(57)【要約】【課題】鉛化合物等を実質的に含有せず、高屈折率、低比重、低線熱膨張係数を有し、しかもＴｇが低く精密プレス成形に適した光学ガラスを提供する。【解決手段】重量％で、Ｂ２Ｏ３：１５〜３６％、ＳｉＯ２：１７％以下、ＴｉＯ２：１〜３５％、Ｎｂ２Ｏ５：３４％以下、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：５〜３５％、ＺｎＯ：１１〜３７％、ＣａＯ：１〜１３％、ＭｇＯ：１０％以下、ＣａＯ＋ＭｇＯ：１〜１５％、ＺｒＯ２：１５％以下、Ｌａ２Ｏ３：４０％以下、Ｔａ２Ｏ５：１％未満、ＷＯ３：１％未満、ＢａＯ：１％未満、ＳｒＯ：１％未満、Ａｌ２Ｏ３：１０％以下、Ｌｉ２Ｏ：３．５％未満、Ｎａ２Ｏ：１０％以下、Ｋ２Ｏ：１０％以下、Ｙ２Ｏ３：１５％以下、Ｇｄ２Ｏ３：１５％以下の各ガラス成分を含有する構成とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｂ２Ｏ３：１５〜３６％、
ＳｉＯ２：０〜１７％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２：１〜３５％、
Ｎｂ２Ｏ５：０〜３４％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：５〜３５％、
ＺｎＯ：１１〜３７％（ただし、１１を含まない）、
ＣａＯ：１〜１３％（ただし、１３を含まない）、
ＭｇＯ：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、
ＣａＯ＋ＭｇＯ：１〜１５％、
ＺｒＯ２：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌａ２Ｏ３：０〜４０％（ただし、ゼロを含む）、
Ｔａ２Ｏ５：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、
ＷＯ３：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、
ＢａＯ：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、
ＳｒＯ：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、
Ａｌ２Ｏ３：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌｉ２Ｏ：０〜３．５％（ただし、ゼロを含み、３．５を含まない）、
Ｎａ２Ｏ：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、
Ｋ２Ｏ：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、
Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
の各ガラス成分を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
屈折率（ｎｄ）が１．７７〜１．９４の範囲、アッベ数（νｄ）が２３〜４３の範囲、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６１０℃以下、１００℃〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数（α）が９０×１０−７／℃以下、比重（ρ）が４．３０以下である請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
重量％で、
Ｂ２Ｏ３：１８〜３０％、
ＳｉＯ２：２〜１０％、
ＴｉＯ２：５〜２０％、
Ｎｂ２Ｏ５：０〜２５％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：１８〜３５％、
ＺｎＯ：１１．５〜２０％（ただし、１１．５を含まない）、
ＣａＯ：５〜１２％、
ＭｇＯ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
ＣａＯ＋ＭｇＯ：５〜１５％、
ＺｒＯ２：３〜９％、
Ｌａ２Ｏ３：１５〜３３％、
Ｔａ２Ｏ５：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＷＯ３：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＢａＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＳｒＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
Ａｌ２Ｏ３：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌｉ２Ｏ：０〜２％（ただし、ゼロを含む）、
Ｎａ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、
Ｋ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、
Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
の各ガラス成分を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項４】
屈折率（ｎｄ）が１．８６〜１．９０の範囲、アッベ数（νｄ）が２８〜３３の範囲、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６１０℃以下、１００℃〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数（α）が９０×１０−７／℃以下、比重（ρ）が４．２０以下である請求項３に記載の光学ガラス。
【請求項５】
重量％で、
Ｂ２Ｏ３：１８〜３２％、
ＳｉＯ２：０〜７％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２：１〜６％、
Ｎｂ２Ｏ５：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：５〜１８％、
ＺｎＯ：１８〜３７％、
ＣａＯ：２〜１２％、
ＭｇＯ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
ＣａＯ＋ＭｇＯ：２〜１２％、
ＺｒＯ２：０〜９％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌａ２Ｏ３：１５〜４０％、
Ｔａ２Ｏ５：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＷＯ３：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＢａＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＳｒＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
Ａｌ２Ｏ３：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌｉ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、
Ｎａ２Ｏ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｋ２Ｏ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
の各ガラス成分を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項６】
屈折率（ｎｄ）が１．７７〜１．８３の範囲、アッベ数（νｄ）が３６〜４２の範囲、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６００℃以下、１００℃〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数（α）が９０×１０−７／℃以下、比重（ρ）が４．３０以下である請求項５に記載の光学ガラス。
【請求項７】
重量％で、
Ｂ２Ｏ３：１５〜３４％、
ＳｉＯ２：０〜１７％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２：５〜２０％、
Ｎｂ２Ｏ５：５〜２０％、
ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：１０〜３５％
ＺｎＯ：１５〜３０％、
ＣａＯ：６〜１２．５％、
ＭｇＯ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、
ＣａＯ＋ＭｇＯ：６〜１５％、
ＺｒＯ２：０〜９％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌａ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｔａ２Ｏ５：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＷＯ３：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＢａＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
ＳｒＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、
Ａｌ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、
Ｌｉ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、
Ｎａ２Ｏ：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、
Ｋ２Ｏ：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、
Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、
の各ガラス成分を有することを特徴とする光学ガラス。
【請求項８】
屈折率（ｎｄ）が１．７８〜１．８４の範囲、アッベ数（νｄ）が２９〜３６の範囲、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５８０℃以下、１００℃〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数（α）が９０×１０−７／℃以下、比重（ρ）が３．９０以下である請求項７に記載の光学ガラス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学ガラスを精密プレス成形して作製されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学ガラス及びこの光学ガラスからなる光学素子に関し、より詳細には高屈折率で、ガラス転移温度が低く、線熱膨張係数が小さく、低比重な精密プレス成形に適した光学ガラス及びこの光学ガラスからなる光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に普及してきたデジタルカメラや家庭用ムービーカメラ等の光学機器においては、より小型且つ軽量で高性能な撮影光学系やファインダ光学系等が要望されている。このような光学系を設計する上で、使用する光学ガラスは屈折率（ｎｄ：１．７７〜１．９４）が高くて比重が小さくかつガラス転移温度（以下、「Ｔｇ」と記すことがある）の低いものが望ましい。
【０００３】
一方、光学機器の小型化、軽量化を図るために上記撮影光学系やファインダ光学系等においても、非球面レンズを使用することが近年多くなってきた。しかし、従来の切削・研磨によってレンズを非球面形状に加工することは難しく、必然的に生産コストが高くなっていた。そこで、非球面形状など加工困難な形状のガラスを比較的容易に成形できる技術として、モールド成形法（精密プレス成形法）が注目されている。この成形法によれば、従来は必要であったレンズの研磨および切削工程などが不要となり低コスト化が図れる。したがって、前述の高屈折率で低比重の光学ガラスを、精密プレス成形法を用いて非球面レンズにすることができれば、低コストで、小型且つ軽量で高性能な光学系が実現でき非常に有用的である。
【０００４】
この精密プレス成形法は再加熱方式とダイレクトプレス方式とに大別できる。再加熱方式は、ほぼ最終製品形状を有するゴブプリフォームあるいは研磨プリフォームを作成した後、これらのプリフォームを軟化点以上に再び加熱し、加熱した上下一対の金型によりプレス成形して最終製品形状とする方式である。一方、ダイレクトプレス方式は、加熱した金型上にガラス溶融炉から溶融ガラス滴を直接滴下し、プレス成形することにより最終品形状とする方式である。これらいずれの方式の精密プレス成形法でもガラスを成形する場合に、プレス金型をＴｇ近傍またはそれ以上の温度に加熱する必要がある。したがって、ガラスのＴｇが高いほどプレス金型を高温に加熱しなければならず、プレス金型の表面酸化や金属組成の変化が生じやすくなる。このため、金型寿命が短くなり生産コストの上昇を招く。金型劣化は、窒素などの不活性ガス雰囲気下で成形を行うことにより抑制することもできるが、雰囲気制御をするためには成形装置が複雑化し、加えて不活性ガスのランニングコストも要するため生産コストが上昇する。したがって、精密プレス成形法に用いるガラスとしてはＴｇのできるだけ低いものが望ましい。また、屈伏温度（以下、「Ａｔ」と記すことがある）についてもＴｇ同様に低い方が望ましい。
【０００５】
ところが、Ｔｇを低くするのに従来から用いられてきた鉛化合物や砒素化合物について人体への悪影響が近年懸念され始めた。このためこれらの化合物を使用しないことが市場の強い要請となってきた。そこで高い屈折率を有する光学ガラスにおいても、前記化合物を用いずにガラスのＴｇおよびＡｔを低くする技術がこれまでから種々提案されている。例えば、特許文献１および特許文献２では、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｌｉ２Ｏ系の光学ガラスにおいて、そのガラス組成比を特定範囲にすることにより低Ｔｇを実現する技術が提案されている。また特許文献３では、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系の光学ガラスにおいて、そのガラス組成比を特定範囲にすることにより高屈折率、低比重を実現する技術が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３０５７６９号公報（特許請求の範囲、
【０００３】〜
【０００４】）
【特許文献２】
特開平１４−３６２９３８号公報（特許請求の範囲、
【００１１】〜
【００１５】）
【特許文献３】
特開昭６１−２３２２４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１および特許文献２で提案されている光学ガラスはＴｇを低くすることにはある程度成功しているが、比重が高く、当該光学ガラスを採用した光学系では軽量化を実現しにくいという問題があった。また、特許文献３で提案されている光学ガラスはＬｉ２Ｏ成分を多く含有するため、線熱膨張が大きいという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところはＴｇが６１０℃以下、屈折率ｎｄが１．７７〜１．９４の範囲、アッベ数νｄが２３〜４３の範囲、１００℃〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数（α）が９０×１０−７／℃以下、比重（ρ）が４．３０以下である、鉛化合物を実質的に含有しない光学ガラスを提供することにある。
【０００９】
また本発明の目的は、上記の屈折率及びアッベ数を有し、生産性が高くコストパフォーマンスに優れた光学素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記目的を達成すべく種々の検討を重ねた結果、ガラス成分の種類とその組み合わせ、そして各ガラス成分の含有量を調整することにより前記目的を達成し得ることを見出した。具体的には、線熱膨張係数を大きくするＬｉ２Ｏの添加量を最小限に抑え、且つ線熱膨張係数を小さくし、低Ｔｇ化のためＺｎＯを適量添加すると同時に低比重と高屈折率のためＣａＯとＴｉＯ２とを所定量添加することにより低Ｔｇ、低比重、小さい線熱膨張係数、高屈折率を同時に実現し得ることを見出し本発明をなすに至った。
【００１１】
すなわち、前記目的を達成する請求項１の発明に係る光学ガラスは、重量％で、Ｂ２Ｏ３：１５〜３６％、ＳｉＯ２：０〜１７％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２：１〜３５％、Ｎｂ２Ｏ５：０〜３４％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：５〜３５％、ＺｎＯ：１１〜３７％（ただし、１１を含まない）、ＣａＯ：１〜１３％（ただし、１３を含まない）、ＭｇＯ：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、ＣａＯ＋ＭｇＯ：１〜１５％、ＺｒＯ２：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、Ｌａ２Ｏ３：０〜４０％（ただし、ゼロを含む）、Ｔａ２Ｏ５：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、ＷＯ３：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、ＢａＯ：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、ＳｒＯ：０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）、Ａｌ２Ｏ３：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、Ｌｉ２Ｏ：０〜３．５％（ただし、ゼロを含み、３．５を含まない）、Ｎａ２Ｏ：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、Ｋ２Ｏ：０〜１０％（ただし、ゼロを含む）、Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の各ガラス成分を有することを特徴とする。かかる構成により、屈折率（ｎｄ）を１．７７〜１．９４の範囲、アッベ数（νｄ）を２３〜４３の範囲、ガラス転移温度（Ｔｇ）を６１０℃以下、１００℃〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数（α）を９０×１０−７／℃以下、比重（ρ）を４．３０以下とすることができる。なお、以下「％」は特に断りのない限り「重量％」を意味するものとする。
【００１２】
請求項１の発明に係る光学ガラスの中でも、屈折率（ｎｄ）を１．８６〜１．９０の範囲と、より高屈折率にするには、次のようなガラス成分とするのがよい（請求項３）。すなわち、Ｂ２Ｏ３：１８〜３０％、ＳｉＯ２：２〜１０％、ＴｉＯ２：５〜２０％、Ｎｂ２Ｏ５：０〜２５％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：１８〜３５％、ＺｎＯ：１１．５〜２０％（ただし、１１．５を含まない）、ＣａＯ：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、ＣａＯ＋ＭｇＯ：５〜１５％、ＺｒＯ２：３〜９％、Ｌａ２Ｏ３：１５〜３３％、Ｔａ２Ｏ５：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＷＯ３：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＢａＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＳｒＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、Ａｌ２Ｏ３：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、Ｌｉ２Ｏ：０〜２％（ただし、ゼロを含む）、Ｎａ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、Ｋ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の各ガラス成分を有するようにする。
【００１３】
また、請求項１の発明に係る光学ガラスの中でも、アッベ数（νｄ）を３６〜４２の範囲と、より低分散にするには、次のようなガラス成分とするのがよい（請求項５）。すなわち、Ｂ２Ｏ３：１８〜３２％、ＳｉＯ２：０〜７％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２：１〜６％、Ｎｂ２Ｏ５：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：５〜１８％、ＺｎＯ：１８〜３７％、ＣａＯ：２〜１２％、ＭｇＯ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、ＣａＯ＋ＭｇＯ：２〜１２％、ＺｒＯ２：０〜９％（ただし、ゼロを含む）、Ｌａ２Ｏ３：１５〜４０％、Ｔａ２Ｏ５：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＷＯ３：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＢａＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＳｒＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、Ａｌ２Ｏ３：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、Ｌｉ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、Ｎａ２Ｏ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、Ｋ２Ｏ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の各ガラス成分を有するようにする。
【００１４】
請求項１の発明に係る光学ガラスの中でも、比重（ρ）を３．９０以下と、より低比重とするには、次のようなガラス成分とするのがよい（請求項７）。すなわち、Ｂ２Ｏ３：１５〜３４％、ＳｉＯ２：０〜１７％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２：５〜２０％、Ｎｂ２Ｏ５：５〜２０％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５：１０〜３５％、ＺｎＯ：１５〜３０％、ＣａＯ：６〜１２．５％、ＭｇＯ：０〜５％（ただし、ゼロを含む）、ＣａＯ＋ＭｇＯ：６〜１５％、ＺｒＯ２：０〜９％（ただし、ゼロを含む）、Ｌａ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、Ｔａ２Ｏ５：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＷＯ３：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＢａＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、ＳｒＯ：０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）、Ａｌ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｌｉ２Ｏ：０〜３％（ただし、ゼロを含む）、Ｎａ２Ｏ：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｋ２Ｏ：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｙ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）、Ｇｄ２Ｏ３：０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の各ガラス成分を有するようにする。
【００１５】
また本発明によれば、前記光学ガラスからなる光学素子および前記光学ガラスを精密プレス成形して作製したことを特徴とする光学素子が提供される。このような光学素子としてはレンズやプリズム、ミラーが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明に係る光学ガラスの各成分を前記のように限定した理由について以下説明する。まず、Ｂ２Ｏ３はガラス骨格を構成する成分（ガラスフォーマー）であり、その含有量が１５％未満であるとガラスが不安定となる。他方、Ｂ２Ｏ３の含有量が３６％を超えると所望の光学恒数が得られない。そこでＢ２Ｏ３の含有量を１５〜３６％の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を１８〜３０％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を１８〜３２％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を１５〜３４％の範囲とするのが好ましい。
【００１７】
ＳｉＯ２はガラス骨格を構成する成分（ガラスフォーマー）であり、ガラス骨格を強化しガラスの耐久性を向上する効果を奏するが、その含有量が１７％を超えるとガラスが高粘性になり成形性が悪化する。そこでＳｉＯ２の含有量を０〜１７％（ただし、ゼロを含む）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を２〜１０％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜７％（ただし、ゼロを含む）の範囲が好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜１７％（ただし、ゼロを含む）の範囲が好ましい。
【００１８】
ＴｉＯ２は、ガラスの比重を大きくすることなく屈折率を高める効果を奏する。ＴｉＯ２の含有量が１％未満であれば所望の効果を得ることができない。他方、含有量が３５％を超えるとガラスの光透過性が悪化する。そこで、ＴｉＯ２の含有量を１〜３５％の範囲とした。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を５〜２０％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を１〜６％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を５〜２０％の範囲とするのが好ましい。
【００１９】
Ｎｂ２Ｏ５は、ＴｉＯ２と同様の効果を奏するがＴｉＯ２に比べ比重がやや大きく、その含有量が３４％を超えるとガラスの安定性が悪化すると共に比重が大きくなる。そこで、Ｎｂ２Ｏ５の含有量を０〜３４％（ただし、ゼロを含む）の範囲とした。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を０〜２５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を５〜２０％の範囲とするのが好ましい。
【００２０】
ＴｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の含有量の総量が５％未満であれば所望の光学恒数と比重を得ることができず、他方含有量が３５％を超えるとガラスの光透過性が悪化する。そこで、ＴｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の含有量の総量を５〜３５％の範囲とした。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を１８〜３５％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を５〜１８％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を１０〜３５％の範囲とするのが好ましい。
【００２１】
ＺｎＯは、ガラスの線熱膨張係数を大きくすることなくガラス転移温度を低下させ、またガラスの耐候性を向上させる効果を奏する。ＺｎＯの含有量が１１％以下であると前記効果が十分には得られない。他方、ＺｎＯの含有量が３７％を超えるとガラスの安定性が低下し、失透しやすくなる。そこでＺｎＯの含有量を１１〜３７％（ただし、１１を含まない）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を１１．５〜２０％（ただし、１１．５を含まない）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を１８〜３７％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を１５〜３０％の範囲とするのが好ましい。
【００２２】
ＣａＯはガラスの屈折率を小さくせずに比重を飛躍的に小さくする効果を奏する。ＣａＯの含有量が１％未満では前記効果が十分には得られない。他方、ＣａＯの含有量が１３％以上であると失透しやすくなる。そこでＣａＯの含有量を１〜１３％（ただし、１３を含まない）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を５〜１２％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を２〜１２％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を６〜１２．５％の範囲とするのが好ましい。
【００２３】
ＭｇＯはＣａＯと同様の効果を奏するが、その含有量が１０％を超えると失透しやすくなる。そこでＭｇＯの含有量を０〜１０％（ただし、ゼロを含む）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を０〜５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜５（ただし、ゼロを含む）％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜１０％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００２４】
ＣａＯとＭｇＯの含有量の総量が１％未満では所望の比重が得られない。他方、ＣａＯとＭｇＯの含有量の総量が１５％を超えるとガラスの粘性が低下し溶融性、成形性が悪化する。そこでＣａＯとＭｇＯの含有量の総量を１〜１５％の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、総量を５〜１５％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、総量を２〜１２％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、総量を６〜１５％の範囲とするのが好ましい。
【００２５】
ＺｒＯ２は、ガラスの屈折率を高くする効果を奏するが、その含有量が１５％を超えると失透しやすくなる。そこでＺｒＯ２の含有量を０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を３〜９％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜９％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜９％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００２６】
Ｌａ２Ｏ３はガラスの屈折率を高くする効果を奏するが、その含有量が４０％を超えると所望の比重が得られなくなる。そこでＬａ２Ｏ３の含有量を０〜４０％（ただし、ゼロを含む）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を１５〜３３％の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を１５〜４０％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００２７】
Ｔａ２Ｏ５とＷＯ３はガラスの屈折率を高くする効果を奏するが、添加により極端に比重が大きくなるため、その含有量がそれぞれ１％以上になると所望の比重が得られなくなる。そこでＴａ２Ｏ５、ＷＯ３それぞれの含有量を０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００２８】
またＢａＯとＳｒＯは、光学恒数を調整する目的で添加することができるが、その含有量がそれぞれ１％以上であると所望の比重が得られなくなる。そこでＢａＯ、ＳｒＯの含有量をそれぞれ０〜１％（ただし、ゼロを含み、１を含まない）の範囲とした。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜０．５（ただし、ゼロを含む）％の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜０．５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００２９】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性を飛躍的に向上させる効果を奏するが、その含有量が１０％を超えるとガラスが失透しやすくなる。そこで、Ａｌ２Ｏ３の含有量を０〜１０％（ただし、ゼロを含む）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を０〜５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜８％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００３０】
Ｌｉ２ＯはＴｇを極端に低下させる効果を奏するが、その含有量が３．５％以上であると所望の線熱膨張係数を得られなくなる。そこで、Ｌｉ２Ｏの含有量を０〜３．５％（ただし、０を含み、３．５を含まない）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量を０〜２％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量を０〜３％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量を０〜３％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００３１】
Ｎａ２ＯとＫ２Ｏはガラスを安定化するとともにＴｇを低下させる効果を奏するが、その含有量がそれぞれ１０％を超えると所望の光学恒数が得られない。そこで、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの含有量をそれぞれ０〜１０％（ただし、ゼロを含む）の範囲と定めた。ここで、屈折率をより高くするには、含有量をそれぞれ０〜３％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。また分散をより小さくするには、含有量をそれぞれ０〜５％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。比重をより小さくするには、含有量をそれぞれ０〜８％（ただし、ゼロを含む）の範囲とするのが好ましい。
【００３２】
Ｙ２Ｏ３とＧｄ２Ｏ３はガラスの屈折率を高くする効果を奏するが、その効果はＬａ２Ｏ３に比べ劣るため、Ｌａ２Ｏ３の一部と置換して含有させるに留まる。その含有量はそれぞれ０〜１５％（ただし、ゼロを含む）の範囲である。
【００３３】
その他必要により、Ｐ２Ｏ５やＧｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３などの従来公知のガラス成分及び添加剤を本発明の効果を害しない範囲で屈折率の調整等を目的としてそれぞれ５％まで添加してももちろん構わない。
【００３４】
本発明の光学素子は前記光学ガラスを精密プレス成形することによって作製される。この精密プレス成形法としては、溶融したガラスをノズルから、所定温度に加熱された金型へ滴下しプレス成形するダイレクトプレス成形法、及びプリフォーム材を金型に載置してガラス軟化点以上に加熱してプレス成形する再加熱成形法が挙げられる。このような方法によれば研磨、研削工程が不要となり、生産性が向上し、また自由曲面や非球面といった加工困難な形状の光学素子を得ることができる。
【００３５】
成形条件としては、ガラス成分や成形品の形状などにより異なるが一般に、金型温度は３５０〜６００℃の範囲が好ましく、中でもガラス転移温度に近い温度域が好ましい。プレス時間は数秒〜数十秒の範囲が好ましい。またプレス圧力はレンズの形状や大きさにより２００ｋｇｆ／ｃｍ２〜６００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲が好ましく、高圧力でプレスするほど高精度の成形ができる。成形時のガラスの粘性としては１０１〜１０１２ｐｏｉｓｅの範囲が好ましい。
【００３６】
本発明の光学素子は、例えばデジタルカメラのレンズやレーザービームプリンタなどのコリメータレンズ、プリズム、ミラーなどとして用いることができる。
【００３７】
【実施例】
以下に本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００３８】
実施例１〜１６、比較例１〜５
各成分の原料としては炭酸塩、硝酸塩、酸化物等を使用し、表１及び表２に示す目標組成となるようにガラスの原料を調合し、粉末で十分に混合して調合原料とした。これを１，２００〜１，４００℃に加熱された電気炉中の白金坩堝に投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された金属製の鋳型に鋳込み、室温まで徐冷して各サンプルを製造した。これら各サンプルについてのｄ線に対する屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、１００℃から３００℃の線熱膨張係数（α）、比重（ρ）を測定した。測定結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００３９】
なお、これらの測定は日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）の試験方法に準じて行った。屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）とは−２０℃／時間で徐冷した時の値である。Ｔｇおよびαの測定は熱機械的分析装置「ＴＭＡ／ＳＳ６０００」（Ｓｅｉｋｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．社製）を用いて毎分５℃の昇温条件で行った。
【００４０】
【表１】
2005047732.tif 000002
【００４１】
【表２】
2005047732.tif 000003
【００４２】
実施例１〜１６の光学ガラスは、屈折率ｎｄが１．７８０〜１．８９０の範囲、アッベ数νｄが２９．６６〜４１．６６の範囲、Ｔｇが６０６℃以下、ρが４．２８以下、αが８７以下と、高屈折率、低分散、低比重、低線熱膨張であり、またＴｇが低く精密プレス成形に適しするものであった。この中でも実施例１〜５の光学ガラスは、屈折率ｎｄが１．８６２〜１．８９０の範囲と高屈折率のものであった。また実施例６〜１１の光学ガラスは、アッベ数νｄが３６．９２〜４１．６６の範囲と低分散のものであった。さらに実施例１２〜１６の光学ガラスは、比重ρが３．８７以下と低比重のものであった。
【００４３】
これに対して、Ｌｉ２Ｏの含有量が多い比較例１および比較例２の光学ガラスは線熱膨張係数に問題があった。また、ＺｎＯの含有が少ない比較例３の光学ガラスはガラス転移温度に問題があった。一方、ＺｎＯの含有が多い比較例５の光学ガラスは液相温度が高くガラス化しなかった。ＷＯ３とＴａ２Ｏ５の含有が多い比較例５の光学ガラスは比重に問題があった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の光学ガラスでは、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３の各ガラス成分を特定量含有させることにより、人体への悪影響が懸念される鉛化合物を用いることなく高屈折率、低比重、低線熱膨張係数、低Ｔｇを達成でき、優れた精密プレス成形性が得られる。
【００４５】
また本発明の光学素子は、前記光学ガラスを精密プレス成形することにより作製するので、生産効率が高く低コスト化が図れる。