JP2005060133A - 熔融ガラスの製造方法、ガラス成形体の製造方法、光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熔融容器内の熔融ガラス液面の高さを、熔融ガラス面の高さに係わらず、正確にモニターしながら熔融ガラスを製造する方法、及びこの方法を用いて作製された熔融ガラスからガラス成形体を製造する方法を提供すること。
【解決手段】 上部に覆いを有する容器内の熔融ガラスの液面高さをモニターしながらガラスの熔解または熔融ガラスの流出を行う熔融ガラスの製造方法。前記覆いに設けられた開口部を通して容器外部より、モニター用光線を熔融ガラス液面に略垂直に入射し、前記液面において反射した光線を、前記開口部を通って出射させ、容器外部で検出することにより、前記液面高さのモニターを行う。上記方法によって作製された熔融ガラスを流出し、流出したガラスを成形する工程を含むガラス成形体の製造方法。この方法で作製したガラス成形体を機械加工して光学素子を作製する工程を含む光学素子の製造方法。上記方法で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光学素子の製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明はガラスの熔融方法、熔融ガラスからガラス成形体を製造する方法、及び光学素子の製造方法に関する。

ガラスを熔融している容器にガラス原料を追加供給したり、容器から熔融したガラスを流出する際、容器内に蓄積されている熔融ガラスの液位をモニターする必要がある。液位をモニターする方法には、例えば、特公昭５７−５７４１３号公報（特許文献１）の第３図に記載されているような方法がある。この方法は、一方の清澄槽側壁に取り付けたレーザ投光器から出射する光を熔融ガラス液面で反射させて、その反射光を、対向する清澄槽側壁に取付けた受光器で検出して液位を測定する方法である。この方法には、熔融ガラスに触れることなくガラス液位を測定できるという特徴がある。
特公昭５７−５７４１３号公報

しかし、特許文献１に開示されている方法はレーザ投光器と受光器とを対向する清澄槽の側壁に取付けて使用するため、次のような問題があった。

一般に高温状態のものを所定の温度幅に保つことは、温度が低いものを前記所定の温度幅に保つことよりも難しい。さらに清澄槽には新たに熔融されたガラスが流入したり、清澄済みのガラスが流出するため清澄槽の温度も変動する。清澄槽の温度が変動すると、熱膨張、熱収縮により清澄槽が僅かながら変形する。この清澄槽の変形が、清澄槽側壁に取付けたレーザ投光器及び受光器の位置精度に影響し、結果として液位の測定結果に影響を及ぼし、測定誤差が生じる。

また、特許文献１に開示されている方法では、熔融ガラス面の高さが大きく変化すると、レーザ投光器からの光の反射位置が受光器からずれてしまい、液位の測定自体が不可能になる、という問題も生じる。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、熔融容器内の熔融ガラス液面の高さを、熔融ガラス面の高さに係わらず、正確にモニターしながら熔融ガラスを製造する方法、及びこの方法を用いて作製された熔融ガラスからガラス成形体を製造する方法を提供することを目的とする。

（１） 上部に覆いを有する容器内の熔融ガラスの液面高さをモニターしながらガラスの熔解または熔融ガラスの流出を行う熔融ガラスの製造方法において、
前記覆いに設けられた開口部を通して容器外部より、モニター用光線を熔融ガラス液面に略垂直に入射し、前記液面において反射した光線を、前記開口部を通って出射させ、容器外部で検出することにより、前記液面高さのモニターを行うことを特徴とするガラスの製造方法。
（２） 前記容器が清澄槽であり、清澄槽上部は、前記開口部以外は密閉されている（１）に記載の熔融ガラスの製造方法。
（３） 前記容器が、熔融ガラスの液位が清澄槽内の熔融ガラスの液位と等しくなるように清澄槽と連結された液面モニター槽であり、
清澄槽と連結する液面モニター槽の連結口が、常時、熔融ガラス液面下に没するように、かつ液面モニター槽内の熔融ガラスの液面面積が液面モニター槽内の熔融ガラスの最大垂直断面積より小さくなるように、液面モニター槽内の熔融ガラスの液位を制御する（１）に記載の熔融ガラスの製造方法。
（４） 前記容器が清澄槽もしくは清澄槽内の熔融ガラスの液位が等しくなるように設けられた液面モニター槽であり、ガラスを熔解する熔融槽から清澄槽への熔融ガラスの供給量をモニターした熔融ガラスの液面高さに基づいて制御する（１）〜（３）のいずれかに記載の熔融ガラスの製造方法。
（５） 前記モニター用光線を出射する光源及び反射した光線を検出する受光部は、ともに前記容器から離して固定されたものである（１）〜（４）のいずれかに記載の熔融ガラスの製造方法。
（６） モニターした熔融ガラスの液面高さに基づいてガラス原料の供給量または熔融ガラスの流出量を制御する（１）〜（５）のいずれかに記載の熔融ガラスの製造方法。
（７） （１）〜（６）のいずれかに記載の方法によって作製された熔融ガラスを流出し、流出したガラスを成形する工程を含むガラス成形体の製造方法。
（８） 流出するガラスから一定重量のガラスを分離し、前記分離したガラスを精密プレス成形用プリフォームに成形する（７）に記載のガラス成形体の製造方法。
（９） （７）に記載の方法で作製したガラス成形体を機械加工して光学素子を作製する工程を含む光学素子の製造方法。
（１０） （８）に記載の方法で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光学素子の製造方法。

本発明によれば、熔融容器内のガラス液面の高さを正確にモニターしつつ熔融ガラスを製造することができ、その結果、ガラス原料の供給を安定化でき、熔融、清澄、均質化の各工程におけるガラスの滞留時間が一定となることから、各工程における温度調整が容易になり、高品質なガラスを得ることが可能になるという利点がある。

さらに本発明の熔融ガラスの製造方法を利用して作製された熔融ガラスを流出し、流出したガラスを成形するガラス成形体の製造方法では、液面を一定に保つことから、液面から流出パイプ先端までの高低差（流出ヘッド差）及びガラスの温度（粘度）を一定に保つことが可能になり、ガラス流出量が安定し、高精度な形状のガラス成形体を得ることができるという利点がある。

（熔融ガラスの製造方法）
本発明のガラスの製造方法は、上部に覆いを有する容器内の熔融ガラスの液面高さをモニターしながらガラスの熔解または熔融ガラスの流出を行う熔融ガラスの製造方法である。そして、本発明においては、前記覆いに設けられた開口部を通して容器外部より、モニター用光線を熔融ガラス液面に略垂直に入射し、前記液面において反射した光線を、前記開口部を通って出射させ、容器外部で検出することにより、液面高さのモニターを行うことを特徴とする。

液面高さのモニターは、容器上部に設けられた覆いの開口部を通して行われる。熔融状態のガラスは外気に触れると大気中の水蒸気と反応して僅かながら変質し、あるいは、ガラスの特性が所要の値からずれてしまうことがあるため、容器は上部に覆いを設けたものを用い、モニター用光線及び反射光線の通過用として、覆いに開口部を設ける。例えば、光学ガラスでは屈折率や分散といった光学特性を精密に設定する必要があるので、開口部は、光線の通過を妨げない範囲で小さくすることが望ましい。熔融ガラスの外気との接触による変質やガラス特性の変動を極力低減するため、上記開口部は、極力小さくして熔融ガラスの外気への接触を低減することが好ましい。

モニター用光線は、上記開口部を通して熔融ガラスの液面に入射させ、液面で反射した光線を、再度開口部を通して出射させて受光部で受光する。モニター用光線を出射する光源及び反射した光線を検出する受光部は、ともに容器から離して固定されたものであることが、精度良くモニターをするためには好ましい。光源と受光部を容器から離して固定することにより、容器の膨張、収縮の影響を受けずに熔融ガラス液面の高さ又はその変化をモニターすることができる。また、モニター用光線は、略垂直に入射させるが、これにより、液位が大きく変化しても、受光部への反射光線の位置が大きくずれることがなくモニター可能となり、かつまた、開口部をより小さくすることもできる。

モニターに使用する光線はレーザー光が好ましい。レーザー光を使用することにより光線のスポット径を小さくすることができ、また光線の輝度も高くできる。本発明の方法で使用するモニター方法は、特に制限はないが、例えば、位相差測定方式であることができる。

位相差測定方式のレーザ測距センサーは、２つのレーザ光を使用し、一方のレーザ光を測定用レーザ光、他方のレーザ光を参照用レーザ光とする。測定用レーザ光はセンサーヘッドから出射し、測定対象物である熔融ガラス液面で反射され、再びセンサーに戻ってセンサー内の受光素子に入射する。したがって、センサーと測定対象物との距離が変化すれば、測定用レーザ光の光路長も変化する。熔融ガラス液面に垂直にレーザ光が入射させる場合、センサーと液面の距離がΔLだけ変化すると、測定用レーザ光の光路長も２ΔLだけ変化する。一方、参照用レーザ光は光源から出射した後、上記受光素子に受光される。参照用レーザ光の光路長は固定されている。

測定用レーザ光強度と参照用レーザ光強度は一定の振幅Ａ、Ａ’および周波数ｆで強度変調されている。例えば、測定用レーザ光強度を

参照用レーザ光強度を

とする。φは２つのレーザ光の位相差に相当する。２つのレーザ光は1つの受光素子に受光され、受光素子からは光強度に比例した電気信号が出力されるので、受光素子の出力信号は

に比例した時間変化を示す。測定用レーザ光の光路長変化２ΔLに対し、上記位相差の変化Δφは４πｆ・ΔＬ／ｃと表わすことができる。（ｃは光速を表わす。）したがって、受光素子の出力信号からΔφを解析し、ΔＬを算出することができる。

実際の測定にあたっては、基準となる距離Ｌを測定しておき、そのときの位相差φを求めておく。そこから距離がΔＬ変化すればそれが位相差の変化Δφとなって現われるので実際の距離Ｌ＋ΔＬがわかる。

変調周波数ｆが大きいほどΔＬに対しΔφが大きくなるので、測定精度が向上するが、本発明では変調周波数ｆは１０²〜１０³ＭＨｚの範囲が好ましく、２００〜４００ＭＨｚの範囲がより好ましく、３００〜４５０ＭＨｚがさらに好ましい範囲である。この方法で、分解能±０．５ｍｍの測定も可能である。レーザ光の光源は、２台とも半導体レーザが好ましく、強度変調はレーザ駆動回路に周波数ｆで発振する高周波信号を入力し、２台の半導体レーザを駆動することにより行うことができる。尚、受光素子は、上記変調周波数ｆよりも十分高い周波数に対して応答することが必要であり、この観点から、受光素子は、ＰＩＮフォトダイオードであることが好適である。測定用レーザ光、参照用レーザ光の波長としては６００〜８５０ｎｍの範囲が好ましく、２つのレーザ光の波長は異なる値から選択する。

高精度の測定にあたっては、変調周波数の安定化、レーザ出力の安定化、受光素子における測定用レーザ光強度と参照用レーザ光強度の最適化を行うことが好ましい。

また、受光素子の出力信号から位相差変化Δφを解析する回路としてはビートダウン方式と呼ばれる方法で位相差を同じにしたまま、信号の周波数を低周波に変換する周波数変換回路、受光量が変化した場合でも良好な処理が行われるようにするための自動利得制御アンプ、位相比較回路などを組合せ、公知の方式で解析回路を構成することができる。

なお、レーザ測距センサーと熔融ガラス液面の距離は１〜６ｍの範囲であることが好ましく、３〜６ｍの範囲がより好ましく、３〜５ｍの範囲がさらに好ましい。距離が短いとセンサーが高温にさらされるため、正確な測定の支障となる。熔融ガラスから上記距離だけ離してもセンサーは高温にさらされるため、センサーヘッドは冷却することが好ましく、水冷と空冷を合わせて行うことが望ましい。一方、距離を大きくしすぎると外乱の影響により正確な測定の支障となりやすい。

三角測量方式に比べ、上記のように垂直にレーザ光を当てる方法では、熔融容器の開口部を最小限にすることができるほか、次のようなメリットもある。
ある期間、液位をａとしてガラスを生産し、次に液位をｂとして生産する場合、三角測量法ではａとｂがかけ離れているとセンサー（発光部と受光部の両方）の角度、位置を調整しないと光が正確に受光部に入射しない。また、光路を妨げないようにするには容器の開口部を広くする必要がある。しかし、略垂直に光をあてる本発明の方法では、常に光は受光部に戻ってくるので、上記問題はない。

また、容器の開口部からはガラスからの揮発ガスが常時出ている場合があるため、その揮発ガスを吹き払うガスを開口部付近に流し、レーザ光の妨げにならないようにすることが、正確で安定した液位モニターを行う上で有効な場合がある。

また、熔融ガラスは高温のため強い光は発している。受光部にはモニター用光線とともにガラスが発する光（赤外線等も含む）も入射するため、ガラスが発する光の影響が出ないようフィルターを通した光を受光部に入射されることが好ましい。

本発明は全般的な光学ガラスの製造に好適である。
上記モニターは熔融ガラス液面が水平な位置で行うことが望ましい。そのためモニターは清澄槽あるいはモニターのために設けられた液面モニター槽で行うことが好ましい。熔融ガラスへバブリングを行っている位置やその近傍、攪拌を行っている位置やその近傍はモニターには適さない。
清澄槽でモニターを行う場合、清澄槽上部に開口部を設けて光線の光路にするとともに、清澄槽上部の前記開口部以外の部分を密閉することが望ましい。

また使用する容器を少なくともガラス原料の加熱、熔融を行う熔融槽、清澄槽、攪拌均質化を行う均質化槽に分け、各層をパイプなどにより連結することが望ましい。さらに、各槽における熔融ガラスの液位を等しくすることが好ましい。このようにすれば、上記モニターを1箇所で行えば各槽内の液位を知ることができる。

また各槽を連結するパイプと各槽の連結口が熔融ガラス液面下に完全に没するように熔融ガラスの液位を設定することが望ましい。

特に、モニターを行う容器が液面モニター槽である場合、液面モニター槽は、熔融ガラスの液位が清澄槽内の熔融ガラスの液位と等しくなるように清澄槽と連結されたものであることが適当である。さらに、清澄槽と連結する液面モニター槽の連結口が、常時、熔融ガラス液面下に没するように、かつ液面モニター槽内の熔融ガラスの液面面積が液面モニター槽内の熔融ガラスの最大垂直断面積より小さくなるように、液面モニター槽内の熔融ガラスの液位を制御することが、熔融ガラスの体積当たりの外気に触れる面積を小さくし、揮発量を抑制すると言う観点から、好ましい。

熔融槽を清澄槽の上部に設け、熔融槽で熔解されたガラスが清澄槽内に流入するようにすることもできる。このようにすれば、熔融槽内のガラスをすべて使い切ることもできる。この方法は、熔融するガラスが少量である場合や、高価なガラス原料を使用する場合などに適している。熔融槽から清澄槽へと熔融ガラスを送るパイプには、清澄槽への熔融ガラス供給量を制御する機構が設けられることが適当である。このような制御機構としては、上記パイプの温度を変化させるパイプ温度調整器などを例示できる。この調整器により、パイプ内の熔融ガラスの温度をガラスが失透しない温度範囲で上げ下げすることにより熔融ガラスの粘度を変化させ、パイプ内のガラスの流速を変化させることができる。例えば、供給量を増加する場合には、調整器のヒーターに流す電流を増加してパイプを加熱してガラスの流速を速くし、供給量を減らしたい場合には、上記電流を減少してパイプの温度を低下させ、ガラスの流速を遅くすればよい。

上記熔融ガラス供給量の制御は清澄槽内の液位を直接または間接的にモニターした結果に基づき行うことができる。清澄槽内の液位を間接的にモニターする場合には清澄槽内の熔融ガラス液位と液位が等しくなるように設けられた液面モニター槽で熔融ガラス液位をモニターすることができる。

清澄槽内の熔融ガラス液位が低下した時には清澄槽への熔融ガラスの供給量を増加し、逆に清澄槽内の熔融ガラス液位が上昇した時には清澄槽への熔融ガラスの供給量を減少させるように上記制御機構を働かせることができる。このような制御により、清澄槽内の熔融ガラス液位を一定範囲に保つことができる。
清澄槽、均質化槽、連結パイプ、熔融ガラスを流出するパイプは白金又は白金合金で作ることが好ましい。熔融槽は耐火煉瓦、白金、白金合金のいずれかで作ることが好ましい。

モニターした熔融ガラスの液面高さ又は液面の高さの変化に基づきガラス原料の供給量または熔融ガラスの流出量を制御することがガラスの特性、熔融ガラスの流出量を安定させる上から望ましい。
（ガラス成形体の製造方法）
本発明のガラス成形体の製造方法は、上記方法によって作製された熔融ガラスを流出し、流出したガラスを成形する工程を含むことを特徴とするものである。
熔融ガラスの流出はガラスの失透防止のため温度制御した流出パイプから行うことが好ましい。

パイプから一定速度で連続して流出する熔融ガラスの成形を幾つか例示する。
第１の方法は、流出する熔融ガラスを鋳型に鋳込み、板状ガラスを成形する方法である。成形された板状ガラスをアニールした後、所定重量に切断してカットピースと呼ばれるプレス成形用素材を作ることもできる。

第２の方法は、流出する熔融ガラスから目的とするガラス成形体の重量に相当する溶融ガラスを取り分け、取り分けたガラスが軟化状態にある間に所定の形状に成形、冷却する方法である。このガラス成形体を再加熱してプレス成形し、レンズ、プリズム、回折格子などの光学素子を製造することができる。なおガラス成形体の表面に研磨加工を施してから再加熱、プレス成形してもよい。さらにプレス成形されたものに研磨加工を施して光学素子に仕上げることもできる。

第２の方法は、精密プレス成形用プリフォームの製造方法としても好適である。精密プレス成形とは、加熱したガラスをプレス成形型で加圧し、前記型の成形面をガラスに転写し、光学素子の光学機能面（光を屈折させたり、回折させたり、透過したり、反射したりする光学的な機能を果たす面）を形成するプレス成形方法である。この方法によれば、光学機能面の形状を研削や研磨などの機械加工によって仕上げる必要がない。精密プレス成形用プリフォームは精密プレス成形に供されるガラス成形予備体である。

精密プレス成形用プリフォームには高い重量精度が求められる。第２の方法により精密プレス成形用プリフォームを製造する場合、重量精度を高めるためには流出するガラスの量を一定にし、そのガラスの先端部を一定周期で分離することにより、一定重量のガラスを分離でき、分離したガラスを成形することによりプリフォームの重量を一定にすることができる。この状態で流出するガラスの量が変動するとプリフォームの重量にバラツキが生じることになる。しかし、第２の方法によれば熔融ガラスの液位が一定に保たれるので、液面から熔融ガラスを流出する流出パイプ先端までの高低差（流出ヘッド差）及びガラスの温度（粘度）を一定に保つことが可能となるため、ガラス流出量（単位時間あたりに流出するガラスの重量）を安定化することができる。したがって、重量精度の高いプリフォームを製造することができる。なお、一定重量のガラスの分離は流出パイプからガラス滴として滴下する方法、流出するガラスの下端部を支持し、流出するガラス流の途中部分にくびれ部を作り、一定のタイミングで支持を取り除いてくびれ部より下のガラスを分離する方法などがある。これらの方法によれば、切断刃によりガラスを切断しないのでシアマークレス（切断痕無し）のプリフォームを成形することができる。
第２の方法は、重量精度±２％以内、好ましくは±１％以内、より好ましくは±０．８％以内のプリフォームの製造に好適である。

第３の方法は、流出する熔融ガラスから目的とするガラス成形体の重量に相当する溶融ガラスを取り分け、取り分けたガラスが軟化状態にある間にプレス成形する方法である。プレス成形品には適宜研削、研磨加工を施してもよい。

上記の方法はいずれも光学素子の製造方法として好適である。
また、第２の方法によって作製した精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型によって精密プレス成形して光学素子を作製することもできる。このようにして球面レンズや非球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子、レンズ付きプリズム、回折格子付きレンズ等の各種光学素子を成形することができる。得られた光学素子には必要に応じて光学機能面の周囲にレンズ心取り加工などの機械加工を施してもよい。

［実施例］
（実施例１）
次に図面を参照しながら実施例について詳説する。

図１は本実施例において使用するガラス熔融装置の断面模式図である。熔融槽１上部には図示しない原料投入口があり、ここからガラス原料を投入する。投入された原料は熔融槽内で加熱、熔融されて熔融ガラス１０になり、連結パイプ６を通って清澄槽２へ流れ込む。

清澄槽２上部には清澄によってガラスから出てきたガスを抜く開口部８が設けられている。開口部８の上方には熔融ガラスの液位をモニターするためのレーザー光を出射する光源と液面で反射したレーザー光を受光する受光部を備えたレーザー測距センサー３が清澄槽２から離して固定されている。

センサー３より出射したレーザー光線は上記開口部８を通り清澄槽２内の熔融ガラス１０の液面に略垂直に入射し、液面で反射し、再び開口部８を通過してセンサー３の受光部で受光される。
センサー３と上記液面の距離が変化すると受光部における受光ポイントがずれ、このずれ量を上記液面の高さの変化に関係付けることにより液位をモニターする。センサー３は清澄槽２から離して固定されているので清澄槽あるいは清澄槽に連結するパイプや各槽が膨張収縮しても、その影響を排除して液位のモニターが可能となる。

清澄槽２で清澄された熔融ガラス１０は連結パイプ７により均質化槽４へと流れ込み、攪拌された後に流出パイプ５から流出する。

本実施例では熔融槽、清澄槽、均質化槽の各槽内の熔融ガラス液位は等しく保たれている。したがって、清澄槽内の液位をモニターすることにより各槽内の液位、あるいは液位変化もモニターすることができる。

上記各槽と連結パイプ、流出パイプは強化白金と呼ばれる白金合金を用いて構成し、加熱、温度調整機能を持たせた。

上記モニター結果に基づき熔融ガラス液位、ガラスの流出量が一定に保たれるよう、ガラス原料の投入量を制御した。
流出した熔融ガラスを成形し、屈折率、分散が一定した光学ガラスを作ることができた。

（実施例２）
実施例１の方法で製造した熔融ガラスを流出パイプから一定流量で鋳型に流し込み、希土類酸化物含有の光学ガラスからなる板ガラスを成形した。この板ガラスをアニールし、所定形状に切断してカットピースを作製した。

次にこのカットピースを再加熱してプレス成形型で押圧成形し、レンズ形状の成形品を得た。この成形品に研削、研磨加工を加えてレンズを作製した。得られたレンズの光学特性は所要の値であった。

（実施例３）
実施例１の方法で製造した熔融ガラスを流出パイプから流出して下型成形面上に供給し、下型と対向する上型を用いてプレスしレンズ形状に成形した。この成形品に研削、研磨加工を加えて希土類酸化物含有ガラスからなるレンズを作製した。得られたレンズの光学特性は所要の値であった。

（実施例４）
次に実施例１とは別の装置により熔融ガラスを製造した。この装置はガラス原料を熔解する熔融槽、熔融ガラスを清澄する清澄槽、熔融槽から清澄槽に熔融ガラスを流し込むための熔融槽下部に取りつけられたパイプ、清澄槽下部に取りつけられた流出パイプを備える。（図面は省略）
ここではガラス原料としてカレット原料が使用され、必要量のカレットが熔融槽内で熔解される。熔融槽底部は清澄槽よりも高い位置に配置されているので熔融ガラスはパイプを通り清澄槽へと流れ込む。熔融ガラスは清澄槽内で清澄され、流出パイプから流出する。

清澄槽内の熔融ガラス液面の高さは清澄槽上部に設けられた開口部から入射、反射するレーザ光により実施例１と同じようにしてモニターされる。

また、清澄槽へ熔融ガラスを流し込むパイプの外周にはパイプの温度を制御するためのヒーターが巻かれている。そして、上記清澄槽内の熔融ガラス液面高さのモニター信号に基づき、ヒーターに供給される電力が決められ、パイプ内の熔融ガラスの流速が制御される。清澄槽内における液位が基準となる液位よりも低下した場合、ヒーターへの電力供給量を増加してパイプ内のガラスの温度を上昇し、粘度を低下させることによりガラスの流速を大きくして清澄槽へのガラス供給量を増加する。逆に清澄槽内の液位が基準となる液位よりも上昇した場合、ヒーターへの電力供給量を減少してパイプ内のガラスの温度を下げ、粘度を上昇させることによりガラスの流速を小さくして清澄槽へのガラス供給量を減少する。このようにして清澄槽内の液位を一定に保った。なお、本実施例では清澄槽内の液位を直接モニターしたが、清澄槽に連結し清澄槽内の液位を等しい液位になるような液面モニター槽を設け、そのモニター槽内の液位をモニターしてもよい。

このようにして流出ヘッド差が一定に保たれるようにし、流出パイプ先端から一定重量のガラス滴を滴下し、上向き方向にガスを噴出するプリフォーム成形型で受け、そのガスによる風圧によってガラス滴を浮上させながら球状の精密プレス成形用プリフォームを成形した。ガラスの滴下、プリフォーム成形型によりガラス滴を受けて浮上させながらプリフォームを成形する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量産することができる。このようにして作られたプリフォームの重量精度は±１％以内であった。

次に、流出パイプから流出する熔融ガラス流の下端部を支持体で受けて、ガラス流の途中にくびれ部を作り、所定のタイミングで支持体を降下してくびれ部から下のガラスを分離し、分離したガラスを前記プリフォーム成形型で受けて浮上させながら球状のプリフォームに成形した。上記の各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量産することができる。このようにして作られたプリフォームの重量精度は±１％以内であった。

このようにして重量精度の高い各種、精密プレス成形用プリフォームを作製した。次に、このプリフォームを加熱し、プレス成形型により精密プレス成形して非球面レンズを作製した。上記精密プレス成形は公知の方法、条件に基づき適宜行うことができる。

このようにして非球面レンズをはじめとする球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子、プリズム、レンズ付きプリズム、回折格子付きレンズなどの各種光学素子を作製することができる。

本実施例において使用するガラス熔融装置の断面模式図である。

Claims (10)

1. 上部に覆いを有する容器内の熔融ガラスの液面高さをモニターしながらガラスの熔解または熔融ガラスの流出を行う熔融ガラスの製造方法において、
   前記覆いに設けられた開口部を通して容器外部より、モニター用光線を熔融ガラス液面に略垂直に入射し、前記液面において反射した光線を、前記開口部を通って出射させ、容器外部で検出することにより、前記液面高さのモニターを行うことを特徴とするガラスの製造方法。
2. 前記容器が清澄槽であり、清澄槽上部は、前記開口部以外は密閉されている請求項１に記載の熔融ガラスの製造方法。
3. 前記容器が、熔融ガラスの液位が清澄槽内の熔融ガラスの液位と等しくなるように清澄槽と連結された液面モニター槽であり、
   清澄槽と連結する液面モニター槽の連結口が、常時、熔融ガラス液面下に没するように、かつ液面モニター槽内の熔融ガラスの液面面積が液面モニター槽内の熔融ガラスの最大垂直断面積より小さくなるように、液面モニター槽内の熔融ガラスの液位を制御する請求項１に記載の熔融ガラスの製造方法。
4. 前記容器が清澄槽もしくは清澄槽内の熔融ガラスの液位が等しくなるように設けられた液面モニター槽であり、ガラスを熔解する熔融槽から清澄槽への熔融ガラスの供給量をモニターした熔融ガラスの液面高さに基づいて制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の熔融ガラスの製造方法。
5. 前記モニター用光線を出射する光源及び反射した光線を検出する受光部は、ともに前記容器から離して固定されたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の熔融ガラスの製造方法。
6. モニターした熔融ガラスの液面高さに基づいてガラス原料の供給量または熔融ガラスの流出量を制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載の熔融ガラスの製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法によって作製された熔融ガラスを流出し、流出したガラスを成形する工程を含むガラス成形体の製造方法。
8. 流出するガラスから一定重量のガラスを分離し、前記分離したガラスを精密プレス成形用プリフォームに成形する請求項７に記載のガラス成形体の製造方法。
9. 請求項７に記載の方法で作製したガラス成形体を機械加工して光学素子を作製する工程を含む光学素子の製造方法。
10. 請求項８に記載の方法で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光学素子の製造方法。

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