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特開2024-36312フツリン酸光学ガラス及びその製造方法、並びに、フツリン酸光学ガラス球面レンズ及びフツリン酸光学ガラス非球面レンズ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024036312
(43)【公開日】2024-03-15
(54)【発明の名称】フツリン酸光学ガラス及びその製造方法、並びに、フツリン酸光学ガラス球面レンズ及びフツリン酸光学ガラス非球面レンズ
(51)【国際特許分類】
C03C 3/247 20060101AFI20240308BHJP
G02B 1/00 20060101ALI20240308BHJP
【ＦＩ】
C03C3/247
G02B1/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023143909
(22)【出願日】2023-09-05
(31)【優先権主張番号】202211095206.8
(32)【優先日】2022-09-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】000128784
【氏名又は名称】株式会社オハラ
(71)【出願人】
【識別番号】514275462
【氏名又は名称】湖北新華光信息材料有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100131705
【弁理士】
【氏名又は名称】新山 雄一
(72)【発明者】
【氏名】野嶋 浩人
(72)【発明者】
【氏名】フオ ジンロン
(72)【発明者】
【氏名】胡 向平
(72)【発明者】
【氏名】李 攀
(72)【発明者】
【氏名】戎 俊華
(72)【発明者】
【氏名】姜 敬陸
(72)【発明者】
【氏名】譚 晨
【テーマコード（参考）】
4G062
【Ｆターム（参考）】
4G062AA04
4G062BB09
4G062DA01
4G062DB03
4G062DB04
4G062DC01
4G062DD03
4G062DD04
4G062DE01
4G062DF01
4G062EA01
4G062EB01
4G062EC01
4G062EC02
4G062ED01
4G062ED02
4G062ED03
4G062EE03
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4G062FG01
4G062FH01
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4G062FL01
4G062GA01
4G062GB01
4G062GB02
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4G062HH15
4G062HH17
4G062HH20
4G062JJ01
4G062JJ03
4G062JJ05
4G062JJ07
4G062JJ10
4G062KK01
4G062KK03
4G062KK05
4G062KK07
4G062KK10
4G062MM02
4G062NN01
4G062NN03
4G062NN29
4G062NN33
(57)【要約】
【課題】低分散の光学特性を有し、工業的な大量生産に好適であり、且つ異物の析出が低減された光学ガラスを提供する。
【解決手段】フツリン酸光学ガラスは、重量％で、Ｐ：７～１２．５％、Ｏ：１２～１８％、Ａｌ：６～１２％、Ｆ：２４～３４％、Ｃａ：２～８％、Ｓｒ：１０～１７％、Ｂａ：１２～２０％の各元素を含有し、Ｋ：０～０．３％、Ｍｇ：０～５％、Ｓ：０～０．１％であり、屈折率ｎｄが１．４６～１．５４で、アッベ数νｄが７８～８５である。本発明のフツリン酸光学ガラスでフツリン酸光学ガラス球面レンズ又は非球面レンズを作製することができる。また、本発明のフツリン酸光学ガラスを用いて球体又は類似の形状を作製することができる。
【選択図】なし
【解決手段】フツリン酸光学ガラスは、重量％で、Ｐ：７～１２．５％、Ｏ：１２～１８％、Ａｌ：６～１２％、Ｆ：２４～３４％、Ｃａ：２～８％、Ｓｒ：１０～１７％、Ｂａ：１２～２０％の各元素を含有し、Ｋ：０～０．３％、Ｍｇ：０～５％、Ｓ：０～０．１％であり、屈折率ｎｄが１．４６～１．５４で、アッベ数νｄが７８～８５である。本発明のフツリン酸光学ガラスでフツリン酸光学ガラス球面レンズ又は非球面レンズを作製することができる。また、本発明のフツリン酸光学ガラスを用いて球体又は類似の形状を作製することができる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
重量％で、
Ｐ：７～１２．５％、
Ｏ：１２～１８％、
Ａｌ：６～１２％、
Ｆ：２４～３４％、
Ｃａ：２～８％、
Ｓｒ：１０～１７％、
Ｂａ：１２～２０％
の各元素を含有し、
Ｋ：０～０．３％、
Ｍｇ：０～５％、
Ｓ：０～０．１％
であり、
屈折率ｎｄが１．４６～１．５４で、アッベ数νｄが７８～８５であることを特徴とする、フツリン酸光学ガラス。
Ｐ：７～１２．５％、
Ｏ：１２～１８％、
Ａｌ：６～１２％、
Ｆ：２４～３４％、
Ｃａ：２～８％、
Ｓｒ：１０～１７％、
Ｂａ：１２～２０％
の各元素を含有し、
Ｋ：０～０．３％、
Ｍｇ：０～５％、
Ｓ：０～０．１％
であり、
屈折率ｎｄが１．４６～１．５４で、アッベ数νｄが７８～８５であることを特徴とする、フツリン酸光学ガラス。
【請求項2】
重量％で、
Ｐ：７．５～１２％、
Ｏ：１２．５～１７．５％、
Ａｌ：６～１１．５％、
Ｆ：２４～３３％、
Ｍｇ：０．５～３％、
Ｃａ：３～６．５％、
Ｓｒ：１１～１７％、
Ｂａ：１３～２０％
の各元素を含有する、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
Ｐ：７．５～１２％、
Ｏ：１２．５～１７．５％、
Ａｌ：６～１１．５％、
Ｆ：２４～３３％、
Ｍｇ：０．５～３％、
Ｃａ：３～６．５％、
Ｓｒ：１１～１７％、
Ｂａ：１３～２０％
の各元素を含有する、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
【請求項3】
重量％で、Ｐ元素とＡｌ元素の含有量の合計Σ（Ｐ＋Ａｌ）が１３～２４％であることを特徴とする、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
【請求項4】
重量％で、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の合計含有量Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）が３２～４５％であることを特徴とする、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
【請求項5】
重量％で、Ｂａ元素の含有量に対する、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の含有量の合計の比Ｂａ／Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）が０．２～０．６であることを特徴とする、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
【請求項6】
アニオン合計量に対するＦ－のモルパーセント含有量に対する、カチオン合計量に対するＰ５＋のモルパーセント含有量の比Ｆ－／Ｐ５＋が２．５以下であることを特徴とする、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
【請求項7】
前記フツリン酸光学ガラスの液相温度Ｌｔが７２５℃以下であり、屈伏点Ａｔが５１０℃以下であり、かつ、密度ρが３．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、請求項１に記載のフツリン酸光学ガラス。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載のフツリン酸光学ガラスの製造方法であって、
フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を混合する工程を含むことを特徴とする、フツリン酸光学ガラスの製造方法。
フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を混合する工程を含むことを特徴とする、フツリン酸光学ガラスの製造方法。
【請求項9】
前記製造方法は、
フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を白金容器に加え、溶解して溶融ガラスを得る工程と、
前記溶融ガラスの温度をさらに上昇させ、前記溶融ガラスを攪拌し均質化して、均質化液を得る工程と、
前記均質化液の温度を低下させた後、炉内から取り出してブロック材に成形する工程と、を含み、
溶融プロセスの全体にわたって、不活性ガスを用いて保護層を形成していることを特徴とする、請求項８に記載の製造方法。
フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を白金容器に加え、溶解して溶融ガラスを得る工程と、
前記溶融ガラスの温度をさらに上昇させ、前記溶融ガラスを攪拌し均質化して、均質化液を得る工程と、
前記均質化液の温度を低下させた後、炉内から取り出してブロック材に成形する工程と、を含み、
溶融プロセスの全体にわたって、不活性ガスを用いて保護層を形成していることを特徴とする、請求項８に記載の製造方法。
【請求項10】
請求項１から７のいずれか１項に記載のフツリン酸光学ガラスを含むことを特徴とする、フツリン酸光学ガラス球面レンズ。
【請求項11】
請求項１から７のいずれか１項に記載のフツリン酸光学ガラスを含むことを特徴とする、フツリン酸光学ガラス非球面レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フツリン酸光学ガラス及びその製造方法、並びに、フツリン酸光学ガラス球面レンズ及びフツリン酸光学ガラス非球面レンズに関するものであり、光学材料の製造分野に属する。
【背景技術】
【0002】
フツリン酸光学ガラスは、フッ化物ガラスとリン酸塩ガラスの利点を組み合わせた光学材料であり、組成を幅広く調整可能であることによる光学性質の調整可能性が、その最も顕著な特徴である。フツリン酸光学ガラスは、超低屈折率、超低分散及び特に高い部分分散比を有し、色消し性に優れている。また、ガラスの分散ｎＦ－ｎＣが低いほど、アッベ数νｄが高く、光学レンズにおける色消し作用が効果的である。フツリン酸光学ガラスは、特に、アポクロマート望遠レンズにとって不可欠であり、光学設計に欠かせない素子や部品の材料となっている。
【0003】
特許出願ＣＮ１０１５１４０７９Ａには、屈折率ｎｄが１．４５～１．５２、アッベ数νｄが７５～８５であるフルオロリン酸塩光学ガラスが開示されている。当該出願では、ＢａＣｌ２が透明剤として用いられるが、これにより、Ｐｔるつぼの表面構造が壊れやすくなることで、Ｐｔの損失率が高くなるため、製造コストが高くなる。さらには、ガラスに白金が過剰に溶出し、降温時にＰｔを含有する細かな異物が析出することで、製品が廃棄されることがある。
【0004】
特許出願ＣＮ１０９２６４９９１Ａには、屈折率ｎｄが１．４０～１．６０、アッベ数νｄが７０～９０である光学ガラス、光学素子およびプリフォームが開示されている。当該光学ガラスは、必須成分としてＺｎＯを含有している。ＺｎＯは、融点が１９７５℃と高いため、結晶介在物としてガラスに存在しやすく、ガラスの気泡レベルに影響する可能性がある。
【0005】
特許出願ＣＮ１０１１６４９３８Ａには、屈折率ｎｄが１．４１～１．４７、アッベ数νｄが９０～１００である光学ガラスが開示されている。当該出願の技術的範囲は、本発明の技術的範囲と異なる。
【0006】
特許出願ＣＮ１９３１７６１Ａには、光学ガラス、精密プレス成形用プリフォームおよび光学素子が開示されている。光学ガラスの屈折率（ｎｄ）が１．４００００～１．６００００であり、アッベ数（νｄ）が６７以上である。ガラス製造中の揮発が深刻であり、工業的生産には不利である。
【0007】
特許出願ＣＮ１８５４１００Ａは、光学ガラス、プレス成形用プリフォームとその製造方法、および光学素子とその製造方法を提供している。前記光学ガラスは、屈折率ｎｄが１．４０～１．５８であり、アッベ数νｄが６７～９０であり、かつガラス転移温度が４５０℃以下である。しかし、当該光学ガラスには１～３０％のＬｉ＋が含まれており、Ｌｉ＋の凝集作用により、ガラスの結晶化傾向が大きくなるため、ガラスの工業的生産には不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】中国特許出願公開第１０１５１４０７９号明細書
【特許文献2】中国特許出願公開第１０９２６４９９１号明細書
【特許文献3】中国特許出願公開第１０１１６４９３８号明細書
【特許文献4】中国特許出願公開第１９３１７６１号明細書
【特許文献5】中国特許出願公開第１８５４１００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、低分散の光学特性を有し、工業的な大量生産に好適であり、且つ異物の析出が低減された光学ガラスと、これを用いたフツリン酸光学ガラス球面レンズ及びフツリン酸光学ガラス非球面レンズを提供することにある。
【0010】
このような従来技術に存在する課題に鑑みて、本発明はまず、屈折率ｎｄが１．４６～１．５４であり、アッベ数νｄが７８～８５であるフツリン酸光学ガラスを提供する。
【0011】
本発明は、また、フツリン酸光学ガラス球面レンズの製造に好適に用いることができるフツリン酸光学ガラスを提供する。
【0012】
本発明は、また、フツリン酸光学ガラス非球面レンズの製造に好適に用いることができるフツリン酸光学ガラスを提供する。
【0013】
本発明はさらに、実施が容易で、原料が入手しやすく、工業的な大量生産を可能にするフツリン酸光学ガラスの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、重量％で、
Ｐ：７～１２．５％、
Ｏ：１２～１８％、
Ａｌ：６～１２％、
Ｆ：２４～３４％、
Ｃａ：２～８％、
Ｓｒ：１０～１７％、
Ｂａ：１２～２０％
の各元素を含有し、
Ｋ：０～０．３％、
Ｍｇ：０～５％、
Ｓ：０～０．１％
であり、
屈折率ｎｄが１．４６～１．５４で、アッベ数νｄが７８～８５であるフツリン酸光学ガラスを提供する。
Ｐ：７～１２．５％、
Ｏ：１２～１８％、
Ａｌ：６～１２％、
Ｆ：２４～３４％、
Ｃａ：２～８％、
Ｓｒ：１０～１７％、
Ｂａ：１２～２０％
の各元素を含有し、
Ｋ：０～０．３％、
Ｍｇ：０～５％、
Ｓ：０～０．１％
であり、
屈折率ｎｄが１．４６～１．５４で、アッベ数νｄが７８～８５であるフツリン酸光学ガラスを提供する。
【0015】
ここで、本発明に係るフツリン酸光学ガラスは、重量％で、
Ｐ：７．５～１２％、
Ｏ：１２．５～１７．５％、
Ａｌ：６～１１．５％、
Ｆ：２４～３３％、
Ｍｇ：０．５～３％、
Ｃａ：３～６．５％、
Ｓｒ：１１～１７％、
Ｂａ：１３～２０％
の各元素を含有するものとしてもよい。
Ｐ：７．５～１２％、
Ｏ：１２．５～１７．５％、
Ａｌ：６～１１．５％、
Ｆ：２４～３３％、
Ｍｇ：０．５～３％、
Ｃａ：３～６．５％、
Ｓｒ：１１～１７％、
Ｂａ：１３～２０％
の各元素を含有するものとしてもよい。
【0016】
また、本発明に係るフツリン酸光学ガラスは、重量％で、Ｐ元素とＡｌ元素の含有量の合計Σ（Ｐ＋Ａｌ）が１３～２４％であるものとしてもよい。
【0017】
また、本発明に係るフツリン酸光学ガラスは、重量％で、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の合計含有量Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）が３２～４５％であるものとしてもよい。
【0018】
また、本発明に係るフツリン酸光学ガラスは、重量％で、Ｂａ元素の含有量に対する、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の含有量の合計の比Ｂａ／Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）が０．２～０．６であるものとしてもよい。
【0019】
また、本発明に係るフツリン酸光学ガラスは、アニオン合計量に対するＦ－のモルパーセント含有量に対する、カチオン合計量に対するＰ５＋のモルパーセント含有量の比Ｆ－／Ｐ５＋が２．５以下であるものとしてもよい。
【0020】
また、本発明に係るフツリン酸光学ガラスは、液相温度Ｌｔが７２５℃以下であり、屈伏点Ａｔが５１０℃以下であり、かつ、密度ρが３．７０ｇ／ｃｍ３以下であるものとしてもよい。
【0021】
本発明はさらに、上述のフツリン酸光学ガラスの製造方法として、フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を混合する工程を含む、フツリン酸光学ガラスの製造方法を提供する。
【0022】
また、本発明に係るフツリン酸光学ガラスの製造方法は、フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を白金容器に加え、溶解して溶融ガラスを得る工程と、前記溶融ガラスの温度をさらに上昇させ、前記溶融ガラスを攪拌し均質化して、均質化液を得る工程と、前記均質化液の温度を低下させた後、炉内から取り出してブロック材に成形する工程と、を含み、溶融プロセスの全体にわたって、不活性ガスを用いて保護層を形成するものとしてもよい。
【0023】
また、本発明は、上述のフツリン酸光学ガラスを含む、フツリン酸光学ガラス球面レンズを提供する。
【0024】
さらに、本発明は、上述のフツリン酸光学ガラスを含む、フツリン酸光学ガラス非球面レンズを提供する。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、低分散の光学特性を有し、工業的な大量生産に好適であり、且つ異物の析出が低減された光学ガラスと、これを用いたフツリン酸光学ガラス球面レンズ及びフツリン酸光学ガラス非球面レンズを提供することができる。
【0026】
特に、本発明によれば、屈折率ｎｄが１．４６～１．５４であり、アッベ数νｄが７８～８５であるフツリン酸光学ガラスを提供することもできる。
【0027】
また、本発明によれば、フツリン酸光学ガラス球面レンズの製造に用いることが可能なフツリン酸光学ガラスを提供することもできる。
【0028】
また、本発明によれば、フツリン酸光学ガラス非球面レンズの製造に用いることが可能なフツリン酸光学ガラスを提供することもできる。
【0029】
また、本発明のフツリン酸光学ガラスの製造方法によれば、実施が容易で、原料が入手しやすく、工業的大量生産を可能にすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明の様々な例示的な実施形態、特徴、および態様を、以下に詳しく説明する。ここで、「例示的な」という言葉は、本明細書ではもっぱら「例、実施形態、または実例として機能する」ことを意味するために使用される。本明細書で「例示的」として説明される実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも優れていると解釈されるべきではない。
【0031】
また、本発明をより良く説明するために、以下の実施形態に数多くの具体的な態様を示している。当業者であれば、本発明は特定の具体的な態様がなくても実施できることを理解されるであろう。場合によっては、本発明の要旨を強調するために、当業者に周知の方法、手段、装置及び工程については、具体的な態様に説明しない。
【0032】
特に断りがない限り、本発明で使用される単位は国際標準単位であり、本発明における数値や数値範囲は、工業的生産に不可避的な系統誤差を含むものであると理解される。
【0033】
以下、本発明の光学ガラスの組成を詳しく説明するが、原料は対応する元素含量の化合物を、導入可能な種々の形態で導入する。以下の説明において、各成分の含有量は重量％で表す。また、以下の説明において、所定値「以下」及び所定値「以上」の場合は、いずれも所定値そのものを含む。
【0034】
本発明は、まず、各元素の含有量が、重量％で、
Ｐ：７～１２．５％、好ましくは７．５～１２％、
Ｏ：１２～１８％、好ましくは１２．５～１７．５％、
Ａｌ：６～１２％、好ましくは６～１１．５％、
Ｆ：２４～３４％、好ましくは２４～３３％、
Ｋ：０～０．３％、
Ｍｇ：０～５％、好ましくは０．５～３％、
Ｃａ：２～８％、好ましくは３～６．５％、
Ｓｒ：１０～１７％、好ましくは１１～１７％、
Ｂａ：１２～２０％、好ましくは１３～２０％、
Ｓ：０～０．１％
の範囲にあり、屈折率ｎｄが１．４６～１．５４、好ましくは１．４７～１．５０であり、アッベ数νｄが７８～８５、好ましくは７９～８３である、フツリン酸光学ガラスを提供する。
Ｐ：７～１２．５％、好ましくは７．５～１２％、
Ｏ：１２～１８％、好ましくは１２．５～１７．５％、
Ａｌ：６～１２％、好ましくは６～１１．５％、
Ｆ：２４～３４％、好ましくは２４～３３％、
Ｋ：０～０．３％、
Ｍｇ：０～５％、好ましくは０．５～３％、
Ｃａ：２～８％、好ましくは３～６．５％、
Ｓｒ：１０～１７％、好ましくは１１～１７％、
Ｂａ：１２～２０％、好ましくは１３～２０％、
Ｓ：０～０．１％
の範囲にあり、屈折率ｎｄが１．４６～１．５４、好ましくは１．４７～１．５０であり、アッベ数νｄが７８～８５、好ましくは７９～８３である、フツリン酸光学ガラスを提供する。
【0035】
以下、本発明のフツリン酸光学ガラスに含まれる元素の機能及び含有量について詳しく説明する。
【0036】
Ｐ元素は、フツリン酸光学ガラスの網目構造の形成に必須な元素であり、Ｏ元素に結合した［ＰＯ４］又は［Ｐ２Ｏ７］構造単位は、ガラス中の短距離秩序構造を構成するために必須である。Ｐは、原子番号が１５であり、外部電子配置が３ｓ２３ｐ３であり、ｓｐ３混成軌道で４つのＯ原子と４つのσ結合を形成して、［ＰＯ４］四面体を構成する。Ｐ元素の含有量が多すぎると、２つの［ＰＯ４］四面体が１つの頂点Ｏ原子を共有し、それにより［Ｐ２Ｏ７］構造単位を形成する。数多くの実験を行った結果、フツリン酸光学ガラスにおいて、［Ｐ２Ｏ７］構造単位の含有量が多いほど、ガラスに結晶が析出しやすくなることが判明している。
【0037】
本発明において、重量％で、Ｐ元素の含有量が１２．５％を超えると、ガラス中の［Ｐ２Ｏ７］構造単位の含有量が過剰になることで、結晶が発生しやすくなるため、大量生産に不利となる。他方で、Ｐ元素の含有量が７％未満であると、［ＰＯ４］構造単位の含有量が不足し、失透しやすくなるため、大量生産に不利となる。したがって、本発明のフツリン酸光学ガラス中のＰ元素の含有量は、７～１２．５％であり、好ましくは７．５～１２％であり、より好ましくは８～１１．５％であり、特に好ましくは９～１１％である。
【0038】
Ｏ元素は、フツリン酸光学ガラスの網目構造の形成に必須な元素であり、［ＰＯ４］又は［Ｐ２Ｏ７］構造単位を構成するために必要な元素である。［ＰＯ４］又は［Ｐ２Ｏ７］構造単位は、ガラス中の短距離秩序構造を構成するために必須である。本発明において、重量％で、Ｏ元素の含有量が１８％を超えると、ガラス中の［ＰＯ４］構造の含有量が過剰になるため、ガラスが所望のアッベ数に到達できない。他方で、Ｏ元素の含有量が１２％未満であると、Ｐ元素の多くが［Ｐ２Ｏ７］構造単位として存在するため、［ＰＯ４］構造単位の含有量が不足し、ガラスが結晶しやすくなるため、大量生産に不利となる。したがって、本発明のフツリン酸光学ガラス中のＯ元素の含有量は、１２～１８％であり、好ましくは１２．５～１７．５％であり、より好ましくは１３～１７％であり、特に好ましくは１４～１６％である。
【0039】
Ａｌ元素は、フツリン酸光学ガラスの網目構造の形成に必須な元素であり、［ＡｌＦ４］構造単位を構成するために必要な元素である。［ＡｌＦ４］構造単位は、本発明のフツリン酸光学ガラスのアッベ数を増加させるために必須である。Ａｌは原子番号が１３であり、価電子配置が３Ｓ２３Ｐ１であり、ｓｐ３混成軌道で４つのＦ原子と結合を形成して、四面体の［ＡｌＦ４］構造単位又は八面体の［ＡｌＦ６］構造単位を構成する。本発明者らは数多くの実験を行った結果、フツリン酸光学ガラスにおいて、四面体の［ＡｌＦ４］構造単位の含有量が多いほど、ガラスのアッベ数が大きくなることと、八面体の［ＡｌＦ６］構造単位の含有量が多いほど、ガラスの安定性が悪くなることで、大量生産に悪影響を及ぼすことがわかった。本発明において、重量％で、Ａｌ元素の含有量が１２％を超えると、四面体の［ＡｌＦ４］構造単位の形成が困難になるため、ガラスが所望のアッベ数に到達できない。他方で、Ａｌ元素の含有量が６％未満であると、ガラス構造中の八面体の［ＡｌＦ６］構造単位の含有量が多くなることで、ガラスに結晶が析出し易くなるため、大量生産の要求を満たすことができない。したがって、本発明のフツリン酸光学ガラス中のＡｌ元素の含有量は、６～１２％であり、好ましくは６～１１．５％であり、より好ましくは６～１０．７％であり、特に好ましくは６～９．５％である。
【0040】
本発明におけるＰ元素及びＡｌ元素は、いずれもガラスの骨格を形成する元素である。本発明において、重量％で、Ｐ元素とＡｌ元素との合計含有量Σ（Ｐ＋Ａｌ）は、２４％以下にすることが好ましい。これにより、ガラスの屈折率とアッベ数を所望の範囲内にし易くすることができる。他方で、Ｐ元素とＡｌ元素との合計含有量Σ（Ｐ＋Ａｌ）は、１３％以上にすることが好ましい。これにより、原料のガラス化をより一層図り易くすることができる。したがって、本発明のフツリン酸光学ガラス中のＰ元素とＡｌ元素との合計含有量Σ（Ｐ＋Ａｌ）は、１３～２４％であり、好ましくは１４～２３％であり、より好ましくは１５～２２％であり、特に好ましくは１６～２１％である。特に、Ｐ元素とＡｌ元素との合計含有量Σ（Ｐ＋Ａｌ）が１９～２０．５％である場合、脈理のないフツリン酸光学ガラスをさらに得ることができる。
【0041】
Ｆ元素は、フツリン酸光学ガラスの網目構造の形成に必須な元素であり、［ＡｌＦ４］構造単位を構成するために必要な元素である。ここで、［ＡｌＦ４］構造単位は、本発明のフツリン酸光学ガラスのアッベ数を増加させるために必須であり、［ＰＯ４］構造単位とともに［（ＰＯ３）Ｆ］長鎖構造単位を構成することで、ガラスに結晶を析出し難くすることができる。本発明において、重量％で、Ｆ元素の含有量が３４％を超えると、［（ＰＯ３）Ｆ］長鎖構造単位の形成が困難になるため、ガラスの安定性が大量生産の要求を満たすことができない。他方で、Ｆ元素の含有量が２４％未満であると、ガラス構造中の四面体の［ＡｌＦ４］の含有量が多くなるため、ガラスが所望のアッベ数に到達できない。したがって、本発明のフツリン酸光学ガラス中のＦ元素の含有量は、２４～３４％であり、好ましくは２５～３３％であり、より好ましくは２６～３２％であり、特に好ましくは２８～３１％である。
【0042】
Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素は、いずれもガラスの屈折率を高めるのに有効な元素である。
【0043】
Ｍｇ元素は、ガラスの屈折率を効果的に向上させる元素であるが、Ｆ元素と四面体の［ＭｇＦ４］構造単位を形成してガラスの網目構造に入り込むことで、ガラスに結晶を析出し易くすることができる元素でもある。Ｍｇ元素は、９００～１２００℃の温度で溶融ガラスの粘度を増大させ、９００℃未満の温度で溶融ガラスの粘度を低下させる傾向がある。そのため、重量％で、Ｍｇ元素の含有量が５％を超えると、ガラスに結晶が析出し易くなるとともに、溶融段階の溶融ガラスの粘度が上昇することでガラス中の気泡の排出が困難になり、また、成形段階の溶融ガラスの粘度が低下することでガラスの成形が困難になる。したがって、Ｍｇ元素の含有量は、０～５％であり、好ましくは０．５～３％であり、より好ましくは０．５～２．５％であり、特に好ましくは１．５％である。
【0044】
Ｃａ元素は、ガラスの屈折率を高め、ガラスの化学的安定性を向上させるのに有効な元素であり、高温でガラスの粘度を低下させ、溶融ガラスにおける気泡の排出を加速する元素であるが、含有量が多いとガラスの晶析傾向を増加させる元素でもある。本発明において、重量％で、Ｃａ元素の含有量が８％を超えると、ガラスの脆性が増加するとともに、ガラスの晶析傾向が増加するため、大量生産が困難になる。他方で、Ｃａ元素の含有量が２％未満であると、本発明の効果を達成できない。したがって、Ｃａ元素の含有量は、２～８％であり、好ましくは３～６．５％であり、より好ましくは４～５．５％であり、特に好ましくは４．５～５．０％である。
【0045】
Ｓｒ元素は、ガラスの屈折率の向上に有効な元素である。本発明において、重量％で、Ｓｒ元素の含有量が１７％を超えると、ガラスに結晶が析出し易くなる。他方で、Ｓｒ元素の含有量が１０％未満であると、本発明で所望とされる屈折率を満たすことができない。したがって、Ｓｒ元素の含有量は、１０～１７％であり、好ましくは１１～１６％であり、より好ましくは１２～１５％であり、特に好ましくは１３～１４％である。
【0046】
Ｂａ元素は、ガラスの屈折率の向上に有効な元素であり、ガラスの粘度の温度依存性を向上させることができる。本発明において、重量％で、Ｂａ元素の含有量が２０％を超えると、温度による粘度変化の幅がかえって小さくなることで、ガラスの成形が困難になり、また、ガラスの密度が３．７０ｇ／ｃｍ３を超える。他方で、Ｂａ元素の含有量が１２％未満であると、所望の屈折率に到達できない。したがって、Ｂａ元素の含有量は、１２～２０％であり、好ましくは１３～１９％であり、より好ましくは１４～１８％であり、特に好ましくは１５～１６％である。
【0047】
Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素は、いずれもアルカリ土類金属元素であり、ガラスの網目修飾成分となる元素であり、主にフツリン酸光学ガラスの［ＰＯ４］、［Ｐ２Ｏ７］、［ＡｌＦ４］、［ＡｌＦ６］、［（ＰＯ３）Ｆ］などの構造単位の連続性を断って、ガラスの長距離無秩序構造を形成する。また、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素は、いずれもガラスの屈折率を高める作用を有し、原子番号が大きいほど、屈折率を高める作用が強くなる。そのため、得られるフツリン酸光学ガラスの屈折率とアッベ数を所望の範囲に調整し易くする観点では、重量％で、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の合計含有量Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）は、３２％以上４５％以下の範囲であることが好ましい。特に、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の合計含有量ΣＭｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）は、好ましくは３２．５～４４％であり、より好ましくは３３％～４３％であり、特に好ましくは３４．５～４２％である。
【0048】
さらに、本発明において、重量％で、Ｂａ元素の含有量に対する、Ｍｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素の含有量の合計の比Ｂａ／Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）は０．２～０．６であることが好ましい。特に、Ｂａ／Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）を０．６以下にすることで、得られるガラスの密度が３．７０ｇ／ｃｍ３以下になり、また、ガラスに結晶が析出し難くなることで、工業的生産をより一層容易にすることができる。他方で、Ｂａ／Σ（Ｍｇ＋Ｃａ＋Ｓｒ＋Ｂａ）を０．２以上にすることで、所望の屈折率をより得やすくすることができる。
【0049】
Ｋ元素は、アルカリ金属元素であり、ガラスの網目修飾成分となる元素であり、［ＰＯ４］、［Ｐ２Ｏ７］、［ＡｌＦ４］、［（ＡｌＦ６］、［（ＰＯ３）Ｆ］など構造単位の連続性を断って、ガラスの長距離無秩序構造を形成する。Ｋ元素は、ガラスの溶融温度を下げることができる。その含有量が０．３％を超えると、ガラスに結晶が析出し易くなる。そのため、Ｋ元素の含有量は０～０．３％である。
【0050】
多くの実験によって、次のことを見出した。本発明のフツリン酸光学ガラスは、特に球面レンズや非球面レンズの材料として用いる観点では、アルカリ金属元素であるＬｉ元素及びＮａ元素は含有しないことが好ましい。アルカリ金属元素であるＬｉ元素及びＮａ元素は、ガラスの屈折率と分散を所望の値に整合することに用いることができるが、ガラスの耐アルカリ安定性及び耐洗剤安定性を低下することで、リヒートプレスと精密モールドプレスの難易度を高めるため、球面レンズと非球面レンズの工業的生産を困難にしうる。Ｌｉ元素及びＮａ元素は、原子半径が比較的小さいため、球面レンズと非球面レンズを製造する際の加熱プロセスにおいて、Ｌｉ元素及びＮａ元素が球面レンズと非球面レンズに蓄積することで、レンズの加工及び外観に影響を与える。特に、Ｌｉ元素は、凝集作用によってガラスの結晶化傾向を大きくし、それによりガラスの工業的生産を難しくする可能性があるため、含有しないことが好ましい。
【0051】
Ｓ元素は、高温溶融ガラスの気泡を除去するのに有効な元素である。Ｓ元素は、ガラス原料において硫酸塩として導入され、硫酸塩が分解してＯ２及びＳＯ２が生成されることにより、溶融ガラス中の気泡の成長を加速することで、ガラス中の気泡を除去する目的を達成することができる。本発明において、重量％で、Ｓ元素の含有量が０．１％を超えると、ＳＯ２及びＯ２が過剰に生成されることで、ガラス中のフッ素元素の揮発が促進されるため、ガラスのアッベ数が低下する。そのため、Ｓ元素の含有量は０～０．１％である。
【0052】
Ｚｎ元素は、ガラスにＺｎＯを形成しやすく、ＺｎＯが結晶介在物としてガラスに存在しやすく、かつガラス中の気泡レベルに影響を与える可能性がある。そのため、本発明の光学ガラスは、例えばこれらの結晶介在物や気泡の生成を防ぐ観点から、Ｚｎ元素を含有しなくてもよい。
【0053】
さらに、本発明の光学ガラスは、Ｙ、Ｓｎなどの元素を含まないことが好ましい。
【0054】
また、本発明者らは、数多くの実験によって、次のことを見出した。本発明のフツリン酸光学ガラスは、アニオン合計量に対するＦ－のモルパーセント含有量と、カチオン合計量に対するＰ５＋のモルパーセント含有量との比Ｆ－／Ｐ５＋が２．５以下であり、好ましくは０．１～２．５であり、例えば、０．３、０．５、０．８、１、１．２、１．５、１．８、２、２．２、２．５などが挙げられる。Ｆ－／Ｐ５＋が２．５未満であると、ガラスの液相温度が７２５℃未満になる。一方、Ｆ－／Ｐ５＋が２．５より大きいと、得られるガラスの液相温度が高くなるため、脈理による縞模様の制御が困難になる。
【0055】
本発明におけるＰ元素は、ガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３として導入され、Ｐ２Ｏ５として導入されることは可能な限り回避されている。溶融中にＰ２Ｏ５が白金と接触することで、白金を腐食して白金酸塩を形成し、それによりガラス製品中の金属イオンの含有量が増加するため、金属イオンによる光の散乱が結像光学系の品質に影響を及ぼす。Ｐ元素は、ガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３として導入されることによって、溶融温度の低下及びガラス中の白金酸塩の低減という目的を達成することができる。
【0056】
本発明におけるＡｌ元素は、ガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３及びＡｌＦ３として導入することが好ましく、Ａｌ２Ｏ３やＡｌ（ＯＨ）３として導入されることは可能な限り回避されている。その理由としては、Ａｌ（ＯＨ）３が１４０～１５０℃で脱水し、Ｆの揮発を加速するため、揮発の制御が困難になる点が挙げられる。また、Ａｌ２Ｏ３の融点が２０００℃以上と高いため、溶融温度の低下が困難になる点も挙げられる。Ａｌ元素は、ガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３及びＡｌＦ３として導入されることによって、特に溶融温度の低下及びＦの揮発の低減という目的を達成することができる。
【0057】
本発明におけるＭｇ元素、Ｃａ元素、Ｓｒ元素及びＢａ元素は、好ましくはフッ化物として導入される。他方で、炭酸塩又は硝酸塩として導入されることは可能な限り回避されている。これは、炭酸塩と硝酸塩がガラスの溶融中に分解反応を起こし、ガスを生成するからである。分解によって生成されるガスを高温の溶融ガラスから除去する必要があり、これにより、Ｆの揮発が加速され、揮発の制御が困難になる。
【0058】
本発明におけるＫ元素及びＳ元素は、好ましくはＫ２ＳＯ４として導入される。主に硫酸塩が高温で分解してＳＯ２及びＯ２が生成されることにより、ガラス中の気泡の成長を助長し、ガラス中の気泡をすばやく除去する目的を達成することができる。
【0059】
さらに、本発明におけるフツリン酸光学ガラスの液相温度Ｌｔは、好ましくは７２５℃以下であり、より好ましくは６５０～７２５℃であり、さらに好ましくは６４５～７２０℃である。また、本発明におけるフツリン酸光学ガラスの屈伏点Ａｔは、好ましくは５１０℃以下であり、より好ましくは４６５～５００℃であり、さらに好ましくは４７０～４９５℃である。また、本発明におけるフツリン酸光学ガラスの密度ρは、好ましくは３．７０ｇ／ｃｍ３以下であり、より好ましくは３．５５～３．７ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは３．５７～３．６７ｇ／ｃｍ３である。また、本発明におけるフツリン酸光学ガラスの転移温度は、好ましくは４６５℃以下であり、より好ましくは４３０～４６５℃であり、さらに好ましくは４３５～４６０℃である。また、本発明におけるフツリン酸光学ガラスの標準ガラスＨ－Ｋ９に対する研磨硬度ＦＡは、好ましくは４２５以下であり、より好ましくは３７５～４２５であり、さらに好ましくは３８０～４２０である。また、本発明におけるフツリン酸光学ガラスの耐アルカリ安定性及び耐洗剤安定性は、ともに２級以上であることが好ましい。また、本発明におけるフツリン酸光学ガラス中のＰｔ含有異物数は、１個／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【0060】
本発明は、さらに、上述のフツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を混合する工程を含む本発明に係るフツリン酸光学ガラスの製造方法を提供する。
【0061】
さらに、本発明において、前記製造方法は、
フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を白金容器に加えて溶解し、好ましくは１０８０～１１２０℃の温度で溶解して溶融ガラスを得る工程と、
そして、前記溶融ガラスの温度をさらに上昇させ、このとき好ましくは前記溶融ガラスの温度を１１８０～１２２０℃に上昇させ、前記溶融ガラスを攪拌し均質化して均質化液を得る工程と、
前記均質化液の温度を低下させ、好ましくは７８０～８２０℃に低下させた後、炉内から取り出してブロック材に成形する工程と、を含み、
溶融プロセスの全体にわたって、不活性ガスを用いて保護層を形成し、好ましくは、溶融ガラスの表面における不活性ガスの流通量が８～１２Ｌ／ｍｉｎであってもよい。ここで、溶融プロセスとしては、原料を溶解して溶融ガラスを得る工程から、溶融ガラスから均質化液を得る工程を経て、均質化液の温度を低下して炉内から取り出すまでのプロセスを挙げることができる。また、不活性ガスは、Ｎ２などの化学反応に関与しないいかなる気体であってもよい。本発明者らは、保護層として溶融ガラスの表面上に不活性ガスを導入することにより、ガラス製造中のＦの揮発を効果的に抑制できることを見出した。
フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を白金容器に加えて溶解し、好ましくは１０８０～１１２０℃の温度で溶解して溶融ガラスを得る工程と、
そして、前記溶融ガラスの温度をさらに上昇させ、このとき好ましくは前記溶融ガラスの温度を１１８０～１２２０℃に上昇させ、前記溶融ガラスを攪拌し均質化して均質化液を得る工程と、
前記均質化液の温度を低下させ、好ましくは７８０～８２０℃に低下させた後、炉内から取り出してブロック材に成形する工程と、を含み、
溶融プロセスの全体にわたって、不活性ガスを用いて保護層を形成し、好ましくは、溶融ガラスの表面における不活性ガスの流通量が８～１２Ｌ／ｍｉｎであってもよい。ここで、溶融プロセスとしては、原料を溶解して溶融ガラスを得る工程から、溶融ガラスから均質化液を得る工程を経て、均質化液の温度を低下して炉内から取り出すまでのプロセスを挙げることができる。また、不活性ガスは、Ｎ２などの化学反応に関与しないいかなる気体であってもよい。本発明者らは、保護層として溶融ガラスの表面上に不活性ガスを導入することにより、ガラス製造中のＦの揮発を効果的に抑制できることを見出した。
【0062】
フツリン酸光学ガラスの原料が溶融状態である場合、ガラス中のフッ素が非常に揮発しやすい。このような揮発は、ガラス表層とガラス内部との組成の違いを引き起こしやすく、それにより、ガラスは光学的不均一性、すなわち縞模様を示す。フッ素の揮発は、溶融ガラスの温度と関連しており、溶融ガラスの温度が高いほど揮発度が高くなる。フッ素の揮発により形成される縞模様を減らすために、前記製造方法は、次の工程を含む。フツリン酸光学ガラスを構成する各元素を含む原料を白金るつぼに入れ、これを１０８０～１１２０℃の炉内に入れて溶解して溶融ガラスを得た後、１１８０～１２２０℃に温度を上昇させて、溶融ガラスを撹拌し均質化する。次いで、７８０～８２０℃に温度を低下させた後、炉内から取り出してブロック材に成形する。溶融プロセスの全体にわたって、φ８×６のＰｔパイプを用い、白金るつぼの口から溶融ガラスの表面に乾燥Ｎ２を（８～１２）Ｌ／ｍｉｎの流量で流して保護層を形成し、Ｆの揮発を抑制する。
【0063】
さらに、本発明はさらに、上述のフツリン酸光学ガラスを含むフツリン酸光学ガラス球面レンズを提供する。ここで、フツリン酸光学ガラス球面レンズは、好ましくは、上記フツリン酸光学ガラスを所定のプレス成形温度で二次熱間プレスにより球面光学レンズブランクを形成した後、粗研磨を行い、次いで粒径０．５～１μｍの酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムで３～１０分間にわたり仕上げ研磨を行って得ることができる。
【0064】
球面レンズのプレス成形温度は、屈伏点（Ａｔ）に基づいて決定できる。一般的には、球面レンズのプレス成形温度は、フツリン酸光学ガラスの屈伏点よりも１６０℃以上高くならない温度であり、即ち、屈伏点より１６０℃高い温度以下の温度を、球面レンズのプレス成形温度とすることができる。
【0065】
さらに、本発明はさらに、上述のフツリン酸光学ガラスを含むフツリン酸光学ガラス非球面レンズを提供する。ここで、フツリン酸光学ガラス非球面レンズは、好ましくは、上記フツリン酸光学ガラスを球体又は類似の形状に加工して非球面の金型に入れ、モールドプレス成形温度以下の温度に加熱し、３５０～４５０ｋｇｆの圧力下で５０～１８０秒間にわたり精密モールドプレスして得ることができる。
【0066】
非球面レンズのモールドプレス成形温度も、屈伏点（Ａｔ）に基づいて決定できる。一般的には、非球面レンズのモールドプレス成形温度は、フツリン酸光学ガラスの屈伏点より１０℃～２０℃高い温度であり、即ち、屈伏点より１０℃～２０℃高い温度を非球面レンズのモールドプレス成形温度とすることができる。
【実施例0067】
以下、実施例を参照しながら本発明についてさらに詳しく説明するが、以下の実施例は本発明を例示することのみを意図したものであり、本発明の範囲を限定するものではないことが当業者によって理解される。実施例において、具体的な条件について特に断りがない限り、通常の条件又はメーカーが推奨する条件に従う。メーカーが明記されていない場合、用いる試薬又は機器は、いずれも市場から入手できる一般的な製品である。
【0068】
［実施例１～１６］
以下、本発明のフツリン酸光学ガラスの実施例１～１６における各元素の重量パーセント単位の含有量を、表３、表４、表５及び表６に示す。各元素の基となるガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３、ＡｌＦ３、Ｋ２ＳＯ４、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２原料を各元素の重量割合に応じて配合し、混合した後、バッチを白金るつぼに入れ、これを（１１００±２０）℃の炉内に入れて溶解して溶融ガラスを得た。次いで、得られた溶融ガラスの温度を（１２００±２０）℃に上昇させ、溶融ガラスを攪拌して均質化させた。溶融ガラスの温度を（８００±２０）℃に低下させた後、溶融ガラスを炉内から取り出してブロック材に成形した。ここで、原料を溶解して溶融ガラスを得る工程から、溶融ガラスから均質化液を得る工程を経て、均質化液の温度を低下して炉内から取り出すまでの溶融プロセスの全体にわたって、φ８×６のＰｔパイプを用い、白金るつぼの口から溶融ガラスの表面に乾燥Ｎ２を（１０±２）Ｌ／ｍｉｎの流量で流して保護層を形成した。
以下、本発明のフツリン酸光学ガラスの実施例１～１６における各元素の重量パーセント単位の含有量を、表３、表４、表５及び表６に示す。各元素の基となるガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３、ＡｌＦ３、Ｋ２ＳＯ４、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２原料を各元素の重量割合に応じて配合し、混合した後、バッチを白金るつぼに入れ、これを（１１００±２０）℃の炉内に入れて溶解して溶融ガラスを得た。次いで、得られた溶融ガラスの温度を（１２００±２０）℃に上昇させ、溶融ガラスを攪拌して均質化させた。溶融ガラスの温度を（８００±２０）℃に低下させた後、溶融ガラスを炉内から取り出してブロック材に成形した。ここで、原料を溶解して溶融ガラスを得る工程から、溶融ガラスから均質化液を得る工程を経て、均質化液の温度を低下して炉内から取り出すまでの溶融プロセスの全体にわたって、φ８×６のＰｔパイプを用い、白金るつぼの口から溶融ガラスの表面に乾燥Ｎ２を（１０±２）Ｌ／ｍｉｎの流量で流して保護層を形成した。
【0069】
また、実施例１～１６のフツリン酸光学ガラスを、表３、表４、表５及び表６に示すプレス成形温度で二次熱間プレスを行って球面光学レンズブランクを形成し、さらに粗研磨を行い、次いで粒度０．５～１μｍの酸化セリウムで３～１０分間にわたり仕上げ研磨を行って、フツリン酸光学ガラス球面光学レンズを作製した。
【0070】
また、実施例１～１６のフツリン酸光学ガラスを、モールドプレスに必要な球体又は類似の形状になるように研磨した後、表３、表４、表５及び表６に示すモールドプレス成形条件（モールドプレス温度、モールドプレス時間、プレス時の圧力）に従って、ＷＣ型を用いて精密モールドプレス成形を行い、フツリン酸光学ガラス非球面光学レンズを作製した。
【0071】
［比較例Ａ～Ｄ］
表７に示すように元素組成又は元素の重量％を変更した以外、実施例１～１６と同様の製造方法で、比較例Ａ～Ｄの光学ガラス、非球面光学レンズ及び球面光学レンズを作製した。
表７に示すように元素組成又は元素の重量％を変更した以外、実施例１～１６と同様の製造方法で、比較例Ａ～Ｄの光学ガラス、非球面光学レンズ及び球面光学レンズを作製した。
【0072】
具体的には、比較例Ａ～Ｄにおいて、各元素の基となるガラス状のＡｌ（ＰＯ３）３、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ３、ＹＦ３、ＳｎＦ２などの原料を各元素の重量割合に応じて配合し、混合した後、バッチを白金るつぼに入れ、これを（１１００±２０）℃の炉内に入れて溶解して溶融ガラスを得た。次いで、得られた溶融ガラスの温度を（１２００±２０）℃に上昇させ、溶融ガラスを攪拌して均質化させた。溶融ガラスの温度を（８００±２０）℃に低下させた後、溶融ガラスを炉内から取り出してブロック材に成形した。ここで、原料を溶解して溶融ガラスを得る工程から、溶融ガラスから均質化液を得る工程を経て、均質化液の温度を低下して炉内から取り出すまでの溶融プロセスの全体にわたって、φ８×６のＰｔパイプを用い、白金るつぼの口から溶融ガラスの表面に乾燥Ｎ２を（１０±２）Ｌ／ｍｉｎの流量で流して保護層を形成した。
【0073】
［物性の測定および試験方法］
上記実施例１～１６及び比較例Ａ～Ｄで得られたフツリン酸光学ガラスについて、下記の方法で各性能を測定した。
上記実施例１～１６及び比較例Ａ～Ｄで得られたフツリン酸光学ガラスについて、下記の方法で各性能を測定した。
【0074】
１．屈折率ｎｄ、アッベ数νｄ
ＧＢ／Ｔ７９６２．１－２０１０の測定方法に従って、得られたフツリン酸光学ガラスの屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄを測定した。
ＧＢ／Ｔ７９６２．１－２０１０の測定方法に従って、得られたフツリン酸光学ガラスの屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄを測定した。
【0075】
２．密度
ＧＢ／Ｔ７９６２．２０－２０１０の測定方法に従って、得られたフツリン酸光学ガラスの密度を測定した。
ＧＢ／Ｔ７９６２．２０－２０１０の測定方法に従って、得られたフツリン酸光学ガラスの密度を測定した。
【0076】
３．耐アルカリ安定性ＲＯＨ（ｓ）（表面法）
測定方法は、次の通りである。６面研磨されたサイズが４０×４０×５ｍｍの試料を、濃度０．０１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に、十分に攪拌しながら、５０℃±３℃の一定温度で１５時間浸漬した。単位面積あたりの浸出質量（単位：ｍｇ／（ｃｍ２・１５ｈ））の平均値に基づいて、光学ガラスの耐アルカリ安定性ＲＯＨ（ｓ）を５等級に分けた。詳細は下記表１のとおりである。
測定方法は、次の通りである。６面研磨されたサイズが４０×４０×５ｍｍの試料を、濃度０．０１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に、十分に攪拌しながら、５０℃±３℃の一定温度で１５時間浸漬した。単位面積あたりの浸出質量（単位：ｍｇ／（ｃｍ２・１５ｈ））の平均値に基づいて、光学ガラスの耐アルカリ安定性ＲＯＨ（ｓ）を５等級に分けた。詳細は下記表１のとおりである。
【0077】
【表1】
【0078】
４．耐洗剤安定性ＲＰ（ｓ）（表面法）
測定方法は、次のとおりである。６面研磨された３５ｍｍ×３５ｍｍ×８ｍｍの試料を、濃度が０．０１ｍｏｌ／ＬのＮａ５Ｐ３Ｏ１０水溶液、十分に攪拌しながら、５０℃±３℃の一定温度で１時間浸漬した。単位面積あたりの浸出質量（単位：ｍｇ／（ｃｍ２・ｈ））の平均値に基づいて、光学ガラスの耐洗剤安定性ＲＰ（ｓ）を５等級に分けた。詳細は下記表２のとおりである。
測定方法は、次のとおりである。６面研磨された３５ｍｍ×３５ｍｍ×８ｍｍの試料を、濃度が０．０１ｍｏｌ／ＬのＮａ５Ｐ３Ｏ１０水溶液、十分に攪拌しながら、５０℃±３℃の一定温度で１時間浸漬した。単位面積あたりの浸出質量（単位：ｍｇ／（ｃｍ２・ｈ））の平均値に基づいて、光学ガラスの耐洗剤安定性ＲＰ（ｓ）を５等級に分けた。詳細は下記表２のとおりである。
【0079】
【表2】
【0080】
５．転移温度（Ｔｇ）、屈伏点（Ａｔ）、液相温度（Ｌｔ）
【0081】
転移温度（Ｔｇ）、屈伏点（Ａｔ）はアメリカのＰＥ社製ＴＭＡ測定装置で、ＧＢ／Ｔ７９６２．１６（「無色の光学ガラス試験方法 第１６部分：線膨張係数、転移温度、垂直温度」）で規定されている方法で測定した。また、液相温度（Ｌｔ）は、日本の本山社製ＧＭ－Ｎ１６Ｐ型勾配炉で測定した。液相温度の測定は、ガラス試料約５ｇを白金皿に入れ、５℃刻みで５１０℃～８００℃まで昇温して１時間保持した後、自然に放置冷却してから、結晶の析出有無を顕微鏡で観察し、結晶が観察されない最低温度を液相温度とすることで行なった。
【0082】
６．摩耗度ＦＡ
【0083】
摩耗度とは、同じ研磨条件下で、標準ガラスＨ－Ｋ９に対する測定ガラス試料の研磨硬度を指す。測定ガラス試料の摩耗量（体積）と標準ガラス試料Ｈ－Ｋ９の摩耗量（体積）を測定し、その比の１００倍を、測定ガラス試料の摩耗度ＦＡとする。
【0084】
測定ガラス試料と標準ガラス試料Ｈ－Ｋ９の摩耗量（体積）の具体的な測定方法は、次のとおりである。同じサイズの測定ガラス試料と標準ガラス試料Ｈ－Ｋ９をそれぞれ鋳鉄製研磨ディスクにクランプで固定し、測定試料と標準試料Ｈ－Ｋ９のそれぞれに１Ｋｇの圧力をかけた後、１００ｍＬの４０＃エメリーと３Ｌの水からなる懸濁液を連続的に加え、研磨ディスクを６０～６５回転／分の速度で回転させて試料を研磨し、研磨時間を３分間とした。研磨が完了した後、標準ガラス試料Ｈ－Ｋ９と測定ガラス試料の研磨重量の損失をそれぞれ測定し、さらにそれを摩耗量（体積）に換算した。
【0085】
７．ガラス中のＰｔ含有異物数（個／１００ｃｍ３）
【0086】
ガラス中のＰｔを含有する異物の計数には、鋳込みで成型された３００ｍｍ×１６０ｍｍ×１５ｍｍの大きさのガラス試料を用い、２００倍の偏光顕微鏡でガラス試料に含まれるＰｔ含有異物数を計数し、計数されたＰｔ含有異物の数をガラス試料の体積で割って、１００立方センチメートルを単位体積とするＰｔ含有異物数を算出した。
【0087】
８．試料の脈理
【0088】
長さが（７０±５）ｍｍの光学ガラス試料の両端を研磨し、長さ方向に沿って見たときの画像を、投影スクリーンに映し出して脈理の有無およびその太さを検査した。この検査は、ＧＢ／Ｔ７９６２．７（「無色の光学ガラス試験方法 脈理度検査方法」）で規定されている方法で行なった。
【0089】
９．フツリン酸光学ガラスからなる球面および非球面レンズの外観検査
青ヤケについて、黒色を背景に、２７Ｗの蛍光灯を使用し、透過光の下でレンズを回しながら観察したときに、目視により青いヤケが観察された場合は青ヤケがあると判断し、目視により白いヤケが観察された場合は白ヤケがあると判断し、アクリルが観察されなかった場合は、ヤケがないと判断した。
青ヤケについて、黒色を背景に、２７Ｗの蛍光灯を使用し、透過光の下でレンズを回しながら観察したときに、目視により青いヤケが観察された場合は青ヤケがあると判断し、目視により白いヤケが観察された場合は白ヤケがあると判断し、アクリルが観察されなかった場合は、ヤケがないと判断した。
【0090】
表面欠陥について、黒色を背景に、２７Ｗの蛍光灯を使用し、反射光の下で被検レンズを目視により観察し、被検レンズを限度見本と比較して外観を判断した。表面欠陥は、一般的な表面欠陥と長い傷の組み合わせによって判断される。
【0091】
このうち、表面欠陥は、スポットとキズで評価した。国際規格ＩＳＯ１０１１０を使用して判断した。スポットは５／Ｎ×Ａで表す。ここで、５は表面欠陥のコードであり、Ｎ×Ａは許容欠陥度であり、Ｎは最大許容欠陥数であり、Ａは最大許容欠陥面積の平方根である。
【0092】
また、傷は、５／ＬＮ×Ａで表す。ここで、５は表面欠陥のコードであり、Ｌは傷のコードであり、Ｎは傷の許容数であり、Ａは傷の最大許容幅である。
【0093】
【表3】
【0094】
【表4】
【0095】
【表5】
【0096】
【表6】
【0097】
【表7】
【0098】
実施例１～１６のフツリン酸光学ガラスは、屈折率及びアッベ数が所望な範囲にあり、Ｐｔ含有異物数が１個／１００ｃｍ３未満であるだけでなく、バッチ生産が可能であり、光学素子の要求を満たすことができた。加えて、実施例１～１６のフツリン酸光学ガラスは、ガラスの脈理について、いずれも太い縞になるものを有するものではなかった。
【0099】
また、実施例１～１６のフツリン酸光学ガラスを、モールドプレスして球面光学レンズブランクを形成し、さらに粗研磨を行い、次いで粒度０．５～１μｍの酸化セリウムで３～１０分間にわたり仕上げ研磨を行って作製したフツリン酸光学ガラス球面レンズは、外観検査の結果も精密光学部品の要求を満たすことができた。
【0100】
また、実施例１～１６のフツリン酸光学ガラスを、モールドプレスに必要な球体又は類似の形状になるように研磨した後、非球面の型に入れ、（Ａｔ＋１０）～（Ａｔ＋２０）℃の温度に加熱し、３５０～４５０ｋｇｆの圧力下で、５０～１８０秒間モールドプレスすることで得られたフツリン酸光学ガラスの非球面レンズは、モールドプレス時にヤケ外観や割れが生じることを防止することができ、高精密光学部品の要求を満たすことができた。
【0101】
他方で、比較例Ａ～Ｄで得られたフツリン酸光学ガラスは、所望な範囲に近い屈折率及びアッベ数を有するものの、Ｐｔ含有異物数がいずれも５個／１００ｃｍ３より多かった。
【0102】
また、比較例Ａ～Ｄで得られたフツリン酸光学ガラス球面レンズは、外観検査の結果が、表面欠陥と長い傷のいずれの面においても悪く、高精密光学部品の要求を満たすことができなかった。
【0103】
また、比較例Ａ～Ｄで得られたフツリン酸光学ガラス非球面レンズは、モールドプレス成形時に表面のヤケの問題を解決することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【0104】
本発明のフツリン酸光学ガラス及びその製造方法は、工業的に製造することができる。また、本発明のフツリン酸光学ガラスは、非球面又は球面光学レンズに加工することができ、様々な結像光学系に適用できる。
【0105】
本発明の上記実施例は、本発明を明確に説明するための単なる例示であり、本発明の実施形態を限定することを意図するものではない。当業者であれば、上記説明に基づいて、他の変形例や異なる形態への変更を行うことができる。本明細書において、すべての実施形態を網羅的に列挙する必要がなく、可能でもない。本発明の精神及び原理の範囲内でなされたいかなる修正、均等な置き換え及び改良は、いずれも本発明の特許請求の範囲の保護範囲に含まれるものとする。