JP6136009B2 - 光学ガラス - Google Patents

Description

本発明は光学ガラスに関するものである。詳細には、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズ、プロジェクタ用レンズ等に好適な高屈折率を有する光学ガラスに関する。

ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズやプロジェクタ用レンズは、低分散ガラスからなるレンズと高分散ガラスからなるレンズの組み合わせにより構成される。当該構成により、色収差を補正することが可能となる。また、各レンズを高屈折率化することにより、装置の小型化を図ることができる。

特許文献１及び２には、上記のようなレンズに使用可能な高屈折率の光学ガラスが開示されている。具体的には、特許文献１には、屈折率ｎｄが１．８５〜２．０５、アッベ数が２５〜４３であるＣｄＯ−ＴｂＯ_２フリーの高屈折性光学ガラスが開示されている。また、特許文献２には、屈折率ｎｄが１．８５以上、アッベ数が１０〜３０の範囲の光学定数を有する光学ガラスであって、精密モールドプレス成形に適した光学ガラスが開示されている。

特開昭５８−２６０４９号公報 特開２００８−３０３１４１号公報

一般に、高屈折率の光学ガラスは、ガラス骨格形成成分であるＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５等が少なく、高屈折率成分を多く含む組成を有する。このように、高屈折率ガラスはガラス骨格形成成分が相対的に少ないため、ガラス安定性が低く、製造過程で失透しやすい。また、比較的脆いため加工性に劣り、耐候性も低い。さらに、着色しやすい高屈折率成分が多く含まれているため、透過率が低いといった問題もある。

以上に鑑み、本発明は、（１）高屈折率特性を達成しやすい、（２）プリフォーム成形時の耐失透性に優れる、（３）耐候性に優れる、（４）高透過率を達成しやすい、（５）高硬度を達成しやすい、といった特性をすべて満足することが可能な光学ガラスを提供することを目的とする。

本発明の光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１５％、ＺｎＯ ０〜１．４％、ＺｒＯ_２ ２〜９％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２５〜６０％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜１５％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１０％、ＷＯ_３ ０〜１０％、及びＴｉＯ_２ ０．１〜２０％を含有し、かつ、Ｙ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、鉛成分、ヒ素成分及びフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする。

本発明において、「実質的に含有しない」とは、該当する成分を意図的にガラス中に含有させないことを意味し、不可避的不純物まで完全に排除するものではない。客観的には、不純物を含めた各成分の含有量が、質量％で、０．１％未満であることを意味する。

本発明の光学ガラスは、質量％で、Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１５％を含有することが好ましい。

本発明の光学ガラスは、質量％で、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０〜３％を含有することが好ましい。

本発明の光学ガラスは、ガラス中に含まれるＳｉ^４＋及びＢ^３＋の各含有量（カチオン％）の比Ｓｉ^４＋／Ｂ^３＋が０．８以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、ガラス中に含まれるＳｉ^４＋及びＢ^３＋の各含有量（カチオン％）の合量Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋が２５〜４２％であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、屈折率ｎｄが１．９７５以上、アッベ数が２０〜３０であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、波長１３１０ｎｍにおける屈折率が１．９５以上、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が１．９４５以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、ガラス転移点が６３０℃以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、波長１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける厚さ１０ｍｍでの内部透過率が９８％以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、３０〜３００℃における熱膨張係数が７０〜９５×１０^−７／℃であることが好ましい。

本発明の光学ガラスは、厚さ１０ｍｍにおいて、着色度λ_７０が６００ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明において、「着色度λ_７０」は、透過率曲線において、透過率が７０％となる最短波長をいう。

本発明によれば、（１）高屈折率特性を達成しやすい、（２）プリフォーム成形時の耐失透性に優れる、（３）耐候性に優れる、（４）高透過率を達成しやすい、（５）高硬度を達成しやすい、といった特性をすべて満足することが可能な光学ガラスを提供することが可能となる。

本発明の光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１５％、ＺｎＯ ０〜１．４％、ＺｒＯ_２ ２〜９％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２５〜６０％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜１５％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１０％、ＷＯ_３ ０〜１０％、及びＴｉＯ_２ ０．１〜２０％を含有し、かつ、Ｙ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、鉛成分、ヒ素成分及びフッ素成分を実質的に含有しないことを特徴とする。以下に、各成分の含有量をこのように規制した理由を説明する。

ＳｉＯ_２はガラス骨格を形成する成分であり、失透を抑制するとともに、耐候性を向上させる効果や、硬度を高める効果がある。また、着色を抑制する効果がある。ＳｉＯ_２の含有量は０〜１２％であり、好ましくは０．５〜１０％、より好ましくは１〜８％、さらに好ましくは１．５〜６％である。ＳｉＯ_２の含有量が多すぎると、屈折率が低下する傾向がある。

Ｂ_２Ｏ_３はガラス骨格を形成する成分であり、失透を抑制するとともに、耐候性を向上させる効果や、硬度を高める効果がある。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は１〜１５％であり、好ましくは２〜１４％、より好ましくは３〜１３％である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、ガラスが不安定になって耐失透性が低下したり、透過率が低下しやすくなる。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、屈折率が低下するとともに、耐候性が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは５〜２５％、より好ましくは１０〜２２％である。ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。一方、ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、屈折率が低下する傾向がある。

ＺｎＯは粘度を低下させ、液相温度を低下させる成分である。しかしながら、その含有量が多すぎると、高屈折率特性が得られにくく、また耐候性が低下する傾向がある。従って、ＺｎＯの含有量は０〜１．４％であり、好ましくは０．１〜１．２％、より好ましくは０．２〜１、さらに好ましくは０．３〜０．７、特に好ましくは０．４〜０．５％である。なお、高屈折率特性を優先する場合は、ＺｎＯは実質的に含有しないことが好ましい。

ＺｒＯ_２は屈折率を高める成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、耐候性を向上させる効果もある。ＺｒＯ_２の含有量は２〜９％であり、好ましくは２．５〜８％、より好ましくは３〜７％、さらに好ましくは４〜６．５％である。ＺｒＯ_２の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくい。一方、ＺｒＯ_２の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。

Ｌａ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。Ｌａ_２Ｏ_３は、同じく屈折率を高める効果のあるＺｒＯ_２、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５及びＮｂ_２Ｏ_５に比べ失透傾向が強くないため、比較的多量に含有させても均質なガラスが得られやすい。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は２５〜６０％であり、好ましくは２７．５〜５７．５％、より好ましくは３０〜５５％、さらに好ましくは３５〜５２．５％、特に好ましくは３７．５〜５０％である。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、所望の高屈折率特性が得られにくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。

Ｇｄ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。また、耐失透性を向上させる効果があり、作業温度範囲を拡大することができる。ただし、多量に含有させると、分相傾向が強くなり、均質なガラスが得られにくくなる。また、液相温度が上昇する傾向がある。以上に鑑み、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は０〜１５％であり、好ましくは０．１〜１２．５％、より好ましくは０．５〜１０％、さらに好ましくは１〜５％である。

Ｎｂ_２Ｏ_５は屈折率を高める成分である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は０〜１５％であり、好ましくは０．５〜１２．５％、より好ましくは１〜１０％である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、失透物がガラス表面に析出（表面失透）しやすくなる。

Ｔａ_２Ｏ_５は屈折率を高める成分である。また、耐候性を高める効果がある。Ｔａ_２Ｏ_５は、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２等の高屈折率成分に比べると、紫外域〜可視域の透過率が低下しにくい。Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は０〜１０％であり、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜６％、さらに好ましくは１〜５％である。Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、分相や失透が生じやすくなる。また、バッチコストが高くなるため、経済的観点からも好ましくない。

なお、Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０〜１５％、より好ましくは０．１〜１３％である。Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。

ＷＯ_３は屈折率を高める成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、耐失透性を向上させる効果もある。ＷＯ_３はＴａ_２Ｏ_５やＮｂ_２Ｏ_３に比べ失透傾向が強くないため、多く含有させても均質なガラスが得られやすい。ＷＯ_３の含有量は０〜１０％であり、好ましくは０．５〜７．５％、より好ましくは１〜５％、さらに好ましくは１〜２．５％である。ＷＯ_３の含有量が多すぎると、短波長領域の可視光透過率が低下しやすくなる。

ＴｉＯ_２は屈折率を高める成分である。また、耐失透性を向上させる効果や、紫外光による変色（ソラリゼーション）を抑制する効果もある。ＴｉＯ_２の含有量は０．１〜２０％であり、好ましくは１〜１７．５％、より好ましくは３〜１５％である。ＴｉＯ_２の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、ＴｉＯ_２の含有量が多すぎると、短波長領域の透過率が低下して、短波長用レンズとしての使用に支障をきたすおそれがある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、ＴｉＯ_２に対するＮｂ_２Ｏ_５の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｎｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２（質量比）は、好ましくは０〜１であり、より好ましくは０．１〜０．９、さらに好ましくは０．２〜０．８である。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性、さらには所望の熱膨張係数を得るためには、ＳｉＯ_２に対するＬａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／ＳｉＯ_２（質量比）は、好ましくは５０以下、より好ましくは３０以下、さらに好ましくは２０以下、特に好ましくは１５以下、最も好ましくは１０以下である。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、Ｂ_２Ｏ_３に対するＬａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３（質量比）は、好ましくは２〜５０、より好ましくは５〜４０、さらに好ましくは７．５〜４０、特に好ましくは１０〜３５、最も好ましくは１２．５〜３０である。（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）／Ｂ_２Ｏ_３の比率が低すぎると、高屈折率特性が得られにくくなり、一方、高すぎると、失透しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率を得るためには、Ｌａ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３の合量に対するＺｎＯの比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＺｎＯ／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３）（質量比）は、好ましくは０．０５以下、より好ましくは０．０３以下、さらに好ましくは０．０２以下、特に好ましくは０．０１以下、最も好ましくは０である。

本発明の光学ガラスにおいて、優れた耐失透性を得るためには、ＳｉＯ_２に対するＴｉＯ_２の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２（質量比）は、好ましくは１００以下、より好ましくは６０以下、さらに好ましくは４０以下、特に好ましくは２０以下、最も好ましくは１０以下である。ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２の比率が高すぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。また、熱膨張係数が高くなりやすくなる。なお、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２が低すぎると、高屈折率特性が得られにくくなるため、０．１以上、さらには０．５以上、特に１以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスにおいて、優れた耐失透性を得るためには、ＳｉＯ_２に対するＮｂ_２Ｏ_５の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２（質量比）は、好ましくは１５０以下、より好ましくは１００以下、さらに好ましくは５０以下、特に好ましくは２５以下、最も好ましくは１０以下である。Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の比率が高すぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。また、熱膨張係数が高くなりやすくなる。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２が低すぎると、高屈折率特性が得られにくくなるため、０．１以上、さらには０．５以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性を得るためには、ＴｉＯ_２に対するＺｎＯの比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＺｎＯ／ＴｉＯ_２（質量比）は、好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１７５以下、さらに好ましくは０．１５以下、特に好ましくは０．１以下、最も好ましくは０．０５以下である。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性を得るためには、Ｎｂ_２Ｏ_５に対するＺｎＯの比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＺｎＯ／Ｎｂ_２Ｏ_５（質量比）は、好ましくは０．４以下、より好ましくは０．３以下、さらに好ましくは０．２以下、特に好ましくは０．１以下、最も好ましくは０．０５以下である。

Ｙ_２Ｏ_３は失透傾向が強く、作業温度範囲を狭める傾向がある。また、脈理が発生させやすい。そのため、本発明の光学ガラスはＹ_２Ｏ_３を実質的に含有しない。

ＧｅＯ_２は屈折率を高める効果があるが、透過率を低下させやすい。また高価な原料であるため、バッチコストが高くなる傾向がある。よって、本発明の光学ガラスはＧｅＯ_２を実質的に含有しない。

鉛成分（例えばＰｂＯ）、ヒ素成分（例えばＡｓ_２Ｏ_３）及びフッ素成分（例えばＦ_２）は、環境上の理由から、ガラスへの実質的な導入は避けるべきである。よって、本発明の光学ガラスはこれらの成分を実質的に含有しない。

本発明の光学ガラスには、上記成分以外に以下の成分を含有させることができる。

Ｌｉ_２Ｏは、アルカリ金属酸化物（Ｒ’_２Ｏ）のなかで、最も軟化点を低下させる効果が大きい成分である。また、ＴｉＯ_２を多く含むガラスにおいて透過率の低下を抑制する効果がある。なお、Ｌｉ_２Ｏは屈折率を比較的低下させにくい成分である。Ｌｉ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜３％、より好ましくは０．１〜２．７５％、さらに好ましくは０．３〜２．５％である。Ｌｉ_２Ｏは分相性が強いため、その含有量が多すぎると、液相温度が高くなり、失透物が析出しやすくなる。結果として、作業性が低下する傾向がある。

Ｎａ_２ＯはＬｉ_２Ｏと同様に軟化点を低下させる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすく、溶融時にはＢ_２Ｏ_３とＮａ_２Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。また、液相温度が高くなりやすい。従って、Ｎａ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜３％、より好ましくは０．１〜２．７５％、さらに好ましくは０．３〜２．５％である。

Ｋ_２Ｏも、Ｌｉ_２Ｏと同様に軟化点を低下させる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると、屈折率が低下しやすくなる。Ｋ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜３％、より好ましくは０．１〜２．７５％、さらに好ましくは０．３〜２．５％である。Ｋ_２Ｏの含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。また、液相温度が高くなりやすい。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性、高透過率特性、及び優れた耐失透性を得るためには、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量は、好ましくは０〜３％、より好ましくは０．１〜２．７５％、さらに好ましくは０．３〜２．５％である。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が多すぎると、液相温度が高くなり、失透物が析出しやすくなる。結果として、作業性が低下する傾向がある。また、屈折率が低下しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性、高透過率特性、及び優れた耐失透性を得るためには、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＴａ_２Ｏ_５の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜７．５％、さらに好ましくは０．３〜５％である。

本発明の光学ガラスにおいて、優れた耐失透性及び所望の熱膨張係数を得るためには、Ｌｉ_２Ｏに対するＳｉＯ_２の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏ（質量比）は、好ましくは５〜１５０、より好ましくは１０〜１４０、さらに好ましくは２０〜１３５、特に好ましくは３０〜１３０である。

本発明の光学ガラスにおいて、優れた耐失透性及び所望の熱膨張係数を得るためには、Ｌｉ_２Ｏに対するＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／Ｌｉ_２Ｏ（質量比）は、好ましくは５〜１５０、より好ましくは１０〜１４０、さらに好ましくは２０〜１３５、特に好ましくは３０〜１３０である。

本発明の光学ガラスにおいて、優れた耐失透性及び透過率特性を得るためには、Ｌｉ_２Ｏに対するＴｉＯ_２及びＮｂ_２Ｏ_５の合量の比率を適切に調整することが好ましい。具体的には、（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５）／Ｌｉ_２Ｏ（質量比）は、好ましくは５〜１５０、より好ましくは１０〜１４０、さらに好ましくは２０〜１３５、特に好ましくは３０〜１３０である。

本発明の光学ガラスにおいて、優れた耐失透性及び透過率特性を得るためには、Ｌｉ_２Ｏ及びＴａ_２Ｏ_５の合量を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜７．５％、さらに好ましくは０．５〜５％、特に好ましくは１〜３％である。

Ｙｂ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。また、分相を抑制する効果がある。Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜８％である。Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、失透しやすくなり、作業温度範囲が狭くなる傾向がある。また、脈理が発生しやすくなる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ＳｉＯ_２やＢ_２Ｏ_３とともにガラス骨格を形成することが可能な成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特にガラス中の成分が水へ選択的に溶出することを抑制する効果が高い。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、失透しやすくなる。また、溶融性が低下して脈理や泡がガラス中に残存しやすくなり、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たさなくなるおそれがある。

ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯといったアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）は融剤として作用する成分である。ただし、ＲＯの含有量が多すぎると、溶融または成形工程中に失透物が析出しやすくなり、液相温度が上昇して作業温度範囲が狭くなりやすい。その結果、量産化しにくくなる傾向がある。また、ＲＯの含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなり、ガラス成分の研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出が増大したり、高温多湿環境下でガラス表面が顕著に変質する傾向がある。よって、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯは、合量で５％以下であることが好ましい。

なお、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯのそれぞれの含有量の好ましい範囲は、０〜５％、さらには０．１〜１％である。

なお、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ以外にも、屈折率を高めるために、ＭｇＯを含有させてもよい。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜５％、より好ましくは０．１〜１％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると、失透しやすくなる。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性、優れた耐失透性及び硬度、所望の熱膨張係数を得るためには、ガラス中に含まれるＳｉ^４＋及びＢ^３＋の各含有量（カチオン％）の比Ｓｉ^４＋／Ｂ^３＋を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｓｉ^４＋／Ｂ^３＋は、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．５以上、さらに好ましくは０．８以上、特に好ましくは０．９以上、最も好ましくは１以上である。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率かつ優れた耐失透性を得るためには、ガラス中に含まれるＳｉ^４＋及びＢ^３＋の各含有量（カチオン％）の合量Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋の含有量は、好ましくは２５〜４２％、より好ましくは２７〜４０％である。Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋の含有量が少なすぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。一方、Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋の含有量が多すぎると、屈折率が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性を得るためには、ガラス中に含まれるＴｉ^４＋及びＮｂ^５＋の合量に対するＳｉ^４＋の含有量（カチオン％）の比を適切に調整することが好ましい。具体的には、Ｓｉ^４＋／（Ｔｉ^４＋＋Ｎｂ^５＋）は、好ましくは１．５以下、より好ましくは１以下である。なお、優れた耐失透性、耐候性及び硬度、所望の熱膨張係数を得るためには、Ｓｉ^４＋／（Ｔｉ^４＋＋Ｎｂ^５＋）は、０．１以上であることが好ましい。

本発明の光学ガラスにおいて、高屈折率特性、優れた耐失透性、耐候性及び硬度、所望の熱膨張係数を得るためには、ガラス中に含まれるＴｉ^４＋及びＮｂ^５＋の合量に対するＳｉ^４＋及びＢ^３＋の合量（カチオン％）の比を適切に調整することが好ましい。具体的には、（Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋）／（Ｔｉ^４＋＋Ｎｂ^５＋）は、好ましくは０．５〜２．５、より好ましくは０．７５〜２．１である。（Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋）／（Ｔｉ^４＋＋Ｎｂ^５＋）が小さすぎると、失透が生じやすくなるとともに耐候性が低下しやすくなる。また、熱膨張係数が高くなったり、硬度が低下しやすくなる。一方、（Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋）／（Ｔｉ^４＋＋Ｎｂ^５＋）が大きすぎると、高屈折率特性が得られにくい。

なお、清澄剤として、例えばＳｂ_２Ｏ_３やＳｎＯ_２を含有させることができる。Ｓｂ_２Ｏ_３は、不純物として混入するＦｅ成分の着色を抑制する効果がある。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０〜１％、より好ましくは０．０１〜０．１％である。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、可視域透過率が低下する傾向がある。

本発明の光学ガラスの屈折率（ｎｄ）は、好ましくは１．９７５以上であり、より好ましくは１．９９５以上、さらに好ましくは２．０以上である。屈折率の上限は特に限定されないが、高すぎると失透が生じやすくなるため、好ましくは２．２以下、より好ましくは２．１以下である。また、本発明の光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、好ましくは２０〜３０であり、より好ましくは２１〜２９、さらに好ましくは２５〜２８．５である。本発明の光学ガラスは、上記光学特性を満たすことにより、色分散の補正がしやすく、高機能で小型の光学素子用の光学レンズとして好適となる。

また、本発明の光学ガラスの波長１３１０ｎｍにおける屈折率は、好ましくは１．９５以上、より好ましくは１．９６以上である。本発明の光学ガラスの波長１５５０ｎｍにおける屈折率は、好ましくは１．９４５以上、より好ましくは１．９５以上である。

本発明の光学ガラスのガラス転移点は、好ましくは６３０℃以上、より好ましくは６４０℃以上、さらに好ましくは６５０℃以上である。このようにガラス転移点が高いガラスは、熱膨張係数が低くなりやすく、硬度が高くなりやすい。

本発明の光学ガラスの３０〜３００℃における熱膨張係数は、好ましくは７０〜９５×１０^−７／℃、より好ましくは７２．５〜９２．５×１０^−７／℃、さらに好ましくは７５〜９０×１０^−７／℃である。例えば、本発明の光学ガラスからなるレンズは、ガラスや樹脂からなる接着剤を用いて金属部品（アルミナ等）に接合して使用される。この際、レンズと金属部品の熱膨張係数の差が大きいと、接着部分の剥離やレンズの割れが発生するおそれがある。本発明の光学ガラスの熱膨張係数が上記範囲内であれば、そのような問題が発生しにくくなる。

本発明の光学ガラスの液相温度は、好ましくは１３００℃以下、より好ましくは１２８０℃以下である。液相温度が当該範囲を満たすことにより、１０^０．６ｄＰａ・ｓ以上の液相粘度を達成しやすく、例えば液滴成形を行った場合でも失透が生じにくくなる。

本発明の光学ガラスの着色度λ_７０は、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５５０ｎｍ以下、さらに好ましくは５００ｎｍ以下、特に好ましくは４８０ｎｍ以下である。着色度λ_７０が大きすぎると、可視域または近紫外域における透過率に劣り、各種光学レンズ等に使用することが困難となる傾向がある。

着色度λ_７０を上記範囲に調整するためには、着色成分であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の不純物の混入を抑制する、あるいは、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２等の透過率を低下させる成分の含有量を適宜調整することが効果的である。

本発明の光学ガラスの１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける厚さ１０ｍｍでの内部透過率は、好ましくは９８％以上、より好ましくは９８．５％以上、さらに好ましくは９９％以上である。１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける内部透過率が低すぎると、赤外波長域で使用するレンズとしての使用が困難になる傾向がある。

本発明の光学ガラスのヌープ硬度（Ｈｋ＝１００）は、好ましくは５５０以上、より好ましくは６００以上、さらに好ましくは６５０以上である。ヌープ硬度が低すぎると、研磨加工性に劣ったり、表面にキズやカケが生じやすくなる。

本発明の光学ガラスの耐候性は、ＪＯＧＩＳに準拠した粉末法により評価した場合、耐酸性で２級以上、耐水性で１級であることが好ましい。

次に、本発明の光学ガラスを用いて光ピックアップレンズや撮影用レンズ等を製造する方法を述べる。

まず、所望の組成になるようにガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉中で溶融する。次に、溶融ガラスをノズルの先端から滴下して液滴状ガラスを作製し、プリフォームガラスを得る。得られたプリフォームガラスに研磨加工を施すことにより、所望の形状を有する光ピックアップレンズや撮影用レンズを得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１〜４は本発明の実施例（Ｎｏ．１〜３０）及び比較例（Ｎｏ．３１〜３４）を示す。

各試料は次のようにして作製した。

まず、表に示す各組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて１２５０〜１４５０℃で２時間溶融した。溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、さらにアニール後、各測定に適した試料を作製した。

得られた試料について、屈折率（ｎｄ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）、アッベ数（νｄ）、熱膨張係数、ガラス転移点（Ｔｇ）、液相温度（ＴＬ）、着色度λ_７０、ヌープ硬度、耐酸性及び耐水性、内部透過率（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）を測定した。結果を表１〜４に示す。

なお、上記各特性は以下のようにして測定した。

屈折率はヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）及びＬＤ光源（１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）に対する測定値で示した。

アッベ数は、上記ｄ線の屈折率と、水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）、同じく水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝［（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）］の式から算出した。

液相温度は、電気炉で１３５０℃−０．５時間の条件で試料を再溶融後、温度勾配を設けた電気炉内で１６時間保持した後、電気炉から取り出して大気中で放冷し、光学顕微鏡で失透物の析出位置（温度）を求めることで測定した。

着色度λ_７０は次のようにして測定した。分光光度計（株式会社島津製作所製ＵＶ−３１００）を用いて、光学研磨された厚さ１０ｍｍ±０．１ｍｍの試料について、２００〜８００ｎｍの波長域での透過率を０．５ｎｍ間隔で測定し、透過率曲線を作製した。透過率曲線において、透過率７０％を示す最短波長を着色度λ_７０とした。

熱膨張係数（測定温度範囲：３０〜３００℃）及びガラス転移点はディラトメーターを用いて測定した。

ヌープ硬度は、温度２５℃、湿度５０％において、マツザワ精機製ＭＸＴ５０を用いて測定を行なった。具体的には、ガラス試料表面に荷重１００ｇの圧子を１５秒押圧し、圧痕の対角線の長さに基づき、ヌープ硬度の算出を行った。

耐酸性及び耐水性は、ＪＯＧＩＳに準拠した粉末法により測定を行った。

内部透過率は、まず分光光度計（株式会社島津製作所製ＵＶ−３１００）を用いて、光学研磨された厚さ５ｍｍ±０．１ｍｍ及び１０ｍｍ±０．１ｍｍの各試料について、表面反射損失を含む透過率を０．５ｎｍ間隔で測定し、得られた測定値から波長１３１０ｎｍ及び１５００ｎｍにおける厚さ１０ｍｍでの内部透過率を算出した。

表から明らかなように、本発明の実施例であるＮｏ．１〜３０の各試料は、所望の光学定数を有しつつ、ガラス転移点が６４９℃以上、液相温度が１２４０℃以下、着色度λ７０が４６３ｎｍ以下、熱膨張係数が７４〜８８×１０^−７／℃、ヌープ硬度が６７０以上、耐酸性、耐水性ともに１級、波長１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける内部透過率がそれぞれ９９．６％以上、９９．７％以上であった。

一方、比較例であるＮｏ．３１及び３２の試料は、ガラス転移点が４５０℃以下と低く、熱膨張係数が１００×１０^−７／℃以上と高く、ヌープ硬度が３７０以下と低かった。またＮｏ．３１の試料は耐酸性が４級、Ｎｏ．３２の試料は耐酸性が５級、耐水性が２級と耐候性に劣っていた。Ｎｏ．３３及び３４の試料は、屈折率ｎｄが１．９５１以下と低かった。

本発明の光学ガラスは、各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラ、一般のカメラの撮影用レンズ、プロジェクタ用レンズ、光通信用レンズ等に好適である。

Claims (12)

1. 質量％で、ＳｉＯ_２ ０〜１２％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１５％、ＺｎＯ ０〜１．４％、ＺｒＯ_２ ２〜９％、Ｌａ_２Ｏ_３ ２５〜６０％、Ｇｄ_２Ｏ_３ ０〜１５％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜１５％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１０％、ＷＯ_３ ０〜１０％、及びＴｉＯ_２ ０．１〜２０％を含有し、かつ、Ｙ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、鉛成分、ヒ素成分及びフッ素成分を実質的に含有せず、ガラス中に含まれるＳｉ ^４＋ 及びＢ ^３＋ の各含有量（カチオン％）の比Ｓｉ ^４＋ ／Ｂ ^３＋ が０．８以上であって、屈折率ｎｄが１．９７５以上、アッベ数が２０〜３０であることを特徴とする光学ガラス。
2. 質量％で、Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜１５％を含有することを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
3. 質量％で、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０〜３％を含有するであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラス。
4. ガラス中に含まれるＳｉ^４＋及びＢ^３＋の各含有量（カチオン％）の合量Ｓｉ^４＋＋Ｂ^３＋が２５〜４２％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
5. 波長１３１０ｎｍにおける屈折率が１．９５以上、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が１．９４５以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
6. ガラス転移点が６３０℃以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
7. 波長１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける厚さ１０ｍｍでの内部透過率が９８％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学ガラス。
8. ３０〜３００℃における熱膨張係数が７０〜９５×１０^−７／℃であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学ガラス。
9. 厚さ１０ｍｍにおいて、着色度λ_７０が６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学ガラス。
10. 液相温度が１３００℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学ガラス。
11. ヌープ硬度が５５０以上であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学ガラス。
12. ＪＯＧＩＳに準拠した粉末法による耐酸性が２級以上、耐水性が１級以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学ガラス。