JPH08190001A - 酸化ケイ素および／または他の混合金属酸化物から成る製品およびその“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸法における製造方法 - Google Patents
酸化ケイ素および／または他の混合金属酸化物から成る製品およびその“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸法における製造方法Info
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- JPH08190001A JPH08190001A JP7260528A JP26052895A JPH08190001A JP H08190001 A JPH08190001 A JP H08190001A JP 7260528 A JP7260528 A JP 7260528A JP 26052895 A JP26052895 A JP 26052895A JP H08190001 A JPH08190001 A JP H08190001A
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
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- C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
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Abstract
(57)【要約】
酸化ケイ素のみからなるか、または酸化ケイ素および周
期律表のIII 〜VI族に属する元素の１種以上の酸化物を
含んでなり、可視および紫外スペクトル領域に要求され
る表面粗さに対する公差および粗面計的な正確さを備え
た寸法的精度を有する、“最終的な”または“ほとんど
最終的な”寸法を有し、完全に等方性の光学製品であっ
て、前記公差が０．３５０〜０．０２ミクロンの範囲に
対応する1/2 〜1/10波長であることを特徴とする光学製
品。
期律表のIII 〜VI族に属する元素の１種以上の酸化物を
含んでなり、可視および紫外スペクトル領域に要求され
る表面粗さに対する公差および粗面計的な正確さを備え
た寸法的精度を有する、“最終的な”または“ほとんど
最終的な”寸法を有し、完全に等方性の光学製品であっ
て、前記公差が０．３５０〜０．０２ミクロンの範囲に
対応する1/2 〜1/10波長であることを特徴とする光学製
品。
Description
【０００１】本発明は、可視および紫外スペクトル領域
に関して記載されている規格内の表面粗さの公差（許容
差）および粗面計的正確さ（プロフィル上の正確さ）を
備えた寸法精度を有する、酸化ケイ素および／または他
の混合金属酸化物からなる光学部品に関する。上記の製
品は、ゾル−ゲル製法に基づく冷間成形技術により製造
された、エーロゲルと呼ばれる無定形の一体化された材
料の等方的寸法縮小（小型化）により得られた時、“最
終的な”または“ほとんど最終的な”寸法を有する。上
記の物体の製造方法では、 −適当な型に、特定の化学的前駆物質から形成された、
ゾルと呼ばれる液体コロイド状分散物を冷間充填するこ
と、 −ゾルを重縮合させてそれぞれのゲルを形成すること
（ゲル化）、 −使用する型に対応した寸法でエーロゲルが得られるま
で、ゲルを超臨界乾燥させること、および −こうして得られた、酸化ケイ素のみからなる、または
酸化ケイ素および周期律表のIII 〜VI族に、および例外
的に他の族にも、属する元素の１種以上の酸化物を含ん
でなる、無定形の一体化されたエーロゲルを等方的に縮
小すること（小型化）により、エーロゲルの幾何学的形
状を正確に限定する。
に関して記載されている規格内の表面粗さの公差（許容
差）および粗面計的正確さ（プロフィル上の正確さ）を
備えた寸法精度を有する、酸化ケイ素および／または他
の混合金属酸化物からなる光学部品に関する。上記の製
品は、ゾル−ゲル製法に基づく冷間成形技術により製造
された、エーロゲルと呼ばれる無定形の一体化された材
料の等方的寸法縮小（小型化）により得られた時、“最
終的な”または“ほとんど最終的な”寸法を有する。上
記の物体の製造方法では、 −適当な型に、特定の化学的前駆物質から形成された、
ゾルと呼ばれる液体コロイド状分散物を冷間充填するこ
と、 −ゾルを重縮合させてそれぞれのゲルを形成すること
（ゲル化）、 −使用する型に対応した寸法でエーロゲルが得られるま
で、ゲルを超臨界乾燥させること、および −こうして得られた、酸化ケイ素のみからなる、または
酸化ケイ素および周期律表のIII 〜VI族に、および例外
的に他の族にも、属する元素の１種以上の酸化物を含ん
でなる、無定形の一体化されたエーロゲルを等方的に縮
小すること（小型化）により、エーロゲルの幾何学的形
状を正確に限定する。
【０００２】光学材料、特にシリカまたは溶融石英およ
び光学ガラスの様な透明な光学材料は、それらの硬度お
よび脆さのために加工するのが困難であり、これらの光
学部品およびデバイスの直接熱間成形は製品品質の理由
から一般的に不可能である。これらの光学部品の伝統的
な製造方法では、時間のかかる精密な研磨作業により、
適切な半製品を最終製品に縮小する。これらの作業の中
には平面ならびに球面の縮小の様に自動化できるものも
あるが、非球面仕上げの様な他の作業は複雑な手作業を
必要とする。この困難な作業のために、工業規模におけ
る工程の融通性が制限され、高品質製品、例えば上記の
非球面光学系に基づく光学部品や装置、の原価が不当に
高くなる。これらの技術的な制約のために、光学産業は
この問題を様々な方法で解決しようとしている。これら
の方法の一つは、非球面レンズ、その他の光学部品を、
望ましい光学材料からなる適切な半製品から高温高圧で
直接成形することである。極めて複雑な装置、例えば静
水圧プレス、を必要とするこの方法により高品質製品は
得られるが、やはりコストは高くなり、この製法に非常
に大きな投資が必要になる。コストを下げる方法の一つ
は、有機光学材料、特にプラスチックを使用することで
ある。これらの材料ははるかに経済的な製法により溶融
および成形することができ、工作機械で非常に簡単に加
工することもできる。しかし残念ながら、一般的に融解
により得られる光学製品の寸法精度は、冷却操作の際に
材料の収縮を十分に制御できないこと、および製造され
た製品の寸法歪みおよび光学品質の低下を引き起こす液
相−固相変化により、悪影響を受ける。また、工作機械
による機械的加工では、プラスチック材料から得られる
光学製品は、材料が軟らか過ぎるために材料が正確に加
工されないので、十分な品質を得ることができない。さ
らに、上記のプラスチック材料で、熱間成形または機械
加工により得られる製品は、化学的および寸法的安定性
が不足しており、無機光学材料に対して確立された耐性
標準に達していない。
び光学ガラスの様な透明な光学材料は、それらの硬度お
よび脆さのために加工するのが困難であり、これらの光
学部品およびデバイスの直接熱間成形は製品品質の理由
から一般的に不可能である。これらの光学部品の伝統的
な製造方法では、時間のかかる精密な研磨作業により、
適切な半製品を最終製品に縮小する。これらの作業の中
には平面ならびに球面の縮小の様に自動化できるものも
あるが、非球面仕上げの様な他の作業は複雑な手作業を
必要とする。この困難な作業のために、工業規模におけ
る工程の融通性が制限され、高品質製品、例えば上記の
非球面光学系に基づく光学部品や装置、の原価が不当に
高くなる。これらの技術的な制約のために、光学産業は
この問題を様々な方法で解決しようとしている。これら
の方法の一つは、非球面レンズ、その他の光学部品を、
望ましい光学材料からなる適切な半製品から高温高圧で
直接成形することである。極めて複雑な装置、例えば静
水圧プレス、を必要とするこの方法により高品質製品は
得られるが、やはりコストは高くなり、この製法に非常
に大きな投資が必要になる。コストを下げる方法の一つ
は、有機光学材料、特にプラスチックを使用することで
ある。これらの材料ははるかに経済的な製法により溶融
および成形することができ、工作機械で非常に簡単に加
工することもできる。しかし残念ながら、一般的に融解
により得られる光学製品の寸法精度は、冷却操作の際に
材料の収縮を十分に制御できないこと、および製造され
た製品の寸法歪みおよび光学品質の低下を引き起こす液
相−固相変化により、悪影響を受ける。また、工作機械
による機械的加工では、プラスチック材料から得られる
光学製品は、材料が軟らか過ぎるために材料が正確に加
工されないので、十分な品質を得ることができない。さ
らに、上記のプラスチック材料で、熱間成形または機械
加工により得られる製品は、化学的および寸法的安定性
が不足しており、無機光学材料に対して確立された耐性
標準に達していない。
【０００３】また、ケイ素アルコキシドの加水分解から
得られるゲルを適切に処理することにより、正確な寸法
を有する光学部品が得られることも知られている。例え
ば、米国特許第４，６８０，０４９号は、酸化ケイ素を
基材とする光学ガラスの製造方法であって、ケイ素アル
コキシドを最初に加水分解し、得られたゲルを乾燥さ
せ、最後に正確な寸法を有する光学ガラスが得られるま
で熱的に合成処理する方法を記載している。しかし、こ
れらの“最終的な”光学製品は、図１に詳しく例示され
ている様に、エーロゲルのプロファイルに関して非常に
大きな偏差を有する。上記の図に示されている２つのグ
ラフは、エーロゲルの上側表面の形状（グラフＡ）およ
び緻密化された製品の対応する表面（グラフＢ）をそれ
ぞれ示している。ゲルが製造される型の中で、対応する
表面は厳密に平らであり、どの様にして型の平らな表面
がエーロゲル中の凸表面に進み、緻密化された製品中の
凹表面として終わるかが分かる。製造された製品の歪み
は、次の様に定量される。 −型からエーロゲルへの歪み＝（２０μｍ／３０００μ
ｍ）ｘ１００＝０．６７％ −エーロゲルからガラスへの歪み＝（４０μｍ／２００
０μｍ）ｘ１００＝２％ ここで簡単に“補償歪み法”と呼ぶ、この方法は、製品
の特定の幾何学的構造をプログラム化するのが困難なの
で、工業的用途が極めて限られている。事実、型の幾何
学的構造と製品の幾何学的構造の間の連続的な相似的関
係がないので、製品自体の最終的な寸法を合理的に制御
する方法もない。
得られるゲルを適切に処理することにより、正確な寸法
を有する光学部品が得られることも知られている。例え
ば、米国特許第４，６８０，０４９号は、酸化ケイ素を
基材とする光学ガラスの製造方法であって、ケイ素アル
コキシドを最初に加水分解し、得られたゲルを乾燥さ
せ、最後に正確な寸法を有する光学ガラスが得られるま
で熱的に合成処理する方法を記載している。しかし、こ
れらの“最終的な”光学製品は、図１に詳しく例示され
ている様に、エーロゲルのプロファイルに関して非常に
大きな偏差を有する。上記の図に示されている２つのグ
ラフは、エーロゲルの上側表面の形状（グラフＡ）およ
び緻密化された製品の対応する表面（グラフＢ）をそれ
ぞれ示している。ゲルが製造される型の中で、対応する
表面は厳密に平らであり、どの様にして型の平らな表面
がエーロゲル中の凸表面に進み、緻密化された製品中の
凹表面として終わるかが分かる。製造された製品の歪み
は、次の様に定量される。 −型からエーロゲルへの歪み＝（２０μｍ／３０００μ
ｍ）ｘ１００＝０．６７％ −エーロゲルからガラスへの歪み＝（４０μｍ／２００
０μｍ）ｘ１００＝２％ ここで簡単に“補償歪み法”と呼ぶ、この方法は、製品
の特定の幾何学的構造をプログラム化するのが困難なの
で、工業的用途が極めて限られている。事実、型の幾何
学的構造と製品の幾何学的構造の間の連続的な相似的関
係がないので、製品自体の最終的な寸法を合理的に制御
する方法もない。
【０００４】光学材料の加工技術を開発するもう一つの
試みがなされているが、そこでは石英や光学ガラスの様
な硬質材料も加工できる様にダイアモンドポイントを有
し、工具先端の振動を最小に抑えるための空気ベアリン
グ上を移動する、非常に高い精度を有する数値制御式工
作機械を使用している。これらの機械は、この１０年間
の間に開発され、プロファイル制御で約１０分の１ミク
ロンの精度に達し、好ましい条件下では表面粗さ制御で
さらに高い精度に達しており、その結果、これらの機械
はいわゆる“光学的”精度、すなわち赤外スペクトル領
域内に限定された光学系に適当な精度、で製品仕上げを
行なうことができる。他方、上記の機械は、可視および
紫外スペクトル領域における用途には、これらのスペク
トル領域内の光学的法則により必要とされる表面粗さお
よび粗面計的精度の、より厳格な規格のために、まだ十
分ではない。さらに、この高精度加工は、赤外の分野で
一般的に使用されている銅、アルミニウムまたは他の材
料におけるレーザーによる鏡面仕上げの様な特殊な用途
には経済的に好都合であるが、シリカまたは無機ガラス
系の透明光学部品を得るには、材料の硬度および脆さを
含む多くの理由から一般的に経済的ではない。事実、こ
れらの機械は、赤外用途に一般的な材料の加工に効果的
に使用できることが知られているが、これは光学ガラス
よりもはるかに高い加工特性によるものである。このこ
とは、ガラスが主要材料であり、その脆さのために単一
回転ダイアモンドポイント(S.P.T.D.M.)の技術が使用で
きないスペクトル領域で大きな難点となる。
試みがなされているが、そこでは石英や光学ガラスの様
な硬質材料も加工できる様にダイアモンドポイントを有
し、工具先端の振動を最小に抑えるための空気ベアリン
グ上を移動する、非常に高い精度を有する数値制御式工
作機械を使用している。これらの機械は、この１０年間
の間に開発され、プロファイル制御で約１０分の１ミク
ロンの精度に達し、好ましい条件下では表面粗さ制御で
さらに高い精度に達しており、その結果、これらの機械
はいわゆる“光学的”精度、すなわち赤外スペクトル領
域内に限定された光学系に適当な精度、で製品仕上げを
行なうことができる。他方、上記の機械は、可視および
紫外スペクトル領域における用途には、これらのスペク
トル領域内の光学的法則により必要とされる表面粗さお
よび粗面計的精度の、より厳格な規格のために、まだ十
分ではない。さらに、この高精度加工は、赤外の分野で
一般的に使用されている銅、アルミニウムまたは他の材
料におけるレーザーによる鏡面仕上げの様な特殊な用途
には経済的に好都合であるが、シリカまたは無機ガラス
系の透明光学部品を得るには、材料の硬度および脆さを
含む多くの理由から一般的に経済的ではない。事実、こ
れらの機械は、赤外用途に一般的な材料の加工に効果的
に使用できることが知られているが、これは光学ガラス
よりもはるかに高い加工特性によるものである。このこ
とは、ガラスが主要材料であり、その脆さのために単一
回転ダイアモンドポイント(S.P.T.D.M.)の技術が使用で
きないスペクトル領域で大きな難点となる。
【０００５】本発明者により提出された伊国特許出願第
ＭＩ−９２Ａ０２０３８号に記載されている様に、これ
らの高精度工作機械は、完全に等方性な光学部品および
デバイスを“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸
法で得るための中間製品に使用されるが、この中間製品
は、等方的に収縮する特性を有する様に、米国特許第
５，２９７，８１４号に記載されている技術により製造
されたシリカおよび／または他の金属酸化物の、理想的
には無定形の一体化されたエーロゲルである。ここで本
発明者は、米国特許第５，２０７，８１４号の技術によ
り製造されたゲルは、適当な型の中で、重要な点に関し
て参考としてここに含める伊国特許出願第ＭＩ−９２Ａ
０２０３８号に記載されている内容により、型の寸法を
１０，０００分の１部を超える精度で維持する、緻密化
された製品に直線的に小型化できることを発見した。そ
こで、本発明は、 −適当な型に、特定の化学的前駆物質から形成された、
ゾルと呼ばれる液体コロイド状分散物を冷間充填するこ
と、 −ゾルを重縮合させてそれぞれのゲルを形成すること
（ゲル化）、 −使用する型に対応した寸法でエーロゲルが得られるま
で、ゲルを超臨界乾燥させること、および −こうして得られた、酸化ケイ素のみからなるか、また
は酸化ケイ素および周期律表のIII 〜VI族に、および例
外的に他の族にも、属する元素の１種以上の酸化物を含
んでなり、無定形の一体化されたエーロゲルを等方的に
縮小すること（小型化）により、エーロゲルの幾何学的
形状を正確に限定して上記の製品を製造する方法に関す
る。
ＭＩ−９２Ａ０２０３８号に記載されている様に、これ
らの高精度工作機械は、完全に等方性な光学部品および
デバイスを“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸
法で得るための中間製品に使用されるが、この中間製品
は、等方的に収縮する特性を有する様に、米国特許第
５，２９７，８１４号に記載されている技術により製造
されたシリカおよび／または他の金属酸化物の、理想的
には無定形の一体化されたエーロゲルである。ここで本
発明者は、米国特許第５，２０７，８１４号の技術によ
り製造されたゲルは、適当な型の中で、重要な点に関し
て参考としてここに含める伊国特許出願第ＭＩ−９２Ａ
０２０３８号に記載されている内容により、型の寸法を
１０，０００分の１部を超える精度で維持する、緻密化
された製品に直線的に小型化できることを発見した。そ
こで、本発明は、 −適当な型に、特定の化学的前駆物質から形成された、
ゾルと呼ばれる液体コロイド状分散物を冷間充填するこ
と、 −ゾルを重縮合させてそれぞれのゲルを形成すること
（ゲル化）、 −使用する型に対応した寸法でエーロゲルが得られるま
で、ゲルを超臨界乾燥させること、および −こうして得られた、酸化ケイ素のみからなるか、また
は酸化ケイ素および周期律表のIII 〜VI族に、および例
外的に他の族にも、属する元素の１種以上の酸化物を含
んでなり、無定形の一体化されたエーロゲルを等方的に
縮小すること（小型化）により、エーロゲルの幾何学的
形状を正確に限定して上記の製品を製造する方法に関す
る。
【０００６】これらの冷間成形技術は、特別に製造され
た型を使用して行なわれる。これらの、製造する製品よ
りもはるかに大きな寸法を有する型は、“最終”製品自
体の“相似コピー”として定義される内容積を有し、粗
面計的な正確さ、表面粗さおよび製品自体との寸法比に
より特徴付けられる。こうして得られた製品は“ほとん
ど最終的な”寸法を有する、すなわち通常の方法による
光学研磨だけを必要とするか、あるいは最も好ましくは
“最終的な”寸法を有する、すなわち通常の光学的処理
を一切必要としない。したがって、本発明の、特殊なゾ
ル−ゲル合成方法に基づく新規な冷間成形技術を使用す
ることにより、シリカガラスまたは他の光学ガラスから
なる光学部品を経済的に製造することができる。そこで
本発明は、“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸
法を有し、完全に等方的な、酸化ケイ素のみからなる
か、または酸化ケイ素および周期律表のIII 〜VI族に、
および例外的に他の族にも、属する元素の１種以上の酸
化物を含んでなり、可視および紫外スペクトル領域に必
要な表面粗さに対する公差および粗面計的な正確さを備
えた寸法的精度を有する、光学的な製品、部品またはデ
バイスであって、前記公差が、０．３５０〜０．０２ミ
クロンの範囲に対応する1/2〜1/10波長、好ましくは可
視領域で平均０．２７５ミクロンに対応する1/4 波長に
等しいことを特徴とする光学的な製品、部品またはデバ
イスに関する。
た型を使用して行なわれる。これらの、製造する製品よ
りもはるかに大きな寸法を有する型は、“最終”製品自
体の“相似コピー”として定義される内容積を有し、粗
面計的な正確さ、表面粗さおよび製品自体との寸法比に
より特徴付けられる。こうして得られた製品は“ほとん
ど最終的な”寸法を有する、すなわち通常の方法による
光学研磨だけを必要とするか、あるいは最も好ましくは
“最終的な”寸法を有する、すなわち通常の光学的処理
を一切必要としない。したがって、本発明の、特殊なゾ
ル−ゲル合成方法に基づく新規な冷間成形技術を使用す
ることにより、シリカガラスまたは他の光学ガラスから
なる光学部品を経済的に製造することができる。そこで
本発明は、“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸
法を有し、完全に等方的な、酸化ケイ素のみからなる
か、または酸化ケイ素および周期律表のIII 〜VI族に、
および例外的に他の族にも、属する元素の１種以上の酸
化物を含んでなり、可視および紫外スペクトル領域に必
要な表面粗さに対する公差および粗面計的な正確さを備
えた寸法的精度を有する、光学的な製品、部品またはデ
バイスであって、前記公差が、０．３５０〜０．０２ミ
クロンの範囲に対応する1/2〜1/10波長、好ましくは可
視領域で平均０．２７５ミクロンに対応する1/4 波長に
等しいことを特徴とする光学的な製品、部品またはデバ
イスに関する。
【０００７】上記の、および他の操作上の詳細は下記の
実施例により説明するが、これらの実施例は本発明の範
囲を制限するものではない。実施例１ 純粋シリカからなる半製品の製造 光学レンズ用の半製品として、直径２．５cm、高さ１．
０cmのシリカガラスディスクを製造する。このために、
オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）１００ml（０．
４４モル）に、強く攪拌しながら、０．０１Ｎ−ＨＣｌ
８０mlを加える（モル比ＴＥＯＳ：Ｈ2 Ｏ：ＨＣｌ＝
１：１０：１．８ｘ１０-4）。約６０分後、清澄な溶液
が得られるので、この溶液に、なお強く攪拌しながら、
四塩化ケイ素から高温酸化により製造されたコロイド状
シリカ粉末（AerosilOX50-Degussa）５２．８ｇを加え
る。得られた混合物を、超音波を使用して約１０分間均
質化し、次いで遠心分離により透明化する。得られた均
質な分散液を、直径５．０cm、高さ２．０cmのポリエス
テル製の円筒状容器に注ぎ込み、密封し、オーブン中に
入れ、５０℃で１２時間保持する。得られたゲルをエタ
ノールで洗浄し、続いてオートクレーブ中、３００℃
で、あるいはいずれにせよ溶剤の臨界温度よりも高い温
度で、超臨界乾燥させる。エーロゲルが得られるので、
これを酸化雰囲気中、温度８００℃でか焼する。加熱中
に、オートクレーブ中の処理から来る残留有機物は燃焼
する。得られるエーロゲルの寸法は、最初の円筒状容器
の内容積の寸法である。か焼後、シリカエーロゲルのデ
ィスクに、２％の塩素を含むヘリウム気流を温度８００
℃で３０分間作用させ、存在するシラノール基を除去
し、最後にエーロゲルディスクをヘリウム雰囲気中、温
度１４００℃で１時間加熱し、シリカを完全に緻密化さ
せ、小型化する。冷却後、ディスクは所望の最終寸法
（直径２．５cmおよび高さ１．０cm）に達し、最初の型
により決定された最初のエーロゲルの形状との相似比を
維持している。この緻密化された材料は、溶融により得
られるシリカガラスと同じ物理化学的特性を有している
（密度＝２．２０、屈折率（５８７．５６nmにおける）
＝１．４５８５、Abbe分散＝６７．６）。
実施例により説明するが、これらの実施例は本発明の範
囲を制限するものではない。実施例１ 純粋シリカからなる半製品の製造 光学レンズ用の半製品として、直径２．５cm、高さ１．
０cmのシリカガラスディスクを製造する。このために、
オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）１００ml（０．
４４モル）に、強く攪拌しながら、０．０１Ｎ−ＨＣｌ
８０mlを加える（モル比ＴＥＯＳ：Ｈ2 Ｏ：ＨＣｌ＝
１：１０：１．８ｘ１０-4）。約６０分後、清澄な溶液
が得られるので、この溶液に、なお強く攪拌しながら、
四塩化ケイ素から高温酸化により製造されたコロイド状
シリカ粉末（AerosilOX50-Degussa）５２．８ｇを加え
る。得られた混合物を、超音波を使用して約１０分間均
質化し、次いで遠心分離により透明化する。得られた均
質な分散液を、直径５．０cm、高さ２．０cmのポリエス
テル製の円筒状容器に注ぎ込み、密封し、オーブン中に
入れ、５０℃で１２時間保持する。得られたゲルをエタ
ノールで洗浄し、続いてオートクレーブ中、３００℃
で、あるいはいずれにせよ溶剤の臨界温度よりも高い温
度で、超臨界乾燥させる。エーロゲルが得られるので、
これを酸化雰囲気中、温度８００℃でか焼する。加熱中
に、オートクレーブ中の処理から来る残留有機物は燃焼
する。得られるエーロゲルの寸法は、最初の円筒状容器
の内容積の寸法である。か焼後、シリカエーロゲルのデ
ィスクに、２％の塩素を含むヘリウム気流を温度８００
℃で３０分間作用させ、存在するシラノール基を除去
し、最後にエーロゲルディスクをヘリウム雰囲気中、温
度１４００℃で１時間加熱し、シリカを完全に緻密化さ
せ、小型化する。冷却後、ディスクは所望の最終寸法
（直径２．５cmおよび高さ１．０cm）に達し、最初の型
により決定された最初のエーロゲルの形状との相似比を
維持している。この緻密化された材料は、溶融により得
られるシリカガラスと同じ物理化学的特性を有している
（密度＝２．２０、屈折率（５８７．５６nmにおける）
＝１．４５８５、Abbe分散＝６７．６）。
【０００８】実施例２ 光学表面の複製 光学的規格（０．０８ミクロン未満に相当する波長で1/
5 未満の表面粗さ）で仕上げた内側表面を有する型を製
造する。型の内容積は直径５．０cm、高さ２．０cmの円
筒に相当する。円筒の一方の基底部は複製すべき光学表
面からなる。実施例１で得た均質な溶液に、水酸化アン
モニウム０．１Ｎ溶液を攪拌しながらpHが約４〜５にな
るまで滴下して加えることにより製造したコロイド状溶
液を型に注ぎ込む。この様に充填した型を密封し、オー
ブン中に置き、２０℃で１２時間保持する。ゲルの製造
およびそれに続く超臨界乾燥は実施例１に記載する手順
で行なう。エーロゲルの光学表面で測定した粗面計によ
る、および表面粗さの結果は、元の表面と同じ光学品質
を有し、粗さが０．１ミクロン未満であり、可視スペク
トル領域の平均波長の1/5 に相当する。
5 未満の表面粗さ）で仕上げた内側表面を有する型を製
造する。型の内容積は直径５．０cm、高さ２．０cmの円
筒に相当する。円筒の一方の基底部は複製すべき光学表
面からなる。実施例１で得た均質な溶液に、水酸化アン
モニウム０．１Ｎ溶液を攪拌しながらpHが約４〜５にな
るまで滴下して加えることにより製造したコロイド状溶
液を型に注ぎ込む。この様に充填した型を密封し、オー
ブン中に置き、２０℃で１２時間保持する。ゲルの製造
およびそれに続く超臨界乾燥は実施例１に記載する手順
で行なう。エーロゲルの光学表面で測定した粗面計によ
る、および表面粗さの結果は、元の表面と同じ光学品質
を有し、粗さが０．１ミクロン未満であり、可視スペク
トル領域の平均波長の1/5 に相当する。
【０００９】実施例３ 非球面レンズ 凸表面が、一般式
【数１】 （式中、ｙ軸はレンズの光学軸に相当する）により定義
される非球面に相当する平／凸レンズ用の半製品を与え
る型を設計した。直径１５mm±０．０５、高さ６．２５
mm±０．１０を有する緻密化された製品のための定数
は、下記の通りである。 − Ｃ＝０．１７３６４５９６ − Ｋ＝−１．００００００ − Ｄ＝−０．００００７１ − Ｅ＝０．００００２２ − Ｆ＝−６．６２３２３Ｅ-7 − Ｇ＝７．０３１７４Ｅ-9 緻密化された製品の特定の寸法を得るために、小型化フ
ァクターを２に等しくプログラムしたが、これは製造す
る所望の製品に対して２倍の寸法を有する型の内容積に
等しい。新しい定数の変換は、 − Ｃ´＝Ｃ／Ｒ − Ｋ´＝Ｋ − Ｄ´＝Ｄ／Ｒ3 − Ｅ´＝Ｅ／Ｒ5 − Ｆ´＝Ｆ／Ｒ7 − Ｇ´＝Ｇ／Ｒ8 数値制御による工作機械で適切な型を製造した。この実
験の目的は、表面の光学仕上げではなく、非球面レンズ
の平均プロファイルなので、型の表面に光学仕上げはし
なかった。ケイ酸ゾルは実施例２の手順で製造した。上
記の型を使用し、実施例２の手順によるエーロゲルの製
造を３回行った。
される非球面に相当する平／凸レンズ用の半製品を与え
る型を設計した。直径１５mm±０．０５、高さ６．２５
mm±０．１０を有する緻密化された製品のための定数
は、下記の通りである。 − Ｃ＝０．１７３６４５９６ − Ｋ＝−１．００００００ − Ｄ＝−０．００００７１ − Ｅ＝０．００００２２ − Ｆ＝−６．６２３２３Ｅ-7 − Ｇ＝７．０３１７４Ｅ-9 緻密化された製品の特定の寸法を得るために、小型化フ
ァクターを２に等しくプログラムしたが、これは製造す
る所望の製品に対して２倍の寸法を有する型の内容積に
等しい。新しい定数の変換は、 − Ｃ´＝Ｃ／Ｒ − Ｋ´＝Ｋ − Ｄ´＝Ｄ／Ｒ3 − Ｅ´＝Ｅ／Ｒ5 − Ｆ´＝Ｆ／Ｒ7 − Ｇ´＝Ｇ／Ｒ8 数値制御による工作機械で適切な型を製造した。この実
験の目的は、表面の光学仕上げではなく、非球面レンズ
の平均プロファイルなので、型の表面に光学仕上げはし
なかった。ケイ酸ゾルは実施例２の手順で製造した。上
記の型を使用し、実施例２の手順によるエーロゲルの製
造を３回行った。
【００１０】下記の様にしてエーロゲルに粗面計分析を
行なった。各エーロゲルをMitutoyoシリーズ３３２プロ
ファイルプロジェクターの中央に一列に置き、非球面プ
ロファイルの上記式に対応する理論的プロファイルと比
較した。比較は、スクリーン上に直接置いて行なった。
この方法の感度を増加するために、各分析を、写真を使
用して行ない、続いて巨大なスクリーン上に投影し、物
体の寸法の千分の十までの感度を得た。次いで、実施例
１に記載の熱処理によりエーロゲルを緻密化（小型化）
し、エーロゲルの場合における様にそれぞれの理論的プ
ロファイルと比較した。エーロゲルおよび緻密化した製
品の両方で、それぞれの理論的プロファイルに対する最
大偏差は、この方法の感度限界と考えられる値である
０．００２mm未満である。粗面計測定の例を図２に示す
が、そこではエーロゲルの非球面プロファイルが、式に
より与えられた理論的プロファイル（外側の黒い線）と
比較でき、理論的プロファイル点の場所を僅かに外側に
移動させ、表面に対して平行に走る傾向を観察し易くし
ている。粗面計分析に加えて、マイクロメーター計測に
より、緻密化された製品の主直径（平らな表面）に対し
て寸法的な再現性を確認した。結果を下記の表１に示
す。表１ 試料 平均直径（mm） 標準偏差 A 34/44-1 15.3775 0.003 A 34/26 15.3725 0.002 A 34/28 15.3780 0.003
行なった。各エーロゲルをMitutoyoシリーズ３３２プロ
ファイルプロジェクターの中央に一列に置き、非球面プ
ロファイルの上記式に対応する理論的プロファイルと比
較した。比較は、スクリーン上に直接置いて行なった。
この方法の感度を増加するために、各分析を、写真を使
用して行ない、続いて巨大なスクリーン上に投影し、物
体の寸法の千分の十までの感度を得た。次いで、実施例
１に記載の熱処理によりエーロゲルを緻密化（小型化）
し、エーロゲルの場合における様にそれぞれの理論的プ
ロファイルと比較した。エーロゲルおよび緻密化した製
品の両方で、それぞれの理論的プロファイルに対する最
大偏差は、この方法の感度限界と考えられる値である
０．００２mm未満である。粗面計測定の例を図２に示す
が、そこではエーロゲルの非球面プロファイルが、式に
より与えられた理論的プロファイル（外側の黒い線）と
比較でき、理論的プロファイル点の場所を僅かに外側に
移動させ、表面に対して平行に走る傾向を観察し易くし
ている。粗面計分析に加えて、マイクロメーター計測に
より、緻密化された製品の主直径（平らな表面）に対し
て寸法的な再現性を確認した。結果を下記の表１に示
す。表１ 試料 平均直径（mm） 標準偏差 A 34/44-1 15.3775 0.003 A 34/26 15.3725 0.002 A 34/28 15.3780 0.003
【図１】エーロゲルの上側表面の形状および緻密化され
た製品の対応する表面の形状を示す図である。
た製品の対応する表面の形状を示す図である。
【図２】実施例で得られたエーロゲルに対するプロファ
イル測定の結果を示す図である。
イル測定の結果を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項１】酸化ケイ素のみからなるか、または酸化ケ
イ素および周期律表のIII 〜VI族に属する元素の１種以
上の酸化物を含んでなり、可視および紫外スペクトル領
域に要求される表面粗さに対する公差および粗面計的な
正確さを備えた寸法的精度を有する、“最終的な”また
は“ほとんど最終的な”寸法を有し、完全に等方性の光
学製品であって、前記公差が０．３５０〜０．０２ミク
ロンの範囲に対応する1/2 〜1/10波長であることを特徴
とする光学製品。 - 【請求項２】可視領域で０．２７５ミクロンに対応する
1/4 波長に等しい公差を有する、請求項１に記載の光学
製品。 - 【請求項３】酸化ケイ素、および酸化ゲルマニウムおよ
び酸化チタンから選択された第二の酸化物からなる、請
求項１に記載の光学製品。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の製品
の光学系における使用。 - 【請求項５】酸化ケイ素のみからなるか、または酸化ケ
イ素および周期律表のIII 〜VI族に属する元素の１種以
上の酸化物を含んでなり、可視および紫外スペクトル領
域に要求される表面粗さに対する公差および粗面計的な
正確さを備えた寸法的精度を有する、“最終的な”また
は“ほとんど最終的な”寸法を有し、完全に等方性の高
精度製品であって、前記公差が０．３５０〜０．０２ミ
クロンの範囲に対応する1/2 〜1/10波長であることを特
徴とする製品。 - 【請求項６】可視領域で０．２７５ミクロンに対応する
1/4 波長に等しい公差を有する、請求項５に記載の高精
度製品。 - 【請求項７】酸化ケイ素、および酸化ゲルマニウムおよ
び酸化チタンから選択された第二の酸化物からなる、請
求項５に記載の高精度製品。 - 【請求項８】請求項５〜７のいずれか１項に記載の製品
の、電子工業またはセラミック工業における部品として
の使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI942035A IT1270628B (it) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Manufatti in ossido di silicio e/o altri ossidi metallici misti e procedimento per la loro preparazione in dimensioni finali o quasi finali |
| IT94A002035 | 1994-10-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08190001A true JPH08190001A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11369657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7260528A Pending JPH08190001A (ja) | 1994-10-06 | 1995-10-06 | 酸化ケイ素および／または他の混合金属酸化物から成る製品およびその“最終的な”または“ほとんど最終的な”寸法における製造方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6567210B2 (ja) |
| EP (1) | EP0705797B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08190001A (ja) |
| AT (1) | ATE191207T1 (ja) |
| CA (1) | CA2159975C (ja) |
| DE (1) | DE69515953T2 (ja) |
| DK (1) | DK0705797T3 (ja) |
| ES (1) | ES2143572T3 (ja) |
| GR (1) | GR3033159T3 (ja) |
| IT (1) | IT1270628B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006520313A (ja) * | 2003-03-20 | 2006-09-07 | デグサ ノヴァラ テクノロジー ソチエタ ペル アツィオーニ | 光学製品および該光学製品を製造するためのゾルゲル法 |
| JP2018090440A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | クアーズテック株式会社 | 鋭角部を有する光学部品の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19943103A1 (de) | 1999-09-09 | 2001-03-15 | Wacker Chemie Gmbh | Hochgefüllte SiO2-Dispersion, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
| US6679945B2 (en) | 2000-08-21 | 2004-01-20 | Degussa Ag | Pyrogenically prepared silicon dioxide |
| DE10158521B4 (de) * | 2001-11-29 | 2005-06-02 | Wacker-Chemie Gmbh | In Teilbereichen oder vollständig verglaster SiO2-Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE10260320B4 (de) * | 2002-12-20 | 2006-03-30 | Wacker Chemie Ag | Verglaster SiO2-Formkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung |
| DE10339676A1 (de) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Wacker-Chemie Gmbh | SiO2-Formkörper, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
| KR100855809B1 (ko) * | 2004-06-22 | 2008-09-01 | 에보니크 데구사 게엠베하 | 금속 산화물 졸, 이를 사용하여 생성된 층 및 성형품 |
| DE102004030093A1 (de) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Degussa Ag | Metalloxid-Sol, damit hergestellte Schicht und Formkörper |
| EP1700830A1 (en) | 2005-03-09 | 2006-09-13 | Novara Technology S.R.L. | Process for the production of monoliths by means of the invert sol-gel process |
| US8435474B2 (en) * | 2006-09-15 | 2013-05-07 | Cabot Corporation | Surface-treated metal oxide particles |
| US20080070146A1 (en) | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Cabot Corporation | Hydrophobic-treated metal oxide |
| US8455165B2 (en) * | 2006-09-15 | 2013-06-04 | Cabot Corporation | Cyclic-treated metal oxide |
| JP2011100111A (ja) * | 2009-10-09 | 2011-05-19 | Seiko Epson Corp | 光学物品、光学物品の製造方法、電子機器 |
| CN106154359B (zh) * | 2015-03-24 | 2018-03-20 | 福州高意光学有限公司 | 一种非球面光学元件制作方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055407A (en) * | 1976-11-01 | 1977-10-25 | Ppg Industries, Inc. | Apparatus for the manufacture of flat glass having a glass refractory delivery piece and method of installation |
| FR2507171A1 (fr) * | 1981-06-04 | 1982-12-10 | Zarzycki Jerzy | Aerogels de silice monolithiques, leur preparation et leur utilisation pour la preparation d'articles en verre de silice et de materiaux thermiquement isolants |
| US4604667A (en) * | 1981-10-27 | 1986-08-05 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Recording medium for recording and/or reproducing apparatus |
| US4776867A (en) * | 1986-08-15 | 1988-10-11 | Gte Laboratories Incorporated | Process for molding optical components of silicate glass to a near net shape optical precision |
| US4680049A (en) * | 1986-08-15 | 1987-07-14 | Gte Laboratories Incorporated | Process for molding optical components of silicate glass to a near net shape optical precision |
| JPS6486344A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Victor Company Of Japan | Information recording carrier and production thereof |
| US5069816A (en) * | 1988-01-11 | 1991-12-03 | Mmii Incorporated | Zirconium silica hydrogel compositions and methods of preparation |
| JPH02120246A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-08 | Seiko Epson Corp | 微細パターン転写ガラスの製造方法 |
| US5207814A (en) | 1989-02-10 | 1993-05-04 | Enichem S.P.A. | Process for preparing monoliths of aerogels of metal oxides |
| IT1230709B (it) * | 1989-02-10 | 1991-10-29 | Enichem Spa | Procedimento per la preparazione di monoliti di aerogel di ossidi di metalli. |
| US5076980A (en) * | 1990-08-01 | 1991-12-31 | Geltech, Inc. | Method of making sol-gel monoliths |
| EP0535388A1 (en) * | 1991-09-03 | 1993-04-07 | Konica Corporation | A blank member and a glass optical element and processes for manufacturing them |
| WO1993021120A1 (en) * | 1992-04-13 | 1993-10-28 | Geltech, Inc. | Glass and ceramic components having microscopic features |
| IT1256359B (it) * | 1992-09-01 | 1995-12-01 | Enichem Spa | Procedimento per la preparazione di componenti e dispositivi ottici indimensioni finali o quasi finali, e prodotti cosi' ottenuti |
| US5297814A (en) | 1992-11-20 | 1994-03-29 | Peters Eddie R | Clipboard for teaching children to write correctly |
-
1994
- 1994-10-06 IT ITMI942035A patent/IT1270628B/it active IP Right Grant
-
1995
- 1995-09-19 AT AT95114722T patent/ATE191207T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-09-19 DK DK95114722T patent/DK0705797T3/da active
- 1995-09-19 DE DE69515953T patent/DE69515953T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-19 ES ES95114722T patent/ES2143572T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-19 EP EP95114722A patent/EP0705797B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-25 US US08/533,551 patent/US6567210B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-05 CA CA002159975A patent/CA2159975C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-06 JP JP7260528A patent/JPH08190001A/ja active Pending
-
2000
- 2000-04-04 GR GR20000400852T patent/GR3033159T3/el not_active IP Right Cessation
- 2000-08-30 US US09/651,109 patent/US6374637B1/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2006520313A (ja) * | 2003-03-20 | 2006-09-07 | デグサ ノヴァラ テクノロジー ソチエタ ペル アツィオーニ | 光学製品および該光学製品を製造するためのゾルゲル法 |
| JP2018090440A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | クアーズテック株式会社 | 鋭角部を有する光学部品の製造方法 |
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| DE69515953T2 (de) | 2000-10-05 |
| DK0705797T3 (da) | 2000-07-24 |
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| US6374637B1 (en) | 2002-04-23 |
| US6567210B2 (en) | 2003-05-20 |
| US20020063953A1 (en) | 2002-05-30 |
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| EP0705797A3 (en) | 1996-08-21 |
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