JPWO2009072335A1 - 光学ガラス、およびそれを用いた精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、高屈折率・低分散性の光学特性を有し、成形温度が低く、耐失透性が高く、成形性に優れ、かつ比重の小さい精密プレス用光学ガラスの提供を目的とする。本発明の光学ガラスは、酸化物基準の質量％表示で、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０％、ＳｉＯ２：０．５〜１２％、Ｌａ２Ｏ３：２５〜５０％、Ｇｄ２Ｏ３：０〜２０％、Ｙ２Ｏ３：０〜２０％、ただし、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３：３５〜６０％、ＺｎＯ：５〜２０％、Ｌｉ２Ｏ：０．２〜３％、ＺｒＯ２：０〜０．５％、Ｔａ２Ｏ５：３〜１８％、ＷＯ３：３〜２０％、の各成分を含有し、かつ、屈折率ｎｄが１．８４〜１．８６、アッベ数νｄが３７〜４２の光学恒数を有し、ガラス転移点（Ｔｇ）が６３０℃以下であることを特徴とする。

Description

本発明は、高屈折率で低分散性の光学ガラス、およびそれを用いた精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子に関する。

近年、高精細かつ小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の普及により、光学系の軽量化・小型化の要求が急速に高まっている。それらの要求に応えるため、高機能性ガラス製非球面レンズを使用した光学設計が主流となっている。特に、高屈折率で低分散特性を示すガラスを使用した大口径の非球面レンズは、光学設計上重要なものとなっている。

高機能性ガラス製非球面レンズは、プレス成形で直接に光学面を形成し、研削・研磨工程を必要としないモールド成形方法で生産される。この成形方法は、ガラス成型予備体（プリフォーム）を高温下で加圧成形している。そのため、プリフォームおよび金型は、高温・高圧の環境下に晒される。そのため、プリフォームのガラス転移温度（Tg）および屈伏点温度（Ts）を低く抑えることが望まれている。

高屈折率で低分散特性を示すガラスとしては、従来、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３を主成分とするガラスが知られているが、一般に成形温度が高いために炭化タングステン（ＷＣ）系の金型母材上に形成されている貴金属系保護膜の寿命が短く成形金型の耐久性が短いという問題点や成形サイクルが長く生産性が低いという問題点があった。

上記問題点を解決するために、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３以外にＬｉ_２Ｏを主成分とするガラスが知られているが、Ｌａ_２Ｏ_３等の希土類元素を多量に含有するために、高屈折率化させようとすると安定なガラスが得られないという問題点があった。

上記問題を解決するために、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｇｄ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｌｉ_２Ｏ−ＺｒＯ_２を主成分とするガラスが特許文献１に提案されているが、実施例中には屈折率が１．７９以上となる高屈折率ガラスの組成は具体的に提示されておらず、加えて成形温度が高いという問題点がある。

さらに、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｌａ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ｌｉ_２Ｏ−ＺｒＯ_２−Ｔａ_２Ｏ_５を主成分としｎ_ｄ＝１．８４以上、アッベ数ν_ｄが３５以上、Ｔｇが６３０℃以下のモールドプレス成形用光学ガラスが特許文献２、３、４に提案されているが、Ｔａ_２Ｏ_５やＧｄ_２Ｏ_３が過剰に含まれており低比重化と高屈折率化、低コスト化という点で問題がある。

特開２００３−２０１１４３号公報 特開２００３−２６７７４８号公報 特開２００６−０１６２９３号公報 特開２００６−０１６２９５号公報

本発明は、高屈折率・低分散性の光学特性を有し、成形温度が低く、耐失透性が高く、成形性に優れ、かつ比重の小さい精密プレス用光学ガラスの提供を目的とする。

この発明の第１態様に係る光学ガラスは、酸化物基準の質量％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：１０〜２０％、ＳｉＯ_２：０．５〜１２％、Ｌａ_２Ｏ_３：２５〜５０％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜２０％、Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、ただし、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３：３５〜６０％、ＺｎＯ：５〜２０％、Ｌｉ_２Ｏ：０．２〜３％、ＺｒＯ_２：０〜０．５％、Ｔａ_２Ｏ_５：３〜１８％、ＷＯ_３：３〜２０％、の各成分を含有し、かつ、屈折率ｎ_ｄが１．８４〜１．８６、アッベ数ν_ｄが３７〜４２の光学恒数を有し、ガラス転移点（Ｔ_ｇ）が６３０℃以下であることを特徴とする。

この発明の第２態様に係る光学ガラスは、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：２０〜４０％、ＳｉＯ_２：１〜３０％、Ｌａ_２Ｏ_３：１０〜２５％、ＺｎＯ：１０〜３５％、Ｔａ_２Ｏ_５：１〜８％、Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜１５％、ＷＯ_３：１〜１５％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜１０％、Ｙ_２Ｏ_３：０〜１５％、ＺｒＯ_２：０〜０．５％の各成分を含有し、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３の含有量が１５〜３０％であり、かつ、屈折率ｎ_ｄが１．８４〜１．８６、アッベ数ν_ｄが３７〜４２、ガラス転移点（Ｔ_ｇ）が６３０℃以下であることを特徴とする。

本発明の光学ガラス（以下、本ガラスという）は、高屈折率で、ｄ線に対する屈折率ｎ_ｄが１．８４〜１．８６であり、アッベ数ν_ｄが３７〜４２である。

また、本ガラスは、比重が５．３４以下と、当該光学恒数領域の硝材としては小さく、光学系の軽量化に寄与することができる。

本ガラスの各成分範囲を設定した理由を以下に説明する。尚、以下の説明において、含有量は組成中に含まれる酸化物の総量を基準とした含有量を表す。

本ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３はガラス骨格を形成し、また液相温度Ｔ_Ｌを低下させる成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３含有量は１０〜２０質量％である。Ｂ_２Ｏ_３含有量が１０質量％未満ではガラス化が困難になり好ましくない。耐失透性の良好なガラスを得るためにはＢ_２Ｏ_３含有量を１０質量％以上とする。Ｂ_２Ｏ_３含有量が１１質量％以上であるとより好ましい、１２質量％以上であるとさらに好ましい。Ｂ_２Ｏ_３含有量が１３質量％以上であると、液相温度が低下するとともに、アッベ数を高くできるため、特に好ましい。

一方、本ガラスでは、Ｂ_２Ｏ_３含有量が２０質量％超では屈折率ｎ_ｄが低くなり、または耐水性等の化学的耐久性が低下するおそれがある。本ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３含有量が２０質量％以下である。屈折率ｎ_ｄを高くしたい場合にはＢ_２Ｏ_３含有量を１９質量％以下とすると好ましく、Ｂ_２Ｏ_３含有量が１８質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＢ_２Ｏ_３の含有量は、モル％で示すと、２０〜４０モル％である。

ここで、モル％表示の含有量の範囲と質量％表示の含有量の範囲とは常に写像の関係を有しているとは限らず、互いに重ならない範囲が存在する場合がある。本発明において、互いに重なり合う範囲が最良の範囲であるが、重ならない範囲であっても本発明の効果を奏するものであることは言うまでもない（以下、他の含有量についても同様である）。

本ガラスにおいて、ＺｎＯはガラスを安定化させ、成形温度および溶解温度を低下させる成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、ＺｎＯ含有量は５〜２０質量％である。ＺｎＯ含有量が、５質量％未満ではガラスが不安定になるか、成形温度が高くなるおそれがある。ＺｎＯ含有量が５質量％以上である。ＺｎＯ含有量が６質量％以上であるとさらに好ましい。一方、本ガラスにおいて、ＺｎＯ含有量が２０質量％を超えると、ガラスの安定性が悪くなり、また化学的耐久性も低下するおそれがある。ＺｎＯ含有量が１９質量％以下であると好ましく、ＺｎＯ含有量が１８質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＺｎＯの含有量は、モル％で示すと、１０〜３５モル％である。

本ガラスにおいて、Ｌａ_２Ｏ_３はｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率（以下、屈折率ｎ_ｄという）を高く、アッベ数ν_ｄを大きくし、かつ化学的耐久性を向上させる成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ｌａ_２Ｏ_３含有量は２５〜５０質量％である。Ｌａ_２Ｏ_３含有量は、２５質量％未満では屈折率ｎ_ｄが低くなりすぎるおそれがある。Ｌａ_２Ｏ_３含有量は２８質量％以上であると好ましく、３０質量％以上であるとさらに好ましい。

一方、Ｌａ_２Ｏ_３含有量が５０質量％を超えるとガラス化しにくくなり成形温度が高くなったり、液相温度Ｔ_Ｌが高くなるおそれがある。Ｌａ_２Ｏ_３含有量が４８質量％以下であると好ましく、４６質量％以下であるとより好ましい。なお、本ガラスにおけるＬａ_２Ｏ_３の含有量は、モル％で示すと、１０〜２５モル％である。

本ガラスにおいて、ＺｒＯ_２は必須成分ではなく、その含有量も０〜０．５質量％に制限される。発明者らは、ＺｒＯ_２含有量が０．５質量％を超えて含有した場合、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が少ないと、Ｌａ_２Ｏ_３の含有比率を大きくすることができず、Ｇｄ_２Ｏ_３を２０質量％以上含有しなければ安定なガラスを得ることができないことを見出した。そして、発明者らは、ＺｒＯ_２を０．５質量％以下とすることにより、希土類成分の中でも式量の大きいＧｄ_２Ｏ_３の含有量ならびに、希少かつ高価な原料であるＴａ_２Ｏ_５を少なくしながらもＬａ_２Ｏ_３の含有比率を大きくすることが可能となることを見出した。

すなわち、ＺｒＯ_２を０．５質量％以下に制限することが、低コストでかつ低比重の高屈折率低分散精密プレス用光学ガラスを得るために重要であるため、ＺｒＯ_２含有量は０〜０．５質量％に制限される。さらに、実質的に含まないことが望ましい。なお、本ガラスにおけるＺｒＯ_２の含有量は、モル％で示すと、０〜０．５モル％である。上述の通り、ＺｒＯ_２の含有量を０．５モル％以下に制限することが、低コストでかつ低比重の高屈折率低分散精密プレス用光学ガラスを得るために重要であるため、ＺｒＯ_２含有量は０〜０．５モル％に制限される。

本ガラスにおいて、Ｇｄ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３と同時に含有させることにより、屈折率ｎ_ｄを高く、アッベ数ν_ｄを大きくし、ガラスの安定性を向上させる成分である。しかしながら、ガドリニウムは、同じ効果を有するランタンと比較すると原子量が大きいため、比重が大きくなることが問題であり、多量に導入することは軽量化には不利となる。そのため、本ガラスにおいて、Ｇｄ_２Ｏ_３含有量は０〜２０質量％に制限される。高屈折率の達成ならびにガラスを安定化させるため、Ｇｄ_２Ｏ_３含有量は１質量％（０．５モル％）以上であると好ましく、Ｇｄ_２Ｏ_３含有量が２質量％（１モル％）以上であるとさらに好ましい。

一方、Ｇｄ_２Ｏ_３含有量が２０質量％（８モル％）を超えると液相温度が高くなったり、ｎ_ｄが低くなるおそれがある。そのため、Ｇｄ_２Ｏ_３含有量は１８質量％（７モル％）以下であると好ましく、１６質量％（６．５モル％）以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＧｄ_２Ｏ_３の含有量は、モル％で示すと、０〜１０モル％である。上述の通り、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は０．５モル％以上であると好ましく、１モル％以上であるとさらに好ましい。また、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は７モル％以下であると好ましく、６．５モル％以下であるとさらに好ましい。

本ガラスにおいて、Ｙ_２Ｏ_３はＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３と同様に屈折率ｎ_ｄを高く、アッベ数ν_ｄを大きくし、化学的耐久性を向上させる成分である。本ガラスにおいて、Ｙ_２Ｏ_３含有量は０〜２０質量％である。Ｙ_２Ｏ_３含有量が１質量％以上であると好ましく、Ｙ_２Ｏ_３含有量が２質量％以上であるとさらに好ましい。一方、Ｙ_２Ｏ_３含有量が２０質量％を超えると、液相温度が高くなったり、ｎ_ｄが低くなるおそれがある。そのため、Ｙ_２Ｏ_３含有量は１２質量％以下であると好ましく、１０質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＹ_２Ｏ_３の含有量は、モル％で示すと、０〜１５モル％である。

本ガラスにおいて、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３含有量の合量は、３５〜６０質量％であると好ましい。合量が３５質量％未満であると、屈折率ｎ_ｄが低くなるか、または化学的耐久性が低くなるおそれがある。前記合量が４０質量％以上であると好ましく、前記合量が４１質量％以上であるとさらに好ましい。前記合量が４３質量％以上であると特に好ましい。一方、合量が６０質量％を超えるとガラス化しにくくなり成形温度が高くなったり、液相温度Ｔ_Ｌが高くなるおそれがある。前記合量が５８質量％以下であると好ましく、前記合量が５５質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３の含有量の合量は、モル％で示すと、１５〜３０モル％である。

本ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏは、ガラスを安定化させ、精密プレス成形温度、溶解温度を低下させる成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏ含有量は０．２〜３質量％である。Ｌｉ_２Ｏ含有量が０．２質量％未満では、成形温度が高くなりすぎるおそれがある。Ｌｉ_２Ｏ含有量が０．３質量％以上であると好ましく、Ｌｉ_２Ｏ含有量が０．５質量％以上であるとさらに好ましい。
一方、Ｌｉ_２Ｏ含有量が３質量％を超えると失透しやすくなり、化学的耐久性の低下や溶解時の成分の揮散が激しくなるおそれがある。Ｌｉ_２Ｏ含有量が２．５質量％以下であると好ましく、Ｌｉ_２Ｏ含有量が２質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＬｉ_２Ｏの含有量は、モル％で示すと、０．５〜１５モル％である。

本ガラスにおいて、Ｔａ_２Ｏ_５はガラスの安定化、屈折率ｎ_ｄの向上、融液からの成形時の失透の抑制をもたらす成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、Ｔａ_２Ｏ_５含有量は３〜１８％質量％である。Ｔａ_２Ｏ_５含有量が、少なすぎると屈折率ｎ_ｄが低くなりすぎたり、液相温度Ｔ_Ｌが高くなりすぎるおそれがある。そのため、Ｔａ_２Ｏ_５含有量は３質量％以上である。Ｔａ_２Ｏ_５含有量が５質量％以上であるとより好ましく、８質量％以上であるとさらに好ましい。一方、Ｔａ_２Ｏ_５含有量が多すぎると成形温度は高く、比重が大きくなる。さらに、Ｔａ_２Ｏ_５は希少元素であり、資源として限られているため多量の使用は望まれない。また、高価な成分であるため、コストアップにもつながる。そのため、Ｔａ_２Ｏ_５含有量は、１８質量％以下である。Ｔａ_２Ｏ_５含有量が、１５質量％以下であるとより好ましく、１３質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＴａ_２Ｏ_５の含有量は、モル％で示すと、１〜８モル％である。

さらに、比重を小さくするという観点から、Ｇｄ_２Ｏ_３とＴａ_２Ｏ_５の含有量の合量を２５質量％以下とするのが好ましく、２３質量％以下とすることがより好ましく、２０質量％以下とすることがさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＧｄ_２Ｏ_３とＴａ_２Ｏ_５の含有量の合量を１２モル％以下とするのが好ましい。

本ガラスにおいて、ＷＯ_３はガラスの安定化、屈折率ｎ_ｄの向上、ならびに高温成形時の失透の抑制に効果的な成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、ＷＯ_３含有量は３〜２０質量％である。ＷＯ_３含有量が３質量％未満では屈折率ｎ_ｄが低くなり、液相温度Ｔ_Ｌが高くなるおそれがある。ＷＯ_３含有量が、４質量％以上であると好ましく、ＷＯ_３含有量が５質量％以上であるとさらに好ましい。一方、ＷＯ_３含有量が２０質量％を超えるとアッベ数ν_ｄが小さくなり、目的とする低分散特性を得られなくなってしまう。そのため、ＷＯ_３含有量は１８質量％以下であると好ましく、ＷＯ_３含有量が１６質量％以下であるとさらに好ましい。なお、本ガラスにおけるＷＯ_３の含有量は、モル％で示すと、１〜１５モル％である。

本ガラスにおいて、ＳｉＯ_２はガラスの安定化および高温成形時の失透の抑制に有効な成分であり、必須成分である。本ガラスにおいて、ＳｉＯ_２含有量は、０．５〜１２質量％である。ＳｉＯ_２含有量が１２質量％を超えると、成形温度が高くなりすぎたり、屈折率ｎ_ｄが低くなりすぎるおそれがある。ＳｉＯ_２含有量が１２質量％以下であると好ましく、１０質量％以下であるとより好ましい。

一方、高温成形時の失透を抑制したり、または粘性を調整したい場合には、ＳｉＯ_２含有量を０．５質量％以上とする。ＳｉＯ_２含有量は１質量％以上であると好ましく、ＳｉＯ_２含有量が２質量％を超えるとより好ましい。なお、本ガラスにおけるＳｉＯ_２の含有量は、モル％で示すと、１〜３０モル％である。

本ガラスにおいて、ＴｉＯ_２は必須成分ではないが、ガラスの安定化、屈折率の向上、高温成形時の失透抑制等のために０〜５質量％含有してもよい。ＴｉＯ_２含有量が５質量％を超えると、アッベ数ν_ｄが小さくなるため目的とする低分散特性を得ることができなくなり、さらには近紫外域における透過率が低下するため光学ガラスとしての特性を損なう可能性がある。そのため、ＴｉＯ_２含有量は３質量％以下であるとより好ましい。なお、本ガラスにおけるＴｉＯ_２の含有量は、モル％で示すと、０〜８モル％である。

本ガラスにおいて、Ｎｂ_２Ｏ_５は必須成分ではないが、ガラスの安定化、屈折率の向上、高温成形時の失透抑制等のために０〜５質量％含有してもよい。Ｎｂ_２Ｏ_５含有量が５質量％を超えると、アッベ数ν_ｄが小さくなりすぎたり、もしくは液相温度が高くなるおそれがある。そのため、Ｎｂ_２Ｏ_５含有量は５質量％以下であると好ましい。なお、本ガラスにおけるＮｂ_２Ｏ_５の含有量は、モル％で示すと、０〜３モル％である。

本ガラスにおいて、Ｙｂ_２Ｏ_３は必須成分ではないが、屈折率ｎ_ｄの向上、あるいは高温成形時の失透の抑制等のために０〜１０質量％含有してもよい。含有量が１０質量％を超えると、ガラスが不安定になったり、成形温度が高くなりすぎたり、さらに比重が大きくなりすぎるおそれがある。そのため、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量は、５質量％以下であると好ましく、さらに含まない方がより好ましい。なお、本ガラスにおいて、Ｙｂ_２Ｏ_３を含有する場合の含有量は８モル％以下であると好ましい。

本ガラスにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２はいずれも必須成分ではないが、ガラスの安定化、あるいは屈折率ｎ_ｄの調整等の目的でそれぞれの成分を０〜１０質量％含有しても良い。Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２の含有量が１０質量％を超えると、アッベ数ν_ｄが低くなりすぎるおそれがある。Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２の含有量が８質量％以下であるとより好ましく、６質量％以下であるとさらに好ましい。また、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２は極めて希少かつ高価な成分であるため、含まないことが望ましい。なお、本ガラスにおけるＡｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２のそれぞれの含有量は、モル％で示すと、０〜８モル％である。

本ガラスにおいて、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯはいずれも必須成分ではないが、ガラスを安定化させる、アッベ数ν_ｄを大きくする、または成形温度を低くする、比重を小さくする等のためにそれぞれ０〜１５質量％含有しても良い。ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯのそれぞれの含有量が１５質量％を超えると、ガラスが不安定になる、または屈折率ｎ_ｄが低くなる等のおそれがある。なお、本ガラスにおいて、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＭｇＯを含有する場合には、それぞれの含有量は３０モル％以下であると好ましい。

本ガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合それら成分の含有量の合計は、好ましくは１０質量％（１０モル％）以下、より好ましくは８質量％（８モル％）以下、さらに好ましくは６質量％（６モル％）または５質量％（５モル％）以下である。なお、その他の成分の含有量の合計は、モル％で示すと、上述の通り、１０モル％以下、より好ましくは８モル％以下、さらに好ましくは６モル％または５モル％以下である。

例えば、清澄等の目的で、本ガラスにＳｂ_２Ｏ_３をたとえば０〜１質量％（０〜１モル％）含有してもよい。なお、このＳｂ_２Ｏ_３の含有量は、モル％で示すと、０〜１モル％である。

また、ガラスをより安定化させる、屈折率ｎ_ｄの調整、比重調整、溶解温度の低下等の目的のために、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２ＯまたはＣｓ_２Ｏの各成分を合量で０〜５質量％含有してもよい。Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２ＯまたはＣｓ_２Ｏの各成分の合量が５質量％を超えると、ガラスが不安定になる、屈折率ｎ_ｄが低くなる、硬度が小さくなる、または化学的耐久性が低下するおそれがある。なお、硬度または化学的耐久性を重視する場合には、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２ＯまたはＣｓ_２Ｏの各成分をいずれも実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、積極的に添加しないということを意味し、他成分に不純物として含有されてしまっているものを排除するものではない（以下、同じ意味である）。なお、本ガラスにおけるＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２ＯまたはＣｓ_２Ｏの各成分の合量は、モル％で示すと、０〜５モル％である。

本ガラスにおいて、上記以外の任意成分としては、それぞれの要求特性に応じて選択することができる。例えば、高屈折率ｎ_ｄと低ガラス転移点Ｔ_ｇを重視する場合には、ＳｎＯを０〜４質量％（０〜４モル％）まで含有してもよい。同様に、高屈折率を重視する場合には、ＴｅＯ_２および／またはＢｉ_２Ｏ_３を単独でまたは合量で０〜６質量％含有してもよい。ＴｅＯ_２および／またはＢｉ_２Ｏ_３の含有量が６質量％を超えるとガラスが不安定になるか、あるいは透過率が著しく低下するおそれがある。ただし、アッベ数ν_ｄを大きくしたい場合には、ＴｅＯ_２またはＢｉ_２Ｏ_３のいずれも実質的に含有しないことが好ましい。なお、本ガラスにおけるＴｅＯ_２および／またはＢｉ_２Ｏ_３の単独量または合量は、モル％で示すと、０〜１０モル％である。

本ガラスにおいては、環境面での負荷を減少させるため、成分として鉛（ＰｂＯ）、ヒ素（Ａｓ_２Ｏ_３）、タリウム（Ｔｌ_２Ｏ）、トリウム（ＴｈＯ_２）、カドミウム（ＣｄＯ）のいずれも実質的に含有しないことが好ましい。また、フッ素を含有すると、熱膨張係数を大きくし、離型性、成形性に悪影響を与えるほか、成分が揮散しやすいことから、ガラスの溶解時に光学ガラスの組成が不均一になりやすく、また、精密モールド成形時には離型膜など金型の耐久性を下げるなどの問題があるため、本ガラスでは、フッ素も実質上含有しないことが好ましい。

本ガラスにおいては、着色の防止等の理由により、Ｆｅ_２Ｏ_３を代表とする遷移金属化合物（ただし、ＴｉＯ_２を除く）を実質的に含有しないことが好ましい。たとえ原料から不可避的に混入した場合でも、本ガラスにおいて遷移金属化合物の総含有量は０．０１質量％以下とすることが好ましい。

本ガラスの光学特性としては、屈折率ｎ_ｄが１．８４〜１．８６であることが好ましい。屈折率ｎ_ｄが１．８４以上であると、レンズの小型化、薄型化に適するため好ましい。屈折率ｎ_ｄが１．８４５以上であるとより好ましい。一方、本ガラスの屈折率ｎ_ｄが１．８６を超えるとアッベ数が小さくなりすぎ、またその他の熱物性に悪影響を及ぼすため好ましくない。本ガラスの屈折率ｎ_ｄとしては１．８５５以下であるとさらに好ましい。本ガラスのアッベ数ν_ｄは、３７〜４２であると好ましい。アッベ数ν_ｄが３７以上であると、ガラスが低分散特性のため好ましい。また、アッベ数ν_ｄは、４２以下であると、ガラスの耐失透性が良好となり好ましい。

本ガラスのガラス転移温度Ｔ_ｇは６３０℃以下である。ガラス転移温度Ｔ_ｇが６３０℃以下であれば、精密プレス成形時に金型の劣化が生じにくいため好ましい。ガラス転移温度Ｔ_ｇが、６２５℃以下であるとより好ましく、６２０℃以下であることがさらに好ましく、６００℃以下であると特に好ましい。

本ガラスの比重は、５．３４以下であることが好ましい。５．３４を超えると、光学素子として、例えば光学レンズとして使用した際、光学系の質量が大きくなりすぎ、レンズの駆動系に負担がかかる可能性がある。そのため、比重は５．３４以下であることが望ましく、比重が５．３２以下であるとより好ましい。比重が５．２４以下であるとさらに好ましい。

本ガラスの液相温度Ｔ_Ｌは、１２００℃以下であると好ましい。液相温度Ｔ_Ｌが、１２００℃を超えると高温成形時に被成形物が失透しやすくなったり、高温成形の受け型として用いられるカーボンや耐熱合金が劣化するため好ましくない。本ガラスの液相温度Ｔ_Ｌが、１１８０℃以下であるとより好ましく、１１５０℃以下であるとさらに好ましい。なお、液相温度Ｔ_Ｌは、その温度に１時間保持した場合に、ガラス融液から結晶が生成しない最高温度として定義される。

本ガラスのプリフォーム製造法としては、溶融ガラスをタンクに敷設したノズル先端から流出させ、所望の質量の塊（ゴブ）とし、それを金型上に窒素ガスにて浮上させながら受けて楕円・球状等のプリフォームとする方法が一例として挙げられるが、これに限定されるものではない。本ガラスは、上記のような特性を有するため、光学設計がしやすく、光学素子、特には、デジタルカメラ等に用いられるガラスモールド非球面レンズに好適である。

以下、本発明の具体的な態様を実施例（例１〜例１７）により説明するが、本発明はこれらに限定されない。

原料調製法としては、表に示す組成のガラスが得られるように下記原料を調合して白金製るつぼに入れ、１２５０〜１３５０℃で２時間溶解した。この際白金製スターラにより０．５時間撹拌して溶融ガラスを均質化した。均質化された溶融ガラスは流し出して板状に成形後、Ｔ_ｇ＋１０℃の温度で４時間保持後、−１℃／ｍｉｎの冷却速度で室温まで徐冷した。

原料としては、ホウ酸、酸化アルミニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムは、関東化学社製の特級試薬を使用した。酸化ランタン、および酸化ガドリニウムは信越化学工業社製の純度９９．９％の試薬を使用した。酸化タンタル、二酸化珪素、酸化タングステン、酸化ニオブは、高純度化学研究所社製の純度９９．９％以上の試薬を使用した。

得られたガラスについて、波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）における屈折率ｎ_ｄ、波長６５６．３ｎｍ（Ｃ線）における屈折率ｎ_Ｃ、波長４８６．１ｎｍ（Ｆ線）における屈折率ｎ_Ｆ、アッベ数ν_ｄ、ガラス転移点Ｔ_ｇ（単位：℃）、屈伏点Ａｔ（単位：℃）、液相温度Ｔ_Ｌ（単位：℃）および比重ｄを測定した。これらの測定法を以下に述べる。

熱的特性（ガラス転移点Ｔ_ｇ、屈伏点Ａｔ）：直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状に加工したサンプルを、熱機械分析装置（ブルカーエイエックスエス社製、商品名：ＴＤ５０００ＳＡ）を用いて５℃／分の昇温速度で測定した。

光学恒数（屈折率ｎ_ｄ、アッベ数ν_ｄ）：一辺が２０ｍｍ、厚みが１０ｍｍの直方体形状に加工したサンプルを、精密屈折率計（カルニュー光学社製、商品名：ＫＰＲ−２）を用いて測定した。アッベ数ν_ｄは、計算式｛（ｎ_ｄ−１）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）｝により求めた。

液相温度Ｔ_Ｌ：１辺が１０ｍｍの立方体形状に加工したガラスを白金製の皿に載せ、一定温度に設定した電気炉内で１時間静置した後に取り出したものを１００倍の光学顕微鏡で観察し、結晶の析出が見られない最高温度を液相温度Ｔ_Ｌとした。

比重ｄ：約２０ｇ程度となるように切り出したガラスを、（株）島津製比重測定器ＳＧＭ３００Ｐを用いて、水を用いたアルキメデス法により測定した。

以下、測定および算出結果を表に示す。表１〜表３は本発明の実施例を質量％で表記したものであり、表４〜表６は本発明の実施例をモル％で表記したものである。尚、以下の表において、「Ｌａ＋Ｇｄ＋Ｙ」はＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３の合量を表し、「Ｇｄ＋Ｔａ」はＧｄ_２Ｏ_３とＴａ_２Ｏ_５の合量を表す。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2007年12月6日出願の日本特許出願2007−316425に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

デジタルカメラ等の光学系に用いられる光学素子として好適な光学ガラスを提供できる。

Claims (6)

1. 酸化物基準の質量％表示で、Ｂ_２Ｏ_３：１０〜２０％、ＳｉＯ_２：０．５〜１２％、Ｌａ_２Ｏ_３：２５〜５０％、Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜２０％、Ｙ_２Ｏ_３：０〜２０％、ただし、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３：３５〜６０％、ＺｎＯ：５〜２０％、Ｌｉ_２Ｏ：０．２〜３％、ＺｒＯ_２：０〜０．５％、Ｔａ_２Ｏ_５：３〜１８％、ＷＯ_３：３〜２０％、の各成分を含有し、かつ、屈折率ｎ_ｄが１．８４〜１．８６、アッベ数ν_ｄが３７〜４２の光学恒数を有し、ガラス転移点（Ｔ_ｇ）が６３０℃以下である光学ガラス。
2. Ｇｄ_２Ｏ_３とＴａ_２Ｏ_５の合計量が、酸化物基準の質量％表示で２５％以下である請求項１に記載の光学ガラス。
3. 比重が５．３４以下である請求項１から２に記載の光学ガラス。
4. 請求項１〜３のいずれか記載の光学ガラスからなる精密プレス成形用プリフォーム。
5. 請求項１〜３のいずれか記載の光学ガラスを精密プレス成形することによって得られる光学素子。
6. 酸化物基準のモル％表示で、
   Ｂ_２Ｏ_３：２０〜４０％、
   ＳｉＯ_２：１〜３０％、
   Ｌａ_２Ｏ_３：１０〜２５％、
   ＺｎＯ：１０〜３５％、
   Ｔａ_２Ｏ_５：１〜８％、
   Ｌｉ_２Ｏ：０．５〜１５％、
   ＷＯ_３：１〜１５％、
   Ｇｄ_２Ｏ_３：０〜１０％、
   Ｙ_２Ｏ_３：０〜１５％、
   ＺｒＯ_２：０〜０．５％の各成分を含有し、
   Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３の含有量が１５〜３０％であり、かつ、
   屈折率ｎ_ｄが１．８４〜１．８６、
   アッベ数ν_ｄが３７〜４２、
   ガラス転移点（Ｔ_ｇ）が６３０℃以下であることを特徴とする光学ガラス。