JP2012236756A - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】可視光に対する透明性が高く、且つガラスの作製時及び加工時に失透や曇りが生じ難く、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と、これを用いたプリフォームを提供する。
【解決手段】酸化物基準の質量％でＢｉ_２Ｏ_３成分を７５．０％以上、酸化物基準の質量％でＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分のうちいずれか１種以上を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＺｎＯ成分を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＴｅＯ_２成分を１０．０％未満の成分をそれぞれ含有することを特徴とする光学ガラス。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラス、プリフォーム及び光学素子に関する。

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。

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所望な高い屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）を有し、高屈折率及び高分散を有するガラスの需要が非常に高まっている。従来、このような高屈折率（ｎ_ｄ）で高分散ガラスとしては、例えば屈折率（ｎ_ｄ）が１．９１以上であり、アッベ数（ν_ｄ）が１７．２以上３３．１以下を有する光学ガラスを用いられていた。

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プレス成形（リヒートプレス成形）して得られた成形ガラスを研削及び研磨する方法や、ゴブ又はガラスブロックを切断し研削及び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プレス成形する方法（精密プレス成形）が用いられている。

一方、特許文献１には、所望の屈折率及び分光透過率を有する光学ガラスが記載されている。

特開２０１０−２６０７３９号公報

しかしながら、特許文献１で開示されたガラスは、アッベ数（ν_ｄ）が低いほど可視光に対する透明性が低く（λ_７０の値が長く）、アッベ数（ν_ｄ）の低いガラスは黄色や橙色に着色している。そのため、特許文献１で開示されたガラスは、所望の屈折率及び高分散を有していても、可視領域の光を透過させる用途には適さない。また、特許文献１に開示された光学ガラスは、ガラスを作製する際に失透が発生し易い問題点があった。さらに、ガラスを作製した際の失透を免れたガラスは、リヒートプレスによりプレス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、曇りが生じ易い問題点があった。ひとたび失透や曇りが生じたガラスからは、特に可視領域の光を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。また、着色したガラスは、可視域の波長における光線透過率が低下しているため、光学素子の材料として適切なものではなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、Ｂｉ_２Ｏ_３成分、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのいずれか１種以上）、ＺｎＯ成分及びＴｅＯ_２成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、高い屈折率（ｎ_ｄ）及び長い分光透過率（５％）を有しながらも、可視光に対する透明性が高く、且つガラスの作製時及び加工時に失透や曇りが生じ難く、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と、これを用いたプリフォーム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、少なくともＢｉ_２Ｏ_３成分の含有量及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのいずれか１種以上）の含有量、ＺｎＯ成分の含有量及びＴｅＯ_２成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）を高くし、分光透過率（５％）を示す波長、すなわち分光透過率（λ_５）を長くすることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の実施形態に係る光学ガラスは、酸化物基準の質量％でＢｉ_２Ｏ_３成分を７５．０％以上、酸化物基準の質量％でＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分のうちいずれか１種以上を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＺｎＯ成分を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＴｅＯ_２成分を１０．０％未満の成分をそれぞれ含有することを特徴とする。

前記光学ガラスにおいて、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を９８．０％以下含有してもよい。

前記光学ガラスにおいて、Ｂｉ_２Ｏ_３成分とＢ_２Ｏ_３成分とを合計で９０．０％以上含有してもよい。

前記光学ガラスにおいて、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分、ＢａＯ成分のうちいずれか１種以上が０％を超えて含有してもよい。

前記光学ガラスにおいて、ＺｎＯ成分が０％を超えて含有してもよい。

前記光学ガラスにおいて、ＴｅＯ_２成分が０％を超えて含有してもよい。

前記光学ガラスにおいて、ＭｇＯ成分が０％を超えて１０．０％未満、及び／又は、ＣａＯ成分が０％を超えて１０．０％未満、及び／又は、ＳｒＯ成分が０％を超えて１０．０％未満、及び／又は、ＢａＯ成分が０％を超えて１０．０％未満の各成分をさらに含有してもよい。

前記光学ガラスにおいて、屈折率（ｎ_ｄ）が２．１５以上であり、且つ、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率（５％）を示す波長（λ_５）が４５０ｎｍ以下であってもよい。

前記光学ガラスにおいて、アッベ数（ν_ｄ）が１３．０以上２５．０以下であってもよい。

本発明の実施形態に係る精密プレス成形用のプリフォームは、前記何れか一に記載の光学ガラスからなることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る光学素子は、前記何れか一に記載の光学ガラスを含んでなることを特徴とする。

前記光学素子において、前記プリフォームを精密プレスすることにより成形されてもよい。

本発明によれば、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのいずれか１種以上）の含有量、ＺｎＯ成分の含有量及びＴｅＯ_２成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、高い屈折率（ｎ_ｄ）及び長い分光透過率（５％）を有しながらも、可視光に対する透明性が高く、且つガラスの作製時及び加工時に失透や曇りが生じ難く、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と、これを用いたプリフォームを提供することができる。

本発明の実施例及び比較例に係る光学ガラスにおいて、屈折率（ｎ_ｄ）と分光透過率（５％）との関係を示す図である。 本発明の実施例及び比較例に係る光学ガラスにおいて、屈折率（ｎ_ｄ）とアッベ数（ν_ｄ）との関係を示す図である。

本発明の実施形態に係る光学ガラスは、酸化物基準の質量％でＢｉ_２Ｏ_３成分を７５．０％以上、酸化物基準の質量％でアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのいずれか１種以上）を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＺｎＯ成分を１０．０％未満及び酸化物基準の質量％でＴｅＯ_２成分を１０．０％未満それぞれ含有することによって、屈折率（ｎ_ｄ）が２．１５以上、分光透過率（５％）が４５０ｎｍ以下にすることができる。上述した成分を所定内の範囲にすることによって、光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）及び分光透過率（５％）が高められる。このため、高いガラス屈折率（ｎ_ｄ）及び長い分光透過率（５％）を有しながらも、可視光に対する透明性が高く、且つガラスの作製時及び加工時に失透や曇りが生じ難く、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と、これを用いたプリフォームを得ることができる。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々な態様で実施することができる。

［ガラス成分］
本発明の実施形態に係る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。各成分は酸化物基準の質量％にて表現する。ここで「酸化物基準」とは、本発明の実施形態に係るガラス構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶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、当該生成酸化物の質量の総和を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。

＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ_２成分は、ガラスの安定性を向上して失透を低減させる成分であり、且つガラスの低分散化を図る効果、透過率、科学的耐久性、磨耗度の向上及び液相温度に対する粘性を高くする効果のある成分であり、本発明の実施例に係る光学ガラスの任意成分である。しかしながら、ＳｉＯ_２成分の含有量が多すぎると、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）や部分分散比が低下し易く、ガラスの溶融性も悪化し易い。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは７．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。ＳｉＯ_２成分は、原料として例えばＳｉＯ_２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、ガラスの安定性を向上して失透を低減し、且つガラスの部分分散比を高く維持して、科学的耐久性を向上させる効果のある成分である。しかしながら、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなって失透が発生し易くなり、且つガラスが低屈折率化及び低分散化し易くなる。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは９．０％を上限とする。一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは４．０％を下限とする。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。

ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分は、必ずしも含まれていなくてもよいが、これらはガラス形成成分であり、ガラスの失透性の低減及び液相温度に対する粘性を高くするのに非常に効果がある成分であるため、両者のうち少なくとも一方が０％超含有されていることが好ましい。しかしながら、これらの含有量が多すぎると、所望の部分分散比やアッベ数（ν_ｄ）が得難くなる。従って、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分の質量和は、酸化物基準の質量％で、好ましくは０％を超え、より好ましくは２．５％、最も好ましくは５．０％を下限とする。一方、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分の質量和は、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。なお、ＳｉＯ_２はＢ_２Ｏ_３と同時に使用することにより、ガラスの液相温度を下げ、耐失透性を向上させ、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性が増すと共に、可視域における透明性も向上するため、同時に使うのが好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３成分は、ガラスの化学的耐久性や機械的強度、磨耗度の向上及び液相温度に対する粘性を高くするために有用な任意成分である。しかしながら、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性が低下し易くなり失透性が増し、ガラス屈伏点を高くする傾向にある。従って、Ａｌ_２Ｏ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。Ａｌ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３等を用いてガラス内に含有することができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスを低分散化して、高屈折率化するために有用な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎるとガラス安定性を低下させやすくなる。したがって、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量については、好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスを低分散化して、高屈折率化するために有用な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎるとガラス安定性を低下させやすくなる。したがって、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量については、好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスを低分散化して、高屈折率化するために有用な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎるとガラス安定性を低下させやすくなる。したがって、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量については、好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分はガラスを低分散化して、高屈折率化するために有用な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎるとガラス安定性を低下させやすくなる。したがって、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量については、好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。

Ｙ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの化学的耐久性の向上に効果があり、任意に添加し得る成分であるが、その量が多いと分散が低分散になる傾向があり、耐失透性も増加しやすくなる。しかしながら、これらの含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して可視領域の光に対する透過率が低下し易くなる。また、Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、Ｌｎは、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ及びＹｂからなる群より選択される１種以上である）の質量和は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは２．０％を上限とする。特に、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の質量和は、１．０％未満とすることが、ガラスの着色をより一層低減できるため、最も好ましい。ガラスのＹ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ＸＨ_２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３等を用いることができる。

ＴｉＯ_２成分は、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、部分分散比を高め、液相温度を下げるのには効果的な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、ＴｉＯ_２成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％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。

ＺｒＯ_２成分は、ガラスの化学的耐久性や機械的強度を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、ＺｒＯ_２成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、ＺｒＯ_２成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。ＺｒＯ_２成分は、原料として例えばＺｒＯ_２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（ｎ_ｄ）、部分分散比の向上、ガラスの失透性を改善させるために有用な必須成分である。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．０５％、最も好ましくは０．１％を下限とする。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％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。

ＴｉＯ_２成分は必ずしも含まれていなくてもよいが、Ｎｂ_２Ｏ_５成分は必ず含むことが好ましく、所定量のＢｉ_２Ｏ_３成分（後述する）と、ＴｉＯ_２成分又はＮｂ_２Ｏ_５成分と、を併用することで、高い透過率を維持したまま、ガラスの部分分散比をより一層高めることができる。従って、ＴｉＯ_２成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．２％、最も好ましくは０．５％を下限とする。一方、ＴｉＯ_２成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分の合計含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して可視領域の波長の光に対する透過率が低下し易くなる。従って、ＴｉＯ_２成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＢ_２Ｏ_３成分は、Ｎｂ_２Ｏ_５成分／Ｂ_２Ｏ_３成分として含むことで、ガラスの安定化に寄与することができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分／Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量の比は、好ましくは０．００１、より好ましくは０．０１、最も好ましくは０．０３を下限とする。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５成分／Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して可視領域の波長の光に対する透過率が低下し易くなる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分／Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量の比は、好ましくは０．５、より好ましくは０．２５、最も好ましくは０．２０を上限とする。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）を高め、ガラスの安定性を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなり、且つガラスの原料コストが大幅に上昇する。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％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。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴａ_２Ｏ_５成分は、併用することで、高い透過率を維持したまま、ガラスの安定化に寄与することができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴａ_２Ｏ_５成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。

ＷＯ_３成分は、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）を高め、ガラスの部分分散比を向上させ、且つ低Ｔｇ（ガラス転移点）化を図るために有用な任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下して透過率が低下し易くなる。従って、ＷＯ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％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。

ＺｎＯ成分は、ガラスの化学的耐久性、耐失透性を向上させることに有用な成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると所望の部分分散比とアッベ数（ν_ｄ）が得にくくなる。したがって、ＺｎＯ成分の含有量については、好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。また、ＺｎＯ成分を含有しなくとも、本発明の実施形態において所望の光学特性を有する光学ガラスを作製することはできるが、上記部分分散比とアッベ数（ν_ｄ）の調整を容易にするためには、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０．２％を下限としてＺｎＯ成分を含有する。

ＭｇＯ成分は、ガラスの高分散化と耐失透性の向上に有用な任意成分である。しかしながら、ＭｇＯ成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなるため、可視光の透過率が低下し易くなり、且つプレス成形時の再加熱処理によって失透し易くなる。従って、ＭｇＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。一方、ＭｇＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、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０．２％を下限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＯ、ＭｇＣＯ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

ＣａＯ成分は、透過率、ガラスの低分散化と耐失透性、化学的耐久性の向上に有用な任意成分である。しかしながら、ＣａＯ成分の含有量が多すぎると、ガラスの耐失透性が低下し易くなる。従って、ＣａＯ成分の含有量、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。一方、ＣａＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、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０．２％を下限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

ＳｒＯ成分は、ガラスの耐失透性の向上に有用な成分である。しかしながら、ＳｒＯ成分の含有量が多すぎると、耐失透性が低下し易くなる。また、所望の部分分散比やアッベ数（ν_ｄ）を得ることが困難になる。従って、ＳｒＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。一方、ＳｒＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、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０．２％を下限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ_３）_２等を用いてガラス内に含有することができる。

ＢａＯ成分は、ガラスの耐失透性の向上に有用な任意成分である。しかしながら、ＢａＯ成分の含有量が多すぎると、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）が得られにくくなり、所望の部分分散比やアッベ数（ν_ｄ）を得ることが困難になる。従って、ＢａＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。一方、ＢａＯ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、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０．２％を下限とする。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。

本発明の実施形態に係る光学ガラスでは、ＲＯ成分（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる１種又は２種以上）は、ガラスの耐失透性や分散、機械的強度、液相温度に対する粘性等のあらゆる物性を調整するために有用な成分である。しかしながら、ＲＯ成分の合計含有量が多すぎると、所望の部分分散比やアッベ数（ν_ｄ）を得ることが困難になる。従って、ＲＯ成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。一方、ＲＯ成分を含有しなくとも、本発明の実施形態における所望の特性を有する光学ガラスを作製できるが、ＲＯ成分の少なくともいずれかを含有することで、ガラスの耐失透性を高めながらも、ガラスの部分分散比とアッベ数（ν_ｄ）の調整及び液相温度に対する粘性を下げることが容易にできる。ＲＯ成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、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０．２％を下限とする。

ＲＯ成分とＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分においては、ＲＯ成分／（ＳｉＯ_２成分＋Ｂ_２Ｏ_３成分）として含有することで、ガラスの失透性の低減及び液相温度に対する粘性を高くすることができる。従って、ＲＯ成分／（ＳｉＯ_２成分＋Ｂ_２Ｏ_３成分）の含有量の比は、好ましくは０．５、より好ましくは０．４、最も好ましくは０．３を上限とする。一方、ＲＯ成分／（ＳｉＯ_２成分＋Ｂ_２Ｏ_３成分）の含有量の比は、好ましくは０を超え、より好ましくは０．０５、最も好ましくは０．１を下限とする。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの安定性を向上させて失透や着色を低減させる成分であり、且つガラスの低Ｔｇ化に効果のある任意成分である。しかしながら、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなり、高い屈折率（ｎ_ｄ）が得られにくくなり、部分分散比が低く且つ機械的強度が低下し易くなる。従って、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％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、ガラスの失透性を改善させ、ガラスの部分分散比とアッベ数（ν_ｄ）を調整して、ガラスの低Ｔｇ化に効果のある任意成分である。しかしながら、Ｎａ_２Ｏ成分の含有量が多すぎると、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）が下がり、ガラスの安定性が低下し易くなり、ガラスの化学的耐久性及び機械的強度も低下し易くなる。従って、Ｎａ_２Ｏ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％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、ガラスの失透性を改善させ、ガラスの部分分散比とアッベ数（ν_ｄ）を調整して、ガラスの低Ｔｇ化に効果のある任意成分である。しかしながら、Ｋ_２Ｏ成分の含有量が多すぎると、ガラスの安定性が低下し易くなり、ガラスの化学的耐久性及び機械的強度も低下し易くなる。従って、Ｋ_２Ｏ成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。Ｋ_２Ｏ成分は、原料として例えばＫ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３等を用いてガラス内に含有することができる。

本発明の実施形態に係る光学ガラスでは、Ｒｎ_２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種又は２種以上）の含有量の質量和が、５．０％以下であることが好ましい。この質量和を５．０％以下にすることで、ガラスのアッベ数（ν_ｄ）を所望の範囲に調整しつつ、ガラスの安定性をより高めて透過率の低下を抑えることができる。特に、Ｒｎ_２Ｏ成分の質量和を１．０％以下にすることで、部分分散比の低下が抑制されるため、所望の高い部分分散比をより得易くすることができる。従って、Ｒｎ_２Ｏ成分（ＲｎはＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種又は２種以上）の含有量は、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。

なお、ＲＯ成分及びＲｎ_２Ｏ成分は、ガラスの溶融性と安定性の向上、低Ｔｇ化に効果があり、更に可視域におけるガラス透明性の向上に大きな役割を果たすので、これらの成分のいずれかが必要不可欠である。これら成分の１種または２種合計の含有量が少なすぎると効果が見られず、多すぎると液相温度の上昇やガラス安定性が悪くなる。従って、ＲＯ及びＲｎ_２Ｏ成分の合計含有量は、好ましくは０％を超え、さらに好ましくは０．１％、最も好ましくは０．２％を下限とする。一方、ＲＯ及びＲｎ_２Ｏ成分の合計含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの清澄を促す効果がある任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、溶融性の悪化、ガラスの透過率及び耐失透性が低下する。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは３．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。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、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。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、ガラスの着色の改善に効果があり、ガラスの透過率を向上するために有用な任意成分である。しかしながら、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性が低下し易くなる。従って、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量の上限は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。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、Ｎａ（ＰＯ_３）、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。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）を高め、ガラスの部分分散比を大きくし、且つガラスの低分散化に効果がある成分である。また、低Ｔｇ化、耐水性の向上等にも効果がある成分であり、本発明の実施形態に係る光学ガラスに欠かすことができない成分である。ここで、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量を７５．０％以上にすることで、所望の高い屈折率（ｎ_ｄ）を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは７５．０％、より好ましくは７７．０％、最も好ましくは７９．０％を下限とする。一方、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは９８．０％、より好ましくは９６．０％、最も好ましくは９４．０％を上限とすることで、ガラスの安定性が高められるため、ガラスの着色を低減できる。Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、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。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分は、併用することで、高い透過率を維持したまま、ガラスの安定化に寄与し、さらに、部分分散比をより一層高めることができる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは９０．０％、より好ましくは９４．０％、最も好ましくは９８．０％を下限とする。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＢ_２Ｏ_３成分は併用することが好ましいが、Ｂ_２Ｏ_３成分は、必ずしも含まれなくてもよい。Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＢ_２Ｏ_３成分は、高屈折率化、かつ、ガラスの安定化に寄与し、さらに、部分分散比をより一層高めることができる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＢ_２Ｏ_３成分の合計含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは９０．０％、より好ましくは９４．０％、最も好ましくは９８．０％を下限とする。

ＧｅＯ_２成分は、ガラスの耐失透性、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）を高め、高い部分分散比の向上に効果がある成分であるが、高価であるために任意に添加し得る成分である。しかしながら、ＧｅＯ_２成分の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性が低下し易くなる。従って、ＧｅＯ_２成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。ＧｅＯ_２成分は、原料として例えばＧｅＯ_２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、ガラスの清澄を促し、高屈折率の維持及びガラスの低分散化の効果がある任意成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、ガラスの耐失透性が低下し易くなる。従って、ＴｅＯ_２成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、好ましくは１０．０％未満、より好ましくは５．０％、最も好ましくは１．５％を上限とする。一方、ＴｅＯ_２成分の含有量は、酸化物基準の質量％で、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０．２％を下限とする。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。

＜含有させるべきでない成分について＞
本発明の実施形態においては、他の成分を本発明の実施形態に係る光学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においても、ガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じさせる。したがって、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。ここで「実質的に含まない」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。

Ｔｈ成分は高屈折率化又はガラスとしての安定性向上を目的として、Ｃｄ及びＴｌ成分は低Ｔｇ化を目的として含有することができる。しかし、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｏｓの各成分は、近年有害な化学物質成分として使用を控える傾向にあるため、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。したがって、環境上の影響を重視する場合には実質的に含まない方が好ましい。

鉛成分は、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、コストが高くなり、本発明の実施例に係る光学ガラスに鉛成分を含有させるべきでない。

Ａｓ_２Ｏ_３成分は、ガラスを溶融する際、泡切れ（脱法性）を良くするために使用されている成分であるが、ガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるため、本発明の実施例に係る光学ガラスにＡｓ_２Ｏ_３を含有させることが好ましくない。

［製造方法］
本発明の実施形態に係る光学ガラスは、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金坩堝に入れて７５０℃〜９５０℃の温度範囲で２〜３時間溶融して攪拌均質化を行い、８００℃〜６５０℃程度の温度に下げてから１時間程度経過した後、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。

［物性］
本発明の実施形態に係る光学ガラスは、高い屈折率（ｎ_ｄ）及び長い分光透過率（５％）が得られるため、光学素子の色収差の補正に顕著な効果を奏することができ、光学設計の自由度を広げることができる。また、光学系における素子の点数を削減できるため、光学系全体の小型化を図ることができる。より具体的には、本発明の実施形態に係る光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、好ましくは２．４、より好ましくは２．３５、最も好ましくは２．３を上限とする。一方、本発明の実施形態に係る光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、好ましくは２．１５、より好ましくは２．１７、最も好ましくは２．２を下限とする。これにより、光学設計の自由度が広がり、さらに光学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。本発明の実施形態に係る光学ガラスの分光透過率（７０％）は、好ましくは５２０ｎｍ、より好ましくは５１５ｎｍ、最も好ましくは５１０ｎｍを上限とする。一方、本発明の実施形態に係る光学ガラスの分光透過率（７０％）は、好ましくは４６０ｎｍ、より好ましくは４７０ｎｍ、最も好ましくは４８０ｎｍを下限とする。これにより、可視光に対する透明性が高く、且つガラスの作製時及び加工時に失透や曇りが生じ難くできる。本発明の実施形態に係る光学ガラスの分光透過率（５％）は、好ましくは４５０ｎｍ、より好ましくは４４９ｎｍ、最も好ましくは４４８ｎｍを上限とする。一方、本発明の実施形態に係る光学ガラスの分光透過率（５％）は、好ましくは４１５ｎｍ、より好ましくは４２０ｎｍ、最も好ましくは４２５ｎｍを下限とする。これにより、可視光に対する透明性が高く、且つガラスの作製時及び加工時に失透や曇りが生じ難くできる。

また、本発明の実施形態に係る光学ガラスは、高分散（低アッベ数）を有することが好ましい。より具体的には、本発明の実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、好ましくは２５、より好ましくは２０、最も好ましくは１６を上限とする。一方、本発明の実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）の下限は特に限定されないが、好ましくは１３、より好ましくは１３．５、さらに好ましくは１４であることが好ましい。これにより、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。また、光学系における素子の点数を削減できるため、光学系全体の小型化を図ることができる。

［プリフォーム及び光学素子］
作製された光学ガラスから、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、光学ガラスからモールド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磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、例えば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。本発明の実施形態に係る光学ガラスからなるガラス成形体は、例えばレンズ、プリズム、ミラー等の光学素子の用途に用いることができ、典型的にはデジタルカメラやプロジェクタ等に用いることができる。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。

本発明の実施例１〜６８の組成及び比較例１〜２の組成、並びに、屈折率（ｎ_ｄ）、分光透過率（７０％）を示す波長（λ_７０）、分光透過率（５％）を示す波長（λ_５）及びアッベ数（ν_ｄ）の結果を表１〜表７に示す。表１〜表７に示した屈折率（ｎ_ｄ）、分光透過率（５％）を示す波長（λ_５）及びアッベ数（ν_ｄ）から、図１は、本発明の実施例及び比較例に係る光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）と分光透過率（５％）との関係を示す図である。図２は、本発明の実施例及び比較例に係る光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）とアッベ数（ν_ｄ）との関係を示す図である。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。

表１〜表７に示した本発明の実施例１〜６８及び比較例１〜２に係る光学ガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、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た。表１〜表７に示した各実施例の組成及び各比較例の組成で、ガラス重量が４００ｇになるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で７５０℃〜９５０℃の温度範囲で２時間〜３時間溶融して攪拌均質化を行い、８００℃〜６５０℃程度の温度に下げてから１時間程度経過した後、金型に鋳込んで徐冷することにより作製した。比較例２は、ガラス化しなかった。

ここで、実施例１〜６８及び比較例１に係る光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）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、本測定に用いた光学ガラスは、徐冷降温速度を−２５℃／ｈｒとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。

実施例１〜６８及び比較例１に係る光学ガラスの可視域の波長の光線透過率については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて測定した。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００ｎｍ〜８００ｎｍの分光透過率を測定し、反射損失を含む分光透過率（λ_５）（分光透過率５％時の波長）と分光透過率（λ_７０）（分光透過率７０％時の波長）とを求めた。

また、一般に光学ガラスは、部分分散比を高めると可視域の波長の光線透過率が低下する傾向にあり、これらを両立させた光学ガラスを作製することが困難である。しかし、表１〜表７に示すように、本発明の実施例１〜６８に係る光学ガラスは、屈折率（ｎ_ｄ）が２．２以上２．４以下であり、分光透過率（λ_５）（分光透過率５％時の波長）が４２５ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であった。一方で、比較例１の光学ガラスは屈折率（ｎ_ｄ）１．８５であり、分光透過率（λ_５）時の波長が４３０ｎｍであった。このため、本発明の実施例１〜６８に係る光学ガラスが、比較例１の光学ガラスとは異なり、高い屈折率（ｎ_ｄ）と可視域の波長における光線透過率（λ_５）時の波長の高さとを両立するものであることが明らかになった。

図１は、縦軸に屈折率（ｎ_ｄ）、横軸に分光透過率（５％）を示し、「◇」を実施例とし、「□」を比較例とした。図２は、縦軸に屈折率（ｎ_ｄ）、横軸にアッベ数（ν_ｄ）を示し、「◇」を実施例とし、「□」を比較例とした。図１及び図２に示したように、本発明の実施例１〜６７に係る光学ガラスは、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）が２．２以上２．４以下であり、分光透過率（５％）が４２５ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であった。一方、比較例１に係る光学ガラスは、ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）が１．８５であり、分光透過率（５％）が４３０ｎｍであった。従って、本発明の実施例に係る光学ガラスは、所望の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、且つ、分光透過率（５％）を有することが明らかになった。

本発明の実施例に係る光学ガラスは、少なくともＢｉ_２Ｏ_３成分の含有量及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのいずれか１種以上）の含有量、ＺｎＯ成分の含有量及びＴｅＯ_２成分の含有量を所定の範囲内にすることによって、高い屈折率（ｎ_ｄ）及び長い分光透過率（５％）を有することが明らかになった。

Claims (12)

1. 酸化物基準の質量％でＢｉ_２Ｏ_３成分を７５．０％以上、酸化物基準の質量％でＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分のうちいずれか１種以上を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＺｎＯ成分を１０．０％未満、酸化物基準の質量％でＴｅＯ_２成分を１０．０％未満の成分をそれぞれ含有することを特徴とする光学ガラス。
2. Ｂｉ_２Ｏ_３成分を９８．０％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
3. Ｂｉ_２Ｏ_３成分とＢ_２Ｏ_３成分とを合計で９０．０％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
4. ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分、ＢａＯ成分のうちいずれか１種以上が０％を超えて含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学ガラス。
5. ＺｎＯ成分が０％を超えて含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学ガラス。
6. ＴｅＯ_２成分が０％を超えて含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学ガラス。
7. ＭｇＯ成分 ０％を超えて１０．０％未満、及び／又は
   ＣａＯ成分 ０％を超えて１０．０％未満、及び／又は
   ＳｒＯ成分 ０％を超えて１０．０％未満、及び／又は
   ＢａＯ成分 ０％を超えて１０．０％未満の各成分をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学ガラス。
8. 屈折率（ｎ_ｄ）が２．１５以上であり、且つ、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率（５％）を示す波長（λ_５）が４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光学ガラス。
9. アッベ数（ν_ｄ）が１３．０以上２５．０以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光学ガラス。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用のプリフォーム。
11. 請求項１から９のいずれかに記載の光学ガラスを含んでなることを特徴とする光学素子。
12. 請求項１０に記載のプリフォームを精密プレスすることにより成形されることを特徴とする光学素子。

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