JP2012031063A

JP2012031063A - 光学ガラスの製造方法

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Publication number: JP2012031063A
Application number: JP2011240512A
Authority: JP
Inventors: Susumu Uehara; 進上原; Koji Shimizu; 晃治清水
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-02-16
Also published as: JP2011057554A; EP1604959A1; CN1704369A; US20050272589A1; TW200914390A; TW200609193A; CN101014546A; TWI305768B; TWI339194B; US7659222B2; CN101014546B; CN101117268A; US8163665B2; CN101792257A; JP2010180129A; WO2005118498A1; US20090149307A1; JP4897071B2; US20080220961A1; US8466075B2

Abstract

【課題】所定の光学定数を有し、ガラス転移温度が低く、ＩＳＯ試験法耐酸性に優れ、
液相温度における粘度が高く、透過率に優れ、精密プレスモールド成形に適した光学ガラ
スの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の光学ガラスの製造方法は、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、及びＬｉ₂Ｏを含有する原料を準備し、原料をるつぼに投入し、溶融し、徐冷することによって光学ガラスを得る工程を含み、光学ガラスは、屈折率（ｎ_d）が１．８５を超え、アッベ数（ν_d）が４０以上の範囲の光学定数を有し、必須成分として酸化物基準の質量％でＳｉＯ₂３〜８％、Ｂ₂Ｏ₃ ５〜１９．５％、Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜５０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０．１〜２５％、Ｔａ₂Ｏ₅１０％を超え２５％、ＷＯ_３１．５〜６％、ＴｉＯ_２０〜１％、ＺｎＯ０．１％以上であり、Ｌｉ₂Ｏを含有し、実質的に鉛成分、ヒ素成分を含まず、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、低いガラス転移温度（Ｔｇ）及び高屈折率低分散性を有し、化学的耐久性、
特にＩＳＯ試験法耐酸性に優れ、内部透過率及びレンズプリフォームの生産性が良好であ
り、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスに関する。

光学系を構成するレンズには一般に球面レンズと非球面レンズがある。多くの球面レン
ズは、ガラス材料をリヒートプレス成形するなどして得られたガラス成形品を研削研磨す
ることによって製造される。一方、非球面レンズは、加熱軟化したレンズプリフォーム材
を、高精度な成形面をもつ金型でプレス成形し、金型の高精度な成形面の形状をレンズプ
リフォーム材に転写して得る方法、すなわち、精密モールドプレス成形によって製造され
ることが主流となっている。

精密プレス成形によって非球面レンズのようなガラス成形品を得るにあたっては、前述
したように高温環境下でプレス成形することが必要であるので、この際使用する金型も高
温に曝され、また、金型に高いプレス圧力が加えられる。そのため、レンズプリフォーム
材を加熱軟化させる際及びレンズプリフォーム材をプレス成形する際に、金型の成形面が
酸化、侵食されたり、金型成形面の表面に設けられている離型膜が損傷したりして金型の
高精度な成形面が維持できなくなることが多く、また、金型自体も損傷し易い。そのよう
になると、金型を交換せざるを得ず、金型の交換回数が増加して、低コスト、大量生産を
実現し難くなる。そこで、精密プレス成形に使用するレンズプリフォーム材となるガラス
は、上記損傷を抑制し、金型の高精度な成形面を長く維持し、かつ、低いプレス圧力での
精密プレス成形を可能にするという観点から、できるだけ低いガラス転移温度（Ｔｇ）を
有することが望まれている。

レンズプリフォーム材の作製法は大きく２種類に分けられる。一つは、滴下法によって
熔融ガラスから直接作製される方法がある。もう一つは、ガラスブロックをリヒートプレ
スあるいはボール形状に研削加工するなどして得られた加工品を研削研磨することによっ
て作製される。いずれの方法においても熔融ガラスを所望の形状に成形する時、脈理や失
透のない、あるいは少ない光学ガラスを得るためには、一定の粘度が必要になる。

精密プレス成形を行う場合、そのレンズプリフォーム材となるガラスは表面が鏡面、あ
るいはそれに近い状態である必要がある。精密プレス成形用の光学ガラスは一般に化学的
耐久性が悪く、レンズプリフォーム材を研削研磨によってボール形状などに加工する場合
、表面にヤケを生じ、鏡面あるいは鏡面に近い状態を保てなくなるという欠点がある。特
に、化学的耐久性の中でもＩＳＯ試験法耐酸性が重要な特性となる。

光学設計上の有用性という観点から、屈折率が高い光学ガラスが求められるが、透過率
が悪くなるという欠点がある。

以上の理由から、高屈折率低分散性を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、ＩＳＯ試
験法耐酸性に優れ、液相温度における粘度が高く、透過率に優れた光学ガラスが強く求め
られている。

特に、屈折率（ｎ_d）が１．８５を超え、アッベ数（ν_d）が３６以上の範囲の光学定数
を有する高屈折率低分散性の光学ガラスが強く求められている。
高屈折率低分散性の光学ガラスは光学設計上非常に有用であるため、古くから種々のガ
ラスが提案されている。

特開昭６０−２２１３３８号公報、特開昭６２−１００４４９号公報にはガラス転移点
（Ｔｇ）の低い光学ガラスが開示されているが、これら公報に具体的に開示されているガ
ラスは、上述した近年の光学設計上の要求を満たしていない。

特開平８−２１７４８４号公報、特開２００１−３４８２４４号公報、特開２００３−
２６７７４８号公報には、前記範囲内の光学定数を有する光学ガラスが具体的に開示され
ている。しかし、これらの公報に具体的に開示されている光学ガラスは、質量％の比率で
Ｔａ₂Ｏ₅／Ｇｄ₂Ｏ₃が１．９以上及び／又はＴａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙ
ｂ₂Ｏ₃）が０．３５以上を満たしていないため、ＩＳＯ試験法耐酸性、内部透過率、液相
温度における粘度のいずれか、又は全てが不十分である。

ＷＯ２００４−５４９３７号公報には、屈折率（ｎ_d）が１．８５以上でガラス転移点
（Ｔｇ）の低い光学ガラスが開示されている。

特開昭６０−２２１３３８号公報特開昭６２−１００４４９号公報特開平８−２１７４８４号公報特開２００１−３４８２４４号公報特開２００３−２６７７４８号公報ＷＯ２００４−５４９３７号公報

本発明の目的は、前記背景技術に記載した光学ガラスに見られる諸欠点を総合的に解消
し、前記の光学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、ＩＳＯ試験法耐酸性に優れ
、液相温度における粘度が高く、透過率に優れ、精密モールドプレス成形に適した光学ガ
ラスを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、特定量のＳｉＯ
₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｌｉ₂Ｏを含有させることにより、前記の光
学定数を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く、ＩＳＯ試験法耐酸性に優れ、液相温度に
おける粘度が高く、透過率に優れ、精密プレス成形に適した光学ガラスが得られた。

本発明の第１の構成は、屈折率（ｎ_d）が１．８５を超え、アッベ数（ν_d）が３６以上
の範囲の光学定数を有し、必須成分としてＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂
Ｏ₅及びＬｉ₂Ｏを含有し、実質的に鉛成分、ヒ素成分を含まず、ガラス転移温度（Ｔｇ）
が６３０℃以下である光学ガラスである。

本発明の第２の構成は、日本光学硝子工業会規格の粉末法耐水性が級１又は級２、粉末
法耐酸性が級１〜級３、ＩＳＯ試験法耐酸性が級１〜級４である前記構成１の光学ガラス
である。

本発明の第３の構成は、波長４００ｎｍの内部透過率が９０．０％以上、液相温度にお
ける粘度η（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが０．４以上であることを特徴とする前記構成
１及び２の光学ガラスである。

本発明の第４の構成は、液相温度が１１６０℃以下であることを特徴とする、前記構成
１〜３の光学ガラスである。

本発明の第５の構成は、酸化物基準の質量％での含有率で表記される以下の式、Ｔａ₂
Ｏ₅／Ｇｄ₂Ｏ₃が１．９以上及び／又はＴａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃
）が０．３以上、であることを特徴とする前記構成１〜４の光学ガラスである。

本発明の第６の構成は、酸化物基準の質量％での含有率で表記される以下の式、Ｔａ₂
Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃）の値が０．３以上かつ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂
Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ_５及びＷＯ₃の含有量の合計が７８％以下で
あることを特徴とする前記構成１〜５の光学ガラス。

本発明の第７の構成は、酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ₂ ０．１〜８％、
Ｂ₂Ｏ₃ ５〜２０％未満、
Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜５０％、
Ｇｄ₂Ｏ₃ ０．１〜３０％、
Ｔａ₂Ｏ₅ １０％を超え２５％まで、及び
Ｌｉ₂Ｏ０．５％を超え３％未満、
を含有する光学ガラスである。

本発明の第８の構成は、任意成分として
ＧｅＯ₂ ０〜１０％、及び／又は
Ｙｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、及び／又は
ＴｉＯ₂ ０〜１％、及び／又は
ＺｒＯ₂ ０〜１０％、及び／又は
Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜８％、及び／又は
ＷＯ₃ ０〜１０％、及び／又は
ＺｎＯ０〜１５％、及び／又は
ＲＯ０〜１０％、ただし、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ
から選ばれる１種又は２種以上、及び／又は
Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％
及び／又は上記各金属元素の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としての合計量が０〜６％の範囲の各成分を含有することを特徴とする前記構成７の
光学ガラスである。

本発明の第９の構成は、酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ₂ ０．１〜８％、
Ｂ₂Ｏ₃ ５〜２０％未満、
Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜５０％、
Ｇｄ₂Ｏ₃ ０．１〜３０％、及び
Ｔａ₂Ｏ₅ １０％を超え２５％まで、
Ｌｉ₂Ｏ０．５％を超え３％未満、
並びに
ＧｅＯ₂ ０〜１０％、及び／又は
Ｙｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、及び／又は
ＴｉＯ₂ ０〜１％、及び／又は
ＺｒＯ₂ ０〜１０％、及び／又は
Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜８％、及び／又は
ＷＯ₃ ０〜１０％、及び／又は
ＺｎＯ０〜１５％、及び／又は
ＲＯ０〜１０％、
ただし、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及
び／又は
Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％、
及び／又は、上記各金属元素の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としての合計量が０〜６％の範囲の各成分を含有することを特徴とする前記構成
１〜８の光学ガラスである。

本発明の第１０の構成は、Ｌｕ₂Ｏ₃を０〜０．５％未満、Ｙ₂Ｏ₃を０〜０．１％未満、
Ａｌ₂Ｏ₃を０〜５％含有する前記構成１〜９の光学ガラスである。

本発明の第１１の構成は、前記構成１〜１０の光学ガラスからなる精密プレス成形用プ
リフォーム材である。

本発明の第１２の構成は、前記構成１１の精密プレス成形用プリフォーム材を精密プレ
ス成形してなる光学素子である。

本発明の第１３の構成は、前記構成１〜１０のいずれか1項の光学ガラスを精密プレス
成形してなる光学素子である。

本発明の光学ガラスは、組成がＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｌａ₂Ｏ₃−Ｇｄ₂Ｏ₃−Ｔａ₂Ｏ₅−Ｌ
ｉ₂Ｏ系であり、かつ、鉛成分、ヒ素成分を含まないガラスであって、屈折率（ｎ_d）が１
．８５を超え、アッベ数（ν_d）が３６以上の範囲の光学定数を有し、転移温度（Ｔｇ）
が６３０℃以下であるから、精密モールドプレス成形に適している。

さらに、化学的耐久性に優れているため、レンズプリフォーム材への研削研磨加工やレ
ンズプリフォーム材の保管においてヤケを発生し難い。また、液相温度が低く、液相温度
における粘度が高いため、安定生産性に優れている。

本発明の光学ガラスの各成分について説明する。以下、特に断らない限り各成分の含有
率は質量％を意味する。

ＳｉＯ₂成分は、本発明の光学ガラスにおいて、ガラスの粘度を高め、耐失透性及び化
学的耐久性を向上させるのに非常に有効であり、欠かすことのできない成分である。しか
し、その量が少なすぎるとその効果が不十分であり、多すぎるとガラス転移温度（Ｔｇ）
の上昇や熔融性が悪くなる。従って、好ましくは０．１％、より好ましくは１％、最も好
ましくは３％を下限として含有することができ、好ましくは８％、より好ましくは６％、
最も好ましくは５．５％を上限として含有することができる。

ＳｉＯ₂は、原料として例えばＳｉＯ₂等を使用してガラス内に導入される。

Ｂ₂Ｏ₃成分は、ランタン系ガラスである本発明の光学ガラスにおいて、ガラス形成酸化
物成分として欠かすことのできない成分である。しかし、その量が少なすぎると耐失透性
が不十分となり、多すぎると化学的耐久性が悪くなる。従って、好ましくは５％、より好
ましくは６％、最も好ましくは８％を下限として含有することができ、好ましくは２０％
未満、より好ましくは１９．５％、最も好ましくは１９％を上限として含有することがで
きる。

Ｂ₂Ｏ₃は、原料として例えばＨ₃ＢＯ₃、Ｂ₂Ｏ₃等を使用してガラス内に導入される。

ＧｅＯ₂成分は、屈折率を高め、耐失透性を向上させる効果を有する成分であるが、原
料が非常に高価であるため、好ましくは１０％を上限とし、より好ましくは４％未満、最
も好ましくは２％を上限として含有できる。

またＧｅＯ₂は、原料として例えばＧｅＯ₂等を使用してガラス内に導入される。

Ｌａ₂Ｏ₃成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効であり高屈折率低分
散性を有する本発明のガラスに欠かすことのできない成分である。しかし、その量が少な
すぎるとガラスの光学定数の値を前記範囲内に維持し難く、多すぎると耐失透性が悪くな
る。従って、好ましくは１５％、より好ましくは１８％、最も好ましくは２０％を下限と
して含有することができ、好ましくは５０％、より好ましくは４７％未満、最も好ましく
は４５％を上限として含有することができる。

Ｌａ₂Ｏ₃は、原料として例えばＬａ₂Ｏ₃、硝酸ランタン又はその水和物等を使用してガ
ラス内に導入される。

Ｇｄ₂Ｏ₃成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに効果がある。しかし、そ
の量が少なすぎると上記効果が十分ではなく、多すぎると耐失透性が悪くなる。従って、
好ましくは０．１％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは１％を下限として含有す
ることができ、好ましくは３０％、より好ましくは２８％未満、最も好ましくは２５％を
上限として含有することができる。

またＧｄ₂Ｏ₃は、原料として例えばＧｄ₂Ｏ₃等を使用してガラス内に導入される。

Ｙｂ₂Ｏ₃成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに効果がある。しかし、過
剰に添加すると耐失透性が悪くなる。従って、好ましくは５％、より好ましくは４％、最
も好ましくは３．５％を上限として含有することができる。

Ｙｂ₂Ｏ₃は、原料として例えばＹｂ₂Ｏ₃等を使用してガラス内に導入される。

ＴｉＯ₂成分は、光学定数を調整し、耐失透性を改善する効果がある。しかしその量が
多すぎると逆に耐失透性が悪くなり、４００ｎｍにおける内部透過率も悪くなる。従って
、好ましくは１％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限として含有
することができる。

ＴｉＯ₂は、原料として例えばＴｉＯ₂等を使用してガラス内に導入される。

ＺｒＯ₂成分は、光学定数を調整し、耐失透性を改善し、化学的耐久性を向上させる効
果がある任意成分である。しかし、その量が多すぎると逆に耐失透性が悪くなるうえ、ガ
ラス転移温度（Ｔｇ）を所望の低い値に維持し難くなる。従って、好ましくは１０％、よ
り好ましくは８％未満、最も好ましくは７．５％を上限として含有することができる。特
に上記効果を得やすくするためには、その量を０．１％以上とすることがより好ましい。

ＺｒＯ₂は、原料として例えばＺｒＯ₂等を使用してガラス内に導入される。

Ｎｂ₂Ｏ₅成分は、屈折率を高め、化学的耐久性及び耐失透性を改善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逆に耐失透性が悪くなり、４００ｎｍにおける
内部透過率も悪くなる。従って、好ましくは８％、より好ましくは７％、最も好ましくは
６％を上限として含有することができる。

Ｎｂ₂Ｏ₅は、原料として例えばＮｂ₂Ｏ₅等を使用してガラス内に導入される。

Ｔａ₂Ｏ₅成分は、屈折率を高め、化学的耐久性及び耐失透性を改善する効果が顕著であ
り、欠かすことのできない成分である。しかし、その量が少なすぎるとその効果が不十分
であり、多すぎると上記範囲の光学定数を維持し難くなる。従って、好ましくは１０％を
超え、より好ましくは１４％、最も好ましくは１９％を超え、を下限として含有すること
ができ、好ましくは２５％、より好ましくは２４％、最も好ましくは２３％を上限として
含有することができる。

またＴａ₂Ｏ₅は、原料として例えばＴａ₂Ｏ₅等を使用してガラス内に導入される。

ＷＯ₃成分は、光学定数を調整し、耐失透性を改善する効果がある。しかし、その量が
多すぎると逆に耐失透性や可視光領域の短波長域の光線透過率が悪くなる。従って、好ま
しくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは６％を上限として含有することがで
きる。

ＷＯ₃は、原料として例えばＷＯ₃等を使用してガラス内に導入される。

ＺｎＯ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を低くする効果が大きく、化学的耐久性を改善
する効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪くなる。従って、好ましくは
１５％、より好ましくは１３％、最も好ましくは１０％を上限として含有することができ
る。また、特に上記効果を得やすくするためには、その量を０．１％以上とすることがよ
り好ましい。

またＺｎＯは、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ₂等を使用してガラス内に導入できる
。

ＲＯ成分（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ成分から選ばれる１種又は２種以上の成
分）は光学定数の調整に有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪くなる。
従って、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限として含有
することができる。

ＲＯ成分は、原料として例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ又はその炭酸塩、硝酸
塩、水酸化物等を使用してガラス内に導入できる。

Ｌｉ₂Ｏ成分は、ガラス転移温度（Ｔｇ）を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の
溶融を促進する効果を有するため、欠かすことのできない成分である。しかし、その量が
少なすぎるとその効果が不十分であり、多すぎると耐失透性が急激に悪化し、化学的耐久
性も悪くなる。従って、好ましくは０．５％を超え、より好ましくは０．６％、最も好ま
しくは１％を下限として含有することができ、好ましくは３％未満、より好ましくは２．
５％、最も好ましくは２％を上限として含有することができる。

またＬｉ₂Ｏは、原料として例えばＬｉ₂Ｏ、Ｌｉ₂ＣＯ₃、ＬｉＯＨ、ＬｉＮＯ₃等を使
用してガラス内に導入できる。

Ｓｂ₂Ｏ₃成分は、ガラス溶融時の脱泡のために任意に添加しうるが、その量が多すぎる
と可視光領域の短波長領域における透過率が悪くなる。従って、好ましくは１％、より好
ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限として含有できる。

Ｆ成分は、ガラスの分散を低くしつつ、転移温度（Ｔｇ）を低下させ、耐失透性を向上
させるために有効であり、特にＦ成分をＬａ₂Ｏ₃成分と共存させることにより、前記範囲
内の光学定数を有し、かつ、転移温度（Ｔｇ）を低くする効果がある。

上述した各金属元素の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
としての合計量が多すぎるとＦ成分の揮発量が多くなり、均質なガラスを得にくくなる。
従って、好ましくは６％、より好ましくは５．５％、最も好ましくは５％を上限として含
有することができる。特に上記効果を得やすくするためには、その量を０．１％以上とす
ることがより好ましい。

本明細書中において「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、複合塩、金属弗化物等が熔融時にすべ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質量を１００質量％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。

なお、上記ガラス中に存在する各成分を導入させるために使用される原料は、例示の目
的で記載したものであり、上記列挙された酸化物等に限定されるものではない。従って、
ガラス製造の条件の諸変更に適宜対応させて、公知の材料から選択できる。

本発明者は、前記範囲内の光学定数において、Ｔａ₂Ｏ₅成分とＧｄ₂Ｏ₃成分の含有量の
比を所定の値に調節することにより、化学的耐久性、波長４００ｎｍの内部透過率、液相
温度における粘度が向上することを見出した。すなわちＴａ₂Ｏ₅／Ｇｄ₂Ｏ₃の値が、１．
９以上であることが好ましく、２．２以上であることがより好ましく、２．５以上である
ことが最も好ましい。なお、化学的耐久性とは、日本光学硝子工業会規格の粉末法耐水性
及び粉末法耐酸性、ＩＳＯ試験法耐酸性であって、特にＩＳＯ試験法耐酸性のことを示す
。

また、本発明者は、前記範囲内の光学定数において、Ｔａ₂Ｏ₅成分含有量とＹ₂Ｏ₃成分
、Ｌａ₂Ｏ₃成分、Ｇｄ₂Ｏ₃成分及びＹｂ₂Ｏ₃成分含有量の合計量の比を所定の値に調節す
ることにより、化学的耐久性、波長４００ｎｍの内部透過率、液相温度における粘度が向
上することを見出した。すなわちＴａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃）の
値が、０．３以上であることが好ましく、０．３５以上であることがより好ましく、０．
４以上であることが最も好ましい。

さらに、所望の光学定数を維持し、かつ良好な耐候性を維持するためには、Ｔａ₂Ｏ₅／
Ｇｄ₂Ｏ₃の値、Ｔａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃）の値を同時に上記所
定の好ましい範囲内にするほうがよい。

また、本発明の組成系による高屈折率低分散ガラスを製造する場合に、耐失透性、すなわ
ち成形時の安定性を向上させるために鋭意研究した結果、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃
、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ_５及びＷＯ₃の合計量の上限を所定の値に抑えつつ、Ｌａ₂
Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃及びＹ₂Ｏ₃の合計量に対するＴａ₂Ｏ₅含有量の比を所定値以上
に調節することにより、高屈折率低分散かつ安定性に優れた光学ガラスを製造することに
成功した。

具体的には、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、ＺｒＯ２、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ_５及びＷ
Ｏ₃の合計量の上限を、好ましくは７８％以下、より好ましくは７５％以下、最も好まし
くは７３％以下に保持しつつ、Ｔａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃）の下
限を好ましくは０．３、より好ましくは０．３５、最も好ましくは０．４とする。

Ｌｕ₂Ｏ₃成分は、本願発明の組成系において微量添加させることにより耐失透性を向上
させることができる。Ｌｕ₂Ｏ₃成分は原料価格が著しく高いため過剰に添加すると生産コ
ストが高くなり実用的でなくなり、さらに耐失透性を悪化させるという不利益がある。従
って、好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．３％を上限として含有することがで
き、最も好ましくは含有しない。

Ａｌ₂Ｏ₃成分は、化学的耐久性の改善に効果がある。しかし、その量が多すぎると耐失
透性が悪くなる。従って、好ましくは５％、より好ましくは４％未満、最も好ましくは２
％を上限として含有することができる。

Ｈｆ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＢｅＯの各成分は含有させることは可能で
あるが、Ｈｆ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃は高額原料であるため原料コストが高くなり実際の製造にお
いては現実的ではなく、ＳｎＯ₂は白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形
成されている溶融槽でガラス原料を溶融する際に錫と白金が合金化して合金となった箇所
は耐熱性が悪くなり、その箇所に穴が開き溶融ガラス流出する事故がおこる危険性が憂慮
され、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＢｅＯは、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非常に大きい成分であ
るという問題がある。従って、好ましくは０．１％未満、より好ましくは０．０５％を上
限として含有することができ、最も好ましくは含有しない。

Ｙ₂Ｏ₃は、耐失透性を著しく悪化させるという問題がある。従って、好ましくは０．１
％未満、より好ましくは０．０５％を上限として含有することができ、最も好ましくは含
有しない。

次に、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない成分について説明する。
鉛化合物は、精密プレス成形時に金型と融着しやすい成分であるという問題並びにガラ
スの製造のみならず、研磨等のガラスの冷間加工及びガラスの廃棄に至るまで、環境対策
上の措置が必要となり、環境負荷が大きい成分であるという問題があるため、本発明の光
学ガラスに含有させるべきではない。

Ａｓ₂Ｏ₃、カドミウム及びトリウムは、共に、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非
常に大きい成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

Ｐ₂Ｏ₅は、本発明の光学ガラスに含有させると、耐失透性を悪化させやすいのでＰ₂Ｏ₅
を含有させることは好ましくない。

ＴｅＯ₂は、白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽
でガラス原料を溶融する際、テルルと白金が合金化し、合金となった箇所は耐熱性が悪く
なるため、その箇所に穴が開き溶融ガラス流出する事故がおこる危険性が憂慮されるため
、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

さらに本発明の光学ガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍ
ｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の着色成分は、含有しないことが好ましい。
ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有
させないことを意味する。

また、本発明のガラス組成物は、その組成が質量％で表されているため直接的にモル％
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
中に存在する各酸化物のモル％表示による組成は、概ね以下の値をとる。

ＳｉＯ₂ ０．５〜２２％、
Ｂ₂Ｏ₃ １０〜４０％未満、
Ｌａ₂Ｏ₃ ８〜２５％、
Ｇｄ₂Ｏ₃ ０．１〜１５％、
Ｔａ₂Ｏ₅ ３％を超え９％まで、及び
Ｌｉ₂Ｏ２．５％を超え１５％未満、
並びに
ＧｅＯ₂ ０〜１５％、及び／又は
Ｙｂ₂Ｏ₃ ０〜２．５％、及び／又は
ＴｉＯ₂ ０〜１％、及び／又は
ＺｒＯ₂ ０〜１２％、及び／又は
Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜４％、及び／又は
ＷＯ₃ ０〜６％、及び／又は
ＺｎＯ０〜３０％、及び／又は
ＲＯ０〜１０％、ただし、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯか
ら選ばれる１種又は２種以上、及び／又は
Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％
並びに上記各金属元素の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
としての合計量が０〜４０％。

次に本発明の光学ガラスの物性について説明する。
前述のとおり、本発明の光学ガラスは光学設計上の有用性の観点から、好ましくは屈折
率（ｎ_d）が１．８５を超え、かつアッベ数（ν_d）が３６以上の範囲の光学定数を有し、
より好ましくは屈折率（ｎ_d）が１．８５を超え１．９０以下、かつアッベ数（ν_d）が３
６〜４５の範囲の光学定数を有し、最も好ましくは、屈折率（ｎ_d）が１．８５１〜１．
８９かつアッベ数（ν_d）が３８〜４３の範囲の光学定数を有する。

本発明の光学ガラスにおいては、Ｔｇが高くなりすぎると前述したように精密プレス成
形を行う場合、成形型の劣化などが起こり易くなる。従って、・BR>{発明の光学ガラスのＴｇは好ましくは６３０℃、より好ましくは６２５℃、最も好ましくは６２０℃を上限とする。

また屈伏点Ａtは好ましくは６８０℃、より好ましくは６７５℃、最も好ましくは６７
０℃以下とする。

本発明の光学ガラスの化学的耐久性が悪くなると、研削研磨などの加工によってヤケを
生じたり、レンズプリフォーム材の保管やモールドプレス成形されたレンズを保管する場
合にもヤケを生じ易くなる。従って、日本光学硝子工業会規格の粉末法耐水性が好ましく
は級２、より好ましくは級１、粉末法耐酸性が好ましくは級３〜１、より好ましくは級２
〜１、最も好ましくは級１、ＩＳＯ試験法耐酸性が好ましくは級４〜１、より好ましくは
級３〜１、更に好ましくは級２〜１、最も好ましくは級１である。

本発明の光学ガラスは、特に可視領域における光線透過性が重要であるので、４００ｎ
ｍにおける内部透過率が優れることが要求される。従って、好ましくは９０％以上、より
好ましくは９１％以上、最も好ましくは９２％以上である。

本発明の光学ガラスでは、下記製造方法により、安定した生産を実現するため、液相温
度を１１６０℃以下とすることが好ましい。より好ましくは１１４０℃以下、特に好まし
くは１１２０℃以下とすることで、安定生産可能な粘度範囲が広くなり、また、ガラス熔
解温度を下げることができるため、消費されるエネルギーを抑えることができる。

液相温度とは、３０ｃｃのガラス試料を白金坩堝に入れて１２５０℃で完全に熔融状態
にし、所定の温度まで降温して１時間保持し、炉外に取り出して直ちにガラス表面及びガ
ラス中の結晶の有無を観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。ここで所定の温
度とは、１１８０℃〜１０００℃まで２０℃刻みで設定した温度を表す。

前述のとおり本発明の光学ガラスはプレス成形用のプリフォーム材として使用すること
ができ、或いは熔融ガラスをダイレクトプレスすることも可能である。プリフォーム材と
して使用する場合、その製造方法及び精密プレス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。プリフォーム材の製造方法とし
ては、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８−７３２
２９に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のような熔融ガラスから直接プリフォー
ム材を製造することもでき、またストリップ材を冷間加工して製造しても良い。

なお、本発明の光学ガラスを用いて熔融ガラスを滴下させてプリフォームを製造する場
合、熔融ガラスの粘度は、低すぎるとガラスプリフォームに脈理が入りやすくなり、高す
ぎると、自重と表面張力によるガラスの切断が困難になる。

従って、高品質かつ安定した生産のためには、液相温度における粘度η（ｄＰａ・ｓ）
の対数ｌｏｇηの値が、好ましくは０．４、より好ましくは０．５、最も好ましくは０．
６を下限とし、好ましくは２．０、より好ましくは１．８、最も好ましくは１．６を上限
とする。

なお、プリフォームの精密プレス成形方法を特に限定するものではないが、例えば特公
昭６２−４１１８０に記載の光学素子の成形方法のような方法を使用することができる。

以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
本発明のガラスの実施例（Ｎｏ．1〜Ｎｏ．５）の組成を、これらのガラスの屈折率（
ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）、屈伏点（Ａｔ）、粉末法耐水性Ｒ
Ｗ（Ｐ）、粉末法耐酸性ＲＡ（Ｐ）、ＩＳＯ試験法耐酸性ＳＲ、４００ｎｍにおける内部
透過率、液相温度及び液相温度における粘度と共に表１に示した。表中、各成分の組成は
質量%で表示するものとする。

表１に示した本発明の実施例の光学ガラス（Ｎｏ．1〜Ｎｏ．５）は、酸化物、水酸化
物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物等の通常の光学ガラス用原料を表１に示した各実施例の組成
の割合となるように秤量し、混合し、白金るつぼに投入し、組成による熔融性に応じて、
１１００〜１５００℃で、３〜５時間溶融、清澄、攪拌して均質化した後、金型等に鋳込
み徐冷することにより得ることができた。

屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は徐冷降温速度を−２５℃／時にして得られた光
学ガラスについて測定した。

ガラス転移温度（Ｔｇ）は日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０８^{−２００３}（光学ガ
ラスの熱膨張の測定方法）に記載された方法により測定した。ただし試験片として長さ５
０ｍｍ、直径４ｍｍの試料を使用した。

屈伏点（Ａｔ）は前記ガラス転移温度（Ｔｇ）と同様の測定方法で行い、ガラスの伸び
が止まり、収縮が始まる温度とした。

粉末法耐水性ＲＷ（Ｐ）は、日本光学硝子工業会規格「ＪＯＧＩＳ０６−１９９９」に
従って行なった。具体的には、粒度４２５〜６００μｍに破砕されたガラスを比重グラム
とり、白金篭の中に入れ、それを純水（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、処理後粉末ガラスの質量減（ｗｔ％）
を算出して、次の分類方法に従って分類した。減量率が０．０５％未満のときは級１、０
．０５％以上０．１０％未満のときは級２、０．１０％以上０．２５％未満のときは級３
、０．２５％以上０．６０％未満のときは級４、０．６０％１．１０％未満のときは級５
、１．１０％以上は級６とした。

粉末法耐酸性ＲＡ（Ｐ）は、日本光学硝子工業会規格「ＪＯＧＩＳ０６−１９９９」に
従って行なった。具体的には、粒度４２５〜６００μｍに破砕されたガラスを比重グラム
とり、白金篭の中に入れ、それを０．０１Ｎ硝酸水溶液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、処理後粉末ガラスの質量減（ｗｔ％）を算出
して、次の分類方法に従って分類した。減量率が０．２０％未満のときは級１、０．２０
％以上０．３５％未満のときは級２、０．３５％以上０．６５％未満のときは級３、０．
６５％以上１．２０％未満のときは級４、１．２０％２．２０％未満のときは級５、２．
２０％以上は級６とした。

試験方法はＩＳＯ試験法耐酸性「ＩＳＯ８４２４：１９８７（Ｅ）」に準拠して行い、
耐酸性ＳＲを決定した。具体的には、試験片として６面を研磨した３０ｍｍ×３０ｍｍ×
２ｍｍのガラス試料を、２５℃の温度の所定の溶液中に白金線を用いて吊るし入れ、定め
られた時間（１０分、１００分、１６時間、１００時間）処理する。処理後、試料の質量
減少を秤量し、次式によって厚さ０．１μｍのガラス層を侵食するのに要した時間を計算
する。ただし、この計算は１試料当たりの質量減少が１ｍｇ以上となる最低の試験時間に
よって得られたときの値を用いる。１００時間の処理でも質量減少が１ｍｇを超えない場
合は、このときの値を用いて計算する。所定の溶液にｐＨ０．３の硝酸溶液を用いた場合
、０．１μｍのガラス層を侵食するのに要した時間が１００時間を越えるものを級１、１
０〜１００時間を級２、１〜１０時間を級３、０．１〜１時間を級４とした。０．１時間
未満の場合、溶液をｐＨ４．６の酢酸緩衝液を用い、０．１μｍのガラス層を侵食するの
に要した時間が１０時間を越えるものを級５、１〜１０時間を級５１、１〜０．１時間を
級５２、０．１時間未満を級５３とした。なお、ＩＳＯ試験法では、処理後のガラス表面
の変化状態によって更に細別番号がつくが、本明細書においては省略した。

ｔ_０．１＝ｔ_ｅ・ｄ・Ｓ／（（ｍ_１−ｍ_２）・１００）
ｔ_０．１：０．１μｍのガラス層を侵食するのに要した時間（ｈ）
ｔ_ｅ：処理時間（ｈ）
ｄ：比重
Ｓ：試料の表面積（ｃｍ^２）
ｍ_１−ｍ_２：試料の質量減少量（ｍｇ）

内部透過率は、厚み１０ｍｍと５０ｍｍのサンプルの反射損失を含む透過率から次式を
用いて算出した。なお、内部透過率は厚み１０ｍｍで算出した。
τ＝ｅｘｐ[｛ｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）／（ｔ２−ｔ１）｝×ｌ]
τ：内部透過率
Ｔ２：厚み１０ｍｍの試料の反射損失を含む透過率
Ｔ１：厚み５０ｍｍの試料の反射損失を含む透過率
ｔ２：試料の厚み１０ｍｍ
ｔ１：試料の厚み５０ｍｍ
ｌ：１０ｍｍ

液相温度とは、３０ｃｃのガラス試料を白金坩堝に入れて１２５０℃で完全に熔融状態
にし、所定の温度まで降温して１時間保持し、炉外に取り出して直ちにガラス表面及びガ
ラス中の結晶の有無を観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。ここで所定の温
度とは、１１８０℃〜１０００℃まで２０℃刻みで設定した温度を表わす。

ガラスの粘度は、球引上げ法によって測定した。その粘度−温度曲線を用いて、液相温
度における粘度を求めた。

表１に見られるとおり、本発明の実施例の光学ガラス（Ｎｏ．1〜Ｎｏ．５）はすべて
、前記範囲内の光学定数（屈折率（ｎ_d）及びアッベ数（ν_d））を有し、ガラス転移温度
（Ｔｇ）が６３０℃以下であるため、精密モールドプレス成形に適しており、更には粉末
法耐水性、粉末法耐酸性、ＩＳＯ試験法耐酸性が良好であるので化学的耐久性にも優れ、
液相温度及び液相温度における粘度の対数ｌｏｇηが前記範囲内にあるため安定生産性可
能である。

Claims

ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、及びＬｉ₂Ｏを含有する原料を準備し、
前記原料をるつぼに投入し、溶融し、徐冷することによって光学ガラスを得る工程を含む光学ガラスの製造方法であって、
前記光学ガラスは、屈折率（ｎ_d）が１．８５を超え、アッベ数（ν_d）が４０以上の範囲の光学定数を有し、必須成分として酸化物基準の質量％でＳｉＯ₂３〜８％、Ｂ₂Ｏ₃ ５〜１９．５％、Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜５０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０．１〜２５％、Ｔａ₂Ｏ₅１０％を超え２５％、ＷＯ_３１．５〜６％、ＴｉＯ_２０〜１％、ＺｎＯ０．１％以上であり、Ｌｉ₂Ｏを含有し、実質的に鉛成分、ヒ素成分を含まず、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下である光学ガラスの製造方法。
日本光学硝子工業会規格の粉末法耐水性が級１又は級２、粉末法耐酸性が級１〜級３、ＩＳＯ試験法耐酸性が級１〜級４である請求項１の光学ガラスの製造方法。
波長４００ｎｍの内部透過率が９０．０％以上であることを特徴とする請求項１の光学ガラスの製造方法。
酸化物基準の質量％での含有率で表記される以下の式、Ｔａ₂Ｏ₅／Ｇｄ₂Ｏ₃が１．９以上及び／又はＴａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃）が０．３以上、であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラスの製造方法。
酸化物基準の質量％での含有率で表記される以下の式、Ｔａ₂Ｏ₅／（Ｙ₂Ｏ₃+Ｌａ₂Ｏ₃+Ｇｄ₂Ｏ₃+Ｙｂ₂Ｏ₃）の値が０．３以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラスの製造方法。
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ₂ ３〜８％、
Ｂ₂Ｏ₃ ５〜19.5％未満、
Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜５０％、
Ｇｄ₂Ｏ₃ ０．１〜２５％、
Ｔａ₂Ｏ₅ １０％を超え２５％まで、
Ｌｉ₂Ｏ０．５％を超え３％未満、
ＷＯ₃ １．５〜６％、
ＺｎＯ０．１〜１５％、
ＧｅＯ₂ ０〜１０％、及び／又は
Ｙｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、及び／又は
ＴｉＯ₂ ０〜１％、及び／又は
ＺｒＯ₂ ０〜１０％、及び／又は
Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜８％、及び／又は
ＲＯ０〜１０％、ただし、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及び／又は
Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％
及び／又は上記各金属元素の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としての合計量が０〜６％の範囲の各成分を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラスの製造方法。
Ｌｕ₂Ｏ₃を０〜０．５％未満、Ｙ₂Ｏ₃を０〜０．１％未満、Ａｌ₂Ｏ₃を０〜５％含有する請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガラスの製造方法。