JP7040939B2 - 光学ガラスおよび光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、光学ガラスおよび光学素子に関する。

特許文献１～７には、屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５０～５７付近の光学ガラスが開示されている。これらのガラスは、光学ガラスの中でもガラス転移温度が低い部類に入り、低温で軟化する性質、すなわち、低温軟化性を有する。

ガラス転移温度が低いガラスは、精密プレス成形により光学素子を製造するための材料として適している。

上記光学特性を有するガラスは、低分散化のために比較的多くのＢ₂Ｏ₃を含み、低分散性を維持しつつ屈折率を高めるためにＬａ₂Ｏ₃等の希土類成分を含んでいる。さらに、ガラス転移温度を低下させるために、Ｌｉ₂ＯやＺｎＯなどのガラス転移温度を低下させる働きを有する成分も含む。

ＷＯ２００７／０９７３４５号公報 特開２００３－０２０２４９号公報 特開２０００－０１６８３１号公報 特開２００１－１３０９２４号公報 特開２００７－２５４２２４号公報 特開２００７－０３１２５３号公報 中国専利出願公開第１０１４３９９２９号公報

ところで、高屈折率低分散特性と低温軟化性の両方を実現しようとすると、ガラスの熱的安定性が低下し、ガラスを製造する過程で、ガラス中に結晶が析出し、失透しやすくなる。

そこで、特許文献１、２に記載されているガラスでは、熱的安定性を維持するために、ガラスに必須成分としてＧｄ₂Ｏ₃やＴａ₂Ｏ₅を導入し、耐失透性の改善を図っている。

Ｇｄ₂Ｏ₃は、Ｌａ₂Ｏ₃同様、希土類成分であり、アッベ数の減少を抑えつつ、屈折率を高める働きを有する。Ｔａ₂Ｏ₅は、屈折率を高める働きを有し、希土類酸化物と比べ、アッベ数を減少させるが、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃などの高屈折率化成分と比べ、比較的アッベ数の減少量が少ない成分である。このように、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅は、高屈折率低分散性を維持しつつ、ガラスの熱的安定性を維持する上で、有効な成分である。

ところが、Ｇｄ₂Ｏ₃は、希土類酸化物の中でも希土類元素の原子量が大きい重希土類酸化物であり、軽希土類酸化物と比べてさらに資源量が乏しく、その使用量の削減が強く求められている。Ｔａ₂Ｏ₅は、Ｇｄ₂Ｏ₃よりもさらに高価な成分であり、その使用量の削減が強く求められている。Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅を多く含むガラスを安定して生産できるか否かは、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅が安定して供給されるか否かによって大きな影響を受けてしまう。したがって、ガラスを安定して供給するには、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅の含有量を低減することが必要となっている。

ところで、上記ガラスは、低分散化を図るため多量のＢ₂Ｏ₃を含有しているので、化学的耐久性が低く、ガラスを空気中に放置すると、表面が変質し、白濁しやすい。また、ガラス表面の汚れを除去するために、ガラスを洗浄することによっても表面が変質し、白濁しやすい。このようなガラスを用いて光学素子を作ると、光学素子の表面が変質して、光を散乱し、光学素子の性能が大幅に低下する。

ガラスからレンズなどの光学素子を製造する過程で何回かガラスを洗浄することになる。例えば、精密プレス成形を行う前にプリフォームの表面を洗浄する。洗浄したプリフォームを精密プレス成形した後、得られたレンズを芯取り加工するが、加工時に表面に付着した切削オイルを除去するためにレンズを洗浄する。そして、レンズの光学機能面に反射防止膜などの光学薄膜をコートする前にレンズを洗浄する。このようにガラスを数回にわたり洗浄することにより、ガラス表面の白濁が顕著になる。

例えば、特許文献３に実施例１１として記載されているガラスを用いて、プリフォームからレンズを製造する際の洗浄に見立てた洗浄テストを行った後、ガラス表面のヘイズを測定すると、その値は１．１％と大きな値を示す。

ヘイズは、ガラス表面における光の散乱の度合を示す指標である。ヘイズが大きいほど、ガラス表面において多くの光が散乱され、ガラスを透過する光量が減少することを意味している。すなわち、ヘイズが大きいということは、ガラスの表面品質が低下していることを示す。したがって、このような光学素子をそのまま製品として使用することは難しい。

ところで、ガラスを洗浄するとき、洗剤の洗浄力を高めるために洗浄助剤（ビルダー）を添加することが行われている。洗浄助剤の中で代表的なものには、トリポリリン酸ナトリウム（ＳＴＰＰ）と呼ばれる水軟化剤がある。

ガラス表面には可視光の波長よりも小さな傷が存在する。可視光の波長よりも小さな傷は光を散乱しないため、目視できない。このような傷を潜傷と呼んでいる。

ガラスがトリポリリン酸ナトリウム溶液（ＳＴＰＰ溶液）に溶けやすいと、ＳＴＰＰを含む洗浄液にガラスを浸しているうちに潜傷が拡大し、可視光を散乱するようになる。このような状態になると、ガラス表面の透明性が失われ、光学素子には適さなくなる。

光学ガラスの業界では、ＳＴＰＰ溶液に対する化学的耐久性、すなわち、耐潜傷性Ｄ_STPPという指標を導入して、洗浄助剤を含む洗浄液に対する耐性を評価している。

従来、上記範囲の屈折率、アッベ数を有し、精密プレス成形に好適なガラス転移温度が低いガラスは、耐潜傷性Ｄ_STPPが大きく、洗浄によって潜傷が顕在化しやすいという問題があった。

本発明は、このような問題を解決し、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅の含有量を低減しつつ、精密プレス成形により、表面の品質の良い光学素子の製造に適したガラスを提供すること、このガラスからなる精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子ならびに光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）酸化物基準において、質量％表示によるガラス成分ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＴａ₂Ｏ₅の含有量をそれぞれＣ（ＳｉＯ₂）、Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）、Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）、Ｃ（Ｋ₂Ｏ）、Ｃ（ＭｇＯ）、Ｃ（ＣａＯ）、Ｃ（ＳｒＯ）、Ｃ（ＢａＯ）、Ｃ（ＺｎＯ）、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｃ（ＺｒＯ₂）、Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、Ｃ（ＷＯ₃）およびＣ（Ｔａ₂Ｏ₅）、
ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＴａ₂Ｏ₅の各化学式量をそれぞれＭ（ＳｉＯ₂）、Ｍ（Ｂ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｌｉ₂Ｏ）、Ｍ（Ｎａ₂Ｏ）、Ｍ（Ｋ₂Ｏ）、Ｍ（ＭｇＯ）、Ｍ（ＣａＯ）、Ｍ（ＳｒＯ）、Ｍ（ＢａＯ）、Ｍ（ＺｎＯ）、Ｍ（Ｌａ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｍ（ＺｒＯ₂）、Ｍ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、Ｍ（ＷＯ₃）およびＭ（Ｔａ₂Ｏ₅）とし、
Ａ１＝－５５０Ｃ（ＳｉＯ₂）－５００Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）－４５０Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）＋１００Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）－２８０Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）－３００Ｃ（Ｋ₂Ｏ）－３００Ｃ（ＭｇＯ）－１００Ｃ（ＳｒＯ）＋５０Ｃ（ＺｎＯ）＋２００Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）＋１５０Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）＋２５０Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）＋２５０Ｃ（ＺｒＯ₂）＋４００Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）＋３００Ｃ（ＷＯ₃）、
Ａ２＝０．４Ｃ（ＳｉＯ₂）＋０．８Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）＋０．１Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）－０．３Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）－０．５Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）－０．５Ｃ（Ｋ₂Ｏ）－０．３Ｃ（ＭｇＯ）－０．２Ｃ（ＣａＯ）－０．３Ｃ（ＳｒＯ）－０．０５Ｃ（ＢａＯ）－０．６Ｃ（ＺｎＯ）－０．２Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）－０．２Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）－０．２Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）－Ｃ（ＺｒＯ₂）－２Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）－２Ｃ（ＷＯ₃）、
Ａ３＝２０Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）＋１２Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）＋１０Ｃ（Ｋ₂Ｏ）＋２Ｃ（ＺｎＯ）－２Ｃ（ＢａＯ）－３Ｃ（ＳｉＯ₂）－３Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）－３Ｃ（ＺｒＯ₂）－Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）－２Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）、
Ａ４＝２×｛Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｂ₂Ｏ₃）｝×［｛Ｃ（ＭｇＯ）／Ｍ（ＭｇＯ）｝＋｛Ｃ（ＣａＯ）／Ｍ（ＣａＯ）｝＋｛Ｃ（ＳｒＯ）／Ｍ（ＳｒＯ）｝＋｛Ｃ（ＢａＯ）／Ｍ（ＢａＯ）｝＋２×｛Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）／Ｍ（Ｌｉ₂Ｏ）｝＋２×｛Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）／Ｍ（Ｎａ₂Ｏ）｝＋２×｛Ｃ（Ｋ₂Ｏ）／Ｍ（Ｋ₂Ｏ）｝］／［｛Ｃ（ＳｉＯ₂）／Ｍ（ＳｉＯ₂）｝＋２×｛Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｌａ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｇｄ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｙ₂Ｏ₃）｝＋｛Ｃ（ＺｒＯ₂）／Ｍ（ＺｒＯ₂）｝＋｛Ｃ（ＺｎＯ）／Ｍ（ＺｎＯ）｝＋２×｛Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）／Ｍ（Ｎｂ₂Ｏ₅）｝］、
としたとき、
Ａ１が－１８０００以上かつ－７０００以下、
Ａ２が－１以上１５以下、
Ａ３が－６４以上、
Ａ４が０．５８以下、
Ｃ（ＢａＯ）が１０以下、
Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）が４以下、
Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）が３未満、
である光学ガラス。

（２）屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５０～５７である上記（１）に記載の光学ガラス。

（３）ガラス転移温度が５４０℃以下である上記（１）または（２）のいずれか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によりなるプレス成形用プリフォーム。

（５）上記（１）～（３）のいずれかに記載の光学ガラスよりなる光学素子。

本発明によれば、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅の含有量を低減しつつ、精密プレス成形により、表面の品質の良い光学素子の製造に適したガラスを提供すること、このガラスからなる精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子ならびに光学素子の製造方法を提供することができる。

横軸にＡ１、縦軸に屈折率ｎｄをとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。 横軸にアッベ数νｄ、縦軸にＡ２をとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。 横軸にＡ３、縦軸にガラス転移温度Ｔｇをとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。 ガラス転移温度と連続して精密プレス成形が可能な回数の関係を示すグラフである。 横軸にＡ４、縦軸にＤ_STPPをとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。 本件実施例１のガラスＮｏ．５を用いて、精密プレス成形により作製した非球面レンズの表面の拡大写真である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
以下、ガラス組成を酸化物基準にて表記したとき、各ガラス成分の含有量を質量％により表示するものとする。

ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＴａ₂Ｏ₅の含有量を、質量％表示で表したときの数値を、それぞれＣ（ＳｉＯ₂）、Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）、Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）、Ｃ（Ｋ₂Ｏ）、Ｃ（ＭｇＯ）、Ｃ（ＣａＯ）、Ｃ（ＳｒＯ）、Ｃ（ＢａＯ）、Ｃ（ＺｎＯ）、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｃ（ＺｒＯ₂）、Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、Ｃ（ＷＯ₃）およびＣ（Ｔａ₂Ｏ₅）とする。
仮に、Ｂ₂Ｏ₃の含有量が２０質量％のとき、Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）は２０であり、Ｌａ₂Ｏ₃の含有量が３０質量％のとき、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）は３０である。

また、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＴａ₂Ｏ₅の各化学式量をそれぞれＭ（ＳｉＯ₂）、Ｍ（Ｂ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｌｉ₂Ｏ）、Ｍ（Ｎａ₂Ｏ）、Ｍ（Ｋ₂Ｏ）、Ｍ（ＭｇＯ）、Ｍ（ＣａＯ）、Ｍ（ＳｒＯ）、Ｍ（ＢａＯ）、Ｍ（ＺｎＯ）、Ｍ（Ｌａ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｍ（ＺｒＯ₂）、Ｍ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、Ｍ（ＷＯ₃）およびＭ（Ｔａ₂Ｏ₅）とする。

そして、ガラス成分の含有量、化学式量を用いて、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を次のように定義する。

Ａ１＝－５５０Ｃ（ＳｉＯ₂）－５００Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）－４５０Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）＋１００Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）－２８０Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）－３００Ｃ（Ｋ₂Ｏ）－３００Ｃ（ＭｇＯ）－１００Ｃ（ＳｒＯ）＋５０Ｃ（ＺｎＯ）＋２００Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）＋１５０Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）＋２５０Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）＋２５０Ｃ（ＺｒＯ₂）＋４００Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）＋３００Ｃ（ＷＯ₃） ・・・（１）

Ａ２＝０．４Ｃ（ＳｉＯ₂）＋０．８Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）＋０．１Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）－０．３Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）－０．５Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）－０．５Ｃ（Ｋ₂Ｏ）－０．３Ｃ（ＭｇＯ）－０．２Ｃ（ＣａＯ）－０．３Ｃ（ＳｒＯ）－０．０５Ｃ（ＢａＯ）－０．６Ｃ（ＺｎＯ）－０．２Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）－０．２Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）－０．２Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）－Ｃ（ＺｒＯ₂）－２Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）－２Ｃ（ＷＯ₃） ・・・（２）

Ａ３＝２０Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）＋１２Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）＋１０Ｃ（Ｋ₂Ｏ）＋２Ｃ（ＺｎＯ）－２Ｃ（ＢａＯ）－３Ｃ（ＳｉＯ₂）－３Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）－３Ｃ（ＺｒＯ₂）－Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）－２Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃） ・・・（３）

Ａ４＝２×｛Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｂ₂Ｏ₃）｝×［｛Ｃ（ＭｇＯ）／Ｍ（ＭｇＯ）｝＋｛Ｃ（ＣａＯ）／Ｍ（ＣａＯ）｝＋｛Ｃ（ＳｒＯ）／Ｍ（ＳｒＯ）｝＋｛Ｃ（ＢａＯ）／Ｍ（ＢａＯ）｝＋２×｛Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）／Ｍ（Ｌｉ₂Ｏ）｝＋２×｛Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）／Ｍ（Ｎａ₂Ｏ）｝＋２×｛Ｃ（Ｋ₂Ｏ）／Ｍ（Ｋ₂Ｏ）｝］／［｛Ｃ（ＳｉＯ₂）／Ｍ（ＳｉＯ₂）｝＋２×｛Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｌａ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｇｄ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｙ₂Ｏ₃）｝＋｛Ｃ（ＺｒＯ₂）／Ｍ（ＺｒＯ₂）｝＋｛Ｃ（ＺｎＯ）／Ｍ（ＺｎＯ）｝＋２×｛Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）／Ｍ（Ｎｂ₂Ｏ₅）｝］ ・・・（４）

Ａ１は、ガラスの屈折率ｎｄを決める指標である。（１）式の右辺において、各ガラス成分の含有量の係数は、各ガラス成分の屈折率ｎｄの増減に及ぼす寄与度である。

係数がプラスのガラス成分は屈折率ｎｄを増加させる働きを有し、係数が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりの屈折率ｎｄの増加量が大きくなる。一方、係数がマイナスのガラス成分は屈折率ｎｄを減少させる働きを有し、係数の絶対値が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりの屈折率ｎｄの減少量が大きくなる。上記の各係数は、実験化学的に求めた値である。

図１は、横軸にＡ１、縦軸に屈折率ｎｄをとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。図１より明らかなように、Ａ１と屈折率ｎの間には相関があり、Ａ１の増減に伴い、屈折率も増減する。

所望の屈折率ｎｄを実現する上から、本実施形態のガラスのＡ１は－１８０００以上かつ－７０００以下である。Ａ１の好ましい下限は－１７５００、より好ましくは－１７０００ある。Ａ１の好ましい上限は－７５００、より好ましくは－８０００、－８１００の順である。

Ａ２は、ガラスのアッベ数νｄを決める指標である。(２)式の右辺において、各ガラス成分の含有量の係数は、各ガラス成分のアッベ数νｄの増減に及ぼす寄与度である。

係数がプラスのガラス成分はアッベ数νｄを増加させる働きを有し、係数が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりのアッベ数νｄの増加量が大きくなる。一方、係数がマイナスのガラス成分はアッベ数νｄを減少させる働きを有し、係数の絶対値が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりのアッベ数νｄの減少量が大きくなる。上記の各係数は、実験化学的に求めた値である。

図２は、横軸にアッベ数νｄ、縦軸にＡ２をとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。図２より明らかなように、Ａ２とアッベ数νの間には相関があり、Ａ２の増減に伴い、アッベ数νｄも増減する。

所望のアッベ数νｄを実現する上から、本実施形態のガラスのＡ２は－１以上かつ１５以下である。Ａ２の好ましい下限は－０．５、より好ましくは０、０．３、０．５、０．８の順である。Ａ２の好ましい上限は１４．５、より好ましくは１４．３、１４の順である。

Ａ３は、ガラスの転移温度Ｔｇを決める指標である。(３)式の右辺において、各ガラス成分の含有量の係数は、各ガラス成分のガラス転移温度Ｔｇの上昇下降に及ぼす寄与度である。

係数がプラスのガラス成分はガラス転移温度を下降させる働きを有し、係数が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりのガラス転移温度の下降量が大きくなる。一方、係数がマイナスのガラス成分はガラス転移温度を上昇させる働きを有し、係数の絶対値が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりのガラス転移温度の上昇量が大きくなる。上記の各係数は、実験化学的に求めた値である。

図３は、横軸にＡ３、縦軸にガラス転移温度Ｔｇをとり、本件実施例１の各ガラスをプロットしたグラフである。図３より明らかなように、Ａ３とガラス転移温度の間には相関があり、Ａ３の増減に伴い、ガラス転移温度が下降上昇する。

図４は、精密プレス成形に使用するガラスのガラス転移温度Ｔｇを縦軸、連続して精密プレス成形が可能な回数を縦軸にとり、ガラス転移温度Ｔｇが異なる５種のガラスについて、新しいＳｉＣ製のプレス成形型を用い、ガラスがプレス成形型の成形面に融着し、ガラスに成形面の形状を精密に転写できなくなるまで行った精密プレス成形の回数をプロットしたものである。

図４より、連続して１００００回の精密プレス成形を可能にするためには、ガラス転移温度が５４０℃以下であることが望まれる。図３により、このようなガラスを作製するために、本実施形態のガラスのＡ３は－６４以上である。

ガラス転移温度を低下させ、精密プレス成形により高品質の光学素子を量産する上から、Ａ３の好ましい下限は－６２、より好ましくは－６０、－５８、－５５の順である。一方、Ａ３を過剰に大きくすると、ガラスの熱的安定性が低下したり、化学的耐久性が低下する傾向が生じる。ガラスの熱的安定性、化学的安定性を維持する上から、Ａ３の好ましい上限は４５、より好ましくは４３、４０、３７、３５、３２、３０、２８の順である。

Ａ４は、トリポリリン酸ナトリウム水溶液（ＳＴＰＰ溶液）によるガラスの侵蝕の度合、すなわち、ガラスの耐潜傷性を決める指標である。（４）式の右辺において、各ガラス成分の含有量の係数が大きいほど、この成分の含有量の単位質量％あたりのＳＴＰＰ溶液による侵蝕の度合が大きくなる、すなわち、耐潜傷性を低下させやすい。

耐潜傷性の評価には、例えば、直径４３．７ｍｍ、厚さ５ｍｍのディスク状のガラス試料を使用する。直径４３．７ｍｍの２つの面は光学研磨面になっており、２つの面の面積の合計は３０ｃｍ²である。このガラス試料を５０℃に保たれた０．０１モル／リットルのＮａ₅Ｐ₃Ｏ₁₀（ＳＴＰＰ）水溶液中に１時間浸漬したとき、１時間浸漬前後のガラス試料の質量差を３０ｃｍ²で割った値［ｍｇ／（ｃｍ²・時）］、すなわち、質量減Ｄ_STPPの大小により耐潜傷性を評価する。

上記質量減Ｄ_STPPが小さいほど、耐潜傷性が優れていることを意味する。Ｄ_STPPの範囲によって、耐潜傷性は下表のように、１級から５級までの５つのクラスに分類される。

Ａ４の増加に伴い、Ｄ_STPPも増加し、耐潜傷性が低下する。（４）式の右辺における各ガラス成分の含有量の係数は、実験化学的に求めた値である。

図５は、横軸にＡ４、縦軸にＤ_STPPをとり、本件実施例１の各ガラスと、比較例の各ガラスをプロットしたグラフである。図５より明らかなように、Ａ４とＤ_STPPの間には相関があり、Ａ４の増減に伴い、Ｄ_STPPも増減する。

所望の耐潜傷性を実現する上から、本実施形態のガラスのＡ４は０．５８以下である。
屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５０～５７である光学ガラスは、従来、耐潜傷性が３～５級であったが、Ａ４を調整することにより、耐潜傷性を１級または２級にすることができる。

耐潜傷性を改善し、表面の品質が高い光学素子の製造を容易にする上から、Ａ４の好ましい上限は０．５７、より好ましくは０．５６、０．５４、０．５２、０．５０、０．４８、０．４６、０．４４の順である。一方、Ａ４を過剰に小さくすると、ガラスの熱的安定性が低下したり、所望の屈折率、アッベ数を実現することが難しくなったり、ガラス転移温度が上昇する傾向が生じる。ガラスの熱的安定性を維持し、所望の光学特性を実現し、ガラス転移温度の上昇を抑制する上から、Ａ４の好ましい下限は０．１０、より好ましくは０．１５、０．１７、０．２０、０．２２、０．２５の順である。

従来、屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５０～５７の範囲の光学特性を有するガラスにおいて、ガラス転移温度が５４０℃以下の特性と耐潜傷性が２級の特性を両立することが困難であった。ガラス転移温度を５４０℃以下にしようとすると、耐潜傷性が３級もしくは４級になってしまう。逆に、耐潜傷性を２級にしようとすると、ガラス転移温度が上昇し、５４０℃を超えてしまう。

一方、上記範囲とは異なる範囲の光学特性を有するガラスでは、ガラス転移温度が５４０℃以下の特性と耐潜傷性が２級の特性を兼ね備えるものがある。

すなわち、屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５０～５７の範囲の光学特性を有するガラスにおいて、ガラス転移温度が５４０℃以下の特性と耐潜傷性が２級の特性の両立を図ることの意義は非常に大きい。
本実施形態では、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を所定の値にすることにより、上記光学特性とともに、ガラス転移温度が低く、耐潜傷性も良好な光学ガラスを提供できる。

ＢａＯは、大気中の二酸化炭素と反応し、ガラスの表面に炭酸バリウムを生成する原因となる。炭酸バリウムの生成は、ガラス表面の透明性を低下させ、光学素子の性能を低下させる。ガラス表面の透明性を維持する上から、ＢａＯの含有量、すなわち、Ｃ（ＢａＯ）は１０以下である。Ｃ（ＢａＯ）の好ましい上限は８、より好ましくは６、４、３、２、１の順である。Ｃ（ＢａＯ）は０でもよい。

Ｇｄ₂Ｏ₃は高価な成分であり、ガラスを安定して供給する上から、Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）は４以下である。Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）の好ましい上限は３.５、より好ましくは３、２.５、２、１．５、１、０．５、０．１の順である。上記の理由より、Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）が０であることが最も好ましい。

Ｔａ₂Ｏ₅は高価な成分であり、ガラスを安定して供給する上から、Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）は３未満である。Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）は好ましくは２以下、さらに１以下、０．５以下、０．１以下の順により好ましい。上記の理由より、Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）が０であることが最も好ましい。

（１）式～（４）式に現れるガラス成分の中で、Ｔａの原子量が最も大きく、次いでＧｄの原子量が大きい。すなわち、ＴａはＧｄとともにガラスの比重を増大させる。ガラスの比重増加は、光学素子を軽量化したり、熔融ガラス塊を浮上状態で精密プレス成形用プリフォームに成形する上で不利に働く。

また、ガラス熔融中に軽い原料と重い原料が混在すると、重い原料、すなわち、Ｔａ原料やＧｄ原料が偏析してガラスの熔融性を低下させることがある。
このように、ガラスを軽量化し、熔融性を改善する上でも、Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）を上記のように制限することが好ましい。

本実施形態に係る光学ガラスとしては、必須の成分として、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂ＯおよびＺｎＯを含むガラスが好ましい。

Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスのネットワーク形成成分であり、アッベ数νｄを増加させる働きを有する。しかし、Ｂ₂Ｏ₃の含有量が多くなると、ガラスの化学的耐久性が低下し、ガラスの表面品質が低下しやすくなる。

アッベ数νｄの減少を抑制し、低分散性を維持する上から、Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）が２１以上であることが好ましい。Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）のより好ましい下限は２３、さらに好ましい下限は２４である。一方、化学的耐久性を維持し、ガラスの表面品質が低下を抑制し、ヘイズの増大を抑える上から、Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）が３１以下であることが好ましい。Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）のより好ましい上限は２９、さらに好ましい下限は２８である。

ＳｉＯ₂は、ガラスのネットワーク形成成分であり、ガラスの化学的耐久性を改善する働きを有する。Ｂ₂Ｏ₃の含有量の増加に伴い、低下する化学的耐久性を維持するために、ＳｉＯ₂の含有量をＢ₂Ｏ₃の含有量の０．３０倍以上とする、すなわち、Ｃ（ＳｉＯ₂）をＣ（Ｂ₂Ｏ₃）の０．３０倍以上とすることが好ましい。また、化学的耐久性をより改善する上で、Ｃ（ＳｉＯ₂）を８以上にすることが好ましく、１０以上にすることがより好ましく、１２以上にすることがさらに好ましく、１３以上にすることが一層好ましい。一方、高屈折率特性を維持する上で、Ｃ（ＳｉＯ₂）を１８以下にすることが好ましく、１６以下にすることがより好ましく、１５以下にすることがさらに好ましい。

Ｌａ₂Ｏ₃は、屈折率ｎｄを高める働きを有する。また、化学的耐久性を高める働きも有する。そして、屈折率を高める働きをする高屈折率化成分の中でも、比較的、アッベ数νｄを減少させにくい成分でもある。低分散性を維持しつつ、屈折率ｎｄを高め、化学的耐久性を維持する上から、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）が１８以上であることが好ましい。

ガラスの熱的安定性、すなわち、耐失透性を維持し、製造する過程でガラスを結晶化しにくくして、均質な光学ガラスを製造することを容易にする上から、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）が３０以下であることが好ましい。また、ガラス転移温度の上昇を抑え、精密プレス成形に好適なガラスを提供する上からも、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）が３０以下であることが好ましい。

Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）のより好ましい下限は１９、さらに好ましい下限は２０、２２、２４の順である。一方、ガラスの熱的安定性を改善し、ガラス転移温度を低く保つ上から、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）のより好ましい上限は２９、さらに好ましい上限は２８である。

Ｙ₂Ｏ₃は、アッベ数νｄを大きく減少させることなく、屈折率ｎｄを高める働きを有する。アッベ数νｄの減少を抑制して低分散性を維持し、ガラスの熱的安定性を維持する上から、Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）の好ましい下限は５であり、より好ましい下限は７、８の順である。
ガラスの熱的安定性を維持し、失透しにくいガラスとする上から、Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）の好ましい上限は１７であり、より好ましい上限は１５、さらに好ましい上限は１４である。

Ｎｂ₂Ｏ₅は、屈折率ｎｄを高めるとともに、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有する。また、ガラスの化学的耐久性を改善する働きも有する。一方、Ｎｂ₂Ｏ₅の含有量が多くなりすぎると、ガラスの熱的安定性が低下する傾向を示すとともに、アッベ数νｄが減少し、ガラスが高分散化する傾向を示す。また、ガラスの着色が強まる傾向がある。ガラスの熱的安定性を維持する上で、Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）の上限は、好ましくは５であり、より好ましくは３であり、さらに好ましくは２であり、一層好ましくは１である。Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）の下限は、好ましくは０である。Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）は０とすることもできる。

ＷＯ₃は、ガラス転移温度Ｔｇを低下させる働きを有する。しかし、ＷＯ₃の含有量が多くなりすぎると、アッベ数νｄが減少し、所要の光学特性の実現が困難になる。また、ガラスの着色が増大する。アッベ数νｄの減少を抑え、ガラスの着色増大を防ぐ上から、Ｃ（ＷＯ₃）の上限は、好ましくは５であり、より好ましくは３であり、さらに好ましくは２であり、一層好ましくは１である。Ｃ（ＷＯ₃）の下限は、好ましくは０である。Ｃ（ＷＯ₃）は０とすることもできる。

Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの化学的耐久性を改善し、ガラス表面のヘイズの増加を抑制する働きを有する必須成分である。化学的耐久性を維持し、ガラスの表面品質の低下を抑える上から、Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）の好ましい下限は０．１であり、より好ましい下限は０．３、さらに好ましい下限は０．５である。屈折率ｎｄの低下を抑え、ガラスの屈折率を所望の範囲にする上から、Ａｌ₂Ｏ₃の好ましい上限は８、より好まし上限は５、さらに好ましい上限は３である。

ＺｎＯは、ガラス転移温度を低下させるとともに、ガラスの熔融性、化学的耐久性を改善する働きを有する。ガラス転移温度の上昇を抑えて精密プレス成形に好適なガラスとする上から、そして、熔融性を維持し、ガラス原料の熔け残りを抑制する上から、Ｃ（ＺｎＯ）の好ましい下限は６であり、より好ましい下限は６．５、７、８の順である。アッベ数の減少を抑え、低分散性を維持する上から、Ｃ（ＺｎＯ）の好ましい上限は１８であり、より好ましい上限は１６、１４の順である。

Ｌｉ₂Ｏは、ガラス転移温度を低下させるとともに、ガラスの熔融性を改善する働きを有する。ガラス転移温度が上昇を抑制し、精密プレス成形に好適なガラスとする上から、Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）の好ましい下限は１であり、より好ましい下限は２、３の順である。ガラスの化学的耐久性を維持し、ガラスの表面品質を良好にする上から、Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）の好ましい上限は７、より好ましい上限は６である。

ＳｒＯを含有するガラスでは、ＢａＯを含有するガラスと同様、表面に存在するＳｒが大気中の二酸化炭素と結合し、ガラス表面に炭酸塩を生成する。この炭酸塩の生成が、ガラス表面の変質の一つの原因と考えられる。Ｃ（ＳｒＯ）およびＣ（ＢａＯ）の合計が５より多いと、ガラス表面が変質しやすくなる、すなわち、化学的耐久性が低下する。したがって、Ｃ（ＳｒＯ）およびＣ（ＢａＯ）の合計が５以下であることが好ましく、４以下とすることがより好ましく、３以下とすることがさらに好ましい。Ｃ（ＳｒＯ）およびＣ（ＢａＯ）の合計を０とすることもできる。

熱的安定性と化学的耐久性を維持する上で、Ｃ（ＳｒＯ）を０～３とすることが好ましい。Ｃ（ＳｒＯ）を０にすることもできる。

Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）を制限しつつ、所望の屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ、熱的安定性を維持するために、Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）に対するＣ（Ｇｄ₂Ｏ₃）の比（Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃））を７未満とすることが好ましい。また、比（Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃））を制限することにより、ガラスの化学的耐久性が改善され、ガラス表面のヘイズを減少させることもできる。

上記の理由より、比（Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃））のより好ましい範囲は４未満、さらに好ましい範囲は１未満である。比（Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃））を０にすることもできる。

ＺｒＯ₂は、屈折率ｎｄを高め、化学的耐久性や熱的安定性を改善する働きを有する。ＺｒＯ₂の含有量が多くなると、アッベ数νｄが減少し、分散が高まる傾向を示す。また、熱的安定性、熔融性も低下する傾向を示す。そのため、Ｃ（ＺｒＯ₂）を０～８にすることが好ましい。ガラスの化学的耐久性や熱的安定性を改善する上で、Ｃ（ＺｒＯ₂）を０．１以上にすることがより好ましく、０．５以上にすることがさらに好ましく、１以上にすることが一層好ましい。一方、低分散性を維持する上から、Ｃ（ＺｒＯ₂）を７以下にすることが好ましく、６以下にすることがより好ましく、５以下にすることがさらに好ましい。

ＣａＯは、熔融性を改善し、屈折率を調整する働きを有する。しかし、ＣａＯの含有量が多くなると、屈折率ｎｄが減少する。高屈折率ガラスを得る上から、Ｃ（ＣａＯ）を８以下とすることが好ましく、６以下とすることがより好ましく、５以下とすることがさらに好ましい。なお、Ｃ（ＣａＯ）を０とすることもできる。ＣａＯの導入による熔融性の改善効果を得る上で、Ｃ（ＣａＯ）を０．１以上とすることが好ましく、０．５以上とすることがより好ましく、１以上とすることがさらに好ましい。

ＭｇＯは、少量であれば含有させてもよいが、その含有量が増加するにつれて、熱的安定性が低下する傾向を示す。熱的安定性を維持し、ガラスの失透を防止する上で、Ｃ（ＭｇＯ）を０～１にすることが好ましい。Ｃ（ＭｇＯ）を０にすることもできる。

Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏほどではないが、ガラス転移温度を低下させる働きや熔融性を改善する働きを有する。しかし、これらの成分の含有量が多くなると、アッベ数νｄが低下し、高分散化する傾向が生じる。そのため、Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）を０～１とすることが好ましい。また、Ｃ（Ｋ₂Ｏ）を０～１とすることが好ましい。Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）を０にすることもできる。また、Ｃ（Ｋ₂Ｏ）を０にすることもできる。

Ｓｂ₂Ｏ₃は、少量であれば、清澄剤として含有してもよい。しかし、Ｓｂ₂Ｏ₃の含有量が１質量％より多くなると、Ｓｂによる光吸収によりガラスの着色が増大したり、ガラスを精密プレス成形するときに、ガラス表面のＳｂがプレス成形型の成形面を酸化し、ガラスがプレス成形型の成形面に融着したり、成形面にダメージを与えたりする。また、アッベ数νｄが減少し、低分散性の維持にとって好ましくない。

したがって、Ｓｂ₂Ｏ₃の含有量は０～１質量％とすることが好ましく、０～０．５質量％とすることがより好ましい。Ｓｂ₂Ｏ₃の含有量が０質量％であってもよい。

ＧｅＯ₂、Ｌｕ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂は、いずれも屈折率ｎｄを高める働きを有する。しかし、これらの成分は高価であり、発明の目的を達成する上で必要な成分ではない。したがって、ＧｅＯ₂の含有量を０～１質量％にすることが好ましく、Ｌｕ₂Ｏ₃の含有量を０～１質量％にすることが好ましく、Ｇａ₂Ｏ₃の含有量を０～１質量％にすることが好ましく、Ｉｎ₂Ｏ₃の含有量を０～１質量％にすることが好ましく、Ｓｃ₂Ｏ₃の含有量を０～１質量％にすることが好ましく、ＨｆＯ₂の含有量を０～１質量％にすることが好ましい。ＧｅＯ₂の含有量を０質量％にすることができ、Ｌｕ₂Ｏ₃の含有量を０質量％にすることができ、Ｇａ₂Ｏ₃の含有量を０質量％にすることができ、Ｉｎ₂Ｏ₃の含有量を０質量％にすることができ、Ｓｃ₂Ｏ₃の含有量を０質量％にすることができ、ＨｆＯ₂の含有量を０質量％にすることができる。

Ｐ₂Ｏ₅は、屈折率ｎｄを低下させる成分であり、ガラスの熱的安定性を低下させる成分でもある。したがって、Ｐ₂Ｏ₅の含有量を０～３質量％にすることが好ましく、０～１質量％にすることがより好ましく、０～０．１質量％にすることがさらに好ましく、０質量％とすることもできる。

ＴｅＯ₂は、屈折率ｎｄを高める成分であるが、環境への負荷を軽減する上から、ＴｅＯ₂の含有量を０～１質量％にすることが好ましく、０～０．１質量％にすることがより好ましく、０質量％とすることがさらに好ましい。

Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｂｅ、Ｓｅは、それぞれ毒性を有する。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。

Ｕ、Ｔｈ、Ｒａはいずれも放射性元素である。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。

Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ，Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｃｅは、ガラスの着色を増大させたり、蛍光の発生源となり、光学ガラスに含有させる元素としては好ましくない。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。

ＳｎＯ₂は清澄剤として機能する任意に添加可能な成分である。清澄剤として添加するＳｎＯ₂の含有量は０～２質量％である。ＳｎＯ₂の含有量は０～１質量％としてもよく、０～０．５質量％としてもよく、０～０．１質量％としてもよく、０質量％としてもよい。

Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉは、発明の目的を達成する上で必要としない成分である。したがって、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの含有量はそれぞれ０質量％としてもよい。

Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉを含有させる場合は、これら成分の含有量を０～５質量％にすることが好ましく、０～３％にすることがより好ましく、０～１質量％にすることがさらに好ましく、０～０．１質量％にすることが一層好ましい。

本実施形態に係る光学ガラスのガラス組成は、例えば、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry）などの方法により定量することができる。ＩＣＰ－ＡＥＳにより求められる分析値は、例えば、分析値の±５％程度の測定誤差を含んでいることがある。また、本明細書および本発明において、ガラスの構成成分の含有量が０％または含まないもしくは導入しないとは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有量が不純物レベル程度以下であることを指す。
含有量が少ない成分の定量については、例えばＩＣＰ－ＭＳ（Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry）などの方法により定量することができる。定量する成分によっては、イオンクロマトグラフ法などの方法により定量してもよい。

（ガラスの光学特性）
本発明の実施態様に係るガラスは、高屈折率低分散ガラスであり、好ましくは、屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５０～５７である。

アッベ数νｄを５０以上にすることにより、アッベ数の小さい高分散ガラスとの組合せにより、色収差補正機能を有する光学素子を提供することができる。一方、アッベ数νｄを５７以下にすることにより、低温軟化性の維持と熱的安定性の維持の両立が容易になる。また、Ｂ₂Ｏ₃の含有量の増大を抑えることができるので、化学的耐久性を維持する上でもアッベ数νｄを５７以下にすることが好ましい。

アッベ数νｄの下限は、より好ましくは５０．５であり、さらに好ましくは５１．０であり、一層好ましくは５２．０であり、より一層好ましくは５２．５である。またアッベ数νｄの上限は、より好ましくは５６．０であり、さらに好ましくは５５．０であり、一層好ましくは５４．０であり、より一層好ましくは５３．５である。

ガラスの屈折率ｎｄを１．６５以上にすることにより、このガラスを、光学系のコンパクト化、高機能化に有効な光学素子材料とすることができる。一方、屈折率ｎｄを１．７２以下とすることにより、低温軟化性の維持と熱的安定性の維持の両立が容易になる。

屈折率ｎｄの下限は、より好ましくは１．６６５であり、さらに好ましくは１．６７０であり、一層好ましくは１．６７５であり、より一層好ましくは１．６８０であり、なお一層好ましくは１．６８５である。また、屈折率ｎｄの上限は、より好ましくは１．７１６であり、さらに好ましくは１．７１０であり、一層好ましくは１．７０５であり、より一層好ましくは１．７００であり、なお一層好ましくは１．６９５である。

（ガラス転移温度Ｔｇ）
ガラス転移温度の好ましい範囲は５４０℃以下である。ガラス転移温度を５４０℃以下にすることにより、精密プレス成形のときにプレス成形型の温度を過剰に高くしなくても、高精度のプレス成形が可能になる。そのため、プレス成形型の消耗を低減することができ、プレス成形型の寿命を延ばすことができる。例えば、ガラス転移温度が５４０℃以下のガラスでは、ＳｉＣ製のプレス成形型を用いて、１００００回以上連続して精密プレス成形を行うことができる。

さらに、ガラス転移温度を低下させることにより、精密プレス成形のときにガラスとプレス成形型の成形面との反応を抑制することができ、プレス成形により得られる光学素子の表面品質を良好にすることができる。

精密プレス成形による光学素子の量産性を改善する上から、ガラス転移温度の上限は、より好ましくは５３８℃であり、さらに好ましくは５３６℃であり、一層好ましくは５３５℃である。なお、ガラス転移温度の下限は、ガラス組成により自ずと定まるものであるが、ガラス転移温度を過剰に低下させると、屈折率ｎｄが低下したり、ガラスの熱的安定性が低下する傾向を示す。

（耐潜傷性）
直径４３．７ｍｍ、厚さ５ｍｍのディスク状のガラス試料を使用する。直径４３．７ｍｍの２つの面は光学研磨面になっており、２つの面の面積の合計は３０ｃｍ²である。このガラス試料を５０℃に保たれた０．０１モル／リットルのＮａ₅Ｐ₃Ｏ₁₀（ＳＴＰＰ）水溶液中に１時間浸漬したときの単位面積あたりの質量減Ｄ_STPP、すなわち、１時間浸漬前後のガラス試料の質量差を３０ｃｍ²で割った値［ｍｇ／（ｃｍ²・時）］の大小により耐潜傷性を評価する。

耐潜傷性Ｄ_STPPの好ましい範囲は０．２０ｍｇ／（ｃｍ²・時）未満、すなわち、１級または２級である。屈折率、アッベ数、ガラス転移温度、熱的安定性を所望の範囲内に保つ上から、耐潜傷性Ｄ_STPPが２級であることがより好ましい。
耐潜傷性を３～５級から１級または２級に改善することは、上記の光学特性を有する高屈折率低分散ガラスにおける固有の問題の解決に相当し、意義深いことである。

（ヘイズ）
まず、１８ｍｍ×２２ｍｍ×厚さ３ｍｍの平板形状のガラス試料を作製する。次に１８ｍｍ×２２ｍｍの２つの平面を光学研磨する。そして光学研磨したガラス試料を洗浄、乾燥させる。乾燥したガラス試料を、ソニックフェロー社製ＳＥ１８洗剤の水溶液（洗剤の濃度は５ｖｏｌ％）中に入れ、超音波をかけながら２時間浸漬する。その後、洗剤水溶液からガラス試料を取り出し、水洗いして乾燥させた後、ヘイズを測定する。上記洗浄テストはガラスの化学的耐久性を評価するための加速試験である。

「ヘイズ」は、ガラス表面の曇りの度合を表す値であり、数値が小さい程、ガラス表面の透明性が高いことを示す。具体的には、「日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ 光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（表面法）０７－１９７５」に定められているように、
ヘイズ（％）＝（Ｔｄ／Ｔｔ）×１００
により算出される。ただし、Ｔｄは拡散透過率、Ｔｔは全光線透過率である。

そして、「日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ 光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（表面法）０７－１９７５」に定められたヘイズメーターを用い、Ｔｄ、Ｔｔを測定し、測定値を上記式に代入してヘイズを算出する。

本実施形態に係る光学ガラスにおいて、ヘイズの上限は、好ましくは０．９％であり、より好ましくは０．８％であり、さらに好ましくは０．７５％であり、一層好ましくは０．７％であり、より一層好ましくは０．６％であり、なお一層好ましくは０．５％である。ヘイズの下限は、好ましくは０％である。

（ガラスの製造）
本実施形態に係る光学ガラスは、例えば、酸化物、ホウ酸、無水ホウ酸、炭酸塩などの化合物を秤量し、充分混合し、バッチ原料とし、バッチ原料を白金製の坩堝の中に入れて、大気中で、例えば、１２００～１３５０℃の温度で加熱、熔融し、熔融物を清澄、攪拌して均質な熔融ガラスとし、この熔融ガラスを鋳型に流し込み成形、徐冷して得ることができる。

（精密プレス成形用プリフォームとその製造）
上記のようにして作製したガラスを切断、研削、研磨して、精密プレス成形用プリフォームを作製する。別の方法として、熔融ガラスを滴下し、熔融ガラス滴に上向きの風圧を加え、浮上させた状態で精密プレス成形用プリフォームに成形してもよい。このようにして作製した精密プレス成形用プリフォームの表面を洗浄、乾燥させた後、例えば、プリフォームの表面に炭素膜をコートしてもよい。

（光学素子とその製造）
精密プレス成形用プリフォームを例えば、ＳｉＣ製のプレス成形型内に導入し、窒素雰囲気中で加熱して、ガラスを軟化させ、ガラスをプレス成形型で精密プレス成形する。精密プレス成形が終わった後、ガラス、すなわち、精密プレス成形品をプレス成形型から取り出し、アニールする。

このようにして、両凹、両凸、凹メニスカス、凸メニスカス、平凸、平凹など各種形状の非球面レンズを作製する。なお、精密プレス成形により作製したレンズに、必要に応じて芯取り加工を行ったり、レンズの光学機能面に反射防止膜などのコーティングを形成したりする。レンズ以外に、回折格子、プリズムなどの各種光学素子を作製してもよい。

（実施例１）
実施例組成表（表２～４）に記載されている組成を有するように、酸化物、ホウ酸などの化合物を秤量し、充分混合してバッチ原料を作製した。

バッチ原料を白金坩堝中に入れ、１２００～１３５０℃の温度に坩堝ごと加熱し、３０～６０分かけてガラスを熔融、清澄した。熔融ガラスを攪拌して均質化した後、予熱した成形型に熔融ガラスを鋳込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちに、成形型ごとガラスをアニール炉内に入れた。それから、ガラス転移温度付近で約１時間アニールした。アニールした後、アニール炉内で室温まで放冷した。

このようにして作製したガラスを観察したところ、結晶の析出、泡、脈理、原料の熔け残り、着色は認められなかった。このようにして、均質性の高い光学ガラスを作るとこができた。

得られたガラスの屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ、ガラス転移温度Ｔｇ、ヘイズを次に示す方法で測定した。測定結果を表５に示す。
（１）屈折率ｎｄ、ｎＦ、ｎｃ、アッベ数νｄ
降温速度－３０℃／時間で降温して得たガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、屈折率ｎｄ、ｎＦ、ｎｃを測定した。屈折率ｎｄ、ｎＦ、ｎｃの各測定値を用いて、アッベ数νｄを算出した。

（２）ガラス転移温度Ｔｇ
株式会社リガク製の熱機械分析装置を用いて、昇温速度を４℃／分にして測定した。

（３）耐潜傷性Ｄ_STPP
得られたガラスを、２つの面の面積の合計が３０ｃｍ²の直径４３．７ｍｍ、厚さ５ｍｍのディスク状に加工し、その２つの面を光学研磨してガラス試料とした。このガラス試料を５０℃に保たれた０．０１モル／リットルのＮａ₅Ｐ₃Ｏ₁₀（ＳＴＰＰ）水溶液中に１時間浸漬した。１時間浸漬前後のガラス試料の質量差を３０ｃｍ²で割った値［ｍｇ／（ｃｍ²・時）］を算出して、Ｄ_STPPとした。

（４）ヘイズ
得られたガラスを、１８ｍｍ×２２ｍｍ×厚さ３ｍｍの平板形状に加工し、２つの平面を光学研磨した。光学研磨したガラス試料を洗浄、乾燥させた。乾燥したガラス試料を、ソニックフェロー社製ＳＥ１８洗剤の水溶液（洗剤の濃度は５ｖｏｌ％）中に入れ、超音波をかけながら２時間浸漬した。その後、洗剤水溶液からガラス試料を取り出し、水洗いして乾燥させた。「日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ 光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（表面法）０７－１９７５」に定められたヘイズメーターを用いて、拡散透過率Ｔｄおよび全光線透過率Ｔｔを測定し、ヘイズを算出した。

（実施例２）
実施例１で得られた各種光学ガラスを使用し、公知の方法により精密プレス成形用プリフォームを作製した。このプリフォームを窒素雰囲気中で加熱、軟化し、ＳｉＣ製のプレス成形型を用いて精密プレス成形し、ガラスを非球面レンズ形状にした。成形したガラスをプレス成形型から取り出し、アニールし、実施例１で作製した各種光学ガラスからなる非球面レンズを作製した。このようにして作製した非球面レンズの表面には白濁、泡、傷などの欠陥は認められなかった。

図６にガラスＮｏ．５で作製した非球面レンズの表面を拡大撮影した画像を示す。図６より明らかなように、レンズ表面には白濁、傷は認められない。ガラスＮｏ．５以外のガラスを使用しても、同様に表面品質の高いレンズを作製することができた。

実施例１で得られた各種光学ガラスを用いて作製した精密プレス成形用プリフォームを多数用意し、同一のＳｉＣ製プレス成形型を用いて連続して精密プレス成形を行った。いずれの光学ガラスからなるプリフォームにおいても、１００００回を超える回数の精密プレス成形が可能であった。

（比較例１）
特許文献７（中国専利出願公開第１０１４３９９２９号）に記載の実施例６のガラスは、Ａ４が０．７８５、質量減Ｄ_STPPが０．４７ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は４級であった。

（比較例２）
特許文献３（特開２０００－０１６８３１号公報）に記載の実施例５のガラスは、Ａ４が１．０７３、質量減Ｄ_STPPが０．４８ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は４級であった。特許文献３の実施例１１のガラスのＡ４は０．８３７、質量減Ｄ_STPPが０．３７ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は３級であった。特許文献３の実施例１２のガラスのＡ４は０．７２７、質量減Ｄ_STPPが０．４７ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は４級であった。

上記の特許文献３に記載の実施例１１の組成と特許文献４に記載の実施例１１の組成とは同一の組成である。特許文献３に記載の実施例１１のガラスについて実施例１と同様の処理を行った後、実施例１と同様の方法でヘイズを測定したところ、その値は１．１％であった。

（比較例３）
特開平５－２０１７４３号公報に記載の実施例３のガラスのＡ４は１．０１５、質量減Ｄ_STPPが０．４５ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は４級であった。同公報の実施例６のガラスのＡ４は０．７１７、質量減Ｄ_STPPが０．５０ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は４級であった。同公報の実施例８のガラスのＡ４は０．７０２、質量減Ｄ_STPPが０．２６ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は３級であった。同公報の実施例９のガラスのＡ４は０．５９６、質量減Ｄ_STPPが０．２５ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は３級であった。

（比較例４）
特開２０１０－０７６９８７号公報に記載の実施例２のＡ４は０．６７９、質量減Ｄ_STPPが０．３７ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は３級であった。同公報の実施例７のＡ４は０.７６４、質量減Ｄ_STPPが０．２５ｍｇ／（ｃｍ²・時）であり、耐潜傷性は３級であった。

Claims (5)

1. 酸化物基準において、質量％表示によるガラス成分ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＴａ₂Ｏ₅の含有量をそれぞれＣ（ＳｉＯ₂）、Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）、Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）、Ｃ（Ｋ₂Ｏ）、Ｃ（ＭｇＯ）、Ｃ（ＣａＯ）、Ｃ（ＳｒＯ）、Ｃ（ＢａＯ）、Ｃ（ＺｎＯ）、Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｃ（ＺｒＯ₂）、Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、Ｃ（ＷＯ₃）およびＣ（Ｔａ₂Ｏ₅）、
   ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＴａ₂Ｏ₅の各化学式量をそれぞれＭ（ＳｉＯ₂）、Ｍ（Ｂ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｌｉ₂Ｏ）、Ｍ（Ｎａ₂Ｏ）、Ｍ（Ｋ₂Ｏ）、Ｍ（ＭｇＯ）、Ｍ（ＣａＯ）、Ｍ（ＳｒＯ）、Ｍ（ＢａＯ）、Ｍ（ＺｎＯ）、Ｍ（Ｌａ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｇｄ₂Ｏ₃）、Ｍ（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｍ（ＺｒＯ₂）、Ｍ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、Ｍ（ＷＯ₃）およびＭ（Ｔａ₂Ｏ₅）とし、
   Ａ１＝－５５０Ｃ（ＳｉＯ₂）－５００Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）－４５０Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）＋１００Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）－２８０Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）－３００Ｃ（Ｋ₂Ｏ）－３００Ｃ（ＭｇＯ）－１００Ｃ（ＳｒＯ）＋５０Ｃ（ＺｎＯ）＋２００Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）＋１５０Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）＋２５０Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）＋２５０Ｃ（ＺｒＯ₂）＋４００Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）＋３００Ｃ（ＷＯ₃）、
   Ａ２＝０．４Ｃ（ＳｉＯ₂）＋０．８Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）＋０．１Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）－０．３Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）－０．５Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）－０．５Ｃ（Ｋ₂Ｏ）－０．３Ｃ（ＭｇＯ）－０．２Ｃ（ＣａＯ）－０．３Ｃ（ＳｒＯ）－０．０５Ｃ（ＢａＯ）－０．６Ｃ（ＺｎＯ）－０．２Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）－０．２Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）－０．２Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）－Ｃ（ＺｒＯ₂）－２Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）－２Ｃ（ＷＯ₃）、
   Ａ３＝２０Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）＋１２Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）＋１０Ｃ（Ｋ₂Ｏ）＋２Ｃ（ＺｎＯ）－２Ｃ（ＢａＯ）－３Ｃ（ＳｉＯ₂）－３Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）－３Ｃ（ＺｒＯ₂）－Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）－２Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）、
   Ａ４＝２×｛Ｃ（Ｂ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｂ₂Ｏ₃）｝×［｛Ｃ（ＭｇＯ）／Ｍ（ＭｇＯ）｝＋｛Ｃ（ＣａＯ）／Ｍ（ＣａＯ）｝＋｛Ｃ（ＳｒＯ）／Ｍ（ＳｒＯ）｝＋｛Ｃ（ＢａＯ）／Ｍ（ＢａＯ）｝＋２×｛Ｃ（Ｌｉ₂Ｏ）／Ｍ（Ｌｉ₂Ｏ）｝＋２×｛Ｃ（Ｎａ₂Ｏ）／Ｍ（Ｎａ₂Ｏ）｝＋２×｛Ｃ（Ｋ₂Ｏ）／Ｍ（Ｋ₂Ｏ）｝］／［｛Ｃ（ＳｉＯ₂）／Ｍ（ＳｉＯ₂）｝＋２×｛Ｃ（Ａｌ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｌａ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｌａ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｇｄ₂Ｏ₃）｝＋２×｛Ｃ（Ｙ₂Ｏ₃）／Ｍ（Ｙ₂Ｏ₃）｝＋｛Ｃ（ＺｒＯ₂）／Ｍ（ＺｒＯ₂）｝＋｛Ｃ（ＺｎＯ）／Ｍ（ＺｎＯ）｝＋２×｛Ｃ（Ｎｂ₂Ｏ₅）／Ｍ（Ｎｂ₂Ｏ₅）｝］、
   としたとき、
   Ａ１が－１８０００以上かつ－７０００以下、
   Ａ２が－１以上１５以下、
   Ａ３が－６４以上、
   Ａ４が０．５２以下、
   Ｃ（ＢａＯ）が１０以下、
   Ｃ（Ｇｄ₂Ｏ₃）が２以下、
   Ｃ（Ｔａ₂Ｏ₅）が０．５以下、
   Ｃ（ＳｉＯ₂）が１８以下、
   Ｃ（ＺｒＯ₂）が６以下、
   屈折率ｎｄが１．６５～１．７２、アッベ数νｄが５２．０～５７である光学ガラス。
2. ガラス転移温度が５４０℃以下である請求項１に記載の光学ガラス。
3. Ａ４が０．５０以下である、請求項１または２に記載の光学ガラス。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の光学ガラスによりなるプレス成形用プリフォーム。
5. 請求項１～３のいずれかに記載の光学ガラスよりなる光学素子。
   

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