JP2010235429A - 光学ガラス、光学素子及びプリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の高屈折率及び低分散（高アッベ数）を有しながらも、研磨加工を行い易く、且つレンズの色収差を高精度に補正することができる光学ガラス、光学素子及びプリフォームを提供する。
【解決手段】光学ガラスは、Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として含有し、１．５０以上１．６５以下の屈折率（ｎｄ）を有し、６５以上７７以下のアッベ数（νｄ）を有する。光学素子は、この光学ガラスからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学ガラス、光学素子及びプリフォームに関する。

光学機器のレンズ系は、通常、異なる光学的性質を持つ複数のガラスレンズを組み合わせて設計されている。近年、多様化する光学機器のレンズ系の設計の自由度をさらに広げるため、従来用いられなかった光学特性を有する光学ガラスが、球面及び非球面レンズ等の光学素子として用いられるようになった。特に、光学設計を行うに当たり、光学系全体での色収差を小さくする目的に沿って、屈折率や分散傾向の異なるものが開発されている。その中で、大きな部分分散比（θｇ，Ｆ）を有する光学ガラスからなる光学素子は、以下に述べる異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高いため、収差の色補正に顕著な効果を奏するものであり、光学設計の自由度を広げるものである。

光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、光学素子の軽量化及び小型化を図ることが可能な、１．５０以上１．６５以下の高い屈折率（ｎｄ）を有し、６５以上７７以下の高いアッベ数（νｄ）を有するガラスの需要が非常に高まっている。このような高屈折率低分散ガラスとしては、例えば屈折率（ｎｄ）が１．５４以上１．６０未満であり、７０以上８０以下のアッベ数（νｄ）を有する光学ガラスとして、特許文献１に代表されるようなガラスが知られている。

特開２００３−１６０３５６号公報

ここで、光学素子の色収差は、部分分散比（θｇ，Ｆ）と密接に関連していることが知られている。短波長域の部分分散性を表す部分分散比（θｇ，Ｆ）の式（１）に示す。
θｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）・・・・・・（１）

一般的な光学ガラスは、短波長域の部分分散性を表す部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）との間に、およそ直線的な関係を有する。この関係を表す直線は、部分分散比（θｇ，Ｆ）を縦軸に、アッベ数（νｄ）を横軸に採用した直交座標上で、ＮＳＬ７とＰＢＭ２の部分分散比及びアッベ数をプロットした２点を結ぶ直線で表され、ノーマルラインと呼ばれている（図１参照）。ノーマルラインの基準となるノーマルガラスは光学ガラスメーカー毎によっても異なるが、各社ともほぼ同等の傾きと切片で定義している（ＮＳＬ７とＰＢＭ２は株式会社オハラ社製の光学ガラスであり、ＰＢＭ２のアッベ数（ν_ｄ）は３６．３，部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５８２８、ＮＳＬ７のアッベ数（ν_ｄ）は６０．５、部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５４３６である）。光学ガラスの異常分散性（Δθｇ，Ｆ）は、光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）及びアッベ数（νｄ）のプロットが、ノーマルラインから縦軸方向にどれだけ離れているかが指標とされている。異常分散性（Δθｇ，Ｆ）を有するガラスからなる光学素子は、紫外から赤外への幅広い波長範囲について、他のレンズによって生じていた色収差を補正することができる。

しかしながら、特許文献１で開示されたガラスは、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）は有しているものの、その異常分散性（Δθｇ，Ｆ）は不十分なものが多かった。そのため、例えばカメラの小型且つ高倍率のズームレンズや、小型プロジェクタのレンズによって生じるような、大きな色収差を高精度に補正することは困難である。そのため、レンズの色収差を高精度に補正することができるガラスが求められていた。

また、特許文献１で開示されたガラスを用いて、リヒートプレス成形後のガラス成形品に対して研磨加工を行って光学素子を得るときや、ゴブ又はガラスブロックに対して研磨加工を行うときに、ガラスに傷が入り易く、ガラスの取り扱いが困難であった。そのため、より研磨加工を行い易いガラスが求められていた。

本発明は、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、所定の高屈折率及び低分散（高アッベ数）を有しながらも、研磨加工を行い易く、且つレンズの色収差を高精度に補正することができる光学ガラス、光学素子及びプリフォームを提供することにある。

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、Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として所定量含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として所定量含有することで、屈折率が高められて分散が低く抑えられながらも、ガラスの磨耗度が低くなり、ガラスの部分分散比が高められることを見出し、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） Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として含有し、１．５０以上１．６５以下の屈折率（ｎｄ）を有し、６５以上７７以下のアッベ数（νｄ）を有する光学ガラス。

（２） カチオン％表示で、Ｐ^５＋を２０．０〜５０．０％、Ａｌ^３＋を３．０〜１９．０％、及びＢａ^２＋を１５．０〜３０．０％含有する（１）記載の光学ガラス。

（３） カチオン％表示で、Ｂａ^２＋の含有量が１７．０％以上である（２）記載の光学ガラス、

（４） カチオン％表示で、
Ｓｉ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｂ^３＋ ０〜１０．０％
の各カチオン成分をさらに含有する（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。

（５） カチオン％表示で、
Ｌｉ^＋ ０〜２０．０％、
Ｎａ^＋ ０〜１０．０％、
Ｋ^＋ ０〜１０．０％
の各カチオン成分をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。

（６） カチオン％表示で、
Ｍｇ^２＋ ０〜３０．０％及び／又は
Ｃａ^２＋ ０〜３０．０％及び／又は
Ｓｒ^２＋ ０〜３０．０％及び／又は
Ｚｎ^２＋ ０〜３０．０％
の各カチオン成分を含有する（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋の合計が、カチオン％表示で３０．０〜５５．０％である（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。

（８） Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋の合計が、カチオン％表示で４９．０％以下である（７）記載の光学ガラス。

（９） カチオン％表示で、
Ｙ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
Ｌａ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
Ｇｄ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
Ｙｂ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
Ｌｕ^３＋ ０〜１５．０％
の各カチオン成分を含有する（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。

（１０） Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋、Ｌｕ^３＋の合計が、カチオン％表示で０．１〜１５．０％である（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。

（１１） カチオン％表示で、
Ｎｂ^５＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｔｉ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｚｒ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｔａ^５＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｗ^６＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｇｅ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｂｉ^３＋ ０〜１０．０％及び／又は
Ｔｅ^４＋ ０〜１０．０％
の各カチオン成分をさらに含有する（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。

（１２） Ｆ⁻の含有量が、アニオン％表示で２０．０〜８０．０％である（１）から（１１）のいずれか記載の光学ガラス。

（１３） 「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じた測定方法における磨耗度が５５０以下である（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。

（１４） （１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。

（１５） （１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び／又は精密プレス成形用のプリフォーム。

（１６） （１５）記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。

（１７） （１５）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。

本発明によれば、Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として所定量含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として所定量含有することで、屈折率が高められて分散が低く抑えられながらも、ガラスの磨耗度が低くなり、ガラスの部分分散比が高められる。このため、所定の高屈折率及び低分散（高アッベ数）を有しながらも、研磨加工を行い易く、且つレンズの色収差を高精度に補正することができる光学ガラス、光学素子及びプリフォームを提供できる。

部分分散比［θｇ，Ｆ］が縦軸でアッベ数（ν_ｄ）が横軸の直交座標に表されるノーマルラインを示す図である。

本発明の光学ガラスは、Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として含有し、１．５４以上１．６０以下の屈折率（ｎｄ）を有し、６５以上７７以下のアッベ数（νｄ）を有する。Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として所定量含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として所定量含有することで、屈折率が高められて分散が低く抑えられながらも、ガラスの磨耗度が低くなり、ガラスの部分分散比が高められる。このため、所定の高屈折率及び低分散（高アッベ数）を有しながらも、研磨加工を行い易く、且つレンズの色収差を高精度に補正することができる光学ガラス、光学素子及びプリフォームを提供できる。

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、全てカチオン％又はアニオン％で表示されるものとする。ここで、「カチオン％」及び「アニオン％」とは、本発明のガラス構成成分をカチオン成分及びアニオン成分に分離し、それぞれの割合を１００％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。

＜カチオン成分について＞
Ｐ^５＋は、ガラス形成成分である。特に、Ｐ^５＋の含有率を２０．０％以上にすることで、ガラスの失透を抑えつつ、ガラスの屈折率が高められるため、高屈折率を有する安定なガラスを得易くすることができる。一方、Ｐ^５＋の含有率を５０．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数の低下が抑えられるため、低分散を有する安定なガラスを得易くすることができる。従って、カチオン％表示でのＰ^５＋の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは２３．０％、最も好ましくは２５．０％を下限とし、好ましくは５０．０％、より好ましくは４８．０％、最も好ましくは４７．０％を上限とする。Ｐ^５＋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できる。

Ａｌ^３＋は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高める成分であり、且つガラスのアッベ数を高める成分である。特に、Ａｌ^３＋の含有率を３．０％以上にすることで、ガラスの磨耗度が低くなるためにガラスの加工性を高めることができ、且つ、ガラスの液相温度の上昇が抑えられるためにガラスの失透傾向を小さくできる。一方、Ａｌ^３＋の含有率を１９．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下が抑えられるため、所望の高屈折率を有する光学ガラスを得易くすることができる。また、これによりガラス転移点（Ｔｇ）及びガラスの液相温度の上昇が抑えられるため、プレス成形を行い易くしつつガラスの失透傾向を小さくできる。従って、カチオン％表示でのＡｌ^３＋の含有率は、好ましくは３．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは６．０％を下限とし、好ましくは１９．０％、より好ましくは１６．０％、最も好ましくは１３．０％を上限とする。Ａｌ^３＋は、原料として例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＦ_３等を用いてガラス内に含有できる。

Ｂａ^２＋は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高める成分である。特に、Ｂａ^２＋の含有率を１５．０％以上にすることで、ガラスの低い分散が維持されつつ、ガラスの屈折率が高められるため、所望の高屈折率及び低分散を有するガラスを得ることができる。一方、Ｂａ^２＋の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの磨耗度の上昇が抑えられるため、所望の加工性を有するガラスを得易くすることができる。従って、カチオン％表示でのＢａ^２＋の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１６．０％、最も好ましくは１７．０％を下限とし、好ましくは３０．０％、より好ましくは２９．０％、最も好ましくは２８．０％を上限とする。Ｂａ^２＋は、原料として例えばＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２等を用いてガラス内に含有できる。

Ｓｉ^４＋は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高める成分であり、且つガラスの屈折率を高めつつ、ガラスの磨耗度を低下させて加工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、Ｓｉ^４＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＳｉ^４＋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。Ｓｉ^４＋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できる。

Ｂ^３＋は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高める成分であり、且つガラスの屈折率を高めつつ、ガラスの磨耗度を低下させて加工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、Ｂ^３＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性を悪化し難くでき、ガラスへの脈理の形成を低減できる。従って、カチオン％表示でのＢ^３＋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。Ｂ^３＋は、原料として例えばＨ_３ＢＯ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７、ＢＰＯ_４等を用いてガラス内に含有できる。

Ｌｉ^＋は、ガラス形成時の耐失透性を維持しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｉ^＋の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの磨耗度を低くして加工性を高めることができ、ガラスの化学的耐久性を悪化し難くできる。従って、カチオン％表示でのＬｉ^＋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。Ｌｉ^＋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できる。

Ｎａ^＋は、ガラス形成時の耐失透性を維持しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ^＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性を悪化し難くできる。従って、カチオン％表示でのＮａ^＋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。Ｎａ^＋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できる。

Ｋ^＋は、ガラス形成時の耐失透性を維持しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ^＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性を悪化し難くできる。従って、カチオン％表示でのガラス全質量に対するＫ^＋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。Ｋ^＋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できる。

本発明の光学ガラスでは、Ｒｎ^＋（Ｒｎ^＋はＬｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋からなる群より選択される１種以上）の含有率の質量和が、２０．０％以下であることが好ましい。これにより、ガラスの化学的耐久性を悪化し難くできるため、研磨加工時や屋外使用時におけるガラスの変色及び変質を低減できる。従って、カチオン％表示でのＲｎ^＋の含有率の質量和は、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。

Ｍｇ^２＋は、所定量含有したときに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、Ｍｇ^２＋の含有率を３０．０％以下にすることで、屈折率の低下が抑えられるため、所望の高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、カチオン％表示でのＭｇ^２＋の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２７．０％、最も好ましくは２５．０％を上限とする。なお、Ｍｇ^２＋は含有しなくとも、本発明の目的とする光学ガラスを得ることは可能であるが、Ｍｇ^２＋の含有率を１．０％以上含有することで、ガラスの磨耗度を低くし易くすることができる。従って、カチオン％表示でのＭｇ^２＋の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは５．０％を下限とする。Ｍｇ^２＋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できる。

Ｃａ^２＋は、ガラスの耐失透性を高め、ガラスの磨耗度を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｃａ^２＋の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高め、ガラスの屈折率の低下を抑えることができる。従って、カチオン％表示でのＣａ^２＋の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。Ｃａ^２＋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できる。

Ｓｒ^２＋は、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、Ｓｒ^２＋の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高め、ガラスの屈折率の低下を抑えることができる。従って、カチオン％表示でのＳｒ^２＋の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２８．０％、最も好ましくは２５．０％を上限とする。なお、Ｓｒ^２＋は含有しなくとも、本発明の目的とする光学ガラスを得ることは可能であるが、Ｓｒ^２＋の含有率を１．０％以上含有することで、ガラスの安定性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＳｒ^２＋の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは３．０％を下限とする。Ｓｒ^２＋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できる。

Ｚｎ^２＋は、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、Ｚｎ^２＋の含有率を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高め、ガラスの屈折率の低下を抑えることができる。従って、カチオン％表示でのＺｎ^２＋の含有率は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。Ｚｎ^２＋は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を用いてガラス内に含有できる。

本発明の光学ガラスでは、Ｒ^２＋（Ｒ^２＋はＭｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋からなる群より選択される１種以上）の含有率の質量和が、３０．０％以上５５．０％以下であることが好ましい。Ｒ^２＋の質量和をこの範囲内にすることで、ガラスの耐失透性が高められつつ、ガラスの屈折率が所定の範囲内に調整されるため、所望の高屈折率を有する透明なガラスを得ることができる。従って、カチオン％表示でのＲ^２＋の含有率の質量和は、好ましくは３０．０％、より好ましくは３５．０％、最も好ましくは４０．０％を下限とし、好ましくは５５．０％、より好ましくは５２．０％、最も好ましくは４９．０％を上限とする。

Ｙ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの異常分散性を低下し難くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙ^３＋の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラス転移点（Ｔｇ）の上昇を抑えつつ、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＹ^３＋の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｙ^３＋は、原料として例えばＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３等を用いてガラス内に含有できる。

Ｌａ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの異常分散性を低下し難くする成分であり、ガラス中の任意成分である。特に、Ｌａ^３＋の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＬａ^３＋の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｌａ^３＋は、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有できる。

Ｇｄ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの異常分散性を低下し難くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｇｄ^３＋の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＧｄ^３＋の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１４．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｇｄ^３＋は、原料として例えばＧｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３等を用いてガラス内に含有できる。

Ｙｂ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの異常分散性を低下し難くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙｂ^３＋の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＹｂ^３＋の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｙｂ^３＋は、原料として例えばＹｂ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｌｕ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの異常分散性を低下し難くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｕ^３＋の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、カチオン％表示でのＬｕ^３＋の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｌｕ^３＋は、原料として例えばＬｕ_２Ｏ_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、Ｌｎ^３＋（Ｌｎ^３＋はＹ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋、Ｌｕ^３＋からなる群より選択される１種以上）の含有率の質量和が、０．１％以上１５．０％以下であることが好ましい。この質量和を０．１％以上にすることで、ガラスの屈折率を高め、ガラスの異常分散性を低下し難くすることができる。この質量和を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高め、所望の磨耗度を得易くすることができる。従って、カチオン％表示でのＬｎ^３＋の含有率の質量和は、好ましくは０．１％、より好ましくは０．３％、最も好ましくは０．５％を下限とし、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。

Ｎｂ^５＋は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的耐久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、Ｎｂ^５＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数の低下を抑えることができる。また、ガラスの溶融温度の上昇が抑えられるため、ガラス中の成分の揮発による脈理の発生を低減できる。従って、カチオン％表示でのＮｂ^５＋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^５＋は、原料として例えばＮｂ_２Ｏ_５等を用いてガラス内に含有できる。

Ｔｉ^４＋は、ガラスの屈折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、Ｔｉ^４＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数の低下を抑えつつ、ガラスの着色を低減することができる。従って、カチオン％表示でのＴｉ^４＋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。Ｔｉ^４＋は、原料として例えばＴｉＯ_２等を用いてガラス内に含有できる。

Ｚｒ^４＋は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの機械的強度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、Ｚｒ^４＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの溶融温度の上昇が抑えられるため、ガラス中の成分の揮発による脈理の発生を低減できる。従って、カチオン％表示でのＺｒ^４＋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。Ｚｒ^４＋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できる。

Ｔａ^５＋は、ガラスの屈折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、Ｔａ^５＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスを失透し難くすることができる。従って、カチオン％表示でのＴａ^５＋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^５＋は、原料として例えばＴａ_２Ｏ_５等を用いてガラス内に含有できる。

Ｗ^６＋は、ガラスの屈折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、Ｗ^６＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数の低下を抑えつつ、ガラスの着色を低減することができる。従って、カチオン％表示でのＷ^６＋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。Ｗ^６＋は、原料として例えばＷＯ_３等を用いてガラス内に含有できる。

Ｇｅ^４＋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、Ｇｅ^４＋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できる。従って、カチオン％表示でのＧｅ^４＋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。Ｇｅ^４＋は、原料として例えばＧｅＯ_２等を用いてガラス内に含有できる。

Ｂｉ^３＋は、ガラスの屈折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、Ｂｉ^３＋の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの失透し難くすることができる。従って、カチオン％表示でのＢｉ^３＋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。Ｂｉ^３＋は、原料として例えばＢｉ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｔｅ^４＋は、ガラスの屈折率を上げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｔｅ^４＋の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスを失透し難くすることができ、ガラスの着色を抑えることができる。従って、カチオン％表示でのＴｅ^４＋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。Ｔｅ^４＋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。

＜アニオン成分について＞
Ｆ⁻は、ガラスのアッベ数を高め、ガラスの異常分散性を高める成分である。特に、Ｆ⁻の含有率を２０．０％以上にすることで、ガラスのアッベ数が高められ、ガラスの部分分散比が高められるため、所望のアッベ数及び異常分散性（Δθｇ，Ｆ）を得易くすることができる。一方、Ｆ⁻の含有率を８０．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数の過剰な上昇が抑えられつつ、ガラスの磨耗度の上昇が抑えられるため、所望のアッベ数を得易くし、ガラスの加工性を確保することができる。従って、アニオン％表示でのＦ⁻の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは４０．０％を下限とし、好ましくは８０．０％、より好ましくは７５．０％、最も好ましくは７３．０％を上限とする。Ｆ⁻は、原料として例えばＡｌＦ_３、ＭｇＦ_２、ＢａＦ_２等の各種カチオン成分のフッ化物を用いてガラス内に含有できる。

Ｏ^２−は、ガラスのカチオン成分が酸化物を形成するのに必要な成分である。ここで、Ｏ^２−の含有率とＦ⁻の含有率との合計は、９８．０％以上であることが好ましい。これにより、安定なガラスを得ることができる。従って、アニオン％表示でのＯ^２−とＦ⁻との含有率の合計は、９８．０％以上であることが好ましく、９９．０％以上であることがより好ましく、１００％であることが最も好ましい。Ｏ^２−は、原料として例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢａＯ等の各種カチオン成分の酸化物や、Ａｌ（ＰＯ）_３、Ｍｇ（ＰＯ）_２、Ｂａ（ＰＯ）_２等の各種カチオン成分の燐酸塩等を用いてガラス内に含有できる。

＜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、添加できる。

また、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の遷移金属のカチオンは、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、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ及びＳｅのカチオンは、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、及び廃棄できる。

［製造方法］
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記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、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて９００〜１２００℃の温度範囲で２〜１０時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、８５０℃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作製される。

［物性］
本発明の光学ガラスは、高い屈折率（ｎ_ｄ）を有するとともに、低い分散を有する。特に、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１．５２、最も好ましくは１．５４を下限とし、好ましくは１．６５、より好ましくは１．６２、最も好ましくは１．６０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６５、より好ましくは６７、最も好ましくは７０を下限とし、好ましくは７７、より好ましくは７６、最も好ましくは７５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。

また、本発明の光学ガラスは、所定の磨耗度を有する。特に、光学ガラスの「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じた測定方法における磨耗度は、好ましくは５５０、より好ましくは５３０、最も好ましくは５２０を上限とする。これにより、光学ガラスの必要以上の磨耗や傷が低減されるため、光学ガラスに対する研磨加工における取扱いを容易にして、研磨加工を行い易くすることができる。

また、本発明の光学ガラスは、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）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異常分散性（Δθｇ，Ｆ）は、好ましくは０．０１０、より好ましくは０．０１１、最も好ましくは０．０１２を下限とする。これにより、光学機器におけるレンズの色収差をより高精度に補正することができる。

［プリフォーム及び光学素子］
本発明の光学ガラスは、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、本発明の光学ガラスからプリフォームを形成し、このプリフォームに対して研磨加工や精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラやプロジェクタ等のような光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。ここで、プリフォーム材を製造する方法は特に限定されるものではなく、例えば特開平８−３１９１２４に記載のガラスゴブの成形方法や特開平８−７３２２９に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のように溶融ガラスから直接プリフォーム材を製造する方法を用いることもでき、また、光学ガラスから形成したストリップ材に対して研削研磨等の冷間加工を行って製造する方法を用いることもできる。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの組成、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）、及び磨耗度を表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．５）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、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、メタ燐酸化合物等の通常の弗燐酸塩ガラスに使用される高純度原料を選定し、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９００〜１２００℃の温度範囲で２〜１０時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、８５０℃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．５）及び比較例（Ｎｏ．１）のガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）及び部分分散比（θｇ，Ｆ）については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。なお、本測定に用いたガラスとして、アニール条件は徐冷降下速度を−２５℃／ｈｒとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。そして、測定されたアッベ数（νｄ）における、図１のノーマルライン上にある部分分散比（θｇ，Ｆ）の値と測定された部分分散比（θｇ，Ｆ）の値との差から、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）を求めた。

また、磨耗度は「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じて測定した。すなわち、３０×３０×１０ｍｍの大きさのガラス角板の試料を水平に毎分６０回転する鋳鉄製平面皿（２５０ｍｍφ）の中心から８０ｍｍの定位置に乗せ、９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重を垂直にかけながら、水２０ｍＬに＃８００（平均粒径２０μｍ）のラップ材（アルミナ質Ａ砥粒）を１０ｇ添加した研磨液を５分間一様に供給して摩擦させ、ラップ前後の試料質量を測定して、磨耗質量を求めた。同様にして、日本光学硝子工業会で指定された標準試料の磨耗質量を求め、
磨耗度＝｛（試料の磨耗質量／比重）／（標準試料の磨耗質量／比重）｝×１００
により計算した。

表１に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも磨耗度が５５０以下、より詳細には５４５以下であった。一方で、比較例のガラスは、いずれも磨耗度が５５０より大きかった。このため、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磨耗度の値が小さ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、いずれも異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１０以上、より詳細には０．０１２以上であり、所望の範囲内であった。一方で、比較例のガラスは、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１０よりも低かった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは高い異常分散性（Δθｇ，Ｆ）を有する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（ｎｄ）が１．５０以上、より詳細には１．５４以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は１．６５以下、より詳細には１．５９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（νｄ）が６５以上、より詳細には６７以上であるとともに、このアッベ数（νｄ）は７７以下、より詳細には７５以下であり、所望の範囲内であった。一方で、比較例のガラスは、アッベ数（νｄ）が６５よりも小さかった。このため、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高分散であり、アッベ数（νｄ）が高いことが明らかになった。

従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、研磨加工を行い易く、レンズの色収差を高精度に補正できることが明らかになった。

さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、研磨加工用プリフォームを形成し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レンズ及びプリズムの形状に加工した。いずれの場合も、様々なレンズ及びプリズムの形状に加工することができた。

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 (17)

1. Ｐと、Ａｌと、アルカリ土類金属元素のうち少なくとも２種以上と、希土類元素のうち１種以上と、をカチオン成分として含有し、Ｏと、Ｆと、をアニオン成分として含有し、１．５０以上１．６５以下の屈折率（ｎｄ）を有し、６５以上７７以下のアッベ数（νｄ）を有する光学ガラス。
2. カチオン％表示で、Ｐ^５＋を２０．０〜５０．０％、Ａｌ^３＋を３．０〜１９．０％、及びＢａ^２＋を１５．０〜３０．０％含有する請求項１記載の光学ガラス。
3. カチオン％表示で、Ｂａ^２＋の含有量が１７．０％以上である請求項２記載の光学ガラス、
4. カチオン％表示で、
   Ｓｉ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
   Ｂ^３＋ ０〜１０．０％
   の各カチオン成分をさらに含有する請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。
5. カチオン％表示で、
   Ｌｉ^＋ ０〜２０．０％、
   Ｎａ^＋ ０〜１０．０％、
   Ｋ^＋ ０〜１０．０％
   の各カチオン成分をさらに含有する請求項１から４のいずれか記載の光学ガラス。
6. カチオン％表示で、
   Ｍｇ^２＋ ０〜３０．０％及び／又は
   Ｃａ^２＋ ０〜３０．０％及び／又は
   Ｓｒ^２＋ ０〜３０．０％及び／又は
   Ｚｎ^２＋ ０〜３０．０％
   の各カチオン成分を含有する請求項１から５のいずれか記載の光学ガラス。
7. Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋の合計が、カチオン％表示で３０．０〜５５．０％である請求項１から６のいずれか記載の光学ガラス。
8. Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋の合計が、カチオン％表示で４９．０％以下である請求項７記載の光学ガラス。
9. カチオン％表示で、
   Ｙ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
   Ｌａ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
   Ｇｄ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
   Ｙｂ^３＋ ０〜１５．０％及び／又は
   Ｌｕ^３＋ ０〜１５．０％
   の各カチオン成分を含有する請求項１から８のいずれか記載の光学ガラス。
10. Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋、Ｌｕ^３＋の合計が、カチオン％表示で０．１〜１５．０％である請求項１から９のいずれか記載の光学ガラス。
11. カチオン％表示で、
    Ｎｂ^５＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｔｉ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｚｒ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｔａ^５＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｗ^６＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｇｅ^４＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｂｉ^３＋ ０〜１０．０％及び／又は
    Ｔｅ^４＋ ０〜１０．０％
    の各カチオン成分をさらに含有する請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラス。
12. Ｆ⁻の含有量が、アニオン％表示で２０．０〜８０．０％である請求項１から１１のいずれか記載の光学ガラス。
13. 「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じた測定方法における磨耗度が５５０以下である請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラス。
14. 請求項１から１３のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
15. 請求項１から１３のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び／又は精密プレス成形用のプリフォーム。
16. 請求項１５記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
17. 請求項１５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。

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