JP4785047B2 - レンズおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
の構成枚数が多い撮像光学系では、できるかぎり、個々のレンズにおける光透過性を高めたいという要請があるから、レンズG12を構成するガラスのアッベ数(νd)を過度に減少させるよりも、レンズG11を構成するガラスのアッベ数(νd)を40以上とし、両レンズ間のアッベ数差を大きくすることが望ましい。
(1)モル%表示で、B2O3を20〜45%、La2O3を5〜24%、ZnOを22〜42%、SiO 2 を0〜20%、Gd 2 O 3 を1〜20%、ZrO 2 を3.03〜10%、Ta 2 O 5 を2.97〜10%、WO 3 を0〜10%含み、Li2Oを含まず、ガラス成分としてTiO 2 およびPbOを導入していない、屈折率(nd)が1.83超、アッベ数(νd)が40以上、ガラス転移温度(Tg)が640℃以下である光学ガラスを精密プレス成形してなり、メニスカス形状、両凹形状、平凹形状の何れかの形状を有することを特徴とするレンズ、
(2)凹メニスカス形状または両凹形状を有する、上記(1)項に記載のレンズ、
(3)ガラス素材を加熱、精密プレス成形してレンズを製造する方法において、
モル%表示で、B2O3を20〜45%、La2O3を5〜24%、ZnOを22〜42%、SiO 2 を0〜20%、Gd 2 O 3 を1〜20%、ZrO 2 を3.03〜10%、Ta 2 O 5 を2.97〜10%、WO 3 を0〜10%含み、Li2Oを含まず、ガラス成分としてTiO 2 およびPbOを導入していない、屈折率(nd)が1.83超、アッベ数(νd)が40以上、ガラス転移温度(Tg)が640℃以下である光学ガラスからなるガラス素材を成形型に導入し、精密プレス成形してメニスカス形状、両凹形状、平凹形状の何れかの形状を有するレンズを作製することを特徴とするレンズの製造方法、
(4)精密プレス成形により凹メニスカス形状または両凹形状を有するレンズを得る、上記(3)項に記載のレンズの製造方法、
(5)ガラス素材を加熱により軟化させ、得ようとするレンズの光学機能面を形成するための成形面が凹面または平面である第1の型および成形面が凸面である第2の型を含む成形型で加圧する工程、
前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程、および
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を含み、
前記の成形型の冷却工程で、第1の型の温度が第2の型の温度より先に、前記ガラス素材のガラス転移温度(Tg)に達するように冷却する、上記(3)または(4)項に記載のレンズの製造方法、
(6)ガラス素材を加熱により軟化させ、得ようとするレンズの光学機能面を形成するための成形面の曲率半径または近軸曲率半径が相対的に大きい第1の型および成形面の曲率半径または近軸曲率半径が相対的に小さい第2の型を含む成形型で加圧する工程(以下、加圧工程という)、
前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程(以下、冷却工程という)、
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を含み、
前記の成形型の冷却工程で、第1の型の温度が第2の型の温度より先に、前記ガラス素材のガラス転移温度(Tg)に達するように冷却して両凹レンズを作製する、上記(3)または(4)項に記載のレンズの製造方法、
を提供するものである。
クモリやヤケは、ガラス中に含まれるLiに起因すると考えられる。ただし、ガラスがLi2Oを含むことから直ちにこのような問題が生じるのではなく、プレス成形温度が高い場合やアニール処理温度が高い場合にクモリやヤケが発生しやすくなる。つまり、所要の屈折率以上のガラスでは、ガラス成分としてLi2Oを導入するものの、その導入量が屈折率低下を招かない範囲に限られ、精密プレス成形可能な範囲ではあるが、比較的高温でのプレス成形、アニール処理を余儀なくされる。その結果、ガラス中のLiが高温でガラス素材表面を被覆する炭素含有膜と反応したり、精密プレス成形したレンズの内部歪を解消させる為のアニール処理において雰囲気中に少量ながら存在する炭酸ガスとLiが反応して、レンズ表面にクモリやヤケを生じることになる。したがって、クモリやヤケの発
生を防ぐには、その原因であるLi2Oをガラスから排除するとともに、ガラス転移温度を640℃以下に抑えることにより、プレス成形温度やアニール処理温度を下げればよい。本発明は上記知見に基づき完成に至った。
的耐久性を高めるための必須成分であり、5%以上導入することが好ましいが、過剰の導入によりガラスの失透に対する安定性が低下するので、その含有量を24%以下とすることが好ましい。より好ましい含有量は6〜23%、さらに好ましい含有量は7〜22%である。
なお、アッベ数(νd)を40以上に維持しつつ、より屈折率が高いガラスを得る上から、La2O3とGd2O3の合計含有量を10〜24%とすることが好ましく、12〜23%とすることがより好ましい。
入により分散が増大するため、その導入量を0〜10%とすることが好ましく、0〜8%とすることがより好ましい。
中で精密プレス成形すると成形品の表面に鉛が析出してレンズとしての透明性が損なわれたり、析出した金属鉛がプレス成形型に付着するといった問題が生じる。
を設けて精密プレス成形しても、成形品表面のクモリやヤケの発生を防止することができる。
屈折率(nd)が1.83超、アッベ数(νd)が40以上、ガラス転移温度(Tg)が640℃以下、かつLi2Oを含まない光学ガラスからなるガラス素材を成形型に導入し、精密プレス成形してメニスカス形状、両凹形状および平凹形状の何れかの形状を有するレンズを作製することを特徴とする。
上記光学ガラスとして好ましいものは前述のとおりであり、レンズ形状として好ましい形状も前述のとおりである。
性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。非酸化性ガス雰囲気中ではガラス素材表面を被覆する炭素含有膜は酸化されずに精密プレス成形された成形品の表面に前記膜が残存することになる。この膜は、最終的には除去するべきものであるが、炭素含有膜を比較的容易にしかも完全に除去するには、レンズを酸化性雰囲気、例えば大気中において加熱すればよい。レンズを構成するガラスがLi2Oフリー、好ましくはアルカリ成分フリーなので、炭素含有膜中の炭素や大気中の二酸化炭素とガラス中のLiイオンが反応してガラス表面に炭酸塩が生成することがないため、クモリやヤケを防止しつつ、炭素含有膜を除去することができる。
前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程(以下、冷却工程という)、および
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を経てレンズを成形するが、この方法には2つの好ましい態様がある。
前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程(以下、冷却工程という)、および
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を含み、
前記冷却工程で、第1の型の温度が第2の型の温度より先に、前記ガラス素材のガラス転移温度(Tg)に達するように冷却する方法であり、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、平凹レンズの製造に好適である。
前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程(以下、冷却工程という)、および
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を含み、
前記冷却工程で、第1の型の温度が第2の型の温度より先に、前記ガラス素材のガラス転移温度(Tg)に達するように冷却して両凹レンズを作製する方法である。
成形する型または曲率半径Rの大きい方の凹面を成形する型の温度が少なくともガラス転移温度(Tg)になるまでは5℃以上なるように冷却することが、加圧プレス後、冷却工程で生じるガラス収縮の不均一さの低減及び歪みの量の減少をさせるという観点から好ましい。
このようにして、所定の光学特性、形状を有し、クモリやヤケがなく、面精度が優れた各種レンズを得ることができる。
なお、光学ガラスの諸特性は、以下に示す方法により測定した。
日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、ガラス転移温度(Tg)―屈伏点(Ts)間の温度で保持した光学ガラスを、降温速度-30℃/時間にして得られた光学ガラスについて、屈折率(nd)とアッベ数(νd)を測定した(カルニュー光学社製「GMR-1」使用)。
理学電機株式会社製の熱機械分析装置「TMA8510」により昇温速度を4℃/分、荷重98mNとして測定した。
このようにして得られた光学ガラスの特性を表1および表2に示す。
せ、所定のタイミングでガラス素材成形型を鉛直方向に急降下させる。この操作によってくびれ部で熔融ガラス流が分離し、下端部を含む所定質量の熔融ガラス塊を成形型のガラス支持面上に得ることができる。
、偏肉のない凹メニスカスレンズを作製することができる。
このようにして作製したレンズ表面(光学機能面)には反射防止膜などの光学薄膜をコートしてもよい。
2 下型
3 ベースプレート
4 ベースプレート
5 下部プレス軸
6 上部プレス軸
7 胴型
Claims (6)
- モル%表示で、B2O3を20〜45%、La2O3を5〜24%、ZnOを22〜42%、SiO 2 を0〜20%、Gd 2 O 3 を1〜20%、ZrO 2 を3.03〜10%、Ta 2 O 5 を2.97〜10%、WO 3 を0〜10%含み、Li2Oを含まず、ガラス成分としてTiO 2 およびPbOを導入していない、屈折率(nd)が1.83超、アッベ数(νd)が40以上、ガラス転移温度(Tg)が640℃以下である光学ガラスを精密プレス成形してなり、メニスカス形状、両凹形状、平凹形状の何れかの形状を有することを特徴とするレンズ。
- 凹メニスカス形状または両凹形状を有する、請求項1に記載のレンズ。
- ガラス素材を加熱、精密プレス成形してレンズを製造する方法において、
モル%表示で、B2O3を20〜45%、La2O3を5〜24%、ZnOを22〜42%、SiO 2 を0〜20%、Gd 2 O 3 を1〜20%、ZrO 2 を3.03〜10%、Ta 2 O 5 を2.97〜10%、WO 3 を0〜10%含み、Li2Oを含まず、ガラス成分としてTiO 2 およびPbOを導入していない、屈折率(nd)が1.83超、アッベ数(νd)が40以上、ガラス転移温度(Tg)が640℃以下である光学ガラスからなるガラス素材を成形型に導入し、精密プレス成形してメニスカス形状、両凹形状、平凹形状の何れかの形状を有するレンズを作製することを特徴とするレンズの製造方法。 - 精密プレス成形により凹メニスカス形状または両凹形状を有するレンズを得る、請求項3に記載のレンズの製造方法。
- ガラス素材を加熱により軟化させ、得ようとするレンズの光学機能面を形成するための成形面が凹面または平面である第1の型および成形面が凸面である第2の型を含む成形型で加圧する工程、前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程、および
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を含み、
前記の成形型の冷却工程で、第1の型の温度が第2の型の温度より先に、前記ガラス素材のガラス転移温度(Tg)に達するように冷却する、請求項3または4に記載のレンズの製造方法。 - ガラス素材を加熱により軟化させ、得ようとするレンズの光学機能面を形成するための成形面の曲率半径または近軸曲率半径が相対的に大きい第1の型および成形面の曲率半径または近軸曲率半径が相対的に小さい第2の型を含む成形型で加圧する工程、
前記成形型内の前記ガラス素材がガラス転移温度(Tg)以下になるまで前記成形型を冷却する工程、および
冷却された前記ガラス素材を前記成形型から取り出す工程、
を含み、
前記の成形型の冷却工程で、第1の型の温度が第2の型の温度より先に、前記ガラス素材のガラス転移温度(Tg)に達するように冷却して両凹レンズを作製する、請求項3または4に記載のレンズの製造方法。
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