JP2014221704A - 光学ガラス及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】１．８５以上の屈折率（ｎｄ）及び２０以上４０以下のアッベ数（νｄ）を有しながらも、高い可視光透過率を有する、光学ガラス及び光学素子を提供する。【解決手段】光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２成分及びＢ２Ｏ３成分を合量で５．０〜４０．０％、Ｌｎ２Ｏ３成分を合量で２０．０〜７０．０％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ及びＹｂからなる群より選択される１種以上である）、及び、酸化物基準の質量に対する外割りの質量％でＦ成分を０％超〜２０．０％含有し、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の合量が０〜５０．０％であり、屈折率が１．８５以上であり、厚さ１０ｍｍで７０％の透過率を示す波長が４５０ｎｍ以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラス及び光学素子に関する。

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、光学系全体を軽量化及び小型化する要求が強まっている。

光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、光学系全体の軽量化及び小型化を図ることが可能な、１．８５以上の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、２０以上４０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する高屈折率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ガラスとしては、特許文献１及び２に代表されるようなガラス組成物が知られている。

特開２０１２−１６２４４８号公報 特開２０１０−０３０８７９号公報

しかしながら、特許文献１で開示されたガラスでは、可視光の短波長側の光に対する透過率が低いため、ガラスが黄色に着色している。そのため、特許文献１及び２で開示されたガラスは、可視領域の光を透過させる用途には適さない。そのため、可視光の短波長側の光に対する高い透過率を有しながらも、より屈折率が高く且つ所望のアッベ数を有する光学ガラスが求められていた。

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、１．８５以上の屈折率（ｎ_ｄ）及び２０以上４０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有しながらも、高い可視光透過率を有する光学ガラスと、これを用いた光学素子とガラス成形体の製造方法を提供することにある。

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成分又はＢ_２Ｏ_３成分と、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分、Ｙ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分の少なくともいずれかを併用し、且つ、Ｆ成分の含有量、並びに、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の合量を所定の範囲内にすることによって、高い屈折率や低いアッベ数が得られながらも、ガラスの着色が低減され、且つガラスの失透が低減されることを見出し、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） 質量％で、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分を合量で５．０〜４０．０％、Ｌｎ_２Ｏ_３成分を合量で２０．０〜７０．０％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ及びＹｂからなる群より選択される１種以上である）、及び、酸化物基準の質量に対する外割りの質量％でＦ成分を０％超〜２０．０％含有し、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の合量が０〜５０．０％であり、屈折率が１．８５以上であり、厚さ１０ｍｍで７０％の透過率を示す波長が４５０ｎｍ以下である光学ガラス。

（２） 質量％で、Ｂ_２Ｏ_３成分を５．０〜４０．０％含有し、ＳｉＯ₂成分の含有量が０〜２０．０％である（１）記載の光学ガラス。

（３） 質量％で、Ｌａ_２Ｏ_３成分を１０．０〜７０．０％含有し、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量が０〜３０．０％である（１）又は（２）記載の光学ガラス。

（４） 質量％で
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％、
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％
である（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。

（５） 質量％で、ＴｉＯ_２成分の含有量が３０．０％以下である（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。

（６） 質量％で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量が５０．０％以下である（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） 質量％で、
ＺｒＯ_２成分 ０〜２０．０％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０．０％
である（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。

（８） 質量％で
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜１５．０％
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１５．０％
である（１）から（７）のいずれか記載の光学ガラス。

（９） Ｒ_２Ｏ成分（式中、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の質量和が２０．０％以下である（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。

（１０） 質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％
ＣａＯ成分 ０〜１５．０％
ＳｒＯ成分 ０〜１５．０％
ＢａＯ成分 ０〜２０．０％
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％
である（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。

（１１） ＭＯ成分（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選択される１種以上）の質量和が２０．０％以下である（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。

（１２） 質量％で
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
ＷＯ_３成分 ０〜２０．０％
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％
ＴｅＯ_２成分 ０〜３０．０％
ＳｎＯ_２成分 ０〜１０．０％
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％
である（１）から（１１）のいずれか記載の光学ガラス。

（１３） ２０以上４０以下のアッベ数（νｄ）を有する（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。

（１４） ガラス質量に対するＰｔの含有量が２０ｐｐｍ以下であり、且つＰｔ²⁺の割合が８０％以下である（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。

（１５） （１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。

（１６） （１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラスを用い、軟化した前記光学ガラスに対して金型内でプレス成形を行うガラス成形体の製造方法。

本発明によれば、１．８５以上の屈折率（ｎ_ｄ）及び２０以上４０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有しながらも、高い可視光透過率を有する光学ガラスを得ることができ、ひいては、この光学ガラスを用いた光学素子及びガラス成形体の製造方法を提供できる。

実施例１２と比較例１のガラスの分光透過率を比較したグラフである。

本発明の光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分を合量で５．０〜４０．０％、Ｌｎ_２Ｏ_３成分を合量で２０．０〜７０．０％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ及びＹｂからなる群より選択される１種以上である）、及び、酸化物基準の質量に対する外割りの質量％でＦ成分を０％超〜２０．０％含有し、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の合量が０〜５０．０％であり、屈折率が１．８５以上であり、厚さ１０ｍｍで７０％の透過率を示す波長が４５０ｎｍ以下である。Ｆ成分を含有することで、ガラスの着色が低減されることで内部透過率が高められる。また、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分の少なくともいずれかをベースとし、且つ、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の合量とＮｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の合量を調整することで、所望の屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）を有する安定なガラスが得られる。このため、１．８５以上の屈折率（ｎ_ｄ）及び２０以上４０以下のアッベ数（ν_ｄ）を有しながらも、高い可視光透過率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。本明細書中で特に断りがない場合、各成分の含有量は、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、金属弗化物等が熔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。

Ｂ_２Ｏ_３成分及びＳｉＯ_２成分の含有量は、合計で５．０〜４０．０％である。
特に、これらの含有量の和を５．０％以上にすることで、Ｂ_２Ｏ_３成分やＳｉＯ_２成分の欠乏による耐失透性の低下を抑えられる。従って、質量和（Ｂ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２）は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは１２．０％を下限とする。
一方で、この和を４０．０％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による屈折率の低下が抑えられるので、所望の高屈折率を得易くできる。従って、質量和（Ｂ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２）は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、さらに好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２３．０％を上限とする。

Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂからなる群より選択される１種以上）の含有量の和（質量和）は、２０．０％以上７０．０％以下である。
特に、この和を２０．０％以上にすることで、ガラスの分散を小さくできる。従って、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の質量和は、好ましくは２０．０％、より好ましくは３０．０％、さらに好ましくは４０．０％、さらに好ましくは４８．０％を下限とする。
一方で、この和を７０．０％以下にすることで、ガラスの液相温度が低くなるため、耐失透性を高められる。従って、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の質量和は、好ましくは７０．０％、より好ましくは６５．０％、さらに好ましくは６２．０％を上限とする。

Ｆ成分は、０％超含有することで、後述のＴｉＯ_２成分に由来するＴｉイオン（Ｔｉ^４＋）や、後述の白金イオン（Ｐｔ^４＋）の還元が抑えられるため、ガラスの着色を低減して内部透過率を高めることができる。また、Ｆ成分はガラスの溶解温度を下げ、ガラスの安定性を高め、且つ分散を小さくする（アッベ数を高める）効果を併せ持っている。従って、酸化物基準の質量に対する外割りでのＦ成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．１０％超、さらに好ましくは０．２０％超とする。
一方で、Ｆ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスへの脈理の発生を低減でき、且つガラスを失透し難くすることができる。従って、酸化物基準の質量に対する外割りでのＦ成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは６．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
Ｆ成分は、原料として例えばＺｒＦ_４、ＡｌＦ_３、ＮａＦ、ＣａＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｎａ_２ＳｉＦ_６、ＬａＦ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

本明細書におけるＦ成分の含有量は、ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の質量を１００％として、Ｆ成分の質量を質量％で表したもの（酸化物基準の質量に対する外割り質量％）である。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の含有量は、合計で５０．０％以下である。これにより、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められ、且つ、ガラスのアッベ数の必要以上の低下を抑えられる。また、これらの成分の過剰な含有による失透を抑えられる。従って、質量和（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２）は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４０．０％、さらに好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２４．０％を上限とする。
一方で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分を合計で０％超含有してもよい。これにより、ガラスの屈折率を高められ、アッベ数を低く調整でき、且つ耐失透性を高められる。従って、質量和（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２）は、好ましくは０％超、より好ましくは２．０％超、さらに好ましくは４．０％超、さらに好ましくは７．０％超、さらに好ましくは９．０％超とする。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性を高められ、且つガラスの分散を小さくできる任意成分である。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは８．０％、さらに好ましくは９．０％を下限としてもよい。
一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量を４０．０％以下にすることで、より大きな屈折率を得易くでき、化学的耐久性の悪化を抑えられる。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、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％、さらに好ましくは１７．０％を上限とする。
Ｂ_２Ｏ_３成分は、原料としてＨ_３ＢＯ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ、ＢＰＯ_４等を用いることができる。

ＳｉＯ_２成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスの粘度を高め、ガラスの着色を低減でき、且つ耐失透性を高められる任意成分である。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％超、さらに好ましくは２．０％超としてもよい。
一方で、ＳｉＯ_２成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラス転移点の上昇を抑え、且つ屈折率の低下を抑えることができる。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、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％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
ＳｉＯ_２成分は、原料としてＳｉＯ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、分散を小さく（アッベ数を大きく）できる任意成分である。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは２５．０％、さらに好ましくは３０．０％、さらに好ましくは３５．０％、さらに好ましくは４１．０％、さらに好ましくは４５．０％を下限としてもよい。
一方、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量を７０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは７０．０％、より好ましくは６０．０％、さらに好ましくは５５．０％、さらに好ましくは５２．０％を上限とする。
Ｌａ_２Ｏ_３成分は、原料としてＬａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ＸＨ_２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いることができる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つアッベ数を高められる任意成分である。
一方で、希土類元素の中でも特に高価なＧｄ_２Ｏ_３成分を３０．０％以下に低減することで、ガラスの材料コストが低減されるため、より安価な光学ガラスを作製できる。また、これによりガラスのアッベ数の必要以上の上昇を抑えられる。従って、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量は、それぞれ好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限とする。
Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、原料としてＧｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３等を用いることができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、アッベ数を高め、且つガラスの材料コストの上昇を抑えられる任意成分である。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは２．０％、さらに好ましくは４．０％を下限としてもよい。
一方で、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えられ、且つガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１３．０％を上限とする。
Ｙ_２Ｏ_３成分は、原料としてＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３等を用いることができる。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つ分散を小さくできる任意成分である。
一方で、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３０．０％を上限とし、より好ましくは２０．０％未満、さらに好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、原料としてＹｂ_２Ｏ_３等を用いることができる。

ＴｉＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、アッベ数を低く調整でき、耐失透性を高められる任意成分である。特に、ＴｉＯ_２成分は、希土類成分、特にＬｎ_２Ｏ_３成分を大量に含有させた場合であっても耐失透性を高められる成分であるため、ガラスのより一層の高屈折率化に寄与しうる成分である。そのため、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％超、さらに好ましくは２．０％超、さらに好ましくは２．５％超、さらに好ましくは４．０％超としてもよい。
一方で、ＴｉＯ_２の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められ、且つアッベ数の必要以上の低下を抑えられる。また、ＴｉＯ_２成分の過剰な含有による失透を抑えられる。従って、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１８．０％を上限とする。
ＴｉＯ_２成分は、原料としてＴｉＯ_２等を用いることができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つ耐失透性を高められる任意成分である。そのため、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％超、さらに好ましくは２．０％超にしてもよい。
一方で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量を５０．０％以下にすることで、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下や、可視光の透過率の低下を抑えることができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４０．０％、さらに好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２５．０％、さらに好ましくは１８．０％、さらに好ましくは１４．０％を上限とする。
Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、原料としてＮｂ_２Ｏ_５等を用いることができる。

ＺｒＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの高屈折率化及び低分散化に寄与でき、且つガラスの耐失透性を高められる。そのため、ＺｒＯ_２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％超、さらに好ましくは３．０％超としてもよい。
一方で、ＺｒＯ_２成分を２０．０％以下にすることで、ＺｒＯ_２成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＺｒＯ_２成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは９．０％を上限とする。
ＺｒＯ_２成分は、原料としてＺｒＯ_２、ＺｒＦ_４等を用いることができる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つ耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、高価なＴａ_２Ｏ_５成分を２０．０％以下に低減することで、ガラスの材料コストが低減されるため、より安価な光学ガラスを作製できる。また、これにより原料の熔解温度が低くなり、原料の熔解に要するエネルギーが低減されるため、光学ガラスの製造コストをも低減できる。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量は、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％、さらに好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％、さらに好ましくは１．０％を上限とする。
Ｔａ_２Ｏ_５成分は、原料としてＴａ_２Ｏ_５等を用いることができる。

Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分及びＫ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの熔融性を改善し、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。このうちＮａ_２Ｏ成分及びＫ_２Ｏ成分は、ガラスの耐失透性を高められる成分でもある。ここで、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量を１０．０％以下すること、及び／又は、Ｎａ_２Ｏ成分及びＫ_２Ｏ成分の各々の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、且つ、耐失透性を高められる。従って、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下とする。また、Ｎａ_２Ｏ成分及びＫ_２Ｏ成分の各々の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
特に、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量を３．０％以下にすることで、ガラスの粘性が高くなるため、Ｆ成分を含有させてもガラスの脈理を低減できる。従って、特にガラスの脈理を低減する観点では、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３．０％、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは０．５％を上限としてもよい。
Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分及びＫ_２Ｏ成分は、原料としてＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＮＯ_３、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、ＮａＦ、Ｎａ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｒ_２Ｏ成分（式中、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の合計量は、２０．０％以下が好ましい。これにより、ガラスの屈折率の低下を抑え、且つ耐失透性を高められる。従って、Ｒ_２Ｏ成分の質量和は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。

ＭｇＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＭｇＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
ＭｇＯ成分は、原料としてＭｇＣＯ_３、ＭｇＦ_２等を用いることができる。

ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量を１５．０％以下にすること、及び／又は、ＢａＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは８．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。また、ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは８．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、原料としてＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２、ＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２等を用いることができる。

ＺｎＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラス転移点を低くでき、且つ化学的耐久性を高められる任意成分である。
一方で、ＺｎＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下や、耐失透性の低下を抑えられる。また、これにより熔融ガラスの粘性が高められるため、ガラスへの脈理の発生を低減できる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは８．０％未満とする。
ＺｎＯ成分は、原料としてＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を用いることができる。

ＭＯ成分（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有量の合計（質量和）は、２０．０％以下が好ましい。これにより、ＭＯ成分の過剰な含有による、ガラスの屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＭＯ成分の質量和は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは８．０％以下とする。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性の低下を抑えられる。従って、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
Ｐ_２Ｏ_５成分は、原料としてＡｌ（ＰＯ_３）_３、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、ＢＰＯ_４、Ｈ_３ＰＯ_４等を用いることができる。

ＧｅＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つ耐失透性を向上できる任意成分である。
一方で、原料価格が高いＧｅＯ_２の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減できる。従って、ＧｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
ＧｅＯ_２成分は、原料としてＧｅＯ_２等を用いることができる。

Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの化学的耐久性を高め、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分の各々の含有量を１５．０％以下にすることで、これらの過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えられる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分の各々の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分は、原料としてＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＦ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｇａ（ＯＨ）_３等を用いることができる。

ＷＯ_３成分は、０％超含有する場合に、屈折率を高め、ガラス転移点を低くでき、且つ耐失透性を高められる任意成分である。そのため、ＷＯ_３成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．５％超、さらに好ましくは０．６％超にしてもよい。
一方で、ＷＯ_３成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ＷＯ_３成分によるガラスの着色を低減して可視光透過率を高めることができる。従って、ＷＯ_３成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
ＷＯ_３成分は、原料としてＷＯ_３等を用いることができる。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、屈折率を高め、且つガラス転移点を下げられる任意成分である。
一方で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められ、且つ、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３０．０％以下、より好ましくは２０．０％未満、さらに好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、原料としてＢｉ_２Ｏ_３等を用いることができる。

ＴｅＯ_２成分は、０％超含有する場合に、屈折率を高め、且つガラス転移点を下げられる任意成分である。
しかしながら、ＴｅＯ_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熔融する際、白金と合金化しうる問題がある。従って、ＴｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは３０．０％以下、より好ましくは２０．０％未満、さらに好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
ＴｅＯ_２成分は、原料としてＴｅＯ_２等を用いることができる。

ＳｎＯ_２成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスの酸化を低減して清澄し、且つガラスの可視光透過率を高められる任意成分である。
一方で、ＳｎＯ_２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、熔融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を低減できる。また、ＳｎＯ_２成分と熔解設備（特にＰｔ等の貴金属）の合金化が低減されるため、熔解設備の長寿命化を図れる。従って、ＳｎＯ_２成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
ＳｎＯ_２成分は、原料としてＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳｎＦ_２、ＳｎＦ_４等を用いることができる。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスを脱泡できる任意成分である。
一方で、Ｓｂ_２Ｏ_３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くなる。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．７％、さらに好ましくは０．５％を上限とする。
Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、原料としてＳｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５、Ｎａ_２Ｈ_２Ｓｂ_２Ｏ_７・５Ｈ_２Ｏ等を用いることができる。

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。

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、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕ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。

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。
Ｂ_２Ｏ_３成分 １０．０〜５５．０モル％、及び
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ５．０〜３５．０モル％、
並びに
ＳｉＯ_２成分 ０〜４５．０モル％、
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０モル％、
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜２５．０モル％、
ＴｉＯ_２成分 ０〜４５．０モル％、
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０モル％、
ＺｒＯ_２成分 ０〜２５．０モル％、
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜８．０モル％、
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜４０．０モル％、
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜３０．０モル％、
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２５．０モル％、
ＭｇＯ成分 ０〜３５．０モル％、
ＣａＯ成分 ０〜３５．０モル％、
ＳｒＯ成分 ０〜３０．０モル％、
ＢａＯ成分 ０〜２０．０モル％、
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０モル％、
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０モル％、
ＧｅＯ_２成分 ０〜１５．０モル％、
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０モル％、
ＷＯ_３成分 ０〜１５．０モル％、
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０モル％、
ＴｅＯ_２成分 ０〜２５．０モル％、
ＳｎＯ_２成分 ０〜１０．０モル％、又は
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜０．８モル％
上記各金属元素の１種又は２種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のＦとしての合計量 ０％超〜３０モル％

［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に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１１００〜１５００℃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］
本発明の光学ガラスは、可視光透過率、特に可視光のうち短波長側の光の透過率が高く、それにより着色が少ない。
特に、本発明の光学ガラスは、ガラスの内部透過率で表すと、光学ガラスの厚み１０ｍｍのサンプルにおける分光透過率７０％を示す波長（λ_７０）は、好ましくは４５０ｎｍ、より好ましくは４４０ｎｍ、さらに好ましくは４３０ｎｍを上限とする。これにより、ガラスの吸収端が紫外領域の近傍に位置するようになり、特に可視域の短波長側の光に対するガラスの透過率（透明性）が高められるため、この光学ガラスをレンズ等の光学素子の材料として好ましく用いることができる。

本発明の光学ガラスは、高屈折率と所定の範囲のアッベ数を有することが好ましい。特に、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．８５、より好ましくは１．８８、さらに好ましくは１．９０を下限とする。この屈折率の上限は、好ましくは２．２０、より好ましくは２．１０、さらに好ましくは２．００であってもよい。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、好ましくは２０、より好ましくは２３、さらに好ましくは２７を下限とし、好ましくは４０、より好ましくは３８、さらに好ましくは３７を上限とする。
このような屈折率及びアッベ数を有する本発明の光学ガラスは光学設計上有用であり、特に高い結像特性等を図りながらも、光学系の小型化を図ることができるため、光学設計の自由度を広げることができる。

本発明の光学ガラスは、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。これにより、ガラスの安定性が高められて結晶化が低減されるため、ガラスから作製される光学素子の光学特性、特に透過率への悪影響を低減できる。

本発明の光学ガラスは、ガラス質量に対するＰｔの含有量が２０ｐｐｍ以下であり、且つ、ガラスに含まれる全白金成分のうちＰｔ^２＋の割合が８０％以下であることが好ましい。本発明の光学ガラスは、特に白金坩堝で溶解した場合に、坩堝に含まれる白金がガラス融液と反応することで、Ｐｔ^２＋等の白金イオンがガラスの中に混入することが多いが、Ｐｔの含有量やＰｔ^２＋の割合を上述の範囲内に抑えることにより、ガラスの可視域透過率の低下が抑えられるため、光学素子の材料として好ましい光学ガラスを得ることができる。特に、本願発明では、ガラス原料にフッ化物を用いることで、Ｐｔ^２＋のＰｔ^４＋への酸化が進められるため、Ｐｔの含有量が少なく、且つＰｔ^２＋の割合が少ないガラスを得ることができる。このことが、本発明の光学ガラスにおいて高い可視域透過率が得られる一因であると推察される。
なお、光学ガラスに含まれるＰｔの含有量は、粉砕したガラス試料をＨＦ、ＨＣｌＯ_４、ＨＮＯ_３、ＨＣｌ等からなる混酸を用いて分解し、これを加熱蒸発して乾固させることで得られた塩に硝酸を加えたものに対して、ＩＣＰ質量分析装置を用いて分析することで測定できる。
また、Ｐｔ^２＋の割合は、ガラス試料に対して高エネルギー照射し、ＥＸＡＦＳ（広域Ｘ線吸収微細構造）を用いた分析により測定できる。

［ガラス成形体及び光学素子］
作製された光学ガラスから、例えば研磨加工の手段、又は、リヒートプレス成形や精密プレス成形等のモールドプレス成形の手段を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、光学ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製したり、光学ガラスから作製したプリフォームに対してリヒートプレス成形を行った後で研磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、研磨加工を行って作製したプリフォームや、公知の浮上成形等により成形されたプリフォームに対して精密プレス成形を行ってガラス成形体を作製したりすることができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。

このように、本発明の光学ガラスから形成したガラス成形体は、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、レンズやプリズム等の光学素子に用いることが好ましい。これにより、径の大きなガラス成形体の形成が可能になるため、光学素子の大型化を図りながらも、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できる。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１７）及び比較例（Ｎｏ．１）の組成、並びに、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、及び分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）を表１〜表３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。

本発明の実施例及び比較例のガラスは、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、表に示した各実施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１１００〜１５００℃の温度範囲で２〜５時間熔融した後、攪拌均質化してから金型等に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。

実施例及び比較例のガラスの屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（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。なお、本測定に用いたガラスは、徐冷降温速度を−２５℃／ｈｒとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。

実施例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_７０（透過率７０％時の波長）を求めた。

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４５０ｎｍ以下、より詳細には４３０ｎｍ以下であった。一方、本発明の比較例のガラスは、λ_７０が４３０ｎｍを超えていた。このことは、図１に示した実施例（Ｎｏ．１２）と比較例（Ｎｏ．１）のガラスの分光透過率を比較したグラフから、実施例（Ｎｏ．１２）のガラスの分光透過率が、特に波長３５０〜４５０ｎｍの波長域において、比較例（Ｎｏ．１）に比べて高められていることからも明らかである。
このため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスよりも可視光に対する透過率が高く、着色が少ないことが明らかになった。

本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎ_ｄ）が１．８５以上、より詳細には１．８９以上であるとともに、この屈折率（ｎ_ｄ）は２．２０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２０以上、より詳細には２９以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は４０以下、より詳細には３７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）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、可視光に対する透過率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について、粉砕したガラス試料をＨＦ、ＨＣｌＯ_４、ＨＮＯ_３、ＨＣｌ等からなる混酸を用いて分解し、これを加熱蒸発して乾固させることで得られた塩に硝酸を加えたものに対して、ＩＣＰ質量分析装置を用いて分析することでＰｔ含有量を測定した。その結果、いずれの実施例においても、ガラス質量に対するＰｔの含有量が６ｐｐｍ以下であることが確認された。
また、本発明の実施例の光学ガラスについて、ガラス試料に対して高エネルギー照射し、ＥＸＡＦＳ（広域Ｘ線吸収微細構造）を用いた分析を行うことで、全白金成分に含まれるＰｔ^２＋の割合を測定した。その結果、いずれの実施例においても、全白金成分に含まれるＰｔ^２＋の割合は８０％以下であることが確認された。
これらのことから、本発明の光学ガラスのＰｔ含有量が少なく、且つ、全白金成分に含まれるＰｔ^２＋の割合が低いことが、本発明の光学ガラスで可視光に対する透過率が高い一因であることが推察される。

さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、ガラスブロックを形成し、このガラスブロックに対して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。その結果、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 (9)

1. 質量％で、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分を合量で５．０〜４０．０％、Ｌｎ_２Ｏ_３成分を合量で２０．０〜７０．０％（ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ及びＹｂからなる群より選択される１種以上である）、及び、酸化物基準の質量に対する外割りの質量％でＦ成分を０％超〜２０．０％含有し、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の合量が０〜５０．０％であり、屈折率が１．８５以上であり、厚さ１０ｍｍで７０％の透過率を示す波長が４５０ｎｍ以下である光学ガラス。
2. 質量％で、Ｂ_２Ｏ_３成分を５．０〜４０．０％含有し、ＳｉＯ₂成分の含有量が０〜２０．０％である請求項１記載の光学ガラス。
3. 質量％で、Ｌａ_２Ｏ_３成分を１０．０〜７０．０％含有し、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量が０〜３０．０％である請求項１又は２記載の光学ガラス。
4. 質量％で、ＴｉＯ_２成分の含有量が３０．０％以下である請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。
5. 質量％で、
   ＺｒＯ_２成分 ０〜２０．０％
   Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０．０％
   である請求項１から４のいずれか記載の光学ガラス。
6. ２０以上４０以下のアッベ数（νｄ）を有する請求項１から５のいずれか記載の光学ガラス。
7. ガラス質量に対するＰｔの含有量が２０ｐｐｍ以下であり、且つＰｔ²⁺の割合が８０％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. 請求項１から７のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
9. 請求項１から７のいずれか記載の光学ガラスを用い、軟化した前記光学ガラスに対して金型内でプレス成形を行うガラス成形体の製造方法。

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