JP2012126603A - 光学ガラス、光学素子およびプリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】異常分散性がより高いことでガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、さらに高屈折率、低分散性（高アッベ数）を備え、加えて、従来のものと同等以上に摩耗度が低く研磨加工を行い易い光学ガラス、光学素子およびプリフォームの提供。
【解決手段】カチオン成分として、Ｐ、Ａｌ、アルカリ土類金属、Ｚｎ、ならびにＹ、Ｌａ、Ｇｄ、ＹｂおよびＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有し、アニオン成分として、ＦおよびＯを含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３５以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．４４以上である光学ガラス。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラス、光学素子およ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る。近年、光学機器のレンズ系に求められる特性は多様化しており、その設計の自由度をさらに広げるため、従来は着目されていなかった光学特性を備える光学ガラスが開発されている。中でも異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が特徴的な光学ガラスは、収差の色補正に顕著な効果を奏するものとして着目されている。

例えば特許文献１〜３では、従来必要とされていた高屈折率および低分散性ならびに加工性に優れるという性質に加え、異常分散性が高い光学ガラスとして、例えばカチオン成分としてＰ^５＋、Ａｌ^３＋、アルカリ土類金属イオン等を含み、アニオン成分としてＦ⁻およびＯ^２−を含む光学ガラスが提案されている。

特開２００７−５５８８３号公報 特開２００８−１３７８７７号公報 国際公開第２００８／１１１４３９号パンフレット

しかしながら特許文献１〜３に記載のような従来の光学ガラスは、異常分散性の程度が不十分であり、より高い異常分散性を備える光学ガラスの開発が望まれる。

本発明は、このような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、異常分散性がより高いことでガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、さらに高屈折率、低分散性（高アッベ数）を備え、加えて、従来のものと同等以上に摩耗度が低く研磨加工を行い易い光学ガラス、光学素子およ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検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）〜（１０）である。
（１）カチオン成分として、Ｐ、Ａｌ、アルカリ土類金属、Ｚｎ、ならびにＹ、Ｌａ、Ｇｄ、ＹｂおよびＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有し、アニオン成分として、ＦおよびＯを含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３５以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．４４以上である光学ガラス。
（２）Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋およびＬｕ^３＋の合計含有率がカチオン％表示で１．１％超１３．１％未満である、上記（１）に記載の光学ガラス。
（３）屈折率（ｎｄ）が１．５５以上で、アッベ数（νｄ）が５５以上である、上記（１）または（２）に記載の光学ガラス。
（４）摩耗度が５００以下である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラス。
（５）カチオン％表示で、Ｐ^５＋の含有率が２５．０〜５０．０％、および／または、Ａｌ^３＋の含有率が５．０〜１５．０％、および／または、アルカリ土類金属の含有率が３０．０〜７０．０％、および／または、Ｚｎ^２＋の含有率が０％超７．０％以下、である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学ガラス。
（６）Ｆ⁻の含有率がアニオン％表示で１５．０〜４０．０％である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光学ガラス。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
（８）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光学ガラスからなる研磨加工用および／または精密プレス成形用のプリフォーム。
（９）上記（８）に記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
（１０）上記（８）に記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。

本発明によれば、異常分散性がより高いことでガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、さらに高屈折率、低分散性（高アッベ数）を備え、加えて、従来のものと同等以上に摩耗度が低く研磨加工を行い易い光学ガラス、光学素子およびプリフォームを提供することができる。

部分分散比（θｇ，Ｆ）が縦軸でアッベ数（νｄ）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。

本発明について説明する。
本発明は、カチオン成分として、Ｐ、Ａｌ、アルカリ土類金属、Ｚｎ、ならびにＹ、Ｌａ、Ｇｄ、ＹｂおよびＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有し、アニオン成分として、ＦおよびＯを含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３５以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．４４以上である光学ガラスである。
このような光学ガラスを、以下では「本発明の光学ガラス」ともいう。

本発明の光学ガラスは、Ｚｎを（好ましくは特定量）含むことが特徴の１つである。
本発明者は、Ｐ、Ａｌ、アルカリ土類金属、ならびにＹ、Ｌａ、Ｇｄ、ＹｂおよびＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つ、ＦおよびＯという特定元素を（好ましくは特定量）含有する系内に、さらにＺｎを（好ましくは特定量）含有させ、加えて部分分散比および屈折率を特定値以上とすることで、従来のものと比較して異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高くガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、さらに高屈折率、低分散性（高アッベ数）を備え、加えて、従来のものと同等以上に摩耗度が低く研磨加工を行い易い光学ガラスが得られることを見出し、本発明を完成させた。

＜ガラス成分＞
本発明の光学ガラスを構成する各成分について説明する。
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、全てモル比に基づくカチオン％またはアニオン％で表示されるものとする。ここで、「カチオン％」および「アニオン％」とは、本発明の光学ガラスのガラス構成成分をカチオン成分およびアニオン成分に分離し、それぞれにおいて合計割合を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。

［カチオン成分について］
＜Ｐ^５＋＞
本発明の光学ガラスはＰ^５＋を含む。Ｐ^５＋は、ガラス形成成分であり、ガラスの失透を抑制し、屈折率を高め、アッベ数の低下を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｐ^５＋の含有率は２５．０〜５０．０％であることが好ましい。また、２６．０％以上であることがより好ましく、２８．０％以上であることがさらに好ましい。また、４８．０％以下であることがより好ましく、４７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｐ^５＋は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ_３）_３、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、Ｚｎ（ＰＯ_３）_２、ＢＰＯ_４、Ｈ_３ＰＯ_４等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ａｌ^３＋＞
本発明の光学ガラスはＡｌ^３＋を含む。Ａｌ^３＋は、ガラスの耐失透性、屈折率およびアッベ数を高め、磨耗度を低くし、さらに加工性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ａｌ^３＋の含有率は５．０〜１５．０％であることが好ましい。また、６．０％以上であることがより好ましく、７．０％以上であることがさらに好ましい。また、１３．０％以下であることがより好ましく、１２．０％以下であることがさらに好ましい。
Ａｌ^３＋は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ_３）_３、ＡｌＦ_３、Ａｌ_２Ｏ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜アルカリ土類金属＞
本発明の光学ガラスはアルカリ土類金属の中の少なくとも１つを含む。アルカリ土類金属とは、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋およびＢａ^２＋を意味する。アルカリ土類金属の含有率とは、これらの４つのイオンの合計含有率を意味するものとする。
アルカリ土類金属の含有率は３０．０〜７０．０％であることが好ましい。このような範囲の含有率であると、安定なガラスを得ることができるからである。
アルカリ土類金属の含有率は３５．０％以上であることがより好ましく、３８．０％以上であることがさらに好ましい。また、６５．０％以下であることがより好ましく、６０．０％以下であることがさらに好ましい。

＜Ｍｇ^２＋＞
本発明の光学ガラスはアルカリ土類金属の１つとして、Ｍｇ^２＋を含む場合がある。Ｍｇ^２＋は、ガラスの耐失透性を高め、摩耗度を低くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｍｇ^２＋の含有率は１．０〜２０．０％であることが好ましい。また、３．０％以上であることがより好ましく、５．０％以上であることがさらに好ましい。また、１７．０％以下であることがより好ましく、１５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｍｇ^２＋は、原料として例えばＭｇＯ、ＭｇＦ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｃａ^２＋＞
本発明の光学ガラスはアルカリ土類金属の１つとして、Ｃａ^２＋を含む場合がある。Ｃａ^２＋は、ガラスの耐失透性を高め、屈折率の低下を抑制し、磨耗度を低くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｃａ^２＋の含有率は０％〜２０．０％であることが好ましい。また、２．０％以上であることがより好ましく、３．０％以上であることがさらに好ましい。また、１９．０％以下であることがより好ましく、１８．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｃａ^２＋は、原料として例えばＣａ（ＰＯ_３）_２、ＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｓｒ^２＋＞
本発明の光学ガラスはアルカリ土類金属の１つとして、Ｓｒ^２＋を含む場合がある。Ｓｒ^２＋は、ガラスの耐失透性を高め、屈折率の低下を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｓｒ^２＋の含有率は０％〜２０．０％であることが好ましい。また、１０．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｂａ^２＋＞
本発明の光学ガラスはアルカリ土類金属の１つとして、Ｂａ^２＋を含む場合がある。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性質を有する。また、低い分散性を維持し、屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂａ^２＋の含有率は１５．０％〜４０．０％であることが好ましい。また、１６．０％以上であることがより好ましく、１７．０％以上であることがさらに好ましい。また、３８．０％以下であることがより好ましく、３７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｂａ^２＋は、原料として例えばＢａ（ＰＯ_３）_２、ＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｚｎ^２＋＞
本発明の光学ガラスはＺｎ^２＋を含む。Ｚｎ^２＋は、磨耗度を抑制し、屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｚｎ^２＋の含有率は０％超７．０％以下であることが好ましい。また、０．５％以上であることがより好ましく、１．０％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、６．５％以下であることが好ましく、６．０％以下であることがより好ましく、５．５％以下であることがさらに好ましい。
Ｚｎ^２＋は、原料として例えばＺｎ（ＰＯ_３）_２、ＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋およびＬｕ^３＋＞
本発明の光学ガラスは、Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋およびＬｕ^３＋からなる群から選ばれる少なくとも１つを含有する。これらの成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散を付与する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋およびＬｕ^３＋の合計含有率は１．１％超１３．１％未満であることが好ましい。また、この合計含有率は、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。

＜Ｙ^３＋＞
本発明の光学ガラスはＹ^３＋を含む場合がある。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し、ガラス転移点（Ｔｇ）の上昇を抑えつつ、耐失透性を高めることができる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｙ^３＋の含有率は、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｌａ^３＋＞
本発明の光学ガラスはＬａ^３＋を含む場合がある。Ｌａ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌａ^３＋の含有率は、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｌａ^３＋は、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３、ＬａＦ_３等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｇｄ^３＋＞
本発明の光学ガラスはＧｄ^３＋を含む場合がある。Ｇｄ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、さらに耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｇｄ^３＋の含有率は、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｙｂ^３＋＞
本発明の光学ガラスはＹｂ^３＋を含む場合がある。Ｙｂ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、さらに耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｙｂ^３＋の含有率は、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｌｕ^３＋＞
本発明の光学ガラスはＬｕ^３＋を含む場合がある。Ｌｕ^３＋は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、さらに耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌｕ^３＋の含有率は、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｓｉ^４＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＳｉ^４＋を含んでもよい。Ｓｉ^４＋は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高め、屈折率を高めつつ、磨耗度を低下させて加工性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｓｉ^４＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｂ^３＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＢ^３＋を含んでもよい。Ｂ^３＋は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高め、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、さらにガラスの化学的耐久性を悪化し難くし、ガラスへの脈理の形成を低減する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂ^３＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｌｉ^＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＬｉ^＋を含んでもよい。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）を下げる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌｉ^＋の含有率は２０．０％以下であることが好ましく、１５．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｎａ^＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＮａ^＋を含んでもよい。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）を下げる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｎａ^＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｋ^＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＫ^＋を含んでもよい。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）を下げる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｋ^＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｒｎ^＋＞
本発明の光学ガラスでは、Ｒｎ^＋（Ｒｎ^＋はＬｉ^＋、Ｎａ^＋およびＫ^＋からなる群から選ばれる少なくとも１つ）の合計含有率が、２０．０％以下であることが好ましく、１５．０％以下であることがより好ましく、１０．０％であることがさらに好ましい。

＜Ｎｂ^５＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＮｂ^５＋を含んでもよい。Ｎｂ^５＋は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を高め、さらに、アッベ数の低下を抑制し、溶融温度の上昇を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｎｂ^５＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｔｉ^４＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＴｉ^４＋を含んでもよい。Ｔｉ^４＋は、ガラスの屈折率を高め、着色を低減する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔｉ^４＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｚｒ^４＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＺｒ^４＋を含んでもよい。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性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｚｒ^４＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｔａ^５＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＴａ^５＋を含んでもよい。Ｔａ^５＋は、ガラスの屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔａ^５＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｗ^６＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＷ^６＋を含んでもよい。Ｗ^６＋は、ガラスの屈折率を高め、さらにアッベ数の低下を抑える性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｗ^６＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｇｅ^４＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＧｅ^４＋を含んでもよい。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性質を有する。
このような性質が顕著になるので、Ｇｅ^４＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｂｉ^３＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＢｉ^３＋を含んでもよい。Ｂｉ^３＋は、ガラスの屈折率を高め、ガラス転移点を低下する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂｉ^３＋の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｔｅ^４＋＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＴｅ^４＋を含んでもよい。Ｔｅ^４＋は、ガラスの屈折率を上げ、失透し難くすることができ、着色を抑える性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔｅ^４＋の含有率は１５．０％以下であることが好ましく、１０．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

［アニオン成分について］
＜Ｆ⁻＞
本発明の光学ガラスはＦ⁻を含む。Ｆ⁻は、ガラスの異常分散性およびアッベ数を高め、さらにガラスを失透し難くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｆ⁻の含有率はアニオン％表示で１５．０〜４０．０％であることが好ましい。また、１８．０％以上であることがより好ましく、２０．０％以上であることがさらに好ましい。また、３５．０％以下であることがより好ましく、３３．０％以下であることがさらに好ましい。
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させることができる。

＜Ｏ^２−＞
本発明の光学ガラスはＯ^２−を含む。Ｏ^２−は、ガラスの磨耗度の上昇を抑制する性質を有し、また、網目構造を形成するのに必要な成分である。
Ｏ^２−の含有率とＦ⁻の含有率との合計は、アニオン％表示で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％であることがさらに好ましい。安定なガラスを得ることができるからである。
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させることができる。

［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、およ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およびＭｏ等の遷移金属のカチオンは、それぞれを単独また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および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、およ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、および廃棄できる。

［製造方法］
本発明の光学ガラスの製造方法は特に限定されない。例えば、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またはアルミナ坩堝または白金坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝また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製造することができる。

［物性］
本発明の光学ガラスは、部分分散比（θｇ，Ｆ）が特徴的である。したがって、色収差を高精度に補正できる光学ガラスを得易い。
部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５３５以上であり、０．５３８以上であることが好ましく、０．５４０以上であることがより好ましく、０．５４２以上であることがさらに好ましい。
なお、部分分散比（θｇ，Ｆ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定して得た値を意味するものとする。
また、本発明でいう部分分散比は、短波長域での部分分散比を意味するものとする。

本発明の光学ガラスは、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高い。したがって、色収差を高精度に補正できるレンズを得易い。
異常分散性（Δθｇ，Ｆ）は０．００６以上であることが好ましく、０．００８以上であることがより好ましく、０．０１０以上であることがより好ましく、０．０１１以上であることがより好ましく、０．０１２以上であることがより好ましく、０．０１３以上であることがさらに好ましい。

ここで、部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）について説明し、その後、本発明の光学ガラスの物性における特徴をより詳細に説明する。
初めに、部分分散比（θｇ，Ｆ）について説明する。
部分分散比（θｇ，Ｆ）とは、屈折率の波長依存性のうち、ある２つの波長域における屈折率の差の割合を示すものであり、次の式（１）で表される。
θｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）・・・・・・式（１）
ここでｎ_ｇはｇ線（４３５．８３ｎｍ）、ｎ_ＦはＦ線（４８６．１３ｎｍ）、ｎ_ＣはＣ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率を意味する。
そして、この部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）との関係をＸＹグラフ上にプロットすると、一般的な光学ガラスの場合、ほぼ、ノーマルラインと呼ばれる直線上にプロットされることになる。ノーマルラインとは、部分分散比（θｇ，Ｆ）を縦軸に、アッベ数（νｄ）を横軸に採用したＸＹグラフ上（直交座標上）で、ＮＳＬ７とＰＢＭ２の部分分散比およびアッベ数をプロットした２点を結ぶ右上がりの直線を意味する（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、ＮＳＬ７のアッベ数（νｄ）は６０．５、部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５４３６、ＰＢＭ２のアッベ数（νｄ）は３６．３，部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５８２８である）。

このような部分分散比（θｇ，Ｆ）に対して、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）とは、部分分散比（θｇ，Ｆ）およびアッベ数（νｄ）のプロットが、ノーマルラインから縦軸方向にどの程度離れているかを示すものである。異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が大きいガラスからなる光学素子は、青色付近の波長範囲について、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性質を有する。

また、中低分散領域（アッベ数が５５程度以上の領域）においては、従来、アッベ数（νｄ）が大きいほど、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が大きくなる傾向があった。さらに、磨耗度を５００以下としつつ、かつ異常分散性を高位に維持することは困難となる傾向があった。

本発明者は鋭意検討し、アッベ数（νｄ）に対する異常分散性（Δθｇ，Ｆ）の値が、従来のものと比較して、より高くなる光学ガラスを開発することに成功した。
例えば、後に実施例として示したより好ましい態様の光学ガラスであると、アッベ数（νｄ）が６５〜７３程度の場合に、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５４５以上（さらに好ましい態様の場合は０．５５０以上）となり、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）も０．０１０以上（さらに好ましい態様の場合は０．０１５以上）となる光学ガラスを得ることができる。このような部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）の値は、同程度のアッベ数（νｄ）を有する従来のものと比較して、著しく高い値である。

本発明の光学ガラスは、高い屈折率（ｎｄ）を有するとともに、低い分散（高いアッベ数）を有する。
屈折率（ｎｄ）は１．４４以上であり、１．５５以上であることが好ましく、１．５８以上であることがより好ましく、１．５９以上であることがさらに好ましい。
アッベ数（νｄ）は５５以上であることが好ましく、６０以上であることがより好ましく、６３以上であることがより好ましく、６６以上であることがさらに好ましい。
本発明の光学ガラスは、このような屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）を備えるので、光学設計の自由度が広がり、さら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。
なお、屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定して得た値を意味するものする。

本発明の光学ガラスは、磨耗度が低い。したがって、光学ガラスの必要以上の磨耗や傷が低減され、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。
摩耗度は５００以下であることが好ましく、４９０以下であることがより好ましく、４８０以下であることがより好ましく、４７０以下であることがより好ましく、４６０以下であることがより好ましく、４５０以下であることがさらに好ましい。
一方、摩耗度が低すぎると逆に研磨加工が難しくなる傾向がある。したがって、摩耗度は８０以上であることが好ましく、１００以上であることがより好ましく、１２０以上であることがさらに好ましい。
なお、摩耗度とは、「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じて測定して得た値を意味するものとする。

［プリフォームおよび光学素子］
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子およ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およ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．１６）のガラスの組成、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）、および磨耗度を第１表に示す。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）の光学ガラスは、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、第１表に示した各実施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．１６）の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）および部分分散比（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。

第１表に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３５以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．４４以上であった。また、いずれも異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１０以上であった。

また、より具体的には、アッベ数（νｄ）が６５〜７３の場合に、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３９以上で、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１０以上となる光学ガラスが得られた。また、より好ましい態様であると、同様のアッベ数の場合に、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５４８以上で、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１５以上、より好ましい態様であると０．０１９以上となる光学ガラスが得られた。
また、より好ましい態様であると、アッベ数がやや低く、６５〜７０の場合に、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５５０以上で、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１７以上、より好ましい態様であると０．０１９以上となる光学ガラスが得られた。
このような部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）の値は、同程度のアッベ数（νｄ）を有する従来のものと比較して、著しく高い値である。
さらにいずれについても摩耗度が５００以下となった。

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および研磨を行い、レンズおよ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およびプリズムの形状に加工した。いずれの場合も、様々なレンズおよびプリズムの形状に加工することができた。

Claims (10)

1. カチオン成分として、Ｐ、Ａｌ、アルカリ土類金属、Ｚｎ、ならびにＹ、Ｌａ、Ｇｄ、ＹｂおよびＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有し、
   アニオン成分として、ＦおよびＯを含有し、
   部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３５以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．４４以上である光学ガラス。
2. Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙｂ^３＋およびＬｕ^３＋の合計含有率がカチオン％表示で１．１％超１３．１％未満である、請求項１に記載の光学ガラス。
3. 屈折率（ｎｄ）が１．５５以上で、アッベ数（νｄ）が５５以上である、請求項１または２に記載の光学ガラス。
4. 摩耗度が５００以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
5. カチオン％表示で、
   Ｐ^５＋の含有率が２５．０〜５０．０％、および／または、
   Ａｌ^３＋の含有率が５．０〜１５．０％、および／または、
   アルカリ土類金属の含有率が３０．０〜７０．０％、および／または、
   Ｚｎ^２＋の含有率が０％超７．０％以下、
   である、請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラス。
6. Ｆ⁻の含有率がアニオン％表示で１５．０〜４０．０％である、請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガラスからなる研磨加工用および／または精密プレス成形用のプリフォーム。
9. 請求項８に記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
10. 請求項８に記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。
    

Images