JP6116859B2 - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は、光学ガラス、プリフォーム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。
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、ゴブ或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成形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。
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に有益な、１．７０以上の高い屈折率（ｎｄ）と２５以下の低いアッベ数（νｄ）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、例えば特許文献１〜５に代表されるようなガラスが知られている。
しかしながら、特許文献１〜５に記載の光学ガラスでは、プレス成形を行った際にガラスの割れやクラックが多く発生していた。ここで、プレス成形後に割れやクラックが発生したガラスは、もはや光学素子として用いることができない。そのため、プレス成形時における割れやクラックに低減された光学ガラスの開発が望まれている。
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、所望の高い屈折率（ｎｄ）及び低いアッベ数（νｄ）を有しながらも、プレス成形時におけるガラスの割れやクラックを低減でき、ひいては光学素子の生産性を高めることが可能な光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子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検討し、本発明を完成させた。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、Ｐ２Ｏ５成分を７．０％以上３０．０％以下、及びＢｉ２Ｏ３成分を１０．０％以上６０．０％以下含有し、線膨張係数の最大値（αｍａｘ）が１５００×１０−７Ｋ−１以下である光学ガラス。
（２） 質量％で、Ｎｂ２Ｏ５成分を０％超含有し、ＴｉＯ２成分を０％超含有する（１）記載の光学ガラス。
（３） 質量％で、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が５０．０％以下であり、ＴｉＯ２成分の含有量が３０．０％以下である（１）又は（２）記載の光学ガラス。
（４） 質量％で、ＷＯ３成分の含有量が２０．０％以下である（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。
（５） 質量比ＷＯ３／（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．６００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、
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜１５．０％
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１５．０％
である（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜１５．０％
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１５．０％
である（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。
（７） 質量％で、Ｒｎ２Ｏ成分（Ｒｎは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が２０．０％以下である（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。
（８） 質量％で、ＢａＯ成分の含有量が２０．０％以下である（１）から（７）のいずれか記載の光学ガラス。
（９） 質量％で、ＧｅＯ２成分の含有量が１０．０％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、Ｂ２Ｏ３成分の含有量が１０．０％以下である（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。
（１１） 質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜５．０％
ＣａＯ成分 ０〜１０．０％
ＳｒＯ成分 ０〜１０．０％
である（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。
ＭｇＯ成分 ０〜５．０％
ＣａＯ成分 ０〜１０．０％
ＳｒＯ成分 ０〜１０．０％
である（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。
（１２） ＲＯ成分（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される１種以上である）の含有量の和が２０．０％以下である（１）から（１１）のいずれか記載の光学ガラス。
（１３） 質量％で
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
である（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
である（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
（１４） Ｌｎ２Ｏ３成分（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）の含有量の和が１５．０％以下である（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。
（１５） 質量％で
ＳｉＯ２成分 ０〜１０．０％
ＺｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
ＺｒＯ２成分 ０〜１０．０％
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％
ＴｅＯ２成分 ０〜１５．０％
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０％
である（１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラス。
ＳｉＯ２成分 ０〜１０．０％
ＺｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
ＺｒＯ２成分 ０〜１０．０％
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％
ＴｅＯ２成分 ０〜１５．０％
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０％
である（１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラス。
（１６） １．７０以上２．２０以下の屈折率（ｎｄ）を有し、２５以下のアッベ数（νｄ）を有する（１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラス。
（１７） 分光透過率が７０％を示す波長（λ７０）が５００ｎｍ以下である、（１）から（１６）のいずれか記載の光学ガラス。
（１８） （１）から（１７）のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
（１９） （１）から（１７）のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び／又は精密プレス成形用のプリフォーム。
（２０） （１９）記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。
本発明によれば、高い屈折率（ｎｄ）及び低いアッベ数（νｄ）を有しながらも、プレス成形時におけるガラスの割れやクラックを低減でき、ひいては光学素子の生産性を高めることが可能な光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を提供できる。
本発明の光学ガラスは、質量％で、Ｐ２Ｏ５成分を７．０％以上３０．０％以下、及びＢｉ２Ｏ３成分を１０．０％以上６０．０％以下含有し、線膨張係数の最大値（αｍａｘ）が１５００×１０−７Ｋ−１以下である。これにより、所望の高い屈折率及び低いアッベ数が得られながらも、ガラス転移点より高い温度にガラスを加熱してプレス成形を行っても、プレス成形後のガラスが割れ難くなり、クラックも生じ難くなる。そのため、光学素子の薄型化や軽量化を図りながらも、特に光学素子の作製工程のうちガラスをプレス成形する工程で割れたりクラックが入ったりするガラスを低減できることで、光学素子の生産性を高めることができる。
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、各成分の含有量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」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て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。
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、各成分の含有量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」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て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＞
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの分散を高めるのに有効な必須成分である。特に、Ｐ２Ｏ５成分を７．０％以上含有することで、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、且つガラスの可視光透過率を高められる。従って、Ｐ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは７．０％、より好ましくは９．０％、さらに好ましくは１１．０％、さらに好ましくは１３．０％、さらに好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１６．５％を下限とする。
一方で、Ｐ２Ｏ５成分の含有量を３０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられる。従って、Ｐ２Ｏ５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％を上限とする。
Ｐ２Ｏ５成分は、原料としてＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの分散を高めるのに有効な必須成分である。特に、Ｐ２Ｏ５成分を７．０％以上含有することで、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、且つガラスの可視光透過率を高められる。従って、Ｐ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは７．０％、より好ましくは９．０％、さらに好ましくは１１．０％、さらに好ましくは１３．０％、さらに好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１６．５％を下限とする。
一方で、Ｐ２Ｏ５成分の含有量を３０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられる。従って、Ｐ２Ｏ５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％を上限とする。
Ｐ２Ｏ５成分は、原料としてＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めつつアッベ数を低くできる必須成分である。また、ガラス転移点を低くできる成分でもある。従って、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは１４．０％、さらに好ましくは１７．０％、さらに好ましくは２０．０％、さらに好ましくは２３．０％、さらに好ましくは２７．０％、さらに好ましくは３０．０％、さらに好ましくは３３．０％を下限とする。
一方で、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量を６０．０％以下にすることで、ガラスの可視光透過率の低下や失透を抑えられる。従って、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量は、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％、さらに好ましくは４５．０％を上限とする。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料としてＢｉ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量を６０．０％以下にすることで、ガラスの可視光透過率の低下や失透を抑えられる。従って、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量は、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％、さらに好ましくは４５．０％を上限とする。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料としてＢｉ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有できる。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、ガラスの屈折率を高めつつアッベ数を低くでき、且つ、ガラスの耐失透性を改善できる成分であるため、光学ガラスに０％超含有させることが好ましい。従って、Ｎｂ２Ｏ５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１０．０％、さらに好ましくは１３．０％、さらに好ましくは１７．０％、さらに好ましくは２０．０％、さらに好ましくは２３．０％、さらに好ましくは２４．５％を下限とする。
一方で、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が多すぎると、ガラスの液相温度が上昇して耐失透性が悪化する。従って、Ｎｂ２Ｏ５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３５．０％を上限とする。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料としてＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が多すぎると、ガラスの液相温度が上昇して耐失透性が悪化する。従って、Ｎｂ２Ｏ５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３５．０％を上限とする。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料としてＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
ＴｉＯ２成分は、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくし、ガラスの屈折率を高めてアッベ数を低くし、耐失透性を高めるのに有効な成分であるため、光学ガラスに０％超含有させることが好ましい。従って、ＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．５％、さらに好ましくは１．３％、さらに好ましくは１．７％を下限としてもよい。
一方で、ＴｉＯ２成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ＴｉＯ２成分の過剰な含有によるガラスの失透を抑制でき、且つガラスの可視光透過率を高められる。従って、ＴｉＯ２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１０．０％、さらに好ましくは４．５％を上限とする。
ＴｉＯ２成分は、原料としてＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＴｉＯ２成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ＴｉＯ２成分の過剰な含有によるガラスの失透を抑制でき、且つガラスの可視光透過率を高められる。従って、ＴｉＯ２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１０．０％、さらに好ましくは４．５％を上限とする。
ＴｉＯ２成分は、原料としてＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
ＷＯ３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高めてアッベ数を低くできる任意成分である。
一方で、ＷＯ３成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、ガラス転移点を低くでき、且つガラスの可視光透過率を高められる。従って、ＷＯ３成分の含有量は、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１２．０％未満、さらに好ましくは１０．０％未満とする。
ＷＯ３成分は、原料としてＷＯ３等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＷＯ３成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、ガラス転移点を低くでき、且つガラスの可視光透過率を高められる。従って、ＷＯ３成分の含有量は、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１２．０％未満、さらに好ましくは１０．０％未満とする。
ＷＯ３成分は、原料としてＷＯ３等を用いてガラス内に含有できる。
Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴｉＯ２成分の合計量に対する、ＷＯ３成分の含有量の比率（質量比）は、０．６００以下が好ましい。これにより、ガラスの屈折率を高めてアッベ数を低くできる成分の中でも、線膨張係数の最大値を小さくできるＮｂ２Ｏ５成分とＴｉＯ２成分の合計量が、線膨張係数の最大値を高めるＷＯ３成分の含有量に相対して増加するため、高屈折率及び高分散を得ながらも、より線膨張係数の最大値の小さな光学ガラスを得られる。従って、質量比（ＷＯ３／（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２））は、好ましくは０．６００、より好ましくは０．５００、さらに好ましくは０．４００、さらに好ましくは０．３４０を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分及びＫ２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラス転移点を低くでき、且つ耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を１０．０％以下にすること、及び／又は、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、ガラスの屈折率の低下を抑えられ、且つ、Ｌｉ２Ｏ成分やＮａ２Ｏ成分の過剰な含有による失透を低減できる。また、Ｋ２Ｏ成分の含有量を１５．０％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、Ｋ２Ｏ成分の過剰な含有による失透を低減できる。
従って、Ｌｉ２Ｏ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２．５％、さらに好ましくは２．０％を上限とする。また、Ｎａ２Ｏ成分及びＫ２Ｏ成分の各々の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは４．０％、さらに好ましくは２．５％を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分及びＫ２Ｏ成分は、原料としてＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を１０．０％以下にすること、及び／又は、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、ガラスの屈折率の低下を抑えられ、且つ、Ｌｉ２Ｏ成分やＮａ２Ｏ成分の過剰な含有による失透を低減できる。また、Ｋ２Ｏ成分の含有量を１５．０％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、Ｋ２Ｏ成分の過剰な含有による失透を低減できる。
従って、Ｌｉ２Ｏ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２．５％、さらに好ましくは２．０％を上限とする。また、Ｎａ２Ｏ成分及びＫ２Ｏ成分の各々の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは４．０％、さらに好ましくは２．５％を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分及びＫ２Ｏ成分は、原料としてＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
Ｒｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上）の合計量（質量和）は、２０．０％以下が好ましい。これにより、Ｒｎ２Ｏ成分の過剰な含有による、ガラスの線膨張係数の最大値の上昇や、屈折率の低下、耐失透性の悪化を抑えられる。従って、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは８．０％、さらに好ましくは６．５％、さらに好ましくは５．５％、さらに好ましくは４．５％を上限とする。
ＢａＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率や耐失透性を高められ、且つ、可視光透過率を低下し難くできる任意成分である。従って、ＢａＯ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０．８％超、さらに好ましくは１．１％超としてもよい。
一方で、ＢａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、アッベ数の上昇を抑えられ、且つ耐失透性及び化学的耐久性の低下を抑えられる。従って、ＢａＯ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％を上限とする。
ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＢａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、アッベ数の上昇を抑えられ、且つ耐失透性及び化学的耐久性の低下を抑えられる。従って、ＢａＯ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％を上限とする。
ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２、ＢａＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
ＧｅＯ２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率及び耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＧｅＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、高価なＧｅＯ２成分の使用が低減されるため、ガラスの材料コストを低減できる。従って、ＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１０．０％を上限とし、より好ましくは５．０％未満、さらに好ましくは３．０％未満とする。
ＧｅＯ２成分は、原料としてＧｅＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＧｅＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、高価なＧｅＯ２成分の使用が低減されるため、ガラスの材料コストを低減できる。従って、ＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１０．０％を上限とし、より好ましくは５．０％未満、さらに好ましくは３．０％未満とする。
ＧｅＯ２成分は、原料としてＧｅＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
Ｂ２Ｏ３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの線膨張係数の最大値を小さくでき、且つ、ガラスの耐失透性を高められる任意成分である。従って、Ｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．５％、さらに好ましくは０．６％を下限としてもよい。
一方で、Ｂ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、屈折率や可視光透過率の低下を抑えられる。従って、Ｂ２Ｏ３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％、さらに好ましくは１．９％を上限とする。
Ｂ２Ｏ３成分は、原料としてＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ｂ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、屈折率や可視光透過率の低下を抑えられる。従って、Ｂ２Ｏ３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％、さらに好ましくは１．９％を上限とする。
Ｂ２Ｏ３成分は、原料としてＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有できる。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ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、ＭｇＯ成分の含有量を５．０％以下にすること、及び／又は、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることにより、ガラスの屈折率の低下やアッベ数の上昇抑えられ、且つ、これら成分の過剰な含有によるガラスの失透を抑えられる。従って、ＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは１．０％を上限とする。また、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量は、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。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分は、原料としてＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２、ＣａＣＯ３、ＣａＦ２、Ｓｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＭｇＯ成分の含有量を５．０％以下にすること、及び／又は、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることにより、ガラスの屈折率の低下やアッベ数の上昇抑えられ、且つ、これら成分の過剰な含有によるガラスの失透を抑えられる。従って、ＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは１．０％を上限とする。また、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量は、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。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分は、原料としてＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２、ＣａＣＯ３、ＣａＦ２、Ｓｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選択される１種以上）の合計量（質量和）は、２０．０％が好ましい。これにより、ＲＯ成分の過剰な含有による、ガラスのアッベ数の上昇や失透を抑えられる。従って、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
一方で、ＲＯ成分は、合計で０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性をより高められる。従って、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．５％、さらに好ましくは１．０％を下限としてもよい。
一方で、ＲＯ成分は、合計で０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性をより高められる。従って、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．５％、さらに好ましくは１．０％を下限としてもよい。
Ｙ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つガラスの化学的耐久性を高められる任意成分である。
一方で、これら成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることで、アッベ数の上昇を抑え、且つこれら成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。従って、Ｙ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分及びＬｕ２Ｏ３成分の各々の含有量は、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。
Ｙ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分は、原料としてＹ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３、Ｙｂ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、これら成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることで、アッベ数の上昇を抑え、且つこれら成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。従って、Ｙ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分及びＬｕ２Ｏ３成分の各々の含有量は、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。
Ｙ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分は、原料としてＹ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３、Ｙｂ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有できる。
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ及びＹｂからなる群より選択される１種以上）の合計量（質量和）は、１５．０％以下が好ましい。これにより、アッベ数の上昇やガラスの失透を抑えられる。従って、Ｌｎ２Ｏ３成分の合計量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、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。
ＳｉＯ２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められ、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＳｉＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられる。従って、ＳｉＯ２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。
ＳｉＯ２成分は、原料としてＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＳｉＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられる。従って、ＳｉＯ２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。
ＳｉＯ２成分は、原料としてＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有できる。
ＺｎＯ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、ＺｎＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下やアッベ数の上昇、ＺｎＯ成分の過剰な含有による失透を抑えることができる。従って、ＺｎＯ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。
ＺｎＯ成分は、原料としてＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＺｎＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下やアッベ数の上昇、ＺｎＯ成分の過剰な含有による失透を抑えることができる。従って、ＺｎＯ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。
ＺｎＯ成分は、原料としてＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有できる。
Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３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られ、且つガラス溶融時の粘度を高められる任意成分である。
一方で、Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３成分の含有量を各々１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性の悪化を抑えることができる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３成分の各々の含有量は、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。
Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３成分は、原料としてＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｇａ（ＯＨ）３等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３成分の含有量を各々１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性の悪化を抑えることができる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３成分の各々の含有量は、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。
Ａｌ２Ｏ３成分及びＧａ２Ｏ３成分は、原料としてＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｇａ（ＯＨ）３等を用いてガラス内に含有できる。
ＺｒＯ２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの可視光透過率を高め、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、ＺｒＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ＺｒＯ２成分の過剰な含有による屈折率の低下や失透を抑えられる。従って、ＺｒＯ２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。
ＺｒＯ２成分は、原料としてＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＺｒＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ＺｒＯ２成分の過剰な含有による屈折率の低下や失透を抑えられる。従って、ＺｒＯ２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。
ＺｒＯ２成分は、原料としてＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有できる。
Ｔａ２Ｏ５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められる任意成分である。
一方で、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量を１０．０％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、Ｔａ２Ｏ５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。
Ｔａ２Ｏ５成分は、原料としてＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量を１０．０％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、Ｔａ２Ｏ５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。
Ｔａ２Ｏ５成分は、原料としてＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有できる。
ＴｅＯ２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。
一方で、ＴｅＯ２成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの可視光透過率を高めることができる。従って、ＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、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。
ＴｅＯ２成分は、原料としてＴｅＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、ＴｅＯ２成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの可視光透過率を高めることができる。従って、ＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、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。
ＴｅＯ２成分は、原料としてＴｅＯ２等を用いてガラス内に含有できる。
ＳｎＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラス転移点を低くでき、且つ可視光透過率を高められる任意成分である。
一方で、ＳｎＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を低下し難くできる。また、溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）の溶存によって生じる、ガラスの着色や可視光透過率の低下を抑えられる。従って、ＳｎＯ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成分は、例えばＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３等を用いてガラス原料に含有することができる。
一方で、ＳｎＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を低下し難くできる。また、溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）の溶存によって生じる、ガラスの着色や可視光透過率の低下を抑えられる。従って、ＳｎＯ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成分は、例えばＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ３等を用いてガラス原料に含有することができる。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの可視光透過率を高め、且つガラスを溶融する際に脱泡できる任意成分である。
一方で、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を３．０％以下にすることで、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くなることで、成形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、成形型の長寿命化を図れる。また、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を３．０％以下にすることで、ガラスのソラリゼーションを低減できる。従って、Ｓｂ２Ｏ３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％を上限とする。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料としてＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有できる。
一方で、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を３．０％以下にすることで、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くなることで、成形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、成形型の長寿命化を図れる。また、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を３．０％以下にすることで、ガラスのソラリゼーションを低減できる。従って、Ｓｂ２Ｏ３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％を上限とする。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料としてＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有できる。
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ２Ｏ３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。
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。
Ｐ２Ｏ５成分 １０．０〜４５．０モル％、
Ｎｂ２Ｏ５成分 ８．０〜４０．０モル％及び
Ｂｉ２Ｏ３成分 ４．０〜２５．０モル％
並びに
ＴｉＯ２成分 ０〜６０．０モル％、
ＷＯ３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜６０．０モル％、
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜５０．０モル％、
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０．０モル％、
ＢａＯ成分 ０〜３０．０モル％、
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０モル％、
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０モル％、
ＭｇＯ成分 ０〜２５．０モル％、
ＣａＯ成分 ０〜３５．０モル％、
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０モル％、
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０モル％、
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜８．０モル％、
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜７．０モル％、
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜６．０モル％、
ＳｉＯ２成分 ０〜３０．０モル％、
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０モル％、
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０モル％、
ＺｒＯ２成分 ０〜１５．０モル％
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜５．０モル％、
ＴｅＯ２成分 ０〜２５．０モル％、
ＳｎＯ成分 ０〜１５．０モル％
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜２．５モル％
Ｐ２Ｏ５成分 １０．０〜４５．０モル％、
Ｎｂ２Ｏ５成分 ８．０〜４０．０モル％及び
Ｂｉ２Ｏ３成分 ４．０〜２５．０モル％
並びに
ＴｉＯ２成分 ０〜６０．０モル％、
ＷＯ３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜６０．０モル％、
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜５０．０モル％、
Ｋ２Ｏ成分 ０〜３０．０モル％、
ＢａＯ成分 ０〜３０．０モル％、
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０モル％、
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０モル％、
ＭｇＯ成分 ０〜２５．０モル％、
ＣａＯ成分 ０〜３５．０モル％、
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０モル％、
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０モル％、
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜８．０モル％、
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜７．０モル％、
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜６．０モル％、
ＳｉＯ２成分 ０〜３０．０モル％、
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０モル％、
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０モル％、
ＺｒＯ２成分 ０〜１５．０モル％
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜５．０モル％、
ＴｅＯ２成分 ０〜２５．０モル％、
ＳｎＯ成分 ０〜１５．０モル％
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜２．５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１０００〜１２５０℃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、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。
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１０００〜１２５０℃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、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では、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値（αｍａｘ）は、１５００×１０−７Ｋ−１以下である。これにより、特に屈折率が高く薄型の光学素子を作製する場合であっても、ガラス転移点より高い温度に加熱してプレス成形を行ったときにガラスが割れ難くなるため、光学素子の生産性を高めることができる。このようにガラスが割れ難くなる理由として、例えば、ガラスを加熱して軟化させる際や、軟化したガラスをプレス成形して冷却する際に、ガラス内部の温度差によって、ガラス内部に線膨張係数の大きいガラス転移点以上の高温部と、線膨張係数の小さいガラス転移点以下の低温部に分かれたときに、高温部の熱膨張や熱収縮が小さくなることで、高温部の熱膨張や熱収縮によって低温部に掛かる力が小さくなることが挙げられる。
従って、本発明の光学ガラスでは、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値（αｍａｘ）の上限は、好ましくは１５００×１０−７Ｋ−１、より好ましくは１２００×１０−７Ｋ−１、さらに好ましくは１０００×１０−７Ｋ−１１、さらに好ましくは９００×１０−７Ｋ−１１、さらに好ましくは８００×１０−７Ｋ−１１とする。一方で、この線膨張係数の最大値（αｍａｘ）の下限は、好ましくは１００×１０−７Ｋ−１、より好ましくは２００×１０−７Ｋ−１、さらに好ましくは３００×１０−７Ｋ−１としてもよい。
なお、本明細書では、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値を、単に「線膨張係数の最大値」と記載することがある。
本発明の光学ガラスでは、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値（αｍａｘ）は、１５００×１０−７Ｋ−１以下である。これにより、特に屈折率が高く薄型の光学素子を作製する場合であっても、ガラス転移点より高い温度に加熱してプレス成形を行ったときにガラスが割れ難くなるため、光学素子の生産性を高めることができる。このようにガラスが割れ難くなる理由として、例えば、ガラスを加熱して軟化させる際や、軟化したガラスをプレス成形して冷却する際に、ガラス内部の温度差によって、ガラス内部に線膨張係数の大きいガラス転移点以上の高温部と、線膨張係数の小さいガラス転移点以下の低温部に分かれたときに、高温部の熱膨張や熱収縮が小さくなることで、高温部の熱膨張や熱収縮によって低温部に掛かる力が小さくなることが挙げられる。
従って、本発明の光学ガラスでは、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値（αｍａｘ）の上限は、好ましくは１５００×１０−７Ｋ−１、より好ましくは１２００×１０−７Ｋ−１、さらに好ましくは１０００×１０−７Ｋ−１１、さらに好ましくは９００×１０−７Ｋ−１１、さらに好ましくは８００×１０−７Ｋ−１１とする。一方で、この線膨張係数の最大値（αｍａｘ）の下限は、好ましくは１００×１０−７Ｋ−１、より好ましくは２００×１０−７Ｋ−１、さらに好ましくは３００×１０−７Ｋ−１としてもよい。
なお、本明細書では、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値を、単に「線膨張係数の最大値」と記載することがある。
本発明の光学ガラスは、高い屈折率を有しながらも、より高い分散（低いアッベ数）を有することが好ましい。
本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは２５、より好ましくは２３、さらに好ましくは２０を上限とする。このアッベ数の下限は、好ましくは１５、より好ましくは１６、さらに好ましくは１７であってもよい。このような低いアッベ数を有することで、例えば高いアッベ数を有する光学素子と組み合わせた場合に、高い結像特性等を図ることができる。
また、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．７０、より好ましくは１．８０、さらに好ましくは１．８５、さらに好ましくは１．８９、さらに好ましくは１．９２、さらに好ましくは１．９５、さらに好ましくは１．９９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２．１５、さらに好ましくは２．１０であってもよい。このような高い屈折率を有することで、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。
従って、このような高屈折率高分散の光学ガラスを、例えば光学素子の用途に用いることで、高い結像特性等を図りながらも、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のアッベ数（νｄ）は、好ましくは２５、より好ましくは２３、さらに好ましくは２０を上限とする。このアッベ数の下限は、好ましくは１５、より好ましくは１６、さらに好ましくは１７であってもよい。このような低いアッベ数を有することで、例えば高いアッベ数を有する光学素子と組み合わせた場合に、高い結像特性等を図ることができる。
また、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．７０、より好ましくは１．８０、さらに好ましくは１．８５、さらに好ましくは１．８９、さらに好ましくは１．９２、さらに好ましくは１．９５、さらに好ましくは１．９９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２．１５、さらに好ましくは２．１０であってもよい。このような高い屈折率を有することで、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。
従って、このような高屈折率高分散の光学ガラスを、例えば光学素子の用途に用いることで、高い結像特性等を図りながらも、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、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、着色が少ないことが好ましい。特に、本発明の光学ガラスでは、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率５％を示す最も短い波長（λ５）は、好ましくは４５０ｎｍ、より好ましくは４３０ｎｍ、さらに好ましくは４１０ｎｍを上限とする。また、本発明の光学ガラスでは、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率７０％を示す最も短い波長（λ７０）は、好ましくは５００ｎｍ、より好ましくは４９０ｎｍ、さらに好ましくは４８０ｎｍを上限とする。これにより、ガラスの吸収端が紫外領域やその近傍に位置するようになり、可視域の特に短波長側の光に対するガラスの透明性がより高められることで、ガラスの黄色や橙色への着色が低減されるため、この光学ガラスをレンズ等の可視光を透過させる光学素子の材料に好ましく用いることができる。
本発明の光学ガラスは、ガラス作製時における耐失透性（明細書中では、単に「耐失透性」という場合がある。）が高いことが好ましい。これにより、ガラス作製時におけるガラスの結晶化等による透過率の低下が抑えられるため、この光学ガラスをレンズ等の可視光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。
［プリフォーム及び光学素子］
作製された光学ガラスから、例えば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、光学ガラスからモールドプレス成形用のプリフォームを作製し、この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。
作製された光学ガラスから、例えば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、光学ガラスからモールドプレス成形用のプリフォームを作製し、この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。
このようにして作製されるガラス成形体は、様々な光学素子及び光学設計に有用である。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等を実現しつつ、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．７）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスの組成、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、分光透過率が７０％及び５％を示す波長（λ７０、λ５）及び線膨張係数の最大値（αｍａｘ）を表１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。
これら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１０００〜１２５０℃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、１２００℃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、実施例及び比較例のガラスの屈折率及びアッベ数は、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は、徐冷降下速度−２５℃／ｈｒのアニール条件で、徐冷炉で処理したものを用いた。
また、実施例及び比較例のガラスの可視光透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２−２００３に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの可視光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、λ５（透過率５％時の波長）及びλ７０（透過率７０％時の波長）を求めた。
また、実施例及び比較例のガラスの線膨張係数の最大値（αｍａｘ）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」に従って測定し、ガラス転移点（Ｔｇ）から屈伏点（Ａｔ）までの間における５℃刻みの線膨張係数の最大値を求めた。線膨張係数の計算には、５の倍数の温度における試料の長さを用いた。
表１に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスでは、いずれも安定なガラスが得られており、且つ、ガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点（Ａｔ）との間の温度範囲における線膨張係数の最大値（αｍａｘ）の上限が１５００×１０−７Ｋ−１以下、より詳細には８００×１０−７Ｋ−１以下であり、所望の範囲内であった。一方で、表１の比較例では、失透しており安定なガラスが得られなかった。このため、本発明の実施例の光学ガラスでは、線膨張係数の最大値（αｍａｘ）が小さい安定な光学ガラスを得られる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（ｎｄ）が１．７０以上、より詳細には１．９９以上である一方で、この屈折率（ｎｄ）は２．２０以下であるため、所望の高い屈折率（ｎｄ）を有していることが明らかになった。
本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（νｄ）が２５以下、より詳細には２０以下であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、低いアッベ数（νｄ）を有している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λ７０（透過率７０％時の波長）が５００ｎｍ以下、より詳細には４８０ｎｍ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λ５（透過率５％時の波長）が４５０ｎｍ以下、より詳細には４１０ｎｍ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λ５（透過率５％時の波長）が４５０ｎｍ以下、より詳細には４１０ｎｍ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、所望の高い屈折率（ｎｄ）を有しながらも、低いアッベ数（νｄ）を有しており、可視光に対する高い透過率を有しており、且つ、線膨張係数の最大値（αｍａｘ）が小さ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対してプレス成形を行い、レンズやプリズムの形状に加工した。その結果、実施例の光学ガラスをプレス成形したときに、線膨張係数の最大値（αｍａｘ）が小さいガラスほど、成形後のガラスに割れが生じ難いことが明らかになった。そのため、本発明の実施例の光学ガラスは、線膨張係数の最大値が小さいため、プレス成形後のガラスに割れが生じ難いことが推察される。
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)
- 質量％で、
Ｐ２Ｏ５成分を７．０％以上２５．０％以下、
Ｂｉ２Ｏ３成分を２３．０％以上５０．０％以下、
Ｎｂ２Ｏ５成分を１７．０％以上４０．０％以下、
ＴｉＯ２成分を０．５％以上４．５％以下、
ＢａＯ成分を０．５％超１０．０％以下、及び
Ｂ２Ｏ３成分を０．５％以上１０．０％以下
含有し、
ＷＯ３成分の含有量が１２．０％未満、
Ｌｉ２Ｏ成分の含有量が１０．０％以下、
Ｎａ２Ｏ成分の含有量が１０．０％以下、
Ｋ２Ｏ成分の含有量が１０．０％以下、
であり、
１．７０以上２．２０以下の屈折率（ｎ ｄ ）を有し、２５以下のアッベ数（ν ｄ ）を有し（但し、屈折率（ｎ ｄ ）が２．０５を超えるものを除く）、
ガラス転移点（Ｔｇ）から屈伏点（Ａｔ）までの間における線膨張係数の最大値（αｍａｘ）が１５００×１０−７Ｋ−１以下である光学ガラス。 - 質量比ＷＯ３／（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．６００以下である請求項１記載の光学ガラス。
- 質量％で、Ｒｎ２Ｏ成分（Ｒｎは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が２０．０％以下である請求項１又は２記載の光学ガラス。
- 質量％で、ＧｅＯ２成分の含有量が１０．０％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。
- 質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜５．０％
ＣａＯ成分 ０〜１０．０％
ＳｒＯ成分 ０〜１０．０％
である請求項１から４のいずれか記載の光学ガラス。 - ＲＯ成分（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される１種以上である）の含有量の和が２０．０％以下である請求項１から５のいずれか記載の光学ガラス。
- 質量％で
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
である請求項１から６のいずれか記載の光学ガラス。 - Ｌｎ２Ｏ３成分（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）の含有量の和が１５．０％以下である請求項１から７のいずれか記載の光学ガラス。
- 質量％で
ＳｉＯ２成分 ０〜１０．０％
ＺｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
ＺｒＯ２成分 ０〜１０．０％
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％
ＴｅＯ２成分 ０〜１０．０％
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０％
である請求項１から８のいずれか記載の光学ガラス。 - 分光透過率が７０％を示す波長（λ７０）が５００ｎｍ以下である、請求項１から９のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
- 請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び／又は精密プレス成形用のプリフォーム。
- 請求項１２記載のプリフォームからなる光学素子。
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