JP2008137877A

JP2008137877A - 光学ガラスおよび光学素子

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Publication number: JP2008137877A
Application number: JP2006328631A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hachitani; 洋一蜂谷
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-19
Also published as: CN101196571A; US7989377B2; EP1930301A1; US20080132400A1; CN101196571B

Abstract

【課題】
高屈折率、低分散で異常部分分散性を有するとともに、加工性、耐失透性に優れ、脈理発生を抑制し得る光学ガラスを提供する。
【解決手段】
屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６０、アッベ数（νｄ）が６５〜７８、部分分散比が０．５３０以上、比重が４．０以下および液相温度における粘度が４ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする光学ガラス、およびカチオン成分として、カチオン％表示で、Ｐ^５＋２０〜５０％、Ａｌ^３＋０．１〜２０％、Ｍｇ^２＋０．１〜２０％、Ｃａ^２＋０〜２０％、Ｓｒ^２＋０〜２０％、Ｂａ^２＋０．１〜３０％、Ｙ^３＋０〜１０％を含むとともに、アニオン成分としてＦ⁻およびＯ^２−を含み、Ａｌ^３＋の含有量に対するＭｇ^２＋の含有量の比率Ｍｇ^２＋／Ａｌ^３＋が、カチオン％基準で１．２以下であることを特徴とする光学ガラスである。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラスおよび光学素子に関する。

さらに詳しくは、本発明は、カメラやプロジェクターなどに用いられるレンズ用ガラスとして好適な高屈折率、低分散で異常部分分散性を有し、加工性に優れた光学ガラス、および該光学ガラスからなる光学素子に関するものである。

カメラなどの光学系ではレンズの色収差をなくすため、アッベ数の異なるガラスを組み合わせる「色消し」の設計が一般的に取り入れられている。それにはアッベ数の差が大きいガラス同士を組み合わせると効果が大きい。特に、２次の色消しのためには通常の光学ガラスとは部分分散比が異なる異常部分分散ガラスが求められる。アッベ数が大きく異常部分分散性を有する光学ガラスとしては、アッベ数８０以上のフツリン酸塩ガラスが実用化されている。しかしながら、上記フツリン酸塩ガラスは屈折率が１．５以下であり、屈折力の大きいレンズには不向きであった。

一方、屈折率が１．５より大きな異常部分分散ガラスとしては、例えば屈折率１．５４〜１．６０、アッベ数６８〜７５、部分分散比０．５３７以上のフツリン酸塩ガラスが開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このフツリン酸塩ガラスは、機械的性質や熱的性質が劣り、特に摩耗度が大きく、加工性が極めて悪いという問題があった。そのため、加工コストが高くつくのを免れず、安価に高性能なレンズを供給することが困難であった。

また、軽量な異常部分分散ガラスとして、屈折率１．５４〜１．６０、アッベ数７０〜８０、比重４．１未満の光学ガラスが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この光学ガラスは、軽量であって、光学的性質に優れているものの、特許文献１に開示されているガラスと同様に、機械的性質や熱的性質がいずれも十分に満足し得るとはいえなかった。

一方、高屈折、低分散で異常部分分散性を有するガラスは液相温度が高くなり易い。このため、失透を避けるために低粘性のガラスを作製しなければならないが、このガラスを用いて光学素子を作製した場合、得られる光学素子表面に脈理が生じやすく、歩留まりが低下しやすいという課題を有していた。
特公平４−４３８５４号公報特開２００３−１６０３５６号公報

本発明は、このような事情のもとで、高屈折、低分散で異常部分分散性を有するとともに、加工性、耐失透性に優れ、脈理発生を抑制し得る光学ガラス、および該光学ガラスからなる高性能レンズなどの光学素子を提供することを目的とするものである。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の光学ガラスによりその目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、
（１）屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６０、アッベ数（νｄ）が６５〜７８、部分分散比が０．５３０以上、比重が４．０以下および液相温度における粘度が４ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする光学ガラス（以下、光学ガラスＩと称する）、
（２）カチオン成分として、カチオン％表示で、
Ｐ^５＋２０〜５０％
Ａｌ^３＋０．１〜２０％
Ｍｇ^２＋０．１〜２０％
Ｃａ^２＋０〜２０％
Ｓｒ^２＋０〜２０％
Ｂａ^２＋０．１〜３０％
Ｙ^３＋０〜１０％
を含むとともに、アニオン成分としてＦ⁻およびＯ^２−を含み、
Ａｌ^３＋の含有量に対するＭｇ^２＋の含有量の比率Ｍｇ^２＋／Ａｌ^３＋が、カチオン％基準で１．２以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、光学ガラスIIと称する）、（３）Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋およびＢａ^２＋の合計含有量Ｒ^２＋に対するＢａ^２＋含有量の比率Ｂａ^２＋／Ｒ^２＋が、カチオン％基準で０．５未満である上記（２）に記載の光学ガラス、
（４）アニオン％表示で、Ｆ⁻２０〜５０％を含む上記（２）または（３）に記載の光学ガラス、
（５）Ｂ^３＋を含まない上記（２）〜（４）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（６）磨耗度が５５０以下である上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の光学ガラス、および
（７）上記（１）〜（６）のいずれか１項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
を提供するものである。

本発明によれば、カメラやプロジェクターなどに用いられるレンズ用ガラスとして好適な高屈折率、低分散で異常部分分散性を有するとともに、加工性、耐失透性に優れ、脈理発生を抑制し得る光学ガラス、および該光学ガラスからなる高性能レンズなどの光学素子を提供することができる。

本発明の光学ガラスは、特に色収差を抑えるための異常部分分散ガラスとして好適に用いられる。またガラス転移点が低いため、低温度でプレス成形が可能であり、精密加工された型を用いたモールドプレス成形（精密プレス成形）にも好適である。

本発明の光学ガラスには、光学ガラスＩおよび光学ガラスIIの２つの態様がある。以下、光学ガラスＩおよび光学ガラスIIについて順次説明する。

（光学ガラスＩ）
光学ガラスＩは、屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６０、アッベ数（νｄ）が６５〜７８、部分分散比が０．５３０以上、比重が４．０以下および液相温度における粘度が４ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする。

光学ガラスＩは、屈折率（ｎｄ）が１．５４５〜１．６０であることが好ましく、１．５５〜１．６０であることがより好ましく、１．５６〜１．６０であることが特に好ましい。また、アッベ数（νｄ）が６６〜７８であることが好ましく、６７〜７８であることがより好ましく、６８〜７８であることが特に好ましい。さらに、光学ガラスＩは、部分分散比が０．５３０超であることが好ましく、０．５３５以上であることがより好ましく
、０．５３５〜０．５４５であることが特に好ましい。

ここに部分分散比とは、屈折率の波長依存性のうち、ある２つの波長域における屈折率差の割合を示すものであり、例えば、次の式で表される。

Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_ｃ）
（ここで、ｎ_ｇはｇ線（４３５．８３ｎｍ）、ｎ_ＦはＦ線（４８６．１３ｎｍ）、ｎ_ｃはｃ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率を示す。）
一般に、上記部分分散比とアッベ数との間にはほぼ直線関係が成り立つが、この直線関係から逸脱する性質を異常部分分散性という。

光学ガラスＩは、高屈折率、低分散性および異常部分分散性を有していることから、光学ガラスＩを用いることにより、レンズの色収差の補正やレンズユニットの小型化を有効に行うことができ、２次の色消しが可能な光学系を提供することができる。

光学ガラスＩは、比重が３．９５未満であることが好ましく、３．９０以下であることがより好ましく、３．５０〜３．９０であることが特に好ましい。このように、光学ガラスＩは軽量であることから、例えば、光学ガラスＩからなるレンズ等の軽量化を図ることができ、オートフォーカスなどの駆動モーターへの負荷を小さくすることができる。

また、光学ガラスＩは、液相温度での粘度が５ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましく、１０ｄＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、２０〜１０００ｄＰａ・ｓであることが特に好ましい。光学ガラスＩが、上記粘度を有することから、光学ガラスＩを用いることにより、大口径のレンズに適したガラス素材を脈理などの内部欠陥なく作製することができる。

また、光学ガラスＩの液相温度は８５０℃以下が好ましく、８００℃以下がより好ましく、７５０℃以下がさらに好ましい。

光学ガラスＩは、磨耗度が５５０以下であることが好ましく、５００以下であることがより好ましく、４５０以下であることがさらに好ましく、４００〜４５０であることが特に好ましい。

光学ガラスＩの磨耗度を上記範囲内にすることにより、加工時の摩耗が小さくなるとともに、研磨面が柔かくなり過ぎず、高い加工面精度を得ることができ、研磨面に研磨キズが残りにくくなる。

光学ガラスＩは、熱膨張係数が１６０×１０^−７／℃未満であることが好ましく、１５５×１０^−７／℃以下であることがより好ましく、１５０×１０^−７／℃以下であることがさらに好ましく、１３０×１０^−７／℃〜１５０×１０^−７／℃であることが特に好ましい。光学ガラスＩの熱膨張係数を上記範囲内にすることにより、耐熱衝撃性を向上することができ、研磨加工中に切削液の温度や洗浄媒体の温度差によるクラックが発生しにくくなる。さらにガラス表面に蒸着などによって被覆処理を施す場合に、室温まで冷却する時間を短縮することができる。

光学ガラスＩの具体的な組成としては、以下に説明する光学ガラスIIが有する組成を挙げることができる。

（光学ガラスII）
光学ガラスIIは、カチオン成分として、カチオン％表示で、
Ｐ^５＋２０〜５０％
Ａｌ^３＋０．１〜２０％
Ｍｇ^２＋０．１〜２０％
Ｃａ^２＋０〜２０％
Ｓｒ^２＋０〜２０％
Ｂａ^２＋０．１〜３０％
Ｙ^３＋０〜１０％
を含むとともに、アニオン成分としてＦ⁻およびＯ^２−を含み、
Ａｌ^３＋の含有量に対するＭｇ^２＋の含有量の比率Ｍｇ^２＋／Ａｌ^３＋が、カチオン％基準で１．２以下であることを特徴とする。

以下、光学ガラスIIの組成について詳しく述べるが、特記しない限り、％は、カチオン成分の場合、カチオン％、アニオン成分の場合、アニオン％を意味するものとする。

Ｐ^５＋はフツリン酸塩ガラスの基本成分であり、耐失透性、高屈折率を得るのに重要なカチオン成分である。２０％未満では耐失透性が低下し、屈折率も低下しやすい。逆に５０％を超えると失透性が悪化しアッベ数が小さくなりすぎることがある。従ってＰ^５＋は２０〜５０％であり、２５〜４５％が好ましく、３０〜４０％がより好ましく、３２〜３８％が特に好ましい。

Ａｌ^３＋はフツリン酸塩ガラスの耐失透性を向上させ、熱膨張を抑制する重要な成分である。０．１％未満では耐失透性が悪く、液相温度が高くなり高品質なガラスの熔解成形が困難になる。逆に２０％を超えても耐失透性が悪化する傾向がある。従ってＡｌ^３＋の含有量は０．１〜２０％であり、１〜２０％が好ましく、３〜１８％がより好ましく、５〜１５％が特に好ましい。

Ｍｇ^２＋はフツリン酸塩ガラスの耐失透性を向上させ、さらに比重を小さくし、摩耗度を下げ加工性を向上させる重要なカチオン成分である。Ｍｇ^２＋が０．１％未満ではその効果が得られにくく、２０％を超えると屈折率が低くなると同時に耐失透性が低下するおそれがある。従ってＭｇ^２＋の含有量は０．１〜２０％であり、１〜２０％であることが好ましく、３〜１８％であることがより好ましく、５〜１５％であることが特に好ましい。

また、光学ガラスIIにおいて、Ａｌ^３＋の含有量に対するＭｇ^２＋の含有量の比率Ｍｇ^２＋／Ａｌ^３＋は、カチオン％基準で１．２以下であり、１．１５以下が好ましく、１．１以下がより好ましく、０．７〜１．１がさらに好ましい。

高屈折率、低分散性および異常部分分散性を有するガラスは液相温度が高くなり易い。このため、失透を避けるために低粘性のガラスを作製しなければならないが、その結果、ガラスに脈理が生じやすく歩留まりが低下するという問題があった。この問題を解決するために本発明者が鋭意検討したところ、Ａｌ^３＋とＭｇ^２＋の含有量をそれぞれ上記範囲内にするとともに、Ａｌ^３＋の含有量に対するＭｇ^２＋の含有量の比率Ｍｇ^２＋／Ａｌ^３＋をカチオン％基準で１．２以下にすることにより、耐失透性を向上させつつ、熔融ガラス成形時におけるガラス粘性を増加させ脈理発生を抑制し得ることを見出し、上記問題を解決した。

Ｃａ^２＋はフツリン酸塩ガラスの耐失透性を向上させ、さらに摩耗度を下げ加工性を向上させるカチオン成分である。Ｃａ^２＋が２０％を超えると屈折率が低くなると同時に耐失透性が低下するおそれがある。従ってＣａ^２＋の含有量は０〜２０％であり、１〜２０％であることが好ましく、３〜１８％であることがより好ましく、５〜１５％であること
が特に好ましい。

Ｓｒ^２＋はフツリン酸塩ガラスの耐失透性を向上させ、屈折率を向上させるカチオン成分である。Ｓｒ^２＋が２０％を超えると屈折率が低くなると同時に耐失透性が低下するおそれがある。従ってＳｒ^２＋の含有量は０〜２０％であり、１〜２０％であることが好ましく、３〜１８％であることがより好ましく、５〜１５％であることが特に好ましい。

Ｂａ^２＋は比重や熱膨張を大きくし、さらに摩耗度を上げ加工性を悪化させる成分であるが、フツリン酸塩ガラスの耐失透性を向上させ、屈折率を向上させる目的で少量添加することが好ましい。Ｂａ^２＋が０．１％未満ではガラスが失透しやすく、Ｂａ^２＋が３０％を超えると摩耗度が大きくなり加工性が低下する傾向がある。従ってＢａ^２＋の含有量は０．１〜３０％であり、０．１〜２５％であることが好ましく、５〜２５％であることがより好ましく、１０〜２５％であることがさらに好ましく、１０〜２０％であることが特に好ましい。

光学ガラスIIにおいて、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋などのアルカリ土類金属イオンは、フツリン酸塩ガラスの光学特性を向上させ、加工性等を向上させるために導入されるが、上述したように、Ｂａ^２＋は、過剰導入により、比重や熱膨張を増大させ、摩耗度を上げて加工性を悪化させる働きをする。このため、光学ガラスIIにおいては、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋およびＢａ^２＋の合計含有量Ｒ^２＋に対するＢａ^２＋含有量の割合Ｂａ^２＋／Ｒ^２＋をカチオン％基準で０．５未満とすることが好ましい。Ｂａ^２＋／Ｒ^２＋は、０．４５以下とすることがより好ましく、０．４以下とすることがさらに好ましく、０．３〜０．４とすることが特に好ましい。Ｂａ^２＋／Ｒ^２＋が０．５以上になると摩耗度が大きくなり加工性が低下してしまう。

また、ガラスの耐失透性を向上させつつ、本発明の目的を達成させる上から、Ｒ^２＋を３５〜６０％とすることが好ましく、４０〜５５％とすることがより好ましく、４５〜５５％とすることが特に好ましい。

Ｙ^３＋は光学ガラスIIの屈折率を向上させるとともに、異常部分分散性を損なわず、耐失透性と加工性を向上させる重要なカチオン成分である。Ｙ^３＋は含有量が１０％を超えても失透する傾向があることから、Ｙ^３＋の含有量は０〜１０％とし、１〜１０％とすることが好ましく、１〜８％とすることがより好ましく、１〜５％とすることが特に好ましい。

Ｌａ^３＋は必須成分ではないが、異常部分分散性を損なわずに光学ガラスIIの屈折率を向上させるカチオン成分であり、Ｙ^３＋の補助として少量含有してもよい。但し、含有量が５％を超えるとガラスが失透しやすくなるため、Ｌａ^３＋の含有量は０〜５％であることが好ましく、０〜３％であることがより好ましく、０〜１％であることがさらに好ましい。

なお、発明の目的を達成する上から、上記カチオン成分の合計量を９５％超とすることが好ましく、９８％以上とすることがより好ましく、９９％以上とすることがさらに好ましく、１００％とすることが一層好ましい。

また、Ｓｂ^３＋、Ｚｎ^２＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋およびＳｉ^４＋は屈折率・アッベ数の調整、耐失透性の向上、熱的特性の調整、機械的特性の向上などの目的で合計で５％未満添加できる。好ましくは２％未満である。

Ｂ^３＋は、ガラス成分として導入した場合に、屈折率・アッベ数の調整、耐失透性の向
上、熱的特性の調整、機械的特性の向上などに効果があるが、Ｂ^３＋を多量に導入すると熔解温度が著しく上昇してしまう（例えば、１０００℃を超えてしまう）ため、使用可能な熔融設備が制限されてしまう。また、Ｆ⁻を含むガラスIIにＢ^３＋を導入すると、熔融時にＢやＦを含む白煙状の化合物が多量に発生してしまうため、集塵機で白煙を集め、破棄しなければならなくなる。加えて、白煙の発生によってガラス中のＢ^３＋およびＦ⁻の含有量が変化するため、ガラスの光学特性が変動しやすい。このため、ガラスIIがＢ^３＋を含有する場合、その含有量を０〜１％に制限することが好ましく、０〜０．５％に制限することがより好ましく、含有しないことがさらに好ましい。

Ｇｄ^３＋は、光学特性を調整可能な成分であり、ガラス成分として含有することも可能であるが、比重が増大するとともに、高価な原料であることからコストもアップする。そのため、ガラスIIがＢ^３＋を含有する場合、その含有量を３％未満に制限することが好ましく、１％未満に制限することがより好ましく、含有しないことがさらに好ましい。

アニオン成分であるＦ⁻はアッベ数を大きくし、異常部分分散性を向上させる不可欠な成分であるが、ガラスの構造を弱くするため、熱膨張や摩耗度を増大させる成分でもある。Ｆ⁻が２０％未満ではアッベ数が小さく、充分な異常部分分散性も得られない。逆に５０％を超えるとアッベ数が大きくなりすぎ、熱膨張係数や摩耗度も大きくなるおそれがあるとともに、精密プレス成形に使用すると揮発量が多くなってしまう。従ってＦ⁻の含有量は、２０〜５０％とすることが好ましく、２５〜４５％とすることがより好ましく、２５〜４０％とすることがさらに好ましく、３０〜４０％とすることが特に好ましい。

光学ガラスIIは、アニオン成分としてＦ⁻以外にＯ^２−を含む。Ｏ^２−の含有量は、５０〜８０％とすることが好ましく、５５〜７５％とすることがより好ましく、６０〜７５％とすることがさらに好ましく、６０〜７０％とすることが特に好ましい。

光学ガラスIIは、アニオン成分として、Ｆ⁻、Ｏ^２−以外の成分、例えばＣｌ⁻やＩ⁻などのハロゲンを添加することもできるが、発明の目的を達成する上からＦ⁻とＯ^２−の合計含有量を９５％以上とすることが好ましく、９８％以上とすることがより好ましく、９９％以上とすることがさらに好ましく、１００％とすることが特に好ましい。

光学ガラスIIは、磨耗度が５５０以下であることが好ましく、５００以下であることがより好ましく、４５０以下であることがさらに好ましく、４００〜４５０であることが特に好ましい。

光学ガラスIIの磨耗度を上記範囲内にすることにより、加工時の摩耗が小さくなるとともに、研磨面が柔かくなり過ぎず、高い加工面精度を得ることができ、研磨面に研磨キズが残りにくくなる。

光学ガラスIIの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比、比重、液相温度における粘度、液相温度および熱膨張係数は、上記光学ガラスＩと同様であることが好ましい。

光学ガラスＩまたは光学ガラスIIは、例えば、得ようとするガラス組成に対応する燐酸塩、フッ化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化物などの原料を、所定量秤量し、混合した後、耐熱坩堝中で９００〜１０００℃程度で熔解し、攪拌、清澄することにより作製することができる。

水酸化物や水和物などの原料は、フッ素の揮発を促進するため使用しないことが好ましい。また熔解時には、耐熱蓋を用いることが望ましい。

光学ガラスＩまたは光学ガラスIIは、熔解温度が低いことも一つの特徴であり、９００℃での熔解が可能である。そのため熔解中におけるガラス成分の揮発を抑制することができ、環境負荷を小さくすることができる。ガラスＩおよびガラスIIは、ガラス原料を９００℃で１時間熔解したときの重量減少が１０％以下、好ましくは５％以下であり、特に好ましくは０．１〜３％である。

攪拌、清澄処理が施されたガラスは、必要に応じて、鋳込み成形、棒材成形、プレス成形などの成形法により所定形状に成形される。熔融状態のガラスを成形する場合、高温のガラス表面からの成分の揮発は脈理発生の原因となる。ガラス成分の揮発を抑制するためには、熔融ガラスを乾燥雰囲気中で流出、成形する方法、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中（乾燥不活性ガスであることがより望ましい）で流出、成形する方法が好ましい。鋳込み成形により成形する場合、鋳型内のガラスが極力雰囲気に曝されないようにすることが好ましいことから、貫通孔を有する鋳型を用い、貫通孔の一方の開口部から熔融ガラスを導入して貫通孔内にガラスを満たし、貫通孔内で成形したガラス成形体を貫通孔の他方の開口部から引き出す方法が好ましい。鋳型から取り出したガラス成形体は、急冷による破損を防止するため、成形体内部の温度と表面の温度を近づける操作を行うことが好ましく、例えば、予めガラス転移温度付近の温度に加熱されたアニール炉に移し、室温まで徐冷することが好ましい。その後、適宜、切断、研削、研磨処理が施されて、所望組成のガラスからなるガラスゴブに成形される。

次に、本発明の光学素子について説明する。
本発明の光学素子は、光学ガラスＩまたは光学ガラスIIからなることを特徴とする。
上述したように、光学ガラスＩおよび光学ガラスIIは、加工性、耐失透性に優れ、脈理発生を抑制し得るものであることから、これらの光学ガラスからなる光学素子は、表面精度および透明性が高く、生産性が高いものであるといえる。

光学素子としては、例えば、非球面レンズ等のレンズ、レンズアレイ、回折格子、プリズムなどを挙げることができる。

本発明の光学素子を製造する方法としては、光学ガラスＩまたは光学ガラスIIからなるガラス成形体やガラスゴブを精密プレス成形する方法、または光学ガラスＩまたは光学ガラスIIからなるガラス成形体を、適宜、切断、研削、研磨する方法等を挙げることができ、特に精密プレス成形により成形する方法が好ましい。

上記精密プレス成形はモールドオプティクス成形とも呼ばれ、当該技術分野において周知の方法である。光学素子において、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（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）というが、精密プレス成形によれば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、プレス成形によって光学機能面を形成することができ、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。

精密プレス成形に使用するプレス成形型としては公知のもの、例えば炭化珪素、ジルコニア、アルミナなどの耐熱性セラミックスの型材の成形面に離型膜を設けたものを使用することができるが、中でも炭化珪素製のプレス成形型が好ましく、離型膜としては炭素含有膜などを使用することができる。耐久性、コストの面から特にカーボン膜が好ましい。

精密プレス成形では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため成形時の雰囲気を非酸化性ガスにすることが望ましい。非酸化性ガスとしては窒素、窒素と水素の混合ガス
などが好ましい。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。

実施例１〜４および比較例１
得ようとするガラス組成に対応する燐酸塩、フッ化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化物などの原料を、所定量秤量し、混合した後、耐熱坩堝中で９００〜１０００℃程度で熔解し、攪拌、清澄することにより作製することができる。
表１に示す各ガラス組成に対応する、燐酸塩、フッ化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化物などの原料を、所定量秤量し、混合した後、白金坩堝中で熔解した。実施例１〜４のガラスは９００〜１０００℃の温度で熔解した。
ガラスの攪拌・清澄を行った後、鉄板上に流し出してガラスブロックに成形した。このガラスブロックをガラス転移点付近の温度に加熱しておいた炉に移し、室温までアニール処理した。

得られたガラスブロックより各種測定用のサンプルを切り出し、その物性を下記のように測定した。

屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０１に基づいて測定した。

部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）は、ｇ線、Ｆ線、ｃ線の各屈折率であるｎ_ｇ、ｎ_Ｆ、ｎ_ｃからＰ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_ｃ）により求めた。

ガラス転移点（Ｔｇ）および熱膨張係数（α）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０８に基づいて測定した。なお、熱膨張係数は、ガラス転移点が３００℃未満の実施例もあるので、全て１００℃から２５０℃の範囲で測定した。

比重（Ｓｇ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０５に基づいて測定した。

摩耗度（ＦＡ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−１０に基づいて測定した。
ヌープ硬さは、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０９に基づいて測定した。

実施例１〜４より、本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．５５７０８〜１．５６１０３と高く、アッベ数（νｄ）が７１．５０〜７１．８８と高く、アッベ数（νｄ）と部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）の関係から、異常部分分散性を有していることが分かる。また、本発明の光学ガラスは、比重が３．７５〜３．８６と小さく（軽量であり）、液相温度における粘度が４〜１５０と大きく(脈理発生を抑制し得るものであり)、磨耗度が４６０〜４８０と小さい（加工性に優れている）ことが分かる。

また、実施例１〜４と比較例１とを対比することにより、Ｍｇ^２＋を含まず、Ｂａ^２＋を３０．６％含む比較例１の光学ガラスは、ガラスの比重が４．０５と大きく（重く）、液相温度における粘度が３ｄＰａ・ｓと小さく（脈理発生を招きやすく）、磨耗度が６２０と高い（加工性が低い）ことが分かる。

実施例５
表１に示す実施例１のガラス組成に対応するように秤量した各ガラス原料を、熔融容器内で加熱、熔解し、清澄、均質化した熔融ガラスを作製し、この熔融ガラスを流出して鋳型に鋳込んで、棒状、板状等の形状を有するガラス成形体を得た。
これらガラス成形体を徐冷した後、上記ガラス成形体を切断あるいは割断することによりカットーピースと呼ばれるガラス片に分割し、ガラス片を機械加工して、表面全体が滑らかな所定重量の精密プレス成形用ガラスゴブとした。このガラスゴブの表面には必要に応じて離型膜を形成してもよい。
次いで上記ガラスゴブを精密プレス成形型に導入し、ガラスゴブと上記型を一緒に加熱し、精密プレス成形して光学素子を作製した。

このようにして、実施例１のガラスからなる光学素子を作製した。得られた光学素子は
、透明性が高く、その表面には研磨キズや脈理等の欠陥は認められず、高品質の光学素子を得ることができた。また、機械加工の際、ガラスを破損することもなかった。

上記方法ではガラスゴブと精密プレス成形型を一緒に加熱したが、予熱した精密プレス成形型に、別途加熱したガラスゴブを導入して精密プレス成形し、光学素子を製造してもよい。
なお、ガラス成形体の作製、ガラス片の作製、ガラスゴブの作製、ガラスゴブの精密プレス成形などは公知の方法を適用することができる。

このようにして非球面レンズなどの各種レンズをはじめとする光学素子を製造することができた。光学素子表面には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。

比較例２
実施例１のガラスに代え、比較例１のガラスを用いた以外は、実施例５と同様にして光学素子を作製した。
得られた光学素子の表面には、研磨キズや脈理等の欠陥が認められた。また、機械加工の際、ガラスの一部が破損した。

本発明の光学ガラスは、高屈折率、低分散で異常部分分散性を有し、加工性、耐失透性に優れ、脈理発生を抑制し得るものであるため、色収差を抑えるための異常部分分散ガラスとして、例えばカメラやプロジェクターなどに使用されるレンズに好適に用いられる。

Claims

屈折率（ｎｄ）が１．５４〜１．６０、アッベ数（νｄ）が６５〜７８、部分分散比が０．５３０以上、比重が４．０以下および液相温度における粘度が４ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする光学ガラス。
カチオン成分として、カチオン％表示で、
Ｐ^５＋２０〜５０％
Ａｌ^３＋０．１〜２０％
Ｍｇ^２＋０．１〜２０％
Ｃａ^２＋０〜２０％
Ｓｒ^２＋０〜２０％
Ｂａ^２＋０．１〜３０％
Ｙ^３＋０〜１０％
を含むとともに、アニオン成分としてＦ⁻およびＯ^２−を含み、
Ａｌ^３＋の含有量に対するＭｇ^２＋の含有量の比率Ｍｇ^２＋／Ａｌ^３＋が、カチオン％基準で１．２以下であることを特徴とする光学ガラス。
Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋およびＢａ^２＋の合計含有量Ｒ^２＋に対するＢａ^２＋含有量の比率Ｂａ^２＋／Ｒ^２＋が、カチオン％基準で０．５未満である請求項２に記載の光学ガラス。
アニオン％表示で、Ｆ⁻２０〜５０％を含む請求項２または請求項３に記載の光学ガラス。
Ｂ^３＋を含まない請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
磨耗度が５５０以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
請求項１〜請求項６のいずれか１項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。