JP5988427B2 - 光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法に関する。

近年、光学系を使用する機器のデジタル化及び高精細化が急速に進んでおり、デジタルカメラ及び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、高い屈折率（ｎ_ｄ）と低いアッベ数（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、例えば、特許文献１に記載の光学ガラスは１７以上２４未満のアッベ数を有し、特許文献２に記載の光学ガラスは１７以上２７未満のアッベ数を有している。

特開２００４−８３３４４号公報 特開２００９−２０９０１８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の光学ガラスは、アッベ数は低いものの、安定性が高いとは言い難く、失透等が発生するおそれがあった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、所望の高い安定性及び高分散（低いアッベ数）を有する光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法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に、鋭意試験研究を重ねた結果、所定量のＰ_２Ｏ_５成分、ＴｉＯ_２成分、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分を所定のバランスを保ちつつ含有することで、安定性を高めることができ、分散を高め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物質量に対して、モル％で、Ｐ_２Ｏ_５成分を２０％以上４５％以下、ＴｉＯ_２成分を３０％以上６５％以下、並びに、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分のうち１種又は２種以上の成分を合量で０．５％以上３０％以下含有し、屈折率が１．７５以上、アッベ数が１０以上３５以下である光学ガラス。

（２）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｒ_２Ｏ成分とＭＯ成分を合量で０％以上４０％以下含有する（１）に記載の光学ガラス。
ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上であり、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される１種以上である。

（３）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＺｎＯ成分とＭｇＯ成分を合量で３％以上３５％以下含有する（１）又は（２）に記載の光学ガラス。

（４）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を０％以上５０％以下含有する（１）から（３）のいずれか１項に記載の光学ガラス。

（５）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＳｎＯ_２成分とＳｂ_２Ｏ_３成分を合量で０％以上１０％以下含有する（１）から（４）のいずれか１項に記載の光学ガラス。

（６）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ_２成分を０％より多く、含有する（１）から（５）のいずれか１項に記載の光学ガラス。

（７）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ａｌ_２Ｏ_３成分を０％より多く、含有する（１）から（６）のいずれか１項に記載の光学ガラス。

（８）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＴｉＯ_２成分を６０％未満含有する（１）から（７）のいずれか１項に記載の光学ガラス。

（９）酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｂ_２Ｏ_３成分を６％未満含有する（１）に記載の光学ガラス。

（１０）（１）から（９）のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。

（１１）（１）から（１０）のいずれか１項に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、所定量のＰ_２Ｏ_５成分、ＴｉＯ_２成分、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分を所定のバランスを保ちつつ含有することで、所望の高い安定性及び高分散を有する光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法を提供できる。

本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｐ_２Ｏ_５成分を２０％以上４５％以下、ＴｉＯ_２成分を３０％以上６５％以下、並びに、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分のうち１種又は２種以上の成分を合量で０．５％以上３０％以下含有し、屈折率が１．７５以上、アッベ数が１０以上３５以下である。光学ガラスが所定量のＰ_２Ｏ_５成分、ＴｉＯ_２成分、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分を含有することで、耐失透性を高めることができ、分散が高められる。

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物質量に対するモル％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、複合塩及び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物質量を１００モル％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＞
次に、本発明の光学ガラスとして好ましく用いられる、ガラスの必須成分及び任意成分について説明する。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、ガラス形成成分であり、且つガラスの溶解温度を下げる必須成分である。特に、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有率を２０％以上にすることで、耐失透性が向上し、安定性の高いガラスを得易くすることができる。一方、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有率を４５％以下にすることで、高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物質量に対するＰ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは２０％、より好ましくは２２％、最も好ましくは２５％を下限とし、好ましくは４５％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３８％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。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率及び分散を高め、且つガラスの化学的耐久性を高める必須成分である。特に、ＴｉＯ_２成分の含有率を３０．０％以上にすることで、高屈折率を得ることができ、且つ所望の高分散を得ることができる。一方、ＴｉＯ_２成分の含有率を６５％以下にすることで、ガラスの安定性を高めることで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物質量に対するＴｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは３０．５％、さらに好ましくは３１．０％を下限とする。一方、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６５％、より好ましくは６０％、最も好ましくは５８％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。

ＳｉＯ_２成分は、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性の向上に効果があるので、任意に添加できる成分である。その含有量が特に、ＳｉＯ_２成分の含有率を０％より大きくすることで、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１５％以下にすることで、ＳｉＯ_２成分による安定性の低下が抑えられ、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物質量に対するＳｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは１５％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１０％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、上述のＳｉＯ_２成分と同様な働きを有するので、任意に添加できる成分である。ＧｅＯ_２成分の含有率を１５％以下にすることで、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物質量に対するＧｅＯ_２成分の含有率は、好ましくは１５％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％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。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの溶融性、安定性及び化学的耐久性の向上に効果があるので、任意に添加できる。特に、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有率を１５％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物質量に対するＡｌ_２Ｏ_３成分の含有率は、０％を超えることが好ましく、好ましくは１５％、より好ましくは１０％、最も好ましくは８％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。

Ｇａ_２Ｏ_３成分は、上述のＡｌ_２Ｏ_３成分と同様な効果を有するため、任意に添加できる成分である。Ｇａ_２Ｏ_３成分の含有率を１０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めつつ、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物質量に対するＧａ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％を上限とする。Ｇａ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＧａ_２Ｏ_３、ＧａＦ_３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、ガラスの溶融性と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、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を６％未満にすることで、Ｂ_２Ｏ_３成分によるガラス安定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物質量に対するＢ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは６％未満とし、より好ましくは３％、最も好ましくは１％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。

ＺｎＯ成分は、ガラスの液相温度を下げ、且つガラスの耐失透性を高める任意成分であり、且つ、可視光に対する透過率を低下し難くする成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有率を３５％以下にすることで、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物質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは３５％、より好ましくは２５％、最も好ましくは１５％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。

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任意成分であり、且つ、可視光に対する透過率を低下し難くする成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を３５％以下にすることで、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物質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは３５％、より好ましくは２５％、最も好ましくは１５％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任意成分であり、且つ、可視光に対する透過率を低下し難くする成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を１５％以下にすることで、高屈折率及び高分散を得易くすることができ、且つガラスの耐失透性及び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物質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは１５％、より好ましくは１０％、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任意成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を１０％以下にすることで、高屈折率及び高分散を得易くすることができ、且つガラスの耐失透性及び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物質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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。

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任意成分であり、且つ、可視光に対する透過率を低下し難くする成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、ＢａＯ成分の含有率を２０％以下にすることで、高屈折率及び高分散を得易くすることができ、且つ耐失透性及び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物質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは２０％、より好ましくは１６％を上限とし、最も好ましくは１２％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物質量に対するＢａＯ成分の含有率は１２．０％以下であることが好ましい。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。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度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任意成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有率を１０％以下にすることで、高屈折率を得易くすることができ、且つ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物質量に対するＬｉ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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できる。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラスの溶解温度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任意成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ_２Ｏ成分の含有率を１０％未満にすることで、高屈折率を得易くすることができ、且つ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物質量に対するＮａ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０％未満とし、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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、ガラスの溶解温度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任意成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ_２Ｏ成分の含有率を１０％以下にすることで、高屈折率を得易くすることができ、且つ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物質量に対するＫ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率及び分散を高める任意成分である。特に、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を０％以上にすることで、高屈折率を得ることができ、且つ所望の高分散を得ることができる。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を５０％以下にすることで、ガラスの安定性を高めることで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物質量に対するＮｂ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは０％、より好ましくは２％、最も好ましくは４％を下限とし、好ましくは５０％、より好ましくは４０％、最も好ましくは３０％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。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、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物質量に対する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できる。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの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任意成分であり、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物質量に対する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。

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任意成分であり、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、ガラスの耐失透性を高めるとともに、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物質量に対するＷＯ_３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。なお、ＷＯ_３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、ＷＯ_３成分を０％より多く含有することで、ガラスの分散が高められるため、ガラスの高い分散と可視光に対する透明性とを両立し易くすることができる。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ＷＯ_３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１．０％、さらに好ましくは３．０％、最も好ましくは４．０％を下限とする。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できる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、分散の調整に大きな効果がある成分であり、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％以下にすることで、ガラスの耐失透性の低下を抑えつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）の上昇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物質量に対するＹ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、分散の調整に大きな効果がある成分であり、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％以下にすることで、ガラスの分散を大きくすることができ、且つ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物質量に対するＬａ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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、分散の調整に大きな効果がある成分であり、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％以下にすることで、ガラスの分散を大きくすることができ、且つ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物質量に対するＧｄ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは５％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。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率及び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１５．０％以下にすることで、ガラスの安定性が高められるため、耐失透性の低下を抑えることができ、且つ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物質量に対するＢｉ_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％を上限とし、最も好ましくは１０．０％未満とする。

ＴｅＯ_２成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの屈折率及び分散を高めつつ、透過率を高める任意成分である。特に、ＴｅＯ_２成分の含有率を０％を超えるようにすることで、ガラスの分散及び屈折率が高められるため、所望のアッベ数（ν_ｄ）及び屈折率を得ることができる。一方、ＴｅＯ_２成分の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの液相温度を低くしてガラス形成時の耐失透性を高めることができる。また、多量に含有すると耐摩耗性を悪化させる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｅＯ_２成分の含有率は、好ましくは０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは２０％を下限とする。また、このＴｅＯ_２成分の含有率は、好ましくは３０％、より好ましくは２０％、更に好ましくは１０％、最も好ましくは５％未満を上限とする。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することができる。

ＳｎＯ_２成分は、溶融ガラスの酸化を低減して溶融ガラスを清澄し、且つガラスの光照射に対する透過率を悪化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、ＳｎＯ_２成分の含有量を６％以下にすることで、溶融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を生じ難くすることができる。また、ＳｎＯ_２成分と溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）との合金化が低減されるため、溶解設備の長寿命化を図ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｎＯ_２成分の含有量は、好ましくは６％、より好ましくは５％、最も好ましくは４％を上限とする。ＳｎＯ_２成分は、原料として例えばＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳｎＦ_２、ＳｎＦ_４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、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任意成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。ここで、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量を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が生じ難くなるため、Ｓｂ_２Ｏ_３成分を溶解設備（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、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％、さらに好ましくは０．３％を上限とする。特に、Ｓｂ_２Ｏ_３成分を少量含有した場合でも、Ｓｂ_２Ｏ_３成分が溶融ガラスから揮発して金型に不純物として付着するため、ガラス成形体の表面に凹凸及び曇りが発生する原因となる。そこで、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量を０．０１％以下にすることで、不純物の主成分となっていたＳｂ成分がガラスから除去されることにより、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に形成される凹凸及び曇りを低減できる。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．００５％、さらに好ましくは０．００１％を上限とする。特に本発明は、Ｓｂ成分を実質的に含有しないガラスを用いることが最も好ましい。プレス成形温度を高める場合には、金型への不純物の形成が顕著になるため、Ｓｂ成分を実質的に含まないことによる効果が顕著になる。

本発明の光学ガラスでは、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分のうち１種又は２種以上の成分を合量で０．５％以上３０％以下含有することが好ましい。
これにより、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性が大きく向上する効果がある。したがって、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分のうち１種又は２種以上の成分は、合量で、好ましくは０．５％、より好ましくは２．５％、最も好ましくは４．５％を下限とし、好ましくは３０％、より好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。

本発明の光学ガラスでは、Ｒ_２Ｏ成分とＭＯ成分を合量で０％以上３０％以下含有することが好ましい。ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ、及びＫからなる群より選択される１種以上であり、ＭはＣａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群より選択される１種以上である。
これにより、ガラスの溶融性と安定性が向上する共に、所望の光学常数を得やすい効果がある。したがって、Ｒ_２Ｏ成分とＭＯ成分は、合量で、好ましくは３０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは５％を上限とする。

本発明の光学ガラスでは、ＺｎＯ成分とＭｇＯ成分を合量で３％以上３５％以下含有することが好ましい。
したがって、ＺｎＯ成分とＭｇＯ成分は、合量で、好ましくは３％、より好ましくは４％、最も好ましくは４．５％を下限とし、好ましくは３５％、より好ましくは３３％、最も好ましくは３０％を上限とする。
これにより、ガラスの溶融性、安定性及び透明性が顕著に向上すると共に、所望の光学常数を得やすい効果がある。

本発明の光学ガラスでは、ＳｎＯ_２成分とＳｂ_２Ｏ_３成分を合量で０％以上１０％以下含有することが好ましい。したがって、ＳｎＯ_２成分とＳｂ_２Ｏ_３成分は、合量で、好ましくは０％、より好ましくは０．１０％、最も好ましくは０．１８％を下限とし、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは４％を上限とする。
これにより、十分な脱泡効果を発揮するともにガラスの透明性の向上に寄与する効果がある。

また、本発明の光学ガラスでは、酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、
Ｐ_２Ｏ_５成分を２０〜４５％、
Ｎｂ_２Ｏ_５成分を０〜５０％、
ＢａＯ成分を０〜１２％、
Ｂ_２Ｏ_３成分を０〜６％、
ＴｉＯ_２成分を３０〜６５％、
Ｒ_２Ｏ成分とＭＯ成分を合量で０〜４０％、
ＺｎＯ成分とＭｇＯ成分を合量で３〜３０％、
ＳｎＯ_２成分とＳｂ_２Ｏ_３成分を合量で０〜１０％、
ＳｉＯ_２成分を０％より多く、
Ａｌ_２Ｏ_３成分を０％より多く、並びに、
ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分のうち１種又は２種以上の成分を合量で０．５〜３０％、
含有することが好ましい。
これにより、安定性に優れた光学ガラスを作製することができる。

＜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。

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、必要に応じて添加できる。

ただし、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、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。

［光学ガラスの物性］
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、所定の分散を有する。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２．２０、より好ましくは２．１０、最も好ましくは２．００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１０、より好ましくは１３、最も好ましくは１７を下限とし、好ましくは３５、より好ましくは３０、最も好ましくは２２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、光学ガラスの場合は着色が少ない必要があるが、本発明のガラスは組成により成形した時点で着色した場合がある。しかし、その後、ガラス転移点付近の温度で４時間以上熱処理を行うことにより、その着色が消え、応用に満たせるような透明なガラスが得られる。これにより、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。

［ガラス成形体の製造方法］
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１２５０〜１５００℃の温度範囲で溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、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。

このように作製した光学ガラスから光学素子を作成する手段は、リヒートプレスした後に研削及び研磨する方法、或いはプリフォームを作成してモールドプレスを行う方法を用いることができる。

特に、モールドプレスを行う場合、本発明の光学ガラスからなるプリフォームを、例えば上型、下型、スリーブ型を含む型部品により構成される金型で加熱することで軟化して、プレス成形を行う。ここで、金型の母材の材質、及び、金型の成形面に形成する保護膜の材質は、軟化したプリフォームに溶解しない材質である限りは特に限定されず、公知の材質を用いることができる。その中でも、金型の母材の材質は、タングステンカーバイト（ＷＣ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）或いはステンレス合金等の公知の金型材料であることが好ましく、保護膜の材質は最表面層が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種類以上の元素を含む材質であることが好ましい。金型の母材をこのような材料から作製することで、金型の母材が変形し難くなるため、金型の長寿命化を図ることができる。ただし、加工の容易性から、金型の母材にステンレス合金等の金属を使用してもよい。また、保護膜を最表面層が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種類以上の元素から作製することで、軟化したガラスと保護膜との反応が抑えられるため、保護膜への不純物の付着をより低減できる。また、プリフォームの軟化は、金型内での加熱によるものに限定されない。

プレス成形は、例えば以下の手順で行われる。スリーブ型の貫通孔内に挿入した下型の成形面の中心にプリフォームを配置した後、スリーブ型の貫通孔内に上型を挿入する。このとき、下型の成形面と上型の成形面とが対向するようにする。次に、プリフォームと金型とを一緒に加熱し、プリフォームを構成する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することでプレスを行う。これにより、プリフォームは型閉めした上型、下型、及びスリーブ型により囲まれたキャビティの内部に押し広げられるため、ガラスをキャビティの内部に充填することができる。すなわち、キャビティの内面の形状をガラスに転写することができる。

ここで、金型は、型閉めした状態における上型、下型及びスリーブ型の各成形面の相対的な位置、並びに、成形面の法線のなす角度を、キャビティが所定の形状になるように精密に形成する。また、金型によるプレスが終了するまで、上型及び下型の向きが互いに対向し、且つ上型及び下型の中心軸が一致するように正確に維持する。これらにより、光学機能面及び位置決め基準面が互いに高い精度の位置関係及び角度で形成された、ガラス成形体を作製できる。

［光学素子の作製］
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に対してプレス成形を行って、レンズ、プリズム及び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、得られる光学素子を、カメラ及びプロジェクタ等のような、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。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２６）の組成（モル％）、並びに、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、ガラス転移温度（°Ｃ）、屈伏点（Ａｔ、°Ｃ）、及び線膨張係数（１０^−７／Ｋ）の測定結果を表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（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２６）の光学ガラスは、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〜表３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、石英坩堝又は白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１４００〜１４５０℃の温度範囲で溶融し、攪拌均質化してから金型に鋳込み、試験片を作製した。

比較例の光学ガラスは、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２６）に対して、ＺｎＯ成分とＭｇＯ成分を０％にした組成としたがガラス化しなかった。

ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２６）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、ガラス転移温度（°Ｃ）、屈伏点（Ａｔ、°Ｃ）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）および屈伏点（Ａｔ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０８−２００３「光学ガラスの熱膨張の測定方法」に従い、上記の温度と試料の伸びを測定して得られた熱膨張曲線より求めた。
線膨張係数（１０^−７／Ｋ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０８−２００３「光学ガラスの熱膨張の測定方法」に従い１００〜３００℃における平均線膨張係数を求めた。

表１〜３に示すように、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１７以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は３５以下、より詳細には２２未満であり、所望の低い範囲内であった。一方で、比較例の光学ガラスは、ガラス化しなかった。

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。一方で、比較例の光学ガラスは、ガラス化しなかった。

さらにまた、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも失透等が発生することがなかった。一方で、比較例の光学ガラスは、ガラス化しなかった。このため、本発明の光学ガラスは、高い耐失透性を有することが明らかになった。

また、実施例１〜２６に記載された組成のガラスを用いて作製された光学素子は、表面に凹凸及び曇りが生じなかった。このため、本発明の光学ガラスは、ガラス成形体の表面への凹凸及び曇りを低減しつつ、様々な光学素子、すなわちレンズ及びプリズムの形状に安定的にプレス成形でき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、所望の高透過率及び高分散を有しながらも、表面の凹凸及び曇りを低減できることが明らかになった。

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. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｐ_２Ｏ_５成分を２５％以上４５％以下、ＴｉＯ_２成分を３０％以上６５％以下、並びに、ＳｉＯ_２成分、ＧｅＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、及びＧａ_２Ｏ_３成分のうち１種又は２種以上の成分を合量で０．５％以上３０％以下含有し、Ｒ _２ Ｏ成分とＭＯ成分を合量で０％以上５％以下含有し、ＺｎＯ成分とＭｇＯ成分を合量で４．５％以上３５％以下含有し、屈折率が１．７５以上、アッベ数が１０以上３５以下である光学ガラス。
   ここで、ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上であり、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される１種以上である。
2. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｎｂ _２ Ｏ _５ 成分を０％以上５０％以下含有する請求項１に記載の光学ガラス。
3. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＳｎＯ _２ 成分とＳｂ _２ Ｏ _３ 成分を合量で０％以上１０％以下含有する請求項１又は請求項２に記載の光学ガラス。
4. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＳｉＯ _２ 成分を０％より多く、含有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
5. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ａｌ _２ Ｏ _３ 成分を０％より多く、含有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
6. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、ＴｉＯ _２ 成分を６０％未満含有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
7. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で、Ｂ _２ Ｏ _３ 成分を６％未満含有する請求項１に記載の光学ガラス。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に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。