本発明の光学素子の製造方法について図1を用いて説明する。まず、軟化点≦600℃のガラス母材1を用意する。ガラス母材1は、次のようにして作製すればよい。所望の組成を有し、軟化点≦600℃のガラスとなるように調合したガラス原料を溶融し、溶融ガラスとする。次に、溶融ガラスをインゴットに成形して硝材を得る。さらに、得られた硝材を加工して所望のガラス母材1を作製する。なお、ガラス母材1を構成するガラスの組成については、後述する。また、ガラス母材1の軟化点は、低いほど好ましく、550℃以下、特に500℃以下であることが好ましい。後述するように、プレス金型の耐熱温度を考慮すると、プレス時の加熱温度には制約がある。一方、例えば、第一のプレス工程では、ガラス母材1を所望の厚みまで薄板化できるように、ガラス母材1を十分に軟化させる必要がある。しかし、ガラス母材1の軟化点が高すぎると、プレス金型の耐熱温度を超えない範囲で、ガラス母材を十分に軟化させることが困難になる。それゆえ、ガラス母材1の軟化点は低いほど有利となる。
なお、ガラス転移点と軟化点の差が小さいほど、プレス成型後にガラス母材が早く固化するためガラス母材と金型が融着しにくくなる。具体的には、ガラス母材のガラス転移点と軟化点の差は、245℃以下、220℃以下、特に200℃以下であることが好ましい。
次に、軟化点≦600℃のガラス母材1を平板状の上下金型2を用い低温で加熱プレスすることにより、ガラス母材1を十分に軟化変形させ、ガラス母材1より厚みの薄い平板状ガラス中間母材3を得る。(第一のプレス工程)ここで、プレス温度が軟化点+30℃未満の場合、ガラス母材1が十分に軟化変形しない。また、金型の耐熱温度は、通常630℃以下であるため、ガラス母材1の軟化点を、600℃以下にする必要がある。すなわち、軟化点>600℃のガラス母材1を使用すると、平板状ガラス中間母材3を得る工程において、十分に軟化変形しない、または、プレス温度が高くなり金型が破損する等の問題が発生する。なお、第一のプレス工程におけるプレス温度は、軟化点+30℃以上、特に、軟化点+40℃以上であることが好ましい。プレス温度の上限は特に限定されないが、軟化点+100℃以下であることが好ましい。
次に、平板状の下金型4bと凹凸構造形成用上金型4aとを用いて、平板状ガラス中間母材3を低温で加熱プレスすることにより、ガラス板の表面に凹凸構造が形成されてなる光学素子5を得ることができる。(第二のプレス工程)凹凸構造とは、複数の突起部を含む構造であり、前記突起部の形状は特に限定されない。なお、第二のプレス工程におけるプレス温度は、軟化点+30℃以上、特に、軟化点+40℃以上であることが好ましい。プレス温度の上限は特に限定されないが、軟化点+100℃以下であることが好ましい。
ガラス母材は、Si-La系ガラス、Bi-B系ガラス、P-Nb系ガラスまたはSi-B系ガラスである。Si-La系ガラス、Bi-B系ガラス、P-Nb系ガラス及びSi-B系ガラスは、低軟化点を達成しやすいため、本発明におけるガラス母材として好適である。
Si-La系ガラスとしては、質量%で、SiO2 1~30%、La2O3 1~30%、B2O3 1~30%、Al2O3 0~10%、ZnO 1~20%、CaO 0~20%、Li2O 0.1~20%、TiO2 0~15%、Nb2O5 1~30%、ZrO2 0~10%、WO3 0~15%を含有するものが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を詳述する。なお、特に断りが無い場合、以下の「%」は「質量%」を意味する。
SiO2は、液相粘度を高め、また耐候性を向上させる効果がある。SiO2の含有量は1~30%、1~27%、2~24%、特に3~21%であることが好ましい。SiO2の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。SiO2の含有量が多すぎると、ガラスの溶解性が悪化したり、SiO2を含む失透物が析出しやすくなる。
La2O3は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。La2O3の含有量は、1~30%、2~28%、特に5~25%であることが好ましい。La2O3の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、La2O3の含有量が多すぎると、ガラスが着色し透過率が低下したり、また液相粘度が低下しやすくなる。
B2O3は、液相粘度を高め、また耐候性を向上させ、さらにガラスの高温粘性を低下させる効果がある。B2O3の含有量は1~30%、4~28%、8~26%、特に12~24%であることが好ましい。B2O3の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、B2O3の含有量が多すぎると、耐候性が悪化したり、成形時に蒸発して脈理が発生しやすくなる。
Al2O3は、液相粘度を高め、また耐候性を向上させる効果がある。Al2O3の含有量は0~10%、0~7%、1~4%、特に1~3%であることが好ましい。Al2O3の含有量が多すぎると、ガラスの溶解性が悪化したり、Al2O3を含む失透物が析出しやすくなる。
ZnOは、耐候性を維持しながら、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を低下させる効果がある。ZnOの含有量は1~20%、3~18%、5~16%、特に7~14%であることが好ましい。ZnOの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ZnOの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、またプレス成型する際にガラスが金型に融着しやすくなる。
CaOは、耐候性を維持しながら、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を低下させる効果がある。CaOの含有量は0~20%、1~18%、3~16%、特に5~14%であることが好ましい。CaOの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。CaOの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、またCaOを含む失透物が析出しやすくなり、さらにプレス成型する際にガラスが金型に融着しやすくなる。
Li2Oは、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を著しく低下させる効果がある。Li2Oの含有量は、0.1~20%、0.5~18%、1~16%、2~14%、特に2.5~12%であることが好ましい。Li2Oの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Li2Oの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、また液相粘度が低下しやすくなる。
TiO2は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。TiO2の含有量は、0~15%、1~15%、2~13%、3~11%、4~9%、特に5~8%であることが好ましい。TiO2の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、TiO2の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また液相粘度が低下しやすくなる。
Nb2O5は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。Nb2O5の含有量は、1~30%、2~27%、3~24%、4~21%、特に5~18%であることが好ましい。Nb2O5の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Nb2O5の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また液相粘度が低下しやすくなる。
ZrO2は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。ZrO2の含有量は、0~10%、0~7%、特に0.1~4%であることが好ましい。ZrO2の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また液相粘度が低下しやすくなる。
WO3は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。WO3の含有量は、0~15%、0~10%、特に1~5%であることが好ましい。WO3の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また液相粘度が低下しやすくなる。
Bi-B系ガラスとしては、質量%で、Bi2O3 20~90%、B2O3 10~30%、GeO2 0~5.5%を含有するものが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の成分含有量に関する説明において、「%」は「質量%」を意味する。
Bi2O3は、屈折率を高め、また軟化点を著しく低下させる効果がある。Bi2O3の含有量は20~90%、20~85%、25~80%、特に30%~75%であることが好ましい。Bi2O3の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Bi2O3の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなったり、耐失透性が低下する傾向がある。
B2O3は、光透過率を高める効果がある。特に、高屈折率のガラスの場合は、B2O3による光透過率向上の効果が得られやすい。また、失透を抑制する効果も有する。B2O3の含有量は、10%以上、12%以上、特に14%以上であることが好ましい。B2O3の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、B2O3の含有量の上限は特に限定しないが、B2O3の含有量が多すぎると、Bi2O3の含有量が相対的に少なくなって、屈折率が低下しやすくなったり、化学耐久性が低下しやすくなる。よって、B2O3の含有量は、30%以下、特に28%以下であることが好ましい。
GeO2は、高屈折率かつ高分散の光学特性を得るための成分である。ただし、多量に添加すると透過率が低下しやすくなる。また、GeO2は高価な原料であるため、多量に使用するとガラスコストが高くなる。したがって、GeO2の含有量は0~5.5%、0~5%、0~4.5%、特に0.1~4.5%が好ましい。
上記成分以外にも、Bi-B系ガラスには、SiO2 0~20%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0~40%、Al2O3 0~10%、ZrO2 0~10%、La2O3+Gd2O3+Ta2O5+Nb2O5+WO3+TiO2 0~40%等を含有させることができる。
P-Nb系ガラスとしては、質量%で、P2O5 25~40%、Nb2O5 10~30%、SiO2 0~4%、B2O3 0~4%、Al2O3 0~4%、ZnO 0~11%、Li2O 1.5~6%、Na2O 1~20%、K2O 0~7%、TiO2 1~11%、Bi2O3 0~15%、WO3 0~10%を含有するものが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を詳述する。なお、特に断りが無い場合、以下の「%」は「質量%」を意味する。
P2O5は、耐失透性を向上させ液相粘度を高め、またガラスの高温粘性を低下させ、さらに軟化点を低下させる効果がある。P2O5の含有量は25~40%、26~38%、27~36%、特に28~34%であることが好ましい。P2O5の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、P2O5の含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、またプレス成型する際にガラスが金型に融着しやすくなる。
Nb2O5は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。Nb2O5の含有量は、10~30%、12~28%、14~26%、16~24%、特に18~22%であることが好ましい。Nb2O5の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Nb2O5の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
SiO2は、耐候性を向上させる効果がある。SiO2の含有量は0~4%、0~3%、特に0.1~2%であることが好ましい。SiO2の含有量が多すぎると、耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなり、また屈折率が低下しやすくなり、さらにガラスの溶解性が悪化しやすくなる。
B2O3は、耐候性を向上させる効果がある。B2O3の含有量は0~4%、0~3%、特に0.1~2%であることが好ましい。B2O3の含有量が多すぎると、耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなり、また屈折率が低下しやすくなり、さらにガラスの溶解性が悪化しやすくなる。
Al2O3は、耐候性を向上させる効果がある。Al2O3の含有量は0~4%、0~3%、特に0.1~2%であることが好ましい。Al2O3の含有量が多すぎると、耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなり、また屈折率が低下しやすくなり、さらにガラスの溶解性が悪化しやすくなる。
ZnOは、耐候性を維持しながら、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を低下させる効果がある。ZnOの含有量は0~11%、1~8%、特に2~5%であることが好ましい。ZnOの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、またプレス成型する際にガラスが金型に融着しやすくなる。
Li2Oは、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を著しく低下させる効果がある。Li2Oの含有量は、1.5~6%、2~5%、特に2~4%であることが好ましい。Li2Oの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Li2Oの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、また耐失透性が悪化し液相粘度が低下しやすくなる。
Na2Oは、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を著しく低下させる効果がある。Na2Oの含有量は、1~20%、3~18%、5~16%、特に7~14%であることが好ましい。Na2Oの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Na2Oの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
K2Oは、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を低下させる効果がある。K2Oの含有量は、0~7%、0~6%、0~5%、特に0.1~4%であることが好ましい。K2Oの含有量が多すぎると、耐候性が悪化しやすくなり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
TiO2は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。TiO2の含有量は、1~11%、2~10%、特に3~9%であることが好ましい。TiO2の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、TiO2の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
Bi2O3は、屈折率を高め、また軟化点を著しく低下させる効果がある。Bi2O3の含有量は、0~15%、0~12%、特に1~9%であることが好ましい。Bi2O3の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、またガラスがプレス金型に融着しやすくなる。
WO3は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。WO3の含有量は、0~10%、3~9%、特に6~9%であることが好ましい。WO3の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
上記成分以外にも、P-Nb系ガラスには以下に示す種々の成分を含有させることができる。
MgO、CaO、SrO及びBaOは、耐候性を維持しながら、ガラスの高温粘性を低下させ、また軟化点を低下させる効果がある。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量は0~2%、特に0.1~1%であることが好ましい。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が多すぎると、耐失透性が悪化し液相粘度が低下したり、また耐候性が悪化しやすくなり、さらにプレス成型する際にガラスが金型に融着しやすくなる。ここで、「MgO+CaO+SrO+BaO」は、MgO、CaO、SrO及びBaOの含有量の合量を意味する。
なお、MgO、CaO、SrO及びBaOの含有量の好ましい範囲は以下の通りである。
MgOの含有量は0~2%、特に0~1%であることが好ましい。
CaOの含有量は0~2%、特に0.1~1%であることが好ましい。
SrOの含有量は0~2%、特に0~1%であることが好ましい。
BaOの含有量は0~2%、特に0~1%であることが好ましい。
ZrO2は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。ZrO2の含有量は、0~5%、0~3%、特に0~1%であることが好ましい。ZrO2の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
La2O3は、屈折率を高め、また耐候性を向上させる効果がある。La2O3の含有量は、0~5%、0~3%、特に0.1~1%であることが好ましい。La2O3の含有量が多すぎると、ガラスが着色して透過率が低下したり、また耐失透性が悪化して液相粘度が低下しやすくなる。
Si-B系ガラスとしては、質量%で、SiO2 10~70%、B2O3 1~60%、Al2O3 0~30%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0~50%、Li2O+Na2O+K2O 0.1~30%を含有するものが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の成分含有量に関する説明において、「%」は「質量%」を意味する。ここで、「MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO」は、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの含有量の合量を意味する。「Li2O+Na2O+K2O」は、Li2O、Na2O及びK2Oの含有量の合量を意味する。
SiO2は、耐候性を向上させる効果がある。SiO2の含有量は10~70%、20~62%、30~60%、特に40~60%であることが好ましい。SiO2の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、SiO2の含有量が多すぎると、高温粘性が高くなる。また、屈折率が低く、軟化点が高くなる傾向にある。
B2O3は、ガラスの高温粘性を下げる効果がある。B2O3の含有量は1~60%、5~40%、10~30%、特に15~25%であることが好ましい。B2O3の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、B2O3の含有量が多すぎると耐候性が低下する傾向にある。
Al2O3は、耐候性を向上させる効果がある。Al2O3の含有量は0~30%、5~25%、特に10~20%であることが好ましい。Al2O3の含有量が多すぎると、ガラスの高温粘性が高くなる。また屈折率が低くなる傾向や、軟化点が高くなる傾向がある。
MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOは、ガラスの高温粘性を下げるのに効果的である。また、耐候性を高める成分でもある。これらの合量は、0~50%、5~45%、10~40%、特に15~35%であることが好ましい。これらの合量が多すぎると、成形時に失透を生じやすくなる。
MgOは、耐候性を高めるとともに、屈折率を高めるために30%まで添加することができる。MgOの含有量は30%以下、20%以下、特に10%以下が好ましい。MgOの含有量が多すぎると、分相する傾向が強く、また液相温度を高める傾向がある。
CaOは、軟化点を低下させる効果がある。また、屈折率を高める効果を有する。CaOの含有量は0~40%、特に1~30%であることが好ましい。CaOの含有量が多すぎると、耐候性が悪化する傾向にある。
SrOは、耐候性を高め、屈折率を高める効果がある。SrOの含有量は、0~40%、特に1~30%であることが好ましい。SrOの含有量が多すぎると、耐候性が悪化する傾向にある。
BaOは、耐候性を高め、屈折率を高める成分であるとともに、ガラスの液相温度を低下させて、作業性を向上させる成分である。BaOの含有量は、0~40%、特に1~30%であることが好ましい。BaOの含有量が多すぎると、耐候性が悪化する傾向にある。
ZnOは、屈折率を高めるとともに、耐候性を向上させるため添加する成分であり、30%まで含有することができる。ただし、ZnOの含有量が多すぎると、失透傾向が強くなり、均質なガラスが得られにくくなるため、その含有量は20%以下であることが好ましい。
Li2O、Na2O及びK2Oは、溶融温度や軟化点を低下させる効果を有する。これらの合量は、0.1~30%、1~18%、特に8~18%であることが好ましい。これらの合量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、これらの合量が多すぎると、耐候性が悪化する傾向にある。
Li2Oは、ガラスの高温粘性、軟化点を低下させる効果がある。Li2Oの含有量は0~12%、特に0.1~10%であることが好ましい。Li2Oの含有量が多すぎると、液相温度が高くなり、作業性が悪くなる。
Na2Oは、ガラスの高温粘性、軟化点を低下させる効果がある。Na2Oの含有量は、0~12%、特に0.1~10%であることが好ましい。Na2Oの含有量が多すぎると、ガラス溶融時のB2O3-Na2Oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長する傾向にある。
K2Oは、ガラスの高温粘性、軟化点を低下させる効果がある。K2Oの含有量は12%以下、特に10%以下であることが好ましい。K2Oの含有量が多すぎるとガラス溶融時のB2O3‐K2Oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長する傾向にある。
上記成分以外にも、以下に示す種々の成分を含有させることができる。
ZrO2は、屈折率を高めるとともに、耐候性を向上させるために添加する成分である。ただし、ZrO2の含有量が多すぎると、失透傾向が強くなり、均質なガラスが得られなくなるため、その含有量は3%以下、特に0.1%未満であることが好ましい。
La2O3は、屈折率を高める効果がある。ただし、La2O3の含有量が多すぎると、失透する傾向にあるため、その含有量は2.5%以下、特に1%未満であることが好ましい。
Bi2O3は、屈折率を高めるために添加する成分である。ただし、Bi2O3の含有量が多すぎると、ガラスが着色する傾向があるため、その含有量は5%以下、特に0.1%であることが好ましい。
P2O5は、液相温度を低下させるために添加する成分である。ただし、P2O5の含有量が多すぎると、ガラスが分相しやすくなる傾向にあるため、その含有量は5%以下、特に0.1%未満であることが好ましい。
本発明の方法により製造される光学素子としては、レンズアレイ、波長フィルター、反射防止板等が挙げられる。以下、レンズアレイについて説明する。図2に本発明の製造方法で作製されたレンズアレイの一実施形態を示す。図2に示すように、レンズアレイ6は、ガラス基板7上に複数のレンズ部分8が例えば直線上に形成されてなるものである。
レンズアレイにおけるレンズ部分の曲率半径(中心曲率半径)は、好ましくは0.10mm以上、より好ましくは0.15mm以上、さらに好ましくは0.18mm以上、さらに好ましくは0.20mm以上、さらに好ましくは0.25mm以上である。レンズ部分の曲率半径が小さすぎると、加熱プレス時の金型凹部におけるガラス充填不足が発生しやすく、所望の寸法を有するレンズアレイが得られにくい。また、金型とガラスの熱膨張差により、レンズ部分に歪が生じて割れが発生しやすくなる。レンズ部分の曲率半径の上限については特に限定されるものではないが、大きすぎるとレンズとしての機能を果たさなくなる(集光機能を有さない)ため、1mm以下、さらには0.5mm以下であることが好ましい。
また、レンズ部分の直径は、好ましくは0.05~0.5mm、より好ましくは0.1~0.4mm、さらに好ましくは0.2~0.3mmである。レンズ部分の直径が小さすぎると、レーザまたは光ファイバから出射された光が全てレンズ部に入射されず、光損失となったり、入射しなかった光がケラレとして周辺の光学系に影響する傾向がある。一方、レンズ部分の直径が大きすぎると、微小なガラス基板上に多数のレンズ部分を形成することが困難となる。
本発明により製造される光学素子は、波長380~1600nmにおける透過率(特に、レンズ部分)が好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上である。波長380~1600nmにおける透過率70%未満であると、光の散乱や吸収によるロスが大きくなり集光効率に劣る傾向がある。
また、本発明により製造される光学素子をフォトダイオード等の光検出器に紫外線硬化樹脂を用いて接着する場合、光学素子を介して紫外光が紫外線硬化樹脂に照射される。したがって、光学素子の紫外域の透過率が高いほど、紫外線硬化樹脂への光照射量が多くなり硬化しやすくなるため好ましい。具体的には、本発明の光学素子は、波長330~380nmにおける透過率は、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上である。
なお、ここでいう「透過率」とは、反射を含まない分光透過率を意味しており、光学素子に光線を入射した際の入射光に対する透過光の割合をいう。
本発明により製造される光学素子は、表面に線状突起部が形成されている場合がある。これは、金型表面に形成された研磨傷等が加熱プレス時にガラス表面に転写されてできたものであると考えられ、加熱プレスにより製造された光学素子の特徴とも言える。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
質量%で、SiO2 13.9%、B2O3 18%、ZnO 10%、CaO 19%、Li2O 9%、TiO2 5%、Nb2O5 9%、ZrO2 5%、La2O3 11%、Sb2O3 0.1%になるように原料を調合し、1300℃で1時間溶融した。予熱した金属板上に溶融ガラスを流し出し、アニール後、加工を施すことにより、3mm×3mm×3mmのガラス母材を作製した。
得られたガラス母材について各特性を測定したところ、屈折率(nd)が1.727、軟化点が490℃であった。なお、屈折率はヘリウムランプのd線(587.6nm)に対する測定値で示した。また、軟化点はマクロ型示差熱分析計を用いて1000℃まで測定して得られたチャートにおいて第四の変曲点の値を軟化点とした。
上記で得られたガラス母材を平板状の上下金型を用いて、窒素雰囲気にて、520℃、100kPaでプレスすることにより、厚み2.5mmの平板状の中間母材を得た。さらに、平板状の下金型と、レンズアレイ形成用上金型とを用いて、中間母材を530℃でプレスすることにより、矩形基板上の略中央部に12個のレンズ部分が直線上に配列された光学素子を得た。
作製した光学素子の形状、寸法は次の通りであった。
基板寸法:2.5×3.3×0.5mm
レンズ部分(平均値):曲率半径0.201mm、直径0.227mm
高さ0.035mm
(実施例2)
質量%で、Bi2O3 80.2%、B2O3 17.7%、WO3 2%、Sb2O3 0.1%になるように原料を調合し、950℃で1時間溶融した。予熱した金属板上に溶融ガラスを流し出し、アニール後、加工を施すことにより、3mm×3mm×3mmのガラス母材を作製した。
得られたガラス母材について各特性を測定したところ、屈折率(nd)が2.011、軟化点が450℃であった。
上記で得られたガラス母材を平板状の上下金型を用いて、窒素雰囲気にて、480℃、100kPaでプレスすることにより、厚み2.5mmの平板状の中間母材を得た。さらに、平板状の下金型と、レンズアレイ形成用上金型とを用いて、中間母材を510℃でプレスすることにより、矩形基板上の略中央部に12個のレンズ部分が直線上に配列された光学素子を得た。
作製した光学素子の形状、寸法は次の通りであった。
基板寸法:2.5×3.3×0.5mm
レンズ部分(平均値):曲率半径0.205mm、直径0.229mm
高さ0.034mm
(実施例3)
質量%で、P2O5 29.9%、Nb2O5 21%、B2O3 1%、ZnO 5%、Li2O 3%、Na2O 13%、K2O 3%、TiO2 8%、WO3 9%、Bi2O3 7%、Sb2O3 0.1%になるように原料を調合し、1300℃で1時間溶融した。予熱した金属板上に溶融ガラスを流し出し、アニール後、加工を施すことにより、3mm×3mm×3mmのガラス母材を作製した。
得られたガラス母材について各特性を測定したところ、屈折率(nd)が1.717、軟化点が480℃であった。
上記で得られたガラス母材を平板状の上下金型を用いて、510℃、100kPaでプレスすることにより、厚み2.5mmの平板状の中間母材を得た。さらに、平板状の下金型と、レンズアレイ形成用上金型とを用いて、中間母材を520℃でプレスすることにより、矩形基板上の略中央部に12個のレンズ部分が直線上に配列された光学素子を得た。
作製した光学素子の形状、寸法は次の通りであった。
基板寸法:2.5×3.3×0.5mm
レンズ部分(平均値):曲率半径0.200mm、直径0.223mm
高さ0.034mm
(実施例4)
質量%で、SiO2 52.9%、B2O3 19%、Al2O3 15%、Na2O 13%、Sb2O3 0.1%になるように原料を調合し、1250℃で1時間溶融した。予熱した金属板上に溶融ガラスを流し出し、アニール後、加工を施すことにより、3mm×3mm×3mmのガラス母材を作製した。
得られたガラス母材について各特性を測定したところ、屈折率(nd)が1.507、軟化点が480℃であった。
上記で得られたガラス母材を平板状の上下金型を用いて、510℃、100kPaでプレスすることにより、厚み2.5mmの平板状の中間母材を得た。さらに、平板状の下金型と、レンズアレイ形成用上金型とを用いて、中間母材を520℃でプレスすることにより、矩形基板上の略中央部に12個のレンズ部分が直線上に配列された光学素子を得た。
作製した光学素子の形状、寸法は次の通りであった。
基板寸法:2.5×3.3×0.5mm
レンズ部分(平均値):曲率半径0.205mm、直径0.225mm
高さ0.035mm
(比較例)
質量%で、B2O3 21%、La2O3 25%、ZnO 20%、Gd2O3 10%、SiO2 5%、Ta2O5 7%、ZrO2 5%、WO3 2%、Nb2O5 5%になるように原料を調合し、1300℃で2時間溶融した。予熱した金属板上に溶融ガラスを流し出し、アニール後、加工を施すことにより、3mm×3mm×3mmのガラス母材を作製した。
得られたガラス母材について上記と同様に各特性を測定したところ、屈折率(nd)1.805、軟化点620℃であった。
上記で得られたガラス母材を平板状の上下金型を用いて、真空雰囲気にて、630℃、100kPaでプレスしたが、十分に軟化変形せず所望の厚みを有する中間母材が得られなかった。なお、プレス圧力を200kPaに上げたところ、ガラス母材が破損した。