KR101617178B1 - 광학 유리, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자 블랭크, 광학 소자 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

20 내지 45 양이온% 양의 P^{5 +}, 15 내지 35 양이온% 양의 Al^{3 +}, 20 내지 50 양이온% 양의 Ba^{2 +}, 20 내지 50 음이온% 양의 F^-, 50 내지 80 음이온% 양의 O^{2 -}를 함유하는 플루오로인산염 유리. O^{2 -}/P^{5 +} 몰비는 3.5 이상이다. 추가로, Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비는 0.45 이상이다. 또, 유리의 아베수(νd)는 66 이상이다. 마지막으로, 유리의 굴절률(nd)은 하기 식 (1)을 만족한다:

nd ≥ 2.0614-0.0071 x νd (1)

플루오로인산염 유리, 광학 유리, 프레스 성형, 광학 소자

Description

광학 유리, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자 블랭크, 광학 소자 및 이들의 제조 방법{OPTICAL GLASS, GLASS MATERIAL FOR PRESS MOLDING, OPTICAL ELEMENT BLANK, OPTICAL ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 광학 유리, 더 구체적으로 낮은 분산성 및 이상 분산성을 갖는 광학 유리, 이 유리로 형성된 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자 블랭크, 광학 소자 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

플루오로인산염 유리는 낮은 분산성 및 이상 분산성을 가지므로, 고차의 색수차 보정에 사용되는 렌즈의 재료로서 적합하게 사용될 수 있다는 것이 알려져 있다. 일본 특공평 No. HEI 4-43854B(이후 JP HEI 4-43854B라고 한다)는 낮은 분산성과 높은 굴절률을 가진 플루오로인산염 유리를 개시한다.

그러나, 이러한 분산성이 낮은 유리는 단점이 있다. 특히, 플루오로인산염 유리는 용융 상태에서 상당히 높은 휘발성을 나타내므로, 플루오로인산염 유리로부터 광학적 균일성이 높은 유리를 얻는 것이 어렵다. 또한, JP HEI 4-43854B에 개시된 유리는 우수한 이상 분산성을 가지지만, 이 유리는 열적 안정성에 있어 개선될 여지가 여전히 존재한다. 열적 안정성이 낮은 유리에 관하여, 용융 유리를 성 형할 때 유리가 투명성을 잃지 않도록 용융 유리의 유출 온도를 높이는 것이 필수적인데, 이런 경우 휘발이 촉진된다. 따라서, 열적 안정성이 높은 유리를 얻는 것이 더욱 어렵게 된다.

본 발명에 따라서, 유리의 휘발성을 억제하고 높은 굴절률을 유지하는 동시에 열적 안정성을 증진시킴으로써, 고품질의 플루오로인산염 유리를 안정하게 공급하는 한편, 플루오로인산염 유리의 이와 같은 특성을 이용한 고성능 광학기기의 보급에 기여하는 것이 가능해진다.

본 발명은 높은 굴절률, 낮은 분산성, 및 우수한 열적 안전성을 가지며, 휘발성이 억제된 플루오로인산염 유리로 제작된 광학 유리를 제공한다는 점에서 유리하다. 또한, 본 발명은 상기 설명된 광학 유리로 제작된 프레스 성형용 유리 소재 및 광학 소자를 제공한다. 이에 더하여, 본 발명은 광학 유리, 프레스 성형용 유리 소재, 및 광학 소자의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 한 구체예에 따라서, 하기 성분을 함유하는 플루오로인산염 유리가 제공된다:

20 내지 45 양이온% 양의 P^{5 +};

15 내지 35 양이온% 양의 Al^{3 +};

20 내지 50 양이온% 양의 Ba^{2 +};

20 내지 50 음이온% 양의 F^-; 및

50 내지 80 음이온% 양의 O^{2 -};

이때,

O^{2 -}/P^{5 +} 몰비는 3.5 이상이고;

Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비는 0.45 이상이고;

유리의 아베수(νd)는 66 이상이고;

유리의 굴절률(nd)은 다음 식 (1)을 만족한다:

nd ≥ 2.0614-0.0071 x νd (1)

상기 설명된 구체예에 따르면, 높은 굴절률 및 낮은 분산성을 가지는 한편, 우수한 열적 안정성 및 적합하게 억제된 휘발성을 나타내는 플루오로인산염 유리가 달성될 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서, 플루오로인산염 유리는 하기 성분을 더 함유할 수 있다:

0∼10 양이온% 양의 Li⁺ 0∼10 양이온% 양의 Na⁺; 0∼10 양이온% 양의 K⁺; 0∼10 양이온% 양의 Mg^{2 +}; 0∼15 양이온% 양의 Ca^{2 +}; 0∼10 양이온% 양의 Sr^{2 +}; 0∼15 양이온% 양의 Zn^{2 +}; 0∼3 양이온% 양의 La^{3 +}; 0∼3 양이온% 양의 Gd^{3 +}; 0∼15 양이온% 양의 Y^{3 +}; 0∼5 양이온% 양의 Si^{4 +}; 및 0∼5 양이온% 양의 B³⁺.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 유리의 액상 온도는 900℃ 이상일 수 있다.

본 발명의 제 4 구체예에서, 유리의 ΔPg,F는 0.015 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서, 플루오로인산염 유리는 음이온 퍼센트로서 표시했을 때 0 내지 3.0%의 Cl^-를 더 함유한다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따라서, 상기 설명된 타입의 플루오로인산염 유리 중 하나로 제작된 프레스 성형용 유리 소재가 제공된다.

본 발명의 제 7 구체예에서, 프레스 성형용 유리 소재는 정밀 프레스 성형용 프레폼(정밀-프레스-성형 프레폼)으로서 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에 따라서, 유리 형성체의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 유리 원료들을 혼합하여 상기 설명된 타입의 플루오로인산염 유리 중 하나를 생성하는 단계; 혼합된 유리 원료를 용융하는 단계; 용융 유리를 연속하여 주형에 유입하는 단계; 및 성형된 유리를 주형으로부터 연속하여 취출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따라서, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 설명된 제조 방법에 따라서 얻어진 유리 성형체를 분할, 연삭 및 연마하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 10 구체예에 따라서, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 유리 원료들을 혼합하여 상기 설명된 타입의 플루오로인산 염 유리 중 하나를 생성하는 단계; 혼합된 유리 원료를 용융하는 단계; 용융 유리를 유출하는 단계; 유출 중인 용융 유리로부터 용융 유리괴(glass body)를 분리하는 단계; 및 용융 유리괴를 냉각 및 고화하는 과정에서 유리괴로부터 유리 소재를 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 구체예에 따라서, 상기 설명된 타입의 플루오로인산염 유리 중 하나로 제작된 광학 소자로서 완성되는 광학 소자 블랭크가 제공된다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따라서, 광학 소자 블랭크의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 설명된 타입의 프레스 성형용 유리 소재 중 하나(또는 상기 설명된 제조 방법 중 하나에 따라서 얻어진 상기 설명된 프레스 성형용 유리 소재 중 하나)를 가열 및 연화하는 단계; 및 이 유리 소재를 프레스 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 13 구체예에 따라서, 광학 소자 블랭크의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 유리 원료들을 혼합하여 상기 설명된 타입의 플루오로인산염 유리 중 하나를 생성하는 단계; 혼합된 유리 원료를 용융하는 단계; 용융 유리를 유출하는 단계; 유출 중인 용융 유리로부터 용융 유리괴를 분리하는 단계; 및 유리괴로부터 광학 소자 블랭크를 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 구체예에 따라서, 상기 설명된 타입의 플루오로인산염 유리 중 하나로 제작된 광학 소자가 제공된다.

본 발명의 다른 구체예에 따라서, 광학 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 설명된 광학 소자 블랭크(또는 상기 설명된 제조 방법 중 하나에 따라 서 얻어진 광학 소자 블랭크)를 연삭 및 연마하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 16 구체예에 따라서, 광학 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 설명된 타입의 프레스 성형용 유리 소재 중 하나(또는 상기 설명된 제조 방법 중 하나에 따라서 얻어진 유리 소재)를 가열하는 단계; 및 이 유리 소재를 프레스 성형틀에서 정밀 프레스 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 구체예에서, 제조 방법 중 정밀 프레스 성형 부분은 프레스 성형틀에 프레스 성형용 유리 소재를 도입하는 단계, 및 유리 소재와 프레스 성형틀을 함께 가열하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 제조 방법 중 정밀 프레스 성형 부분은 프레스 성형용 유리 소재를 가열한 후, 예열된 프레스 성형틀에 유리 소재를 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 설명된 구체예들에 따라서, 높은 굴절률 및 낮은 분산성을 가지는 동시에, 우수한 열적 안정성 및 적합하게 억제된 휘발성을 나타내는 플루오로인산염 유리로 제작된 광학 유리가 달성될 수 있다. 이에 더하여, 이러한 유리로 제작된 프레스 성형용 유리 소재 및 광학 소자가 또한 달성될 수 있다. 더 나아가, 광학 유리, 프레스 성형용 유리 소재 및 광학 소자의 각각의 제조 방법이 달성될 수 있다.

더욱이, 상기 설명된 구체예들에 따라서, 정밀 프레스 성형에 알맞은 우수한 성형성을 나타내는 광학 유리 및 프레스 성형용 유리 소재가 제공될 수 있으며, 이들의 제조 방법이 제공될 수 있다. 따라서, 높은 생산성으로 광학 소자를 제조하 기 위한 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

더욱이, 상기 설명된 구체예들에 따라서, 우수한 가공성을 나타내는 광학 유리가 제공될 수 있으므로, 높은 생산성 조건에서 연삭 및 연마를 통해 광학 소자를 제조하는 것이 가능해진다. 정밀 프레스 성형에 의해 광학 소자를 제조하는 경우, 유리의 우수한 가공성은, 예를 들어 센터링 공정에 활용될 수 있다.

상기 설명된 구체예들에 따라서, 용융 유리의 휘발성이 억제될 수 있으므로, 휘발로 인한 맥리(脈理)의 발생을 방지하고, 이로써 고품질의 유리 성형체를 얻는 것이 가능해진다. 휘발로 인한 용융 유리의 조성 변동이 억제될 수 있으므로, 굴절률 및 아베수와 같은 광학특성의 변동이 또한 억제될 수 있다. 결과적으로, 안정한 광학특성을 갖는 플루오로인산염 유리의 양산이 가능해진다.

구체예들의 상세한 설명

본 발명의 수치 및 설명은 명확하게 하기 위하여 본 분야의 종래의 많은 기타 요소들을 제거하여 본 발명이 분명히 이해되도록 관련된 요소들을 예시하기 위해 단순화되었다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는 기타 요소들이 본 발명을 실시하는데 바람직하다는 것을 인정할 것이다. 그러나, 이러한 요소들은 본 분야에 잘 알려져 있고, 본 발명을 더 잘 이해하는데 필요치 않기 때문에, 이러한 요소들에 관한 논의는 본원에서 제공하지 않는다.

이제 본 발명을 전형적인 구체예에 기초하여 상세히 설명한다.

플루오로인산염 유리 및 그것의 제조 방법

본 발명의 구체예에 따른 플루오로인산염 유리는 하기 성분을 포함한다:

20 내지 45 양이온% 양의 P^{5 +};

15 내지 35 양이온% 양의 Al^{3 +};

20 내지 50 양이온% 양의 Ba^{2 +};

20 내지 50 음이온% 양의 F^-; 및

50 내지 80 음이온% 양의 O^{2 -};

이때,

O^{2 -}/P^{5 +} 몰비는 3.5 이상이고;

Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비는 0.45 이상이고;

유리의 아베수(νd)는 66 이상이고;

유리의 굴절률(nd)은 다음 식 (1)을 만족한다:

nd ≥ 2.0614-0.0071 x νd (1)

다른 언급이 없다면, 본원에서 사용된, 양이온 성분의 함유량 및 양이온 성분들의 총 함유량은 "양이온 퍼센트"로서 표시되고, 음이온 성분의 함유량 및 음이온 성분의 총 함유량은 "음이온 퍼센트"로서 표시된다. 또한, 본원에서 사용된 용어 "양이온 퍼센트"는 유리 중의 양이온의 총 수와 관련하여 특정 성분의 양이온의 수를 의미하며, 퍼센트로 표시된다. 유사하게, 본원에서 사용된 용어 "음이온 퍼 센트"는 유리 중에 있는 음이온의 총 수와 관련하여 특정 성분의 음이온의 수를 의미하며, 퍼센트로 표시된다.

P^{5 +}는 유리의 네트워크 형성 성분이다. P^{5 +}의 함유량이 20 양이온% 미만이면 열적 안전성이 저하된다. P^{5 +}의 함유량이 45 양이온%를 초과하면 화학적 내구성이 저하된다. P^{5 +}의 함유량이 20 양이온% 미만이거나 45 양이온%를 초과하는 경우, 하기 설명된 대로 고온 상태에서 휘발성을 억제하기 어렵게 되거나, 또는 낮은 분산성 및 이상 분산성을 유지하기 어렵게 된다. 이런 이유로 P^{5 +}의 함유량은 20 내지 45 양이온%로 설정된다. 상기 설명된 관점에서 P^{5 +}의 하한은 22 양이온%가 적합하고, 25 양이온%가 더 적합하며, 30 양이온%가 더욱 적합하다. 이에 더하여, P^{5 +}의 상한은 43 양이온%가 적합하고, 40 양이온%가 더 적합하며, 39 양이온%가 더욱 적합하다.

Al^{3 +}는 열적 안정성, 화학적 내구성 및 가공성을 증진시키는 기능과 굴절률을 증진시키는 기능을 가진다. Al^{3 +}의 함유량이 15 양이온% 미만이면 이러한 이점을 획득하기 어렵게 된다. Al^{3 +}의 함유량이 35 양이온%를 초과하면 열적 안정성이 저하된다. 이런 이유로 Al^{3 +}의 함유량은 15 내지 35 양이온%로 설정된다. Al^{3 +}에 의해 달성되는 상기 설명된 이점을 증진시키기 위하여, Al^{3 +}의 함유량은 15 내지 33 양이온%가 적합하고, 15 내지 30 양이온%가 더 적합하며, 17 내지 27 양이온%가 더욱 적합하고, 17 내지 25 양이온%가 더더욱 적합하다.

Ba^{2 +}는 열적 안전성의 손실 없이 굴절률을 증가시키는 기능을 가진다. Ba^{2 +}의 함유량이 20 양이온% 미만이면 이러한 이점을 얻기 어렵게 된다. Ba^{2 +}의 함유량이 50 양이온%를 초과하면 열적 안정성이 저하된다. 이런 이유로 Ba^{2 +}의 함유량은 20 내지 50 양이온%로 설정된다. 상기 설명된 관점에서 Ba^{2 +}의 하한은 22 양이온%가 적합하고, 25 양이온%가 더 적합하며, 27 양이온%가 더욱 적합하고, 30 양이온%가 더더욱 적합하다. 이에 더하여, Ba^{2 +}의 상한은 47 양이온%가 적합하고, 45 양이온%가 더 적합하다.

F^-는 유리에 이상 분산성 특성을 제공하기 위한 중요한 성분인 동시에, 유리전이 온도를 저하시키는 기능을 가진다. F^-의 함유량이 20 음이온% 미만이면 이러한 이점을 얻기 어렵게 된다. F^-의 함유량이 50 음이온%를 초과하면 굴절률이 저하되어 원하는 굴절률을 얻기 어렵게 된다. 이런 이유로 F^-의 함유량은 20 내지 50 음이온%로 설정된다. F^-에 의해 달성되는 상기 설명된 이점을 증진시키기 위하여, F^-의 함유량은 22 내지 50 음이온%가 적합하고, 25 내지 50 음이온%가 더 적합하며, 27 내지 50 음이온%가 더욱 적합하고, 30 내지 50 음이온%가 더더욱 적합하다.

O^{2 -}는 열적 안정성을 유지하는 기능을 가진다. O^{2 -}의 함유량이 50 음이온% 미만이면 굴절률이 저하되어 원하는 굴절률을 얻기 어렵게 되는 한편, 하기 설명된 대로 고온에서 휘발성을 억제하기 어렵다. 한편, O^{2 -}의 함유량이 80 음이온%를 초과하면 F^-를 원하는 양으로 함유하는 것이 불가능하여 바람직한 낮은 분산성 및 이상 분산성을 달성하기 어렵게 된다. 이런 이유로 O^{2 -}의 함유량은 50 내지 80 음이온%로 설정된다. O^{2 -}에 의해 달성되는 이점을 증진시키기 위하여, O^{2 -}의 함유량은 50 내지 78 음이온%가 적합하고, 50 내지 75 음이온%가 더 적합하며, 50 내지 73 음이온%가 더욱 적합하고, 50 내지 70 음이온%가 더더욱 적합하다.

일반적으로, 인산염이 플루오로인산염 유리의 원료로서 사용된다. 그러나, 음이온 성분으로서 불소(F^-)의 도입량을 증가시키기 위하여, 인 원자(P^{5 +}) 1개에 대한 산소 원자(O^{2 -}) 수의 비가 적은(산소 원자/인 원자 = 3) 메타인산염이 전형적으로 인산염으로서 사용된다.

그러나, 본 발명의 발명자는 메타인산염을 사용하여 유리를 생성하는 경우, 용융 유리 중에서 원료에서 유래하는 메타인산과 불소 사이에 반응이 일어난다는 것을 발견했다. 이로써, 휘발성 성분으로서 불화포스포릴(POF₃)이 생성된다. 반면에, 인 원자(P^{5 +}) 1개에 대한 산소 원자(O^{2 -}) 수의 비를 3.5 이상(산소 원자/인 원자 ≥ 3.5)으로 조정할 경우, 휘발성 성분이 양이 상당히 저하된다. 본 발명자는 그 이유가 인 원자(P^{5 +}) 1개에 대한 산소 원자(O^{2 -}) 수의 비가 3.0인 메타인산보다 인 원자(P^{5 +}) 1개에 대한 산소 원자(O^{2 -}) 수의 비가 3.5인 2인산이 더 안정하기 때문이라고 생각한다.

구체예에 따라서, 플루오로인산염 유리 중의 O^{2 -}/P^{5 +} 몰비(즉, P^{5 +}에 대한 O^{2 -} 함유량의 몰비)는 3.5 이상의 값으로 설정된다. O^{2 -}/P^{5 +} 몰비를 3.5 이상의 값으로 설정함으로써, 휘발성 성분인 불화포스포릴의 생산을 억제하고, 이로써 고온 상태에서 유리의 휘발성을 상당히 저하시키는 것이 가능해진다. 휘발성을 억제함으로써, 고온 상태에서 용융 유리와 같은 유리의 표면의 품질 변화를 방지하고, 이로써 표면 맥리의 발생을 방지하는 것이 가능해진다.

휘발성으로 인한 유리 조성의 변동이 억제될 수 있으므로, 굴절률 및 아베수와 같은 광학특성에 변동이 발생하는 것을 방지하는 것이 또한 가능하다. 더욱이, O^2-/P⁵⁺ 몰비를 3.5 이상의 값으로 설정함으로써, 용융 상태에서 유리의 침식성을 억제하는 것이 가능해지고, 이로써 유리 또는 용융 용기의 균질화에 사용되는 교반봉의 침식을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 용융 용기나 교반봉에 함유된 백금 또는 백금-합금이 침식에 의해 유리에 혼합되는 것을 방지하는 것이 가능해지고, 이로써 이물질로서 유리에 혼합되는 백금 또는 백금-합금에 의한 유리의 품질 저하를 방지하는 것이 가능해진다.

원하는 굴절률을 획득하는 동시에 유리의 열적 안정성, 화학적 내구성 및 가공성을 증진시키기 위하여, Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비(즉, P^{5 +} 함유량에 대한 Al^{3 +} 함유량의 몰비)가 0.45 이상의 값으로 설정된다. Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비가 0.45 미만이면 원하는 굴절률과 우수한 열적 안정성을 동시에 달성하기 어렵게 되고, 화학적 내구성과 가공성이 저하된다. 그러나, Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비가 지나치게 크게 되면 열적 안정성이 저하되므로, 1.0 이하의 값으로 Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비를 설정하는 것이 바람직하다. 상기 설명된 이점을 더 증진시키기 위하여, Al^{3 +}/P^{5 +} 몰비는 0.47 이상인 것이 바람직하고, 0.50 이상인 것이 더 바람직하다.

고차의 색수차 보정에 적합한 유리를 제공하기 위하여, 아베수는 66 이상의 값으로 설정되고, 굴절률 nd는 식 (1)을 만족하도록 정의된다. 굴절률을 식 (1)의 범위 내로 설정함으로써, 동일한 집광력을 갖는 전형적인 렌즈들의 렌즈 표면 곡률에 비하여 렌즈 표면 곡률의 절대값을 감소시키는 것이 가능해진다.

정밀 프레스 성형, 연삭, 및 연마는 렌즈 표면의 곡률이 완만한 렌즈에서 더 쉽게 수행될 수 있으므로, 높은 굴절률을 가진 유리를 사용함으로써 생산성을 증진시키는 것이 가능해진다. 더욱이, 굴절률을 증가시킴으로써, 고성능 컴팩트 광학 시스템에 사용되는 광학 소자에 적합하게 사용될 수 있는 유리 소재를 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 굴절률 nd가 아베수 νd ≥ 66의 범 위에서 하기 식 (2)와 (3)을 만족하도록 구성될 수 있다.

nd ≥ 2.0664-0.0071 x νd (2); 및

nd ≥ 2.0714-0.0071 x νd (3)

식 (2)와 (3)을 만족함으로써, 휘발성을 억제하고, 적합한 열적 안정성, 화학적 내구성, 가공성, 정밀 프레스 성형성, 및 이상 분산성을 달성하는 것이 가능해진다.

상기 설명된 대로, 구체예에 따르는 플루오로인산염 유리는 P^{5 +}, Al^{3 +} 및 Ba^{2 +}의 3개 양이온 성분과 F^- 및 O^{2 -}의 2개 음이온 성분으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 플루오로인산염 유리는 하기 설명된 다른 양이온 성분과 다른 음이온 성분을 포함할 수 있다.

예로서, 플루오로인산염 유리는 0 내지 10 양이온% 양의 Li⁺; 0 내지 10 양이온% 양의 Na⁺; 0 내지 10 양이온% 양의 K⁺; 0 내지 10 양이온% 양의 Mg^{2 +}; 0 내지 15 양이온% 양의 Ca^{2 +}; 0 내지 10 양이온% 양의 Sr^{2 +}; 0 내지 15 양이온% 양의 Zn^{2 +}; 0 내지 3 양이온% 양의 La^{3 +}; 0 내지 3 양이온% 양의 Gd^{3 +}; 0 내지 15 양이온% 양의 Y³⁺; 0 내지 5 양이온% 양의 Si^{4 +}; 및 0 내지 5 양이온% 양의 B³⁺를 더 함유할 수 있다.

이것은 이들 성분 중 적어도 하나가 상기 정의된 양으로 유리에 함유될 수 있음을 의미한다.

Li⁺, Na⁺, 및 K⁺는 점소를 감소시키는 기능과 유리전이 온도를 저하시키는 기능을 가진다. 그러나, Li⁺, Na⁺, 및 K⁺의 각각의 함유량이 10 양이온%를 초과하면 열적 안정성이 저하되고, Na⁺ 및 K⁺와 관련해서는 굴절률이 또한 저하된다. 이런 이유로 Li⁺, Na⁺, 및 K⁺의 각각의 함유량은 0 내지 10 양이온%로 설정된다. Li⁺, Na⁺, 및 K⁺의 각각의 함유량과 관련하여, 0 내지 7 양이온% 범위가 적합하고, 0 내지 5 양이온% 범위가 더 적합하며, 0 내지 3 양이온% 범위가 더욱 적합하다. 또한, Li⁺를 함유하지 않는 유리, Na⁺를 함유하지 않는 유리, 또는 K⁺를 함유하지 않는 유리가 더더욱 적합하다.

Mg^{2 +}는 가공성 및 열적 안정성을 증진시키는 기능을 가진다. 그러나, Mg^{2 +}의 함유량이 10 양이온%를 초과하면 굴절률이 저하된다. 이런 이유로 Mg^{2 +}의 함유량은 0 내지 10 양이온%의 범위로 설정된다. Mg^{2 +}의 함유량은 0 내지 7 양이온%가 적합하고, 0 내지 5 양이온%가 더 적합하며, 0 내지 3 양이온%가 더욱 적합하고, 0 내지 1 양이온%가 더더욱 적합하다.

Ca^{2 +}는 가공성 및 열정 안정성을 증진시키는 기능을 가진다. 그러나, Ca^{2 +}의 함유량이 15 양이온%를 초과하면 굴절률이 저하된다. 이런 이유로 Ca^{2 +}의 함유량은 0 내지 15 양이온%의 범위로 설정된다. Ca^{2 +}의 함유량은 0 내지 14 양이온%가 적합하고, 0 내지 13 양이온%가 더 적합하며, 0 내지 12 양이온%가 더욱 적합하고, 0 내지 10 양이온%가 더더욱 적합하다.

Sr^{2 +}는 굴절률을 증진시키는 기능을 가진다. 그러나, Sr^{2 +}의 함유량이 10 양이온%를 초과하면 유리의 열적 안정성이 저하된다. 이런 이유로 Sr^{2 +}의 함유량은 0 내지 10 양이온%의 범위로 설정된다. Sr^{2 +}의 함유량은 0 내지 8 양이온%가 적합하고, 0 내지 7 양이온%가 더 적합하며, 0 내지 6 양이온%가 더욱 적합하고, 0 내지 5 양이온%가 더더욱 적합하다.

Zn^{2 +}는 굴절률을 유지하면서 열적 안정성을 증진시키는 기능을 가진다. 그러나, Zn^{2 +}의 함유량이 15 양이온%를 초과하면 유리의 분산성이 증가하여 필요한 광학성능을 얻기 어렵게 된다. 이런 이유로 Zn^{2 +}의 함유량은 0 내지 15 양이온%의 범위로 설정된다. Zn^{2 +}의 함유량은 0 내지 15 양이온%가 적합하고, 0 내지 14 양이온%가 더 적합하며, 0 내지 13 양이온%가 더욱 적합하고, 0 내지 12 양이온%가 더더욱 적합하며, 0 내지 10 양이온%가 더더욱 적합하다.

La^{3 +}는 굴절률을 증가시키는 기능을 가진다. 그러나, La^{3 +}의 함유량이 3 양이온%를 초과하면 열적 안정성이 저하된다. 이런 이유로 La^{3 +}의 함유량은 0 내지 3 양이온%의 범위로 설정된다. La^{3 +}의 함유량은 0 내지 2 양이온%가 적합하고, 0 내지 1 양이온%가 더 적합하며, 0 양이온%(즉, La^{3 +}를 함유하지 않는다)가 더욱 적합하다.

Gd^{3 +}는 굴절률을 증가시키는 기능을 가진다. 그러나, Gd^{3 +}의 함유량이 3 양이온%를 초과하면 열적 안정성이 저하된다. 이런 이유로 Gd^{3 +}의 함유량은 0 내지 3 양이온%의 범위로 설정된다. Gd^{3 +}의 함유량은 0 내지 2 양이온%가 적합하고, 0 내지 1 양이온%가 더 적합하며, 0 양이온%(즉, Gd^{3 +}를 함유하지 않는다)가 더욱 적합하다.

Y^{3 +}는 열적 안정성을 유지하면서 굴절률을 증가시키는 기능을 가진다. 그러나, Y^{3 +}의 함유량이 15 양이온%를 초과하면 열적 안정성이 저하된다. 이런 이유로 Y³⁺의 함유량은 0 내지 15 양이온%로 설정된다. Y^{3 +}의 함유량은 0 내지 14 양이온%가 적합하고, 0 내지 13 양이온%가 더 적합하며, 0 내지 12 양이온%가 더욱 적합하고, 0 내지 11 양이온%가 더더욱 적합하며, 0 내지 10 양이온%가 더더욱 적합하다.

Si^{4 +}는 소량으로 유리에 함유될 수 있다. 그러나, Si^{4 +}의 함유량이 5 양이온%를 초과하면 유리의 용융성 및 열적 안정성이 악화된다. 이런 이유로 Si^{4 +}의 함 유량은 0 내지 5 양이온%의 범위로 설정된다. Si^{4 +}의 함유량은 0 내지 3 양이온%가 적합하고, 0 내지 1 양이온%가 더 적합하며, 0 양이온%(즉, Si^{4 +}를 함유하지 않는다)가 더욱 적합하다.

B³⁺는 소량으로 유리에 함유될 수 있다. 그러나, B³⁺의 함유량이 5 양이온%를 초과하면 유리의 용융성 및 열적 안정성이 악화된다. 이런 이유로 B³⁺의 함유량은 0 내지 5 양이온%의 범위로 설정된다. B³⁺의 함유량은 0 내지 3 양이온%가 적합하고, 0 내지 1 양이온%가 더 적합하며, 0 양이온%(즉, B³⁺를 함유하지 않는다)가 더욱 적합하다.

굴절률을 증가시키고, 가공성 및 열적 안정성을 증진시키기 위하여, P^{5 +}, Al³⁺, Ba^{2 +}, Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Sr^{2 +}, Zn^{2 +}, 및 Y^{3 +}의 총 함유량은 90 양이온% 이상의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 95 양이온%인 것이 더 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 98 양이온%인 것이 더욱 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 99 양이온%인 것이 더더욱 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 100 양이온%인 것이 더더욱 바람직하다.

Mg^{2 +}와 Ca^{2 +}는 모두 가공성 및 열적 안정성을 증진시키는 기능을 갖지만, Ca^{2 +}는 Mg^{2 +}에 비하여 굴절률을 감소시키는 경향이 적은 특성을 나타낸다. 이런 관점에 서, P^{5 +}, Al^{3 +}, Ba^{2 +}, Ca^{2 +}, Sr^{2 +}, Zn^{2 +}, 및 Y^{3 +}의 총 함유량은 90 양이온% 이상의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 95 양이온%인 것이 더 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 98 양이온%인 것이 더욱 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 99 양이온%인 것이 더더욱 바람직하다. 이들 원료들의 총 함유량은 100 양이온%인 것이 더더욱 바람직하다.

유리에 Cl^-가 0 내지 3.0 음이온%로 함유됨으로써, 파이프 외면으로 용융 유리가 상방 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 파이프 외부로 용융 유리를 유출시킬 때 용융 유리의 상방 누출로 인한 유리 품질의 감소를 방지하는 것이 가능해진다. 더욱이, Cl^-는 탈기제로서 작용한다. 그러나, Cl^-가 유리에 지나치게 함유되면 휘발 및 용융설비의 침식에 관한 문제가 일어난다. 이런 이유로 적합한 Cl^- 함유량은 0 내지 2.0 음이온%, 더 적합한 Cl^- 함유량은 0 내지 0.1 음이온%이다.

투명화제로서 작용하는 Sb^{3 +} 또는 Ce^{4 +}가 유리에 선택적으로 첨가될 수 있다. 바람직하게, 투명화제의 총 함유량은 0 양이온% 이상 1 양이온% 미만이다.

유해한 환경효과를 가진 성분들(예를 들어, Pb, Cd, As, Th 및 Cs)은 유리에 함유되지 않는 것이 바람직하다. 착색제를 함유하지 않고 형성된 플루오로인산염 유리는 가시 영역의 넓은 범위에 걸쳐 높은 투과율을 달성하는 특성이 있다. 이런 이유로 유리는 어떤 착색제도 함유하지 않고 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 착색제의 예는 Cu, Co, Ni, Fe, 및 Cr를 포함한다.

Hf, Ga, Ge, Te 및 Tb는 불필요한 성분이며 고가의 성분이므로, Hf, Ga, Ge, Te 및 Tb는 유리에 함유되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 우수한 열적 안정성을 가진다. 이와 같은 플루오로인산염 유리는 900℃ 이하의 액상 온도, 바람직하게 880℃ 이하의 액상 온도를 달성할 수 있다. 낮은 액상 온도를 갖는 유리는 유리의 유출 온도를 저하시킬 수 있으므로, 유리의 투명성을 잃지 않고 유리의 점도를 적합한 상태로 조정하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 양의 이상 분산성을 가진다. 이상 분산성은 ΔPg,F로 정량적 표시될 수 있다. g-라인, F-라인 및 c-라인에 각각 상당하는 굴절률 ng, nF 및 nc를 사용하면 부분 분산비 Pg,F가 (ng-nF)/(nF/nc)로 표시될 수 있다.

부분 분산비 Pg,F와 아베수 νd의 관계를 나타내는 그래프에서 정상 부분 분산 유리의 기준인 정상 라인 상의 부분 분산을 Pg,F^(O)로 표시할 때, Pg,F^(O)는 아베수 νd를 사용하여 하기 나타낸 등식으로 표시될 수 있다:

Pg,F^(O) = 0.6483 - (0.0018 x νd)

ΔPg,F는 상기 설명된 정상 라인으로부터 부분 분산비 Pg,F의 편차이며, 하기 나타낸 식으로 표시된다:

ΔPg,F = Pg,F - Pg,F^(O)

= Pg,F + (0.0018 x νd) - 0.6483

이상 분산의 관점에서, ΔPg,F가 0.015 이상인 플루오로인산염 유리가 바람직하고, ΔPg,F가 0.018 이상인 유리가 더 바람직하며, ΔPg,F가 0.020 이상인 유리가 더욱 바람직하다. 유리에 이러한 이상 분산성을 제공함으로써, 고차 색수차 보정에 더욱 적합한 유리를 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 정해진 조성 내에서 원하는 특성이 얻어지도록 유리 원료를 혼합, 용융 및 성형함으로써 생성될 수 있다. 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 광학 유리로서 적합하게 사용될 수 있으며, 일반적인 광학 유리 제조 방법이 플루오로인산염 유리의 제조에 사용될 수 있다.

즉, 유리 원료가 가열, 용융되는 플루오로인산염 유리의 제조 방법에 관하여, 적어도 인산염, 불화물 및 알칼리 토금속 화합물을 사용하여 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리를 얻는 것이 바람직하다. 또한, 알칼리 토금속 화합물 중의 탄산염의 질량비를 30% 이하의 값으로 억제하면서 유리 원료들을 혼합한 다음, 용융 용기에서 혼합하여 얻어진 유리 원료를 가열 및 용융하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 O^{2 -}/P^{5 +} 몰비가 3.5 이상이도록 형성된다. 따라서, P^{5 +}의 필요량에 대하여 유리 중에 O^{2 -}를 비교적 다량 포함시키는 것이 필요하다. 메타인산염 원료가 사용될 경우에도 O^{2 -}/P^{5 +} 몰비는 단지 3으로 되며, O^{2 -}/P⁵⁺ 몰비를 3.5 이상의 값으로 증가시키는 것은 불가능하다.

메타인산염 이외에 유리 중에 O^{2 -}를 포함시키기 위한 원료로서 탄산염 성분이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 비교적 다량의 Ba^{2 +}를 함유하므로, 탄산바륨을 사용하여 O^{2 -}/P^{5 +} 몰비를 증가시키는 것이 용이하다. 그러나, 탄산바륨은 비교적 높은 분해 온도를 가지기 때문에, 탄산바륨은 유리의 용융 용도에서는 완전히 분해되지 않고 투명화 온도에서 분해된다. 따라서, 이런 경우 CO₂ 가스가 기포 또는 용존 가스로서 유리 중에 잔류하려는 경향이 있다. 용존 가스는 유리가 급냉되거나 또는 유리가, 예를 들어 교반에 의해 자극될 때 유리로부터 분리되어 나옴으로써 유리 품질을 악화시킬 수 있다.

이런 이유로, 알칼리 토금속 화합물 중의 탄산염의 질량비를 30% 이하의 값으로 억제하면서 유리 원료들을 혼합하고, 혼합에 의해서 얻어진 유리 원료를 가열 및 용융함으로써, CO₂ 가스의 기포 및 용존 가스를 저하시켜 유리 품질을 증진시키는 것이 가능해진다. CO₂ 가스의 기포 및 용존 가스를 더 저하시키고 유리 품질을 증진시키기 위하여, 알칼리 토금속 화합물 중의 탄산염의 질량비를 20% 이하의 값으로 억제하는 것이 바람직하다. 10% 이하의 탄산염의 질량비가 더 바람직하고, 5% 이하의 탄산염의 질량비가 더욱 바람직하고, 0%(즉, 탄산염을 사용하지 않는다)의 탄산염의 질량비가 더더욱 바람직하다. BaO는 흡습성이므로 광학특성을 정확히 제어하기 위해 정밀한 칭량 및 혼합이 수행되어야 하는 경우에는 BaO가 적합하지 않다. 따라서, BaO는 원료로서 사용되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 마모도 FA가 600 이하인 것이 바람직하다. 마모도는 580 이하인 것이 더 바람직하며, 550 이하의 마모도가 더욱 적합하고, 500 이하의 마모도가 더더욱 적합하다. 즉, 본 발명에 따른 유리는 플루오로인산염 유리로서 비교적 적은 마모도를 가진다. 따라서, 유리가 가공될 때(예를 들어, 연삭 또는 연마에 의해) 유리가 지나치게 마모되지 않으므로, 정밀한 표면 가공을 달성하는 것이 가능해진다. 이러한 특성은 각종 렌즈(예를 들어, 구형 렌즈) 및 프리즘과 같은 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리로 제작되는 다양한 타입의 광학 소자를 연삭 또는 연마에 의해 생성할 때 이용된다.

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 Knoop 경도가 300MPa 이상인 것이 바람직하다. Knoop 경도는 320MPa 이상인 것이 더 바람직하며, 340MPa 이상의 Knoop 경도가 더욱 적합하다. 즉, 본 발명에 따른 유리는 플루오로인산염 유리로서 충분한 Knoop 경도를 가진다. 따라서, 유리는 연삭 및 연마와 같은 가공과 관련한 손상에 내성이다.

상기 설명된 대로, 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 비교적 낮은 마모도와 큰 Knoop 경도를 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 우수한 가공성을 가진다. 본 발명에 따른 유리의 이러한 특성들은 표면이 광학 소자 및 표면이 정밀하게 가공되고 흠이 없는 정밀 프레스 성형용 프레폼을 제조하는데 있어서 편리하게 이용될 뿐만 아니라, 정밀 프레스 성형에 의해 제조되는 이러한 렌즈의 센터링에도 이용된다. 본 명세서에서 "정밀 프레스 성형용 프레폼"은 "정밀-프레스-성형 프레폼"을 말한다.

프레스 성형용 유리 소재, 이들의 제조 방법, 및 유리 성형체의 제조 방법

이후, 본 발명에 따른 프레스 성형용 유리 소재를 설명한다. 본 발명에 따른 프레스 성형용 유리 소재는 본 발명에 따른 상기 설명된 플루오로인산염 유리로부터 제작된다. 프레스 성형용 유리 소재는 프레스 성형을 위해 가열되는 유리괴를 의미한다. 정밀 프레스 성형용 프레폼 또는 프레스 성형용 유리 곱(glass gob)과 같은 프레스 성형품의 질량에 상당하는 질량을 가진 유리괴가 프레스 성형용 유리 소재의 예이다.

정밀 프레스 성형용 유리 소재의 예

정밀 프레스 성형용 프레폼(이후, 프레폼이라고도 한다)은 가열되면서 정밀 프레스 성형되는 유리 프레폼을 의미한다. 정밀 프레스 성형은 소위 몰드 옵틱스 성형이라고 하며, 프레스 성형틀의 성형면을 광학 소자에 전사함으로써 광학 소자의 광학 기능면이 형성되도록 수행된다. 광학 기능면은 굴절기능, 반사기능, 회절기능, 또는 입출사 기능을 가진 광학면을 의미한다.

정밀 프레스 성형 동안 유리와 프레스 성형면의 반응과 융착을 방지하고, 유리가 성형면을 따라 적합하게 연신되도록 하기 위하여, 프레폼의 표면에 이형막을 피복하는 것이 바람직하다. 다양한 타입의 이형막이 사용될 수 있다. 예를 들어, 귀금속(예를 들어, 백금 또는 백금-합금), 산화물(예를 들어, Si, Al, Zr, La 또는 Y의 산화물), 질화물(예를 들어, B, Si, 또는 Al의 질화물), 불화물(예를 들어, Mg의 불화물), 및 탄소-함유 막이 사용될 수 있다.

탄소-함유 막으로서, 주 성분으로서 탄소를 함유하는 막(즉, 막 중의 함유량 을 원자 퍼센트로서 표시할 때 탄소의 함유량이 다른 성분의 함유량보다 큰 막)이 바람직하다. 예를 들어, 탄소막 탄소-수소 막이 사용될 수 있다. 탄소-함유 막의 성막법으로서, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 또는 탄화수소와 같은 재료 가스를 사용한 열분해법이 사용될 수 있다. 또 다른 막의 형성을 위하여, 증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 또는 졸-겔법이 사용될 수 있다.

프레폼 제조의 예

프레폼 제조 방법의 제 1 예는 용융 유리로부터 정해진 양의 용융 유리괴를 분리하고, 유리괴를 냉각하여 용융 유리괴의 질량과 동일한 질량의 프레폼을 형성함으로써 프레폼을 형성하는 방법이다. 예를 들어, 유리 원료들이 용융되고, 투명화되고, 균질화되어 균질한 용융 유리가 제조되고, 온도를 제어하면서 백금 또는 백금-합금으로 만들어진 유출 노즐 또는 유출 파이프로부터 유출 노즐로부터 용융 유리가 유출된다.

소형 프레폼 또는 구형 프레폼을 성형하기 위하여, 용융 유리의 필요량이 용융 유리 액적으로서 유출 노즐로부터 강하되고, 용융 유리 액적이 프레폼 성형틀에 의해 수용되어 프레폼이 형성된다. 또는 달리, 필요한 양의 용융 유리 액적이 액체 질소에 적하되어 프레폼이 형성된다.

중형 프레폼 또는 대형 프레폼의 형성을 위하여, 용융 유리가 유출 파이프로부터 유출되고, 유출 중인 용융 유리의 선단부가 프레폼 성형틀에 의해 수용된다. 다음에, 유출 중인 용융 유리의 노즐과 프레폼 성형틀 사이에 병목부가 형성된 후, 프레폼 성형틀을 직선으로 급강하시키면, 표면장력에 의해 병목부에서 용융 유리가 분리되고, 원하는 양의 용융 유리괴가 수용 부재에 의해 수용되어 프레폼이 형성된다.

흠, 오염, 주름 및 표면 변질이 없는 평활한 표면(예를 들어, 자유 표면)을 갖는 프레폼을 제조하기 위하여, 용융 유리괴에 풍압을 적용하여 프레폼 성형틀 위를 향해 용융 유리괴를 부상시키면서 프레폼을 형성하는 방법, 또는 실온에서는 가스 상태인 가스상 재료의 냉각에 의해 얻어지는 액체 매질 중에 용융 유리 액적을 강하시킴으로써 프레폼을 형성하는 방법이 사용될 수 있다.

용융 유리괴의 부상에 의해 프레폼이 제조될 때, 가스(이후, 부상 가스라고도 한다)를 용융 유리괴에 불어넣어 용융 유리괴에 풍압을 적용한다. 이 경우, 용융 유리괴의 점도가 너무 낮으면 부상 가스가 용융 유리괴로 들어가 용융 유리괴에 기포로서 남게 된다. 반면에, 용융 유리괴의 점도를 3 내지 60dPa·s로 설정함으로써, 부상 가스가 유리괴에 들어가는 일 없이 유리괴를 부상시키는 것이 가능해진다. 부상 가스로서 프레폼에 불어넣는 가스로서, 공기 N₂ 가스, O₂ 가스, Ar 가스, He 가스, 또는 증기가 사용될 수 있다. 프레폼이 성형틀 표면과 같은 고형 물질과 접촉하는 일 없이 프레폼이 부상될 수 있는 한 표면 압력의 강도는 특정 범위로 제한되지 않는다.

많은 경우, 프레폼으로 형성된 정밀 프레스 성형품(예를 들어, 광학 소자)은 회전대칭축을 갖는 소자(예를 들어, 렌즈)이므로, 예비성형체의 모양은 회전대칭축을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 예비형성체의 모양은 구 또는 단일 회전대 칭축을 가진 모양이다. 단일 회전대칭축을 가진 모양의 예로서, 회전대칭축을 포함하는 단면이 엣지와 홈이 없는 매끄러운 윤곽선을 갖는 모양(예를 들어, 회전대칭축과 일치하는 상기 설명된 단면 내에 한정된 더 짧은 축), 또는 구를 평탄화하여 얻어진 모양(즉, 구를 통해 지나가는 단일 회전대칭축을 한정하고, 축 방향으로 구를 수축시켜 얻어진 모양)이 사용될 수 있다.

프레폼을 제조하는 제 2 예는 다음과 같이 수행된다. 먼저, 주형에 부어서 균일한 용융 유리를 성형한 다음, 아닐링에 의해 성형체의 뒤틀림을 보정한다. 다음에, 각각 정해진 크기와 모양의 복수의 유리 조각들로 성형체를 절단 또는 분할하고, 각 유리 조각을 연마하여 각 유리 조각의 표면을 매끄럽게 하고, 각 유리 조각은 정해진 질량을 갖는 프레폼으로 형성된다. 이와 같이 형성된 프레폼의 표면을 탄소-함유 막으로 피복하는 것이 바람직하다.

광학 소자 블랭크의 프레스 성형을 위한 유리 곱(유리 소재)은 광학 소자로서 완성되는 광학 소자 블랭크를 프레스 성형에 의해 형성하기 위해 사용되는 유리괴이다. 광학 소자 블랭크는 목표 광학 소자 모양으로 연삭이나 연마함에 의해 제거되는 가공 여분을 추가함으로써 한정된 모양을 가진다.

유리 곱을 제조하는 제 1 예는 다음과 같이 수행된다. 먼저, 주형에 부어서 균질한 용융 유리를 성형한 다음, 아닐링에 의해 성형체의 뒤틀림을 보정한다. 그 다음, 각각 정해진 크기와 모양의 복수의 유리 조각들로 성형체를 절단 또는 분할한 후, 각 유리 조각을 배럴 연마하여 유리 조각의 각 엣지를 둥글게 하고, 유리 곱의 질량을 광학 소자 블랭크의 질량과 동일한 질량으로 조정한다. 배럴 연마 후 의 유리 곱은 둥근 표면을 가지며, 그 위에 유리 표면에 도포되는 분말 이형제가 비교적 용이한 방식으로 균일하게 도포될 수 있다.

유리 곱을 제조하는 제 2 예는 다음과 같이 수행된다. 유출 중인 용융 유리의 선단부가 덩어리 성형틀에 의해 수용되고, 유출 중인 용융 유리의 단속 위치에서 병목부가 형성된다. 다음에, 덩어리 성형틀이 직선으로 급강하되어 표면 압력에 의해 용융 유리가 병목부로부터 분리된다. 이와 같이 덩어리 성형틀 상에서 필요한 질량의 유리괴를 얻은 후, 가스를 유리괴에 불어넣어 유리괴에 상방으로 풍압을 적용하면서 유리괴를 부상시키면 유리 곱이 형성된다. 이와 같이 얻어진 유리괴를 아닐링한 후, 유리괴를 배럴 연마하여 필요한 질량을 갖는 유리 곱을 형성한다.

도 1에 관하여, 본 발명에 따른 유리 성형체의 제조 방법이 도시된다. 이 제조 방법에서, 유리 성형체는 용융 유리를 주형에 계속해서 유입하면서 주형으로부터 계속해서 유리 성형체를 취출함으로써 제조된다. 이에 더하여, 유리 원료들이 혼합되어 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리가 얻어질 수 있다. 상기 설명된 대로 혼합된 유리 원료가 용융된 다음, 단계 S1-S3에 나타낸 대로, 용융 유리가 성형된다. 유리 성형체 제조의 예로서, 유리 곱을 제조하는 상기 설명된 두 번째 예의 성형체의 제조 방법이 사용될 수 있다. 다양한 타입의 주형이 사용될 수 있다.

도 2에 관하여, 프레스 성형용 유리 소재를 제조하는 제 1 제조 방법이 도시된다. 이 방법의 단계 S11에서, 도 1의 상기 설명된 제조 방법에 의해 제조된 유리 성형체가 분할, 연삭 및 연마된다.

도 3에 관하여, 프레스 성형용 유리 소재를 제조하는 제 2 제조 방법이 도시된다. 프레스 성형용 유리 소재를 제조하는 이 방법은 용융 유리를 유출하고, 유출 중인 용융 유리로부터 용융 유리괴를 분리한 다음, 유리괴를 냉각 및 고화하는 과정에서 프레스 성형용 유리 소재를 형성하는 것을 포함한다. 이 방법의 단계 S21-S23에서, 유리 성분들을 혼합함으로써 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리가 얻어질 수 있고, 상기 설명된 대로 혼합된 유리 성분이 용융된 다음, 용융 유리가 성형된다.

프레스 성형용 유리 소재를 제조하는 제 2 방법의 예로서, 프레폼을 제조하는 상기 설명된 첫 번째 예나 유리 곱을 제조하는 상기 설명된 두 번째 예가 사용될 수 있다.

광학 소자 블랭크 및 그 제조 방법

본 발명에 따른 광학 소자 블랭크는 연삭 및 연마를 통해 완성되어 광학 소자로 형성되며, 본 발명에 따른 상기 설명된 플루오로인산염 유리로 제작된다.

광학 소자 블랭크는 목표 광학 소자의 모양에 연삭 여분 및 연마 여분을 덧붙임으로써 형성된 모양을 갖는 유리 성형체이며, 광학 소자 블랭크는 바람직하게는 목표 광학 소자의 모양과 유사한 모양을 가진다. 광학기능면이 연삭 및 연마에 의해 완성되므로, 광학 소자 블랭크는 광학기능면이 평면 또는 구면인 광학 소자를 목표로 하는 것이 바람직하다. 이러한 광학 소자 블랭크의 바람직한 예로서, 구형 렌즈용 블랭크 및 프리즘용 블랭크가 제공된다.

연삭이나 연마 동안 손상을 방지하기 위하여, 광학 소자 블랭크는 아닐링하 여 뒤틀림을 줄인 것이 바람직하다. 또한, 아닐링을 통해 굴절률 및 아베수와 같은 광학특성을 미세하게 조정함으로써 원하는 값에 정확하게 일치하는 광학특성을 갖는 광학 소자 블랭크를 형성하는 것이 가능하다.

광학 소자 블랭크의 제조의 예

도 4에 관하여, 본 발명에 따른 광학 소자 블랭크의 제조 방법의 제 1 예가 도시된다. 이 방법의 단계 S31-S32에서, 상기 설명된 프레스 성형용 유리 소재(또는 상기 설명된 방법 중 하나에 의해 제조된 프레스 성형용 유리 소재)가 가열, 연화 및 프레스 성형된다. 질화붕소와 같은 분말 이형제가 프레스 성형용 유리 소재의 표면에 균일하게 도포하고 유리가 연화될 때까지 가열한다. 다음에, 유리를 프레스 성형틀에 도입하여 프레스 성형을 수행한다. 다음에, 성형틀로부터 프레스 성형품을 취출하고, 아닐링을 통해 뒤틀림을 보정하고, 굴절률과 같은 광학특성을 원하는 값으로 조정한다.

도 5에 관하여, 본 발명에 따른 광학 소자 블랭크의 제조 방법의 제 2 예가 도시된다. 이 방법의 단계 S41-S43에서, 유리 원료들을 혼합하여 본 발명에 따른 플루오로인산염 유리를 얻고, 유리 원료를 용융시켜 얻은 용융 유리를 유출시키고, 용융 유리괴를 분리한 다음, 용융 유리괴를 프레스 성형하는 것을 특징으로 한다. 먼저, 균질화된 용융 유리를 질화붕소와 같은 분말 이형제가 균일하게 도포된 하부 성형틀의 표면 위로 유출시키고, 하단부가 하부 성형틀 상에 지지된 유출 중인 용융 유리의 단속 부분을 소위 전단기라고 하는 절단 엣지로 절단한다. 따라서, 원하는 질량의 용융 유리괴가 하부 성형틀 상에 얻어진다.

다음에, 용융 유리괴가 위치한 하부 성형틀을 상부 성형틀 아래 위치로 이동시키고, 용융 유리괴를 상하 성형틀에 의해 프레스하여 광학 소자 블랭크의 모양을 형성한다. 다음에, 프레스 성형품을 취출하고, 아닐링을 통해 뒤틀림을 보정하고, 굴절률과 같은 광학특성을 원하는 값으로 조정한다.

상기 설명된 두 가지 제조 방법은 대기 공기 중에서 수행될 수 있다. 여러 성형 조건, 다양한 타입의 재료를 갖는 프레스 성형틀, 다양한 타입의 가열 및 연화 용기, 및 가열이나 연화 동안 유리 곱을 위치시키는 다양한 타입의 팬이 사용될 수 있다.

광학 소자 및 그 제조 방법

본 발명에 따른 광학 소자는 플루오로인산염 유리로 제작된다.

예를 들어, 비구면 렌즈, 구면 렌즈, 평요 렌즈, 평철 렌즈, 양요 렌즈, 양철 렌즈, 철-메니스커스 렌즈, 요-메니스커스 렌즈, 마이크로 렌즈, 렌즈 어레이, 회절격자를 가진 렌즈, 프리즘 및 렌즈기능을 가진 프리즘과 같은 렌즈들이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 소자는 낮은 분산성 및 이상 부분 분산성을 갖는 유리로 제작되기 때문에, 다른 종류의 유리로 제작된 다른 종류의 광학 소자와의 조합에 의해 고차의 색수차를 보정하는 것이 가능하다. 더욱이, 본 발명에 따른 광학 소자는 저 분산성 유리로서 비교적 높은 굴절률을 가지므로, 렌즈의 광학기능면의 곡률의 절대값을 낮추는 것이 가능하며, 이로써 촬상광학 시스템 또는 투사광학 시스템 등의 광학 시스템에 본 발명에 따른 광학 소자를 사용하여 광학 시스템을 소 형화하는 것이 가능해진다.

광학 소자의 제조의 예

도 6에 관하여, 본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법의 제 1 예가 도시된다. 이 방법의 단계 S51에서, 상기 설명된 광학 소자 블랭크(또는 본 발명에 따라서 제조된 광학 소자 블랭크)가 연삭 및 연마된다. 각종 연삭 공정 및 연마 공정이 사용될 수 있다. 본 방법은 구면 렌즈나 프리즘과 같은 평면 광학기능면 또는 구면 광학기능면을 가진 광학 소자를 제조하는데 있어서 바람직하게 사용될 수 있다.

도 7에 관하여, 본 발명에 따른 광학 소자의 제조 방법의 제 2 예가 도시된다. 이 방법의 단계 S61-S62에서, 상기 설명된 프레스 성형용 유리 소재(또는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 프레스 성형용 유리 소재)가 가열되고, 프레스 성형틀에서 정밀 프레스 성형된다.

프레스 성형틀 및 프레스 성형용 유리 소재의 가열 및 프레스 공정은 프레스 성형틀의 성형면 또는 성형된 표면에 제공된 이형막의 산화를 방지하기 위하여 질소 가스와 수소 가스의 혼합 가스와 같은 비산화성 가스 분위기 하에 수행하는 것이 바람직하다.

비산화성 가스 분위기 하에서는 프레폼의 표면에 피복된 탄소-함유 막이 산화되지 않으며, 이 막은 정밀 프레스 성형된 성형품의 표면에 남게 된다. 탄소-함유 막은 최종적으로 제거되어야 한다. 산화성 분위기 하에, 예를 들어 대기 중에서 정밀 프레스 성형품을 가열함으로써 비교적 쉽게 완전히 탄소-함유 막을 제거하 는 것이 가능하다. 탄소-함유 막의 산화 및 제거는 정밀 프레스 성형품이 가열에 의해 변형되지 않는 온도에서 수행되어야 한다. 더 구체적으로는, 탄소-함유 막의 산화 및 제거는 유리전이 온도 미만의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.

정밀 프레스 성형에서는 원하는 모양으로 미세하게 가공된 성형면을 가진 프레스 성형틀이 사용된다. 그러나, 프레스 공정 동안 유리의 융착을 방지하기 위하여 성형면에 이형막이 형성될 수 있다. 이형제로서 탄소-함유 막, 질화물 막, 또는 귀금속 막이 사용될 수 있다. 탄소-함유 막으로서 수소화 탄소막 또는 탄소막이 바람직하게 사용될 수 있다. 정밀 프레스 성형에서, 프레폼은 서로 대향한 한 쌍의 상하 성형틀 사이의 위치에 공급된다. 상하 성형틀은 정밀 가공된 모양의 성형면을 가진다. 계속해서, 양 성형틀과 프레폼을 유리의 점도가 10⁵ 내지 10⁹dPa·s에 상당하는 온도로 가열하여 프레폼을 연화시키고, 프레폼을 가압 성형하여 성형틀의 성형면을 유리에 정밀하게 전사한다.

또한, 성형면이 정밀 가공된 서로 대향한 한 쌍의 상하 성형틀의 사이의 위치에 유리의 점도가 10⁵ 내지 10⁹dPa·s에 상당하는 온도로 예열된 프레폼을 공급하고, 프레폼을 가압 성형함으로써 성형틀의 성형면을 유리에 정밀하게 전사하는 것이 가능하다.

적합한 가공 압력 및 가공 시간은 유리의 점도 등 여러 요인을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 약 5 내지 15MPa의 압력과 10 내지 300초의 프레스 시간이 사용될 수 있다. 압력 및 시간 등의 프레스 조건은 성형품의 모양 및 크기에 따라서 결정될 수 있다.

계속해서, 성형틀 및 정밀 프레스 성형품을 냉각하고, 바람직하게는 뒤틀림 온도 이하의 온도에서 이형하여 정밀 프레스 성형품을 취출한다. 광학특성을 원하는 값으로 정밀하게 조정하기 위하여, 아닐링 속도 등의 냉각 동안의 성형품의 아닐링 공정 조건이 적합하게 조정될 수 있다.

광학 소자를 제조하는 상기 설명된 제 2 제조 방법은 다음의 두 방법으로 일반적으로 분류될 수 있다.

제 1 방법은 프레스 성형용 유리 소재를 프레스 성형틀에 도입하고, 유리 소재와 프레스 성형틀을 함께 가열하여 정밀 프레스 성형을 수행하는 방법이다. 제 1 방법은 광학 소자의 표면 정확도 및 편심 정확도와 같은 성형 정확도가 강조되는 경우에 권장된다.

제 2 방법은 프레스 성형용 유리 소재를 가열한 후, 유리 소재를 예열된 프레스 성형틀에 도입하여 정밀 프레스 성형을 수행하는 방법이다. 제 2 방법은 생산성이 강조되는 경우에 권장된다.

본 발명에 따른 광학 소자는 프레스 성형하지 않고도 제조될 수 있다. 예를 들어, 주형에 균질화된 용융 유리를 도입함으로써 유리 블록을 성형하고, 아닐링을 통해 뒤틀림을 제거하고, 아닐링 조건을 조정하여 굴절률이 원하는 값으로 되도록 광학특성을 조정한다. 다음에, 유리 블록을 절단 및 분할하여 유리 조각들로 만들고, 유리 조각을 연삭 및 연마하여 광학 소자로서 완성한다.

이후, 구체예에 따른 구체적인 실시예를 설명한다. 본 발명이 구체적인 실 시예에 제한되지 않는다는 것이 주지되어야 한다.

본 발명의 실시예

이후, 본 발명의 다양한 구체예의 실시예들이 설명된다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것을 유념해야 한다.

실시예 1

표 1 내지 3에 나타낸 유리 조성을 달성하기 위하여, 메타인산염, 불화물 및 산화물과 같은 여러 원료들이 사용된다. 원료들을 칭량하여 충분히 혼합한다. 다음에, 혼합된 원료를 백금 용융 용기에 넣고 가열하여 용융시킨다. 용융 후, 용융 유리를 주형에 유입시키고, 유리전이 온도 근처의 온도로 냉각한 다음, 아닐링 노로 바로 옮겨서 유리전이 온도 범위에서 약 1시간 동안 아닐링을 수행한다. 다음에, 노 내에서 유리를 실온으로 냉각한다. 결과적으로, 복수의 광학 유리 조각 1번에서 13번이 얻어진다.

관찰자가 광학현미경으로 확대하여 각 얻어진 유리를 관찰했을 때, 관찰자는 결정의 분리, 백금 입자 같은 이물질, 기포 및 맥리를 발견하지 못했다. 표 1, 2, 및 3은 각각 상기 설명된 대로 얻어진 각 광학 유리의 특성을 나타낸다. 1번 내지 13번 유리의 원료로서 탄산염은 사용하지 않는다.

유리의 특성은 다음 방식에 따라서 측정한다.

(1) 굴절률 nd, ng, nF, nc 및 아베수 νd

굴절률 nd, ng, nF, nc 및 아베수 νd는 JOGIS(일본 광학소자공업회 규격)의 굴절률 측정법에 따라서 측정한다.

(2) 부분 분산비의 정상 라인으로부터의 편차 ΔPg,F

편차 ΔPg,F는 굴절률 ng, nF 및 nc로부터 얻어진 부분 분산비 Pg,F 및 아베수로부터 얻어진 부분 분산비 Pg,F^(O)로부터 계산한다.

(3) 액상 온도

액상 온도는 유리를 소정 온도로 가열된 노 내에 2시간 동안 유지하고, 냉각한 후, 현미경으로 100배 확대하여 유리를 관찰하여 측정한다. 표 1, 2, 및 3에서 "액상 온도" 칼럼에 나타낸 온도는 이 온도에서 노 내에 2시간 보유한 후에 결정의 분리가 관찰되지 않는다는 것과, 액상 온도가 표에 나타낸 온도 이하라는 것을 의미한다.

(4) 유리전이 온도 Tg

유리전이 온도는 DSC(시차주사열량계)를 사용하여 승온 속도를 10℃/분으로 하여 측정한다.

(5) 마모도 F_A

유리 시험 시료(유리 시료)를 60회전/분의 속도로 수평 회전하는 주철제 평판 위에 평판 중심으로부터 80mm 이동된 위치에 유지하고, 평균 입경 20㎛의 알루미나 연마립에 물 20mL를 가하여 얻은 래핑액을 유리 시료에 5분간 균일하게 공급하고, 9.807N의 하중을 가하면서 유리 시료를 래핑한다. 래핑 후 시료 질량을 칭량하여 마모 질량 "m"을 구한다. 유사하게, 일본 광학소자공업회에서 지정한 표준 시료(BSC7)의 마모 질량 "mo"를 측정하고, 하기 식에 의해 마모도 F_A를 계산한다:

FA = [(m/d)/(mo/do)] x 100

상기 식에서, d는 측정대상 유리의 비중이고, do는 표준 시료의 비중이다.

(6) Knoop 경도 H_K

평면 연마된 유리면에, 대칭각이 172°30' 및 130°인 마름모꼴 횡단면을 갖는 다이아몬드 사각추 압자에 15초간 0.9807N의 하중을 가하여 홈을 형성한다. 다음에, 이와 같이 형성된 영구 홈의 긴 쪽 대각선의 길이를 측정하고, 하기 식에 의해 Knoop 경도 H_K를 계산한다:

HK = 1.451 x (F/l²)

상기 식에서, F는 하중(N)이고, l은 영구 홈의 긴 쪽 대각선 길이(mm)이다.

실시예 2

실시예 1에 설명된 각 광학 유리를 얻기 위하여 혼합한 유리 원료(탄산염은 함유하지 않는다)를 용융, 투명화 및 균질화하여 용융 유리를 형성하고, 백금 노즐로부터 용융 유리 적을 적하하여 프레폼 성형틀에 수용한 다음, 풍압을 가하여 용융 유리 적을 부상시켜 각종 유리로 이루어진 구상 프레폼을 형성한다.

상기 설명된 용융 유리를 백금 파이프로부터 연속하여 유출시키고, 유출 중인 용융 유리의 하단부를 프레폼 성형틀에 수용하고, 유출 중인 용융 유리의 부분에 병목부를 만든 다음, 프레폼 성형틀을 직선으로 급강하시켜 병목부 위치에서 용융 유리를 분리하여 각종 유리로 이루어진 프레폼을 형성할 수 있다. 또한, 분리된 용융 유리괴를 프레폼 성형틀에 수용한 후, 풍압을 가하여 용융 유리괴를 부상시켜 프레폼을 형성한다. 관찰자는 이와 같이 얻어진 프레폼에서 실투, 맥리, 이물질 및 기포를 발견하지 못했다.

실시예 3

연속하여 유출하는 용융 유리(실시예 2에 따라서 제조된다)를 도입하여 유리 블록을 형성하고, 유리 블록을 아닐링한 후, 유리 블록을 절단하여 복수의 유리 조각을 형성한다. 각종 유리로 이루어진 프레폼은 각 유리 조각을 연삭 및 연마하여 제조한다. 관찰자는 이와 같이 얻어진 광학 블록(즉, 프레폼에 사용되는 부분)의 내부에서 실투, 맥리, 이물질, 및 기포를 발견하지 못했다.

이와 같이 얻어진 프레폼은 플루오로인산염 유리로서 비교적 낮은 마모도와 비교적 높은 Knoop 경도를 가지므로, 연마 등의 공정 동안 마모가 적고, 따라서 가공면 정확도를 증진시키고, 프레폼 표면에 흠이 남지 않도록 하는 것이 가능하다.

실시예 4

연속하여 유출하는 용융 유리(실시예 2에 따라서 제조된다)를 도입하여 유리 블록을 형성하고, 유리 블록을 아닐링한 후, 유리 블록을 절단하여 복수의 유리 조각을 형성한다. 다음에, 각 유리 조각을 배럴 연마하여 프레스 성형용 유리 곱을 형성한다.

실시예 5

실시예 2 또는 실시예 3에 따라서 얻어진 프레폼의 표면을 탄소-함유 막으로 코팅하고, 이 프레폼을 성형면이 탄소-함유 막으로 피복된 SiC로 제작된 상하 성형틀 및 동체 성형틀을 포함하는 프레스 성형틀에 도입하고, 질소 분위기 중에서 성형틀과 프레폼을 함께 가열하여 프레폼을 연화시킨 후, 프레폼을 정밀 프레스 성형하여 각종 유리로 이루어진 각종 렌즈(예를 들어, 구면 양철 메니스커스 렌즈, 구면 양요 메니스커스 렌즈, 구면 양철 렌즈, 및 구면 양요 렌즈)를 형성한다.

이와 같이 얻어진 각종 유리에 필요에 따라 센터링 가공을 실시할 수 있다. 이와 같이 얻어진 렌즈는 플루오로인산염 유리로서 비교적 낮은 마모도와 비교적 높은 Knoop 경도를 가지므로, 센터링 동안의 마모가 적고, 가공면 정확도를 증진시키고, 프레폼 표면에 흠이 남지 않도록 하는 것이 가능하다.

실시예 6

실시예 4에 따라서 형성된 유리 곱의 표면에 질화붕소로 이루어진 분말 이형제를 도포하여 유리 곱을 연화시킨 후, 성형틀에서 유리 곱을 프레스 성형하여 각종 렌즈 블랭크(예를 들어, 구면 요-메니스커스 렌즈, 구면 양철 렌즈, 및 구면 양요 렌즈)를 형성한다. 이렇게 하여 각종 유리로 형성된 렌즈 블랭크가 제조된다.

실시예 7

실시예 2에 따라서 제조된 용융 유리를 유출시키고, 전단기를 사용하여 유출 중인 용융 유리를 절단하여 용융 유리괴를 분리하고, 프레스 성형틀에서 유리괴를 프레스 성형하여 각종 렌즈 블랭크(예를 들어, 구면 철-메니스커스 렌즈, 구면 요-메니스커스 렌즈, 구면 양철 렌즈, 및 구면 양요 렌즈)를 형성한다. 이렇게 하여 각종 유리로 형성된 렌즈 블랭크가 제조된다.

실시예 8

실시예 6 또는 7에 따라서 제조된 렌즈 블랭크에 아닐링 공정을 실시하여 뒤틀림을 제거하는 동시에 굴절률을 원하는 값으로 조정한 다음, 렌즈 블랭크를 연삭 및 연마하여 각종 렌즈(예를 들어, 구면 철-메니스커스 렌즈, 구면 요-메니스커스 렌즈, 구면 양철 렌즈, 및 구면 양요 렌즈)를 형성한다. 이렇게 하여 각종 유리로 이루어진 렌즈가 얻어진다.

실시예 9

실시예 2에 따라서 제조된 용융 유리를 유출시키고, 유출 중인 용융 유리를 주형에 도입하여 유리 블록을 형성하고, 블록을 절단, 연삭 및 연마하여 각종 구면 렌즈 및 프리즘을 제조한다.

이와 같이 얻어진 각 광학 소자는 플루오로인산염 유리로서 비교적 낮은 마모도와 비교적 높은 Knoop 경도를 갖는 유리로 이루어지므로, 가공면 정확도를 증진시키고, 렌즈나 프리즘 표면에 흠이 남지 않도록 하는 것이 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명에 따른 플루오로인산염 유리는 낮은 분산성 및 높은 굴절률을 가지며, 고차의 색수차 보정에 적합하고, 정밀 프레스 성형용 프레폼과 같은 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자 블랭크 및 광학 소자를 위해 적합하게 사용된다.

본 발명은 상기 개략된 특정 구체예들과 함께 설명되었지만, 많은 변경, 변형 및 변화가 당업자에게는 자명할 것이다. 따라서, 상기 제시된 본 발명의 바람직한 구체예들은 예시이지 제한은 아니다. 하기 청구항들에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 많은 변화가 만들어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 유리 성형체의 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 유리 소재의 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 유리 소재의 또 다른 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 광학 소자 블랭크의 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 광학 소자 블랭크의 또 다른 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 광학 소자의 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 광학 소자의 또 다른 제조 방법을 예시하는 순서도이다.

Claims (12)

1. 다음 양이온: 20 내지 45 양이온% 양의 P⁵⁺, 15 내지 35 양이온% 양의 Al³⁺, 20 내지 50 양이온% 양의 Ba²⁺ 및 0∼1 양이온% 양의 B³⁺; 그리고 다음 음이온: 20 내지 50 음이온% 양의 F^-, 및 50 내지 80 음이온% 양의 O^2-를 포함하고;

   O^2-/P⁵⁺ 몰비가 3.5 이상이고; Al³⁺/P⁵⁺ 몰비가 0.45 이상이고; 유리의 아베수(νd)가 66 이상이며; 유리의 굴절률(nd)이 하기 식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 플루오로인산염 유리.

   nd ≥ 2.0614-0.0071 x νd (1)
2. 제 1 항에 있어서, 다음 양이온: 0∼10 양이온% 양의 Li⁺; 0∼10 양이온% 양의 Na⁺; 0∼10 양이온% 양의 K⁺; 0∼10 양이온% 양의 Mg²⁺; 0∼15 양이온% 양의 Ca²⁺; 0∼10 양이온% 양의 Sr²⁺; 0∼15 양이온% 양의 Zn²⁺; 0∼3 양이온% 양의 La³⁺; 0∼3 양이온% 양의 Gd³⁺; 0∼15 양이온% 양의 Y³⁺; 및 0∼5 양이온% 양의 Si⁴⁺ 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플루오로인산염 유리.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리의 액상 온도가 900℃ 이하인 것을 특징으로 하는 플루오로인산염 유리.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리의 ΔPg,F가 0.015 이상인 것을 특징으로 하는 플루오로인산염 유리.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, Cl^-를 0 내지 3.0 음이온%의 양으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플루오로인산염 유리.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 플루오로인산염 유리로 제작된 프레스 성형용 유리 소재.
7. 제 6 항에 있어서, 프레스 성형용 유리 소재가 정밀 프레스 성형용 프레폼으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 유리 소재.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 플루오로인산염 유리로 제작된 광학 소자로서 완성되는 광학 소자 블랭크.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 플루오로인산염 유리로 제작된 광학 소자.
10. 제 7 항에 따른 프레스 성형용 유리 소재를 가열하는 가열 단계; 및

    이 유리 소재를 프레스 성형틀에서 정밀 프레스 성형하는 정밀 프레스 성형 단계

    를 포함하는 광학 소자의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 정밀 프레스 성형 단계가

    프레스 성형용 유리 소재를 프레스 성형틀에 도입하는 단계; 및

    유리 소재와 프레스 성형틀을 함께 가열하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 정밀 프레스 성형 단계가

    프레스 성형용 유리 소재를 가열한 후, 예열된 프레스 성형틀에 유리 소재를 도입하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.

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