鉛及び砒素非含有燐酸ニオブ光学ガラス
【課題】ＰｂＯ、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２及びＡｓ２Ｏ３を用いず、更に成分ＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＮａ２Ｏを用いず、及び／又は弗素を用いない環境保護的考慮により、実現可能となる光学ガラスの提供。
【解決手段】屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４である鉛及び砒素非含有燐酸ニオブ光学ガラスであって、次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち、Ｐ２Ｏ５：１４〜３１，Ｎｂ２Ｏ５：２２〜５０，Ｂｉ２Ｏ３：５〜３６，ＷＯ３：＞１０〜２５，ＧｅＯ２：０〜１４，Ｌｉ２Ｏ：０〜６，Ｋ２Ｏ：０〜６，Ｃｓ２Ｏ：０〜７，ＭｇＯ：０〜６，ＣａＯ：０〜６，ＳｒＯ：０〜６，ＢａＯ：０〜６，ＺｎＯ：０〜６，ＴｉＯ２：０〜４，Σアルカリ酸化物：２〜１２，Σアルカリ土類酸化物：０〜１０，Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）：≧５０，通常の清澄剤：０〜２の組成から成ることを特徴とするガラス。
【解決手段】屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４である鉛及び砒素非含有燐酸ニオブ光学ガラスであって、次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち、Ｐ２Ｏ５：１４〜３１，Ｎｂ２Ｏ５：２２〜５０，Ｂｉ２Ｏ３：５〜３６，ＷＯ３：＞１０〜２５，ＧｅＯ２：０〜１４，Ｌｉ２Ｏ：０〜６，Ｋ２Ｏ：０〜６，Ｃｓ２Ｏ：０〜７，ＭｇＯ：０〜６，ＣａＯ：０〜６，ＳｒＯ：０〜６，ＢａＯ：０〜６，ＺｎＯ：０〜６，ＴｉＯ２：０〜４，Σアルカリ酸化物：２〜１２，Σアルカリ土類酸化物：０〜１０，Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３）：≧５０，通常の清澄剤：０〜２の組成から成ることを特徴とするガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉛及び砒素非含有、好ましくは更に弗素非含有の燐酸ニオブ光学ガラス、及びかかるガラスを結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術の分野、並びに光学素子、及びかかる光学素子のいわゆる「プリフォーム」に用いるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光並びに光電子技術の分野（結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術等の応用分野）における市場の傾向は益々小型化の方向に向かって進んでいる。これは益々小型化する完成製品で見られ、そして勿論、かかる完成製品の個々の構造部材及び構成部品を益々小型化すべき要請となっている。光学ガラスの製造者にとっては、この進展は完成製品の量は増大するものの、原料ガラスの所要量は明確に低減すべきことを意味している。同時に、ブロック及び／又はインゴットガラスから作られるかかる小部品の製造では著しく大量の廃棄物が製品に基づき比例して生成されようし、またかかる微小部品の処理には大型部品より、要する操業費が高くなるため、ガラス製造者に対して、再生業者の側から高い処理費が要求される。
【０００３】
従って、光学部品のガラス部をブロック又はインゴットガラスからこれまでのように取り出す代わりに、ガラスの溶融直後に、ガブ（gob：塊）又は球(spheres)等の、最終輪郭又は形状にできるだけ近いプリフォームを生成する製造手法が最近重要になっている。例えば、再プレス成形のため最終形状に近いプリフォーム、所謂「精密ガブ」を再生業者が要請することが増えている。通常、用語「精密ガブ」は、既に部分化され、光学部品の最終形状に近い形状をもつ、好ましくは完全に火造りされた、自由又は半自由形状ガラス部を意味する。
【０００４】
かかる「精密ガブ」は好ましくは、いわゆる「精密プレス成形」又は「精密型成形」によりレンズ等の光学部品に改造される。その場合、例えば面研磨された幾何学的形状又は面はそれ以上の処理をもはや要さない。この方法は、柔軟な仕方で溶融ガラスの量を低減し（多数の材料小部品に配分される）、そのセットアップ時間を短くする要求を満たすことができる。だが、サイクル数又は部品数が比較的少ないため、また大きさが概して小さいため、この方法の得られる付加価値は材料のコストだけではない。それどころか、製品は設置準備完了の状態で、プレス機を離れる、即ち労力の要る後処理、冷却及び／又は冷間再処理を要さない。形状の高精度が要求されるため、グレードの高い、従って高価な型材料の精密機器をかかる加圧成形処理に用いなければならない。かかる型材料の寿命は、生成される製品及び／又は材料の採算性に影響を大幅に及ぼす。寿命の長い型に対して極めて重要な要素として、加工温度がある。この加工温度はできるだけ低いと同時に、加圧成形すべき材料の粘性がプレス成形処理に対してもなお十分な点にまで低下が可能であるべきである。これは、処理すべきガラスの処理温度、即ちその転移温度Ｔｇとかかるプレス成形工程の採算性との間に因果関連があることを意味している。即ち、ガラスの転移温度が低ければ低いほど、型の寿命は長くなり、従って収益は高くなる。従って、いわゆる「低Ｔｇガラス」、即ち融点と転移温度が低いガラス、即ちできるだけ低い温度で、しかも処理に十分な粘性をもつガラスに対する要求がある。
【０００５】
更に、溶融体の処理的観点から、「ショート」ガラス、即ち粘性が比較的小さい温度変化で、或る粘度範囲内で強く変化するガラスに対する要求が大きくなっている。この挙動には、溶融工程において、熱間成形の時間、即ち型の閉塞時間を低減できると云う利点がある。その故に、一方において処理量が増大、即ちサイクル時間が減少するであろう。他方において、型材料が保護されるであろう、このことは上記のように総生産コストに肯定的効果をもつ。かかる「ショート」ガラスには、結晶化傾向の高いガラスであっても、「ロング」ガラスより速い冷却で処理できると云う更なる利点がある。それにより、後続する二次熱間成形工程で問題を生じ得る前核形成が回避される。これは、かかるガラスをファイバーに延伸できる可能性を与える。
【０００６】
更に、ガラスは既述の要求される光学特性をもつ以外に、耐薬品性が十分高く、膨張係数ができるだけ低いことも望ましい。
【０００７】
先行技術文献は既に同様の光学状態又は同種の化学組成をもつガラスに付き述べているが、これ等のガラスにはかなりの不利がある。特に、これ等ガラスの多くは、網目形成材であり、従ってガラスの転移温度を高くし、粘度曲線を長くし、屈折率を低下させるＳＯ２を高い比率で含む。及び／又は、これ等ガラスの多くは溶融及び焼成工程中に容易に蒸発する、例えばＢ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及びＦ等の成分を含むので、ガラス組成の正確な調整が困難になる。この蒸発はまた、ガラスが再度加熱され、プレス成形工程中に型面及びガラス上に付着するので不利である。
【０００８】
従来技術によれば、大量の（４重量％を超える）酸化チタン成分が用いられるが、これは結晶化傾向を望ましくなく増大させ、更にＵＶエッジを長波域に移行せしめる。
【０００９】
ＥＰ１０７８８９４には、屈折率が少なくとも１．８３、アッベ数が最大で２６の、精密成形用の光学ガラスが言及されている。いずれの場合でも、このガラスは少なくとも２．５重量％のＮａ２Ｏを含有するが、これは既述のように同成分が揮発性のあるため不利である。
【００１０】
ＪＰ Ｈ０１−２１９０３６Ａには、屈折率が高く、分散の高い光学ガラスが記載されている。このガラスはいずれの場合も網目形成材としてＳｉＯ２を少なくとも５重量％まで含有する。
【００１１】
ＪＰ２００２―１７３３３６Ａには、精密プレス成形用の、屈折率１．７５〜２．０の、高屈折率光学ガラスが記載されている。このガラスはいずれの場合にも揮発性のＢ２Ｏ３を０．２モル％含有する。
【００１２】
ＪＰ Ｈ０９−１８８５４０Ａには、ソラリゼーションに対して改良された安定性をもつ燐酸ニオブ光学ガラスが記載されている。このガラスはＷＯ３を含有するが、その含有比率は最大僅か１０重量％である。他の必要成分との組み合わせで、有利な屈折率＞１．８６はそれでは得られない。
【００１３】
ＪＰ Ｈ０６−３４５４８１Ａには、透過率が改良されたＰ２Ｏ５−ＴｉＯ２ガラスの製造に付き記載されている。このガラスはＴｉＯ２を比率少なくとも５重量％で含有する。ＴｉＯ２をそのように高含有率で含有すると、ＵＶエッジが長波域に移行するので望ましくなく、又、ガラスの失透を招き易い。
【００１４】
ＪＰ Ｈ０５−２７０８５３Ａには、透明性、及び失透に対する安定性が改良され、屈折率１．５３〜１．８５及びアッベ数１８〜４８の燐酸ニオブガラスが記載されている。このガラスはＷＯ３を最大比率で僅か１０重量％含有する。他の必要成分との組み合わせで、有利な屈折率＞１．８６はそれでは得られない。
【００１５】
ＪＰ２００２−２９３５７２Ａは、いずれの場合でも成分Ｂ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含有する、眼鏡用の光学ガラスに関する。更に、３２重量％より高いＰ２Ｏ５の含有率は、他の必要成分との組み合わせで、有利な屈折率＞１．８６がそれでは得られない程度の高さである。
【００１６】
ＪＰ２００３−１６０３５５Ａには、屈折率が１．８３より高い、精密加圧成形用の光学ガラスが記載されている。それにもかかわらず、ガラスはいずれの場合でも、僅かに揮発性のある成分Ｎａ２Ｏを含有している。
【００１７】
ＪＰ２００１−０６６４２５Ａには、温度範囲−２０〜＋７０℃において膨張係数が９〜１０ｘ１０−６/Ｋの光学フィルタ用の基体ガラスが記載されている。本発明のガラスは膨張係数がこれよりはるかに低いため有利であると共に、これが温度差に無感応に反応すると云うガラスに対する有利な特性の原因になる。その上、この先行技術によれば、珪素、バリウム及び燐酸化物の総含有率が３５〜５５重量％であることが望ましいとしているが、他の必要成分との関連でこれ等成分の含有率がそのように高いと、有利な屈折率＞１．８６は得られない。
【００１８】
ＥＰ１３５０７７０Ａには、屈折率１．８８及びアッベ数２２〜２８の光学ガラスが記載されている。それにもかかわらず、このガラスはいずれの場合でもＳＯ２を少なくとも１５重量％の含有率まで、またＴｉＯ２を少なくとも５重量％の含有率まで含有している。
【００１９】
ＪＰ Ｈ０８−１００４５３７Ａには、高屈折率及び高分散光学ガラスが記載されている。それにもかかわらず、このガラスはいずれの場合でもおいてＢ２Ｏ３を少なくとも１重量％の含有量で含有している。
【００２０】
ＪＰ Ｓ６２−１２８９４６Ａは、いずれの場合でも、有毒な酸化テルルを成分として含有する高屈折率テルルガラスに関する。
【００２１】
文献ＪＰ Ｓ６３−１７０２４７Ａ、ＤＥ４０２５８１４Ａ及びＵＳ２００４−０５３７６８Ａに記載されている光学ガラスは、確かに鉛を含まず、弗素も含まなくできるものの、ことごとくＳｉＯ２を含有している。
【００２２】
文献ＪＰ２００３−２３８１９７Ａ、ＵＳ２００４−０１８９３３Ａ及びＥＰ１４６８９７４Ａの言及する光学ガラスは、ことごとく成分として酸化ナトリウムを含有している。
【００２３】
ＪＰ Ｓ６１−０４０８３９Ａには、どの場合にもＳｂ２Ｏ３を少なくとも１重量％含有する光学燐酸塩ガラスが記載されている。
【００２４】
ＥＰ１４９３７２０Ａにはプレス成形用光学ガラスが請求されているが、これ等ガラスは温度範囲１００〜３００℃で熱膨張係数が１１〜１８．４ｘ１０−６/Ｋと望ましくないことに高い。これ等ガラスはＬｉ２Ｏを＞３重量％含有している。
【００２５】
ＵＳ２００５−０１６４８６２Ａに記載のガラスは、成分として酸化ビスマス又はタングステンを含んで良いが、更に、どの場合にもガラスに酸化アンチモンを用いている。
【００２６】
ＵＳ２００５−０１５９２９０Ａには、酸化ニオブを＜２２重量％含有する、精密型成形用のガラスが言及されている。酸化ニオブを＞２２重量％含有すると、ＵＶ露光下でガラスの着色を招くので望ましくないと説明されている。
【００２７】
本出願の優先日後に公開のＪＰ２００４−０５０６８８Ａに記載されている精密型成形用のガラスは酸化ゲルマニウムを＞１４重量％含有する。この成分のガラス中の含有量が＜１４重量％の場合には、望まれる屈折率が得られないことが記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の目的は、有利且つ所望の光学特性（ｎｄ/ｖｄ）が低転移温度で可能となると共に、特にＰｂＯ、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２及びＡｓ２Ｏ３を用いない、好ましくは更に成分ＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＮａ２Ｏを用いない、及び／又は弗素を用いないと云う環境保護的考慮により、実現可能となる光学ガラスを提供することにある。
【００２９】
更に、これ等のガラスは、精密加圧（プレス）成形法により処理可能であるべきであり、結像、投射、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及びレーザ技術の分野の応用に適し、屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５及びアッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４であるべきであり、好ましくは転移温度ＴｇがＴｇ≦５７０℃とできるだけ低くあるべきである。また、それ等の溶融性及び処理性も良好であるべきであり、連続処理されるアグリゲートでの生産を可能にする十分な結晶化安定性を有するべきである。粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいてできるだけ「ショートの」ガラスが望ましい。いわゆるショートガラスとして、粘度範囲１０２〜１０１３ｄＰａｓ内で極めて急峻な粘度曲線を有するガラスが意味される。本発明によるガラスに対して、用語「ショート」は粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓのものを云う。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的は、特許請求の範囲に記載の本発明により達せられる。
【００３１】
特に、屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５及びアッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４である、鉛及び砒素、好ましくは更にＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及び弗素非含有光学ガラスであって、次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １４ 〜 ３１
Ｎｂ２Ｏ５ ２２ 〜 ５０
Ｂｉ２Ｏ３ ５ 〜 ３６
ＷＯ３ ＞１０ 〜 ３０
ＧｅＯ２ ０ 〜 １４
Ｌｉ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｋ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ７
ＭｇＯ ０ 〜 ６
ＣａＯ ０ 〜 ６
ＳｒＯ ０ 〜 ６
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ６
ＴｉＯ２ ０ 〜 ４
Σアルカリ酸化物 ２ 〜 １３
Σアルカリ土類酸化物 ０ 〜 １０
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５０
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成るガラスが提供される。
【００３２】
好ましくは、アルカリ酸化物の総量は２〜１２重量％の範囲、より好ましくは２〜１１重量％の範囲にある。本発明のより好ましい実施態様によれば、Ｌｉ２Ｏは組成に３重量％以下の含有率で含まれる。
【００３３】
酸化物Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３及びＢｉ２Ｏ３の総量は５０重量％以上である。
【００３４】
好ましくは、ガラスは記載されない成分を含まない。
【００３５】
本発明によるガラスはアッベ数及び屈折率等、同様のガラス類の既知の光学ガラスと同一の光学状態を有するが、良好な溶融性及び被処理性並びに良好な環境共存性で特徴付けられる。
【００３６】
特に、これ等のガラスは最終形状（輪郭）に近い処理、例えば精密ガブの生成、並びに正確な最終形状の光学部品の製造のための精密加圧（プレス）成形法に適している。これに関連して、本発明によるガラスの粘性温度分布（プロフィール）及び処理温度は、最終形状又は輪郭に近いかかる熱間成形が、反応が敏感な精密機械においても可能なように調整される。
【００３７】
更に、本発明によるガラスの結晶化安定性と粘性温度プロシールとが組み合わされて、ガラスの熱（更なる）処理（加圧成形又は再加圧成形）を殆ど問題無しに容易にすることができる。
【００３８】
特に、本発明によるガラスは屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５、好ましくは１．８６≦ｎｄ≦１．９４、特に好ましくは１．８７≦ｎｄ≦１．９４、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４、好ましくは１９．５≦ｖｄ≦２３．５、特に好ましくは２０≦ｖｄ≦２３である。
【００３９】
本発明の一実施態様によれば、本発明によるガラスは転移温度ＴｇがＴｇ≦５９５℃、より好ましくはＴｇ≦５７０℃、最も好ましくはＴｇ≦５５０℃である。
【００４０】
本発明によれば、いわゆる「低Ｔｇガラス」によって、転移温度Ｔｇの低いガラス、即ち好ましくはＴｇが最大５９５℃のガラスを意味する。
【００４１】
好ましくは、本発明によるガラスは粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいてできるだけ「ショート」である。この場合、用語「ショートガラス」によって、温度の比較的小さい変化で所定の粘度範囲において粘性が強く変化するガラスが意味される。好ましくは、このガラスの粘性が１０７．６から１０１３ｄＰａｓに低下する温度間隔ΔＴは、最大１２０Ｋである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１は、ガラス例１における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。
【００４３】
図２は、ガラス例１１における本発明のガラスの粘度曲線を示す。図２において、縦線はこのガラスの粘度が１０７．６から１０１３ｄＰａｓに低下する温度間隔ΔＴを示す。この場合、ΔＴは６１０と５１４℃の間、即ち９６Ｋである。
【００４４】
本発明によるガラスの、用語「内側品質」によって、ガラスは泡及び／又は脈理及び／又は同様の欠陥の部分を含んでいるが、この部分ができるだけ少ないか、ガラスがかかる欠陥を全く含まないことを意味する。
【００４５】
以下の記載において、用語「Ｘ非含有」又は「成分Ｘを含まない」は、ガラスがこの成分Ｘを実質的に含有しない、即ちかかる成分は不純物としてのみガラスに含まれ、個別成分としてガラス組成に添加されないことを意味する。ここで、Ｘは、例えばＮａ２Ｏ等の任意成分を表す。
【００４６】
以下の記載において、別途記載の無い場合は、ガラス成分の比率データは全て重量％で与えられ、酸化物に基づく。
【００４７】
本発明によるガラスの基本ガラス系は燐酸ニオブ系であり、これは所望特性に対する良好な基礎となる。
【００４８】
本発明によるガラスはＰ２Ｏ５を、少なくとも１４重量％、好ましくは少なくとも１６重量％、特に好ましくは少なくとも１８重量％の比率で含む。Ｐ２Ｏ５の比率は最大３１重量％、好ましくは２８重量％、特に好ましくは２５重量％に制限される。上記最小比率は１４重量％を下回るべきでない、さもなければガラスの粘性/Ｔｇが過大に大きくなるであろう。最大比率３１重量％は高屈折率を確保するため、これを上回るべきでない。
【００４９】
本発明によるガラスはＮｂ２Ｏ５を、少なくとも２２重量％、好ましくは少なくとも２７重量％、特に好ましくは３０重量％の比率で含む。Ｎｂ２Ｏ５の最大比率は５０重量％、好ましくは最大４５重量％、更に好ましくは最大４０重量％である。この最大比率はアッベ数の過剰の低減を避けるため、これを上回るべきでない。上記最小比率は高屈折率を確保するため２２重量％を下回るべきでない。
【００５０】
本発明によるガラスはＢｉ２Ｏ３を、少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも５．５重量％、特に好ましくは少なくとも６重量％の比率で含む。Ｂｉ２Ｏ３の比率は最大３６重量％、好ましくは最大２５重量％、特に好ましくは最大１８重量％である。Ｂｉ２Ｏ３は粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいて所望の粘性温度挙動（「ショート」ガラス）を得る一助となる。更に、ガラスのＴｇを低下させ、その密度を増大させる。後者は高屈折率を保証する。最大比率３６重量％は、ガラスのＢｉ２Ｏ３による自己着色がガラスの透明度に過剰な負の効果を及ぼすので、これを超えるべきではない。だが、比率は、本発明によるガラスの高屈折率と共に低Ｔｇを保証するため、５重量％を下回るべきでない。
【００５１】
本発明によるガラスはＷＯ３を、少なくとも＞１０重量％、好ましくは少なくとも１１重量％、特に好ましくは少なくとも１２重量％の比率で含む。ＷＯ３の最大比率は最大２５重量％、好ましくは最大２１重量％、更に好ましくは最大１７重量％に制限される。この最大比率は２５重量％を超えるべきでない、さもなければガラスの粘度が過剰に大きくなるだろう。上記最小比率は高屈折率の保証のため、＞１０％を下回るべきでない。
【００５２】
本発明によるガラスはＧｅＯ２を、最大１４重量％、少なくとも最大１０重量％、特に好ましくは最大７重量％の比率で含んでも良い。この最大比率は１４重量％を超えるべきでない、さもなければガラスは高価になり過ぎ、経済的でなくなるだろう。
【００５３】
製造工程を理由として、ガラスはＳＯ２を上限２重量％までの比率で含んでも良い。より好適なのはＳＯ２を最大１重量％の比率で含有するガラスである、優先されるのはＳＯ２無含有ガラスである。ＳＯ２は結果として、ガラスの転移温度と粘性を増大する。
【００５４】
更に、ガラスは好ましくはＢ２Ｏ３を含まない。Ｂ２Ｏ３を含むガラスはガラスを「ロング」とし、これも本発明によれば好ましくない。更に、溶融及び焼成工程中に、添加成分が蒸発する傾向があるので、成分の正確な調整が難しくなる。その上、ガラスが、例えば処理工程中に、再加熱されるとき、易蒸発性がガラス面及び／又は型面に負の影響を及ぼすこともある。
【００５５】
本発明によるガラスはアルカリ金属酸化物としてＬｉ２Ｏを、最大６重量％、好ましくは最大４重量％、より好ましくは最大≦３重量％の量で含む。本発明によるガラスはＬｉ２Ｏを、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも０．７重量％の量で含んでも良い。
【００５６】
本発明の特に好適な実施態様によれば、ガラスはＮａ２Ｏを含まない。
【００５７】
本発明によるガラスはＫ２Ｏを、最大６重量％、好ましくは最大５重量％、特に好ましくは最大４重量％の比率で含有する。本発明によるガラスはＫ２Ｏを、少なくとも０．５重量％の比率で含有する。
【００５８】
ガラスが酸化セシウムを含む場合、この成分は最大７重量％、好ましくは最大６重量％の量で含まれる。本発明によるガラスはＣｓ２Ｏを、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも１重量％、特に好ましくは少なくとも２重量％の比率で含んでも良い。
【００５９】
本発明によるガラス内のアルカリ金属酸化物の総量は２〜１２重量％である。好ましいのは最大１０重量％、特に好ましいのは最大９重量％である。アルカリ金属酸化物の総量は最大１２重量％であり、この値を超えるべきでない、さもなければかかるガラス形の屈折率が余りに低くなり過ぎるからである。アルカリ金属酸化物の添加は溶融挙動の最適化のためであり、即ちこれ等酸化物は融剤としての効果がある。更に、Ｔｇを低下させる一因となる。
【００６０】
粘性温度挙動を柔軟に調整するため、本発明によるガラスは任意選択として、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及び／又はＢａＯから成る群より選ばれるアルカリ土類金属酸化物（ＭＯ）を含むことができる。その単一成分の比率は６重量％を上回るべきでない。本発明によるガラスはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ又はＢａＯの１つ又は複数を、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも１重量％の量で含んでも良い。アルカリ土類金属酸化物ＭＯの総量は最大１０重量％、好ましくは最大７重量％、最も好ましくは最大６重量％である。アルカリ土類は急峻な粘度曲線の一助となる。最大比率は、ガラス内の高比率は特に再加熱中に結果として失透を生じるで、１０重量％を上回るべきでない。
【００６１】
本発明によるガラスはＺｎＯを０〜最大６重量％、より好ましくは０〜最大４重量％、更に好ましくは０〜最大２重量％の範囲で含んでも良い。特に好ましくは、ガラスはＺｎＯを含まない、蒸発する傾向があるからである。
【００６２】
ガラスは好ましくは、ＴｉＯ２を含まない。ガラスはＴｉＯ２を最大４重量％、好ましくは最大３重量％、特に好ましくは最大１．５重量％の量で含んでも良い。ＴｉＯ２は高屈折率及び高分散に貢献し、光学状態を調整する作用がある。だが、この成分はガラスのＴｇと粘性を高め、ＵＶでの吸収を通して透過率に負に影響する。酸化チタンは４％を上回るべきでない、この成分は成核剤として作用し、従って失透を招くので望ましくない。
【００６３】
好ましくは、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３及びＢｉ２Ｏ３の総量は５０重量％、より好ましくは５５重量％、特に好ましくは５７重量％を上回る。この総量で、本発明によるガラスの高屈折率が保証される。
【００６４】
光学ガラスとしての本発明によるガラスはまた、着色成分、及び／又はレーザに活性な等の、光学的に活性な成分を含まない。
【００６５】
特に、本発明によるガラスは、例えばＡｇ等の、酸化還元反応に敏感な成分を含まず、例えばＴｌ、Ｔｅ、Ｂｅ及びＡｓの酸化物等の、有毒な又は健康に有害な成分を含まない。どの場合でも、本ガラスはＰｂＯや砒素を含まない。
【００６６】
本発明の一実施態様によれば、本発明によるガラスはまた、好ましくは、請求の範囲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よれば、ガラスは記載されている成分から実質的に成る。この場合、「実質的に成る」は、他の成分は不純物としてのみ含まれ、ガラス組成に単独成分として意図的には添加されないことを意味する。
【００６７】
本発明によるガラスは通常の清澄剤を少量含んでも良い。好ましくは、添加清澄剤の量は最大２．０重量％、より好ましくは最大１．０重量％である。清澄剤として次の組成、即ち
Ｓｂ２Ｏ３ ０ 〜 １ 及び/又は
ＳｎＯ ０ 〜 １ 及び／又は
ＳＯ４２− ０ 〜 １ 及び／又は
Ｆ- ０ 〜 １
の成分少なくとも１つが（重量％で、残余のガラス成分に加えて）、本発明によるガラスに含まれても良い。
【００６８】
また、弗素又は弗素含有成分は溶融及び焼成工程中に蒸発しがちであり、従ってガラス組成の正確な調整を難しくする。従って、本発明によるガラスはまた、弗素を含まないのが好ましい。
【００６９】
好ましくは、本発明によれば、燐酸塩が「錯燐酸塩」として混合物に添加される。それが、燐酸塩の最大３１重量％の比率が有利である理由である。と云うのも、比率がそれより高くなると、「錯燐酸塩」の量は「遊離」Ｐ２Ｏ５となって減少し、これは、制御不能な溶融挙動と、蒸発及びダスティング作用の明確な増大と同時に内部品質の悪化を招く状態を惹起することがある。更に、遊離、即ち非錯燐酸塩の量の増大は製造作業の安全技術への要求を増大し、これにより製造コストが上昇する。本発明において、用語「錯燐酸塩」は、Ｐ２Ｏ５としての燐酸塩は混合物に添加されないが、ＭＯ又はＭ２Ｏのような成分は酸化物又は炭化物として添加されず、例えばバリウム水素燐酸塩及び／又はバリウム水素メタ燐酸塩及びアルカリ水素燐酸塩及び／又はアルカリ水素メタ燐酸塩等の燐酸塩として混合物に添加されることを意味する。それにより、ガラスの生産性はかなり改善される。混合物のダスティング傾向は、錯燐酸塩は遊離燐酸塩と違って加湿可能なので、徹底的に低減できる。更に、ガラス溶融体の蒸発傾向は低減する。従って、特に品質に反映されるガラス溶融体の均質性及び発明ガラスの光学データが向上する。
【００７０】
更に、本発明は、本発明によるガラスを結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術の分野に用いるその使用に関する。
【００７１】
更に、本発明は、本発明によるガラスを含む光学素子に関する。ここで、光学素子は特に、レンズ、非球面、プリズム及びコンパクトな構造部材で良い。この場合、本発明によれば、用語「光学素子」はまた、かかる光学素子のプリフォーム、例えばガブ（ガラス溶融体）、精密ガブ等を含む。
【００７２】
以下に、本発明を一連の実施例に付いて詳細に説明する。だが、本発明は記載の実施例に限定されない。
【００７３】
実施例
以下の実施例は本発明による好適なガラスを示すが、その保護範囲を制限するものではない。
【００７４】
実施例１
酸化物の原料を量り分け、例えばＳｂ２Ｏ３等の１つ又は複数の清澄材を添加し、次いでこれ等を十分に混合する。ガラス混合物はｃａ．１１００℃で連続溶融アグリゲート（結合体）に溶融され、酸素を泡立て、次いで清澄処理（１１００℃）され、均質化される。約１１６０℃の鋳込み温度でガラスは鋳造され、所望の寸法に処理される。実験の示すところでは、大量の連続アグリゲートでは、温度を少なくともほぼ１００Ｋに低下でき、加圧成形法により材料を最終形状に近い形状まで処理できる。
【００７５】
【表１】
【００７６】
実施例２
本発明によるガラス例、即ちガラス例１〜１４からなる。
【００７７】
【表２（１）】
【００７８】
【表２（２）】
【００７９】
本発明によるガラスはガラス転移温度Ｔｇが５９５℃以下であり、良好に処理可能であり、アルカリに対して良好な耐性（良好な耐アルカリ性）を有する。膨張係数は２０〜３００℃の温度範囲での測定で十分に９ｘ１０−６/Ｋ下の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】ガラス例１における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。
【図２】ガラス例１１における本発明のガラスの粘度曲線を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉛及び砒素非含有、好ましくは更に弗素非含有の燐酸ニオブ光学ガラス、及びかかるガラスを結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術の分野、並びに光学素子、及びかかる光学素子のいわゆる「プリフォーム」に用いるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光並びに光電子技術の分野（結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術等の応用分野）における市場の傾向は益々小型化の方向に向かって進んでいる。これは益々小型化する完成製品で見られ、そして勿論、かかる完成製品の個々の構造部材及び構成部品を益々小型化すべき要請となっている。光学ガラスの製造者にとっては、この進展は完成製品の量は増大するものの、原料ガラスの所要量は明確に低減すべきことを意味している。同時に、ブロック及び／又はインゴットガラスから作られるかかる小部品の製造では著しく大量の廃棄物が製品に基づき比例して生成されようし、またかかる微小部品の処理には大型部品より、要する操業費が高くなるため、ガラス製造者に対して、再生業者の側から高い処理費が要求される。
【０００３】
従って、光学部品のガラス部をブロック又はインゴットガラスからこれまでのように取り出す代わりに、ガラスの溶融直後に、ガブ（gob：塊）又は球(spheres)等の、最終輪郭又は形状にできるだけ近いプリフォームを生成する製造手法が最近重要になっている。例えば、再プレス成形のため最終形状に近いプリフォーム、所謂「精密ガブ」を再生業者が要請することが増えている。通常、用語「精密ガブ」は、既に部分化され、光学部品の最終形状に近い形状をもつ、好ましくは完全に火造りされた、自由又は半自由形状ガラス部を意味する。
【０００４】
かかる「精密ガブ」は好ましくは、いわゆる「精密プレス成形」又は「精密型成形」によりレンズ等の光学部品に改造される。その場合、例えば面研磨された幾何学的形状又は面はそれ以上の処理をもはや要さない。この方法は、柔軟な仕方で溶融ガラスの量を低減し（多数の材料小部品に配分される）、そのセットアップ時間を短くする要求を満たすことができる。だが、サイクル数又は部品数が比較的少ないため、また大きさが概して小さいため、この方法の得られる付加価値は材料のコストだけではない。それどころか、製品は設置準備完了の状態で、プレス機を離れる、即ち労力の要る後処理、冷却及び／又は冷間再処理を要さない。形状の高精度が要求されるため、グレードの高い、従って高価な型材料の精密機器をかかる加圧成形処理に用いなければならない。かかる型材料の寿命は、生成される製品及び／又は材料の採算性に影響を大幅に及ぼす。寿命の長い型に対して極めて重要な要素として、加工温度がある。この加工温度はできるだけ低いと同時に、加圧成形すべき材料の粘性がプレス成形処理に対してもなお十分な点にまで低下が可能であるべきである。これは、処理すべきガラスの処理温度、即ちその転移温度Ｔｇとかかるプレス成形工程の採算性との間に因果関連があることを意味している。即ち、ガラスの転移温度が低ければ低いほど、型の寿命は長くなり、従って収益は高くなる。従って、いわゆる「低Ｔｇガラス」、即ち融点と転移温度が低いガラス、即ちできるだけ低い温度で、しかも処理に十分な粘性をもつガラスに対する要求がある。
【０００５】
更に、溶融体の処理的観点から、「ショート」ガラス、即ち粘性が比較的小さい温度変化で、或る粘度範囲内で強く変化するガラスに対する要求が大きくなっている。この挙動には、溶融工程において、熱間成形の時間、即ち型の閉塞時間を低減できると云う利点がある。その故に、一方において処理量が増大、即ちサイクル時間が減少するであろう。他方において、型材料が保護されるであろう、このことは上記のように総生産コストに肯定的効果をもつ。かかる「ショート」ガラスには、結晶化傾向の高いガラスであっても、「ロング」ガラスより速い冷却で処理できると云う更なる利点がある。それにより、後続する二次熱間成形工程で問題を生じ得る前核形成が回避される。これは、かかるガラスをファイバーに延伸できる可能性を与える。
【０００６】
更に、ガラスは既述の要求される光学特性をもつ以外に、耐薬品性が十分高く、膨張係数ができるだけ低いことも望ましい。
【０００７】
先行技術文献は既に同様の光学状態又は同種の化学組成をもつガラスに付き述べているが、これ等のガラスにはかなりの不利がある。特に、これ等ガラスの多くは、網目形成材であり、従ってガラスの転移温度を高くし、粘度曲線を長くし、屈折率を低下させるＳＯ２を高い比率で含む。及び／又は、これ等ガラスの多くは溶融及び焼成工程中に容易に蒸発する、例えばＢ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及びＦ等の成分を含むので、ガラス組成の正確な調整が困難になる。この蒸発はまた、ガラスが再度加熱され、プレス成形工程中に型面及びガラス上に付着するので不利である。
【０００８】
従来技術によれば、大量の（４重量％を超える）酸化チタン成分が用いられるが、これは結晶化傾向を望ましくなく増大させ、更にＵＶエッジを長波域に移行せしめる。
【０００９】
ＥＰ１０７８８９４には、屈折率が少なくとも１．８３、アッベ数が最大で２６の、精密成形用の光学ガラスが言及されている。いずれの場合でも、このガラスは少なくとも２．５重量％のＮａ２Ｏを含有するが、これは既述のように同成分が揮発性のあるため不利である。
【００１０】
ＪＰ Ｈ０１−２１９０３６Ａには、屈折率が高く、分散の高い光学ガラスが記載されている。このガラスはいずれの場合も網目形成材としてＳｉＯ２を少なくとも５重量％まで含有する。
【００１１】
ＪＰ２００２―１７３３３６Ａには、精密プレス成形用の、屈折率１．７５〜２．０の、高屈折率光学ガラスが記載されている。このガラスはいずれの場合にも揮発性のＢ２Ｏ３を０．２モル％含有する。
【００１２】
ＪＰ Ｈ０９−１８８５４０Ａには、ソラリゼーションに対して改良された安定性をもつ燐酸ニオブ光学ガラスが記載されている。このガラスはＷＯ３を含有するが、その含有比率は最大僅か１０重量％である。他の必要成分との組み合わせで、有利な屈折率＞１．８６はそれでは得られない。
【００１３】
ＪＰ Ｈ０６−３４５４８１Ａには、透過率が改良されたＰ２Ｏ５−ＴｉＯ２ガラスの製造に付き記載されている。このガラスはＴｉＯ２を比率少なくとも５重量％で含有する。ＴｉＯ２をそのように高含有率で含有すると、ＵＶエッジが長波域に移行するので望ましくなく、又、ガラスの失透を招き易い。
【００１４】
ＪＰ Ｈ０５−２７０８５３Ａには、透明性、及び失透に対する安定性が改良され、屈折率１．５３〜１．８５及びアッベ数１８〜４８の燐酸ニオブガラスが記載されている。このガラスはＷＯ３を最大比率で僅か１０重量％含有する。他の必要成分との組み合わせで、有利な屈折率＞１．８６はそれでは得られない。
【００１５】
ＪＰ２００２−２９３５７２Ａは、いずれの場合でも成分Ｂ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含有する、眼鏡用の光学ガラスに関する。更に、３２重量％より高いＰ２Ｏ５の含有率は、他の必要成分との組み合わせで、有利な屈折率＞１．８６がそれでは得られない程度の高さである。
【００１６】
ＪＰ２００３−１６０３５５Ａには、屈折率が１．８３より高い、精密加圧成形用の光学ガラスが記載されている。それにもかかわらず、ガラスはいずれの場合でも、僅かに揮発性のある成分Ｎａ２Ｏを含有している。
【００１７】
ＪＰ２００１−０６６４２５Ａには、温度範囲−２０〜＋７０℃において膨張係数が９〜１０ｘ１０−６/Ｋの光学フィルタ用の基体ガラスが記載されている。本発明のガラスは膨張係数がこれよりはるかに低いため有利であると共に、これが温度差に無感応に反応すると云うガラスに対する有利な特性の原因になる。その上、この先行技術によれば、珪素、バリウム及び燐酸化物の総含有率が３５〜５５重量％であることが望ましいとしているが、他の必要成分との関連でこれ等成分の含有率がそのように高いと、有利な屈折率＞１．８６は得られない。
【００１８】
ＥＰ１３５０７７０Ａには、屈折率１．８８及びアッベ数２２〜２８の光学ガラスが記載されている。それにもかかわらず、このガラスはいずれの場合でもＳＯ２を少なくとも１５重量％の含有率まで、またＴｉＯ２を少なくとも５重量％の含有率まで含有している。
【００１９】
ＪＰ Ｈ０８−１００４５３７Ａには、高屈折率及び高分散光学ガラスが記載されている。それにもかかわらず、このガラスはいずれの場合でもおいてＢ２Ｏ３を少なくとも１重量％の含有量で含有している。
【００２０】
ＪＰ Ｓ６２−１２８９４６Ａは、いずれの場合でも、有毒な酸化テルルを成分として含有する高屈折率テルルガラスに関する。
【００２１】
文献ＪＰ Ｓ６３−１７０２４７Ａ、ＤＥ４０２５８１４Ａ及びＵＳ２００４−０５３７６８Ａに記載されている光学ガラスは、確かに鉛を含まず、弗素も含まなくできるものの、ことごとくＳｉＯ２を含有している。
【００２２】
文献ＪＰ２００３−２３８１９７Ａ、ＵＳ２００４−０１８９３３Ａ及びＥＰ１４６８９７４Ａの言及する光学ガラスは、ことごとく成分として酸化ナトリウムを含有している。
【００２３】
ＪＰ Ｓ６１−０４０８３９Ａには、どの場合にもＳｂ２Ｏ３を少なくとも１重量％含有する光学燐酸塩ガラスが記載されている。
【００２４】
ＥＰ１４９３７２０Ａにはプレス成形用光学ガラスが請求されているが、これ等ガラスは温度範囲１００〜３００℃で熱膨張係数が１１〜１８．４ｘ１０−６/Ｋと望ましくないことに高い。これ等ガラスはＬｉ２Ｏを＞３重量％含有している。
【００２５】
ＵＳ２００５−０１６４８６２Ａに記載のガラスは、成分として酸化ビスマス又はタングステンを含んで良いが、更に、どの場合にもガラスに酸化アンチモンを用いている。
【００２６】
ＵＳ２００５−０１５９２９０Ａには、酸化ニオブを＜２２重量％含有する、精密型成形用のガラスが言及されている。酸化ニオブを＞２２重量％含有すると、ＵＶ露光下でガラスの着色を招くので望ましくないと説明されている。
【００２７】
本出願の優先日後に公開のＪＰ２００４−０５０６８８Ａに記載されている精密型成形用のガラスは酸化ゲルマニウムを＞１４重量％含有する。この成分のガラス中の含有量が＜１４重量％の場合には、望まれる屈折率が得られないことが記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の目的は、有利且つ所望の光学特性（ｎｄ/ｖｄ）が低転移温度で可能となると共に、特にＰｂＯ、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２及びＡｓ２Ｏ３を用いない、好ましくは更に成分ＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＮａ２Ｏを用いない、及び／又は弗素を用いないと云う環境保護的考慮により、実現可能となる光学ガラスを提供することにある。
【００２９】
更に、これ等のガラスは、精密加圧（プレス）成形法により処理可能であるべきであり、結像、投射、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及びレーザ技術の分野の応用に適し、屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５及びアッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４であるべきであり、好ましくは転移温度ＴｇがＴｇ≦５７０℃とできるだけ低くあるべきである。また、それ等の溶融性及び処理性も良好であるべきであり、連続処理されるアグリゲートでの生産を可能にする十分な結晶化安定性を有するべきである。粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいてできるだけ「ショートの」ガラスが望ましい。いわゆるショートガラスとして、粘度範囲１０２〜１０１３ｄＰａｓ内で極めて急峻な粘度曲線を有するガラスが意味される。本発明によるガラスに対して、用語「ショート」は粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓのものを云う。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的は、特許請求の範囲に記載の本発明により達せられる。
【００３１】
特に、屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５及びアッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４である、鉛及び砒素、好ましくは更にＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ及び弗素非含有光学ガラスであって、次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １４ 〜 ３１
Ｎｂ２Ｏ５ ２２ 〜 ５０
Ｂｉ２Ｏ３ ５ 〜 ３６
ＷＯ３ ＞１０ 〜 ３０
ＧｅＯ２ ０ 〜 １４
Ｌｉ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｋ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ７
ＭｇＯ ０ 〜 ６
ＣａＯ ０ 〜 ６
ＳｒＯ ０ 〜 ６
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ６
ＴｉＯ２ ０ 〜 ４
Σアルカリ酸化物 ２ 〜 １３
Σアルカリ土類酸化物 ０ 〜 １０
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５０
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成るガラスが提供される。
【００３２】
好ましくは、アルカリ酸化物の総量は２〜１２重量％の範囲、より好ましくは２〜１１重量％の範囲にある。本発明のより好ましい実施態様によれば、Ｌｉ２Ｏは組成に３重量％以下の含有率で含まれる。
【００３３】
酸化物Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３及びＢｉ２Ｏ３の総量は５０重量％以上である。
【００３４】
好ましくは、ガラスは記載されない成分を含まない。
【００３５】
本発明によるガラスはアッベ数及び屈折率等、同様のガラス類の既知の光学ガラスと同一の光学状態を有するが、良好な溶融性及び被処理性並びに良好な環境共存性で特徴付けられる。
【００３６】
特に、これ等のガラスは最終形状（輪郭）に近い処理、例えば精密ガブの生成、並びに正確な最終形状の光学部品の製造のための精密加圧（プレス）成形法に適している。これに関連して、本発明によるガラスの粘性温度分布（プロフィール）及び処理温度は、最終形状又は輪郭に近いかかる熱間成形が、反応が敏感な精密機械においても可能なように調整される。
【００３７】
更に、本発明によるガラスの結晶化安定性と粘性温度プロシールとが組み合わされて、ガラスの熱（更なる）処理（加圧成形又は再加圧成形）を殆ど問題無しに容易にすることができる。
【００３８】
特に、本発明によるガラスは屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５、好ましくは１．８６≦ｎｄ≦１．９４、特に好ましくは１．８７≦ｎｄ≦１．９４、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４、好ましくは１９．５≦ｖｄ≦２３．５、特に好ましくは２０≦ｖｄ≦２３である。
【００３９】
本発明の一実施態様によれば、本発明によるガラスは転移温度ＴｇがＴｇ≦５９５℃、より好ましくはＴｇ≦５７０℃、最も好ましくはＴｇ≦５５０℃である。
【００４０】
本発明によれば、いわゆる「低Ｔｇガラス」によって、転移温度Ｔｇの低いガラス、即ち好ましくはＴｇが最大５９５℃のガラスを意味する。
【００４１】
好ましくは、本発明によるガラスは粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいてできるだけ「ショート」である。この場合、用語「ショートガラス」によって、温度の比較的小さい変化で所定の粘度範囲において粘性が強く変化するガラスが意味される。好ましくは、このガラスの粘性が１０７．６から１０１３ｄＰａｓに低下する温度間隔ΔＴは、最大１２０Ｋである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１は、ガラス例１における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。
【００４３】
図２は、ガラス例１１における本発明のガラスの粘度曲線を示す。図２において、縦線はこのガラスの粘度が１０７．６から１０１３ｄＰａｓに低下する温度間隔ΔＴを示す。この場合、ΔＴは６１０と５１４℃の間、即ち９６Ｋである。
【００４４】
本発明によるガラスの、用語「内側品質」によって、ガラスは泡及び／又は脈理及び／又は同様の欠陥の部分を含んでいるが、この部分ができるだけ少ないか、ガラスがかかる欠陥を全く含まないことを意味する。
【００４５】
以下の記載において、用語「Ｘ非含有」又は「成分Ｘを含まない」は、ガラスがこの成分Ｘを実質的に含有しない、即ちかかる成分は不純物としてのみガラスに含まれ、個別成分としてガラス組成に添加されないことを意味する。ここで、Ｘは、例えばＮａ２Ｏ等の任意成分を表す。
【００４６】
以下の記載において、別途記載の無い場合は、ガラス成分の比率データは全て重量％で与えられ、酸化物に基づく。
【００４７】
本発明によるガラスの基本ガラス系は燐酸ニオブ系であり、これは所望特性に対する良好な基礎となる。
【００４８】
本発明によるガラスはＰ２Ｏ５を、少なくとも１４重量％、好ましくは少なくとも１６重量％、特に好ましくは少なくとも１８重量％の比率で含む。Ｐ２Ｏ５の比率は最大３１重量％、好ましくは２８重量％、特に好ましくは２５重量％に制限される。上記最小比率は１４重量％を下回るべきでない、さもなければガラスの粘性/Ｔｇが過大に大きくなるであろう。最大比率３１重量％は高屈折率を確保するため、これを上回るべきでない。
【００４９】
本発明によるガラスはＮｂ２Ｏ５を、少なくとも２２重量％、好ましくは少なくとも２７重量％、特に好ましくは３０重量％の比率で含む。Ｎｂ２Ｏ５の最大比率は５０重量％、好ましくは最大４５重量％、更に好ましくは最大４０重量％である。この最大比率はアッベ数の過剰の低減を避けるため、これを上回るべきでない。上記最小比率は高屈折率を確保するため２２重量％を下回るべきでない。
【００５０】
本発明によるガラスはＢｉ２Ｏ３を、少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも５．５重量％、特に好ましくは少なくとも６重量％の比率で含む。Ｂｉ２Ｏ３の比率は最大３６重量％、好ましくは最大２５重量％、特に好ましくは最大１８重量％である。Ｂｉ２Ｏ３は粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいて所望の粘性温度挙動（「ショート」ガラス）を得る一助となる。更に、ガラスのＴｇを低下させ、その密度を増大させる。後者は高屈折率を保証する。最大比率３６重量％は、ガラスのＢｉ２Ｏ３による自己着色がガラスの透明度に過剰な負の効果を及ぼすので、これを超えるべきではない。だが、比率は、本発明によるガラスの高屈折率と共に低Ｔｇを保証するため、５重量％を下回るべきでない。
【００５１】
本発明によるガラスはＷＯ３を、少なくとも＞１０重量％、好ましくは少なくとも１１重量％、特に好ましくは少なくとも１２重量％の比率で含む。ＷＯ３の最大比率は最大２５重量％、好ましくは最大２１重量％、更に好ましくは最大１７重量％に制限される。この最大比率は２５重量％を超えるべきでない、さもなければガラスの粘度が過剰に大きくなるだろう。上記最小比率は高屈折率の保証のため、＞１０％を下回るべきでない。
【００５２】
本発明によるガラスはＧｅＯ２を、最大１４重量％、少なくとも最大１０重量％、特に好ましくは最大７重量％の比率で含んでも良い。この最大比率は１４重量％を超えるべきでない、さもなければガラスは高価になり過ぎ、経済的でなくなるだろう。
【００５３】
製造工程を理由として、ガラスはＳＯ２を上限２重量％までの比率で含んでも良い。より好適なのはＳＯ２を最大１重量％の比率で含有するガラスである、優先されるのはＳＯ２無含有ガラスである。ＳＯ２は結果として、ガラスの転移温度と粘性を増大する。
【００５４】
更に、ガラスは好ましくはＢ２Ｏ３を含まない。Ｂ２Ｏ３を含むガラスはガラスを「ロング」とし、これも本発明によれば好ましくない。更に、溶融及び焼成工程中に、添加成分が蒸発する傾向があるので、成分の正確な調整が難しくなる。その上、ガラスが、例えば処理工程中に、再加熱されるとき、易蒸発性がガラス面及び／又は型面に負の影響を及ぼすこともある。
【００５５】
本発明によるガラスはアルカリ金属酸化物としてＬｉ２Ｏを、最大６重量％、好ましくは最大４重量％、より好ましくは最大≦３重量％の量で含む。本発明によるガラスはＬｉ２Ｏを、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも０．７重量％の量で含んでも良い。
【００５６】
本発明の特に好適な実施態様によれば、ガラスはＮａ２Ｏを含まない。
【００５７】
本発明によるガラスはＫ２Ｏを、最大６重量％、好ましくは最大５重量％、特に好ましくは最大４重量％の比率で含有する。本発明によるガラスはＫ２Ｏを、少なくとも０．５重量％の比率で含有する。
【００５８】
ガラスが酸化セシウムを含む場合、この成分は最大７重量％、好ましくは最大６重量％の量で含まれる。本発明によるガラスはＣｓ２Ｏを、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも１重量％、特に好ましくは少なくとも２重量％の比率で含んでも良い。
【００５９】
本発明によるガラス内のアルカリ金属酸化物の総量は２〜１２重量％である。好ましいのは最大１０重量％、特に好ましいのは最大９重量％である。アルカリ金属酸化物の総量は最大１２重量％であり、この値を超えるべきでない、さもなければかかるガラス形の屈折率が余りに低くなり過ぎるからである。アルカリ金属酸化物の添加は溶融挙動の最適化のためであり、即ちこれ等酸化物は融剤としての効果がある。更に、Ｔｇを低下させる一因となる。
【００６０】
粘性温度挙動を柔軟に調整するため、本発明によるガラスは任意選択として、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及び／又はＢａＯから成る群より選ばれるアルカリ土類金属酸化物（ＭＯ）を含むことができる。その単一成分の比率は６重量％を上回るべきでない。本発明によるガラスはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ又はＢａＯの１つ又は複数を、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも１重量％の量で含んでも良い。アルカリ土類金属酸化物ＭＯの総量は最大１０重量％、好ましくは最大７重量％、最も好ましくは最大６重量％である。アルカリ土類は急峻な粘度曲線の一助となる。最大比率は、ガラス内の高比率は特に再加熱中に結果として失透を生じるで、１０重量％を上回るべきでない。
【００６１】
本発明によるガラスはＺｎＯを０〜最大６重量％、より好ましくは０〜最大４重量％、更に好ましくは０〜最大２重量％の範囲で含んでも良い。特に好ましくは、ガラスはＺｎＯを含まない、蒸発する傾向があるからである。
【００６２】
ガラスは好ましくは、ＴｉＯ２を含まない。ガラスはＴｉＯ２を最大４重量％、好ましくは最大３重量％、特に好ましくは最大１．５重量％の量で含んでも良い。ＴｉＯ２は高屈折率及び高分散に貢献し、光学状態を調整する作用がある。だが、この成分はガラスのＴｇと粘性を高め、ＵＶでの吸収を通して透過率に負に影響する。酸化チタンは４％を上回るべきでない、この成分は成核剤として作用し、従って失透を招くので望ましくない。
【００６３】
好ましくは、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３及びＢｉ２Ｏ３の総量は５０重量％、より好ましくは５５重量％、特に好ましくは５７重量％を上回る。この総量で、本発明によるガラスの高屈折率が保証される。
【００６４】
光学ガラスとしての本発明によるガラスはまた、着色成分、及び／又はレーザに活性な等の、光学的に活性な成分を含まない。
【００６５】
特に、本発明によるガラスは、例えばＡｇ等の、酸化還元反応に敏感な成分を含まず、例えばＴｌ、Ｔｅ、Ｂｅ及びＡｓの酸化物等の、有毒な又は健康に有害な成分を含まない。どの場合でも、本ガラスはＰｂＯや砒素を含まない。
【００６６】
本発明の一実施態様によれば、本発明によるガラスはまた、好ましくは、請求の範囲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よれば、ガラスは記載されている成分から実質的に成る。この場合、「実質的に成る」は、他の成分は不純物としてのみ含まれ、ガラス組成に単独成分として意図的には添加されないことを意味する。
【００６７】
本発明によるガラスは通常の清澄剤を少量含んでも良い。好ましくは、添加清澄剤の量は最大２．０重量％、より好ましくは最大１．０重量％である。清澄剤として次の組成、即ち
Ｓｂ２Ｏ３ ０ 〜 １ 及び/又は
ＳｎＯ ０ 〜 １ 及び／又は
ＳＯ４２− ０ 〜 １ 及び／又は
Ｆ- ０ 〜 １
の成分少なくとも１つが（重量％で、残余のガラス成分に加えて）、本発明によるガラスに含まれても良い。
【００６８】
また、弗素又は弗素含有成分は溶融及び焼成工程中に蒸発しがちであり、従ってガラス組成の正確な調整を難しくする。従って、本発明によるガラスはまた、弗素を含まないのが好ましい。
【００６９】
好ましくは、本発明によれば、燐酸塩が「錯燐酸塩」として混合物に添加される。それが、燐酸塩の最大３１重量％の比率が有利である理由である。と云うのも、比率がそれより高くなると、「錯燐酸塩」の量は「遊離」Ｐ２Ｏ５となって減少し、これは、制御不能な溶融挙動と、蒸発及びダスティング作用の明確な増大と同時に内部品質の悪化を招く状態を惹起することがある。更に、遊離、即ち非錯燐酸塩の量の増大は製造作業の安全技術への要求を増大し、これにより製造コストが上昇する。本発明において、用語「錯燐酸塩」は、Ｐ２Ｏ５としての燐酸塩は混合物に添加されないが、ＭＯ又はＭ２Ｏのような成分は酸化物又は炭化物として添加されず、例えばバリウム水素燐酸塩及び／又はバリウム水素メタ燐酸塩及びアルカリ水素燐酸塩及び／又はアルカリ水素メタ燐酸塩等の燐酸塩として混合物に添加されることを意味する。それにより、ガラスの生産性はかなり改善される。混合物のダスティング傾向は、錯燐酸塩は遊離燐酸塩と違って加湿可能なので、徹底的に低減できる。更に、ガラス溶融体の蒸発傾向は低減する。従って、特に品質に反映されるガラス溶融体の均質性及び発明ガラスの光学データが向上する。
【００７０】
更に、本発明は、本発明によるガラスを結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術の分野に用いるその使用に関する。
【００７１】
更に、本発明は、本発明によるガラスを含む光学素子に関する。ここで、光学素子は特に、レンズ、非球面、プリズム及びコンパクトな構造部材で良い。この場合、本発明によれば、用語「光学素子」はまた、かかる光学素子のプリフォーム、例えばガブ（ガラス溶融体）、精密ガブ等を含む。
【００７２】
以下に、本発明を一連の実施例に付いて詳細に説明する。だが、本発明は記載の実施例に限定されない。
【００７３】
実施例
以下の実施例は本発明による好適なガラスを示すが、その保護範囲を制限するものではない。
【００７４】
実施例１
酸化物の原料を量り分け、例えばＳｂ２Ｏ３等の１つ又は複数の清澄材を添加し、次いでこれ等を十分に混合する。ガラス混合物はｃａ．１１００℃で連続溶融アグリゲート（結合体）に溶融され、酸素を泡立て、次いで清澄処理（１１００℃）され、均質化される。約１１６０℃の鋳込み温度でガラスは鋳造され、所望の寸法に処理される。実験の示すところでは、大量の連続アグリゲートでは、温度を少なくともほぼ１００Ｋに低下でき、加圧成形法により材料を最終形状に近い形状まで処理できる。
【００７５】
【表１】
【００７６】
実施例２
本発明によるガラス例、即ちガラス例１〜１４からなる。
【００７７】
【表２（１）】
【００７８】
【表２（２）】
【００７９】
本発明によるガラスはガラス転移温度Ｔｇが５９５℃以下であり、良好に処理可能であり、アルカリに対して良好な耐性（良好な耐アルカリ性）を有する。膨張係数は２０〜３００℃の温度範囲での測定で十分に９ｘ１０−６/Ｋ下の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】ガラス例１における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。
【図２】ガラス例１１における本発明のガラスの粘度曲線を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４である鉛及び砒素非含有燐酸ニオブ光学ガラスであって、次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １４ 〜 ３１
Ｎｂ２Ｏ５ ２２ 〜 ５０
Ｂｉ２Ｏ３ ５ 〜 ３６
ＷＯ３ ＞１０ 〜 ２５
ＧｅＯ２ ０ 〜 １４
Ｌｉ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｋ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ７
ＭｇＯ ０ 〜 ６
ＣａＯ ０ 〜 ６
ＳｒＯ ０ 〜 ６
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ６
ＴｉＯ２ ０ 〜 ４
Σアルカリ酸化物 ２ 〜 １２
Σアルカリ土類酸化物 ０ 〜 １０
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５０
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成ることを特徴とするガラス。
【請求項２】
熱膨張係数α（２０、３００℃）が９ｘ１０−６/Ｋより小さい、請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １６ 〜 ２８
Ｎｂ２Ｏ５ ２７ 〜 ４５
Ｂｉ２Ｏ３ ５ 〜 ２５
ＷＯ３ １１ 〜 ２１
ＧｅＯ２ ０ 〜 １０
Ｌｉ２Ｏ ０．５ 〜 ４
Ｋ２Ｏ ０ 〜 ４
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ６
ＭｇＯ ０ 〜 ５
ＣａＯ ０ 〜 ５
ＳｒＯ ０ 〜 ５
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ５
ＴｉＯ２ ０ 〜 ３
Σアルカリ酸化物 ３ 〜 １０
Σアルカリ土類酸化物 ０ 〜 ７
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５５
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成る、請求項１又は２に記載のガラス。
【請求項４】
次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １８ 〜 ２５
Ｎｂ２Ｏ５ ３０ 〜 ４０
Ｂｉ２Ｏ３ ６ 〜 １８
ＷＯ３ １２ 〜 １７
ＧｅＯ２ ２ 〜 ７
Ｌｉ２Ｏ ０．７ 〜 ４
Ｋ２Ｏ ０．５ 〜 ４
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ６
ＭｇＯ ０ 〜 ４
ＣａＯ ０ 〜 ４
ＳｒＯ ０ 〜 ４
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ４
ＴｉＯ２ ０ 〜 １．５
Σアルカリ酸化物 ３ 〜 ９
Σアルカリ土類酸化物 ０．５ 〜 ６
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５７
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成る、請求項１〜３の何れか１つに記載のガラス。
【請求項５】
清澄剤として次の成分、即ち
Ｓｂ２Ｏ３ ０ 〜 １ 及び/又は
ＳｎＯ ０ 〜 １ 及び／又は
ＳＯ４２− ０ 〜 １ 及び／又は
Ｆ ０ 〜 １
の成分少なくとも１つを（重量％で）含む、請求項１〜４の何れか１つに記載のガラス。
【請求項６】
ガラス中に含まれるＬｉ２Ｏの量が≦３重量％である、請求項１〜５の何れか１つに記載のガラス。
【請求項７】
ＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＮａ２Ｏ及び／又は弗素を含有しない、請求項１〜６の何れか１つに記載のガラス。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術の分野に用いるその使用。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを光学素子に用いるその使用。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを含む光学素子。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを精密プレス成形する工程を含む、光学素子の製造方法。
【請求項１】
屈折率ｎｄが１．８６≦ｎｄ≦１．９５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２４である鉛及び砒素非含有燐酸ニオブ光学ガラスであって、次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １４ 〜 ３１
Ｎｂ２Ｏ５ ２２ 〜 ５０
Ｂｉ２Ｏ３ ５ 〜 ３６
ＷＯ３ ＞１０ 〜 ２５
ＧｅＯ２ ０ 〜 １４
Ｌｉ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｋ２Ｏ ０ 〜 ６
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ７
ＭｇＯ ０ 〜 ６
ＣａＯ ０ 〜 ６
ＳｒＯ ０ 〜 ６
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ６
ＴｉＯ２ ０ 〜 ４
Σアルカリ酸化物 ２ 〜 １２
Σアルカリ土類酸化物 ０ 〜 １０
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５０
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成ることを特徴とするガラス。
【請求項２】
熱膨張係数α（２０、３００℃）が９ｘ１０−６/Ｋより小さい、請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １６ 〜 ２８
Ｎｂ２Ｏ５ ２７ 〜 ４５
Ｂｉ２Ｏ３ ５ 〜 ２５
ＷＯ３ １１ 〜 ２１
ＧｅＯ２ ０ 〜 １０
Ｌｉ２Ｏ ０．５ 〜 ４
Ｋ２Ｏ ０ 〜 ４
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ６
ＭｇＯ ０ 〜 ５
ＣａＯ ０ 〜 ５
ＳｒＯ ０ 〜 ５
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ５
ＴｉＯ２ ０ 〜 ３
Σアルカリ酸化物 ３ 〜 １０
Σアルカリ土類酸化物 ０ 〜 ７
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５５
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成る、請求項１又は２に記載のガラス。
【請求項４】
次の組成（重量％での酸化物に基づく）、即ち
Ｐ２Ｏ５ １８ 〜 ２５
Ｎｂ２Ｏ５ ３０ 〜 ４０
Ｂｉ２Ｏ３ ６ 〜 １８
ＷＯ３ １２ 〜 １７
ＧｅＯ２ ２ 〜 ７
Ｌｉ２Ｏ ０．７ 〜 ４
Ｋ２Ｏ ０．５ 〜 ４
Ｃｓ２Ｏ ０ 〜 ６
ＭｇＯ ０ 〜 ４
ＣａＯ ０ 〜 ４
ＳｒＯ ０ 〜 ４
ＢａＯ ０ 〜 ６
ＺｎＯ ０ 〜 ４
ＴｉＯ２ ０ 〜 １．５
Σアルカリ酸化物 ３ 〜 ９
Σアルカリ土類酸化物 ０．５ 〜 ６
Σ（Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３＋Ｂｉ２Ｏ３） ≧５７
通常の清澄剤 ０ 〜 ２
の組成から成る、請求項１〜３の何れか１つに記載のガラス。
【請求項５】
清澄剤として次の成分、即ち
Ｓｂ２Ｏ３ ０ 〜 １ 及び/又は
ＳｎＯ ０ 〜 １ 及び／又は
ＳＯ４２− ０ 〜 １ 及び／又は
Ｆ ０ 〜 １
の成分少なくとも１つを（重量％で）含む、請求項１〜４の何れか１つに記載のガラス。
【請求項６】
ガラス中に含まれるＬｉ２Ｏの量が≦３重量％である、請求項１〜５の何れか１つに記載のガラス。
【請求項７】
ＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３及び／又はＮａ２Ｏ及び／又は弗素を含有しない、請求項１〜６の何れか１つに記載のガラス。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを結像、投影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動及び／又はレーザ技術の分野に用いるその使用。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを光学素子に用いるその使用。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを含む光学素子。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れか１つに記載のガラスを精密プレス成形する工程を含む、光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−５１０６０（Ｐ２００７−５１０６０Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２１４５２（Ｐ２００６−２２１４５２）
【出願日】平成１８年８月１５日（２００６．８．１５）
【出願人】（５０４２９９７８２）ショット アクチエンゲゼルシャフト (346)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｔｔｅｎｂｅｒｇｓｔｒ．１０，Ｄ−５５１２２ Ｍａｉｎｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１５日（２００６．８．１５）
【出願人】（５０４２９９７８２）ショット アクチエンゲゼルシャフト (346)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｔｔｅｎｂｅｒｇｓｔｒ．１０，Ｄ−５５１２２ Ｍａｉｎｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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