JP2019151550A

JP2019151550A - 光学ガラス、プレス成形用プリフォームおよび光学素子

Info

Publication number: JP2019151550A
Application number: JP2019106073A
Authority: JP
Inventors: 武紀染谷; Takenori Someya
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: WO2015083616A1; JP6544238B2; JP6721087B2; JPWO2015083616A1

Abstract

【課題】可視域全体にわたり良好な透過性を示し、優れたガラス安定性を有する高屈折率で低分散の光学ガラスを提供する。【解決手段】モル％表示で、Ｂ２Ｏ３：４５〜８０％、Ｌａ２Ｏ３：５〜３２％、Ｇｄ２Ｏ３：０．７７〜２５％、Ｙ２Ｏ３：０〜２０％、Ｙｂ２Ｏ３：０〜０．１５％を含有し、希土類成分Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３の総量（Ｌｎ２Ｏ３）に対する各希土類成分の含有量が、０≦Ｇｄ２Ｏ３／Ｌｎ２Ｏ３＜０．２１のとき、０．５０≦Ｌａ２Ｏ３／Ｌｎ２Ｏ３≦０．７７、０．１２≦Ｙ２Ｏ３／Ｌｎ２Ｏ３≦０．３４５を満たし、Ｇｄ２Ｏ３／Ｌｎ２Ｏ３≧０．２１のとき、０．４０≦Ｌａ２Ｏ３／Ｌｎ２Ｏ３≦０．７４、０≦Ｙ２Ｏ３／Ｌｎ２Ｏ３≦０．２５、を満たす範囲であり、屈折率ｎｄが１．７３６〜１．７６５、アッベ数νｄが５６以下であり、かつ、νｄ≧（−４５．１３１×ｎｄ＋１３２．００１）の関係式を満たす光学ガラス。【選択図】なし

Description

本発明は、高屈折率で低分散性の光学ガラス、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。

高屈折率、低分散な光学ガラスとしては、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３−Ｆを必須成分とするガラス（特許文献１参照）、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３を必須成分とするガラス（特許文献２参照）、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｇｄ_２Ｏ_３−Ｙ_２Ｏ_３−Ｎｂ_２Ｏ_５−ＺｒＯ_２を必須成分とするガラス（特許文献３参照）、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｙ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＺｒＯ_２を必須成分とするガラス（特許文献４参照）、等の様々な組成の光学ガラスが提案されている。

特開昭５７−３４０４４号公報特開平０６−３１６４３３号公報特開２００２−１２８５３９号公報特開昭５５−１１６６４１号公報

ガラスの光学特性について、低分散を維持したまま高屈折率化、あるいは高屈折率を維持したまま低分散化すると、一般に、ガラスの耐失透性が急激に悪化し結晶化しやすくなるため、ガラスを安定に生産することが難しくなるという問題がある。

特許文献１では耐失透性改善のためＹｂ_２Ｏ_３とＦを含有させているが、Ｙｂ_２Ｏ_３を多く含有すると８２０〜１０９０ｎｍの波長域の光に対して強い吸収を示し、ガラスが着色する問題がある。さらに、Ｆを含有するためにガラスの溶融時に成分の揮発が発生し、その結果光学性能が変動したり、脈理等の欠点が発生したり、する等の不具合が懸念される。

特許文献２では、環境面への負荷が大きいＰｂＯを大量に含有する問題がある。

特許文献３で具体的に例示されている実施例で十分に高屈折率で低分散な光学性能を持つものはどれもＹｂ_２Ｏ_３を多く含有しており、ガラスが着色する問題がある。また、耐失透性改善のためにＬａ_２Ｏ_３を多量に含有するガラスにＧｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３を添加することが提案されているが、耐失透性と希土類成分比率との関係はまったく検討されていない。

また、本発明者が特許文献４に記載の実施例を追試してみたところ、耐失透性が十分でなかった。さらに、Ｇｄ_２Ｏ_３を含有した場合についての検討はされておらず、耐失透性と希土類成分比率との関係はまったく検討されていない。

本発明の目的は、従来技術が持つ前述の問題点を解消するものであり、耐失透性が良く、可視域全体にわたり良好な透過性を示し、優れたガラス安定性を有する高屈折率、低分散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、Ｂ_２Ｏ_３をガラス形成酸化物とし、高屈折率かつ低分散特性を付与できる希土類成分（Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３）と耐失透性との関係を詳細に調査した。検討を重ねた結果、ガラス組成中にＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３を共存させることに加え、希土類成分比率を特定の範囲内となるように調整することにより、ガラスの耐失透性を大きく改善できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、
（１）本発明の光学ガラスは、下記、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：４５以上６０．０７％未満、Ｌａ_２Ｏ_３：５〜３２％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０．７７〜２５％、Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、Ｙｂ_２Ｏ_３：０〜０．１５％を含有し、フッ素を含有せず、前記Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の希土類成分において、該希土類成分の総量に対する各成分の含有量の比が、０≦Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３＜０．２１のとき、０．５０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７７、０．１２≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．３４５を満たす範囲、Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≧０．２１のとき、０．４０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７４、０≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．２５、を満たす範囲（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３は、希土類成分Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の総量を表す。）であり、前記Ｌｎ_２Ｏ_３が４０％以下であって、屈折率ｎ_ｄが１．７３６〜１．７６５、アッベ数ν_ｄが５６以下であり、かつν_ｄ≧（−４５．１３１×ｎ_ｄ＋１３２．００１）の関係式を満たすことを特徴とする。

（２）本発明の光学ガラスは、下記、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：６０．０７〜８０％、Ｌａ_２Ｏ_３：５〜３２％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０．７７〜２５％、Ｙ_２Ｏ_３：％以上６．２６％未満、Ｙｂ_２Ｏ_３：０〜０．１５％、を含有し、フッ素を含有せず、前記Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の希土類成分において、該希土類成分の総量に対する各成分の含有量の比が、０≦Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３＜０．２１のとき、０．５０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７７、０．１２≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．３４５を満たす範囲、Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≧０．２１のとき、０．４０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７４、０≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．２５を満たす範囲（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３は、希土類成分Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の総量を表す。）であり、前記Ｌｎ_２Ｏ_３が４０％以下であって、屈折率ｎ_ｄが１．７３６〜１．７６５、アッベ数ν_ｄが５６以下であり、かつ、ν_ｄ≧（−４５．１３１×ｎ_ｄ＋１３２．００１）の関係式を満たすことを特徴とする。

（３）本発明の、より好ましい光学ガラスは、（１）または（２）に記載の光学ガラスにおいて、さらに、下記、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ_２：０〜２５％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０％、ＺｎＯ：０〜１５％、ＭｇＯ：０〜１５％、ＣａＯ：０〜１５％、ＳｒＯ：０〜１５％、ＢａＯ：０〜１５％、ＺｒＯ_２：０〜１０％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０％、を含有することを特徴とする。

（４）本発明の、より好ましい光学ガラスは、（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラスにおいて、前記Ｌｎ_２Ｏ_３が１８〜４０％である。

（５）本発明のプレス成形用プリフォームは、（１）〜（４）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。

（６）本発明の光学素子は、（１）〜（４）のいずれか記載の光学ガラスからなることを特徴とする。

本発明の光学ガラス（以下、本ガラスという）は、耐失透性が良く生産性を高めることが可能であり、可視域全域で高透過を示し光学用途に用いるのに最適な高屈折率で低分散の光学特性を持つ光学ガラスである。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。

本発明を以下に詳細に説明する。まず、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４５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ν_ｄを得ることができる。このＢ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは４９％以上、より好ましくは５４％以上、特に好ましくは５９％以上である。一方、Ｂ_２Ｏ_３含有量を８０％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７７％以下、より好ましくは７５％以下、特に好ましくは７３％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、高屈折率で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５％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７％以上、より好ましくは９％以上、特に好ましくは１１％以上である。一方、Ｌａ_２Ｏ_３含有量を３２％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２８％以下、より好ましくは２５％以下、特に好ましくは２２％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、Ｙ_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成分である。Ｇｄ_２Ｏ_３含有量を２５％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２０％以下、より好ましくは１７％以下、特に好ましくは１５％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、Ｇｄ_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成分である。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１５％以下、より好ましくは１３％以下、特に好ましくは１０％以下である。

本ガラスにおいて、耐失透性を大幅に改善させるためにはＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の希土類成分それぞれについて、該希土類成分の総量（モル％）に対する各成分の含有量（モル％）の比率（希土類成分比率）を特定の範囲内にしなければならない。

この希土類成分比率は、０≦Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３＜０．２１のときは、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の下限は０．５０以上、好ましくは０．５３以上、より好ましくは０．５６以上、特に好ましくは０．６０以上であり、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の上限は０．７７以下、好ましくは０．７６５以下、より好ましくは０．７６以下、特に好ましくは０．７５以下である。また、Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の下限は０．１２以上、好ましくは０．１３以上、より好ましくは０．１４以上、特に好ましくは０．１５以上であり、Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の上限は０．３４５以下、好ましくは０．３４４以下、より好ましくは０．３４２以下、特に好ましくは０．３４０以下である。

一方、Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≧０．２１のときは、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の下限は０．４０以上、好ましくは０．４３以上、より好ましくは０．４６以上、特に好ましくは０．４８以上であり、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の上限は０．７４以下、好ましくは０．７３以下、より好ましくは０．７２以下、特に好ましくは０．６９以下である。また、Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の下限は０以上であり、上限は０．２５以下、好ましくは０．２３以下、より好ましくは０．１８以下、特に好ましくは０．１７以下である。なお、Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３の上限は０．６０以下、好ましくは０．５８以下、より好ましくは０．５５以下、特に好ましくは０．５２以下である。

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）は１８％以上、好ましくは２２％以上、より好ましくは２３％以上、特に好ましくは２４％以上である。一方、希土類成分の総量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３７％以下、より好ましくは３４％以下、特に好ましくは３１％以下である。

本ガラスにおいて、Ｙｂ_２Ｏ_３は耐失透性を改善させるが、多く含有させると８２０〜１０９０ｎｍの波長域の光に対して強い吸収を示し、ガラスが着色してしまう。Ｙｂ_２Ｏ_３含有量は０．１５％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０５％以下、特に好ましくは実質的に含有させない。

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２５％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２０％以下、より好ましくは１７％以下、特に好ましくは１５％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、より好ましくは０．５％以上、特に好ましくは１％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成分であり、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。このＬｉ_２Ｏ含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下、特に好ましくは１％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成分であり、任意成分である。ＺｎＯ含有量を１５％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１０％以下、より好ましくは７％以下、特に好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＭｇＯはアッベ数を大きくし、ガラスの溶融性を改善できる成分であり、任意成分である。ＭｇＯ含有量を１５％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１２％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＣａＯはアッベ数を大きくし、ガラスの溶融性を改善できる成分であり、任意成分である。ＣａＯ含有量を１５％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１２％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＳｒＯはアッベ数を大きくし、ガラスの溶融性を改善できる成分であり、任意成分である。ＳｒＯ含有量を１５％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１２％以下、より好ましくは８％以下、特に好ましくは４％以下である。

本ガラスにおいて、ＢａＯはアッベ数を大きくし、ガラスの溶融性を改善できる成分であり、任意成分である。ＢａＯ含有量を１５％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１１％以下、より好ましくは７％以下、特に好ましくは３％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成分であり、任意成分である。ＺｒＯ_２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、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５％以下、より好ましくは１．５％以下、特に好ましくは０．５％以下である。なお、本ガラスは希土類成分比率の最適化で十分に耐失透性を改善できているため、ＺｒＯ_２を含有させなくてもよい。

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成分であり、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３％以下、特に好ましくは１％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成分であり、任意成分である。Ｎｂ_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ことができる。このＮｂ_２Ｏ_５含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは２．５％以下、特に好ましくは含有させない。

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成分であり、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２．５％以下、特に好ましくは含有させない。

本ガラスにおいて、Ｂｉ_２Ｏ_３は屈折率を高めるために含有できる成分であり、任意成分である。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。このＢｉ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは２．５％以下、特に好ましくは含有させない。

本ガラスにおいて、ＴｉＯ_２は屈折率を高めるために含有できる成分であり、任意成分である。ＴｉＯ_２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ＴｉＯ_２含有量は、好ましくは５％以下、より好ましくは２．５％以下、特に好ましくは含有させない。

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成分であり、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２．５％以下、特に好ましくは０．５％以下である。

本ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏと同様にアッベ数を大きくするとともに、ガラスの溶融温度、成形温度を下げる効果のある他のアルカリ金属酸化物（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ）を含有できる。この場合のアルカリ金属酸化物の含有量は、屈折率の低下を抑えるとともに、耐失透性を低下させないためにそれぞれ１０％以下、好ましくは５％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成分であり、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１．７３６〜１．７６５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１．７３６１以上、より好ましくは１．７３６２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１．７６１以下、より好ましくは１．７６０以下、特に好ましくは１．７５８以下である。

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ν_ｄは５２．３以上であるが、低屈折率であるほどガラスの安定性を維持しながらアッベ数を高めやすいため、アッベ数ν_ｄの下限を屈折率ｎ_ｄとの関係式で規定する。つまり、本ガラスのアッベ数ν_ｄはν_ｄ≧（−４５．１３１×ｎ_ｄ＋１３２．００１）の関係式を満たす。しかし、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ν_ｄは５６以下、好ましくは５５以下、より好ましくは５４．５以下、特に好ましくは５４．２以下である。

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７３０℃以下、特に好ましくは７１０℃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４６０ｎｍ以下、好ましくは４３０ｎｍ以下、より好ましくは４１０ｎｍ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４２０ｎｍ以下、好ましくは４００ｎｍ以下、より好ましくは３８０ｎｍ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３６０ｎｍ以下、好ましくは３４０ｎｍ以下、より好ましくは３２０ｎｍ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。

原料調製法としては、表１〜表１５に示す組成のガラスが得られるように各々相当する硝酸塩、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、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、アッベ数ν_ｄ、ガラス転移温度Ｔ_ｇ（単位：℃）、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。

屈折率、アッベ数は、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、ＫＰＲ−２０００）を用いて測定した。屈折率は、降温速度−６０℃／ｈで徐冷して得られたサンプルについて測定した。なお、アッベ数ν_ｄは計算式｛（ｎ_ｄ−１）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）｝により求めた。

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：ＴｈｅｒｍｏＰｌｕｓＴＭＡ８３１０）を用いて５℃／分の昇温速度で測定した。

外部透過率は、厚さ１０ｍｍ、両面を研磨したサンプルを、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。

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。

以下、表１〜表１５において、例１から例１３、例１５から例２０、例２６、例２８、例３２から例３５、例４０から例５０、例６４〜例６６、例７０から例７７、例８０、例８１、例８４、例８９から例１０９、例１１１、例１２１、例１２２、例１２４から例１３３、例１３８、例１３９は本発明の実施例であり、例１４、例２１から例２５、例２７、例２９から例３１、例３６から例３９、例５１から例６３、例６７から例６９、例７８、例７９、例８２、例８３、例８５から例８８、例１１０、例１１２から例１２０、例１２３、例１３４から例１３７は参考例である。例１４０から例１４２は比較例であり、そのうち例１４１は特許文献４の実施例（例４）、例１４２は特許文献３の実施例（例１７）である。また、表中の組成において、基本的にはモル％で表しているが、同欄の角カッコ内に質量％表示を合わせて示した。

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で、かつ、低分散の特性を有する傾向にあり、屈折率ｎ_ｄとアッベ数ν_ｄの関係において、従来知られていなかった範囲の特性を有する光学ガラスが得られた。
一方、比較例である例１４０、例１４１は希土類成分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、耐失透性に問題があった。例１４２はアッベ数が小さく、本発明の所望の範囲に達していない。

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。

本ガラスは良好な透過性を持つ高屈折率で、低分散な光学ガラスであり、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、映像機器の薄型化と高性能化を図ることができる。

Claims

下記、酸化物基準のモル％表示で、
Ｂ_２Ｏ_３：４５％以上６０．０７％未満、
Ｌａ_２Ｏ_３：５〜３２％、
Ｇｄ_２Ｏ_３：０．７７〜２５％、
Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、
Ｙｂ_２Ｏ_３：０〜０．１５％、
を含有し、フッ素を含有せず、
前記Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の希土類成分において、該希土類成分の総量に対する各成分の含有量の比が、０≦Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３＜０．２１のとき、０．５０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７７、０．１２≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．３４５を満たす範囲、Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≧０．２１のとき、０．４０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７４、０≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．２５を満たす範囲（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３は、希土類成分Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の総量を表す。）であり、前記Ｌｎ_２Ｏ_３が４０％以下であって、
屈折率ｎ_ｄが１．７３６〜１．７６５、アッベ数ν_ｄが５６以下であり、かつ、ν_ｄ≧（−４５．１３１×ｎ_ｄ＋１３２．００１）の関係式を満たすことを特徴とする光学ガラス。
下記、酸化物基準のモル％表示で、
Ｂ_２Ｏ_３：６０．０７〜８０％、
Ｌａ_２Ｏ_３：５〜３２％、
Ｇｄ_２Ｏ_３：０．７７〜２５％、
Ｙ_２Ｏ_３：０％以上６．２６％未満、
Ｙｂ_２Ｏ_３：０〜０．１５％、
を含有し、フッ素を含有せず、
前記Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の希土類成分において、該希土類成分の総量に対する各成分の含有量の比が、０≦Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３＜０．２１のとき、０．５０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７７、０．１２≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．３４５を満たす範囲、Ｇｄ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≧０．２１のとき、０．４０≦Ｌａ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．７４、０≦Ｙ_２Ｏ_３／Ｌｎ_２Ｏ_３≦０．２５を満たす範囲（ここで、Ｌｎ_２Ｏ_３は、希土類成分Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の総量を表す。）であり、前記Ｌｎ_２Ｏ_３が４０％以下であって、
屈折率ｎ_ｄが１．７３６〜１．７６５、アッベ数ν_ｄが５６以下であり、かつ、ν_ｄ≧（−４５．１３１×ｎ_ｄ＋１３２．００１）の関係式を満たすことを特徴とする光学ガラス。
さらに、下記、酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ_２：０〜２５％、
Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０％、
ＺｎＯ：０〜１５％、
ＭｇＯ：０〜１５％、
ＣａＯ：０〜１５％、
ＳｒＯ：０〜１５％、
ＢａＯ：０〜１５％、
ＺｒＯ_２：０〜１０％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０％
を含有する請求項１または２に記載の光学ガラス。
前記Ｌｎ_２Ｏ_３が、１８〜４０％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
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プリフォーム。
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。