JP2024059599A - 光学ガラス、光学素子及び光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】合理的な成分設計により、所望の屈折率とアッベ数を有すると同時に、相対部分分散Ｐｇ，Ｆが比較的低く、負方向の異常分散性能を有し、環境保護要求に合致し、ハイエンド光電製品の応用を満たすことができる光学ガラスを提供する。【解決手段】光学ガラスは、重量％で以下の成分を含む：ＳｉＯ２：２６～４２％；Ｎｂ２Ｏ５：２１～４０％；ＺｒＯ２：０．５～１２％；ＲＯ：７～３５％；Ｎａ２Ｏ：３～１８％。前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。【選択図】なし
Description
本発明は、光学ガラスに関し、特に屈折率が１．６８～１．７６、アッベ数が３０～３９の光学ガラス、及びそれから製造される光学素子と光学機器に関するものである。
光学ガラスは光電製品の重要な構成部分であり、近年、スマートフォン、一眼レフカメラ、監視セキュリティなどの光電製品の急速な発展に伴い、光学ガラスの性能に対してより高い要求を提出している。例えば、光学設計において、光学ガラスは、二次スペクトルの残留色差を除去又はできるだけ低減するのに適した性能を有することを期待しており、これを実現するには、光学ガラスは、従来のガラスに対して比較的低い相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）と負方向の異常分散などの性能を備える必要がある。
屈折率が１．６８～１．７６、アッベ数が３０～３９以内の光学ガラスは様々な光学系に広く応用できる。従来技術では、この範囲内の光学ガラスは相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）が比較的高く、二次スペクトルの残留色差を除去する要求を満たすことが困難である。例えば、特許文献１は、屈折率が１．６３～１．７２、アッベ数が２９～４０の光学ガラスを開示しており、それが負方向の異常分散性能がなく、かつ３０～６０ｗｔ％のＰｂＯ成分を含み、環境保護要求に合致することができない。例えば、特許文献２は、屈折率が１．５９～１．７１、アッベ数が３０～４３の光学ガラスを開示しており、それが負方向の異常分散性能がなく、かつ２５～６０ｗｔ％のＰｂＯ成分を含み、環境保護要求に合致することができない。したがって、屈折率が１．６８～１．７６、アッベ数が３０～３９、相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）が比較的低く、負方向の異常分散性能を備え、環境保護要求に合致する光学ガラスの開発は、光電分野の発展に対して重要な意義を持つ。
本発明が解決しようとする技術的課題は、相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）が比較的低く、負方向の異常分散性能を備え、環境保護要求に合致する光学ガラスを提供することである。
本発明が技術的課題を解決するために採用する技術方案は次のとおりである。
重量％で以下の成分を含む、光学ガラス：ＳｉＯ２：２６～４２％；Ｎｂ２Ｏ５：２１～４０％；ＺｒＯ２：０．５～１２％；ＲＯ：７～３５％；Ｎａ２Ｏ：３～１８％、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。
重量％で以下の成分を含む、光学ガラス：ＳｉＯ２：２６～４２％；Ｎｂ２Ｏ５：２１～４０％；ＺｒＯ２：０．５～１２％；ＲＯ：７～３５％；Ｎａ２Ｏ：３～１８％、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。
さらに、重量％で以下の成分をさらに含む、前記光学ガラス：Ｂ２Ｏ３：０～１０％、及び／又はＬｉ２Ｏ：０～５％、及び／又はＫ２Ｏ：０～８％、及び／又はＷＯ３：０～５％、及び／又はＴａ２Ｏ５：０～５％、及び／又はＴｉＯ２：０～５％、及び／又はＺｎＯ：０～８％、及び／又はＬｎ２Ｏ３：０～５％、及び／又はＡｌ２Ｏ３：０～５％、及び／又は清澄剤：０～１％、前記Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
重量％で以下の成分を含む、光学ガラス：ＳｉＯ２：２６～４２％、Ｎｂ２Ｏ５：２１～４０％、ＺｒＯ２：０．５～１２％、ＲＯ：７～３５％、Ｎａ２Ｏ：３～１８％、Ｂ２Ｏ３：０～１０％、Ｌｉ２Ｏ：０～５％、Ｋ２Ｏ：０～８％、ＷＯ３：０～５％、Ｔａ２Ｏ５：０～５％、ＴｉＯ２：０～５％、ＺｎＯ：０～８％、Ｌｎ２Ｏ３：０～５％、Ａｌ２Ｏ３：０～５％、澄清剤：０～１％であり、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量であり、Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．３以下、好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．２５以下、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．２以下、さらに好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．０１～０．１５である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：ＲＯ／ＳｉＯ２は０．２～１．２、好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２は０．２５～１．０、より好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２は０．３～０．８、さらに好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２は０．４～０．７、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．２～１．５、好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．３～１．２、より好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．４～１．０、さらに好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．４～０．８、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：Ｂ２Ｏ３／ＢａＯは１．４以下、好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯは１．０以下、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯは０．８以下、さらに好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯは０．１～０．５である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．０５～１．５、好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．１～１．０、より好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．１５～０．８、さらに好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．２～０．６である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが２．５～１０．０、好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが３．０～８．０、より好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが３．５～７．０、さらに好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが４．０～６．０である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが０．５～５．０、好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが０．８～４．０、より好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが１．０～３．０、さらに好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが１．２～２．５である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．６～２．０、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．７～１．７、より好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．８～１．５、さらに好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が１．０～１．５である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．５以下、好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．３以下、より好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．２以下、さらに好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．０１～０．１５である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：ＳｉＯ２：２８～４０％、好ましくはＳｉＯ２：３０～３７％、及び／又はＢ２Ｏ３：０～６％、好ましくはＢ２Ｏ３：０．５～５％、及び／又はＮｂ２Ｏ５：２５～３５％、好ましくはＮｂ２Ｏ５：２７～３３％、及び／又はＺｒＯ２：１～１０％、好ましくはＺｒＯ２：２～８％、及び／又はＲＯ：１１～３０％、好ましくはＲＯ：１３～２５％、及び／又はＮａ２Ｏ：５～１５％、好ましくはＮａ２Ｏ：７～１３％、及び／又はＬｉ２Ｏ：０～３％、好ましくはＬｉ２Ｏ：０～２％、及び／又はＫ２Ｏ：０～５％、好ましくはＫ２Ｏ：０～３％、及び／又はＷＯ３：０～３％、好ましくはＷＯ３：０～１％、及び／又はＴａ２Ｏ５：０～３％、好ましくはＴａ２Ｏ５：０～１％、及び／又はＴｉＯ２：０～３％、好ましくはＴｉＯ２：０～１％、及び／又はＺｎＯ：０～４％、好ましくはＺｎＯ：０～１％、及び／又はＬｎ２Ｏ３：０～３％、好ましくはＬｎ２Ｏ３：０～１％、及び／又はＡｌ２Ｏ３：０～３％、好ましくはＡｌ２Ｏ３：０～１％、及び／又は清澄剤：０～０．８％、好ましくは清澄剤：０～０．５％、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量であり、Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
さらに、重量％で以下の成分を含む、前記光学ガラス：ＢａＯ：６～２０％、好ましくはＢａＯ：８～１８％、より好ましくはＢａＯ：１０～１６％、及び／又はＭｇＯ：０～６％、好ましくはＭｇＯ：０～３％、より好ましくはＭｇＯ：０～１％、及び／又はＣａＯ：０～１０％、好ましくはＣａＯ：０．５～８％、より好ましくはＣａＯ：１～６％、及び／又はＳｒＯ：０～６％、好ましくはＳｒＯ：０～３％、より好ましくはＳｒＯ：０～１％である。
さらに、前記成分がＴｉＯ２を含まない、及び／又はＷＯ３を含まない、及び／又はＴａ２Ｏ５を含まない、及び／又はＺｎＯを含まない、及び／又はＬｎ２Ｏ３を含まない、及び／又はＬｉ２Ｏを含まない、及び／又はＡｌ２Ｏ３、前記Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種である。
さらに、前記光学ガラスの屈折率ｎｄが１．６８～１．７６、好ましくは１．６９～１．７５、より好ましくは１．７０～１．７４、さらに好ましくは１．７１～１．７３，及び／又はアッベ数ｖｄは３０～３９、好ましくは３１～３８、より好ましくは３２～３７、さらに好ましくは３３～３６である。
さらに、前記光学ガラスの相対部分分散Ｐｇ，Ｆが０．７５００以下、好ましくは０．７０００以下、より好ましくは０．６５００以下、さらに好ましくは０．６０００以下、及び／又は相対部分分散偏差値ΔＰｇ，Ｆが０未満、好ましくは－０．０００１以下、より好ましくは－０．０００５以下、さらに好ましくは－０．００１０以下である。
さらに、前記光学ガラスの密度ρが３．８ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは３．７ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは３．６ｇ／ｃｍ３以下、及び／又は熱膨張係数α－３０／７０℃が９５×１０－７／Ｋ以下、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以下、より好ましくは８５×１０－７／Ｋ以下、及び／又はλ８０が４００ｎｍ又はその以下、好ましくはλ８０が３９０ｎｍ又はその以下、より好ましくはλ８０が３８５ｎｍ又はその以下、及び／又はλ５が３５０ｎｍ又はその以下、好ましくはλ５が３４０ｎｍ又はその以下、より好ましくはλ５が３３５ｎｍ又はその以下、及び／又は耐候性ＣＲが２類以上、好ましくは１類、及び／又は耐酸安定性ＤＡが２類以上、好ましくは１類、及び／又は耐水安定性Ｄｗが２類以上、好ましくは１類、及び／又はヌープ硬度ＨＫが５００×１０７Ｐａ以上、好ましくは５１０×１０７Ｐａ以上、より好ましくは５２０×１０７Ｐａ以上、及び／又は摩耗度ＦＡが１８０～２２０、好ましくは１８５～２１５、より好ましくは１９０～２１０、及び／又はヤング率Ｅが８０００×１０７～１１０００×１０７Ｐａ、好ましくは８５００×１０７～１０５００×１０７Ｐａ、より好ましくは９０００×１０７～１００００×１０７Ｐａである。
上記の光学ガラスで製造される、ガラスプリフォーム。
上記の光学ガラス、又は上記のガラスプリフォームで製造される、光学素子。
上記の光学ガラス、及び／又は上記の光学素子を含む、光学機器。
本発明の有益な効果は、以下の通りである。合理的な成分設計により、本発明により得られる光学ガラスは所望の屈折率とアッベ数を有すると同時に、相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）が比較的低く、負方向の異常分散性能を備え、環境保護要求に合致し、ハイエンド光電製品の応用を満たすことができる。
以下、本発明にかかる光学ガラスの実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で適宜変形して実施することが可能である。さらに、適宜省略はあるものの、記載を繰り返すことによって本発明の主旨が限定されるものではなく、以下では、本発明の光学ガラスを単にガラスと称することもある。
［光学ガラス］
以下に、本発明の光学ガラスの成分の範囲について説明する。本説明書において、各成分の含有量および合計含有量は、特に指定のない限り、重量パーセント（ｗｔ％）で表すものとする。すなわち、各成分の含有量、合計含有量は、酸化組成物に換算するガラス物質の総重量に対する重量パーセントで表すことである。ここでいう「酸化物組成物に換算した」とは、本発明の光学ガラスの組成物の原料として用いた酸化物、錯塩、水酸化物等が溶融時に分解して酸化物に変換された場合の酸化物物質の総重量を１００％とした場合のことである。
以下に、本発明の光学ガラスの成分の範囲について説明する。本説明書において、各成分の含有量および合計含有量は、特に指定のない限り、重量パーセント（ｗｔ％）で表すものとする。すなわち、各成分の含有量、合計含有量は、酸化組成物に換算するガラス物質の総重量に対する重量パーセントで表すことである。ここでいう「酸化物組成物に換算した」とは、本発明の光学ガラスの組成物の原料として用いた酸化物、錯塩、水酸化物等が溶融時に分解して酸化物に変換された場合の酸化物物質の総重量を１００％とした場合のことである。
具体的には、本明細書に記載されている数値範囲には、上限値および下限値が含まれ、「以上」および「以下」には端点値、ならびに範囲に含まれるすべての整数および分数が含まれ、範囲が限定されている場合に記載されている具体的な値に限定されるものではない。本明細書で「及び／又は」と呼ばれるものは包括的であり、例えば「Ａ及び／又はＢ」は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡとＢの両方を意味する。
＜必須成分とオプション成分＞
ＳｉＯ２は本発明の光学ガラスの必須成分であり、本発明の光学ガラスの骨格であり、ガラスの耐酸性と粘度を高め、ガラスの摩耗度を下げることができる。本発明は、２６％以上のＳｉＯ２を添加することにより上記効果を得ており、好ましくは２８％以上のＳｉＯ２を含有し、より好ましくは３０％以上のＳｉＯ２を含有する。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性能が悪くなり、高温粘度が高くなり、ガラス中に気泡や結石などの介在物が発生しやすくなる。従って、本発明においては、ＳｉＯ２の含有量の上限値が４２％、好ましくは上限値が４０％、より好ましくは上限値が３７％である。
ＳｉＯ２は本発明の光学ガラスの必須成分であり、本発明の光学ガラスの骨格であり、ガラスの耐酸性と粘度を高め、ガラスの摩耗度を下げることができる。本発明は、２６％以上のＳｉＯ２を添加することにより上記効果を得ており、好ましくは２８％以上のＳｉＯ２を含有し、より好ましくは３０％以上のＳｉＯ２を含有する。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、ガラスの溶融性能が悪くなり、高温粘度が高くなり、ガラス中に気泡や結石などの介在物が発生しやすくなる。従って、本発明においては、ＳｉＯ２の含有量の上限値が４２％、好ましくは上限値が４０％、より好ましくは上限値が３７％である。
Ｂ２Ｏ３はガラスの熱安定性と溶融性を改善することができるが、その含有量が１０％を超えると、ガラスの化学安定性、耐候性と耐失透性が低下する。従って、本発明においては、Ｂ２Ｏ３の含有量が０～１０％、好ましくは０～６％、より好ましくは０．５～５％である。
いくつかの実施形態において、Ｂ２Ｏ３の含有量とＳｉＯ２の含有量との比Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２を０．３以下に制御することにより、ガラスの耐候性とヤング率を高め、ガラスの光透過率を改善するのに有利である。したがって、好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．３以下、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．２５以下、さらに好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．２以下、よりさらに好ましくはＢ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．０１～０．１５である。
ＺｒＯ２はガラスの屈折率を高めると同時に、ガラスの化学安定性を高め、短波特殊分散を調整し、ガラスのΔＰｇ，Ｆ値を低下することができるが、その含有量が多すぎると、ガラスの溶融が困難になり、溶融温度が上昇し、ガラス内部に介在物が発生し、光透過率が低下する。従って、ＺｒＯ２の含有量が０．５～１２％、好ましくは１～１０％、より好ましくは２～８％である。
いくつかの実施形態において、アルカリ土類金属酸化物であるＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量）の含有量を７～３５％以内に制御することにより、ガラスは所望の光学定数を実現しやすく、ガラスの化学安定性と摩耗度を最適化することができる。したがって、好ましくはＲＯが７～３５％、より好ましくはＲＯが１１～３０％、さらに好ましくはＲＯが１３～２５％である。
いくつかの実施形態において、ＲＯの含有量とＳｉＯ２の含有量との比ＲＯ／ＳｉＯ２を０．２～１．２以内に制御することにより、ガラスの硬度を高め、ガラスの化学的安定性が悪くなるのを防止することができる。したがって、好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２が０．２～１．２、より好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２が０．２５～１．０である。さらに、ＲＯ／ＳｉＯ２を０．３～０．８以内に制御することにより、ガラスの摩耗度とヤング率をさらに最適化することもできる。したがって、さらに好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２が０．３～０．８、よりさらに好ましくはＲＯ／ＳｉＯ２が０．４～０．７である。
ＭｇＯはガラスの相対部分分散を効果的に低減することができるが、ＭｇＯ含有量が多すぎると、ガラスの屈折率が設計要件を満たさなくなり、ガラスの耐結晶性と安定性が低下する。従って、ＭｇＯの含有量が０～６％、好ましくは０～３％、より好ましくは０～１％である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＭｇＯを含まないことである。
ＣａＯはガラスの光学定数を調整し、ガラスの化学安定性を高め、ガラスの加工性を改善し、ガラスの高温粘度と表面張力を下げ、ガラスの生産難度を下げることができるが、その含有量が高すぎると、ガラスの耐失透性が低下する。従って、ＣａＯの含有量が０～１０％、好ましくは０．５～８％、より好ましくは１～６％である。
ＳｒＯはガラスの屈折率とアッベ数を調整することができるが、その含有量が大きすぎると、ガラスの化学的安定性が低下し、ガラスのコストも急速に上昇する。従って、ＳｒＯの含有量が０～６％、好ましくは０～３％、より好ましくは０～１％である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＳｒＯを含まないことである。
ＢａＯはガラスの屈折率、溶融性と熱安定性を高め、ガラスの摩耗度と光透過率を改善することができるが、その含有量が高すぎると、ガラスの密度が増加し、耐失透性が低下する。従って、ＢａＯの含有量が６～２０％、好ましくは８～１８％、より好ましくは１０～１６％である。
いくつかの実施形態において、Ｂ２Ｏ３の含有量とＢａＯの含有量との比Ｂ２Ｏ３／ＢａＯを１．４以下に制御することにより、ガラスの化学的安定性とヤング率を高め、ガラスの硬度が悪くなるのを防止することができる。したがって、好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯが１．４以下、より好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯが１．０以下、さらに好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯが０．８以下、よりさらに好ましくはＢ２Ｏ３／ＢａＯは０．１～０．５である。
Ｎｂ２Ｏ５は高屈折高分散成分であり、ガラスの屈折率、分散と耐失透性を高め、ガラスの熱膨張係数を下げ、Ｐｇ，Ｆ値とΔＰｇ，Ｆ値をわずか上昇させることができるが、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多すぎると、ガラスの熱安定性と耐候性が低下し、光透過率が低下する。従って、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が２１～４０％、好ましくは２５～３５％、より好ましくは２７～３３％である。
いくつかの実施形態において、ＲＯの含有量とＮｂ２Ｏ５の含有量との比ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５を０．２～１．５以内に制御することにより、ガラスの密度を低下させると同時に、ガラスの光透過率を高めることができる。したがって、好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５が０．２～１．５、より好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５が０．３～１．２である。さらに、ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５を０．４～１．０以内に制御することにより、ガラスの摩耗度と熱膨張係数をさらに最適化することもできる。したがって、さらに好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５が０．４～１．０、よりさらに好ましくはＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５が０．４～０．８である。
いくつかの実施形態において、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の合計含有量ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５とＢａＯの含有量との比（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯを２．５～１０．０以内に制御することにより、より低いＰｇ，Ｆ値及びΔＰｇ，Ｆ値を実現すると同時に、ガラスの熱膨張係数を低下させることができる。したがって、好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが２．５～１０．０、より好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが３．０～８．０である。さらに、（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯを３．５～７．０以内に制御することにより、ガラスの摩耗度と耐候性をさらに最適化することができる。したがって、さらに好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが３．５～７．０、よりさらに好ましくは（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯが４．０～６．０である。
Ｌｉ２Ｏはガラスの転移温度を下げ、ガラスの高温粘度を調整し、ガラスの溶融性を改善することができるが、その含有量が多すぎると、ガラスの安定性とコスト経済性に不利である。従って、本発明においては、Ｌｉ２Ｏの含有量が５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＬｉ２Ｏを含まないことである。
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を改善し、ガラスの溶融効果を高めると同時に、ガラスのＰｇ，Ｆ値とΔＰｇ，Ｆ値を下げることに有利である。本発明では、３％以上のＮａ２Ｏを添加することにより上記の効果を得ている。Ｎａ２Ｏの含有量が１８％を超えると、ガラスの化学的安定性及び耐候性が低下する。したがって、Ｎａ２Ｏの含有量が３～１８％、好ましくはＮａ２Ｏの含有量が５～１５％、より好ましくはＮａ２Ｏの含有量が７～１３％である。
いくつかの実施形態において、Ｎａ２ＯとＮｂ２Ｏ５の合計含有量Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２の含有量との比（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２を０．６～２．０以内に制御することにより、より低いＰｇ，Ｆ値とΔＰｇ，Ｆ値を得ると同時に、ガラスの摩耗度を最適化することもできる。したがって、好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．６～２．０、より好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．７～１．７である。さらに、（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２を０．８～１．５以内に制御することにより、ガラスの耐候性をさらに高め、ガラスの密度上昇を防止することができる。したがって、さらに好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が０．８～１．５、よりさらに好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２が１．０～１．５である。
いくつかの実施形態において、ＢａＯとＣａＯの合計含有量ＢａＯ＋ＣａＯとＮａ２Ｏの含有量との比（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏを０．５～５．０以内に制御することにより、より低いＰｇ，Ｆ値とΔＰｇ，Ｆ値を得ると同時に、ガラスの化学的安定性を高め、ガラスの密度上昇を防止することができる。したがって、好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが０．５～５．０、より好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが０．８～４．０である。さらに、（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏを１．０～３．０以内に制御することにより、ガラスのヤング率と耐候性をさらに最適化することもできる。したがって、さらに好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが１．０～３．０、よりさらに好ましくは（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏが１．２～２．５である。
Ｋ２Ｏはガラスの熱安定性と溶融性を改善することができるが、その含有量が８％を超えると、ガラスの耐失透性と化学安定性が悪化する。従って、本発明においては、Ｋ２Ｏの含有量が０～８％，好ましくはＫ２Ｏの含有量が０～５％、より好ましくは０～３％である。
ＷＯ３はガラスの屈折率と機械的強度を高めることができるが、ＷＯ３の含有量が５％を超えると、ガラスの熱安定性が低下し、耐失透性が低下する。従って、ＷＯ３の含有量上限値は５％、好ましくは３％、より好ましくは１％である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＷＯ３を含まないことである。
Ｔａ２Ｏ５は屈折率を高め、ガラスの耐失透性を高めることができるが、その含有量が高すぎると、ガラスの熱安定性が低下し、密度が増大し、光学定数を所望の範囲に制御することが困難になる。一方、他の成分と比較して、Ｔａ２Ｏ５は非常に高価であり、実用性かつコストの観点から、使用量をできるだけ減らす必要がある。したがって、本発明におけるＴａ２Ｏ５の含有量が０～５％、好ましくは０～３％、より好ましくは０～１％に限定され、さらに好ましくはＴａ２Ｏ５を含まないことである。
ＴｉＯ２はガラスの屈折率と分散を高めることができ、適量に添加することにより、ガラスをより安定させ、ガラスの粘度を下げることができる。ＴｉＯ２の含有量が５％を超えると、ガラスの結晶傾向が増加し、転移温度が上昇すると同時に、ガラスのＰｇ，Ｆ値とΔＰｇ，Ｆ値が大きくなる。したがって、本発明におけるＴｉＯ２の含有量が５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは１％以下、さらに好ましくはＴｉＯ２を含まないことである。
いくつかの実施形態において、Ｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＴｉＯ２の合計含有量Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２とＢａＯとＮｂ２Ｏ５の合計含有量ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５との比（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）を０．５以下に制御することにより、ガラスの化学的安定性を高め、ガラスの光透過率の低下を防止することができる。したがって、好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．５以下、より好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．３以下である。さらに、（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）を０．２以下に制御することにより、ガラスの硬度と熱膨張係数をさらに最適化することができる。したがって、さらに好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．２以下、よりさらに好ましくは（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．０１～０．１５以下である。
ＺｎＯはガラスの屈折率と分散を調整し、ガラスの高温粘度と転移温度を低下することができる。それにより、比較的低い温度でガラスを溶融することができ、さらにガラスの光透過率を高める。ＺｎＯの含有量が高すぎると、ガラスの成形が困難になり、耐結晶性が悪くなり、負方向の異常分散を得るのに不利である。従って、ＺｎＯの含有量が０～８％、好ましくは０～４％、より好ましくは０～１％である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＺｎＯを含まないことである。
いくつかの実施形態において、ＺｒＯ２とＺｎＯの合計含有量ＺｒＯ２＋ＺｎＯとＢａＯの含有量との比（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯを０．０５～１．５以内に制御することにより、より低いＰｇ，Ｆ値とΔＰｇ，Ｆ値を得ると同時に、ガラスのヤング率の劣化を防止することもできる。したがって、好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．０５～１．５、より好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．１～１．０である。さらに、（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯを０．１５～０．８以内に制御することにより、ガラスの熱膨張係数をさらに下げ、ガラスの硬度を高めることができる。したがって、さらに好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．１５～０．８、よりさらに好ましくは（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯが０．２～０．６である。
Ｌｎ２Ｏ３（Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の１種又は複数種）はガラスの屈折率と化学的安定性を高める成分であり、Ｌｎ２Ｏ３の含有量を５％以下に制御することにより、ガラスの耐失透性の低下を防止することができ、好ましくはＬｎ２Ｏ３の含有量範囲の上限値が３％、より好ましくは上限値が１％である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＬｎ２Ｏ３を含まないことである。
Ａｌ２Ｏ３はガラスの化学的安定性を改善することができるが、その含有量が５％を超えると、ガラスの溶融性と光透過率が悪くなる。従って、本発明においては、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０～５％、好ましくは０～３％、より好ましくは０～１％である。いくつかの実施形態では、さらに好ましくはＡｌ２Ｏ３を含まないことである。
本発明は、清澄剤としてＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種を０～１％添加することにより、ガラスの清澄効果を高め、ガラスの気泡度を向上させることができ、好ましくは清澄剤の含有量が０～０．８％、より好ましくは清澄剤の含有量が０～０．５％である。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が１％を超えると、ガラスの清澄性能が低下する傾向があるとともに、その強い酸化作用によりガラスの溶融に用いる白金又は白金合金容器の腐食及び成形金型の劣化が加速するので、本発明におけるＳｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０～１％、より好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％である。ＳｎＯとＳｎＯ２も清澄剤として使うことができるが、その含有量が１％を超えると、ガラス着色傾向が増加したり、ガラスを加熱、軟化してプレス成形などで再成形するとき、Ｓｎが結晶核生成の起点となり、失透する傾向がある。したがって、本発明のＳｎＯ２の含有量は好ましくは０～１％、より好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％、ＳｎＯの含有量は好ましくは０～１％、より好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％である。ＣｅＯ２の作用及び含有量の比率はＳｎＯ２と一致し、その含有量は、好ましくは０～１％、より好ましくは０～０．８％、さらに好ましくは０～０．５％、よりさらに好ましくはＣｅＯ２を含まないことである。
＜含まれるべきでない成分＞
本発明のガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の遷移金属の酸化物は、単独又は複合的に少量に含まれる場合でも、ガラスが着色され、可視光領域における特定の波長が吸収され、本発明の可視光透過効果を弱めるので、特に可視光領域の波長透過率を要求する光学ガラスは、実際には含まないことが好ましい。
本発明のガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の遷移金属の酸化物は、単独又は複合的に少量に含まれる場合でも、ガラスが着色され、可視光領域における特定の波長が吸収され、本発明の可視光透過効果を弱めるので、特に可視光領域の波長透過率を要求する光学ガラスは、実際には含まないことが好ましい。
Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ及びＳｅの酸化物は、近年、有害な化学物質として使用を制御する傾向にあり、ガラスの製造工程だけでなく、加工工程及び完成品の処置に至るまで、環境保護への取り組みが必要である。そのため、環境への影響を重視する場合は、不可避な混入以外は、それらを含まないことが好ましい。これにより、光学ガラスは実際に環境を汚染する物質を含まなくなる。したがって、本発明の光学ガラスは、特殊な環境措置を講じなくても、製造、加工及び廃棄が可能である。
環境に配慮するため、本発明の光学ガラスは、Ａｓ２Ｏ３及びＰｂＯを含まないことが好ましい。
本明細書に記載されている「加えない」、「含まない」、「０％」という用語は、この成分を本発明のガラスの原料として意図的に添加しなかったことを意味する。しかし、ガラスを製造するための原料及び／又は設備として、意図的に添加されていない不純物や成分が、最終的なガラス中に少量または微量に存在することがあり、それらも本発明の特許の対象となる。
以下では、本発明の光学ガラスの特性について説明する。
＜屈折率とアッべ数＞
光学ガラスの屈折率（ｎｄ）とアッべ数（νｄ）は、『ＧＢ／Ｔ７９６２．１－２０１０』に規定された方法に従って試験されている。
光学ガラスの屈折率（ｎｄ）とアッべ数（νｄ）は、『ＧＢ／Ｔ７９６２．１－２０１０』に規定された方法に従って試験されている。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）の下限値が１．６８、好ましくは下限値が１．６９、より好ましくは下限値が１．７０、さらに好ましくは下限値が１．７１である。いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）の上限値が１．７６、好ましくは上限値が１．７５、より好ましくは上限値が１．７４、さらに好ましくは上限値が１．７３である。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）の下限値が３０、好ましくは下限値が３１、より好ましくは下限値が３２、さらに好ましくは下限値が３３である。いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）の上限値が３９、好ましくは３８、より好ましくは３７、さらに好ましくは３６である。
＜密度＞
光学ガラスの密度（ρ）は、『ＧＢ／Ｔ７９６２．２０－２０１０』に記載された方法に従って試験されている。
光学ガラスの密度（ρ）は、『ＧＢ／Ｔ７９６２．２０－２０１０』に記載された方法に従って試験されている。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの密度（ρ）は３．８ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは３．７ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは３．６ｇ／ｃｍ３以下である。
＜熱膨脹係数＞
光学ガラスの熱膨張係数（α－３０／７０℃）は、『ＧＢ／Ｔ７９６２．１６－２０１０』に記載された方法に従って－３０～７０℃のデータを測定する。
光学ガラスの熱膨張係数（α－３０／７０℃）は、『ＧＢ／Ｔ７９６２．１６－２０１０』に記載された方法に従って－３０～７０℃のデータを測定する。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの熱膨脹係数（α－３０／７０℃）は９５×１０－７／Ｋ以下、好ましくは９０×１０－７／Ｋ以下、より好ましくは８５×１０－７／Ｋ以下である。
＜着色度＞
本発明のガラスの短波透過スペクトル特性は着色度（λ８０とλ５）で示している。λ８０とは、ガラス透過率が８０％に達したときに対応する波長を指す。λ８０の測定では、互いに平行で光学研磨された２つの相対平面を有する厚さ１０±０．１ｍｍのガラスを用い、２８０ｎｍから７００ｎｍまでの波長領域における分光透過率を測定し、透過率８０％の波長を示すことである。分光透過率又は透過率とは、ガラスの前記表面に垂直に強度Ｉｉｎの光を入射し、ガラスを透過して強度Ｉｏｕｔの光を１つの平面から出射する場合にＩｏｕｔ／Ｉｉｎで表される量であり、ガラスの前記表面における表面反射損失の透過率も含まれる。ガラスの屈折率が高いほど、表面反射損失が大きくなる。したがって、ガラスでは、λ８０の値が小さいほど、ガラス自体の着色が極めて少なく、光透過率が高いことである。
本発明のガラスの短波透過スペクトル特性は着色度（λ８０とλ５）で示している。λ８０とは、ガラス透過率が８０％に達したときに対応する波長を指す。λ８０の測定では、互いに平行で光学研磨された２つの相対平面を有する厚さ１０±０．１ｍｍのガラスを用い、２８０ｎｍから７００ｎｍまでの波長領域における分光透過率を測定し、透過率８０％の波長を示すことである。分光透過率又は透過率とは、ガラスの前記表面に垂直に強度Ｉｉｎの光を入射し、ガラスを透過して強度Ｉｏｕｔの光を１つの平面から出射する場合にＩｏｕｔ／Ｉｉｎで表される量であり、ガラスの前記表面における表面反射損失の透過率も含まれる。ガラスの屈折率が高いほど、表面反射損失が大きくなる。したがって、ガラスでは、λ８０の値が小さいほど、ガラス自体の着色が極めて少なく、光透過率が高いことである。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスのλ８０が４００ｎｍ又はその以下、好ましくはλ８０が３９０ｎｍ又はその以下、より好ましくはλ８０が３８５ｎｍ又はその以下である。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスのλ５が３５０ｎｍ又はその以下、好ましくはλ５が３４０ｎｍ又はその以下、より好ましくはλ５が３３５ｎｍ又はその以下である。
＜耐候性＞
光学ガラスの耐候性（ＣＲ）の試験方法は以下の通りである：試料を相対湿度９０％の飽和水蒸気環境の試験箱内に置き、４０～５０℃で１ｈごとに交互に循環し、１５サイクル循環する。試料放置前後の濁度変化量に基づいて耐候性カテゴリを区分し、耐候性カテゴリを表１に示す。
光学ガラスの耐候性（ＣＲ）の試験方法は以下の通りである：試料を相対湿度９０％の飽和水蒸気環境の試験箱内に置き、４０～５０℃で１ｈごとに交互に循環し、１５サイクル循環する。試料放置前後の濁度変化量に基づいて耐候性カテゴリを区分し、耐候性カテゴリを表１に示す。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの耐候性（ＣＲ）は２類以上、好ましくは１類である。
＜ヌープ硬度＞
光学ガラスのヌープ硬度（ＨＫ）は『ＧＢ／Ｔ７９６２．１８－２０１０』に規定された試験方法に従って試験されている。
光学ガラスのヌープ硬度（ＨＫ）は『ＧＢ／Ｔ７９６２．１８－２０１０』に規定された試験方法に従って試験されている。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスのヌープ硬度（ＨＫ）が５００×１０７Ｐａ以上、好ましくは５１０×１０７Ｐａ以上、より好ましくは５２０×１０７Ｐａ以上である。
＜相対部分分散と相対部分分散偏差値＞
以下の式で相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）と相対部分分散偏差値（ΔＰｇ，Ｆ）の由来を説明する。
以下の式で相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）と相対部分分散偏差値（ΔＰｇ，Ｆ）の由来を説明する。
波長ｘとｙの相対部分分散は、以下の式（１）で表される：
Ｐｘ，ｙ＝（ｎｘ－ｎｙ）／（ｎＦ－ｎＣ） （１）
Ｐｘ，ｙ＝（ｎｘ－ｎｙ）／（ｎＦ－ｎＣ） （１）
アッベ数式によれば、いわゆる「正常ガラス」のほとんどについて（以下、Ｈ－Ｋ６とＦ４を「正常ガラス」とする）、下式（２）が成り立つ。
Ｐｘ，ｙ＝ｍｘ，ｙ・ｖｄ＋ｂｘ，ｙ （２）
Ｐｘ，ｙ＝ｍｘ，ｙ・ｖｄ＋ｂｘ，ｙ （２）
この直線関係は、Ｐｘ，ｙを縦座標、ｖｄを横座標として表され、式において、ｍｘ，ｙは傾き、ｂｘ，ｙは切片である。
周知のように、二次スペクトルの補正、すなわち２つ以上の波長に対して色差を除去するには、少なくとも上記の式（２）に適合しない１つのガラス（すなわち、そのＰｘ，ｙ値がアッベ経験式から逸脱する）が必要であり、その偏差値はΔＰｘ，ｙで表されると、各Ｐｘ，ｙ－ｖｄポイントは、上記の式（２）に符合する「正常線」に対してΔＰｘ，ｙ量平行移動される。このように、各ガラスのΔＰｘ，ｙ値は次の式（３）で求めることができる：
Ｐｘ，ｙ＝ｍｘ，ｙ・ｖｄ＋ｂｘ，ｙ＋ΔＰｘ，ｙ （３）
したがって、ΔＰｘ，ｙは「正常ガラス」と比較した場合の特殊分散の逸脱特性を定量的に表している。
Ｐｘ，ｙ＝ｍｘ，ｙ・ｖｄ＋ｂｘ，ｙ＋ΔＰｘ，ｙ （３）
したがって、ΔＰｘ，ｙは「正常ガラス」と比較した場合の特殊分散の逸脱特性を定量的に表している。
したがって、上記のように、相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）と相対部分分散偏差値（ΔＰｇ，Ｆ）の計算式は、次の式（４）と（５）になる：
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ） （４）
ΔＰｇ，Ｆ＝Ｐｇ，Ｆ－０．６４５７＋０．００１７０３ｖｄ （５）
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ） （４）
ΔＰｇ，Ｆ＝Ｐｇ，Ｆ－０．６４５７＋０．００１７０３ｖｄ （５）
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの相対部分分散（Ｐｇ，Ｆ）が０．７５００以下、好ましくは０．７０００以下、より好ましくは０．６５００以下、さらに好ましくは０．６０００以下である。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの相対部分分散偏差値（ΔＰｇ，Ｆ）が０未満、好ましくは－０．０００１以下、より好ましくは－０．０００５以下、さらに好ましくは－０．００１０以下である。
＜摩耗度＞
光学ガラスの摩耗度（ＦＡ）とは、全く同じ条件下で、試料の摩耗量と標準試料（Ｈ－Ｋ９ガラス）の摩耗量（体積）との比に１００を乗じて得られた数値であり、その式は以下の通りであり：
ＦＡ＝Ｖ／Ｖ０×１００＝（Ｗ／ρ）／（Ｗ０／ρ０）×１００
ここで、Ｖ－測定する試料の体積摩耗量；
Ｖ０－標準試料の体積摩耗量；
Ｗ－測定する試料の質量摩耗量；
Ｗ０－標準試料の品質摩耗量；
ρ－測定する試料の密度；
ρ０－標準試料の密度である。
光学ガラスの摩耗度（ＦＡ）とは、全く同じ条件下で、試料の摩耗量と標準試料（Ｈ－Ｋ９ガラス）の摩耗量（体積）との比に１００を乗じて得られた数値であり、その式は以下の通りであり：
ＦＡ＝Ｖ／Ｖ０×１００＝（Ｗ／ρ）／（Ｗ０／ρ０）×１００
ここで、Ｖ－測定する試料の体積摩耗量；
Ｖ０－標準試料の体積摩耗量；
Ｗ－測定する試料の質量摩耗量；
Ｗ０－標準試料の品質摩耗量；
ρ－測定する試料の密度；
ρ０－標準試料の密度である。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの摩耗度（ＦＡ）の下限値が１８０、好ましくは下限値が１８５、より好ましくは下限値が１９０、摩耗度（ＦＡ）の上限値が２２０、好ましくは上限値が２１５、より好ましくは上限値が２１０である。
＜耐水安定性＞
光学ガラスの耐水安定性（ＤＷ）（粉末法）は『ＧＢ／Ｔ１７１２９』に規定された方法で試験されている。
光学ガラスの耐水安定性（ＤＷ）（粉末法）は『ＧＢ／Ｔ１７１２９』に規定された方法で試験されている。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの耐水安定性（ＤＷ）は２類以上、好ましくは１類である。
＜耐酸安定性＞
光学ガラスの耐酸安定性（ＤＡ）（粉末法）は『ＧＢ／Ｔ１７１２９』に規定された方法で試験されている。
光学ガラスの耐酸安定性（ＤＡ）（粉末法）は『ＧＢ／Ｔ１７１２９』に規定された方法で試験されている。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスの耐酸安定性（ＤＡ）は２類以上、好ましくは１類である。
＜ヤング率＞
ヤング率（Ｅ）は超音波を用いて縦波速度と横波速度を測定し、以下の式に従って計算される。
Ｇ＝ＶＳ
２ρ
ここで：Ｅはヤング率、Ｐａ；
Ｇはせん断係数、Ｐａ；
ＶＴは横波速度、ｍ／ｓ；
ＶＳは縦波速度、ｍ／ｓ；
ρはガラス密度、ｇ／ｃｍ３である。
ヤング率（Ｅ）は超音波を用いて縦波速度と横波速度を測定し、以下の式に従って計算される。
ここで：Ｅはヤング率、Ｐａ；
Ｇはせん断係数、Ｐａ；
ＶＴは横波速度、ｍ／ｓ；
ＶＳは縦波速度、ｍ／ｓ；
ρはガラス密度、ｇ／ｃｍ３である。
いくつかの実施形態において、本発明の光学ガラスのヤング率（Ｅ）の下限値が８０００×１０７Ｐａ、好ましくは下限値が８５００×１０７Ｐａ、より好ましくは下限値が９０００×１０７Ｐａである。
いくつかの実施形態では、本発明の光学ガラスのヤング率（Ｅ）の上限値が１１０００×１０７Ｐａ、好ましくは上限値が１０５００×１０７Ｐａ、より好ましくは上限値が１００００×１０７Ｐａである。
［光学ガラスの製造方法］
本発明の光学ガラスの製造方法は以下の通りである：酸化物、水酸化物、錯塩（炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩など）、ホウ酸などを含むがこれらに限定されない一般原料と従来の工程で製造され、常法により混合した後、調製した炉材を１２００℃～１５００℃の溶融炉（白金又は白金合金坩堝）に投入して溶融する。その後、清澄、均一化して、気泡及び未溶解物質のない均質な溶融ガラスを得るとともに、この溶融ガラスを金型に入れて鋳造し、焼きなましする。当業者であれば、実際の必要に応じて、原料、製法およびプロセスパラメータを適宜選択することができる。
本発明の光学ガラスの製造方法は以下の通りである：酸化物、水酸化物、錯塩（炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩など）、ホウ酸などを含むがこれらに限定されない一般原料と従来の工程で製造され、常法により混合した後、調製した炉材を１２００℃～１５００℃の溶融炉（白金又は白金合金坩堝）に投入して溶融する。その後、清澄、均一化して、気泡及び未溶解物質のない均質な溶融ガラスを得るとともに、この溶融ガラスを金型に入れて鋳造し、焼きなましする。当業者であれば、実際の必要に応じて、原料、製法およびプロセスパラメータを適宜選択することができる。
［ガラスプリフォーム及び光学素子］
直接滴下成形や研磨加工、又は熱プレス成形などのプレス成形加工方法を用いて、作成された光学ガラスでガラスプリフォームを製造することができる。すなわち、直接精密滴下成形により溶融光学ガラスを精密なガラスプリフォームに製造するか、研削や研磨などの機械加工によりガラスプリフォームを製造するか、光学ガラスを使用してプレス成形用のプリフォームブランクを作製し、このプリフォームブランクを熱プレス加工して研磨し、ガラスプリフォームを作製することができる。なお、光学プリフォームの製造手段は上記手段に限定されないことを説明されたい。
直接滴下成形や研磨加工、又は熱プレス成形などのプレス成形加工方法を用いて、作成された光学ガラスでガラスプリフォームを製造することができる。すなわち、直接精密滴下成形により溶融光学ガラスを精密なガラスプリフォームに製造するか、研削や研磨などの機械加工によりガラスプリフォームを製造するか、光学ガラスを使用してプレス成形用のプリフォームブランクを作製し、このプリフォームブランクを熱プレス加工して研磨し、ガラスプリフォームを作製することができる。なお、光学プリフォームの製造手段は上記手段に限定されないことを説明されたい。
上記のように、本発明の光学ガラスは、各種光学素子及び光学設計に有用であり、特に本発明の光学ガラスからブランクを形成し、このブランクを用いて熱プレス成形、精密プレス成形等を行い、レンズ、プリズム等の光学素子を作製することが好ましい。
本発明の光学プリフォーム及び光学素子は、いずれも上記本発明の光学ガラスから形成されている。本発明の光学プリフォームは、光学ガラスが備えている優れた特性を有し、本発明の光学素子は、光学ガラスが備えている優れた特性を有し、光学的価値の高いさまざまなレンズ、プリズム等の光学素子を提供することができる。
レンズの例としては、レンズ表面が球面または非球面の凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどのさまざまなレンズが挙げられる。
［光学機器］
本発明の光学ガラスにより形成される光学素子は、写真装置、撮像装置、投影装置、表示装置、車載装置及び監視装置などの光学機器を製造することができる。
本発明の光学ガラスにより形成される光学素子は、写真装置、撮像装置、投影装置、表示装置、車載装置及び監視装置などの光学機器を製造することができる。
＜光学ガラス実施例＞
本発明の技術的解決策をさらに明確に説明するために、以下の非限定的な実施例を提供する。
本発明の技術的解決策をさらに明確に説明するために、以下の非限定的な実施例を提供する。
本実施例は、上記光学ガラスの製造方法を用いて、表２～表４に示す成分を有する光学ガラスを得る。また、各ガラスの特性を本発明に記載の試験方法により測定し、その結果を表２～表４に表した。
＜ガラスプリフォーム実施例＞
光学ガラスの実施例１～２４＃で得られたガラスは、研磨加工手段、又は再熱プレス成形、精密プレス成形などのプレス成形手段を用いて、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどの様々なレンズ、プリズムなどのプリフォームを製造する。
光学ガラスの実施例１～２４＃で得られたガラスは、研磨加工手段、又は再熱プレス成形、精密プレス成形などのプレス成形手段を用いて、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどの様々なレンズ、プリズムなどのプリフォームを製造する。
＜光学素子実施例＞
上記ガラスプリフォームの実施例で得られたこれらのプリフォームをアニールし、屈折率などの光学特性が所望の値に達するようにガラス内部の応力を低下させながら屈折率を微調整する。
上記ガラスプリフォームの実施例で得られたこれらのプリフォームをアニールし、屈折率などの光学特性が所望の値に達するようにガラス内部の応力を低下させながら屈折率を微調整する。
次に、各プリフォームを研削し、研磨し、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどのさまざまなレンズ、プリズムを作製する。得られた光学素子の表面には反射防止膜を塗布することもできる。
＜光学機器実施例＞
上記光学素子の実施例で製造された光学素子は、光学設計により、１つまたは複数の光学素子を用いて光学部品または光学コンポーネントを形成することにより、撮像装置、センサ、顕微鏡、医薬技術、デジタル投影、通信、光学通信技術／情報伝送、自動車分野における光学／照明、フォトリソグラフィ技術、エキシマレーザ、ウエハ、コンピュータチップ及びこのような回路及びチップを含む集積回路及び電子デバイスに用いることができる。
上記光学素子の実施例で製造された光学素子は、光学設計により、１つまたは複数の光学素子を用いて光学部品または光学コンポーネントを形成することにより、撮像装置、センサ、顕微鏡、医薬技術、デジタル投影、通信、光学通信技術／情報伝送、自動車分野における光学／照明、フォトリソグラフィ技術、エキシマレーザ、ウエハ、コンピュータチップ及びこのような回路及びチップを含む集積回路及び電子デバイスに用いることができる。
Claims (20)
- 重量％で以下の成分を含む、光学ガラス：ＳｉＯ２：２６～４２％；Ｎｂ２Ｏ５：２１～４０％；ＺｒＯ２：０．５～１２％；ＲＯ：７～３５％；Ｎａ２Ｏ：３～１８％、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。
- 重量％で以下の成分をさらに含む、請求項１に記載の光学ガラス：Ｂ２Ｏ３：０～１０％、及び／又はＬｉ２Ｏ：０～５％、及び／又はＫ２Ｏ：０～８％、及び／又はＷＯ３：０～５％、及び／又はＴａ２Ｏ５：０～５％、及び／又はＴｉＯ２：０～５％、及び／又はＺｎＯ：０～８％、及び／又はＬｎ２Ｏ３：０～５％、及び／又はＡｌ２Ｏ３：０～５％、及び／又は清澄剤：０～１％、前記Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
- 重量％で以下の成分からなる、光学ガラス：ＳｉＯ２：２６～４２％、Ｎｂ２Ｏ５：２１～４０％、ＺｒＯ２：０．５～１２％、ＲＯ：７～３５％、Ｎａ２Ｏ：３～１８％、Ｂ２Ｏ３：０～１０％、Ｌｉ２Ｏ：０～５％、Ｋ２Ｏ：０～８％、ＷＯ３：０～５％、Ｔａ２Ｏ５：０～５％、ＴｉＯ２：０～５％、ＺｎＯ：０～８％、Ｌｎ２Ｏ３：０～５％、Ａｌ２Ｏ３：０～５％、澄清剤：０～１％であり、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量であり、Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
- 重量％で成分を含み、以下の９の状況の一種又は複数種を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：
１）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．３以下であり；
２）ＲＯ／ＳｉＯ２は０．２～１．２；
３）ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．２～１．５；
４）Ｂ２Ｏ３／ＢａＯが１．４以下であり；
５）（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯは０．０５～１．５；
６）（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯは２．５～１０．０；
７）（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏは０．５～５．０；
８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２は０．６～２．０；
９）（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．５以下、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。 - 重量％で成分を含み、以下の９の状況の一種又は複数種を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：
１）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．２５以下であり；
２）ＲＯ／ＳｉＯ２は０．２５～１．０；
３）ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．３～１．２；
４）Ｂ２Ｏ３／ＢａＯが１．０以下であり；
５）（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯは０．１～１．０；
６）（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯは３．０～８．０；
７）（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏは０．８～４．０；
８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２は０．７～１．７；
９）（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．３以下、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。 - 重量％で成分を含み、以下の９の状況の一種又は複数種を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：
１）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２が０．２以下であり；
２）ＲＯ／ＳｉＯ２は０．３～０．８；
３）ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．４～１．０；
４）Ｂ２Ｏ３／ＢａＯが０．８以下であり；
５）（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯは０．１５～０．８；
６）（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯは３．５～７．０；
７）（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏは１．０～３．０；
８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２は０．８～１．５；
９）（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．２以下、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。 - 重量％で成分を含み、以下の９の状況の一種又は複数種を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：
１）Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２は０．０１～０．１５；
２）ＲＯ／ＳｉＯ２は０．４～０．７；
３）ＲＯ／Ｎｂ２Ｏ５は０．４～０．８；
４）Ｂ２Ｏ３／ＢａＯは０．１～０．５；
５）（ＺｒＯ２＋ＺｎＯ）／ＢａＯは０．２～０．６；
６）（ＳｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＢａＯは４．０～６．０；
７）（ＢａＯ＋ＣａＯ）／Ｎａ２Ｏは１．２～２．５；
８）（Ｎａ２Ｏ＋Ｎｂ２Ｏ５）／ＳｉＯ２は１．０～１．５；
９）（Ｂ２Ｏ３＋Ｌｉ２Ｏ＋ＴｉＯ２）／（ＢａＯ＋Ｎｂ２Ｏ５）が０．０１～０．１５、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量である。 - 重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：ＳｉＯ２：２８～４０％、及び／又はＢ２Ｏ３：０～６％、及び／又はＮｂ２Ｏ５：２５～３５％、及び／又はＺｒＯ２：１～１０％、及び／又はＲＯ：１１～３０％、及び／又はＮａ２Ｏ：５～１５％、及び／又はＬｉ２Ｏ：０～３％、及び／又はＫ２Ｏ：０～５％、及び／又はＷＯ３：０～３％、及び／又はＴａ２Ｏ５：０～３％、及び／又はＴｉＯ２：０～３％、及び／又はＺｎＯ：０～４％、及び／又はＬｎ２Ｏ３：０～３％、及び／又はＡｌ２Ｏ３：０～３％、及び／又は清澄剤：０～０．８％、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量であり、Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
- 重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：ＳｉＯ２：３０～３７％、及び／又はＢ２Ｏ３：０．５～５％、及び／又はＮｂ２Ｏ５：２７～３３％、及び／又はＺｒＯ２：２～８％、及び／又はＲＯ：１３～２５％、及び／又はＮａ２Ｏ：７～１３％、及び／又はＬｉ２Ｏ：０～２％、及び／又はＫ２Ｏ：０～３％、及び／又はＷＯ３：０～１％、及び／又はＴａ２Ｏ５：０～１％、及び／又はＴｉＯ２：０～１％、及び／又はＺｎＯ：０～１％、及び／又はＬｎ２Ｏ３：０～１％、及び／又はＡｌ２Ｏ３：０～１％、及び／又は清澄剤：０～０．５％、前記ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量であり、Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種であり、清澄剤はＳｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２の一種又は複数種である。
- 重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：ＢａＯ：６～２０％、及び／又はＭｇＯ：０～６％、及び／又はＣａＯ：０～１０％、及び／又はＳｒＯ：０～６％。
- 重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：ＢａＯ：１０～１６％、及び／又はＭｇＯ：０～１％、及び／又はＣａＯ：１～６％、及び／又はＳｒＯ：０～１％。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス：その成分にはＴｉＯ２を含まない、及び／又はＷＯ３を含まない、及び／又はＴａ２Ｏ５を含まない、及び／又はＺｎＯを含まない、及び／又はＬｎ２Ｏ３を含まない、及び／又はＬｉ２Ｏを含まない、及び／又はＡｌ２Ｏ３、前記Ｌｎ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の一種又は複数種である。
- 前記光学ガラスの屈折率ｎｄが１．６８～１．７６、及び／又はアッベ数ｖｄが３０～３９、及び／又は相対部分分散Ｐｇ，Ｆが０．７５００以下、及び／又は相対部分分散偏差値ΔＰｇ，Ｆが０未満である、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスの屈折率ｎｄが１．７０～１．７４、及び／又はアッベ数ｖｄが３２～３７で、及び／又は相対部分分散Ｐｇ，Ｆが０．６５００以下、及び／又は相対部分分散偏差値ΔＰｇ，Ｆが－０．０００５以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスの屈折率ｎｄが１．７１～１．７３、及び／又はアッベ数ｖｄが３３～３６で、及び／又は相対部分分散Ｐｇ，Ｆが０．６０００以下、及び／又は相対部分分散偏差値ΔＰｇ，Ｆが－０．００１０以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスの密度ρが３．８ｇ／ｃｍ３以下、及び／又は熱膨張係数α－３０／７０℃が９５×１０－７／Ｋ以下、及び／又はλ８０が４００ｎｍ又はその以下、及び／又はλ５が３５０ｎｍ又はその以下、及び／又は耐候性ＣＲが２類以上、及び／又は耐酸安定性ＤＡが２類以上、及び／又は耐水安定性ＤＷが２類以上、及び／又はヌープ硬度ＨＫが５００×１０７Ｐａ以上、及び／又は摩耗度ＦＡが１８０～２２０、及び／又はヤング率Ｅが８０００×１０７～１１０００×１０７Ｐａである、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 前記光学ガラスの密度ρが３．６ｇ／ｃｍ３以下、及び／又は熱膨張係数α－３０／７０℃が８５×１０－７／Ｋ以下、及び／又はλ８０が３８５ｎｍ又はその以下、及び／又はλ５が３３５ｎｍ又はその以下、及び／又は耐候性ＣＲが１類、及び／又は耐酸安定性ＤＡが１類、及び／又は耐水安定性ＤＷが１類、及び／又はヌープ硬度ＨＫが５２０×１０７Ｐａ以上、及び／又は摩耗度ＦＡが１９０～２１０、及び／又はヤング率Ｅが９０００×１０７～１００００×１０７Ｐａである、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラスで製造される、ガラスプリフォーム。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラスで製造される光学素子。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラスを含む光学機器。
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