光学ガラス
【課題】光透過特性に優れ、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下と、高分散で高屈折率の光学恒数を有し、精密プレス成形しやすく、寸法精度の高い光学素子を製造できる光学ガラスの提供を目的とする。
【解決手段】屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下、かつ内部透過率５％（１０ｍｍ）を示す波長λ５が４１０ｎｍ以下である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５を必須成分とする光学ガラスであって、好ましくは、酸化物基準のｍｏｌ％で、Ｂｉ２Ｏ３：３２〜５５、Ｂ２Ｏ３：２４〜３４、ＴｅＯ２：１０〜２０、Ｐ２Ｏ５：８〜１２、Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜４、ＴｉＯ２：０〜１０、ＺｎＯ：０〜７、を含有する。
【解決手段】屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下、かつ内部透過率５％（１０ｍｍ）を示す波長λ５が４１０ｎｍ以下である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５を必須成分とする光学ガラスであって、好ましくは、酸化物基準のｍｏｌ％で、Ｂｉ２Ｏ３：３２〜５５、Ｂ２Ｏ３：２４〜３４、ＴｅＯ２：１０〜２０、Ｐ２Ｏ５：８〜１２、Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜４、ＴｉＯ２：０〜１０、ＺｎＯ：０〜７、を含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高屈折率、高分散（低アッべ数）で、かつ光透過性に優れ、精密プレス成形も可能なビスマス系光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラの普及に伴い、その小型化、色再現性などの点で高性能化がレンズに要求されている。したがって、レンズを構成する光学ガラスにおいては、まず高屈折率が求められるが、それと同時に問題となる収差を補正しやすくするため、高分散（低アッベ数）であることも重要な特性として要求されている。
【０００３】
さらに、高屈折率、高分散のレンズにおいても他のレンズと同様に、光透過性に優れていること（以下、高光透過性ともいう）が要求される。しかしながら、高屈折率、高分散と高光透過性とは、一般にはトレードオフの関係にあり、その両立は必ずしも容易ではない。例えば、高屈折率の光学ガラスは、光吸収により透過率が低下してしまうことが多い。これは、強い光吸収の始まる波長（吸収端）が可視波長域に近い程、高い屈折率を有するが、光が吸収される分だけ透過率が低下してしまうからである。
【０００４】
同様に、分散性（アッべ数）は可視光波長にある特定の３波長（４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍ）で算出される屈折率の波長依存性であり、波長依存性が強いほどアッベ数は小さい値（高分散）となる。吸収端がこれら３波長、すなわち可視波長に近い程、波長依存性が強くなり低アッべ数となるが、その吸収の分だけ透過率が低下する。したがって、高屈折率、高分散で、しかも光の透過性能に優れた光学ガラスは、一般的に得ることが難しい。
【０００５】
なお、光透過特性は１０ｍｍ厚の両面が光学研磨されたガラスにおいて、内部透過率５％を示す波長λ５によって表されることが多い。内部透過率５％を示す波長λ５が短波長であるほど吸収端が短波長にあるといえ、光透過特性が良いといえる。たとえば、内部透過率５％を示す波長λ５が４２０ｎｍ以上である場合、ガラスには強い黄色着色が認められる。
【０００６】
また、高屈折率、高分散の光学ガラスとして鉛ガラスが知られているが、環境負荷低減の観点から鉛を含有しないものが求められている。鉛非含有でありながら、高屈折率、高分散を有する光学ガラスとして、特許文献１にはリン酸ニオブ系ガラスが提案されているが、光透過特性は良好であるものの、開示されている実施例の屈折率ｎｄは、いずれも２．０を超えず、屈折率の点で必ずしも充分なものではない。
【０００７】
酸化ビスマスを主成分とするガラスで屈折率ｎｄが２．０以上のものが特許文献２〜４に提案されている。しかしながら、特許文献２では、高分散及び高光透過性については、何も提案されていない。また、特許文献３に示される、酸化ビスマスを主成分とするガラスでは、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下の実施例が提案されているものの、λ５が４１０ｎｍ以下の実施例は、一例も提案されていない。すなわち、本願で提供しようとする、高屈折率、高分散及び高光透過性の３特性をバランスさせた光学ガラスについては提案されていない。
【０００８】
同様に、特許文献４も酸化ビスマスを主成分とする光学ガラスであるが、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下の実施例が提案されているものの、λ５が４２９ｎｍであり、本願で提供しようとする、高屈折率、高分散及び高光透過性の３特性をバランスさせた光学ガラスについては提案されていない。
【０００９】
また、高屈折率、高分散な光学ガラスでは、紫外線照射によりソラリゼーション（光透過率が低下）することが多い。ソラリゼーションの原因は様々であるが、光吸収により誘起された様々な欠陥がバンドギャップ近傍に準位を形成し、吸収端近傍に新たな吸収帯を形成することでおおよそ説明ができる。高屈折率、高分散な光学ガラスは吸収端が可視域の短波長近傍に存在するため、この紫外線誘起の吸収帯が可視域に影響を及ぼし、光透過率が低下してしまう。強いソラリゼーションが発生すると、透過スペクトルの波長依存性が紫外線照射の前後で変化するため、たとえばレンズに応用した場合、像の色味が変わってしまい色の再現性の点で問題がある。
【００１０】
以上のことからもわかるように、高光透過性と、高屈折率及び高分散とは、トレードオフの関係にあるため、これら３特性を実用レベルで両立させた光学ガラスについて提案されたものはない。さらに、これら３特性を満足しつつ、紫外線に対するソラリゼーション耐性（以下、単にソラリゼーション耐性とも略す）を有する光学ガラスであれば、環境耐久性のある実用的な光学機器への応用ができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０６４３３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１０３９号公報
【特許文献３】特開２００６−３２７９２６号公報
【特許文献４】特開２００７−０７０１５６号公報
【特許文献５】ＷＯ２００９／１０７６１２ Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、光透過特性に優れ、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下と、高分散で高屈折率の光学恒数を有し、さらにソラリゼーション耐性を有する光学ガラスを提供する。本発明により、成形しやすく、寸法精度が高く、紫外線照射に対する耐久性の高い光学素子を製造できる光学ガラスの提供が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下、かつ内部透過率５％（１０ｍｍ）を示す波長λ５が４１０ｎｍ以下である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５を必須成分とする光学ガラスを提供する。
【００１４】
本発明は、好ましくは、酸化物基準のｍｏｌ％で、Ｂｉ２Ｏ３：３５〜５５、Ｂ２Ｏ３：２４〜３５、ＴｅＯ２：５〜２０、Ｐ２Ｏ５：８〜１２、Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜４、ＴｉＯ２：０〜１０、ＺｎＯ：０〜７、を含有する光学ガラスを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学ガラス（以下、本ガラスという）は、必須成分として高屈折率化に効果を有するＢｉ２Ｏ３、及びＴｅＯ２を含むため、屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下と、高屈折率及び低アッベ数を実現できる。また、本ガラスは、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｅＯ２以外に、Ｂ２Ｏ３含むため、耐失透性に優れ、しかも化学的、熱的に安定な光学ガラスが得られる。さらに、必須成分としてＰ２Ｏ５を含むため、高光透過性に優れる。
【００１６】
本ガラスでは、光透過特性を向上させるために特に好ましくは、ｍｏｌ比率でＰ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５に調整すると、従来の光学ガラスで達成することが難しかった、高屈折率、高分散（低アッべ数）及び高光透過特性をバランスよく達成できる。また、ｍｏｌ比率でＰ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５を満たし、かつ、ＴｅＯ２量を６ｍｏｌ％以下に制限することにより、特にソラリゼーション耐性を向上させた高屈折率、高分散、高光透過性を有する光学ガラスが得られる。
【００１７】
本ガラスを用いれば、光透過特性に優れ、高性能で、しかも収差補正容易で、色再現性の高いレンズを作製できる。また、大口径で厚みのあるレンズに使用できたり、複数のレンズの組合わせられるなど、レンズ設計の自由度が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄ１９以下で、光透過特性に優れ、かつ、成形しやすい光学ガラスの提供を目的に、種々検討した結果に基づくものである。検討の結果、本ガラスは、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２及びＰ２Ｏ５を必須成分として含むことを特徴とする。
【００１９】
上記、必須成分以外に、本ガラスでは、高屈折率の点から、Ｎｂ２Ｏ５又はＴａ２Ｏ５の少なくともいずれか片方を含有してもよい。同様に、ＴｉＯ２、ＺｎＯの各成分を含有してもよい。
【００２０】
一方、本ガラスにおいては、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏの各成分を実質的に含有しないことが好ましい。ＳｉＯ２はガラス安定性には寄与するものの、プレス成形性が低下する成分であり、アルカリ成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏの各成分は、光学特性が低下する成分である。なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、含有量が不純物レベル以下という意味であり、具体的には、０．１ｍｏｌ％以下であれば、「実質的に含有しない」とみなせる。なお、本明細書では、以下、特に断りのない限りｍｏｌ％を％と略記する。
【００２１】
本ガラスの各成分範囲を設定した理由は、以下のとおりである。また、化学組成は、酸化物基準とする。
【００２２】
本ガラスにおいて、Ｂｉ２Ｏ３はガラス形成成分であり、必須の成分である。さらにガラスを高屈折率化させるとともにガラスを軟化させる効果がある。含有量が少なすぎると前記効果が不充分となるおそれがあることから、本ガラスのＢｉ２Ｏ３含有量は３２％以上である。Ｂｉ２Ｏ３含有量が３６％以上であると好ましく、Ｂｉ２Ｏ３含有量が４０％以上であるとより好ましい。一方、Ｂｉ２Ｏ３含有量が多くなると可視域の光透過特性が低下するとともにガラスが不安定になることから、本ガラスのＢｉ２Ｏ３含有量は５５％以下である。Ｂｉ２Ｏ３含有量が５３％以下である好ましく、含有量が５０％以下であるとより好ましい。
【００２３】
本ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３は、必須の成分であり、ガラスを形成する主成分である。含有量が少なすぎるとガラスが不安定になるおそれがあることから、本ガラスのＢ２Ｏ３含有量は２４％以上である。Ｂ２Ｏ３含有量が２６％以上であると好ましく、Ｂ２Ｏ３含有量が２８％以上であるとさらに好ましい。一方、Ｂ２Ｏ３含有量が多すぎると屈折率が低下するので、本ガラスでは、Ｂ２Ｏ３含有量は３５％以下である。Ｂ２Ｏ３含有量が３４％以下であると好ましい。Ｂ２Ｏ３含有量が３２％以下であるとさらに好ましく、Ｂ２Ｏ３含有量が３０％以下であると特に好ましい。
【００２４】
本ガラスにおいて、ＴｅＯ２はガラス形成成分で、必須の成分である。さらに光透過特性を高くするとともにガラスを高屈折率化させる効果がある。一方で、ＴｅＯ２は紫外線照射により、光吸収を生じる成分でもある。含有量が少なすぎると前記効果が不充分となるおそれがあることと、ソラリゼーション耐性とのバランス観点から本ガラスのＴｅＯ２含有量は、５％以上である。ＴｅＯ２含有量が５．３％以上であると好ましく、ＴｅＯ２含有量が５．５％以上であるとより好ましい。ただし、ソラリゼーション耐性をそれほど重視しない場合には、添加効果を充分なものとするため、本ガラスのＴｅＯ２含有量が１０％以上であると好ましい。ＴｅＯ２含有量が１０．５％以上であるとより好ましく、ＴｅＯ２含有量が１１％以上であると特に好ましい。
【００２５】
一方、ＴｅＯ２含有量が多くなるとガラスが不安定化するおそれがあることから、ＴｅＯ２含有量は２０％以下とする。ＴｅＯ２含有量が１９．５％以下であると好ましく、ＴｅＯ２含有量が１９％以下であるとさらに好ましい。本ガラスにおいてソラリゼーション耐性を重視する場合には、ＴｅＯ２含有量の制限が必要である。その場合には、ＴｅＯ２の含有量を１５％以下にすることが好ましく、１０％以下であるとさらに好ましい。ソラリゼーションによる透過率低下の最大値を４％以下に抑えるためには、ＴｅＯ２の含有量が６％以下であることが特に好ましい。
【００２６】
本ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５はガラス形成成分であり、必須の成分である。さらに光透過特性の向上に極めて大きな効果があるため、適切に含有させることが重要である。前記効果を顕著にするためにはＰ２Ｏ５含有量は、８％以上である。Ｐ２Ｏ５含有量が８．５％以上であると好ましく、Ｐ２Ｏ５含有量が８．７％以上であるとより好ましい。一方、Ｐ２Ｏ５含有量が多くなると屈折率が下がるとともにガラスが不安定になってしまうため、本ガラスではＰ２Ｏ５含有量は、１２％以下である。屈折率の向上とアッベ数の低下を望む場合には、Ｐ２Ｏ５含有量が１１％以下であると好ましく、Ｐ２Ｏ５含有量が１０．５％以下であるとさらに好ましい。
【００２７】
さらに、本ガラスにおいて、良好なガラス安定性を維持しつつ、高屈折率、高分散（低アッべ数）及び高光透過性をバランスよく実現するには、必須成分である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２及びＰ２Ｏ５の４成分の含有量を一定の関係に保つと良いことが分かった。すなわち、ｍｏｌ比率で、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５とすることが好ましい。以下、本明細書では、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３）のｍｏｌ比率をリン成分比と称する。
【００２８】
リン成分比が０．０８５以上であると高屈折率、高分散（低アッべ数）及び高光透過性のバランスの点でより好ましく、リン成分比が０．０９以上であると特に好ましい。一方、リン成分比が０．１４以下であると同様の理由でより好ましく、リン成分比が０．１３５以下であると特に好ましい。また、ｍｏｌ比率でＰ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５を満たし、かつ、ＴｅＯ２量を６ｍｏｌ％以下に制限することにより、特にソラリゼーション耐性を向上させた高屈折率、高分散、高光透過性を有する光学ガラスが得られるため好ましい。
【００２９】
本ガラスにおいて、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５は良好な光透過特性を維持しつつ高屈折率化のために効果のある成分であり、必須の成分でないが、Ｎｂ２Ｏ５又はＴａ２Ｏ５の少なくともいずれか片方を必須成分とすることが好ましい。Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５を含有する場合には、多く含有すると、本ガラスの安定性が著しく損なわれる。したがって、それらの合計（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５を以下、Ｎｂ・Ｔａ合量ともいう）が４％以下であることが好ましく、本ガラスのＮｂ・Ｔａ合量が３％以下であると特に好ましい。一方、含有する場合は、本ガラスのＮｂ・Ｔａ合量が０．１％以上であると好ましい。
【００３０】
本ガラスにおいて、ＴｉＯ２は高屈折率及び低アッベ数に効果がある成分であるが必須成分ではない。一方で、ＴｉＯ２含有量が多くなると、光透過特性が低下する。したがって、ＴｉＯ２含有量は、１０％以下であると好ましく、７％以下であるとより好ましく、ＴｉＯ２含有量が４％以下であると特に好ましい。含有する場合には、ＴｉＯ２を０．１％以上とするのが好ましい。
【００３１】
本ガラスにおいて、ＺｎＯは、ガラスの安定形成の効果を有する成分であるが、必須の成分ではない。ＺｎＯを含有する場合には、０．５％以上含有することが好ましく、ＺｎＯ含有量が１％以上であると、さらに好ましい。一方、ＺｎＯ含有量が多くなると屈折率が低下するため、ＺｎＯ含有量は７％以下が好ましく、ＺｎＯ含有量が６％以下であるとさらに好ましい。
【００３２】
ＳｉＯ２はガラス形成成分として広く用いられているが、本ガラスでは、含有するとガラスの溶解性を著しく悪化させ、工業的生産性が低下するため、実質的に含まないことが望ましい。アルカリ成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを含有すると、光透過特性及び屈折率を低下させるほか、光学ガラスの熱膨張係数が大きくなり、成形時に寸法精度を出すことが難しくなるため、本ガラスにおいて実質的に含まないことが好ましい。本ガラスでは、高屈折率、高分散、甲透過率の３特性をバランスよく実現するために、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏを実質的に含まないことがさらに好ましい。
【００３３】
また、アルカリ土類金属酸化物であるＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、は、ガラスの安定化に寄与する成分ではあるが、光透過特性を低下させる成分であり、さらに、光学ガラスの熱膨張係数を大きくさせ、成形時の寸法精度を低下させる成分でもあるので本ガラスにおいては、実質的に含有しないことが好ましい。本ガラスでは、高屈折率、高分散、甲透過率の３特性をバランスよく実現するために、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯを実質的に含まないことが特に好ましい。
【００３４】
本ガラスにおいて、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３、又はＣｅＯ２の各成分は、必須成分ではないが、光学特性を調整するため含有できる。一方、これらの各成分は原料としては比較的高価であり、光学ガラスの原材料費を上昇させることになるので、できるだけ最小限にすることが好ましい。本ガラスでは、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３及びＣｅＯ２の３成分とも実質的に含有しないと、上記の理由により好ましい。
【００３５】
本ガラスにおいて、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、光学特性を調整するためにいずれか１種以上を任意成分として添加できる。含有量が少ないと光学特性の調整効果がほとんど得られないことから、含有量としては、それぞれ単独で、含有量が０．１％以上であると好ましく、前記含有量が１％以上であるとより好ましく、前記含有量が２％以上であると特に好ましい。
【００３６】
一方、前記各成分は、光透過特性の向上にはほとんど寄与しないため、光透過特性を重視する場合には、極力含有量を抑えることが好ましい。したがって、それぞれ単独で１０％以下とするのが好ましく、５％以下とするとより好ましく、４％以下とすると特に好ましい。
【００３７】
また、本ガラスにおいては、ＰｂＯ、Ｆ、Ａｓ２Ｏ３を実質的に含有しないことが、成形温度の観点や環境面への影響等から好ましい。本ガラスにおいて、Ｓｂ２Ｏ３は、必須の成分ではないがガラス溶融の際の清澄剤として添加できる。その含有量としては、１％以下が好ましく、０．５％以下であるとさらに好ましく、０．１％以下であると特に好ましい。本ガラスにおいて、を添加する場合の下限としては、０．０１％以上であると好ましく、０．０５％以上であるとさらに好ましく、０．１％以上であると特に好ましい。
【００３８】
光学恒数の１つである、アッベ数νｄについては、本ガラスでは、低アッベ数、高分散であることが必要であり、本ガラスのアッベ数νｄは１９以下である。本ガラスのアッベ数νｄが１８以下であると好ましく、アッベ数νｄが１７以下であるとさらに好ましい。
【００３９】
光学恒数の１つである、屈折率ｎｄが２．０以上の高屈折率が必要である。本ガラスの屈折率ｎｄが２．０５以上であることが好ましく、屈折率ｎｄが２．１以上であるとさらに好ましい。
【００４０】
光透過特性としては、黄色着色の低減が必要なため、本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５は４１０ｎｍ以下である。本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５が４０８ｎｍ以下であると好ましく、本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５が４０６ｎｍ以下でありとより好ましく、本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５が４０３ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４１】
さらに、可視域全体の透過率を向上させるために、本ガラスの内部透過率７０％を示す波長λ７０が４８０ｎｍ以下であることが好ましく、本ガラスの内部透過率７０％を示す波長λ７０が４７０ｎｍ以下であるとより好ましく、本ガラスの内部透過率７０％を示す波長λ７０が４６０ｎｍ以下であると特に好ましい。
【００４２】
本ガラスについて、屈折率ｎｄと内部透過率５％を示す波長λ５の関係を表現すると式１のようになる。
屈折率ｎｄ≧０．００６１×λ５−０．４２ （式１）。
同様に、アッベ数νｄと内部透過率５％を示す波長λ５の関係を表現すると式２のようになる。
アッベ数νｄ≦−０．１×λ５＋５８．８ （式２）。
したがって、別の言い方をすれば、本ガラスは、上記式１及び式２を同時に満足し、高屈折率、高分散及び高光透過性の３特性をうまく、バランスさせたものである。
【００４３】
本ガラスの製造法としては、特に制限されるものではなく、例えば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の通常の光学ガラスで用いられる原料を秤量・混合し、白金ルツボ、金ルツボ、石英ルツボ、アルミナルツボ等通常光学ガラスで用いられるルツボに入れて、約８００〜１２００℃で２〜１０時間溶融、清澄、撹拌後、３００から４５０℃に予熱した金型に鋳込等した後、徐冷して製造できる。
【００４４】
また、本ガラスを光学素子に成形する方法としては、特に制限されるものではないが、プレス成形であると材料の特性を生かすことができるため好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例等を説明する。例１〜例９及び例１１〜例２０が本発明の実施例であり、例１０が比較例である。例１０は、特許文献５に記載の実施例１８と同じである。なお、表中の「リン成分比」とは、上述したように、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３）のｍｏｌ比率である。
【００４６】
［化学組成・試料作製法］
表１〜表４に示す化学組成（モル％）となるように原料を秤量した。各ガラスの原料は、Ｐ２Ｏ５の場合はＢＰＯ４を、Ｂ２Ｏ３の場合はＨ３ＢＯ３又はＢＰＯ４を、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｅＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５の場合は酸化物を、それぞれ使用した。秤量した原料を混合し、内容積約３００ｃｃの金ルツボ内に入れて、約８００〜１０００℃で１〜３時間溶融、清澄、撹拌後、およそ３００から４５０℃に予熱した縦５０ｍｍ×横５０ｍｍの長方形のモールドに鋳込み後、約１℃／分で徐冷してサンプルとした。なお、参考のため、表５〜８に化学組成（質量％）を示す。
【００４７】
［評価方法］
・屈折率ｎｄ；ヘリウムｄ線に対する屈折率であり、屈折率計（カルニュー光学工業社製、商品名：ＫＰＲ−２）で測定した。屈折率の値は、小数点以下第５位まで測定し、小数点以下第５位を四捨五入して少数点以下第４位として記載した。
・アッベ数νｄ；νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）により小数点以下第５位まで算出し、小数点以下第２位を四捨五入して小数点以下第１位として記載した。ただし、ｎＦ、ｎＣは、それぞれ水素Ｆ線及びＣ線に対する屈折率である。
・透過率λ５、λ７０；１０ｍｍ厚板の分光透過率（表面反射損失を含む）を日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて測定した。
・ガラスの溶解性等については、上記サンプル作製時に目視で観察した結果、すべての実施例について、溶解性に問題がないこと、得られたガラスサンプルには泡や脈理のないことを確認した。
なお、例１０〜例２０については、紫外線に対するソラリゼーションによる透過率の低下特性を以下のように評価した。
・ソラリゼーションによる透過率低下測定方法；縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試料の両面を鏡面研磨し、光透過率波長依存性を紫外線照射の前後で測定した。紫外線照射は、メタルハライドランプを光源とし、試料に照射された光パワーは、２５４〜４３６ｎｍの波長範囲で８０ｍＷ／ｃｍである。透過率低下が最大となる波長を最大透過率低下波長として表中に示す。同様に、その場合の最大透過率低下量を併せて示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本ガラスは、高屈折率、高分散性の光学ガラスであって光透過特性が極めて優れており、高屈折率、高分散性、高光透過特性の３特性をバランスよく実現させ、しかも精密プレス成形用光学ガラスとして有用である。さらに、組成の調整により紫外線に対するソラリゼーション耐性を有することもできる。また、光学レンズ以外の微細加工を施した分散素子、回折素子などの光学素子にも有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高屈折率、高分散（低アッべ数）で、かつ光透過性に優れ、精密プレス成形も可能なビスマス系光学ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラの普及に伴い、その小型化、色再現性などの点で高性能化がレンズに要求されている。したがって、レンズを構成する光学ガラスにおいては、まず高屈折率が求められるが、それと同時に問題となる収差を補正しやすくするため、高分散（低アッベ数）であることも重要な特性として要求されている。
【０００３】
さらに、高屈折率、高分散のレンズにおいても他のレンズと同様に、光透過性に優れていること（以下、高光透過性ともいう）が要求される。しかしながら、高屈折率、高分散と高光透過性とは、一般にはトレードオフの関係にあり、その両立は必ずしも容易ではない。例えば、高屈折率の光学ガラスは、光吸収により透過率が低下してしまうことが多い。これは、強い光吸収の始まる波長（吸収端）が可視波長域に近い程、高い屈折率を有するが、光が吸収される分だけ透過率が低下してしまうからである。
【０００４】
同様に、分散性（アッべ数）は可視光波長にある特定の３波長（４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍ）で算出される屈折率の波長依存性であり、波長依存性が強いほどアッベ数は小さい値（高分散）となる。吸収端がこれら３波長、すなわち可視波長に近い程、波長依存性が強くなり低アッべ数となるが、その吸収の分だけ透過率が低下する。したがって、高屈折率、高分散で、しかも光の透過性能に優れた光学ガラスは、一般的に得ることが難しい。
【０００５】
なお、光透過特性は１０ｍｍ厚の両面が光学研磨されたガラスにおいて、内部透過率５％を示す波長λ５によって表されることが多い。内部透過率５％を示す波長λ５が短波長であるほど吸収端が短波長にあるといえ、光透過特性が良いといえる。たとえば、内部透過率５％を示す波長λ５が４２０ｎｍ以上である場合、ガラスには強い黄色着色が認められる。
【０００６】
また、高屈折率、高分散の光学ガラスとして鉛ガラスが知られているが、環境負荷低減の観点から鉛を含有しないものが求められている。鉛非含有でありながら、高屈折率、高分散を有する光学ガラスとして、特許文献１にはリン酸ニオブ系ガラスが提案されているが、光透過特性は良好であるものの、開示されている実施例の屈折率ｎｄは、いずれも２．０を超えず、屈折率の点で必ずしも充分なものではない。
【０００７】
酸化ビスマスを主成分とするガラスで屈折率ｎｄが２．０以上のものが特許文献２〜４に提案されている。しかしながら、特許文献２では、高分散及び高光透過性については、何も提案されていない。また、特許文献３に示される、酸化ビスマスを主成分とするガラスでは、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下の実施例が提案されているものの、λ５が４１０ｎｍ以下の実施例は、一例も提案されていない。すなわち、本願で提供しようとする、高屈折率、高分散及び高光透過性の３特性をバランスさせた光学ガラスについては提案されていない。
【０００８】
同様に、特許文献４も酸化ビスマスを主成分とする光学ガラスであるが、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下の実施例が提案されているものの、λ５が４２９ｎｍであり、本願で提供しようとする、高屈折率、高分散及び高光透過性の３特性をバランスさせた光学ガラスについては提案されていない。
【０００９】
また、高屈折率、高分散な光学ガラスでは、紫外線照射によりソラリゼーション（光透過率が低下）することが多い。ソラリゼーションの原因は様々であるが、光吸収により誘起された様々な欠陥がバンドギャップ近傍に準位を形成し、吸収端近傍に新たな吸収帯を形成することでおおよそ説明ができる。高屈折率、高分散な光学ガラスは吸収端が可視域の短波長近傍に存在するため、この紫外線誘起の吸収帯が可視域に影響を及ぼし、光透過率が低下してしまう。強いソラリゼーションが発生すると、透過スペクトルの波長依存性が紫外線照射の前後で変化するため、たとえばレンズに応用した場合、像の色味が変わってしまい色の再現性の点で問題がある。
【００１０】
以上のことからもわかるように、高光透過性と、高屈折率及び高分散とは、トレードオフの関係にあるため、これら３特性を実用レベルで両立させた光学ガラスについて提案されたものはない。さらに、これら３特性を満足しつつ、紫外線に対するソラリゼーション耐性（以下、単にソラリゼーション耐性とも略す）を有する光学ガラスであれば、環境耐久性のある実用的な光学機器への応用ができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０６４３３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１０３９号公報
【特許文献３】特開２００６−３２７９２６号公報
【特許文献４】特開２００７−０７０１５６号公報
【特許文献５】ＷＯ２００９／１０７６１２ Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、光透過特性に優れ、屈折率ｎｄが２．０以上で、アッベ数νｄが１９以下と、高分散で高屈折率の光学恒数を有し、さらにソラリゼーション耐性を有する光学ガラスを提供する。本発明により、成形しやすく、寸法精度が高く、紫外線照射に対する耐久性の高い光学素子を製造できる光学ガラスの提供が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下、かつ内部透過率５％（１０ｍｍ）を示す波長λ５が４１０ｎｍ以下である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５を必須成分とする光学ガラスを提供する。
【００１４】
本発明は、好ましくは、酸化物基準のｍｏｌ％で、Ｂｉ２Ｏ３：３５〜５５、Ｂ２Ｏ３：２４〜３５、ＴｅＯ２：５〜２０、Ｐ２Ｏ５：８〜１２、Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜４、ＴｉＯ２：０〜１０、ＺｎＯ：０〜７、を含有する光学ガラスを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光学ガラス（以下、本ガラスという）は、必須成分として高屈折率化に効果を有するＢｉ２Ｏ３、及びＴｅＯ２を含むため、屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下と、高屈折率及び低アッベ数を実現できる。また、本ガラスは、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｅＯ２以外に、Ｂ２Ｏ３含むため、耐失透性に優れ、しかも化学的、熱的に安定な光学ガラスが得られる。さらに、必須成分としてＰ２Ｏ５を含むため、高光透過性に優れる。
【００１６】
本ガラスでは、光透過特性を向上させるために特に好ましくは、ｍｏｌ比率でＰ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５に調整すると、従来の光学ガラスで達成することが難しかった、高屈折率、高分散（低アッべ数）及び高光透過特性をバランスよく達成できる。また、ｍｏｌ比率でＰ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５を満たし、かつ、ＴｅＯ２量を６ｍｏｌ％以下に制限することにより、特にソラリゼーション耐性を向上させた高屈折率、高分散、高光透過性を有する光学ガラスが得られる。
【００１７】
本ガラスを用いれば、光透過特性に優れ、高性能で、しかも収差補正容易で、色再現性の高いレンズを作製できる。また、大口径で厚みのあるレンズに使用できたり、複数のレンズの組合わせられるなど、レンズ設計の自由度が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄ１９以下で、光透過特性に優れ、かつ、成形しやすい光学ガラスの提供を目的に、種々検討した結果に基づくものである。検討の結果、本ガラスは、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２及びＰ２Ｏ５を必須成分として含むことを特徴とする。
【００１９】
上記、必須成分以外に、本ガラスでは、高屈折率の点から、Ｎｂ２Ｏ５又はＴａ２Ｏ５の少なくともいずれか片方を含有してもよい。同様に、ＴｉＯ２、ＺｎＯの各成分を含有してもよい。
【００２０】
一方、本ガラスにおいては、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏの各成分を実質的に含有しないことが好ましい。ＳｉＯ２はガラス安定性には寄与するものの、プレス成形性が低下する成分であり、アルカリ成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏの各成分は、光学特性が低下する成分である。なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、含有量が不純物レベル以下という意味であり、具体的には、０．１ｍｏｌ％以下であれば、「実質的に含有しない」とみなせる。なお、本明細書では、以下、特に断りのない限りｍｏｌ％を％と略記する。
【００２１】
本ガラスの各成分範囲を設定した理由は、以下のとおりである。また、化学組成は、酸化物基準とする。
【００２２】
本ガラスにおいて、Ｂｉ２Ｏ３はガラス形成成分であり、必須の成分である。さらにガラスを高屈折率化させるとともにガラスを軟化させる効果がある。含有量が少なすぎると前記効果が不充分となるおそれがあることから、本ガラスのＢｉ２Ｏ３含有量は３２％以上である。Ｂｉ２Ｏ３含有量が３６％以上であると好ましく、Ｂｉ２Ｏ３含有量が４０％以上であるとより好ましい。一方、Ｂｉ２Ｏ３含有量が多くなると可視域の光透過特性が低下するとともにガラスが不安定になることから、本ガラスのＢｉ２Ｏ３含有量は５５％以下である。Ｂｉ２Ｏ３含有量が５３％以下である好ましく、含有量が５０％以下であるとより好ましい。
【００２３】
本ガラスにおいて、Ｂ２Ｏ３は、必須の成分であり、ガラスを形成する主成分である。含有量が少なすぎるとガラスが不安定になるおそれがあることから、本ガラスのＢ２Ｏ３含有量は２４％以上である。Ｂ２Ｏ３含有量が２６％以上であると好ましく、Ｂ２Ｏ３含有量が２８％以上であるとさらに好ましい。一方、Ｂ２Ｏ３含有量が多すぎると屈折率が低下するので、本ガラスでは、Ｂ２Ｏ３含有量は３５％以下である。Ｂ２Ｏ３含有量が３４％以下であると好ましい。Ｂ２Ｏ３含有量が３２％以下であるとさらに好ましく、Ｂ２Ｏ３含有量が３０％以下であると特に好ましい。
【００２４】
本ガラスにおいて、ＴｅＯ２はガラス形成成分で、必須の成分である。さらに光透過特性を高くするとともにガラスを高屈折率化させる効果がある。一方で、ＴｅＯ２は紫外線照射により、光吸収を生じる成分でもある。含有量が少なすぎると前記効果が不充分となるおそれがあることと、ソラリゼーション耐性とのバランス観点から本ガラスのＴｅＯ２含有量は、５％以上である。ＴｅＯ２含有量が５．３％以上であると好ましく、ＴｅＯ２含有量が５．５％以上であるとより好ましい。ただし、ソラリゼーション耐性をそれほど重視しない場合には、添加効果を充分なものとするため、本ガラスのＴｅＯ２含有量が１０％以上であると好ましい。ＴｅＯ２含有量が１０．５％以上であるとより好ましく、ＴｅＯ２含有量が１１％以上であると特に好ましい。
【００２５】
一方、ＴｅＯ２含有量が多くなるとガラスが不安定化するおそれがあることから、ＴｅＯ２含有量は２０％以下とする。ＴｅＯ２含有量が１９．５％以下であると好ましく、ＴｅＯ２含有量が１９％以下であるとさらに好ましい。本ガラスにおいてソラリゼーション耐性を重視する場合には、ＴｅＯ２含有量の制限が必要である。その場合には、ＴｅＯ２の含有量を１５％以下にすることが好ましく、１０％以下であるとさらに好ましい。ソラリゼーションによる透過率低下の最大値を４％以下に抑えるためには、ＴｅＯ２の含有量が６％以下であることが特に好ましい。
【００２６】
本ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５はガラス形成成分であり、必須の成分である。さらに光透過特性の向上に極めて大きな効果があるため、適切に含有させることが重要である。前記効果を顕著にするためにはＰ２Ｏ５含有量は、８％以上である。Ｐ２Ｏ５含有量が８．５％以上であると好ましく、Ｐ２Ｏ５含有量が８．７％以上であるとより好ましい。一方、Ｐ２Ｏ５含有量が多くなると屈折率が下がるとともにガラスが不安定になってしまうため、本ガラスではＰ２Ｏ５含有量は、１２％以下である。屈折率の向上とアッベ数の低下を望む場合には、Ｐ２Ｏ５含有量が１１％以下であると好ましく、Ｐ２Ｏ５含有量が１０．５％以下であるとさらに好ましい。
【００２７】
さらに、本ガラスにおいて、良好なガラス安定性を維持しつつ、高屈折率、高分散（低アッべ数）及び高光透過性をバランスよく実現するには、必須成分である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２及びＰ２Ｏ５の４成分の含有量を一定の関係に保つと良いことが分かった。すなわち、ｍｏｌ比率で、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５とすることが好ましい。以下、本明細書では、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３）のｍｏｌ比率をリン成分比と称する。
【００２８】
リン成分比が０．０８５以上であると高屈折率、高分散（低アッべ数）及び高光透過性のバランスの点でより好ましく、リン成分比が０．０９以上であると特に好ましい。一方、リン成分比が０．１４以下であると同様の理由でより好ましく、リン成分比が０．１３５以下であると特に好ましい。また、ｍｏｌ比率でＰ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５を満たし、かつ、ＴｅＯ２量を６ｍｏｌ％以下に制限することにより、特にソラリゼーション耐性を向上させた高屈折率、高分散、高光透過性を有する光学ガラスが得られるため好ましい。
【００２９】
本ガラスにおいて、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５は良好な光透過特性を維持しつつ高屈折率化のために効果のある成分であり、必須の成分でないが、Ｎｂ２Ｏ５又はＴａ２Ｏ５の少なくともいずれか片方を必須成分とすることが好ましい。Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５を含有する場合には、多く含有すると、本ガラスの安定性が著しく損なわれる。したがって、それらの合計（Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５を以下、Ｎｂ・Ｔａ合量ともいう）が４％以下であることが好ましく、本ガラスのＮｂ・Ｔａ合量が３％以下であると特に好ましい。一方、含有する場合は、本ガラスのＮｂ・Ｔａ合量が０．１％以上であると好ましい。
【００３０】
本ガラスにおいて、ＴｉＯ２は高屈折率及び低アッベ数に効果がある成分であるが必須成分ではない。一方で、ＴｉＯ２含有量が多くなると、光透過特性が低下する。したがって、ＴｉＯ２含有量は、１０％以下であると好ましく、７％以下であるとより好ましく、ＴｉＯ２含有量が４％以下であると特に好ましい。含有する場合には、ＴｉＯ２を０．１％以上とするのが好ましい。
【００３１】
本ガラスにおいて、ＺｎＯは、ガラスの安定形成の効果を有する成分であるが、必須の成分ではない。ＺｎＯを含有する場合には、０．５％以上含有することが好ましく、ＺｎＯ含有量が１％以上であると、さらに好ましい。一方、ＺｎＯ含有量が多くなると屈折率が低下するため、ＺｎＯ含有量は７％以下が好ましく、ＺｎＯ含有量が６％以下であるとさらに好ましい。
【００３２】
ＳｉＯ２はガラス形成成分として広く用いられているが、本ガラスでは、含有するとガラスの溶解性を著しく悪化させ、工業的生産性が低下するため、実質的に含まないことが望ましい。アルカリ成分であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを含有すると、光透過特性及び屈折率を低下させるほか、光学ガラスの熱膨張係数が大きくなり、成形時に寸法精度を出すことが難しくなるため、本ガラスにおいて実質的に含まないことが好ましい。本ガラスでは、高屈折率、高分散、甲透過率の３特性をバランスよく実現するために、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏを実質的に含まないことがさらに好ましい。
【００３３】
また、アルカリ土類金属酸化物であるＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、は、ガラスの安定化に寄与する成分ではあるが、光透過特性を低下させる成分であり、さらに、光学ガラスの熱膨張係数を大きくさせ、成形時の寸法精度を低下させる成分でもあるので本ガラスにおいては、実質的に含有しないことが好ましい。本ガラスでは、高屈折率、高分散、甲透過率の３特性をバランスよく実現するために、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯを実質的に含まないことが特に好ましい。
【００３４】
本ガラスにおいて、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３、又はＣｅＯ２の各成分は、必須成分ではないが、光学特性を調整するため含有できる。一方、これらの各成分は原料としては比較的高価であり、光学ガラスの原材料費を上昇させることになるので、できるだけ最小限にすることが好ましい。本ガラスでは、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３及びＣｅＯ２の３成分とも実質的に含有しないと、上記の理由により好ましい。
【００３５】
本ガラスにおいて、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３は必須成分ではないが、光学特性を調整するためにいずれか１種以上を任意成分として添加できる。含有量が少ないと光学特性の調整効果がほとんど得られないことから、含有量としては、それぞれ単独で、含有量が０．１％以上であると好ましく、前記含有量が１％以上であるとより好ましく、前記含有量が２％以上であると特に好ましい。
【００３６】
一方、前記各成分は、光透過特性の向上にはほとんど寄与しないため、光透過特性を重視する場合には、極力含有量を抑えることが好ましい。したがって、それぞれ単独で１０％以下とするのが好ましく、５％以下とするとより好ましく、４％以下とすると特に好ましい。
【００３７】
また、本ガラスにおいては、ＰｂＯ、Ｆ、Ａｓ２Ｏ３を実質的に含有しないことが、成形温度の観点や環境面への影響等から好ましい。本ガラスにおいて、Ｓｂ２Ｏ３は、必須の成分ではないがガラス溶融の際の清澄剤として添加できる。その含有量としては、１％以下が好ましく、０．５％以下であるとさらに好ましく、０．１％以下であると特に好ましい。本ガラスにおいて、を添加する場合の下限としては、０．０１％以上であると好ましく、０．０５％以上であるとさらに好ましく、０．１％以上であると特に好ましい。
【００３８】
光学恒数の１つである、アッベ数νｄについては、本ガラスでは、低アッベ数、高分散であることが必要であり、本ガラスのアッベ数νｄは１９以下である。本ガラスのアッベ数νｄが１８以下であると好ましく、アッベ数νｄが１７以下であるとさらに好ましい。
【００３９】
光学恒数の１つである、屈折率ｎｄが２．０以上の高屈折率が必要である。本ガラスの屈折率ｎｄが２．０５以上であることが好ましく、屈折率ｎｄが２．１以上であるとさらに好ましい。
【００４０】
光透過特性としては、黄色着色の低減が必要なため、本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５は４１０ｎｍ以下である。本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５が４０８ｎｍ以下であると好ましく、本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５が４０６ｎｍ以下でありとより好ましく、本ガラスの内部透過率５％を示す波長λ５が４０３ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４１】
さらに、可視域全体の透過率を向上させるために、本ガラスの内部透過率７０％を示す波長λ７０が４８０ｎｍ以下であることが好ましく、本ガラスの内部透過率７０％を示す波長λ７０が４７０ｎｍ以下であるとより好ましく、本ガラスの内部透過率７０％を示す波長λ７０が４６０ｎｍ以下であると特に好ましい。
【００４２】
本ガラスについて、屈折率ｎｄと内部透過率５％を示す波長λ５の関係を表現すると式１のようになる。
屈折率ｎｄ≧０．００６１×λ５−０．４２ （式１）。
同様に、アッベ数νｄと内部透過率５％を示す波長λ５の関係を表現すると式２のようになる。
アッベ数νｄ≦−０．１×λ５＋５８．８ （式２）。
したがって、別の言い方をすれば、本ガラスは、上記式１及び式２を同時に満足し、高屈折率、高分散及び高光透過性の３特性をうまく、バランスさせたものである。
【００４３】
本ガラスの製造法としては、特に制限されるものではなく、例えば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の通常の光学ガラスで用いられる原料を秤量・混合し、白金ルツボ、金ルツボ、石英ルツボ、アルミナルツボ等通常光学ガラスで用いられるルツボに入れて、約８００〜１２００℃で２〜１０時間溶融、清澄、撹拌後、３００から４５０℃に予熱した金型に鋳込等した後、徐冷して製造できる。
【００４４】
また、本ガラスを光学素子に成形する方法としては、特に制限されるものではないが、プレス成形であると材料の特性を生かすことができるため好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例等を説明する。例１〜例９及び例１１〜例２０が本発明の実施例であり、例１０が比較例である。例１０は、特許文献５に記載の実施例１８と同じである。なお、表中の「リン成分比」とは、上述したように、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋ＴｅＯ２＋Ｂ２Ｏ３）のｍｏｌ比率である。
【００４６】
［化学組成・試料作製法］
表１〜表４に示す化学組成（モル％）となるように原料を秤量した。各ガラスの原料は、Ｐ２Ｏ５の場合はＢＰＯ４を、Ｂ２Ｏ３の場合はＨ３ＢＯ３又はＢＰＯ４を、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｅＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５の場合は酸化物を、それぞれ使用した。秤量した原料を混合し、内容積約３００ｃｃの金ルツボ内に入れて、約８００〜１０００℃で１〜３時間溶融、清澄、撹拌後、およそ３００から４５０℃に予熱した縦５０ｍｍ×横５０ｍｍの長方形のモールドに鋳込み後、約１℃／分で徐冷してサンプルとした。なお、参考のため、表５〜８に化学組成（質量％）を示す。
【００４７】
［評価方法］
・屈折率ｎｄ；ヘリウムｄ線に対する屈折率であり、屈折率計（カルニュー光学工業社製、商品名：ＫＰＲ−２）で測定した。屈折率の値は、小数点以下第５位まで測定し、小数点以下第５位を四捨五入して少数点以下第４位として記載した。
・アッベ数νｄ；νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）により小数点以下第５位まで算出し、小数点以下第２位を四捨五入して小数点以下第１位として記載した。ただし、ｎＦ、ｎＣは、それぞれ水素Ｆ線及びＣ線に対する屈折率である。
・透過率λ５、λ７０；１０ｍｍ厚板の分光透過率（表面反射損失を含む）を日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２に準じて測定した。
・ガラスの溶解性等については、上記サンプル作製時に目視で観察した結果、すべての実施例について、溶解性に問題がないこと、得られたガラスサンプルには泡や脈理のないことを確認した。
なお、例１０〜例２０については、紫外線に対するソラリゼーションによる透過率の低下特性を以下のように評価した。
・ソラリゼーションによる透過率低下測定方法；縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試料の両面を鏡面研磨し、光透過率波長依存性を紫外線照射の前後で測定した。紫外線照射は、メタルハライドランプを光源とし、試料に照射された光パワーは、２５４〜４３６ｎｍの波長範囲で８０ｍＷ／ｃｍである。透過率低下が最大となる波長を最大透過率低下波長として表中に示す。同様に、その場合の最大透過率低下量を併せて示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本ガラスは、高屈折率、高分散性の光学ガラスであって光透過特性が極めて優れており、高屈折率、高分散性、高光透過特性の３特性をバランスよく実現させ、しかも精密プレス成形用光学ガラスとして有用である。さらに、組成の調整により紫外線に対するソラリゼーション耐性を有することもできる。また、光学レンズ以外の微細加工を施した分散素子、回折素子などの光学素子にも有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下の光学恒数を有し、かつ内部透過率５％（１０ｍｍ）を示す波長λ５が４１０ｎｍ以下である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５を必須成分とする光学ガラス。
【請求項２】
Ｎｂ２Ｏ５又はＴａ２Ｏ５の少なくともいずれか片方を必須成分とする請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
酸化物基準のｍｏｌ％で、
Ｂｉ２Ｏ３：３２〜５５、
Ｂ２Ｏ３：２４〜３５、
ＴｅＯ２：５〜２０、
Ｐ２Ｏ５：８〜１２、
Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜４、
ＴｉＯ２：０〜１０、
ＺｎＯ：０〜７、
を含有する請求項２記載の光学ガラス。
【請求項４】
ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏを実質的に含有しない請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項５】
ｍｏｌ比率で、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５である請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項６】
内部透過率７０％（１０ｍｍ）を示す波長λ７０が４７０ｎｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
紫外線照射前後の透過率低下の最大値が４％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項１】
屈折率ｎｄが２．０以上、アッべ数νｄが１９以下の光学恒数を有し、かつ内部透過率５％（１０ｍｍ）を示す波長λ５が４１０ｎｍ以下である、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５を必須成分とする光学ガラス。
【請求項２】
Ｎｂ２Ｏ５又はＴａ２Ｏ５の少なくともいずれか片方を必須成分とする請求項１記載の光学ガラス。
【請求項３】
酸化物基準のｍｏｌ％で、
Ｂｉ２Ｏ３：３２〜５５、
Ｂ２Ｏ３：２４〜３５、
ＴｅＯ２：５〜２０、
Ｐ２Ｏ５：８〜１２、
Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５：０．１〜４、
ＴｉＯ２：０〜１０、
ＺｎＯ：０〜７、
を含有する請求項２記載の光学ガラス。
【請求項４】
ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏを実質的に含有しない請求項１〜３のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項５】
ｍｏｌ比率で、Ｐ２Ｏ５／（Ｂｉ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋ＴｅＯ２）＝０．０８〜０．１５である請求項１〜４のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項６】
内部透過率７０％（１０ｍｍ）を示す波長λ７０が４７０ｎｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
紫外線照射前後の透過率低下の最大値が４％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の光学ガラス。
【公開番号】特開２０１１−５１８８６（Ｐ２０１１−５１８８６Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７６９８９（Ｐ２０１０−１７６９８９）
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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