JP6629179B2 - 光学ガラス、プリフォーム及び光学素子 - Google Patents

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＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）・・・・・・（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（ν_ｄ）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、部分分散比を縦軸に、アッベ数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（ν_ｄ）は３６．３，部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５８２８、ＮＳＬ７のアッベ数（ν_ｄ）は６０．５、部分分散比（θｇ，Ｆ）は０．５４３６である。）

ここで、部分分散比の小さなガラスとしては、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。

特開２００８−２９７１９８号公報 国際公開第２００１／０７２６５０号パンフレット 特開平１０−２６５２３８号公報

しかし、特許文献１〜３で開示されたガラスは、屈折率（ｎ_ｄ）が低く、且つアッベ数（ν_ｄ）が高いために低分散であるため、上述の二次スペクトルを補正するレンズとして使用するには好適でなかった。すなわち、部分分散比の小ささと、高屈折率及び高分散の光学特性と、を併せ持った光学ガラスが求められている。

また、部分分散比の小ささと、高屈折率及び高分散の光学特性と、を併せ持った光学ガラスを用いて二次スペクトルを補正する際、光学ガラスに可視光線を透過させる必要があるため、二次スペクトルを補正された光をより高精度に得るためにも、可視光に対する透過率の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、屈折率及びアッベ数が所望の範囲内にありながら、部分分散比が小さく、且つ、可視光に対する透過率の高い光学ガラスと、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、ＳｉＯ_２成分及びＴａ_２Ｏ_５成分を併用し、これらの含有量を調整することによって、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（ν_ｄ）との間で所望の関係を有し、且つ分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が短くなることを見出し、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） 質量％で、ＳｉＯ_２成分を５．０〜６０．０％、Ｔａ_２Ｏ_５成分を１０．０〜５５．０％含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（ν_ｄ）との間で、ν_ｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たし、ν_ｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たす光学ガラス。

（２） 質量％で
ＺｒＯ_２成分 ０〜２５．０％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜６０．０％
である（１）記載の光学ガラス。

（３） 質量比ＺｒＯ_２／Ｎｂ_２Ｏ_５が０．０１０以上である（１）又は（２）記載の光学ガラス。

（４） 質量和ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５が１０．０〜６０．０％である（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。

（５） 質量％で
ＴｉＯ_２成分 ０〜２０．０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜２５．０％
である（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。

（６） 質量比（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２）／（Ｔａ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２＋Ｌｉ_２Ｏ）が１０．００以下である（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。

（７） 質量％で
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜３０．０％
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１５．０％
である（１）から（６）のいずれか記載の光学ガラス。

（８） 質量和Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが３０．０％以下である（１）から（７）のいずれか記載の光学ガラス。

（９） Ｒｎ_２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の質量和が３０．０％以下である（１）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。

（１０） 質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜２０．０％
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％
ＢａＯ成分 ０〜２０．０％
ＺｎＯ成分 ０〜３０．０％
である（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。

（１１） 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）の質量和が２０．０％以下である（１）から（１０）のいずれか記載の光学ガラス。

（１２） 質量％で
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％
である（１）から（１１）のいずれか記載の光学ガラス。

（１３） Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂからなる群より選択される１種以上）の質量和が２０．０％以下である（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。

（１４） 質量％で
Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３０．０％
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
ＷＯ_３成分 ０〜２０．０％
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％
ＴｅＯ_２成分 ０〜２０．０％
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜３．０％
である（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。

（１５） 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（１４）のいずれか記載の光学ガラス。

（１６） 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下である（１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラス。

（１７） （１）から（１６）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。

（１８） （１）から（１６）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。

（１９） （１）から（１６）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、屈折率及びアッベ数が所望の範囲内にありながら、部分分散比が小さく、且つ、可視光に対する透過率の高い光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得られる。

部分分散比（θｇ，Ｆ）が縦軸でアッベ数（ν_ｄ）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。 本願の実施例のガラスについての部分分散比（θｇ，Ｆ）とアッベ数（ν_ｄ）の関係を示す図である。

本発明の光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２成分を５．０〜６０．０％、Ｔａ_２Ｏ_５成分を１０．０〜５５．０％含有し、部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（ν_ｄ）との間で、ν_ｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たし、ν_ｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たす。ＳｉＯ_２成分及びＴａ_２Ｏ_５成分を併用し、これらの含有量を調整することによって、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が低くなることでアッベ数との間で所望の関係を有し、且つ分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が短くなる。このため、高屈折率及び高分散の光学特性を有しながらも、部分分散比が小さく、且つ、可視光線のより幅広い波長に対して透過率が高く着色の少ない光学ガラスと、これを用いたプリフォーム及び光学素子を得られる。

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。本明細書中で特に断りがない場合、各成分の含有量は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％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、金属弗化物等が熔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質量％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＞
ＳｉＯ_２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。すなわち、ＳｉＯ_２成分を５．０％以上含有することで、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、耐失透性を高められる。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは７．０％、さらに好ましくは９．０％、さらに好ましくは１１．０％、さらに好ましくは１５．０％を下限とする。
一方で、ＳｉＯ_２成分の含有量を６０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えられる。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは６０．０％、より好ましくは４０．０％、さらに好ましくは２９．０％、さらに好ましくは２４．０％、さらに好ましくは２２．０％を上限とする。
ＳｉＯ_２成分は、原料としてＳｉＯ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高められ、部分分散比を低くでき、可視光透過率を高められ、且つ液相温度を低くできる必須成分である。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分は、好ましくは１０．０％、より好ましくは１３．０％、さらに好ましくは１７．０％、さらに好ましくは２１．０％を下限として含有する。
一方で、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量を５５．０％以下にすることで、Ｔａ_２Ｏ_５成分の過剰な含有による材料コストの上昇を抑えられ、且つ、Ｔａ_２Ｏ_５成分による失透や脈理の発生を低減できる。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは５５．０％、より好ましくは５０．０％、さらに好ましくは４５．０％を上限とする。
Ｔａ_２Ｏ_５成分は、原料としてＴａ_２Ｏ_５等を用いることができる。

ＺｒＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つ部分分散比を低くできる任意成分である。従って、ＺｒＯ_２成分は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％超、さらに好ましくは２．５％超、さらに好ましくは４．０％超、さらに好ましくは５．０％超含有してもよい。
一方で、ＺｒＯ_２成分の含有量を２５．０％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られる。また、ガラス転移点の上昇を抑えられる。従って、ＺｒＯ_２成分の含有量は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１７．０％、さらに好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１０．０％を上限とする。
ＺｒＯ_２成分は、原料としてＺｒＯ_２、ＺｒＦ_４等を用いることができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、アッベ数を低くでき、且つ部分分散比を低くできる任意成分である。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、好ましくは０％超、より好ましくは５．０％超、さらに好ましくは１１．０％以上、さらに好ましくは１５．０％以上含有してもよい。
一方で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量を６０．０％以下にすることで、ガラスの液相温度が低くなるため、耐失透性の高い光学ガラスを得られる。また、これによりガラスの可視光透過率を悪化し難くでき、且つソラリゼーションを低減できる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５０．０％、さらに好ましくは４５．０％、さらに好ましくは４３．０％、さらに好ましくは４１．０％、さらに好ましくは３９．０％を上限とする。
Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、原料としてＮｂ_２Ｏ_５等を用いることができる。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量に対するＺｒＯ_２成分の含有量の比率（質量比）は、０．０１以上が好ましい。この比率を大きくすることで、部分分散比を小さくでき、且つソラリゼーションを低減できる。従って、質量比ＺｒＯ_２／Ｎｂ_２Ｏ_５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０．０９、さらに好ましくは０．１３を下限とする。
一方で、この比率の上限は、より耐失透性を高められ、且つガラス原料の熔解性を高められる観点で、好ましくは１．００、より好ましくは０．５０、さらに好ましくは０．３５を上限としてもよい。

ＺｒＯ_２成分及びＮｂ_２Ｏ_５成分の含有量の和は、１０．０〜６０．０％が好ましい。
特に、この和を１０．０％以上にすることで、ガラスの部分分散比を小さくでき、且つアッベ数を小さくできる。従って、質量和（ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）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％、さらに好ましくは２５．０％、さらに好ましくは４６．０％を下限とする。
一方で、この和を６０．０％にすることで、ガラスの耐失透性を高め、且つソラリゼーションを低減できる。従って、質量和（ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）は、好ましくは６０．０％、より好ましくは５５．０％、さらに好ましくは５０．０％、さらに好ましくは４６．０％を上限とする。

ＴｉＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、アッベ数を低くでき、且つ耐失透性を高められる任意成分である。従って、ＴｉＯ_２成分は、好ましくは０％超、より好ましくは０．５％超、さらに好ましくは０．７％以上、さらに好ましくは１．０％以上含有してもよい。
一方で、ＴｉＯ_２成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減できるため、可視光透過率を悪化し難くできる。また、これにより部分分散比の上昇を抑えられる。従って、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１５．０％以下、さらに好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは７．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。
ＴｉＯ_２成分は、原料としてＴｉＯ_２等を用いることができる。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの部分分散比を低くし、液相温度を低くし、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。従って、Ｌｉ_２Ｏ成分は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは２．２％以上、さらに好ましくは２．７％以上、さらに好ましくは３．０％以上含有してもよい。
一方で、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量を２５．０％以下にすることで、Ｌｉ_２Ｏ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られる。従って、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量は、好ましくは２５．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１４．０％、さらに好ましくは１１．０％、さらに好ましくは８．０％を上限とする。
Ｌｉ_２Ｏ成分は、原料としてＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＮＯ_３、ＬｉＦ等を用いることができる。

Ｔａ_２Ｏ_５成分、ＺｒＯ_２成分及びＬｉ_２Ｏ成分の合計含有量に対する、Ｎｂ_２Ｏ_５成分及びＴｉＯ_２成分の合計含有量の比率（質量比）は、１０．００以下が好ましい。これにより、部分分散比を小さくできる。従って、質量比（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２）／（Ｔａ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２＋Ｌｉ_２Ｏ）は、好ましくは１０．００以下、より好ましくは６．００未満、さらに好ましくは３．００未満、さらに好ましくは１．５０未満とする。
一方で、この比率は、ガラスの屈折率を高めてアッベ数を低くできる観点で、好ましくは０超、より好ましくは０．２０、さらに好ましくは０．４０を下限としてもよい。

Ｎａ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの部分分散比を低くでき、化学的耐久性、特に耐水性を高められ、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。従って、Ｎａ_２Ｏ成分は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは１．５％以上、さらに好ましくは２．０％以上、さらに好ましくは２．５％以上含有してもよい。
一方で、Ｎａ_２Ｏ成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比の上昇を抑えられる。また、Ｎａ_２Ｏ成分の過剰な含有によるガラスの失透を低減でき、ガラスのプレス成形性を高められ、且つ化学的耐久性を高められる。従って、Ｎａ_２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは７．０％を上限とする。
Ｎａ_２Ｏ成分は、原料としてＮａ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、ＮａＦ、Ｎａ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｋ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラス転移点を低くできる任意成分である。
一方で、Ｋ_２Ｏ成分の含有量を１５．０％以下にすることで、Ｋ_２Ｏ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られる。従って、Ｋ_２Ｏ成分の含有量は、好ましくは１５．０％、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。
Ｋ_２Ｏ成分は、原料としてＫ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６等を用いることができる。

Ｎａ_２Ｏ成分及びＫ_２Ｏ成分の含有量の和は、３０．０％以下が好ましい。これにより、ガラスの耐失透性を高められ、且つソラリゼーションを低減できる。従って、質量和（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは８．０％、さらに好ましくは６．０％、さらに好ましくは３．８％を上限とする。
なお、ガラスの部分分散比を低くし、且つ化学的耐久性を高める観点で、質量和（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは２．０％、さらに好ましくは２．５％を下限としてもよい。

Ｒｎ_２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）の合計含有量（質量和）は、３０．０％以下が好ましい。これにより、ガラスの耐失透性を高められ、且つ、化学的耐久性を高めて高湿度での曇りを低減できる。従って、Ｒｎ_２Ｏ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％、さらに好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１２．０％を上限とする。
一方で、再加熱時における耐失透性をより高める観点で、Ｒｎ_２Ｏ成分の合計含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは８．０％を下限としてもよい。

ＭｇＯ成分は、０％超含有する場合にガラスの溶融温度を低くできる任意成分である。ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、０％超含有する場合にガラスの液相温度を低くして耐失透性を高められる任意成分である。このうちＢａＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの部分分散比を低くできる成分でもある。
一方で、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯの含有量をそれぞれ２０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えられ、且つガラスの耐失透性を高められる。また、ＭｇＯ成分及びＣａＯ成分の含有量をそれぞれ２０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性を高めることもできる。
従って、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ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％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、原料としてＭｇＯ、ＭｇＣＯ_３、ＭｇＦ_２、ＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２、ＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２等を用いることができる。

ＺｎＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの液相温度を低くでき、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。
一方で、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られる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは２０．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
ＺｎＯ成分は、原料としてＺｎＯ、ＺｎＦ_２等を用いることができる。

ＲＯ成分（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎから選ばれる１種以上）の合計含有量（質量和）は、２０．０％以下が好ましい。これにより、ガラスの耐失透性の悪化を抑えられ、且つ屈折率の低下を抑えられる。従って、ＲＯ成分の合計含有量は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％未満、さらに好ましくは５．０％未満とする。

Ｙ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つ耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ｙ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められ、且つガラスの分散を低下し難くできる。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分の各々の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
Ｙ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹｂ_２Ｏ_３成分は、原料としてＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ＸＨ_２Ｏ（Ｘは任意の整数）、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３等を用いることができる。

Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂからなる群より選択される１種以上）の合計含有量（質量和）は、２０．０％以下が好ましい。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られる。従って、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の含有量の和は、好ましくは２０．０％以下、より好ましくは１０．０％以下、さらに好ましくは４．０％未満とする。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの骨格をより多く形成できる任意成分である。
一方で、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えられ、且つ可視光の透過率の悪化を抑えられる。また、ガラスのプレス成形性を高められる。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは９．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
Ｂ_２Ｏ_３成分は、原料としてＨ_３ＢＯ_３、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７、Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０Ｈ_２Ｏ、ＢＰＯ_４等を用いることができる。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの安定性を高められる任意成分である。
一方で、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｐ_２Ｏ_５成分の過剰な含有による失透を低減できる。従って、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
Ｐ_２Ｏ_５成分は、原料としてＡｌ（ＰＯ_３）_３、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、ＢＰＯ_４、Ｈ_３ＰＯ_４等を用いることができる。

ＧｅＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、成形時の失透を低減できる任意成分である。
一方で、ＧｅＯ_２成分の含有量を１０．０％以下にすることで、高価なＧｅＯ_２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できる。従って、ＧｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。
ＧｅＯ_２成分は、原料としてＧｅＯ_２等を用いることができる。

Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの化学的耐久性を改善できる任意成分である。
一方で、これら成分の含有量を各々１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分の含有量は、それぞれ好ましくは１５．０％、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。
Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分は、原料としてＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＦ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｇａ（ＯＨ）_３等を用いることができる。

ＷＯ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、アッベ数を低くでき、且つ液相温度を低くできる任意成分である。
一方で、ＷＯ_３成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比を上昇し難くでき、且つ可視光透過率を高められる。従って、ＷＯ_３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。
ＷＯ_３成分は、原料としてＷＯ_３等を用いることができる。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＴｅＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。
一方で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＴｅＯ_２成分の各々の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減でき、可視光透過率の悪化を抑えられる。特に、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの部分分散比を上昇し難くできる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＴｅＯ_２成分の各々の含有量は、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。
Ｂｉ_２Ｏ_３成分及びＴｅＯ_２成分は、原料としてＢｉ_２Ｏ_３、ＴｅＯ_２等を用いることができる。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの脱泡を促進でき、且つガラスを清澄できる任意成分である。
一方で、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量を３．０％以下にすることで、ガラス溶融時に過度の発泡を生じ難くすることができ、Ｓｂ_２Ｏ_３成分と溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）との合金化を抑えられる。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３．０％、より好ましくは２．０％、さらに好ましくは１．０％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、Ｓｂ_２Ｏ_３成分を含有しないことが好ましい。
Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、原料としてＳｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５、Ｎａ_２Ｈ_２Ｓｂ_２Ｏ_７・５Ｈ_２Ｏ等を用いることができる。

なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ_２Ｏ_３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、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。

上述されていない他の成分を、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て添加できる。ただし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、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ことで、可視光透過率を低下させる性質があるため、特に可視領域の波長を透過させる光学ガラスでは、実質的に含まないことが好ましい。

また、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ_２Ｏ_３等の砒素化合物は、環境負荷が高い成分であるため、実質的に含有しないこと、すなわち、不可避な混入を除いて一切含有しないことが望ましい。

さらに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、及び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、使用した場合には、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になる。従って、環境上の影響を重視する場合には、これらを実質的に含有しないことが好ましい。

本発明のガラス組成物は、その組成が酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％で表されているため直接的にモル％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モル％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。
ＳｉＯ_２成分 １０．０〜７０．０モル％及び
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ５．０〜３０．０モル％
並びに
ＺｒＯ_２成分 ０〜３０．０モル％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜３０．０モル％
ＴｉＯ_２成分 ０〜３５．０モル％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５０．０モル％
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜４０．０モル％
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２５．０モル％
ＭｇＯ成分 ０〜５０．０モル％
ＣａＯ成分 ０〜４０．０モル％
ＳｒＯ成分 ０〜２５．０モル％
ＢａＯ成分 ０〜２０．０モル％
ＺｎＯ成分 ０〜４０．０モル％
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜８．０モル％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０モル％
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０モル％
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜５．０モル％
Ｂ_２Ｏ_３成分 ０〜５０．０モル％
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０モル％
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０モル％
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜２５．０モル％
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜７．０モル％
ＷＯ_３成分 ０〜１５．０モル％
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜７．０モル％
ＴｅＯ_２成分 ０〜２０．０モル％
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜２．０モル％

［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量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、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（ν_ｄ）との間で、ν_ｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たし、ν_ｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たす。これにより、高分散を有しながらも低い部分分散比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の色収差を低減できる。
ここで、ν_ｄ≦２５の光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の下限は、好ましくは（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３４６０）、より好ましくは（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３６６０）、さらに好ましくは（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３８６０）である。
また、ν_ｄ＞２５の光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の下限は、好ましくは（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５７１０）、より好ましくは（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５９１０）、さらに好ましくは（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６６１１０）である。
一方、光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の上限は、ν_ｄ＞２５及びν_ｄ≦２５の光学ガラスの両方について、好ましくは（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）、より好ましくは（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７１９６０）、さらに好ましくは（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７１８６０）である。
なお、特にアッベ数（ν_ｄ）が小さい領域では、一般的なガラスの部分分散比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とアッベ数（ν_ｄ）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が低いことを、ν_ｄ＝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、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（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．７５、より好ましくは１．８０、さらに好ましくは１．８５を下限とする。一方、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）の上限は、好ましくは２．００以下、より好ましくは１．９５以下、さらに好ましくは１．９２以下であってもよい。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、好ましくは４０、より好ましくは３５、さらに好ましくは３０を上限とする。一方、本発明の光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）の下限は特に限定されないが、好ましくは２０以上、より好ましくは２３以上、さらに好ましくは２５以上であってもよい。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られる。

また、本発明の光学ガラスは、着色が少なく可視光透過率が高いことが好ましい。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（λ_７０）が５００ｎｍ以下であり、より好ましくは４６０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４４０ｎｍ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（λ_５）が４４０ｎｍ以下であり、より好ましくは４００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは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、可視域のより幅広い波長の光に対してガラスの透過率が高められることで着色が低減されるため、可視光を透過させて二次スペクトルを補正する光学素子の材料として、この光学ガラスを好ましく用いられる。

［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、研磨加工を行って作製したプリフォームや、公知の浮上成形等により成形され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、様々な光学素子及び光学設計に有用である。特に、本発明の光学ガラスは、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捉えることができ、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．１１）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）の組成、並びに、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、部分分散比（θｇ，Ｆ）、並びに分光透過率が５％及び７０％を示す波長（λ_５、λ_７０）を表１〜表２に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。

本発明の実施例及び比較例のガラスは、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。

実施例及び比較例のガラスの屈折率、アッベ数及び部分分散比は、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及び部分分散比の値について、関係式（θｇ，Ｆ）＝−ａ×ν_ｄ＋ｂにおける、傾きａが０．００１６０、０．００２５０、０．００４２１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。

実施例及び比較例のガラスの可視光透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２―^２００３に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの可視光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、λ_５（透過率５％時の波長）及びλ_７０（透過率７０％時の波長）を求めた。

表に表されるように、実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が２５超であり、且つ部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）以下、より詳細には（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７１７０９）以下であった。
一方で、実施例で得られる光学ガラスの部分分散比（θｇ，Ｆ）の下限は、（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５７１０）以上であった。そのため、本発明の実施例の光学ガラスは、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、比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスは、ν_ｄ＞２５であるものの、部分分散比（θｇ，Ｆ）が（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）よりも大きかった。
従って、実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べ、アッベ数との関係において部分分散比が小さいことが明らかになった。

また、実施例の光学ガラスは、λ_７０（透過率７０％時の波長）がいずれも５００ｎｍ以下、より詳細には４３０ｎｍ以下であった。また、本発明の実施例の光学ガラスは、λ_５（透過率５％時の波長）がいずれも４４０ｎｍ以下、より詳細には３６０ｎｍ以下であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、着色し難く可視光の透過性が高いことが明らかになった。

また、実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎ_ｄ）が１．７５以上、より詳細には１．８５以上であるとともに、この屈折率（ｎ_ｄ）は２．００以下、より詳細には１．９１以下であり、所望の範囲内であった。

また、実施例の光学ガラスは、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が２０以上、より詳細には２５以上であるとともに、このアッベ数（ν_ｄ）は４０以下、より詳細には２８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（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）が所望の範囲内にありながら、可視光線の透過率が高く着色が少なく、且つ色収差が小さい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 (7)

1. 質量％で、
   ＳｉＯ_２成分を９．０〜２１．３７５％、
   Ｔａ_２Ｏ_５成分を１７．０〜２９．０４１％含有し、
   ＺｒＯ_２成分を２．５％超１０．０％以下、
   Ｎｂ_２Ｏ_５成分を１１．０〜４３．０％（但し、２２．５％未満を除く）、
   ＴｉＯ_２成分を０．５％超７．０％、
   Ｌｉ_２Ｏ成分を５．０８５〜８．０％、
   Ｎａ_２Ｏ成分を２．５〜７．０％
   質量和ＺｒＯ _２ ＋Ｎｂ _２ Ｏ _５ が２５．０〜５０．０％、
   質量和Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが２．５〜８．０％であり、
   １．８８２９以上２．００以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、２０以上３５以下のアッベ数（ν_ｄ）を有し、
   部分分散比（θｇ，Ｆ）がアッベ数（ν_ｄ）との間で、ν_ｄ≦２５の範囲において（−０．００１６０×ν_ｄ＋０．６３４６０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たし、ν_ｄ＞２５の範囲において（−０．００２５０×ν_ｄ＋０．６５７１０）≦（θｇ，Ｆ）≦（−０．００４２１×ν_ｄ＋０．７２０６０）の関係を満たす光学ガラス。
2. 質量比ＺｒＯ_２／Ｎｂ_２Ｏ_５が０．０９以上である請求項１記載の光学ガラス。
3. 質量比（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２）／（Ｔａ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２＋Ｌｉ_２Ｏ）が１．５０未満である請求項１又は２記載の光学ガラス。
4. Ｌｎ_２Ｏ_３成分（式中、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙｂからなる群より選択される１種以上）の質量和が２０．０％以下である請求項１から３のいずれか記載の光学ガラス。
5. 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が５００ｎｍ以下である請求項１から４のいずれか記載の光学ガラス。
6. 請求項１から５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。
7. 請求項１から５のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。

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