JP2023032973A - 化学強化光学ガラス - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の光学ガラスに求められる屈折率、アッベ数、透過率を維持しつつ、耐衝撃性を向上させた硬度の高い化学強化光学ガラスの提供。【解決手段】表面に圧縮応力層を有し、酸化物換算の質量％で、ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。【選択図】図１
Description
本発明は表面に圧縮応力層を有する化学強化光学ガラスに関する。
近年、プロジェクター付眼鏡、眼鏡型ディスプレイ、ゴーグル型ディスプレイ、仮想現実表示装置、拡張現実表示装置、虚像表示装置等のＡＲ（仮想現実）やＶＲ（バーチャル・リアリティ）等に利用するウェアラブル端末、車載用カメラ等が注目されている。
このようなウェアラブル端末や車載用カメラ等は過酷な外部環境下で使用されることが想定されるため、従来の光学ガラスに求められる高い屈折率、アッベ数を維持しつつ、これらの機器がより過酷な使用に耐え得るよう、耐衝撃性が高く割れ難い、より高い硬度を有する光学ガラスが求められている。
特許文献１には、光学機器のデジタル化や高精細化を課題とした、屈折率（ｎｄ）が１．７以上、アッベ数（νｄ）が２０以上３０以下の高屈折率高分散ガラスが開示されているが、過酷な外部環境において使用されることは想定されておらず、耐衝撃性を課題とした硬度の高い光学ガラスについては開示されていない。また、特許文献１の出願等時には、ＶＲやＡＲ等の現代の最先端テクノロジーが一般的に普及されておらず、さらに、自動車の自動運転や安全性確保の「周辺認知用センサ」の主役となる車載用カメラの普及も近年急増してきた用途であることから、特許文献１の出願時には耐衝撃性を向上させた硬度の高い光学ガラスは想定されていなかった。
さらに、耐衝撃性を向上させた高強度の光学ガラスであれば、光学レンズに使用するガラスを薄くすることが可能となるため、光学レンズを薄型化、小型化することができる。
本発明は、従来の光学ガラスに求められる屈折率、アッベ数を維持しつつ、耐衝撃性を向上させた硬度の高い光学ガラスを得ることにある。
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、光学ガラスに化学強化を施すことで表面に圧縮応力層を有するガラス基板が、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上の耐衝撃性を備える高硬度の光学ガラスを得るのに適したガラス組成と配合を見出し、本発明を完成するに至った。
さらに、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、光学ガラスに化学強化を施すことで表面に圧縮応力層を有するガラス基板が１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
となる高硬度の光学ガラスを得るのに適したガラス組成と配合を見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明は以下を提供する。
さらに、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、光学ガラスに化学強化を施すことで表面に圧縮応力層を有するガラス基板が１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
となる高硬度の光学ガラスを得るのに適したガラス組成と配合を見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明は以下を提供する。
（１）
表面に圧縮応力層を有し、
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、
ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、
Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、
１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。
表面に圧縮応力層を有し、
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、
ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、
Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、
１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。
（２）
表面に圧縮応力層を有し、
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、
ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、
Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、
１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。
表面に圧縮応力層を有し、
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、
ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、
Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、
１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。
（３）
酸化物換算の質量％で、
Ｎｂ２Ｏ５成分を３．０～２０．０％、
ＢａＯを０～２０．０％さらに含有する、（１）または（２）に記載の化学強化光学ガラス。
酸化物換算の質量％で、
Ｎｂ２Ｏ５成分を３．０～２０．０％、
ＢａＯを０～２０．０％さらに含有する、（１）または（２）に記載の化学強化光学ガラス。
（４）
酸化物換算の質量％で、
Ａｌ２Ｏ３を０～１５．０％、
ＺｒＯ２を０～１５．０％、
Ｌｉ２Ｏを０～１０．０％、
Ｋ２Ｏを０～１５．０％、
Ｓｂ２Ｏ３を０～１．０％さらに含有する、（１）から（３）に記載の化学強化光学ガラス。
酸化物換算の質量％で、
Ａｌ２Ｏ３を０～１５．０％、
ＺｒＯ２を０～１５．０％、
Ｌｉ２Ｏを０～１０．０％、
Ｋ２Ｏを０～１５．０％、
Ｓｂ２Ｏ３を０～１．０％さらに含有する、（１）から（３）に記載の化学強化光学ガラス。
（５）
アッベ数（νｄ）が２０．０～３３．０であることを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載の化学強化光学ガラス。
アッベ数（νｄ）が２０．０～３３．０であることを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載の化学強化光学ガラス。
本発明によれば、高い屈折率、アッベ数を維持しつつ、耐衝撃性を向上させた硬度の高い、圧縮応力層を有する化学強化光学ガラスを提供することができる。
本発明の化学強化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。本明細書中において、各成分の含有量は、特に断りがない限り、全て酸化物換算組成の全質量に対する質量％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」は、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量数を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。
［ガラス成分］
本発明の化学強化光学ガラスは、表面に圧縮応力層を有し、酸化物換算の質量％で、ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有することを特徴とする。
本発明の化学強化光学ガラスは、表面に圧縮応力層を有し、酸化物換算の質量％で、ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有することを特徴とする。
［必須成分、任意成分について］
ＳｉＯ２成分は、ガラスの網目構造を形成する成分であり、光学ガラスとして好ましくない失透（結晶物の発生）を低減する成分であり、本発明の化学強化光学ガラスの必須成分である。
特に、ＳｉＯ２成分の含有量を２０．０％以上にすることで、強度が高く、安定的な光学ガラスを作製することができる。従って、ＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％以上、より好ましくは２３．０％以上、さらに好ましくは２５．０％超を下限とする。
他方で、ＳｉＯ２成分の含有量を５０．０％以下にすることで、過剰な粘性の上昇や熔融性の悪化を抑えられ、且つ屈折率の低下を抑制することが出来る。また、化学強化の低下を抑えることができる。従って、ＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは５０．０％以下、より好ましくは４７．０％以下、さらに好ましくは４３．０％以下を上限とする。
ＳｉＯ２成分は、ガラスの網目構造を形成する成分であり、光学ガラスとして好ましくない失透（結晶物の発生）を低減する成分であり、本発明の化学強化光学ガラスの必須成分である。
特に、ＳｉＯ２成分の含有量を２０．０％以上にすることで、強度が高く、安定的な光学ガラスを作製することができる。従って、ＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％以上、より好ましくは２３．０％以上、さらに好ましくは２５．０％超を下限とする。
他方で、ＳｉＯ２成分の含有量を５０．０％以下にすることで、過剰な粘性の上昇や熔融性の悪化を抑えられ、且つ屈折率の低下を抑制することが出来る。また、化学強化の低下を抑えることができる。従って、ＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは５０．０％以下、より好ましくは４７．０％以下、さらに好ましくは４３．０％以下を上限とする。
ＴｉＯ２成分は、屈折率を高めるとともに化学的耐久性（耐酸性）を高める成分であり、本発明の化学強化光学ガラスの必須成分である。
特に、ＴｉＯ２成分の含有量を１０．０％以上にすることで、所望のガラスの屈折率、アッベ数等を達成することができる。従って、ＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは１０．０％以上、より好ましくは１３．０％以上、さらに好ましくは１５．０％超を下限とする。
他方で、ＴｉＯ２成分の含有量を４５．０％以下にすることでガラスの失透性やガラスの可視光（特に波長５００ｎｍ以下）に対する透過率の低下を抑えることができる。従って、ＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは４５．０％以下、より好ましくは４０．０％以下、さらに好ましくは３５．０％以下、さらに好ましくは３３．０％以下を上限とする。
特に、ＴｉＯ２成分の含有量を１０．０％以上にすることで、所望のガラスの屈折率、アッベ数等を達成することができる。従って、ＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは１０．０％以上、より好ましくは１３．０％以上、さらに好ましくは１５．０％超を下限とする。
他方で、ＴｉＯ２成分の含有量を４５．０％以下にすることでガラスの失透性やガラスの可視光（特に波長５００ｎｍ以下）に対する透過率の低下を抑えることができる。従って、ＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは４５．０％以下、より好ましくは４０．０％以下、さらに好ましくは３５．０％以下、さらに好ましくは３３．０％以下を上限とする。
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの熔融性を向上する成分であるとともに、後述するように化学強化におけるイオン交換に利用される成分であり、本発明の化学強化光学ガラス中の必須成分である。
特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を０．１％以上にすることで、溶融塩中のイオン半径の大きいカリウム成分（カリウムイオン）と基板中のイオン半径の小さいナトリウム成分（ナトリウムイオン）との交換反応が進行することにより、結果として基板表面に圧縮応力が形成される。従って、Ｎａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは５．０％以上を下限とする。
他方で、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、且つガラスの失透を低減することができる。従って、Ｎａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１７．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１４．０％未満を上限とする。
特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を０．１％以上にすることで、溶融塩中のイオン半径の大きいカリウム成分（カリウムイオン）と基板中のイオン半径の小さいナトリウム成分（ナトリウムイオン）との交換反応が進行することにより、結果として基板表面に圧縮応力が形成される。従って、Ｎａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは５．０％以上を下限とする。
他方で、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、且つガラスの失透を低減することができる。従って、Ｎａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１７．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１４．０％未満を上限とする。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、屈折率を高めるとともに、ガラスを安定化する成分であり、本発明の化学強化光学ガラスの任意成分である。
特に、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量を３．０％以上にすることで、耐失透性を高めることができる。また、化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは３．０％以上、より好ましくは４．０％以上、より好ましくは５．０％超、さらに好ましくは６．０％以上を下限とする。
他方で、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量を２０．０％以下にすることで、過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１７．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１３．０％以下を上限とする。
特に、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量を３．０％以上にすることで、耐失透性を高めることができる。また、化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは３．０％以上、より好ましくは４．０％以上、より好ましくは５．０％超、さらに好ましくは６．０％以上を下限とする。
他方で、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量を２０．０％以下にすることで、過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１７．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１３．０％以下を上限とする。
Ｋ２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの熔融性を調整しつつ、屈折率やアッベ数を調整する成分であり、化学強化においては、表面圧縮応力を向上させることができる成分である。従って、Ｋ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０％以上、より好ましくは０％超、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは２．０％以上を下限とする。
他方で、Ｋ２Ｏ成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、且つガラスの失透を低減できる。従って、Ｋ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは７．５％以下を上限とする。
他方で、Ｋ２Ｏ成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、且つガラスの失透を低減できる。従って、Ｋ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは７．５％以下を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの熔融性を調整しつつ、屈折率やアッベ数を調整する成分であり、化学強化におけるイオン交換に利用される成分である。従って、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０％以上、より好ましくは０％超、より好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．３％以上、さらに好ましくは０．５％以上を下限とする。
他方で、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられ、且つ過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは７．５％以下を上限とする。
他方で、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられ、且つ過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは７．５％以下を上限とする。
ＢａＯ成分は、０％超含有する場合にガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の化学強化光学ガラス中の任意成分である。また、０％超含有することで、化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは０％以上、より好ましくは０％超、より好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは２．０％以上を下限とする。
他方で、ＢａＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで失透性の悪化、化学強化耐性の悪化を抑制し、ガラス表面が脆くなることを抑えることができる。従って、ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１２．０％以下を上限とする。
他方で、ＢａＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで失透性の悪化、化学強化耐性の悪化を抑制し、ガラス表面が脆くなることを抑えることができる。従って、ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１２．０％以下を上限とする。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分は、０％超含有する場合にガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の化学強化光学ガラス中の任意成分である。
他方で、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分のそれぞれの含有量を２０．０％以下にすることで化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分のそれぞれの含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１０．０％以下を上限とする。
特に、生産性という観点では、失透性の悪化を低減できるためＣａＯ成分を好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．３％未満とすることが望ましい。
他方で、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分のそれぞれの含有量を２０．０％以下にすることで化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分のそれぞれの含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１０．０％以下を上限とする。
特に、生産性という観点では、失透性の悪化を低減できるためＣａＯ成分を好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．３％未満とすることが望ましい。
ＺｎＯ成分は、０％超含有する場合にガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の化学強化光学ガラス中の任意成分である。
他方で、ＺｎＯ成分の含有量を１５．０％以下にすることで化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは８．０％未満を上限とする。
他方で、ＺｎＯ成分の含有量を１５．０％以下にすることで化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは８．０％未満を上限とする。
Ａｌ２Ｏ３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの化学的耐久性を高め、熔融ガラスの耐失透性を向上するのに有効な成分であり、本発明の化学強化光学ガラス中の任意成分である。
他方で、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの液相温度を下げて、過剰な含有による失透を低減することができる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
他方で、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラスの液相温度を下げて、過剰な含有による失透を低減することができる。従って、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
ＺｒＯ２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の化学強化光学ガラス中の任意成分である。
他方で、ＺｒＯ２成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ＺｒＯ２成分の過剰な含有による失透を低減することができる。従って、ＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
他方で、ＺｒＯ２成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ＺｒＯ２成分の過剰な含有による失透を低減することができる。従って、ＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
Ｂ２Ｏ３成分は、０％超含有する場合に、安定なガラスの形成を促し、耐失透性を高めることができる任意成分である。
他方で、Ｂ２Ｏ３成分の含有量を１５．０％以下にすることで、Ｂ２Ｏ３成分の過剰な含有による失透を低減することができる。従って、Ｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
他方で、Ｂ２Ｏ３成分の含有量を１５．０％以下にすることで、Ｂ２Ｏ３成分の過剰な含有による失透を低減することができる。従って、Ｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分は、少なくともいずれかの成分を０％超含有することで、屈折率を高め、且つ部分分散比を小さくできる任意成分である。
他方で、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分は、多量に含有すると、液相温度が下がり、ガラスを失透させてしまう。
特に、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分のそれぞれの含有量を１０．０％以下にすることで、失透を低減でき、且つ着色を低減できる。従って、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分のそれぞれの含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下、最も好ましくは３．０％以下を上限とする。
他方で、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分は、多量に含有すると、液相温度が下がり、ガラスを失透させてしまう。
特に、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分のそれぞれの含有量を１０．０％以下にすることで、失透を低減でき、且つ着色を低減できる。従って、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分及びＹｂ２Ｏ３成分のそれぞれの含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは８．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下、最も好ましくは３．０％以下を上限とする。
ＷＯ３成分は、屈折率を高めてアッベ数を低くし且つガラス原料の熔解性を高められる任意成分である。
他方で、ＷＯ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比を上昇し難くでき、且つ、ガラスの着色を低減して内部透過率を高められる。従って、ＷＯ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、最も好ましくは１．０％以下を上限とする。
他方で、ＷＯ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比を上昇し難くでき、且つ、ガラスの着色を低減して内部透過率を高められる。従って、ＷＯ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、最も好ましくは１．０％以下を上限とする。
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの安定性を高められる任意成分である。
他方で、Ｐ２Ｏ５成分の含有量を５．０％以下にすることで、Ｐ２Ｏ５成分の過剰な含有による部分分散比の上昇を低減できる。従って、Ｐ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは５．０％以下、より好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。
他方で、Ｐ２Ｏ５成分の含有量を５．０％以下にすることで、Ｐ２Ｏ５成分の過剰な含有による部分分散比の上昇を低減できる。従って、Ｐ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは５．０％以下、より好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。
Ｔａ２Ｏ５成分は、屈折率を高め、アッベ数及び部分分散比を下げ、且つ耐失透性を高められる任意成分である。
特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、希少鉱物資源であるＴａ２Ｏ５成分の使用量が減り、且つガラスがより低温で熔解し易くなるため、ガラスの生産コストを低減できる。また、これによりＴａ２Ｏ５成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。従って、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。特に、ガラスの材料コストを低減させる観点では、Ｔａ２Ｏ５成分を含有しなくてもよい。
特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、希少鉱物資源であるＴａ２Ｏ５成分の使用量が減り、且つガラスがより低温で熔解し易くなるため、ガラスの生産コストを低減できる。また、これによりＴａ２Ｏ５成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。従って、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。特に、ガラスの材料コストを低減させる観点では、Ｔａ２Ｏ５成分を含有しなくてもよい。
ＧｅＯ２成分は、屈折率を高め、且つ失透を低減できる任意成分である。ＧｅＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、高価なＧｅＯ２成分の使用量が低減されるため、ガラスの材料コストを低減できる。従って、ＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。
Ｇａ２Ｏ３成分は、屈折率を高め、且つ耐失透性を向上できる任意成分である。
他方で、Ｇａ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｇａ２Ｏ３成分の過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｇａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。
他方で、Ｇａ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｇａ２Ｏ３成分の過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｇａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、さらに好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、屈折率を高めてアッベ数を低くでき、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、部分分散比を上昇し難くでき、且つ、ガラスの着色を低減して内部透過率を高めることができる。従って、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、より好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。
ＴｅＯ２成分は、屈折率を高め、部分分散比を低くでき、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。ＴｅＯ２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減して内部透過率を高めることができる。また、高価なＴｅＯ２成分の使用を低減することで、より材料コストの安いガラスを得られる。従って、ＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１０．０％以下、より好ましくは５．０％以下、より好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは１．０％以下を上限とする。特に、ガラスの材料コストを低減させる観点では、ＴｅＯ２成分を含有しなくてもよい。
ＳｎＯ２は、熔解したガラスを清澄（脱泡）でき、且つガラスの可視光透過率を高められる任意成分である。ＳｎＯ２の含有量を１．０％以下にすることで、熔融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を生じ難くすることができる。また、ＳｎＯ２と熔解設備（特にＰｔ等の貴金属）との合金化が低減されるため、熔解設備の長寿命化を図ることができる。従って、ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．１％以下を上限とする。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスを脱泡できる任意成分である。
他方で、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を１．０％以下にすることで、可視光領域の短波長領域における透過率の低下や、ガラスのソラリゼーション、内部品質の低下を抑えられる。従って、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは１．０％未満、より好ましくは０．７％未満、さらに好ましくは０．５％以下、最も好ましくは０．４％以下としてもよい。
他方で、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量を１．０％以下にすることで、可視光領域の短波長領域における透過率の低下や、ガラスのソラリゼーション、内部品質の低下を抑えられる。従って、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは１．０％未満、より好ましくは０．７％未満、さらに好ましくは０．５％以下、最も好ましくは０．４％以下としてもよい。
Ｒｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）は、含有量の和（質量和）が、５．０％以上含有する場合に、ガラスの熔融性を向上することができる。従って、Ｒｎ２Ｏ成分の和は、好ましくは５．０％以上、より好ましくは７．０％以上、さらに好ましくは１０．０％以上を下限とする。
他方で、Ｒｎ２Ｏ成分の含有量の和（質量和）は、３０．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑えられ、且つ過剰な含有による失透を低減できる。従って、好ましくは３０．０％以下、より好ましくは２５．０％以下、さらに好ましくは２３．０％以下、最も好ましくは２０．０％以下を上限とする。
他方で、Ｒｎ２Ｏ成分の含有量の和（質量和）は、３０．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑えられ、且つ過剰な含有による失透を低減できる。従って、好ましくは３０．０％以下、より好ましくは２５．０％以下、さらに好ましくは２３．０％以下、最も好ましくは２０．０％以下を上限とする。
ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有量の和は、０％超とする場合に、低温熔融性を向上させることができる。従って、ＲＯ成分の含有量の和は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは２．０％以上を下限とする。
一方で、ＲＯ成分の含有量の和は、過剰な含有による耐失透性の低下を抑えるために、２０．０％以下が好ましい。従って、ＲＯ成分の質量和は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１４．０％以下、さらに好ましくは１３．０％以下を上限とする。
一方で、ＲＯ成分の含有量の和は、過剰な含有による耐失透性の低下を抑えるために、２０．０％以下が好ましい。従って、ＲＯ成分の質量和は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１４．０％以下、さらに好ましくは１３．０％以下を上限とする。
Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂからなる群より選択される１種以上）は、含有量の和（質量和）が、０％超含有する場合に、高屈折率を得やすくすることができる。
他方で、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有量の和（質量和）は、１５．０％以下とすることで、過剰な含有による失透を低減できる。従って、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
他方で、Ｌｎ２Ｏ３成分の含有量の和（質量和）は、１５．０％以下とすることで、過剰な含有による失透を低減できる。従って、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは５．０％以下を上限とする。
質量和ＴｉＯ２＋ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５は、３０．０％以上とする場合に、屈折率を高めることができる。従って、質量和ＴｉＯ２＋ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５は、好ましくは３０．０％以上、より好ましくは３３．０％以上、さらに好ましくは３５．０％以上を下限とする。
一方で、質量和ＴｉＯ２＋ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５は、６０．０％以下とすることで、ガラスの可視光（特に波長５００ｎｍ以下）に対する透過率の低下を抑えることができる。従って、質量和ＴｉＯ２＋ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５は、好ましくは６０．０％以下、より好ましくは５７．０％以下、さらに好ましくは５５．０％以下、最も好ましくは５０．０％未満を上限とする。
一方で、質量和ＴｉＯ２＋ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５は、６０．０％以下とすることで、ガラスの可視光（特に波長５００ｎｍ以下）に対する透過率の低下を抑えることができる。従って、質量和ＴｉＯ２＋ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５は、好ましくは６０．０％以下、より好ましくは５７．０％以下、さらに好ましくは５５．０％以下、最も好ましくは５０．０％未満を上限とする。
質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏは、０超とする場合に、化学強化を進行しやすくすることができる。従って、質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏは、好ましくは０超、より好ましくは０．１０以上、さらに好ましくは０．２０以上を下限とする。
一方で、質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏを１．００以下とすることで、ガラスの失透を低減することができる。従って、質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏは、好ましくは１．００以下、より好ましくは０．９５以下、より好ましくは０．９０以下を上限とする。
一方で、質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏを１．００以下とすることで、ガラスの失透を低減することができる。従って、質量比Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏは、好ましくは１．００以下、より好ましくは０．９５以下、より好ましくは０．９０以下を上限とする。
質量和Ｎｂ２Ｏ５＋ＢａＯは、８．０％以上とする場合に、化学強化時の塩浴による硬度低下を抑制することができる。従って、質量和Ｎｂ２Ｏ５＋ＢａＯは、好ましくは８．０％以上、より好ましくは１０．０％超、より好ましくは１３．０％以上、さらに好ましくは１５．０％以上を下限とする。
一方で、質量和Ｎｂ２Ｏ５＋ＢａＯは、３０．０％以下とすることで、ガラスの失透性悪化を低減することができる。従って、質量和Ｎｂ２Ｏ５＋ＢａＯは、好ましくは３０．０％以下、より好ましくは２７．０％以下、さらに好ましくは２５．０％以下を上限とする。
一方で、質量和Ｎｂ２Ｏ５＋ＢａＯは、３０．０％以下とすることで、ガラスの失透性悪化を低減することができる。従って、質量和Ｎｂ２Ｏ５＋ＢａＯは、好ましくは３０．０％以下、より好ましくは２７．０％以下、さらに好ましくは２５．０％以下を上限とする。
質量和ＳｉＯ２＋ＲＯは、３５．０％以上とする場合に、安定的な光学ガラスを作製することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋ＲＯは、好ましくは３５．０％以上、より好ましくは３８．０％以上、さらに好ましくは４０．０％以上を下限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋ＲＯは、６０．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑制するとともに、化学強化を起こしやすくすることができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋ＲＯは、好ましくは６０．０％以下、より好ましくは５７．０％以下、さらに好ましくは５４．０％以下を上限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋ＲＯは、６０．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑制するとともに、化学強化を起こしやすくすることができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋ＲＯは、好ましくは６０．０％以下、より好ましくは５７．０％以下、さらに好ましくは５４．０％以下を上限とする。
質量和ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、５０．０％以上とする場合に、高屈折率で且つ化学強化可能なガラスを安定して作製することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、好ましくは５０．０％以上、より好ましくは５５．０％以上、より好ましくは６０．０％以上、さらに好ましくは６３．５％以上を下限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、９０．０％以下とすることで、ガラスの失透性悪化を低減することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、好ましくは９０．０％以下、より好ましくは８５．０％以下、さらに好ましくは８１．０％以下を上限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、９０．０％以下とすることで、ガラスの失透性悪化を低減することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、好ましくは９０．０％以下、より好ましくは８５．０％以下、さらに好ましくは８１．０％以下を上限とする。
質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ＋ＢａＯは、４５．０％以上とする場合に、化学強化可能な光学ガラスを安定して作製することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ＋ＢａＯは、好ましくは４５．０％以上、より好ましくは４８．０％以上、より好ましくは５０．０％以上、さらに好ましくは５１．５％以上を下限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ＋ＢａＯは、７０．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑制することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ＋ＢａＯは、好ましくは７０．０％以下、より好ましくは６８．０％以下、さらに好ましくは６５．０％以下を上限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ＋ＢａＯは、７０．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑制することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏ＋ＢａＯは、好ましくは７０．０％以下、より好ましくは６８．０％以下、さらに好ましくは６５．０％以下を上限とする。
質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯは、０．２０以上とする場合に、熔融性を向上させつつ、失透性の良い硝材となる。従って、質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯは、好ましくは０．２０以上、より好ましくは０．５０以上、さらに好ましくは０．６０以上、さらに好ましくは０．８０以上を下限とする。
一方で、質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯを２０．０以下とすることで、成分の過剰添加による失透性の悪化を防ぐことができる。従って、質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯは、好ましくは２０．０以下、より好ましくは１８．０以下、より好ましくは１５．０以下、さらに好ましくは１３．０以下を上限とする。
特に化学強化という観点では、化学強化による硬度上昇が起こりやすくなるため質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯを０．８６超とすることが望ましい。
一方で、質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯを２０．０以下とすることで、成分の過剰添加による失透性の悪化を防ぐことができる。従って、質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯは、好ましくは２０．０以下、より好ましくは１８．０以下、より好ましくは１５．０以下、さらに好ましくは１３．０以下を上限とする。
特に化学強化という観点では、化学強化による硬度上昇が起こりやすくなるため質量比（ＺｒＯ２＋Ｎａ２Ｏ）／ＢａＯを０．８６超とすることが望ましい。
質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、３３．０％以上とする場合に、化学強化可能な光学ガラスを安定して作製することできる。従って、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、好ましくは３３．０％以上、より好ましくは３５．０％以上、さらに好ましくは３８．０％以上を下限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、６５．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑制することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、好ましくは６５．０％以下、より好ましくは６０．０％以下、さらに好ましくは５８．０％以下、最も好ましくは５５．０％以下を上限とする。
一方で、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、６５．０％以下とすることで、屈折率の低下を抑制することができる。従って、質量和ＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏは、好ましくは６５．０％以下、より好ましくは６０．０％以下、さらに好ましくは５８．０％以下、最も好ましくは５５．０％以下を上限とする。
［製造方法］
本発明の化学強化光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、酸化物、炭酸塩、硝酸塩及び水酸化物等の原料を各成分が所定の含有量の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１２００～１５００℃の温度範囲で１～４時間熔融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製され、その後化学強化される。
本発明の化学強化光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、酸化物、炭酸塩、硝酸塩及び水酸化物等の原料を各成分が所定の含有量の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１２００～１５００℃の温度範囲で１～４時間熔融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製され、その後化学強化される。
［化学強化］
ガラスにおける化学強化ガラスとは、化学強化法やケミカル強化法、またイオン交換強化法などと呼ばれる、ガラスの表面を強化するための方法により強化したガラスである。本発明に係る化学強化光学ガラスでは、ガラスの表面にイオン交換処理を施し、圧縮応力が残留する表面層（圧縮応力層）を形成させることで、ガラス表面を強化する。イオン交換は一般的に、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換によりガラス表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的には、リチウムイオンに対してはナトリウムイオンまたはカリウムイオンであり、ナトリウムイオンに対してはカリウムイオン）に置換する。これにより、ガラスの表面に圧縮応力が残留し、ガラスの強度が向上する。
ガラスにおける化学強化ガラスとは、化学強化法やケミカル強化法、またイオン交換強化法などと呼ばれる、ガラスの表面を強化するための方法により強化したガラスである。本発明に係る化学強化光学ガラスでは、ガラスの表面にイオン交換処理を施し、圧縮応力が残留する表面層（圧縮応力層）を形成させることで、ガラス表面を強化する。イオン交換は一般的に、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換によりガラス表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的には、リチウムイオン、ナトリウムイオン）をイオン半径のより大きいアルカリイオン（典型的には、リチウムイオンに対してはナトリウムイオンまたはカリウムイオンであり、ナトリウムイオンに対してはカリウムイオン）に置換する。これにより、ガラスの表面に圧縮応力が残留し、ガラスの強度が向上する。
化学強化法は、例えば次のような工程で実施することができる。ガラス母材を、カリウムまたはナトリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ３）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）またはその混合塩や複合塩の溶融塩に接触または浸漬させる。この溶融塩に接触または浸漬させる処理（化学強化処理）は、１段階でもよく２段階で処理してもよい。
例えば２段階化学強化処理の場合、第１に３７０℃～５５０℃で加熱したナトリウム塩またはカリウムとナトリウムの混合塩に１～１４４０分、好ましくは９０～８００分接触または浸漬させる。続けて第２に３５０℃～５５０℃で加熱したカリウム塩またはカリウムとナトリウムの混合塩に１～１４４０分、好ましくは６０～８００分接触または浸漬させる。
１段階化学強化処理の場合、３７０℃～５５０℃で加熱したカリウムまたはナトリウムを含有する塩、またはその混合塩に１～１４４０分、好ましくは６０～８００分接触または浸漬させる。
１段階化学強化処理の場合、３７０℃～５５０℃で加熱したカリウムまたはナトリウムを含有する塩、またはその混合塩に１～１４４０分、好ましくは６０～８００分接触または浸漬させる。
熱強化法については、特に限定されないが、例えばガラス母材を、３００℃～６００℃に加熱した後に、水冷および／または空冷などの急速冷却を実施することにより、ガラス基板の表面と内部の温度差によって、圧縮応力層を形成することができる。なお、上記化学処理法と組み合わせることにより、圧縮応力層をより効果的に形成することもできる。
イオン注入法については、特に限定されないが、例えばガラス母材表面に任意のイオンを母材表面が破壊しない程度の加速エネルギー、加速電圧にて衝突させることで母材表面にイオンを注入する。その後必要に応じて熱処理を行うことにより、他方法と同様に表面に圧縮応力層を形成することができる。
［屈折率及びアッベ数］
本発明の化学強化光学ガラスは、高屈折率を有することが好ましい。特に、本発明の化学強化光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．６５以上、より好ましくは１．６７以上、さらに好ましくは１．６８以上を下限とする。
他方で、この屈折率の上限は、好ましくは１．８５以下、より好ましくは１．８３以下、より好ましくは１．８０以下、さらに好ましくは１．７９以下を上限とする。
また、本発明の化学強化光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは２０．０以上、より好ましくは２２．０以上、さらに好ましくは２３．０以上を下限とする。他方で、このアッベ数の上限は、好ましくは３３．０以下、より好ましくは３０．０以下、さらに好ましくは２８．０以下を下限とする。
本発明の化学強化光学ガラスは、高屈折率を有することが好ましい。特に、本発明の化学強化光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．６５以上、より好ましくは１．６７以上、さらに好ましくは１．６８以上を下限とする。
他方で、この屈折率の上限は、好ましくは１．８５以下、より好ましくは１．８３以下、より好ましくは１．８０以下、さらに好ましくは１．７９以下を上限とする。
また、本発明の化学強化光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは２０．０以上、より好ましくは２２．０以上、さらに好ましくは２３．０以上を下限とする。他方で、このアッベ数の上限は、好ましくは３３．０以下、より好ましくは３０．０以下、さらに好ましくは２８．０以下を下限とする。
本発明の光学ガラスは、可視光透過率、特に可視光のうち短波長側の光の透過率が高く、それにより着色が少ないことが好ましい。
特に、本発明の光学ガラスにおける厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率５％を示す最も短い波長（λ５）は、好ましくは４００ｎｍ以下、より好ましくは３９０ｎｍ以下、さらに好ましくは３８０ｎｍ以下を上限とする。
これらにより、ガラスの吸収端が紫外領域又はその近傍になり、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスを、レンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。
特に、本発明の光学ガラスにおける厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率５％を示す最も短い波長（λ５）は、好ましくは４００ｎｍ以下、より好ましくは３９０ｎｍ以下、さらに好ましくは３８０ｎｍ以下を上限とする。
これらにより、ガラスの吸収端が紫外領域又はその近傍になり、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスを、レンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。
［比重］
本発明の光学ガラスの比重は、光学素子や光学機器の軽量化に寄与する観点から、好ましくは４．００以下、より好ましくは３．８０以下、より好ましくは３．５０以下、さらに好ましくは３．３０以下を上限とする。
他方で、本発明の光学ガラスの比重は、概ね２．００以上、より詳細には２．５０以上、さらに詳細には３．００以上であることが多い。
本発明の光学ガラスの比重は、光学素子や光学機器の軽量化に寄与する観点から、好ましくは４．００以下、より好ましくは３．８０以下、より好ましくは３．５０以下、さらに好ましくは３．３０以下を上限とする。
他方で、本発明の光学ガラスの比重は、概ね２．００以上、より詳細には２．５０以上、さらに詳細には３．００以上であることが多い。
結晶化ガラス基板について、以下の方法でサンドペーパーを用いた落球試験を行った。この落球試験はアスファルト上への落下を擬している。
ＳＵＳ製の基台の上に粗さ＃１８０のサンドペーパーを敷き、結晶化ガラス基板（φ３６×２ｍｍ）を置いた。そして、１６．０ｇのＳＵＳ製鉄球を、基板から６０ｍｍ（６ｃｍ）の高さから基板に自由落下させた。落下後、基板が破壊しなければ、高さを２０ｍｍ（２ｃｍ）高くし、同様の試験を結晶化ガラス基板が破壊するまで継続し目視で観察した。ここで破壊とは、目視で分断、亀裂、欠け、ひび（割れ）があることを示す。試験は各３回行い、破壊する前の高さの平均を算出した。
ウェアラブル端末や車載用カメラ等の耐衝撃性に寄与する観点から、本発明では、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、ガラス基板が８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることが好ましい。したがって、本発明の化学強化光学ガラスは、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上、より好ましくは１２ｃｍ以上、さらに好ましくは１４ｃｍ以上の耐衝撃性を備える。
また、本発明の実施例の化学強化光学ガラスは、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性があることが好ましい。
したがって、本発明の化学強化光学ガラスは、［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］が好ましくは２．０ｃｍ以上、より好ましくは２．５ｃｍ以上、より好ましくは３．０ｃｍ以上、さらに好ましくは４．０ｃｍ以上である。
ＳＵＳ製の基台の上に粗さ＃１８０のサンドペーパーを敷き、結晶化ガラス基板（φ３６×２ｍｍ）を置いた。そして、１６．０ｇのＳＵＳ製鉄球を、基板から６０ｍｍ（６ｃｍ）の高さから基板に自由落下させた。落下後、基板が破壊しなければ、高さを２０ｍｍ（２ｃｍ）高くし、同様の試験を結晶化ガラス基板が破壊するまで継続し目視で観察した。ここで破壊とは、目視で分断、亀裂、欠け、ひび（割れ）があることを示す。試験は各３回行い、破壊する前の高さの平均を算出した。
ウェアラブル端末や車載用カメラ等の耐衝撃性に寄与する観点から、本発明では、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、ガラス基板が８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることが好ましい。したがって、本発明の化学強化光学ガラスは、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上、より好ましくは１２ｃｍ以上、さらに好ましくは１４ｃｍ以上の耐衝撃性を備える。
また、本発明の実施例の化学強化光学ガラスは、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性があることが好ましい。
したがって、本発明の化学強化光学ガラスは、［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］が好ましくは２．０ｃｍ以上、より好ましくは２．５ｃｍ以上、より好ましくは３．０ｃｍ以上、さらに好ましくは４．０ｃｍ以上である。
以下の実施例では、本発明を例示の目的で詳細に示す。しかしながらこれらの実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく多くの改変が当業者によってなされるであろうことに留意されたい。
実施例（Ｎｏ．１～Ｎｏ．９）及び比較例１として、表１に列挙されるような種々の組成のガラスを作製した。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、メタ燐酸化合物等の通常の化学強化光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表１に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して混合した後、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１２００～１４００℃の温度範囲で１～４時間にわたり熔解し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型等に鋳込み、徐冷して得たものである。これらのガラスそれぞれについて、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、透過率（λ５）、比重を測定したものを表１に示す。
ガラスの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、ＪＩＳ Ｂ ７０７１－２：２０１８に規定されるＶブロック法に準じて、ヘリウムランプのｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する測定値で示した。また、アッベ数（νｄ）は、上記ｄ線の屈折率と、水素ランプのＦ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率（ｎＦ）、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する屈折率（ｎＣ）の値を用いて、アッベ数（νｄ）＝[（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）]の式から算出した。
ここで、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を－２５℃／ｈｒにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。
ここで、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を－２５℃／ｈｒにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。
ガラスの透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２‐２０１９に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの透過率を測定することで、ガラスの着色の有無と程度を求めた。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００～８００ｎｍの分光透過率を測定し、分光透過率が５％を示す波長（λ５）を求めた。
実施例及び比較例のガラスの比重ρは、日本光学硝子工業会規格ＪＩＳ Ｚ８８０７：２０１２「光学ガラスの比重の測定方法」に基づいて測定した。
ガラス基板を硝酸カリウム（ＫＮＯ３）浴（Ｋ浴）又は硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）浴（Ｎａ浴）に、表２に記載される温度及び時間で浸漬させた。その後、ガラス基板の表面に表面圧縮応力層が形成されているか確認するため、ガラス基板の最表面から内部にかけて垂直深さ方向にＥＤＸ線分析を行った。ＥＤＸ線分析には日本電子社製 走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ－ＩＴ７００ＨＲ）を用いた。実施例５－Ａ及び実施例７－ＢのＥＤＸ線分析結果のうち、ナトリウムとカリウムに起因する特性Ｘ線強度比（ｒａｔｉｏ）の変化を図１及び図２にそれぞれ示す。また、図１及び図２のそれぞれにおいて、横軸はガラス基板の表面からの深さを示す。カリウムに起因する特性Ｘ線強度比（ｒａｔｉｏ）は、ガラス基板の最表面が最も多く、深さ１０μｍ程度までは減少していることが分かる。一方、ナトリウムに起因する特性Ｘ線強度は、ガラス基板の最表面から深さ１０μｍ程度まで増加していることが分かる。図１及び図２のカリウム及びナトリウムに起因する特性Ｘ線強度比（ｒａｔｉｏ）の変化から、ガラス基板の最表面が塩浴によってイオン交換が行われていることが確認された。
また、これらのガラスのそれぞれについて、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験の結果を表２に示す。
本発明の実施例の化学強化光学ガラスは、高い屈折率を示しながら、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることが明らかになった。
また、本発明の実施例の化学強化光学ガラスは、高い屈折率を示しながら、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性を備えることが明らかになった。
また、本発明の実施例の化学強化光学ガラスは、高い屈折率を示しながら、１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性を備えることが明らかになった。
Claims (5)
- 表面に圧縮応力層を有し、
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、
ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、
Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、
１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、８ｃｍ以上の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。 - 表面に圧縮応力層を有し、
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ２成分を２０．０～５０．０％、
ＴｉＯ２成分を１０．０～４５．０％、
Ｎａ２Ｏ成分を０．１～２０．０％含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．６５～１．８５であり、
１６．０ｇのＳＵＳ球を落下させるサンドペーパー落球試験において、
［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化後）］－［ガラス基板が破壊しない高さ（化学強化前）］≧２．０ｃｍ
の耐衝撃性を備えることを特徴とする化学強化光学ガラス。 - 酸化物換算の質量％で、
Ｎｂ２Ｏ５成分を３．０～２０．０％、
ＢａＯを０～２０．０％さらに含有する、請求項１または２に記載の化学強化光学ガラス。 - 酸化物換算の質量％で、
Ａｌ２Ｏ３を０～１５．０％、
ＺｒＯ２を０～１５．０％、
Ｌｉ２Ｏを０～１０．０％、
Ｋ２Ｏを０～１５．０％、
Ｓｂ２Ｏ３を０～１．０％さらに含有する、請求項１から３に記載の化学強化光学ガラス。 - アッベ数（νｄ）が２０．０～３３．０であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の化学強化光学ガラス。
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