JP2010047425A - 光学ガラス及びガラス成形体の曇り低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨加工によるプリフォーム材や光学素子の作製を行い易い光学ガラス及びガラス成形体の曇り低減方法を得る。
【解決手段】光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ_２成分を４４．０％以上６０．０％以下、Ｂ_２Ｏ_３成分を１４．０％以上３０．０％以下、ＢａＯ成分を１５．０％以上３５．０％以下、並びに、ＺｎＯ成分及び／又はＴｉＯ_２成分を必須成分として含有し、粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス１〜３である。また、ガラス成形体の曇り低減方法は、ガラスに対して研磨を行うことで作製されるガラス成形体の曇り低減方法であって、研磨加工前のガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にするものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラス及びガラス成形体の曇り低減方法に関する。

近年、光学系を使用する機器のデジタル化や高精細化が急速に進んでおり、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器をはじめ、各種光学機器に用いられる球面レンズ等の光学素子に対する高精度化、軽量、及び小型化の要求は、ますます強まっている。

このような光学素子に用いられるガラスとして、ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、及びＢａＯ成分を含有し、高屈折率及び低分散を有するバリウムクラウンガラスが知られている。このようなバリウムクラウンガラスの中でもバリウムの含有量が多いガラスとして、特許文献１及び２に代表されるようなガラス組成物が知られている。例えば、屈折率（ｎ_ｄ）が１．６２前後、アッベ数（ν_ｄ）が６０前後の光学ガラスが特許文献１に示されており、屈折率（ｎ_ｄ）が１．６０以上１．６５以下、アッベ数（ν_ｄ）が５０以上６０以下の光学ガラスが特許文献２に示されている。
特開昭５３−０２６８１０号公報 特開平１１−１５７８６８号公報

こうした光学素子の製造には、ガラス材料を加熱軟化して成形（リヒートプレス成形）して得られた成形ガラスを研削研磨する方法や、ゴブ又はガラスブロックを切断し研削研磨したプリフォーム材、若しくは公知の浮上成形等により成形されたプリフォーム材を加熱軟化して、高精度な成形面を持つ金型で加圧成形する方法（精密プレス成形）が用いられている。

しかしながら、特許文献１及び２で開示されたガラスでは、リヒートプレスにより成形されたガラスを研磨加工する際や、ガラスを研磨加工してプリフォーム材を作製する際に、ガラスに曇りが生じ易い問題点があった。ひとたび曇りが生じたガラスからは、特に可視領域の光を高精度に制御するような光学素子を作製することが困難であった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ガラスに曇りが生じ難く、研磨加工によるプリフォーム材や光学素子の作製を行い易い光学ガラス及びガラス成形体の曇り低減方法を得ることにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、ガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にすることによって、ガラスの耐水性が高められるため、研磨後のガラスと研磨液や洗浄液とが接触しても、ガラスが侵され難くなることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ_２成分を４４．０％以上６０．０％以下、Ｂ_２Ｏ_３成分を１４．０％以上３０．０％以下、ＢａＯ成分を１５．０％以上３５．０％以下、並びに、ＺｎＯ成分及び／又はＴｉＯ_２成分を必須成分として含有し、粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス１〜３である光学ガラス。

（２） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＡｌ_２Ｏ_３成分を０．５％以上１０．０％以下さらに含有する（１）記載の光学ガラス。

（３） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＬａ_２Ｏ_３成分、Ｙ_２Ｏ_３成分、及びＧｄ_２Ｏ_３成分の含有率の物質量和が１．０％以下である（１）又は（２）記載の光学ガラス。

（４） ＺｎＯ成分を０．４０％以上１０．０％以下含有する（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。

（５） ＺｎＯ成分を０．７３％以上１０．０％以下含有する（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。

（６） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５．０％、及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜５．０％、及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１．８％、及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する請求項（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） 酸化物換算組成における物質量和（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ）が５．０％以下である（６）記載の光学ガラス。

（８） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（７）のいずれか記載の光学ガラス。

（９） 酸化物換算組成における物質量和（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が３５．０％以下である（８）記載の光学ガラス。

（１０） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＴｉＯ_２成分 ０〜１０．０％、及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、及び／又は
ＴｅＯ_２成分 ０〜１０．０％、及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜５．０％、及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％、及び／又は
Ｆ成分 ０〜５．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。

（１１） （１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。

（１２） （１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラスをリヒートプレス加工することにより作成される光学素子。

（１３） （１１）又は（１２）記載の光学素子を用いた光学機器。

（１４） ガラスに対して研磨を行うことで作製されるガラス成形体の曇り低減方法であって、
研磨加工前のガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にするガラス成形体の曇り低減方法。

本発明によれば、ガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にすることによって、ガラスの耐水性が高められ、研磨後のガラスと研磨液や洗浄液とが接触してもガラスが侵され難くなるため、ガラスに曇りが生じ難く、研磨加工によるプリフォーム材や光学素子の作製を行い易い光学ガラス及びガラス成形体の曇り低減方法を得ることができる。

本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ_２成分を４４．０％以上６０．０％以下、Ｂ_２Ｏ_３成分を１４．０％以上３０．０％以下、ＢａＯ成分を１５．０％以上３５．０％以下、及び、ＺｎＯ成分を０．７５％以上１０．０％以下含有し、粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス１〜３である。ＳｉＯ_２成分、Ｂ_２Ｏ_３成分、及びＢａＯ成分を併用し、かつＺｎＯ成分及び／又はＴｉＯ_２成分、特にＺｎＯ成分を必須成分として含有することによって、各成分の含有量のバランスが取られ、ガラスの耐水性が高められ、研磨後のガラスと研磨液や洗浄液とが接触してもガラスが侵され難くなる。このため、ガラスに曇りが生じ難く、研磨加工によるプリフォーム材や光学素子の作製を行い易い光学ガラス、光学素子及び光学機器を得ることができる。

また、本発明のガラス成形体の曇り低減方法は、ガラスに対して研磨を行うことで作製されるガラス成形体の曇り低減方法であって、研磨加工前のガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にするものである。ガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分、特にＺｎ成分を含む状態にすることで、各成分の含有量のバランスが取られ、ガラスの耐水性が高められ、研磨後のガラスと研磨液や洗浄液とが接触してもガラスが侵され難くなり、ガラスの曇りが低減されるため、研磨加工によって所望の光学特性を有するプリフォーム材や光学素子をより確実に作製することができる。

以下、本発明の光学ガラス、及びガラス成形体の曇り低減方法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。

［光学ガラス］
まず、本発明の光学ガラスの成分及び物性について説明する。なお、本発明の曇り低減方法で用いられるガラスは、Ｚｎ成分を含有するガラスである限り、特に限定されないが、その中でも、以下に述べるような光学ガラスであることが好ましい。

以下、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、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」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、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。

＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ_２成分は、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促して、光学ガラスとして好ましくないガラスを作製する際の失透（結晶物の発生）や脈理（ガラス内部の不均一性）を抑制する成分である。特に、ＳｉＯ_２成分の含有率を４４．０％以上にすることで、安定なガラスが得られる程度にガラスの網目構造が増加するため、ガラスの耐失透性を高めることができる。一方、ＳｉＯ_２成分の含有率を６０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が低下し難くなるため、所望の屈折率を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは４４．０％、より好ましくは４５．０％、さらに好ましくは４６．０％、最も好ましくは４７．０％を下限とし、好ましくは６０．０％、より好ましくは５８．０％、最も好ましくは５５．０％を上限とする。ＳｉＯ_２成分は、原料として例えばＳｉＯ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、ガラス内部で網目構造を形成し、安定なガラス形成を促す成分である。特に、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を１４．０％以上にすることで、安定なガラスが得られる程度にガラスの網目構造が増加するため、ガラスの耐失透性を高めることができる。一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が低下し難くなるため、所望の屈折率を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１４．０％、より好ましくは１６．０％、最も好ましくは１８．０％を下限とし、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは２４．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。Ｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＨ_３ＢＯ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ、ＢＰＯ_４等を用いてガラス内に含有することができる。

ＢａＯ成分は、ガラスの屈折率を高めて適切なアッベ数を実現し、高い内部透過率を実現する成分である。特に、ＢａＯ成分の含有率を１５．０％以上にすることで、光学素子として用いるのに好適な屈折率及びアッベ数を有する光学ガラスを得ることができる。また、ＢａＯ成分の含有率を３５．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１８．０％、最も好ましくは２０．０％を下限とし、好ましくは３５．０％、より好ましくは３３．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＺｎＯ成分は、ガラスの耐水性及び透過率を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分を所定量含有することで、ガラスの耐水性がより高められるため、研磨時におけるガラスの曇りをより低減することができる。また、ＺｎＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、可視領域の短波長側の透過率が高められるため、特に可視光を制御する光学素子にガラスを用いることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは０．４０％、より好ましくは０．７３％、さらに好ましくは０．７４％、最も好ましくは０．７５％を下限とし、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率及び分散を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＴｉＯ_２成分を所定量含有することで、ガラスの耐水性が高められるため、研磨時におけるガラスの曇りを低減することができる。また、ＴｉＯ_２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスへの着色を低減し、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｉＯ_２成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＴｉＯ_２成分は、原料として例えばＴｉＯ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

本願発明のガラス組成系において、ＺｎＯ成分及び／又はＴｉＯ_２成分を必須成分として含有することにより、研磨時における曇りが低減されることを見出した。具体的には、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＺｎＯ成分及びＴｉＯ_２成分の含有率の合計は、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．１％、最も好ましくは０．５％を下限とする。他方、ＺｎＯ成分及びＴｉＯ_２成分の含有率の合計が多すぎるとガラスの安定性を損ない、耐失透性が低下し易くなるため、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの安定性を高め、溶融ガラスからガラスを作製したときの耐失透性を向上する成分である。特に、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑制することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＡｌ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスでは、Ａｌ_２Ｏ_３成分を含有しなくとも、所望の耐水性を有する光学ガラスを作製することはできるが、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有率を０．５％以上にすることで、ガラスの安定性を顕著に高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＡｌ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは０．５％、より好ましくは０．６％、さらに好ましくは０．７％、最も好ましくは１．０％を下限とする。Ａｌ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＦ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくし、ガラスの高い内部透過率を実現する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有率を１．０％以下にすることで、ガラスの溶融性を悪化し難くし、溶融状態からガラスを作製したときにガラスを失透し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬａ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％を上限とし、最も好ましくは含有しない。Ｌａ_２Ｏ_３成分を含有する場合、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ＸＨ_２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いることができる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有率を１．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、溶融状態からガラスを作製したときにガラスを失透し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＧｄ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％を上限とし、最も好ましくは含有しない。Ｇｄ_２Ｏ_３成分を含有する場合、原料として例えばＧｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３等を用いることができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高めて分散を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有率を１．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、溶融状態からガラスを作製したときにガラスを失透し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＹ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％を上限とし、最も好ましくは含有しない。Ｙ_２Ｏ_３成分を含有する場合、原料として例えばＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３等を用いることができる。

本発明の光学ガラスでは、Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄからなる群より選択される１種以上）の含有率の物質量和が、１．０％以下であることが好ましい。この物質量和を１．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減し、溶融状態からガラスを作製したときにガラスを失透し難くすることができ、また化学的耐久性を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｎ_２Ｏ_３成分の含有率の物質量和は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％を上限とし、最も好ましくは含有しない。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスの耐水性の低下を抑えてガラスの曇りをより生じ難くし、ガラスの失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｉ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。Ｌｉ_２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＮＯ_３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｎａ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ_２Ｏ成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスの耐水性の低下を抑えてガラスの曇りをより生じ難くし、ガラスの失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮａ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。Ｎａ_２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、ＮａＦ、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｋ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ_２Ｏ成分の含有率を１．８％以下にすることで、ガラスの耐水性の低下を抑えてガラスの曇りをより生じ難くし、ガラスの失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＫ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１．８％、より好ましくは１．５％、最も好ましくは１．０％を上限とする。Ｋ_２Ｏ成分は、原料として例えばＫ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｃｓ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｃｓ_２Ｏ成分の含有率を１．０％以下にすることで、ガラスの耐水性の低下を抑えてガラスへの曇りをより生じ難くし、ガラスの失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＣｓ_２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限とする。Ｃｓ_２Ｏ成分は、原料として例えばＣｓ_２ＣＯ_３、ＣｓＮＯ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

本発明の光学ガラスでは、Ｒｎ_２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）の含有率の物質量和が、５．０％以下であることが好ましい。この物質量和を５．０％以下にすることで、ガラスの耐水性の低下が抑えられるため、ガラスを研磨加工するときの研磨液や洗浄液によるガラスの曇りをより生じ難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ_２Ｏ成分の含有率の物質量和は、好ましくは５．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。

ＭｇＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの所望の光学特性を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ_３、ＭｇＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＣａＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を下限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＳｒＯ成分は、ガラスの屈折率を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの所望の光学特性を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

本発明の光学ガラスでは、ＲＯ成分（式中、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）は、上述のようにガラスの屈折率調整のために有用な成分であるが、これらＲＯ成分の合計含有量が多すぎると、ガラスの安定性及び溶融性が悪化し易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲＯ成分の合計含有量は、好ましくは３５．０％、より好ましくは３３．０％、最も好ましくは３０．０％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスでは、ＲＯ成分を含有しなくとも、所望の耐水性を有する光学ガラスを作製することは可能であるが、合計含有量が少なすぎるとガラスの屈折率の調整が困難になり易くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲＯ成分の合計含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは５．０％を下限とする。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｒＯ_２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の光学恒数を得易くし、ガラスの溶解温度を下げ、ガラス製造時のエネルギー損失によるコストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＺｒＯ_２成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＺｒＯ_２成分は、原料として例えばＺｒＯ_２、ＺｒＦ_４等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、所望の光学恒数を得易くし、ガラスの溶解温度を下げ、ガラス製造時のエネルギー損失によるコストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮｂ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＮｂ_２Ｏ_５等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスを安定化する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減するとともに、高温での溶解を回避してガラス製造時のエネルギー損失を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴａ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｔａ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＴａ_２Ｏ_５等を用いてガラス内に含有することができる。

ＷＯ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの分散を大きくして、ガラスの化学的耐久性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＷＯ_３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率を悪化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＷＯ_３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＷＯ_３成分は、原料として例えばＷＯ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

ＴｅＯ_２成分は、ガラス溶融時の清澄作用を促進する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＴｅＯ_２成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減し、ガラスの内部透過率を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｅＯ_２成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＴｅＯ_２成分は、原料として例えばＴｅＯ_２等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、ガラスの溶融性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有率を５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を改善することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＰ_２Ｏ_５成分の含有率は、好ましくは５．０％、より好ましくは１．０％を上限とし、最も好ましくは含有しない。Ｐ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ_３）_３、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、ＢＰＯ_４、Ｈ_３ＰＯ_４等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、溶融ガラスを脱泡する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有率を１．０％以下にすることで、可視短波長における透過率を悪化し難くし、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くし、Ｓｂ_２Ｏ_３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｂ_２Ｏ_３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限とする。Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有率は０％であってもよい。Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＳｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５、Ｎａ_２Ｈ_２Ｓｂ_２Ｏ_７・５Ｈ_２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。

なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ_２Ｏ_３成分に限定されるものではなく、例えばＣｅＯ_２成分やＴｅＯ_２成分等のような、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。

Ｆ成分は、ガラスの分散を低くしつつ、可視領域におけるガラスの内部透過率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｆ成分の含有率を５．０％以下とすることにより、ガラスの屈折率を低下し難くすることができ、脈理等の素地不良の発生を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＦ成分の含有率は、上述した各元素の一種又は二種以上の酸化物の一部又は全部と置換した弗化物のＦとしての合計量で、好ましくは５．０％、より好ましくは１．０％を上限とし、最も好ましくは含有しない。Ｆ成分は上述の各種酸化物の導入において、原料形態を弗化物にて導入した際に、ガラス中に導入される。

なお本明細書において、Ｆ成分の含有率を表す表記「各金属元素の一種又は二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」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、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量に対する実際に含有されるＦ原子の物質量をモル分率で表したものである。

＜含有すべきでない成分について＞
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。

本発明の光学ガラスには、他の成分を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でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、特に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。

さらに、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ_２Ｏ_３等のヒ素化合物、並びに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、Ｓｅ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り、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、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、光学ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、この光学ガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。

本発明のガラス組成物は、その組成が酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル％で表されているため直接的に質量％の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分の質量％表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
ＳｉＯ_２成分 ３２．０〜４２．０質量％及び
Ｂ_２Ｏ_３成分 １１．０〜２４．０質量％及び
ＢａＯ成分 ２７．０〜５５．０質量％
並びに
ＺｎＯ成分 ０〜１０．０質量％及び／又は
ＴｉＯ_２成分 ０〜１０．０質量％及び／又は
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１２．０質量％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜４．０質量％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０質量％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０質量％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜２．０質量％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜４．０質量％及び／又は
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２．０質量％及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ成分 ０〜３．０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜８．０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜１３．０質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
ＺｒＯ_２成分 ０〜１４．０質量％及び／又は
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
ＷＯ_３成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
ＴｅＯ_２成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜８．０質量％及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０質量％及び／又は
Ｆ成分 ０〜５．０質量％

＜物性＞
本発明の光学ガラスは、高い耐水性を有することが好ましい。特に、ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じたガラスの粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス１〜３であることが好ましい。これにより、光学ガラスを研磨加工する際に、水性の研磨液や洗浄液によるガラスの曇りが低減されるため、研磨加工をより行い易くすることができる。ここで「耐水性」とは、水によるガラスの侵食に対する耐久性であり、この耐水性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」ＪＯＧＩＳ０６−１９９９により測定することができる。また、「粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス１〜３である」とは、ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じて行った化学的耐久性（耐水性）が、測定前後の試料の質量の減量率で、０．１０質量％未満であることを意味する。なお、クラス１は、測定前後の試料の質量の減量率が、０．０５質量％未満であり、クラス２は、０．０５質量％以上０．１０質量％未満であり、クラス３は、０．１０質量％以上０．２５質量％未満である。

また、本発明の光学ガラスは、３００℃以上７５０℃以下のガラス転移点（Ｔｇ）を有することが好ましい。ガラス転移点（Ｔｇ）が３００℃以上であることにより、ガラスに対して研磨加工を行う際に発生する摩擦熱による悪影響を低減することができる。一方で、ガラス転移点（Ｔｇ）が７５０℃以下であることにより、より低い温度でのプレス成形が可能になるため、モールドプレス成形に用いる金型の酸化を低減して長寿命化を図ることができる。従って、本発明の光学ガラスのガラス転移点（Ｔｇ）は、好ましくは３００℃、より好ましくは３５０℃、最も好ましくは４００℃を下限とし、好ましくは７５０℃、より好ましくは７２０℃、最も好ましくは７００℃を上限とする。

また、本発明の光学ガラスは、所望の屈折率（ｎ_ｄ）を有するとともに、低い分散（高いアッベ数）を有することが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．５０、より好ましくは１．５３、最も好ましくは１．５５を下限とし、好ましくは１．７０、より好ましくは１．６８、最も好ましくは１．６５を上限とする。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、好ましくは４５．０、より好ましくは４７．０、最も好ましくは５０．０を下限とし、好ましくは６５．０、より好ましくは６３．０、最も好ましくは６１．０を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、更に素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。

［ガラスの曇り低減方法］
次に、本発明のガラスの曇り低減方法について説明する。本発明の曇り低減方法では、研磨加工前のガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にする。これにより、ガラスの耐水性が高められ、研磨加工を用いてガラス成形体を作製する際に、研磨液や洗浄液によってガラスが侵され難くなり、ガラスの曇りが低減される。このため、特に研磨加工によって所望の光学特性を有するプリフォーム材や光学素子をより確実に作製することができる。ここで、研磨加工前のガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にする手段は、例えば原料にＺｎ及び／又はＴｉ成分を含ませる手段が用いられるが、これに限定されない。

［ガラス及びガラス成形体の作製］
本発明の光学ガラス、及び本発明の曇り低減方法で用いられるガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１３００〜１３５０℃の温度範囲で３〜４時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１２００℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより、ガラスが作製される。

作製されたガラスから、例えばリヒートプレス成形や精密プレス成形等の手段を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、リヒートプレス成形を行って作製した成形ガラスに対して研磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、研磨加工を行って作製したプリフォームに対して精密プレス成形を行ってガラス成形体を作製したりすることができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。

［光学素子及び光学機器］
このようにして作製されるガラス成形体は、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、レンズやプリズム等の光学素子の用途に用いることが好ましい。これにより、光学素子に曇りが発生し難くなるため、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現することができる。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）及び比較例（Ｎｏ．１）の組成、並びに、これらのガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、及び耐水性の結果を表１に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度の原料を選定し、表１に示した各実施例及び比較例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１３００〜１３５０℃の温度範囲で３〜４時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１１５０℃以下に温度を下げて攪拌均質化してから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。

ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの耐水性は、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」ＪＯＧＩＳ０６−１９９９に準じて測定した。すなわち、粒度４２５〜６００μｍに破砕したガラス試料を比重ビンにとり、白金かごの中に入れた。白金かごを純水（ｐＨ６．５〜７．５）の入った石英ガラス製丸底フラスコに入れて、沸騰水浴中で６０分間処理した。処理後のガラス試料の減量率（質量％）を算出して、この減量率が０．０５未満の場合をクラス１、減量率が０．０５〜０．１０未満の場合をクラス２、減量率が０．１０〜０．２５未満の場合をクラス３、減量率が０．２５〜０．６０未満の場合をクラス４、減量率が０．６０〜１．１０未満の場合をクラス５、減量率が１．１０以上の場合をクラス６とした。このとき、クラスの数が小さいほど、ガラスの耐水性が優れていることを意味する。

また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。

表１に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも耐水性がクラス１〜３であり、所望の範囲内であった。一方で、比較例のガラスは、耐水性のクラスがクラス３より大きく、耐水性が低かった。従って、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べて耐水性が高いため、研磨加工によるプリフォーム材や光学素子の作製を行い易いことが明らかになった。

また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎ_ｄ）が１．５０以上、より詳細には１．５５以上であるとともに、この屈折率（ｎ_ｄ）は１．６５以下、より詳細には１．６３以下であり、所望の範囲内であった。

また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が４５．０以上、より詳細には５０．０以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は６５．０以下、より詳細には６１．０以下であり、所望の範囲内であった。

さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いてリヒートプレス成形用のプリフォームを作製し、このプリフォームに対してリヒートプレス成形を行った後で研削及び研磨を行い、レンズ及びプリズムの形状に加工してガラス成形体を得た。また、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工してガラス成形体を得た。その結果、本発明の実施例の光学ガラスには、ガラスの原料にＺｎ成分が含まれており、得られたガラス成形体には曇りが生じず、レンズ及びプリズムとして用いることが可能なガラス成形体をより確実に得ることができた。一方で、比較例の研磨加工前のガラスには、Ｚｎ成分が含まれておらず、得られたガラス成形体には曇りが生じた。このため、本発明の実施例の光学ガラスから作製されるガラス成形体は、比較例のガラスから作製されるガラス成形体に比べて、曇りが低減されることが明らかになった。

以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。

Claims (14)

1. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ_２成分を４４．０％以上６０．０％以下、Ｂ_２Ｏ_３成分を１４．０％以上３０．０％以下、ＢａＯ成分を１５．０％以上３５．０％以下、並びに、ＺｎＯ成分及び／又はＴｉＯ_２成分を必須成分として含有し、粉末法による化学的耐久性（耐水性）がクラス１〜３である光学ガラス。
2. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＡｌ_２Ｏ_３成分を０．５％以上１０．０％以下さらに含有する請求項１記載の光学ガラス。
3. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＬａ_２Ｏ_３成分、Ｙ_２Ｏ_３成分、及びＧｄ_２Ｏ_３成分の含有率の物質量和が１．０％以下である請求項１又は２記載の光学ガラス。
4. ＺｎＯ成分を０．４０％以上１０．０％以下含有する請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。
5. ＺｎＯ成分を０．７３％以上１０．０％以下含有する請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。
6. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
   Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５．０％、及び／又は
   Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜５．０％、及び／又は
   Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１．８％、及び／又は
   Ｃｓ_２Ｏ成分 ０〜１．０％
   の各成分をさらに含有する請求項１から５のいずれか記載の光学ガラス。
7. 酸化物換算組成における物質量和（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ）が５．０％以下である請求項６記載の光学ガラス。
8. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
   ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％、及び／又は
   ＣａＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
   ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％
   の各成分をさらに含有する請求項１から７のいずれか記載の光学ガラス。
9. 酸化物換算組成における物質量和（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が３５．０％以下である請求項８記載の光学ガラス。
10. 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
    ＴｉＯ_２成分 ０〜１０．０％、及び／又は
    ＺｒＯ_２成分 ０〜１０．０％、及び／又は
    Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、及び／又は
    Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、及び／又は
    ＴｅＯ_２成分 ０〜１０．０％、及び／又は
    ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
    Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜５．０％、及び／又は
    Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％、及び／又は
    Ｆ成分 ０〜５．０％
    の各成分をさらに含有する請求項１から９のいずれか記載の光学ガラス。
11. 請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラスを母材とする光学素子。
12. 請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラスをリヒートプレス加工することにより作成される光学素子。
13. 請求項１１又は１２記載の光学素子を用いた光学機器。
14. ガラスに対して研磨を行うことで作製されるガラス成形体の曇り低減方法であって、
    研磨加工前のガラスにＺｎ成分及び／又はＴｉ成分を含む状態にするガラス成形体の曇り低減方法。