermined shape is carried out. Many glass ingots made of the optical glass of Examples 1 to 10 were formed. In addition, devitrification, damage, etc. were not recognized by each glass lump. Examples of the shape include a spherical shape, a spheroid, and a shape that approximates a spheroid.
[0062]
The glass lump can be used as it is as a glass molding for press molding, or after annealing to reduce strain, and after barrel polishing to adjust the weight, it is used as a glass molding for press molding. You can also.
Example 12
In the same manner as in Example 11, the molten glass flow was discharged from the outflow pipe, and was cast into a mold in which a flat bottom surface was disposed substantially horizontally and one of the side walls surrounding the bottom surface was opened. The molten glass spread to a certain thickness in the mold was formed into a glass plate having a certain width and thickness, pulled out from the opening of the mold at a constant speed, annealed, and dedistorted. This molded glass plate was not devitrified or damaged. Then, the glass plate from which distortion was removed was cut into a predetermined size to obtain a large number of cut pieces.
[0063]
Next, these cut pieces were barrel-polished to adjust the weight, thereby obtaining press-molded glass molded bodies made of the optical glass of Examples 1 to 10.
Example 13
A lens was manufactured by press molding using the glass molding for press molding produced by barrel polishing in Example 11 and the glass molding for press molding of Example 12. First, a powdery mold release agent, for example, a boron nitride powder agent, was uniformly applied to the surface of a press-molded glass molded body that had been barrel-polished and roughened. Then, the molded body was heated and softened, and was put into a press mold having an upper mold and a lower mold having a molding surface having a shape obtained by inverting the shape of the press molded product, and press molded. The molded glass was released and annealed to reduce strain and adjust the refractive index to a desired value. Thus, the target lens blank was produced. A series of heating and press molding processes were performed in the atmosphere.
[0064]
Subsequently, the surface of the lens blank was ground and polished with a predetermined shape and accuracy to produce lenses made of the optical glass of Examples 1 to 10. Each of these lenses had a desired optical constant and exhibited good transmittance characteristics. Also, it has good performance as an imaging optical system of a digital camera.
[0065]
An antireflection film may be provided on the lens surface as necessary.
Example 14
An aspherical lens was manufactured by press-molding using the glass molding for press molding obtained without barrel polishing in Example 12. First, a press-molded glass molded body was heated and softened, and was put into a press mold having an upper mold and a lower mold having a molding surface having a shape obtained by inverting the shape of a lens, and precision press-molded. The molded aspherical lens was released and annealed to reduce distortion and adjust the refractive index to a desired value. In addition, the refractive index adjustment by the annealing may be performed by adjusting the composition of the glass or the cooling conditions after press molding, or these adjusting methods may be used in combination.
[0066]
Next, the aspherical lens was centered to complete the aspherical lens made of the optical glass of Examples 1-10. Each of these lenses had a desired optical constant and exhibited good transmittance characteristics. Also, it has good performance as an imaging optical system of a digital camera.
An antireflection film may be provided on the lens surface as necessary.
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an optical glass having a refractive index (nd) of 1.6 to 1.8 and an Abbe number (νd) of 40 to 60 and high transmittance in a short wavelength region.
[0068]
Moreover, according to this invention, it can provide the glass forming body for press molding which has the said characteristic, and heats and softens and uses for press molding, and its manufacturing method.
Furthermore, according to this invention, the manufacturing method of the optical element which consists of optical glass which has the said characteristic, and the said optical characteristic can be provided.

Claims

In terms of% by weight, SiO ₂ 0.1 to 8%, B ₂ O ₃ 15 to 40%, ZnO 10 to 35%, La ₂ O ₃ 25% to 40%, Gd ₂ O ₃ 0% to 1% Y ₂ O ₃ 0% or more, 1% or less, Yb ₂ O ₃ 0-1% (however, the total content of La ₂ O ₃ , Gd ₂ O ₃ , Y ₂ O ₃ and Yb ₂ O ₃ is 48% or less) ), ZrO ₂ 0-8%, Nb ₂ O ₅ 0% or more and less than 1%, WO ₃ 0% or more and less than 1%, GeO ₂ 0 to 1%, Ga ₂ O ₃ 0 to 1%, Al ₂ O ₃ 0 % Or more and less than 0.5%, Li ₂ O 0% or more and less than 0.1%, total content 0 to 1% of Li ₂ O, Na ₂ O and K ₂ O, CaO 0% or more and 1% or less, MgO, Total content of CaO, SrO and BaO 0% or more and 1% or less, Bi ₂ O ₃ 0 to 1%, Sb ₂ O ₃ 0 to 1%, SnO ₂ 0 to 1% is included, the total content of SiO ₂ , B ₂ O ₃ , ZnO, La ₂ O ₃ , ZrO ₂ and Sb ₂ O ₃ is 99% or more, and the refractive index (nd) is 1. An optical glass having 6 to 1.8 and an Abbe number (νd) of 48.87 to 60.

The optical glass according to claim 1, wherein λ ₅ is 280 μm or less.

A glass molded article for press molding, comprising the optical glass according to claim 1 or 2 and heated and softened for press molding.

A method for producing a glass molding for press molding, comprising molding a molten glass to produce a glass molding for press molding comprising the optical glass according to claim 1.

An optical element comprising the optical glass according to claim 1.

The glass molding for press molding according to claim 3 or the glass molding for press molding produced by the manufacturing method according to claim 4 is heated, softened, and press-molded using a press mold. A method for manufacturing an optical element.