(57)【要約】【課題】高品質なプリフォームを高い生産性のもとに熱間成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法、および、前記プリフォームを用いて高品質なガラス製の光学素子を高い生産性のもとに製造する方法を提供すること。【解決手段】流出する熔融ガラスから所定分量のガラスを分離してガラス塊を形成し、該ガラス塊を成形してプリフォームを得る工程を含む精密プレス成形用プリフォームの製造方法。少なくとも、前記熔融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行う。ガラス製プリフォームを加熱し、精密プレス成形する工程を含む光学素子の製造方法。前記精密プレス成形用プリフォームの製造方法により作製したプリフォームを精密プレス成形する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
流出する熔融ガラスから所定分量のガラスを分離してガラス塊を形成し、該ガラス塊を成形してプリフォームを得る工程を含む精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
少なくとも、前記熔融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行う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。
【請求項２】
前記ガラスが、弗素含有ガラス、硼酸含有ガラス、アルカリ金属酸化物含有ガラスのいずれか一種のガラスである、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。
【請求項３】
ガラス製プリフォームを加熱し、精密プレス成形する工程を含む光学素子の製造方法において、
請求項１または２に記載の製造方法により作製したプリフォームを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。
【請求項４】
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一緒に加熱し、精密プレス成形することを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
プレス成形型に予熱されたプリフォームを導入し、精密プレス成形することを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス製の光学素子などを精密プレス成形によって作製する際に使用される精密プレス成形用プリフォームの製造方法および前記プリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付き携帯電話の普及に伴い、撮像光学系を構成する非球面レンズなどのガラス製光学素子の需要が高まっている。また、DVD機器やパソコンの普及に伴い、光記録式の情報記録媒体にデータを読み書きするための光線を導光する小型のガラス製レンズに対する需要も高まっている。
【０００３】
このようなガラス製の光学素子を高い生産性のもとに高精度に作製する方法にガラスの精密プレス成形法（モールドオプティクス成形法とも言う。）がある。
精密プレス成形法では、所定の形状、重量を有し、表面が平滑で内部品質の高いプリフォームと呼ばれるガラス予備成形体を作製する。そしてプリフォームを加熱して精密プレス成形して光学素子を成形する。
光学素子の生産をガラス素材の作製にまで遡って見ると、生産性を向上するためにはプリフォームの生産性を高めることも必要である。ところでプリフォームを高い生産性のもとに作製する方法には、特許文献１に開示されているような熱間プリフォーム成形法と呼ばれる方法がある。この方法では、泡を含まず、均質な熔融ガラスを作り、流出ノズルと呼ばれる耐熱性のノズルからから一定の流速で流出し、流出する熔融ガラス流から所定重量の熔融ガラス塊を分離し、この熔融ガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する。熱間プリフォーム成形法は、ガラスブロックを切断したり、研磨する必要がないため、工程を簡素化でき、また一定の条件で熔融ガラス塊の分離を行えば、一定の重量のプリフォームを多量に作ることもできる。また機械加工する必要がないので、スラッジなどのガラス廃棄物も出さずに済むという特徴を有している。
【０００４】
このように熱間プリフォーム成形法は優れた方法ではあるが、最終的にプリフォーム表面となる高温のガラス塊の表面が、長時間雰囲気に晒されるため、ガラス中の成分が揮発して表面が変質したり、ガラス塊の表面組成が僅かに変化して表面脈理と呼ばれる屈折率のムラが生じることがある。このような欠陥を含むプリフォームは、精密プレス成形すると成形品に欠陥が残ってしまうため、不良品になってしまう。特に、弗素、硼酸、アルカリ金属酸化物といった易揮発成分を含むガラスを成形する場合に、特に不良品が生じやすいという問題があった。
【特許文献１】特公平７−５１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、高品質なプリフォームを高い生産性のもとに熱間成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法、および、前記プリフォームを用いて高品質なガラス製の光学素子を高い生産性のもとに製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的を達成する手段は、以下の通りである。
[請求項１] 流出する熔融ガラスから所定分量のガラスを分離してガラス塊を形成し、該ガラス塊を成形してプリフォームを得る工程を含む精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
少なくとも、前記熔融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行う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。
[請求項２]前記ガラスが、弗素含有ガラス、硼酸含有ガラス、アルカリ金属酸化物含有ガラスのいずれか一種のガラスである、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。
[請求項３]ガラス製プリフォームを加熱し、精密プレス成形する工程を含む光学素子の製造方法において、
請求項１または２に記載の製造方法により作製したプリフォームを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。
[請求項４]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一緒に加熱し、精密プレス成形することを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
[請求項５]プレス成形型に予熱されたプリフォームを導入し、精密プレス成形することを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
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、熱間成形における表面脈理の発生および雰囲気中の水分がガラス表面と反応することにより生じるガラス表面の品質低下を防止し、高品質なプリフォームを製造することができる。更に、本発明の光学素子の製造方法によれば、前記方法によって作製したプリフォームを加熱し、精密プレス成形するので、高品質な光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
（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、流出する熔融ガラスから所定分量のガラスを分離してガラス塊を形成し、該ガラス塊を成形してプリフォームを得る工程を含む精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、少なくとも、前記熔融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行うことを特徴とする。
ここで、「プレス成形用プリフォーム」とは、加熱、軟化してプレス成形に供するためのガラス成形体であり、プレス成形品の重量に応じた所要重量のガラスからなる。形状はプレス成形に適するよう成形されており、球状、偏平球状、回転楕円体などを例示することができる。好ましい形状としては、回転対称軸を一つ備え、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を挙げることができる。また、図１に示すように、前記断面におけるプリフォームの輪郭線上の点と回転対称軸上にあるプリフォームの重心Ｇを結ぶ線と、前記輪郭線上の点において輪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、回転対称軸上の点ａ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ｂにおいて９０°になる形状が更に好ましい。前記回転対称軸を含む任意の断面において、角度θが上記のようになることが望ましい。
また、「精密プレス成形」とは、前述の通り、モールドオプティクス成形法とも呼ばれ、プレス成形によって光学機能面の形状を形成する方法である。その詳細については後述する。
【０００９】
本発明の精密成形用プリフォームの製造方法は、少なくとも、前記熔融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行うことを特徴とする。このように、少なくとも溶融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行うことにより、表面脈理の発生や雰囲気中に含まれる水分とガラス表面との反応を防止し、高品質なプリフォームを得ることができる。これは、熔融ガラスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行うと、高温のガラス表面で炭素含有化合物が熱分解してガラス塊の表面に炭素が堆積し、ガラス塊の全表面が炭素膜でコートされることにより、ガラス中に含まれる易揮発成分の揮発が防止され、揮発による脈理などの発生を低減することができ、また、雰囲気中に含まれる水分などとガラス表面の反応を防止することができるためと考えられる。なお、易揮発成分が揮発しない温度に冷却されるまで、全表面が炭素膜に覆われた状態であれば、易揮発成分の揮発による脈理の発生を防止することができる。易揮発成分が揮発しない温度とは、原料ガラスの組成により異なり、例えば、原料ガラスとして弗素含有ガラスを用いる場合には、例えば５００℃以下、硼酸含有ガラスを用いる場合は、例えば６００℃以下、アルカリ金属酸化物含有ガラスを用いる場合は、例えば７００℃以下の温度にガラス塊が冷却されるまで、全表面が炭素膜に覆われていればよい。なお、ガラス塊を成形してプリフォームを得る際の雰囲気も、前述の炭素含有化合物を含む雰囲気とすることが好ましい。ガラス塊をプリフォームに成形する過程でガラスの形状は変化するが、成形雰囲気を前述のようにすることにより、常にガラス全表面を炭素膜で被覆することができる。
このようにして形成された表面の炭素膜は、プリフォームを酸素を含む雰囲気（例えば大気）などでアニールすれば除去することができる。また、除去せずに精密プレス成形時の離型性を向上するための離型膜として利用してもよい。
【００１０】
前記方法における炭素含有化合物を含む雰囲気は、炭化水素ガス含有雰囲気であることができる。炭化水素ガスとしては、アセチレン、キシレン、メタン、エタン、プロパン、ブタン等を用いることができる。また、酸素等の活性ガスが存在すると、炭化水素ガスがガラス表面で熱分解される前に分解されてしまう。また、反応によって生成したＨ2Ｏ等がガラス表面に接触するとガラス表面に凹凸、脈理等の好ましくない影響を与える。そのため、炭素含有化合物を含む雰囲気は、非酸化性雰囲気であることが好ましい。具体的には、炭化水素ガスを不活性ガス（窒素、アルゴンなど）に混合した雰囲気であることが好ましい。炭化水素ガスと不活性ガスとの混合比（体積比）は、例えば、炭化水素ガス：不活性ガス＝１００：０〜１：１０００とすることができる。また、キシレン等の常温で液体の炭化水素を使用する場合は、前記液体に不活性ガスをバブリングして炭化水素ガスと不活性ガスの混合ガスを作り、前記混合ガスを雰囲気として供給してもよい。また、雰囲気中の炭化水素ガス濃度は、１０００ｐｐｍ以上とすることが好ましい。
【００１１】
炭素含有化合物を含む雰囲気の温度は、高すぎないことが望ましく、具体的には、４００℃以下にすることが好ましい。雰囲気温度が高すぎると、炭素含有化合物がガラス表面での熱分解前に分解し、炭素微粒子としてガラスに付着し、表面の凹凸の原因となる。また、本発明の方法は、ガラス成形温度が５００℃を超えるガラスに適用することが好ましい。このようなガラスに適用することにより、ガラス表面で炭素含有化合物が熱分解することによる炭素膜の形成が良好に進行する。
【００１２】
本発明の方法において、炭化水素ガスまたは炭化水素ガスを含むガス（例えば、炭化水素ガスと不活性ガスとの混合ガス）は、容器内に連続供給（フロー）により導入することができる。ガスをフローで導入することにより、熱分解で発生する副生成物を雰囲気中から除去するという効果を得ることもできる。
【００１３】
次に流出する溶融ガラスからガラス塊を形成し、該ガラス塊を成形してプリフォームを得る工程について説明する。
まずガラス塊を形成するために、十分清澄、均質化された熔融ガラスを用意し、その熔融ガラスを一定流量でパイプから流出する。そして、流出する熔融ガラスから所望分量のガラスを分離する。分離方法としては、パイプから熔融ガラスを滴下して、所望分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熔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り、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ガラスを分離する方法（降下切断法という。）、パイプから流出する熔融ガラス流を切断刃で切断し、所望重量のガラスを分離する方法（機械切断法という。）などがある。単位時間あたりのパイプから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ガラス塊を得ることができる。
【００１４】
次に、分離したガラスを成形型で受けるか、または一時的に支持体で支持した後に成形型に移して成形し、所定形状のプリフォームを得ることができる。成形方法としては、成形型上で、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。）を用いることが、キズ、汚れ、表面の変質などがない滑らかな表面、全表面が溶融状態のガラスが固化して形成された面であるプリフォームや、全表面が自由表面からなるプリフォームを作製することができるため好ましい。なお、「全表面が熔融状態のガラスが固化して形成された面」とは、成形のための金型と接触して金型表面が転写された箇所があっても良いのに対し、「全表面が自由表面」とは、金型と接触して金型表面が転写された箇所がないことを意味する。
例えば、底部に上記風圧を加えるためのガス（浮上ガスという。）を噴出する口を設けた凹部を備えた成形型を用い、上記凹部にガラス塊を供給し、凹部内でガラス塊を上下動させて回転させることにより、球状のプリフォームを成形することもできる。また、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プリフォームを成形することもできる。
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すことにより、プリフォームを変形することなく取り出すことができる。
【００１５】
先に述べたように、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、表面脈理の低減された精密プレス成形用プリフォームを得ることができる。表面脈理を更に低減するためには、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ことを防ぐため、乾燥雰囲気中で熔融ガラスの流出を行うことが好ましい。但し、溶融ガスの流出およびガラスの分離を炭素含有化合物を含む雰囲気中で行うためには、ここで使用するガスは、先に記載した炭化水素ガスや炭化水素ガスと不活性ガスとの混合ガスであることが好ましい。
パイプ外周に沿ってガスを流す方法は、滴下法で得られる熔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。
【００１６】
なお、溶融ガラスを流出ノズルから溶出する際、溶融ガラスがノズル先端の外周部に濡れ上がるという問題が発生することがある。濡れ上がったガラスは、時間の経過とともに新たに流出したガラスに取り込まれてしまう。このように、ガラスの濡れ上がりや濡れ上がったガラスの流出ガラスへの取り込みが生じると、所定分量の溶融ガラス塊を分離することが困難となり、分離するガラス塊に重量変動が生じてしまう。また、濡れ上がったガラスは、流出してすぐに成形されるガラスよりも長時間、高温状態で雰囲気に晒される。そのため、ガラス中の揮発しやすい成分が揮発して変質したガラスになってしまい、流出したガラスに取り込まれるとプリフォームの品質を悪化させてしまう。そこで、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法では、溶融ガラスを流出させるためのノズルとしては、少なくとも流出口近傍の外周面が非酸化物セラミック、具体的には、炭化珪素、炭素、窒化珪素、珪素のいずれかよりなるノズルを用いることが好ましい。このようなノズルを使用することにより、流出ガラスの濡れ上がりを抑制して上記問題を回避することができる。また、少なくとも流出口近傍の外周面を構成する非酸化物セラミックは、長時間のガラス流出に十分耐えられる耐熱性を備えていることが好ましい。
【００１７】
前記ノズルは、ノズル全体が非酸化物セラミックによって形成されていてもよいし、ノズル先端（流出口を含み、熔融ガラスが濡れ上がるおそれがある部分）が非酸化物セラミックによって形成されていてもよい。または、ノズル全体を白金または白金合金で形成し、流出口近傍の外周面に前記材料からなるコートを設けたものでもよい。前記材料はいずれも熔融ガラスに対して濡れにくい材料である。前記ノズルにおいて、少なくとも流出口近傍の外周面を構成する材料（以下、外周面構成材料という。）として最も好ましいものは炭化珪素であり、次いで炭素が好ましい。
【００１８】
なお、ノズル外周面に外周面構成材料をコートする場合、その厚さを１０ｎｍ以上にすることが好ましく、１００ｎｍ以上にすることが好ましい。ただし、膜厚が厚くなりすぎるとコートに大きな熱応力がかかり破壊するおそれがあるため、膜厚を３ｍｍ以下にすることが好ましい。
ノズルは熔融ガラスを蓄える容器に接続する白金あるいは白金合金製のパイプに熔接などの手段によって取りつけて使用することができる。
【００１９】
また、熔融ガラスの流路であるノズル内周面を非酸化物セラミック、具体的には、炭化珪素、炭素、窒化珪素、珪素のいずれかにより形成してもよい。以下、内周面を形成する材料を内周面構成材料と呼ぶことにする。
内周面が前記内周面構成材料で構成された熔融ガラス流出ノズルは、外周面構成材料を外周面に有するか否かによらず、次のような効果を得ることができる。流出時の粘度が低いガラスを流出する場合、流出温度を下げて成形に適した温度でガラスを流出する。このような性質に加え、失透しやすい性質をもつガラスでは、液相温度よりもわずかに高い温度で流出して成形を行う。しかし、流出温度が何らかの原因により変動して液相温度以下に下がるとガラスが流出する前に失透し流動性が低下して詰まってしまうことがある。ノズル部分はガラス流路を構成する中では最も温度が低い部分なのでガラスの詰まりはノズル内で起きることが多い。そこで、非酸化物セラミックがガラスに対して濡れにくいという性質を活かし、ノズル内周面を非酸化物セラミックで構成することにより、流動性が低下したガラスでもノズル内で詰まるというトラブルを減らすことができる。このようなノズルは、例えば白金合金製のノズルの内周面に上記内周面構成材料をコートして作ることができる。なお、前記ノズルは、少なくとも流出口近傍の外周面が非酸化物セラミックからなるものであることもできる。その場合は、少なくとも流出口近傍の外周面が非酸化物セラミックからなるノズルの内周面に内周面構成材料をコートしてもよいし、外周面構成材料と内周面構成材料を同一の材料として、その材料でノズルを構成してもよい。
【００２０】
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とがある。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することが望まれる。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。エッチングはガラス全体が脈理が認められない光学的に均質なものとなるまで、そして所望重量のガラス塊が得られる深さまで行う。エッチング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、エッチングによってガラス塊の重量はわずかに減少するため、所望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。
【００２１】
エッチング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しないでエッチングすると、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、エッチング前にガラス塊をアニールし、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。アニールはガラス塊を徐冷点付近の温度に保持して行えばよい。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、上記アニールはエッチング時のひび割れ防止に効果的である。
【００２２】
ガラス塊表面のエッチングは、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すればよい。なお、本発明の方法を使用しない場合には、脈理はより深い層にまで達するので、エッチング処理により除去しなければならない量が増える。これに対して、本発明の方法を用いることにより、表面脈理が生じる場合でも、エッチング処理等によって除去しなければならない部分を最小限に抑えることができる。
【００２３】
前述のように、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、ガラス塊全表面に炭素膜コートを設けることにより、易揮発成分の揮発を抑えて表面脈理の発生を防止することができるため、特に、易揮発成分を含むガラスに適用することが好ましい。そのようなガラスとしては、弗素含有ガラス、硼酸含有ガラス、アルカリ金属酸化物含有ガラス等を挙げることができる。以下に、それらガラスについて説明する。
【００２４】
（弗素含有ガラス）
本発明において使用される弗素含有ガラスとしては、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することができ、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。
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。精密プレス成形性および熱間成形性の面、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（ＰＯ3）3  ０〜２０％、Ｂａ（ＰＯ3）2  ０〜３０％、Ｍｇ（ＰＯ3）2  ０〜３０％、Ｃａ（ＰＯ3）2  ０〜３０％、Ｓｒ（ＰＯ3）2  ０〜３０％、Ｚｎ（ＰＯ3）2  ０〜３０％、ＮａＰＯ3  ０〜１５％、ＡｌＦ3  ２〜４５％、ＺｒＦ4  ０〜１０％、ＹＦ3  ０〜１５％、ＹｂＦ3  ０〜１５％、ＧｄＦ3  ０〜１５％、ＢｉＦ3  ０〜１５％、ＬａＦ3  ０〜１０％、ＭｇＦ2  ０〜２０％、ＣａＦ2  ２〜４５％、ＳｒＦ2  ２〜４５％、ＢａＦ2  ０〜２０、ＺｎＦ2  ０〜３０％、ＬｉＦ  ０〜１０％、ＮａＦ  ０〜１５％、ＫＦ  ０〜１５％、Ｌｉ2Ｏ  ０〜５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜５％、Ｋ2Ｏ  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。
【００２５】
上記組成範囲について詳細に説明する。なお、各成分の含有量は特記しない限り、モル％表示とする。
Ａｌ（ＰＯ3）3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。その含有量が２０％以下であれば、ガラスの熱安定性が高く、液相温度も光学特性（低分散性）も好ましいため、その導入量は２０％以下であることが好ましい。より好ましくは０．５〜１５％の範囲である。
【００２６】
Ｂａ（ＰＯ3）2、Ｍｇ（ＰＯ3）2、Ｃａ（ＰＯ3）2、Ｓｒ（ＰＯ3）2は、Ａｌ（ＰＯ3）3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、Ｐ2Ｏ5の増加により耐候性も悪化する傾向がある。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（ＰＯ3）2、Ｍｇ（ＰＯ3）2、Ｃａ（ＰＯ3）2、Ｓｒ（ＰＯ3）2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（ＰＯ3）2＋Ｃａ（ＰＯ3）2＋Ｓｒ（ＰＯ3）2＋Ｂａ（ＰＯ3）2）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。
【００２７】
Ｚｎ（ＰＯ3）2はガラスの安定性を向上させる成分として重要である。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傾向がある。そのため３０％以下の導入量が望ましい。
【００２８】
ＮａＰＯ3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。高い耐久性を得るためには、その導入量は１５％以下とすることが望ましい。
【００２９】
ＡｌＦ3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。その導入量は、２〜４５％の範囲にすることが好ましく、４〜４０％の範囲にすることがより好ましい。ＡｌＦ3の含有量が４５％以下であれば、ガラスの安定性および溶解性が高く、２％以上であれば、所望の光学特性を得ることができる。
【００３０】
ＺｒＦ4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。但し、所望の光学特性および安定性を得るためには、その導入量は１０％以下とすることが望ましい。
【００３１】
ＹＦ3、ＹｂＦ3、ＧｄＦ3、ＢｉＦ3、ＬａＦ3は、少量の添加により、耐失透性改善の高い効果を得ることができる。但し、ＹＦ3、ＹｂＦ3、ＧｄＦ3、ＬａＦ3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、その導入量は、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、ＹＦ3の含有量は０〜１２％、ＹｂＦ3の含有量は０〜１２％、ＧｄＦ3の含有量は０〜１０％、ＢｉＦ3の含有量は０〜１０％、ＬａＦ3の含有量は０〜７％であり、さらに好ましくは、ＧｄＦ3の含有量は０〜８％である。
【００３２】
ＭｇＦ2は、ガラスの低分散化させる成分である。但し、２０％超えて導入するとガラスが不安定化する場合があるため、その含有量は２０％以下とすることが望ましい。
【００３３】
ＣａＦ2、ＳｒＦ2は、耐失透性を維持しつつ、低分散化するために重要な成分である。特にＣａＦ2はＡｌＦ3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。ＣａＦ2、ＳｒＦ2それぞれの導入量が２％以上であれば、十分なガラス安定性を得ることができるとともに、所望の光学恒数を得ることができる。また、ＣａＦ2、ＳｒＦ2とも４５％以下であれば、ガラスの安定性を維持することができる。よって、ＣａＦ2、ＳｒＦ2の導入量はともに２〜４５％の範囲にとすることが好ましく、ＣａＦ2を５〜４０％、ＳｒＦ2を３〜３５％の範囲で導入することがより好ましい。
【００３４】
ＢａＦ2は、ガラスの安定化と耐久性の上昇に効果がある。ガラスの安定性を維持するためには、その導入量は２０％以下とすることが望ましい。
【００３５】
ＺｎＦ2は、耐久性の向上と低分散化に効果ある。ガラス安定性を維持するためには、その導入量は３０％以下とすることが望ましい。
【００３６】
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。但し、過剰導入により、ガラスの安定性が急速に悪化し、耐久性も悪くなる傾向がある。ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦの導入量はそれぞれ０〜１０％、０〜１５％、０〜１５％にすることが好ましい。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。
【００３７】
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯは、ガラスＡ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。但し、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、Ｌｉ2Ｏ  ０〜５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜５％、Ｋ2Ｏ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＣａＯ  ０〜５％、ＳｒＯ  ０〜５％、ＢａＯ  ０〜５％、ＺｎＯ  ０〜５％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｌｉ2Ｏ  ０〜４％、Ｎａ2Ｏ  ０〜４％、Ｋ2Ｏ  ０〜４％、ＭｇＯ  ０〜４％、ＣａＯ  ０〜４％、ＳｒＯ  ０〜４％、ＢａＯ  ０〜４％、ＺｎＯ  ０〜４％である。
【００３８】
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。
【００３９】
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、前記ガラス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。
【００４０】
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。
上記弗素含有ガラスとしては、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、本発明の製造方法によっ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。
【００４１】
ガラスＡからなるガラス塊を成形する場合、８００〜１１００℃の温度で熔融、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、例えば白金合金製の流出パイプを通じてガラスを流出して、前述の浮上成形法によりプリフォームを作製することができる。
前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、前記ガラスにおいて、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。
【００４２】
（硼酸含有ガラス）
本発明の製造方法において原料ガラスとして好適に使用することができる硼酸含有ガラスとしては、Ｂ2Ｏ3を１０モル％以上、特に１５モル％以上含むガラスを例示できる。このようなガラスの一例としては、モル％表示で、ガラス成分として、Ｂ2Ｏ3  １５〜６０％、ＳｉＯ2  ０〜４０％、Ｌａ2Ｏ3  ５〜２２％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜２０％、ＺｎＯ  ０〜４５％、  Ｌｉ2Ｏ  ０〜１５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜１０％、Ｋ2Ｏ  ０〜１０％、ＺｒＯ2  ０〜１５％、Ｔａ2Ｏ5  ０〜１５％、ＷＯ3  ０〜１５％、Ｎｂ2Ｏ5  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜１５％、ＣａＯ  ０〜１５％、ＳｒＯ  ０〜１５％、ＢａＯ  ０〜１５％、Ｙ2Ｏ3  ０〜１５％、Ｙｂ2Ｏ3  ０〜１５％、ＴｉＯ2  ０〜２０％、Ｂｉ2Ｏ3  ０〜１０％を含むガラス（以下、ガラスＢという。）を挙げることができる。上記ガラスは易揮発成分であるＢ2Ｏ3を含み、しかも流出する際のガラスの粘性が低いため、表面脈理が発生しやすいが、本発明の製造方法を適用することにより、易揮発成分の揮発を防止することができるため、高品質なプリフォームを成形することができる。
【００４３】
以下、各成分の含有量は特記しない限り、モル％表示とする。
Ｂ2Ｏ3は、硼酸含有ガラスにおいて、ガラスの網目構造形成のための必須成分である。特にＬａ2Ｏ3、さらにＧｄ2Ｏ3などの高屈折率成分を多く導入する場合、ガラスの形成のために主な網目構造形成として必要な成分である。その含有量が６０％以下であれば、高屈折ガラスを得ることができ、１５％以上であれば、失透に対して十分な安定性を得ることができ、また熔融性が向上する。よって、その導入量は、１５〜６０％の範囲にすることが好ましい。より好ましくは２０〜６０％、さらに好ましくは２０〜４５％の範囲である。
【００４４】
ＳｉＯ2は任意成分ではあるが、Ｂ2Ｏ3と同様、ガラス網目構造形成成分となる。Ｌａ2Ｏ3やＧｄ2Ｏ3を多量に含有するガラスに対して、主成分Ｂ2Ｏ3と置換して少量添加すると、ガラスの液相温度を低下させ、高温粘性を上昇させ、さらにガラスの安定性を大きく向上させることができる。但し、４０％を超えて多く導入すると、ガラスの屈折率が下がることに加え、ガラス転移温度が高くなり精密プレス成形が困難になる場合があるため、その導入量は、０〜４０％の範囲にすることが好ましい。より好ましくは０〜３０％、さらに好ましくは０〜１０％の範囲である。
【００４５】
Ｌａ2Ｏ3は、ガラスの失透に対する安定性を低下させずに、また分散を大きくすることなく、屈折率を高くし、化学的耐久性を向上させる成分である。その含有量が５％以上であれば、上記効果を十分に得ることができ、２２％以下であれば、失透に対する高い安定性を得ることができる。よって、その導入量は５〜２２％の範囲にすることが好ましい。より好ましくは５〜２０％、さらに好ましくは７〜１８％の範囲である。
【００４６】
Ｇｄ2Ｏ3はＬａ2Ｏ3と同様、ガラスの失透に対する安定性や分散大きくすることなく、屈折率を高め、化学耐久性を向上させる働きをする。特にＬａ2Ｏ3とＧｄ2Ｏ3を共存させることにより、ガラスの安定性をより向上させることができる。そのため、ガラスＢとしては、Ｇｄ2Ｏ3を含むものが好ましい。その含有量が２０％以下であれば、失透に対する高い安定性を得ることができ、ガラス転移温度が上昇して精密プレス成形性が低下することがないため、その導入量は、０〜２０％の範囲にすることが好ましい。より好ましくは１〜１８％、さらに好ましくは２〜１６％の範囲である。
【００４７】
ＺｎＯはガラスの溶融温度や液相温度及び転移温度を低下させ、屈折率の調整にも有用な成分である。上記の期待された効果を得るためには、１％以上導入することが好ましい。但し、４５％を超えて導入すると、分散も大きくなり、失透に対する安定性も悪化し、化学的耐久性も低下する傾向があるので、その導入量を０〜４５％の範囲にすることが好ましく、１〜４５％の範囲がより好ましく、１〜３２％の範囲にすることがさらに好ましく、１〜２０％の範囲がより一層好ましい。
【００４８】
Ｌｉ2Ｏは他のアルカリ金属酸化物成分に比べ、大幅な屈折率の低下及び化学的耐久性の低下を伴わずにガラス転移温度を大幅に低下させる成分である。特に少量の導入でも大きな効果が得られ、ガラスの熱的な物性（ガラス転移温度や屈伏点など）を調整するための有効な成分である。その含有量が１５％以下であれば、ガラスの失透に対する高い安定性を得ることができ、また、液相温度も低いので、その導入量は０〜１５％とすることが好ましく、０〜１０％とすることがより好ましく、０．５〜１５％の範囲にすることがさらに好ましく、１〜１２％がより一層好ましく、２〜１２％の範囲がなお一層好ましい。
【００４９】
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏはガラスの転移温度を低めるために導入される成分ではある。但し、これらの成分は、いずれもガラスの屈折率を低下させる傾向があるため、その導入量はそれぞれ０〜１０％とすることが好ましい。より好ましくは０〜８％である。
【００５０】
ＺｒＯ2は高屈折率・低分散のガラスを得るための成分として使用することができる。少量のＺｒＯ2を導入することにより、ガラスの屈折率を低下させずに、高温粘性や失透に対する安定性を改善する効果がある。但し、１５％を超えて導入すると、液相温度が急激に上昇し、失透に対する安定性も悪化する傾向があるので、その導入量は０〜１５％にすることが好ましい。より好ましくは０〜１０％の範囲、さらに好ましくは１〜１０％の範囲である。
【００５１】
Ｔａ2Ｏ5は高屈折率低分散を付与する成分として使用することができる。少量のＴａ2Ｏ5を導入することにより、ガラスの屈折率を低下させずに、高温粘性や失透に対する安定性を改善する効果がある。但し、１５％を超えて導入すると、液相温度が急激に上昇し、分散も大きくなる傾向があるため、その導入量は０〜１５％とすることが好ましい。より好ましくは０〜１０％の範囲、さらに好ましくは１〜８％の範囲である。
【００５２】
ＷＯ3は、ガラスの安定性、溶融性を改善し、屈折率を向上させるために適宜導入される成分である。但し、その導入量が１５％を超えると、分散が大きくなり、必要な低分散特性が得られなくなる傾向があるため、その導入量は０〜１５％とすることが好ましい。より好ましくは、０％超かつ１５％以下、さらに好ましくは１〜１５％の範囲、より一層好ましくは１〜１２％の範囲である。
【００５３】
Ｎｂ2Ｏ5はガラスの安定性や屈折率を改善するために適宜導入される成分である。但し、その導入量が１０％を超えると、分散が大きくなり、必要な低分散特性が得られなくなる場合があるため、その導入量は、０〜１０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは０〜８％、さらに好ましくは０〜５％の範囲である。
【００５４】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯはガラスの液相温度および転移温度を低めるために導入される成分で、特にＮｂ2Ｏ5を導入したガラスにおいてその効果が大きい。但し、これらの成分はガラスの安定性や光学特性を悪化させる恐れがあるので、その導入量は、それぞれ０〜１５％とすることが好ましい。より好ましくは０〜１２％の範囲、さらに好ましくは０〜１０％の範囲である。
【００５５】
ＢａＯは高屈折率低分散を付与する成分として使用され、少量導入する場合、ガラスの安定性を高め、化学的耐久性を向上させることができる。但し、１５％より多く導入するとガラスの失透に対する安定性を大きく損ない、転移温度や屈伏点温度を上昇させる傾向があるため、その導入量は、０〜１５％とすることが好ましい。より好ましくは０〜１０％の範囲である。
【００５６】
Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3も高屈折率低分散付与成分として使用することができ、少量導入する場合、ガラスの安定性を高め、化学的耐久性を向上させることができる。但し、１５％より多く導入するとガラスの失透に対する安定性を大きく損ない、転移温度や屈伏点温度を上昇させる傾向があるため、その導入量は、それぞれ０〜１５％にすることが好ましい。より好ましくはそれぞれ０〜１０％の範囲である。Ｙ2Ｏ3やＹｂ2Ｏ3もＬａ2Ｏ3と共存することによって、ガラス安定性を向上させる働きを増長させる。
【００５７】
ＴｉＯ2も屈折率を高める成分である。但し、過剰導入により、ガラス安定性が低下し、ガラスが着色する傾向があるので、０〜２０％導入することが好ましい。
【００５８】
Ｂｉ2Ｏ3は屈折率を高め、ガラス安定性を向上する働きをする。但し、過剰導入によりガラスが着色する傾向があるので、０〜１０％の導入が好ましい。
【００５９】
Ｓｂ2Ｏ3は脱泡剤として用いられるが、１％以下の導入で十分な効果が得られる。また、Ｓｂ2Ｏ3の含有量が多くなると、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面がダメージを受けるおそれが生じる。したがって、その導入量は、０〜１％の範囲とすることが好ましい。
【００６０】
Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5の各成分を含むガラスにおいて、高屈折率低分散（ｎd＞１．７５かつνd＞２５）の高機能性を保つためには、Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3の合計量を１２％以上にすることが好ましく、その合計量を１２〜３５％の範囲とすることがさらに好ましい。
【００６１】
また、ガラス中におけるランタノイド酸化物、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｙ、Ｓｃ）のモル％表示による合計含有量に対するＬａ2Ｏ3のモル％表示による含有量の割合（分率）である、Ｌａ2Ｏ3／Ｌｎ2Ｏ3は、０．３〜１の範囲にすることが好ましく、０．４〜０．９の範囲にすることがより好ましい。その理由は以下のとおりである。
精密プレス成形用ガラスとしては、精密プレス成形の適性すなわち低ガラス転移温度を付与するものの、ガラスを不安定にする成分であるＬｉ2Ｏ等を含有するものがある。このようなガラスにおいて、高屈折率低分散性を付与し得るランタノイド酸化物の添加量を増大させるとガラス形成が難しくなる。しかしながら、ランタノイド酸化物におけるＬａ2Ｏ3の配分（上記分率）を０．３〜１となるようにすることにより、ランタノイド系酸化物の添加量を増大させながら安定なガラスを得ることが可能となり、安定度を低下させるＬｉ2Ｏ等の成分を添加したガラスに対しても、安定にガラス形成を行うことが可能となる。また、この比率を保つことにより、液相温度の低下と高温粘性の向上に大きく寄与する。Ｌａ2Ｏ3／ΣＬｎ2Ｏ3を上記範囲にすると、Ｌｎ2Ｏ3の合計量が同じでも、前記比率が大きいガラスと比較して、はるかに安定なガラスを得ることが可能になる。さらに、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｓｃ2Ｏ3の合計含有量（ΣＬｎ2Ｏ3）を１２〜３５％とすることが上記理由により好ましい。
【００６２】
上記ガラスには、ＧｅＯ2を導入することもできる。ＧｅＯ2は、ＳｉＯ2と同様に、ガラスを安定化させ、ＳｉＯ2よりも高屈折率を与える成分であり、高屈折率を達成させる場合に適宜導入される。しかし、高価であり、分散を大きくするため、その導入量は、０〜８％とすることが好ましい。より好ましくは０〜１％であり、導入しないことがより好ましい。
【００６３】
ＰｂＯは還元されやすい成分のため、精密プレス成形時の還元により析出し成形品の表面の曇りになってしまう。また、環境上好ましくない物質でもあることから、ＰｂＯをガラス中から排除することが望ましい。
【００６４】
Ｌｕ2Ｏ3は他の成分に比べて使用頻度が少ない。また、希少価値の高い物質でもあることから光学ガラス原料としては高額であり、コスト面からは使用したくない成分である。また敢えて導入する必要もないので、Ｌｕ2Ｏ3を導入しないことが望ましい。
また、カドミウム、クロム、水銀などの環境上問題となる元素、トリウムなどの放射性元素、ヒ素などの有毒な元素を含まないことが望ましい。
なお、上記ガラスには物性調整のために、合計量で５％以下のＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3などを導入してもよい。
【００６５】
また硼酸含有ガラスにおいてＬａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3が共存するガラスは、Ｌａ2Ｏ3とＧｄ2Ｏ3の共存効果によりガラスの安定性を高めることができるので、プリフォーム成形時の耐失透性が向上する。Ｌａ2Ｏ3、ＺｎＯが共存するガラスは、ＺｎＯの効果によって屈折率を低下させずに精密プレス成形に好適な低温軟化性を向上させることができる。Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＺｎＯが共存するもの、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏが共存するもの、ＳｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5が共存するものについても、上記各成分の共存効果を得ることができる。
なお、前記いずれかのガラスであって、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＷＯ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3の合計含有量が９５％以上のものがより好ましく、９９％以上であることがさらに好ましく、１００％であることが一層好ましい。
【００６６】
（アルカリ金属酸化物含有ガラス）
本発明の製造方法において原料ガラスとして好適に使用することができるアルカリ金属酸化物含有ガラスの一例としては、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏを合計で１モル％以上含むガラスを挙げることができる。一定の導入量（モル％で表示したときの導入量）に対して低温軟化性を最も向上させる成分はＬｉ2Ｏであるから、精密プレス成形用のガラスとしては、Ｌｉ2Ｏを１モル％以上含むガラスが好ましい。
【００６７】
表面脈理は易揮発成分を含むガラスで発生しやすいが、流出粘度が低いガラスでも発生しやすい。屈折率（ｎｄ）が１．６５以上かつアッベ数（νｄ）が３５以下でＰ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5およびＬｉ2Ｏを含む光学ガラスは、このようなガラスに相当する。このようなガラスを、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法において原料ガラスとして用いることにより、表面脈理低減の顕著な効果を得ることができる。
【００６８】
上記Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5およびＬｉ2Ｏを含むガラスは、ガラス網目構造形成成分としてＰ2Ｏ5を含み、高屈折率高分散付与成分としてＮｂ2Ｏ5を含む。また低温軟化性付与成分としてＬｉ2Ｏを含み、屈折率（ｎｄ）１．６５以上、好ましくは１．７５以上の高屈折率特性を実現している。
Ｐ2Ｏ5は、上記のようにガラスの網目構造の形成物であり、ガラスに製造可能な安定性を持たせるための成分である。Ｐ2Ｏ5の含有量が４５モル％以下であれば、ガラスの転移温度や屈伏点が低く、耐候性が向上する。また１５モル％以上であれば、ガラスが失透しにくく安定性の高いガラスを得ることができる。よって、Ｐ2Ｏ5の含有量は、１５〜４５％の範囲とすることが好ましく、１７〜４０モル％の範囲とすることがより好ましい。以下、各成分の含有量は特記しない限りモル％にて表示するものとする。
【００６９】
Ｎｂ2Ｏ5は、前述のように高屈折率・高分散などの特性を持たせるための成分である。その導入量が３５％以下であれば、ガラス転移温度や屈伏点が低くなり、安定性および高温溶解性も向上し、精密プレス時に発泡や着色は生じにくくなる。また、その導入量が３％以上であれば、ガラスの耐久性が高く、所要の高屈折率を得ることができる。よって、その導入量は、３〜３５％の範囲にすることが好ましく、５〜３０％の範囲にすることがより好ましい。
【００７０】
Ｌｉ2Ｏは、前述のようにガラス転移温度を下げるのに最も効果的成分であり、他のアルカリに比べ、屈折率を低下させにくく、耐久性を悪化させない。その導入量が２％以上であれば転移温度を低くすることができ、３５％以下であれば、ガラスの安定性が高く、耐久性も向上する。よって、Ｌｉ2Ｏの導入量は、２〜３５％の範囲にすることが好ましい。より好ましくは５〜３０％の範囲である。
【００７１】
次に上記のアルカリ金属酸化物含有ガラスに任意に導入することができる成分について説明する。
ＴｉＯ2は、高屈折率高分散性を付与し、失透安定性を向上させる効果がある。但し、その含有量が２０％を超えると、ガラスの失透安定性や透過率が急激に悪化し、屈伏点や液相温度も急上昇し、精密プレス成形時にガラスが着色しやすくなる傾向がある。よって、その導入量は、０〜２０％にすることが好ましく、０〜１５％にすることがより好ましい。
【００７２】
ＷＯ3は、高屈折率高分散特性と低温軟化性を付与する上で効果的な成分である。ＷＯ3はアルカリ金属酸化物と同様にガラス転移温度や屈伏点を下げる働きや、屈折率を上げる働きをする。そして、ガラスとプレス成形型との濡れ性を抑制する効果があるため、精密プレス成形の際にガラスの離型性が非常に良くなるという効果を奏する。但し、ＷＯ3の過剰導入、例えば４０％を超えて導入すると、ガラスが着色しやすくなる一方、ガラスの高温粘性も低くなるので、熱間成形が難しくなる場合がある。従って、その含有量は、０〜４０％とすることが好ましく、０〜３５％の範囲とすることがより好ましい。
【００７３】
Ｂｉ2Ｏ3は、高屈折率高分散性を付与する成分であり、ガラスの生成領域を大幅に拡大し、安定化させる効果のある成分であり、また、ガラスの耐候性を高める成分である。従って、Ｂｉ2Ｏ3を導入することにより、Ｐ2Ｏ5の含有量の少ないガラスでもガラス化を可能にすることができる。また、Ｂｉ2Ｏ3を導入することにより、熔融状態のガラスを白金製プレート上に置いたときの濡れ角を大きくすることができる。上記濡れ角の増加により、流出パイプの外周にガラスが濡れ上がりにくくなる。そのため、プリフォームの表面脈理の低減にも効果がある。また濡れ上がりを低減することにより、ガラス塊の重量精度をより向上させることもできる。しかし、その導入量が２０％を超えると、ガラスは逆に失透しやすくなると同時に着色しやすくなる恐れがあるため、Ｂｉ2Ｏ3の含有量は０〜２０％とすることが好ましく、０〜１５％とすることがより好ましい。なお、Ｂｉ2Ｏ3導入により上記効果を得るには、上記範囲内において、Ｂｉ2Ｏ3の量を０．２％以上とすることが好ましく、０．５％以上とすることがより好ましい。
【００７４】
Ｂ2Ｏ3は、ガラスの熔融性の向上やガラスの均質化に有効な成分であると同時に、少量の導入でガラス内部にあるＯＨの結合性を変え、精密プレス成形時におけるガラスの発泡を抑制する効果が得られる。しかし、Ｂ2Ｏ3を３０％より多く導入すると、ガラスの耐候性が悪化したり、ガラスが不安定になる場合があるため、その導入量は、０〜３０％の範囲にすることが好ましい。より好ましい範囲は０〜２５％の範囲である。
【００７５】
ＢａＯは、高屈折率を付与し、失透安定性を向上させ、液相温度を低下させる効果のある成分である。ＷＯ3を導入する場合、特に多量のＷＯ3を導入する場合、ＢａＯの導入でガラスの着色を抑え、失透安定性を高める効果が大きく、Ｐ2Ｏ5含有量の少ない場合、ガラスの耐候性を高める効果もある。しかし、ＢａＯの導入量が２５％を超えると、ガラスが不安定となるばかりでなく、転移温度も屈伏点も高くなる傾向があるので、ＢａＯの導入量を０〜２５％にすることが好ましく、０〜２０％にすることがより好ましい。
【００７６】
ＺｎＯはガラスの屈折率や分散を高めるために導入し得る成分で、少量のＺｎＯの導入でガラス転移温度や屈伏点、液相温度を低下させる効果もある。しかし、過剰に導入すると、ガラスの失透安定性が著しく悪化し、液相温度も逆に高くなる恐れがある。従って、ＺｎＯ導入量は、０〜２５％にすることが好ましく、０〜２０％の範囲がより好ましく、０〜１５％の範囲がさらに好ましい。
【００７７】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯはガラスの安定性や耐候性を調整するために導入される成分であるが、過剰量導入すると、ガラスが非常に不安定となる傾向があるので、導入量をそれぞれ０〜２０％にすることが好ましく、０〜１５％にすることがより好ましい。
【００７８】
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは、いずれもガラスの耐失透性を向上させるとともに、ガラス転移温度、屈伏点、液相温度を低下させ、ガラスの熔融性を改善するために導入し得る成分である。しかし、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏのいずれかが３０％より多いと、あるいはＬｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計量が４５％よりも多いと、ガラスの安定性が悪くなるばかりでなく、ガラスの耐候性や耐久性が悪くなる恐れがあるため、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの導入量をそれぞれ０〜３０％にすることが好ましく、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計量を０〜４５％にすることが好ましい。Ｎａ2Ｏを０〜２０％、Ｋ2Ｏを０〜２５％含有することがより好ましく、Ｎａ2Ｏを０〜５重量％にすることがさらに好ましい。
【００７９】
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ3は、ガラスの安定性や光学恒数を調整するために導入し得る成分である。しかし、これらの成分のすべてはガラス転移温度を高めるので、精密プレス成形性を低下させる恐れがある。従って、その導入量は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2についてはそれぞれ１５％未満、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ3についてはそれぞれ０〜１０％に抑えることが望ましく、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2についてはそれぞれ０〜１２％、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ３、Ｙｂ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ3についてはそれぞれ０〜８％にすることがより好ましい。
【００８０】
Ｓｂ2Ｏ3はガラスの清澄剤として有効である。但し、１％超えて添加すると、精密プレス成形時にガラスが発泡しやすくなるので、その導入量は０〜１％とすることが好ましい。さらに、ＴｅＯ2、Ｃｓ2Ｏなどのその他の成分も、合計で５％までの導入が可能である。ただし、ＴｅＯ2は毒性があるため、環境影響上から使用しないことが望ましく、同様にＰｂＯ、Ａｓ2Ｏ3、ＣｄＯ、Ｔｌ2Ｏや放射性物質、Ｃｒ、Ｈｇなどの化合物も使用しないことが望ましい。また、Ａｇ2Ｏも特別、必要もないので導入しないことが好ましい。
従って、上記Ｐ2Ｏ5−Ｎｂ2Ｏ5−Ｌｉ2Ｏ系ガラスの一例としては、モル％表示で、Ｐ2Ｏ5  １５〜４５％、Ｎｂ2Ｏ5  ３〜３５％、Ｌｉ2Ｏ  ２〜３５％、Ｂ2Ｏ3  ０〜２５％、ＳｉＯ2  ０〜１５％、Ａｌ2Ｏ3  ０〜１５％、Ｎａ2Ｏ  ０〜３０％、Ｋ2Ｏ  ０〜３０％（但しＬｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計量が４５％以下）、ＭｇＯ  ０〜２０％、ＣａＯ  ０〜２０％、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜２５％、ＺｎＯ  ０〜２５％、ＴｉＯ2  ０〜２０％、ＷＯ3  ０〜４０％、Ｂｉ2Ｏ3  ０〜２０％、Ｌａ2Ｏ3  ０〜１０％、Ｇｄ2Ｏ3  ０〜１０％、Ｙｂ2Ｏ3  ０〜１０％、ＺｒＯ2  ０〜５％、Ｔａ2Ｏ5  ０〜１０％を含む光学ガラスを示すことができる。
なお、上記ガラスにおいて、屈折率（ｎｄ）が１．７５以上のガラスがより好ましく、１．８以上がさらに好ましい。屈折率（ｎｄ）の上限は特に限定しないが、２．１以下を目安にすればよい。一方、アッベ数（νｄ）については、３０以下であることがより好ましく、２５以下であることがさらに好ましい。アッベ数（νｄ）の下限は特に限定しないが、１５以下を目安にすればよい。
【００８１】
また、精密プレス成形性を向上させる上から、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５５０℃以下のものが好ましく、屈伏点（Ｔｓ）が６００℃以下のものが好ましい。精密プレス成形は、使用するガラスの屈伏点より３０〜６０℃高い温度で行うことが好ましい。したがって、上記低温軟化性により、７００℃以下の低温での精密プレス成形が可能になる。屈伏点が６５０℃を超え、プレス温度が７００℃以上になると、プリフォームの表面に付着しているＯＨがプレス成形型と反応して分解し、精密プレス成形品の表面に多数の泡を残してしまうことがある。このような泡は、成形した光学素子の面精度を低下させるだけでなく、プレス成形型の成形面を傷つけてしまう。しかし、上記低温軟化性を付与したガラスを使用すれば、上記問題を解消することができる。
【００８２】
さらに、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、表面脈理を抑制することができるため、液相温度における粘性が低いガラスを使用しても高品質なプリフォームを作製することができる。よって、前記製造方法は、液相温度における粘度（液相粘性という。）が１０ｄＰａ・ｓ以下のガラスに適用することが好ましく、液相粘性が６ｄＰａ・ｓ以下のガラスに適用することがより好ましく、５ｄＰａ・ｓ以下のガラスに適用することがさらに好ましい。液相粘性の下限に特に限定はないが、１ｄＰａ・ｓ以上を目安にすればよい。
【００８３】
なお、ガラス原料としては、Ｐ2Ｏ5についてはＨ3ＰＯ4、メタリン酸塩、五酸化二燐など、Ｂ2Ｏ3についてはＨＢＯ3、Ｂ2Ｏ3などを用い、他の成分については炭酸塩、硝酸塩、酸化物などを適宜に用いることが可能である。これらの原料を所定の割合に秤取し、混合して調合原料とし、これを、例えば１０００〜１４００℃に加熱した熔解炉に投入し、熔解、清澄、攪拌し、均質化した得られた熔融ガラスを使用することができる。
【００８４】
先に述べたように、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、ガラスを成形する過程で全表面を炭素膜で被覆することにより、表面脈理の発生を防ぐことができる。但し、何らかの理由により表面脈理が発生した場合、表面脈理は成形されたガラス塊の表面から一定の深さまでの表面層内に局在するため、表面層をエッチングにより除去すれば、光学的に均質なプリフォームにすることもできる。ガラス塊のエッチングは、エッチングガスを用いたドライエッチングをでもよいし、エッチング液を用いたウェットエッチングでもよいが、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。
【００８５】
機械研磨に対するエッチングの優位性の一つは、エッチング条件を一定にすればエッチングの深さ（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、熔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、流出する熔融ガラスから熔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下にエッチングして、表面層が除去された、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。
【００８６】
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、ＨＮＯ3、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、ＨＦ、Ｈ2ＳｉＦ6などの溶液、またはＨＮＯ3、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、ＨＦ、Ｈ2ＳｉＦ6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、Ｎａ2ＣＯ3などの溶液、またはＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3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。上記酸溶液また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をより均一に行なうことができる。
【００８７】
アルカリ土類金属酸化物を含むガラスでは、Ｈ2ＳＯ4溶液でエッチングすると、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（ＢａＳＯ4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。
一方、ガラスがアルカリ土類金属酸化物、例えばＢａＯを含む場合でも、ＨＣｌ溶液でエッチング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溶液を用いることが好ましく、次いでＨＮＯ3溶液を用いることが好ましい。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エッチング液として使用することもできる。
【００８８】
ＨＣｌ溶液やＨＮＯ3溶液でエッチング速度が増加することと、Ｈ2ＳＯ4溶液でエッチング速度が減少することを利用し、ＨＣｌとＨ2ＳＯ4の混合溶液、ＨＮＯ3とＨ2ＳＯ4の混合溶液、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ2ＳＯ4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。
【００８９】
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。
【００９０】
［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法は、ガラス製プリフォームを加熱し、精密プレス成形する工程を含む光学素子の製造方法において、前記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り作製したプリフォームを精密プレス成形することを特徴とするものである。
前述のように、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。
【００９１】
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。
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。
【００９２】
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。中でも、炭化珪素製のプレス成形型を用いることが好ましい。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。また、前述の本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、ガラス塊の全表面に形成した炭素膜を、離型膜として使用することもできる。
【００９３】
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を用いることが好ましい。
プレス圧力は適宜調整すればよく、５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲を目安にすることができる。また、プレス時間も適宜調整すればよく、１０〜３００秒の範囲を目安にすることができる。
【００９４】
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一緒に加熱し、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１０6〜１０12ｄＰａＳ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１０12ｄＰａＳ以上、より好ましくは１０14ｄＰａＳ以上、さらに好ましくは１０16ｄＰａＳ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。
【００９５】
（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、この方法によれば、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。
【００９６】
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１０9ｄＰａＳ以下、より好ましくは１０9ｄＰａＳ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１０5.5〜１０9ｄＰａＳ、より好ましくは１０5.5ｄＰａＳ以上１０9ｄＰａＳ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れるが、前記ガラスが１０9〜１０12ｄＰａＳ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１０12ｄＰａＳ以上になるまで冷却してから離型することが好ましい。
【００９７】
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。
【００９８】
このようにして、弗燐酸塩ガラスなどの弗素含有ガラス、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系ガラスなどの硼酸含有ガラス、Ｐ2Ｏ5−Ｎｂ2Ｏ5−Ｌｉ2Ｏ系ガラスなどのアルカリ金属酸化物含有ガラスなどの各種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。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[精密プレス成形用プリフォームの製造]
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。
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（ＰＯ3）3、Ｂａ（ＰＯ3）2、ＡｌＦ3、ＹＦ3、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＳｒＦ2、ＢａＦ2を用いて表１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し、これを白金るつぼに入れ、１２００〜１４５０℃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、熔融を行った。熔融後、熔融ガラスを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時間アニールした後、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。
【０１００】
表１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。
（１）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。
（２）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。
（３）ガラスの磨耗度（ＦＡ）
「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」により、ガラスの磨耗度（ＦＡ）を測定した。単位は無次元であり、磨耗度（ＦＡ）が大きいほど磨耗しやすいガラスであることを意味する。
【０１０１】
【表１】
2005255487.tif 000002
次に表１に示したガラスが得られる熔融ガラスを熔融温度８００〜１１００℃にて多量に熔融し、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。
熔融ガラスの流出および成形を、炭素含有化合物を含む雰囲気中で行うために、流出ノズル先端を含む熔融ガラス塊の移動経路を密閉した。そして、２０℃に保たれたキシレンに２０℃の窒素をバブリングしてキシレン蒸気と窒素の混合ガスを作り、この混合ガスを前述の密閉した空間に連続供給（フロー）して、キシレン・窒素混合ガス雰囲気中で熔融ガラスを流出した。このようにして全表面が炭素膜で覆われているガラス塊を成形した。次に、炭素膜を酸化して除去した後、ガラス塊を観察したところ、内部にも表面にも脈理は見られなかった。
更に、キシレンの代わりにアセチレンガスを使用して同様の操作を行い、全表面が炭素膜で被覆されたガラス塊を成形した。炭素膜を除去した後、ガラス塊を観察したところ、内部にも表面にも脈理は見られなかった。
【０１０２】
同様にして、モル％表示でＢ2Ｏ3  ４６％、Ｌａ2Ｏ3  １３％、Ｇｄ2Ｏ3  ６％、ＺｎＯ  １６％、Ｌｉ2Ｏ  ３％、ＺｒＯ2  ５％、Ｔａ2Ｏ5  ４％、ＷＯ3  ４％、ＳｉＯ2  ３％を含み、屈折率（ｎｄ）が１．８２、アッベ数（νｄ）が４３．０、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５９０℃、液相温度が１０１０℃の光学ガラスからなるプリフォームや、モル％表示でＰ2Ｏ5  ２４％、Ｎｂ2Ｏ5  １８％、ＷＯ3  ５％、ＴｉＯ2  ３％、Ｂｉ2Ｏ3  ３％、Ｌｉ2Ｏ  ２０％、Ｎａ2Ｏ  １３％、Ｋ2Ｏ  ２％、Ｂ2Ｏ3  ６％、ＢａＯ  ２％、ＺｎＯ  ２％を含み、屈折率（ｎｄ）が１．８３、アッベ数（νｄ）が２３．９、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４５０℃、液相温度が８９０℃の光学ガラスからなるプリフォームを成形したところ、内部にも表面にも脈理は見られなかった。
【０１０３】
[光学素子の製造]
溶融ガラス流出からガラス塊の成形までの工程は、前述の窒素にキシレン蒸気を混合したガス雰囲気中で以下に示す操作を行うことにより実施した。流出する熔融ガラスから所定重量の熔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プリフォームに成形した。一定の時間間隔で滴下する熔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、一定重量のプリフォームを次々と成形した。プリフォームが変形しない温度にまで冷却した後に型から取り出した。このようにして表１に示す各ガラス、ならびに、上記Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3含有ガラス、上記Ｐ2Ｏ5−Ｎｂ2Ｏ5含有ガラスからなる球状プリフォームを複数個作製した。
【０１０４】
また、熔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に示す各ガラスからなるプリフォームを成形した。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、一定重量のプリフォームを複数個作製した。なお、この方法で成形したプリフォームの形状は、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。
【０１０５】
このようにして成形したいずれのプリフォームとも、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プリフォームは高い重量精度を有していた。
【０１０６】
このようにして得られ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。
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の通りである。上記プリフォームを、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℃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℃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。
【０１０７】
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。また、表面脈理が発生したプリフォームの場合は、前述のように全表面をエッチングして脈理が存在する表面層を除去し、光学的に均質なプリフォームにしてから使用すればよい。その場合は、前述のようにエッチング液にプリフォーム全体を浸漬してエッチングすることが好ましい。
【０１０８】
本実施例によれば、表面脈理が発生したとしても脈理が存在する層を表面のごく浅い層に限定することができるので、エッチングにより除去するガラスの量を低減することができ、またエッチングの時間も短縮することができるので、プリフォームの生産性を向上することができる。
なお、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ることにより、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。
【０１０９】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、易揮発成分を含む弗素含有ガラス、硼酸含有ガラス、アルカリ金属酸化物含有ガラスといったガラスからなるプリフォームの製造に好適である。更に、本発明の光学素子の製造方法によれば、前記方法によって作製したプリフォームを加熱し、精密プレス成形するので、高品質な光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の製造方法によって得られるプリフォームの形状の一例を示す概略図である。
【図２】精密プレス装置の断面説明図である。
【図１】
2005255487.tif 000003
【図２】
2005255487.tif 000004