JP5081385B2 - ガラス光学レンズの製造方法 - Google Patents
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Description
[1]
フツリン酸ガラスからなり、所定形状に予備成形したガラス素材を、成形型によってプレス成形して、プレス成形によって形成された光学機能面を機械加工することなしにガラス光学レンズを製造する方法において、
前記フツリン酸ガラスが、カチオン%表示で、
P5+ 26〜50%、
Al3+ 0.1〜40%、
Mg2+ 0〜20%、
Ca2+ 0〜25%、
Sr2+ 0〜30%、
Ba2+ 0〜30%、
Li+ 0〜30%、
Na+ 0〜10%、
K+ 0〜10%、
Y3+ 0〜5%、
La3+ 0〜5%
Gd3+ 0〜5%の成分を含有し、
前記ガラス素材は表面にコート層を有さず、ガラス表面を前記成形型の成形面で直接押圧して成形面形状を転写して、前記ガラス光学レンズを得ること、前記成形型は、成形面に炭素を含有する離型膜が設けられていること、および前記押圧時の成形型は、成形面温度が300〜600℃の範囲であることを特徴とする、前記製造方法。
[2]
F-とO2-の合計量に対するF-の含有量のモル比F-/(F-+O2-)が0.25〜0.95である、[1]に記載の製造方法。
[3]
Li+を2〜30カチオン%含む、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]
前記フツリン酸ガラスは、屈折率の値ndが1.40〜1.60の範囲であり、アッベ数(νd)が67以上である、[1]〜[3]いずれかに記載の製造方法。
[5]
フツリン酸ガラスからなり、所定形状に予備成形したガラス素材を、成形型によってプレス成形して、プレス成形によって形成された光学機能面を機械加工することなしにガラス光学レンズを製造する方法において、
前記フツリン酸ガラスが、カチオン%表示で、
P5+ 11〜45%、
Al3+ 0〜29%、
Li+ 15〜30%、
Li+、 Na+およびK+を合計で15〜43%、
Mg2+、 Ca2+、Sr2+、Ba2+およびZn2+を合計で14〜50%、
Cu2+ 0.5〜13%、
アニオニック%表示で、
F- 17〜80%
の成分を含有し、
前記ガラス素材は表面にコート層を有さず、ガラス表面を前記成形型の成形面で直接押圧して成形面形状を転写して、前記ガラス光学レンズを得ること、前記成形型は、成形面に炭素を含有する離型膜が設けられていること、および前記押圧時の成形型は、成形面温度が300〜600℃の範囲であることを特徴とする、前記製造方法。
[6]
前記フツリン酸ガラスは、ガラス転移温度Tgが、470℃以下であることを特徴とする、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]
前記フツリン酸ガラスを、所定形状に予備成形したガラス素材を、ガラス粘度が106〜109dPa・sとなる温度に加熱した状態で、予熱された成形型内に供給し、押圧することを特徴とする、[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]
前記ガラス素材は、溶融状態のガラスを滴下、又は流下しつつ分離し、冷却中しつつ予備成形されたものであることを特徴とする、[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法。
このフツリン酸ガラスは、好ましくは、カチオン%表示で、以下の成分を含有する。
P5+ 5〜50%、
Al3+ 0.1〜40%、
Mg2+ 0〜20%、
Ca2+ 0〜25%、
Sr2+ 0〜30%、
Ba2+ 0〜30%、
Li+ 0〜30%、
Na+ 0〜10%、
K+ 0〜10%、
Y3+ 0〜5%、
La3+ 0〜5%
Gd3+ 0〜5%
Ca2+の好ましい含有量は0〜25%、より好ましくは1〜25%、さらに好ましくは5〜20%、特に好ましくは5〜16%とする。
Sr2+の好ましい含有量は0〜30%、より好ましくは1〜30%、さらに好ましくは5〜25%、特に好ましくは10〜20%とする。
Ba2+の好ましい含有量は0〜30%、より好ましくは1〜30%、さらに好ましくは1〜25%、より一層好ましくは5〜25%、特に好ましくは8〜25%とする。
(ガラスI)
必須のカチオン成分として、P5+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、およびBa2+から選ばれる2価カチオン成分(R2+)を2種以上、およびLi+を含み、カチオン%表示にて、
P5+ 10〜45%、
Al3+ 5〜30%、
Mg2+ 0〜20%、
Ca2+ 0〜25%、
Sr2+ 0〜30%、
Ba2+ 0〜25%、
Li+ 2〜30%、
Na+ 0〜10%、
K+ 0〜10%、
Y3+ 0〜5%、
B3+ 0〜0.5%、
を含有するとともに、F-とO2-の合計量に対するF-の含有量のモル比F-/(F-+O2-)が0.25〜0.85であるフツリン酸塩ガラス。
P5+は10〜45%とする。好ましい範囲は10〜40%、より好ましい範囲は20〜38%、さらに好ましい範囲は20〜30%である。
これは、近赤外線吸収ガラスとして利用することのできる、Cu2+を含むフツリン酸ガラスである。
P5+ 11〜45%、
Al3+ 0〜29%、
Li+、 Na+およびK+を合計で0〜43%、
Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+およびZn2+を合計で14〜50%、
Cu2+ 0.5〜13%、
を含み、さらにアニオニック%表示で、
F- 17〜80%
を含むものである。
本発明の製造方法で用いるガラス素材は、上記フツリン酸ガラスを所定体積、所定形状に予備成形したものとすることができ、その製法には限定されない。例えば、ブロック状のガラスから切り出したものを、研削や研磨によって所定体積、所定形状に予備成形することができる。更に、パイプから溶融状態のガラスを滴下、又は流下しつつ分離して所定量のガラス塊とし、このガラス塊の冷却中に予備成形することができる。これは製造効率上有利である上、この方法により得られたガラス素材は、特に離型性が良く、後述する発明の効果が高く得られた。
用意したガラス素材を、プレス成形することによってガラス光学レンズを得る。プレス成形に用いる、成形型は、炭化ケイ素、ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、酸化アルミニウムや炭化チタンのサーメットなど、素材は限定されないが、緻密性、耐熱性などから炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステンからなるものが好ましい。
本発明を適用して得る光学レンズの形状、用途には特に制約はない。光学機能面に非球面又は球面を有するレンズに適用でき、レンズの場合には両凸レンズ、両凹レンズ、凸又は凹メニスカスレンズとすることができる。本発明によると、ガラス素材表面が直接成形面に接触して成形されるが、冷却時にガラスが収縮する際、ガラス表面と離型膜との滑り性、ガラスと成形面の収縮率の違いにより、充分に離型することができる。このため、離型時のレンズの割れや、成形面への貼りつきが抑止できる。
ガラス素材(ガラスB:カチオン%で、P5+ 26%、Al3+ 20%、Mg2+ 10%、Ca2+ 14%、Sr2+ 15%、Ba2+ 10%、Li+ 4%、Y3+ 1%、アニオン%で、F- 64%、O2- 36%を含有するフツリン酸塩ガラス、nd 1.50、νd 81.2、Tg 430℃)を用いて、両凸形状のレンズ(プレス径16.5mmφ 中心肉厚3.3mm )を成形した。まず、溶融状態のガラスをパイプから流出させ、滴下したガラス塊を、底面からガスを噴出する受け型で受け、気流上で浮上させながら、両凸曲面形状に予備成形し、ガラス素材とした。
次に、比較例と同様のガラス素材であって表面に炭素含有膜を形成しないガラス素材を用いて、上記と同様のプレス成形を150回行った。その結果、成形体表面のクモリは見られなかった。尚、落下供給時に成形面上での滑り性に起因して、偏肉が時折観察された。
次に、上記とは組成の異なるフツリン酸塩光学ガラスAを用いて比較例1と同様のガラス素材を予備成形し、プレス成形を行った。(ガラスA:カチオン%表示で、P5+ 26%、Al3+ 21%、Mg2+ 8%、Ca2+ 9%、Sr2+ 16%、Ba2+ 11%、Li+ 8%、Y3+ 1%。F-/(O2-+F-)= 0.635 (F-とO2-の合計でアニオンの100%とする)、nd 1.50、νd 82、Tg 406℃)但し、加熱温度については、同様のガラス粘度となるように温度を調整した。
尚、比較のため、本発明外の、以下のリン酸塩光学ガラスを用いて、同様に予備成形したガラス素材を用いて、プレス成形を行った。(ガラスC:mol%表示で、P2O3 36%、B2O3 2%、Li2O 12%、Na2O 10%、K2O 4%、BaO2 3%、ZnO 12%、Bi2O3 1%、Nd 1.59、 νd 59.5、 Tg322℃)
Claims (8)
- フツリン酸ガラスからなり、所定形状に予備成形したガラス素材を、成形型によってプレス成形して、プレス成形によって形成された光学機能面を機械加工することなしにガラス光学レンズを製造する方法において、
前記フツリン酸ガラスが、カチオン%表示で、
P5+ 26〜50%、
Al3+ 0.1〜40%、
Mg2+ 0〜20%、
Ca2+ 0〜25%、
Sr2+ 0〜30%、
Ba2+ 0〜30%、
Li+ 0〜30%、
Na+ 0〜10%、
K+ 0〜10%、
Y3+ 0〜5%、
La3+ 0〜5%
Gd3+ 0〜5%の成分を含有し、
前記ガラス素材は表面にコート層を有さず、ガラス表面を前記成形型の成形面で直接押圧して成形面形状を転写して、前記ガラス光学レンズを得ること、前記成形型は、成形面に炭素を含有する離型膜が設けられていること、および前記押圧時の成形型は、成形面温度が300〜600℃の範囲であることを特徴とする、前記製造方法。 - F-とO2-の合計量に対するF-の含有量のモル比F-/(F-+O2-)が0.25〜0.95である、請求項1に記載の製造方法。
- Li+を2〜30カチオン%含む、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記フツリン酸ガラスは、屈折率の値ndが1.40〜1.60の範囲であり、アッベ数(νd)が67以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- フツリン酸ガラスからなり、所定形状に予備成形したガラス素材を、成形型によってプレス成形して、プレス成形によって形成された光学機能面を機械加工することなしにガラス光学レンズを製造する方法において、
前記フツリン酸ガラスが、カチオン%表示で、
P5+ 11〜45%、
Al3+ 0〜29%、
Li+ 15〜30%、
Li+、 Na+およびK+を合計で15〜43%、
Mg2+、 Ca2+、Sr2+、Ba2+およびZn2+を合計で14〜50%、
Cu2+ 0.5〜13%、
アニオニック%表示で、
F- 17〜80%
の成分を含有し、
前記ガラス素材は表面にコート層を有さず、ガラス表面を前記成形型の成形面で直接押圧して成形面形状を転写して、前記ガラス光学レンズを得ること、前記成形型は、成形面に炭素を含有する離型膜が設けられていること、および前記押圧時の成形型は、成形面温度が300〜600℃の範囲であることを特徴とする、前記製造方法。 - 前記フツリン酸ガラスは、ガラス転移温度Tgが、470℃以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記フツリン酸ガラスを、所定形状に予備成形したガラス素材を、ガラス粘度が106〜109dPa・sとなる温度に加熱した状態で、予熱された成形型内に供給し、押圧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。
- 前記ガラス素材は、溶融状態のガラスを滴下、又は流下しつつ分離し、冷却中しつつ予備成形されたものであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
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