光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子
【課題】屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラス、このガラスからなるプレス成形用ガラス素材および光学素子を提供する。
【解決手段】酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス。光学このガラスからなるプレス成形用ガラス素材および光学素子。
【解決手段】酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス。光学このガラスからなるプレス成形用ガラス素材および光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置のコンパクト化に伴い、高屈折率高分散ガラス製レンズの需要が高まっている。このようなレンズ材料としては、特許文献１、２に開示されているリン酸塩系の組成をベースとする高屈折率高分散光学ガラスが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１１４９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高ズーム比、広角のレンズを提供するためには、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数が18.5以下となるような超高屈折率の高分散ガラスが有効である。高屈折率の光学ガラスを構成するために必要な元素を、各元素がガラスに与える特性の観点から分類すると、ガラスに目的の光学特性を付与する高屈折率・高分散成分、ガラス形成を促進するが屈折率の低いガラスネットワーク形成成分、およびガラスの溶解性を向上させるが屈折率のやや低い修飾成分が考えられる。超高屈折率高分散ガラスを作るには、ガラス成分としてＢｉ、Ｔｉ、Ｗなどの高屈折率高分散化成分を多量に導入しなければならないので、ガラス形成を促進する網目形成成分や、ガラスの溶解性を向上させる修飾成分の導入割合が相対的に低下する。
【０００５】
その結果、上記元素からなる融液の結晶化傾向が強くなってガラスの熱的安定性が低下し、また液相温度が上昇する。このようなガラスを製造する時の失透すなわち結晶析出を防止するためには、溶融ガラスの成形温度をより高温にしなければならず、このため成形時の粘性が著しく低下する。
したがって成形時に脈理などの不具合が発生しやすくなり、高品質のガラスを得ることが困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決し、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のとおりである。
[１]
酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス。
[２]
液相温度における粘度が1.0dPa・s以上である[１]に記載の光学ガラス。
[３]
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のうち、少なくとも１種以上のアルカリ金属成分を含み、
Ｌｉ＋の含有量が7カチオン％以下、
Ｎａ＋の含有量が20カチオン％以下、
Ｋ＋の含有量が10カチオン％以下、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量に対するＮａ＋の含有量の比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））が0.2〜1である[１]または[２]に記載の光学ガラス。
[４]
Ｂ３＋の含有量が0〜20カチオン％である[１]〜[３]のいずれか１項に記載の光学ガラス。
[５]
Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｓｉ４＋、Ｂａ２＋およびＢ３＋の合計含有量が90カチオン％以上である［１］〜［４］のいずれか１項に記載の光学ガラス。
[６]
液相温度が940℃以上である［１］〜［５］のいずれか１項に記載の光学ガラス。
[７]
［１］〜［６］のいずれか１項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
[８]
［１］〜［６］のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラスを提供することができる。さらに本発明によれば、前記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材および光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施例と特許文献１の実施例の粘性曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の光学ガラスについて詳説する。
本発明の光学ガラスは、酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光学ガラスは、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下と超高屈折率高分散特性を有しながら、溶融ガラスから高品質のガラスを安定して製造できるという特長を備えている。
【００１２】
さらに、本発明の光学ガラスは超高屈折率高分散ガラスでありながら、デジタル式撮像装置の撮像光学系に用いられる光学素子の材料として好適な透過率特性をも備えている。
【００１３】
従来、感光フィルム式カメラのレンズ材料の開発では、良好な色再現性を得るため、高透過率が得られる波長域をいかにして短波長域まで拡大するかという点に注力がなされてきた。一般に、光学ガラスの分光透過率特性において、どこまで短波長の光を透過するかを示す指標として、外部透過率70％を示す波長であるλ70、外部透過率5%を示す波長であるλ5といった特定波長による指標が用いられている。
【００１４】
一般に波長400nm以下の紫外領域において、光学ガラスの分光透過率は透過波長が短いほど低下するので、λ70とλ5の間にはλ70＞λ5という関係がある。これまで、ほとんどの光学ガラスにおける特定波長は400nm以下、すなわち紫外線領域にあり、透過率の低下を示すλ70やλ5は紫外領域の波長であることから可視光の透過率低下は問題にならなかった。しかしガラスを高分散化するほどλ70とλ5は長波長化し、また高分散ガラスの中でも屈折率を高めるほどλ70とλ5の長波長化が著しかった。高分散レンズ材料の開発、すなわち高分散光学ガラスの開発では、λ70＞λ5の関係からλ70が波長400nm以上の可視領域にあることが多く、その結果ガラスが黄色〜褐色に着色する。このため、まずλ70の短波長化、すなわち着色の軽減が重要視されてきた。デジタルカメラ用の高分散レンズ材料もこの流れを汲み、λ70の短波長化が優先されている。
【００１５】
ところで、超高屈折率高分散ガラスの場合、中屈折率や中低分散のガラスと比較し、光線透過域の短波長吸収端は長波長化し、λ70に加えてλ5も可視領域に存在する。そのため、可視光線の透過率を高めるためにはλ70の短波長化とともにλ5の短波長化が極めて重要となる。これまで着色の軽減を目的として作られた超高屈折率高分散ガラスでは、主にλ70を短波長化していたため、λ5の短波長化については十分でなかった。このように、λ5の短波長化が十分でない撮像素子を使う場合、撮像素子に入射する限界波長が長波長化し、画像情報から紫色の情報や青色の情報が欠落し、色再現性が低下することになる。
【００１６】
なお、デジタルカメラでは画像信号をデジタル処理することにより、カラーバランスを電子的に補正することができる。したがって、一部の波長の情報が多少欠落しても、たとえば青色、緑色、赤色といった三原色の光の強度比を維持しながら、光を撮像素子に導くことによって、ある程度の色の再現は可能となる。しかし、三原色のうち、一部の光の透過率が著しく低下してこれらの強度比を保てなくなると、電子補正による色再現も困難になる。
【００１７】
本発明の光学ガラスは、λ5の短波長化に注目して作られているため、良好な色再現性を維持しつつ、超高屈折率高分散特性を活かして撮像光学系の高機能化、コンパクト化を可能にする。なお、λ5の短波長化については後述する。
【００１８】
［ガラス組成］
本発明の光学ガラスは酸化物ガラスであり、Ｏ２−がアニオンの主成分である。Ｏ２−の含有量は90〜100アニオン％を目安として考えればよい。Ｏ２−の含有量が上記範囲内であれば、他のアニオン成分としてF-、Cl-、Br-、I-、S２−、Se２−、N３−、NO３−、あるいはSO４２-などを含有させてもよい。その場合、F-、Cl-、Br-、I-、S２−、Se２−、N３−、NO３−、あるいはSO４２-の合計含有量は、例えば、０〜10アニオン％とすることができる。Ｏ２−の含有量を100アニオン％としてもよい。
【００１９】
次にカチオン成分について説明が、以下、特記しない限り、カチオン成分の含有量、合計含有量は、カチオン％表示とする。
【００２０】
Ｐ５＋は、ガラスネットワーク形成成分であり、本発明の光学ガラスにおいては必須成分である。ガラスの熱的安定性改善に効果があり、液相温度を低下させるとともに液相温度における粘度を上昇させ、高品質な光学ガラスの生産を容易にする働きがある。Ｐ５＋の含有量が16％未満であると、前記効果を得ることが困難となり、Ｐ５＋の含有量が35％を越えると屈折率が低下し、ガラスの結晶化傾向が増大する傾向を示すため、Ｐ５＋の含有量を16〜35％とする。Ｐ５＋の含有量の好ましい下限は18％、より好ましい下限は20％、さらに好ましい下限は22％、一層好ましい下限は24％、より一層好ましい下限は26％である。一方、Ｐ５＋の含有量の好ましい上限は31％、より好ましい上限は30％、さらに好ましい上限は29％、一層好ましい上限は28％である。
【００２１】
次に、高屈折率高分散化成分について説明する。光学ガラスの高屈折率高分散化において、ガラス製造時の粘性低下、分光透過率特性における吸収端の長波長化の問題があることは前述したとおりであるが、さらにガラスの密度が増大するという問題がある。
【００２２】
近年、撮像レンズ、特に携帯撮像機器搭載のレンズ、車載カメラ用レンズやピックアップレンズのように、レンズが小型化する傾向にあるが、こうしたレンズでは、ＣＣＤなどの撮像素子や、読み取り媒体に対する焦点位置のずれを小さくする必要がある。このため、それぞれのモジュールは各種の防振機構を備え、様々な振動の周波数がモジュールの共振周波数から得られる一次共振点F0（Hz)を超えないよう設計されている。
【００２３】
ところが一次共振点F0は、モジュールの質量mの平方根√mに反比例するため、モジュールの重量が大きくなるとF0が減少してしまい、追加の防振機構が必要となり好ましくない。
【００２４】
また、カメラレンズはアクチュエータ等により精密な駆動を行うが、その駆動部の質量が増すことは機構部の駆動や位置決めにかかる機構部への負荷を増加させて消費電力を増加させるので、好ましくない。
【００２５】
以上の背景から、光学素子の超高屈折率化に際して、素材となる光学ガラスの密度の増大を抑えることが求められている。なお実質的には密度は重力加速度を一定とみなしたときのガラスの比重に比例するため、ガラスの密度の増大を抑えるためには、同一重力加速度下におけるガラスの比重の増大を抑えればよい。
【００２６】
したがって、高屈折率高分散化成分としてどのような元素を用いるか、各成分の成分比の決定は、ガラスの製造安定性、透過率特性、密度あるいは比重を考慮しながら行うことが望まれる。
【００２７】
ガラスの屈折率を高めるには、ガラスの分子屈折を高める必要がある。ガラスの分子屈折を決定するのは、イオンの中でも分極率の高い陰イオン、すなわち酸素イオンやフッ素イオンである。（本発明の光学ガラスは、酸化物ガラスであることから、陰イオンは主として酸素イオンである。）分子屈折は陰イオンの充填度に比例して増加するため、これらの充填度を高めることが有効である。なお陰イオンの充填度は、陰イオンの結合の相手となる陽イオンのイオン半径や原子価、配位数、外殻電子の配列等によって決まる。したがって、陽イオンのイオン半径、原子価、配位数、外殻電子の配列等が屈折率に影響する。
【００２８】
例えば、ＴａやＮｂは、光学ガラスの代表的な高屈折率成分であるＬａよりも原子価が高いため、ＬａをＴａやＮｂに置換することにより屈折率を高めることができる。Ｗは、Ｔａよりも高原子価であり、高屈折率化に有効な成分である。Ｂｉの原子価はＬａと同じであるが、自らの分極性が高いことにより高屈折率化に寄与し、単位陽イオン％あたりの屈折率を高める効果はＮｂやＷよりも大きい。
【００２９】
Ｔｉは、ＴａやＮｂと比べると酸素イオンの充填が不十分な元素ではあるが、特定波長に強い吸収（紫外吸収）を持つため、特定波長の屈折率（例えばf線やg線の屈折率といった、青色〜紫外領域の屈折率）を高めることができる。また、Ｔｉ原子自身の質量も小さいことから、ガラスの密度を高めずに屈折率を高める効果が大きい。
【００３０】
Ｎｂは、Ｔiほどではないが、Ｎｂ自身の質量がＷやＢｉよりも小さいため、ガラスの密度を高めずに屈折率を高められる成分である。またガラスへの導入によって特定波長に紫外吸収が現れるため、特定波長の屈折率を高め高分散化できる成分である。なおＮｂはＴｉと比較して、質量が大きいため密度増大を抑制する点においてはやや不利ではあるが、良好な透過率特性を得る上からは有利な成分である。
さらに、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗはガラス成分として共存することにより液相温度を低下させ、ガラスの安定性を増大させることから製造安定性の改善に寄与する。
【００３１】
こうした点を総合的に考慮し、以下に説明するように高屈折率化成分の含有量を定める。
【００３２】
Ｂｉ３＋は、高屈折率高分散ガラスを得る上で必須の成分であり、適量を含有させることによりガラスの熱的安定性を改善する働きをする。また、ガラスの極性を変化させる作用を有する。Ｂｉ３＋の含有量が14％未満であると前記効果を得ることが困難となり、Ｂｉ３＋の含有量が35％を超えると熱的安定性が低下するとともに、液相温度が上昇し、液相温度における粘度が低下する傾向を示し、高品質な光学ガラスを得る上から好ましくない。また、ガラスが褐色に着色し、分光透過率特性における吸収端が長波長化する。したがって、Ｂｉ３＋の含有量は14〜35％とする。Ｂｉ３＋の含有量の好ましい下限は16％、より好ましい下限は18％、さらに好ましい下限は20％、一層好ましい下限は22％、より一層好ましい下限は23％、さらに一層好ましい下限は24％である。Ｂｉ３＋の含有量の好ましい上限は32％、より好ましい上限は30％、さらに好ましい上限は28％、一層好ましい上限は27％、より一層好ましい上限は25％、さらに一層好ましい上限は24％、なお一層好ましい上限は23％、特に好ましい範囲は22％である。
【００３３】
Ｎｂ５＋は、ガラスを高屈折率高分散化する働きのある成分であり、Ｂｉ３＋およびＴｉ４＋と共存することにより、ガラスの熱的安定性を維持する働きのある必須成分である。また、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの機械的強度を高める働きをする。Ｎｂ５＋の含有量が10％未満であると熱的安定性を維持しつつ所望の高屈折率高分散特性を得ることが困難になり、Ｎｂ５＋の含有量が33％を超えると、ガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が著しく上昇し、液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスの生産が難しくなる。また、Ｂｉ３＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋ほどではないが、分光透過率特性における吸収端がやや長波長化する傾向を示す。しがって、Ｎｂ５＋の含有量を10〜33％とする。Ｎｂ５＋の含有量の好ましい下限は12％、より好ましい下限は14％、さらに好ましい下限は16％、一層好ましい下限は17％、より一層好ましい下限は18％、さらに一層好ましい下限は19％であり、Ｎｂ５＋の含有量の好ましい上限は30％、より好ましい上限は27％、さらに好ましい上限は25％、一層好ましい上限は24％、より一層好ましい上限は23％、さらに一層好ましい上限は22％である。なお、Ｎｂ５＋は高屈折率高分散化成分であるＢｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋のうち、最も分光透過率特性における吸収端を長波長化させにくい成分である。
【００３４】
Ｔｉ４＋は、ガラスを高屈折率高分散化する働きのある成分であり、Ｂｉ３＋およびＮｂ５＋と共存することにより、ガラスの熱的安定性を維持する働きのある任意成分である。従って、含有量が0%であることもできる。また、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの機械的強度を高める働きをする。Ｔｉ４＋の含有量が18％を超えると熱的安定性が低下、結晶化傾向が増大するとともに、液相温度が著しく上昇、液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスを生産することが困難になる。また、分光透過率特性における吸収端が長波長化し、ガラスが褐色に着色する傾向を示す。したがって、Ｔｉ４＋の含有量を0〜18％とする。Ｔｉ４＋の含有量の好ましい上限は15％、より好ましい上限は13％、さらに好ましい上限は12％、一層好ましい上限は11％、より一層好ましい上限は10％である。Ｔｉ４＋の含有量の好ましい下限は3％、より好ましい下限は5％、さらに好ましい下限は6％、一層好ましい下限は7％、より一層好ましい下限は8％である。
【００３５】
Ｗ６＋は、ガラスを高屈折率高分散化し、ガラスの化学的耐久性、機械的強度を高める働きをする働きのある任意成分である。従って、含有量が0%であることもできる。また、Ｗ６＋の含有量が20％を超えるとガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が上昇傾向を示すとともに液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスを得ることが困難になる。また、ガラスが青灰色を呈し、分光透過率特性における吸収端も長波長化する。したがって、Ｗ６＋の含有量を0〜20％とする。Ｗ６＋の含有量の好ましい上限は18％、より好ましい上限は15％、さらに好ましい上限は12%、一層好ましい上限は10%、より一層好ましい上限は8％、さらに一層好ましい上限は6％であり、好ましい下限は2％、より好ましい下限は3％、さらに好ましい下限は4％である。
【００３６】
なお、所要の高屈折率高分散光学ガラスを得るためには、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の各含有量を上記範囲にすることに加え、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量を55％以上にする。Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量の好ましい下限は57％、より好ましい下限は58％、さらに好ましい下限は60％、一層好ましい下限は62％、より一層好ましい下限は63％、さらに一層好ましい下限は64％、なお一層好ましい下限は65％である。なお、ガラス原料の溶解性を保ちガラスの安定性を維持する上から、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量の好ましい上限を90％、より好ましい上限を80％、さらに好ましい上限を70％とする。
【００３７】
さらに、ガラスの密度に対する屈折率を高め、かつ同一屈折率におけるガラスのアッベ数を減少させて高分散特性を高めようとする観点、およびガラスの液相温度における粘度の低下を抑制する上から、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量に対するＴｉ４＋の含有量の比（Ｔｉ４＋／（Ｂｉ３＋＋Ｎｂ５＋＋Ｔｉ４＋＋Ｗ６＋）を0.03〜0.33とすることが好ましい。上記比が0.03未満になると、ガラスの密度あたりの屈折率が低下し、また高分散特性が低下するうえガラスの液相温度上昇ないし粘性低下を招く傾向がある。また上記比が0.33を超えても、ガラスの溶解性が極めて悪化するとともにガラスの安定性が低下し、液相温度における粘度の低下も招く傾向がある。比（Ｔｉ４＋／（Ｂｉ３＋＋Ｎｂ５＋＋Ｔｉ４＋＋Ｗ６＋）の好ましい下限は0.05、より好ましい下限は0.10、さらに好ましい下限は0.13、一層好ましい下限は0.15、より一層好ましい下限は0.16、特に好ましい下限は0.17であり、好ましい上限は0.33、より好ましい上限は0.30、さらに好ましい上限は0.25、一層好ましい上限は0.22、一層好ましい上限は0.20である。
【００３８】
次に、他の任意成分について説明する。なお、本発明における各任意成分は、それら含有量をゼロとしてもよいし、０％超としてもよい。
【００３９】
Ｌｉ＋は、溶融性を改善し、溶融温度を低下させ、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きをするが、ガラスの熱的安定性を低下させ、液相温度における粘度を低下させる。しかし、Ｌｉ＋の含有量が7％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度も低下する傾向を示すため、Ｌｉ＋の含有量を0〜7％とすることが好ましい。Ｌｉ＋の含有量のより好ましい範囲は0〜5％、さらに好ましい範囲は0〜4％、一層好ましい範囲は0〜3％、より一層好ましい範囲は0〜2％、さらに一層好ましい範囲は0〜1％であり、含有させなくてもよい。Ｌｉ＋は、他のアルカリ成分Ｎａ＋、Ｋ＋と比べてイオン半径が小さいため、ガラス構造の引き締め効果により、アルカリ成分の中では比較的、屈折率を低下させる働きは弱い。
【００４０】
Ｎａ＋は、ガラスの熱的安定性を大きく損なうことなしに、溶融性を改善し、溶融温度を低下させ、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きをする。また、液相温度における粘度をやや低下させるものの、液相温度を低下させる働きもする。しかし、Ｎａ＋の含有量が20％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度も低下する傾向を示すため、Ｎａ＋の含有量を0〜20％とすることが好ましい。Ｎａ＋の含有量の上限については、18％、16％、14％、12％、10％、8％、7％、6％、5％の順に好ましく、最も好ましい上限は4％である。Ｎａ＋は、イオン半径がＬｉ＋とＫ＋の間にあるため、屈折率を低下させる働きはＬｉ＋よりも大きく、Ｋ＋よりは小さい。
【００４１】
Ｎａ＋の含有量の好ましい下限は0.１％、より好ましい下限は0.5％、さらに好ましい下限は1％、一層好ましい下限は2％、より一層好ましい下限は3％である。
【００４２】
Ｋ＋も溶融性を改善し、溶融温度を低下させる働きをする。また、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きもする。さらに、Ｌｉ＋、Ｎａ＋と比べ熱的安定性を改善し、液相温度を低下させる働きもする。しかし、Ｋ＋の含有量が10％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度が低下する傾向を示すため、Ｋ＋の含有量を0〜10％とすることが好ましい。Ｋ＋の含有量のより好ましい上限7％、さらに好ましい上限は5％、一層好ましい上限は4％、より一層好ましい上限は3％、さらに一層好ましい上限は2％、特に好ましい上限は1％であり、含有させなくてもよい。
【００４３】
なお、液相温度における粘度の低下を抑制し、かつ高屈折率化成分の還元によるガラスの着色を抑制する上から、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量を0〜20％の範囲にすることが好ましい。Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量の好ましい上限は15％、より好ましい上限は12％、さらに好ましい上限は10％、一層好ましい上限は7％、より一層好ましい上限は5％、さらに一層好ましい上限は4％、特に好ましい上限は3％である。分光透過率特性における吸収端の短波長化と、高屈折率化成分の還元による着色の抑制を優先する場合、上記範囲内でアルカリ成分を導入することが好ましく、その場合、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量の好ましい下限は1％、より好ましい下限は2％である。なお、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のいずれも含有させない場合は、吸収端の短波長化と粘性の向上のために、後述するＢ３＋および／またはあるいはアルカリ土類金属成分を含有させることが好ましい。なお、アルカリ成分を含む場合でも、Ｂ３＋かつ／あるいはアルカリ土類金属成分を含有させてよい。Ｂ３＋の含有量については後述する。
【００４４】
なお、アルカリ成分あるいはアルカリ土類金属成分は、共有結合性の…O-P-O-Nb-O…のような架橋結合を切断し、代わりに…O-P-O-Naのようにして共有結合を終端させるため、融液の粘性を低下させる働きをする。ガラスの構造を終端させる度合いは、おおむね修飾成分のモル数と原子価の積で表すことができ、この値が小さいほど、融液状態の同一温度におけるガラスの粘性が上昇する。したがってアルカリ成分とアルカリ土類金属成分の合計量（Ｒ２Ｏ＋ＲＯ ここで、Ｒ２Ｏは酸化物基準によるアルカリ金属成分の合計量、ＲＯはアルカリ土類金属成分の合計量）は20モル%以下が望ましく、15モル％以下がより望ましく、13モル％以下がさらに望ましく、11モル％以下が一層望ましく、10モル％以下がより一層望ましく、8モル％以下がさらに一層好ましく、6モル％以下がなお一層好ましく、4モル％以下がさらになお一層好ましく、3モルl%以下が特に望ましい。また、酸化物基準によるアルカリ金属成分とアルカリ土類金属成分の合計量を0モル％にすることもできる。ただしアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の合計量が少なくなりすぎると、Ti、Nb、Bi、Wといった還元されやすいイオンの還元による着色を抑制することが難しくなるので、酸化物基準にてアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の合計量は0.5モルl%以上が好ましく、1モル%以上、2モル%以上がさらに好ましい。
【００４５】
アルカリ成分を導入して溶融性を改善するとともに、分光透過率特性を改善し、ガラスの着色を抑制する上から、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のうち、少なくとも１種以上のアルカリ金属成分を含有させることが好ましいが、その場合、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋がガラスの安定性および液相粘性に与える効果、およびそれらが屈折率に与える効果の大きさを考慮し、ガラスの安定性および液相粘性および光学特性を本発明の目的に合うように調整するために、Ｌｉ＋の含有量を7％以下、Ｎａ＋の含有量を20％以下、Ｋ＋の含有量を10％以下としつつ、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量に対するＮａ＋の含有量の比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））を０．２〜１とすることが好ましい。比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））のより好ましい範囲は0.5〜１、さらに好ましい範囲は0.7〜1、一層好ましい範囲は0.8〜1、より一層好ましい範囲は0.85〜１、さらに一層好ましい範囲は0.9〜1、なお一層好ましい範囲は0.95〜１であり、１とすることもできる。
【００４６】
Ｂ３＋は、適量の導入によりガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させ、液相温度における粘度を増加させる働きをする。しかし、Ｂ３＋の含有量が20％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性が低下、液相温度が上昇、ガラスの着色が増加する傾向を示すため、Ｂ３＋の含有量を0〜20％とすることが好ましい。Ｂ３＋の含有量の好ましい下限は1％、より好ましい下限は2％、さらに好ましい下限は3％、一層好ましい下限は4％、より一層好ましい下限は５％である。Ｂ３＋の含有量の好ましい上限は18%、より好ましい上限は16%、さらに好ましい上限は14％、より一層好ましい上限は13％、さらに一層好ましい上限は12％、なお一層好ましい上限は10％、さらになお一層好ましい上限は9％、特に好ましい上限は8％、最も好ましい上限は７％である。
【００４７】
Ｓｉ４＋は屈折率を低下させるもののガラスの液相粘性を良く上昇させる働きをする一方で、過剰な導入はガラスの液相温度の上昇あるいはガラスの分相を招くため、Ｓｉ４＋の含有量の上限は5％とすることが好ましく、3％とすることがより好ましく、2％とすることがさらに好ましく、1.5％とすることがいっそう好ましい。Ｓｉ４＋の含有量の下限は0％であり、好ましい下限は0％超、より好ましい下限は0.5％、さらに好ましい下限は0.8％、一層好ましい下限は1％である。Ｓｉ４＋の導入方法は通常の酸化物原料によるものが主であるが、ＳｉＯ２を主成分とする材質で作られた坩堝から混入させることもできる。
【００４８】
Ｂａ２＋はガラスの熱的安定性を改善し、液相温度における粘度を上昇させるとともに、溶融性を改善し、分光透過率特性における吸収端を短波長化し、高屈折率化成分の還元によるガラスの着色を抑制する働きをする。しかし、Ｂａ２＋の含有量が過剰になると（15％を超えると）屈折率が低下するとともにアッべ数が大幅に増大し、所要の光学特性を実現することが難しくなるため、Ｂａ２＋の含有量を0〜15％の範囲にすることが好ましい。Ｂａ２＋の含有量の好ましい上限は12％、より好ましくは9％、さらに好ましくは6％一層好ましくは0〜4％、より一層好ましくは0〜3％である。Ｂａ２＋の含有量の好ましい下限は0％であり、より好ましくは0.2％、さらに好ましくは0.5％、一層好ましくは1.0％、より一層好ましくは2.0％である。光学特性の観点からはＢａ２＋を含有させなくてもよい。
【００４９】
2.05を超える屈折率ｎｄを維持しつつ、液相温度における粘度の低下を抑制する上から、Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｂ３＋、Ｓｉ４＋およびＢａ２＋の合計含有量を90〜100％とすることが好ましく、95〜100％とすることがより好ましく、98〜100％とすることがさらに好ましく、99〜100％とすることが一層好ましい。前記合計含有量を100％としてもよい。
【００５０】
さらに、同様の観点から、Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｂ３＋およびＳｉ４＋の合計含有量を90〜100％とすることが好ましく、95〜100％とすることがより好ましく、98〜100％とすることがさらに好ましく、99〜100％とすることが一層好ましい。前記合計含有量を100％としてもよい。
【００５１】
上記カチオン成分以外に導入可能な成分としては、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｌ３＋等がある。このうち、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋はいずれもガラスの溶解性を高める働きがあるものの、屈折率を低下させる働きがあるため、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋の含有量はそれぞれ0〜5％の範囲とすることが好ましく、0〜3％の範囲とすることがより好ましく、0〜2％の範囲とすることがさらに好ましく、0〜1％の範囲とすることが一層好ましい。なお、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋を含有させなくてもよい。
【００５２】
Ａｌ３＋は屈折率を低下させ、かつガラスの液相温度を上昇させる働きをするため、Ａｌ３＋の含有量は0〜5％の範囲とすることが好ましく、0〜3％の範囲とすることがより好ましく、0〜2％の範囲とすることがさらに好ましく、0〜1％の範囲とすることが一層好ましい。なお、Ａｌ３＋を含有させなくてもよい。
【００５３】
その他、添加剤としてＳｂ２Ｏ３やＳｎＯ２などのような清澄剤を添加しても良い。また、ＮＯ３−、ＣＯ３−、ＳＯ4２−、F-、Cl-、Br-、I-などのような陰イオンとその対イオンである陽イオンから構成される各種の塩などを添加してもよい。
【００５４】
上記清澄剤の中で好ましいものはＳｂ２Ｏ３である。Ｓｂ２Ｏ３を用いる場合は、質量比によるＳｂ２Ｏ３の外割り添加量を0〜10000ppmの範囲とすることが好ましい。尚、質量比による外割り添加量とは、ガラス成分の質量を基準とした割合で示す添加量である。Ｓｂ２Ｏ３は清澄効果があることに加え、ガラス溶融中、前述の高屈折率化成分を酸化状態にするとともに、この酸化状態を安定化する働きをする。しかし、外割り添加量が10000ppmを超えるとＳｂ自体の光吸収により、ガラスが着色する傾向を示す。ガラスの透過率特性を改善するという観点から、Ｓｂ２Ｏ３の外割り添加量の好ましい上限は5000ppm、より好ましい上限は2000ppm、さらに好ましい上限は1100ppm、一層好ましい上限は900ppm、より一層好ましい上限は600ppmであり、好ましい下限は100ppm、より好ましい下限は200ppm、さらに好ましい下限は300ppmである。なお、Ｓｂは添加剤であるため、ガラス成分とは異なり酸化物換算した値で添加量を示した。
【００５５】
なお、本発明の光学ガラスにおいて、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｓｅのカチオンはいずれも環境への負荷を配慮し、含有、添加しないことが望ましい。また、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ，Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒのカチオンはいずれもガラスを着色したり、紫外光の照射により蛍光を発生するため、含有、添加しないことが望ましい。ただし、上記の含有、添加しないとは、ガラス原料やガラス溶融工程に由来する不純物としての混入までも排除するものではない。
【００５６】
さらにＧａ３＋、Ｌｕ３＋、Ｉｎ３＋、Ｇｅ４＋、Ｈｆ４＋は、少量であれば含有しても構わないが、これら成分により有意義な効果が得られることはなく、いずれも高価な成分であることから、それぞれの含有量を0〜2％の範囲とすることが好ましく、0〜1％の範囲とすることがより好ましく、0％以上0.5％未満とすることがさらに好ましく、0％以上0.1％未満とすることが一層好ましく、ガラスの製造コストを抑える上から含有させないことが望ましい。
【００５７】
［屈折率、アッベ数］
本発明の光学ガラスの屈折率ｎｄは2.05を超え、アッベ数νｄは18.5以下である。このように本発明の光学ガラスは、超高屈折率高分散特性を備えているため、高ズーム比、広角、コンパクトな光学系を構成するための光学素子の材料として好適である。屈折率ｎｄの増加、アッベ数νｄの減少によって、液相温度における粘度は、減少傾向を示すので、屈折率ｎｄの上限、アッベ数νｄの下限については、前述のガラス組成範囲内で、液相温度における粘度が1dPa・s以上であれば、特に制限はないが、屈折率ｎｄの上限は3.0、アッベ数νｄの下限は5をそれぞれ目安とすることができる。
【００５８】
なお、光学系の高機能化、コンパクト化により有効な光学素子に用いられる光学ガラスを提供するという観点から、屈折率ｎｄの好ましい下限は2.06、より好ましい下限は2.07、さらに好ましい下限は2.08、一層好ましい下限は2.09であり、アッベ数νｄの好ましい上限は18.1、より好ましい上限は17.7、さらに好ましい上限は17.4、一層好ましい上限は17.2、より好ましい上限は17.1である。
【００５９】
［液相温度、液相温度における粘度］
本発明の光学ガラスの液相温度における粘度は1dPa・s以上である。液相温度は、ガラスの高屈折率高分散化に伴い上昇傾向を示し、940℃以上の高温になりやすい。液相温度の上昇は、ガラス製造時の失透を防止するために溶融温度、成形温度の上昇をもたらす。その結果、成形時のガラスの粘性が著しく低下し、脈理が生じ、光学的均質性が著しく悪化してしまう。本発明によれば、高屈折率高分散化に伴い液相温度が上昇しても、温度あたりの粘性値を高めることにより、液相温度における粘度を1dPa・s以上に維持して脈理発生を抑制し、優れた光学的均質性を有する高品質な光学ガラスを提供することができる。
【００６０】
本発明において、液相温度における粘度の好ましい範囲は1.0 dPa・s以上、より好ましい範囲は1.4 dPa・s以上、さらに好ましい範囲は1.7 dPa・s以上、一層好ましい範囲は2.0 dPa・s以上、より一層好ましい範囲は2.2 dPa・s以上、さらに一層好ましい範囲は2.5 dPa・s以上、なお一層好ましい範囲は2.7 dPa・s以上、特に好ましい範囲は3.0dPa・s以上、最も好ましい範囲は3.2dPa・s以上である。液相温度における粘度の上限は特に限定されないが、20 dPa・sを目安として考えることができる。ただし、液相温度における粘度を過剰に高めても、屈折率の低下などの問題が生じるおそれがあるため、液相温度における粘度の上限を10dPa・sとすることが好ましく、5dPa・sとすることがより好ましい。
【００６１】
なお、本発明における液相温度の好ましい範囲は1100℃以下の範囲である。液相温度を前記範囲にすることで、溶融温度、成形温度の過度な上昇を抑制し、ガラス製造時、ルツボ材料がガラスに溶け込んでガラスが着色したり、ルツボ材が異物として混入してガラスの品質を低下することを防止することができる。また、溶融ガラスからの揮発を抑制し、揮発による組成変化、光学特性の変動を抑制することもできる。なお、液相温度の下限は、高融点の高屈折率成分を多く含有する観点から800℃以上、より好ましくは900℃以上を目安として考えることができ、上記のように940℃を目安として考えることもできる。
【００６２】
本発明における比重は-30℃/hrの徐冷速度で得られたガラスの比重により定義されるが、冷却速度に対する比重の変化量は、冷却速度を1/10にしたときの比重の増加分が0.005〜0.06％、より好ましくは0.01〜0.04％であるので、ガラスの冷却速度によっては以下の数値範囲を-30℃/hrの冷却速度に調整して考えることもできる。比重の好ましい上限は6.0、より好ましい上限は5.7、さらに好ましい上限は5.5、一層好ましい上限は5.4、より一層好ましい上限は5.3である。好ましい下限には特に制限はないが、比重を過剰に低くすると、屈折率の低下などの問題が生じるおそれがあるため、比重の好ましい下限は3.0、より好ましい下限は4.0、さらに好ましい下限は4.5、一層好ましい下限は4.8、より一層好ましい下限は5.0である。
【００６３】
［光学ガラスの製法］
本発明の光学ガラスは、溶融法により製造することができる。
例えば、所要の組成を有するガラスとなるように各成分に対応する化合物原料を秤量し、十分混合して調合原料とし、調合原料をルツボに入れて1100〜1200℃で攪拌しながら0.5〜4時間溶解を行った後、ガラス融液を所定の容器に流し出し、冷却、粉砕して、カレットを得る。
【００６４】
次にこのカレットを貴金属製坩堝に投入し、液相温度LT〜1200℃に加熱し、攪拌して、溶融した。次いで液相温度LT〜1200℃で0.5〜6時間かけて溶融ガラスを清澄する。清澄後、ガラスの温度を清澄温度から液相温度LT〜1100℃、好ましくは液相温度LT〜1080℃、より好ましくは液相温度LT〜1050℃、さらに好ましくは液相温度LT〜1020℃、いっそう好ましくは液相温度LT〜1000℃に降温した後、ルツボ底部に接続したパイプから溶融ガラスを流出させ、あるいは鋳型に鋳込んで成形し、光学ガラスを得ることができる。
上記温度条件、ならびに各工程に要する時間は適宜、調整可能である。
【００６５】
また、光学特性が異なる複数種のカレットを上述の方法で作製し、これらカレットを所要の光学特性が得られるように調合して溶融、清澄、成形し、光学ガラスを作製することもできる。
【００６６】
［プレス成形用ガラス素材］
本発明のプレス成形用ガラス素材（以下、ガラス素材という）は、上記本発明の光学ガラスからなる。ガラス素材は、まず、本発明の光学ガラスが得られるように調合したガラス原料を加熱、溶融し、成形する。このようにして作製したガラス成形体を加工し、プレス成形品1個分の量に相当するガラス素材を作製する。このような方法以外でも溶融ガラスからプレス成形用ガラス素材を作る公知の方法を適用することができる。
【００６７】
［光学素子］
本発明の光学素子は、上記本発明の光学ガラスからなる。
具体例としては、非球面レンズ、球面レンズ、あるいは平凹レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズなどの各種レンズ、プリズム、レンズ機能付きプリズムなどを例示することができる。表面には必要に応じて反射防止膜や波長選択性のある部分反射膜などを設けてもよい。
【００６８】
本発明の光学素子は超高屈折率高分散特性を有するガラスからなるので、他のガラスからなる光学素子と組合せることにより、良好な色収差補正を行うことができる。
また、撮像光学系を高ズーム比化、広角化、コンパクト化する上でも有効である。
さらに、超高屈折率高分散特性を備えながら、比重増大が抑えられたガラスを用いているため、光学素子の軽量化が可能となり、振動に対する焦点位置のズレ防止にも有効である。
さらに、分光透過率特性における吸収端を短波長化されたガラスの使用により、可視短波長域の画像情報の欠落を防止することができ、デジタル式撮像装置の色再現性改善にも有効である。
【００６９】
本発明の光学素子は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなど各種カメラの撮像光学系、ＤＶＤ、ＣＤなどの光記録媒体へのデータ書き込み、読み出し用の光線を導く光学素子、例えば、光ピックアップレンズやコリメータレンズなどにも好適である。また、光通信用の光学素子としても好適である。
【００７０】
上記光学素子は、本発明の光学ガラスを加工し、表面を研磨する方法、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱、プレス成形して光学素子ブランクを製造し、この光学素子ブランクを研削、研磨する方法、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱、精密プレス成形して光学素子とする方法など、公知の方法により製造することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明をさらに詳説する。
【００７２】
（実施例１）
表１に示すＮｏ．１〜４４の組成を有するガラスとなるように各成分に対応する化合物原料を秤量し、十分混合して調合原料とした。なお、表１に示すガラス組成は、カチオン％表示の値が基準であり、モル％表示、質量％表示の値はいずれもカチオン％表示を換算した値である。
次に調合原料をルツボに入れて1100℃〜1200℃で攪拌しながら2〜5時間溶解を行った後、急冷、粉砕して、カレットを得た。
【００７３】
次にこのカレットを貴金属製坩堝に投入し、1000℃〜1100℃に加熱し、攪拌して、溶融した。次いで、1000℃〜1100℃で2〜6時間かけて溶融ガラスを清澄した。清澄後、ガラスの温度を清澄温度から液相温度LT〜1050℃に降温した後、ルツボ底部に接続したパイプから溶融ガラスを流出させ、あるいは鋳型に鋳込んでガラスブロックに成形した。
【００７４】
得られた各ガラスブロックに光線を入射させ、ガラス中の前記光線の光路を横から観察したところ、ガラス中に結晶などの異物は認められず、均質性の高い、高品質の光学ガラスを得ることができた。
【００７５】
得られた光学ガラスＮｏ．１〜４４について、屈折率ｎｄ、アッべ数νｄ、液相温度、液相温度における粘度、ガラス転移温度、比重、λ70、λ5を、以下のようにして測定した。なお、空欄は未測定であることを示す。
【００７６】
（１）屈折率ｎｄおよびアッべ数νｄ
日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０１に基づいて測定した。測定結果を表１に示す。
【００７７】
（２）液相温度LTおよび液相温度における粘度
ガラス試料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。粘度ＪＩＳ規格 Ｚ８８０３、共軸二重円筒形回転粘度計による粘度測定方法により粘度を測定した。
【００７８】
（３）ガラス転移温度Ｔｇ
ガラス転移温度は示差走査型熱量計ＤＳＣ３３００ＳＡを用いて固体状態のガラスを昇温したときの吸熱カーブから測定した。この測定を用いたＴｇは日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０８に基づいて測定したＴｇと対応関係を示す。測定結果を表１に示す。
【００７９】
（４）比重
日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０５に基づいて測定した。測定結果を表１に示す。
【００８０】
（５）λ70、λ5
λ70、λ5は次のようにして測定した。厚さ１０ｍｍの互いに平行かつ光学研磨された平面を有するガラス試料を用い、波長２８０ｎｍから７００ｎｍまでの波長域における分光透過率を測定する。分光透過率は、光学研磨された一方の平面に垂直に強度Ａの光線を入射し、他方の平面から出射する光線の強度Ｂを測定し、Ｂ／Ａによって算出される。したがって、分光透過率には試料表面における光線の反射損失も含まれる。分光透過率が70％になる波長がλ70であり、分光透過率が5％になる波長がλ5である。測定結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
（比較例）
特許文献１の実施例13の光学ガラスからなる300gのガラスブロックを作製したところ、ガラスブロック表面に結晶が析出した。特許文献１の実施例13は、屈折率ndが2.03であるが、既に表面に結晶の析出が認められたことから、高屈折率化により、屈折率ndを2.05超にまで高めることは困難である。
【００８３】
図１は、横軸にガラスの温度、縦軸に粘度をとり、上記光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32、特許文献１の実施例13の温度と粘度の関係を示したものである。図１より明らかなように、光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32は、特許文献１の実施例12と比較し、任意の温度において高粘度を示している。特許文献１の実施例12の組成をベースに屈折率を高めると液相温度が上昇し、ガラス製造時の粘度が低下して高品質の光学ガラスの製造が難しくなるのに対し、光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32は、ともに高温においても高品質の光学ガラスの成形を可能にする粘度を維持していることがわかる。
特許文献２の実施例3、実施例7を再現したところ実施例3の屈折率(nd)は2.017、アッベ数は19.3、液相温度960℃における粘性は2.0dPa・s、1000℃において1.2 dPa・sであった。実施例7の屈折率(nd)は2.014、アッベ数は18.7であり、液相温度(LT)970℃(LT)における粘性は2.0 dPa・s、1000℃において1.3 dPa・sであった。いずれも明細書に書かれたアッベ数(実施例3,実施例7ともに16.2)を得ることができなかった。（なお、ガラスを溶融したときの揮発が激しく、Ｋ２Ｏ濃度の高い揮発物が坩堝壁や蓋に付着するなど、ガラス製造時の揮発が激しいため均質な光学ガラスを得ることが難しかった。）
【００８４】
（実施例２）
実施例１と同様にして光学ガラスＮｏ．１〜４４が得られるようにガラス原料を加熱、溶融、清澄、均質化し、得られた溶融ガラスを鋳型に流し込んで急冷し、ガラスブラックに成形した。次にガラスブロックをアニールした後、切断、研削してプレス成形用ガラス素材を作製した。
【００８５】
（実施例３）
実施例２において作製したプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形型を用いて公知の方法によりプレス成形し、レンズブランク、プリズムブランクなどの光学素子ブランクを作製した。
得られた光学素子ブランクは精密アニールが施され、所要の屈折率になるよう屈折率の精密調整を行った後、公知の研削、研磨法によりレンズやプリズムに仕上げられる。
【００８６】
次に実施例２において作製したプレス成形用ガラス素材の表面を研磨して精密プレス成形用のプレス成形用ガラス素材とし、このガラス素材を加熱、精密プレス成形して非球面レンズを得た。精密プレス成形は公知の方法で行った。
このように各種レンズ、プリズムなどの光学素子を作製した。
得られたレンズを用いて撮像光学系を構成したところ、色再現性のよい撮像装置を得ることができた。
また、得られたレンズを用いて携帯電話搭載の撮像ユニットや光ピックアップユニットを作製したところ、振動に対して焦点位置ズレの極めて少ないユニットを得ることができた。
【００８７】
本実施例の光学素子は、低分散ガラス製光学素子との組合せにより良好な色収差補正を可能にする。また、撮像装置をはじめ各種光学機器の高性能化、コンパクト化に有効である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置のコンパクト化に伴い、高屈折率高分散ガラス製レンズの需要が高まっている。このようなレンズ材料としては、特許文献１、２に開示されているリン酸塩系の組成をベースとする高屈折率高分散光学ガラスが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１１４９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高ズーム比、広角のレンズを提供するためには、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数が18.5以下となるような超高屈折率の高分散ガラスが有効である。高屈折率の光学ガラスを構成するために必要な元素を、各元素がガラスに与える特性の観点から分類すると、ガラスに目的の光学特性を付与する高屈折率・高分散成分、ガラス形成を促進するが屈折率の低いガラスネットワーク形成成分、およびガラスの溶解性を向上させるが屈折率のやや低い修飾成分が考えられる。超高屈折率高分散ガラスを作るには、ガラス成分としてＢｉ、Ｔｉ、Ｗなどの高屈折率高分散化成分を多量に導入しなければならないので、ガラス形成を促進する網目形成成分や、ガラスの溶解性を向上させる修飾成分の導入割合が相対的に低下する。
【０００５】
その結果、上記元素からなる融液の結晶化傾向が強くなってガラスの熱的安定性が低下し、また液相温度が上昇する。このようなガラスを製造する時の失透すなわち結晶析出を防止するためには、溶融ガラスの成形温度をより高温にしなければならず、このため成形時の粘性が著しく低下する。
したがって成形時に脈理などの不具合が発生しやすくなり、高品質のガラスを得ることが困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決し、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のとおりである。
[１]
酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス。
[２]
液相温度における粘度が1.0dPa・s以上である[１]に記載の光学ガラス。
[３]
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のうち、少なくとも１種以上のアルカリ金属成分を含み、
Ｌｉ＋の含有量が7カチオン％以下、
Ｎａ＋の含有量が20カチオン％以下、
Ｋ＋の含有量が10カチオン％以下、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量に対するＮａ＋の含有量の比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））が0.2〜1である[１]または[２]に記載の光学ガラス。
[４]
Ｂ３＋の含有量が0〜20カチオン％である[１]〜[３]のいずれか１項に記載の光学ガラス。
[５]
Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｓｉ４＋、Ｂａ２＋およびＢ３＋の合計含有量が90カチオン％以上である［１］〜［４］のいずれか１項に記載の光学ガラス。
[６]
液相温度が940℃以上である［１］〜［５］のいずれか１項に記載の光学ガラス。
[７]
［１］〜［６］のいずれか１項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
[８]
［１］〜［６］のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下の高屈折率高分散特性を持ちながら、高品質のガラスの製造に適した粘性特性を有する光学ガラスを提供することができる。さらに本発明によれば、前記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材および光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施例と特許文献１の実施例の粘性曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の光学ガラスについて詳説する。
本発明の光学ガラスは、酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光学ガラスは、屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下と超高屈折率高分散特性を有しながら、溶融ガラスから高品質のガラスを安定して製造できるという特長を備えている。
【００１２】
さらに、本発明の光学ガラスは超高屈折率高分散ガラスでありながら、デジタル式撮像装置の撮像光学系に用いられる光学素子の材料として好適な透過率特性をも備えている。
【００１３】
従来、感光フィルム式カメラのレンズ材料の開発では、良好な色再現性を得るため、高透過率が得られる波長域をいかにして短波長域まで拡大するかという点に注力がなされてきた。一般に、光学ガラスの分光透過率特性において、どこまで短波長の光を透過するかを示す指標として、外部透過率70％を示す波長であるλ70、外部透過率5%を示す波長であるλ5といった特定波長による指標が用いられている。
【００１４】
一般に波長400nm以下の紫外領域において、光学ガラスの分光透過率は透過波長が短いほど低下するので、λ70とλ5の間にはλ70＞λ5という関係がある。これまで、ほとんどの光学ガラスにおける特定波長は400nm以下、すなわち紫外線領域にあり、透過率の低下を示すλ70やλ5は紫外領域の波長であることから可視光の透過率低下は問題にならなかった。しかしガラスを高分散化するほどλ70とλ5は長波長化し、また高分散ガラスの中でも屈折率を高めるほどλ70とλ5の長波長化が著しかった。高分散レンズ材料の開発、すなわち高分散光学ガラスの開発では、λ70＞λ5の関係からλ70が波長400nm以上の可視領域にあることが多く、その結果ガラスが黄色〜褐色に着色する。このため、まずλ70の短波長化、すなわち着色の軽減が重要視されてきた。デジタルカメラ用の高分散レンズ材料もこの流れを汲み、λ70の短波長化が優先されている。
【００１５】
ところで、超高屈折率高分散ガラスの場合、中屈折率や中低分散のガラスと比較し、光線透過域の短波長吸収端は長波長化し、λ70に加えてλ5も可視領域に存在する。そのため、可視光線の透過率を高めるためにはλ70の短波長化とともにλ5の短波長化が極めて重要となる。これまで着色の軽減を目的として作られた超高屈折率高分散ガラスでは、主にλ70を短波長化していたため、λ5の短波長化については十分でなかった。このように、λ5の短波長化が十分でない撮像素子を使う場合、撮像素子に入射する限界波長が長波長化し、画像情報から紫色の情報や青色の情報が欠落し、色再現性が低下することになる。
【００１６】
なお、デジタルカメラでは画像信号をデジタル処理することにより、カラーバランスを電子的に補正することができる。したがって、一部の波長の情報が多少欠落しても、たとえば青色、緑色、赤色といった三原色の光の強度比を維持しながら、光を撮像素子に導くことによって、ある程度の色の再現は可能となる。しかし、三原色のうち、一部の光の透過率が著しく低下してこれらの強度比を保てなくなると、電子補正による色再現も困難になる。
【００１７】
本発明の光学ガラスは、λ5の短波長化に注目して作られているため、良好な色再現性を維持しつつ、超高屈折率高分散特性を活かして撮像光学系の高機能化、コンパクト化を可能にする。なお、λ5の短波長化については後述する。
【００１８】
［ガラス組成］
本発明の光学ガラスは酸化物ガラスであり、Ｏ２−がアニオンの主成分である。Ｏ２−の含有量は90〜100アニオン％を目安として考えればよい。Ｏ２−の含有量が上記範囲内であれば、他のアニオン成分としてF-、Cl-、Br-、I-、S２−、Se２−、N３−、NO３−、あるいはSO４２-などを含有させてもよい。その場合、F-、Cl-、Br-、I-、S２−、Se２−、N３−、NO３−、あるいはSO４２-の合計含有量は、例えば、０〜10アニオン％とすることができる。Ｏ２−の含有量を100アニオン％としてもよい。
【００１９】
次にカチオン成分について説明が、以下、特記しない限り、カチオン成分の含有量、合計含有量は、カチオン％表示とする。
【００２０】
Ｐ５＋は、ガラスネットワーク形成成分であり、本発明の光学ガラスにおいては必須成分である。ガラスの熱的安定性改善に効果があり、液相温度を低下させるとともに液相温度における粘度を上昇させ、高品質な光学ガラスの生産を容易にする働きがある。Ｐ５＋の含有量が16％未満であると、前記効果を得ることが困難となり、Ｐ５＋の含有量が35％を越えると屈折率が低下し、ガラスの結晶化傾向が増大する傾向を示すため、Ｐ５＋の含有量を16〜35％とする。Ｐ５＋の含有量の好ましい下限は18％、より好ましい下限は20％、さらに好ましい下限は22％、一層好ましい下限は24％、より一層好ましい下限は26％である。一方、Ｐ５＋の含有量の好ましい上限は31％、より好ましい上限は30％、さらに好ましい上限は29％、一層好ましい上限は28％である。
【００２１】
次に、高屈折率高分散化成分について説明する。光学ガラスの高屈折率高分散化において、ガラス製造時の粘性低下、分光透過率特性における吸収端の長波長化の問題があることは前述したとおりであるが、さらにガラスの密度が増大するという問題がある。
【００２２】
近年、撮像レンズ、特に携帯撮像機器搭載のレンズ、車載カメラ用レンズやピックアップレンズのように、レンズが小型化する傾向にあるが、こうしたレンズでは、ＣＣＤなどの撮像素子や、読み取り媒体に対する焦点位置のずれを小さくする必要がある。このため、それぞれのモジュールは各種の防振機構を備え、様々な振動の周波数がモジュールの共振周波数から得られる一次共振点F0（Hz)を超えないよう設計されている。
【００２３】
ところが一次共振点F0は、モジュールの質量mの平方根√mに反比例するため、モジュールの重量が大きくなるとF0が減少してしまい、追加の防振機構が必要となり好ましくない。
【００２４】
また、カメラレンズはアクチュエータ等により精密な駆動を行うが、その駆動部の質量が増すことは機構部の駆動や位置決めにかかる機構部への負荷を増加させて消費電力を増加させるので、好ましくない。
【００２５】
以上の背景から、光学素子の超高屈折率化に際して、素材となる光学ガラスの密度の増大を抑えることが求められている。なお実質的には密度は重力加速度を一定とみなしたときのガラスの比重に比例するため、ガラスの密度の増大を抑えるためには、同一重力加速度下におけるガラスの比重の増大を抑えればよい。
【００２６】
したがって、高屈折率高分散化成分としてどのような元素を用いるか、各成分の成分比の決定は、ガラスの製造安定性、透過率特性、密度あるいは比重を考慮しながら行うことが望まれる。
【００２７】
ガラスの屈折率を高めるには、ガラスの分子屈折を高める必要がある。ガラスの分子屈折を決定するのは、イオンの中でも分極率の高い陰イオン、すなわち酸素イオンやフッ素イオンである。（本発明の光学ガラスは、酸化物ガラスであることから、陰イオンは主として酸素イオンである。）分子屈折は陰イオンの充填度に比例して増加するため、これらの充填度を高めることが有効である。なお陰イオンの充填度は、陰イオンの結合の相手となる陽イオンのイオン半径や原子価、配位数、外殻電子の配列等によって決まる。したがって、陽イオンのイオン半径、原子価、配位数、外殻電子の配列等が屈折率に影響する。
【００２８】
例えば、ＴａやＮｂは、光学ガラスの代表的な高屈折率成分であるＬａよりも原子価が高いため、ＬａをＴａやＮｂに置換することにより屈折率を高めることができる。Ｗは、Ｔａよりも高原子価であり、高屈折率化に有効な成分である。Ｂｉの原子価はＬａと同じであるが、自らの分極性が高いことにより高屈折率化に寄与し、単位陽イオン％あたりの屈折率を高める効果はＮｂやＷよりも大きい。
【００２９】
Ｔｉは、ＴａやＮｂと比べると酸素イオンの充填が不十分な元素ではあるが、特定波長に強い吸収（紫外吸収）を持つため、特定波長の屈折率（例えばf線やg線の屈折率といった、青色〜紫外領域の屈折率）を高めることができる。また、Ｔｉ原子自身の質量も小さいことから、ガラスの密度を高めずに屈折率を高める効果が大きい。
【００３０】
Ｎｂは、Ｔiほどではないが、Ｎｂ自身の質量がＷやＢｉよりも小さいため、ガラスの密度を高めずに屈折率を高められる成分である。またガラスへの導入によって特定波長に紫外吸収が現れるため、特定波長の屈折率を高め高分散化できる成分である。なおＮｂはＴｉと比較して、質量が大きいため密度増大を抑制する点においてはやや不利ではあるが、良好な透過率特性を得る上からは有利な成分である。
さらに、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗはガラス成分として共存することにより液相温度を低下させ、ガラスの安定性を増大させることから製造安定性の改善に寄与する。
【００３１】
こうした点を総合的に考慮し、以下に説明するように高屈折率化成分の含有量を定める。
【００３２】
Ｂｉ３＋は、高屈折率高分散ガラスを得る上で必須の成分であり、適量を含有させることによりガラスの熱的安定性を改善する働きをする。また、ガラスの極性を変化させる作用を有する。Ｂｉ３＋の含有量が14％未満であると前記効果を得ることが困難となり、Ｂｉ３＋の含有量が35％を超えると熱的安定性が低下するとともに、液相温度が上昇し、液相温度における粘度が低下する傾向を示し、高品質な光学ガラスを得る上から好ましくない。また、ガラスが褐色に着色し、分光透過率特性における吸収端が長波長化する。したがって、Ｂｉ３＋の含有量は14〜35％とする。Ｂｉ３＋の含有量の好ましい下限は16％、より好ましい下限は18％、さらに好ましい下限は20％、一層好ましい下限は22％、より一層好ましい下限は23％、さらに一層好ましい下限は24％である。Ｂｉ３＋の含有量の好ましい上限は32％、より好ましい上限は30％、さらに好ましい上限は28％、一層好ましい上限は27％、より一層好ましい上限は25％、さらに一層好ましい上限は24％、なお一層好ましい上限は23％、特に好ましい範囲は22％である。
【００３３】
Ｎｂ５＋は、ガラスを高屈折率高分散化する働きのある成分であり、Ｂｉ３＋およびＴｉ４＋と共存することにより、ガラスの熱的安定性を維持する働きのある必須成分である。また、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの機械的強度を高める働きをする。Ｎｂ５＋の含有量が10％未満であると熱的安定性を維持しつつ所望の高屈折率高分散特性を得ることが困難になり、Ｎｂ５＋の含有量が33％を超えると、ガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が著しく上昇し、液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスの生産が難しくなる。また、Ｂｉ３＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋ほどではないが、分光透過率特性における吸収端がやや長波長化する傾向を示す。しがって、Ｎｂ５＋の含有量を10〜33％とする。Ｎｂ５＋の含有量の好ましい下限は12％、より好ましい下限は14％、さらに好ましい下限は16％、一層好ましい下限は17％、より一層好ましい下限は18％、さらに一層好ましい下限は19％であり、Ｎｂ５＋の含有量の好ましい上限は30％、より好ましい上限は27％、さらに好ましい上限は25％、一層好ましい上限は24％、より一層好ましい上限は23％、さらに一層好ましい上限は22％である。なお、Ｎｂ５＋は高屈折率高分散化成分であるＢｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋のうち、最も分光透過率特性における吸収端を長波長化させにくい成分である。
【００３４】
Ｔｉ４＋は、ガラスを高屈折率高分散化する働きのある成分であり、Ｂｉ３＋およびＮｂ５＋と共存することにより、ガラスの熱的安定性を維持する働きのある任意成分である。従って、含有量が0%であることもできる。また、ガラスの化学的耐久性を高め、ガラスの機械的強度を高める働きをする。Ｔｉ４＋の含有量が18％を超えると熱的安定性が低下、結晶化傾向が増大するとともに、液相温度が著しく上昇、液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスを生産することが困難になる。また、分光透過率特性における吸収端が長波長化し、ガラスが褐色に着色する傾向を示す。したがって、Ｔｉ４＋の含有量を0〜18％とする。Ｔｉ４＋の含有量の好ましい上限は15％、より好ましい上限は13％、さらに好ましい上限は12％、一層好ましい上限は11％、より一層好ましい上限は10％である。Ｔｉ４＋の含有量の好ましい下限は3％、より好ましい下限は5％、さらに好ましい下限は6％、一層好ましい下限は7％、より一層好ましい下限は8％である。
【００３５】
Ｗ６＋は、ガラスを高屈折率高分散化し、ガラスの化学的耐久性、機械的強度を高める働きをする働きのある任意成分である。従って、含有量が0%であることもできる。また、Ｗ６＋の含有量が20％を超えるとガラスの熱的安定性が低下し、液相温度が上昇傾向を示すとともに液相温度における粘度が低下して高品質な光学ガラスを得ることが困難になる。また、ガラスが青灰色を呈し、分光透過率特性における吸収端も長波長化する。したがって、Ｗ６＋の含有量を0〜20％とする。Ｗ６＋の含有量の好ましい上限は18％、より好ましい上限は15％、さらに好ましい上限は12%、一層好ましい上限は10%、より一層好ましい上限は8％、さらに一層好ましい上限は6％であり、好ましい下限は2％、より好ましい下限は3％、さらに好ましい下限は4％である。
【００３６】
なお、所要の高屈折率高分散光学ガラスを得るためには、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の各含有量を上記範囲にすることに加え、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量を55％以上にする。Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量の好ましい下限は57％、より好ましい下限は58％、さらに好ましい下限は60％、一層好ましい下限は62％、より一層好ましい下限は63％、さらに一層好ましい下限は64％、なお一層好ましい下限は65％である。なお、ガラス原料の溶解性を保ちガラスの安定性を維持する上から、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量の好ましい上限を90％、より好ましい上限を80％、さらに好ましい上限を70％とする。
【００３７】
さらに、ガラスの密度に対する屈折率を高め、かつ同一屈折率におけるガラスのアッベ数を減少させて高分散特性を高めようとする観点、およびガラスの液相温度における粘度の低下を抑制する上から、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量に対するＴｉ４＋の含有量の比（Ｔｉ４＋／（Ｂｉ３＋＋Ｎｂ５＋＋Ｔｉ４＋＋Ｗ６＋）を0.03〜0.33とすることが好ましい。上記比が0.03未満になると、ガラスの密度あたりの屈折率が低下し、また高分散特性が低下するうえガラスの液相温度上昇ないし粘性低下を招く傾向がある。また上記比が0.33を超えても、ガラスの溶解性が極めて悪化するとともにガラスの安定性が低下し、液相温度における粘度の低下も招く傾向がある。比（Ｔｉ４＋／（Ｂｉ３＋＋Ｎｂ５＋＋Ｔｉ４＋＋Ｗ６＋）の好ましい下限は0.05、より好ましい下限は0.10、さらに好ましい下限は0.13、一層好ましい下限は0.15、より一層好ましい下限は0.16、特に好ましい下限は0.17であり、好ましい上限は0.33、より好ましい上限は0.30、さらに好ましい上限は0.25、一層好ましい上限は0.22、一層好ましい上限は0.20である。
【００３８】
次に、他の任意成分について説明する。なお、本発明における各任意成分は、それら含有量をゼロとしてもよいし、０％超としてもよい。
【００３９】
Ｌｉ＋は、溶融性を改善し、溶融温度を低下させ、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きをするが、ガラスの熱的安定性を低下させ、液相温度における粘度を低下させる。しかし、Ｌｉ＋の含有量が7％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度も低下する傾向を示すため、Ｌｉ＋の含有量を0〜7％とすることが好ましい。Ｌｉ＋の含有量のより好ましい範囲は0〜5％、さらに好ましい範囲は0〜4％、一層好ましい範囲は0〜3％、より一層好ましい範囲は0〜2％、さらに一層好ましい範囲は0〜1％であり、含有させなくてもよい。Ｌｉ＋は、他のアルカリ成分Ｎａ＋、Ｋ＋と比べてイオン半径が小さいため、ガラス構造の引き締め効果により、アルカリ成分の中では比較的、屈折率を低下させる働きは弱い。
【００４０】
Ｎａ＋は、ガラスの熱的安定性を大きく損なうことなしに、溶融性を改善し、溶融温度を低下させ、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きをする。また、液相温度における粘度をやや低下させるものの、液相温度を低下させる働きもする。しかし、Ｎａ＋の含有量が20％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度も低下する傾向を示すため、Ｎａ＋の含有量を0〜20％とすることが好ましい。Ｎａ＋の含有量の上限については、18％、16％、14％、12％、10％、8％、7％、6％、5％の順に好ましく、最も好ましい上限は4％である。Ｎａ＋は、イオン半径がＬｉ＋とＫ＋の間にあるため、屈折率を低下させる働きはＬｉ＋よりも大きく、Ｋ＋よりは小さい。
【００４１】
Ｎａ＋の含有量の好ましい下限は0.１％、より好ましい下限は0.5％、さらに好ましい下限は1％、一層好ましい下限は2％、より一層好ましい下限は3％である。
【００４２】
Ｋ＋も溶融性を改善し、溶融温度を低下させる働きをする。また、分光透過率特性における吸収端を短波長化するとともに、ガラス溶融中における上記高屈折率化成分の還元を抑制し、着色を抑制する働きもする。さらに、Ｌｉ＋、Ｎａ＋と比べ熱的安定性を改善し、液相温度を低下させる働きもする。しかし、Ｋ＋の含有量が10％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性、液相温度における粘度が低下する傾向を示すため、Ｋ＋の含有量を0〜10％とすることが好ましい。Ｋ＋の含有量のより好ましい上限7％、さらに好ましい上限は5％、一層好ましい上限は4％、より一層好ましい上限は3％、さらに一層好ましい上限は2％、特に好ましい上限は1％であり、含有させなくてもよい。
【００４３】
なお、液相温度における粘度の低下を抑制し、かつ高屈折率化成分の還元によるガラスの着色を抑制する上から、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量を0〜20％の範囲にすることが好ましい。Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量の好ましい上限は15％、より好ましい上限は12％、さらに好ましい上限は10％、一層好ましい上限は7％、より一層好ましい上限は5％、さらに一層好ましい上限は4％、特に好ましい上限は3％である。分光透過率特性における吸収端の短波長化と、高屈折率化成分の還元による着色の抑制を優先する場合、上記範囲内でアルカリ成分を導入することが好ましく、その場合、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量の好ましい下限は1％、より好ましい下限は2％である。なお、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のいずれも含有させない場合は、吸収端の短波長化と粘性の向上のために、後述するＢ３＋および／またはあるいはアルカリ土類金属成分を含有させることが好ましい。なお、アルカリ成分を含む場合でも、Ｂ３＋かつ／あるいはアルカリ土類金属成分を含有させてよい。Ｂ３＋の含有量については後述する。
【００４４】
なお、アルカリ成分あるいはアルカリ土類金属成分は、共有結合性の…O-P-O-Nb-O…のような架橋結合を切断し、代わりに…O-P-O-Naのようにして共有結合を終端させるため、融液の粘性を低下させる働きをする。ガラスの構造を終端させる度合いは、おおむね修飾成分のモル数と原子価の積で表すことができ、この値が小さいほど、融液状態の同一温度におけるガラスの粘性が上昇する。したがってアルカリ成分とアルカリ土類金属成分の合計量（Ｒ２Ｏ＋ＲＯ ここで、Ｒ２Ｏは酸化物基準によるアルカリ金属成分の合計量、ＲＯはアルカリ土類金属成分の合計量）は20モル%以下が望ましく、15モル％以下がより望ましく、13モル％以下がさらに望ましく、11モル％以下が一層望ましく、10モル％以下がより一層望ましく、8モル％以下がさらに一層好ましく、6モル％以下がなお一層好ましく、4モル％以下がさらになお一層好ましく、3モルl%以下が特に望ましい。また、酸化物基準によるアルカリ金属成分とアルカリ土類金属成分の合計量を0モル％にすることもできる。ただしアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の合計量が少なくなりすぎると、Ti、Nb、Bi、Wといった還元されやすいイオンの還元による着色を抑制することが難しくなるので、酸化物基準にてアルカリ金属成分あるいはアルカリ土類金属成分の合計量は0.5モルl%以上が好ましく、1モル%以上、2モル%以上がさらに好ましい。
【００４５】
アルカリ成分を導入して溶融性を改善するとともに、分光透過率特性を改善し、ガラスの着色を抑制する上から、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のうち、少なくとも１種以上のアルカリ金属成分を含有させることが好ましいが、その場合、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋がガラスの安定性および液相粘性に与える効果、およびそれらが屈折率に与える効果の大きさを考慮し、ガラスの安定性および液相粘性および光学特性を本発明の目的に合うように調整するために、Ｌｉ＋の含有量を7％以下、Ｎａ＋の含有量を20％以下、Ｋ＋の含有量を10％以下としつつ、Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量に対するＮａ＋の含有量の比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））を０．２〜１とすることが好ましい。比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））のより好ましい範囲は0.5〜１、さらに好ましい範囲は0.7〜1、一層好ましい範囲は0.8〜1、より一層好ましい範囲は0.85〜１、さらに一層好ましい範囲は0.9〜1、なお一層好ましい範囲は0.95〜１であり、１とすることもできる。
【００４６】
Ｂ３＋は、適量の導入によりガラスの熱的安定性を改善し、液相温度を低下させ、液相温度における粘度を増加させる働きをする。しかし、Ｂ３＋の含有量が20％を超えると屈折率が低下し、熱的安定性が低下、液相温度が上昇、ガラスの着色が増加する傾向を示すため、Ｂ３＋の含有量を0〜20％とすることが好ましい。Ｂ３＋の含有量の好ましい下限は1％、より好ましい下限は2％、さらに好ましい下限は3％、一層好ましい下限は4％、より一層好ましい下限は５％である。Ｂ３＋の含有量の好ましい上限は18%、より好ましい上限は16%、さらに好ましい上限は14％、より一層好ましい上限は13％、さらに一層好ましい上限は12％、なお一層好ましい上限は10％、さらになお一層好ましい上限は9％、特に好ましい上限は8％、最も好ましい上限は７％である。
【００４７】
Ｓｉ４＋は屈折率を低下させるもののガラスの液相粘性を良く上昇させる働きをする一方で、過剰な導入はガラスの液相温度の上昇あるいはガラスの分相を招くため、Ｓｉ４＋の含有量の上限は5％とすることが好ましく、3％とすることがより好ましく、2％とすることがさらに好ましく、1.5％とすることがいっそう好ましい。Ｓｉ４＋の含有量の下限は0％であり、好ましい下限は0％超、より好ましい下限は0.5％、さらに好ましい下限は0.8％、一層好ましい下限は1％である。Ｓｉ４＋の導入方法は通常の酸化物原料によるものが主であるが、ＳｉＯ２を主成分とする材質で作られた坩堝から混入させることもできる。
【００４８】
Ｂａ２＋はガラスの熱的安定性を改善し、液相温度における粘度を上昇させるとともに、溶融性を改善し、分光透過率特性における吸収端を短波長化し、高屈折率化成分の還元によるガラスの着色を抑制する働きをする。しかし、Ｂａ２＋の含有量が過剰になると（15％を超えると）屈折率が低下するとともにアッべ数が大幅に増大し、所要の光学特性を実現することが難しくなるため、Ｂａ２＋の含有量を0〜15％の範囲にすることが好ましい。Ｂａ２＋の含有量の好ましい上限は12％、より好ましくは9％、さらに好ましくは6％一層好ましくは0〜4％、より一層好ましくは0〜3％である。Ｂａ２＋の含有量の好ましい下限は0％であり、より好ましくは0.2％、さらに好ましくは0.5％、一層好ましくは1.0％、より一層好ましくは2.0％である。光学特性の観点からはＢａ２＋を含有させなくてもよい。
【００４９】
2.05を超える屈折率ｎｄを維持しつつ、液相温度における粘度の低下を抑制する上から、Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｂ３＋、Ｓｉ４＋およびＢａ２＋の合計含有量を90〜100％とすることが好ましく、95〜100％とすることがより好ましく、98〜100％とすることがさらに好ましく、99〜100％とすることが一層好ましい。前記合計含有量を100％としてもよい。
【００５０】
さらに、同様の観点から、Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｂ３＋およびＳｉ４＋の合計含有量を90〜100％とすることが好ましく、95〜100％とすることがより好ましく、98〜100％とすることがさらに好ましく、99〜100％とすることが一層好ましい。前記合計含有量を100％としてもよい。
【００５１】
上記カチオン成分以外に導入可能な成分としては、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｌ３＋等がある。このうち、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋はいずれもガラスの溶解性を高める働きがあるものの、屈折率を低下させる働きがあるため、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋の含有量はそれぞれ0〜5％の範囲とすることが好ましく、0〜3％の範囲とすることがより好ましく、0〜2％の範囲とすることがさらに好ましく、0〜1％の範囲とすることが一層好ましい。なお、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｚｎ２＋を含有させなくてもよい。
【００５２】
Ａｌ３＋は屈折率を低下させ、かつガラスの液相温度を上昇させる働きをするため、Ａｌ３＋の含有量は0〜5％の範囲とすることが好ましく、0〜3％の範囲とすることがより好ましく、0〜2％の範囲とすることがさらに好ましく、0〜1％の範囲とすることが一層好ましい。なお、Ａｌ３＋を含有させなくてもよい。
【００５３】
その他、添加剤としてＳｂ２Ｏ３やＳｎＯ２などのような清澄剤を添加しても良い。また、ＮＯ３−、ＣＯ３−、ＳＯ4２−、F-、Cl-、Br-、I-などのような陰イオンとその対イオンである陽イオンから構成される各種の塩などを添加してもよい。
【００５４】
上記清澄剤の中で好ましいものはＳｂ２Ｏ３である。Ｓｂ２Ｏ３を用いる場合は、質量比によるＳｂ２Ｏ３の外割り添加量を0〜10000ppmの範囲とすることが好ましい。尚、質量比による外割り添加量とは、ガラス成分の質量を基準とした割合で示す添加量である。Ｓｂ２Ｏ３は清澄効果があることに加え、ガラス溶融中、前述の高屈折率化成分を酸化状態にするとともに、この酸化状態を安定化する働きをする。しかし、外割り添加量が10000ppmを超えるとＳｂ自体の光吸収により、ガラスが着色する傾向を示す。ガラスの透過率特性を改善するという観点から、Ｓｂ２Ｏ３の外割り添加量の好ましい上限は5000ppm、より好ましい上限は2000ppm、さらに好ましい上限は1100ppm、一層好ましい上限は900ppm、より一層好ましい上限は600ppmであり、好ましい下限は100ppm、より好ましい下限は200ppm、さらに好ましい下限は300ppmである。なお、Ｓｂは添加剤であるため、ガラス成分とは異なり酸化物換算した値で添加量を示した。
【００５５】
なお、本発明の光学ガラスにおいて、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｓｅのカチオンはいずれも環境への負荷を配慮し、含有、添加しないことが望ましい。また、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｕ，Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒのカチオンはいずれもガラスを着色したり、紫外光の照射により蛍光を発生するため、含有、添加しないことが望ましい。ただし、上記の含有、添加しないとは、ガラス原料やガラス溶融工程に由来する不純物としての混入までも排除するものではない。
【００５６】
さらにＧａ３＋、Ｌｕ３＋、Ｉｎ３＋、Ｇｅ４＋、Ｈｆ４＋は、少量であれば含有しても構わないが、これら成分により有意義な効果が得られることはなく、いずれも高価な成分であることから、それぞれの含有量を0〜2％の範囲とすることが好ましく、0〜1％の範囲とすることがより好ましく、0％以上0.5％未満とすることがさらに好ましく、0％以上0.1％未満とすることが一層好ましく、ガラスの製造コストを抑える上から含有させないことが望ましい。
【００５７】
［屈折率、アッベ数］
本発明の光学ガラスの屈折率ｎｄは2.05を超え、アッベ数νｄは18.5以下である。このように本発明の光学ガラスは、超高屈折率高分散特性を備えているため、高ズーム比、広角、コンパクトな光学系を構成するための光学素子の材料として好適である。屈折率ｎｄの増加、アッベ数νｄの減少によって、液相温度における粘度は、減少傾向を示すので、屈折率ｎｄの上限、アッベ数νｄの下限については、前述のガラス組成範囲内で、液相温度における粘度が1dPa・s以上であれば、特に制限はないが、屈折率ｎｄの上限は3.0、アッベ数νｄの下限は5をそれぞれ目安とすることができる。
【００５８】
なお、光学系の高機能化、コンパクト化により有効な光学素子に用いられる光学ガラスを提供するという観点から、屈折率ｎｄの好ましい下限は2.06、より好ましい下限は2.07、さらに好ましい下限は2.08、一層好ましい下限は2.09であり、アッベ数νｄの好ましい上限は18.1、より好ましい上限は17.7、さらに好ましい上限は17.4、一層好ましい上限は17.2、より好ましい上限は17.1である。
【００５９】
［液相温度、液相温度における粘度］
本発明の光学ガラスの液相温度における粘度は1dPa・s以上である。液相温度は、ガラスの高屈折率高分散化に伴い上昇傾向を示し、940℃以上の高温になりやすい。液相温度の上昇は、ガラス製造時の失透を防止するために溶融温度、成形温度の上昇をもたらす。その結果、成形時のガラスの粘性が著しく低下し、脈理が生じ、光学的均質性が著しく悪化してしまう。本発明によれば、高屈折率高分散化に伴い液相温度が上昇しても、温度あたりの粘性値を高めることにより、液相温度における粘度を1dPa・s以上に維持して脈理発生を抑制し、優れた光学的均質性を有する高品質な光学ガラスを提供することができる。
【００６０】
本発明において、液相温度における粘度の好ましい範囲は1.0 dPa・s以上、より好ましい範囲は1.4 dPa・s以上、さらに好ましい範囲は1.7 dPa・s以上、一層好ましい範囲は2.0 dPa・s以上、より一層好ましい範囲は2.2 dPa・s以上、さらに一層好ましい範囲は2.5 dPa・s以上、なお一層好ましい範囲は2.7 dPa・s以上、特に好ましい範囲は3.0dPa・s以上、最も好ましい範囲は3.2dPa・s以上である。液相温度における粘度の上限は特に限定されないが、20 dPa・sを目安として考えることができる。ただし、液相温度における粘度を過剰に高めても、屈折率の低下などの問題が生じるおそれがあるため、液相温度における粘度の上限を10dPa・sとすることが好ましく、5dPa・sとすることがより好ましい。
【００６１】
なお、本発明における液相温度の好ましい範囲は1100℃以下の範囲である。液相温度を前記範囲にすることで、溶融温度、成形温度の過度な上昇を抑制し、ガラス製造時、ルツボ材料がガラスに溶け込んでガラスが着色したり、ルツボ材が異物として混入してガラスの品質を低下することを防止することができる。また、溶融ガラスからの揮発を抑制し、揮発による組成変化、光学特性の変動を抑制することもできる。なお、液相温度の下限は、高融点の高屈折率成分を多く含有する観点から800℃以上、より好ましくは900℃以上を目安として考えることができ、上記のように940℃を目安として考えることもできる。
【００６２】
本発明における比重は-30℃/hrの徐冷速度で得られたガラスの比重により定義されるが、冷却速度に対する比重の変化量は、冷却速度を1/10にしたときの比重の増加分が0.005〜0.06％、より好ましくは0.01〜0.04％であるので、ガラスの冷却速度によっては以下の数値範囲を-30℃/hrの冷却速度に調整して考えることもできる。比重の好ましい上限は6.0、より好ましい上限は5.7、さらに好ましい上限は5.5、一層好ましい上限は5.4、より一層好ましい上限は5.3である。好ましい下限には特に制限はないが、比重を過剰に低くすると、屈折率の低下などの問題が生じるおそれがあるため、比重の好ましい下限は3.0、より好ましい下限は4.0、さらに好ましい下限は4.5、一層好ましい下限は4.8、より一層好ましい下限は5.0である。
【００６３】
［光学ガラスの製法］
本発明の光学ガラスは、溶融法により製造することができる。
例えば、所要の組成を有するガラスとなるように各成分に対応する化合物原料を秤量し、十分混合して調合原料とし、調合原料をルツボに入れて1100〜1200℃で攪拌しながら0.5〜4時間溶解を行った後、ガラス融液を所定の容器に流し出し、冷却、粉砕して、カレットを得る。
【００６４】
次にこのカレットを貴金属製坩堝に投入し、液相温度LT〜1200℃に加熱し、攪拌して、溶融した。次いで液相温度LT〜1200℃で0.5〜6時間かけて溶融ガラスを清澄する。清澄後、ガラスの温度を清澄温度から液相温度LT〜1100℃、好ましくは液相温度LT〜1080℃、より好ましくは液相温度LT〜1050℃、さらに好ましくは液相温度LT〜1020℃、いっそう好ましくは液相温度LT〜1000℃に降温した後、ルツボ底部に接続したパイプから溶融ガラスを流出させ、あるいは鋳型に鋳込んで成形し、光学ガラスを得ることができる。
上記温度条件、ならびに各工程に要する時間は適宜、調整可能である。
【００６５】
また、光学特性が異なる複数種のカレットを上述の方法で作製し、これらカレットを所要の光学特性が得られるように調合して溶融、清澄、成形し、光学ガラスを作製することもできる。
【００６６】
［プレス成形用ガラス素材］
本発明のプレス成形用ガラス素材（以下、ガラス素材という）は、上記本発明の光学ガラスからなる。ガラス素材は、まず、本発明の光学ガラスが得られるように調合したガラス原料を加熱、溶融し、成形する。このようにして作製したガラス成形体を加工し、プレス成形品1個分の量に相当するガラス素材を作製する。このような方法以外でも溶融ガラスからプレス成形用ガラス素材を作る公知の方法を適用することができる。
【００６７】
［光学素子］
本発明の光学素子は、上記本発明の光学ガラスからなる。
具体例としては、非球面レンズ、球面レンズ、あるいは平凹レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどのレンズ、マイクロレンズ、レンズアレイ、回折格子付きレンズなどの各種レンズ、プリズム、レンズ機能付きプリズムなどを例示することができる。表面には必要に応じて反射防止膜や波長選択性のある部分反射膜などを設けてもよい。
【００６８】
本発明の光学素子は超高屈折率高分散特性を有するガラスからなるので、他のガラスからなる光学素子と組合せることにより、良好な色収差補正を行うことができる。
また、撮像光学系を高ズーム比化、広角化、コンパクト化する上でも有効である。
さらに、超高屈折率高分散特性を備えながら、比重増大が抑えられたガラスを用いているため、光学素子の軽量化が可能となり、振動に対する焦点位置のズレ防止にも有効である。
さらに、分光透過率特性における吸収端を短波長化されたガラスの使用により、可視短波長域の画像情報の欠落を防止することができ、デジタル式撮像装置の色再現性改善にも有効である。
【００６９】
本発明の光学素子は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなど各種カメラの撮像光学系、ＤＶＤ、ＣＤなどの光記録媒体へのデータ書き込み、読み出し用の光線を導く光学素子、例えば、光ピックアップレンズやコリメータレンズなどにも好適である。また、光通信用の光学素子としても好適である。
【００７０】
上記光学素子は、本発明の光学ガラスを加工し、表面を研磨する方法、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱、プレス成形して光学素子ブランクを製造し、この光学素子ブランクを研削、研磨する方法、本発明のプレス成形用ガラス素材を加熱、精密プレス成形して光学素子とする方法など、公知の方法により製造することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明をさらに詳説する。
【００７２】
（実施例１）
表１に示すＮｏ．１〜４４の組成を有するガラスとなるように各成分に対応する化合物原料を秤量し、十分混合して調合原料とした。なお、表１に示すガラス組成は、カチオン％表示の値が基準であり、モル％表示、質量％表示の値はいずれもカチオン％表示を換算した値である。
次に調合原料をルツボに入れて1100℃〜1200℃で攪拌しながら2〜5時間溶解を行った後、急冷、粉砕して、カレットを得た。
【００７３】
次にこのカレットを貴金属製坩堝に投入し、1000℃〜1100℃に加熱し、攪拌して、溶融した。次いで、1000℃〜1100℃で2〜6時間かけて溶融ガラスを清澄した。清澄後、ガラスの温度を清澄温度から液相温度LT〜1050℃に降温した後、ルツボ底部に接続したパイプから溶融ガラスを流出させ、あるいは鋳型に鋳込んでガラスブロックに成形した。
【００７４】
得られた各ガラスブロックに光線を入射させ、ガラス中の前記光線の光路を横から観察したところ、ガラス中に結晶などの異物は認められず、均質性の高い、高品質の光学ガラスを得ることができた。
【００７５】
得られた光学ガラスＮｏ．１〜４４について、屈折率ｎｄ、アッべ数νｄ、液相温度、液相温度における粘度、ガラス転移温度、比重、λ70、λ5を、以下のようにして測定した。なお、空欄は未測定であることを示す。
【００７６】
（１）屈折率ｎｄおよびアッべ数νｄ
日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０１に基づいて測定した。測定結果を表１に示す。
【００７７】
（２）液相温度LTおよび液相温度における粘度
ガラス試料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。粘度ＪＩＳ規格 Ｚ８８０３、共軸二重円筒形回転粘度計による粘度測定方法により粘度を測定した。
【００７８】
（３）ガラス転移温度Ｔｇ
ガラス転移温度は示差走査型熱量計ＤＳＣ３３００ＳＡを用いて固体状態のガラスを昇温したときの吸熱カーブから測定した。この測定を用いたＴｇは日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０８に基づいて測定したＴｇと対応関係を示す。測定結果を表１に示す。
【００７９】
（４）比重
日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０５に基づいて測定した。測定結果を表１に示す。
【００８０】
（５）λ70、λ5
λ70、λ5は次のようにして測定した。厚さ１０ｍｍの互いに平行かつ光学研磨された平面を有するガラス試料を用い、波長２８０ｎｍから７００ｎｍまでの波長域における分光透過率を測定する。分光透過率は、光学研磨された一方の平面に垂直に強度Ａの光線を入射し、他方の平面から出射する光線の強度Ｂを測定し、Ｂ／Ａによって算出される。したがって、分光透過率には試料表面における光線の反射損失も含まれる。分光透過率が70％になる波長がλ70であり、分光透過率が5％になる波長がλ5である。測定結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
（比較例）
特許文献１の実施例13の光学ガラスからなる300gのガラスブロックを作製したところ、ガラスブロック表面に結晶が析出した。特許文献１の実施例13は、屈折率ndが2.03であるが、既に表面に結晶の析出が認められたことから、高屈折率化により、屈折率ndを2.05超にまで高めることは困難である。
【００８３】
図１は、横軸にガラスの温度、縦軸に粘度をとり、上記光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32、特許文献１の実施例13の温度と粘度の関係を示したものである。図１より明らかなように、光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32は、特許文献１の実施例12と比較し、任意の温度において高粘度を示している。特許文献１の実施例12の組成をベースに屈折率を高めると液相温度が上昇し、ガラス製造時の粘度が低下して高品質の光学ガラスの製造が難しくなるのに対し、光学ガラスNo.24、光学ガラスNo.32は、ともに高温においても高品質の光学ガラスの成形を可能にする粘度を維持していることがわかる。
特許文献２の実施例3、実施例7を再現したところ実施例3の屈折率(nd)は2.017、アッベ数は19.3、液相温度960℃における粘性は2.0dPa・s、1000℃において1.2 dPa・sであった。実施例7の屈折率(nd)は2.014、アッベ数は18.7であり、液相温度(LT)970℃(LT)における粘性は2.0 dPa・s、1000℃において1.3 dPa・sであった。いずれも明細書に書かれたアッベ数(実施例3,実施例7ともに16.2)を得ることができなかった。（なお、ガラスを溶融したときの揮発が激しく、Ｋ２Ｏ濃度の高い揮発物が坩堝壁や蓋に付着するなど、ガラス製造時の揮発が激しいため均質な光学ガラスを得ることが難しかった。）
【００８４】
（実施例２）
実施例１と同様にして光学ガラスＮｏ．１〜４４が得られるようにガラス原料を加熱、溶融、清澄、均質化し、得られた溶融ガラスを鋳型に流し込んで急冷し、ガラスブラックに成形した。次にガラスブロックをアニールした後、切断、研削してプレス成形用ガラス素材を作製した。
【００８５】
（実施例３）
実施例２において作製したプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形型を用いて公知の方法によりプレス成形し、レンズブランク、プリズムブランクなどの光学素子ブランクを作製した。
得られた光学素子ブランクは精密アニールが施され、所要の屈折率になるよう屈折率の精密調整を行った後、公知の研削、研磨法によりレンズやプリズムに仕上げられる。
【００８６】
次に実施例２において作製したプレス成形用ガラス素材の表面を研磨して精密プレス成形用のプレス成形用ガラス素材とし、このガラス素材を加熱、精密プレス成形して非球面レンズを得た。精密プレス成形は公知の方法で行った。
このように各種レンズ、プリズムなどの光学素子を作製した。
得られたレンズを用いて撮像光学系を構成したところ、色再現性のよい撮像装置を得ることができた。
また、得られたレンズを用いて携帯電話搭載の撮像ユニットや光ピックアップユニットを作製したところ、振動に対して焦点位置ズレの極めて少ないユニットを得ることができた。
【００８７】
本実施例の光学素子は、低分散ガラス製光学素子との組合せにより良好な色収差補正を可能にする。また、撮像装置をはじめ各種光学機器の高性能化、コンパクト化に有効である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
液相温度における粘度が1.0dPa・s以上である請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のうち、少なくとも１種以上のアルカリ金属成分を含み、
Ｌｉ＋の含有量が7カチオン％以下、
Ｎａ＋の含有量が20カチオン％以下、
Ｋ＋の含有量が10カチオン％以下、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量に対するＮａ＋の含有量の比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））が0.2〜1である請求項１または２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
Ｂ３＋の含有量が0〜20カチオン％である請求項1〜３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｂａ２＋、Ｓｉ４＋およびＢ３＋の合計含有量が90カチオン％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
液相温度が940℃以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【請求項１】
酸化物ガラスであって、
カチオン％表示にて、
Ｐ５＋を16〜35％、
Ｂｉ３＋を14〜35％、
Ｎｂ５＋を10〜33％、
Ｔｉ４＋を0〜18％、
Ｗ６＋を0〜20％
含み、
Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋およびＷ６＋の合計含有量が55％以上、
屈折率ｎｄが2.05を超え、アッベ数νｄが18.5以下であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
液相温度における粘度が1.0dPa・s以上である請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋のうち、少なくとも１種以上のアルカリ金属成分を含み、
Ｌｉ＋の含有量が7カチオン％以下、
Ｎａ＋の含有量が20カチオン％以下、
Ｋ＋の含有量が10カチオン％以下、
Ｌｉ＋、Ｎａ＋およびＫ＋の合計含有量に対するＮａ＋の含有量の比（Ｎａ＋／（Ｌｉ＋＋Ｎａ＋＋Ｋ＋））が0.2〜1である請求項１または２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
Ｂ３＋の含有量が0〜20カチオン％である請求項1〜３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項５】
Ｐ５＋、Ｂｉ３＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｗ６＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｂａ２＋、Ｓｉ４＋およびＢ３＋の合計含有量が90カチオン％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項６】
液相温度が940℃以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−９１９８９（Ｐ２０１２−９１９８９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５３３２（Ｐ２０１０−２８５３３２）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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