JP5756769B2 - プレス成形用ガラス素材の製造方法およびガラス光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、精密モールドプレスによってガラス光学素子を得るために使用可能なプレス成形用ガラス素材、ならびに上記プレス成形用ガラス素材を使用するガラス光学素子、ならびに上記プレス成形用ガラス素材およびガラス光学素子の製造方法に関するものである。
ガラスレンズ等の光学素子を製造する方法として、対向する成形面を有する上型と下型により、プレス成形用ガラス素材（以下、「ガラス素材」または「ガラスプリフォーム」ともいう）を精密プレス成形する方法（「精密プレス成形法」、「精密モールドプレス法」等と呼ばれる）が知られている。この方法は、熔融状態から所定形状に固化した光学ガラスまたは所定形状に研磨加工した光学ガラスを成形型内に投入し、加熱プレス成形することによりガラス光学素子を得る方法である。
精密プレス成形法では、精密に加工された成形型成形面をガラス素材に転写することより光学機能面を形成することができるため、プレス成形後に光学機能面創成のために光学研磨等の機械加工を行う必要がない。したがって精密プレス成形法によれば、安価に高性能のレンズを提供することができる。しかし精密プレス成形法では、プレス成形用ガラス素材と成形型の成形面とが高温状態下で密着するため、それらの界面で化学反応が生じると融着が生じ離型性が低下する点が課題である。
プレス成形時の離型性を改善するための手段として、特許文献１〜３には、ガラスプリフォームの表面に炭素含有膜を形成したものをプレス成形用ガラス素材として用いる方法が提案されている。
上記の通り、特許文献１〜３に記載の方法はガラスプリフォーム上に炭素含有膜を形成するものであるが、近年ガラスレンズに求められている高屈折率を達成すべく高屈折率付与成分であるＮｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｂｉを含有するガラスは、プレス成形時の高温環境下において炭素系薄膜と反応しやすい。これは、上記高屈折率付与成分が易還元成分であることから、ガラス成分として存在しつつ複数の価数をとり得るため酸化還元反応を生じやすく、プレス成形のプロセスにおいて、成形型に圧着されつつ変形する過程で種々の界面反応を生じることに起因すると考えられる。上記ガラスの中でもガラス転移温度が５５０℃以上のガラスはプレス成形温度が高くなるため、この傾向が顕著である。
そこで本発明の目的は、精密プレス成形法によって高品質なガラス光学素子を得ることが可能なプレス成形用ガラス素材を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、下記［１］のプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法により、上記目的が達成されることを新たに見出し、本発明を完成するに至った。
［１］光学ガラスからなる芯部と、プレス成形時に成形型成形面と接触する炭素含有膜と、該炭素含有膜に隣接する中間層と、を有するプレス成形用ガラス素材の製造方法であって、
前記芯部は、ガラス転移温度が５５０℃以上であって、かつＮｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上含む酸化物ガラスからなり、
前記芯部上に中間層を成膜する中間層成膜工程と、該中間層に隣接する層として前記炭素含有膜を成膜する炭素含有膜成膜工程と、を有し、
下記（１）〜（４）をすべて満たすことを特徴とする、前記プレス成形用ガラス素材の製造方法。
Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H＞０．２０％ ・・・（１）
Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH≦０．３０％ ・・・（２）
Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H≦０．３０％ ・・・（３）
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(S+C)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
［上記において、
Ｒ(C)NH：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(C)H：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)NH：前記プレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)H：前記プレス成形用ガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
ＲNH：芯部ガラスの未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
を示し、加熱条件は、加熱温度が前記芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度、加熱雰囲気は１００％窒素雰囲気、加熱時間は２４０秒である。］
前記芯部は、ガラス転移温度が５５０℃以上であって、かつＮｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上含む酸化物ガラスからなり、
前記芯部上に中間層を成膜する中間層成膜工程と、該中間層に隣接する層として前記炭素含有膜を成膜する炭素含有膜成膜工程と、を有し、
下記（１）〜（４）をすべて満たすことを特徴とする、前記プレス成形用ガラス素材の製造方法。
Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H＞０．２０％ ・・・（１）
Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH≦０．３０％ ・・・（２）
Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H≦０．３０％ ・・・（３）
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(S+C)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
［上記において、
Ｒ(C)NH：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(C)H：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)NH：前記プレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)H：前記プレス成形用ガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
ＲNH：芯部ガラスの未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
を示し、加熱条件は、加熱温度が前記芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度、加熱雰囲気は１００％窒素雰囲気、加熱時間は２４０秒である。］
本発明者らは、上記製造方法により本発明の目的が達成される理由を、以下のように推察している。
上記条件（１）〜（４）で規定する波長５００ｎｍにおける表面反射率は、プレス成形用ガラス素材（以下、「プリフォーム」とも記載する。）の最表面に堆積している炭素量の指標であって、上記加熱条件での波長５００ｎｍにおける表面反射率変化が大きいプリフォームほど、プレス成形時の加熱による炭素含有膜の劣化が大きいことを意味する。
本発明のプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法において芯部ガラスとして使用する光学ガラスは、Ｎｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上を含みガラス転移温度が５５０℃以上である酸化物ガラスであって、先に説明したようにプレス成形時に炭素含有膜と反応しやすい。かかるガラスを芯部として有するプリフォームの中で、条件（１）を満たすものは、中間層なしではプレス成形時の加熱による炭素含有膜の劣化が著しく、連続プレス成形が困難となる等の不具合が生じる。これに対し本発明では、芯部と炭素含有膜との間に条件（２）〜（４）を満たすように中間層を形成することにより、条件（１）を満たすプリフォームから、精密プレス成形によって高品質なガラス光学素子を得ることを可能とした。この点について更に説明すると、炭素含有膜の成膜条件が同一であっても、下地となる中間層の種類によっては炭素含有膜が堆積しにくくなり、その結果、プレス成形時の融着を抑制するに足る炭素含有膜をプリフォーム最表面に成膜することが困難となるところ、条件（２）を満たすことは、中間層の存在が炭素含有膜の成膜を大きく妨げないことを意味するものである。一方、条件（３）は、中間層の存在がプレス成形時の加熱による炭素含有膜の大きな劣化の原因とならないことを意味する。また、上記条件（４）で規定する表面反射率は、この値が下限値を下回るほど小さいプリフォームは炭素の堆積が不十分であることを意味し、そのようなプリフォームでは、中間層の有無にかかわらずプレス成形時の成形型成形面に対するプリフォーム表面（炭素含有膜表面）のすべり性が悪いため、プレス成形により得られる成形体において肉厚不良やワレといった成形不良の発生率が増加する。一方、上記条件（４）で規定する表面反射率が上限値を超えるほど最表面に炭素が堆積しているプリフォームを用いて得られる光学素子では、曇り等の外観不良が発生してしまう。即ち本発明では、プレス成形時の融着を抑制しつつ、成形不良および外観不良のない高品質な光学素子を提供し得るプリフォームを得るために、条件（４）を規定するのである。
上記条件（１）〜（４）で規定する波長５００ｎｍにおける表面反射率は、プレス成形用ガラス素材（以下、「プリフォーム」とも記載する。）の最表面に堆積している炭素量の指標であって、上記加熱条件での波長５００ｎｍにおける表面反射率変化が大きいプリフォームほど、プレス成形時の加熱による炭素含有膜の劣化が大きいことを意味する。
本発明のプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法において芯部ガラスとして使用する光学ガラスは、Ｎｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上を含みガラス転移温度が５５０℃以上である酸化物ガラスであって、先に説明したようにプレス成形時に炭素含有膜と反応しやすい。かかるガラスを芯部として有するプリフォームの中で、条件（１）を満たすものは、中間層なしではプレス成形時の加熱による炭素含有膜の劣化が著しく、連続プレス成形が困難となる等の不具合が生じる。これに対し本発明では、芯部と炭素含有膜との間に条件（２）〜（４）を満たすように中間層を形成することにより、条件（１）を満たすプリフォームから、精密プレス成形によって高品質なガラス光学素子を得ることを可能とした。この点について更に説明すると、炭素含有膜の成膜条件が同一であっても、下地となる中間層の種類によっては炭素含有膜が堆積しにくくなり、その結果、プレス成形時の融着を抑制するに足る炭素含有膜をプリフォーム最表面に成膜することが困難となるところ、条件（２）を満たすことは、中間層の存在が炭素含有膜の成膜を大きく妨げないことを意味するものである。一方、条件（３）は、中間層の存在がプレス成形時の加熱による炭素含有膜の大きな劣化の原因とならないことを意味する。また、上記条件（４）で規定する表面反射率は、この値が下限値を下回るほど小さいプリフォームは炭素の堆積が不十分であることを意味し、そのようなプリフォームでは、中間層の有無にかかわらずプレス成形時の成形型成形面に対するプリフォーム表面（炭素含有膜表面）のすべり性が悪いため、プレス成形により得られる成形体において肉厚不良やワレといった成形不良の発生率が増加する。一方、上記条件（４）で規定する表面反射率が上限値を超えるほど最表面に炭素が堆積しているプリフォームを用いて得られる光学素子では、曇り等の外観不良が発生してしまう。即ち本発明では、プレス成形時の融着を抑制しつつ、成形不良および外観不良のない高品質な光学素子を提供し得るプリフォームを得るために、条件（４）を規定するのである。
更に本発明によれば、以下の態様も提供される。
［２］前記中間層として、酸化イットリウム膜、酸化スカンジウム膜、または窒化ホウ素膜を形成する、［１］に記載のプレス成形用ガラス素材の製造方法。
［３］［１］または［２］に記載の製造方法によって得られたプレス成形用ガラス素材。
［４］ガラス光学素子の製造方法であって、
［３］に記載のプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形によりガラス成形体を得て、該ガラス成形体そのものとして、または該ガラス成形体を後工程に付して前記ガラス光学素子を得る、前記製造方法。
［５］［４］に記載の製造方法によって得られたガラス光学素子。
［２］前記中間層として、酸化イットリウム膜、酸化スカンジウム膜、または窒化ホウ素膜を形成する、［１］に記載のプレス成形用ガラス素材の製造方法。
［３］［１］または［２］に記載の製造方法によって得られたプレス成形用ガラス素材。
［４］ガラス光学素子の製造方法であって、
［３］に記載のプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形によりガラス成形体を得て、該ガラス成形体そのものとして、または該ガラス成形体を後工程に付して前記ガラス光学素子を得る、前記製造方法。
［５］［４］に記載の製造方法によって得られたガラス光学素子。
本発明によれば、易還元成分を含み、かつ比較的プレス温度の高い硝材を用いて、精密プレス成形によって所望形状のガラス成形体を得ることが可能となる。
［プレス成形用ガラス素材およびその製造方法］
本発明は、光学ガラスからなる芯部と、プレス成形時に成形型成形面と接触する炭素含有膜と、該炭素含有膜に隣接する中間層と、を有するプレス成形用ガラス素材の製造方法に関する。ここで上記芯部は、ガラス転移温度が５５０℃以上であって、かつＮｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上含む酸化物ガラスからなる。当該酸化物ガラスを芯部として有するプリフォームは、前述のように、プリフォームの最表層に位置しプレス成形時に成形型成形面と接触する炭素含有膜と反応しやすく、炭素含有膜を有するにもかかわらず良好な離型性を得ることが困難である点が課題であった。これに対し本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法は、前記芯部上に中間層を成膜する中間層成膜工程と、該中間層に隣接する層として前記炭素含有膜を成膜する炭素含有膜成膜工程と、を有し、条件（１）〜（４）をすべて満たすことにより、前記した作用機構により、芯部が最表層の炭素含有膜と反応しやすいにもかかわらず、プレス成形時の成形型とプリフォームとの融着を防止しつつ、成形不良およびプリフォームをプレス成形して得られる光学素子における外観不良の発生を防ぐことができる。なお、下記に規定する加熱条件は、プレス成形時にプリフォームが置かれる典型的条件であり、当該条件において以下の条件を満たすものであれば、プレス成形時の融着および成形不良、ならびに前記した外観不良の発生を十分に抑制することができる。
本発明は、光学ガラスからなる芯部と、プレス成形時に成形型成形面と接触する炭素含有膜と、該炭素含有膜に隣接する中間層と、を有するプレス成形用ガラス素材の製造方法に関する。ここで上記芯部は、ガラス転移温度が５５０℃以上であって、かつＮｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上含む酸化物ガラスからなる。当該酸化物ガラスを芯部として有するプリフォームは、前述のように、プリフォームの最表層に位置しプレス成形時に成形型成形面と接触する炭素含有膜と反応しやすく、炭素含有膜を有するにもかかわらず良好な離型性を得ることが困難である点が課題であった。これに対し本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法は、前記芯部上に中間層を成膜する中間層成膜工程と、該中間層に隣接する層として前記炭素含有膜を成膜する炭素含有膜成膜工程と、を有し、条件（１）〜（４）をすべて満たすことにより、前記した作用機構により、芯部が最表層の炭素含有膜と反応しやすいにもかかわらず、プレス成形時の成形型とプリフォームとの融着を防止しつつ、成形不良およびプリフォームをプレス成形して得られる光学素子における外観不良の発生を防ぐことができる。なお、下記に規定する加熱条件は、プレス成形時にプリフォームが置かれる典型的条件であり、当該条件において以下の条件を満たすものであれば、プレス成形時の融着および成形不良、ならびに前記した外観不良の発生を十分に抑制することができる。
Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H＞０．２０％ ・・・（１）
Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH≦０．３０％ ・・・（２）
Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H≦０．３０％ ・・・（３）
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(S+C)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
［上記において、
Ｒ(C)NH：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(C)H：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)NH：前記プレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)H：前記プレス成形用ガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
ＲNH：芯部ガラスの下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
を示し、加熱条件は、加熱温度が前記芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度、加熱雰囲気は１００％窒素雰囲気、加熱時間は２４０秒である。］
Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH≦０．３０％ ・・・（２）
Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H≦０．３０％ ・・・（３）
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(S+C)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
［上記において、
Ｒ(C)NH：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(C)H：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)NH：前記プレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(S+C)H：前記プレス成形用ガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
ＲNH：芯部ガラスの下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
を示し、加熱条件は、加熱温度が前記芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度、加熱雰囲気は１００％窒素雰囲気、加熱時間は２４０秒である。］
以下、本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法について、更に詳細に説明する。
前記芯部を構成する光学ガラスは、カチオン成分として、Ｎｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+からなる群から選ばれる易還元成分を合計で２カチオン％以上含む酸化物ガラスである。上記易還元成分を少なくとも一種、上記の量で含む光学ガラスからなる芯部は、その上に形成される炭素含有膜とプレス成形時に反応しやすく、ガラス転移温度が５５０℃以上であってプレス成形時の加熱温度が比較的高い場合にはその傾向が顕著であるところ、本発明によれば、前記の作用機構により融着発生を防ぐことができる。なお、本発明は、Ｎｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+からなる群から選ばれる易還元成分を合計で、例えば２０カチオン％以下の量で含む酸化物ガラスを含む方法に適用することができ、また８カチオン％以上含む酸化物ガラスを用いる方法に適用することもでき、前記易還元成分を合計で１２カチオン％以上含む酸化物ガラスを用いる方法に適用することもできる。
前記光学ガラスは酸化物ガラスであるため、主要アニオン成分はＯ2-であり、その他、少量のＦ-、Ｃｌ-、Ｉ-、Ｂｒ-が含まれていてもよい。Ｏ2-の含有量は９５アニオン％以上であることが好ましく、９８アニオン％以上であることがより好ましく、９９アニオン％以上であることがさらに好ましく、１００アニオン％であることが特に好ましい。
上記光学ガラスのガラス組成の好ましい具体例としては、必須成分としてＢ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＺｎＯを含む光学ガラス、好ましくは、モル％表示でＳｉＯ2；０〜５０％、Ｂ2Ｏ3；５〜７０％、Ｌｉ2Ｏ；０〜２０％、Ｎａ2Ｏ； ０〜１０％、Ｋ2Ｏ；０〜１０％、ＺｎＯ；１〜５０％、ＣａＯ：０〜１０％、ＢａＯ：０〜１０％、ＳｒＯ：０〜１０％、ＭｇＯ：０〜１０％、Ｌａ2Ｏ3；５〜３０％、Ｇｄ2Ｏ3；０〜２２％、Ｙｂ2Ｏ3；０〜１０％、Ｎｂ2Ｏ5；０〜１５％、ＷＯ3；０〜２０％、ＴｉＯ2；０〜２４％、Ｂｉ2Ｏ3；０〜２０％、ＺｒＯ2；０〜１５％、Ｔａ2Ｏ5；０〜２０％、ＧｅＯ2；０〜１０％、（但し、ＷＯ3、ＴｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ5の合計量が０．１〜２５％）、Ｆが全酸素量の０〜１０％、を含む光学ガラスを挙げることができる。上記光学ガラスの詳細については、特開２０１１−１２５９号公報段落［００５４］〜［００７８］を参照できる。
上記光学ガラスのガラス転移温度は５５０℃以上であり、例えば６５０℃以下であることができる。上記の量の易還元成分を含む光学ガラスの中でガラス転移温度が５５０℃未満のものはプレス成形温度が比較的低いため融着による不良が顕在化することは少ないが、一方でガラス転移温度が５５０℃以上のものはプレス成形温度が比較的高いため、何ら対策を施さない場合には融着防止が顕著であり得られるプレス成形体は品質に劣るものとなる。これに対し本発明によれば、前記した条件（１）〜（４）を満たすことにより、当該光学ガラスを芯部として有するプリフォームから、高品質なプレス成形体を得ることができる。ここでプレス成形温度は、芯部ガラスの粘度が１０5〜１０10ｄＰａ・ｓになる温度域であることが好ましく、上記粘度が１０7.2ｄＰａ・ｓ相当前後となる温度がより好ましく、例えば８００℃以下、好ましくは７５０℃以下、より好ましくは７００℃以上７５０℃以下である。
上記光学ガラスのガラス転移温度は５５０℃以上であり、例えば６５０℃以下であることができる。上記の量の易還元成分を含む光学ガラスの中でガラス転移温度が５５０℃未満のものはプレス成形温度が比較的低いため融着による不良が顕在化することは少ないが、一方でガラス転移温度が５５０℃以上のものはプレス成形温度が比較的高いため、何ら対策を施さない場合には融着防止が顕著であり得られるプレス成形体は品質に劣るものとなる。これに対し本発明によれば、前記した条件（１）〜（４）を満たすことにより、当該光学ガラスを芯部として有するプリフォームから、高品質なプレス成形体を得ることができる。ここでプレス成形温度は、芯部ガラスの粘度が１０5〜１０10ｄＰａ・ｓになる温度域であることが好ましく、上記粘度が１０7.2ｄＰａ・ｓ相当前後となる温度がより好ましく、例えば８００℃以下、好ましくは７５０℃以下、より好ましくは７００℃以上７５０℃以下である。
本発明のプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法は、前記した条件（１）〜（４）を満たすものである。条件（１）〜（４）はそれぞれ、芯部のガラス組成、中間層および炭素含有膜の成膜材料の種類および成膜条件により調整可能であって、必要に応じて予備実験を行ったうえで製造条件を決定することで、条件（１）〜（４）を満たすことができる。
以下、条件（１）〜（４）について、順次説明する。
以下、条件（１）〜（４）について、順次説明する。
本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法では、上記芯部上に後述する中間層を介して設けられる炭素含有膜の成膜は、下記（１）：
Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H＞０．２０％ ・・・（１）
を満たすように実施される。ここで、Ｒ(C)NHは、中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）であり、Ｒ(C)Hは、中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の前記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）である。即ち上記（１）で規定する「Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H」は、中間層を除いたプリフォームにおける波長５００ｎｍにおける表面反射率の加熱前後の変化を示し、この値が０．２０％以下であれば中間層を設けないとしてもプレス成形時に炭素含有膜による融着防止効果（離型性向上効果）を十分に得ることができる。一方、上記の値が大きいほど加熱による炭素含有膜の変化が大きいことを意味し、０．２０％超になると炭素含有膜による離型性向上効果を得ることは困難となる。そして本発明では、そのような芯部と炭素含有膜との組み合わせに対して、中間層を設けることで炭素含有膜の加熱により劣化を防ぎ、その離型性向上効果を維持することができる。「Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H」の下限値は上記の通り０．２０％超であり、一方、その上限値は特に限定されるものではないが、例えば０．６０％程度である。
Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H＞０．２０％ ・・・（１）
を満たすように実施される。ここで、Ｒ(C)NHは、中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）であり、Ｒ(C)Hは、中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の前記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）である。即ち上記（１）で規定する「Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H」は、中間層を除いたプリフォームにおける波長５００ｎｍにおける表面反射率の加熱前後の変化を示し、この値が０．２０％以下であれば中間層を設けないとしてもプレス成形時に炭素含有膜による融着防止効果（離型性向上効果）を十分に得ることができる。一方、上記の値が大きいほど加熱による炭素含有膜の変化が大きいことを意味し、０．２０％超になると炭素含有膜による離型性向上効果を得ることは困難となる。そして本発明では、そのような芯部と炭素含有膜との組み合わせに対して、中間層を設けることで炭素含有膜の加熱により劣化を防ぎ、その離型性向上効果を維持することができる。「Ｒ(C)NH−Ｒ(C)H」の下限値は上記の通り０．２０％超であり、一方、その上限値は特に限定されるものではないが、例えば０．６０％程度である。
上記（１）を満たす芯部と炭素含有膜との間に中間層を設ける中間層成膜工程は、第一には、下記（２）：
Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH≦０．３０％ ・・・（２）
を満たすように行われる。ここでＲ(C)NHは前記した通りであり、Ｒ(S+C)NHは、中間層成膜工程および炭素含有膜成膜工程を経て得られるプレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）である。即ち上記（２）で規定する「Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH」は、炭素含有膜成膜工程において堆積する炭素量の、中間層の有無による違いを意味し、この値が大きいほど中間層の存在により炭素含有膜の成膜が妨げられることを示す。そして、上記値が０．３０％超では十分な離型性向上効果を発揮するに足る炭素含有膜の成膜が困難であるため、本発明では上記値が０．３０％以下となる中間層を形成する。下限値は例えば−０．５％程度である。
Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH≦０．３０％ ・・・（２）
を満たすように行われる。ここでＲ(C)NHは前記した通りであり、Ｒ(S+C)NHは、中間層成膜工程および炭素含有膜成膜工程を経て得られるプレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）である。即ち上記（２）で規定する「Ｒ(C)NH−Ｒ(S+C)NH」は、炭素含有膜成膜工程において堆積する炭素量の、中間層の有無による違いを意味し、この値が大きいほど中間層の存在により炭素含有膜の成膜が妨げられることを示す。そして、上記値が０．３０％超では十分な離型性向上効果を発揮するに足る炭素含有膜の成膜が困難であるため、本発明では上記値が０．３０％以下となる中間層を形成する。下限値は例えば−０．５％程度である。
中間層成膜工程は、第二には、下記（３）：
Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H≦ ０．３０％ ・・・（３）
を満たすように行われる。ここでＲ(S+C)NHは前記した通りであり、Ｒ(S+C)Hは、中間層成膜工程および炭素含有膜成膜工程を経て得られるプレス成形用ガラス素材の前記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）である。即ち上記（３）で規定する「Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H」は、中間層が炭素含有膜の大きな劣化の原因とならないことを意味する。他方、中間層と炭素含有膜との反応等の理由から中間層の存在が炭素含有膜の加熱による劣化の原因となる場合もあり、そのような場合には上記の「Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H」が大きくなり、０．３０％を超えるほどになると炭素含有膜による離型性向上効果を十分に得ることは困難となる。したがって本発明では、上記値が０．３０％以下となるように中間層を形成する。上記値は、最も好ましくは０％である。
Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H≦ ０．３０％ ・・・（３）
を満たすように行われる。ここでＲ(S+C)NHは前記した通りであり、Ｒ(S+C)Hは、中間層成膜工程および炭素含有膜成膜工程を経て得られるプレス成形用ガラス素材の前記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）である。即ち上記（３）で規定する「Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H」は、中間層が炭素含有膜の大きな劣化の原因とならないことを意味する。他方、中間層と炭素含有膜との反応等の理由から中間層の存在が炭素含有膜の加熱による劣化の原因となる場合もあり、そのような場合には上記の「Ｒ(S+C)NH−Ｒ(S+C)H」が大きくなり、０．３０％を超えるほどになると炭素含有膜による離型性向上効果を十分に得ることは困難となる。したがって本発明では、上記値が０．３０％以下となるように中間層を形成する。上記値は、最も好ましくは０％である。
上記（２）および（３）は、前述のように芯部のガラス組成、中間層および炭素含有膜の成膜材料の種類および成膜条件により調整可能であり、特に、中間層形成用の成膜材料の種類によって容易に制御することができる。上記（２）および（３）で規定する値を所望の値に制御するうえで有利な中間層としては、酸化イットリウム膜、酸化スカンジウム膜、または窒化ホウ素膜を挙げることができる。一方、中間層をケイ素酸化物膜とすると、上記（２）を満たす中間層を得ることは一般に困難であり、また中間層を酸化ランタン膜とすると上記（３）を満たす中間層を得ることは一般に困難である。
本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法では、上記（１）〜（３）とともに、下記（４）：
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(S+C)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
を満たすように中間層成膜工程および炭素含有膜成膜工程を実施する。上記（４）を規定する理由は前述の通りであって、上記（４）で規定される値は、前記した方法により調整可能であって、主に炭素含有膜の成膜条件（特に、炭素含有膜成膜工程でガラス上に供給される炭素量）により制御することができる。
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(S+C)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
を満たすように中間層成膜工程および炭素含有膜成膜工程を実施する。上記（４）を規定する理由は前述の通りであって、上記（４）で規定される値は、前記した方法により調整可能であって、主に炭素含有膜の成膜条件（特に、炭素含有膜成膜工程でガラス上に供給される炭素量）により制御することができる。
中間層については、好ましい成膜材料は前述の通りであり、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング法、プラズマ処理、イオンガン処理などの公知の成膜方法によって作製することができる。
炭素含有膜は、炭素原料を用いた公知の成膜方法を用いて作製することができる。また、炭化水素等、炭素含有物の熱分解によって成膜してもよい。炭素含有膜は、より一層優れた融着防止効果を得る観点からは、最も多くを占める成分（主成分）が炭素であることが好ましい。
炭素含有膜は、炭素原料を用いた公知の成膜方法を用いて作製することができる。また、炭化水素等、炭素含有物の熱分解によって成膜してもよい。炭素含有膜は、より一層優れた融着防止効果を得る観点からは、最も多くを占める成分（主成分）が炭素であることが好ましい。
中間層の膜厚は、好ましくは１ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、より好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、炭素含有膜の膜厚は、好ましくは１ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、より好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
図１は、本発明の一態様にかかるプリフォームの断面図である。図１において、符号ｄはガラス素材の外形寸法であり、符号ｔは中心肉厚を示している。当該プリフォームは、光学ガラスからなる芯部１と、プレス成形時に成形型成形面と接触する最表層（炭素含有膜）３と、炭素含有膜３および芯部１と隣接する中間層２とを有する。
図２は、図１に示したプリフォームをプレス成形したガラス成形体の断面図であり、プレス成形によってガラス成形体の中心肉厚ｔ（肉厚の最も厚い部分）がガラス素材の中心肉厚ｔ（外径の最も大きい部分）よりも薄くなり、外径寸法ｄがガラス素材の外径寸法ｄよりも大きくなっている。図２に示すガラス成形体は、第一面Ｒ１、第二面Ｒ２とも光学機能部の周囲に鍔部が形成されている。ここで光学機能部とは、光学有効径内の領域を意味し、非球面または球面から構成される。図２に示す態様では、光学有効径外の領域には、任意の面形状が成形されている。つまり、第一面および第二面は、光学機能部および光学機能部を取り囲む任意の面により構成されている。そして鍔部は、任意の面の外周を取り囲むように設けられている。本発明における鍔部は、上述のように任意の面を介して光学機能部と接続されていてもよく、また、光学機能部と鍔部とが直接接続していてもよい。その場合、第一面および第二面は光学機能部そのものとなる。図２に示す態様では、第一面側の鍔部と第二面側の鍔部は、互いに平行な平坦面であり、それら平坦面の外周が外周端面（曲面）によって接続されている。図２では、第一面側の鍔部および第二面の鍔部が、互いに平行な平坦面である態様を示したが、ガラス成形体の外周に向かって先つぼまり形状であってもよく、第一面側および第二面側のいずれか一方の平坦面が外径中心線に直交し他方の平坦面が傾斜していてもよい。また、光学機能部と鍔部との間に設けられる任意の面が平坦面であってもよい。
図２に示したガラス成形体は、外周部を芯取り加工（研削加工）することにより、図３に示すガラス光学素子とすることができる。芯取り加工により研削された外周端面は、表面層も除去されている。
図２に示したガラス成形体は、外周部を芯取り加工（研削加工）することにより、図３に示すガラス光学素子とすることができる。芯取り加工により研削された外周端面は、表面層も除去されている。
プリフォームがプレス成形によって得られるガラス成形体の形状より小さいほど、所望形状のガラス成形体を得るためには、ガラス変形量を大きくするためにプレス条件（プレス圧、時間等）を強化しなければならず成形型とプリフォームとの融着は発生しやすくなるが、本発明によれば最表層の炭素含有膜が良好な融着防止効果を発揮し得るプリフォームを提供することができる。したがって本発明により提供されるプリフォームは、ガラス変形量の大きなプレス成形に好適である。
具体的には本発明により得られるプレス成形用ガラス素材によれば、下記式（Ａ）：
外径の変化率（％）＝｜１−（ガラス成形体の外径／プレス成形用ガラス素材の外径）｜×１００ …（Ａ）
により算出される外径変化率が５０％超となる大きな変形量でのプレス成形を良好に行い、所望形状のガラス成形体を得ることができる。例えば、プレス成形前のガラス素材の外径寸法が１０．０ｍｍで、プレス後のガラス成形体の外径寸法が１５．０ｍｍとした場合、式（Ａ）から、外径の変化率は５０％となる。
上記外径変形率の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば８０％以下、更には７５％以下または７０％以下であることができる。ただし本発明により得られるプリフォームは、上記外形変化率が５０％以下のプレス成形においても、良好な融着防止効果を発揮し得るものである。
外径の変化率（％）＝｜１−（ガラス成形体の外径／プレス成形用ガラス素材の外径）｜×１００ …（Ａ）
により算出される外径変化率が５０％超となる大きな変形量でのプレス成形を良好に行い、所望形状のガラス成形体を得ることができる。例えば、プレス成形前のガラス素材の外径寸法が１０．０ｍｍで、プレス後のガラス成形体の外径寸法が１５．０ｍｍとした場合、式（Ａ）から、外径の変化率は５０％となる。
上記外径変形率の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば８０％以下、更には７５％以下または７０％以下であることができる。ただし本発明により得られるプリフォームは、上記外形変化率が５０％以下のプレス成形においても、良好な融着防止効果を発揮し得るものである。
また、中心肉厚の変形量については、下記式（Ｂ）：
中心肉厚の変化率（％）＝｜１−（ガラス成形体の中心肉厚／プレス成形用ガラス素材の中心肉厚）｜×１００ …（Ｂ）
により算出される中心肉厚変化率として、１％以上、更には５％以上であるプレス成形において、本発明により得られるプレス成形用ガラス素材は好適である。これは中心肉厚の変化率が１％未満になると、ガラスプリフォームの主表面と成形型の成形面との間にガス溜まりが生じて、ガラス成形体の面精度が低下する場合があるからである。なお、前記の光学機能部の周囲に鍔部を有する形状の光学素子を得るためのプレス成形では、通常、５０％以下、更には３０％以下または２０％以下である。
中心肉厚の変化率（％）＝｜１−（ガラス成形体の中心肉厚／プレス成形用ガラス素材の中心肉厚）｜×１００ …（Ｂ）
により算出される中心肉厚変化率として、１％以上、更には５％以上であるプレス成形において、本発明により得られるプレス成形用ガラス素材は好適である。これは中心肉厚の変化率が１％未満になると、ガラスプリフォームの主表面と成形型の成形面との間にガス溜まりが生じて、ガラス成形体の面精度が低下する場合があるからである。なお、前記の光学機能部の周囲に鍔部を有する形状の光学素子を得るためのプレス成形では、通常、５０％以下、更には３０％以下または２０％以下である。
次に、前記芯部の予備成形について説明する。
前記芯部は、所望の組成を有するガラスを所定の体積および所定の形状に予備成形することにより作製することができる。この予備成形は、例えば、ブロック状の光学ガラスから切り出したものを、研削や研磨によって所定体積、所定形状に予備成形することにより行うことができる。
前記芯部は、所望の組成を有するガラスを所定の体積および所定の形状に予備成形することにより作製することができる。この予備成形は、例えば、ブロック状の光学ガラスから切り出したものを、研削や研磨によって所定体積、所定形状に予備成形することにより行うことができる。
あるいは、熔融状態の光学ガラスをパイプから滴下、または流下しつつ分離して所定量のガラス塊とし、このガラス塊の冷却中に予備成形することができる。ここで、熔融状態のガラスを、底部からガスを噴出する受け型に受け、実質的に浮上させた状態で冷却しつつ予備成形する方法を採用することができる。この方法は生産効率が高く、表面の平滑なガラス素材が得られることから好ましい。例えば、図１に示したようなガラス素材の芯部を成形する場合は、受け型上の熔融ガラスに凸面を有する金型を押し当て、該ガラスの上面を凹形状に変形させ、冷却することにより、凸面と凹面を有するガラス素材の芯部を得ることができる。
本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法では、上記のように予備成形された芯部上に、中間層および炭素含有膜を順次成膜する。成膜方法については、前記した通りである。
以上説明した製造方法によって得られた本発明のプレス成形用ガラス素材は、芯部が前記の量の易還元成分を含み、かつ比較的プレス温度の高い硝材からなるにもかかわらず、最表層において炭素含有膜が融着防止効果を良好に発揮することができるため、精密プレス成形によって所望形状のガラス成形体を得るためのプリフォームとして好適である。本発明のプレス成形用ガラス素材において、前記中間層および炭素含有膜は、少なくともプレス成形体において光学機能部となる部位を被覆していることが好ましく、芯部全面を被覆していてもよい。
［光学素子およびその製造方法］
本発明のガラス光学素子の製造方法は、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形によりガラス成形体を得て、該ガラス成形体そのものとして、または該ガラス成形体を後加工に付して前記光学素子を得るものである。上記プレス成形は、精密プレス成形法により行うことが、先に説明したように安価に高品質な光学素子を得るうえで好ましい。更に本発明によれば、本発明のガラス光学素子の製造方法によって得られたガラス光学素子も提供される。
本発明のガラス光学素子の製造方法は、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形によりガラス成形体を得て、該ガラス成形体そのものとして、または該ガラス成形体を後加工に付して前記光学素子を得るものである。上記プレス成形は、精密プレス成形法により行うことが、先に説明したように安価に高品質な光学素子を得るうえで好ましい。更に本発明によれば、本発明のガラス光学素子の製造方法によって得られたガラス光学素子も提供される。
精密プレス成形法は、モールドオプティクス成形法とも呼ばれ、既に当該発明の属する技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法はプレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。
精密プレス成形に用いる成形型としては、充分な耐熱性、剛性を有し、緻密な材料を精密加工したものを用いることができる。例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、酸化アルミニウムや炭化チタン、ステンレス等金属、あるいはこれらの表面に炭素、耐熱金属、貴金属合金、炭化物、窒化物、硼化物などの膜を被覆したものを挙げることができる。
成形型としては、プレス成形用ガラス素材との接触面となる成形面に、炭素含有膜等の被覆膜を有するものを使用することもできる。該炭素含有膜としては、非晶質および／または結晶質の、グラファイトおよび／またはダイヤモンドの、単一成分層または複合層から構成されているものを用いることが好ましい。この炭素含有膜は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等の手段で成膜することができる。例えば、スパッタガスとしてＡｒの如き不活性ガスを、スパッタターゲットとしてグラファイトを用いてスパッタリングにより成膜することができる。或いは、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により原料ガスとしてメタンガスと水素ガスを用いて成膜してもよい。イオンプレーティング法により形成する場合には、ベンゼンガスを用い、イオン化して用いることができる。これらの炭素膜はＣ−Ｈ結合を有するものを含む。なお、成形型の成形面に炭素含有膜を設けることにより、プレス成形時のプレス成形用ガラス素材と成形型との融着をよりいっそう防止することが可能となるが、このような場合には、プレス成形時に炭素の酸化を防止する目的で、非酸化雰囲気下でプレスを行うことが好ましい。しかし、非酸化雰囲気下では、芯部ガラスに含まれる上記易還元成分はより還元されやすい上、ガラスと炭素の間で界面反応が生じやすいという不都合がある。これに対し、前記炭素含有膜および中間層を有する本発明のプレス成形用ガラス素材であれば、プレス成形時に芯部のガラスと成形面上の炭素含有膜が直接接触することがないため、窒素ガスなどの非酸化雰囲気下でプレスを行ってもガラスと炭素の間の界面反応を抑制することができるという利点もある。
精密プレス成形は、具体的には、例えば以下のような方法で行うことができる。
プレス成形にあたっては、図４に示すように、上型４、下型５および胴型６を含む成形型７内にプレス成形用ガラス素材ＰＦを供給し、プレスに適した温度域に昇温する。プレス温度については、前述の通りである。プレス成形は、プレスヘッド８を降下させ所定の荷重を印加することにより行うことができる。
プレス成形にあたっては、図４に示すように、上型４、下型５および胴型６を含む成形型７内にプレス成形用ガラス素材ＰＦを供給し、プレスに適した温度域に昇温する。プレス温度については、前述の通りである。プレス成形は、プレスヘッド８を降下させ所定の荷重を印加することにより行うことができる。
プレス成形用ガラス素材ＰＦを成形型７に導入し、プレス成形用ガラス素材ＰＦと成形型７を一緒にプレス成形温度まで加熱してプレス成形を行ってもよく、予熱した成形型７に加熱したプレス成形用ガラス素材ＰＦを導入してプレス成形を行ってもよい。前者の方法は、後者の方法に比べてプレス成形用ガラス素材と成形型との接触時間が長くなるため融着を生じやすいが、本発明によれば、上記方法を採用する場合であっても、融着を起こすことなく精密プレス成形を行うことが可能である。一方、後者の方法を採用する場合には、プレス成形用ガラス素材ＰＦを１０5〜１０9ｄＰａ・ｓ粘度相当、成形型７をガラス粘度で１０9〜１０12ｄＰａ・ｓ相当の温度にそれぞれ昇温し、プレス成形用ガラス素材ＰＦを成形型７に配置して直ちにプレス成形する方法を採用してもよい。この方法は、成形型の温度変化幅を相対的に少なくすることができるため、成形装置の昇温／降温サイクルタイムを短縮できるとともに、成形型７の熱による劣化を抑制できる効果がある点で好ましい。いずれの場合も、プレス成形開始時、または開始後に冷却を開始し、適切な荷重印加スケジュールを適用しつつ、成形面とガラス素子の密着を維持しながら、降温する。この後、離型して成形体を取り出す。離型温度は、ガラス粘度１０12.5〜１０13.5ｄＰａ・ｓ相当の温度で行うことが好ましい。
離型されたガラス成形体の表面には、通常、プレス前のプレス成形用ガラス素材と同様に炭素含有膜と中間層（以下、これらをまとめて「表面層」という。）が存在している。なお表面層の膜厚は、プレス成形により実質的に変化しない。最表層に位置する炭素含有膜は、通常アニールによって除去され、その後に得られたガラス成形体は、そのまま最終製品である光学素子として出荷することができ、または、芯取り加工や表面に反射防止膜等の光学的機能膜を形成する成膜処理等の後加工を施した後に最終製品とすることもできる。例えば、前記表面層を有するガラス成形体に、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＭｇＦ2などの材料を単層で、または積層して適宜成膜することによって、所望の反射防止膜を形成することができる。反射防止膜の成膜方法は、蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法など、公知の方法で行うことができる。例えば、蒸着法による場合には、蒸着装置を用いて、１０-4Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気中で、蒸着材料を電子ビーム、直接通電またはアークにより加熱し、材料から蒸発および昇華により発生する材料の蒸気を基材の上に輸送し凝縮・析出させることにより反射防止膜を形成することができる。基材加熱温度は室温〜４００℃程度とすることができる。ただし、基材のガラス転移温度（Ｔｇ）が４５０℃以下の場合、基材加熱の上限温度はＴｇ−５０℃とすることが好ましい。
本発明により得られるガラス光学素子は、小径、薄肉の小重量レンズ、例えば、携帯撮像機器などに搭載する小型撮像系用レンズ、通信用レンズ、光ピックアップ用の対物レンズ、コリメータレンズ等とすることができる。レンズ形状は特に限定されるものではなく、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズなど各種の形状をとることができる。また前述のように、本発明により得られるガラス光学素子は、第一面、第二面の少なくとも一方に、光学機能部の周囲にレンズ同士の接合面および位置決め基準面として機能する鍔部（平坦部）を有することもできる。本発明によれば、プレス変形において変形不良や融着を起こすことなく、このような鍔部を有するガラス光学素子を得ることができる。
以下、本発明を実施例により更に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。
以下に記載のガラス転移温度Ｔｇ、屈伏点Ｔｓは、株式会社リガク製の熱機械分析装置を用い、昇温速度を４℃／分にして測定した値である。屈折率ｎｄ、アッベ数νｄは、降温速度−３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により測定した。
以下に記載のガラス転移温度Ｔｇ、屈伏点Ｔｓは、株式会社リガク製の熱機械分析装置を用い、昇温速度を４℃／分にして測定した値である。屈折率ｎｄ、アッベ数νｄは、降温速度−３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により測定した。
［実施例１］
プレス成形用ガラス素材の作製
（１）芯部の予備成形
下記表１に記載した組成を有する光学ガラスを、熔融状態から受け型に滴下、冷却し、図１に示すような片側を凸面、反対側を凹面とした形状のガラス塊（ガラス素材の芯部）を予備成形した。芯部ガラスの外径寸法は８．８ｍｍ、中心肉厚は１．６ｍｍであった。
プレス成形用ガラス素材の作製
（１）芯部の予備成形
下記表１に記載した組成を有する光学ガラスを、熔融状態から受け型に滴下、冷却し、図１に示すような片側を凸面、反対側を凹面とした形状のガラス塊（ガラス素材の芯部）を予備成形した。芯部ガラスの外径寸法は８．８ｍｍ、中心肉厚は１．６ｍｍであった。
（２）中間層の形成
次いで、以下の方法により、ガラス素材の芯部の表面にイットリウム酸化物膜を形成した。
すなわち、複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化イットリウム）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法によるイットリウム酸化物膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＹを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
次いで、以下の方法により、ガラス素材の芯部の表面にイットリウム酸化物膜を形成した。
すなわち、複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化イットリウム）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法によるイットリウム酸化物膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＹを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
（３）炭素含有膜の形成
次いで、以下の方法により、上記（２）で形成した酸化イットリウム膜の表面上に炭素含有膜を形成した
すなわち、酸化イットリウム膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を１２０ｍｍＨｇまで戻した。その後、反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化イットリウム膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。
次いで、以下の方法により、上記（２）で形成した酸化イットリウム膜の表面上に炭素含有膜を形成した
すなわち、酸化イットリウム膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を１２０ｍｍＨｇまで戻した。その後、反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化イットリウム膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。
以上により、芯部上に酸化イットリウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。酸化イットリウム膜の膜厚を成膜条件から算出したところ３ｎｍ、炭素膜の膜厚をＸ線光電子分析装置（ＥＳＣＡ）により測定したところ４ｎｍであった。
［実施例２］
以下の方法により、酸化イットリウム膜の表面上に炭素含有膜を形成した点以外、実施例１と同様の方法により芯部上に酸化イットリウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、５ｎｍであった。
酸化イットリウム膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。その後、反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化イットリウム膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。
以下の方法により、酸化イットリウム膜の表面上に炭素含有膜を形成した点以外、実施例１と同様の方法により芯部上に酸化イットリウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、５ｎｍであった。
酸化イットリウム膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。その後、反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化イットリウム膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。
［実施例３］
以下の方法により、ガラス素材の芯部の表面に酸化スカンジウム膜を形成した点以外、実施例１と同様の方法により芯部上に酸化スカンジウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。酸化スカンジウム膜の膜厚を成膜条件から算出したところ、３ｎｍであった。また、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ４ｎｍであった。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化スカンジウム）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による酸化スカンジウム膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＳｃを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
以下の方法により、ガラス素材の芯部の表面に酸化スカンジウム膜を形成した点以外、実施例１と同様の方法により芯部上に酸化スカンジウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。酸化スカンジウム膜の膜厚を成膜条件から算出したところ、３ｎｍであった。また、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ４ｎｍであった。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化スカンジウム）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による酸化スカンジウム膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＳｃを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
［実施例４］
以下の方法により、ガラス素材の芯部の表面に窒化ホウ素膜を形成した点以外、実施例２と同様の方法により芯部上に窒化ホウ素膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。窒化ホウ素膜の膜厚を成膜条件から算出したところ、３ｎｍであった。また、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、５ｎｍであった。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは窒化ホウ素）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による窒化ホウ素膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＢＮを芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
以下の方法により、ガラス素材の芯部の表面に窒化ホウ素膜を形成した点以外、実施例２と同様の方法により芯部上に窒化ホウ素膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。窒化ホウ素膜の膜厚を成膜条件から算出したところ、３ｎｍであった。また、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、５ｎｍであった。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは窒化ホウ素）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による窒化ホウ素膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＢＮを芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
［比較例１］
中間層成膜工程を実施しなかった点以外、実施例１と同様の方法により芯部の表面上に直接炭素膜を有するプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、４ｎｍであった。
中間層成膜工程を実施しなかった点以外、実施例１と同様の方法により芯部の表面上に直接炭素膜を有するプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、４ｎｍであった。
［比較例２］
炭素含有膜成膜工程を実施しなかった点以外、実施例１と同様の方法により芯部の表面上に膜厚３ｎｍの酸化イットリウム膜を有するプレス成形用ガラス素材を得た。
炭素含有膜成膜工程を実施しなかった点以外、実施例１と同様の方法により芯部の表面上に膜厚３ｎｍの酸化イットリウム膜を有するプレス成形用ガラス素材を得た。
［比較例３］
実施例１と同様の方法で得た芯部上に、以下の方法で中間層および炭素含有膜を順次積層した点以外、実施例１と同様の方法によりプレス成形用ガラス素材を得た。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化珪素）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による酸化珪素膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＳｉを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
酸化珪素膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化珪素膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。酸化珪素膜の膜厚を成膜条件から算出したところ３ｎｍ、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ１ｎｍであった。
実施例１と同様の方法で得た芯部上に、以下の方法で中間層および炭素含有膜を順次積層した点以外、実施例１と同様の方法によりプレス成形用ガラス素材を得た。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化珪素）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による酸化珪素膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＳｉを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
酸化珪素膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化珪素膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。酸化珪素膜の膜厚を成膜条件から算出したところ３ｎｍ、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ１ｎｍであった。
［比較例４］
炭素膜の成膜を実施例２と同様の方法で実施した点以外、比較例３と同様の方法により芯部上に膜厚３ｎｍの酸化珪素膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ４ｎｍであった。
炭素膜の成膜を実施例２と同様の方法で実施した点以外、比較例３と同様の方法により芯部上に膜厚３ｎｍの酸化珪素膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ４ｎｍであった。
［比較例５］
以下の方法により、酸化珪素膜に代えて酸化ランタン膜を成膜した点以外、比較例３と同様の方法により芯部上に酸化ランタン膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。酸化ランタン膜の膜厚を成膜条件から算出したところ、３ｎｍであった。また、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ１ｎｍであった。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化ランタン）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による酸化珪素膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＬａを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
以下の方法により、酸化珪素膜に代えて酸化ランタン膜を成膜した点以外、比較例３と同様の方法により芯部上に酸化ランタン膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。酸化ランタン膜の膜厚を成膜条件から算出したところ、３ｎｍであった。また、炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ１ｎｍであった。
複数の芯部を保持するトレーと、これに対向するターゲット基材（ここでは酸化ランタン）を収容するチャンバー（スパッタ室）とを備えるスパッタ装置を用いて、スパッタ法による酸化珪素膜の成膜を実施した。まず、トレーに配置したガラス素材の芯部をチャンバー外で表面温度２００℃程度に予備加熱してから、チャンバー内に搬送した。次いで、チャンバー内を真空排気しながら、ガラス芯部を加熱ヒーターで表面温度３００℃程度に加熱した。チャンバー内の真空度が１×１０-5Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、アルゴンガスをスパッタガスとして導入し、高周波出力を２５０Ｗとして、ターゲット基材をＡｒイオンでスパッタリングし、ターゲットのＬａを酸化物として芯部ガラスの表面に付着、堆積させた。しかる後、チャンバー内を冷却し、成膜後のガラス素材をトレーごと取り出した。膜厚はスパッタ時間により制御した。
［比較例６］
芯部の予備成形で使用する光学ガラスを、下記表２に記載した組成を有するものに変更した点以外、実施例１と同様の方法で芯部上に膜厚３ｎｍの酸化イットリウム膜と膜厚４ｎｍ（ＥＳＣＡにより測定）の炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。
芯部の予備成形で使用する光学ガラスを、下記表２に記載した組成を有するものに変更した点以外、実施例１と同様の方法で芯部上に膜厚３ｎｍの酸化イットリウム膜と膜厚４ｎｍ（ＥＳＣＡにより測定）の炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。
［比較例７］
以下の方法により、酸化イットリウム膜の表面上に炭素含有膜を形成した点以外、実施例１と同様の方法により芯部上に酸化イットリウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、６ｎｍであった。
酸化イットリウム膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。その後、反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。もう一度反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化イットリウム膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。
以下の方法により、酸化イットリウム膜の表面上に炭素含有膜を形成した点以外、実施例１と同様の方法により芯部上に酸化イットリウム膜と炭素膜が順次積層されたプレス成形用ガラス素材を得た。炭素膜の膜厚をＥＳＣＡにより測定したところ、６ｎｍであった。
酸化イットリウム膜を設けた複数のガラス素材を収容した反応器内を約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。その後、反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。もう一度反応器を開放し内部を室温、大気圧に戻した後に反応器内を再び約０ｍｍＨｇの真空状態まで減圧するとともに５００℃まで昇温した後、同温度を維持したままアセチレンガスを導入し反応器内の圧力を２４０ｍｍＨｇまで戻した。次いで、反応器内を約０ｍｍＨｇまで真空排気した後、内部温度を室温まで降温した。以上の操作により、アセチレンガスの熱分解により酸化イットリウム膜表面に実質的に炭素のみからなる炭素膜が形成された。
２．ガラスレンズの作製
次いで、上記各ガラス素材を図４に示すモールドプレス成形装置により１００％窒素ガス雰囲気下でプレス成形した。すなわち、まず成形面にスパッタ法による炭素含有離型膜を形成したＳｉＣ製の上下型と、これらの上下型を同軸上に保持する胴型からなる成形型を用い、上下型で上記ガラス素材ＰＦを挟持するように成形型内にガラス素材を供給した。そして、雰囲気に非酸化性のＮ2ガスが充満した成形装置のチャンバー内に成形型を投入し、成形型およびガラス素材ＰＦをガラス素材ＰＦの屈伏点Ｔｓ＋４０℃〜屈伏点Ｔｓ−１０℃の範囲に加熱した。次いで、成形型を１８０〜２６０ｋｇ／ｃｍ2で加圧するとともに成形型を所定の冷却速度で冷却し、成形型の温度が４６０℃になった時点で加圧を終了した。次いで、成形型を急冷し、１８０℃以下になったところで成形型をチャンバー内から取り出し、成形型を分解して成形型内のガラス成形体を取り出した。
次いで、上記各ガラス素材を図４に示すモールドプレス成形装置により１００％窒素ガス雰囲気下でプレス成形した。すなわち、まず成形面にスパッタ法による炭素含有離型膜を形成したＳｉＣ製の上下型と、これらの上下型を同軸上に保持する胴型からなる成形型を用い、上下型で上記ガラス素材ＰＦを挟持するように成形型内にガラス素材を供給した。そして、雰囲気に非酸化性のＮ2ガスが充満した成形装置のチャンバー内に成形型を投入し、成形型およびガラス素材ＰＦをガラス素材ＰＦの屈伏点Ｔｓ＋４０℃〜屈伏点Ｔｓ−１０℃の範囲に加熱した。次いで、成形型を１８０〜２６０ｋｇ／ｃｍ2で加圧するとともに成形型を所定の冷却速度で冷却し、成形型の温度が４６０℃になった時点で加圧を終了した。次いで、成形型を急冷し、１８０℃以下になったところで成形型をチャンバー内から取り出し、成形型を分解して成形型内のガラス成形体を取り出した。
３．条件（１）〜（４）に関する評価
上記実施例、比較例と同様の方法で予備成形した芯部ガラスについて、以下の方法で表面反射率ＲNHを測定した。
上記実施例、比較例と同様の方法で中間層を形成したガラス素材について、以下の方法で表面反射率Ｒ(S+C)NHを測定した。その後、当該ガラス素材を１００％窒素雰囲気の加熱炉内に配置し前記加熱条件で加熱した後、加熱炉内から取り出し、以下の方法で表面反射率Ｒ(S+C)Hを測定した。
上記実施例、比較例と同様の方法で芯部上に直接炭素膜を形成したガラス素材について、以下の方法で表面反射率Ｒ(C)NHを測定した。その後、当該ガラス素材を１００％窒素雰囲気の加熱炉内に配置し前記加熱条件で加熱した後、加熱炉内から取り出し、以下の方法で表面反射率Ｒ(C)Hを測定した。
以上により得られた表面反射率から、条件（１）〜（４）で規定する値を算出した。結果を表３に示す。なお前記した加熱条件における加熱は、芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度に内部が加熱された１００％窒素雰囲気の加熱炉内に、未加熱のガラス素材を導入し２４０秒間放置することで行ったが、加熱していない加熱炉内に未加熱のガラス素材を導入した後に、加熱炉内部を上記温度に昇温した後に該温度で２４０秒間保持しても表面反射率は同様の値となることを確認した。
波長５００ｎｍにおける表面反射率の測定方法
オリンパス光学工業製のレンズ反射測定機（型式名 「ＵＳＰＭ−ＲＵ」）を用いて、ガラス素材の上下面の中心の反射率を測定した。使用した対物レンズは１０倍、ガラス素材表面での測定光の直径を５０μｍとし、波長３８０〜７８０ｎｍの範囲にわたり反射光の分光スペクトルを測定し、得られた分光スペクトルから波長５００ｎｍにおけるガラス素材表面の反射率を算出した。
上記実施例、比較例と同様の方法で予備成形した芯部ガラスについて、以下の方法で表面反射率ＲNHを測定した。
上記実施例、比較例と同様の方法で中間層を形成したガラス素材について、以下の方法で表面反射率Ｒ(S+C)NHを測定した。その後、当該ガラス素材を１００％窒素雰囲気の加熱炉内に配置し前記加熱条件で加熱した後、加熱炉内から取り出し、以下の方法で表面反射率Ｒ(S+C)Hを測定した。
上記実施例、比較例と同様の方法で芯部上に直接炭素膜を形成したガラス素材について、以下の方法で表面反射率Ｒ(C)NHを測定した。その後、当該ガラス素材を１００％窒素雰囲気の加熱炉内に配置し前記加熱条件で加熱した後、加熱炉内から取り出し、以下の方法で表面反射率Ｒ(C)Hを測定した。
以上により得られた表面反射率から、条件（１）〜（４）で規定する値を算出した。結果を表３に示す。なお前記した加熱条件における加熱は、芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度に内部が加熱された１００％窒素雰囲気の加熱炉内に、未加熱のガラス素材を導入し２４０秒間放置することで行ったが、加熱していない加熱炉内に未加熱のガラス素材を導入した後に、加熱炉内部を上記温度に昇温した後に該温度で２４０秒間保持しても表面反射率は同様の値となることを確認した。
波長５００ｎｍにおける表面反射率の測定方法
オリンパス光学工業製のレンズ反射測定機（型式名 「ＵＳＰＭ−ＲＵ」）を用いて、ガラス素材の上下面の中心の反射率を測定した。使用した対物レンズは１０倍、ガラス素材表面での測定光の直径を５０μｍとし、波長３８０〜７８０ｎｍの範囲にわたり反射光の分光スペクトルを測定し、得られた分光スペクトルから波長５００ｎｍにおけるガラス素材表面の反射率を算出した。
４．連続プレス数の判定
上記２．のガラスレンズの作製において、カンワレと外観不良をリアルタイムに観察して、カンワレと外観不良の両方が、下記の判定基準によりＡおよびＢランクを維持しつづけるプレス数を連続プレス回数とした。どちらか一方がＣランクになった時点で連続プレスは終了とした。
結果を表４に示す。
上記２．のガラスレンズの作製において、カンワレと外観不良をリアルタイムに観察して、カンワレと外観不良の両方が、下記の判定基準によりＡおよびＢランクを維持しつづけるプレス数を連続プレス回数とした。どちらか一方がＣランクになった時点で連続プレスは終了とした。
結果を表４に示す。
５．カンワレ
上記２．において連続プレスにより得られたガラスレンズを目視で観察し、２０％以上のガラスレンズにおいてワレが確認される場合をＣ、５％以上２０％未満のガラスレンズにおいてワレが観察される場合をＢ、５％未満のガラスレンズにおいてワレが観察される場合をＡと判定した。結果を表４に示す。
上記２．において連続プレスにより得られたガラスレンズを目視で観察し、２０％以上のガラスレンズにおいてワレが確認される場合をＣ、５％以上２０％未満のガラスレンズにおいてワレが観察される場合をＢ、５％未満のガラスレンズにおいてワレが観察される場合をＡと判定した。結果を表４に示す。
６．外観不良の有無の評価
上記２．において連続プレスにより得られたガラスレンズを目視で観察し、２０％以上のガラスレンズにおいてクモリが確認される場合をＣ、５％以上２０％未満のガラスレンズにおいてクモリが観察される場合をＢ、５％未満のガラスレンズにおいてクモリが観察される場合をＡと判定した。結果を表４に示す。
上記２．において連続プレスにより得られたガラスレンズを目視で観察し、２０％以上のガラスレンズにおいてクモリが確認される場合をＣ、５％以上２０％未満のガラスレンズにおいてクモリが観察される場合をＢ、５％未満のガラスレンズにおいてクモリが観察される場合をＡと判定した。結果を表４に示す。
表４に示す結果から、条件（１）〜（４）をすべて満たすように作製されたプリフォームを精密プレス成形することで、外観不良のない高品質なガラスレンズを成形不良を起こすことなく量産できることが確認された。
本発明は、ガラスレンズ等の光学素子製造分野に有用である。
Claims (3)
- 光学ガラスからなる芯部と、プレス成形時に成形型成形面と接触する炭素含有膜と、該炭素含有膜に隣接する中間層と、を有するプレス成形用ガラス素材の製造方法であって、
前記芯部は、ガラス転移温度が５５０℃以上であって、かつＮｂ5+、Ｔｉ4+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で２カチオン％以上含む酸化物ガラスからなり、
前記芯部上に中間層を成膜する中間層成膜工程と、該中間層に隣接する層として前記炭素含有膜を成膜する炭素含有膜成膜工程と、を有し、
下記（１）〜（４）をすべて満たすことを特徴とする、前記プレス成形用ガラス素材の製造方法。
Ｒ(c)NH−Ｒ(c)H＞０．２０％ ・・・（１）
Ｒ(c)NH−Ｒ(s+c)NH≦０．３０％ ・・・（２）
Ｒ(s+c)NH−Ｒ(s+c)H≦０．３０％ ・・・（３）
（ＲNH＋１．０５）％＜Ｒ(s+c)H＜（ＲNH＋１．７０）％ ・・・（４）
［上記において、
Ｒ(c)NH：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(c)H：前記中間層成膜工程を除いて作製されたガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(s+c)NH：前記プレス成形用ガラス素材の未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
Ｒ(s+c)H：前記プレス成形用ガラス素材の下記加熱条件における加熱後の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
ＲNH：芯部ガラスの未加熱状態の波長５００ｎｍにおける表面反射率（％）、
を示し、加熱条件は、加熱温度が前記芯部ガラスが１０6.9ｄＰａ・ｓの粘度となる温度、加熱雰囲気は１００％窒素雰囲気、加熱時間は２４０秒である。］ - 前記中間層として、酸化イットリウム膜、酸化スカンジウム膜、または窒化ホウ素膜を形成する、請求項１に記載のプレス成形用ガラス素材の製造方法。
- ガラス光学素子の製造方法であって、
請求項１または２に記載の製造方法によりプレス成形用ガラス素材を製造し、製造されたプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形によりガラス成形体を得て、該ガラス成形体そのものとして、または該ガラス成形体を後工程に付して前記ガラス光学素子を得る、前記製造方法。
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