JP4828893B2 - 光学ガラス - Google Patents

Description

本発明は、高屈折率低分散性を有し、さらに低い転移温度（Ｔｇ）を有し、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材、及び精密プレス成形に適した光学ガラスに関する。

近年、光学機器の小型軽量化が著しく進行している中で、光学機器の光学系を構成するレンズの枚数を減少させる目的でガラス製の非球面レンズが多く用いられるようになってきている。ガラス製の非球面レンズは、加熱軟化したガラスプリフォーム材を、高精度な成形面をもつ金型でプレス成形し、金型の高精度な成形面の形状をガラスプリフォーム材に転写して得る方法、すなわち、精密プレス成形によって製造されることが主流となっている。

精密プレス成形によって、ガラス成形品を得るにあたっては、加熱軟化させたガラスプリフォーム材を高温環境下でプレス成形することが必要であるので、この際使用する金型も高温に曝され、金型の成形面が酸化、侵食されたり、金型成形面の表面に設けられている離型膜が損傷したりして金型の高精度な成形面が維持できなくなることが多く、また、金型自体も損傷し易い。そのようになると、金型の交換、メンテナンスの回数が増加して、低コスト、大量生産を実現できなくなる。そこで、精密プレス成形に使用するガラス及び精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材のガラスは、上記損傷を抑制し、金型の高精度な成形面を長く維持し、かつ低い温度での精密プレス成形を可能にするという観点から、できるだけ低い転移温度（Ｔｇ）を有することが望まれている。現在、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材のガラスの転移温度（Ｔｇ）が６３０℃を超えると精密プレス成形が困難となるため、転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下である高屈折率低分散性ガラスが求められている。また、失透が生じたガラスプリフォーム材を精密プレス成形しても失透は消失せず、失透を含むガラス成形品は、レンズ等の光学素子として使用することができないため、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材のガラスは、耐失透性が優れたガラスであることが必要とされる。

非球面レンズに用いられる光学ガラスは、種々の光学定数（屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ））を有するものが求められているが、なかでも、近年、光学系の焦点距離の短縮、小型化の為、高屈折率低分散性を有するものが求められている。特に光学設計上、屈折率（ｎｄ）が１．９以上、アッベ数（νｄ）が２５以上を有する高屈折率低分散性光学ガラスが強く求められている。

そのため、従来から高屈折率低分散ガラスを得る為に種々の提案がされている。例えば、特開平９−２７８４８０（特許文献１）にはＢ_２Ｏ_３−ＧｅＯ_２−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｎｂ_２Ｏ_５−ＺｒＯ_２−ＴｉＯ_２系の光学ガラス、特開昭５２−１５５６１４（特許文献２）には、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｇｄ_２Ｏ_５−ＷＯ_３−ＺｒＯ_２系の光学ガラスが、特開昭５３−４０２３（特許文献３）には、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−ＨｆＯ_２系の光学ガラスが開示されているが、これらの公報に具体的に開示されているガラスは、転移温度を下げ、また、ガラスの溶融性を良くするアルカリ成分の含有量が０．５％までと少ないため、転移温度（Ｔｇ）が高くなり、精密プレス成形が困難になり、また、ガラスの溶融性が悪くなる。

特開２００２−３６２９３９（特許文献４）には、Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｎｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−ＺｒＯ_２系の光学ガラスが開示されているが、この公報に具体的に開示されているガラスは、低屈折率成分であるＢ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合計含有量が１９〜２８％と多く、上記所望の光学定数を満たしていない。

特開２０００−１２８５７０（特許文献５）には、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−Ｌａ_２Ｏ_３−ＴｉＯ２系の光学ガラスが、特開２０００−１５９５３７（特許文献６）には、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２−Ｌａ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２系開示されている。これらの公報に記載の光学ガラスは屈折率を上げるためにＴｉＯ_２を多量に含有させている。しかしＴｉＯ_２は多量に含有させると透過率を著しく悪化させ、ガラスを着色させるという不利益がある。

特開昭５２−６３２１１（特許文献７）には、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｙ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２系の光学ガラスが開示されているが、転移温度を下げ、また、ガラスの溶融性を良くする成分である、アルカリ成分を含有しておらず、転移温度（Ｔｇ）が高くなり、精密プレス成形が困難になる。

特開昭５４−１０３４１１（特許文献８）には、Ｂ_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｔａ_２Ｏ_５系の光学ガラスが開示されているが、転移温度を下げ、また、ガラスの溶融性を良くする成分であるアルカリ成分を含有しておらず、転移温度（Ｔｇ）が高くなり、精密プレス成形が困難になる。

特開２００４−１７５６３２（特許文献９）にはＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＢａＯ−Ｌａ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２系の光学ガラスが開示されているが、この公報に具体的に開示されているガラスは、ＴｉＯ_２を多量に含有しているが、ＴｉＯ_２は多量に含有させると透過率を著しく悪化させ、ガラスを着色させるという不利益がある。
特開平９−２７８４８０ 特開昭５２−１５５６１４ 特開昭５３−４０２３ 特開２００２−３６２９３９ 特開２０００−１２８５７０ 特開２０００−１５９５３７ 特開昭５２−６３２１１ 特開５４−１０３４１１ 特開２００４−１７５６３２

従来の低分散性光学ガラスでは、転移温度（Ｔｇ）が高いか又は転移温度（Ｔｇ）は低くても、近年強く求められている前記特定範囲の光学定数を有することはできない。また、Ｔｇを下げ得る成分、例えばＬｉ_２Ｏ等を増加させると耐失透性の低下等を生じ、光学ガラスの安定性を損なうこととなる。一方、従来の技術においては、高屈折率を追い求めるためにＴｉＯ_２を多量に含有させる傾向がある、しかしその結果光学ガラスの着色性が悪化し、実用性にかけるものとなってしまっていた。本発明は、前記従来の技術に記載した光学ガラスの諸欠点を総合的に解消し、ＴｉＯ_２を多量に含有させること無く前記特定範囲の光学定数を有し、かつ、転移温度（Ｔｇ）が低く、精密プレス成形に使用できるガラスプリフォーム材及び精密プレス成形に適し、安定性に優れた光学ガラスを提供することにある。

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、ガラス組成物においてＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３及びＧｅＯ_２からなる群より選択される１種又は２種以上、並びにＬａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２Ｏ及びＺｎＯを含有させることにより、さらにＺｎＯ及びＬｉ_２Ｏの比、及び／又はＺｎＯ及びＬｉ_２Ｏ含有量とＬａ_２Ｏ_３含有量との比を所定の範囲に規定することにより、前記特定範囲の光学定数を有しかつ精密プレス成形が可能な低い転移温度（Ｔｇ）を有し、かつ安定性に優れた精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材、及び精密プレス成形に適した光学ガラスが得られることを見出した。

本発明の第１の構成は、屈折率（ｎｄ）が１．９以上、アッベ数（νｄ）が２５以上を有し、質量％で、Ｂ _２ Ｏ _３ ５〜１５％、Ｌａ _２ Ｏ _３ ２０〜２９％、Ｎｂ _２ Ｏ _５ ２２〜３０％、Ｔａ _２ Ｏ _５ ４〜１５％、Ｌｉ _２ Ｏ ０．５％を超え６％まで、ＧｅＯ _２ １〜２０％、及びＺｎＯ ２〜１０％を含有する光学ガラスである。

本発明の第２の構成は、液相温度が１１５０℃以下である前記構成１の光学ガラスである。

本発明の第３の構成は、液相温度における粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが０．３以上である前記構成１及び２の光学ガラスである。

本発明の第４の構成は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下である前記構成１〜３の光学ガラスである。

本発明の第５の構成は、質量％で表したＢ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＧｅＯ_２及びＬｉ_２Ｏの各成分の合計量が、７６％以上である前記構成１〜４の光学ガラスである。

本発明の第６の構成は、質量％で表したＬｉ_２Ｏ含有量に対するＺｎＯ含有量が１．５〜７．５である前記構成１〜５の光学ガラスである。

本発明の第７の構成は、質量％で表したＬａ_２Ｏ_３含有量に対するＺｎＯ及びＬｉ_２Ｏ含有量の和の値が０．１〜０．５の範囲である前記構成１〜６の光学ガラスである。

本発明の第８の構成は、質量％で
ＳｉＯ_２ ０〜５．５％、及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜８％、及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３ ０〜８％、及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜８％、及び／又は
ＴｉＯ_２ ０〜５％未満、及び／又は
ＺｒＯ_２ ０〜１０％、及び／又は
ＷＯ_３ ０〜７％、及び／又は
Ｂｉ_２Ｏ_３ ０〜３％、及び／又は
ＲＯ ０〜１５％
ただし、ＲＯは、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
の酸化物換算組成の各成分をさらに含有し、かつ上記酸化物の一部又は全部をフッ化物置換したＦの合計量が、上記酸化物換算組成１００質量部に対して０〜５質量部の範囲となる各成分を含有する前記構成１〜７の光学ガラスである。

本発明の第９の構成は、ｍｏｌ％で
Ｂ_２Ｏ_３ １０〜３５％
Ｌａ_２Ｏ_３ ５〜２０％
Ｎｂ_２Ｏ_５ ８〜２２％
Ｔａ_２Ｏ_５ １〜１０％
Ｌｉ_２Ｏ １〜２０％
ＧｅＯ_２ １〜３４％
ＺｎＯ ３〜２０％
及び
ＳｉＯ_２ ０〜１５％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
ＴｉＯ_２ ０〜１０％及び／又は
ＺｒＯ_２ ０〜１５％及び／又は
ＷＯ_３ ０〜５％及び／又は
ＲＯ ０〜３０％
ただし、ＲＯは、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及び／又はＳｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
の酸化物換算組成の各成分を含有し、かつ酸化物換算組成の総モル数に対する上記酸化物の一部又は全部をフッ化物置換したＦのモル数の比が０〜０．２５となるように各成分を含有する光学ガラスである。

本発明の第１０の構成は、ＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３の合計含有量が、質量％で５％以上かつ１７％未満である前記構成１〜９の光学ガラスである。

本発明の第１１の構成は、前記構成１〜１０の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォームである。

本発明の第１２の構成は、前記構成１１の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学製品である。

本発明によれば、屈折率（ｎｄ）が１．９以上、アッベ数（νｄ）が２５以上であり、かつ精密プレス成形が可能な低い６３０℃以下の転移温度（Ｔｇ）を有し、かつ安定性に優れた精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材、及び精密プレス成形に適した光学ガラスが得られる。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の光学ガラスに含有できる成分について説明する。以下、特に断らない限り各成分の含有率は質量％で表すものとする。

上記組成のガラスにおいてＳｉＯ_２成分は、本発明の光学ガラスにおいて、ガラスの粘度を高め、耐失透性を向上させるのに有効な成分であるが、その量が多すぎると転移温度（Ｔｇ）が高くなり、未熔解物が発生しやすくなる。また、低屈折率成分である為、所望の光学定数を満たすことができなくなる。

従って、耐失透性を維持し、低い転移温度（Ｔｇ）を得やすくするためには、好ましくは５．５％、より好ましくは５％、最も好ましくは４％を上限として含有できる。

ＳｉＯ_２成分は、原料として例えばＳｉＯ_２等を使用してガラス組成物中に導入できる。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、本発明の光学ガラスにおいて、ガラス形成酸化物成分として欠かすことのできない成分である。しかし、その量が少なすぎると耐失透性が不十分となり、多すぎると化学的耐久性が悪くなる。従って、良好な化学的安定性を維持しやすくする為には、好ましくは５％、より好ましくは６％、最も好ましくは７％を下限とし、好ましくは１５％、より好ましくは１４．５％、最も好ましくは１４％を上限として含有できる。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＨ_３ＢＯ_３等を使用してガラス組成物中に導入できる。

本発明の光学ガラスにおいてはＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３の含有量の和が所定の範囲内であることが好ましい。この値が大きすぎると未熔解物を発生しやすく、また所望の光学定数の値を維持し難くなる。また小さすぎるとガラスの対失透性が不十分となるといった不利益を生じてしまう。従って、当該値は各成分の含有量を質量％で表した場合に、好ましくは５％、より好ましくは５．５％、最も好ましくは６％を下限とし、好ましくは１７％未満、より好ましくは１６．５％、最も好ましくは１６％を上限とする。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効であり低分散性を有する本発明のガラスに欠かすことのできない成分である。しかし、その量が少なすぎるとガラスの光学定数の値を前記特定範囲内に維持し難く、多すぎると耐失透性が悪くなる。

従って、上記効果を奏するために、好ましくは２０％、より好ましくは２１％、最も好ましくは２２％を下限とし、好ましくは２９％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２７％を上限として含有することができる。Ｌａ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＬａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ｘＨ_２Ｏ、ＬａＦ_３等を使用してガラス組成物中に導入できる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、本発明のガラスに欠かすことのできない成分である。しかし、その量が少なすぎるとガラスの光学定数の値を前記特定範囲内に維持し難く、多すぎるとガラスが着色し、透過率を悪化させる。

従って、本発明の光学ガラスにおける所望の光学定数を維持しつつ良好な透過率を維持しやすくするためには、２２％を下限とし、好ましくは３０％、より好ましくは２９％、最も好ましくは２８％を上限として含有することができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＮｂ_２Ｏ_５等を使用してガラス組成物中に導入きる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、対失透性を向上させるのに有効な成分である。しかし、その量が少なすぎるとガラスの光学定数の値を前記特定範囲内に維持し難く、その量が多すぎると、対失透性を悪化させ、未熔解物が発生しやすくなる。

従って、上記効果を奏するために、好ましくは４％、より好ましくは５％、最も好ましくは６％を下限とし、好ましくは１５％、より好ましくは１４％、最も好ましくは１３％を上限として含有することができる。Ｔａ_２Ｏ_５成分は、原料として例えばＴａ_２Ｏ_５等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＧｅＯ_２成分は、ガラスの屈折率を高め、対失透性を向上させる効果があるが、その量が少なすぎるとガラスの光学定数の値を前記特定範囲内に維持し難く、その量が多すぎると、非常に原料が高価であり、コストが高くなってしまう。

従って、上記効果を奏するために、好ましくは１％、より好ましくは３％、最も好ましくは６％を下限とし、好ましくは２０％、より好ましくは１９％、最も好ましくは１８％を上限として含有することができる。ＧｅＯ_２成分は、原料として例えばＧｅＯ_２等を使用してガラス組成物中に導入できる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、転移温度（Ｔｇ）を大幅に下げ、かつ、混合したガラス原料の溶融を促進する効果を奏する。しかしその量が少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると耐失透性が急激に悪化する。

従って、上記効果を奏するために、好ましくは０．５％以上を超えることを下限とし、好ましくは６％、より好ましくは５％、最も好ましくは４％を上限として含有することができる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＦ、ＬｉＮＯ_３、ＬｉＯＨ、等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＺｎＯ成分は、転移温度（Ｔｇ）を低める効果が大きい成分であるが、高分散成分である為、過剰に添加すると上記特定範囲内の光学定数を有することが難しくなり、耐失透性も悪くなる。

従って、良好な耐失透性を維持しつつ転移温度（Ｔｇ）を低くするためには、好ましくは１０％以下、より好ましくは９％以下、最も好ましくは８％以下の量で含有し、好ましくは２％、より好ましくは３％、最も好ましくは４％を下限として含有することができる。

ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を使用してガラス組成物中に導入できる。

本発明の光学ガラスにおいてはＬｉ_２Ｏ含有量に対するＺｎＯ含有量の比が所定の範囲内であることが好ましい。この値が大きすぎると耐失透性が悪くなり、小さすぎると化学的耐久性が悪くなるといった不利益を生じてしまう。従って、当該値は各成分の含有量を質量％で表した場合に、好ましくは１．５、より好ましくは１．６、最も好ましくは１．７を下限とし、好ましくは７．５、より好ましくは７．４、最も好ましくは７．３を上限とする。

さらに本発明においてはＬａ_２Ｏ_３含有量に対するＺｎＯ及びＬｉ_２Ｏ含有量の和の値、すなわち（ＺｎＯ＋Ｌｉ_２Ｏ）／Ｌａ_２Ｏ_３の値が所定の範囲内の値となることが好ましい。この値が大きすぎると粘度（ｌｏｇη）が低くなりプレス時の作業性が悪くなる上、所望の光学定数も維持し難くなる。他方、小さすぎると転移温度（Ｔｇ）が高くなり、対失透性が悪くなる。従って、当該値は各成分の含有量を質量％で表した場合に、好ましくは０．１、より好ましくは０．１５、最も好ましくは０．２を下限とし、好ましくは０．５、より好ましくは０．４５、最も好ましくは０．４を上限とする。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪くなる。

従って、本発明における所望の光学定数を維持しつつ良好な耐失透性を維持しやすくするために、好ましくは８％以下、より好ましくは６％以下、最も好ましくは４％以下で含有することができる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＧｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３等を使用してガラス組成物中に導入できる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効である。しかし、その量が多すぎると耐失透性が悪くなる。

従って、本発明における所望の光学定数を維持しつつ良好な耐失透性を維持しやすくするために、好ましくは８％以下、より好ましくは６％以下、最も好ましくは４％以下で含有することができる。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３等を使用してガラス組成物中に導入できる。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、低分散化させるのに有効である。しかし、過剰に添加するとガラスの耐失透性を悪化させる。

従って、本発明における所望の光学定数を維持しつつ良好な耐失透性を維持しやすくするために、好ましくは８％以下、より好ましくは６％以下、最も好ましくは４％以下で含有することができる。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、原料として例えばＹｂ_２Ｏ_３、ＹｂＦ_３等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＴｉＯ_２成分は光線透過率を悪化させることと、ガラスを高分散化させるが、ガラスのソーラリゼーション防止のため任意に添加することもできる。本発明の光学定数を維持するためには、その量は好ましくは５％未満、より好ましくは４．５％以下、最も好ましくは４％以下で含有することができる。

ＴｉＯ_２成分は、原料として例えばＴｉＯ_２等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＺｒＯ_３成分は、光学定数を調整し、耐失透性を改善し、化学的耐久性を向上させる効果があるが、しかし、過剰に添加すると逆に耐失透性が悪くなる。

従って、良好な化学的耐久性、耐失透性を維持しやすくする為には、好ましくは１０％以下、より好ましくは９％以下、最も好ましくは８％以下で含有させることができる。

ＺｒＯ_２成分は、原料として例えばＺｒＯ_２、ＺｒＦ_４等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ成分から選ばれる１種又は２種以上の成分であるＲＯ成分は光学定数の調整に有効である。しかし、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ成分の合計量が多すぎると耐失透性が悪くなる。

従って、特に良好な耐失透性を維持しやすくする為には、好ましくは１５％以下、より好ましくは１３％以下、最も好ましくは１０％以下で含有させることができる。

ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２、Ｓｒ（ＯＨ）_２等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２、Ｂａ（ＯＨ）_２等を使用してガラス組成物中に導入できる。

ＷＯ_３成分は、光学定数を調整し、対失透性を改善する効果があるが、その量が多いと逆に耐失透性や、可視域の短波長域の光線透過率が悪くなる。

従って、良好な対失透性を保ち、可視域の短波長域の光線透過率が優れたガラスを得やすくする為には、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下、最も好ましくは５％以下で含有させることができる。

ＷＯ_３成分は、原料として例えばＷＯ_３等を使用してガラス組成物中に導入できる。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、点移転（Ｔｇ）を下げる効果があるが、環境に有害な影響を与え、環境負荷の大きい成分であるため、好ましくは４％、より好ましくは２％を上限とし、最も好ましくは含有しない。

Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラス溶融時の脱泡剤として添加しうるが、その量は１％までで十分である。

Ｆ成分は、ガラスの分散を低くしつつ、転移温度（Ｔｇ）を低下させ、耐失透性を向上させるために有効であり、特にＦ成分をＬａ_２Ｏ_３成分と共存させることにより、前記特定範囲内の光学定数を有し、かつ、精密プレス成形が可能な低い転移温度（Ｔｇ）を有する低分散性の光学ガラスを得ることができる。

なお、本発明の光学ガラス中においては、Ｆ成分は各珪素や他の金属元素の１種又は２種以上の酸化物一部又は全部と置換したフッ化物の形態で存在するものと考えられる。当該酸化物の一部又は全部と置換したフッ化物のＦとしての合計量が多すぎると、フッ素成分の揮発量が多くなり、均質なガラスを得にくくなる。

従って、酸化物換算組成のガラス組成物１００質量部に対して、好ましくは５質量部以下、より好ましくは４質量部以下、最も好ましくは３％質量部以下の量を含有する。なお、本明細書中において「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分として使用される弗化物等がガラス溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合の生成酸化物の総重量を１００質量％として各成分を表記した組成である。

次に本発明の光学ガラスにおいて含有させるべきでない成分について説明する。
鉛化合物は、精密プレス成形時に金型と融着しやすい成分であるという問題並びにガラスの製造のみならず、研磨等のガラスの冷間加工及びガラスの廃棄に至るまで、環境対策上の措置が必要となり、環境負荷が大きい成分であるという問題があるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

Ａｓ_２Ｏ_３、カドミウム及びトリウムは、共に、環境に有害な影響を与え、環境負荷の非常に大きい成分であるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

Ｐ_２Ｏ_５は、本発明の光学ガラスに含有させると、耐失透性を悪化させやすいのでＰ_２Ｏ_５を含有させることは好ましくない。

ＴｅＯ_２は、白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽でガラス原料を溶融する際、テルルと白金が合金化し、合金となった箇所は耐熱性が悪くなるため、その箇所に穴が開き溶融ガラス流出する事故がおこる危険性が憂慮されるため、本発明の光学ガラスに含有させるべきではない。

さらに本発明の光学ガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の着色成分は含有しないことが好ましい。ただし、ここでいう「含有しない」とは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。

本発明のガラス組成物は、その組成が質量％で表されているため直接的にｍｏｌ％の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たすガラス組成物中に存在する各成分のｍｏｌ％表示による組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。

Ｂ_２Ｏ_３ １０〜３５％
Ｌａ_２Ｏ_３ ５〜２０％
Ｎｂ_２Ｏ_５ ８〜２２％
Ｔａ_２Ｏ_５ １〜１０％
Ｌｉ_２Ｏ １〜２０％
ＧｅＯ_２ １〜３４％
ＺｎＯ ３〜２０％及び／又は
及び
ＳｉＯ_２ ０〜１５％及び／又は
Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
Ｙ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
ＴｉＯ_２ ０〜１０％及び／又は
ＺｒＯ_２ ０〜１５％及び／又は
ＷＯ_３ ０〜５％及び／又は
ＲＯ ０〜３０％
ただし、ＲＯは、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及び／又はＳｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
の酸化物換算組成の各成分を含有し、かつ酸化物換算組成の総モル数に対する上記酸化物の一部又は全部をフッ化物置換したＦのモル数の比が０〜０．２５となる。

本発明のガラス組成物におけるＳｉＯ_２成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね１５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね１３ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１１ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＢ_２Ｏ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね１０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね１２ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１３ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね３５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね３３ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね３２ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＬａ_２Ｏ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね７ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね８ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね２０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね１８ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１７ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＮｂ_２Ｏ_５成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね８ｍｏｌ％、より好ましくは概ね９ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１０ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね２２ｍｏｌ％、より好ましくは概ね２１ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね２０ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＴａ_２Ｏ_５成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、１ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね１０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね８ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね６ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＧｅＯ_２成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね１ｍｏｌ％、より好ましくは概ね４ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね７ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね３４ｍｏｌ％、より好ましくは概ね３３ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね３２ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＬｉ_２Ｏ成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、１ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね２０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね１８ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１７ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＧｄ_２Ｏ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね４ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね３ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＹ_２Ｏ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね４ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね３ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＹｂ_２Ｏ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね４ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね３ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＴｉＯ_２成分の効果は上述のとおりである。本発明のガラス中においては好ましくは概ね１０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね９ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね８ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＺｒＯ_２成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね１５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね１４ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１２ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＺｎＯ成分の効果は上述のとおりである。本発明のガラス中においては好ましくは概ね２０ｍｏｌ％未満、より好ましくは概ね１８ｍｏｌ％、最も好ましくは１６ｍｏｌ％を上限とし、３ｍｏｌ％、好ましくは４ｍｏｌ％、最も好ましくは５ｍｏｌ％を下限として含有することができる。

本発明のガラス組成物におけるＲＯ成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね３０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね２８ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね２６ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＷＯ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね５ｍｏｌ％、より好ましくは概ね４．５ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね４ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３成分の合計含有量の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、好ましくは概ね１０ｍｏｌ％、より好ましくは概ね１２ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね１４ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは概ね４２ｍｏｌ％、より好ましくは概ね４１ｍｏｌ％、最も好ましくは概ね４０ｍｏｌ％を上限として含有できる。

本発明のガラス組成物におけるＳｂ_２Ｏ_３成分の効果は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、概ね１ｍｏｌ％以下で十分である。

本発明のガラス組成物におけるＦ成分は上述のとおりであるが、当該効果を奏するために、酸化物換算組成の総モル数に対する上記酸化物の一部又は全部をフッ化物置換したＦのモル数の比が好ましくは概ね０．２５以下、より好ましくは０．２４以下、最も好ましくは０．２３以下となるように含有される。

次に本発明の光学ガラスの物性について説明する。

本発明の光学ガラスは、主に加熱軟化させて精密プレス成形によってガラス成形品を得るためのガラスプリフォーム材として使用される。従ってこの際使用する金型の損傷を抑制し、金型の高精度な成形面を長く維持し、かつ、低い温度での精密プレス成形を可能にするために、できるだけ低い転移温度（Ｔｇ）を有することが望まれている。そのため、上記特定範囲の組成を用いることにより、所望のガラス転移温度（Ｔｇ）を実現させたものである。

ここでＴｇが低すぎると化学的耐久性が悪化し同時に耐失透性が低下し安定した生産を行うことが困難になる。また、Ｔｇが高くなりすぎるとモールドプレス性が悪化するだけでなく溶融性が低下し溶け残り等が発生しやすい。しかし溶け残り防止のために溶融温度を高くすると溶融容器からの白金溶け込み量が増し光線透過性が悪化してしまう傾向にある。従って、本発明の光学ガラスのＴｇは好ましくは５７０℃、より好ましくは５７５℃、最も好ましくは５８０℃を下限とし、好ましくは６３０℃、より好ましくは６２５℃、最も好ましくは６２０℃を上限とする。

本発明の光学ガラスでは、下記製造方法により、安定した生産を実現するため、液相温度を１１５０℃以下とすることが重要である。特に好ましくは１１３５℃以下とすることで、安定生産可能な温度範囲が広くなり、また、ガラス熔解温度を下げることができるため、消費されるエネルギーを抑えることができる。

本明細書中において、「液相温度」とは一般の溶解炉を使用し、５０ｃｃのガラス試料を白金製のルツボにて溶融させ、その後、任意の温度で２時間保持した後取り出し、ガラスの結晶の有無を目視にて観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。

前述のとおり本発明の光学ガラスはプレス成形用のプリフォーム材として使用することができ、或いは溶融ガラスをダイレクトプレスすることも可能である。プリフォーム材として使用する場合、その製造方法及び熱間成形方法は特に限定されるものではなく、公知の製造方法及び成形方法を使用することができる。プリフォーム材の製造方法としては、例えば特開平８−３１９１２４に記載のガラスゴブの成形方法や特開平８−７３２２９に記載の光学ガラスの製造方法及び製造装置のような溶融ガラスから直接プリフォーム材を製造することもでき、また板状に成形した材料を冷間加工して製造しても良い。

なお、本発明の光学ガラスを用いて溶融ガラスを白金或いは強化白金から滴下させてプリフォームを製造する場合、溶融ガラスの粘度は、低すぎるとガラスプリフォームに脈理が入りやすくなり、高すぎると、自重と表面張力によるガラスの切断が困難になる。

従って、高品質かつ安定した生産のためには、液相温度における粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηの値が好ましくは０．３以上であり、好ましくは２．０、より好ましくは１．８、最も好ましくは１．５を上限とする。

なお、プリフォームの熱間成形方法を特に限定するものではないが、例えば特公昭６２−４１１８０に記載の光学素子の成形方法のような方法を使用することができる。

以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお下表１〜６に規定する各成分の含有量は全て質量％で表すものとする。

表１〜表５に示した本発明のガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２５）は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、フッ化物等の通常の光学ガラス用原料を、各実施例の組成の割合となるように秤量し、混合し、白金坩堝に投入し、組成による溶融性に応じて、１０００〜１３００℃で、３〜５時間溶融、清澄、撹拌して均質化した後、金型等に鋳込み徐冷することにより得ることができた。

屈折率（ｎｄ）及び、アッベ数（νｄ）は徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られた光学ガラスについて測定した。

ガラス転移温度（Ｔｇ）は日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０８−２００３（光学ガラスの熱膨張の測定方法）に記載された方法により測定した。ただし、試料片として長さ５０ｍｍ、直径４ｍｍの試料を使用した。

液相温度の測定は、一般の溶解炉を使用し、５０ｃｃのガラス試料を白金製のルツボにて溶融させ、その後、任意の温度で２時間保持した後取り出し、ガラスの結晶の有無を目視にて観察し、結晶が認められない一番低い温度を求めた。

液相温度における粘度η（ｄＰａ・ｓ）は、球引上げ式粘度計（有限会社オプト企業製：型番ＢＶＭ−１３ＬＨ）を使用し、液相温度での粘度を測定した。なお、表１〜６中において粘度を表す場合は粘度ηの常用対数で表した。

表１〜表５に見られるとおり、本発明の実施例の光学ガラス（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２５）はすべて、上記特定範囲内の光学定数（屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）、）を有し、転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下の範囲にあり、かつ液相温度における粘度の対数（ｌｏｇη）が０．３〜２の範囲内であることから、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材及び精密プレス成形に適していた。

これに対し、表６には比較例を示すが、比較例Ｎｏ．１（特開２０００−１２８５７０号公報の実施例Ｎｏ．５）、比較例 Ｎｏ．２（特開２０００−１２８５７０号公報の実施例Ｎｏ．１０）のガラスは、金型に鋳込む際に激しく失透し、ガラス化しなかった。

比較例Ｎｏ．３（特開平９−２７８４８０号公報の実施例Ｎｏ．３）のガラスは、所望する光学定数は満たしているものの、転移温度（Ｔｇ）が高く、精密プレス成形による安定した生産が困難であり、上述した近年の光学設計上の要求を満たしていない。

本発明の光学ガラスは屈折率（ｎｄ）が１．９以上、アッベ数（νｄ）が２５以上を有し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下であり、精密プレス成形に使用するガラスプリフォーム材、及び精密プレス成形に適している。

Claims (12)

1. 屈折率（ｎｄ）が１．９以上、アッベ数（νｄ）が２５以上を有し、
   質量％で
   Ｂ_２Ｏ_３ ５〜１５％
   Ｌａ_２Ｏ_３ ２０〜２９％
   Ｎｂ_２Ｏ_５ ２２〜３０％
   Ｔａ_２Ｏ_５ ４〜１５％
   Ｌｉ_２Ｏ ０．５％を超え６％まで、
   ＧｅＯ_２ １〜２０％、及び
   ＺｎＯ ２〜１０％を含有する光学ガラス。
2. 液相温度が１１５０℃以下である請求項１の光学ガラス。
3. 液相温度における粘度（ｄＰａ・ｓ）の対数ｌｏｇηが０．３以上である請求項１又は２に記載の光学ガラス。
4. ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３０℃以下である請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
5. 質量％で表したＢ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＧｅＯ_２及びＬｉ_２Ｏの各成分の合計量が、７６％以上である請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラス。
6. 質量％で表したＬｉ_２Ｏ含有量に対するＺｎＯ含有量が１．５〜７．５である請求項１
   〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
7. 質量％で表したＬａ_２Ｏ_３含有量に対するＺｎＯ及びＬｉ_２Ｏ含有量の和の値が０．１〜０．５の範囲である請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラス。
8. 質量％で
   ＳｉＯ_２ ０〜５．５％、及び／又は
   Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜８％、及び／又は
   Ｙ_２Ｏ_３ ０〜８％、及び／又は
   Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜８％、及び／又は
   ＴｉＯ_２ ０〜５％未満、及び／又は
   ＺｒＯ_２ ０〜１０％、及び／又は
   ＷＯ_３ ０〜７％、及び／又は
   Ｂｉ_２Ｏ_３ ０〜３％、及び／又は
   ＲＯ ０〜１５％
   ただし、ＲＯは、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及び／又は
   Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
   の酸化物換算組成の各成分をさらに含有し、かつ上記酸化物の一部又は全部をフッ化物置換したＦの合計量が、上記酸化物換算組成１００質量部に対して０〜５質量部の範囲となる各成分を含有する請求請１〜７のいずれか１項に記載の光学ガラス。
9. ｍｏｌ％で
   Ｂ_２Ｏ_３ １０〜３５％
   Ｌａ_２Ｏ_３ ５〜２０％
   Ｎｂ_２Ｏ_５ ８〜２２％
   Ｔａ_２Ｏ_５ １〜１０％
   Ｌｉ_２Ｏ １〜２０％
   ＧｅＯ_２ １〜３４％
   ＺｎＯ ３〜２０％
   及び
   ＳｉＯ_２ ０〜１５％及び／又は
   Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
   Ｙ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
   Ｙｂ_２Ｏ_３ ０〜５％及び／又は
   ＴｉＯ_２ ０〜１０％及び／又は
   ＺｒＯ_２ ０〜１５％及び／又は
   ＷＯ_３ ０〜５％及び／又は
   ＲＯ ０〜３０％
   ただし、ＲＯは、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯから選ばれる１種又は２種以上、及び／又は
   Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％
   の酸化物換算組成の各成分を含有し、かつ酸化物換算組成の総モル数に対する上記酸化物の一部又は全部をフッ化物置換したＦのモル数の比が０〜０．２５となるように各成分を含有する光学ガラス。
10. ＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３の合計含有量が、質量％で５％以上かつ１７％未満である請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学ガラス。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
12. 請求項１１に記載の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してなる光学製品。