JP5706231B2 - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents
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Description
本発明は、光学ガラス、プリフォーム及び光学素子に関する。
デジタルカメラやビデオカメラ等の光学系は、その大小はあるが、収差と呼ばれるにじみを含んでいる。この収差は単色収差と色収差に分類されるが、特に色収差は、光学系に使用されるレンズの材料特性に強く依存している。
一般に色収差は、低分散の凸レンズと高分散の凹レンズとを組み合わせて補正されるが、この組み合わせでは赤色領域と緑色領域の収差の補正しかできず、青色領域の収差が残る。この除去しきれない青色領域の収差を二次スペクトルと呼ぶ。二次スペクトルを補正するには、青色領域のｇ線（４３５．８３５ｎｍ）の動向を加味した光学設計を行う必要がある。このとき、光学設計で着目される光学特性の指標として、部分分散比（θｇ，Ｆ）が用いられている。上述の低分散のレンズと高分散のレンズとを組み合わせた光学系では、低分散側のレンズに部分分散比（θｇ，Ｆ）の大きい光学材料を用い、高分散側のレンズに部分分散比（θｇ，Ｆ）の小さい光学材料を用いることで、二次スペクトルが良好に補正される。
部分分散比（θｇ，Ｆ）は、下式（１）により示される。
θｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）・・・・・・（１）
θｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）・・・・・・（１）
光学ガラスには、短波長域の部分分散性を表す部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）との間に、およそ直線的な関係がある。この関係を表す直線は、部分分散比（θｇ，Ｆ）を縦軸に、アッベ数（νｄ）を横軸に採用した直交座標上で、ＮＳＬ７とＰＢＭ２の部分分散比及びアッベ数をプロットした２点を結ぶ直線で表され、ノーマルラインと呼ばれている（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、ＰＢＭ２のアッベ数（νｄ）は３６．３，部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５８２８、ＮＳＬ７のアッベ数（νｄ）は６０．５、部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５４３６である。）
ここで、高分散を有するガラスとしては、例えば特許文献１〜３に示されるような光学ガラスが知られている。
しかし、特許文献１〜３で開示されたガラスは、部分分散比が小さくなく、前記二次スペクトルを補正するレンズとして使用するには十分でなかった。また、特許文献１〜３で開示されたガラスは、可視光に対する透明性が高くなく、特に可視光を透過する用途に用いるには十分でなかった。すなわち、高分散であり、部分分散比（θｇ，Ｆ）が小さく、且つ可視光に対する透明性が高い光学ガラスが求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、部分分散比（θｇ，Ｆ）が小さく、且つ可視光に対する透明性が高められた光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得ることにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ２成分及びＴａ２Ｏ５成分を併用し、これらの含有量を所定の範囲内にすることによって、ガラスの高屈折率及び高分散化が図られながらも、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で所望の関係を有し、且つガラスの着色が低減されることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
（１） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ２成分を６０．０％以下、及び、Ｔａ２Ｏ５成分を２５．０％以下含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で、νｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×νｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）の関係を満たし、νｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×νｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）の関係を満たす光学ガラス。
（２） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ２成分を２０．０〜６０．０％、及び、Ｔａ２Ｏ５成分を２．１５〜２５．０％含有する（１）記載の光学ガラス。
（３） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜３０．０％及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する（１）又は（２）記載の光学ガラス。
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜３０．０％及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する（１）又は（２）記載の光学ガラス。
（４） 酸化物換算組成のモル比（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）／（ＴｉＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３）が２．５０より大きい（３）記載の光学ガラス。
（５） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。
（６） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣｓからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が１０．０％以上５０．０％以下である（５）記載の光学ガラス。
（７） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０％
をさらに含有する（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜３０．０％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０％
をさらに含有する（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。
（８） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が３０．０％以下である（７）記載の光学ガラス。
（９） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０％
をさらに含有する（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０％
をさらに含有する（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。
（１０） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対する和（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２）が２０．０％以上６０．０％以下である（９）記載の光学ガラス。
（１１） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。
（１２） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が３０．０％以下である（１１）記載の光学ガラス。
（１３） 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＴｅＯ２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％及び／又は
ＣｅＯ２成分 ０〜１．０％
をさらに含有する（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
ＴｅＯ２成分 ０〜３０．０％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２０．０％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％及び／又は
ＣｅＯ２成分 ０〜１．０％
をさらに含有する（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
（１４） １．７５以上２．００以下の屈折率（ｎｄ）を有し、２０以上４０以下のアッベ数（νｄ）を有する（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。
（１５） 分光透過率が７０％を示す波長（λ７０）が５００ｎｍ以下である（１）から（１４）のいずれか記載の光学ガラス。
（１６） （１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び／又は精密プレス成形用のプリフォーム。
（１７） （１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラスを研削及び／又は研磨してなる光学素子。
（１８） （１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。
本発明によれば、ＳｉＯ２成分及びＴａ２Ｏ５成分を併用し、これらの含有量を所定の範囲内にすることによって、ガラスの高屈折率及び高分散化が図られながらも、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で所望の関係を有し、且つガラスの着色が低減される。従って、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、色収差が小さく、且つ可視光に対する透明性が高められた光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得ることができる。
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＳｉＯ２成分を６０．０％以下、及び、Ｔａ２Ｏ５成分を２５．０％以下含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で、νｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×νｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）の関係を満たし、νｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×νｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）の関係を満たす。ＳｉＯ２成分及びＴａ２Ｏ５成分を併用し、これらの含有量を所定の範囲内にすることによって、ガラスが高い分散を有しながらも、部分分散比（θｇ，Ｆ）がノーマルラインに近付けられ、且つガラスの着色が低減される。このため、３０以下のアッベ数（νｄ）を有しながらも、色収差が小さく、且つ可視光の特に短波長側の光に対する透明性が高められた光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得ることができる。
以下、本発明の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、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。
［ガラス成分］
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。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、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が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に、当該生成酸化物の総質量を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。
本発明の光学ガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。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、全て酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が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に、当該生成酸化物の総質量を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。
＜必須成分、任意成分について＞
ＳｉＯ２成分は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの骨格を形成する為に有用な成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有量を６０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が低下し難くなり、所望の屈折率を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、最も好ましくは５０．０％を上限とする。一方、ＳｉＯ２成分の含有量を２０．０％以上にすることで、安定なガラスが得られる程度にガラスの網目構造が増加するため、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは３０．０％、最も好ましくは３５．０％を下限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
ＳｉＯ２成分は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの骨格を形成する為に有用な成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有量を６０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が低下し難くなり、所望の屈折率を有する光学ガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、最も好ましくは５０．０％を上限とする。一方、ＳｉＯ２成分の含有量を２０．０％以上にすることで、安定なガラスが得られる程度にガラスの網目構造が増加するため、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｉＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは３０．０％、最も好ましくは３５．０％を下限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの失透温度を下げる成分である。特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量を２５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を維持することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１５．０％を上限とする。一方、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量を０．１％以上にすることで、ガラスの高屈折率及び高分散の特性を与えつつ、ガラスに所望の低い部分分散比（θｇ，Ｆ）を与えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは２．１５％、最も好ましくは２．７％を下限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率及び分散を高めながらも、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を低下する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの失透が低減されるため、光透過性を有する光学ガラスを得易くすることができる。また、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有量を３０．０％以下にすることで、Ｎｂ２Ｏ５成分による着色が低減されるため、可視光に対する透明性の高いガラスを得ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。なお、Ｎｂ２Ｏ５成分は含有しなくとも所望の特性を有するガラスを得ることは可能であるが、Ｎｂ２Ｏ５成分を１．０％以上含有することで、屈折率及び分散を高めながら、ノーマルラインに近い部分分散比（θｇ，Ｆ）を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは８．０％を下限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有することができる。
ＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率を高めつつ、アッベ数を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＴｉＯ２成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスへの着色を低減することができ、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における内部透過率を悪化し難くすることができる。また、ＴｉＯ２成分の含有量を２０．０％以下にすることで、部分分散比（θｇ，Ｆ）が上昇し難くなるため、ノーマルラインに近い部分分散比（θｇ，Ｆ）を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％とし、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。なお、本発明ではＴｉＯ２成分を含有しなくとも、所望の光学特性を有する光学ガラスを得ることはできるが、ＴｉＯ２成分を含有することで、ガラスの屈折率及び分散を高める成分の数が増加するため、ガラスの耐失透性をより高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｉＯ２成分の含有量は、好ましくは０％を超え、より好ましくは０．１％、最も好ましくは０．５％を下限とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を上げるとともに、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減することができ、ガラスの内部透過率を高めることができる。また、Ｂｉ２Ｏ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を上昇し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢｉ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｂｉ２Ｏ３成分は、原料として例えばＢｉ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有することができる。
ＷＯ３成分は、ガラスの屈折率及びを高め、ガラスの失透温度を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＷＯ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、特に可視短波長（５００ｎｍ以下）における透過率を悪化し難くすることができる。また、ＷＯ３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を上昇し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＷＯ３成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスは、ＴｉＯ２成分、Ｂｉ２Ｏ３成分及びＷＯ３成分の含有量の和に対する、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分の含有量の和の比率が、２．００より大きいことが好ましい。これにより、ガラスの屈折率及び分散を高める成分の中で、ガラスの部分分散比を低くする成分の含有量が増加するため、所望の屈折率及び分散を得つつ、低い部分分散比を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成におけるモル比（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）／（ＴｉＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３）は、好ましくは２．００より大きく、より好ましくは２．５０より大きく、さらに好ましくは２．５５、最も好ましくは２．６０を下限とする。一方、このモル比の上限は特に限定されないが、本発明で得られるガラスは、酸化物換算組成におけるモル比（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）／（ＴｉＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３）が３０．００以下、より詳細には２８．００以下、さらに詳細には２７．００以下であることが多い。
ここで、特に着色の少ないガラスを得られる点では、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分の含有量の和に対して、Ｔａ２Ｏ５成分の含有量の比率を高めることが好ましい。この場合、酸化物換算組成におけるモル比（Ｔａ２Ｏ５）／（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）は、好ましくは０．０１、より好ましくは０．０５、さらに好ましくは０．１０、最も好ましくは０．１４を下限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分は、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を低下させ、ガラスの失透温度を下げ、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、Ｌｉ２Ｏ成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。また、再加熱時における耐失透性が高められるため、ガラスのプレス成形性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、最も好ましくは２０．０％を上限とする。なお、Ｌｉ２Ｏ成分は含有しなくとも所望の物性を有する光学ガラスは製造できるが、低いガラス転移点（Ｔｇ）を確保しつつ、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を所望の低い値に調整し易くする観点では、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは４．０％、最も好ましくは７．０％を下限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を低下させ、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性を高める成分であるとともに、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの安定性が高められるため、Ｎａ２Ｏ成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。また、再加熱時における耐失透性が高められるため、ガラスのプレス成形性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは２２．０％、最も好ましくは１９．０％を上限とする。なお、本発明において、Ｎａ２Ｏ成分は含有しなくとも所望の物性を有する光学ガラスは製造することはできるが、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）をより高められ、且つガラスの耐失透性をより高められる観点では、Ｎａ２Ｏ成分を含有することが好ましい。この場合、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは８．０％を下限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｋ２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｋ２Ｏ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、Ｋ２Ｏ成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。また、再加熱時における耐失透性が高められるため、ガラスのプレス成形性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＫ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、原料として例えばＫ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＦ、ＫＨＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｃｓ２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｃｓ２Ｏ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｃｓ２Ｏ成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＣｓ２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。Ｃｓ２Ｏ成分は、原料として例えばＣｓ２ＣＯ３、ＣｓＮＯ３等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスでは、Ｒｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣｓからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が、１０．０％以上５０．０％以下であることが好ましい。特に、この和を１０．０％以上にすることで、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くしてプレス成形を行い易いガラスを得ることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ２Ｏ成分の合計含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは２０．０％、最も好ましくは２２．５％を下限とする。一方、この質量和を５０．０％以下にすることで、ガラスの失透を抑えてガラス化を容易にすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ２Ｏ成分の含有量の質量和は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４３．０％、さらに好ましくは４０．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。
ＭｇＯ成分は、ガラスの溶融温度を低下する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有量を１５．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得つつ、ガラスの化学的耐久性を高め、且つガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＣａＯ成分は、ガラスの失透温度を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得つつ、ガラスの化学的耐久性を高め、且つガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＣａＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＳｒＯ成分は、ガラスの失透温度を下げ、ガラスの屈折率を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得つつ、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＢａＯ成分は、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を低下させ、ガラスの耐失透性を高め、且つガラスの光学定数を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＢａＯ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。また、ＢａＯ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢａＯ成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＺｎＯ成分は、ガラスの失透温度を下げ、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、所望の高屈折率を得つつ、ガラスの化学的耐久性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスでは、ＲＯ成分（式中、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）は、上述のようにガラスの耐失透性を高め、屈折率を調整するために有用な成分であるが、これらＲＯ成分の合計含有量が多すぎると、かえってガラスの耐失透性が悪化し易くなり、ガラスの屈折率も低下しやすくなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲＯ成分の合計含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。
Ｐ２Ｏ５成分は、ガラスの安定性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｐ２Ｏ５成分の含有量を２０．０％以下にすることで、Ｐ２Ｏ５成分の過剰な含有による失透傾向が低減されるため、ガラスの安定性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＰ２Ｏ５成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｐ２Ｏ５成分は、原料として例えばＡｌ（ＰＯ３）３、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｂａ（ＰＯ３）２、ＢＰＯ４、Ｈ３ＰＯ４等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラス形成酸化物であり、ガラスの骨格を形成する為に有用な成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｂ２Ｏ３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率が低下し難くなり、可視光短波長領域における内部透過率が悪化し難くなる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有することができる。
ＧｅＯ２成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスを安定化させて成形時の失透を低減する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＧｅＯ２成分の含有量を２０．０％以下にすることで、高価なＧｅＯ２成分の使用量が低減されるため、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＧｅＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＧｅＯ２成分は、原料として例えばＧｅＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
また、本発明の光学ガラスは、ＳｉＯ２成分、Ｐ２Ｏ５成分、Ｂ２Ｏ３成分及びＧｅＯ２成分の含有量の和が２０．０％以上６０．０％以下であることが好ましい。これらの含有量の和が２０．０％以上であることにより、部分分散比（θｇ，Ｆ）の上昇が抑えられるため、本発明で所望とされる、ノーマルラインに近付けられた低い部分分散比（θｇ，Ｆ）を得易くできる。また、ガラスの安定性が高められるため、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対する質量和（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２）は、好ましくは２０．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは３５．０％を下限とする。一方、これらの含有量の和が６０．０％以下であることにより、屈折率及びアッベ数が低下し難くなるため、所望の高屈折率及び高分散を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対する質量和（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２）は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、最も好ましくは５０．０％を上限とする。
Ｙ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めつつ、ガラスの耐失透性を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｙ２Ｏ３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができ、且つガラスの分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＹ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｙ２Ｏ３成分は、原料として例えばＹ２Ｏ３、ＹＦ３等を用いることができる。
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めつつ、ガラスのアッベ数を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌａ２Ｏ３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができ、且つガラスの分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬａ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｌａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いることができる。
Ｇｄ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高めつつ、ガラスのアッベ数を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｇｄ２Ｏ３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができ、且つガラスの分散を低下し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＧｄ２Ｏ３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｇｄ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３等を用いることができる。
Ｙｂ２Ｏ３成分は、高屈折率を実現し、硬度やヤング率等の特性を向上する成分である。特に、Ｙｂ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの分散の低下を抑制し、ガラス形成時における耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＹｂ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｙｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＹｂ２Ｏ３等を用いることができる。
Ｌｕ２Ｏ３成分は、高屈折率を実現し、硬度やヤング率等の特性を向上する成分である。特に、Ｌｕ２Ｏ３成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの分散の低下を抑制し、ガラス形成時における耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｕ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｌｕ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬｕ２Ｏ３等を用いることができる。
本発明の光学ガラスは、Ｌｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が、３０．０％以下であることが好ましい。これにより、ガラスの分散の低下を抑制しつつ、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｎ２Ｏ３成分の含有量の和は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。
ＴｅＯ２成分は、ガラスの屈折率を上げ、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＴｅＯ２成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減し、ガラスの可視光に対する透過率を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＴｅＯ２成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＴｅＯ２成分は、原料として例えばＴｅＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分及びＩｎ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を改善する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、これら成分の含有量を各々２０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＡｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分及びＩｎ２Ｏ３成分の含有量は、それぞれ好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分及びＩｎ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｇａ（ＯＨ）３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ（ＯＨ）３等を用いてガラス内に含有することができる。
ＺｒＯ２成分は、ガラスの屈折率を高めつつ、ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）を低くする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｒＯ２成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの液相温度を下げて耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスでは、ＺｒＯ２成分を含有しなくてもよいが、ＺｒＯ２成分を含有することで、低い部分分散比（θｇ，Ｆ）を有するガラスを得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＺｒＯ２成分の含有量は、好ましくは０％より多くし、より好ましくは０．１％、最も好ましくは０．２％を下限としてもよい。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラスの脱泡を促進し、ガラスを清澄する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラス全物質量に対する含有量を１．０％以下にすることで、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くすることができ、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＳｂ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、さらに好ましくは０．６％を上限とする。但し、光学ガラスの環境上の影響を重視する場合には、Ｓｂ２Ｏ３成分を含有しないことが好ましい。Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。
ＣｅＯ２成分は、ガラスを清澄する成分であるとともに、ガラスの光学定数を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＣｅＯ２成分の含有量を１．０％以下にすることで、ＣｅＯ２成分による着色を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＣｅＯ２成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．５％、最も好ましくは０．３％を上限とする。但し、ＣｅＯ２成分を含有すると可視域の特定の波長に吸収が生じ易くなるため、可視光の透過率が特に高いガラスを得る場合、ＣｅＯ２成分を実質的に含まないことが好ましい。ＣｅＯ２成分は、原料として例えばＣｅＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ２Ｏ３成分及びＣｅＯ２成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤や脱泡剤、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。
＜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、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
本発明の光学ガラスには、他の成分をガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。
ただし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又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。
さらに、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ２Ｏ３等のヒ素化合物、並びに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、Ｓｅの各成分は、近年有害な化学物資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、及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、及び廃棄することができる。
本発明の光学ガラスとして好ましく用いられるガラスは、その組成が酸化物換算組成のガラス全物質量に対するモル％で表されているため直接的に質量％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質量％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。
ＳｉＯ２成分 １０．０〜４０．０質量％及び
Ｔａ２Ｏ５成分 １．０〜５０．０質量％
並びに
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜５５．０質量％及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜１８．０質量％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１２．０質量％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜５．０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜１０．０質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４５．０質量％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜４５．０質量％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０質量％及び／又は
ＣｅＯ２成分 ０〜３．０質量％
ＳｉＯ２成分 １０．０〜４０．０質量％及び
Ｔａ２Ｏ５成分 １．０〜５０．０質量％
並びに
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜５５．０質量％及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜１８．０質量％及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１２．０質量％及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜５．０質量％及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜１０．０質量％及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４５．０質量％及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜４０．０質量％及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜４５．０質量％及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０質量％及び／又は
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜３０．０質量％及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２５．０質量％及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０質量％及び／又は
ＣｅＯ２成分 ０〜３．０質量％
［製造方法］
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、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、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１１００〜１４００℃の温度範囲で３〜５時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１０００〜１３００℃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作製される。
本発明の光学ガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、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、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、金坩堝、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて１１００〜１４００℃の温度範囲で３〜５時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１０００〜１３００℃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作製される。
＜物性＞
本発明の光学ガラスは、所定の屈折率及び分散（アッベ数）を有することが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．７７、より好ましくは１．７９、最も好ましくは１．８１を下限とする。一方、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）の上限は特に限定されないが、概ね２．２０以下、より具体的には２．１０以下、さらに具体的には２．００以下であることが多い。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは３０、より好ましくは２９、最も好ましくは２７を上限とする。一方、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）の下限は特に限定されないが、概ね１０以上、より具体的には１２以上、さらに具体的には１５以上であることが多い。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。
本発明の光学ガラスは、所定の屈折率及び分散（アッベ数）を有することが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．７７、より好ましくは１．７９、最も好ましくは１．８１を下限とする。一方、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）の上限は特に限定されないが、概ね２．２０以下、より具体的には２．１０以下、さらに具体的には２．００以下であることが多い。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは３０、より好ましくは２９、最も好ましくは２７を上限とする。一方、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）の下限は特に限定されないが、概ね１０以上、より具体的には１２以上、さらに具体的には１５以上であることが多い。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。
また、本発明の光学ガラスは、低い部分分散比（θｇ，Ｆ）を有する。より具体的には、本発明の光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）は、アッベ数（νｄ）との間で、νｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×νｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）の関係を満たし、且つ、νｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×νｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）の関係を満たす。これにより、部分分散比（θｇ，Ｆ）がノーマルラインに近づけられ、低い部分分散比（θｇ，Ｆ）を有する光学ガラスが得られるため、この光学ガラスから形成される光学素子を色収差の低減に用いることができる。ここで、νｄ≦２５における光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の下限は、好ましくは（−０．００１６０×νｄ＋０．６３４６０）、より好ましくは（−０．００１６０×νｄ＋０．６３６６０）、最も好ましくは（−０．００１６０×νｄ＋０．６３８６０）である。一方で、νｄ≦２５における光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の上限は、好ましくは（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）、より好ましくは（−０．００５６３×νｄ＋０．７５４７３）、最も好ましくは（−０．００５６３×νｄ＋０．７５３７３）である。また、νｄ＞２５における光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の下限は、好ましくは（−０．００２５０×νｄ＋０．６５７１０）、より好ましくは（−０．００２５０×νｄ＋０．６５９１０）、最も好ましくは（−０．００２５０×νｄ＋０．６６１１０）である。一方で、νｄ＞２５における光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の上限は、好ましくは（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）、より好ましくは（−０．００３４０×νｄ＋０．６９９００）、最も好ましくは（−０．００３４０×νｄ＋０．６９８００）である。なお、特にアッベ数（νｄ）が小さい領域では、一般的なガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）はノーマルラインよりも高い値にあり、一般的なガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（νｄ）の関係は曲線で表される。しかしながら、この曲線の近似が困難であるため、本発明では、一般的なガラスよりも部分分散比（θｇ，Ｆ）が低いことを、νｄ＝２５を境に異なった傾きを有する直線を用いて表した。
また、本発明の光学ガラスは、着色が少ないことが好ましい。特に、本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率で表すと、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率７０％を示す波長（λ７０）が４６０ｎｍ以下であり、より好ましくは４４０ｎｍ以下であり、最も好ましくは４２０ｎｍ以下である。また、本発明の光学ガラスは、ガラスの透過率で表すと、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率８０％を示す波長（λ８０）が５６０ｎｍ以下であり、より好ましくは５４０ｎｍ以下であり、最も好ましくは５２０ｎｍ以下である。また、本発明の光学ガラスは、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率５％を示す波長（λ５）が４２０ｎｍ以下であり、より好ましくは４００ｎｍ以下であり、最も好ましくは３８０ｎｍ以下である。これにより、ガラスの吸収端が紫外領域の近傍に位置するようになり、可視域におけるガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスをレンズ等の光学素子の材料として好ましく用いることができる。
［プリフォーム及び光学素子］
作製された光学ガラスから、例えばリヒートプレス成形や精密プレス成形等のモールドプレス成形の手段を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、光学ガラスからモールドプレス成形用のプリフォームを作製し、このプリフォームに対してリヒートプレス成形を行った後で研磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、例えば研磨加工を行って作製したプリフォームに対して精密プレス成形を行ってガラス成形体を作製したりすることができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。
作製された光学ガラスから、例えばリヒートプレス成形や精密プレス成形等のモールドプレス成形の手段を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、光学ガラスからモールドプレス成形用のプリフォームを作製し、このプリフォームに対してリヒートプレス成形を行った後で研磨加工を行ってガラス成形体を作製したり、例えば研磨加工を行って作製したプリフォームに対して精密プレス成形を行ってガラス成形体を作製したりすることができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されない。
このようにして作製されるガラス成形体は、様々な光学素子に有用であるが、その中でも特に、レンズやプリズム等の光学素子の用途に用いることが好ましい。これにより、光学素子が設けられる光学系の透過光における、色収差による色のにじみが低減される。そのため、この光学素子をカメラに用いた場合は撮影対象物をより正確に表現でき、この光学素子をプロジェクタに用いた場合は所望の映像をより高精彩に投影できる。
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１３）及び比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２）の組成、並びに、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）、並びに分光透過率が５％、７０％及び８０％を示す波長（λ５、λ７０、λ８０）を表１〜表１５に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１３）及び比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２）のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度の原料を選定し、表１〜表１５に示した各実施例及び比較例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、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１１００〜１４００℃の温度範囲で３〜５時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、１０００〜１３００℃に温度を下げて攪拌均質化し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（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１３）及び比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２）のガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）及び部分分散比（θｇ，Ｆ）は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。そして、求められたアッベ数（νｄ）及び部分分散比（θｇ，Ｆ）の値について、関係式（θｇ，Ｆ）＝−ａ×νｄ＋ｂにおける、傾きａが０．００１６０、０．００２５０、０．００３４０及び０．００５６３のときの切片ｂを求めた。なお、本測定に用いたガラスは、徐冷降温速度を−２５℃／ｈｒとして、徐冷炉にて処理を行ったものを用いた。
また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１３）及び比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２）のガラスの透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの透過率を測定することで、ガラスの着色の有無と程度を求めた。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定し、λ５（透過率５％時の波長）、λ７０（透過率７０％時の波長）及びλ８０（透過率８０％時の波長）を求めた。
表１〜表１５に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、νｄ≦２５のものは部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）以下、より詳細には（−０．００５６３×νｄ＋０．７５００１）以下であった。また、νｄ＞２５のものは、部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）以下、より詳細には（−０．００３４０×νｄ＋０．６９８４４）以下であった。その反面で、本発明の実施例の光学ガラスは、νｄ≦２５のものは部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００１６０×νｄ＋０．６３４６０）以上、より詳細には（−０．００１６０×νｄ＋０．６４５７１）以上であった。また、νｄ＞２５のものは、部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００２５０×νｄ＋０．６４７１０）以上、より詳細には（−０．００２５０×νｄ＋０．６６７０８）以上であった。そのため、これらの部分分散比（θｇ，Ｆ）が所望の範囲内にあることがわかった。一方、本発明の比較例（Ｎｏ．１）のガラスは、νｄ＞２５であるものの、部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）を超えていた。また、本発明の比較例（Ｎｏ．２）のガラスは、νｄ≦２５であるものの、部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）を超えていた。従って、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べ、アッベ数（νｄ）との関係式において部分分散比（θｇ，Ｆ）が小さいことが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．７７以上、より詳細には１．８３以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は２．２０以下、より詳細には１．９２以下であり、所望の範囲内であった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（νｄ）が１５以上、より詳細には２３以上であるとともに、このアッベ数（νｄ）は３０以下、より詳細には２７以下であり、所望の範囲内であった。
従って、本発明の実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）が所望の範囲内にありながら、可視光に対する透過率が高く、且つ色収差の低減に有効であることが明らかになった。
以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。
Claims (18)
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＳｉＯ２成分を２０．０％以上６０．０％以下、
Ｔａ２Ｏ５成分を２．１５％以上２５．０％以下、
Ｎｂ ２ Ｏ ５ 成分を５．０％以上３０．０％以下、
ＴｉＯ ２ 成分を０．５％以上１５．０％以下、
Ｌｉ ２ Ｏ成分を７．０％以上３０．０％以下、
Ｎａ ２ Ｏ成分を１．０％以上３０．０％以下及び
ＺｒＯ ２ 成分を０．２％以上１５．０％以下
含有し、
１．７９以上２．２０以下の屈折率（ｎｄ）を有し、
部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（νｄ）との間で、νｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×νｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００５６３×νｄ＋０．７５５７３）の関係を満たし、νｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×νｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００３４０×νｄ＋０．７００００）の関係を満たす光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％及び
ＷＯ３成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する請求項１記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のモル比（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５）／（ＴｉＯ２＋Ｂｉ２Ｏ３＋ＷＯ３）が２．５０より大きい請求項２記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｋ ２Ｏ成分 ０〜２０．０％及び
Ｃｓ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣｓからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が１０．０％以上５０．０％以下である請求項４記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０％、
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％、
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％、
ＢａＯ成分 ０〜３０．０％及び
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０％
をさらに含有する請求項１から５のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が３０．０％以下である請求項６記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｐ２Ｏ５成分 ０〜２０．０％、
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％及び
ＧｅＯ２成分 ０〜２０．０％
をさらに含有する請求項１から７のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％でＢ ２ Ｏ ３ 成分の含有量が１０．０％以下である請求項１から８のいずれか記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対する和（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３＋ＧｅＯ２）が２０．０％以上６０．０％以下である請求項９記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％、
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％、
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜３０．０％、
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％及び
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
をさらに含有する請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全物質量に対するＬｎ２Ｏ３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選択される１種以上）の含有量の和が３０．０％以下である請求項１１記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル％で
ＴｅＯ２成分 ０〜３０．０％、
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％、
Ｇａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％、
Ｉｎ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％、
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％及び
ＣｅＯ２成分 ０〜１．０％
をさらに含有する請求項１から１２のいずれか記載の光学ガラス。 - ２．００以下の屈折率（ｎｄ）を有し、２０以上４０以下のアッベ数（νｄ）を有する請求項１から１３のいずれか記載の光学ガラス。
- 分光透過率が７０％を示す波長（λ７０）が５００ｎｍ以下である請求項１から１４のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項１から１５のいずれか記載の光学ガラスからなる研磨加工用及び／又は精密プレス成形用のプリフォーム。
- 請求項１から１５のいずれか記載の光学ガラスを研削及び／又は研磨してなる光学素子。
- 請求項１から１５のいずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形してなる光学素子。
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