JPH04292435A - レンズの製造方法 - Google Patents

レンズの製造方法

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JPH04292435A
JPH04292435A JP8059291A JP8059291A JPH04292435A JP H04292435 A JPH04292435 A JP H04292435A JP 8059291 A JP8059291 A JP 8059291A JP 8059291 A JP8059291 A JP 8059291A JP H04292435 A JPH04292435 A JP H04292435A
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Seiichi Aragaki
新垣 誠一
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、屈折率(nd )が1
.55〜1.70、アッベ数(νd )が50以上の範
囲の光学恒数を有する光学ガラスに関し、特に前記光学
恒数を有し屈伏温度をあわせもつ精密プレス成形に適し
た光学ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、屈折率(nd )が1.55〜1
.70、アッベ数(νd )が50以上の範囲の光学恒
数を有する光学ガラスとしてショットカタログ名称のP
SK、SK、SSK、LaKなどがある。これらの中屈
折低分散ガラスはカメラやビデオカメラなどに使われる
複数のレンズからなる光学結像系を作る場合に必須なガ
ラスであり、しかもこのガラスを用いた非球面レンズを
使用することによって従来にない結像特性を持ち、かつ
、レンズの構成枚数の少ない結像系を作ることが可能で
あることは良く知られている。
【0003】しかしながら、従来の研削研磨法で非球面
レンズを作製することは高コスト、低能率であるため、
近年いくつかの企業において軟化させたガラスをプレス
成形して直接レンズを作る精密プレス成形技術が盛んに
開発されるようになってきた。この方法はレンズ等の精
密光学素子を大量生産するのに適した画期的な製造方法
であるが、成形温度が高温であり、そのために成形に用
いる金型の表面の形状劣化が激しく、頻繁に型の再加工
が必要となり、これが製品のコストを引上げる原因とな
っている。
【0004】これに対処するためにはガラスが軟化する
温度を下げ、なるべく低い温度において成形を行なう必
要があるが、一般にPSK、SK、SSK、LaKなど
の比較的低分散のガラスは、ガラス屈伏温度が高く、ま
た、成形中金型との融着やガラスの割れなどの現象が起
こり易いことなどから、比較的精密プレス成形が困難な
ガラスに属している。
【0005】従来、SK、SSK近傍の光学性能を維持
させつつ、プレス成形が可能な程度まで屈伏温度を下げ
たものとしては、SiO2 、Li2 O、B2 O3
 、BaO、La2 O3 (あるいはGd2 O3 
)を必須成分とするもの(特開昭62−123040、
特開平1−286934)や、P2 O5 、ZnOを
必須成分とするもの(特開平2−124743)が知ら
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のSiO
2 、B2 O3 、BaOを主成分とするSK、SS
K組成に対して単にアルカリ金属酸化物を添加しただけ
のものやLa2 O3 やGd2 O3 などのランタ
ノイド金属酸化物を多量に含むガラスはプレス成形時に
型材との融着が起こりやすく、あるいは、成形時にガラ
スが割れやすいなどの欠点があり、特にランタノイド金
属酸化物を多量に含むガラスは屈伏温度の低温性が十分
でない。また、P2 O5 を多量に含むガラスは化学
的耐久性に問題があり、また、硬度が小さく傷付きやす
いといった欠点がある。
【0007】本発明は、上記の実情にかんがみてなされ
たもので、その目的は、屈折率(nd )1.55〜1
.70、アッベ数(νd)50以上の範囲の光学恒数と
充分な化学的耐久性を維持させつつ、低温での軟化性を
実現させ、さらに型材との離型性が良好な精密プレス成
形に適する光学ガラスを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
従来の光学ガラス及びプレス成形用光学ガラスの諸欠点
をかんがみて、研究調査を行なった結果、SiO2 、
B2 O3 、BaOを必須とする従来のSK、SSK
に対してアルカリ金属酸化物を適量加えると同時にTe
O2 成分を微量、もしくは、適量加えることによって
、化学的耐久性を損なうことなく屈伏温度を大きく下げ
るばかりでなく、型材との融着やガラスの割れが起こり
にくくなることを見出した。
【0009】すなわち、本発明の光学ガラスの組成を重
量%で示すと     SiO2                 
                        3
0〜60    B2 O3            
                         
      5〜30    Li2 O      
                         
           2〜10    Na2 O 
                         
                0〜15    K
2 O                      
                      0〜1
5    Cs2 O               
                         
  0〜10    ただし、Li2 O+Na2 O
+K2 O+Cs2 O      2〜25    
MgO                      
                      0〜1
0    SrO                 
                         
  0〜10    CaO            
                         
       0〜30    BaO       
                         
            0〜45    ただし、C
aO+BaO                   
       15〜50    ZnO      
                         
             0〜15    TeO2
                         
                 0.1〜10  
  Bi2 O3                 
                        0
〜10    PbO               
                         
    0〜10    Al2 O3       
                         
         0〜10    As2 O3 +
Sb2 O3                   
          0〜  2からなっており、屈折
率(nd )が1.55〜1.70、アッベ数(νd 
)が50以上の範囲の光学恒数を有している。 また、本発明の光学ガラスの屈伏点温度が550℃以下
であることを特徴としている。
【0010】上記光学ガラスの屈伏温度の低温化、低分
散光学性能維持のため上記金属酸化物中の1種または2
種以上の成分の一部または全部と置換したフッ化物成分
のF2 としての合計量として0〜5%(重量%)を含
有する光学ガラスである。
【0011】本発明に係る光学ガラスの各成分範囲を上
記のように限定した理由は次の通りである。
【0012】SiO2 は、ガラス網目を構成する主成
分であり、化学的耐久性を向上させる効果がある。しか
し、30%未満では上記効果が少なくなり、また、屈折
率(nd )が大きくなりすぎる。また、60%をこえ
て多くなると屈伏温度の上昇をまねくことになる。
【0013】B2 O3 は、SiO2 と同様ガラス
網目を構成し、ガラスを安定化させる効果があり、また
、低分散化成分として有効である。しかし、5%未満で
は上記の効果が少なく、30%をこえると化学的耐久性
が悪くなる。
【0014】Li2 O、Na2 O、K2 O、Cs
2 O(以下この4成分をすべて指す場合にはR2 O
と記載)は、必須成分とすることによってガラスの屈伏
温度を劇的に低温化させることができ、溶融性が良好と
なり、失透傾向を改善させる効果を有する。これらの効
果、特に屈伏点温度を550℃以下にするためには、L
i2 O量で2%、R2 Oの合計量として最低2%、
好ましくは5%以上を要す。また、R2 Oが多すぎる
と化学的耐久性が悪化し、熱膨張係数が大きくなりすぎ
る、所望の光学恒数が得られない等の弊害が現われるた
めにLi2 O、Cs2 Oについてはそれぞれ10%
、Na2 O、K2 Oについてはそれぞれ15%を、
さらにR2Oの合計量として25%を最大量とする。
【0015】CaO、および、BaOは所望の光学恒数
を得るため、さらに、ガラスの安定化に有効であるが、
合計量で15%未満では効果が無く、CaOで30%、
BaOで45%、CaOとBaOの合計量で50%をこ
えると化学的耐久性の悪化、失透傾向の増大を引き起こ
す。
【0016】MgO、SrOはガラス溶融性、化学的耐
久性の向上に有効であるがそれぞれ10%をこえると所
望の屈伏温度を得づらくなる。
【0017】ZnOもガラス溶融性、化学的耐久性の向
上に有効であるが15%をこえると所望の光学恒数を得
づらくなり、また、精密プレス成形の際ガラス成分が揮
発し、金型を劣化させる原因となる。
【0018】TeO2 は、本発明において重要な意味
を持つ成分であり、TeO2 を必須成分として適量加
えることによって、プレス成形時におけるガラスと金型
との融着防止効果に加えて屈伏温度の低温化、安定化、
化学的耐久性の向上等の効果を示す。これらの効果を十
分引き出すためには最低 0.1%量の、好ましくは 
0.5%以上のTeO2 が必要である。また、TeO
2 量があまり多いと所望の光学恒数を得ることができ
ず、また、着色等の問題を生じるため、導入できる最大
量は10%までとする。
【0019】Bi2 O3 およびPbOは屈伏温度の
低温化、化学的耐久性の向上に効果がある。ただし、所
望の光学恒数を得るためにガラス中に導入できるBi2
 O3 またはPbOの最大量は10%とする。
【0020】Al2 O3 は化学的耐久性の向上に有
効であるが10%をこえるとガラスの屈伏温度が高くな
る。
【0021】As2 O3 、Sb2 O3 は清澄作
用を促進させるために必要な成分であるが、その効果を
維持させるためには2%以下の量で充分である。
【0022】F2 は屈伏温度の低温化、低分散光学ガ
ラスとしての光学性能の維持のために有効な成分である
が、5%をこえると精密プレス成形の際ガラス成分が揮
発し、金型を劣化させる原因となる。
【0023】本発明の光学ガラスには、上記成分の他に
光学性能の調整、溶融性の改良、化学的耐久性の改善の
ために、本発明の目的から外れない限り、SnO、Y2
 O3、La2 O3 、Nb2 O5 、Ta2 O
5 、Ga2 O3 、Yb2 O3 、In2 O3
、Gd2 O3 、Ga2 O3 、WO3 、GeO
2 、ZrO2 、TiO2 などを適当量含有させる
ことができる。
【0024】光学ガラスの精密プレス成形をする場合に
は、金型の損傷をなるべく防ぐためにプレス温度を60
0℃程度以下とすることが望ましく、一方光学ガラスの
プレス成形温度はそのガラスの屈伏温度よりも約50℃
高い温度を必要とすることから、前記屈伏点温度はプレ
ス温度600℃(プレス成形温度)より約50℃以上低
い温度である550℃以下が望ましい。上記理由から、
本発明の光学ガラスの屈伏点温度が550℃以下である
ことは精密プレス成形に好適であり、後述の実施例から
も明らかである。
【0025】
【実施例】以下本発明に係る実施例について説明する。
【0026】図1は本発明の成形実験におけるプレス成
形前の型とガラス素材の断面図、図2はプレス成形後の
型とガラス試料の断面図、図3はプレス成形の温度スケ
ジュールを表わす。
【0027】1は上型、2は下型、3は成形前のガラス
素材、4は精密プレスしたガラス試料である。
【0028】まず、表1に実施例、比較例合計15種の
ガラスについて、組成(数値は重量%)、屈折率(nd
 )、アッベ数(νd )、屈伏点温度(At)、およ
び耐水性を示す。
【0029】
【表1】 ガラスは酸化物、炭酸塩、硝酸塩、あるいはフッ化物か
らなる原料を用いて、それぞれの組成について、ガラス
量で250mlになるよう所望の量比に計算、調合した
。 調合したガラス原料混合物はあらかじめ充分均質になる
よう混合し、300mlの白金るつぼを用いて1000
〜1300℃で約3時間溶解を行なった後、白金棒によ
る攪拌によってガラスの均質化を行ない清澄した後、予
熱してあったカーボンの型に溶融ガラスを流し込んでガ
ラスブロックを得、これを徐冷した。ガラスの諸特性を
確認するために、作製したガラスブロックから少量の測
定試料用ガラスを切り出し、屈折率(nd )、アッベ
数(νd )、屈伏点温度(At)、耐水性の測定を行
なった。耐水性は日本光学工業会規格(JOGIS規格
)に基づいた粉末法による試験を行ない、ガラスの重量
減少量(重量%)をもって評価値とした。
【0030】つぎに、作製したガラスブロックを切り出
して加工を行ない精密プレス用のボール状のガラス素材
とした。このガラス素材は表面粗さRmax が0.0
1μm以下となるよう仕上げ加工を行なった。
【0031】このガラス素材を用いて表2に示すような
7種の型材料に対して成形実験を行なった。
【0032】
【表2】 なお、図1は成形前の状態を表わす図であり、図中1は
上型、2は下型、3はガラス素材を示す。上型1および
下型2はそれぞれ表面粗さRmax を0.01μm以
内の精度に加工し、実験では上型1、下型2とも同一材
料を用いた。また、表2に示す型材のうちTiN/WC
、ZrB2 /WC、(Pt−Ir)/WCの3種につ
いては所定の精度に加工したWC(炭化タングステン)
の表面にスパッタ法でそれぞれ2000〜3000オン
グストロームのTiN、ZrB2 、(Pt−Ir)合
金の薄膜を形成したものを使用した。
【0033】成形は、まず、ガラス素材3を下型2の上
に設置し、成形機内を10−2 Torr以下に排気し
た後、窒素ガスを導入して窒素ガス雰囲気とした。その
後、図3に示すスケジュールでガラスおよび金型を加熱
し、所定の成形温度(T0 )に達した後5分間そのま
ま保持し、その後100kg/cm2の圧力で5分間上
型1を加圧して成形を行なった。加圧成形が終了し、圧
力を除去した後、冷却速度を−5℃/minで転移温度
よりも50℃低い温度(T1 )まで冷却を行ない、そ
の後は−20℃/min以上の速度で冷却をして200
℃以下の温度でレンズ状のガラス試料4を取り出した。 なお、異なるガラスに対しても成形条件を一定にするた
めに、成形温度(T0 )はそれぞれのガラスの粘性が
109.5ポアズに相当する温度で行なった。
【0034】成形後のガラスは、目視による散乱光およ
び光学顕微鏡による局所的な融着発生の有無の確認をす
ることによって評価を行なった。
【0035】成形実験は、1つのガラス−型材の組み合
わせに対して最高100回まで行なった。表2に示す実
験結果は、各ガラス−型材の組み合わせ実験において、
最初に融着が発生するまでの成形回数によって評価分類
を行なったものである。
【0036】表2から明らかなように、TeO2 を適
当量含有する本発明の組成からなる実施例のガラスの成
形可能回数は比較例のそれに比べて一段と多く、離型性
良好な結果が得られた。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光学ガラス
は、SiO2 、B2 O3 、BaOを主成分とする
従来のSK、SSKの組成に対して適量のアルカリ金属
酸化物とTeO2 成分を加えるので、屈折率(nd 
)1.55〜1.70、アッベ数(νd )50以上の
光学恒数と充分な化学的耐久性を維持させつつ、低温で
の軟化性を実現し、型材との離型性が良好な精密プレス
成形に適する光学ガラスを得る効果がある。また、適量
のF2 を含有せしめることにより屈伏温度の低温化と
低分散光学性能を維持する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形実験におけるプレス成形前の型と
ガラス素材の断面図である。
【図2】本発明の成形実験におけるプレス成形後の型と
ガラス試料の断面図である。
【図3】本発明のプレス成形の温度スケジュールを表わ
す。
【符号の説明】
1    上型 2    下型 3    成形前のガラス素材 4    精密プレスしたガラス試料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で   SiO2                   
                          30〜
    60  B2 O3                
                             
      5〜30  Li2 O            
                             
         2〜10  Na2 O         
                             
            0〜15  K2 O       
                             
                0〜15  Cs2 O  
                             
                   0〜10  ただし、
    Li2 O+Na2 O+K2 O+Cs2 O   
       2〜25  MgO             
                             
          0〜10  SrO          
                             
             0〜10  CaO       
                             
                0〜30  BaO    
                             
                   0〜45  ただし、
    CaO+BaO                  
            15〜50  ZnO       
                             
                0〜15  TeO2   
                             
                  0.1〜10  Bi2
     O3                      
                       0〜10  
    PbO                      
                          0〜1
    0  Al2 O3                
                             
    0〜10  As2 O3 +Sb2 O3     
                            0
    〜  2の範囲の組成からなる光学ガラス。
  2. 【請求項2】  請求項1に記載の各金属酸化物中の1
    種または2種以上の成分の一部または全部と置換したフ
    ッ化物成分のF2 としての合計量を最大5%(重量%
    )まで含有することを特徴とする請求項1の光学ガラス
  3. 【請求項3】  屈折率(nd )が1.55〜1.7
    0、アッベ数(νd )が50以上の範囲の光学恒数を
    有することを特徴とする請求項1および請求項2の光学
    ガラス。
  4. 【請求項4】  屈伏点温度が550℃以下であること
    を特徴とする請求項1,請求項2および請求項3の光学
    ガラス。
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