高屈折率無鉛・無砒素光学ガラス
【課題】特にＰｂＯ、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２及びＡｓ２Ｏ３を用いない、好ましくは弗素及びＧｄ２Ｏ３を用いない環境保護的考慮がなされた光学ガラスを提供する。
【解決手段】屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２５である鉛及び砒素非含有光学ガラスであって、次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ちＢｉ２Ｏ３５５−７０、ＧｅＯ２１３−２１、ＳｉＯ２０−９、Ｂ２Ｏ３０−１０、Ｌｉ２Ｏ０−５、Ｎａ２Ｏ０−５、Ｋ２Ｏ０−５、Ｃｓ２Ｏ０−６、ＭｇＯ０−１０、ＣａＯ０−１０、ＳｒＯ０−１０、ＢａＯ０−１０、ＺｎＯ０−１０、ＴｉＯ２０−５、Ｌａ２Ｏ３０−７、Ｗｏ３０−６、Ｎｂ２Ｏ５０−６、Σアルカリ金属酸化物０−５、Σアルカリ土類金属酸化物０−１０、Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２）０−８、通常の清澄剤０−２を含み、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の比を５以下とすることを特徴とするガラス。
【解決手段】屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２５である鉛及び砒素非含有光学ガラスであって、次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ちＢｉ２Ｏ３５５−７０、ＧｅＯ２１３−２１、ＳｉＯ２０−９、Ｂ２Ｏ３０−１０、Ｌｉ２Ｏ０−５、Ｎａ２Ｏ０−５、Ｋ２Ｏ０−５、Ｃｓ２Ｏ０−６、ＭｇＯ０−１０、ＣａＯ０−１０、ＳｒＯ０−１０、ＢａＯ０−１０、ＺｎＯ０−１０、ＴｉＯ２０−５、Ｌａ２Ｏ３０−７、Ｗｏ３０−６、Ｎｂ２Ｏ５０−６、Σアルカリ金属酸化物０−５、Σアルカリ土類金属酸化物０−１０、Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２）０−８、通常の清澄剤０−２を含み、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の比を５以下とす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】
本発明は酸化ゲルマニウムを含有する無鉛及び無砒素、特に無弗素光学ビスマスガラス、かかるガラスを写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構及びレーザ技術の分野に用いるその使用、並びにそれを用いた光学素子及びそのプレフォームに関する。本発明によるガラスはまた、例えばＣＣＤ（電荷結合素子、例えば画像変換用半導体素子等）のマイクロレンズアレイの分野に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、光並びに光電子技術（応用分野：写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構、レーザ技術及び／又はマイクロレンズアレイ）の分野における市場の傾向は益々微小化の方向に向かって進んでいる。このことは、完成品が益々小さくなり、単一の構造部材とそれ等の構成部品の微小化を益々必要としていることから分かる。光学ガラスの製造者にとっては、この進展は完成製品の増大する量に反して、原料ガラスの要求量を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構造部材より、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の価格設定の圧力が増大する。
【０００３】
従って、これまでのように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取り出す代わりに、ガラスの溶融直後に、ガブ（gob, gobs；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（焼成磨きの）、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」又は「精密ブランクプレス成形」によりレンズ、非球面レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学部品に改造される。その場合、幾何学的形状又は面はそれ以上の処理、例えば面研磨をもはや要さない。この方法は、柔軟な仕方で溶融ガラスの量を低減、分割し（多数の材料小部品に部分化する）、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、時間単位当りの部品数が比較的少ないため、また大きさが通常小さいため、この方法の評価は材料的評価だけでは決まらない。それどころか、製品は設置準備完了の状態で、プレス機を離れなければならない、即ち労力の要る後処理、冷却及び／又は冷間再処理を放棄できなければならない。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に、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直接関係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、溶融体の処理技術的観点から、「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も対応する「ロング」ガラスの場合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であろう。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。そして/或いは、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Ｆ及びＰ２Ｏ５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、型面に及びガラス上に付着することのあるプレス成形工程の際に不利である。
【０００８】
特開２００２−２０１０３９には、プレス型成形のための高屈折率Ｂｉ２Ｏ３含有ガラスが開示されている。だが、この基本ガラス種はＧｅＯ２を少量含有しているに過ぎない。
【０００９】
特開平０４−１０６８０６には、誘電性複合材が記載されている。ガラス成分は必ずＣｅＯを含有している。
【００１０】
ＷＯ９９／５１５３７、特願２００１−２１３６３５、ＷＯ０１／５５０４１、ＷＯ０３／０２２７６４、ＤＥ１０１４４４７５及びＷＯ０３／０２２７５５には、常に光学的活性希土類を含有する光活性ガラスが記載されている。
【００１１】
ＷＯ０３／０２２７６３及びＷＯ０３／０２２７６６には、光活性希土類元素少なくとも１種をドープし、また酸化ビスマス及び酸化ゲルマニウムを任意に含有する光活性ガラスが記載されている。だが、これ等酸化物の比は、実際にゲルマニウムを成分として含有するガラスに対して少なくとも１０であるため、即ちガラスのビスマス酸化物の含有率は比較的高い。ＷＯ０３／０２２７６６によれば、どのガラスもプラチナ坩堝内で溶融されるため、どの場合にも３ｐｐｍを超える含有率でプラチナがガラスに含まれるので、ガラスのＵＶエッジの位置にマイナスの効果がある。
【００１２】
ＤＥ１０３０８４７６には、あらゆる場合にＢｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２成分を含有し、それ等の総量が最大で５モル％であるビスマス含有ガラスが記載されている。
【００１３】
ＳＵ８７６５７２には、音響光学装置用の光学ガラスが記載されている。だが、あらゆる場合にＧｅＯ２の含有率は２２重量％を超えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、有利且つ所望の光学特性（ｎｄ/ｖｄ）が低転移温度を備えて実現されると共に、特にＰｂＯ、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２及びＡｓ２Ｏ３を用いない、好ましくはまた弗素及びＧｄ２Ｏ３を用いないと云う環境保護的考慮がなされた光学ガラスを提供することにある。更に、これ等のガラスは、４１０ｎｍ以下のＵＶエッジλｃ（５ｍｍ）の位置を有すべきであり、ブランクプレス法（精密プレス）により処理可能であるべきであり、写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構及びレーザ技術の分野の応用に適し、屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５及びアッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２５であるべきであり、好ましくは転移温度ＴｇがＴｇ≦４７０℃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」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】
【００１５】
上記目的は、特許請求の範囲に記載の本発明の実施態様により達せられる。
【００１６】
特に、屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５及びアッベ数ｖｄが２０≦ｖｄ≦２５である、鉛及び砒素、好ましくは更に弗素非含有の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
Ｂｉ２Ｏ３ ５５ − ７０
ＧｅＯ２ １３ − ２１
ＳｉＯ２ ０．５ − ９
Ｂ２Ｏ３ １ − １０
Ｌｉ２Ｏ ０ − ５
Ｎａ２Ｏ ０ − ５
Ｋ２Ｏ ０ − ５
Ｃｓ２Ｏ ０ − ６
ＭｇＯ ０ − ７
ＣａＯ ０ − ７
ＳｒＯ ０ − ７
ＢａＯ ０ − ７
ＺｎＯ ０ − １０
ＴｉＯ２ ０ − ５
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ７
Ｗｏ３ ０ − ６
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ６
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ５
Σアルカリ土類金属酸化物 ０．５ − １０
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ８
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成り、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の比を５以下とするガラスが提供される。好ましくは、この比は４以下である。好ましくは、本発明によるガラスはプラチナ成分最大で３ｐｐｍを含み、更に好ましくは最大で２ｐｐｍ、最も好ましくは最大で１ｐｐｍを含む。プラチナ含有率のこれらの値に達するため、本発明によるガラスは好ましくは、例えば石英タンクのようなＰｔ非含有溶融結合体内で溶融される。プラチナ成分の含有率をこのように低く保つことにより、所望の高屈折率のガラスの並外れた特徴である、ＵＶエッジの位置４１０ｎｍ以下を得ることが容易になる。
【００１７】
主要な酸化物であるビスマス酸化物とゲルマニウム酸化物の比を最大で５（即ち５以下）にするには、ビスマス酸化物の量を高い屈折率に関連してガラス遷移温度の所望値を得るのに必要な程度まで高くする一方で、できるだけ低くする。つまり、この成分はガラスを酸化還元反応に対して敏感にし、元素としてのビスマスはガラスを望ましくなく変色し、その透過特性を悪化させ、ＵＶエッジを変化させるからである。更に、ガラス溶融体は特にビスマス比率を多くした混合物の場合、溶融坩堝に対して益々攻撃的になるからである。
【００１８】
好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の総量を７０重量％以上とする。
【００１９】
好ましくは、ガラスは記載されない成分を含まない。
【００２０】
本発明は更に、上記ガラスをプレスして得られる、特に精密プレス法により作製される光学素子、並びに上記ガラスの精密プレス法による光学素子の製造方法に関する。
【００２１】
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。
【００２２】
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で可能なように調整されているのが好ましい。
【００２３】
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。
【００２４】
特に、本発明によるガラスは屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５、好ましくは１．９２≦ｎｄ≦２．０４、特に好ましくは１．９２≦ｎｄ≦２．０２、アッベ数ｖｄが２０≦ｖｄ≦２５、好ましくは２０≦ｖｄ≦２４である。
【００２５】
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≦４７０℃、より好ましくはＴｇ≦４５０℃である。
【００２６】
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が最大で４７０℃のガラスを意味する。
【００２７】
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、所定の粘度範囲において温度の比較的小さい変化で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、最大で９０Ｋ、好ましくは最大で８０Ｋである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、ガラス例２における本発明のガラスの粘度曲線を示す。図１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４９９と４２６℃の間、即ち７３Ｋである。
【００２９】
図２は、ガラス例３における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。この場合、エッジ波長λＣ（５ｍｍ）は３９６ｎｍである。
【００３０】
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。
【００３１】
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Ｆ等の任意成分を表す。
【００３２】
以下の記載において、ガラス成分の比率データは全て重量％で与えられ、別途記載の無い場合は、酸化物に基づく。
【００３３】
本発明によるガラスの基本ガラス系は酸化ゲルマニウム含有酸化ビスマスガラスであって、同ガラスはゲルマニウム酸化物に対するビスマス酸化物の比が最大で５であり、これは所望特性に対する良好な基礎となる。
【００３４】
本発明によるガラスはＢｉ２Ｏ３を、少なくとも５５重量％、好ましくは少なくとも５６重量％、特に好ましくは少なくとも５７重量％の比率で含む。Ｂｉ２Ｏ３の比率は最大で７０重量％、好ましくは６８重量％、特に好ましくは６６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７０重量％は、ガラスのＢｉ２Ｏ３による内部着色がガラスの透明度に過剰な否定的効果を及ぼすので、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、５５重量％を下回るべきでない。
【００３５】
本発明によるガラスはＧｅＯ２を、少なくとも１３重量％、好ましくは少なくとも１４重量％、特に好ましくは１５重量％の比率で含む。ＧｅＯ２の最大比率は２１重量％、好ましくは最大で２０重量％、更に好ましくは最大で１９重量％である。ＧｅＯ２はＢｉ２Ｏ３と同様、網目形成材であり、ガラスを安定化する。ＧｅＯ２はＢｉ２Ｏ３と共に、本発明によるガラスの高屈折率と低遷移温度を促進する。更に、ＧｅＯ２は高アッベ数を支える。従って、この比率は上記最小比率を下回るべきでない。
【００３６】
Ｂｉ２Ｏ３及びＧｅＯ２以外の網目形成材として、ＳｉＯ２もガラスに含ませることができる。本発明によるガラスはＳｉＯ２を最大で９重量％、好ましくは最大で８重量％、特に好ましくは最大で７重量％の比率で含む。成分酸化珪素の可能な下限として、０．５重量％が上げられる。
【００３７】
ＳｉＯ２の最大比率は超えるべきでない。と云うのも、ＳｉＯ２はガラス遷移温度及び粘度の上昇並びに屈折率の低下を招くからである。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３の最大比率は１０重量％、好ましくは最大で９重量％、特に好ましくは最大で８重量％である。Ｂ２Ｏ３の強力な網目形成特性は結晶化に対するガラスの安定性及び耐薬品性を増大する。だが、比率は１０重量％を超えるべきでない。と云うのも１０重量％を超えると、ガラスは「ロング」になって本発明の目的に対して好ましくないからである。更に、溶融及び焼成工程中に、添加Ｂ２Ｏ３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。本発明によるガラスはＢ２Ｏ３を、少なくとも１重量％、好ましくは２重量％の量含んでも良い。
【００３９】
本発明によるガラスはＺｎＯを最大で１０重量％、好ましくは最大で７重量％、特に好ましくは最大で５重量％の比率で含む。ＺｎＯは粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおける所望の粘性温度挙動（「ショート」ガラス）を得る一助となる。
【００４０】
本発明によるガラスはアルカリ金属酸化物としてＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを、最大で５重量％、好ましくは最大で４重量％、より好ましくは最大で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。
【００４１】
ガラスが酸化セシウムを含む場合、この成分は最大で６重量％、好ましくは最大で５重量％、より好ましくは最大で４重量％の量で含まれる。
【００４２】
本発明によるガラス内のアルカリ金属酸化物の総量は０〜５重量％である。好ましいのは最大で３重量％、特に好ましいのは最大で２重量％である。アルカリ金属酸化物の総量は最大で５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バーニング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。
【００４３】
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を含むことができる。その単一成分の比率は１０重量％、好ましくは７重量％、特に好ましくは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。
【００４４】
本発明によるガラスはＬａ２Ｏ３を最大で７重量％、好ましくは最大で６重量％の比率で、ＷＯ３又はＮｂ２Ｏ５を最大で６重量％、好ましくは５重量％、特に好ましくは最大で４重量％の比率で含んでも良い。これ等の成分で、光学状態が調整できる。だが、比率を高くすると、ガラスの粘性は高くなる。
【００４５】
ガラスは好ましくは、ＴｉＯ２を含まない。ガラスはＴｉＯ２を最大で５重量％、好ましくは最大で３重量％の量で含んでも良い。ＴｉＯ２は高屈折率及び高分散の一因となり、光学状態を調整する作用がある。だが、この成分は結果としてガラスのＴｇと粘性を高め、ＵＶでの吸収によって透過率に否定的な影響を与える。
【００４６】
好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３及びＧｅＯ２の総量７０重量％、より好ましくは７２重量％、特に好ましくは７３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低Ｔｇと共に保証される。
【００４７】
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、光学的に活性な成分を含まない。
【００４８】
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。
【００４９】
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、ガラス組成に夫々成分として意図的には添加されないことを意味する。
【００５０】
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で２．０重量％、より好ましくは最大で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。
【００５１】
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。
【００５２】
更に、本発明は、本発明によるガラスを写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構及び／又はレーザ技術の分野に用いるその使用に関する。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
実施例
以下の実施例は本発明による好適なガラスを示し、その保護範囲を制限するものではない。
【００５６】
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。ガラス混合物は約９７０℃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（９７０℃）され、均質化される。約９７０℃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、温度を少なくとも約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。
【００５７】
【表１】
【００５８】
例１〜６及び例７〜１１に付いて得られた特性を夫々、表２及び表３に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
【表３】
【００６１】
本発明によるガラスはガラス転移温度Ｔｇが４７０℃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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ガラス例２における本発明のガラスの粘度曲線を示す。
【図２】ガラス例３における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化ゲルマニウムを含有する無鉛及び無砒素、特に無弗素光学ビスマスガラス、かかるガラスを写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構及びレーザ技術の分野に用いるその使用、並びにそれを用いた光学素子及びそのプレフォームに関する。本発明によるガラスはまた、例えばＣＣＤ（電荷結合素子、例えば画像変換用半導体素子等）のマイクロレンズアレイの分野に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、光並びに光電子技術（応用分野：写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構、レーザ技術及び／又はマイクロレンズアレイ）の分野における市場の傾向は益々微小化の方向に向かって進んでいる。このことは、完成品が益々小さくなり、単一の構造部材とそれ等の構成部品の微小化を益々必要としていることから分かる。光学ガラスの製造者にとっては、この進展は完成製品の増大する量に反して、原料ガラスの要求量を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構造部材より、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の価格設定の圧力が増大する。
【０００３】
従って、これまでのように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取り出す代わりに、ガラスの溶融直後に、ガブ（gob, gobs；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（焼成磨きの）、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」又は「精密ブランクプレス成形」によりレンズ、非球面レンズ、マイクロレンズアレイ等の光学部品に改造される。その場合、幾何学的形状又は面はそれ以上の処理、例えば面研磨をもはや要さない。この方法は、柔軟な仕方で溶融ガラスの量を低減、分割し（多数の材料小部品に部分化する）、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、時間単位当りの部品数が比較的少ないため、また大きさが通常小さいため、この方法の評価は材料的評価だけでは決まらない。それどころか、製品は設置準備完了の状態で、プレス機を離れなければならない、即ち労力の要る後処理、冷却及び／又は冷間再処理を放棄できなければならない。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に、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直接関係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、溶融体の処理技術的観点から、「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も対応する「ロング」ガラスの場合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であろう。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。そして/或いは、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Ｆ及びＰ２Ｏ５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、型面に及びガラス上に付着することのあるプレス成形工程の際に不利である。
【０００８】
特開２００２−２０１０３９には、プレス型成形のための高屈折率Ｂｉ２Ｏ３含有ガラスが開示されている。だが、この基本ガラス種はＧｅＯ２を少量含有しているに過ぎない。
【０００９】
特開平０４−１０６８０６には、誘電性複合材が記載されている。ガラス成分は必ずＣｅＯを含有している。
【００１０】
ＷＯ９９／５１５３７、特願２００１−２１３６３５、ＷＯ０１／５５０４１、ＷＯ０３／０２２７６４、ＤＥ１０１４４４７５及びＷＯ０３／０２２７５５には、常に光学的活性希土類を含有する光活性ガラスが記載されている。
【００１１】
ＷＯ０３／０２２７６３及びＷＯ０３／０２２７６６には、光活性希土類元素少なくとも１種をドープし、また酸化ビスマス及び酸化ゲルマニウムを任意に含有する光活性ガラスが記載されている。だが、これ等酸化物の比は、実際にゲルマニウムを成分として含有するガラスに対して少なくとも１０であるため、即ちガラスのビスマス酸化物の含有率は比較的高い。ＷＯ０３／０２２７６６によれば、どのガラスもプラチナ坩堝内で溶融されるため、どの場合にも３ｐｐｍを超える含有率でプラチナがガラスに含まれるので、ガラスのＵＶエッジの位置にマイナスの効果がある。
【００１２】
ＤＥ１０３０８４７６には、あらゆる場合にＢｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２成分を含有し、それ等の総量が最大で５モル％であるビスマス含有ガラスが記載されている。
【００１３】
ＳＵ８７６５７２には、音響光学装置用の光学ガラスが記載されている。だが、あらゆる場合にＧｅＯ２の含有率は２２重量％を超えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、有利且つ所望の光学特性（ｎｄ/ｖｄ）が低転移温度を備えて実現されると共に、特にＰｂＯ、Ｔｌ２Ｏ、ＴｅＯ２及びＡｓ２Ｏ３を用いない、好ましくはまた弗素及びＧｄ２Ｏ３を用いないと云う環境保護的考慮がなされた光学ガラスを提供することにある。更に、これ等のガラスは、４１０ｎｍ以下のＵＶエッジλｃ（５ｍｍ）の位置を有すべきであり、ブランクプレス法（精密プレス）により処理可能であるべきであり、写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構及びレーザ技術の分野の応用に適し、屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５及びアッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２５であるべきであり、好ましくは転移温度ＴｇがＴｇ≦４７０℃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」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】
【００１５】
上記目的は、特許請求の範囲に記載の本発明の実施態様により達せられる。
【００１６】
特に、屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５及びアッベ数ｖｄが２０≦ｖｄ≦２５である、鉛及び砒素、好ましくは更に弗素非含有の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
Ｂｉ２Ｏ３ ５５ − ７０
ＧｅＯ２ １３ − ２１
ＳｉＯ２ ０．５ − ９
Ｂ２Ｏ３ １ − １０
Ｌｉ２Ｏ ０ − ５
Ｎａ２Ｏ ０ − ５
Ｋ２Ｏ ０ − ５
Ｃｓ２Ｏ ０ − ６
ＭｇＯ ０ − ７
ＣａＯ ０ − ７
ＳｒＯ ０ − ７
ＢａＯ ０ − ７
ＺｎＯ ０ − １０
ＴｉＯ２ ０ − ５
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ７
Ｗｏ３ ０ − ６
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ６
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ５
Σアルカリ土類金属酸化物 ０．５ − １０
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ８
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成り、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の比を５以下とするガラスが提供される。好ましくは、この比は４以下である。好ましくは、本発明によるガラスはプラチナ成分最大で３ｐｐｍを含み、更に好ましくは最大で２ｐｐｍ、最も好ましくは最大で１ｐｐｍを含む。プラチナ含有率のこれらの値に達するため、本発明によるガラスは好ましくは、例えば石英タンクのようなＰｔ非含有溶融結合体内で溶融される。プラチナ成分の含有率をこのように低く保つことにより、所望の高屈折率のガラスの並外れた特徴である、ＵＶエッジの位置４１０ｎｍ以下を得ることが容易になる。
【００１７】
主要な酸化物であるビスマス酸化物とゲルマニウム酸化物の比を最大で５（即ち５以下）にするには、ビスマス酸化物の量を高い屈折率に関連してガラス遷移温度の所望値を得るのに必要な程度まで高くする一方で、できるだけ低くする。つまり、この成分はガラスを酸化還元反応に対して敏感にし、元素としてのビスマスはガラスを望ましくなく変色し、その透過特性を悪化させ、ＵＶエッジを変化させるからである。更に、ガラス溶融体は特にビスマス比率を多くした混合物の場合、溶融坩堝に対して益々攻撃的になるからである。
【００１８】
好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の総量を７０重量％以上とする。
【００１９】
好ましくは、ガラスは記載されない成分を含まない。
【００２０】
本発明は更に、上記ガラスをプレスして得られる、特に精密プレス法により作製される光学素子、並びに上記ガラスの精密プレス法による光学素子の製造方法に関する。
【００２１】
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。
【００２２】
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で可能なように調整されているのが好ましい。
【００２３】
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。
【００２４】
特に、本発明によるガラスは屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５、好ましくは１．９２≦ｎｄ≦２．０４、特に好ましくは１．９２≦ｎｄ≦２．０２、アッベ数ｖｄが２０≦ｖｄ≦２５、好ましくは２０≦ｖｄ≦２４である。
【００２５】
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≦４７０℃、より好ましくはＴｇ≦４５０℃である。
【００２６】
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が最大で４７０℃のガラスを意味する。
【００２７】
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、所定の粘度範囲において温度の比較的小さい変化で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、最大で９０Ｋ、好ましくは最大で８０Ｋである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、ガラス例２における本発明のガラスの粘度曲線を示す。図１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４９９と４２６℃の間、即ち７３Ｋである。
【００２９】
図２は、ガラス例３における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。この場合、エッジ波長λＣ（５ｍｍ）は３９６ｎｍである。
【００３０】
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。
【００３１】
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Ｆ等の任意成分を表す。
【００３２】
以下の記載において、ガラス成分の比率データは全て重量％で与えられ、別途記載の無い場合は、酸化物に基づく。
【００３３】
本発明によるガラスの基本ガラス系は酸化ゲルマニウム含有酸化ビスマスガラスであって、同ガラスはゲルマニウム酸化物に対するビスマス酸化物の比が最大で５であり、これは所望特性に対する良好な基礎となる。
【００３４】
本発明によるガラスはＢｉ２Ｏ３を、少なくとも５５重量％、好ましくは少なくとも５６重量％、特に好ましくは少なくとも５７重量％の比率で含む。Ｂｉ２Ｏ３の比率は最大で７０重量％、好ましくは６８重量％、特に好ましくは６６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７０重量％は、ガラスのＢｉ２Ｏ３による内部着色がガラスの透明度に過剰な否定的効果を及ぼすので、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、５５重量％を下回るべきでない。
【００３５】
本発明によるガラスはＧｅＯ２を、少なくとも１３重量％、好ましくは少なくとも１４重量％、特に好ましくは１５重量％の比率で含む。ＧｅＯ２の最大比率は２１重量％、好ましくは最大で２０重量％、更に好ましくは最大で１９重量％である。ＧｅＯ２はＢｉ２Ｏ３と同様、網目形成材であり、ガラスを安定化する。ＧｅＯ２はＢｉ２Ｏ３と共に、本発明によるガラスの高屈折率と低遷移温度を促進する。更に、ＧｅＯ２は高アッベ数を支える。従って、この比率は上記最小比率を下回るべきでない。
【００３６】
Ｂｉ２Ｏ３及びＧｅＯ２以外の網目形成材として、ＳｉＯ２もガラスに含ませることができる。本発明によるガラスはＳｉＯ２を最大で９重量％、好ましくは最大で８重量％、特に好ましくは最大で７重量％の比率で含む。成分酸化珪素の可能な下限として、０．５重量％が上げられる。
【００３７】
ＳｉＯ２の最大比率は超えるべきでない。と云うのも、ＳｉＯ２はガラス遷移温度及び粘度の上昇並びに屈折率の低下を招くからである。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３の最大比率は１０重量％、好ましくは最大で９重量％、特に好ましくは最大で８重量％である。Ｂ２Ｏ３の強力な網目形成特性は結晶化に対するガラスの安定性及び耐薬品性を増大する。だが、比率は１０重量％を超えるべきでない。と云うのも１０重量％を超えると、ガラスは「ロング」になって本発明の目的に対して好ましくないからである。更に、溶融及び焼成工程中に、添加Ｂ２Ｏ３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。本発明によるガラスはＢ２Ｏ３を、少なくとも１重量％、好ましくは２重量％の量含んでも良い。
【００３９】
本発明によるガラスはＺｎＯを最大で１０重量％、好ましくは最大で７重量％、特に好ましくは最大で５重量％の比率で含む。ＺｎＯは粘度範囲１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおける所望の粘性温度挙動（「ショート」ガラス）を得る一助となる。
【００４０】
本発明によるガラスはアルカリ金属酸化物としてＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを、最大で５重量％、好ましくは最大で４重量％、より好ましくは最大で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。
【００４１】
ガラスが酸化セシウムを含む場合、この成分は最大で６重量％、好ましくは最大で５重量％、より好ましくは最大で４重量％の量で含まれる。
【００４２】
本発明によるガラス内のアルカリ金属酸化物の総量は０〜５重量％である。好ましいのは最大で３重量％、特に好ましいのは最大で２重量％である。アルカリ金属酸化物の総量は最大で５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バーニング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。
【００４３】
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を含むことができる。その単一成分の比率は１０重量％、好ましくは７重量％、特に好ましくは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。
【００４４】
本発明によるガラスはＬａ２Ｏ３を最大で７重量％、好ましくは最大で６重量％の比率で、ＷＯ３又はＮｂ２Ｏ５を最大で６重量％、好ましくは５重量％、特に好ましくは最大で４重量％の比率で含んでも良い。これ等の成分で、光学状態が調整できる。だが、比率を高くすると、ガラスの粘性は高くなる。
【００４５】
ガラスは好ましくは、ＴｉＯ２を含まない。ガラスはＴｉＯ２を最大で５重量％、好ましくは最大で３重量％の量で含んでも良い。ＴｉＯ２は高屈折率及び高分散の一因となり、光学状態を調整する作用がある。だが、この成分は結果としてガラスのＴｇと粘性を高め、ＵＶでの吸収によって透過率に否定的な影響を与える。
【００４６】
好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３及びＧｅＯ２の総量７０重量％、より好ましくは７２重量％、特に好ましくは７３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低Ｔｇと共に保証される。
【００４７】
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、光学的に活性な成分を含まない。
【００４８】
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。
【００４９】
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、ガラス組成に夫々成分として意図的には添加されないことを意味する。
【００５０】
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で２．０重量％、より好ましくは最大で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。
【００５１】
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。
【００５２】
更に、本発明は、本発明によるガラスを写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構及び／又はレーザ技術の分野に用いるその使用に関する。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
実施例
以下の実施例は本発明による好適なガラスを示し、その保護範囲を制限するものではない。
【００５６】
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。ガラス混合物は約９７０℃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（９７０℃）され、均質化される。約９７０℃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、温度を少なくとも約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。
【００５７】
【表１】
【００５８】
例１〜６及び例７〜１１に付いて得られた特性を夫々、表２及び表３に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
【表３】
【００６１】
本発明によるガラスはガラス転移温度Ｔｇが４７０℃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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ガラス例２における本発明のガラスの粘度曲線を示す。
【図２】ガラス例３における本発明のガラスの内部透過率曲線を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２５である鉛及び砒素非含有光学ガラスであって、次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ち
Ｂｉ２Ｏ３ ５５ − ７０
ＧｅＯ２ １３ − ２１
ＳｉＯ２ ０．５ − ９
Ｂ２Ｏ３ １ − １０
Ｌｉ２Ｏ ０ − ５
Ｎａ２Ｏ ０ − ５
Ｋ２Ｏ ０ − ５
Ｃｓ２Ｏ ０ − ６
ＭｇＯ ０ − ７
ＣａＯ ０ − ７
ＳｒＯ ０ − ７
ＢａＯ ０ − ７
ＺｎＯ ０ − １０
ＴｉＯ２ ０ − ５
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ７
Ｗｏ３ ０ − ６
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ６
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ５
Σアルカリ土類金属酸化物 ０．５ − ７
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ８
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成り、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の比を５以下とすることを特徴とするガラス。
【請求項２】
酸化ビスマスと酸化ゲルマニウムの総量を７０重量％以上とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ち
Ｂｉ２Ｏ３ ５６ − ６８
ＧｅＯ２ １４ − ２０
ＳｉＯ２ ０．５ − ８
Ｂ２Ｏ３ １ − ９
Ｌｉ２Ｏ ０．５ − ４
Ｎａ２Ｏ ０ − ４
Ｋ２Ｏ ０ − ４
Ｃｓ２Ｏ ０ − ５
ＭｇＯ ０ − ７
ＣａＯ ０ − ７
ＳｒＯ ０ − ７
ＢａＯ ０ − ７
ＺｎＯ ０ − ７
ＴｉＯ２ ０ − ４
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ６
Ｗｏ３ ０ − ６
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ６
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ３
Σアルカリ属土類金酸化物 ０．５ − ７
Σ（Ｂｉ２Ｏ３＋ＧｅＯ２） ＞７２
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ７
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成る請求項１又は２に記載のガラス。
【請求項４】
次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ち
Ｂｉ２Ｏ３ ５７ − ６６
ＧｅＯ２ １５ − １９
ＳｉＯ２ ０．５ − ７
Ｂ２Ｏ３ ２ − ８
Ｌｉ２Ｏ ０．７ − ３
Ｎａ２Ｏ ０ − ３
Ｋ２Ｏ ０ − ３
Ｃｓ２Ｏ ０ − ４
ＭｇＯ ０ − ６
ＣａＯ ０ − ６
ＳｒＯ ０ − ６
ＢａＯ ０ − ６
ＺｎＯ ０ − ５
ＴｉＯ２ ０ − ３
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ６
Ｗｏ３ ０ − ４
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ４
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ２
Σアルカリ土類金属酸化物 １ − ６
Σ（Ｂｉ２Ｏ３＋ＧｅＯ２） ＞７３
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ６
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成る請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項５】
清澄剤として次の成分（重量％で）、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
を含んで成る請求項１〜４の何れか一つに記載のガラス。
【請求項６】
弗素を含まない請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項７】
プラチナ成分を最大で３ｐｐｍ含む請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項８】
比Ｂｉ２Ｏ３／ＧｅＯ２が４以下である請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構、レーザ技術及び／又はマイクロレンズアレイ等の分野に用いるその使用。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを光学素子のために用いるその使用。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを含んで成る光学素子。
【請求項１２】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを精密プレスする工程を含んで成る光学素子の製造方法。
【請求項１】
屈折率ｎｄが１．９１≦ｎｄ≦２．０５、アッベ数ｖｄが１９≦ｖｄ≦２５である鉛及び砒素非含有光学ガラスであって、次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ち
Ｂｉ２Ｏ３ ５５ − ７０
ＧｅＯ２ １３ − ２１
ＳｉＯ２ ０．５ − ９
Ｂ２Ｏ３ １ − １０
Ｌｉ２Ｏ ０ − ５
Ｎａ２Ｏ ０ − ５
Ｋ２Ｏ ０ − ５
Ｃｓ２Ｏ ０ − ６
ＭｇＯ ０ − ７
ＣａＯ ０ − ７
ＳｒＯ ０ − ７
ＢａＯ ０ − ７
ＺｎＯ ０ − １０
ＴｉＯ２ ０ − ５
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ７
Ｗｏ３ ０ − ６
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ６
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ５
Σアルカリ土類金属酸化物 ０．５ − ７
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ８
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成り、Ｂｉ２Ｏ３とＧｅＯ２の比を５以下とすることを特徴とするガラス。
【請求項２】
酸化ビスマスと酸化ゲルマニウムの総量を７０重量％以上とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ち
Ｂｉ２Ｏ３ ５６ − ６８
ＧｅＯ２ １４ − ２０
ＳｉＯ２ ０．５ − ８
Ｂ２Ｏ３ １ − ９
Ｌｉ２Ｏ ０．５ − ４
Ｎａ２Ｏ ０ − ４
Ｋ２Ｏ ０ − ４
Ｃｓ２Ｏ ０ − ５
ＭｇＯ ０ − ７
ＣａＯ ０ − ７
ＳｒＯ ０ − ７
ＢａＯ ０ − ７
ＺｎＯ ０ − ７
ＴｉＯ２ ０ − ４
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ６
Ｗｏ３ ０ − ６
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ６
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ３
Σアルカリ属土類金酸化物 ０．５ − ７
Σ（Ｂｉ２Ｏ３＋ＧｅＯ２） ＞７２
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ７
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成る請求項１又は２に記載のガラス。
【請求項４】
次の組成（酸化物に基づく重量％で）、即ち
Ｂｉ２Ｏ３ ５７ − ６６
ＧｅＯ２ １５ − １９
ＳｉＯ２ ０．５ − ７
Ｂ２Ｏ３ ２ − ８
Ｌｉ２Ｏ ０．７ − ３
Ｎａ２Ｏ ０ − ３
Ｋ２Ｏ ０ − ３
Ｃｓ２Ｏ ０ − ４
ＭｇＯ ０ − ６
ＣａＯ ０ − ６
ＳｒＯ ０ − ６
ＢａＯ ０ − ６
ＺｎＯ ０ − ５
ＴｉＯ２ ０ − ３
Ｌａ２Ｏ３ ０ − ６
Ｗｏ３ ０ − ４
Ｎｂ２Ｏ５ ０ − ４
Σアルカリ金属酸化物 ０ − ２
Σアルカリ土類金属酸化物 １ − ６
Σ（Ｂｉ２Ｏ３＋ＧｅＯ２） ＞７３
Σ（Ｌａ２Ｏ３＋ＷＯ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＴｉＯ２） ０ − ６
通常の清澄剤 ０ − ２
を含んで成る請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項５】
清澄剤として次の成分（重量％で）、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
を含んで成る請求項１〜４の何れか一つに記載のガラス。
【請求項６】
弗素を含まない請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項７】
プラチナ成分を最大で３ｐｐｍ含む請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項８】
比Ｂｉ２Ｏ３／ＧｅＯ２が４以下である請求項１〜３の何れか一つに記載のガラス。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを写像、射影、電気通信光学、光通信工学、モバイル駆動機構、レーザ技術及び／又はマイクロレンズアレイ等の分野に用いるその使用。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを光学素子のために用いるその使用。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを含んで成る光学素子。
【請求項１２】
請求項１〜８の何れか一つに記載のガラスを精密プレスする工程を含んで成る光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１３１７０３（Ｐ２０１２−１３１７０３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９４１８（Ｐ２０１２−１９４１８）
【出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【分割の表示】特願２００６−２９０６９２（Ｐ２００６−２９０６９２）の分割
【原出願日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【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２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【分割の表示】特願２００６−２９０６９２（Ｐ２００６−２９０６９２）の分割
【原出願日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【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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