JP5744504B2 - 光学ガラス、光学素子およびプリフォーム - Google Patents

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）が高い光学ガラスは、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、異常分散性の程度が不十分であり、より高い異常分散性を備える光学ガラスの開発が望まれる。

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、異常分散性がより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、さらに高屈折率、低分散性を備え、加えて、耐失透性に優れる光学ガラス、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）〜（７）である。
（１）カチオン成分として、Ｐ⁵⁺、Ａｌ³⁺およびＲ²⁺（Ｒ²⁺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）を含み、
カチオン％表示で、Ｂａ²⁺の含有率が１７．０〜３１．０％、Ｒ²⁺の含有率が３５．０〜５７．０％であり、
アニオン成分として、Ｆ^-およびＯ^2-を含有し、
屈折率（ｎｄ）が１．５０以上で、アッベ数（νｄ）が６５以上である光学ガラス。
（２）Ｆ^-の含有率がアニオン％表示で２０．０〜９５．０％である、上記（１）に記載の光学ガラス。
（３）カチオン成分として、さらに、Ｌｎ³⁺（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）を含有し、
カチオン％表示で、Ｌｎ³⁺の合計含有率が０〜１０．０％である、上記（１）または（２）に記載の光学ガラス。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
（５）上記（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。
（６）上記（５）に記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
（７）上記（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。

本発明によれば、異常分散性がより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、さらに高屈折率、低分散性を備え、加えて、耐失透性に優れる光学ガラス、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、Ｐ⁵⁺、Ａｌ³⁺およびＲ²⁺（Ｒ²⁺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）を含み、カチオン％表示で、Ｂａ²⁺の含有率が１７．０〜３１．０％、Ｒ²⁺の含有率が３５．０〜５７．０％であり、アニオン成分として、Ｆ^-およびＯ^2-を含有し、屈折率（ｎｄ）が１．５０以上で、アッベ数（νｄ）が６５以上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。

本発明の光学ガラスは、Ｒ²⁺を特定量含有し、さらにＲ²⁺に属するＢａ²⁺を特定量含有することが特徴の１つである。
本発明者は、Ｐ⁵⁺およびＡｌ³⁺を含有し、Ｒ²⁺およびＢａ²⁺の各々を特定量含有し、Ｆ^-およびＯ^2-を（好ましくは特定量）含有し、屈折率およびアッベ数が特定値以上の光学ガラスは、従来のものと比較して異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高くガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、高屈折率、低分散性を備え、さらに、耐失透性が優れることを見出し、本発明を完成させた。

＜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。

［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、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、Ｐ⁵⁺の含有率は２２．０〜４４．０％であることが好ましい。Ｐ⁵⁺の含有率は、好ましくは２３．０％、より好ましくは２４．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは２５．５％を下限とし、好ましくは４３．０％、より好ましくは４２．０％、より好ましくは４１．０％、さらに好ましくは４０．０％を上限とする。
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、屈折率およびアッベ数を高め、磨耗度を低くし、さらに加工性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ａｌ³⁺の含有率は３．０〜２３．０％であることが好ましい。Ａｌ³⁺の含有率は、好ましくは４．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは６．０％を下限とし、好ましくは２２．０％、より好ましくは２１．５％、さらに好ましくは２１．０％を上限とする。
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。

＜Ｒ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺を３５．０〜５７．０％含む。Ｒ²⁺とは、Ｍｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｓｒ²⁺およびＢａ²⁺からなる群から選ばれる少なくとも１つを意味する。Ｒ²⁺の含有率とは、これらの４つのイオンの合計含有率を意味するものとする。なお、後述するように、本発明の光学ガラスは、Ｒ²⁺のうちＢａ²⁺は必ず含有する。
Ｒ²⁺がこのような範囲であり、かつ、Ｂａ²⁺が後述する特定範囲であると、従来のものと比較して異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高くガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、高屈折率、低分散性を備え、さらに、耐失透性が優れる光学ガラスを得ることができる。また、Ｒ²⁺がこのような範囲の含有率であると安定なガラスを得ることができる。
Ｒ²⁺の含有率は、より好ましくは３８．０％、より好ましくは４１．０％、より好ましくは４２．０％、より好ましくは４３．０％、さらに好ましくは４３．５％を下限とし、より好ましくは５６．５％、より好ましくは５６．０％、より好ましくは５５．８％、より好ましくは５５．７％、さらに好ましくは５５．６％を上限とする。

＜Ｂａ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＢａ²⁺を１７．０〜３１．０％含む。Ｂａ²⁺の含有率がこのような範囲であり、かつＲ²⁺の含有率が上記のような特定範囲であると、従来のものと比較して異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が高くガラスレンズの色収差を高精度に補正することができ、高屈折率、低分散性を備え、さらに、耐失透性が優れる光学ガラスを得ることができる。また、Ｒ²⁺がこのような範囲の含有率であると安定なガラスを得ることができる。また、ガラスの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、より好ましくは１７．５％、より好ましくは１８．０％、より好ましくは１８．５％、さらに好ましくは１９．０％を下限とし、より好ましくは３０．１％、より好ましくは３０．０％、より好ましくは２９．０％、より好ましくは２８．０％、さらに好ましくは２７．０％を上限とする。
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。

＜Ｍｇ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺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１．０〜２０．０％であることが好ましい。Ｍｇ²⁺の含有率は、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは５．０％を下限とし、より好ましくは１７．０％、さらに好ましくは１５．０％を上限とする。
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⁺の１つとして、Ｃａ²⁺を含む場合がある。Ｃａ²⁺は、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を有する。
このような性質が強まるので、Ｃａ²⁺の含有率は０％〜２０．０％であることが好ましい。Ｃａ²⁺の含有率は、より好ましくは２．０％、さらに好ましくは３．０％を下限とし、より好ましくは１９．０％、さらに好ましくは１８．０を上限とする。
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。

＜Ｓｒ²⁺＞
本発明の光学ガラスはＲ²⁺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０％〜２０．０％であることが好ましい。Ｓｒ²⁺の含有率は、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。
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。

＜Ｌｎ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺を含むことが好ましい。Ｌｎ³⁺とは、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。Ｌｕ³⁺の含有率とは、これらの５つのイオンの合計含有率を意味するものとする。
Ｌｎ³⁺の含有率は０〜１０．０％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、ガラスの屈折率を高まり、低分散となるからである。Ｌｎ³⁺の含有率は、より好ましくは１．５％、さらに好ましくは２．０％を下限とし、より好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。

＜Ｙ³⁺＞
本発明の光学ガラスはＬｎ³⁺の１つとしてＹ³⁺を含む場合がある。Ｙ³⁺は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、ガラス転移点（Ｔｇ）の上昇を抑えつつ、耐失透性を高めることができる性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｙ³⁺の含有率は、好ましくは１．５％、より好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
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⁺を含む場合がある。Ｌａ³⁺は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くする性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｌａ³⁺の含有率は、好ましくは１．５％、より好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
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⁺を含む場合がある。Ｇｄ³⁺は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、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、好ましくは１．５％、より好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
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⁺を含む場合がある。Ｙｂ³⁺は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、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、好ましくは１．５％、より好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
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⁺を含む場合がある。Ｌｕ³⁺は、ガラスの屈折率を高めるとともに、異常分散性を低下し難くし、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、好ましくは１．５％、より好ましくは２．０％を下限とし、好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
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、磨耗度を低下させて加工性を高める性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｓｉ⁴⁺の含有率は、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。
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加工性を高め、さらに化学的耐久性を悪化し難くし、脈理の形成を低減する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｂ³⁺の含有率は、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。
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。

＜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％であることがさらに好ましい。

＜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、さらにガラスの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、Ｌｉ⁺の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限とする。
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、さらにガラスの化学的耐久性、特に耐水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、Ｎａ⁺の含有率は、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。
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、さらに化学的耐久性、特に耐水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、Ｋ⁺の含有率は、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。
Ｋ⁺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させることができる。

＜Ｚｎ²⁺＞
本発明の光学ガラスは任意成分としてＺｎ²⁺を含んでもよい。Ｚｎ²⁺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、摩耗度を抑制する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｚｎ²⁺の含有率は１５．０％〜４０．０％であることが好ましい。Ｚｎ²⁺の含有率は、より好ましくは１６．０％、さらに好ましくは１７．０％を下限とし、より好ましくは３８．０％、さらに好ましくは３７．０％を上限とする。
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。

＜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し、溶融温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、Ｎｂ⁵⁺の含有率は、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。
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、屈折率を高め、着色を低減する性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｔｉ⁴⁺の含有率は、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。
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、屈折率を高め、機械的強度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、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。
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、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。
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、さらにアッベ数の低下を抑える性質を有する。
このような性質が強まるので、Ｗ⁶⁺の含有率は、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。
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、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。
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、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。
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、失透し難くすることができ、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、好ましくは１５．０％、より好ましくは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。
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、２０．０〜９５．０％であることが好ましい。Ｆ^-の含有率は、好ましくは２２．０％、より好ましくは２３．０％、より好ましくは２４．０％を下限とし、好ましくは７０．０％、より好ましくは６５．０％、より好ましくは６０．０％、より好ましくは５９．０％、より好ましくは５８．０％を上限とする。
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し、また、網目構造を形成するのに必要な成分である。
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。

［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。

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。

また、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。

さらに、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、ＢｅおよびＳｅのカチオンは、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、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。

［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できる光学ガラスを得易い。
部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５３０以上であり、０．５３３以上であることが好ましく、０．５３８以上であることがより好ましく、０．５４０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。
また、本発明でいう部分分散比は、短波長域での部分分散比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０．００２以上であることが好ましく、０．００６以上であることが好ましく、０．００８以上であることがより好ましく、０．０１０以上であることがより好ましく、０．０１１以上であることがより好ましく、０．０１２以上であることがより好ましく、０．０１３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、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、磨耗度を低下させつつ、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、従来のものと比較して、より高くなる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より好ましい態様の光学ガラスであると、アッベ数（νｄ）が７０超７８以下程度の場合に、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３０超となり、異常分散性（Δθｇ，Ｆ）も０．０１２超となる光学ガラスを得ることができる。このような部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）の値は、同程度のアッベ数（νｄ）を有する従来のものと比較して、著しく高い値である。

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（高いアッベ数）を有する。
屈折率（ｎｄ）は１．５０以上であり、１．５１以上であることが好ましく、１．５２以上であることがより好ましく、１．５２４以上であることがさらに好ましい。
アッベ数（νｄ）は６５以上であり、６６以上であることが好ましく、６８以上であることがより好ましく、７０以上であることがより好ましく、７１以上であることがさらに好ましい。
本発明の光学ガラスは、このような屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）を備えるので、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。
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、耐失透性に優れる。したがって、プレス成形時に再加熱を行っても失透し難い。
本発明の光学ガラスは耐失透性に優れるので、ＤＴＡ測定で結晶化温度（Ｔｃ）が観測されない。

［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しつつ、これら光学機器における光学系の小型化を図ることができる。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。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）のガラスの組成、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）を第１表に示す。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）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（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）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。

耐失透性は、ＤＴＡ測定で結晶化温度（Ｔｃ）が観測されるか否かによって判断した。Ｔｃが観測されなければ耐失透性に優れると考えられる。

第１表に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３以上であり、屈折率（ｎｄ）が１．５２以上であった。また、いずれも異常分散性（Δθｇ，Ｆ）が０．００２以上であった。
このような部分分散比（θｇ，Ｆ）および異常分散性（Δθｇ，Ｆ）の値は、同程度のアッベ数（νｄ）を有する従来のものと比較して、著しく高い値である。

また、いずれについても結晶化温度（Ｔｃ）が観測されなかった。

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 (5)

1. カチオン成分として、Ｐ⁵⁺、Ａｌ³⁺およびＲ²⁺（Ｒ²⁺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）を含み、
   カチオン％表示で、Ｐ ⁵⁺ の含有率が２２．０〜４４．０％、Ａｌ ³⁺ の含有率が３．０〜２３．０％、Ｍｇ ²⁺ の含有率が１．０〜１５．０％、Ｃａ ²⁺ の含有率が２．０〜１８．０％、Ｓｒ ²⁺ の含有率が２０．０％以下、Ｂａ²⁺の含有率が１７．０〜３１．０％、Ｒ²⁺の含有率が３５．０〜５７．０％、Ｇｄ ³⁺ の含有率が０．９〜９．０％、およびＬｉ⁺の含有率が１０．０％以下であり、
   アニオン成分として、Ｆ⁻およびＯ²⁻を含有し、
   Ｆ ⁻ の含有率がアニオン％表示で２０．０〜９５．０％であり、
   屈折率（ｎｄ）が１．５０以上で、アッベ数（νｄ）が６５以上で、部分分散比（θｇ，Ｆ）が０．５３０以上である光学ガラス。
2. 請求項１に記載の光学ガラスからなる光学素子。
3. 請求項１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。
4. 請求項３に記載のプリフォームを研磨してなる光学素子。
5. 請求項３に記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。
   

Images