光学ガラスおよび光学素子
【課題】屈折率の低下を招くことなしに、ガラスの耐失透性を改善した光学ガラスを提供する。
【解決手段】モル％で、Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下、Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下、Ｌａ２Ｏ３：７％以下、Ｇｄ２Ｏ３：７％以下およびＺｒＯ２：７％以下の組成からなり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上で、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０の光学恒数を有することを特徴とする
【解決手段】モル％で、Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下、Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下、Ｌａ２Ｏ３：７％以下、Ｇｄ２Ｏ３：７％以下およびＺｒＯ２：７％以下の組成からなり、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上で、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０の光学恒数を有することを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラスに関し、特に、高屈折率で、耐失透性に優れた光学ガラスに関するものである。
また、本発明は、上記の光学ガラスを素材とする光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル光学機器の普及、発展に伴い、光学レンズの高性能化および小型化が要求されている。これらの要求に応えるには、精密プレス成形による非球面レンズを使用した光学設計が必要不可欠となっている。そして、この非球面レンズに使用される光学ガラスには、できるだけ屈折率（ｎｄ）が高いことが求められている。
【０００３】
これらの要求に応えるべく、近年、Ｂｉ２Ｏ３を多量に含有させた光学ガラスの開発が盛んになってきた。
例えば、高屈折率の光学ガラスとして、特許文献１には、モル％でＢｉ２Ｏ３を２５〜８０％で含有させたものが、特許文献２には、質量％でＢｉ２Ｏ３を１０％以上９０％未満で含有させたものが、特許文献３には、質量％でＢｉ２Ｏ３を１０％以上９０％未満で含有させたものが、それぞれ提案されている。
また、特許文献４には、酸化物基準のモル％表示で実質的にＢｉ２Ｏ３：２５〜７０％を含む高屈折率プレス成形用ガラスが提案されている。
【０００４】
しかるに、特許文献１〜４に記載の光学ガラスはいずれも、ガラスの安定性や成形性が十分とは言い難かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２７９２６号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６２５号公報
【特許文献３】特開２００７−９９６０６号公報
【特許文献４】特開２００２−２０１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、屈折率の低下を招くことなしに、ガラスの耐失透性を改善した光学ガラスを、かかる光学ガラスを素材とした光学素子と共に提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
さて、発明者は、上掲した特許文献１〜４において、良好なガラスの耐失透性が何故得られなかったのか、その原因について調査した。
その結果、以下に述べる知見を得た。
（１）特許文献１〜３に開示の光学ガラスは、多量のＢｉ２Ｏ３を必要とする関係上、例えばＳｉＯ２やＢ２Ｏ３の合計量をモル％で６０％以下に抑制せざるを得ないことから、ガラスの耐失透性の面で問題を残していた。
したがって、ガラスの耐失透性の面からはＢ２Ｏ３を６０％を超えて含有させることが望ましい。
しかし、Ｂ２Ｏ３を６０％超えて多量に含有させると、やはり屈折率の低下が懸念される。
そこで、発明者はこの点を解決すべくさらに研究を重ねた結果、Ｂ２Ｏ３を６０モル％を超える場合であっても、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２を併せて含有させてやれば、所期した目的を達成できることが判明した。
【０００８】
（２）なお、特許文献４に開示の光学ガラスにも、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２が含有されておらず、ガラスの耐失透性に問題を残していた。
したがって、ガラスの耐失透性の面から、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２を併せて含有させた方が好ましいとの知見を得た。
【０００９】
本発明は、上記の知見に立脚して、種々の検討を重ねた末に完成されたものである。
すなわち、本発明の光学ガラスは、Ｂ２Ｏ３を６０モル％より多く含有させるＢｉ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２を適量含有させ、かつ、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯを含有させないことを組成上の特徴とするものである。
【００１０】
以下、本発明について説明する。
１．モル％で、Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下、Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下、Ｌａ２Ｏ３：７％以下、Ｇｄ２Ｏ３：７％以下およびＺｒＯ２：７％以下の組成からなることを特徴とする光学ガラス。
２．Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計量が０．３〜１０％であることを特徴とする１に記載の光学ガラス。
３．前記光学ガラスが、モル％で、さらに、ＳｉＯ２：５％以下、ＧｅＯ２：５％以下、Ｔａ２Ｏ５：５％以下、Ｎｂ２Ｏ５：５％以下およびＷＯ３：５％以下、Ｓｂ２Ｏ３：１％以下のうちから選んだ一種または二種以上を含むことを特徴とする１または２に記載の光学ガラス。
４．ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上で、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０の光学恒数を有することを特徴とする１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
５．１〜４のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、屈折率の低下を招くことなしに、ガラスの耐失透性および成形性を併せて向上させた光学ガラスを得ることができる。
また、本発明によれば、かかる光学ガラスを素材とすることにより、ガラスの耐失透性に優れた光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明において、ガラス組成を上記の範囲について説明する。なお、成分に関する「％」表示は、「モル％」を意味するものとする。
【００１３】
［Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下］
本発明において、Ｂ２Ｏ３は特に重要な成分である。このＢ２Ｏ３は、ガラスの網目構造を形成して、屈折率の低下をほとんど招くことなしに耐失透性を向上したガラスを得ることができる。また、ガラスの溶融性を高めて、溶融温度を低く抑えることができ、その結果、ガラスの着色を抑えて、可視光領域での透過率が向上させることができる。
しかしながら、Ｂ２Ｏ３含有量が６０％以下では、耐失透性が悪化するおそれがあり、一方、７５％を超えると所望の屈折率を得られなくなるので、Ｂ２Ｏ３は６０％超え、７５％以下の範囲とする。好ましくは６０．１％以上７４．５％以下の範囲である。
【００１４】
［Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下］
本発明において、Ｂｉ２Ｏ３はガラスの高屈折率化と高分散化に大きく寄与し、さらにガラス転移点（Ｔｇ）を下げる効果も併せ持つ非常に重要な成分である。
しかしながら、Ｂｉ２Ｏ３含有量が２４％未満では、所望の高屈折率と高分散を得ることができず、一方、３９％を超えると耐失透性が低下し、ガラス化が困難になるおそれがあるので、Ｂｉ２Ｏ３は２４％以上、３９％以下の範囲とする。好ましくは、２４．５以上、３８．５％以下の範囲である。
【００１５】
［Ｌａ２Ｏ３：７％以下（但し、０％を含まない）］
本発明において、Ｌａ２Ｏ３は重要な成分である。本発明では、上述したとおり、ガラスの耐失透性の面から６０％超のＢ２Ｏ３を含有させるので、それに反比例してＢｉ２Ｏ３の含有量が低減し、その分屈折率の低下が懸念される。Ｌａ２Ｏ３の添加は、上記のおそれを払拭するもので、このＬａ２Ｏ３と後述するＧｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２を複合含有させることにより、屈折率の低下を効果的に抑制することができる。すなわち、Ｌａ２Ｏ３はガラス屈折率の向上に有効に寄与し、また、化学的耐久性や耐失透性の向上に大きな効果を発揮する。
しかしながら、Ｌａ２Ｏ３含有量が７％を超えると、ガラスの溶融性や耐失透性が低下するのみならず、ガラス転移点（Ｔｇ）が上昇するおそれがあるので、Ｌａ２Ｏ３は７％以下とする。好ましくは６％以下である。なお、上記の効果を十分に得るためには、Ｌａ２Ｏ３は０．２％以上含有させることが好ましい。
【００１６】
［Ｇｄ２Ｏ３：７％以下（但し、０％を含まない）］
上述したとおり、Ｇｄ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３やＺｒＯ２とともに、屈折率の低下を抑制するために重要な成分である。また、このＧｄ２Ｏ３は、Ｌａ２Ｏ３と併用して含有させることにより耐失透性を向上させる効果もある。
しかしながら、Ｇｄ２Ｏ３含有量が７％を超えると、ガラスの溶融性や耐失透性が悪化するおそれがあるので、Ｇｄ２Ｏ３は７％以下とする。好ましくは６％以下である。なお、上記の効果を十分に得るためには、Ｇｄ２Ｏ３は０．２％以上含有させることが好ましい。
【００１７】
［ＺｒＯ２：７％以下（但し、０％を含まない）］
同じく、ＺｒＯ２も屈折率の低下を抑制する上で重要な成分である。また、このＺｒＯ２は、耐失透性を高め、化学的耐久性を向上させる効果もある。
しかしながら、ＺｒＯ２含有量が７％を超えると、ガラスの溶融性や耐失透性が悪化するおそれがあるので、ＺｒＯ２は７％以下とする。好ましくは６％以下である。なお、上記の効果を十分に得るためには、ＺｒＯ２は０．１％以上含有させることが好ましい。
【００１８】
なお、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計量が、例えば０．３％に満たないと屈折率および耐失透性の改善効果が弱く、一方１０％を超えると耐失透性の劣化が無視できなくなるので、その合計量は０．３〜１０％とすることが好ましい。より好ましくは０．５〜９％の範囲である。
【００１９】
以上、本発明における必須成分について説明したが、本発明ではその他にも以下に述べる成分を適宜含有させることができる。
【００２０】
［ＳｉＯ２：５％以下（但し、０％を含まない）］
ＳｉＯ２は、ガラスの網目を形成して、ガラスの耐失透性を向上させる有効成分である。
しかしながら、ＳｉＯ２量が５％を超えると溶融温度の高温化を招き、ガラスの着色が濃くなるので、ＳｉＯ２量は５％以下で含有させることが望ましい。好ましくは４％以下である。
【００２１】
［ＧｅＯ２：５％以下（但し、０％を含まない）］
ＧｅＯ２は、ＳｉＯ２と同様、ガラスの網目を形成して、ガラスの耐失透性の向上に有用な成分である。
しかしながら、ＧｅＯ２量が５％を超えると、還元性が強いことからガラスの着色が濃くなるおそれがあるので、ＧｅＯ２量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２２】
［Ｔａ２Ｏ５：５％以下（但し、０％を含まない）］
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高める効果があるだけでなく、ガラスの耐失透性を向上させる上でも有効な成分である。
しかしながら、Ｔａ２Ｏ５量が５％を超えるとガラスの耐失透性が悪化するので、Ｔａ２Ｏ５量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２３】
［Ｎｂ２Ｏ５：５％以下（但し、０％を含まない）］
Ｎｂ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高めることができる有用な成分である。
しかしながら、Ｎｂ２Ｏ５量が５％を超えるとガラスの溶融性や耐失透性が悪化するおそれがあるので、Ｎｂ２Ｏ５量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２４】
［ＷＯ３：５％以下（但し、０％を含まない）］
ＷＯ３は、ガラスの屈折率を高めることができる有用な成分である。
しかしながら、ＷＯ３量が５％を超えると耐失透性が悪化するおそれがあるので、ＷＯ３量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２５】
［Ｓｂ２Ｏ３：１％以下（但し、０％を含まない）］
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの着色改善や脱泡のために添加することができ、Ｓｂ２Ｏ３などの、工業上周知の脱泡成分は１％以下で十分に効果を有する。
【００２６】
ところで、従来の光学ガラスではアルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）を添加することで、ガラスの溶融性を高め、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる効果を得ることができるが、本発明者の研究によれば、このアルカリ金属酸化物の添加は、ガラスの網目を切断して結合の弱体化を招き、その結果、耐失透性や化学的耐久性が悪化したり、プレス成形時に揮発し易くなることが判明した。そこで本発明では、かかるアルカリ金属酸化物は含有させないものとした。
なお、本発明では、これらアルカリ金属酸化物等を添加しなくても、特にＢｉ２Ｏ３を多く含有するため、耐失透性や溶融性等が悪化することなく、ガラス転移点の上昇は招くことはない。
【００２７】
また、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）やＺｎＯは、溶融性、耐失透性、化学的耐久性の向上に有効な成分であるが、本発明の光学ガラスでは、所望の屈折率が得られないことが判明したので、これらアルカリ土類金属酸化物も本発明では含有させないこととした。
なお、溶融性等についてはすでに述べたとおり、本発明の成分を調整することにより、十分満足のいく特性を得ることができる。
【００２８】
上記した組成範囲からなる光学ガラスでは、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下、好ましくは４００〜４９０℃の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、好ましくは１．８５４〜２．０３１の範囲、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０、好ましくは２０〜２７の範囲の光学恒数を得ることができる。
【００２９】
したがって、本発明の光学ガラス組成を用いることにより、高屈折率で耐失透性に優れた光学ガラスを製造することができる。この光学ガラスを研磨加工することにより、研磨プリフォームや、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造することができる。また、本発明の光学ガラスは、融液状態にあるものを直接適下させ、ゴブプリフォームを作製することができる。
ここでプリフォームとは、モールド成形前のレンズ母材のことで、鏡面状態になったガラスのことである。そして、研磨プリフォームやゴブプリフォームを鏡面加工された金型に入れ、加熱して軟化させた後、プレスすること（精密モールド）で、様々な形状の光学素子を製造することができる。
【００３０】
次に本発明の光学ガラスの好適製造方法について説明する。
本発明の光学ガラスの製造方法については、特に限定されることなく、従来の製造方法であればいずれも有利に適合する。
すなわち、各成分のそれぞれに対応する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを、所定の割合で秤量し、十分混合してガラス調合原料とする。このガラス調合原料を、好ましくは白金坩堝、又は金坩堝に投入して、電気炉にて８００〜１１００℃で１〜１０時間溶融した後、適時撹拌して均質化を図り、次いで、清澄（脱泡）してから、適当な温度に予熱した金型内に鋳込んだ後、電気炉内で徐冷してやれば良い。
【実施例】
【００３１】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明の光学ガラスを具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３２】
表１，２に記載の酸化物を合計量が１００ｇになるように原料を秤量し、十分混合して、白金坩堝に投入し、電気炉にて８００〜１１００℃で１〜２時間溶融した後、撹拌して、さらに１〜２時間溶融し、適時撹拌して均質化を図り、清澄してから適当な温度に予熱した金型内に鋳込んだ後、電気炉内で徐冷することで、実施例光学ガラス１〜２０および比較例光学ガラス１〜６を得た。
それぞれの光学ガラスについて、ガラス転移点（Ｔｇ）、屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）の測定ならびに、耐失透性の評価を行った。
【００３３】
ガラス転移温度（Ｔｇ）、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）の測定は、日本光学硝子工業会規格に準じた「ＪＯＧＩＳ０８−２００３光学ガラスの熱膨張の測定方法」および「ＪＯＧＩＳ０１−２００３光学ガラスの屈折率の測定方法」に記載された方法にしたがって行った。
【００３４】
耐失透性の評価方法は、表１，２に記載の酸化物を８００〜１１００℃で１〜２時間溶融した融液を撹拌して、融液が失透するかどうかで判定した。
なお、耐失透性の評価は、「○」：融液が撹拌終了時まで失透しないもの、「△」：撹拌終了時に融液がくすんだように見えるが透明性を保ったもので、製造化が可能なもの、「×」：撹拌時に失透および結晶化してしまうもので、製造化が難しいもののことを意味する。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
実施例１〜２０の光学ガラスは全て、ガラス転移点（Ｔｇ）、屈折率（ｎｄ）、アッベ数および耐失透性が優れていた。
また、実施例光学ガラス１〜２０から、所定量のガラス塊を切り出して研磨プリフォームを作製し、精密モールドで数種類のレンズを得た。これらのレンズは良好な転写性を示し、金型へのガラス付着、揮発物の付着など成形性に問題がある現象は認められず、精密モールドが可能な光学ガラスであった。
【００３８】
比較例光学ガラス１は、ガラス形成成分であるＢ２Ｏ３が６０％を超えて含有されていることから、耐失透性が高い光学ガラスができると思慮されがちだが、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２といった成分が含有させていないため、耐失透性が非常に悪いガラスであった。
比較例光学ガラス２は、Ｂ２Ｏ３とＢｉ２Ｏ３は本発明の要件を満たすが、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋ＺｒＯ２が１０％を超えるため、耐失透性が悪いガラスであった。
比較例光学ガラス３は、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２が本発明の要件を満たすが、Ｂ２Ｏ３が６０％に満たないため耐失透性に問題があった。
比較例光学ガラス４は、Ｂ２Ｏ３とＢｉ２Ｏ３が本発明の要件を満たさないため、耐失透性が悪く、また、屈折率（ｎｄ）も１．８５に満たないガラスとなった。
比較例光学ガラス５は、屈折率（ｎｄ）が非常に高いが、全成分で本発明の要件を満たさないため、耐失透性に問題があった。
比較例光学ガラス６も、全成分で本発明の要件を満たさないため、耐失透性に問題があった。また、Ｌｉ２Ｏを多く含有していることから化学的耐久性にも問題があった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラスに関し、特に、高屈折率で、耐失透性に優れた光学ガラスに関するものである。
また、本発明は、上記の光学ガラスを素材とする光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル光学機器の普及、発展に伴い、光学レンズの高性能化および小型化が要求されている。これらの要求に応えるには、精密プレス成形による非球面レンズを使用した光学設計が必要不可欠となっている。そして、この非球面レンズに使用される光学ガラスには、できるだけ屈折率（ｎｄ）が高いことが求められている。
【０００３】
これらの要求に応えるべく、近年、Ｂｉ２Ｏ３を多量に含有させた光学ガラスの開発が盛んになってきた。
例えば、高屈折率の光学ガラスとして、特許文献１には、モル％でＢｉ２Ｏ３を２５〜８０％で含有させたものが、特許文献２には、質量％でＢｉ２Ｏ３を１０％以上９０％未満で含有させたものが、特許文献３には、質量％でＢｉ２Ｏ３を１０％以上９０％未満で含有させたものが、それぞれ提案されている。
また、特許文献４には、酸化物基準のモル％表示で実質的にＢｉ２Ｏ３：２５〜７０％を含む高屈折率プレス成形用ガラスが提案されている。
【０００４】
しかるに、特許文献１〜４に記載の光学ガラスはいずれも、ガラスの安定性や成形性が十分とは言い難かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２７９２６号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６２５号公報
【特許文献３】特開２００７−９９６０６号公報
【特許文献４】特開２００２−２０１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、屈折率の低下を招くことなしに、ガラスの耐失透性を改善した光学ガラスを、かかる光学ガラスを素材とした光学素子と共に提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
さて、発明者は、上掲した特許文献１〜４において、良好なガラスの耐失透性が何故得られなかったのか、その原因について調査した。
その結果、以下に述べる知見を得た。
（１）特許文献１〜３に開示の光学ガラスは、多量のＢｉ２Ｏ３を必要とする関係上、例えばＳｉＯ２やＢ２Ｏ３の合計量をモル％で６０％以下に抑制せざるを得ないことから、ガラスの耐失透性の面で問題を残していた。
したがって、ガラスの耐失透性の面からはＢ２Ｏ３を６０％を超えて含有させることが望ましい。
しかし、Ｂ２Ｏ３を６０％超えて多量に含有させると、やはり屈折率の低下が懸念される。
そこで、発明者はこの点を解決すべくさらに研究を重ねた結果、Ｂ２Ｏ３を６０モル％を超える場合であっても、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２を併せて含有させてやれば、所期した目的を達成できることが判明した。
【０００８】
（２）なお、特許文献４に開示の光学ガラスにも、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２が含有されておらず、ガラスの耐失透性に問題を残していた。
したがって、ガラスの耐失透性の面から、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２を併せて含有させた方が好ましいとの知見を得た。
【０００９】
本発明は、上記の知見に立脚して、種々の検討を重ねた末に完成されたものである。
すなわち、本発明の光学ガラスは、Ｂ２Ｏ３を６０モル％より多く含有させるＢｉ２Ｏ３系光学ガラスにおいて、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２を適量含有させ、かつ、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯを含有させないことを組成上の特徴とするものである。
【００１０】
以下、本発明について説明する。
１．モル％で、Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下、Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下、Ｌａ２Ｏ３：７％以下、Ｇｄ２Ｏ３：７％以下およびＺｒＯ２：７％以下の組成からなることを特徴とする光学ガラス。
２．Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計量が０．３〜１０％であることを特徴とする１に記載の光学ガラス。
３．前記光学ガラスが、モル％で、さらに、ＳｉＯ２：５％以下、ＧｅＯ２：５％以下、Ｔａ２Ｏ５：５％以下、Ｎｂ２Ｏ５：５％以下およびＷＯ３：５％以下、Ｓｂ２Ｏ３：１％以下のうちから選んだ一種または二種以上を含むことを特徴とする１または２に記載の光学ガラス。
４．ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上で、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０の光学恒数を有することを特徴とする１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
５．１〜４のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、屈折率の低下を招くことなしに、ガラスの耐失透性および成形性を併せて向上させた光学ガラスを得ることができる。
また、本発明によれば、かかる光学ガラスを素材とすることにより、ガラスの耐失透性に優れた光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明において、ガラス組成を上記の範囲について説明する。なお、成分に関する「％」表示は、「モル％」を意味するものとする。
【００１３】
［Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下］
本発明において、Ｂ２Ｏ３は特に重要な成分である。このＢ２Ｏ３は、ガラスの網目構造を形成して、屈折率の低下をほとんど招くことなしに耐失透性を向上したガラスを得ることができる。また、ガラスの溶融性を高めて、溶融温度を低く抑えることができ、その結果、ガラスの着色を抑えて、可視光領域での透過率が向上させることができる。
しかしながら、Ｂ２Ｏ３含有量が６０％以下では、耐失透性が悪化するおそれがあり、一方、７５％を超えると所望の屈折率を得られなくなるので、Ｂ２Ｏ３は６０％超え、７５％以下の範囲とする。好ましくは６０．１％以上７４．５％以下の範囲である。
【００１４】
［Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下］
本発明において、Ｂｉ２Ｏ３はガラスの高屈折率化と高分散化に大きく寄与し、さらにガラス転移点（Ｔｇ）を下げる効果も併せ持つ非常に重要な成分である。
しかしながら、Ｂｉ２Ｏ３含有量が２４％未満では、所望の高屈折率と高分散を得ることができず、一方、３９％を超えると耐失透性が低下し、ガラス化が困難になるおそれがあるので、Ｂｉ２Ｏ３は２４％以上、３９％以下の範囲とする。好ましくは、２４．５以上、３８．５％以下の範囲である。
【００１５】
［Ｌａ２Ｏ３：７％以下（但し、０％を含まない）］
本発明において、Ｌａ２Ｏ３は重要な成分である。本発明では、上述したとおり、ガラスの耐失透性の面から６０％超のＢ２Ｏ３を含有させるので、それに反比例してＢｉ２Ｏ３の含有量が低減し、その分屈折率の低下が懸念される。Ｌａ２Ｏ３の添加は、上記のおそれを払拭するもので、このＬａ２Ｏ３と後述するＧｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２を複合含有させることにより、屈折率の低下を効果的に抑制することができる。すなわち、Ｌａ２Ｏ３はガラス屈折率の向上に有効に寄与し、また、化学的耐久性や耐失透性の向上に大きな効果を発揮する。
しかしながら、Ｌａ２Ｏ３含有量が７％を超えると、ガラスの溶融性や耐失透性が低下するのみならず、ガラス転移点（Ｔｇ）が上昇するおそれがあるので、Ｌａ２Ｏ３は７％以下とする。好ましくは６％以下である。なお、上記の効果を十分に得るためには、Ｌａ２Ｏ３は０．２％以上含有させることが好ましい。
【００１６】
［Ｇｄ２Ｏ３：７％以下（但し、０％を含まない）］
上述したとおり、Ｇｄ２Ｏ３はＬａ２Ｏ３やＺｒＯ２とともに、屈折率の低下を抑制するために重要な成分である。また、このＧｄ２Ｏ３は、Ｌａ２Ｏ３と併用して含有させることにより耐失透性を向上させる効果もある。
しかしながら、Ｇｄ２Ｏ３含有量が７％を超えると、ガラスの溶融性や耐失透性が悪化するおそれがあるので、Ｇｄ２Ｏ３は７％以下とする。好ましくは６％以下である。なお、上記の効果を十分に得るためには、Ｇｄ２Ｏ３は０．２％以上含有させることが好ましい。
【００１７】
［ＺｒＯ２：７％以下（但し、０％を含まない）］
同じく、ＺｒＯ２も屈折率の低下を抑制する上で重要な成分である。また、このＺｒＯ２は、耐失透性を高め、化学的耐久性を向上させる効果もある。
しかしながら、ＺｒＯ２含有量が７％を超えると、ガラスの溶融性や耐失透性が悪化するおそれがあるので、ＺｒＯ２は７％以下とする。好ましくは６％以下である。なお、上記の効果を十分に得るためには、ＺｒＯ２は０．１％以上含有させることが好ましい。
【００１８】
なお、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計量が、例えば０．３％に満たないと屈折率および耐失透性の改善効果が弱く、一方１０％を超えると耐失透性の劣化が無視できなくなるので、その合計量は０．３〜１０％とすることが好ましい。より好ましくは０．５〜９％の範囲である。
【００１９】
以上、本発明における必須成分について説明したが、本発明ではその他にも以下に述べる成分を適宜含有させることができる。
【００２０】
［ＳｉＯ２：５％以下（但し、０％を含まない）］
ＳｉＯ２は、ガラスの網目を形成して、ガラスの耐失透性を向上させる有効成分である。
しかしながら、ＳｉＯ２量が５％を超えると溶融温度の高温化を招き、ガラスの着色が濃くなるので、ＳｉＯ２量は５％以下で含有させることが望ましい。好ましくは４％以下である。
【００２１】
［ＧｅＯ２：５％以下（但し、０％を含まない）］
ＧｅＯ２は、ＳｉＯ２と同様、ガラスの網目を形成して、ガラスの耐失透性の向上に有用な成分である。
しかしながら、ＧｅＯ２量が５％を超えると、還元性が強いことからガラスの着色が濃くなるおそれがあるので、ＧｅＯ２量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２２】
［Ｔａ２Ｏ５：５％以下（但し、０％を含まない）］
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高める効果があるだけでなく、ガラスの耐失透性を向上させる上でも有効な成分である。
しかしながら、Ｔａ２Ｏ５量が５％を超えるとガラスの耐失透性が悪化するので、Ｔａ２Ｏ５量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２３】
［Ｎｂ２Ｏ５：５％以下（但し、０％を含まない）］
Ｎｂ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高めることができる有用な成分である。
しかしながら、Ｎｂ２Ｏ５量が５％を超えるとガラスの溶融性や耐失透性が悪化するおそれがあるので、Ｎｂ２Ｏ５量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２４】
［ＷＯ３：５％以下（但し、０％を含まない）］
ＷＯ３は、ガラスの屈折率を高めることができる有用な成分である。
しかしながら、ＷＯ３量が５％を超えると耐失透性が悪化するおそれがあるので、ＷＯ３量は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは４％以下である。
【００２５】
［Ｓｂ２Ｏ３：１％以下（但し、０％を含まない）］
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの着色改善や脱泡のために添加することができ、Ｓｂ２Ｏ３などの、工業上周知の脱泡成分は１％以下で十分に効果を有する。
【００２６】
ところで、従来の光学ガラスではアルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）を添加することで、ガラスの溶融性を高め、ガラス転移点（Ｔｇ）を下げる効果を得ることができるが、本発明者の研究によれば、このアルカリ金属酸化物の添加は、ガラスの網目を切断して結合の弱体化を招き、その結果、耐失透性や化学的耐久性が悪化したり、プレス成形時に揮発し易くなることが判明した。そこで本発明では、かかるアルカリ金属酸化物は含有させないものとした。
なお、本発明では、これらアルカリ金属酸化物等を添加しなくても、特にＢｉ２Ｏ３を多く含有するため、耐失透性や溶融性等が悪化することなく、ガラス転移点の上昇は招くことはない。
【００２７】
また、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）やＺｎＯは、溶融性、耐失透性、化学的耐久性の向上に有効な成分であるが、本発明の光学ガラスでは、所望の屈折率が得られないことが判明したので、これらアルカリ土類金属酸化物も本発明では含有させないこととした。
なお、溶融性等についてはすでに述べたとおり、本発明の成分を調整することにより、十分満足のいく特性を得ることができる。
【００２８】
上記した組成範囲からなる光学ガラスでは、ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下、好ましくは４００〜４９０℃の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上、好ましくは１．８５４〜２．０３１の範囲、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０、好ましくは２０〜２７の範囲の光学恒数を得ることができる。
【００２９】
したがって、本発明の光学ガラス組成を用いることにより、高屈折率で耐失透性に優れた光学ガラスを製造することができる。この光学ガラスを研磨加工することにより、研磨プリフォームや、レンズ、プリズム、ミラー等の光学素子を製造することができる。また、本発明の光学ガラスは、融液状態にあるものを直接適下させ、ゴブプリフォームを作製することができる。
ここでプリフォームとは、モールド成形前のレンズ母材のことで、鏡面状態になったガラスのことである。そして、研磨プリフォームやゴブプリフォームを鏡面加工された金型に入れ、加熱して軟化させた後、プレスすること（精密モールド）で、様々な形状の光学素子を製造することができる。
【００３０】
次に本発明の光学ガラスの好適製造方法について説明する。
本発明の光学ガラスの製造方法については、特に限定されることなく、従来の製造方法であればいずれも有利に適合する。
すなわち、各成分のそれぞれに対応する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などを、所定の割合で秤量し、十分混合してガラス調合原料とする。このガラス調合原料を、好ましくは白金坩堝、又は金坩堝に投入して、電気炉にて８００〜１１００℃で１〜１０時間溶融した後、適時撹拌して均質化を図り、次いで、清澄（脱泡）してから、適当な温度に予熱した金型内に鋳込んだ後、電気炉内で徐冷してやれば良い。
【実施例】
【００３１】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明の光学ガラスを具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３２】
表１，２に記載の酸化物を合計量が１００ｇになるように原料を秤量し、十分混合して、白金坩堝に投入し、電気炉にて８００〜１１００℃で１〜２時間溶融した後、撹拌して、さらに１〜２時間溶融し、適時撹拌して均質化を図り、清澄してから適当な温度に予熱した金型内に鋳込んだ後、電気炉内で徐冷することで、実施例光学ガラス１〜２０および比較例光学ガラス１〜６を得た。
それぞれの光学ガラスについて、ガラス転移点（Ｔｇ）、屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）の測定ならびに、耐失透性の評価を行った。
【００３３】
ガラス転移温度（Ｔｇ）、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）の測定は、日本光学硝子工業会規格に準じた「ＪＯＧＩＳ０８−２００３光学ガラスの熱膨張の測定方法」および「ＪＯＧＩＳ０１−２００３光学ガラスの屈折率の測定方法」に記載された方法にしたがって行った。
【００３４】
耐失透性の評価方法は、表１，２に記載の酸化物を８００〜１１００℃で１〜２時間溶融した融液を撹拌して、融液が失透するかどうかで判定した。
なお、耐失透性の評価は、「○」：融液が撹拌終了時まで失透しないもの、「△」：撹拌終了時に融液がくすんだように見えるが透明性を保ったもので、製造化が可能なもの、「×」：撹拌時に失透および結晶化してしまうもので、製造化が難しいもののことを意味する。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
実施例１〜２０の光学ガラスは全て、ガラス転移点（Ｔｇ）、屈折率（ｎｄ）、アッベ数および耐失透性が優れていた。
また、実施例光学ガラス１〜２０から、所定量のガラス塊を切り出して研磨プリフォームを作製し、精密モールドで数種類のレンズを得た。これらのレンズは良好な転写性を示し、金型へのガラス付着、揮発物の付着など成形性に問題がある現象は認められず、精密モールドが可能な光学ガラスであった。
【００３８】
比較例光学ガラス１は、ガラス形成成分であるＢ２Ｏ３が６０％を超えて含有されていることから、耐失透性が高い光学ガラスができると思慮されがちだが、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２といった成分が含有させていないため、耐失透性が非常に悪いガラスであった。
比較例光学ガラス２は、Ｂ２Ｏ３とＢｉ２Ｏ３は本発明の要件を満たすが、Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋ＺｒＯ２が１０％を超えるため、耐失透性が悪いガラスであった。
比較例光学ガラス３は、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２が本発明の要件を満たすが、Ｂ２Ｏ３が６０％に満たないため耐失透性に問題があった。
比較例光学ガラス４は、Ｂ２Ｏ３とＢｉ２Ｏ３が本発明の要件を満たさないため、耐失透性が悪く、また、屈折率（ｎｄ）も１．８５に満たないガラスとなった。
比較例光学ガラス５は、屈折率（ｎｄ）が非常に高いが、全成分で本発明の要件を満たさないため、耐失透性に問題があった。
比較例光学ガラス６も、全成分で本発明の要件を満たさないため、耐失透性に問題があった。また、Ｌｉ２Ｏを多く含有していることから化学的耐久性にも問題があった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％で、
Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下、
Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下、
Ｌａ２Ｏ３：７％以下、
Ｇｄ２Ｏ３：７％以下および
ＺｒＯ２：７％以下
の組成からなることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計量が０．３〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
前記光学ガラスが、モル％で、さらに、
ＳｉＯ２：５％以下、
ＧｅＯ２：５％以下、
Ｔａ２Ｏ５：５％以下、
Ｎｂ２Ｏ５：５％以下および
ＷＯ３：５％以下、
Ｓｂ２Ｏ３：１％以下
のうちから選んだ一種または二種以上を含む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。
【請求項４】
ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上で、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０の光学恒数を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
【請求項１】
モル％で、
Ｂ２Ｏ３：６０％超え、７５％以下、
Ｂｉ２Ｏ３：２４％以上、３９％以下、
Ｌａ２Ｏ３：７％以下、
Ｇｄ２Ｏ３：７％以下および
ＺｒＯ２：７％以下
の組成からなることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＺｒＯ２の合計量が０．３〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
前記光学ガラスが、モル％で、さらに、
ＳｉＯ２：５％以下、
ＧｅＯ２：５％以下、
Ｔａ２Ｏ５：５％以下、
Ｎｂ２Ｏ５：５％以下および
ＷＯ３：５％以下、
Ｓｂ２Ｏ３：１％以下
のうちから選んだ一種または二種以上を含む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。
【請求項４】
ガラス転移点（Ｔｇ）が５００℃以下であり、屈折率（ｎｄ）が１．８５以上で、かつ、アッベ数（νｄ）が１５．０〜３０．０の光学恒数を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
【公開番号】特開２０１１−１３６８４８（Ｐ２０１１−１３６８４８Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６２１３（Ｐ２００９−２９６２１３）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（３９１００９９３６）株式会社住田光学ガラス (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（３９１００９９３６）株式会社住田光学ガラス (59)
【Ｆターム（参考）】
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