JP6664826B2 - 光学ガラス及び光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、光学ガラス及び光学素子に関する。

近年、光学系を使用する機器のデジタル化や高精細化が急速に進んでおり、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器や、プロジェクタやプロジェクションテレビ等の画像再生（投影）機器等の各種光学機器の分野では、光学系で用いられるレンズやプリズム等の光学素子の枚数を削減し、光学系全体を軽量化及び小型化する要求が強まっている。

光学素子を作製する光学ガラスの中でも特に、光学系全体の軽量化及び小型化を図ることが可能な、１．７５以上２．００以下の屈折率（ｎ_ｄ）を有し、２３以上４５以下のアッベ数（ν_ｄ）を有する高屈折率低分散ガラスの需要が非常に高まっている。このような高屈折率低分散ガラスとしては、特許文献１及び２に代表されるようなガラス組成物が知られている。

特開２００６−０１６２９３号公報 特開２０１１−１４４０６９号公報

光学ガラスから光学素子を作製する方法としては、例えば、光学ガラスから形成されたゴブ又はガラスブロックに対して研削及び研磨を行って光学素子の形状を得る方法、光学ガラスから形成されたゴブ又はガラスブロックを再加熱して成形（リヒートプレス成形）して得られたガラス成形体を研削及び研磨する方法、及び、ゴブ又はガラスブロックから得られたプリフォーム材を超精密加工された金型で成形（精密モールドプレス成形）して光学素子の形状を得る方法が知られている。いずれの方法であっても、熔融したガラス原料からゴブ又はガラスブロックを形成する際に、安定なガラスが得られることが求められる。ここで、得られるゴブ又はガラスブロックを構成するガラスの失透に対する安定性（耐失透性）が低下してガラスの内部に結晶が発生した場合、もはや光学素子として好適なガラスを得ることができない。

また、光学ガラスの材料コストを低減するために、光学ガラスを構成する諸成分の原料費は、なるべく安価であることが望まれる。ところが、特許文献１及び２に記載されたガラスは、このような要求に十分応えるものとは言い難い。

また、特許文献１及び２に記載されたガラスは、ガラスの比重が大きく、光学素子の質量が大きい問題点があった。すなわち、これらのガラスをカメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに、光学機器全体の質量が大きくなり易い問題点があった。

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、且つ光学機器の軽量化に寄与しうる安定なガラスを、より安価に得ることにある。

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、Ｂ_２Ｏ_３成分及びＬａ_２Ｏ_３成分を必須成分として含有するガラスにおいて、ＺｒＯ_２成分、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分を所定量含有させることにより、所望の高屈折率及び高アッベ数を有する安定なガラスが得られながらも、ガラスの材料コストが低減され、且つガラスの比重が小さ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）酸化物換算組成の質量％で、Ｂ_２Ｏ_３を５．０〜３０．０％、Ｌａ_２Ｏ_３を３０．０〜６０．０％を含有し、酸化物基準での質量和（ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３）が２０．０％以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、アッベ数（νｄ）３０以上を有し、比重が５．００以下である光学ガラス。

（２）酸化物換算組成の質量％で、
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０％、
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
である（１）記載の光学ガラス。

（３）酸化物換算組成の質量％で、
ＳｉＯ_２成分 ０〜１５．０％、
ＴｉＯ_２成分 ０〜３０．０％、
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％、
ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％、
ＺｎＯ成分 ０〜２０．０％、
ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％、
ＣａＯ成分 ０〜１５．０％、
ＳｒＯ成分 ０〜１５．０％、
ＢａＯ成分 ０〜１５．０％、
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％、
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％、
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％、
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％、
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
ＴｅＯ_２成分 ０〜５．０％、及び
ＳｎＯ_２成分 ０〜１．０％を含有し
外割りの質量％でＳｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％
である（１）又は（２）記載の光学ガラス。

（４）酸化物基準の質量％で、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）の質量和が４５．０％〜７０．０％、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０〜１５．０％以下、ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の質量和が０〜２５．０％である（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４８０ｎｍ以下である（１）から（４）のいずれか記載の光学ガラス。

（６）（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。

（７）（１）から（５）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。

（８）（７）記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。

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、且つ光学機器の軽量化に寄与しうる安定なガラスを、より安価に得ることができる。

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する質量％で、Ｂ_２Ｏ_３成分を５．０〜３０．０％及びＬａ_２Ｏ_３成分を３０．０〜６０．０％含有し、酸化物基準での質量和（ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３）が２０．０％以下とすることで、高価であり且つガラスの比重を増加することの多い希土類元素、特にＧｄ_２Ｏ_３やＹｂ_２Ｏ_３を低減しても、高い屈折率及びアッベ数が得られ、且つ液相温度の上昇が抑えられる。そのため、１．８５以上の屈折率及び３０以上５０以下のアッベ数を有しながらも、比重が５．００以下と小さく光学機器の軽量化に寄与しうる、耐失透性の高い光学ガラスを、より安価に得ることができる。

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＞
Ｂ_２Ｏ_３成分は、ガラス形成酸化物として欠かすことの出来ない必須成分である。
特に、Ｂ_２Ｏ_３成分を５．０％以上含有することで、ガラスの耐失透性を高められ、且つガラスの分散を小さくできる。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは８．５％、さらに好ましくは１０．５％を下限とする。
一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量を３０．０％以下にすることで、より大きな屈折率を得易くでき、化学的耐久性の悪化を抑えられる。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２５．０％、さらに好ましくは２０．０％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。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、分散を小さく（アッベ数を大きく）する成分である。特に、Ｌａ_２Ｏ_３成分を３０．０％以上含有することで、所望の高屈折率を得ることができる。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３０．０％、より好ましくは３５．０％、さらに好ましくは３７．０％、さらに好ましくは４０．０％を下限とする。
一方、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量を６０．０％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、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量は、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％を上限とする。
Ｌａ_２Ｏ_３成分は、原料としてＬａ_２Ｏ_３、Ｌａ（ＮＯ_３）_３・ＸＨ_２Ｏ（Ｘは任意の整数）等を用いることができる。

本発明の光学ガラスでは、ＺｒＯ_２成分、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分の含有量の和（質量和）は、２０．０％以下が好ましい。これにより、高屈折率及び高アッベ数を維持しながらも、比重を低減し、且つ可視光透過率を抑えることができる。従って、質量和（ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３）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％を上限とする。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、高屈折率及び高アッベ数を維持しながらも、ガラスの材料コストを抑えられ、且つ比重を低減できる任意成分である。このＹ_２Ｏ_３成分は、希土類元素の中でも材料コストが安く、他の希土類元素に比べて比重を低減し易いため、本発明の光学ガラスにとって有用である。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量は、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３．０％超、さらに好ましくは５．０％超としてもよい。
一方で、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えられ、且つガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１５．０％、さらに好ましくは１３．０％、最も好ましくは１０．０％を上限とする。
Ｙ_２Ｏ_３成分は、原料としてＹ_２Ｏ_３、ＹＦ_３等を用いることができる。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つアッベ数を高められる任意成分である。
一方で、希土類元素の中でも特に高価なＧｄ_２Ｏ_３成分を１０．０％以下に低減することで、ガラスの材料コストが低減されるため、より安価な光学ガラスを作製できる。また、これによりガラスのアッベ数の必要以上の上昇を抑えられる。従って、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量は、それぞれ好ましくは１０．０％、より好ましくは９．０％、さらに好ましくは８．０％を上限とする。
特に、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量を３．０％以下にすることで、より低コスト・低比重化に寄与することができる。従って、より材料コストを低減させたい場合は、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３．０％、さらに好ましくは１．０％未満を上限としてもよい。
Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、原料としてＧｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３等を用いることができる。

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、且つ分散を小さくできる任意成分である。
一方で、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは９．０％、より好ましくは８．０％を上限とする。
特に、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量を３．０％以下にすることで、より低コスト・低比重化に寄与することができる。従って、より材料コストを低減させたい場合は、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３．０％、さらに好ましくは１．０％未満を上限としてもよい。
Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、原料として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）の含有量の和（質量和）は、４５．０％以上７０．０％以下が好ましい。
特に、この和を４５．０％以上にすることで、ガラスの分散を小さくできる。従って、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の質量和は、好ましくは４５．０％、より好ましくは４８．０％、さらに好ましくは５０．０％、さらに好ましくは５４．０％を下限とする。
一方で、この和を７０．０％以下にすることで、ガラスの液相温度が低くなるため、耐失透性を高められる。従って、Ｌｎ_２Ｏ_３成分の質量和は、好ましくは７０．０％、より好ましくは６５．０％、さらに好ましくは６０．０％を上限とする。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つ耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、高価なＴａ_２Ｏ_５成分を１０．０％以下に低減することで、ガラスの材料コストが低減されるため、より安価な光学ガラスを作製できる。また、原料の熔解温度が低くなり、原料の熔解に要するエネルギーが低減されるため、光学ガラスの製造コストをも低減できる。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは９．０％、さらに好ましくは８．０％を上限とする。特に、より低比重でかつ安価な光学ガラスを作製する観点では、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは４．０％を上限とし、さらに好ましくは１．０％未満、最も好ましくは含有しないとする。
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。

ＷＯ_３成分は、０％超含有する場合に、他の高屈折率成分によるガラスの着色を低減しながら屈折率を高め、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。そのため、ＷＯ_３成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．５％を下限としてもよい。
一方で、ＷＯ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ＷＯ_３成分によるガラスの着色を低減して可視光透過率を高め、低コスト・低比重化に寄与することができる。従って、ＷＯ_３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。
ＷＯ_３成分は、原料としてＷＯ_３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、且つ耐失透性を高められる任意成分である。また、比重が低減されるとともに、ガラスの材料コストが低減されるため、より安価な光学ガラスを作製できる。
一方で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下や、可視光の透過率の低下を抑えることができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％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。

ＴｉＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、アッベ数を低く調整し、且つ耐失透性を高められる任意成分である。そのため、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは５．０％を下限としてもよい。
一方で、ＴｉＯ_２の含有量を３０．０％以下にすることで、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高め、ガラスのアッベ数の必要以上の低下を抑えられる。また、ＴｉＯ_２成分の過剰な含有による失透を抑えられる。従って、ＴｉＯ_２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１５．０％を上限とし、さらに好ましくは１３．０％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。

ＳｉＯ_２成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスの粘度を高め、ガラスの着色を低減でき、且つ耐失透性を高められる任意成分である。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは５．０％を下限としてもよい。
一方で、ＳｉＯ_２成分の含有量を１５．０％以下にすることで、ガラス転移点の上昇を抑え、且つ屈折率の低下を抑えることができる。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは１５．０％、より好ましくは１３．０％、さらに好ましくは１０．０％、さらに好ましくは８．０％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。

また、Ｂ_２Ｏ_３成分に対する、ＳｉＯ_２成分の含有量の比率（質量比）は、０．４０以上０．８０以下が好ましい。
特に、この比率を０．４０以上にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、質量比（ＳｉＯ_２）／（Ｂ_２Ｏ_３）は、好ましくは０．４０、より好ましくは０．５０、さらに好ましくは０．５５を下限とする。
一方で、この比率を０．８０以下にすることで、より高い屈折率を得易くすることができる。従って、質量比（ＳｉＯ_２）／（Ｂ_２Ｏ_３）は、好ましくは０．８０、より好ましくは０．７５、さらに好ましくは０．７０を上限とする。

また、Ｌａ_２Ｏ_３成分、Ｇｄ_２Ｏ_３成分及びＹ_２Ｏ_３成分に対する、Ｙ_２Ｏ_３成分、ＴｉＯ_２成分及びＺｎＯ成分の含有量の比率（質量比）は、０．４０以上１．００以下が好ましい。
特に、この比率を０．４０以上にすることで、比重を低減することができる。従って、質量比（Ｙ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２＋ＺｎＯ）／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）は、好ましくは０．３０、より好ましくは０．３５、さらに好ましくは０．４０を下限とする。
一方で、この比率を０．８０以下にすることで、過剰な含有による着色、粘性の低減を抑制し、脈理の発生を抑制することができる。従って、質量比（Ｙ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２＋ＺｎＯ）／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）は、好ましくは０．８０、より好ましくは０．７０、さらに好ましくは０．６０を上限とする。

また、ＴｉＯ_２成分、ＺｒＯ_２成分、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分に対する、ＷＯ_３成分の含有量の比率（質量比）は、０．０３以上０．２２以下が好ましい。
特に、この比率を０．０３以上にすることで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、質量比（ＷＯ_３）／（ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３）は、好ましくは０．０３、より好ましくは０．０３５、さらに好ましくは０．０４を下限とする。
一方で、この比率を０．２２以下にすることで、高屈折率成分の過剰によるガラスの着色を抑制することができる。従って、質量比（ＷＯ_３）／（ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３）は、好ましくは０．２２、より好ましくは０．２０、さらに好ましくは０．１０、最もの好ましくは０．０８を上限とする。

ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、０％超含有する場合に、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＢａＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量を１５．０％以下にすること、及び／又は、ＭｇＯ成分の含有量を１０．０％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＢａＯ成分、ＣａＯ成分及びＳｒＯ成分の各々の含有量は、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。また、ＭｇＯ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。
ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分は、原料としてＭｇＣＯ_３、ＭｇＦ_２、ＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、ＳｒＦ_２、ＢａＣＯ_３、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＦ_２等を用いることができる。

ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有量の合計（質量和）は、２５．０％以下が好ましい。これにより、ＲＯ成分の過剰な含有による、ガラスの屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＲＯ成分の質量和は、好ましくは２５．０％、より好ましくは１５．０％、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。

Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分は、０％超含有する場合に、ガラスの熔融性を改善し、且つガラス転移点を低くできる任意成分である。このうちＮａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分は、ガラスの耐失透性を高められる成分でもある。ここで、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率を低下し難くし、且つ、耐失透性を高められる。従って、Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分の各々の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。
特に、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量を３．０％以下にすることで、ガラスの粘性が高くなるため、ガラスの脈理を低減できる。従って、ガラスの脈理を低減する観点では、Ｌｉ_２Ｏ成分の含有量は、好ましくは３．０％、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは０．３％を上限としてもよい。
Ｌｉ_２Ｏ成分、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分は、原料としてＬｉ_２ＣＯ_３、ＬｉＮＯ_３、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、ＮａＦ、Ｎａ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＣＯ_３、ＫＮＯ_３、ＫＦ、ＫＨＦ_２、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｃｓ_２ＣＯ_３、ＣｓＮＯ_３等を用いることができる。

Ｒｎ_２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）の合計量は、１５．０％以下が好ましい。これにより、ガラスの屈折率の低下を抑え、且つ耐失透性を高められる。従って、Ｒｎ_２Ｏ成分の質量和は、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。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性を高められる任意成分である。特に、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性の低下を抑えられる。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、且つ耐失透性を向上できる任意成分である。しかしながら、ＧｅＯ_２は原料価格が高いため、その量が多いと材料コストが高くなることで、Ｇｄ_２Ｏ_３成分やＴａ_２Ｏ_５成分を低減することによるコスト低減の効果が減殺される。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１．０％を上限とし、最も好ましくは含有しない。
ＧｅＯ_２成分は、原料としてＧｅＯ_２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、ガラスの高屈折率化及び低分散化に寄与でき、且つガラスの耐失透性を高められる。そのため、ＺｒＯ_２成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％、さらに好ましくは３．０％を下限としてもよい。
一方で、ＺｒＯ_２成分を１５．０％以下にすることで、ＺｒＯ_２成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＺｒＯ_２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８．０％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。

ＺｎＯ成分は、０％超含有する場合に、所望の屈折率及びアッベ数を維持するとともに、化学的耐久性を高められる任意成分である。また、ガラスの材料コストが低減されるため、より安価な光学ガラスを作製できる。そのため、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは５．０％、最も好ましくは６．５％を下限としてもよい。
一方で、ＺｎＯ成分の含有量を２０．０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下や、耐失透性の低下を抑えられる。また、これにより熔融ガラスの粘性が高められるため、ガラスへの脈理の発生を低減できる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは２０．０％、より好ましくは１８．０％、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。
ＺｎＯ成分は、原料としてＺｎＯ、ＺｎＦ_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高め、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分の各々の含有量を１０．０％以下にすることで、これらの過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えられる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_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。
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。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、屈折率を高め、且つガラス転移点を下げられる任意成分である。
一方で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量を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、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３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。
Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、原料としてＢｉ_２Ｏ_３等を用いることができる。

ＴｅＯ_２成分は、０％超含有する場合に、屈折率を高め、且つガラス転移点を下げられる任意成分である。
しかしながら、ＴｅＯ_２は白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽でガラス原料を熔融する際、白金と合金化しうる問題がある。従って、ＴｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは５．０％、より好ましくは３．０％、さらに好ましくは１．０％未満を上限とし、さらに好ましくは含有しない。
ＴｅＯ_２成分は、原料としてＴｅＯ_２等を用いることができる。

ＳｎＯ_２成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスの酸化を低減して清澄し、且つガラスの可視光透過率を高められる任意成分である。
一方で、ＳｎＯ_２成分の含有量を１．０％以下にすることで、熔融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を低減できる。また、ＳｎＯ_２成分と熔解設備（特にＰｔ等の貴金属）の合金化が低減されるため、熔解設備の長寿命化を図れる。従って、ＳｎＯ_２成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．７％、さらに好ましくは０．５％を上限とする。
ＳｎＯ_２成分は、原料としてＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＳｎＦ_２、ＳｎＦ_４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、熔融ガラスを脱泡できる任意成分である。Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、外割りの質量％とする。
一方で、Ｓｂ_２Ｏ_３量が多すぎると、可視光領域の短波長領域における透過率が悪くなる。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．７％、さらに好ましくは０．５％を上限とする。
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。

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。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。

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、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、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。
Ｂ_２Ｏ_３成分 ２．０〜５５．０モル％、及び
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ５．０〜３０．０モル％、
並びに
Ｙ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｇｄ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０モル％、
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０モル％、
ＷＯ_３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１５．０モル％、
ＴｉＯ_２成分 ０〜４０．０モル％、
ＳｉＯ_２成分 ０〜５０．０モル％、
ＭｇＯ成分 ０〜５０．０モル％、
ＣａＯ成分 ０〜４０．０モル％、
ＳｒＯ成分 ０〜３０．０モル％、
ＢａＯ成分 ０〜３５．０モル％、
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜３０．０モル％、
Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜２５．０モル％、
Ｋ_２Ｏ成分 ０〜２０．０モル％、
Ｃｓ_２Ｏ成分 ０〜１０．０モル％、
Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１５．０モル％、
ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０モル％、
ＺｒＯ_２成分 ０〜２０．０モル％、
ＺｎＯ成分 ０〜５０．０モル％、
Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜２０．０モル％、
Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０モル％、
Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０モル％、
ＴｅＯ_２成分 ０〜２０．０モル％、
ＳｎＯ_２成分 ０〜０．３モル％、又は
Ｓｂ_２Ｏ_３成分 ０〜０．５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に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１１００〜１５００℃の温度範囲で２〜５時間熔融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、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、高屈折率及び高アッベ数（低分散）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（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．８５、より好ましくは１．８７、さらに好ましくは１．８８を下限とする。この屈折率の上限は、好ましくは２．２０、より好ましくは２．１５、さらに好ましくは２．１０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３０、より好ましくは３２、さらに好ましくは３３、さらに好ましくは３４を下限とし、好ましくは５０、より好ましくは４５さらに好ましくは４０、最も好ましくは３８未満を上限とする。
このような高屈折率を有することで、光学素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。また、このような低分散を有することで、単レンズであっても光の波長による焦点のずれ（色収差）が小さくなる。加えて、このような低分散を有することで、例えば高分散（低いアッベ数）を有する光学素子と組み合わせた場合に、高い結像特性等を図ることができる。
従って、本発明の光学ガラスは、光学設計上有用であり、特に高い結像特性等を図りながらも、光学系の小型化を図ることができ、光学設計の自由度を広げることができる。

また、本発明の光学ガラスは、比重が小さいことが好ましい。より具体的には、本発明の光学ガラスの比重は５．００［ｇ／ｃｍ^３］以下である。これにより、光学素子やそれを用いた光学機器の質量が低減されるため、光学機器の軽量化に寄与することができる。従って、本発明の光学ガラスの比重は、好ましくは５．００、より好ましくは４．９５、好ましくは４．９０を上限とする。なお、本発明の光学ガラスの比重は、概ね３．００以上、より詳細には３．５０以上、さらに詳細には４．００以上であることが多い。
本発明の光学ガラスの比重は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０５−１９７５「光学ガラスの比重の測定方法」に基づいて測定する。

本発明の光学ガラスは、可視光透過率、特に可視光のうち短波長側の光の透過率が高く、それにより着色が少ないことが好ましい。
特に、本発明の光学ガラスにおける厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率８０％を示す波長（λ_８０）は、好ましくは５２０ｎｍ、より好ましくは５１０ｎｍ、さらに好ましくは５００ｎｍを上限とする。
また、本発明の光学ガラスにおける厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率７０％を示す波長（λ_７０）は、好ましくは４８０ｎｍ、より好ましくは４５０ｎｍ、さらに好ましくは４３０ｎｍを上限とする。
また、本発明の光学ガラスにおける厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率５％を示す最も短い波長（λ_５）は、好ましくは４４０ｎｍ、より好ましくは４２０ｎｍ、さらに好ましくは４００ｎｍ、さらに好ましくは３８０ｎｍを上限とする。
これらにより、ガラスの吸収端が紫外領域の近傍になり、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、この光学ガラスを、レンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。

［ガラス成形体及び光学素子］
作製された光学ガラスから、例えば研磨加工の手段、又は、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することができる。すなわち、光学ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製したり、光学ガラスから作製した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することができる。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、本発明の光学ガラスから形成したガラス成形体は、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、レンズやプリズム等の光学素子に用いることが好ましい。これにより、径の大きなガラス成形体の形成が可能になるため、光学素子の大型化を図りながらも、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現できる。

本発明の実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３１）及び比較例（Ｎｏ．Ａ）の組成、並びに、これらのガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、分光透過率が５％、７０％、８０％を示す波長（λ_５、λ_7０、λ_8０）並びに比重の結果を表１〜表４に示す。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原料を選定し、表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、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１１００〜１５００℃の温度範囲で２〜５時間熔融した後、攪拌均質化してから金型等に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。

ここで、実施例及び比較例のガラスの屈折率、アッベ数は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。

また、実施例及び比較例のガラスの透過率は、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、λ_５（透過率５％時の波長）、λ_７０（透過率７０％時の波長）、λ_8０（透過率８０％時の波長）を求めた。

また、実施例及び比較例のガラスの比重は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０５−１９７５「光学ガラスの比重の測定方法」に基づいて測定した。

本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも比重が５．００以下であった。他方で、比較例のガラスは、比重が５．００を超えている。
そのため、本発明の実施例の光学ガラスは、比較例のガラスに比べて比重が小さいことが明らかとなった。

また、本発明の実施例の光学ガラスは、λ_8０（透過率８０％時の波長）がいずれも５２０ｎｍ以下、より詳細には５００ｎｍ以下であった。また、λ_７０（透過率７０％時の波長）がいずれも４８０ｎｍ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３８０ｎｍ以下であった。

また、本発明の実施例の光学ガラスは、いずれも屈折率（ｎ_ｄ）が１．８５以上、より詳細には１．８８以上であるとともに、この屈折率は２．２０以下、より詳細には２．００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、いずれもアッベ数（ν_ｄ）が３０以上、より詳細には３３以上であるとともに、このアッベ数は５０以下、より詳細には４５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、屈折率及びアッベ数が所望の範囲内にありながらも安価に作製でき、耐失透性が高く、着色が少なく、且つ比重が小さいことが明らかになった。

さらに、本発明の実施例の光学ガラスを用いて、ガラスブロックを形成し、このガラスブロックに対して研削及び研磨を行い、レンズ及びプリズムの形状に加工した。その結果、安定に様々なレンズ及びプリズムの形状に加工することができた。

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. 酸化物換算組成の質量％で、Ｂ_２Ｏ_３を５．０〜３０．０％、Ｌａ_２Ｏ_３を３０．０〜６０．０％、ＺｎＯを３．０％以上、Ｇｄ_２Ｏ_３を３．０％以下、Ｎｂ_２Ｏ_５を１０．０％以下、ＴｉＯ_２を３．０％以上１５．０％以下含有し、Ｌｎ _２ Ｏ _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）の質量和が４８．０〜７０．０％、Ｒｎ _２ Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）の質量和が０〜１５．０％、ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の質量和が０〜２５．０％、質量比（Ｙ_２Ｏ_３＋ＴｉＯ_２＋ＺｎＯ）／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）が０．４以上であり、酸化物基準での質量和（ＺｒＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３）が１０．０％以
   下であり、屈折率（ｎ_ｄ）が１．８５以上、アッベ数（ν_ｄ）が３０以上を有し、比重が５．００以下である光学ガラス。
2. 酸化物換算組成の質量％で、
   Ｙｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１５．０％
   である請求項１記載の光学ガラス。
3. 酸化物換算組成の質量％で、
   ＳｉＯ_２成分 ０〜１５．０％、
   ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％、
   ＷＯ_３成分 ０〜１０．０％、
   ＭｇＯ成分 ０〜１０．０％、
   ＣａＯ成分 ０〜１５．０％、
   ＳｒＯ成分 ０〜１５．０％、
   ＢａＯ成分 ０〜１５．０％、
   Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％
   Ｎａ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％、
   Ｋ_２Ｏ成分 ０〜１０．０％、
   Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、
   Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、
   ＺｒＯ_２成分 ０〜１５．０％、
   Ｐ_２Ｏ_５成分 ０〜１０．０％、
   ＧｅＯ_２成分 ０〜１０．０％、
   Ａｌ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
   Ｇａ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
   Ｂｉ_２Ｏ_３成分 ０〜１０．０％、
   ＴｅＯ_２成分 ０〜５．０％、及び
   ＳｎＯ_２成分 ０〜１．０％を含有し
   外割りの質量％でＳｂ_２Ｏ_３成分 ０〜１．０％
   である請求項１又は２記載の光学ガラス。
4. 分光透過率が７０％を示す波長（λ_７０）が４８０ｎｍ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. 請求項１から４のいずれか記載の光学ガラスからなる光学素子。
6. 請求項１から４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６記載のプリフォームを精密プレスしてなる光学素子。