(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＳｉＯ２成分を１．５〜３６．５％、
Ｂ２Ｏ３成分を８．０〜４３．０％、
Ｌａ２Ｏ３成分を８．０〜５０．０％、及び
ＺｎＯ成分を３．５９〜２０．０％（但し、ＺｎＯ成分の含有量が１２％以上のものを除く）
を含有し、
任意成分である
ＣａＯ成分の含有量が０〜１１．００％、
ＺｒＯ２成分の含有量が０〜３．９０％、
Ｇｄ２Ｏ３成分の含有量が０〜１０．０％、
Ｌｉ２Ｏ成分の含有量が０〜０．５０％、
ＭｇＯ成分の含有量が０〜１５．０％、
ＳｒＯ成分の含有量が０〜２５．０％、
ＢａＯ成分の含有量が０〜１３．７１％、
ＴｉＯ２成分の含有量が０〜１０．０％、
Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量が０〜１５．０％、
Ｙ２Ｏ３成分の含有量が０〜１０．０％、
Ｙｂ２Ｏ３成分の含有量が０〜１０．０％、
Ｌｕ２Ｏ３成分の含有量が０〜１０．０％、
Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が０〜５．０％、
Ｔａ２Ｏ５成分の含有量が０〜１０．０％、
ＷＯ３成分の含有量が０〜１０．０％及び
Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量が０〜１．０％
であり（但し、ＳｎＯ２成分の含有量が０．０５％以上のものを除く）、
質量和（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が４４．５％以下であり、
質量和（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が１．５％以上３８．０％以下であり、
質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＳｉＯ２）が０．６０以上１．６８以下であり、
質量和（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＺｒＯ２）が２．８％以上１７．０％以下であり、
質量和（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＺｒＯ２＋Ｙ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３）が９０．０％以上であり、
質量和（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）が８．０％以上５６．０％以下であり、
質量比（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３）が１．００以上１．２０以下であり、
実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない、
１．６５以上１．７７以下の屈折率（ｎｄ）を有し、４８以上６０以下のアッベ数（νｄ）を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが１００℃以上である光学ガラス。
【請求項２】
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｎａ２Ｏ成分  ０〜０．２０％、
Ｋ２Ｏ成分  ０〜０．２０％
の各成分をさらに含有する請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
【請求項４】
請求項１又は２記載の光学ガラスをリヒートプレス成形して作製する光学素子。
【請求項５】
請求項１又は２記載の光学ガラスからなるプリフォームを精密プレス成形して作製する光学素子。
【請求項６】
請求項１又は２記載の光学ガラスで作製された光学素子を備える光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス、光学素子及び光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、１．６５以上１．７７以下の屈折率（ｎｄ）を有し、４５以上６０以下のアッベ数（νｄ）を有する高屈折率低分散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低分散ガラスとしては、例えば屈折率（ｎｄ）が１．６３以上１．７６以下、アッベ数（νｄ）が４８．０以上６０．５以下の範囲内にある光学ガラスとして、特許文献１に代表されるようなガラス組成物が知られている。
【特許文献１】特開昭５４−００３１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした光学素子の製造方法としては、ガラス材料を加熱軟化して成形（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加圧成形する方法（精密プレス成形）が用いられている。
【０００５】
しかしながら、ガラスの失透を抑制するにはガラス成分の結晶化を抑制する必要があり、ガラス成分の結晶化を抑制するにはプレス時の温度と結晶化し始める温度との差が大きいほうが好ましい。すなわち結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス転移点（Ｔｇ）との差ΔＴが大きい必要があるところ、特許文献１で開示されたガラスは結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが大きくなく、プレス時に失透しやすいものであった。そのため、これらの溶融ガラスから、リヒートプレス成形用のガラス材料や精密プレス成形用のゴブ又はガラスブロックを作製しようとしても、ガラスが失透してしまい、これらのガラスから光学素子を作製するのが困難であった。
【０００６】
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、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び光学機器を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、Ｌａ２Ｏ３成分をガラス中に含有することによってガラスの高屈折率低分散化が図られること、並びに、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、及びＺｎＯ成分を併用し、Ｂ２Ｏ３成分、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、及びＺｎＯ成分の含有率を上記範囲内に抑えることによってガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが大きく、プレス時に失透が生じにくいことを見出し、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。
【０００８】
（１）  酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分を０．５〜４０．０％、Ｂ２Ｏ３成分を５．０〜５０．０％、Ｌａ２Ｏ３成分を５．０〜５６．０％、及びＺｎＯ成分を０．５〜２０．０％含有する光学ガラス。
【０００９】
（２）  酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分  ０〜１５．０％及び／又は
ＣａＯ成分  ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分  ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分  ０〜３５．０％
の各成分をさらに含有する（１）記載の光学ガラス。
【００１０】
（３）  酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が２．０％以上３８．０％以下である（２）記載の光学ガラス。
【００１１】
（４）  酸化物換算組成の質量比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＳｉＯ２）が０．６０以上１．６５以下である（２）又は（３）記載の光学ガラス。
【００１２】
（５）  酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＴｉＯ２成分  ０〜１０．０％及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分  ０〜１５．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分  ０〜１５．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。
【００１３】
（６）  酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＺｒＯ２）が２．８％以上１７．０％以下である（５）記載の光学ガラス。
【００１４】
（７）  酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｇｄ２Ｏ３成分  ０〜１０．０％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分  ０〜１０．０％及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分  ０〜１０．０％及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分  ０〜１０．０％及び／又は
の各成分をさらに含有する（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。
【００１５】
（８）  酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＡｌ２Ｏ３成分を０〜５．０％さらに含有する（１）から（７）のいずれか記載の光学ガラス。
【００１６】
（９）  酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＺｒＯ２＋Ａｌ２Ｏ３）が９０．０％以上である（８）記載の光学ガラス。
【００１７】
（１０）  酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）が５．０％以上５６．０％以下である（７）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。
【００１８】
（１１）  酸化物換算組成の質量比（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３）が１．００以上１．２０以下である（７）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。
【００１９】
（１２）  酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分  ０〜２０．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分  ０〜２５．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分  ０〜２５．０％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分  ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分  ０〜１０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分  ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１１）のいずれか記載の光学ガラス。
【００２０】
（１３）  実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
【００２１】
（１４）  １．６５以上１．７７以下の屈折率（ｎｄ）を有し、４５以上６０以下のアッベ数（νｄ）を有する（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。
【００２２】
（１５）  （１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
【００２３】
（１６）  （１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラスをリヒートプレス成形して作製する光学素子。
【００２４】
（１７）  （１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラスからなるプリフォームを精密プレス成形して作製する光学素子。
【００２５】
（１８）  （１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラスで作製された光学素子を備える光学機器。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、及びＺｎＯ成分を併用し、Ｂ２Ｏ３成分、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、及びＺｎＯ成分の含有率を上記範囲内に抑えることによって、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い光学ガラスと、これを用いた光学素子及び光学機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分を０．５〜４０．０％、Ｂ２Ｏ３成分を５．０〜５０．０％、Ｌａ２Ｏ３成分を５．０〜５６．０％、及びＺｎＯ成分を０．５〜２０．０％含有する。Ｌａ２Ｏ３成分を加えることによって、ガラスの屈折率が高められて分散が抑えられる。また、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、及びＺｎＯ成分を併用し、Ｂ２Ｏ３成分、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、及びＺｎＯ成分の含有率を上記範囲内に抑えることによって、ガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴが大きくなる。このため、屈折率（ｎｄ）が１．６５以上１．７７以下の範囲内にあり、アッベ数（νｄ）が４５以上６０以下の範囲内にありながら、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高い光学ガラスを得ることができる。
【００２８】
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。
【００２９】
［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、各成分の含有率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」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、金属弗化物等が溶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。
【００３０】
＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ２成分は、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促して、光学ガラスとして好ましくないガラスを作製する際の失透（結晶物の発生）や脈理（ガラス内部の不均一性）を抑制する成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有率を０．５％以上にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。一方、ＳｉＯ２成分の含有率を４０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは０．５％、より好ましくは１．０％、最も好ましくは１．５％を下限とし、好ましくは４０．０％、より好ましくは３８．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３１】
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促す成分である。特に、Ｂ２Ｏ３成分の含有率を５．０％以上にすることで、ガラスの溶融性を改善することにより安定なガラスを得易くすることができる。一方、Ｂ２Ｏ３成分の含有率を５０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは１０．０％を下限とし、好ましくは５０．０％、より好ましくは４８．０％、最も好ましくは４５．０％を上限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３２】
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分である。特に、Ｌａ２Ｏ３成分の含有率を５．０％以上にすることで、所望の高屈折率及び低分散を得易くすることができる。一方、Ｌａ２Ｏ３成分の含有率を５６．０％以下にすることで、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性をより高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは１０．０％を下限とし、好ましくは５６．０％、より好ましくは５３．０％、最も好ましくは５０．０％を上限とする。Ｌａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３３】
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性を改善して安定なガラスを形成し易くする成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有率を０．５％以上にすることで、安定なガラス成形を容易にすることができる。一方、ＺｎＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、溶融時の失透発生を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは０．５％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは１．０％を下限とし、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３４】
ＭｇＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの溶融時の失透発生を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３５】
ＣａＯ成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３６】
ＳｒＯ成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、失透発生を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２３．０％、最も好ましくは２１．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３７】
ＢａＯ成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＢａＯ成分の含有率を３５．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは３５．０％、より好ましくは３４．５％、最も好ましくは３４．１％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２等を用いてガラス内に含有することができる。
【００３８】
本発明の光学ガラスでは、ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有率の質量和が、１．５％以上３８．０％以下であることが好ましい。この質量和を１．５％以上にすることで、ガラスの安定性を高めて溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性を高めることができる。また、この質量和を３８．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分の含有率の質量和は、好ましくは１．５％、より好ましくは１．８％、最も好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは３８．０％、より好ましくは３７．０％、最も好ましくは３６．０％を上限とする。
【００３９】
また、本発明の光学ガラスでは、ＳｉＯ２成分の含有量に対するＲＯ成分の含有量の質量比が０．６０以上１．６８以下であることが好ましい。この質量比を０．６０以上にすることで、ガラスの安定性を高めて溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性を高めることができる。また、この質量比を１．６８以下にすることで、ガラスの網目構造を形成し易くしてガラス化を容易にすることができる。従って、酸化物換算組成のＳｉＯ２の含有量に対するＲＯ成分の含有量の質量比は、好ましくは０．６０、より好ましくは０．６１、最も好ましくは０．６２を下限とし、好ましくは１．６８、より好ましくは１．６６、最も好ましくは１．６５を上限とする。
【００４０】
ＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの分散を大きくして、化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＴｉＯ２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の低分散を得易くし、ガラスへの着色を低減し、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４１】
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の低分散を得易くし、ガラスの安定した成形を容易にすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４２】
ＺｒＯ２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｒＯ２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの製造時における高温での溶解を回避し、ガラス製造時のエネルギー損失を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｒＯ２成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．０％、最も好ましくは８．５％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４３】
本発明の光学ガラスでは、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＺｒＯ２成分の含有率の質量和が、２．８％以上１７．０％以下であることが好ましい。この質量和を２．８％以上にすることで、高屈折率を有し、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高いガラスを得易くすることができる。また、この質量和を１７．０％以下にすることで、所望のガラスの低分散を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、及びＺｒＯ２成分の含有率の質量和は、好ましくは２．８％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは３．２％を下限とし、好ましくは１７．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。
【００４４】
Ｇｄ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｇｄ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、ガラスを作製する際にガラスを失透し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｄ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｇｄ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４５】
Ｙ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、ガラスを作製する際にガラスを失透し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＹ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙ２Ｏ３成分は、原料として例えばＹ２Ｏ３、ＹＦ３等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４６】
Ｙｂ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙｂ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＹｂ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＹｂ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４７】
Ｌｕ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｕ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｕ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｌｕ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬｕ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有することができる。
【００４８】
本発明の光学ガラスでは、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分、及びＬｕ２Ｏ３成分の含有率の質量和が、５．０％以上５６．０％以下であることが好ましい。この質量和を５．０％以上にすることで、所望の高屈折率及び低分散を得易くすることができる。また、この質量和を５６．０％以下にすることで、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性をより高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分、及びＬｕ２Ｏ３成分の含有率の質量和は、好ましくは５．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは１０．０％を下限とし、好ましくは５６．０％、より好ましくは５４．０％、最も好ましくは５３．０％を上限とする。
【００４９】
また、本発明の光学ガラスでは、Ｌａ２Ｏ３成分の含有量に対する質量和（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）の質量比が、１．００以上１．２０以下であることが好ましい。この質量比を１．２０以下にすることで、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性をより高めることができる。従って、この質量比は、好ましくは１．２０、より好ましくは１．１７、最も好ましくは１．１５を上限とする。
【００５０】
Ａｌ２Ｏ３成分は、光学ガラスの化学的耐久性を高め、溶融ガラスからガラスを作製したときの耐失透性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ａｌ２Ｏ３成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％、最も好ましくは３．５％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５１】
本発明の光学ガラスでは、ＳｉＯ２成分、Ｂ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｎＯ成分、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分、ＢａＯ成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分、ＺｒＯ２成分、Ｙ２Ｏ３成分、及びＡｌ２Ｏ３成分の含有率の質量和が９０．０％以上であることが好ましい。この質量和を９０．０％以上にすることで、ガラスの安定性を高め、成形時の耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するこの質量和は、好ましくは９０．０％、より好ましくは９５．０％、最も好ましくは９８．０％を下限とする。
【００５２】
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｉ２Ｏ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くして、ガラスの安定性を高めて失透等を生じ難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５３】
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くして、ガラスの安定性を高めて失透等を生じ難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２３．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５４】
Ｋ２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ２Ｏ成分の含有率を２５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くして、ガラスの安定性を高めて失透等を生じ難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＫ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２３．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５５】
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスを安定化する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減するとともに、高温での溶解を回避してガラス製造時のエネルギー損失を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５６】
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの分散を大きくして、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＷＯ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＷＯ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５７】
Ｓｂ２Ｏ３成分は、溶融ガラスを脱泡する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有率を１．０％以下にすることで、可視短波長における透過率を悪化し難くし、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くし、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｂ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限とする。Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。
【００５８】
＜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。
【００５９】
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、添加することができる。ただし、ＧｅＯ２成分はガラスの分散を高めてしまうため、実質的に含まないことが好ましい。
【００６０】
また、Ｔｉ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。
【００６１】
さらに、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ２Ｏ３等のヒ素化合物、並びに、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、及び廃棄することができる。
【００６２】
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。
ＳｉＯ２成分  １．０〜６０．０ｍｏｌ％及び
Ｂ２Ｏ３成分  ７．０〜７５．０ｍｏｌ％及び
Ｌａ２Ｏ３成分  ２．０〜２０．０ｍｏｌ％及び
ＺｎＯ成分  １．０〜２５．０ｍｏｌ％、
並びに
ＭｇＯ成分  ０〜４５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＣａＯ成分  ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＳｒＯ成分  ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
ＢａＯ成分  ０〜２５．０ｍｏｌ％及び／又は
ＴｉＯ２成分  ０〜１２．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分  ０〜７．０ｍｏｌ％及び／又は
ＺｒＯ２成分  ０〜１２．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分  ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分  ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分  ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分  ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分  ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分  ０〜６０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分  ０〜４５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分  ０〜３０．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分  ０〜３．０ｍｏｌ％及び／又は
ＷＯ３成分  ０〜５．０ｍｏｌ％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分  ０〜０．３ｍｏｌ％
【００６３】
［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率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１３００〜１４００℃の温度範囲で３〜４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。
【００６４】
［物性］
本発明の光学ガラスは、所望の屈折率（ｎｄ）を有するとともに、低い分散（高いアッベ数）を有する必要がある。特に、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．６５、より好ましくは１．６６、最も好ましくは１．６７を下限とし、好ましくは１．７７、より好ましくは１．７６、最も好ましくは１．７５を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは４５、より好ましくは４８、最も好ましくは５０を下限とし、好ましくは６０、より好ましくは５７、最も好ましくは５５を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、更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。
【００６５】
また、本発明の光学ガラスは、ガラス材料を加熱軟化して成形（リヒートプレス成形）を行う際の耐失透性が高いことや、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高いことが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差ΔＴは、好ましくは１００℃、より好ましくは１１０℃、最も好ましくは１１８℃を下限とする。また、本発明の光学ガラスに対して示差熱分析（ＤＴＡ）を行った融液から降温する際の結晶化による発熱ピーク温度は、好ましくは７５０℃、より好ましくは７３０℃、最も好ましくは７００℃を上限とする。これらにより、ガラスの熱的安定性が高められてガラス成分の結晶核の生成が低減されるとともに、より低い温度で溶融ガラスを流出してガラスを形成してもガラス成分の結晶の成長が低減されるため、失透によるガラスの光学特性への影響を低減することができる。
【００６６】
［光学素子及び光学機器］
このように、本発明の光学ガラスは、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスからリヒートプレス成形や精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム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光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現することができる。
【実施例】
【００６７】
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの組成、及び、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、ガラス転移点（Ｔｇ）、結晶化開始温度（Ｔｘ）、ガラス転移点及び結晶化開始温度の差（ΔＴ）、並びに、結晶化ピーク温度の結果を表１及び表２に示す。このうち、実施例（Ｎｏ．４〜Ｎｏ．１１）と実施例（Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１５）は、本発明の参考例である。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。
【００６８】
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）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１及び表２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１３００〜１３５０℃の温度範囲で３〜４時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１１５０℃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。
【００６９】
ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。
【００７０】
また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスのガラス転移点（Ｔｇ）及び結晶化開始温度（Ｔｘ）は、示差熱測定装置（ネッチゲレテバウ社製  ＳＴＡ  ４０９  ＣＤ）を用いた測定を行うことで求めた。ここで、測定を行う際のサンプル粒度は４２５〜６００μｍとし、昇温速度は１０℃／ｍｉｎとした。また、ΔＴは、上記により求められたガラス転移点（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）との差から求めた。さらに、上記昇温を１２００℃まで行って完全に融液の状態にした後に、降温速度を１０℃／ｍｉｎとして３００℃まで冷却することにより、融液からの結晶化ピーク温度を求めた。
【００７１】
【表１】
0005727691.tif 000002
【００７２】
【表２】
0005727691.tif 000003
【００７３】
表１及び表２に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、示差熱分析（ＤＴＡ）を用いて測定したところ、ΔＴは１００℃以上、より詳細には１１０℃以上であった。一方で、比較例のガラスは、ΔＴが１００℃未満であった。また、いずれも融液からの結晶化ピーク温度が７５０℃以下、より詳細には７００℃以下であった。このため、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ガラス成分の結晶核が生成し難く、また結晶核から結晶が成長し難いため、ガラスの耐失透性が高いことが明らかになった。
【００７４】
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．６５以上、より詳細には１．６７以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は１．７７以下、より詳細には１．７５以下であり、所望の範囲内であった。
【００７５】
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（νｄ）が４５以上、より詳細には５０以上であるとともに、このアッベ数（νｄ）は６０以下、より詳細には５５以下であり、所望の範囲内であった。一方で、比較例のガラスは、アッベ数（νｄ）が４５未満であった。
【００７６】
従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、溶融状態からガラスを形成したときの耐失透性が高いことが明らかになった。
【００７７】
さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、リヒートプレス成形を行った後で研削及び研磨を行い、レンズ及びプリズムの形状に加工した。また、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工した。いずれの場合も、加熱軟化後のガラスに乳白化及び失透等の問題は生じず、安定に様々なレンズ及びプリズムの形状に加工することができた。
【００７８】
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。