JP2013253013A - 光学ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】所望の、有利な光学的特性（ｎ_dおよびν_dを用いた光学的位置および内部透過率τ_i）を有する光学ガラスを提供すること
【解決手段】Ｌａ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂およびＴａ₂Ｏ₅を含有し、且つ、質量割合でのＢ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂比が１未満であり、且つ、以下の組成（酸化物に基づく質量％）
Ｌａ₂Ｏ₃ ４０．０〜６０．０
ＳｉＯ₂ ５．０〜１８．０
Ｂ₂Ｏ₃ ４．０〜＜１０．０
ＴｉＯ₂ ０．１〜１０．０
Ｔａ₂Ｏ₅ ０．１〜１０．０
ＺｒＯ₂ ０〜１５．０
Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜１５．０
Ｙ₂Ｏ₃ ０〜５．０
Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜１５．０
を有する光学ガラスによって解決される
【選択図】なし

Description

本発明は、高屈折且つ高透過性光学ガラス、かかるガラスの使用、光学素子、および該ガラスまたは光学素子の製造方法に関する。

近年、光学技術とオプトエレクトロニクス技術との両方（イメージング、投影、テレコミュニケーション、光通信技術（ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｗｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、モバイルドライブ（ｍｏｂｉｌｅ ｄｒｉｖｅ）およびレーザー技術）の用途分野における市場の流れは、どんどん小型化に向かっている。このことは、さらにより小さくなっている最終製品から理解でき、且つ個々の部品、およびかかる最終製品の構成要素のよりいっそうの小型化が必要である。この理由のために、さらにより屈折性のガラス、即ち、より高い屈折率または屈折の率を有するガラスが必要とされている。高屈折ガラスは、部品またはレンズのサイズを、レンズ素子の焦点距離を短くすることによって縮めることができる。さらには、レンズ素子の小さな曲率半径が可能であり、それにより、誤差が少ない傾向がある、より単純な製造がもたらされる。

同時に、それらの高屈折ガラスは、低散乱、即ち高いアッベ数を有するべきである。大きなまたは高いアッベ数は、レンズ系における色彩誤差（色のずれ）の補正を可能にする。高屈折率を有するガラスは通常、小さなアッベ数を有する、即ち、それらは相対的に高い散乱を示す。

さらには、よりいっそう厳しい品質の要請のために、材料の非常に高い内部透過率（ドイツ語のＲｅｉｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が必要になり、且つ、ガラスについて、必要とされる光学特性を有することだけでなく、充分に化学的に耐性があり、且つ、非常に低い膨張係数を有することが望まれる。

同様の光学的位置、即ち、アッベ図における位置を有するガラス、または化学組成を有するガラスは、既に先行技術文献内に記載されているが、しかし、それらのガラスはかなりの欠点を有している。

希土類金属酸化物、ＷＯ₃、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、および／またはＮｂ₂Ｏ₅の好ましくない組成は、該光学的位置が達成されないこと、または、高い透過率の要請が満たされないことのいずれかをもたらすことがある。高屈折率ガラスは、通常、分極性のイオン、例えばＢｉ³⁺の使用、または可視領域内または可視領域近傍で吸収バンドを有するイオンの使用（例えばＰｂＯ、ＷＯ₃（ＤＥ２９４２０３８号）および／またはＴｉＯ₂）ゆえに、明らかに黄色がかった色を示し、それは、バンド端がより長波長へとシフトすることによって、または特にＵＶ領域における内部透過の悪化によって引き起こされる。先行技術文献によれば、内部透過におけるそのような悪化を、例えばあまり強く分極しないカチオンを使用し、且つ、吸収成分を使用しないかまたは非常にわずかな割合でしか使用しないことを確実にすることによって、回避することができる。

高透過性ガラスの場合、これまで、ＴｉＯ₂はガラス成分としては回避されており、なぜなら、ＴｉＯ₂は近紫外領域での吸収バンドの他に、高温で酸素を失うことがあるからである。かかる酸素損失の結果、還元された、有色イオンが形成されることがあり、且つ、ＴｉＯ₂は、鉄不純物を有する茶色がかった鉄とチタンとの複合物を形成することもある。非常に高いＴｉＯ₂含有率を有するガラスは、ＣＮ１０１２８９２７６号Ａ内に記載されている。

さらには、ＴｉＯ₂とＮｂ₂Ｏ₅との組み合わせはプロセスエンジニアリングの観点からも非常に興味深く、なぜなら、Ｎｂも高温で酸素を放出し、後に、ガラス中にまだ溶解されている遊離酸素について、ＴｉＯ₂に匹敵するからである。プロセスが正確に制御されなければ、茶色がかったガラスが形成される。Ｎｂ₂Ｏ₅およびＷＯ₃は特に、ガラスのＵＶ端を可視領域へと著しくシフトさせることが知られている。

先行技術文献から公知のガラスは、例えばＤＥ１０２００９０４７５１１号内に記載されるとおり、製造における問題、および比較的高い割合で極めて高価な原材料Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＧｅＯ₂を使用することによって生じる混合物の費用に基づく問題も有している。先行技術のガラスの密度が高いこと、および、非常に急峻な粘度曲線と共に加工範囲が狭いことに基づき、脈理（ドイツ語の「Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ」）、特に大きな（ｖｏｌｕｍｅ）脈理が製造中に形成され、且つ、光学素子の製造のためのさらなる加工において不利である。

この位置領域における高屈折光学ガラスは、多くの場合、ランタンホウ酸塩ガラス系に属する。これは、その急峻な粘度曲線、表面および界面の深刻な結晶化が起きる傾向、および耐熱性材料、特にＳｉＯ₂上での（Ｂ₂Ｏ₃成分による）侵食が知られている。ガラス中でのＳｉＯ₂の溶解は、同様に、深刻な脈理、およびガラスの屈折率の減少、従って公知の問題をもたらすこともあるので、このガラス系を通常、貴金属のるつぼ、例えばＰｔ、またはＰｔ／Ｉｒのるつぼ内で溶融して、この作用を避けなければならない。他方で、粒子または溶解されたＰｔの導入により、Ｐｔが可視領域への吸収端のシフトをもたらし、且つ、特にガラスの再圧縮の間に、結晶化傾向の増加（粒子の場合）をもたらす。

多くの場合、高い含有率の網目形成剤、例えばＢ₂Ｏ₃（ＤＥ２７５６１６１号Ａ、ＤＥ１０２２７４９４号Ａ、ＪＰ２０１１−２４６３３７号Ａ）およびＳｉＯ₂は、達成可能な屈折率ｎ_dの低減をもたらす。さらには、希土類金属酸化物と古典的な網目形成剤との特定の組み合わせでは、透過性と光学的位置との所望の組み合わせを達成できないか、または、ガラス系がよりいっそう強い結晶化傾向を有するかのいずれかであり、このことによって収率が容認できないほど大きく減少し、且つ、ガラスを経済的に製造できない。これらの理由から、今まで、先行技術においては、ホウ酸塩含有率はＳｉＯ₂含有率よりも常に大きくなければならないか（ＨｏｙａによるＥＰ１４３３７５７号Ａ）、または選択的に、ガラスがＳｉＯ₂を含有してはならないと想定されていた。

ＤＥ２９４２０３８号 ＣＮ１０１２８９２７６号Ａ ＤＥ１０２００９０４７５１１号 ＤＥ２７５６１６１号Ａ ＤＥ１０２２７４９４号Ａ ＪＰ２０１１−２４６３３７号Ａ ＥＰ１４３３７５７号Ａ

本発明の課題は、所望の、有利な光学的特性（ｎ_dおよびν_dを用いた光学的位置および内部透過率τ_i）を有する光学ガラスを提供することである。それらのガラスは、イメージング、投影、テレコミュニケーション、光通信技術、モバイルドライブおよびレーザー技術の用途分野のために適しているべきである。それらはまた、溶融および加工が容易であるべきであり、且つ、充分な結晶化安定性を有するべきであり、そのことによって連続的に稼働する装置における製造が可能になる。さらには、該光学ガラスは交番電磁場、特に、高周波（ＨＦ）場とつながれ、誘導によって大量のエネルギーを融液中に導入できるべきである。このための境界条件は、最適な溶融を可能にする温度範囲にわたるガラスの良好な比導電率である。

高周波の交番場によって融液を直接誘導加熱することは、特に純粋なガラスを製造することを可能にし、なぜなら、融液と加熱装置の材料とが直接的に接触しないからである。

上記の課題は、請求項に記載される本発明の実施態様によって達成される。

特に、Ｌａ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂およびＴａ₂Ｏ₅を含有し、且つ、質量割合でのＢ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂比が１未満、好ましくは０．９５以下、より好ましくは０．９０以下、および最も好ましくは０．８０以下であり、且つ、以下の組成（酸化物に基づく質量％）を有する光学ガラスが提供される：

意外なことに、低いＴａ₂Ｏ₅含有率を有し、且つ所望の透過率および光学的位置および先行技術のガラスと比較して改善されたプロセス特性を示す組成範囲が見出された。

該ガラスは、アッベ図における最周縁部にあり、且つ、好ましくは、少なくとも１．９０、好ましくは少なくとも１．９２、および／または２．１０以下、好ましくは２．０５以下、且つ１つの実施態様によっては好ましくは１．９７以下の屈折率ｎ_dを有する。該ガラスは、１つの実施態様においては、３９以下、好ましくは３８以下、より好ましくは３５以下のアッベ数ν_d、および／または少なくとも２８、より好ましくは少なくとも３０、最も好ましくは少なくとも３１のアッベ数ν_dを有する。

意外なことに、本発明のガラスは、スペクトルの青色領域およびＵＶ領域において優れた内部透過率を有し、その結果、色誤差を低減でき、且つ、より良好な信号ノイズ比を達成できる。

同様に意外なことに、同一の屈折率の位置を、少なくとも１０％低い密度で達成でき、そのことが質量の低減をもたらし、ひいては、例えばより長い電池の寿命、および、カメラ内のＡＦ／ぶれ防止モーターのより速い制御または反応をもたらす。好ましくは、該ガラスは、５．６ｇ／ｃｍ³以下、より好ましくは５．５ｇ／ｃｍ³以下、および最も好ましくは５．４ｇ／ｃｍ³以下の密度を有する。好ましくは該ガラスの密度は、好ましい光学的位置を有するガラスの密度と同じぐらい低く、例えば少なくとも４．４ｇ／ｃｍ³である。

さらには、先行技術から公知のガラスと比較して、該ガラスは、好ましくは５５以下、より好ましくは５０以下、および／または好ましくは少なくとも３０、より好ましくは少なくとも４０の、低い摩耗度Ａ（Ｙｏｇｉｓ １０−１９９４による）を有する。その結果、ガラスがより素早く加工され得るにもかかわらず、充分な硬度、ひいては引掻耐性を有する。ＧｅＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、およびアルカリ金属酸化物は、例えば、より低い硬度のガラスを得るために通常使用される。意外なことに、本発明のガラスの場合、示された範囲の摩耗度を、それらの成分を添加することなく達成できた。

「ショートな」ガラスとは、一般に、特に１０²〜１０¹³ｄＰａｓの粘度範囲において非常に急峻な粘度曲線を有するガラスのことであると理解され、即ち、この粘度範囲における粘度が、比較的わずかな温度変化で大きく変わる。ショートなガラスは、いくつかのプロセス段階については望ましいのだが、極めてショートなガラスの場合にはプロセス上の問題が生じる。本発明のガラスは、２つの臨界温度範囲において、先行技術の同等のガラスよりも幾分「ロング」であるという利点を有し、前記２つの臨界温度範囲とは、第一に清澄と溶融との間の範囲（１０^0.1〜１０²ｄＰａｓの粘度範囲）であり、第二に１０²〜１０¹³ｄＰａｓの範囲である。このことにより、ガラスの処理が容易になり、且つ、脈理、特にキャスティングの間の「中心の縞」の形成が観察されることなく、ガラスが製造される。このガラスの粘度が１０²から１０¹³ｄＰａｓに低下する温度差の幅ΔＴは、好ましくは３７０〜４５０Ｋである。

本発明の目的では、ガラスの「内部品質」とは、該ガラスが非常に少ない割合の泡および／または脈理および／または類似の欠陥を有するか、またはそれらを含まないことを意味する。１つの実施態様においては、本発明のガラスは、少なくとも１つの方向において、好ましくは互いに直交する２つの方向において、シャドー法によって識別できる大きな脈理を含有しない。シャドー法においては、ガラス試料を光源と観察者の目との間に保持し、そしてガラス試料を動かし且つ傾斜させることによって影が付く脈理が識別される（ＭＩＬ−Ｇ−１７４Ａおよび類似の規格を参照）、または、ガラス試料を通して光を照射し、且つ、ガラス試料中に存在する脈理が影として映写スクリーンに投影される（ＩＳＯ１０１１０−３）。さらには、該ガラスは好ましくはＩＳＯ１０１１０−３による泡クラスＢ１、より好ましくはＢ０を有する。

図１は、本発明による実施例１によるガラスの内部透過曲線を示す。 図２は、本発明による実施例１によるガラスの粘度−温度曲線を示す。より良好な処理範囲を設定でき、且つ比較的高いキャスティング粘度の結果として大きな脈理を回避できる程度に、該温度−粘度曲線を平たくすることができる。

以下で、「Ｘを含まない」または「成分Ｘを含まない」という表現は、特段記載されない限り、ガラスが本質的にこの成分Ｘを含有しない、即ち、かかる成分はガラス中に多くても不純物として存在し、ガラス組成物に個々の成分として添加されるわけではないことを意味する。Ｘは、任意の成分、例えばＦまたはＬｉ₂Ｏであってよい。

以下で、ガラス成分の全ての割合は、特段記載されない限り、質量％で、酸化物に基づいて記載される。

本発明のガラスの基礎ガラスは、所望の特性についての良好なベースを有するランタンホウケイ酸塩である。

本発明のガラスは、酸化ランタンを４０〜６０質量％の割合で含有する。その割合は、下限を下回るべきではなく、なぜなら、そうでなければ、高い屈折率と高いアッベ数との組み合わせが実現できないからである。その上限を上回るべきではなく、なぜなら、そうでなければ、ガラスの粘度が大きく増加しすぎ、さらには、失透傾向が高まるからである。該ガラスは、好ましくは少なくとも４２．０質量％、より好ましくは少なくとも４４．０質量％のＬａ₂Ｏ₃を含有する。Ｌａ₂Ｏ₃の割合は、好ましくは５４．０質量％以下、より好ましくは５２．０質量％以下である。

さらなる成分として、該ガラスはＢ₂Ｏ₃を網目形成剤として、４質量％以上１０質量％未満の割合で含有する。最大限度を超えると、高い屈折率がもはや可能ではない。しかしながら、その割合は示された下限も下回るべきではなく、なぜなら、Ｂ₂Ｏ₃の強い網目形成特性は、結晶化に対するガラスの安定性を高め、且つ化学耐性を高めるからである。さらには、このやり方でガラスの溶融性が達成される。Ｂ₂Ｏ₃の割合は、好ましくは少なくとも４．５質量％、より好ましくは少なくとも５．０質量％である。Ｂ₂Ｏ₃の割合は、好ましくは９．０質量％以下、より好ましくは８．０質量％以下に制限される。

さらには、該ガラスは、ＳｉＯ₂を５．０〜１８．０質量％の割合で含有する。該ガラスは、好ましくは少なくとも５．５質量％、より好ましくは少なくとも７．０質量％のＳｉＯ₂を有する。ＳｉＯ₂の割合は、好ましくは１６質量％以下、より好ましくは１４質量％以下に制限される。

本発明によれば、ＳｉＯ₂の割合がＢ₂Ｏ₃の割合よりも高い、即ち、（Ｂ₂Ｏ₃の質量％での割合）／（ＳｉＯ₂の質量％での割合）の比が１未満であることが重要である。この比は、好ましくは０．９５以下、より好ましくは０．９０以下、さらにより好ましくは０．８５以下、および最も好ましくは０．８０以下である。この比は好ましくは少なくとも０．５０である。理論に縛られることを望むものではないが、この比はガラスの良好な特性、特にガラスの幾分長い長さ、およびより低い密度に寄与すると考えられる。

酸化物Ｂ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂の合計の含有率（Ｂ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂）は、好ましくは２０質量％以下、特に好ましくは１８質量％以下である。ガラスの脱混合が生じないように、両方の成分を添加することが好ましい。さらには、酸化物Ｂ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂との合計の含有率は、好ましくは少なくとも５質量％、より好ましくは少なくとも１０質量％である。

該ガラスは追加的に、ＴｉＯ₂を０．１質量％〜１０質量％以下の割合で含有する。意外なことに、ＴｉＯ₂の添加にもかかわらず、ＵＶ領域での透過率における悪化は生じないことが判明した。該ガラスは、好ましくは少なくとも２．０質量％、より好ましくは少なくとも３．５質量％のＴｉＯ₂を有する。しかしながら、その割合は、好ましくは８．０質量％未満、より好ましくは６．５質量％以下に制限されるべきである。

該ガラスは追加的に、Ｔａ₂Ｏ₅を０．１〜１０質量％の割合で含有する。Ｔａ₂Ｏ₅の割合は、好ましくは少なくとも１．０質量％、より好ましくは少なくとも２．０質量％である。該含有率は、より高い屈折率を確実にし且つ失透に対するガラスの安定性をもたらすために、最低の割合を下回るべきではない。しかしながら、Ｔａ₂Ｏ₅の割合は好ましくは８．０質量％以下、より好ましくは７．０質量％以下に制限され、なぜなら、この成分は高価なガラス成分だからである。本発明によるガラスについて示された限定内で、Ｔａ₂Ｏ₅は高屈折率と高いアッベ数との組み合わせを確実にする。

該ガラスは、好ましくは５質量％以下、より好ましくは０．５質量％未満のＷＯ₃を有する。該ガラスは少なくとも０．０５質量％のＷＯ₃を含有できる。１つの実施態様においては、該ガラスはＷＯ₃を含まない。

従来のガラスにおいて、ガラス成分Ｔａ₂Ｏ₅およびＷＯ₃は、高い屈折率と高いアッベ数との組み合わせに大いに寄与する。意外なことに、Ｔａ₂Ｏ₅含有率を著しく低減し且つＷＯ₃を添加していないにもかかわらず、所望の光学的位置をカバーし、且つスペクトルの青色領域およびＵＶ領域における高い内部透過率を示す組成範囲を見出すことができた。

ガラス特性、特に、光学的位置を制御するためのさらなる成分として、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｇｄ₂Ｏ₃、および／またはＹ₂Ｏ₃がガラス中に存在してよい。

ＺｒＯ₂は、好ましくは少なくとも０．１質量％の割合、より好ましくは１質量％、さらにより好ましくは少なくとも４．０質量％、最も好ましくは少なくとも６．０質量％の割合で存在する。該ガラスは、１５．０質量％以下、好ましくは１０．０質量％以下、より好ましくは９．５質量％以下のＺｒＯ₂を含有する。

Ｎｂ₂Ｏ₅は高屈折率を促進するが、しかし、より低いアッベ数をみちびき、且つ、内部透過率の悪化をもたらすことがある。この成分は、好ましくは少なくとも０．１質量％の割合、より好ましくは３．０質量％、最も好ましくは少なくとも７．５質量％の割合で存在する。該ガラスは、１５．０質量％以下、好ましくは１１．０質量％以下、より好ましくは１０．０質量％以下のＮｂ₂Ｏ₅を含有するべきである。

意外なことに、Ｎｂ₂Ｏ₅およびＴｉＯ₂が内部透過における透過率低減作用を有さない組成範囲を見出すことが可能である。本発明によれば、（ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂の質量％における合計の割合）／（Ｇｄ₂Ｏ₃＋Ｎｂ₂Ｏ₅＋Ｙ₂Ｏ₃の質量％における合計の割合）の比は、好ましくは少なくとも０．４、より好ましくは少なくとも０．５、さらにより好ましくは少なくとも０．６、および１つの実施態様においては少なくとも０．６５である。この比は、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．９以下、および１つの実施態様においては０．８５以下である。

Ｇｄ₂Ｏ₃の割合は、１５質量％以下であり、且つ好ましくは少なくとも０．１質量％、より好ましくは少なくとも１．０質量％、さらにより好ましくは少なくとも０．５質量％、最も好ましくは少なくとも６．０質量％である。しかしながら、Ｇｄ₂Ｏ₃の割合は好ましくは１０．０質量％以下、より好ましくは９．０質量％以下に制限され、なぜなら、この成分は高価なガラス成分だからである。上限を上回るべきではなく、なぜなら、希土類金属酸化物としてのＧｄ₂Ｏ₃は、５９０ｎｍ付近の弱い帯域で、内部透過率の悪化を引き起こすことがあるからである。

該ガラスは、５．０質量％以下、好ましくは３．０質量％以下、より好ましくは１．５質量％以下、および最も好ましくは１．０質量％以下のＹ₂Ｏ₃を含有する。該ガラスは好ましくは少なくとも０．１質量％のＹ2Ｏ₃を含有する。意外なことに、少ない割合のＹ₂Ｏ₃も、高屈折率と高いアッベ数との所望の組み合わせに寄与する。

１つの実施態様において、成分Ｌａ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅およびＹ₂Ｏ₃の質量による割合の合計は、少なくとも５０質量％、特に好ましくは少なくとも５５質量％、より好ましくは少なくとも６０質量％、および特に好ましくは少なくとも６５質量％である。この合計は、本発明のガラスの高屈折率と高いアッベ数との組み合わせを確実にする。

ＨｆＯ₂はガラス中に、少なくとも０．０１質量％、好ましくは少なくとも０．０３質量％、特に好ましくは少なくとも０．０４質量％、および／または１質量％以下、好ましくは０．５０質量％以下、特に好ましくは０．２５質量％以下の割合でガラス中に存在できる。この成分を添加して、屈折率およびアッベ数を制御でき、且つ、さらなる成分と共に、さらなる加熱プロセス、例えば再圧縮においてガラスが脱混合しない程度に、ガラスを安定化させる。

該ガラスは追加的に、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＧｅＯ₂、および／またはＡｌ₂Ｏ₃を、好ましくは各々の場合において少なくとも０．０１質量％、および／またはそれぞれの場合において、５．０質量％以下、好ましくはそれぞれの場合において２．０質量％以下、最も好ましくはそれぞれの場合において１．０質量％以下の割合で含有できる。Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｐ₂Ｏ₅＋Ｇａ₂Ｏ₃＋ＧｅＯ₂の合計の含有率は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。１つの実施態様においては、該ガラスはＡｌ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＧｅＯ₂および／またはＧａ₂Ｏ₃を含まない。ＧｅＯ₂の添加は好ましくなく、なぜなら、この成分は高価なガラス成分だからである。

特に好ましい実施態様において、ガラスはアルカリ金属酸化物Ｒ₂Ｏ、即ち、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏを含まない。アルカリ金属酸化物は、ガラスの屈折率をあまりにも大々的に低下させることがある。さらには、それらは溶融において蒸発する傾向があり、且つ不均一性をもたらす。さらには、それらは小さなモル質量を有するカチオンであり、それは製造における本発明のガラスの溶融安定性を危険にさらすことがある。

粘度−温度挙動を柔軟に調整するために、本発明のガラスは、随意に１つまたはそれより多くのアルカリ土類金属酸化物ＲＯ、例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯおよび／またはＳｒＯ、および／またはＺｎＯを含有できる。本発明のガラス中のアルカリ土類金属酸化物とＺｎＯとの合計は、好ましくは０〜３．０質量％である。アルカリ土類金属酸化物またはＺｎＯの添加は、ガラスの失透挙動を最適化するために役立つことができる。１つの実施態様において、該ガラスはアルカリ土類金属酸化物を含まない。

本発明の１つの実施態様において、Ｒ₂Ｏ＋ＲＯの合計の含有率（ここで、ＲＯはアルカリ土類金属酸化物およびＺｎＯを示す）は、５質量％未満、好ましくは４質量％以下である。

本発明のガラスは、従来の清澄剤を少量含むことができる。添加される清澄剤の合計は、好ましくは１．０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下である。以下の成分の少なくとも１つが、本発明のガラス中に清澄剤として存在できる（質量％）：

無機過酸化物として、例えば過酸化亜鉛、過酸化リチウム、および／またはアルカリ土類金属の過酸化物を使用することが可能である。

本発明の１つの実施態様において、本発明のガラスは、好ましくは、少なくとも９０質量％、より好ましくは少なくとも９５質量％、最も好ましくは９９質量％の上述の成分を含む。

１つの実施態様において、該ガラスは、９０質量％、好ましくは９５質量％、より好ましくは９８質量％の、成分Ｌａ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、ＨｆＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｙ₂Ｏ₃およびＧｄ₂Ｏ₃を含む。

本発明の１つの実施態様において、本発明のガラスは、好ましくは、特許請求の範囲または明細書内に記載されていない他の成分を含まない、即ち、かかる実施態様においては、該ガラスは本質的に上述の成分からなり、記載されていない、またはあまり好ましくないとして記載された個々の成分は省くことができる。「本質的に〜からなる」という表現は、他の成分が最大でも不純物として存在するが、しかし個々の成分として故意にガラス組成物に添加されるわけではないことを意味する。

本発明のガラスは、光学ガラスとして、好ましくは着色成分、例えばＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉおよび／またはＣｕの酸化物、および／または光学活性成分、例えばレーザー活性成分、例えばＰｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒおよび／またはＴｍの酸化物を含まない。さらには、該ガラスは好ましくは健康に有害であるまたは環境面で問題があるとみなされる成分、例えばＡｓ、Ｐｂ、Ｃｄ、ＴｌおよびＳｅの酸化物を含まない。

フッ素およびフッ素含有化合物は、溶融および融解プロセスの間に蒸発する傾向があり、従ってガラス組成の正確な設定を困難にする。従って、本発明のガラスは好ましくはフッ素も含まない。

特に、本発明のガラスは、好ましくは、酸化還元に敏感な成分、例えばＡｇ₂ＯまたはＢｉ₂Ｏ₃も含まない。「酸化還元に敏感な」成分は、溶融温度での融液中で価数が容易に変化するので、望ましくない変色が生じることがある。従って、Ａｇ₂Ｏは、元素へと容易に還元されることがあり、そのことは黄変、即ちより長い波長領域へのＵＶ端のシフトをもたらすだけでなく、ガラス中に存在する元素の金属粒子（Ｂｉ⁰、Ａｇ⁰）での散乱ももたらすことがある。

好ましくは本発明のガラスは、白金イオンとしての白金または白金粒子を、６ｐｐｍ未満、好ましくは５ｐｐｍ未満の量で含有する。これによって、ＰｔによるＵＶの吸収が大幅に回避され、且つ、８０％以上という、４１０ｎｍでのガラスの高い内部透過率（経路長１０ｍｍで測定）も、この不純物によって妨げられない。

本発明のガラスは、低い膨張係数α_20-300という要求を満たす（温度範囲２０〜３００℃で測定）。α_20-300は、好ましくは１１×１０^-6以下、より好ましくは１０×１０^-6以下、および１つの実施態様においては９×１０^-6以下である。これは、さらなるプロセスおよび連結する技術における熱応力によって引き起こされる問題を回避する。

試料厚１０ｍｍで、本発明のガラスは好ましくは、少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９８％の、６００ｎｍおよび／または７００ｎｍでの内部透過率τ_ipを有する。特に、該ガラスは、試料厚１０ｍｍで、少なくとも７５％、より好ましくは少なくとも８０％、さらにより好ましくは少なくとも８２％の、４１０ｎｍでの内部透過率τ_ipを有する。

色コード（ＣＣ）ＦＣ（７０／５）は、好ましくは４３／３７（または４３／３８）以下であるべきである。

本発明のガラスは、良好な化学耐性を有する。特に、それはＩＳＯ８４８４によるクラス３未満の耐酸性ＳＲ、および／またはＩＳＯ１０６２９による２未満の耐アルカリ性を有することができる。良好な化学耐性は、アルカリ金属酸化物の不在、および低い酸化ホウ素含有率によってもたらされると考えられる。

さらには、本発明のガラスの結晶化安定性と粘度−温度プロファイルとの組み合わせは、事実上、問題のないガラスの（さらなる）熱処理（特に、再圧縮または粘度範囲１０³〜１０⁵ｄＰａｓでのさらなる処理段階）を可能にする。結晶化安定性は、個々のガラス成分には起因し得ない。多くの異なる成分の組み合わせが、結晶化安定性を意外な形式で改善すると考えられる。

本発明はさらに、イメージング、投影、テレコミュニケーション、光通信技術、モバイルドライブおよびレーザー技術の用途分野のための、本発明のガラスの使用を提供する。

本発明はさらに、上述のガラスから圧縮された、例えば再圧縮によって製造される光学素子、および上述のガラスの再圧縮による光学素子の製造方法を提供する。

本発明はさらに、本発明のガラスを含む光学素子を提供する。光学素子は特に、レンズ、非球面体、プリズムおよび圧縮部品（ｃｏｍｐａｃｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）であってよい。本発明の目的では、「光学素子」という用語は、例えば光学素子の中間体またはプリフォーム、例えば球、塊、およびその種のものを包含する。

本発明は、本発明によるガラスの製造方法であって、上述のガラス組成物を、高周波交番電磁場を用いて直接誘導加熱する段階を含む、前記方法も提供する。

該方法は好ましくはさらに、
・ ガラス断片または上述の組成物の混合物をスカルるつぼ内に装入する段階
を含む。

混合物の溶融作業のためのかかる「スカルるつぼ」は、例えばＥＰ１２０６４１８号、ＤＥ１０２３６１３６号およびＥＰ１４３２６５４号内に記載されている。該るつぼは、好ましくはアルミニウム製である。スカルるつぼは、同一の材料中の溶融を行うことを可能にするので、特に純粋なガラスを得ることができる。該混合物を、バッチ式で、または連続的に装置内で溶融できる。

該方法はさらに、以下の段階を含む：
・ バーナーを用いて混合物またはガラス断片の一部を液化する段階、
・ 予備溶融された材料に高周波（ＨＦ）場をつなぎ、残っている混合物または断片を熱の導入によって溶融する段階。

さらなる処理を従来通りに（白金内で）、または特に侵食性のガラスの場合は、清澄のために使用される第二のＨＦ装置内で行うことができる。ＨＦ清澄プロセスは、ＥＰ１２０６４１８号内に記載される。

次に、連続的に、またはバッチ式で、ガラスの後処理をする。

本発明を、一連の実施例によって以下に説明する。しかしながら、本発明は記載される実施例に限定されない。

酸化物用の原材料を計量し、１つまたはそれより多くの清澄剤を添加し、且つ、該混合物を引き続きよく混合する。該ガラス混合物を、スカルるつぼ内で、バッチ式または連続的に高周波溶融装置で（１４００〜１５５０℃で）溶融および清澄する。１３８０℃以下のキャスティング温度で、ガラスを注ぎ、且つ所望の寸法が得られるように加工できる。

本発明によるさらなる実施例を表１〜３に示す。

本発明のガラスは好ましくは通常、７５０℃以下のガラス転移温度Ｔ_gを有し、且つ、容易に加工でき、且つ、アルカリに対して非常に耐性がある（良好なアルカリ耐性）。膨張係数α_20-300は、１Ｋあたり１１×１０^-6未満である。４１０ｎｍおよび試料厚１０ｍｍでの該ガラスの内部透過率は、８０％以上である。

該ガラスは、４．４ｇ／ｃｍ³〜５．６ｇ／ｃｍ³の範囲の密度を有し、従って、容易に加工可能であり、且つ同時に、充分な引掻耐性を有する。

Claims (10)

1. Ｌａ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂およびＴａ₂Ｏ₅を含有し、且つ、質量割合でのＢ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂比が１未満であり、且つ、以下の組成（酸化物に基づく質量％）を有する光学ガラス：
   
2. １つ以上の以下の成分を、以下の割合（酸化物に基づく質量％）で有する、請求項１に記載のガラス：
   
3. Ｌａ₂Ｏ₃＋Ｔａ₂Ｏ₅＋Ｇｄ₂Ｏ₃＋Ｎｂ₂Ｏ₅＋Ｙ₂Ｏ₃の質量％による割合の合計が、少なくとも５０質量％である、請求項１または２に記載のガラス。
4. 成分のそれぞれの割合の比（ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂）／（Ｎｂ₂Ｏ₅＋Ｇｄ₂Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃）が、０．４〜１．０である、請求項１から３までのいずれか１項に記載のガラス。
5. ＷＯ₃、ＧｅＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｆ、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃および／または着色成分および／または光学活性成分からなる群から選択される１つ以上の成分を含まない、請求項１から４までのいずれか１項に記載のガラス。
6. １．９０〜２．０５の屈折率ｎ_d、および２８〜３９のアッベ数ν_dを有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載のガラス。
7. 試料厚１０ｍｍで、波長４１０ｎｍでの内部透過率τ_iが少なくとも７５％である、請求項１から６までのいずれか１項に記載のガラス。
8. 交番電磁場を用いた、混合物の直接誘導加熱段階を含む、請求項１から８までのいずれか１項に記載のガラスの製造方法。
9. レンズ、非球面体、プリズム、および圧縮部品およびそれらのプリフォームからなる群から選択される、請求項１から８までのいずれか１項に記載のガラスを含む光学素子。
10. イメージング、投影、テレコミュニケーション、光通信技術、モバイルドライブ、レーザー技術からなる群から選択される分野における、および光学素子を製造するための、請求項１から８までのいずれか１項に記載のガラスの使用方法。