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JP2005247658A - Method for producing precision press molding preform and method for producing optical element - Google Patents

Method for producing precision press molding preform and method for producing optical element Download PDF

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JP2005247658A
JP2005247658A JP2004062738A JP2004062738A JP2005247658A JP 2005247658 A JP2005247658 A JP 2005247658A JP 2004062738 A JP2004062738 A JP 2004062738A JP 2004062738 A JP2004062738 A JP 2004062738A JP 2005247658 A JP2005247658 A JP 2005247658A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a high-quality precision press molding preform from a fluorine-containing glass, especially, a fluorophosphate glass and to provide a method for producing a high-quality glass optical element from the preform. <P>SOLUTION: The method is one for producing a precision press molding preform from molten glass, wherein the preform is made by molding a melt of a fluorine-containing glass into a glass gob and etching the glass gob to remove its surface layer therefrom. The method for producing the optical element comprises heating the preform made by the above method and subjecting the heated preform to precision press molding. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、精密プレス成形用プリフォームの製造方法および光学素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、高品質な弗素含有ガラス製プリフォーム、特に弗燐酸塩ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを製造するための方法、および前記プリフォームを使用して高品質なガラス製の光学素子を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a precision press-molding preform and a method for manufacturing an optical element. More particularly, the present invention relates to a method for producing a high-quality fluorine-containing glass preform, in particular a precision press-molding preform comprising a fluorophosphate glass, and a high-quality glass using said preform. The present invention relates to a method for manufacturing a manufactured optical element.

光学ガラス製レンズの需要はデジタルカメラ、携帯電話などの普及に伴ない急激な勢いで高まっている。この需要に応えるため、ガラス製光学素子を高い生産性のもとに製造可能な精密プレス成形技術に注目が集まっている。
精密プレス成形法は、プレス成形によって、高精度な加工が施されたプレス成形型の成形面をガラスに転写して光学機能面を形成する方法であって、例えば研磨加工では莫大な手間とコストがかかる非球面レンズなどを生産性よく量産することができる。このような精密プレス成形は、表面が滑らかで内部、表面ともに欠陥のないプリフォームを必要とする。
精密プレス成形ではプレス成形品の研削、研磨は例えばレンズの心取り加工など最小限に限られるか、あるいは研削、研磨加工を行わない。また、プリフォームの重量に大幅な過不足があると、プレス成形品の精度が低下したり、プレス成形時にはみ出したガラスがプレス成形型の間に進入するなどの問題が発生する。そのため、プリフォームの重量精度は製造しようとする光学素子毎に精密に決められている。
The demand for optical glass lenses is increasing rapidly with the spread of digital cameras and mobile phones. In order to meet this demand, attention is focused on precision press molding technology capable of manufacturing glass optical elements with high productivity.
The precision press molding method is a method of forming an optical functional surface by transferring the molding surface of a press mold that has been processed with high precision to the glass by press molding. For example, the polishing process requires enormous labor and cost. Can be mass-produced with high productivity. Such precision press molding requires a preform that has a smooth surface and is free of defects on both the inside and the surface.
In precision press molding, grinding and polishing of a press-molded product is limited to a minimum such as centering of a lens, or grinding and polishing are not performed. In addition, if there is a significant excess or deficiency in the weight of the preform, problems such as a decrease in the accuracy of the press-molded product and a glass that protrudes during press molding enter between the press molds. Therefore, the weight accuracy of the preform is precisely determined for each optical element to be manufactured.

ところで、プリフォームの製法としては溶融ガラスを鋳型に鋳込み、冷却してガラスブロックやガラス板を作り、これを切断、研削した後、研磨して滑らかな表面に仕上げる方法(冷間加工という。)や、パイプから溶融ガラスを流出してプリフォーム1個分の重量の溶融ガラス塊を作り、このガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法(熱間成形という。)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
一方、冷間加工は多くの工程を経てプリフォームを作るため、手間、時間、コストがかかるという問題があるとともに、研磨の際に破損しやすいガラスへの適用にも問題がある。特にプリフォームの重量を目的の重量に正確に合わせるためには、より多くの手間、時間、コストがかかる。
By the way, as a preform manufacturing method, molten glass is cast into a mold, cooled to make a glass block or glass plate, cut and ground, and then polished to a smooth surface (referred to as cold working). Alternatively, a method is known in which molten glass flows out from a pipe to form a molten glass lump having a weight equivalent to one preform, and the preform is formed into a preform in the process of cooling the glass lump (referred to as hot forming). (For example, refer to Patent Document 1).
On the other hand, since cold working involves making a preform through many steps, there is a problem that it takes labor, time and cost, and there is also a problem in application to glass that is easily broken during polishing. In particular, in order to accurately adjust the weight of the preform to the target weight, more labor, time and cost are required.

そこで、生産性をより向上するための方法、ならびに重量精度の高いプリフォームを生産する方法として上記熱間成形法が注目されている。
熱間成形法は優れた製法ではあるが、溶融ガラスからプリフォーム1個分に相当する溶融ガラス塊を分離してガラス塊を直接成形してプリフォームにするため、内部品質は勿論、プリフォームの表面状態や重量精度の高いガラス塊を作らなければならない。
Thus, the hot forming method has attracted attention as a method for improving productivity and a method for producing a preform with high weight accuracy.
Although the hot forming method is an excellent manufacturing method, the molten glass lump corresponding to one preform is separated from the molten glass, and the glass lump is directly formed into a preform. A glass lump with high surface accuracy and weight accuracy must be made.

ところで、デジカメやデジタルビデオの小型化、高画素化、高性能化に伴い、各種光学ガラス製のレンズの需要は高まっているが、特に需要が高いものの一つに、低分散ガラスである弗素含有ガラス、特に弗燐酸塩ガラスを使用したレンズがある。
これまで、弗素含有ガラス製のレンズを精密プレス成形によって量産するという試みは幾つかあったが、以下の理由により実現していない。
By the way, with the downsizing, higher pixel count, and higher performance of digital cameras and digital video, the demand for lenses made of various optical glasses is increasing. One of the high demands is the low dispersion glass containing fluorine. There are lenses using glass, especially fluorophosphate glass.
There have been several attempts to mass-produce lenses made of fluorine-containing glass by precision press molding, but this has not been realized for the following reasons.

精密プレス成形では、所望の重量、形状のプリフォームを用意しなければならないが、機械加工によってプリフォームを作ろうとすると莫大な手間とコストがかかるため実用的ではない。一方、プリフォームを熱間成形する場合、高品質なプリフォームを成形することが難しく、実現化が困難と考えられていた。そのため、弗素含有ガラス、特に弗燐酸塩ガラスを使用したレンズは研磨レンズに限られていた。
弗素含有ガラス製プリフォームの熱間成形が難しい理由は次のとおりである。弗素含有ガラスからなるプリフォームを熱間成形しようとすると、成形したプリフォームの表面に脈理が観察される。このプリフォームを詳細に調べると脈理は深層部分には認められず、表面から一定の深さには存在する表面脈理であることがわかる。表面脈理の原因の一つは、溶融状態のガラス塊が冷却してプリフォームに成形されるまでの間に、ガラス中の弗素が表面から揮発することにより生じるものと推測できる。つまり、弗素の揮発によって表面近傍にわずかながら弗素が少ない部分が生じ、それが表面脈理として観察されると考えられる。
In precision press molding, a preform having a desired weight and shape must be prepared. However, if a preform is made by machining, it is not practical because it requires enormous labor and cost. On the other hand, when a preform is hot-formed, it is difficult to form a high-quality preform, and it has been considered difficult to realize. For this reason, lenses using fluorine-containing glass, particularly fluorophosphate glass, have been limited to polished lenses.
The reason why hot forming of a fluorine-containing glass preform is difficult is as follows. When hot forming a preform made of fluorine-containing glass, striae are observed on the surface of the formed preform. When this preform is examined in detail, it can be seen that striae are not recognized in the deep layer portion but are surface striae existing at a certain depth from the surface. One of the causes of surface stria can be presumed to be caused by the volatilization of fluorine in the glass from the surface until the molten glass lump is cooled and formed into a preform. In other words, it is considered that a small amount of fluorine occurs in the vicinity of the surface due to the volatilization of fluorine, which is observed as a surface striae.

さらに、弗素含有ガラス、特に弗燐酸塩ガラスには溶融ガラスをパイプから流出する際、パイプ外周に濡れ上がりやすい性質がある。パイプ外周に濡れ上がったガラスは長時間雰囲気に曝されるため、弗素などの易揮発成分が揮発して変質する。そして変質したガラスが流出するガラス表面に取り込まれることによっても表面脈理が発生する。
このように表面脈理が存在するプリフォームを精密プレス成形すると、得られたプレス成形品の表面に脈理が残留し、不良品となってしまう。
また、弗素含有ガラスを熱間成形する際、雰囲気中の水蒸気と弗素の反応によりガラス表面が失透し、プリフォームとしては使えないという問題も発生する。
Furthermore, fluorine-containing glass, particularly fluorophosphate glass, has a property that when the molten glass flows out of the pipe, it tends to get wet around the pipe periphery. Since the glass wetted on the pipe periphery is exposed to the atmosphere for a long time, easily volatile components such as fluorine are volatilized and deteriorated. Surface striae also occur when the altered glass is taken into the flowing glass surface.
When a preform having surface striae is precision press-molded in this way, striae remains on the surface of the obtained press-molded product, resulting in a defective product.
Further, when hot-forming a fluorine-containing glass, the glass surface is devitrified due to the reaction between water vapor and fluorine in the atmosphere, which causes a problem that it cannot be used as a preform.

特許第2746567号公報Japanese Patent No. 2746567

本発明は、このような事情のもとで、高品質な弗素含有ガラス製プリフォーム、特に弗燐酸塩ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを製造するための方法、および前記プリフォームを使用して高品質なガラス製の光学素子を製造する方法を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention uses a method for producing a high-quality fluorine-containing glass preform, particularly a precision press-molding preform made of fluorophosphate glass, and the preform. It is an object of the present invention to provide a method for producing a high-quality glass optical element.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、弗素含有ガラスからなる溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊をエッチング処理し、ガラス塊の表面層を除去することによって、精密プレス成形用プリフォームを作製することにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention formed molten glass composed of fluorine-containing glass into a glass lump, etched the glass lump, and removed the surface layer of the glass lump. Thus, it has been found that the purpose can be achieved by producing a precision press-molding preform, and the present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、
(1)溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、
弗素含有ガラスからなる溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊をエッチング処理して、ガラス塊の表面層を除去することにより、精密プレス成形用プリフォームを作製することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(2)ガラスが弗燐酸塩ガラスである上記(1)項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(3)弗燐酸塩ガラスが、モル%表示で、Al(PO 0〜20%、Ba(PO 0〜30%、Mg(PO 0〜30%、Ca(PO 0〜30%、Sr(PO 0〜30%、Zn(PO 0〜30%、NaPO 0〜15%、AlF 2〜45%、ZrF 0〜10%、YF 0〜15%、YbF 0〜15%、GdF 0〜15%、BiF 0〜15%、LaF 0〜10%、MgF 0〜20%、CaF 2〜45%、SrF 2〜45%、ZnF 0〜20%、BaF 0〜30%、LiF 0〜10%、NaF 0〜15%、KF 0〜15%、LiO 0〜5%、NaO 0〜5%、KO 0〜5%、MgO 0〜5%、CaO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、ZnO 0〜5%を含むものである上記(2)項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(4)ガラスの磨耗度Fが150以上である上記(1)、(2)または(3)項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(5)エッチング処理により、表面から深さ0.5μm以上に至るまでの層を除去して、所定重量のプリフォームを作製する上記(1)ないし(4)項のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(6)曲率が異なる曲面によって表面が構成されるガラス塊または球状のガラス塊を成形する上記(1)ないし(5)項のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(7)ガラス塊をエッチング液に浸漬してエッチング処理する上記(1)ないし(6)項のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(8)溶融ガラスをガラス塊に成形する工程を繰り返して一定重量のガラス塊を複数作製し、前記複数のガラス塊を一定の条件でエッチング処理して、所定重量のプリフォームを複数作製する上記(1)ないし(7)項のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(9)ガラス塊をアニール処理したのち、エッチング処理する上記(1)ないし(8)項のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
(10)上記(1)ないし(9)項のいずれか1項に記載の製造方法により作製された精密プレス成形用プリフォームを、加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
(11)プレス成形型にプリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを共に加熱して精密プレス成形する上記(10)項に記載の光学素子の製造方法、および
(12)予め加熱されたプリフォームをプレス成形型に導入し、精密プレス成形する上記(10)項に記載の光学素子の製造方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) In a method for producing a precision press-molding preform from molten glass,
A precision press characterized in that a molten glass made of fluorine-containing glass is formed into a glass lump, the glass lump is etched, and a surface layer of the glass lump is removed to produce a precision press-molding preform. Manufacturing method of preform for molding,
(2) A method for producing a precision press-molding preform as described in (1) above, wherein the glass is fluorophosphate glass;
(3) Fluorophosphate glass is expressed in terms of mol%, Al (PO 3 ) 3 0-20%, Ba (PO 3 ) 2 0-30%, Mg (PO 3 ) 2 0-30%, Ca (PO 3) 2 0~30%, Sr ( PO 3) 2 0~30%, Zn (PO 3) 2 0~30%, NaPO 3 0~15%, AlF 3 2~45%, ZrF 4 0~10% YF 3 0-15%, YbF 3 0-15%, GdF 3 0-15%, BiF 3 0-15%, LaF 3 0-10%, MgF 2 0-20%, CaF 2 2-45%, SrF 2 2~45%, ZnF 2 0~20 %, BaF 2 0~30%, LiF 0~10%, 0~15% NaF, KF 0~15%, Li 2 O 0~5%, Na 2 O 0~5%, K 2 O 0~5% , 0~5% MgO, CaO 0~5%, SrO 0~5%, Ba 0-5%, a method of manufacturing a preform for precision press molding according to the above (2) term is intended to include 0-5% ZnO,
(4) A method for producing a precision press-molding preform as described in (1), (2) or (3) above, wherein the glass abrasion degree FA is 150 or more,
(5) The layer according to any one of (1) to (4) above, wherein a layer having a depth of 0.5 μm or more is removed from the surface by etching to produce a preform having a predetermined weight. Manufacturing method of precision press molding preform,
(6) The method for producing a precision press-molding preform according to any one of (1) to (5) above, wherein a glass lump or a spherical glass lump whose surface is constituted by curved surfaces having different curvatures is formed.
(7) The method for producing a precision press-molding preform according to any one of (1) to (6) above, wherein the glass lump is immersed in an etching solution for etching treatment,
(8) The process of forming molten glass into a glass lump is repeated to produce a plurality of glass lumps having a constant weight, and the plurality of glass lumps are etched under a certain condition to produce a plurality of preforms having a predetermined weight. (1) The manufacturing method of the precision press-molding preform according to any one of items (7) to (7),
(9) The method for producing a precision press-molding preform according to any one of (1) to (8) above, wherein the glass lump is annealed and then etched.
(10) Manufacturing of an optical element characterized by heating and precision press-molding a preform for precision press molding produced by the production method according to any one of (1) to (9) above. Method,
(11) The optical element manufacturing method according to (10) above, wherein a preform is introduced into a press mold, and the mold and the preform are heated together to perform precision press molding, and (12) preheated The method for producing an optical element according to (10) above, wherein the preform is introduced into a press mold and precision press molding is performed.
Is to provide.

本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法によれば、揮発性の高い弗素を含むガラスを使用して熱間成形を行っても、内部および表面品質の良好な精密プレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに製造する方法を提供することができる。
また、低分散ガラスや銅含有により赤外線吸収特性が付与された半導体撮像素子の色補正フィルター機能をもつガラスなどとして利用価値の高い弗燐酸塩ガラスからなる高品質なプリフォームを高い生産性のものとに製造することもできる。
また、磨耗度Fが150以上と大きく、研磨加工が難しいガラスでも、研磨加工することなく、高品質なプリフォームを高い生産性のものとに製造することもできる。
また、ガラス塊の表面層をエッチング処理により除去するので、エッチング条件を設定することにより、前記条件に対応する深さの表面層を再現性よく除去することもできる。ガラス表面の欠陥が、変質層のみであれば、変質層を洗浄などによって除去すればよいが、表面脈理は前記変質層よりも深層にまで及ぶ。そのため、ガラス塊の重量精度ならびにエッチング処理により除去されるガラスの重量が正確でないと、得られたプリフォームの重量精度が低下してしまう。本発明によれば、溶融ガラス塊を成形することにより所定重量のガラス塊を成形し、表面除去の深さを正確に設定しやすいエッチング処理によって表面脈理層を除去するため、所定重量かつ品質の高いプリフォームを高い生産性のもとに製造することもできる。
According to the method for producing a precision press-molding preform of the present invention, a precision press-molding preform having good internal and surface quality can be obtained even when hot molding is performed using glass containing highly volatile fluorine. A method of manufacturing with high productivity can be provided.
In addition, high-quality preforms made of fluorophosphate glass with high utility value, such as low-dispersion glass or glass with color correction filter function for semiconductor image sensors that have been provided with infrared absorption characteristics by containing copper, have high productivity. It can also be manufactured.
Further, as large as wear-F A is 150 or more, polishing can be a difficult glass, without polishing, can also be prepared into those of high productivity of high-quality preforms.
Moreover, since the surface layer of the glass lump is removed by the etching process, the surface layer having a depth corresponding to the above condition can be removed with good reproducibility by setting the etching conditions. If the defects on the glass surface are only the altered layer, the altered layer may be removed by washing or the like, but the surface stria extend to the deeper layer than the altered layer. Therefore, if the weight accuracy of the glass lump and the weight of the glass removed by the etching process are not accurate, the weight accuracy of the obtained preform is lowered. According to the present invention, a glass lump of a predetermined weight is formed by forming a molten glass lump, and the surface striation layer is removed by an etching process that can easily set the depth of surface removal accurately. High preforms can be manufactured with high productivity.

表面脈理層の除去は研磨などの機械加工で行うことも考えられるが、研磨加工は平面か球面の場合に限られる。そのため、球以外で精密プレス成形用プリフォームの形状として利用価値の高い曲率が異なる曲面によって表面が構成されるガラス塊の表面脈理層を除去することは難しい。これに対し、本発明によれば、上記形状のガラス塊を成形してもエッチング処理により均等に表面層を除去することができるので、上記形状のプリフォームも高い生産性のもとに製造することもできる。また、球状のガラス塊については、ガラス塊が球対称なのでエッチング処理により除去される深さが全表面においてより均一になる。したがって、エッチング処理により容易に球状プリフォームを作製することができる。
さらに、前記ガラス塊をエッチング液に浸漬してエッチング処理することにより、比較的容易な方法でガラス塊の全表面を均一に所定の深さまで除去することができる。
また、溶融ガラスからガラス塊を成形する工程を繰り返して、一定重量のガラス塊を複数作製し、前記複数のガラス塊を一定条件のもとにエッチング処理して所定重量のプリフォームを作製することにより、高品質かつ重量精度の高いプリフォームを生産性よく製造することもできる。
The surface striation layer may be removed by machining such as polishing, but the polishing process is limited to a flat or spherical surface. Therefore, it is difficult to remove the surface striae layer of the glass block whose surface is constituted by curved surfaces having different curvatures having high utility value as the shape of the precision press molding preform other than the sphere. On the other hand, according to the present invention, the surface layer can be uniformly removed by the etching process even if the glass block having the above shape is formed, and thus the preform having the above shape is also manufactured with high productivity. You can also. In addition, for the spherical glass lump, since the glass lump is spherically symmetric, the depth removed by the etching process becomes more uniform on the entire surface. Therefore, a spherical preform can be easily produced by etching treatment.
Furthermore, by immersing the glass block in an etching solution and performing an etching process, the entire surface of the glass block can be uniformly removed to a predetermined depth by a relatively easy method.
Also, by repeating the process of forming a glass lump from molten glass, a plurality of glass lumps having a constant weight are produced, and the plurality of glass lumps are etched under a certain condition to produce a preform having a predetermined weight. Thus, a high-quality and highly accurate preform can be manufactured with high productivity.

次に、本発明の光学素子の製造方法によれば、上記方法によって作られたプリフォームを精密プレス成形するので、弗素含有ガラスからなる高品質な光学素子を生産性よく製造することができる。   Next, according to the method for producing an optical element of the present invention, since the preform made by the above method is precision press-molded, a high-quality optical element made of fluorine-containing glass can be produced with high productivity.

精密プレス成形用プリフォームの製造方法、光学素子の製造方法について、順に説明する。
[精密プレス成形用プリフォームの製造方法]
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、弗素含有ガラスからなる溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊をエッチング処理して、ガラス塊の表面層を除去することにより、精密プレス成形用プリフォームを作製することを特徴とするものである。
この方法では、十分清澄、均質化された溶融ガラスを用意し、その溶融ガラスを一定流量でパイプから流出する。そして、流出する溶融ガラスから所定重量の溶融ガラス塊を分離する。分離方法としては、パイプから溶融ガラスを滴下して、所定重量のガラス滴として分離する方法(滴下法という。)、パイプから流出する溶融ガラス流の先端部を支持体で支持し、前記ガラス流のパイプ側と先端部の間にくびれを作る。それから上記支持体を急速に降下し、くびれから先端側の溶融ガラス塊を分離する方法(降下切断法という。)、パイプから流出する溶融ガラス流を切断刃で切断し、所定重量の溶融ガラス塊を分離する方法(機械切断法という。)などがある。パイプより単位時間あたりのガラス流出量を一定に保つことにより、分離の間隔を一定にすれば等重量の溶融ガラス塊を得ることができる。
A method for manufacturing a precision press-molding preform and a method for manufacturing an optical element will be described in order.
[Precision press molding preform manufacturing method]
The method for producing a precision press-molding preform according to the present invention is a method for producing a precision press-molding preform from molten glass, wherein molten glass made of fluorine-containing glass is formed into a glass lump, and the glass lump is etched. Then, a precision press-molding preform is produced by removing the surface layer of the glass lump.
In this method, a sufficiently clarified and homogenized molten glass is prepared, and the molten glass is discharged from the pipe at a constant flow rate. And the molten glass lump of predetermined weight is isolate | separated from the molten glass which flows out. As a separation method, a molten glass is dropped from a pipe and separated into glass drops having a predetermined weight (referred to as a dropping method), the tip of the molten glass flow flowing out from the pipe is supported by a support, and the glass flow Make a constriction between the pipe side and the tip. Then, the support is rapidly lowered to separate the molten glass lump on the tip side from the constriction (referred to as descending cutting method), the molten glass flow flowing out from the pipe is cut with a cutting blade, and a molten glass lump having a predetermined weight is obtained. There is a method of separating (referred to as a mechanical cutting method). By keeping the glass outflow amount per unit time from the pipe constant, a molten glass lump of equal weight can be obtained if the separation interval is constant.

滴下法ならびに降下切断法は、機械切断法と異なり、シアマークと呼ばれる切断痕ができない。本発明は、熱間成形したガラス塊の表面をエッチング処理して除去するため、シアマークがエッチング処理により除去される深さよりも浅い部分に限定されるならば、機械切断法でもエッチング処理によってシアマークのないプリフォームを作ることはできる。しかし、シアマークが表面脈理層よりも深層に及ぶ場合もあるので、溶融ガラス塊の分離は滴下法または降下切断法により行うことが好ましい。   Unlike the mechanical cutting method, the dropping method and the descending cutting method cannot form a cutting mark called a shear mark. In the present invention, since the surface of the hot-formed glass lump is removed by etching, if the shear mark is limited to a portion shallower than the depth to be removed by the etching process, the mechanical cutting method can also remove the shear mark by etching. You can make no preform. However, since the shear mark may extend deeper than the surface striae layer, it is preferable to separate the molten glass lump by a dropping method or a descending cutting method.

滴下法は5〜600mgの範囲のガラス塊を、目的重量を基準とした重量公差が±1%以内になるように成形する方法として適しており、降下切断法は200mg〜100gの範囲のガラス塊を、目的重量を基準とした重量公差が±2%以内(好ましくは±1%以内)になるように成形する方法として適している。そのため、ガラス塊の作成に際しては、上記重量と重量公差の範囲を目安に作製方法を選択することができる。   The dropping method is suitable as a method for forming a glass lump in the range of 5 to 600 mg so that the weight tolerance based on the target weight is within ± 1%, and the descending cutting method is a glass lump in the range of 200 mg to 100 g. Is suitable as a method of molding so that the weight tolerance based on the target weight is within ± 2% (preferably within ± 1%). Therefore, when producing a glass lump, a production method can be selected based on the above range of weight and weight tolerance.

次に分離した溶融ガラス塊をガラス塊成形型で受ける、あるいは一時的に溶融ガラス塊支持体で支持した後にガラス塊成形型に移して所定形状のガラス塊に成形する。ガラス塊成形型上では、ガラスに風圧を加えて浮上させながら成形する方法(浮上成形法という。)が望ましい。
例えば、底部に上記風圧を加えためのガス(浮上ガスという。)を噴出する口を設けた凹部を備えたガラス塊成形型を用い、上記凹部に溶融ガラス塊を供給し、凹部内でガラスを上下動させて回転させることにより球状のガラス塊を成形することもできるし、ガスを噴出する口を多数設けた凹部あるいは凹部を多孔質体で構成し、凹部内面全体から浮上ガスを噴出してガラスを浮上し、凹部の形状に沿った形状にガラス塊を成形することもできる。
Next, the separated molten glass lump is received by a glass lump forming mold, or temporarily supported by a molten glass lump support, and then transferred to a glass lump forming mold to be formed into a glass lump having a predetermined shape. On the glass lump forming die, a method of forming while raising the glass by applying wind pressure (referred to as a floating forming method) is desirable.
For example, using a glass lump forming die provided with a recess provided with a port for jetting the gas for applying the wind pressure (called floating gas) to the bottom, the molten glass lump is supplied to the recess, and the glass is placed in the recess. A spherical glass lump can be formed by rotating up and down and rotating, and a recess or recess provided with a large number of gas ejection ports is made of a porous body, and a floating gas is ejected from the entire inner surface of the recess. Glass can be levitated and a glass lump can be formed into a shape along the shape of the recess.

ガラス塊はガラス塊成形型上で成形された後、ガラス転移温度または前記温度よりも低い温度にまで冷却した後に型から取り出される。
このようにして得たガラス塊の表面を光学顕微鏡で拡大観察すると、ガラス塊全面にわたって脈理が認められる。このようなガラス塊の全表面をエッチング処理により所定の深さまで除去したガラス塊には上記脈理は認められない。したがって、この脈理は表面近傍に局在する表面脈理である。ガラス塊表面の変質層、例えばヤケなどは、表面から深さ0.1μm以下の部分に限られるが、表面脈理は光学顕微鏡を用いた目視により認識可能な深さにまで達しているため、ガラス塊表面から少なくとも0.5μm以上の深さまでエッチング処理することが望まれる。
The glass block is formed on a glass block forming mold, and then cooled to a glass transition temperature or a temperature lower than the above temperature, and then removed from the mold.
When the surface of the glass mass obtained in this way is magnified and observed with an optical microscope, striae is recognized over the entire glass mass. The striae are not recognized in the glass block obtained by removing the entire surface of the glass block to a predetermined depth by etching. Therefore, this striae is a surface stria localized near the surface. The alteration layer on the surface of the glass lump, such as burns, is limited to a portion having a depth of 0.1 μm or less from the surface, but the surface striae have reached a depth that can be recognized by visual observation using an optical microscope. It is desirable to perform an etching treatment from the glass lump surface to a depth of at least 0.5 μm or more.

本発明でエッチング処理により除去するのはガラス表面の脈理と呼ばれる屈折率の異なるガラス層である。脈理の中でもガラス表面付近に存在する表面脈理は、ガラスの溶融成形時にガラスの成分の中で蒸気圧の高いフッ素、ホウ素などが減少し元ガラスと屈折率に差ができたガラス融液が生じたことによる。表面脈理は通常、筋状のものが観察される。このことから脈理の原因となる変質ガラスは円柱状かつ筋状に元ガラスの表面積中に分布していることがわかる。このときこの変質ガラスにおける脈理の太さがφ0.5μm以下であれば可視光の回折限界から、このガラスをレンズにした場合に得られる像にはなんら影響を与えない。すなわちレンズとして問題になるのは脈理の太さがφ0.5μm以上の変質ガラスに限られる。そのためエッチング量も少なくとも深さ0.5μm以上でなければ脈理を完全に除くことはできない。エッチング処理におけるより好ましい深さは1μm以上、さらに好ましい深さは10μm以上、より一層好ましい深さは20μm以上、特に好ましい深さは50μm以上である。エッチング処理はガラス全体に脈理が認められない光学的に均質な所定重量のガラス塊が得られる深さまで行う。エッチング処理の深さの上限に特に限定はないが、光学的に均質なガラスまでも除去する必要はないので、最大5mmまでの深さを目安にすればよい。あるいは、プリフォーム重量/ガラス塊重量の比率によってエッチング処理の深さの上限を管理してもよい。その場合、プリフォーム重量/ガラス塊重量の比率は80%以上とすることが望ましく、85%以上とすることがより望ましい。このように、エッチング処理によってガラス塊の重量はわずかに減少するため、所定重量のプリフォームが得られるよう、上記重量減少分を目的重量に加えた重量のガラス塊を成形することが好ましい。   In the present invention, glass layers having different refractive indexes called striae on the glass surface are removed by etching. Among the striae, the surface striae present near the glass surface is a glass melt that has a difference in refractive index from the original glass due to a decrease in fluorine and boron with high vapor pressure among the glass components during glass melt molding. This is because Surface striae are usually observed as streaks. From this, it can be seen that the modified glass causing striae is distributed in the surface area of the original glass in a columnar and streak form. At this time, if the thickness of the modified glass has a diameter of φ0.5 μm or less, there is no influence on the image obtained when the glass is used as a lens due to the diffraction limit of visible light. That is, the problem as a lens is limited to a modified glass having a striae thickness of φ0.5 μm or more. Therefore, the striae cannot be completely removed unless the etching amount is at least 0.5 μm deep. A more preferable depth in the etching treatment is 1 μm or more, a further preferable depth is 10 μm or more, a still more preferable depth is 20 μm or more, and a particularly preferable depth is 50 μm or more. The etching process is performed to such a depth that an optically homogeneous glass mass having a predetermined weight with no striae is observed in the entire glass. Although there is no particular limitation on the upper limit of the depth of the etching process, it is not necessary to remove even the optically homogeneous glass, and therefore a depth of up to 5 mm may be used as a guide. Or you may manage the upper limit of the depth of an etching process with the ratio of preform weight / glass lump weight. In that case, the ratio of preform weight / glass lump weight is desirably 80% or more, and more desirably 85% or more. As described above, since the weight of the glass lump is slightly reduced by the etching treatment, it is preferable to mold the glass lump having a weight obtained by adding the weight reduction amount to the target weight so that a predetermined weight of the preform is obtained.

エッチング処理後のガラス塊は滑らかな表面を有し、光学的にも均質であるため、エッチング処理後のガラス塊を精密プレス成形用プリフォームとして使用することができる。なお、熱間成形したガラス塊をアニール処理しないでエッチング処理すると、残留応力によってガラスにひび割れが発生することがある。そのため、エッチング処理前にガラス塊をアニール処理し、ガラス内部の残留応力を低減または除去しておくことが望ましい。アニール処理はガラス塊を徐冷点付近の温度に保持して行えばよい。弗素含有ガラス、特に弗燐酸塩ガラスは熱膨張係数が大きく、ガラス塊成形の過程で応力が残留しやすい。そのため、上記アニール処理はエッチング処理時のひび割れ発生防止に効果的である。   Since the glass lump after the etching treatment has a smooth surface and is optically homogeneous, the glass lump after the etching treatment can be used as a precision press-molding preform. Note that if the hot-formed glass lump is etched without annealing, the glass may crack due to residual stress. For this reason, it is desirable to anneal the glass lump before the etching process to reduce or remove the residual stress inside the glass. The annealing process may be performed by holding the glass block at a temperature near the annealing point. Fluorine-containing glass, particularly fluorophosphate glass, has a large coefficient of thermal expansion, and stress tends to remain in the process of forming a glass block. Therefore, the annealing process is effective for preventing cracks during the etching process.

表面脈理層などの表面欠陥層はエッチング処理により除去するが、ガラスの有効利用や生産性向上の面から、表面欠陥層が存在する深さを可能な限り浅くしたり、脈理を低減することが望まれる。表面欠陥層の深さを低減するためには、流出パイプの外周に沿いかつガラスの流出方向(鉛直下方)にガスを流して、流出パイプ外周へのガラスの濡れ上がりを低減したり、雰囲気中の水蒸気が高温のガラス表面と反応するのを低減するため、乾燥雰囲気中で溶融ガラスを流出することが好ましい。   Surface defect layers such as surface striae layers are removed by etching, but the depth at which surface defect layers exist is reduced as much as possible, or striae is reduced from the viewpoint of effective use of glass and improvement of productivity. It is desirable. In order to reduce the depth of the surface defect layer, gas flows along the outer periphery of the outflow pipe and in the glass outflow direction (vertically below) to reduce the wetting of the glass to the outer periphery of the outflow pipe, In order to reduce the reaction of the water vapor with the glass surface at a high temperature, it is preferable that the molten glass flows out in a dry atmosphere.

パイプ外周に沿ってガスを流す方法は、滴下法で得られる溶融ガラス滴の重量をより小さくする上でも効果がある。滴下法ではガラスに働く重力とパイプ先端にガラスが留まろうとする表面張力のバランスが崩れて重力が大きくなったときに滴下がおきる。上記のようにパイプ外周に沿って一定流量のガスを定常的に流すことにより、ガラスに加わる下向きの力が大きくなるため、ガスを流さない場合よりもより重量の小さいガラス滴を滴下することができる。なお、ガスはパイプ全周にわたり、パイプ先端付近で層流になるように流すことが好ましい。   The method of flowing gas along the outer periphery of the pipe is also effective in reducing the weight of the molten glass droplet obtained by the dropping method. In the dripping method, dripping occurs when the balance between the gravity acting on the glass and the surface tension at which the glass stays at the tip of the pipe is lost and the gravity increases. By constantly flowing a gas at a constant flow rate along the pipe periphery as described above, the downward force applied to the glass is increased, so that it is possible to drop a glass drop having a smaller weight than when no gas is flowed. it can. In addition, it is preferable to flow gas so that it may become a laminar flow near the pipe front-end | tip all over a pipe periphery.

ガラス塊表面のエッチング処理は、ガラス塊全表面を一様に除去するため、プリフォームの形状はガラス塊の相似形状になる。したがって、ガラス塊をプリフォームの相似形状に成形することにより、所望形状のプリフォームを容易に得ることもできる。
精密プレス成形によって作製される光学素子としては、レンズなどの回転対称軸を一つ備える形状のものが圧倒的に多い。したがって、プリフォームの形状としても、球状、回転対称軸を一つ備える形状(例えば、回転楕円体や、球を一定の軸方向に延ばした形状やつぶした形状など)が望まれている。このような形状のプリフォームを作製するには、目的とするプリフォーム形状に相似する形状のガラス塊を成形しエッチング処理すればよい。
The etching process on the surface of the glass lump uniformly removes the entire surface of the glass lump, so that the shape of the preform is similar to that of the glass lump. Therefore, a preform having a desired shape can be easily obtained by forming the glass block into a similar shape to the preform.
As optical elements manufactured by precision press molding, an optical element having a shape having one rotational symmetry axis such as a lens is overwhelmingly many. Therefore, the shape of the preform is also desired to be a spherical shape or a shape having one rotationally symmetric axis (for example, a spheroid, a shape obtained by extending a sphere in a certain axial direction, a crushed shape, or the like). In order to produce a preform having such a shape, a glass lump having a shape similar to the target preform shape may be formed and etched.

特に回転対称軸を一つ備える形状など、曲率が異なる曲面によって表面が構成されるガラス塊、これは全表面が曲面によって構成されるガラス塊の中から球状ガラス塊を除いたものであるが、このような形状のガラス塊の全表面を一様な深さにまで機械研磨することは難しい。しかし、本発明によれば、所望形状のガラス塊を熱間成形し、そのガラス塊をエッチング処理することにより容易に上記形状でしかも光学的に均一(一様)なガラスからなるプリフォームを作製することができる。   In particular, a glass lump whose surface is constituted by curved surfaces with different curvatures, such as a shape having one rotational symmetry axis, which is obtained by removing a spherical glass lump from a glass lump whose entire surface is constituted by a curved surface, It is difficult to mechanically polish the entire surface of the glass block having such a shape to a uniform depth. However, according to the present invention, a preform made of glass having the above shape and optically uniform (uniform) can be easily manufactured by hot forming a glass lump of a desired shape and etching the glass lump. can do.

このような回転対称軸を一つ備える形状としては、前記回転対称軸を含む断面において角や窪みがない滑らかな輪郭線をもつもの、例えば上記断面において短軸が回転対称軸に一致する楕円を輪郭線とするものがある。また、前記断面におけるガラス塊の輪郭線上の任意の点(プリフォームの輪郭線上の任意の点でもよい。)と回転対称軸上にあるガラス塊の重心(プリフォームの重心でもよい。)を結ぶ線と、前記輪郭線上の点において郭線に接する接線とのなす角の一方の角の角度をθとしたとき、前記点が回転対称軸上から出発して輪郭線上を移動するときに、θが90°から単調増加し、続いて単調減少した後、単調増加して輪郭線が回転対称軸と交わる他方の点において90°になる形状が好ましい。
一方、球状ガラス塊の球対称性に注目すると、エッチング処理により除去される深さが対称性のために全表面において均一になり、球状ガラス塊をエッチング処理すれば容易に球状プリフォームを作製できるというメリットがある。
As such a shape having one rotationally symmetric axis, a shape having a smooth outline having no corners or depressions in a cross section including the rotationally symmetric axis, for example, an ellipse whose short axis coincides with the rotationally symmetric axis in the cross section. Some have contour lines. In addition, an arbitrary point on the outline of the glass lump in the cross section (which may be an arbitrary point on the outline of the preform) is connected to the center of gravity of the glass lump on the axis of rotational symmetry (may be the center of gravity of the preform). When the angle of one of the angles formed by the line and the tangent tangent to the contour line at a point on the contour line is θ, when the point moves on the contour starting from the rotational symmetry axis, θ Is preferably monotonically increasing from 90 ° and subsequently monotonously decreasing, and then monotonously increasing to 90 ° at the other point where the contour line intersects the rotational symmetry axis.
On the other hand, paying attention to the spherical symmetry of the spherical glass lump, the depth removed by the etching process becomes uniform on the entire surface due to the symmetry, and if the spherical glass lump is etched, a spherical preform can be easily produced. There is a merit.

次に本発明において使用されるガラスについて説明する。
本発明において使用されるガラスは、熱間成形の際に揮発しやすい弗素を含むものである。このようなガラスとしては、弗燐酸塩ガラス、弗素含有ケイ酸塩ガラス、弗素含有ホウケイ酸塩ガラス、弗素含有ホウ酸塩ガラスなどを例示することができる。なかでも、弗燐酸塩ガラスはアッベ数(νd)が65以上の低分散ガラス製プリフォーム用の材料として非常に重要なガラスである。また、銅イオンを含有させることにより、近赤外線吸収特性を付与し、半導体撮像素子の色補正用フィルター材料としても有用なガラスである。
Next, the glass used in the present invention will be described.
The glass used in the present invention contains fluorine that easily volatilizes during hot forming. Examples of such glasses include fluorophosphate glass, fluorine-containing silicate glass, fluorine-containing borosilicate glass, and fluorine-containing borate glass. Among these, fluorophosphate glass is a very important glass as a material for a low dispersion glass preform having an Abbe number (νd) of 65 or more. Moreover, by containing copper ions, it is a glass that imparts near-infrared absorption characteristics and is also useful as a color correction filter material for semiconductor imaging devices.

このように重要なガラスでありながら、弗素の揮発や流出時のパイプ外周へのガラスの濡れ上がりにより、高品質なプリフォームを高い歩留まりで熱間成形できないという問題が、弗素含有ガラス製、特に弗燐酸塩ガラス製プリフォームの熱間成形実現を阻んできた。しかし、本発明により、表面脈理などをエッチング処理で除去することにより、弗素含有ガラス製、特に弗燐酸塩ガラス製プリフォームの熱間成形による量産の道が開かれることになった。   Although it is such an important glass, there is a problem that high quality preforms cannot be hot-formed with high yield due to volatilization of fluorine and wetting of the glass around the pipe at the time of outflow. This has hindered hot forming of fluorophosphate glass preforms. However, according to the present invention, removal of surface striae and the like by etching treatment has opened the way for mass production by hot forming of a fluorine-containing glass preform, particularly a fluorophosphate glass preform.

弗燐酸塩ガラスはガラス転移温度が比較的低く、精密プレス成形に適している。精密プレス成形性ならびに熱間成形性の面、ならびにアッベ数(νd)が65以上の低分散特性の付与という観点から好ましい弗燐酸塩ガラスは、カチオン成分としてAl、Ca、Srを、アニオン成分としてF、Oを必須成分として含むものであり、特に好ましい弗燐酸塩ガラス(以下、ガラスAという。)は、モル%表示で、Al(PO 0〜20%、Ba(PO 0〜30%、Mg(PO 0〜30%、Ca(PO 0〜30%、Sr(PO 0〜30%、Zn(PO 0〜30%、NaPO 0〜15%、AlF 2〜45%、ZrF 0〜10%、YF 0〜15%、YbF 0〜15%、GdF 0〜15%、BiF 0〜15%、LaF 0〜10%、MgF 0〜20%、CaF 2〜45%、SrF 2〜45%、ZnF 0〜20%、BaF 0〜30%、LiF 0〜10%、NaF 0〜15%、KF 0〜15%、LiO 0〜5%、NaO 0〜5%、KO 0〜5%、MgO 0〜5%、CaO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、ZnO 0〜5%を含むものである。 Fluorophosphate glass has a relatively low glass transition temperature and is suitable for precision press molding. From the viewpoint of precision press moldability and hot formability, and from the viewpoint of imparting low dispersion characteristics with an Abbe number (νd) of 65 or more, a preferred fluorophosphate glass has Al, Ca and Sr as cation components and anion components. A particularly preferred fluorophosphate glass (hereinafter referred to as “glass A”) contains F and O as essential components. Al (PO 3 ) 30 to 20%, Ba (PO 3 ) 2 in terms of mol%. 0-30%, Mg (PO 3 ) 2 0-30%, Ca (PO 3 ) 2 0-30%, Sr (PO 3 ) 2 0-30%, Zn (PO 3 ) 2 0-30%, NaPO 3 0-15%, AlF 3 2-45%, ZrF 4 0-10%, YF 3 0-15%, YbF 3 0-15%, GdF 3 0-15%, BiF 3 0-15%, LaF 3 0~10%, MgF 2 0~2 %, CaF 2 2~45%, SrF 2 2~45%, ZnF 2 0~20%, BaF 2 0~30%, LiF 0~10%, 0~15% NaF, KF 0~15%, Li 2 O 0-5%, Na 2 O 0-5%, K 2 O 0-5%, MgO 0-5%, CaO 0-5%, SrO 0-5%, BaO 0-5%, ZnO 0-5 % Is included.

上記組成範囲について詳細に説明する。各成分の含有量は特記しない限り、モル%表示とする。
Al(POはガラスの網目構造を構成する成分であり、ガラスの耐候性を高める最も重要な成分であるが、その含有量が20%を超えると、ガラスの熱安定性が低下し、液相温度も光学特性(分散が高くなる)も大幅に悪化する恐れがあるので、その導入量を20%以下に制限することが好ましい。より好ましくは0.5〜15%の範囲である。
The composition range will be described in detail. Unless otherwise specified, the content of each component is expressed in mol%.
Al (PO 3 ) 3 is a component constituting the glass network structure and is the most important component for improving the weather resistance of the glass. However, if its content exceeds 20%, the thermal stability of the glass decreases. The liquid phase temperature and the optical properties (dispersion becomes high) may be greatly deteriorated, so that the introduction amount is preferably limited to 20% or less. More preferably, it is 0.5 to 15% of range.

Ba(PO、Mg(PO、Ca(PO、Sr(POはAl(POと同様、ガラスの網目構造を構成する成分であると同時に、ガラスの耐候性を向上させる重要な成分である。その含有量が30%を超えて導入すると、ガラスの分散が高くなるのに加え、Pの増加により耐候性も悪化する。従って、それぞれの導入量は30%以下にすることが好ましい。Ba(PO、Mg(PO、Ca(PO、Sr(POの各成分ともより好ましい含有量は0〜25%の範囲である。なお、所望の光学恒数を得るためには、前記成分の合計量(Mg(PO+Ca(PO+Sr(PO+Ba(PO)を35%以下にすることが好ましく、32%以下とすることがより好ましい。 Ba (PO 3 ) 2 , Mg (PO 3 ) 2 , Ca (PO 3 ) 2 , and Sr (PO 3 ) 2 are components that constitute the glass network structure, similar to Al (PO 3 ) 3 , It is an important component that improves the weather resistance of glass. If the content exceeds 30%, the dispersion of the glass is increased, and the weather resistance is also deteriorated due to an increase in P 2 O 5 . Therefore, the amount of each introduced is preferably 30% or less. A more preferable content of each component of Ba (PO 3 ) 2 , Mg (PO 3 ) 2 , Ca (PO 3 ) 2 , and Sr (PO 3 ) 2 is in the range of 0 to 25%. In order to obtain a desired optical constant, the total amount of the above components (Mg (PO 3 ) 2 + Ca (PO 3 ) 2 + Sr (PO 3 ) 2 + Ba (PO 3 ) 2 ) should be 35% or less. Is preferable, and it is more preferable to set it as 32% or less.

Zn(POはガラスの安定性を向上させる成分として重要であるが、30%を超えて導入すると、ガラスの分散が高くなり、耐久性が悪化する。そのため30%以下の導入量が望ましい。NaPOはガラスの安定性を向上させ、光学特性を向上させる成分であるが、15%を超えて導入すると耐久性が低下する。そのため導入量を15%以下とすることが望ましい。
AlFはガラスの安定性を向上し、かつ低分散化にする成分であるが、その含有量が45%よりも多いとガラスの安定性が著しく低下し、溶解性も悪くなる。一方、2%未満では目標とする光学特性が得られいので、その導入量を2〜45%の範囲にするのが好ましく、4〜40%の範囲にするのがより好ましい。
Zn (PO 3 ) 2 is important as a component for improving the stability of the glass. However, when it is introduced in an amount exceeding 30%, the dispersion of the glass becomes high and the durability is deteriorated. Therefore, an introduction amount of 30% or less is desirable. NaPO 3 is a component that improves the stability of the glass and improves the optical properties, but if it is introduced in an amount exceeding 15%, the durability is lowered. Therefore, it is desirable that the introduction amount is 15% or less.
AlF 3 is a component that improves the stability of the glass and lowers the dispersion, but if its content is more than 45%, the stability of the glass is remarkably lowered and the solubility is also deteriorated. On the other hand, if it is less than 2%, the target optical characteristics cannot be obtained. Therefore, the introduction amount is preferably in the range of 2 to 45%, more preferably in the range of 4 to 40%.

ZrFはガラスの網目構造を構成する成分であり、安定性を向上させ、耐久性も向上させる成分であるが、10%を超えて導入すると、必要な光学特性が得られないだけでなく、過剰な導入は安定性も低下させるため、導入量は10%以下とすることが望ましい。 ZrF 4 is a component that constitutes the network structure of glass, and is a component that improves stability and improves durability, but when introduced in excess of 10%, not only the necessary optical properties cannot be obtained, Since excessive introduction also decreases the stability, the introduction amount is desirably 10% or less.

YF、YbF、GdF、BiF、LaFは少量の添加により耐失透性改善の効果が高いが、YF、YbF、GdF、LaFの量がそれぞれ15%、15%、15%、15%、10%を超えると、ガラスが逆に不安定となり、失透しやすくなるので、その導入量をそれぞれ0〜15%、0〜15%、0〜15%、0〜15%、0〜10%に抑えることが望ましい。より好ましくはYFの含有量は0〜12%、YbFの含有量は0〜12%、GdFの含有量は0〜10%、BiFの含有量は0〜10%、LaFの含有量は0〜7%であり、さらに好ましいGdFの含有量は0〜8%である。 YF 3 , YbF 3 , GdF 3 , BiF 3 and LaF 3 are highly effective in improving devitrification resistance by adding a small amount, but the amounts of YF 3 , YbF 3 , GdF 3 and LaF 3 are 15% and 15%, respectively. , 15%, 15%, and 10%, the glass becomes unstable and easily devitrified, so the amount of introduction is 0 to 15%, 0 to 15%, 0 to 15%, and 0 to 0%, respectively. It is desirable to suppress to 15% and 0 to 10%. More content of preferably YF 3 0 to 12%, and the content of YbF 3 0 to 12%, and the content of GdF 3 0 to 10%, and the content of BiF 3 is 0-10%, of LaF 3 The content is 0 to 7%, and the more preferable content of GdF 3 is 0 to 8%.

MgFはガラスを低分散化させる成分であるが、20%超えて導入すると、ガラスが不安定になるため、20%以下とすることが望ましい。
CaF、SrFは耐失透性を維持しつつ、低分散化するために必要な成分である。特にCaFがAlFとの組み合わせでガラス構造を強化する役割を果たし、ガラスの安定化には欠かせない成分である。CaF、SrFそれぞれの導入量が2%未満ではガラスの安定性向上の観点から十分な量とは言えず、また所望の光学恒数を得ることが困難になる。また、CaF、SrFとも45%を超えて多く導入すると、ガラスを不安定化にする恐れがあるので、CaF、SrFの導入量はともに2〜45%の範囲にとすることが好ましく、CaFを5〜40%、SrFを3〜35%の範囲とすることがより好ましい。
MgF 2 is a component that lowers the dispersion of the glass, but if introduced over 20%, the glass becomes unstable, so 20% or less is desirable.
CaF 2 and SrF 2 are components necessary for low dispersion while maintaining devitrification resistance. In particular, CaF 2 plays a role of strengthening the glass structure in combination with AlF 3 and is an indispensable component for stabilizing the glass. If the introduction amount of each of CaF 2 and SrF 2 is less than 2%, it cannot be said that the amount is sufficient from the viewpoint of improving the stability of the glass, and it becomes difficult to obtain a desired optical constant. Further, if both CaF 2 and SrF 2 are introduced in excess of 45%, there is a risk of destabilizing the glass. Therefore, both the amounts of CaF 2 and SrF 2 introduced should be in the range of 2 to 45%. Preferably, CaF 2 is in the range of 5 to 40% and SrF 2 is in the range of 3 to 35%.

ZnFはガラスの安定化と耐久性の上昇に効果があるが20%を超えて導入すると安定性が低下するために導入量は20%以下とすることが望ましい。
BaFは耐久性の向上と低分散化に効果あるが30%を超えて導入すると安定性が低下するため導入量は30%以下とすることが望ましい。
LiF、NaF、KFは少量の添加によりガラスの耐失透性や分散性を良化する効果があるが、過剰導入により、ガラスの安定性が急速に悪化し、耐久性も悪くなるので、LiF、NaF、KFの導入量はそれぞれ0〜10%、0〜15%、0〜15%にするのが好ましい。より好ましいLiF、NaF、KFの導入量はそれぞれ0〜5%、0〜10%、0〜10%である。
ZnF 2 is effective in stabilizing the glass and increasing the durability, but if introduced in excess of 20%, the stability is lowered, so the introduced amount is desirably 20% or less.
BaF 2 is effective in improving durability and reducing dispersion, but if introduced over 30%, the stability is lowered, so the amount introduced is preferably 30% or less.
LiF, NaF, and KF have the effect of improving the devitrification resistance and dispersibility of the glass by adding a small amount. However, when introduced excessively, the stability of the glass deteriorates rapidly and the durability deteriorates. , NaF and KF are preferably introduced in amounts of 0 to 10%, 0 to 15% and 0 to 15%, respectively. More preferable introduction amounts of LiF, NaF, and KF are 0 to 5%, 0 to 10%, and 0 to 10%, respectively.

LiO、NaO、KO、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、は本発明の必須成分ではないが、少量の導入によりガラスの安定性、耐候性、耐久性を改善する効果があるが、過剰導入によりガラスの溶融性を悪化させたり、分散性を悪くしたりする恐れがあるので、各導入量をLiO 0〜5%、NaO 0〜5%、KO 0〜5%、MgO 0〜5%、CaO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、ZnO 0〜5%とする。より好ましくはLiO 0〜4%、NaO 0〜4%、KO 0〜4%、MgO 0〜4%、CaO 0〜4%、SrO 0〜4%、BaO 0〜4%、ZnO 0〜4%である。 Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO are not essential components of the present invention, but the effect of improving the stability, weather resistance, and durability of the glass by introducing a small amount. However, since there is a possibility that the melting property of the glass may be deteriorated or the dispersibility may be deteriorated due to excessive introduction, each introduction amount is Li 2 O 0-5%, Na 2 O 0-5%, K 2. O 0-5%, MgO 0-5%, CaO 0-5%, SrO 0-5%, BaO 0-5%, ZnO 0-5%. More preferably Li 2 O 0~4%, Na 2 O 0~4%, K 2 O 0~4%, 0~4% MgO, CaO 0~4%, SrO 0~4%, BaO 0~4% ZnO 0 to 4%.

上記成分に加え、脱泡や光学恒数を調整するなどの目的で少量のCl、Brなどの化合物を導入することも可能である。しかし、環境への影響を考慮すると、鉛化合物やヒ素化合物は導入しないことが望ましい。   In addition to the above components, it is also possible to introduce a small amount of a compound such as Cl or Br for the purpose of defoaming or adjusting the optical constant. However, it is desirable not to introduce a lead compound or an arsenic compound in consideration of environmental impact.

また、銅含有の弗燐酸塩ガラスも本発明に使用するガラスとして好ましい。弗燐酸塩ガラスをベースに酸化銅を導入することにより、近赤外線吸収特性を付与することができる。上記銅含有弗燐酸塩ガラスからなるプリフォームを精密プレス成形して近赤外線吸収特性を有する光学素子を作ることもできる。ベースとなるガラスとしては上記ガラスAを例示することができる。このような光学素子は、CCDやCMOSなどの半導体撮像素子の色補正用フィルターとして使用することもできる。例えば、薄板状に成形して上記フィルターにしたり、回折格子を成形することによりオプティカルローパスフィルターにしたり、レンズに成形することにより色補正フィルターとレンズ機能を兼備した光学素子にしたり、レンズ表面に回折格子機能を付与したオプティカルローパスフィルター機能とレンズ機能と色補正フィルター機能を兼ね備えた光学素子にすることもできる。   Copper-containing fluorophosphate glass is also preferable as the glass used in the present invention. By introducing copper oxide based on fluorophosphate glass, near infrared absorption characteristics can be imparted. An optical element having near-infrared absorption characteristics can also be produced by precision press-molding a preform made of the above copper-containing fluorophosphate glass. The glass A can be exemplified as the base glass. Such an optical element can also be used as a color correction filter for a semiconductor image sensor such as a CCD or CMOS. For example, it can be formed into a thin plate to form the above filter, or a diffraction grating can be used to form an optical low-pass filter, or a lens can be formed into an optical element having both a color correction filter and a lens function. An optical element having both an optical low-pass filter function with a grating function, a lens function, and a color correction filter function can be provided.

ガラスAはガラスとして安定しており、そのガラス融液を40×70×15mmのカーボン製の金型に流し、ガラス転移温度まで放冷してから、ガラス転移温度で1時間アニール処理した後、室温までさらに放冷しても、顕微鏡で観察できる結晶は析出しない。
ガラスAからなるガラス塊を成形する場合、800〜1100℃の温度で溶融、清澄した後、大気中、乾燥雰囲気中、あるいはアルゴンなどの希ガスや窒素ガスなどの不活性ガスに酸素ガスを混合した雰囲気(この場合、酸素の割合は0.1〜50体積%であることが好ましい。)で白金合金製の流出パイプを通じてガラスを流出して、上記浮上成形法によりガラス塊を作製する。
Glass A is stable as glass, and after the glass melt is poured into a 40 × 70 × 15 mm carbon mold and allowed to cool to the glass transition temperature, it is annealed at the glass transition temperature for 1 hour. Even if it is further allowed to cool to room temperature, crystals that can be observed with a microscope do not precipitate.
When molding a glass lump made of glass A, after melting and refining at a temperature of 800 to 1100 ° C., oxygen gas is mixed in the atmosphere, in a dry atmosphere, or an inert gas such as nitrogen or a rare gas such as argon. In this case (in this case, the oxygen ratio is preferably 0.1 to 50% by volume), the glass is flowed out through a platinum alloy outflow pipe, and a glass lump is produced by the above-described float forming method.

上記組成のガラスを使用することにより、屈折率(nd)が1.42〜1.6、アッベ数(νd)が65以上、好ましくは65〜97の範囲の光学恒数を有する光学ガラスからなるプリフォームを作製することができる。また、上記ガラスにおいて、精密プレス成形性をより向上させる上から、屈伏点(Ts)が500℃以下のガラスを使用することがより好ましい。   By using the glass having the above composition, it is made of an optical glass having an optical constant in the range of refractive index (nd) of 1.42 to 1.6 and Abbe number (νd) of 65 or more, preferably 65 to 97. A preform can be made. Moreover, in the said glass, it is more preferable to use the glass whose yield point (Ts) is 500 degrees C or less from the viewpoint of improving precision press moldability more.

さらに弗燐酸塩ガラスなど弗素含有ガラスには、磨耗度が大きいガラスが多い。磨耗度Fは、日本光学硝子工業会規格JOGIS10−1994「光学ガラスの磨耗度の測定方法」において定義されている量である。磨耗度Fが大きいガラスほど、機械研磨によって平滑な表面を得ることが困難であったり、研磨加工中に割れるなどして研磨に適していない。しかし、本発明によれば機械研磨することなく光学的に均質であり、全表面が滑らかなプリフォームを作ることができる。本発明の適用が好ましいガラスは磨耗度Fが150以上のガラス、より好ましくは200以上のガラス、さらに好ましいガラスは磨耗度Fが300以上のガラスである。好ましい磨耗度Fの上限は特にないが、600以下を目安にすればよい。 Furthermore, many fluorine-containing glasses such as fluorophosphate glasses have a high degree of wear. Wear degree F A is the amount that has been defined in the "method of measuring the wear of the optical glass" Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS10-1994. A glass having a higher degree of wear FA is not suitable for polishing because it is difficult to obtain a smooth surface by mechanical polishing or cracks during polishing. However, according to the present invention, a preform that is optically homogeneous and smooth on the entire surface can be produced without mechanical polishing. The glass to which the present invention is preferably applied is a glass having a wear degree F A of 150 or more, more preferably a glass of 200 or more, and still more preferred glass is a glass having a wear degree F A of 300 or more. The upper limit is not particularly preferred wear-F A, it may be a guide 600 or less.

さらに、温度60℃、相対湿度90%の条件下に350時間放置した後のヘイズ値が8%以下の高い耐候性を有するガラスを使用することが好ましい。耐候性の高いガラスを使用することにより、上記製法にて作製したプリフォームの表面を長期にわたり良好に保つことができるほか、前記ガラスで作製した光学素子の耐候性も向上することができる。なお、ヘイズ値は、日本光学硝子工業会規格JOGIS07−1975「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法(表面法)」において定義されている量である。   Furthermore, it is preferable to use a glass having a high weather resistance having a haze value of 8% or less after being left for 350 hours under conditions of a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90%. By using glass having high weather resistance, the surface of the preform produced by the above-described production method can be kept good for a long period of time, and the weather resistance of an optical element produced from the glass can also be improved. The haze value is an amount defined in Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS07-1975 “Method for Measuring Chemical Durability of Optical Glass (Surface Method)”.

次にガラス塊のエッチング処理について説明する。ガラス塊のエッチング処理は、エッチングガスを用いたドライエッチング処理でもよいし、エッチング液を用いたウェットエッチング処理でもよいが、ガラス塊の全表面を均等に除去する上からエッチング液にガラス塊を浸漬、好ましくはガラス塊全体を浸漬して行うことが好ましい。   Next, the glass lump etching process will be described. The etching process of the glass lump may be a dry etching process using an etching gas or a wet etching process using an etching solution, but the glass lump is immersed in the etching solution after removing the entire surface of the glass lump uniformly. It is preferable to immerse the entire glass block.

機械研磨に対するエッチング処理の優位性の一つは、エッチング処理条件を一定にすればエッチング処理の深さ(エッチングにより除去される深さ)を一定にできる点にある。この優性性と熱間成形の優位性を組合せることにより、溶融ガラスから高品質かつ重量精度の高いプリフォームを生産性よく作ることができる。例えば、流出する溶融ガラスから溶融ガラス塊を分離し、ガラス塊を成形する工程を繰り返して一定重量のガラス塊を複数作製する。そして、前記複数のガラス塊を一定条件のもとにエッチング処理して一定重量のプリフォームを作製する。一定のエッチング条件で一定量のガラスが除去されるから、容易に一定重量のプリフォームを多量に作製することができる。この方法は、ガラス塊をエッチング液に浸漬する時間を一定にする、あるいは複数個のガラス塊を一括してエッチング液に浸漬し、所定時間経過後、一括してエッチング液から取り出すことで容易に行うことができる。その際、エッチング速度に最も大きな影響を与えるのはエッチング液の温度であるから、ガラス塊の高い重量精度を損なうことなく高い重量精度のプリフォームを作るには、エッチング液の温度が一定に保たれるよう精密な温度管理を行うべきである。
なお、ガラス塊及びプリフォームの重量ならびに重量精度は、滴下法を使用した場合、5〜600mg、目的重量を基準とした重量公差が±1%以内、降下切断法を使用した場合、200mg〜10g、前記重量公差が±2%以内(好ましくは±1%以内)を目安にすればよい。
One of the advantages of the etching process over mechanical polishing is that the depth of the etching process (the depth removed by etching) can be made constant by making the etching process conditions constant. By combining this superiority and the superiority of hot forming, a high-quality and high-precision preform can be made from molten glass with high productivity. For example, a molten glass lump is separated from the molten glass flowing out, and a process of forming the glass lump is repeated to produce a plurality of glass lumps having a constant weight. Then, the plurality of glass lumps are etched under a certain condition to produce a preform having a certain weight. Since a certain amount of glass is removed under certain etching conditions, a large amount of preforms having a certain weight can be easily produced. This method is easy by making the time for immersing the glass block in the etching solution constant, or by immersing a plurality of glass blocks in the etching solution in a lump, and taking out from the etching solution after a predetermined time. It can be carried out. At this time, the temperature of the etching solution has the greatest influence on the etching rate. Therefore, in order to produce a preform with a high weight accuracy without impairing the high weight accuracy of the glass lump, the temperature of the etching solution is kept constant. Precise temperature control should be performed so that it can lean.
The weight and weight accuracy of the glass block and the preform are 5 to 600 mg when the dropping method is used, the weight tolerance based on the target weight is within ± 1%, and 200 mg to 10 g when the descending cutting method is used. The weight tolerance may be within ± 2% (preferably within ± 1%).

エッチング液としては、酸溶液またはアルカリ溶液を使用することができる。前記酸溶液としては、HNO、HCl、HSO、HF、HSiFなどの溶液、あるいはHNO、HCl、HSO、HF、HSiFの中から選ばれる2種以上の酸を混合した混合溶液を例示することができる。前記アルカリ溶液としては、NaOH、KOH、NaCOなどの溶液、あるいはNaOH、KOH、NaCOの中から選ばれる2種以上のアルカリを混合したアルカリ溶液を例示することができる。上記酸溶液あるいはアルカリ溶液にキレート剤、界面活性剤等の助剤を混合してもよい。エッチング液にキレート剤を添加することで、エッチング処理時にガラスの溶解により生成する金属イオンを取り込ませエッチング処理をより均一に行なうことができる。 As the etching solution, an acid solution or an alkali solution can be used. Examples of the acid solution include HNO 3 , HCl, H 2 SO 4 , HF, H 2 SiF 6 and the like, or HNO 3 , HCl, H 2 SO 4 , HF, and H 2 SiF 6. The mixed solution which mixed the above acid can be illustrated. Examples of the alkaline solution include a solution of NaOH, KOH, Na 2 CO 3 or the like, or an alkaline solution in which two or more kinds of alkalis selected from NaOH, KOH, and Na 2 CO 3 are mixed. You may mix adjuvants, such as a chelating agent and surfactant, with the said acid solution or alkali solution. By adding a chelating agent to the etching solution, metal ions generated by melting the glass during the etching process can be taken in and the etching process can be performed more uniformly.

アルカリ土類金属を含む弗燐酸塩ガラス、例えばガラスAのようなガラスは、HSO溶液でエッチング処理すると、エッチング液とガラスの反応によりガラス塊表面に難溶性の塩(BaSOなどの硫化塩)が生成する。このような塩がガラス塊表面に堆積するとエッチングの進行が妨げられるため、エッチング液を攪拌することが望ましい。 When a fluorophosphate glass containing an alkaline earth metal, such as glass A such as glass A, is etched with an H 2 SO 4 solution, a slightly soluble salt (such as BaSO 4) is formed on the glass lump surface by the reaction between the etchant and the glass. Sulfide) is formed. When such a salt accumulates on the glass lump surface, the progress of the etching is hindered, so it is desirable to stir the etching solution.

一方、アルカリ土類金属を含む弗燐酸塩ガラス、例えばガラスAのようなガラスでもHCl溶液でエッチング処理するとアルカリ土類金属の塩化物は水溶性なのでエッチング液に溶解し、エッチングの進行を妨げにくい。このような観点からは、酸溶液としてHCl溶液がより好ましく、次いでHNO溶液が好ましい。
一方、難溶性の塩が生成することを利用することもできる。難溶性の塩は液中で沈殿するためエッチング液が飽和してエッチング速度が低下しにくい。また沈殿物も除去すれば繰り返し繰り返しエッチング液として使用することもできる。
HCl溶液やHNO溶液でエッチング速度が増加することと、HSO溶液でエッチング速度が減少することを利用し、HClとHSOの混合溶液、HNOとHSOの混合溶液、HCl、HNO、HSOの混合溶液など、エッチング速度が異なる溶液を混合してエッチング速度を調整することもできる。
このようにして作製したプリフォームを洗浄した後に、必要に応じて離型膜などの薄膜を表面に形成してもよい。離型膜としては炭素含有膜、自己組織化膜などを例示することができる。
On the other hand, even when a fluorophosphate glass containing an alkaline earth metal, such as glass A, is etched with an HCl solution, the alkaline earth metal chloride is water-soluble, so it dissolves in the etching solution and does not hinder the progress of the etching. . From this point of view, the HCl solution is more preferable as the acid solution, and then the HNO 3 solution is preferable.
On the other hand, it is also possible to utilize the generation of a hardly soluble salt. Since the hardly soluble salt precipitates in the solution, the etching solution is saturated and the etching rate is unlikely to decrease. Moreover, if a deposit is also removed, it can also be used repeatedly as etching liquid.
Using the fact that the etching rate increases with HCl solution and HNO 3 solution, the etching rate in H 2 SO 4 solution is decreased, the mixed solution of HCl and H 2 SO 4, mixing of HNO 3 and H 2 SO 4 The etching rate can be adjusted by mixing solutions having different etching rates, such as a solution, a mixed solution of HCl, HNO 3 , and H 2 SO 4 .
After the preform thus prepared is washed, a thin film such as a release film may be formed on the surface as necessary. Examples of the release film include a carbon-containing film and a self-assembled film.

[光学素子の製造方法]
本発明の光学素子の製造方法は、上記製造方法により作製した精密プレス成形用プリフォームを加熱、精密プレス成形することを特徴とするものである。
精密プレス成形はモールドオプティクス成形法とも呼ばれ、既に当該発明の属する技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法はプレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。
[Method for Manufacturing Optical Element]
The optical element manufacturing method of the present invention is characterized in that a precision press-molding preform produced by the above-described manufacturing method is heated and precision press-molded.
Precision press molding is also called a mold optics molding method, which is already well known in the technical field to which the present invention belongs. A surface that transmits, refracts, diffracts, or reflects light rays of the optical element is called an optical functional surface. For example, taking a lens as an example, a lens surface such as an aspherical surface of an aspherical lens or a spherical surface of a spherical lens corresponds to an optical function surface. The precision press molding method is a method of forming an optical functional surface by press molding by precisely transferring a molding surface of a press mold to glass. That is, it is not necessary to add machining such as grinding or polishing to finish the optical functional surface.

本発明によれば、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどの各種光学素子、用途としてはデジタルカメラやフィルム内蔵カメラの撮像光学系を構成するレンズ、カメラ付携帯電話搭載の撮像レンズ、CDやDVDをはじめとする光記録式媒体のデータ読取および/またはデータ書込み用に使用する光線を導光するためのレンズなど各種光学素子を作製することができる。また、銅含有ガラス製のプリフォームを使用すれば半導体撮像素子の色補正機能を有する光学素子を作製することもできる。
なお、これら光学素子には必要に応じて、反射防止膜、全反射膜、部分反射膜、分光特性を有する膜などの光学薄膜を設けることもできる。
精密プレス成形法に使用するプレス成形型としては公知のもの、例えば炭化珪素、超硬材料などの型材の成形面に離型膜を設けたものを例示できるが、炭化珪素製のプレス成形型が好ましい。離型膜としては炭素含有膜、貴金属合金膜などを使用することができるが、耐久性、コストの面などから炭素含有膜が好ましい。
精密プレス成形法では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため成形時の雰囲気を非酸化性ガスにすることが望ましい。非酸化性ガスとしては窒素、窒素と水素の混合ガスなどが好ましい。
According to the present invention, various lenses such as a spherical lens, an aspheric lens, and a micro lens, a diffraction grating, a lens with a diffraction grating, a lens array, various optical elements such as a prism, and applications include a digital camera and a camera with a built-in film. Various lenses such as lenses constituting imaging optical systems, imaging lenses mounted on camera-equipped mobile phones, and lenses for guiding light rays used for data reading and / or data writing on optical recording media such as CDs and DVDs An optical element can be manufactured. In addition, if a preform made of copper-containing glass is used, an optical element having a color correction function of a semiconductor imaging element can be produced.
These optical elements may be provided with an optical thin film such as an antireflection film, a total reflection film, a partial reflection film, or a film having spectral characteristics, if necessary.
Examples of the press mold used in the precision press molding method include known ones, for example, those having a release film on the molding surface of a mold material such as silicon carbide or cemented carbide material. preferable. As the release film, a carbon-containing film, a noble metal alloy film, or the like can be used, but a carbon-containing film is preferable from the viewpoint of durability and cost.
In the precision press molding method, it is desirable that the molding atmosphere be a non-oxidizing gas in order to keep the molding surface of the press mold in a good state. The non-oxidizing gas is preferably nitrogen or a mixed gas of nitrogen and hydrogen.

次に本発明の光学素子の製造方法に特に好適な精密プレス成形法について説明する。
(精密プレス成形法1)
この方法は、プレス成形型に前記プリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを共に加熱し、精密プレス成形するというものである(精密プレス成形法1とういう)。
精密プレス成形法1において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが10〜1012dPa・sの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。
また前記ガラスが1012dPa・s以上、より好ましくは1014dPa・s以上、さらに好ましくは1016dPa・s以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。
上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
Next, a precision press molding method particularly suitable for the method for producing an optical element of the present invention will be described.
(Precision press molding method 1)
In this method, the preform is introduced into a press mold, the mold and the preform are heated together, and precision press molding is performed (referred to as precision press molding method 1).
In the precision press molding method 1, the temperature of the press mold and the preform is heated to a temperature at which the glass constituting the preform exhibits a viscosity of 10 6 to 10 12 dPa · s to perform precision press molding. preferable.
In addition, the glass is cooled to a temperature at which the glass exhibits a viscosity of 10 12 dPa · s or more, more preferably 10 14 dPa · s or more, more preferably 10 16 dPa · s or more, and then the precision press-molded product is removed from the press mold. It is desirable to take it out.
Under the above conditions, the shape of the molding surface of the press mold can be accurately transferred with glass, and the precision press molded product can be taken out without being deformed.

(精密プレス成形法2)
この方法は、前記プリフォームを加熱した後に、プレス成形型に導入し、精密プレス成形する、すなわち、プレス成形型とプリフォームを別々に予熱し、予熱したプリフォームをプレス成形型に導入して精密プレス成形するというものである(精密プレス成形法2という)。
この方法によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。
なおプレス成形型の予熱温度をプリフォームの予熱温度よりも低く設定することが好ましい。このようにプレス成形型の予熱温度を低くすることにより、前記型の消耗を低減することができる。
また、プリフォーム加熱をプレス成形型内で行う必要がないので、使用するプレス成形型の数を少なくすることもできる。
(Precision press molding method 2)
In this method, after heating the preform, the preform is introduced into a press mold and precision press molding is performed. That is, the press mold and the preform are separately preheated, and the preheated preform is introduced into the press mold. Precision press molding (referred to as precision press molding method 2).
According to this method, since the preform is preliminarily heated before being introduced into the press mold, it is possible to manufacture an optical element with good surface accuracy free from surface defects while shortening the cycle time.
The preheating temperature of the press mold is preferably set lower than the preheating temperature of the preform. Thus, by lowering the preheating temperature of the press mold, the consumption of the mold can be reduced.
In addition, since it is not necessary to perform preform heating in the press mold, the number of press molds to be used can be reduced.

精密プレス成形法2において、前記プリフォームを構成するガラスが10dPa・s以下、より好ましくは10〜10dPa・sの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
また、前記プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに前記プリフォームを構成するガラスが105.5〜10dPa・s、より好ましくは105.5dPa・s以上10dPa・s未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。
またプレス開始と同時又はプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。
なおプレス成形型の温度は、前記プリフォームの予熱温度よりも低い温度に調温させるが、前記ガラスが10〜1012dPa・sの粘度を示す温度を目安にすればよい。
この方法において、プレス成形後、前記ガラスの粘度が1012dPa・s以上にまで冷却してから離型することが好ましい。
精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。また、レンズを成形した場合には、心取り加工を行ってもよい。また、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。
このようにして、弗素含有ガラスからなる高品質な光学素子を高い生産性のもとに作製することができる。
In the precision press molding method 2, it is preferable that the glass constituting the preform is preheated to a temperature exhibiting a viscosity of 10 9 dPa · s or less, more preferably 10 5 to 10 9 dPa · s.
The preform is preferably preheated while floating, and the glass constituting the preform is preferably 10 5.5 to 10 9 dPa · s, more preferably 10 5.5 dPa · s to 10 9 dPa · s. More preferably, it is preheated to a temperature showing a viscosity of less than s.
Moreover, it is preferable to start cooling the glass simultaneously with the start of pressing or in the middle of pressing.
The temperature of the press mold is adjusted to a temperature lower than the preheating temperature of the preform, and the temperature at which the glass exhibits a viscosity of 10 9 to 10 12 dPa · s may be used as a guide.
In this method, it is preferable that after the press molding, the glass is cooled to a viscosity of 10 12 dPa · s or more and then released.
The precision press-molded optical element is taken out from the press mold and gradually cooled as necessary. Further, when the lens is molded, centering may be performed. Moreover, you may coat an optical thin film on the surface as needed.
In this way, a high-quality optical element made of fluorine-containing glass can be produced with high productivity.

次に、本発明を、実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
(1)表1〜表4に使用したガラスの組成を光学恒数(屈折率nd、アッべ数νd)、転移温度(Tg)、屈伏点(Ts)とともに表1〜表4に示す。温度履歴によって光学恒数がごく僅かだけ変化するが、組成、光学恒数(屈折率nd、アッべ数νd)、転移温度(Tg)、屈伏点(Ts)は、プリフォーム、光学素子においても同じと考えてよい。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by this example.
(1) The compositions of the glasses used in Tables 1 to 4 are shown in Tables 1 to 4 together with optical constants (refractive index nd, Abbe number νd), transition temperature (Tg), and yield point (Ts). Although the optical constant changes only slightly depending on the temperature history, the composition, optical constant (refractive index nd, Abbe number νd), transition temperature (Tg), and yield point (Ts) are also different in preforms and optical elements. You can think of it as the same.

上記ガラスを作るには、各成分の原料として各々相当する酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物など、例えば、Al(PO、Ba(PO、AlF、YF、MgF、CaF、SrF、BaF、NaFなどを用いて表1〜表4に示した所定の割合に250〜300g秤量し、十分に混合して調合バッチと成し、これを白金るつぼに入れ、1200〜1450°Cに保持した電気炉中において、攪拌しながら大気中、乾燥雰囲気、あるいはアルゴンなどの希ガスや窒素など不活性ガスと呼ばれるガスに0.1〜50体積%の酸素ガスを混合した雰囲気中で2〜4時間、加熱、溶融を行った。溶融後、溶融ガラスを40×70×15mmのカーボン製の金型に流し込み、ガラス転移温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラス転移温度付近で約1時間アニールた後、炉内で室温まで放冷した。得られたガラス中には、顕微鏡で観察できる結晶は析出していなかった。 In order to make the glass, the corresponding oxides, carbonates, sulfates, nitrates, fluorides, hydroxides, etc. as the raw materials of each component, such as Al (PO 3 ) 3 , Ba (PO 3 ) 2 , 250 to 300 g is weighed to a predetermined ratio shown in Table 1 to Table 4 using AlF 3 , YF 3 , MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , NaF, etc., and mixed well to form a preparation batch. Then, in an electric furnace kept at 1200 to 1450 ° C. in a platinum crucible, it is 0.1% in a gas called inert gas such as nitrogen, rare gas such as argon, or inert gas such as argon while stirring. Heating and melting were performed for 2 to 4 hours in an atmosphere mixed with ˜50 volume% oxygen gas. After melting, the molten glass is poured into a 40 × 70 × 15 mm carbon mold, allowed to cool to the glass transition temperature, immediately put into an annealing furnace, annealed for about 1 hour near the glass transition temperature, and then in the furnace Allowed to cool to room temperature. In the obtained glass, crystals that can be observed with a microscope were not precipitated.

なお、表1〜表4に示されたガラスの屈折率(nd)、アッべ数(νd)、転移温度(Tg)、屈伏点(Ts)は以下のようにして測定した。
(a)屈折率(nd)及びアッべ数(νd)
ガラス転移温度と屈伏点の間の温度で保持したガラスを、降温速度−30℃/時で降温して得られたガラスについて測定した。
(b)転移温度(Tg)及び屈伏点(Ts)
理学電機株式会社の熱機械分析装置により昇温速度を4℃/分として測定した。
The refractive index (nd), Abbe number (νd), transition temperature (Tg), and yield point (Ts) of the glasses shown in Tables 1 to 4 were measured as follows.
(A) Refractive index (nd) and Abbe number (νd)
The glass obtained by lowering the glass held at a temperature between the glass transition temperature and the yield point at a temperature lowering rate of −30 ° C./hour was measured.
(B) Transition temperature (Tg) and yield point (Ts)
The temperature increase rate was measured at 4 ° C./min with a thermomechanical analyzer from Rigaku Corporation.

また表1中の実験No.1および2のガラスについては、以下のようにして測定した磨耗度を示した。
(c)磨耗度(F
測定面積が9cmの試料を、水平に毎分60回転する鋳鉄製平面皿の中心より80mmの定位置に保持し、平均粒径20μmのアルミナ砥粒10gに水20mlを添加したラップ液を5分間一様に供給し、9.80Nの荷重をかけてラッピングする。ラッピング前後の試料質量を秤量して磨耗重量mを求める。同様にして日本工学硝子工業会で指定された標準試料(BSC7)の磨耗質量mを測定し、次式により磨耗度(F)を算出する。
In addition, Experiment No. About the glass of 1 and 2, the abrasion degree measured as follows was shown.
(C) Abrasion degree (F A )
A sample with a measurement area of 9 cm 2 is held at a fixed position of 80 mm from the center of a flat plate made of cast iron that rotates horizontally at 60 revolutions per minute, and 5 lapping solutions are prepared by adding 20 ml of water to 10 g of alumina abrasive grains having an average particle diameter of 20 μm. Supply uniformly for minutes and wrap with a load of 9.80N. Weigh the sample mass before and after lapping to determine the wear weight m. Similarly, the wear mass m 0 of a standard sample (BSC 7) designated by the Japan Engineering Glass Industry Association is measured, and the wear degree (F A ) is calculated by the following equation.

=[(m/d)/(m/d)]×100
(なお、dは試料の比重、dは標準試料(BSC7)の比重である)
F A = [(m / d) / (m 0 / d 0 )] × 100
(Where d is the specific gravity of the sample, and d 0 is the specific gravity of the standard sample (BSC7))

Figure 2005247658
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(2)次に表1〜表4に示したガラスが得られる溶融ガラスを溶融温度800〜1100℃にて多量に溶融し、清澄、均質化して一定の流量で白金合金製の流出パイプから流出した。
溶融ガラスの流出は、大気中、乾燥雰囲気中、あるいは酸素ガスを0.1〜50体積%含む不活性ガス(窒素またはアルゴン、または窒素とアルゴンの混合ガス)雰囲気中で行った。
流出する溶融ガラスから所定重量の溶融ガラス塊を滴下法により分離してガスを噴出するガラス塊成形型で受け、ガラスを浮上しながら上下動させて球状のガラス塊に成形した。一定の時間間隔で滴下する溶融ガラス滴を次々とガラス塊成形型で受けて浮上成形することにより、一定重量のガラス塊を次々と成形する。ガラス塊が変形しない温度にまで冷却した後に型から取り出す。このようにして表1〜表4に示す各ガラスからなる球状ガラス塊を複数個作製した。
(2) Next, molten glass from which the glasses shown in Tables 1 to 4 are obtained is melted in a large amount at a melting temperature of 800 to 1100 ° C., clarified and homogenized, and flows out from the platinum alloy outlet pipe at a constant flow rate. did.
The molten glass was discharged in the air, in a dry atmosphere, or in an inert gas atmosphere (nitrogen or argon, or a mixed gas of nitrogen and argon) containing 0.1 to 50% by volume of oxygen gas.
A molten glass lump of a predetermined weight was separated from the molten glass flowing out by a dropping method and received by a glass lump forming die that ejects gas, and the glass was moved up and down to form a spherical glass lump. By receiving the molten glass droplets dropped at regular time intervals one after another by the glass lump forming mold, the glass lump having a constant weight is formed one after another. After cooling to a temperature at which the glass block does not deform, it is removed from the mold. In this way, a plurality of spherical glass blocks made of the respective glasses shown in Tables 1 to 4 were produced.

また、溶融ガラス塊を降下切断法により分離し、多孔質により形成された凹部を有するガラス塊成形型で受け、多孔質の微細な孔からガスを噴出することにより、表1〜表4に示す各ガラスからなるガラス塊を成形した。この方法でも分離の時間間隔を一定にして、上記工程を繰り返し行うことにより、一定重量のガラス塊を複数個作製した。なお、この方法で成形したガラス塊の形状は、1つの回転対称軸を備え、長径と短径を有するとともに、表面が曲面からなる形状であり、本発明における表面が曲率の異なる曲面によって構成される形状であり、扁平球に近似した形状に相当する。   Moreover, it shows in Table 1-Table 4 by isolate | separating a molten glass lump by the fall cutting method, receiving with the glass lump shaping | molding die which has the recessed part formed with the porous, and ejecting gas from a porous fine hole. A glass lump made of each glass was formed. In this method as well, a plurality of glass blocks having a constant weight were produced by repeating the above steps with a constant separation time interval. The shape of the glass block formed by this method has one rotational symmetry axis, has a major axis and a minor axis, has a curved surface, and the surface in the present invention is configured by curved surfaces having different curvatures. This is a shape that approximates a flat sphere.

このようにして成形したいずれのガラス塊とも、室温までに冷却した後、アニ−ル炉に入れてガラス転移温度よりも10℃程度低い温度で一時間アニール処理し、30℃/時の速度で室温まで降温して歪みを低減した。なお、上記いずれの方法で成形したガラス塊も高い重量精度を有している。なお、得られたガラス塊の重量公差は、目的重量を基準にして±1%以内であった。
これらガラス塊の表面を光学顕微鏡で拡大観察すると微細な表面脈理が全表面にわたって観察された(図1参照)。
Any glass ingot thus formed is cooled to room temperature, then placed in an annealing furnace and annealed at a temperature about 10 ° C. lower than the glass transition temperature for 1 hour, at a rate of 30 ° C./hour. The temperature was lowered to room temperature to reduce distortion. A glass lump formed by any of the above methods has high weight accuracy. The weight tolerance of the obtained glass lump was within ± 1% based on the target weight.
When the surface of these glass lumps was magnified and observed with an optical microscope, fine surface striae were observed over the entire surface (see FIG. 1).

(3)次に、濃度30重量%の硝酸水溶液、濃度35重量%の塩酸、濃度2重量%のHSiF水溶液の3種類のエッチング液を用意し、室温で各エッチング液にガラス塊全体を浸漬して、全表面を0.1mm(100μm)程度の深さまでエッチング処理して表面層を除去するとともに、所定重量のガラス塊とした。エッチング処理後、ガラス塊を洗浄、乾燥し、表面を光学顕微鏡で拡大観察したところ、表面脈理は認められなかった。さらにガラス塊内部を観察したところ、内部にも脈理は認められなかった(図1参照)。このようにして光学的に均質な脈理のないガラス塊が得られたので、このガラス塊を精密プレス成形用プリフォームとした。なお、エッチング処理後のプリフォームの重量公差は、目的とするプリフォームの重量を基準にして±1%以内であった。このような作業を繰り返し、エッチング液の種類、濃度、温度、浸漬時間、ガラスの組成とエッチングの深さの関係を得る。 (3) Next, three types of etching solutions are prepared: 30% by weight nitric acid aqueous solution, 35% by weight hydrochloric acid, and 2% by weight H 2 SiF 6 aqueous solution. And the entire surface was etched to a depth of about 0.1 mm (100 μm) to remove the surface layer, and a glass lump with a predetermined weight was obtained. After the etching treatment, the glass lump was washed and dried, and the surface was magnified and observed with an optical microscope. As a result, no surface striae were observed. Furthermore, when the inside of the glass lump was observed, no striae was observed inside (see FIG. 1). An optically homogeneous glass lump was thus obtained, and this glass lump was used as a precision press-molding preform. The weight tolerance of the preform after the etching treatment was within ± 1% based on the weight of the target preform. Such an operation is repeated to obtain the relationship between the etching solution type, concentration, temperature, immersion time, glass composition, and etching depth.

次に等重量の複数個のガラス塊を同時に上記各種エッチング液に没するように浸漬し、上記エッチング条件と同じ条件で全ガラス塊の全表面を深さ0.1mmのところまで除去し、エッチング処理前のガラス塊の形状に近似したプリフォームを作製する。このようにして作製されたプリフォームすべては光学的に均質であり、表面脈理も内部の脈理も認められず、表面の失透もなかった。そして、各プリフォームとも所定の重量であり、重量精度の高い複数個のプリフォームを同時に生産することができた。なお、エッチング処理後の各プリフォームの重量公差は、目的とするプリフォームの重量を基準にして±1%以内であった。プリフォームの全表面には精密プレス成形時の離型性を高めるための離型膜を設けてもよい。このような離型膜としては炭素膜や自己組織化膜などを例示することができる。   Next, a plurality of glass blocks of equal weight are immersed in the various etching solutions at the same time, and the entire surface of all the glass blocks is removed to a depth of 0.1 mm under the same conditions as the above etching conditions. A preform approximating the shape of the glass block before processing is prepared. All preforms thus produced were optically homogeneous, with no surface or internal striae, and no surface devitrification. Each preform has a predetermined weight, and a plurality of preforms with high weight accuracy could be produced simultaneously. The weight tolerance of each preform after the etching treatment was within ± 1% based on the weight of the target preform. A release film may be provided on the entire surface of the preform in order to improve the release property at the time of precision press molding. Examples of such a release film include a carbon film and a self-assembled film.

(4)このようにして得られたプリフォームを加熱し、図2に示すプレス装置を用い、精密プレス成形(非球面精密プレス)することにより非球面レンズを得た。精密プレス成形の詳細は次にとおりである。上記プリフォーム4を、非球面形状を有するSiC製の下型2及び上型1の間に静置した後、石英管11内を窒素雰囲気としてヒーター12に通電して石英管11内を加熱した。成形金型内部の温度をガラスの屈伏点+20〜60°Cとなる温度に設定し、同温度を維持しつつ、押し棒13を降下させて上型1を押してプレス成形型内のプリフォーム4を精密プレス成形した。成形圧力8MPa、成形時間30秒とし、プレス後、成形圧力を減少させて成形された弗燐酸塩ガラス製の非球面レンズを下型2及び上型1と接触させたままの状態でガラス転移温度−30°Cの温度までに徐冷し、次いで室温まで急冷した。その後、非球面レンズをプレス成形型から取り出し、形状の測定および外観検査を行った。得られた非球面レンズは、きわめて精度の高いレンズであった。なお、符号3は案内型、9は支持棒、10は支持台、14は熱伝対である。 (4) The preform thus obtained was heated, and an aspheric lens was obtained by precision press molding (aspheric precision press) using the press apparatus shown in FIG. The details of precision press molding are as follows. The preform 4 was allowed to stand between the SiC lower mold 2 and the upper mold 1 having an aspherical shape, and then the quartz tube 11 was heated by energizing the heater 12 with the quartz tube 11 in a nitrogen atmosphere. . The temperature inside the molding die is set to a temperature at which the glass yield point is +20 to 60 ° C, and while maintaining the same temperature, the push rod 13 is lowered and the upper die 1 is pushed to perform the preform 4 in the press molding die. Was precision press-molded. A glass transition temperature in a state where the aspherical lens made of fluorophosphate glass formed by reducing the molding pressure after pressing, with the molding pressure of 8 MPa and the molding time of 30 seconds, is kept in contact with the lower mold 2 and the upper mold 1. It was gradually cooled to a temperature of −30 ° C. and then rapidly cooled to room temperature. Thereafter, the aspherical lens was taken out from the press mold and subjected to shape measurement and appearance inspection. The obtained aspherical lens was a highly accurate lens. Reference numeral 3 is a guide type, 9 is a support rod, 10 is a support base, and 14 is a thermocouple.

このレンズの表面を光学顕微鏡で拡大観察したところ、使用したプリフォーム同様、表面脈理も内部の脈理も認められず、高品質なレンズであることが確かめられた。
プレス成形型に予熱された上記プリフォームを導入し、精密プレス成形する方法でも高品質、高精度な弗燐酸塩ガラスからなる非球面レンズを成形することができた。
なお、プリフォームの形状、寸法は作製しようとする精密プレス成形品の形状等により適宜、決めればよい。
When the surface of this lens was magnified and observed with an optical microscope, it was confirmed that it was a high-quality lens with no surface or internal striae as in the preform used.
The aspherical lens made of a high-quality and high-precision fluorophosphate glass could be formed by introducing the preheated preform into a press mold and performing precision press molding.
The shape and dimensions of the preform may be appropriately determined depending on the shape of the precision press-molded product to be produced.

上記実施例では非球面レンズを成形したが、最終製品の形状に合わせたプレス成形型を用いつことにより、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、平凸レンズ、両凸レンズ、平凹レンズ、両凹レンズなどの各種非球面レンズあるいは各種球面レンズ、あるいはプリズム、ポリゴンミラー、回折格子などの光学素子を作製することもできる。
また、銅含有弗燐酸塩ガラスを用いてプリフォームを同様に作製し、上記方法と同様に精密プレス成形することにより、近赤外線吸収ガラスからなる各種光学素子を作製することもできる。このような光学素子は半導体撮像素子の色補正用フィルターとして使用することができる。
なお、得られた各光学素子の光学機能面には必要に応じて反射防止膜あるいは高反射膜などの光学多層膜を形成することもできる。
In the above embodiment, an aspherical lens is molded, but by using a press mold that matches the shape of the final product, various types such as a concave meniscus lens, a convex meniscus lens, a planoconvex lens, a biconvex lens, a planoconcave lens, a biconcave lens, etc. An optical element such as an aspherical lens or various spherical lenses, or a prism, a polygon mirror, or a diffraction grating can also be manufactured.
Also, various optical elements made of near-infrared absorbing glass can be produced by preparing a preform in the same manner using copper-containing fluorophosphate glass and precision press-molding in the same manner as described above. Such an optical element can be used as a color correction filter for a semiconductor imaging element.
In addition, an optical multilayer film such as an antireflection film or a high reflection film can be formed on the optical functional surface of each optical element obtained as necessary.

本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法によれば、揮発性の高い弗素を含むガラスを使用して熱間成形を行っても、内部および表面品質の良好な精密プレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに製造することができる。
また、本発明の光学素子の製造方法によれば、上記方法によって作られたプリフォームを精密プレス成形するので、弗素含有ガラスからなる高品質な光学素子を生産性よく製造することができる。
According to the method for producing a precision press-molding preform of the present invention, a precision press-molding preform having good internal and surface quality can be obtained even when hot molding is performed using glass containing highly volatile fluorine. It can be manufactured with high productivity.
Further, according to the method for producing an optical element of the present invention, since the preform made by the above method is precision press-molded, a high-quality optical element made of fluorine-containing glass can be produced with high productivity.

弗燐酸塩ガラスからなるガラス塊のエッチング処理前およびエッチング処理後の1例の光学顕微鏡写真図である。It is an optical microscope photograph figure of an example before the etching process of the glass lump which consists of fluorophosphate glass, and after an etching process. 実施例で使用した精密プレス成形装置の1例の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one example of the precision press molding apparatus used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 上型
2 下型
3 案内型(胴型)
4 プリフォーム
9 支持棒
10 支持台
11 石英管
12 ヒーター
13 押し棒
14 熱伝対
1 Upper mold 2 Lower mold 3 Guide mold (torso mold)
4 Preform 9 Support rod 10 Support base 11 Quartz tube 12 Heater 13 Push rod 14 Thermocouple

Claims (12)

溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを製造する方法において、
弗素含有ガラスからなる溶融ガラスをガラス塊に成形し、該ガラス塊をエッチング処理して、ガラス塊の表面層を除去することにより、精密プレス成形用プリフォームを作製することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
In a method for producing a precision press-molding preform from molten glass,
A precision press characterized in that a molten glass made of fluorine-containing glass is formed into a glass lump, the glass lump is etched, and a surface layer of the glass lump is removed to produce a precision press-molding preform. A method for manufacturing a preform for molding.
ガラスが弗燐酸塩ガラスである請求項1に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。   The method for producing a precision press-molding preform according to claim 1, wherein the glass is fluorophosphate glass. 弗燐酸塩ガラスが、モル%表示で、Al(PO 0〜20%、Ba(PO 0〜30%、Mg(PO 0〜30%、Ca(PO 0〜30%、Sr(PO 0〜30%、Zn(PO 0〜30%、NaPO 0〜15%、AlF 2〜45%、ZrF 0〜10%、YF 0〜15%、YbF 0〜15%、GdF 0〜15%、BiF 0〜15%、LaF 0〜10%、MgF 0〜20%、CaF 2〜45%、SrF 2〜45%、ZnF 0〜20%、BaF 0〜30%、LiF 0〜10%、NaF 0〜15%、KF 0〜15%、LiO 0〜5%、NaO 0〜5%、KO 0〜5%、MgO 0〜5%、CaO 0〜5%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、ZnO 0〜5%を含むものである請求項2に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。 Fluorophosphate glass is expressed in terms of mol%, Al (PO 3 ) 3 0-20%, Ba (PO 3 ) 2 0-30%, Mg (PO 3 ) 2 0-30%, Ca (PO 3 ) 2 0-30%, Sr (PO 3 ) 2 0-30%, Zn (PO 3 ) 2 0-30%, NaPO 3 0-15%, AlF 3 2-45%, ZrF 4 0-10%, YF 3 0~15%, YbF 3 0~15%, GdF 3 0~15%, BiF 3 0~15%, LaF 3 0~10%, MgF 2 0~20%, CaF 2 2~45%, SrF 2 2 ~45%, ZnF 2 0~20%, BaF 2 0~30%, LiF 0~10%, 0~15% NaF, KF 0~15%, Li 2 O 0~5%, Na 2 O 0~5 %, K 2 O 0~5%, 0~5% MgO, CaO 0~5%, SrO 0~5%, BaO 0~ %, Precision press method for producing a molding preform according to claim 2 is intended to include 0 to 5% ZnO. ガラスの磨耗度Fが150以上である請求項1、2または3に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。 Precision press method for producing a molding preform of claim 1, 2 or 3 wear-F A glass is 150 or more. エッチング処理により、表面から深さ0.5μm以上に至るまでの層を除去して、所定重量のプリフォームを作製する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。   The precision press-molding preform according to any one of claims 1 to 4, wherein a layer having a depth of 0.5 µm or more is removed by etching to produce a preform having a predetermined weight. Production method. 曲率が異なる曲面によって表面が構成されるガラス塊または球状のガラス塊を成形する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。   The method for producing a precision press-molding preform according to any one of claims 1 to 5, wherein a glass lump or a spherical glass lump whose surface is constituted by curved surfaces having different curvatures is formed. ガラス塊をエッチング液に浸漬してエッチング処理する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。   The method for producing a precision press-molding preform according to any one of claims 1 to 6, wherein the glass block is immersed in an etching solution and etched. 溶融ガラスをガラス塊に成形する工程を繰り返して一定重量のガラス塊を複数作製し、前記複数のガラス塊を一定の条件でエッチング処理して、所定重量のプリフォームを複数作製する請求項1ないし7のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。   The process of forming molten glass into glass lumps is repeated to produce a plurality of glass lumps having a constant weight, and the plurality of glass lumps are etched under a certain condition to produce a plurality of preforms having a predetermined weight. 8. A method for producing a precision press-molding preform according to any one of 7 above. ガラス塊をアニール処理したのち、エッチング処理する請求項1ないし8のいずれか1項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。   The method for producing a precision press-molding preform according to any one of claims 1 to 8, wherein the glass block is annealed and then etched. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の製造方法により作製された精密プレス成形用プリフォームを、加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。   A method for producing an optical element, comprising heating and precision press-molding a preform for precision press molding produced by the production method according to claim 1. プレス成形型にプリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを共に加熱して精密プレス成形する請求項10に記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 10, wherein a preform is introduced into a press mold, and the mold and the preform are heated together to perform precision press molding. 予め加熱されたプリフォームをプレス成形型に導入し、精密プレス成形する請求項10に記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to claim 10, wherein a preform that has been preheated is introduced into a press mold and precision press molding is performed.
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