JP2022509822A - 高屈折率低密度ガラス - Google Patents

Abstract

３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含むガラスであって、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まず、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、および約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０～３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}を有するガラスが開示されている。

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３７２９号の米国法典第３５編第１２０条の下での優先権の恩恵を主張するものである。

本明細書は、広く、例えば、拡張現実装置または仮想現実装置用のディスプレイなどの光ディスプレイ、光ファイバ、および光学レンズに使用するのに適したガラス組成物に関する。より詳しくは、本明細書は、拡張現実装置または仮想現実装置用のディスプレイに使用することのできる高屈折率ガラスに関する。

最近数十年、高屈折率（すなわち、ｎ_ｄ＞１．６０）を有する光学ガラスの需要が、拡張現実および仮想現実装置の市場の成長と共に増加してきた。拡張現実または仮想現実装置に使用される光学ガラスの他の要件に、可視範囲における良好な透過率、良好なガラス成形性、化学的耐久性、および比較的低い製造費がある。高屈折率を有するガラスの製造は、そのような高屈折率を要求しないディスプレイ用ガラスの製造とは極めて異なる。したがって、高屈折率光学ガラスの要望は、ディスプレイ用ガラスの要望と同じではなく、高屈折率光学ガラスには、ディスプレイ用ガラスとは異なるガラス組成物が必要とされるであろう。

拡張現実または仮想現実装置に使用するための光学ガラスの別の要件は、低いガラス密度である。多くの拡張現実または仮想現実装置は、ウェアラブル装置として製造されるので、その装置の質量が使用者により支えられる。長期間に亘ると、比較的軽量の装置でさえも、身に着けているのが煩わしくなり得る。それゆえ、拡張現実または仮想現実装置に使用するには、軽量で低密度（すなわち、４．００ｇ／ｃｍ^３以下の密度）のガラスが望ましい。

製造費を削減するために、高屈折率ガラスが、良好な化学的および物理的性質を有し、従来の製造設備に適合する粘度特性を有することが好ましいであろう。しかしながら、望ましい化学的および物理的性質の組合せを有する高屈折率ガラスを製造することは難しい。例えば、ガラスの屈折率を上昇させる試みは、多くの場合、ガラス物品をより重くするガラス密度の望ましくない増加を生じる。高温粘度を低下させることによって溶融温度を低下させる試みは、ガラス物品を成形するときにガラス溶融物の失透をもたらした。失透は、高い液相温度により生じた。ガラス転移温度を低下させる試みは、熱膨張係数の望ましくない増加をもたらし、弾性率を９５ＧＰａ超に増加させる試みは、ガラス転移温度の望ましくない上昇をもたらした。

あるシリカを含まないリン酸塩ガラスは、高い屈折率および低いＣＴＥを有することがあることに留意されたい。これらは、ケイ酸塩型のガラスではない。特許文献１には、１２％未満のシリカおよび１２％超のＢ_２Ｏ_３を含む、ｎ_ｄ＞１．７５およびα＜６０×１０^－７／Ｋを有するホウ酸塩ガラスが開示されている。しかしながら、ホウ酸塩およびリン酸塩ガラスの両方とも、低い弾性率を有することが公知である、すなわち、それらは、多くの用途にとって十分に剛性ではない。また、ほとんどのホウ酸塩およびリン酸塩（非ケイ酸塩）ガラスは、ＰｂＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３などの有害なおよび／または高価なおよび／または重い酸化物を大量に含み、このことは、大量生産において望ましくない。

米国特許第８６９１７１２号明細書

したがって、上述した属性を有し、好ましくは９５ＧＰａ超の弾性率を有し、拡張現実または仮想現実装置、もしくは他の光学部品に使用するのに適したケイ酸塩高屈折率ガラスが必要とされている。

いくつかの実施の形態によれば、ガラス組成物は、３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まず、このガラスは、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、および約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０～３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}を有する。

いくつかの実施の形態によれば、ガラスは、３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、このガラスは、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、約８０×１０^－７／Ｋ以下の線熱膨張係数（α_{２００－３００}）、および１００ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０～３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}、および１１０ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する。いくつかの実施の形態によれば、その線熱膨張係数は約６０×１０^－７／Ｋ以下であり、ヤング率（Ｅ）は１１５ＧＰａ以上である。いくつかの実施の形態によれば、そのガラスは、３０から４５モル％のＳｉＯ_２、０から１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１０から２０モル％のＴｉＯ_２、５から２０モル％のＺｎＯ、５から１０モル％の（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）、および０から１５モル％のアルカリ土類金属酸化物を含む。いくつかの実施の形態によれば、そのガラスは、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まない。

いくつかの実施の形態によれば、ＰｂＯを実質的に含まないガラス組成物は、酸化物のモル％で表して、
（ａ）３８．０モル％以上かつ４５．０モル％未満のＳｉＯ_２、
（ｂ）４．５モル％以上かつ９．５モル％以下の希土類金属酸化物、
（ｃ）下記を含む、３２．０モル％以下の二価金属酸化物：
・２．０モル％以上かつ２３．０モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および
・３．０モル％以上かつ１５．０モル％以下のＺｎＯ、
（ｄ）０．０モル％以上かつ６．０モル％以下のアルカリ金属酸化物、および
（ｅ）０．０モル％以上かつ４．５モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、
を含み、
そのガラス組成物は、１．７２以上の屈折率を有する。

いくつかの実施の形態によれば、その屈折率ｎ_ｄは、１．８５以下である。

いくつかの実施の形態によれば、ｎ_ｄは、１．７８から１．８３であり、密度ｄは３．７ｇ／ｃｍ^３～３．９ｇ／ｃｍ^３である。いくつかの実施の形態によれば、そのガラスは、約０．２０ｃｍ^３／ｇ以上の比（ｎ_ｄ－１）／ｄを示す。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、約９５～１２０ＧＰａのヤング率、および２０℃から３００℃の温度範囲内で約６０×１０^－７／Ｋから８０×１０^－７／Ｋの線熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。いくつかの実施の形態によれば、そのガラスは、約１０５～１２０ＧＰａのヤング率、および２０℃から３００℃の温度範囲内で約６０×１０^－７／Ｋから－８０×１０^－７／Ｋの線熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、約６００℃から約７００℃のガラス転移温度Ｔ_ｇ、２５と３５ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇの間（例えば、２８～３２ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ、または２９から３１ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ、または約３０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ）の比弾性率、１４５０℃以下の溶融温度、およびその溶融温度より低い液相温度を有する。いくつかの実施の形態によれば、液相温度は、１３００℃、１３２５℃、１３５０℃、１３７５℃、１４００℃、１４１０℃、または１４１５℃である。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、１．６６以上、例えば、１．６６と１．８３または１．７８と１．８３の間の、５８９．３ｎｍで測定した屈折率を有する。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、３．２ｇ／ｃｍ^３以上かつ３．９ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、約１４１０℃の液相温度を有する。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラスは、６００℃以上かつ７００℃以下のガラス徐冷温度を有する。

追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。

先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されていることを理解すべきである。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された実施の形態を示し、説明と共に、請求項の主題の設計および利点を説明する働きをする。

少なくとも３０モル％のＳｉＯ_２を含むいくつかの高屈折率ガラスに関する線熱膨張係数（α）対屈折率（Ｎ_ｄ）を示すグラフ 少なくとも３０モル％のＳｉＯ_２を含むいくつかの高屈折率ガラスに関する線熱膨張係数（α）対ヤング率（Ｅ）を示すグラフ ここに開示されたガラスの実施の形態のガラス特性に対する組成変化の主な影響を示す説明図

定義
ここに用いられている「徐冷点」という用語は、ＡＳＴＭ Ｃ５９８－９３（２０１３）にしたがって決定された温度を称する。典型的なガラス組成物について、徐冷点は、所定のガラス組成物のガラスの粘度が約１０^１３．２ポアズである温度である。

「液相温度」という用語は、それより高いと、ガラス組成物が、ガラスの構成成分の結晶化が全くなく、完全に液体である温度を称する。この性質は、ＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１"Standard Practices for Measurement of Liquidus Temperature of Glass"にしたがう勾配法により測定される。

「液相粘度」という用語は、ガラス組成物の液相温度でのガラス組成物の粘度を称する。

ここに用いられている「α」という用語は、２０℃（室温（ＲＴ））から３００℃の温度範囲に亘るガラス組成物の平均線熱膨張係数（線熱膨張の平均係数とも称される）を称する。この性質は、ＡＳＴＭ Ｅ２２８－１１にしたがう水平膨張計（プッシュ－ロッド膨張計）を使用して測定される（すなわち、特に明記のない限り、α＝α_{２００－３００}、２０～３００℃の温度範囲における線熱膨張係数）。αの数値尺度はα＝ΔＬ／Ｌ_ｏΔＴ’と表され、式中、Ｌ_ｏは、測定範囲内またはその近くのある温度での試料の線形サイズであり、ΔＬは、測定された温度範囲ΔＴにおける線形サイズＬの変化である。２０℃～１００℃の温度範囲に関する線熱膨張係数は、α_{２００－３００}と示される。

「屈折率」という用語、またはｎ_ｄは、室温ＲＴで測定された、約５８９．３ｎｍでのナトリウムの黄色のｄ線に関するガラス組成物の屈折率を称する。

特に明記のない限り、この中に開示されたガラスの実施の形態について、屈折率は、ベッケ線方法を使用することにより測定した。

測定されたときのガラスの実施の形態の密度は、ＡＳＴＭ Ｃ６９３にしたがってアルキメデスの原理を使用して、室温で測定した。

弾性率は、ＩＴＷ Ｉｎｄｉａｎａ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ社のＭａｇｎａｆｌｕｘ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手できるＱｕａｓａｒ ＲＵＳｐｅｃ ４０００を使用して、共鳴超音波スペクトロスコピーを使用して測定される。

ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は、１０Ｋ／分の加熱速度で示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定され、その後、ガラスは空気中でＲＴまで冷却された。

ここに記載されたガラス組成物の実施の形態によるガラスの例示の実施の形態は、高い屈折率ｎ_ｄ、ガラス転移温度Ｔ_ｇより低い温度での低い線熱膨張係数α、並びに高い弾性率Ｅ、および高い比弾性率（Ｅ／ｄ）を都合よく有する。そのようなガラスは、多数の光学系において、例えば、民生用ガラス、カメラレンズなど、並びに情報記録媒体のための基板として、利用することができる。それに加え、例示のガラスの実施の形態は、軽量であり、高い剛性（外力下での低変形）を都合よく示す。これらのガラスの他の利点は、同等に低い溶融温度、および中程度のガラス転移温度Ｔ_ｇ（例えば、６００℃から７００℃）である。いくつかの実施の形態において、そのガラスは、比較的高い弾性率（Ｅ≧１００ＧＰａ）を有し、これは、記録媒体用途において都合よい。いくつかの実施の形態において、そのガラスは、９５ＧＰａ超かつ１２５ＧＰａ未満の弾性率Ｅを有する。いくつかの実施の形態において、ガラスの弾性率Ｅは、９８ＧＰａと１２０ＧＰａの間である。

例示の実施の形態によれば、前記ガラスは、ガラスを、物品を成形する従来の設備に適合したものにする、６００℃辺りのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）；成形中にガラスの反りを限定し－例えば、５０×１０^－７／Ｋおよび１１０×１０^－７／Ｋの間の線熱膨張係数α、好ましくはα＜８０×１０^－７／Ｋ、またさらにはα＜６５×１０^－７／Ｋ、ガラスを、鋼鉄または合金のような他の材料に適合したものにする、低い熱膨張；ガラス溶融過程をそれほどエネルギーを消費しないようにし、従来の耐火物に適合させる、１４５０℃以下、好ましくは１４００℃以下の十分に低い溶融温度（例えば、１１００℃から１４００℃、または１２００℃から１４００℃の溶融温度）；および成形後に冷却されたときに、物品中に高い応力を生じない能力を有する。この最後の数量は主に、Ｔ_ｇの下と上での熱膨張係数、ヤング率、およびポアソン比に依存する。例えば、いくつかの実施の形態において、線熱膨張係数αは、１００×１０^－７／Ｋ未満、または情報記録媒体については６０～７０×１０^－７／Ｋ以下である。

ここに記載されたガラスの実施の形態は、以下の利点の１つ以上を提供する：
（ａ）低い密度ｄ（例えば、ｄ＜３．９ｇ／ｃｍ^３、またはｄ≦３．５ｇ／ｃｍ^３、またはｄ≦３．３ｇ／ｃｍ^３、またはｄ≦３．２ｇ／ｃｍ^３、およびそれらの間）を有しつつ、１．６５≦の高い屈折率ｎ_ｄ（例えば、１．６６、１．７５、１．７８、１．８０、１．８１、１．８３のＮ_ｄ、例えば、１．６７≦Ｎ_ｄ≦１．８３）；
（ｂ）比較的低い液相温度Ｔ_Ｌ＜１５００℃、または（例えば、Ｔ_Ｌ＜１４５０℃、Ｔ_Ｌ≦１４１０℃）有し、それゆえ、物品を成形するときのガラス溶融物の結晶化を避けつつまたは最小にしつつ、ガラスを製造する間のエネルギー消費をより低くする、比較的低い溶融温度（１３００℃～１５００℃）；
（ｃ）２０℃と３００℃の温度間で比較的低い熱膨張係数（すなわち、比較的低いα値）（例えば、α≦９０×１０^－７／Ｋ、α≦８０×１０^－７／Ｋ、α≦７０×１０^－７／Ｋ、α≦６５×１０^－７／Ｋ、α≦６０×１０^－７／Ｋ）を有しつつ、比較的低いガラス転移温度Ｔ_ｇ（例えば、Ｔ_ｇ≦７００℃、またはＴ_ｇ≦６５０℃、またはＴ_ｇ≦６２５℃、またはＴ_ｇ≦６００℃、またはそれらの間）、これにより、成形後にガラス物品を冷却するときに、応力および反りが都合よく最小になる；および／または
（ｄ）低い線熱膨張係数（α＜８０×１０^－７／Ｋ、またはα＜７０×１０^－７／Ｋ、またはα＜６０×１０^－７／Ｋ）を有しつつ、高い屈折率（ｎ_ｄ＞１．７５、またはｎ_ｄ＞１．７８、またはｎ_ｄ＞１．８１）。

例えば、いくつかの実施の形態において、前記ガラスの密度ｄは、３．２ｇ／ｃｍ^３≦ｄ≦３．９ｇ／ｃｍ^３、または３．５ｇ／ｃｍ^３≦ｄ≦３．９５ｇ／ｃｍ^３である。いくつかの実施の形態において、ガラス転移温度は、５７５℃≦Ｔ_ｇ≦７００℃、または６００℃≦Ｔ_ｇ≦７００℃である。いくつかの実施の形態において、ガラスの密度ｄは、３．２ｇ／ｃｍ^３≦ｄ≦３．９ｇ／ｃｍ^３（例えば、３．５ｇ／ｃｍ^３≦ｄ≦３．９５ｇ／ｃｍ^３）であり、ガラス転移温度は、５７５℃≦Ｔ_ｇ≦７００℃（例えば、６００℃≦Ｔ_ｇ≦７００℃）である。いくつかの実施の形態において、５５×１０^－７／Ｋ≦α≦９０×１０^－７／Ｋ、または５５×１０^－７／Ｋ≦α≦８０×１０^－７／Ｋ、または５５×１０^－７／Ｋ≦α≦６５×１０^－７／Ｋ、または５５×１０^－７／Ｋ≦α≦６０×１０^－７／Ｋである。いくつかの実施の形態において、ｎ_ｄ＞１．７５およびα＜８０×１０^－７／Ｋである。いくつかの実施の形態において、ｎ_ｄ＞１．７８およびα＜７０×１０^－７／Ｋであり、いくつかの実施の形態において、ｎ_ｄ＞１．７９およびα＜６０×１０^－７／Ｋである。

少なくともいくつかの実施の形態において、弾性率は１００ＧＰａ超、または１１０ＧＰａ超、またさらには１１５ＧＰａ超である。この高い値により、ガラス物品、およびレンズ、ディスプレイ、または情報記録媒体などの、これらの物品から作られた装置が、荷重下で変形するのが防がれる。

高い弾性率Ｅは、比較的低い密度ｄと共に、外部機械力に対する軽量ガラス物品の高い抵抗性を可能にし、このことは、情報記録媒体にとって特に重要である。上述した性質は、高い値、例えば、３０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇを有する、比弾性率（Ｅ／ｄ）など特徴を使用することによって、定量的に記載することができる。

高い弾性率は、仮想現実または拡張現実システムに利用されるガラスにとっても都合よい。何故ならば、ガラスの高い弾性率は、これらのシステムにおいて画像を生成する電子回路の素子の変形を防ぐ（または最小にする）からである。

しかしながら、それと同時に、ガラスにおける高い弾性率Ｅは、製造過程中に冷却されているときに、ガラス内に高い熱応力を生じるかもしれないことも知られている。ガラス内の高応力は、ガラスが光学用途または民生用途（仮想現実または拡張現実用の装置、または高屈折率レンズなど）に使用される場合、望ましくない。

光学物品において高い熱応力が発生する傾向は、比Ｅ・α／（１－ν）を使用して評価することができ、式中、Ｅはヤング率を表し、αは平均線熱膨張係数であり、νはポアソン比である。したがって、比Ｅ・α／（１－ν）が低いほど、応力の量は小さくなる。それゆえ、ここに記載されたガラスの実施の形態は、約１．０ＭＰａ／Ｋ以下の比Ｅ・α／（１－ν）を有することが好ましい。

高い弾性率Ｅを有するのと同時に、比Ｅ・α／（１－ν）を所望の十分に低いレベル（≦１．０ＭＰａ／Ｋ以下）に維持するために、ガラスは、低いＣＴＥ値（すなわち、低いα）を有するべきである。しかしながら、特に、ガラスが、ある相当量のシリカ（例えば、３０モル％以上のＳｉＯ_２）を含み、鉛、アンチモン、またはタンタルなどの環境に有害な（望ましくない）種を多量に有さない場合、高い屈折率ｎ_ｄおよび低いＣＴＥ（低いα）を持つガラスを製造することが難しいか、または不可能であることが分かった。

これらの望ましくない種を含まず、非常に高くはない屈折率（ｎ_ｄ＜１．７５）を有するか、または高いＣＴＥ（高いα、２０～３００℃の温度範囲においてα＞６５×１０^－７／Ｋ）を有するガラス組成物を有することしか可能ではなかった。このことが、３０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、Ｆｅ（着色剤）、Ｐｂ、ＳｂおよびＴａなどの望ましくない元素を実質的に含まない比較ガラス（図１においてガラス１～７として印が付けられている）に関する、これら２つの性質の入手可能なデータを示す図１に示されている。図１に示された比較ガラスは、屈折率ｎ_ｄ＞１．７５を有するだけでなく、２０℃～３００℃の温度範囲において、約６７×１０^－７／Ｋと８０×１０^－７／Ｋの間のα値も有する。図１は、ここに記載されたガラスの実施の形態のいくつかの測定データ（星印により、ガラス８として印付けられている、例えば、図１の灰色の区域を参照のこと）も示す。図１に示された全てのガラスは、ｎ_ｄ≧１．７５およびα≦８０×１０^－７／Ｋを有する。

図１に示されるように、ここに開示されたガラス組成物の例示の実施の形態は、１．７５またさらには１．７９を超える、高い屈折率ｎ_ｄを有しつつ、低いＣＴＥ値（α＜７０×１０^－７／Ｋ、より好ましくはα＜６８×１０^－７／Ｋ、好ましくはα＜６５×１０^－７／Ｋ、またさらにはα＜６０×１０^－７／Ｋ）を示す。ここに開示されたガラス組成物の少なくともいくつかの例示の実施の形態は、例えば、１．７５と１．８の間の、高い屈折率ｎ_ｄを有しつつ、低いＣＴＥ値（α＜７０×１０^－７／Ｋ、より好ましくはα＜６８×１０^－７／Ｋ、好ましくはα＜６５×１０^－７／Ｋ、またさらにはα＜６０×１０^－７／Ｋ）を示す。

ガラスが高いヤング率を有する必要がある場合、高い屈折率および低いＣＴＥを有するガラス組成物を設計することは、特に難しい。この難点が、３０モル％以上のＳｉＯ_２を含み（他の組成制限なく）、屈折率ｎ_ｄ≧１．７５およびヤング率Ｅ≧９０ＧＰａを有する一連の比較ケイ酸塩ガラス（図２において記号＊、＋、および■により示されている）に関するヤング率およびＣＴＥ値の入手可能なデータを示す、図２に示されている。図２は、ここに記載された、製造された高屈折率ガラスの実施の形態のいくつか（図２において星印により印が付けられている）に関する測定データも示す。図２に示されたガラスの実施の形態は、ｎ_ｄ≧１．７５およびα≦８０×１０^－７／Ｋを有する。

この図から明らかなように、ここに開示された高屈折率ケイ酸塩ガラス組成物の例示の実施の形態は、ヤング率Ｅ＞１００ＧＰａ、またはＥ＞１１０ＧＰａ、またさらにはＥ＞１１５ＧＰａで、低いＣＴＥ値（α＜８０×１０^－７／Ｋ、α＜６５×１０^－７／Ｋ、またさらにはα＜６０×１０^－７／Ｋ）を示す。高屈折率（ｎ_ｄ＞１．７８、またさらにはｎ_ｄ＞１．７９）を有するガラスについて、非常に高い弾性率（Ｅ＞１１５ＧＰａ）および低いＣＴＥ（α＜６０×１０^－７／Ｋ）の独特の組合せにより、製造中に、その高屈折率材料を非常に剛性のままに維持し、その中の高い熱応力を防ぐことが可能になる。

図２に示されたガラスの実施の形態は、ガラスの大量生産に使用するのに望ましくない、環境に有害な、高価な、および／または重い種（以下の酸化物ＰｂＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３などの）を含まない。ここに記載された全てのガラスの実施の形態は、主な網目構造形成材としてシリカを含み、このために、それらを製造するのに費用がかからなくなる。

ここに記載されたガラスの実施の形態は、３つの主成分を含む：シリカ（ＳｉＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、および酸化亜鉛（ＺｎＯ）。このガラスは、アルカリ土類金属酸化物および希土類金属酸化物も含むことがある。そのガラスは、必要に応じて、低濃度（例えば、５モル％、またはそれ未満）でアルカリ金属酸化物および他の適合成分も含むことがある。

ここに記載されたガラスの実施の形態は、例えば、少なくとも二種類の用途で：高屈折率を持つ光学ガラス（下記に、「高屈折率ガラス」という用語を使用する）として、および／または情報記録媒体用の基板として：利用することができる。この高屈折率ガラスは、仮想現実および拡張現実のためのディスプレイ、高屈折率レンズ、レーザなどの様々な用途に使用されることがある。

図３は、ここに記載された実施の形態のガラス特性に対する上述した主なガラス成分（ＳｉＯ_２、ＺｎＯおよびＴｉＯ_２）の含有量を変えることの主な影響を図示している。本開示は、多数の潜在的用途を有するガラス組成物に関し、ここで、異なる属性は、特定のガラスについて所望の使途または用途に応じて、比較的多かれ少なかれ重要であろうことを理解すべきである。したがって、特定の使途または用途に応じて、ここに述べられた異なるガラス用途にとって異なる望ましいガラス特性を与えるために、異なる量の成分が、ここに記載された異なるガラスの実施の形態にとって好ましいであろう。

ここに記載されたガラス組成物の実施の形態において、成分（例えば、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３など）の濃度は、特に明記のない限り、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で与えられている。実施の形態によるガラス組成物の成分は、下記に個別に述べられている。ある成分の様々に述べられた範囲のいずれも、どの他の成分に関する様々に述べられた範囲のいずれと個別に組み合わされてもよいことを理解すべきである。

上述したように、ここに開示されたガラス組成物は、ガラス網目構造形成材としてシリカＳｉＯ_２を含む。シリカは、全温度範囲に亘りガラスの粘度を上昇させ、液相粘度を上昇させ、これにより、ガラス溶融物が、液相温度近くの温度範囲での結晶化を防ぐことが可能になる。また、ガラス組成物により多くのシリカを添加すると、ガラス密度およびＣＴＥが低下し、このことは望ましい。しかしながら、シリカは、ガラスの屈折率を著しく減少させてしまう。ガラス組成物に過剰な量のシリカを添加すると、ガラスの溶融温度も上昇し、このことは望ましくないであろう。出願人等は、ガラス組成物中のＳｉＯ_２の含有量が約３０モル％未満である場合、シリカ系ガラスは、成形するのが難しいことを発見した。ガラス組成物中のＳｉＯ_２の含有量が約４５モル％より多いと、そのガラスの屈折率は低すぎてしまう。

したがって、ここに開示された高屈折率ガラスの実施の形態について、ガラス組成物中のシリカの含有量が、約３０から約４５モル％の範囲内にあることが好ましい。いくつかの実施の形態において、そのガラスは、約３０から約３３モル％の量でＳｉＯ_２を含む。これらの実施の形態は、最高の屈折率および最低のＣＴＥを有するが、それらのガラス成形能力は、それより多い量のシリカを有するガラスに関するほど良好ではない。いくつかの他の実施の形態において、そのガラスは、約４０から約４５モル％の量でＳｉＯ_２を含む；これらのガラスは、より良好なガラス成形能力により特徴付けられるが、より低い屈折率およびより高いＣＴＥによっても特徴付けられ、これは、情報記録装置などの用途にとって好ましいであろう。３３から４０モル％、３３から３５モル％、または３５から４０モル％など、中間のＳｉＯ_２濃度範囲は、これらの性質が等しく重要な用途、例えば、高屈折率レンズの製造に使用するためのガラス組成物に、好ましいであろう。それゆえ、性質の好ましい組合せ、すなわち、上述したようなガラスの特定の用途に依存する、ガラス成形能力、屈折率およびＣＴＥの相対的重要性に応じて、シリカの含有量は、３０～４５モル％の範囲内で変えられることを理解すべきである。

前記ガラス組成物は、酸化亜鉛ＺｎＯも含む。酸化亜鉛は、ガラスの密度またはＣＴＥを著しく増加させずに、ガラスの機械的特徴を改善し、ガラスのヤング率を増加させる。酸化亜鉛は、密度ｄを感知できるほど増加させずに、ガラスの屈折率を増加させる（シリカに対して）ので、シリカに酸化亜鉛を添加すると、比（ｎ_ｄ－１）／ｄが増加し、このことは、高屈折率ガラスにおいて都合よい。また、酸化亜鉛は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５などの高屈折率種を、酸化亜鉛がこれらの種と化学反応し、したがって、それらをガラス構造へと収容する限り、安定化させるために使用することができる（図３参照）。しかしながら、ガラスがアルミナを含む場合、酸化亜鉛の含有量が多くなり過ぎると、酸化亜鉛は、ガラス中の過剰なアルミナと反応し、高温でガラス溶融物から沈殿することがある鉱物の亜鉛尖晶石（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４）を形成する。この効果を中和するために、アルカリおよびアルカリ土類金属酸化物、および／または下記に記載されるような希土類金属酸化物などの追加の成分をガラス中に提供することが望ましい。

したがって、前記ガラス組成物の実施の形態中のＺｎＯの好ましい範囲は、主に、ガラスに添加される他の高屈折率種の量により決定される。最高の屈折率を有するガラス、並びに１００ＧＰａのような、比較的低い（しかし、それでも十分に高い）ヤング率を有するガラスについて、約２０モル％以上など、ＺｎＯのより高い濃度が好ましい。屈折率に対する要件がそれほど高くないが、高い剛性がより重要である場合、ＺｎＯの含有量は、約１５モル％以下など、より低くてもよい。これらの性質が等しく重要である場合、１５～１７モル％、または１７～１８モル％、または１８～２０モル％など、中間の含有量のＺｎＯが、より好ましくなるであろう。

上述したように、ガラスの実施の形態の第３の主成分は、チタニアＴｉＯ_２である。チタニアは、ガラスの屈折率を大幅に増加させ、密度に対する影響は同等に低い。さらに、ガラスにチタニアを添加すると、ガラスの弾性率および破壊靭性が増加し、ＣＴＥが低下する。それゆえ、チタニアの添加は、非常に望ましいガラス特徴をもたらすのに都合よいであろう（図３参照）。しかしながら、過アルミニウムガラス（数量（Ａｌ_２Ｏ_３－ΣＲ_２Ｏ）の正の値（モル％）により特徴付けられる）に添加される場合、チタニアは、ルチルまたは他の鉱物の形態で溶融物から沈殿することがある。次に、チタニアの沈殿は、ガラスの液相温度を上昇させ、このことは望ましくないであろう。それに加え、チタニアは、高濃度では、いくらかの着色をガラスにもたらすことがあり、このことは、いくつかの光学ガラス用途にとって望ましくないであろう。したがって、ガラス中のチタニアの含有量は、屈折率、密度、ＣＴＥおよび弾性率に関してより良好な性質に到達するのに、できるだけ多い（例えば、１０から２０モル％）べきであるが、ガラス組成物中の最大量は、溶融物の失透および／またはガラスの着色など、上述したマイナスの効果によって制限もされる。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラス組成物は、比較的少量のＴｉＯ_２、すなわち、約１０から約１３モル％のＴｉＯ_２を含む。これらのガラスは、失透の傾向を示さないが、適度に高い屈折率、より高いＣＴＥおよびより低いヤング率を与える。これらのガラスは、例えば、最高の屈折率が要求されないレンズに使用するのに好ましいであろう。

いくつかの実施の形態によれば、前記ガラス組成物は、約１３から約１５モル％、または約１５から約１８モル％のＴｉＯ_２を含む。これらのガラスは、同等に高い屈折率（ＴｉＯ_２の含有量が多いほど、屈折率が高くなる）を与え、急冷されているときに、例えば、二枚の金属板の間で冷却されているときに、失透しない。

いくつかの他の実施の形態によれば、前記ガラス組成物は、約１８から約２０モル％のＴｉＯ_２を含む。これらのガラスは、非常に高い屈折率（１．８１より大きいｎ_ｄまで）を示すが、失透および着色に対する傾向も示すことがある。

したがって、前記ガラス組成物中のＴｉＯ_２の好ましい含有量は、約１０から約２０モル％であることがあり、例えば、１０から１２モル％、１２から１４モル％、または１４から１６モル％、または１６から１８モル％、または１８から２０モル％など、特定の用途、すなわち、機械的、光学的および結晶化の性質の同等の重要性に応じて変動する。

次に、前記ガラス組成物は、必要に応じて、希土類金属酸化物（ここでは「希土類」とも称される）を含むことがある。無色ガラスについて、希土類金属酸化物としては、Ｃｅ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｅｕ_２Ｏ_３、Ｔｂ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３、またはその組合せが挙げられるであろう。ガラスに色が要求されないまたは望ましくない場合、ひいては、ガラス組成物は、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）、またはその組合せを含むことがある。さらに、そのガラス組成物は、消費者向け眼鏡用の薄いレンズ、または必須の光学性能を有するサングラスなどにおいて、いくらかの着色の存在が許容される場合、これらの希土類金属酸化物を少量含有することもある。希土類金属酸化物は、ガラス組成物に添加された場合、ガラスの屈折率を上昇させ、これにより、ガラスの光学性能が改善される。また、希土類金属酸化物は、ガラスの液相温度を低下させ、ガラス溶融物が失透するのを防ぐことがある。希土類金属酸化物は、ガラスの機械的性質を改善し、例えば、高い弾性率を与え、これは、情報記録媒体の要件の内の１つであり、光学ガラスにとって望ましい要因でもある。

しかしながら、希土類金属酸化物は、ガラス密度を増加させることもあり、これにより、（ｎ_ｄ－１）／ｄの比がいくぶん減少するであろう。その理由のために、最軽量の（最も高価ではない）希土類金属酸化物のＬａ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の使用が好ましい。低いガラス密度が比較的より重要である場合、希土類金属酸化物の軽い方のＹ_２Ｏ_３が好ましいであろう。そうでなければ、希土類金属酸化物の最も高価ではないものとしてＬａ_２Ｏ_３を使用することが好ましいであろう。ここに開示された他の性質に対する他の希土類酸化物の影響は同様である。したがって、ガラス組成物中に他の希土類酸化物も使用されることがある；しかしながら、ここに記載された性質の組合せに関して、それらは、Ｌａ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３を上回る著しい利点を与えない。

開示された例示の実施の形態において、高屈折率ガラスの複数の性質の所望の組合せを比較的低コストで達成できることを実証するために、希土類金属酸化物の最も高価ではないもの（Ｌａ_２Ｏ_３）を使用した。上述したように、光学ガラスの屈折率を上昇させるために、光学ガラス組成物にＬａ_２Ｏ_３を添加することがある。しかしながら、過剰な量のＬａ_２Ｏ_３をガラス組成物に添加すると、ガラスの密度が増し、ガラス溶融物が、冷却の際に失透することがある。

前記ガラス組成物中の希土類金属酸化物の総量が１．５モル％から１０モル％であることが好ましい。例えば、最高の機械的性能（最高のヤング率など）と共に屈折率の非常に高い値が望ましい場合、例えば、６モル％以上（例えば、６から８モル％、または８から１０モル％）など、比較的高濃度で希土類金属酸化物を添加することが好ましいであろう。最高の屈折率が要求されない、および／または機械的性能に対する要件がそれほど高くない場合、希土類金属酸化物は、より低い濃度（例えば、４から６モル％、または２から４モル％など）、またさらにはより小さい濃度（１～２モル％など）で使用されることがある、または全く使用されないことさえある。

前記ガラス組成物は、アルカリ土類金属酸化物、例えば、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯまたはその組合せを含むことがある。アルカリ土類金属酸化物（下記に、「アルカリ土類」という用語も使用する）は、いくらか過剰なアルミナを中和し、液相温度を許容できる範囲、例えば、１３５０～１４５０℃を超えない範囲に維持することがある。

しかしながら、アルカリ土類の最も軽量な酸化ベリリウム（ＢｅＯ）は、それほど効果的には作用せず、それに加え、ガラスの屈折率を低下させる；したがって、ＢｅＯは、これらのガラスにおいて好ましい成分ではない。

マグネシアＭｇＯは、アルカリ土類金属酸化物の最軽量のものであり（環境的に望ましくないＢｅＯを除いて）、機械的性能において最大の影響を与え、これは、ヤング率および他の弾性率を増加させる（破壊靭性を増加させることも知られている）ことを示す。それに加え、ＭｇＯ（他のアルカリ土類金属酸化物に対して）は、ＣＴＥに最低の影響を有する。しかしながら、ＭｇＯは、ガラスの屈折率に最低の影響も有する（他のアルカリ土類金属酸化物に対して）。したがって、６～８モル％、またさらには１０モル％までなど、比較的高い含有量のＭｇＯが、屈折率の最高値を要求しないが、低いＣＴＥおよび／または高い機械的性能が要求される用途に有益であろう。他の場合、ＭｇＯは、少濃度（２～４モル％、または４～６モル％など）で使用されるか、または全く使用されないことがある。一般に、ＭｇＯの好ましい含有量は、０から約１０モル％まで様々であろう。

酸化カルシウムＣａＯは、基本的に、ＭｇＯと同様に作用するが、屈折率およびＣＴＥに対していくぶん大きい影響を有し、ヤング率などの機械的性質に対してわずかに低い影響を有する。しかしながら、ＣａＯは、ＺｒＯ_２またはＮｂ_２Ｏ_５などの高屈折率成分を安定化させる種として、ＭｇＯよりも著しく良好に作用する。また、マグネシアと異なり、ＣａＯは、過剰なアルミナ中で非常に耐火性である鉱物を形成せず、これにより、過アルミニウムガラスの失透が防がれる。したがって、軽量と、非常に高い屈折率が要求されるが、最高の可能な値に達成するのに剛性（ヤング率）が必要とされていない、および／または最低のＣＴＥが要求されていない場合に、ＣａＯの使用が好ましい。これらの場合、そのガラス組成物は、６～８モル％のＣａＯ、またさらには１０モル％までのＣａＯを含むことがある。剛性およびＣＴＥなどの性質に対する要求がより強いが、非常に高い屈折率がまだ要望されている場合、ガラス組成物中のＣａＯの含有量は、４～６モル％、または２～４モル％など、いくぶん少ないことがある。そうでなければ、例えば、機械的性質が最も重要であり、最高の屈折率がそれほどではない場合、ガラス組成物中のＣａＯの量は、かなり少ない（２～４モル％など）ことがある、またはガラスがＣａＯを全く含まないことさえある。一般に、ＣａＯの好ましい含有量は、０から約１０モル％まで様々であろう。

酸化バリウムＢａＯは、ＣａＯおよびＭｇＯとはいくぶん異なって作用する。ＢａＯについて最も重要なことは、屈折率に最高の影響を有するだけでなく、それに加え、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２などの他の高屈折率種を安定化させる種として効果的に作用することである。その結果、ガラスへのＢａＯの添加は、他の高屈折率種の量を増加させる可能も考えて、屈折率に対する最高の影響を生じる。しかしながら、上記アルカリ土類材料の中でも、ＢａＯは、ＣＴＥに最高の影響を有し、ヤング率に最低の影響を有し、密度に最高の影響を有する。したがって、ＢａＯの添加は、屈折率の最高値が要求される場合、有益である。この場合、そのガラス組成物は、５モル％超のＢａＯ、またさらには１０モル％までのＢａＯを含むことがある。しかしながら、上述した性質が組合せで要求される場合、ＢａＯの最高含有量は有益ではなく、好ましい値は、４～６モル％のように、中間である。最高の屈折率が要求されていない場合、そのガラス組成物は、１～２モル％または２～４モル％など、かなり少量のＢａＯを含むことがある、またはこの成分を全く含まないことがある。一般に、ＢａＯの好ましい含有量は、０から約１０モル％まで様々であろう。

酸化ストロンチウムＳｒＯは、ＣａＯとＢａＯの間の中位で作用し、ここに検討されるガラスにおいて、ＣａＯ、ＢａＯ、またはそれらの組合せと比べると、特定の利点をもたらさない。しかしながら、技術的に、それら２つの混合物よりも、単一の成分を使用することが有益である。この観点から、ＳｒＯの使用は、他の点で、ＣａＯおよびＢａＯが１：１に近い比率で望ましいであろう場合、混合物（ＣａＯ＋ＢａＯ）の代わりとして有益になることがある。また、いくつかの組成空間において、いくつかの異なるアルカリ土類の使用は、単一種の使用と比べて、液相温度を低下させることがある；この場合、ＳｒＯも有用な成分であろう。先に述べた場合において、ガラス中のＳｒＯの好ましい量は、ＣａＯおよびＭｇＯの量と同様である、すなわち、性質の要件に応じて、０から約１０モル％まで様々であろう。

上記成分に加え、光学ガラスは、アルカリ金属酸化物、すなわち、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏを含むことがある。アルカリ金属酸化物は、例えば、溶融温度、粘度、機械的強度、化学的耐久性、ＣＴＥおよび屈折率など、ガラス組成物の様々な性質を変えるために添加されることがある。アルカリ金属酸化物（ここでは「アルカリ」とも称される）は、ムライトおよび／またはコランダムの形態でアルミナの沈殿の非常に効果的な抑制剤である。これは、ガラス溶融物中のアルカリがアルミナと反応し、十分に少濃度で耐火性ではないアルミノケイ酸塩を形成し、それに対応して、溶融物から沈殿せず、上述したムライトおよびコランダムなど、他のアルミナ含有種の形成を防ぐために起こる。同様に、それらは、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５などの高屈折率種を含む、他の耐火性種の結晶化の抑制剤として効果的に作用する。したがって、ガラス組成物にアルカリを添加すると、大抵は、液相温度が低下し、このことは有益である。しかしながら、アルカリ酸化物は、屈折率およびＣＴＥの両方を低下させ、ＣＴＥを上昇させ、このことは望ましくない。

アルカリ金属酸化物の中でも、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）の使用は、大抵、他のアルカリ金属酸化物の使用よりも好ましい。何故ならば、酸化リチウムは、屈折率およびヤング率にそれほどマイナスの影響を与えず、他のアルカリ金属酸化物よりも、ＣＴＥを上昇させないからである。しかしながら、液相温度に対して最高の効果が要求される場合、ガラスは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、または他のアルカリを含むであろう。

それゆえ、屈折率、ヤング率、およびＣＴＥに対するマイナスの影響を最小にしつつ、ガラスの液相温度を所望のレベルに低下させるために、アルカリ金属酸化物は、必要に応じて、限られた量（例えば、５モル％まで）でガラスに添加される、または液相温度を低下させる必要がない場合、全く添加されないであろう。３モル％超など、最大量のアルカリを使用する場合、屈折率、機械的性質およびＣＴＥに対するマイナスの影響を最小にするために、Ｌｉ_２Ｏの使用が有益である。そうでなければ、他のアルカリも使用してよい。したがって、ガラス組成物中のアルカリ酸化物の好ましい含有量は、液相温度を低下させる必要性に応じ、０～１モル％、または１～２モル％、または２～３モル％、または３～４モル％、または４～５モル％など、０と約５モル％の間で様々であろう。

ＴｉＯ_２、ＺｎＯおよび上述した希土類金属酸化物に加え、屈折率上昇成分としては、ＺｒＯ_２、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３なども挙げられるであろう。それらは、０から５モル％など、少量で使用されることがある。しかしながら、過アルミニウムガラスにジルコニア（ＺｒＯ_２）を添加すると、液相温度が１４００～１６００℃に上昇することがあり、さらに、これにより、溶融物が失透することがあることに留意すべきである。屈折率を上昇させる他の種は、環境的によくない（例えば、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３など）か、または上述した種より著しく高価であるか、もしくはその両方である。したがって、これらの種は、ある場合には、ガラス中に使用されないことがあるが、これらの成分の使用は、費用－性能比の点で効率的ではないことがある。

前記ガラス組成物中に利用されることがある他のタイプの成分は、清澄剤である。清澄剤は、ガラス溶融物から気泡を除去し、より均一にするために使用される。この目的のために、異なる種の清澄剤が使用されることがあるが、それらの中で最も好ましいものは、上述した性質、何より、屈折率に所望の影響も与えるものである。この目的のために、ガラスは、それに必要な量でＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２などの種を含むことがある；大抵は、他の目的のためにより多くの量が必要とされない限り、これは０から約１モル％である。例えば、希土類金属酸化物（上記参照）の内の１つとしての酸化セリウムＣｅＯ_２は、いくつかのガラス組成物において液相温度も低下させるであろう。

また、ここに記載された実施の形態のガラス組成物は、必要に応じて、例えば、追加の網目構造形成材、例えば、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）などの、他の適合種または成分を少量含むことがある。詳しくは、Ｂ_２Ｏ_３およびＰ_２Ｏ_５は、ガラスのＣＴＥを効率的に減少させ、ガラスの成形能力を改善することが知られている。しかしながら、これらの種は、屈折率およびヤング率も低下させ、このことは、非常に望ましくない。したがって、これらの種は、それらが影響を与える効果を達成するために、他の方法がない場合に限って、少量使用されることがある。他の場合、その使用は望ましくない。

最後に、先に述べたように、前記ガラス組成物は、様々な組合せで異なる成分を含むことがある。この理由のために、異なる成分は、互いに化学的に相互作用することがあり、時々かなり複雑である（３、４またさらにはそれより多い成分の一緒の相互作用など）、これらの相互作用は、ガラス特性のいくつかに影響することもある。上述した希土類金属酸化物（ＲＥ_ｍＯ_ｎ）は、多数の成分と、特に、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）およびアルカリ金属酸化物（Ａｌｋ_２Ｏ）（次に、アルミナとも反応する）に関して反応することが知られている。したがって、ガラスの性質を最適化する、満たされている、所望の比率がいくつかある。よって、先に述べたように、高濃度でガラス組成物中に含まれている、アルミナは、ガラスの液相温度を上昇させ、したがって、その液相粘度を低下させることがあり、このことは望ましくない。また、この作用は、ガラス組成物に希土類金属酸化物および／またはアルカリ金属酸化物を添加することによって、最小にできる、または補えることも述べた。しかしながら、これら３種類の成分Ａｌ_２Ｏ_３、ＲＥ_ｍＯ_ｎおよびＡｌｋ_２Ｏが、以下の比：Ｐ＝［Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－ΣＲ_２Ｏ（モル％）－１．５ΣＲＥ_ｍＯ_ｎ（モル％）］≒０を満たす比率で含まれた場合、この作用が観察されることが分かり、式中、ΣＲ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の総含有量であり、ΣＲＥ_ｍＯ_ｎは、希土類金属酸化物の総含有量である。しかしながら、実際に、正確なゼロの値は必要なく、むしろ、上述した数量は、－３モル％≦Ｐ≦＋３モル％、または－５モル％≦Ｐ≦＋５モル％など、大きくないであろうことが望ましい。ある場合、これらの比率を満たさずに、許容できるガラス特徴に到達することが可能であろう；しかしながら、｜Ｐ｜≦５モル％である場合、そのガラス組成物は、好ましく、性質のより良好な全体の組合せを有する。

先に開示したように、光学ガラスの密度は、１つ以上の実施の形態において、比較的低いことがある。少なくともいくつかの実施の形態において、密度は（ＡＳＴＭ Ｃ６９３にしたがって）測定された。ここに記載された光学ガラスの密度ｄは、３．９ｇ／ｃｍ^３以下、３．５ｇ／ｃｍ^３以下、または３．２ｇ／ｃｍ^３以下など、４．００ｇ／ｃｍ^３以下である。１つ以上の実施の形態において、光学ガラスの密度は、３．２５ｇ／ｃｍ^３以上から４．００ｇ／ｃｍ^３、３．４ｇ／ｃｍ^３以上から４．００ｇ／ｃｍ^３未満、または３．５ｇ／ｃｍ^３以上から４．００ｇ／ｃｍ^３未満など、３．２ｇ／ｃｍ^３以上から４．００ｇ／ｃｍ^３以下であることがある。

ここに用いられている液相温度は、勾配炉法により測定される。この方法は、ＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１のStandard Practices for Measurement of Liquidus Temperature of Glassに準拠する。

上述したように、「ヤング率」は、Ｍａｇｎａｆｌｕｘにより製造されたＱｕａｓａｒ ＲＵＳｐｅｃ ４０００を使用して、共鳴超音波スペクトロスコピーにより測定される。例示の実施の形態によれば、光学ガラスのヤング率は、１００ＧＰａ以上である。例えば、いくつかの実施の形態において、光学ガラスのヤング率は、１０５ＧＰａ以上かつ１２０ＧＰａ以下、８５．０ＧＰａ以上かつ１００．０ＧＰａ以下、または９０．０ＧＰａ以上かつ９５．０ＧＰａ以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲など、１００ＧＰａ以上かつ１２０．０ＧＰａ以下である。

光学ガラス組成物の熱安定性は、Ｔ_ｘとＴ_ｇの間の差（すなわち、Ｔ_ｘ－Ｔ_ｇ）を測定することによって、決定できる。Ｔ_ｘ－Ｔ_ｇ値は、先に記載されたように測定される。１つ以上の実施の形態において、光学ガラスのＴ_ｘ－Ｔ_ｇは、１３０℃以上から１７０℃以下など、１００℃以上から２５０℃以下であることがある。

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物の熱膨張係数（α）は、約５０×１０^－７／Ｋと６５×１０^－７／Ｋの間、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲であることがある。熱膨張係数（α）は、ＡＳＴＭ Ｅ２２８－１１にしたがって、プッシュ－ロッド膨張計を使用することによって決定される。

先に開示したように、ここに開示された記載された実施の形態による光学ガラスは、拡張現実装置、仮想現実装置、または情報記録媒体に使用されることがある。

実施の形態は、以下の実施例によりさらに明白になるであろう。

代表的なガラス組成物および性質が、それぞれ、表１Ａおよび１Ｂに纏められている。表１Ｂに、ガラス組成物の開示の例が列挙されている。

下記の表１Ａおよび／または１Ｂに列挙された成分を有するガラス組成物の１つ以上は、従来のガラス成形法により調製した。これらのガラスは、アルミニウム製カバーを備えたＰｔ坩堝内で空気中において１３５０℃から１５００℃で溶融される、例えば、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＣａＣＯ_３、ＢａＣＯ_３、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_２、および他の一般種を含む供給源または出発材料のバッチ（例えば、１０００ｇのガラス溶融物、１００％の理論的収量；典型的な収量は、例えば、機械損失のために、９００ｇまたは９０質量％であった）から製造される。より詳しくは、ガラス組成物の成分を、５から６時間に亘り１５００℃と１６００℃の間で白金坩堝内で溶融した。次に、ガラスを２枚の鋼板の間で冷却し、数ｍｍの厚の試料を得て、これを、表２に与えられた徐冷温度近くで１～５時間に亘り徐冷した。各ガラス組成物の多数の試料を調製した。ガラス試料の各々を、屈折率ｎ_ｄおよび密度について試験した。実施例の組成物のいくつかを、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）、Ｔ_ｇの下と上での熱膨張係数（α）、粘度、ヤング率、ポアソン比、および液相温度についても試験した。

表１Ａにおいて、全てのガラス成分が、モル％で表されている。（下記の表１Ａに列挙された成分を有するガラス組成物のいくつかをモデル化した。これらは、アスタリスク（^＊）により示されている。これらの組成物のガラス特性は、モデル化され、調製したガラス試料から測定されたものと同程度である）。

表１Ａおよび１Ｂにより形成されたガラスの様々な性質が、下記に、表２に与えられている。

表１および２のガラスの実施の形態は、高い屈折率、比較的低い密度、かなり低い熱膨張係数、および高い弾性率を示す。

これらのガラスは、有利に、軽量であり、荷重後の亀裂形成または機械的損傷に対する耐久性を有する。それらのガラスは、要求される波長範囲、例えば、可視範囲、または可視範囲の一部において高い光透過率を有する。それに加え、これらのガラスの多くは、高い弾性率を示すので、情報記録媒体用の基板に使用するのに適している。

屈折率により、その機能に十分なガラス物品、例えば、レンズの厚さが決まる。屈折率の最も頻繁に使用される特徴は、ｎ_ｄ、すなわち、ナトリウムスペクトルの黄色のｄ線に対応する、約５８９．３ｎｍの波長について測定された屈折率である。したがって、屈折率が高いほど、同じ性能の光学系をよりコンパクトにすることができる。高屈折率ガラスについて、１．７０～１．８０と等しいまたはそれより高いｎ_ｄの値を有することが好ましい。ここに記載されたガラスは、そのような高い屈折率を都合よく提供できる。

消費者向け眼鏡、スマートフォンのカメラなどの多くの光学系について、小さいサイズだけでなく、軽い質量を有することが重要である。所定の幾何学的サイズおよび形状の物品の質量は、密度ｄにより決まる。高屈折率ガラスについて、約３．５～４．０ｇ／ｃｍ^３以下の密度値を有することが好ましい。ここに記載されたガラスは、約３．５～４．０ｇ／ｃｍ^３以下の密度値を都合よく有し得る。

高屈折率および軽量の両方を検討する光学性能の一般的な数値尺度は、比（ｎ_ｄ－１）／ｄに関して近似的に評価することができる。この比は、多くの場合、「屈折」と述べられる。比（ｎ_ｄ－１）／ｄが高いほど、同じ光学性能のレンズが軽くなる。高屈折率ガラスについて、少なくとも約０．２の（ｎ_ｄ－１）／ｄの数値を有することが都合よい。ここに記載されたガラスの実施の形態の少なくともいくつかは、少なくとも約０．２の数値を有する。例えば、ここに記載されたガラスの実施の形態において、０．２ｃｍ^３／ｇ≦（ｎ_ｄ－１）／ｄ≦０．２５ｃｍ^３／ｇ。

情報記録媒体のもう１つの要件は、高い弾性率、すなわち、結果として生じる変形に対する基板または本体に印加された力の比である。高い弾性率は、ガラス物品をより剛性にし、情報を記録するまたは読み取るときに生じるであろう外力下で大きい変形を避けることを可能にする。弾性にはいくつかの数値特徴がある。材料の剛性に関する最も一般的な特徴付けは、ヤング率Ｅ、すなわち、この材料から製造された物品における応力（単位面積当たりの力）と歪み（比例変形）との間の関係である。材料のヤング率が大きいほど、物品の変形が小さくなる。情報記録媒体の基板について、約１００ＧＰａ以上のヤング率を有することが望ましい。ここに記載されたガラスの実施の形態は、都合よく、１００ＧＰａ以上のヤング率を有する。

光学素子について、材料の高い剛性は、ある外（特に、可変）力下で安定な光学像を生じ、このことは、ある光学系にとって重要である。しかしながら、ヤング率の高い値は、多くの場合、製造中に物品に生じる低い熱応力の技術的要件と対立し（下記参照）、このため、十分に低い剛性を有することが望ましくなる。したがって、高屈折率ガラスについて、１００ＧＰａ以下のような、非常に高くはないヤング率を有することが好ましい。両方の用途に使用されることのあるガラス組成物について、ヤング率の好ましい値は、１００ＧＰａ辺りである。

高いヤング率および軽量を有するガラスを特徴付けるために、比弾性率Ｅ／ｄを使用することが便利であり、これは、ガラス密度ｄに対するヤング率Ｅの比である。いくつかの例示の実施の形態において、ガラスの比弾性率は、３０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ≦（Ｅ／ｄ）≦４０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇである。いくつかの例示の実施の形態において、ガラスの比弾性率は、３２ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ≦（Ｅ／ｄ）≦３８ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇである。いくつかの例示の実施の形態において、ガラスの比弾性率は、３０～３４ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇである。いくつかの例示の実施の形態において、ガラスの比弾性率は、３２～３４ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇである。いくつかの例示の実施の形態において、ガラスの比弾性率は、３２～４０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇである。情報記録媒体用のガラス基板について、Ｅ／ｄの値は、好ましくは、少なくとも約３０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ、例えば、少なくとも３２ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ、または少なくとも３０ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇ、または３４ＧＰａ・ｃｍ^３／ｇと等しい。

技術的観点から、光学ガラスが、製造中にガラス物品に生じ得る過剰な応力を避ける必要がある。これらの応力は、成形された後にガラス物品を冷却する際に現れる。生じた応力の値は、物品のサイズと形状および敏感な温度範囲（おおよそ、ガラスの徐冷点と歪み点との間の間隔）における冷却速度などの多数の要因に依存する。全ての他の要因が等しければ、応力の値は、ガラス組成に依存する。この数量は、比Ｒ＝Ｅ・α／（１－ν）として評価され、式中、Ｅはヤング率を表し、αは平均線熱膨張係数であり、νはポアソン比である；全ての特徴は、ガラス転移温度Ｔ_ｇより低い温度（それらの最初の２つは、室温）で測定される。したがって、全ての他の要因が等しければ、比Ｅ・α／（１－ν）が低いほど、ガラス中の応力の値は小さくなる。構造緩和を検討するいくつかの他のより複雑な指標があるが、それらの全ては、どうかして、熱膨張係数（α）の値および弾性率の内の１つ、大抵は、Ｅ値を検討する。比Ｒ＝Ｅ・α／（１－ν）に関して、ここに記載された光学ガラスは、１．０ＭＰａ／Ｋ以下のＥ・α／（１－ν）比を有することが好ましい。

したがって、前記ガラスは、かなり低い熱膨張係数（下記に、省略形αを使用する）を有するべきである。

先に述べたように、光学素子について、αの値は、加熱プレスまたは他の成形手法の後に物品を冷却するときに生じることのある熱応力に寄与し、これは、比Ｅ・α／（１－ν）の観点から検討することができ、その好ましい値は、１．２ＭＰａ／Ｋ以下、例えば、１．１ＭＰａ／Ｋ以下、または１．０ＭＰａ／Ｋ以下である。例えば、いくつかの実施の形態において、比Ｅ・α／（１－ν）は、０．３ＭＰａ／Ｋ≦Ｅ・α／（１－ν）≦１．０ＭＰａ／Ｋ、または０．３５ＭＰａ／Ｋ≦Ｅ・α／（１－ν）≦１．０ＭＰａ／Ｋ、または０．４ＭＰａ／Ｋ≦Ｅ・α／（１－ν）≦１．０ＭＰａ／Ｋである。

記載された多目的ガラスのヤング率の最適値が１００ＧＰａ辺り（上記参照）であり、ガラスのポアソン比の典型的な値がν≒０．２５と等しいことを考えると、これらのガラスのαの好ましい値は、６０・１０^－７／Ｋから８０・１０^－７／Ｋ、または６０・１０^－７／Ｋから７５・１０^－７／Ｋ、より好ましくは７２・１０^－７／Ｋ以下、より好ましくは７０・１０^－７／Ｋ以下、例えば、６０・１０^－７／Ｋから７０・１０^－７／Ｋ、例えば、α≒６２・１０^－７／Ｋ、α≒６５・１０^－７／Ｋ、α≒６７・１０^－７／Ｋ、α≒６９・１０^－７／Ｋである。

情報記録媒体用のガラス基板について、αの値は、情報記録から生じる温度変化および／または外部温度の変化により生じる基板の線形サイズの潜在的な変化を決定する。αの値が小さいほど、温度誘起変形が小さくなる。情報記録媒体用の基板のαに対する要件は、以前の場合と似ている：約（６０から７０）×１０^－７／Ｋ以下のαの値を有することが望ましい。

先に述べたように、技術的観点から、これらのガラスが、物品の成形中にガラス溶融物が結晶化する感受性を最小にする液相温度での最小レベルの粘度（下記に、液相粘度）を有することが重要である。例えば、加熱プレスまたは類似の方法により形成される光学素子について、最小の許容される液相粘度（物品のサイズおよび設備に依存する）は、数ポアズ以上であり得る。ここに開示された実施の形態によれば、情報記録媒体用の基板のガラスは、都合よく、約１００ポアズ以上の液相粘度を有する。

別の要件は、ガラス物品が、冷却されたときに機械的に固体になる、または加熱されたときに軟化し始める範囲におけるある中間温度を近似的に特徴付けるガラス転移温度（Ｔ_ｇ）である。おおよそ、Ｔ_ｇは、粘度が１０^１３ポアズと等しい温度に相当する；正確な値は、ガラス組成、加熱／冷却速度および他の要因に依存する。Ｔ_ｇが低すぎると、ガラス物品は、ガラス物品を製造するおよび／または使用するときに大抵行われる熱処理に耐えることができないであろう。Ｔ_ｇが高すぎると、ガラス組成物は、製造に使用される従来の設備に適合しないであろう。したがって、中位のガラス転移温度（例えば、Ｔ_ｇ＜７００℃）を有することが好ましい。ここに記載された少なくともいくつかの実施の形態によれば、５９０℃≦Ｔ_ｇ≦７００℃、または５９０℃≦Ｔ_ｇ≦６５０℃、または５９０℃≦Ｔ_ｇ≦６２５℃である。

別の技術的要件は、溶融温度、すなわち、ガラスを、妥当な時間で、溶融でき、残留ガス（原材料に由来する）から精製できる最低温度に関する。ほとんどの工業用ガラスについて、溶融温度は、ガラス溶融物が約１００～３００ポアズと等しい粘度を有する温度である。２００ポアズの粘度に相当する温度（以下、「２００Ｐ温度」という用語を使用する）を、溶融温度の推定値として考えることができる。溶融温度が低いほど、ガラス溶融のエネルギー消費が低くなる。また、より低い温度では、ガラス製造の過程が従来の耐火物により適合し、温度の上昇により、炉内の耐火部品の腐食が生じるであろう。したがって、２００Ｐ温度が低いほど、ガラス溶融に関して、所定のガラス組成物がより都合よくなる（全ての他の要因が等しいとする）。ここに開示されたガラスの実施の形態の多くは、１４００℃未満、または１３７５℃未満、またさらには１３５０℃以下の溶融温度を有する。

本明細書に記載された全ての組成成分、関係、および比は、特に明記のない限り、モル％で与えられている。本明細書に開示された全ての範囲は、範囲が開示されている前または後に明白に述べられていてもいなくても、広く開示された範囲により包含される任意と全ての範囲および部分的範囲を含む。

請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲に入るという条件で、包含することが意図されている。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラスにおいて、３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まず、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、および約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０℃から３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}を有する、ガラス。

実施形態２
３０から３５モル％のＳｉＯ_２、１０から１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１５から２０モル％のＴｉＯ_２、１５から２０モル％のＺｎＯ、５から１０モル％のＬａ_２Ｏ_３、および１０から１５モル％のアルカリ土類金属酸化物を含む、実施形態１に記載のガラス。

実施形態３
ガラスにおいて、３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、約８０×１０^－７／Ｋ以下の線熱膨張係数（α_{２００－３００}）、および１００ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する、ガラス。

実施形態４
前記ガラスが、約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０℃から３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}、および１１０ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する、実施形態３に記載のガラス。

実施形態５
前記ガラスが、約６０×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０℃から３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}、および１１５ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する、実施形態３に記載のガラス。

実施形態６
３０から４５モル％のＳｉＯ_２、０から１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１０から２０モル％のＴｉＯ_２、５から２０モル％のＺｎＯ、５から１０モル％の（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）、および０から１５モル％のアルカリ土類金属酸化物を含む、実施形態３から５のいずれか１つに記載のガラス。

実施形態７
前記ガラスが、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まない、実施形態３から６のいずれか１つに記載のガラス。

実施形態８
ＰｂＯを実質的に含まないガラス組成物において、酸化物のモル％で表して、
（ａ）３８．０モル％以上かつ４５．０モル％未満のＳｉＯ_２、
（ｂ）４．５モル％以上かつ９．５モル％以下の希土類金属酸化物、
（ｃ）下記を含む、３２．０モル％以下の二価金属酸化物：
・２．０モル％以上かつ２３．０モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および
・３．０モル％以上かつ１５．０モル％以下のＺｎＯ、
（ｄ）０．０モル％以上かつ６．０モル％以下のアルカリ金属酸化物、および
（ｅ）０．０モル％以上かつ４．５モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、
を含み、
１．７２以上の屈折率を有する、ガラス組成物。

実施形態９
前記屈折率が１．８５以下である、実施形態８に記載のガラス組成物。

実施形態１０
前記ガラス組成物が、２０モル％以下のＴｉＯ_２をさらに含む、実施形態８に記載のガラス組成物。

実施形態１１
前記ガラス組成物が、４ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、実施形態８に記載のガラス組成物。

実施形態１２
前記ガラス組成物が、約９５ＧＰａ以上かつ約１２５ＧＰａ以下のヤング率を有する、実施形態８に記載のガラス組成物。

実施形態１３
ガラス組成物において、
３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、およびＴａの化合物を実質的に含まず、
１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、および温度範囲２０℃から３００℃において６５．０×１０^－７／Ｋ以下の熱膨張係数を有する、ガラス組成物。

実施形態１４
前記ガラス組成物が、温度範囲２０℃から３００℃において６０．０×１０^－７／Ｋ以下の熱膨張係数を有する、実施形態１３に記載のガラス組成物。

実施形態１５
前記ガラス組成物が、
３０モル％以上かつ３５．０モル％以下のＳｉＯ_２、
１０モル％以上かつ２０モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
１０モル％以上かつ２０モル％以下のＴｉＯ_２、および
１０モル％以上かつ２０モル％以下のＺｎＯ、
をさらに含む、実施形態１３または１４に記載のガラス組成物。

実施形態１６
前記ガラス組成物が、
１４モル％以上かつ１６モル％以下のＴｉＯ_２、
１１モル％以上かつ１５モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
および
１６モル％以上かつ１９モル％以下のＺｎＯ、
を含む、実施形態１３から１５のいずれか１つに記載のガラス組成物。

実施形態１７
前記ガラス組成物が、
１５モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、
８．５モル％以下のＬａ_２Ｏ_３、および
５モル％未満の（Ｎｂ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２）、
をさらに含む、実施形態１３から１６のいずれか１つに記載のガラス組成物。

実施形態１８
前記ガラス組成物が、Ｐｂ、ＢｉおよびＴａの化合物を実質的に含まない、実施形態１３から１７のいずれか１つに記載のガラス組成物。

実施形態１９
実施形態１５に記載のガラス物品から作られた光学系。

実施形態２０
実施形態１５に記載のガラス物品から作られた情報記録装置。

実施形態２１
実施形態１５に記載の光学ガラス物品から作られた拡張現実装置。

Claims (16)

1. ガラスにおいて、３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まず、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、および約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０℃から３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}を有する、ガラス。
2. ３０から３５モル％のＳｉＯ_２、１０から１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１５から２０モル％のＴｉＯ_２、１５から２０モル％のＺｎＯ、５から１０モル％のＬａ_２Ｏ_３、および１０から１５モル％のアルカリ土類金属酸化物を含む、請求項１記載のガラス。
3. ガラスにおいて、３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、１．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、約８０×１０^－７／Ｋ以下の線熱膨張係数（α_{２００－３００}）、および１００ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する、ガラス。
4. 前記ガラスが、約６５×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０℃から３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}、および１１０ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する、請求項３記載のガラス。
5. 前記ガラスが、約６０×１０^－７／Ｋ以下の、温度範囲２０℃から３００℃における線熱膨張係数α_{２００－３００}、および１１５ＧＰａ以上のヤング率（Ｅ）を有する、請求項３記載のガラス。
6. ３０から４５モル％のＳｉＯ_２、０から１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１０から２０モル％のＴｉＯ_２、５から２０モル％のＺｎＯ、５から１０モル％の（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）、および０から１５モル％のアルカリ土類金属酸化物を含む、請求項３から５いずれか１項記載のガラス。
7. 前記ガラスが、鉄、鉛、アンチモン、およびタンタルの酸化物を含まない、請求項３から６いずれか１項記載のガラス。
8. ＰｂＯを実質的に含まないガラス組成物において、酸化物のモル％で表して、
   （ａ）３８．０モル％以上かつ４５．０モル％未満のＳｉＯ_２、
   （ｂ）４．５モル％以上かつ９．５モル％以下の希土類金属酸化物、
   （ｃ）下記を含む、３２．０モル％以下の二価金属酸化物：
   ・２．０モル％以上かつ２３．０モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および
   ・３．０モル％以上かつ１５．０モル％以下のＺｎＯ、
   （ｄ）０．０モル％以上かつ６．０モル％以下のアルカリ金属酸化物、および
   （ｅ）０．０モル％以上かつ４．５モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、
   を含み、
   １．７２以上の屈折率を有する、ガラス組成物。
9. 前記屈折率が１．８５以下である、請求項８記載のガラス組成物。
10. 前記ガラス組成物が、２０モル％以下のＴｉＯ_２をさらに含む、請求項８記載のガラス組成物。
11. 前記ガラス組成物が、４ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、請求項８記載のガラス組成物。
12. ガラス組成物において、
    ３０．０モル％以上のＳｉＯ_２を含み、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、およびＴａの化合物を実質的に含まず、
    １．７５以上の屈折率ｎ_ｄ、および温度範囲２０℃から３００℃において６５．０×１０^－７／Ｋ以下の熱膨張係数を有する、ガラス組成物。
13. 前記ガラス組成物が、
    ３０モル％以上かつ３５．０モル％以下のＳｉＯ_２、
    １０モル％以上かつ２０モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
    １０モル％以上かつ２０モル％以下のＴｉＯ_２、および
    １０モル％以上かつ２０モル％以下のＺｎＯ、
    をさらに含む、請求項１２記載のガラス組成物。
14. 前記ガラス組成物が、
    １４モル％以上かつ１６モル％以下のＴｉＯ_２、
    １１モル％以上かつ１５モル％以下の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、
    および
    １６モル％以上かつ１９モル％以下のＺｎＯ、
    を含む、請求項１２または１３記載のガラス組成物。
15. 前記ガラス組成物が、
    １５モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、
    ８．５モル％以下のＬａ_２Ｏ_３、および
    ５モル％未満の（Ｎｂ_２Ｏ_５およびＺｒＯ_２）、
    をさらに含む、請求項１２から１４いずれか１項記載のガラス組成物。
16. 前記ガラス組成物が、Ｐｂ、ＢｉおよびＴａの化合物を実質的に含まない、請求項１２から１５いずれか１項記載のガラス組成物。

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