WO2002053506A1 - Glass for molded lens - Google Patents

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WO2002053506A1
WO2002053506A1 PCT/JP2001/011178 JP0111178W WO02053506A1 WO 2002053506 A1 WO2002053506 A1 WO 2002053506A1 JP 0111178 W JP0111178 W JP 0111178W WO 02053506 A1 WO02053506 A1 WO 02053506A1
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glass
molded lens
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mold
lens
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PCT/JP2001/011178
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Shigeo Furukawa
Masahiro Hiraka
Shigeki Yamada
Yoshiki Higashiyama
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths

Definitions

  • the present invention relates to a glass composition for a lens capable of forming a glass preform between a mold having a lens curved surface shape by a hot pressing method, and more particularly to a glass composition having a high refractive index and low dispersibility.
  • the present invention relates to a glass for a lens. Background art
  • composition of conventional optical glass was determined in order to obtain the required properties such as refractive index, Abbe number, and chemical durability, and no consideration was given to lowering the glass transition temperature (T g).
  • the mold lens glass is pressed for a long time (approximately 20 seconds) at a temperature 10 to 20 ° C higher than the yield point of the glass, using a mold that has been precisely ground and polished.
  • the mold surface is coated with a thin film such as diamond-like carbon (DLC) or TiCN to release the molded lens from the mold.
  • a thin film such as diamond-like carbon (DLC) or TiCN to release the molded lens from the mold.
  • DLC diamond-like carbon
  • Glass with a low Tg is required as glass for mold lenses in order to prolong the life of the mold coating film and reduce costs.However, in order to reduce lens aberrations such as spherical aberration, refraction is required. Rate is high, that is, T g is low, and Glass for molded lenses with a high refractive index (nd) is required.
  • the glass composition is such that crystal precipitation is unlikely to occur.
  • An object of the present invention is to provide a molded lens glass having a low Tg and a high refractive index (nd), hardly causing crystal precipitation during glass production, and having high water resistance. Disclosure of the invention
  • B 2 ⁇ 3, S i 0 2, L a 2 0 3, Zn_ ⁇ is made of a B a 0, and C a O.
  • B 2 0 3 is 2 5 ⁇ 35Wt% in composition weight ratio
  • S i 0 2 is L ⁇ 7wt%
  • La 2 ⁇ 3 contains 12 to 20 wt%
  • the total amount of ZnO and 8 & 0 a 0 a 40 contains 40 to 55 wt%.
  • the glass for molded lenses (hereinafter, simply referred to as glass) in the embodiment of the present invention will be described.
  • the glass melt is poured into a mold that has been heated to the glass transition temperature Tg in advance, and vitrified.
  • the obtained glass is cooled in a lehr at 10 ° C / h from T g to T g-40 ° C and thereafter at 100 ° C / h to remove thermal distortion.
  • this glass is formed into a rectangular parallelepiped shape of 15 mm ⁇ 15 mm ⁇ 5 mm, and each surface is mirror-polished, and then the refractive index and the Abbe number are measured.
  • a part of the glass is pulverized, made into a powder, and subjected to differential thermal analysis (DTA analysis) to measure Tg, T s , and liquidus temperature (T L ).
  • DTA analysis differential thermal analysis
  • Table 1 (S i 0 2, B 2 0 3) -L a 2 0 3 - (B A_ ⁇ , Z nO, C a O) shows the glass compositions and properties of.
  • three values were calculated as a parameter indicating the stability of the glass, that is, the degree to which crystallization hardly occurs.
  • the three values are calculated by the following formula, and the larger the value, the more stable the glass.
  • Tg is the glass transition temperature
  • Tc is the crystallization temperature
  • T is the liquidus temperature.
  • the refractive index, Abbe number, and characteristic temperature of each glass were measured.
  • the Abbe number d is calculated by the following formula. The larger the Abbe number, the smaller the glass dispersion.
  • n F is the refractive index at the F-line (wavelength 486. 1 nm)
  • n c is the refractive index at C line (wavelength 6 56. 3 nm),! ! It is the refractive index at the vertical line (wavelength 587.6 nm).
  • the degrees total amount about 25 wt% of B 2 0 3 and S I_ ⁇ 2 is a glass forming oxide and summer small and j3 value of 2 or less, it can be seen that the glass is unstable.
  • B 2 0 3 and S I_ ⁇ 2 the total amount of high Tg of connexion fringes at 40 w t% or more It is not suitable for molded lens glass.
  • the stability of the glass can be improved by mixing and replacing the divalent metal oxide component (BaO) with other components (Zn ⁇ , CaO).
  • the water resistance of the obtained glass was measured as follows. That is, a glass powder of a specific gravity equivalent (constant volume) adjusted to a particle size of 250 zm to 420 was boiled in boiling water for 1 hour, and then the weight loss (Dw) of the glass was measured. The results are shown in Table 2.
  • Table 2
  • the present invention provides a glass for a mold lens having a low Tg, a high refractive index (nd), low crystal precipitation during production, high power and high water resistance. can do.

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Description

明細 モールドレンズ用ガラス
技術分野
本発明は、 レンズ曲面形状を有する金型間でガラスプリフォームを熱間プレス 法によって成形することができるレンズ用のガラス組成に関するものであり、 特 に高屈折率、 低分散性を備えるモ一ルドレンズ用ガラスに関する。 背景技術
従来の光学ガラスは屈折率、 アッベ数、 化学耐久性等の必要な特性を得るため にその組成が決定され、 ガラス転移温度 （T g) を低くすることは考慮されてい なかった。
一方、 1 9 8 3年頃から研磨を必要とせず、 熱間プレスによって研磨面と同じ 表面形状と、 表面粗さを高い精度で制御できるモールドレンズの成形技術が開発 されてきている。
これらのモールドレンズ用ガラスは、 現在光ディスクデバイスのピックアップ レンズなどに用いられている。
モールドレンズ用ガラスを、 精密に研削、 研磨された金型を用いて、 ガラスの 屈伏点より 1 0〜2 0 °C高い温度で長時間 （約 2 0秒） プレスすることによって モールドレンズ力得られる。
金型表面には成形されたモールドレンズを金型から離型するために、 ダイヤモ ンドライク力一ボン （D L C) や T i C Nなどの薄膜がコートされている。 その金型コ一ト膜の寿命を長くしてコスト低減を図るためにモールドレンズ用 ガラスとして T gの低いガラスが必要とされるが、 球面収差などのレンズの収差 を少なくするためには屈折率が高いことが望ましく、 すなわち T gが低く、 かつ 屈折率 （nd) の高いモールドレンズ用ガラスが要求されている。
さらに結晶が析出しゃすいガラスの場合には安定して良いレンズを製造するこ とが難しく、 従ってガラス組成としては結晶析出が起こりにくいものであること が必要である。
さらにガラスの耐水性が悪い楊合には空気中の水分とガラス表面とが反応し、 ガラス表面に白濁を生じるので、ガラスの耐水性は十分に高いことが必要となる。 本発明は低い Tgと、 高い屈折率（nd) とを備え、 ガラス製造時に結晶析出が 起こりにくく、かつ耐水性の高いモールドレンズ用ガラスを提供するものである。 発明の開示
本発明のモ一ルドレンズ用ガラスは、 B2〇3、 S i 02、 L a203、 Zn〇、 B a 0、 および C a Oとからなるものである。 その組成は重量比において B203が 2 5〜35wt %、 S i 02が l〜7wt %であり、 かつ、 B203と S i 02の合計 量が30〜40 1; %、 L a2〇3が 12〜20w t %、 ZnO、 8 &0ぉょびじ a Oの合計量が 40〜55w t %を含有してなるものである。 発明を実施するための好ましい形態
以下、 本発明の実施の形態におけるモールドレンズ用ガラス （以下単にガラスと いう） について説明する。
(実施の形態 1 )
特級試薬 （J I S規格） の H3B03、 S i〇2、 L a203> Zn〇、 B a〇および C a〇を本発明の特徴とする組成となるように混合した後、 1350°Cで 20分 間溶融する。
次に、予めガラス転移温度 Tgに加熱しておいた金型にガラス融液を流し出し、 ガラス化させる。 次に、得られたガラスを徐冷炉中にて T gから T g— 40 °Cまでは 10 °C / h、 それ以降は 100°C/hで冷却し、 熱歪みを除去する。
次に、 このガラスを 15mmX 15mmX 5 mmの直方体形状に成形し、 各面 を鏡面研磨したのち屈折率及びァッベ数の測定を行う。
さらにガラスの一部を粉砕、 粉末状にして示差熱分析 （DTA分析） を行って Tg、 Ts、 液相温度 （TL) の測定を行う。
このように製造されたガラスのガラス化領域について表 1を用いて説明する。 表 1に （S i 02、 B203) -L a203— (B a〇、 Z nO、 C a O) 系のガラス 組成とその特性について示す。
ここでガラスの安定性、 すなわち結晶化が起こりにくい程度を表すパラメ一夕 として 3値を計算した。 3値は下記の式で計算され、 その値が大きいほどガラス は安定である。
β= (Tc-Tg) / (TL-TC)
ただし、 Tgはガラス転移温度、 Tcは結晶化温度、 T ま液相温度である。 また、 それぞれのガラスについて屈折率、 アッベ数、 特性温度を測定した。 アッベ数レ d は下記の式で計算され、 アッベ数が大きいほどガラスの分散は小 さいことになる。
d= (n d - l) / (nF-nc)
ただし、 nFは F線 （波長 486. 1 nm) での屈折率、 ncは C線 （波長 6 56. 3 nm) での屈折率、 ！！^ま 線 （波長 587. 6 nm) での屈折率であ る。 表 1より、 ガラス形成酸化物である B203と S i〇2との合計量が 25wt%程 度では j3値が 2以下と小さくなつており、 ガラスが不安定であることがわかる。 また、 B203と S i〇2との合計量が 40w t %以上では Tgが高くなつてしま い、 モールドレンズ用ガラスには適さないことが分かる。
さらに 2価金属酸化物成分 （B aO) を他の成分 （Zn〇、 C aO) と混合、 置き換えることによってガラスの安定性を向上できることが分かる。
表 1
Figure imgf000005_0001
(組成は wt%) (実施の形態 2)
つぎに本発明の第 2の実施の形態について説明する。
ガラス組成において、 B2O3=30〜31wt %， S i 02= 5 w t , L a 2 〇3=1 5wt %とし、 B a〇、 ZnO、 C a Oの組成比を変化させてガラスを 作製した。
得られたガラスの耐水性をつぎのように測定した。 すなわち 250 zmから 4 20 の粒径にそろえた比重相当分 （一定容積） のガラス粉末を沸騰水中で 1 時間煮沸した後、 ガラスの重量減 （Dw) を測定した。 その結果を表 2に示す。 表 2
Figure imgf000006_0001
(組成は w ）
表 2に示すように、 2価金属酸化物の成分比を最適化することにすることによ つてガラスの耐水性を向上できることがわかる。 産業上の利用可能性
上記本発明の実施の形態より明らかなように、本発明は Tgが低ぐ屈折率（n d) が高く、製造時の結晶析出が起こりにくく、力、つ耐水性の高いモールドレンズ 用ガラスを提供することができる。

Claims

請求 の 範 囲
1. 25〜35wt %の B203と、 l〜7w t %の S i 02とを含有し、 かつその 合計が 30-4 Ow t %であり、 さらに 12〜20wt %の L a 203を含有し、 ZnO、 B a Oおよび C a Oの含有量の合計が 40〜55wt%であるモールド レンズ用ガラス。
2. 前記 ZnO、 B aOおよび C aOの重量比が、 ZnO : BaO : CaO=2 5〜35 : 5〜16 : 4〜11である請求項 1記載のモールドレンズ用ガラス。
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