(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン％表示で、
Ｂ３＋およびＳｉ４＋の合計含有量が５〜６０％（但し、Ｂ３＋の含有量が５〜５０％）、
Ｚｎ２＋およびＭｇ２＋の合計含有量が５％以上、
Ｌａ３＋、Ｇｄ３＋、Ｙ３＋およびＹｂ３＋の合計含有量が１０〜５０％、
Ｔｉ４＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋およびＢｉ３＋の合計含有量が６〜４５％（但し、Ｔｉ４＋およびＴａ５＋の合計含有量が０％超、かつＷ６＋の含有量が５％超）、
であり、
Ｂ３＋の含有量に対するＳｉ４＋の含有量のカチオン比（Ｓｉ４＋／Ｂ３＋）が０．７０以下であり、
Ｔｉ４＋およびＴａ５＋の合計含有量に対するＴａ５＋の含有量のカチオン比（Ｔａ５＋／（Ｔｉ４＋＋Ｔａ５＋））が０．２３以上であり、
Ｎｂ５＋およびＷ６＋の合計含有量に対するＷ６＋の含有量のカチオン比（Ｗ６＋／（Ｎｂ５＋＋Ｗ６＋））が０．３０以上であり、
Ｂ３＋およびＳｉ４＋の合計含有量に対するＴｉ４＋、Ｎｂ５＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋およびＢｉ３＋の合計含有量のカチオン比（（Ｔｉ４＋＋Ｎｂ５＋＋Ｔａ５＋＋Ｗ６＋＋Ｂｉ３＋）／（Ｂ３＋＋Ｓｉ４＋））が０．３７を超え３．００以下であり、
Ｌａ３＋、Ｇｄ３＋、Ｙ３＋およびＹｂ３＋の合計含有量に対するＺｎ２＋、Ｍｇ２＋およびＬｉ＋の合計含有量のカチオン比（（Ｚｎ２＋＋Ｍｇ２＋＋Ｌｉ＋）／（Ｌａ３＋＋Ｇｄ３＋＋Ｙ３＋＋Ｙｂ３＋））が０．４０以上であり、
屈折率ｎｄが１．９０〜２．００であり、かつアッベ数νｄが下記（１）式：
２５≦νｄ＜（３．９１−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１）
を満たす酸化物ガラスである光学ガラス。
【請求項２】
ガラス転移温度が６５０℃以下である請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
Ｇｅの含有量が、酸化物基準のガラス組成におけるＧｅＯ２量として５．０質量％未満であり、かつ、
Ｚｎ２＋およびＭｇ２＋の合計含有量に対するＴｅ４＋の含有量のカチオン比（Ｔｅ４＋／（Ｚｎ２＋＋Ｍｇ２＋））が１未満である請求項１または２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
Ｚｎ２＋およびＭｇ２＋の合計含有量が８カチオン％以上である請求項１〜３のいずれか1項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
Ｙｂの含有量が、酸化物基準のガラス組成におけるＹｂ２Ｏ３量として２．０質量％未満である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に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。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【請求項８】
請求項６に記載の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形することにより光学素子を得ることを含む光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入した後に該成形型と一緒に加熱することを含む請求項８に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記精密プレス成形用プリフォームを加熱した後にプレス成形型に導入し、前記精密プレス成形を行うことを含む請求項８に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１２年４月２６日出願の日本特願２０１２−１００５４４号の優先権を主張し、その全記載は、ここに特に開示として援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、高屈折率高分散特性を有する光学ガラス、前記光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子、ならびに前記光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
非球面レンズなどガラス製光学素子を精密プレス成形によって作製するための光学ガラスであって、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3組成系を有するガラスとして特許文献１に開示されているガラスが知られている。特許文献１に開示されているガラスは、高屈折率ガラスの中でも分散が低い高屈折率低分散ガラスであるが、光学素子の用途によっては文献１（ＷＯ２００９／１４４９４７Ａ１）または英語ファミリーメンバーＵＳ２０１０／２５５９７９Ａ１、米国特許第８３３８３２０号、およびＵＳ２０１３／０７９２１３Ａ１、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される、に記載されているガラスよりも高分散特性を示す高屈折率ガラスが必要となる。そのようなガラスの例として、文献２（特開２００５−２４７６１３号公報）または英語ファミリーメンバーＵＳ２００８／１６７１７２Ａ１、米国特許第７６２２４０９号、ＵＳ２０１０／０３５７４４Ａ１、米国特許第７９３２１９７号、およびＵＳ２００５／１９７２４３Ａ１、文献３（特開２０１１−９３７８１号公報）または英語ファミリーメンバーＵＳ２０１１／１０５２９４Ａ１、文献４（特開２０１１−２２５３８４号公報）または英語ファミリーメンバーＵＳ２０１１／２５７００１Ａ１、文献５（特開２０１１−２２５３８３号公報）または英語ファミリーメンバーＵＳ２０１１／２５７００２Ａ１、文献６（特開２０１０−３０８７９号公報
ＵＳ２００９／３２５７７９Ａ１）または英語ファミリーメンバー米国特許第８１１０５１４号、ＵＳ２０１２／１００９８１Ａ１、および米国特許第８４１０００８号、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される、に開示されているガラスが知られている。【０００４】
特許文献２、４〜６に記載されているガラスは、精密プレス成形可能なガラスである。しかしこれらのガラスは、同一のプレス成形型を用いて数百回繰り返し精密プレス成形を行うと、得られるガラス成形品の表面にクモリが発生したり、ガラスと型とが融着する場合がある。したがって、量産化に向けてプレス成形性を改善することが望ましい。これはガラスの高分散化に伴い、高屈折率高分散化成分の割合が大きくなることに起因すると考えられる。
また、文献３に記載されているガラスは、プレス成形用ガラス素材を作製する際、ガラス表面に結晶が析出することがある。したがって、ガラス素材の量産化に向けて、ガラスの熱的安定性をさらに改善することが望ましい。
このように、精密プレス成形に対する適性を高めるためには、ガラス製造時の熱的安定性を高めることも求められる。【０００５】
本発明の一態様は、良好なプレス成形性を有するとともにガラス製造時の熱的安定性に優れる高屈折率高分散特性を有する光学ガラス、ならびに前記ガラスにより作製した精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子を提供する。
発明の開示【０００６】
本発明の一態様は、カチオン％表示で、
Ｂ3+およびＳｉ4+を合計で５〜６０％（但し、Ｂ3+を５〜５０％）、
Ｚｎ2+およびＭｇ2+を合計で５％以上、
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+を合計で１０〜５０％、
Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で６〜４５％（但し、Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量が０％超、かつＷ6+の含有量が５％超）、
含み、
Ｂ3+の含有量に対するＳｉ4+の含有量のカチオン比（Ｓｉ4+／Ｂ3+）が０．７０以下であり、
Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量に対するＴａ5+の含有量のカチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が０．２３以上であり、
Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量に対するＷ6+の含有量のカチオン比（Ｗ6+／（Ｎｂ5+＋Ｗ6+））が０．３０以上であり、
Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量に対するＴｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量のカチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））が０．３７を超え３．００以下であり、
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量に対するＺｎ2+、Ｍｇ2+およびＬｉ+の合計含有量のカチオン比（（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+＋Ｌｉ+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））が０．４０以上であり、
屈折率ｎｄが１．９０〜２．００の範囲であり、かつアッベ数νｄが下記（１）式：
２５≦νｄ＜（３．９１−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１）
を満たす酸化物ガラスである光学ガラス、
に関する。【０００７】
一態様では、上述の光学ガラスのガラス転移温度は、６５０℃以下である。【０００８】
一態様では、上述の光学ガラスのＧｅの含有量は、酸化物基準のガラス組成におけるＧｅＯ2量として５．０質量％未満であり、かつ、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量に対するＴｅ4+の含有量のカチオン比（Ｔｅ4+／（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+））は１未満である。【０００９】
一態様では、上述の光学ガラスは、Ｚｎ2+およびＭｇ2+を合計で８カチオン％以上含む。【００１０】
一態様では、上述の光学ガラスのＹｂの含有量は、酸化物基準のガラス組成におけるＹｂ2Ｏ3量として２．０質量％未満である。【００１１】
本発明の他の態様は、カチオン％表示で、
Ｂ3+およびＳｉ4+を合計で５〜６０％（但し、Ｂ3+を５〜５０％）、
Ｚｎ2+を５〜４０％、
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+を合計で１０〜５０％、
Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で５〜４５％（但し、Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量が０％超かつＮｂ5+およびＷ6+の合計含有量が０％超）、
含み、
Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量に対するＴａ5+の含有量のカチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が０．２３以上であり、
Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量に対するＷ6+の含有量のカチオン比（Ｗ6+／（Ｎｂ5+＋Ｗ6+））が０．３０以上であり、
Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量に対するＴｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量のカチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））が０．３７を超え３．００以下であり、
屈折率ｎｄが１．９０〜２．００であり、かつアッベ数νｄが上述の（１）式を満たす酸化物ガラスである光学ガラス、
に関する。【００１２】
本発明の更なる態様は、上述の態様の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームに関する。【００１３】
本発明の更なる態様は、上述の態様の光学ガラスからなる光学素子に関する。【００１４】
本発明の更なる態様は、
上述の態様の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形することにより光学素子を得ることを含む光学素子の製造方法、
に関する。【００１５】
一態様では、上述の光学素子の製造方法は、精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入した後に該成形型と一緒に加熱することを含む。【００１６】
一態様では、上述の光学素子の製造方法は、前記精密プレス成形用プリフォームを加熱した後にプレス成形型に導入し、前記精密プレス成形を行うことを含む。【００１７】
本発明の一態様によれば、精密プレス成形に適する高屈折率高分散特性を有する光学ガラス、この光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［光学ガラス］
本発明の一態様に係る光学ガラスは、カチオン％表示で、
Ｂ3+およびＳｉ4+を合計で５〜６０％（但し、Ｂ3+を５〜５０％）、
Ｚｎ2+およびＭｇ2+を合計で５％以上、
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+を合計で１０〜５０％、
Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で６〜４５％（但し、Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量が０％超、かつＷ6+の含有量が５％超）、
含み、
Ｂ3+の含有量に対するＳｉ4+の含有量のカチオン比（Ｓｉ4+／Ｂ3+）が０．７０以下であり、
Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量に対するＴａ5+の含有量のカチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が０．２３以上であり、
Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量に対するＷ6+の含有量のカチオン比（Ｗ6+／（Ｎｂ5+＋Ｗ6+））が０．３０以上であり、
Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量に対するＴｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量のカチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））が０．３７を超え３．００以下であり、
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量に対するＺｎ2+、Ｍｇ2+およびＬｉ+の合計含有量のカチオン比（（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+＋Ｌｉ+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））が０．４０以上であり、
屈折率ｎｄが１．９０〜２．００であり、かつアッベ数νｄが下記（１）式：
２５≦νｄ＜（３．９１−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１）
を満たす酸化物ガラスである。
【００１９】
本発明の一態様に係る光学ガラスは酸化物ガラスであり、主要アニオン成分はＯ2-である。アニオン成分としては、清澄剤としてＣｌ-、Ｆ-を少量添加することも可能であるが、所望の光学特性を有し、優れたガラス安定性を備える光学ガラスを提供する上から、Ｏ2-の含有量を９８アニオン％以上とすることが好ましく、９９アニオン％以上にすることがより好ましく、９９．５アニオン％以上にすることがより好ましく、１００アニオン％にすることが一層好ましい。本発明の一態様においてアニオン％とは、アニオン成分の百分率を意味する。
【００２０】
以下、本発明の一態様に係る光学ガラスの組成について更に詳細に説明するが、特記しない限り各カチオン成分の含有量、合計含有量はカチオン％表示とする。本発明の一態様においてカチオン％とは、カチオン成分の百分率を意味する。
【００２１】
ガラス組成
Ｂ3+およびＳｉ4+は、ガラスのネットワーク形成成分であり、ガラス安定性の維持に効果がある。Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量が５％未満では耐失透性が悪化し、液相温度が上昇してガラスの製造が困難になる。一方、Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量が６０％を超えると所望の屈折率を得ることが困難になる。したがって、Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量を５〜６０％とする。Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量の好ましい下限は１０％、より好ましい下限は１５％、さらに好ましい下限は２０％、一層好ましい下限は２５％、より一層好ましい下限は３０％、さらに一層好ましい下限は３３％である。Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量の好ましい上限は５０％、より好ましい上限は４５％、さらに好ましい上限は４３％、一層好ましい上限は４２％、より一層好ましい上限は４１％である。
【００２２】
このうち、Ｂ3+は、上記作用、効果に加えてガラスの熔融性を維持する働きのある必須成分である。Ｂ3+の含有量が５％未満では前記効果を得ることが困難となり、Ｂ3+の含有量が５０％を超えると所望の屈折率を得ることが困難になるとともに、熔融ガラスからの揮発によって脈理が発生し、光学的な均質性が悪化する。したがって、Ｂ3+の含有量を５〜５０％とする。Ｂ3+の含有量の好ましい下限は１０％、より好ましい下限は１５％、さらに好ましい下限は２０％、一層好ましい下限は２５％、より一層好ましい下限は２６％であり、Ｂ3+の含有量の好ましい上限は４５％、より好ましい上限は４０％、さらに好ましい上限は３９％、一層好ましい上限は３８％、より一層好ましい上限は３７％である。
【００２３】
本発明の一態様に係る光学ガラスでは、ガラスの熱的安定性の改善、熔融ガラスの成形に適した粘性の実現、ガラス転移温度の過剰な上昇の抑制、化学的耐久性の改善といった観点から、Ｂ3+含有量に対するＳｉ4+含有量のカチオン比（Ｓｉ4+／Ｂ3+）は０．７０以下とする。好ましくは０．５０以下、より好ましくは０．４０以下、さらに好ましくは０．３０以下、一層好ましくは０．２０以下である。液相温度の上昇を抑制し、熔融性、耐失透性を維持する上から、カチオン比（Ｓｉ4+／Ｂ3+）は０．０１以上とすることが好ましく、０．０２以上とすることがより好ましく、０．０３以上とすることがさらに好ましい。
【００２４】
Ｚｎ2+およびＭｇ2+は、ガラスの熔融性を改善し、ガラス転移温度を低下させる働きをする。特にＺｎ2+は、高屈折率を維持しつつガラス転移温度を大幅に低下させる働きをし、ガラスの安定性を良化し、液相温度を低下させる働きをする。本発明の一態様に係る光学ガラスでは、上述の効果を得る観点から、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量を５％以上とする。熔融性を改善し、ガラス転移温度を低下させる上から、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量を８％以上とすることが好ましく、９％以上とすることがより好ましく、１０％以上とすることがさらに好ましく、１２％以上とすることが一層好ましく、１４％以上とすることがより一層好ましく、１６％以上とすることがさらに一層好ましい。
一方、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量が４０％を超えるとガラスの安定性が低下する傾向を示す。したがって、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量は４０％以下であることが好ましい。ガラスの安定性を良好に維持する上から、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量は３５％以下であることがより好ましく、３０％以下であることがさらに好ましく、２８％以下であることが一層好ましく、２６％以下であることがより一層好ましく、２４％以下であることがさらに一層好ましい。
【００２５】
さらに、高屈折率を維持しつつ、ガラス転移温度、液相温度を低下させる上から、Ｚｎ2+の含有量の好ましい下限は５％、より好ましい下限は８％、さらに好ましい下限は９％、一層好ましい下限は１０％、より一層好ましい下限は１２％、さらに一層好ましい下限は１４％、なお一層好ましい下限は１６％である。
ガラスの安定性を良好に維持する上から、Ｚｎ2+の含有量の好ましい上限は４０％、より好ましい上限は３５％、さらに好ましい上限は３０％、一層好ましい上限は２８％、より一層好ましい上限は２６％、さらに一層好ましい上限は２４％である。
【００２６】
Ｍｇ2+は、Ｚｎ2+と比較し、ガラス転移温度を低下させる働きが弱く、屈折率を低下させる傾向がある。そのため、Ｍｇ2+の含有量は０〜３０％の範囲であることが好ましく、０〜２５％の範囲であることがより好ましく、０〜２０％の範囲であることがさらに好ましく、０〜１５％の範囲であることが一層好ましく、０〜１０％の範囲であることがより一層好ましく、０〜５％の範囲であることがさらに一層好ましく、０〜１％の範囲であることなお一層好ましい。Ｍｇ2+の含有量は０％であってもよい。
【００２７】
また高屈折率、ガラスの安定性を維持しつつ、ガラス転移温度を低下させる上から、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量に対するＺｎ2+の含有量のカチオン比（Ｚｎ2+／（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+））は０．６以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましく、０．９以上であることがさらに好ましく、０．９５以上であることが一層好ましく、１．０であることが特に好ましい。
【００２８】
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+は、分散を高めず、また部分分散比ΔＰｇ，Ｆを増加させずに屈折率を高める働きをする。Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量が１０％未満では前記効果を得ることが困難になり、Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量が５０％を超えるとガラスの安定性が低下し、ガラス転移温度が上昇し、ガラスの熔融性が悪化する。したがって、Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量を１０〜５０％とする。Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量の好ましい下限は１２％、より好ましい下限は１４％、さらに好ましい下限は１６％、一層好ましい下限は１８％であり、Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量の好ましい上限は４５％、より好ましい上限は４０％、さらに好ましい上限は３５％、一層好ましい上限は３０％、より一層好ましい上限は２８％である。
【００２９】
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+は、ガラス転移温度を高め、熔融性を低下させる成分である。これに対し、先に記載したＺｎ2+およびＭｇ2+の各成分は、ガラス転移温度を低下させ、熔融性を改善させる成分である。また、任意成分であるＬｉ+も、ガラス転移温度を低下させ、熔融性を改善させる成分である。したがって、ガラス転移温度を低下させ、熔融性を改善させる上から、本発明の一態様に係る光学ガラスでは、Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量に対するＺｎ2+、Ｍｇ2+およびＬｉ+の合計含有量のカチオン比（（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+＋Ｌｉ+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））を０．４０以上とする。カチオン比（（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+＋Ｌｉ+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））が０．４０未満であると、ガラス転移温度が上昇する。また、熔融性が低下して原料の溶け残りが生じたり、溶け残りが生じることがないよう、ガラスの熔融温度を上昇させると、白金製坩堝のように金属製熔融容器が熔融ガラスによって侵蝕され、容器の材料である金属がイオン化して熔融ガラスに溶け込み、ガラスの着色が強まる。上記観点から、カチオン比（（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+＋Ｌｉ+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））の好ましい範囲は０．５０以上、より好ましい範囲は０．６０以上、さらに好ましい範囲は０．７０以上である。一方、高屈折率を維持する上から、カチオン比（（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+＋Ｌｉ+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））は２．５０以下にすることが好ましく、２．００以下にすることがより好ましく、１．５０以下にすることがさらに好ましい。
【００３０】
Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+は、屈折率を高める働きをする成分である。Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量が６％未満では所望の屈折率を得ることが困難になる。Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量が４５％を超えると耐失透性が悪化し、精密プレス成形性も悪化し、後述する部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差ΔＰｇ，Ｆが増加し、色収差補正機能が低下する。したがって、本発明の一態様に係る光学ガラスでは、Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量を６〜４５％とする。Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量の好ましい下限は８％、より好ましい下限は１０％、さらに好ましい下限は１２％、一層好ましい下限は１４％、より一層好ましい下限は１６％、さらに一層好ましい下限は１８％、なお一層好ましい下限は２０％である。Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量の好ましい上限は４０％、より好ましい上限は３５％、さらに好ましい上限は３０％である。
【００３１】
ところで、熔融ガラスから高屈折率ガラスからなるプレス成形用プリフォーム（プレス成形用ガラス素材ともいう。）を成形する際、ガラス表面が失透することがある。こうした表面の失透は、次のようにして生じると考えられる。熔融ガラスが鋳型に接触することにより、ガラス表面が急冷される。ガラスの熱伝導度は小さいため、表面が急冷されても、内部はまだ高温状態にある。その後、ガラス内部からの熱伝導によりガラス表面が再加熱される。このとき、ガラス表面に結晶が析出して表面失透がおこる。ガラスの体積が大きいほど、ガラス内部の熱量も大きくなり、再加熱によってガラス表面の温度が上昇しやすい。そのため、体積の大きいガラス成形品ほど、表面の失透が生じやすい。
このような表面失透の生じやすさを、液相温度の調整だけで充分抑制することは難しい。この点に関し、Ｗ6+には、このような表面失透を抑制する働きがある。本発明の一態様に係る光学ガラスでは、充分な表面失透抑制効果を得る観点から、Ｗ6+の含有量を５％超とする。
【００３２】
高屈折率付与成分であるＴｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+、Ｂｉ3+のうち、Ｔｉ4+はガラスの安定性維持、液相温度の上昇抑制の面から有効な成分であるが、精密プレス成形性を悪化させやすい成分であり、多量に含有させると分散が高くなりすぎる。
Ｎｂ5+は精密プレス成形性を維持する上で有利な成分であるが、ガラスの安定性を維持する上からは必ずしも好ましいとは言えない。
Ｔａ5+はガラスの安定性、精密プレス成形性を維持する上から好ましい成分であり、上記高屈折率付与成分の中では比較的分散を高めずに屈折率を高める働きをする。
Ｗ6+はガラスの安定性改善、液相温度の上昇抑制の面から有効な成分であるが、Ｎｂ5+、Ｔａ5+と比較すると、精密プレス成形性を改善する効果が弱い。
Ｂｉ3+は、他の高屈折率付与成分と比較し、ガラスの安定性維持、精密プレス成形性の改善のいずれの効果も弱い。
そこで本発明では、上記のガラスの安定性、精密プレス成形性、色収差補正機能に与える影響を考慮し、以下のように高屈折率付与成分の配分を決める。
【００３３】
ガラスの安定性を維持する上から、Ｔｉ4+またはＴａ5+の少なくとも一方を含有させる、すなわち、Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量を０％超とする。Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量の好ましい下限は１％、より好ましい下限は２％、さらに好ましい下限は３％、一層好ましい下限は４％であり、好ましい上限は２３％、より好ましい上限は２０％、さらに好ましい上限は１８％、一層好ましい上限は１６％、より一層好ましい上限は１４％、さらに一層好ましい上限は１２％、なお一層好ましい上限は１０％である。
本発明の一態様に係る光学ガラスでは、上述の通り、Ｗ6+の含有量を５％超とする。Ｎｂ5+は任意成分であるため、Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量の下限は５％超であり、好ましくは６％、さらに好ましくは７％、さらに好ましくは８％である。
一方、他の態様に係る光学ガラスでは、ガラスの安定性を維持する上から、Ｎｂ5+またはＷ6+の少なくとも一方を含有させる、すなわち、Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量を０％超とする。Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量の好ましい下限は２％、より好ましい下限は４％、さらに好ましい下限は６％、一層好ましい下限は８％である。
上述の両態様において、Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量の好ましい上限は４０％、より好ましい上限は３５％、さらに好ましい上限は３０％、一層好ましい上限は２５％、より一層好ましい上限は２０％である。
【００３４】
ガラスの安定性を維持し、液相温度の上昇を抑え、精密プレス成形性を改善し、部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差ΔＰｇ，Ｆの増加を抑える上から、カチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））を０．２３以上とする。カチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））の好ましい範囲は０．２５〜１．００、より好ましい範囲は０．３０〜１．００、さらに好ましい範囲は０．４０〜１．００、一層好ましい範囲は０．５０〜１．００、より一層好ましい範囲は０．６０〜１．００である。
【００３５】
ガラスの安定性を維持し、液相温度の上昇を抑える上から、カチオン比（Ｗ6+／（Ｎｂ5+＋Ｗ6+））を０．３０以上とする。カチオン比（Ｗ6+／（Ｎｂ5+＋Ｗ6+））の好ましい範囲は０．３５〜１．００、より好ましい範囲は０．４０〜１．００、さらに好ましい範囲は０．４５〜１．００、一層好ましい範囲は０．５０〜１．００である。
【００３６】
さらに、カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3
+＋Ｓｉ4+））が０．３７以下では所望の光学特性を得ることが困難になり、３．００を超えるとガラスの安定性が悪化し、液相温度が上昇するとともに、所望の光学特性を得ることが困難になるため、カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））を０．３７超かつ３．００以下とする。カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））の好ましい下限は０．３８、より好ましい下限は０．３９、さらに好ましい下限は０．４０、一層好ましい下限は０．４１、より一層好ましい下限は０．４２、さらに一層好ましい下限は０．４３、なお一層好ましい下限は０．４５であり、カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））の好ましい上限は２．５０、より好ましい上限は２．００、さらに好ましい上限は１．５０、一層好ましい上限は１．００、より一層好ましい上限は０．９０、さらに一層好ましい上限は０．８０である。本発明の一態様に係る光学ガラスの屈折率ｎｄ、アッベ数νｄについては、後述する。
【００３７】
Ｓｉ4+は、ガラスのネットワーク形成成分であり、ガラスの安定性を改善する働きがある。また、ガラスの粘性を上昇させ、ガラス融液からガラス成形体を成形する際の成形性を向上させる働きもある。ただし、Ｓｉ4+の含有量が１０％を超えると、屈折率が低下し、ガラス転移温度の上昇により精密プレス成形時の温度が上昇する傾向がある。したがって、所望の光学特性を得つつ、精密プレス成形性を改善する上から、Ｓｉ4+の含有量を０〜１０％とすることが好ましい。Ｓｉ4+の含有量のより好ましい範囲は０〜７％、さらに好ましい範囲は０〜５％、一層好ましい範囲は０〜３％である。
【００３８】
Ｌａ3+は、分散を高めず、また部分分散比ΔＰｇ，Ｆを増加させずに屈折率を高める働きをする成分である。前記効果を得る上から、Ｌａ3+の含有量を５％以上とすることが好ましい。Ｌａ3+の含有量が５０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、ガラス転移温度が上昇する傾向を示すため、Ｌａ3+の含有量を５０％以下とすることが好ましい。したがって、Ｌａ3+の含有量の好ましい範囲は５〜５０％である。Ｌａ3+の含有量のより好ましい下限は１０％、さらに好ましい下限は１２％、一層好ましい下限は１４％、より一層好ましい下限は１５％であり、Ｌａ3+の含有量のより好ましい上限は４５％、さらに好ましい上限は４０％、一層好ましい上限は３５％、より一層好ましい上限は３０％、さらに一層好ましい上限は２５％、なお一層好ましい上限は２２％である。
【００３９】
Ｇｄ3+は、分散を高めず、また部分分散比ΔＰｇ，Ｆを増加させずに屈折率を高める働きをする成分である。ただし、Ｇｄ3+の含有量が１５％を超えると、ガラスの安定性が低下し、ガラス転移温度が上昇する傾向を示すため、Ｇｄ3+の含有量を０〜１５％とすることが好ましい。Ｇｄ3+の含有量のより好ましい範囲は０〜１０％、さらに好ましい範囲は０〜８％、一層好ましい範囲は０〜７％、より一層好ましい範囲は０〜６％、さらに一層好ましい上限は０〜５％である。
【００４０】
Ｙ3+は、分散を高めず、また部分分散比ΔＰｇ，Ｆを増加させずに屈折率を高める働きをする成分である。ただし、Ｙ3+の含有量が１５％を超えると、ガラスの安定性が低下し、ガラス転移温度が上昇する傾向を示すため、Ｙ3+の含有量を０〜１５％とすることが好ましい。Ｙ3+の含有量のより好ましい範囲は０〜１０％、さらに好ましい範囲は０〜７％、一層好ましい範囲は０〜５％、より一層好ましい範囲は０〜３％である。
【００４１】
Ｙｂ3+は、分散を高めず、また部分分散比ΔＰｇ，Ｆを増加させずに屈折率を高める働きをする成分である。ただし、Ｙｂ3+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、ガラス転移温度が上昇する傾向を示すため、Ｙｂ3+の含有量を０〜１０％とすることが好ましい。Ｙｂ3+の含有量のより好ましい範囲は０〜７％、さらに好ましい範囲は０〜５％、一層好ましい範囲は０〜３％、より一層好ましい範囲は０〜２％、さらに一層好ましい上限は０〜１％、なお一層好ましい範囲は０〜０．１％であり、Ｙｂ3+を含有させなくてもよい。
本発明の一態様に係る光学ガラスにおけるＹｂ含有量は、酸化物基準のガラス組成におけるＹｂ2Ｏ3量として、好ましくは２．０質量％未満、より好ましくは１．９質量％以下、さらに好ましくは１．５質量％未満、一層好ましくは１．４質量％以下、より一層好ましくは１．０質量％以下、さらに一層好ましくは０．５質量％以下である。なお「酸化物基準のガラス組成」とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されて光学ガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成をいうものとする。
【００４２】
Ｔｉ4+は、屈折率を高める成分であるが、Ｔｉ4+の含有量が８％を超えると、ガラス安定性が低下する、ガラスの着色が強まる、精密プレス成形性が低下するなどの傾向が生じるため、Ｔｉ4+の含有量を０〜８％の範囲にすることが好ましい。Ｔｉ4+の含有量のより好ましい上限は７．５％、さらに好ましい上限は７．０％、一層好ましい上限は６．０％、より一層好ましい上限は５．０％、さらに一層好ましい上限は４．０％であり、Ｔｉ4+の含有量のより好ましい下限は０．５％、さらに好ましい下限は１．０％、一層好ましい下限は１．５％である。
【００４３】
Ｎｂ5+は、屈折率を高める成分である。Ｎｂ5+の含有量が３０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇傾向を示すため、Ｎｂ5+の含有量を０〜３０％とすることが好ましい。Ｎｂ5+の含有量の好ましい下限は０．１％、より好ましい下限は０．５％、さらに好ましい下限は１．０％であり、より好ましい上限は３０％、さらに好ましい上限は２５％、一層好ましい上限は２０％、より一層好ましい上限は１５％、さらに一層好ましい上限は１０％である。
【００４４】
Ｔａ5+は、屈折率を高める成分であり、同じく屈折率を高める成分であるＴｉ4+やＷ6+よりも低分散性を示すが、ガラス成分としてＴａ5+を含有させると、ΔＰｇ，Ｆを上昇させずに、ガラスを高屈折率高分散化することができる。Ｔａ5+の含有量が１５％超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇傾向を示す。したがって、Ｔａ5+の含有量を１５％以下にすることが好ましい。Ｔａ5+の含有量のより好ましい上限は１３％、さらに好ましい上限は１０％、一層好ましい上限は８％である。先に説明したようにＴａ5+は高屈折率付与成分の中では精密プレス成形性を維持する上から好ましい成分であることから、Ｔａ5+の含有量を０．１％以上とすることがより好ましく、０．５％以上とすることがさらに好ましく、１．０％以上とすることが一層好ましく、１．５％以上とすることがより一層好ましい。
【００４５】
Ｗ6+は、屈折率を高め、ガラスの安定性を改善し、液相温度を低下させる働きをする成分である。また、Ｗ6+は、前述のようにガラスの表面失透を抑制する働きもする。このような効果を得るために、本発明の一態様に係る光学ガラスでは、Ｗ6+の含有量を５％超とする。Ｗ6+の含有量の好ましい下限は５．５％、より好ましい下限は６％、さらに好ましい下限は７％である。また、他の一態様では、Ｗ6+の含有量の好ましい下限は３％、さらに好ましい下限は４％、一層好ましい下限は５％、より一層好ましい下限は６％、さらに一層好ましい下限は７％である。
一方、Ｗ6+の含有量が３０％を超えると、ガラスの安定性が低下する傾向を示すとともに、液相温度が上昇する傾向を示す。またガラスの着色が強まる傾向を示す。したがって、Ｗ6+の含有量を３０％以下とすることが好ましい。Ｗ6+の含有量のより好ましい上限は２５％、さらに好ましい上限は２０％、一層好ましい上限は１８％、より一層好ましい上限は１６％、さらに一層好ましい上限は１４％である。
【００４６】
Ｂｉ3+は、屈折率を高めるとともに、ガラス安定性を高める働きをするが、その含有量が１０％を超えると、ガラス安定性が低下し、ガラスが着色し、精密プレス成形性が悪化する傾向を示し、ガラスを熔解する容器である白金と反応し（合金化）、白金を劣化させる場合がある。したがって、Ｂｉ3+の含有量は０〜１０％とすることが好ましい。Ｂｉ3+の含有量のより好ましい範囲は０〜７％、さらに好ましい範囲は０〜５％、一層好ましい範囲は０〜３％、より一層好ましい範囲は０〜１％、さらに一層好ましい範囲は０〜０．１％であり、０％としてもよい。
【００４７】
Ｚｒ4+は、屈折率を高める働きをする成分である。Ｚｒ4+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。したがって、Ｚｒ4+の含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましい。
【００４８】
精密プレス成形性を改善する上から、カチオン比（（Ｎｂ5+＋Ｔａ5+）／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））を０．０１以上とすることが好ましい。また、ガラスの安定性を改善する上から、カチオン比（（Ｎｂ5+＋Ｔａ5+）／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））を０．７未満とすることが好ましい。カチオン比（（Ｎｂ5+＋Ｔａ5+）／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））のより好ましい下限は０．０５、さらに好ましい下限は０．１０、一層好ましい下限は０．１５、より一層好ましい下限は０．２０、さらに一層好ましい下限は０．２３である。
カチオン比（（Ｎｂ5+＋Ｔａ5+）／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））のより好ましい上限は０．６８、さらに好ましい上限は０．６６、一層好ましい上限は０．６４、より一層好ましい上限は０．６２、さらに一層好ましい上限は０．６０である。
【００４９】
Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量に対するＴｉ4+の含有量のカチオン比（Ｔｉ4+／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））が０．４３を超えると、精密プレス成形性が悪化傾向を示し、ガラスの安定性も悪化傾向を示し、液相温度が上昇する傾向を示す。また部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差ΔＰｇ，Ｆが増加し、色収差補正にとって好ましくない。したがって、カチオン比（Ｔｉ4+／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））を０．４３以下にすることが好ましい。カチオン比（Ｔｉ4+／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））のより好ましい範囲は０．４１以下、さらに好ましい範囲は０．３９以下、一層好ましい範囲は０．３５以下、より一層好ましい範囲は０．３０以下、さらに一層好ましい範囲は０．２５以下、なお一層好ましい範囲は０．２０以下である。
【００５０】
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+の合計含有量に対するＴｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量のカチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））が０．４０未満であると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。また所望の光学特性を得ることが困難になる傾向が生じる。カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））が４．００を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。また所望の光学特性を得ることが困難になる傾向が生じる。
したがって、カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））を０．４０〜４．００の範囲にすることが好ましい。カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））のより好ましい下限は０．５０、さらに好ましい下限は０．５５、一層好ましい下限は０．６０、より一層好ましい下限は０．６５、さらに一層好ましい下限は０．７０であり、より好ましい上限は３．５０、さらに好ましい上限は３．００、一層好ましい上限は２．５０、より一層好ましい上限は２．００、さらに一層好ましい上限は１．５０である。
【００５１】
Ｌｉ+、Ｎａ+、Ｋ+はいずれもガラス転移温度を低下させる働き、ガラスの熔融性を改善する働きがあるが、Ｌｉ+、Ｎａ+およびＫ+の合計含有量が１０％を超えると、屈折率が低下傾向を示すとともにガラスの安定性も低下傾向を示す。したがって、Ｌｉ+、Ｎａ+およびＫ+の合計含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜８％の範囲にすることがより好ましく、０〜６％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜４％の範囲にすることが一層好ましく、０〜２％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがなお一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることが特に好ましい。Ｌｉ+、Ｎａ+およびＫ+の合計含有量を０％にすることもできる。
【００５２】
次に各アルカリ金属成分について説明する。
【００５３】
Ｌｉ+は、アルカリ金属成分の中で高屈折率特性を維持しつつガラス転移温度を低下させる効果が大きい成分である。また、ガラスの熔融性を改善する働きもする。Ｌｉ+の含有量が１０％を超えると屈折率が低下傾向を示すとともにガラスの安定性も低下傾向を示す。さらに、Ｌｉ+は熔融状態において揮発性を示すため、ガラス融液からガラス成形体を作製する際、ガラス表面から揮発して脈理発生の原因となることがある。高屈折率を維持し、光学的に均質なガラスを得る上から、Ｌｉ+の含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｌｉ+の含有量を０％としてもよい。
【００５４】
Ｎａ+は、ガラス転移温度を低下させる効果のある成分である。また、ガラスの熔融性を改善する働きもする。Ｎａ+の含有量が１０％を超えると屈折率が低下傾向を示すとともにガラスの安定性も低下傾向を示す。さらに、Ｎａ+は熔融状態において揮発性を示すため、ガラス融液からガラス成形体を作製する際、ガラス表面から揮発して脈理発生の原因となることがある。高屈折率を維持し、光学的に均質なガラスを得る上から、Ｎａ+の含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｎａ+の含有量を０％としてもよい。
【００５５】
Ｋ+は、ガラス転移温度を低下させる効果のある成分である。また、ガラスの熔融性を改善する働きもする。Ｋ+の含有量が１０％を超えると屈折率が低下傾向を示すとともにガラスの安定性も低下傾向を示す。さらに、Ｋ+は熔融状態において揮発性を示すため、ガラス融液からガラス成形体を作製する際、ガラス表面から揮発して脈理発生の原因となることがある。高屈折率を維持し、光学的に均質なガラスを得る上から、Ｋ+の含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｋ+の含有量を０％としてもよい。
【００５６】
Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｓｒ2+、Ｂａ2+はいずれもガラスの熔融性を改善する働きがあるが、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｓｒ2+およびＢａ2+の合計含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。したがって、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｓｒ2+およびＢａ2+の合計含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜８％の範囲にすることがより好ましく、０〜６％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜４％の範囲にすることが一層好ましく、０〜２％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがなお一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることが特に好ましい。Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｓｒ2+およびＢａ2+の合計含有量を０％にすることもできる。
【００５７】
次に各アルカリ土類金属成分について説明する。
【００５８】
Ｍｇ2+は、ガラスの熔融性を改善する働きがある。ただし、Ｍｇ2+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。また、屈折率も低下するため、Ｍｇ2+の含有量を０〜１０％とすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｍｇ2+の含有量を０％としてもよい。
【００５９】
Ｃａ2+は、ガラスの熔融性を改善する働きがある。ただし、Ｃａ2+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。また、屈折率も低下するため、Ｃａ2+の含有量を０〜１０％とすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｃａ2+の含有量を０％としてもよい。
【００６０】
Ｓｒ2+は、ガラスの熔融性を改善する働きがある。ただし、Ｓｒ2+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。したがって、Ｓｒ2+の含有量を０〜１０％とすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｓｒ2+の含有量を０％としてもよい。
【００６１】
Ｂａ2+は、ガラスの熔融性を改善する働きがある。ただし、Ｂａ2+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。したがって、Ｂａ2+の含有量を０〜１０％とすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ｂａ2+の含有量を０％としてもよい。
【００６２】
Ａｌ3+は、ガラスの安定性を改善し、化学的耐久性を改善する働きをする成分である。ただし、Ａｌ3+の含有量が１０％を超えると、屈折率が低下する傾向を示すとともに、ガラスの安定性が低下する傾向を示す。したがって、Ａｌ3+の含有量を０〜１０％とすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。なお、Ａｌ3+の含有量を０％としてもよい。
【００６３】
Ｔｅ4+は屈折率を高めるとともに、ガラスの安定性を高める働きをする成分である。ただし、Ｔｅ4+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示す。したがって、Ｔｅ4+の含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．３％の範囲にすることがなお一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることが特に好ましい。Ｔｅ4+の含有量を０％とすることもできる。なお、Ｔｅ4+の含有量は環境負荷への配慮の観点から、より削減することが望ましい。
【００６４】
Ｚｎ2+およびＭｇ2+を合計で５％以上含むガラスでは、ガラスの安定性を維持する上から、Ｚｎ2+およびＭｇ2+の合計含有量に対するＴｅ4+の含有量のカチオン比（Ｔｅ4+／（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+））が１．０未満であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましく、０．１以下であることがさらに好ましい。また、Ｔｅ含有量は、酸化物基準のガラス組成におけるＴｅＯ2量として、好ましくは１モル％未満、より好ましくは０．５モル％以下、さらに好ましくは０．３モル％未満、一層好ましくは０．１モル％未満である。
【００６５】
Ｇｅ4+は、屈折率を高めるとともに、ガラスの安定性を高める働きをする成分である。ただし、Ｇｅ4+の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が低下傾向を示す。したがって、Ｇｅ4+の含有量を０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜７％の範囲にすることがより好ましく、０〜５％の範囲にすることがさらに好ましく、０〜３％の範囲にすることが一層好ましく、０〜１％の範囲にすることがより一層好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがさらに一層好ましく、０〜０．１％の範囲にすることがなお一層好ましい。Ｇｅ4+の含有量を０％とすることもできる。なお、Ｇｅ4+は、ガラス成分として使用される物質の中で、格段に高価な成分であるため、製造コストの増大を抑える観点から、その使用量を少なくすることが望まれる。
【００６６】
Ｇｅの含有量について、酸化物基準のガラス組成におけるＧｅＯ2量として好ましい範囲について説明する。
ガラスの安定性を維持し、製造コストの増大を抑える上から、Ｇｅの含有量は、酸化物基準のガラス組成におけるＧｅＯ2量として、５．０質量％未満であることが好ましく、４質量％未満であることがより好ましく、３質量％未満であることがさらに好ましく、２質量％未満であることが一層好ましく、１質量％未満であることがより一層好ましく、０．５質量％以下であることがさらに一層好ましく、０質量％であることが特に好ましい。
【００６７】
本発明の一態様に係る光学ガラスは、酸化物ガラスであり、前記した通り主要アニオン成分はＯ2-である。Ｏ2-以外のアニオン成分としては、Ｆ-、Ｃｌ-などのハロゲン成分を少量導入することもできる。ただし、熔融ガラスの揮発性を抑え、成形をより容易にする点を重視する場合は、揮発性のあるＦ-成分の導入量を抑えること、すなわち、Ｆ-成分を導入しないことが望ましい。なお、ガラス成分ではなく、清澄剤として極少量のハロゲン、例えば、Ｆ、Ｃｌを添加してガラスを熔融することもできる。
【００６８】
清澄剤として、Ｓｂ2Ｏ3、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩などを少量添加してもよい。ただし、Ｓｂ2Ｏ3を添加する場合は、Ｓｂの酸化力が強いことから、プレス成形型の成形面との酸化還元反応を助長させないために、Ｓｂ2Ｏ3の外割り添加量を０〜１質量％の範囲とすることが好ましく、０〜０．５質量％の範囲とすることがより好ましい。
【００６９】
なお、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕはガラスを着色するため、添加しないことが望ましい。また、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ａｓなど環境への悪影響が懸念される成分も導入しないことが望ましい。
Ｌｕ、Ｇａは本発明の目的を損なわない範囲で少量、導入することができるが、これらの成分は、非常に高価であり、使用しなくても本発明の目的を達成することができるので、コスト上昇を抑える上から、Ｌｕ、Ｇａをガラス中に導入しないことが望ましい。
【００７０】
光学特性
本発明の一態様に係る光学ガラスの屈折率ｎｄは１．９０〜２．００であり、アッベ数νｄは下記（１）式を満たす。
２５≦νｄ＜（３．９１−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１）
ガラスの屈折率ｎｄを１．９０以上にすることにより、撮像光学系、投射光学系の高機能化、コンパクト化に有効な光学素子の材料を提供することができる。ただし、屈折率ｎｄが２．００を超えると、ガラスの安定性、精密プレス成形性が悪化するため、屈折率ｎｄを２．００以下とする。
アッベ数νｄが２５未満になると、部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差ΔＰｇ，Ｆが増加し、色収差補正機能が低下傾向を示し、ガラスの安定性、精密プレス成形性も悪化傾向を示す。一方、アッベ数νｄが（（３．９１−ｎｄ）／０．０６）以上になると、低分散ガラス製光学素子との組合せにより色収差を補正する場合に、低分散ガラスのアッベ数とのアッベ数差を大きくすることができず、色収差補正の面で好ましくない。したがって、アッベ数νｄは上記（１）式を満たすようにする。
【００７１】
光学系の高機能化、コンパクト化に有効な光学ガラスを提供する上から、下記（２）式を満たすように屈折率の下限を定めることが好ましく、下記（３）式を満たすように屈折率の下限を定めることがより好ましく、下記（４）式を満たすように屈折率の下限を定めることがさらに好ましく、下記（５）式を満たすように屈折率の下限を定めることが一層好ましく、下記（６）式を満たすように屈折率の下限を定めることがより一層好ましく、下記（７）式を満たすように屈折率の下限を定めることがさらに一層好ましく、下記（８）式を満たすように屈折率の下限を定めることがなお一層好ましい。
ｎｄ≧２．２１４−０．０１×νｄ      ・・・（２）
ｎｄ≧２．２１８−０．０１×νｄ      ・・・（３）
ｎｄ≧２．２２２−０．０１×νｄ      ・・・（４）
ｎｄ≧２．２２６−０．０１×νｄ      ・・・（５）
ｎｄ≧２．２３０−０．０１×νｄ      ・・・（６）
ｎｄ≧２．２３８−０．０１×νｄ      ・・・（７）
ｎｄ≧２．２４６−０．０１×νｄ      ・・・（８）
【００７２】
一方、ガラスの安定性を維持する上から、屈折率ｎｄを１．９９以下とすることが好ましく、１．９８以下とすることがより好ましく、１．９７以下とすることがさらに好ましく、１．９６以下とすることが一層好ましい。
【００７３】
ガラスの安定性、精密プレス成形性を維持するとともに、ΔＰｇ，Ｆの増加を抑える上から、アッベ数νｄを２５．５以上にすることが好ましく、２６．０以上にすることがより好ましく、２７．０以上にすることがさらに好ましく、２７．５以上にすることが一層好ましい。
アッベ数νｄの上限については前述の理由より、下記（９）式を満たすように定めることが好ましく、下記（１０）式を満たすように定めることがより好ましく、下記（１１）式を満たすように定めることがさらに好ましい。
νｄ＜（３．９０−ｎｄ）／０．０６      ・・・（９）
νｄ＜（３．８９−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１０）
νｄ＜（３．８８−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１１）
【００７４】
本発明の一態様に係る光学ガラスは、上記アッベ数νｄを有するとともに、低い部分分散比を示すことができるため、高次の色収差補正に有効な光学素子の材料として好適である。ここで、部分分散比Ｐｇ，Ｆは、ｇ線、Ｆ線、ｃ線における各屈折率ｎｇ、ｎＦ、ｎｃを用いて、（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎｃ）と表される。本発明におけるｎｇ、ｎＦ、ｎｃは、後述する実施例で示す方法により求められた値とする。
部分分散比Ｐｇ，Ｆ−アッベ数νｄ図において、正常部分分散ガラスの基準となるノーマルライン上の部分分散比をＰｇ，Ｆ（０）と表すと、Ｐｇ，Ｆ（０）はアッベ数νｄを用いて次式で表される。
Ｐｇ，Ｆ（０）＝０．６４８３−（０．００１８×νｄ）
部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差ΔＰｇ，Ｆは、上記ノーマルラインからの部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差であり、次式で表される。
ΔＰｇ，Ｆ＝Ｐｇ，Ｆ−Ｐｇ，Ｆ（０）
＝Ｐｇ，Ｆ＋（０．００１８×νｄ）−０．６４８３
高次の色収差補正機能を高める上から、ΔＰｇ，Ｆを０．０１５０以下とすることが好ましく、０．０１００以下とすることがより好ましく、０．００８０以下とすることがさらに好ましく、０．００６０以下とすることが一層好ましく、０．００４０以下とすることがより一層好ましく、０．００２０以下とすることがさらに一層好ましく、０．００１０以下とすることがなお一層好ましい。
ただし、ΔＰｇ，Ｆを過小にすると所望の屈折率、アッベ数のガラスを得にくくなり、ガラスの安定性も低下傾向を示すため、ΔＰｇ，Ｆを−０．００６０以上とすることが好ましく、−０．００５５以上とすることがより好ましく、−０．００５０以上とすることがさらに好ましく、−０．００４５以上とすることが一層好ましく、−０．００４０以上とすることがより一層好ましく、−０．００３０以上とすることがさらに一層好ましい。
【００７５】
透過率特性
本発明の一態様に係る光学ガラスは、高屈折率ガラスでありながら、可視域の広い波長域にわたり高い光線透過率を示すことができる。本発明の一態様に係る光学ガラスの好ましい態様では、λ７０が５００ｎｍ以下の着色度を示す。λ７０のより好ましい範囲は４８０ｎｍ以下、さらに好ましい範囲は４６０ｎｍ以下、一層好ましい範囲は４５０ｎｍ以下である。λ７０の好ましい下限は特に限定されるものではないが、３５０ｎｍをλ７０の下限の目安として考えればよい。ここでλ７０とは、波長２８０〜７００ｎｍの範囲において光線透過率が７０％になる波長のことである。ここで、光線透過率とは、１０．０±０．１ｍｍの厚さに研磨された互いに平行な面を有するガラス試料を用い、前記研磨された面に対して垂直方向から光を入射して得られる分光透過率、すなわち、前記試料に入射する光の強度をＩｉｎ、前記試料を透過した光の強度をＩｏｕｔとしたときのＩｏｕｔ／Ｉｉｎのことである。分光透過率には、試料表面における光の反射損失も含まれる。また、上記研磨は測定波長域の波長に対し、表面粗さが十分小さい状態に平滑化されていることを意味する。本発明の一態様に係る光学ガラスは、λ７０よりも長波長側の可視域では、光線透過率が７０％を超えることが好ましい。
【００７６】
λ７０と同様に、λ５は次のように定義することができる。λ５は、分光透過率が５％になる波長のことである。λ５の好ましい範囲は４００ｎｍ以下、より好ましい範囲は３９０ｎｍ以下、さらに好ましい範囲は３８０ｎｍ以下、一層好ましい範囲は３７０ｎｍ以下である。λ５の下限は特に限定されるものではないが、３００ｎｍをλ５の下限の目安として考えればよい。
【００７７】
上記分光透過率は、前述のように波長２８０〜７００ｎｍの範囲で測定されるが、通常、λ５から波長を長くしていくと光線透過率が増加し、λ７０に達すると波長７００ｎｍまで７０％以上の高透過率を保つ。
【００７８】
ガラス転移温度
本発明の一態様に係る光学ガラスは高屈折率ガラスでありながら、低いガラス転移温度を示すことができるため、精密プレス成形用のガラスとして好適である。本発明の一態様に係る光学ガラスの好ましい態様において、ガラス転移温度は６５０℃以下である。ガラス転移温度が６５０℃以下の光学ガラスは、精密プレス成形時のガラスの温度を比較的低い温度範囲に維持することができ、プレス成形時のガラスとプレス成形面との反応を抑制し、精密プレス成形性を良好な状態に維持することができる。このような観点からガラス転移温度を６４０℃以下にすることが好ましく、６３０℃以下にすることがより好ましく、６２０℃以下にすることがさらに好ましく、６１０℃以下にすることが一層好ましく、６００℃以下にすることがより一層好ましい。
なお、ガラス転移温度を過剰に低下させるとガラスの安定性が低下したり、屈折率が低下する傾向を示すため、ガラス転移温度を５００℃以上とすることが好ましく、５２０℃以上とすることがより好ましく、５４０℃以上とすることがさらに好ましく、５６０℃以上とすることが一層好ましく、５７０℃以上とすることがより一層好ましい。
【００７９】
液相温度
本発明の一態様に係る光学ガラスは、前記組成を有することにより優れた熱的安定性を示すことができ、好ましい態様においては、熱的安定性の指標である液相温度が１３００℃以下となる。液相温度が低いことは、失透を防止しつつ熔融温度の上昇を抑えることができ、ガラス融液による白金、白金合金などの熔融容器の侵蝕が抑えられ、白金異物の混入や白金イオンの溶け込みによるガラスの着色を抑えることもできる。また、ガラス融液の流出温度も抑えることができるため、脈理発生を防止して光学的に均質なガラスを成形しやすくなる。液相温度のより好ましい上限は１２５０℃、さらに好ましい上限は１２００℃、一層好ましい上限は１１５０℃、より一層好ましい上限は１１３０℃、さらに一層好ましい上限は１１００℃である。ただし、液相温度を低下させすぎると、屈折率が低下したり、ガラス転移温度が上昇する傾向を示すため、液相温度を１０００℃以上にすることがより好ましく、１０２０℃以上にすることがさらに好ましく、１０３０℃以上にすることが一層好ましい。
【００８０】
比重
光学系については、コンパクト化とともに光学系を構成する光学素子の軽量化も望まれる。本発明の一態様に係る光学ガラスは高屈折率ガラスであるが、高屈折率ガラスの中では比較的低い比重を示すことができるため、上記軽量化に有利である。本発明の一態様に係る光学ガラスの好ましい態様において、ガラスの比重は６．５以下である。比重のより好ましい上限は６．３、さらに好ましい上限は６．０、一層好ましい上限は５．９、より一層好ましい上限は５．８、さらに一層好ましい上限は５．７である。
ただし、比重を過度に減少させると、ガラスの安定性が低下傾向を示し、屈折率も低下傾向を示すため、比重の好ましい下限は４．５、より好ましい下限は４．７、さらに好ましい下限は４．９、一層好ましい下限は５．０、より一層好ましい下限は５．１、さらに一層好ましい下限は５．２である。
【００８１】
他の一態様に係る光学ガラスとして、カチオン％表示で、
Ｂ3+およびＳｉ4+を合計で５〜６０％（但し、Ｂ3+を５〜５０％）、
Ｚｎ2+を５〜４０％、
Ｌａ3+、Ｇｄ3+、Ｙ3+およびＹｂ3+を合計で１０〜５０％、
Ｔｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+を合計で５〜４５％（但し、Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量が０％超かつＮｂ5+およびＷ6+の合計含有量が０％超）、
含み、
Ｔｉ4+およびＴａ5+の合計含有量に対するＴａ5+の含有量のカチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が０．２３以上であり、
Ｎｂ5+およびＷ6+の合計含有量に対するＷ6+の含有量のカチオン比（Ｗ6+／（Ｎｂ5+＋Ｗ6+））が０．３０以上であり、
Ｂ3+およびＳｉ4+の合計含有量に対するＴｉ4+、Ｎｂ5+、Ｔａ5+、Ｗ6+およびＢｉ3+の合計含有量のカチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｂ3+＋Ｓｉ4+））が０．３７を超え３．００以下であり、
屈折率ｎｄが１．９０〜２．００であり、かつアッベ数νｄが下記（１）式：
２５≦νｄ＜（３．９１−ｎｄ）／０．０６      ・・・（１）
を満たす酸化物ガラスである光学ガラス、
も提供される。詳細については、上述の本発明の一態様に係る光学ガラスに関する記載を参照できる。
【００８２】
光学ガラスの製造
本発明の一態様に係る光学ガラスは、目的のガラス組成が得られるように、原料である酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、水酸化物などを秤量、調合し、十分に混合して混合バッチとし、熔融容器内で加熱、熔融し、脱泡、攪拌を行い均質かつ泡を含まない熔融ガラスを作製し、これを成形することによって得ることができる。具体的には公知の熔融法を用いて作製することができる。
【００８３】
［精密プレス成形用プリフォーム］
次に本発明の一態様に係る精密プレス成形用プリフォームについて説明する。
本発明の一態様に係る精密プレス成形用プリフォームは、上記した本発明の一態様に係る光学ガラスからなる。
精密プレス成形用プリフォーム（以下、プリフォームという）とは、精密プレス成形に供されるガラス塊を意味し、精密プレス成形品の質量に相当する質量を有するガラス成形体である。以下、プリフォームについて詳説する。
プリフォームは、加熱して精密プレス成形に供されるガラス予備成形体を意味するが、ここで精密プレス成形とは、周知のようにモールドオプティクス成形とも呼ばれ、光学素子の光学機能面をプレス成形型の成形面を転写することにより形成する方法である。なお、光学機能面とは、光学素子において、制御対象の光を屈折したり、反射したり、回折したり、入出射させる面を意味し、レンズにおけるレンズ面などがこの光学機能面に相当する。
【００８４】
精密プレス成形時にガラスとプレス成形型成形面との反応、融着を防止しつつ、成形面に沿ってガラスの延びが良好になるようにするため、プリフォームの表面に離型膜を被覆することが好ましい。離型膜の種類としては、貴金属（白金、白金合金）、酸化物（Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｙの酸化物など）、窒化物（Ｂ、Ｓｉ、Ａｌの酸化物など）、炭素含有膜が挙げられる。
炭素含有膜としては、炭素を主成分とするもの（膜中の元素含有量を原子％で表したとき、炭素の含有量が他の元素の含有量よりも多いもの）が望ましい。具体的には、炭素膜や炭化水素膜などを例示することができる。炭素含有膜の成膜法としては、炭素原料を使用した真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の方法や、炭化水素などの材料ガスを使用した熱分解などの公知の方法を用いればよい。その他の膜については、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法等を用いて成膜することが可能である。
【００８５】
プリフォームは、ガラス原料を加熱、熔融して熔融ガラスを作製し、前記熔融ガラスを成形する工程を経て作製される。
【００８６】
プリフォームの第１の作製例は、熔融ガラスから所定重量の熔融ガラス塊を分離、冷却して、当該熔融ガラス塊と等しい質量を有するプリフォームを成形する方法である。例えば、ガラス原料を熔融、清澄、均質化して均質な熔融ガラスを用意し、温度調整された白金または白金合金製の流出ノズルあるいは流出パイプから流出する。小型のプリフォームや球状のプリフォームを成形する場合は、熔融ガラスを流出ノズルから所望質量の熔融ガラス滴として滴下し、それをプリフォーム成形型によって受けてプリフォームに成形する。あるいは、同じく所望質量の熔融ガラス滴を流出ノズルより液体窒素などに滴下してプリフォームを成形する。中大型のプリフォームを作製する場合は、流出パイプより熔融ガラス流を流下させ、熔融ガラス流の先端部をプリフォーム成形型で受け、熔融ガラス流のノズルとプリフォーム成形型の間にくびれ部を形成した後、プリフォーム成形型を真下に急降下して、熔融ガラスの表面張力によってくびれ部にて熔融ガラス流を分離し、受け部材に所望質量の熔融ガラス塊を受けてプリフォームに成形する。あるいは、ガラス塊を、軟化状態にある間にプリフォーム成形型上でプレスし、精密プレス成形によって得ようとする光学素子の形状に近似する形状を有し、表面が滑らかなプリフォームに成形することもできる。
キズ、汚れ、シワ、表面の変質などがない滑らかな表面、例えば自由表面を有するプリフォームを製造するためには、プリフォーム成形型などの上で熔融ガラス塊に風圧を加えて浮上させながらプリフォームに成形したり、液体窒素などの常温、常圧下では気体の物質を冷却して液体にした媒体中に熔融ガラス滴を入れてプリフォームに成形する方法などが用いられる。
熔融ガラス塊を浮上させながらプリフォームに成形する場合、熔融ガラス塊にはガス（浮上ガスという）が吹きつけられ上向きの風圧が加えられることになる。この際、熔融ガラス塊の粘度が低すぎると浮上ガスがガラス中に入り込み、プリフォーム中に泡となって残ってしまう。しかし、熔融ガラス塊の粘度を３〜６０ｄＰａ・ｓにすることにより、浮上ガスがガラス中に入り込むことなく、ガラス塊を浮上させることができる。
プリフォームに吹き付ける浮上ガスとして用いられるガスとしては、空気、Ｎ2ガス、Ｏ2ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス、水蒸気等が挙げられる。また、風圧は、プリフォームが成形型表面等の固体と接することなく浮上できれば特に制限はない。
プリフォームより製造される精密プレス成形品（例えば、光学素子）は、レンズのように回転対称軸を有するものが多いため、プリフォームの形状も回転対称軸を有する形状が望ましい。
【００８７】
プリフォームの第２の作製例は、均質な熔融ガラスを鋳型に鋳込んで成形した後、成形体の歪をアニールによって除去し、切断または割断して、所定の寸法、形状に分割し、複数個のガラス片を作製し、ガラス片を研磨して表面を滑らかにするとともに、所定の質量のガラスからなるプリフォームとする方法である。このようにして作製したプリフォームの表面にも炭素含有膜を被覆して使用することが好ましい。
【００８８】
［光学素子］
次に本発明の一態様に係る光学素子について説明する。
本発明の一態様に係る光学素子は、上記した本発明の一態様に係る光学ガラスからなる。具体的には、非球面レンズ、球面レンズ、あるいは平凹レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズ、プリズム、レンズ機能付きプリズムなどを例示することができる。表面には必要に応じて反射防止膜や波長選択性のある部分反射膜などを設けてもよい。
【００８９】
本発明の一態様に係る光学ガラスは、高屈折率高分散性を有するガラスであって、ΔＰｇ，Ｆが小さいガラスであることができるので、当該光学ガラスからなる本発明の光学素子を、他のガラスからなる光学素子と組合せることにより、高次の色収差補正を行うことができる。また、本発明の一態様に係る光学素子は屈折率が高いガラスからなるので、撮像光学系、投射光学系などに使用することで光学系をコンパクト化することができる。
【００９０】
［光学素子の製造方法］
次に本発明の一態様に係る光学素子の製造方法について説明する。
本発明の一態様に係る光学素子の製造方法は、上記した本発明の一態様に係る精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形することにより光学素子を得る工程を備える。
プレス成形型ならびにプリフォームの加熱およびプレス工程は、プレス成形型の成形面あるいは前記成形面に設けられた離型膜の酸化を防止するため、窒素ガス、あるいは窒素ガスと水素ガスの混合ガスなどのような非酸化性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。非酸化性ガス雰囲気中ではプリフォーム表面を被覆する炭素含有膜も酸化されずに、精密プレス成形された成形品の表面に前記膜が残存することになる。この膜は、最終的には除去するべきものであるが、炭素含有膜を比較的容易にしかも完全に除去するには、精密プレス成形品を酸化性雰囲気、例えば大気中において加熱すればよい。炭素含有膜の酸化、除去は、精密プレス成形品が加熱により変形しないような温度で行うべきである。具体的には、ガラスの転移温度未満の温度範囲において行うことが好ましい。
【００９１】
精密プレス成形では、プリフォームをプレス成形型に導入した後に成形型と一緒に加熱してもよく、予め加熱したプリフォームを、プレス成形型に、好ましくは予熱したプレス成形型に、導入して精密プレス成形を行ってもよい。
いずれの態様においても、予め成形面が所望の形状に高精度に加工されたプレス成形型を用いるが、成形面には、プレス成形時、ガラスに対する滑り性を改善するための膜を形成してもよい。このような膜としては、炭素含有膜や窒化物膜、貴金属膜が挙げられ、炭素含有膜としては水素化カーボン膜、炭素膜などが好ましい。前者の態様にかかる精密プレス成形では、成形面が精密に形状加工された対向した一対の上型と下型との間にプリフォームを供給した後、好ましくはガラスの粘度が１０5〜１０9ｄＰａ・ｓ相当の温度まで成形型とプリフォームの両者を加熱してプリフォームを軟化し、これを加圧成形することによって、成形型の成形面をガラスに精密に転写することができる。
後者の態様にかかる精密プレス成形では、成形面が精密に形状加工された対向した一対の上型と下型との間に、予め好ましくはガラスの粘度で１０4〜１０8ｄＰａ・ｓに相当する温度に昇温したプリフォームを供給し、これを加圧成形することによって、成形型の成形面をガラスに精密に転写することができる。
加圧時の圧力および時間は、ガラスの粘度などを考慮して適宜決定することができ、例えば、プレス圧力は約５〜１５ＭＰａ、プレス時間は１０〜３００秒とすることができる。プレス時間、プレス圧力などのプレス条件は成形品の形状、寸法に合わせて周知の範囲で適宜設定すればよい。
この後、成形型と精密プレス成形品を冷却し、好ましくは歪点以下の温度となったところで、離型し、精密プレス成形品を取出す。なお、光学特性を精密に所望の値に合わせるため、冷却時における成形品のアニール処理条件、例えばアニール速度等を適宜調整してもよい。
【００９２】
前者の態様にかかる精密プレス成形は、面精度、偏心精度など成形精度の向上を重視する場合に推奨される方法である。後者の態様にかかる精密プレス成形は、生産性向上を重視した場合に推奨される方法である。
【００９３】
なお、本発明の一態様に係る光学素子は、プレス成形工程を経なくても作製することはできる。例えば、均質な熔融ガラスを鋳型に鋳込んでガラスブロックを成形し、アニールして歪を除去するとともに、ガラスの屈折率が所望の値になるようにアニール条件を調整して光学特性の調整を行った後、ガラスブロックを切断または割断してガラス片を作り、さらに研削、研磨して光学素子に仕上げることにより得ることができる。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、実施例に示す態様に何等限定されるものではない。また、以下に記載する実施例を参考に、前述の各ガラス成分の含有量の調整法を適用することにより、本発明の一態様に係る光学ガラスを得ることができる。【００９５】
（実施例１）
まず、表１に示す４３種の組成（カチオン％表示）を有する酸化物ガラスが得られるように、原料として硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物、ホウ酸などを用い、各原料粉末を秤量して十分混合し、調合原料とし、この調合原料を白金製坩堝または白金合金製坩堝に入れて１３００℃で加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスした。
この熔融ガラスを予熱した鋳型に流し込んで急冷し、ガラス転移温度近傍の温度で２時間保持した後、徐冷して表１に示す組成を有する４３種の酸化物ガラスを得た。いずれのガラス中にも結晶の析出や白金インクルージョンなどの異物の混入や脈理などの光学的に不均質な部分は認められなかった。
なお、表１に示す全ての酸化物ガラスのアニオン成分は全量、Ｏ2-である。
上記ガラスの酸化物換算のガラス組成を表２にモル％表示で、表３に質量％表示で示す。なお、表２、表３に記載したガラス組成は、表１に記載のガラス組成をもとに算出した組成である。【００９６】
各ガラスの特性は、以下に示す方法で測定した。測定結果を表１に示す。
（１）屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄ
１時間あたり３０℃の降温速度で冷却した光学ガラスについて測定した。
（２）部分分散比Ｐｇ，Ｆ、部分分散比のノーマルラインからの差ΔＰｇ，Ｆ
部分分散比Ｐｇ，Ｆは、１時間あたり３０℃の降温速度で冷却した光学ガラスについて屈折率ｎｇ、ｎＦ、ｎｃを測定し、これらの値から算出した。
部分分散比のノーマルラインからの差ΔＰｇ，Ｆは、部分分散比Ｐｇ，Ｆおよびアッベ数νｄから算出されるノーマルライン上の部分分散比Ｐｇ，Ｆ（０）から算出した。
（３）ガラス転移温度Ｔｇ
示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）を用いて、昇温速度１０℃／分の条件下で測定した。
（４）液相温度
ガラスを所定温度に加熱された炉内に入れて２時間保持し、冷却後、ガラス内部を１００倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の有無から液相温度を決定した。
（５）比重
アルキメデス法により測定した。
（６）λ７０、λ５
１０．０±０．１ｍｍの厚さに研磨された互いに平行な面を有するガラス試料を用い、分光光度計により、前記研磨された面に対して垂直方向から強度Ｉｉｎの光を入射し、試料を透過した光の強度Ｉｏｕｔを測定し、光線透過率Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎを算出し、光線透過率が７０％になる波長をλ７０、光線透過率が５％になる波長をλ５とした。
（７）表面失透性テスト
液相温度より５０℃低い温度以上かつ液相温度より５０℃高い温度以下の範囲にあるガラス融液に、室温に放置した金属材料を接触させ、ガラスを冷却、固化させた後、ガラスの金属材料に接触させた箇所を、光学顕微鏡（倍率１００倍）を用いて拡大観察し、ガラス表面に析出した結晶数を計測し、単位面積あたりの結晶数（面密度）を算出した。
なお、ガラス試料は略直方体、２５ｍｍ×２０ｍｍ×１５ｍｍの略直方体（体積は約７５００ｍｍ3）であった。
表１に、各ガラスの表面失透性テストにおける結晶数の面密度を示す。値が小さいほど、表面失透が抑制されていることを示す。
（８）試験盤との融着テスト
炭素含有率が５０原子％以上の材料で構成され、平滑な表面を有する試験盤の平滑な面の上にガラスを置き、試験盤ごとガラスを加熱し、加熱温度で保持した後、室温まで冷却し、試験盤とガラスの融着の有無を調べた。ガラスの加熱温度は、ガラスの粘度が１０7ｄＰａ・ｓになる温度とし、保持時間は２０分とした。
表１に示す各ガラスについて、試験盤との融着テストを行ったところ、各ガラスとも試験盤との融着は生じなかった。【００９７】
【表１】
0005922228.tif 000002
0005922228.tif 000003
0005922228.tif 000004
【００９８】
【表２】
0005922228.tif 000005
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【００９９】
【表３】
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0005922228.tif 000010
【０１００】
（実施例２）
実施例１と同様にして白金容器を用いて表１に記載した各ガラスを作製した。本実施例では白金容器の底部に白金製の流出パイプを取り付け、公知の方法でガラスの熔融、清澄、均質化を行い、その後に流出パイプから均質な熔融ガラスを鋳型に連続的に流出して鋳込み、ガラスブロックに成形した後、アニールし、切断して複数個のガラス片を得た。これらガラス片を研削、研磨して表１に示す各種光学ガラスからなるプリフォームを作製した。得られたプリフォームは光学的に均質な高品質のものであった。
なお、ガラス原料としては複数種の化合物を調合して得られるバッチ原料を使用してもよいし、バッチ原料を粗熔解（ラフメルト）してガラス化したカレット原料を使用してもよい。【０１０１】
（実施例３）
次に流出パイプの先端に細径のノズルを取り付け、実施例２と同様にしてガラス原料を熔融、清澄、均質化し、上記ノズルの先端から熔融ガラス滴を次々と分離し、複数個の成形型を用いて次々に熔融ガラス滴を受け取ってプリフォームに成形した。熔融ガラス滴からプリフォームに成形する過程で成形型からガスを噴射してガラス塊に上向き方向の風圧を加えて浮上させた状態を維持した。そしてプリフォームが変形しない温度域にまで冷却した後、成形型からプリフォームを取り出して、複数個のプリフォームを次々に得た。なお、上記プリフォームの成形には公知の成形装置を用いることができる。このようにして表１に示す各種光学ガラスからなるプリフォームを作製した。得られたプリフォームは光学的に均質な高品質のものであり、表面および内部に結晶の析出は認められなかった。なお、ガラス原料としては複数種の化合物を調合して得られるバッチ原料を使用してもよいし、バッチ原料を粗熔解（ラフメルト）してガラス化したカレット原料を使用してもよい。【０１０２】
（実施例４）
実施例２、３で作製したプリフォームの表面に必要に応じてコーティングを施し、成形面に炭素系離型膜を設けたＳｉＣ製の上下型および胴型を含むプレス成形型内に導入し、窒素雰囲気中で成形型とプリフォームを一緒に加熱してプリフォームを軟化し、精密プレス成形して上記各種ガラスからなる非球面凸メニスカスレンズ、非球面凹メニスカスレンズ、非球面両凸レンズ、非球面両凹レンズの各種レンズを作製した。なお、精密プレス成形の各条件は前述の範囲で調整した。
このようにして作製した各種レンズを観察したところ、レンズ表面に傷、クモリ、破損は全く認められなかった。
こうしたプロセスを繰り返し行い、各種レンズの量産テストを行った。同じプレス成形型を使用して繰り返し４００回以上の精密プレス成形を行ったが、ガラスとプレス成形型の融着などの不具合は発生せず、表面および内部ともに高品質のレンズを高精度に生産することができた。
このようにして得たレンズの表面には反射防止膜をコートしてもよい。
次いで、上記プリフォームと同様のものを加熱、軟化し、別途、予熱したプレス成形型に導入し、精密プレス成形して上記各種ガラスからなる非球面凸メニスカスレンズ、非球面凹メニスカスレンズ、非球面両凸レンズ、非球面両凹レンズの各種レンズを作製した。なお、精密プレス成形の各条件は前述の範囲で調整した。
このようにして作製した各種レンズを観察したところ、分相による白濁等は認められず、レンズ表面に傷、クモリ、破損は全く認められなかった。
こうしたプロセスを繰り返し行い、各種レンズの量産テストを行った。同じプレス成形型を使用して繰り返し４００回以上の精密プレス成形を行ったが、ガラスとプレス成形型の融着などの不具合は発生せず、表面および内部ともに高品質のレンズを高精度に生産することができた。
このようにして得たレンズの表面には反射防止膜をコートしてもよい。
また、プレス成形型の成形面の形状を適宜、変更し、プリズム、マイクロレンズ、レンズアレイなどの各種光学素子を作製することもできる。【０１０３】
（比較例１）
次に、先に記載した文献２の表２に記載されている光学ガラスＮｏ．7（以下、ガラスＡという）、文献４の表１に記載されている光学ガラスＮｏ．２４（以下、ガラスＢという）およびＮｏ．２５（以下、ガラスＣという）、文献５の表１に記載されている光学ガラスＮｏ．５（以下、ガラスＤという）、文献６の表１−１〜表１−５に記載されている酸化物ガラスＮｏ．２（以下、ガラスＥという）の各ガラスを、各文献に記載されている方法で作製した。
そして、これらガラスＡ〜Ｅについて、上述の方法により試験盤を用いて融着テストを行った。その結果、ガラスＡ〜Ｅはいずれも、試験盤に融着していた。
次にガラスＡ〜Ｅの各ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームを多数個作製した。これらのプリフォームを使用して、実施例４と同じ方法で精密プレス成形を繰り返し行い、ガラスとプレス成形型の融着が発生するプレス回数を調べた。ガラスＡ〜Ｃについては、精密プレス成形可能な回数は５０〜９０回、ガラスＤ、Ｅについては、精密プレス成形可能な回数は３０〜８０回であった。ガラスＡ〜Ｃの組成、特性、融着テストの結果、精密プレス成形可能な回数を表４に示す。
ガラスＡ〜Ｅの中で、カチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が最も大きいガラスはガラスＡであり、その値は０．２０である。一方、表１に記載したガラスの中でカチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が最も小さいガラスはＮｏ．１、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２２であり、それらの値は０．２５である。
ガラスＡ〜Ｅは融着テストにおいて試験盤と融着を生じ、精密プレス成形可能な回数は１００回未満であった。これに対し、カチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が０．２５の上述の各ガラスでは、融着テストにおいて試験盤と融着せず、精密プレス成形可能な回数は４００回以上であった。以上の結果から、カチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））を０．２３以上とすることにより、精密プレス成形可能な回数が飛躍的に増加することがわかる。
精密プレス成形が困難な高屈折率光学ガラスにあって、ガラスＡ〜Ｅは３０〜９０回と連続して精密プレス成形することはできるガラスではあるが、実施例４におけるテスト結果と比較すると、連続して精密プレス成形が可能な回数は大幅に少ない。【０１０４】
【表４】
0005922228.tif 000011
【０１０５】
（比較例２）
先に記載した文献３に実施例として記載されている光学ガラスＮｏ．１〜Ｎｏ．５１の各ガラスについて、上述の方法で表面失透性テストを行ったところ、すべてのガラスにおいて、結晶数の面密度は１０4個／ｃｍ2を超えていた。
さらに、熔融ガラス塊を浮上させながら成形し、文献３に記載の光学ガラスＮｏ．２６からなる精密プレス成形用プリフォームを多数個作製した。なお、プリフォームの体積は８００ｍｍ3であった。その結果、半数以上のプリフォームの表面に結晶の析出が認められ、生産歩留まりは５０％未満であった。光学ガラスＮｏ．２６以外のガラスについても、同様のテストを行ったところ、同様の結果を得た。【０１０６】
（実施例５）
実施例４で作製した各レンズを用いて、各レンズを内蔵する一眼レフカメラ用の交換レンズ各種を作製した。さらに実施例４で作製した各レンズを用いて、コンパクトデジタルカメラの光学系各種を作製し、モジュール化した。さらにこれら光学系にＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどのイメージセンサーを取り付けモジュール化した。
このように実施例４において作製した各種レンズを用いることにより、高機能、コンパクトな光学系、交換レンズ、レンズモジュール、撮像装置を得ることができる。実施例４で作製したレンズと低分散光学ガラス製のレンズとを組み合わせることにより、高次の色収差補正がなされる各種光学系とこの光学系を備える撮像装置を得ることができる。【０１０７】
最後に本実施の形態における好ましい形態を総括する。【０１０８】
本実施の形態における好ましい形態は、Ｏ2-の含有量を９８アニオン％以上である光学ガラスである。【０１０９】
さらに別の好ましい形態は、Ｚｎ2+の含有量が５％以上の光学ガラスであり、より好ましくはＺｎ2+の含有量が８％以上の光学ガラスである。【０１１０】
さらに別の好ましい形態は、カチオン比（Ｚｎ2+／（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+））が０．６以上の光学ガラスである。【０１１１】
さらに別の好ましい形態は、Ｙｂの含有量が、酸化物基準のガラス組成におけるＹｂ2Ｏ3量として２．０質量％未満の光学ガラスである。【０１１２】
さらに別の好ましい形態は、カチオン比（（Ｎｂ5+＋Ｔａ5+）／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））が０．０１以上の光学ガラスである。【０１１３】
さらに別の好ましい形態は、カチオン比（（Ｎｂ5+＋Ｔａ5+）／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））が０．７未満の光学ガラスである。【０１１４】
さらに別の好ましい形態は、カチオン比（Ｔｉ4+／（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+））が０．４３以下の光学ガラスである。【０１１５】
さらに別の好ましい形態は、カチオン比（（Ｔｉ4+＋Ｎｂ5+＋Ｔａ5+＋Ｗ6+＋Ｂｉ3+）／（Ｌａ3+＋Ｇｄ3+＋Ｙ3+＋Ｙｂ3+））が０．４０〜４．００の光学ガラスである。【０１１６】
さらに別の好ましい形態は、カチオン比（Ｔｅ4+／（Ｚｎ2+＋Ｍｇ2+））が１．０未満の光学ガラスである。【０１１７】
さらに別の好ましい形態は、Ｇｅの含有量が、酸化物基準のガラス組成におけるＧｅＯ2量として５．０質量％未満の光学ガラスである。【０１１８】
さらに別の好ましい形態は、液相温度が１２５０℃以下の光学ガラスである。【０１１９】
さらに別の好ましい形態は、上述の方法による試験盤との融着テストにおいて、試験盤と融着しない精密プレス成形性を有する光学ガラスである。【０１２０】
さらに別の好ましい形態は、上述の方法による試験盤との融着テストにおいて、試験盤と融着しない精密プレス成形性を有するようにカチオン比（Ｔａ5+／（Ｔｉ4+＋Ｔａ5+））が定められた光学ガラスである。【０１２１】
本発明の一態様に係る光学ガラスは、高次の色収差補正に好適な光学ガラスであって、精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子を作製するために好適に用いられる。【０１２２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。