JP2015117169A - ガラスの製造方法および光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 原材料を調合して、組成Gnを有するガラス原料を得る調合工程と、
上記ガラス原料を熔融容器内にて熔融する熔融工程と、
上記熔融物を冷却、ガラス化して、ガラスLnを得るガラス化工程と、
上記ガラスLnの特性Pnを評価する評価工程と、を含み、
以上の工程を2サイクル以上繰り返すガラスの製造方法であって(nはサイクル数)、
上記熔融工程では、上記熔融物中の水分量を高める操作を行い、
目的とするガラスLxに求める特性をPxとし、第(n−1)サイクルで評価したガラスL(n−1)の特性をP(n−1)とし、上記Pxと上記P(n−1)との差{P(n−1)−Px}をΔP(n−1)とした場合に、ΔP(n−1)が許容範囲内となるように、上記第nサイクル(n≧2)における上記組成Gnを調節する操作、または上記第nサイクル(n≧2)における上記熔融物中の水分量を調節する操作の少なくとも一方を行い、
最終的に得られるガラスLは、TiO2、Nb2O5、WO3およびBi2O3から選択される少なくとも1つの成分を含み、その合計含有量が20モル%以上である、ガラスの製造方法。
原材料を調合して、組成Gnを有するガラス原料を得る調合工程と、
上記ガラス原料を熔融容器内にて熔融する熔融工程と、
上記熔融物を冷却、ガラス化して、ガラスLnを得るガラス化工程と、
上記ガラスLnの特性Pnを評価する評価工程と、を含み、
以上の工程を2サイクル以上繰り返すことを特徴とする。
なお、nは、上記工程を繰り返す際のサイクル数である。
目的とするガラスLxに求める特性をPxとし、第(n−1)サイクルで評価したガラスL(n−1)の特性をP(n−1)とし、上記Pxと上記P(n−1)との差をΔP(n−1)とした場合に、ΔP(n−1)が許容範囲内となるように、上記第nサイクル(n≧2)における上記組成Gnを調節する操作、または上記第nサイクル(n≧2)における上記熔融物中の水分量を調節する操作の少なくとも一方を行い、
最終的に得られるガラスLは、TiO2、Nb2O5、WO3およびBi2O3から選択される少なくとも1つの成分を含み、その合計含有量が20モル%以上であることを特徴とする。
「組成Gn」とは、ガラス原料の組成である。ガラス原料は、特に限定されず、原材料を混合して得られる調合原料(バッチ原料)であってもよいし、カレット原料を調合してなる調合カレットであってもよい。
ΔP(n−1)=P(n−1)−Px ・・・(1)
ここで、nは、2以上の整数である。
本実施形態に係るガラスの製造方法では、下記のサイクルを、1サイクルとカウントし、2回以上繰り返すことを特徴とする。
原材料を調合して、組成Gnを有するガラス原料を得る調合工程と、
上記ガラス原料を熔融容器内にて加熱、熔融する熔融工程と、
上記熔融物を冷却、ガラス化して、ガラスLnを得るガラス化工程と、
上記ガラスLnの特性Pnを評価する評価工程と、を含む。
ここで、nは、上記サイクルの繰り返し回数である。
また、上記熔融工程では、上記熔融物中の水分量を高める操作を行う。
ΔP(n−1)=P(n−1)−Px ・・・(1)
第1サイクル
まず、目的とするガラスLxに求める特性として、例えば、屈折率ndxを決める。さらに、熔融物中の水分量を高める操作を行わずに、大気雰囲気中でガラスを熔融した場合を想定し、得られるガラスの屈折率がndxとなるように、原材料を調合し、組成G1のガラス原料を得る(調合工程)。
第2サイクルでは、得られるガラスL2の屈折率nd2を、目的とするガラスLxの屈折率ndxに近づけるため、第2サイクルにおける組成G2を調節する操作を行う。
例えば、フローチャート2−2および2−3に示すように、第2の態様に基づき、第(n−1)サイクルと第nサイクルとを独立の工程として行い、必要に応じて第(n+1)サイクル以降を第1の態様により連続的に行うことができる。
まず、本発明に係るガラスの製造方法は、基本の工程として、
原材料を調合して、ガラス原料を得る調合工程と、
上記ガラス原料を熔融容器内にて熔融する熔融工程と、
上記熔融物を冷却、ガラス化して、ガラスを得るガラス化工程と、
上記熔融工程では、上記熔融物中の水分量を高める操作を行うことを特徴とする。
すなわち、本実施形態のガラスの製造方法は、好ましくは、
調合原料を熔融してカレットを得るラフメルト工程と、上記カレットを再熔融してガラスを得るリメルト工程と、を有し、
上記ラフメルト工程および上記リメルト工程のうち少なくともいずれか一方において、熔融物中の水分量を高める操作を行う。
(水分量:βOH)
本実施形態の製造方法で得られたガラスLは、熔融ガラス中の水分量を高める操作により、水分を多く含むため、熱処理後は、着色が低減され、優れた透過率を有する。このようなガラス中に含まれる水分(ガラス中の含水量)は、OH−に起因する赤外線吸収量として、分光光度計によって定量的に把握することが可能である。
βOH=−[ln(B/A)]/t ・・・(2)
βOH≧C1×ln(1/HR)+C2 ・・・(3)
上記式(3)中のlnは自然対数であり、定数C1は0.4891mm−1、定数C2は2.48mm−1である。
βOH≧D1×nd−3−D2×nd−2+D3×nd−1−D4 ・・・(4)
上記式(4)中の定数D1は181.39mm−1、定数D2は325.75mm−1、定数D3は194.85mm−1、定数D4は38.1mm−1である。
本実施形態の製造方法により得られるガラスの屈折率ndは、1.75以上であることが好ましい。また、屈折率ndのより好ましい下限は1.80、さらに好ましくは1.85、特に好ましくは1.90である。また、屈折率ndの上限は、ガラスが得られる限り制限はないが、例えば2.5程度とすることができる。屈折率の高いガラスからなる光学素子を用い、光学系を構成することによって、光学系のコンパクト化、高機能化が可能なる。このような観点から、屈折率ndは高いほど好ましい。しかし、屈折率を高めるとガラスの耐失透性が低下する傾向を示す。そのため、耐失透性を維持する上から、屈折率ndの好ましい上限は2.4、より好ましくは2.3である。
以下、特記しない限り、ガラス成分の含有量、合計含有量、添加剤の含有量は、酸化物換算のモル%で表示する。
上記のガラスを使用して光学素子を作るには、公知の方法を適用すればよい。例えば、熔融ガラスを成形してプレス成形用ガラス素材を作製する。次に、このガラス素材を再加熱、プレス成形して光学素子ブランクを作製する。さらに光学素子ブランクの研磨を含む工程により加工して光学素子を作製する。
あるいは、熔融ガラスを成形してプレス成形用ガラス素材を作製し、このガラス素材を加熱、精密プレス成形して光学素子を作製する。
あるいは、熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製し、この成形体を加工して光学素子を作製する。
光学素子としては、球面レンズ、非球面レンズ、マクロレンズ、レンズアレイなどの各種レンズ、プリズム、回折格子などを例示することができる。
[バッチ原料の調製]
まず、所望の特性を備えた光学ガラスを作製するにあたり、ガラスの原材料として、リン酸、メタリン酸バリウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ビスマス、ホウ酸、炭酸バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび酸化ケイ素をそれぞれ準備した。次に、得られるガラス(カレット)のガラス組成が、表1に示す酸化物組成I〜VIとなるように、上記原材料を適宜選択、秤量し、十分混合してバッチ原料I〜VIを作製した。
調合されたバッチ原料I〜VIを、各光学ガラスのガラス原料とした。このガラス原料を石英製坩堝に投入し、大気雰囲気中で900〜1350℃で熔解して熔融物を得た。このようにして得られた熔融物を水中に滴下してカレットを得た。
次に、熔融炉を準備した。熔融炉は、熔解工程を行う熔解槽、清澄工程を行う清澄槽、均質化工程を行う作業槽を内蔵する。熔解槽、清澄槽、作業槽は白金製であり、熔解槽と清澄槽、清澄槽と作業槽とがそれぞれ白金製のパイプで連結されている。また、作業槽の底部に白金製のガラス流出パイプが接続されている。
次に、上記熔融炉の熔解槽に、表4に示すカレットをガラス原料としてそれぞれ投入し、800〜1350℃の範囲内で加熱、熔融し、熔融ガラスとした(熔融工程)。
得られた各種ガラスの測定は、次の方法で行った。
[1]屈折率nd
作業槽から均質化後の熔融ガラスを適量採取し、鋳型に鋳込んで成形し(幅150mm×厚さ10mmのブロック状のガラスとし)、ガラス組成から予測されるガラス転移温度付近の温度で保持した後、−10℃/時の降温速度で冷却し、サンプルAとした。得られたサンプルAについて、日本光学硝子工業会規格で定められた屈折率測定法により、屈折率ndを測定した。測定値を表4に示す。さらに、目標値と測定値との差を、Δndとして表4に示す。
作業槽から均質化後の熔融ガラスを適量採取し、鋳型に鋳込んで成形し(幅150mm×厚さ10mmのブロック状のガラスとし)、大気雰囲気中で、+100℃/時の速度で昇温し、ガラス組成から予測されるガラス転移温度付近で1.5〜8時間保持し、−10℃/時の速度で降温して(アニール工程)、歪を除去し、サンプルBとした。このようにして得られたサンプルBを加工して、両面が互いに平行かつ平坦に光学研磨された厚さ1mmの板状ガラス試料を準備した。この板状ガラス試料の研磨面に垂直方向から光を入射して、波長2500nmにおける外部透過率Aおよび波長2900nmにおける外部透過率Bを、分光光度計を用いてそれぞれ測定し、下記式(1)により、βOHを算出した。
βOH=−[ln(B/A)]/t ・・・(1)
上記サンプルBを、大気雰囲気中で、+100℃/時の速度で昇温し、所定の保持温度で100時間保持して、−30℃/時の速度で降温して、熱処理した。なお、保持温度は、組成に応じて異なるため、それぞれの光学ガラスサンプルの酸化物組成に応じて、表2に示す温度とした。
作業槽から適量採取した均質化後の熔融ガラスをガラス化し、これをアルカリ融解して、Ptを分離する処理した後、ICP−MS法によりガラス中のPt量を定量した。結果を表4に示す。
まず、上記サンプルBを、T450(H)の場合と同様の条件で熱処理した。
熱処理後の光学ガラスサンプルを加工して、両面が互いに平行かつ平坦に光学研磨された厚さ10mm±0.1mmの板状ガラス試料を準備した。この板状ガラス試料の研磨面に垂直方向から光を入射して、波長280nm〜700nmの範囲で表面反射損失を含む分光透過率を、分光光度計を用いて測定し、分光透過率(外部透過率)が70%になる波長を、着色度λ70とした。λ70の値は、小さいほど、ガラスの着色が少ないことを意味する。結果を表4に示す。
作業槽から均質化後の熔融ガラスを0.5〜0.7cc採取し、浮上成形用の鋳型(熔融ガラスを受ける凹部が多孔質体で形成され、多孔質体を通して凹部表面からガスが噴出する構造になっている鋳型)の凹部に流し込み、凹部からガスを噴出し、凹部上の熔融ガラス塊に上向きの風圧を加え、ガラス塊を浮上状態で成形した。
清澄工程を開始する前の熔融ガラス(ガラス融液)を40cc採取し、大気中で別の白金坩堝で一定時間清澄し、ガラス融液を白金坩堝中で冷却し、固化させた。この過程で、ガラス中に含まれる泡の数をカウントできる程度に着色を低減した。次に固化したガラスを白金坩堝から取り出した。
比較例2では、熔融工程、清澄工程、均質化工程において、熔融雰囲気に水蒸気を付加する処理および熔融物内に水蒸気をバブリングする処理の少なくともいずれか一方を行った以外は、比較例1と同様の方法で表4に示すカレットを熔融し、光学ガラスを得た(試料11〜試料62)。
実施例1では、比較例2を第1サイクルとし、比較例1で作製した各種試料の屈折率ndの測定値と、目標値との差を許容範囲内とするために、ガラス原料を補正した以外は、比較例2と同様の方法で光学ガラスを得た(試料11−1〜試料62−1)。ガラス原料の補正は、具体的には以下のように行った。
実施例2では、比較例2を第1サイクルとし、比較例1で作製した各種試料の屈折率ndの測定値と、目標値との差を許容範囲内とするために、ガラス原料を補正すると共に、熔融雰囲気に供給する水蒸気の流量を補正した以外は、比較例2と同様の方法で光学ガラスを得た(試料11−2〜試料62−2)。ガラス原料の補正は、具体的には以下のように行った。
実施例3では、比較例2を第1サイクルとし、比較例1で作製した各種試料の屈折率ndの測定値と、目標値との差を許容範囲内とするために、熔融雰囲気に供給する水蒸気の流量を補正した以外は、比較例2と同様の方法で光学ガラスを得た(試料11−3〜試料62−3)。ガラス原料の補正は、具体的には以下のように行った。
Claims (13)
- 原材料を調合して、組成Gnを有するガラス原料を得る調合工程と、
上記ガラス原料を熔融容器内にて熔融する熔融工程と、
上記熔融物を冷却、ガラス化して、ガラスLnを得るガラス化工程と、
上記ガラスLnの特性Pnを評価する評価工程と、を含み、
以上の工程を2サイクル以上繰り返すガラスの製造方法であって(nはサイクル数)、
前記熔融工程では、前記熔融物中の水分量を高める操作を行い、
目的とするガラスLxに求める特性をPxとし、第(n−1)サイクルで評価したガラスL(n−1)の特性をP(n−1)とし、前記Pxと前記P(n−1)との差{P(n−1)−Px}をΔP(n−1)とした場合に、ΔP(n−1)が許容範囲内となるように、前記第nサイクル(n≧2)における前記組成Gnを調節する操作、または前記第nサイクル(n≧2)における前記熔融物中の水分量を調節する操作の少なくとも一方を行い、
最終的に得られるガラスLは、TiO2、Nb2O5、WO3およびBi2O3から選択される少なくとも1つの成分を含み、その合計含有量が20モル%以上である、ガラスの製造方法。 - 前記第(n−1)サイクルと、前記第nサイクル(n≧2)とを、一連の工程として連続的に行う、請求項1に記載のガラスの製造方法。
- 前記第(n−1)サイクルと、前記第nサイクル(n≧2)とを、独立した別の工程として行う、請求項1に記載のガラスの製造方法。
- 前記組成Gnを調節することなく、前記ΔP(n−1)を許容範囲内にするための操作として、前記第nサイクルにおける前記熔融物中の水分量を調節する操作を行う、請求項1〜3のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記熔融物中の水分量を調節することなく、前記ΔP(n−1)を許容範囲内にするため操作として、前記第nサイクルにおける前記組成Gnを調節する操作を行う、請求項1〜3のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記特性PnおよびPxが、光学特性である、請求項1〜5のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記特性PnおよびPxが、屈折率ndである、請求項1〜6のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記第nサイクル(n≧2)で得られるガラスLnにおいて、屈折率に基づくΔP(n−1)が、±0.00050以内である、請求項7に記載のガラスの製造方法。
- 前記最終的に得られるガラスLは、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の少なくとも一方の成分を含み、その合計含有量が15モル%以上である、請求項1〜8のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記最終的に得られるガラスLは、リン酸塩系ガラスである、請求項1〜9のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記最終的に得られるガラスLは、光学ガラスである、請求項1〜10のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 前記最終的に得られるガラスLを酸化性雰囲気下で熱処理する工程をさらに有する、請求項1〜11のいずれかに記載のガラスの製造方法。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法により得られたガラスを用いる、光学素子の製造方法。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012018026A1 (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | 旭硝子株式会社 | 近赤外線カットフィルタガラスおよびその製造方法 |
JP2014024749A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-02-06 | Hoya Corp | 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2014224026A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-12-04 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2014224025A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-12-04 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2016190788A (ja) * | 2013-09-30 | 2016-11-10 | Hoya株式会社 | 光学ガラスおよびその製造方法 |
-
2013
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012018026A1 (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | 旭硝子株式会社 | 近赤外線カットフィルタガラスおよびその製造方法 |
JP2014024749A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-02-06 | Hoya Corp | 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2014224026A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-12-04 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2014224025A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-12-04 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2015214488A (ja) * | 2013-04-26 | 2015-12-03 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2016006012A (ja) * | 2013-04-26 | 2016-01-14 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2016013971A (ja) * | 2013-04-26 | 2016-01-28 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2016040229A (ja) * | 2013-04-26 | 2016-03-24 | Hoya株式会社 | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 |
JP2016190788A (ja) * | 2013-09-30 | 2016-11-10 | Hoya株式会社 | 光学ガラスおよびその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113165954A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-23 | 日本光硝子株式会社 | 光学玻璃、光学元件、光学系统、更换镜头和光学装置 |
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