JP6685584B2 - 光学ガラス、レンズプリフォーム及び光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、光学ガラス、レンズ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。

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）を有しながらも、より低いアッベ数（ν_ｄ）を有するガラス（高屈折高分散ガラス）の需要が非常に高まっている。高い屈折率と低いアッベ数を有するガラスとしては、例えば、特許文献１〜４に開示されているようなガラスが知られている。

特開２０１１−００１２５９号公報 特開平０８−１０４５３７号公報 特開平０５−２７０８５３号公報 特開２００６−１１１４９９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１〜４で開示されたガラスでは、可視光の短波長側の光についての透過率が低いため、ガラスが黄色や橙色に着色している。そのため、特許文献１〜４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。

さらに、近年のレンズ等の光学設計において、高屈折高分散ガラスにおける部分分散比（θｇ，Ｆ値）が大きい又は小さいガラス、いわゆる異常分散性の高い又は低いガラスに対する要求が大きくなっている。こういった光学設計上の需要に応えるため、高屈折高分散領域を維持しつつ、特異な部分分散比を有する光学ガラスを安定的に量産することも求められている。

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、高い屈折率（ｎ_ｄ）と低いアッベ数（ν_ｄ）を有しながらも、部分分散比（θｇ，Ｆ）が高く、高い可視光透過率を有する光学ガラスと、これを用いたレンズ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、鋭意試験研究を重ねた結果、Ｐ_２Ｏ_５成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分を含有した組成系にＦ成分を多量に導入することで、ガラスの高屈折高分散領域を維持しつつ、ガラスの安定性や可視光についての透過率を高められ、且つ、高い部分分散比（θｇ，Ｆ）を実現できることを見出し、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） 酸化物基準のガラス全物質量に対し、モル％で、Ｐ_２Ｏ_５成分を１０．０〜５０．０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を５．０〜４５．０％、ＴｉＯ_２を０〜３５％、Ｎｂ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２成分との和が２０〜６０％、外割でＦを１．０〜９０．０％が含有する光学ガラス。

（２） 酸化物基準のガラス全物質量に対し、モル％で、Ｒ_２Ｏの含有量の和が３０．０％以下（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上）であることを特徴とする（１）記載の光学ガラス。

（３） 酸化物基準のガラス全物質量に対して、モル％でＺｎＯとＭＯの含有量の和が０〜５０．０％であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の光学ガラス。（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。）

（４） 部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で、−０．００４６×νｄ＋０．７２５０≦θｇ，Ｆ≦−０．００４６×νｄ＋０．７６００の関係を満たすことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラス。

（５） 酸化物基準のガラス全物質量に対して、モル％で、
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０％
Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
ＭｇＯ成分 ０〜３０．０％
ＣａＯ成分 ０〜３０．０％
ＳｒＯ成分 ０〜３０．０％
ＢａＯ成分 ０〜４５．０％
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
ＳｉＯ_２成分 ０〜１０．０％
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
ＴｅＯ_２成分 ０〜１５．０％
ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０％
である（１）〜（４）のいずれか記載の光学ガラス。

（６） 屈折率（ｎｄ）が１．７０以上、アッベ数（νｄ）が３５以下である（１）〜（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が４４５ｎｍ以下である（１）〜（６）のいずれか記載の光学ガラス。

（８） （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） （１）から（７）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。

（１０） （９）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（ｎ_ｄ）と低いアッベ数（ν_ｄ）を有しながらも、部分分散比（θｇ，Ｆ）が高く、可視光についての透過率が高く、且つ耐失透性の高い光学ガラス、これを用いたレンズプリフォーム及び光学素子を提供できる。
また、本発明によれば、

部分分散比（θｇ，Ｆ）が縦軸でアッベ数（νｄ）が横軸の直交座標に表されたノーマルラインを示す図である。

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。

［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、全て酸化物基準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、「酸化物基準」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モル数を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＞
Ｐ_２Ｏ_５成分は、ガラス形成成分であり、且つガラス原料の溶解温度を下げる必須成分である。特に、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量を１０．０％以上にすることで、ガラスの安定性及び可視域における透過率を高めることができる。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１５．０％、さらに好ましくは２０．０％、最も好ましくは２２．０％を下限とする。
他方で、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量を５０．０％以下にすることで、高屈折率を得ることができる。従って、Ｐ_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３５．０％、最も好ましくは３２．０％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。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの耐失透性及び屈折率を高めてアッベ数を低くする必須成分である。特に、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を５．０％以上含有することで、高屈折率を得ることができ、且つ所望の低いアッベ数を得ることができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは１０．０％を下限とする。
他方で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量を４５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは４５．０％、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。
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。

ＴｉＯ_２成分は、０％超含有する場合に、耐失透性、屈折率及びθｇ，Fを高められ、アッベ数を低くでき、且つ化学的耐久性を高められる任意成分である。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２．０％、さらに好ましくは５．０％、さらに好ましくは１０．０％を下限としてもよい。
他方で、ＴｉＯ_２成分の含有量を４０．０％以下にすることで、可視光についての透過率の低下を抑えられ、耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは３６．０％、より好ましくは３４．０％、さらに好ましくは３２．０％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。

本発明は、後述のようにＦ成分を多量に導入することにより、部分分散比（θｇ，Ｆ）を上げることを特徴とするものである。しかし、Ｆの大量導入は、ガラスの粘性を低下させる作用があり、溶解時及び成形時の安定性を損なう場合がある。かかる組成においてＮｂ_２Ｏ_５及びＴｉＯ_２含有量の和を所定の範囲に制限することにより、溶解時及び成形時の不安定化を抑制することができる。よって、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＴｉＯ_２含有量の和は、好ましくは６０％、より好ましくは５８％、最も好ましくは５５％を上限とする。他方、高屈折率高分散特性を維持しつつ、前記不安定化の抑制効果を発揮させるためには、好ましくは２０％、より好ましくは２５％、さらに好ましくは２８％、最も好ましくは３０％を下限とする。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の溶解温度及びガラス転移点を下げられる任意成分である。
他方で、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、屈折率の低下やアッベ数の上昇を抑えられ、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３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは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。
Ｌｉ_２Ｏ成分は、原料としてＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＰＯ_３、ＬｉＮＯ_３、ＬｉＦ等を用いることができる。

Ｎａ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の溶解温度及びガラス転移点を下げられ、耐失透性を高められる任意成分である。
他方で、Ｎａ_２Ｏ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、屈折率の低下やアッベ数の上昇を抑えられる。従って、Ｎａ_２Ｏ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。
Ｎａ_２Ｏ成分は、原料としてＮａ_２ＣＯ_３、ＮａＨ_２ＰＯ_４、ＮａＮＯ_３、ＮａＦ、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｋ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の溶解温度及びガラス転移点を下げられる成分であるとともに、上述のＮａ_２Ｏ成分よりさらに耐失透性を高められる任意成分である。
他方で、Ｋ_２Ｏ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、屈折率の低下やアッベ数の上昇を抑えられる。従って、Ｋ_２Ｏ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１５．０％を上限とする。
Ｋ_２Ｏ成分は、原料としてＫ_２ＣＯ_３、ＫＨ_２ＰＯ_４、ＫＮＯ_３、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｒ_２Ｏ成分（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上である）の合計含有量は、４０．０％以下が好ましい。これにより、ガラスの屈折率の低下やアッベ数の上昇を抑えられる。また、ガラスの耐失透性も高められる。従って、Ｒ_２Ｏ成分の合計含有量は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％、さらに好ましくは２５．０％を上限とする。
他方で、この合計量は０％超にしてもよい。これにより、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げられ、且つ可視域の光についての透過率を高められる。従って、Ｒ_２Ｏ成分の合量は、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％、さらに好ましくは５．０％、さらに好ましくは１０．０％を下限としてもよい。

ＺｎＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性を高める任意成分である。また、ＺｎＯ成分を含有させることにより、ガラスの原料の溶融性を高められ、ガラス転移点を下げられ、ガラスの可視光についての透過率を高められ、比重を低減でき、且つ屈折率を高められる。また、ＺｎＯ成分は熱膨張係数を低くする成分であるため、精密プレス等の温度変化を伴う加工工程でのガラス割れを防ぐ効果がある。しかし、過剰に含有させると、所望の光学定数を実現することが難しくなり、かつ却って安定性を下げることとなる。
従って、ＺｎＯ成分は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３５．０％、さらに好ましくは２８．０％を上限として含有させることができる。
ＺｎＯ成分は、原料としてＺｎＯ、Ｚｎ（ＰＯ_３）_２、ＺｎＳＯ_４、ＺｎＦ_２等を用いることができる。

ＭＯ成分（Ｍ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）を含有させることで、ガラス転移点の上昇や、過剰な含有による耐失透性の低下を抑えられる。しかし、本発明の組成系においては、過剰に含有させると却って安定性の低下を招く恐れがある。従って、ＭＯ成分の含有量の和は、好ましくは４５．０％、より好ましくは４０．０％、さらに好ましくは３８．０％を上限とする。

本発明は、後述のようにＦ成分を多量に導入することにより、部分分散比（θｇ，Ｆ）を上げることを特徴とするものである。しかし、Ｆの大量導入は、ガラスの粘性を低下させる作用があり、溶解時及び成形時の安定性を損なう場合がある。かかる組成においてＺｎＯ及びＭＯ含有量の和を所定の範囲に制限することにより、溶解時及び成形時の不安定化を抑制することができる。
従って、ＺｎＯ及びＭＯ含有量の和は、好ましくは５０％、より好ましくは４５％、最も好ましくは４０％を上限とする。他方、高屈折率高分散特性を維持しつつ、前記不安定化の抑制効果を発揮させるためには、好ましくは１％、より好ましくは３％、さらに好ましくは５％、さらに好ましくは１０％、最も好ましくは１５％を下限とする。

ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、少なくともいずれかを０％超含有する場合に、ガラス原料の溶融性及び耐失透性を高められる任意成分である。特にＭｇＯ成分は、ガラスの熱膨張係数を小さくできる成分である。
他方で、ＭｇＯ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、耐失透性の低下及びガラス転移点の上昇を抑えられる。従って、ＭｇＯ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１５．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
また、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量を３０．０％以下にすることで、耐失透性の低下及びガラス転移点の上昇を抑えられ、且つガラスの熱的安定性も高められる。従って、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％を上限とし、さらに好ましくは１５．０％を上限とする。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分は、原料としてＭｇＯ、ＭｇＣＯ_３、Ｍｇ（ＰＯ_３）_２、ＭｇＦ_２、ＣａＣＯ_３、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、ＣａＦ_２、ＳｒＣＯ_３、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２等を用いることができる。

ＢａＯ成分は４５．０％以下にすることで、ガラス転移点及び比重の上昇を抑えられ、且つ、過剰な含有による耐失透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４５．０％、より好ましくは４０．０％、さらに好ましくは３８．０％を上限とする。
他方で、ＢａＯ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１５．０％を下限としてもよい。
ＢａＯ成分は、原料としてＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、ＢａＳＯ_４、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２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、ガラスの屈折率とガラス原料の溶融性を高められる任意成分である。
他方で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、耐失透性の低下を抑えられ、且つ可視光についての透過率の低下を抑えることができる。また、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の還元によってポットが侵される問題を抑えられる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。

ＷＯ_３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、アッベ数を低くでき、且つガラス原料の溶融性を高められる任意成分である。
他方で、ＷＯ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、耐失透性を高め、且つ可視光についての透過率の低下を抑えられる。従って、ＷＯ_３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
ＷＯ_３成分は、原料としてＷＯ_３等を用いることができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率及び化学的耐久性を高められる任意成分である。
他方で、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、耐失透性の低下や、ガラス転移点の上昇を抑えることができる。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、さらに好ましくは５．０％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。

Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分は、少なくともいずれかを０％超含有する場合に、ガラスの屈折率及び化学的耐久性を高められる任意成分である。
他方で、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分の含有量を各々１０．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数の上昇を抑えられ、且つ耐失透性の低下を抑えられる。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３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。
Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_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）、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３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、ガラスの可視光についての透過率を高めて着色を低減できるとともに、安定なガラス形成を促すことでガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
他方で、ＳｉＯ_２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ＳｉＯ_２成分による耐失透性の低下が抑えられるため、安定性の高いガラスを得易くすることができる。従って、ＳｉＯ_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。
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。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の溶融性を高め、安定なガラスの形成を促すことで耐失透性を高められる成分であり、ガラス中の任意成分である。
他方で、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量を１５．０％以下にすることで、耐失透性の低下を抑えられ、且つ可視光についての透過率を高められる。従って、Ｂ_２Ｏ_３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７．０％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。

ＧｅＯ_２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。
他方で、ＧｅＯ_２成分の含有量を１０％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成分は、０％超含有する場合に、ガラスの溶融性、耐失透性及び化学的耐久性を高められ、ガラス溶融時の粘度を高められる任意成分である。
特に、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラス原料の溶融性を高められ、耐失透性を高められる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３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。
Ａｌ_２Ｏ_３成分は、原料としてＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＦ_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、ガラス原料の溶解性を高められ、ガラスの屈折率を高められ、アッベ数を低くできる任意成分である。
他方で、ＴｅＯ_２成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められ、且つ、ＴｅＯ_２成分の還元によってポットが侵される問題を抑えられる。従って、ＴｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
ＴｅＯ_２成分は、原料としてＴｅＯ_２等を用いることができる。

ＺｒＯ_２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、且つ、可視光についての透過率を高められる任意成分である。
他方で、ＺｒＯ_２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、ＺｒＯ_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。
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られる任意成分である。
他方で、Ｔａ_２Ｏ_５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、Ｔａ_２Ｏ_５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。
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。

Ｇａ_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る任意成分である。
他方で、Ｇａ_２Ｏ_３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つつ、ガラスの摩耗度を大きくして研磨加工し易くできる。従って、Ｇａ_２Ｏ_３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。
Ｇａ_２Ｏ_３成分は、原料としてＧａ_２Ｏ_３、ＧａＦ_３を用いることができる。

ＳｎＯ_２成分は、０％超含有する場合に、溶融ガラスの酸化を低減することで溶融ガラスを清澄でき、且つガラスの可視光についての透過率を悪化し難くできる任意成分である。
他方で、ＳｎＯ_２成分の含有量を１０．０％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、ガラスの失透を抑えられる。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、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、溶融ガラスに対して脱泡効果を奏し、且つ、可視光についてのガラスの透過率を高められる任意成分である。
他方で、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量を３．０％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り、且つ、Ｓｂ_２Ｏ_３成分と溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）の合金化を抑えられる。また、金型に付着していた不純物の主成分となっていたＳｂ_２Ｏ_３成分の含有量を低減することで、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。
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。

Ｆ成分は、ガラスの安定性を高め、溶融ガラスに対して脱泡効果を奏し、特に部分分散比（θｇ，Ｆ）を上げる効果が大きい成分である。他の成分と調整することにより、溶解時及び成形時の安定性を損なうことなく異常分散性の高いガラスを安定的に製造することができる。
したがって、酸化物基準のガラス全物質量に対するモル％で表示した場合、外割で好ましくは１％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは１５％、さらに好ましくは１７％を下限とし、好ましくは９０％、より好ましくは８０％、さらに好ましくは７５％を上限として含有できる。
ここで「外割」とは、Ｆ成分につき、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物質量を１００％としたときの、Ｆ成分の物質量を、モル％で表したものである。

なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ_２Ｏ_３成分及びＦ成分以外に、Ｓ成分も効果的であるので、１ｍｏｌ％まで添加できる。また、上述の脱泡剤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。

上述されていない他の成分を、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、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ことで、本願発明の可視光透過率を高める効果を減殺する性質があるため、特に可視領域の波長を透過させる光学ガラスでは、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、使用した場合には、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になる。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。

［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１０００〜１４００℃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、１３００℃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。そして、作製されたガラスについて、組成に応じて５００℃〜７５０℃の範囲で１〜１００時間アニールすることで、後述するような優れた物性を有するガラスを得ることができる。

［物性］
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。
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１．７５、さらに好ましくは１．７８を下限とする。屈折率（ｎ_ｄ）の上限は、好ましくは２．２０、より好ましくは２．００、さらに好ましくは１．９８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。
また、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、好ましくは３５、より好ましくは３０、さらに好ましくは２８を上限とする。アッベ数（ν_ｄ）の下限は、好ましくは１０、より好ましくは１５、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。
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、可視光についての透過率、特に可視光のうち短波長側の光についての透過率が高く、それにより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７０％を示す最も短い波長（λ_７０）は、好ましくは４４５ｎｍ、より好ましくは４４０ｎｍ、さらに好ましくは４３８ｎｍ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ついての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、レンズ等における光学設計上のニーズから、高屈折高分散特性を維持しつつ、部分分散比（θｇ，Ｆ）が高いガラスが求められる。
ここで部分分散比（θｇ，Ｆ）は、下式（１）により示される。
θｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）・・・・・・（１）
通常、光学ガラスには、短波長域の部分分散性を表す部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）との間に、およそ直線的な関係がある。この関係を表す直線は、部分分散比（θｇ，Ｆ）を縦軸に、アッベ数（νｄ）を横軸に採用した直交座標上で、ＮＳＬ７とＰＢＭ２の部分分散比及びアッベ数をプロットした２点を結ぶ直線で表され、ノーマルラインと呼ばれている（図１参照）。ノーマルラインの基準となるノーマルガラスは光学ガラスメーカー毎によっても異なるが、各社ともほぼ同等の傾きと切片で定義している。（ＮＳＬ７とＰＢＭ２は株式会社オハラ社製の光学ガラスであり、ＰＢＭ２のアッベ数（νｄ）は３６．３，部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５８２８、ＮＳＬ７のアッベ数（νｄ）は６０．５、部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５４３６である。）

本発明の光学ガラスは、本発明で求められるアッベ数が３５以下の領域において、部分分散比がノーマルラインよりも高く、また、従来公知のガラスよりもアッベ数に相対して高い値であることが好ましい。すなわち、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で、νｄ≦３５の範囲において−０．００４６×νｄ＋０．７２５０≦θｇ，Ｆ≦−０．００４６×νｄ＋０．７６００、より好ましくは−０．００４６×νｄ＋０．７３００≦θｇ，Ｆ≦−０．００４６×νｄ＋０．７５５０、最も好ましくは−０．００４６×νｄ＋０．７３４０≦θｇ，Ｆ≦−０．００４６×νｄ＋０．７５００の関係を満たす。
従来公知のガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（ν_ｄ）を、部分分散比を縦軸、アッベ数を横軸にした直交座標にプロットした場合、特にアッベ数が３５以下の領域では、プロットを繋いだ線の傾きが急になる傾向がある。そのため、本発明の光学ガラスが従来公知のガラスよりもアッベ数に相対して高い値であることを表すため、上述のノーマルラインよりも傾きの急な直線を用いて、部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（ν_ｄ）の関係を表している。

また、本発明の光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）は、好ましくは０．６００、より好ましくは０．６１０、さらに好ましくは０．６２０を下限としてもよい。他方で、本発明の光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）は、好ましくは０．６７０、より好ましくは０．６６０、さらに好ましくは０．６５５を上限としてもよい。
このように、本発明の光学ガラスでは高い部分分散比（θｇ，Ｆ）を有するため、ガラスの高屈折率及び低分散化を図りながらも、この光学ガラスから形成される光学素子を、色収差の補正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。なお、ガラス作製時における耐失透性が高いことを示す尺度としては、例えば液相温度が低いことが挙げられる。

［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。

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．６２）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）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、部分分散比（θｇ，Ｆ）を表１〜表７に示す。このうち、比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスは、特開２００５−２０６４３３号公報に記載の実施例１のガラスである。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。

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、作製した混合物を石英坩堝に投入してガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１２００〜１３００℃の温度範囲で粗溶融した後、白金坩堝に入れて１２００〜１３００℃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。そして、得られたガラスについて、組成に応じて５５０℃〜６８０℃の範囲で２〜６０時間アニールを行った。

ここで、実施例のガラスの屈折率、アッベ数及び部分分散比（θｇ，Ｆ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。そして、測定により得られたアッベ数（ν_ｄ）及び部分分散比（θｇ，Ｆ）の値から、関係式（θｇ，Ｆ）＝ａ×ν_ｄ＋ｂにおける、傾きａが−０．００４６のときの切片ｂを求めた。

また、実施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、λ_７０（透過率７０％時の波長）を求めた。

表１〜表７に表されるように、いずれもλ_７０（透過率７０％時の波長）が４４５ｎｍ以下、より詳細には４３６ｎｍ以下であり、所望の範囲内であった。
他方で、比較例のガラスはλ_７０が４６８ｎｍであった。
そのため、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、可視光について高い透過率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、いずれも屈折率（ｎ_ｄ）が１．７０以上、より詳細には１．７９以上であるため、所望の高い屈折率を有している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、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が３０以下、より詳細には２６以下であるため、所望の低いアッベ数（ν_ｄ）を有している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、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．６００以上、より具体的には０．６２０以上であり、高い値を有していた。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（ν_ｄ）との間で（θｇ，Ｆ）≧（−０．００４６×ν_ｄ＋０．７２５０）の関係を満たし、より具体的には（θｇ，Ｆ）≧（−０．００４６×ν_ｄ＋０．７３２０）の関係を満たしていた。
これらのことから、本発明の実施例の光学ガラスは、部分分散比（θｇ，Ｆ）が大きく、この光学ガラスによって得られる光学素子は色収差の補正に有用であることが明らかになった。

加えて、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも失透していない安定なガラスであった。

従って、本発明の実施例の光学ガラスは、高い屈折率（ｎｄ）を有しながらも、より低いアッベ数（νｄ）を有しており、耐失透性が高く、可視光に対する高い透過率を有しており、且つ、部分分散比（θｇ，Ｆ）が大きく色収差の補正に好ましく用いられ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レンズプリフォームを形成し、このレンズプリフォームに対してモールドプレス成形したところ、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 (8)

1. 酸化物基準のガラス全物質量に対し、モル％で、Ｐ_２Ｏ_５成分を１０．０〜４０．０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分を５．０〜４０．０％、ＴｉＯ_２を０〜３５％、Ｎｂ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２成分との和が２０〜６０％、外割でＦを１．０〜９０．０％含有し、ＺｎＯとＭＯの含有量の和が１０．０〜３６．１％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）、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で、−０．００４６×νｄ＋０．７２５０≦θｇ，Ｆ≦−０．００４６×νｄ＋０．７６００の関係を満たすことを特徴とする光学ガラス。
2. 酸化物基準のガラス全物質量に対し、モル％で、Ｒ_２Ｏの含有量の和が３０．０％以下（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上）であることを特徴とする請求項１記載の光学ガラス。
3. 酸化物基準のガラス全物質量に対して、モル％で、
   ＺｎＯ成分 ０〜３５．０％
   Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
   Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
   Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
   Ｋ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
   ＭｇＯ成分 ０〜３０．０％
   ＣａＯ成分 ０〜３０．０％
   ＳｒＯ成分 ０〜３０．０％
   ＢａＯ成分 ０〜３６．１％
   Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％
   Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   ＳｉＯ_２成分 ０〜１０．０％
   ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％
   Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   ＴｅＯ_２成分 ０〜１５．０％
   ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０％
   Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％
   Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
   ＳｎＯ成分 ０〜１０．０％
   Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０％
   である請求項１又は２のいずれか記載の光学ガラス。
4. 屈折率（ｎｄ）が１．７０以上、アッベ数（νｄ）が３５以下である請求項１〜３のいずれか記載の光学ガラス。
5. 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が４４５ｎｍ以下である請求項１〜４のいずれか記載の光学ガラス。
6. 請求項１〜５のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
7. 請求項１〜５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。
8. 請求項７記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。

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