KR101679443B1 - 광학 유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼, 광학 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴절률이 높고, 우수한 정밀 프레스 성형성을 구비하는 광학 유리, 및 상기 유리를 포함하는 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 광학 소자에 관한 것이다. 또한 본 발명은 광학 소자의 제조 방법, 광학 소자를 구비한 렌즈 및 렌즈 유닛을 구비한 촬상 장치에 관한 것이다.

Description

광학 유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼, 광학 소자{OPTICAL GLASS, PREFORM FOR PRECISION PRESS MOLDING, AND OPTICAL ELEMENT}

본 출원은 2009년 2월 3일에 출원한 미국 가출원 61/149,493의 우선권을 주장하고, 그의 전체 기재는 여기에 특히 개시로서 원용된다.

본 발명은 광학 유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼(preform), 광학 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 굴절률이 높고, 우수한 정밀 프레스 성형성을 구비하는 광학 유리, 및 상기 유리를 포함하는 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 광학 소자에 관한 것이다.

카메라 렌즈 등으로 대표되는 촬상 광학계에서의 색수차 보정은 고분산 렌즈와 저분산 렌즈를 조합함으로써 행해진다. 최근에는 고분산 렌즈, 저분산 렌즈 모두, 수차 보정이 가능한 범위에서 보다 굴절률이 높은 광학 유리를 이용함으로써, 고기능화, 컴팩트화를 한층 더 실현시키고자 하는 경향이 있다.

렌즈를 구성하는 유리의 광학 특성에 더하여, 렌즈 광학 기능면을 비구면화함으로써 광학계의 고기능화, 컴팩트화를 한층 더 실현할 수 있다. 이러한 렌즈의 양산에는 정밀 프레스 성형법이 적합하다.

정밀 프레스 성형법의 생산성을 높이기 위해서는, 우선 유리 소재 또는 정밀 프레스용 프리폼의 생산성을 확보하기 위해 일정한 성형성을 가질 필요가 있다. 즉 결정이 석출되지 않는 온도에서의 일정량의 유리의 점도, 또는 성형 가능한 유리의 점도를 갖는 온도에서의 일정한 내실투성(耐失透性)이 필요해진다.

또한, 정밀 프레스 성형에 있어서의 생산성도 높일 필요가 있다. 정밀 프레스 성형법에서는, SiC나 초경(超硬) 재료 등 내열성, 고강성을 갖는 고가의 형(型) 재료를 사용하여, 성형면을 광학 소자의 광학 기능면의 형상을 반전한 형상으로 정밀하게 가공한 성형형(成形型)을 사용하기 때문에, 성형형의 수명이 생산 비용, 양산성에 크게 영향을 준다. 그 때문에, 유리 전이 온도나 굴복점이 낮은 유리를 이용하여, 프레스 성형 시의 온도를 저하시켜 성형형의 열적 열화를 방지하는 고안이 이루어지고 있다.

특허문헌 1에는, 낮은 유리 전이 온도(Tg) 및 고굴절률 저분산성을 갖고, 유리의 내부 품질이 우수하여 리히트(reheat) 프레스 성형 및/또는 정밀 몰드 프레스 성형에 적합한 광학 유리가 개시되어 있다. 이 광학 유리는 특정량의 SiO₂, B₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Li₂O 및 F를 함유함으로써, 특허문헌 1의 도 1에 도시되는 특정 범위의 광학상수를 갖고, 유리 전이 온도(Tg)가 낮고, 유리의 내부 품질이 우수하여, 리히트 프레스 성형 및/또는 정밀 몰드 프레스 성형에 적합한 광학 유리라고 기재되어 있다.

특허문헌 1과 유사한 조성을 갖는 광학 유리로서 특허문헌 2에 기재된 광학 유리도 알려져 있다. 특허문헌 2에는 SiO₂-B₂O₃-La₂O₃-ZnO-ZrO₂-F계의 고굴절률 저분산 광학 유리가 개시되어 있고, 이 광학 유리는 고굴절률 저분산성을 갖고, 실투(失透)에 대한 안정성이 양호하다고 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 2에는, 리히트 프레스 성형 및 정밀 몰드 프레스 성형에 관한 기재는 없다. 특허문헌 3에는, SiO₂-B₂O₃-La₂O₃-Gd₂O₃-Li₂O-F계의 낮은 전이 온도(Tg)를 갖고, 소정 범위의 고굴절률 저분산성을 갖는, 정밀 프레스 성형에 사용하는 유리 프리폼재 및 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리가 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-170782호 공보 일본 특허 공개 (소)59-169952호 공보 WO2004/015978

특허문헌 1과 2의 차이는, 특허문헌 1에 기재된 광학 유리는 실질적으로 As₂O₃을 함유하지 않는 데 비하여, 특허문헌 2에 구체적으로 개시되어 있는 유리는, 1예 이외에 모두 As₂O₃을 함유하고 있다. 특허문헌 1에 있어서는, As₂O₃은 환경 부하가 매우 큰 성분으로서 배제하고 있다.

상기 특허문헌 1 및 2에 기재된 SiO₂-B₂O₃-La₂O₃-ZnO-ZrO₂-F계의 광학 유리는 고굴절률 저분산 광학 유리로서 우수한 것이지만, 특허문헌 1에 기재된 유리는 비싼 Yb₂O₃을 비교적 다량으로 사용한 유리이거나, 액상 온도가 높아 성형성의 면에서 문제가 있다. 또한, 실시예로서 개시되어 있는 유리 중에는 유리 전이 온도가 600℃를 초과하는 것도 많이 있어, 정밀 프레스 성형용의 광학 유리로서 반드시 바람직한 것은 아니다. 또한, 특허문헌 2는 유리 전이 온도가 높아, 정밀 프레스 성형에 바람직한 것이라고는 할 수 없다. 상기 특허문헌 3에 기재된 광학 유리에 대해서도 열적 안정성이 충분하지 않다는 등의 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결한 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 광학 유리는 서로 다른 관점에서 특정되는 2개의 기본 양태를 포함한다.

제1 기본 양태는, 고굴절률 저분산 특성을 갖고, 열적 안정성이 우수하고, 유리 전이 온도가 낮아 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 기본 양태의 광학 유리는

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 광학 유리이다.

제2 기본 양태는, 유리 성분으로서 B, O, F를 포함하고, 융액 상태에서 휘발이 적고, 광학 특성 등의 여러 특성의 변동이 적고, 품질이 우수한 광학 유리를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 기본 양태의 광학 유리는

B를 포함하는 양이온과, O 및 F를 포함하는 음이온을 유리 성분으로서 포함하는 광학 유리에 있어서,

양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위인 광학 유리이다.

또한 본 발명은 상기 제1 및 제2 기본 양태에 포함되는, 이하에 나타내는 A 내지 D의 4개의 양태를 포함한다. A 내지 D의 4개의 양태는, 상기 제1 및 제2 기본 양태의 조건은 만족하고, 또한 서로 다른 영역의 굴절률 nd와 아베수 νd를 갖는 광학 유리에 관한 것이다.

양태 A의 광학 유리

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％,

SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 20％,

ZnO를 0 내지 20％,

ZrO₂를 0 내지 4.5％,

TaO_{2 .5}를 0 내지 7％,

YbO_{1 .5}를 0 내지 0.5％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,

ZnO의 함유량, ZrO₂의 함유량의 3배 및 TaO_{2 .5}의 함유량의 5배의 합계량(ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5})이 40％ 이하이고,

LiO_{0 .5}의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,

양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +20이고,

굴절률 nd는 1.75 내지 1.81이고,

아베수 νd는 48 내지 52

인 광학 유리.

양태 B의 광학 유리

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％,

SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 20％,

ZnO를 0 내지 25％,

ZrO₂를 8％ 이하,

TaO_{2 .5}를 7％ 이하,

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,

ZrO₂ 및 TaO_{2 .5}의 합계 함유량에 대한 ZrO₂의 함유량의 비(ZrO₂/(ZrO₂+TaO_{2 .5}))가 0 내지 0.7이고,

ZrO₂와 TaO_{2 .5}의 합계량(ZrO₂+TaO_{2 .5})이 3 내지 10이고,

LiO_{0 .5}의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,

양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +20이고,

굴절률 nd가 1.79 내지 1.835이고,

아베수 νd는 42 내지 48

인 광학 유리.

양태 C의 광학 유리

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％,

SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 20％,

ZnO를 0 내지 15％,

ZrO₂를 5％ 이하,

TaO_{2 .5}를 3％ 이하,

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,

ZnO의 함유량, ZrO₂의 함유량의 3배 및 TaO_{2 .5}의 함유량의 5배의 합계량(ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5})이 15％ 이하이고,

LiO_{0 .5}의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,

양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위이고,

굴절률 nd가 1.675 내지 1.76이고,

아베수 νd가 51 내지 58

인 광학 유리.

양태 D의 광학 유리

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％,

SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 10％,

ZnO를 0 내지 28％,

ZrO₂를 0 내지 8％,

TaO_{2 .5}를 0 내지 10％,

TiO₂를 0 내지 8％,

NbO_{2 .5}를 0 내지 8％,

WO₃을 0 내지 10％,

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,

LiO_{0 .5}의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,

양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 0이고,

굴절률 nd가 1.825 내지 1.90이고,

아베수 νd가 35 내지 43

인 광학 유리.

본 발명의 제1 기본 양태에 따르면, 고굴절률 저분산 특성을 갖고, 열적 안정성이 우수하고, 유리 전이 온도가 낮아 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리를 제공할 수 있다.

본 발명의 제2 기본 양태에 따르면, 유리 성분으로서 B, O, F를 포함하고, 융액 상태에서 휘발이 적고, 광학 특성 등의 여러 특성의 변동이 적고, 품질이 우수한 광학 유리를 제공할 수 있다.

본 발명의 A 내지 D의 4개의 양태는, 상기 제1 및 제2 기본 양태의 조건은 만족하기 때문에, 상기 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태가 갖는 발명의 효과를 발휘하고, 그것에 추가로, 각 양태에 따른 굴절률 nd 및 아베수 νd를 갖는 광학 유리를 제공할 수 있다.

본 발명의 양태 A에 따르면, 1.75 내지 1.81의 굴절률 nd 및 48 내지 52의 아베수 νd를 갖는 광학 유리,

본 발명의 양태 B에 따르면, 1.79 내지 1.835의 굴절률 nd 및 42 내지 48의 아베수 νd를 갖는 광학 유리,

본 발명의 양태 C에 따르면, 1.675 내지 1.76의 굴절률 nd 및 51 내지 58의 아베수 νd를 갖는 광학 유리,

본 발명의 양태 D에 따르면, 1.825 내지 1.90의 굴절률 nd 및 35 내지 43의 아베수 νd를 갖는 광학 유리

를 각각 제공할 수 있다.

도 1의 각 플롯 부근에 기재한 수치는 용융 시간을 시간 단위로 나타낸 것이다.
도 2는 횡축을 용융 시간, 종축을 굴절률 nd로 했을 때의 표 3(양태 A)의 실시예 32, 실시예 33의 굴절률 변화를 도시하는 것이다.
도 3은 횡축을 용융 시간, 종축을 비중으로 했을 때의 표 3(양태 A)의 실시예 32, 실시예 33의 비중의 변화를 도시하는 것이다.
도 4는 횡축을 용융 시간, 종축을 유리 전이 온도 Tg로 했을 때의 표 3(양태 A)의 실시예 32의 유리 전이 온도의 변화를 도시하는 것이다.
도 5는 횡축에 2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2)의 값, 종축에 유리 전이 온도 Tg를 취하고, 2LiO_0.5+ZnO+(F/2)의 증감에 따른 Tg의 변화 양태를 도시한 것이다.
도 6은 횡축에 온도, 좌측 종축에 유리의 점도, 우측 종축에 동점도의 역수, 즉 유출 속도의 지표를 취하고, 본 발명의 광학 유리의 일례(양태 C(표 5)의 실시예 8(nd=1.72686, νd=54.41))에 있어서의 온도 변화에 대한 점도 변화, 동점도의 역수의 변화를 도시한 것이다.
도 7은 비교예에 있어서, 유지 후의 각 유리의 현미경 사진을 도시한다. 덮개가 없는 채로 1300℃에서 용해한 후, Tg 이하까지 냉각하고, 그 후 1140℃의 로 내에 넣어 2시간 유지했을 때의 유리 표면의 상태를 도시한다.
도 8은 습윤하여 상승하는 비교 실험 결과(사진)를 도시한다.
도 9는 특허문헌 1 및 3의 재현 유리의 투과율 곡선을 도시한다.
도 10은 횡축에 F 함유량, 종축에 중량 감소를 취하고, 양태 A 내지 D에 속하는 본 발명의 광학 유리에 대해서, F 함유량의 증감에 따른 중량 감소(휘발)의 변화를 도시한 것이다.
도 11은 횡축에 D 값, 종축에 중량 감소를 취하고, F 함유량이 7 내지 9％인 유리에 대해서 D 값과 중량 감소의 관계를 도시한 것이다.
도 12는 횡축에 D 값, 종축에 중량 감소를 취하고, F 함유량이 14 내지 16％인 유리에 대해서 D 값과 중량 감소의 관계를 도시한 것이다.
도 13은 도 11 및 12를 합친 것이다.

이하, 본 발명의 광학 유리에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 기본 양태의 광학 유리와 제2 기본 양태의 광학 유리는 양이온으로서 B를 포함하고, 음이온으로서 O 및 F를 포함하는 유리 성분을 포함하는 광학 유리인 점에서는 공통되고, 조성 및 물성에 있어서 중복되는 경우도 있다. 즉, 제1 기본 양태의 광학 유리는 제2 기본 양태의 광학 유리를 규정하는 요건을 만족시킬 수도 있고, 제2 기본 양태의 광학 유리는 제1 기본 양태의 광학 유리를 규정하는 요건을 만족시킬 수도 있다.

제1 기본 양태의 광학 유리의 바람직한 조성 범위, 바람직한 특성을 하기 표 1-1 내지 1-29 및 2-1 내지 2-18에 나타내지만, 이들 표에 나타낸 조성 범위 및 특성 범위의 임의의 조합을 갖는 광학 유리가 본 발명에서는 가능하다.

제2 기본 양태의 광학 유리에, 조성 범위, 특성 범위에 대한 표 1-1 내지 1-29 및 2-1 내지 2-18에 나타낸 임의의 범위를 조합한 광학 유리는, 제2 기본 양태의 광학 유리 중에서 바람직한 유리이다.

A 내지 D의 4개의 양태의 바람직한 조성 범위, 바람직한 특성도 하기 표 1-1 내지 1-29 및 2-1 내지 2-18에 병기한다. 양태 A 내지 D에 대해서, 각 양태의 범위 내이면, 제1 양태 및 제2 양태에 있어서의 바람직한 양태와의 임의의 조합이 가능하다.

양태 A는 상술한 바와 같이, 1.75 내지 1.81의 굴절률 nd 및 48 내지 52의 아베수 νd라는 광학 상수의 실현에 바람직한 유리이다.

양태 A는,

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30인 광학 유리인 점에서, 본 발명의 제1 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다. 이들 조건을 만족시킴으로써, 고굴절률 저분산 특성을 갖고, 열적 안정성이 우수하고, 유리 전이 온도가 낮아 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리가 얻어진다.

또한 양태 A는, B를 포함하는 양이온과, O 및 F를 포함하는 음이온을 유리 성분으로서 포함하는 광학 유리로서, 양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위인 광학 유리인 점에서, 본 발명의 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조건을 만족시킴으로써 유리 성분으로서 B, O, F를 포함하고, 융액 상태에서 휘발이 적고, 광학 특성 등의 여러 특성의 변동이 적고, 품질이 우수한 광학 유리가 얻어진다. 단, 양태 A에서는 B_B-(B_O-B_B)의 상한치를 +20으로 한다. 이 이유는 이하와 같다. 양태 A에서는 굴절률을 높이기 위해서, 유리 성분 중에 희토류나 Zr, Ta 등과 같은 고융점의 성분이 많이 도입되어 액상 온도가 상승하여, 유리를 유출하는 온도가 높아지는 경향이 있다. 따라서, 보다 높은 온도에서 유리 성분의 휘발을 억제하기 위해서, 본 유리계에서는 휘발하기 쉬운 결합의 비율을 나타내는 상기 지표의 상한치를 제한한다.

또한, SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 20％,

ZnO를 0 내지 20％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함하는 점에 대해서도 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다.

ZrO₂를 0 내지 4.5％,

TaO_{2 .5}를 0 내지 7％,

YbO_{1 .5}를 0 내지 0.5％

로 포함하는 점은 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 상이하다.

ZrO₂를 0 내지 4.5％로 하는 것은, ZrO₂의 함유량이 4.5％를 초과하면 분산이 증대하는 경향을 나타냄과 동시에, 액상 온도가 상승하는 경향을 나타내기 때문이다. ZrO₂의 함유량의 바람직한 상한은 3.8％, 보다 바람직한 상한은 3.4％, 더욱 바람직한 상한은 3％, 보다 한층 바람직한 상한은 2.7％, 한층 더 바람직한 하한은 2.5％이다.

TaO_{2 .5}를 0 내지 7％로 하는 것은, TaO_{2 .5}의 함유량이 7％를 초과하면 소요되는 분산과 양호한 안정성을 유지하는 것이 어려워지기 때문이고, TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 상한은 5％ 이하, 보다 바람직한 상한은 4％ 이하, 더욱 바람직한 상한은 3％, 보다 한층 바람직한 상한은 2％, 한층 더 바람직한 하한은 1.5％, 더욱 한층 더 바람직한 하한은 1.2％이고, TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 하한은 0.1％, 보다 바람직한 하한은 0.3％, 더욱 바람직한 하한은 0.5％, 한층 바람직한 하한은 0.6％이다.

또한, 유리 원료에 있어서 ZrO₂는 가장 용해성이 나쁘고 균질화에 고온을 요하는 원료 중의 하나이기 때문에, 불소를 포함하는 본 발명의 유리의 원료를 용융·균질화하는 과정에서 불소를 많이 휘발시키는 원인이 되어, 휘발에 수반하는 유리 특성의 변동을 억제하는 목적을 위해서라도 다량의 도입은 바람직하지 않다.

YbO_{1 .5}를 0 내지 0.5％로 하는 것은 비싸기 때문이고, 과잉 도입에 의해서 액상 온도가 증가하여 유리 성분의 휘발을 간접적으로 조장하고, 유리의 균질성과 성형 특성을 손상시키기 때문이다. 또한 적외 영역에 흡수를 갖기 때문에, 고정밀도의 비디오 카메라나 감시 카메라 등, 근적외 영역의 감광 특성이 요구되는 고감도의 광학계로의 사용에 적합하지 않다. 특히 양태 A의 광학 렌즈는 각 양태 중에서 광학 설계에 있어서의 범용성이 가장 높고, 상기한 광학계에서도 사용할 수 있기 때문에, YbO_{1 .5}의 양을 제한하는 것이 바람직하다.

(ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5})를 40％ 이하로 하는 것은 저분산성을 유지하기 위해서이고, (2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))를 20％ 이상으로 하는 것은, 유리 전이 온도를 저하시키기(낮게 유지하기) 위해서이다.

특히, 양태 A는 상술한 바와 같이, 1.75 내지 1.81의 굴절률 nd 및 48 내지 52의 아베수 νd라는 광학 상수를 갖는 광학 유리이기 때문에, 상기 굴절률 nd와 아베수 νd의 양쪽을 만족시키는 광학 유리로 하기 위해서, 성분으로서는 유리 성분을 이하와 같이 분류하고, 그 함유율을 조정하면 좋다. 즉, (1) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 감소시키고, 아베수를 증가시키는 효과를 갖는 BO_{1 .5}나 SiO₂, AlO_1.5 등과 같은 유리 형성 성분의 합계량 NWF와, (2) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 증가시키고, 아베수를 약간 감소시킴으로써 유리의 고굴절률·저분산성을 높이는 LaO_{1 .5}나 GdO_{1 .5}, YO_{1 .5} 등과 같은 희토류 성분의 합계량 ΣRE와, (3) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 양호하게 증가시킴과 동시에 아베수를 약간 감소시키는 ZrO₂나 TaO_{2 .5}와 같은 성분의 합계량(ZrO₂+TaO_{2 .5})과, (4) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 대폭 증가시킴과 동시에 아베수를 대폭 감소시키는 TiO₂나 NbO_2.5나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량과, (5) 도입량의 증가와 동시에 유리 원료의 용해 온도를 저하시키고, 유리의 안정성을 높이고, 액상 온도를 저하시키고, 유리 전이점을 저하시키는 등의 효과를 갖는 LiO_{0 .5}나 ZnO와 같은 1가·2가의 성분의 합계량과, (6) 상기에 속하지 않는 그 밖의 성분의 합계량 각각을 조정하면 좋다. 이 중 광학 특성의 조정에 있어서는 (1) 내지 (4)의 조정이 유효하다.

구체적으로, 본 발명에서 중요한 성분인 (1) 내지 (3)에 대해서, (1) NWF의 상한은 63％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 60％로 하는 것이 보다 바람직하고, 58％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 57％로 하는 것이 한층 바람직하고, 56％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 55％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 54％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 NWF의 하한은 41％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 44％로 하는 것이 보다 바람직하고, 46％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 47％로 하는 것이 한층 바람직하고, 48％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 49％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 50％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다. 또한 (2) ΣRE의 상한은 38％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 36％로 하는 것이 보다 바람직하고, 35％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 34％로 하는 것이 한층 바람직하고, 33％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 32％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 31％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE의 하한은 20％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 22％로 하는 것이 보다 바람직하고, 23％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 24％로 하는 것이 한층 바람직하고, 25％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 26％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 27％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다. 또한 (3) (ZrO₂+TaO_{2 .5})의 상한은 8％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 7％로 하는 것이 보다 바람직하고, 6％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 5％로 하는 것이 한층 바람직하고, 4.5％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 4％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 3.5％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 (ZrO₂+TaO_{2 .5})의 하한은 0％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 1％로 하는 것이 보다 바람직하고, 2％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 2.5％로 하는 것이 한층 바람직하고, 3％로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

ΣRE와 NWF의 도입량은 ΣRE와 NWF의 비율인 ΣRE/NWF를 참조하여 조정할 수도 있다. ΣRE/NWF의 상한은 0.9로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 0.85로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.80으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.75로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.70으로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.65로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.60으로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE/NWF의 하한은 0.50으로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 0.45로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.40으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.35로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.30으로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

그 이외의 조건으로서는, 희토류 성분의 혼합에 의해 액상 온도를 저하시키고, 보다 광학 특성이 우수한 유리의 안정성을 높이기(유지하기) 위해서, 희토류의 합계량 ΣRE에 대한 LaO_{1 .5}의 비율 LaO_{1 .5}/ΣRE에 주의하는 것이 바람직하다. 상기한 바람직한 성분 구성을 갖는 양태 A에서, LaO_{1 .5}/ΣRE의 상한은 0.75로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 0.7로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.65로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.6으로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.57로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.55로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.53으로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 특히 0.52로 하는 것이 바람직하고, 다른 한편 LaO_{1 .5}/ΣRE의 하한은 0.30으로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 0.4로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.45로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.48로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.49로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

특히 양태 A에서는 필수적인 희토류 성분에 추가로, Zr, Ta, Ti, Nb, W, Bi와 같은 고굴절률·고분산 성분 중, Zr이나 Ta을 우선적으로 도입하는 것이 바람직하다. 또한 Ta보다도 Zr을 우선적으로 사용하여, 고굴절률화와 저분산성을 양립하는 것이 바람직하다. 그렇기 때문에 양태 A에서는 Zr의 도입량을 최적화하는 것이 유리의 광학 특성과 성형 특성의 향상에 있어서 매우 유효하다.

또한 양태 A에서는, 임의 성분으로서 TiO₂, NbO_{2 .5}를 함유할 수도 있다. TiO₂, NbO_{2 .5}는 저분산성을 유지하면서 굴절률을 높이는 기능이 있지만, 분산을 높이는 기능도 있기 때문에, TiO₂는 0 내지 3％로 하고, NbO_{2 .5}는 0 내지 3％로 한다.

그 밖의 고굴절률·고분산 성분은 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 도입할 수 있는데, TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량의 상한은 6％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 5％로 하는 것이 보다 바람직하고, 4％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 3％로 하는 것이 한층 바람직하고, 2％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 1％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 도입하지 않는 것이 가장 바람직하다.

또한 양태 A에서는, SiO₂를 2％ 이상 함유시키는 것, 및 (SiO₂/BO_{1 .5})을 0.10 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이에 따라 유리 융액의 점도를 증대시켜, 성형 시의 맥리(脈理) 발생을 억제하는 효과를 개선할 수 있다.

또한, 양태 A의 광학 유리는 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 1을 만족시키는 것이 바람직하다. 굴절률 nd와 아베수 νd의 관계에 대해서는 후술한다.

양태 B는, 1.79 내지 1.835의 굴절률 nd 및 42 내지 48의 아베수 νd라는 광학 상수의 실현에 바람직한 유리이다.

양태 B는,

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30인 광학 유리인 점에서 본 발명의 제1 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다. 이들 조건을 만족시킴으로써 고굴절률 저분산 특성을 갖고, 열적 안정성이 우수하고, 유리 전이 온도가 낮아 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리가 얻어진다.

또한 양태 B는, B를 포함하는 양이온과, O 및 F를 포함하는 음이온을 유리 성분으로서 포함하는 광학 유리로서, 양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위인 광학 유리인 점에서 본 발명의 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조건을 만족시킴으로써 유리 성분으로서 B, O, F를 포함하고, 융액 상태에서 휘발이 적고, 광학 특성 등의 여러 특성의 변동이 적고, 품질이 우수한 광학 유리가 얻어진다. 단, 양태 B에서는 B_B-(B_O-B_B)의 상한치를 +20으로 한다. 이 이유는 이하와 같다. 양태 B에서는 굴절률을 양태 C보다도 높이기 위해서, 유리 성분 중에 희토류나 Zr, Ta 등과 같은 고융점의 성분이 많이 도입되어 액상 온도가 상승하여, 유리를 유출하는 온도가 높아지는 경향이 있다. 따라서, 보다 높은 온도에서 유리 성분의 휘발을 억제하기 위해서, 본 유리계에서는 휘발하기 쉬운 결합의 비율을 나타내는 상기 지표의 상한치를 제한한다.

또한,

SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 20％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함하는 점에 대해서도 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다.

ZnO를 0 내지 25％,

ZrO₂를 8％ 이하,

TaO_{2 .5}를 7％ 이하,

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％

로 포함하는 점은 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 상이하다.

ZnO를 0 내지 25％로 하는 것은, ZnO를 다량으로 도입하면 광학 특성면에서 굴절률이 약간 증가하는 한편, 고분산화(νd가 감소)하는 문제가 있지만, 양태 B는 양태 A보다도 고굴절률 및 고분산 영역인, nd=1.79 내지 1.835, νd=42 내지 48의 분산을 갖는 유리를 얻는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 허용되는 함유량이 양태 A의 유리보다도 증대하기 때문이다.

ZrO₂, TaO_{2 .5}는 모두 굴절률을 높이고, 적량 함유시킴으로써 유리를 안정화하고, 액상 온도를 저하시킴과 동시에, 유리 융액의 점도를 증대시키는 기능이 있는 성분이다. ZrO₂를 8％ 이하로 하는 것은, ZrO₂의 함유량이 8％를 초과하면 액상 온도가 상승하는 경향을 나타내기 때문이다. ZrO₂의 함유량의 바람직한 상한은 7％, 보다 바람직한 상한은 6％, 더욱 바람직한 상한은 5％, 한층 바람직한 상한은 4.5％, 보다 한층 바람직한 상한은 4％이고, ZrO₂의 함유량의 바람직한 하한은 0.5％, 보다 바람직한 하한은 1％, 더욱 바람직한 하한은 1.5이다.

TaO_{2 .5}를 7％ 이하로 하는 것은, TaO_{2 .5}의 함유량이 7％를 초과하면 소요되는 분산과 양호한 안정성을 유지하는 것이 어려워지기 때문이다. TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 상한은 6％ 이하, 보다 바람직한 상한은 5％이고, TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 하한은 0.1％, 보다 바람직한 하한은 0.3％, 더욱 바람직한 하한은 0.5％, 한층 바람직한 하한은 0.6％, 보다 한층 바람직한 하한은 1％, 한층 더 바람직한 하한은 1.5％, 더욱 한층 더 바람직한 하한은 1.8, 특히 바람직한 하한은 2％이다.

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％로 하는 것은 비싸기 때문이고, 과잉 도입에 의해서 액상 온도가 증가하여 유리 성분의 휘발을 간접적으로 조장하고, 유리의 균질성과 성형 특성을 손상시키기 때문이다. 또한 적외 영역에 흡수를 갖기 때문에, 고정밀도의 비디오 카메라나 감시 카메라 등, 근적외 영역의 감광 특성이 요구되는 고감도의 광학계로의 사용에 적합하지 않다. 다만 양태 B의 유리는 굴절률이 높기 때문에, 적외 영역의 광을 수광하지 않는 컴팩트 디지탈 카메라 등으로 용도를 한정하여 이용하는 것도 유효하다. 이 때문에 3％를 상한으로 하여 YbO_{1 .5}를 도입할 수도 있다.

(ZrO₂/(ZrO₂+TaO_{2 .5}))를 0 내지 0.7로 하는 것은, 양태 B에서 이용하는 Zr과 Ta의 배분을 적정화하여 액상 온도를 저하시켜 유리의 안정성을 높이기 위해서이다. (ZrO₂+TaO_2.5)를 3 내지 10으로 하는 것은, 양태 A보다도 많은 Zr과 Ta을 사용하여, 보다 고굴절률화를 도모하기 위해서이다. (2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))의 합계량을 20％ 이상으로 하는 것은, 유리 전이 온도를 저하시키기(낮게 유지하기) 위해서이다.

양태 B에서는, 유리의 안정성을 보다 한층 개선하여 액상 온도를 저하시키기 위해서, ZrO₂/(ZrO₂+TaO_{2 .5})를 0.7 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 유리의 안정성 개선 및 액상 온도의 저하 측면에서, ZrO₂/(ZrO₂+TaO_{2 .5})의 바람직한 상한은 0.6, 보다 바람직한 상한은 0.55, 더욱 바람직한 상한은 0.50, 한층 바람직한 상한은 0.45이고,

ZrO₂/(ZrO₂+TaO_{2 .5})의 바람직한 하한은 0.00, 보다 바람직한 하한은 0.10, 더욱 바람직한 하한은 0.20, 한층 바람직한 하한은 0.25, 보다 한층 바람직한 하한은 0.30, 특히 바람직한 하한은 0.35이다.

상기 지표 대신에, TaO_{2 .5}를 함유하는 유리에 있어서는, (ZrO₂/TaO_{2 .5})을 2.0 이하로 제한하는 것도 바람직하다. 유리의 안정성 개선 및 액상 온도의 저하 측면에서, (ZrO₂/TaO_{2 .5})의 바람직한 상한은 1.8, 보다 바람직한 상한은 1.6, 더욱 바람직한 상한은 1.4, 한층 바람직한 상한은 1.3, 보다 한층 바람직한 상한은 1.2, 한층 더 바람직한 상한은 1.1이다. (ZrO₂/TaO_{2 .5})의 바람직한 하한은 0.1, 보다 바람직한 하한은 0.2, 더욱 바람직한 하한은 0.3, 한층 바람직한 하한은 0.4, 보다 한층 바람직한 하한은 0.5이다.

특히, 양태 B는 상술한 바와 같이, 1.79 내지 1.835의 굴절률 nd 및 42 내지 48의 아베수 νd라는 광학 상수를 갖는 광학 유리이기 때문에, 상기 굴절률 nd와 아베수 νd의 양쪽을 만족시키는 광학 유리로 하기 위해서, 성분으로서는 양태 A와 같이 유리 성분을 이하와 같이 분류하고, 그의 함유율을 조정하면 좋다. 즉, (1) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 감소시키고, 아베수를 증가시키는 효과를 갖는 BO_{1 .5}나 SiO₂, AlO_{1 .5} 등과 같은 유리 형성 성분의 합계량 NWF와, (2) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 증가시키고, 아베수를 약간 감소시킴으로써 유리의 고굴절률·저분산성을 높이는 LaO_{1 .5}나 GdO_{1 .5}, YO_{1 .5} 등과 같은 희토류 성분의 합계량 ΣRE와, (3) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 양호하게 증가시킴과 동시에 아베수를 약간 감소시키는 ZrO₂나 TaO_{2 .5}와 같은 성분의 합계량(ZrO₂+TaO_{2 .5})과, (4) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 대폭 증가시킴과 동시에 아베수를 대폭 감소시키는 TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량과, (5) 도입량의 증가와 동시에 유리 원료의 용해 온도를 저하시키고, 유리의 안정성을 높이고, 액상 온도를 저하시키고, 유리 전이점을 저하시키는 등의 효과를 갖는 LiO_{0 .5}나 ZnO와 같은 1가·2가의 성분의 합계량과, (6) 상기에 속하지 않는 그 밖의 성분의 합계량 각각을 조정하면 좋다. 이 중 광학 특성의 조정에 있어서는 (1) 내지 (4)의 조정이 유효하다.

구체적으로, 본 발명에서 중요한 성분인 (1) 내지 (3)에 대해서, (1) NWF의 상한은 60％로 하는 것이 바람직하고, 57％로 하는 것이 보다 바람직하고, 55％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 54％로 하는 것이 한층 바람직하고, 53％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 52％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 51％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 NWF의 하한은 35％로 하는 것이 바람직하고, 38％로 하는 것이 보다 바람직하고, 40％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 41％로 하는 것이 한층 바람직하고, 42％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 43％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 44％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다. 또한 (2) ΣRE의 상한은 42％로 하는 것이 바람직하고, 40％로 하는 것이 보다 바람직하고, 38％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 37％로 하는 것이 한층 바람직하고, 36％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 35％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 34％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE의 하한은 20％로 하는 것이 바람직하고, 22％로 하는 것이 보다 바람직하고, 23％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 25％로 하는 것이 한층 바람직하고, 27％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 28％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 29％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 30％로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한 (3) (ZrO₂+Ta₂O₅)의 상한은 10％로 하는 것이 바람직하고, 9％로 하는 것이 보다 바람직하고, 8％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 7.5％로 하는 것이 한층 바람직하고, 7％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 6.5％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 6％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 (ZrO₂+Ta₂O₅)의 하한은 3％로 하는 것이 바람직하고, 3.5%로 하는 것이 보다 바람직하고, 4.0%로 하는 것이 더욱 바람직하고, 4.5%로 하는 것이 한층 바람직하고, 5.0％로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

ΣRE와 NWF의 도입량은 ΣRE와 NWF의 비율인 ΣRE/NWF를 참조하여 조정할 수도 있다. ΣRE/NWF의 상한은 1.2로 하는 것이 바람직하고, 1.1로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.0으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.95로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.9로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.85로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.8로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE/NWF의 하한은 0.35로 하는 것이 바람직하고, 0.40으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.45로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.50으로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.55로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.60으로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.65로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다.

그 이외의 조건으로서는, 희토류 성분의 혼합에 의해 액상 온도를 저하시키고, 보다 광학 특성이 우수한 유리의 안정성을 높이기(유지하기) 위해서, 희토류의 합계량 ΣRE에 대한 LaO_{1 .5}의 비율 LaO_{1 .5}/ΣRE에 주의한다. 상기한 바와 같이 Zr과 Ta을 함께 적당량 도입하는 성분 구성을 갖는 양태 B에서는, La을 많이 이용하는 비율이 유효하다. 즉 LaO_{1 .5}/ΣRE의 상한은 0.8로 하는 것이 바람직하고, 0.75로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.70으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.67로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.65로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.63으로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.62로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 LaO_{1 .5}/ΣRE의 하한은 0.30으로 하는 것이 바람직하고, 0.4로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.45로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.5로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.55로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.58로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.59로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다.

특히 양태 B에서는 필수적인 희토류 성분에 추가로, Zr, Ta, Ti, Nb, W, Bi와 같은 고굴절률·고분산 성분 중, Zr이나 Ta을 우선적으로 도입하는 것이 바람직하다. 또한 Ta의 함유율을 최적화하면서 Zr에 대해서도 최적량을 도입하여, 양태 A보다도 고굴절률·고분산화하는 것이 바람직하다. 그렇기 때문에 양태 B에서는 Ta와 Zr의 도입량 및 그의 비율을 최적화하는 것이 유리의 광학 특성과 성형 특성의 향상에 있어서 매우 유효하다.

또한 양태 B에서는, 임의 성분으로서 TiO₂, NbO_{2 .5}를 함유할 수도 있다. TiO₂, NbO_{2 .5}는 저분산성을 유지하면서 굴절률을 높이는 기능이 있지만, 분산을 높이는 기능도 있기 때문에, TiO₂는 0 내지 3％로 하고, NbO_{2 .5}는 0 내지 3％로 한다.

그 밖의 고굴절률·고분산 성분은 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 도입할 수 있는데, TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량(TiO₂+NbO_{2 .5}+WO₃+BiO_{1 .5})의 상한은 8％로 하는 것이 바람직하고, 6％로 하는 것이 보다 바람직하고, 5％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 4％로 하는 것이 한층 바람직하고, 3％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 2％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 1％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 저분산으로 하기 위해서는, 도입하지 않는 것이 가장 바람직하다.

양태 B에서는, (2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))을 20％ 이상으로 하는 것도 바람직하다. 유리 전이 온도를 저하시키기 위해서이다.

또한, 양태 B의 광학 유리는 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 2를 만족시키는 것이 바람직하다. 굴절률 nd와 아베수 νd와의 관계에 대해서는 후술한다.

양태 C는 1.675 내지 1.76의 굴절률 nd 및 51 내지 58의 아베수 νd라는 광학 상수의 실현에 바람직한 유리이다.

양태 C는,

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30인 광학 유리인 점에서, 본 발명의 제1 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다. 이들 조건을 만족시킴으로써 고굴절률 저분산 특성을 갖고, 열적 안정성이 우수하고, 유리 전이 온도가 낮아 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리가 얻어진다.

또한 양태 C는, B를 포함하는 양이온과, O 및 F를 포함하는 음이온을 유리 성분으로서 포함하는 광학 유리로서, 양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위인 광학 유리인 점에서, 본 발명의 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조건을 만족시킴으로써 유리 성분으로서 B, O, F를 포함하고, 융액 상태에서 휘발이 적고, 광학 특성 등의 여러 특성의 변동이 적고, 품질이 우수한 광학 유리가 얻어진다.

또한, SiO₂를 0 내지 20％,

LiO_{0 .5}를 0 내지 20％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함하는 점에 대해서도 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다.

ZrO₂를 5％ 이하,

TaO_{2 .5}를 3％ 이하,

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％

로 포함하는 점은 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 상이하다.

ZnO를 0 내지 15％로 하는 것은, ZnO의 함유량이 15％를 초과하면 분산이 증대하는 경향을 나타내고, 또한 안정성이 저하함과 동시에 액상 점성이 저하하는 경향을 나타내기 때문이다. ZnO의 함유량의 바람직한 상한은 15％, 보다 바람직한 상한은 10％, 더욱 바람직한 상한은 8％, 한층 바람직한 상한은 6％, 보다 한층 바람직한 상한은 4％, 한층 더 바람직한 상한은 3％, 더욱 한층 더 바람직한 상한은 2％이고, ZnO의 함유량의 바람직한 하한은 0％, 보다 바람직한 하한은 0.5％, 더욱 바람직한 하한은 1％이다. 이 때문에 Tg 저하 성분의 조정 척도가 되는 2LiO_0.5/(2LiO_0.5+ZnO)는 당연히 큰 값이 된다. 즉 2LiO_{0 .5}/(2LiO_{0 .5}+ZnO)의 바람직한 하한은 0.65이고, 보다 바람직한 하한은 0.7, 더욱 바람직한 하한은 0.75, 한층 바람직한 하한은 0.8, 보다 한층 바람직한 하한은 0.85, 한층 더 바람직한 하한은 0.9, 더욱 한층 더 바람직한 하한은 0.95, 특히 바람직한 하한은 1.0이다.

ZrO₂를 5％ 이하로 하는 것은, ZrO₂의 함유량이 5％를 초과하면 분산이 증대하는 경향을 나타냄과 동시에, 액상 온도가 상승하는 경향을 나타내기 때문이다. ZrO₂의 함유량의 바람직한 상한은 5％, 보다 바람직한 상한은 4％, 더욱 바람직한 상한은 3％, 한층 바람직한 상한은 2.5％, 보다 한층 바람직한 상한은 2％, 한층 더 바람직한 상한은 1.5％, 더욱 한층 더 바람직한 상한은 1％, 특히 바람직한 상한은 0.5％이고, 가장 바람직하게는 ZrO₂를 도입하지 않는다.

TaO_{2 .5}를 3％ 이하로 하는 것은, TaO_{2 .5}의 함유량이 3％를 초과하면 소요되는 분산과 양호한 안정성을 유지하는 것이 어렵게 되어, 원료 가격이 증가하기 때문이다. TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 상한은 3％ 이하, 보다 바람직한 상한은 2％, 더욱 바람직한 상한은 1％, 한층 바람직한 상한은 0.5％이고, 특히 바람직하게는 TaO_{2 .5}를 도입하지 않는다.

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％로 하는 것은 비싸기 때문이다. 또한 적외 영역에 흡수를 갖기 때문에, 고정밀도의 비디오 카메라나 감시 카메라 등, 근적외 영역의 감광 특성이 요구되는 고감도의 광학계로의 사용에 적합하지 않다. 다만 양태 C의 광학 유리는 양태 A보다도 저분산인 것과 YbO_{1 .5}가 갖는 저분산성을 이용하여, 예를 들면 νd=55를 초과하는 저분산 유리를 만들 수 있기 때문에, 상한을 3％로 하여 YbO_{1 .5}를 도입할 수도 있다.

특히, 양태 C는 상술한 바와 같이, 1.675 내지 1.76의 굴절률 nd 및 51 내지 58의 아베수 νd라는 광학 상수를 갖는 광학 유리이기 때문에, 상기 굴절률 nd와 아베수 νd의 양쪽을 만족시키는 광학 유리로 하기 위해서, 성분으로서는 양태 A와 같이 유리 성분을 이하와 같이 분류하고, 그의 함유율을 조정하면 좋다. 즉, (1) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 감소시키고, 아베수를 증가시키는 효과를 갖는 BO_{1 .5}나 SiO₂, AlO_{1 .5} 등과 같은 유리 형성 성분의 합계량 NWF와, (2) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 증가시키고, 아베수를 약간 감소시킴으로써 유리의 고굴절률·저분산성을 높이는 LaO_{1 .5}나 GdO_{1 .5}, YO_{1 .5} 등과 같은 희토류 성분의 합계량 ΣRE와, (3) 도입량의 증가와 동시에, 굴절률을 양호하게 증가시킴과 동시에 아베수를 약간 감소시키는 ZrO₂나 TaO_{2 .5}와 같은 성분의 합계량(ZrO₂+TaO_{2 .5})과, (4) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 대폭 증가시킴과 동시에 아베수를 대폭 감소시키는 TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량과, (5) 도입량의 증가와 동시에 유리 원료의 용해 온도를 저하시키고, 유리의 안정성을 높이고, 액상 온도를 저하시키고, 유리 전이점을 저하시키는 등의 효과를 갖는 LiO_{0 .5}나 ZnO와 같은 1가·2가의 성분의 합계량과, (6) 상기에 속하지 않는 그 밖의 성분의 합계량 각각을 조정하면 좋다. 이 중 광학 특성의 조정에 있어서는 (1) 내지 (4)의 조정이 유효하다.

구체적으로, 본 발명에서 중요한 성분인 (1) 내지 (3)에 대해서, (1) NWF의 상한은 75％로 하는 것이 바람직하고, 72％로 하는 것이 보다 바람직하고, 70％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 68％로 하는 것이 한층 바람직하고, 66％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 64％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 62％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 NWF의 하한은 48％로 하는 것이 바람직하고, 50％로 하는 것이 보다 바람직하고, 52％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 53％로 하는 것이 한층 바람직하고, 54％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 55％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 56％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다. 또한 (2) ΣRE의 상한은 35％로 하는 것이 바람직하고, 34％로 하는 것이 보다 바람직하고, 33％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 32％로 하는 것이 한층 바람직하고, 31％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 30％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 29％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE의 하한은 14％로 하는 것이 바람직하고, 16％로 하는 것이 보다 바람직하고, 17％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 18％로 하는 것이 한층 바람직하고, 20％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 22％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 23％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 특히 24％로 하는 것이 바람직하다. 또한 (3) (ZrO₂+TaO_{2 .5})의 상한은 5％로 하는 것이 바람직하고, 4％로 하는 것이 보다 바람직하고, 3.5％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 3％로 하는 것이 한층 바람직하고, 2.5％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 2％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 1.5％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 1％로 하는 것이 보다 더욱 한층 더 바람직하고, 0.5％로 하는 것이 특히 바람직하고, (ZrO₂+TaO_{2 .5})를 0％로 하는 것이 가장 바람직하다.

ΣRE와 NWF의 도입량은 ΣRE와 NWF의 비율인 ΣRE/NWF를 참조하여 조정할 수도 있다. ΣRE/NWF의 상한은 0.8로 하는 것이 바람직하고, 0.75로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.70으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.65로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.60으로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.55로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.50으로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE/NWF의 하한은 0.15로 하는 것이 바람직하고, 0.20으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.25로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.30으로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.35로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.40으로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.45로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다.

그 이외의 조건으로서는, 희토류 성분의 혼합에 의해 액상 온도를 저하시키고, 보다 광학 특성이 우수한 유리의 안정성을 높이기(유지하기) 위해서, 희토류의 합계량 ΣRE에 대한 LaO_{1 .5}의 비율 LaO_{1 .5}/ΣRE에 주의한다. 상기한 바와 같이 Zr과 Ta의 도입량이 제한되는 한편, ΣRE의 합계량을 양태 A보다 적게 할 수도 있는 양태 C에서는, LaO_{1 .5}/ΣRE가 폭넓은 값을 취한다. 즉 LaO_{1 .5}/ΣRE의 상한은 0.9로 하는 것이 바람직하고, 0.80으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.70으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.60으로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.57로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.55로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 LaO_{1 .5}/ΣRE의 하한은 0.30으로 하는 것이 바람직하고, 0.4로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.45로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.48로 하는 것이 한층 바람직하다. 특히 ΣRE의 합계량이 20 이하인 유리에 있어서 LaO_{1 .5}/ΣRE를 0.80 이상으로 할 수도 있다.

특히 양태 C에서는 필수적인 희토류 성분에 추가로, Zr, Ta, Ti, Nb, W, Bi와 같은 고굴절률·고분산 성분을 많이 도입하지 않도록 하여, 양태 A보다도 저굴절률·저분산화하는 것이 바람직하다. 그렇기 때문에 양태 C에서는 Ta와 Zr의 도입량을 제한하는 것이 유리의 광학 특성과 성형 특성의 향상에 있어서 매우 유효하다.

또한 양태 C에서는, 임의 성분으로서 TiO₂, NbO_{2 .5}를 함유할 수도 있다. TiO₂, NbO_{2 .5}는 저분산성을 유지하면서 굴절률을 높이는 기능이 있지만, 분산을 높이는 기능도 있기 때문에, TiO₂는 0 내지 2％로 하고, NbO_{2 .5}는 0 내지 3％로 한다.

그 밖의 고굴절률·고분산 성분은 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 도입할 수 있는데, TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량(TiO₂+NbO_{2 .5}+WO₃+BiO_{1 .5})의 상한은 4％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 3％로 하는 것이 보다 바람직하고, 2％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 1％로 하는 것이 한층 바람직하고, 도입하지 않는 것이 가장 바람직하다.

(ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5})를 15％ 이하로 하는 것은 저분산성을 유지하기 위해서이다.

(2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))를 25％ 이상으로 하는 것은, 양태 C가 양태 A보다도 NWF의 비율이 많아지고, 유리 전이점(Tg)이 높아지는 경향이 있기 때문에, 이들 Tg 저하 성분의 증량에 의해서 보다 유리 전이 온도를 저하시키기 위해서이다.

양태 C는 양태 A, B, D보다도, 저분산화를 위한 ΣRE에 대한 NWF의 비율이 많아지고, 그 중 특히 BO_{1 .5}가 많이 도입되는 결과, B_B-(B_O-B_B)의 상한치가 +60으로, 양태 A, B, D와 비교하여 큰 값으로 되어 있다. 그 때문에, 휘발에 관여하는 F의 함유량을 나타내는 F/O를 0.21 이하로 제한함으로써, B_B-(B_O-B_B)의 상한치가 큰 것에 의한 휘발 억제 효과의 저하를 보충할 수 있다.

또한, 양태 C의 광학 유리는 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 3을 만족시키는 것이 바람직하다. 굴절률 nd와 아베수 νd의 관계에 대해서는 후술한다.

양태 D는, 1.825 내지 1.90의 굴절률 nd 및 35 내지 43의 아베수 νd라는 광학 상수의 실현에 바람직한 유리이다.

양태 D는,

양이온％ 표시로,

BO_{1 .5}를 20 내지 70％,

LaO_{1 .5}를 6 내지 30％,

GdO_{1 .5}를 4 내지 25％

로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,

O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30인 광학 유리인 점에서, 본 발명의 제1 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다. 이들 조건을 만족시킴으로써 고굴절률 저분산 특성을 갖고, 열적 안정성이 우수하고, 유리 전이 온도가 낮아 정밀 프레스 성형에 적합한 광학 유리가 얻어진다.

또한 양태 D는, B를 포함하는 양이온과, O 및 F를 포함하는 음이온을 유리 성분으로서 포함하는 광학 유리로서, 양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위인 광학 유리인 점에서, 본 발명의 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조건을 만족시킴으로써 유리 성분으로서 B, O, F를 포함하고, 융액 상태에서 휘발이 적고, 광학 특성 등의 여러 특성의 변동이 적고, 품질이 우수한 광학 유리가 얻어진다. 단, 양태 B에서는 B_B-(B_O-B_B)의 상한치를 0으로 한다. 이 이유는 이하와 같다. 양태 D에서는 굴절률을 양태 A, B, C보다도 높이기 위해서, 유리 성분 중에 희토류나 Zr, Ta 등과 같은 고융점의 성분이 많이 도입되는 데다가, 액상 온도를 저하시키는 효과가 있는 한편 굴절률을 저하시키는 NWF 성분을 적게 할 필요가 있기 때문에, 한층 더 액상 온도가 상승하여, 유리를 유출하는 온도가 한층 더 높아지는 경향이 있다. 따라서, 한층 더 높은 온도에서 유리 성분의 휘발을 억제하기 위해서, 본 유리계에서는 휘발하기 쉬운 결합의 비율을 나타내는 상기 지표의 상한치를 엄격히 제한한다.

또한,

SiO₂를 0 내지 20％,

ZrO₂를 0 내지 8％,

TaO_{2 .5}를 0 내지 10％,

TiO₂를 0 내지 8％,

NbO_{2 .5}를 0 내지 8％,

WO₃을 0 내지 10％,

GeO₂를 0 내지 5％

로 포함하는 점에 대해서도 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 공통된다. 이들 조성물에 관한 설명은 표 1 및 2를 참조하여 후술한다.

또한, ZrO₂의 함유량이 8％를 초과하면 분산이 증대하는 경향을 나타냄과 동시에, 액상 온도가 상승하는 경향을 나타내기 때문에, ZrO₂의 함유량을 8％ 이하로 한다. ZrO₂의 함유량의 바람직한 상한은 6％, 보다 바람직한 상한은 5％, 더욱 바람직한 상한은 4％, 한층 바람직한 상한은 3.5％, 보다 한층 바람직한 상한은 3％이고, ZrO₂의 함유량의 바람직한 하한은 0％, 보다 바람직한 하한은 0.5％, 더욱 바람직한 하한은 1％, 한층 바람직한 하한은 1.5％, 보다 한층 바람직한 하한은 2％이다.

TaO_{2 .5}의 함유량이 10％를 초과하면 소요되는 분산과 양호한 안정성을 유지하는 것이 어려워지기 때문에, TaO_{2 .5}의 함유량을 10％ 이하로 한다. TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 상한은 9％, 보다 바람직한 상한은 8％, 더욱 바람직한 상한은 7％, 한층 바람직한 상한은 6％이고, TaO_{2 .5}의 함유량의 바람직한 하한은 1％, 보다 바람직한 하한은 2％, 더욱 바람직한 하한은 3％, 한층 바람직한 하한은 4％, 보다 한층 바람직한 하한은 4.5％이다.

특히, 양태 D는 상술한 바와 같이, 1.825 내지 1.90의 굴절률 nd 및 35 내지 43의 아베수 νd라는 광학 상수를 갖는 광학 유리이기 때문에, 상기 굴절률 nd와 아베수 νd의 양쪽을 만족시키는 광학 유리로 하기 위해서, 성분으로서는 양태 A와 같이 유리 성분을 이하와 같이 분류하고, 그의 함유율을 조정하면 좋다. 즉, (1) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 감소시키고, 아베수를 증가시키는 효과를 갖는 BO_{1 .5}나 SiO₂, AlO_{1 .5} 등과 같은 유리 형성 성분의 합계량 NWF와, (2) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 증가시키고, 아베수를 약간 감소시킴으로써 유리의 고굴절률·저분산성을 높이는 LaO_{1 .5}나 GdO_{1 .5}, YO_{1 .5} 등과 같은 희토류 성분의 합계량 ΣRE와, (3) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 양호하게 증가시킴과 동시에 아베수를 약간 감소시키는 ZrO₂나 TaO_{2 .5}와 같은 성분의 합계량(ZrO₂+TaO_{2 .5})과, (4) 도입량의 증가와 동시에 굴절률을 대폭 증가시킴과 동시에 아베수를 대폭 감소시키는 TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량과, (5) 도입량의 증가와 동시에 유리 원료의 용해 온도를 저하시키고, 유리의 안정성을 높이고, 액상 온도를 저하시키고, 유리 전이점을 저하시키는 등의 효과를 갖는 LiO_{0 .5}나 ZnO와 같은 1가·2가의 성분의 합계량과, (6) 상기에 속하지 않는 그 밖의 성분의 합계량 각각을 조정하면 좋다. 이 중 광학 특성의 조정에 있어서는 (1) 내지 (4)의 조정이 유효하다.

구체적으로, 본 발명에서 중요한 성분인 (1) 내지 (3)에 대해서, (1) NWF의 상한은 49％로 하는 것이 바람직하고, 46％로 하는 것이 보다 바람직하고, 44％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 43％로 하는 것이 한층 바람직하고, 42％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 41％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 40％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 NWF의 하한은 32％로 하는 것이 바람직하고, 33％로 하는 것이 보다 바람직하고, 34％로 하는 것이 한층 바람직하고, 35％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 36％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 37％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다. 또한 (2) ΣRE의 상한은 36％로 하는 것이 바람직하고, 35％로 하는 것이 보다 바람직하고, 34％로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 33％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 32％로 하는 것이 보다 더욱 한층 더 바람직하고, 31％로 하는 것이 특히 바람직하고, 30％로 하는 것이 가장 바람직하고, 다른 한편 ΣRE의 하한은 21％로 하는 것이 바람직하고, 22％로 하는 것이 보다 바람직하고, 23％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 24％로 하는 것이 한층 바람직하고, 25％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 26％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하다. 또한 (3) (ZrO₂+TaO_{2 .5})의 상한은 12％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 11％로 하는 것이 보다 바람직하고, 10％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 9.5％로 하는 것이 한층 바람직하고, 9％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 8.5％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 특히 8％로 하는 것이 바람직하다. (ZrO₂+TaO_2.5)의 바람직한 하한은 3％, 보다 바람직한 하한은 4％, 더욱 바람직한 하한은 5％, 한층 바람직한 하한은 5.5％, 보다 한층 바람직한 하한은 6％, 한층 더 바람직한 하한은 6.5％, 더욱 한층 더 바람직한 하한은 7％이다.

ΣRE와 NWF의 도입량은 ΣRE와 NWF의 비율인 ΣRE/NWF를 참조하여 조정할 수도 있다. ΣRE/NWF의 상한은 1.2로 하는 것이 바람직하고, 1.1로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.0으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.95로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.9로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.85로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 0.8로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 다른 한편 ΣRE/NWF의 하한은 0.45로 하는 것이 바람직하고, 0.50으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.55로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.60으로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.65로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 0.70으로 하는 것이 한층 더 바람직하다.

그 이외의 조건으로서는, 희토류 성분의 혼합에 의해 액상 온도를 저하시키고, 보다 광학 특성이 우수한 유리의 안정성을 높이기(유지하기) 위해서, 희토류의 합계량 ΣRE에 대한 LaO_{1 .5}의 비율 LaO_{1 .5}/ΣRE에 주의하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 Zr과 Ta을 함께 적당량 도입하는 성분 구성을 갖는 양태 B에서는, La을 많이 이용하는 비율이 유효하다. 즉 LaO_{1 .5}/ΣRE의 상한은 0.9로 하는 것이 바람직하고, 0.85로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.8로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.77로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.75로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 다른 한편 LaO_{1 .5}/ΣRE의 하한은 0.5로 하는 것이 바람직하고, 0.55로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.60으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.65로 하는 것이 한층 바람직하고, 0.70으로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

특히 양태 D에서는 필수적인 희토류 성분에 추가로, Zr, Ta, Ti, Nb, W, Bi와 같은 고굴절률·고분산 성분 중, Zr이나 Ta을 우선적으로 도입하는 한편, Ti, Nb, W, Bi에 대해서도 최적량을 도입하여, 양태 A, B, C보다도 고굴절률·고분산화하는 것이 바람직하다. 그렇기 때문에 양태 D에서는 Ta와 Zr의 도입량에 추가로, 요구하는 광학 특성에 따라서 일정량의 Ti, Nb, W, Bi를 도입하는 것이 유리의 광학 특성과 성형 특성의 향상에 있어서 매우 유효하다.

특히 양태 D에서는, 임의 성분으로서 WO₃을 도입하는 것이 고굴절률화와 액상 온도의 저하에 있어서 유효하다. WO₃의 바람직한 상한은 10％, 보다 바람직한 상한은 8％, 더욱 바람직한 상한은 7％, 한층 바람직한 상한은 6％, 보다 한층 바람직한 상한은 5.5%이고, 바람직한 하한은 0％, 보다 바람직한 하한은 1％, 더욱 바람직한 하한은 2％, 한층 바람직한 하한은 3％, 보다 한층 바람직한 하한은 4％이다. 특히 nd를 1.87 이상으로 높이는 경우, WO₃을 3％ 이상, 바람직하게는 4％ 이상으로 도입하는 것이 바람직하다.

또한 양태 D에서는, 임의 성분으로서 TiO₂, NbO_{2 .5}를 함유시킬 수도 있다. TiO₂, NbO_{2 .5}는 저분산성을 유지하면서 굴절률을 높이는 기능이 있지만, 분산을 높이는 기능도 있기 때문에, TiO₂는 0 내지 5％로 하고, NbO_{2 .5}는 0 내지 5％로 한다.

그 밖의 고굴절률·고분산 성분은 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 도입할 수 있는데, 저분산성을 유지하는 관점에서는 TiO₂나 NbO_{2 .5}나 WO₃나 BiO_{1 .5} 등과 같은 고굴절률·고분산 성분의 합계량(TiO₂+NbO_{2 .5}+WO₃+BiO_{1 .5})의 상한은 12％로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 11％로 하는 것이 보다 바람직하고, 10％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 9％로 하는 것이 한층 바람직하고, 8％로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 7％로 하는 것이 더욱 한층 더 바람직하고, 특히 6％로 하는 것이 바람직하고, 다른 한편 유리의 안정성을 유지하고, 액상 온도를 현저히 상승시키지 않고 굴절률을 높이는 관점에서, 고굴절률·고분산 성분의 합계량(TiO₂+NbO_{2 .5}+WO₃+BiO_{1 .5})의 하한은 1％로 하는 것이 바람직하고, 2％로 하는 것이 보다 바람직하고, 3％로 하는 것이 더욱 바람직하고, 4％로 하는 것이 한층 바람직하고, 5％로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.

LiO_{0 .5}를 0 내지 10％,

ZnO를 0 내지 28％,

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％

로 포함하는 점은 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태의 광학 유리와 상이하다.

LiO_{0 .5}를 0 내지 10％로 하는 것은,

LiO_{0 .5}의 함유량이 10％를 초과하면 굴절률이 저하하는 경향을 나타냄과 동시에, 액상 온도가 상승하고, 유리 융액의 점도가 저하하는 경향을 나타내기 때문에, LiO_0.5의 함유량을 10％ 이하로 한다. LiO_{0 .5}의 함유량의 바람직한 상한은 7％, 보다 바람직한 상한은 5％, 더욱 바람직한 상한은 4.5％이고, LiO_{0 .5}의 함유량의 바람직한 하한은 1％, 보다 바람직한 하한은 2％, 더욱 바람직한 하한은 2.5％이다.

ZnO를 0 내지 28％로 하는 것은, ZnO를 다량으로 도입하면, 광학 특성면에서 굴절률이 약간 증가하는 한편, 고분산화(νd가 감소)하는 문제가 있지만, 양태 D는 양태 A, B, C보다도 고굴절률 및 고분산 영역인, nd=1.825 내지 1.90, νd=35 내지 43의 분산을 갖는 유리를 얻는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 허용되는 함유량이 양태 A, B, C의 유리보다도 증대하기 때문이다. 이 때문에 Tg 저하 성분의 조정의 척도가 되는 2LiO_0.5/(2LiO_0.5+ZnO)는 당연히 작은 값이 된다. 즉 2LiO_{0 .5}/(2LiO_{0 .5}+ZnO)의 바람직한 상한은 0.7이고, 보다 바람직한 상한은 0.6, 더욱 바람직한 상한은 0.5, 한층 바람직한 상한은 0.4이다. 2LiO_{0 .5}/(2LiO_{0 .5}+ZnO)의 바람직한 하한은 0이고, 나아가 보다 바람직한 하한은 0.05, 더욱 바람직한 하한은 0.1, 한층 바람직한 하한은 0.15, 보다 한층 바람직한 하한은 0.2, 한층 더 바람직한 하한은 0.25이다.

YbO_{1 .5}를 0 내지 3％로 하는 것은 YbO_{1 .5}가 비싸기 때문이고, 과잉 도입에 의해서 액상 온도가 증가하여 유리 성분의 휘발을 간접적으로 조장하고, 유리의 균질성과 성형 특성을 손상시키기 때문이다. 또한 적외 영역에 흡수를 갖기 때문에, 고정밀도의 비디오 카메라나 감시 카메라 등, 근적외 영역의 감광 특성이 요구되는 고감도의 광학계로의 사용에 적합하지 않다. 다만 양태 D의 유리는 굴절률이 높기 때문에, 적외 영역의 광을 수광하지 않는 컴팩트 디지탈 카메라 등으로 용도를 한정하여 이용하는 것도 유효하다. 이 때문에 3％를 상한으로 하여 YbO_{1 .5}를 도입할 수도 있다. YbO_{1 .5}는 비싸고 적외선 흡수 효과가 있기 때문에, 상한을 3％로 한다.

(2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2))를 20％ 이상으로 하는 것은, 유리 전이 온도를 저하시키기 위해서이다.

또한, 양태 D의 광학 유리는 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 4를 만족시키는 것이 바람직하다. 굴절률 nd와 아베수 νd의 관계에 대해서는 후술한다.

각 유리 성분의 작용, 효과는 이하에 순차 설명한다. 또한, 표 1-1 내지 1-29 및 2-1 내지 2-18은 조성 또는 물성 범위의 바람직한 상한치 및 하한치를 나타낸다. 상한치 및 하한치 모두 번호 1로 표시되는 값이 수치 범위의 가장 외측의 값이고, 번호가 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8로 큰 번호로 표시됨에 따라서, 상한치 및 하한치는 수치 범위의 내측으로서 보다 바람직한 값이 된다. 각 표의 상한치 또는 하한치의 란에 있어서 가장 큰 번호로 나타낸 값이 가장 바람직한 값(상한치 또는 하한치)이다. 또한, 표 1-1 내지 1-29 및 2-1 내지 2-18 중의 상한치 및 하한치를 조합할 수도 있다.

BO_{1 .5}는 유리 네트워크 형성 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 필수 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 BO_{1 .5}를 20％ 내지 70％의 범위로 함유함으로써 유리 안정성을 향상시키는 효과가 있다. BO_{1 .5}를 20％ 이상 함유함으로써 저분산성의 향상 효과와 액상 온도의 저하 효과가 얻어진다. 또한, BO_{1 .5}를 70％ 초과하여 함유하면, 굴절률의 저하 및 휘발량의 증가를 초래하여 바람직하지 않다. 이러한 관점에서, 본 발명의 기본 양태 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서는, BO_{1 .5} 함유의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히 양태 D의 상한은, 굴절률을 높인다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다. 또한, 양태 C의 하한은 νd를 크게 한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 높은 값으로 설정된다.

[표 1-1]

SiO₂는 유리 네트워크 형성 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 SiO₂를 0 내지 20％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 유리 안정성을 현저히 향상시키는 효과가 있다. SiO₂를 0％ 초과하여 함유함으로써 융액 점도의 상승과 액상 온도의 저하와 기계적 강도의 향상 효과가 얻어진다. 또한, SiO₂를 20％ 초과하여 함유하면, 굴절률의 저하 및 유리 전이 온도의 상승을 초래하여 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 SiO₂ 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-2]

BO_{1 .5} 및 SiO₂의 합계 함유량의 바람직한 범위는 이하와 같다.

기본 양태 32 내지 74％, 보다 바람직하게는 36 내지 70％

양태 A 42 내지 61％, 44 내지 59％, 46 내지 57％, 48 내지 55％(좌측으로부터 우측으로 향해갈수록 보다 바람직하게 되고, 이하의 양태도 동일함)

양태 B 39 내지 57％, 41 내지 55％, 43 내지 53％, 45 내지 51％

양태 C 50 내지 72％, 52 내지 70％, 54 내지 68％, 56 내지 66％

양태 D 30 내지 46％, 32 내지 45％, 34 내지 44％, 35 내지 43％

또한 AlO_{1 .5} 및 GeO₂는, BO_{1 .5} 및 SiO₂와 동등한 네트워크 형성 기능이 있는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리가 이들 성분을 포함하는 경우에는, 상기 합계 함유량의 범위는, BO_{1 .5} 및 SiO₂에 추가로 AlO_{1 .5} 및 GeO₂를 포함하는 성분의 합계 함유량에 적용된다. 단, AlO_{1 .5}는 BO_{1 .5} 및 SiO₂에 비하여 효과가 떨어지기 때문에, AlO_1.5를 함유하는 것보다는 BO_{1 .5} 및 SiO₂를 함유하는 쪽이 바람직하고, GeO₂는 비싸기 때문에, GeO₂를 함유하는 것보다는 BO_{1 .5} 및 SiO₂를 함유하는 쪽이 바람직하다.

LaO_{1 .5}는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 필수 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 LaO_{1 .5}를 6 내지 30％의 범위에서 함유함으로써 굴절률을 상승시키는 효과가 얻어진다. LaO_{1 .5}를 6％ 이상 함유함으로써 저분산성의 유지 효과와 화학적 내구성의 향상 효과와 기계적 강도의 향상 효과가 얻어진다. 또한, LaO_{1 .5}는 다른 희토류에 비하여 융점이 낮고, 도입 가능량이 많다는 이점도 있다. 또한 LaO_{1 .5}를 30％ 초과하여 함유하면, 유리 안정성이 저하되고, 액상 온도가 상승하고, 유리 전이 온도도 상승하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 LaO_1.5 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 D의 하한은 굴절률을 높인다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 높은 값으로 설정된다.

[표 1-3]

GdO_{1 .5}는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 필수 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 GdO_{1 .5}를 4 내지 25％의 범위에서 함유함으로써 굴절률을 상승시키는 효과가 얻어진다. GdO_{1 .5}를 4％ 이상 함유함으로써 저분산성의 유지 효과와 화학적 내구성의 향상 효과와 기계적 강도의 향상 효과가 얻어진다. 또한, GdO_{1 .5}는 다른 희토류와의 혼합에 의해 융점을 저하시켜 성형성을 높인다는 이점도 있다. 또한, GdO_{1 .5}를 25％ 초과하여 함유하면, 유리 안정성이 저하되고, 액상 온도가 상승하고, 유리 전이 온도도 상승하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 GdO_{1 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 D의 상한은 고분산 성분을 도입하더라도 액상 온도가 상승하지 않는 바람직한 LaO_{1 .5}/ΣRE의 비율을 설정한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-4]

YO_{1 .5}는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 YO_{1 .5}를 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 굴절률을 상승시키는 효과가 얻어진다. YO_{1 .5}를 0％ 초과하여 함유함으로써 저분산성의 유지 효과와 화학적 내구성의 향상 효과와 기계적 강도의 향상 효과가 얻어진다. 또한, YO_{1 .5}는 다른 희토류와의 혼합에 의해 융점을 저하시켜 성형성을 높인다는 이점도 있다. 또한, YO_{1 .5}는 비중당의 굴절률이 높아, 본 발명의 광학 유리를 포함하는 렌즈의 경량화에 기여한다. 또한, YO_{1 .5}를 10％ 초과하여 함유하면, 유리 안정성이 저하되고, 액상 온도가 상승하고, 유리 전이 온도도 상승하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 YO_{1 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 D의 상한은 고분산 성분을 도입하더라도 액상 온도가 상승하지 않는 바람직한 LaO_{1 .5}/ΣRE의 비율을 설정하고, 높은 굴절률의 희토류 성분을 우선적으로 사용한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-5]

LiO_{0 .5}는 유리 전이 온도, 굴복점을 저하시켜 프레스 성형 온도를 저하시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 LiO_{0 .5}를 0 내지 20％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 유리 전이 온도를 현저히 저하시키는 효과가 얻어진다. LiO_{0 .5}를 0％ 초과하여 함유함으로써 다른 알칼리에 비하여 유리를 고밀도화할 수 있고, 그 결과 다른 알칼리에 비하여 고굴절률의 광학 유리를 제공할 수 있다. 또한, LiO_{0 .5}를 20％ 초과하여 함유하면 융액 점도가 저하되고, 액상 온도가 상승하며, 이 결과 유리의 안정성이 저하된다. 또한, LiO_{0 .5}를 20％ 초과하여 함유하면, 굴절률도 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 LiO_{0 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히 양태 D의 상한은, 고분산화를 허용하여 Tg를 저하시키는 성분으로서 Li보다 Zn을 이용한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-6]

ZnO는 유리 전이 온도, 굴복점을 저하시켜 프레스 성형 온도를 저하시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 ZnO를 0 내지 20％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 유리 전이 온도를 저하시키는 효과가 얻어진다. ZnO를 0％ 초과하여 함유함으로써 굴절률을 상승시키고, 액상 온도를 저하시키고, 다른 Tg 저하 성분에 비하여 휘발을 억제시킬 수 있다. 또한 ZnO를 20％ 초과하여 함유하면, 고분산화(νd가 감소)하고, 비중당의 nd가 낮기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 ZnO 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히 양태 C의 상한은, 저분산성을 높인다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다. 또한, 양태 D의 하한은 굴절률을 높인다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 높은 값으로 설정된다.

[표 1-7]

F는 유리 전이 온도, 굴복점을 저하시켜 프레스 성형 온도를 저하시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 필수 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 O(산소) 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이다. 이 범위로 F를 함유함으로써 유리 전이 온도를 저하시키는 효과가 얻어진다. F를, 몰비 F/O가 0.01 이상이 되도록 함유함으로써 희토류의 도입량을 증가시켜, 유리의 안정성을 향상시킬 수 있고, 내후성을 향상시킬 수도 있다. 또한 F를, 몰비 F/O가 0.30을 초과하도록 함유하면, 휘발에 의한 특성 변동이 증가하고, 맥리의 증가, 굴절률의 저하, 융액 점도의 저하가 생기고, 비중당의 nd가 매우 낮아지기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 F 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-8]

ZrO₂는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 ZrO₂를 0 내지 8％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 굴절률을 현저히 상승시키는 효과가 얻어진다. ZrO₂를 0％ 초과하여 함유함으로써 희토류보다도 유리를 안정화시키고, 희토류보다도 액상 온도를 저하시키고, 점성을 상승시키고, 화학적 내구성을 향상시키고, 기계적 강도를 향상시키는 효과가 얻어진다. 또한, ZrO₂를 8％ 초과하여 함유하면, 약간 고분산화(νd가 감소)하고, 유리 전이 온도도 상승하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 ZrO₂ 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 A 및 C의 상한은 νd를 크게 한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-9]

TaO_{2 .5}는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 TaO_{2 .5}를 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 굴절률을 현저히 상승시키는 효과가 얻어진다. TaO_{2 .5}를 0％ 초과하여 함유함으로써 희토류보다도 유리를 안정화시키고, 희토류보다도 액상 온도를 저하시키고, 점성을 상승시키고, 화학적 내구성을 향상시키고, 기계적 강도를 향상시키는 효과가 얻어진다. 또한 TaO_{2 .5}를 10％ 초과하여 함유하면, 약간 고분산화(νd가 감소)하고, 유리 가격도 상승하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 TaO_{2 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히 양태 A 및 C의 상한은, 저분산화한다는 관점에서 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-10]

WO₃은 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 WO₃을 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 굴절률을 현저히 상승시키는 효과가 얻어진다. WO₃을 0％ 초과하여 함유함으로써 희토류보다도 유리를 안정화시키고, 희토류보다도 액상 온도를 저하시키고, 점성을 약간 상승시키는 효과가 얻어진다. 또한 WO₃을 10％ 초과하여 함유하면, 현저히 고분산화(νd가 감소)하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 WO₃ 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히 양태 C의 상한은, 저분산화한다는 관점에서 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다. 또한, 양태 D의 하한은 고굴절률로 한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 높은 값으로 설정된다.

[표 1-11]

NbO_{2 .5}는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 NbO_{2 .5}를 0 내지 8％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 굴절률을 현저히 상승시키는 효과가 얻어진다. NbO_{2 .5}를 0％ 초과하여 함유함으로써 희토류보다도 유리를 안정화시키고, 희토류보다도 액상 온도를 저하시키고, 점성을 약간 상승시키는 효과가 얻어진다. 또한 NbO_{2 .5}를 8％ 초과하여 함유하면, 현저히 고분산화(νd가 감소)하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 NbO_2.5 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 A, B, C의 상한은 저분산화하여 액상 온도를 저하시킨다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-12]

TiO₂는 굴절률을 상승시키는 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리가 TiO₂를 0 내지 8％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 굴절률을 현저히 상승시키는 효과가 얻어진다. TiO₂를 0％ 초과하여 함유함으로써 희토류보다도 유리를 안정화시키고, 희토류보다도 액상 온도를 저하시키고, 점성을 약간 상승시키는 효과가 얻어진다. 또한, TiO₂를 8％ 초과하여 함유하면, 현저히 고분산화(νd가 감소)하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 TiO₂ 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 A, B, C의 상한은 저분산화한다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-13]

AlO_{1 .5}는 유리 네트워크 형성 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 AlO_{1 .5}를 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 유리 안정성을 약간 향상시키는 효과가 있다. AlO_{1 .5}를 0％ 초과하여 함유함으로써 저분산의 향상, 점성의 약간 향상, 화학적 내구성의 향상, 기계적 강도의 향상의 각 효과가 얻어진다. 또한 AlO_{1 .5}를 10％ 초과하여 함유하면, 굴절률의 저하, 유리 전이 온도의 상승 및 액상 온도의 상승을 초래하여 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 AlO_{1 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히, 양태 D의 상한은 굴절률을 높인다는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-14]

GeO₂는 유리 네트워크 형성 성분으로서, 본 발명의 광학 유리의 임의 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 GeO₂를 0 내지 5％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 유리 안정성을 약간 향상시키는 효과가 있다. GeO₂를 0％ 초과하여 함유함으로써 점성을 약간 향상시키고, SiO₂보다 굴절률을 상승시키는 효과가 얻어진다. 또한, GeO₂를 5％ 초과하여 함유하면 유리 가격의 상승을 초래하여 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 GeO₂ 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 단, GeO₂는 사용하면 특성면에서 유리해지지만 가격이 비싸기 때문에, GeO₂의 양은 최대한 삭감하여 소요되는 특성을 갖는 광학 유리를 얻는 것이 바람직하다.

[표 1-15]

GaO_{1 .5}는 유리 네트워크 형성 성분인데, 특성을 유지하는 범위에서 도입 가능하지만, 도입하는 것이 바람직하지 않은 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 GaO_{1 .5}를 0 내지 5％의 범위에서 함유할 수 있고, 그에 따라 유리 안정성을 약간 향상시키는 효과가 있다. GaO_{1 .5}를 0％ 초과하여 함유함으로써 점성을 약간 향상시키고, SiO₂보다 굴절률을 상승시키는 효과가 얻어진다. 또한, GaO_{1 .5}를 5％ 초과하여 함유하면 유리 가격의 상승을 초래하여 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 GaO_{1 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-16]

PO_{2 .5}는 유리 네트워크 형성 성분인데, 특성을 유지하는 범위에서 도입 가능하지만, 도입하는 것이 바람직하지 않은 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 PO_{2 .5}를 0 내지 5％의 범위에서 함유할 수 있다. PO_{2 .5}를 5％ 초과하여 함유하면, 유리의 안정성을 저하시키기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 PO_{2 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-17]

NaO_{0 .5}, KO_{0 .5}, RbO_{0 .5}, CsO_{0 .5}는 수식 성분으로서, 특성을 유지하는 범위에서 도입 가능하다. 본 발명의 광학 유리는 NaO_{0 .5}, KO_{0 .5}, RbO_{0 .5}, CsO_{0 .5}를 합계량으로 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고 10％를 초과하여 함유하면, LiO_{0 .5}보다 유리의 안정성을 저하시키고, LiO_{0 .5}보다 유리의 굴절률을 저하시키고, LiO_{0 .5}보다 유리 전이 온도를 상승시키기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 NaO_{0 .5}, KO_{0 .5}, RbO_{0 .5}, CsO_{0 .5}의 합계량의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-18]

MgO, CaO, SrO, BaO는 수식 성분으로서, 특성을 유지하는 범위에서 도입 가능하다. 본 발명의 광학 유리는 MgO, CaO, SrO, BaO를 합계량으로 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고 10％를 초과하여 함유하면, ZnO보다 유리의 안정성을 저하시키고, ZnO보다 유리의 굴절률을 저하시키고, ZnO보다 유리 전이 온도를 상승시키고, ZnO보다 액상 온도를 상승시키기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 MgO, CaO, SrO, BaO의 합계량의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-19]

ScO_{1 .5}, InO_{1 .5}, LuO_{1 .5}는 수식 성분으로서, 특성을 유지하는 범위에서 도입 가능하다. 본 발명의 광학 유리는 ScO_{1 .5}, InO_{1 .5}, LuO_{1 .5}를 합계량으로 0 내지 10％의 범위에서 함유할 수 있고 10％를 초과하여 함유하면, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}보다 유리의 안정성을 저하시키고, LaO_{1 .5}, GdO_1.5보다 액상 온도를 상승시키고, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}보다 유리의 굴절률을 저하시키기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 ScO_{1 .5}, InO_{1 .5}, LuO_{1 .5}의 합계량의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다.

[표 1-20]

YbO_{1 .5}는 수식 성분인데, 적외역에 흡수를 발생시키기 때문에 가능한 한 도입하지 않는 것이 바람직한 성분이다. 본 발명의 광학 유리는 YbO_{1 .5}를 0 내지 9％의 범위에서 함유할 수 있다. YbO_{1 .5}를 9％ 초과하여 함유하면, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}보다 유리의 안정성을 저하시키고, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}보다 액상 온도를 상승시키고, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}보다 유리의 굴절률을 저하시키고, 적외역에 흡수를 갖기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 YbO_{1 .5} 함유의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 특히 양태 A의 상한은 앞서 서술한 가격, 액상 온도, 적외 흡수의 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다.

[표 1-21]

BO_{1 .5}×F/O는, 휘발에 의한 특성 변동의 억제의 지표가 된다. BO_{1 .5}는 양이온％로 표시되고, F/O는 F와 O의 몰비이다. BO_{1 .5}×F/O는 0.05 내지 10.00의 범위이다. 유리의 휘발은 붕소 및 불소의 감소에 의해 억제된다. 따라서 휘발 성분은 붕소와 불소의 화합물 및 이들과 대기 중의 산소나 수분과의 반응으로 생긴 성분이라고 생각된다. 정성적으로 그 휘발 성분의 양은 유리 중의 붕소 농도와 유리 중의 불소 농도의 곱에 비례한다. 이 값이 작을수록, 유리로부터의 잠재적인 휘발량이 감소한다. 이러한 관점에서 BO_{1 .5}×F/O의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 BO_1.5×F/O의 값은, BO_{1 .5}, F 및 O의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다. 특히 양태 C의 상한은 저분산화라는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 높은 값으로 설정되고, 양태 D의 상한은 고굴절률이라는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 낮은 값으로 설정된다. 또한, 양태 B의 하한은 고굴절률이라는 관점에서, 기본 양태에 비하여 비교적 높은 값으로 설정된다.

또한, 유리 중의 기포의 양을 조정하기 위해서 이하의 성분을 첨가할 수도 있다.

CeO₂는 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 0 내지 2％의 범위에서 첨가할 수 있다. CeO₂의 바람직한 첨가량은 0 내지 1％, 더욱 바람직한 범위는 0 내지 0.5％, 보다 바람직하게는 0 내지 0.3％, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.1％이고, 도입하지 않는 것이 한층 바람직하다.

SnO₂는 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 0 내지 2％의 범위에서 첨가할 수 있다. SnO₂의 바람직한 첨가량은 0 내지 1％, 보다 바람직하게는 0 내지 0.5％, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.3％, 한층 바람직하게는 0 내지 0.1％이고, 도입하지 않는 것이 보다 한층 바람직하다.

SbO_{1 .5}는 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 0 내지 1％의 범위에서 도입할 수 있다. SbO_{1 .5}의 바람직한 첨가량은 0 내지 0.5％, 보다 바람직한 범위는 0 내지 0.1％, 더욱 바람직한 범위는 0 내지 0.08％, 한층 바람직한 범위는 0 내지 0.05％이다. SbO_{1 .5}를 첨가하는 경우에는 0.01 내지 0.02％를 도입하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하는 데에 있어서는, BO_{1 .5}, SiO₂, GeO₂, AlO_{1 .5}, LiO_{0 .5}, NaO_0.5, KO_{0 .5}, MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}, YO_{1 .5}, TiO₂, ZrO₂, TaO_2.5, NbO_{2 .5}, WO₃, YbO_{1 .5}, CeO₂, SnO₂ 및 SbO_{1 .5}의 합계량을 95％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 96％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 97％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 98％ 이상으로 하는 것이 한층 바람직하고, 99％ 이상으로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 99.5％ 이상으로 하는 것이 한층 더 바람직하고, 100％로 하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하는 데에 있어서는, BO_{1 .5}, SiO₂, GeO₂, AlO_{1 .5}, LiO_0.5, NaO_{0 .5}, KO_{0 .5}, MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, LaO_{1 .5}, GdO_{1 .5}, YO_{1 .5}, TiO₂, ZrO₂, TaO_{2 .5}, NbO_{2 .5}, WO₃, YbO_{1 .5}, CeO₂, SnO₂, SbO_{1 .5}, GaO_{1 .5}, PO_{2 .5}, ScO_{1 .5}, InO_{1 .5} 및 LuO_{1 .5}의 합계량을 98％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 99％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 99.5％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 99.8％ 이상으로 하는 것이 한층 바람직하고, 99.9％ 이상으로 하는 것이 보다 한층 바람직하고, 100％로 하는 것이 특히 바람직하다.

[표 1-22]

잉여 B-O-B 결합: D(=B_B-(B_O-B_B))는 휘발에 의한 특성 변동의 억제의 지표가 되고, -60 내지 +60의 범위이다. 유리 성분 중, 특히 붕소의 휘발은 유리 조성의 영향을 받는다. 휘발의 계기가 되는 초기의 반응은, 불소 이온에 의해 유리 중의 붕소-산소 결합의 재조합이 생기는 반응이라고 생각된다. 이 때, 유리 중에서 반응에 기여하는 B-O 결합의 수 밀도는, 유리 중 붕소의 결합의 수 밀도로부터 유리 중 붕소 이외의 양이온과의 가교 결합의 수 밀도를 뺀 것, 즉 잉여의 붕소끼리의 결합의 수 밀도에 정성적으로 비례한다고 생각된다. 따라서 이 값이 작을수록 붕소와 불소의 반응이 억제되어 휘발 속도가 감소한다. 특히 이 값을 0 이하로 하면 효과가 크다. 따라서 불소 함유량이 적고, 잉여의 B-O-B 결합이 적을수록 휘발을 억제하는 효과가 크고, 특히 이 값을 0 이하, 즉 붕소에 결합하는 산소량이 그 밖의 성분에 결합하는 산소량보다도 작도록 하면 효과가 크다. 단순히 B×F가 아니라 D×F가 작은 것도 바람직하다.

도 10은 횡축에 F 함유량, 종축에 중량 감소를 취하고, 양태 A 내지 D에 속하는 본 발명의 광학 유리에 대해서 F 함유량의 증감에 따른 중량 감소(휘발)의 변화를 나타낸 것이다. 이 그래프로부터, F 함유량의 증가와 동시에 중량 감소가 증대하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 도 11은 횡축에 D 값, 종축에 중량 감소를 취하고, F 함유량이 7 내지 9％인 유리에 대해서 D 값과 중량 감소의 관계를 나타낸 것이다. 또한 도 12는 횡축에 D 값, 종축에 중량 감소를 취하고, F 함유량이 14 내지 16％인 유리에 대해서 D 값과 중량 감소의 관계를 나타낸 것이다. 또한, 도 14는 도 12와 13을 합친 것이다.

중량 감소는, 유리 융액으로부터의 휘발에 기인하는 것으로서 휘발의 정량적인 지표가 된다. F는 단독으로 휘발되는 경우도 있지만, 불소에 의해 유리 네트워크를 형성하는 B-O-B의 결합이 절단되어, BF₃나 BF₂ ⁺ 등, 불소에 대하여 다른 유리 성분이 결합한 분자의 형태로 휘발되는 경우도 있다. 유리의 성형에 있어서 심각한 휘발의 맥리나 특성의 시간 변화를 초래하는 것은 주로 후자의 휘발이다.

불소에 의해 생성되는 휘발에는 SiF₄ 등 붕소 이외의 불소 화합물도 존재하는데, 그의 증기압의 차이로부터, 휘발 성분의 대부분은 불소 및 붕소(및 유리나 대기 중의 산소, 수소)로 구성된다고 생각할 수도 있다.

유리 네트워크 중의 B-O-B라는 결합은, B-O-X(X는, B 이외의 양이온)라는 결합과 비교하여, B-O-B라는 결합 쪽이 불소에 의한 산소와 불소의 교환 반응을 받을 때에 휘발 성분을 형성할 확률이 높다.

D 값이 큰 유리에는 B-O-B 결합이 많이 존재하기 때문에, D 값이 큰 유리 쪽이 유리 중의 성분이 보다 휘발하기 쉬워진다. 한편, B의 네트워크가 절단되기 쉽더라도, F 함유량이 적으면 휘발물은 생성되기 어렵다.

또한 F 함유량이 많더라도, D 값이 작고 B의 네트워크가 절단되기 어려우면, 휘발물은 생성되기 어렵다.

이와 같이 휘발의 대소에 큰 영향을 주는 요인은, F 함유량과 D 값이다.

B 이외의 양이온 X에서, B를 F와 함께 휘발시키지 않고서 유리 중에 머물게하는 힘이 강한 성분이, La로 대표되는 희토류 성분이다. 따라서 F 함유량과 D 값에 이어서, 후술하는 바와 같이 휘발의 대소에 영향을 주는 지표로서, BO_{1 .5}의 함유량과 F 함유량의 곱을 LaO_{1 .5} 함유량으로 나눈 값, 즉 (BO_{1 .5}×F)/LaO_{1 .5}가 고려된다. (BO_1.5×F)/LaO_{1 .5}를 작게 함으로써 더욱 휘발을 억제할 수 있다.

이러한 관점에서 잉여 B-O-B 결합: D의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 잉여 B-O-B 결합:D의 값은 BO_{1 .5}, F 및 그 밖의 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

(산출 방법)

B_B=(BO_{1 .5}량)×1.5

B_O=전체 산소량

D=B_B-(B_O-B_B)

BO_{1 .5}량은 BO_{1 .5} 함유량을 양이온％로 표시했을 때의 수치

B_O는 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 O량의 상대치

[표 1-23]

BO_{1 .5}×F/LaO_{1 .5}

또한, LaO_{1 .5}를 필수 성분으로 하는 본 발명의 유리에 있어서, 고굴절률·저분산성을 한층 더 유지하면서 휘발량을 조정하기 위해서는, BO_{1 .5}와 F의 곱을 LaO_{1 .5}로 나눈 지표인 BO_{1 .5}×F/LaO_{1 .5}를 조정하는 것이 바람직하다. 산소 및 불소의 쌍방과 결합이 가능한 LaO_{1 .5}의 도입에 의해서 휘발에 기여하는 실효적인 불소량이 감소하기 때문이다. 즉 BO_{1 .5}×F/LaO_{1 .5}를 작게 할수록 휘발량이 저하된다. BO_{1 .5}×F/LaO_{1 .5}의 값은, BO_{1 .5}나 F나 LaO_{1 .5} 및 그 밖의 성분을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 1-24]

SiO₂/BO_{1 .5}, 즉 BO_{1 .5}의 함유량에 대한 SiO₂의 함유량의 비는 점성 증대에 의한 성형 맥리의 억제의 지표가 되고, 0.10 내지 0.40의 범위로 하는 것이 바람직하다. 유리 네트워크 형성 성분 중, 점성을 높이는 SiO₂를 많이 이용함으로써 성형 시의 점성을 높여, 맥리의 발생에 의한 유리의 내부 품질의 열화를 억제한다. 이러한 관점에서 SiO₂/BO_{1 .5}의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 SiO₂/BO_{1 .5}의 값은 SiO₂ 및 BO_{1 .5}의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 1-25]

LaO_{1 .5}/ΣRe(ΣRe=희토류 성분의 합계량), 즉 희토류 성분의 합계량에 대한 LaO_1.5의 함유량의 비는 액상 온도 저하에 의한 성형 맥리의 억제의 지표가 되고, 0.30 내지 0.80의 범위로 하는 것이 바람직하다. 유리의 융점을 높이는 희토류의 비율을 적정화함으로써, 공융(共融) 효과에 의한 융점의 저하가 초래된다. 그 결과, 유리 융액에 결정이 석출되는 최저 온도, 즉 액상 온도가 저하되기 때문에, 지속적으로 유출 가능한 유리 융액의 최대 점성이 증대한다. 이러한 관점에서 LaO_{1 .5}/ΣRe의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 LaO_{1 .5}/ΣRe의 값은 LaO_{1 .5} 및 각 희토류 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 1-26]

2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2), 즉 LiO_{0 .5}의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 F의 함유량의 1/2배의 합계량은 유리 전이 온도 Tg의 저하에 의한 정밀 프레스 성형성의 향상의 지표가 되고, 20 내지 60의 범위로 하는 것이 바람직하다. 유리로의 Li, Zn, F의 도입에 의해서 해당 유리의 Tg를 저하시키는 효과는, 각각 Li, Zn, F의 순으로 1 원자％당 2, 1, 0.5가 된다. 따라서 이들의 총합인 2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2)는 유리의 유리 전이 온도 Tg와 대체로 연동하기 때문에, 이 지표의 크기가 프레스 성형용이성의 하나의 지표가 된다. LiO_{0 .5}, ZnO는 양이온％로 표시했을 때의 값이고, F는 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F량의 상대값이다. 이러한 관점에서 2LiO_0.5+ZnO+(F/2)의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2)의 값은 LiO_0.5, ZnO 및 F의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

도 5는 횡축에 2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2)의 값, 종축에 유리 전이 온도 Tg를 취하고, 2LiO_0.5+ZnO+(F/2)의 증감에 따른 Tg 변화의 양태를 나타낸 것이다. 도 5로부터 분명한 바와 같이, 2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2)를 증가시킴으로써 Tg를 저하시킬 수 있고, 2LiO_{0 .5}+ZnO+(F/2)를 감소시키면 Tg가 상승한다.

[표 1-27]

2LiO_{0 .5}/(2LiO_{0 .5}+ZnO), 즉 LiO_{0 .5}의 함유량의 2배를 LiO_{0 .5}의 함유량의 2배와 ZnO의 함유량의 합계량으로 나눈 값은, Tg 저하 성분의 조정에 의한 유리 특성의 향상(νd 저하의 억제 및 비중의 저하에 효과)에 기여하고, 0.10 내지 1.00의 범위로 하는 것이 바람직하다. 유리의 유리 전이 온도 Tg를 저하시키는 성분 중, Li은 Zn과 비교하여 νd의 저하가 적고, 얻어진 유리의 비중에 대한 굴절률 nd를 높이는 효과가 있기 때문에, 고굴절률·저분산이면서 저비중·고동점도의 유리를 얻는 데 유용하다. 이러한 관점에서 2LiO_{0 .5}/(2LiO_{0 .5}+ZnO)의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 2LiO_{0 .5}/(2LiO_{0 .5}+ZnO)의 값은 LiO_{0 .5} 및 ZnO의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 1-28]

ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5}, 즉 ZnO의 함유량, ZrO₂의 함유량의 3배 및 TaO_{2 .5}의 함유량의 5배의 합계량은 고분산 성분량의 제어에 의한 저분산성의 유지의 지표가 되고, 0 내지 60.0의 범위로 하는 것이 바람직하다. 유리로의 Zn, Zr, Ta의 도입에 의해서 해당 유리의 νd를 저하시키는 효과는, 각각 Zn, Zr, Ta 순으로 1 원자％ 당 대략 1, 3, 5가 된다. 따라서 이들의 총합인 ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5}는 유리의 νd와 대체로 연동하기 때문에, 이 지표의 크기가 저분산성의 하나의 지표로 된다. 또한, Ta보다 분산을 손상시키는 W, Nb, Ti 등을 지표에 포함시키는 것도 가능하지만, W, Nb, Ti는 앞서 서술한 대로 다량의 도입이 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 ZnO+3ZrO₂+5TaO_2.5의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 ZnO+3ZrO₂+5TaO_{2 .5}의 값은 ZnO, ZrO₂ 및 TaO_{2 .5}의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 1-29]

유리 전이 온도 Tg(℃)는 정밀 프레스 성형의 난이도의 한 지표로서, 200 내지 590℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 유리 전이 온도가 낮으면 프레스 성형 온도도 낮게 할 수 있다. 측정은, 시차 열분석 장치 DSC를 이용하여 실시할 수 있다. 이러한 관점에서 유리 전이 온도 Tg(℃)의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한, 유리 전이 온도 Tg(℃)는 주로, LiO_{0 .5}, ZnO, F의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다. 또한 SiO₂, TaO_{2 .5}의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 더욱 미세조정할 수도 있다.

[표 2-1]

액상 온도 LT(℃)는 유리 안정성의 한 지표로서, 500 내지 1140℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 용융 유리를 로 내에서 유지하고, 결정 석출이 보이지 않는 최저 온도를 액상 온도(LT)로 정의하였다. (로 온도를 10℃ 단위로 설정)액상 온도 LT(℃)의 측정은, 유리 30 cc를 백금제 도가니에 넣고 1200℃ 내지 1250℃의 로 내에서 10 내지 20분 정도 용해하고, 교반하여 균질화한 후, 얻어진 유리를 도가니마다 유리 전이 온도 Tg 이하까지 냉각시킨 후, 도가니에 백금제의 덮개를 덮고, 1050℃ 내지 1140℃로 설정된 로 내에서 2시간 유지시켜 유리 표면, 내부, 도가니 내벽과의 접촉면에 석출되는 결정을 관찰함으로써 행한다. 이러한 관점에서 액상 온도 LT(℃)의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한, 액상 온도 LT(℃)는 유리의 열적 안정성을 개선하는 BO_{1 .5}, SiO₂ 등의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다. 유리의 열적 안정성을 개선함으로써 액상 온도를 저하시킬 수 있다. 개개의 양태의 조성 범위 중에서는, 열적 안정성을 개선함으로써 유리의 액상 온도가 저하되는 경향이 있다.

[표 2-2]

λ80, λ70, λ5(nm)는 각각 두께 10 mm의 샘플의 외부 투과율이 80％, 70％, 5％를 나타내는 파장(nm)이다. 해당 유리의 특이한 파장 의존성을 억제하는 관점에서, 적어도 λ80 내지 1550 nm까지의 외부 투과율이 25％ 이하, 바람직하게는 50％ 이하, 보다 바람직하게는 70％ 이하, 더욱 바람직하게는 75％ 이하, 한층 더 바람직하게는 80％ 이하로 저하하지 않는 것이 바람직하다. 또한 λ80, λ70, λ5(nm) 및 λ80 내지 1550 nm의 파장 영역에서의 외부 투과율은, 자외 흡수단이 상이한 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정하고, 불순물이 되는 Fe, Cr, Mn, Co, Ni와 같은 착색 원소의 양을 제한하고, 각종 산화성 가스 성분(NO₃ 등), 환원성 가스 성분(NH₄ 등)을 도입함으로써 적절하게 조정할 수 있다. 이와 같은 이유로부터, Fe, Cr, Mn, Co, Ni를 모두 첨가하지 않는 것이 바람직하고, Fe, Cr, Mn, Co, Ni의 불순물로서의 혼입량도 제한하는 것이 바람직하다.

[표 2-3]

[표 2-4]

[표 2-5]

액상 온도에서의 점도를 실온에서의 밀도로 나눈 값(동점도)(10^-4 m²/s=St)은 용융 유리의 성형성의 지표로서, 0.20 내지 1000(St)의 범위인 것이 바람직하다. 이것은 액상 온도에서의 점성 η_LT(P)을 비중(g/cc)으로 나눔으로써 얻어진다. 유리가 자체 중량에 의해 파이프 등으로부터 유출될 때의 유량에 대응하여, 용융 유리의 성형용이성의 척도가 된다. 유리의 비중을 고려하고 있기 때문에, 서로 다른 비중의 유리에서 그의 유량을 비교하기 쉽다. 이러한 관점에서 액상 온도에서의 점도를 실온에서의 밀도로 나눈 값의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한, 동점도의 값은 유리의 열적 안정성을 개선하는 효과가 있는 BO_{1 .5}나, 마찬가지로 열적 안정성을 개선하면서 유리의 점성을 높이는 효과가 있는 SiO₂와 같은 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다. 유리의 열적 안정성을 개선함으로써 액상 온도가 저하되어, 액상 온도에서의 점도가 증가한다. BO_{1 .5}, SiO₂는 희토류 성분 등과 비교하여 유리의 비중을 감소시키는 기능도 있기 때문에, BO_{1 .5}, SiO₂의 도입량을 늘림으로써 동점도를 증가시킬 수 있다.

[표 2-6]

단위 시간당 유리의 유출량, 즉 유출 속도는 유리의 밀도에 비례하고, 유리의 점도에 반비례한다. 따라서, 동점도의 값의 역수는 유출 속도에 비례한다. 따라서, 동점도의 역수를 유출 속도의 지표로 할 수 있다.

도 6은 횡축에 온도, 좌측 종축에 유리의 점도, 우측 종축에 동점도의 역수, 즉 유출 속도의 지표를 취하고, 본 발명의 광학 유리의 일례에 있어서의 온도 변화에 대한 점도 변화, 동점도의 역수의 변화를 나타낸 것이다.

도 6에 있어서, 비교적 점성이 높은 영역(예를 들면 점도 10 dPa·s 이상, 즉 940℃ 이하)에 있어서는 점도가 1 dPa·s 감소하는 것에 의한 유출 속도의 지표(동점도의 역수)의 증가분이 작은 것을 알 수 있다.

한편, 비교적 점성이 낮은 영역(예를 들면 점도 5 dPa·s 또는 3 dPa·s 등)에서는, 점도가 1 dPa·s 감소하는 것에 의한 유출 속도의 지표(동점도의 역수)의 증가분이 커지기 때문에, 점도의 값이 0.5 dPa·s 또는 1.0 dPa·s 상이하기만 하더라도 유출 속도의 상대적인 변화가 커져, 유리의 성형성에 크게 영향을 준다. 액상 온도가 1050℃ 초과, 나아가 1100℃ 이상인 유리, 즉 액상 온도에서의 점성이 상기 낮은 점성에 속하는 유리에서, 액상 온도가 불과 10℃만큼만 다르더라도 성형성에 큰 영향이 발생하는 이유는, 이러한 사정에 의한 것이다.

[표 2-7]

액상 온도에서의 점도가 낮으면 맥리가 발생하기 쉽고, 유리의 흐름을 제어하기 어렵다는 등의 문제가 생기기 쉬워진다. 액상 온도에서의 점도가 높으면, 유리유출량이 감소하여 생산성이 저하되거나, 또는 유리 융액의 용해로 내에서의 체재시간이 길어져, 여러 특성이 변동한다.

본 발명의 광학 유리는 일안 리플렉스 카메라 등에 이용되는 대구경의 렌즈로서 적합하고, 그 때문에 비중이 작은 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 비중의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한, 비중은 아르키메데스법에 의해 측정할 수 있다. 또한 비중은, 비교적 분자량이 작은 BO_{1 .5}나 SiO₂, 비교적 분자량이 큰 희토류 성분의 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 2-8]

고굴절률·저분산성의 정도 nd-(2.25-0.01×νd)

본 발명의 광학 유리는 고굴절률·저분산의 유리로서, 그의 정도는 횡축에 nd, 종축에 νd를 취한 nd-νd 도면에 있어서, (nd, νd)=(1.80, 45)와 (1.75, 50)을 연결하는 직선보다도 고굴절률·저분산측에 있는 것이 바람직하다. 또한 유리의 성형성을 유지하기 위해서는, 일정량의 유리 형성 성분이 필요하기 때문에, 지나치게 고굴절률·저분산성의 정도가 큰 유리 조성은 유리의 성형성을 손상하여 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 nd-(2.25-0.01×νd)의 상한 및 하한은 본 발명의 기본 양태, 및 A, B, C 및 D의 각 양태에 있어서, 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. nd-(2.25-0.01×νd)는 굴절률 nd와 아베수 νd로부터 계산된다. 또한, nd-(2.25-0.01×νd)의 값은, 희토류 성분을 증량함으로써 증가하고, BO_{1 .5}, ZnO, ZrO₂, TaO_{2 .5} 등을 증량하면 감소하기 때문에, 이들 각 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

[표 2-9]

화학양론비로부터의 어긋남 (산소+불소/2)/양이온(몰비)

유리에 대한 불소 이온의 도입은 주로, 양이온％의 산화물을 불화물로 치환하는 형태로 행해진다. 이 때, 유리 중의 산소 결함이나 양이온의 결함으로 대표되는 격자 결함 유래의 착색 등을 억제하기 위해서, 유리 중의 양이온과 음이온은 유리 중의 전하를 중성으로 유지하는 형태로 도입되는 것이 바람직하다. 따라서, 유리의 제작에 이용되는 성분은 1개의 산소 원자를 2개의 불소 원자로 치환하는 것 등을 하여, 유리의 화학양론비를 유지하도록 도입되는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 화학양론비로부터의 어긋남의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 산소 이온의 몰％ 및 불소 이온의 몰％, 및 양이온％의 합계로부터 계산할 수 있다. 또한 상기 화학양론비로부터의 어긋남은, 유리 성분으로서 전이 금속 산화물(ZrO₂, TaO_{2 .5}, TiO₂, NbO_{2 .5}, WO₃ 등)을 도입했을 때에 각종 산화성 가스 성분(NO₃ 등), 환원성 가스 성분(NH₄ 등) 등의 도입에 의해서 적절하게 설정할 수 있다. 또 화학양론비로부터의 어긋남은 전형적인 금속 산화물의 도입 시에는 그다지 발생하지 않는다.

[표 2-10]

산소 이온/양이온(몰비)에서, 산소 이온의 몰％는 양이온을 도입하기 위한 각 성분의 화학식에 포함되는 양이온 1개당의 단위 산소수(예: BO_{1 .5}의 산소수는 1.5)를 정의하고, 유리 중의 양이온％×단위 산소의 총합을 양이온％의 합으로 나누고 백분율 표시한 것이다. 동일하게 불소 이온의 몰％는, 유리 중에 도입된 불소의 이온％의 합을 양이온％의 합으로 나누고 백분율 표시한 것이다. 이러한 관점에서의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 산소 이온의 몰％와 양이온％로부터 계산할 수 있다. 또한 산소 이온/양이온(몰비)는, 유리 성분으로서 전이 금속 산화물(ZrO₂, TaO_{2 .5}, TiO₂, NbO_{2 .5}, WO₃ 등)을 도입했을 때에 각종 산화성 가스 성분(NO₃ 등), 환원성 가스 성분(NH₄ 등) 등의 도입에 의해서 적절하게 설정할 수 있다. 또 산소 이온/양이온(몰비)은 유리 성분에 가수(價數)가 큰 양이온을 도입할수록 커지는 한편, F/O비를 크게 할수록 작아지는 경향이 있다.

[표 2-11]

nd의 시간 변화 Δnd(/hr)

굴절률의 시간 변화란 용융 중의 유리 융액을 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 굴절률 nd를 측정하고, 상기 샘플링으로부터 소정의 시간 간격을 거친 후, 재차 유리 융액으로부터 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 굴절률 nd를 측정하는 작업을 복수회 행하여 측정된 굴절률 nd의 각 측정치와, 샘플링의 시간 간격으로부터 구해지는 측정치이다. 잉여 B-O-B 결합을 적게 하고, 휘발 성분의 양인 BO_{1 .5}×F/O를 감소시킴으로써 굴절률의 시간 변화가 감소한다. 이러한 관점에서 nd의 시간 변화 Δnd(/hr)의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 nd의 시간 변화는, 유리 융액으로부터의 휘발에 의해서 유리 조성이 조금씩 변화하는 것에 기인한다. 상기 휘발을 억제하면, 굴절률 nd의 시간 변화도 감소시킬 수 있다. 휘발량의 조정은, BO_{1 .5}나 F를 비롯한 여러 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 가능하다. 휘발량의 대소에 가장 크게 영향을 주는 것은 BO_{1 .5}와 F의 광학 유리에 대한 도입량이다.

[표 2-12]

Tg의 시간 변화 ΔTg(℃/hr)

Tg의 시간 변화란 용융 중의 유리 융액을 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 유리 전이 온도 Tg를 측정하고, 상기 샘플링으로부터 소정의 시간 간격을 거친 후, 재차 유리 융액으로부터 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 유리 전이 온도 Tg를 측정하는 작업을 복수회 행하여 측정된 유리 전이 온도 Tg의 각 측정치와, 샘플링의 시간 간격으로부터 구해지는 측정치이다. 잉여 B-O-B 결합을 적게 하고, 휘발 성분의 양인 BO_{1 .5}×F/O를 감소시킴으로써, Tg의 시간 변화가 감소한다. 이러한 관점에서 Tg의 시간 변화 ΔTg(℃/hr)의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한, Tg의 시간 변화는 유리 융액으로부터의 휘발에 의해서 유리 조성이 조금씩 변화하는 것에 기인한다. 상기 휘발을 억제하면, 유리 전이 온도 Tg의 시간 변화도 감소시킬 수 있다. 휘발량의 조정은 BO_{1 .5}나 F를 비롯한 여러 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 가능하다. 휘발량의 대소에 가장 크게 영향을 주는 것은 BO_{1 .5}와 F의 광학 유리에 대한 도입량이다.

[표 2-13]

비중의 시간 변화 Δ비중(/hr)

비중의 시간 변화란 용융 중의 유리 융액을 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 비중을 측정하고, 상기 샘플링으로부터 소정의 시간 간격을 거친 후, 재차 유리 융액으로부터 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 비중을 측정하는 작업을 복수회 행하여 측정되는 비중의 각 측정치와, 샘플링의 시간 간격으로부터 구해지는 측정치이다. 잉여 B-O-B 결합을 적게 하고, 휘발 성분의 양인 BO_{1 .5}×F/O를 감소시킴으로써, 비중의 시간 변화가 감소한다. 이러한 관점에서 비중의 시간 변화 Δ비중(/hr)의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 비중의 시간 변화는, 유리 융액으로부터의 휘발에 의해서 유리 조성이 조금씩 변화하는 것에 기인한다. 상기 휘발을 억제하면, 비중의 시간 변화도 감소시킬 수 있다. 휘발량의 조정은 BO_{1 .5}나 F를 비롯한 여러 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 가능하다. 휘발량의 대소에 가장 크게 영향을 주는 것은 BO_{1 .5}와 F의 광학 유리에 대한 도입량이다.

[표 2-14]

액상 온도의 시간 변화 ΔLT(℃/hr)

액상 온도의 시간 변화란 용융 중의 유리 융액을 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 액상 온도를 측정하고, 상기 샘플링으로부터 소정의 시간 간격을 거친 후, 재차 유리 융액으로부터 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 액상 온도를 측정하는 작업을 복수회 행하여 측정된 액상 온도의 각 측정치와, 샘플링의 시간 간격으로부터 구해지는 측정치이다. 잉여 B-O-B 결합을 적게 하고, 휘발 성분의 양인 BO_{1 .5}×F/O를 감소시킴으로써, 액상 온도의 시간 변화가 감소한다. 이러한 관점에서 액상 온도의 시간 변화 ΔLT(℃/hr)의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 액상 온도의 시간 변화는, 유리 융액으로부터의 휘발에 의해서 유리 조성이 조금씩 변화하는 것에 기인한다. 상기 휘발을 억제하면, 액상 온도의 시간 변화도 감소시킬 수 있다. 휘발량의 조정은 BO_{1 .5}나 F를 비롯한 여러 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 가능하다. 휘발량의 대소에 가장 크게 영향을 주는 것은 BO_{1 .5}와 F의 광학 유리에 대한 도입량이다.

[표 2-15]

동점도의 시간 변화 Δ동점도(m³/s/hr)

동점도의 시간 변화는, 용융 중의 유리 융액을 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 동점도를 측정하고, 상기 샘플링으로부터 소정의 시간 간격을 거친 후, 재차 유리 융액으로부터 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 동점도를 측정하는 작업을 복수회 행하여 측정된 동점도의 각 측정치와, 샘플링의 시간 간격으로부터 구해지는 측정치이다. 잉여 B-O-B 결합을 적게 하고, 휘발 성분의 양인 BO_1.5×F/O를 감소시킴으로써 동점도의 시간 변화가 감소한다. 이러한 관점에서 동점도의 시간 변화 Δ동점도(m³/s/hr)의 상한 및 하한은 이하와 같이 설정하는 것이 적당하다. 또한 동점도의 시간 변화는 유리 융액으로부터의 휘발에 의해서 유리 조성이 조금씩 변화하는 것에 기인한다. 상기 휘발을 억제하면, 동점도의 시간 변화도 감소시킬 수 있다. 휘발량의 조정은 BO_{1 .5}나 F를 비롯한 여러 성분의 광학 유리에 대한 도입량을 조정함으로써 가능하다. 휘발량의 대소에 가장 크게 영향을 주는 것은 BO_{1 .5}와 F의 광학 유리에 대한 도입량이다.

[표 2-16]

본 발명에서 굴절률은 d선에 있어서의 굴절률 nd로 대표된다. 분산은 아베수 νd로 대표된다.

본 발명의 제1 및 제2 기본 양태에 있어서 굴절률 nd의 하한은 1.70, 1.73, 1.75, 1.76, 1.765의 순으로 바람직하다. 고굴절률화에 따라서, 광학 소자의 고기능화, 컴팩트화가 용이하게 된다. 또한 본 발명의 제1 및 제2 기본 양태에 있어서 굴절률 nd의 상한은 1.90, 1.87, 1.83, 1.81, 1.79, 1.78의 순으로 바람직하다. 굴절률을 너무 높게 하지 않음으로써, 유리 전이 온도를 낮게 유지하여, 유리의 열적 안정성을 양호하게 유지하기 쉬워진다.

본 발명의 제1 및 제2 양태의 기본 양태에 있어서, 아베수 νd의 하한은 36, 39, 43, 46, 48, 49, 49.3의 순으로 바람직하다. 유리의 저분산화에 따라 색수차 보정에 의해 바람직한 광학 유리를 실현할 수 있다. 본 발명의 제1 및 제2 양태의 기본 광학 유리에 있어서 아베수 νd의 하한은 55, 54, 53, 52, 51, 50.5, 50, 49.8의 순으로 바람직하다. 아베수를 너무 크게 하면 유리의 열적 안정성이나 저유리 전이 온도 특성의 유지가 어려워지는 경향이 생기기 때문이다.

양태 A는, 1.75 내지 1.81의 굴절률 nd 및 48 내지 52의 아베수 νd를 갖는 광학 유리,

양태 B는, 1.79 내지 1.835의 굴절률 nd 및 42 내지 48의 아베수 νd를 갖는 광학 유리,

양태 C는, 1.675 내지 1.76의 굴절률 nd 및 51 내지 58의 아베수 νd를 갖는 광학 유리,

양태 D는, 1.825 내지 1.90의 굴절률 nd 및 35 내지 43의 아베수 νd를 갖는 광학 유리

이고, 각 양태의 바람직한 굴절률 nd 및 아베수 νd는 이하와 같다.

[표 2-17]

[표 2-18]

상기 바람직한 굴절률, 바람직한 아베수 모두 상기 표 1-1 내지 28에 기재된 임의의 조성 범위, 표 2-1 내지 2-18에 기재된 임의의 특성 범위를 적절하게 조합한 광학 유리로 할 수 있다.

본 발명의 제1 기본 양태, 제2 기본 양태, 양태 A 내지 D의 광학 유리는 붕산, 산화물, 필요에 따라서 탄산염, 질산염, 황산염, 수산화물 등의 원료를 이용하여, 소요되는 특성이 얻어지도록, 각 원료를 칭량, 조합하고 충분히 혼합하여, 백금도가니 등의 용융 용기 중에 투입하고, 가열, 용융, 청징, 균질화한 후 성형하여 얻을 수 있다. 균질한 유리를 얻는 데에 있어서 용융 온도는, 예를 들면 1100 내지 1400℃으로 하는 것이 바람직하다.

또는 붕산, 산화물, 필요에 따라서 탄산염, 질산염, 황산염, 수산화물 등의 원료를 이용하여, 조용해(粗熔解)(러프 멜트)하여 복수종의 컬릿(cullet)을 제작하고, 이들 컬릿을 소요되는 특성이 얻어지도록 조합하고, 가열, 용융, 청징, 균질화한 후 성형하여 얻을 수도 있다.

[정밀 프레스 성형용 프리폼]

본 발명은 상기 본 발명의 제1 기본 양태, 제2 기본 양태, 양태 A 내지 D의 광학 유리로 구성되는 정밀 프레스 성형용 프리폼을 포함한다.

정밀 프레스 성형용 프리폼(Precision press-molding preform)이란 주지의 정밀 프레스 성형법에 이용되는 예비 성형된 유리 소재이다.

이하, 정밀 프레스 성형용 프리폼을 간단히 프리폼이라 하는 경우가 있다. 프리폼은 가열하여 정밀 프레스 성형에 제공되는 유리 예비 성형체를 의미하는데, 여기서 정밀 프레스 성형이란 주지와 같이 몰드 옵틱스(mold optics) 성형이라고도 불리며, 광학 소자의 광학 기능면을, 프레스 성형형의 성형면을 전사함으로써 형성하는 방법이다. 또한 광학 기능면이란 광학 소자에 있어서, 제어 대상인 광을 굴절시키거나, 반사시키거나, 회절시키거나, 입출사시키는 면을 의미하고, 렌즈에 있어서 렌즈면 등이 이 광학 기능면에 상당한다.

정밀 프레스 성형 시에 유리와 프레스 성형형 성형면과의 반응 및 융착을 방지하면서, 성형면을 따라서 유리가 양호하게 늘어나도록 하기 위해서, 프리폼의 표면에 이형막을 피복하는 것이 바람직하다. 이형막의 종류로서는, 귀금속(백금, 백금 합금), 산화물(Si, Al, Zr, La, Y의 산화물 등), 질화물(B, Si, Al의 산화물 등), 탄소 함유막을 들 수 있다. 탄소 함유막으로서는, 탄소를 주성분으로 하는 것(막 내의 원소 함유량을 원자％로 표시했을 때, 탄소의 함유량이 다른 원소의 함유량보다도 많은 것)이 바람직하다. 구체적으로는, 탄소막이나 탄화수소막 등을 예시할 수 있다. 탄소 함유막의 성막법으로서는, 탄소 원료를 사용한 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 공지된 방법이나, 탄화수소 등의 재료 가스를 사용한 열분해 등의 공지된 방법을 이용하면 좋다. 그 밖의 막에 대해서는, 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 졸겔법 등을 이용하여 성막하는 것이 가능하다.

본 발명의 프리폼의 제작 방법은 한정되지 않지만, 상기 유리의 우수한 특질을 살려, 다음 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

제1 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조 방법(프리폼 제조 방법 I이라고 함)은 유리 원료를 용융하고, 얻어진 용융 유리를 유출하여 용융 유리 덩어리를 분리하고, 상기 용융 유리 덩어리를 냉각 과정에서 성형하는 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조 방법에 있어서, 상기 광학 유리를 포함하는 프리폼을 성형하는 것을 특징으로 하는 것이다.

제2 정밀 프레스 성형용 프리폼의 제조 방법(프리폼 제조 방법 II라 함)은 유리 원료를 용융하고, 얻어진 용융 유리를 성형하여 유리 성형체를 제작하고, 상기 성형체를 가공하여 상기 본 발명의 광학 유리를 포함하는 프리폼을 제작하는 것이다.

프리폼 제조 방법 I, II 모두 유리 원료로부터 균질한 용융 유리를 제작하는 공정은 공통된다. 예를 들면, 소요되는 특성이 얻어지도록 조합한 유리 원료를 백금제의 용융 용기 내에 넣고, 가열, 용융, 청징, 균질화하여 균질한 용융 유리를 준비하고, 온도가 조정된 백금 또는 백금 합금제의 유출 노즐 또는 유출 파이프로부터 유출한다. 또한, 유리 원료를 조용해하여 컬릿을 제작하고, 얻어진 컬릿을 조합하고 가열, 용융, 청징, 균질화하여 균질한 용융 유리를 얻고, 상기 유출 노즐 또는 유출 파이프로부터 유출하도록 할 수도 있다.

소형의 프리폼이나 구형의 프리폼을 성형하는 경우에는, 용융 유리를 유출 노즐로부터 원하는 질량의 용융 유리 방울로 하여 적하하고, 그것을 프리폼 성형형에 의해서 받아 프리폼으로 성형한다. 또는, 동일하게 원하는 질량의 용융 유리 방울을 유출 노즐로부터 액체 질소 등에 적하하여 프리폼을 성형한다. 중대형의 프리폼을 제작하는 경우에는, 유출 파이프로부터 용융 유리 흐름을 흘러내리게 하고, 용융 유리 흐름의 선단부를 프리폼 성형형으로 받고, 용융 유리 흐름의 노즐과 프리폼 성형형의 사이에 잘록한 부분을 형성한 후, 프리폼 성형형을 바로 아래로 급강하시켜, 용융 유리의 표면장력에 의해서 잘록한 부분에서 용융 유리 흐름을 분리하고, 수납 부재에 원하는 질량의 용융 유리 덩어리를 받아 프리폼으로 성형한다.

흠집, 오염, 주름, 표면의 변질 등이 없는 매끄러운 표면, 예를 들면 자유 표면을 갖는 프리폼을 제조하기 위해서는, 프리폼 성형형 등의 상에서 용융 유리 덩어리에 풍압을 가하여 부상(浮上)시키면서 프리폼으로 성형하거나, 액체 질소 등의 상온, 상압 하에서는 기체 물질을 냉각시켜 액체로 한 매체 중에 용융 유리 방울을 넣고 프리폼으로 성형하는 방법 등이 이용된다.

용융 유리 덩어리를 부상시키면서 프리폼으로 성형하는 경우, 용융 유리 덩어리에는 가스(부상 가스라 함)가 내뿜어져서 상향의 풍압이 가해지게 된다. 이 때, 용융 유리 덩어리의 점도가 너무 낮으면 부상 가스가 유리 중에 들어가, 프리폼 중에 기포로 남게 된다. 그러나 용융 유리 덩어리의 점도를 3 내지 60 dPa·s로 함으로써, 부상 가스가 유리 중에 들어가는 일 없이, 유리 덩어리를 부상시킬 수 있다.

프리폼에 부상 가스가 내뿜어질 때에 이용되는 가스로서는, 공기, N₂ 가스, O₂ 가스, Ar 가스, He 가스, 수증기 등을 들 수 있다. 또한, 풍압은 프리폼이 성형형 표면 등의 고체와 접하지 않고 부상될 수 있다면 특별히 제한은 없다.

프리폼으로부터 제조되는 정밀 프레스 성형품(예를 들면, 광학 소자)은 렌즈와 같이 회전대칭축을 갖는 것이 많기 때문에, 프리폼의 형상도 회전대칭축을 갖는 형상이 바람직하다. 구체예로서는, 구(球) 또는 회전대칭축을 하나 구비하는 것을 나타낼 수 있다. 회전대칭축을 하나 구비하는 형상으로서는, 상기 회전대칭축을 포함하는 단면에 있어서 모서리나 오목부가 없는 매끄러운 윤곽선을 갖는 것, 예를 들면 상기 단면에 있어서 단축이 회전대칭축에 일치하는 타원을 윤곽선으로 하는 것 등이 있고, 구를 편평하게 한 형상(구의 중심을 통과하는 축을 하나 정하고, 상기 축방향으로 치수를 단축한 형상)을 예로 들 수도 있다.

프리폼 제조 방법 I에서는, 유리를 소성 변형 가능한 온도역에서 성형하기 위해서, 유리 덩어리를 프레스 성형함으로써 프리폼을 제작할 수도 있다. 그 경우, 프리폼의 형상을 비교적 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 목적으로 하는 광학 소자의 형상과 근사하게, 예를 들면 대향하는 면의 한쪽을 볼록 형상으로, 다른쪽을 오목 형상으로 하거나, 양쪽을 오목면으로 하거나, 한쪽 면을 평면, 다른쪽 면을 볼록면으로 하거나, 한쪽 면을 평면, 다른쪽 면을 오목면으로 하거나, 양면 모두 볼록면으로 성형할 수도 있다.

이와 같이 하여 제작한 프리폼 표면에는 탄소 함유막을 코팅할 수도 있다. 단, 불소를 포함하는 본 발명의 광학 유리는 유리 전이 온도가 낮아, 프레스 성형 온도를 낮게 하는 것이 가능하기 때문에, 탄소 함유막을 코팅하지 않을 수도 있다.

프리폼 제조 방법 2에서는, 예를 들면 용융 유리를 주형에 주입하여 성형한 후, 성형체의 변형 부분을 어닐링에 의해서 제거하고, 절단 또는 할단하여 소정의 치수, 형상으로 분할하여, 복수개의 유리편을 제작하고, 유리편을 연마하여 표면을 매끄럽게 함과 동시에 소정의 질량의 유리를 포함하는 프리폼으로 한다. 이와 같이 하여 제작한 프리폼의 표면에도 탄소 함유막을 피복하여 사용하는 것이 바람직하다. 프리폼 제조 방법 2는 연삭, 연마를 용이하게 할 수 있는 구형의 프리폼, 평판상의 프리폼 등의 제조에 바람직하다.

어느 제조 방법에 있어서도 사용하는 광학 유리의 열적 안정성이 우수하기 때문에, 유리의 투명성 상실, 맥리 등에 의해 불량품이 발생하기 어려워, 고품질의 프리폼을 안정적으로 제조할 수 있어, 광학 소자의 제조 공정 전체의 양산성을 높일 수 있다.

다음으로, 정밀 프레스 성형에 의한 광학 소자의 양산성을 더욱 높이는 데에 있어서, 보다 바람직한 프리폼에 대해서 설명한다.

본 발명의 광학 유리는 유리 소재의 면에서, 우수한 정밀 프레스 성형성을 제공하는데, 정밀 프레스 성형에 있어서 유리의 변형량을 감소시킴으로써, 정밀 프레스 성형 시의 유리와 성형형의 온도의 저하, 프레스 성형에 요하는 시간의 단축화, 프레스 압력의 저하 등이 가능하게 된다. 그 결과, 유리와 성형형 성형면의 반응성이 저하되어, 정밀 프레스 성형 시에 발생하는 상기 문제점이 감소되어 양산성이 보다 높아진다.

렌즈를 정밀 프레스 성형하는 경우에 사용하는 바람직한 프리폼은, 서로 반대 방향을 향하는 피프레스면(정밀 프레스 성형 시에 대향하는 성형형 성형면에서 프레스되는 면)을 갖는 프리폼이고, 2개의 피프레스면의 중심을 관통하는 회전대칭축을 갖는 프리폼이 보다 바람직하다. 이러한 프리폼 중, 메니스커스 렌즈의 정밀 프레스 성형에 바람직한 것은, 피프레스면의 한쪽이 볼록면이고, 다른쪽이 오목면, 평면, 상기 볼록면보다 곡률이 작은 볼록면 중 어느 하나인 프리폼이다.

또한 양오목 렌즈의 정밀 프레스 성형에 바람직한 프리폼은, 피프레스면의 한쪽이 볼록면, 오목면, 평면 중 어느 하나이고, 다른쪽이 볼록면, 오목면, 평면 중 어느 하나인 프리폼이다.

양볼록 렌즈의 정밀 프레스 성형에 바람직한 프리폼은, 피프레스면의 한쪽이 볼록면이고, 다른쪽이 볼록면 또는 평면인 프리폼이다.

어느 쪽의 경우도 정밀 프레스 성형품의 형상에 보다 근사한 형상의 프리폼이 바람직하다.

용융 유리 덩어리를 프리폼 성형형을 이용하여 프리폼으로 성형하는 경우, 상기 성형형 상의 유리의 하면은 성형형 성형면의 형상에 따라 대략 정해진다. 한편, 상기 유리의 상면은 용융 유리의 표면장력과 유리의 자체 중량에 의해서 정해지는 형상이 된다. 정밀 프레스 성형 시에 있어서 유리의 변형량을 감소시키기 위해서는, 프리폼 성형형에 있어서 성형 중의 유리의 상면의 형상도 제어할 필요가 있다. 용융 유리의 표면장력과 유리의 자체 중량에 의해서 정해지는 유리 상면의 형상은 볼록면 형상의 자유 표면이 되는데, 상면을 평면, 오목면 또는 상기 자유 표면보다도 곡률이 작은 볼록면으로 하기 위해서는, 상기 유리 상면에 압력을 가한다. 구체적으로는, 유리 상면을 원하는 형상의 성형면을 갖는 성형형으로 프레스하거나, 유리 상면에 풍압을 가하여 원하는 형상으로 성형한다. 또한, 성형형으로 유리 상면을 프레스할 때, 성형형의 성형면에 복수의 가스 분출구를 설치하고, 이들 가스 분출구로부터 가스를 분출하여 성형면과 유리 상면의 사이에 가스 쿠션을 형성하여, 가스 쿠션을 통해 유리 상면을 프레스할 수도 있다. 또는, 상기 자유 표면보다도 곡률이 큰 면에 유리 상면을 성형하고자 하는 경우에는, 유리 상면을 근방에 부압을 발생시켜 상면을 부풀어 올려 성형할 수도 있다.

또한, 정밀 프레스 성형품의 형상에 보다 근사한 형상의 프리폼을 얻기 위해서, 표면을 연마한 프리폼도 바람직하다. 예를 들면, 피프레스면의 한쪽이 평면 또는 구면의 일부가 되도록 연마되고, 다른쪽이 구면의 일부 또는 평면이 되도록 연마된 프리폼이 바람직하다. 구면의 일부는 볼록면이거나 오목면일 수도 있지만, 볼록면으로 할지 오목면으로 할지는, 상기한 바와 같이 정밀 프레스 성형품의 형상에 따라서 결정하는 것이 바람직하다.

상기 각 프리폼은 직경이 10 mm 이상인 렌즈의 성형에 바람직하고, 직경이 20 mm 이상인 렌즈의 성형에 보다 바람직하다. 또한 중심 두께가 2 mm를 초과하는 렌즈의 성형에도 바람직하다.

[광학 소자]

다음으로 본 발명의 광학 소자에 대해서 설명한다.

본 발명의 광학 소자는, 상기 제1 기본 양태, 제2 기본 양태, 양태 A 내지 D 양태의 광학 유리로 구성되는 광학 소자이다.

광학 소자의 종류는 한정되지 않지만, 전형적인 것으로서는 비구면 렌즈, 구면 렌즈, 또는 평오목 렌즈, 평볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 양볼록 렌즈, 볼록 메니스커스 렌즈, 오목 메니스커스 렌즈 등의 렌즈, 마이크로렌즈, 렌즈 어레이, 회절 격자 부착 렌즈, 프리즘, 렌즈 기능 부착 프리즘 등을 예시할 수 있다. 광학 소자로서, 바람직하게는 볼록 메니스커스 렌즈, 오목 메니스커스 렌즈, 양볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 평볼록 렌즈, 평오목 렌즈 등의 렌즈, 프리즘, 회절 격자를 예시할 수 있다. 상기 각 렌즈는 비구면 렌즈일 수도 있고, 구면 렌즈일 수도 있다. 표면에는 필요에 따라서 반사 방지막이나 파장 선택성이 있는 부분 반사막 등을 설치할 수도 있다.

본 발명의 광학 소자는, 굴절률이 높고, 저분산 특성을 갖는 유리를 포함하기 때문에, 다른 유리를 포함하는 광학 소자와 조합함으로써 양호한 색보정을 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 소자는 굴절률이 높은 유리를 포함하기 때문에, 촬상 광학계, 투사 광학계 등에 사용함으로써 광학계를 컴팩트화할 수 있다.

다음으로 본 발명의 광학 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 광학 소자는, 상기 본 발명의 프리폼을 프레스 성형형을 이용하여 정밀 프레스 성형함으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 광학 소자의 제조 방법의 바람직한 양태는, 상기 본 발명의 프리폼을 동일한 프레스 성형형을 이용하여 정밀 프레스 성형하는 공정을 반복하여 광학 소자를 양산하는 방법이다.

프레스 성형형 및 프리폼의 가열 및 정밀 프레스 성형 공정은, 프레스 성형형의 성형면 또는 상기 성형면에 설치된 이형막의 산화를 방지하기 위해서, 질소 가스, 또는 질소 가스와 수소 가스의 혼합 가스 등과 같은 비산화성 가스 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다. 비산화성 가스 분위기 중에서는 프리폼 표면을 피복하는 탄소 함유막도 산화되지 않고서, 정밀 프레스 성형된 성형품의 표면에 상기 막이 잔존하게 된다. 이 막은, 최종적으로는 제거해야 되는 것인데, 탄소 함유막을 비교적 용이하게 또 완전히 제거하기 위해서는, 정밀 프레스 성형품을 산화성 분위기, 예를 들면 대기 중에서 가열하면 된다. 탄소 함유막의 산화, 제거는 정밀 프레스 성형품이 가열에 의해 변형되지 않는 온도에서 행해야 된다. 구체적으로는, 유리의 전이 온도 미만의 온도 범위에서 행하는 것이 바람직하다.

정밀 프레스 성형에서는, 미리 성형면이 원하는 형상으로 고정밀도로 가공된 프레스 성형형을 이용하는데, 성형면에는 프레스 시의 유리의 융착을 방지하기 위해서 이형막을 형성할 수도 있다. 이형막으로서는, 탄소 함유막이나 질화물막, 귀금속막을 들 수 있고, 탄소 함유막으로서는 수소화탄소막, 탄소막 등이 바람직하다.

보다 구체적으로, 정밀 프레스 성형에 이용하는 프레스 성형형으로서는, 본 발명의 광학 유리의 유리 전이 온도가 낮기 때문에, SiC제형에 더하여, WC 등의 초경재제형, 서멧(cermet)제형 등을 사용할 수도 있다. SiC제형의 성형면에는 필요에 따라서 탄소막을 코팅할 수도 있다. WC 등의 초경재제형의 성형면에는 필요에 따라서 귀금속막, 귀금속 합금막을 코팅할 수도 있다.

광학 소자의 제조 방법에는 이하에 나타내는 2개의 양태가 있다.

제1 양태(광학 소자 제조 방법 I이라 함)는 프리폼을 프레스 성형형에 도입하고, 상기 프리폼과 프레스 성형형을 함께 가열하여 정밀 프레스 성형하는 광학 소자의 제조 방법이며, 제2 양태(광학 소자 제조 방법 II라 함)는 가열한 프리폼을 예열한 프레스 성형형에 도입하여, 정밀 프레스 성형하는 광학 소자의 제조 방법이다.

광학 소자 제조 방법 I에서는, 성형면이 정밀하게 형상 가공된 대향한 한쌍의 상형과 하형의 사이에 프리폼을 공급한 후, 유리의 점도가 10⁵ 내지 10⁹ dPa·s 상당하는 온도까지 성형형과 프리폼의 양자를 가열하여 프리폼을 연화하고, 이것을 가압 성형함으로써 성형형의 성형면을 유리에 정밀하게 전사한다. 광학 소자 제조 방법 I은 면정밀도, 편심 정밀도 등 성형 정밀도의 향상을 중시한 경우, 장려되는 방법이다.

광학 소자 제조 방법 II에서는, 성형면이 정밀하게 형상 가공된 대향한 한쌍의 상형과 하형의 사이에, 미리 유리의 점도가 10⁴ 내지 10⁸ dPa·s에 상당하는 온도로 승온한 프리폼을 공급하고, 이것을 가압 성형함으로써 성형형의 성형면을 유리에 정밀하게 전사할 수 있다. 광학 소자 제조 방법 II는 생산성 향상을 중시한 경우에 장려되는 방법이다.

가압 시의 압력 및 시간은 유리의 점도 등을 고려하여 적절하게 결정할 수 있고, 예를 들면 프레스 압력은 약 5 내지 15 MPa, 프레스 시간은 10 내지 300초로 할 수 있다. 프레스 시간, 프레스 압력 등의 프레스 조건은 성형품의 형상, 치수에 맞추어서 주지의 범위에서 적절하게 설정하면 된다.

이 후 성형형과 정밀 프레스 성형품을 냉각하여, 바람직하게는 변형점 이하의 온도가 됐을 때 이형하고, 정밀 프레스 성형품을 취출한다. 또한, 광학 특성을 정밀하게 원하는 값에 맞추기 위해서 냉각 시에 있어서 성형품의 어닐링 처리 조건, 예를 들면 어닐링 속도 등을 적절하게 조정할 수도 있다.

또한 본 발명의 광학 소자는, 프레스 성형 공정을 거치지 않더라도 제작은 할 수 있다. 예를 들면, 균질한 용융 유리를 주형에 주입하여 유리 블록을 성형하고, 어닐링하여 변형을 제거함과 동시에, 유리의 굴절률이 원하는 값이 되도록 어닐링 조건을 조정하여 광학 특성의 조정을 행한 후, 다음으로 유리 블록을 절단 또는 할단하여 유리편을 만들고, 연삭, 연마하여 광학 소자로 완성함으로써 얻을 수 있다.

본 발명의 렌즈 유닛은, 본 발명의 광학 소자, 바람직하게는 비구면 렌즈 또는 구면 렌즈를 포함하는 광학계를 케이스에 조립한 것으로서, 일안 리플렉스 카메라의 교환 렌즈, 또는 컴팩트 카메라에 내장되는 렌즈 유닛 등이다.

본 발명의 촬상 장치는 상기 본 발명의 광학 소자를 구비하는 것이다. 본 발명의 광학 소자는 고굴절률 저분산 특성을 구비하는 상기 광학 유리를 포함하기 때문에, 예를 들면 고분산 특성을 구비하는 렌즈와 본 발명의 광학 소자인 렌즈를 조합함으로써, 양호한 색수차 보정을 가능하게 하는 컴팩트한 촬상 광학계를 구비한 촬상 장치를 제공할 수 있다. 촬상 장치를 구성하는 촬상 소자로서는 CCD 또는 CMOS 등의 이미지 센서를 사용할 수 있다.

즉 본 발명의 촬상 장치는, 적어도 상기 렌즈 유닛과 CCD, CMOS 등의 이미지 센서를 구비한다. 필요에 따라서 합초(合焦)(핀트를 맞춤) 기능을 갖는 기구를 구비할 수도 있다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다.

실시예

표 3의 실시예 1 내지 33은 주로 양태 A의 실시예이고, 표 4의 실시예 1 내지 44는 주로 양태 B의 실시예이고, 표 5의 실시예 1 내지 28은 주로 양태 C의 실시예이고, 표 6의 실시예 1 내지 9는 주로 양태 D의 실시예이다.

표 3 내지 6에 나타내는 조성을 갖는 광학 유리가 얻어지도록, 붕산 또는 무수 붕산, 산화물, 불화물, 필요에 따라서 탄산염, 질산염 등을 이용하여 유리 원료를 조합하여, 백금제 도가니 중에 넣고, 바람직하게는 백금제의 뚜껑을 덮어 대기 중에서 가열하고, 1150 내지 1250℃에서 1.5 내지 3시간 용융하고, 청징, 균질화하고 나서, 예열한 주형에 유입시켜 성형하고, 서냉하여 유리 블록을 얻었다. 얻어진 유리에 결정의 석출이나 맥리는 보이지 않았다. 이렇게 해서 얻은 유리를 이용하여 별도의 표에 기재된 방법으로 유리의 여러 특성을 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3 내지 6에 나타내었다. 양태 C에 속하는 표 5의 실시예 14의 중량 감소는 0.61 중량％, 동일하게 표 5의 실시예 18의 중량 감소는 1.1 중량％였다.

또한, 표 3의 실시예 32, 33(양태 A)에 대해서는 2시간 반 용융하여 얻은 유리의 특성, 표 3 내지 6에 나타낸 그 밖의 실시예의 각 특성은 2시간 용융하여 얻은 유리의 특성이다.

(주1) BO_{1 .5}부터 SbO_{1 .5}까지의 함유량은 양이온％로 표시

(주2) F는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 불소 이온의 상대량(몰)

(주3) O는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 산소 이온의 상대량(몰)

(주4) 휘발 피크 Tv는 10℃/분으로 1200℃까지 승온된 유리의 불연속적인 중량 감소율 변화를 수반하는 흡열 피크의 온도(℃)

(주5) 중량 감소는 100 mg의 유리를 10℃/분으로 400℃부터 1200℃까지 승온했을 때의 중량 감소량(중량％)

(주1) BO_{1 .5}부터 SbO_{1 .5}까지의 함유량은 양이온％로 표시

(주2) F는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 불소 이온의 상대량(몰)

(주3) O는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 산소 이온의 상대량(몰)

(주4) 휘발 피크 Tv는 10℃/분으로 1200℃까지 승온된 유리의 불연속적인 중량 감소율 변화를 수반하는 흡열 피크의 온도(℃)

(주5) 중량 감소는 100 mg의 유리를 10℃/분으로 400℃부터 1200℃까지 승온했을 때의 중량 감소량(중량％)

(주1) BO_{1 .5}부터 SbO_{1 .5}까지의 함유량은 양이온％로 표시

(주2) F는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 불소 이온의 상대량(몰)

(주3) O는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 산소 이온의 상대량(몰)

(주4) 휘발 피크 Tv는 10℃/분으로 1200℃까지 승온된 유리의 불연속적인 중량 감소율 변화를 수반하는 흡열 피크의 온도(℃)

(주5) 중량 감소는 100 mg의 유리를 10℃/분으로 400℃부터 1200℃까지 승온했을 때의 중량 감소량(중량％)

(주1) BO_{1 .5}부터 SbO_{1 .5}까지의 함유량은 양이온％로 표시

(주2) F는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 불소 이온의 상대량(몰)

(주3) O는 양이온의 총량을 100으로 했을 때의 산소 이온의 상대량(몰)

(주4) 휘발 피크 Tv는 10℃/분으로 1200℃까지 승온된 유리의 불연속적인 중량 감소율 변화를 수반하는 흡열 피크의 온도(℃)

(주5) 중량 감소는 100 mg의 유리를 10℃/분으로 400℃부터 1200℃까지 승온했을 때의 중량 감소량(중량％)

양이온％로 표시했을 때의 BO_{1 .5} 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값을 D로 한다. 표 3의 실시예 32에 있어서 D는 -0.60, 실시예 33에 있어서 D는 0.60이다. 참고 시료(참고 조성)로서 D가 22.0인 유리를 제작하였다.

표 3의 실시예 32, 실시예 33, 참고 조성의 3종에 대해서 용융 시간을 바꾸었을 때 굴절률 nd, 아베수 νd가 어떻게 변화하는지를 조사하였다. 그 결과를 도 1에 도시하였다.

도 1의 각 플롯 부근에 기재한 수치는 용융 시간을 시간 단위로 나타낸 것이다. D가 작은 표 3의 실시예 32, 실시예 33은, 참고 조성과 비교하여 용융 시간의 변화에 대한 굴절률 변화, 아베수 변화가 작다.

도 2는 횡축을 용융 시간, 종축을 굴절률 nd로 했을 때의 표 3의 실시예 32, 실시예 33의 굴절률 변화를 도시하는 것이다.

도 3은 횡축을 용융 시간, 종축을 비중으로 했을 때의 표 3의 실시예 32, 실시예 33의 비중의 변화를 도시하는 것이다.

도 4는 횡축을 용융 시간, 종축을 유리 전이 온도 Tg로 했을 때의 표 3의 실시예 32의 유리 전이 온도의 변화를 도시하는 것이다.

이들 결과로부터, D가 22.0인 참고 조성보다도 D가 작은 표 3의 실시예 32, 실시예 33 쪽이 용융 시간의 변화에 대한 특성 변화가 작은 것을 알 수 있다.

D가 22.0보다 커지고, 나아가 60을 초과하게 되면 용융 시간의 변화에 대한 특성 변화가 현저히 커진다. 이것은 유리를 제조할 때, 유리의 여러 특성의 변동이 커지는 것을 의미한다. 특성의 변동 요인은, 용융 상태의 유리로부터의 휘발이라고 생각되는데, 휘발이 현저하면 성형한 유리에 맥리가 발생하기 쉬워진다.

한편 표 3의 실시예 32, 실시예 33을 비롯한 본 발명의 실시예의 광학 유리는, D가 작은 값이기 때문에 상기 휘발성이 억제되어, 맥리가 발생하기 어렵고, 양산 시의 여러 특성의 변동이 작다.

이와 같이 D를 상기 소요의 범위로 함으로써 유리의 휘발성의 제어가 가능해져, 특성 변동, 맥리에 의한 품질 저하를 방지할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 광학 유리는 정밀 프레스 성형용의 유리 소재로서 적합한 것이다.

또한, 광학 유리의 여러 특성은 이하에 나타내는 방법에 의해 측정하였다.

(1) 굴절률 nd 및 아베수 νd

강온 속도 -30℃/시간으로 강온하여 얻어진 유리에 대해서 일본 광학 유리공업회 규격의 굴절률 측정법에 의해 굴절률 nd, nF, nc를 측정하고, 이들의 결과로부터 아베수 νd를 산출하였다.

(2) 액상 온도 LT 및 액상 온도에서의 점도

유리를 소정 온도로 가열된 로 내에 넣고 2시간 유지하고, 냉각 후, 유리 내부를 100배의 광학현미경으로 관찰하고, 결정의 유무로부터 액상 온도를 결정하였다.

"JIS Z8803-1991 「액체의 점도-측정 방법」 8. 단일 원통형 회전 점도계에 의한 점도 측정"에 기초하여, 회전 원통법에 의해서 유리의 액상 온도에서의 점도를 측정하였다.

(3) 유리 전이 온도 Tg

브루커 AXS사 제조의 시차 열분석 장치(DSC3300)에 의해, 승온 속도 10℃/분으로 하여 측정하였다.

(4) 비중

아르키메데스법에 의해 측정하였다.

(5) λ80, λ70, λ5(nm)

두께 1.0 mm의 양면이 서로 평행하게 광학 연마된 판상의 유리 시료를 사용하여, 한쪽의 광학 연마면에 수직으로 강도 Iin의 단색광을 입사하고, 시료를 투과시켜 다른쪽의 광학 연마면으로부터 출사하는 광의 강도 Iout으로부터, 외부 투과율 Iout/Iin을 산출한다. 파장 280 nm 내지 700 nm의 범위에 걸쳐서 외부 투과율을 측정하고, 외부 투과율이 80％가 되는 파장을 λ80, 외부 투과율이 70％가 되는 파장을 λ70, 외부 투과율이 5％가 되는 파장을 λ5로 하였다.

(6) 시간 변화의 측정 방법

(i) 굴절률 nd

(ii) 아베수 νd

(iii) 비중

(iv) 유리 전이 온도 Tg

용융 중의 유리 융액을 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 상기 설명한 방법에 의해 각 특성을 측정하였다.

또한, 상기 샘플링으로부터 소정의 시간 간격을 거친 후, 재차 유리 융액으로부터 샘플링하고, 샘플링한 유리를 시료로 하여 각 특성을 측정하였다. 이와 같이, 2회 이상의 샘플링을 행하여 얻은 각 특성의 측정치와, 샘플링의 시간 간격으로부터 각 특성의 시간 변화를 산출하였다.

(7) 중량 감소

F를 함유하는 유리는, 가열에 수반하여 유리 성분이 휘발하여 중량 감소를 나타낸다. 이 중량 감소량을 정량하기 위해서는, TG-DTA 측정이나 TG-MS와 같이 온도 변화에 따른 시료 중량의 변화를 계측하는 기기를 사용할 수 있다.

예를 들면 TG-DTA에서는, 정밀 천칭에 올려놓은 유리 시료를 가열하여, 각 온도에서의 시료의 중량을 계측함으로써, 온도 상승에 수반하는 유리의 중량 변화를 정량할 수 있다.

구체적으로는, 리가꾸 덴끼 제조의 TG-DTA(Thermo Plus TG8120)를 이용하여, Φ5 mm×5 mmH의 Pt 셀에 분말형의 유리 시료를 소정 중량 W(약 100 mg)로 충전하고, 승온 속도 10℃/분으로 1200℃까지 가열했을 때의 유리의 중량 감소량 ΔW(mg)를 측정하여, 중량 감소=ΔW/W×100(％)로서 구하였다.

이 때 실온부터 400℃의 온도 영역에서는, 유리에 부착된 수분이나 유기물의 이탈에 의해서 유리 성분의 휘발과는 무관계한 중량 감소가 보이는 경우가 있기 때문에, 400℃ 내지 1200℃의 중량 감소를 유리의 중량 감소로 정의하였다.

(8) 휘발 피크

휘발 피크는 시차 열 분석 장치 DSC의 측정 결과의 고온 영역에 나타나는 경사가 급한 흡열 피크의 온도이다. 즉 F를 함유하는 유리의 TG-DTA 측정에서는, 900℃ 이상의 온도에서, 유리 성분의 중량 감소의 온도 변화율이 불연속으로 증가함과 동시에, 유리의 흡열에 따른 열의 이동이 관측되는 경우가 있다. 이와 같이 유리의 중량 감소 거동의 변화를 수반하고, 흡열 거동의 피크를 나타내는 온도를, 본 발명에서는 유리의 휘발 피크 온도 Tv라고 정의하였다. 온도 Tv에서의 흡열 피크는 미리 TG-DTA 측정에 의해서 중량 감소율이 변화하는 영역을 특정해 두면, 시차 열분석 장치 DSC를 이용하여 관측할 수도 있다.

Tv 이상에서는 현저한 휘발이 생긴다. 일단 석출된 결정이 융해하는 온도역의 하한 온도가 액상 온도 LT이고, 유리 융액을 LT 이상으로 유지하는 한 결정화(실투)는 일어나지 않는다. Tv가 LT보다 고온이면, LT와 Tv 사이의 온도에서 유리 융액을 성형할 수 있기 때문에, 실투를 방지하면서 휘발을 방지할 수 있다. 또한 LT와 Tv의 온도차가 클수록, 실투 및 휘발을 방지할 수 있는 온도 범위가 넓어지기 때문에, 고품질의 유리를 보다 안정적으로 제공하기 쉬워진다.

구체적인 중량 감소의 온도 변화율 크기로서, 예를 들면 유리의 중량 감소가 0.5％인 경우에는, 유리 중량의 온도 변화율은 온도 Tv 이하에서 1×10^-3 중량％/℃ 정도, 온도 Tv 이상에서 3×10^-3 중량％/℃ 정도가 된다. 또한 유리의 중량 감소가 2％인 경우에는, 유리 중량의 온도 변화율은 온도 Tv 이하에서 1×10^-3 중량％/℃ 정도, 온도 Tv 이상에서 15×10^-3 중량％/℃ 정도가 된다.

그런데 LT≤Tv가 아니더라도, 실투와 휘발을 동시에 방지할 수 없는 것은 아니다. 유리 융액을 LT보다 약간 저온에서 유지하더라도, 결정의 석출에는 시간이 필요하기 때문에 실투하지 않는다. (유지 온도를 보다 낮게 할수록, 결정 석출까지의 시간은 짧아진다) 이러한 이유로, 양태 B(표 4)에 있어서의 바람직한 Tv의 범위에는, LT보다도 낮은 온도 범위가 포함되어 있다.

(비교예)

특허문헌 1(일본 특허 공개 제2005-170782호)에 기재된 실시예 5의 유리를 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법에 의해서 제작하고, 1140℃에서 2시간 유지한 후, 결정의 석출 유무를 광학 현미경에 의해서 관찰하였다. 유지 후의 유리의 현미경 사진을 도 7에 도시하였다. 도 7로부터 분명한 바와 같이, 유리 표면, 내부에 결정의 석출이 보였다. 이 결과로부터, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2005-170782호)에 기재된 실시예 5의 액상 온도는 1140℃보다 높은 것이 분명해졌다.

습윤 상승의 비교 실험

표 4의 실시예 22의 유리(양태 B) 및, 특허문헌 1의 실시예 2 및 3의 유리에 대해서 이하의 방법에 의해 습윤 상승 비교 실험을 행하였다. 결과(사진)를 도 8에 도시하였다. 이 결과, 본 발명의 유리는 습윤 상승이 없는 데 비하여, 특허문헌 1의 실시예 2 및 3의 유리는 현저하게 습윤 상승이 관찰되어, 휘발성이 강한 것을 알 수 있다.

투과율 곡선

도 9에 이하의 유리를 재현하고, 두께 10 mm의 시료로 하고, 분광 투과율을 측정한 결과인 투과율 곡선을 나타낸다.

(1)이 특허문헌 3(WO2004/054937)에 기재된 실시예 31(YbO_{1 .5}=0％),

(2)가 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2005-170782호 공보)의 실시예 5(YbO_{1 .5}=0％),

(3)이 실시예 34(YbO_{1 .5}=6.11％), (4)가 실시예 3(YbO_{1 .5}=1％), (5)가 실시예 2(YbO_1.5=0.98％)이다.

상기 특허문헌 1,3에 기재된 YbO_{1 .5}를 포함하지 않는 (1), (2)는 파장 900 내지 1000 nm의 범위에서도 고투과율이 얻어지지만, YbO_{1 .5}를 근소량 포함하는 (4), (5)에서는, 상기 파장 영역에서 Yb가 강한 흡수를 나타내기 때문에 투과율이 20％ 미만까지 저하된다. 또한 (3)에서는, 상기 파장 영역의 광을 거의 투과하지 않는다. 이와 같이 YbO_{1 .5}를 0.5％ 초과 포함하는 유리는, 적외역에 있어서 높은 투과율이 요구되는 촬상 광학계를 구성하는 광학 소자의 재료로서는 적합하지 않다.

다음으로, 상기 각 유리를 연삭, 연마하여 정밀 프레스 성형용 프리폼을 제작하였다. 프리폼의 형상은, 제작하고자 하는 광학 소자의 형상에 근사한 형상일 수도 있고, 구형으로 할 수도 있고, 그 밖의 형상으로 할 수도 있다.

이렇게 해서 얻은 프리폼의 전체 표면에 필요에 따라서 탄소막을 코팅하고, 가열하고, SiC제의 프레스 성형형을 이용하여 정밀 프레스 성형하여, 볼록 메니스커스 렌즈, 오목 메니스커스 렌즈, 양볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 평볼록 렌즈, 평오목 렌즈 등의 비구면 렌즈를 제작하였다. 정밀 프레스 성형 후, 필요에 따라서 성형품을 취하여 렌즈로 마무리할 수도 있다. 얻어진 렌즈의 표면에는 필요에 따라서 반사 방지막을 코팅할 수도 있다.

또한, SiC제형을 대신해서 WC제형을 이용하여 정밀 프레스 성형할 수도 있고, 서멧제형을 이용하여 정밀 프레스 성형할 수도 있다. SiC제형의 성형면에는 탄소막을 이형막으로서 코팅할 수도 있다. WC제형의 성형면에는 백금 등의 귀금속막 또는 귀금속 합금막 등을 코팅할 수도 있다.

광학 유리의 유리 전이 온도가 낮아, 정밀 프레스 성형 온도를 낮게 할 수 있기 때문에, SiC제형과 같이 매우 우수한 내열성을 갖는 형을 이용하지 않더라도 양호한 정밀 프레스 성형을 행할 수 있다.

다음으로 상기 각종 비구면 렌즈를 조립한 일안 리플렉스 카메라용의 교환 렌즈나 컴팩트 카메라의 촬상 광학계를 제작하였다.

또한 컴팩트 카메라의 촬상 광학계에 CCD 또는 CMOS를 조합하여 촬상 광학계 유닛을 제작하고, 컴팩트 카메라에 조립하였다.

본 발명은 광학 유리 관련 분야에 유용하다.

Claims (13)

1. 양이온％ 표시로,
   BO_1.5를 20 내지 70％,
   LaO_1.5를 6 내지 30％,
   GdO_1.5를 4 내지 25％,
   SiO₂를 0 내지 20％,
   LiO_0.5를 0 내지 20％,
   ZnO를 0 내지 20％,
   ZrO₂를 0 내지 4.5％,
   TaO_2.5를 0 내지 7％,
   YbO_1.5를 0 내지 0.5％,
   GeO₂를 0 내지 5％,
   YO_1.5를 0.5 내지 10％,
   로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,
   O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,
   ZnO의 함유량, ZrO₂의 함유량의 3배 및 TaO_2.5의 함유량의 5배의 합계량(ZnO+3ZrO₂+5TaO_2.5)이 40％ 이하이고,
   LiO_0.5의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_0.5+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,
   양이온％로 표시했을 때의 BO_1.5 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +20이고,
   굴절률 nd는 1.75 내지 1.81이고,
   아베수 νd는 48 내지 52이고,
   유리 전이 온도 Tg는 590℃ 이하
   인 광학 유리.
2. 제1항에 있어서, 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 1을 만족시키는 광학 유리.
   <수학식 1>
   

   
3. 양이온％ 표시로,
   BO_1.5를 20 내지 70％,
   LaO_1.5를 6 내지 30％,
   GdO_1.5를 4 내지 25％,
   SiO₂를 0 내지 20％,
   LiO_0.5를 0 내지 20％,
   ZnO를 0 내지 25％,
   ZrO₂를 8％ 이하,
   TaO_2.5를 7％ 이하,
   YbO_1.5를 0 내지 3％,
   GeO₂를 0 내지 5％
   로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,
   O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,
   ZrO₂ 및 TaO_2.5의 합계 함유량에 대한 ZrO₂의 함유량의 비(ZrO₂/(ZrO₂+TaO_2.5))가 0 내지 0.7이고,
   ZrO₂와 TaO_2.5의 합계량(ZrO₂+TaO_2.5)이 3 내지 10이고,
   LiO_0.5의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_0.5+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,
   양이온％로 표시했을 때의 BO_1.5 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +20이고,
   굴절률 nd가 1.802 내지 1.835이고,
   아베수 νd는 42 내지 48
   인 광학 유리.
4. 제3항에 있어서, 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 2를 만족시키는 광학 유리.
   <수학식 2>
   

   
5. 양이온％ 표시로,
   BO_1.5를 20 내지 70％,
   LaO_1.5를 6 내지 30％,
   GdO_1.5를 4 내지 25％,
   SiO₂를 0 내지 20％,
   LiO_0.5를 0 내지 20％,
   ZnO를 0 내지 15％,
   ZrO₂를 5％ 이하,
   TaO_2.5를 3％ 이하,
   YbO_1.5를 0 내지 3％,
   GeO₂를 0 내지 5％
   로 포함함과 동시에, O, F를 포함하고,
   O 함유량에 대한 F 함유량의 몰비 F/O가 0.01 내지 0.30이고,
   ZnO의 함유량, ZrO₂의 함유량의 3배 및 TaO_2.5의 함유량의 5배의 합계량(ZnO+3ZrO₂+5TaO_2.5)이 15％ 이하이고,
   LiO_0.5의 함유량의 2배, ZnO의 함유량 및 전체 양이온의 합계량을 100으로 했을 때의 F 함유량의 1/2배(2LiO_0.5+ZnO+(F/2))의 합계량이 20％ 이상이고,
   양이온％로 표시했을 때의 BO_1.5 함유량을 1.5배한 값 B_B, 유리 중의 전체 양이온의 합계량을 100으로 하고, 상기 합계량에 대한 전체 산소량의 몰비를 B_O로 했을 때, B_B-(B_O-B_B)의 값이 -60 내지 +60의 범위이고,
   F의 함유량이 21 음이온％ 이하이고,
   굴절률 nd가 1.675 내지 1.745이고,
   아베수 νd가 51 내지 58
   인 광학 유리.
6. 제5항에 있어서, 굴절률 nd와 아베수 νd가 하기 수학식 3을 만족시키는 광학 유리.
   <수학식 3>
   

   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 구성되는 정밀 프레스 성형용 프리폼(preform).
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 광학 유리로 구성되는 광학 소자.
11. 제9항에 기재된 프리폼을 가열하고, 프레스 성형형(成形型)을 이용하여 정밀 프레스 성형하는 광학 소자의 제조 방법.
12. 제10항에 기재된 광학 소자를 구비한 렌즈 유닛.
13. 제12항에 기재된 렌즈 유닛을 구비한 촬상 장치.

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