JP2011093780A - 光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｔａ_２Ｏ_５含有量を抑えつつ、耐失透性の優れた高屈折率低分散光学ガラスを提供する。
【解決手段】質量％表示にて、Ｂ_２Ｏ_３１〜３０％、ＳｉＯ_２０．１〜２０％、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を合計で５５〜７５％（但し、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が１５〜５５％、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＧｄ_２Ｏ_３の含有量の質量比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））が０．１７〜０．６５）、Ｔａ_２Ｏ_５０〜１３％（但し、１３％を含まず）、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２を合計で０〜２５％（但し、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が１０％未満）、を含み、屈折率ｎｄが１．８３〜１．９２、アッベ数νｄが３６〜４５であることを特徴とする光学ガラス。
【選択図】なし

Description

光学ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子とその製造方法に関する。

高屈折率低分散光学ガラスは、レンズやプリズムなどの光学素子材料として非常に利用価値の高い光学ガラスである。このような光学ガラスとして、特許文献１および特許文献２に開示されているものが知られている。

特開２００１−３４８２４４号公報 特開２００８−１５５１号公報

特許文献１および特許文献２に開示されている光学ガラスはいずれも優れた光学特性を有するが、次のような改善が望まれる。
特許文献１に記載の光学ガラスにおいて、ガラス安定性を一層優れたものにするため、ガラス成分として１３重量％以上のＴａ_２Ｏ_５を含有させる。しかし、タンタル原料は、非常に高価であり、ガラス原料の中でも高価な希土類酸化物やニオブなどの遷移金属酸化物と比べても突出して高価である。したがって、原料コストの増大を抑えて、高屈折率低分散光学ガラスをより広く普及させるためには、Ｔａ_２Ｏ_５含有量を削減することが望まれる。

特許文献２に記載の光学ガラスは、Ｔａ_２Ｏ_５成分を減量し、原料コストの増大を抑えており、Ｔａ_２Ｏ_５含有量が少ないガラスとしては耐失透性が優れているが、Ｔａ_２Ｏ_５を豊富に含むガラスと比較すると、耐失透性が劣るため、特殊な成形法を用いて失透を防止することになる。つまり、貫通孔を備えた鋳型を用いて熔融ガラスを鋳込み、貫通孔内周面にガラスを接触させて急速に熱を奪うことで失透を防止しなければならない。成形したガラスは下方に引き出され、切断して徐冷される。

通常、ガラスの成形には、成形したガラスを引き出す引き出し口を側面の一部に有する鋳型に熔融ガラスを連続して流し込んで成形し、引き出し口から成形したガラスを水平方向に引き出す方法が用いられている。この方法は、引き出したガラスを切断せずに連続アニール炉に入れて徐冷することができ、貫通孔を備えた鋳型を用いる成形法と比べ、効率の良い方法である。

Ｔａ_２Ｏ_５成分を減量しても、耐失透性をＴａリッチのガラス並みに改善することができれば、原料コストの低いガラスを効率よく生産することができ、高屈折率低分散光学ガラスの普及にとって意義深い。

本発明の目的は、Ｔａ_２Ｏ_５含有量を抑えつつ、耐失透性の優れた高屈折率低分散光学ガラス、前記ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、光学素子とその製造方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、
（１）質量％表示にて、
Ｂ_２Ｏ_３ １〜３０％、
ＳｉＯ_２ ０．１〜２０％、
Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を合計で５５〜７５％
（但し、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が１５〜５５％、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＧｄ_２Ｏ_３の含有量の質量比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））が０．１７〜０．６５）、
Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１３％（但し、１３％を含まず）、
Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２を合計で０〜２５％（但し、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が１０％未満）、
を含み、屈折率ｎｄが１．８３〜１．９２、アッベ数νｄが３６〜４５であることを特徴とする光学ガラス、
（２）下記（１）式を満たす屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを有する上記（１）項に記載の光学ガラス、
ｎｄ≧２．２０１７−０．００８３×νｄ ・・・ （１）
（３）液相温度が１３００℃以下である上記（１）または（２）項に記載の光学ガラス、
（４）Ｇｄ_２Ｏ_３ １０〜４０％、Ｙ_２Ｏ_３ ０〜２５％、Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜５％を含む上記（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（５）上記（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、
（６）上記（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子、および
（７）上記（５）項に記載のプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形して光学素子ブランクを作製し、前記ブランクを研削、研磨する光学素子の製造方法
を提供するものである。

本発明によれば、Ｔａ_２Ｏ_５含有量を抑えつつ、耐失透性の優れた高屈折率低分散光学ガラス、前記ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、および光学素子とその製造方法を提供することができる。

Ｉ．光学ガラス
本発明の光学ガラスは、高屈折率低分散ガラスであり、高屈折率高分散ガラス製レンズと組み合わせ、コンパクトな色収差補正光学系を構成するためのレンズ材料として好適な光学特性、すなわち、下記（ａ）式および（ｂ）式を満たす屈折率ndとアッベ数νdを有する。
３６≦νｄ≦４５ ・・・ （ａ）
１．８３≦ｎｄ≦１．９２ ・・・ （ｂ）

このような光学特性を実現するためには、高屈折率化に有効であるが、分散も高める働きをするＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２の含有量を制限する必要がある。低分散性を維持しつつ、屈折率を高めるためには、高屈折率低分散付与成分であるＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３などの希土類酸化物の総量を増やすことになるが、Ｔａ_２Ｏ_５含有量を制限しつつ、単に希土類酸化物の総量を増やすとガラスの熱的安定性が大幅に損なわれる。そこで、本発明者らは、ガラス成分として複数種の希土類酸化物を導入し、これら成分の配分を最適化することにより、Ｔａ_２Ｏ_５含有量を抑えつつ、希土類酸化物の総量を増やしても優れたガラス安定性を維持することが可能になることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の光学ガラスは、質量％表示にて、
Ｂ_２Ｏ_３ １〜３０％、
ＳｉＯ_２ ０．１〜２０％、
Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を合計で５５〜７５％
（但し、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が１５〜５５％、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＧｄ_２Ｏ_３の含有量の質量比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））が０．１７〜０．６５）、
Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１３％（但し、１３％を含まず）、
Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２を合計で０〜２５％（但し、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が１０％未満）、
を含み、屈折率ｎｄが１．８３〜１．９２、アッベ数νｄが３６〜４５であることを特徴とする光学ガラスである。

［光学ガラスの組成］
本発明の光学ガラスの組成について詳説するが、各ガラス成分の含有量、合計含有量は特記しない限り、質量％にて表示するものとし、ガラス成分の含有量と合計含有量の比は質量比にて表示するものとする。また、以下の説明において、所定値以下あるいは所定値以上という場合、前記所定値も含むものとする。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスネットワーク形成成分であり、ガラスの熱的安定性を改善する働きをする。その含有量が１％未満であると液相温度が上昇し、ガラス融液を成形する際の成形性が低下する。一方、その含有量が３０％を超えると所要の屈折率を得ることが困難になる。したがって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量を１〜３０％とする。Ｂ_２Ｏ_３の含有量の好ましい範囲は２〜２５％、より好ましい範囲は３〜２２％、さらに好ましい範囲は５〜２０％、一層好ましい範囲は７〜１７％である。

ＳｉＯ_２は、ガラスネットワーク形成成分であり、ガラスの熱的安定性を改善する効果やガラス融液の粘性を成形に適した範囲にする効果を有する。その含有量が０．１％未満であると前記効果を得ることが困難となり、２０％を超えると液相温度が上昇してガラス融液の成形が困難になり、所要の屈折率を得ることも困難になる。したがって、ＳｉＯ_２の含有量を０．１〜２０％とする。ＳｉＯ_２の含有量の好ましい範囲は０．１〜１７％、より好ましい範囲は１〜１５％、さらに好ましい範囲は２〜１３％、一層好ましい範囲は３〜１０％である。

Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３は、低分散性を維持しつつ屈折率を高める働きをする成分である。Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量が５５％未満であると、所要の光学特性を得ることが困難になり、７５％を超えると耐失透性が悪化し、液相温度も上昇し、ガラス融液の成形性が悪化する。したがって、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量を５５〜７５％とする。Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量の好ましい範囲は５５．５〜７２．５％、より好ましい範囲は５６〜７２．５％、さらに好ましい範囲は５６．５〜７０％、一層好ましい範囲は５７〜７０％、より一層好ましい範囲は５７．５〜７０％、さらに一層好ましい範囲は５８〜６７．５％、なお一層好ましい範囲は５８．５〜６５％、特に好ましい範囲は５９〜６５％である。

上記希土類酸化物のうち、Ｌａ_２Ｏ_３は、ガラス成分として比較的多量に導入してもガラスの熱的安定性を損なうことがないため、所要の光学特性を得る上から必須成分とする。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が１５％未満であると、ガラスの熱的安定性を維持しつつ所要の光学特性を実現することが困難になり、その含有量が５５％を超えると耐失透性が悪化し、液相温度も上昇し、ガラス融液の成形性が悪化する。したがって、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量を１５〜５５％とする。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量の好ましい範囲は１７〜５２．５％、より好ましい範囲は２０〜５０％、さらに好ましい範囲は２５〜４５％、一層好ましい範囲は３０〜４０％である。

Ｔａ_２Ｏ_５の含有量を抑えつつ、高屈折率低分散化を図るため、単にＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量を上記範囲にすると、ガラスの熱的安定性が大幅に損なわれる。そこで、本発明の光学ガラスは、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＧｄ_２Ｏ_３の含有量の比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））を０．１７〜０．６５の範囲とする。比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））が上記範囲を逸脱すると、ガラスの熱的安定性が悪化し、耐失透性が低下するとともに、液相温度が上昇し、ガラス融液の成形性が大幅に低下する。

耐失透性やガラス融液の成形性をより改善する上から、前記比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））の好ましい範囲は０．２〜０．５５、より好ましい範囲は０．２５〜０．５、さらに好ましい範囲は０．３〜０．５、一層好ましい範囲は０．３１〜０．４５、より一層好ましくは０．３３〜０．４５である。

Ｇｄ_２Ｏ_３は、前述のようにガラス成分としてＬａ_２Ｏ_３と共存することにより、ガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させ、ガラス融液の成形性を向上させる働きをするが、その含有量は１０〜４０％が好ましい。このような効果を得る上から、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量の好ましい下限は１０％、より好ましい下限は１１％、さらに好ましい下限は１３％、一層好ましい下限は１６％、より一層好ましい下限は１９％である。一方、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量を４０％よりも多くするとガラスの熱的安定性、耐失透性が低下する傾向が現れ、液相温度も上昇傾向を示すため、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量の上限を４０％にすることが好ましく、３５％にすることがより好ましく、３２．５％にすることがさらに好ましく、３０％にすることが一層好ましく、２５％にすることがより一層好ましい。

Ｙ_２Ｏ_３も高屈折率低分散化に有効な成分であり、その含有量は０〜２５％が好ましい。その含有量が２５％を超えると、ガラスの熱的安定性、耐失透性が低下する傾向が現れ、液相温度も上昇傾向を示すため、Ｙ_２Ｏ_３の含有量の上限を２５％とすることが好ましく、２０％とすることがより好ましく、１６％とすることがさらに好ましく、１２％とすることが一層好ましく、８％以下とすることがより一層好ましい。Ｙ_２Ｏ_３も適量含有させることで、高屈折率低分散性を維持しつつ、ガラスの熱的安定性、耐失透性を改善し、液相温度を低下させる働きを示すことから、Ｙ_２Ｏ_３の含有量の下限を１％とすることが好ましく、２％とすることがより好ましい。

Ｙｂ_２Ｏ_３も高屈折率低分散化に有効な成分であり、その含有量は０〜５％が好ましい。その含有量が５％を超えると、ガラスの熱的安定性、耐失透性が低下する傾向が現れ、液相温度も上昇傾向を示すため、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量の上限を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％とすることがさらに好ましく、０．５％とすることが一層好ましい。Ｙｂ_２Ｏ_３は、Ｇｄ_２Ｏ_３やＹ_２Ｏ_３と比較し、ガラスの熱的安定性改善への寄与が少なく、高価な成分でもあることから、その含有量をゼロとしてもよい。

Ｔａ_２Ｏ_５は、比較的、液相温度を上昇させることなく、低分散性を維持し、屈折率を高める働きをするが、他の成分と比較し、価格が格段に高いため、その使用量の削減が望まれる。本発明の光学ガラスは、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量を１３％未満としても、所要の光学特性と優れたガラス安定性、耐失透性を維持することができるため、低コスト化の観点から、その含有量を０〜１３％（但し、１３％を除く）とする。Ｔａ_２Ｏ_５の含有量の好ましい上限は１１％、より好ましい上限は１０％、さらに好ましい上限は９％、一層好ましい上限は８％であるが、その含有量を１％以下にすることもできるし、ゼロにすることもできる。但し、少量のＴａ_２Ｏ_５を含有させることにより、高屈折率低分散性を維持しつつ、ガラスの熱的安定性を高める上から、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量の好ましい下限は１％、より好ましい下限は２％、さらに好ましい下限は３％である。

Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２は、屈折率を高めるが、分散も高める働きをするため、高屈折率低分散化を図る上から、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２の合計含有量を０〜２５％とする。前記合計含有量が２５％を超えると所要の分散を得ることが困難になるとともに、ガラスの熱的安定性も低下する。低分散性とガラスの熱的安定性を維持する上から、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２の合計含有量の好ましい上限は２２．５％、より好ましい上限は２０％、さらに好ましい上限は１７．５％、一層好ましい上限は１５％である。Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２は適量であれば、ガラスの熱的安定性を維持しつつ、屈折率を高める上で効果的な成分であることから、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２の合計含有量の好ましい下限は２．５％、より好ましい下限は５％、さらに好ましい下限は７．５％である。

上記範囲内であってもＮｂ_２Ｏ_５の含有量が１０％以上になると、耐失透性が低下し、液相温度も上昇し、ガラス融液の成形性が悪化する。したがって、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は１０％未満とする。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の好ましい上限は８％、より好ましい上限は６％、さらに好ましい上限は５．５％、一層好ましい上限は５％、より一層好ましい上限は４．５％、さらに一層好ましい上限は４％である。Ｎｂ_２Ｏ_５は、適量であれば屈折率を高めつつ、ガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させる働きをすることから、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の好ましい下限は０．５％、より好ましい下限は１％である。

ＴｉＯ_２は、適量含有させることにより、ガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させつつ、屈折率を高める働きをするが、過剰に含有させると、ガラスの熱的安定性が悪化する、液相温度が上昇する、可視域の短波長側の透過率が低下してガラスが着色する傾向を示すことから、ＴｉＯ_２の含有量を０〜１２％とするのが好ましい。ＴｉＯ_２の含有量の好ましい上限は１２％であり、より好ましい上限は１０％、さらに好ましい上限は８％、一層好ましい上限は６％、より一層好ましい上限は４％である。一方、ＴｉＯ_２の含有量の好ましい下限は０．５％である。

ＷＯ_３は、屈折率を高める働きをするが、その含有量が１６％を超えると、ガラスの熱的安定性が悪化する、液相温度が上昇する、可視域の短波長側の透過率が低下してガラスが着色する傾向を示すことから、ＷＯ_３の含有量を０〜１６％とすることが好ましく、０〜１４％とすることがより好ましく、０〜１２％とすることがさらに好ましく、０〜１０％とすることが一層好ましく、０〜５％とすることがより一層好ましい。

ＺｒＯ_２は、適量含有させることにより、ガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させつつ、屈折率を高める働きをするが、過剰に含有させると、ガラスの熱的安定性が悪化し、液相温度が上昇する傾向を示すことから、ＺｒＯ_２の含有量を０〜１２％とすることが好ましい。ＺｒＯ_２の含有量の好ましい上限は１１％、より好ましい上限は１０％、さらに好ましい上限は９％、一層好ましい上限は７％であり、ＺｒＯ_２の含有量の好ましい下限は１％、より好ましい下限は２％である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏは、ガラスの熔融性を改善し、ガラス転移温度を低下させてプレス成形性を改善する働きをするが、それぞれ含有量が１０％を超えるとガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が上昇、屈折率も低下するため、前記各成分の含有量をそれぞれ０〜１０％の範囲とすることが好ましく、０〜７％の範囲とすることが好ましく、０〜５％の範囲とすることがより好ましく、０〜３％の範囲とすることがさらに好ましく、０〜１％の範囲とすることが一層好ましく、０〜０．５％の範囲とすることがより一層好ましい。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏは、いずれも含有させなくともよい。

ＺｎＯは、適量の含有させることにより、ガラスの熱的安定性や熔融性を改善し、ガラス転移温度を低下させてプレス成形性を改善する働きをするが、過剰に含有させると、屈折率が低下し分散が高くなるとともに、ガラスの熱的安定性、耐失透性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示すため、ＺｎＯの含有量を０〜１５％とすることが好ましい。ＺｎＯの含有量の好ましい上限は１２％、より好ましい上限は９％、さらに好ましい上限は５％、一層好ましい上限は３％であり、好ましい下限は０．１％、より好ましい下限は０．５％、さらに好ましい下限は１％である。

ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯは、ガラスの熔融性を改善し、ガラス転移温度を低下させてプレス成形性を改善する働きをするが、過剰に含有させると、ガラスの熱的安定性、耐失透性が低下し、液相温度が上昇する傾向を示すため、前記各成分の含有量をそれぞれ０〜１５％の範囲とすることが好ましく、０〜１０％の範囲とすることがより好ましく、０〜７％の範囲とすることがさらに好ましく、０〜５％の範囲とすることが一層好ましく、０〜３％の範囲とすることがより一層好ましく、０〜１％の範囲とすることがさらに一層好ましい。ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯのうち、高屈折率化にはＢａＯの含有が有利であることから、ＢａＯの含有量をＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯの各含有量よりも多くすることが望ましい。なお、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯは、含有させなくともよい。

Ａｌ_２Ｏ_３は、少量であればガラスの熱的安定性改善に寄与し、ガラス融液の粘性を高めて成形性を改善する働きがあるが、その含有量が５％を超えると熔融性、耐失透性が低下する傾向を示すことから、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を０〜５％の範囲にすることが好ましく、０〜３％の範囲にすることがより好ましく、０〜１％の範囲にすることがさらに好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３は含有させなくてもよい。

Ｂｉ_２Ｏ_３は、屈折率を高める働きをするが、過剰の含有により、可視域の短波長側の透過率が低下してガラスが着色する傾向を示すことから、その含有量を０〜５％の範囲とすることが好ましく、０〜３％の範囲とすることがより好ましく、０〜１％の範囲とすることがさらに好ましい。Ｂｉ２Ｏ３は含有させなくてもよい。

ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３は、屈折率を高める働きをするが、過剰の含有によりガラスの熱的安定性、耐失透性が悪化し、液相温度が上昇する傾向を示す。また、非常に高価な成分であることから、前記各成分含有量を含有量をそれぞれ０〜５％の範囲にすることが好ましく、０〜１％の範囲にすることがより好ましく、０〜０．５％の範囲にすることが一層好ましい。ＧｅＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３は含有させなくてもよい。

Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ、ＣｅＯ_２は、少量の添加により清澄効果を高める働きをする。しかし、Ｓｂ_２Ｏ_３の添加量が１％を超えると清澄性が低下傾向を示すとともに、その強力な酸化作用によって成形型の劣化が促進されるため、Ｓｂ_２Ｏ_３の添加量を０〜１％の範囲にすることが好ましく、０〜０．５％の範囲にすることがより好ましい。またガラス原料を硝酸塩・炭酸塩・硫酸塩の形で導入し、脱泡性を高めることも可能である。Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ、ＣｅＯ_２とこれら化合物を組み合わせたり、硝酸塩・炭酸塩・硫酸塩を組み合わせて使用することも、それぞれ単独でしようすることも有用である。

ＳｎＯ、ＣｅＯ_２は、それぞれ添加量が５％を超えるとガラスの熱的安定性、耐失透性が低下するとともに、ガラスが着色する傾向が現れるため、それぞれの添加量を０〜５％の範囲とする。ＳｎＯ、ＣｅＯ_２の添加量の好ましい範囲は０〜３％、より好ましい範囲は０〜２％、さらに好ましい範囲は０〜１％であり、添加しなくてもよい。

Ｆは、ガラス化可能な組成範囲を拡大し、低分散化、ガラス転移温度の低下に有効な成分であるが、過剰の含有により、屈折率が低下したり、ガラス融液の揮発性が増大して、ガラス融液を成形する際、脈理が発生したり、揮発による屈折率の変動が増大する傾向を示す。Ｆをガラスに導入する際はＯ→２Ｆ置換を用いることで導入できる。Ｆは原料としてＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＹｂＦ_３、ＺｒＦ_４、ＺｎＦ_２やアルカリ金属・アルカリ土類金属のフッ化物を用いて導入できる。Ｆの導入量はガラスの総量を１００としたときのガラス中のＦの質量パーセントとして考えることができる。Ｆの含有量を質量パーセントで０〜１０％の範囲にすることが好ましく、０〜８％の範囲にすることがより好ましく、０〜６％にすることがさらに好ましい。

本発明の光学ガラスは、ガラスの熱的安定性を維持しつつ高屈折率低分散の光学特性を実現しており、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｇａといった成分を含有させることを必要としない。Ｌｕ、Ｈｆ、Ｇａとも高価な成分なので、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３の含有量をそれぞれ０〜１％に抑えることが好ましく、それぞれ０〜０．５％に抑えることがより好ましく、それぞれ０〜０．３％に抑えることがさらに好ましく、Ｌｕ_２Ｏ_３を導入しないこと、ＨｆＯ_２を導入しないこと、Ｇａ_２Ｏ_３を導入しないことがそれぞれ一層好ましい。

また、環境影響に配慮し、Ａｓ、Ｐｂ、Ｕ、Ｔｈ、Ｃｄも導入しないことが好ましく、Ｔｅについては、ＴｅＯ_２の含有量を０〜１％に抑えることが好ましく、０〜０．５％にすることがより好ましく、Ｔｅを導入しないことがさらに好ましい。

さらに、後述するガラスの優れた光線透過性を活かす上から、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｄなどの着色の要因となる物質を導入しないことが好ましい。

［光学ガラスの光学特性］
次に本発明の光学ガラスの特性について説明する。
本発明の光学ガラスは高屈折率低分散ガラスであるが、高屈折率低分散ガラス製のレンズは、高屈折率高分散ガラス製レンズと組合わせて色収差補正に使用されることが多い。こうした色収差補正用の光学系を構成する場合、高屈折率低分散ガラスをより低分散化するとともに、屈折率を高めることで、光学系をコンパクト化したり、高機能化することが可能になる。色収差補正用の光学素子以外の用途、例えば、プリズムなど用途についても、同様のことが当てはまる。

しかし、高屈折率化と低分散化を同時に実現しようとすると、ガラスの熱的安定性が低下し、光学ガラスの製造が困難になり、前述の一般的な熔融ガラス成形法によって高品質の光学ガラスを安定して生産することが困難になるため、屈折率の上限およびアッベ数の下限を決めるにあたり、ガラスの熱的安定性を維持するようにすることが重要である。

本発明の光学ガラスは、その用途に適した光学特性を付与するという観点から、屈折率ｎｄを１．８３以上、アッベ数νｄを３６以上とし、ガラスの熱的安定性を維持する観点から屈折率ｎｄを１．９２以下、アッベ数νｄを４５以下とする。なお、屈折率ｎｄの好ましい範囲は１．８３５〜１．９１７、より好ましい範囲は１．８４〜１．９１５、さらに好ましい範囲は１．８５〜１．９１、一層好ましい範囲は１．８６〜１．９、より一層好ましい範囲は１．８７〜１．９、さらに一層好ましい範囲は１．８７５〜１．９である。

本発明の属する技術分野において一般的に用いられている光学恒数マップ（光学特性図表）は、縦軸を屈折率、横軸をアッベ数とし、ガラスのアッベ数、屈折率をプロットして表示するものである。光学恒数マップでは、慣習的に縦軸上方が高屈折率側、下方が低屈折率側、横軸左方が低分散側、右方が高分散側とする。

高屈折率低分散領域では、ガラスの光学特性を光学恒数マップの左上方にすることにより、光学素子材料としての利用価値を高めることができる。このような観点から、本発明の光学ガラスにおいて、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄが下記（１）式を満たすものが好ましく、下記（２）式を満たすものがより好ましく、下記（３）式を満たすものがさらに好ましい。
ｎｄ≧２．２０１７０−０．００８３×νｄ ・・・ （１）
ｎｄ≧２．２０５８０−０．００８３×νｄ ・・・ （２）
ｎｄ≧２．２１０００−０．００８３×νｄ ・・・ （３）

一方、ガラスの光学特性を光学恒数マップの左上方にすることにより、ガラスの熱的安定性が低下傾向を示すため、熱的安定性を維持する観点から、下記（４）式を満たすものが好ましく、下記（５）式を満たすものがより好ましく、下記（６）式を満たすものがさらに好ましく、下記（７）式を満たすものが一層好ましく、下記（８）式を満たすものがより一層好ましい。
ｎｄ≦２．２２７００−０．００８３×νｄ ・・・ （４）
ｎｄ≦２．２２５００−０．００８３×νｄ ・・・ （５）
ｎｄ≦２．２２４００−０．００８３×νｄ ・・・ （６）
ｎｄ≦２．２２３００−０．００８３×νｄ ・・・ （７）
ｎｄ≦２．２２２００−０．００８３×νｄ ・・・ （８）

［光学ガラスの液相温度］
次に、本発明の光学ガラスの液相温度について説明する。
本発明の光学ガラスは、液相温度が１３００℃以下であるのが好ましく、一般的な方法で熔融ガラスから高品質のガラス成形体を製造することができる。例えば、側面に内部で成形したガラスを引き出す開口部を備える鋳型を用い、上部から鋳型内に熔融ガラスを連続して流し込んで成形し、成形したガラスを上記開口部から水平方向に連続的に引き出す。引き出したガラスをレアと呼ばれる連続式徐冷炉内を通過させてアニールし、前記炉内を通過したガラス成形体の先端部を所望の長さ分、切断または割断する。

鋳型に流し込む熔融ガラスは、坩堝からパイプに導かれて流出する。ガラスの失透を防止するには、熔融ガラスの温度を液相温度よりも高温に維持して流出、急冷するか、液相温度よりも高温に維持した熔融ガラスを流出直前に液相温度付近まで降温して流出、急冷する。

液相温度が１３００℃よりも高いと、流出時のガラスの温度を高くせざるを得なくなり、高温のガラス表面からの揮発が増加したり、粘性が低下して、上記一般的な方法により、高品質のガラスを成形することが難しくなる。
一方、本発明の光学ガラスによれば、液相温度が高屈折率低分散ガラスとしては低いため、高品質のガラスを優れた生産性のもとに安定して生産することができる。

本発明における液相温度の好ましい範囲は１２８０℃以下、より好ましい範囲は１２６０℃以下である。液相温度の下限は、所望の光学特性が得られる範囲であれば、特に制限はないが、前述の範囲で一層の高屈折率低分散化を図る上から、液相温度の下限を１１００℃とすることが好ましい。

［ガラス転移温度］
本発明の光学ガラスの好ましい態様は、ガラス転移温度が８００℃以下のガラスである。ガラス転移温度を８００℃以下にすることにより、成形したガラスのアニール温度の上昇を抑制して、徐冷炉の寿命を延ばすことができ、また、ガラスを再加熱、軟化してプレス成形する場合、加熱温度を比較的低く抑えることができるので、プレス成形装置の寿命を延ばすことができる。ガラス転移温度の好ましい上限は７８０℃、より好ましい上限は７５０℃、さらに好ましい上限は７４０℃である。

一方、ガラス転移温度を過度に低下させると、熱的安定性が低下する傾向を示すため、ガラス転移温度の下限を６５０℃とすることが好ましく、６６０℃とすることがより好ましく、６７０℃とすることがさらに好ましい。

[透過率特性]
本発明の光学ガラスは、可視域全域において高い透過率を示す。１０±０．１ｍｍの厚さに研磨したガラスを用いて、２８０ｎｍから７００ｎｍまでに波長域において、分光透過率（表面反射損失を含む）が８０％、７０％、５％となる波長をそれぞれλ８０、λ７０、λ５とする。

λ８０から７００ｎｍまでの波長域において、分光透過率は８０％以上となり、λ７０から７００ｎｍまでの波長域において、分光透過率は７０％以上となり、λ５から７００ｎｍまでの波長域において、分光透過率は５％以上となる。

本発明の光学ガラスにおいて、λ８０の好ましい範囲は４００〜６００ｎｍ、より好ましい範囲は４３０〜５４０ｎｍであり、λ７０の好ましい範囲は３００〜５００ｎｍ、より好ましい範囲は３６０〜４６０ｎｍであり、λ５の好ましい範囲は３００〜４００ｎｍ、より好ましい範囲は３２０〜３６０ｎｍである。

［光学ガラスの製造方法］
次に本発明の光学ガラスの製造方法について説明する。例えば、粉体状の化合物原料、あるいはカレット原料を目的のガラス組成に対応して秤量、調合し、白金合金製の熔融容器内に供給した後、これを加熱、熔融する。上記原料を完全に熔融してガラス化した後、この熔融ガラスの温度を上昇させて清澄を行う。清澄した熔融ガラスを降温して、攪拌器による攪拌によって均質化し、ガラス流出パイプに連続供給、流出し、急冷、成形して均質なガラス成形体を得る。

II．プレス成形用ガラス素材
次に本発明のプレス成形用ガラス素材について説明する。
本発明のプレス成形用ガラス素材は上記した本発明の光学ガラスからなることを特徴とする。ガラス素材の形状としては、目的とするプレス成形品の形状に応じてプレス成形しやすい形状にする。また、ガラス素材の質量もプレス成形品に合わせて設定する。本発明においては、安定性の優れたガラスを使用しているので、再加熱、軟化してプレス成形してもガラスが失透しにくく、高品質の成形品を安定して生産することができる。

プレス成形用ガラス素材の製造例は以下のとおりである。
流出パイプの下方に水平に配置した鋳型にパイプから流出する熔融ガラスを連続的に鋳込み、一定の厚みを有する板状に成形する。成形されたガラスは鋳型側面に設けた開口部から水平方向へと連続して引き出される。板状ガラス成形体の引き出しはベルトコンベアによって行う。ベルトコンベアの引き出し速度を一定にしてガラス成形体の板厚が一定になるように引き出すことにより、所定の厚み、板幅のガラス成形体を得ることができる。ガラス成形体はベルトコンベアにより徐冷炉内へと搬送され、アニールされる。アニールしたガラス成形体を板厚方向に切断あるいは割断し、研磨加工を施したり、バレル研磨を施してゴブ形状のプレス成形用ガラス素材にする。

III．光学素子
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、上記した本発明の光学ガラスからなることを特徴とする。本発明の光学素子は、高屈折率低分散特性を有し、低コストにて光学的な価値の高い各種レンズ、プリズムなどの光学素子を提供することができる。

レンズの例としては、レンズ面が球面または非球面である、凹メニスカスレンズ、凸メ
ニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどの各種レンズを
示すことができる。
こうしたレンズは、高屈折率高分散ガラス製のレンズと組み合わせることにより色収差
を補正することができ、色収差補正用のレンズとして好適である。また、光学系のコンパ
クト化にも有効なレンズである。

また、プリズムについては、屈折率が高いので撮像光学系に組み込むことにより、光路を曲げて所望の方向に向けることによりコンパクトで広い画角の光学系を実現することもできる。

なお本発明の光学素子の光学機能面には、反射防止膜などの光線透過率を制御する膜を設けることもできる。

IV．光学素子の製造方法
次に光学素子の製造方法について説明する。
まず、目的とする光学素子の形状に加工しろを加えた光学素子の形状に近似する光学素子ブランクを、前述のプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化してプレス成形して作製する。

光学素子ブランクを作製するにあたり、該ブランクの形状を反転した形状の成形面を有するプレス成形型を用意する。プレス成形型は上型、下型そして必要に応じて胴型を含む型部品によって構成され、上下型の成形面、あるいは胴型を使用する場合は胴型成形面を前述の形状にする。

次にプレス成形用ガラス素材の表面に窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布し、加熱、軟化してから予熱された下型に導入し、下型と対向する上型とでプレスし、光学素子ブランクに成形する。

次に光学素子ブランクを離型してプレス成形型から取り出し、アニール処理する。このアニール処理によってガラス内部の歪を低減し、屈折率などの光学特性が所望の値になるようにする。

ガラスゴブの加熱条件、プレス成形条件、プレス成形型に使用する材料などは公知のものを適用すればよい。以上の工程は大気中で行うことができる。

次に光学素子ブランクを研削、研磨して光学素子を作製する。研削、研磨は公知の方法を適用することができる。

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
何等限定されるものではない。

（実施例１）
まず、表１〜１０に示す組成を有するガラスＮｏ．１〜５９が得られるように、原料として炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物、ホウ酸などを用い、各原料粉末を秤量して十分混合し、調合原料とし、この調合原料を白金製坩堝に入れて１４００℃で加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスした。この熔融ガラスを予熱した鋳型に流し込んで急冷し、ガラス転移温度近傍の温度で２時間保持した後、徐冷して各種光学ガラスを得た。いずれのガラス中にも結晶の析出は認められなかった。

なお、各ガラスの特性は、以下に示す方法で測定した。測定結果を表１〜１０に示す。
（１）屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄ
１時間あたり３０℃の降温速度で冷却した光学ガラスについて測定した。
（２）ガラス転移温度Ｔｇ
熱機械分析装置を用いて、昇温速度１０℃／分の条件下で測定した。
（３）液相温度ＬＴ
白金坩堝内に室温まで冷却したガラスを５ｃｃ程度入れ、内部が所定の温度に均熱化した炉の中に置き、炉の設定温度を所定の温度にして２時間保持した後、坩堝を炉内から取り出し、ガラスの結晶化、変質の有無を観察した。炉内の設定温度を５℃刻みで変え、上記作業を繰り返し行い、結晶化、変質が認められない最低の設定温度を液相温度とした。結晶化、変質の有無は、光学顕微鏡を用いて１００倍で拡大観察し、確認した。ここに上記「変質」とは、ガラスとは異質のもの（微小な結晶など）が生じたことを意味する。
（４）比重
アルキメデス法により測定した。

（実施例２）
次に実施例１の光学ガラスＮｏ．１〜５９からなるプレス成形用ガラス素材を次のようにして作製した。
まず、上記各ガラスが得られるようにガラス原料を調合し、白金製坩堝に投入し、加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスを得た。次に、熔融ガラスを流出パイプから一定流量で流出し、流出パイプの下方に水平に配置した鋳型に鋳込み、一定の厚みを有するガラス板を成形した。成形されたガラス板を鋳型側面に設けた開口部から水平方向へと連続して引き出し、ベルトコンベアにてアニール炉内へと搬送し、徐冷した。
徐冷したガラス板を切断あるいは割断してガラス片を作り、これらガラス片をバレル研磨してプレス成形用ガラス素材にした。

（実施例３）
実施例２で得た各プレス成形用ガラス素材の全表面に窒化ホウ素粉末からなる離型剤を均一に塗布した後、上記ゴブを加熱、軟化してプレス成形し、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどの各種レンズ、プリズムのブランクを作製した。
そして、これらブランクをアニールし、ガラス内部の歪を低減するとともに、屈折率などの光学特性が所望の値になるよう微調整を行った。
次に各ブランクを研削、研磨して凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどの各種レンズ、プリズムを作製した。得られた光学素子の表面には反射防止膜をコートしてもよい。

本発明は、低コストでありながら熱的安定性の優れた安定供給が可能な高屈折率低分散性を備える光学ガラスであって、プレス成形用ガラス素材および光学素子の材料として好適なガラスである。

Claims (7)

1. 質量％表示にて、
   Ｂ_２Ｏ_３ １〜３０％、
   ＳｉＯ_２ ０．１〜２０％、
   Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を合計で５５〜７５％
   （但し、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が１５〜５５％、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＧｄ_２Ｏ_３の含有量の質量比（Ｇｄ_２Ｏ_３／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３））が０．１７〜０．６５）、
   Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１３％（但し、１３％を含まず）、
   Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３およびＺｒＯ_２を合計で０〜２５％（但し、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が１０％未満）、
   を含み、屈折率ｎｄが１．８３〜１．９２、アッベ数νｄが３６〜４５であることを特徴とする光学ガラス。
2. 下記（１）式を満たす屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを有する請求項１に記載の光学ガラス。
   ｎｄ≧２．２０１７−０．００８３×νｄ ・・・ （１）
3. 液相温度が１３００℃以下である請求項１または２に記載の光学ガラス。
4. Ｇｄ_２Ｏ_３ １０〜４０％、Ｙ_２Ｏ_３ ０〜２５％、Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜５％を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
7. 請求項５に記載のプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形して光学素子ブランクを作製し、前記ブランクを研削、研磨する光学素子の製造方法。