(57)【要約】【課題】簡便に製造することが可能であり、親水性が長期に渡り持続する光学物品を提供すること。【解決手段】光学物品であって、波長５８７．６ｎｍの光又は波長１０５０ｎｍの光を２０％以上透過し、当該光学物品の表面から内部にむけて５００μｍ以内の領域を表層領域とし、表層領域以外の領域を内部領域とするとき、該内部領域は、酸化物基準の質量％で、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２、及びＷＯ３から選ばれる１種以上の成分を合計で５％以上９５％以下含有するガラス相からなり、該表層領域の少なくとも一部は、前記内部領域のガラス相と同一組成のガラス相から析出した結晶が存在することを特徴とする光学物品。【選択図】図１
2015143833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学物品であって、
波長５８７．６ｎｍの光又は波長１０５０ｎｍの光を２０％以上透過し、
当該光学物品の表面から内部にむけて５００μｍ以内の領域を表層領域とし、表層領域以外の領域を内部領域とするとき、
該内部領域は、酸化物基準の質量％で、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２、及びＷＯ３から選ばれる１種以上の成分を合計で５％以上９５％以下含有するガラス相からなり、
該表層領域の少なくとも一部は、前記内部領域のガラス相と同一組成のガラス相から析出した結晶が存在することを特徴とする光学物品。
【請求項２】
前記結晶は、Ｔｉを含む結晶、Ｎｂを含む結晶、Ｗを含む結晶、Ｐを含む結晶、Ｓｉを含む結晶及びこれらの固溶体から選択される１種以上の結晶である請求項１に記載の光学物品。
【請求項３】
前記光学物品は、その表面に、結晶子が１個以上露出している一辺が１００μｍの正方形の領域が、少なくとも存在する請求項１又は２に記載の光学物品。
【請求項４】
前記光学物品は、その表面が全て結晶で覆われている一辺が１００μｍの正方形の領域が、少なくとも存在する請求項１又は２に記載の光学物品。
【請求項５】
前記ガラス相は、酸化物基準の質量％で、
ＴｉＯ２：０％〜９５％、
Ｐ２Ｏ５：０％〜５０％、
Ｎｂ２Ｏ５：０％〜５０％、
ＳｉＯ２：０％〜９５％、
ＷＯ３：０％〜９５％、
Ｌｉ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｎａ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｋ２Ｏ：０％〜３０％、
Ｔｌ２Ｏ：０％〜７０％、
ＢｅＯ：０％〜１０％、
ＭｇＯ：０％〜２０％、
ＣａＯ：０％〜６０％、
ＳｒＯ：０％〜１０％、
ＢａＯ：０％〜５０％、
ＺｎＯ：０％〜７０％、
ＳｎＯ：０％〜１０％、
ＣｕＯ：０％〜５０％、
ＡｇＯ：０％〜１０％、
Ａｌ２Ｏ３：０％〜８０％、
Ｂ２Ｏ３：０％〜６０％、
Ｔａ２Ｏ５：０％〜３０％、
Ｂｉ２Ｏ３：０％〜８５％、
Ｌａ２Ｏ３：０％〜５０％、
Ｆｅ２Ｏ３：０％〜１０％、
Ｇｄ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｓｂ２Ｏ３：０％〜５％、
Ｌｕ２Ｏ３：０％〜５％、
Ｙ２Ｏ３：０％〜２０％、
ＧｅＯ２：０％〜２０％、
ＴｅＯ２：０％〜８５％、
ＺｒＯ２：０％〜５０％、
Ｖ２Ｏ５：０％〜６０％の各成分を含有する請求項１から４のいずれかに記載の光学物品。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光学物品からなるレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた親水性を有する光学物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車運転中の運転者からの死角をなくすための、車載カメラが普及しつつある。このような車載カメラに用いる撮像レンズ等の光学物品は、常に外界に晒されているため、塵埃等の汚れが付着し易い。また、水滴が撮像レンズに付着すると、その水滴によって光路が歪められ、撮像素子に正常な像を結像できず、車載カメラを通した視界が不良となる。
車載カメラに用いる撮像レンズ以外にも、屋外で用いられることが多い光学物品、例えば監視カメラ用撮像レンズ、それをカバーするカバーガラス等においても同様の問題がある。
【０００３】
そこで、撮像レンズの表面に光触媒膜を形成することによって表面を親水化し、表面に付着した水滴を瞬間的にレンズ表面全体に広げ、塵埃等による表面の汚染を防止する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、この技術は、撮像レンズと光触媒膜との密着性及び光触媒膜自体の耐久性を確保することが難しいという問題がある。つまり、これらの技術で製造された光学物品は、光触媒膜が基材から剥離したり、膜が劣化して親水性が損なわれたりするおそれがある。
また、光触媒膜の形成にあたっては、多くの工程を要するため、製造コストが高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡便に製造することが可能であり、親水性が長期に渡り持続する光学物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者は、光学物品の内部領域を特定の組成を有するガラス相で構成し、当該光学物品の表層領域にガラス相から析出した結晶を存在させることにより、上記の課題を解決することを見出した。本発明の具体的な構成は、以下の通りである。
【０００８】
（構成１）
光学物品であって、
波長５８７．６ｎｍの光又は波長１０５０ｎｍの光を２０％以上透過し、
当該光学物品の表面から内部にむけて５００μｍ以内の領域を表層領域とし、表層領域以外の領域を内部領域とするとき、
該内部領域は、酸化物基準の質量％で、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２、及びＷＯ３から選ばれる１種以上の成分を合計で５％以上９５％以下含有するガラス相からなり、
該表層領域の少なくとも一部は、前記内部領域のガラス相と同一組成のガラス相から析出した結晶が存在することを特徴とする光学物品。
（構成２）
前記結晶は、Ｔｉを含む結晶、Ｎｂを含む結晶、Ｗを含む結晶、Ｐを含む結晶、Ｓｉを含む結晶及びこれらの固溶体から選択される１種以上の結晶である構成１に記載の光学物品。
（構成３）
前記光学物品は、その表面に、結晶子が１個以上露出している一辺が１００μｍの正方形の領域が、少なくとも存在する構成１又は２に記載の光学物品。
（構成４）
前記光学物品は、その表面が全て結晶で覆われている一辺が１００μｍの正方形の領域が、少なくとも存在する構成１又は２に記載の光学物品。
（構成５）
前記ガラス相は、酸化物基準の質量％で、
ＴｉＯ２：０％〜９５％、
Ｐ２Ｏ５：０％〜５０％、
Ｎｂ２Ｏ５：０％〜５０％、
ＳｉＯ２：０％〜９５％、
ＷＯ３：０％〜９５％、
Ｌｉ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｎａ２Ｏ：０％〜２０％、
Ｋ２Ｏ：０％〜３０％、
Ｔｌ２Ｏ：０％〜７０％、
ＢｅＯ：０％〜１０％、
ＭｇＯ：０％〜２０％、
ＣａＯ：０％〜６０％、
ＳｒＯ：０％〜１０％、
ＢａＯ：０％〜５０％、
ＺｎＯ：０％〜７０％、
ＳｎＯ：０％〜１０％、
ＣｕＯ：０％〜５０％、
ＡｇＯ：０％〜１０％、
Ａｌ２Ｏ３：０％〜８０％、
Ｂ２Ｏ３：０％〜６０％、
Ｔａ２Ｏ５：０％〜３０％、
Ｂｉ２Ｏ３：０％〜８５％、
Ｌａ２Ｏ３：０％〜５０％、
Ｆｅ２Ｏ３：０％〜１０％、
Ｇｄ２Ｏ３：０％〜２０％、
Ｓｂ２Ｏ３：０％〜５％、
Ｌｕ２Ｏ３：０％〜５％、
Ｙ２Ｏ３：０％〜２０％、
ＧｅＯ２：０％〜２０％、
ＴｅＯ２：０％〜８５％、
ＺｒＯ２：０％〜５０％、
Ｖ２Ｏ５：０％〜６０％の各成分を含有する構成１から４のいずれかに記載の光学物品。
（構成６）
構成１から５のいずれかに記載の光学物品からなるレンズ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学物品は、光学物品として使用可能な可視光又は赤外光の透過性を有しつつ、長期に渡り持続可能な高い親水性を有する。また、本発明に光学物品は、簡便な方法によって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１で得られた光学物品の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影した画像を示す図面である。
【図２】実施例７で得られた光学物品の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影した画像を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明における光学物品とは、光を透過する目的で使用される物品をいい、例えば、レンズ、光フィルター、カバーガラス、プリズム等が挙げられる。また、ガラス板に銀膜を形成した鏡は光を反射する目的で使用されるが、ガラス板は光を透過している。したがって、光を透過する領域を有する鏡は、本発明の光学物品に含むこととする。
【００１２】
本発明の光学物品は、特定組成を有するガラスを基本として構成され、当該光学物品の表層領域の少なくとも一部にガラスから析出した結晶が存在している。したがって、光学物品の内部領域は、結晶が存在しないガラス相のみの領域であり、表層領域は、ガラス相中に結晶が存在している。表層領域に存在する結晶は、ガラスを熱処理することにより析出した結晶である。したがって、結晶表層領域のガラス相は、熱処理前は内部領域のガラス相と同じ組成を有しており、結晶の析出によって、結晶表層領域のガラス相は、内部領域のガラス相とはガラス組成が少し異なるものとなる。しかし、表層領域のガラス相と結晶相の全体では、内部領域のガラス相と同じ組成を有している。本発明の光学物品は、表層領域に存在する結晶によって、親水性が発現している。換言すれば、光学物品を作製するための熱処理を行う前の中間体は、その全体が同一のガラス組成を有し、中間体の組成は、本発明の光学物品の内部領域の組成と同じである。
【００１３】
ここで、表層領域とは、光学物品の表面から内部にむけて、５００μｍ以内の領域をいう。すなわち、光学物品の表面上の任意の点から内部に向けて距離５００μｍ以内の領域を想定したとき、表面上の全ての点についての当該領域の集合が表層領域である。表層領域は、表面も含む。また、内部領域とは、表層領域以外の領域をいう。
【００１４】
本発明の光学物品は、表層領域に結晶を含むが、表層領域は表面も含むので、光学物品の表面にも結晶が露出している。表層領域は、結晶が存在する領域である。光学物品が可視光又は赤外光に対する優れた透過性を有するためには、表層領域は過度に厚くならない方が好ましい。このため、表層領域は、５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下が最も好ましい。他方、表層領域が過度に薄いと、外的な傷損等に対する親水性の長期持続性が損なわれ易くなるため、表層領域は、０．００００１μｍ以上が好ましく、０．０００１μｍ以上がより好ましく、０．００１μｍ以上が最も好ましい。
【００１５】
本発明の光学物品は、表面が親水性を有する。
より具体的には、紫外線を照射した表面と、水滴との接触角が３０°以下であることが好ましい。これにより、光学物品の表面に付着した水滴を光学物品の表面全体に広げられるため、水滴による表面の曇りや光路の歪みを低減することができる。また、光学物品の表面全体に広がった水により、塵埃等による表面全体の汚染を洗い流し易くできる。
特に、紫外線を照射しない場合であっても、水滴との接触角が３０°以下であることが好ましい。これにより、紫外線の照射がなくても、表面に付着した水滴を光学物品の表面全体に広げられるため、より幅広い使用環境において光学物品の汚染を低減できる。
ここで、光学物品の表面と水滴との接触角は、３０°以下が好ましく、２５°以下がより好ましく、２０°以下が最も好ましい。
【００１６】
本発明の光学物品は、可視光又は赤外光に対する光透過性を有する。より具体的には、本発明の光学物品は、波長５８７．６ｎｍの光又は波長１０５０ｎｍの光を反射損失も含めて２０％以上透過する。
光学物品が、当該波長の光を２０％以上透過するとは、当該光学物品の使用態様において予定される光の入射面と出射面を結ぶ光路において、反射損失を含め、最も光の損失が小さい光路を含む光路における光の入射強度に対する光の出射強度の百分率が、２０％以上であることをいう。
本発明の光学物品は、波長５８７．６ｎｍの光又は波長１０５０ｎｍの光を２０％以上透過することがより好ましく、３０％以上透過することが最も好ましい。本発明の光学物品の透過率の上限は、９９．５％である。
【００１７】
光学物品の透過率の測定は、例えば、分光光度計による透過率測定によって行うことができる。代表的な分光光度計では、紫外領域の光の光源として重水素放電管、可視領域の光の光源としてハロゲンランプを用い、それぞれ使用する波長に応じて切り替える。２００ｎｍ以下の真空紫外領域や７８０ｎｍ以上の近赤外領域を測定する分光光度計もある。基本原理は、光源から測定に用いる波長の光を回折格子によって単色光に分光し、試料に入射させる。このとき試料への入射光強度をＩ０とする。試料はセルと呼ばれる容器に入れて装置に設置し、試料を透過した強度Ｉの光を光電子増倍管やシリコンフォトダイオード等の検出器で検出する。これを式１によって透過率％Ｔに演算する。
％Ｔ  ＝（Ｉ／Ｉ０）  ×  １００  ・・・（式１）
例えば日本分光株式会社のＶ−６５０を用いた場合、ＦＬＨ−７４１型フィルムホルダに本発明の光学物品を挟み、これを分光光度計に設置することで透過率を測定できる。ＦＬＨ−７４１型フィルムホルダでは、厚さ０．５〜２５ｍｍ、大きさは最大８０ｍｍ×１００ｍｍ、最小５×５ｍｍサイズまで測定することが可能である。測定する光学物品は、光が垂直に透過するために二面が平行な平面であることが望ましいが、曲面であっても最も厚い部分の光の透過によって透過率を測定することが可能である。したがって、最も厚い部分の光の透過によって透過率を測定したときの透過率が２０％以上であれば、最も光の損失が小さい光路を含む光路における光の入射強度に対する、光の出射強度の百分率が２０％以上であることが推認される。
【００１８】
本発明の光学物品の表層領域に存在する結晶は、Ｔｉを含む結晶、Ｎｂを含む結晶、Ｗを含む結晶、Ｐを含む結晶、Ｓｉを含む結晶及びこれらの固溶体から選択される１種以上の結晶であることが好ましい。これらの結晶が存在することにより、本発明の光学物品は親水性を有する。本発明の光学物品が親水性を有する理由としては、前記結晶が本来的に有する光触媒活性によるもの、前記結晶の結晶子の一部が表面に露出することによる微細な凸凹構造によるものであると推測される。
本発明の光学物品の表層領域に存在する結晶としては、例えば、ナシコン型結晶、ＴｉＯ２結晶、ＷＯ３結晶、ＺｎＯ結晶、ＳｉＯ２結晶、リン酸塩結晶等が挙げられる。
【００１９】
ナシコン型結晶は、一般式ＡｍＭ２（ＸＯ４）３で表すことができる。この一般式ＡｍＭ２（ＸＯ４）３で表される化合物は、安定的にナシコン型構造をとるため、高い光触媒活性が得られ、それにより親水性が高められる。
ここで、元素Ａは、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。元素Ａのイオンが結晶内の３次元トンネルを形成するサイトに存在することで、これらのイオンが結晶内部で容易に移動し、光の照射により生じた電子とホールとの再結合の確率が低減され、ナシコン型結晶の光触媒活性が向上する。
また、元素Ｍは、例えばＺｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。ただし、Ａ及びＭは異なる成分である。これらは、安定なナシコン型の結晶構造を形成するために必要な成分であり、且つ、伝導帯の形成に関与して２．５〜４ｅＶの範囲内のバンドギャップを形成する成分である。そのため、上記のいずれかの元素を含有することで、紫外光だけでなく、可視光応答性の光触媒活性を得ることが可能である。また、光触媒活性を向上させる観点から、元素ＭとしてＴｉ、Ｚｒ、Ｆｅ等を含むことがより好ましく、Ｔｉを含むことが最も好ましい。
また、元素Ｘは、例えばＳｉ、Ｐ、Ｓ、Ｍｏ及びＷから選ばれる１種又は２種以上を含むことが好ましい。これらの元素は、安定なナシコン型結晶構造を形成するために必要な成分であり、且つ、ナシコン型結晶のバンドギャップの大きさを調整する作用を有する。元素Ｘとしては、ナシコン型結晶の形成を容易にする観点から、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｗ等を含むことがより好ましく、Ｐを含むことが最も好ましい。
【００２０】
一般式ＡｍＭ２（ＸＯ４）３におけるｍは、Ｍ又はＸの種類に応じて選択されるが、０以上５以下の範囲内の数である。ｍがこの範囲にあることで、ナシコン型結晶構造が保たれ、熱的及び化学的な安定性が高くなる。また、環境の変化による光触媒活性の劣化が少なくなり、加熱による光触媒活性の低下も起こり難くなる。一方、ｍが５を超えると、ナシコン型構造が維持できず、光触媒活性が低下する。
【００２１】
ナシコン型結晶の具体例としては、ＲｎＴｉ２（ＰＯ４）３、Ｒ０．５Ｔｉ2（ＰＯ４）3、ＲｎＺｒ２（ＰＯ４）３、Ｒ０．５Ｚｒ２（ＰＯ４）３、ＲｎＧｅ２（ＰＯ４）３、Ｒ０．５Ｇｅ２（ＰＯ４）３、Ｒｎ４ＡｌＺｎ（ＰＯ４）３、Ｒｎ３ＴｉＺｎ（ＰＯ４）３、Ｒｎ３Ｖ２（ＰＯ４）３、Ａｌ０．３Ｚｒ２（ＰＯ４）３、Ｒｎ３Ｆｅ（ＰＯ４）３、ＲｎＮｂＡｌ（ＰＯ４）３、Ｌａ１／３Ｚｒ２（ＰＯ４）３、Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｒｎ４Ｓｎ２（ＳｉＯ４）３、Ｒｎ４Ｚｒ２（ＳｉＯ４）３、Ｃｕ４Ｚｒ２（ＳｉＯ４）３、Ａｇ４Ｚｒ２（ＳｉＯ４）３、Ｒ２Ｚｒ２（ＳｉＯ４）３、ＮｂＴｉ（ＰＯ４）３、ＲｎＺｒ２（Ｓｉ２／３Ｐ１／３Ｏ４）３、ＲＴｉＣｒ（ＰＯ４）３、ＲＴｉＦｅ（ＰＯ４）３、ＲＴｉＩｎ（ＰＯ４）３、ＺｎＴｉＦｅ（ＰＯ４）３（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される１種以上であり、ＲはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される１種以上である）を挙げることができる。さらに、ナシコン型結晶の中でも、ＮａＴｉ２（ＰＯ４）３、ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３、ＫＴｉ２（ＰＯ４）３等のアルカリ金属チタンリン酸複合塩、Ｃａ０．５Ｔｉ２（ＰＯ４）３、Ｍｇ０．５Ｔｉ２（ＰＯ４）３、Ｓｒ０．５Ｔｉ２（ＰＯ４）３、Ｂａ０．５Ｔｉ２（ＰＯ４）３等のアルカリ土類金属チタンリン酸複合塩の結晶を有することがより好ましい。これらのナシコン型結晶を含有することにより、光触媒活性に起因して親水性が向上する。
【００２２】
＜ＴｉＯ２結晶、ＷＯ３結晶、ＺｎＯ結晶＞
ＴｉＯ２結晶は、波長４００ｎｍ以下の紫外線領域で強い光触媒活性を示し、特にアナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）型又はルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）型のＴｉＯ２結晶を含むことが好ましい。ＷＯ３結晶は、波長４８０ｎｍまでの可視光を吸収して光触媒活性を奏するため、光触媒部材に可視光応答性の光触媒活性を付与する。ＺｎＯ結晶は、バンドギャップが約３〜４ｅＶであり、ＴｉＯ２結晶と同様に光触媒部材に光触媒活性をもたらす。
【００２３】
本発明の光学物品は、その表面に、結晶子が１個以上露出している一辺が１００μｍの正方形の領域が少なくとも存在することが、高い親水性を発現するために好ましい。高い親水性を発現するためには、結晶子が１個以上露出している一辺が１００μｍの正方形の領域が少なくとも存在することがより好ましく、結晶子が２個以上露出している一辺が１００μｍの正方形の領域が少なくとも存在することが最も好ましい。
【００２４】
本発明の光学物品の表層領域に存在する結晶の平均結晶粒径は、大きすぎると光透過性が損なわれ易くなり、小さすぎると親水性が低下し易くなる。そこで、当該結晶の平均結晶粒径の下限は、０．００００１μｍが好ましく、０．０００１μｍがより好ましく、０．００１μｍが最も好ましい。また、当該結晶の平均結晶粒径の上限は、１００μｍが好ましく、１μｍがより好ましく、０．１μｍが最も好ましい。
ここで、本発明の光学物品の表層領域に存在する結晶の平均結晶粒径は、光学物品の表面の１０００μｍ×１０００μｍの任意の領域で観察される結晶子の画像について、平行な２直線で当該結晶子を挟んだ時に最も２直線間の距離が大きくなる値を結晶粒径とし、その平均値とする。観察する結晶子は任意に５個選び、その中で最も結晶粒径が大きいものと、最も結晶粒径が小さいものを削除して、残りの３個の平均値を採用する。
【００２５】
また、本発明の光学物品は、その表面が全て結晶で覆われている一辺が１００μｍの正方形の領域が、少なくとも存在していても良い。表面が全て結晶で覆われている場合、光の透過性では、結晶が全て覆われていない場合よりも多少劣るが、表層領域の厚さによっては十分に可視光又は赤外光の光を透過することができ、高い親水性を発現し易くなる。
【００２６】
本発明の光学物品の内部領域を構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。
【００２７】
本発明の光学物品の内部領域は、酸化物基準の質量％で、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及びＷＯ３から選ばれる１種以上の成分を合計で５％以上９５％以下含有するガラス相からなる。また、内部領域のガラス組成は、熱処理を施す前の中間体を構成するガラスの組成でもある。光学物品の内部領域がこのような組成を有することによって、高い光透過性を有することができ、熱処理によって、表層領域に親水性に寄与する結晶を析出させることができる。高い光透過性を実現し易くし、熱処理によって、表層領域に親水性に寄与する結晶を析出させ易くするためには、内部領域のガラス相は、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及びＷＯ３から選ばれる１種以上の成分の合計量は、１０％以上がより好ましく、１５％以上が最も好ましい。また、同様に、内部領域のガラス相は、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、及びＷＯ３から選ばれる１種以上の成分の合計量は、９３％以下がより好ましく、９２％以下が最も好ましい。
【００２８】
以下、本発明の内部領域のガラス相及び熱処理前の中間体を構成するガラスに含有されうる成分について具体的に説明する。
ここで、酸化物基準とは、ガラス相の構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定して、結晶化ガラス中に含有される各成分の組成を表記する方法である。本明細書では、この生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、ガラス相中に含有される各成分の量を表記する。本明細書における各成分の含有量は、特に断りがない場合、全て酸化物基準の質量％で表示されるものとする。
【００２９】
ＴｉＯ２成分は、ガラスを熱処理したときに、ＴｉイオンがＴｉＯ２結晶若しくはその固溶体、又はナシコン（ＮＡＳＩＣＯＮ）型結晶になってガラスから析出することで、光学物品の表面に、光触媒活性に起因した親水性を付与できる任意成分である。従って、ＴｉＯ２成分の含有量の下限は、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは１％、最も好ましくは３％としてもよい。
しかし、ＴｉＯ２成分の含有量が５％未満であると、ＴｉＯ２結晶、ナシコン型結晶及びこれらの固溶体結晶を析出させることが困難になることで、十分な光触媒活性が得られない。従って、特にこれらの結晶を析出させようとする場合、ＴｉＯ２成分の含有量の下限は、好ましくは５％、より好ましくは８％、最も好ましくは１０％とする。
他方で、９５％を超えるとガラス化が非常に難しくなる。従って、ＴｉＯ２成分の含有量の上限は、好ましくは９５％、より好ましくは９０％、さらに好ましくは８５％、さらに好ましくは７５％、さらに好ましくは５５％、最も好ましくは４５％とする。
【００３０】
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性を高めるとともに、Ｐ５＋イオンがナシコン型結晶構造を形成することで、光触媒活性に起因した親水性を向上できる任意成分である。また、析出する結晶の粗大化を防ぎ、光学物品の光透過性を高めて良好にすることができる効果もある。特に、Ｐ２Ｏ５成分が網目構造の主成分であるリン酸塩系ガラスにすることで、より多くのＴｉＯ２やＷＯ３やＺｎＯ等の成分をガラスに取り込める。また、Ｐ２Ｏ５成分を含有することで、より低い熱処理温度で、ＴｉＯ２結晶、ナシコン型結晶、ＷＯ３結晶、ＺｎＯ結晶等を析出できる効果や、光触媒活性の高いアナターゼ型ＴｉＯ２結晶から光触媒活性の低いルチル型への相転位を低減できる効果も期待できる。従って、Ｐ２Ｏ５成分を含有させる場合、好ましくは０％超、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは５％以上、最も好ましくは１３％以上含有させてもよい。
しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が５０％を超えると、表層領域に光触媒結晶相が析出し難くなる。従って、Ｐ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは５０％、より好ましくは４５％、さらに好ましくは４０％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００３１】
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める任意成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性に起因した親水性をもたらす効果もある。しかし、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは７０％、より好ましくは５０％、さらに好ましくは４８％、最も好ましくは４５％を上限とする。
【００３２】
ＳｉＯ２成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの安定性と化学的耐久性を高める成分であるとともに、Ｓｉ４＋イオンがナシコン型結晶に固溶することで、光触媒活性に起因した親水性の向上に寄与する任意成分である。また、ＳｉＯ２結晶を析出させる効果もある。従って、ＳｉＯ２成分の含有量は、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは３％、最も好ましくは８％を下限としてもよい。
しかし、ＳｉＯ２成分の含有量が９５％を超えると、ガラスの溶融性が悪くなり、所望の光触媒結晶相が析出し難くなる。従って、ＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは９５％、より好ましくは８０％、さらに好ましくは７０％、最も好ましくは５０％を上限とする。
【００３３】
ＷＯ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高めるとともに、ナシコン型結晶又はＷＯ３結晶を構成する任意成分であり、光触媒活性に起因した親水性を付与できる。
特に、ＷＯ３成分は、屈折率を高め、ガラスの耐失透性を高める効果がある。この効果を得る場合、ＷＯ３成分の下限は、より好ましくは２％、最も好ましくは３％である。
また、ＷＯ３成分の含有量が２０％未満であると、光触媒活性のあるＷＯ３結晶を析出させることが困難となる。従って、ＷＯ３結晶による光触媒活性を得ようとする場合、ＷＯ３成分の含有量の下限は、より好ましくは２５％、最も好ましくは３０％である。
一方で、ＷＯ３成分の含有量が９５％を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。したがって、ＷＯ３成分の含有量の上限は、好ましくは９５％、より好ましくは９０％、最も好ましくは８５％とする。特に、ＷＯ３結晶以外の結晶によって親水性を付与させる場合は、ＷＯ３成分の含有量の上限は、２０％未満としてもよく、１０％未満としてもよい。
【００３４】
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分及びＫ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させ、且つナシコン型結晶を構成する任意成分である。しかし、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量が２０％を超え、Ｎａ２Ｏ成分の含有量が２０％を超え、又はＫ２Ｏ成分の含有量が３０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、ＴｉＯ２結晶、ナシコン型結晶、ＷＯ３結晶、ＺｎＯ結晶等の析出も困難になり易い。
従って、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１８％、最も好ましくは１５％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、最も好ましくは２％以上としてもよい。
また、Ｎａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１８％、最も好ましくは１５％を上限とする。Ｎａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、最も好ましくは２％以上としてもよい。
また、Ｋ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、最も好ましくは２％以上としてもよい。
【００３５】
本発明の光学物品は、その内部領域において、Ｒｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、からなる群より選択される１種以上）の合計量を３０％以下にすることが好ましい。これにより、ガラスの安定性が向上し、所望の結晶相が析出し易くなるため、光学物品の親水性を確保できる。従って、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。また、Ｒｎ２Ｏ成分の含有量は０％でもよいが、Ｒｎ２Ｏ成分の合計量を、好ましくは０．５％、より好ましくは１％、最も好ましくは２％を下限としてもよい。
【００３６】
Ｔｌ２Ｏ成分は、ガラス形成成分であり任意成分である。含有量は、好ましくは７０％、より好ましくは６９％、最も好ましくは６７％を上限とする。
【００３７】
ＢｅＯ成分は、ガラス形成成分であり任意成分である。含有量は、好ましくは１％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは０．１％を上限とする。ただし、ＢｅＯ成分は、環境や人体に有害であるので、含まないことが好ましい。
【００３８】
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、且つナシコン型結晶を構成する任意成分である。しかし、ＭｇＯ成分の含有量が２０％を超え、ＣａＯ成分の含有量が６０％を超え、ＳｒＯ成分の含有量が１０％を超え、又はＢａＯ成分の含有量が５０％を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなり、ＴｉＯ２結晶、ナシコン型結晶、ＷＯ３結晶、ＺｎＯ結晶等の析出も困難となる。
従って、ＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１８％、最も好ましくは１５％を上限とする。
また、ＣａＯ成分の含有量は、好ましくは６０％、より好ましくは５５％、最も好ましくは５０％を上限とする。ＣａＯ成分の含有量は、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上、最も好ましくは５％以上としてもよい。
また、ＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは９．５％、最も好ましくは９％を上限とする。ＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上、最も好ましくは４％以上としてもよい。
また、ＢａＯ成分の含有量は、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。ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、最も好ましくは３％以上としてもよい。
【００３９】
本発明の光学物品の内部領域は、ＲＯ成分（式中、ＲはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される１種以上）の合計量を６０％以下含有することが好ましい。これにより、ガラスの安定性が向上し、ＴｉＯ２結晶、ＷＯ３結晶、ＺｎＯ結晶等の結晶相とナシコン型の結晶相が析出し易くなるため、光学物品が光触媒活性に起因して親水性を得易くできる。従って、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは６０％、より好ましくは５５％、さらに好ましくは５０％、最も好ましくは４０％を上限とする。
ＲＯ成分は任意成分であるが、ＲＯ成分を含有させる場合は、良好な親水性を得るため、ＲＯ成分の合計量は、好ましくは１％、より好ましくは２％、最も好ましくは３％を下限とする。
【００４０】
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、且つナシコン型結晶を構成する成分であり、熱処理によりガラスから結晶相として析出する場合は可視光に応答する光触媒活性を付与でき、それにより親水性を付与できる任意成分である。そのため、ＺｎＯ成分を、ガラス安定性の向上や光触媒効果の向上の観点から、０．１％以上添加してもよく、３％以上添加してもよい。
特に、光触媒活性のあるＺｎＯ結晶を析出させる場合、ＺｎＯ成分の含有量が２０％未満であると、ＺｎＯ結晶を析出させることが困難になり、十分な光触媒活性が得られない。
他方で、ＺｎＯ成分の含有量が７０％を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは７０％、より好ましくは６５％、最も好ましくは６０％を上限とする。その上限は、３０％としてもよく、２５％としてもよく、１０％としてもよい。
【００４１】
ＳｎＯ成分は、ナシコン型結晶を構成するとともに、ナシコン型結晶の析出を促進し、且つナシコン型結晶に固溶して光触媒特性を向上する効果がある任意成分である。しかし、これらの成分の含有量が１０％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒特性も低下し易くなる。従って、ＳｎＯ成分の含有量は、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。
【００４２】
ＣｕＯ成分は、波長４００ｎｍにおける透過率の減少を抑える効果がある任意成分である。またＴｉＯ２結晶等の光触媒活性の向上に寄与する成分である。従って、ＣｕＯ成分の含有量は、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。
【００４３】
ＡｇＯ成分は、ＴｉＯ２結晶等の光触媒活性の向上に寄与する任意成分である。従って、ＡｇＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは９％、最も好ましくは８％を上限とする。
【００４４】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性及び化学的耐久性を高め、且つＡｌ３＋イオンがＴｉＯ２結晶、ナシコン型結晶相に固溶して光触媒活性の向上に寄与し、それにより親水性を付与できる任意成分である。従って、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量は、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは１％、最も好ましくは２％を下限としてもよい。
しかし、その含有量が８０％を超えると、ガラス製造時の原料の溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは８０％、より好ましくは７５％、さらに好ましくは７０％、さらに好ましくは５０％、さらに好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。
【００４５】
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラスの網目構造を構成することで、ガラスの安定性を高める任意成分である。従って、Ｂ２Ｏ３成分の含有量の下限は、より好ましくは１％、最も好ましくは３％としてもよい。
しかし、その含有量が６０％を超えると、ガラスの化学耐久性が低下し、加熱して結晶を析出する際に所望の光触媒結晶が析出し難い傾向が強くなり、それにより親水性が低下し易くなる。従って、Ｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは６０％、より好ましくは５５％、さらに好ましくは５０％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００４６】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの安定性を高める任意成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量が３０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量は、例えば３０％、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
【００４７】
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、さらに光触媒結晶に固溶することで光触媒活性を向上させる任意成分である。しかし、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量が８５％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは８５％、より好ましくは８０％、さらに好ましくは７５％、さらに好ましくは５０％、さらに好ましくは２５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
【００４８】
Ｌａ２Ｏ３成分は、高屈折率と低分散を実現する効果が得られる任意成分である。従って、Ｌａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは５０％、より好ましくは４９％、さらに好ましくは４８％、さらに好ましくは４０％、最も好ましくは３０％を上限とする。
【００４９】
Ｆｅ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性及び光学物品の化学的耐久性を高め、ガラスからのナシコン型結晶の析出を促進する任意成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす成分でもある。しかし、その含有量が１０％を超えると、ガラス化し難くなる。従って、Ｆｅ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。
【００５０】
Ｇｄ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、且つアッベ数を高められる任意成分である。一方で、希土類元素の中でも高価なＧｄ２Ｏ３成分を２０％以下に低減することで、ガラスの材料コストを低減できる。従って、Ｇｄ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
【００５１】
Ａｓ２Ｏ３成分及びＳｂ２Ｏ３成分は、ガラスを清澄させ、脱泡させる任意成分である。しかし、これらの成分の個々の含有量が５％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、光触媒活性も低下し易くなる。従って、Ａｓ２Ｏ３成分又はＳｂ２Ｏ３成分の個々の成分の含有量は、好ましくは５％、より好ましくは３％、最も好ましくは１％を上限とする。また、これらの成分を添加する場合は、個々の成分の含有量は、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００２％、最も好ましくは０．００５％を下限としてもよい。
ただし、Ａｓ２Ｏ３成分は、環境や人体に有害であるので、含まないことが好ましい。また、  Ｓｂ２Ｏ３成分もＡｓ２Ｏ３成分よりは有害でないが、やはり環境や人体に悪影響を及ぼす成分であるので、この成分を含まずともガラスの清澄が可能であれば、含まないことが好ましい。
【００５２】
Ｌｕ２Ｏ３成分は、高屈折率と低分散を実現する効果が得られる任意成分である。しかし、希少鉱物資源であるため、過剰に含有させるのは好ましくない。好ましくは５％、より好ましくは３％を上限とし、最も好ましくは一切含有しない。
【００５３】
Ｙ２Ｏ３成分は、屈折率及び分散を調整する効果が得られる任意成分である。好ましくは２０％％、より好ましくは１８％、さらに好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を含有量の上限とする。
【００５４】
ＧｅＯ２成分は、上記のＳｉＯ２と相似な働きを有する任意成分である。特に、ＧｅＯ２成分の含有量を２０％以下にすることで、高価なＧｅＯ２成分の使用が抑えられるため、光学物品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２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
【００５５】
ＴｅＯ２成分は、可視域から５．５μｍ近くの赤外領域までの波長の光に対して透明で、且つ高屈折率を示す働きを有する任意成分である。また、ガラス熔融時の清澄作用を促進する効果が得られる成分である。また、ガラスの溶融性と安定性を高める成分でもあり、さらに光触媒結晶に固溶し、光触媒活性を向上させる成分でもある。
しかし、ＴｅＯ２成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、ＴｅＯ２成分の含有量は好ましくは８５％、より好ましくは８０％、さらに好ましくは７５％を上限とする。ここで、ＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限としてもよい。
【００５６】
ＺｒＯ２成分は、ナシコン型結晶を構成するとともに、光学物品の化学的耐久性を高め、ナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらし、それにより親水性を付与できる任意成分である。しかし、ＺｒＯ２成分の含有量が５０％を超えると、ガラス化し難くなる。従って、ＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは５０％、より好ましくは４５％、さらに好ましくは４０％、さらに好ましくは２０％、最も好ましくは１０％を上限とする。また、ＺｒＯ２成分を添加する場合は、より好ましくは０．５％、最も好ましくは１％を下限としてもよい。
【００５７】
Ｖ２Ｏ５成分は、ナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす任意成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。また、Ｖ２Ｏ５を主成分とすることで１〜５μｍの赤外線を透過する効果がある。しかし、Ｖ２Ｏ５成分の含有量が６０％を超えると、ガラス化しにくくなる。従って、Ｖ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは６０％、より好ましくは５５％、最も好ましくは５０％を上限とする。
【００５８】
ＨｆＯ２成分は、ナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす任意成分である。しかし、ＨｆＯ２成分の含有量が４０％を超えると、ガラス化しにくくなる。従って、ＨｆＯ２成分の含有量は、例えば４０％、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。
【００５９】
ＭｏＯ３成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める任意成分である。また、自らナシコン型結晶を構成することで光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、ＭｏＯ３成分の含有量が３０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、ＭｏＯ３成分の含有量は、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。
【００６０】
Ｇａ２Ｏ３成分は、ガラスの安定性を高め、且つＧａ３＋イオンがＴｉＯ２結晶、ナシコン型結晶相に固溶して光触媒活性の向上に寄与する任意成分である。しかし、その含有量が３０％を超えると、溶解温度が著しく上昇し、ガラス化し難くなる。従って、Ｇａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは１５％、最も好ましくは１０％を上限とする。
【００６１】
Ｉｎ２Ｏ３成分は、上記のＡｌ２Ｏ３及びＧａ２Ｏ３と相似な効果がある任意成分である。Ｉｎ２Ｏ３成分は高価なため、その含有量の上限は、１０％が好ましく、８％がより好ましく、５％が最も好ましい。
【００６２】
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＳｃ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂからなる群より選択される１種以上とする）は、光学物品の化学的耐久性を高める成分であり、且つ光触媒の結晶相に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる任意成分である。しかし、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有量の合計が３０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、Ｌｎ２Ｏ３成分の合計量は、好ましくは３０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。
【００６３】
ＭｘＯｙ成分（式中、Ｍは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選択される１種以上とし、ｘ及びｙはそれぞれｘ：ｙ＝２：Ｍの価数、を満たす最小の自然数とする。ここで、Ｃｒの価数は３、Ｍｎの価数は１、Ｃｏの価数は２、Ｎｉの価数は２とする。）は、光触媒の結晶相に固溶するか、又はその近傍に存在することで、光触媒活性の向上に寄与する任意成分である。ＭｘＯｙ成分を含む場合、ＭｘＯｙ成分の合計量を１０％以下にすることで、ガラスセラミックスの安定性を高めることができる。従って、ＭｘＯｙ成分の合計量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。しかし、一部の波長の可視光を吸収するため、可視光領域で光学物品を使用する場合は、当該成分を含まないことが好ましい。
【００６４】
本発明の光学物品の内部領域には、Ｆ成分、Ｃｌ成分、Ｂｒ成分、Ｓ成分、Ｎ成分、及びＣ成分からなる群より選ばれる１種以上の非金属元素成分が含まれていてもよい。これらの成分は、光触媒の結晶相に固溶し、又はその近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる任意成分である。
しかし、これらの成分の含有量が合計で２０％を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒活性も低下し易くなる。従って、良好な特性を確保するために、内部領域の全質量に対する非金属元素成分の含有量の外割り質量比の合計は、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、最も好ましくは５％を上限とする。
なお、本明細書における非金属元素成分外割の含有量は、当該非金属元素成分以外の内部領域を構成する成分の酸化物基準の合計質量に対する、当該成分の質量の百分率である。
非金属元素成分の原料は特に限定されないが、例えば、Ｆ成分の原料としてＺｒＦ４、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＣａＦ２等、Ｃｌ成分の原料としてＮａＣｌ、ＡｇＣｌ等、Ｂｒ成分の原料としてＮａＢｒ等、Ｓ成分の原料としてＮａＳ，Ｆｅ２Ｓ３，ＣａＳ２等、Ｎ成分の原料としてＡｌＮ３、ＳｉＮ４等、Ｃ成分の原料としてＴｉＣ、ＳｉＣ又はＺｒＣ等を用いることで導入できる。なお、これらの原料は、２種以上を組み合わせて添加してもよいし、単独で添加してもよい。
【００６５】
本発明の光学物品の内部領域には、Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ａｕ成分、Ｐｄ成分、Ｒｕ成分、Ｒｈ成分、Ｒｅ成分及びＰｔ成分から選ばれる少なくとも１種の金属元素成分が含まれていてもよい。これらの金属元素成分は、光触媒結晶相の近傍に存在することで、光触媒活性を向上させる成分であり、任意に添加できる成分である。このうち、特にＣｕ成分及びＡｇ成分は、ナシコン型結晶を構成するとともに、上述のアルカリ及びアルカリ土類成分と同様に光触媒活性をもたらす効果がある。しかし、これらの金属元素成分の含有量の合計が外割で５０％を超えるとガラスの安定性が著しく悪くなり、光触媒活性がかえって低下し易くなる。従って、これらの成分の合計は、外割で、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。これらの金属元素成分は、原料として例えばＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、ＡｕＣｌ３、ＰｔＣｌ２、ＰｔＣｌ４、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＲｕＯ２、ＲｈＣｌ３、ＲｅＣｌ３、ＰｄＣｌ２等を用いて導入できる。また、これらの成分を添加する場合は、外割で、より好ましくは０．００１％、最も好ましくは０．００５％を下限とする。
【００６６】
本発明の光学物品の内部領域及び中間体の組成として好ましく例示される組成は、以下のものである。
第１に例示されるのは、Ｐ２Ｏ５成分が１５〜３５％、ＴｉＯ２成分が１０〜３５％、Ｎｂ２Ｏ５成分が３０〜４５％、Ｎａ２Ｏ成分が０％〜１５％、Ｋ２Ｏ成分が０％〜１２％、ＢａＯ成分が０％〜７％、及びＳｂ２Ｏ３成分が０％〜１％、ＷＯ３成分が０〜１５％の範囲で各成分を含有する組成である。
第２に例示されるのは、ＳｉＯ２成分が３０％〜５５％、ＴｉＯ２成分が０％〜１５％、Ｂ２Ｏ３成分が０％〜１０％、Ｎａ２Ｏ成分が１％〜２０％、Ｋ２Ｏ成分が５％〜２５％、ＢａＯ成分が１０％〜３０％、Ａｌ２Ｏ３成分が０％〜１０％及びＳｂ２Ｏ３成分が０％〜１％の範囲で各成分を含有する組成である。
第３に例示されるのは、ＳｉＯ２成分が１５％〜３５％、ＴｉＯ２成分が１０％〜３５％、Ｎａ２Ｏ成分が１％〜２０％、ＺｒＯ２成分が０％〜１０％、ＢａＯ成分が１０％〜３０％、Ｎｂ２Ｏ５成分が５％〜３０％及びＳｂ２Ｏ３成分が０％〜１％の範囲で各成分を含有する組成である。
第４に例示されるのは、ＳｉＯ２成分が２０％〜５０％、ＴｉＯ２成分が１０％〜３５％、Ｎａ２Ｏ成分が１％〜２０％、Ｌｉ２Ｏ成分が０％〜１０％、ＢａＯ成分が０％〜２０％、Ｋ２Ｏ成分が５％〜２０％及びＳｂ２Ｏ３成分が０％〜１％の範囲で各成分を含有する組成である。
第５に例示されるのは、ＳｉＯ２成分が６０％〜７０％、Ｎａ２Ｏ成分が５％〜２５％、ＣａＯ成分が３％〜２５％、Ａｌ２Ｏ３成分が０％〜２０％の範囲で各成分を含有する組成である。
【００６７】
本発明の光学物品の製造方法を説明する。まず、本発明の光学物品が所望の組成となるように、公知のガラス原料を混合し、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７００〜１３００℃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ガラス素材を作製する。
次に、作製したガラス素材を、レンズ形状等の所望の形状に加工し、必要に応じて、表面を鏡面研磨することにより、中間体を作製する。中間体は、光学物品として、光を集光する等、所望の基本的な光学性能を備えた状態となっている。
その後、作製した中間体を熱処理することにより、表層領域に結晶を析出させることによって、本発明の光学物品が製造される。当該熱処理においては、結晶の析出が過度に多いと、光透過性が低下することとなり、結晶の析出が過度に少ないと、所望の親水性が得られにくくなる。したがって、熱処理の温度や時間等の条件を一定の範囲内とすることが好ましい。
【００６８】
当該熱処理の温度は、光透過性と親水性のバランスを良好にするため、１００℃〜４５０℃の範囲内が好ましく、１１０℃〜３５０℃の範囲内がより好ましく、１２０℃〜３００℃の範囲が最も好ましい。
熱処理する工程の処理時間は、光透過性と親水性のバランスを良好にするため、０．１時間〜１２０時間の範囲内が好ましく、０．１時間〜７２時間の範囲内が好ましく、０．５時間〜７０時間の範囲内がより好ましく、１時間〜６５時間の範囲内が最も好ましい。
熱処理する工程では、中間体に付加される圧力は、光透過性と親水性のバランスを良好にするため、０．０９ＭＰａ〜２２ＭＰａの間が好ましく、０．０９ＭＰａ〜１０ＭＰａの間がより好ましく、０．０９ＭＰａ〜５ＭＰａの間が最も好ましい。
熱処理する工程では、中間体をとりまく雰囲気又は環境としては、大気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、ハロゲン、希ガス、水、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、アンモニア水、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、フッ化水素酸水溶液、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、クエン酸、アルコール等又はこれらの混合物の、気体又は液体が好ましい。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例で用いるガラス素材（ガラスＡ〜ガラスＩ）の組成を、表１〜表３に示す。
これらのガラス素材は、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７００〜１３００℃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、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、徐冷してガラス素材を作製した。
【００７０】
【表１】
2015143833.tif 000003
【００７１】
【表２】
2015143833.tif 000004
【００７２】
【表３】
2015143833.tif 000005
【００７３】
得られたガラス素材を１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの板状に加工し、表４から表７に記載の熱処理条件で熱処理を行い、光学物品を作製した。熱処理は、雰囲気が「大気」の場合は、中間体をそのまま電気炉内に静置して加熱することにより行った。また、雰囲気が「Ｈ２Ｏ」の場合は、１００ｍｌ容量のオートクレーブに純水１５ｍｌとともに中間体を入れ、密閉した後、当該オートクレーブを電気炉内に静置して加熱することにより行った。なお、比較例１，２及び４は熱処理を行っていない。
熱処理を行った板状の光学物品に対し、ブラックライト（東芝ライテック株式会社製  型番：ＦＬ１０ＢＬＢ）から照射される紫外光を、ＵＶ強度が１ｍＷ／ｃｍ２となるように照射し、θ／２法によって、光学物品の表面に滴下した水滴の接触角を測定した。水滴の接触角は、紫外光の照射時間によって変化するため、照射時間と、その照射時間における水の接触角を表に記載した。
実施例１から実施例１１の光学物品は、その断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、光学物品の表面から内部にむけて１００μｍ以内の領域に結晶が析出しており、内部領域には、結晶の析出が認められなかった。また、その表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影した画像（倍率２００００倍）で観察した結果、実施例７を除く実施例１から実施例１１の光学物品は、結晶子が１個以上露出している一辺が１００μｍの正方形の領域が存在した。実施例１の光学物品は、その表層領域に存在する結晶の平均結晶粒径を測定したところ、２０００ｎｍであった。また、実施例７の光学物品は、その表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影した画像（倍率２００００倍）で観察した結果、その表面がうろこ状の結晶で全て覆われた、一辺が１００μｍの正方形の領域が存在した。
【００７４】
また、実施例１から６及び８から１１の光学物品は、目視観察では無色透明であった。実施例１から１１の光学物品について、波長５８７．６ｎｍの光及び波長１０５０ｎｍの光を厚み方向に透過させ、出射光が入射光に対し、２０％以上の強度を有するか否かを測定したところ、全て２０％以上の強度を有していた。測定は、ＦＬＨ−７４１型フィルムホルダに本発明の光学物品を挟み、分光光度計（日本分光株式会社製Ｖ−６５０）に設置することで透過率を測定した。また、実施例１の光学物品は平行平板であるので、着色度の測定をした。試料厚さが８ｍｍである点を除き、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ  ０２−２００３に準じて実施例１の光学物品の着色度を測定したところ、反射損失を含む分光透過率が７０％となる波長は４３０ｎｍであった。
【００７５】
【表４】
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【００７６】
【表５】
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【００７７】
【表６】
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【００７８】
【表７】
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【００７９】
実施例に記載の光学物品は、紫外線の照射により、水滴の接触角が３０°以下となり、親水性を有することが確認された。特に、実施例３〜６、７、９及び１０に記載の光学物品は、紫外線を照射せずとも水滴の接触角が３０°以下となり、親水性を有することが確認された。
【００８０】
（実施例１２）
実施例２で作成した光学物品の耐久性試験を行った。実施例２で作製した光学物品の１面が約０．５ｃｍ２となるように切断し試験片を作製した。東レ株式会社製の０．１６ｍｍ厚ポリエステル製布（ＴＯＲＡＹＳＥＥ（登録商標）  ＭＣ  ＣＬＯＴＨ）を張った真鍮製研磨板の上に約１０ｍｍ厚に切り取ったポリウレタンフォーム製スポンジを貼った。スポンジの上に試験片を置き、上から１５８ｇの負荷を掛けた。続いてＪＩＳ  Ｚ  ８９０１に規定される関東ローム土を純水と混合して１０質量％の泥水を作り、これをスポンジに滴るほどに染みこませ、研磨板を１０Ｈｚの速度で回転させ、５分間試験片の表面を擦った。
表面を擦った試験片にブラックライト（東芝ライテック株式会社製  型番：ＦＬ１０ＢＬＢ）から照射される紫外光を、ＵＶ強度１ｍＷ／ｃｍ２となるように照射し、θ／２法によって、試験片表面に滴下した水滴の接触角を測定した。
測定の結果、紫外光の照射時間に対する接触角の値は、耐久性試験を行わない場合と変化がなく、当該試験の後でも同様の親水性を保持していることが確認された。
【００８１】
（実施例１３）
表１に記載のガラスＡを使用して、直径６０ｍｍ、第１面が曲率半径７７．５ｍｍの凸形状、第２面が曲率半径２９１．５ｍｍの凸形状、中心部における第１面と第２面の距離が６ｍｍのレンズを作製し、実施例１と同じ条件で熱処理をして、レンズである光学物品を作製した。このレンズを目視観察したところ、無色透明であり、このレンズの中心軸を通る光路上の光の透過率を測定したところ、２０％以上であることが確認された。
また、このレンズの断面をＴＥＭにより観察したところ、表面から１００μｍの表層領域に結晶が存在しており、内部領域は結晶が存在しないガラス相からなることが確認された。
【図１】
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【図２】
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