JP5727719B2 - 光学ガラス及び光ファイバ用コア材 - Google Patents
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Description
本発明は、光学ガラス及び光ファイバ用コア材に関する。
光線透過率が優れた光学ガラスは、近年様々な装置に組み込まれて用いられている。特にこれらの光学ガラスは、ライトガイドや、イメージガイド、工業用内視鏡として用いられる多成分系ガラスファイバのコア部に用いられたり、半導体の露光装置に使用されるｉ線用のガラスレンズ（（株）オハラ発行のｉ線用カタログ参照）に用いられたりする。
このうち多成分系ガラスファイバでは、光の伝達量を増やす為、コア部には屈折率（ｎｄ）が高い材料を用いるとともに、クラッド部分には屈折率が低い材料を用いて開口数を上げる必要がある。また、光ファイバは伝送経路を長くして使用されることも多く、透過率が悪くなると伝送損失が大きくなる為、可視域全体で透過率が良いことも重要である。
多成分系ガラスファイバのコア部に用いられる光学ガラスとして、特許文献１に、質量％でＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３が３４〜４９％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが６〜１３％、ＢａＯが１０〜３０％、ＺｎＯが６〜１６％、Ｌａ２Ｏ３＋ＺｒＯ２が１〜１５％、ＰｂＯが０〜２０％である光学ガラスが開示されている。
しかしながら、特にライトガイドや工業用内視鏡の分野で、ガラスにＸ線が照射された後で、ガラスに光を透過させて伝送させる用途が検討されている。Ｘ線の照射されたガラスは光線透過率が低下するため、光が透過し難くなる。
ここで、ガラスが鉛を含有している場合、Ｘ線の照射によって透過率が低下しても、ある一定量の光源光を照射すると透過率が回復するが、ガラスに環境汚染物質である鉛が含まれる問題がある。一方で、ガラスが鉛を含有しない場合、ひとたびＸ線の照射によって透過率が低下すると、光源光を照射しても透過率が回復し難いため、光を伝送する上での障害になる問題がある。
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、環境汚染物質である鉛を含有しなくとも、Ｘ線が照射された後にも光の伝送に好ましく用いることができ、且つ高い屈折率を有する光学ガラス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、鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ２成分を必須成分として所定の範囲で含有し、且つＬａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５からなる群より選択される１種以上を必須成分として含有することにより、屈折率（ｎｄ）が高められながらも、Ｘ線が照射された後で光源光を照射させた際における透過光量の回復率が大きくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分を１．０％以上６０．０％以下含有し、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５からなる群より選択される１種以上を必須成分として含有し、１．５０以上の屈折率（ｎｄ）を有し、線量２．５ＧｙのＸ線を照射した後のガラスにキセノンランプの光を１１時間照射したときの光量回復率が４５％以上である光学ガラス。
（２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分の含有量が５０．０％以下である（１）記載の光学ガラス。
（３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％、
の各成分を含有する（１）又は（２）記載の光学ガラス。
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Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％、
の各成分を含有する（１）又は（２）記載の光学ガラス。
（４） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群から選択される１種以上の含有量の質量和が１．０％以上３０．０％以下である（１）から（３）のいずれか記載の光学ガラス。
（５） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＬａ２Ｏ３成分を４．０より多く含有する（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。
（６） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（５）のいずれか記載の光学ガラス。
（７） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＬｉ２Ｏ成分の含有量が５．０％以下である（６）記載の光学ガラス。
（８） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、Ｒｎは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上である）の質量和が２０．０％以下である（６）又は（７）記載の光学ガラス。
（９） 酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．１％以上２０．０％以下である（６）から（８）のいずれか記載の光学ガラス。
（１０） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４０．０％、及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜４０．０％、及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（９）のいずれか記載の光学ガラス。
（１１） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選択される１種以上である）の質量和が５０．０％以下である（１０）記載の光学ガラス。
（１２） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＢａＯ成分の含有量が２８．０％未満である（１０）又は（１１）記載の光学ガラス。
（１３） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１２）のいずれか記載の光学ガラス。
（１４） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１３）のいずれか記載の光学ガラス。
（１５） 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３成分（式中、Ｌｎは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選択される１種以上である）の質量和が２０．０％以下である（１４）記載の光学ガラス。
（１６） 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＧｅＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラス。
ＧｅＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する（１）から（１５）のいずれか記載の光学ガラス。
（１７） 実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない（１）から（１６）のいずれか記載の光学ガラス。
（１８） ３９５〜４００ｎｍでの内部透過率が０．９９５０以上である（１）から（１７）のいずれか記載の光学ガラス。
（１９） １．６０以上２．００以下の屈折率（ｎｄ）を有する（１）から（１８）のいずれか記載の光学ガラス。
（２０） （１）から（１９）のいずれか記載の光学ガラスよりなる光ファイバ用コア材。
本発明によれば、ＳｉＯ２成分を必須成分として所定の範囲で含有し、且つＬａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５からなる群より選択される１種以上を必須成分として含有することにより、屈折率（ｎｄ）が高められながらも、Ｘ線が照射された後で光源光を照射させた際における透過光量の回復率が大きくなる。そのため、環境汚染物質である鉛を含有しなくとも、Ｘ線が照射された後にも光の伝送に好ましく用いることができ、且つ高い屈折率を有する光学ガラスを提供できる。
本発明の光学ガラスは、酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分を１．０％以上６０．０％以下含有し、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分及びＴａ２Ｏ５からなる群より選択される１種以上を必須成分として含有する。ＳｉＯ２成分を必須成分として所定の範囲で含有し、且つＬａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５からなる群より選択される１種以上を必須成分として含有することにより、屈折率（ｎｄ）が高められながらも、Ｘ線が照射された後で光源光を照射させた際における透過光量の回復率が大きくなる。このため、環境汚染物質である鉛を含有しなくとも、線量２．５ＧｙのＸ線を照射した後のガラスにキセノンランプの光を１１時間照射したときの光量回復率が４５％以上であり、且つ１．５０以上の高い屈折率を有する光学ガラスと、これを用いた光ファイバ用コア材を得ることができる。
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。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、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、金属弗化物等が溶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。
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。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、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、金属弗化物等が溶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＞
ＳｉＯ２成分は、ガラス形成成分であり、ガラス形成時における耐失透性を高め、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分であり、且つ、光源光を照射した際の、ガラスを透過する光量の回復能力を高める成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有率を１．０％以上にすることで、光源光を照射した際の、ガラスを透過する光量の回復能力が高められるため、ガラスをＸ線が照射される用途に好ましく用いることができる。一方で、ＳｉＯ２成分の含有率を６０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑制しつつ、低いガラス転移点（Ｔｇ）を確保することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは２０．０％、最も好ましくは２５．０％を下限とし、好ましくは６０．０％、より好ましくは５０．０％、最も好ましくは４５．０％を上限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
ＳｉＯ２成分は、ガラス形成成分であり、ガラス形成時における耐失透性を高め、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分であり、且つ、光源光を照射した際の、ガラスを透過する光量の回復能力を高める成分である。特に、ＳｉＯ２成分の含有率を１．０％以上にすることで、光源光を照射した際の、ガラスを透過する光量の回復能力が高められるため、ガラスをＸ線が照射される用途に好ましく用いることができる。一方で、ＳｉＯ２成分の含有率を６０．０％以下にすることで、屈折率の低下を抑制しつつ、低いガラス転移点（Ｔｇ）を確保することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｉＯ２成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは２０．０％、最も好ましくは２５．０％を下限とし、好ましくは６０．０％、より好ましくは５０．０％、最も好ましくは４５．０％を上限とする。ＳｉＯ２成分は、原料として例えばＳｉＯ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｌａ２Ｏ３成分は、ガラスの屈折率を高め、且つ硬度やヤング率等の特性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｌａ２Ｏ３成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの分散の低下を抑制し、且つガラス形成時における耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。なお、Ｌａ２Ｏ３成分は含有しなくとも技術的に不利益はないが、Ｌａ２Ｏ３成分を０％より多く含有することで、所望の屈折率と、光源光を照射した際における透過光量の回復能力と、を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬａ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは０％を超え、より好ましくは１．０％を超え、最も好ましくは４．０％を超える。Ｌａ２Ｏ３成分は、原料として例えばＬａ２Ｏ３、Ｌａ（ＮＯ３）３・ＸＨ２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いてガラス内に含有することができる。
ＺｒＯ２成分は、ガラス形成時における失透を低減し、ガラスの屈折率を高め、且つ光源光を照射した際の透過光量の回復能力を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｒＯ２成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラス形成時における耐失透性を高め、ガラスをより低温で溶解し易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｒＯ２成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１３．０％を上限とする。ＺｒＯ２成分は、原料として例えばＺｒＯ２、ＺｒＦ４等を用いてガラス内に含有することができる。
ＴｉＯ２成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの分散を大きくする成分である。特に、ＴｉＯ２成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ガラスの着色を特に低減し、波長４００ｎｍ近傍におけるガラスの内部透過率を特に高められる観点では、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴｉＯ２成分の含有率は、好ましくは８．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。ＴｉＯ２成分は、原料として例えばＴｉＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｎｂ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高めるとともに、ガラスの分散を大きくする成分である。特に、Ｎｂ２Ｏ５成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮｂ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。Ｎｂ２Ｏ５成分は、原料として例えばＮｂ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｔａ２Ｏ５成分は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの耐失透性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｔａ２Ｏ５成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラス形成時における耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＴａ２Ｏ５成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。Ｔａ２Ｏ５成分は、原料として例えばＴａ２Ｏ５等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスは、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群から選択される１種以上の含有量の質量和が１．０％以上３０．０％以下であることが好ましい。この質量和を１．０％以上にすることで、所望の高屈折率が得られ易くなるため、所望のガラスファイバの光伝達量を得易くすることができる。一方、この質量和を３０．０％以下にすることで、ガラス形成時における耐失透性を高めることができる。ここで特に、上記質量和をＬａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群から選択される１種以上の含有量の質量和とすることで、ガラスの着色をより低減し、ガラスにより高い透過率を与えることができる。また、上記質量和をＬａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分及びＮｂ２Ｏ５成分からなる群から選択される１種以上の含有量の質量和とすることで、ガラスの光源光を照射した際の透過光量の回復能力をより高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対する、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群から選択される１種以上の含有量の質量和は、好ましくは１．０％、より好ましくは３．０％、最も好ましくは５．０％を下限とし、好ましくは３０．０％、より好ましくは２５．０％、さらに好ましくは２０．０％、最も好ましくは１８．０％を上限とする。
Ｌｉ２Ｏ成分は、低いガラス転移点（Ｔｇ）を確保し、ガラスの溶融性を向上する成分である。ここで、Ｌｉ２Ｏ成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性及び機械的強度を高めることができ、且つ、ガラスの平均線膨張係数の必要以上の上昇を抑えてコア−クラッド構造の光ファイバを形成し易くできる。特に、Ｌｉ２Ｏ成分の含有率を５．０％以下にすることで、光源光を照射した際の透過光量の回復能力の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｉ２Ｏ成分の含有率は、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％、最も好ましくは３．０％を上限とする。Ｌｉ２Ｏ成分は、原料として例えばＬｉ２ＣＯ３、ＬｉＮＯ３、ＬｉＦ等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｎａ２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を低下してガラスの溶融性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｎａ２Ｏ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、プレス成形時におけるガラスの失透を低減しつつ、ガラスの平均線膨張係数の必要以上の上昇を抑えてコア−クラッド構造の光ファイバを形成し易くできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。本発明において、Ｎａ２Ｏ成分は含有しなくとも技術的な不利益はないが、Ｎａ２Ｏ成分の含有率を０％より多くすることで、光源光を照射した際の透過光量の回復能力をより高めることができる。また、特にＳｉＯ２成分を含有する本発明のガラスでは、ガラスの平均線膨張係数が高められるため、コア−クラッド構造の光ファイバを形成し易くできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＮａ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは０％を超え、より好ましくは１．０％、最も好ましくは４．０％を下限とする。Ｎａ２Ｏ成分は、原料として例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｋ２Ｏ成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を低下してガラスの溶融性を向上させる成分であり、且つ、光源光を照射した際の、ガラスを透過する光量の回復能力を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＳｉＯ２成分を含有する本発明のガラスでは、ガラスの平均線膨張係数を高める成分でもある。ここで、Ｋ２Ｏ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、プレス成形時におけるガラスの失透を低減することができる。また、ガラスの平均線膨張係数の上昇を抑えてコア−クラッド構造の光ファイバを形成し易くできる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＫ２Ｏ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｋ２Ｏ成分は、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することができる。
本発明の光学ガラスは、Ｒｎ２Ｏ（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群より選択される１種以上）成分の質量和が２０．０％以下であることが好ましい。この質量和を２０．０％以下にすることで、ガラスの安定性を高め、ガラスの失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分の質量和は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスは、Ｒｎ２Ｏ成分を含有しなくとも所望の物性を有する光学ガラスを得ることは可能であるが、Ｒｎ２Ｏ成分の質量和を０％より多くすることで、低いガラス転移点（Ｔｇ）を得易くし、ガラスの溶融性を向上することができる。ここで特に、上記ＲｎをＮａ及びＫからなる群から選択される１種以上とした上で、この質量和を１．０％以上にすることで、光源光を照射した際におけるガラスの透過光量の回復能力をより高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分の質量和は、好ましくは０％を超え、より好ましくは１．０％、最も好ましくは４．０％を下限とする。
特に、本発明の光学ガラスは、質量和（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．１％以上２０．０％以下であることが好ましい。特に、質量和（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を０．１％以上とすることにより、光源光を照射した際の透過光量の回復能力の低下を抑えながらも、低いガラス転移点（Ｔｇ）を得易くし、且つガラスの溶融性を向上することができる。一方、質量和（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を２０．０％以下とすることにより、ガラスの安定性を高め、ガラスの失透を低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量和（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は、好ましくは０．１％、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは２．０％、最も好ましくは４．０％を下限とし、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。
ＭｇＯ成分は、ガラスの耐失透性を向上し、且つガラスの溶融時の粘性を低下させる成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＭｇＯ成分の含有率を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＭｇＯ成分の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＭｇＯ成分は、原料として例えばＭｇＣＯ３、ＭｇＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＣａＯ成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの光学恒数を調整する成分であり、且つ、溶融温度におけるガラスの粘度を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＣａＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めつつ、光源光を照射した際におけるガラスの透過光量の回復能力の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＣａＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、さらに好ましくは７．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。ＣａＯ成分は、原料として例えばＣａＣＯ３、ＣａＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＳｒＯ成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの光学恒数を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＳｒＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｒＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは８．０％を上限とする。ＳｒＯ成分は、原料として例えばＳｒ（ＮＯ３）２、ＳｒＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＢａＯ成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、ガラスの光学恒数を調整する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。ここで、ＢａＯ成分の含有率を４０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めつつ、光源光を照射した際におけるガラスの透過光量の回復能力の低下を抑えることができる。この効果は、ＢａＯ成分の含有率を２８．０％未満にしたときに、より顕著である。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢａＯ成分の含有率は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％を上限とし、さらに好ましくは２８．０％未満、最も好ましくは２４．０％を上限とする。ＢａＯ成分は、原料として例えばＢａＣＯ３、Ｂａ（ＮＯ３）２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＺｎＯ成分は、ガラスの溶融性及び耐失透性を向上し、屈折率を高める成分であり、且つ、ガラスの平均線膨張係数を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＺｎＯ成分の含有率を２０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、最も好ましくは１２．０％を上限とする。ここで、ＺｎＯ成分を含有しなくとも技術的な不利益はないが、ＺｎＯ成分の含有率を０％より多くすることで、光源光を照射した際におけるガラスの透過光量の回復能力をより高めることができる。また、ガラスの溶融時の粘度が小さくなるため、ガラスの溶融温度を低下させて炉材等の溶融ガラス中への溶存の低減を図ることが可能になり、ひいてはガラスの透過率をより高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＺｎＯ成分の含有率は、好ましくは０％を超え、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは３．０％、最も好ましくは５．０％を下限とする。ＺｎＯ成分は、原料として例えばＺｎＯ、ＺｎＦ２等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスは、ＲＯ（式中、ＲはＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）成分の質量和が５０．０％以下であることが好ましい。この質量和を５０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分の質量和は、好ましくは５０．０％、より好ましくは４０．０％、最も好ましくは３５．０％を上限とする。なお、本発明の光学ガラスは、ＲＯ成分を含有しなくとも所望の物性を有する光学ガラスを得ることは可能であるが、ＲＯ成分の質量和を１．０％以上にすることで、ガラスの安定性を高めて失透を抑えつつ、所望のガラスの光学特性を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分の含有率の合計は、好ましくは１．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは１０．０％、最も好ましくは２０．０％を下限とする。
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性の低下を抑制しつつ、ガラス転移点（Ｔｇ）を低くする成分であり、且つ、ガラスの平均線膨張係数を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。ここで、Ｂ２Ｏ３成分の含有率を１５．０％以下、特に好ましくは１０．０％以下にすることで、光源光を照射した際におけるガラスの透過光量の回復能力の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＢ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％を上限とし、さらに好ましくは５．０％未満とし、最も好ましくは３．０％を上限とする。Ｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＨ３ＢＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ、ＢＰＯ４等を用いてガラス内に含有することができる。
Ａｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの溶融時の粘度を小さくする成分であり、且つ、ガラスの平均線膨張係数を小さくする成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ａｌ２Ｏ３成分の含有率を３．０％以下にすることで、光源光を照射した際における透過光量の回復能力の低下を抑えることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＡｌ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは３．０％、より好ましくは２．０％、最も好ましくは１．０％を上限とする。Ａｌ２Ｏ３成分は、原料として例えばＡｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＦ３等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分及びＬｕ２Ｏ３成分は、高屈折率を実現し、且つ硬度やヤング率等の特性を向上する成分である。特に、Ｇｄ２Ｏ３成分の含有量を１５．０％以下にすること、若しくはＹ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分及びＬｕ２Ｏ３成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの分散の低下を抑制し、ガラス形成時における耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｄ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。また、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＹ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分及びＬｕ２Ｏ３成分の各々の含有率は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｙｂ２Ｏ３成分及びＬｕ２Ｏ３成分は、原料として例えばＧｄ２Ｏ３、ＧｄＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３等を用いてガラス内に含有することができる。
本発明の光学ガラスは、Ｌｎ２Ｏ３成分（ＬｎはＬａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される１種以上）の質量和が１５．０％以下であることが好ましい。この質量和を１５．０％以下にすることで、ガラスの分散の低下を抑制し、ガラス形成時における耐失透性を高めることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３成分の質量和は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。なお、Ｌｎ２Ｏ３成分はいずれも含有しなくても所望のガラスを得ることが可能であるが、Ｌｎ２Ｏ３成分を０％より多く含有することで、所望の高屈折率や高い機械的強度を得易くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３成分の質量和は、好ましくは０％より多くし、より好ましくは１．０％、最も好ましくは３．０％を下限とする。
ＧｅＯ２成分は、ガラスの屈折率を高める成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＧｅＯ２成分の含有率を１５．０％以下にすることで、ガラスの溶融性の低下を抑えることができる。また、高価なＧｅＯ２成分の使用量が減少するため、ガラスの材料コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＧｅＯ２成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＧｅＯ２成分は、原料として例えばＧｅＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
ＷＯ３成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げ、ガラスのプレス成形性を向上する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、ＷＯ３成分の含有率を１５．０％以下にすることで、高価なＷＯ３成分の使用量が減るとともに、ガラスがより低温で溶解し易くなるため、ガラスの生産コストを低減することができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＷＯ３成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１２．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。ＷＯ３成分は、原料として例えばＷＯ３等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｂｉ２Ｏ３成分及びＴｅＯ２成分は、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げ、ガラスの屈折率を高める成分である。特に、Ｂｉ２Ｏ３成分及びＴｅＯ２成分の各々の含有量を１５．０％以下にすることで、これらの成分のプレス成形時の揮発が低減されることで、ガラスの表面へのクモリを低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するこれらの成分の含有率は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１０．０％、最も好ましくは５．０％を上限とする。Ｂｉ２Ｏ３成分及びＴｅＯ２成分は、原料として例えばＢｉ２Ｏ３、ＴｅＯ２等を用いてガラス内に含有することができる。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラスの脱泡を促進し、ガラスを清澄する成分であり、本発明の光学ガラス中の任意成分である。特に、Ｓｂ２Ｏ３成分の含有率を１．０％以下にすることで、ガラス溶融時における過度の発泡を生じ難くすることができ、Ｓｂ２Ｏ３成分が溶解設備（特にＰｔ等の貴金属）と合金化し難くすることができる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するＳｂ２Ｏ３成分の含有率は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．８％、最も好ましくは０．５％を上限とする。特に、光学ガラスの環境上の影響を重視する場合には、Ｓｂ２Ｏ３成分を含有しないことが好ましい。Ｓｂ２Ｏ３成分は、原料として例えばＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｈ２Ｓｂ２Ｏ７・５Ｈ２Ｏ等を用いてガラス内に含有することができる。
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ２Ｏ３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。
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。
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、添加することができる。
また、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、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、ＰｂＯ等の鉛化合物及びＡｓ２Ｏ３等のヒ素化合物、並びに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、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、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、及び廃棄することができる。
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。
ＳｉＯ２成分 １．０〜７５．０ｍｏｌ％
並びに
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜１０．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜１２．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜６．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜４．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜０．３ｍｏｌ％
ＳｉＯ２成分 １．０〜７５．０ｍｏｌ％
並びに
Ｌａ２Ｏ３成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＺｒＯ２成分 ０〜１０．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＴｉＯ２成分 ０〜１２．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜６．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｎａ２Ｏ成分 ０〜３０．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｋ２Ｏ成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＭｇＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＢａＯ成分 ０〜２０．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＺｎＯ成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜１５．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜４．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＧｅＯ２成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜３．０ｍｏｌ％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜７．０ｍｏｌ％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜０．３ｍｏｌ％
［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、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶解してカレットを作製する。作製したカレットを、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８００〜１２００℃の温度範囲で１〜１２時間溶融し、攪拌均質化してから所望の形状に成形して徐冷することにより作製される。
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、作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶解してカレットを作製する。作製したカレットを、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８００〜１２００℃の温度範囲で１〜１２時間溶融し、攪拌均質化してから所望の形状に成形して徐冷することにより作製される。
特に、上記の手順により作製された光学ガラスを、光ファイバのコア材として使用する場合は、上記の手順により作製されたカレットを、クラッド材とともに公知の方法を使用して紡糸する。
［物性］
本発明の光学ガラスは、Ｘ線を照射した後における光量回復率が大きいことが好ましい。より具体的には、線量２．５ＧｙのＸ線を照射した後のガラスにキセノンランプからの光源光を１１時間照射した場合の、Ｘ線照射直後の透過光の光量からの光量回復率が、Ｘ線照射前のガラスの光量を１００％としたときに、４５％以上であることが好ましい。これにより、Ｘ線が照射されて透過光が減少しても、光源光を照射させることで光線透過率が回復して伝送される光の損失が低減されるため、特にＸ線が照射されうる環境下での光伝送の用途に好ましく用いることができる。従って、本発明の光学ガラスは、Ｘ線照射後のガラスに光源光を所定時間照射したときの光量回復率が、好ましくは４５％、より好ましくは５０％、最も好ましくは５５％を下限とする。
本発明の光学ガラスは、Ｘ線を照射した後における光量回復率が大きいことが好ましい。より具体的には、線量２．５ＧｙのＸ線を照射した後のガラスにキセノンランプからの光源光を１１時間照射した場合の、Ｘ線照射直後の透過光の光量からの光量回復率が、Ｘ線照射前のガラスの光量を１００％としたときに、４５％以上であることが好ましい。これにより、Ｘ線が照射されて透過光が減少しても、光源光を照射させることで光線透過率が回復して伝送される光の損失が低減されるため、特にＸ線が照射されうる環境下での光伝送の用途に好ましく用いることができる。従って、本発明の光学ガラスは、Ｘ線照射後のガラスに光源光を所定時間照射したときの光量回復率が、好ましくは４５％、より好ましくは５０％、最も好ましくは５５％を下限とする。
また、本発明の光学ガラスは、所望の屈折率（ｎｄ）を有することが好ましい。特に、本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．５０、より好ましくは１．６０、最も好ましくは１．６３を下限とする。これにより、光学ガラスの開口数が高められるため、ガラスファイバを伝達する光の光量を増加させることができる。なお、本発明の光学ガラスは、屈折率が高いガラスであるほど光ファイバ用コア材として優れたガラスとなるため、その屈折率の上限は特に限定されないが、例えば２．００以下、具体的には１．９０以下、より具体的には１．８０以下であることが多い。
また、本発明の光学ガラスは、できるだけ高い光線透過率を必要とする。特に４００ｎｍ近辺、より具体的には３９５〜４００ｎｍの波長範囲における内部透過率が０．９９５０以上であることが好ましく、０．９９７０以上であることがより好ましく、０．９９８０以上であることが最も好ましい。これにより、光学ガラスを透過する短波長領域の光の損失がより小さくなる。そのため、この光学ガラスから光ファイバを形成したときに、光ファイバの伝送効率をより高めることができる。なお、本明細書中において、３９５〜４００ｎｍでの内部透過率とは、３９５〜４００ｎｍの各波長における内部透過率の最低値を意味する。
また、本発明の光学ガラスは、平均線膨張係数（α）が所定の範囲内であることが好ましい。特に、本発明の光学ガラスは、好ましくは１１０×１０−７Ｋ−１以下、より好ましくは１０８×１０−７Ｋ−１以下、最も好ましくは１０５×１０−７Ｋ−１以下の平均線膨張係数（α）を有することが好ましい。これにより、光学ガラスを光ファイバ用コア材として用いた場合、クラッド材との平均線膨張係数の差異が低減される。そのため、これらコア材及びクラッド材を組み合わせた際の熱応力を低減し、所望の形状のコア−クラッド構造の光ファイバを得ることができる。なお、本発明の光学ガラスの平均線膨張係数（α）は特に限定されないが、好ましくは８５×１０−７Ｋ−１以上、より好ましくは８８×１０−７Ｋ−１以上、最も好ましくは９０×１０−７Ｋ−１以上の平均線膨張係数（α）を有するようにしてもよい。これにより、光学ガラスを光ファイバ用コア材として用いた場合、屈折率が低くＳｉＯ２成分やＢ２Ｏ３成分等のガラス形成成分が多く含まれていることが多いクラッド材よりも、平均線膨張係数が適度に高められる。そのため、これらコア材及びクラッド材により形成されるコア−クラッド構造の光ファイバの曲げ強度を高めることができる。
［光ファイバ用コア材］
本発明の光学ガラスは、特に光ファイバ用コア材として用いることにより、コア材の内部を透過する光の比率が高くなるため、より光伝送損失が少ない光ファイバ用コア材を提供することができる。ここで、本発明の光学ガラスから光ファイバを作製するには、粗溶解したカレットを用いて、二重坩堝法等の公知の方法を使用することができる。
本発明の光学ガラスは、特に光ファイバ用コア材として用いることにより、コア材の内部を透過する光の比率が高くなるため、より光伝送損失が少ない光ファイバ用コア材を提供することができる。ここで、本発明の光学ガラスから光ファイバを作製するには、粗溶解したカレットを用いて、二重坩堝法等の公知の方法を使用することができる。
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）の組成、並びに、これらのガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、光量回復率、分光透過率で７０％及び５％を示す透過波長（λ７０、λ５）の結果を表１〜表４に示す。このうち、実施例（Ｎｏ．１〜６、Ｎｏ．１９）は、本発明の参考例とする。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。
本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．Ａ）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原料を選定し、表１〜表４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、石英坩堝に投入して原料を溶融させ、カレットを作製した。その後、白金合金からなる二重坩堝にカレットを投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で８００〜１２００℃の温度範囲で１〜１２時間熔融した後、攪拌均質化してから直径３０〜１００μｍのファイバ形状に成形し、うち１ｍの長さのものを切断し、回復試験用のガラスファイバを作製した。
ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスの光量回復率は、以下のように測定した。すなわち、市販の医療用Ｘ線照射装置で発生させたＸ線を、ガラスに照射した。ガラスに吸収されるＸ線の線量は、２．５Ｇｙとなるようにした。その後、市販のキセノンランプから発光した光源光を、Ｘ線を照射した後のガラスに断続的に１１時間照射した。このとき、Ｘ線を照射する前と、Ｘ線を照射した直後と、光源光を照射した直後と、におけるガラスを透過光の光量を測定し、Ｘ線を照射する前のガラスの光量を１００％としたときの、Ｘ線を照射した直後の透過光の光量からの光量回復率（％）を求めた。
ここで、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７）の光学ガラス及び比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈにして得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定を行うことで求めた。
また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスの透過率については、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて測定した。なお、本発明においては、ガラスの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、λ５及びλ７０（透過率５％時及び７０％時の波長）を求めた。
また、実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２７）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）のガラスについて、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ１７−１９８２「光学ガラスの内部透過率の測定方法」により、厚みの異なる２つの試料より３９５〜４００ｎｍにおける内部透過率を求めた。なお、内部透過率の測定に使用した試料は、厚みが１０ｍｍと５０ｍｍの試料である。
表１〜表４に表されるように、本発明の実施例の光学ガラスは、Ｘ線を照射した後のガラスに光源光を所定時間照射したときの光量回復率が４５．０％以上、より詳細には７０．０％以上であった。一方で、比較例Ａのガラスは、いずれも光量回復率が４５．０％より小さかった。従って、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例Ａのガラスに比べ、Ｘ線を照射した後のガラスに光源光を所定時間照射したときの光量回復率が大きいことが明らかになった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．５０以上、より詳細には１．６０以上であるとともに、この屈折率（ｎｄ）は２．００以下、より詳細には１．８０以下であり、所望の範囲内であった。
また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも３９５〜４００ｎｍにおける内部透過率が０．９９５以上であり、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、大きなＸ線照射後の光量回復を有しながらも、高屈折率（ｎｄ）を有し、且つ可視領域のより広い波長範囲について透過率が高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 (18)
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＳｉＯ２成分を２０．０％以上６０．０％以下、
Ｌａ２Ｏ３成分を４．０％超１５．０％以下、
ＺｒＯ ２ 成分を２．４０％以上２０．０％以下、
Ｎａ ２ Ｏ成分を０％超６．９８％以下、
Ｋ ２ Ｏ成分を０％超５．０％以下、
ＢａＯ成分を１４．５７％以上４０．０％以下、
ＺｎＯ成分を３．０％以上１５．０％以下
含有し、
質量和（Ｎａ ２ Ｏ＋Ｋ ２ Ｏ）が０．１％以上８．７９％以下であり、
１．５０以上の屈折率（ｎｄ）を有し、線量２．５ＧｙのＸ線を照射した後のガラスにキセノンランプの光を１１時間照射したときの光量回復率が４５％以上である光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＳｉＯ２成分の含有量が５０．０％以下である請求項１記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＴｉＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｎｂ２Ｏ５成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｔａ２Ｏ５成分 ０〜１０．０％、
の各成分を含有する請求項１又は２記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対する、Ｌａ２Ｏ３成分、ＺｒＯ２成分、ＴｉＯ２成分、Ｎｂ２Ｏ５成分及びＴａ２Ｏ５成分からなる群から選択される１種以上の含有量の質量和が１０．５２％以上３０．０％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。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｌｉ２Ｏ成分 ０〜１５．０％
をさらに含有する請求項１から４のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＬｉ２Ｏ成分の含有量が５．０％以下である請求項５記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲｎ２Ｏ成分（式中、Ｒｎは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群より選択される１種以上である）の質量和が２０．０％以下である請求項５又は６記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％、及び／又は
ＣａＯ成分 ０〜２０．０％、及び／又は
ＳｒＯ成分 ０〜２０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から７のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＲＯ成分（式中、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選択される１種以上である）の質量和が５０．０％以下である請求項８記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％でＢａＯ成分の含有量が２８．０％未満である請求項８又は９記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｂ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ａｌ２Ｏ３成分 ０〜３．０％、
の各成分をさらに含有する請求項１から１０のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
Ｇｄ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｙ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｙｂ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％、及び／又は
Ｌｕ２Ｏ３成分 ０〜１０．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から１１のいずれか記載の光学ガラス。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対するＬｎ２Ｏ３成分（式中、Ｌｎは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ及びＬｕからなる群より選択される１種以上である）の質量和が２０．０％以下である請求項１２記載の光学ガラス。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量％で
ＧｅＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＷＯ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｂｉ２Ｏ３成分 ０〜１５．０％、及び／又は
ＴｅＯ２成分 ０〜１５．０％、及び／又は
Ｓｂ２Ｏ３成分 ０〜１．０％
の各成分をさらに含有する請求項１から１３のいずれか記載の光学ガラス。 - 実質的に鉛化合物及びヒ素化合物を含有しない請求項１から１４のいずれか記載の光学ガラス。
- ３９５〜４００ｎｍでの内部透過率が０．９９５０以上である請求項１から１５のいずれか記載の光学ガラス。
- １．６０以上２．００以下の屈折率（ｎｄ）を有する請求項１から１６のいずれか記載の光学ガラス。
- 請求項１から１７のいずれか記載の光学ガラスよりなる光ファイバ用コア材。
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