KR20150120346A

KR20150120346A - 광학 유리, 광학 유리 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자, 및 그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150120346A
Application number: KR1020157020789A
Authority: KR
Inventors: 슌고 구와타니; ?고 구와타니; 야스히로 후지와라
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-10-27
Also published as: US9561980B2; US20150368151A1; CN104981439B; CN108178509A; CN104981439A; TW201500318A; TWI618684B

Abstract

본 발명의 일 양태는, 산화물 기준의 유리 조성에 있어서, P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하, 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만, 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.180 의 범위, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 1.39 ∼ 1.80 의 범위이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리에 관한 것이다.

Description

광학 유리, 광학 유리 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자, 및 그들의 제조 방법{OPTICAL GLASS, OPTICAL GLASS BLANK, GLASS MATERIAL FOR PRESS MOLDING USE, OPTICAL ELEMENT, AND METHODS RESPECTIVELY FOR PRODUCING SAID PRODUCTS}

본 출원은, 2013년 2월 19일 출원의 일본 특허출원 2013-030211호 및 일본 특허출원 2013-030212호, 2013년 9월 30일 출원의 일본 특허출원 2013-205432호, 그리고 2014년 1월 14일 출원의 일본 특허출원 2014-004423호의 우선권을 주장하고, 그 전체 기재는 여기에 특별히 개시로서 원용된다.

본 발명은, 광학 유리, 광학 유리 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 내실투성이 우수한 고굴절률·고분산 특성을 갖는 인산계 광학 유리, 이 광학 유리로 이루어지는 광학 유리 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.

유리의 네트워크 포머로서 인산을 많이 함유하는 소위 인산계 광학 유리로는, 특허문헌 1 ∼ 8 에 기재되어 있는 바와 같이 여러 가지 굴절률을 갖는 것이 알려져 있다. 그들 중에서도, 높은 굴절률과 함께 고분산 특성 (저아베수) 을 갖는 광학 유리는, 각종 렌즈 등의 광학 소자 재료로서 수요가 높다. 예를 들어, 고굴절률 저분산성의 렌즈와 조합함으로써, 컴팩트하고 고기능의 색수차 보정용의 광학계를 구성할 수 있기 때문이다. 또한, 고굴절률 고분산 특성의 렌즈의 광학 기능면을 비구면화함으로써, 각종 광학계가 더욱 고기능화, 컴팩트화를 도모할 수 있다.

일본 공개특허공보 평5-270853호 일본 공개특허공보 평6-345481호 일본 공개특허공보 평8-157231호 일본 공개특허공보 2003-238197호 일본 공개특허공보 2003-160355호 일본 공개특허공보 2008-303112호 일본 공개특허공보 2009-96649호 일본 공개특허공보 2012-17261호

그런데, 렌즈 등의 광학 소자를 제조하는 방법으로는, 광학 소자의 형상에 근사한 광학 소자 블랭크라고 불리는 중간 제품을 만들고, 이 중간 제품에 연삭, 연마 가공을 실시하여 광학 소자를 제조하는 방법이 알려져 있다. 이와 같은 중간 제품의 제조 방법의 일 양태로는, 적당량의 용융 유리를 프레스 성형하여 중간 제품으로 하는 방법 (다이렉트 프레스법이라고 한다) 이 있다. 또, 다른 양태로는, 용융 유리를 주형에 주입하여 유리판으로 성형하고, 이 유리판을 절단하여 복수개의 유리편으로 하고, 이 유리편을 재가열, 연화시켜 프레스 성형에 의해 중간 제품으로 하는 방법, 적당량의 용융 유리를 유리 곱이라고 불리는 유리 덩어리로 성형하고, 이 유리 덩어리에 배럴 연마를 실시한 후에 재가열, 연화시켜 프레스 성형하여, 중간 제품을 얻는 방법 등이 있다. 유리를 재가열, 연화시켜 프레스 성형하는 방법은, 다이렉트 프레스법에 대해 리히트 프레스법이라고 불린다.

또, 광학 소자를 제조하는 방법으로는, 용융 유리로부터 프레스 성형용 유리 소재를 제조하고, 이 프레스 성형용 유리 소재를 성형형에 의해 정밀 프레스 성형함으로써 광학 소자를 얻는 방법 (정밀 프레스 성형법이라고 한다) 도 알려져 있다. 정밀 프레스 성형법에서는, 성형형 성형면 형상을 전사함으로써, 연마, 연삭 등의 기계 가공을 거치지 않고, 광학 소자의 광학 기능면을 형성할 수 있다.

이상 기재한 다이렉트 프레스법, 리히트 프레스법, 정밀 프레스 성형법 중 어느 것에 있어서도, 제조 과정에 있어서 유리 중에 결정이 석출되어 버리면 우수한 투명성을 갖는 광학 소자를 얻는 것은 곤란해진다. 그 때문에, 결정 석출이 억제된, 즉 내실투성이 높은 광학 유리가 요구되고 있다.

그러나, 유리의 네트워크 포머로서 인산을 많이 함유함과 함께, 고굴절률 부여 성분 및 고분산성 부여 성분을 함유하는 조성의 광학 유리는, 일반적으로 실투 경향이 강하다. 그 때문에, 고굴절률·고분산 특성을 갖는 인산계 광학 유리에 있어서의 내실투성을 향상시키는 것은 종래 곤란하였다.

본 발명의 일 양태는, 고굴절률·고분산 특성을 가짐과 함께, 내실투성이 우수한 인산계 광학 유리를 제공한다.

또한 본 발명의 일 양태에 의하면, 상기 서술한 광학 유리로 이루어지는 광학 유리 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 광학 소자, 및 그들의 제조 방법도 제공된다.

본 발명의 일 양태 (이하, 「양태 1」 이라고 기재한다) 는, 산화물 기준의 유리 조성에 있어서,

P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％,

B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하,

질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만,

질량비 [TiO₂/(TiO₂+ Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.180 의 범위,

질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 1.39 ∼ 1.80 의 범위

이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리

에 관한 것이다.

양태 1 에 관련된 광학 유리는, 필수 성분으로서 P₂O₅ 를 함유하는 인산계 광학 유리로서, 추가로 필수 성분으로서 B₂O₃ 및 TiO₂ 를 함유하고, 또한 상기 서술한 함유량 및 질량비를 만족시킴으로써, 1.78 ∼ 1.83 의 범위의 굴절률 nd 및 20 ∼ 25 의 범위의 아베수 νd 라는 고굴절률 고분산 특성을 가짐과 함께, 우수한 내실투성을 나타낼 수 있다.

또, 본 발명의 일 양태 (이하, 「양태 2」 라고 기재한다) 에 관련된 광학 유리는,

산화물 기준의 유리 조성에 있어서,

P₂O₅, B₂O₃ 및 TiO₂ 가 필수 성분이고, SiO₂, Li₂O, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 가 임의 성분이고,

P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％,

B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하,

Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만,

질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만,

질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.53 초과,

질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.96 의 범위

이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리 (이하, 「유리 2-A」 로 기재한다) ;

산화물 기준의 유리 조성에 있어서,

P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％,

B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하,

Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만,

질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만,

질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.53 초과,

질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 가 0.02 미만,

이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리 (이하, 「유리 2-B」 로 기재한다),

를 포함한다.

상기 서술한 유리 2-A 및 2-B 는, 필수 성분으로서, P₂O₅, B₂O₃ 및 TiO₂ 를 함유하고, SiO₂, Li₂O, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 를 임의로 함유할 수 있다. 또한, 상기 서술한 함유량 및 질량비를 만족시킴으로써, 1.78 ∼ 1.83 의 범위의 굴절률 nd 및 20 ∼ 25 의 범위의 아베수 νd 라는 고굴절률 고분산 특성을 가짐과 함께, 우수한 내실투성을 나타내는 인산계 광학 유리를 얻는 것이 가능해진다.

양태 1 및 양태 2 에 의하면, 다이렉트 프레스법, 리히트 프레스법, 정밀 프레스 성형법 중 어느 것에도 바람직한 고굴절률 고분산 특성을 갖는 인산계 광학 유리를 제공할 수 있다. 추가적인 일 양태에 의하면, 상기 서술한 광학 유리로 이루어지는 광학 소자 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 및 광학 소자도 제공된다.

그런데 상기 서술한 정밀 프레스 성형법은, 비구면 렌즈 등의 광학 소자를 효율적으로 제조할 수 있는 방법이다. 따라서 상기 서술한 인산계 광학 유리는, 고굴절률·고분산 특성과 함께, 정밀 프레스 성형에 적합한 성질 (양호한 정밀 프레스 성형성) 을 갖는 것이, 비구면 렌즈 등의 광학 소자를 양호한 생산성으로 제조하기 위해서 바람직하다.

그래서 본 발명의 일 양태는, 고굴절률·고분산 특성을 가짐과 함께, 정밀 프레스 성형법에 바람직한 인산계 광학 유리를 제공한다.

또한 본 발명의 일 양태에 의하면, 상기 서술한 광학 유리로 이루어지는 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 광학 소자, 그리고 이 정밀 프레스 성형용 프리폼을 정밀 프레스 성형하는 광학 소자의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 일 양태 (이하, 「양태 3」 으로 기재한다) 는, 산화물 기준의 유리 조성에 있어서,

P₂O₅ 24 ∼ 34 질량％,

B₂O₃ 0 질량％ 초과 4 질량％ 이하,

Na₂O, K₂O, 및 Li₂O 를 합계로 12 ∼ 20 질량％,

Nb₂O₅ 15 ∼ 30 질량％,

TiO₂ 8 ∼ 15 질량％,

Bi₂O₃ 4 ∼ 25 질량％,

를 함유하고,

질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 가 0.36 ∼ 1.00 의 범위이고,

질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 1.67 의 범위이고,

굴절률 nd 가 1.78 이상 1.83 미만, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리

에 관한 것이다.

양태 3 에 관련된 광학 유리는, 필수 성분으로서, P₂O₅, B₂O₃, Nb₂O₅, TiO₂, Bi₂O₃, 알칼리 금속 산화물 (Na₂O, K₂O, 및 Li₂O 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상) 을 함유함과 함께, 광학 유리에 고굴절률 고분산 특성을 부여하기 위해서 유용한 성분인 TiO₂ 와 Nb₂O₅ 의 비율, 양호한 정밀 프레스 성형성을 부여할 수 있는 성분인 Bi₂O₃ 과 Nb₂O₅ 의 비율이 규정되어 있다. 이렇게 하여 1.78 이상 1.83 미만의 굴절률 nd 및 20 ∼ 25 의 범위의 아베수 νd 라는 고굴절률 고분산 특성을 가짐과 함께, 정밀 프레스 성형에 바람직한 인산계 광학 유리를 얻는 것이 가능해진다.

양태 3 에 의하면, 정밀 프레스 성형용 프리폼을 얻기 위해서 바람직한 고굴절률 고분산 특성을 갖는 인산계 광학 유리를 제공할 수 있다. 추가적인 일 양태에 의하면, 상기 서술한 광학 유리로 이루어지는 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 광학 소자도 제공된다.

[광학 유리]

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 광학 유리의 유리 조성을 산화물 기준으로 표시한다. 여기서 「산화물 기준의 유리 조성」 이란, 유리 원료가 용융시에 모두 분해되어 광학 유리 중에서 산화물로서 존재하는 것으로서 환산함으로써 얻어지는 유리 조성을 말하는 것으로 한다. 또, 특별히 기재하지 않는 한, 유리 조성은 질량 기준으로 표시하는 것으로 한다.

본 발명에 있어서의 유리 조성은, ICP-AES (Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry) 에 의해 구해진 것이다. 또, 본 분석 방법에 의해 구해진 분석값은 ±5 ％ 정도의 측정 오차를 포함하고 있다.

또, 본 명세서 및 본 발명에 있어서, 구성 성분의 함유량이 0 ％ 란, 이 구성 성분을 실질적으로 함유하지 않는 것을 의미하며, 이 구성 성분의 함유량이 불순물 레벨 정도 이하인 것을 가리킨다.

이하, 양태 1, 양태 2 및 양태 3 에 대해 설명한다. 특별히 기재하지 않는 한, 어느 양태에 관한 기재는 다른 양태에 대해서도 적용 가능하다. 또, 양태 1 ∼ 3 중 어느 2 개 이상에 해당하는 광학 유리도, 본 발명의 일 양태에 관련된 광학 유리에 포함된다.

<양태 1>

양태 1 에 관련된 광학 유리는, 산화물 기준의 유리 조성에 있어서, P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하, 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만, 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.180 의 범위, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 1.39 ∼ 1.80 의 범위이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리이다.

이하, 그 상세에 대해 설명한다.

P₂O₅ 는 인산계 광학 유리에 있어서 유리 형성 성분으로서 빠뜨릴 수 없는 성분이다. 인산계 유리는 비교적 낮은 온도에서 유리를 용해시킬 수 있고, 가시역의 투과율이 높다는 특징을 갖는다. 유리의 내실투성 향상의 관점에서, P₂O₅ 함유량의 하한은 20 ％ 이상, 바람직하게는 21 ％ 이상이다. 또, 상한은 34 ％ 이하, 바람직하게는 30 ％ 이하, 보다 바람직하게는 24 ％ 이하이다.

B₂O₃ 은, 인산계 광학 유리에 적당량 첨가함으로써 내실투성을 높이는 작용을 갖는 성분이다. 그 때문에 상기 서술한 광학 유리에는 필수 성분으로서, 0 ％ 초과 도입한다. B₂O₃ 함유량은, 바람직하게는 2 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상이다. 단, 과잉량 함유되면 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 것이 곤란해지기 때문에, 그 함유량은 10 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 9 ％ 이하, 보다 바람직하게는 8 ％ 이하이다.

여기서 B₂O₃ 함유량이 0 ％ 란, B₂O₃ 이 유리 중에 불순물 레벨 정도로 미량으로 함유되어 있는 경우를 포함한다. 따라서, B₂O₃ 함유량 0 ％ 초과란, B₂O₃ 이 불순물 레벨 정도를 초과하여 함유되어 있는 것을 가리킨다. 구체적으로는, 예를 들어 700 ppm (질량비) 이상, 또는 1000 ppm (질량비) 이상이다.

P₂O₅, B₂O₃ 의 각각의 함유량에 대해서는 앞서 기재된 바와 같다. 또한 상기 서술한 광학 유리에 있어서는, 고굴절률·고분산 특성을 갖는 인산계 광학 유리의 내실투성을 높이기 위해서, P₂O₅ 함유량과 B₂O₃ 함유량의 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 를 0 초과 또한 0.39 미만으로 한다. 보다 바람직한 하한은 0.15, 더욱 바람직한 하한은 0.25 이다. 보다 바람직한 상한은 0.38 이다.

SiO₂ 는, 상기 서술한 광학 유리에 함유되어 있어도 되는 임의 성분이다. 고굴절률화의 관점에서는, 그 함유량은 2 ％ 이하인 것이 바람직하고, 1.2 ％ 이하인 것이 바람직하고, 1.0 ％ 이하인 것이 바람직하고, 0.4 ％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.3 ％ 이하인 것이 한층 바람직하고, 0.3 ％ 미만인 것이 한층 더 바람직하고, 도입하지 않아도 (SiO₂ 함유량이 0 ％ 여도) 된다.

또, 내실투성 향상과 용해성의 관점에서는, SiO₂, P₂O₅ 및 B₂O₃ 의 합계 함입량에 대한 SiO₂ 함유량의 질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 는, 0.12 이하인 것이 바람직하고, 0 ∼ 0.04 의 범위인 것이 보다 바람직하다.

상기 서술한 광학 유리는, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 로 이루어지는 군에서 선택되는 알칼리 금속 산화물의 1 종 이상을 필수 성분으로서 함유한다. 이들 알칼리 금속 산화물량 (2 종 이상 함유되는 경우에는, 그들의 합계 함유량) 을, 상기의 P₂O₅, B₂O₃ 및 SiO₂ 의 합계 함유량에 대해 규정함으로써, 우수한 내실투성을 나타내는 고굴절률·고분산 인산계 광학 유리를 얻을 수 있다. 상세하게는, 상기 서술한 광학 유리에서는, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 합계 함유량에 대한 P₂O₅, B₂O₃ 및 SiO₂ 의 합계 함유량의 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 는 1.39 ∼ 1.80 의 범위이다. 이 질량비가 1.39 를 하회하면, 내실투성을 유지하는 것이 곤란해진다. 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 는, 바람직하게는 1.40 이상이고, 보다 바람직하게는 1.42 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.43 이상이고, 한층 바람직하게는 1.45 이상이다. 한편, 고굴절률·고분산 특성 유지의 관점에서, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 는, 바람직하게는 1.67 이하이고, 보다 바람직하게는 1.60 이하이다.

내실투성 향상의 관점에서는, 상기 서술한 광학 유리가 Li₂O 를 함유하는 경우에는, Li₂O 함유량은 0.3 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.2 ％ 이하이다. 내실투성을 한층 더 향상시키는 관점에서는, Li₂O 를 함유하지 않는 것 (Li₂O 함유량이 0 ％) 이 바람직하다. 동일한 관점에서, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량에 대한 Li₂O 함유량을 억제하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 질량비 [Li₂O/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 는, 0.0115 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.003 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

그 밖의 알칼리 금속 산화물의 Na₂O 및 K₂O 는, 적어도 일방, 바람직하게는 적어도 Na₂O, 보다 바람직하게는 양방을 상기 서술한 유리에 첨가할 수 있다. 굴절률 저하 억제의 관점에서는, Na₂O 함유량에 대한 K₂O 함유량의 질량비 K₂O/Na₂O 는, 0.52 이하인 것이 바람직하고, 0.40 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한 질량비 K₂O/Na₂O 는, 예를 들어 0.20 이상일 수 있다.

또, Na₂O 함유량은, 예를 들어 0 ％ 이상으로 할 수 있고, 8 ％ 이상인 것이 바람직하고, 11 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. K₂O 함유량은, 예를 들어 0 ％ 이상으로 할 수 있고, 2 ％ 이상인 것이 바람직하고, 3 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

내실투성의 관점에서는, 상기 서술한 광학 유리의 Na₂O 함유량은, 예를 들어 16 ％ 이하로 할 수 있고, 15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 14 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 동일한 관점에서, K₂O 함유량은, 6 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 ％ 이하이다.

알칼리 금속 산화물의 함유량 (복수종 함유하는 경우에는, 그들의 합계 함유량) 은, 10 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 내실투성 유지의 관점에서는, 30 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 20 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 바람직한 하한은 15 ％ 이다.

TiO₂ 는, 적당량 첨가함으로써, 유리에 고굴절률·고분산 특성을 부여할 수 있는 성분이고, 상기 서술한 광학 유리에 필수 성분으로서 도입한다. 단, 고굴절률·고분산 특성, 및 내실투성을 유지하기 위해서, 그 함유량은, 다른 고굴절률·고분산 특성을 부여할 수 있는 성분인 Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, Ta₂O₅ 의 함유량에 대해, TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량에 대한 TiO₂ 함유량의 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.180 의 범위가 되는 양으로 한다. 이 질량비가 0.059 를 하회하면, 상기 서술한 고굴절률·고분산 특성을 얻는 것이 곤란해진다. 또, 착색 억제의 관점에서, 상한은 0.180 으로 한다. 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 에 대해, 하한은 0.10 이상인 것이 바람직하고, 0.12 이상인 것이 보다 바람직하다. 상한은, 0.178 이하인 것이 바람직하고, 0.170 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.135 이하인 것이 더욱 바람직하다. 고굴절률·고분산 특성의 관점에서, TiO₂ 함유량은 6 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 유리의 용해성의 유지 및 착색 억제의 관점에서는, 11 ％ 이하인 것이 바람직하고, 9 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한 상기 서술한 광학 유리에서는, 내실투성 향상의 관점에서, P₂O₅, B₂O₃ 및 SiO₂ 의 합계 함유량을, 고굴절률·고분산 특성 부여 성분인 TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃ 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량에 대해, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.49 이상이 되는 양으로 하는 것이 바람직하고, 0.51 이상이 보다 바람직하고, 0.52 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 고굴절률·고분산 특성을 유지하는 관점에서는, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.58 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량은, 고굴절률화의 관점에서, 47 ％ 초과인 것이 바람직하고, 50 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 유리 안정성의 관점에서는, TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량은, 60 ％ 이하인 것이 바람직하고, 55 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

Nb₂O₅ 는, 고굴절률·고분산 특성을 얻기 위해서 유용한 성분이고, 또 내구성을 높이는 효과가 있는 성분이기도 하다. 내실투성 유지 및 착색 억제의 관점에서는, Nb₂O₅ 함유량은 47 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 고굴절률·고분산 특성을 유지하는 관점에서는, Nb₂O₅ 함유량은 19 ％ 이상인 것이 바람직하고, 40 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 43 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

WO₃ 및 Bi₂O₃ 은, 고굴절률·고분산 특성을 얻기 위해서 첨가 가능한 성분이다. 예를 들어, 상기 서술한 광학 유리에 있어서의 WO₃ 함유량, Bi₂O₃ 함유량은, 각각 15 ％ 이하로 할 수 있다. 착색 억제의 관점에서는, WO₃ 함유량, Bi₂O₃ 함유량은, 각각 12 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 6 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 ％ 로 해도 된다. 또한, WO₃ 의 상한은, 바람직하게는 13 ％ 미만이고, 보다 바람직하게는 3 ％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 2 ％ 이하이다.

Ta₂O₅ 는, 굴절률 조정을 위해서 첨가 가능한 임의 성분이다. 그 함유량은, 예를 들어 0 ∼ 2 ％ 로 할 수 있다. 바람직하게는, Ta₂O₅ 함유량의 상한값은 2 ％ 미만이다.

상기 서술한 광학 유리에는, 알칼리 토금속 산화물 MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 1 종 또는 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다. MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량은, 예를 들어 0 ∼ 10 ％ 의 범위로 할 수 있다. 알칼리 토금속 산화물은, 유리 안정성을 높이는 작용을 갖는 성분이지만, 굴절률의 저하나 분산성의 저하를 초래하는 경우가 있기 때문에, 합계 함유량은 2 ％ 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 0 ％ 여도 된다.

또, 각 알칼리 토금속 산화물의 함유량에 대해서는, MgO 함유량의 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 5 ％ 이하이다. CaO 함유량은 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 1 ％ 미만이다. SrO 함유량의 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 5 ％ 이하이다. BaO 함유량의 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 7 ％ 미만이고, 보다 바람직하게는 6 ％ 이하이다.

상기 서술한 광학 유리에는, 추가로 임의 성분으로서, 굴절률 조정을 위해서 ZnO, Al₂O₃ 을 첨가할 수도 있다. ZnO 함유량은, 5 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0 ％ 여도 된다. 한편, Al₂O₃ 함유량은, 3 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 2 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0 ％ 여도 된다. 또, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Cs₂O, ZrO₂, PbO 등의 성분을, 각각 예를 들어 0 ∼ 1 ％ 의 범위의 양으로, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 첨가해도 된다. 단, PbO 는 환경 영향상, 사용을 삼가하는 것이 요망되는 성분이기 때문에, PbO 는 도입하지 않는 것이 바람직하다. 또, F 를 산화물 기준으로, 2 ％ 이하의 양, 바람직하게는 2 ％ 미만의 양으로 첨가할 수도 있다. 균질한 유리를 얻는 관점에서는, F 를 도입하지 않는 것이 바람직하다. 또, Sb₂O₃ 은, 외할 (外割) 첨가량으로서, 예를 들어 0 ∼ 0.1 ％ 의 범위의 양으로 상기 서술한 광학 유리에 첨가해도 된다. Sb₂O₃ 의 외할 첨가량은, 착색 방지의 관점에서, 0 ∼ 0.02 ％ 의 범위가 바람직하다.

이상, 상기 서술한 광학 유리의 유리 조성에 대해 설명하였다. 다음으로, 상기 서술한 광학 유리의 유리 특성에 대해 설명한다.

상기 서술한 광학 유리는, 1.78 ∼ 1.83 의 범위의 굴절률 nd 및 20 ∼ 25 의 범위의 아베수 νd 를 갖는 고굴절률 고분산 광학 유리이다. 굴절률 nd 의 하한은 바람직하게는 1.790 이상, 보다 바람직하게는 1.800 이상, 상한은 바람직하게는 1.820 미만, 보다 바람직하게는 1.815 이하이다. 아베수 νd 의 하한은 바람직하게는 21 이상, 보다 바람직하게는 22 이상, 상한은 바람직하게는 24 이하, 보다 바람직하게는 23 이하이다. 이상의 굴절률 nd 및 아베수 νd 를 갖는 광학 유리는, 광학계에 있어서 유용하다.

상기 서술한 광학 유리는, 우수한 내실투성을 나타낼 수 있는 고굴절률·고분산 특성을 갖는 광학 유리이다. 내실투성의 지표의 하나로는, 액상 온도를 들 수 있다. 상기 서술한 광학 유리는, 예를 들어 1050 ℃ 이하의 액상 온도를 나타낼 수 있고, 1000 ℃ 이하의 액상 온도를 나타낼 수도 있다. 또한 상기 서술한 광학 유리의 액상 온도의 하한은, 예를 들어 900 ℃ 이상이지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

액상 온도가 낮은 유리는, 연화점 부근에서의 실투 안정성이 높기 때문에, 리히트 프레스를 위한 가열이나 정밀 프레스 성형에 있어서의 가열에 있어서 유리 중에 결정이 석출되는 것을 방지할 수 있다. 또, 액상 온도가 낮은 유리는, 저온에서 유출시킬 수 있기 때문에, 용융 유리를 유출할 때의 온도를 낮게 할 수 있다. 여기서의 온도를 낮게 함으로써, 다이렉트 프레스법에 의한 광학 소자 블랭크 제조시나 정밀 프레스 성형법에 사용하는 프레스 성형용 유리 소재의 제조시에 있어서 유리 중에 결정이 석출되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

또, 용융 유리를 유출할 때의 온도를 낮게 함으로써, 휘발에 의한 맥리 (脈理) 발생을 억제하는 것, 및 광학 특성 변동을 저감시킬 수도 있다.

또한, 액상 온도를 낮게 함으로써, 용해를 실시하는 도가니의 유리에 의한 침식을 억제할 수 있다. 그 결과, 도가니를 구성하는 백금 등의 물질이 침식에 의해 유리 중에 혼입되어 이물질이 되는 것이나, 이온으로서 용해되어 유리의 착색을 일으키는 것을 회피할 수 있다.

유리 전이 온도는, 유리 안정성의 관점에서는, 500 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 양호한 프레스 성형성을 얻는 관점에서는, 유리 전이 온도는 낮은 것이 바람직하고, 예를 들어 570 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 서술한 광학 유리는, 고굴절률·고분산 특성을 갖는 다이렉트 프레스법, 리히트 프레스법, 정밀 프레스법 중 어느 방법에도 바람직한 유리이다.

<양태 2>

다음으로, 양태 2 에 대해 설명한다.

양태 2 에 관련된 광학 유리는, 상기 서술한 유리 2-A 및 2-B 를 포함한다. 이하, 그 상세에 대해 설명한다. 특별히 기재하지 않는 한, 하기 기재는 유리 2-A 및 2-B 의 양 유리에 적용된다.

P₂O₅ 는 인산계 유리에 있어서 유리 형성 성분으로서 빠뜨릴 수 없는 성분이다. 인산계 유리는 비교적 낮은 온도에서 유리를 용해시킬 수 있고, 가시역의 투과율이 높다는 특징을 갖는다. 유리의 내실투성 향상의 관점에서, P₂O₅ 함유량의 하한은 20 ％ 이상, 바람직하게는 21 ％ 이상이다. 또, 상한은 34 ％ 이하, 바람직하게는 30 ％ 이하, 보다 바람직하게는 24 ％ 이하이다.

B₂O₃ 은, 인산계 유리에 적당량 첨가함으로써 내실투성을 높이는 작용을 갖는 성분이다. 그 때문에 상기 서술한 광학 유리에는 필수 성분으로서, 0 ％ 초과 도입한다. B₂O₃ 함유량은, 바람직하게는 2 ％ 이상, 보다 바람직하게는 6 ％ 이상이다. 단, 과잉량 함유되면 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 것이 곤란해지기 때문에, 그 함유량은 10 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 9 ％ 이하, 보다 바람직하게는 8 ％ 이하이다.

P₂O₅, B₂O₃ 의 각각의 함유량에 대해서는 앞서 기재된 바와 같다. 또한, 상기 서술한 광학 유리에 있어서는, 고굴절률·고분산 특성을 갖는 인산계 광학 유리의 내실투성을 높이기 위해서, P₂O₅ 함유량과 B₂O₃ 함유량의 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 를 0 초과 또한 0.39 미만으로 한다. 보다 바람직한 하한은 0.15, 더욱 바람직한 하한은 0.25 이다. 보다 바람직한 상한은 0.38 이다. 또한, 내실투성 향상을 위해서, P₂O₅ 및 B₂O₃ 의 합계 함유량과 TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃ 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량의 질량비를 규정한다. 그 상세는 후술한다.

SiO₂ 는, 상기 서술한 광학 유리에 함유되어 있어도 되는 임의 성분이다. 고굴절률화의 관점에서는, 그 함유량은 2 ％ 이하인 것이 바람직하고, 1.2 ％ 이하인 것이 바람직하고, 1.0 ％ 이하인 것이 바람직하고, 도입하지 않아도 (SiO₂ 함유량이 0 ％ 여도) 된다. 또, 내실투성 향상의 관점에서는, 유리 B 에 있어서는, SiO₂, P₂O₅ 및 B₂O₃ 의 합계 함유량에 대한 SiO₂ 함유량의 질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 는, 0.02 미만으로 하고, 0 ∼ 0.01 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 동일한 관점에서, 유리 A 에 있어서는, SiO₂, P₂O₅ 및 B₂O₃ 의 합계 함유량에 대한 SiO₂ 함유량의 질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 는, 0.02 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0 ∼ 0.01 의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 서술한 광학 유리는 알칼리 금속 산화물을 1 종 또는 2 종 이상 함유할 수 있다. 여기서 알칼리 금속 산화물에는, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 가 포함된다. 단, 내실투성 향상의 관점에서, Li₂O 를 함유하는 경우에는, 그 함유량은 0.3 ％ 미만으로 한다. 보다 바람직하게는 0.2 ％ 이하이다. 내실투성을 한층 더 향상시키는 관점에서는, Li₂O 를 함유하지 않는 것 (Li₂O 함유량이 0 ％) 이 바람직하다.

TiO₂ 는, 적당량 첨가함으로써, 유리에 고굴절률·고분산 특성을 부여할 수 있는 성분이고, 상기 서술한 광학 유리에 필수 성분으로서 도입한다. 단, 고굴절률·고분산 특성, 및 내실투성을 유지하기 위해서, 그 함유량은, 다른 고굴절률·고분산 특성을 부여할 수 있는 성분인 Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, Ta₂O₅ 의 함유량에 대해, TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량에 대한 TiO₂ 함유량의 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.96 의 범위가 되는 양으로 한다. 이 질량비가 0.059 를 하회하면, 상기 서술한 고굴절률·고분산 특성을 얻는 것이 곤란해지고, 0.96 을 상회하면, 내실투성을 유지하는 것이 곤란해진다. 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 는, 0.10 이상인 것이 바람직하고, 0.12 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.50 이하인 것이 바람직하고, 0.20 이하인 것이 보다 바람직하다. 고굴절률·고분산 특성의 관점에서, TiO₂ 함유량은 6 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 유리의 용해성의 유지 및 착색 억제의 관점에서는, 11 ％ 이하인 것이 바람직하고, 9 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한 상기 서술한 광학 유리에서는, 내실투성 향상의 관점에서, P₂O₅ 및 B₂O₃ 의 합계 함유량, 또는 P₂O₅, B₂O₃ 및 SiO₂ 의 합계 함유량을, 고굴절률·고분산 특성 부여 성분인 TiO₂, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃ 및 Ta₂O₅ 의 합계 함유량에 대해 규정한다. 보다 상세하게는, 유리 A 에 있어서는, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.53 초과로 한다. 유리 B 에 있어서는, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.53 초과로 한다. 또, 고굴절률·고분산 특성을 유지하는 관점에서는, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 는 0.75 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.58 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 동일한 관점에서, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 는 0.75 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.58 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

WO₃ 및 Bi₂O₃ 은, 고굴절률·고분산 특성을 얻기 위해서 첨가 가능한 성분이다. 예를 들어, 상기 서술한 광학 유리에 있어서의 WO₃ 함유량, Bi₂O₃ 함유량은, 각각 15 ％ 이하로 할 수 있다. 착색 억제의 관점에서는, WO₃ 함유량, Bi₂O₃ 함유량은, 각각 12 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 6 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 ％ 로 해도 된다. 또한, WO₃ 의 상한은 바람직하게는 3 ％ 미만, 보다 바람직하게는 2 ％ 이하이다.

Ta₂O₅ 는, 굴절률 조정을 위해서 첨가 가능한 임의 성분이다. 그 함유량은, 예를 들어 0 ∼ 2 ％ 로 할 수 있다.

상기 서술한 광학 유리에는, 추가로 임의 성분으로서, 굴절률 조정을 위해서 ZnO, Al₂O₃ 을 첨가할 수도 있다. ZnO 함유량은, 5 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0 ％ 여도 된다. 한편, Al₂O₃ 함유량은, 2 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0 ％ 여도 된다. 또, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Cs₂O, ZrO₂, PbO 등의 성분을, 각각 예를 들어 0 ∼ 1 ％ 의 범위의 양으로, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 첨가해도 된다. 단, PbO 는 환경 영향상, 사용을 삼가하는 것이 요망되는 성분이기 때문에, PbO 는 도입하지 않는 것이 바람직하다. 또, F 를 산화물 기준으로, 2 ％ 이하의 양으로 첨가할 수도 있다. 균질한 유리를 얻는 관점에서는, F 를 도입하지 않는 것이 바람직하다. 또, SnO₂, Sb₂O₃ 은, 외할 첨가량으로서, 각각 예를 들어 0 ∼ 1 ％ 의 범위의 양으로 상기 서술한 광학 유리에 첨가해도 된다.

또, 용융 유리를 유출할 때의 온도를 낮게 함으로써, 휘발에 의한 맥리 발생을 억제하는 것, 및 광학 특성 변동을 저감시킬 수도 있다.

<양태 3>

다음으로, 양태 3 에 대해 설명한다.

양태 3 에 관련된 광학 유리는, 산화물 기준의 유리 조성에 있어서, P₂O₅ 를 24 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 을 0 질량％ 초과 4 질량％ 이하, Na₂O, K₂O, 및 Li₂O 를 합계로 12 ∼ 20 질량％, Nb₂O₅ 를 15 ∼ 30 질량％, TiO₂ 를 8 ∼ 15 질량％, Bi₂O₃ 을 4 ∼ 25 질량％ 함유하고, 질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 가 0.36 ∼ 1.00 의 범위이고, 질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 1.67 의 범위이고, 굴절률 nd 가 1.78 이상 1.83 미만, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리이다.

이하, 그 상세에 대해 설명한다.

P₂O₅ 는 인산계 유리에 있어서 유리 형성 성분으로서 빠뜨릴 수 없는 성분이다. 인산계 유리는 비교적 낮은 온도에서 유리를 용해시킬 수 있고, 가시역의 투과율이 높다는 특징을 갖는다. 또 동일한 유리 형성 성분인 SiO₂ 나 B₂O₃ 과 비교하여 P₂O₅ 는 고분산측에 위치하는 성분이고, 상기 서술한 아베수 νd 를 나타내는 고분산 특성을 얻기 위해서, 그 함유량은 24 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는 27 ％ 이상, 보다 바람직하게는 28 ％ 이상이다. 단, 과잉량 도입하면 유리가 실투되기 쉬워지기 때문에, 그 함유량은 34 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 31 ％ 이하, 보다 바람직하게는 30 ％ 이하이다.

SiO₂ 는, 상기 서술한 광학 유리에 첨가 가능한 임의 성분이고, 내실투성을 높이는 작용을 갖는다. 고굴절률 특성을 얻는 관점에서, 상기 서술한 광학 유리가 SiO₂ 를 함유하는 경우, SiO₂ 함유량은 1.2 ％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ％ 미만, 한층 바람직하게는 0.4 ％ 이하이고, 도입하지 않아도 (SiO₂ 함유량이 0 ％ 여도) 된다.

B₂O₃ 은, 인산계 유리에 적당량 첨가함으로써 내실투성을 높이는 작용을 갖는 성분이다. 그 때문에 상기 서술한 광학 유리에는 필수 성분으로서, 0 ％ 초과 도입한다. B₂O₃ 함유량은, 바람직하게는 0.4 ％ 이상, 보다 바람직하게는 0.7 ％ 이상이다. 단, 과잉량 함유되면 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 것이 곤란해지기 때문에, 그 함유량은 4 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 3 ％ 이하, 보다 바람직하게는 1.5 ％ 이하이다.

여기서, B₂O₃ 함유량 0 ％ 란, B₂O₃ 이 유리 중에 불순물 레벨 정도로 미량으로 함유되어 있는 경우를 포함한다. 따라서, B₂O₃ 함유량이 0 ％ 초과란, B₂O₃ 이 불순물 레벨 정도를 초과하여 함유되어 있는 것을 가리킨다. 구체적으로는, 예를 들어 700 ppm (질량비) 이상, 또는 1000 ppm (질량비) 이상이다.

정밀 프레스 성형에 바람직한 유리가 갖는 것이 바람직한 유리 특성으로는, 저유리 전이 온도인 것을 들 수 있다. 이것은, 유리 전이 온도 Tg 가 높은 유리를 프레스 성형하기 위해서는 프레스 성형 온도를 고온으로 할 필요가 있지만, 정밀 프레스 성형 온도가 높아지면, 성형형 자체나 성형형의 성형면에 형성되어 있는 이형막이 손상되어 버리기 때문이다. 정밀 프레스 성형법에서는, 연삭, 연마 등의 기계 가공 없이 성형형 성형면을 전사함으로써 광학 기능면을 형성한다. 따라서, 성형형이나 이형막이 손상되어 성형면이 거칠어지면, 그 거친 표면 형상이 광학 소자에 전사되어 버려, 높은 표면 평활성을 갖는 광학 기능면을 얻을 수 없게 되어 버린다.

이상의 점에서, 상기 서술한 광학 유리는, 비교적 낮은 유리 전이 온도, 구체적으로는 520 ℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것이 바람직하다. 유리 전이 온도는, 보다 바람직하게는 510 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 500 ℃ 이하, 한층 바람직하게는 490 ℃ 이하이다. 또, 유리 안정성의 관점에서는, 유리 전이 온도는 460 ℃ 초과인 것이 바람직하고, 465 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 470 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

상기 서술한 바와 같은 정밀 프레스 성형에 바람직한 저 Tg 를 실현하기 위해서는, P₂O₅ 함유량과 B₂O₃ 함유량의 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 를 0 초과 또한 0.1 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0 초과 또한 0.083 이하이다.

또, 저유리 전이 온도를 실현하는 관점에서, 상기 서술한 광학 유리에 있어서, 알칼리 금속 산화물 Na₂O, K₂O, 및 Li₂O 의 합계 함유량은, 12 ％ 이상으로 한다. 한편, 내실투성을 유지하는 관점에서는, 그 합계 함유량은 20 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 17 ％ 이하, 보다 바람직하게는 16 ％ 이하이다.

상기 서술한 광학 유리는 알칼리 금속 산화물로서, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다. 알칼리 금속 산화물로는, 적어도 Na₂O 를 도입하는 것이 낮은 유리 전이 온도를 나타내는 광학 유리를 얻는 데에 있어서 유리하다. 유리 전이 온도를 낮추는 관점에서는, 상기 서술한 광학 유리에 있어서의 Na₂O 함유량은 2 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 4 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 5 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 유리의 내실투성의 관점에서는, Na₂O 함유량은 12 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 9 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 8 ％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

그 밖의 알칼리 금속 산화물, K₂O 및 Li₂O 도 모두 유리 전이 온도를 저하시키기 위해서 첨가할 수 있는 성분이다. 상기 서술한 광학 유리의 K₂O 함유량은, 예를 들어 2 ％ 이상으로 할 수 있고, 4 ％ 이상인 것이 바람직하다. Li₂O 함유량은, 예를 들어 1 ％ 이상으로 할 수 있고, 2 ％ 이상인 것이 바람직하다. 또, 내실투성의 관점에서는, K₂O 함유량은, 예를 들어 8 ％ 이하로 할 수 있고, 7 ％ 이하인 것이 바람직하다. Li₂O 함유량은, 예를 들어 5 ％ 이하로 할 수 있고, 4 ％ 이하인 것이 바람직하다.

Nb₂O₅ 는, 고굴절률·고분산 특성을 얻기 위해서 불가결한 성분이고, 또 내구성을 높이는 효과가 있는 성분이기도 하다. Nb₂O₅ 가 15 ％ 미만에서는, 목적으로 하는 고굴절률·고분산 특성을 얻는 것이 곤란해지고, 30 ％ 를 초과하면 유리의 내실투성이 저하된다. 따라서 상기 서술한 광학 유리에서는, Nb₂O₅ 함유량은 15 ∼ 30 ％ 의 범위로 한다. 보다 바람직한 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 관점에서, Nb₂O₅ 함유량은 25 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 22 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 20 ％ 이하로 하는 것이 한층 바람직하다. 또, 내실투성의 관점에서는, Nb₂O₅ 함유량은 16 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 18 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

TiO₂ 는, 적당량 첨가함으로써, 유리에 고굴절률·고분산 특성을 부여할 수 있는 성분이고, 상기 서술한 광학 유리에 8 ％ 이상 도입한다. TiO₂ 함유량은, 바람직하게는 9 ％ 이상, 보다 바람직하게는 10 ％ 이상이다. 단, 그 함유량이 15 ％ 를 초과하면 내실투성이 저하되기 때문에, 상기 서술한 광학 유리에 있어서의 TiO₂ 함유량은 15 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 13 ％ 이하, 보다 바람직하게는 12 ％ 이하이다.

Bi₂O₃ 은 유리 전이 온도를 낮춰 정밀 프레스 성형을 향상시키기 위해서 유용한 성분이다. 따라서 상기 서술한 광학 유리에는 Bi₂O₃ 을 4 ％ 이상 도입한다. Bi₂O₃ 함유량은, 바람직하게는 6 ％ 이상, 보다 바람직하게는 10 ％ 이상이다. 단, 과잉량 도입하면 내실투성이 저하되기 때문에, 상기 서술한 광학 유리에 있어서의 Bi₂O₃ 함유량은 25 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 20 ％ 이하, 보다 바람직하게는 15 ％ 이하이다.

Nb₂O₅, TiO₂, Bi₂O₃ 의 각 함유량에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다. 또한, 상기 서술한 광학 유리에서는, 질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 는 0.36 ∼ 1.00 의 범위이고, 질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 1.67 의 범위이다. 고굴절률·고분산 특성을 부여하기 위해서 유용한 성분인 Nb₂O₅ 및 TiO₂, 그리고 정밀 프레스 성형성의 향상에 유용한 성분인 Bi₂O₃ 의 비율을 상기 서술한 범위 내로 함으로써, 1.78 이상 1.83 미만의 굴절률 nd 및 20 ∼ 25 의 범위의 아베수 νd 라는 고굴절률·고분산 특성을 가짐과 함께, 정밀 프레스 성형에 바람직한 인산계 광학 유리를 얻을 수 있다. 고굴절률·고분산 특성과 정밀 프레스 성형성을 양립하는 관점에서, 질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 는, 하한은 0.40 이상인 것이 바람직하고, 0.50 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.55 이상인 것이 한층 더 바람직하다. 상한은, 0.80 이하인 것이 바람직하고, 0.70 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.60 이하인 것이 한층 더 바람직하다. 한편, 동일한 관점에서, 질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 는, 하한은 0.20 이상인 것이 바람직하고, 0.40 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.50 이상인 것이 한층 바람직하고, 0.60 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상한은, 0.87 이하인 것이 바람직하고, 0.80 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.70 이하인 것이 한층 더 바람직하다.

상기 서술한 광학 유리에는, 알칼리 토금속 산화물 MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 1 종 또는 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다. 알칼리 토금속 산화물은, 유리 안정성을 높이는 작용을 갖는 성분이지만, 굴절률의 저하나 분산성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, 알칼리 토금속 산화물 MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량은 2 ％ 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 0 ％ 여도 된다.

알칼리 금속 산화물과 알칼리 토금속 산화물의 합계 함유량 (Li₂O + Na₂O + K₂O + MgO + CaO + SrO + BaO) 은, 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 관점에서는, 12 ∼ 17 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상한값은, 보다 바람직하게는 17 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 16 ％ 이하이다.

또, 각 알칼리 토금속 산화물의 함유량에 대해서는, MgO 함유량의 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 2 ％ 이하이다. CaO 함유량은 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 2 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 1 ％ 미만이다. SrO 함유량의 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 2 ％ 이하이다. BaO 함유량의 바람직한 하한값은 0 ％ 이상이고, 바람직한 상한값은 2 ％ 이하이다.

WO₃ 은, 상기 서술한 유리에 첨가 가능한 임의 성분이고, 유리의 저 Tg 화에 기여하여 정밀 프레스 성형성을 향상시키는 작용을 갖는다. 정밀 프레스 성형에 바람직한 광학 유리로 하는 관점에서는, 상기 서술한 광학 유리에 3 ％ 이상의 WO₃ 이 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 6 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 10 ％ 이상이다. 한편, 내실투성의 관점에서는, WO₃ 함유량은 23 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 20 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 13 ％ 미만으로 하는 것이 한층 바람직하다.

유리의 저 Tg 화의 관점에서는, Nb₂O₅ 함유량에 대한 WO₃ 함유량의 비율을, 질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 가 0.12 ∼ 0.92 의 범위가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 고굴절률·고분산 특성과 저 Tg 화를 양립하는 관점에서, 질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 의 하한값은, 보다 바람직하게는 0.20, 더욱 바람직하게는 0.50 이고, 한층 더 바람직하게는 0.55 이다. 상한값은, 보다 바람직하게는 0.80, 더욱 바람직하게는 0.70 이다.

상기 서술한 광학 유리에는, 추가로 임의 성분으로서, 굴절률 조정을 위해서 ZnO, Al₂O₃, Ta₂O₅ 를 첨가할 수도 있다. ZnO, Al₂O₃, Ta₂O₅ 의 함유량은, 각각 예를 들어 0 ∼ 5 ％ 의 범위로 할 수 있고, 0 ∼ 3 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Cs₂O, ZrO₂, PbO 등의 성분을, 각각 예를 들어 0 ∼ 1 ％ 의 범위의 양으로, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 첨가해도 된다. 또, SnO₂, Sb₂O₃ 은, 외할 첨가량으로서, 각각 예를 들어 0 ∼ 1 ％ 의 범위의 양으로 상기 서술한 광학 유리에 첨가해도 된다.

상기 서술한 광학 유리는, 1.78 이상 1.83 미만의 굴절률 nd 및 20 ∼ 25 의 범위의 아베수 νd 를 갖는 고굴절률 고분산 광학 유리이다. 굴절률 nd 는, 하한값은 바람직하게는 1.790 이상이고, 보다 바람직하게는 1.795 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.800 이상이다. 상한값은, 바람직하게는 1.820 이하이고, 보다 바람직하게는 1.815 이하이고, 더욱 바람직하게는 1.810 이하이다. 아베수 νd 는, 하한값은 바람직하게는 21.0 이상이고, 보다 바람직하게는 22.0 이상이다. 상한값은, 바람직하게는 24.0 이하이고, 보다 바람직하게는 23.5 이하이다. 이상의 굴절률 nd 및 아베수 νd 를 갖는 광학 유리는, 광학계에 있어서 유용하다.

고굴절률 고분산 유리로는, 동일한 굴절률 nd 에 있어서 아베수 νd 가 작은 것일수록 광학계에 있어서의 유용성이 높다. 이런 점에서 상기 서술한 광학 유리의 바람직한 일 양태로는, 굴절률과 아베수 νd 가 하기 식 (1) 을 만족시키는 유리를 들 수 있다.

nd ≤ 15/νd + 1.18 … (1)

앞서 설명한 조성 조정을 실시함으로써, 전술한 범위의 굴절률 nd 및 아베수 νd 를 가짐과 함께, 식 (1) 을 만족시키는 광학 유리를 얻을 수 있다.

그 밖의 유리 물성으로서, 상기 서술한 광학 유리의 유리 전이 온도에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다. 저 Tg 화에 유효한 조성의 일례로는, 이하의 조성을 들 수도 있다. 단순히 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토금속 산화물 등의 함유량을 늘림으로써 Tg 를 낮출 수 있지만, 결과적으로 내후성이 악화되어 버리는 경우가 있다. 이에 대해, 내후성을 유지하면서, 정밀 프레스 성형에 적합한 저 Tg 화를 도모할 수 있는 바람직한 조성으로는, 이하의 조성을 들 수 있다.

(A) Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.1 이하의 범위인 조성. 바람직하게는, Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 에 대해서는, 바람직하게는 0 초과 또한 0.083 이하의 범위인 조성.

(B) Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 1.67 의 범위인 조성. 바람직하게는, Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 0.87 의 범위인 조성.

(C) Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 가 0.12 ∼ 0.92 의 범위인 조성.

(D) Li₂O, Na₂O 및 K₂O 의 합계 함유량이 12 ∼ 20 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 가 0.12 ∼ 0.92 의 범위인 조성.

(E) Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 20 ％ 의 범위이고, 또한 질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 가 0.12 ∼ 0.92 의 범위인 조성.

또, 고분산 특성과 저 Tg 화를 양립하는 데에 있어서 유효한 조성의 일례로는, 이하의 조성을 들 수 있다.

(F) 질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 가 0.36 ∼ 1.00 의 범위이고, 또한 Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 ％ 의 범위인 조성. 바람직하게는, 질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 가 0.40 ∼ 0.80 의 범위이고, 또한 Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량의 바람직한 범위는 12 ∼ 17 ％ 의 범위인 조성.

정밀 프레스 성형성의 점에서 광학 유리가 갖는 것이 바람직한 유리 특성으로는, 액상 온도가 낮은 것을 들 수도 있다. 액상 온도가 낮은 유리는, 연화점 부근에서의 실투 안정성이 높기 때문에, 프리폼을 승온시켜 연화하여 정밀 프레스 성형함으로써, 실투가 없는 높은 투명성을 갖는 광학 소자를 얻을 수 있기 때문이다. 이런 점에서, 상기 서술한 광학 유리는, 1000 ℃ 이하의 액상 온도를 갖는 것이 바람직하다. 액상 온도는, 보다 바람직하게는 970 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 960 ℃ 이하이다. 또, 유리 안정성의 관점에서는, 액상 온도는 850 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 880 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 서술한 광학 유리는, 고굴절률·고분산 특성을 갖는 정밀 프레스 성형에 바람직한 광학 유리이다.

양태 1 ∼ 3 에 관련된 광학 유리는, 모두 목적으로 하는 유리 조성이 얻어지도록, 원료인 산화물, 탄산염, 황산염, 질산염, 수산화물 등을 칭량, 조합하고, 충분히 혼합하여 혼합 배치로 하며, 용융 용기 내에서 가열, 용융하고, 탈포, 교반을 실시하여 균질 또한 기포를 함유하지 않는 용융 유리를 만들고, 이것을 성형함으로써 얻을 수 있다. 구체적으로는 공지된 용융법을 사용하여 만들 수 있다.

[광학 소자 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 및 그들의 제조 방법]

<양태 1, 양태 2>

본 발명의 다른 일 양태는,

양태 1 또는 양태 2 에 관련된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자 블랭크 ;

양태 1 또는 양태 2 에 관련된 광학 유리로 이루어지는 프레스 성형용 유리 소재 ;

양태 1 또는 양태 2 에 관련된 광학 유리를 프레스 성형용 유리 소재로 성형하는 공정을 구비하는 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 ; 및

상기 서술한 프레스 성형용 유리 소재를 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자 블랭크를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자 블랭크의 제조 방법

에 관한 것이다.

광학 소자 블랭크란, 목적으로 하는 광학 소자의 형상에 근사하여, 광학 소자의 형상에 연삭, 연마 여유를 더한 광학 소자 모재이다. 광학 소자 블랭크의 표면을 연삭, 연마함으로써, 광학 소자가 마무리된다. 상기 서술한 광학 유리로 이루어지는 프레스 성형용 유리 소재를 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자 블랭크를 제조할 수 있다. 상기 서술한 광학 유리는, 우수한 내실투성을 나타낼 수 있기 때문에, 프레스 성형시의 가열에 의해 유리 중에 결정이 석출되는 것을 방지할 수 있다.

프레스 성형용 유리 소재의 가열, 프레스 성형은, 모두 대기 중에서 실시할 수 있다. 프레스 성형용 유리 소재의 표면에, 질화붕소 등의 분말상 이형제를 균일하게 도포하고, 가열, 프레스 성형하면, 유리와 성형형의 융착을 확실하게 방지할 수 있는 것 외에, 프레스 성형형의 성형면을 따라 유리를 순조롭게 늘릴 수 있다. 프레스 성형 후에 어닐하여 유리 내부의 변형을 저감시킴으로써, 균질한 광학 소자 블랭크를 얻을 수 있다.

한편, 프레스 성형용 유리 소재란, 프리폼이라고도 불리며, 그대로의 상태로 프레스 성형에 제공되는 것에 더하여, 절단, 연삭, 연마 등의 기계 가공을 실시함으로써 프레스 성형에 제공되는 것도 포함한다. 절단 방법으로는, 유리판 표면의 절단하고자 하는 부분에 스크라이빙이라고 불리는 방법으로 홈을 형성하고, 홈이 형성된 면의 이면으로부터 홈 부분에 국소적인 압력을 가하여 홈 부분에서 유리판을 나누는 방법이나, 절단 칼날에 의해 유리판을 커트하는 방법 등이 있다. 또, 연삭, 연마 방법으로는 배럴 연마 등을 들 수 있다.

[광학 소자 및 그 제조 방법]

본 발명의 다른 일 양태는,

양태 1 또는 양태 2 에 관련된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자 ;

상기 서술한 광학 소자 블랭크를 연삭 및/또는 연마함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법 (이하, 「방법 A」 라고 한다) ;

상기 서술한 프레스 성형용 유리 소재를 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법 (이하, 「방법 B」 라고 한다),

에 관한 것이다.

방법 A 에 있어서, 연삭, 연마는 공지된 방법을 적용하면 되고, 가공 후에 광학 소자 표면을 충분히 세정, 건조시키거나 함으로써, 내부 품질 및 표면 품질이 높은 광학 소자를 얻을 수 있다. 방법 A 는, 각종 구면 렌즈, 프리즘 등의 광학 소자를 제조하는 방법으로서 바람직하다.

방법 B 에 있어서의 정밀 프레스 성형이란, 몰드 옵틱스 성형이라고도 불리며, 광학 소자의 광학 기능면을 프레스 성형형의 성형면을 전사함으로써 형성하는 방법이다. 여기서, 광학 소자의 광선을 투과하거나, 굴절시키거나, 회절시키거나, 반사시키거나 하는 면을 광학 기능면이라고 부른다. 예를 들어 렌즈를 예로 들면, 비구면 렌즈의 비구면이나 구면 렌즈의 구면 등의 렌즈면이 광학 기능면에 상당한다. 정밀 프레스 성형법은, 프레스 성형형의 성형면을 정밀하게 유리에 전사함으로써, 프레스 성형으로 광학 기능면을 형성하는 방법이다. 요컨대 광학 기능면을 마무리하기 위해서 연삭이나 연마 등의 기계 가공을 더할 필요가 없다. 정밀 프레스 성형법은, 렌즈, 렌즈 어레이, 회절 격자, 프리즘 등의 광학 소자의 제조에 바람직하고, 특히 비구면 렌즈를 고생산성하에 제조하는 방법으로서 최적이다.

정밀 프레스 성형법의 일 실시양태에서는, 표면이 청정 상태인 프리폼을, 프리폼을 구성하는 유리의 점도가 10⁵ ∼ 10¹¹ ㎩·s 의 범위를 나타내도록 재가열하고, 재가열된 프리폼을 상형, 하형을 구비한 성형형에 의해 프레스 성형한다. 성형형의 성형면에는 필요에 따라 이형막을 형성해도 된다. 또한, 프레스 성형은, 성형형의 성형면의 산화를 방지하기 위해서, 질소 가스나 불활성 가스 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다. 프레스 성형품은 성형형으로부터 취출되고, 필요에 따라 서랭된다. 성형품이 렌즈 등의 광학 소자인 경우에는, 필요에 따라 표면에 광학 박막을 코트해도 된다.

이와 같이 하여, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위이고, 각종 성형법에 바람직한 인산계 광학 유리로 이루어지는 렌즈, 렌즈 어레이, 회절 격자, 프리즘 등의 광학 소자를 제조할 수 있다.

<양태 3>

[정밀 프레스 성형용 프리폼]

양태 3 은, 상기 서술한 광학 유리로 이루어지는 정밀 프레스 성형용 프리폼에 관한 것이기도 하다. 정밀 프레스 성형용 프리폼 (이하, 프리폼이라고도 한다) 은, 정밀 프레스 성형에 제공되는 유리 덩어리를 의미하고, 정밀 프레스 성형품의 질량에 상당하는 유리 성형체이다. 또, 정밀 프레스 성형에 대해서는 앞서 기재한 바와 같다.

프리폼은, 연삭, 연마 등의 냉간 가공을 거쳐 제조해도 되고, 연삭, 연마 등의 냉간 가공을 거치지 않고 용융 유리로부터 성형품을 얻는 열간 가공 (열간 성형이라고도 한다) 에 의해 제조해도 된다. 고기능성 유리를 사용한 비구면 렌즈를 저비용으로 대량으로 안정 공급하기 위해서는, 열간 가공에 의해 얻어진 프리폼을 정밀 프레스 성형하는 것이 바람직하다. 이 열간 가공에 적합한 유리 특성으로는, 저 Tg 인 것, 액상 온도가 낮은 것 등을 들 수 있다. 상기 서술한 광학 유리는, 이들 유리 특성을 가질 수 있는 것이기 때문에, 열간 가공에 의해 프리폼을 얻기 위해서도 바람직한 유리이다.

열간 가공에 의해 프리폼을 제조하는 일 실시양태에 의하면, 전술한 광학 유리가 얻어지는 유리 원료를 용해, 청징, 교반하여 균일한 용융 유리를 만든다. 그 후, 이 용융 유리를 백금제 또는 백금 합금제의 파이프로부터 유출시켜, 소정량의 용융 유리로부터 유리 덩어리를 제조하고, 이것을 사용하여 열간 성형품을 성형한다. 본 실시형태에서는, 용융 유리를 상기 서술한 파이프의 유출구로부터 연속해서 유출시키고, 유출구로부터 유출된 유리의 선단 부분을 분리하여 소정량의 유리 덩어리를 얻는다. 얻어진 유리 덩어리를 유리가 소성 변형 가능한 온도 범위에 있는 동안에 프리폼 형상으로 성형한다. 유출 유리의 선단 부분의 분리 방법으로는, 적하법과 강하 절단법을 예시할 수 있다. 상기 서술한 광학 유리를 사용함으로써, 유리를 실투시키지 않고, 파이프 유출구로부터 유출된 유리 선단 부분을 분리할 수 있다. 유출 스피드, 유출 온도를 일정하게 유지하고, 적하 조건 또는 강하 조건도 일정하게 유지함으로써, 일정 중량의 프리폼을 양호한 재현성으로 고정밀도로 제조할 수 있다. 본 실시양태에 의하면, 예를 들어 1 ∼ 5000 ㎎ 의 질량의 프리폼을 높은 질량 정밀도하에 제조할 수 있다.

일 실시양태에서는, 분리된 유리 선단 부분은, 예를 들어, 오목상의 성형면으로부터 가스가 분출되는 성형형으로 받아, 가스의 풍압에 의해 부상, 회전시킴으로써 구상, 타원 구상 등의 프리폼으로 성형된다. 이와 같은 성형 방법은, 부상 성형법이라고 불린다. 또는, 용융 유리 덩어리를 하형과 상형에 의해 프레스 성형함으로써 프리폼을 얻는 방법도 알려져 있으며, 상기 서술한 열간 성형에 사용할 수 있다. 이렇게 하여 제조된 열간 성형품에는, 필요에 따라 표면에 공지된 이형막을 형성해도 된다.

[광학 소자 및 그 제조 방법]

본 발명의 다른 일 양태는,

양태 3 에 관련된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자 ; 및

상기 서술한 정밀 프레스 성형용 프리폼을 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 정밀 프레스 성형함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법,

에 관한 것이다.

정밀 프레스 성형법에 대해서는 앞서 기재한 바와 같다. 상기 서술한 프리폼은, 정밀 프레스 성형에 적합한 유리 특성인 저 Tg 를 가질 수 있는 것이기 때문에, 유리의 프레스 성형으로는 비교적 낮은 온도에서 프레스가 가능하다. 따라서, 프레스 성형형의 성형면에 대한 부담이 경감되기 때문에, 성형형의 수명을 늘릴 수 있음과 함께, 성형형 성형면이 손상을 받아 거칠어지는 것을 방지할 수도 있다.

정밀 프레스 성형법의 일 실시양태는 앞서 기재한 바와 같다. 양태 3 에 의하면, 굴절률 nd 가 1.78 이상 1.83 미만의 범위이고, 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위이고, 정밀 프레스 성형에 바람직한 인산계 광학 유리로 이루어지는 렌즈, 렌즈 어레이, 회절 격자, 프리즘 등의 광학 소자를 고정밀도로 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 설명한다. 단 본 발명은, 실시예에 나타내는 양태에 한정되는 것은 아니다.

1. 광학 유리 및 정밀 프레스 성형용 프리폼에 관한 실시예, 비교예

하기 표에 나타내는 조성의 광학 유리가 얻어지도록, 각 유리 성분에 대응하는 산화물, 탄산염, 황산염, 질산염, 수산화물 등의 유리 원료를 소정의 비율로 150 ∼ 300 g 칭량하고, 충분히 혼합하여 조합 배치로 하였다. 이것을 백금 도가니에 넣고, 1000 ∼ 1250 ℃ 에서 교반하면서 공기 중에서 2 ∼ 4 시간, 유리의 용해를 실시하였다. 용해 후, 용융 유리를 40 × 70 × 15 ㎜ 의 카본의 금형에 흘려, 유리 전이 온도까지 방랭시키고 나서 즉시 어닐로에 넣고, 유리의 전이 온도 범위에서 약 1 시간 어닐하여 노 내에서 실온까지 방랭시켜, 각 광학 유리를 제조하였다.

하기 방법에 의해, 각 광학 유리의 굴절률, 아베수, 유리 전이 온도, 및 액상 온도를 측정하였다.

측정 방법

(1) 굴절률 (nd) 및 아베수 (νd)

서랭 강온 속도를 -30 ℃／시로 하여 얻어진 광학 유리에 대해 측정하였다.

(2) 유리 전이 온도 Tg

시차 주사 열량계 (DSC (Differential Scanning Calorimetry)) 에 의해, 승온 속도 10 ℃/분으로 하여 측정하였다.

(3) 액상 온도 LT

유리 시료 임의 온도로 설정한 시험로에 2 시간 유지하고, 배율 10 ∼ 100 배의 광학 현미경에 의해 결정의 유무를 관찰하여, 액상 온도를 측정하였다.

(4) 실투성 평가

하기 표 중, 실투성 평가를 실시한 유리 시료에 대해서는, 이하의 방법에 의해 내실투성을 평가하였다.

가로세로 1 ㎝ 유리 시료를, 그 유리의 유리 전이 온도 Tg 로 설정한 제 1 시험로에서 10 분간 가열하고, 추가로 그 유리의 Tg 플러스 10 ℃ 로 설정한 제 2 시험로에 10 분간 가열한 후, 결정 또는 백탁의 유무를 광학 현미경 (관찰 배율 : 10 ∼ 100 배) 으로 확인하였다. 결정도 백탁도 확인되지 않았던 경우에는 ○, 결정 및 백탁의 적어도 일방이 확인된 경우에는 × 로 판정하였다. 본 명세서에서는, 내실투성의 지표로서, 이상의 평가 결과를 사용하였다.

측정 결과를 하기 표에 나타낸다.

표 중, 실시예 1-1 ∼ 1-28 은, 양태 1 에 관련된 실시예, 비교예 1-1, 1-2 는, 양태 1 에 대한 비교예이다. 실시예 2-1 ∼ 2-28 은, 양태 2 에 관련된 실시예, 비교예 2-1 ∼ 2-3 은, 양태 2 에 대한 비교예이다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

비교예로서, 본 발명의 일 양태에 관련된 광학 유리는 유리 조성이 상이한 일본 공개특허공보 평6-345481호에 기재된 실시예 2, 3, 6 의 조성의 광학 유리가 얻어지도록, 상기 서술한 실시예와 동일한 방법에 의해 광학 유리를 제조하였다. 제조한 광학 유리에 대해, 상기 서술한 실투성 평가를 실시한 결과, 평가 결과는 모두 「×」 였다.

다른 비교예로서, 본 발명의 일 양태에 관련된 광학 유리는 유리 조성이 상이한 일본 공개특허공보 평5-270853호에 기재된 실시예 10 의 조성의 광학 유리가 얻어지도록, 상기 서술한 실시예와 동일한 방법에 의해 광학 유리를 제조하였다. 제조한 광학 유리에 대해 실시예와 동일한 방법에 의해 굴절률 및 아베수의 측정을 실시한 결과, nd 는 1.76202, νd 는 25.24 이고, 상기 서술한 광학 유리가 만족하는 광학 특성을 갖지 않는 것이 확인되었다.

본 발명의 일 양태에 관련된 광학 유리는 유리 조성이 상이한 일본 공개특허공보 평6-345481호에 기재된 실시예 4 에 대해서도 동일한 평가를 실시한 결과, nd 는 1.72914, νd 는 26.22 이고, 상기 서술한 광학 유리가 만족하는 광학 특성을 갖지 않는 것이 확인되었다.

하기 표 중, 실시예 3-1 ∼ 3-19 는 양태 3 에 관련된 실시예이다.

[표 5]

양태 1 ∼ 3 에 관련된 실시예의 각 광학 유리가 얻어지는 고품질이고 또한 균질화된 용융 유리를 백금 합금제의 파이프로부터 연속 유출시켰다. 유출되는 용융 유리를 파이프 유출구로부터 적하시키고, 복수의 프리폼 성형형으로 차례로 받아 부상 성형법에 의해 복수개의 구상의 프리폼을 성형하였다. 또한, 유출시의 유리의 온도는 액상 온도보다 수 ℃ 고온으로 하였다.

실시예의 광학 유리로부터 얻어진 프리폼은, 현미경으로 관찰할 수 있는 결정은 없고, 투명하고 또한 균질하였다. 이들 프리폼은 모두 실투되어 있지 않고, 높은 질량 정밀도의 것이 얻어졌다.

실시예의 광학 유리로부터, 적하법으로 바꾸고 강하 절단법을 사용하여 프리폼을 제조하였다. 강하 절단법에 의해 얻어진 프리폼에도 동일하게 실투가 관찰되지 않고, 고질량 정밀도의 프리폼이 얻어졌다. 또, 적하법, 강하 절단법 모두 프리폼으로 분리시의 흔적은 관찰되지 않았다. 백금제 파이프를 사용해도, 백금 합금제 파이프와 동일하게, 용융 유리의 유출에 의해 파이프가 파손되는 일은 없었다.

2. 광학 소자에 관한 실시예

상기 서술한 프리폼의 표면에 필요에 따라 코팅을 실시하여, 성형면에 탄소계 이형막을 형성한 SiC 제의 상하형 및 동형 (胴型) 을 포함하는 프레스 성형형 내에 도입하고, 질소 분위기 중에서 성형형과 프리폼을 함께 가열하여 프리폼을 연화시키고, 정밀 프레스 성형하여 상기 각종 유리로 이루어지는 비구면 볼록 메니스커스 렌즈, 비구면 오목 메니스커스 렌즈, 비구면 양볼록 렌즈, 비구면 양오목 렌즈의 각종 렌즈를 제조하였다. 또한, 정밀 프레스 성형의 각 조건은 전술한 범위에서 조정하였다.

이와 같이 하여 제조한 각종 렌즈를 관찰한 결과, 렌즈 표면에 흠집, 헤이즈, 파손은 전혀 관찰되지 않았다.

이러한 프로세스를 반복 실시하여 각종 렌즈의 양산 테스트를 실시했지만, 유리와 프레스 성형형의 융착 등의 문제는 발생하지 않고, 표면 및 내부 모두 고품질의 렌즈를 고정밀도로 생산할 수 있었다. 이와 같이 하여 얻은 렌즈의 표면에는 반사 방지막을 코트해도 된다.

이어서, 상기 서술한 프리폼과 동일한 것을 가열, 연화시키고, 별도로 예열한 프레스 성형형에 도입하고, 정밀 프레스 성형하여 상기 각종 유리로 이루어지는 비구면 볼록 메니스커스 렌즈, 비구면 오목 메니스커스 렌즈, 비구면 양볼록 렌즈, 비구면 양오목 렌즈의 각종 렌즈를 제조하였다. 또한, 정밀 프레스 성형의 각 조건은 전술한 범위에서 조정하였다.

이와 같이 하여 제조한 각종 렌즈를 관찰한 결과, 분상에 의한 백탁 등은 관찰되지 않고, 렌즈 표면에 상처, 헤이즈, 파손은 전혀 관찰되지 않았다.

프레스 성형형의 성형면의 형상을 적절히 변경하여, 프리즘, 마이크로 렌즈, 렌즈 어레이 등의 각종 광학 소자를 제조할 수도 있다.

3. 광학 소자 블랭크 및 광학 소자에 관한 실시예

상기 서술한 양태 1 에 관련된 실시예 및 양태 2 에 관련된 실시예의 각 유리가 얻어지는 청징, 균질화된 용융 유리를 준비하고, 백금제 파이프로부터 일정 유량으로 연속해서 유출하여, 파이프 하방에 수평으로 배치한 1 측벽이 개구한 주형에 흘려 넣고, 일정한 폭을 두께를 갖는 유리판으로 성형하면서, 주형의 개구부로부터 성형한 유리판을 인출하였다. 인출된 유리판을 어닐로 내에서 어닐 처리하여 변형을 저감시켜, 맥리나 이물질이 없고, 착색이 적은 상기 각 광학 유리로 이루어지는 유리판을 얻었다.

다음으로, 이들 각 유리판을 종횡으로 절단하여, 동일 치수를 갖는 직방체 형상의 유리편을 복수개 얻었다. 또한 복수개의 유리편을 배럴 연마하여, 목적으로 하는 프레스 성형품의 중량에 맞춰 프레스 성형용 유리 곱으로 하였다.

또한, 상기 서술한 방법과는 별도로, 용융 유리를 일정 유속으로 백금제 노즐로부터 유출하고, 이 노즐의 하방에 다수의 받침형을 차례로 이송하여 소정 질량의 용융 유리 덩어리를 차례로 받고, 이들 용융 유리 덩어리를 구 또는 회전체 형상으로 성형하고, 어닐 처리하고 나서 배럴 연마하여 목적으로 하는 프레스 성형품의 질량에 맞춰 프레스 성형용 유리 곱으로 해도 된다.

상기 서술한 각 유리 곱의 전체 표면에 분말상의 이형제, 예를 들어 질화붕소 분말을 도포하고, 히터로 가열, 연화시키고 나서 상형 및 하형을 구비한 프레스 성형형 내에 투입하고, 프레스 성형형으로 가압하여 목적으로 하는 렌즈 형상으로 연삭, 연마에 의한 가공 여유를 더한 렌즈에 근사한 형상의 각 렌즈 블랭크를 성형하였다.

계속해서, 각 렌즈 블랭크를 어닐 처리하여 변형을 저감시켰다. 냉각시킨 렌즈 블랭크에 연삭, 연마 가공을 실시하여, 목적으로 하는 렌즈로 마무리하였다. 또한, 일련의 공정은 대기 중에서 실시하였다. 얻어진 각 렌즈 모두 우수한 광 투과성을 구비하고 있었다. 렌즈에는 필요에 따라 반사 방지막 등의 광학 다층막을 코트할 수도 있다.

이와 같은 렌즈에 의해, 양호한 촬상 광학계를 구성할 수 있다. 또한, 프레스 성형형의 형상, 유리 곱의 체적을 적절히 설정함으로써, 프리즘 등 그 밖의 광학 소자를 제조할 수도 있다.

마지막으로, 전술한 각 양태를 총괄한다.

양태 1 에 의하면, 산화물 기준의 유리 조성에 있어서, P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하, 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만, 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.180 의 범위, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 1.39 ∼ 1.80 의 범위이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 고굴절률·고분산 특성을 갖는 우수한 내실투성을 갖는 광학 유리를 제공할 수 있다.

양태 1 에 관련된 광학 유리는, 앞서 기재한 조성 조정을 실시함으로써, 1050 ℃ 이하의 액상 온도를 나타낼 수 있다.

한층 더 우수한 내실투성과, 고굴절률·고분산 특성을 양립하는 관점에서, 양태 1 에 관련된 광학 유리는, 이하의 하나 이상의 유리 조성을 만족시키는 것이 바람직하다.

질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 가 0.12 이하이다 ;

Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만이다 ;

질량비 [Li₂O/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 0.0115 미만이다 ;

Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만이다 ;

질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.49 이상이다.

양태 2 에 의하면, P₂O₅, B₂O₃ 및 TiO₂ 가 필수 성분이고, SiO₂, Li₂O, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 가 임의 성분인 유리 조성에 있어서,

P₂O₅ 함유량을 20 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 함유량을 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하, Li₂O 함유량을 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만, 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 를 0 초과 또한 0.39 미만, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.53 초과, 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.059 ∼ 0.96 의 범위 (유리 2-A), 또는

P₂O₅ 함유량을 20 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 함유량을 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하, Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만,

질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 를 0 초과 또한 0.39 미만, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.53 초과, 질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 를 0.02 미만, 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.059 ∼ 0.96 의 범위 (유리 2-B),

로 함으로써, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 고굴절률·고분산 특성을 갖는 우수한 내실투성을 갖는 광학 유리를 얻을 수 있다.

양태 2 에서는,

P₂O₅ 함유량을 20 ∼ 34 질량％, B₂O₃ 함유량을 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하, Li₂O 함유량을 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만, 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 를 0 초과 또한 0.39 미만, 질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.6 이상, 질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 를 0.059 ∼ 0.96 의 범위 (유리 2-C),

유리 2-C 의 상세에 대해서는, 유리 2-A, 2-B 에 관한 상기 서술한 기재를 적용할 수 있다.

양태 2 에 관련된 광학 유리는, 앞서 기재한 조성 조정을 실시함으로써, 1050 ℃ 이하의 액상 온도를 나타낼 수 있다.

한층 더 우수한 내실투성과, 고굴절률·고분산 특성을 양립하는 관점에서, 유리 2-A 는, 질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 가 0.02 미만인 것이 바람직하다.

한층 더 우수한 내실투성과, 고굴절률·고분산 특성을 양립하는 관점에서, 양태 2 에 관련된 광학 유리는, 이하의 하나 이상의 유리 조성을 만족시키는 것이 바람직하다.

Nb₂O₅ 함유량이 19 ∼ 47 질량％ 의 범위이다 ;

TiO₂ 함유량이 6 ∼ 24 질량％ 의 범위이다 ;

알칼리 금속 산화물의 함유량이 10 ∼ 30 질량％ 의 범위이다 ;

Na₂O 함유량이 0 ∼ 16 질량％ 의 범위이다 ;

K₂O 함유량이 0 ∼ 6 질량％ 의 범위이다 ;

Bi₂O₃ 함유량이 0 ∼ 15 질량％ 의 범위이다 ;

WO₃ 함유량이 0 ∼ 15 질량％ 의 범위이다.

이상 설명한 양태 1, 2 에 관련된 광학 유리는, 다이렉트 프레스법, 리히트 프레스법, 정밀 프레스법 중 어느 것에 있어서도 실투를 억제할 수 있기 때문에, 광학 소자 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 및 광학 소자를 얻기 위한 유리로서 바람직한 것이다.

즉, 양태 1, 2 에 의하면, 양태 1 또는 양태 2 에 관련된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자 블랭크, 프레스 성형용 유리 소재, 및 광학 소자가 제공된다.

양태 1, 2 에 의하면, 양태 1 또는 양태 2 에 관련된 광학 유리를 프레스 성형용 유리 소재로 성형하는 공정을 구비하는 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법이 제공된다.

또, 양태 1, 2 에 의하면, 상기 서술한 프레스 성형용 유리 소재를 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자 블랭크를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자 블랭크의 제조 방법도 제공된다.

또한, 양태 1, 2 에 의하면, 상기 서술한 광학 소자 블랭크를 연삭 및/또는 연마함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법도 제공된다.

또한, 양태 1, 2 에 의하면, 상기 서술한 프레스 성형용 유리 소재를 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법도 제공된다.

또, 양태 3 에 의하면, P₂O₅ 를 24 ∼ 34 ％, B₂O₃ 을 0 ％ 초과 4 ％ 이하, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 를 합계로 12 ∼ 20 ％, Nb₂O₅ 를 15 ∼ 30 ％, TiO₂ 를 8 ∼ 15 ％, Bi₂O₃ 을 4 ∼ 25 질량％ 함유하는 유리 조성에 있어서, 질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 가 0.36 ∼ 1.00 의 범위, 질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 1.67 의 범위로 함으로써, 굴절률 nd 가 1.78 이상 1.83 미만, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위라는 고굴절률·고분산 특성을 갖는 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리를 얻을 수 있다.

양태 3 에 관련된 광학 유리는, 보다 바람직한 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 관점에서, Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 를 합계로 12 ∼ 17 ％ 의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다.

양태 3 에 관련된 광학 유리는, 정밀 프레스 성형에 적합한 유리 전이 온도를 실현하는 관점에서, 질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.1 이하의 범위인 것이 바람직하다. 동일한 관점에서, 질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 는 0.12 ∼ 0.92 의 범위인 것, WO₂ 함유량이 3 ∼ 23 질량％ 의 범위인 것도 바람직하다.

보다 바람직한 고굴절률·고분산 특성을 실현하는 관점에서, CaO 함유량이 1 질량％ 미만인 것, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 의 합계 함유량이 2 질량％ 미만인 것도 바람직하다.

양태 3 에 관련된 광학 유리는, 앞서 기재한 조성 조정을 실시함으로써, 정밀 프레스 성형에 적합한 520 ℃ 이하의 유리 전이 온도 Tg 를 갖는 것으로 될 수 있다.

양태 3 에 관련된 광학 유리는, 정밀 프레스 성형에 적합한 저 Tg 등의 유리 특성을 갖는 것이기 때문에, 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 이 프리폼을 정밀 프레스 성형하여 얻어지는 광학 소자를 얻기 위한 유리로서 바람직한 것이다.

즉, 양태 3 에 의하면, 양태 3 에 관련된 광학 유리로 이루어지는 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 광학 소자가 제공된다.

또, 양태 3 에 의하면, 상기 서술한 정밀 프레스 성형용 프리폼을 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 정밀 프레스 성형함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법도 제공된다.

이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타내며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

예를 들어, 상기 서술한 예시된 유리 조성에 대해, 명세서에 기재된 조성 조정을 실시함으로써, 본 발명의 일 양태에 관련된 광학 유리를 얻을 수 있다.

또, 명세서에 예시 또는 바람직한 범위로서 기재한 사항의 2 개 이상을 임의로 조합하는 것은 물론 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 유리 렌즈, 렌즈 어레이, 회절 격자, 프리즘 등의 각종 광학 소자의 제조 분야에 있어서 유용하다.

Claims

산화물 기준의 유리 조성에 있어서,
P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％,
B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하,
질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만,
질량비 [TiO₂/(TiO₂+ Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.180 의 범위,
질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 1.39 ∼ 1.80 의 범위
이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리.
제 1 항에 있어서,
질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 가 0.12 이하인 광학 유리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만인 광학 유리.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량비 [Li₂O/(Na₂O + K₂O + Li₂O)] 가 0.0115 미만인 광학 유리.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.49 이상인 광학 유리.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
1050 ℃ 이하의 액상 온도를 갖는 광학 유리.
산화물 기준의 유리 조성에 있어서,
P₂O₅, B₂O₃ 및 TiO₂ 가 필수 성분이고, SiO₂, Li₂O, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 가 임의 성분이고,
P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％,
B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하,
Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만,
질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만,
질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.53 초과,
질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.96 의 범위
이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리.
제 7 항에 있어서,
질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 가 0.02 미만인 광학 유리.
산화물 기준의 유리 조성에 있어서,
P₂O₅, B₂O₃ 및 TiO₂ 가 필수 성분이고, SiO₂, Li₂O, Nb₂O₅, WO₃, Bi₂O₃, 및 Ta₂O₅ 가 임의 성분이고,
P₂O₅ 함유량이 20 ∼ 34 질량％,
B₂O₃ 함유량이 0 질량％ 초과 또한 10 질량％ 이하,
Li₂O 함유량이 0 질량％ 이상 0.3 질량％ 미만,
질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.39 미만,
질량비 [(P₂O₅ + B₂O₃ + SiO₂)/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.53 초과,
질량비 [SiO₂/(SiO₂ + P₂O₅ + B₂O₃)] 가 0.02 미만,
질량비 [TiO₂/(TiO₂ + Nb₂O₅ + WO₃ + Bi₂O₃ + Ta₂O₅)] 가 0.059 ∼ 0.96 의 범위
이고, 굴절률 nd 가 1.78 ∼ 1.83 의 범위이고, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
1050 ℃ 이하의 액상 온도를 갖는 광학 유리.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
Nb₂O₅ 함유량이 19 ∼ 47 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
TiO₂ 함유량이 6 ∼ 24 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
알칼리 금속 산화물의 함유량이 10 ∼ 30 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
Na₂O 함유량이 0 ∼ 16 질량％ 의 범위,
K₂O 함유량이 0 ∼ 6 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
Bi₂O₃ 함유량이 0 ∼ 15 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
WO₃ 함유량이 0 ∼ 15 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자 블랭크.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 이루어지는 프레스 성형용 유리 소재.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리를 프레스 성형용 유리 소재로 성형하는 공정을 구비하는 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법.
제 18 항에 기재된 프레스 성형용 유리 소재를, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자 블랭크를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자 블랭크의 제조 방법.
제 17 항에 기재된 광학 소자 블랭크를 연삭 및/또는 연마함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법.
제 18 항에 기재된 프레스 성형용 유리 소재를, 프레스 성형형을 사용하여 프레스 성형함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법.
산화물 기준의 유리 조성에 있어서,
P₂O₅ 24 ∼ 34 질량％,
B₂O₃ 0 질량％ 초과 4 질량％ 이하,
Li₂O, Na₂O 및 K₂O 를 합계로 12 ∼ 20 질량％,
Nb₂O₅ 15 ∼ 30 질량％,
TiO₂ 8 ∼ 15 질량％,
Bi₂O₃ 4 ∼ 25 질량％,
를 함유하고,
질량비 (TiO₂/Nb₂O₅) 가 0.36 ∼ 1.00 의 범위이고,
질량비 (Bi₂O₃/Nb₂O₅) 가 0.16 ∼ 1.67 의 범위이고,
굴절률 nd 가 1.78 이상 1.83 미만, 또한 아베수 νd 가 20 ∼ 25 의 범위인 광학 유리.
제 24 항에 있어서,
Li₂O, Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO 및 BaO 의 합계 함유량이 12 ∼ 17 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
질량비 (B₂O₃/P₂O₅) 가 0 초과 또한 0.1 이하의 범위인 광학 유리.
제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량비 (WO₃/Nb₂O₅) 가 0.12 ∼ 0.92 의 범위인 광학 유리.
제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
WO₃ 함유량이 3 ∼ 23 질량％ 의 범위인 광학 유리.
제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
CaO 함유량이 1 질량％ 미만인 광학 유리.
제 24 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
MgO, CaO, SrO, 및 BaO 의 합계 함유량이 2 질량％ 미만인 광학 유리.
제 24 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
유리 전이 온도 Tg 가 520 ℃ 이하인 광학 유리.
제 24 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 이루어지는 정밀 프레스 성형용 프리폼.
제 24 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 이루어지는 광학 소자.
제 32 항에 기재된 정밀 프레스 성형용 프리폼을 가열에 의해 연화시킨 상태로, 프레스 성형형을 사용하여 정밀 프레스 성형함으로써 광학 소자를 제조하는 공정을 구비하는 광학 소자의 제조 방법.