(57)【要約】【課題】光学素子の生産工程における実効的な冷却速度を把握し、最終的に得られる光学素子の屈折率またはアッベ数を予測できる方法、並びにこの方法を利用して、所望の屈折率またはアッベ数を有する光学素子を提供できる、組成を調整したガラス素材の製造方法を提供する。【解決手段】プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子の屈折率またはアッベ数を予測する方法。前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材Ａを用いて求める工程、ガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて基準屈折率を求める工程、および上記実効冷却速度と基準屈折率から、上記工程と同一の条件で運転される徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の屈折率またはアッベ数を求める工程を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子の屈折率を予測する方法であって、
前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材であるガラス素材Ａを用いて求める工程(1)、
ガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて所定波長における基準屈折率を求める工程(2)、但し、ガラス素材Ｂはガラス素材Ａとは異なる組成を有する、および
上記実効冷却速度と基準屈折率から、工程(1)と同一の条件で運転される上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率を求める工程(3)
を含む前記方法。
【請求項２】
実効冷却速度は、上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ａからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ０と、ガラス素材Ａについて求めた前記波長における基準屈折率ｎｓと、ガラス素材Ａについての前記波長における徐冷係数βから求める請求項１に記載の方法。
【請求項３】
実効冷却速度Ｒ0は、以下の式により算出される請求項２に記載の方法。
Ｒ0＝Ｒｓ／１０Δn/β
Ｒｓ:基準徐冷速度
Δｎ:屈折率ｎ０−基準屈折率ｎｓ
β:徐冷係数β
【請求項４】
前記所定波長が、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長である請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子のアッベ数を予測する方法であって、
前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材であるガラス素材Ａを用いて求める工程(11)、
ガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて、所定波長における基準屈折率、Ｆ線スペクトルにおける基準屈折率およびＣ線スペクトルにおける基準屈折率を求める工程(12)、但し、ガラス素材Ｂはガラス素材Ａとは異なる組成を有し、前記所定波長はＦ線スペクトルまたはＣ線スペクトルの波長と同一であっても異なってもよい、および
上記実効冷却速度と基準屈折率から、工程(11)と同一の条件で運転される上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ、Ｆ線スペクトルにおける屈折率ｎＦおよびＣ線スペクトルにおける屈折率ｎＣを求める工程(13)、
上記屈折率ｎ、ｎＦおよびｎＣから以下の式に従って所定波長におけるアッベ数νを求める工程(14)を含む前記方法。
ν＝（ｎ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
【請求項６】
前記所定波長が、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長であり、前記波長におけるアッベ数νを以下の式に従って求める（但し、νｄはｄ線スペクトルにおけるアッベ数であり、νＣはＣ線スペクトルにおけるアッベ数であり、νＦはＦ線スペクトルにおけるアッベ数であり、またはνｇはｇ線スペクトルにおけるアッベ数である請求項５に記載の方法。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νＣ＝（ｎＣ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νＦ＝（ｎＦ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νｇ＝（ｎｇ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
【請求項７】
実効冷却速度は、上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ａからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ０と、ガラス素材Ａについて求めた前記波長における基準屈折率ｎｓと、ガラス素材Ａについての前記波長における徐冷係数βから求める請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
実効冷却速度Ｒ0は、以下の式により算出される請求項７に記載の方法。
Ｒ0＝Ｒｓ／１０Δn/β
Ｒｓ:基準徐冷速度
Δｎ:屈折率ｎ０-基準屈折率ｎｓ
β:徐冷係数β
【請求項９】
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子に用いられる、組成を調整したガラス素材の製造方法であって、
請求項１〜４のいずれかに記載の方法で、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子の屈折率を予測する工程(20)、
前記予測された屈折率と所望のガラス製光学素子の屈折率の差を求める工程(21)、
前記屈折率の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調製する工程(22)を含む、
前記方法。
【請求項１０】
工程(22)で得られたガラス素材について工程(20)を行って屈折率を予測し、工程(22)で得られたガラス素材が、所望の屈折率のガラス製光学素子を提供することを確認する工程をさらに含む、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
工程(22)で得られたガラス素材が、所望の屈折率のガラス製光学素子を提供するものではない場合、さらに工程(21)および(22)を実施する、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子に用いられる、組成を調整したガラス素材の製造方法であって、
請求項５〜８のいずれかに記載の方法で、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子のアッベ数を予測する工程(30)、
前記予測されたアッベ数と所望のガラス製光学素子のアッベ数の差を求める工程(31)、
前記アッベ数の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調整する工程(32)を含む、
前記方法。
【請求項１３】
工程(32)で得られたガラス素材について工程(30)を行ってアッベ数を予測し、工程(32)で得られたガラス素材が、所望のアッベ数のガラス製光学素子を提供することを確認する工程をさらに含む、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
工程(32)で得られたガラス素材が、所望のアッベ数のガラス製光学素子を提供するものではない場合、さらに工程(31)および(32)を実施する、請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガラス製光学素子の屈折率を予測する方法、組成を調整したガラス素材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所要の光学性能を有するガラス製光学素子を得るには、高い形状精度に加え、屈折率などの光学特性が高精度に定まった光学ガラスが必要となる。
【０００３】
ガラスの光学特性はその組成によって定まるが、組成が全く同じでも光学素子製造時の熱履歴の変化によって屈折率が僅かに変化し、その変化量が光学素子の性能に大きく影響する。こうした現象に注目し、熱履歴も考慮して所望の屈折率を得るための技術が特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３００７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１７６７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プレス成形した後等に、徐冷などの熱処理を加えることにより、光学ガラスの屈折率は変化する。特許文献１、２は、所定の徐冷速度に対して所望の屈折率が得られるようにガラス組成を調整することを開示している。しかし、徐冷の際に、ガラスは必ずしも設定した一定の冷却速度で冷却されるとは限らずどのような冷却曲線をとるか把握できない場合がある。
【０００６】
例えば、光学ガラスの生産者とこの光学ガラスを用いた光学素子の生産者とは違う場合があり、その場合、光学ガラスの生産者はガラス組成を調整することはできるが、最終的な光学素子の屈折率およびアッベ数を決める徐冷速度を選択することはできない。一方、光学素子の生産者は徐冷速度など光学素子を生産する過程の熱履歴を設定することはできるが、ガラス組成を調整することはできない。
【０００７】
このようなガラス生産者と光学素子の生産者の間、あるいはガラスの生産者と光学素子の設計者の間での問題は、光学素子の高機能化、高性能化に伴って生じる問題である。なぜなら、本発明者らの知見によれば、光学素子を構成するガラスの組成を定めると、光学素子を生産する過程における徐冷速度をどのように調整しようとも、屈折率ｎｄとアッベ数νｄは、一方の軸に屈折率ｎｄ、他方の軸にアッベ数νｄをとったνｄ−ｎｄ平面上で一義的に定まった直線上を移動するだけで、直線から外れた座標をとることはないからである。屈折率ｎｄとアッベ数νｄを同時に調整するには、ガラス組成を適宜調整することによって、ガラスが有する基準となる光学特性値(例えば、基準屈折率など)をシフトさせ、所要の徐冷速度で徐冷したときに所望の光学特性が得られるようにする必要がある。しかし、ガラスの生産者が有する組成に関する情報と光学素子の生産者が有する徐冷に関する情報が共有されない場合には、上記組成の調整は容易ではなく、問題の解決は困難であった。
【０００８】
こうした事情が、所望の光学特性を有する光学素子を効率よく生産する上での障害になっていた。光学素子製造の際にどのような冷却曲線をとるか把握できない場合でも、光学素子を形成する光学ガラスの屈折率を正確に管理できれば、光学機器の高精細化、高精度化が可能になる。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされた発明である。
具体的には、本発明の目的は、光学ガラスを用いた光学素子の生産者が、この光学ガラスの生産者と異なる場合であっても、光学ガラスを用いた光学素子の生産者が実施する光学素子の生産工程における実効的な冷却速度を把握し、最終的に得られる光学素子の屈折率および／またはアッベ数を予測できる方法を提供することにある。
【００１０】
さらに本発明の目的は、上記光学素子の屈折率および／またはアッベ数の予測方法を利用して、所望の屈折率および／またはアッベ数を有する光学素子を提供できる、調整した組成を有するガラス素材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は以下の通りである。
[1]
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子の屈折率を予測する方法であって、
前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材であるガラス素材Ａを用いて求める工程(1)、
実際にガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて基準屈折率を求める工程(2)、但し、ガラス素材Ｂはガラス素材Ａとは異なる組成を有する、および
上記実効冷却速度と基準屈折率から、工程(1)と同一の条件で運転される上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の屈折率を求める工程(3)
を含む前記方法。
[2]
実効冷却速度は、上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ａからなるガラス製光学素子の屈折率ｎ０と、ガラス素材Ａについて求めた基準屈折率ｎｓと、ガラス素材Ａについての徐冷係数βから求める[1]に記載の方法。
[3]
実効冷却速度Ｒ0は、以下の式により算出される[2]に記載の方法。
Ｒ0＝Ｒｓ／１０Δn/β
Ｒｓ:基準徐冷速度
Δｎ:屈折率ｎ０−基準屈折率ｎｓ
β:徐冷係数β
[4]
前記所定波長が、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長である[1]または[2]に記載の方法。
[5]
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子のアッベ数を予測する方法であって、
前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材であるガラス素材Ａを用いて求める工程(11)、
ガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて、所定波長における基準屈折率、Ｆ線スペクトルにおける基準屈折率およびＣ線スペクトルにおける基準屈折率を求める工程(12)、但し、ガラス素材Ｂはガラス素材Ａとは異なる組成を有し、前記所定波長はＦ線スペクトルまたはＣ線スペクトルの波長と同一であっても異なってもよい、および
上記実効冷却速度と基準屈折率から、工程(11)と同一の条件で運転される上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ、Ｆ線スペクトルにおける屈折率ｎＦおよびＣ線スペクトルにおける屈折率ｎＣを求める工程(13)、
上記屈折率ｎ、ｎＦおよびｎＣから以下の式に従って所定波長におけるアッベ数νを求める工程(14)を含む前記方法。
ν＝（ｎ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
[6]
前記所定波長が、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長であり、前記波長におけるアッベ数νを以下の式に従って求める（但し、νｄはｄ線スペクトルにおけるアッベ数であり、νＣはＣ線スペクトルにおけるアッベ数であり、νＦはＦ線スペクトルにおけるアッベ数であり、またはνｇはｇ線スペクトルにおけるアッベ数である[5]に記載の方法。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νＣ＝（ｎＣ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νＦ＝（ｎＦ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νｇ＝（ｎｇ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
[7]
実効冷却速度は、上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ａからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ０と、ガラス素材Ａについて求めた前記波長における基準屈折率ｎｓと、ガラス素材Ａについての前記波長における徐冷係数βから求める[5]または[6]に記載の方法。
[8]
実効冷却速度Ｒ0は、以下の式により算出される[7]に記載の方法。
Ｒ0＝Ｒｓ／１０Δn/β
Ｒｓ:基準徐冷速度
Δｎ:屈折率ｎ０-基準屈折率ｎｓ
β:徐冷係数β
[9]
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子に用いられる、組成を調整したガラス素材の製造方法であって、
[1]〜[4]のいずれかに記載の方法で、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子の屈折率を予測する工程(20)、
前記予測された屈折率と所望のガラス製光学素子の屈折率の差を求める工程(21)、
前記屈折率の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調製する工程(22)を含む、前記方法。
[10]
工程(22)で得られたガラス素材について工程(20)を行って屈折率を予測し、工程(22)で得られたガラス素材が、所望の屈折率のガラス製光学素子を提供することを確認する工程をさらに含む、[9]に記載の製造方法。
[11]
工程(22)で得られたガラス素材が、所望の屈折率のガラス製光学素子を提供するものではない場合、さらに工程(21)および(22)を実施する、[9]に記載の製造方法。
[12]
プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子に用いられる、組成を調整したガラス素材の製造方法であって、
[5]〜[8]きいずれかに記載の方法で、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子のアッベ数を予測する工程(30)、
前記予測されたアッベ数と所望のガラス製光学素子のアッベ数の差を求める工程(31)、
前記アッベ数の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調整する工程(32)を含む、前記方法。
[13]
工程(32)で得られたガラス素材について工程(30)を行ってアッベ数を予測し、工程(32)で得られたガラス素材が、所望のアッベ数のガラス製光学素子を提供することを確認する工程をさらに含む、[12]に記載の製造方法。
[14]
工程(32)で得られたガラス素材が、所望のアッベ数のガラス製光学素子を提供するものではない場合、さらに工程(31)および(32)を実施する、[13]に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学ガラスを用いた光学素子の生産者が実施する光学素子の生産工程における実効的な冷却速度を把握し、最終的に得られる光学素子の屈折率および／またはアッベ数を予測できる。そのため、光学ガラスを用いた光学素子の生産者が、この光学ガラスの生産者と異なる場合であっても、光学素子を形成する光学ガラスの屈折率を正確に管理できれば、光学機器の高精細化、高精度化が可能になる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、上記で把握された実効的な冷却速度を考慮して、組成を調整したガラス素材の製造方法が提供され、それにより、所望の屈折率および／またはアッベ数を有する光学素子を提供でき、光学機器の高精細化、高精度化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、横軸に冷却速度の常用対数をとり、縦軸にｎｄ値をとり、表１に示す測定結果をプロットした結果である。
【図２】図２は、横軸に波長（nm）、縦軸に徐冷係数をとり、表２に示すデータをプロットした結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[屈折率予測方法]
本発明の第１の態様は、プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子の屈折率を予測する方法である。この方法は、以下の工程(1)〜(3)を含む。
【００１６】
工程(1)
工程(1)は、前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材であるガラス素材Ａを用いて求める工程である。
【００１７】
実効冷却速度は、上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ａからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ０と、ガラス素材Ａについて求めた前記波長における基準屈折率ｎｓと、ガラス素材Ａについての前記波長におけるβ値から求めることができる。所定波長には特に制限はなく、例えば、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長であることができる。以下、実効冷却速度についてさらに具体的に説明する。以下では、ｄ線スペクトルの波長を所定波長として説明する。
【００１８】
波長５８７．５６ｎｍ（ｄ線）におけるガラスの屈折率をｎｄ、波長４８６．１３ｎｍ（F線）におけるガラスの屈折率をｎＦ、波長６５６．２７ｎｍ（C線）におけるガラスの屈折率をｎＣと表示すると、アッベ数νｄは(１)式で定義される。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）                          ・・・（１）
【００１９】
光学ガラスを一定温度に保持した後に定速で冷却すると屈折率はある一定値に収束する。ここで保持温度はガラスによって異なる固有の温度である。また、以下、徐冷の際の冷却速度を徐冷速度と呼ぶ。
【００２０】
まず、基準徐冷速度Ｒｓを定め、Ｒｓを徐冷速度の１単位（Ｒｓ＝１）とする。任意の徐冷速度はＲｓとの比によって表すものとする。ガラスを基準徐冷速度で徐冷したときの屈折率ｎｄを基準屈折率ｎｄｓと定義する。任意の徐冷速度Ｒで徐冷したときの屈折率ｎｄは（２）式で記述される。
ｎｄ＝ｎｄｓ−βｄ×ｌｏｇ10Ｒ                              ・・・（２）
ここで、βｄはガラスと波長に固有な定数であって、波長５８７．５６ｎｍにおける徐冷係数と呼ぶ。
【００２１】
目的とする光学素子の屈折率ｎｄをｎｄ０とすると、ｎｄ０を得るための徐冷速度Ｒ0とｎｄ０の関係は、
ｎｄ０＝ｎｄｓ−βｄ×ｌｏｇ10Ｒ0                            ・・・（３）
となる。（２）、（３）式から偏差量Δｎｄは、
Δｎｄ＝ｎｄ０−ｎｄｓ
＝−βｄ×（ｌｏｇ10Ｒ0−ｌｏｇ10Ｒｓ）
＝−βｄ×ｌｏｇ10Ｒ0                                  ・・・（４）
となる。
【００２２】
従って、実効冷却速度は、徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ａからなるガラス製光学素子の屈折率ｎｄ０とガラス素材Ａについて求めた基準屈折率ｎｄｓとから得られるΔｎｄとガラス素材Ａについてのｄ線におけるβ値（βｄ）から以下の式で求まる。
Ｒ0＝１０-Δnd/βd                                            ・・・（５）
【００２３】
実効冷却速度Ｒ0は、以下の式により算出される。
Ｒ0＝Ｒｓ／１０Δnd/βd
Ｒｓ:基準徐冷速度
Δｎｄ:屈折率ｎｄ０−基準屈折率ｎｄｓ
βｄ: ｄ線における徐冷係数β
【００２４】
以上の算出方法は、実効冷却速度を所定波長をｄ線とした場合における屈折率、基準屈折率、徐冷係数β値に基づき算出した例である。しかし、ｄ線以外の所定の波長における屈折率、基準屈折率、徐冷係数β値に基づき実効冷却速度を算出することもできる。そして、その結果は、ｄ線における屈折率、基準屈折率、徐冷係数β値をもとに算出した値と一致する。
【００２５】
実効冷却速度Ｒ0は、以下のように定義できる。
一般の徐冷速度は、ガラス転移温度Ｔｇ付近の温度を温度Ｔ［℃］とすると、Ｔ［℃］から（Ｔ−１００）℃まで下がるのに要した時間から毎時何℃として算出する。しかし、実際のガラスは、この一定の速度で冷却されたかわからない場合があり（高温ほど冷却速度が大きく、温度の低下に伴って冷却速度が減少するなど）、ガラスの冷却あるいは徐冷における屈折率変化の観点から、この速度で一定に冷却されたと見なし得る冷却速度を実効冷却速度とする。
【００２６】
尚、基準屈折率ｎｓは所定の徐冷条件で求めた屈折率と定義でき、所定の徐冷条件とは、例えば、−０．５〜−５０℃／時の範囲の徐冷速度で、そのガラス素材からなるサンプル片を（Ｔｇ−３０℃）以上かつ（Ｔｇ＋１０℃）以下の範囲のいずれかの温度から少なくとも１００℃低い温度まで冷却した後に、室温まで戻す（その後の室温までの冷却速度はサンプル片の屈折率に影響を実質的に与えないので任意である）ことを意味し、この条件で得られた上記サンプル片が有する屈折率を基準屈折率ｎｓと定義する。基準屈折率を求める際に用いた冷却速度を基準冷却速度と呼ぶ。所定の徐冷条件における徐冷速度の絶対値は、０．５℃／時未満とすることも理論上は可能であるが、徐冷速度が遅くなると基準屈折率を測定するのに過剰に長い時間を要することになるので、徐冷速度の絶対値の下限は、０．５℃／時とすることが好ましく、１℃／時とすることがより好ましい。また、徐冷速度を−５０℃／時を超える速度で急冷すると、ガラス内部の歪が大きくなるなどの問題が生じることがある。そのため、徐冷速度の絶対値の上限は、５０℃／時とすることが好ましく、４０℃／時とすることがより好ましく、３５℃／時とすることがさらに好ましい。所定の徐冷条件における徐冷速度は、便宜上は、−１℃／時とすることが好ましく、徐冷速度が−１℃／時の場合に基準徐冷速度は１となり、上記（２）が成り立つ。徐冷速度が−１℃／時以外の場合には、基準徐冷速度は１より大きいかまたは小さく、所定の係数をかけて調整する必要がある。
【００２７】
上記基準徐冷速度は、個々のガラスについて個別にまたは独立に定義してもよいし、すべての、あるいは一定のグループ内のガラスについて共通する基準徐冷速度を定めてもよい。
【００２８】
徐冷係数βは、冷却速度あるいは徐冷速度に対する屈折率の変化量に関するそのガラス素材に特有の物性値である。徐冷係数βは、同一のガラス素材からなるサンプル片について、上記所定冷却条件で徐冷した後の屈折率を少なくとも２つの異なる徐冷速度、好ましくは少なくとも３つの異なる徐冷速度について測定し、その値から求めることができる。具体的には参考例１に求め方の詳細な例を示した。
【００２９】
上記式（５）は、見方を変えれば、基準屈折率ｎｄｓより屈折率ｎｄをΔｎｄだけシフトさせたい場合、徐冷速度を上記（５）で示されるようにΔｎｄとβ値（βｄ）から算出される値とすればよいことを意味する。
【００３０】
例えば、−３０℃／時を基準徐冷速度Ｒｓとすると、屈折率ｎｄをΔｎｄだけシフトしたい場合は、−３０℃／時に上記Ｒ0を乗じた徐冷速度で徐冷すればよい。
【００３１】
徐冷係数は屈折率と同じように波長によって異なる値をとる（ただし、有効数字で表示したとき、同じ値になることはある。）。そこで、ｄ線スペクトルにおける屈折率をｎｄ、Ｃ線スペクトルにおける屈折率をｎＣ、Ｆ線スペクトルにおける屈折率をｎＦ、ｇ線スペクトルにおける屈折率をｎｇと書くように、徐冷係数もβｄ、βＣ、βＦ、βｇと書くと、以下の関係が成り立つ。
ｎｄ＝ｎｄｓ−βｄ×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＣ＝ｎＣｓ−βＣ×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＦ＝ｎＦｓ−βＦ×ｌｏｇ10Ｒ
ｎｇ＝ｎｇｓ−βｇ×ｌｏｇ10Ｒ
【００３２】
工程(1)で実効冷却速度を求めるのに使用するガラス素材Ａは、任意の組成を有するガラス素材であり、組成等に特に制限はない。
【００３３】
また、実効冷却速度を求めるのに使用するガラス素材Ａの形状や寸法についても特に制限はないが、生産しようとする光学素子の形状や寸法と同等のものを使用することが望ましい。
【００３４】
工程(1)において、ガラス素材Ａを用いて、ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を求めておけば、それ以降、同じ徐冷装置を用いて同様の条件で実施する徐冷については、上記で求めた実効冷却速度を用いることができる。この点については、後述する。
【００３５】
工程(2)
工程(2)は、実際にガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて基準屈折率を求める工程である。実際にガラス製光学素子を製造するためのガラス素材がガラス素材Ａの場合は、上記工程(1)で得られた屈折率ｎ０がガラス製光学素子の屈折率である。
それに対して、本発明では、ガラス素材Ａとは異なる組成を有するガラス素材Ｂからあるガラス製光学素子について、同じ徐冷装置を用いて同様の条件で実施する徐冷に付した場合に得られる屈折率を求める（予測する）。そのため工程(2)では、ガラス素材Ｂについて基準屈折率を求める。基準屈折率の求め方は工程(1)で説明したのと同様である。
【００３６】
工程(3)
工程(3)は、上記(1)で得られた実効冷却速度と工程(2)で得られた基準屈折率から、工程(1)と同一の条件で運転される上記徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなる光学素子の屈折率を求める工程であり、ガラス素材Ｂからなる光学素子の屈折率は以下の式で算出できる。
ガラスＢの各波長（ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線）における基準屈折率をｎｄｓ（B）、ｎＣｓ（B）、ｎＦｓ（B）、ｎｄｓ（B）、前記各波長における徐冷係数β値をβｄ（B）、βＣ（B）、βＦ（B）、βｇ（B）、実効冷却速度Ｒとすると、
ｎｄ（B）＝ｎｄｓ（B）−βｄ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＣ（B）＝ｎＣｓ（B）−βＣ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＦ（B）＝ｎＦｓ（B）−βＦ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
ｎｇ（B）＝ｎｇｓ（B）−βｇ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
となる。
【００３７】
工程(3)で得られたガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の屈折率が、所望の屈折率の場合には、このガラス素材Ｂを用いて、ガラス製光学素子を製造することができる。しかし、工程(3)で得られたガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の屈折率が、所望の屈折率ではない場合には、この結果に基づいて、ガラス素材Ｂの組成を変更して、所望の屈折率を有するガラス製光学素子を製造することができるガラス素材Cを調製する。この点については、本発明の第３の態様において説明する。
【００３８】
[アッベ数予測方法]
本発明の第２の態様は、プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子のアッベ数を予測する方法である。この方法は、以下の工程(11)〜(14)を含む。
【００３９】
工程(11)
工程(11)は、前記ガラス製光学素子の徐冷に用いる徐冷装置が有する実効冷却速度を、任意の組成を有するガラス素材Ａを用いて求める工程である。この工程は前記本発明の屈折率予測方法における工程(1)と同様に実施できる。
【００４０】
工程(12)
工程(12)は、ガラス製光学素子を製造するためのガラス素材Ｂについて、所定波長における基準屈折率、Ｆ線スペクトルにおける基準屈折率およびＣ線スペクトルにおける基準屈折率を求める工程である。但し、ガラス素材Ｂはガラス素材Ａとは異なる組成を有する。さらに、前記所定波長はＦ線スペクトルまたはＣ線スペクトルの波長と同一であっても異なってもよい。前記所定波長は、例えば、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長であることができる。ガラス素材Ｂについての所定波長における基準屈折率、Ｆ線スペクトルにおける基準屈折率およびＣ線スペクトルにおける基準屈折率は、前記本発明の屈折率予測方法における工程(1)および(2)の説明を参照して実施できる。
【００４１】
工程(13)
工程(13)は、工程(11)で求めた実効冷却速度と工程(12)で求めた所定波長における基準屈折率から、工程(11)と同一の条件で運転される徐冷装置で徐冷して得られるガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子の所定波長における屈折率ｎ、Ｆ線スペクトルにおける屈折率ｎＦおよびＣ線スペクトルにおける屈折率ｎＣを求める工程である。前述の様に、所定波長がｄ線スペクトルの波長の場合、ｎd、ｎＦおよびｎＣはそれぞれ以下の式で示される。
ｎｄ＝ｎｄｓ−βｄ×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＣ＝ｎＣｓ−βＣ×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＦ＝ｎＦｓ−βＦ×ｌｏｇ10Ｒ
【００４２】
工程(14)
工程(14)は、上記屈折率ｎ、ｎＦおよびｎＣから以下の式に従って所定波長におけるアッベ数νを求める工程である。
ν＝（ｎ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
【００４３】
前記所定波長は、例えば、ｄ線スペクトル、Ｃ線スペクトル、Ｆ線スペクトル、またはｇ線スペクトルにおける波長であることができ、前記波長におけるアッベ数νは、それぞれ以下の式に従って求めることができる。但し、νｄはｄ線スペクトルにおけるアッベ数であり、νＣはＣ線スペクトルにおけるアッベ数であり、νＦはＦ線スペクトルにおけるアッベ数であり、またνｇはｇ線スペクトルにおけるアッベ数である。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νＣ＝（ｎＣ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νＦ＝（ｎＦ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
νｇ＝（ｎｇ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
【００４４】
撮像光学系、投射光学系など複数の光学素子を組合わせ、色収差などを補正する光学系を設計する場合、使用する光学ガラスの屈折率とともにアッベ数も勘案しなければならない。
アッベ数νｄを例にとると、前述のようにνｄは、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）                            ・・・（１）
と表される。
【００４５】
ガラスの熱履歴の変化によって、屈折率ｎｄだけでなく屈折率ｎＣ、ｎＦも僅かに変化するため、所望のｎｄを得つつ、νｄも所望の値にすることは困難である。その理由は、徐冷速度の制御だけではｎｄを所望の値にしても、ｎＣやｎＦが所望の値にはならず、結果としてνｄも所望の値から外れてしまうためである。
【００４６】
前述の特許文献１、２は所望の徐冷速度に対して所望の屈折率が得られるようにガラス組成を調整することを開示しているものの、多波長における各屈折率を精密に制御したり、アッベ数を制御する手法については開示していない。
【００４７】
徐冷速度によって、アッベ数νｄがどのように変化するかをより詳細に説明する。
基準徐冷速度で徐冷したときの屈折率ｎＣ、ｎＦをそれぞれ基準屈折率ｎＣｓ、ｎＦｓとすると、基準アッベ数νｄｓは、
νｄｓ＝（ｎｄｓ−１）／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）                    ・・・（６）
となる。
【００４８】
また、徐冷速度をＲ0として徐冷した場合の屈折率ｎＣ、ｎＦ、アッベ数νｄをそれぞれｎＣ０、ｎＦ０、νｄ０とすると、
νｄ０＝（ｎｄ０−１）／（ｎＦ０−ｎＣ０）                    ・・・（７）
となる。
【００４９】
ｎＣ０、ｎＦ０について徐冷速度Ｒ0との関係を示すと、
ｎＣ０＝ｎＣｓ−βＣ×ｌｏｇ10Ｒ0                              ・・・（８）
ｎＦ０＝ｎＦｓ−βＦ×ｌｏｇ10Ｒ0                              ・・・（９）
となる。
【００５０】
βＣは波長６５６．２７ｎｍにおける徐冷係数、βＦは波長４８６．１３ｎｍにおける徐冷係数であり、βＣ、βＦともβｄと同様、ガラスに固有な定数であって、互いに異なる数値をとる。
【００５１】
基準屈折率ｎＣｓ、ｎＦｓに対するｎＣ０、ｎＦ０の各偏差量は、
ΔｎＣ＝−βＣ×ｌｏｇ10Ｒ0                                  ・・・（１０）
ΔｎＦ＝−βF×ｌｏｇ10Ｒ0                                   ・・・（１１）
となる。（４）式、（１０）、（１１）式から、
ΔｎＣ＝Δｎｄ×βＣ／βｄ                                  ・・・（１２）
ΔｎＦ＝Δｎｄ×βＦ／βｄ                                  ・・・（１３）
となる。
【００５２】
ｎｄ０＝ｎｄｓ＋Δｎd                                       ・・・（１４）
ｎＣ０＝ｎＣｓ＋ΔｎＣ                                      ・・・（１５）
ｎＦ０＝ｎＦｓ＋ΔｎＦ                                      ・・・（１６）
と（７）式、（１２）式、（１３）式より、
νｄ０＝（ｎｄ０−１）／（ｎＦ０−ｎＣ０）
＝（ｎｄｓ＋Δｎｄ−１）／（（ｎＦｓ＋ΔｎＦ）−（ｎＣｓ＋ΔｎＣ））
＝（ｎｄｓ＋Δｎｄ−１）／（（ｎＦｓ−ｎＣｓ）＋（ΔｎＦ−ΔｎＣ））
＝（ｎｄｓ＋Δｎｄ−１）／（（ｎＦｓ−ｎＣｓ）＋Δｎｄ×（βＦ−βＣ）／βｄ）                                                   ・・・（１７）
となる。
【００５３】
（βF−βＣ）／βｄ＝Ｋ                                    ・・・（１８）
とおき、（１７）式の右辺の分母、分子をそれぞれｎＦｓ−ｎＣｓで除すと、
νｄ０＝［｛（ｎｄｓ−１）＋Δｎｄ｝／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）｝］／［１＋｛Δｎｄ×Ｋ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）｝］
＝［νｄｓ＋｛Δｎｄ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）｝］／［１＋｛Δｎｄ×Ｋ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）｝］
・・・（１９）
（１９）式の右辺の分母、分子のそれぞれに１−｛Δｎｄ×Ｋ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）｝を乗じると、
νｄ０＝［νｄｓ＋（１−Ｋ×νｄｓ）×ａ−Ｋ×ａ2］／［１−Ｋ2×ａ2］
・・・（２０）
となる。ただし、
ａ＝Δｎｄ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）                             ・・・（２１）
と置いた。
【００５４】
ここで、ａ<<１であるから、（２０）式は、
νｄ０≒νｄｓ＋（１−Ｋ×νｄｓ）×ａ
＝νｄｓ＋（１−Ｋ×νｄｓ）×Δｎｄ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）・・（２２）
となる。
【００５５】
アッベ数νｄの偏差量Δνｄは、
Δνｄ＝νｄ０−νｄｓ
≒（１−Ｋ×νｄｓ）×Δｎｄ／（ｎＦｓ−ｎＣｓ）     ・・・（２３）
となる。
【００５６】
ｎＦｓ、ｎＣｓ、νｄｓ、Ｋは固有の値であるから、（２３）式でνｄ０を調整可能にするパラメータはΔｎｄのみである。したがって、Δｎｄが定まるとΔνｄも一義的に定まり、Δνｄを調整するための自由度はない。
【００５７】
つまり、横軸をΔνｄ、縦軸をΔｎｄとしたΔνｄ−Δｎｄ平面において、特定のガラスに関する座標（Δνｄ，Δｎｄ）は、徐冷速度を変化させることにより近似的に直線上を動く。
【００５８】
ガラスＢの各波長（ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線）における基準屈折率をｎｄｓ（B）、ｎＣｓ（B）、ｎＦｓ（B）、ｎｇ（B）、前記各波長における徐冷係数β値をβｄ（B）、βＣ（B）、βＦ（B）、βｇ（B）、実効冷却速度Ｒとすると、
ｎｄ（B）＝ｎｄｓ（B）−βｄ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＣ（B）＝ｎＣｓ（B）−βＣ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
ｎＦ（B）＝ｎＦｓ（B）−βＦ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
ｎｇ（B）＝ｎｇｓ（B）−βｇ（B）×ｌｏｇ10Ｒ
となり、これらの式と、
νｄ（B）＝（ｎｄ（B）−１）／（ｎＦ（B）−ｎＣ（B））
νＣ（B）＝（ｎＣ（B）−１）／（ｎＦ（B）−ｎＣ（B））
νＦ（B）＝（ｎＦ（B）−１）／（ｎＦ（B）−ｎＣ（B））
νｇ（B）＝（ｎｇ（B）−１）／（ｎＦ（B）−ｎＣ（B））
からアッベ数νｄ（B）、νＣ（B）、νＦ（B）、νｇ（B）を算出することができる。
【００５９】
工程(14)で得られたガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子のアッベ数が、所望のアッベ数の場合には、このガラス素材Ｂを用いて、ガラス製光学素子を製造することができる。しかし、工程(14)で得られたガラス素材Ｂからなるガラス製光学素子のアッベ数が、所望のアッベ数ではない場合には、この結果に基づいて、ガラス素材Ｂの組成を変更して、所望のアッベ数を有するガラス製光学素子を製造することができるガラス素材Cを調製する。この点については、本発明の第４の態様において説明する。
【００６０】
[組成を調整したガラス素材の製造方法(その1)]
本発明の第３の態様は、プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子に用いられる、組成を調整したガラス素材の製造方法(その1)である。この方法は、以下の工程(20)〜(22)を含む。
【００６１】
工程(20)
工程(20)は、前記本発明の方法で、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子の屈折率を予測する工程である。この工程は、上記本発明の第１の態様を、組成X0を有するガラス素材をガラス素材Ｂとして実施することで、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子の屈折率を予測することができる。
【００６２】
工程(21)
工程(21)は、工程(20)で予測された屈折率と所望のガラス製光学素子の屈折率の差を求める工程である。前述の式（４）を用いて求めることができる。
【００６３】
工程(22)
工程(22)は、前記屈折率の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調製する工程である。
【００６４】
この工程では、屈折率の差を、ガラス組成を調整することで補正して、補正後の組成X1を有するガラス素材を調製する。ガラス組成の調整による屈折率差の補正は、組成X1を有するガラス素材について、そのガラス組成における各成分の屈折率に対する影響(例えば、屈折率を上昇させる成分か、屈折率を減少させる成分か、あるいは屈折率にほとんど影響を与えない成分)を把握し、その上で、屈折率以外の光線透過率性能等のガラスについての特性を考慮して、実施される。
【００６５】
屈折率の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調製し、このガラス素材について、工程(20)を実施し、屈折率を予測する。予測した屈折率が、所望のガラス製光学素子の屈折率と一致するか所定の許容範囲内であれば、この組成X1を有するガラス素材を、組成を調整したガラス素材とする。以後、この組成を有するガラス素材を所定のガラス原料から調製して、ガラス製光学素子の調製に用いることができる。
【００６６】
組成X1を有するガラス素材について予測した屈折率が、所望のガラス製光学素子の屈折率に対して所定の許容範囲内でない場合には、所望のガラス製光学素子の屈折率と一致するか所定の許容範囲内にある屈折率を有するガラス素材が得られるまで、工程(20)、(21)および(22)を繰返す。
【００６７】
本発明を利用して、光学素子の生産者であるレンズメーカーは、βｄ、βＣ、βＦ、βｇ、基準屈折率ｎｄｓ、ｎＣｓ、ｎＦｓ、ｎｇｓ、基準徐冷速度から、光学素子メーカー内のプロセスにおける徐冷速度を用いて所望の屈折率、アッベ数のレンズを得るためのガラス素材が備えるべき基準屈折率ｎｄｓ、ｎＣｓ、ｎＦｓ、ｎｇｓを算出し、その結果に基づき基準屈折率の調整を、ガラス素材の生産者であるガラスメーカーにフィードバックすることができる。一方、ガラスメーカーはガラス組成を微調整することで光学素子メーカーの要求するガラス素材を提供し、この素材を使って光学素子メーカーは目的のレンズを生産することができる。
【００６８】
[組成を調整したガラス素材の製造方法(その2)]
本発明の第４の態様は、プレス成形して得たガラス製光学素子を徐冷する工程を含むガラス製光学素子の製造方法において得られるガラス製光学素子に用いられる、組成を調整したガラス素材の製造方法(その2)である。この方法は、以下の工程(30)〜(32)を含む。
【００６９】
工程(30)
工程(30)は、上記本発明の方法で、組成X0を有するガラス素材からなるガラス製光学素子のアッベ数を予測する工程である。
【００７０】
工程(31)
工程(31)は、前記予測されたアッベ数と所望のガラス製光学素子のアッベ数の差を求める工程である。
【００７１】
工程(32)
工程(32)は、前記アッベ数の差を補正した組成X1を有するガラス素材を調整する工程である。
【００７２】
本発明の第４の態様は、本発明の第３の態様における屈折率をアッベ数に読み替えることで、同様に実施できる。但し、屈折率およびアッベ数を同時に所望値に調整するには、例えば、次のようにすればよい。屈折率およびアッベ数がｎｄおよびνｄである場合について、以下に説明する。
【００７３】
2010248059.tif 000002
【００７４】
上記プロセスにおいて、（Ａ）〜（Ｃ）、（Ｆ）は光学素子の生産者が行い、（Ｄ）、（Ｅ）はガラス素材の生産者が行うことができる。さらに、光学素子の生産者が（Ｂ）、（Ｃ）を行うためには、ガラス素材の生産者から基準屈折率（例えば、アッベ数の算出に使用する異なる３波長における基準屈折率）、基準徐冷速度に関するデータを与えられるだけでは不十分であり、加えて徐冷係数（例えば、上記３波長における各徐冷係数）に関するデータを知得することでΔｎｄ、Δνｄを算出することが可能となる。徐冷係数の算出方法は参考例１に詳述する。
【００７５】
本発明では、基準屈折率、徐冷係数は、複数の波長における値のセットとすることが、アッベ数などの光学特性を所望の値に合わせる上から望ましい。具体的には、ｄ線についての徐冷係数β値、基準屈折率ｎｓ値および基準アッベ数νs値に加えて、Ｃ線、Ｆ線の少なくとも２つの波長における徐冷係数β値、基準屈折率ｎｓ値および基準アッベ数νs値を含むものであることが、Δｎｄ、Δνｄを同時に調整することが可能となるという観点から好ましい。
【００７６】
さらに、上記波長はｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線の各スペクトル線の波長に対応する物性値に加えて、この他の波長に関する基準屈折率、徐冷係数および基準アッベ数を提供してもよい。これにより光学素子の生産者が必要とする波長の屈折率の挙動を把握することができるため、所望の光学性能を得ることができる。
【００７７】
物性値としてｇ線についての徐冷係数β値、基準屈折率ｎｓ値および基準アッベ数νs値を提供することで以下の利点もある。
【００７８】
屈折率ｎｇに高い精度が要求される背景について
ここ数年来、カメラなどの光学機器の業界では高精度化、高精細化、コンパクト化が進んでいる。高精度化、高精細化、コンパクト化の要求に対応するため光学系において収差を無くすあるいは極力低減する必要がある。実際に製造された光学素子の屈折率が設計時の屈折率と乖離すると、所望の光学性能が得られないおそれが生じる。光学ガラスの屈折率、分散は、短波長域になればなるほど急激に変化する傾向を示す。そのため光学素子を製造する上で屈折率ｎｄや、アッベ数νｄを構成するｎｄ、ｎＣ、ｎＦのみならず、より短波長域にある屈折率ｎｇもコントロールする必要がある。
【００７９】
さらに撮像装置において、画像の良好なカラーバランスを得る上で、可視域の短波長光についてもイメージセンサーの受光面に入射する光量を十分確保することが望まれ、そのために短波長光についても光学系の設計を最適化する必要が生じてきている。こうした点からも屈折率ｎｇがコントロールされた光学素子あるいは光学素子の材料となる光学ガラス素材が必要とされている。
【００８０】
光学素子を製造する上でｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇの挙動を管理するために冷却速度に対するｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇの変化量を徐冷係数βＣ、βｄ、βＦ、βｇを用いることにより算出する。
【００８１】
なお、ガラス製光学素子としては、レンズ、プリズムなどを例示することができる。また、使用するガラスの組成は特に限定されないが、硼珪酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスなどを例示することができる。
【実施例】
【００８２】
以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００８３】
参考例1  徐冷係数β値の算出方法について
ガラスＡを長さ30mm×幅20mm×厚さ15mmの大きさに3個加工して試験片とする。
3個のガラスＡの試験片を、ガラス転移温度以上に加熱した後、それぞれ-1℃／時、-3℃／時、-10℃／時の冷却速度で冷却し、室温まで降温した後、屈折率を測定した。表１に各冷却速度における波長587.56nmにおける屈折率ndの測定値を示す。これらの値は図1にも表示されている。
【００８４】
【表１】
2010248059.tif 000003
【００８５】
横軸に冷却速度の常用対数をとり、縦軸にｎｄ値をとり、表１に示す測定結果をプロットすると各点は、図１に示すように直線上にある。
基準徐冷速度をＲｓ、基準屈折率ｎｄｓ、徐冷速度Ｒ0で徐冷したときの屈折率ｎｄ０は、
ｎｄ０＝ｎｄｓ−βｄ×ｌｏｇ10（Ｒ0／Ｒｓ）              ・・・（Ａ）
となるから、図１における直線が（Ａ）式となるように最小二乗法によりフィッティングすると、βｄは、129.2×10-5と求まる。
同様な方法で測定した各波長の徐冷係数を表２に示す。
【００８６】
【表２】
2010248059.tif 000004
(各スペクトル線の波長は、ISO 7944に記載の参照基準波長およびJOGIS(日本光学硝子工業規格)の光学ガラスの屈折率の測定方法に記載の波長である)
【００８７】
各波長における徐冷係数は、表２に示す値で十分な精度を有するが、以下のようにして精度を向上することもできる。
図２は、横軸に波長（nm）、縦軸に徐冷係数をとり、表２に示すデータをプロットしたものである。
図２では、徐冷係数と波長の関係を直線で近似してある。各プロットのデータを用いて最小二乗法により上記直線をフィッティングすると、
徐冷係数 = （0.0107nm-1×波長［nm］+ 123.03）×10-5
となる。上式にC線、d線、F線、g線の各波長を代入し、各波長における徐冷係数βC、βｄ、βF、βｇを算出した。算出結果を表３に示す。
【００８８】
【表３】
2010248059.tif 000005
このようにしてガラスＡの徐冷係数を求めた。
【００８９】
実施例１  実効冷却速度とβ値の有効性について
［実効冷却速度の算出］
組成の異なる２種のガラスＡ及びガラスＢを徐冷速度を精密に設定することができる徐冷炉に並べて配置し、熱処理を行った。但し、ガラスＡとガラスＢの徐冷係数は異なる値となるように組成が互いに異なるガラスＡとガラスＢを選択した。冷却速度-1℃／時（基準徐冷速度）で冷却した時のガラスＡ及びガラスＢの屈折率を表４に示す。
【００９０】
【表４】
2010248059.tif 000006
【００９１】
また、ガラスＡ及びガラスＢの各波長における徐冷係数を表５に示す。尚、徐冷係数は参考例１の表３と同様にして求めた。
【００９２】
【表５】
2010248059.tif 000007
【００９３】
尚、参考例１の表２と同様にして求めた徐冷係数を用いても、以下の操作は同様に実施できる。
【００９４】
次に、上記徐冷炉の徐冷条件を変更し、この徐冷条件における徐冷速度を以下のようにして求めた。徐冷条件変更後の徐冷炉の実効冷却速度は未知の量とし、この未知の実効冷却速度を、上記表５に示す既知のβ値と屈折率の測定値から実験的に求める。上記冷却速度（-1℃/時）とは異なる速度（未知の実効冷却速度）で徐冷した後のガラスＡの各波長における屈折率を測定した。得られた結果を表６に示す。
【００９５】
【表６】
2010248059.tif 000008
【００９６】
各波長において、表６に示す屈折率と表４に示す基準屈折率の差異は表７に示すとおりである。
【００９７】
【表７】
2010248059.tif 000009
【００９８】
次に、ガラスＡにおいて表５に示す徐冷係数の値と表７の値から実効冷却速度Ｒ0を求めた。基準徐冷速度Rsを-１℃／時とすると、
Δｎｄ＝-βｄ×(ｌｏｇ10Ｒ0-ｌｏｇ10Ｒｓ)
＝βｄ×ｌｏｇ10（Ｒｓ／Ｒ0）
から、
Δｎｄ／βｄ=ｌｏｇ10(Ｒｓ/Ｒ0)
Ｒｓ/Ｒ0＝１０Δnd/βd
Ｒ0＝Ｒｓ／１０Δnd/βd
となり、Ｒｓ、Δｎｄ、βｄのそれぞれに上記各値を代入すると、
Ｒ0は、−１１２℃／時と求まる。この値がガラスＡからなる上記試験片の実効冷却速度である。
【００９９】
［実効冷却速度を用いた屈折率変動の把握］
次にガラスＡとは異なる組成を有するガラスＢからなる試験片を用いて、実効冷却速度を用いた屈折率変動の把握が可能であることを示す検証実験を行った。
【０１００】
表４に示す冷却速度-1℃／時で冷却した場合のガラスＢの屈折率、及び表５に示す徐冷係数を使用し、Ｒ0＝−１１２℃／時としてΔｎｄを以下のようにして算出した。
Δｎｄ＝βｄ×ｌｏｇ10(Ｒｓ/Ｒ0)
＝97.1×10-5×ｌｏｇ10(１／１１２)
＝−０．００１９９
さらにｎｄｓに上記Δｎｄの値を加えた値は1.58836となる。
【０１０１】
表８に、ガラスＢについて、実効冷却速度が１１２℃／時である条件で熱処理（徐冷）をした後のガラスＢの各波長における、上記のようにして算出した屈折率と実測した屈折率を示す。
【０１０２】
【表８】
2010248059.tif 000010
【０１０３】
表８より明らかなように、算出値と実測値が高い精度で一致している。このようにして、徐冷係数が異なる異種のガラスに対して同じ条件で熱処理を行い、ガラスＡに関する実験から算出した実効冷却速度を用いてガラスＢの屈折率を精度よく算出することができる。
【０１０４】
以上のように冷却曲線を把握できない場合であっても、徐冷速度を、実効冷却速度を用いて把握することにより、熱処理後のガラスの屈折率の挙動を正確には把握することができる。したがって、上記徐冷炉とは異なる徐冷装置を用いて、ガラスＡまたはガラスＢからなる試験片を徐冷し、徐冷前後の試験片の屈折率変化量から徐冷装置の実効冷却速度を算出することができる。
【０１０５】
次に、ガラスＢからなるガラス素材を用い、このガラス素材を加熱してプレス成形型により精密プレス成形し、次いで実効冷却速度が１１２℃／時である徐冷炉内で徐冷し、表８の実測値と等しい値ｎｄ、ｎＣ、ｎＦ、ｎｇを有する非球面レンズを作製した。
【０１０６】
実施例２
β値を用いてガラス組成を微調整したガラス素材を調製する方法について冷却速度を-100℃／時としたとき、表９に示す屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを示すガラスの組成調整方法について説明する。
【０１０７】
【表９】
2010248059.tif 000011
【０１０８】
以下、表１０、１１の特性を有するガラスＣを使用した場合のシミュレーションを行った。表１０は、-1℃／時の基準徐冷速度で徐冷した場合のガラスＣ屈折率である。 表１１は、参考例１の表３と同様の方法で求めた徐冷係数である。尚、参考例１の表２と同様にして求めた徐冷係数を用いても、以下の操作は同様に実施できる。
【０１０９】
【表１０】
2010248059.tif 000012
【０１１０】
【表１１】
2010248059.tif 000013
【０１１１】
βｄ=129.3×１０-5、Ｒｓ＝1、Ｒ0＝100を代入すると、
Δｎｄ＝ｎｄ０−ｎｄｓ
＝-βｄ×(ｌｏｇ10Ｒ0-ｌｏｇ10Ｒｓ)
＝βｄ×ｌｏｇ10（Ｒｓ／Ｒ0）
Δｎｄ＝129.3×１０-5×log10（1／１００）
＝-258.6×１０-5
となる。
ｎｄ０＝ｎｄｓ+Δｎｄであり、表１０に示すｎｄｓ（1.69536）を代入すると、ｎｄ０は1.69277となる。
同様な手順でｎＣ、ｎＦ、ｎｇを算出すると表１２に示す値となる。また、νｄ０、νＣ０、νＦ０、νｇ０は、関係式
νｄ０＝（ｎｄ０−１）／（ｎＦ０−ｎＣ０）
νＣ０＝（ｎＣ０−１）／（ｎＦ０−ｎＣ０）
νＦ０＝（ｎＦ０−１）／（ｎＦ０−ｎＣ０）
νｇ０＝（ｎｇ０−１）／（ｎＦ０−ｎＣ０）
を用いて求めた。
【０１１２】
【表１２】
2010248059.tif 000014
【０１１３】
［ガラス組成の調整］
表１２に示すシミュレーション結果からガラスＣの組成を調整した。
屈折率ｎｄについては、
1.69277（シミュレーション値）-1.69150（所望値）＝0.00127
なので、-1℃／時（基準徐冷速度）の速度で冷却した時に、
ｎｄ＝1.69536-0.00127=1.69409
を示すガラス組成であればよい。
【０１１４】
アッベ数νｄについては、
53.0（シミュレーション値）-52.7（所望値）＝0.3
なので、-1℃／時（基準徐冷速度）の速度で冷却した時に、
νｄ＝53.4-0.3=53.1
を示すガラス組成であればよい。
同様にして
νＣ＝53.1-0.3＝52.8
νＦ＝54.1-0.3＝53.8
νｇ＝54.6-0.3＝54.3
を示すガラス組成であればよい。
【０１１５】
上記屈折率およびアッベ数を参照して、ガラスＣの組成を基礎として組成を変更し、基準徐冷速度において、屈折率ｎｄが1.69409であり、アッベ数νｄが53.1、νＣが52.8、νＦが53.8、νｇが54.3であるガラスＤを作製すればよいことが分かる。なお、組成の変更は、所望の屈折率よりも屈折率が僅かに高いガラス原料（例えばカレット原料）と屈折率が僅かに低いガラス原料（例えばカレット原料）とを用い、２種の原料の混合比（調合比）を調整して得られた調合原料を加熱、熔融、清澄、均質化し、成形することにより屈折率、アッベ数を微調整して所望の値にすることができる。
【０１１６】
なお、上記各ガラスからなるガラス素材を用いて精密プレス成形し、上記各実効冷却速度で徐冷を行った結果、各線における屈折率、アッベ数が予測通りの値である非球面レンズを得ることができた。
【０１１７】
上記各例は、ガラス製光学素子として非球面レンズを作製した例であるが、球面レンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、プリズムなどのガラス製光学素子も同様にして作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、ガラス光学素子の製造分野において有用である。
【図１】
2010248059.tif 000015
【図２】
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