(57)【要約】      （修正有）【課題】高画素数のイメージセンサーを備えた撮像機器等が開発されており、これらに用いられる高屈折率低分散の光学ガラスの提供。【解決手段】質量％で、ＳｉＯ２成分が２〜１０％、Ｂ２Ｏ３成分が１４〜２８％、Ｌａ２Ｏ３成分が２０〜３８％、Ｇｄ２Ｏ３成分が１６〜３６％、Ｔａ２Ｏ５成分が３〜１２％、ＺｒＯ２成分が３〜１２％、Ｙｂ２Ｏ３成分が１〜６％、であることを特徴とする、光学ガラス。【選択図】図１
2018048034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
ＳｉＯ２成分が２〜１０％、
Ｂ２Ｏ３成分が１４〜２８％、
Ｌａ２Ｏ３成分が２０〜３８％、
Ｇｄ２Ｏ３成分が１６〜３６％、
Ｔａ２Ｏ５成分が３〜１２％、
ＺｒＯ２成分が３〜１２％、
Ｙｂ２Ｏ３成分が１〜６％、
であることを特徴とする、光学ガラス。
【請求項２】
質量％で、
Ａｌ２Ｏ３成分が０〜１％、
ＣａＯ成分が０〜１％、
ＺｎＯ成分が０〜３％、
Ｙ２Ｏ３成分が０〜４％、
Ｎｂ２Ｏ５成分が０〜２％、
ＷＯ３成分が０〜１％
Ｓｂ２Ｏ３成分が０〜１％、
であることを特徴とする、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
質量％で、
Ｌｉ２Ｏ成分とＮａ２Ｏ成分とＫ２Ｏ成分の含有量の合計が０〜１％、
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
Ｌｉ２Ｏ成分とＮａ２Ｏ成分とＫ２Ｏ成分とを実質的に含有しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ガラス。
【請求項５】
屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８３であり、アッベ数（νｄ）が４４〜４９であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
光路長１０ｍｍにおける内部透過率が８０％となる波長（λ８０）が、３７０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学ガラスを備える、光学素子。
【請求項８】
請求項７に記載の光学素子を備える、光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス、光学素子、および光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高画素数のイメージセンサーを備えた撮像機器等が開発されており、これらに用いる光学ガラスとして、高屈折率低分散の光学ガラスが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０６２０２６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明に係る第一の態様は、質量％で、ＳｉＯ２成分が２〜１０％、Ｂ２Ｏ３成分が１４〜２８％、Ｌａ２Ｏ３成分が２０〜３８％、Ｇｄ２Ｏ３成分が１６〜３６％、Ｔａ２Ｏ５成分が３〜１２％、ＺｒＯ２成分が３〜１２％、Ｙｂ２Ｏ３成分が１〜６％、である光学ガラスである。
【０００５】
本発明に係る第二の態様は、第一の態様の光学ガラスを備える光学素子である。
【０００６】
本発明に係る第三の態様は、第二の態様の光学素子を備える光学装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える撮像装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）について説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
【０００９】
本明細書中において特に断りがない場合、各成分の含有量は全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％であるものとする。なお、ここで述べる酸化物換算組成とは、本実施携帯においてガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩等が溶融時に全て分解されて酸化物に変化すると仮定し、当該酸化物の総質量を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。
【００１０】
本実施形態に係る光学ガラスは、ＳｉＯ２成分が２〜１０％、Ｂ２Ｏ３成分が１４〜２８％、Ｌａ２Ｏ３成分が２０〜３８％、Ｇｄ２Ｏ３成分が１６〜３６％、Ｔａ２Ｏ５成分が３〜１２％、ＺｒＯ２成分が３〜１２％、Ｙｂ２Ｏ３成分が１〜６％、である。
【００１１】
従来、高屈折率を実現するために、Ｌａ２Ｏ３等の希土類成分や、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５の含有量を多くする手法が試みられている。しかしながら、それによりＳｉＯ２やＢ２Ｏ３といった失透防止成分の含有量が少なくなる場合が多い。その結果、透過率が低下したり、失透安定性が低下する。また、Ｌａ２Ｏ３等の含有量が多くなると原料の溶融性が悪化するため、Ｌｉ２ＯやＮａ２Ｏ等のアルカリ成分のような溶融性を促進する成分を配合する場合が多い。しかしながら、これらの溶融性を促進する成分はガラスを成形しにくくさせ、生産性を低下させる。
【００１２】
この点、本実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率低分散でありながら、失透安定性に優れ、高い透過率性能を実現でき、生産性を低下させずに製造することができる。
【００１３】
ＳｉＯ２は、ガラス骨格を形成し、失透安定性を高めて成形性を良好にする成分である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎれば、失透安定性が低下しガラスに失透が起こりやすくなる。ＳｉＯ２の含有量が多すぎれば、屈折率が低下し、また着色が生じ透過率性能が低下する。かかる観点から、ＳｉＯ２の含有量は、２％以上１０％以下であり、好ましくは５％以上９％以下である。
【００１４】
Ｂ２Ｏ３は、ガラス骨格を形成し、失透安定性を高めて成形性を良好にする成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎれば、失透安定性が低下しガラスに失透が起こりやすくなる。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎれば、屈折率が低下し、また着色が生じ透過率性能が低下する。かかる観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量は、１４％以上２８％以下であり、好ましくは１６％以上２３％以下である。
【００１５】
Ｌａ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高める効果を有する成分である。Ｌａ２Ｏ３の含有量が少なすぎれば高屈折率とすることが難しくなる。Ｌａ２Ｏ３の含有量が多すぎれば失透安定性が低下し、ガラスに失透が起こりやすくなる。かかる観点から、Ｌａ２Ｏ３の含有量は、２０％以上３８％以下であり、好ましくは２２％以上３５％以下である。
【００１６】
Ｇｄ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高める効果を有する成分である。Ｇｄ２Ｏ３の含有量が少なすぎれば高屈折率とすることが難しくなる。Ｇｄ２Ｏ３の含有量が多すぎれば、失透安定性が低下し、ガラスに失透が起こりやすくなる。かかる観点から、Ｇｄ２Ｏ３の含有量は、１６％以上３６％以下であり、好ましくは２１％以上３３％以下である。
【００１７】
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高める成分である。Ｔａ２Ｏ５の含有量が少なすぎれば高屈折率とすることが難しくなる。Ｔａ２Ｏ５の含有量が多すぎれば、ガラスの密度が大きくなり、ガラスを高重量化させる。かかる観点から、Ｔａ２Ｏ５の含有量は、３％以上１２％以下であり、好ましくは５％以上９％以下である。
【００１８】
ＺｒＯ２は、ガラスの屈折率を高める効果を有する成分である。ＺｒＯ２の含有量が少なすぎれば高屈折率とすることが難しくなる。ＺｒＯ２の含有量が多すぎれば、溶融性が悪化すると共に、失透安定性が低下する。かかる観点から、ＺｒＯ２の含有量は、３％以上１２％以下であり、好ましくは４％以上１０％以下である。
【００１９】
Ｙｂ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高める効果を有する成分である。Ｙｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎれば高屈折率とすることが難しくなる。Ｙｂ２Ｏ３の含有量が多すぎれば、失透安定性が低下し、また近赤外領域の波長の吸収が大きくなり、透過率性能が低下する。かかる観点から、Ｙｂ２Ｏ３の含有量は、１％以上６％以下であり、好ましくは３％以上５％以下である。
【００２０】
本実施形態に係る光学ガラスは、溶融性が良好に保たれているため、Ｌｉ２ＯやＮａ２Ｏ等のアルカリ成分を含ませて溶融性を促進しなくてもよい。アルカリ成分を含ませるとガラスを成形しにくくなる傾向にあるため、かかる観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの含有量の合計が０％以上１％以下であることが好ましく、Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏとを実質的に含有しないことがより好ましい。本明細書中において「実質的に含有しない」とは、当該成分が、不純物として不可避的に含有される濃度を越えて、ガラス組成物の特性に影響する構成成分として含有されないこと、を意味する。例えば、１００ｐｐｍ程度の含有量であれば、実質的に含有しないとみなす。
【００２１】
また、本実施形態に係る光学ガラスは、任意成分として、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、及びＳｂ２Ｏ３からなる群より選ばれる一種以上を更に含有してもよい。
【００２２】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐久性および化学的耐久性の向上に有効な成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０％以上１％以下であり、より好ましくは０％以上０．５％以下である。Ａｌ２Ｏ３の含有量をかかる範囲とすることで、溶融性が良好となり、失透安定性が向上する。
【００２３】
ＣａＯは、ガラスの比重を軽くし、かつ化学的耐久性及び失透安定性の向上に有効な成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０％以上１％以下であり、より好ましくは０％以上０．５％以下である。ＣａＯの含有量をかかる範囲とすることで、失透安定性が向上する。
【００２４】
ＺｎＯは、ガラスの溶融性を向上させるのに有効な成分である。ＺｎＯの含有量は、好ましくは０％以上３％以下であり、より好ましくは０％以上１％以下である。ＺｎＯの含有量をかかる範囲とすることで、失透安定性が向上する。
【００２５】
Ｙ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高める効果を有する成分である。Ｙ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０％以上４％以下、より好ましくは０％以上２％以下である。Ｙ２Ｏ３の含有量をかかる範囲とすることで、失透安定性が向上する。
【００２６】
Ｎｂ２Ｏ５は、ガラスの屈折率及び分散を高める効果を有する成分である。Ｎｂ２Ｏ５の含有量は好ましくは０％以上２％以下、より好ましくは０％以上１％以下である。Ｎｂ２Ｏ５の含有量をかかる範囲とすることで、失透安定性が向上する。
【００２７】
ＷＯ３は、ガラスの屈折率を高める効果を有する成分である。ＷＯ３の含有量は好ましくは０％以上１％以下、より好ましくは０％以上０．５％以下である。ＷＯ３の含有量をかかる範囲とすることで、失透安定性や透過率性能が向上する。
【００２８】
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの清澄を促進する脱泡剤として機能する。その含有量は０％以上１％以下であることが好ましい。
【００２９】
これらの好適な含有量の組み合わせとしては、Ａｌ２Ｏ３成分が０〜１％、ＣａＯ成分が０〜１％、ＺｎＯ成分が０〜３％、Ｙ２Ｏ３成分が０〜４％、Ｎｂ２Ｏ５成分が０〜２％、ＷＯ３成分が０〜１％Ｓｂ２Ｏ３成分が０〜１％、である。
【００３０】
その他、必要に応じて清澄、着色、消色や光学恒数値の微調整等の目的で、上記以外の成分で、公知の清澄剤や着色剤、脱泡剤、フッ素化合物、リン酸等の成分を、本実施形態の効果が得られる範囲で、ガラス組成に適量添加することができる。また、上記成分に限らず、本実施形態の効果が得られる範囲で、その他の成分を添加することもできる。
【００３１】
本実施形態に係る光学ガラスの製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。また、製造条件は、適宜好適な条件を選択することができる。例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等の原料を目標組成となるように調合し、好ましくは１１００〜１５００℃、より好ましくは１２００〜１４００℃にて溶融し、攪拌することで均一化し、泡切れを行った後、金型に流し成形する製造方法等を採用できる。このようにして得られた光学ガラスは、必要に応じてリヒートプレス等を行って所望の形状に加工し、研磨等を施すことで、所望の光学素子とすることができる。
【００３２】
本実施形態に係る光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８３であることが好ましく、１．８０〜１．８３であることがより好ましい。また、本実施形態に係る光学ガラスは、アッベ数（νｄ）が４４〜４９であることが好ましく、４５〜４９であることがより好ましい。特に好ましい組み合わせとしては、屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８３であり、かつアッベ数（νｄ）が４４〜４９であることが挙げられる。以下、各物性について説明する。
【００３３】
レンズの薄型化の観点からは、本実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率を有している（屈折率（ｎｄ）が大きい）ことが望ましい。しかしながら、一般的に、屈折率（ｎｄ）が高いほど比重が増大する傾向にある。かかる観点から、本実施形態に係る光学ガラスの好適な屈折率（ｎｄ）は上述した範囲である。さらに、本実施形態に係る光学ガラスは、上述したアッベ数とすることができる。かかる光学ガラスは、高屈折率な光学ガラスとしては低分散（アッベ数（νｄ）が大きい）である。このような高屈折率でありながら低分散な光学ガラスを用いると、例えば、他の光学ガラスと組み合わせることで、色収差や他の収差が良好に補正された光学系を設計可能である。本実施形態に係る光学ガラスは、上述した高い屈折率を有し、かつ、上述したアッベ数を有することがとりわけ好ましい。
【００３４】
光学系の可視光透過率の観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、光路長１０ｍｍにおける内部透過率が８０％となる波長（λ８０）が、３７０ｎｍ以下であることが好ましく、３６０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
上述した観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、例えば、カメラや顕微鏡等の光学装置が備える光学素子として好適に用いることができる。そして、かかる光学素子を含む光学装置とすることができる。図１は、本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える撮像装置（光学装置）の斜視図を示す。この撮像装置１は，いわゆるデジタル一眼レフカメラであり、カメラボディ２のレンズマウント（不図示）にレンズ鏡筒３が着脱自在に取り付けられる。そして、レンズ鏡筒３のレンズ４を通した光がカメラボディ２の背面側に配置されたマルチチップモジュール７のセンサチップ（固体撮像素子）５上に結像される。このセンサチップ５は、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサー等のベアチップであり、マルチチップモジュール７は、例えば、センサチップ５がガラス基板６上にベアチップ実装されたＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）タイプのモジュールである。
【００３６】
なお、光学装置としては、このような撮像装置に限らず、例えば、プロジェクタ等といった幅広い機器が包含される。光学素子についてもレンズに限らず、例えば、プリズム等を挙げることができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。各表は実施例及び比較例の光学ガラスについて、各成分の酸化物基準の質量％による化学組成、及び得られた光学ガラスの物性の評価結果を示したものである。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
＜光学ガラスの作製＞
各実施例及び各比較例の光学ガラスは、以下の手順で作製した。まず、各表に記載の化学組成（質量％）となるよう、酸化物、炭酸塩、及び硝酸塩等のガラス原料を秤量した。次に、秤量した原料を混合して坩堝に投入し、１２００〜１４００℃の温度で溶融させて攪拌均質化した。清澄を行った後、金型に鋳込んで徐冷し、成形することで各サンプルを得た。
【００３９】
＜光学ガラスの測定＞
１．屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）
各サンプルの屈折率（ｎｄ）、及びアッベ数（νｄ）は屈折率測定器（株式会社島津デバイス製造製：ＫＰＲ−２０００）を用いて測定、及び算出した。なお、アッベ数（νｄ）は下記式（１）に基づき算出した。屈折率の値は小数点以下第５位までとした。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）・・・・（１）
ｎｄ：波長５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎＦ：波長４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎＣ：波長６５６．２７３ｎｍの光に対するガラスの屈折率
【００４０】
２．内部透過率
各サンプルの厚み方向と平行な光が入射した際の波長２００〜７００ｎｍの範囲における厚さ１０ｍｍ当たりの表面反射による損失を含まない透過率を測定し、内部透過率が８０％となる波長をλ８０として表記した。λ８０は、３７０ｎｍ以下であることが好ましく、３６０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００４１】
３．耐失透性の評価
各サンプルの耐失透性は、作製したガラスを研磨加工し、失透の有無を、顕微鏡（倍率１００倍）を用いて目視で確認した。各表の「失透有り」とは、サンプル中に失透部分の存在が確認されたこと意味する。
【００４２】
【表１】
2018048034.tif 000003
【００４３】
【表２】
2018048034.tif 000004
【００４４】
【表３】
2018048034.tif 000005
【００４５】
【表４】
2018048034.tif 000006
【００４６】
各実施例はいずれも、高屈折率低分散で透過率が良好であることが確認された。さらに、各実施例のサンプルはいずれも失透が認められなかった。
【００４７】
一方、比較例１は、サンプルの一部に失透が認められた。屈折率及びアッベ数の測定は可能であったが、内部透過率を測定することはできなかった。比較例２、３はサンプルの全体に失透が認められたため、各種物性値を測定することはできなかった。
【符号の説明】
【００４８】
１：撮像装置、２：カメラボディ、３：レンズ鏡筒、４：レンズ、５：センサチップ、６：ガラス基板、７：マルチチップモジュール
【図１】
2018048034.tif 000007