JP2009096645A

JP2009096645A - 光学ガラス

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Publication number: JP2009096645A
Application number: JP2007267046A
Authority: JP
Inventors: Jie Fu; 杰傅
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP5602987B2; US8080491B2; US20090124481A1

Abstract

【課題】高屈折率低分散の光学特性を有する光学ガラスを提供すること。
【解決手段】横軸をアッベ数νｄ、縦軸を屈折率ｎｄとしたνｄ−ｎｄ座標において、
Ａ（５３，１．７０）、Ｂ（５３，１．８７）、Ｃ（４０，１．８７）の３点にて囲まれる範囲のアッベ数及び屈折率を有し、酸化物基準のｍｏｌ％でＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量を２５〜６５％、Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）を２０〜５５％含有し、かつＬａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の値が０．４以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、低分散で高屈折率の光学特性を有する光学ガラスに関する。

近年、光学系を使用する機器の高集積化及び高機能化が急速に進められ、光学系に対する高精度化、軽量、小型化の要求がますます強まっている。中でも、デジタルカメラの普及に伴い、小型レンズの需要は高まっており、レンズ枚数の削減を図るため、高屈折率ガラスを用いたレンズを使用した光学設計が主流になりつつある。特に従来のガラスを高屈折率低分散化したガラスの要求がますます強くなってきている。

屈折率を高める方法として、一般的な高屈折率低分散ガラスでは、高屈折率付与成分として、一般的に希土類酸化物が使用される。特にＬａ_２Ｏ_３は高屈折率低分散ガラスを安定的に生産することを容易にするため、最も頻繁に使用されている。

しかし近年、汎用のＬａ_２Ｏ_３を主成分とする光学ガラスよりもさらに低分散領域の光学ガラスが求められるようになっている。このようなガラスを製造したい場合、Ｇｄ_２Ｏ_３等がＬａ_２Ｏ_３よりも低分散化作用の強いことに着目し、Ｌａ_２Ｏ_３の一部をＧｄ_２Ｏ_３等に置き換える試みがされてきた。しかし、単純にＬａ_２Ｏ_３の一部又は全部をＧｄ_２Ｏ_３等に置き換えても、ガラス化自体が著しく困難になるため、実用的な手法とはならなかった。さらに、この手法では屈折率までも低下してしまいやすく、高屈折率を維持しながら低分散化を図ることは、現実的には難しかった。例えば、特許文献１では、Ｌａ_２Ｏ_３を主成分系にＧｄ_２Ｏ_３とＹ_２Ｏ_３を導入した高屈折率低分散の光学ガラスが開示されているが、この特許に記載されるガラスは１．８７５以上の高屈折率を実現しているものの、アッベ数が４０前後であり、市場のニーズを十分に満たすことができない。
特開２００１−３４８２４４号公報

上に述べたようにＬａ_２Ｏ_３を主成分とする既存のガラスでは、高屈折率を維持しながら更なる低分散化（アッベ数を大きくする）を図るのが難しいという課題があった。また、Ｌａ_２Ｏ_３を主成分とする既存のガラスの構成成分を一部置き換え、高屈折率を維持しつつ低分散を有する光学ガラスを製造するのも同様に困難であった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、従来の光学ガラスでは実現できなかった高屈折率低分散領域の光学ガラスを提供する。

本発明者は、ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３各々及びそれらの合計含有量を制限した上で、Ｌａ_２Ｏ_３の代わりにＧｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、及びＬｕ_２Ｏ_３を多量に含有させることにより本発明を完成するに至った。さらに本発明者は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５を適宜含有させることでＬａ_２Ｏ_３の代わりにＧｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、及びＬｕ_２Ｏ_３を多量に含有させることが可能となり、それにより、従来にない特定範囲の光学定数を有する高屈折率低分散光学ガラスを提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）アッベ数（νｄ）をｘ軸とし、屈折率（ｎｄ）をｙ軸としたｘｙ直交座標において、Ａ（５３，１．７０）、Ｂ（５３，１．８７）、Ｃ（４０，１．８７）の３点にて囲まれる範囲のアッベ数及び屈折率を有し、酸化物基準のｍｏｌ％でＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量を２５〜６５％、Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）を２０〜５５％含有し、かつＬａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の値が０．６以下であることを特徴とする光学ガラス。

（２）酸化物基準のｍｏｌ％で、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５からなる群より選択される１種以上を３％以上含有し、かつ（Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５の合計含有量）／（ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量）の値が０．１〜０．８であることを特徴とする（１）に記載の光学ガラス。

（３）屈折率ｎｄが１．７６以上、アッベ数νｄが４４以上である（１）又は（２）に記載の光学ガラス。

（４）酸化物基準のｍｏｌ％で、Ｐ_２Ｏ_５を０〜２０％含有する（１）から（３）のいずれかに記載の光学ガラス。

（５）酸化物基準のｍｏｌ％で、Ａｌ_２Ｏ_３及びＧａ_２Ｏ_３を合計で３０％以下含有する（１）から（４）のいずれかに記載の光学ガラス。

（６）酸化物基準のｍｏｌ％で、ＧｅＯ_２を０〜３０％含有する（１）から（５）のいずれかに記載の光学ガラス。

（７）フッ素を含有する（１）から（６）いずれかに記載の光学ガラス。

（８）酸化物基準のｍｏｌ％で、
ＳｉＯ_２３〜６５％及び
Ｂ_２Ｏ_３３〜６５％並びに
Ｌａ_２Ｏ_３０〜２０％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３０〜５５％及び／又は
Ｄｙ_２Ｏ_３０〜５５％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３０〜５５％及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３０〜５５％
ただしＬｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）２０〜５５％、及び／又は
Ａｌ_２Ｏ_３０〜３０％及び／又は
ＧｅＯ_２０〜３０％及び／又は
Ｇａ_２Ｏ_３０〜３０％及び／又は
Ｐ_２Ｏ_５０〜２０％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ０〜１０％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ０〜１０％及び／又は
Ｋ_２Ｏ０〜１０％及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ０〜１０％
ただしＲｎ_２Ｏ（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）の合計含有量が０〜１０％、及び／又は
ＺｎＯ０〜１５％及び／又は
ＢａＯ０〜１５％及び／又は
ＳｒＯ０〜１５％及び／又は
ＣａＯ０〜１５％及び／又は
ＭｇＯ０〜１５％
ただしＲＯ（ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１５％、及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３０〜２５％及び／又は
ＳｎＯ_２０〜１０％及び／又は
ＺｒＯ_２０〜１０％及び／又は
ＴｉＯ_２０〜１０％
ただしＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２及びＴｉＯ_２の合計含有量が０〜１０％、及び／又は
ＷＯ_３０〜１０％及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５０〜１０％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５０〜１０％
Ｓｂ_２Ｏ_３０〜５％
Ａｓ_２Ｏ_３０〜５％
ただしＳｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３の合計含有量を０〜５％含有する（１）から（７）のいずれかに記載の光学ガラス。

（９）（１）から（８）のいずれかの光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。

（１０）（９）に記載のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。

（１１）（１）から（８）のいずれかの光学ガラスからなる光学素子。

本発明によれば、高屈折率低分散の光学特性を有するとともに、従来の光学ガラスに比べて安定に生産することができるようになった。

本発明は、横軸をアッベ数νｄ、縦軸を屈折率ｎｄ、としたνｄ−ｎｄ座標（ｘｙ直交座標）において、Ａ（５３，１．７０）、Ｂ（５３，１．８７）、Ｃ（４０，１．８７）の３点にて囲まれる範囲のアッベ数及び屈折率を有し、酸化物基準のｍｏｌ％でＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量を２５〜６５％、Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）を２０〜５５％含有し、かつＬａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の値が０．６以下であることを特徴とする。

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。

［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基準のｍｏｌ％で表示されるものとする。「酸化物基準」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、炭酸塩、硝酸塩等が、溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定し、生成酸化物の総モル分率を１００ｍｏｌ％とした場合に、ガラス中に含有される各成分の含有量を表記した組成である。

＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ_２は、ガラス形成酸化物となる成分であり、ガラスの耐失透性及び液相温度に対する粘性を高くするのに非常に効果がある成分である。従って、下限は３％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。ただし、過剰に含有すると屈折率を低下させやすくなるため、本発明が目的とする屈折率を得る為には、上限を６５％とすることが好ましく、６０％とすることがより好ましく、５０％とすることが最も好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス形成酸化物となる成分であり、ガラスの耐失透性及び液相温度に対する粘性を高くするのに非常に効果がある成分である。従って、下限は３％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、１０％とすることが最も好ましい。ただし、過剰に含有すると屈折率を低下させやすくなるため、本発明が目的とする屈折率を得る為には、上限を６５％とすることが好ましく、６０％とすることがより好ましく、５０％とすることが最も好ましい。

ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３成分は安定したガラスを得るのに少なくともいずれか１種以上を含むのが好ましい。安定したガラスを得るためには、上記成分の合計含有量の下限は２５％であることが好ましく、３０％であることがより好ましく、３５％であることが最も好ましい。ただし、過剰に含有すると屈折率を低下させやすくなるため、合計含有量の上限を６５％とすることが好ましく、６０％とすることがより好ましく、５５％とすることが最も好ましい。

本発明においては、通常のＬａ_２Ｏ_３を主成分とする高屈折率低分散ガラスと比較して、Ｌａ_２Ｏ_３の代わりにＧｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、及びＬｕ_２Ｏ_３を多量に含有させることにより、さらなる低分散化を実現している。これは後述するＧａ_２Ｏ_３等の成分を適切に含有させることにより実現できるものである。すなわち、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３（Ｌｎ_２Ｏ_３は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、及びＬｕ_２Ｏ_３の合計含有量を示す。）が０．６以下、より好ましくは０．５以下、最も好ましくは０．４以下となるように各成分を含有させることが好ましい。

Ｌｎ_２Ｏ_３（Ｌｎは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ，Ｌｕより選択される１種以上を示す）成分は、低分散を保ちつつ（アッベ数を大きくしたままで）屈折率を高める効果を有する必須成分であるが、その量が多すぎると失透性が増しやすくなる。従って、上記成分の合計含有量の上限を５５％とすることが好ましく、５０％とすることがより好ましく、４５％とすることが最も好ましい。また、上記効果を有効に発揮させやすくするためには、下限を２０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２８％とすることが最も好ましい。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、分散を低く（アッベ数を大きく）しつつ、屈折率を高める効果のある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスが安定化しにくくなり、耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、分散を低く（アッベ数を大きく）しつつ、屈折率を高める効果のある任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を５５％とすることが好ましく、５０％とすることがより好ましく、４５％とすることが最も好ましい。

Ｄｙ_２Ｏ_３成分は、分散を低く（アッベ数を大きく）しつつ、屈折率を高める効果のある任意成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を５５％とすることが好ましく、５０％とすることがより好ましく、４５％とすることが最も好ましい。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、分散を低く（アッベ数を大きく）しつつ、屈折率を高める効果のある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスが安定化しにくくなる。従って、上限を５５％とすることが好ましく、５０％とすることがより好ましく、４５％とすることが最も好ましい。

Ｌｕ_２Ｏ_３成分は、分散を低く（アッベ数を大きく）しつつ、屈折率を高める効果のある成分であるが、その量が多すぎると耐失透性が低下しやすくなる。従って、上限を５５％とすることが好ましく、５０％とすることがより好ましく、４５％とすることが最も好ましい。

上述のような希土類酸化物成分について、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、及びＬｕ_２Ｏ_３を多量に含有させてもガラス化できるようにするために、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５成分からなる群より選択される１種以上の成分の合計含有量は３％以上であることが好ましく、５％以上であることがより好ましく、１０％以上であることが最も好ましい。

さらに、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３、及びＰ_２Ｏ_５成分の合計量の上限は３０％であることが好ましく、２５％であることがより好ましく、２２％であることが最も好ましい。

さらにこれら成分と、ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３成分の合計含有量との比、すなわち（Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５の合計含有量）／（ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量）の比を制限することが、本発明の光学ガラスをガラス化させるための重要な要素となる。好ましくは０．１、より好ましくは０．１５、もっとも好ましくは０．２を下限とし、好ましくは０．８、より好ましくは０．７５、もっとも好ましくは０．７を上限とする。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの溶融性と安定性の改善に効果を有する任意成分であるが、その量が多すぎると、屈折率が低下し、ガラスの安定性も低下しやすい。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２０％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。

Ｇａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの溶融性と安定性の改善、さらに屈折率の向上に効果的な任意成分であるが、その量が多すぎると、溶解温度が上昇し、ガラスの安定性も低下しやすい。従って、上限を３０％とすることが好ましく、２５％とすることがより好ましく、２２％とすることが最も好ましい。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３及びＧａ_２Ｏ_３成分は、合計で好ましくは３０％、より好ましくは２５％、最も好ましくは２２％を上限とする。

ＧｅＯ_２成分は、屈折率を高め、耐失透性を向上させるのに効果を有する任意成分であるが、原料が高価である為、使用量が制限される。従って、ＧｅＯ_２成分の上限は、３０％であることが好ましく、２５％であることがより好ましく、２０％であることが最も好ましい。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、とガラスの溶融性と安定性の改善の向上に効果的な任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスの安定性がかえって低下しやすくなる。従って、上限を２０％とすることが好ましく、１５％とすることがより好ましく１０％とすることが最も好ましい。

Ｆ（フッ素）成分は、分散を低く（アッベ数を高く）し、ガラスの溶解温度を下げ、ガラスの安定性を向上させる効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると屈折率が低下しやすい。本発明の光学ガラス組成におけるフッ素の含有量は外割である。すなわち、本発明の光学ガラスに含有される各成分が全て酸化物になるものと仮定した場合の酸化物合計量を１００％とし、実際の金属元素の１種又は２種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のＦとしての合計量の上限を１００％とすることが好ましく、９０％とすることがより好ましく、８０％とすることが最も好ましい。

Ｒｎ_２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す。）は、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果があるとともに、液相温度を低くする効果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎると、ガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上記成分の合計含有量の上限値を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、耐失透性、化学的耐久性が悪くなりやすい。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

Ｋ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

Ｃｓ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

ＲＯ成分（ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す。）は、ガラスの溶融性と安定性の向上に効果がある任意成分であるが、その量が多すぎると、ガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、ＲＯ成分の合計含有量は上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるために効果的な任意成分であるがその量が多すぎるとガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるために効果的な任意成分であるがその量が多すぎるとガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるために効果的な任意成分であるがその量が多すぎるとガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＣａＯ成分はガラスの溶融性と安定性を向上させるために効果的な任意成分であるがその量が多すぎるとガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させるために効果的な任意成分であるがその量が多すぎるとガラスの屈折率が低下しやすくなる。従って、上限を１５％とすることが好ましく、１０％とすることがより好ましく、５％とすることが最も好ましい。

Ｙ_２Ｏ_３成分は分散を低く（アッベ数を大きく）する効果のある成分であるが、その量が多すぎると目的の屈折率を維持し難くなる。従って、上限を２５％とすることが好ましく、１８％とすることがより好ましく、１５％とすることが最も好ましい。

ＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２、及びＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高める効果があるので、任意で添加できるが、その量が多すぎると、分散が高くなりやすくなる（アッベ数が低くなりやすい）。従って、合計含有量の上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、６％とすることが最も好ましい。

ＳｎＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの安定性にも寄与する効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスが高分散化するとともに失透が発生しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの安定性にも寄与する効果があり、化学的耐久性も改善する効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスが高分散化するとともに失透が発生しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、６％とすることが最も好ましい。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの安定性にも寄与する効果があり、化学的耐久性も改善する効果がある任意成分であるが、その量が多すぎるとガラスが高分散化するとともに失透が発生しやすくなる。従って、上限を１０％とすることが好ましく、５％とすることがより好ましく、３％とすることが最も好ましい。

ＷＯ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの安定性にも寄与する効果を有する任意成分であるが、その成分が多すぎるとガラスが高分散化しやすい。従って、上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、６％とすることが最も好ましい。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの安定性にも寄与する効果を有する任意成分であるが、その成分が多すぎるとガラスが高分散化しやすい。従って、上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、６％とすることが最も好ましい。

Ｔａ_２Ｏ_５成分はガラスの屈折率を高め、ガラスの安定性にも寄与する効果を有する任意成分であるが、その成分が多すぎるとガラスが高分散化しやすい。従って、上限を１０％とすることが好ましく、８％とすることがより好ましく、６％とすることが最も好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３、Ａｓ_２Ｏ_３成分は、ガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができる成分である。Ｓｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３の合計含有量で、５％以下で十分に効果を有する。３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、前述のとおりガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができる成分であるが、その量が多すぎるとガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要がある。従って、上限を５％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

Ａｓ_２Ｏ_３成分は、前述のとおりガラス溶融の脱泡のために任意に添加することができる成分であるが、その量が多すぎるとガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要がある。従って、上限を５％とすることが好ましく、３％とすることがより好ましく、１％とすることが最も好ましい。

＜含有させるべきでない成分について＞
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、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においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。従って、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。

Ｔｈ成分は高屈折率化又はガラスとしての安定性の向上を目的として、Ｃｄ及びＴｌ成分は低ガラス転移点（Ｔｇ）化を目的として含有させることができる。しかし、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ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るため、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実質的に含まないことが好ましい。

鉛成分は、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、コストが高くなり、本発明のガラスに鉛成分を含有させるべきでない。

本発明の光学ガラスの各成分は、酸化物基準のｍｏｌ％で表示されるため、直ちに質量％表記に置き換えられるものではない。しかし、各成分の質量％表示での含有量は、概ね以下の値をとる。
ＳｉＯ_２１〜４５％
Ｂ_２Ｏ_３１〜４５％
但し、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ３〜４５％
Ｌａ_２Ｏ_３０〜５０％
Ｇｄ_２Ｏ_３０〜８５％
Ｄｙ_２Ｏ_３０〜８５％
Ｙｂ_２Ｏ_３０〜８５％
Ｌｕ_２Ｏ_３０〜８５％
但し、Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＧｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）２５〜８５％
Ａｌ_２Ｏ_３０〜２５％及び／又は
ＧｅＯ_２０〜２５％及び／又は
Ｇａ_２Ｏ_３０〜３０％及び／又は
Ｐ_２Ｏ_５０〜１５％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ０〜１０％
Ｎａ_２Ｏ０〜１０％
Ｋ_２Ｏ０〜１０％
Ｃｓ_２Ｏ０〜１０％
ただしＲｎ_２Ｏ（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）の合計含有量が０〜１０％、
ＺｎＯ０〜１５％
ＢａＯ０〜１５％
ＳｒＯ０〜１５％
ＣａＯ０〜１０％
ＭｇＯ０〜１０％
ただしＲＯ（ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１５％、
Ｙ_２Ｏ_３０〜５０％
ＳｎＯ_２０〜１０％
ＺｒＯ_２０〜１０％
ＴｉＯ_２０〜１０％
ただしＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２及びＴｉＯ_２の合計含有量が０〜１０％、
ＷＯ_３０〜１５％
Ｎｂ_２Ｏ_５０〜１５％
Ｔａ_２Ｏ_５０〜１５％
Ｓｂ_２Ｏ_３０〜５％
Ａｓ_２Ｏ_３０〜５％

［物性］
本発明の光学ガラスは、図１に示すようにアッベ数（νｄ）をｘ軸とし、屈折率（ｎｄ）をｙ軸としたｘｙ直交座標において、Ａ（５３，１．７０）、Ｂ（５３，１．８７）、Ｃ（４０，１．８７）を結ぶ直線からなる境界線の範囲内（３角形の範囲内）の屈折率及びアッベ数を有することが、もっとも大きな特徴である。一般的に光学ガラスは屈折率（ｎｄ）が大きくなるほど分散が大きく（アッベ数が小さく）なる傾向にある。それは、このＡＢＣで囲まれた範囲内のニーズがなかったからではなく、むしろ大きいものであった。それにもかかわらず、そのようなガラスが実用化されていなかった理由は、屈折率を上げる効果のある成分は同時に分散を大きくする効果を有し、かつ高屈折率を付与し分散を下げる効果の大きい成分は、ガラスの安定性を損ないやすく、結局、ガラスにならないからである。従って、過去に開示された高屈折率ガラスでは、そのνｄ−ｎｄ座標をプロットすると直線ＡＣよりも右側となり、ＡＢＣで囲まれた範囲内のガラスを実現した本発明は、従来からのニーズの大きく、かつ実現が極めて困難なガラスを、従来の公知文献にはなんら教示されない手法を用いることにより実現したといってよい。

本発明の光学ガラスの屈折率は、上記ＡＢＣの範囲内であれば問題ないが、特にＡＢＣの範囲内であって、屈折率が１．７６以上であることがより好ましく、１．７８以上であることが最も好ましい。また、アッベ数は４４以上であることがより好ましく、４６以上であることが最も好ましい。

本発明の光学ガラスに限らず、光学ガラス全般においてガラス転移温度（Ｔｇ）は低いほうが好ましい。本発明の光学ガラスにおいては、８５０℃を上限とすることが好ましく、８３０℃を上限とすることがより好ましく、８１０℃を上限とすることが最も好ましい。

［製造方法］
本発明の光学ガラスは、通常の光学ガラスを製造する方法であれば、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。各出発原料（酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物塩等）を所定量秤量し、均一に混合する。混合した原料を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入し、粗溶融の後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に投入し、溶解炉で１３００〜１６００℃で１〜１０時間熔解する。その後、攪拌、均質化した後、適当な温度に下げて金型等に鋳込み、ガラスを製造する。

［プリフォーム及び光学素子］
本発明のガラス組成物は、使用目的等に応じて加熱軟化させて精密プレス成形によってガラス成形品を得るためのプリフォームとして使用されてもよい。また、溶融ガラスをダイレクトプレスすることも可能である。プリフォームとして使用する場合、その製造方法及び熱間成形方法は特に限定されるものではなく、公知の製造方法及び成形方法を使用することができる。プリフォームの製造方法としては、例えば特開平８−３１９１２４号公報に記載のガラスゴブの成形方法や特開平８−７３２２９号公報に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のような溶融ガラスから直接プリフォームを製造することもでき、また板状に成形した材料を研削研磨等の冷間加工して製造してもよい。さらに、精密プレス成形を使用しなくとも研削研磨等の冷間加工により光学素子を作製してもよいし、リヒートプレスしたものを冷間加工してもよい。

精密プレス成形の方法は特に限定されることはなく、公知の方法を用いて成形することができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜１２］
表１及び２に示す実施例１〜１２の組成（単位はｍｏｌ％）で出発原料を秤量し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて１４５０〜１５５０℃で２〜４時間熔解した。その後、金型に鋳込み、ガラスを作製した。

［比較例１〜２］
表２に示す比較例１〜２の組成（単位はｍｏｌ％）で出発原料を秤量し、実施例１〜１２と同様の方法によりガラスを作製した。

屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）については、各ガラスの転移点（Ｔｇ）付近で２時間保持した後、徐冷降温速度を−２５℃／Ｈｒにて冷却したガラスを、ＪＯＧＩＳ０１−２００３にの方法により測定した。

表１及び２に見られるように、実施例１〜１２の屈折率は全て１．７６以上であり高屈折率であることがわかる。また、アッベ数は全て４４以上であり低分散であった。

さらに、実施例１〜１２の各光学ガラスの屈折率及びアッベ数は、図１のＡ点、Ｂ点及びＣ点を結ぶ境界線の範囲内に収まっていることがわかる。一方、比較例１、２ではガラスが失透し、高屈折率低分散の光学ガラスを得ることができないことがわかる。

本発明の光学ガラスが有する光学定数（アッベ数及び屈折率）の範囲を示すｘｙ直交座標図である（ｘ軸はアッベ数、ｙ軸は屈折率を示す。）。

Claims

アッベ数（νｄ）をｘ軸とし、屈折率（ｎｄ）をｙ軸としたｘｙ直交座標において、
Ａ（５３，１．７０）、Ｂ（５３，１．８７）、Ｃ（４０，１．８７）の３点にて囲まれる範囲のアッベ数及び屈折率を有し、
酸化物基準のｍｏｌ％でＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量を２５〜６５％、Ｌｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）を２０〜５５％含有し、かつＬａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の値が０．６以下であることを特徴とする光学ガラス。
酸化物基準のｍｏｌ％で、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５からなる群より選択される１種以上を３％以上含有し、かつ（Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３及びＰ_２Ｏ_５の合計含有量）／（ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量）の値が０．１〜０．８であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
屈折率ｎｄが１．７６以上、アッベ数νｄが４４以上である請求項１又は２に記載の光学ガラス。
酸化物基準のｍｏｌ％で、Ｐ_２Ｏ_５を０〜２０％含有する請求項１から３のいずれかに記載の光学ガラス。
酸化物基準のｍｏｌ％で、Ａｌ_２Ｏ_３及びＧａ_２Ｏ_３を合計で３０％以下含有する請求項１から４のいずれかに記載の光学ガラス。
酸化物基準のｍｏｌ％で、ＧｅＯ_２を０〜３０％含有する請求項１から５のいずれかに記載の光学ガラス。
フッ素を含有する請求項１から６いずれかに記載の光学ガラス。
酸化物基準のｍｏｌ％で、
ＳｉＯ_２３〜６５％及び
Ｂ_２Ｏ_３３〜６５％並びに
Ｌａ_２Ｏ_３０〜２０％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３０〜５５％及び／又は
Ｄｙ_２Ｏ_３０〜５５％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３０〜５５％及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３０〜５５％
ただしＬｎ_２Ｏ_３（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群より選択される１種以上を示す）２０〜５５％、及び／又は
Ａｌ_２Ｏ_３０〜３０％及び／又は
ＧｅＯ_２０〜３０％及び／又は
Ｇａ_２Ｏ_３０〜３０％及び／又は
Ｐ_２Ｏ_５０〜２０％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ０〜１０％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ０〜１０％及び／又は
Ｋ_２Ｏ０〜１０％及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ０〜１０％
ただしＲｎ_２Ｏ（ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上を示す）の合計含有量が０〜１０％、及び／又は
ＺｎＯ０〜１５％及び／又は
ＢａＯ０〜１５％及び／又は
ＳｒＯ０〜１５％及び／又は
ＣａＯ０〜１５％及び／又は
ＭｇＯ０〜１５％
ただしＲＯ（ＲはＺｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇからなる群より選択される１種以上を示す）を０〜１５％、及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３０〜２５％及び／又は
ＳｎＯ_２０〜１０％及び／又は
ＺｒＯ_２０〜１０％及び／又は
ＴｉＯ_２０〜１０％
ただしＳｎＯ_２、ＺｒＯ_２及びＴｉＯ_２の合計含有量が０〜１０％、及び／又は
ＷＯ_３０〜１０％及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５０〜１０％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５０〜１０％
Ｓｂ_２Ｏ_３０〜５％
Ａｓ_２Ｏ_３０〜５％
ただしＳｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３の合計含有量を０〜５％含有する（１）から（７）のいずれかに記載の光学ガラス。
請求項１から８のいずれかの光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
請求項９に記載のプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子。
請求項１から８のいずれかの光学ガラスからなる光学素子。