JP5630968B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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、１．７０以上２．２０以下の高い屈折率（ｎ_ｄ）を有し、１０以上２５以下のアッベ数（ν_ｄ）を有し、高屈折率及び高分散を有する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高分散ガラスとしては、例えば屈折率（ｎ_ｄ）が１．９１以上であり、２１以下のアッベ数を有す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が知られている。また、屈折率（ｎ_ｄ）が１．６５以上であり、１７．２以上３３．１以下のアッベ数を有する光学ガラスとして、特許文献２に代表されるようなガラスが知られている。

特開２００５−２０６４３３号公報 特開平０６−３４５４８１号公報

こうしたガラスを用いて光学素子を作製する場合には、ガラスを加熱軟化してプレス成形（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プレス成形する方法（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及び２で開示されたガラスには、ガラス転移点（Ｔｇ）が高いものが多く、これらのガラスは加熱しても軟化し難い。このため、特許文献１のガラスからプリフォーム材を作製し、プリフォーム材を加熱軟化及びプレス成形して光学素子を作製しようとすると、プリフォーム材を加熱軟化してプレス成形する温度を高める必要があるため、プレス成形に用いた金型とプリフォーム材とが融着を起こしたり、光学素子の光学特性に影響が及んだりする。

さらに、特許文献１で開示されたガラスは、アッベ数（ν_ｄ）が低いほど可視光に対する透明性が低く（λ_７０の値が大きく）、アッベ数（ν_ｄ）の低いガラスは黄色や橙色に着色している。そのため、特許文献１で開示されたガラスは、所望の高分散を有していても、可視領域の光を透過させる用途には適さない。

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）が所望の範囲内にありながらも低いアッベ数（ν_ｄ）を有し、可視光に対する透明性が高く、且つ低い温度で軟化し易い光学ガラス、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、Ｐ_２Ｏ_５成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分を併用しつつ、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分の少なくともいずれかを必須成分として含有することによって、ガラスの高屈折率化が図られながらも、分散が高められて低いアッベ数が得られ、ガラスの可視光に対する透明性が高められ、且つガラス転移点（Ｔｇ）が低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Ｐ_２Ｏ_５成分を５．０％以上４０．０％以下、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を１０．０％以上６０．０％以下含有し、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分の少なくともいずれかを必須成分として含有し、７００℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を有する光学ガラス。

（２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＢａＯ成分を３０．０％以下さらに含有する（１）記載の光学ガラス。

（３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＢａＯ成分の含有量が７．０％未満である（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
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜３５．０％及び／又は
Ｋ_２Ｏ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） Ｌｉ_２Ｏ成分を必須成分として含有する（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Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが５．０％以上３５．０％以下である（４）又は（５）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して、質量％でＷＯ_３成分を２０．０％以下さらに含有する（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して、質量％でＷＯ_３成分の含有量が１０．０％以下である（７）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して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜５．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（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する質量和ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが３０．０％以下である（９）記載の光学ガラス。

（１１） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。

（１２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３が２０．０％以下である（１１）記載の光学ガラス。

（１３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＳｉＯ_２成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＴｉＯ_２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５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（１２）のいずれか記載の光学ガラス。

（１４） １．７０以上２．２０以下の屈折率（ｎｄ）を有し、１０以上２５以下のアッベ数（νｄ）を有する（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。

（１５） 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下である（１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラス。

（１６） （１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。

（１７） （１）から（１５）のいずれか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。

（１８） （１７）記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。

本発明によれば、Ｐ_２Ｏ_５成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分を併用しつつ、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分の少なくともいずれかを必須成分として含有することによって、ガラスの高屈折率化が図られながらも、分散が高められて低いアッベ数が得られ、ガラスの可視光に対する透明性が高められ、且つガラス転移点（Ｔｇ）が低くなる。このため、屈折率（ｎ_ｄ）が所望の範囲内にありながらも低いアッベ数（ν_ｄ）を有し、可視光に対する透明性が高く、且つ低い温度で軟化し易い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを提供できる。

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Ｐ_２Ｏ_５成分を５．０％以上４０．０％以下、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を１０．０％以上６０．０％以下含有し、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分の少なくともいずれかを必須成分として含有し、７００℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を有する。Ｐ_２Ｏ_５成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分を併用しつつ、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分の少なくともいずれかを必須成分として含有することによって、ガラスの高屈折率化が図られながらも、分散が高められて低いアッベ数が得られ、ガラスの可視光に対する透明性が高められ、且つガラス転移点（Ｔｇ）が低くなる。このため、屈折率（ｎ_ｄ）が所望の範囲内にありながらも低いアッベ数（ν_ｄ）を有し、可視光に対する透明性が高く、且つ低い温度で軟化し易くプレス成形を行い易い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを提供できる。

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＞
Ｐ_２Ｏ_５成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの溶解温度を下げる成分である。特に、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有率を５．０％以上にすることで、ガラスの可視域における透過率を高めることができる。一方、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有率を４０．０％以下にすることで、所望の高い屈折率を得ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＰ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは１０．０％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。Ｐ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ_３）_３、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、ＢＰＯ_４、Ｈ_３ＰＯ_４等を用いてガラス内に含有できる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める成分である。特に、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を１０．０％以上にすることで、所望の高屈折率及び高分散を得ることができる。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を６０．０％以下にすることで、ガラスの安定性を高めて耐失透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Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは２０．０％、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５０．０％、最も好ましくは４５．０％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できる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であるとともに、ガラス形成時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、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの安定性を高めて失透等の発生を低減できる。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。なお、Ｌｉ_２Ｏ成分は含有しなくとも所望の高分散及び高透過率を有する光学ガラスを得ることは可能であるが、Ｌｉ_２Ｏ成分を０％より多く含有することで、ガラス転移点（Ｔｇ）が低くなるため、高い分散を有しつつ低い温度で軟化し易いガラスを得ることができる。従って、この場合における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０％より多くし、より好ましくは０．３％より多くし、最も好ましくは０．５％を下限とする。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できる。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であるとともに、ガラス形成時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、Ｎａ_２Ｏ成分の含有率を３５．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの安定性を高めて失透等の発生を低減できる。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３５．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは２５．０％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できる。

Ｋ_２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であるとともに、ガラス形成時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、Ｋ_２Ｏ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得易くすることができ、ガラスの安定性を高めて失透等の発生を低減できる。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。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できる。

本発明の光学ガラスでは、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、及びＫ_２Ｏ成分の少なくともいずれかを必須成分として含有する。これにより、光学ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）が低くなるため、プレス成形における成形温度を下げることができ、プレス成形を行った後における表面の凹凸や曇りを、より一層低減できる。また、光学ガラスの耐失透性が高められるため、所望の光学特性を有する光学ガラスをより安定的に作製できる。

さらに、本発明の光学ガラスでは、Ｒｎ_２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ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、５．０％以上３５．０％以下であることが好ましい。特に、Ｒｎ_２Ｏ成分の含有率の質量和が５．０％以上であることにより、ガラスの高分散化を図りつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げ、ガラスの耐水性を高めることができる。一方で、Ｒｎ_２Ｏ成分の含有率の質量和が３５．０％以下であることにより、ガラスの屈折率の低下が抑えられるため、所望の高屈折率を得易くすることができる。また、ガラスの安定性が高められるため、ガラスへの失透等の発生を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ_２Ｏ成分の含有率の質量和は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは１０．０％を下限とする。また、この質量和は、好ましくは３５．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは２５．０％を上限とする。

ＢａＯ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、ＢａＯ成分の含有率を３０．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。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３０．０％、より好ましくは２８．０％、最も好ましくは２５．０％を上限とする。ここで、特に分散の大きい（アッベ数の小さい）ガラスが得られる点では、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７．０％未満とし、より好ましくは５．０％未満とし、最も好ましくは４，０％未満とする。なお、ＢａＯ成分は含有しなくとも所望の高い分散と、可視光に対する高い透明性と、高い耐失透性とを備えた光学ガラスを得ることができるが、ＢａＯ成分を０．１％以上含有することで、ガラスの液相温度が高められるため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは１．０％を下限とする。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できる。

ＷＯ_３成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラスの分散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、ＷＯ_３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くできるとともに、短波長の可視光に対するガラスの透過率の低下を抑えることができる。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。ここで特に、所望の高分散を有しつつ低いガラス転移点（Ｔｇ）を有するガラスが得られ易くなる点では、ＷＯ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることが好ましい。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できる。

ＭｇＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、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、ＭｇＯ成分の含有率を５．０％以下にすることで、所望の高屈折率及び高分散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５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．０％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できる。

ＣａＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、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、ＣａＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の高屈折率及び高分散を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。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。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できる。

ＳｒＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の高屈折率及び高分散を得易くし、耐失透性や化学的耐久性の低下を抑えることができる。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。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、３０．０％以下であることが好ましい。これにより、ＲＯ成分による屈折率及び分散の低下が抑えられるため、所望の高屈折率及び高分散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。なお、ＲＯ成分はいずれも含有しなくとも所望の特性を備えた光学ガラスを得ることができるが、ＲＯ成分の少なくともいずれかを０．１％以上含有することで、ガラスの液相温度が高められるため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲＯ成分の含有率の質量和は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは１．０％を下限とする。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、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、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透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Ｙ_２Ｏ_３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。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できる。

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、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透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Ｌａ_２Ｏ_３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。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できる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、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、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の高分散を得易くすることができ、ガラスの耐失透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Ｇｄ_２Ｏ_３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。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できる。

本発明の光学ガラスでは、Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ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、２０．０％以下であることが好ましい。この質量和を２０．０％以下にすることで、Ｌｎ_２Ｏ_３成分によるアッベ数の上昇が抑えられるため、所望の高分散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Ｌｎ_２Ｏ_３成分の含有率の質量和は、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。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、安定なガラスの形成を促し、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、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、Ｂ_２Ｏ_３成分による屈折率の低下が抑えられるため、所望の高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。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できる。

ＳｉＯ_２成分は、着色を低減して短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促して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、ＳｉＯ_２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ＳｉＯ_２成分による屈折率の低下が抑えられるため、所望の高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。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できる。

ＧｅＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、安定なガラス形成を促して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、ＧｅＯ_２成分の含有率を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、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｅＯ_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５．０％を上限とする。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できる。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率及び分散を高め、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、ＴｉＯ_２成分の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの安定性を高めて耐失透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ＴｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２８．０％、最も好ましくは２５．０％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できる。なお、ＴｉＯ_２成分は含有しなくとも所望の特性を備えた光学ガラスを得ることができるが、ＴｉＯ_２成分を０．１％以上含有することで、ガラスの耐酸性が高められるため、ガラスの加工時における変色を低減することができる。従って、この場合における酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは０．１％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは１１．０％、最も好ましくは１２．０％を下限とする。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラスの分散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、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの安定性を高めて耐失透性の低下を抑えることができ、ガラスの透過率の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢｉ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％を上限とし、さらに好ましくは１０．０％未満とし、最も好ましくは５．０％未満とする。

ＺｒＯ_２成分は、着色を低減して短波長の可視光に対する透過率を高めるとともに、安定なガラス形成を促して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１０．０％以下にすることで、ＺｒＯ_２成分による屈折率の低下が抑えられるため、所望の高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ＺｒＯ_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５．０％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できる。

ＺｎＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、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、ＺｎＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の高屈折率及び高分散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。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できる。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの化学的耐久性を向上し、ガラス溶融時の粘度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、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの溶融性を高めつつ、ガラスの失透傾向を弱めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ_２Ｏ_３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。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できる。

Ｔａ_２Ｏ_５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、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、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Ｔａ_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４．０％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できる。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、短波長の可視光に対するガラスの透過率を高める成分であるとともに、ガラスを溶融する際に脱泡効果を有する成分である。特に、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量を１．０％以下にすることで、Ｓｂ_２Ｏ_３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くなり、金型に付着する不純物が低減されるため、ガラス成形体の表面への凹凸や曇りの形成を低減できる。従って、酸化物基準の全質量に対するＳｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、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、添加できる。

また、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。

さらに、ＰｂＯ等の鉛化合物、及び、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。
Ｐ_２Ｏ_５成分 ５．０〜４０．０ｍｏｌ％及び
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ５．０〜３０．０ｍｏｌ％、
並びに
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜５０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜４．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＳｉＯ_２成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＧｅＯ_２成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＴｉＯ_２成分 ０〜４０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜４．０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１３．０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５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、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜１０時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２５０℃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、高い屈折率（ｎ_ｄ）を有するとともに、高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（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．７０、より好ましくは１．８０、最も好ましくは１．９０を下限とし、好ましくは２．２０、より好ましくは２．１５、最も好ましくは２．１０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２５、より好ましくは２２、さらに好ましくは２０、最も好ましくは１９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。なお、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）の下限は特に限定しないが、本発明によって得られるガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、概ね１０以上、具体的には１２以上、さらに具体的には１５以上であることが多い。

また、本発明の光学ガラスは、７００℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を有する。これにより、ガラスがより低い温度で軟化するため、より低い温度でガラスをプレス成形できる。また、精密プレス成形に用いる金型の酸化を低減して金型の長寿命化を図ることもできる。従って、本発明の光学ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）は、好ましくは７００℃、より好ましくは６７０℃、最も好ましくは６５０℃を上限とする。なお、本発明の光学ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）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ガラス転移点（Ｔｇ）は、概ね１００℃以上、具体的には１５０℃以上、さらに具体的には２００℃以上であることが多い。

また、本発明の光学ガラスは、着色が少ないことが好ましい。特に、本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率で表すと、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下であり、より好ましくは４８０ｎｍ以下であり、最も好ましくは４６０ｎｍ以下である。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、可視域におけるガラスの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用いることができる。

［プリフォーム及び光学素子］
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、本発明の光学ガラスからなる光学素子を作製するには、切削及び研磨加工を省略することが可能であるため、溶融状態のガラスを白金等の流出パイプの流出口から滴下して球状等の精密プレス成形用プリフォームを作製し、この精密プレス成形用プリフォームに対して精密プレス成形を行うことが好ましい。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの組成、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）、並びにガラス転移点（Ｔｇ）を表１に示す。このうち、実施例（Ｎｏ．５）は本発明の参考例である。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．５）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、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１０００〜１３００℃の温度範囲で２〜１０時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２５０℃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．５）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）については、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として、アニール条件は徐冷降下速度を−２５℃／ｈｒとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。

また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの透過率については、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。

また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）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）は、横型膨張測定器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φ４．５ｍｍ、長さ５ｍｍのものを使用し、昇温速度４℃/ｍｉｎとした。

表１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点（Ｔｇ）が７００℃以下、より詳細には６５０℃以下であった。一方で、比較例のガラスは、ガラス転移点（Ｔｇ）が７００℃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低いガラス転移点（Ｔｇ）を有しており、低い加熱温度で軟化し易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１．７０以上、より詳細には１．９２以上であるとともに、この屈折率（ｎ_ｄ）は２．２０以下、より詳細には２．００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１０以上、より詳細には１５以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は２５以下、より詳細には２０以下であり、所望の範囲内であった。一方で、比較例のガラスは、アッベ数（ν_ｄ）が２０よりも大きかった。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高分散であり、アッベ数（ν_ｄ）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λ_７０（透過率７０％時の波長）が５００ｎｍ以下、より詳細には４７０ｎｍ以下であった。一方で、比較例のガラスは、λ_７０が４７０ｎｍより大きかった。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着色し難い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）が所望の範囲内にありながらも低いアッベ数（ν_ｄ）を有し、可視光に対する透明性が高く、且つ低い温度で軟化し易い光学ガラス、光学素子及び精密プレス成形用プリフォームを提供する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ところ、安定に様々なレンズ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Ｐ_２Ｏ_５成分を５．０％以上４０．０％以下、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を１０．０％以上４５．０％以下含有し、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量が５．０％未満であり、質量和Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが５．０％以上１１．０％以下であり、１．９０以上２．２０以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、７００℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を有する光学ガラス（但し、Ｂ_２Ｏ_３成分を１％以上含有するものを除く）。
2. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＢａＯ成分を３０．０％以下さらに含有する請求項１記載の光学ガラス。
3. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＢａＯ成分の含有量が７．０％未満である請求項２記載の光学ガラス。
4. Ｌｉ_２Ｏ成分を０％より多く含有する請求項１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して、質量％でＷＯ_３成分を２０．０％以下さらに含有する請求項１から４のいずれか記載の光学ガラス。
6. 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＷＯ_３成分の含有量が１０．０％以下である請求項５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して、質量％で
   ＭｇＯ成分 ０〜５．０％、
   ＣａＯ成分 ０〜１０．０％及び
   ＳｒＯ成分 ０〜１０．０％
   の各成分をさらに含有する請求項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ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが３０．０％以下である請求項７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して、質量％で
   Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
   Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％及び
   Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   の各成分をさらに含有する請求項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する質量和Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３が２０．０％以下である請求項９記載の光学ガラス。
11. 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 ０〜１０．０％、
    ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％、
    ＴｉＯ_２成分 ０〜３０．０％、
    ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０％、
    ＺｎＯ成分 ０〜１０．０％、
    Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
    Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％及び
    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１０のいずれか記載の光学ガラス。
12. １０以上２５以下のアッベ数（νｄ）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. 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下である請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラス。
14. 請求項１から１３のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
15. 請求項１から１３のいずれか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。
16. 請求項１５記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。