JP2023104597A - 光学ガラス、光学素子、カメラ用交換レンズ、顕微鏡用対物レンズ、接合レンズ、光学系、及び光学装置 - Google Patents
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
【課題】高い屈折率を有する光学ガラスを提供する。【解決手段】質量％で、ＳｉＯ２含有率：３～１５％、Ｂ２Ｏ３含有率：０超～１０％、Ｌａ２Ｏ３含有率：２０～６５％、Ｇｄ２Ｏ３含有率：５～６０％、ＺｎＯ含有率：５超～１５％、Ｙ２Ｏ３含有率：０超～５％、ＺｒＯ２含有率：０超～８％、であり、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＦ（フッ素）の質量の外割の含有率：０超～１５％である、光学ガラス。【選択図】図６
Description
本発明は、光学ガラス、光学素子、カメラ用交換レンズ、顕微鏡用対物レンズ、接合レンズ、光学系、及び光学装置に関する。
様々な用途のため、高い屈折率を有する光学ガラスが求められている。
本発明の第一の態様は、質量％で、ＳｉＯ２含有率：３～１５％、Ｂ２Ｏ３含有率：０超～１０％、Ｌａ２Ｏ３含有率：２０～６５％、Ｇｄ２Ｏ３含有率：５～６０％、ＺｎＯ含有率：５超～１５％、Ｙ２Ｏ３含有率：０超～５％、ＺｒＯ２含有率：０超～８％、であり、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＦ（フッ素）の質量の外割の含有率：０超～１５％である、光学ガラスである。
本発明の第二の態様は、質量％で、ＳｉＯ２含有率：２５～４５％、Ｌｉ２Ｏ含有率：０超～２０％、Ｎａ２Ｏ含有率：０超～１０％、Ｋ２Ｏ含有率：０超～１０％、ＢａＯ含有率：０超～１０％、ＺｎＯ含有率：０超～５％、ＺｒＯ２含有率：０超～５％、Ｎｂ２Ｏ５含有率：３３～６０％、である、光学ガラスである。
本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様の光学ガラスを用いた光学素子である。
本発明の第四の態様は、第三の態様の光学素子を備える、光学装置である。
本発明の第五の態様は、第三の態様の光学素子を備える、カメラ用交換レンズである。
本発明の第六の態様は、第三の態様の光学素子を備える、顕微鏡用対物レンズである。
本発明に係る第七の態様は、第一のレンズ要素と第二のレンズ要素を有し、第一のレンズ要素と第二のレンズ要素の少なくとも１つは、第一又は第二の態様の光学ガラスである、接合レンズである。
本発明に係る第八の態様は、第七の態様の接合レンズを含む、光学系である。
本発明に係る第九の態様は、第八の態様の光学系を含む、カメラ用交換レンズである。
本発明に係る第十の態様は、第八の態様の光学系を含む、顕微鏡用対物レンズである。
本発明に係る第十一の態様は、第八の態様の光学系を含む、光学装置である。
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）について説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
なお、Ｑ含有率が「０～Ｎ％」という表現は、Ｑ成分を含まない場合及び、Ｑ成分が０％を超えてＮ％以下である場合を含む表現である。
また、「Ｑ成分を含まない」という表現は、このＱ成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有率が不純物レベル程度以下であることを指す。不純物レベル程度以下とは、例えば、０．０１％未満であることを意味する。
また、「耐失透安定性」という表現は、ガラスの失透に対する耐性のことを意味する。ここで「失透」とは、ガラスをガラス転移温度以上に昇温した際、あるいは融液状態から液相温度以下に降温した際に生じる結晶化又は分相等により、ガラスの透明性が失われる現象のことを意味する。
以下、本実施形態（第一の実施形態及び第二の実施形態）に係る光学ガラスの組成成分、物性、実施例、及びそれらの用途について説明する。
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態に係る光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２含有率：３～１５％、Ｂ２Ｏ３含有率：０超～１０％、Ｌａ２Ｏ３含有率：２０～６５％、Ｇｄ２Ｏ３含有率：５～６０％、ＺｎＯ含有率：５超～１５％、Ｙ２Ｏ３含有率：０超～５％、ＺｒＯ２含有率：０超～８％、であり、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＦ（フッ素）の質量の外割の含有率：０超～１５％である、光学ガラスである。
ＳｉＯ２は、ガラス骨格を形成し、化学的耐久性を向上させる成分であるが、その含有率が高すぎると、ガラスを高屈折率とすることが難しくなる。かかる観点から、ＳｉＯ２の含有率は、３～１５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは４％であり、より好ましくは５％であり、更に好ましくは６％である。また、この含有率の上限は、好ましくは１４％であり、より好ましくは１３％であり、更に好ましくは１２％である。
Ｂ２Ｏ３は、ガラス骨格を形成する成分であり、また耐失透安定性を保つ成分であるが、その含有率が高すぎると、熔融時の揮発性が高くなってしまう。かかる観点から、Ｂ２Ｏ３の含有率は、０超～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは５％であり、より好ましくは５．５％であり、更に好ましくは６％である。また、この含有率の上限は、好ましくは９．８％であり、より好ましくは９．７％であり、更に好ましくは９．６％である。
Ｌａ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高め、低分散化する成分であるが、その含有率が高すぎると、耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、Ｌａ２Ｏ３の含有率は、２０～６５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは２５％であり、より好ましくは２６％であり、更に好ましくは２７％である。また、この含有率の上限は、好ましくは６０％であり、より好ましくは５９％であり、更に好ましくは５８％である。
Ｇｄ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高め、低分散化する成分であるが、その含有率が高すぎると、耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、Ｇｄ２Ｏ３の含有率は、５～６０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは６％であり、より好ましくは７％であり、更に好ましくは８％である。また、この含有率の上限は、好ましくは５０％であり、より好ましくは４９％であり、更に好ましくは４８％である。
ＺｎＯは、ガラスの屈折率を高め、耐失透安定性を保つ成分であり、その含有率が低すぎるとガラスを高屈性率とすることが難しくなってしまう。かかる観点から、ＺｎＯの含有率は、５超～１５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは５．５％であり、より好ましくは５．６％であり、更に好ましくは５．７％である。また、この含有率の上限は、好ましくは１０％であり、より好ましくは９．５％であり、更に好ましくは９％である。
Ｙ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させる成分であるが、その含有率が高すぎると、耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、Ｙ２Ｏ３の含有率は、０超～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．８％であり、より好ましくは０．９％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
ＺｒＯ２は、ガラスの屈折率を高める成分であるが、その含有率が高すぎると、ガラス原料の熔融性や耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、ＺｒＯ２の含有率は、０超～８％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．５％であり、より好ましくは０．６％であり、更に好ましくは０．７％である。また、この含有率の上限は、好ましくは７％であり、より好ましくは６％であり、更に好ましくは５％である。
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３の総含有率（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３）は、５０～８０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは５７％であり、より好ましくは６０％であり、更に好ましくは６２％である。また、この含有率の上限は、好ましくは７９．５％であり、より好ましくは７９％であり、更に好ましくは７８．５％である。（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３）をかかる範囲とすることで光学ガラスの耐失透安定性を低下させる事なく高屈折率化することができる。
ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３の総含有率に対するＳｉＯ２含有率の比（ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））は、０．３０～０．８０である。そして、この比の下限は、好ましくは０．３１であり、より好ましくは０．３２であり、更に好ましくは０．３３である。この比の上限は、好ましくは０．７５であり、より好ましくは０．７０であり、更に好ましくは０．６５である。（ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））をかかる範囲とすることで、熔融時の揮発を抑制することができる。
上記１種又は２種以上の酸化物の一部又は全部をフッ化物と置換しても良い。フッ化物に含まれるフッ素（Ｆ）はガラスの屈折率を低下させるとともに低分散化させ、部分分散比を高め、耐失透安定性を保つための成分であるが、その含有率が高すぎると、ガラスを高屈折率とすることが難しくなってしまう。かかる観点から、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＦ（フッ素）の質量の外割の含有率は、０超～１５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは１％であり、より好ましくは２％であり、更に好ましくは３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは１４％であり、より好ましくは１３％であり、更に好ましくは１２％である。なお、本明細書中において、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＦ（フッ素）の質量の外割の含有率とは、酸化物換算組成の質量とフッ化物の酸化物換算の質量とフッ素（Ｆ）の質量の和に対するフッ素（Ｆ）の質量の質量％（質量百分率）：フッ素（Ｆ）の質量／（酸化物換算組成の質量＋フッ化物の酸化物換算の質量＋フッ素（Ｆ）の質量）である。換言すると、フッ素（Ｆ）以外の全成分の酸化物換算の質量の合計含有率を１００％としたとき、フッ素（Ｆ）以外の全成分の酸化物換算の質量とフッ素（Ｆ）の質量の和に対するフッ素（Ｆ）の質量を質量％で表したものである。フッ化物は、原料として例えば、ＺｒＦ４、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＺｎＦ２、ＹＦ３、ＬａＦ３、ＧｄＦ３、ＹｂＦ３等を用いてガラス内にフッ素を含有させることができる。また、フッ化物の酸化物換算の質量とは、例えば原料にＫ２ＳｉＦ６を用いたとき、Ｋ２ＯとＳｉＯ２に換算した質量を指す。
ＣａＯは、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、ＣａＯの含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．０５％であり、より好ましくは０．０６％であり、更に好ましくは０．０７％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．５％であり、より好ましくは４％であり、更に好ましくは３．５％である。
ＳｒＯは、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、ＳｒＯの含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．１％であり、より好ましくは０．２％であり、更に好ましくは０．３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．５％であり、より好ましくは４％であり、更に好ましくは３．５％である。
ＢａＯは、ガラスの屈折率を高める成分であるが、その含有率が高すぎると比重を増加させてしまう。かかる観点から、ＢａＯの含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．０５％であり、より好ましくは０．０６％であり、更に好ましくは０．０７％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．５％であり、より好ましくは４％であり、更に好ましくは３．５％である。
Ｙｂ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高め、低分散化する成分である。かかる観点から、Ｙｂ２Ｏ３の含有率は、０～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．５％であり、より好ましくは１％であり、更に好ましくは１．５％である。また、この含有率の上限は、好ましくは９．５％であり、より好ましくは９％であり、更に好ましくは８．５％である。
Ｂｉ２Ｏ３は、屈折率と部分分散比を高める成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有率が高すぎると透過率が悪化し、また分散が上昇する傾向にある。Ｂｉ２Ｏ３の含有率が低すぎると、熔融性が低下する傾向にある。かかる観点から、Ｂｉ２Ｏ３の含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．１％であり、より好ましくは０．１５％であり、更に好ましくは０．２％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．９％であり、より好ましくは４．８％、更に好ましくは４．７％である。
ＴｉＯ２は、ガラスの屈折率を高め、高分散化させる成分であるが、その含有率が高すぎると透過率を悪化させてしまう。かかる観点から、ＴｉＯ２の含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．０５％であり、より好ましくは０．０６％であり、更に好ましくは０．０７％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．５％であり、より好ましくは４％、更に好ましくは３．５％である。
Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率を高める成分である。この含有率が低すぎると、高屈折率とすることが困難となってしまう。また、この含有率が高すぎると、耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、Ｎｂ２Ｏ５の含有率は、０～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．１％であり、より好ましくは０．２％であり、更に好ましくは０．３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは９．５％であり、より好ましくは９％、更に好ましくは８．５％である。
ＷＯ３は、ガラスの屈折率を高めるとともに、耐失透安定性を一層向上させる成分である。かかる観点から、ＷＯ３の含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．１％であり、より好ましくは０．１５％であり、更に好ましくは０．２％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．５％であり、より好ましくは４％、更に好ましくは３．５％である。
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスを清澄する脱泡剤として機能する成分であるが、その含有率が高すぎると透過率を低下させてしまう。かかる観点から、Ｓｂ２Ｏ３の含有率は、０～１％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．０１％であり、より好ましくは０．０２％であり、更に好ましくは０．０３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは０．９５％であり、より好ましくは０．９％、更に好ましくは０．８５％である。
第一の実施形態に係る光学ガラスは、ＰｂＯ、Ａｓ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、Iｎ２Ｏ３を実質的に含有しない。
その他必要に応じて清澄、着色、消色、光学恒数の調整等の目的で、上述した成分以外のもので、公知の清澄剤や着色剤、脱泡剤、フッ素化合物、リン酸等の成分をガラス組成に適量添加することができる。また、上述した成分に限らず、第一の実施形態の効果が得られる範囲でその他の成分を添加することもできる。
上述した各成分は、不純物の含有率が低い高純度品を原料として使用することが好ましい。例えば、ＳｉＯ２原料、Ｂ２Ｏ３原料のうち１又は２以上について高純度品を使用することが好ましい。高純度品とは、当該成分を９９．８５質量％以上含むものである。高純度品の使用によって、不純物量が少なくなる結果、例えば、波長４００ｎｍ以下の光の内部透過率をより高くできる傾向がある。
レンズの薄型化の観点からは、第一の実施形態に係る光学ガラスは、高い屈折率を有している（屈折率（ｎｄ）が大きい）ことが望ましい。しかしながら、一般的に、屈折率（ｎｄ）が高いほど透過率が低下する傾向にある。かかる観点から、第一の実施形態に係る光学ガラスにおけるｄ線に対する屈折率（ｎｄ）は、１．７５～１．８０であることが好ましい。そして、屈折率（ｎｄ）の下限は、より好ましくは１．７５５であり、更に好ましくは１．７５６である。屈折率（ｎｄ）の上限は、より好ましくは１．７９９であり、更に好ましくは１．７９８である。
第一の実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、４５～５１の範囲であることが好ましい。そして、アッベ数（νｄ）の下限は、より好ましくは４５．１であり、更に好ましくは４５．２である。アッベ数（νｄ）の上限は、より好ましくは５０．９であり、更に好ましくは５０．８である。
レンズの収差補正の観点からは、第一の実施形態に係る光学ガラスは、大きな部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を有することが望ましい。かかる観点から、第一の実施形態に係る光学ガラスの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）は、以下の式（１）
－０．００１６７８×νｄ＋０．６３６６≦Ｐｇ，Ｆ・・・（１）
を満たすことが好ましい。そして、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の下限は、より好ましくは
以下の式（２）
－０．００１６７９×νｄ＋０．６３６７≦Ｐｇ，Ｆ・・・（２）
を満たし、更に好ましくは
以下の式（３）
－０．００１６７８×νｄ＋０．６３６７≦Ｐｇ，Ｆ・・・（３）
を満たす値である。
－０．００１６７８×νｄ＋０．６３６６≦Ｐｇ，Ｆ・・・（１）
を満たすことが好ましい。そして、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の下限は、より好ましくは
以下の式（２）
－０．００１６７９×νｄ＋０．６３６７≦Ｐｇ，Ｆ・・・（２）
を満たし、更に好ましくは
以下の式（３）
－０．００１６７８×νｄ＋０．６３６７≦Ｐｇ，Ｆ・・・（３）
を満たす値である。
上述したように、第一の実施形態に係る光学ガラスは、ＰｂＯ、Ａｓ２Ｏ３のような環境に好ましくない成分や、ＧｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５のような高価な原料を実質的に含有することなく、高屈折率、且つ低散性でありながら、部分分散比を大きくすることができ、熔融時の揮発を抑制する事ができる。このような光学ガラスを用いると、例えば、光学レンズ等の光学素子を薄型化することができ、色収差や他の収差が良好に補正された光学系を設計することができる。
第一の実施形態に係る光学ガラスの製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。また、製造条件は、適宜好適な条件を選択することができる。例えば、上述した各原料に対応する酸化物、水酸化物、リン酸化合物（リン酸塩、正リン酸等）、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、及びフッ化物等を目標組成となるように調合し、好ましくは１１００～１５００℃、より好ましくは１３４０～１４００℃にて熔融し、攪拌することで均一化し、泡切れを行った後、金型に流し成型する製造方法等を採用できる。このようにして得られた光学ガラスは、必要に応じてリヒートプレス等を行って所望の形状に加工し、研磨等を施すことで、所望の光学素子とすることができる。
実施例
第一の実施形態に係る光学ガラスの実施例及び比較例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
第一の実施形態に係る光学ガラスの実施例及び比較例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
各実施例及び各比較例に係る光学ガラスは、以下の手順で作製した。まず、表１～４に記載の化学組成（質量％）となるよう、酸化物、炭酸塩、及び硝酸塩等のガラス原料を合計の重量が１００ｇとなるよう秤量した。次に、秤量した原料を混合して内容量１００ｍＬ程度の白金坩堝に投入し、１２００～１４００℃の温度で熔融させて撹拌均質化した。その後、清澄を行った後、金型等に鋳込んで徐冷し、成形することで各サンプルを得た。
図６は、第一の実施形態に係る光学ガラスの各実施例のＰｇ，Ｆとνｄをプロットしたグラフである。実施例１７については、同じ組成を２つ用意し、異なる熔融温度で熔融したときのそれぞれのＰｇ，Ｆとνｄをプロットした。図中の実線はＰｇ，Ｆ＝－０．００１６７８×νｄ＋０．６３６６を示す。
屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）
第一の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、屈折率測定器（株式会社島津デバイス製造製：ＫＰＲ－２０００）を用いて測定及び算出した。ｎｄは、５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。νｄは、以下の式（４）より求めた。ｎＣ、ｎＦ、はそれぞれ波長６５６．２７３ｎｍ、４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。屈折率の値は、小数点以下第５位までとした。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（４）
第一の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）は、屈折率測定器（株式会社島津デバイス製造製：ＫＰＲ－２０００）を用いて測定及び算出した。ｎｄは、５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。νｄは、以下の式（４）より求めた。ｎＣ、ｎＦ、はそれぞれ波長６５６．２７３ｎｍ、４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。屈折率の値は、小数点以下第５位までとした。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（４）
部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）
第一の光学ガラスに係る光学ガラスの各サンプルの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）は、主分散（ｎＦ－ｎＣ）に対する部分分散（ｎｇ－ｎＦ）の比を示し、以下の式（５）より求めた。ｎｇは、波長４３５．８３５ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の値は、小数点以下第４位までとした。
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（５）
第一の光学ガラスに係る光学ガラスの各サンプルの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）は、主分散（ｎＦ－ｎＣ）に対する部分分散（ｎｇ－ｎＦ）の比を示し、以下の式（５）より求めた。ｎｇは、波長４３５．８３５ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の値は、小数点以下第４位までとした。
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（５）
実施例１－１～１－１７、及び比較例の光学ガラスについて、各成分の酸化物基準の質量％による組成、Ｆ成分の外割の質量％、及び各物性の評価結果を表１～４に示す。
実施例１－１７は、熔融中の光学恒数変動の参考値として熔融温度を１３００℃とした場合と１３４０℃とした場合の光学恒数の変化量の比較を示す。実施例１－１７と比較例１－１の組成については、各成分の酸化物基準の質量％、Ｆ成分につては酸化物基準の質量％に対する外割質量％の組成と、これらの組成例について、熔融温度を変えて熔融して得られた光学ガラス成形品の屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の測定結果を示したものである。なお、比較例１は、特許文献１に記載された実施例１を用いている。
特に断りがない限り、各成分の含有率は質量％基準である。
表１～４に見られるとおり、本発明の実施例１－１～１－１７の光学ガラスは、高屈折率且つ低分散で、大きい部分分散比を有している。
さらに、熔融中の光学恒数変動の参考として、熔融温度を変えた際の屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を実施例１－１７で検証した。実施例１－１７では、熔融温度が＜１＞１３００℃、＜２＞１３４０℃の時の光学恒数を得た。また比較例１－１では、熔融温度が＜３＞１３００℃、＜４＞１３４０℃の時の光学恒数を得た。この結果より、熔融温度を変えた際の光学恒数の変化量が本発明の方が小さいという特性を有していることが明らかである。
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態に係る光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ２含有率：２５～４５％、Ｌｉ２Ｏ含有率：０超～２０％、Ｎａ２Ｏ含有率：０超～１０％、Ｋ２Ｏ含有率：０超～１０％、ＢａＯ含有率：０超～１０％、ＺｎＯ含有率：０超～５％、ＺｒＯ２含有率：０超～５％、Ｎｂ２Ｏ５含有率：３３～６０％、である、光学ガラスである。
ＳｉＯ２は、ガラス骨格を形成し、化学的耐久性を向上させる成分であるが、その含有率が高すぎると、ガラスを高屈折率とすることが難しくなってしまう。かかる観点から、ＳｉＯ２の含有率は、２５～４５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは２７％であり、より好ましくは３０％であり、更に好ましくは３１％である。また、この含有率の上限は、好ましく４２％であり、より好ましくは４０％であり、更に好ましくは３９％である。
Ｌｉ２Ｏは、ガラスの屈折率を高め、ガラス原料の熔融性を向上させる成分であるが、その含有率が高すぎると、耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、Ｌｉ２Ｏの含有率は、０超～２０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは３％であり、より好ましくは５％であり、更に好ましくは６％である。また、この含有率の上限は、好ましくは１７％であり、より好ましくは１５％であり、更に好ましくは１４％である。
Ｎａ２Ｏは、原料の熔融性を高め、ΔＰｇ，Ｆを低下させる成分である。この含有率が高すぎると、高屈折率とすることが困難となり、耐失透安定性も低下してしまう。かかる観点から、Ｎａ２Ｏの含有率は、０超～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．５％であり、より好ましくは１．０％であり、更に好ましくは２．０％である。また、この含有率の上限は、好ましくは８％であり、より好ましくは７％であり、更に好ましくは６％である。
Ｋ２Ｏは、ガラスの屈折率を高め、ガラス原料の熔融性を向上させる成分であるが、その含有率が高すぎるとΔＰｇ，Ｆを大きく増加させてしまう。かかる観点から、Ｋ２Ｏの含有率は、０超～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは２％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは４％である。また、この含有率の上限は、好ましくは８％であり、好ましくは７％であり、更に好ましくは６％である。
ＢａＯは、ガラスの屈折率を高める成分であるが、その含有率が高すぎるとΔＰｇ，Ｆを大きく増加させてしまう。かかる観点から、ＢａＯの含有率は、０超～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは１％であり、より好ましくは２％であり、更に好ましくは３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは９％であり、より好ましくは８％であり、更に好ましくは７％である。
ＺｎＯは、ガラスの屈折率を高め、耐失透安定性を一層向上させる成分である。かかる観点から、ＺｎＯの含有率は、０超～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．５％であり、より好ましくは１％であり、更に好ましくは１．５％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４．５％であり、より好ましくは４％であり、更に好ましくは３％である。
ＺｒＯ２は、ガラスの屈折率を高め、高分散とする成分であるとともに、ΔＰｇ，Ｆを低下させる効果を有する。この含有率が高すぎると、ガラス原料の熔融性や耐失透安定性を低下させてしまう。かかる観点から、ＺｒＯ２の含有率は、０超～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０．５％であり、より好ましくは１％であり、更に好ましくは１．５％である。また、この含有率の上限は、好ましくは５％であり、より好ましくは４．５％であり、更に好ましくは４％である。
Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率を高め、ガラスを高分散化させる成分であるが、この含有率が低すぎると、高屈折率、高分散とすることが困難となってしまう。また、この含有率が高すぎると、耐失透安定性が低下してしまう。かかる観点から、Ｎｂ２Ｏ５の含有率は、３３～６０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは３５％であり、より好ましくは３６％であり、更に好ましくは３８％であり、より更に好ましくは４０％である。また、この含有率の上限は、好ましくは５８％であり、より好ましくは５７％であり、更に好ましくは５５％であり、より更に好ましくは５３％である。
ガラス原料の熔融性と耐失透安定性を向上させるとする観点から、Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの総含有率（ΣＡ２Ｏ；ただし、Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）は、５～２５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは８％であり、より好ましくは９％であり、更に好ましくは１０％である。また、この含有率の上限は、好ましくは２３％であり、より好ましくは２０％であり、更に好ましくは１９％である。
ガラス原料の熔融性と耐失透安定性を一層向上させ、高分散とする観点から、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの総含有率（ΣＡ２Ｏ；ただし、Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）に対するＬｉ２Ｏ含有率の比（Ｌｉ２Ｏ／ΣＡ２Ｏ）は、０．４～０．８５である。そして、この比の下限は、好ましくは０．４３であり、より好ましくは０．４５であり、更に好ましくは０．５である。また、この比の上限は、好ましくは０．８３であり、より好ましくは０．８０であり、更に好ましくは０．７５である。
ガラス原料の熔融性と耐失透安定性を一層向上させ、高分散とする観点から、Ｎｂ２Ｏ５含有率に対するＺｎＯ含有率の比（ＺｎＯ／Ｎｂ２Ｏ５）は、０超～０．１である。そして、この比の下限は、好ましくは０．０１であり、より好ましくは０．０２であり、更に好ましくは０．０３である。また、この比の上限は、好ましくは０．０８であり、より好ましくは０．０７であり、更に好ましくは０．０５である。
第二の実施形態に係る光学ガラスは、任意成分として、Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＷＯ３、及びＳｂ２Ｏ３からなる群より選ばれる１種以上を更に含有することが好ましい。
さらに、上述した各成分のより好ましい組み合わせは、Ｂ２Ｏ３：０～１０％、Ｌａ２Ｏ３：０～５％、Ｇｄ２Ｏ３：０～５％、Ｙ２Ｏ３：０～５％、Ｔａ２Ｏ５：０～１０％、ＭｇＯ：０～５％、ＣａＯ：０～５％、ＳｒＯ：０～５％、Ａｌ２Ｏ３：０～５％、ＴｉＯ２：０～１０％、ＷＯ３：０～５％、Ｓｂ２Ｏ３：０～１％である。
Ｂ２Ｏ３は、ガラス骨格を形成し、ΔＰｇ，Ｆを低下させる成分である。この含有率が低すぎると、ガラスの耐失透安定性が低下してしまう。また、この含有率が高すぎると、ガラスを高屈折率とすることが困難となる。かかる観点から、Ｂ２Ｏ３の含有率は、０～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは１％であり、更に好ましくは３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは１０％未満であり、より好ましくは８％であり、更に好ましくは７％である。
Ｌａ２Ｏ３は、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、Ｌａ２Ｏ３の含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
Ｇｄ２Ｏ３は、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、Ｇｄ２Ｏ３の含有率は０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
Ｙ２Ｏ３は、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、Ｙ２Ｏ３の含有率は０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高め、ΔＰｇ，Ｆの増加を抑制しながら高分散とする成分である。耐失透安定性を一層向上させる観点と、原料コストの観点から、Ｔａ２Ｏ５の含有率は、０～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは２％である。また、この含有率の上限は、好ましくは８％であり、より好ましくは７％であり、更に好ましくは６％である。Ｔａ２Ｏ５は、ＺｒＯ２と効果が類似しているため、ＺｒＯ２と相互に置換することが可能である。
ＭｇＯは、ΔＰｇ，Ｆを増大させずにガラスの耐失透安定性を高める成分である。ＭｇＯを含まない場合、ガラスの耐失透安定性が低下し、高屈折率とすることが困難になってしまう。また、この含有率が高すぎると、ガラスを高分散とすることが困難になってしまう。かかる観点から、ＭｇＯの含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
ＣａＯは、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、ＣａＯの含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
ＳｒＯは、ガラスの恒数調整に有効な成分である。かかる観点から、ＳｒＯの含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスを高分散化し、化学的耐久性を向上させる成分であるが、その含有率が高すぎるとΔＰｇ，Ｆを大きく増加させてしまう。かかる観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
ＴｉＯ２は、ガラスの屈折率を高め、高分散化させる成分であるが、その含有率が高すぎるとΔＰｇ，Ｆを大きく増加させ、透過率も悪化させてしまう。かかる観点から、ＴｉＯ２の含有率は、０～１０％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは９％であり、より好ましくは８％であり、更に好ましくは７％である。
ＷＯ３は、ガラスの屈折率を高め、高分散化させるとともに、耐失透安定性を一層向上させる成分である。かかる観点から、ＷＯ３の含有率は、０～５％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。また、この含有率の上限は、好ましくは４％であり、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。
る。
る。
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスを清澄する脱泡剤として機能する成分であるが、その含有率が高すぎると透過率を低下させてしまう。かかる観点から、Ｓｂ２Ｏ３の含有率は、０～１％である。そして、この含有率の下限は、好ましくは０％超であり、より好ましくは０．０２％であり、更に好ましくは０．０３％である。また、この含有率の上限は、好ましくは０．５％であり、より好ましくは０．４％であり、更に好ましくは０．３％である。
その他必要に応じて清澄、着色、消色、光学恒数の調整等の目的で、上述した成分以外のもので、公知の清澄剤や着色剤、脱泡剤、フッ素化合物、リン酸等の成分をガラス組成に適量添加することができる。また、上述した成分に限らず、第二の実施形態の効果が得られる範囲でその他の成分を添加することもできる。
上述した各成分は、不純物の含有率が低い高純度品を原料として使用することが好ましい。例えば、ＳｉＯ２原料、Ｂ２Ｏ３原料のうち１又は２以上について高純度品を使用することが好ましい。高純度品とは、当該成分を９９．８５質量％以上含むものである。高純度品の使用によって、不純物量が少なくなる結果、例えば、波長４００ｎｍ以下の光の内部透過率をより高くできる傾向がある。
レンズの薄型化の観点からは、第二の実施形態に係る光学ガラスは、高い屈折率を有している（屈折率（ｎｄ）が大きい）ことが望ましい。しかしながら、一般的に、屈折率（ｎｄ）が高いほど透過率が低下する傾向にある。かかる観点から、第二の実施形態に係る光学ガラスにおけるｄ線に対する屈折率（ｎｄ）は、１．７０～１．８５であることが好ましい。そして、屈折率（ｎｄ）の下限は、より好ましくは１．７１であり、更に好ましくは１．７２である。また、屈折率（ｎｄ）の上限は、より好ましくは１．８４であり、更に好ましくは１．８３である。
第二の実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、２５～４０の範囲であることが好ましい。そして、アッベ数（νｄ）の下限は、より好ましくは２６であり、更に好ましくは２７である。アッベ数（νｄ）の上限は、より好ましくは３８であり、更に好ましくは３６である。
レンズの収差補正の観点からは、第二の実施形態に係る光学ガラスは、低い異常分散性（ΔＰｇ，Ｆ）を有することが望ましい。かかる観点から、第二の実施形態に係る光学ガラスの異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）は、０．００７０以下であることが好ましい。そして異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）の上限は、より好ましくは０．００６０であり、更に好ましくは０．００５０以下であり、より更に好ましくは０以下である。
第二の実施形態に係る光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が、１．７～１．８５であり、アッベ数（νｄ）が、２５～４０であり、異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）が、０．００７０以下である、という各物性を併せ持つことが好ましい。
レンズの収差補正の観点からは、第二の実施形態に係る光学ガラスは、小さな部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を有することが望ましいため、部分分散比の値は０．６３以下とすることが好ましい。かかる観点から、第二の実施形態に係る光学ガラスの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）は、好ましくは０．６０５以下であり、より好ましくは０．６０３以下であり、更に好ましくは０．６０１以下である。
上述したように、第二の実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率（屈折率（ｎｄ）が大きいこと）、高分散（アッベ数（νｄ）が小さいこと）でありながら、異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）を小さくすることができる。またさらに、部分分散比を小さくすることができる。このような光学ガラスを用いると、例えば、光学レンズ等の光学素子を薄型化することができ、色収差や他の収差が良好に補正された光学系を設計することができる。
第二の実施形態に係る光学ガラスは、耐失透安定性の観点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）と結晶化開始温度（Ｔｘ）の温度差（ΔＴ＝Ｔｘ－Ｔｇ）は、８０℃以上である。この温度差（ΔＴ＝Ｔｘ－Ｔｇ）の下限は、好ましくは８５℃であり、より好ましくは９０℃であり、更に好ましくは９５℃である。
第二の実施形態に係る光学ガラスの製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。また、製造条件は、適宜好適な条件を選択することができる。例えば、上述した各原料に対応する酸化物、水酸化物、リン酸化合物（リン酸塩、正リン酸等）、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、及びフッ化物等を目標組成となるように調合し、好ましくは１１００～１５００℃、より好ましくは１３４０～１４００℃にて熔融し、攪拌することで均一化し、泡切れを行った後、金型に流し成型する製造方法等を採用できる。このようにして得られた光学ガラスは、必要に応じてリヒートプレス等を行って所望の形状に加工し、研磨等を施すことで、所望の光学素子とすることができる。
実施例
第二の実施形態に係る光学ガラスの実施例及び比較例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
第二の実施形態に係る光学ガラスの実施例及び比較例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
各実施例及び各比較例に係る光学ガラスは、以下の手順で作製した。まず、各表に記載の化学組成（質量％）となるよう、酸化物、炭酸塩、及び硝酸塩等のガラス原料を合計の重量が１００ｇとなるよう秤量した。次に、秤量した原料を混合して内容量１００ｍＬ程度の白金坩堝に投入し、１３４０～１４００℃の温度で７０分程度熔融させて攪拌均質化した。その後、清澄を行った後、金型等に鋳込んで徐冷し、成形することで各サンプルを得た。
図７は、第二の実施形態に係る光学ガラスの各実施例のＰｇ，Ｆとνｄをプロットしたグラフである。
屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の各値は、上述の第一の実施形態に係る光学ガラスと同様の手法で測定及び算出した。
異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）
第二の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルの異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）は、以下に示す方法に準拠して求めた。
第二の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルの異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）は、以下に示す方法に準拠して求めた。
（１）基準線の作成
まず、正常部分分散ガラスとして、以下に示すアッベ数（νｄ）と部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を有する２つのガラス「Ｆ２」、「Ｋ７」を基準材として選んだ。そして、各ガラスについて、横軸にアッベ数をとり、縦軸に部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）をとり、２つの基準材に対応する２点を結ぶ直線を基準線とした。
光学ガラスＦ２の特性：νｄ＝３６．３３、Ｐｇ，Ｆ＝０．５８３４
光学ガラスＫ７の特性：νｄ＝６０．４７、Ｐｇ，Ｆ＝０．５４２９
まず、正常部分分散ガラスとして、以下に示すアッベ数（νｄ）と部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を有する２つのガラス「Ｆ２」、「Ｋ７」を基準材として選んだ。そして、各ガラスについて、横軸にアッベ数をとり、縦軸に部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）をとり、２つの基準材に対応する２点を結ぶ直線を基準線とした。
光学ガラスＦ２の特性：νｄ＝３６．３３、Ｐｇ，Ｆ＝０．５８３４
光学ガラスＫ７の特性：νｄ＝６０．４７、Ｐｇ，Ｆ＝０．５４２９
（２）ΔＰｇ，Ｆの算出
次に、図７に示すように、横軸をアッベ数（νｄ）、縦軸を部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）としたグラフ上に各実施例の光学ガラスに対応する値をプロットし、上述した硝種のアッベ数（νｄ）に対応する基準線（実線）上の点と、その縦軸の値（Ｐｇ，Ｆ）との差分を、異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）として算出した。なお、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が基準線の上側にある場合、ΔＰｇ，Ｆは正の値を有し、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が基準線の下側にある場合、ΔＰｇ，Ｆは負の値を有する。
次に、図７に示すように、横軸をアッベ数（νｄ）、縦軸を部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）としたグラフ上に各実施例の光学ガラスに対応する値をプロットし、上述した硝種のアッベ数（νｄ）に対応する基準線（実線）上の点と、その縦軸の値（Ｐｇ，Ｆ）との差分を、異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）として算出した。なお、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が基準線の上側にある場合、ΔＰｇ，Ｆは正の値を有し、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が基準線の下側にある場合、ΔＰｇ，Ｆは負の値を有する。
ガラスの転移温度（Ｔｇ）、結晶化開始温度（Ｔｃ）
第二の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルのガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差熱・熱重量同時測定装置（ＢＲＵＫＥＲ製：ＴＧ―ＤＴＡ２０００ＳＡ）を用いて、毎分２０℃の昇温速度で測定したＤＴＡ曲線から、ガラス状態におけるベースラインの延長線と変曲点の接線との交点として決定した。また、各サンプルの結晶化開始温度（Ｔｃ）は、同ＤＴＡ曲線における結晶化ピークの低温側の変曲点における接線とベースラインの延長線との交点から決定した。なお、サンプル重量は５０ｍｇとし、開口部直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円筒形の蓋の無い白金セルを用いて測定した。測定前には、白金セルからのガラスの溢れが無いこと、及び白金セル内のガラスに失透が無いことを目視で確認した。
第二の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルのガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差熱・熱重量同時測定装置（ＢＲＵＫＥＲ製：ＴＧ―ＤＴＡ２０００ＳＡ）を用いて、毎分２０℃の昇温速度で測定したＤＴＡ曲線から、ガラス状態におけるベースラインの延長線と変曲点の接線との交点として決定した。また、各サンプルの結晶化開始温度（Ｔｃ）は、同ＤＴＡ曲線における結晶化ピークの低温側の変曲点における接線とベースラインの延長線との交点から決定した。なお、サンプル重量は５０ｍｇとし、開口部直径５ｍｍ、高さ５ｍｍの円筒形の蓋の無い白金セルを用いて測定した。測定前には、白金セルからのガラスの溢れが無いこと、及び白金セル内のガラスに失透が無いことを目視で確認した。
ガラスの過冷却温度域（ΔＴ）
第二の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルの過冷却温度域（ΔＴ）は、結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）の差分から求めた。ガラス転移温度と結晶化開始温度の間の温度域では、ガラスは過冷却液体となり原子の移動が容易となり粘性流動が発現する。過冷却温度域では温度上昇に伴い粘性が急激に低下するためリヒートプレス成型が可能になる一方で、原子の再配列も生じやすくなるため、結晶析出が発生しやすくなる。したがって、過冷却温度域（ΔＴ）が大きいガラスほど結晶析出がより高温まで発生しないため、耐失透安定性が高いとみなすことができる。
第二の実施形態に係る光学ガラスの各サンプルの過冷却温度域（ΔＴ）は、結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）の差分から求めた。ガラス転移温度と結晶化開始温度の間の温度域では、ガラスは過冷却液体となり原子の移動が容易となり粘性流動が発現する。過冷却温度域では温度上昇に伴い粘性が急激に低下するためリヒートプレス成型が可能になる一方で、原子の再配列も生じやすくなるため、結晶析出が発生しやすくなる。したがって、過冷却温度域（ΔＴ）が大きいガラスほど結晶析出がより高温まで発生しないため、耐失透安定性が高いとみなすことができる。
実施例２－１～２－１２、及び比較例の光学ガラスについて、各成分の酸化物基準の質量％による組成、及び各物性の評価結果を表５～７に示す。
特に断りがない限り、各成分の含有率は質量％基準である。式中の「ΣＡ２Ｏ」は、Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの総含有率；（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）を示す。
比較例２－１～２－３は、作製したガラス中に失透が確認されたため、光学恒数の測定とガラスの転移温度（Ｔｇ）、結晶化開始温度（Ｔｃ）の測定は実施しなかった。
表５～７に見られるとおり、実施例２－１～２－１２の光学ガラスは、高い屈折率（ｎｄ）、小さいアッベ数（νｄ）、小さいΔＰｇ，Ｆ値を有し、耐失透安定性に優れることが確認された。
＜光学ガラスの用途＞
本実施形態に係る光学ガラス（第一の実施形態及び第二の実施形態）は、例えば、光学機器が備える光学素子として好適に用いることができる。このような光学素子には、ミラー、レンズ、プリズム、フィルタ等が含まれる。また上記光学素子が用いられる光学系としては、例えば、対物レンズ、集光レンズ、結像レンズ、カメラ用交換レンズ等が挙げられる。そして、これらの光学系は、レンズ交換式カメラ、レンズ非交換式カメラ等の撮像装置、蛍光顕微鏡や多光子顕微鏡等の顕微鏡装置の各種光学装置に好適に使用できる。かかる光学装置は、上述した撮像装置や顕微鏡に限られず、望遠鏡、双眼鏡、レーザー距離計、プロジェクタ等も含まれるが、これらに限られない。以下に、これらの一例を説明する。
撮像装置
図１は、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした一例を示す斜視図である。撮像装置１はいわゆるデジタル一眼レフカメラ（レンズ交換式カメラ）であり、撮影レンズ１０３（光学系）は本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。カメラボディ１０１のレンズマウント（不図示）にレンズ鏡筒１０２が着脱自在に取り付けられる。そして、該レンズ鏡筒１０２のレンズ１０３を通した光が、カメラボディ１０１の背面側に配置されたマルチチップモジュール１０６のセンサチップ（固体撮像素子）１０４上に結像される。このセンサチップ１０４は、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサー等のベアチップであり、マルチチップモジュール１０６は、例えばセンサチップ１０４がガラス基板１０５上にベアチップ実装されたＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）タイプのモジュールである。
図１は、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした一例を示す斜視図である。撮像装置１はいわゆるデジタル一眼レフカメラ（レンズ交換式カメラ）であり、撮影レンズ１０３（光学系）は本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。カメラボディ１０１のレンズマウント（不図示）にレンズ鏡筒１０２が着脱自在に取り付けられる。そして、該レンズ鏡筒１０２のレンズ１０３を通した光が、カメラボディ１０１の背面側に配置されたマルチチップモジュール１０６のセンサチップ（固体撮像素子）１０４上に結像される。このセンサチップ１０４は、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサー等のベアチップであり、マルチチップモジュール１０６は、例えばセンサチップ１０４がガラス基板１０５上にベアチップ実装されたＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）タイプのモジュールである。
図２及び図３は、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした他の例を示す概略図である。図２は、撮像装置ＣＡＭの正面図を示し、図３は、撮像装置ＣＡＭの背面図を示す。撮像装置ＣＡＭはいわゆるデジタルスチルカメラ（レンズ非交換式カメラ）であり、撮影レンズＷＬ（光学系）は本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。
撮像装置ＣＡＭは、電源ボタン（不図示）を押すと、撮影レンズＷＬのシャッタ（不図示）が開放されて、撮影レンズＷＬで被写体（物体）からの光が集光され、像面に配置された撮像素子に結像される。撮像素子に結像された被写体像は、撮像装置ＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズボタンＢ１を押し下げて被写体像を撮像素子で撮像し、メモリー（不図示）に記録保存する。
撮像装置ＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部ＥＦ、撮像装置ＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクションボタンＢ２等が配置されている。
このようなデジタルカメラ等に用いられる光学系には、より高い解像度、低い色収差、小型化が求められる。これらを実現するには光学系に分散特性が互いに異なるガラスを用いることが有効である。特に、低分散でありながらより高い部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を有するガラスの需要は高い。このような観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、かかる光学機器の部材として好適である。なお、本実施形態において適用可能な光学機器としては、上述した撮像装置に限らず、例えばプロジェクタ等も挙げられる。光学素子についても、レンズに限らず、例えばプリズム等も挙げられる。
顕微鏡
図４は、本実施形態に係る多光子顕微鏡２の構成の例を示すブロック図である。多光子顕微鏡２は、対物レンズ２０６、集光レンズ２０８、結像レンズ２１０を備える。対物レンズ２０６、集光レンズ２０８、結像レンズ２１０のうち少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。以下、多光子顕微鏡２の光学系を中心に説明する。
図４は、本実施形態に係る多光子顕微鏡２の構成の例を示すブロック図である。多光子顕微鏡２は、対物レンズ２０６、集光レンズ２０８、結像レンズ２１０を備える。対物レンズ２０６、集光レンズ２０８、結像レンズ２１０のうち少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。以下、多光子顕微鏡２の光学系を中心に説明する。
パルスレーザ装置２０１は、例えば、近赤外波長（約１０００ｎｍ）であって、パルス幅がフェムト秒単位の（例えば、１００フェムト秒の）超短パルス光を射出する。パルスレーザ装置２０１から射出された直後の超短パルス光は、一般に所定の方向に偏光された直線偏光となっている。
パルス分割装置２０２は、超短パルス光を分割し、超短パルス光の繰り返し周波数を高くして射出する。
ビーム調整部２０３は、パルス分割装置２０２から入射される超短パルス光のビーム径を、対物レンズ２０６の瞳径に合わせて調整する機能、試料Ｓから発せられる光の波長と超短パルス光の波長との軸上の色収差（ピント差）を補正するために超短パルス光の集光及び発散角度を調整する機能、超短パルス光のパルス幅が光学系を通過する間に群速度分散により広がってしまうのを補正するために、逆の群速度分散を超短パルス光に与えるプリチャープ機能（群速度分散補償機能）等を有する。
パルスレーザ装置２０１から射出された超短パルス光は、パルス分割装置２０２によりその繰り返し周波数が大きくされ、ビーム調整部２０３により上記した調整が行われる。そして、ビーム調整部２０３から射出された超短パルス光は、ダイクロイックミラー２０４によりダイクロイックミラーの方向に反射され、ダイクロイックミラー２０５を通過し、対物レンズ２０６により集光されて試料Ｓに照射される。このとき、走査手段（不図示）を用いることにより、超短パルス光を試料Ｓの観察面上に走査させてもよい。
例えば、試料Ｓを蛍光観察する場合、試料Ｓの超短パルス光の被照射領域及びその近傍では、試料Ｓが染色されている蛍光色素が多光子励起され、赤外波長である超短パルス光より波長が短い蛍光（以下、「観察光」という。）が発せられる。
試料Ｓから対物レンズ２０６の方向に発せられた観察光は、対物レンズ２０６によりコリメートされ、その波長に応じて、ダイクロイックミラー２０５により反射されたり、あるいは、ダイクロイックミラー２０５を透過する。
ダイクロイックミラー２０５により反射された観察光は、蛍光検出部２０７に入射する。蛍光検出部２０７は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ（ｐｈｏｔｏ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ：光電子増倍管）等により構成され、ダイクロイックミラー２０５により反射された観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。また、蛍光検出部２０７は、超短パルス光が試料Ｓの観察面において走査されるのに合わせて、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。
なお、ダイクロイックミラー２０５を光路から外すことにより、試料Ｓから対物レンズ２０６の方向に発せられた全ての観察光を蛍光検出部２１１で検出するようにしてもよい。その場合、観察光は、走査手段（不図示）によりデスキャンされ、ダイクロイックミラー２０４を透過し、集光レンズ２０８により集光され、対物レンズ２０６の焦点位置とほぼ共役な位置に設けられているピンホール２０９を通過し、結像レンズ２１０を透過して、蛍光検出部２１１に入射する。
蛍光検出部２１１は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ等により構成され、結像レンズ２１０により蛍光検出部２１１の受光面において結像した観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。また、蛍光検出部２１１は、超短パルス光が試料Ｓの観察面において走査されるのに合わせて、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。
また、試料Ｓから対物レンズ２０６と逆の方向に発せられた観察光は、ダイクロイックミラー２１２により反射され、蛍光検出部２１３に入射する。蛍光検出部１１３は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ等により構成され、ダイクロイックミラー２１２により反射された観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。また、蛍光検出部２１３は、超短パルス光が試料Ｓの観察面において走査されるのに合わせて、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。
蛍光検出部２０７、２１１、２１３からそれぞれ出力された電気信号は、例えば、コンピュータ（不図示）に入力され、そのコンピュータは、入力された電気信号に基づいて、観察画像を生成し、生成した観察画像を表示したり、観察画像のデータを記憶したりすることができる。
接合レンズ
図５は、本実施形態に係る接合レンズの一例を示す概略図である。接合レンズ３は、第一のレンズ要素３０１と第二のレンズ要素３０２とを有する複合レンズである。第一のレンズ要素と第二のレンズ要素の少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを用いる。第一のレンズ要素と第二のレンズ要素は、接合部材３０３を介して接合されている。接合部材３０３としては、公知の接着剤等を用いることができる。なお、「レンズ要素」とは、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズのことを意味する。
図５は、本実施形態に係る接合レンズの一例を示す概略図である。接合レンズ３は、第一のレンズ要素３０１と第二のレンズ要素３０２とを有する複合レンズである。第一のレンズ要素と第二のレンズ要素の少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを用いる。第一のレンズ要素と第二のレンズ要素は、接合部材３０３を介して接合されている。接合部材３０３としては、公知の接着剤等を用いることができる。なお、「レンズ要素」とは、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズのことを意味する。
本実施形態に係る接合レンズは、色収差補正の観点で有用であり、上述した光学素子や光学系や光学装置等に好適に使用できる。そして、接合レンズを含む光学系は、カメラ用交換レンズや光学装置等にとりわけ好適に使用できる。なお、上述の態様では２つのレンズ要素を用いた接合レンズについて説明したが、これに限られず、３つ以上のレンズ要素を用いた接合レンズとしてもよい。３つ以上のレンズ要素を用いた接合レンズとする場合、３つ以上のレンズ要素のうち少なくとも１つが本実施形態に係る光学ガラスを用いて形成されていればよい。
１・・・撮像装置、１０１・・・カメラボディ、１０２・・・レンズ鏡筒、１０３・・・レンズ、１０４・・・センサチップ、１０５・・・ガラス基板、１０６・・・マルチチップモジュール、ＣＡＭ・・・撮像装置（レンズ非交換式カメラ）、ＷＬ・・・撮影レンズ、Ｍ・・・液晶モニター、ＥＦ・・・補助光発光部、Ｂ１・・・レリーズボタン、Ｂ２・・・ファンクションボタン、２・・・多光子顕微鏡、２０１・・・パルスレーザ装置、２０２・・・パルス分割装置、２０３・・・ビーム調整部、２０４，２０５，２１２・・・ダイクロイックミラー、２０６・・・対物レンズ、２０７，２１１，２１３・・・蛍光検出部、２０８・・・集光レンズ、２０９・・・ピンホール、２１０・・・結像レンズ、Ｓ・・・試料、３・・・接合レンズ、３０１・・・第一のレンズ要素、３０２・・・第二のレンズ要素、３０３・・・接合部材
Claims (20)
- 質量％で、
ＳｉＯ２含有率：３～１５％、
Ｂ２Ｏ３含有率：０超～１０％、
Ｌａ２Ｏ３含有率：２０～６５％、
Ｇｄ２Ｏ３含有率：５～６０％、
ＺｎＯ含有率：５超～１５％、
Ｙ２Ｏ３含有率：０超～５％、
ＺｒＯ２含有率：０超～８％、であり、
酸化物換算組成のガラス全質量に対するＦ（フッ素）の質量の外割の含有率：０超～１５％である、光学ガラス。 - 質量％で、
ＣａＯ含有率：０～５％、
ＳｒＯ含有率：０～５％、
ＢａＯ含有率：０～５％、である、請求項1に記載の光学ガラス。 - 質量％で、
Ｙｂ２Ｏ３含有率：０～１０％、
Ｂｉ２Ｏ３含有率：０～５％、である、請求項１または２に記載の光学ガラス。 - 質量％で、
ＴｉＯ２含有率：０～５％、
Ｎｂ２Ｏ５含有率：０～１０％、
ＷＯ３含有率：０～５％、である、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。 - 質量％で、
Ｓｂ２Ｏ３含有率：０～１％、である、請求項１～４のいずれか一項に記載の光学ガラス。 - 質量％で、
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３の総含有率（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３）：５０～８０％である、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学ガラス。 - 質量％で、
ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３の総含有率に対するＳｉＯ２含有率の比（ＳｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））：０．３０～０．８０である、請求項１～６のいずれか一項に記載の光学ガラス。 - ＰｂＯ、Ａｓ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、Iｎ２Ｏ３を実質的に含有しない、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスのｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が、１．７５～１．８０である、請求項１～８のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスのアッベ数（νｄ）が、４５～５１である、請求項１～９のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）が、式（１）：
－０．００１６７８×νｄ＋０．６３６６≦Ｐｇ，Ｆ・・・（１）
を満たす、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学ガラス。 - 請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学ガラスを用いた光学素子。
- 請求項１２に記載の光学素子を備える、光学装置。
- 請求項１２に記載の光学素子を備える、カメラ用交換レンズ。
- 請求項１２に記載の光学素子を備える、顕微鏡用対物レンズ。
- 第一のレンズ要素と第二のレンズ要素とを有し、
前記第一のレンズ要素と前記第二のレンズ要素の少なくとも一つは、請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学ガラスである、接合レンズ。 - 請求項１６に記載の接合レンズを含む、光学系。
- 請求項１７に記載の光学系を含む、カメラ用交換レンズ。
- 請求項１７に記載の光学系を含む、顕微鏡用対物レンズ。
- 請求項１７に記載の光学系を含む、光学装置。
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