JP2022187243A

JP2022187243A - ガラス材

Info

Publication number: JP2022187243A
Application number: JP2021095167A
Authority: JP
Inventors: 朋子榎本; Tomoko Enomoto; 忠仁古山; Tadahito Furuyama
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2022-12-19

Abstract

【課題】所望の光学特性を維持しつつ、結晶化や失透物の発生といった不具合が生じにくいガラス材を提供する。【解決手段】屈折率が１．８以上であり、Ｂ２Ｏ３の含有量が０超～５００ｐｐｍであることを特徴とするガラス材。【選択図】図１

Description

本発明は、カメラ、顕微鏡、内視鏡等における光学素子に用いられるガラス材に関する。

近年、カメラ、顕微鏡及び内視鏡等に用いられる光学系の小型化や軽量化に伴い、使用される光学レンズ等の光学素子に対し、高屈折率かつ高分散の光学特性が求められている。光学素子に使用されるガラスをより高屈折率にするためには、ガラスの主要な骨格成分であるＳｉＯ_２等の含有量を少なくし、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５等の希土類酸化物、またはＮｂ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２といった中間酸化物を多量に含有させる必要がある。しかし、骨格成分を少なくし、中間酸化物を多量に含有させると、ガラス形成能が低下し、ガラス化が困難になる。一般的な光学ガラスは、原料を坩堝等の溶融容器内で溶融し、冷却することにより作製する。ここで、ガラス形成能に劣るガラス組成の場合、従来の作製方法では溶融容器との接触界面を起点として結晶化が進行しやすい。

ガラス化しにくい組成であっても、溶融容器との接触をなくし、溶融状態からの冷却速度を速めることでガラス化が可能となる。このような方法として、原料を浮遊させた状態で溶融、冷却する無容器浮遊法（無容器凝固法）が知られている。当該方法を用いると、溶融ガラスが溶融容器にほとんど接触することがなく、また急速に冷却することが可能なため、上記のようなガラス化しにくい組成であってもガラス化が可能となる。例えば、特許文献１では、無容器浮遊法により、ガラス組成としてＴｉＯ_２とＢａＯのみを含有するガラスが作製されている。

特許第４７８９０８６号公報

無容器浮遊法を利用しても、製造工程で結晶化が生じてガラス材を得られない場合や、得られたガラス中に失透物が生じる場合がある。特に、ガラス化しにくい組成の場合はそのような傾向が顕著である。

結晶化や失透物を生じさせないためには、網目形成酸化物を添加することが有用であるが、一般に網目形成酸化物は屈折率を下げる効果があり、所望の光学特性を得られなくなるおそれがある。

以上に鑑み、本発明は、所望の光学特性を維持しつつ、結晶化や失透物の発生といった不具合が生じにくいガラス材を提供することを目的とする。

本発明のガラス材は、屈折率が１．８以上でありＢ_２Ｏ_３の含有量が０超～５００ｐｐｍであることを特徴とする。

このように、ガラス材中にＢ_２Ｏ_３を０超～５００ｐｐｍという極めて微量だけ必須成分として含有させているため、屈折率を低下させることなく、結晶化や失透物の発生を抑制することができる。

本発明のガラス材は、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３０超～８０％、Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯ０超～１００％未満を含有することが好ましい。このようにすれば、屈折率が１．８以上のガラス材を容易に得ることができる。なお本発明において、「ｘ＋ｙ＋ｚ＋・・・」は各成分の含有量の合量を意味する。ここで、必ずしも各成分を必須成分として含有しなくてもよく、含有しない（含有量０％）成分が存在しても構わない。即ち、「ｘ＋ｙ＋ｚ＋・・・ａ％～ｂ％」は、例えば「ｘ＝０％、ｙ＋ｚ＋・・・ａ％～ｂ％」や「ｘ＝０％、ｙ＝０％、ｚ＋・・・ａ％～ｂ％」の場合を含む。

本発明のガラス材は、光学素子として用いられることが好ましい。

本発明のガラス材は、装飾用として用いられることが好ましい。

本発明のガラス材の製造方法は、上記いずれかのガラス材を製造するための方法であって、成形型の成形面に開口するガス噴出孔からガスを噴出させることにより、原料塊を成形面上で浮遊させて保持した状態で、原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却することを特徴とする。

本発明によれば、所望の光学特性を維持しつつ、結晶化や失透物の発生といった不具合が生じにくいガラス材を得ることができる。

本発明のガラス材を製造するための装置の一実施形態を示す模式的断面図である。

本発明のガラス材は屈折率（ｎｄ）が１．８以上であり、１．９以上、特に２．０以上が好ましい。このようにすれば、光学素子や装飾品の用途として好適である。

本発明のガラス材はＢ_２Ｏ_３を必須成分として含有する。Ｂ_２Ｏ_３は、溶融ガラスの冷却時における結晶化やガラス中の失透物の発生を抑制する成分である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は０超～５００ｐｐｍであり、好ましくは１～４００ｐｐｍ、より好ましくは５～３００ｐｐｍ、特に好ましくは１０～２５０ｐｐｍ、さらに好ましくは１００超～２００ｐｐｍである。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、上記効果を得にくい。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、屈折率が低下し、所望の光学特性を得にくくなる。

本発明のガラス物品は、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３０超～８０％、Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯ０超～１００％未満を含有することが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。なお、以下の各成分の含有量に関する説明において、特に断りのない限り「％」は「モル％」を意味する。

Ｌａ_２Ｏ_３はガラス骨格を形成する成分であり、光透過率を低下させることなく屈折率を高める成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は０超～８０％、１～７５％、１０～７０％、１５～６５％、特に２５～６０％であることが好ましい。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が少なすぎると、上記効果を得にくくなる。一方、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。

Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５及びＺｎＯは、屈折率を高めたり、ガラス化範囲を広げたりする成分である。Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯの含有量は０％超、５％以上、１０％以上、２０％以上、特に３０％以上であることが好ましい。Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯの含有量が少なすぎると、上記効果を得にくくなる。一方、Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯの含有量の上限は、他の成分の含有量を考慮し、１００％未満、９９％以下、特に９５％以下とすることが好ましい。なお、上記成分のいずれか２種以上の合量も上記範囲であることが好ましい。

上記成分のうち、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５及びＷＯ_３は、屈折率を高めたり、ガラス化範囲を広げたりする成分である。Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３の含有量は０～１００％未満、５～９５％、１０～９０％以上、１５～８５％、特に２０～８０％であることが好ましい。Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる場合がある。なお、上記成分のいずれか２種以上の合量も上記範囲であることが好ましい。

以下に、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５及びＷＯ_３の各成分について詳細に説明する。

Ｇｄ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。ただし、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。従って、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は０～４０％、１～３５％、特に３～３０％であることが好ましい。

Ｙ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。ただし、Ｙ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。従って、Ｙ_２Ｏ_３の含有量は０～３０％、１～２５％、特に５～２０％であることが好ましい。

Ｙｂ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。ただし、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。また、原料コストが高くなる傾向がある。従って、Ｙ_２Ｏ_３の含有量は０～３０％、１～２５％、特に５～２０％であることが好ましい。

Ｌｕ_２Ｏ_３は屈折率を高める成分である。ただし、Ｌｕ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなり、また原料コストが高くなる傾向がある。従って、Ｌｕ_２Ｏ_３の含有量は０～２０％、１～１５％、特に５～１０％であることが好ましい。

ＺｒＯ_２は屈折率を高める成分である。また、中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、ガラス化範囲を広げる効果がある。ただし、ＺｒＯ_２の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなり、また溶融温度が高くなりすぎる。従って、ＺｒＯ_２の含有量は０～４０％、１～３０％、３～２５％、特に５～２０％であることが好ましい。

ＴｉＯ_２は屈折率を高める効果が大きい成分であり、化学的耐久性を高める効果もある。またガラス化範囲を広げる効果がある。ＴｉＯ_２の含有量は０～９０％、５～８５％、特に１０～８０％であることが好ましい。ＴｉＯ_２の含有量が多すぎると、吸収端が長波長側にシフトするため可視光（特に短波長域の可視光）の透過率が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。

Ｎｂ_２Ｏ_５は屈折率を高める効果が大きい成分であり、ガラス化範囲を広げる効果もある。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は０～８５％、１～８０％、５～７５％、特に１０～７０％であることが好ましい。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。

Ｔａ_２Ｏ_５は屈折率を高める効果が大きい成分である。ただし、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなり、また原料コストが高くなる傾向がある。従って、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は０～６０％、０．１～５０％、３～４５％、特に５～４０％であることが好ましい。

ＷＯ_３は屈折率を高める成分である。ただし、ＷＯ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。従って、ＷＯ_３の含有量は０～３０％、１～２５％、特に５～２０％であることが好ましい。

Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５及びＺｎＯは、ガラス化範囲を広げる成分である。Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯの含有量は０～５０％、３～４５％、５～４０％、特に１０～３５％であることが好ましい。Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯの含有量が多すぎると屈折率が低下して所望の光学特性を得にくくなる。なお、上記成分のいずれか２種以上の合量も上記範囲であることが好ましい。

以下に、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５及びＺｎＯの各成分について詳細に説明する。

Ｇａ_２Ｏ_３は中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、ガラス化範囲を広げる成分である。また、屈折率を高める効果がある。ただし、Ｇａ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなり、また原料コストが高くなる傾向がある。従って、Ｇａ_２Ｏ_３の含有量は０～７０％、０～６０％、０～５０％、０～４０％、特に０～３０％であることが好ましい。

ＧｅＯ_２は屈折率を高める成分であり、ガラス化範囲を広げる効果もある。ただし、ＧｅＯ_２の含有量が多すぎると、原料コストが高くなる傾向がある。従って、ＧｅＯ_２の含有量は、好ましくは０～１０％、より好ましくは０～５％である。

Ａｌ_２Ｏ_３は中間酸化物としてガラス骨格を形成するため、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性を得にくくなる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は０～７０％、０．１～６０％、３～５５％、特に５～５０％であることが好ましい。

ＳｉＯ_２はガラス骨格を形成し、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、ＳｉＯ_２の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性を得にくくなる。従って、ＳｉＯ_２の含有量は０～４０％、０～３０％、特に０．１～２０％であることが好ましい。

Ｐ_２Ｏ_５はガラス骨格を構成する成分であり、ガラス化範囲を広げる効果がある。ただし、その含有量が多すぎると、分相しやすくなる。従って、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０～１０％、より好ましくは０～５％である。

ＺｎＯはガラス化範囲を広げる成分である。また、ガラス転移点を低下させてプレス成型を可能にする成分である。ただし、ＺｎＯの含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性を得にくくなる。また、高温で昇華するため所望の組成を得にくくなる。従って、ＺｎＯの含有量は０～１０％、０～５％、０～１％、特に含有しないことが好ましい。

ガラス化しやすくするためには、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５の含有量を調整することが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５の含有量は０％以上、０％超、０．１％以上、３％以上、特に５％以上であることが好ましい。ただし、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性を得にくくなるため、７０％以下、６０％以下、５５％以下、特に５０％以下であることが好ましい。

本発明ガラス物品は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等のガラス化範囲を広げる成分を積極的に含有させることにより、ガラス作製時における不当な結晶化を抑制し、ガラス物品のサイズを大きくする（例えば、直径２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、４ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上）ことが容易になる。

本発明のガラス物品は、上記以外にも下記の成分を含有させることができる。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはガラス化範囲を広げる成分である。これらの成分は各々１０％以下の範囲で含有させることができる。これらの成分の含有量が多すぎると、屈折率が低下して所望の光学特性を得にくくなる。

Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｃｅ、ＰｒまたはＥｒの酸化物からなる着色成分を含有させることにより、ガラス物品を所望の色調に調整することができ、装飾品用途に好適となる。これらの着色成分は単独で含有させてもよく、２種以上を含有させてもよい。これらの酸化物の含有量（２種以上含有させる場合は合量）は、０～２０％、０．００１～１０％、０．００５～５％、特に０．０１～１％であることが好ましい。なお、含有させる成分によっては着色が強くなりすぎて、可視域透過率が低下しやすくなる。その結果、所望の輝きやファイアが得られなくなり、装飾品としての使用が困難になる場合がある。その場合は、上記の酸化物の含有量を１％未満、０．５％以下、さらには０．１％以下としてもよい。

なお、ガラス物品の組成の具体例としては、Ｌａ_２Ｏ_３－Ｎｂ_２Ｏ_５系、Ｌａ_２Ｏ_３－ＴｉＯ_２系、Ｌａ_２Ｏ_３－Ｔａ_２Ｏ_５系、Ｌａ_２Ｏ_３－Ａｌ_２Ｏ_３系、Ｌａ_２Ｏ_３－Ｇａ_２Ｏ_３系等が挙げられる。

Ｌａ_２Ｏ_３－Ｎｂ_２Ｏ_５系としては、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３５～８０％（好ましくは１０～７０％）、Ｎｂ_２Ｏ_５１～８０％（好ましくは２０～７０％）、ＴｉＯ_２０～８０％（好ましくは０～７５％）、Ｔａ_２Ｏ_５０～４５％（好ましくは０～４０％）、Ｇｄ_２Ｏ_３０～２０％（好ましくは０～１５％）、ＺｒＯ_２０～２５％（好ましくは０～２０％）、ＷＯ_３０～３０％（好ましくは０～２０％）、Ａｌ_２Ｏ_３０～５０％（好ましくは０～４０％）、ＳｉＯ_２０～４０％（好ましくは０～３５％）、Ｇａ_２Ｏ_３０～７０％（好ましくは０～６０％）及びＺｎＯ０～５０％（好ましくは０～４０％）を含有するものが挙げられる。

Ｌａ_２Ｏ_３－ＴｉＯ_２系としては、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３５～４０％（好ましくは１０～３５％）、ＴｉＯ_２４０～８５％（好ましくは５０～８０％）、Ｔａ_２Ｏ_５０～５５％（好ましくは０～５０％）、Ｇｄ_２Ｏ_３０～２０％（好ましくは１～１５％）、ＺｒＯ_２０～２５％（好ましくは５～２０％）、ＷＯ_３０～３０％（好ましくは０～２０％）、Ａｌ_２Ｏ_３０～５０％（好ましくは０～４０％）、ＳｉＯ_２０～４０％（好ましくは０～３５％）、Ｇａ_２Ｏ_３０～７０％（好ましくは０～６０％）及びＺｎＯ０～５０％（好ましくは０～４０％）を含有するものが挙げられる。

Ｌａ_２Ｏ_３－Ｔａ_２Ｏ_５系としては、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３１０～８０％（好ましくは２０～７０％）、Ｔａ_２Ｏ_５５～７０％（好ましくは１０～６０％）、Ｇｄ_２Ｏ_３０～２０％（好ましくは０～１５％）、ＺｒＯ_２０～２５％（好ましくは０～２０％）、ＷＯ_３０～３０％（好ましくは０～２０％）、Ａｌ_２Ｏ_３０～５０％（好ましくは０～４０％）、ＳｉＯ_２０～４０％（好ましくは０～３５％）、Ｇａ_２Ｏ_３０～７０％（好ましくは０～６０％）及びＺｎＯ０～５０％（好ましくは０～４０％）を含有するものが挙げられる。

Ｌａ_２Ｏ_３－Ａｌ_２Ｏ_３系としては、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３２０～７０％（好ましくは３０～６０％）、Ａｌ_２Ｏ_３５～７０％（好ましくは１０～６０％）、Ｇｄ_２Ｏ_３０～２０％（好ましくは０～１５％）、ＺｒＯ_２０～２５％（好ましくは０～２０％）、ＷＯ_３０～３０％（好ましくは０～２０％）、ＳｉＯ_２０～４０％（好ましくは０～３５％）、Ｇａ_２Ｏ_３０～５０％（好ましくは０～４０％）及びＺｎＯ０～５０％（好ましくは０～４０％）を含有するものが挙げられる。

Ｌａ_２Ｏ_３－Ｇａ_２Ｏ_３系としては、モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３１０～６０％（好ましくは２０～５５％）、Ｇａ_２Ｏ_３５～７５％（好ましくは１０～６０％）、Ｇｄ_２Ｏ_３０～２０％（好ましくは０～１５％）、ＺｒＯ_２０～２５％（好ましくは０～２０％）、ＷＯ_３０～３０％（好ましくは０～２０％）、ＳｉＯ_２０～４０％（好ましくは０～３５％）及びＺｎＯ０～５０％（好ましくは０～４０％）を含有するものが挙げられる。

本発明のガラス材は、レンズやプリズム等の光学素子、あるいは、宝飾品、芸術品、食器等の装飾品用途に使用することができる。

図１は、本発明のガラス材を製造するための製造装置の模式的断面図の一例である。ガラス材の製造装置１は成形型１０を有する。成形型１０は溶融容器としての役割も果たす。成形型１０は、成形面１０ａと、成形面１０ａに開口しているガス噴出孔１０ｂを有する。ガス噴出孔１０ｂは複数設けられている。このようにすれば、原料塊１２、溶融ガラス、ガラス材を安定して浮遊させることができる。なお、ガス噴出孔１０ｂが一つだけ設けられた成形型を用いてもよい。ガス噴出孔１０ｂは、ガスボンベなどのガス供給機構１１に接続されている。このガス供給機構１１からガス噴出孔１０ｂを経由して、成形面１０ａにガスが供給される。ガスの種類は特に限定されず、例えば、空気や酸素であってもよく、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス、あるいは一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素を含有した還元性ガスであってもよい。

製造装置１を用いてガラス材を製造するには、まず、原料塊１２を成形面１０ａ上に配置する。原料塊１２は、ガラスの原料粉末をプレス成形等により一体化したもの、ガラスの原料粉末をプレス成形等により一体化した後に焼結させた焼結体、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体などが挙げられる。また、上記焼結体を切断や破砕したものを原料塊として用いてもよい。次に、ガス噴出孔１０ｂからガスを噴出させることにより、原料塊１２を成形面１０ａ上で浮遊させる。すなわち、原料塊１２を、成形面１０ａに接触していない状態で保持する。その状態で、レーザー光照射装置１３からレーザー光を原料塊１２に照射する。これにより原料塊１２を加熱溶融して、溶融ガラスを得る。その後、溶融ガラスを冷却することにより、ガラス材を得ることができる。溶融工程と冷却工程においては、少なくともガスの噴出を継続し、原料塊１２、溶融ガラス、ガラス材と成形面１０ａとの接触を抑制することが好ましい。加熱する方法は、レーザー光を照射する方法以外にも、輻射加熱であってもよい。

成形型の材質としては、金属またはセラミックスからなるものが挙げられる。金属製の成形型１０の具体例としては、アルミニウム、アルミニウム－マグネシウム合金、アルミニウム－シリコン合金、アルミニウム－マグネシウム－シリコン合金、アルミニウム－マグネシウム－亜鉛合金、金属シリコン、ステンレス、ジュラルミン、白金、白金－ロジウム合金、タングステン、タングステン合金、ジルコニウム、チタン、チタン合金などが挙げられる。なかでもアルミニウムを含む合金は、耐食性、加工性の面で好ましい。セラミックス製の成形型１０としては、窒化ホウ素、窒化ケイ素または窒化アルミニウム等の窒化物セラミックスや、炭化ケイ素または炭化タングステンなどの炭化物セラミックスが挙げられる。窒化物セラミックス製の成形型１０は離型性が高く、溶融工程や冷却工程において溶融ガラスが融着しにくいためガラス化しやすいという利点がある。また、窒化物セラミックス製の成形型１０は耐熱性が高いことから、予め加熱したガスを噴出させる場合は、噴出させるガスの温度をより高くすることができ、溶融ガラスを均質に加熱することができる。さらに、予め加熱したガスを噴出させる場合は、窒化物セラミックス製の成形型１０を使用することにより、溶融ガラスに対する均熱性を高めることができる（溶融ガラスを均質に加熱することができる）ため好ましい。これは、窒化物セラミックス製の成形型１０は熱伝導率が高いためガスにより加熱されやすく、成形型１０の温度分布が安定しやすくなり、その結果、噴出されるガスの温度も安定しやすくなるためである。なお、窒化アルミニウム製や炭化物セラミックス製の成形型１０は熱伝導率が高いため、冷却工程において溶融ガラスの冷却速度を高めることができ、ガラス化しやすくなるという利点がある。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

表１～３は本発明の実施例（Ｎｏ．２、３、６、７、１０、１１、１４、１５、１８、１９、２２、２３）及び比較例（Ｎｏ．１、４、５、８、９、１２、１３、１６、１７、２０、２１、２４）を示す。

表１～３に記載のガラス組成になるように調合した原料粉末０．３～０．８ｇをプレス成形して、９００～１１００℃で３～１２時間焼結することにより原料塊を作製した。

上記で得られた原料塊を用いて、図１に準じた装置を用いた無容器浮遊法によって直径約５～７ｍｍの略球形状のガラス材を作製した。熱源としては１００ＷＣＯ_２レーザー発振器を１～４台用いた。ガス流量は１～１５Ｌ／ｍｉｎの範囲で供給した。各ガラス組成につき２０個ずつ試料を作製し、以下のようにして耐失透性及び屈折率（ｎｄ）について評価した。

実体顕微鏡（ニコン（株）製、ＳＭＺ１０００）を用い、１０倍で観察することで、ガラス材内部の失透物の有無を確認した。耐失透性は、２０個の試料のうち失透物が発生した試料の個数が、０～２個の場合：○、３～４個の場合：△、５個以上の場合：×として評価した。

屈折率は、ガラス材を厚さ５ｍｍのソーダ板基板上に接着後、直角研磨を行い、島津製作所製ＫＰＲ－２０００用いて、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で評価した。

表１～３から明らかなように、実施例のガラス材はＢ_２Ｏ_３を０超～５００ｐｐｍの範囲で含有しており、耐失透性に優れていた。一方、Ｂ_２Ｏ_３を含有しないＮｏ．１、５、９、１３、１７、２１のガラス材は耐失透物に劣っていた。また、Ｂ_２Ｏ_３を５００ｐｐｍ超含有するＮｏ．４、８、１２、１６、２０、２４のガラス材は屈折率がわずかに低下し、所望の光学特性を得られなかった。

Claims

屈折率が１．８以上であり、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が０超～５００ｐｐｍであることを特徴とするガラス材。
モル％で、Ｌａ_２Ｏ_３０超～８０％、Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３＋Ｙｂ_２Ｏ_３＋Ｌｕ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｇａ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｐ_２Ｏ_５＋ＺｎＯ０超～１００％未満を含有することを特徴とする請求項１に記載のガラス材。
光学素子として用いられることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス材。
装飾品として用いられることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス材。
請求項１～４のいずれか一項に記載のガラス材を製造するための方法であって、
成形型の成形面に開口するガス噴出孔からガスを噴出させることにより、原料塊を前記成形面上で浮遊させて保持した状態で、前記原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、前記溶融ガラスを冷却することを特徴とするガラス材の製造方法。