(57)【要約】光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器である。この光学ガラスは、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５−２５％のＢ２Ｏ３と、２５−４５％のＬａ２Ｏ３と、１５−３５％のＧｄ２Ｏ３と、０−１０％のＹ２Ｏ３と、０−１０％のＹｂ２Ｏ３と、２−１５％のＮｂ２Ｏ５と、０．５−１５％のＳｉＯ２と、１−１５％のＺｒＯ２と、０．５−１０％のＴｉＯ２と、０−１０％のＷＯ３とを含み、Ｎｂ２Ｏ５とＴｉＯ２の重量比Ｎｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２は２．１７−８．５であり、且つＴａ２Ｏ５を含有しない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５〜２５％のＢ２Ｏ３と、２５〜４５％のＬａ２Ｏ３と、１５〜３５％のＧｄ２Ｏ３と、０〜１０％のＹ２Ｏ３と、０〜１０％のＹｂ２Ｏ３と、２〜１５％のＮｂ２Ｏ５と、０．５〜１５％のＳｉＯ２と、１〜１５％のＺｒＯ２と、０．５〜１０％のＴｉＯ２と、０〜１０％のＷＯ３とを含み、Ｎｂ２Ｏ５とＴｉＯ２の重量比Ｎｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２は２．１７〜８．５であり、且つＴａ２Ｏ５を含有しないことを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の合計含有量は５０〜７５％であり、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３の合計含有量は１〜２０％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】
前記光学ガラスは、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏからなる群から選択される１種以上をさらに含み、且つ含有量として、ＺｎＯは０〜１５％で、ＢａＯは０〜１０％で、ＣａＯは０〜１０％で、ＳｒＯは０〜１０％で、ＭｇＯは０〜１０％で、Ｓｂ２Ｏ３は０〜１％で、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは合計０〜１０％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】
酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５〜２５％のＢ２Ｏ３と、０．５〜１５％のＳｉＯ２と、１〜１５％のＺｒＯ２と、０〜１５％のＺｎＯと、０〜１０％のＢａＯと、０〜１０％のＣａＯと、０〜１０％のＳｒＯと、０〜１０％のＭｇＯと、合計１〜２０％のＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３と、合計０〜１０％のＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏと、０〜１％のＳｂ２Ｏ３と、合計５０〜７５％のＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３とからなることを特徴である請求項１又は２に記載の光学ガラス。
【請求項５】
酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、８〜２２％のＢ２Ｏ３、３〜１０％のＳｉＯ２、３〜１２％のＺｒＯ２、合計５〜１５％のＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３、及び／又は合計５５〜７０％のＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項６】
Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２の重量比Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２は０．７５〜２で、好ましくは１〜１．５であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
Ｌａ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３との重量比Ｌａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．２８〜１．６２５であり、好ましくはＬａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．３〜１．６で、より好ましくは１．４〜１．５であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項８】
Ｙ２Ｏ３及び／又はＷＯ３を含有しないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項９】
ＺｒＯ２とＳｉＯ２の重量比はＺｒＯ２／ＳｉＯ２≧１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１０】
結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１１】
屈折率はｎｄ＞１．８７で、好ましくはｎｄ＞１．８８であり、アッベ数はｖｄ＞３８．０で、好ましくはｖｄ＞３９．０であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１２】
耐水性Ｄｗは３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級であり、耐酸性ＤＡは３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１３】
脈理はＣ級以上で、好ましくはＢ級以上で、より好ましくはＡ級であり、泡の程度はＡ級以上で、好ましくはＡ０級以上で、より好ましくはＡ００級であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１４】
透過率が７０％となる時に対応する波長λ７０は４２０ｎｍ以下で、好ましくは３９０ｎｍ以下であり、ガラス透過率が５％となる時に対応する波長λ５は３６０ｎｍ以下で、好ましくは３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１５】
密度は５．３ｇ／ｃｍ３未満で、好ましくは５．２３ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学ガラスで製造されることを特徴とするガラスプリフォーム又は光学素子。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光学素子を含むことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ガラスの技術分野に関し、具体的には、光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタルカメラ、撮像装置、投影装置などの発展に伴い、光学素子への要求が高まっており、従って、より高性能な光学ガラスの開発・製造が求められている。このうち、高屈折率低分散光学ガラスからなるレンズと、高屈折率高分散光学ガラスからなるレンズとを組み合わせると、色収差を補正し、光学系を小型化することができ、特に屈折率ｎｄが１．８７より大きく、アッベ数ｖｄが３８．０より大きい高屈折率低分散光学ガラスに対して、市場の要求が日増しに高まっている。
【０００３】
上記光学特性指数を満たすための配合の基本系はＢ−Ｌａ−Ｚｒ−Ｔａであることがより良く、ガラスを形成しやすく、生産に役立つが、Ｔａは高価であり、生産コストを抑えることに不利である。また、一般的に、高屈折低分散ガラスの配合系では、ガラスの屈折率を高めるように、比較的多くの希土類酸化物を導入する必要があるが、異なる配合系では、ランタン系酸化物を多く導入するほど、ガラス形成のしやすさに影響を与え、含有量が多くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、結晶化上限温度が高くなり、量産プロセスの製造に困難をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術に存在する高屈折低分散光学ガラスが失透しやすく、量産の困難性が高く、コストが高いという技術的問題を解決するため、光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、光学ガラスが提供される。この光学ガラスは、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５〜２５％のＢ２Ｏ３と、２５〜４５％のＬａ２Ｏ３と、１５〜３５％のＧｄ２Ｏ３と、０〜１０％のＹ２Ｏ３と、０〜１０％のＹｂ２Ｏ３と、２〜１５％のＮｂ２Ｏ５と、０．５〜１５％のＳｉＯ２と、１〜１５％のＺｒＯ２と、０．５〜１０％のＴｉＯ２と、０〜１０％のＷＯ３とを含み、Ｎｂ２Ｏ５とＴｉＯ２の重量比Ｎｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２は２．１７〜８．５であり、且つＴａ２Ｏ５を含有しない。
【０００６】
さらに、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の合計含有量は５０〜７５％であり、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３の合計含有量は１〜２０％である。
【０００７】
さらに、光学ガラスは、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏからなる群から選択される１種以上をさらに含み、且つ含有量として、ＺｎＯは０〜１５％で、ＢａＯは０〜１０％で、ＣａＯは０〜１０％で、ＳｒＯは０〜１０％で、ＭｇＯは０〜１０％で、Ｓｂ２Ｏ３は０〜１％で、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは合計０〜１０％である。
【０００８】
さらに、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、光学ガラスは、５〜２５％のＢ２Ｏ３と、０．５〜１５％のＳｉＯ２と、１〜１５％のＺｒＯ２と、０〜１５％のＺｎＯと、０〜１０％のＢａＯと、０〜１０％のＣａＯと、０〜１０％のＳｒＯと、０〜１０％のＭｇＯと、合計１〜２０％のＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３と、合計０〜１０％のＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏと、０〜１％のＳｂ２Ｏ３と、合計５０〜７５％のＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３とからなる。
【０００９】
さらに、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、光学ガラスは、８〜２２％のＢ２Ｏ３、３〜１０％のＳｉＯ２、３〜１２％のＺｒＯ２、合計５〜１５％のＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３、及び／又は合計５５〜７０％のＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３を含む。
【００１０】
さらに、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２の重量比Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２は０．７５〜２で、好ましくは１〜１．５である。
【００１１】
さらに、Ｌａ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３との重量比Ｌａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．２８〜１．６２５であり、好ましくはＬａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．３〜１．６で、より好ましくは１．４〜１．５である。
【００１２】
さらに、光学ガラスはＹ２Ｏ３及び／又はＷＯ３を含有しない。
【００１３】
さらに、ＺｒＯ２とＳｉＯ２の重量比はＺｒＯ２／ＳｉＯ２≧１である。
【００１４】
さらに、光学ガラスの結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満である。
【００１５】
さらに、光学ガラスの屈折率はｎｄ＞１．８７で、好ましくはｎｄ＞１．８８であり、アッベ数はｖｄ＞３８．０で、好ましくはｖｄ＞３９．０である。
【００１６】
さらに、光学ガラスの耐水性Ｄｗは３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級であり、耐酸性ＤＡは３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級である。
【００１７】
さらに、光学ガラスの脈理はＣ級以上で、好ましくはＢ級以上で、より好ましくはＡ級であり、泡の程度はＡ級以上で、好ましくはＡ０級以上で、より好ましくはＡ００級である。
【００１８】
さらに、光学ガラスの透過率が７０％となる時に対応する波長λ７０は４２０ｎｍ以下で、好ましくは３９０ｎｍ以下であり、ガラスの透過率が５％となる時に対応する波長λ５は３６０ｎｍ以下で、好ましくは３５０ｎｍ以下である。
【００１９】
さらに、光学ガラスの密度は５．３ｇ／ｃｍ３未満で、好ましくは５．２３ｇ／ｃｍ３未満である。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、ガラスプリフォーム又は光学素子が提供される。このガラスプリフォーム又は光学素子は上記いずれかの光学ガラスで製造される。
【００２１】
本発明のさらに別の態様によれば、上記いずれかの光学素子である光学素子を含む光学機器が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の技術的解決手段を用いれば、光学ガラスの成分、含有量及び特定成分間の使用量比率を厳密に制御することにより、本発明の光学ガラスはＴａ２Ｏ５を使用しない場合に、耐失透性を有し且つ性能が優れている高屈折低分散光学ガラスを得ることができ、また、本発明の光学ガラスは生産コストが低く、量産しやすい。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
なお、矛盾しない場合、本願における実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる。以下、実施例と結び付けて本発明を詳細に説明する。
【００２４】
本明細書において、特に断りのない限り、各成分の含有量は、すべて酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対する質量％で表す。ここで、「酸化物に換算した組成」とは、本発明のガラス構成成分である原料を溶融時にすべて酸化物に分解し転化すると仮定した場合に、この生成された酸化物の全質量を１００質量％としてガラス中に含有される各成分を表す時の組成である。
【００２５】
以下、各成分が光学ガラスにおいて果たす基本的な作用を説明するが、成分間の特定の含有量の配合比率による相乗作用又は予想もしない効果を不適切に限定するものではない。
【００２６】
ガラス成分
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの骨格を形成する成分であり、本発明においては、ガラスの溶融性、耐失透性を向上させ、ガラスの分散を低下させる働きを有する。しかし、その導入量が２５％を超えると、ガラスの安定性が低下し、且つ屈折率が低下し、その導入量が５％未満であると、ガラスの溶融性が低下し、本発明に必要な光学定数に達することができない。したがって、本発明のＢ２Ｏ３の含有量は５〜２５％であり、好ましくはＢ２Ｏ３の含有量は８〜２２％である。
【００２７】
ＳｉＯ２は、ガラスの骨格を構成する成分であり、耐失透性を向上させ、作業温度範囲を増大させる働きを有し、また、ガラスの化学的安定性を向上させ、ガラスの熱安定性を改善するなどの働きを有する。その含有量が１５％を超えると、ガラスの溶融性が低下し、且つ本発明に必要な屈折率を得ることができない。本発明において、ＳｉＯ２の含有量は０．５〜１５％で、好ましくはＳｉＯ２の含有量は３〜１０％である。
【００２８】
ＺｒＯ２は屈折率と安定性を高める成分である。中間酸化物としてガラスを形成するため、耐失透性及び化学的耐久性を向上させる働きも有する。ＺｒＯ２の含有量が１％未満であると、上記の所期の効果を得ることができず、ＺｒＯ２の含有量が１５％を超えると、失透傾向が強くなり、ガラス化が困難となる傾向がある。本発明において、ＺｒＯ２の含有量は１〜１５％であり、好ましくはＺｒＯ２の含有量は３〜１２％である。
【００２９】
本発明者らの研究によると、ＺｒＯ２／ＳｉＯ２≧１に制御することにより、密度軽量化の効果を得ることができる。好ましくは、ＺｒＯ２／ＳｉＯ２は３以下で、好ましくは０．７〜２で、より好ましくは１〜１．５である。
【００３０】
ＴｉＯ２もガラスの屈折率を高める働きを有し、且つガラスのネットワークの形成に関与することができ、適量導入すると、ガラスをより安定させる。しかし、過剰に含有させると、ガラスの分散が著しく増加するとともに、ガラスの可視光領域における短波長部分の透過率が低下し、ガラスが着色する傾向が増加する。本発明において、ＴｉＯ２の含有量は０．５〜１０％で、好ましくは０．５〜７％である。
【００３１】
Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率及び分散性を高める成分であり、ガラスの耐結晶性及び化学的安定性を向上させる働きも有する。ＴｉＯ２もガラスの屈折率を高める働きを有し、且つガラスのネットワークの形成に関与することができ、適量導入すると、ガラスをより安定させる。ＷＯ３は屈折率を高める働きを有し、発明者らの研究によると、本発明におけるＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３の合計含有量を１〜２０％の範囲に制御し、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３の合計含有量が１％未満であると、本発明の効果が得られなくなり、その含有量が２０％を超えると、ガラスの分散が著しく高まり、ガラスの可視光領域における短波長部分の透過率が低下し、着色の傾向が大きくなり、本発明のガラスの光学特性が得られなくなる。また、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３は、他の成分と合わされて、本発明のガラスの密度を効果的に低下させることができ、合計含有量は５〜１５％であることが好ましく、本発明において、ＷＯ３を含有しないことが好ましい。
【００３２】
本発明はガラス成分にＴａ２Ｏ５を導入しないが、Ｎｂ２Ｏ５又はＴｉＯ２を導入し、好ましくはＴｉＯ２とＮｂ２Ｏ５をガラス成分として共存させ、より好ましくはＮｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２を２．１７〜８．５に制御し、さらに好ましくはＮｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２を３．８〜６．５にし、さらに好ましくはＮｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２を４〜５．５にすることにより、高屈折低分散を実現し、ガラスの着色度を効果的に抑制するとともに、ガラスの結晶化上限温度を効果的に低下させ、また、ガラスの安定性を良好にすることができる。
【００３３】
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３は、いずれもガラスの屈折率を高める主成分であり、屈折率を高めることができるが、分散を著しく増大させることはない。本願において、一定量の上記希土類酸化物を添加すると、結晶化上限温度を低下させ、ガラスの耐失透性を向上させ、化学的安定性を改善することができ、溶融過程でガラスの泡が生じにくいなどの作用のため、上記技術的効果を実現し、発明の目的を達成するように、本発明の高屈折低分散ガラスの配合系におけるＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の合計含有量は５０％以上、且つ７５％以下とし、範囲は好ましくは５５−７０％とし、より好ましくは６０−６７％である。
【００３４】
しかし、一般的に、ランタン系酸化物を多く導入するほど、ガラス形成性に影響を与え、含有量が多くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、結晶化上限温度が高くなり、量産プロセスの製造に困難をもたらし、そのため、一般的に高屈折低分散性のランタン系酸化物の含有量が６０％以下であればこそ、ガラスが結晶化しにくいことを保証することができる。本発明の高屈折低分散ガラスでは、ランタン系酸化物Ｌａ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３との重量比Ｌａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３が１．２８〜１．６２５である様に成分及び含有量を制御することにより、ランタン系酸化物の含有量が６０％以下である場合や、６０％を超える場合にも、ガラスの結晶化上限温度が上昇しないことを保証することができる。結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満で、より好ましくは１２８０℃未満であると、成分のガラス形成性が良好で、溶融過程でガラスの泡が生じにくいことを確保することができ、さらに、良好な光学性能及び成形性能などを保証することができる。好ましくは、Ｌａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．３〜１．６で、より好ましくは、Ｌａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．４〜１．５である。
【００３５】
ＺｎＯはガラスの屈折率及び分散を調整することができ、適量のＺｎＯはガラスの安定性や溶融性を改善し、プレス成形性を改善する働きを有するが、その含有量が高すぎると、屈折率が低下し、本発明の要件を満たさないとともに、ガラスの耐失透性が低下し、結晶化上限温度が上昇する。したがって、本発明のＺｎＯの含有量は０〜１５％で、好ましくは０〜１０％で、より好ましくは０〜５％である。
【００３６】
ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＭｇＯのようなアルカリ土類金属の酸化物は、ガラスの化学的安定性を低下させ結晶化上限温度を上昇させることができるが、それぞれの含有量が１０％を超えると、ガラスの耐失透性が低下するため、本発明において、ＢａＯは０〜１０％で、ＣａＯの含有量は０〜１０％で、ＳｒＯの含有量は０〜１０％で、ＭｇＯの含有量は０〜１０％である。
【００３７】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、分相を抑制し、ガラスの安定性を向上させる成分である。その含有量が１０％を超えると、化学的安定性が著しく低下するか、又は屈折率が低下する傾向があり、好ましくはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計含有量は０〜１０％である。
【００３８】
本発明の代表的な実施形態によれば、光学ガラスが提供される。この光学ガラスは、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５〜２５％のＢ２Ｏ３と、２５〜４５％のＬａ２Ｏ３と、１５〜３５％のＧｄ２Ｏ３と、０〜１０％のＹ２Ｏ３と、０〜１０％のＹｂ２Ｏ３と、２〜１５％のＮｂ２Ｏ５と、０．５〜１５％のＳｉＯ２と、１〜１５％のＺｒＯ２と、０．５〜１０％のＴｉＯ２と、０〜１０％のＷＯ３とを含み、Ｎｂ２Ｏ５とＴｉＯ２の重量比Ｎｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２は２．１７〜８．５であり、且つＴａ２Ｏ５を含有しない。
【００３９】
本発明の技術的解決手段を用いれば、光学ガラスの成分、含有量及び特定成分間の使用量比率を厳密に制御することにより、本発明の光学ガラスはＴａ２Ｏ５を使用しない場合に、優れた耐失透性及び光学性能を有し、量産しやすく、且つ生産コストが低い。
【００４０】
本発明の代表的な実施形態によれば、光学ガラスは、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏからなる群から選択される１種以上をさらに含み、且つ含有量として、ＺｎＯは０〜１５％で、ＢａＯは０〜１０％で、ＣａＯは０〜１０％で、ＳｒＯは０〜１０％で、ＭｇＯは０〜１０％で、Ｓｂ２Ｏ３は０〜１％で、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは合計０〜１０％である。
【００４１】
本発明の代表的な実施形態によれば、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、光学ガラスは、５〜２５％のＢ２Ｏ３と、０．５〜１５％のＳｉＯ２と、１〜１５％のＺｒＯ２と、０〜１５％のＺｎＯと、０〜１０％のＢａＯと、０〜１０％のＣａＯと、０〜１０％のＳｒＯと、０〜１０％のＭｇＯと、合計１〜２０％のＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３と、合計０〜１０％のＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏと、０〜１％のＳｂ２Ｏ３と、合計５０〜７５％のＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３とからなる。ここで、Ｌａ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３との重量比Ｌａ２Ｏ３／Ｇｄ２Ｏ３は１．２８〜１．６２５である。光学ガラスの成分、含有量及び特定成分間の使用量比率を厳密に制御することにより、本発明の光学ガラスはＴａ２Ｏ５を使用しない場合に、より高い耐失透性及び優れた光学性能を有し、量産しやすく、且つ生産コストが低い。
【００４２】
好ましくは、本発明の代表的な実施形態によれば、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、前記光学ガラスは、８〜２２％のＢ２Ｏ３、３〜１０％のＳｉＯ２、３〜１２％のＺｒＯ２、合計５〜１５％のＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＷＯ３、及び／又は合計５５〜７０％のＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３を含む。
【００４３】
本発明において、Ｙ２Ｏ３は、ガラスの溶融性、耐失透性を改善することができるとともに、ガラスの結晶化上限温度を低下させることができるが、その含有量が一定量を超えると、ガラスの安定性、耐失透性が低下する。ＷＯ３は屈折率を高める働きを有するが、ＷＯ３の含有量が１０％を超えると、失透傾向が強くなり、ガラス化が困難になる傾向があり、分散が顕著に高まるとともに、ガラスの可視光領域における短波長側の透過率が低下し、着色の傾向が大きくなる。従って、本発明ではＷＯ３の含有量は０〜１０％であることが好ましい。本発明の代表的な実施形態によれば、光学ガラスはＹ２Ｏ３及び／又はＷＯ３を含有しないことが好ましい。
【００４４】
本発明において、Ｎｂ２Ｏ５の含有量とＳｉＯ２の含有量の比Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２を０．７５〜２に制御することにより、ガラスの溶融性を増加させ、ガラスの安定性を効果的に増加させ、脈理を生成しにくくし、ガラスの均質性を高くすることができるだけでなく、また、透過率を悪化させずガラスの屈折率、耐結晶性及び化学的耐久性を向上させる働きを有し、特にＮｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２が１〜１．５である場合に、効果が特に顕著である。
【００４５】
Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２成分を少量添加することにより、ガラスの清澄効果を高めることができるが、Ｓｂ２Ｏ３の含有量が１％を超えると、ガラスは清澄性能が低下する傾向があるとともに、その強い酸化作用が成形金型の劣化を促進する。従って、本発明において、Ｓｂ２Ｏ３の添加量は、好ましくは０〜１％、より好ましくは０〜０．５％である。ＳｎＯ２は清澄剤として添加されてもよいが、その含有量が１％を超えると、ガラスが着色され、又は、ガラスを加熱し、軟化してプレス成形などの再成形を行う時、Ｓｎが結晶核生成の起点となり、失透する傾向が生じる。したがって、本発明のＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０〜１％で、より好ましくは０〜０．５％であり、さらに好ましくは添加しない。ＣｅＯ２は作用及び添加量比率がＳｎＯ２と一致し、その含有量は、好ましくは０〜１％で、より好ましくは０〜０．５％であり、さらに好ましくは添加しない。
【００４６】
本発明の光学ガラスの性能に影響を与えず、一定量のＰ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｌｕ２Ｏ３及びＦなどの成分を適宜導入することができる。
【００４７】
本発明の光学ガラスは、高屈折率低分散ガラスであり、高屈折率低分散ガラスで製造されるレンズは、よく高屈折率高分散ガラスで製造されるレンズと組み合わせて、色収差補正に用いられ、また、光学ガラスをレンズとして使用する場合に、屈折率を高めるほどレンズを薄型化することが可能であり、光学機器の小型化に役立ち、本発明の光学ガラスの屈折率はｎｄ＞１．８７で、好ましくはｎｄ＞１．８８であり、アッベ数はｖｄ＞３８．０で、好ましくはｖｄ＞３９．０である。
【００４８】
光学ガラス素子は、製造及び使用の過程において、その研磨面が水、酸など様々な浸食媒体の作用に抵抗する能力が光学ガラスの化学的安定性と呼ばれ、それは、主にガラスの化学成分によって決定される。本発明の光学ガラスの耐水性Ｄｗ（粉末法）は３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級である。耐酸性ＤＡ（粉末法）は３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級である。ガラスの上限結晶化温度は、温度勾配炉法を用いてガラスの結晶化性能を測定し、ガラスを１８０＊１０＊１０ｍｍのサンプルに作製し、側面を研磨し、温度勾配（５℃／ｃｍ）を持つ炉内に入れて１４００℃に昇温し、４時間保温した後に、取り出して室温まで自然に冷却し、顕微鏡でガラスの結晶化状況を観察し、ガラスにおける結晶の出現に対応する最高温度をガラスの上限結晶化温度とする。ガラスの結晶化上限温度が低いほど、ガラスは高温時の安定性が高くなり、生産のプロセスパフォーマンスが良好になる。本発明の代表的な実施形態によれば、好ましくは、光学ガラスの結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満で、より好ましくは１２８０℃未満である。
【００４９】
本発明のガラスの短波長分光透過特性は着色度（λ７０／λ５）で表される。λ７０は、ガラスの透過率が７０％になる時に対応する波長であり、λ５は、ガラスの透過率が５％になる時に対応する波長であり、ただし、λ７０の測定は、互いに平行で光学研磨された２つの対向面を有する厚さが１０±０．１ｍｍであるガラスを用いて、２８０ｎｍから７００ｎｍの波長域内の分光透過率を測定し、透過率が７０％を示す波長である。分光透過率又は透過率とは、ガラスの上記表面に強度Ｉｉｎの光を垂直に入射し、ガラスを透過して１つの平面から強度Ｉｏｕｔの光を出射する場合の、Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎで表される量であり、ガラスの上記表面での表面反射損失の透過率も含む。ガラスの屈折率が高いほど、表面反射損失が大きくなる。したがって、高屈折率ガラスにおいて、λ７０の値が小さいということは、ガラス自体の着色が極めて少ないことを意味する。光学ガラスの透過率が７０％となる時に対応する波長（λ７０）λ７０は４２０ｎｍ以下で、好ましくは３９０ｎｍ以下であり、ガラスの透過率が５％となる時に対応する波長（λ５）は３６０ｎｍ以下で、好ましくは３５０ｎｍ以下である。
【００５０】
光学ガラスの密度は、温度２０℃における単位体積あたりの質量であり、単位はｇ／ｃｍ３であり、本発明の光学ガラスの密度は５．３未満で、好ましくは５．２３未満である。
【００５１】
脈理の程度とは、点光源とレンズで構成される脈理検査装置を用い、脈理が最も見えるような方向から、標準試料と比較検査を行い、それぞれがＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ級の４級に分けられ、Ａ級は、所定の検出条件で、目に見える脈理がないものであり、Ｂ級は、所定の検出条件で、薄くて分散した脈理があるものであり、Ｃ級は、所定の検出条件で、平行な脈理がわずかにあるものであり、Ｄ級は、所定の検出条件で、粗い脈理があるものである。従来の技術において、このような製品は、Ｔａ２Ｏ５のような貴金属の酸化物を用いない条件で、耐結晶性が低いため、２０ｍｍ以上の厚さの製品を製造すれば、結晶脈理が発生しやすい。一方、厚い仕様の製品は大口径（６０ｍｍより大きい）レンズの製造に必要な仕様である。現在、光学技術の発展により、大口径レンズに対するニーズがますます多くなり、さらに製造メーカが厚さ２０ｍｍ以上のブランク製品を提供することを要求している。
【００５２】
光学ガラスの泡品質は、ＧＢ／Ｔ ７９６２．８−２０１０に規定される測定方法に従って測定する。泡の程度とは、ガラス中の許容される泡の含有量の級であり、泡はガラス製品の外観品質に影響を与えるだけでなく、さらに、ガラスの光学性能、透明度、機械的強度などに影響を与え、ガラスに多くの悪影響を与えるため、ガラスの泡の程度を制御することは非常に重要であり、本発明は希土類酸化物Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３との合計含有量を制御することにより、さらに、ガラスの泡の程度がＡ級以上で、好ましくはＡ０級以上で、より好ましくはＡ００級であることを実現することができる。
【００５３】
本発明の別の態様によれば、ガラスプリフォーム又は光学素子が提供される。このガラスプリフォーム又は光学素子は上記いずれかの光学ガラスで製造される。本発明の光学プリフォームは、高屈折率低分散の特性を有し、本発明の光学素子は、高屈折率低分散の特性を有し、光学性能に優れた各種のレンズ、プリズムなどの光学素子を低コストで提供することができる。レンズの例としては、レンズ面が球面又は非球面である凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど、各種のレンズが挙げられる。このようなレンズは、高屈折率高分散ガラスで製造されるレンズと組み合わせることにより、色収差を補正することができ、色収差補正用のレンズとして好適である。また、光学系のコンパクト化にも有効なレンズである。また、プリズムにとって言えば、屈折率が高いため、撮像光学系に組み込まれることにより、光路を曲げ、必要な方向に向くことで、コンパクトで広角な光学系を実現することができる。
【００５４】
本発明のさらに別の態様によれば、上記いずれかの光学素子である光学素子を含む光学機器が提供される。本発明の光学機器はデジタルカメラ、ビデオカメラなどであってもよい。
【００５５】
以下、実施例と結び付けて本発明の有益な効果をさらに説明する。
【００５６】
実施例
光学ガラスの実施例
表１〜表９に示す組成を有するガラスを得るために、原料として炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物、硼酸などを用い、光学ガラスの成分に対応する原料を、比率で各原料を秤量して、十分に混合して調合原料とし、この調合原料を白金製坩堝内に入れ、１２００〜１４５０℃に加熱し、溶融、撹拌、清澄をして、均質な溶融ガラスを形成し、この溶融ガラスを適度に降温した後、予熱した金型に入れ、６５０〜７００℃で２〜４時間保持した後、徐冷し、光学ガラスを得る。また、各ガラスの特性を以下に示す方法により測定し、測定結果を表１〜表９に示す。
【００５７】
（１）結晶化上限温度
温度勾配炉法を用いてガラスの結晶化性能を測定し、ガラスを１８０＊１０＊１０ｍｍのサンプルに作製し、側面を研磨し、温度勾配（５℃／ｃｍ）を持つ炉内に入れて１４００℃に昇温し、４時間保温した後に、取り出して室温まで自然に冷却し、顕微鏡でガラスの結晶化状況を観察し、ガラスにおける結晶の出現に対応する最高温度をガラスの結晶化上限温度とする。
【００５８】
（２）屈折率ｎｄ及びアッベ数ｖｄ
屈折率と分散係数は、ＧＢ／Ｔ７９６２．１−２０１０に規定された方法に従って測定する。
【００５９】
（３）化学的安定性
ＧＢ／Ｔ  １７１２９の測定方法に従って耐水性Ｄｗ及び耐酸性ＤＡを測定する。
【００６０】
（４）脈理の程度
ＭＬＬ−Ｇ−１７４Ｂに規定された方法に従って測定する。
【００６１】
（５）泡の程度
光学ガラスの泡品質は、ＧＢ／Ｔ７９６２．８−２０１０に規定された測定方法に従って測定する。
【００６２】
（６）ガラスの着色度（λ７０、λ５）
２つの対向する光学研磨面を有する厚みが１０±０．１ｍｍのガラスサンプルを用いて分光透過率を測定し、その結果に基づいて算出する。
【００６３】
（７）密度
ＧＢ／Ｔ７９６２．２０−２０１０に規定された方法に従って測定する。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
【表２】
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【００６６】
【表３】
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【００６７】
【表４】
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【００６８】
【表５】
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【００６９】
【表６】
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【００７０】
【表７】
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【００７１】
【表８】
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【００７２】
【表９】
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【００７３】
光学プリフォームの実施例
表１における実施例１で得られた光学ガラスを所定の大きさに切断し、そして表面に窒化ホウ素粉末からなる離型剤を均一に塗布し、続いて加熱して、軟化し、プレス成形を行い、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど、各種のレンズ、プリズムのプリフォームを作製する。
【００７４】
光学素子の実施例
上記光学プリフォームの実施例で得られたプリフォームをアニールし、ガラス内部の歪みを低減するとともに、屈折率などの光学特性が所期の値になるように微調整する。
【００７５】
次に、各プリフォームを研削し、研磨し、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど、各種のレンズ、プリズムを作製する。得られた光学素子の表面には、反射防止膜を塗布してもよい。
【００７６】
以上は本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するものではなく、当業者にとって、本発明は様々な変更及び変更が可能である。本発明の精神及び原則内で行われた任意の修正、同等の置換、改善などは、いずれも本発明の範囲内に含まれるべきである。
【国際調査報告】
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