JP2016013947A - 光学ガラス、プレス成形用プリフォームおよび光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】高い部分分散比を持つことで、光学系の色収差を小さくするためのレンズとして好適に用いられる、高屈折率で、低分散の光学ガラスを提供する。【解決手段】下記、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ２Ｏ３：４３〜７９．５％、Ｌａ２Ｏ３：３〜３５％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜３０％、Ｙ２Ｏ３：０〜２０％、ＴｉＯ２：０〜１５％、Ｂｉ２Ｏ３：０〜１０％を含有し、該希土類成分の総量Ｌｎ２Ｏ３が２０．３〜４０％（ここで、Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３と、Ｇｄ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３から選ばれる少なくとも１成分の総量を表す。）であり、前記ＴｉＯ２成分の含有量をＡ、前記Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量をＢとしたとき、Ａ＋２０?Ｂ≧３．４の関係式を満たし、屈折率ｎｄが１．７５〜１．８、アッベ数νｄが４６．７〜５５であることを特徴とする光学ガラス。【選択図】図１

Description

本発明は、高屈折率で低分散性であり、色収差の補正に好適に用いられる部分分散比をもつ光学ガラス、プレス成形用プリフォームおよび光学素子に関する。

近年、カメラ付携帯電話やスマートフォンの普及により、デジタルカメラには可搬性向上のための薄型化や、広角かつ高倍率といった高性能化に対するニーズが非常に高まっている。それらのニーズに応えるため、光学機器に組み込まれる光学系はレンズの枚数やレンズ厚みの削減を図りつつ、高精細な映像を得るのに十分な収差補正も行えなければならない。このため、光学系に使われるレンズには、高屈折率かつ低分散な光学特性を持つガラスを使用したものが光学設計上重要なものとなっている。

光の波長によって物質を透過するときの屈折率が異なるため、レンズの場合も波長が異なると結像点がずれる。これは、カメラやビデオカメラ等では被写体の境界などで色のにじみとして表れる。これを色収差といい、写真や映像の画質が低下してしまう。

この色収差に対して、低分散の凸レンズと高分散の凹レンズを組み合わせて補正することが多いが、それでも特に短波長領域（青色〜紫色）の色収差は残ってしまう。この補正しきれない色収差を二次スペクトルと呼ぶ。この二次スペクトルを良好に補正するには短波長領域の光の動向も考慮した光学設計を行う必要があり、部分分散比（θ_ｇ，Ｆ）という光学特性が重要となる。θ_ｇ，Ｆは（式１）に定義される。

高屈折率・低分散な光学ガラスとしては、従来からＢ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３を主成分とするガラスが知られており、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ−ＺｎＯ−ＺｒＯ_２−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｙ_２Ｏ_３を必須成分とするガラス（特許文献１参照）、Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｇｄ_２Ｏ_３を必須成分とするガラス（特許文献２参照）、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３を必須成分とするガラス（特許文献３参照）、等の様々な組成の光学ガラスが提案されている。

特開２００４−２３１５０１号公報 特開２００２−２４９３３７号公報 特開２０１２−０４６４１０号公報

一般的に、光学ガラスのθ_ｇ，Ｆはアッベ数（ν_ｄ）との間に直線的な関係が成り立つことが知られており、この直線はノーマルラインと呼ばれている。ノーマルライン上の部分分散比をθ_ｇ，Ｆ ^０と表記すると、θ_ｇ，Ｆ ^０は（式２）で表される。

しかし、高屈折率・低分散な光学ガラスは、ノーマルライン上のθ_ｇ，Ｆ ^０の値に比べ低い値のθ_ｇ，Ｆが得られる傾向にある。高屈折率・低分散を維持しつつθ_ｇ，Ｆの値を高めてθ_ｇ，Ｆ ^０の値に近づけた光学ガラスとすれば、この光学ガラスから得られたレンズを高分散でθ_ｇ，Ｆの値が低い光学ガラスから得られたレンズと組み合わせることで、二次スペクトルを良好に補正できる。

特許文献１および２では、高屈折率・低分散でガラス転移温度および液相温度を従来よりも低温とする光学ガラスが開示されている。しかし、レンズを組み合わせて使用したときの色収差を改善する光学ガラスのθ_ｇ，Ｆについて検討されていなかった。そこで、本発明者が特許文献１および２に記載の光学ガラスを追試してみたところ（具体的には、特許文献１の実施例８（本願の例１７４）、特許文献２の実施例２９（本願の例１７５））、θ_ｇ，Ｆの値がθ_ｇ，Ｆ ^０の値に比べ低く色収差を良好に補正するには不十分な水準であった。

特許文献３では、高屈折率・低分散で色収差を改善するためにθ_ｇ，Ｆの値を改善した光学ガラスが開示されている。そして、θ_ｇ，Ｆの値を改善する成分として、複数のガラス成分が開示されているが、具体的に例示されている例はどれもＦ成分に含んでおり、明らかにＦ成分がθ_ｇ，Ｆの値を改善する有効な成分であることが開示されている。このＦ成分はガラス溶融時に揮発しやすい成分であるので、Ｆ成分の揮発に起因する光学性能の変動や、脈理等の欠点の発生がしやすくなっている。また、ＴｉＯ_２成分やＢｉ_２Ｏ_３成分についてのθ_ｇ，Ｆの値への影響は十分検討されていなかった。

本発明の目的は、従来技術がもつ前述の問題点を解消するものであり、高屈折率・低分散でありながら、高い部分分散比を持つ光学ガラスを提供することである。

本発明者は上記課題を解決するために、各成分元素がθ_ｇ，Ｆの値に与える影響を詳細に調査した。検討を重ねた結果、高屈折率・低分散特性を付与できるＢ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３を主成分とするガラス組成に、ＴｉＯ_２成分、Ｂｉ_２Ｏ_３成分を加えることで、高屈折率・低分散特性を維持しつつθ_ｇ，Ｆの値を大きく高められることを見出し、本発明を完成するにいたった。

本発明の光学ガラスは、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：４３〜７９．５％、Ｌａ_２Ｏ_３：３〜３５％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜３０％、Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、ＴｉＯ_２：０〜１５％、Ｂｉ_２Ｏ_３：０〜１０％を含有し、Ｌｎ_２Ｏ_３の総量が２０．３〜４０％（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも１成分の総量を表す。）であり、前記ＴｉＯ_２成分の含有量をＡ、前記Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量をＢとしたとき、Ａ＋２０×Ｂ≧３．４の関係式を満たし、屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８、アッベ数ν_ｄが４６．７〜５５である。

また、本発明の光学ガラスは、Ｂ_２Ｏ_３およびＬｎ_２Ｏ_３（Ｌｎ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも１成分を含む。）を必須成分として含有し、フッ素を含有せず、屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８０を備える光学ガラスであって、アッベ数（ν_ｄ）を横軸とし、部分分散比（θ_ｇ，Ｆ）を縦軸とした直交座標において、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４６．７，０．５５７６）の点（ａ）、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４６．７，０．５６５３）の点（ｂ）、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５５．０，０．５５１３）の点（ｃ）および（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５５．０，０．５４３６）の点（ｄ）の４点で囲まれる範囲のアッベ数および部分分散比を備える。

本発明の光学ガラス（以下、本ガラスという）は、高屈折率・低分散でありながら、高い部分分散比を持つことで、色収差を小さくするためのレンズとして好適な光学特性を有する。さらに、本ガラスは、プレス成形用プリフォームおよび本ガラスをプレス成形、または研削、研磨加工して得られる光学素子に好適である。

本発明の光学ガラスの好ましい光学特性（アッベ数と部分分散比）を示す説明図である。

本発明を以下に詳細に説明する。本ガラスは、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：４３〜７９．５％、Ｌａ_２Ｏ_３：３〜３５％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜３０％、Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、ＴｉＯ_２：０〜１５％、Ｂｉ_２Ｏ_３：０〜１０％を含有し、Ｌｎ_２Ｏ_３の総量が２０．３〜４０％（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも１成分の総量を表す。）であり、前記ＴｉＯ_２成分の含有量をＡ、前記Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量をＢとしたとき、Ａ＋２０×Ｂ≧３．４の関係式を満たし、屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８、アッベ数ν_ｄが４６．７〜５５である。

本ガラスをより好ましくするには、上記ガラス組成にさらに、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２：０〜２０％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０％、ＭｇＯ：０〜１２％、ＣａＯ：０〜１２％、ＳｒＯ：０〜１２％、ＢａＯ：０〜１２％、ＺｎＯ：０〜２０％、ＺｒＯ_２：０〜９％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０％、Ｎｂ_２Ｏ_５：０〜６％、Ｔａ_２Ｏ_５：０〜１０％、ＷＯ_３：０〜１０％を含有する。以下に、本ガラスの各成分および各成分の含有範囲を設定した理由を以下に説明する。

本ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３はガラス骨格を形成し、ガラスの安定性を高めるとともに、アッベ数を大きくできる成分であり、必須成分である。ガラス中に、Ｂ_２Ｏ_３含有量を４３モル％以上（以下、モル％を単に％と略す）にすることで所望の高いアッベ数を得ることができる。このＢ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは４６％以上、より好ましくは４９％以上、特に好ましくは５２％以上である。一方、Ｂ_２Ｏ_３含有量を７９．５％以下にすることで屈折率の低下を抑えることができ、かつガラスの分相の発生も防ぐことができる。このＢ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは７６％以下、より好ましくは７３％以下、特に好ましくは７０％以下である。

本ガラスにおいて、Ｌａ_２Ｏ_３は屈折率を高めながらもアッベ数を大きくできるため、高屈折率・低分散なガラスを得るために有用な成分であり、必須成分である。Ｌａ_２Ｏ_３含有量を３％以上にすることで、所望の高い屈折率、アッベ数を得ることができる。このＬａ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは５％以上、より好ましくは７％以上、特に好ましくは８％以上である。一方、Ｌａ_２Ｏ_３含有量を３５％以下にすることで液相温度の上昇を抑え、失透し難くできる。このＬａ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは３０％以下、より好ましくは２７％以下、特に好ましくは２４％以下である。

本ガラスにおいて、Ｇｄ_２Ｏ_３は屈折率を高めながらもアッベ数を大きくできるとともに、Ｌａ_２Ｏ_３と共存させることで、液相温度を下げ耐失透性を改善することができる。好ましくは２％以上、より好ましくは４％以上、特に好ましくは６％以上である。Ｇｄ_２Ｏ_３含有量を３０％以下にすることで溶解温度、成形温度の上昇を抑えるとともに、液相温度の上昇を抑え失透し難くすることができる。このＧｄ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは２６％以下、より好ましくは２２％以下、特に好ましくは１９％以下である。

本ガラスにおいて、Ｙ_２Ｏ_３はＧｄ_２Ｏ_３と同様に屈折率を高めながらもアッベ数を大きくできるとともに、Ｌａ_２Ｏ_３と共存させることで、液相温度を下げ耐失透性を改善できる。好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、特に好ましくは２％以上である。Ｙ_２Ｏ_３含有量を２０％以下にすることで溶解温度、成形温度の上昇を抑えるとともに、液相温度の上昇を抑え失透し難くすることができる。このＹ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは１６％以下、より好ましくは１３％以下、特に好ましくは１１％以下である。

本ガラスにおいて、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３は任意成分であるが、上記したとおり少なくとも一方をＬａ_２Ｏ_３と共存させることにより、液相温度を下げ耐失透性を改善することができる。さらなる改善をするためには、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の３成分を含むことが好ましい。

本ガラスにおいて、所望の高い屈折率、アッベ数を得るには、希土類成分の総量Ｌｎ_２Ｏ_３（Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の総量）は２０．３％以上、好ましくは２２．２％以上、より好ましくは２３％以上、特に好ましくは２５％以上である。一方、希土類成分の総量Ｌｎ_２Ｏ_３が多すぎると耐失透性が急激に悪くなるため、Ｌｎ_２Ｏ_３は４０％以下、好ましくは３８％以下、より好ましくは３５％以下、特に好ましくは３２％以下である。

本ガラスは高屈折率・低分散な光学特性を実現するために、希土類成分の総量Ｌｎ_２Ｏ_３を２０．３％以上と多くしている。Ｌｎ_２Ｏ_３が多いほど失透しやすくなるが、Ｌａ_２Ｏ_３をＧｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３の少なくとも一方と共存させることで耐失透性を大きく改善し、安定なガラスを得ることができる。耐失透性を十分に改善させるためにはＬｎ_２Ｏ_３（モル％）に対するＬａ_２Ｏ_３成分の含有量（モル％）の比率（希土類成分比率：Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３）を０．２０以上０．９０以下の範囲内にすることが好ましい。この希土類成分比率の下限は、好ましくは０．３０以上、より好ましくは０．３５以上、特に好ましくは０．４０以上であり、一方で上限は、好ましくは０．８７以下、より好ましくは０．８５以下、特に好ましくは０．８２以下である。

本ガラスにおいて、ＴｉＯ_２は屈折率を高めるとともに、θ_ｇ，Ｆの値を大きく高めることができる。好ましくは０．２％以上、より好ましくは０．５％以上、特に好ましくは１％以上である。また、耐失透性を改善する効果もある。ＴｉＯ_２含有量を１５％以下にすることでアッベ数の低下を抑えることができる。好ましくは１３％以下、より好ましくは１０％以下、特に好ましくは６％以下である。

本ガラスにおいて、Ｂｉ_２Ｏ_３は屈折率を高めるとともに、θ_ｇ，Ｆの値を大きく高めることができる。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上、特に好ましくは０．３％以上である。Ｂｉ_２Ｏ_３含有量を１０％以下にすることでアッベ数の低下を抑えることができる。好ましくは７％以下、より好ましくは５％以下、特に好ましくは３％以下である。

本ガラスにおいて、ＴｉＯ_２とＢｉ_２Ｏ_３はともにθ_ｇ，Ｆの値を高めることができる成分である。両者を比べるとＢｉ_２Ｏ_３の方がθ_ｇ，Ｆを高める効果が大きく、ＴｉＯ_２より少ない量でも同等の効果を得ることができる。一方で、ＴｉＯ_２やＢｉ_２Ｏ_３を成分として含有しても、その含有量が少なすぎると十分にθ_ｇ，Ｆを高めることが難しくなる。このように、θ_ｇ，Ｆの値を十分に高める（θ_ｇ，Ｆ ^０の値に近づける）ためには、ＴｉＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３の特定量以上を含有することが好ましい。このとき、ＴｉＯ_２含有量をＡ、Ｂｉ_２Ｏ_３含有量をＢとすると、Ａ＋２０×Ｂ≧３．４の関係式を満たすように含有させる。好ましくはＡ＋２０×Ｂ≧３．５、より好ましくはＡ＋２０×Ｂ≧３．７、特に好ましくはＡ＋２０×Ｂ≧４．０である。この関係式で得られる値は、大きければ大きい程θ_ｇ，Ｆの値に効果があるが、ＴｉＯ_２とＢｉ_２Ｏ_３はアッベ数を低下させてしまうため、本ガラスの低分散特性を維持するには、Ａ＋２０×Ｂ≦２００を満たすことが好ましい、より好ましくはＡ＋２０×Ｂ≦１４０、特に好ましくはＡ＋２０×Ｂ≦１００である。

本ガラスにおいて、ＳｉＯ_２はＢ_２Ｏ_３と同様にガラス骨格を形成し、ガラスの安定性を高め耐失透性を上げるとともに、アッベ数を大きくできる成分であり、任意成分である。ＳｉＯ_２含有量を２０％以下にすることで屈折率の低下を抑えるとともに、溶解中の溶け残りや分相の発生を防ぐことができる。このＳｉＯ_２含有量は、好ましくは１８％以下、より好ましくは１５％以下、特に好ましくは１３％以下である。なお、液相温度を下げて失透し難くすることや、化学的耐久性を向上させるためにはＳｉＯ_２を含有させることが好ましく、その含有量は、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、特に好ましくは１．７％以上である。

本ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善するとともに、ガラス転移温度や軟化温度を下げてプレス成形温度を下げることもできる任意成分である。Ｌｉ_２Ｏ含有量を１０％以下にすることで屈折率の低下を抑えるとともに、液相温度の上昇を抑えることができる。好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下である。

本ガラスにおいて、Ｎａ_２Ｏはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善するとともに、ガラス転移温度や軟化温度を下げてプレス成形温度を下げることもできる任意成分である。Ｎａ_２Ｏ含有量を１０％以下にすることで屈折率の低下を抑えるとともに、液相温度の上昇を抑えることができる。好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下である。

本ガラスにおいて、Ｋ_２Ｏはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善するとともに、ガラス転移温度や軟化温度を下げてプレス成形温度を下げることもできる任意成分である。Ｋ_２Ｏ含有量を１０％以下にすることで屈折率の低下を抑えるとともに、液相温度の上昇を抑えることができる。好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下である。

本ガラスにおいて、ＭｇＯはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善できる任意成分である。ＭｇＯ含有量を１２％以下にすることで屈折率の低下や、液相温度の上昇を抑えることができる。このＭｇＯ含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＣａＯはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善できる任意成分である。ＣａＯ含有量を１２％以下にすることで屈折率の低下や、液相温度の上昇を抑えることができる。このＣａＯ含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＳｒＯはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善できる任意成分である。ＳｒＯ含有量を１２％以下にすることで屈折率の低下や、液相温度の上昇を抑えることができる。このＳｒＯ含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＢａＯはアッベ数を大きくでき、さらにガラスの溶融性を改善でき意成分である。ＢａＯ含有量を１２％以下にすることで屈折率の低下や、液相温度の上昇を抑えることができる。このＢａＯ含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＺｎＯはガラスの溶融性を改善するとともに、ガラス転移温度や軟化温度を下げてプレス成形温度を下げることができる任意成分である。ＺｎＯ含有量を２０％以下にすることで屈折率の低下、アッベ数の低下を抑えることができる。好ましくは１８％以下、より好ましくは１５％以下、特に好ましくは１０％以下である。

本ガラスにおいて、ＺｒＯ_２は屈折率を高めるとともに、耐失透性を改善できる任意成分である。ＺｒＯ_２含有量を９％以下にすることでアッベ数の低下を抑えるとともに、原料の溶融性の低下による溶け残りの発生を防止することや、過剰に含有することによる耐失透性の低下を防ぐことができる。このＺｒＯ_２含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。

本ガラスにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３は化学的耐久性を上げるとともに、ガラスの分相を抑制できる任意成分である。Ａｌ_２Ｏ_３含有量を１０％以下にすることで屈折率の低下を抑えるとともに、液相温度の上昇を抑えることができる。このＡｌ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下である。

本ガラスにおいて、Ｎｂ_２Ｏ_５は屈折率を高めるとともに、耐失透性を改善するために含有できる任意成分である。Ｎｂ_２Ｏ_５含有量を６％以下にすることでアッベ数の低下を抑えることができる。このＮｂ_２Ｏ_５含有量は、好ましくは４％以下、より好ましくは２％以下である。

本ガラスにおいて、Ｔａ_２Ｏ_５は屈折率を高めるとともに、ガラスの安定性を上げるために含有できる任意成分である。Ｔａ_２Ｏ_５含有量を１０％以下にすることでアッベ数の低下を抑えるとともに、ガラスの材料費を抑えることができる。このＴａ_２Ｏ_５含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下である。

本ガラスにおいて、ＷＯ_３は屈折率を高めるとともに、耐失透性を改善するために含有できる任意成分である。ＷＯ_３含有量を１０％以下にすることでアッベ数の低下を抑えることができる。このＷＯ_３含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下である。

本ガラスにおいて、Ｓｂ_２Ｏ_３はガラスの透過率を上げるとともに、脱泡を促進させるために含有できる任意成分である。Ｓｂ_２Ｏ_３含有量は、ガラス溶融時の過度の発泡を防ぐために０．５％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０５％以下である。

本ガラスでは、環境面での負荷を減少させるため、ＰｂＯ、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｆは不可避な混入を除き、いずれも実質的に含有しないことが好ましい。Ｆは揮発性を示し、脈理や光学特性の変動原因となる観点からも含有しないことが好ましい。また、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｍ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｏは少量含有しただけでも特定波長の光の吸収が発生しガラスが着色してしまうため、光学ガラスとして用いるためには不可避な混入を除き、いずれも実質的に含有しないことが好ましい。本明細書において、「実質的に含有しない」とは、原料中の不純物に起因して導入される場合を除き、意図的には含有させないことをいい、具体的には含有量が０．０１％未満を意味する。

本ガラスの光学特性としては、屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８０である。高屈折率であるほど光学素子（レンズ）の曲率半径を大きくできるので、光学素子（レンズ）厚みを薄くすることができる。光学素子（レンズ）の小型化、薄型化に適するためには、屈折率ｎ_ｄは、好ましくは１．７５４以上、より好ましくは１．７６０以上である。一方、高アッベ数を維持したまま過度に屈折率を高めるとガラスの安定性が損なわれ、分相や失透が起こりやすくなるため、屈折率ｎ_ｄは、好ましくは１．７９５以下、より好ましくは１．７９０以下、特に好ましくは１．７８５以下である。

本ガラスのアッベ数は４６．７〜５５である。本ガラスの光学特性の領域では、低分散（高アッベ数）であるほど光学素子（レンズ）として使われたときに光学系の収差を効果的に補正することができる。このため、本ガラスのアッベ数は好ましくは４７以上、より好ましくは４８以上である。一方、高屈折率を維持したまま過度にアッベ数を高めるとガラスの安定性が損なわれ分相や失透を起こしやすくなるため、アッベ数は好ましくは５３．５以下、より好ましくは５２以下、特に好ましくは５１以下である。

本ガラスは高いθ_ｇ，Ｆ値を持ち、本ガラスの持つ高屈折率・低分散な光学特性の領域ではθ_ｇ，Ｆの値が高いほど、色収差を小さくする光学素子としてより好適に用いられる。上記したとおりθ_ｇ，Ｆとアッベ数との間には直線的な関係が成り立つので、θ_ｇ，Ｆの値の下限をアッベ数との関係式で規定する。つまり、本ガラスのθ_ｇ，Ｆの値はθ_ｇ，Ｆ≧（−０．００１６９×ν_ｄ＋０．６３６５）の関係式を満たす。好ましくはθ_ｇ，Ｆ≧（−０．００１６９×ν_ｄ＋０．６３６８）、より好ましくはθ_ｇ，Ｆ≧（−０．００１６９×ν_ｄ＋０．６３７４）である。θ_ｇ，Ｆの上限に特に制限はないが、高屈折率・低分散な光学特性と両立させると、通常ノーマルライン以下となることから、θ_ｇ，Ｆ≦（−０．００１６９×ν_ｄ＋０．６４４２２４）である。言い換えると、（θ_ｇ，Ｆ）−（−０．００１６９×ν_ｄ＋０．６３６５）が正の値であることが好ましく、さらに好ましくは０．０００３以上であり、特に好ましくは０．０００９以上である。

本ガラスは、Ｂ_２Ｏ_３およびＬｎ_２Ｏ_３（Ｌｎ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも１成分を含む。）を必須成分として含有し、フッ素を含有せず、屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８０を備える光学ガラスであって、アッベ数（ν_ｄ）を横軸とし、部分分散比（θ_ｇ，Ｆ）を縦軸とした直交座標において、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４６．７，０．５５７６）の点（ａ_１）、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４６．７，０．５６５３）の点（ｂ_１）、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５５．０，０．５５１３）の点（ｃ_１）および（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５５．０，０．５４３６）の点（ｄ_１）の４点で囲まれる範囲のアッベ数および部分分散比を備える。以下、図１を参照して点（ａ）、点（ｂ）、点（ｃ）および点（ｄ）の４点で囲まれる範囲を設定した理由を説明する。

まず、点（ａ_１）と点（ｂ_１）とで結ばれる直線の外側では、収差の補正に効果的に用いられるには高分散すぎる。好ましくは点（ａ_２）と点（ｂ_２）とで結ばれる直線の内側領域であり、より好ましくは点（ａ_３）と点（ｂ_３）とで結ばれる直線の内側領域である。

点（ｂ_１）と点（ｃ_１）とで結ばれる直線は、ノーマルラインを表している。

点（ｃ_１）と点（ｄ_１）とで結ばれる線の外側では、高屈折率を維持したまま過度にアッベ数を高めることで失透しやすくなる。好ましくは点（ｃ_２）と点（ｄ_２）とで結ばれる直線の内側領域であり、より好ましくは点（ｃ_３）と点（ｄ_３）とで結ばれる直線の内側領域であり、特に好ましくは点（ｃ_４）と点（ｄ_４）とで結ばれる直線の内側領域である。

点（ｄ_１）と点（ａ_１）とで結ばれる線の外側では、二次スペクトルを効果的に補正するにはθ_ｇ，Ｆが低すぎる。好ましくは点（ｄ_５）と点（ａ_４）とで結ばれる直線の内側領域であり、より好ましくは点（ｄ_６）と点（ａ_５）とで結ばれる直線の内側領域である。

耐失透性の改善や、収差の補正により好適に用いられるには、点（ａ_６）は（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４８．０，０．５５６３）が好ましく、点（ｂ_３）は（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４８．０，０．５６３１）が好ましく、点（ｃ_４）は（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５１．０，０．５５８０）が好ましく、点（ｄ_７）は（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５１．０，０．５５１２）が好ましい。

上記した図１中の点（ａ）〜点（ｄ）の座標を表１まとめて示す。

本ガラスのガラス転移温度Ｔ_ｇは、７５０℃以下が好ましい。ガラス転移温度が低いとプレス時の成形温度を低くでき、これにより金型表面に形成されている保護膜等の耐久性を向上できる。このガラス転移温度Ｔ_ｇは、より好ましくは７２０℃以下、特に好ましくは７００℃以下である。

本ガラスは、光学系に使われるために透過率が高いほど好ましい。ガラスの透過率で表すと、厚み１０ｍｍのサンプルでの外部透過率８０％を示す波長λ_８０が４７０ｎｍ以下、好ましくは４５０ｎｍ以下、より好ましくは４３０ｎｍ以下である。また、厚み１０ｍｍのサンプルでの外部透過率７０％を示す波長λ_７０が４４０ｎｍ以下、好ましくは４２０ｎｍ以下、より好ましくは４００ｎｍ以下である。また、厚み１０ｍｍのサンプルでの外部透過率５％を示す波長λ_５が４００ｎｍ以下、好ましくは３８０ｎｍ以下、より好ましくは３７０ｎｍ以下である。

本ガラスは、液相温度を低くすることでガラス溶融物をプリフォームや板材等に成形する際に失透し難くし、生産性やガラス品質を向上させることができる。液相温度は１２００℃以下、好ましくは１１５０℃以下、より好ましくは１１００℃以下である。なお、本明細書において液相温度とは、ある温度に一定時間保持した場合に、ガラス溶融液から結晶固化物が生成しない最低温度とする。

本ガラスは、流出ノズルを付設した溶解槽等で溶融させた後、上記流出ノズルからガラスを流出、または滴下させ、冷却することにより、ガラスブロックやプレス成形用のガラスプリフォームとすることができる。得られたプリフォームをプレス成形用の型（代表的な構成としては、上型、下型および胴型で構成される）にセットし、変形可能な成形温度まで加熱後、加圧して光学素子形状とし、冷却して固化させ、型から取り出して、光学素子とすることができる。

また、本ガラスからなるブロックを光学素子形状に研削代及び研磨代を加えた形状にプレス成形した後に、研削、研磨を行って光学素子とすることができる。

本ガラスによる光学素子としては、例えばデジタルカメラ用、デジタルビデオカメラ用、カメラ付き携帯電話用等の光学系に使われる各種レンズが好適なものとして挙げられる。

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

表２〜表１３に示す組成のガラスが得られるように、硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物、ホウ酸などの原料を秤量し、十分混合した後、白金製坩堝に投入し、１１５０℃〜１３５０℃の温度範囲で１．５時間〜３時間加熱し溶解した。この溶融ガラスを予熱した型に流し出して冷やし、板状に成形後、ガラス転移温度近傍の温度で４時間保持した後、−６０℃／ｈの冷却速度で室温まで徐冷した。

得られたガラスについて、波長５８７．５６ｎｍ（ｄ線）における屈折率ｎ_ｄ、波長６５６．２７ｎｍ（Ｃ線）における屈折率ｎ_Ｃ、波長４８６．１３ｎｍ（Ｆ線）における屈折率ｎ_Ｆ、波長４３５．８４ｎｍ（ｇ線）における屈折率ｎ_ｇ、アッベ数ν_ｄ、部分分散比θ_ｇ，Ｆ、ガラス転移温度Ｔ_ｇ（単位：℃）、外部透過率、液相温度Ｔ_Ｌ（単位：℃）を測定した。これらの測定方法を以下に述べる。

上記した各波長の屈折率は、一辺５ｍｍ以上、厚み５ｍｍ以上の直方体形状に加工したサンプルを、精密屈折率計（島津製作所製、型式：ＫＰＲ−２００）を用いて測定した。そして、得られた屈折率を用いて、アッベ数およびθ_ｇ，Ｆを次の計算式を用いて求めた。アッベ数は計算式｛（ｎ_ｄ−１）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）｝から求め、θ_ｇ，Ｆは｛（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）｝から求めた。

ガラス転移温度Ｔ_ｇは、直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工したサンプルを、熱機械分析装置（リガク社製、型式：Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ ＴＭＡ８３１０）を用いて５℃／分の昇温速度で測定した。なお、表中の空欄部分は未測定であることを示す。

外部透過率は、両面を研磨した厚さ１０ｍｍのサンプルを、分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製、型式：Ｕ−４１００）を用いて測定した。透過率８０％を示す波長をλ_８０、透過率７０％を示す波長をλ_７０、透過率５％を示す波長をλ_５とした。なお、表中の空欄部分は未測定であることを示す。

液相温度は、白金製の皿にサンプルを置き、一定温度に設定した電気炉内で１時間静置した後に取りだしたものを５０倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の析出が見られない最低温度を液相温度とした。なお、表中の空欄部分は未測定であることを示す。

以下、表２〜表１３において、例１から例１７３は本発明の実施例である。例１７４から例１７６は比較例であり、そのうち例１７４は特許文献１の実施例（例８）、例１７５は特許文献２の実施例（例２９）である。また、表１４〜表１７には、例１〜例１７６の各ガラスの質量％の含有量を記載した。

以上に示したように、本発明の特定の組成を有するガラスとすると高屈折率低分散の特性を有しながら、高い部分分散比を持つ光学ガラスが得られた。

一方、比較例である例１７４、例１７５は部分分散比を高めるＴｉＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３含有量が効果を発揮するために必要な量に比べて不足しているため、部分分散比が低い問題があった。例１７６は希土類成分比率Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３が耐失透性の改善に適した範囲を満たしていないため、ガラス成形中に失透が発生してしまい、耐失透性に問題があった。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の主旨を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができる。

本ガラスは高屈折率、低分散な光学特性を持ちながら、高い部分分散比を持つため、デジタルカメラ等の光学系にレンズとして使われることで、映像機器の薄型化を図りながら色収差を高精度に補正することができる。

Claims (10)

1. 酸化物基準のモル％表示で、
   Ｂ_２Ｏ_３：４３〜７９．５％、
   Ｌａ_２Ｏ_３：３〜３５％、
   Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜３０％、
   Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、
   ＴｉＯ_２：０〜１５％、
   Ｂｉ_２Ｏ_３：０〜１０％を含有し、
   Ｌｎ_２Ｏ_３の総量が２０．３〜４０％（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも１成分の総量を表す。）であり、
   前記ＴｉＯ_２成分の含有量をＡ、前記Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量をＢとしたとき、Ａ＋２０×Ｂ≧３．４の関係式を満たし、
   屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８、アッベ数ν_ｄが４６．７〜５５であることを特徴とする光学ガラス。
2. Ｌｎ_２Ｏ_３に対するＬａ_２Ｏ_３成分の含有量（モル％）の比率（Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３）が０．２０以上０．９０以下である請求項１記載の光学ガラス。
3. 酸化物基準のモル％表示で、
   Ｂ_２Ｏ_３：５２〜７０％、
   Ｌａ_２Ｏ_３：８〜２４％、
   Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜１９％、
   Ｙ_２Ｏ_３：０〜１１％、
   ＴｉＯ_２：０．２〜６％、
   Ｂｉ_２Ｏ_３：０〜３％を含有し、
   Ｌｎ_２Ｏ_３の総量が２５〜３２％である請求項１または２に記載の光学ガラス。
4. 部分分散比（θ_ｇ，Ｆ）が、θ_ｇ，Ｆ≧（−０．００１６９×ν_ｄ＋０．６３６５）の関係を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
5. 酸化物基準のモル％表示で、さらに、
   ＳｉＯ_２：０〜２０％、
   Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０％、
   Ｎａ_２Ｏ：０〜１０％、
   Ｋ_２Ｏ：０〜１０％、
   ＭｇＯ：０〜１２％、
   ＣａＯ：０〜１２％、
   ＳｒＯ：０〜１２％、
   ＢａＯ：０〜１２％、
   ＺｎＯ：０〜２０％、
   ＺｒＯ_２：０〜９％、
   Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０％、
   Ｎｂ_２Ｏ_５：０〜６％、
   Ｔａ_２Ｏ_５：０〜１０％、
   ＷＯ_３：０〜１０％を含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
6. Ｂ_２Ｏ_３およびＬｎ_２Ｏ_３（Ｌｎ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３から選ばれる少なくとも１成分を含む。）を必須成分として含有し、フッ素を含有せず、屈折率ｎ_ｄが１．７５〜１．８０を備える光学ガラスであって、アッベ数（ν_ｄ）を横軸とし、部分分散比（θ_ｇ，Ｆ）を縦軸とした直交座標において、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４６．７，０．５５７６）の点（ａ）、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（４６．７，０．５６５３）の点（ｂ）、（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５５．０，０．５５１３）の点（ｃ）および（ν_ｄ，θ_ｇ，Ｆ）＝（５５．０，０．５４３６）の点（ｄ）の４点で囲まれる範囲のアッベ数および部分分散比を備える光学ガラス。
7. 点（ａ）が（４８．０，０．５５６３）であり、点（ｂ）が（４８．０，０．５６３１）であり、点（ｃ）が（５１．０，０．５５８０）であり、点（ｄ）が（５１．０，０．５５１２）である請求項６記載の光学ガラス。
8. ガラス成分として、ＴｉＯ_２およびＢｉ_２Ｏ_３を含有し、ＴｉＯ_２のモル％での含有量をＡとし、Ｂｉ_２Ｏ_３のモル％での含有量をＢとしたとき、Ａ＋２０×Ｂ≧３．４の関係式を満たす請求項６または７に記載の光学ガラス。
9. 請求項１〜８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プリフォーム。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。

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