JP2009242207A - 光学ガラス、光学素子及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有する光学ガラスと、これを用いた精密プレス成形用プリフォーム及び光学素子を得る。
【解決手段】光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ_２成分を６．０〜４０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を７．０〜４２．０％、Ｌａ_２Ｏ_３成分を１．０〜５６．０％、及びＴｉＯ_２成分を０．１〜２０．０％含有するものである。光学素子は、この光学ガラスを精密プレス成形してなるものである。この光学ガラスによれば、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分をガラス中に含有することにより、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）の差が大きくなり、ガラスの熱的安定性が高められる。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラス、光学素子及び光学機器に関する。

近年、光学系を使用する機器のデジタル化や高精細化が急速に進んでおり、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器をはじめ、各種光学機器に用いられるレンズ等の光学素子に対する高精度化、軽量、及び小型化の要求は、ますます強まっている。

光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、光学素子の軽量化及び小型化を図ることが可能な、１．７５以上１．８４以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、３０．０以上５５．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する高屈折率低分散ガラスの需要が非常に高まっている。このような高屈折率低分散ガラスとしては、例えば屈折率（ｎ_ｄ）が１．７４以上１．８４以下、アッベ数（ν_ｄ）が３３以上４０以下の範囲内にある光学ガラスとして、特許文献１に代表されるようなガラス組成物が知られている。
特開昭６１−２３２２４３号公報

こうした光学素子の製造方法としては、ガラス材料を再加熱して成形（リヒートプレス成形）して得られたガラス成形品を研削研磨する方法や、ゴブ又はガラスブロックを切断し研磨したプリフォーム材、若しくは公知の浮上成形等により成形されたプリフォーム材を再加熱して、高精度な成形面を持つ金型で加圧成形する方法（精密プレス成形）が用いられている。

しかしながら、特許文献１で開示されたガラスは、熱的安定性が低いため、ガラスを加熱したときに、加熱により軟化したガラスが結晶化することが多かった。そのため、これらのガラスを用いて、リヒートプレス成形や精密プレス成形を行って光学素子を作製しようとすると、ガラスの結晶化によって光学素子が失透したり、光学素子が乳白化したり、光学素子の光学特性に影響が及んだりしていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有する光学ガラスと、これを用いた光学素子及び光学機器を得ることにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分をガラス中に含有することにより、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）の差が大きくなり、ガラスの熱的安定性が高められること、及び、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、及びＴｉＯ_２成分を併用し、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＴｉＯ_２成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、ガラスの高屈折率低分散化が図られることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ_２成分を６．０〜４０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を７．０〜４２．０％、Ｌａ_２Ｏ_３成分を１．０〜５６．０％、及びＴｉＯ_２成分を０．１〜２０．０％含有する光学ガラス。

（２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＮｂ_２Ｏ_５成分を０〜１５．０％さらに含有する（１）記載の光学ガラス。

（３） 酸化物換算組成の質量比（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）／（ＳｉＯ_２）が１．９０以上３．００以下である（２）記載の光学ガラス。

（４） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。

（５） 酸化物換算組成の質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＳｉＯ_２）が２．００以下である（４）記載の光学ガラス。

（６） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３が２５．０％以上６０．０％以下である（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） 酸化物換算組成の質量比（Ｂ_２Ｏ_３）／（ＳｉＯ_２）が１．２５以上６．５０以下である（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。

（８） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５が１９．０％以上３５．０％以下である（１）から（７）のいずれか記載の光学ガラス。

（９） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０〜４５．０％である（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。

（１０） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜９．０％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。

（１１） 実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。

（１２） １．７５以上１．８４以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、３０．０以上５５．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する（１）から（１１）のいずれか記載の光学ガラス。

（１３） （１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。

（１４） （１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラスをリヒートプレス成形して作製する光学素子。

（１５） （１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォームを精密プレス成形して作製する光学素子。

（１６） （１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラスで作製された光学素子を備える光学機器。

本発明によれば、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分をガラス中に含有することにより、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）の差が大きくなり、ガラスの熱的安定性が高められる。また、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、及びＴｉＯ_２成分を併用し、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＴｉＯ_２成分の含有率を上記範囲内に抑えることによって、ガラスの高屈折率低分散化が図られる。このため、屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有し、かつ、リヒートプレス成形や精密プレス成形を行うために再加熱しても、ガラスに乳白化及び失透が生じにくい光学ガラスと、これを用いた光学素子及び光学機器を得ることができる。

本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ_２成分を６．０〜４０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を７．０〜４２．０％、Ｌａ_２Ｏ_３成分を１．０〜５６．０％、及びＴｉＯ_２成分を０．１〜２０．０％含有する。ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分を上記範囲内でガラス中に含有することにより、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）の差が大きくなるため、ガラスの熱的安定性が向上する。それとともに、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＴｉＯ_２成分を併用し、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＴｉＯ_２成分の含有率を上記範囲内に抑えることによって、ガラスの屈折率が高まり、ガラスの分散が小さくなる。このため、高い熱的安定性を有し、かつ、１．７５以上１．８４以下の屈折率（ｎ_ｄ）及び３０．０以上５５．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する光学ガラスを得ることができる。

以下、本発明の光学ガラスの実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

［ガラス成分］
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。

＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ_２成分は、ガラスの耐失透性を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分である。特に、ＳｉＯ_２成分の含有率を６．０％以上にすることで、ガラスを成形する際にガラス融液が適度な粘度を有することができる。一方、ＳｉＯ_２成分の含有率を４０．０％以下にすることで、ガラスの溶融性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは６．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは８．０％を下限とし、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。ＳｉＯ_２成分は、原料として例えばＳｉＯ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの耐失透性を高める成分である。特に、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を７．０％以上にすることで、所望のガラスの耐失透性を得易くすることができる。一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を４２．０％以下にすることで、所望のガラスの屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは７．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは１２．０％を下限とし、好ましくは４２．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。Ｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＨ_３ＢＯ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ、ＢＰＯ_４等を用いてガラス内に含有することができる。

本発明の光学ガラスでは、ＳｉＯ_２成分とＢ_２Ｏ_３成分との含有率の質量和が、２５．０％以上６０．０％以下であることが好ましい。この質量和を２５．０％以上にすることで、ガラスの失透を低減することができる。また、この質量和を６０．０％以下にすることで、所望の屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ_２成分とＢ_２Ｏ_３成分との含有率の質量和は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２８．０％、最も好ましくは３０．０％を下限とし、好ましくは６０．０％、より好ましくは５８．０％、最も好ましくは５５．０％を上限とする。

また、本発明の光学ガラスでは、ＳｉＯ_２成分の含有率に対するＢ_２Ｏ_３成分の含有率の質量比が、１．２５以上６．５０以下であることが好ましい。この質量比を１．２５以上にすることで、ガラスの磨耗度を低減することができる。また、この質量比を６．５０以下にすることで、ガラスの化学的安定性を高めることができる。ＳｉＯ_２成分の含有率に対するＢ_２Ｏ_３成分の含有率の質量比は、好ましくは１．２５、より好ましくは１．５０、最も好ましくは１．７５を下限とし、好ましくは６．５０、より好ましくは５．００、最も好ましくは３．５０を上限とする。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの分散を小さくしてガラスのアッベ数を大きくする成分である。特に、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有率を１．０％以上にすることで、所望の高屈折率及び低分散性を得易くすることができる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有率を５６．０％以下にすることで、ガラスの比重を過大になり難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１０．０％を下限とし、好ましくは５６．０％、より好ましくは５０．０％、最も好ましくは４５．０％を上限とする。Ｌａ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ＸＨ_２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いてガラス内に含有することができる。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高めて比重を小さくする成分である。特に、ＴｉＯ_２成分の含有率を０．１％以上にすることで、所望の屈折率及び比重を得易くすることができる。一方、ＴｉＯ_２成分の含有率を２０．０％以下にすることで、耐失透性を高め、ガラスの着色を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、最も好ましくは５．０％を下限とし、好ましくは２０．０％、より好ましくは１７．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。ＴｉＯ_２成分は、原料として例えばＴｉＯ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を低下し難くし、ガラスを失透し難くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの溶融性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＮｂ_２Ｏ_５等を用いてガラス内に含有することができる。

本発明の光学ガラスでは、ＴｉＯ_２成分とＮｂ_２Ｏ_５成分との含有率の質量和が、１９．０％以上３５．０％以下であることが好ましい。この質量和を１９．０％以上にすることで、ガラスの高屈折率を実現し易くすることができる。また、この質量和を３５．０％以下にすることで、ガラスの低分散性を実現することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ_２成分とＮｂ_２Ｏ_５成分との含有率の質量和は、好ましくは１９．０％、より好ましくは１９．５％、最も好ましくは２０．０％を下限とし、好ましくは３５．０％、より好ましくは３３．０％、最も好ましくは３１．０％を上限とする。

また、本発明の光学ガラスでは、ＴｉＯ_２成分とＮｂ_２Ｏ_５成分との質量和の、ＳｉＯ_２成分の含有率に対する質量比が、１．９０以上３．００以下であることが好ましい。この質量比を１．９０以上にすることで、ガラスの高屈折率を実現することができる。この質量比を３．００以下にすることで、ガラス化後に微結晶が形成されにくくなるため、ガラスのリヒートプレス性をより良好にすることができる。ＴｉＯ_２成分とＮｂ_２Ｏ_５成分との質量和の、ＳｉＯ_２成分の含有率に対する質量比は、好ましくは１．９０、より好ましくは２．００、最も好ましくは２．１０を下限とし、好ましくは３．００、より好ましくは２．７０、最も好ましくは２．５０を上限とする。

ＭｇＯ成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの比重を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、所望の屈折率を得易くし、ガラスの失透の発生を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ_３、ＭｇＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＣａＯ成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの比重を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の屈折率を得易くし、ガラスの失透の発生を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは１６．０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＳｒＯ成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの失透性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＢａＯ成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの失透性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＢａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の屈折率を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

本発明の光学ガラスでは、ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有率の質量和が、４５．０％以下であることが好ましい。この質量和を４５．０％以下にすることで、所望の屈折率を得易くすることができる。従って、ＲＯ成分の含有率の質量和は、好ましくは４５．０％、より好ましくは４０．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。

また、本発明の光学ガラスでは、ＲＯ成分の含有率の質量和の、ＳｉＯ_２成分の含有率に対する質量比が、２．００以下であることが好ましい。この質量比を２．００以下にすることで、化学的耐久性を低下し易いアルカリ土類金属の含有量が抑えられるため、ガラスの化学的耐久性をより良好にすることができる。ＲＯ成分の含有率の質量和の、ＳｉＯ_２成分の含有率に対する質量比は、好ましくは２．００、より好ましくは１．９０、最も好ましくは１．８０を上限とする。

ＺｎＯ成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの溶融性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの高い化学的耐久性を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｒＯ_２成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラス製造時の溶融性を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｒＯ_２成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＺｒＯ_２成分は、原料として例えばＺｒＯ_２、ＺｒＦ_４等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有率を３０．０％以下にすることで、希少鉱物資源であるＧｄ_２Ｏ_３成分の使用量が低減されるため、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｄ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＧｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有率を９．０％以下にすることで、希少鉱物資源であるＹ_２Ｏ_３成分の使用量が低減されるため、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＹ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは９．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの屈折率の低下を抑制しつつ、ガラスの溶融性を改善し、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの安定性を高めて失透等の発生を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｉ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは６．０％を上限とする。Ｌｉ_２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＮＯ_３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ_２Ｏ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮａ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。Ｎａ_２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、ＮａＦ、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｋ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ_２Ｏ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＫ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。Ｋ_２Ｏ成分は、原料として例えばＫ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスを安定化する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、希少鉱物資源であるＴａ_２Ｏ_５成分の使用量が低減されるため、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴａ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｔａ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＴａ_２Ｏ_５等を用いてガラス内に含有することができる。

ＷＯ_３成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整し、ガラスの耐失透性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＷＯ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減し、特に可視−短波長領域（５００ｎｍ未満）における透過率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＷＯ_３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＷＯ_３成分は、原料として例えばＷＯ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、溶融ガラスを脱泡する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有率を１．０％以下にすることで、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くすることができ、Ｓｂ_２Ｏ_３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｂ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．６％を上限とする。Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＳｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５、Ｎａ_２Ｈ_２Ｓｂ_２Ｏ_７・５Ｈ_２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。

＜含有すべきでない成分について＞
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。

他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することがで
きる。ただし、Ｔｉを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、特に可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。

また、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ_２Ｏ_３等の砒素化合物は、環境負荷が高い成分であるため、実質的に含有しないこと、すなわち、不可避な混入を除いて一切含有しないことが望ましい。これにより、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、この光学ガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。

さらに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、及びＳｅの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、これらを実質的に含有しないことが好ましい。

本発明のガラス組成物は、その組成が酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％で表されているため直接的にモル％の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分のモル％表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
ＳｉＯ_２成分 ８．０〜５０．０ｍｏｌ％及び
Ｂ_２Ｏ_３成分 ８．０〜４５．０ｍｏｌ％及び
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０．３〜１５．０ｍｏｌ％及び
ＴｉＯ_２成分 ０．１〜２０．０ｍｏｌ％、
並びに
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜１０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜８．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２．０ｍｏｌ％及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜４．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜０．３ｍｏｌ％

［製造方法］
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１３００〜１４００℃の温度範囲で１〜１０時間溶融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込んだりプレスしたりして成形し、徐冷することにより作製される。

［物性］
本発明の光学ガラスは、高い屈折率（ｎ_ｄ）を有するとともに、低い分散性（高いアッベ数ν_ｄ）を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．７５、より好ましくは１．７６、最も好ましくは１．７８を下限とし、好ましくは１．８４、より好ましくは１．８３、最も好ましくは１．８２を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、好ましくは３０．０、より好ましくは３１．０、最も好ましくは３２．０を下限とし、好ましくは５５．０、より好ましくは５２．０、最も好ましくは４９．０を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、更に素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。

また、本発明の光学ガラスは、できるだけ高い熱的安定性を有する必要がある。特に、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴは、好ましくは１１０℃、より好ましくは１２０℃、最も好ましくは１３０℃を下限とする。これにより、ガラス内部における結晶核の発生及び結晶の成長が抑制されるため、ガラスの熱的安定性が高まる。そのため、本発明の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム等のプリフォーム材を加熱軟化して光学素子を作製する際、又は、本発明の光学ガラスをリヒートプレス成形して光学素子を作製する際に、ガラスの結晶化による乳白化及び失透をはじめとした、光学素子の光学特性への影響を低減することができる。

［光学素子及び光学機器］
このように、本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスからリヒートプレス成形や精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）及び比較例（Ｎｏ．１）の組成、及び、これらのガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、ガラス転移点（Ｔｇ）、結晶化開始温度（Ｔｘ）、並びに、ガラス転移点及び結晶化開始温度の差（ΔＴ）の結果を表１に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表１に示した各実施例及び比較例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、これらを白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１３００〜１４００℃で１〜１０時間溶解し、攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。

ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。

また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスのガラス転移点（Ｔｇ）及び結晶化開始温度（Ｔｘ）は、示差熱測定装置（ネッチゲレテバウ社製 ＳＴＡ ４０９ ＣＤ）を用いた測定を行うことで求めた。ここで、測定を行う際のサンプル粒度は４２５〜６００μｍとし、昇温速度は１０℃／ｍｉｎとした。また、ΔＴは、上記により求められたガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差から求めた。

表１に表されるように、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜４）の光学ガラスは、いずれもガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが１１０℃以上、より詳細には１３０℃以上であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べて高い熱的安定性を有することが明らかになった。特に、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の光学ガラスは、ΔＴが１５０℃以上であり、比較例（Ｎｏ．１）に比べて高いΔＴを有することが明らかになった。

また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎ_ｄ）が１．７５以上、より詳細には１．７８以上であるとともに、この屈折率（ｎ_ｄ）は１．８４以下、より詳細には１．８２以下であり、所望の範囲内であった。特に、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の光学ガラスは、屈折率（ｎ_ｄ）が１．７８以上であり、比較例（Ｎｏ．１）に比べて高い屈折率（ｎ_ｄ）を有することが明らかになった。

また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が３０．０以上、より詳細には３２．０以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は５５．０以下、より詳細には４９．０以下であり、所望の範囲内であった。特に、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の光学ガラスは、アッベ数（ν_ｄ）が４０．０以下であり、比較例（Ｎｏ．１）に比べて低いアッベ数（ν_ｄ）を有することが明らかになった。

従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、高い熱的安定性を有することが明らかになった。

さらに、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜４）の光学ガラスを用いて、リヒートプレス成形を行った後で研削及び研磨を行い、レンズ及びプリズムの形状に加工した。また、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜４）の光学ガラスを用いて、精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工した。いずれの場合も、加熱軟化後のガラスには乳白化及び失透等の問題は生じず、安定に様々なレンズ及びプリズムの形状に加工することができた。

以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。

Claims (16)

1. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ_２成分を６．０〜４０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を７．０〜４２．０％、Ｌａ_２Ｏ_３成分を１．０〜５６．０％、及びＴｉＯ_２成分を０．１〜２０．０％含有する光学ガラス。
2. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＮｂ_２Ｏ_５成分を０〜１５．０％さらに含有する請求項１記載の光学ガラス。
3. 酸化物換算組成の質量比（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）／（ＳｉＯ_２）が１．９０以上３．００以下である請求項２記載の光学ガラス。
4. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
   ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％及び／又は
   ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
   ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
   ＢａＯ成分 ０〜２０．０％
   の各成分をさらに含有する請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。
5. 酸化物換算組成の質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＳｉＯ_２）が２．００以下である請求項４記載の光学ガラス。
6. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３が２５．０％以上６０．０％以下である請求項１から５のいずれか記載の光学ガラス。
   
7. 酸化物換算組成の質量比（Ｂ_２Ｏ_３）／（ＳｉＯ_２）が１．２５以上６．５０以下である請求項１から６のいずれか記載の光学ガラス。
8. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５が１９．０％以上３５．０％以下である請求項１から７のいずれか記載の光学ガラス。
9. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０〜４５．０％である請求項１から８のいずれか記載の光学ガラス。
10. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
    ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
    ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％及び／又は
    Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％及び／又は
    Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜９．０％及び／又は
    Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％及び／又は
    Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％及び／又は
    Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％及び／又は
    Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％及び／又は
    ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％及び／又は
    Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％
    の各成分をさらに含有する請求項１から９のいずれか記載の光学ガラス。
11. 実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラス。
12. １．７５以上１．８４以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、３０．０以上５５．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する請求項１から１１のいずれか記載の光学ガラス。
13. 請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
14. 請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラスをリヒートプレス成形して作製する光学素子。
15. 請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォームを精密プレス成形して作製する光学素子。
16. 請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラスで作製された光学素子を備える光学機器。