JP7157522B2

JP7157522B2 - 光学ガラスおよび光学素子

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Publication number: JP7157522B2
Application number: JP2017065648A
Authority: JP
Inventors: 俊五桑谷
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Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
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Description

本発明は、光学ガラスおよび光学素子に関する。

高い屈折率とともに高分散特性（低アッベ数）を有する光学ガラスは、各種レンズなどの光学素子材料として需要が高い。例えば、高屈折率低分散性のレンズと組合せることにより、コンパクトで高機能な色収差補正用の光学系を構成することができる。さらに、高屈折率高分散特性のレンズの光学機能面を非球面化することにより、各種光学系の一層の高機能化、コンパクト化を図ることができる。

ガラスのネットワーク形成成分であるＳｉＯ_２に、高屈折率高分散特性を付与するＮｂ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２などの成分を加えた高屈折率高分散光学ガラスが知られている。特許文献１～４には、このような高屈折率高分散光学ガラスが記載されている。

特開２００２－８７８４１号公報特開２００３－１０４７５２号公報特開２００７－１６９１５７号公報特開２０１４－２０１４７６号公報

上記ＳｉＯ_２－Ｎｂ_２Ｏ_５－ＴｉＯ_２系の高屈折率高分散ガラスは、比較的多くのＮｂ_２Ｏ_５を含むため、比重が大きいという問題がある。

また、ＳｉＯ_２－Ｎｂ_２Ｏ_５－ＴｉＯ_２系でアルカリ金属成分の含有量が多いと、ガラス熔融中に熔融ガラスによって熔融槽を構成する煉瓦（耐火物）が侵蝕されることがある。この結果、ガラス中に耐火物由来の異物が混入し、ガラスを汚染することがある。また、熔融槽の寿命が短くなるという問題が生じる。

ガラス中の異物は光の散乱源になり、光学ガラスとしての品質を低下させる。また、ガラスを加熱、軟化して成形する時に、異物が結晶析出の起点となり、ガラスが失透しやすくなる。

本発明は、上記問題を解決し、高屈折率高分散特性を備えつつ、比重が小さく、均質性の良い光学ガラス、ならびに前記光学ガラスからなる光学素子を提供することを目的とする。

（１）質量％表示で、
ＳｉＯ_２の含有量が２０～５１％、
ＴｉＯ_２の含有量が２０～４０％、
Ｎａ_２Ｏの含有量が５～２８％、
ＢａＯの含有量が１～２０％、
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＣｓ_２Ｏの合計含有量（Ｒ_２Ｏ）が８～２８％、
ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＰ_２Ｏ_５の合計含有量（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５）に対するＳｉＯ_２の含有量の質量比（ＳｉＯ_２／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５））が０．９０以上、
Ｒ_２Ｏに対するＳｉＯ_２の含有量の質量比（ＳｉＯ_２／Ｒ_２Ｏ）が１．５～３．２、
ＴｉＯ_２およびＮｂ_２Ｏ_５の合計含有量（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）に対するＳｉＯ_２の含有量とＲ_２Ｏの合計（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）の質量比（（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５））が２．６以下、
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２の合計含有量（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２）に対するＴｉＯ_２の含有量の質量比（ＴｉＯ_２／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２））が０．９０以上、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量（Ｒ´Ｏ）に対するＣａＯおよびＢａＯの合計含有量（ＣａＯ＋ＢａＯ）の質量比（（ＣａＯ＋ＢａＯ）／Ｒ´Ｏ）が０．９０以上、
Ｒ_２Ｏに対するＮａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計含有量の質量比（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／Ｒ_２Ｏ）が０．９８以上、
である光学ガラス。

（２）屈折率ｎｄが１．６７～１．７７、アッベ数νｄが２６～３３である（１）に記載の光学ガラス。

（３）比重が３．４０以下である（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。

本発明の一態様によれば、高屈折率高分散特性を備えつつ、比較的比重が小さく、均質性の良い光学ガラスを提供することができる。また、本発明の一態様によれば、前記光学ガラスからなる光学素子を提供することができる。

以下、本発明の一態様について説明する。なお、本発明および本明細書において、光学ガラスのガラス組成は、特記しない限り、酸化物基準で表示する。ここで「酸化物基準のガラス組成」とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されて光学ガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成をいい、各ガラス成分の表記は慣習にならい、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２などを記載する。ガラス成分の含有量および合計含有量は、特記しない限り質量基準であり、「％」は「質量％」を意味する。

ガラス成分の含有量は、公知の方法、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ－ＭＳ）等の方法で定量することができる。また、本明細書および本発明において、構成成分の含有量が０％とは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、該成分が不可避的不純物レベルで含まれることを許容する。

上記光学ガラスは、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、ＢａＯを必須成分として含む。
ＳｉＯ_２は、ガラスネットワーク形成成分である。ＳｉＯ_２の含有量が２０％より少ないとガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が上昇する。また、熔融時のガラスの粘性が低下し、熔融槽などを構成する煉瓦（耐火物）が侵蝕されやすくなる。

ＳｉＯ_２の含有量が５１％よりも多いと屈折率ｎｄが低下し、所要の光学特性を有するガラスを作ることが難しくなる。
そのため、ＳｉＯ_２の含有量は２０～５１％である。

熱的安定性の維持、耐火物の侵蝕抑制の観点から、ＳｉＯ_２の含有量の好ましい下限は２５％、より好ましい下限は３０％、更に好ましい下限は３３％である。屈折率を維持する観点から、ＳｉＯ_２の含有量の好ましい上限は５０％、より好ましい上限は４９％、更に好ましい上限は４８％である。

ＴｉＯ_２は高屈折率高分散特性を付与する成分である。Ｎｂ_２Ｏ_５やＺｒＯ_２も同様に高屈折率高分散特性を付与するが、Ｎｂ_２Ｏ_５やＺｒＯ_２と比較し、ＴｉＯ_２はガラスの比重を増大させにくい。ＴｉＯ_２の含有量が４０％より多いと、分散が高くなり過ぎたり、ガラスの熱的安定性が低下したり、ガラスの着色が強まる。一方、ＴｉＯ_２の含有量が２０％未満であると、所望の屈折率を得ることが困難になる。

比重の増大を抑えつつ、ガラスの熱的安定性を維持し、所要の光学特性を実現するために、ＴｉＯ_２の含有量は２０～４０％である。
所望の屈折率を得る上から、ＴｉＯ_２の含有量の好ましい下限は２２％、より好ましい下限は２４％、更に好ましい下限は２５％である。熱的安定性の維持、着色の抑制、所望の分散を実現する上から、ＴｉＯ_２の含有量の好ましい上限は３８％、より好ましい上限は３６％、更に好ましい上限は３５％である。

Ｎａ_２Ｏはガラスの熔融性を改善し、熔融ガラスの粘度を調整する機能を有する。Ｎａ_２Ｏの含有量が５％未満であると、粘度調整機能が不十分になる。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が２８％より多いと、屈折率が低下したり、熔融ガラスの粘度が低下して熔融ガラスによる耐火物の侵蝕が著しくなる。したがって、Ｎａ_２Ｏの含有量は５～２８％である。

熔融性の改善、熔融ガラスの粘度を適正にする観点から、Ｎａ_２Ｏの含有量の好ましい下限は８％、より好ましい下限は１０％である。一方、ガラス熔融時における耐火物の侵蝕を抑制し、所望の屈折率を実現する観点から、Ｎａ_２Ｏの含有量の好ましい上限は２５％、より好ましい上限は２３％である。

ＢａＯは、アッベ数を増加させる働きがあり、またガラスの熱的安定性を維持する働きをする。高屈折率高分散成分であるＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２の導入によってアッベ数が過度の減少することがある。したがって、アッベ数の過度な減少をＢａＯの導入により相殺し、所望のアッベ数を実現する。
ＢａＯの含有量は１％未満であると、アッベ数の調整機能や熱的安定性が不十分になる。

ＢａＯは光学特性の調整に有効な成分であるが、ＢａＯの含有量が２０％よりも多くなると、比重が増大したり、ガラスの熱的安定性が低下する。
比重の増大を抑えつつ、熱的安定性を維持し、所要の光学特性を有するガラスを提供する上から、ＢａＯの含有量は１～２０％である。

ＢａＯの含有量の好ましい下限は２％、より好ましい下限は３％、更に好ましい下限は４％である。ＢａＯの含有量の好ましい上限は１８％、より好ましい上限は１７％、更に好ましい上限は１６％である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏはガラスの熔融性を改善する働きをする成分である。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＣｓ_２Ｏの合計含有量（以下、「Ｒ_２Ｏ」と記載する）が８％未満になると、熔融性が低下し、原料の熔け残りが生じやすくなったり、熔融ガラスに粘度が高くなり過ぎ、熔融ガラスの流動性が低下して単位時間あたりのガラスの生産量が低下してしまう。

一方、Ｒ_２Ｏが２８％よりも多くなると、熔融ガラスの粘度が低下し、煉瓦などの耐火物で構成された熔融槽が熔融ガラスにより侵蝕されやすくなる。
したがって、Ｒ_２Ｏは８～２８％である。
熔融性、ガラスの生産性の維持の観点から、Ｒ_２Ｏの好ましい下限は９％、より好ましい下限は１０％、さらに好ましい下限は１１％である。耐火物の侵蝕を抑制する上から、Ｒ_２Ｏの好ましい上限が２６％、より好ましい上限は２５％、さらに好ましい上限は２４％である。

本発明の一形態に係る光学ガラスのネットワーク形成成分は、主としてＳｉＯ_２であり、ＳｉＯ_２以外にネットワーク形成成分になり得るＢ_２Ｏ_３やＰ_２Ｏ_５の含有量と比較し、ＳｉＯ_２の含有量が格段に多い。具体的には、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＰ_２Ｏ_５の合計含有量（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５）に対するＳｉＯ_２の含有量の質量比（ＳｉＯ_２／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５））が０．９０以上である。

上記所望の性質を得る上から、質量比（ＳｉＯ_２／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５））の好ましい下限は０．９５であり、より好ましい下限は０．９８である。質量比（ＳｉＯ_２／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５））は１であってもよい。

Ｒ_２Ｏに対するＳｉＯ_２の含有量の質量比（ＳｉＯ_２／Ｒ_２Ｏ）が１．５未満であると、熔融ガラスによる耐火物の侵蝕が大きくなり、侵蝕された熔融槽の壁面から粒子状の耐火物が熔融ガラス中に混入してガラスを汚染したり、熔融槽の寿命が短くなるという問題が生じやすくなる。

一方、質量比（ＳｉＯ_２／Ｒ_２Ｏ）が３．２よりも大きくなると、熔融性が低下し、原料が熔け残りやすくなる、熔融ガラスの粘度が高くなり過ぎ、単位時間あたりのガラスの生産量が低下するという問題が生じやすくなる。
したがって、質量比（ＳｉＯ_２／Ｒ_２Ｏ）は１．５～３．２である。

質量比（ＳｉＯ_２／Ｒ_２Ｏ）の好ましい下限は１．６、より好ましい下限は１．７、更に好ましい下限は１．８であり、好ましい上限は３．１、より好ましい上限は３．０である。

上記ガラス成分の中で、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５は屈折率を高める働きが強く、ＳｉＯ_２、アルカリ金属酸化物は、ＴｉＯ_２やＮｂ_２Ｏ_５と比べて屈折率を高める働きが弱い。

したがって、屈折率の高いガラスを得るために、ＴｉＯ_２およびＮｂ_２Ｏ_５の合計含有量（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）に対するＳｉＯ_２の含有量とＲ_２Ｏの合計（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）の質量比（（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５））を２．６以下とする。質量比（（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５））の好ましい上限は２．５、より好ましい上限は２．３である。

屈折率を高める働きが強いＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２の中で、比較的比重を増大させにくい成分はＴｉＯ_２である。そこで、所望の屈折率を得つつ、比重の増大を抑制するために、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２の合計含有量（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２）に対するＴｉＯ_２の含有量の質量比（ＴｉＯ_２／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２））を０．９０以上とする。質量比（ＴｉＯ_２／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２））の好ましい下限は０．９５、より好ましい下限は０．９８である。質量比（ＴｉＯ_２／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２））は１であってもよい。

アルカリ土類金属酸化物の中で、適量の導入により、ガラスの熱的安定性を維持する働きが強い成分はＣａＯとＢａＯである。そのため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量（Ｒ´Ｏ）に対するＣａＯおよびＢａＯの合計含有量（ＣａＯ＋ＢａＯ）の質量比（（ＣａＯ＋ＢａＯ）／Ｒ´Ｏ）を０．９０以上とする。

ガラスの熱的安定性を維持する上から、質量比（（ＣａＯ＋ＢａＯ）／Ｒ´Ｏ）の好ましい下限は０．９５、より好ましい下限は０．９８である。質量比（（ＣａＯ＋ＢａＯ）／Ｒ´Ｏ）は１であってもよい。
アルカリ金属酸化物の中でＬｉ_２Ｏは比較的耐火物を侵蝕する働きが強く、Ｃｓ_２Ｏは他のアルカリ金属酸化物と比べ比重を増大させやすい。アルカリ金属酸化物の中でＮａ_２ＯとＫ_２Ｏはガラスの熱的安定性を維持する効果が優れている。

以上より、耐火物の侵蝕および比重の増大を抑制し、ガラスの熱的安定性を維持するために、Ｒ_２Ｏに対するＮａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計含有量の質量比（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／Ｒ_２Ｏ）を０．９８以上とする。質量比（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／Ｒ_２Ｏ）の好ましい下限は０．９９であり、質量比（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／Ｒ_２Ｏ）は１であってもよい。

Ｋ_２Ｏは、Ｎａ_２Ｏと同様、ガラスの熔融性を改善し、熔融ガラスの粘度を適正な範囲に調整する働きをする。Ｋ_２Ｏを過剰に導入すると、屈折率が低下したり、熔融ガラスの侵蝕性が高まるおそれが生じる。Ｋ_２Ｏの含有量の好ましい上限は７％、より好ましい上限は６％である。Ｋ_２Ｏの含有量の好ましい下限は０％である。質量％表示におけるＫ_２Ｏの含有量はＮａ_２Ｏの含有量よりも少ないほうが好ましい。

Ｌｉ_２Ｏは、ガラスの熔融性を改善する働きをする成分である。しかし、Ｌｉ_２Ｏが他のアルカリ金属酸化物と比較し、耐火物を侵蝕しやすい。そのため、Ｌｉ_２Ｏの含有量の好ましい範囲は０～３％、より好ましい範囲は０～２％である。Ｌｉ_２Ｏの含有量が０％であってもよい。

Ｃｓ_２Ｏは、他のアルカリ金属酸化物と比較し、比重を大きくしやすい。また、Ｃｓ_２Ｏは原料コストが高い成分でもある。そのため、Ｃｓ_２Ｏの含有量の好ましい範囲は０～５％、より好ましい範囲は０～３％である。Ｃｓ_２Ｏの含有量が０％であってもよい。

ＣａＯは、ガラスの熱的安定性や熔融性を改善する働きや、アッベ数を調整する働きを有する。ＣａＯが過剰になると、ガラスの熱的安定性が低下したり、屈折率が低下するおそれが生じる。ＣａＯの含有量の好ましい上限は５％、より好ましい上限は４％である。ＣａＯの含有量の好ましい下限は０％である。

ＭｇＯ、ＳｒＯは、ＣａＯ、ＢａＯとともに熔融性を改善する働きを有するが、いずれの成分の含有量が過剰になってもガラスの熱的安定性が低下するおそれがある。ＭｇＯの含有量の好ましい範囲は０～１０％、より好ましい範囲は０～５％である。ＭｇＯの含有量は０％であってもよい。ＳｒＯの含有量の好ましい範囲は０～１０％、より好ましい範囲は０～５％である。ＳｒＯの含有量は０％であってもよい。
上記性質、特性を得る上から、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯおよびＢａＯの合計含有量が９６％以上であることが好ましく、９９％以上であることがより好ましく、９９．５％以上であることが更に好ましい。

（その他の成分）
上記成分の他に、上記光学ガラスは、清澄剤としてＳｂ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２等を少量含有することもできる。清澄剤の総量は０％以上、１％未満とすることが好ましい。

Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｔｈ等は、環境負荷が懸念される成分である。
そのため、それぞれＰｂＯ、ＣｄＯ、ＴｈＯ_２の含有量は、いずれも０～０．１％であることが好ましく、０～０．０５％であることがより好ましく、０～０．０１％であることが一層好ましく、ＰｂＯ、ＣｄＯ、ＴｈＯ_２を実質的に含まないことが特に好ましい。

Ａｓ_２Ｏ_３の含有量は、０～０．１％であることが好ましく、０～０．０５％であることがより好ましく、０～０．０１％であることが一層好ましく、Ａｓ_２Ｏ_３を実質的に含まないことが特に好ましい。

更に、上記光学ガラスは、可視領域の広い範囲にわたり高い透過率が得られる。こうした特長を活かすには、着色性の元素を含まないことが好ましい。着色性の元素としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｅｒ等を例示することができる。いずれの元素とも、１００質量ｐｐｍ未満であることが好ましく、０～８０質量ｐｐｍであることがより好ましく、０～５０質量ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、実質的に含まれないことが特に好ましい。

また、Ｈｆ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｔｂ等は、導入が不要な成分であり、高価な成分でもある。そのため、カチオン％表示によるＨｆＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、ＴｅＯ_２、ＴｂＯ_２の含有量の範囲は、いずれも、それぞれ０～０．１％であることが好ましく、０～０．０５％であることがより好ましく、０～０．０１％であることが更に好ましく、０～０．００５％であることが一層好ましく、０～０．００１％であることがより一層好ましく、実質的に含まれないことが特に好ましい。

［アッベ数νｄ、屈折率ｎｄ］
上記光学ガラスは、他の光学特性を有するガラスからなるレンズと組合せて色収差を補正する上から、アッベ数νｄが２６以上の範囲であることが好ましく、２６．５以上の範囲であることがより好ましく、２７以上の範囲であることが更に好ましい。アッベ数νｄの好ましい上限は３３、より好ましい上限は３２．５、更に好ましい上限は３２である。

同等の集光力でありながら、レンズの光学機能面の曲率の絶対値を減少させる（レンズの光学機能面のカーブを緩くする）ことができるため、屈折率ｎｄの高い光学ガラスが望まれる。上記光学ガラスの好ましい態様において、屈折率ｎｄの好ましい下限は１．６７、より好ましい下限は１．６７５、更に好ましい下限は１．６８である。

一方、屈折率を過度に高くすると、高屈折率成分の相対比が高くなり、ガラスの比重が増大する。比重の増大を抑える上から、上記光学ガラスの好ましい態様において、屈折率ｎｄの好ましい上限は１．７７、より好ましい上限は１．７６５、更に好ましい上限は１．７６である。

［透過率］
上記光学ガラスは、着色が極めて少ない光学ガラスであることができる。かかる光学ガラスは、カメラレンズ等の撮像用の光学素子や、プロジェクタ等の投射用の光学素子の材料として好適である。

一般に光学ガラスの着色度は、λ８０、λ７０、λ５などにより表される。厚さ１０．０ｍｍ±０．１ｍｍのガラス試料について波長２００～７００ｎｍの範囲で分光透過率を測定し、外部透過率が８０％となる波長をλ８０、外部透過率が７０％となる波長をλ７０、外部透過率が５％となる波長をλ５とする。
上記光学ガラスの好ましいλ８０は４８０ｎｍ以下、好ましいλ７０は４４０ｎｍ以下、好ましいλ５は３８０ｎｍ以下である。

［ガラス転移温度Ｔｇ］
上記光学ガラスの好ましい態様は、ガラス転移温度Ｔｇが６４０℃以下の光学ガラスである。ガラス転移温度が低いと、ガラスを再加熱、軟化してプレス成形する際の加熱温度を低くすることができる。その結果、ガラスとプレス成形型との融着を抑制しやすくなる。また加熱温度を低くすることができるので、ガラスの加熱装置、プレス成形型等の熱的消耗を低減することもできる。更に、ガラスのアニール温度も低くすることができるので、アニール炉の寿命を延ばすことができる。ガラス転移温度のより好ましい範囲は６４０℃以下、更に好ましい範囲は６３５℃以下、一層好ましい範囲は６３０℃以下である。

［液相温度］
上記光学ガラスの好ましい態様は、熱的安定性に優れており、液相温度が１１５０℃以下の光学ガラスである。液相温度が低いと、ガラスの熔融、成形温度を低下させることができる。その結果、熔融工程における煉瓦、白金などの坩堝、ガラス熔融器具の侵蝕を低減することが可能になる。その結果、ガラスへの異物（例えば煉瓦を構成する耐火物や白金異物、白金イオン）のガラスへの混入を抑制することできる。
液相温度のより好ましい範囲は１１５０℃以下、更に好ましい範囲は１１２０℃以下、一層好ましくは１１００℃以下、より一層好ましくは１０８０℃以下である。

［比重］
上記光学ガラスの好ましい態様は、比重が３．４０以下の光学ガラスである。比重のより好ましい範囲は３．３５以下、更に好ましい範囲は３．３０以下である。

［用途］
上記光学ガラスの好ましい態様は、光学レンズ用光学ガラスまたはプリズム用光学ガラスである。

［製造方法］
上記光学ガラスは、例えば所要の特性が得られるようにガラス原料を調合、熔融、成形することにより得ることができる。ガラス原料としては、例えば酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いることができる。ガラスの熔融法および成形法としては、公知の方法を用いることができる。

［プレス成形用ガラス素材とその製造方法、およびガラス成形体の製造方法］
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材、上記光学ガラスからなるガラス成形体、およびそれらの製造方法を提供することができる。
プレス成形用ガラス素材のプレス成形は、加熱して軟化した状態にあるプレス成形用ガラス素材をプレス成形型でプレスすることにより行うことができる。加熱、プレス成形は、ともに大気中で行うことができる。プレス成形用ガラス素材の表面に、窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布し、加熱、プレス成形すると、ガラスと成形型の融着を確実に防止できる他、プレス成形型の成形面に沿ってガラスをスムーズに延ばすことができる。プレス成形後にアニールしてガラス内部の歪を低減することにより、均質な光学素子ブランクを得ることができる。

プレス成形用ガラス素材の例としては、精密プレス成形用プリフォーム、光学素子ブランクをプレス成形するためのガラス素材（プレス成形用ガラスゴブ）等があり、目的とするプレス成形品の質量に相当する質量を有するガラス塊が挙げられる。

また、プレス成形用ガラス素材は、プリフォームとも呼ばれ、そのままの状態でプレス成形に供されるものに加え、切断、研削、研磨などの機械加工を施すことによりプレス成形に供されるものも含む。切断方法としては、ガラス板の表面の切断したい部分にスクライビングと呼ばれる方法で溝を形成し、溝が形成された面の裏面から溝の部分に局所的な圧力を加えて、溝の部分でガラス板を割る方法や、切断刃によってガラス板をカットする方法などがある。また、研削方法としてはカーブジェネレーターを用いた球面加工やスムージング加工などが挙げられる。研磨方法としては、酸化セリウムや酸化ジルコニウム等の砥粒を用いた研磨が挙げられる。

［光学素子ブランクとその製造方法］
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子ブランクを提供することができる。光学素子ブランクは、製造しようとする光学素子の形状に近似する形状を有するガラス成形体である。光学素子ブランクは、製造しようとする光学素子の形状に加工する際に除去する加工代を加えた形状にガラスを成形する方法等により作製することができる。例えば、プレス成形用ガラス素材を加熱、軟化してプレス成形する方法（リヒートプレス法）、公知の方法で熔融ガラス塊をプレス成形型に供給しプレス成形する方法（ダイレクトプレス法）等により光学素子ブランクを作製することができる。

［光学素子とその製造方法］
本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子を提供することができる。光学素子の種類としては、球面レンズ、非球面レンズ等のレンズ、プリズム、回折格子等を例示することができる。レンズの形状としては、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ等の諸形状を例示することができる。光学素子は、上記光学ガラスからなるガラス成形体を加工する工程を含む方法により製造することができる。加工としては、切断、切削、粗研削、精研削、研磨等を例示することができる。こうした加工を行う際、上記ガラスを使用することにより、破損を軽減することができ、高品質の光学素子を安定して供給することができる。

以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。ただし、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。

（実施例１）
表１に示すガラス組成になるように、各成分を導入するための原料としてそれぞれ相当する酸化物等を用い、原料を秤量し、十分に混合して調合原料とした。

この調合原料を白金製の坩堝に入れ、加熱、熔融した。熔融後、熔融ガラスを鋳型に流し込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度付近で約１時間アニール処理した後、炉内で室温まで放冷することにより、表１に示す資料番号１～２１の各光学ガラスを得た。

得られた光学ガラスを光学顕微鏡により拡大観察したところ、結晶の析出、白金坩堝に由来する白金粒子等の異物、泡は認められず、脈理も見られなかった。
このようにして得られた光学ガラスの諸特性を表２に示す。

表１中、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＣｓ_２Ｏの合計含有量を示し、Ｒ´Ｏが、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を示す。

光学ガラスの諸特性は、以下に示す方法により測定した。

（i）屈折率ｎｄ、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣおよびアッベ数νｄ
降温速度－３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、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、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣを測定し、式（１）に基づきアッベ数νｄを算出した。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（１）

（ii）部分分散比Ｐｇ，Ｆ
ｇ線、Ｆ線、ｃ線における各屈折率ｎｇ、ｎＦ、ｎＣを用いて、式（２）に基づき部分分散比Ｐｇ，Ｆを算出した。
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（２）

（iii）部分分散比Ｐｇ，Ｆの偏差ΔＰｇ，Ｆ
部分分散比Ｐｇ，Ｆおよびアッベ数νｄを用いて、式（３）に基づき算出した。
ΔＰｇ，Ｆ＝Ｐｇ，Ｆ＋（０．００１８×νｄ）－０．６４８３・・・（３）

（iv）ガラス転移温度Ｔｇ
ＮＥＴＺＳＣＨ社製の示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ３３００）を使用し、昇温速度１０℃／分にて測定した。

（v）液相温度ＬＴ
ガラスを所定温度に加熱された炉内に入れて２時間保持し、冷却後、ガラス内部を４０～１００倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の有無から液相温度を決定した。

（vi）比重
アルキメデス法により測定した。

（実施例２）
耐火物製の熔融槽、白金合金製の清澄槽、作業槽（攪拌槽）を備えるガラス熔解炉を用い、実施例１において作製した各光学ガラスが得られるように調合したバッチ原料を熔融槽に投入してガラスを熔融した。

バッチ原料は、熔融槽内で熔融されて熔融ガラスとなり、熔融槽と清澄槽、清澄槽と作業槽を連結するパイプを通り、熔融槽から清澄槽へ、清澄槽から作業槽へと流れる過程で清澄、均質化され、作業槽の底部に取り付けられた流出パイプを通って、成形用鋳型の中に流し込まれた。

鋳型でガラスを成形し、成形したガラスをアニールして光学ガラスを得た。得られた光学ガラスを観察したところ、原料の熔け残り、耐火物の混入、結晶の析出は認められなかった。

このようにして、実施例１で得た各光学ガラスを連続式のガラス熔解炉を用いて生産した。なお、上記ガラス熔解炉は公知の構造を有するものである。

（実施例３）
実施例２において作製した各光学ガラスを用いて、公知の方法により、レンズブランクを作製し、レンズブランクを研磨等の公知方法により加工して各種レンズを作製した。

作製した光学レンズは、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ等の各種レンズである。

ガラスが低比重であるため、各レンズとも同等の光学特性、大きさを有するレンズよりも重量が小さく、各種撮像機器、特に省エネ可能という理由等によりオートフォーカス式の撮像機器用として好適である。同様にして、実施例２で作製した各種光学ガラスを用いてプリズムを作製した。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記に例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかる光学ガラスを作製することができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の２つ以上を任意に組み合わせることは、もちろん可能である。

Claims

質量％表示で、
ＳｉＯ_２の含有量が３０～５１％、
ＴｉＯ_２の含有量が２０～４０％、
Ｎａ_２Ｏの含有量が５～２８％、
ＢａＯの含有量が１～２０％、
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＣｓ_２Ｏの合計含有量（Ｒ_２Ｏ）が８～２８％、
ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＰ_２Ｏ_５の合計含有量（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５）に対するＳｉＯ_２の含有量の質量比（ＳｉＯ_２／（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５））が０．９５以上、
Ｒ_２Ｏに対するＳｉＯ_２の含有量の質量比（ＳｉＯ_２／Ｒ_２Ｏ）が１．５～３．２、
ＴｉＯ_２およびＮｂ_２Ｏ_５の合計含有量（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）に対するＳｉＯ_２の含有量とＲ_２Ｏの合計（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）の質量比（（ＳｉＯ_２＋Ｒ_２Ｏ）／（ＴｉＯ _２＋Ｎｂ_２Ｏ_５））が２．６以下、
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２の合計含有量（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２）に対するＴｉＯ_２の含有量の質量比（ＴｉＯ_２／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＺｒＯ_２））が０．９５以上、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量（Ｒ´Ｏ）に対するＣａＯおよびＢａＯの合計含有量（ＣａＯ＋ＢａＯ）の質量比（（ＣａＯ＋ＢａＯ）／Ｒ´Ｏ）が０．９０以上、
Ｒ_２Ｏに対するＮａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの合計含有量の質量比（（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／Ｒ_２Ｏ）が０．９８以上、
である光学ガラス。
Ｒ _２Ｏに対するＳｉＯ _２の含有量の質量比（ＳｉＯ _２／Ｒ _２Ｏ）が３．１以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
Ｒ _２Ｏに対するＳｉＯ _２の含有量の質量比（ＳｉＯ _２／Ｒ _２Ｏ）が３．０以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
屈折率ｎｄが１．６７～１．７７、アッベ数νｄが２６～３３である請求項１～３のいずれかに記載の光学ガラス。
比重が３．４０以下である請求項１～４のいずれかに記載の光学ガラス。
請求項１～５のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。