JP2009286680A - 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、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い光学ガラス、これを用いた光学素子及び光学機器を得る。
【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９．０〜５０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を６．０〜５５．０％、Ａｌ_２Ｏ_３成分を０．１〜５．０％、及びＣａＯ成分を１．２〜２１．０％含有するものである。光学素子は、この光学ガラスを母材とするものである。また、光学機器は、この光学ガラスで作製された光学素子を備えるものである。
【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、１．５８以上１．６８以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、４７．０以上６２．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する低分散ガラスの需要が非常に高まっている。このような低分散ガラスとしては、例えば屈折率（ｎ_ｄ）が１．５８以上１．６７以下、アッベ数（ν_ｄ）が５０．０以上６２．０以下の範囲内にある、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。
特開平０４−０３７６２８号公報

こうした光学素子の製造方法には、ガラス材料を加熱軟化して成形（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加熱軟化して、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、ガラスの失透を抑制するにはガラス成分の結晶化を抑制する必要があり、ガラス成分の結晶化を抑制するにはプレス時の温度と結晶化し始める温度との差が大きいほうが好ましい。すなわち結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス転移点（Ｔｇ）との差ΔＴが大きい必要があるところ、特許文献１で開示されたガラスは結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが大きくなく、プレス時に失透しやすいものであった。そのため、これらの溶融ガラスから、リヒートプレス成形用のガラス材料や精密プレス成形用のゴブ又はガラスブロックを作製しようとしても、ガラスが失透してしまい、これらのガラスから光学素子を作製するのが困難であった。

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、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い光学ガラス、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、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＣａＯ成分を併用し、Ｂ_２Ｏ_３成分、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、及びＺｎＯ成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、ガラスの屈折率及び分散が所望の範囲内になり、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが大きくなることを見出し、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９．０〜５０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を６．０〜５５．０％、Ａｌ_２Ｏ_３成分を０．１〜５．０％、及びＣａＯ成分を１．２〜２１．０％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
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜５．５％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜５５．０％
の各成分をさらに含有する（１）記載の光学ガラス。

（３） 酸化物換算組成の質量比（ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３）が０．３３以上１．５０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
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１７．０％及び／又は
ＴｉＯ_２成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３成分を０〜２８．０％
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） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）が９０．０％以上である（４）に記載の光学ガラス。

（６） 実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が２．０％以上６０．０％以下である（２）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して、質量％で
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜８．０％及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３成分 ０〜８．０％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜８．０％及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜８．０％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（７）のいずれか記載の光学ガラス。

（９） １．５８以上１．６８以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、４７．０以上６２．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。

（１０） （１）から（９）のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。

（１１） （１）から（９）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。

（１２） （１）から（９）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。

（１３） （１）から（９）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、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＣａＯ成分を併用し、Ｂ_２Ｏ_３成分、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＣａＯ成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、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、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い光学ガラス、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９．０〜５０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を６．０〜５５．０％、Ａｌ_２Ｏ_３成分を０．１〜５．０％、及びＣａＯ成分を１．２〜２１．０％含有する。ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＣａＯ成分を併用し、Ｂ_２Ｏ_３成分、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＣａＯ成分の含有率を所定の範囲内に抑えることによって、ガラスの屈折率及び分散が所望の範囲内になり、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが大きくなり、ガラスの結晶化ピーク温度が低下する。このため、屈折率（ｎ_ｄ）が１．５８以上１．６８以下の範囲内にあり、アッベ数（ν_ｄ）が４７．０以上６２．０以下の範囲内にありながら、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い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、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促して、光学ガラスとして好ましくないガラスを作製する際の失透（結晶物の発生）や脈理（ガラス内部の不均一性）を抑制する成分である。特に、ＳｉＯ_２成分の含有率を９．０％以上にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。一方、ＳｉＯ_２成分の含有率を５０．０％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ＳｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは９．０％、より好ましくは９．５％、最も好ましくは１０．０％を下限とし、好ましくは５０．０％、より好ましくは４８．０％、最も好ましくは４５．０％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、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促す成分である。特に、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を６．０％以上にすることで、ガラスを失透し難くし、安定なガラスを得易くすることができる。一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を５５．０％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Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは６．０％、より好ましくは６．５％、最も好ましくは６．８％を下限とし、好ましくは５５．０％、より好ましくは５３．０％、最も好ましくは５０．０％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。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの安定性を高め、溶融ガラスからガラスを作製したときの耐失透性を向上する成分である。特に、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有率を０．１％以上にすることで、ガラスの安定性を顕著に高めることができる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．２％、最も好ましくは０．３％を下限とし、好ましくは５．０％、より好ましくは４．８％、最も好ましくは４．７％を上限とする。Ａｌ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＦ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

ＣａＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を１．２％以上にすることで、ガラスの所望の光学特性を得易くし、ガラスの比重を小さくすることができる。一方、ＣａＯ成分の含有率を２１．０％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ＣａＯ成分の含有率は、好ましくは１．２％、より好ましくは１．５％、最も好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは２１．０％、より好ましくは２０．８％、最も好ましくは２０．６％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。

ＺｎＯ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、ＺｎＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、可視領域の短波長側の透過率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ＺｎＯ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１５．０％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。

ＭｇＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であり、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１０．０％以下にすることで、ガラスの所望の光学特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ＭｇＯ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。

ＳｒＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であり、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５．５％以下にすることで、ガラスの所望の光学特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ＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは５．５％、より好ましくは５．２％、最も好ましくは４．９％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、ガラスの屈折率を高めて適切なアッベ数を実現し、高い内部透過率を実現する成分であり、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５５．０％以下にすることで、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５５．０％、より好ましくは５４．０％、最も好ましくは５３．０％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Ｚｎ、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、２．０％以上６０．０％以下であることが好ましい。この質量和を２．０％以上にすることで、ガラスの安定性を高めてガラスの耐失透性を高めることができる。また、この質量和を６０．０％以下にすることで、ガラスの所望の光学特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ＲＯ成分の含有率の質量和は、好ましくは２．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは８．０％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、質量和（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３）に対するＲＯ成分の含有量の質量比が０．３３以上１．５０以下であることが好ましい。この質量比を０．３５以上にすることで、ガラスの安定性を高めて溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性を高めることができる。また、この質量比を１．５０以下にすることで、ガラスの網目構造を形成し易くしてガラス化を容易にすることができる。従って、酸化物換算組成の質量和（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３）に対するＲＯ成分の含有量の質量比は、好ましくは０．３３、より好ましくは０．３４、最も好ましくは０．３５を下限とし、好ましくは１．５０、より好ましくは１．４０、最も好ましくは１．３０を上限とする。

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２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くして、ガラスの安定性を高めて失透等を生じ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２０．０％、より好ましくは１８．０％、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１７．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くして、ガラスの安定性を高めて失透等を生じ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１７．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１３．０％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。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、屈折率及び分散を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＴｉＯ_２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスへの着色を低減し、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率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ＴｉＯ_２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７．０％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。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくし、ガラスの高い内部透過率を実現する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有率を２８．０％以下にすることで、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性をより高め、所望の光学恒数を得やす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２８．０％、より好ましくは２５．０％、最も好ましくは２２．０％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。

本発明の光学ガラスでは、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、ＺｎＯ成分、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分、ＢａＯ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分、ＴｉＯ_２成分、及びＬａ_２Ｏ_３成分の含有率の質量和が９０．０％以上であることが好ましい。この質量和を９０．０％以上にすることで、ガラスの安定性を高めてガラスの耐失透性を高めつつ、ガラスの溶融性を高めてガラスの製造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この質量和は、好ましくは９０．０％、より好ましくは９５．０％、最も好ましくは９８．０％を下限とする。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、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、ＺｒＯ_２成分の含有率を１５．０％以下にすることで、所望の光学恒数を得易くし、ガラスの溶解温度を下げ、ガラス製造時のエネルギー損失による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ＺｒＯ_２成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、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。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの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、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の光学恒数を得易くし、ガラスの溶解温度を下げ、ガラス製造時のエネルギー損失による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Ｎｂ_２Ｏ_５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５．０％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。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散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、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、ガラスを作製する際にガラスを失透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Ｙ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、最も好ましくは１０．０％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。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散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、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、ガラスを作製する際にガラスを失透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Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、最も好ましくは１０．０％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。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率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、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有率を８．０％以下にすることで、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Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは８．０％、より好ましくは６．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＹｂ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｌｕ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散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、Ｌｕ_２Ｏ_３成分の含有率を８．０％以下にすることで、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Ｌｕ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは８．０％、より好ましくは６．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｌｕ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＬｕ_２Ｏ_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、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くして、ガラスの安定性を高めて失透等を生じ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５．０％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。

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８．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減するとともに、高温での溶解を回避してガラス製造時のエネルギー損失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８．０％、より好ましくは６．０％、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、ガラスの屈折率を高め、ガラスの分散を大きくして、ガラスの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、ＷＯ_３成分の含有率を８．０％以下にすることで、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率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ＷＯ_３成分の含有率は、好ましくは８．０％、より好ましくは６．０％、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、可視短波長における透過率を悪化し難くし、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くし、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０．５％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。

なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ_２Ｏ_３成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤、脱泡剤或いはそれらの組み合わせを用いることができる。

＜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。

本発明の光学ガラスには、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。

さらに、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ_２Ｏ_３等のヒ素化合物、並びに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、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、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、光学ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、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。

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 １３．０〜６０．０ｍｏｌ％及び
Ｂ_２Ｏ_３成分 ６．０〜６０．０ｍｏｌ％及び
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０．１〜５．０ｍｏｌ％及び
ＣａＯ成分 ２．０〜３０．０ｍｏｌ％
並びに
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜４．０ｍｏｌ％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＴｉＯ_２成分 ０〜１０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜６．０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜３．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜４．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜２．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３成分 ０〜２．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜２５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１．５ｍｏｌ％及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％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、作製した混合物を白金坩堝、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１３００〜１３５０℃の温度範囲で３〜４時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２００℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで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、所望の屈折率（ｎ_ｄ）を有するとともに、低い分散（高いアッベ数）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１．５８、より好ましくは１．６０、最も好ましくは１．６１を下限とし、好ましくは１．６８、より好ましくは１．６７、最も好ましくは１．６６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４７．０、より好ましくは４８．０、最も好ましくは４９．０を下限とし、好ましくは６２．０、より好ましくは６１．０、最も好ましくは６０．５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、ガラス材料を加熱軟化して成形（リヒートプレス成形）を行う際の耐失透性が高いことや、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高いことが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴは、好ましくは５０℃、より好ましくは５５℃、最も好ましくは６０℃を下限とする。また、本発明の光学ガラスに対して示差熱分析（ＤＴＡ）を行った融液から降温する際の結晶化による発熱ピーク温度は、好ましくは７８０℃、より好ましくは７７０℃、最も好ましくは７６５℃を上限とする。これらにより、ガラスの熱的安定性が高められてガラス成分の結晶核の生成が低減されるとともに、より低い温度で溶融ガラスを流出してガラスを形成してもガラス成分の結晶の成長が低減されるため、失透によるガラス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することができる。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８）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）、ガラス転移点及び結晶化開始温度の差（ΔＴ）、並びに、結晶化ピーク温度の結果を表１及び表２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．１８）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及び表２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、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１３００〜１３５０℃の温度範囲で３〜４時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１１５０℃以下に温度を下げて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．１８）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、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．１８）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。さらに、上記昇温を１２００℃まで行って完全に融液の状態にした後で、降温速度を１０℃／ｍｉｎとして３００℃まで冷却する際の結晶化による発熱ピーク温度を測定することで、融液からの結晶化ピーク温度を測定した。

表１及び表２に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、示差熱分析（ＤＴＡ）を用いて測定したところ、ΔＴは５０℃以上、より詳細には６２℃以上であった。一方で、比較例のガラスは、ΔＴが５０℃未満であった。また、いずれも融液からの結晶化ピーク温度が７７０℃以下、より詳細には７６３℃以下であった。一方で、比較例のガラスは、結晶化ピーク温度が７７０℃より高かった。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ガラス成分の結晶核が生成し難く、また結晶核から結晶が成長し難いため、ガラスの耐失透性が高い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１．５８以上、より詳細には１．６１以上であるとともに、この屈折率（ｎ_ｄ）は１．６８以下、より詳細には１．６６以下であり、所望の範囲内であった。

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４７．０以上、より詳細には４９．０以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は６２．０以下、より詳細には６０．５以下であり、所望の範囲内であった。

従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高いことが明らかになった。

さらに、本発明の実施例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 (13)

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９．０〜５０．０％、Ｂ_２Ｏ_３成分を６．０〜５５．０％、Ａｌ_２Ｏ_３成分を０．１〜５．０％、及びＣａＯ成分を１．２〜２１．０％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
   ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
   ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
   ＳｒＯ成分 ０〜５．５％及び／又は
   ＢａＯ成分 ０〜５５．０％
   の各成分を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（ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３）が０．３３以上１．５０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
   Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％及び／又は
   Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１７．０％及び／又は
   ＴｉＯ_２成分 ０〜１０．０％及び／又は
   Ｌａ_２Ｏ_３成分を０〜２８．０％
   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. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３）が９０．０％以上である請求項４に記載の光学ガラス。
6. 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５のいずれか記載の光学ガラス。
7. 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が２．０％以上６０．０％以下である請求項２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して、質量％で
   ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％及び／又は
   Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％及び／又は
   Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％及び／又は
   Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％及び／又は
   Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜８．０％及び／又は
   Ｌｕ_２Ｏ_３成分 ０〜８．０％及び／又は
   Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％及び／又は
   Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜８．０％及び／又は
   ＷＯ_３成分 ０〜８．０％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７のいずれか記載の光学ガラス。
9. １．５８以上１．６８以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、４７．０以上６２．０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する請求項１から８のいずれか記載の光学ガラス。
10. 請求項１から９のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
11. 請求項１から９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。
12. 請求項１から９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。
13. 請求項１から９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。