(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準のガラス組成において、
Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＰ2Ｏ5の合計含有量に対するＳｉＯ2含有量の質量比［ＳｉＯ2／（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）］が０．０５０〜０．２５０、
Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3およびＬｕ2Ｏ3の合計含有量に対するＧｄ2Ｏ3の質量比［Ｇｄ2Ｏ3／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3）］が０．３６０未満、
Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3およびＺｒＯ2の合計含有量に対するＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＰ2Ｏ5の合計含有量の質量比［（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．４０５以上０．４６０未満、
Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3およびＺｒＯ2の合計含有量に対するＴａ2Ｏ5の質量比［Ｔａ2Ｏ5／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．０３０未満、
Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3およびＺｒＯ2の合計含有量に対するＮｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＷＯ3、およびＢｉ2Ｏ3の合計含有量の質量比［（Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋ＷＯ3＋Ｂｉ2Ｏ3）／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．０１３未満、
Ｇｄ2Ｏ3含有量が８．０質量％超、
Ｌａ2Ｏ3含有量が３８〜４８質量％、
Ｎｂ2Ｏ5含有量が１．０質量％未満、
であり、
屈折率ｎｄが１．７８〜１．８０の範囲であり、かつアッベ数νｄが４７〜５０の範囲であるガラス。
【請求項２】
質量比［（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．４２０以上０．４６０未満である請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
質量比［（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．４０５以上０．４５５以下である請求項１に記載のガラス。
【請求項４】
屈折率ｎｄが１．７８０〜１．７９５の範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項５】
質量比［ＳｉＯ2／（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）］が０．０６０〜０．２００の範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項６】
質量比［ＳｉＯ2／（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）］が０．０７２〜０．２５０の範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項７】
質量比［ＳｉＯ2／（Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2＋Ｐ2Ｏ5）］が０．０８０〜０．２５０の範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項８】
Ｇｄ2Ｏ3含有量が１０．８４質量％以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項９】
質量比［Ｇｄ2Ｏ3／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3）］が０．３３０以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項１０】
質量比［Ｔａ2Ｏ5／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．０２０以下である請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項１１】
質量比［（Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋ＷＯ3＋Ｂｉ2Ｏ3）／（Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｙｂ2Ｏ3＋Ｌｕ2Ｏ3＋ＺｒＯ2）］が０．０１２以下である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガラスからなる光学素子ブランク。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガラスからなる光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、および光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
高屈折低分散ガラスとして、希土類酸化物を含むガラスが知られている（特許文献１〜１１参照）。
【０００３】
高屈折率低分散ガラスは、各種レンズなどの光学素子材料として需要が高い。例えば、高屈折率低分散性のレンズは、高屈折率高分散性のレンズと組合せることにより、コンパクトで高機能な色収差補正用の光学系を構成することができるからである。更に、高屈折率低分散性のレンズの光学機能面を非球面化することにより、各種光学系の一層の高機能化、コンパクト化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２１９７３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４８０５７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６５１６４号公報
【特許文献４】特開２００７−２６９５８４号公報
【特許文献５】特開２００９−２４２２１０号公報
【特許文献６】特開２０１２−４６４１０号公報
【特許文献７】特開２０１３−１０７８１０号公報
【特許文献８】特開昭５８−０６９７４１号公報
【特許文献９】特開２００５−２３９５４４号公報
【特許文献１０】特開昭５６−１６０３４０号公報
【特許文献１１】特開昭５９−１６９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レンズなどの光学素子を作製する方法としては、光学素子の形状に近似した光学素子ブランクと呼ばれる中間製品を作り、この中間製品に研削、研磨加工を施して光学素子を製造する方法が知られている。このような中間製品の作製方法の一態様としては、適量の熔融ガラスをプレス成形して中間製品とする方法（ダイレクトプレス法という）がある。また、他の態様としては、熔融ガラスを鋳型に鋳込みガラス板に成形し、このガラス板を切断して複数個のガラス片とし、このガラス片を再加熱、軟化してプレス成形により中間製品にする方法、適量の熔融ガラスをガラスゴブと呼ばれるガラス塊に成形し、このガラス塊を再加熱、軟化してプレス成形し、中間製品を得る方法などがある。ガラスを再加熱、軟化してプレス成形する方法は、ダイレクトプレス法に対してリヒートプレス法と呼ばれる。
【０００６】
また、光学素子を作製する方法としては、熔融ガラスからプレス成形用ガラス素材を作製し、このプレス成形用ガラス素材を成形型により精密プレス成形することにより光学素子を得る方法（精密プレス成形法という）も知られている。精密プレス成形法では、成形型成形面形状を転写することにより、研磨、研削等の機械加工を経ることなく、光学素子の光学機能面を形成することができる。
【０００７】
以上記載したダイレクトプレス法、リヒートプレス法、精密プレス成形法のいずれにおいても、製造過程においてガラス中に結晶が析出してしまっては、優れた透明性を有する光学素子を得ることは困難となる。そのため、製造過程における結晶析出が抑制された、即ち熱的安定性の高いガラスが求められている。
【０００８】
他方、ガラス成分の中で、希土類酸化物は、分散を大きく高めることなく（アッベ数を大きく下げることなく）屈折率を高めることができるため、高屈折率低分散ガラスを作製するために有用な成分とされている。そのため特許文献１〜１１に記載のガラスは、いずれも、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３等の希土類酸化物の一種以上を含んでいる。しかしながら、本発明者の検討によれば、希土類酸化物を含むガラスは、一般に熱的安定性に乏しい傾向がある。
【０００９】
そこで本発明の一態様は、希土類酸化物を含むガラスであって、熱的安定性に優れる高屈折率低分散ガラスを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の一態様は、
酸化物基準のガラス組成において、
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、およびＢｉ２Ｏ３の合計含有量の質量比［（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．０１３未満、
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＴａ２Ｏ５の質量比［Ｔａ２Ｏ５／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．０３０未満、
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量の質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．４０５以上０．４６０未満、
Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量に対するＳｉＯ２含有量の質量比［ＳｉＯ２／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）］が０．０５０〜０．２５０、
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３およびＬｕ２Ｏ３の合計含有量に対するＧｄ２Ｏ３の質量比［Ｇｄ２Ｏ３／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）］が０．３６０未満、
Ｇｄ２Ｏ３含有量が８．０質量％超、
Ｌａ２Ｏ３含有量が３８〜４８質量％、
Ｎｂ２Ｏ５含有量が１．０質量％未満、
であり、
屈折率ｎｄが１．７８〜１．８０の範囲であり、かつアッベ数νｄが４７〜５０の範囲であるガラス、
に関する。
【００１１】
上述のガラスは、希土類酸化物であるＧｄ２Ｏ３およびＬａ２Ｏ３をそれぞれ上記含有量で含み、かつ上記範囲の屈折率およびアッベ数を有する高屈折率低分散ガラスであって、上記各種成分の含有量・合計含有量の割合が上記範囲内であることにより、優れた熱的安定性を示すことができるガラスである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、希土類酸化物を含み、高屈折率低分散特性を示し、かつ優れた熱的安定性を示すことができるガラスを提供することができる。本発明の一態様によれば、上述のガラスからなるプレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、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】
【００１３】
［ガラス］
本発明の一態様にかかるガラスは、上述のガラス組成を有し、１．７８〜１．８０の範囲であり、かつアッベ数νｄが４７〜５０の範囲であるガラスである。以下、上述のガラスの詳細について説明する。
【００１４】
なお以下において、屈折率は、特記しない限り、ヘリウムのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率ｎｄをいうものとする。
また、アッベ数νｄは、分散に関する性質を表す値として用いられるものであり、以下の式で表されるものとする。ここで、ｎＦは青色水素のＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率、ｎＣは赤色水素のＣ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率である。
νｄ=（ｎｄ−１）／ｎＦ−ｎＣ
【００１５】
本発明では、ガラスのガラス組成を、酸化物基準で表示する。ここで「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。また、特記しない限り、ガラス組成は質量基準（質量％、質量比）で表示するものとする。
本発明におけるガラス組成は、例えばＩＣＰ−ＡＥＳ（Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry）などの方法により求めることができる。定量分析は、ＩＣＰ−ＡＥＳを用い、各元素別に行われる。その後、分析値は酸化物表記に換算される。ＩＣＰ−ＡＥＳによる分析値は、例えば、分析値の±５％程度の測定誤差を含んでいることがある。したがって、分析値から換算された酸化物表記の値についても、同様に±５％程度の誤差を含んでいることがある。
また、本明細書および本発明において、構成成分の含有量が０％または含まないもしくは導入しないとは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有量が不純物レベル程度以下であることを指す。
【００１６】
本明細書中で用いる、ガラスの熱的安定性と耐失透性とは、ともに、ガラス中における結晶の析出しにくさを意味する。ガラス中における結晶の析出しにくさには、融液状態のガラスにおける結晶の析出しにくさと、固化したガラスにおける結晶の析出しにくさ、中でも固化したガラスを再加熱したときの結晶の析出のしにくさが含まれ、熱的安定性、耐失透性ともに、相互の意味を含むが、熱的安定性は主として前者、耐失透性は主として後者を指すものとする。
【００１７】
以下に、上述のガラスのガラス組成について、更に詳細に説明する。
【００１８】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの熱的安定性、熔融性を改善する働きをする成分である。熔融性を改善することにより、ガラス原料の熔け残りがなく、均質なガラスを得ることができる。このような効果を得る上から、Ｂ２Ｏ３の含有量の好ましい下限は２０％、より好ましい下限は２４％、更に好ましい下限は２６％である。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、屈折率が低下する傾向を示す。ガラスの熱的安定性を維持しつつ、所望の光学特性を得る上から、Ｂ２Ｏ３の含有量の好ましい上限は３４％、より好ましい上限は３２％、更に好ましい下限は３０％である。
【００１９】
ＳｉＯ２は、上述のガラスにおいて任意成分であり、その含有量は０％であってもよい。ＳｉＯ２は、ガラスの熱的安定性、耐失透性、化学的耐久性を改善し、熔融ガラスを成形する際の粘度の調整に有効な成分ある。このような効果を得る上から、ＳｉＯ２の含有量の好ましい下限は１％である。一方、ＳｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスの熔融性が低下するとともに、屈折率も低下する傾向を示す。ガラスの熱的安定性、熔融性を維持しつつ、所望の光学特性を得る上から、ＳｉＯ２の含有量の好ましい上限は１２％、より好ましい上限は９％、更に好ましい上限は７％である。
【００２０】
Ｐ２Ｏ５も、上述のガラスにおいて任意成分である。少量導入することで、ガラスの安定性を改善することができる。Ｐ２Ｏ５の含有量の好ましい上限は１％、より好ましい上限は０．８％、更に好ましい上限は０．５％である。また、同様の観点から、Ｐ２Ｏ５の含有量の好ましい下限は０．１％であり、０％であってもよい。
【００２１】
Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５は、ともにガラスのネットワークを形成する成分である。Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）の下限は、ガラス安定性の観点から、好ましくは２５％、より好ましくは２８％、更に好ましくは２９％である。また、ガラスの屈折率を高める上で、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量の上限は、好ましくは３５％、より好ましくは３３％、更に好ましくは３２％である。
【００２２】
上述のガラスにおいては、ガラスの熱的安定性を向上する上で、ガラスのネットワークを形成する成分であるＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）に対するＳｉＯ２含有量の質量比［ＳｉＯ２／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）］の下限を、０．０５０とする。質量比［ＳｉＯ２／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）］の下限は、０．０６０以上、０．０８０以上、０．１００以上、０．１２０以上の順に好ましい。また、高屈折率低分散特性を付与する上で、質量比［ＳｉＯ２／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）］の上限は０．２５０以下、０．２００以下、０．１６０以下、０．１４０以下の順に好ましい。
【００２３】
希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３は、いずれも分散を高めずに（アッベ数を低下させずに）屈折率を高める働きを有する成分である。Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３およびＬｕ２Ｏ３の合計含有量（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３；以下において、上記希土類酸化物をＲＥとも表記し、これらの合計含有量を「ＲＥ含有量」とも表記する）の下限は、屈折率を高める上で、好ましくは５５％、より好ましくは５６％、更に好ましくは５７％である。ガラスの安定性、熱的安定性、耐失透性等の観点から、ＲＥ含有量の上限は、好ましくは６５％、より好ましくは６２％、更に好ましくは６１％である。
【００２４】
希土類酸化物ＲＥの中で、Ｌａ２Ｏ３は比較的多く含有させても、ガラスの熱的安定性が低下しにくい成分である。そこで、上述のガラスには、ガラスの熱的安定性を維持し、所望の光学特性を得るために、Ｌａ２Ｏ３を３８％以上、好ましくは３９％以上含有させる。ガラスの安定性、耐失透性向上の上で、Ｌａ２Ｏ３含有量の上限は４８％であり、好ましくは４６％、より好ましくは４５％である。
【００２５】
Ｇｄ２Ｏ３は、上述のガラスにおいてＬａ２Ｏ３と共存させることにより、熱的安定性向上に寄与する成分である。更に、Ｇｄ２Ｏ３は、屈折率を高める成分でもある。そこで上述のガラスには、ガラスの熱的安定性を維持し、所望の光学特性を得るために、Ｇｄ２Ｏ３を８．０％超、好ましくは８．５％以上含有させる。ガラスの安定性、耐失透性向上の上で、Ｇｄ２Ｏ３含有量の上限は、好ましくは２０％、より好ましくは１８％、更に好ましくは１６％である。
【００２６】
上述のガラスにおいては、熱的安定性向上の観点から、希土類酸化物ＲＥの含有量に対するＧｄ２Ｏ３含有量の質量比［Ｇｄ２Ｏ３／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）］を０．３６０未満とする。質量比［Ｇｄ２Ｏ３／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）］の上限は、０．３３０以下、０．３００以下、０．２５０以下、０．２３０以下の順に好ましい。質量比［Ｇｄ２Ｏ３／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）］の下限は、０．０５０以上、０．１００以上、０．１５０以上、０．２００以上の順に好ましい。
【００２７】
Ｙ２Ｏ３は、上述のガラスにおいて任意成分であり、その含有量を０％とすることもできる。ガラスの熱的安定性を維持し、所望の光学特性を得る上で、Ｙ２Ｏ３含有量の下限は、好ましくは２％、より好ましくは３％である。ガラスの安定性、耐失透性向上の上で、Ｙ２Ｏ３含有量の上限は、好ましくは１４％、より好ましくは１０％、更に好ましくは８％である。
【００２８】
Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３も、上述のガラスにおいて任意成分である。ガラスの熱的安定性を維持し、所望の光学特性を得る上で、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３のそれぞれの含有量の下限は、例えば１％であり、０％とすることもできる。また、ガラスの安定性、耐失透性向上の上で、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３のそれぞれの含有量の上限は、好ましくは３％、より好ましくは２．５％である。
【００２９】
ＺｒＯ２は、屈折率を高めるとともに、ガラスの熱的安定性の改善に有効な成分である。更に、化学的耐久性の改善にも有効な成分である。このような効果を得る上から、ＺｒＯ２含有量の下限は、好ましくは６％、より好ましくは７％である。ガラスの安定性、熔解性および耐失透性を向上するうえで、ＺｒＯ２含有量の上限は、好ましくは１２％、より好ましくは１１％である。
【００３０】
上述のガラスにおいては、ガラスの熱的安定性向上のために、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量の質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］を、０．４０５以上とする。質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］の下限は、０．４０７以上、０．４１０以上、０．４２０以上、０．４３０以上の順に好ましい。質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］は、屈折率向上のうえで、０．４６０未満とする。質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］の上限は、好ましくは０．４５５、より好ましくは０．４５０である。熱的安定性の更なる向上の観点から、質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］は、０．４２０以上０．４６０未満であることが好ましい。更に、屈折率ｎｄが１．７８０〜１．７９５の範囲であって、かつ質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．４２０以上０．４６０未満であることがより好ましい。
【００３１】
Ｎｂ２Ｏ５含有量は、アッベ数の低下と着色の抑制の観点から、１．０％未満とする。また、Ｎｂ２Ｏ５含有量が１．０％未満であることにより、ガラスの着色を抑えることもできる。Ｎｂ２Ｏ５含有量の上限は、好ましくは０．９％、より好ましくは０．８％である。Ｎｂ２Ｏ５含有量は０％であってもよい。
【００３２】
ＺｒＯ２およびＮｂ２Ｏ５の合計含有量（ＺｒＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）は、熱的安定性の観点から、好ましくは１３％以下、より好ましくは１３％未満、更に好ましくは１２％以下、一層好ましくは１１％以下である。また、ＺｒＯ２およびＮｂ２Ｏ５の合計含有量（ＺｒＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）の下限は、好ましくは６％、より好ましくは７％である。
【００３３】
Ｔａ２Ｏ５は、上述のガラスにおける任意成分であり、その含有量は０％であってもよい。高価な成分であり、耐失透性を低下させる傾向もあるため、その導入を制限することが好ましい。以上の観点から、Ｔａ２Ｏ５含有量の上限は、好ましくは１．５％である。
【００３４】
上述のガラスにおいては、ガラスに低分散特性を付与する上で、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＴａ２Ｏ５の質量比［Ｔａ２Ｏ５／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］を、０．０３０未満とする。質量比［Ｔａ２Ｏ５／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］の上限は、０．０２０以下、０．０１５以下、０．０１０以下、０．００５以下の順に好ましい。上述のガラスは、Ｔａ２Ｏ５含有量が０％であってもよいため、質量比［Ｔａ２Ｏ５／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］は、０であってもよい。
【００３５】
ＴｉＯ２も、ガラスの屈折率を高める働きをする成分である。ガラスの低分散特性、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性、着色の抑制の観点から、ＴｉＯ２の含有量の好ましい範囲は０〜２％、より好ましい範囲は０〜１％であり、０％にすることもできる。
【００３６】
ＷＯ３も、ガラスの屈折率を高める働きを有する成分である。ガラスの熱的安定性、着色の抑制の観点から、ＷＯ３含有量は好ましくは０％以上１％未満である。ＷＯ３含有量は、より好ましくは０．５％以下であり、０％としてもよい。
【００３７】
Ｂｉ２Ｏ３は、屈折率を高めるとともにガラスの熱的安定性を改善する働きをする。ただし、Ｂｉ２Ｏ３はガラスの透過率を低下させる成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量の好ましい範囲は０〜３％、より好ましい範囲は０〜１％、更に好ましい範囲は０〜０．５％であり、一層好ましい範囲は０〜０．１％である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量を０％にすることもできる。
【００３８】
上述のガラスにおいては、低分散特性を得る上で、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、およびＢｉ２Ｏ３の合計含有量の質量比［（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］を０．０１３未満とする。質量比［（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］の上限は、０．０１２以下、０．０１０以下、０．０８以下、０．０６以下の順に好ましい。質量比［（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］は、０であってもよい。
【００３９】
Ａｌ２Ｏ３は、少量であればガラスの熱的安定性および化学的耐久性を改善する働きをするが、過剰の導入により、ガラスの安定性や熱的安定性が悪化する傾向がある。以上の点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量の好ましい範囲は０〜２％である、Ａｌ２Ｏ３の含有量を０％にすることもできる。
【００４０】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏは、いずれも上述のガラスにおける任意成分である。Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏは、ガラスの熔融性を改善する働きを有する。また、ガラス転移温度を低下させる働きも有する。所望の屈折率、良好な熱的安定性および化学的耐久性を得る上で、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏの合計（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏ）は、０〜５％の範囲とすることが好ましく、より好ましい範囲は０〜３％、更に好ましい範囲は０〜１％であり、０％としてもよい。
【００４１】
ＧｅＯ２は、網目形成酸化物、すなわち、ガラスのネットワーク形成成分であり、屈折率を高める働きもする。そのため、ガラスの熱的安定性を維持しつつ屈折率を高めることができる成分である。しかし、ＧｅＯ２は非常に高価な成分であるため、その含有量を控えることが望まれる成分である。ＧｅＯ２の含有量の好ましい範囲は０〜３％である。ＧｅＯ２の含有量を０％にすることもできる。
【００４２】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは、ガラスの熔融性を改善する働きを有するが、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの各成分の含有量の合計（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が５％を超えると、屈折率が低下し、所望の光学特性を得ることが容易でなくなるとともに、ガラスの熱的安定性が低下する傾向を示す。したがって、上述のガラスにおいて、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の範囲は、０〜５％とすることが好ましい。上記合計含有量の範囲は０〜３％とすることがより好ましく、０〜１％とすることが更に好ましく、０％としてもよい。
【００４３】
ＺｎＯは、ガラスの熔融性、熱的安定性を改善する働きを有する成分である。所望の光学特性を実現する上から、ＺｎＯ含有量の上限は、好ましくは２％、より好ましくは１．５％、更に好ましくは１．３％である、ＺｎＯ含有量の下限は、好ましくは０．１％であり、０％であってもよい。
【００４４】
Ｆは、熔融時のガラスの揮発性を著しく高める。したがって、一態様では、上述のガラスはＦを含有しないことが好ましい。他方、Ｆはガラスの安定性を高める働きを有するため、Ｆを導入することで希土類酸化物ＲＥの含有量を高めてもガラスが安定化しやすくなる。そのため他の一態様では、上述のガラスはＦを含有することもできる。
本明細書および本発明において、Ｆの含有量は、Ｆ−含有量として示すものとする。Ｆ−含有量の上限は、好ましくは５％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは１％であり、一層好ましくは０．５％未満であり、より一層好ましくは０．４％以下であり、更に一層好ましくは０．３％以下である。上記の通り、Ｆ−含有量は０％でもよい。
【００４５】
Ｓｂ２Ｏ３は、清澄剤として添加可能であり、少量の添加でＦｅなどの不純物混入による光線透過率の低下を抑える働きもするが、Ｓｂ２Ｏ３の添加量を多くすると、Ｓｂ自身の光吸収によってガラスの着色が増大傾向を示す。以上の点から、Ｓｂ２Ｏ３の添加量は、外割りで０〜１％の範囲であることが好ましい。なお外割りによるＳｂ２Ｏ３含有量とは、Ｓｂ２Ｏ３以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたときの質量％表示によるＳｂ２Ｏ３の含有量を意味する。後述の表１中のＳｂ２Ｏ３含有量も、外割によるＳｂ２Ｏ３含有量である。
【００４６】
上述のガラスは、環境影響に配慮し、Ｐｂを実質的に含まないことが好ましい。Ｐｂを実質的に含まないとは、ＰｂＯに換算し、ＰｂＯの含有量が０．０５％よりも少ないことを意味し、０％であってもよい。
【００４７】
その他、環境に影響を及ぼすＡｓ、Ｕ、Ｔｈ、Ｃｄも導入しないことが好ましい。
Ｔｅも環境に影響を及ぼすため、多量のＴｅを導入することは好ましくない。ＴｅＯ２の含有量の好ましい範囲は０〜１％、より好ましい範囲は０〜０．５％、更に好ましい範囲は０〜０．１％であり、ＴｅＯ２を含有しなくてもよい。
さらに、ガラスの優れた光線透過性を活かす上から、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの着色の要因となる物質を導入しないことが好ましい。
上述のガラスは、高屈折率・低分散ガラスであり、着色が少ないガラスとなり得るものであり、光学ガラスとして好適である。
【００４８】
以上、上述のガラスのガラス組成について説明した。次に、上述のガラスのガラス特性について説明する。
【００４９】
＜ガラス物性＞
【００５０】
上述の光学ガラスは高屈折率ガラスである。屈折率ｎｄは、１．７８〜１．８０の範囲である。屈折率ｎｄの上限は、１．７９５以下、１．７９３以下の順に好ましい。屈折率ｎｄの下限は１．７８３以上、１．７８５以上の順に好ましい。一態様では、屈折率ｎｄは、１．７８０〜１．７９５の範囲であることが好ましい。
【００５１】
上述のガラスは、先に記載した高屈折率とともに低分散特性を有する高屈折率低分散ガラスであり、そのアッベ数νｄは４７以上、好ましくは４７．５以上、より好ましくは４８以上である。ただし、アッベ数νｄは５０以下である。
【００５２】
上述のガラスは、高屈折率低分散特性を有するとともに、優れた耐失透性を示すこともできる。耐失透性、中でもリヒートプレス時の結晶の析出しにくさについては、ガラス転移温度Ｔｇに対して結晶化温度Ｔｃが十分高いほど、耐失透性に優れる光学ガラスと言うことができる。これは、リヒートプレス時の加熱は、ガラス転移温度近傍で行われることが多いためである。この耐失透性に関して、上述の光学ガラスは、下記（１）式を満たす耐失透性を示すことができる。
９０℃≦（Ｔｃ−Ｔｇ）    …（１）
下記（１）式は、好ましくは下記（２）式であり、より好ましくは下記（３）式である。
９５℃≦（Ｔｃ−Ｔｇ）    …（２）
１００℃≦（Ｔｃ−Ｔｇ）    …（３）
【００５３】
ガラス転移温度Ｔｇについては、ガラス転移温度Ｔｇが低すぎると、研削や研磨などの機械加工における加工性が低下傾向を示す。したがって、加工性を維持する上から、ガラス転移温度Ｔｇを６４５℃以上にすることが好ましく、６５０℃以上にすることがより好ましい。
アニール温度、プレス成形時のガラスの温度が高くなり過ぎると、アニール炉やプレス成形型の消耗を招く。アニール炉やプレス成形型への熱的負荷を軽減する上から、ガラス転移温度Ｔｇは７２０℃以下であることが好ましく、７００℃以下であることがより好ましい。
【００５４】
以上説明した本発明の一態様にかかるガラスは、屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄが大きく、光学ガラスとして有用である。
【００５５】
＜ガラスの製造方法＞
上述のガラスは、目的のガラス組成が得られるように、原料であるリン酸塩、フッ化物、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り、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ることができる。
【００５６】
［プレス成型用ガラス素材、光学素子ブランク、およびそれらの製造方法］
本発明の他の一態様は、
上述のガラスからなるプレス成形用ガラス素材；
上述のガラスからなる光学素子ブランク；
上述のガラスをプレス成形用ガラス素材に成形する工程を備えるプレス成形用ガラス素材の製造方法；および、
上述のプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子ブランクを作製する工程を備える光学素子ブランクの製造方法、
に関する。
【００５７】
光学素子ブランクとは、目的とする光学素子の形状に近似し、光学素子の形状に研削、研磨しろを加えた光学素子母材である。光学素子ブランクの表面を研削、研磨することにより、光学素子が仕上げられる。上述の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材を加熱により軟化した状態で、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子ブランクを作製することができる。
【００５８】
プレス成形用ガラス素材のプレス成形は、加熱して軟化した状態にあるプレス成形用ガラス素材をプレス成形型でプレスすることにより行うことができる。加熱、プレス成形は、ともに大気中で行うことができる。プレス成形用ガラス素材の表面に、窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布し、加熱、プレス成形すると、ガラスと成形型の融着を確実に防止できる他、プレス成形型の成形面に沿ってガラスをスムーズに延ばすことができる。プレス成形後にアニールしてガラス内部の歪を低減することにより、均質な光学素子ブランクを得ることができる。
【００５９】
一方、プレス成形用ガラス素材とは、プリフォームとも呼ばれ、そのままの状態でプレス成形に供されるものに加え、切断、研削、研磨などの機械加工を施すことによりプレス成形に供されるものも含む。切断方法としては、ガラス板の表面の切断したい部分にスクライビングと呼ばれる方法で溝を形成し、溝が形成された面の裏面から溝の部分に局所的な圧力を加えて、溝の部分でガラス板を割る方法や、切断刃によってガラス板をカットする方法などがある。また、研削方法としてはカーブジェネレーターを用いた球面加工やスムージング加工などが挙げられる。研磨方法としては、酸化セリウムや酸化ジルコニウム等の砥粒を用いた研磨が挙げられる。
【００６０】
［光学素子およびその製造方法］
本発明の他の一態様は、
上述の光学ガラスからなる光学素子；
上述の光学素子ブランクを研削および／または研磨することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法（以下、「方法Ａ」という）；
上述のプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法（以下、「方法Ｂ」という）、
に関する。
【００６１】
方法Ａにおいて、研削、研磨は公知の方法を適用すればよく、加工後に光学素子表面を十分洗浄、乾燥させるなどすることにより、内部品質および表面品質の高い光学素子を得ることができる。方法Ａは、各種球面レンズ、プリズムなどの光学素子を製造する方法として好適である。
【００６２】
方法Ｂにおけるプレス成形は、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精密プレス成形法（モールドオプティクス成形とも呼ばれる。）により行うことができる。ここで、光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると、非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法は、プレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。精密プレス成形法は、レンズ、レンズアレイ、回折格子、プリズムなどの光学素子の製造に好適であり、特に非球面レンズを高生産性のもとに製造する方法として最適である。
【００６３】
精密プレス成形法の一実施態様では、表面が清浄状態のプリフォームを、プリフォームを構成するガラスの粘度が１０5〜１０11Ｐａ・ｓの範囲を示すように再加熱し、再加熱されたプリフォームを上型、下型を備えた成形型によってプレス成形する。成形型の成形面には必要に応じて離型膜を設けてもよい。なお、プレス成形は、成形型の成形面の酸化を防止する上から、窒素ガスや不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。プレス成形品は成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。成形品がレンズなどの光学素子の場合には、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。
【００６４】
このようにして、レンズ、レンズアレイ、回折格子、プリズムなどの光学素子を製造することができる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例に基づき更に説明する。ただし、本発明は、実施例に示す態様に限定されるものではない。
【００６６】
１．ガラスＮｏ．１〜３２の作製および評価
表１に示す組成のガラスが得られるように、各ガラス成分に対応するリン酸塩、フッ化物、酸化物等のガラス原料を所定の割合に５０〜３００ｇ秤量し、十分に混合して調合バッチとした。これを白金ルツボに入れ、蓋をして、１１５０〜１４００℃で攪拌しながら空気中または窒素雰囲気中で１〜３時間、熔解を行った。熔解後、ガラス融液を４０×７０×１５ｍｍのカーボンの金型に流し、ガラス転移温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニールして炉内で室温まで放冷することにより、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３２の組成を有する各ガラスを得た。
下記方法により、各ガラスの屈折率、アッベ数、ガラス転移温度Ｔｇ、結晶化温度Ｔｃを測定した。
作製したガラスは、いずれも結晶の析出、泡、脈理、原料の熔け残りは認められなかった。このようにして、均質性の高いガラスを作ることができた。
【００６７】
測定方法
表１、表２に示すガラス組成および物性は、以下の方法により求めた。
（１）屈折率（ｎｄ）およびアッべ数（νｄ）
徐冷降温速度を−３０℃／時にして得られた光学ガラスについて、最小偏角法により測定した。
（２）ガラス転移温度Ｔｇ
示差走査熱量計（ＤＳＣ（Differential Scanning Calorimetry））により、昇温速度１０℃/分にして測定した。
（３）結晶化温度Ｔｃ
示差走査熱量計（ＤＳＣ（Differential Scanning Calorimetry））により、昇温速度１０℃/分にして測定した。なお、ガラス試料を昇温していくと、ＤＳＣ曲線に現れる最初の発熱ピークの温度を結晶化温度Ｔｃとする。
（４）ガラス組成
誘導結合プラズマ原子発光法（ＩＣＰ−ＡＥＳ法）、またはイオンクロマトグラフフィー法により各成分の含有量を求めた。
【００６８】
【表１】
0006472657.tif 000002
0006472657.tif 000003
【００６９】
【表２】
0006472657.tif 000004
【００７０】
熱的安定性の評価
表１に示す各組成を有するガラスが得られるよう、ガラス原料を調合し、白金坩堝中に各調合原料１５０ｇを入れて１３５０℃で１２０分間、加熱、熔融した後、熔融物を冷却して固化物を得た。固化物を観察したところ、結晶は析出しなかった。更に、ガラスを１１００℃で１２０分間、保持しても結晶は析出せず、保持温度を１０６０℃に下げて保持したが、結晶は析出しなかった。
以上の結果から、表１に示すガラスが、高い熱的安定性を有することが確認された。
【００７１】
２．比較例１、２のガラスの作製および評価
表３に示す組成のガラスが得られるように、各ガラス成分に対応するリン酸塩、フッ化物、酸化物等のガラス原料を用いた点以外、ガラスＮｏ．１〜３２と同様の方法でガラスを作製した。
比較例１および比較例２では、いずれも得られたガラスに多数の結晶が析出し、屈折率およびアッベ数を測定することができなかった。
以上のように、比較例１、２のガラスは、いずれも熱的安定性に劣るものであった。
【００７２】
【表３】
0006472657.tif 000005
【００７３】
３．光学素子ブランクおよび光学素子の作製
Ｎｏ．１〜３２の各ガラスが得られる清澄、均質化した熔融ガラスを用意し、白金製パイプから一定流量で連続して流出し、パイプ下方に水平に配置した一側壁が開口した鋳型に流し込み、一定の幅および一定の厚みを有するガラス板に成形しつつ、鋳型の開口部から成形したガラス板を引き出した。引き出されたガラス板を、アニール炉内でアニール処理し、歪を低減し、脈理や異物がなく、着色の少ない上記各ガラスからなるガラス板を得た。
次に、これら各ガラス板を縦横に切断し、同一寸法を有する直方体形状のガラス片を複数個得た。更に複数個のガラス片をバレル研磨して、目的とするプレス成形品の重量にあわせ、プレス成形用ガラスゴブとした。
なお、上述の方法とは別に、熔融ガラスを一定流速で白金製ノズルから流出し、このノズルの下方に多数の受け型を次々と移送して所定質量の熔融ガラス塊を次々と受け、これら熔融ガラス塊を球または回転体形状に成形し、アニール処理してから研削、研磨加工を施して目的とするプレス成形品の質量にあわせ、プレス成形用ガラスゴブとしてもよい。
上述各ガラスゴブの全表面に粉末状の離型剤、例えば窒化ホウ素粉末を塗布し、ヒーターで加熱、軟化してから上型および下型を備えたプレス成形型内に投入し、プレス成形型で加圧して目的とするレンズ形状に研削、研磨による取り代を加えたレンズに近似した形状の各レンズブランクを成形した。
続いて、各レンズブランクをアニール処理して歪を低減した。冷却したレンズブランクに研削、研磨加工を施して、目的とするレンズに仕上げた。なお、一連の工程は大気中で行った。得られた各レンズとも優れた光透過性を備えていた。レンズには必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜をコートすることもできる。
このようなレンズにより、良好な撮像光学系を構成することができる。
なお、プレス成形型の形状、ガラスゴブの体積を適宜設定することにより、プリズム等その他の光学素子を製造することもできる。
【００７４】
４．精密プレス成形用プリフォームの作製
Ｎｏ．１〜３２の各ガラスが得られる高品質かつ均質化された熔融ガラスを白金合金製のパイプから連続流出させた。流出する熔融ガラスをパイプ流出口から滴下させ、複数のプリフォーム成形型で次々と受け、浮上成形法により複数個の球状のプリフォームを成形した。
Ｎｏ．１〜３２の各ガラスから得られたプリフォームは、顕微鏡で観察できる結晶はなく、透明かつ均質であった。これらのプリフォームはいずれも失透しておらず、高い質量精度のものが得られた。
【００７５】
Ｎｏ．１〜３２の各ガラスから、滴下法に変えて降下切断法を用いてプリフォームを作製した。降下切断法により得られたプリフォームにも同様に失透が認められず、高質量精度のプリフォームが得られた。また、滴下法、降下切断法ともプリフォームに分離の際の痕跡は認められなかった。白金製パイプを使用しても、白金合金製パイプと同様、熔融ガラスの流出によってパイプが破損することはなかった。
【００７６】
５．光学素子の作製
上述の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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
次いで、上述の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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
最後に、前述の各態様を総括する。
【００８４】
一態様によれば、酸化物基準のガラス組成において、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＷＯ３、およびＢｉ２Ｏ３の合計含有量の質量比［（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．０１３未満、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＴａ２Ｏ５の質量比［Ｔａ２Ｏ５／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．０３０未満、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計含有量に対するＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量の質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．４０５以上０．４６０未満、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＰ２Ｏ５の合計含有量に対するＳｉＯ２含有量の質量比［ＳｉＯ２／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）］が０．０５０〜０．２５０、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３およびＬｕ２Ｏ３の合計含有量に対するＧｄ２Ｏ３の質量比［Ｇｄ２Ｏ３／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）］が０．３６０未満、Ｇｄ２Ｏ３含有量が８．０質量％超、Ｌａ２Ｏ３含有量が３８〜４８質量％、Ｎｂ２Ｏ５含有量が１．０質量％未満、であり、屈折率ｎｄが１．７８〜１．８０の範囲であり、かつアッベ数νｄが４７〜５０の範囲であるガラスを提供することができる。
【００８５】
上述のガラスは、先に記載した組成調整を行うことにより、優れた熱的安定性とともに、屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄがそれぞれ上記範囲である高屈折率低分散特性を示すことができる。
【００８６】
上述のガラスは、熱的安定性の更なる向上の観点から、質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．４２０以上０．４６０未満であることが好ましい。
【００８７】
上述のガラスは、より一層の熱的安定性向上の観点から、質量比［（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．４２０以上０．４６０未満であって、かつ屈折率ｎｄが１．７８０〜１．７９５の範囲であることが好ましい。
【００８８】
上述のガラスは、下記の１つ以上を満たすことも好ましい。
・質量比［ＳｉＯ２／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）］が０．０６０〜０．２００の範囲である。
・質量比［Ｇｄ２Ｏ３／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３）］が０．３３０以下である。
・質量比［Ｔａ２Ｏ５／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．０２０以下である。
・質量比［（Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）／（Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３＋Ｌｕ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）］が０．０１２以下である。
【００８９】
上述のガラスは、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、および光学素子を得るためのガラスとして好適である。
【００９０】
即ち、他の態様によれば、上述のガラスからなるプレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、および光学素子が提供される。
【００９１】
また、他の態様によれば、上述のガラスをプレス成形用ガラス素材に成形する工程を備えるプレス成形用ガラス素材の製造方法が提供される。
【００９２】
また、他の態様によれば、上述のプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子ブランクを作製する工程を備える光学素子ブランクの製造方法も提供される。
【００９３】
更に他の態様によれば、上述の光学素子ブランクを研削および／または研磨することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法も提供される。
【００９４】
更に別の態様によれば、上述のプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法も提供される。
【００９５】
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。
例えば、上述の例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかる光学ガラスを得ることができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の２つ以上を任意に組合せることは、もちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、ガラスレンズ、レンズアレイ、回折格子、プリズムなどの各種光学素子の製造分野において有用である。