JP5323278B2 - 光学ガラス、プレス成形用ガラスゴブおよび光学素子とその製造方法ならびに光学素子ブランクの製造方法 - Google Patents
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(1)モル%表示で、
SiO2 0.1〜40%、
B2O3 10〜50%、
Li2O、Na2OおよびK2Oを合計で0〜10%、
MgO、CaO、SrOおよびBaOを合計で0〜10%、
ZnO 0.5〜22%、
La2O3 5〜50%、
Gd2O3 0.1〜25%、
Y2O3 0.1〜20%、
Yb2O3 0〜20%、
ZrO2 0〜25%、
TiO2 0〜25%、
Nb2O5 0〜20%、
Ta2O5 0〜10%、
WO3 0.1%を超え20%以下、
GeO2 0〜3%未満、
Bi2O3 0〜10%、
Al2O3 0〜10%、
を含み、B2O3の含有量に対するSiO2の含有量の質量比SiO2/B2O3が1以下であり、
屈折率ndが1.86〜1.95、アッベ数νdが(2.36−nd)/0.014以上、38未満であることを特徴とする光学ガラス、
(2)Ta2O5の含有量が0〜7モル%である上記(1)項に記載の光学ガラス、
(3)Geフリーガラスである上記(1)項または(2)項に記載の光学ガラス、
(4)上記(1)項〜(3)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラスゴブ、
(5)上記(1)項〜(4)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子、
(6)研削、研磨により光学素子に仕上げられる光学素子ブランクの製造方法において、
上記(4)項に記載のプレス成形用ガラスゴブを加熱、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、
(7)研削、研磨により光学素子に仕上げられる光学素子ブランクの製造方法において、
ガラス原料を熔融し、得られた熔融ガラスをプレス成形し、上記(1)項〜(3)項のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子ブランクを作製することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法、
(8)上記(6)項または(7)項に記載の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、
を提供するものである。
まず、本発明の光学ガラスについて説明する。
SiO2 0.1〜40%、
B2O3 10〜50%、
Li2O、Na2OおよびK2Oを合計で0〜10%、
MgO、CaO、SrOおよびBaOを合計で0〜10%、
ZnO 0.5〜22%、
La2O3 5〜50%、
Gd2O3 0.1〜25%、
Y2O3 0.1〜20%、
Yb2O3 0〜20%、
ZrO2 0〜25%、
TiO2 0〜25%、
Nb2O5 0〜20%、
Ta2O5 0〜10%、
WO3 0.1%を超え20%以下、
GeO2 0〜3%未満、
Bi2O3 0〜10%、
Al2O3 0〜10%、
を含み、B2O3の含有量に対するSiO2の含有量の質量比SiO2/B2O3が1以下であり、
屈折率ndが1.86〜1.95、アッベ数νdが(2.36−nd)/0.014以上、38未満であることを特徴とする。
(組成範囲の限定理由)
上記組成範囲の限定理由について説明するが、特記しない限り、各成分の含有量、合計含有量はモル%にて表示する。
(光学ガラスの特性)
本発明の光学ガラスの屈折率ndは、1.86〜1.95である。屈折率ndの好ましい下限は1.87、より好ましい下限は1.88、さらに好ましい下限は1.89であり、好ましい上限は1.94、より好ましい上限は1.93、さらに好ましい上限は1.92である。
(光学ガラスの製造方法)
次に本発明の光学ガラスの製造方法について説明する。例えば、粉体状の化合物原料あるいはカレット原料を目的のガラス組成に対応して秤量、調合し、白金合金製の熔融容器内に供給した後、これを加熱、熔融する。上記原料を完全に熔融してガラス化した後、この熔融ガラスの温度を上昇させて清澄を行う。清澄した熔融ガラスを攪拌器による攪拌によって均質化し、ガラス流出パイプに連続供給、流出し、急冷、固化してガラス成形体を得る。
[プレス成形用ガラスコブ]
本発明のプレス成形用ガラスゴブは上記した本発明の光学ガラスからなることを特徴とする。ゴブの形状は、目的とするプレス成形品の形状に応じてプレス成形しやすい形状にする。また、ゴブの質量もプレス成形品に合わせて設定する。本発明においては、安定性の優れたガラスを使用しているので、再加熱、軟化してプレス成形してもガラスが失透しにくく、高品質の成形品を安定して生産することができる。
プレス成形用ガラスゴブの製造例は以下のとおりである。
[光学素子]
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、上記した本発明の光学ガラスからなることを特徴とする。本発明の光学素子は、高屈折率低分散特性を有し、Ta2O5やGeO2などの高価な成分の含有量が少量またはゼロに抑えられているので、低コストにて光学的な価値の高い各種レンズ、プリズムなどの光学素子を提供することができる。
[光学素子ブランクの製造方法]
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、研削、研磨により光学素子に仕上げられる光学素子ブランクの製造方法において、上記した本発明のプレス成形用ガラスゴブを加熱、軟化してプレス成形することを特徴とする。
本発明の第2の光学素子ブランクの製造方法は、研削、研磨により光学素子に仕上げられる光学素子ブランクの製造方法において、ガラス原料を熔融し、得られた熔融ガラスをプレス成形し、上記した本発明の光学ガラスからなる光学素子ブランクを作製することを特徴とする。
[光学素子の製造方法]
本発明の光学素子の製造方法は、上記した本発明の方法で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。研削、研磨は公知の方法を適用することができる。
(実施例1)
まず、表1に示す組成を有するガラスNo.1〜10が得られるように、原料として炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物、ホウ酸などを用い、各原料粉末を秤量して十分混合し、調合原料とし、この調合原料を白金製坩堝に入れて1400℃で加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスした。この熔融ガラスを予熱した鋳型に流し込んで急冷し、ガラス転移温度近傍の温度で2時間保持した後、徐冷してガラスNo.1〜10の各光学ガラスを得た。いずれのガラス中にも結晶の析出は認められなかった。
・屈折率ndおよびアッベ数νd
1時間あたり30℃の降温速度で冷却した光学ガラスについて測定した。
(2)ガラス転移温度Tg
熱機械分析装置を用いて、昇温速度4℃/分の条件下で測定した。
(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。
(4)液相温度における粘度
粘度JIS規格 Z8803、共軸二重円筒形回転粘度計による粘度測定方法により粘度を測定した。
(5)比重
アルキメデス法により測定した。
特許文献1の表8、No.37の組成で、Ta2O5以外の成分含有量の割合を維持しつつ、Ta2O5の含有量がゼロとなるように原料を調合し、加熱、熔融して得た熔融物を鋳型に流し込んで急冷した。その結果、図1の左に示すようにガラス全体が失透し、白濁してしまった。
(比較例2)
特許文献1の表8、No.37の組成で、Ta2O5含有量の全量を他の高屈折率付与成分であるLa2O3、Gd2O3、TiO2、Nb2O5、WO3およびZrO2に均等に置換した組成に基づき原料を調合し、加熱、熔融して得た熔融物を鋳型に流し込んで急冷したところ、図1の右に示すようにガラス全体が失透し、白濁してしまった。
(実施例2)
次に実施例1のNo.1〜10の各光学ガラスからなるプレス成形用ガラスゴブを次のようにして作製した。
(実施例3)
実施例2と同様に熔融ガラスを流出パイプから流出し、成形型で流出する熔融ガラス下端を受けた後、成形型を急降下し、表面張力によって熔融ガラス流を切断し、成形型上に所望の量の熔融ガラス塊を得た。そして、成形型からガスを噴出してガラスに上向きの風圧を加え、浮上させながらガラス塊に成形し、成形型から取り出してアニールした。それからガラス塊をバレル研磨してプレス成形用ガラスゴブとした。
(実施例4)
実施例3で得た各プレス成形用ガラスゴブの全表面に窒化ホウ素粉末からなる離型剤を均一に塗布した後、上記ゴブを加熱、軟化してプレス成形し、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどの各種レンズ、プリズムのブランクを作製した。
(実施例5)
実施例2と同様にして熔融ガラスを作り、熔融ガラスを窒化ホウ素粉末の離型剤を均一に塗布した下型成形面に供給し、下型上の熔融ガラス量が所望量になったところで熔融ガラス流を切断刃で切断した。
(実施例6)
実施例4、5で作製した各ブランクをアニールした。アニールによってガラス内部の歪を低減し、屈折率などの光学特性が所望の値になるようにする。
(実施例7)
実施例2と同様にしてガラス板および円柱状ガラスを作製し、得られたガラス成形体をアニールして内部の歪を低減するとともに、屈折率などの光学特性が所望の値になるようした。
Claims (23)
- モル%表示で、
SiO2 0.1〜40%、
B2O3 10〜50%、
Li2O、Na2OおよびK2Oを合計で0〜10%、
MgO、CaO、SrOおよびBaOを合計で0〜10%、
ZnO 0.5〜9.7%、
La2O3 5〜50%、
Gd2O3 0.1〜25%、
Y2O3 0.1〜20%、
Yb2O3 0〜20%、
ZrO2 0〜25%、
TiO2 0〜25%、
Nb2O5 0〜20%、
Ta2O5 0〜7%、
WO3 0.1%を超え20%以下、
GeO2 0〜3%未満、
Bi2O3 0〜10%、
Al2O3 0〜10%、
を含み、B2O3の含有量に対するSiO2の含有量の質量比SiO2/B2O3が1以下であり、
屈折率ndが1.86〜1.95、アッベ数νdが(2.36−nd)/0.014以上、38未満である光学ガラス。 - 屈折率ndが1.89〜1.95、かつアッベ数νdが(2.36−nd)/0.014以上、38未満である請求項1に記載の光学ガラス。
- Geフリーガラスである請求項1または2に記載の光学ガラス。
- SiO2含有量は3〜35モル%の範囲であり、B2O3含有量は12〜45モル%の範囲である請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- B2O3含有量に対するSiO2含有量の質量比SiO2/B2O3は0.95以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- Li2O、Na2OおよびK2Oの合計含有量は0〜8モル%の範囲である請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- MgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量は0〜8モル%の範囲である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- モル%表示で、
La2O3 5〜45%、
Gd2O3 0.1〜20%、
Y2O3 0.1〜18%、および
Yb2O3 0〜18%、
を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学ガラス。 - ZrO2含有量は0〜22モル%の範囲である請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- TiO2含有量は0〜22モル%の範囲である請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- Nb2O5含有量は0〜18モル%の範囲である請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- Ta2O5含有量は0〜5モル%の範囲である請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- WO3含有量は0.1モル%超18モル%以下の範囲である請求項1〜12のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- Bi2O3含有量は0〜5モル%の範囲である請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- Al2O3含有量は0〜5モル%の範囲である請求項1〜14のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- Sb2O3含有量は外割りで0〜1質量%の範囲である請求項1〜15のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- SnO2含有量は外割りで0〜1質量%の範囲である請求項1〜16のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- 比重は4.93〜5.07の範囲である請求項1〜17のいずれか1項に記載の光学ガラス。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラスゴブ。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
- 研削、研磨により光学素子に仕上げられる光学素子ブランクの製造方法において、
請求項19に記載のプレス成形用ガラスゴブを加熱、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。 - 研削、研磨により光学素子に仕上げられる光学素子ブランクの製造方法において、
ガラス原料を熔融し、得られた熔融ガラスをプレス成形し、請求項1〜18のいずれか1項に記載の光学ガラスからなる光学素子ブランクを作製することを特徴とする光学素子ブランクの製造方法。 - 請求項21または22に記載の製造方法により光学素子ブランクを作製すること、および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。
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