JP5238740B2 - 光学ガラス - Google Patents

Description

本発明は、光学ガラス、そのようなガラスの使用、光学素子もしくはそのような光学素子のプリフォーム（予備成形物）、そのような光学素子の製造方法及びそのような光学素子から作製された光学部材又は光学部品に関する。

近年、画像、映写、電気通信、光通信技術及びレーザー技術の応用分野での光学及びオプトエレクトロニクス技術のための市場動向は、小型化に大きく傾いている。これは最終製品からわかり、またさらに個々の部材及び部品についてさらに小さな寸法を必要とする。

光学ガラスの製造業者にとって、これは、第１に、生産数の増大にもかかわらず、注文された材料容積の著しい減少を意味する。さらに、ブロックもしくはインゴット・ガラスからかなり小さな部品サイズを製造するときに製品に対するパーセンテージとしてかなり多くの廃棄物を生じるメーカー側には、増加するコストの圧力がかかり、さらに、そのような小さなピースの加工にはかなり大幅な支出増加をしばしば被ってしまう。

これらの理由のために、メーカーからは、ブランクプレス成形された小さな部品、従って、前駆体としての、再プレスのための最終形状寸法に近いプリフォーム、所謂「精密ゴブ」についての要求が大きくなっている。これらの「精密ゴブ」は、各種製造方法により得ることができる、充分に火炎磨きされたセミフリー又はフリー・フォーミングされたガラス部分である。

ゴブの１つの製造方法は、パールスプレー法である。この方法においては制御された位置決めは必要とされず；その代わりに、所望のサイズ部分は、例えば篩分けにより分離される。残りの部分は廃棄する必要がないが、特によく再溶解できる高度に純粋なカレットとして再使用することができる。さらに、技術とスタッフの点で特に容易に実施することができるこの方法により、大きなバッチ数が短時間で達成される。

これとは対照的に、給電ラインにより大きな値が投じられるべき最終形状寸法に近い直接プレス成形は、経済的実行可能性の問題を必然的に伴う。この方法は、短いセットアップ時間によって、小さな材料片の大きなバッチ数にわたって分布する小さなガラス溶解容積をフレキシブルに補うことができるが、しかしながら、ゴブスプレー法と比べてより低いサイクル時間／バッチ数のために、材料価値からのみで、小さな形状寸法で価値ある生産をもたらすことはできない。製品は、精巧な調節を要せずに容易にシステムに組み込める(「クランプ準備完了」)の状態でプレスを離れて冷却及び／又は冷間再加工に送られなければならない。この理由のために、所望の高い幾何学的な精度のために、高品質の精密機器、従って高価な金型材料を使用する必要がある。金型の耐用年数は、製品あるいは材料の経済的実行可能性へ大きな衝撃となる。耐用年数を考慮したときの一つの非常に重要なファクターは、ここではプレスされる材料の粘度によって表される作業温度である。ガラスにとって、これは、転移温度Ｔｇが低ければ低いほど、このガラスをプレスするときの金型の耐用年数はより長くなり、従って利益幅はより大きくなる、ということを意味する。これは、いわゆる「低Ｔｇガラス」、即ち、できるだけ低い温度で加工することができるガラスに対するガラス生産者の要求を説明している。

さらに、「ショート」ガラス、即ち温度と共に粘度が著しく変わるガラスに対する要望が、溶融プロセス技術の面からますます強くなっていると報告されている。加工にとって、この挙動は、熱間成形時間、従って金型閉鎖時間を短縮できるという利点を有する。このようにして、一方では、処理量を増大でき（サイクル時間低減）、他方では、それにより金型材料が節約され、これらは全体の製造コストに非常に良い影響を有する。さらに、それにより可能となるより急速な冷却のために、相応してよりロングなガラスの場合におけるよりも結晶化傾向の大きなガラスも加工可能となり、後の二次熱間成形段階で問題を生じ得る予備核形成が回避される。その結果、このことはさらに、これらの材料は、ゴブ製造及び溶融体からの直接プレス成形に加えて、棒、チューブ及びファイバー生産にも非常に適しているということを意味する。

熱間成形にとって重要であるこれらの特性に加えて、そのようなガラスは、世界市場で実行可能に販売できるように、さらに冷間再加工にとって良好な特性を有していなければならない。何故ならば、これまでのように材料のうちのいくらかは、特にかなり大きい幾何形状あるいは寸法を有する部材及び部品について、切断、研磨及び磨き仕上げによって従来の方法で処理されているからである。このために、ガラスは充分に良好な化学的安定性あるいは耐薬品性を有さねばならない。もしそうでない場合には、磨砕剤あるいは艶出剤及び洗浄浴の主に水溶性の媒体との接触は、非常に正確に加工された表面を破損するであろう。掻き傷、風解及び変色も生じるであろう。激しい熱衝撃を伴う加工工程において応力亀裂あるいは歪を生じた材料が発生しないように保証する適度な熱膨張値も、同様に要求される。実行可能な限度内で機械加工時間を維持するためには、硬度（ここではヌープ硬度）も大きすぎるべきではない。

本発明に関連する先行技術は、後述する先行技術文献（特許文献１〜１０）にまとめられている。これらの特許文献によれば、ガラスは、同様の光学ポジション及び／又は概略比肩しえる化学組成で生産することができるけれども、それにも拘らず、これらのガラスは、本発明に係るガラスに比べて著しい不利益を示す。

ドイツ特許出願公開ＤＥ １０ ２００５ ００５ ９９４Ａ１（特許文献１）には、比較可能な光学ポジションを有するガラスについて記載されている。しかしながら、これらは異なる物理化学的特性プロファイルを有するアルミノホウケイ酸塩ガラス系のガラスである。このガラスは、通常のガラス形成物質の高い割合（ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３の合計が５０〜７１質量％）及びリン酸塩の非存在のために、非常に高いアルカリ土類金属酸化物含有量にも拘わらず、約５００℃のガラス転移温度を示し、実施例で言及されている最も低いＴｇは４７０℃である。

ドイツ特許ＤＥ １０２ ３９ ５７２Ｂ３（特許文献２）には、比較可能な光学ポジションを有するリチウム酸化物及びゲルマニウム酸塩を含有しないリン酸亜鉛ガラスについて記載されている。Ｔｇは、最終形状寸法に近い熱間成形プロセス（例えば、ブランクプレス成形）に適している約４００℃の同じ範囲にある。しかしながら、マトリックス（母材）を安定させるＧｅＯ_２が存在していないことにより、これらのガラスは非常に低い耐酸性のみを有している。

特開平２−１２４７４３号公報（特許文献３）に開示されているガラスは、同じ不利益を持っている。ゲルマニウム酸塩成分が存在していないことにより、これらは、本発明に係るガラスと比べて劣る耐酸性クラスを有しており、従ってさらなる機械加工にそれほど適していない。

米国特許出願公開２００４／０１３８０４３Ａ１（特許文献４）に開示されているガラスもまた対応する不利益を持っている。ゲルマニウム酸塩がないために、耐酸性クラスは低すぎ、また同時に、恐らくケイ酸塩系から知られている混合アルカリの効果を達成することを狙いとして全てのアルカリ金属酸化物を使用していることにより、本発明に係るガラスと比べて濁りのリスク増大を招く。少なくとも０．５モル％のＢｉ_２Ｏ_３含有量のために、記載されているガラスは、さらに青色端での透過率を失い、生産プロセスにおける大きな支出に結びつく酸化還元反応に非常に敏感な成分を含有している。

特開平９−２７８４７９号公報（特許文献５）及び米国特許第５，０２２，９２１号（特許文献６）もまた、ゲルマニウム酸塩を含有していない。両方の公報は、耐薬品性を改善するために、通常のガラス形成物質、例えばＡｌ_２Ｏ_３、あるいは硬度を増大する成分、例えばＬａ_２Ｏ_３を使用しているけれども、これらはいずれも、（ガラス形成物質の場合には）本発明に係るガラスの耐性安定化に対応する改善はなく、あるいは（硬度を増大する成分の場合には）ＧｅＯ_２による安定化なしでの網状構造（ネットワーク）修正のためにガラスの結晶化安定性を低下させる。

同じことは、特開２００７−７０１９４号公報（特許文献７）及び特開昭６３−１１５４４号公報（特許文献８）に記載のガラスにも当てはまり、なおさら、これらはリン酸亜鉛ガラスではなくアルカリ土類金属アルミノリン酸塩ガラスであるので、その粘度−温度プロファイルは、より精密な熱間成形加工の要件に適合しておらず、即ち、ガラスはよりロングである。

ドイツ特許ＤＥ １ ０８９ ９３４（特許文献９）及び特開昭６０−１７１２４４号公報（特許文献１０）には、本質的にかなり高いＴｇを有する、ゲルマニウム酸塩を含有しないホウリン酸塩ガラス系について記載されている。これらは良好な耐薬品性を有するが、それらの粘度−温度プロファイルが相応して最適化されていないため、それらは精密な熱間成形加工法における加工に適していない。

ドイツ特許出願公開ＤＥ １０ ２００５ ００５ ９９４Ａ１ ドイツ特許ＤＥ １０２ ３９ ５７２Ｂ３ 特開平２−１２４７４３号公報 米国特許出願公開２００４／０１３８０４３Ａ１ 特開平９−２７８４７９号公報 米国特許第５，０２２，９２１号 特開２００７−７０１９４号公報 特開昭６３−１１５４４号公報 ドイツ特許ＤＥ １ ０８９ ９３４ 特開昭６０−１７１２４４号公報

従って、本発明の目的は、生態学的考慮によりできるだけＰｂＯ及びＡｓ_２Ｏ_３を使用することなく、非常に低い転移温度で所望の光学特性（ｎ_ｄ／ν_ｄ）を可能とするショート光学ガラスの組成範囲を提供することにある。本発明に係るガラスは、同様のガラス・ファミリーの公知の光学ガラスと共通の光学データを有するべきである。しかしながら、それらは、良好な溶解性及び最終形状寸法に近いフレキシブルな加工可能性、低いプロセスコストによる低い生産コスト、それらのショート性による充分な結晶化安定性、及び良好な環境との適合性によって識別されるべきである。それらはさらに、充分に改善された耐薬品性、適度な熱膨張値及び低いヌープ硬度を有するべきである。

前記目的は、特許請求の範囲に記載の各種態様によって達成される。本発明に係る光学ガラスは、酸化物基準の質量％で以下の組成：
Ｐ_２Ｏ_５ ４０〜５８％、
ＺｎＯ ２０〜３１％、
Ｌｉ_２Ｏ ０．５〜５％、
ＧｅＯ_２ ０．１〜１１％
を有し、さらにＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯから選ばれた少なくとも１種の成分ＭＯを含有し、これらの成分ＭＯの割合の合計は２〜１２質量％である。

特に、本発明によれば、酸化物基準の質量％で以下の組成：
Ｐ_２Ｏ_５ ４５〜５８％、
ＺｎＯ ２５〜３４％、
Ｌｉ_２Ｏ ０．５〜５％、
ＧｅＯ_２ ０．１〜１１％
を有する光学ガラスが提供される。

本発明に係るガラスは、好ましくは、少なくとも１．５５、より好ましくは少なくとも１．５６の屈折率ｎ_ｄ及び／又は１．６４以下、より好ましくは１．６３以下の屈折率ｎ_ｄを有する。本発明に係るガラスのアッベ数ν_ｄは、好ましくは少なくとも４２、より好ましくは少なくとも４３であり、及び／又は好ましくは６５以下、より好ましくは６４以下である。

一つの態様によれば、本発明に係るガラスは、１０^７．６〜１０^１３ｄＰａｓの粘度範囲においてできるだけ「ショート」である。「ショート・ガラス」は、特定の粘度範囲において比較的僅かの温度変化によりその粘度が大きく変化するガラスを意味するものとする。このガラスの粘度が１０^７．６ｄＰａｓから１０^１３ｄＰａｓへ減少する温度間隔ΔＴは、好ましくは１００Ｋ以下である。

本発明に係るガラスにおける改善された耐薬品性は、機械的な冷間再加工性及びクリーニングを著しく促進し、特に有効であるが攻撃的な研削、磨き仕上げ、及びクリーニング媒体を初めて使用可能にする。

以下の説明において、表現「Ｘ−フリー」、「成分Ｘがフリー」又は「成分Ｘを含有しない」は、ガラスは実質的にこの成分Ｘを含有しない、即ちそのような成分はせいぜいガラス中に不純物として存在するが、個々の成分としてガラス組成物に添加されていないことを意味する。

基本ガラス系は、リン酸亜鉛系であり、これは所望の特性のための良好な基礎を形成する。
本発明に係るガラスは、容易に溶融する低Ｔｇガラスが得られるように、４０〜５８質量％、好ましくは少なくとも４５質量％、特に好ましくは少なくとも４６質量％の高いリン酸塩含有量を有する。リン酸塩含有量は、好ましくは５６質量％以下に制限される。リン酸塩含有量が４０質量％未満に低下すると、もはや「低Ｔｇ」と呼べないようなガラスになるであろう。さらに、５８質量％を超えてさらに増加すると、一方では不充分な屈折率となり、他方では、遊離のＰ_２Ｏ_５のために錯体のリン酸塩の割合は必然的に減少されるので、溶融方法において制御不能性につながるであろう。遊離のリン酸塩は、著しく増加する蒸発とアトマイゼーション効果（原子化効果）を生じ、それにより劣悪な内部品質をもたらす。遊離のＰ_２Ｏ_５の貯蔵及び原料調達は共に、業務上の安全性の側面（爆発可能性、毒性、吸湿性）のために、錯体のリン酸塩のためよりも手が込んでいるので、可能な限り、遊離のリン酸塩の使用は最小限にされるべきである。さらに、遊離のリン酸塩の割合が増加すると、生産オペレーションの安全技術により大きな要件が課される。

本発明に係るガラスは、２０〜３１質量％、好ましくは少なくとも２５質量％、特に好ましくは少なくとも２６質量％、及び／又は３１質量％以下、より好ましくは３０質量％以下の高い酸化亜鉛含有量を有する。高い酸化亜鉛含有量のため、純粋なアルミニウム又はバリウム・リン酸塩と比較して、本発明に係るガラスは、所望の粘度−温度挙動、即ち、ガラスの所望のショート性を示す。高レベルの亜鉛添加により、低Ｔｇに設定するために必要なリン酸塩量の大きな割合を、リン酸亜鉛として錯塩形態で導入することができる、という利点をもたらす。それにより溶融プロセスにおける能率は改善される。何故ならば、チャージが蒸発とアトマイゼーションを受ける程度が劇的に低減されるからである。このようにして著しく改善された均質性が達成され、これは特に光学特性の品質／均質性に反映されるが、また、たとえガラスがさもないとそのショート性のために筋を非常に受けやすくても、一般にガラスの改善された内部品質（即ち、例えば泡及び／又は筋の発生）にも反映される。もし酸化亜鉛含有量が２０質量％未満に低減されれば、ガラスのショート性についての調節特性は、もはや充分な貢献をしないだろう。リン酸亜鉛によって導入することができるリン酸塩含有量がさらに減少すれば、先に説明したような内部品質の低下をもたらすであろう。酸化亜鉛含有量が３１質量％を超えて増加すると、他方では従来の熱間成形加工プロセスでコントロールすることができない「ショート」ガラスになるであろうし、さらに、本発明に係るガラスの結晶化感受性を過度に増加させるであろう。

この光学ポジションを有する公知のリン酸亜鉛ガラスとは対照的に、本発明に係るガラスは、常にＧｅＯ_２とＬｉ_２Ｏを含有する。
本発明に係るガラスは、０．１〜１１質量％の割合で、好ましくは０．５質量％を越える割合、より好ましくは少なくとも１質量％の割合で、及び／又は１０質量％以下の割合でＧｅＯ_２を含有する。驚くべきことに、この成分は、そうでなければガラス形成物質に関して非常に許容しないリン酸塩ガラス・マトリックスへ非常によく統合され、予測に反して、一次及び二次熱間成形工程において結晶化に関して網状構造（ネットワーク）の安定化をもたらした。さらに、化学的攻撃（酸及びアルカリ耐性（ＳＲ／ＡＲ））に対するガラスの耐性は、ゲルマニウム酸塩によって改善され、それにより、ＳｉＯ_２がそうすると知られているような機械的な加工特性（例えばヌープ硬度Ｈ_Ｋ）に有害に影響することもないことが見出された。しかしながら、ＧｅＯ_２含有量が本発明による割合を越えて増加すれば、低Ｔｇガラスに最適のリン酸塩網状構造を非常に修正しすぎるであろうし、熱間加工温度の増大に加えて、増大した硬度により機械的な加工可能性において不利益を被るであろう。さらに、非常に屈折性のＧｅＯ_２は、あまりにも大きい分散、即ち低いアッベ数で光学ポジションを過度に高い屈折率値へシフトするであろう。

Ｌｉ_２Ｏは、０．５〜５質量％、好ましくは５質量％未満、より好ましくは４質量％以下、及び／又は好ましくは少なくとも１質量％の割合で、本発明に係るガラスにおいて通常の融剤として使用され、また、溶融挙動の最適化に加えて、最終形状寸法に近い熱間成形、例えばブランクプレス成形を簡単にするようにガラスのショート性をもたらす。他のアルカリ金属酸化物Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏとは対照的に、驚くべきことにリン酸亜鉛マトリックス中においてＬｉ_２Ｏはガラスの内部品質の低下、特に非常に小さな結晶子（クリスタライト）による濁り現象をもたらさない。このことは驚くべきであり、何故ならば、他のガラスにおいては、白金るつぼ及びタンク内での溶融時に、一方では白金粒子により、及び他方ではこれら白金粒子上で成長し、異質種として作用する結晶子（クリスタライト）により、Ｌｉ_２Ｏは他のアルカリ金属酸化物よりもしばしば濁りをもたらすためである。それにも拘らず、Ｌｉ_２Ｏの割合は上記５質量％の上限を超えるべきではない、何故ならば、そうでなければ、非常に強い溶融性質、即ちリン酸亜鉛格子の摂動が、Ｔｇだけでなく耐薬品性（ＳＲ／ＡＲ）及びヌープ硬度も低下させ、従って再加工性を低下させるためである。

本発明に係るガラスは、好ましくは他のアルカリ金属Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏのどれも含有しない。何故ならば、これらは、Ｌｉ_２Ｏとは対照的に、濁りが増大するリスクをもたらすためである。

本発明に係るガラスは、さらに任意に通常のガラス形成物質ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３及び／又はＡｌ_２Ｏ_３を少ない割合で含有することができる。これらの成分の強く網状構造を形成する特性のために、ガラスの結晶化及び／又は化学的攻撃に対する安定性を増大することができる。Ａｌ_２Ｏ_３はまた、錯体のリン酸塩の補足的担体として作用し、それにより生産プロセスを安定化させる。しかしながら、これらの成分の合計割合（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ａｌ_２Ｏ_３）は、９質量％以下であるべきである。何故ならば、これより高い割合では、網状構造が堅くされ、融点が増大するので、Ｔｇをあまりに増大させすぎるためである。そこでまた、ガラスは望ましくない「よりロング」になるであろう。本発明に係るガラスの特定の実施態様では、合計で９質量％未満、より好ましくは７質量％以下含有しあるいはこれらの成分を含有さえしない。

ＳｉＯ_２は、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下の割合で含有される。特にＳｉＯ_２はリン酸亜鉛系によく受け入れられず、ケイ酸塩可溶性を増大させることにより、網状構造を安定化させるよりもより強く結晶化に対する感受性を促進するので、本発明に係るガラスの特に好適な実施態様ではＳｉＯ_２を含有しない。

Ｂ_２Ｏ_３は、好ましくは５質量％以下、より好ましくは５質量％未満の割合で含有される。
Ａｌ_２Ｏ_３は、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下の割合で含有される。

比較的少ない割合で、本発明に係るガラスはさらにＬａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５及び／又はＴａ_２Ｏ_５を含有することができ、これらはガラスの耐薬品性をさらに改善する。しかしながら、これらの成分はまた強い核形成作用を有するので、それらの合計割合は、好ましくは９質量％以下の割合に制限される。これらの成分がこれより高い割合では、本発明に係るガラスの光学ポジションをさらにより高い屈折率側へシフトするであろう。Ｌａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及び／又はＮｂ_２Ｏ_５は、各々５質量％以下の割合に制限される。Ｔａ_２Ｏ_５は、この成分はまた高価であるため、好ましくは２質量％以下の割合に制限される。本発明に係るガラスは好ましくはＺｒＯ_２を含有しない。何故ならば、この成分はリン酸亜鉛系において特に強い核形成剤として作用するためである。この場合、Ｌａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５の合計含有量は、好ましくは９質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。

粘度−温度挙動のフレキシブルな調節及びリン酸塩等価物のさらなる形成のために、本発明に係るガラスは、１０質量％以下、好ましくは８質量％以下、特に好ましくは５質量％以下でＢａＯを含有することができる。
本発明に係るガラスは、さらに５質量％以下、好ましくは５質量％未満でＣａＯを含有することができる。

ＢａＯ＋ＣａＯの合計含有量は、好ましくは少なくとも２質量％及び／又は好ましくは１２質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。これより高い合計含有量では、本発明に係るガラスは、所望の光学ポジションにとってはあまりにも高い屈折性であろう。さらに、これより高い含有量では、従来の熱間成形プロセスにおいて制御しがたいようなショートなガラスをもたらすであろう。

本発明に係るガラスはまた、粘度−温度プロファイルをさらに微調節するために、さらにアルカリ土類金属ＭｇＯ及び／又ＳｒＯを好ましくは３質量％以下の割合で含有することができる。この場合、アルカリ土類金属酸化物ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合計含有量は、好ましくは１２質量％以下、好ましくは少なくとも２質量％、そしてまたより好ましくは８質量％以下である。

アルカリ土類金属酸化物ＭＯ及び酸化亜鉛のグループ（ＭＯ＋ＺｎＯ）において、これらの成分の合計含有量は、錯体のリン酸塩として溶融体中へ充分に多くの割合のリン酸塩を導入することができるようにするために、好ましくは３０質量％を越える。しかしながら、ＭＯ＋ＺｎＯの合計含有量は、好ましくは４５質量％以下に制限される。何故ならば、そうでなければ、耐薬品性を改善する成分、網状構造を形成する成分及び／又は硬度を増大する成分の割合が、充分に高いレベルで選択できないためである。

本発明に係るガラスは、１質量％以下、好ましくは１質量％未満の含有量でフッ化物を含有することができる。これは、より低い屈折率及び分散への光学ポジションの微調節のために使用することができる。融剤として、それはさらに粘度−温度プロファイルに影響を及ぼす。しかしながら、フッ化物原料あるいはフッ化物を含有するチャージは、より精巧な業務上の安全対策でのみ取り扱うことができ、蒸発とアトマイゼーション作用により連続溶解プロセスの安定性に有害な影響を及ぼす。より高いフッ化物含有量の使用は、従って本発明に係るガラスにおいては回避され、また、特に好適な実施態様はフッ化物を含有しない。以下に説明されるように、フッ化物はまた、物理的な清澄剤として使用することができ、即ち、清澄チャンバー内において加熱することにより、それからガスを放出することができ、そのガスはガラスから泡を除去する役目をする。清澄剤として作用するためには、清澄チャンバー内の高温が必要である。フッ化物が光学ポジションの微調節のために使用されている場合、フッ化物がガラス中に残り、ガス成分として逃散しないように、比較的低温でガラスを清澄するように注意するべきである。本発明のそのような実施態様によれば、比較的低温で既に充分な清澄作用を示す無機過酸化物を清澄剤として使用することが好ましい。

光学ガラスとして、本発明に係るガラスは、好ましくは着色剤及び／又は光学活性な、例えばレーザー活性な成分も含有しない。

本発明の別の実施態様によれば、光学フィルタ又は固体レーザーの基礎ガラスとして、本発明に係るガラスは、５質量％以下の含有量で着色剤及び／又は光学活性な、例えばレーザー活性な成分を含有することができ、この場合、これらの量は、１００質量％まで添加されたガラス組成物の他の成分に加えて添加する量とされる。

本発明の一つの態様によれば、本発明に係るガラスの少なくとも９０質量％、より好ましくは少なくとも９５質量％が前記した成分からなる。

本発明の他の態様によれば、本発明に係るガラスはまた、前述しなかった他の成分を含有せず、即ち、そのような実施態様によれば、ガラスは実質的に前記した成分からなる。表現「実質的に…からなる」は、他の成分はせいぜい不純物としては存在するが、ガラス組成物に個々の成分として故意に添加されていないことを意味する。

本発明に係るガラスは、通常の清澄剤を少量で含有することができる。添加される清澄剤の合計量は、好ましくは２．０質量％以下、より好ましく１．０質量％以下であり、この場合、これらの量は、ガラス組成物の他の成分１００質量％に添加する量とされる。本発明に係るガラスは、以下の成分の少なくとも１種を清澄剤として含有することができる（ガラス組成物の残部に加えて、質量％で）。
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％及び／又は
ＳｎＯ ０〜１％及び／又は
ＳＯ_４ ^２− ０〜１％及び／又は
ＮａＣｌ ０〜１％及び／又は
Ａｓ_２Ｏ_３ ０〜１％及び／又は
Ｆ⁻ ０〜１％及び／又は
無機過酸化物 ０〜１％。

例えば、過酸化亜鉛、過酸化リチウム及び／又はアルカリ土類金属過酸化物を無機過酸化物として使用することができる。

本発明の好適な実施態様によれば、しかしながら、Ａｓ_２Ｏ_３含有量は最大０．１質量％であるか、あるいは、ガラスはＡｓ_２Ｏ_３−フリーであり、何故ならば、この成分は生態学的理由のために問題と見なされているためである。

本発明に係るガラスは全て、さらに、良好な耐薬品性と結晶化に対する安定性、即ち結晶化安定性を有する。これらはさらに、良好な溶融性と最終形状寸法に近いフレキシブルな加工性、低いプロセスコストによる低い製造コスト、良好なイオン交換特性、良好なソラリゼーション安定性、及び良好な環境適合性によって識別される。

本発明に係るガラスは、５００℃以下、好ましくは４８０℃以下、より好ましくは４６０℃以下、もっとも好ましくは４３０℃以下のＴｇを有する。

本発明に係るガラスは、良好な耐薬品性を有する。特に、ＩＳＯ ８４２４によるクラス５２．３未満の耐酸性ＳＲ、及び／又はＩＳＯ １０６２９による４．３未満の耐アルカリ性ＡＲを有する。

本発明に係るガラスは、約７Ｋ／ｈの冷却速度で冷却した測定サンプルについて、０〜１１０×１０^−４の負の異常相対部分分散ΔＰ_ｇ，Ｆを有する。

本発明に係るガラスは、１１×１０^−６／Ｋ以下、より好ましくは１０×１０^−６／Ｋ以下の熱膨張率α_{２０−３００}を有する。従って、さらなる加工及び組立技術における熱応力の問題が回避される。

本発明に係るガラスは、４．０ｇ／ｃｍ^３以下の比密度を有する。本発明に係るガラスは、鉛含有のものに比べて考えられる積載質量が低いため、それらから作製された光学素子（光学要素）及び／又は光学部品は、従って特に移動／携帯装置に適している。

本発明に係るガラスにより、高感度な精密機械によってさえも最終形状寸法に近い高度に規定された熱間成形を確実に行えるように、光学ポジション、粘度−温度プロファイル及び加工温度の調整を達成できる。結晶化安定性と粘度−温度プロファイルの相関関係もさらに達成でき、それによってガラスのさらなる熱処理、例えばプレス又は再プレス、あるいはイオン交換プロセスも容易に可能である。

本発明はさらに、本発明に係るガラスの画像、センサー、鏡検法、医療技術、デジタル映写、電気通信、光通信技術／情報伝達、自動車部門でのオプチクス／照明、太陽技術、フォトリソグラフィー、ステッパー、エキシマレーザー、ウェハー、コンピューター・チップ及び／又は集積回路、及びそのような回路やチップを含む電子機器の応用分野における使用にも関する。

本発明はさらに、本発明に係るガラスを含む光学素子にも関する。光学素子は、特にレンズ、プリズム、光導波路ロッド、アレー、光ファイバー、勾配部品、光学窓及びコンパクト部品であり得る。本発明によれば、用語「光学素子」は、例えば、ゴブ、精密ゴブ、等のそのような光学素子の半仕上げ部材もしくはプリフォームも包含する。

本発明はさらに、
−本発明に係る光学ガラスをブランクプレスする工程
を含む光学素子の製造方法にも関する。

本発明はさらに、光学部材や光学部品、例えば画像、センサー、鏡検法、医療技術、デジタル映写、電気通信、光通信技術／情報伝達、自動車部門でのオプチクス／照明、太陽技術、フォトリソグラフィー、ステッパー、エキシマレーザー、ウェハー、コンピューター・チップ及び／又は集積回路、及びそのような回路やチップを含む電子機器などを製造するための、そのような光学素子の使用にも関する。

本発明はさらに、前記したような光学素子を含む、例えば画像、センサー、鏡検法、医療技術、デジタル映写、電気通信、光通信技術／情報伝達、自動車部門でのオプチクス／照明、太陽技術、フォトリソグラフィー、ステッパー、エキシマレーザー、ウェハー、コンピューター・チップ及び／又は集積回路、及びそのような回路やチップを含む電子機器用の光学部材や光学部品にも関する。

実施例１〜２７及び比較例１、２
本発明に係るガラスは、以下のように製造される：酸化物用の原料、好ましくはリン酸塩であるがまた炭酸塩、硝酸塩及び／又はフッ化物、並びに純粋な酸化物、好ましくは水不含有もしくは水分が低い原料、及び好ましくは錯体のリン酸塩としてのリン酸塩成分を計量し、例えばＳｂ_２Ｏ_３などの１種以上の清澄剤を任意に加え、次いで充分に混合した。ガラスチャージをバッチ溶解装置内で約１０５０℃で溶解し、次いで酸素中に供給することにより酸化条件をセット・アップし、そして清澄及び均質化を１１００℃で行う。ガラスは約８００℃の注型温度で注型でき、所望の寸法に加工した。大容積の連続装置では、経験から、温度は約５０〜１００Ｋだけ低くでき、材料は約６５０℃での直接プレス成形法により最終形状寸法に近く加工できる。

表１は、計量ガラス１００ｋｇの溶解例を示している。このようにして得られたガラスの特性は、表４において実施例１０で特定されている。

ガラスの特性（屈折率ｎ_ｄ、アッベ数ν_ｄ、スペクトルの青色領域における相対部分分散Ｐ_ｇ，Ｆ、異常部分分散ΔＰ_ｇ，Ｆ［１０^−４］、熱膨張率α_{２０−３００}［１０^−６／Ｋ］、ガラス転移温度Ｔｇ［℃］、密度ρ［ｇ/ｃｍ^３］、ＡＲ（ＩＳＯ １０６２９による耐アルカリ性のクラス）、及びＳＲ（ＩＳＯ ８４２４による耐酸性のクラス）もまた表２〜６に示されている。

Claims (16)

1. 酸化物基準の質量％で以下の組成：
   Ｐ_２Ｏ_５ ４０〜５８％、
   ＺｎＯ ２０〜３１％、
   Ｌｉ_２Ｏ ０．５〜５％、
   ＧｅＯ_２ ０．１〜１１％
   を有し、さらにＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯから選ばれた少なくとも１種の成分ＭＯを含有し、これらの成分ＭＯの割合の合計は２〜１２質量％である光学ガラス。
2. ＭｇＯ及びＳｒＯは各々３質量％以下の割合であり、ＣａＯは５質量％以下の割合であり、ＢａＯは１０質量％以下の割合である、請求項１に記載の光学ガラス。
3. さらにＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３から選ばれた少なくとも１種の成分を含有し、ここで、ＳｉＯ_２及びＢ _２Ｏ_３は各々５質量％以下の割合で存在し、Ａｌ_２Ｏ_３は５質量％以下の割合で存在し、且つ、これらの成分の割合の合計は９質量％以下である、請求項１又は２に記載の光学ガラス。
4. さらにＬａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５から選ばれた少なくとも１種の成分を含有し、ここで、Ｌａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及びＮｂ_２Ｏ_５は各々５質量％以下の割合で存在し、Ｔａ_２Ｏ_５は２質量％以下の割合で存在し、且つ、これらの成分の割合の合計は９質量％以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
5. さらにフッ素（Ｆ⁻として）を１質量％以下の割合で含有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
6. Ａｓ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＳｉＯ_２ の少なくともいずれか１種以上を含有しない、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
7. 清澄剤として少なくとも１種の以下の成分（質量％で）
   Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％、
   ＳｎＯ ０〜１％、
   ＮａＣｌ ０〜１％、
   ＳＯ_４ ^２− ０〜１％、
   Ｆ⁻ ０〜１％、
   無機過酸化物 ０〜１％
   を含有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学ガラス。
8. １．５５≦ｎ_ｄ≦１．６４の屈折率ｎ_ｄ及び４２≦ν_ｄ≦６５のアッベ数ν_ｄを有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学ガラス。
9. １．５６≦ｎ_ｄ≦１．６３の屈折率ｎ_ｄ及び４３≦ν_ｄ≦６４のアッベ数ν_ｄを有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学ガラス。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学ガラスのレンズ、プリズム、光導波路ロッド、アレー、光ファイバー、勾配部品、及び光学窓から選ばれた光学素子としての使用。
11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学ガラスから形成された、再加熱後にプレスできるプレス成形されたゴブ。
12. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学ガラスを含む光学部品。
13. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学ガラスをブランクプレスする工程を含む光学部品の製造方法。
14. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学ガラスを含む、レンズ、プリズム、光導波路ロッド、アレー、光ファイバー、勾配部品、及び光学窓から選ばれた光学素子。
15. 請求項１４に記載の光学素子の１つ以上を含む、画像、センサー、又はデジタル映写用の光学部材又は光学部品。
16. 請求項１４に記載の光学素子の１つ以上を含む、鏡検法又は医療技術用の光学部材又は光学部品。