JP5690765B2

JP5690765B2 - 光学ガラス、光学素子およびプリフォーム

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Publication number: JP5690765B2
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Inventors: 健吉川
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Description

本発明は、光学ガラス、光学素子およびプリフォームに関する。

光学機器のレンズ系は、通常、異なる光学的性質を持つ複数のガラスレンズを組み合わせて設計される。近年、光学機器のレンズ系に求められる特性は多様化しており、その設計の自由度をさらに広げるため、従来は着目されていなかった光学特性を備える光学ガラスが開発されている。中でも異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が特徴的な光学ガラスは、収差の色補正に顕著な効果を奏するものとして着目されている。

例えば特許文献１〜３では、従来必要とされていた高屈折率および低分散性ならびに加工性に優れるという性質に加え、異常分散性が高い光学ガラスとして、例えばカチオン成分としてＰ⁵⁺、Ａｌ³⁺、アルカリ土類金属イオン等を含み、アニオン成分としてＦ^-およびＯ^2-を含む光学ガラスが提案されている。

特開２００７−５５８８３号公報特開２００８−１３７８７７号公報国際公開第２００８／１１１４３９号パンフレット

しかしながら特許文献１〜３に記載のような従来の光学ガラスは、加工性が不良であった。つまり、高い異常分散性を維持した上で、加工性を備える光学ガラスの開発が望まれている。

本発明は、このような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、異常分散性が高いことでガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、さらに、従来のものよりも摩耗度が低く研磨加工を行い易い光学ガラス、光学素子およびプリフォームを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）〜（８）である。
（１）カチオン成分として、Ｐ、ＡｌおよびＺｎを含有し、さらにアルカリ土類金属の中の少なくとも１つを含有し、
アニオン成分として、ＯおよびＦを含有し、
摩耗度が４４０以下である光学ガラス。
（２）屈折率（ｎｄ）が１．４０〜１．６０で、アッベ数（νｄ）が７０〜９０である、上記（１）に記載の光学ガラス。
（３）カチオン％（モル％）表示で、
Ｐ⁵⁺の含有率が２０〜５０％、
Ａｌ³⁺の含有率が８〜３０％、
Ｍｇ²⁺の含有率が２〜２５％、
Ｃａ²⁺の含有率が５〜３０％、
Ｓｒ²⁺の含有率が５〜３０％、
Ｂａ²⁺の含有率が０〜２０％、
Ｚｎ²⁺の含有率が０．５〜１５％である、上記（１）または（２）に記載の光学ガラス。
（４）Ｆ^-の含有率がアニオン％（モル％）表示で４１〜８０％である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラス。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
（６）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学ガラスからなる研磨加工用および／または精密プレス成形用のプリフォーム。
（７）上記（６）に記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
（８）上記（６）に記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。

本発明によれば、異常分散性が高いことでガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、さらに、従来のものよりも摩耗度が低く研磨加工を行い易い光学ガラス、光学素子およびプリフォームを提供することができる。

部分分散比（θｇ，Ｆ）が縦軸でアッベ数（νｄ）が横軸の直交座標に表されるノーマルラインを示す図である。

本発明について説明する。
本発明は、カチオン成分として、Ｐ、ＡｌおよびＺｎを含有し、さらにアルカリ土類金属の中の少なくとも１つを含有し、アニオン成分として、ＯおよびＦを含有し、摩耗度が４４０以下である光学ガラスである。
このような光学ガラスを、以下では「本発明の光学ガラス」ともいう。

＜ガラス成分＞
本発明の光学ガラスを構成する各成分について説明する。
本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全てモル比に基づくカチオン％またはアニオン％で表示されるものとする。ここで、「カチオン％」および「アニオン％」とは、本発明の光学ガラスのガラス構成成分をカチオン成分およびアニオン成分に分離し、それぞれにおいて合計割合を１００モル％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
なお、各成分のイオン価は便宜的に代表値を用いているのであって、他のイオン価のものと区別するものではない。光学ガラス中に存在する各成分のイオン価は、代表値以外である可能性がある。例えばＰは通常、イオン価が５の状態でガラス中に存在するので、本明細書中では「Ｐ⁵⁺」と表しているが、他のイオン価の状態で存在する可能性はある。このように厳密には他のイオン価の状態で存在するものであっても、本明細書では、各成分は代表値のイオン価で光学ガラス中に存在しているものとして扱う。

［カチオン成分について］
＜Ｐ⁵⁺＞
本発明の光学ガラスはＰ⁵⁺を含む。Ｐ⁵⁺は、ガラス形成成分であり、ガラスの失透を抑制し、屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｐ⁵⁺の含有率は２０．０〜５０．０％であることが好ましい。また、２４．０％以上であることがより好ましく、２６．０％以上であることがさらに好ましい。また、４０．０％以下であることがより好ましく、３５．０％以下であることがより好ましく、３２．０％以下であることがより好ましく、３０．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｐ⁵⁺は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ₃）₃、Ｃａ（ＰＯ₃）₂、Ｂａ（ＰＯ₃）₂、Ｚｎ（ＰＯ₃）₂、ＢＰＯ₄、Ｈ₃ＰＯ₄等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ａｌ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＡｌ³⁺を含む。Ａｌ³⁺は、ガラスの耐失透性を高め、磨耗度を低くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ａｌ³⁺の含有率は８．０〜３０．０％であることが好ましい。また、１５．０％以上であることがより好ましく、１８．０％以上であることがさらに好ましい。また、２５．０％以下であることがより好ましく、２２．０％以下であることがさらに好ましい。
Ａｌ³⁺は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ₃）₃、ＡｌＦ₃、Ａｌ₂Ｏ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜アルカリ土類金属＞
本発明の光学ガラスはアルカリ土類金属の中の少なくとも１つを含む。すなわち、本発明においてアルカリ土類金属はＭｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｓｒ²⁺およびＢａ²⁺を意味するので、本発明の光学ガラスはＭｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｓｒ²⁺およびＢａ²⁺からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む。またＭｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｓｒ²⁺およびＢａ²⁺はＲ²⁺と表す場合がある。また、Ｒ²⁺の合計含有率とは、これらの４つのイオンの合計含有率（Ｍｇ²⁺＋Ｃａ²⁺＋Ｓｒ²⁺＋Ｂａ²⁺）を意味するものとする。
Ｒ²⁺の合計含有率は３０．０〜７０．０％であることが好ましい。このような範囲の含有率であると、より安定なガラスを得ることができるからである。
Ｒ²⁺の合計含有率は３５．０％以上であることがより好ましく、４０．０％以上であることがさらに好ましい。また、６５．０％以下であることがより好ましく、６０．０％以下であることがより好ましく、５５．０％以下であることがさらに好ましい。

＜Ｍｇ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺（アルカリ土類金属）の１つとして、Ｍｇ²⁺を含む場合がある。Ｍｇ²⁺は、ガラスの耐失透性を高め、摩耗度を低くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｍｇ²⁺の含有率は２．０〜２５．０％であることが好ましい。また、３．０％以上であることがより好ましく、５．０％以上であることがさらに好ましい。また、２０．０％以下であることがより好ましく、１５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｍｇ²⁺は、原料として例えばＭｇＯ、ＭｇＦ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｃａ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺（アルカリ土類金属）の１つとして、Ｃａ²⁺を含む場合がある。Ｃａ²⁺は、耐失透性を高め、屈折率の低下を抑制し、ガラスの磨耗度を低くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｃａ²⁺の含有率は５．０％〜３０．０％であることが好ましい。また、１０．０％以上であることがより好ましく、１５．０％以上であることがさらに好ましい。また、２５．０％以下であることがより好ましく、２０．０％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｃａ²⁺は、他のアルカリ土類金属、すなわち、Ｍｇ²⁺、Ｓｒ²⁺およびＢａ²⁺からなる群から選ばれる少なくとも１つとともにガラス中に存在すると、ガラスの耐失透性を高め、屈折率の低下を抑制し、磨耗度を低くする性質、特にガラスの耐失透性を高めるという性質が強まる。したがって本発明の光学ガラスはＣａ²⁺ならびにＭｇ²⁺、Ｓｒ²⁺およびＢａ²⁺からなる群から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。
Ｃａ²⁺は、原料として例えばＣａ（ＰＯ₃）₂、ＣａＣＯ₃、ＣａＦ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。
また、本発明の光学ガラスの耐失透性を特に高めるためには、全アルカリ土類金属の総量（合計含有率（モル％））に対するＣａ²⁺の含有率（モル％）のモル比（Ｃａ²⁺／Ｒ²⁺）の下限が、０．００１であることが好ましく、０．００５であることがより好ましく、０．０１であることが最も好ましい。また、その上限は０．９０であることが好ましく、０．７０であることがより好ましく、０．５０であることが最も好ましい。

＜Ｓｒ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺（アルカリ土類金属）の１つとして、Ｓｒ²⁺を含む場合がある。Ｓｒ²⁺は、ガラスの耐失透性を高め、屈折率の低下を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｓｒ²⁺の含有率は５．０％〜３０．０％であることが好ましい。また、１０．０％以上であることがより好ましく、１２．０％以上であることがさらに好ましい。また、２５．０％以下であることがより好ましく、２０．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｓｒ²⁺は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ₃）₂、ＳｒＦ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｂａ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺（アルカリ土類金属）の１つとして、Ｂａ²⁺を含む場合がある。Ｂａ²⁺は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高める性質を有する。また、低い分散性を維持し、屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂａ²⁺の含有率は０〜２０．０％であることが好ましい。また、１５．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。また、０．０５％以上であることが好ましく、０．１％以上であることが好ましく、０．５％以上であることがより好ましく、１．０％以上であることがより好ましく、１．５％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがより好ましく、２．５％以上であることがさらに好ましい。
Ｂａ²⁺は、原料として例えばＢａ（ＰＯ₃）₂、ＢａＣＯ₃、Ｂａ（ＮＯ₃）₂、ＢａＦ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｚｎ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＺｎ²⁺を含む。Ｚｎ²⁺は、磨耗度を改善し、屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｚｎ²⁺の含有率は０．５％〜１５．０％であることが好ましい。また、１．０％以上であることがより好ましく、２．０％以上であることがさらに好ましい。また、１２．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｚｎ²⁺は、原料として例えばＺｎ（ＰＯ₃）₂、ＺｎＯ、ＺｎＦ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｌｎ³⁺＞
本発明においてＬｎ³⁺はＹ³⁺、Ｌａ³⁺、Ｇｄ³⁺、Ｙｂ³⁺およびＬｕ³⁺からなる群から選ばれる少なくとも１つを意味する。また、Ｌｎ³⁺の合計含有率とは、これらの５つのイオンの合計含有率（Ｙ³⁺＋Ｌａ³⁺＋Ｇｄ³⁺＋Ｙｂ³⁺＋Ｌｕ³⁺）を意味するものとする。
本発明の光学ガラスは、Ｌｎ³⁺を１０．０％以下の合計含有率で含有することが好ましい。このような範囲の含有率であると、ガラスの屈折率が高まり、低分散となる傾向があるからである。また、９．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０以下であることがさらに好ましい。なお、Ｌｎ³⁺は任意成分であるので、本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺を含まなくてもよい。

＜Ｙ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺の１つとしてＹ³⁺を含んでよい。Ｙ³⁺は、低い分散性を維持し、屈折率を高め、耐失透性を高めることができる性質を有する。しかし、過剰に含有すると安定性が悪化しやすくなるので、９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。また、Ｙ³⁺を含まなくとも本発明のガラスを得ることができるので、このような点からはＹ³⁺を含まなくともよい。
Ｙ³⁺は、原料として例えばＹ₂Ｏ₃、ＹＦ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｌａ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺の１つとしてＬａ³⁺を含んでよい。Ｌａ³⁺は、低い分散性を維持し、屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌａ³⁺の含有率は９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｌａ³⁺は、原料として例えばＬａ₂Ｏ₃、ＬａＦ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｇｄ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺の１つとしてＧｄ³⁺を含んでよい。Ｇｄ³⁺は、低い分散性を維持し、屈折率を高め、さらに耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｇｄ³⁺の含有率は９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｇｄ³⁺は、原料として例えばＧｄ₂Ｏ₃、ＧｄＦ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｙｂ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺の１つとしてＹｂ³⁺を含んでよい。Ｙｂ³⁺は低い分散性を維持し、屈折率を高め、さらに耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｙｂ³⁺の含有率は９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｙｂ³⁺は、原料として例えばＹｂ₂Ｏ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｌｕ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺の１つとしてＬｕ³⁺を含んでよい。Ｌｕ³⁺は低い分散性を維持し、屈折率を高め、さらに耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌｕ³⁺の含有率は９．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｌｕ³⁺は、原料として例えばＬｕ₂Ｏ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｓｉ⁴⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＳｉ⁴⁺を含んでもよい。Ｓｉ⁴⁺は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高め、屈折率を高めつつ、磨耗度を低下させる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｓｉ⁴⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｓｉ⁴⁺は、原料として例えばＳｉＯ₂、Ｋ₂ＳｉＦ₆、Ｎａ₂ＳｉＦ₆等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｂ³⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＢ³⁺を含んでもよい。Ｂ³⁺は、所定量含有したときにガラスの耐失透性を高め、屈折率を高めつつ、磨耗度を低下させて、さらに化学的耐久性を悪化し難くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂ³⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｂ³⁺は、原料として例えばＨ₃ＢＯ₃、Ｎａ₂Ｂ₄Ｏ₇、ＢＰＯ₄等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｌｉ⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＬｉ⁺を含んでもよい。Ｌｉ⁺は、ガラス形成時の耐失透性を維持しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌｉ⁺の含有率は２０．０％以下であることが好ましく、１５．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｌｉ⁺は、原料として例えばＬｉ₂ＣＯ₃、ＬｉＮＯ₃、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｎａ⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＮａ⁺を含んでもよい。Ｎａ⁺は、ガラス形成時の耐失透性を維持しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｎａ⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｎａ⁺は、原料として例えばＮａ₂ＣＯ₃、ＮａＮＯ₃、ＮａＦ、Ｎａ₂ＳｉＦ₆等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｋ⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＫ⁺を含んでもよい。Ｋ⁺は、ガラス形成時の耐失透性を維持しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｋ⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｋ⁺は、原料として例えばＫ₂ＣＯ₃、ＫＮＯ₃、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ₂ＳｉＦ₆等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｒｎ⁺＞
本発明の光学ガラスでは、Ｒｎ⁺（Ｒｎ⁺はＬｉ⁺、Ｎａ⁺およびＫ⁺からなる群から選ばれる少なくとも１つ）の合計含有率が、２０．０％以下であることが好ましく、１５．０％以下であることがより好ましく、１０．０％以下であることがさらに好ましい。

＜Ｎｂ⁵⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＮｂ⁵⁺を含んでもよい。Ｎｂ⁵⁺は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を高め、さらに、アッベ数の低下を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｎｂ⁵⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｎｂ⁵⁺は、原料として例えばＮｂ₂Ｏ₅等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｔｉ⁴⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＴｉ⁴⁺を含んでもよい。Ｔｉ⁴⁺は、ガラスの屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔｉ⁴⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｔｉ⁴⁺は、原料として例えばＴｉＯ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｚｒ⁴⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＺｒ⁴⁺を含んでもよい。Ｚｒ⁴⁺は、ガラスの屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｚｒ⁴⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｚｒ⁴⁺は、原料として例えばＺｒＯ₂、ＺｒＦ₄等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｔａ⁵⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＴａ⁵⁺を含んでもよい。Ｔａ⁵⁺は、ガラスの屈折率を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔａ⁵⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｔａ⁵⁺は、原料として例えばＴａ₂Ｏ₅等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｗ⁶⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＷ⁶⁺を含んでもよい。Ｗ⁶⁺は、ガラスの屈折率を高め、ガラス転移点を低下する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｗ⁶⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｗ⁶⁺は、原料として例えばＷＯ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｇｅ⁴⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＧｅ⁴⁺を含んでもよい。Ｇｅ⁴⁺は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの耐失透性を高める性質を有する。
このような性質が顕著になるので、Ｇｅ⁴⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｇｅ⁴⁺は、原料として例えばＧｅＯ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｂｉ³⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＢｉ³⁺を含んでもよい。Ｂｉ³⁺は、ガラスの屈折率を高め、ガラス転移点を低下する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂｉ³⁺の含有率は１０．０％以下であることが好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｂｉ³⁺は、原料として例えばＢｉ₂Ｏ₃等を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｔｅ⁴⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＴｅ⁴⁺を含んでもよい。Ｔｅ⁴⁺は、ガラスの屈折率を上げ、ガラス転移点を低下させ、着色を抑える性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔｅ⁴⁺の含有率は１５．０％以下であることが好ましく、１０．０％以下であることがより好ましく、８．０％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｔｅ⁴⁺は、原料として例えばＴｅＯ₂等を用いてガラス内に含有させることができる。

［アニオン成分について］
＜Ｆ^-＞
本発明の光学ガラスはＦ^-を含む。Ｆ^-は、ガラスの異常分散性およびアッベ数を高め、さらにガラスを失透し難くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｆ^-の含有率はアニオン％（モル％）表示で４１．０〜８０．０％であることが好ましい。また、４５．０％以上であることがより好ましく、５０．０％以上であることがさらに好ましい。また、７５．０％以下であることがより好ましく、７０．０％以下であることがさらに好ましい。
Ｆ^-は、原料として例えばＡｌＦ₃、ＭｇＦ₂、ＢａＦ₂等の各種カチオン成分のフッ化物を用いてガラス内に含有させることができる。

＜Ｏ^2-＞
本発明の光学ガラスはＯ^2-を含む。Ｏ^2-は、ガラスの磨耗度の上昇を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｏ^2-の含有率はアニオン％（モル％）表示で２０．０〜６０．０％であることが好ましい。また、２５．０％以上であることがより好ましく、３０．０％以上であることがさらに好ましい。また、５５．０％以下であることがより好ましく、５０．０％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｏ^2-の含有率とＦ^-の含有率との合計は、アニオン％表示で９８．０％以上であることが好ましく、９９．０％以上であることがより好ましく、１００％であることがさらに好ましい。安定なガラスを得ることができるからである。
Ｏ^2-は、原料として例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢａＯ等の各種カチオン成分の酸化物や、Ａｌ（ＰＯ）₃、Ｍｇ（ＰＯ）₂、Ｂａ（ＰＯ）₂等の各種カチオン成分の燐酸塩等を用いてガラス内に含有させることができる。

本発明の光学ガラスには、他の成分を本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加できる。

［含有すべきでない成分について］
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、および含有することが好ましくない成分について説明する。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｇおよびＭｏ等の遷移金属のカチオンは、それぞれを単独または複合して少量含有した場合でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、特に可視領域の波長を使用する光学ガラスにおいては、実質的に含まないことが好ましい。

また、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、ＢｅおよびＳｅのカチオンは、近年有害な化学物質として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、および製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、光学ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、この光学ガラスを製造し、加工し、および廃棄できる。

また、脱泡剤として有用ではあるが、近年、Ｓｂは環境に不利益を及ぼす成分として光学ガラスに含めないようにする傾向があり、このような点からＳｂを含まないことが好ましい。

以上をまとめて、本発明の光学ガラスの好ましい態様を示す。
本発明の光学ガラスは、
カチオン成分として、カチオン％（モル％）表示で、
Ｐ⁵⁺の含有率が２０〜５０％、
Ａｌ³⁺の含有率が８〜３０％、
Ｍｇ²⁺の含有率が２〜２５％、
Ｃａ²⁺の含有率が５〜３０％、
Ｓｒ²⁺の含有率が５〜３０％、
Ｂａ²⁺の含有率が０〜２０％、
Ｚｎ²⁺の含有率が０．５〜１５％であり、
アニオン成分として、アニオン％（モル％）表示で、
Ｆ^-の含有率が４１〜８０％であり、
屈折率（ｎｄ）が１．４０〜１．６０で、アッベ数（νｄ）が７０〜９０であり、摩耗度が４４０以下である光学ガラスであることが好ましい。

［製造方法］
本発明の光学ガラスの製造方法は特に限定されない。例えば、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝またはアルミナ坩堝または白金坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝またはイリジウム坩堝に入れて９００〜１２００℃の温度範囲で２〜１０時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、８５０℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより製造することができる。

［物性］
本発明の光学ガラスは、部分分散比（θｇ，Ｆ）が特徴的である。したがって、色収差を高精度に補正する光学ガラスを得ることができる。
部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．４９３以上であることが好ましく、０．４９４以上であることがより好ましく、０．５９５以上であることがより好ましく、０．５９６以上であることがさらに好ましい。
なお、部分分散比（θｇ，Ｆ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定して得た値を意味するものとする。

本発明の光学ガラスは、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高い。したがって、色収差を高精度に補正できるレンズを得易い。
異常分散性（Δθｇ，Ｆ）は０．００５以上であることが好ましく、０．００６以上であることがより好ましく、０．００７以上であることがより好ましく、０．００８以上であることがさらに好ましい。

ここで、部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）について説明し、その後、本発明の光学ガラスの物性における特徴をより詳細に説明する。
初めに、部分分散比（θｇ，Ｆ）について説明する。
部分分散比（θｇ，Ｆ）とは、屈折率の波長依存性のうち、ある２つの波長域における屈折率の差の割合を示すものであり、次の式（１）で表される。
θｇ，Ｆ＝（ｎ_g−ｎ_F）／（ｎ_F−ｎ_C）・・・・・・式（１）
ここでｎ_gはｇ線（４３５．８３ｎｍ）、ｎ_FはＦ線（４８６．１３ｎｍ）、ｎ_CはＣ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率を意味する。
そして、この部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）との関係をＸＹグラフ上にプロットすると、一般的な光学ガラスの場合、ほぼ、ノーマルラインと呼ばれる直線上にプロットされることになる。ノーマルラインとは、部分分散比（θｇ，Ｆ）を縦軸に、アッベ数（νｄ）を横軸に採用したＸＹグラフ上（直交座標上）で、ＮＳＬ７とＰＢＭ２の部分分散比およびアッベ数をプロットした２点を結ぶ右上がりの直線を意味する（図１参照）。ノーマルラインの基準となるノーマルガラスは光学ガラスメーカー毎によっても異なるが、各社ともほぼ同等の傾きと切片で定義している（ＮＳＬ７とＰＢＭ２は株式会社オハラ社製の光学ガラスであり、ＮＳＬ７のアッベ数（νｄ）は６０．５、部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５４３６であり、ＰＢＭ２のアッベ数（νｄ）は３６．３，部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５８２８である）。

このような部分分散比（θｇ，Ｆ）に対して、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）とは、部分分散比（θｇ，Ｆ）およびアッベ数（νｄ）のプロットが、ノーマルラインから縦軸方向にどの程度離れているかを示すものである。異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が大きいガラスからなる光学素子は、青色付近の波長範囲について、他のレンズによって生じていた色収差を補正することができる性質を有する。

また、中低分散領域（アッベ数が５５程度以上の領域）においては、従来、アッベ数（νｄ）が大きいほど、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が大きくなる傾向があった。さらに、磨耗度を４４０以下としつつ、かつ異常分散性を高位に維持することは困難となる傾向があった。

本発明者は鋭意検討し、アッベ数（νｄ）に対する異常分散性（Δθｇ，Ｆ）の値が高く、かつ加工性が良好な光学ガラスを開発することに成功した。
例えば、後に実施例として示した好ましい態様の光学ガラスであると、摩耗度が４００以下であり、かつ、アッベ数（νｄ）が７８〜８１程度の場合に、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３０以上となり、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）も０．００８以上となる光学ガラスを得ることができる。

本発明の光学ガラスは、高い屈折率（ｎｄ）を有するとともに、低い分散性（高いアッベ数）を有する。
本発明の光学ガラスにおいて、屈折率（ｎｄ）は１．４０〜１．６０であることが好ましい。屈折率（ｎｄ）は１．４５以上であることが好ましく、１．４８以上であることがより好ましい。また、１．５５以下であることが好ましく、１．５２以下であることがより好ましい。
本発明の光学ガラスにおいて、アッベ数（νｄ）は７０〜９０であることが好ましい。アッベ数は７５以上であることが好ましく、７７以上であることがより好ましく、７８以上であることがさらに好ましい。また、８５以下であることが好ましく、８２以下であることがより好ましい。
なお、屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定して得た値を意味するものする。

本発明の光学ガラスは、磨耗度が特に低く、４４０以下であることが好ましい。したがって、光学ガラスの必要以上の磨耗や傷が低減され、光学ガラスに対する研磨加工における取扱いを容易にして、研磨加工を行い易くすることができる。
摩耗度は４３０以下であることがより好ましく、４２０以下であることがより好ましく、４１０以下であることがより好ましく、４００以下であることがさらに好ましい。
一方、摩耗度が低すぎると逆に研磨加工が難しくなる傾向がある。したがって、摩耗度は８０以上であることが好ましく、１００以上であることがより好ましく、１２０以上であることがさらに好ましい。
なお、摩耗度とは、「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じて測定して得た値を意味するものとする。

また、本発明の光学ガラスは、より幅広い温度範囲で、所望の結像特性等の光学特性を得ることができることが好ましい。
近年、プロジェクタ、コピー機、レーザプリンタ及び放送用機材等のような光学機器に組み込まれる光学素子は、より厳しい温度環境での使用が増えている。例えばプロジェクタでは、小型化及び高解像度化の要求に応えるべく、高輝度の光源や高精密化した光学系を用いる必要がある。特に、高輝度の光源を用いる場合、光源が発する熱の影響により、光学系を構成する光学素子の使用時の温度が大きく変動し易く、その温度が１００℃以上に達する場合も多い。このとき、高精密化した光学系を用いていると、温度の変動による光学系の結像特性等への影響が無視出来ないほど大きくなるため、温度変動による光学特性の変動が起こらない光学系を構成することが求められている。
また、高解像度を有する光学機器の光学系のように、屈折率にきわめて高い精度が要求される光学系でも、使用温度による結像特性等への影響が無視出来ない場合がある。
本発明の光学ガラスは、より幅広い温度範囲で、所望の結像特性等の光学特性を得ることができる光学ガラスであることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、相対屈折率の温度係数（ｄｎ／ｄＴ）が０に近いことが好ましい。具体的には、本発明の光学ガラスは、相対屈折率（５８９．２９ｎｍ）の温度係数（２０〜４０℃）の下限が、好ましくは−６．０×１０^-6℃^-1、より好ましくは−５．５×１０^-6℃^-1、さらに好ましくは−５．０×１０^-6℃^-1であることが好ましい。これにより、光学素子の温度が大きく変動するような環境下でも屈折率の変動が小さくなるため、より幅広い温度範囲において、所望の光学特性を高精度に発揮することができる。
一方で、相対屈折率の温度係数は、正の方向に大き過ぎると、光学素子の温度変化による屈折率の変化がかえって大きくなる。そのため、本発明の光学ガラスは、相対屈折率の温度係数の上限を、より好ましくは６．０×１０^-6℃^-1、より好ましくは５．５×１０^-6℃^-1、さらに好ましくは５．０×１０^-6℃^-1としてもよい。本発明の光学ガラスは有する相対屈折率の温度係数は、絶対値が小さいことがより好ましく、０であることが最も好ましい。
なお、相対屈折率の温度係数は、光学ガラスと同じ温度の空気中において、波長５８９．２９ｎｍの光を照射しながら光学ガラスの温度を変化させたときの、温度１℃当たりの屈折率の変化量（×１０^-6℃^-1）で表される。

［プリフォームおよび光学素子］
本発明の光学ガラスは、様々な光学素子および光学設計に有用であるが、その中でも特に、本発明の光学ガラスからプリフォームを形成し、このプリフォームに対して研磨加工や精密プレス成形等の手段を用いて、レンズやプリズム、ミラー等の光学素子を作製することが好ましい。これにより、カメラやプロジェクタ等のような光学素子に可視光を透過させる光学機器に用いたときに、高精細で高精度な結像特性を実現することができる。ここで、プリフォーム材を製造する方法は特に限定されるものではなく、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および製造装置のように溶融ガラスから直接プリフォーム材を製造する方法を用いることもでき、また、光学ガラスから形成したストリップ材に対して研削研磨等の冷間加工を行って製造する方法を用いることもできる。

また、より幅広い温度範囲で、所望の結像特性等の光学特性を得ることができる本発明の光学ガラスであると、これを用いたより好ましいプリフォーム及び光学素子が得られるので好ましい。

本発明の光学ガラスである実施例１〜６および比較例１のガラスの組成（カチオン％表示またはアニオン％表示のモル％で示す）、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）および磨耗度を第１表に示す。

本発明の実施例１〜６および比較例１の光学ガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、メタ燐酸化合物等の通常の弗燐酸塩ガラスに使用される高純度原料を選定し、第１表に示した各実施例および比較例１の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で９００〜１２００℃の温度範囲で２〜１０時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、８５０℃以下に温度を下げてから金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。

ここで、実施例１〜６および比較例１の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）および部分分散比（θｇ，Ｆ）については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。なお、本測定に用いたガラスとして、アニール条件は徐冷降下速度を−２５℃／ｈｒとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。そして、測定されたアッベ数（νｄ）における、図１のノーマルライン上にある部分分散比（θｇ，Ｆ）の値と測定された部分分散比（θｇ，Ｆ）の値との差から、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）を求めた。

また、磨耗度は「ＪＯＧＩＳ１０−１９９４光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じて測定した。すなわち、３０×３０×１０ｍｍの大きさのガラス角板の試料を水平に毎分６０回転する鋳鉄製平面皿（２５０ｍｍφ）の中心から８０ｍｍの定位置に乗せ、９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重を垂直にかけながら、水２０ｍＬに＃８００（平均粒径２０μｍ）のラップ材（アルミナ質Ａ砥粒）を１０ｇ添加した研磨液を５分間一様に供給して摩擦させ、ラップ前後の試料質量を測定して、磨耗質量を求めた。同様にして、日本光学硝子工業会で指定された標準試料の磨耗質量を求め、
磨耗度＝｛（試料の磨耗質量／比重）／（標準試料の磨耗質量／比重）｝×１００
により計算した。

また、光学ガラスの相対屈折率の温度係数（ｄｎ／ｄＴ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ１８−１９９４「光学ガラスの屈折率の温度係数の測定方法」に記載された方法のうち、干渉法で測定した。

第１表に表されるように、本発明の実施例１〜６の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．４０〜１．６０であり、アッベ数（νｄ）が７０〜９０であった。

また、具体的には、いずれの実施例においても屈折率（ｎｄ）が１．４９〜１．５１であり、かつアッベ数（νｄ）が７８〜８１であった。また、いずれの実施例においても摩耗度が４００以下となった。また、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５２０以上であり、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．０１３以上であった。

これに対して本発明の範囲外である比較例１の光学ガラスは、摩耗度が高くなった。

第１表に表されるように、実施例１〜４の光学ガラスは相対屈折率の温度係数（２０〜４０℃）が−６．０×１０^-６℃^-１以上であり、所望の範囲内であった。

さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、研磨加工用プリフォームを形成した後で研削および研磨を行い、レンズおよびプリズムの形状に加工した。また、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、精密プレス成形用プリフォームを形成し、精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形加工してレンズおよびプリズムの形状に加工した。いずれの場合も、様々なレンズおよびプリズムの形状に加工することができた。

Claims

カチオン成分として、Ｐ、ＡｌおよびＺｎを含有し、さらにアルカリ土類金属の中の少なくとも１つを含有し、
カチオン％（モル％）表示で、
Ｐ⁵⁺の含有率が２０〜５０％、
Ａｌ³⁺の含有率が１５〜３０％、
Ｍｇ²⁺の含有率が２〜２５％、
Ｃａ²⁺の含有率が５〜３０％、
Ｓｒ²⁺の含有率が５〜３０％、
Ｂａ²⁺の含有率が０〜１５％（１５％を除く）、
Ｚｎ²⁺の含有率が０．５〜１５％であり、
アニオン成分として、ＯおよびＦを含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．４０〜１．６０で、アッベ数（νｄ）が７５〜９０であり、摩耗度が４１０以下である光学ガラス。
Ｃａ²⁺／（Ｍｇ²⁺＋Ｃａ²⁺＋Ｓｒ²⁺＋Ｂａ²⁺）が０．３７以上である、請求項１に記載の光学ガラス。
Ｆ^-の含有率がアニオン％（モル％）表示で４１〜８０％である、請求項１または２に記載の光学ガラス。
請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラスからなる研磨加工用および／または精密プレス成形用のプリフォーム。
請求項５に記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
請求項５に記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。