JP4361004B2 - 光学ガラス、精密プレス成形用プリフォームおよびその製造方法ならびに光学素子およびその製造方法 - Google Patents

光学ガラス、精密プレス成形用プリフォームおよびその製造方法ならびに光学素子およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、光学ガラス、該光学ガラスよりなる精密プレス成形用プリフォームおよびその製造方法ならびに前記光学ガラスよりなる光学素子およびその製造方法に関する。
高屈折率低分散ガラスは、各種レンズなどの光学素子用材料として非常に需要が高い。このような光学特性を備えたガラスとしては、非特許文献１に記載されている重タンタルフリントガラスＴａＳＦ１７などが知られている。
小川博司、小川晋永著、「ガラス組成ハンドブック」、日本硝子製品工業会発行、１９９１年、１０６ページ
近年、デジタルカメラやビデオカメラなどの急激な普及により、その部品であるガラスレンズの需要も高まっている。一方でカメラの高画素数化などによりガラスレンズなどの光学素子には高い性能が求められ、形成精度の高いガラス製光学素子を高い生産性のもとに供給することが求められている。
形状精度の高いガラス製光学素子を高い生産性のもとに供給する方法として、精密プレス成形法が知られているが、ＴａＳＦ１７などの従来のガラスはいずれもガラス転移温度が高く、精密プレス成形には適さない。
本発明は、上記の従来のガラスの問題点を解消し、高屈折率で、かつ屈伏点が低く、精密プレス成形が可能な低温軟化性を有する光学ガラスを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、上記第１の目的を達成する光学ガラスよりなる精密プレス成形用プリフォームおよびその製造方法を提供することを第２および第３の目的とする。
さらに本発明は、上記第１の目的を達成する光学ガラスよりなる光学素子およびその製造方法を提供することを第４および第５の目的とする。
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、ガラス成分としてＢ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯおよびＬａ2Ｏ3を共存させ、上記必須成分およびその他の任意成分の含有割合を所定の範囲に規定した光学ガラスを用いることによって、上記諸目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ガラス成分として、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％、
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５％以下）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％
を含有するとともに、清澄剤としてＳｂ2Ｏ3を任意に含み、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス１」という）、
（２）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％
を含有し、屈折率(nd)が１．８８超、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス２」という）、
（３）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が６重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス３」という）、
（４）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ２５〜５０％（但し、１５重量％超）、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス４」という）、
（５）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ２〜２０％（但し、２重量％超）、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス５」という）、
（６）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ２５〜５０％（但し、１７重量％超）、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ２〜２０％（但し、２重量％超）、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス６」という）、
（７）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 １２〜４０％（但し、１２重量％超かつ３０重量％以下）、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が６重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％未満）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス７」という）、
（８）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜２０％（但し、８重量％未満）、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ２〜２０％（但し、２重量％超）、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス８」という）、
（９）モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜２０％（但し、８重量％未満）、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％
を含有し、屈折率(nd)が１．８８超、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラス（以下、「ガラス９」という）、
（１０）Ｌｉ2Ｏを１〜２０モル％含む上記（１）、（２）、（３）、（４）、（７）および（９）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１１）Ｌａ2Ｏ3を２７重量％超含む上記（１）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）および（８）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１２）ＴｉＯ2を１６重量％以下含む上記（１）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）および（８）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１３）Ｌａ2Ｏ3を２７重量％超、Ｌｉ2Ｏを１〜２０モル％含む上記（１）、（３）、（４）および（７）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１４）ＣａＯの含有量が５重量％未満である上記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１５）屈伏点が６７０℃以下である上記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１６）精密プレス成形に供するガラスである上記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の光学ガラス、
（１７）上記（１５）に記載の光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム、
（１８）流出する熔融ガラスを分離して、冷却する過程でプリフォームに成形するガラス製の精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラスが、上記（１５）に記載の光学ガラスであることを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（１９）上記（１）〜（１５）のいずれか１項に記載の光学ガラスからなることを特徴とする光学素子、
（２０）ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
上記（１７）に記載のプリフォームを使用することを特徴とする光学素子の製造方法、
（２１）ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
上記（１８）に記載の製造方法により作製したプリフォームを使用することを特徴とする光学素子の製造方法、
（２２）プレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、前記プレス成形型によりプリフォームを精密プレス成形する上記（２０）または（２１）に記載の光学素子の製造方法、および
（２３）予熱されたプレス成形型に、該プレス成形型と別に予熱されたプリフォームを導入して精密プレス成形する上記（２０）または（２１）に記載の光学素子の製造方法
を提供するものである。
本発明によれば、高屈折率で、かつ屈伏点が低く、精密プレス成形が可能な低温軟化性を有する光学ガラスを得ることができ、該光学ガラスから精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子を得ることができる。
〔光学ガラス〕
先ず本発明の光学ガラスについて説明する。
本発明の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．８以上、アッベ数（νd）が３５以下の高屈折率ガラスであり、精密プレス成形に適した低温軟化性を有し、また、熔融状態のガラスから直接精密プレス成形用のガラスプリフォームを成形する際、ガラスが結晶化しにくい、優れたガラス安定性を有するものである。
上記諸特性を実現するため、本発明の光学ガラスは、ネットワーク形成成分としてＢ2Ｏ3およびＳｉＯ2を必須成分として含み、屈折率を高める成分としてＴｉＯ2およびＬａ2Ｏ3を、高屈折率を維持しつつ、低温軟化性を付与するための成分としてＺｎＯを必須成分として含む。本発明の光学ガラスは、このようなＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＴｉＯ2−ＺｎＯ−Ｌａ2Ｏ3が共存する組成系において、ガラスの安定性と低温軟化性を高めるため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯといったアルカリ土類金属酸化物の導入量を制限し、２価成分（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯなど）の量をＺｎＯに、好ましくはＺｎＯとＬｉ2Ｏに振り分けたものである。
以下、本発明の光学ガラスであるガラス１〜９を構成するガラス成分について詳細に説明するが、各ガラス成分の含有量や合計含有量は特記しない限りモル％にて表示するものとする。
Ｂ2Ｏ3はネットワーク形成のための必須成分であるが、過剰導入によって屈折率（ｎｄ）が低下する。したがって、Ｂ2Ｏ3の導入量は、ガラス１〜３、５、７〜９において５〜５０％、好ましくは１０〜４０％、より好ましくは１０〜３８％とし、ガラス４、６において２５〜５０％（但し、ガラス４において１５重量％超、ガラス６において１７重量％超）とする。
ＳｉＯ2はガラスの安定性を向上させる働きをする必須成分であるが、過剰導入によって屈折率が低下するとともに屈伏点が上昇する。したがって、ＳｉＯ2の導入量は、ガラス１〜７において３〜５０％、好ましくは５〜２０％、より好ましくは５〜１８％とし、ガラス８、９において３〜２０％（但し、８重量％未満）とする。
なお、本発明の光学ガラスは、精密プレス成形に好適な低温軟化性を備えることを目的としており、Ｂ2Ｏ3の導入効果のほうがＳｉＯ2の導入効果よりも優れているから、重量比においてＢ2Ｏ3の含有量をＳｉＯ2の含有量よりも多くすることが好ましく、Ｂ2Ｏ3含有量／ＳｉＯ2含有量の値を１．２以上とすることがより好ましく、１．３以上とすることがさらに好ましい。このような性質は本発明の光学ガラスであるガラス１〜９に共通のものである。上記関係を満たすようにＢ2Ｏ3とＳｉＯ2を導入することにより、着色の少ない、可視域において光透過率の高いガラスを得ることもできる。
ＴｉＯ2は屈折率を高める必須成分であるが、過剰導入によってガラスの安定性が低下し、ガラスが着色する。したがって、ＴｉＯ2の導入量は、ガラス１〜６、８、９において５〜４０％、好ましくは１０〜４０％、より好ましくは１０〜３５％、さらに好ましくは１０〜３２％とし、ガラス７において１２〜４０％（但し、１２重量％超かつ３０重量％以下）とする。また、ＴｉＯ2の導入量は、ガラス１、３〜８において、１６重量％以下とすることが好ましい。
ＺｎＯは高屈折率を維持しつつ低温軟化性を付与するため、１％以上導入するが、過剰導入によってガラスの安定性が低下するため、導入量は４０％以下とする。ＺｎＯの導入量は、３〜３５％が好ましく、５〜３２％がより好ましい。
Ｌａ2Ｏ3は高屈折率低分散特性を付与するため、５％以上導入するが、過剰導入によりガラスの安定性が低下するため、導入量は２０％以下とする。Ｌａ2Ｏ3の導入量は、５〜１８％が好ましく、５〜１７％がより好ましい。Ｌａ2Ｏ3は比較的、ガラスを着色させずに屈折率を高める成分であるため、屈折率（ｎｄ）が１．８以上のガラス、特にガラス１、３〜８を得る上で、その導入量を２７重量％超とすることが好ましく、３０重量％以上とすることがより好ましい。
Ｇｄ2Ｏ3は高屈折率、低分散特性を付与するための任意成分であるが、過剰導入によりガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜１０％とする。Ｇｄ2Ｏ3の導入量は、０〜８％が好ましく、０．５〜５％がより好ましい。
Ｎｂ2Ｏ5は屈折率を高める任意成分であるが過剰導入により、ガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇するため、その導入量を０〜１５％とする。Ｎｂ2Ｏ5の導入量は、１〜１０％が好ましく、１〜８％がより好ましい。
ＺｒＯ2は屈折率を高める働きをする任意成分であるが、過剰導入によりガラスの安定性が低下し、液相温度が上昇するため、その導入量を０〜１０％とする。ＺｒＯ2の導入量は、１〜８％が好ましく、１〜５％がより好ましい。
Ｔａ2Ｏ5は屈折率を高める任意成分であるが過剰導入により、ガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜５％とする。Ｔａ2Ｏ5の導入量は、０〜４％が好ましく、０〜３％がより好ましい。
Ｂｉ2Ｏ3は屈折率を高め、ガラスの安定性を向上する働きをする任意成分が、過剰導入によりガラスが着色するため、その導入量を０〜１０％とする。Ｂｉ2Ｏ3の導入量は、０〜６％が好ましく、０〜４％がより好ましい。
ＭｇＯは熔融性を改善させる働きがある任意成分であるが、過剰導入により屈折率やガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜１０％とする。ＭｇＯの導入量は０〜８％が好ましく、０〜６％がより好ましい。
ＣａＯは熔融性を改善させる働きがあり、光学恒数の調整のために導入する任意成分であるが、過剰導入により屈折率やガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜８％とする。ＣａＯの導入量は５重量％未満が好ましく、４重量％以下がより好ましく、０〜６％がさらに好ましい。
ＳｒＯは熔融性を改善させる働きがある任意成分であるが、過剰導入により屈折率やガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜１０％とする。ＳｒＯの導入量は０〜８％が好ましく、０〜６％がより好ましい。
ＢａＯは屈折率を高める働きをする任意成分であるが、過剰導入によりガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜１０％とする。ＢａＯの導入量は１〜８％が好ましく、１〜６％がより好ましい。ただし、ガラス２、４〜９においては、ＢａＯの導入量を１３重量％未満とする。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量は、ガラス１では１５％以下、ガラス２、４、５では１５重量％未満、ガラス３、７では６重量％未満とする。この条件は、ガラスの安定性を維持あるいは向上するためには、前記アルカリ土類金属酸化物にＺｎＯを加えた２価成分の合計含有量が限られている上に、前記２価成分の中でＺｎＯのみがガラスの屈伏点を低下させる働きを有するため、限られた含有量の中で、ＺｎＯに必要量を配分するために課されるものである。なお、ガラス1、６、８、９においてもＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を１５重量％未満にすることが好ましく、１４重量％以下にすることがより好ましい。
Ｌｉ2Ｏはガラス転移温度を低下させる効果が大きい成分であるが、過剰導入により屈折率が低下するとともに、ガラス安定性も低下する。したがって、Ｌｉ2Ｏの導入量は、ガラス１〜４、７、９において０〜２０％、好ましくは１〜２０％、より好ましくは２〜２０％、さらに好ましくは４〜１５％とし、ガラス５、６、８において２〜２０％（但し、２重量％超）とする。また、ガラス１、３、４、７において、Ｌａ2Ｏ3の導入量を２７重量％超とするとともに、Ｌｉ2Ｏの導入量を１〜２０％とすることが好ましい。
Ｎａ2Ｏは熔融性を改善させる働きがある成分であるが、過剰導入により屈折率やガラスの安定性が低下するため、その導入量を０〜５％とする。Ｎａ2Ｏの導入量は、０〜４％が好ましく、０〜３％がより好ましい。
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどのアルカリ金属酸化物には、共通してガラスの熔融性を改善させる働きがあるが、ガラス転移温度を低下させる効果にはＬｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏにおいて大きな差があり、Ｌｉ2Ｏ導入効果が最も大きい。この他、ガラス転移温度を低下させる効果を有する成分には上記のようにＺｎＯがある。ＺｎＯもＬｉ2Ｏも屈折率を低下させることなく低温軟化性を向上させるから、本発明の光学ガラスにおいて、ＺｎＯ、アルカリ金属酸化物の好ましい導入方法としては、２つのタイプに大別することができる。
第１のタイプは、ガラス転移温度の低下を専らＺｎＯによって達成し、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの合計含有量を抑えるというものであり、上記合計含有量（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）が１．５重量％未満であることが好ましく、１重量％以下であることがより好ましい。第１のタイプは、ガラス１、２、３、４、７、９の各ガラスにおける好ましい態様ということができる。
第２のタイプは、ＺｎＯを必須成分としつつ、アルカリ金属酸化物の中でＬｉ2Ｏの導入量を多くするものであり、重量比においてＬｉ2Ｏの含有量がＮａ2Ｏの含有量やＫ2Ｏの含有量よりも多いものが好ましく、Ｌｉ2Ｏの含有量がＮａ2Ｏの含有量とＫ2Ｏの含有量の合計含有量よりも多いものがより好ましい。第２のタイプは、ガラス１、２、３、４、７、９の各ガラスにおいてＬｉ2Ｏを含むもの（Ｌｉ2Ｏの含有割合が重量％でもモル％でも０％超のもの）、およびガラス５、６、８の各ガラスにおける好ましい態様ということができる。
Ｓｂ2Ｏ3は任意に添加することが可能な清澄剤である。ガラス２〜９において、Ｓｂ2Ｏ3の添加量は０〜１％であるが、ガラス３〜８においては、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化してダメージを与えないため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下とする。なお、ガラス１、２、９においてもＳｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下とすることが好ましい。
なお、上記ガラスの諸性質をより好ましいものとする上から、上記ガラス成分の合計含有量にＳｂ2Ｏ3の含有量を加えた量を９８％以上とすることが好ましく、９９％超とすることがより好ましく、１００％とすることがさらに好ましい。
本発明の光学ガラスにおいて、導入することが好ましくない成分としては、ＷＯ3が挙げられる。ＷＯ3の導入によりガラスの安定性が低下すると考えられるからである。
また、環境に悪影響をもたらす成分、例えばＰｂＯやＡｓ2Ｏ3は本発明の光学ガラスに導入しないことが望ましい。これらの成分は、精密プレス成形を行う上でも好ましくなく、ＰｂＯを含むガラスは精密プレス成形時に非酸化性雰囲気（特に水素などの還元性ガスを混合した還元性雰囲気）によってガラス表面のＰｂＯが還元されてガラス表面に析出し、プレス成形型に付着して精密プレス成形品の面精度を低下させる原因になり、Ａｓ2Ｏ3はプレス成形型の成形面を酸化してダメージを与える原因になる。
さらに、ガラスを着色して特定波長域の光吸収機能を付与する場合は別にして、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏなどの成分は導入しないことが望ましい。
Ｆは少量であれば導入可能ではあるが、熔融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを直接成形する際にガラス表面から揮発して脈理などの欠陥を発生させたり、屈折率などの光学特性の変動原因になることがあるため、導入しないことが好ましい。
次に、本発明の光学ガラスである、ガラス１〜９の組成について説明する。
（ガラス１）
ガラス１は、ガラス成分として、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％、
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５％以下）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％
を含有するとともに、清澄剤としてＳｂ2Ｏ3を任意に含み、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス１では、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯといった２価成分の含有量をガラスの安定性が維持される範囲としつつ、２価成分の含有量を主に低温軟化性の向上に大きく寄与するＺｎＯに振り分けている。そのため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を１５％以下、好ましくは１３％以下に制限し、アルカリ土類金属酸化物の中でも高屈折率化に寄与しないＭｇＯやＣａＯをそれぞれ１０％以下、８％以下に制限している。上記ガラス組成に、ガラス成分としてではなく、清澄剤として適量のＳｂ2Ｏ3を任意に添加するが、その添加量は１％以下を目安にすればよく、好ましい添加量は０〜１重量％である。
（ガラス２）
ガラス２は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％
を含有し、屈折率(nd)が１．８８超、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス２でも、ガラス安定性を維持し、低温軟化性を有しつつ、屈折率(nd)が１．８８超、好ましくは１．８９以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を１５重量％未満、好ましくは１４重量％以下に制限するとともに、ＭｇＯやＣａＯの含有量をそれぞれ１０％以下、８％以下に制限している。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラスの安定性を維持しつつ、低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。
（ガラス３）
ガラス３は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が６重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス３でも、ガラス安定性を維持し、低温軟化性を有しつつ、屈折率(nd)が１．８以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を６重量％未満、好ましくは５重量％以下に制限するとともに、ＭｇＯやＣａＯの含有量を、それぞれ１０％以下、８％以下に制限している。また、清澄剤として任意に添加するＳｂ2Ｏ3が精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化し、ダメージを与えるのを防止するため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下に制限している。
（ガラス４）
ガラス４は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ２５〜５０％（但し、１５重量％超）、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス４では、ガラス安定性を高めるため、ネットワーク形成成分であるＢ2Ｏ3の導入量は、２５〜５０％（但し、１５重量％超）に制限される。Ｂ2Ｏ3の導入量は、２８〜５０％（但し、１５．５重量％以上）が好ましく、３０〜４７％（但し、１６重量％以上）がより好ましい。Ｂ2Ｏ3の含有量の好ましい上限は４０％である。また、ガラス安定性を維持するとともに、低温軟化性を有し、屈折率(nd)が１．８以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を１５重量％未満、好ましくは１４重量％以下に制限するとともに、ＭｇＯの含有量を１０％以下、ＣａＯの含有量を８％以下に制限し、ＺｎＯを必須成分とする。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラスの安定性を維持しつつ、低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。また、清澄剤として任意に添加するＳｂ2Ｏ3が精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化し、ダメージを与えるのを防止するため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下に制限している。
（ガラス５）
ガラス５は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ２〜２０％（但し、２重量％超）、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス５でも、ガラス安定性を維持するとともに、低温軟化性を有し、屈折率(nd)が１．８以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を１５重量％未満、好ましくは１４重量％以下に制限するとともに、ＭｇＯやＣａＯの含有量をそれぞれ１０％以下、８％以下に制限している。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラス安定性を維持しつつ、低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。ガラス５は高屈折率を維持しつつ、ガラスの屈伏点をより低下させて精密プレス成形により好適なガラスを実現するという観点から、Ｌｉ2Ｏを２〜２０％（但し、２重量％超）導入する。また、清澄剤として任意に添加するＳｂ2Ｏ3が精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化し、ダメージを与えるのを防止するため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下に制限している。
（ガラス６）
ガラス６は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ２５〜５０％（但し、１７重量％超）、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ２〜２０％（但し、２重量％超）、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス６では、ガラス安定性を高めるため、ネットワーク形成成分であるＢ2Ｏ3の導入量は、２５〜５０％（但し、１７重量％超）に制限される。Ｂ2Ｏ3の導入量は、２８〜５０％（但し、１７．５重量％以上）が好ましく、３０〜５０％（但し、１８重量％以上）がより好ましい。Ｂ2Ｏ3の含有量の好ましい上限は４０％である。また、ガラス安定性を維持するとともに、低温軟化性を有しつつ、屈折率(nd)が１．８以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯやＣａＯの導入量をそれぞれ１０％以下、８％以下に制限し、ＺｎＯを必須成分としている。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラスの安定性を維持しつつ、低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。高屈折率を維持しつつ、ガラスの屈伏点をより低下させて精密プレス成形により好適なガラスを実現するという観点から、Ｌｉ2Ｏを２〜２０％（但し、２重量％超）、好ましくは２．５重量％以上導入する。また、清澄剤として任意に添加するＳｂ2Ｏ3が精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化し、ダメージを与えるのを防止するため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下に制限している。
（ガラス７）
ガラス７は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜５０％、
ＴｉＯ2 １２〜４０％（但し、１２重量％超かつ３０重量％以下）、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）
（但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が６重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％未満）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス７では、屈折率を高める成分であるＴｉＯ2の含有量を１２〜４０％（但し、１２重量％超かつ３０重量％以下）、好ましくは１２．５重量％以上かつ３０重量％以下、より好ましくは１３重量％以上かつ３０重量％以下とする。モル％表示によるＴｉＯ2の量の好ましい下限は１２％である。また、ガラス安定性を維持し、低温軟化性を有しつつ、屈折率(nd)が１．８以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を６重量％未満、好ましくは５．５重量％以下に制限するとともに、ＭｇＯやＣａＯの含有量をそれぞれ１０％以下、８％以下に制限し、ＺｎＯを必須成分としている。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラスの安定性を維持しつつ、低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。高屈折率を維持しつつ、ガラスの屈伏点をより低下させて精密プレス成形により好適なガラスを実現するという観点から、Ｌｉ2Ｏを２〜２０％（但し、２重量％超）導入する。また、清澄剤として任意に添加するＳｂ2Ｏ3が精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化し、ダメージを与えるのを防止するため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下に制限している。
（ガラス８）
ガラス８は、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜２０％（但し、８重量％未満）、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ２〜２０％（但し、２重量％超）、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％（但し、１重量％以下）
を含有し、屈折率(nd)が１．８以上、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス８では、屈折率を高めるため、ＳｉＯ2の含有量は、３〜２０％（但し、８重量％未満）とするが、３〜１８％（但し、７．５重量％以下）が好ましく、５〜１６％（但し、７重量％以下）がより好ましい。一方、ＳｉＯ2含有量の好ましい下限は５％である。また、ガラスの安定性を維持するとともに、低温軟化性を有しつつ、屈折率(nd)が１．８以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＭｇＯやＣａＯの含有量をそれぞれ１０％以下、８％以下に制限し、ＺｎＯを必須成分としている。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラスの安定性を維持しつつ、低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。高屈折率を維持しつつ、ガラスの屈伏点をより低下させて精密プレス成形により好適なガラスを実現するという観点から、Ｌｉ2Ｏを２〜２０％（但し、２重量％超）導入する。また、清澄剤として任意に添加するＳｂ2Ｏ3が精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を酸化し、ダメージを与えるのを防止するため、Ｓｂ2Ｏ3の添加量を１重量％以下に制限している。
（ガラス９）
ガラス９というは、モル％表示で、
Ｂ2Ｏ3 ５〜５０％、
ＳｉＯ2 ３〜２０％（但し、８重量％未満）、
ＴｉＯ2 ５〜４０％、
ＺｎＯ １〜４０％、
Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
ＺｒＯ2 ０〜１０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
ＭｇＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＢａＯ ０〜１０％（但し、１３重量％未満）、
Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％
を含有し、屈折率(nd)が１．８８超、アッべ数（νd）が３５以下であることを特徴とする光学ガラスである。
ガラス９では、屈折率(nd)が１．８８超、好ましくは１．８９以上という高屈折率ガラスを実現するため、ＳｉＯ2の含有量は、３〜２０％（但し、８重量％未満）とするが、３〜１８％（但し、７．５重量％以下）が好ましく、５〜１６％がより好ましい。一方、ＳｉＯ2含有量の好ましい下限は５％である。さらに、ガラスの安定性を維持し、低温軟化性を付与するため、ＭｇＯやＣａＯをそれぞれ１０％以下、８％以下に制限している。ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物中でも高屈折率化に寄与する成分ではあるが、ガラスの安定性を維持しつつ低温軟化性を実現するため、その導入量は、１３重量％未満に制限され、１２．５重量％以下が好ましく、１２重量％以下がより好ましい。
なお、Ｌｉ2Ｏを任意成分とするガラス１〜４、７、９においても、屈伏点をより低下させて低温軟化性をより一層良好なものにする上から、Ｌｉ2Ｏを他の必須成分と共存させることが好ましい。その場合、Ｌｉ2Ｏの含有量を１〜２０％とすることがより好ましく、２〜２０％とすることがさらに好ましい。
次にガラス１〜９の特性について説明する。
ガラス１、３〜８は屈折率（ｎｄ）が１．８以上、好ましくは１．８２以上、より好ましくは１．８８超であり、ガラス２、９は屈折率（ｎｄ）が１．８８超である。ガラス１〜９においてさらに好ましい屈折率（ｎｄ）の範囲は１．８９以上、より一層好ましい範囲は１．９以上である。屈折率（ｎｄ）の上限には特に制限はないが、屈折率（ｎｄ）を過剰に高めると、その他の特性が損なわれるおそれがあることから、屈折率（ｎｄ）が２．２以下を目安として、ガラス組成を調整することが好ましい。
ガラス１〜９は上記屈折率（ｎｄ）を有するとともに、アッベ数（νｄ）が３５以下、好ましくは３５未満、より好ましくは３４以下の分散特性を示す。アッベ数（νｄ）の下限には特に制限はないが、アッベ数（νｄ）を過剰に減少させると、その他の特性が損なわれるおそれがあることから、アッベ数（νｄ）が２３以上を目安として、ガラス組成を調整することが好ましい。
上記ガラス１〜９は、屈伏点（Ｔｓ）が６７０℃以下、好ましくは６５０℃以下と精密プレス成形に好適な低温軟化性を備えている。なお、ガラス転移温度（Ｔｇ）は６２０℃以下、好ましくは６００℃以下となっている。屈伏点（Ｔｓ）やガラス転移温度（Ｔｇ）の下限には特に限定はないが、これらの温度を過剰に低下させると、その他の特性が損なわれるおそれがあることから、屈伏点（Ｔｓ）が４５０℃以上、あるいはガラス転移温度（Ｔｇ）が４００℃以上を目安として、ガラス組成を調整することが好ましい。
本発明の光学ガラスは、ガラスの原料として、各ガラス成分に相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを使用し、目的とするガラス組成が得られるように前記原料を秤量し、十分混合した後、白金坩堝などの熔融容器内で加熱、熔融し、清澄、均質化して得た熔融ガラスを流出して成形することにより製造することができる。上記各操作は大気中で行うことができ、光学ガラスの製造方法としては、公知の方法を適用することができる。
［精密プレス成形用プリフォームおよびその製造方法］
次に本発明の精密プレス成形用プリフォームについて説明する。
本発明の精密プレス成形用プリフォーム（以下、プリフォームという）は、上記本発明の光学ガラスからなることを特徴とする。
プリフォームは、精密プレス成形品に等しい重量のガラス製成形体であり、精密プレス成形品の形状に応じて適当な形状に成形されているが、その形状として、球状、回転楕円体状などを例示することができる。プリフォームは、プレス成形可能な粘度になるように加熱してプレス成形に供される。
上記回転楕円体形状も含め、プリフォームの形状としては回転対称軸を一つ備えるものが好ましい。このような回転対称軸を一つ備える形状としては、前記回転対称軸を含む断面において角や窪みがない滑らかな輪郭線をもつもの、例えば上記断面において短軸が回転対称軸に一致する楕円を輪郭線とするものがある。また、前記断面におけるプリフォームの輪郭線上の任意の点と回転対称軸上にあるプリフォームの重心を結ぶ線と、前記輪郭線上の点において輪郭線に接する接線とのなす角の一方の角の角度をθとしたとき、前記点が回転対称軸上から出発して輪郭線上を移動するときに、θが９０°から単調増加し、続いて単調減少した後、単調増加して輪郭線が回転対称軸と交わる他方の点において９０°になる形状が好ましい。
上記プリフォームは、必要に応じて離型膜などの薄膜を表面に備えていてもよい。離型膜としては炭素含有膜、自己組織化膜などを例示することができる。また、所要の光学恒数を有する光学素子の精密プレス成形に使用可能である。
次に本発明のプリフォームの製造方法について説明する。
本発明のプリフォームの製造方法は、流出する熔融ガラスを分離して、冷却する過程でプリフォームに成形するガラス製の精密プレス成形用プリフォームの製造方法であって、前記ガラスが、本発明の光学ガラスであることを特徴とする。
上記の製造方法では、熔融状態のガラスが冷却される過程でプリフォームを成形するが、ガラスが固化した後に機械加工することなしにプリフォームとして使用可能な状態にすることができるため、切断、研削、研磨などの機械加工が不要であるという利点がある。また、本発明のプリフォームの製造方法においては、表面が滑らかなプリフォームを成形することができ、プリフォームの全表面が熔融状態のガラスが固化して形成された面であるため、表面が滑らかで研磨による微細な傷や潜傷も存在しない。一方、本発明のプリフォームの製造方法においては、熔融ガラスから失透などの欠陥のないプリフォームを直接成形するので、流出から成形されるまでガラスが結晶化しないよう、使用するガラスには特に優れたガラス安定性が求められる。上記のように本発明の光学ガラスは優れたガラス安定性を有するので、本発明のプリフォームの製造方法に好適に用いることができる。
プリフォームは、その表面に、シアマークと呼ばれる切断痕のないものが望ましい。シアマークは、流出する熔融ガラスを切断刃によって切断する時に発生する。シアマークが精密プレス成形品に成形された段階でも残留すると、その部分は欠陥となってしまう。そのため、プリフォームの段階からシアマークを排除しておくことが好ましい。切断刃を用いず、シアマークが生じない熔融ガラスの分離方法としては、流出パイプから熔融ガラスを滴下する方法、あるいは流出パイプから流出する熔融ガラス流の先端部を支持し、所定重量の熔融ガラス塊を分離できるタイミングで上記支持を取り除く方法（降下切断法という）などがある。降下切断法では、熔融ガラス流の先端部側と流出パイプ側の間に生じたくびれ部でガラスを分離し、所定重量の熔融ガラス塊を得ることができる。
続いて、得られた熔融ガラス塊が軟化状態にある間に、これをプレス成形に適した形状に成形することでプリフォームを得ることができる。上記熔融ガラス塊の成形方法としては、分離された所定重量の熔融ガラス塊に風圧を加えて、浮上させながら、あるいは成形型との接触を低減するために略浮上させながら成形（浮上成形という）する方法が好ましい。浮上成形によって高温のガラスと成形型の接触を低減できるので、プリフォームのカン割れを防止することができる。また全表面が自由表面からなるプリフォームを成形することもできる。
なお、プリフォームの製造方法には上記方法以外に、熔融ガラスからガラスブロックを成形し、前記ガラスブロックを加工して本発明の光学ガラスよりなるプリフォームを作製することもできる。この方法において、熔融ガラスを鋳型に流し込んで上記光学ガラスからなるガラスブロックを成形し、このガラスブロックに機械加工を加えて所望重量のプリフォームとしてもよい。機械加工を加える前にガラスが破損しないよう、ガラスをアニールすることにより十分除歪処理を行うことが好ましい。
上記いずれの方法においても上記本発明の光学ガラスが高い安定性を有するため、熔融状態のガラスを使用して失透、脈理、傷、割れなどの欠陥のない高品質なプリフォームを成形することができる。
［光学素子およびその製造方法］
次に本発明の光学素子について説明する。
本発明の光学素子は、上記本発明の光学ガラスよりなることを特徴とするものである。本発明の光学ガラスが備える光学特性により、本発明の光学素子として各種の光学素子を得ることができ、例えば、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどを示すことができる。
なお、本発明の光学素子には必要に応じて、反射防止膜、全反射膜、部分反射膜、分光特性を有する膜などの光学薄膜を設けることもできる。
次に本発明の光学素子の製造方法について説明する。
本発明の光学素子の製造方法は、ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法であって、上記プリフォームを使用することを特徴とするものである。
また、本発明の光学素子の製造方法は、ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法であって、上記プリフォームの製造方法により作製したプリフォームを使用することを特徴とするものである。
上記精密プレス成形はモールドオプティクス成形とも呼ばれ、当該技術分野において周知の方法である。光学素子において、光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面（レンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する）というが、精密プレス成形によればプレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形によって光学機能面を形成することができ、光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。
したがって、本発明の光学素子の製造方法は、レンズ、レンズアレイ、回折格子、プリズムなどの光学素子の製造に好適であり、特に非球面レンズを高い生産性のもとに製造する方法として適している。
本発明の光学素子の製造方法によれば、いずれも上記光学特性を有する光学素子を作製できるとともに、ガラスの転移温度（Ｔｇ）が低いために、プレス成形温度を低くすることができるので、プレス成形型の成形面へのダメージが軽減され、成形型の寿命を延ばすことができる。またプリフォームを構成するガラスが高い安定性を有するので、再加熱、プレス工程においてもガラスの失透を効果的に防止することができる。さらに、ガラス熔解から最終製品を得る一連の工程を高い生産性のもとに行うことができる。
精密プレス成形に使用するプレス成形型としては公知のもの、例えば炭化珪素、ジルコニア、アルミナなどの耐熱性セラミックスの型材の成形面に離型膜を設けたものを使用することができるが、中でも炭化珪素製のプレス成形型が好ましく、離型膜としては炭素含有膜などを使用することができる。耐久性、コストの面から特にカーボン膜が好ましい。
精密プレス成形では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため成形時の雰囲気を非酸化性ガスにすることが望ましい。非酸化性ガスとしては窒素、窒素と水素の混合ガスなどが好ましい。
次に本発明の光学素子の製造方法で用いられる精密プレス成形の態様として、以下に示す精密プレス成形１と２の２つの態様を示すことができる。
（精密プレス成形１）
精密プレス成形１は、プレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、前記プレス成形型によりプリフォームを精密プレス成形するものである。
この精密プレス成形１において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが１０6〜１０12ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。
また前記ガラスが、好ましくは１０12ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは１０14ｄＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは１０16ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。
上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
（精密プレス成形２）
精密プレス成形方法２は、予熱されたプレス成形型に、該プレス成形型と別に予熱されたプリフォームを導入して精密プレス成形するものである。
この精密プレス成形２によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度を有する光学素子を製造することができる。
なおプレス成形型の予熱温度は、プリフォームの予熱温度よりも低く設定することが好ましい。このようにプレス成形型の予熱温度を低くすることにより、プレス成形型の消耗を低減することができる。
精密プレス成形２において、前記プリフォームを構成するガラスが１０9ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０9ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
また、前記プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに前記プリフォームを構成するガラスが１０5.5〜１０9ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することがより好ましく、１０5.5ｄＰａ・s以上１０9ｄＰａ・ｓ未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。
またプレス開始と同時又はプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。
なおプレス成形型の温度は、前記プリフォームの予熱温度よりも低い温度に調温するが、前記ガラスが１０9〜１０12ｄＰa・sの粘度を示す温度を目安にすればよい。
この方法において、プレス成形後、前記ガラスの粘度が１０12ｄＰa・s以上にまで冷却してから離型することが好ましい。
精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。成形品がレンズなどの光学素子の場合には、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
ガラスの原料として、各ガラス成分に相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを使用し、表１−１〜表１−５に示す組成を有するガラスとなるように前記原料を秤量し、十分混合した後、白金坩堝に投入して電気炉で１２００〜１２５０℃の温度範囲で攪拌しながら大気中で２〜４時間かけて加熱熔解した。均質化、清澄されたガラス融液を４０×７０×１５ｍｍのカーボン製金型に鋳込んだ。鋳込んだガラスを転移温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、転移温度付近で１時間アニールし、アニール炉内で室温まで徐冷して、表１−１〜表１−５にＮｏ．１〜３４で示す各光学ガラスを得た。
得られた各ガラスを顕微鏡によって拡大観察したところ、結晶の析出や原料の熔け残りは認められなかった。
得られた光学ガラスについて、屈折率(nd)、アッべ数(νd)、転移温度(Tg)、屈伏点（Ts）を、以下のようにして測定した結果を表２に示す。
（１）屈折率（nｄ）及びアッべ数（νd）
徐冷降温速度を−３０℃／時にして得られた光学ガラスについて測定した。
（２）ガラス転移温度（Tg）、屈伏点（Ts）
理学電機株式会社の熱機械分析装置により昇温速度を４℃／分にして測定した。
表２に示すように、いずれの光学ガラスも、所望の屈折率、アッベ数、屈伏点を有し、優れた低温軟化性、熔解性を示し、精密プレス成形用の光学ガラスとして好適なものであった。
次に表１−１〜表１−５にＮｏ．１〜３４で示される組成を有する、清澄、均質化した各熔融ガラスを、ガラスが失透することなく、安定した流出が可能な温度域に温度調整された白金合金製のパイプから一定の流量で流出させ、滴下又は降下切断法にて目的とするプリフォームの重量の熔融ガラス塊を分離した。次いで、得られた各熔融ガラス塊をガス噴出口を底部に有する受け型に受け、ガス噴出口からガスを噴出してガラス塊を浮上しながら成形し、プレス成形用プリフォームを作製した。プリフォームの形状は、熔融ガラスの分離間隔を調整、設定することにより、球状や扁平球状とした。得られた各プリフォームの重量は設定値に精密に一致しており、いずれも表面が滑らかなものであった。
また、別途、熔融ガラスを鋳型に鋳込んで板状ガラスに成形し、アニールした後、これを切断して得たガラスブロックの表面を研削、研磨して、全表面が滑らかなプリフォームを得た。
上記のようにして得た、熔融状態のガラスを固化して全表面を形成したプリフォームや、ガラスブロックの表面を研削、研磨したプリフォームを、図１に示すプレス装置を用いて精密プレス成形して非球面レンズを得た。具体的にはプリフォーム４を、上型１、下型２および胴型３からなるプレス成形型の下型２と上型１の間に設置した後、石英管１１内を窒素雰囲気としてヒーター１２に通電して石英管１１内を加熱した。プレス成形型内部の温度を、成形されるガラスが１０8〜１０10ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に設定し、同温度を維持しつつ、押し棒１３を降下させて上型１を押して成形型内にセットされたプリフォームをプレスした。プレスの圧力は８ＭＰａ、プレス時間は３０秒とした。プレスの後、プレスの圧力を解除し、プレス成形されたガラス成形品を下型２及び上型１と接触させたままの状態で前記ガラスの粘度が１０12ｄＰａ・ｓ以上になる温度まで徐冷し、次いで室温まで急冷してガラス成形品を成形型から取り出し非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するものであった。
精密プレス成形により得られた非球面レンズには、必要に応じて反射防止膜を設けた。
次に上記各プリフォームと同じプリフォームを上記の方法とは別の方法で精密プレス成形した。この方法では、先ず、プリフォームを浮上しながら、プリフォームを構成するガラスの粘度が１０8ｄＰａ・ｓになる温度にプリフォームを予熱した。一方で上型、下型、胴型を備えるプレス成形型を加熱して、前記プリフォームを構成するガラスが１０9〜１０12ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度にし、上記予熱したプリフォームをプレス成形型のキャビティ内に導入して、１０ＭＰａで精密プレス成形した。プレス開始とともにガラスとプレス成形型の冷却を開始し、成形されたガラスの粘度が１０12ｄＰａ・ｓ以上となるまで冷却した後、成形品を離型して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、極めて高い面精度を有するものであった。
精密プレス成形により得られた非球面レンズには必要に応じて反射防止膜を設けた。
このようにして、内部品質の高いガラス製光学素子を生産性よく、しかも高精度に得ることができた。
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本発明によれば、高屈折率で、かつ屈伏点が低く、精密プレス成形が可能な低温軟化性を有する光学ガラスを得ることができ、該光学ガラスを用いて精密プレス成形用プリフォーム、さらには各種レンズ等の光学素子を製造することができる。
本発明の実施例で用いた精密プレス成形装置の概略図である。
１・・・上型
２・・・下型
３・・・胴型
４・・・プリフォーム
１１・・・石英管
１２・・・ヒーター
１３・・・押し棒

Claims (16)

  1. ガラス成分として、モル％表示で、
    Ｂ2Ｏ3 ５〜２５．３７％、
    （但し、Ｂ 2 Ｏ 3 の含有量は１５．２７重量％以下）、
    ＳｉＯ2 ３〜５０％、
    ＴｉＯ2 １０〜４０％、
    ＺｎＯ １０．４５〜４０％、
    Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
    （但し、Ｌａ 2 Ｏ 3 の含有量は２７重量％超）、
    Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
    Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
    ＺｒＯ2 ０〜１０％、
    Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
    Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
    ＭｇＯ ０〜６％、
    ＣａＯ ０〜８％、
    ＳｒＯ ０〜１０％、
    ＢａＯ ０〜６％、
    （但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５％以下）、
    Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
    Ｎａ2Ｏ ０〜５％
    を含有するとともに、ＰｂＯおよびＡｓ ２ Ｏ ３ を含まず、清澄剤として１重量％以下のＳｂ2Ｏ3を任意に含み、屈折率(nd)が１．８８超、アッべ数（νd）が３５以下、ガラス転移温度が６２０℃以下である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。
  2. Ｌａ 2 Ｏ 3 を３４．９２重量％超含む光学ガラスからなる請求項１に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  3. ＴｉＯ 2 を１６重量％以下含む光学ガラスからなる請求項１または２に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  4. モル％表示で、
    Ｂ2Ｏ3 ５〜２５．３７％、
    （但し、Ｂ 2 Ｏ 3 の含有量は１５．２７重量％以下）、
    ＳｉＯ2 ３〜５０％、
    ＴｉＯ2 １０〜４０％、
    ＺｎＯ １０．４５〜４０％、
    Ｌａ2Ｏ3 ５〜２０％、
    （但し、Ｌａ 2 Ｏ 3 の含有量は３４．９２重量％超）、
    Ｇｄ2Ｏ3 ０〜１０％、
    Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１５％、
    ＺｒＯ2 ０〜１０％、
    Ｔａ2Ｏ5 ０〜５％、
    Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１０％、
    ＭｇＯ ０〜６％、
    ＣａＯ ０〜８％、
    ＳｒＯ ０〜１０％、
    ＢａＯ ０〜６％（但し、１３重量％未満）
    （但し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量が１５重量％未満）、
    Ｌｉ2Ｏ ０〜２０％、
    Ｎａ2Ｏ ０〜５％、
    Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、
    （但し、Ｓｂ 2 Ｏ 3 １重量％以下）、
    を含有するとともに、ＰｂＯおよびＡｓ ２ Ｏ ３ を含まず、屈折率(nd)が１．８８超、アッべ数（νd）が３５以下、ガラス転移温度が６２０℃以下である光学ガラスからなることを特徴とする精密プレス成形用プリフォーム。
  5. Ｌｉ 2 Ｏを１〜２０モル％含む光学ガラスからなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  6. Ｌｉ 2 Ｏを２〜２０モル％含む光学ガラスからなる請求項５に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  7. Ｌｉ 2 Ｏを４〜１５モル％含む光学ガラスからなる請求項６に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  8. ＢａＯを０〜４．７５重量％含む光学ガラスからなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  9. ＣａＯの含有量が５重量％未満の光学ガラスからなる請求項１〜８のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  10. アッベ数（νｄ）が３４以下である光学ガラスからなる請求項１〜９のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  11. 屈伏点が６７０℃以下である光学ガラスからなる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォーム。
  12. 流出する熔融ガラスを分離して、冷却する過程でプリフォームに成形するガラス製の精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
    得られるプリフォームが請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプリフォームであることを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
  13. ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプリフォームを使用することを特徴とする光学素子の製造方法。
  14. ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を使用して精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
    請求項１２に記載の製造方法によりプリフォームを作製し、前記プリフォームを使用することを特徴とする光学素子の製造方法。
  15. プレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、前記プレス成形型によりプリフォームを精密プレス成形する請求項１３または１４に記載の光学素子の製造方法。
  16. 予熱されたプレス成形型に、該プレス成形型と別に予熱されたプリフォームを導入して精密プレス成形する請求項１３または１４に記載の光学素子の製造方法。
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