JP5727417B2 - Optical glass, optical element and manufacturing method thereof - Google Patents
Optical glass, optical element and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5727417B2 JP5727417B2 JP2012135327A JP2012135327A JP5727417B2 JP 5727417 B2 JP5727417 B2 JP 5727417B2 JP 2012135327 A JP2012135327 A JP 2012135327A JP 2012135327 A JP2012135327 A JP 2012135327A JP 5727417 B2 JP5727417 B2 JP 5727417B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- molded body
- preferable
- mold
- content
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 79
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 title claims description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 36
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 442
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 68
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 62
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 35
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 85
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 44
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 22
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 16
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 2
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000005347 annealed glass Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は屈折率ndが1.86以上、アッベ数νdが38以上の高屈折率低分散光学ガラスと、前記光学ガラスからなるガラス成形体、および前記光学ガラスからなる光学素子とそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a high refractive index low dispersion optical glass having a refractive index nd of 1.86 or more and an Abbe number νd of 38 or more, a glass molded body made of the optical glass, an optical element made of the optical glass, and a method for producing them. About.
カメラレンズなどの撮像光学系では、高分散ガラスからなるレンズと低分散ガラスからなるレンズを組合わせて色収差を補正する技法がしばしば利用されている。前記低分散ガラスの一例が特許文献1に開示されている。 In an imaging optical system such as a camera lens, a technique of correcting chromatic aberration by combining a lens made of high dispersion glass and a lens made of low dispersion glass is often used. An example of the low dispersion glass is disclosed in Patent Document 1.
ところで、よりコンパクトな構成で色収差を補正するには、高分散ガラスと低分散ガラスのアッベ数差を大きくしつつ、低分散ガラスの屈折率を高めることが望ましい。屈折率を高めることにより所要の屈折力を得つつ、光学機能面の曲率を低減したレンズを作製することができる。
上記目的を達成するには、屈折率ndが1.86以上かつアッベ数νdが38以上の光学ガラスが望まれる。
By the way, in order to correct chromatic aberration with a more compact configuration, it is desirable to increase the refractive index of the low dispersion glass while increasing the Abbe number difference between the high dispersion glass and the low dispersion glass. By increasing the refractive index, it is possible to produce a lens with a reduced refractive index of the optical functional surface while obtaining a required refractive power.
In order to achieve the above object, an optical glass having a refractive index nd of 1.86 or more and an Abbe number νd of 38 or more is desired.
しかし、上記光学特性を満たすガラスは希土類成分を多量に含み、ガラスのネットワーク形成成分の含有量が相対的に減少するため、耐失透性が低下し、ガラスを加熱、軟化して成形する際に失透しやすいという問題がある。 However, glass that satisfies the above optical properties contains a large amount of rare earth components, and the content of the network-forming components of the glass is relatively reduced, so that the devitrification resistance is lowered, and the glass is heated and softened when it is molded. There is a problem of being easily devitrified.
特許文献1に開示されている発明は、上記問題を解決するために多量のTa2O5を含有させているが、Ta2O5は希少かつ高価な原料であるため、製造コストが増加してしまう。その結果、有用なガラスであるにもかかわらず、利用が制限されてしまうという問題があった。 The invention disclosed in Patent Document 1 contains a large amount of Ta 2 O 5 in order to solve the above problem, but since Ta 2 O 5 is a rare and expensive raw material, the manufacturing cost increases. End up. As a result, there has been a problem in that the use is limited even though the glass is useful.
本発明は、このような事情のもとで、耐失透性の優れた高屈折率低分散光学ガラスを提供すること、前記光学ガラスからなるガラス成形体および光学素子、ならびに前記ガラス成形体と光学素子の製造方法を提供することを目的とする。 Under such circumstances, the present invention provides a high refractive index and low dispersion optical glass excellent in devitrification resistance, a glass molded body and an optical element made of the optical glass, and the glass molded body. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element.
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、特定のガラス組成を有し、かつ屈折率およびアッベ数がある値以上の光学ガラスにより、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。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors can achieve the object with an optical glass having a specific glass composition and having a refractive index and an Abbe number of a certain value or more. Based on this finding, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、
(1)質量%表示で、
B2O3とSiO2を合計量で13〜23%(但し、B2O3の含有量が7〜17%、SiO2の含有量が6〜12%)、
La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3を合計量で58〜80%(但し、La 2 O 3 の含有量が30〜50%、Gd2O3の含有量が1〜30%、Y 2 O 3 の含有量が0〜10%、Yb2O3の含有量が0〜5%、WO3の含有量が0〜6%)、
La 2 O 3 、Gd 2 O 3 、Y 2 O 3 およびYb 2 O 3 を合計量で50〜70%、
ZrO2を2〜10%、
Nb2O5を1〜7%、
ZnOを0〜6%、
Ta2O5を0%以上13%未満、
TiO2を0〜5%(但し、TiO2とアルカリ土類金属酸化物の合計含有量が5%以下)、
Li2Oを0〜1%、
含み、Pbを含まず、
La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の比が0.23以下、
B2O3とSiO2の合計含有量に対するLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量の比が2.4〜3.6であり、かつ
屈折率ndが1.86以上で、アッベ数νdが38以上であることを特徴とする光学ガラス、
(2) ガラス転移温度Tgが674.9℃以上である上記(1)項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ることを特徴とする棒状のガラス成形体(以下、ガラス成形体Iと称する)、
(4) 屈折率ndが1.86以上、アッベ数νdが38以上、および結晶化ピーク温度Txとガラス転移温度Tgの差(Tx−Tg)が110℃以上である光学ガラスからなることを特徴とする棒状のガラス成形体(以下、ガラス成形体IIと称する)、
(5) 光学ガラスにおいて、Ta2O5の含有量が0%以上13質量%未満である上記(4)項に記載の棒状のガラス成形体、
(6) 光学ガラスにおいて、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の比が0.23以下である上記(4)または(5)項に記載の棒状のガラス成形体、
(7) 光学ガラスが、質量%表示で、Nb2O5を0〜15%、ZrO2を2〜10%およびZnOを0〜15%含む上記(4)〜(6)項のいずれか1項に記載の棒状のガラス成形体、
(8) 光学ガラスが、質量%表示で、B2O3とSiO2を合計量で12〜30%含むと共に、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3を合計量で55〜80%含み、B2O3とSiO2の合計含有量に対するLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量の比が2〜4である上記(4)〜(7)項のいずれか1項に記載の棒状のガラス成形体、
(9) 側面が熔融状態のガラスが固化して形成された面である上記(4)〜(8)項のいずれか1項に記載の棒状のガラス成形体、
(10) ガラス原料を加熱、熔融して得た熔融ガラスを鋳型に流し込んで光学ガラスからなるガラス成形体を成形するガラス成形体の製造方法において、
貫通孔を有する鋳型を用い、前記貫通孔に熔融ガラスを連続的に流し込みながら成形し、成形したガラスを貫通孔から連続的に引き出すとともに、
貫通孔内を移動する熔融ガラスを取り囲むように貫通孔内壁を接触させて熔融ガラスを冷却し、上記(1)または(2)項に記載の光学ガラスからなるガラス成形体を作製することを特徴とするガラス成形体の製造方法(以下、製造方法Iと称する)、
(11) ガラス原料を加熱、熔融して得た熔融ガラスを鋳型に流し込んで光学ガラスからなるガラス成形体を成形するガラス成形体の製造方法において、
貫通孔を有する鋳型を用い、前記貫通孔に熔融ガラスを連続的に流し込みながら成形し、成形したガラスを貫通孔から連続的に引き出すとともに、
貫通孔内を移動する熔融ガラスを取り囲むように貫通孔内壁を接触させて熔融ガラスを冷却し、屈折率ndが1.86以上、アッベ数νdが38以上、結晶化温度Txとガラス転移温度Tgの差(Tx−Tg)が110℃以上である光学ガラスからなるガラス成形体を作製することを特徴とするガラス成形体の製造方法(以下、製造方法IIと称する)、
(12) 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、
(13) 上記(1)または(2)項に記載の光学ガラスからなるガラス素材を加熱、軟化して成形する工程を含むことを特徴とする光学素子の製造方法、および
(14) 上記(10)または(11)項に記載の方法により作製したガラス成形体からガラス素材を作製し、前記ガラス素材を加熱、軟化して成形する工程を含む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。上記(3)〜(11)、(14)は、参考態様である。
That is, the present invention
(1) In mass% display,
1 3-23% of B 2 O 3 and SiO 2 in a total amount (however, the content of B 2 O 3 is 7-17%, the content of SiO 2 is from 6 to 12%),
La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 are 58 to 80% in total (provided that the content of La 2 O 3 is 30 -50%, Gd 2 O 3 content is 1-30% , Y 2 O 3 content is 0-10%, Yb 2 O 3 content is 0-5%, WO 3 content is 0 ~ 6%),
La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 in a total amount of 50 to 70%,
The ZrO 2 2~10%,
Nb 2 O 5 and 1-7%,
ZnO 0-6%,
Ta 2 O 5 is 0% or more and less than 13%,
0 to 5% of TiO 2 (however, the total content of TiO 2 and alkaline earth metal oxide is 5% or less),
Li 2 O 0-1%,
Contains, does not contain Pb,
The ratio of Ta 2 O 5 content to the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 is 0.23 or less,
The ratio of the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 to the total content of B 2 O 3 and SiO 2 is 2 . 4 to 3.6, a refractive index nd of 1.86 or more, and an Abbe number νd of 38 or more, an optical glass ,
(2) The optical glass according to (1) above, wherein the glass transition temperature Tg is 674.9 ° C. or higher .
(3 ) A rod-shaped glass molded body (hereinafter referred to as a glass molded body I) comprising the optical glass according to the above (1) or (2 ),
( 4 ) It is characterized by comprising an optical glass having a refractive index nd of 1.86 or more, an Abbe number νd of 38 or more, and a difference between the crystallization peak temperature Tx and the glass transition temperature Tg (Tx−Tg) of 110 ° C. or more. A rod-shaped glass molded body (hereinafter referred to as a glass molded body II),
( 5 ) In the optical glass, the rod-shaped glass molded body according to the above ( 4 ), wherein the content of Ta 2 O 5 is 0% or more and less than 13% by mass,
(6) In the optical glass, the ratio of La 2 O 3, Gd 2 O 3, Y 2 O 3, Yb 2 O 3, ZrO 2, Nb 2 O 5 and the content of Ta 2 O 5 to the total content of WO 3 The rod-shaped glass molded article according to the above ( 4 ) or ( 5 ), wherein is 0.23 or less,
(7) an optical glass is represented by mass%, Nb 2 O 5 0 to 15%, the containing ZrO 2 2 to 10% and ZnO 0-15% (4) ~ (6) any one of Items 1 The rod-shaped glass molded body according to item,
(8) an optical glass is represented by mass%, B 2 O 3 and with containing 12-30% of SiO 2 in a total amount, La 2 O 3, Gd 2 O 3, Y 2 O 3, Yb 2 O 3, ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 are contained in a total amount of 55 to 80%, and La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O with respect to the total content of B 2 O 3 and SiO 2 The rod-shaped glass molded body according to any one of the above ( 4 ) to ( 7 ), wherein the ratio of the total content of 3 is 2 to 4 ,
( 9 ) The rod-shaped glass molded body according to any one of ( 4 ) to ( 8 ) above, wherein the side surface is a surface formed by solidifying glass in a molten state.
( 10 ) In the method for producing a glass molded body, in which a molten glass obtained by heating and melting a glass raw material is poured into a mold to form a glass molded body made of optical glass.
Using a mold having a through hole, forming while continuously pouring molten glass into the through hole, and continuously drawing the molded glass from the through hole,
The molten glass is cooled by contacting the inner wall of the through hole so as to surround the molten glass moving in the through hole, and a glass molded body made of the optical glass described in the above (1) or (2) is produced. A method for producing a glass molded body (hereinafter referred to as production method I),
( 11 ) In the method for producing a glass molded body, in which a molten glass obtained by heating and melting a glass raw material is poured into a mold to form a glass molded body made of optical glass.
Using a mold having a through hole, forming while continuously pouring molten glass into the through hole, and continuously drawing the molded glass from the through hole,
The molten glass is cooled by contacting the inner wall of the through hole so as to surround the molten glass moving in the through hole, the refractive index nd is 1.86 or more, the Abbe number νd is 38 or more, the crystallization temperature Tx and the glass transition temperature Tg. A glass molded body made of an optical glass having a difference (Tx−Tg) of 110 ° C. or higher (hereinafter referred to as Manufacturing Method II),
( 12 ) An optical element comprising the optical glass according to (1) or (2 ) above,
( 13 ) A method for producing an optical element, comprising a step of heating and softening a glass material made of the optical glass as described in (1) or (2 ) above, and ( 14 ) above ( 10 ) ) Or ( 11 ) a method for producing an optical element comprising a step of producing a glass material from a glass molded body produced by the method according to item 11 and heating and softening the glass material.
Is to provide. Said ( 3 )-( 11 ), ( 14 ) is a reference aspect.
本発明によれば、耐失透性の優れた高屈折率低分散光学ガラス、前記光学ガラスからなる加熱軟化成形用ガラス素材および光学素子、ならびに前記ガラス素材と光学素子の製造方法を提供することができる。
また、高価なTa2O5を多量に使用しなくても上記効果を得ることもできる。
According to the present invention, there are provided a high refractive index and low dispersion optical glass excellent in devitrification resistance, a glass material for heating softening and an optical element comprising the optical glass, and a method for producing the glass material and the optical element. Can do.
Further, the above effect can be obtained without using a large amount of expensive Ta 2 O 5 .
まず、本発明の光学ガラスについて説明する。
[光学ガラス]
本発明の光学ガラスは、質量%表示で、B2O3とSiO2を合計量で12〜30%、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3を合計量で55〜80%、ZrO2を2〜10%、Nb2O5を0〜15%、ZnOを0〜15%、Ta2O5を0%以上13%未満含み、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の比が0.23以下、B2O3とSiO2の合計含有量に対するLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量の比が2〜4であり、かつ屈折率ndが1.86以上で、アッベ数νdが38以上であることを特徴とする。
First, the optical glass of the present invention will be described.
[Optical glass]
The optical glass of the present invention, represented by mass%, B 2 O 3 and 12 to 30% of SiO 2 in a total amount, La 2 O 3, Gd 2 O 3, Y 2 O 3, Yb 2 O 3, ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 in a total amount of 55-80%, ZrO 2 2-10%, Nb 2 O 5 0-15%, ZnO 0-15%, Ta 2 O 5 0% or more The ratio of Ta 2 O 5 content to the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 is 0. .23 or less, the ratio of the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 to the total content of B 2 O 3 and SiO 2 is 2 to 4 and refraction The ratio nd is 1.86 or more, and the Abbe number νd is 38 or more.
本発明においては特記しない限り、各成分の含有量あるいは合計含有量を質量%にて表示し、含有量または合計含有量間の比を質量比にて表示するものとする。 In the present invention, unless otherwise specified, the content or total content of each component is displayed in mass%, and the ratio between the content or total content is expressed in mass ratio.
本発明の光学ガラスにおいて、B2O3、SiO2はともにネットワーク形成成分として機能する。B2O3とSiO2の合計含有量(B2O3+SiO2)が12%未満であると耐失透性が低下し、30%を超えると屈折率が低下するので、B2O3+SiO2を12〜30%とする。好ましい下限は14%、より好ましい下限は16%、さらに好ましい下限は17%である。一方、好ましい上限は28%、より好ましい上限は26%、さらに好ましい上限は25%、いっそう好ましい上限は24%である。 In the optical glass of the present invention, both B 2 O 3 and SiO 2 function as network forming components. If the total content of B 2 O 3 and SiO 2 (B 2 O 3 + SiO 2 ) is less than 12%, the devitrification resistance decreases, and if it exceeds 30%, the refractive index decreases, so B 2 O 3 + SiO 2 is 12 to 30%. A preferred lower limit is 14%, a more preferred lower limit is 16%, and a still more preferred lower limit is 17%. On the other hand, the preferable upper limit is 28%, the more preferable upper limit is 26%, the still more preferable upper limit is 25%, and the more preferable upper limit is 24%.
後述するアルカリ土類金属酸化物およびTiO2の合計含有量が5%以下の態様においては、B2O3+SiO2のよりいっそう好ましい上限は23%、さらにいっそう好ましい上限は22%、なおいっそう好ましい上限は21%、特に好ましい上限は20%、最も好ましい上限は19%である。 In an embodiment in which the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 described below is 5% or less, the more preferable upper limit of B 2 O 3 + SiO 2 is 23%, the still more preferable upper limit is 22%, and still more preferable The upper limit is 21%, the particularly preferred upper limit is 20%, and the most preferred upper limit is 19%.
La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3はいずれも屈折率を高める成分であり、Ta2O5の含有量を抑えてつつ所要の屈折率を得る上から、合計で55%以上含有させる必要があるが、80%を超えると耐失透性が低下するので、その合計含有量を55〜80%とする。アルカリ土類金属酸化物およびTiO2の合計含有量が5%以下の態様では、好ましい下限は58%、より好ましい下限は60%、さらに好ましい下限は62%である。一方、好ましい上限は76%、より好ましい上限は74%、さらに好ましい上限は72%である。 La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 are all components that increase the refractive index and suppress the content of Ta 2 O 5. However, in order to obtain a required refractive index, it is necessary to contain 55% or more in total. However, if it exceeds 80%, devitrification resistance decreases, so the total content is set to 55 to 80%. In an embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the preferable lower limit is 58%, the more preferable lower limit is 60%, and the further preferable lower limit is 62%. On the other hand, the preferable upper limit is 76%, the more preferable upper limit is 74%, and the more preferable upper limit is 72%.
ただし、アルカリ土類金属酸化物およびTiO2の合計含有量が5%超の態様では、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量の好ましい下限は56%、より好ましい下限は58%、さらに好ましい下限は60%である。一方、好ましい上限は76%、より好ましい上限は74%、さらに好ましい上限は72%である。 However, in the embodiment in which the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 The preferable lower limit of the total content of WO 3 and WO 3 is 56%, the more preferable lower limit is 58%, and the further preferable lower limit is 60%. On the other hand, the preferable upper limit is 76%, the more preferable upper limit is 74%, and the more preferable upper limit is 72%.
このうち、ZrO2は少量導入することによりガラスの安定性を高めることができるので2%以上導入するが、10%を超えて導入すると分散が大きくなるため、その含有量を2〜10%とする。アルカリ土類金属酸化物およびTiO2の合計含有量が5%以下の態様では、好ましい下限は3%、より好ましい下限は4%、さらに好ましい下限は5%、いっそう好ましい下限は5.2%、よりいっそう好ましい下限は5.5%である。一方、好ましい上限は8.5%、より好ましい上限は7.5%、さらに好ましい上限は6.8%である。 Of these, ZrO 2 can be introduced in a small amount, so that the stability of the glass can be increased, so 2% or more is introduced. However, if introduced in excess of 10%, the dispersion increases, so the content is 2-10%. To do. In an embodiment where the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the preferred lower limit is 3%, the more preferred lower limit is 4%, the still more preferred lower limit is 5%, and the more preferred lower limit is 5.2%. An even more preferable lower limit is 5.5%. On the other hand, the preferable upper limit is 8.5%, the more preferable upper limit is 7.5%, and the more preferable upper limit is 6.8%.
Nb2O5は、適量導入することにより加熱、軟化して成形する際の耐失透性(再加熱時の耐失透性という。)が改善される。しかし、15%を超えて導入すると耐失透性が低下してしまう。また、分散が大きくなる。よってその含有量を0〜15%とする。 By introducing an appropriate amount of Nb 2 O 5 , devitrification resistance when heating and softening and molding (referred to as devitrification resistance during reheating) is improved. However, when it exceeds 15%, the devitrification resistance is lowered. Also, the dispersion becomes large. Therefore, the content is made 0 to 15%.
本発明のガラスにおいて、Nb2O5は前記高屈折率付与成分の中でも特異な性質を有し、Ta2O5との置換によって再加熱時の耐失透性が改善される。再加熱時の耐失透性の目安としては、結晶化ピーク温度Txとガラス転移温度Tgの差(Tx−Tg)が大きいものほど耐失透性が優れていると考えることができる。高屈折率特性を維持しつつ、Ta2O5を減量する場合、Ta2O5からNb2O5への置換がTx−Tgを大きく保つ上で最も好ましい。Ta2O5からMgO、CaO、SrO、BaO、ZnOへの置換は、Nb2O5への置換ほどではないものの、再加熱時の耐失透性維持に効果がある。一方、Ta2O5から希土類酸化物への置換は、再加熱時の耐失透性維持の面からは好ましいとは言えない。したがって、再加熱時の耐失透性を改善する上からNb2O5の含有量を1〜15%の範囲にすることが好ましい。Nb2O5を必須成分として導入する態様においては、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様では、Nb2O5の含有量を1〜8%とすることがより好ましく、2〜8%の範囲とすることがさらに好ましく、2.5〜8%の範囲とすることがいっそう好ましく、3〜8%の範囲とすることがよりいっそう好ましい。Nb2O5の含有量の上限については、7%以下が好ましく、6%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。 In the glass of the present invention, Nb 2 O 5 has unique properties among the high refractive index imparting components, and the devitrification resistance at the time of reheating is improved by substitution with Ta 2 O 5 . As a measure of devitrification resistance during reheating, it can be considered that the larger the difference between the crystallization peak temperature Tx and the glass transition temperature Tg (Tx−Tg), the better the devitrification resistance. When the amount of Ta 2 O 5 is reduced while maintaining the high refractive index characteristics, the substitution from Ta 2 O 5 to Nb 2 O 5 is most preferable for maintaining a large Tx-Tg. Substitution from Ta 2 O 5 to MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO is not as effective as substitution to Nb 2 O 5 , but is effective in maintaining devitrification resistance during reheating. On the other hand, substitution of Ta 2 O 5 with rare earth oxides is not preferable from the viewpoint of maintaining devitrification resistance during reheating. Therefore, in order to improve the devitrification resistance at the time of reheating, it is preferable to set the content of Nb 2 O 5 in the range of 1 to 15%. In an embodiment in which Nb 2 O 5 is introduced as an essential component, in an embodiment in which the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the content of Nb 2 O 5 is 1 to 8%. Is more preferable, it is more preferable to set it as 2-8% of range, it is more preferable to set it as 2.5-8%, and it is still more preferable to set it as 3-8%. The upper limit of the content of nb 2 O 5, preferably 7% or less, more preferably 6% or less, further preferably 5% or less.
アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様では、Nb2O5含有量の上限は、6%とすることが好ましく、5%とすることがより好ましく、4%とすることがさらに好ましい。 In an embodiment where the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the upper limit of the Nb 2 O 5 content is preferably 6%, more preferably 5%, and more preferably 4% More preferably.
ZnOは高屈折率特性を維持しつつガラス転移温度を低下させる働きをする成分であるが、15%を超えて導入すると耐失透性が低下し、分散も大きくなるので、その含有量を0〜15%とする。好ましい上限は12%、より好ましい上限は9%、さらに好ましい上限は7%、いっそう好ましい上限は6%である。一方、好ましい下限は0.1%、より好ましい下限は0.5%、さらに好ましい下限は1%、いっそう好ましい下限は2%である。 ZnO is a component that acts to lower the glass transition temperature while maintaining high refractive index characteristics. However, if introduced over 15%, the devitrification resistance decreases and the dispersion also increases, so the content thereof is reduced to 0. ~ 15%. The preferred upper limit is 12%, the more preferred upper limit is 9%, the still more preferred upper limit is 7%, and the more preferred upper limit is 6%. On the other hand, the preferred lower limit is 0.1%, the more preferred lower limit is 0.5%, the still more preferred lower limit is 1%, and the more preferred lower limit is 2%.
Ta2O5は高屈折率付与成分であるが、上記高屈折率付与成分と比べて原料コストが突出して高い。また、希少物質でもあるので、その含有量を13%未満とする。従来のガラスは、本発明のガラスの光学特性と同等の特性を達成するために15%以上のTa2O5を必須としていたが、本発明では、後述するように各成分の含有量をバランスさせることにより、Ta2O5を他の高屈折率付与成分に置換することで所要の光学特性を維持しつつ、Ta2O5の減量を実現した。なお、上記観点からTa2O5含有量の好ましい範囲は0〜12%、より好ましい範囲は0〜11%、さらに好ましい範囲は0〜10%である。 Ta 2 O 5 is a high refractive index imparting component, but the raw material cost is significantly higher than that of the high refractive index imparting component. Moreover, since it is also a rare substance, its content is set to less than 13%. The conventional glass required 15% or more of Ta 2 O 5 in order to achieve the same characteristics as the optical characteristics of the glass of the present invention. In the present invention, the content of each component is balanced as described later. by, while maintaining the desired optical characteristics by replacing Ta 2 O 5 to other high refractive index-imparting components, to achieve a weight loss of Ta 2 O 5. From the above viewpoint, a preferable range of the Ta 2 O 5 content is 0 to 12%, a more preferable range is 0 to 11%, and a further preferable range is 0 to 10%.
なお、前記ガラスの諸性質を良好に維持しつつ、Ta2O5をより減量するには、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量を5%超にすることが好ましく、6%以上にすることがより好ましい。上記合計含有量のさらに好ましい範囲は6〜10%である。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が多い態様では、Ta2O5をアルカリ土類金属酸化物、TiO2の少なくとも一種以上の成分に置換することで、再加熱時の耐失透性を良好にするが、さらにTa2O5をNb2O5に置換して、Nb2O5を1%以上導入することにより、再加熱時の耐失透性をよりいっそう良好にすることができる。この態様では、Ta2O5含有量の好ましい範囲は0〜11%、より好ましい範囲は0〜10%である。 In order to further reduce the amount of Ta 2 O 5 while maintaining various properties of the glass, the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is preferably more than 5%, 6% More preferably. A more preferable range of the total content is 6 to 10%. In an embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is high, the loss resistance during reheating is replaced by replacing Ta 2 O 5 with at least one component of the alkaline earth metal oxide and TiO 2. Improves permeability, but further improves the resistance to devitrification during reheating by replacing Ta 2 O 5 with Nb 2 O 5 and introducing 1% or more of Nb 2 O 5. be able to. In this embodiment, the preferable range of the Ta 2 O 5 content is 0 to 11%, and the more preferable range is 0 to 10%.
Ta2O5を上記範囲に保ちながら、所要の屈折率を維持するために、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の比(Ta2O5/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+ZrO2+Nb2O5+WO3))を0.23以下とする。前記比の好ましい範囲は0.22以下、より好ましい範囲は0.21以下、さらに好ましい範囲は0.2以下、いっそう好ましい範囲は0.17以下、よりいっそう好ましい範囲は0.16以下である。 In order to maintain the required refractive index while maintaining Ta 2 O 5 in the above range, La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO The ratio of the Ta 2 O 5 content to the total content of 3 (Ta 2 O 5 / (La 2 O 3 + Gd 2 O 3 + Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 + ZrO 2 + Nb 2 O 5 + WO 3 )). 23 or less. A preferable range of the ratio is 0.22 or less, a more preferable range is 0.21 or less, a further preferable range is 0.2 or less, a more preferable range is 0.17 or less, and a still more preferable range is 0.16 or less.
本発明の光学ガラスは、屈折率ndが1.86以上かつアッベ数νdが38以上のガラスである。前記光学特性を維持しつつ耐失透性を良好に保つため、ネットワーク形成成分であるB2O3とSiO2の合計含有量に対するLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3を合計含有量の比((La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(B2O3+SiO2))を2〜4の範囲とする。高屈折率付与成分のうちLa2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3は分散を低く抑えつつ屈折率を高める働きをする。したがって、前記比が2より小さいと上記光学特性の維持が難しくなり、4より大きいと耐失透性が低下する。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様において、前記比の好ましい下限は2.4、より好ましい下限は2.6、さらに好ましい下限は2.8である。前記比の好ましい上限は3.8、より好ましい上限は3.6、さらに好ましい上限は3.5である。一方、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様において、前記比の好ましい下限は2.5、より好ましい下限は2.7、さらに好ましい下限は2.9である。前記比の好ましい上限は3.9、より好ましい上限は3.7、さらに好ましい上限は3.6である。 The optical glass of the present invention is a glass having a refractive index nd of 1.86 or more and an Abbe number νd of 38 or more. La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb with respect to the total content of B 2 O 3 and SiO 2 as network forming components in order to keep the devitrification resistance good while maintaining the optical characteristics. The ratio of the total content of 2 O 3 ((La 2 O 3 + Gd 2 O 3 + Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 ) / (B 2 O 3 + SiO 2 )) is set in the range of 2 to 4. Among the high refractive index imparting components, La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , and Yb 2 O 3 serve to increase the refractive index while keeping the dispersion low. Therefore, if the ratio is smaller than 2, it is difficult to maintain the optical characteristics, and if it is larger than 4, the devitrification resistance is lowered. In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the preferable lower limit of the ratio is 2.4, the more preferable lower limit is 2.6, and the more preferable lower limit is 2.8. A preferred upper limit of the ratio is 3.8, a more preferred upper limit is 3.6, and a more preferred upper limit is 3.5. On the other hand, in an embodiment in which the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the preferred lower limit of the ratio is 2.5, the more preferred lower limit is 2.7, and the more preferred lower limit is 2.9. . A preferable upper limit of the ratio is 3.9, a more preferable upper limit is 3.7, and a more preferable upper limit is 3.6.
WO3は高屈折率付与成分であるが、過剰の導入によって再加熱時の耐失透性が低下する。したがって、その含有量を15%以下にすることが好ましく、10%以下にすることがより好ましい。ただし、Nb2O5を任意成分とする態様においては、Nb2O5導入による再加熱時の耐失透性改善効果を得ることができないから、WO3の量を0〜6%とすることが好ましい。また、WO3の導入によりガラスが着色する傾向を示すので、Nb2O5の有無によらず、その含有量を0〜4%とすることがより好ましく、0〜2%とすることがさらに好ましく、0〜1%とすることがいっそう好ましく、0〜0.5%とすることがよりいっそう好ましく、導入しないことが特に好ましい。 WO 3 is a component for imparting a high refractive index, but when it is introduced excessively, devitrification resistance at the time of reheating is lowered. Therefore, the content is preferably 15% or less, and more preferably 10% or less. However, in the embodiment using Nb 2 O 5 as an optional component, the effect of improving devitrification resistance at the time of reheating due to the introduction of Nb 2 O 5 cannot be obtained, so the amount of WO 3 should be 0 to 6%. Is preferred. Moreover, since the glass tends to be colored by the introduction of WO 3 , the content is more preferably 0 to 4%, more preferably 0 to 2% regardless of the presence or absence of Nb 2 O 5. Preferably, the content is 0 to 1%, more preferably 0 to 0.5%, and particularly preferably not introduced.
前記光学特性を備え、よりガラスとしての安定性を高める上からLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量を30〜70%とすることが好ましい。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様において、前記合計含有量の好ましい下限は45%、より好ましい下限は46%、さらに好ましい下限は47%、いっそう好ましい下限は48%、よりいっそう好ましい下限は49%、さらにいっそう好ましい下限は50%である。一方、前記合計含有量の好ましい上限は70%、より好ましい上限は69%、さらに好ましい上限は68%、いっそう好ましい上限は67%、よりいっそう好ましい上限は66%、さらにいっそう好ましい上限は65%、なおいっそう好ましい上限は64%である。 It is preferable that the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3, and Yb 2 O 3 is 30 to 70% in view of providing the optical characteristics and improving the stability as glass. In an embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the preferable lower limit of the total content is 45%, the more preferable lower limit is 46%, the still more preferable lower limit is 47%, and the more preferable lower limit is 48%, a more preferred lower limit is 49%, and a still more preferred lower limit is 50%. On the other hand, a preferable upper limit of the total content is 70%, a more preferable upper limit is 69%, a further preferable upper limit is 68%, a more preferable upper limit is 67%, a still more preferable upper limit is 66%, a still more preferable upper limit is 65%, An even more preferred upper limit is 64%.
アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様において、La2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量の好ましい下限は47%、より好ましい下限は48%、さらに好ましい下限は49%、いっそう好ましい下限は50%、よりいっそう好ましい下限は51%、さらにいっそう好ましい下限は52%である。一方、前記合計含有量の好ましい上限は70%、より好ましい上限は69%、さらに好ましい上限は68%、いっそう好ましい上限は67%、よりいっそう好ましい上限は66%、さらにいっそう好ましい上限は65%、なおいっそう好ましい上限は64%である。 In an embodiment where the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the preferred lower limit of the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 is 47% The more preferred lower limit is 48%, the still more preferred lower limit is 49%, the still more preferred lower limit is 50%, the still more preferred lower limit is 51%, and the still more preferred lower limit is 52%. On the other hand, a preferable upper limit of the total content is 70%, a more preferable upper limit is 69%, a further preferable upper limit is 68%, a more preferable upper limit is 67%, a still more preferable upper limit is 66%, a still more preferable upper limit is 65%, An even more preferred upper limit is 64%.
ネットワーク形成成分のうち、B2O3は熔融性を改善し、ガラス転移温度を低下させる働きをする。このような効果を得るためには、5%以上含有させることが好ましいが、屈折率をより高めるには、その含有量を25%以下に抑えることが好ましい。したがって、B2O3の含有量の好ましい範囲は5〜25%である。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様において、B2O3含有量の好ましい範囲は5〜20%である。なお、B2O3含有量の好ましい下限は7%、より好ましい下限は8%、さらに好ましい下限は9%である。一方、好ましい上限は19%、より好ましい上限は18%、さらに好ましい上限は17%である。 Among the network forming components, B 2 O 3 functions to improve the meltability and lower the glass transition temperature. In order to acquire such an effect, it is preferable to make it contain 5% or more, but in order to raise a refractive index more, it is preferable to suppress the content to 25% or less. Therefore, the preferable range of the content of B 2 O 3 is 5 to 25%. In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the preferable range of the B 2 O 3 content is 5 to 20%. A preferable lower limit of the content of B 2 O 3 7%, more preferred lower limit is 8%, more preferred lower limit is 9%. On the other hand, the preferable upper limit is 19%, the more preferable upper limit is 18%, and the more preferable upper limit is 17%.
アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様において、B2O3含有量の好ましい範囲は8〜25%である。なお、B2O3含有量の好ましい下限は10%、より好ましい下限は11%、さらに好ましい下限は12%である。一方、好ましい上限は24%、より好ましい上限は23%、さらに好ましい上限は22%である。 In the embodiment in which the total content of alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the preferred range of B 2 O 3 content is 8-25%. Incidentally, B 2 O 3 preferably lower limit of the content is 10%, and more preferable lower limit is 11%, more preferred lower limit is 12%. On the other hand, a preferable upper limit is 24%, a more preferable upper limit is 23%, and a further preferable upper limit is 22%.
SiO2は耐失透性を改善し、熔融ガラスを成形する際の粘度を上昇させる働きをする。このような効果を得るためには、1%以上含有させることが好ましいが、屈折率をより高めるには、その含有量を14%以下に抑えることが好ましい。したがって、SiO2の含有量の好ましい範囲は1〜14%である。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様において、SiO2含有量の好ましい範囲は2〜14%である。なお、SiO2含有量の好ましい下限は4%、より好ましい下限は5%、さらに好ましい下限は6%である。一方、好ましい上限は12%、より好ましい上限は10%、さらに好ましい上限は8%である。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様において、SiO2含有量の好ましい範囲は1〜10%である。なお、SiO2含有量の好ましい下限は1.5%、より好ましい下限は2%、さらに好ましい下限は2.5%である。一方、好ましい上限は9%、より好ましい上限は8%、さらに好ましい上限は7%である。 SiO 2 functions to improve devitrification resistance and to increase the viscosity when molding molten glass. In order to obtain such an effect, the content is preferably 1% or more, but in order to further increase the refractive index, the content is preferably suppressed to 14% or less. Therefore, the preferable range of the content of SiO 2 is 1 to 14%. In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the preferred range of the SiO 2 content is 2 to 14%. A preferable lower limit of the SiO 2 content of 4%, more preferable lower limit is 5%, more preferable lower limit is 6%. On the other hand, the preferable upper limit is 12%, the more preferable upper limit is 10%, and the more preferable upper limit is 8%. In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the preferred range of the SiO 2 content is 1 to 10%. The preferable lower limit of the SiO 2 content is 1.5%, the more preferable lower limit is 2%, and the more preferable lower limit is 2.5%. On the other hand, the preferable upper limit is 9%, the more preferable upper limit is 8%, and the more preferable upper limit is 7%.
La2O3は前述のように高屈折率低分散特性を付与する成分であるが、過剰の導入により耐失透性が低下するおそれがあるので、その含有量を30〜60%とすることが好ましい。好ましい下限は35%、より好ましい下限は38%である。一方、好ましい上限は55%、より好ましい上限は50%、さらに好ましい上限は47%である。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様において、La2O3含有量のさらに好ましい下限は40%である。アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様において、La2O3含有量のさらに好ましい上限は45%である。 La 2 O 3 is a component that imparts a high refractive index and low dispersion property as described above, but its devitrification resistance may be reduced by excessive introduction, so its content should be 30 to 60%. Is preferred. A preferred lower limit is 35%, and a more preferred lower limit is 38%. On the other hand, the preferable upper limit is 55%, the more preferable upper limit is 50%, and the more preferable upper limit is 47%. In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the more preferable lower limit of the La 2 O 3 content is 40%. In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the more preferable upper limit of the La 2 O 3 content is 45%.
Gd2O3も高屈折率低分散特性を付与する成分であるが、過剰の導入により耐失透性が低下するおそれがあるので、その含有量を0〜30%とすることが好ましい。好ましい下限は1%、より好ましい下限は3%、さらに好ましい下限は5%である。一方、好ましい上限は25%、より好ましい上限は22%、さらに好ましい上限は20%、いっそう好ましい上限は19%である。 Gd 2 O 3 is also a component that imparts high refractive index and low dispersion characteristics. However, since there is a possibility that devitrification resistance may be reduced due to excessive introduction, the content is preferably 0 to 30%. A preferred lower limit is 1%, a more preferred lower limit is 3%, and a still more preferred lower limit is 5%. On the other hand, the preferred upper limit is 25%, the more preferred upper limit is 22%, the still more preferred upper limit is 20%, and the more preferred upper limit is 19%.
Y2O3も高屈折率低分散特性を付与する成分であるが、過剰の導入により耐失透性が低下するおそれがあるので、その含有量を0〜10%とすることが好ましい。好ましい下限は1%、好ましい上限は8%、より好ましい上限は6%、さらに好ましい上限は5%である。 Y 2 O 3 is also a component that imparts high refractive index and low dispersion characteristics. However, since there is a possibility that devitrification resistance may be reduced due to excessive introduction, the content is preferably 0 to 10%. A preferred lower limit is 1%, a preferred upper limit is 8%, a more preferred upper limit is 6%, and a more preferred upper limit is 5%.
Yb2O3も高屈折率低分散特性を付与する成分であるが、過剰の導入により耐失透性が低下するおそれがあるので、その含有量を0〜5%とすることが好ましい。好ましい上限は3%、より好ましい上限は2%、さらに好ましい上限は1%である。 Yb 2 O 3 is also a component that imparts high refractive index and low dispersion characteristics. However, since there is a possibility that devitrification resistance may be reduced due to excessive introduction, the content is preferably 0 to 5%. A preferred upper limit is 3%, a more preferred upper limit is 2%, and a more preferred upper limit is 1%.
Sb2O3は適量添加することにより清澄剤として機能する。その添加量は外割りで0〜1%とすることが好ましく、0〜0.5%とすることがより好ましく、0〜0.3%とすることがさらに好ましく、0〜0.2%とすることがいっそう好ましい。
この他、任意成分として導入可能なものとして、MgO、CaO、SrO、BaO、GeO2、Li2O、Na2O、K2O、Bi2O3、TiO2を例示することができる。
Sb 2 O 3 functions as a fining agent when added in an appropriate amount. The addition amount is preferably 0 to 1% on an external basis, more preferably 0 to 0.5%, further preferably 0 to 0.3%, and 0 to 0.2%. It is more preferable to do.
In addition, as can be introduced as an optional component, it may be exemplified MgO, CaO, SrO, BaO, GeO 2, Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, a Bi 2 O 3, TiO 2.
MgO、CaO、SrO、BaOは、熔融性を改善する働きをし、炭酸塩原料や硝酸塩原料として導入することができるので脱泡効果を高める働きもする。また、Ta2O5との置換で再加熱時の耐失透性を比較的維持しやすい成分でもある。しかし、過剰の導入により屈折率が低下したり、ガラスとしての安定性が損なわれるおそれがなるので、MgO、CaO、SrOおよびBaOを合計含有量で0〜20%とすることが好ましく、0〜10%とすることがより好ましく、0〜7%とすることがさらに好ましく、0〜5%とすることがいっそう好ましい。 MgO, CaO, SrO, and BaO function to improve the meltability, and can also be introduced as a carbonate raw material or a nitrate raw material, so that the defoaming effect is enhanced. It is also a component that is relatively easy to maintain devitrification resistance during reheating by replacement with Ta 2 O 5 . However, since the refractive index may be lowered due to excessive introduction or the stability as glass may be impaired, MgO, CaO, SrO and BaO are preferably 0 to 20% in total content. It is more preferably 10%, further preferably 0 to 7%, and further preferably 0 to 5%.
MgO、CaO、SrO、BaOについては、Ta2O5をB2O3やSiO2に置換するよりも、MgO、CaO、SrO、BaOに置換するほうが光学特性を所要の範囲に維持しやすい。したがって、前記効果を得るために、上記範囲内でMgO、CaO、SrOおよびBaOを合計含有量で0.5%以上導入してもよい。 As for MgO, CaO, SrO, and BaO, it is easier to maintain the optical characteristics within a required range by replacing Ta 2 O 5 with B 2 O 3 or SiO 2 instead of replacing with MgO, CaO, SrO, or BaO. Therefore, in order to acquire the said effect, you may introduce | transduce 0.5% or more of MgO, CaO, SrO, and BaO in a total content within the said range.
上記観点から、MgOの好ましい範囲は0〜8%、より好ましい範囲は0〜4%、さらに好ましい範囲は0〜2%、いっそう好ましい範囲は0〜1%である。 From the above viewpoint, the preferable range of MgO is 0 to 8%, the more preferable range is 0 to 4%, the still more preferable range is 0 to 2%, and the more preferable range is 0 to 1%.
CaOの好ましい範囲は0〜10%、より好ましい範囲は0〜5%、さらに好ましい範囲は0〜3%、いっそう好ましい範囲は0〜1%である。 The preferable range of CaO is 0 to 10%, the more preferable range is 0 to 5%, the still more preferable range is 0 to 3%, and the more preferable range is 0 to 1%.
SrOの好ましい範囲は0〜15%、より好ましい範囲は0〜8%、さらに好ましい範囲は0〜5%、いっそう好ましい範囲は0〜2%である。 A preferable range of SrO is 0 to 15%, a more preferable range is 0 to 8%, a further preferable range is 0 to 5%, and a more preferable range is 0 to 2%.
BaOの好ましい範囲は0〜20%、より好ましい範囲は0〜10%である。 The preferable range of BaO is 0 to 20%, and the more preferable range is 0 to 10%.
アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様では、BaO含有量のさらに好ましい範囲は0〜5%、いっそう好ましい範囲は0〜3%である。一方、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様では、BaOのさらに好ましい範囲は0〜10%、いっそう好ましい範囲は1〜8%である。BaOは光学ガラスを構成する成分として好適なアルカリ土類金属酸化物中、最も屈折率を高める働きが強いため、積極的に導入することが好ましい。 In an embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO2 is 5% or less, the more preferable range of the BaO content is 0 to 5%, and the more preferable range is 0 to 3%. On the other hand, in the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO2 exceeds 5%, the more preferable range of BaO is 0 to 10%, and the more preferable range is 1 to 8%. Since BaO has the strongest function of increasing the refractive index among the alkaline earth metal oxides suitable as a component constituting the optical glass, it is preferably introduced positively.
GeO2はネットワーク形成機能を有し、SiO2、B2O3に比べて屈折率を高める働きが大きい任意成分である。しかし、過剰に導入すると屈折率が低下するとともに、非常に高価な成分でもあるので製造コストが増大してしまう。したがって、その含有量を0〜15%とすることが好ましく、0〜5%とすることがより好ましく、導入しないことがさらに好ましい。 GeO 2 is an arbitrary component having a network forming function and having a larger function of increasing the refractive index than SiO 2 and B 2 O 3 . However, if it is introduced excessively, the refractive index is lowered and the manufacturing cost increases because it is a very expensive component. Therefore, the content is preferably 0 to 15%, more preferably 0 to 5%, and even more preferably not introduced.
Li2O、Na2O、K2Oは、少量導入すると熔融性が改善し、ガラス転移温度や軟化温度も低下し、アニール温度や成形温度を低くすることができる。しかし、過剰の導入により屈折率が低下したり、耐失透性が悪化するので、Li2Oの含有量を0〜1%とすることが好ましく、0〜0.6%とすることがより好ましく、0〜0.4%とすることがさらに好ましく、0〜0.2%とすることがいっそう好ましい。Na2Oの含有量については、0〜2%とすることが好ましく、0〜1.2%とすることがより好ましく、0〜0.8%とすることがさらに好ましく、0〜0.4%とすることがいっそう好ましい。K2Oの含有量については0〜3%とすることが好ましく、0〜2%とすることがより好ましく、0〜1.5%とすることがさらに好ましく、0〜1%とすることがいっそう好ましい。 When a small amount of Li 2 O, Na 2 O, or K 2 O is introduced, the meltability is improved, the glass transition temperature and the softening temperature are lowered, and the annealing temperature and the molding temperature can be lowered. However, since the refractive index decreases or the devitrification resistance deteriorates due to excessive introduction, the Li 2 O content is preferably 0 to 1%, more preferably 0 to 0.6%. Preferably, it is 0 to 0.4%, more preferably 0 to 0.2%. The content of Na 2 O, preferably set to 0 to 2%, more preferably to 0 to 1.2%, more preferably to 0 to 0.8%, 0 to 0.4 % Is more preferable. The content of K 2 O is preferably 0 to 3%, more preferably 0 to 2%, further preferably 0 to 1.5%, and 0 to 1%. Even more preferable.
Bi2O3は少量の導入でガラス転移温度、軟化温度を低下させ、屈折率も増加する働きをするが、過剰導入によりガラスの着色が強まり、耐失透性が低下してしまうので、その含有量を0〜6%とすることが好ましく、0〜4%とすることがより好ましく、0〜3%とすることがさらに好ましく、0〜2%とすることがいっそう好ましい。 Bi 2 O 3 works to reduce the glass transition temperature and softening temperature and increase the refractive index when introduced in a small amount, but the glass is strengthened by excessive introduction and the devitrification resistance is reduced. The content is preferably 0 to 6%, more preferably 0 to 4%, further preferably 0 to 3%, and still more preferably 0 to 2%.
TiO2は適量の導入により屈折率を増加させるが、過剰導入により分散が増大したり、ガラスが着色したり、耐失透性が低下するため、その含有量を0〜12%、好ましくは0〜10%、より好ましくは0〜8%、さらに好ましくは0〜7%とする。TiO2は、単結合強度が高く、ネットワーク形成成分の一部と置き換わってネットワーク形成に加わるとともに修飾酸化物としての役割も果たすと考えられる。そして、TiO2がネットワーク形成に関わることでガラスが安定になるとが考えられる。しかし、TiO2の導入によってガラスの着色が増大することがあるので、TiO2を導入するかはガラスの着色、安定性など、どの仕様を優先するかを考慮して決めればよい。TiO2を導入する場合は、その量を上記範囲内で0.1%以上、好ましくは0.5%以上、より好ましくは1%以上、さらに好ましくは1.5%以上、いっそう好ましくは2%以上とする。一方、着色低減を優先する場合は、TiO2を導入しないことが好ましい。 TiO 2 increases the refractive index by introducing an appropriate amount, but dispersion increases, glass is colored, and devitrification resistance decreases by excessive introduction. Therefore, its content is 0 to 12%, preferably 0. -10%, more preferably 0-8%, still more preferably 0-7%. TiO 2 has a high single bond strength and is considered to play a role as a modified oxide as well as to form a network by replacing a part of the network forming component. When the glass is stabilized by TiO 2 are involved in network formation can be considered. However, since the coloration of the glass by the introduction of TiO 2 is able to increase, will either introduce TiO 2 colored glass, such as stability, which specifications may be determined by considering whether the priority. When TiO 2 is introduced, the amount is 0.1% or more within the above range, preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more, further preferably 1.5% or more, and still more preferably 2%. That's it. On the other hand, when priority is given to color reduction, it is preferable not to introduce TiO 2 .
アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様では、TiO2含有量を0〜5%とすることが好ましく、0〜3%とすることがより好ましく、0〜2%とすることがさらに好ましく、0〜1%とすることがいっそう好ましい。 In the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, the TiO 2 content is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%, and 0 to 2 % Is more preferable, and 0 to 1% is even more preferable.
一方、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様では、TiO2含有量を1〜12%とすることが好ましく、2〜10%とすることがより好ましく、2.5〜9%とすることがさらに好ましく、3〜8%とすることがいっそう好ましい。 On the other hand, in the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, the TiO 2 content is preferably 1 to 12%, more preferably 2 to 10%. It is more preferable to set it as 5 to 9%, and it is still more preferable to set it as 3 to 8%.
なお、上記諸特性をより良好なものにする上から、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様でも5%超の態様でもB2O3、SiO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5、WO3、Ta2O5、MgO、CaO、SrO、BaO、Li2O、Na2O、K2OおよびTiO2の合計含有量を95%以上にすることが好ましく、96%以上にすることがより好ましく、98%以上にすることがさらに好ましく、99%以上にすることがいっそう好ましく、100%にすることがよりいっそう好ましい。 In addition, in order to make the above various characteristics better, B 2 O 3 , SiO 2 , La, in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less or more than 5%. 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , WO 3 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SrO, BaO, Li 2 O, Na 2 O The total content of K 2 O and TiO 2 is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more. 100% is even more preferable.
さらに、B2O3、SiO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5、WO3、Ta2O5、MgO、CaO、SrO、BaOおよびTiO2の合計含有量を95%以上にすることが好ましく、96%以上にすることがより好ましく、98%以上にすることがさらに好ましく、99%以上にすることがいっそう好ましく、100%にすることがよりいっそう好ましい。 Further, B 2 O 3 , SiO 2 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , WO 3 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, The total content of SrO, BaO and TiO 2 is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, still more preferably 98% or more, and even more preferably 99% or more, Even more preferably 100%.
中でも、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%以下の態様では、B2O3、SiO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量を95%以上にすることが好ましく、96%以上にすることがより好ましく、98%以上にすることがさらに好ましく、99%以上にすることがいっそう好ましく、100%にすることがよりいっそう好ましい。特に、B2O3、SiO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Nb2O5およびTa2O5の合計含有量を95%以上にすることが好ましく、96%以上にすることがより好ましく、98%以上にすることがさらに好ましく、99%以上にすることがいっそう好ましく、100%にすることがよりいっそう好ましい。 Among them, in an embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 is 5% or less, B 2 O 3 , SiO 2 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , Nb The total content of 2 O 5 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SrO and BaO is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, still more preferably 98% or more, It is more preferable to set it to 99% or more, and it is more preferable to set it to 100%. In particular, the total content of B 2 O 3 , SiO 2 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 is preferably 95% or more. 96% or more, more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more, and even more preferably 100%.
一方、アルカリ土類金属酸化物とTiO2の合計含有量が5%超の態様では、B2O3、SiO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、MgO、CaO、SrO、BaOおよびTiO2の合計含有量を95%以上にすることが好ましく、96%以上にすることがより好ましく、98%以上にすることがさらに好ましく、99%以上にすることがいっそう好ましく、100%にすることがよりいっそう好ましい。特に、B2O3、SiO2、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、MgO、CaO、SrO、BaOおよびTiO2の合計含有量を95%以上にすることが好ましく、96%以上にすることがより好ましく、98%以上にすることがさらに好ましく、99%以上にすることがいっそう好ましく、100%にすることがよりいっそう好ましい。
なおいずれの好ましい態様ともSB2O3を外割りで前記の範囲内で添加してもよい。
Pb、As、Cd、Cr、Th、Uは毒性や放射性のため、導入しないことが好ましい。
On the other hand, in the embodiment in which the total content of the alkaline earth metal oxide and TiO 2 exceeds 5%, B 2 O 3 , SiO 2 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , Nb The total content of 2 O 5 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SrO, BaO and TiO 2 is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, and 98% or more. More preferably, it is more preferably 99% or more, and even more preferably 100%. In particular, the sum of B 2 O 3 , SiO 2 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , MgO, CaO, SrO, BaO and TiO 2 The content is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, still more preferably 98% or more, even more preferably 99% or more, and even more preferably 100%. preferable.
In any of the preferred embodiments, SB 2 O 3 may be added within the above range on an external basis.
Pb, As, Cd, Cr, Th, and U are preferably not introduced because they are toxic and radioactive.
また、Hf、Lu、Sc、Ga、Inも導入可能であるが、本発明のガラスはこれら成分を導入しなくても発明の目的を達成することができる。そして、前記成分はいずれも高価であることから、コスト面に配慮するとHf、Lu、Sc、Ga、Inを導入しないことが好ましい。 Hf, Lu, Sc, Ga, and In can also be introduced. However, the glass of the present invention can achieve the object of the invention without introducing these components. And since all the said components are expensive, it is preferable not to introduce Hf, Lu, Sc, Ga, and In from the viewpoint of cost.
その他、清澄作用を高めるためSnO2を1.0%以下導入することもできるが、SnO2の導入は必須ではないので、SnO2を導入しなくてもよい。 In addition, SnO 2 can be introduced in an amount of 1.0% or less in order to enhance the clarification effect. However, since the introduction of SnO 2 is not essential, it is not necessary to introduce SnO 2 .
Fも少量であれば導入可能ではあるが、揮発性を示し、脈理や光学恒数の変動要因になるおそれがあるため、導入しないことが好ましい。 Although it is possible to introduce F if the amount is small, it is preferable not to introduce it because it shows volatility and may cause a variation of striae and optical constant.
本発明の光学ガラスは、ガラス原料を加熱、熔融、清澄、均質化して得られる熔融ガラスを急冷して作られる。ガラス原料としては、ガラス成分に対応する酸化物、ホウ酸、炭酸塩、硝酸塩などを適宜、秤量し、十分攪拌して得られた調合原料を用いればよい。このようにして準備した原料を粗熔解してカレット原料を作り、カレット原料を所要の光学特性が得られるように調合して、本熔解、清澄、均質化して熔融ガラスを作ってもよいし、粗熔解を経ずに直接、粉体原料あるいはペレット原料などの未ガラス化原料を熔融容器に導入して、加熱、熔融、清澄、均質化して熔融ガラスを作ってもよい。 The optical glass of the present invention is produced by rapidly cooling a molten glass obtained by heating, melting, clarifying and homogenizing a glass raw material. As a glass raw material, an oxide, boric acid, carbonate, nitrate or the like corresponding to a glass component may be appropriately weighed and a prepared raw material obtained by sufficiently stirring may be used. The raw material thus prepared is roughly melted to make a cullet raw material, and the cullet raw material is prepared so as to obtain the required optical characteristics, and then melted, clarified and homogenized to make a molten glass, The molten glass may be produced by directly introducing an unvitrified raw material such as a powder raw material or a pellet raw material into a melting vessel without undergoing rough melting, and heating, melting, clarifying, and homogenizing.
本発明の光学ガラスは、再加熱時の耐失透性が優れているが、高屈折率低分散特性の付与によりネットワーク形成成分の量が相対的に少ないガラスであるため、屈折率が高くないガラスと比べると液相温度が高く、熔融ガラスを成形する際の温度も高くしないとガラスが失透してしまう。その結果、成形時の熔融ガラスの粘性が低くなり、ガラス成形体に脈理が発生しやすい。このような問題を解決するには、成形時における熔融ガラスの流れをできるだけ直線的にして、熔融ガラスの外側の流れと内側の流れが交じり合わないようにすることが望ましい。また、熔融ガラスを成形する際に失透を防止する上からなるべく熔融ガラスの表面積を大きく、鋳型を接触させて急速にガラスから熱を奪うことによりガラスを急冷することが望ましい。これらの条件を満たすものとして、棒状のガラス成形体を成形することが望ましい。 The optical glass of the present invention has excellent devitrification resistance at the time of reheating, but the refractive index is not high because it is a glass having a relatively small amount of network-forming components due to the provision of high refractive index and low dispersion characteristics. The liquidus temperature is higher than that of glass, and the glass will be devitrified unless the temperature at the time of molding the molten glass is increased. As a result, the viscosity of the molten glass at the time of molding becomes low, and striae are likely to occur in the glass molded body. In order to solve such a problem, it is desirable that the flow of the molten glass at the time of molding is made as straight as possible so that the outer flow and the inner flow of the molten glass do not mix. In addition, it is desirable to rapidly cool the glass by making the surface area of the molten glass as large as possible from the viewpoint of preventing devitrification when forming the molten glass, and by quickly depriving the glass of heat by bringing the mold into contact with the glass. As satisfying these conditions, it is desirable to form a rod-shaped glass molded body.
なお、本発明の光学ガラスにおいては、ガラス転移温度Tgを730℃以下、後述する結晶化ピーク温度を810℃以上とすることができる。ただし、同一のガラスにおいては、Tx−Tgを110℃以上と大きくとれるので再加熱時における耐失透性を優れたものとすることができる。 In the optical glass of the present invention, the glass transition temperature Tg can be set to 730 ° C. or lower, and the crystallization peak temperature described later can be set to 810 ° C. or higher. However, in the same glass, since Tx-Tg can be taken as large as 110 ° C. or more, the devitrification resistance at the time of reheating can be made excellent.
ガラス転移温度Tgの好ましい範囲は720℃以下、より好ましい範囲は710℃以下であり、結晶化ピーク温度の好ましい範囲は815℃以上、より好ましい範囲は820℃以上、さらに好ましい範囲は825℃以上、いっそう好ましい範囲は830℃以上である。 A preferred range of the glass transition temperature Tg is 720 ° C. or less, a more preferred range is 710 ° C. or less, a preferred range of the crystallization peak temperature is 815 ° C. or more, a more preferred range is 820 ° C. or more, and a further preferred range is 825 ° C. or more. A more preferable range is 830 ° C. or higher.
また、Tx−Tgの好ましい範囲は120℃以上、より好ましい範囲は125℃以上、さらに好ましい範囲は130℃以上、いっそう好ましい範囲は135℃以上、よりいっそう好ましい範囲は140℃以上、さらにいっそう好ましい範囲は145℃以上、なおいっそう好ましい範囲は150℃以上である。 In addition, a preferable range of Tx-Tg is 120 ° C. or higher, a more preferable range is 125 ° C. or higher, a further preferable range is 130 ° C. or higher, a more preferable range is 135 ° C. or higher, a still more preferable range is 140 ° C. or higher, and a still more preferable range. Is 145 ° C or higher, and an even more preferable range is 150 ° C or higher.
次に、本発明のガラス成形体について説明する。
[ガラス成形体]
本発明のガラス成形体には、ガラス成形体IおよびIIの2つの態様がある。ガラス成形体Iは、前記本発明の光学ガラスからなる棒状のガラス成形体である。本発明のガラス成形体によれば、前記効果が得られるとともに、脈理、失透防止のために無理に液相温度における粘度を低下しなくてもよいので、再加熱時における耐失透性をより良好にする点を重視したガラスの組成設定が可能になる。
Next, the glass molded body of the present invention will be described.
[Glass compact]
The glass molded body of the present invention has two embodiments of glass molded bodies I and II. The glass molded body I is a rod-shaped glass molded body made of the optical glass of the present invention. According to the glass molded body of the present invention, the above-mentioned effects can be obtained, and it is not necessary to forcibly reduce the viscosity at the liquidus temperature in order to prevent striae and devitrification. It is possible to set the composition of the glass with an emphasis on the point of making it more favorable.
ガラス成形体IIは、このような点に着目したものであり、屈折率ndが1.86以上、アッベ数νdが38以上であって、結晶化ピーク温度Txとガラス転移温度Tgの差(Tx−Tg)が110℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは125℃以上、さらに好ましくは130℃以上、いっそう好ましくは135℃以上、よりいっそう好ましくは140℃以上、さらにいっそう好ましくは145℃以上、なおいっそう好ましくは150℃以上である光学ガラスからなる棒状のガラス成形体である。このガラス成形体IIによっても、上記ガラス成形体Iと同様の効果を得ることができる。 The glass molded body II focuses on such points, and has a refractive index nd of 1.86 or more and an Abbe number νd of 38 or more, and a difference between the crystallization peak temperature Tx and the glass transition temperature Tg (Tx -Tg) is 110 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 125 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, more preferably 135 ° C. or higher, still more preferably 140 ° C. or higher, even more preferably 145 ° C. or higher. Still more preferably, it is a rod-shaped glass molded body made of optical glass at 150 ° C. or higher. Also with this glass molded body II, the same effect as that of the glass molded body I can be obtained.
前記結晶化ピーク温度は次のようにして求める。示差走査熱量分析において、ガラス試料を昇温すると吸熱ピークが現れ、さらに昇温すると発熱ピークが現れる。この発熱ピークが生じ始める点が結晶化ピーク温度Txである。 The crystallization peak temperature is determined as follows. In differential scanning calorimetry, an endothermic peak appears when the glass sample is heated, and an exothermic peak appears when the temperature is further raised. The point at which this exothermic peak begins to occur is the crystallization peak temperature Tx.
示差走査熱量分析では横軸を温度、縦軸を試料の発熱吸熱に対応する量とする示差走査熱量曲線(DSC曲線)が得られる。この曲線でベースラインから発熱ピークが現れる際に傾きが最大になる点における接線と前記ベースラインの交点を結晶化ピーク温度Txとする。 In differential scanning calorimetry, a differential scanning calorimetric curve (DSC curve) is obtained with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing the amount corresponding to the exothermic endotherm of the sample. In this curve, when the exothermic peak appears from the base line, the intersection of the tangent and the base line at which the slope becomes maximum is defined as the crystallization peak temperature Tx.
結晶化ピーク温度Txの測定は、ガラスを乳鉢で十分粉砕したものを試料とし、例えば、株式会社リガク製の高温型示差走査熱量計「Thermo Plus 2/DSC8270」を使用して測定することができる。 The crystallization peak temperature Tx can be measured using a sample obtained by sufficiently pulverizing glass with a mortar, for example, using a high-temperature differential scanning calorimeter “Thermo Plus 2 / DSC8270” manufactured by Rigaku Corporation. .
ガラス転移温度Tgは、直径5mm、長さ20mmの円柱状ガラス試料を用意し、例えば、ブルカー・エイエックスエス(BRUKER axs)製の熱機械分析装置「TMA4000s」を使用して測定することができる。 The glass transition temperature Tg can be measured by preparing a cylindrical glass sample having a diameter of 5 mm and a length of 20 mm and using, for example, a thermomechanical analyzer “TMA4000s” manufactured by Bruker AXS. .
ガラス素材を加熱、軟化して所要の形状に成形する場合、ガラス素材をガラス転移温度より高温に加熱する必要がある。前記成形時のガラスの温度がガラスが結晶化する温度域に達するとガラスの失透がおきるので、Tx−Tgが小さいガラスでは、失透を防止しつつ成形を行う上で不利である。そこで、本発明では、Tx−Tgを上記範囲とする。高屈折率低分散ガラスではTx−Tgが大きくなるよう組成を設定すると、液相温度における粘性を増加させるための組成設定の自由度が制約を受けるため、液相温度における粘性が低いガラスでも光学的に均質かつ表面積が大きい形状のガラス成形体とすることによって、Tx−Tgを所要値以上にすることができる。 When a glass material is heated and softened and formed into a required shape, the glass material needs to be heated to a temperature higher than the glass transition temperature. Since the glass becomes devitrified when the temperature of the glass at the time of forming reaches a temperature range where the glass is crystallized, a glass having a small Tx-Tg is disadvantageous in forming while preventing devitrification. Therefore, in the present invention, Tx−Tg is in the above range. When the composition is set so that Tx-Tg is increased in the high refractive index and low dispersion glass, the degree of freedom in setting the composition for increasing the viscosity at the liquidus temperature is restricted, so even a glass having a low viscosity at the liquidus temperature is optical. Tx-Tg can be made a required value or more by using a glass molded body having a uniform shape and a large surface area.
本発明のガラス成形体IIを構成する光学ガラスとしては、前記本発明の光学ガラスの説明において示した理由から、Ta2O5の含有量が0%以上13質量%未満のものが好ましく、また、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の比が0.23以下であるものが好ましい。さらに、質量%表示で、Nb2O5を0〜15%、ZrO2を2〜10%およびZnOを0〜9%含むものや、B2O3とSiO2を合計量で12〜30%含むと共に、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3を合計量で55〜80%含み、B2O3とSiO2の合計含有量に対するLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量の比が2〜4であるものが好ましい。
なお、本発明のガラス成形体のいずれの態様においても、前述の効果を得る上で、側面が熔融状態のガラスが固化して形成された面であることが好ましい。
As the optical glass constituting the glass molded body II of the present invention, it is preferable that the content of Ta 2 O 5 is 0% or more and less than 13% by mass because of the reason described in the explanation of the optical glass of the present invention. , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and the ratio of Ta 2 O 5 content to the total content of WO 3 is 0.23 or less Some are preferred. Furthermore, in terms of mass%, Nb 2 O 5 is contained in an amount of 0 to 15%, ZrO 2 is contained in an amount of 2 to 10%, ZnO is contained in an amount of 0 to 9%, and B 2 O 3 and SiO 2 are added in a total amount of 12 to 30%. And containing La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 in a total amount of 55 to 80%, and containing B 2 O 3 and SiO 2 The ratio of the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 to the total content of is preferably 2 to 4.
In any of the embodiments of the glass molded body of the present invention, it is preferable that the side surface is a surface formed by solidifying molten glass.
次に、本発明のガラス成形体の製造方法について説明する。
[ガラス成形体の製造方法]
本発明のガラス成形体の製造方法には、製造方法IおよびIIの2つの態様がある。
ガラス成形体の製造方法Iは、ガラス原料を加熱、熔融して得た熔融ガラスを鋳型に流し込んで光学ガラスからなるガラス成形体を成形するガラス成形体の製造方法において、
貫通孔を有する鋳型を用い、前記貫通孔に熔融ガラスを連続的に流し込みながら成形し、成形したガラスを貫通孔から連続的に引き出すとともに、
貫通孔内を移動する熔融ガラスを取り囲むように貫通孔内壁を接触させて熔融ガラスを冷却し、前記本発明の光学ガラスからなるガラス成形体を作製することを特徴とする。
Next, the manufacturing method of the glass forming body of this invention is demonstrated.
[Method for producing glass molded body]
The method for producing a glass molded body of the present invention has two embodiments, production methods I and II.
The method I for producing a glass molded body is a method for producing a glass molded body in which a molten glass obtained by heating and melting a glass raw material is poured into a mold to form a glass molded body made of optical glass.
Using a mold having a through hole, forming while continuously pouring molten glass into the through hole, and continuously drawing the molded glass from the through hole,
The molten glass is cooled by contacting the inner wall of the through hole so as to surround the molten glass moving in the through hole, and a glass molded body made of the optical glass of the present invention is produced.
一方、ガラス成形体の製造方法IIは、ガラス原料を加熱、熔融して得た熔融ガラスを鋳型に流し込んで光学ガラスからなるガラス成形体を成形するガラス成形体の製造方法において、
貫通孔を有する鋳型を用い、前記貫通孔に熔融ガラスを連続的に流し込みながら成形し、成形したガラスを貫通孔から連続的に引き出すとともに、
貫通孔内を移動する熔融ガラスを取り囲むように貫通孔内壁を接触させて熔融ガラスを冷却し、屈折率ndが1.86以上、アッベ数νdが38以上、結晶化温度Txとガラス転移温度Tgの差(Tx−Tg)が110℃以上である光学ガラスからなるガラス成形体を作製することを特徴とする。この製造方法IIは、前記本発明のガラス成形体IIを製造する方法に相当する。
以下、ガラス成形体の製造方法に関する好ましい態様について説明する。
On the other hand, the manufacturing method II of the glass molded body is a method for manufacturing a glass molded body that forms a glass molded body made of optical glass by pouring a molten glass obtained by heating and melting a glass raw material into a mold.
Using a mold having a through hole, forming while continuously pouring molten glass into the through hole, and continuously drawing the molded glass from the through hole,
The molten glass is cooled by contacting the inner wall of the through hole so as to surround the molten glass moving in the through hole, the refractive index nd is 1.86 or more, the Abbe number νd is 38 or more, the crystallization temperature Tx and the glass transition temperature Tg. The glass molding which consists of optical glass whose difference (Tx-Tg) is 110 degreeC or more is produced. This production method II corresponds to a method for producing the glass molded body II of the present invention.
Hereinafter, the preferable aspect regarding the manufacturing method of a glass forming body is demonstrated.
前記態様では、貫通孔を有する鋳型を用い、パイプから流出する熔融ガラスを前記貫通孔の入口に連続的に流し込み、前記貫通孔の出口から連続的に取り出して中実状のガラスに成形する。前記貫通孔内の少なくとも一部の領域(冷却領域)において、前記貫通孔内のガラス側面を前記貫通孔の内壁に接触させることにより前記ガラスの熱を前記側面から奪うとともに、前記ガラスの中心部と側面の温度を近づける。 In the said aspect, using the casting_mold | template which has a through-hole, the molten glass which flows out out of a pipe is poured continuously into the inlet of the said through-hole, and it takes out continuously from the outlet of the said through-hole, and shape | molds it into solid glass. In at least a partial region (cooling region) in the through-hole, the glass side surface in the through-hole is brought into contact with the inner wall of the through-hole to remove heat from the side surface, and the central portion of the glass And bring the temperature of the side closer.
この方法では、貫通孔を有する鋳型を用い、パイプから流出する熔融ガラスを前記貫通孔の入口に連続的に流し込み、前記貫通孔の出口から連続的に取り出して中実状のガラスに成形する。 In this method, a mold having a through hole is used, and molten glass flowing out from a pipe is continuously poured into the inlet of the through hole, and continuously taken out from the outlet of the through hole to be formed into a solid glass.
光学的に均質なガラス成形体を成形するには、鋳型内においても熔融ガラスの流れを乱さないことが重要である。中空状のガラスを成形するには、中空部分、すなわちガラスを充填させない部分に熔融ガラスが流れ込まないよう、鋳型内にガラスの流れを部分的に阻止する機構を設けることになる。例えば、棒状ガラス成形体の中心軸部分を中空に成形したいときには、鋳型の中心軸に沿って鋳型同様、耐熱性の高い棒を配置し、この棒を囲むように熔融ガラスを流し込む。その際、上記棒に相当する中空部分へのガラスの充填を阻止する機構が熔融ガラスの流れを乱すことになる。光学的に均質なガラス成形体を得ることを目的とする場合では、そのためガラス成形体も中空部分が存在しない中実状のガラス成形体とする。 In order to form an optically homogeneous glass molded body, it is important not to disturb the flow of the molten glass even in the mold. In order to form a hollow glass, a mechanism for partially blocking the flow of the glass is provided in the mold so that the molten glass does not flow into the hollow portion, that is, the portion not filled with the glass. For example, when it is desired to form the central axis portion of the rod-shaped glass molded body into a hollow shape, a highly heat-resistant rod is arranged along the central axis of the mold, like the mold, and molten glass is poured so as to surround the rod. At that time, a mechanism for preventing the glass from filling the hollow portion corresponding to the rod disturbs the flow of the molten glass. For the purpose of obtaining an optically homogeneous glass molded body, the glass molded body is therefore a solid glass molded body having no hollow portion.
使用する鋳型は、貫通孔を有し、前記貫通孔は、熔融ガラスを流し込む入口と中実状のガラスを取り出す出口を備えており、熔融ガラス流出パイプから流出する熔融ガラスを、貫通孔の入口に連続的に流し込む。そして、前記貫通孔内の少なくとも一部の領域(冷却領域)において、熔融状態から少なくとも表面が固化するまでのガラスの側面、すなわち、ガラスが全体として移動する方向に対して垂直方向を向く面を前記貫通孔の内壁に接触させることにより、ガラスの熱を側面から奪う。これにより、脈理の発生しやすいガラス、特に流出時の粘度が低いガラスにおける脈理発生を低減または防止することができる。特に、側面と貫通孔内壁との間に隙間が生じないように側面全周を貫通孔の内壁に接触させることにより、効率的にガラスを冷却することができる。 The mold to be used has a through hole, and the through hole has an inlet for pouring the molten glass and an outlet for taking out the solid glass, and the molten glass flowing out from the molten glass outflow pipe is used as the inlet of the through hole. Pour continuously. And in at least a partial region (cooling region) in the through hole, a side surface of the glass from the melted state until at least the surface is solidified, that is, a surface facing the direction perpendicular to the direction in which the glass moves as a whole. By bringing the glass into contact with the inner wall of the through hole, the heat of the glass is taken from the side surface. This can reduce or prevent the occurrence of striae in glass that is likely to generate striae, particularly in glass that has a low viscosity when flowing out. In particular, the glass can be efficiently cooled by bringing the entire circumference of the side surface into contact with the inner wall of the through hole so that no gap is generated between the side surface and the inner wall of the through hole.
後述するように、ガラスの失透を防ぐためには、パイプから流出して貫通孔入口に流し込まれる熔融ガラスの温度は、液相温度近傍以上の温度とすることが好ましい。具体的には、貫通孔入口に流し込む熔融ガラスの表面温度は、(液相温度+10℃)〜(液相温度+100℃)の範囲とすることが好ましい。貫通孔入口に流し込む熔融ガラス流の表面温度は、流出パイプ下端の温度と同じと見なすことができ、流出パイプ下端の温度は、熱電対で測定することができる。また、貫通孔入口に流し込む熔融ガラスの中心部の温度は、熔融ガラス内部に熱電対を差し込むことによって測定することができる。このように測定される熔融ガラス流の表面温度と中心部の温度との温度差を、120℃以内にすることが好ましく、60℃以内にすることがより好ましく、50℃以内にすることが更に好ましい。 As will be described later, in order to prevent devitrification of the glass, it is preferable that the temperature of the molten glass that flows out from the pipe and flows into the through-hole inlet is equal to or higher than the liquid phase temperature. Specifically, the surface temperature of the molten glass poured into the through-hole inlet is preferably in the range of (liquid phase temperature + 10 ° C.) to (liquid phase temperature + 100 ° C.). The surface temperature of the molten glass flow flowing into the through-hole inlet can be regarded as the same as the temperature at the lower end of the outflow pipe, and the temperature at the lower end of the outflow pipe can be measured with a thermocouple. Moreover, the temperature of the center part of the molten glass poured into the through-hole inlet can be measured by inserting a thermocouple into the molten glass. The temperature difference between the surface temperature of the molten glass flow measured in this way and the temperature at the center is preferably within 120 ° C, more preferably within 60 ° C, and even more preferably within 50 ° C. preferable.
鋳型(貫通孔内壁)の温度は、(1)ガラスが融着しない、(2)熔融ガラスが貫通孔内に隙間なく広がる、等の点を考慮して決定することが好ましい。鋳型には、温度制御のために、必要に応じてヒーターを設けたり、冷却器を設けてもよい。貫通孔出口でのガラス成形体表面の温度が高すぎる場合には、鋳型を空冷したり、水冷板を設ける等して冷却することにより、また、温度が低すぎる場合には、ヒーターにより加熱することにより、調整することができる。 The temperature of the mold (through hole inner wall) is preferably determined in consideration of (1) the glass does not melt, (2) the molten glass spreads in the through hole without any gap. The mold may be provided with a heater or a cooler as necessary for temperature control. When the temperature of the surface of the glass molded body at the outlet of the through hole is too high, the mold is cooled by air cooling or by providing a water-cooled plate, and when the temperature is too low, it is heated by a heater. Can be adjusted.
前記冷却領域における貫通孔上部内壁の温度は、例えば、成形するガラスのガラス転移温度よりも50〜150℃低い温度とすることができる。後述するように貫通孔内のガラス流路全体を冷却領域とする場合、貫通孔内壁の温度は、入口付近において、成形するガラスのガラス転移温度よりも20〜50℃低い温度とすることができ、成形炉を使用する場合は、出口付近において、ガラス転移温度よりも100〜400℃低い温度とし、入口と出口の中間部において、入口付近の温度以下であって、出口付近の温度以上とすることができる。なお、貫通孔内壁の温度は、鋳型に穴を開けて熱電対を貫通孔内壁に近いところまで挿入して測定することができる。 The temperature of the upper inner wall of the through hole in the cooling region can be, for example, 50 to 150 ° C. lower than the glass transition temperature of the glass to be formed. As will be described later, when the entire glass flow path in the through hole is used as a cooling region, the temperature of the inner wall of the through hole can be 20 to 50 ° C. lower than the glass transition temperature of the glass to be formed in the vicinity of the inlet. When using a molding furnace, the temperature is 100 to 400 ° C. lower than the glass transition temperature in the vicinity of the outlet, and the temperature near the inlet is equal to or higher than the temperature near the outlet in the intermediate portion between the inlet and the outlet. be able to. The temperature of the inner wall of the through hole can be measured by making a hole in the mold and inserting a thermocouple as close as possible to the inner wall of the through hole.
このように、冷却領域において、ガラス側面を貫通孔内壁に接触させて熱を奪うことにより、ガラスの冷却を促進し、脈理の発生を防止または低減することができる。しかし、先に説明したように、特に流出時の粘度が低いガラスでは、鋳型から取り出したガラスの内部と表面との温度差が過度に大きいと、内部応力によってガラスが破壊または破損することがある。そこで、前記冷却領域を通過したガラスを、前記ガラスの転移温度(Tg)よりも150℃低い温度(Tg−150℃)以上の環境下を通過させることにより、前記ガラスの中心部と側面の温度を近づけることが望ましい。これにより、脈理の低減、防止のために冷却領域において急速に冷却されたガラスが、冷却領域通過後に内部応力によって破壊または破損することを防ぐことができる。 In this way, in the cooling region, the glass side surface is brought into contact with the inner wall of the through hole to remove heat, thereby promoting the cooling of the glass and preventing or reducing the occurrence of striae. However, as explained above, particularly in a glass having a low viscosity at the time of outflow, if the temperature difference between the inside and the surface of the glass taken out from the mold is excessively large, the glass may be broken or broken by internal stress. . Therefore, by passing the glass that has passed through the cooling region in an environment that is 150 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg) (Tg−150 ° C.) or more, the temperature of the center and side surfaces of the glass is increased. It is desirable that Thereby, the glass rapidly cooled in the cooling region to reduce or prevent striae can be prevented from being broken or broken by internal stress after passing through the cooling region.
前記冷却領域は、貫通孔内のガラス流路全体であることができる。この場合、前記(Tg−150℃)以上の環境は、貫通孔出口から取り出されたガラスが曝される雰囲気であることができる。このように、貫通孔出口から取り出されたガラスを、(Tg−150℃)以上の雰囲気中を通過させて、ガラスの中心部と側面の温度を近づける場合、貫通孔出口から取り出されたガラスを即、前記雰囲気中に入れることが好ましい。 The cooling region may be the entire glass channel in the through hole. In this case, the environment above (Tg−150 ° C.) can be an atmosphere to which the glass taken out from the through hole outlet is exposed. Thus, when the glass taken out from the through-hole outlet is passed through an atmosphere of (Tg−150 ° C.) or higher to bring the temperature of the central portion and the side of the glass closer, the glass taken out from the through-hole outlet is It is preferable to immediately put in the atmosphere.
また、貫通孔内を入口側と出口側の2つの領域に大別し、入口側の領域でガラス側面を貫通孔内壁に接触させてガラスの熱を側面から奪う操作を行うとともに、出口側の領域の貫通孔内壁温度を、ガラス転移温度Tgよりも150℃低い温度(Tg−150℃)以上に制御することもできる。この場合、前記(Tg−150℃)以上の環境は、上記温度制御された出口側の領域である。ここで、入口側の領域と出口側の領域を断熱して両領域における温度の制御を容易にするようにしてもよい。 In addition, the inside of the through hole is roughly divided into two regions, the inlet side and the outlet side, and the glass side is brought into contact with the inner wall of the through hole in the region on the inlet side and the operation of taking the heat of the glass from the side is performed. It is also possible to control the inner wall temperature of the through hole in the region to a temperature lower than the glass transition temperature Tg by 150 ° C. (Tg−150 ° C.) or higher. In this case, the environment above (Tg−150 ° C.) is the temperature-controlled outlet side region. Here, the region on the inlet side and the region on the outlet side may be insulated to facilitate the temperature control in both regions.
上記いずれの場合も、ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作は、ガラス転移温度よりも100℃低い温度(Tg−100℃)以上の環境下にガラスを通過させて行うことが好ましく、ガラス転移温度よりも50℃低い温度(Tg−50℃)以上の環境下にガラスを通過させて行うことがより好ましく、ガラス転移温度Tgの環境下にガラスを通過させて行うことがさらに好ましい。 In any of the above cases, the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer is preferably performed by passing the glass under an environment of 100 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg-100 ° C.) or more. It is more preferable to carry out by passing the glass under an environment of 50 ° C. lower than the transition temperature (Tg−50 ° C.) or more, and it is more preferred to carry out by passing the glass under the environment of the glass transition temperature Tg.
前記環境下の温度を低くしすぎると、ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を成形炉内で行う場合は、炉を長大にしなければならなくなる。また、鋳型内でガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行う場合は、鋳型を長大にしなければならなくなる。その結果、大きなスペースが必要になったり、貫通孔出口からのガラスの取り出し速度を制御することが難しくなる。 If the temperature in the environment is too low, the furnace must be lengthened when an operation for bringing the temperature at the center and side of the glass closer is performed in the molding furnace. In addition, when performing an operation for bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer in the mold, the mold must be made long. As a result, a large space is required, and it becomes difficult to control the glass extraction speed from the through hole outlet.
また、ガラス成形体を割断する場合は、ガラスの温度が低くなりすぎると、ガラスのヤング率が増加するので割断しにくくなる。本発明において、熔融ガラスからガラス成形体になるまでガラスは連続体であり、大きな力でガラス成形体を割断するとその衝撃が鋳型中の熔融ガラスにまで及び、ガラスの流れを乱すなど、高品質なガラス成形体を得る上で不具合を生じるおそれがある。ワイヤーソーや砥石などによる切断も可能ではあるが、ガラスを室温付近まで冷却しなければならず、このような冷却には、長さ数十mにも及ぶ徐冷のためのスペースが必要となるため好ましくない。ガラス成形体の割断を良好に行うためには、ガラスの温度は転移温度付近以下であることが好ましく、転移温度よりも150℃低い温度以上かつ転移温度以下であることがより好ましく、転移温度よりも100℃低い温度以上かつ転移温度以下であることが更に好ましく、転移温度よりも50℃低い温度以上かつ転移温度以下で行うことがより一層好ましく、転移温度付近で行うことが特に好ましい。以上の点を考慮し、本発明では、ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を、(Tg−150℃)以上の環境下で行う。ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行った後、すなわち歪みを低減した後に、ガラス成形体の割断あるいは切断を行うことで、ガラス成形体を所望の位置で破損させることなく分離することができる。 Moreover, when cleaving a glass molded object, since the Young's modulus of glass will increase when the temperature of glass becomes low too much, it will become difficult to cleave. In the present invention, the glass is a continuous body from the molten glass to the glass molded body, and when the glass molded body is cleaved with a large force, the impact reaches the molten glass in the mold and disturbs the flow of the glass. There is a possibility of causing a problem in obtaining a simple glass molded body. Although cutting with a wire saw or a grindstone is possible, the glass must be cooled to near room temperature, and such cooling requires a space for slow cooling as long as several tens of meters. Therefore, it is not preferable. In order to perform the cleaving of the glass molded article satisfactorily, the glass temperature is preferably not higher than the transition temperature, more preferably 150 ° C. lower than the transition temperature and lower than the transition temperature, more preferably lower than the transition temperature. Further, it is more preferable that the temperature be 100 ° C. or lower and the transition temperature or lower, more preferably 50 ° C. or lower and the transition temperature or lower than the transition temperature, and particularly preferably near the transition temperature. Considering the above points, in the present invention, the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer is performed in an environment of (Tg−150 ° C.) or higher. After the operation to bring the temperature of the center and side of the glass closer, that is, after reducing the distortion, the glass molded body is cleaved or cut to separate the glass molded body without damaging it at a desired position. Can do.
ガラスの内部と側面の温度を近づける操作を行うための温度の上限は、ガラス側面の急冷によって形作られたガラスの外径形状(取り出し方向に垂直な断面形状)が変形しない温度にすればよく、好ましくはガラスの軟化温度以下、より好ましくは軟化温度未満にすればよい。 The upper limit of the temperature for performing the operation of bringing the temperature of the inside and the side of the glass closer to the temperature may be a temperature at which the outer diameter shape of the glass formed by rapid cooling of the glass side surface (cross-sectional shape perpendicular to the take-out direction) does not deform, Preferably it is below the softening temperature of glass, more preferably below the softening temperature.
上記操作を雰囲気中で行う場合は、成形炉と呼ばれる炉を貫通孔出口に連接し、貫通孔の出口から連続して取り出されるガラスがそのまま炉内へと進み、中心部と側面の温度が近づいた状態になったときに炉外へと出るようにすればよい。また、炉内を通過する時間は、ガラス成形体の内部応力を爆発的な破壊が起きない程度、または僅かな熱的衝撃や機械的衝撃により破損しない程度にまで低減可能な時間とすればよい。そのためには、ガラスの取り出し速度と炉内通過時間を考慮して、ガラスの取り出し方向に沿う成形炉の長さを適宜、実験等により決めればよい。炉内の雰囲気温度制御は、例えば炉内に配置したヒーターに流す電流値または電流を流す時間をコントロールすることにより行うことができる。 When the above operation is performed in an atmosphere, a furnace called a molding furnace is connected to the outlet of the through hole, and the glass continuously taken out from the outlet of the through hole advances into the furnace as it is, and the temperature of the center and the side approaches. You should just go out of the furnace when it reaches the state. In addition, the time for passing through the furnace may be a time that can reduce the internal stress of the glass molded body to such an extent that no explosive destruction occurs or to the extent that it does not break due to slight thermal shock or mechanical shock. . For this purpose, the length of the forming furnace along the glass take-out direction may be determined appropriately by experiments or the like in consideration of the glass take-out speed and the passage time in the furnace. The atmospheric temperature control in the furnace can be performed, for example, by controlling the current value flowing through the heater arranged in the furnace or the time during which the current flows.
上記のように前記ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行うことにより、ガラス中心部と側面の温度差を、例えば0〜150℃、好ましくは0〜100℃、より好ましくは0〜50℃とすることができる。なお、前記ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作は、ガラスを室温付近まで徐冷する操作であるアニールとは異なり、ガラスの温度が室温よりもかなり高温の状態で終了するものである。
次に、使用する鋳型について説明する。
As described above, the temperature difference between the glass central portion and the side surface is made to be, for example, 0 to 150 ° C., preferably 0 to 100 ° C., more preferably 0 to 50 by performing the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer. It can be set to ° C. Note that the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer to each other is different from annealing, which is an operation of gradually cooling the glass to near room temperature, and ends when the temperature of the glass is considerably higher than room temperature.
Next, the mold to be used will be described.
ガラスの融着、広がり、曲がり等を防止するという観点から、鋳型において、貫通孔の長さに対する内径の比(内径/長さ)を、1/50〜3倍の範囲にすることが好ましい。より好ましくは1/20〜2倍の範囲である。また貫通孔内径は、得ようとするガラス成形体の外径を考慮して決定すべきであり、例えば、10〜100mmとすることができる。但し、この寸法に限定する意図ではない。 From the viewpoint of preventing glass fusion, spreading, bending, etc., the ratio of the inner diameter to the length of the through hole (inner diameter / length) in the mold is preferably in the range of 1/50 to 3 times. More preferably, it is a range of 1/20 to 2 times. The inner diameter of the through hole should be determined in consideration of the outer diameter of the glass molded body to be obtained, and can be set to, for example, 10 to 100 mm. However, it is not intended to limit to this dimension.
鋳型内でのガラスの動きを妨げないようにするには、鋳型のガラスが通過する任意の部分のガラス移動方向に垂直な断面形状を、ガラス成形体の移動方向に垂直な断面形状と等しくすることが望ましい。鋳型の温度分布を制御しない場合は、成形中の鋳型の入口側の温度は出口側の温度よりも高くなるため、室温において貫通孔の内径を一定に形成すると、鋳型の熱膨張のため、成形時にはガラスの移動方向に沿った貫通孔の内径が一定にならなくなる。この方法では、入口から出口に行くにつれて、貫通孔内径を大きくし、成形時ガラスの移動方向に沿って前記内径が一定になるように、または出口に向けて僅かに拡大するように、熱膨張を考慮して貫通孔をテーパー状とし、テーパーの傾きを決めることが好ましい。特に、流出時の粘性が低いガラスを成形する場合やガラスの濡れ性が高い材質からなる鋳型を使用する場合、ガラスが鋳型に焼き付かないようにするため、テーパーの傾きを大きくすることが望ましい。 In order not to obstruct the movement of the glass in the mold, the cross-sectional shape perpendicular to the glass movement direction of any portion through which the glass of the mold passes is made equal to the cross-sectional shape perpendicular to the movement direction of the glass molding. It is desirable. If the temperature distribution of the mold is not controlled, the temperature on the inlet side of the mold during molding will be higher than the temperature on the outlet side. Sometimes the inner diameter of the through hole along the moving direction of the glass does not become constant. In this method, the inner diameter of the through-hole is increased from the inlet to the outlet, and thermal expansion is performed so that the inner diameter becomes constant along the moving direction of the glass during molding or slightly expands toward the outlet. In consideration of the above, it is preferable that the through hole is tapered and the inclination of the taper is determined. In particular, when molding glass with low viscosity at the time of outflow or when using a mold made of a material with high glass wettability, it is desirable to increase the inclination of the taper in order to prevent the glass from sticking to the mold. .
鋳型の材質としては、カーボン、鋳物、ニッケルなどの耐熱性金属が好ましい。また、熔融ガラスからガラス成形体を作製する工程は、鋳型の劣化を防止するという観点から、不活性雰囲気中で行うことが好ましい。 The material of the mold is preferably a heat-resistant metal such as carbon, casting or nickel. Moreover, it is preferable to perform the process which produces a glass molded object from molten glass in an inert atmosphere from a viewpoint of preventing deterioration of a casting_mold | template.
雰囲気がガラス成形体の品質に影響を及ぼす場合には、パイプ流出口と貫通孔入口との間の熔融ガラスの流れる経路を囲んで、その中の雰囲気を制御することが好ましい。この方法では、高温のガラスの雰囲気に曝される面の面積は、従来の成形方法のように大きくないので、パイプ先端と成形装置全体を密閉してその内部の雰囲気を置換しなくても、上記のように必要最小限の狭い範囲を囲んで内部雰囲気を所望のガスと置換すれば、雰囲気制御の目的を達成することができる。高温のガラス表面から揮発を抑制したり、パイプ先端の外周面へのガラスの濡れ上がりを低減、防止してガラス成形体の品質を向上させる上から、上記雰囲気を乾燥雰囲気、不活性ガス雰囲気、または乾燥状態の不活性ガス雰囲気にすることが好ましい。 In the case where the atmosphere affects the quality of the glass molded body, it is preferable to surround the path of the molten glass between the pipe outlet and the through hole inlet and control the atmosphere therein. In this method, the area of the surface exposed to the atmosphere of the high-temperature glass is not large as in the conventional molding method, so even if the pipe tip and the entire molding apparatus are sealed and the atmosphere inside is not replaced, If the inner atmosphere is replaced with a desired gas so as to surround the minimum necessary narrow range as described above, the purpose of the atmosphere control can be achieved. In order to suppress the volatilization from the high temperature glass surface, reduce or prevent the glass wetting to the outer peripheral surface of the pipe tip and improve the quality of the glass molded body, the above atmosphere is a dry atmosphere, an inert gas atmosphere, Alternatively, a dry inert gas atmosphere is preferable.
この方法は、冷却領域を通過したガラスを、前記ガラスの転移温度よりも150℃低い温度以上の環境下を通過させて、前記ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作の有無によらず、揮発成分、例えばホウ酸成分を含むガラスから成形体を作製する場合、脈理を低減、防止する方法として好適である。 In this method, the glass that has passed through the cooling region is passed through an environment having a temperature of 150 ° C. lower than the glass transition temperature or higher, regardless of the presence or absence of an operation for bringing the temperature at the center and side of the glass closer, When forming a molded object from the glass containing a volatile component, for example, a boric acid component, it is suitable as a method of reducing and preventing striae.
この態様におけるより好ましい態様は、入口と出口が直線的に連絡する貫通孔を備えた鋳型を用いる方法である。この方法では、入口が出口よりも高位置になるように鋳型を配置し、貫通孔内における熔融ガラス液面の高さが一定になるように、熔融ガラスの流し込みを行うことが好ましい。 A more preferable embodiment in this embodiment is a method using a mold having a through hole in which an inlet and an outlet communicate linearly. In this method, it is preferable to place the mold so that the inlet is positioned higher than the outlet and to pour the molten glass so that the height of the molten glass liquid surface in the through hole is constant.
上記好ましい態様の一例を図1に示す。図1に示すように、パイプ1内を流下した熔融ガラス9を鋳型2に流し込んで高位置から低位置へとガラスが移動する過程で、ガラス成形体11に成形する。図1に示すように、流し込まれたガラスの通過する部分が入口と出口を直線的に連絡する貫通孔となっていれば、鋳型内においてより一層熔融ガラスの流れがスムーズになり、流れが乱れにくくなり、結果として光学的に均質なガラス成形体をより安定して作製することができる。 An example of the preferred embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, a molten glass 9 flowing down in a pipe 1 is poured into a mold 2 and formed into a glass molded body 11 in the process of moving the glass from a high position to a low position. As shown in FIG. 1, if the portion where the poured glass passes is a through hole that linearly connects the inlet and the outlet, the flow of the molten glass becomes smoother in the mold and the flow is disturbed. As a result, an optically homogeneous glass molding can be more stably produced.
この方法では、図1に示すように、貫通孔の中心軸が鉛直になるように(鉛直線に一致するように)鋳型2を配置することが好ましい。但し、前記中心軸を鉛直線に対して傾けて配置してもよい。中心軸を鉛直にして鋳型2を配置すると、パイプ1中を鉛直下方に流下した熔融ガラス9の流れが、全体としての流れの向きを変えずに鋳型2内を出口方向に向かって進むため、鋳型内の流れの乱れはより一層低減され、脈理低減効果をより一層高めることができる。 In this method, as shown in FIG. 1, it is preferable to arrange the mold 2 so that the central axis of the through hole is vertical (matches the vertical line). However, the central axis may be inclined with respect to the vertical line. When the mold 2 is arranged with the central axis being vertical, the flow of the molten glass 9 flowing down vertically in the pipe 1 proceeds in the mold 2 toward the outlet without changing the overall flow direction. The disturbance of the flow in the mold is further reduced, and the striae reducing effect can be further enhanced.
また、入口と出口が直線的に連絡した貫通孔に熔融ガラス9を流し込むことにより、真っ直ぐなガラス成形体を得ることができる。真っ直ぐなガラス成形体は、ガラス成形体を加工してプレス成形用ガラス素材を作製したり、光学素子を作製する上で都合がよい。このように直線状の中心軸を有し、中心軸に対して垂直な断面の形状、寸法が任意の位置において等しいガラス成形体を得るためには、入口と出口を直線的に連絡する貫通孔を有する鋳型2を使用するとともに、鋳型2から取り出したガラスを均一に冷却することが望ましい。均一な冷却を行うことにより、ガラスの収縮を均等にし、ガラス成形体の直進性を維持することができる。また、本発明では、前述のようにガラスの中心部と側面の温度を近づける操作をすることにより、ガラス成形体の直進性を向上することができるという利点もある。 Moreover, a straight glass molded body can be obtained by pouring the molten glass 9 into a through hole in which the inlet and the outlet are linearly connected. A straight glass molded body is convenient for processing a glass molded body to produce a glass material for press molding or for producing an optical element. In order to obtain a glass molded body having a straight central axis and having the same cross-sectional shape and dimensions perpendicular to the central axis at an arbitrary position, a through-hole that linearly connects the inlet and the outlet It is desirable that the glass 2 taken out from the mold 2 is uniformly cooled. By performing uniform cooling, the shrinkage of the glass can be made uniform and the straightness of the glass molded body can be maintained. Moreover, in this invention, there also exists an advantage that the rectilinearity of a glass molded object can be improved by performing operation which brings the temperature of the center part and side surface of glass close as mentioned above.
成形条件を安定化するためには、貫通孔内における熔融ガラス9液面の高さを一定にすることが好ましい。そのためには、パイプ1からの熔融ガラス9の流出量を一定にし、ガラスを出口から取り出す速度を一定にすればよい。但し、熔融ガラスの流出量は時間経過とともに僅かながら変動することがあるため、常に上記液面の高さが一定になるように、ガラスを鋳型2から取り出す速度を制御することが望ましい。
次に、貫通孔出口からのガラスの取り出しについて説明する。
In order to stabilize the molding conditions, it is preferable to make the height of the liquid surface of the molten glass 9 in the through hole constant. For that purpose, the outflow amount of the molten glass 9 from the pipe 1 may be made constant and the speed at which the glass is taken out from the outlet may be made constant. However, since the outflow amount of the molten glass may slightly vary with time, it is desirable to control the speed at which the glass is taken out from the mold 2 so that the height of the liquid surface is always constant.
Next, glass removal from the through hole outlet will be described.
この方法において貫通孔出口からのガラスの取り出し方法としては、ガラスの自重による下方移動、ガラスを貫通孔出口から引き出すこと、ガラスに働く重力に加え、ガラスに引き出しの力を加えて引き出すことのいずれの取り出し方法を用いることもできる。また、取り出しによってガラスはほとんど延びないので、ガラスの取り出し速度とは、上記取り出されたガラス成形体11の移動速度に相当する。取り出し速度の制御とは、取り出し速度が所望の速度になるようにガラス成形体を引き出す力を制御したり、ガラスが自重によって下方に所望の速度よりも大きな速度で移動する場合には、ガラス成形体が減速するような力を加え、取り出し速度が所望の速度になるよう制御することを意味する。 In this method, the glass can be taken out from the through-hole outlet by downward movement due to its own weight, pulling out the glass from the through-hole outlet, gravity applied to the glass, and pulling out the glass by applying a pulling force. It is also possible to use the extraction method. Moreover, since glass hardly extends by taking out, the glass taking-out speed corresponds to the moving speed of the taken-out glass molded body 11. The control of the take-out speed is to control the force for pulling out the glass molded body so that the take-out speed becomes a desired speed, or when the glass moves downward at a speed larger than the desired speed by its own weight, glass forming is performed. This means that a force that decelerates the body is applied to control the take-out speed to a desired speed.
貫通孔出口からのガラスの取り出し速度が大きすぎたり小さすぎると、貫通孔内における熔融ガラス9液面の高さが一定にならず、貫通孔内壁とガラスの間に隙間ができ、ガラス成形体の寸法が安定しない。極端な場合には、熔融ガラス9が鋳型2から溢れ出したり、ガラス成形体の形状が不良になってしまう。そのため、上記取り出し速度を制御することが好ましい。 If the glass extraction speed from the through-hole exit is too large or too small, the height of the liquid surface of the molten glass 9 in the through-hole is not constant, and a gap is formed between the inner wall of the through-hole and the glass. The dimensions of are not stable. In an extreme case, the molten glass 9 overflows from the mold 2 or the shape of the glass molded body becomes defective. Therefore, it is preferable to control the extraction speed.
ガラス成形体の取り出し速度の制御の一例としては、図1に示すように、貫通孔出口から取り出されるガラスの、貫通孔内壁によって成形された面(側面)6を保持して、ガラス成形体11の出口から取り出される速度を制御する方法を挙げることができる。例えば、複数のローラ3でガラス成形体11の側面6を挟持して、ローラ3とガラス成形体側面6とが滑らないようにした状態で、ローラ3の回転速度を制御してガラス成形体の下方への移動速度を制御する。上記複数のローラ3をガラス成形体の移動経路に沿って複数組配置し、ガラス成形体に働く重力を複数組のローラで分散して支持することが望ましい。このようにすることで、ローラ3間をガラス成形体11が滑って取り出し速度の制御が不能になることを、より確実に防止することができる。上記ローラ3は上記成形炉7内に配置することが望ましい。成形炉7内を通過したガラス成形体は歪みが低減されており、かつ、ローラ3よりも下方のガラス成形体は、ローラ3による保持によって吊り下げ状態になっている。よって、ローラ3よりも下方のガラス成形体を、上部のガラスから分離しても、ガラスの取り出し速度の制御に悪影響を及ぼすことはない。また、成形炉7を出たガラス成形体は歪みが低減されているので、ガラス成形体の分離によってガラスを破損することもない。更に、アニールを行ったガラス成形体を、上記保持位置を通過した後の位置において切断または割断すれば、熔融ガラスの鋳型への流し込みを中断しなくてもよいので好都合である。このようにすれば、保持すべきガラス成形体の重量が過大にならずに済むため、ガラスの取り出し速度制御の面から有利であり、しかも、ガラス成形体を成形しながら切り離したガラス成形体を次の工程へ送ることができ、ガラス成形体の生産性を高めることもできる。 As an example of control of the taking-out speed of the glass molded body, as shown in FIG. 1, the glass molded body 11 is held by holding the surface (side surface) 6 formed by the inner wall of the through-hole of the glass taken out from the through-hole outlet. The method of controlling the speed taken out from the outlet of the can be mentioned. For example, in a state where the side surface 6 of the glass molded body 11 is sandwiched between the plurality of rollers 3 so that the roller 3 and the glass molded body side surface 6 do not slip, the rotational speed of the roller 3 is controlled to control the glass molded body. Controls the downward movement speed. It is desirable that a plurality of sets of the plurality of rollers 3 are arranged along the movement path of the glass molded body, and the gravity acting on the glass molded body is dispersed and supported by the plurality of sets of rollers. By doing in this way, it can prevent more reliably that the glass forming body 11 slips between the rollers 3 and control of taking-out speed becomes impossible. The roller 3 is preferably disposed in the molding furnace 7. The distortion of the glass molded body that has passed through the molding furnace 7 is reduced, and the glass molded body below the roller 3 is suspended by being held by the roller 3. Therefore, even if the glass molded body below the roller 3 is separated from the upper glass, the glass take-out speed is not adversely affected. Further, since the distortion of the glass molded body exiting the molding furnace 7 is reduced, the glass is not damaged by the separation of the glass molded body. Furthermore, if the annealed glass molded body is cut or cleaved at a position after passing through the holding position, it is advantageous because the pouring of the molten glass into the mold does not have to be interrupted. In this way, since the weight of the glass molded body to be held does not have to be excessive, it is advantageous in terms of controlling the glass take-out speed, and the glass molded body separated while molding the glass molded body is advantageous. It can be sent to the next step, and the productivity of the glass molded body can be increased.
他方、ガラス側面を保持して取り出し速度を制御する方法では、ガラスを挟持する力を大きくし過ぎるとガラスが破損するため、所定の力以上の力を加えることができない。そのため、ガラス成形体の重量が大きくなるとガラス成形体がローラ間を滑って、速度制御が困難となる。このような事態を避けるには、貫通孔の出口から取り出されたガラスの先端部を支持することにより、貫通孔からのガラスの取り出し速度を制御する方法を用いればよい。その一例を、図2に示す。この方法は、側面を保持する方法と異なり、摩擦力によってガラス成形体を保持するものではないため、大重量のガラス成形体の成形に好適である。 On the other hand, in the method of controlling the take-out speed while holding the glass side surface, if the force for sandwiching the glass is excessively increased, the glass is damaged, and thus a force exceeding a predetermined force cannot be applied. Therefore, when the weight of the glass molded body increases, the glass molded body slides between the rollers, and speed control becomes difficult. In order to avoid such a situation, a method of controlling the glass extraction speed from the through hole by supporting the tip of the glass extracted from the outlet of the through hole may be used. An example is shown in FIG. Unlike the method of holding the side surfaces, this method does not hold the glass molded body by frictional force, and is suitable for molding a large-weight glass molded body.
上記いずれの取り出し速度制御法においても、取り出し速度の制御は鋳型2内の熔融ガラス9液面の高さを液面センサ4によってモニターし、前記モニター信号に基づき液面の高さが基準高さよりも高い場合は取り出し速度を増加し、液面の高さが基準高さよりも低い場合は取り出し速度を減少させる制御を行うことができる。例えば、上記モニター信号を取り出し速度コントローラ5に入力し、コントローラ5において基準高さとモニターした液面の高さを比較して、その結果を取り出し速度にフィードバックする。ローラ3(図1参照)によるガラス側面の挟持により取り出し速度を制御する方法では、コントローラ5が出力する制御信号をローラ3を回転するモータのコントローラに入力し、ローラ3の回転速度を制御することができる。貫通孔出口から取り出されたガラスの先端部を支持して取り出し速度を制御する方法(図2参照)では、先端部を支持する機構(支持機構8)のアクチュエータにコントローラ5が出力する制御信号を入力して、ガラス先端部を支持する部材の移動速度が所望の速度になるように制御することができる。鋳型内の熔融ガラス液面の高さのモニターの方法は特に限定されず、温度計やレーザーセンサー等を用いる方法を例示することができる。 In any of the above take-out speed control methods, the take-out speed is controlled by monitoring the liquid level of the molten glass 9 in the mold 2 with the liquid level sensor 4, and the liquid level is higher than the reference height based on the monitor signal. If the liquid level is higher, the take-out speed can be increased, and if the liquid level is lower than the reference height, the take-out speed can be reduced. For example, the monitor signal is input to the take-out speed controller 5, the reference height is compared with the monitored liquid level in the controller 5, and the result is fed back to the take-out speed. In the method of controlling the take-out speed by sandwiching the glass side surface with the roller 3 (see FIG. 1), the control signal output from the controller 5 is input to the controller of the motor that rotates the roller 3, and the rotation speed of the roller 3 is controlled. Can do. In the method of controlling the extraction speed by supporting the tip of the glass taken out from the outlet of the through hole (see FIG. 2), a control signal output from the controller 5 is output to the actuator of the mechanism (support mechanism 8) that supports the tip. By inputting, it is possible to control so that the moving speed of the member supporting the glass front end becomes a desired speed. The method of monitoring the height of the molten glass liquid surface in the mold is not particularly limited, and examples thereof include a method using a thermometer, a laser sensor, or the like.
ところで、貫通孔の中心軸と鉛直線のなす角を増加していくと、鋳型貫通孔とガラス成形体側面の摩擦力が増加し、ガラス成形体が大重量になってもガラス成形体側面を保持する方法でも取り出し速度の制御が可能になる。したがって、流出時における粘性が極端に低くないガラスから、大重量のガラス成形体を成形する場合は、貫通孔の中心軸を鉛直線に対して傾けて鋳型を配置することもできる。
次に、取り出し中のガラス成形体の分離方法について説明する。
By the way, if the angle formed by the central axis of the through hole and the vertical line is increased, the frictional force between the mold through hole and the side surface of the glass molded body increases. Even with the holding method, the take-out speed can be controlled. Therefore, when a heavy glass molded body is formed from a glass whose viscosity at the time of outflow is not extremely low, the mold can be arranged with the central axis of the through hole inclined with respect to the vertical line.
Next, a method for separating the glass molded body being taken out will be described.
貫通孔出口より取り出したガラスは、内部と側面の温度を近づける操作によって内部応力が低減され、爆発的な破壊、または僅かな熱的衝撃や機械的衝撃による破損の危険は解消されている。さらに、このガラスを室温まで冷却するには、鋳型からガラスを長く引き出さなければならない。そのためには、鋳型下方に大きなスペースが必要になったり、ガラス成形体の重量が過大になって取り出し速度の精密な制御が困難になるおそれがある。そこで、ガラス成形体の温度がガラス転移温度付近になったところでガラス成形体の切り離しを行うことが望ましい。 The glass taken out from the outlet of the through-hole is reduced in internal stress by the operation of bringing the temperature of the inside and the side close to each other, and the risk of explosive breakage or breakage due to slight thermal shock or mechanical shock is eliminated. Furthermore, in order to cool this glass to room temperature, the glass must be drawn out of the mold for a long time. For this purpose, a large space may be required below the mold, or the weight of the glass molded body may be excessive, and it may be difficult to precisely control the removal speed. Therefore, it is desirable to separate the glass molded body when the temperature of the glass molded body is near the glass transition temperature.
切り離し方法の具体例を、図3〜図5に示す。図3に示すように、所定の位置においてガラス成形体の側面の一部に、スクライブ加工によってガラス成形体の取り出し方向に対して垂直な方向にケガキ線(刻線)を形成し、ガラス成形体の中心軸を挟んで前記スクライブ加工を施した位置の反対側の側面を局所的に支持する支点を置き、前記支点により支点より上部のガラス成形体の動きを制限しつつ、ガラス成形体側面のスクライブ加工位置の下方に水平方向に圧力を加えて、図4に示すように支点を中心にスクライブ加工を施した部分からガラス成形体を破断させてガラス成形体を割断する方法が好ましい。 Specific examples of the separation method are shown in FIGS. As shown in FIG. 3, a marking line is formed on a part of the side surface of the glass molded body at a predetermined position by a scribing process in a direction perpendicular to the take-out direction of the glass molded body. Place a fulcrum that locally supports the side surface opposite to the position on which the scribe processing is performed across the central axis of the glass, while restricting the movement of the glass molded body above the fulcrum by the fulcrum, A method is preferred in which pressure is applied in the horizontal direction below the scribe processing position, and the glass molded product is broken by breaking the glass molded product from the scribe-processed portion around the fulcrum as shown in FIG.
また、外径が大きいガラス成形体を割断する場合には、図5に示すように内部に水路が形成された金属製のジャケットをスクライブ加工部位に局所的に接触させて、熱衝撃によりケガキ線からガラス内部へと向かうクラックを発生させ、ガラス成形体の中心軸を挟んでケガキ線の反対側の側面を支点で支え、ケガキ線よりも下方のガラス成形体に力を加えて、クラックが支点により支えられている部位に向けて成長するようにトルクを働かせてガラス成形体を割断することが好ましい。 Further, when cleaving a glass molded body having a large outer diameter, a metal jacket having a water channel formed therein is locally brought into contact with the scribe portion as shown in FIG. A crack that goes from the inside of the glass to the inside of the glass is generated, and the side opposite to the marking line is supported by a fulcrum across the central axis of the glass molding, and the force is applied to the glass molding below the marking line, and the crack is the fulcrum. It is preferable to crush the glass molded body by applying a torque so that it grows toward the portion supported by.
冷却過程において発生する内部応力の大小は、ガラス成形体の形状やサイズによっても変わる。例えば、光ファイバのように極めて細いガラス成形体の場合は、内部と表面の温度差ができにくい。また、厚みが極めて薄いシート状のガラスでも、内部と表面の温度差ができにくい。逆に、外径が大きい棒状ガラスや厚い板状ガラスでは内部と表面の温度差が大きくなり、冷却過程において大きな内部応力が発生しやすい。このようなガラス成形体としては、3mm以上の厚みを有する板状ガラス、または3mm以上の外径を有する棒状ガラスがある。したがって、本発明は、3mm以上の厚みを有する板状ガラスの成形に好適であり、5mm以上の厚みを有する板状ガラスの成形により好適である。また、3mm以上の外径を有する棒状ガラスの成形に好適であり、5mm以上の外径を有する棒状ガラスの成形により好適であり、10mm以上の外径を有する棒状ガラスの成形にさらに好適であり、10mm以上の外径を有する棒状ガラスの成形により一層好適である。 The magnitude of the internal stress generated in the cooling process varies depending on the shape and size of the glass molded body. For example, in the case of an extremely thin glass molded body such as an optical fiber, it is difficult to make a temperature difference between the inside and the surface. Further, even in a sheet-like glass having a very thin thickness, it is difficult to make a temperature difference between the inside and the surface. Conversely, a rod-like glass having a large outer diameter or a thick plate-like glass has a large temperature difference between the inside and the surface, and a large internal stress is likely to occur during the cooling process. As such a glass molded body, there is a plate-like glass having a thickness of 3 mm or more, or a rod-like glass having an outer diameter of 3 mm or more. Therefore, the present invention is suitable for forming a sheet glass having a thickness of 3 mm or more, and more preferable for forming a sheet glass having a thickness of 5 mm or more. Further, it is suitable for molding rod-shaped glass having an outer diameter of 3 mm or more, suitable for molding rod-shaped glass having an outer diameter of 5 mm or more, and further suitable for molding rod-shaped glass having an outer diameter of 10 mm or more. It is more suitable for forming a rod-shaped glass having an outer diameter of 10 mm or more.
なお、本明細書において、「棒状ガラス」とは、円、楕円、正方形、短辺長に対する長辺長の比(長辺長/短辺長)が2以下の長方形、多角形等の断面形状を有するガラス成形体をいう。また、「板状ガラス」とは、厚みに対する幅の比(幅/厚み)が2を超えるガラス板をいう。 In this specification, “rod glass” refers to a circle, an ellipse, a square, or a cross-sectional shape such as a rectangle or polygon whose ratio of long side to short side (long side / short side length) is 2 or less. A glass molded body having The “plate glass” refers to a glass plate having a ratio of width to thickness (width / thickness) exceeding 2.
また、棒状ガラスの外径とは、棒状ガラスの中心軸に対し垂直な断面において、ガラスの厚みが最も薄い部分の長さを意味する。例えば、円柱状ガラスでは円柱の中心軸に対して垂直な断面は円になるので、外径は前記円の直径であり、楕円柱ガラスでは中心軸に対して垂直な断面は楕円になるので、外径は前記楕円の短径であり、正四角柱状ガラスでは中心軸に対して垂直な断面は正方形になるので、外径は前記正方形の一辺の長さになる。中心軸に対して垂直な断面が長方形の四角柱状ガラスは、外径が前記長方形の短辺の長さに相当する。 The outer diameter of the rod-shaped glass means the length of the thinnest portion of the glass in a cross section perpendicular to the central axis of the rod-shaped glass. For example, in cylindrical glass, the cross section perpendicular to the central axis of the cylinder is a circle, so the outer diameter is the diameter of the circle, and in elliptical column glass, the cross section perpendicular to the central axis is oval. The outer diameter is the minor axis of the ellipse, and in the case of regular square columnar glass, the cross section perpendicular to the central axis is a square, so the outer diameter is the length of one side of the square. The rectangular columnar glass having a rectangular cross section perpendicular to the central axis has an outer diameter corresponding to the length of the short side of the rectangle.
これまで説明した方法は、パイプから流出する熔融ガラスを途切れることなしに鋳型に連続して流し込むものであり、熔融ガラスを流出するパイプの流出口の下方に鋳型を一つ配置することにより、ガラス成形体を連続して成形することを可能にするものである。
次に、複数の鋳型を使用する態様について説明する。
In the method described so far, the molten glass flowing out from the pipe is continuously poured into the mold without interruption, and by placing one mold below the outlet of the pipe flowing out of the molten glass, The molded body can be continuously formed.
Next, the aspect using a some casting_mold | template is demonstrated.
本発明では、前記鋳型を複数用意するとともに、そのうちの一つを前記パイプの下方に配置し、前記パイプの下方に配置した鋳型に熔融ガラスを連続的に流し込んでガラス成形体を成形し、次いで鋳型への熔融ガラスの流し込みを中断して、熔融ガラスが流し込まれた鋳型を前記パイプ下方から搬出し、該搬出された鋳型からガラス成形体を取り出す工程、前記搬出後、前記熔融ガラスが流し込まれた鋳型とは異なる鋳型を前記パイプ下方に搬入、配置し、前記搬入した鋳型に熔融ガラスの流し込みを行う工程を繰り返し行うこともできる。 In the present invention, while preparing a plurality of the molds, one of them is arranged below the pipe, and molten glass is continuously poured into the mold arranged below the pipe to form a glass molded body, Stopping the pouring of the molten glass into the mold, unloading the mold into which the molten glass has been poured from below the pipe, taking out the glass molded body from the unloaded mold, and after the unloading, the molten glass is poured It is also possible to repeatedly carry out a process in which a casting mold different from the casting mold is carried and arranged below the pipe and the molten glass is poured into the carried casting mold.
この方法は、流出時の粘性が低いガラスからなる大重量のガラス成形体を成形する場合に好適である。この方法には、複数の鋳型と、それら鋳型を順次パイプの下方に移動する機構と、熔融ガラスの鋳型への流し込みを中断するための機構が必要になるが、鋳型への熔融ガラスの流し込みと、同じ鋳型からガラス成形体を完全に取り出す操作を同時に行わなくても済むという利点がある。そのため、ガラス成形体の長さが所定の長さに達した時点で鋳型への熔融ガラスの流し込みを中断し、パイプの下方からガラス成形体を鋳型ごと搬出してガラス成形体を切断、割断することなく、鋳型から取り出すことができる。したがって、ガラス成形体の先端部(下端部)を支持してガラス成形体の取り出す速度を制御することができるので、摩擦力を利用したガラス成形体側面を保持する方法とは異なり、大重量のガラス成形体の取り出し速度を高精度に制御することができる。 This method is suitable for forming a large-sized glass molded body made of glass having low viscosity at the time of outflow. This method requires a plurality of molds, a mechanism for sequentially moving the molds below the pipe, and a mechanism for interrupting the pouring of the molten glass into the mold. There is an advantage that it is not necessary to simultaneously perform an operation of completely removing the glass molded body from the same mold. Therefore, when the length of the glass molded body reaches a predetermined length, the pouring of the molten glass into the mold is interrupted, and the glass molded body is taken out together with the mold from below the pipe to cut and cleave the glass molded body. Without removing from the mold. Therefore, since the speed at which the glass molded body is taken out can be controlled by supporting the tip (lower end) of the glass molded body, unlike the method of holding the side surface of the glass molded body using frictional force, The take-out speed of the glass molded body can be controlled with high accuracy.
上記熔融ガラスの流し込みを中断するには、例えば、パイプの流出口と貫通孔入口の間に流出時の粘性が低い熔融ガラス流の切断に好適な一枚刃からなる切断刃を入れて、熔融ガラス流の流れを切断し、鋳型の搬出、搬入が終わった時点で切断刃を退避して熔融ガラスの流し込みを再開すればよい。この方法も上記熔融ガラスの流し込み中断以外ではパイプから流出する熔融ガラスを途切れることなしに鋳型に流し込むことが好ましい。 In order to interrupt the flow of molten glass, for example, a cutting blade consisting of a single blade suitable for cutting a molten glass flow having a low viscosity at the time of outflow is inserted between the outlet of the pipe and the inlet of the through hole. What is necessary is just to cut | disconnect the flow of glass flow and to retreat pouring of molten glass by retracting a cutting blade at the time of carrying out and carrying out of a mold. In this method, the molten glass flowing out from the pipe is preferably poured into the mold without interruption, except for the interruption of the molten glass.
鋳型の移送は、例えば2つの鋳型を使用し、鋳型を交互にパイプ流出口に搬入、搬出したり、3つ以上の鋳型をターンテーブル等の複数の鋳型を同期して移送する機構上に載せ、上記テーブルをインデックス回転し、鋳型が順次、パイプ流出口の下方で停留するようにすることで行うことができる。 For example, two molds are used, and the molds are alternately carried into and out of the pipe outlet, and three or more molds are mounted on a mechanism that synchronously transfers a plurality of molds such as a turntable. The above table can be rotated by indexing so that the molds are sequentially retained below the pipe outlet.
1つの鋳型を使用する方法、複数の鋳型を使用する方法のいずれにおいても、パイプを鉛直に配置し、パイプ流出口の中心の鉛直下方に鋳型内の熔融ガラス液面の中心が位置するよう、鋳型を配置することが好ましい。このようにすることで、熔融ガラスを入口側から出口側に向かってそろった状態で鋳型内を流すことができ、光学的に均質なガラス成形体を得る上で好都合である。 In any of the method using a single mold and the method using a plurality of molds, the pipe is arranged vertically, and the center of the molten glass liquid surface in the mold is positioned vertically below the center of the pipe outlet. It is preferable to arrange a mold. By doing so, the molten glass can be flowed through the mold in a state where the molten glass is aligned from the inlet side toward the outlet side, which is advantageous in obtaining an optically homogeneous glass molded body.
このガラス成形体の製造方法は、液相温度における粘度(以下、「液相粘度」という)が100dPa・s未満のガラスからなるガラス成形体を製造する方法として好適である。ガラスを失透させないためには、失透温度域よりも高い温度で熔融ガラスを流出し、ガラスを急冷する必要がある。ガラスの失透温度域は必ずしも液相温度と精密に一致するとは限らないが、目安として液相温度近傍をガラスが失透しない流出温度の下限と考えることができる。したがって、液相粘度が100dPa・s未満のガラスを失透させずに流出するには、流出時の粘度を100dPa・s未満にする必要がある。そのため、低粘性のガラスを流出することになり、この方法の適用が効果的となる。 This glass molded body production method is suitable as a method for producing a glass molded body made of glass having a viscosity at a liquidus temperature (hereinafter referred to as “liquid phase viscosity”) of less than 100 dPa · s. In order not to devitrify the glass, it is necessary to flow out the molten glass at a temperature higher than the devitrification temperature range and rapidly cool the glass. The devitrification temperature range of the glass does not necessarily exactly match the liquidus temperature, but as a guide, the vicinity of the liquidus temperature can be considered as the lower limit of the outflow temperature at which the glass does not devitrify. Therefore, in order to flow out without devitrifying a glass having a liquid phase viscosity of less than 100 dPa · s, the viscosity at the time of outflow needs to be less than 100 dPa · s. For this reason, low-viscosity glass flows out, and the application of this method becomes effective.
ガラスの貫通孔内壁との接触面積の割合を大きくしてガラスの熱を速やかに奪うことにより、ガラスの失透を防止する効果もある。 There is also an effect of preventing the devitrification of the glass by increasing the ratio of the contact area with the inner wall of the through hole of the glass and quickly taking away the heat of the glass.
ガラス成形体の脈理低減、防止を主要目的とする場合、貫通孔の中心軸が直線である(入口と出口が直線的に連絡した)鋳型を使用して、鋳型貫通孔の中心軸を鉛直にして鋳型を配置し、鋳型貫通孔の入口から熔融ガラスを連続して流し込み、ガラス成形体を作製することは有効である。鋳型貫通孔の形状、寸法、鋳型の材質については前述の条件をそのまま適用することができる。そして、貫通孔中では、ガラス側面の全周を貫通孔内壁に接触させてガラスの熱を前記側面から奪うことが好ましい。この態様でも、前述のように、熔融ガラスを流出するパイプを鉛直にすることが望ましい。このようにすることにより、パイプ中のガラスの流れ、鋳型中でのガラスの移動方向、およびガラスに働く重力の方向を揃えることができる。これにより、ガラス表面と内部とが混じり合わないようにすることができ、脈理低減、防止効果を向上させることができる。脈理低減、防止効果の向上という観点から、パイプの中心軸と鋳型貫通孔の中心軸とが一致するようにパイプと鋳型の位置関係を調整して、熔融ガラスの流し込みを行うことが好ましい。 When the main objective is to reduce or prevent striae of the glass molded body, use a mold with a straight through hole center axis (inlet and outlet in linear communication), and vertically align the center axis of the mold through hole. Thus, it is effective to arrange the mold and continuously pour molten glass from the inlet of the mold through-hole to produce a glass molded body. The above-mentioned conditions can be applied as they are for the shape and dimensions of the mold through-hole and the material of the mold. And in a through-hole, it is preferable to make the perimeter of a glass side surface contact a through-hole inner wall, and take the heat of glass from the said side surface. Also in this aspect, as described above, it is desirable to make the pipe that flows out of the molten glass vertical. By doing in this way, the flow of the glass in a pipe, the moving direction of the glass in a casting_mold | template, and the direction of the gravity which acts on glass can be arrange | equalized. Thereby, the glass surface and the inside can be prevented from being mixed, and striae reduction and prevention effects can be improved. From the viewpoint of reducing striae and improving the prevention effect, it is preferable to pour molten glass by adjusting the positional relationship between the pipe and the mold so that the central axis of the pipe and the central axis of the mold through hole coincide.
上記方法によれば、脈理をガラス成形体の表面層に局在化させ、内部が脈理を含まない光学的に均質なガラス成形体を大きい体積にわたって得ることができる。このようにして得たガラス成形体は、後述するように、プレス成形用ガラス素材に加工したり、光学素子に加工したり、上記プレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形して光学素子ブランクや光学素子を作製したり、前記光学素子ブランクを加工して光学素子を作製することもできる。
このように、前記方法によれば、光学的に均質なガラス成形体を破損することなく、高い生産性のもとに製造することができる。
According to the above method, striae can be localized in the surface layer of the glass molded body, and an optically homogeneous glass molded body having no striae inside can be obtained over a large volume. The glass molded body thus obtained is processed into a press-molding glass material, processed into an optical element, heated to the above-mentioned press-molding glass material, and press-molded as described later. Or an optical element, or the optical element blank can be processed to produce an optical element.
Thus, according to the said method, it can manufacture based on high productivity, without damaging an optically homogeneous glass molded object.
次に、本発明の光学素子および該光学素子の製造方法について説明する。
[光学素子]
本発明の光学素子は、前記本発明の光学ガラスからなる光学素子である。本発明の光学素子は、前述の光学ガラスが持つ優れた特質を有する。本発明の光学素子の例としては、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種レンズ、プリズムなどがある。また、用途面からは、一眼レフカメラの交換レンズ、デジタルスチルカメラ用レンズ、デジタルビデオカメラ用レンズ、プロジェクタ用レンズなどに好適である。
これら光学素子の表面には必要に応じて反射防止膜などの光学薄膜を形成してもよい。
Next, the optical element of the present invention and the method for producing the optical element will be described.
[Optical element]
The optical element of the present invention is an optical element made of the optical glass of the present invention. The optical element of the present invention has the excellent characteristics of the optical glass described above. Examples of the optical element of the present invention include various lenses such as a spherical lens, an aspherical lens, and a microlens, and a prism. In terms of usage, it is suitable for interchangeable lenses for single-lens reflex cameras, lenses for digital still cameras, lenses for digital video cameras, lenses for projectors, and the like.
If necessary, an optical thin film such as an antireflection film may be formed on the surface of these optical elements.
[光学素子の製造方法]
本発明の光学素子の製造方法は、上記光学ガラスからなるガラス素材を加熱、軟化して成形する工程を備える光学素子の製造方法である。
[Method for Manufacturing Optical Element]
The method for producing an optical element of the present invention is a method for producing an optical element comprising a step of heating and softening and molding a glass material made of the optical glass.
本発明の光学素子の製造方法の別の態様は、前記ガラス成形体の製造方法IまたはIIにより作製したガラス成形体からガラス素材を作製し、前記ガラス素材を加熱、軟化して成形する工程を備える光学素子の製造方法である。 Another aspect of the method for producing an optical element of the present invention includes a step of producing a glass material from the glass molded body produced by the method I or II for producing a glass molded body, and heating and softening the glass material. It is a manufacturing method of the optical element provided.
いずれの製造方法とも再加熱時の耐失透性に優れたガラスを素材として使用するので、高屈折率低分散ガラスでありながら、再加熱による成形時にガラスが失透するのを防止することができ、高い生産性のもとに光学素子を製造することができる。 In any manufacturing method, glass with excellent devitrification resistance during reheating is used as a raw material, so that it is possible to prevent the glass from devitrifying during molding by reheating while being a high refractive index and low dispersion glass. And an optical element can be manufactured with high productivity.
ガラス素材を加熱、軟化して成形する工程における成形法としては、軟化したガラス素材をプレス成形型を使用してプレス成形する方法、複数のローラを使用して、回転するローラ間にガラス素材を挟んで加圧し、ロッド状ガラス成形体に成形する方法などを例示できる。 The molding method in the process of heating and softening the glass material includes press molding the softened glass material using a press mold, and using a plurality of rollers, the glass material is placed between rotating rollers. For example, a method of sandwiching and pressing to form a rod-shaped glass molded body can be exemplified.
プレス成形法は、さらに2つの態様に分けることができ、第一の方法はガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形型内に導入してプレス成形し、プレス成形品を徐冷した後、研削、研磨して光学素子に仕上げる方法である。この方法では光学素子の形状に研削しろ、研磨しろを加えた形状にガラス素材をプレス成形する。加熱、軟化から徐冷までの工程を大気中で行うことができる。この方法ではバレル研磨などにより全表面が粗面化されたガラス素材を使用し、ガラス素材全表面に窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布する。そして加熱炉内に導入して加熱、軟化してプレス成形型に導入する。そして上型と下型で加圧して成形した後、型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷炉に入れて歪みを低減するとともにガラスの屈折率を目的とする値に精密に一致させる。成形品が室温まで冷めた後、ガラス製光学素子を作製するための研削、研磨法として周知の方法を用いて研削、研磨加工して光学素子に仕上げる。このようにして球面レンズ、プリズムなどの各種光学素子を作製する。光学素子の表面には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。 The press molding method can be further divided into two modes. In the first method, the glass material is heated and softened, introduced into a press mold, press molded, the press molded product is cooled slowly, and then ground. This is a method of polishing to finish an optical element. In this method, the glass material is press-molded into a shape obtained by grinding or polishing the shape of the optical element. The process from heating, softening to slow cooling can be performed in the atmosphere. In this method, a glass material whose entire surface is roughened by barrel polishing or the like is used, and a powder release agent such as boron nitride is uniformly applied to the entire surface of the glass material. And it introduce | transduces in a heating furnace, heats and softens, and introduce | transduces into a press mold. Then, after forming by pressing with the upper mold and the lower mold, the mold is opened, the press-molded product is taken out, and placed in a slow cooling furnace to reduce distortion and precisely match the refractive index of the glass with the target value. After the molded product is cooled to room temperature, the optical element is finished by grinding and polishing using well-known methods for grinding and polishing for producing a glass optical element. In this way, various optical elements such as a spherical lens and a prism are manufactured. If necessary, an optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the surface of the optical element.
第二の方法は、表面が滑らかに仕上げられたガラス素材を加熱し、精密プレス成形して光学素子を作製する方法である。精密プレス成形はモールドオプティクス成形とも呼ばれ、精密に加工した成形面を有する型部材を備え、前記型部材が高精度に組まれたプレス成形型を使用し、光学素子全体の形状を成形するとともに、前記成形面を精密にガラスに転写して光学機能面を形成する方法である。この方法では複数の光学機能面の位置精度も高精度に成形することができる。例えば、レンズ両面の光学機能面の中心軸の傾き(チルト)および前記中心軸のずれ(ディセンター)を抑えたレンズの成形が可能である。第二の方法では光学機能面、すなわち、光線を屈折させたり、回折させたり、反射させたり、透過させたりする光学素子の表面を研削や研磨などの機械加工によらずに形成できるので、非球面レンズなどの機械加工では手間とコストがかかる光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。精密プレス成形は公知の方法にしたがって行えばよい。例えば、プレス成形用ガラス素材の全表面にカーボン膜などの離型性を高め、ガラスと型成形面の滑りをよくする機能を有する膜を形成し、非酸化性雰囲気中にて前記ガラス素材を加熱し、同雰囲気中で精密プレス成形する。次いでプレス成形型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷して光学素子を得る。こうして得た光学素子に必要に応じて光学機能面の周囲の部分、例えばレンズの心取りなどの機械加工を行ってもよい。このような方法により、非球面レンズ、球面レンズ、レンズアレイ、マイクロレンズ、回折格子、プリズムなどの光学素子を高い生産性のもと製造することができる。光学素子の表面には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。 The second method is a method of manufacturing an optical element by heating a glass material having a smooth surface and precision press molding. Precision press molding is also called mold optics molding, which uses a press mold that has a mold member with a precisely machined molding surface and the mold member is assembled with high precision, and shapes the entire optical element. The molding surface is precisely transferred to glass to form an optical functional surface. In this method, the positional accuracy of a plurality of optical function surfaces can be formed with high accuracy. For example, it is possible to mold the lens while suppressing the tilt (tilt) of the central axis of the optical functional surfaces on both surfaces of the lens and the shift (decenter) of the central axis. In the second method, the optical functional surface, that is, the surface of the optical element that refracts, diffracts, reflects, or transmits light can be formed without machining such as grinding or polishing. Optical elements, which are troublesome and costly in machining such as spherical lenses, can be manufactured with high productivity. Precision press molding may be performed according to a known method. For example, a film having a function of improving the releasability of the carbon film or the like on the entire surface of the glass material for press molding and improving the slip between the glass and the molding surface is formed, and the glass material is used in a non-oxidizing atmosphere. Heat and precision press mold in the same atmosphere. Next, the press mold is opened, the press molded product is taken out, and gradually cooled to obtain an optical element. If necessary, the optical element thus obtained may be subjected to machining such as centering of a portion around the optical functional surface, for example, a lens. By such a method, optical elements such as an aspherical lens, a spherical lens, a lens array, a microlens, a diffraction grating, and a prism can be manufactured with high productivity. If necessary, an optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the surface of the optical element.
本発明の光学素子は前記製造方法でも製造することができるが、次のようにして製造してもよい。前記ガラス成形体を精密アニールし、屈折率を所望の値に精密にあわせるとともにガラス中の歪みを低減し、ガラス成形体を切断または割断してカットピースを作製する。ガラス成形体の形状としては前述の棒状ガラスなどを例示できる。棒状ガラスの中心軸に垂直にガラスの割断を行う場合には側圧切断法を適用することが望ましい。 The optical element of the present invention can be manufactured by the above manufacturing method, but may be manufactured as follows. The glass molded body is precisely annealed, the refractive index is precisely adjusted to a desired value and the distortion in the glass is reduced, and the glass molded body is cut or cut to produce a cut piece. Examples of the shape of the glass molded body include the rod-shaped glass described above. When the glass is cleaved perpendicular to the central axis of the rod-shaped glass, it is desirable to apply a side pressure cutting method.
次にカットピースを研削して光学素子の形状に研磨しろを加えた光学素子ブランクを作製し、このブランクを研磨して光学素子に仕上げる。
棒状ガラス成形体を使用する場合、棒状ガラス成形体の外径を光学素子の外径と等しくするか、または光学素子の外径に研削しろや研磨しろを加えた外径に成形することが好ましい。
Next, the cut piece is ground to produce an optical element blank in which a margin is added to the shape of the optical element, and the blank is polished to finish the optical element.
When using a rod-shaped glass molded body, it is preferable that the outer diameter of the rod-shaped glass molded body is equal to the outer diameter of the optical element, or is molded to an outer diameter obtained by adding a grinding margin or a polishing margin to the outer diameter of the optical element. .
このようにしてレンズ、プリズム、フィルターなどの各種光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。光学素子の表面には反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。 In this way, various optical elements such as lenses, prisms, and filters can be manufactured with high productivity. An optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the surface of the optical element.
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。
実施例1
表1および表3の組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの原料を適宜用いて原料を秤量した。調合した原料を混合した後、白金坩堝中にて熔融した。実施例のガラスは1300〜1450℃で熔融した。ガラスの攪拌・清澄を行った後、鉄板状に流し出しブロックを成形した。ガラスブロックをガラス転移温度付近に加熱しておいた炉に移し、室温までアニールした。得られたガラスブロックより各種測定用のサンプルを切り出し、下記のように測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
The raw materials were weighed appropriately using raw materials such as oxides, hydroxides, carbonates, and nitrates so as to have the compositions shown in Tables 1 and 3. After mixing the prepared raw materials, it was melted in a platinum crucible. The glass of the example was melted at 1300 to 1450 ° C. After stirring and clarifying the glass, it was poured out into an iron plate to form a block. The glass block was transferred to a furnace heated to near the glass transition temperature and annealed to room temperature. Samples for various measurements were cut out from the obtained glass block and measured as follows.
屈折率ndとアッベ数νdは日本光学硝子工業会規格JOGIS−01に基づいて測定した。
着色度も日本光学硝子工業会規格JOGIS−02に基づいて測定した。表1には着色度をλ70、λ80によって表示した。λ70の測定は前記規格に準拠するが、まず、厚さ10mmの平行な両面を光学研磨したガラス試料を用意し、前記光学研磨面の一方に垂直に強度Iinの測定光を入射し、他方の光学研磨面から出射する光の強度Ioutを測定する。可視域における外部透過率(Iout/Iin)が70%になる波長をλ70とした。λ70よりも長波長側の可視域では外部透過率が70%超となる。厚さ10mmの試料を用意できない場合は、所定の厚さで外部透過率を測定し、その結果を換算してλ70を算出する手法を用いればよい。λ80はλ70の測定法と同様の測定を行い、外部透過率が80%となる波長とする。その他の点はλ70と同様である。
The refractive index nd and Abbe number νd were measured based on the Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS-01.
The degree of coloring was also measured based on Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS-02. In Table 1, the degree of coloring is indicated by λ70 and λ80. Measurements of λ70 is compliant with the standard, First, a glass sample optically polished parallel sided thickness 10 mm, incident measurement light vertically intensity I in one of the optically polished face, the other The intensity I out of the light emitted from the optical polishing surface is measured. The wavelength at which the external transmittance (I out / I in ) in the visible region becomes 70% is defined as λ70. In the visible range longer than λ70, the external transmittance exceeds 70%. When a sample having a thickness of 10 mm cannot be prepared, a method may be used in which external transmittance is measured at a predetermined thickness, and the result is converted to calculate λ70. λ80 is measured in the same manner as the measurement method of λ70, and the wavelength at which the external transmittance is 80% is set. The other points are the same as λ70.
ガラス転移温度Tgは、直径5mm、長さ20mmの円柱状ガラス試料を用意し、ブルカー・エイエックスエス(BRUKER axs)製の熱機械分析装置TMA4000sを使用して測定した。 The glass transition temperature Tg was measured by preparing a cylindrical glass sample having a diameter of 5 mm and a length of 20 mm and using a thermomechanical analyzer TMA4000s manufactured by Bruker AXS.
結晶化ピーク温度Txは、ガラスを乳鉢で十分粉砕したものを試料とし、株式会社リガク製の高温型示差走査熱量計「Thermo Plus 2/DSC8270」を使用して測定した。
測定結果を表2および表4に示す。
The crystallization peak temperature Tx was measured using a high-temperature differential scanning calorimeter “Thermo Plus 2 / DSC8270” manufactured by Rigaku Corporation using a sample obtained by sufficiently pulverizing glass with a mortar.
The measurement results are shown in Tables 2 and 4.
このようにして、Ta2O5の含有量を13質量%未満に抑えつつ、再加熱時の耐失透性に優れ、屈折率ndが1.86以上かつアッベ数νdが38以上の高屈折率低分散ガラスを得ることができた。 In this way, while suppressing the content of Ta 2 O 5 to less than 13% by mass, it is excellent in devitrification resistance during reheating, has a refractive index nd of 1.86 or more, and an Abbe number νd of 38 or more. Low dispersion glass was obtained.
[注]
合計量A: La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3を合計量
比率A: Ta2O5/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3+ZrO2+Nb2O5+WO3)
比率B: (La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(B2O3+SiO2)
[note]
Total amount A: Total amount of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 Ratio A: Ta 2 O 5 / (La 2 O 3 + Gd 2 O 3 + Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 + ZrO 2 + Nb 2 O 5 + WO 3 )
Ratio B: (La 2 O 3 + Gd 2 O 3 + Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 ) / (B 2 O 3 + SiO 2 )
[注]合計量A、比率Aおよび比率Bは、表2の脚注と同じである。 [Note] The total amount A, the ratio A, and the ratio B are the same as the footnotes in Table 2.
実施例2
実施例1で作製した光学ガラスと同じ各光学ガラスが得られるようにガラス原料を秤量し、十分混合した後、熔融容器内に導入し、加熱、熔解した。次いで、十分清澄、均質化した熔融ガラスを鉛直に配置したパイプ流出口から一定の流出速度で連続流出し、図1に示す位置に配置されたカーボン製の鋳型に設けられた貫通孔の入口中央に連続して途切れることなく流し込んだ。鋳型貫通孔の内径はφ20mm、貫通孔中心軸が鉛直方向に一致するようにし、パイプの中心軸と上記貫通孔の中心軸とが一致するようにした。鋳型貫通孔の長さは数百mmとし、良好な成形ができるように、鋳型の周囲に図示しないバンドヒータを巻いて加熱し、貫通孔内壁の温度を適宜制御した。貫通孔出口から取り出される丸棒状ガラスの側面を2つのローラで挟持し、丸棒状ガラスの取り出し速度を制御した。鋳型貫通孔内の熔融ガラス液面の高さを、レーザセンサーを用いてモニターし、前記センサーが出力するモニター信号をローラコントローラに入力し、前記液面が一定になるようにローラを回転するモータへの電気入力を制御した。本実施例では丸棒状ガラスの取り出し速度を次のように制御している。すなわち、上記液面の高さの変動に応じてローラの回転速度にフィードバックをかけ、液面の高さを一定に維持するようにした。
Example 2
The glass raw materials were weighed so that the same optical glass as the optical glass produced in Example 1 was obtained, mixed well, then introduced into a melting vessel, heated and melted. Next, a sufficiently clarified and homogenized molten glass is continuously flowed out from a pipe outlet arranged vertically, at a constant outlet speed, and the center of the inlet of the through hole provided in the carbon mold arranged at the position shown in FIG. It was poured continuously without interruption. The inner diameter of the mold through hole was φ20 mm, the center axis of the through hole was made to coincide with the vertical direction, and the center axis of the pipe was made to coincide with the center axis of the through hole. The length of the mold through-hole was set to several hundred mm, and a band heater (not shown) was wound around the mold and heated so that good molding was possible, and the temperature of the inner wall of the through-hole was appropriately controlled. The side surface of the round bar-shaped glass taken out from the outlet of the through hole was sandwiched between two rollers to control the speed of taking out the round bar-shaped glass. A motor that monitors the molten glass liquid level in the mold through-hole using a laser sensor, inputs a monitor signal output from the sensor to a roller controller, and rotates the roller so that the liquid level is constant. Controlled electrical input to. In this embodiment, the take-out speed of the round bar glass is controlled as follows. That is, feedback is applied to the rotational speed of the roller in accordance with the fluctuation of the liquid level, so that the liquid level is kept constant.
このようにしてφ20mmの丸棒状ガラス棒を連続的に貫通孔出口より取り出した。鋳型の直下に成形炉を配置し、鋳型から取り出した丸棒状ガラスを即、成形炉内へと移動させた。成形炉内には図示しないヒータを配置し、炉内雰囲気の温度を丸棒状ガラスが破損しない温度域に維持した。上記ローラを成形炉内に配置した。成形炉の中を時間をかけて丸棒状ガラスは通過するが、その間に丸棒状ガラスの中心部と表面の温度が近づくため、丸棒状ガラス自体を爆発的に破壊するような内部応力は発生せず、ガラスを破損させずに丸棒状ガラスを成形することができた。 In this manner, a round glass rod having a diameter of 20 mm was continuously taken out from the outlet of the through hole. A molding furnace was placed directly under the mold, and the round glass bar taken out from the mold was immediately moved into the molding furnace. A heater (not shown) was placed in the molding furnace, and the temperature of the furnace atmosphere was maintained in a temperature range in which the round bar glass was not damaged. The roller was placed in a molding furnace. The round bar-shaped glass passes through the molding furnace over time, but since the temperature of the center and surface of the round bar-shaped glass approaches in the meantime, internal stress that explosively destroys the round bar-shaped glass itself is not generated. In addition, a round bar glass could be formed without damaging the glass.
次に成形炉から出た丸棒状ガラスの側面の一部に、丸棒状ガラスの中心軸に垂直な方向にスクライブ加工によってケガキ線を形成した。そしてケガキ線を形成した部分を局部的に冷やしてケガキ線から中心に向けてクラックが延びるように、内部水路に水を流した金属製ジャケットをケガキ線に接触させた。このとき、金属製ジャケットを丸棒状ガラスの動きに追従させて、ケガキ線と接触した状態を保つようにした。クラックが成長した時点で丸棒状ガラスの中心軸に対し、ケガキ線が形成された部位の反対側の部位を支点で支え、ケガキ線よりも下方のガラス成形体側面を押圧してケガキ線を形成した高さよりも上の丸棒状ガラスから下の丸棒状ガラスを分離した。なお、本実施例の丸棒状ガラスは外径が20mmと比較的細いので、金属製ジャケットを接触させることによる熱衝撃を加えなくても良好な分離を行うことができた。 Next, a scribing line was formed on a part of the side surface of the round bar-like glass coming out of the forming furnace by a scribing process in a direction perpendicular to the central axis of the round bar-like glass. And the metal jacket which poured the water to the internal water channel was made to contact the marking line so that the part which formed the marking line might be cooled locally, and a crack might extend toward the center from a marking line. At this time, the metal jacket was made to follow the movement of the round bar-shaped glass so as to keep in contact with the marking line. When the crack grows, support the part opposite to the part where the marking line is formed with respect to the central axis of the round bar glass, and press the side of the glass molded body below the marking line to form the marking line. The lower round bar glass was separated from the round bar glass above the height. In addition, since the round glass of the present example has a relatively thin outer diameter of 20 mm, it was possible to perform satisfactory separation without applying a thermal shock by contacting a metal jacket.
分離の際、分離する丸棒状ガラスの側面をロボットアームで保持し、分離後に前記アームで保持した状態で鋳型と成形炉の脇に置かれた連続式徐冷炉入口に丸棒状ガラスを移送した。連続式徐冷炉内にヒータとガラスを搬送するベルトコンベアを配置し、温度分布が制御された炉中でベルト上に載置した丸棒状ガラスを移動させながら徐冷して歪みを除いた。
連続式徐冷炉から取り出した丸棒状ガラスを切断し、切断面を研磨して内部を観察したところ、脈理は表面から極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分に脈理は認められなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。
At the time of separation, the side surface of the round bar-shaped glass to be separated was held by a robot arm, and after the separation, the round bar-shaped glass was transferred to the continuous slow cooling furnace inlet placed on the side of the mold and the molding furnace. A belt conveyor for conveying the heater and the glass was placed in a continuous slow cooling furnace, and the glass was gradually cooled while moving the round bar glass placed on the belt in a furnace with a controlled temperature distribution to remove distortion.
When the round glass bar taken out from the continuous annealing furnace was cut, the cut surface was polished and the inside was observed, the striae was found only in the very shallow layer from the surface, and striae was observed in the deeper part. There wasn't. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
実施例3
実施例2で作製した徐冷済みの各丸棒状ガラスを使用してプレス成形用ガラス素材を作製した。まず丸棒状ガラス側面の割断した部位にスクライブ加工によりケガキ線を形成した。そして高圧容器中に丸棒状ガラスを挿通し、容器内中央にケガキ線を形成した部位が位置するようにし、中心軸方向の動きを制限しないよう丸棒状ガラスを容器開口部にゴムシールでチャックし、容器内に水を注入して内部に泡が入らないように容器内を水で満たした。
この状態で容器内の水圧を上昇してケガキ線の位置で丸棒状ガラスを中心軸に垂直にガラスを分断した。このようにして所定の間隔で丸棒状ガラスを割断し、カットピースを作製した。
次に、上記カットピースをバレル研磨して目的とするプレス成形品の重量と等しい重量に調整するとともに、鋭利なエッジを丸め、表面を粗面化してプレス成形用ガラス素材とした。
また、前記カットピースを研削、研磨して表面が滑らかな精密プレス成形用ガラス素材を作製した。
Example 3
A glass material for press molding was produced using each round bar-like glass that had been slowly cooled, produced in Example 2. First, a scribing line was formed by scribing on the cleaved portion of the side surface of the round bar glass. Then, insert the round bar glass into the high pressure vessel so that the part where the marking line is formed is located in the center of the container, and chuck the round bar glass with the rubber seal to the container opening so as not to limit the movement in the central axis direction, Water was poured into the container, and the container was filled with water so that bubbles did not enter.
In this state, the water pressure in the container was increased, and the glass was cut perpendicularly to the central axis of the round bar glass at the position of the marking line. In this way, the round bar-shaped glass was cleaved at a predetermined interval to produce cut pieces.
Next, the cut piece was barrel-polished to adjust the weight to be equal to the weight of the target press-molded product, and the sharp edge was rounded to roughen the surface to obtain a press-molding glass material.
Further, the cut piece was ground and polished to produce a precision press-molding glass material having a smooth surface.
実施例4
実施例3で作製したプレス成形用ガラス素材の全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、加熱炉内に入れて炉内で移送しながら大気中で加熱、軟化させた。
軟化したガラス素材を上型、下型、胴型からなるプレス成形型に導入して大気中でプレス成形し、型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷炉に入れて精密アニールを行い、室温まで冷まして光学素子ブランクとした。
次に、上記ブランクを研削、研磨して各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
Example 4
A powder mold release agent composed of boron nitride was uniformly applied to the entire surface of the glass material for press molding produced in Example 3, and was heated and softened in the atmosphere while being transferred into the heating furnace. .
The softened glass material is introduced into a press mold consisting of an upper mold, a lower mold, and a body mold, press-molded in the atmosphere, the mold is opened, the press-molded product is taken out, placed in a slow cooling furnace, and precision annealed to room temperature. It cooled and it was set as the optical element blank.
Next, the blank was ground and polished to produce a spherical lens made of each optical glass. There was no devitrification or striae inside the lens, and an optically homogeneous optical element could be obtained.
実施例5
実施例3で作製した精密プレス成形用ガラス素材の全表面にカーボン膜を形成し、窒素と水素の混合ガス雰囲気中にて加熱し、SiC製の型材の成形面上に離型膜としてカーボン膜を付けたプレス成形型を用いて精密プレス成形した。次いで精密プレス成形品を徐冷して、各光学ガラスからなる非球面レンズを得た。
レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
Example 5
A carbon film is formed on the entire surface of the precision press-molding glass material produced in Example 3, heated in a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen, and a carbon film as a release film on the molding surface of the SiC mold material. Precision press molding was performed using a press molding die with a mark. Subsequently, the precision press-molded product was gradually cooled to obtain an aspheric lens made of each optical glass.
There was no devitrification or striae inside the lens, and an optically homogeneous optical element could be obtained.
実施例6
実施例2で作製した精密アニール済みの丸棒状ガラスを側圧切断法で中心軸に垂直に分断し、カットピースを作製した。次いで、カットピースを研削、研磨して各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
Example 6
The precision annealed round bar glass produced in Example 2 was cut perpendicularly to the central axis by a side pressure cutting method to produce a cut piece. Next, the cut piece was ground and polished to produce a spherical lens made of each optical glass. There was no devitrification or striae inside the lens, and an optically homogeneous optical element could be obtained.
本発明の光学ガラスは、耐失透性の優れた高屈折率低分散光学ガラスであり、この光学ガラスを用い、加熱軟化成形用ガラス素材および光学素子を提供することができる。
また、高価なTa2O5を多量に用いなくても、上記の性状を有する光学ガラスを得ることができる。
The optical glass of the present invention is a high refractive index and low dispersion optical glass excellent in devitrification resistance. By using this optical glass, a glass material for heating and softening molding and an optical element can be provided.
Further, the optical glass having the above properties can be obtained without using a large amount of expensive Ta 2 O 5 .
1 パイプ
2 鋳型
3 ローラ
4 液位センサ
5 コントローラ
6 ガラス側面
7 成形炉
8 支持機構
9 熔融ガラス
10 中実状のガラス
11 ガラス成形体
12 高圧容器
13 液体導入口
14 シール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pipe 2 Mold 3 Roller 4 Liquid level sensor 5 Controller 6 Glass side surface 7 Molding furnace 8 Support mechanism 9 Molten glass 10 Solid glass 11 Glass molded body 12 High pressure vessel 13
Claims (4)
B2O3とSiO2を合計量で13〜23%(但し、B2O3の含有量が7〜17%、SiO2の含有量が6〜12%)、
La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3を合計量で58〜80%(但し、La 2 O 3 の含有量が30〜50%、Gd2O3の含有量が1〜30%、Y 2 O 3 の含有量が0〜10%、Yb2O3の含有量が0〜5%、WO3の含有量が0〜6%)、
La 2 O 3 、Gd 2 O 3 、Y 2 O 3 およびYb 2 O 3 を合計量で50〜70%、
ZrO2を2〜10%、
Nb2O5を1〜7%、
ZnOを0〜6%、
Ta2O5を0%以上13%未満、
TiO2を0〜5%(但し、TiO2とアルカリ土類金属酸化物の合計含有量が5%以下)、
Li2Oを0〜1%、
含み、Pbを含まず、
La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5およびWO3の合計含有量に対するTa2O5含有量の比が0.23以下、
B2O3とSiO2の合計含有量に対するLa2O3、Gd2O3、Y2O3およびYb2O3の合計含有量の比が2.4〜3.6であり、かつ
屈折率ndが1.86以上で、アッベ数νdが38以上であることを特徴とする光学ガラス。 In mass% display,
1 3-23% of B 2 O 3 and SiO 2 in a total amount (however, the content of B 2 O 3 is 7-17%, the content of SiO 2 is from 6 to 12%),
La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 are 58 to 80% in total (provided that the content of La 2 O 3 is 30 -50%, Gd 2 O 3 content is 1-30% , Y 2 O 3 content is 0-10%, Yb 2 O 3 content is 0-5%, WO 3 content is 0 ~ 6%),
La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 in a total amount of 50 to 70%,
2-10% of ZrO 2
Nb 2 O 5 and 1-7%,
ZnO 0-6%,
Ta 2 O 5 is 0% or more and less than 13%,
0 to 5% of TiO 2 (however, the total content of TiO 2 and alkaline earth metal oxide is 5% or less),
Li 2 O 0-1%,
Contains, does not contain Pb,
The ratio of Ta 2 O 5 content to the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 and WO 3 is 0.23 or less,
The ratio of the total content of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 to the total content of B 2 O 3 and SiO 2 is 2 . 4 is to 3.6, and a refractive index nd of 1.86 or more, an optical glass, wherein the Abbe number νd is 38 or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012135327A JP5727417B2 (en) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Optical glass, optical element and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012135327A JP5727417B2 (en) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Optical glass, optical element and manufacturing method thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006171569A Division JP5336035B2 (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | OPTICAL GLASS, GLASS MOLDED ARTICLE, OPTICAL ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THEM |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012180278A JP2012180278A (en) | 2012-09-20 |
JP5727417B2 true JP5727417B2 (en) | 2015-06-03 |
Family
ID=47011794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012135327A Active JP5727417B2 (en) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Optical glass, optical element and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5727417B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107108768B (en) * | 2014-11-12 | 2019-07-05 | 日本电气硝子株式会社 | Stereo modelling resin combination, the manufacturing method of stereo modelling object and inorganic filler particle |
JP6033488B1 (en) * | 2016-08-24 | 2016-11-30 | 株式会社オハラ | Optical glass and optical element |
KR102694009B1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-08-08 | 국립공주대학교 산학협력단 | High refractive glass composition for glass mold press and high refractive lens using thereof |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1061976B (en) * | 1958-02-19 | 1959-07-23 | Leitz Ernst Gmbh | Borosilicate glass |
JPS526720A (en) * | 1975-07-07 | 1977-01-19 | Nippon Chemical Ind | Optical glass continuous molding method |
JPS52155614A (en) * | 1976-06-22 | 1977-12-24 | Obara Optical Glass | Optical glass of high difraction index and low dispersion |
JPS553329A (en) * | 1978-06-21 | 1980-01-11 | Ohara Inc | Optical glass |
JPS565345A (en) * | 1979-06-28 | 1981-01-20 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Optical glass |
JPS56160340A (en) * | 1980-05-09 | 1981-12-10 | Ohara Inc | Optical glass |
DE3130039C2 (en) * | 1981-07-30 | 1984-07-12 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | CdO-ThO? 2? -Free, high refractive index optical glass with the optical position nd = 1.85 - 2.05 and vd 25-43 |
DE3138137C2 (en) * | 1981-09-25 | 1985-05-15 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | ThO? 2? - and Ta? 2? O? 5? -free optical glasses with refractive indices of 1.87 - 1.93 and Abbe numbers of 30 - 35 |
DE3307497C2 (en) * | 1983-03-03 | 1985-09-12 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | Optical glass in the system Si0? 2? - B? 2? 0? 3? - La 2 0 3 - Zr0? 2? - alkali oxide - alkaline earth oxide - Zn0 - F with refractive index? 1.70, Payoff? 48, with good devitrification stability and good chemical resistance |
JPS6046948A (en) * | 1983-08-25 | 1985-03-14 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Glass having high refractive index and low despersion |
DE3343418A1 (en) * | 1983-12-01 | 1985-06-20 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | OPTICAL GLASS WITH REFRACTION VALUES> = 1.90, PAYBACK> = 25 AND WITH HIGH CHEMICAL RESISTANCE |
JPH10101362A (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Rodlike optical glass |
JP3750984B2 (en) * | 2000-05-31 | 2006-03-01 | Hoya株式会社 | Optical glass and optical product manufacturing method |
JP4017832B2 (en) * | 2001-03-27 | 2007-12-05 | Hoya株式会社 | Optical glass and optical components |
JP2004099428A (en) * | 2002-08-20 | 2004-04-02 | Hoya Corp | Optical glass, preform for precision press forming, production method therefor, optical element and production method therefor |
JP4445345B2 (en) * | 2004-08-11 | 2010-04-07 | Hoya株式会社 | Manufacturing methods of glass moldings, glass materials for press molding, optical elements, and glass substrates |
JP4739721B2 (en) * | 2003-11-17 | 2011-08-03 | 株式会社オハラ | Optical glass |
JP2005298262A (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Hoya Corp | Method of mass-producing optical device |
JP5108209B2 (en) * | 2004-06-02 | 2012-12-26 | 株式会社オハラ | Optical glass |
JP4471751B2 (en) * | 2004-07-05 | 2010-06-02 | Hoya株式会社 | Manufacturing method of glass optical element |
JP4334523B2 (en) * | 2004-10-12 | 2009-09-30 | Hoya株式会社 | Optical glass, precision press-molding preform and manufacturing method thereof, and optical element and manufacturing method thereof |
JP4703168B2 (en) * | 2004-11-09 | 2011-06-15 | 株式会社オハラ | Optical glass |
-
2012
- 2012-06-15 JP JP2012135327A patent/JP5727417B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012180278A (en) | 2012-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5336035B2 (en) | OPTICAL GLASS, GLASS MOLDED ARTICLE, OPTICAL ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THEM | |
JP4466955B2 (en) | Optical glass, glass gob for press molding, and optical element | |
JP4446982B2 (en) | Optical glass, glass gob for press molding, glass molded body, optical element and production method thereof | |
JP4570576B2 (en) | Optical glass, press-molding preform and manufacturing method thereof, and optical element and manufacturing method thereof | |
JP5072942B2 (en) | Optical glass, press-molding preform and manufacturing method thereof, and optical element and manufacturing method thereof | |
US20050204776A1 (en) | Optical glass, precision press-molding preform, process for producing the preform, optical element and process for producing the optical element | |
JP4471961B2 (en) | Lens and manufacturing method thereof | |
JP4437807B2 (en) | Optical glass manufacturing method, precision press molding preform manufacturing method, and optical element manufacturing method | |
CN101274814A (en) | Manufacturing method of glass, performing member for precise compression moulding and optical element | |
JP4445419B2 (en) | Method for producing glass molded body, method for producing glass material for press molding, and method for producing optical element | |
JP2011126781A (en) | Fluorophosphate glass, precision press molding preform, optical element blank, optical element, and method for producing the same | |
US9434637B2 (en) | Optical glass, hot-molded article and method of manufacturing the same, optical element and method of manufacturing the same | |
JP5727417B2 (en) | Optical glass, optical element and manufacturing method thereof | |
JP4445345B2 (en) | Manufacturing methods of glass moldings, glass materials for press molding, optical elements, and glass substrates | |
JP4747039B2 (en) | Method for producing glass molded body, method for producing glass material for press molding, and method for producing optical element | |
JP5215743B2 (en) | Optical glass manufacturing method, precision press molding preform manufacturing method, and optical element manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120628 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120807 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131210 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140722 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150331 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150402 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5727417 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |