特許 7213952 光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-19

(45)【発行日】2023-01-27

(54)【発明の名称】光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/068 20060101AFI20230120BHJP

   G02B 1/00 20060101ALI20230120BHJP

【ＦＩ】

C03C3/068

G02B1/00

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2021507798

(86)(22)【出願日】2018-08-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-09

(86)【国際出願番号】 CN2018101160

(87)【国際公開番号】W WO2020034215

(87)【国際公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-04-06

(73)【特許権者】

【識別番号】512264046

【氏名又は名称】成都光明光▲電▼股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＥＮＧＤＵ ＧＵＡＮＧ ＭＩＮＧ ＧＵＡＮＧ ＤＩＡＮ ＧＬＡＳＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．３５９，Ｓｅｃ．３，Ｃｈｅｎｇｌｏｎｇ Ａｖｅｎｕｅ，Ｌｏｎｇ ｑｕａｎ ｙｉ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002734

【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】スン ウェイ

【審査官】篠原 法子

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０５１７４７１４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３３３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３８１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２９１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０７３７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２２２７８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０５２８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６７０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７２１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－１６０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３６７５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ １／００－１４／００

ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５～２５％のＢ_２Ｏ_３と、２５～４５％のＬａ_２Ｏ_３と、１５～３５％のＧｄ_２Ｏ_３と、０～１０％のＹ_２Ｏ_３と、０～１０％のＹｂ_２Ｏ_３と、２～１５％のＮｂ_２Ｏ_５と、０．５～１５％のＳｉＯ_２と、１～１５％のＺｒＯ_２と、０．５～１０％のＴｉＯ_２と、０～１０％のＷＯ_３とを含み、Ｎｂ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２の重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２は２．１７～８．５であり、Ｌａ_２Ｏ_３とＧｄ_２Ｏ_３との重量比Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．２８～１．５０３９３７であり、且つＴａ_２Ｏ_５を含有せず、ＺｒＯ _２ とＳｉＯ _２ の重量比はＺｒＯ _２ ／ＳｉＯ _２ ≧１であることを特徴とする光学ガラス。

【請求項2】

Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量は５０～７５％であり、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３の合計含有量は１～２０％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】

前記光学ガラスは、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏからなる群から選択される１種以上をさらに含み、且つ含有量として、ＺｎＯは０～１５％で、ＢａＯは０～１０％で、ＣａＯは０～１０％で、ＳｒＯは０～１０％で、ＭｇＯは０～１０％で、Ｓｂ_２Ｏ_３は０～１％で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは合計０～１０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ガラス。

【請求項4】

酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５～２５％のＢ_２Ｏ_３と、０．５～１５％のＳｉＯ_２と、１～１５％のＺｒＯ_２と、０～１５％のＺｎＯと、０～１０％のＢａＯと、０～１０％のＣａＯと、０～１０％のＳｒＯと、０～１０％のＭｇＯと、合計１～２０％のＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３と、合計０～１０％のＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏと、０～１％のＳｂ_２Ｏ_３と、合計５０～７５％のＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３とからなることを特徴である請求項１又は２に記載の光学ガラス。

【請求項5】

酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、８～２２％のＢ_２Ｏ_３、３～１０％のＳｉＯ_２、３～１２％のＺｒＯ_２、合計５～１５％のＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３、及び／又は合計５５～７０％のＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。

【請求項6】

Ｎｂ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２の重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２は０．７５～２であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項7】

Ｎｂ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２の重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２は１～１．５であることを特徴とする請求項６に記載の光学ガラス。

【請求項8】

Ｌａ_２Ｏ_３とＧｄ_２Ｏ_３との重量比Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．３～１．５０３９３７であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項9】

Ｌａ_２Ｏ_３とＧｄ_２Ｏ_３との重量比Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．４～１．５であることを特徴とする請求項８に記載の光学ガラス。

【請求項10】

Ｙ_２Ｏ_３及び／又はＷＯ_３を含有しないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項11】

結晶化上限温度は１３５０℃未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項12】

結晶化上限温度は１３００℃未満であることを特徴とする請求項１１に記載の光学ガラス。

【請求項13】

屈折率はｎｄ＞１．８７であり、アッベ数はｖｄ＞３８．０であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項14】

屈折率はｎｄ＞１．８８であり、アッベ数はｖｄ＞３９．０であることを特徴とする請求項１３に記載の光学ガラス。

【請求項15】

耐水性Ｄｗは３級以上であり、耐酸性Ｄ_Ａは３級以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項16】

耐水性Ｄｗは２級以上であり、耐酸性Ｄ_Ａは２級以上であることを特徴とする請求項１５に記載の光学ガラス。

【請求項17】

耐水性Ｄｗは１級であり、耐酸性Ｄ_Ａは１級であることを特徴とする請求項１６に記載の光学ガラス。

【請求項18】

脈理はＣ級以上であり、泡の程度はＡ級以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項19】

脈理はＢ級以上であり、泡の程度はＡ_０級以上であることを特徴とする請求項１８に記載の光学ガラス。

【請求項20】

脈理はＡ級であり、泡の程度はＡ_００級であることを特徴とする請求項１９に記載の光学ガラス。

【請求項21】

透過率が７０％となる時に対応する波長λ_７０は４２０ｎｍ以下であり、ガラス透過率が５％となる時に対応する波長λ_５は３６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項22】

透過率が７０％となる時に対応する波長λ_７０は３９０ｎｍ以下であり、ガラス透過率が５％となる時に対応する波長λ_５は３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２１に記載の光学ガラス。

【請求項23】

密度は５．３ｇ／ｃｍ^３未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ガラス。

【請求項24】

密度は５．２３ｇ／ｃｍ^３未満であることを特徴とする請求項２３に記載の光学ガラス。

【請求項25】

請求項１から２４のいずれか一項に記載の光学ガラスで製造されることを特徴とするガラスプリフォーム又は光学素子。

【請求項26】

請求項２５に記載の光学素子を含むことを特徴とする光学機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光学ガラスの技術分野に関し、具体的には、光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、デジタルカメラ、撮像装置、投影装置などの発展に伴い、光学素子への要求が高まっており、従って、より高性能な光学ガラスの開発・製造が求められている。このうち、高屈折率低分散光学ガラスからなるレンズと、高屈折率高分散光学ガラスからなるレンズとを組み合わせると、色収差を補正し、光学系を小型化することができ、特に屈折率ｎｄが１．８７より大きく、アッベ数ｖｄが３８．０より大きい高屈折率低分散光学ガラスに対して、市場の要求が日増しに高まっている。

【0003】

上記光学特性指数を満たすための配合の基本系はＢ－Ｌａ－Ｚｒ－Ｔａであることがより良く、ガラスを形成しやすく、生産に役立つが、Ｔａは高価であり、生産コストを抑えることに不利である。また、一般的に、高屈折低分散ガラスの配合系では、ガラスの屈折率を高めるように、比較的多くの希土類酸化物を導入する必要があるが、異なる配合系では、ランタン系酸化物を多く導入するほど、ガラス形成のしやすさに影響を与え、含有量が多くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、結晶化上限温度が高くなり、量産プロセスの製造に困難をもたらす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、従来技術に存在する高屈折低分散光学ガラスが失透しやすく、量産の困難性が高く、コストが高いという技術的問題を解決するため、光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、光学ガラスが提供される。この光学ガラスは、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５～２５％のＢ_２Ｏ_３と、２５～４５％のＬａ_２Ｏ_３と、１５～３５％のＧｄ_２Ｏ_３と、０～１０％のＹ_２Ｏ_３と、０～１０％のＹｂ_２Ｏ_３と、２～１５％のＮｂ_２Ｏ_５と、０．５～１５％のＳｉＯ_２と、１～１５％のＺｒＯ_２と、０．５～１０％のＴｉＯ_２と、０～１０％のＷＯ_３とを含み、Ｎｂ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２の重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２は２．１７～８．５であり、且つＴａ_２Ｏ_５を含有しない。

【0006】

さらに、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量は５０～７５％であり、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３の合計含有量は１～２０％である。

【0007】

さらに、光学ガラスは、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏからなる群から選択される１種以上をさらに含み、且つ含有量として、ＺｎＯは０～１５％で、ＢａＯは０～１０％で、ＣａＯは０～１０％で、ＳｒＯは０～１０％で、ＭｇＯは０～１０％で、Ｓｂ_２Ｏ_３は０～１％で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは合計０～１０％である。

【0008】

さらに、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、光学ガラスは、５～２５％のＢ_２Ｏ_３と、０．５～１５％のＳｉＯ_２と、１～１５％のＺｒＯ_２と、０～１５％のＺｎＯと、０～１０％のＢａＯと、０～１０％のＣａＯと、０～１０％のＳｒＯと、０～１０％のＭｇＯと、合計１～２０％のＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３と、合計０～１０％のＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏと、０～１％のＳｂ_２Ｏ_３と、合計５０～７５％のＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３とからなる。

【0009】

さらに、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、光学ガラスは、８～２２％のＢ_２Ｏ_３、３～１０％のＳｉＯ_２、３～１２％のＺｒＯ_２、合計５～１５％のＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３、及び／又は合計５５～７０％のＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３を含む。

【0010】

さらに、Ｎｂ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２の重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２は０．７５～２で、好ましくは１～１．５である。

【0011】

さらに、Ｌａ_２Ｏ_３とＧｄ_２Ｏ_３との重量比Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．２８～１．６２５であり、好ましくはＬａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．３～１．６で、より好ましくは１．４～１．５である。

【0012】

さらに、光学ガラスはＹ_２Ｏ_３及び／又はＷＯ_３を含有しない。

【0013】

さらに、ＺｒＯ_２とＳｉＯ_２の重量比はＺｒＯ_２／ＳｉＯ_２≧１である。

【0014】

さらに、光学ガラスの結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満である。

【0015】

さらに、光学ガラスの屈折率はｎｄ＞１．８７で、好ましくはｎｄ＞１．８８であり、アッベ数はｖｄ＞３８．０で、好ましくはｖｄ＞３９．０である。

【0016】

さらに、光学ガラスの耐水性Ｄｗは３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級であり、耐酸性Ｄ_Ａは３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級である。

【0017】

さらに、光学ガラスの脈理はＣ級以上で、好ましくはＢ級以上で、より好ましくはＡ級であり、泡の程度はＡ級以上で、好ましくはＡ_０級以上で、より好ましくはＡ_００級である。

【0018】

さらに、光学ガラスの透過率が７０％となる時に対応する波長λ_７０は４２０ｎｍ以下で、好ましくは３９０ｎｍ以下であり、ガラスの透過率が５％となる時に対応する波長λ_５は３６０ｎｍ以下で、好ましくは３５０ｎｍ以下である。

【0019】

さらに、光学ガラスの密度は５．３ｇ／ｃｍ^３未満で、好ましくは５．２３ｇ／ｃｍ^３未満である。

【0020】

本発明の別の態様によれば、ガラスプリフォーム又は光学素子が提供される。このガラスプリフォーム又は光学素子は上記いずれかの光学ガラスで製造される。

【0021】

本発明のさらに別の態様によれば、上記いずれかの光学素子である光学素子を含む光学機器が提供される。

【発明の効果】

【0022】

本発明の技術的解決手段を用いれば、光学ガラスの成分、含有量及び特定成分間の使用量比率を厳密に制御することにより、本発明の光学ガラスはＴａ_２Ｏ_５を使用しない場合に、耐失透性を有し且つ性能が優れている高屈折低分散光学ガラスを得ることができ、また、本発明の光学ガラスは生産コストが低く、量産しやすい。

【発明を実施するための形態】

【0023】

なお、矛盾しない場合、本願における実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる。以下、実施例と結び付けて本発明を詳細に説明する。

【0024】

本明細書において、特に断りのない限り、各成分の含有量は、すべて酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対する質量％で表す。ここで、「酸化物に換算した組成」とは、本発明のガラス構成成分である原料を溶融時にすべて酸化物に分解し転化すると仮定した場合に、この生成された酸化物の全質量を１００質量％としてガラス中に含有される各成分を表す時の組成である。

【0025】

以下、各成分が光学ガラスにおいて果たす基本的な作用を説明するが、成分間の特定の含有量の配合比率による相乗作用又は予想もしない効果を不適切に限定するものではない。

【0026】

ガラス成分
Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの骨格を形成する成分であり、本発明においては、ガラスの溶融性、耐失透性を向上させ、ガラスの分散を低下させる働きを有する。しかし、その導入量が２５％を超えると、ガラスの安定性が低下し、且つ屈折率が低下し、その導入量が５％未満であると、ガラスの溶融性が低下し、本発明に必要な光学定数に達することができない。したがって、本発明のＢ_２Ｏ_３の含有量は５～２５％であり、好ましくはＢ_２Ｏ_３の含有量は８～２２％である。

【0027】

ＳｉＯ_２は、ガラスの骨格を構成する成分であり、耐失透性を向上させ、作業温度範囲を増大させる働きを有し、また、ガラスの化学的安定性を向上させ、ガラスの熱安定性を改善するなどの働きを有する。その含有量が１５％を超えると、ガラスの溶融性が低下し、且つ本発明に必要な屈折率を得ることができない。本発明において、ＳｉＯ_２の含有量は０．５～１５％で、好ましくはＳｉＯ_２の含有量は３～１０％である。

【0028】

ＺｒＯ_２は屈折率と安定性を高める成分である。中間酸化物としてガラスを形成するため、耐失透性及び化学的耐久性を向上させる働きも有する。ＺｒＯ_２の含有量が１％未満であると、上記の所期の効果を得ることができず、ＺｒＯ_２の含有量が１５％を超えると、失透傾向が強くなり、ガラス化が困難となる傾向がある。本発明において、ＺｒＯ_２の含有量は１～１５％であり、好ましくはＺｒＯ_２の含有量は３～１２％である。

【0029】

本発明者らの研究によると、ＺｒＯ_２／ＳｉＯ_２≧１に制御することにより、密度軽量化の効果を得ることができる。好ましくは、ＺｒＯ_２／ＳｉＯ_２は３以下で、好ましくは０．７～２で、より好ましくは１～１．５である。

【0030】

ＴｉＯ_２もガラスの屈折率を高める働きを有し、且つガラスのネットワークの形成に関与することができ、適量導入すると、ガラスをより安定させる。しかし、過剰に含有させると、ガラスの分散が著しく増加するとともに、ガラスの可視光領域における短波長部分の透過率が低下し、ガラスが着色する傾向が増加する。本発明において、ＴｉＯ_２の含有量は０．５～１０％で、好ましくは０．５～７％である。

【0031】

Ｎｂ_２Ｏ_５は、屈折率及び分散性を高める成分であり、ガラスの耐結晶性及び化学的安定性を向上させる働きも有する。ＴｉＯ_２もガラスの屈折率を高める働きを有し、且つガラスのネットワークの形成に関与することができ、適量導入すると、ガラスをより安定させる。ＷＯ_３は屈折率を高める働きを有し、発明者らの研究によると、本発明におけるＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３の合計含有量を１～２０％の範囲に制御し、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３の合計含有量が１％未満であると、本発明の効果が得られなくなり、その含有量が２０％を超えると、ガラスの分散が著しく高まり、ガラスの可視光領域における短波長部分の透過率が低下し、着色の傾向が大きくなり、本発明のガラスの光学特性が得られなくなる。また、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３は、他の成分と合わされて、本発明のガラスの密度を効果的に低下させることができ、合計含有量は５～１５％であることが好ましく、本発明において、ＷＯ_３を含有しないことが好ましい。

【0032】

本発明はガラス成分にＴａ_２Ｏ_５を導入しないが、Ｎｂ_２Ｏ_５又はＴｉＯ_２を導入し、好ましくはＴｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５をガラス成分として共存させ、より好ましくはＮｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２を２．１７～８．５に制御し、さらに好ましくはＮｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２を３．８～６．５にし、さらに好ましくはＮｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２を４～５．５にすることにより、高屈折低分散を実現し、ガラスの着色度を効果的に抑制するとともに、ガラスの結晶化上限温度を効果的に低下させ、また、ガラスの安定性を良好にすることができる。

【0033】

Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３は、いずれもガラスの屈折率を高める主成分であり、屈折率を高めることができるが、分散を著しく増大させることはない。本願において、一定量の上記希土類酸化物を添加すると、結晶化上限温度を低下させ、ガラスの耐失透性を向上させ、化学的安定性を改善することができ、溶融過程でガラスの泡が生じにくいなどの作用のため、上記技術的効果を実現し、発明の目的を達成するように、本発明の高屈折低分散ガラスの配合系におけるＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３の合計含有量は５０％以上、且つ７５％以下とし、範囲は好ましくは５５－７０％とし、より好ましくは６０－６７％である。

【0034】

しかし、一般的に、ランタン系酸化物を多く導入するほど、ガラス形成性に影響を与え、含有量が多くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、結晶化上限温度が高くなり、量産プロセスの製造に困難をもたらし、そのため、一般的に高屈折低分散性のランタン系酸化物の含有量が６０％以下であればこそ、ガラスが結晶化しにくいことを保証することができる。本発明の高屈折低分散ガラスでは、ランタン系酸化物Ｌａ_２Ｏ_３とＧｄ_２Ｏ_３との重量比Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３が１．２８～１．６２５である様に成分及び含有量を制御することにより、ランタン系酸化物の含有量が６０％以下である場合や、６０％を超える場合にも、ガラスの結晶化上限温度が上昇しないことを保証することができる。結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満で、より好ましくは１２８０℃未満であると、成分のガラス形成性が良好で、溶融過程でガラスの泡が生じにくいことを確保することができ、さらに、良好な光学性能及び成形性能などを保証することができる。好ましくは、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．３～１．６で、より好ましくは、Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．４～１．５である。

【0035】

ＺｎＯはガラスの屈折率及び分散を調整することができ、適量のＺｎＯはガラスの安定性や溶融性を改善し、プレス成形性を改善する働きを有するが、その含有量が高すぎると、屈折率が低下し、本発明の要件を満たさないとともに、ガラスの耐失透性が低下し、結晶化上限温度が上昇する。したがって、本発明のＺｎＯの含有量は０～１５％で、好ましくは０～１０％で、より好ましくは０～５％である。

【0036】

ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＭｇＯのようなアルカリ土類金属の酸化物は、ガラスの化学的安定性を低下させ結晶化上限温度を上昇させることができるが、それぞれの含有量が１０％を超えると、ガラスの耐失透性が低下するため、本発明において、ＢａＯは０～１０％で、ＣａＯの含有量は０～１０％で、ＳｒＯの含有量は０～１０％で、ＭｇＯの含有量は０～１０％である。

【0037】

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは、分相を抑制し、ガラスの安定性を向上させる成分である。その含有量が１０％を超えると、化学的安定性が著しく低下するか、又は屈折率が低下する傾向があり、好ましくはＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計含有量は０～１０％である。

【0038】

本発明の代表的な実施形態によれば、光学ガラスが提供される。この光学ガラスは、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、５～２５％のＢ_２Ｏ_３と、２５～４５％のＬａ_２Ｏ_３と、１５～３５％のＧｄ_２Ｏ_３と、０～１０％のＹ_２Ｏ_３と、０～１０％のＹｂ_２Ｏ_３と、２～１５％のＮｂ_２Ｏ_５と、０．５～１５％のＳｉＯ_２と、１～１５％のＺｒＯ_２と、０．５～１０％のＴｉＯ_２と、０～１０％のＷＯ_３とを含み、Ｎｂ_２Ｏ_５とＴｉＯ_２の重量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２は２．１７～８．５であり、且つＴａ_２Ｏ_５を含有しない。

【0039】

本発明の技術的解決手段を用いれば、光学ガラスの成分、含有量及び特定成分間の使用量比率を厳密に制御することにより、本発明の光学ガラスはＴａ_２Ｏ_５を使用しない場合に、優れた耐失透性及び光学性能を有し、量産しやすく、且つ生産コストが低い。

【0040】

本発明の代表的な実施形態によれば、光学ガラスは、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏからなる群から選択される１種以上をさらに含み、且つ含有量として、ＺｎＯは０～１５％で、ＢａＯは０～１０％で、ＣａＯは０～１０％で、ＳｒＯは０～１０％で、ＭｇＯは０～１０％で、Ｓｂ_２Ｏ_３は０～１％で、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは合計０～１０％である。

【0041】

本発明の代表的な実施形態によれば、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、光学ガラスは、５～２５％のＢ_２Ｏ_３と、０．５～１５％のＳｉＯ_２と、１～１５％のＺｒＯ_２と、０～１５％のＺｎＯと、０～１０％のＢａＯと、０～１０％のＣａＯと、０～１０％のＳｒＯと、０～１０％のＭｇＯと、合計１～２０％のＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３と、合計０～１０％のＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏと、０～１％のＳｂ_２Ｏ_３と、合計５０～７５％のＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３とからなる。ここで、Ｌａ_２Ｏ_３とＧｄ_２Ｏ_３との重量比Ｌａ_２Ｏ_３／Ｇｄ_２Ｏ_３は１．２８～１．６２５である。光学ガラスの成分、含有量及び特定成分間の使用量比率を厳密に制御することにより、本発明の光学ガラスはＴａ_２Ｏ_５を使用しない場合に、より高い耐失透性及び優れた光学性能を有し、量産しやすく、且つ生産コストが低い。

【0042】

好ましくは、本発明の代表的な実施形態によれば、酸化物に換算した組成のガラスの全質量に対して、質量パーセントで、前記光学ガラスは、８～２２％のＢ_２Ｏ_３、３～１０％のＳｉＯ_２、３～１２％のＺｒＯ_２、合計５～１５％のＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３、及び／又は合計５５～７０％のＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３を含む。

【0043】

本発明において、Ｙ_２Ｏ_３は、ガラスの溶融性、耐失透性を改善することができるとともに、ガラスの結晶化上限温度を低下させることができるが、その含有量が一定量を超えると、ガラスの安定性、耐失透性が低下する。ＷＯ_３は屈折率を高める働きを有するが、ＷＯ_３の含有量が１０％を超えると、失透傾向が強くなり、ガラス化が困難になる傾向があり、分散が顕著に高まるとともに、ガラスの可視光領域における短波長側の透過率が低下し、着色の傾向が大きくなる。従って、本発明ではＷＯ_３の含有量は０～１０％であることが好ましい。本発明の代表的な実施形態によれば、光学ガラスはＹ_２Ｏ_３及び／又はＷＯ_３を含有しないことが好ましい。

【0044】

本発明において、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量とＳｉＯ_２の含有量の比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２を０．７５～２に制御することにより、ガラスの溶融性を増加させ、ガラスの安定性を効果的に増加させ、脈理を生成しにくくし、ガラスの均質性を高くすることができるだけでなく、また、透過率を悪化させずガラスの屈折率、耐結晶性及び化学的耐久性を向上させる働きを有し、特にＮｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２が１～１．５である場合に、効果が特に顕著である。

【0045】

Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２成分を少量添加することにより、ガラスの清澄効果を高めることができるが、Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量が１％を超えると、ガラスは清澄性能が低下する傾向があるとともに、その強い酸化作用が成形金型の劣化を促進する。従って、本発明において、Ｓｂ_２Ｏ_３の添加量は、好ましくは０～１％、より好ましくは０～０．５％である。ＳｎＯ_２は清澄剤として添加されてもよいが、その含有量が１％を超えると、ガラスが着色され、又は、ガラスを加熱し、軟化してプレス成形などの再成形を行う時、Ｓｎが結晶核生成の起点となり、失透する傾向が生じる。したがって、本発明のＳｎＯ_２の含有量は、好ましくは０～１％で、より好ましくは０～０．５％であり、さらに好ましくは添加しない。ＣｅＯ_２は作用及び添加量比率がＳｎＯ_２と一致し、その含有量は、好ましくは０～１％で、より好ましくは０～０．５％であり、さらに好ましくは添加しない。

【0046】

本発明の光学ガラスの性能に影響を与えず、一定量のＰ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３及びＦなどの成分を適宜導入することができる。

【0047】

本発明の光学ガラスは、高屈折率低分散ガラスであり、高屈折率低分散ガラスで製造されるレンズは、よく高屈折率高分散ガラスで製造されるレンズと組み合わせて、色収差補正に用いられ、また、光学ガラスをレンズとして使用する場合に、屈折率を高めるほどレンズを薄型化することが可能であり、光学機器の小型化に役立ち、本発明の光学ガラスの屈折率はｎｄ＞１．８７で、好ましくはｎｄ＞１．８８であり、アッベ数はｖｄ＞３８．０で、好ましくはｖｄ＞３９．０である。

【0048】

光学ガラス素子は、製造及び使用の過程において、その研磨面が水、酸など様々な浸食媒体の作用に抵抗する能力が光学ガラスの化学的安定性と呼ばれ、それは、主にガラスの化学成分によって決定される。本発明の光学ガラスの耐水性Ｄｗ（粉末法）は３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級である。耐酸性Ｄ_Ａ（粉末法）は３級以上で、好ましくは２級以上で、より好ましくは１級である。ガラスの上限結晶化温度は、温度勾配炉法を用いてガラスの結晶化性能を測定し、ガラスを１８０＊１０＊１０ｍｍのサンプルに作製し、側面を研磨し、温度勾配（５℃／ｃｍ）を持つ炉内に入れて１４００℃に昇温し、４時間保温した後に、取り出して室温まで自然に冷却し、顕微鏡でガラスの結晶化状況を観察し、ガラスにおける結晶の出現に対応する最高温度をガラスの上限結晶化温度とする。ガラスの結晶化上限温度が低いほど、ガラスは高温時の安定性が高くなり、生産のプロセスパフォーマンスが良好になる。本発明の代表的な実施形態によれば、好ましくは、光学ガラスの結晶化上限温度は１３５０℃未満で、好ましくは１３００℃未満で、より好ましくは１２８０℃未満である。

【0049】

本発明のガラスの短波長分光透過特性は着色度（λ_７０／λ_５）で表される。λ_７０は、ガラスの透過率が７０％になる時に対応する波長であり、λ_５は、ガラスの透過率が５％になる時に対応する波長であり、ただし、λ_７０の測定は、互いに平行で光学研磨された２つの対向面を有する厚さが１０±０．１ｍｍであるガラスを用いて、２８０ｎｍから７００ｎｍの波長域内の分光透過率を測定し、透過率が７０％を示す波長である。分光透過率又は透過率とは、ガラスの上記表面に強度Ｉ_ｉｎの光を垂直に入射し、ガラスを透過して１つの平面から強度Ｉ_ｏｕｔの光を出射する場合の、Ｉ_ｏｕｔ／Ｉ_ｉｎで表される量であり、ガラスの上記表面での表面反射損失の透過率も含む。ガラスの屈折率が高いほど、表面反射損失が大きくなる。したがって、高屈折率ガラスにおいて、λ_７０の値が小さいということは、ガラス自体の着色が極めて少ないことを意味する。光学ガラスの透過率が７０％となる時に対応する波長（λ_７０）λ_７０は４２０ｎｍ以下で、好ましくは３９０ｎｍ以下であり、ガラスの透過率が５％となる時に対応する波長（λ_５）は３６０ｎｍ以下で、好ましくは３５０ｎｍ以下である。

【0050】

光学ガラスの密度は、温度２０℃における単位体積あたりの質量であり、単位はｇ／ｃｍ^３であり、本発明の光学ガラスの密度は５．３未満で、好ましくは５．２３未満である。

【0051】

脈理の程度とは、点光源とレンズで構成される脈理検査装置を用い、脈理が最も見えるような方向から、標準試料と比較検査を行い、それぞれがＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ級の４級に分けられ、Ａ級は、所定の検出条件で、目に見える脈理がないものであり、Ｂ級は、所定の検出条件で、薄くて分散した脈理があるものであり、Ｃ級は、所定の検出条件で、平行な脈理がわずかにあるものであり、Ｄ級は、所定の検出条件で、粗い脈理があるものである。従来の技術において、このような製品は、Ｔａ_２Ｏ_５のような貴金属の酸化物を用いない条件で、耐結晶性が低いため、２０ｍｍ以上の厚さの製品を製造すれば、結晶脈理が発生しやすい。一方、厚い仕様の製品は大口径（６０ｍｍより大きい）レンズの製造に必要な仕様である。現在、光学技術の発展により、大口径レンズに対するニーズがますます多くなり、さらに製造メーカが厚さ２０ｍｍ以上のブランク製品を提供することを要求している。

【0052】

光学ガラスの泡品質は、ＧＢ／Ｔ ７９６２．８－２０１０に規定される測定方法に従って測定する。泡の程度とは、ガラス中の許容される泡の含有量の級であり、泡はガラス製品の外観品質に影響を与えるだけでなく、さらに、ガラスの光学性能、透明度、機械的強度などに影響を与え、ガラスに多くの悪影響を与えるため、ガラスの泡の程度を制御することは非常に重要であり、本発明は希土類酸化物Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３との合計含有量を制御することにより、さらに、ガラスの泡の程度がＡ級以上で、好ましくはＡ_０級以上で、より好ましくはＡ_００級であることを実現することができる。

【0053】

本発明の別の態様によれば、ガラスプリフォーム又は光学素子が提供される。このガラスプリフォーム又は光学素子は上記いずれかの光学ガラスで製造される。本発明の光学プリフォームは、高屈折率低分散の特性を有し、本発明の光学素子は、高屈折率低分散の特性を有し、光学性能に優れた各種のレンズ、プリズムなどの光学素子を低コストで提供することができる。レンズの例としては、レンズ面が球面又は非球面である凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど、各種のレンズが挙げられる。このようなレンズは、高屈折率高分散ガラスで製造されるレンズと組み合わせることにより、色収差を補正することができ、色収差補正用のレンズとして好適である。また、光学系のコンパクト化にも有効なレンズである。また、プリズムにとって言えば、屈折率が高いため、撮像光学系に組み込まれることにより、光路を曲げ、必要な方向に向くことで、コンパクトで広角な光学系を実現することができる。

【0054】

本発明のさらに別の態様によれば、上記いずれかの光学素子である光学素子を含む光学機器が提供される。本発明の光学機器はデジタルカメラ、ビデオカメラなどであってもよい。

【0055】

以下、実施例と結び付けて本発明の有益な効果をさらに説明する。

【0056】

実施例
光学ガラスの実施例
表１～表９に示す組成を有するガラスを得るために、原料として炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物、硼酸などを用い、光学ガラスの成分に対応する原料を、比率で各原料を秤量して、十分に混合して調合原料とし、この調合原料を白金製坩堝内に入れ、１２００～１４５０℃に加熱し、溶融、撹拌、清澄をして、均質な溶融ガラスを形成し、この溶融ガラスを適度に降温した後、予熱した金型に入れ、６５０～７００℃で２～４時間保持した後、徐冷し、光学ガラスを得る。また、各ガラスの特性を以下に示す方法により測定し、測定結果を表１～表９に示す。

【0057】

（１）結晶化上限温度
温度勾配炉法を用いてガラスの結晶化性能を測定し、ガラスを１８０＊１０＊１０ｍｍのサンプルに作製し、側面を研磨し、温度勾配（５℃／ｃｍ）を持つ炉内に入れて１４００℃に昇温し、４時間保温した後に、取り出して室温まで自然に冷却し、顕微鏡でガラスの結晶化状況を観察し、ガラスにおける結晶の出現に対応する最高温度をガラスの結晶化上限温度とする。

【0058】

（２）屈折率ｎｄ及びアッベ数ｖｄ
屈折率と分散係数は、ＧＢ／Ｔ７９６２．１－２０１０に規定された方法に従って測定する。

【0059】

（３）化学的安定性
ＧＢ／Ｔ １７１２９の測定方法に従って耐水性Ｄｗ及び耐酸性Ｄ_Ａを測定する。

【0060】

（４）脈理の程度
ＭＬＬ－Ｇ－１７４Ｂに規定された方法に従って測定する。

【0061】

（５）泡の程度
光学ガラスの泡品質は、ＧＢ／Ｔ７９６２．８－２０１０に規定された測定方法に従って測定する。

【0062】

（６）ガラスの着色度（λ_７０、λ_５）
２つの対向する光学研磨面を有する厚みが１０±０．１ｍｍのガラスサンプルを用いて分光透過率を測定し、その結果に基づいて算出する。

【0063】

（７）密度
ＧＢ／Ｔ７９６２．２０－２０１０に規定された方法に従って測定する。

【0064】

【表1】

【0065】

【表2】

【0066】

【表3】

【0067】

【表4】

【0068】

【表5】

【0069】

【表6】

【0070】

【表7】

【0071】

【表8】

【0072】

【表9】

【0073】

光学プリフォームの実施例
表１における実施例１で得られた光学ガラスを所定の大きさに切断し、そして表面に窒化ホウ素粉末からなる離型剤を均一に塗布し、続いて加熱して、軟化し、プレス成形を行い、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど、各種のレンズ、プリズムのプリフォームを作製する。

【0074】

光学素子の実施例
上記光学プリフォームの実施例で得られたプリフォームをアニールし、ガラス内部の歪みを低減するとともに、屈折率などの光学特性が所期の値になるように微調整する。

【0075】

次に、各プリフォームを研削し、研磨し、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど、各種のレンズ、プリズムを作製する。得られた光学素子の表面には、反射防止膜を塗布してもよい。

【0076】

以上は本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するものではなく、当業者にとって、本発明は様々な変更及び変更が可能である。本発明の精神及び原則内で行われた任意の修正、同等の置換、改善などは、いずれも本発明の範囲内に含まれるべきである。