JP2012224501A - 光学ガラス、光学素子及びプリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上を有しアッベ数（νｄ）が２５以下の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供することを目的とする。

【解決手段】 必須成分として、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２を含み、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ_２Ｏ_５成分を１０．０〜４４．０％、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を０．１〜５０．０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を２０．０〜６０．０％、ＴｉＯ_２成分を０．１〜２０．０％含有する光学ガラス。光学素子及び精密プレス成形用プリフォームは、この光学ガラスからなる。
【選択図】なし

Description

本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上を有しアッベ数（νｄ）が２５以下の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスに関する。

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や、プロジェクタやプロジェクションテレビ等の画像再生（投影）機器等の各種光学機器の分野では、光学系で用いられるレンズやプリズム等の光学素子の枚数を削減し、軽量化及び小型化のために、高屈折率高分散ガラスを用いた非球面レンズを使用した光学設計が主流になりつつある。

特に、研削や研磨法で非球面レンズを作製することは高コスト、低能率であるために、非球面レンズの製造方法としては、ゴブあるいはガラスブロックを切断・研磨したプリフォーム材を加熱軟化させ、これを高精度な面を持つ金型で加圧成形させることによって、研削・研磨工程を省略し、低コスト・大量生産が実現している。このような高屈折率高分散ガラスとしては、特許文献１〜３のようなガラス組成物が知られている。

特開平８−１５７２３１号公報には酸化鉛を含有せず、屈伏点の低い光学ガラスが開示されている。しかし、ここに開示された光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、１．７０〜１．７７（第１の態様）及び１．７７〜１．８５（第２の態様）の範囲である。

特開２００１−５８８４５号公報には酸化鉛を含有せず、屈折率（ｎｄ）が１．８３以上であり、屈伏点が５５０℃以下の光学ガラスが開示されている。しかし、屈折率（ｎｄ）が１．８８以上の高屈折率組成では、ガラス化せず、乳白化し易い傾向がある。

特開２００９−１３２６１０号公報には、屈折率（ｎｄ）が１．９０以上であり、アッベ数（νｄ）が２２以下の光学ガラスが開示されている。しかし、屈折率（ｎｄ）が１．９０以上でアッベ数（νｄ）が２２以下の高屈折率高分散組成では、可視光領域の光透過率（着色度）が悪化する傾向がある。

特開平８−１５７２３１号公報 特開２００１−５８８４５号公報 特開２００９−１３２６１０号公報

本発明は、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上を有しアッベ数（νｄ）が２５以下の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供することを目的とする。

光学系で用いられるレンズには球面レンズと非球面レンズがあり、非球面レンズを利用すれば光学素子の枚数を削減することができる。また、レンズ以外の各種光学素子にも複雑な形状をした面を備えたものが知られている。しかしながら、従来の研削、研磨工程で非球面や複雑な形状をした面を得ようとすると、高コストで且つ複雑な作業工程が必要であった。そこで、ゴブ又はガラスブロックから得られたプリフォーム材を、超精密加工された金型で直接プレス成形して光学素子の形状を得る方法、すなわち精密モールドプレス成形する方法が現在主流である。

精密モールドプレス成形に用いられるプリフォーム材は、滴下法によって熔融ガラスから直接製造する方法、ガラスブロックをリヒートプレスし、或いはボール形状に研削加工して得られた加工品を研削研磨する方法によって作製される。いずれの方法であっても、熔融ガラスを所望の形状に成形して光学素子を得るためには、形成されるガラスの失透を低減することが求められる。

プリフォーム材を精密モールドプレス成形する方法の他に、ガラス材料から形成されたゴブ又はガラスブロックを再加熱して成形（リヒートプレス成形）して得られたガラス成形体を研削及び研磨して光学素子の形状を得る方法も知られている。

本発明は前記従来の光学ガラスに見られる諸欠点を改善し、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、アッベ数（νｄ）が２５以下の範囲を有し、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスを提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意試験研究を重ねた結果、Ｐ_２Ｏ_５成分、Ｂｉ_２Ｏ_３成分、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、ＴｉＯ_２成分の各成分を所定の割合で含有するガラスにおいて、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、アッベ数（νｄ）が２５以下の範囲を有し、精密モールドプレス性が極めて良好であるという光学ガラスを見出し、本発明に至ったものである。

本発明は次に示す（１）〜（１０）である。

（１）必須成分として、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２を含み、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ_２Ｏ_５成分を１０．０〜６０．０％、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を０．１〜６０．０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を５．０〜６０．０％、ＴｉＯ_２成分を０．１〜３５．０％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ＷＯ_３成分を２０％以下含有する（１）の光学ガラス。

（３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／Ｂｉ_２Ｏ_３が１．００以下である（１）〜（２）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ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３の合計量が５０．０〜９５．０％含有する（１）〜（３）の光学ガラス。

（５） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、重量％で
ＳｉＯ_２成分 ０〜２０．０％
Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％
ＧｅＯ_２成分 ０〜５０．０％
ＴｅＯ_２成分 ０〜３０．０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％
Ｃｓ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％
ＢａＯ成分 ０〜４０．０％
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
ＺｒＯ_２成分 ０〜２０．０％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０．０％
Ｉｎ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０％
ＣｅＯ_２成分 ０〜５．０％
の各成分をさらに含有する請求項（１）〜（４）の光学ガラス。

（６） １．８５以上の屈折率（ｎｄ）を有し、２５以下のアッベ数（νd）を有し、分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下である事を特徴とする請求項（１）〜（５）の光学ガラス。

（７）ガラス転移温度（Ｔｇ）が６４０℃以下である事を特徴とする（１）〜（６）の光学ガラス。

（８）（１）から（７）いずれかに記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。

（９）（１）から（７）のいずれかに記載の光学ガラスを含んでなる光学素子。

（１０） （８）のプリフォームを精密プレスすることにより成形される光学素子。

本発明によれば、Ｐ_２Ｏ_５成分、Ｂｉ_２Ｏ_３成分、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、ＴｉＯ_２成分の各成分を所定の割合で含有するガラスにおいて、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、アッベ数（νｄ）が２５以下の範囲を有し、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスを得ることができる。

本発明の光学ガラスの各成分について説明する。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、特に断らない限り、各成分の含有率（％）は酸化物基準の質量％を意味する。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、ガラス形成酸化物として重要な成分であると共に、ガラスに高分散性を与えるのに有効な成分である。従って、Ｐ_２Ｏ_５成分は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５０．０％、さらに好ましくは４５．０％を上限として含有することができ、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を下限として含有することができる。
Ｐ_２Ｏ_５成分は、原料として例えば正リン酸、リン酸塩等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、屈折率を高め、分散を大きくし、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げる効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなり、ソラリゼーションが悪化しやすくなる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、さらに好ましくは５０．０％を上限として含有することができる。しかし、その量が少なすぎると所望の屈折率、分散が得られず、ガラス転移温度（Ｔｇ）が上がり精密モールドプレス性が悪化する。従って、好ましくは０．１％、より好ましくは７．０％、さらに好ましくは１０．０％、最も好ましくは１５．０％を下限として含有することができる。
Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＢｉ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、屈折率を高め、分散を大きくし化学的耐久性及び耐失透性を改善するのに有効な必須の成分である。しかし、その量が少なすぎるとその効果が不十分となり、多すぎると逆に耐失透性が悪くなり、可視光短波長域の透過率も悪化しやすくなる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、好ましくは５．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは１５．０％を下限として含有することができ、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、さらに好ましくは５０．０％を上限として含有することができる。
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させることができる。

ＴｉＯ_２成分は、屈折率を高める効果がある。しかし、その量が多すぎると可視光短波長域の透過率及びソラリゼーションを悪化させる。従って、ＴｉＯ_２成分は、好ましくは３５．０％、より好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２５．０％、最も好ましくは２０．０％を上限として含有することができる。しかし、その量が少なすぎると所望の屈折率、分散が得られなくなる。従って、好ましくは０．１％を超え、より好ましくは３．０％を超え、さらに好ましくは４．０％、最も好ましくは５．０％を下限として含有できる。
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させることができる。

ＷＯ_３成分は、光学定数を調整し、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げ、耐失透性を改善する効果がある。しかし、その量が多すぎると逆に耐失透性や可視光領域の短波長域の光線透過率が悪くなる。従って、ＷＯ_３成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％、最も好ましくは８．０％未満を上限として含有することができる。しかし、その量が少なすぎるとガラス転移温度（Ｔｇ）が上がり、耐失透性の改善効果が得られなくなる。従って、好ましくは１．０％、さらに好ましくは２．０％、最も好ましくは３．０％を下限として含有できる。
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させることができる。

本発明の光学ガラスでは、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量に対するＮｂ_２Ｏ_５成分の含有量の比率が１．００以下であることが好ましい。この物質量比を１．００以下にすることで、屈折率及び精密モールドプレス性を高めることができ、かつ、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げることができる。従って、酸化物換算組成の質量費Ｎｂ_２Ｏ_５／Ｂｉ_２Ｏ_３は、好ましくは１．００％、より好ましくは０．８０％、さらに好ましくは０．４５％を上限として含有することができる。

本発明の光学ガラスは、ＴｉＯ_２成分、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、ＷＯ_３成分、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の合計含有量が５０．０％以上９５．０％以下であることが好ましい。特に５０．０％以上であることにより、ガラスの屈折率及び分散を高めることができる。一方で、９５．０％以下であることにより、ガラスの屈折率及び分散を高めつつ、耐失透性を高めることができる。従って、酸化物組成換算のガラス全物質量に対するこれらの成分の合計含有量は、好ましくは５０．０％、より好ましくは５５．０％以上、さらに好ましくは６０．０％以上を下限とする。一方で、酸化物組成換算のガラス全物質量に対するこれらの成分の合計含有量は、好ましくは９５．０％、より好ましくは９０．０％、さらに好ましくは８５．０％を上限とする。

ＳｉＯ_２成分は、ガラス形成酸化物として作用する任意成分であり、ガラスの粘度を高め、耐失透性及び化学的耐久性を向上させるのに有効である。従って、ＳｉＯ_２成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
ＳｉＯ_２成分は、原料として例えばＳｉＯ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、ガラス形成酸化物として作用する任意成分であり、ガラスの耐失透性を向上しガラス転移点（Ｔｇ）を下げるのに有効である。また、Ｐ_２Ｏ_５−Ｎｂ_２Ｏ_５系のガラスにおいて、ＳｉＯ_２成分は熔け残りを生じ易くなる傾向があるが、Ｂ_２Ｏ_３成分を共存させることにより溶融性が改善され、しかも化学的耐久性を向上させるのに有効である。従って、好ましくは３０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは７．５％を上限として含有することができる。なお、Ｂ_２Ｏ_３成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、所定の量を含ませることによって、溶融性を向上させる。従って、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは２．０％、最も好ましくは３．０％を下限として含有できる。
Ｂ_２Ｏ_３は、原料として例えばＨ_３ＢＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＧｅＯ_２成分は、屈折率を高め、耐失透性を向上させる効果を有する任意成分であり、ガラス形成酸化物として作用する。しかし、その量が多すぎると原料が非常に高価であるため、コストが高くなる。従って、ＧｅＯ_２成分は、好ましくは５０．０％、より好ましくは３０．０％、さらに好ましくは１５．０％を上限として含有することができる。
ＧｅＯ_２成分は、原料として例えばＧｅＯ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＴｅＯ_２成分は、屈折率を高める効果を有する成分であるが、白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽でガラス原料を溶融する際、テルルと白金が合金化し、合金となった箇所は耐熱性が悪くなりやすくなるため、その箇所に穴が開き、溶融ガラスが流出する事故がおこる危険性が憂慮される。従って、ＴｅＯ_２成分は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有できる。
ＴｅＯ_２成分は、原料として例えばＴｅＯ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する効果があり、本発明の組成系においてはリヒートプレス成形時の失透を抑制する効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性が急激に悪化しやすくなる。従って、Ｌｉ_２Ｏ成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。なお、Ｌｉ_２Ｏ成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは１．０％を下限とする。
Ｌｉ_２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ_２Ｏ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げ、混合したガラス原料の溶融を促進する効果がある。また、精密モールドプレス性を高める効果がある。従って、Ｎａ_２Ｏ成分は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１５．０％を上限として含有することができる。Ｎａ_２Ｏ成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、所定の量を含ませることによって、ガラス転移温度（Ｔｇ）が下がり、精密モールドプレス性を向上させる。その為、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは１．０％を下限とする。
Ｎａ_２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ_２Ｏ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｋ_２Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げ、混合したガラス原料の溶融を促進する効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性が急激に悪化し、本発明の組成系においてはリヒートプレス成形時の失透性が急激に悪化しやすくなる。従って、Ｋ_２Ｏ成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％、最も好ましくは５％を上限として含有することができる。なお、Ｋ_２Ｏ成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、前記効果を発揮させやすくするためには、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは１．０％を下限とする。
Ｋ_２Ｏ成分は、原料として例えばＫ_２Ｏ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｃｓ_２Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げ、混合したガラス原料の溶融を促進する効果がある。従って、Ｃｓ_２Ｏ成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１９．０％、さらに好ましくは１８．０％を上限として含有することができる。
Ｃｓ_２Ｏ成分は、原料として例えばＣｓ_２Ｏ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＭｇＯ成分は、光学定数の調整に有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、ＭｇＯ成分は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１４．０％、さらに好ましくは１３．０％を上限として含有することができる。
ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＯ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＣａＯ成分は、光学定数の調整に有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、ＣａＯ成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１９．５％、さらに好ましくは１９．０％を上限として含有することができる。
ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＯ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＳｒＯ成分は、光学定数の調整に有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、ＳｒＯ成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１９．５％、さらに好ましくは１９．０％を上限として含有することができる。
ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒＯ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＢａＯ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げ、耐失透性の向上、光学定数の調整に有効である。従って、ＢａＯ成分は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２５．０％、最も好ましくは１７．０％を上限として含有することができる。なお、ＢａＯ成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、所定の量を含ませることによって、ガラス転移温度（Ｔｇ）が下がり、精密モールドプレス性を向上させる。従って、好ましくは０％超、さらに好ましくは０．５％、最も好ましくは１．０％を下限として含有できる。
ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＯ又はその炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＺｎＯ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下げ、化学的耐久性を改善する効果がある。従って、ＺｎＯ成分は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。なお、ＺｎＯ成分は任意成分であるため、含有しなくとも本発明のガラスを製造することは可能であるが、所定の量を含ませることによって、ガラス転移温度（Ｔｇ）が下がり、精密モールドプレス性を向上させる。従って、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは２．０％、最も好ましくは３．０％を下限として含有できる。
ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、化学的耐久性の改善に有効な任意成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
Ａｌ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

ＺｒＯ_２成分は、屈折率を高め、化学的耐久性を向上させる効果がある。しかし、その量が多すぎると逆に耐失透性が悪化しやすくなる。従って、ＺｒＯ_２成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
ＺｒＯ_２成分は、原料として例えばＺｒＯ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効な成分である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
Ｌａ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３、硝酸ランタン又はその水和物等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに１０．０％を上限として含有することができる。
Ｇｄ_２Ｏ_３は、原料として例えばＧｄ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、Ｙ_２Ｏ_３成分は、低分散化させるのに効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪化しやすくなる。従って、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
Ｙ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＹ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、屈折率を高め、化学的耐久性及び耐失透性を改善する効果がある。しかし、その量が多すぎると逆に耐失透性が悪化しやすくなる。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
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させることができる。

Ｉｎ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに効果がある。従って、Ｉｎ_２Ｏ_３成分は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
Ｉｎ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＩｎ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｆ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性及び化学的耐久性が悪化しやすくなる。従って、Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、好ましくは２０．０％、好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限として含有することができる。
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させることができる。

Ｇａ_２Ｏ_３成分は、屈折率を高める効果を有する成分であるが、原料が非常に高価である。従って、Ｇａ_２Ｏ_３成分は、好ましくは１０．０％を上限とし、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％を上限として含有できる。
Ｇａ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＧａ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、ガラス溶融時の脱泡のために任意に添加しうるが、その量が多すぎると可視光領域の短波長領域における透過率が悪化しやすくなる。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、好ましくは５．０％、より好ましくは２．５％、さらに好ましくは０．５％を上限として含有することができる。

ＣｅＯ_２成分は、耐失透性を改善する効果を有する成分であるが、その量が多すぎると短波長領域の光線透過率が悪化しやすくなる。従って、ＣｅＯ_２成分は、好ましくは５．０％、より好ましくは２．５％、さらに好ましくは０．５％を上限として含有することができる。
ＣｅＯ２成分は、原料として例えばＣｅＯ２等を用いてガラス内に含有させることができる。

Ｌｕ_２Ｏ３_、ＳｎＯ_２、ＢｅＯの各成分は含有させることは可能であるが、Ｌｕ_２Ｏ_３は高額原料であるため原料コストが高くなり実際の製造においては現実的ではなく、ＳｎＯ_２は白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽でガラス原料を溶融する際に錫と白金が合金化して合金となった箇所は耐熱性が悪くなり、その箇所に穴が開き溶融ガラス流出する事故がおこる危険性が憂慮され、ＢｅＯは、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非常に大きい成分である、という問題がある。従って、Ｌｕ_２Ｏ３_、ＳｎＯ_２、ＢｅＯの各成分は、好ましくは０．１％未満、より好ましくは０．０５％を上限として含有され、さらに好ましくは含有しない。

次に、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない成分について説明する。

鉛化合物は、ガラスの製造のみならず、研磨等のガラスの冷間加工及びガラスの廃棄に至るまで、環境対策上の措置が必要となり、環境負荷が大きい成分であるという問題があるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

Ａｓ_２Ｏ_３、カドミウム、トリウム及びタリウムは、共に、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非常に大きい成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

さらに本発明の光学ガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の着色成分は、含有しないことが好ましい。ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。

なお、本明細書において使用される各成分の含有量の酸化物基準での表記は、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、金属弗化物などが、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、組成物全体に対する各成分の当該生成酸化物の質量％を表すものである。
［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量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などに投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜５時間熔融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。
［物性］

次に本発明の光学ガラスの物性について説明する。

本発明の光学ガラスは、高い屈折率（ｎｄ）及び低い分散性を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．８５、より好ましくは１．８８、最も好ましくは１．９０を下限とし、好ましくは２．０５、より好ましくは２．０４、最も好ましくは２．０３を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは１７、より好ましくは１８、最も好ましくは１９を下限とし、好ましくは２５、より好ましくは２２、最も好ましくは２０を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さら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、さらに透過率が良好である。透過率が７０％となる波長（λ_７０）が好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは４７０ｎｍ以下、さらに好ましくは４５０ｎｍ以下、最も好ましくは４４０ｎｍ以下である。また、透過率が５％となる波長（λ_５）が好ましくは４５０ｎｍ以下、より好ましくは４２０ｎｍ以下、さらに好ましくは４００ｎｍ以下である。
なお、透過率は、厚さ１０．０±０．１ｍｍの互いに平行で平坦な光学研磨が施されたガラス試料の光学研磨面の一方に垂直に入射光を照射したとき、入射光強度に対する、ガラス試料を透過して他方の光学研磨面から出射する透過光の強度の比（透過光強度／入射光強度）で表される。そして、この透過率が７０％になる波長がλ_７０であり、５％になる波長がλ_５である。

本発明の光学ガラスにおいては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなりすぎると前述したように精密プレス成形を行う場合、成形型の劣化などが起こり易くなる。従って、本発明の光学ガラスのＴｇは好ましくは６４０℃、より好ましくは６００℃、さらに好ましくは５５０℃を上限とする。

また、本発明の光学ガラスは、７００℃以下の屈伏点（Ａｔ）を有することが好ましい。屈伏点（Ａｔ）は、ガラス転移点（Ｔｇ）と同様にガラスの軟化性を示す指標の一つであり、プレス成形温度に近い温度を示す指標である。そのため、屈伏点（Ａｔ）が７００℃以下のガラスを用いることにより、より低い温度でのプレス成形が可能になるため、より容易にプレス成形を行うことができる。従って、本発明の光学ガラスの屈伏点（Ａｔ）は、好ましくは７００℃、より好ましくは６３０℃、最も好ましくは６００℃を上限とする。なお、本発明の光学ガラスの屈伏点（Ａｔ）の下限は特に限定されないが、本発明によって得られるガラスの屈伏点（Ａｔ）は、概ね１５０℃以上、具体的には２００℃以上、さらに具体的には２５０℃以上であることが多い。

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。例えば本発明の光学ガラスを研削・研磨して光学ガラスを得ることができる。また、例えば本発明の光学ガラスから精密プレス成形用の光学ガラスを得ることができる。その中でも特に、本発明の光学ガラスからプリフォームを形成し、このプリフォームに対して研磨加工や精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー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ような光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、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。ここで、プリフォーム材を製造する方法は特に限定されるものではなく、例えば特開平８−３１９１２４に記載のガラスゴブの成形方法や特開平８−７３２２９に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のように溶融ガラスから直接プリフォーム材を製造する方法を用いることもでき、また、光学ガラスから形成したストリップ材に対して研削研磨等の冷間加工を行って製造する方法を用いることもできる。

以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

本発明のガラスの実施例１〜１７及び比較例の組成、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、分光透過率が５％、７０％、ガラス転移温度（Ｔｇ）、屈伏点（Ａｔ）、を表１に示す。表中、各成分の組成は重量％で表示している。

ここで、本発明の実施例（実施例１〜１７）の光学ガラス及び比較例のガラスは、酸化物、複合塩、炭酸塩、硝酸塩等の通常の光学ガラス用原料を表に示した各組成比になるように所定の割合で秤量混合した後、白金坩堝等に投入し、１０００〜１３００℃の温度で２〜５時間溶融、清澄、攪拌して均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み徐冷することにより得たものである。

屈折率（ｎｄ）、アッベ数（ν_ｄ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。ここで、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（ν_ｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈｒ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（実施例１〜１７）の光学ガラス及び比較例のガラスの透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの透過率を測定することで、ガラスの着色の有無と程度を求めた。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定し、λ_５（透過率５％時の波長）、λ_７０（透過率７０％時の波長）を求めた。

また、実施例（実施例１〜１７）の光学ガラス及び比較例のガラスのガラス転移点（Ｔｇ）及び屈伏点（Ａｔ）は、熱膨張計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はφ５ｍｍ、長さ２０ｍｍのものを使用し、昇温速度を４℃／ｍｉｎとした。

プリフォームは、上型、下型、及びスリーブ型により構成される金型で各々プレス成形を行った。金型は、母材がＰｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｈ，Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｒｅ及びＣからなる元素群から選ばれる少なくとも１種類以上からなり、上型及び下型の成形面が直径９ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、曲率半径２０ｍｍの球面形状を有し金型の成形面は表面粗さＲｍａｘ０．０３μｍの平滑さを有する光学鏡面仕上げ面となっているものを用いた。ここで、プリフォームをスリーブ型の中に挿入した下型の成形面の中心に配置し、上型をスリーブ型の貫通孔内に挿入して、下型の成形面と上型の成形面とが対向するようにした。金型に配置されたプリフォームを金型と一緒に３００〜７００℃に加熱し、プリフォームのガラスが軟化したところで、上型及び下型でプリフォームを加圧してプレス成形を行い、光学素子を作製した。
実施例（実施例１〜１７）の光学ガラス及び比較例のガラスのＭＰ（モールドプレス）性は、プレス成形後のガラスに失透・カン・曇りが無く、且つ金型の曇りと離型膜の剥離が無いものを◎とし、やや成形後のガラスの一部に劣化があるものを○、一部欠陥があるものを△、欠陥があるものを×とした。

表１〜５に見られる通り、本発明の実施例の光学ガラス（実施例１〜１７）は、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、より詳細には１．８８以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は２．０５以下、より詳細には２．０４以下であり、所望の範囲内であった。また、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が、２５以下、より詳細には２２以下であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は１７以上、より詳細には１８以上であり、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、λ_７０（透過率７０％時の波長）がいずれも５００ｎｍ以下、より詳細には４７０ｎｍ以下であった。また、本発明の実施例の光学ガラスは、λ_５（透過率５％時の波長）がいずれも４５０ｎｍ以下、より詳細には４２０ｎｍ以下であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、着色し難いことが明らかになった。

また、表１〜表５に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもガラス転移温度（Ｔｇ）が６４０℃以下、より詳細には６００℃以下であり、所望の範囲内であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、ガラス転移点（Ｔｇ）が低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、いずれも屈伏点（Ａｔ）が７００℃以下、より詳細には６５０℃以下であり、所望の範囲内であった。
一方、比較例１の光学ガラスは、ガラス転移点（Ｔｇ）が６４４℃であり、屈伏点（Ａｔ）は７０１℃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１のガラスに比べて、低い温度で軟化しやすいことが明らかになった。

また、表１〜表５に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、プレス成形後のガラスに失透・カン・曇りが無く、且つ金型の曇りと離型膜の剥離が無い。若しくは、やや成形後のガラスの一部に劣化があるものである。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、精密プレス成形に適することが明らかになった。
一方、比較例１の光学ガラスは、ガラス転移点（Ｔｇ）が６４４℃であり、屈伏点（Ａｔ）は７０１℃であった。前述したように精密プレス成形を行う場合、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなりすぎると成形型の劣化が起こり易くなる。そのため、比較例１の光学ガラスは、精密プレス成形に適さない。

従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら安価に作製でき、耐失透性が高く、加熱軟化によるプレス成形を行い易く、且つ、着色が少な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、研磨加工用プリフォームを形成し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てレンズ及びプリズムの形状に加工した。いずれの場合も、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 (10)

1. 必須成分として、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２を含み、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＰ_２Ｏ_５成分を１０．０〜６０．０％、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を０．１〜６０．０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を５．０〜６０．０％、ＴｉＯ_２成分を０．１〜３５．０％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ＷＯ_３成分を２０％以下含有する請求項１の光学ガラス。
3. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／Ｂｉ_２Ｏ_３が１．００以下である請求項１〜２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ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３の合計量が５０．０〜９５．０％含有する請求項１〜３の光学ガラス。
5. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、重量％で
   ＳｉＯ_２成分 ０〜２０．０％
   Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％
   ＧｅＯ_２成分 ０〜５０．０％
   ＴｅＯ_２成分 ０〜３０．０％
   Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％
   Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％
   Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％
   Ｃｓ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％
   ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％
   ＣａＯ成分 ０〜２０．０％
   ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％
   ＢａＯ成分 ０〜４０．０％
   ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
   Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
   ＺｒＯ_２成分 ０〜２０．０％
   Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
   Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
   Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
   Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０．０％
   Ｉｎ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
   Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
   Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０％
   ＣｅＯ_２成分 ０〜５．０％
   の各成分をさらに含有する請求項１〜４の光学ガラス。
6. １．８５以上の屈折率（ｎｄ）を有し、２５以下のアッベ数（νd）を有し、分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下である事を特徴とする請求項１〜５の光学ガラス。
7. ガラス転移温度（Ｔｇ）が６４０℃以下である事を特徴とする請求項１〜６の光学ガラス。
8. 請求項１から７いずれかに記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
9. 請求項１から７のいずれかに記載の光学ガラスを含んでなる光学素子。
10. 請求項８のプリフォームを精密プレスすることにより成形される光学素子。