JP5188269B2 - 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、光学素子およびそれらの製造方法 - Google Patents

光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、光学素子およびそれらの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、低分散かつ異常分散性を有する光学ガラスと前記ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、光学素子ブランクおよび光学素子ならびにそれらの製造方法に関する。
フツリン酸ガラスは、低分散性と異常分散性を有し、高次の色収差補正に使用するレンズの材料として好適である。低分散性を備えつつ屈折率が高いガラスとして、特許文献１に開示されているフツリン酸ガラスが知られている。
特公平４−４３８５４号公報
しかし、こうした低分散ガラスには次のような問題がある。フツリン酸ガラスは、熔融状態で著しい揮発性を示し、光学的均質性の高いガラスを得ることが難しい。また、特許文献１に記載のガラスは優れた異常分散性を有するが、熱的安定性の面で改良の余地が多分に存在する。熔融ガラスを成形する際、熱的安定性が低いガラスでは、失透防止のためにガラスの流出温度を高くしなければならず、揮発がより助長され、光学的均質性の高いガラスを得ることが益々難しくなる。
ガラスの揮発性を抑制するとともに、高屈折率を維持しつつ熱的安定性を高めることができれば、高品質のフツリン酸ガラスを安定供給することができ、フツリン酸ガラスの特性を活かした高性能の光学機器の普及に大きく貢献することができる。
本発明は、こうした背景のもとになされたものであり、高屈折率低分散で熱的安定性に優れ、揮発性が抑制されたフツリン酸ガラスからなる光学ガラス、および前記ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、光学素子を提供すること、ならびに前記光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子それぞれの製造方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成する本発明は、
（１） カチオン％表示で、
Ｐ５＋を２０〜４５％、
Ａｌ３＋を１５〜３５％、
Ｂａ２＋を２０〜５０％、
含むとともに、アニオン％表示で、
Ｆ−を２０〜５０％、
Ｏ２−を５０〜８０％、
含み、
モル比Ｏ２−／Ｐ５＋が３．５以上、
モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋が０．５０以上、
であり、
アッベ数νｄが６６以上、屈折率ｎｄが１．５６１０４以上であり、前記アッベ数νｄに対して前記屈折率ｎｄが下記（Ｉ）式を満たすことを特徴とするフツリン酸ガラス、
ｎｄ≧２．０６１４−０．００７１×νｄ ・・・（Ｉ）
（２） カチオン％表示で、
Ｌｉ＋を０〜１０％、
Ｎａ＋を０〜１０％、
Ｋ＋を０〜１０％、
Ｍｇ２＋を０〜１０％、
Ｃａ２＋を０〜１５％、
Ｓｒ２＋を０〜１０％、
Ｚｎ２＋を０〜１５％、
Ｌａ３＋を０〜３％、
Ｇｄ３＋を０〜３％、
Ｙ３＋を０〜１５％、
Ｓｉ４＋を０〜５％、
Ｂ３＋を０〜５％、
を含む上記（１）項に記載のフツリン酸ガラス、
（３） 液相温度が９００℃以下である上記（１）または（２）項に記載のフツリン酸ガラス、
（４） ΔＰg,Fが０．０１５以上である上記（１）〜（３）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラス、
（５） Ｃｌ−を０〜３．０アニオン％含む上記（１）〜（４）項のいずれかに記載のフツリン酸ガラス、
（６） 上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスからなることを特徴とするプレス成形用ガラス素材、
（７） 精密プレス成形用プリフォームである上記（６）項に記載のプレス成形用ガラス素材、
（８） 熔融ガラスを連続して鋳型に流し込み成形するとともに、成形したガラスを鋳型から連続して取り出すガラス成形体の製造方法において、
上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、調合して得られたガラス原料を熔融して得られた熔融ガラスを成形することを特徴とするガラス成形体の製造方法、
（９） 上記（８）項に記載の方法により作製したガラス成形体を分割、研削、研磨することを特徴とするプレス成形用ガラス素材の製造方法、
（１０） 熔融ガラスを流出して、熔融ガラス塊を分離し、前記ガラス塊が冷却、固化するまでの過程でプレス成形用ガラス素材に成形するプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、前記ガラス原料を熔融して得た熔融ガラスを成形することを特徴とするプレス成形用ガラス素材の製造方法、
（１１） 研削、研磨して光学素子に仕上げる光学素子ブランクにおいて、
上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスからなることを特徴とする光学素子ブランク、
（１２） 上記（７）項に記載のプレス成形用ガラス素材、もしくは、上記（１０）項に記載の方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化して、プレス成形することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法、
（１３） 上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、前記ガラス原料を熔融して得た熔融ガラスを流出して、熔融ガラス塊を分離し、前記ガラス塊をプレス成形することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法。
（１４） 上記（１）〜（５）項のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスからなることを特徴とする光学素子、
（１５） 上記（１１）項に記載の光学素子ブランク、もしくは上記（１２）または（１３）に記載の方法により作製した光学素子ブランクを研削、研磨することを特徴とする光学素子の製造方法、
（１６） 上記（７）項に記載のプレス成形用ガラス素材、もしくは、上記（９）または（１０）項に記載の方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
（１７） プレス成形用ガラス素材をプレス成形型に導入し、前記ガラス素材とプレス成形型とを一緒に加熱し、精密プレス成形する上記（１６）項に記載の光学素子の製造方法、および
（１８） プレス成形用ガラス素材を加熱した後、予熱したプレス成形型に導入し、精密プレス成形する上記（１６）項に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。
本発明によれば、高屈折率低分散で熱的安定性に優れ、揮発性が抑制されたフツリン酸ガラスからなる光学ガラス、および前記ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、光学素子を提供すること、ならびに前記光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子それぞれの製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、精密プレス成形性の優れた光学ガラスやプレス成形用ガラス素材とその製造方法を提供することができ、光学素子を高い生産性のもと製造する方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、加工性に優れた光学ガラスを提供することもできるので、高い生産性のもと研削、研磨により光学素子を製造することができる。また、精密プレス成形によって光学素子を製造する場合でも、レンズの心取加工などに上記優れた加工性を活かすことができる。
また、本発明によれば、熔融状態におけるガラスの揮発性が抑制されるので、揮発に伴う脈理の発生を抑制し、高品質のガラス成形体を容易に得ることができる。さらに、揮発による熔融ガラスの組成変動を抑制することもできるので、屈折率、アッベ数などの光学特性の変動を抑えることができ、光学特性が安定したフツリン酸光学ガラスを量産することもできる。
［フツリン酸ガラスとその製造方法］
本発明のフツリン酸ガラスは、カチオン％表示で、
Ｐ５＋を２０〜４５％、
Ａｌ３＋を１５〜３５％、
Ｂａ２＋を２０〜５０％、
含むとともに、アニオン％表示で、
Ｆ−を２０〜５０％、
Ｏ２−を５０〜８０％、
含み、
モル比Ｏ２−／Ｐ５＋が３．５以上、
モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋が０．４５以上、
であり、
アッベ数νｄが６６以上、前記アッベ数νｄに対して屈折率ｎｄが下記（Ｉ）式を満たすことを特徴とするフツリン酸ガラスである。
ｎｄ≧２．０６１４−０．００７１×νｄ ・・・（Ｉ）
以下、本発明のフツリン酸ガラスの組成限定理由について説明する。カチオン成分の含有量、合計含有量は特記しない限り、カチオン％で表示し、アニオン成分の含有量、合計含有量は特記しないアニオン成分で表示するものとする。
Ｐ５＋は、ガラスネットワーク形成成分であり、その含有量が２０％未満だと熱的安定性が低下し、４５％を超えると化学的耐久性が低下するとともに、後述する理由により高温状態における揮発性の抑制が困難になるか、低分散性、異常部分分散性の維持が困難になる。したがって、Ｐ５＋の含有量を２０〜４５％とする。上記観点からＰ５＋の含有量の好ましい下限は２２％、より好ましい下限は２５％、さらに好ましい下限は３０％であり、Ｐ５＋の含有量の好ましい上限は４３％であり、より好ましい上限は４０％である。もっとも好ましい上限は３９％である。
Ａｌ３＋は、熱的安定性、化学的耐久性、加工性を向上させる働きをするとともに、屈折率を高める働きもする。その含有量が１５％未満だと上記効果を得ることが困難となり、３５％を超えると熱的安定性が低下するため、Ａｌ３＋の含有量を１５〜３５％とする。Ａｌ３＋よる上記効果を一層高める上から、Ａｌ３＋の含有量の好ましい範囲は１５〜３３％、より好ましい範囲は１５〜３０％、さらに好ましい範囲は１７〜２７％、一層好ましい範囲は１７〜２５％である。
Ｂａ２＋は、熱的安定性を損なうことなく、屈折率を高める働きをする。その含有量が２０％未満だと上記効果を得ることが難しくなり、５０％を超えると熱的安定性が低下するので、Ｂａ２＋の含有量を２０〜５０％とする。上記観点から、Ｂａ２＋の含有量の好ましい下限は２２％、より好ましい下限は２５％、さらに好ましい下限は２７％、一層好ましい下限は３０％であり、好ましい上限は４７％、より好ましい上限は４５％である。
Ｆ−は、低分散性、異常部分分散性を付与する上で重要な成分であり、ガラス転移温度を低下させる働きもする。その含有量が２０％未満だと上記効果を得ることが困難になり、５０％を超えると屈折率が低下して所要の屈折率を得ることが難しくなる。したがって、Ｆ−の含有量を２０〜５０％とする。Ｆ−による上記効果を一層高める上から、Ｆ−の含有量の好ましい範囲は２２〜５０％、より好ましい範囲は２５〜５０％、さらに好ましい範囲は２７〜５０％、一層好ましい範囲は３０〜５０％である。
Ｏ２−は、熱的安定性を維持する働きがあるが、その含有量が５０％未満だと屈折率が低下して所要の屈折率を得ることが難しくなるとともに、後述する理由により高温状態における揮発性の抑制が困難になる。一方、その含有量が８０％を越えると必要量のＦ−を含有させることができず、所要の低分散性、異常部分分散性を実現することが困難になる。したがって、Ｏ２−の含有量を５０〜８０％とする。Ｏ２−による上記効果を一層高める上から、Ｏ２−の含有量の好ましい範囲は５０〜７８％、より好ましい範囲は５０〜７５％、さらに好ましい範囲は５０〜７３％、一層好ましい範囲は５０〜７０％である。
フツリン酸塩ガラスの原料としては、一般にリン酸塩が用いられているが、アニオン成分としてフッ素（Ｆ−）の導入量をなるべく多くするために、リン酸塩としては、リン（Ｐ５＋）１原子に対する酸素（Ｏ２−）原子数の比（酸素原子／リン原子）が小さい、メタリン酸塩（酸素原子／リン原子＝３）が用いられている。
しかし、本発明者が検討したところ、上記メタリン酸塩を用いてガラスを作製した場合、熔融ガラス中において、原料に由来するメタリン酸とフッ素が反応することにより、揮発成分としてフッ化ホスホリル（ＰＯＦ３）が発生してしまうのに対して、熔融ガラス中のリン１原子当たりの酸素原子の原子比を３．５以上（酸素原子／リン原子≧３．５）に調整すると、揮発成分の発生量が大幅に低減することが判明した。これは、熔融ガラス中に存在するリン酸として、リン（Ｐ５＋）１原子に対する酸素（Ｏ２−）原子数の比（酸素原子／リン原子）が３であるメタリン酸よりも、リン（Ｐ５＋）１原子に対する酸素（Ｏ２−）原子数の比（酸素原子／リン原子）が３．５である２リン酸の方が安定であるためと考えられる。本発明では、フツリン酸塩ガラス中のＰ５＋の含有量に対するＯ２−の含有量のモル比Ｏ２−／Ｐ５＋を３．５以上とする。モル比Ｏ２−／Ｐ５＋を３．５以上にすることによって、揮発成分であるフッ化ホスホリルの発生を抑制して、高温状態におけるガラスの揮発性を大幅に低減することができる。揮発性の抑制により、熔融ガラスのように高温状態のガラス表面が揮発により変質することを防止することができ、表面脈理の発生を抑制することができる。また、揮発に起因するガラス組成の変動を抑制することができるので、屈折率やアッベ数などの光学特性の変動を抑制することもできる。さらに、モル比Ｏ２−／Ｐ５＋を３．５以上にすることにより、熔融時におけるガラスの侵蝕性を抑制することもできるため、熔融容器やガラスを均質化する際に使用する攪拌棒の侵蝕を抑制することができる。そのため、熔融容器や攪拌棒を構成する白金あるいは白金合金が侵蝕によってガラスに混入し、異物となってガラスの品質を低下させることを防止できる。
所要の屈折率を得つつ、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性、加工性を向上させる上から、Ｐ５＋の含有量に対するＡｌ３＋の含有量のモル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋を０．４５以上にする。モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋が０．４５未満だと、所要の屈折率と優れた熱的安定性の両立が困難になるとともに、化学的耐久性、加工性が低下する。ただし、モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋を過大にすると熱的安定性が低下することから、モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋を１以下にすることが好ましい。上記効果を一層高める上から、モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋を０．４７以上にすることが好ましく、０．５０以上にすることがより好ましい。
また、高次の色収差補正に好適なガラスを提供するためにアッベ数νｄを６６以上とし、屈折率ｎｄが上記（Ｉ）式を満たすようにする。屈折率ｎｄを前記範囲内にすることにより、同等の集光力でありながら、レンズ面の曲率の絶対値を減少させる（レンズ面の曲率を緩くする）ことができる。精密プレス成形でも、研削、研磨でも、レンズ面の曲率が緩いレンズのほうが作製しやすいので、高屈折率のガラスを用いることにより生産性を高めることができる。さらに、屈折率を高めることにより高機能、コンパクトな光学系に使用する光学素子に好適なガラス材料を提供することもできる。本発明のフツリン酸ガラスは、アッベ数νｄが６６以上の範囲で、屈折率ｎｄが下記（II）式や（III）式を満たす場合であっても、揮発性が抑制され、かつ、良好な熱的安定性、化学的耐久性、加工性、精密プレス成形性、異常部分分散性を実現することができる。
ｎｄ≧２．０６６４−０．００７１×νｄ ・・・（II）
ｎｄ≧２．０７１４−０．００７１×νｄ ・・・（III）
本発明のフツリン酸ガラスは、Ｐ５＋、Ａｌ３＋、Ｂａ２＋の３種のカチオン成分とＦ−、Ｏ２−の２種のアニオン成分によって構成することもできるし、その他、カチオン成分、アニオン成分を含有させてもよい。
そのようなガラスの例としては、カチオン％表示で、
Ｌｉ＋を０〜１０％、
Ｎａ＋を０〜１０％、
Ｋ＋を０〜１０％、
Ｍｇ２＋を０〜１０％、
Ｃａ２＋を０〜１５％、
Ｓｒ２＋を０〜１０％、
Ｚｎ２＋を０〜１５％、
Ｌａ３＋を０〜３％、
Ｇｄ３＋を０〜３％、
Ｙ３＋を０〜１５％、
Ｓｉ４＋を０〜５％、
Ｂ３＋を０〜５％、
をさらに含むフツリン酸ガラスを示すことができる。
Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋は、ガラスの粘性を低下させるとともに、ガラス転移温度を低下させる働きをするが、それぞれ１０％を超えると熱的安定性が低下し、Ｎａ＋、Ｋ＋については屈折率も低下するため、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋いずれの含有量とも０〜１０％、好ましくは０〜７％、より好ましくは０〜５％、さらに好ましくは０〜３％とする。一層好ましくは、Ｌｉ＋を含有しないガラス、Ｎａ＋を含有しないガラス、Ｋ＋を含有しないガラスがそれぞれ好ましい。
Ｍｇ２＋は、加工性や熱的安定性を良化する働きをするが、１０％を超えて含有させると屈折率が低下するので、Ｍｇ２＋の含有量を０〜１０％とする。Ｍｇ２＋の含有量の好ましい範囲は０〜７％、より好ましい範囲は０〜５％、さらに好ましい範囲は０〜３％、一層好ましい範囲は０〜１％である。
Ｃａ２＋も加工性や熱的安定性を良化する働きをするが、１５を超えて含有させると屈折率が低下するので、Ｃａ２＋の含有量を０〜１５％とする。Ｃａ２＋の含有量の好ましい範囲は０〜１４％、より好ましい範囲は０〜１３％、さらに好ましい範囲は０〜１２％、一層好ましい範囲は０〜１０％である。
Ｓｒ２＋は屈折率を高める働きをするが、１０％を超えて含有させるとガラスの熱的安定性が低下するので、Ｓｒ２＋の含有量を０〜１０％とする。Ｓｒ２＋の含有量の好ましい範囲は０〜８％、より好ましい範囲は０〜７％、さらに好ましい範囲は０〜６％、一層好ましい範囲は０〜５％である。
Ｚｎ２＋は屈折率を維持しつつ熱的安定性を向上させる働きをするが、１５％を超えて含有させると分散が高くなり、所要の光学特性を得ることが困難になる。したがって、Ｚｎ２＋の含有量を０〜１５％とする。Ｚｎ２＋の含有量の好ましい範囲は０〜１５％、より好ましい範囲は０〜１４％、さらに好ましい範囲は０〜１３％、一層好ましい範囲は０〜１２％、より一層好ましい範囲は０〜１０％である。
Ｌａ３＋は屈折率を高める働きをするが、３％を超えて含有させると熱的安定性が低下するので、Ｌａ３＋の含有量を０〜３％とする。Ｌａ３＋の含有量の好ましい範囲は０〜２％、より好ましい範囲は０〜１％であり、さらに好ましくは含有させない。
Ｇｄ３＋は屈折率を高める働きをするが、３％を超えて含有させると熱的安定性が低下するので、Ｇｄ３＋の含有量を０〜３％とする。Ｇｄ３＋の含有量の好ましい範囲は０〜２％、より好ましい範囲は０〜１％であり、さらに好ましくは含有させない。
Ｙ３＋は熱的安定性を維持しつつ屈折率を高める働きがあるが、１５％を超えて含有させると熱的安定性が低下する。したがって、Ｙ３＋の含有量を０〜１５％とする。Ｙ３＋の含有量の好ましい範囲は０〜１４％、より好ましい範囲は０〜１３％、さらに好ましい範囲は０〜１２％、一層好ましい範囲は０〜１２％、より一層好ましい範囲は０〜１０％である。
Ｓｉ４＋は少量であれば含有させることができるが、５％を超えて含有させると熔融性や熱的安定性が低下する。したがって、Ｓｉ４＋の含有量を０〜５％とする。Ｓｉ４＋の含有量の好ましい範囲は０〜３％、より好ましくは０〜１％、さらに好ましくは含有させない。
Ｂ３＋も少量であれば含有させることができるが、５％を超えて含有させると熔融性や熱的安定性が低下する。したがって、Ｂ３＋の含有量を０〜５％とする。Ｂ３＋の含有量の好ましい範囲は０〜３％、より好ましくは０〜１％、さらに好ましくは含有させない。
Ｃｌ−を０〜３．０アニオン％含有させることにより、パイプから熔融ガラスを流出する際、パイプ外周へのガラス濡れ上がりを抑制し、濡れ上がりによるガラスの品質低下を抑制することができる。また、Cl-は脱泡剤としての効果もある。しかし、過剰に導入すると揮発や熔解設備の侵食の問題が発生する為、導入量は好ましくは０〜２．０％、さらに好ましくは０〜１．０％とする。
この他、清澄剤としてＳｂ３＋、Ｃｅ４＋などを少量添加することもできる。清澄剤の総量は０％を含み、１％未満とすることが好ましい。
なお、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｔｈ、Ｃｓなど環境負荷が懸念される成分は含有させないことが好ましい。さらに、本発明のフツリン酸ガラスのうち着色剤を含まないものは、可視領域の広い範囲にわたり高い透過率が得られる。こうした特長を活かすには、着色剤を含まないことが好ましい。着色剤としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒなどを例示することができる。また、Ｈｆ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｔｂなどの導入は不要であるばかりか、高価な成分であるため、Ｈｆ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｔｂなどを含有させないことが好ましい。
本発明のフツリン酸ガラスは、熱的安定性に優れており、好ましい態様においては液相温度９００℃以下を実現することができ、より好ましくは８８０℃以下の液相温度を実現することもできる。上記のように液相温度が低いガラスは、ガラスの流出温度を低くすることができるので、失透することなく、粘性が成形に適した状態になるように調整することができる。
本発明のフツリン酸ガラスは正の異常分散性を示す。異常分散性はΔＰg,Fによって定量的に表される。ｇ線、F線、ｃ線における各屈折率ｎｇ、ｎF、ｎcを用いて、部分分散比Ｐg,Fは（ｎg−ｎF）／（ｎF−ｎc）と表される。
部分分散比Ｐg,F−アッベ数νｄ図において正常部分分散ガラスの基準となるノーマルライン上の部分分散比をＰg,F（０）と表すと、Ｐg,F（０）はアッベ数νｄを用いて次式で表される。
Ｐg,F（０）＝０．６４８３−（０．００１８×νｄ）
ΔＰg,Fは、上記ノーマルラインからの部分分散比Ｐg,Fの偏差であり、次式で表される。
ΔＰg,F＝Ｐg,F−Ｐg,F（０）
＝Ｐg,F＋（０．００１８×νｄ）−０．６４８３
本発明のフツリン酸ガラスで、異常分散性の観点から好ましいものは、ΔＰg,Fが０．０１５以上のガラスであり、より好ましいガラスは、ΔＰg,Fが０．０１８以上であり、もっとも好ましいものは０．０２０以上のガラスである。こうした異常分散性により、高次の色収差補正に一層好適なガラスを提供することができる。
本発明のフツリン酸ガラスは、所定の組成範囲内で、所要の特性が得られるようにガラス原料を調合、熔融、成形することにより得ることができる。本発明のフツリン酸ガラスは光学ガラスとして好適なものであり、光学ガラスの製造方法を用いることができる。
中でも、ガラス原料を加熱、熔融するフツリン酸ガラスの製造方法において、少なくともリン酸塩、フッ化物およびアルカリ土類金属化合物を用い、上記本発明のフツリン酸ガラスが得られるように、かつ、アルカリ土類金属化合物中の炭酸塩の占める割合を質量比で３０％以下に抑えてガラス原料を調合し、調合して得られたガラス原料を熔融容器中で加熱、熔融する方法が好ましい。
本発明のフツリン酸ガラスは、揮発性、侵蝕性を抑制するため、モル比Ｏ２−／Ｐ５＋を３．５以上とする。その結果、所要のＰ５＋量に対し、多くのＯ２−をガラス中に導入する必要がある。メタリン酸塩原料を使用するだけではモル比Ｏ２−／Ｐ５＋は３となり、３．５以上にまで高めることができない。メタリン酸塩原料以外でＯ２−を導入するための原料としては、炭酸塩原料の使用が考えられる。例えば、本発明のフツリン酸ガラスは比較的多量のＢａ２＋を含むため、炭酸バリウムを原料として用いれば、モル比Ｏ２−／Ｐ５＋を高めやすい。しかし、炭酸バリウムは分解温度が高く、ガラス原料の熔解温度では完全に分解せず、熔解温度よりも高温である清澄温度で分解が進むため、ガラス中にＣＯ２ガスが気泡や溶存ガスとして残留しやすい。溶存ガスは、ガラスを急冷したり、攪拌などの刺激によって気泡となって析出し、ガラスの品質を低下させる原因になる。
そこで、アルカリ土類金属化合物中の炭酸塩の占める割合を質量比で３０％以下に抑えてガラス原料を調合し、得られたガラス原料を加熱、熔融することにより、こうしたＣＯ２ガスの気泡や溶存ガスを低減し、ガラスの品質を向上することができる。ＣＯ２ガスの気泡や溶存ガスをより低減し、ガラスの品質を一層向上させる上から、アルカリ土類金属化合物中の炭酸塩の占める割合を質量比で２０％以下に抑えることが好ましく、１０％以下に抑えることがより好ましく、５％以下に抑えることがさらに好ましく、炭酸塩を用いないことが一層好ましい。なお、ＢａＯは吸湿性があり、本発明のように光学特性を精密に制御するために精密な原料の秤量、調合を要する場合に向いていない。したがって、原料としてＢａＯを用いないことが好ましい。
本発明のフツリン酸ガラスは、摩耗度ＦＡが好ましくは６００以下、より好ましくは５８０以下、さらに好ましくは５５０以下、一層好ましくは５００以下であって、フツリン酸ガラスにあっては摩耗度が小さい。そのため、研削、研磨などの加工時にガラスが過剰に摩耗しないため、加工面精度の高い加工が可能になる。こうした性質は、本発明のフツリン酸ガラスからなる球面レンズをはじめとする各種レンズ、プリズムなどの光学素子を研削、研磨によって作製する際に活かされる。
また、本発明のフツリン酸ガラスは、ヌープ硬さＨＫが好ましくは３００ＭＰａ以上、より好ましくは３２０ＭＰａ以上、さらに好ましくは３４０ＭＰａ以上であって、フツリン酸ガラスにあっては十分なヌープ硬さを備える。そのため、研削、研磨などの加工後、加工傷が残りにくい。
このように、本発明のフツリン酸ガラスは比較的摩耗度が小さく、ヌープ硬さが大きいので、優れた加工性を有する。こうした性質は、加工面精度が高く、加工傷がない光学素子や精密プレス成形用プリフォームを作製する上で好都合であるばかりでなく、精密プレス成形によって作製したレンズの心取り加工においても好都合である。
［プレス成形用ガラス素材とその製造方法およびガラス成形体の製造方法］
次に本発明のプレス成形用ガラス素材について説明する。
本発明のプレス成形用ガラス素材は、上記本発明のフツリン酸ガラスからなることを特徴とする。ここで、プレス成形用ガラス素材とは、加熱して、プレス成形に供されるガラス塊を意味する。プレス成形用ガラス素材の例としては、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子ブランクのプレス成形用ガラスゴブなど、プレス成形品の質量に相当する質量を有するガラス塊を示すことができる。
以下、プレス成形用ガラス素材の各例について説明する。
精密プレス成形用プリフォーム（以下、単にプリフォームをいうことがある。）は、加熱して精密プレス成形に供されるガラス予備成形体を意味するが、ここで精密プレス成形とは、周知のようにモールドオプティクス成形とも呼ばれ、光学素子の光学機能面をプレス成形型の成形面を転写することにより形成する方法である。なお、光学機能面とは光学素子において、制御対象の光を屈折したり、反射したり、回折したり、入出射させる面を意味し、レンズにおけるレンズ面などがこの光学機能面に相当する。
精密プレス成形時にガラスとプレス成形型成形面との反応、融着を防止しつつ、成形面に沿ってガラスの延びが良好になるようにするため、プリフォームの表面に離型膜を被覆することが好ましい。離型膜の種類としては、
貴金属（白金、白金合金）
酸化物（Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｙの酸化物など）
窒化物（Ｂ、Ｓｉ、Ａｌの窒化物など）
フッ化物（Ｍｇのフッ化物等）
炭素含有膜
などがあげられる。炭素含有膜としては、炭素を主成分とするもの（膜中の元素含有量を原子％で表したとき、炭素の含有量が他の元素の含有量よりも多いもの）が望ましい。具体的には、炭素膜や炭化水素膜などを例示することができる。炭素含有膜の成膜法としては、炭素原料を使用した真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の方法や、炭化水素などの材料ガスを使用した熱分解などの公知の方法を用いればよい。その他の膜については、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法等を用いて成膜することが可能である。
プリフォームの作製は、次のようにして行う。
第1の作製例は、熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離、冷却して、当該熔融ガラス塊と等しい質量を有するプリフォームを成形する方法である。例えば、ガラス原料を熔融、清澄、均質化して均質な熔融ガラスを用意し、温度調整された白金または白金合金製の流出ノズルあるいは流出パイプから流出する。小型のプリフォームや球状のプリフォームを成形する場合は、熔融ガラスを流出ノズルから所望質量の熔融ガラス滴として滴下し、それをプリフォーム成形型によって受けてプリフォームに成形する。あるいは、同じく所望質量の熔融ガラス滴を流出ノズルより液体窒素などに滴下してプリフォームを成形する。中大型のプリフォームを作製する場合は、流出パイプより熔融ガラス流を流下させ、熔融ガラス流の先端部をプリフォーム成形型で受け、熔融ガラス流のノズルとプリフォーム成形型の間にくびれ部を形成した後、プリフォーム成形型を真下に急降下して、熔融ガラスの表面張力によってくびれ部にて熔融ガラス流を分離し、受け部材に所望質量の熔融ガラス塊を受けてプリフォームに成形する。
キズ、汚れ、シワ、表面の変質などがない滑らかな表面、例えば自由表面を有するプリフォームを製造するためには、プリフォーム成形型などの上で熔融ガラス塊に風圧を加えて浮上させながらプリフォームに成形したり、液体窒素などの常温、常圧下では気体の物質を冷却して液体にした媒体中に熔融ガラス滴を入れてプリフォームに成形する方法などが用いられる。
熔融ガラス塊を浮上させながらプリフォームに成形する場合、熔融ガラス塊にはガス（浮上ガスという）が吹きつけられ上向きの風圧が加えられることになる。この際、熔融ガラス塊の粘度が低すぎると浮上ガスがガラス中に入り込み、プリフォーム中に泡となって残ってしまう。しかし、熔融ガラス塊の粘度を３〜６０ｄＰａ・ｓにすることにより、浮上ガスがガラス中に入り込むことなく、ガラス塊を浮上させることができる。
プリフォームに浮上ガスが吹き付けられる際に用いられるガスとしては、空気、Ｎ２ガス、Ｏ２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス、水蒸気等が挙げられる。また、風圧は、プリフォームが成形型表面等の固体と接することなく浮上できれば特に制限はない。
プリフォームより製造される精密プレス成形品（例えば、光学素子）は、レンズのように回転対称軸を有するものが多いため、プリフォームの形状も回転対称軸を有する形状が望ましい。具体例としては、球あるいは回転対称軸を一つ備えるものを示すことができる。回転対称軸を一つ備える形状としては、前記回転対称軸を含む断面において角や窪みがない滑らかな輪郭線をもつもの、例えば上記断面において短軸が回転対称軸に一致する楕円を輪郭線とするものなどがあり、球を扁平にした形状（球の中心を通る軸を一つ定め、前記軸方向に寸法を縮めた形状）を挙げることもできる。
プリフォームの第２の作製例は均質な熔融ガラスを鋳型に鋳込んで成形した後、成形体の歪をアニールによって除去し、切断または割断して、所定の寸法、形状に分割し、複数個のガラス片を作製し、ガラス片を研磨して表面を滑らかにするとともに、所定の質量のガラスからなるプリフォームとする。このようにして作製したプリフォームの表面にも炭素含有膜を被覆して使用することが好ましい。
ガラス素材である光学素子ブランクのプレス成形用ガラスゴブは、研削、研磨によって光学素子に仕上げられる光学素子ブランクをプレス成形する際に使用するガラス塊である。光学素子ブランクは目的とする光学素子の形状に研削、研磨により除去する加工しろを加えた形状を有する。
上記ガラスゴブの第1の作製例として、均質な熔融ガラスを鋳型に鋳込んで成形した後、成形体の歪をアニールによって除去し、切断または割断して、所定の寸法、形状に分割し、複数個のガラス片を作製し、ガラス片をバレル研磨してガラス片のエッジを丸めるとともに、光学素子ブランクの質量に等しくなるようにガラスゴブの質量を調整する。バレル研磨したゴブ表面は、粗面となっており、プレス成形にゴブ表面に塗布する粉末状離型剤が均一に塗布しやすい面をなっている。
ガラスゴブの第２の作製例は、流出する熔融ガラス流の先端をゴブ成形型で受け、熔融ガラス流の途中にくびれ部を形成した後、ゴブ成形型を真下に急降下して表面張力によりくびれ部にて熔融ガラスを分離する。こうして所望質量の熔融ガラス塊をゴブ成形型上に得、このガラスにガスを噴出して上向きの風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形する。こうして得たガラス塊をアニールしてからバレル研磨して所望の質量のガラスゴブにする。
本発明のガラス成形体の製造方法は、熔融ガラスを連続して鋳型に流し込み成形するとともに、成形したガラスを鋳型から連続して取り出すガラス成形体の製造方法において、 上記本発明のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、調合して得られたガラス原料を熔融して得られた熔融ガラスを成形することを特徴とする方法であり、その一例として、上記プリフォームの第２の作製例における成形体の作製方法やガラスゴブの第1の作製例を示すことができる。鋳型としては公知のものを用いることができる。
また、本発明の第1のプレス成形用ガラス素材の製造方法は、上記本発明のガラス成形体の製造方法により作製したガラス成形体を分割、研削、研磨することを特徴とする方法である。
さらに、本発明の第２のプレス成形用ガラス素材の製造方法は、熔融ガラスを流出して、熔融ガラス塊を分離し、前記ガラス塊が冷却、固化するまでの過程でプレス成形用ガラス素材に成形するプレス成形用ガラス素材の製造方法において、上記本発明のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、前記ガラス原料を熔融して得た熔融ガラスを成形することを特徴とする方法である。
第２のプレス成形用ガラス素材の製造方法の例としては、上記プリフォームの第１の作製例やガラスゴブの第２の作製例を示すことができる。
［光学素子ブランクとその製造方法］
本発明の光学素子ブランクは、研削、研磨して光学素子に仕上げる光学素子ブランクであって、上記本発明のフツリン酸ガラスからなることを特徴とするものである。
光学素子ブランクは、目的とする光学素子の形状に研削しろと研磨しろを加えた形状を有するガラス成形体であり、目的とする光学素子の形状に近似した形状を備えていることが好ましい。研削、研磨によって光学機能面を仕上げることから、光学機能面が平面もしくは球面である光学素子を作製するための光学素子ブランクであることが好ましい。例えば、球面レンズ用のブランク、プリズム用のブランクがこうした好ましい例に相当する。
研削、研磨時の破損を防止するため、光学素子ブランクはアニールにより歪が低減されたものであることが好ましい。上記アニールにより、屈折率やアッベ数といった光学特性を微調整し、光学特性を所望の値に精密にあわせた光学素子ブランクとすることもできる。
次に、本発明の光学素子ブランクの製造方法について説明する。
本発明の第1の光学素子ブランクの製造方法は、上記本発明のプレス成形用ガラス素材、もしくは、上記本発明の方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化して、プレス成形することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法である。プレス成形用ガラス素材の表面に窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布し、耐熱性皿に載せて加熱軟化炉内に入れ、ガラスが軟化するまで加熱した後、プレス成形型に導入してプレス成形する。次にプレス成形品を型から取り出し、アニールして歪を除くとともに屈折率などの光学特性が所望の値になるように光学特性の調整を行う。
本発明の第２の光学素子ブランクの製造方法は、上記本発明のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、前記ガラス原料を熔融して得た熔融ガラスを流出して、熔融ガラス塊を分離し、前記ガラス塊をプレス成形することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法である。まず、均質化した熔融ガラスを窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布した下型成形面上に流出し、下端部が下型に支持された熔融ガラス流を途中でシアと呼ばれる切断刃を用いて切断する。こうして、所望質量の熔融ガラス塊を下型成形面上に得る。次に、熔融ガラス塊を載せた下型を別の位置に待機する上型の真下に移送し、上型および下型で熔融ガラス塊をプレスして光学素子ブランク形状に成形する。次にプレス成形品を型から取り出し、アニールして歪を除くとともに屈折率などの光学特性が所望の値になるように光学特性の調整を行う。
上記２つの製造方法は、ともに大気中で行うことができる。また、成形条件、プレス成形型の材質、加熱軟化炉および加熱、軟化する際にガラスゴブを載せる皿などについては公知の条件やものを使用することができる。
［光学素子とその製造方法］
本発明の光学素子は、上記本発明のフツリン酸ガラスからなることを特徴とする光学素子である。
具体的には、非球面レンズ、球面レンズ、あるいは平凹レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズ、プリズム、レンズ機能付きプリズムなどを例示することができる。表面には必要に応じて反射防止膜や波長選択性のある部分反射膜などを設けてもよい。
本発明の光学素子は、低分散特性を有するガラスにあって異常部分分散性を有する比が小さいガラスからなるので、他のガラスからなる光学素子と組合せることにより、高次の色補正を行うことができる。また、本発明の光学素子は低分散ガラスとしては屈折率が高いガラスからなるので、レンズの光学機能面の曲率の絶対値を小さくすることができ、また、撮像光学系、投射光学系などに使用することで光学系をコンパクト化することもできる。
次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
本発明の第１の光学素子の製造方法は、上記本発明の光学素子ブランク、もしくは上記本発明の方法により作製した光学素子ブランクを研削、研磨することを特徴とする方法である。研削、研磨は公知の方法を用いればよい。この方法は、光学機能面が平面もしくは球面により構成される光学素子、例えば、球面レンズやプリズムなどの製造に好適である。
本発明の第2の光学素子の製造方法は、上記本発明のプレス成形用ガラス素材、もしくは、上記本発明の方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形する光学素子の製造方法である。
プレス成形型ならびにプレス成形用ガラス素材（精密プレス成形用プリフォーム）の加熱およびプレス工程は、プレス成形型の成形面あるいは前記成形面に設けられた離型膜の酸化を防止するため、窒素ガス、あるいは窒素ガスと水素ガスの混合ガスなどのような非酸化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プリフォーム表面を被覆する炭素含有膜も酸化されずに、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、精密プレス成形品を酸化性雰囲気、例えば大気中において加熱すればよい。炭素含有膜の酸化、除去は、精密プレス成形品が加熱により変形しないような温度で行うべきである。具体的には、ガラスの転移温度未満の温度範囲において行うことが好ましい。
精密プレス成形では、予め成形面を所望の形状に高精度に加工されたプレス成形型を用いるが、成形面には、プレス時のガラスの融着を防止するため、離型膜を形成してもよい。離型膜としては、炭素含有膜や窒化物膜、貴金属膜が挙げられ、炭素含有膜としては水素化カーボン膜、炭素膜などが好ましい。精密プレス成形では、成形面が精密に形状加工された対向した一対の上型と下型との間にプリフォームを供給した後、ガラスの粘度が１０５〜１０９ｄＰａ・ｓ相当の温度まで成形型とプリフォームの両者を加熱してプリフォームを軟化し、これを加圧成形することによって、成形型の成形面をガラスに精密に転写する。
また、成形面が精密に形状加工された対向した一対の上型と下型との間に、予めガラスの粘度で１０４〜１０８ｄＰａ・ｓに相当する温度に昇温したプリフォームを供給し、これを加圧成形することによって、成形型の成形面をガラスに精密に転写することができる。
加圧時の圧力及び時間は、ガラスの粘度などを考慮して適宜決定することができ、例えば、プレス圧力は約５〜１５ＭＰａ、プレス時間は１０〜３００秒とすることができる。プレス時間、プレス圧力などのプレス条件は成形品の形状、寸法に合わせて周知の範囲で適宜設定すればよい。
この後、成形型と精密プレス成形品を冷却し、好ましくは歪点以下の温度となったところで、離型し、精密プレス成形品を取出す。なお、光学特性を精密に所望の値に合わせるため、冷却時における成形品のアニール処理条件、例えばアニール速度等を適宜調整してもよい。
上記第２の光学素子の製造方法は以下の２つの方法に大別できる。
第1の方法は、プレス成形用ガラス素材をプレス成形型に導入し、前記ガラス素材とプレス成形型とを一緒に加熱し、精密プレス成形する方法であり、光学素子の面精度、偏心精度など成形精度の一層の向上を重視した場合、推奨される方法である。
第２の方法は、プレス成形用ガラス素材を加熱した後、予熱したプレス成形型に導入し、精密プレス成形する方法であり、生産性向上を重視した場合に推奨される方法である。
なお、本発明の光学素子は、プレス成形工程を経なくても作製することはできる。例えば、均質な熔融ガラスを鋳型に鋳込んでガラスブロックを成形し、アニールして歪を除去するとともに、ガラスの屈折率が所望の値になるようにアニール条件を調整して光学特性の調整を行ったのち、次にガラスブロックを切断または割断してガラス片を作り、さらに研削、研磨して光学素子に仕上げることにより得ることができる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
表１、表２および表３に示すガラス組成になるように、各成分を導入するための原料としてそれぞれ相当するメタリン酸塩、フッ化物、酸化物などを用い、原料を秤量し、十分に混合して調合原料とし、これを白金坩堝に入れ、加熱、熔融した。熔融後、熔融ガラスを鋳型に流し込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニール処理した後、炉内で室温まで放冷することにより、ガラスＮｏ．１〜１３の各光学ガラスを得た。得られた光学ガラスを光学顕微鏡により拡大観察したところ、いずれのガラスにも結晶の析出、白金粒子などの異物、泡は認められず、脈理も見られなかった。このようにして得られた光学ガラスの請特性を表１、表２および表３に示す。なお、ガラスＮｏ．１〜１３の原料として炭酸塩は使用しなかった。
光学ガラスの諸特性は、以下に示す方法により測定した。
（１）屈折率ｎｄ、ｎｇ、ｎF、ｎcおよびアッベ数νｄ
降温速度−３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、屈折率ｎｄ、ｎｇ、ｎF、ｎc、アッベ数νｄを測定した。
（２）部分分散比のノーマルラインからの偏差ΔＰg,F
屈折率ｎｇ、ｎF、ｎcから算出した部分分散比Ｐg,Fおよびアッベ数νｄから算出されるノーマルライン上の部分分散比Ｐg,F（０）から算出した。
（３）液相温度ＬＴ
ガラスを所定温度に加熱された炉内に入れて２時間保持し、冷却後、ガラス内部を１００倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の有無から液相温度を決定した。表１、表２および表３の液相温度の欄に示した温度は、当該温度で２時間保持した場合、結晶の析出は認められなかったことを意味し、液相温度が前記温度以下であることを表している。
（４）ガラス転移温度Ｔｇ
示差走査熱量計（DSC）により、昇温速度１０℃/分として測定した。
（５）摩耗度ＦＡ
測定面積が９ｃｍ２のガラス試料を水平に毎分６０回転する鋳鉄製平面皿の中心より８０ｍｍの定位置に保持し、平均粒径２０μｍのアルミナ砥粒１０ｇに水２０ｍｌを添加したラップ液を５分間一様に供給し、９．８０７Ｎの荷重をかけてラップする。ラップ前後の試料質量を秤量して摩耗質量ｍを求める。同様にして、日本光学硝子工業会で指定された標準試料（ＢＳＣ７）の摩耗質量ｍ０を測定して、次式により摩耗度ＦＡを算出する。
ＦＡ＝［（ｍ／ｄ）／（ｍ０／ｄ０）］×１００
ここで、ｄは測定対象のガラスの比重、ｄ０は標準試料の比重である。比重の測定はアルキメデス法による。
（６）ヌープ硬さＨＫ
平面研磨されたガラス面に、対稜角が１７２°３０′及び１３０°の横断面が菱形のダイヤモンド四角錐圧子に０．９８０７Ｎの荷重を１５秒間かけてくぼみをつけ、生じた永久くぼみの長い方の対角線の長さを測定して、次式により算出する。
ＨＫ＝１．４５１×（Ｆ／ｌ２）
ここで、Ｆは荷重［Ｎ］、ｌは永久くぼみの長い方の対角線の長さ［ｍｍ］を表す。
（実施例２）
実施例１で作製した各光学ガラスが得られるように調合したガラス原料（炭酸塩を含まず）を熔融、清澄、均質化して熔融ガラスを作り、白金製のノズルから熔融ガラス滴を滴下してプリフォーム成形型で受け、風圧を加えて浮上させながら上記各種ガラスからなる球状のプリフォームに成形した。
また、上記熔融ガラスを白金製パイプから連続的に流出し、その下端部をプリフォーム成形型で受け、熔融ガラス流にくびれ部を作った後、プリフォーム成形型を真下に急降下して熔融ガラス流をくびれ部で切断し、プリフォーム成形型上に分離した熔融ガラス塊を受け、風圧を加えて浮上させながら上記各種ガラスからなるプリフォームに成形した。
得られたプリフォームには、失透、脈理、異物や泡の含有は認められなかった。
（実施例３）
実施例２で用意した熔融ガラスを連続的に流出して鋳型に鋳込み、ガラスブロックに成形した後、アニールし、切断して複数個のガラス片を得た。これらガラス片を研削、研磨して上記各種ガラスからなるプリフォームを作製した。なお、上記ガラスブロックの内部、すなわち、プリフォームに使用する部分には、失透、脈理、異物、泡は認められなかった。
得られたプリフォームは、フツリン酸塩ガラスとしては摩耗度が小さく、ヌープ硬さも大きいガラスからなるので、研磨などの加工時の摩耗が少なく、加工面精度を高くできるとともに、プリフォーム表面に研磨傷が残りにくい。
（実施例４）
実施例２で用意した熔融ガラスを連続的に流出して鋳型に鋳込み、ガラスブロックに成形した後、アニールし、切断して複数個のガラス片を得た。これらガラス片をバレル研磨して上記各種ガラスからなるプレス成形用ガラスゴブを作製した。
（実施例５）
実施例２、３で作製したプリフォームの表面に炭素含有膜をコートし、成形面に炭素系離型膜を設けたＳｉＣ製の上下型および胴型を含むプレス成形型内に導入し、窒素雰囲気中で成形型とプリフォームを一緒に加熱してプリフォームを軟化し、精密プレス成形して上記各種ガラスからなる非球面凸メニスカスレンズ、非球面凹メニスカスレンズ、非球面両凸レンズ、非球面両凹レンズの各種レンズを作製した。
こうして得た各種レンズは必要に応じて心取り加工を施してもよい。得られたレンズは、フツリン酸塩ガラスとしては摩耗度が小さく、ヌープ硬さも大きいガラスからなるので、心取り時の摩耗が少なく、加工面精度を高くできるとともに、レンズ表面に研磨傷が残りにくい。
（実施例６）
実施例４で作製したガラスゴブの表面に窒化ホウ素からなる粉末状離型剤を均一に塗布してから大気中で加熱、軟化し、プレス成形型でプレス成形し、球面凸メニスカスレンズ、球面凹メニスカスレンズ、球面両凸レンズ、球面両凹レンズの各種レンズのブランクを作製した。このようにして上記各種ガラスからなるレンズブランクを作製した。
（実施例７）
実施例２で用意した熔融ガラスを流出し、シアを用いて熔融ガラス流を切断して熔融ガラス塊を分離し、プレス成形型を用いてプレス成形し、球面凸メニスカスレンズ、球面凹メニスカスレンズ、球面両凸レンズ、球面両凹レンズの各種レンズのブランクを作製した。このようにして上記各種ガラスからなるレンズブランクを作製した。
（実施例８）
実施例６、実施例７で作製したレンズブランクをアニールして歪を除くとともに屈折率を所望値に合わせた後、研削、研磨して球面凸メニスカスレンズ、球面凹メニスカスレンズ、球面両凸レンズ、球面両凹レンズの各種レンズを作製した。このようにして上記各種ガラスからなるレンズを作製した。
上記各レンズは、フツリン酸塩ガラスとしては摩耗度が小さく、ヌープ硬さも大きいガラスからなるので、光学機能面の加工面精度を高くできるとともに、レンズ表面に研磨傷が残りにくい。
（実施例９）
実施例２で用意した熔融ガラスを流出し、鋳型に鋳込んでガラスブロックを作製し、このブロックを切断、研削、研磨して各種球面レンズ、プリズムを作製した。
こうして得た各光学素子は、フツリン酸塩ガラスとしては摩耗度が小さく、ヌープ硬さも大きいガラスからなるので、光学機能面の加工面精度を高くできるとともに、レンズ表面、プリズム表面に研磨傷が残りにくい。
本発明のフツリン酸ガラスは、低分散特性を有し、屈折率が高く、高次の色収差補正に好適なフツリン酸ガラスであって、精密プレス成形用プリフォームなどのプレス成形用ガラス素材、光学素子ブランクおよび光学素子を作製するのに好適に用いられる。

Claims (18)

  1. カチオン％表示で、
    Ｐ５＋を２０〜４５％、
    Ａｌ３＋を１５〜３５％、
    Ｂａ２＋を２０〜５０％、
    含むとともに、アニオン％表示で、
    Ｆ−を２０〜５０％、
    Ｏ２−を５０〜８０％、
    含み、
    モル比Ｏ２−／Ｐ５＋が３．５以上、
    モル比Ａｌ３＋／Ｐ５＋が０．５０以上、
    であり、
    アッベ数νｄが６６以上、屈折率ｎｄが１．５６１０４以上であり、前記アッベ数νｄに対して前記屈折率ｎｄが下記（Ｉ）式を満たすことを特徴とするフツリン酸ガラス。
    ｎｄ≧２．０６１４−０．００７１×νｄ ・・・（Ｉ）
  2. カチオン％表示で、
    Ｌｉ＋を０〜１０％、
    Ｎａ＋を０〜１０％、
    Ｋ＋を０〜１０％、
    Ｍｇ２＋を０〜１０％、
    Ｃａ２＋を０〜１５％、
    Ｓｒ２＋を０〜１０％、
    Ｚｎ２＋を０〜１５％、
    Ｌａ３＋を０〜３％、
    Ｇｄ３＋を０〜３％、
    Ｙ３＋を０〜１５％、
    Ｓｉ４＋を０〜５％、
    Ｂ３＋を０〜５％、
    を含む請求項１に記載のフツリン酸ガラス。
  3. 液相温度が９００℃以下である請求項１または２に記載のフツリン酸ガラス。
  4. ΔＰg,Fが０．０１５以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラス。
  5. Ｃｌ−を０〜３．０アニオン％含む請求項１〜４のいずれかに記載のフツリン酸ガラス。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスからなることを特徴とするプレス成形用ガラス素材。
  7. 精密プレス成形用プリフォームである請求項６に記載のプレス成形用ガラス素材。
  8. 熔融ガラスを連続して鋳型に流し込み成形するとともに、成形したガラスを鋳型から連続して取り出すガラス成形体の製造方法において、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、調合して得られたガラス原料を熔融して得られた熔融ガラスを成形することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
  9. 請求項８に記載の方法により作製したガラス成形体を分割、研削、研磨することを特徴とするプレス成形用ガラス素材の製造方法。
  10. 熔融ガラスを流出して、熔融ガラス塊を分離し、前記ガラス塊が冷却、固化するまでの過程でプレス成形用ガラス素材に成形するプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、前記ガラス原料を熔融して得た熔融ガラスを成形することを特徴とするプレス成形用ガラス素材の製造方法。
  11. 研削、研磨して光学素子に仕上げる光学素子ブランクにおいて、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスからなることを特徴とする光学素子ブランク。
  12. 請求項７に記載のプレス成形用ガラス素材、もしくは、請求項１０に記載の方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化して、プレス成形することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法。
  13. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、前記ガラス原料を熔融して得た熔融ガラスを流出して、熔融ガラス塊を分離し、前記ガラス塊をプレス成形することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法。
  14. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフツリン酸ガラスからなることを特徴とする光学素子。
  15. 請求項１１に記載の光学素子ブランク、もしくは請求項１２または１３に記載の方法により作製した光学素子ブランクを研削、研磨することを特徴とする光学素子の製造方法。
  16. 請求項７に記載のプレス成形用ガラス素材、もしくは、請求項９または１０に記載の方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
  17. プレス成形用ガラス素材をプレス成形型に導入し、前記ガラス素材とプレス成形型とを一緒に加熱し、精密プレス成形する請求項１６に記載の光学素子の製造方法。
  18. プレス成形用ガラス素材を加熱した後、予熱したプレス成形型に導入し、精密プレス成形する請求項１６に記載の光学素子の製造方法。
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