JP2019199397A - 光学ガラスおよび光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】フツリン酸ガラスの光学素子材料としての利用価値を更に高めること。【解決手段】屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが０℃−１未満であり、ガラス転移温度Ｔｇが５５０℃以下であり、かつアッベ数νｄが５０未満のフツリン酸ガラスである光学ガラス。【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラスおよび光学素子に関する。

リン、酸素およびフッ素を含むフツリン酸ガラスの例が、例えば特許文献１〜４に記載されている。

特開２００５−１１２７１７号公報 特開２０１３−１５１４１０号公報 特開昭５１−１１４４１２号公報 特開昭５８−２１７４５１号公報

フツリン酸ガラスは、色収差を補正するための光学素子材料として利用価値が高い。本発明の一態様は、かかるフツリン酸ガラスの光学素子材料としての利用価値を更に高めることを目的とする。

本発明の一態様は、屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが０℃^−１未満であり、ガラス転移温度Ｔｇが５５０℃以下であり、かつアッベ数νｄが５０未満のフツリン酸ガラスである光学ガラスに関する。

上記光学ガラスは、屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが０℃^−１未満である。即ち、上記光学ガラスの屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴは、負（マイナス）の値である。
本発明および本明細書における屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴ（以下、単に「ｄｎ／ｄＴ」とも記載する。）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ１８−２００８「光学ガラスの屈折率の温度係数の測定方法」に規定されている波長６３２．８ｎｍにおける相対屈折率の温度係数であり、干渉法により測定される値である。
撮像素子系や投影光学系等の各種光学系において、色収差の補正のために、異なる光学特性を有する光学ガラスからなるレンズを複数作製し、これらのレンズを組み合わせて光学系を構成することが行われている。このような光学系をｄｎ／ｄＴが正の値を有する光学ガラスからなるレンズのみを用いて構成すると、各レンズを構成する光学ガラスの屈折率は温度変化に対して同様の増減傾向を示すため、光学系全体の温度変化の影響を個々のレンズで相殺することは困難である。これに対し、ｄｎ／ｄＴが負の値を有する光学ガラスからなるレンズは、ｄｎ／ｄＴが正の値を有する光学ガラスからなるレンズと組み合わせることにより、光学系全体の温度変化の影響を個々のレンズで相殺することを可能にすることができる。その結果、温度変化に対し、光学系の性能（例えば結像性能等）を良好な状態に維持することができる。この点において、ｄｎ／ｄＴが負の値である上記光学ガラスは、光学素子材料として有用である。例えば、正の屈折力を有する複数のレンズを組み合わせて構成される光学系では、すべてのレンズの屈折率の温度係数が正であると、温度上昇に伴い焦点距離が短くなるため、ピントずれが生じて結像性能は低下してしまう。これに対し、複数のレンズの中に屈折率の温度係数が負のレンズが含まれると、このレンズは温度上昇に伴い焦点距離が長くなるため、光学系全体としての焦点距離の変化を相殺または低減することができる。
また、従来のフツリン酸ガラスは分散が低い。これに対し、上記光学ガラスは、５０未満のアッベ数νｄを有する高分散フツリン酸ガラスである。このように従来のフツリン酸ガラスでは実現困難であった高分散特性を有する点からも、上記光学ガラスは、光学素子材料として有用である。

本発明の一態様によれば、光学素子材料として利用価値が高いフツリン酸ガラスである光学ガラス、およびかかる光学ガラスからなる光学素子を提供することができる。

［光学ガラス］
上記光学ガラスは、フツリン酸ガラスである。本発明および本明細書において、「フツリン酸ガラス」とは、ガラスを構成する元素として、リン、酸素およびフッ素を少なくとも含むガラスをいうものとする。
以下、上記光学ガラスについて、更に詳細に説明する。

＜屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴ＞
上記光学ガラスは、屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが０℃^−１未満である。ｄｎ／ｄＴが０℃^−１未満、即ち負の値であれば、かかる光学ガラスにより、上述のように光学系全体の温度変化の影響を個々のレンズで相殺または低減することを可能にすることができる。上記光学ガラスのｄｎ／ｄＴは、一態様では、−１．０×１０^−６℃^ー１以下、−２．０×１０^−６℃^ー１以下、−３．０×１０^−６℃^ー１以下、−３．５×１０^−６℃^ー１以下、−４．０×１０^−６℃^ー１以下、−４．５×１０^−６℃^ー１以下、または−５．０×１０^−６℃^ー１以下であることができる。また、上記光学ガラスのｄｎ／ｄＴの下限は、一態様では、−１０．０×１０^−６℃^ー１以上、−９．０×１０^−６℃^ー１以上、−８．０×１０^−６℃^ー１以上、または−５．０×１０^−６℃^ー１以上であることができる。ただし上記の例示した下限を下回ってもよい。

＜アッベ数νｄ＞
アッベ数νｄは分散に関する性質を表す値であり、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線における各屈折率ｎｄ、ｎＦ、ｎＣを用いてνｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）と表される。
上記光学ガラスのアッベ数νｄは５０未満であり、好ましくは４９以下であり、より好ましくは４８以下であり、更に好ましくは４７以下であり、一層好ましくは４６以下であり、より一層好ましくは４５以下である。上記光学ガラスは、従来のフツリン酸ガラスでは実現困難であった上記範囲のアッベ数νｄを有する高分散ガラスである点で、光学素子材料として有用である。また、上記光学ガラスのアッベ数νｄは、ガラスの熱的安定性を良好に維持するという観点からは、例えば３３以上、３４以上、３５以上または３６以上であることができる。

＜ガラス転移温度Ｔｇ＞
上記光学ガラスは、ガラス転移温度Ｔｇが５５０℃以下の光学ガラスである。ガラス転移温度が低いと、ガラスを再加熱、軟化してプレス成形する際の加熱温度を低くすることができる。その結果、ガラスとプレス成形型との融着を抑制しやすくなる。また加熱温度を低くすることができるので、ガラスの加熱装置、プレス成形型等の熱的消耗を低減することもできる。更に、ガラスのアニール温度も低くすることができるので、アニール炉の寿命を延ばすことができる。ガラス転移温度は、好ましくは５４０℃以下であり、より好ましくは５３０℃以下であり、更に好ましくは５２０℃以下である。また、ガラス転移温度Ｔｇは、例えば、４００℃以上、４５０℃以上または４８０℃以上とすることができる。

上記範囲のｄｎ／ｄＴ、アッベ数νｄおよびガラス転移温度Ｔｇは、以下に詳述するようにガラス組成を調整することによって実現することができる。

＜ガラス組成＞
本発明および本明細書において、カチオン成分の含有量および合計含有量は特記しない限りカチオン％で表示するものとし、アニオン成分の含有量および合計含有量は特記しないアニオン％で表示するものとする。
ここで、「カチオン％」とは、「（注目するカチオンの個数／ガラス成分のカチオンの総数）×１００」で算出される値であって、注目するカチオン量のカチオン成分の総量に対するモル百分率を意味する。
また、「アニオン％」とは、「（注目するアニオンの個数／ガラス成分のアニオンの総数）×１００」で算出される値であって、注目するアニオン量のアニオン成分の総量に対するモル百分率を意味する。
カチオン成分同士の含有量のモル比は、注目するカチオン成分のカチオン％表示による含有量の比に等しく、アニオン成分同士の含有量のモル比は、注目するアニオン成分のアニオン％表示による含有量の比に等しい。
カチオン成分の含有量とアニオン成分の含有量のモル比は、すべてのカチオン成分とすべてのアニオン成分の総量を１００モル％としたときの注目する成分同士の含有量（モル％表示）の比率である。
なお、各成分の含有量は、公知の方法、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）、イオンクロマトグラフィ法等により定量することができる。

Ｐ^５＋は、ネットワーク形成成分としての働きがある。Ａｌ^３＋は、ガラスの熱的安定性を維持し、化学的耐久性や加工性を改善する働きをする成分である。ガラスの熱的安定性を良好に維持する上から、Ｐ^５＋の含有量に対するＡｌ^３＋の含有量のモル比（Ａｌ^３＋／Ｐ^５＋）は０．３０以上であることが好ましい。アッベ数を維持した状態で、屈折率を高める上で、モル比（Ａｌ^３＋／Ｐ^５＋）を０．３０以上とすることは効果的である。
モル比（Ａｌ^３＋／Ｐ^５＋）の好ましい下限は０．５である。一方、ガラスの熱的安定性を良好に維持する上から、モル比（Ａｌ^３＋／Ｐ^５＋）の好ましい上限は２、より好ましい上限は１である。

Ｎｂ^５＋は、上記光学ガラスに高分散特性を付与するうえで有用な成分である。また、Ｎｂ^５＋は、Ｐ^５＋ともにネットワーク形成成分としてガラスの熱的安定性を維持するとともに、部分分散比を増加させる働きがある。こうした効果を得るために、Ｎｂ^５＋の含有量は８％以上であることが好ましい。Ｎｂ^５＋の含有量のより好ましい下限は９％、更に好ましい下限は１０％、一層好ましい下限は１１％、より一層好ましい下限は１２％である。一方、Ｎｂ^５＋の含有量が過剰になるとガラス熔融時の揮発性が著しくなり、ガラスの均質性が低下する傾向が生じる。そのため、Ｎｂ^５＋の含有量の好ましい上限は２５％、より好ましい上限は２３％、更に好ましい上限は２０％である。

ガラスの熱的安定性を維持する上から、Ｐ^５＋およびＮｂ^５＋の合計含有量（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋）は、好ましくは３５％以上であり、より好ましくは３８％であり、更に好ましくは４０％である。Ｐ^５＋およびＮｂ^５＋の合計含有量（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋）の好ましい上限は６０％であり、より好ましい上限は５８％であり、更に好ましい上限は５５％であり、一層好ましい上限は５３％である。

Ａｌ^３＋とＮｂ^５＋は共にガラスに化学的耐久性向上に寄与する働きをする。ガラスに優れた化学的耐久性を付与する上から、Ａｌ^３＋およびＮｂ^５＋の合計含有量は１５％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、２５％以上であることが更に好ましく、２８％以上であることが一層好ましい。Ａｌ^３＋およびＮｂ^５＋の合計含有量は、熱的安定性を維持する上からは、４５％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。

Ｏ^２−の含有量は、高分散特性を得る観点から、８０％以下であることが好ましく、７８％以下であることがより好ましく、７５％以下であることが更に好ましい。また、Ｏ^２−は、ガラスの熱的安定性を維持する働きをする。ガラスの熱的安定性を維持する観点から、Ｏ^２−の含有量は、４０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、６０％以上であることが更に好ましい。

Ｆ⁻は、ガラスに異常分散性を付与する働きや、ガラス転移温度を低下させたり、化学的耐久性を改善する働きがある。これらの働きを得る観点から、Ｆ⁻の含有量は２０アニオン％以上であることが好ましく、２３％以上であることがより好ましく、２５％以上であることが更に好ましい。一方、ガラスの熱的安定性の維持の観点から、Ｆ⁻の含有量は６０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましく、４０％以下であることが更に好ましい。

Ｐ^５＋およびＮｂ^５＋の合計含有量に対するＯ^２−の含有量のモル比（Ｏ^２−／（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋））は、ガラス熔融時の揮発性を抑制するという観点からは２．５以上であることが好ましく、２．６以上であることがより好ましく、２．７以上であることが更に好ましい。一方、ガラスの熱的安定性を維持する上から、モル比（Ｏ^２−／（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋））は、３．５以下であることが好ましく、３．４以下であることがより好ましく、３．３以下であることが更に好ましい。

アルカリ土類金属成分、すなわち、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋およびＢａ^２＋は、ガラスの粘性や屈折率を調整し、熱的安定性を向上させる働きをする成分である。上記効果を得るために、アルカリ土類金属成分の合計含有量Ｒ^２＋（Ｍｇ^２＋＋Ｃａ^２＋＋Ｓｒ^２＋＋Ｂａ^２＋）は２０％以上であることが好ましく、２３％以上であることがより好ましく、２５％以上であることが更に好ましい。
一方、アルカリ土類金属成分の合計含有量Ｒ^２＋が過剰になると熱的安定性が低下する傾向を示すため、アルカリ土類金属成分の合計含有量Ｒ^２＋は、５０％以下であることが好ましく、４５％以下であることがより好ましく、４０％以下であることが更に好ましく、３５％以下であることが一層好ましい。

上記光学ガラスは、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙ^３＋、Ｌｕ^３＋およびＹｂ^３＋からなる群から選ばれる希土類成分を一種以上含んでもよく、含まなくてもよい。
ガラスの比重の増大を抑えるとともに、一定の屈折率に対して分散を高める上で、Ａｌ^３＋の含有量に対するＬａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙ^３＋、Ｌｕ^３＋およびＹｂ^３＋の合計含有量（Ｌａ^３＋＋Ｇｄ^３＋＋Ｙ^３＋＋Ｌｕ^３＋＋Ｙｂ^３＋）のモル比（（Ｌａ^３＋＋Ｇｄ^３＋＋Ｙ^３＋＋Ｌｕ^３＋＋Ｙｂ^３＋）／Ａｌ^３＋）は、０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましく、０．１であることが更に好ましい。モル比（（Ｌａ^３＋＋Ｇｄ^３＋＋Ｙ^３＋＋Ｌｕ^３＋＋Ｙｂ^３＋）／Ａｌ^３＋）は０であってもよい。

次に、個々の成分の含有量について説明する。

Ｐ^５＋は、フツリン酸ガラスにおいてガラスのネットワークを形成する必須成分である。熱的安定性を良好に維持する上から、Ｐ^５＋の含有量の好ましい下限は５％、より好ましい下限は１０％、更に好ましい下限は２０％である。化学的耐久性を良好に維持し、低分散性、異常部分分散性を維持する上から、Ｐ^５＋の含有量の好ましい上限は４０％、より好ましい上限は３８％、更に好ましい上限は３５％である。

Ａｌ^３＋は、熱的安定性、化学的耐久性、加工性を向上させる働きをする成分であり、屈折率を高める働きもする。上記の観点から、Ａｌ^３＋の含有量の好ましい下限は５％、より好ましい下限は７％、更に好ましい下限は９％、一層好ましい下限は１１％である。上記の観点から、Ａｌ^３＋の含有量の好ましい上限は４０％、より好ましい上限は３８％、更に好ましい上限は３６％、一層好ましい上限は３４％である。

原子％で表示されるガラス組成において、Ａｌ^３＋の含有量に対するＯ^２−の含有量の比Ｏ^２−／Ａｌ^３＋は、１２未満であることが好ましく、１０未満であることがより好ましく、９未満であることが更に好ましく、８未満であることが一層好ましい。Ｏ^２−の含有量が多くなるとＦ⁻の含有量が相対的に減少し、ガラス転移温度が上昇傾向を示す。一方、Ａｌ^３＋は、上記の通り、熱的安定性、化学的耐久性、加工性を向上させ、所望の光学特性を有する上で有用な成分である。Ａｌ^３＋の効果を十分に得つつ、ガラス転移温度の上昇を抑えるためには、原子％で表示されるガラス組成におけるＡｌ^３＋の含有量に対するＯ^２−の含有量の比Ｏ^２−／Ａｌ^３＋が上記範囲であることが好ましい。上記の比Ｏ^２−／Ａｌ^３＋の下限については、Ａｌ^３＋の含有量が相対的に増加することによる耐失透性の低下を抑制する観点からは、例えば２以上または３以上を目安とすることができる。
なお、原子％で表示されるガラス組成における各成分の含有量は、全カチオン成分と全アニオン成分の合計含有量を１００モル％としたときの各成分の含有量をモル百分率で表した値として算出される。

Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋の個々の成分の好ましい含有量は次のとおりである。
Ｍｇ^２＋の含有量の好ましい範囲は０〜１０％、より好ましい範囲は０〜８％である。
Ｃａ^２＋の含有量の好ましい範囲は０〜２０％、より好ましい範囲は０〜１５％である。
Ｓｒ^２＋の含有量の好ましい範囲は０〜４０％、より好ましい範囲は０〜３０％である。
Ｂａ^２＋の含有量の好ましい下限は５％、より好ましい下限は１０％、好ましい上限は５０％、より好ましい上限は４０％である。

Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙ^３＋、Ｌｕ^３＋の個々の好ましい含有量は次のとおりである。
Ｌａ^３＋の含有量の好ましい範囲は０〜５％、より好ましい範囲は０〜３％である。
Ｇｄ^３＋の含有量の好ましい範囲は０〜５％、より好ましい範囲は０〜３％である。
Ｙ^３＋の含有量の好ましい範囲は０〜５％、より好ましい範囲は０〜３％である。
Ｌｕ^３＋の含有量の好ましい範囲は０〜５％、より好ましい範囲は０〜３％である。

Ｙｂ^３＋は、赤外域において光吸収を有するため、赤外光による撮像のための使用には好ましくない。したがって、Ｙｂ^３＋の含有量は、他の希土類成分の合計含有量とのモル比（Ｙｂ^３＋／（Ｌａ^３＋＋Ｇｄ^３＋＋Ｙ^３＋＋Ｌｕ^３＋＋Ｙｂ^３＋））を用いて以下のように制限することが好ましい。すなわち、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙ^３＋、Ｌｕ^３＋およびＹｂ^３＋の合計含有量に対するＹｂ^３＋の含有量のモル比（Ｙｂ^３＋／（Ｌａ^３＋＋Ｇｄ^３＋＋Ｙ^３＋＋Ｌｕ^３＋＋Ｙｂ^３＋））を０．５以下とすることが好ましく、０．１以下とすることがより好ましく、０とすること（Ｙｂ^３＋の含有量が０％であること）が更に好ましい。

Ｚｎ^２＋は、屈折率を維持しつつ熱的安定性を向上させる働きを有し、その含有量は０〜１０％の範囲とすることが好ましい。Ｚｎ^２＋の含有量のより好ましい上限は８％であり、更に好ましい上限は５％である。Ｚｎ^２＋の含有量は０％であってもよい。

アルカリ金属成分は、ガラスの粘性を調整したり、熱的安定性を向上させたりする働きを有するカチオン成分である。アルカリ金属成分の合計含有量Ｒ^＋が過剰になると熱的安定性が低下する。そのため、アルカリ金属成分の合計含有量Ｒ^＋は、０〜３０％であることが好ましい。上記の観点から、Ｒ^＋のより好ましい範囲は０〜２０％、更に好ましい範囲は０〜１５％である。Ｒ^＋の上限は、一層好ましくは１０％、より一層好ましくは８％、更に一層好ましくは７％である。また、ガラスに優れた化学的耐久性を付与する上からも、Ｒ^＋を上記の範囲にすることが好ましい。
一方、ガラス転移温度を低くする観点から、Ｒ^＋の好ましい下限は１％、より好ましい下限は２％、更に好ましい下限は３％である。
アルカリ金属成分Ｒ^＋として、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｒｂ^＋、Ｃｓ^＋を示すことができる。Ｒｂ^＋、Ｃｓ^＋は他のアルカリ金属成分と比較し、ガラスの比重増大を招きやすい。
したがって、Ｒｂ^＋の含有量は０〜３％であることが好ましく、０〜２％であることがより好ましく、０〜１％であることが更に好ましく、０％であってもよい。
Ｃｓ^＋の含有量は０〜３％であることが好ましく、０〜２％であることがより好ましく、０〜１％であることが更に好ましく、０％であってもよい。
ガラスの熱的安定性を維持する上から、Ｌｉ^＋の含有量の好ましい範囲は０〜３０％、より好ましい範囲は２〜２０％、更に好ましい範囲は３〜１０％であり、一層好ましい範囲は３〜７％であり、より一層好ましい範囲は３〜５％である。
ガラスの熱的安定性を維持する上から、Ｎａ^＋の含有量の好ましい範囲は０〜１０％、より好ましい範囲は０〜８％、更に好ましい範囲は０〜６％である。
ガラスの熱的安定性を維持する上から、Ｋ^＋の含有量の好ましい範囲は０〜１０％、より好ましい範囲は０〜８％、更に好ましい範囲は０〜６％である。

Ｓｉ^４＋、Ｔｉ^４＋、Ｗ^６＋、Ｂｉ^３＋、Ｚｒ^４＋は、少量であれば含有させることができるが、過剰に含有させると熔融性や熱的安定性が低下する。したがって、Ｓｉ^４＋、Ｔｉ^４＋、Ｗ^６＋、Ｚｒ^４＋の含有量は、それぞれ、０〜５％の範囲とすることが好ましく、０〜３％の範囲とすることがより好ましく、０〜１％の範囲にすることが更に好ましく、０％としてもよい。

Ｂ^３＋は、少量の含有でも著しい揮発性を示す。揮発を助長させないためにＢ^３＋の含有量を２％以下とすることが好ましい。Ｂ^３＋の含有量の好ましい範囲は０〜１％、より好ましい範囲は０〜０．１％であり、０％であることが更に好ましい。

ガラス熔融装置に取り付けられているパイプから熔融ガラスを流出する際、パイプ外周へのガラス融液の濡れ上がりを抑制し、濡れ上がりによるガラスの品質低下を抑制するために、Ｃｌ⁻を含有させることが有効である。Ｃｌ⁻の含有量の好ましい範囲は０〜１％、より好ましい範囲は０〜０．５％、更に好ましい範囲は０〜０．３％である。Ｃｌ⁻には清澄剤としての効果もある。

この他、清澄剤としてＳｂ^３＋、Ｃｅ^４＋等を少量添加することもできる。清澄剤の総量は０％以上であることができ、１％未満とすることが好ましい。例えば、Ｓｂ^３＋およびＣｅ^４＋の合計含有量は、０％以上であることができ、１％未満であることが好ましい。

Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｔｈは、環境負荷が懸念される成分である。
そのため、上記光学ガラスは、Ｐｂ、Ｃｄ、ＡｓおよびＴｈの少なくとも一つを実質的に含まないことが好ましい。
Ｐｂ^２＋の含有量が０〜０．５％であることが好ましく、０〜０．１％であることがより好ましく、０〜０．０５％であることが一層好ましく、Ｐｂ^２＋を実質的に含まないことが特に好ましい。
Ｃｄ^２＋の含有量が０〜０．５％であることが好ましく、０〜０．１％であることがより好ましく、０〜０．０５％であることが一層好ましく、Ｃｄ^２＋を実質的に含まないことが特に好ましい。
Ａｓ^３＋の含有量が０〜０．１％であることが好ましく、０〜０．０５％であることがより好ましく、０〜０．０１％であることが一層好ましく、Ａｓ^３＋を実質的に含まないことが特に好ましい。
Ｔｈ^４＋の含有量が０〜０．１％であることが好ましく、０〜０．０５％であることがより好ましく、０〜０．０１％であることが一層好ましく、Ｔｈ^４＋を実質的に含まないことが特に好ましい。

上記光学ガラスは、好ましくは、可視領域の広い範囲にわたり高い透過率を示すことができる。こうした特長を活かすには、上記光学ガラスは着色剤を含まないことが好ましい。着色剤としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｖ等を例示することができる。上記光学ガラスは、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｅｕ、Ｎｄ、ＥｒおよびＶの少なくとも一つを実質的に含まないことが好ましい。カチオン％表示によるＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｖの含有量の範囲は、いずれの元素とも、１００ｐｐｍ未満であることが好ましく、０〜８０ｐｐｍであることがより好ましく、０〜５０ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、実質的に含まれないことが特に好ましい。ここでｐｐｍとはカチオンｐｐｍのことである。
また、Ｈｆ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｔｂは、高価な成分である。そのため、光学ガラスは、Ｈｆ、Ｇａ、Ｇｅ、ＴｅおよびＴｂの少なくとも一つを実質的に含まないことが好ましい。カチオン％表示によるＨｆ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｔｂの含有量の範囲は、いずれの元素とも、０〜０．１％であることが好ましく、０〜０．０５％であることがより好ましく、０〜０．０１％であることが更に好ましく、０〜０．００５％であることが一層好ましく、０〜０．００１％であることがより一層好ましく、実質的に含まれないことが特に好ましい。
上記光学ガラスは、Ｈｆ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｔｂを導入することなく、各種特性を示すことができる。

＜ガラス特性＞
ガラス特性に関して、上記光学ガラスは、０℃^−１未満のｄｎ／ｄＴ、５５０℃以下のガラス転移温度Ｔｇおよび５０未満のアッベ数νｄを有する。以下に、上記光学ガラスが有し得るガラス特性について更に説明する。

（部分分散比Ｐｇ，Ｆ）
上記光学ガラスは、好ましくは、正の異常分散性を有する。
正の異常分散性の指標としては、部分分散比Ｐｇ，Ｆが使用されている。部分分散比Ｐｇ，Ｆは、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率ｎＦ、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）におけるｎＣならびにｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）における屈折率ｎｇを用い、次式のように表される。
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ） ・・・（１）
上記光学ガラスは、一態様では、アッベ数νｄと部分分散比Ｐｇ，Ｆが下記（２）式を満たすことが好ましい。
Ｐｇ，Ｆ ＞ −０．０００４νｄ＋０．５７１８ ・・・（２）
アッベ数νｄと部分分散比Ｐｇ，Ｆが上記（２）式を満たす光学ガラスは、高次の色収差補正用の光学ガラスとして好適である。

（透過率）
上記光学ガラスは、好ましくは着色が極めて少なく、カメラレンズ等の撮像用の光学素子や、プロジェクタ等の投射用の光学素子の材料として好適である。
上記光学ガラスの好ましい態様は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ、厚さ１０ｍｍにおける内部透過率が９６．５％以上のガラスである。
上記内部透過率の好ましい範囲は９７％以上、更に好ましい範囲は９８％以上、一層好ましい範囲は９９％以上である。
なお、レーザー用ガラス等の発光イオン、例えばＮｄ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｖ等を含むガラスは、可視領域に吸収を有するため、カメラレンズ等の撮像用の光学素子や、プロジェクタ等の投射用の光学素子の材料には向いていない。

（液相温度）
上記光学ガラスの好ましい態様は、液相温度が１０００℃以下の光学ガラスである。液相温度が低いと、ガラスの熔融、成形温度を低下させることができる。その結果、熔融、成形時のガラスの揮発性を低減することができ、脈理の発生、光学特性の変動を抑制することができる。
液相温度のより好ましい範囲は９５０℃以下、更に好ましい範囲は９００℃以下である。

（比重）
上記光学ガラスは、部分分散比を増加させるものの比重も増加させる希土類に頼らず、主としてＮｂ^５＋の含有により部分分散比を高めることができ、部分分散比が大きいフツリン酸ガラスの中で比較的小さい比重を有することができる。
上記光学ガラスの好ましい態様は、比重が４．３以下の光学ガラスである。比重を小さくすることにより光学素子を軽量化することができる。
比重のより好ましい範囲は４．２以下、更に好ましい範囲は４．１以下である。比重は、例えば３．５以上であることができる。

（屈折率ｎｄ）
上記光学ガラスの屈折率ｎｄは、特に限定されるものではない。一態様では、屈折率ｎｄは、例えば１．５８以上、好ましくは１．６０以上、より好ましくは１．６２以上であることができる。また、屈折率ｎｄは、例えば１．７０以下であることができるが、これを上回ることもできる。

＜ガラスの製造方法＞
上記光学ガラスは、例えば所要の特性が得られるようにガラス原料を調合、熔融、成形することにより得ることができる。ガラス原料としては、例えばリン酸塩、フッ化物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等を用いればよい。ガラスの熔融法、成形法については公知の方法を用いればよい。

［プレス成形用ガラス素材とその製造方法およびガラス成形体の製造方法］
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、上記光学ガラスからなるガラス成形体、おおびそれらの製造方法を提供することができる。
プレス成形用ガラス素材とは、加熱して、プレス成形に供されるガラス塊を意味する。
プレス成形用ガラス素材の例としては、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子ブランクをプレス成形するためのガラス素材（プレス成形用ガラスゴブ）等のプレス成形品の質量に相当する質量を有するガラス塊を示すことができる。
プレス成形用ガラス素材は、ガラス成形体を加工する工程を経て作製される。ガラス成形体は上記のようにガラス原料を加熱、熔融し、得られた熔融ガラスを成形して作製することができる。ガラス成形体の加工法としては、切断、研削、研磨等を例示することができる。

［光学素子ブランクとその製造方法］
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子ブランクを提供することができる。光学素子ブランクは、製造しようとする光学素子の形状に近似する形状を有するガラス成形体である。光学素子ブランクは、製造しようとする光学素子の形状に加工によって除去する加工代を加えた形状にガラスを成形する方法等により作製すればよい。例えば、プレス成形用ガラス素材を加熱、軟化してプレス成形する方法（リヒートプレス法）、公知の方法で熔融ガラス塊をプレス成形型に供給しプレス成形する方法（ダイレクトプレス法）等により光学素子ブランクを作製することができる。

［光学素子とその製造方法］
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子を提供することができる。光学素子の種類としては、球面レンズ、非球面レンズ等のレンズ、プリズム、回折格子等を例示することができる。レンズの形状としては、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ等の諸形状を示すことができる。光学素子は、上記光学ガラスからなるガラス成形体を加工する工程を含む方法により製造することができる。加工としては、切断、切削、粗研削、精研削、研磨等を例示することができる。上記光学素子により、温度変化に対する性能（例えば結像性能等）の変化が少ない光学系を構成することができる。

以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。ただし、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。

（実施例１）
表１に示すガラス組成になるように、各成分を導入するための原料としてそれぞれ相当するリン酸塩、フッ化物、酸化物等を用い、原料を秤量し、十分に混合して調合原料とした。
この調合原料を白金製の坩堝に入れ、加熱、熔融した。熔融後、熔融ガラスを鋳型に流し込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニール処理した後、炉内で室温まで放冷することにより、表１に示す各光学ガラスを得た。
得られた光学ガラスを光学顕微鏡により拡大観察したところ、結晶の析出、白金粒子等の異物、泡は認められず、脈理も見られなかった。
このようにして得られた光学ガラスの諸特性を表１に示す。
光学ガラスの諸特性は、以下に示す方法により測定した。

（１）屈折率ｎｄ、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣおよびアッベ数νｄ
降温速度−３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、屈折率ｎｄ、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣ、アッベ数νｄを測定した。

（２）部分分散比Ｐｇ，Ｆ
上記（１）で求めた屈折率ｎｇ、ｎＦ、ｎＣから、部分分散比Ｐｇ，Ｆを算出した。

（３）ガラス転移温度Ｔｇ
ＮＥＴＺＳＣＨ社製の示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ３３００）を使用し、昇温速度１０℃／分にしてガラス転移温度Ｔｇを測定した。

（４）屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴ
直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状の試料を作製し、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザーを用いて、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ１８−２００８「光学ガラスの屈折率の温度係数の測定方法」にしたがい、波長６３２．８ｎｍにおける相対屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴを干渉法により測定した。詳しくは、試料温度を−４０℃から８０℃まで２０℃間隔で昇温し（昇温速度：約１℃／分）、試料温度と干渉縞の移動本数を連続して測定して得られた結果から、温度２０〜４０℃における屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴを求めた。

（５）比重
アルキメデス法により比重を測定した。

（６）液相温度ＬＴ
白金坩堝内にガラス５０ｇを入れ、白金の蓋をした状態で１１００℃、２０分後で熔解した後、所定の温度で２時間保持した。２時間保持した後のガラスを観察し、結晶析出の有無から液相温度ＬＴを求めた。
表１に示す各ガラスについて、上記の方法によりガラスを８５０℃で２時間保持した後、目視および光学顕微鏡を用いた拡大観察（１００倍）を行った結果、結晶の析出は認められなかった。
したがって、表１に示す各ガラスの液相温度ＬＴは１０００℃以下である。

（７）透過率
表１に示す実施例の各ガラスについて、日本光学硝子工業会規格の内部透過率測定（ＪＯＧＩＳ−１７）に従い、厚さ１０ｍｍでの内部透過率を測定したところ、すべての実施例のガラスは９６．５０％以上の透過率を有していた。

以上の結果を、表１（表１−１、表１−２）に示す。

（注）正の値の場合は、下記式を満たす。
Ｐｇ，Ｆ＞−０．０００４νｄ＋０．５７１８

（注）正の値の場合は、下記式を満たす。
Ｐｇ，Ｆ＞−０．０００４νｄ＋０．５７１８

表１中の実施例の原子％で表示されるガラス組成を、表２（表２−１、表２−２）に示す。

（実施例２）
上記実施例１の各光学ガラスを用いて、前述の公知の方法により、レンズブランクを作製した。作製されたレンズブランクを研削、研磨して各種レンズ（両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ）を作製した。
いずれのレンズも軽量であって、高次の色収差補正に好適なものである。
実施例２の各レンズを屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが正の光学ガラスからなるレンズと組み合わせることにより、ｄｎ／ｄＴが正の光学ガラスからなるレンズのみを用いて構成された光学系と比べて温度変化に対する結像性能の変化が少なく結像性能が安定な光学系を構成することができる。

最後に、前述の各態様を総括する。

一態様によれば、屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが０℃^−１未満であり、ガラス転移温度Ｔｇが５５０℃以下であり、かつアッベ数νｄが５０未満のフツリン酸ガラスである光学ガラスが提供される。

上記光学ガラスは、屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが負の値であり、かつ従来のフツリン酸ガラスでは実現困難であった高分散特性を有するフツリン酸ガラスである点で、光学素子材料として有用である。更に、上記光学ガラスはガラス転移温度Ｔｇが５５０℃以下であるため、プレス成形に適する、

一態様では、上記光学ガラスのＮｂ^５＋の含有量は、８カチオン％以上であることができる。

一態様では、上記光学ガラスのＰ^５＋およびＮｂ^５＋の合計含有量（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋）は、３５カチオン％以上であることができる。

一態様では、上記光学ガラスのモル比（Ｏ^２−／（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋））は、３．５以下であることができる。

一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子が提供される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上述の例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかるガラスを得ることができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の２つ以上を任意に組み合わせることは、もちろん可能である。

Claims (5)

1. 屈折率の温度係数ｄｎ／ｄＴが０℃^−１未満であり、ガラス転移温度Ｔｇが５５０℃以下であり、かつアッベ数νｄが５０未満のフツリン酸ガラスである光学ガラス。
2. Ｎｂ^５＋の含有量が８カチオン％以上である、請求項１に記載の光学ガラス。
3. Ｐ^５＋およびＮｂ^５＋の合計含有量（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋）が３５カチオン％以上である、請求項１または２に記載の光学ガラス。
4. モル比（Ｏ^２−／（Ｐ^５＋＋Ｎｂ^５＋））が３．５以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
5. 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。