近赤外光吸収ガラス材ロットおよびそれを用いる光学素子の製造方法
【課題】 近赤外光吸収機能を有する高性能なガラス製光学素子の実現を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットを提供する。
【解決手段】 銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されている近赤外光吸収ガラス材ロットである。
【解決手段】 銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されている近赤外光吸収ガラス材ロットである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体撮像素子の色補正に好適な近赤外光吸収ガラス材ロット、および該ガラス材ロットを用いる光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの半導体撮像素子に入射する近赤外光を遮断して色補正をするために、近赤外光を吸収する銅含有ガラスからなるフィルタが使用されている。このようなガラスは、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１９４７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、カメラ付き携帯電話などの撮像装置を搭載したモバイル装置では、撮像光学系の小型化が要求されている。このような撮像光学系は撮像素子の受光面に被写体の像を結像させるためのレンズ系と、先に述べた色補正フィルタを備えている。ここで、レンズ系の一部を近赤外光吸収ガラスで形成すれば、一枚のレンズでレンズ機能と色補正機能を兼備させることができるので、部品点数が少なくなり、撮像光学系をより小型化できる。
【０００４】
しかし、これまでの近赤外光吸収ガラスはレンズに成形して使用することを目的に製造されていたわけでなく、平板状に加工してフィルタとして使用することを想定していたので、ガラスの屈折率（ｎｄ）の精度が高々有効数字４桁（小数点以下３桁）の精度、すなわち、光学素子を作るためのガラス材同士の屈折率（ｎｄ）のバラツキを公差で示すと±０．００１以上であった。しかし、レンズとしての用途では、レンズ形状をいかに精密にしようと屈折率の精度が高くなければ、レンズとしての性能は不十分にならざるを得ない。特に、光学系の高性能化および小型化に有効な非球面レンズを上記ガラスでさ作製しても非球面レンズとしての性能を活かすことができないという問題がある。
【０００５】
これまで、カメラ付き携帯電話のような小型撮像装置に対しては、小型化を優先するため、画質に対するユーザの要望は強くなかった。しかし、カメラ付き携帯電話の普及と、デジタルスチルカメラの画像の高精細化、デジタル信号の送信速度、処理速度の目覚しい向上により、カメラ付き携帯電話のようなモバイル装置に対してもユーザは高精細な画質を望むようになってきている。具体的には数十万画素から１００万画素を超えるような高精細な撮像装置がモバイル装置に搭載されるようになってきている。
【０００６】
このような高画素数の撮像素子を搭載する撮像装置は、撮像素子の性能に見合った撮像光学系を必要としている。
【０００７】
本発明は上記問題を解決することを目的とし、近赤外光吸収機能を有する高性能なガラス製光学素子の実現を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットおよび該ガラス材ロットから光学素子を量産する光学素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の目的を達成するためになされたものであり、下記の（１）〜（１２）を提供するものである。
（１）銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、
波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とする近赤外光吸収ガラス材ロット。
（２）屈折率（ｎｅ）の公差は、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下の所定の降温速度で２５℃まで冷却した状態での屈折率（ｎｅ）の公差である、上記（１）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（３）ガラス素材がフッ素含有ガラスである、上記（１）または（２）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（４）前記ガラス材がプレス成形用プリフォームである、上記（１）または（２）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（５）前記ガラス材がガラス板またはガラス棒である、上記（１）または（２）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の近赤外光吸収ガラス材ロットを使用して光学素子を量産することを特徴とする光学素子の製造方法。
（７）レンズを量産する、上記（６）に記載の光学素子の製造方法。
（８）非球面レンズを量産する、上記（７）に記載の光学素子の製造方法。
（９）近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、プレス成形する、上記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
（１０）プレス成形により作製したプレス成形品を機械加工する、上記（９）に記載の光学素子の製造方法。
（１１）近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、精密プレス成形する、上記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
（１２）近赤外光吸収ガラス材ロットを機械加工する、上記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、高性能な近赤外光吸収機能を有するガラス製光学素子の量産を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットおよび該ガラス材ロットから光学素子を量産する光学素子の製造方法を提供することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
レンズなどのように光学機能面が曲面あるいは曲面を含む光学素子や、プリズムなどのように光学機能面同士が非平行である光学素子では、光学素子の形状、寸法、特に光学機能面の形状、寸法、光学機能面同士のなす角度を精密に作ってもガラスの屈折率の精度が不十分であると、光学素子を高性能化することができない。
【００１１】
上記銅含有の近赤外光吸収ガラスは、熔融状態で揮発しやすい物質（揮発性物質と呼ぶ）を含むため、熔融ガラスを流出して成形する際、時間とともに揮発により揮発性物質がガラスから失われるため、成形したガラスの屈折率が時間とともに変動し、量産ガラスとして屈折率を小数点以下４桁以上（有効数字５桁以上）の精度で保証することが難しかった。
【００１２】
このような問題のため、高性能な近赤外光吸収機能を有するレンズなどの光学素子を安定して量産することができなかった。
【００１３】
つまり、これまでは近赤外光吸収ガラスで１００万画素以上の高精細な半導体撮像素子に被写体像を結像する必要性がなく、しかも、上記高精細な撮像素子に見合った近赤外光吸収ガラス製のレンズであって、性能のバラツキのない製品を量産しようとしても屈折率が高精度に揃ったガラス材を調達することも困難な状況であった。
【００１４】
本発明は上記新規な課題を解決するため、屈折率が高精度に揃ったガラス材ロットおよび該ガラス材ロットを使用して光学素子を量産する方法を提供するものであるが、その詳細を以下に説明する。
【００１５】
［近赤外光吸収ガラス材ロット］
本発明は、銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、
波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
ここでガラス材とは、ガラス製品を作るための材料となるガラスを意味する。ロットとは、一般に、同一仕様の製品をまとめたものとされるが、ここでは、特定の仕様、例えば同一の光透過特性あるいは近赤外光吸収特性を示す複数個のガラス製品の集合、あるいは銅含有量が所定量の複数個のガラス製品の集合など、所要の近赤外光吸収ガラスとして使用する上で重要な仕様を意味する。
【００１７】
屈折率（ｎｅ）は、波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率である。光学ガラスの屈折率は一般に波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率（ｎｄ）により示されるが、銅含有の近赤外光吸収ガラスでは、波長５８７．５６ｎｍにおける透過率が波長５４６．０７ｎｍにおける透過率よりも低くなるため、屈折率を高精度に測定し、管理するには、屈折率（ｎｅ）で屈折率を特定、指定することが望ましい。そのため、本発明では屈折率としてｎｅを用い、以下、特記しない限り、屈折率というときは屈折率（ｎｅ）を意味するものとする。
【００１８】
ガラス中の銅は近赤外光吸収特性の担い手であり、Ｃｕ２＋として存在する。銅の導入により良好な近赤外光吸収特性を示すガラスとしては、フツリン酸ガラス、リン酸ガラスがある。銅含有のフツリン酸ガラスは同じく銅含有のリン酸ガラスよりも耐候性に優れているという特長を有する。
【００１９】
ここで、屈折率公差が±０．００１未満のガラス材ロットとは、ロットを構成するガラス材の中で屈折率が最大のものと最小のものの屈折率差が０．００２未満であるガラス材の集合を意味する。ロットの屈折率の公差が±０．００１以上であると、このロットを使用して寸法精度、形状精度の極めて高い光学素子を量産しても、素子の光学的性能のバラツキが大きく、性能が安定した撮像装置を提供することが困難になる。安定した性能を有する撮像装置を提供するには、ロットの屈折率の公差を±０．００１未満、好ましくは±０．０００９以内、より好ましくは±０．０００８以内、さらに好ましくは±０．０００５以内、より一層好ましくは±０．０００４以内、なお一層好ましくは±０．０００３以内とする。
【００２０】
ガラス材ロットは複数個のガラス材から構成され、その数は、２個以上であるが、光学素子を量産する場合は、１０個以上、あるいは１００個以上、さらには１０００個以上であってもよい。上記ロットからガラス材を選び、選んだガラス材の屈折率を測定する。ロットから屈折率を測定すべきガラス材を何個選ぶかは、次のようにして決めればよい。
【００２１】
熔融容器に蓄積した熔融ガラスが僅かに不均質であって、その熔融ガラスを連続的に流出することにより、流出するガラスの屈折率が時間とともに変動することがある。また、成形したガラスを冷却する際の冷却速度にバラツキがあると、屈折率にバラツキが生じる。一般的な着色のない、屈折率が高精度に定まった光学ガラスを熔融、成形する技術を用いて、流出するガラスの屈折率変動を抑えるとともに、成形したガラスの冷却速度を一定にする。この状態で屈折率変動の主な要因は流出するガラスの時間的な屈折率変動となるから、個々のガラス原料、ガラス熔融、成形設備において、どのくらいの時間であれば所望の屈折率公差内のガラス材を得ることができるか、サンプリングの個数を多くして、上記製造条件における屈折率公差を把握する。このようにして把握したデータに基づき、ロット内から屈折率を測定するガラス材の個数を設定すればよい。
【００２２】
レンズなどのように光学機能面が曲面あるいは曲面を含む光学素子や、プリズムなどのように光学機能面同士が非平行である光学素子では、光学素子の形状、寸法、特に光学機能面の形状、寸法、光学機能面同士のなす角度を精密に作るとともに、上記屈折率精度のガラスを使用することにより、所要の光学性能を実現することができる。
【００２３】
前述のようにカメラ付き携帯電話のような撮像装置搭載のモバイル装置は、５０万画素以上、さらには１００万画素以上の高精細な撮像素子を搭載するようになってきている。このような機器に対応するには、レンズ機能と撮像素子の色感度補正機能を一つの光学素子に集約するだけでは不十分であり、レンズとしての結像性能を高める必要がある。前記性能を高めるには、レンズの形状精度や寸法精度を高めるだけでは不十分であり、ガラス材ロットからどのガラス材を選んでも屈折率が高精度に規定されている必要がある。しかし、近赤外光吸収ガラスは、従来、平板形状のフィルタ用途に生産されており、屈折率（ｎｄ）の精度は高々小数点以下３桁（有効桁数４桁）であった。このような状況がこれまで屈折率の精度が高い近赤外光吸収ガラスの必要性を認識させなかった原因の一つである。
【００２４】
近赤外光吸収ガラスは、フツリン酸ガラスあるいはリン酸ガラスをベースに所要の銅を添加して作製されるが、フツリン酸ガラスにしてもリン酸ガラスにしても、熔融状態のガラス表面からの揮発により一部のガラス成分が時間とともに減少するため、屈折率が変動してしまう。
【００２５】
近赤外光吸収ガラスでは、熔融温度を高温にするとＣｕ２＋がＣｕ＋に還元され、ガラスが青色から緑色に変わってしまう。そうすると、可視透過率を高めつつ、近赤外光の吸収を大きくするという半導体撮像素子の色感度補正に必要な特性が損なわれてしまう。したがって、ガラスを長い時間、高温状態に置かないことがよいとされてきた。しかし、このような条件で熔融ガラスを作製する工程を行うと、揮発性物質が多量に含まれる熔融ガラスを流出、成形することになり、ガラスの流出開始から終了まで、ガラス組成を一定に保つことが難しくなり、屈折率も変動してしまう。
【００２６】
このような揮発による組成変動を低減するには、ガラスを蓄積する密閉容器内に乾燥ガス、好ましくは乾燥不活性ガスを流しながら少なくとも清澄工程を行い、この工程で揮発性物質を十分揮発させてしまえばよい。密閉容器には排気口を設け、容器内を流れたガスを容器外へと排気する。排気したガスは浄化装置で浄化した後、外部へ排出する。
【００２７】
揮発性物質をガラスから低減することにより、一部の成分、例えばフッ素、アルカリなどの含有量が減少するが、前記減少分を補うように予めガラス原料を秤量、調合すればよい。このような組成の補正は、テスト熔解を行い、目的とする屈折率にテストサンプルの屈折率が近づくように行えばよい。
【００２８】
屈折率の公差の上限は前述のとおりであるが、どこまで公差を小さくするべきかは、目的とする光学素子の仕様を勘案して決めればよい。屈折率の公差だけを小さくしても、光学素子の性能は形状精度、寸法精度などを含めた総合的な条件で決まり、さらには、近赤外光吸収ガラスからなる光学素子のみの性能をよくしても、他の光学素子の性能がそれに見合うだけのものでなければ、過剰の仕様になってしまう。このような点や製造コストなどを考慮すると、前記屈折率の精度を小数点以下５桁とすれば十分である。
【００２９】
このようなガラス材ロットであれば、小数点以下５桁で示された屈折率をラベリングし、光学素子製造工程に送れば、性能が揃った光学素子を量産することができる。あるいは、ガラス材ロットを販売する場合でも、所定の製品名、品番などでガラス材を指定し、この製品名、品番の屈折率を小数点以下４桁以上、好ましくは５桁以上で表示することができる。ロットを購入した者は、ロット中のどのガラス材を使用しても目的とする性能を有する光学素子を作製することができる。
【００３０】
なお、熔融ガラスから成形したガラスは、十分な徐冷を行わないと歪みが残留し、その影響によって、ガラス本来の屈折率は高精度に定まっているものの、見かけ上の屈折率にバラツキが生じることがある。例えば、プレス成形用プリフォーム（精密プレス成形用プリフォームを含む）を熔融ガラスから直接、成形すると、急冷して成形したプリフォーム内に応力が発生し、時間をかけてアニールすることにより前記応力を緩和した後でないと、屈折率の公差を正確に評価することは困難である。このような場合、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下のゆっくりとしたスピードで、かつ定められたスピードで２５℃まで冷却した後の屈折率を測定すれば、ガラス材中の歪みによる影響が低減されたガラス材固有の屈折率ならびにロットにおける屈折率の公差を評価することができる。
【００３１】
本発明の好ましい態様は、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下の所定の降温速度で２５℃まで冷却した状態での屈折率の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とする近赤外光吸収ガラス材ロットである。ここで、体積の小さいガラス材あるいは薄いシート状のガラス材の場合、雰囲気温度にガラスがなじみながら冷却が進むが、体積の大きいガラス材や肉厚のガラス材の場合は、ガラス材内部の冷却が遅れるため、歪みの除去が不十分になることがあるので、その場合は降温速度をより小さくする（よりゆっくり冷却する）。ここで同一ロットでは降温速度を一定にして各ガラス材の屈折率を測定する。同一ロットのガラス材間で降温速度にバラツキがあると、屈折率のバラツキ原因になるので、上記の点には十分留意すべきである。なお、屈折率の好ましい公差の範囲については上述のとおりである。
【００３２】
近赤外光吸収ガラスとしては、銅含有フツリン酸ガラス、銅含有リン酸ガラスなどがあるが、銅含有フツリン酸ガラスは耐候性に優れるという特質を有するため、利用価値が高い。その一方、揮発性が極めて高いフッ素を含むため、屈折率変動が大きいという問題がある。しかし、本発明によれば屈折率の公差を１００万画素以上の高精細撮像素子に対応できる程度に小さくできるので、耐候性の優れた高性能の光学素子を安定して量産することができる。
【００３３】
ガラス材としては、前述のように精密プレス成形用プリフォームなどのプレス成形用プリフォームのほか、ガラス板、ガラス棒などの形態を例示できる。ガラス板、ガラス棒を適当な寸法に切断し、表面を研削、研磨して上記プリフォームに仕上げることもできるし、前記切断したガラス片を研削、研磨して光学素子に仕上げることもできる。
【００３４】
次に本発明のガラスの好ましい態様について詳説する。
第１の態様は、Ｃｕ２＋の含有量が０．５〜１３カチオン％のガラスである。以下、特記しない限り、カチオン成分の含有量、合計含有量をカチオン％表示とし、アニオン成分の含有量をアニオン％表示とする。Ｃｕ２＋の量が０．５％未満では所望の近赤外光吸収特性を得ることが難しく、逆に１３％よりも多いとガラスの耐失透性が低下する。
【００３５】
このような態様のガラスにおいて、より好ましい態様のガラスは、
Ｐ５＋ １１〜４５％、
Ａｌ３＋ ０〜２９％、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋を合計で０〜４３％、
Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋およびＺｎ２＋を合計で１４〜５０％、
Ｃｕ２＋ ０．５〜１３％、
を含み、さらにアニオニック％表示で、
Ｆ− １７〜８０％、
を含むものである。
【００３６】
上記組成のアニオン成分の残量すべてをＯ２−とすることが好ましい。
【００３７】
上記組成において、Ｐ５＋はフツリン酸ガラスの基本成分であり、Ｃｕ２＋の赤外域の吸収をもたらす重要な成分である。Ｐ５＋の含有量は１１％未満では色が悪化して緑色を帯び、逆に４５％を超えると耐候性、耐失透性が悪化する。したがって、Ｐ５＋の含有量は１１〜４５％とすることが好ましく、２０〜４５％とすることがより好ましく、２３〜４０％とすることがさらに好ましい。
【００３８】
Ａｌ３＋はフツリン酸ガラスの耐失透性と耐熱性、耐熱衝撃性、機械的強度、化学的耐久性を向上させる成分である。ただし、Ａｌ３は含有量は２９％を超えると近赤外吸収特性が悪化する。したがって、Ａｌ３＋の含有量を０〜２９％とすることが好ましく、１〜２９％とすることがより好ましく１〜２５％とすることがさらに好ましく、２〜２３％とすることがより一層好ましい。
【００３９】
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋はガラスの熔融性、耐失透性を改善させ、可視光域の透過率を向上する成分であるが、合計量で４３％を超えると、ガラスの耐久性、加工性が悪化する。したがって、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量を０〜４３％とすることが好ましく、０〜４０％とすることがより好ましく、０〜３６％とすることがさらに好ましい。
【００４０】
アルカリ成分の中でもＬｉ＋は上記作用に優れており、Ｌｉ＋の量を１５〜３０％とすることがより好ましく、２０〜３０％とすることがさらに好ましい。
【００４１】
Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋およびＺｎ２＋はガラスの耐失透性、耐久性、加工性を向上させる有用な成分であるが、過剰導入により耐失透性が低下するので、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋およびＺｎ２＋の合計量を１４〜５０％にすることが好ましく、２０〜４０％にすることがより好ましい。
【００４２】
Ｍｇ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜１０％、より好ましい範囲は１〜８％である。Ｃａ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜２０％、より好ましい範囲は３〜１５である。Ｓｒ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜２０％、より好ましい範囲は１〜１５％である。Ｂａ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜２０％、より好ましい範囲は１〜１５％、さらに好ましい範囲は１〜１０である。
【００４３】
Ｃｕ２＋は近赤外光吸収特性の担い手である。その量が０．５％未満では近赤外吸収が小さく、逆に１３％を越えると耐失透性が悪化する。したがって、Ｃｕ２＋の含有量は０．５〜１３％が好ましく、０．５〜１０％がより好ましく、０．５〜５％がさらに好ましく、１〜５％がより一層好ましい。
【００４４】
Ｆ−はガラスの融点を下げ、耐候性を向上させる重要なアニオン成分である。本態様のガラスはＦ−を含有することによって、ガラスの熔融温度を下げ、Ｃｕ２＋の還元を抑え、所要の光学特性を得ることができる。Ｆ−の含有量は、１７％未満では耐候性が悪化し、逆に８０％を超えるとＯ２−の含有量が減少するため１価のＣｕ＋による４００ｎｍ付近の着色を生じる。従ってＦ−の含有量を１７〜８０とすることが好ましい。上記特性を一層向上させる上から、Ｆ−の量を２５〜５５％にすることがより好ましく、３０〜５０％にすることがさらに好ましい。
【００４５】
Ｏ２−は本態様のガラスにおいて重要なアニオン成分であり、全アニオン成分のＦ−を除く残部全量をＯ２−成分で構成することが好ましい。したがって、Ｏ２−の好ましい量は上記Ｆ−の好ましい量を１００％から差し引いた範囲となる。Ｏ２−が少な過ぎると２価のＣｕ２＋が還元され１価のＣｕ＋となるため短波長域、特に４００ｎｍ付近の吸収が大きくなってしまい、緑色を呈するようになる。逆に過剰になるとガラスの粘度が高く、熔融温度が高くなるため透過率が悪化する。
【００４６】
なお、Ｐｂ、Ａｓは有害性が強いから、使用しないことが望ましい。
【００４７】
本態様において、ガラスの屈折率を１．４７００〜１．５５００の範囲、好ましくは１．５０００〜１．５４００で小数点以下４桁以上（有効桁数５桁以上）、好ましくは５桁（有効桁数６桁）で設定することができる。
【００４８】
本発明のガラスの好ましい透過率特性は以下のとおりである。
波長５００〜７００ｎｍの分光透過率において透過率５０％を示す波長が６１５ｎｍである厚さに換算し、波長４００〜１２００ｎｍの分光透過率が下記のような特性を示すものである。
【００４９】
波長４００ｎｍにおいて７８％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８３％以上、さらに好ましくは８５％以上、
波長５００ｎｍにおいて８５％以上、好ましくは８８％以上、より好ましくは８９％以上、
波長６００ｎｍにおいて５１％以上、好ましくは５５％以上、より好ましくは５６％以上、
波長７００ｎｍにおいて１２％以下、好ましくは１１％以下、より好ましくは１０％以下、
波長８００ｎｍにおいて５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．２％以下、より一層好ましくは２％以下、
波長９００ｎｍにおいて５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．２％以下、より一層好ましくは２％以下、
波長１０００ｎｍにおいて７％以下、好ましくは６％以下、より好ましくは５．５％以下、さらに好ましくは５％以下、より一層好ましくは４．８％以下、
波長１１００ｎｍにおいて１２％以下、好ましくは１１％以下、より好ましくは１０．５％以下、さらに好ましくは１０％以下、
波長１２００ｎｍにおいて２３％以下、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、さらに好ましくは２０％以下である。
【００５０】
即ち、波長７００〜１２００ｎｍの近赤外線の吸収は大きく、波長４００〜６００ｎｍの可視光線の吸収は小さい。ここで、透過率とは互いに平行かつ光学研磨した２つの平面を有するガラス試料を想定し、前記平面の一方に垂直に光を入射したとき、前記平面の他方から出射した光の強度を、前記入射光の試料入射前における強度で割った値であり、外部透過率とも呼ばれる。
【００５１】
このような特性によりＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子の色補正を良好に行うことができる。
【００５２】
本発明の近赤外光吸収ガラスによれば、所要の近赤外光吸収特性を有するとともに、高精度に定まった屈折率を有するため、その屈折率に応じた光学設計が可能になる。例えば、レンズの形状、寸法などの設計、プリズムの光学機能面のなす角度や寸法の設計などを所定の屈折率の値に対して行えば、諸収差が小さく、結像性能の優れたレンズや、光学的に精度の高いプリズムを実現することができる。
【００５３】
なお、熔融ガラスを成形するにあたり、ガラスの流出雰囲気を乾燥雰囲気中で行うか、パイプ下端のガラス流出口近傍ならびに流出したガラス表面に乾燥ガスを流しながら行うことが好ましい。その理由は、熔融雰囲気も同様であるが、成形雰囲気に水蒸気が含まれていると熔融ガラスとの反応が起き、屈折率の変動やガラスの変質の原因になるためである。また、ガラスを流出する場合には、流出パイプ下端の外周への熔融ガラスの濡れ上がりが顕著になるためである。濡れ上がったガラスは変質し、変質したガラスがガラス中に取り込まれることにより脈理が発生してしまう。
【００５４】
雰囲気あるいは乾燥ガスの好ましい乾燥度は、露点−１０℃以下が好ましく、−２０℃以下がより好ましく、−３０℃以下がさらに好ましく、−４０℃以下がより一層好ましく、−５０℃がなお一層好ましい。ガスの種類としては、窒素などの不活性ガス、窒素などの不活性ガスと酸素の混合ガスなどを例示することができる。
【００５５】
なお、化合物原料としては、リン酸塩原料、フッ化物原料、銅酸化物原料などを使用すればよい。
【００５６】
このようにして用意された熔融ガラスを容器に接続したパイプから連続して流出し、鋳型内に流し込み、成形し、徐冷して所望形状のガラス成形体を得る。鋳型の形状は目的とするガラス成形体の形状に応じて適宜選択する。
【００５７】
成形時、高温のガラスは雰囲気中の水分と反応しやすく、この反応によりガラスの品質が低下するので、熔融ガラスの流出、成形は乾燥雰囲気中で行うことが好ましい。乾燥雰囲気中の水分量は露点−３０℃以下相当が望ましい。ガスの種類は窒素、アルゴンなどの不活性ガス、前記不活性ガスに酸素を混合したガスなどを使用すればよい。
【００５８】
このようにして成形したガラス成形体に切断、研削、研磨などの機械加工を施し、プレス成形用ガラス素材や以下で詳説する精密プレス成形用プリフォームにしたり、レンズ、プリズム、フィルタなどの光学素子にすることができる。
【００５９】
本発明のガラスを精密プレス成形する場合、上記ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製する。ここで精密プレス成形用プリフォームとは、プレス成形品の重量と等しい重量のガラスを、精密プレス成形に適した形状に予め成形したものである。
【００６０】
精密プレス成形用プリフォームとして使用する際は、精密プレス成形時にガラスがプレス成形型内に十分広がるようにするための機能を有する公知の各種膜や離型性を高めるための公知の各種膜をプリフォーム全表面に形成してもよい。
【００６１】
銅含有フツリン酸ガラスは、他の一般的な光学ガラスと比較し、磨耗度が大きく、熱膨張係数も大きいという性質を有する。このような性質は、研磨加工にとって好ましくない。磨耗度が大きいと、加工精度が低下したり、研磨時の傷がガラス表面に残留しやすい。また、研磨は切削液をガラスにかけながら行うが、研磨によって温度上昇したガラスに切削液をかけたり、超音波洗浄時に温度上昇した洗浄液に表面に研磨による傷が存在するガラスを投入すると、ガラスが大きな温度変化に晒され、熱膨張係数が大きいフツリン酸ガラスでは熱衝撃によってガラスが破損するという問題がおきやすい。したがって、精密プレス成形用プリフォームにしても、光学素子にしても研磨によらない方法で製造することが望ましい。このような観点から精密プレス成形用プリフォームは全表面が熔融状態のガラスを固化して形成された面とすることが望ましく、光学素子としては、精密プレス成形により作製されたものが望ましい。
【００６２】
プリフォームの全表面を熔融状態のガラスを固化して形成される面とすることにより、プリフォームを洗浄したり、精密プレス成形に先立って加熱する際のプリフォームの破損を防止、低減することができる。
【００６３】
次にプレス成形用プリフォームの製造方法について説明する。
プレス成形用プリフォームの製造法の一例は、パイプから熔融ガラスを流出させて、所望重量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊をガラスが冷却する過程で上記ガラスからなるプリフォームに成形する。
【００６４】
この方法では、通電加熱方式あるいは高周波誘導加熱方式、またはこれら２つの加熱方式を組合わせた加熱法で、所定温度に加熱した白金合金製あるいは白金製のパイプから一定流量で連続して熔融ガラスを流出させる。流出した熔融ガラスからプリフォーム１個分の重量、あるいはプリフォーム１個分の重量に後述する除去分の重量を加えた重量の熔融ガラス塊を分離する。熔融ガラス塊の分離にあたっては、切断痕が残らないように、切断刃の使用を避けることが望ましく、例えば、パイプの流出口から熔融ガラスを滴下させたり、流出する熔融ガラス流先端を支持体により支持し、目的重量の熔融ガラス塊が分離できるタイミングで支持体を急降下して熔融ガラスの表面張力を利用して熔融ガラス流先端から熔融ガラス塊を分離する方法を用いることが好ましい。
【００６５】
分離した熔融ガラス塊はプリフォーム成形型の凹部上においてガラスが冷却する過程で所望形状に成形する。その際、プリフォーム表面にシワができたり、カン割れと呼ばれるガラスの冷却過程における破損を防止するため、凹部上でガラス塊に上向きの風圧を加え浮上させた状態で成形することが好ましい。その際、ガラス塊表面にガスを吹き付けて前記表面の冷却を促進することは、脈理を低減、防止する上から好ましい。
【００６６】
プリフォームに外力を加えても変形しない温度域にまでガラスの温度が低下してから、プリフォームをプリフォーム成形型から取り出して、徐冷する。
【００６７】
なお、ガラス表面からのフッ素の揮発を低減するため、ガラス流出、プリフォーム成形を前述のとおり、乾燥雰囲気中（乾燥窒素雰囲気、乾燥空気雰囲気、窒素と酸素の乾燥混合ガス雰囲気など）で行うことが好ましい。
【００６８】
プレス成形用プリフォームの製法の別の例は、熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製し、該ガラス成形体を機械加工して上記ガラスからなるプリフォームを作製する方法である。
【００６９】
この方法では、まず、熔融ガラスを連続してパイプから流出させ、パイプ下方に配置した鋳型に流し込む。鋳型には、平坦な底部と底部を三方から囲む側壁を備え、一方の側面が開口したものを使用する。開口側面および底部を両側から挟む側壁部は互いに平行に対向し、底面の中央がパイプの鉛直下方に位置するように、また底面が水平になるように鋳型を配置、固定して鋳型内に流し込まれる熔融ガラスを側壁で囲まれた領域内に均一な厚みになるように広げ、冷却後に鋳型側面の開口部から一定の速度で水平方向にガラスを引き出す。引き出したガラス成形体はアニール炉内へと送られ、アニールされる。このようにして一定の幅と厚みを有する一定の屈折率を有する近赤外吸収ガラスからなる板状ガラス成形体を得る。このようにして得られたガラス成形体は、表面の脈理が低減、抑制されている。
【００７０】
次に、板状ガラス成形体を切断あるいは割断してカットピースと呼ばれる複数のガラス片に分割し、これらガラス片を研削、研磨して目的重量のプレス成形用プリフォームに仕上げる。
【００７１】
また別の方法としては、円柱状の貫通孔を有する鋳型を貫通孔の中心軸が鉛直方向を向くようにパイプの鉛直下方に配置、固定する。このとき、貫通孔の中心軸がパイプの鉛直下方に位置するよう鋳型を配置することが好ましい。そして、パイプから鋳型貫通孔内に熔融ガラスを一定流量にて流し込んで貫通孔内にガラスを充填し、固化したガラスを貫通孔の下端開口部から一定速度で鉛直下方に引き出し、徐冷して、円柱棒状のガラス成形体を得る。このようにして得られたガラス成形体をアニールした後、円柱棒状の中心軸に対して垂直な方向から切断あるいは割断して複数のガラス片を得る。次にガラス片を研削、研磨して所望重量のプレス成形用プリフォームに仕上げる。これらの方法においても、熔融ガラスの流出、成形を前述同様、乾燥雰囲気中で行うことが好ましい。さらにこれらの方法においても、ガスを成形中のガラス表面に吹き付けて冷却を促進することが脈理の低減、防止を行う上で効果的である。
【００７２】
［光学素子とその製造方法］
本発明の光学素子は、本発明の光学ガラスからなることを特徴とするものである。本発明の光学素子は、上記のように近赤外光吸収特性を有し、高精度に定まる屈折率を備えているので、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子の色感度補正機能を備えるとともに、高性能な光学的機能、例えば諸収差の小さい結像性能に優れた光学素子を提供することができる。
【００７３】
例えば、レンズを例にとると、レンズを構成するガラスの屈折率が有効桁数６桁以上、好ましくは７桁の精度を備えているため、光学機能面の形状精度を高精度に作り、ティルトやディセンターを小さくすれば、優れた結像性能を示す光学系を構成するレンズとなる。
【００７４】
このように屈折率精度の高いガラスからなることを活かし、非球面レンズを本発明のガラスを用いて作製することにより、近赤外光吸収特性を有する優れた光学的性能を有するレンズを実現することができる。
【００７５】
近赤外光吸収ガラスからなる光学素子では、光学素子中の光路長によって近赤外光の吸収量が変わる。そこで、レンズの場合には光軸上を進む光線に対しても光軸から離れた軌跡を通過する光線に対しても、レンズ中の光路長をなるべく近づけることが望まれる。このような要求が本発明のレンズをレンズ系のどの位置に配置するかによっても満たすことができるし、レンズの形状をメニスカス形状にすることによっても満たすことができる。
【００７６】
メニスカスレンズは両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズあるいは平凹レンズと比べると、光軸上における厚みと光軸から離れた部分の厚みが近い値になる。したがって、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズあるいは平凹レンズと比べ、メニスカスレンズは上記要求に合致したレンズと言うことができる。
【００７７】
特にレンズの第１面の有効光学径上の一点と、第２面の有効光学径上の一点を結んだ最短距離とレンズの光軸上における厚みの比を０．７〜１．３の範囲にすることにより、レンズを透過する光の近赤外光吸収量を光軸からの距離が変わってもほぼ一定にすることができ、その結果、色ムラの少ない画像を得ることができる。
【００７８】
光学素子を構成するガラスを銅含有フツリン酸ガラスにすることにより、リン酸ガラスに比べ、耐候性の高い光学素子を実現することができる。その結果、長期にわたる使用によっても表面が曇るなどの不具合が生じない光学素子を提供することができる。
【００７９】
光学素子の種類、形状などについては特に限定はないが、非球面レンズ、球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、回折格子、レンズ付きプリズム、回折格子付きレンズなどに好適である。
【００８０】
用途の面からは、近赤外光吸収機能を有する撮像系を構成する光学素子、例えば、デジタルカメラのレンズやカメラ付き携帯電話のカメラ用レンズなどに好適である。
【００８１】
光学素子の表面には回折格子を形成し、光ローパスフィルタ機能を付与してもよい。光ローパスフィルタは空間周波数の高い光が半導体撮像素子の単一画素に入射することにより起こる擬色やモアレ色の発生を防止する機能を果たす。
【００８２】
その他、光学素子の表面には必要に応じて反射防止膜などの光学薄膜を形成してもよい。
【００８３】
このように非球面レンズや回折格子付きレンズを製造する場合、ガラスを研磨して作るよりも精密プレス成形してなる光学素子を提供するほうが手間もコストもかからずに済む。
【００８４】
以下、精密プレス成形による方法も含め、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
【００８５】
本発明の第１の光学素子の製造方法は、上記ガラスまたは上記製法で作製したガラスを精密プレス成形する方法である。
【００８６】
精密プレス成形はモールドオプティクス成形とも呼ばれ、当該技術分野において周知の方法である。光学素子において、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（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）というが、精密プレス成形によれば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、プレス成形によって光学機能面を形成することができ、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。
【００８７】
したがって、本態様は、レンズ、レンズアレイ、回折格子、回折格子付きレンズ、プリズム、レンズ付きプリズム、回折格子およびレンズ付きプリズムなどの光学素子の製造に好適であり、特に非球面レンズを高い生産性のもとに製造する方法として適している。
【００８８】
本態様の方法によれば、いずれも上記光学特性を有する光学素子を作製できるとともに、ガラスの転移温度（Ｔｇ）が低いために、プレス成形温度を低くすることができるので、プレス成形型の成形面へのダメージが軽減され、成形型の寿命を延ばすことができる。またプリフォームを構成するガラスが高い安定性を有するので、再加熱、プレス工程においてもガラスの失透を効果的に防止することができる。さらに、ガラス熔解から最終製品を得る一連の工程を高い生産性のもとに行うことができる。
【００８９】
精密プレス成形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、ジルコニア、アルミナなどの耐熱性セラミックスの型材の成形面に離型膜を設けたものを使用することができるが、中でも炭化珪素製のプレス成形型が好ましく、離型膜としては炭素含有膜などを使用することができる。耐久性、コストの面から特にカーボン膜が好ましい。
【００９０】
精密プレス成形では、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。
【００９１】
本態様の方法で用いられる精密プレス成形の方法として、以下に示す精密プレス成形１と２の２つの方法を示すことができる。
（精密プレス成形１）
精密プレス成形１は、プレス成形型に前記プリフォームを導入し、前記プレス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ものである。
【００９２】
この精密プレス成形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１０６〜１０１２ｄＰａ・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。
【００９３】
また前記ガラスが、好ましくは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。
【００９４】
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２）
精密プレス成形方法２は、予熱したプレス成形型に、加熱したプリフォームを導入して精密プレス成形するものである。
【００９６】
この精密プレス成形２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を有する光学素子を製造することができる。
【００９７】
なおプレス成形型の予熱温度は、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、プレス成形型の消耗を低減することができる。
【００９８】
精密プレス成形２において、前記プリフォームを構成するガラスが１０９ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
【００９９】
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１０５．５〜１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することがより好ましく、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上１０９ｄＰａ・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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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するが、前記ガラスが１０９〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度を目安にすればよい。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。成形品がレンズなどの光学素子の場合には、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。
【０１０４】
以上が第１の光学素子の製造方法であるが、前述した方法以外でも、例えば、ガラスを研削、研磨してレンズに加工する第２の光学素子の製造方法もある。この方法は、熔融ガラスを流出させてガラス成形体を成形し、アニールした後に機械加工を施して本発明の光学素子を製造するものである。例えば、上述した円柱棒状のガラス成形体を円柱軸に対して垂直方向からスライス加工し、得られた円柱状のガラスに研削、研磨加工を施して各種レンズなどの光学素子を作ることができる。
【実施例】
【０１０５】
以下、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、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１（近赤外吸収ガラス材ロットの製造例）
まず、ガラス原料として、フッ化物、メタリン酸化合物、酸化物などを使用して、表１に示す組成を有するＮｏ．１およびＮｏ．２のガラスとなるように前記原料を秤量し、十分混合した後、蓋により密閉された白金ルツボに投入して電気炉で７９０〜８５０℃で攪拌しながら乾燥窒素雰囲気中で加熱熔解した。白金ルツボ内には常時、露点−３０℃以下の乾燥窒素ガスを流し込むとともに、一定時間ルツボ内に滞在したガスがルツボ外に排出されるようにし、雰囲気の置換を連続して行った。なお、排気したガスはフィルターを通して清浄化し、外部に排出した。
【０１０６】
このような状態で熔融したガラスを上記雰囲気置換を行いながら、清澄、均質化し、得られた熔融ガラスを温度制御したパイプから一定流量で連続して流出させ、乾燥窒素雰囲気中で鋳型に流し込んで、丸棒状のガラスに成形した。成形したガラスを転移温度付近で保持し、ガラスの内部と表面の温度差を低減し、転移温度付近で１時間アニールし、アニール炉内で徐冷降温速度を３０℃／時で室温まで徐冷して、表１に示すガラスを得た。なお、乾燥窒素雰囲気に替えて乾燥空気雰囲気としてもよい。また、流出した高温のガラス表面に乾燥窒素や乾燥空気などの乾燥ガスを吹き付けてガラス表面の冷却を促進することにより、ガラス表面からの僅かな揮発を抑制することができる。
【０１０７】
得られた各ガラスを顕微鏡によって拡大観察したところ、結晶の析出や原料の熔け残りは認められなかった。
【０１０８】
得られた光学ガラスについて、波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）、波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率（ｎｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）を以下のようにして測定した。その結果を表１に示す。
（１）屈折率（ｎｅ）、屈折率（ｎｄ）
日本光学硝子工業会規格 ＪＯＧＩＳ ０１−１９９４「光学ガラスの屈折率の測定方法」に基づき、屈折率（ｎｅ）、屈折率（ｎｄ）を測定した。
（２）ガラス転移温度（Ｔｇ）
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℃／分にして測定した。
【０１０９】
このようにして、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の各ガラスについて、５本の丸棒を成形し、各丸棒から切り出した屈折率測定用試料の屈折率を測定したところ、屈折率（ｎｅ）、屈折率（ｎｄ）とも表１に示す値になっていた。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
次に、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の各ガラスを平板形状に加工するとともに、対向する両面を光学研磨して透過率測定用の試料を作った。そして分光透過率測定装置を用いて各試料の分光透過率を測定した。得られた測定結果から、波長６１５ｎｍにおいて透過率が５０％になる板厚を求め、前記板厚における各資料の代表的な波長における透過率を測定結果から求めた。なお、上記板厚の試料を作製して透過率測定を行っても上記換算結果と同様の数値となることから、各試料の光学的な均質性を確認することができた。
【０１１２】
表２にＮｏ．１およびＮｏ．２のガラスについて、波長６１５ｎｍにおいて透過率が５０％になる厚さ、前記厚さでの代表的な波長における透過率を示す。
【０１１３】
このように、Ｎｏ．１およびＮｏ．２のガラスとも半導体撮像素子の色感度補正用のガラスとして良好な性能を有することを確認した。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
実施例２（光学素子の製造例）
次に、実施例１で得られた丸棒状のガラスを長手方向に垂直に切断し、研削、研磨して球面レンズやプリズムを作製した。
【０１１６】
次いで、実施例１で得られた丸棒状のガラスを長手方向に垂直に切断し、研削、研磨して精密プレス成形用プリフォームを作製した。
【０１１７】
次に、鋳型を替えて、熔融ガラスから板状ガラスを成形した。次いで板状ガラスを徐冷し、切断、研削、研磨して球面レンズやプリズムなどの光学素子を作った。また、板状ガラスを切断、研削、研磨して精密プレス成形用プリフォームを作製した。
【０１１８】
上記のようにして得た、プリフォームを、図１に示すプレス装置を用いて精密プレス成形して非球面レンズを得た。具体的にはプリフォーム４を、上型１、下型２および胴型３からなるプレス成形型の下型２と上型１の間に設置した後、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。プレス成形型内部の温度を、成形されるガラスが１０８〜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に設定し、同温度を維持しつつ、押し棒１３を降下させて上型１を押して成形型内にセットされたプリフォームをプレスした。プレスの圧力は８ＭＰａ、プレス時間は３０秒とした。プレスの後、プレスの圧力を解除し、プレス成形されたガラス成形品を下型２及び上型１と接触させたままの状態で前記ガラスの粘度が１０１２ｄＰａ・ｓ以上になる温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷してガラス成形品を成形型から取り出し非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するものであった。
【０１１９】
なお、図１において、参照数字９は支持棒、参照数字１０は下型、胴型ホルダー、参照数字１４は熱電対である。
【０１２０】
精密プレス成形により得られた非球面レンズには、必要に応じて反射防止膜を設けた。
【０１２１】
次に上記各プリフォームと同じプリフォームを上記の方法とは別の方法で精密プレス成形した。この方法では、先ず、プリフォームを浮上しながら、プリフォームを構成するガラスの粘度が１０８ｄＰａ・ｓになる温度にプリフォームを予熱した。一方で上型、下型、胴型を備えるプレス成形型を加熱して、前記プリフォームを構成するガラスが１０９〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度にし、上記予熱したプリフォームをプレス成形型のキャビティ内に導入して、１０ＭＰａで精密プレス成形した。プレス開始とともにガラスとプレス成形型の冷却を開始し、成形されたガラスの粘度が１０１２ｄＰａ・ｓ以上となるまで冷却した後、成形品を離型して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するものであった。
【０１２２】
精密プレス成形により得られた非球面レンズには必要に応じて反射防止膜を設けた。このようにして、内部品質の高いガラス製光学素子を生産性よく、しかも高精度に得ることができた。
【０１２３】
次に上記熔融ガラスをパイプから連続して鋳型に流し込み、乾燥窒素雰囲気中で板状ガラスに成形し、徐冷した。次いでガラス内部を観察したところ、脈理は認められなかった。
この板状ガラスを切断、研削、研磨して球面レンズを作製した。
【０１２４】
次に上記板状ガラスを切断、研削、研磨してプレス成形用素材とし、この素材を加熱、軟化、プレス成形して光学素子ブランクを作製した。このブランクを徐冷してから研削、研磨して球面レンズを得た。
これらの光学素子には必要に応じて反射防止膜や近赤外光反射膜をコートしてもよい。
【０１２５】
次に、上記熔融ガラスをパイプから滴下して金型上の設けられた凹部で受け、凹部からガスを噴出してガラス滴を浮上、回転させながら球状のガラス成形体に成形した。このガラス成形体をプリフォームとし、精密プレス成形して近赤外光吸収ガラスからなる非球面レンズを得た。なお、球状のガラス成形体を徐冷してから研磨して、所定の直径を有するガラス球とし、このガラス球をプリフォームとして精密プレス成形し、非球面レンズを得た。
【０１２６】
いずれの光学素子も屈折率が小数点以下５桁（有効桁数６桁）の精度で定まっているので、高性能な光学性能を実現することができる。
【０１２７】
そして、他の光学ガラスを使用したレンズと組合せて結像光学系を構成し、近赤外光吸収ガラスからなる非球面メニスカスレンズが半導体撮像素子側にくるよう上記光学系と撮像素子の位置を固定した。撮像素子は画素数２００万画素のＣＣＤを用い、撮影したところ、鮮明かつカラーバランスのよい画像を得ることができた。上記光学系の近赤外光吸収ガラス製レンズを、同種の近赤外光吸収ガラス製レンズに置き換えたところ、屈折率が高精度に一致しているので、レンズ置き換え後も良好な画質を得ることができた。このようにして任意に選んだ近赤外光吸収ガラス製レンズに置き換えても、置き換え前と同様、良好な画質を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明によれば、高性能な近赤外光吸収機能を有するガラス製光学素子の量産を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットを得ることができ、該ガラス材ロットから上記の特性を有する光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施例で用いた精密プレス成形装置の概略図である。
【０１３０】
１…上型
２…下型
３…胴型
４…プリフォーム
９…支持棒
１０…下型、胴型ホルダー
１１…石英管
１２…ヒーター
１３…押し棒
１４…熱電対
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体撮像素子の色補正に好適な近赤外光吸収ガラス材ロット、および該ガラス材ロットを用いる光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの半導体撮像素子に入射する近赤外光を遮断して色補正をするために、近赤外光を吸収する銅含有ガラスからなるフィルタが使用されている。このようなガラスは、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１９４７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、カメラ付き携帯電話などの撮像装置を搭載したモバイル装置では、撮像光学系の小型化が要求されている。このような撮像光学系は撮像素子の受光面に被写体の像を結像させるためのレンズ系と、先に述べた色補正フィルタを備えている。ここで、レンズ系の一部を近赤外光吸収ガラスで形成すれば、一枚のレンズでレンズ機能と色補正機能を兼備させることができるので、部品点数が少なくなり、撮像光学系をより小型化できる。
【０００４】
しかし、これまでの近赤外光吸収ガラスはレンズに成形して使用することを目的に製造されていたわけでなく、平板状に加工してフィルタとして使用することを想定していたので、ガラスの屈折率（ｎｄ）の精度が高々有効数字４桁（小数点以下３桁）の精度、すなわち、光学素子を作るためのガラス材同士の屈折率（ｎｄ）のバラツキを公差で示すと±０．００１以上であった。しかし、レンズとしての用途では、レンズ形状をいかに精密にしようと屈折率の精度が高くなければ、レンズとしての性能は不十分にならざるを得ない。特に、光学系の高性能化および小型化に有効な非球面レンズを上記ガラスでさ作製しても非球面レンズとしての性能を活かすことができないという問題がある。
【０００５】
これまで、カメラ付き携帯電話のような小型撮像装置に対しては、小型化を優先するため、画質に対するユーザの要望は強くなかった。しかし、カメラ付き携帯電話の普及と、デジタルスチルカメラの画像の高精細化、デジタル信号の送信速度、処理速度の目覚しい向上により、カメラ付き携帯電話のようなモバイル装置に対してもユーザは高精細な画質を望むようになってきている。具体的には数十万画素から１００万画素を超えるような高精細な撮像装置がモバイル装置に搭載されるようになってきている。
【０００６】
このような高画素数の撮像素子を搭載する撮像装置は、撮像素子の性能に見合った撮像光学系を必要としている。
【０００７】
本発明は上記問題を解決することを目的とし、近赤外光吸収機能を有する高性能なガラス製光学素子の実現を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットおよび該ガラス材ロットから光学素子を量産する光学素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の目的を達成するためになされたものであり、下記の（１）〜（１２）を提供するものである。
（１）銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、
波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とする近赤外光吸収ガラス材ロット。
（２）屈折率（ｎｅ）の公差は、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下の所定の降温速度で２５℃まで冷却した状態での屈折率（ｎｅ）の公差である、上記（１）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（３）ガラス素材がフッ素含有ガラスである、上記（１）または（２）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（４）前記ガラス材がプレス成形用プリフォームである、上記（１）または（２）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（５）前記ガラス材がガラス板またはガラス棒である、上記（１）または（２）に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の近赤外光吸収ガラス材ロットを使用して光学素子を量産することを特徴とする光学素子の製造方法。
（７）レンズを量産する、上記（６）に記載の光学素子の製造方法。
（８）非球面レンズを量産する、上記（７）に記載の光学素子の製造方法。
（９）近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、プレス成形する、上記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
（１０）プレス成形により作製したプレス成形品を機械加工する、上記（９）に記載の光学素子の製造方法。
（１１）近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、精密プレス成形する、上記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
（１２）近赤外光吸収ガラス材ロットを機械加工する、上記（６）〜（８）のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、高性能な近赤外光吸収機能を有するガラス製光学素子の量産を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットおよび該ガラス材ロットから光学素子を量産する光学素子の製造方法を提供することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
レンズなどのように光学機能面が曲面あるいは曲面を含む光学素子や、プリズムなどのように光学機能面同士が非平行である光学素子では、光学素子の形状、寸法、特に光学機能面の形状、寸法、光学機能面同士のなす角度を精密に作ってもガラスの屈折率の精度が不十分であると、光学素子を高性能化することができない。
【００１１】
上記銅含有の近赤外光吸収ガラスは、熔融状態で揮発しやすい物質（揮発性物質と呼ぶ）を含むため、熔融ガラスを流出して成形する際、時間とともに揮発により揮発性物質がガラスから失われるため、成形したガラスの屈折率が時間とともに変動し、量産ガラスとして屈折率を小数点以下４桁以上（有効数字５桁以上）の精度で保証することが難しかった。
【００１２】
このような問題のため、高性能な近赤外光吸収機能を有するレンズなどの光学素子を安定して量産することができなかった。
【００１３】
つまり、これまでは近赤外光吸収ガラスで１００万画素以上の高精細な半導体撮像素子に被写体像を結像する必要性がなく、しかも、上記高精細な撮像素子に見合った近赤外光吸収ガラス製のレンズであって、性能のバラツキのない製品を量産しようとしても屈折率が高精度に揃ったガラス材を調達することも困難な状況であった。
【００１４】
本発明は上記新規な課題を解決するため、屈折率が高精度に揃ったガラス材ロットおよび該ガラス材ロットを使用して光学素子を量産する方法を提供するものであるが、その詳細を以下に説明する。
【００１５】
［近赤外光吸収ガラス材ロット］
本発明は、銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、
波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
ここでガラス材とは、ガラス製品を作るための材料となるガラスを意味する。ロットとは、一般に、同一仕様の製品をまとめたものとされるが、ここでは、特定の仕様、例えば同一の光透過特性あるいは近赤外光吸収特性を示す複数個のガラス製品の集合、あるいは銅含有量が所定量の複数個のガラス製品の集合など、所要の近赤外光吸収ガラスとして使用する上で重要な仕様を意味する。
【００１７】
屈折率（ｎｅ）は、波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率である。光学ガラスの屈折率は一般に波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率（ｎｄ）により示されるが、銅含有の近赤外光吸収ガラスでは、波長５８７．５６ｎｍにおける透過率が波長５４６．０７ｎｍにおける透過率よりも低くなるため、屈折率を高精度に測定し、管理するには、屈折率（ｎｅ）で屈折率を特定、指定することが望ましい。そのため、本発明では屈折率としてｎｅを用い、以下、特記しない限り、屈折率というときは屈折率（ｎｅ）を意味するものとする。
【００１８】
ガラス中の銅は近赤外光吸収特性の担い手であり、Ｃｕ２＋として存在する。銅の導入により良好な近赤外光吸収特性を示すガラスとしては、フツリン酸ガラス、リン酸ガラスがある。銅含有のフツリン酸ガラスは同じく銅含有のリン酸ガラスよりも耐候性に優れているという特長を有する。
【００１９】
ここで、屈折率公差が±０．００１未満のガラス材ロットとは、ロットを構成するガラス材の中で屈折率が最大のものと最小のものの屈折率差が０．００２未満であるガラス材の集合を意味する。ロットの屈折率の公差が±０．００１以上であると、このロットを使用して寸法精度、形状精度の極めて高い光学素子を量産しても、素子の光学的性能のバラツキが大きく、性能が安定した撮像装置を提供することが困難になる。安定した性能を有する撮像装置を提供するには、ロットの屈折率の公差を±０．００１未満、好ましくは±０．０００９以内、より好ましくは±０．０００８以内、さらに好ましくは±０．０００５以内、より一層好ましくは±０．０００４以内、なお一層好ましくは±０．０００３以内とする。
【００２０】
ガラス材ロットは複数個のガラス材から構成され、その数は、２個以上であるが、光学素子を量産する場合は、１０個以上、あるいは１００個以上、さらには１０００個以上であってもよい。上記ロットからガラス材を選び、選んだガラス材の屈折率を測定する。ロットから屈折率を測定すべきガラス材を何個選ぶかは、次のようにして決めればよい。
【００２１】
熔融容器に蓄積した熔融ガラスが僅かに不均質であって、その熔融ガラスを連続的に流出することにより、流出するガラスの屈折率が時間とともに変動することがある。また、成形したガラスを冷却する際の冷却速度にバラツキがあると、屈折率にバラツキが生じる。一般的な着色のない、屈折率が高精度に定まった光学ガラスを熔融、成形する技術を用いて、流出するガラスの屈折率変動を抑えるとともに、成形したガラスの冷却速度を一定にする。この状態で屈折率変動の主な要因は流出するガラスの時間的な屈折率変動となるから、個々のガラス原料、ガラス熔融、成形設備において、どのくらいの時間であれば所望の屈折率公差内のガラス材を得ることができるか、サンプリングの個数を多くして、上記製造条件における屈折率公差を把握する。このようにして把握したデータに基づき、ロット内から屈折率を測定するガラス材の個数を設定すればよい。
【００２２】
レンズなどのように光学機能面が曲面あるいは曲面を含む光学素子や、プリズムなどのように光学機能面同士が非平行である光学素子では、光学素子の形状、寸法、特に光学機能面の形状、寸法、光学機能面同士のなす角度を精密に作るとともに、上記屈折率精度のガラスを使用することにより、所要の光学性能を実現することができる。
【００２３】
前述のようにカメラ付き携帯電話のような撮像装置搭載のモバイル装置は、５０万画素以上、さらには１００万画素以上の高精細な撮像素子を搭載するようになってきている。このような機器に対応するには、レンズ機能と撮像素子の色感度補正機能を一つの光学素子に集約するだけでは不十分であり、レンズとしての結像性能を高める必要がある。前記性能を高めるには、レンズの形状精度や寸法精度を高めるだけでは不十分であり、ガラス材ロットからどのガラス材を選んでも屈折率が高精度に規定されている必要がある。しかし、近赤外光吸収ガラスは、従来、平板形状のフィルタ用途に生産されており、屈折率（ｎｄ）の精度は高々小数点以下３桁（有効桁数４桁）であった。このような状況がこれまで屈折率の精度が高い近赤外光吸収ガラスの必要性を認識させなかった原因の一つである。
【００２４】
近赤外光吸収ガラスは、フツリン酸ガラスあるいはリン酸ガラスをベースに所要の銅を添加して作製されるが、フツリン酸ガラスにしてもリン酸ガラスにしても、熔融状態のガラス表面からの揮発により一部のガラス成分が時間とともに減少するため、屈折率が変動してしまう。
【００２５】
近赤外光吸収ガラスでは、熔融温度を高温にするとＣｕ２＋がＣｕ＋に還元され、ガラスが青色から緑色に変わってしまう。そうすると、可視透過率を高めつつ、近赤外光の吸収を大きくするという半導体撮像素子の色感度補正に必要な特性が損なわれてしまう。したがって、ガラスを長い時間、高温状態に置かないことがよいとされてきた。しかし、このような条件で熔融ガラスを作製する工程を行うと、揮発性物質が多量に含まれる熔融ガラスを流出、成形することになり、ガラスの流出開始から終了まで、ガラス組成を一定に保つことが難しくなり、屈折率も変動してしまう。
【００２６】
このような揮発による組成変動を低減するには、ガラスを蓄積する密閉容器内に乾燥ガス、好ましくは乾燥不活性ガスを流しながら少なくとも清澄工程を行い、この工程で揮発性物質を十分揮発させてしまえばよい。密閉容器には排気口を設け、容器内を流れたガスを容器外へと排気する。排気したガスは浄化装置で浄化した後、外部へ排出する。
【００２７】
揮発性物質をガラスから低減することにより、一部の成分、例えばフッ素、アルカリなどの含有量が減少するが、前記減少分を補うように予めガラス原料を秤量、調合すればよい。このような組成の補正は、テスト熔解を行い、目的とする屈折率にテストサンプルの屈折率が近づくように行えばよい。
【００２８】
屈折率の公差の上限は前述のとおりであるが、どこまで公差を小さくするべきかは、目的とする光学素子の仕様を勘案して決めればよい。屈折率の公差だけを小さくしても、光学素子の性能は形状精度、寸法精度などを含めた総合的な条件で決まり、さらには、近赤外光吸収ガラスからなる光学素子のみの性能をよくしても、他の光学素子の性能がそれに見合うだけのものでなければ、過剰の仕様になってしまう。このような点や製造コストなどを考慮すると、前記屈折率の精度を小数点以下５桁とすれば十分である。
【００２９】
このようなガラス材ロットであれば、小数点以下５桁で示された屈折率をラベリングし、光学素子製造工程に送れば、性能が揃った光学素子を量産することができる。あるいは、ガラス材ロットを販売する場合でも、所定の製品名、品番などでガラス材を指定し、この製品名、品番の屈折率を小数点以下４桁以上、好ましくは５桁以上で表示することができる。ロットを購入した者は、ロット中のどのガラス材を使用しても目的とする性能を有する光学素子を作製することができる。
【００３０】
なお、熔融ガラスから成形したガラスは、十分な徐冷を行わないと歪みが残留し、その影響によって、ガラス本来の屈折率は高精度に定まっているものの、見かけ上の屈折率にバラツキが生じることがある。例えば、プレス成形用プリフォーム（精密プレス成形用プリフォームを含む）を熔融ガラスから直接、成形すると、急冷して成形したプリフォーム内に応力が発生し、時間をかけてアニールすることにより前記応力を緩和した後でないと、屈折率の公差を正確に評価することは困難である。このような場合、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下のゆっくりとしたスピードで、かつ定められたスピードで２５℃まで冷却した後の屈折率を測定すれば、ガラス材中の歪みによる影響が低減されたガラス材固有の屈折率ならびにロットにおける屈折率の公差を評価することができる。
【００３１】
本発明の好ましい態様は、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下の所定の降温速度で２５℃まで冷却した状態での屈折率の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とする近赤外光吸収ガラス材ロットである。ここで、体積の小さいガラス材あるいは薄いシート状のガラス材の場合、雰囲気温度にガラスがなじみながら冷却が進むが、体積の大きいガラス材や肉厚のガラス材の場合は、ガラス材内部の冷却が遅れるため、歪みの除去が不十分になることがあるので、その場合は降温速度をより小さくする（よりゆっくり冷却する）。ここで同一ロットでは降温速度を一定にして各ガラス材の屈折率を測定する。同一ロットのガラス材間で降温速度にバラツキがあると、屈折率のバラツキ原因になるので、上記の点には十分留意すべきである。なお、屈折率の好ましい公差の範囲については上述のとおりである。
【００３２】
近赤外光吸収ガラスとしては、銅含有フツリン酸ガラス、銅含有リン酸ガラスなどがあるが、銅含有フツリン酸ガラスは耐候性に優れるという特質を有するため、利用価値が高い。その一方、揮発性が極めて高いフッ素を含むため、屈折率変動が大きいという問題がある。しかし、本発明によれば屈折率の公差を１００万画素以上の高精細撮像素子に対応できる程度に小さくできるので、耐候性の優れた高性能の光学素子を安定して量産することができる。
【００３３】
ガラス材としては、前述のように精密プレス成形用プリフォームなどのプレス成形用プリフォームのほか、ガラス板、ガラス棒などの形態を例示できる。ガラス板、ガラス棒を適当な寸法に切断し、表面を研削、研磨して上記プリフォームに仕上げることもできるし、前記切断したガラス片を研削、研磨して光学素子に仕上げることもできる。
【００３４】
次に本発明のガラスの好ましい態様について詳説する。
第１の態様は、Ｃｕ２＋の含有量が０．５〜１３カチオン％のガラスである。以下、特記しない限り、カチオン成分の含有量、合計含有量をカチオン％表示とし、アニオン成分の含有量をアニオン％表示とする。Ｃｕ２＋の量が０．５％未満では所望の近赤外光吸収特性を得ることが難しく、逆に１３％よりも多いとガラスの耐失透性が低下する。
【００３５】
このような態様のガラスにおいて、より好ましい態様のガラスは、
Ｐ５＋ １１〜４５％、
Ａｌ３＋ ０〜２９％、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋を合計で０〜４３％、
Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋およびＺｎ２＋を合計で１４〜５０％、
Ｃｕ２＋ ０．５〜１３％、
を含み、さらにアニオニック％表示で、
Ｆ− １７〜８０％、
を含むものである。
【００３６】
上記組成のアニオン成分の残量すべてをＯ２−とすることが好ましい。
【００３７】
上記組成において、Ｐ５＋はフツリン酸ガラスの基本成分であり、Ｃｕ２＋の赤外域の吸収をもたらす重要な成分である。Ｐ５＋の含有量は１１％未満では色が悪化して緑色を帯び、逆に４５％を超えると耐候性、耐失透性が悪化する。したがって、Ｐ５＋の含有量は１１〜４５％とすることが好ましく、２０〜４５％とすることがより好ましく、２３〜４０％とすることがさらに好ましい。
【００３８】
Ａｌ３＋はフツリン酸ガラスの耐失透性と耐熱性、耐熱衝撃性、機械的強度、化学的耐久性を向上させる成分である。ただし、Ａｌ３は含有量は２９％を超えると近赤外吸収特性が悪化する。したがって、Ａｌ３＋の含有量を０〜２９％とすることが好ましく、１〜２９％とすることがより好ましく１〜２５％とすることがさらに好ましく、２〜２３％とすることがより一層好ましい。
【００３９】
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋はガラスの熔融性、耐失透性を改善させ、可視光域の透過率を向上する成分であるが、合計量で４３％を超えると、ガラスの耐久性、加工性が悪化する。したがって、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量を０〜４３％とすることが好ましく、０〜４０％とすることがより好ましく、０〜３６％とすることがさらに好ましい。
【００４０】
アルカリ成分の中でもＬｉ＋は上記作用に優れており、Ｌｉ＋の量を１５〜３０％とすることがより好ましく、２０〜３０％とすることがさらに好ましい。
【００４１】
Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋およびＺｎ２＋はガラスの耐失透性、耐久性、加工性を向上させる有用な成分であるが、過剰導入により耐失透性が低下するので、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋およびＺｎ２＋の合計量を１４〜５０％にすることが好ましく、２０〜４０％にすることがより好ましい。
【００４２】
Ｍｇ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜１０％、より好ましい範囲は１〜８％である。Ｃａ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜２０％、より好ましい範囲は３〜１５である。Ｓｒ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜２０％、より好ましい範囲は１〜１５％である。Ｂａ２＋含有量の好ましい範囲は０．１〜２０％、より好ましい範囲は１〜１５％、さらに好ましい範囲は１〜１０である。
【００４３】
Ｃｕ２＋は近赤外光吸収特性の担い手である。その量が０．５％未満では近赤外吸収が小さく、逆に１３％を越えると耐失透性が悪化する。したがって、Ｃｕ２＋の含有量は０．５〜１３％が好ましく、０．５〜１０％がより好ましく、０．５〜５％がさらに好ましく、１〜５％がより一層好ましい。
【００４４】
Ｆ−はガラスの融点を下げ、耐候性を向上させる重要なアニオン成分である。本態様のガラスはＦ−を含有することによって、ガラスの熔融温度を下げ、Ｃｕ２＋の還元を抑え、所要の光学特性を得ることができる。Ｆ−の含有量は、１７％未満では耐候性が悪化し、逆に８０％を超えるとＯ２−の含有量が減少するため１価のＣｕ＋による４００ｎｍ付近の着色を生じる。従ってＦ−の含有量を１７〜８０とすることが好ましい。上記特性を一層向上させる上から、Ｆ−の量を２５〜５５％にすることがより好ましく、３０〜５０％にすることがさらに好ましい。
【００４５】
Ｏ２−は本態様のガラスにおいて重要なアニオン成分であり、全アニオン成分のＦ−を除く残部全量をＯ２−成分で構成することが好ましい。したがって、Ｏ２−の好ましい量は上記Ｆ−の好ましい量を１００％から差し引いた範囲となる。Ｏ２−が少な過ぎると２価のＣｕ２＋が還元され１価のＣｕ＋となるため短波長域、特に４００ｎｍ付近の吸収が大きくなってしまい、緑色を呈するようになる。逆に過剰になるとガラスの粘度が高く、熔融温度が高くなるため透過率が悪化する。
【００４６】
なお、Ｐｂ、Ａｓは有害性が強いから、使用しないことが望ましい。
【００４７】
本態様において、ガラスの屈折率を１．４７００〜１．５５００の範囲、好ましくは１．５０００〜１．５４００で小数点以下４桁以上（有効桁数５桁以上）、好ましくは５桁（有効桁数６桁）で設定することができる。
【００４８】
本発明のガラスの好ましい透過率特性は以下のとおりである。
波長５００〜７００ｎｍの分光透過率において透過率５０％を示す波長が６１５ｎｍである厚さに換算し、波長４００〜１２００ｎｍの分光透過率が下記のような特性を示すものである。
【００４９】
波長４００ｎｍにおいて７８％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８３％以上、さらに好ましくは８５％以上、
波長５００ｎｍにおいて８５％以上、好ましくは８８％以上、より好ましくは８９％以上、
波長６００ｎｍにおいて５１％以上、好ましくは５５％以上、より好ましくは５６％以上、
波長７００ｎｍにおいて１２％以下、好ましくは１１％以下、より好ましくは１０％以下、
波長８００ｎｍにおいて５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．２％以下、より一層好ましくは２％以下、
波長９００ｎｍにおいて５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．２％以下、より一層好ましくは２％以下、
波長１０００ｎｍにおいて７％以下、好ましくは６％以下、より好ましくは５．５％以下、さらに好ましくは５％以下、より一層好ましくは４．８％以下、
波長１１００ｎｍにおいて１２％以下、好ましくは１１％以下、より好ましくは１０．５％以下、さらに好ましくは１０％以下、
波長１２００ｎｍにおいて２３％以下、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、さらに好ましくは２０％以下である。
【００５０】
即ち、波長７００〜１２００ｎｍの近赤外線の吸収は大きく、波長４００〜６００ｎｍの可視光線の吸収は小さい。ここで、透過率とは互いに平行かつ光学研磨した２つの平面を有するガラス試料を想定し、前記平面の一方に垂直に光を入射したとき、前記平面の他方から出射した光の強度を、前記入射光の試料入射前における強度で割った値であり、外部透過率とも呼ばれる。
【００５１】
このような特性によりＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子の色補正を良好に行うことができる。
【００５２】
本発明の近赤外光吸収ガラスによれば、所要の近赤外光吸収特性を有するとともに、高精度に定まった屈折率を有するため、その屈折率に応じた光学設計が可能になる。例えば、レンズの形状、寸法などの設計、プリズムの光学機能面のなす角度や寸法の設計などを所定の屈折率の値に対して行えば、諸収差が小さく、結像性能の優れたレンズや、光学的に精度の高いプリズムを実現することができる。
【００５３】
なお、熔融ガラスを成形するにあたり、ガラスの流出雰囲気を乾燥雰囲気中で行うか、パイプ下端のガラス流出口近傍ならびに流出したガラス表面に乾燥ガスを流しながら行うことが好ましい。その理由は、熔融雰囲気も同様であるが、成形雰囲気に水蒸気が含まれていると熔融ガラスとの反応が起き、屈折率の変動やガラスの変質の原因になるためである。また、ガラスを流出する場合には、流出パイプ下端の外周への熔融ガラスの濡れ上がりが顕著になるためである。濡れ上がったガラスは変質し、変質したガラスがガラス中に取り込まれることにより脈理が発生してしまう。
【００５４】
雰囲気あるいは乾燥ガスの好ましい乾燥度は、露点−１０℃以下が好ましく、−２０℃以下がより好ましく、−３０℃以下がさらに好ましく、−４０℃以下がより一層好ましく、−５０℃がなお一層好ましい。ガスの種類としては、窒素などの不活性ガス、窒素などの不活性ガスと酸素の混合ガスなどを例示することができる。
【００５５】
なお、化合物原料としては、リン酸塩原料、フッ化物原料、銅酸化物原料などを使用すればよい。
【００５６】
このようにして用意された熔融ガラスを容器に接続したパイプから連続して流出し、鋳型内に流し込み、成形し、徐冷して所望形状のガラス成形体を得る。鋳型の形状は目的とするガラス成形体の形状に応じて適宜選択する。
【００５７】
成形時、高温のガラスは雰囲気中の水分と反応しやすく、この反応によりガラスの品質が低下するので、熔融ガラスの流出、成形は乾燥雰囲気中で行うことが好ましい。乾燥雰囲気中の水分量は露点−３０℃以下相当が望ましい。ガスの種類は窒素、アルゴンなどの不活性ガス、前記不活性ガスに酸素を混合したガスなどを使用すればよい。
【００５８】
このようにして成形したガラス成形体に切断、研削、研磨などの機械加工を施し、プレス成形用ガラス素材や以下で詳説する精密プレス成形用プリフォームにしたり、レンズ、プリズム、フィルタなどの光学素子にすることができる。
【００５９】
本発明のガラスを精密プレス成形する場合、上記ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを作製する。ここで精密プレス成形用プリフォームとは、プレス成形品の重量と等しい重量のガラスを、精密プレス成形に適した形状に予め成形したものである。
【００６０】
精密プレス成形用プリフォームとして使用する際は、精密プレス成形時にガラスがプレス成形型内に十分広がるようにするための機能を有する公知の各種膜や離型性を高めるための公知の各種膜をプリフォーム全表面に形成してもよい。
【００６１】
銅含有フツリン酸ガラスは、他の一般的な光学ガラスと比較し、磨耗度が大きく、熱膨張係数も大きいという性質を有する。このような性質は、研磨加工にとって好ましくない。磨耗度が大きいと、加工精度が低下したり、研磨時の傷がガラス表面に残留しやすい。また、研磨は切削液をガラスにかけながら行うが、研磨によって温度上昇したガラスに切削液をかけたり、超音波洗浄時に温度上昇した洗浄液に表面に研磨による傷が存在するガラスを投入すると、ガラスが大きな温度変化に晒され、熱膨張係数が大きいフツリン酸ガラスでは熱衝撃によってガラスが破損するという問題がおきやすい。したがって、精密プレス成形用プリフォームにしても、光学素子にしても研磨によらない方法で製造することが望ましい。このような観点から精密プレス成形用プリフォームは全表面が熔融状態のガラスを固化して形成された面とすることが望ましく、光学素子としては、精密プレス成形により作製されたものが望ましい。
【００６２】
プリフォームの全表面を熔融状態のガラスを固化して形成される面とすることにより、プリフォームを洗浄したり、精密プレス成形に先立って加熱する際のプリフォームの破損を防止、低減することができる。
【００６３】
次にプレス成形用プリフォームの製造方法について説明する。
プレス成形用プリフォームの製造法の一例は、パイプから熔融ガラスを流出させて、所望重量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊をガラスが冷却する過程で上記ガラスからなるプリフォームに成形する。
【００６４】
この方法では、通電加熱方式あるいは高周波誘導加熱方式、またはこれら２つの加熱方式を組合わせた加熱法で、所定温度に加熱した白金合金製あるいは白金製のパイプから一定流量で連続して熔融ガラスを流出させる。流出した熔融ガラスからプリフォーム１個分の重量、あるいはプリフォーム１個分の重量に後述する除去分の重量を加えた重量の熔融ガラス塊を分離する。熔融ガラス塊の分離にあたっては、切断痕が残らないように、切断刃の使用を避けることが望ましく、例えば、パイプの流出口から熔融ガラスを滴下させたり、流出する熔融ガラス流先端を支持体により支持し、目的重量の熔融ガラス塊が分離できるタイミングで支持体を急降下して熔融ガラスの表面張力を利用して熔融ガラス流先端から熔融ガラス塊を分離する方法を用いることが好ましい。
【００６５】
分離した熔融ガラス塊はプリフォーム成形型の凹部上においてガラスが冷却する過程で所望形状に成形する。その際、プリフォーム表面にシワができたり、カン割れと呼ばれるガラスの冷却過程における破損を防止するため、凹部上でガラス塊に上向きの風圧を加え浮上させた状態で成形することが好ましい。その際、ガラス塊表面にガスを吹き付けて前記表面の冷却を促進することは、脈理を低減、防止する上から好ましい。
【００６６】
プリフォームに外力を加えても変形しない温度域にまでガラスの温度が低下してから、プリフォームをプリフォーム成形型から取り出して、徐冷する。
【００６７】
なお、ガラス表面からのフッ素の揮発を低減するため、ガラス流出、プリフォーム成形を前述のとおり、乾燥雰囲気中（乾燥窒素雰囲気、乾燥空気雰囲気、窒素と酸素の乾燥混合ガス雰囲気など）で行うことが好ましい。
【００６８】
プレス成形用プリフォームの製法の別の例は、熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製し、該ガラス成形体を機械加工して上記ガラスからなるプリフォームを作製する方法である。
【００６９】
この方法では、まず、熔融ガラスを連続してパイプから流出させ、パイプ下方に配置した鋳型に流し込む。鋳型には、平坦な底部と底部を三方から囲む側壁を備え、一方の側面が開口したものを使用する。開口側面および底部を両側から挟む側壁部は互いに平行に対向し、底面の中央がパイプの鉛直下方に位置するように、また底面が水平になるように鋳型を配置、固定して鋳型内に流し込まれる熔融ガラスを側壁で囲まれた領域内に均一な厚みになるように広げ、冷却後に鋳型側面の開口部から一定の速度で水平方向にガラスを引き出す。引き出したガラス成形体はアニール炉内へと送られ、アニールされる。このようにして一定の幅と厚みを有する一定の屈折率を有する近赤外吸収ガラスからなる板状ガラス成形体を得る。このようにして得られたガラス成形体は、表面の脈理が低減、抑制されている。
【００７０】
次に、板状ガラス成形体を切断あるいは割断してカットピースと呼ばれる複数のガラス片に分割し、これらガラス片を研削、研磨して目的重量のプレス成形用プリフォームに仕上げる。
【００７１】
また別の方法としては、円柱状の貫通孔を有する鋳型を貫通孔の中心軸が鉛直方向を向くようにパイプの鉛直下方に配置、固定する。このとき、貫通孔の中心軸がパイプの鉛直下方に位置するよう鋳型を配置することが好ましい。そして、パイプから鋳型貫通孔内に熔融ガラスを一定流量にて流し込んで貫通孔内にガラスを充填し、固化したガラスを貫通孔の下端開口部から一定速度で鉛直下方に引き出し、徐冷して、円柱棒状のガラス成形体を得る。このようにして得られたガラス成形体をアニールした後、円柱棒状の中心軸に対して垂直な方向から切断あるいは割断して複数のガラス片を得る。次にガラス片を研削、研磨して所望重量のプレス成形用プリフォームに仕上げる。これらの方法においても、熔融ガラスの流出、成形を前述同様、乾燥雰囲気中で行うことが好ましい。さらにこれらの方法においても、ガスを成形中のガラス表面に吹き付けて冷却を促進することが脈理の低減、防止を行う上で効果的である。
【００７２】
［光学素子とその製造方法］
本発明の光学素子は、本発明の光学ガラスからなることを特徴とするものである。本発明の光学素子は、上記のように近赤外光吸収特性を有し、高精度に定まる屈折率を備えているので、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子の色感度補正機能を備えるとともに、高性能な光学的機能、例えば諸収差の小さい結像性能に優れた光学素子を提供することができる。
【００７３】
例えば、レンズを例にとると、レンズを構成するガラスの屈折率が有効桁数６桁以上、好ましくは７桁の精度を備えているため、光学機能面の形状精度を高精度に作り、ティルトやディセンターを小さくすれば、優れた結像性能を示す光学系を構成するレンズとなる。
【００７４】
このように屈折率精度の高いガラスからなることを活かし、非球面レンズを本発明のガラスを用いて作製することにより、近赤外光吸収特性を有する優れた光学的性能を有するレンズを実現することができる。
【００７５】
近赤外光吸収ガラスからなる光学素子では、光学素子中の光路長によって近赤外光の吸収量が変わる。そこで、レンズの場合には光軸上を進む光線に対しても光軸から離れた軌跡を通過する光線に対しても、レンズ中の光路長をなるべく近づけることが望まれる。このような要求が本発明のレンズをレンズ系のどの位置に配置するかによっても満たすことができるし、レンズの形状をメニスカス形状にすることによっても満たすことができる。
【００７６】
メニスカスレンズは両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズあるいは平凹レンズと比べると、光軸上における厚みと光軸から離れた部分の厚みが近い値になる。したがって、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズあるいは平凹レンズと比べ、メニスカスレンズは上記要求に合致したレンズと言うことができる。
【００７７】
特にレンズの第１面の有効光学径上の一点と、第２面の有効光学径上の一点を結んだ最短距離とレンズの光軸上における厚みの比を０．７〜１．３の範囲にすることにより、レンズを透過する光の近赤外光吸収量を光軸からの距離が変わってもほぼ一定にすることができ、その結果、色ムラの少ない画像を得ることができる。
【００７８】
光学素子を構成するガラスを銅含有フツリン酸ガラスにすることにより、リン酸ガラスに比べ、耐候性の高い光学素子を実現することができる。その結果、長期にわたる使用によっても表面が曇るなどの不具合が生じない光学素子を提供することができる。
【００７９】
光学素子の種類、形状などについては特に限定はないが、非球面レンズ、球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズム、回折格子、レンズ付きプリズム、回折格子付きレンズなどに好適である。
【００８０】
用途の面からは、近赤外光吸収機能を有する撮像系を構成する光学素子、例えば、デジタルカメラのレンズやカメラ付き携帯電話のカメラ用レンズなどに好適である。
【００８１】
光学素子の表面には回折格子を形成し、光ローパスフィルタ機能を付与してもよい。光ローパスフィルタは空間周波数の高い光が半導体撮像素子の単一画素に入射することにより起こる擬色やモアレ色の発生を防止する機能を果たす。
【００８２】
その他、光学素子の表面には必要に応じて反射防止膜などの光学薄膜を形成してもよい。
【００８３】
このように非球面レンズや回折格子付きレンズを製造する場合、ガラスを研磨して作るよりも精密プレス成形してなる光学素子を提供するほうが手間もコストもかからずに済む。
【００８４】
以下、精密プレス成形による方法も含め、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
【００８５】
本発明の第１の光学素子の製造方法は、上記ガラスまたは上記製法で作製したガラスを精密プレス成形する方法である。
【００８６】
精密プレス成形はモールドオプティクス成形とも呼ばれ、当該技術分野において周知の方法である。光学素子において、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（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）というが、精密プレス成形によれば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、プレス成形によって光学機能面を形成することができ、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。
【００８７】
したがって、本態様は、レンズ、レンズアレイ、回折格子、回折格子付きレンズ、プリズム、レンズ付きプリズム、回折格子およびレンズ付きプリズムなどの光学素子の製造に好適であり、特に非球面レンズを高い生産性のもとに製造する方法として適している。
【００８８】
本態様の方法によれば、いずれも上記光学特性を有する光学素子を作製できるとともに、ガラスの転移温度（Ｔｇ）が低いために、プレス成形温度を低くすることができるので、プレス成形型の成形面へのダメージが軽減され、成形型の寿命を延ばすことができる。またプリフォームを構成するガラスが高い安定性を有するので、再加熱、プレス工程においてもガラスの失透を効果的に防止することができる。さらに、ガラス熔解から最終製品を得る一連の工程を高い生産性のもとに行うことができる。
【００８９】
精密プレス成形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、ジルコニア、アルミナなどの耐熱性セラミックスの型材の成形面に離型膜を設けたものを使用することができるが、中でも炭化珪素製のプレス成形型が好ましく、離型膜としては炭素含有膜などを使用することができる。耐久性、コストの面から特にカーボン膜が好ましい。
【００９０】
精密プレス成形では、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。
【００９１】
本態様の方法で用いられる精密プレス成形の方法として、以下に示す精密プレス成形１と２の２つの方法を示すことができる。
（精密プレス成形１）
精密プレス成形１は、プレス成形型に前記プリフォームを導入し、前記プレス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ものである。
【００９２】
この精密プレス成形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１０６〜１０１２ｄＰａ・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。
【００９３】
また前記ガラスが、好ましくは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。
【００９４】
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２）
精密プレス成形方法２は、予熱したプレス成形型に、加熱したプリフォームを導入して精密プレス成形するものである。
【００９６】
この精密プレス成形２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を有する光学素子を製造することができる。
【００９７】
なおプレス成形型の予熱温度は、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、プレス成形型の消耗を低減することができる。
【００９８】
精密プレス成形２において、前記プリフォームを構成するガラスが１０９ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
【００９９】
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１０５．５〜１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することがより好ましく、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上１０９ｄＰａ・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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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するが、前記ガラスが１０９〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度を目安にすればよい。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。成形品がレンズなどの光学素子の場合には、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。
【０１０４】
以上が第１の光学素子の製造方法であるが、前述した方法以外でも、例えば、ガラスを研削、研磨してレンズに加工する第２の光学素子の製造方法もある。この方法は、熔融ガラスを流出させてガラス成形体を成形し、アニールした後に機械加工を施して本発明の光学素子を製造するものである。例えば、上述した円柱棒状のガラス成形体を円柱軸に対して垂直方向からスライス加工し、得られた円柱状のガラスに研削、研磨加工を施して各種レンズなどの光学素子を作ることができる。
【実施例】
【０１０５】
以下、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、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１（近赤外吸収ガラス材ロットの製造例）
まず、ガラス原料として、フッ化物、メタリン酸化合物、酸化物などを使用して、表１に示す組成を有するＮｏ．１およびＮｏ．２のガラスとなるように前記原料を秤量し、十分混合した後、蓋により密閉された白金ルツボに投入して電気炉で７９０〜８５０℃で攪拌しながら乾燥窒素雰囲気中で加熱熔解した。白金ルツボ内には常時、露点−３０℃以下の乾燥窒素ガスを流し込むとともに、一定時間ルツボ内に滞在したガスがルツボ外に排出されるようにし、雰囲気の置換を連続して行った。なお、排気したガスはフィルターを通して清浄化し、外部に排出した。
【０１０６】
このような状態で熔融したガラスを上記雰囲気置換を行いながら、清澄、均質化し、得られた熔融ガラスを温度制御したパイプから一定流量で連続して流出させ、乾燥窒素雰囲気中で鋳型に流し込んで、丸棒状のガラスに成形した。成形したガラスを転移温度付近で保持し、ガラスの内部と表面の温度差を低減し、転移温度付近で１時間アニールし、アニール炉内で徐冷降温速度を３０℃／時で室温まで徐冷して、表１に示すガラスを得た。なお、乾燥窒素雰囲気に替えて乾燥空気雰囲気としてもよい。また、流出した高温のガラス表面に乾燥窒素や乾燥空気などの乾燥ガスを吹き付けてガラス表面の冷却を促進することにより、ガラス表面からの僅かな揮発を抑制することができる。
【０１０７】
得られた各ガラスを顕微鏡によって拡大観察したところ、結晶の析出や原料の熔け残りは認められなかった。
【０１０８】
得られた光学ガラスについて、波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）、波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率（ｎｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）を以下のようにして測定した。その結果を表１に示す。
（１）屈折率（ｎｅ）、屈折率（ｎｄ）
日本光学硝子工業会規格 ＪＯＧＩＳ ０１−１９９４「光学ガラスの屈折率の測定方法」に基づき、屈折率（ｎｅ）、屈折率（ｎｄ）を測定した。
（２）ガラス転移温度（Ｔｇ）
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℃／分にして測定した。
【０１０９】
このようにして、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の各ガラスについて、５本の丸棒を成形し、各丸棒から切り出した屈折率測定用試料の屈折率を測定したところ、屈折率（ｎｅ）、屈折率（ｎｄ）とも表１に示す値になっていた。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
次に、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の各ガラスを平板形状に加工するとともに、対向する両面を光学研磨して透過率測定用の試料を作った。そして分光透過率測定装置を用いて各試料の分光透過率を測定した。得られた測定結果から、波長６１５ｎｍにおいて透過率が５０％になる板厚を求め、前記板厚における各資料の代表的な波長における透過率を測定結果から求めた。なお、上記板厚の試料を作製して透過率測定を行っても上記換算結果と同様の数値となることから、各試料の光学的な均質性を確認することができた。
【０１１２】
表２にＮｏ．１およびＮｏ．２のガラスについて、波長６１５ｎｍにおいて透過率が５０％になる厚さ、前記厚さでの代表的な波長における透過率を示す。
【０１１３】
このように、Ｎｏ．１およびＮｏ．２のガラスとも半導体撮像素子の色感度補正用のガラスとして良好な性能を有することを確認した。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
実施例２（光学素子の製造例）
次に、実施例１で得られた丸棒状のガラスを長手方向に垂直に切断し、研削、研磨して球面レンズやプリズムを作製した。
【０１１６】
次いで、実施例１で得られた丸棒状のガラスを長手方向に垂直に切断し、研削、研磨して精密プレス成形用プリフォームを作製した。
【０１１７】
次に、鋳型を替えて、熔融ガラスから板状ガラスを成形した。次いで板状ガラスを徐冷し、切断、研削、研磨して球面レンズやプリズムなどの光学素子を作った。また、板状ガラスを切断、研削、研磨して精密プレス成形用プリフォームを作製した。
【０１１８】
上記のようにして得た、プリフォームを、図１に示すプレス装置を用いて精密プレス成形して非球面レンズを得た。具体的にはプリフォーム４を、上型１、下型２および胴型３からなるプレス成形型の下型２と上型１の間に設置した後、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。プレス成形型内部の温度を、成形されるガラスが１０８〜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に設定し、同温度を維持しつつ、押し棒１３を降下させて上型１を押して成形型内にセットされたプリフォームをプレスした。プレスの圧力は８ＭＰａ、プレス時間は３０秒とした。プレスの後、プレスの圧力を解除し、プレス成形されたガラス成形品を下型２及び上型１と接触させたままの状態で前記ガラスの粘度が１０１２ｄＰａ・ｓ以上になる温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷してガラス成形品を成形型から取り出し非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するものであった。
【０１１９】
なお、図１において、参照数字９は支持棒、参照数字１０は下型、胴型ホルダー、参照数字１４は熱電対である。
【０１２０】
精密プレス成形により得られた非球面レンズには、必要に応じて反射防止膜を設けた。
【０１２１】
次に上記各プリフォームと同じプリフォームを上記の方法とは別の方法で精密プレス成形した。この方法では、先ず、プリフォームを浮上しながら、プリフォームを構成するガラスの粘度が１０８ｄＰａ・ｓになる温度にプリフォームを予熱した。一方で上型、下型、胴型を備えるプレス成形型を加熱して、前記プリフォームを構成するガラスが１０９〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度にし、上記予熱したプリフォームをプレス成形型のキャビティ内に導入して、１０ＭＰａで精密プレス成形した。プレス開始とともにガラスとプレス成形型の冷却を開始し、成形されたガラスの粘度が１０１２ｄＰａ・ｓ以上となるまで冷却した後、成形品を離型して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するものであった。
【０１２２】
精密プレス成形により得られた非球面レンズには必要に応じて反射防止膜を設けた。このようにして、内部品質の高いガラス製光学素子を生産性よく、しかも高精度に得ることができた。
【０１２３】
次に上記熔融ガラスをパイプから連続して鋳型に流し込み、乾燥窒素雰囲気中で板状ガラスに成形し、徐冷した。次いでガラス内部を観察したところ、脈理は認められなかった。
この板状ガラスを切断、研削、研磨して球面レンズを作製した。
【０１２４】
次に上記板状ガラスを切断、研削、研磨してプレス成形用素材とし、この素材を加熱、軟化、プレス成形して光学素子ブランクを作製した。このブランクを徐冷してから研削、研磨して球面レンズを得た。
これらの光学素子には必要に応じて反射防止膜や近赤外光反射膜をコートしてもよい。
【０１２５】
次に、上記熔融ガラスをパイプから滴下して金型上の設けられた凹部で受け、凹部からガスを噴出してガラス滴を浮上、回転させながら球状のガラス成形体に成形した。このガラス成形体をプリフォームとし、精密プレス成形して近赤外光吸収ガラスからなる非球面レンズを得た。なお、球状のガラス成形体を徐冷してから研磨して、所定の直径を有するガラス球とし、このガラス球をプリフォームとして精密プレス成形し、非球面レンズを得た。
【０１２６】
いずれの光学素子も屈折率が小数点以下５桁（有効桁数６桁）の精度で定まっているので、高性能な光学性能を実現することができる。
【０１２７】
そして、他の光学ガラスを使用したレンズと組合せて結像光学系を構成し、近赤外光吸収ガラスからなる非球面メニスカスレンズが半導体撮像素子側にくるよう上記光学系と撮像素子の位置を固定した。撮像素子は画素数２００万画素のＣＣＤを用い、撮影したところ、鮮明かつカラーバランスのよい画像を得ることができた。上記光学系の近赤外光吸収ガラス製レンズを、同種の近赤外光吸収ガラス製レンズに置き換えたところ、屈折率が高精度に一致しているので、レンズ置き換え後も良好な画質を得ることができた。このようにして任意に選んだ近赤外光吸収ガラス製レンズに置き換えても、置き換え前と同様、良好な画質を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明によれば、高性能な近赤外光吸収機能を有するガラス製光学素子の量産を可能にする近赤外光吸収ガラス材ロットを得ることができ、該ガラス材ロットから上記の特性を有する光学素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施例で用いた精密プレス成形装置の概略図である。
【０１３０】
１…上型
２…下型
３…胴型
４…プリフォーム
９…支持棒
１０…下型、胴型ホルダー
１１…石英管
１２…ヒーター
１３…押し棒
１４…熱電対
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、
波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とする近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項２】
屈折率（ｎｅ）の公差は、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下の所定の降温速度で２５℃まで冷却した状態での屈折率（ｎｅ）の公差である、請求項１に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項３】
ガラス素材がフッ素含有ガラスである、請求項１または２に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項４】
前記ガラス材がプレス成形用プリフォームである、請求項１または２に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項５】
前記ガラス材がガラス板またはガラス棒である、請求項１または２に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の近赤外光吸収ガラス材ロットを使用して光学素子を量産することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
レンズを量産する、請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
非球面レンズを量産する、請求項７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、プレス成形する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
プレス成形により作製したプレス成形品を機械加工する、請求項９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、精密プレス成形する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
近赤外光吸収ガラス材ロットを機械加工する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１】
銅を含有する近赤外光吸収ガラス素材からなる近赤外光吸収ガラス材ロットにおいて、
波長５４６．０７ｎｍにおける屈折率（ｎｅ）の公差が±０．００１未満のガラス材によって構成されていることを特徴とする近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項２】
屈折率（ｎｅ）の公差は、ガラス材をガラス転移温度から３０℃／時以下の所定の降温速度で２５℃まで冷却した状態での屈折率（ｎｅ）の公差である、請求項１に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項３】
ガラス素材がフッ素含有ガラスである、請求項１または２に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項４】
前記ガラス材がプレス成形用プリフォームである、請求項１または２に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項５】
前記ガラス材がガラス板またはガラス棒である、請求項１または２に記載の近赤外光吸収ガラス材ロット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の近赤外光吸収ガラス材ロットを使用して光学素子を量産することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
レンズを量産する、請求項６に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
非球面レンズを量産する、請求項７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、プレス成形する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
プレス成形により作製したプレス成形品を機械加工する、請求項９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
近赤外光吸収ガラス材ロットを加熱、精密プレス成形する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
近赤外光吸収ガラス材ロットを機械加工する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００７−９１５３７（Ｐ２００７−９１５３７Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８３８７９（Ｐ２００５−２８３８７９）
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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