(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の組成を含むことを特徴とする光学ガラス（酸化物を基準とする質量％）：
ＳｉＯ２                                   ３０〜４５
Ｂ２Ｏ３                                     ８〜１２
Ｎａ２Ｏ                                   ８〜１５
Ｋ２Ｏ                                     ０〜５
ΣＭ２Ｏ（Ｎａ，Ｋ）                       ８〜１８
ＣａＯ                                     ０．５〜５
ＺｎＯ                                     ０．５〜５
ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの各々               ０〜５
ΣＭＯ（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）     １〜１７
ＺｒＯ２                                   １２〜１９
Ｎｂ２Ｏ５                                 １３〜２０
Ｔａ２Ｏ５                                 ０．１〜７
Ａｇ２Ｏ                                   ０〜５
Ｌａ２Ｏ３                                  ０〜７
Ａｌ２Ｏ３及びＧｅＯ２                 合計で０〜５。
【請求項２】
前記ガラスは、Ｌａ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，及びＴａ２Ｏ５を合計で４５質量％まで含むことを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項３】
前記ガラスは、Ｆ，Ｐ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ５及びＷＯ３からなる群より選ばれた少なくとも１種の成分を積算量で５質量％まで含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラス。
【請求項４】
次の組成を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ガラス（酸化物を基準とする質量％）：
ＳｉＯ２                                  ３０〜４５
Ｂ２Ｏ３                                  ８〜１２
Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２                        ０〜５
Ｎａ２Ｏ                                  ８〜１５
Ｋ２Ｏ                                    ０〜５
ΣＭ２Ｏ（Ｎａ，Ｋ）                      ８〜１８
ＣａＯ                                    ０．５〜５
ＺｎＯ                                    ０．５〜５
ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの各々              ０〜５
ΣＭＯ（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）    １〜１７
Ｌａ２Ｏ３                                  ０〜７
ＺｒＯ２                                  １２〜１９
Ｎｂ２Ｏ５                                １３〜２０
Ｔａ２Ｏ５                                  ０．１〜７
Σ酸化物（Ｌａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ）        ２５．１〜４５
Σ酸化物（Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ，Ｗ，Ｐ）＋Ｆ    ０〜５
Ａｇ２Ｏ                                  ０〜５。
【請求項５】
前記ガラスは、清澄剤として次の成分の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス（単位は質量％）：
Ｓｂ２Ｏ３                         ０−１ 及び／又は
ＳｎＯ                           ０−１ 及び／又は
ＮａＣｌ                         ０−１ 及び／又は
ＳＯ４２−                         ０−１ 及び／又は
Ｆ−                             ０−１。
【請求項６】
前記ガラスは、１．６０〜１．７２の範囲の屈折率ｎｄ及び／又は３２〜４５の範囲のアッベ数ｖｄを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
【請求項７】
レンズ、プリズム、光誘導棒、アレイ、オプティカルファイバー、勾配成分および光学ウインドーの少なくとも１種である光学エレメントの製造のための、請求項１〜６のいずれか１つのガラスの使用。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスを精密にプレスすることを特徴とすることを光学エレメントの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラスを含むことを特徴とするレンズ、プリズム、光誘導棒、アレイ、オプティカルファイバー、勾配成分及び光学ウインドーからなる群から選ばれた少なくとも１種の光学エレメント。
【請求項１０】
請求項８による光学エレメント又は請求項９の光学エレメントの少なくとも１つを含む、イメージイング、センサー、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、遠距離通信、オプティカルコミュニケーションエンジニアリング／情報の通信、自動センサーにおけるオプティクス／イルミネーション、ホトリソグラフィー、ステッパー、エキマレーザ、ウエファー、コンピューターチップ及び／又は半導体、およびエレクトロデバイス用の光学部材または光学成分の少なくとも１種。
【請求項１１】
イメージイング、センサー、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、遠距離通信、オプティカルコミュニケーションエンジニアリング／情報の通信、自動センサーにおけるオプティクス／イルミネーション、ホトリソグラフィー、ステッパー、エキマレーザ、ウエファー、コンピューターチップ及び／又は半導体、およびエレクトロデバイス用の光学部材または光学成分の少なくとも１種を生産するための請求項８による光学エレメント又は請求項９の光学エレメントの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス、かかる光学ガラスの用途、光学エレメントまたはかかる光学エレメントのプレホーム、光学エレメント及びかかる光学エレメント（ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）からなる光学部材（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｒｔｓ）または光学成分（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで請求されている光学ポジション（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の従来の光学ガラス（好ましくは、重バリウムフリントポジション、広範な領域のフリント、重フリント、ライトフリントおよびバリウムフリントポジション）であって、イメージイング（結像）、センサー技術、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、ホトリソグラフィー、レーザ技術、ウエファー／チップ技術、同様に、遠距離通信、光学コミュニケーションエンジニアリング、及び自動推進のセンサーにおける光学／イルミネーションに使われるものは、通常、所定の光学特性、すなわち１．６０≦ｎｄ≦１．７２の屈折率ｎｄ及び／又は３２≦ｖｄ≦４５のアッベ数ｖｄを達成するために、酸化鉛（ＰｂＯ）を含む。酸化鉛は、同様に、顕著なショートフリント（ｓｈｏｒｔ  ｆｌｉｎｔ）特性を調整するために、しばしば用いられる。このことは、ガラスに貧弱な化学的な耐性をもたらす。さらに、成分の酸化鉛は環境に有害である。
【０００３】
加えて、Ａｓ２Ｏ３は、しばしば、清澄剤として用いられる。近年、ＰｂＯに続いて、Ａｓ２Ｏ３も、環境に有害であるとみなされ、光学機器及び製品の供給者の多くは、鉛や砒素の酸化物を含まないガラスを用いる傾向にある。高価値製品用に、化学的な耐性の増加したガラスは重要性を増している。
【０００４】
この光学ポジションである公知の鉛を含まないガラスは、通常、ケイ酸含有マトリックス中に多量のＴｉＯ２を用いることに基礎を置いており、一方では、ガラスの高い結晶化傾向を導くので、二次モールドステップを対象とすることができず、他方では、硬度が増加するため、化学的にさらに加工ステップにおいてガラスを取り扱うことが困難となる。
【０００５】
高品質の光学システムにおいて、色収差の修正は、システム設計中にすでに重要な論点である。色収差の優れた修正のために、顕著なショートフリント特性を備えるガラスが求められている。それらは、正規線（ｎｏｒｍａｌ  ｌｉｎｅ）から著しく外れる相対的な部分分散を備えるガラスであり、色収差の修正に特に適している。しかしながら、この特性は、しばしば、ＰｂＯを加えることによって達成されるが、上記生態学的な関係から用いるべきではない。
【０００６】
ブロックまたはインゴットから光学成分を切り離す従来の方法に代わり、ガラスの製造方法がますます重要になってきている、そこにおいて、光学成分は精密なプレス（ｐｒｅｃｉｓｅ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）によって、すなわち、光学成分及び／又はガラス溶融後の二次モールドプロセス（いわゆる精密な塊（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｇｏｂｓ））用のネアネットシェイプのプレホーム（ｎｅａｒ−ｎｅｔｓｈａｐｅ  ｐｒｅｆｏｒｍｓ）の直接的なプレスによって得られる。このことは、消費者マーケットに、同様に、高品質マーケットには真実である。「精密な塊」は、通常、及び、好ましくは、異なる製造プロセスによって得られる、火炎−研磨、フリーまたはセミフリーなモールドガラス片（ｐｏｒｔｉｏｎｓ）であると理解される。
【０００７】
上記は、プロセスエンジニアリング、溶融、およびホットモールドにおける「ショート」なガラスに対する強い要求理由である。ガラスは、その粘度が温度に関して極めて大きく変化する場合に「ショート」と考えることができる。この挙動は、ホットモールドプロセスの再製造期間中に好都合であり、ネアネットシェイプの精密なモールド（ｎｅａｒ−ｎｅｔｓｈａｐｅ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｍｏｕｌｄｉｎｇ）中のモールド期間を減少させる。それによって、一方では、原料の量及び能率が向上し、他方では、モールド道具の材料が保護される。このことは、全製品コストに大きなプラスの効果を与える。さらに、ショートガラスの急速な固化は、大きな結晶化傾向を有するガラスのプロセスを考慮することが必要であり、種結晶の形成は、それは二次モールドステップにおいて問題をもたらすが、避けられ、または、少なくとも大きく減少する。
【０００８】
同じ考慮を基に、ガラスには、その温度粘度プロファイルが、ホットモールド中に−絶対的に−低い温度を示すことが必要である。このことは、付加的に減少したプロセス温度に貢献するので、改良された単位寿命を考慮し、急速なテンション（伸張）のない冷却によって種結晶の形成の減少に寄与する。さらに、これらのガラスは、可能な、おそらくよりコスト的に有効なモールド道具材料の重要で広範な範囲を提供し、かかる材料は、特にネアネットシェイプの精密なプレスに重要である。
【０００９】
モダンな高性能オプティクスにおいて、イメージイングの精密性や解像度に関する高度な要求が満たされなければならない。このことは、一方では、イメージイングや投射（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）領域の成長が得られなければならず、他方では、イメージ構造は小さくなり、さらに精密にかつ詳細に描かれなければならないことを意味する。このように、短波長の光、すなわち、光学エレメントのエネルギーを基に負荷を増加させる高エネルギーを照射する必要がある。加えて、製造速度を増加させるため、短い光暴露は、例えばミクロリソグラフィーのような多くの技術的な応用において目的とされ、そして、高放射力と密度を導き、光システムを通して送信され、それによって、時間当りの放射負荷を必ずしも増加させない。さらに、光学システム、特に遠距離通信や通信エンジニアリングにおいて、高度の光効率、すなわち、高い透過性（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が必要とされる。
【００１０】
このことは、光学システムデザインばかりでなく、かかる光学的な応用のための光学ガラスの発展への挑戦である。たとえば、高度の放射密度を応用すると、ソラリゼーションとして公知の現象、すなわち、ガラス内の構造に関する放射媒体変化を導き、さらに、光学要素の通信において大きな減少を導く、すなわち、ガラスを通して光が浸透する。したがって、ガラスは、ソラリゼーション現象に対する強い耐性を示すことが求められる。
【００１１】
次の文献は、従来の技術によるガラスを示す。これらの文献によれば、類似の光学ポジションや化学組成を有するガラスが得られるが、これらのガラスは、本発明によるガラスと比較すると顕著な不利益を示す。
【００１２】
特許文献１に開示されたガラスは、Ｃｓ２Ｏが１０モル％を超える顕著な量を含み、Ｃｓ２Ｏは高純度において極めて高価である。一方では、この酸化物は、その交換パートナーＺｎＯとの相互作用における屈折率勾配用の調節剤として役立ち、他方では、高含量のフラックス溶融剤はマトリックスを弱める、というのは、イオン移動性を増加させ、有意義な交換とそれに続く、促進され、効果的な緩和は、材料内のテンションを避けるために生じるからである。
【００１３】
この文献によれば、屈折率に関するさらに低いポジションを目的とする；したがって、ＺｒＯ２やＮｂ２Ｏ５の割合は、任意に、または少量である（ＺｒＯ２は＜４モル％；Ｎｂ２Ｏ５＜１モル％）。
【００１４】
類似の理由のため、特許文献２に開示されたガラスは、対応する不利益を示す：ＺｒＯ２量が少ないため、所望の光学ポジション、特に高分散ｖｄ＝３２を達成することができない。ＣａＯの量が多い場合に、特に高い可能量の他の下記土類金属酸化物と組み合わせると、マトリックス修飾剤として役立ち、そして、ガラスへの結晶化の脱安定化剤（ｄｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）やプロモーターとして役立つ。
【００１５】
特許文献３は、多量の二酸化珪素を有するガラスを開示し、そのガラスの全ては、高価な成分であるリチウム酸化物を含み、一方、ホウ素酸化物は、任意に存在する。より高価なリチウム酸化物の適用によって、マトリックス安定剤としてのホウ素酸化物の可能な適用は、大きく制限される、というのは、ホウ素とリチウムの酸化物、両成分の組み合わせは、耐火性材料に対し相乗的に攻撃するからである。
【００１６】
特許文献４に開示されたガラスは、屈折率勾配を調節する相当量の銀を含む。したがって、ガラスは、非経済的となるばかりでなく、ホットモールド中にレドックスに敏感でもある。このように、それらは、例えば、再プレス（ｒｅ−ｐｒｅｓｓｉｎｇ）、精密なプレスのレンズなどのように、二次モールドステップに関する限り作業性を失う。同様に、テンションや目標を冷却するプロセスなどの作用は、通常、古典的な光学ガラスに適用されているように、好ましくない特性を導く。さらに、この文献による基本的なガラスは、イオン交換前に、イオン交換を促進するＡｌ２Ｏ３を大量に含む。この付加的な量の高融点成分（３２カチオンモル％まで）によって、ガラスは、溶融が困難となり、そして、一方では経済的ではなくなり、他方では、高溶融温度のために白金るつぼの材料から不純物を導くため、ブルースペクトルエッジにおいて透過率の損失を示す。これらの不利益の保障のための可能性として、大量のアルカリ金属酸化物Ｎａ２Ｏが、３９カチオンモル％まで加えられる、すなわち、フラックス溶融剤である。したがって、イオン交換を促進するが、結晶化に対する安定性については有害である材料の構造物が得られるが、それは好ましくない。
【特許文献１】特開昭６２−０１２６３３号公報
【特許文献２】特開昭５２−０６９９１５号公報
【特許文献３】特開昭５８−１２０５３９号公報
【特許文献４】米国特許第５００７９４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、好適な光学特性が達成されるが、生態学的な考慮に基づいてＰｂＯを適用することなく、もし可能であればＡｓ２Ｏ３，Ｂｉ２Ｏ３そしてＬｉ２Ｏ，好ましくはＴｉＯ２も適用しない範囲の組成の光学ガラスを提供することにある。同時に、ガラスは、顕著なショートフリント特性を有するけれども、ソラリゼーションに対する特別な耐性を発揮すべきである。これらのガラスは、精密なプレス技術によって、好ましくは加工可能であり、低ガラス転移温度Ｔｇを示すべきである。さらに、それらは、容易に溶融可能であり、かつ、加工可能であり、同様に、それらは、結晶化に十分な耐性を有すべきであるので、連続的な運転組み立てを可能とする。さらに、ガラスは、相対的にショートであって、粘度範囲は１０７．６〜１０１３ｄＰａｓである。これらのガラスは、イメージイング、センサー、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、ホトリソグラフィー、レーザ技術、ウエファー／チップ技術、同様に、遠距離通信、オプティカルコミュニケーションエンジニアリング、及び自動センサー分野におけるオプティクス／イルミネーションに好適であろう。
【００１８】
本発明のガラス内において、高価でマトリックスを弱める成分の適用は、コスト的に有効で、結晶安定性の材料で置き換えるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の問題は、特許請求の範囲に示された本発明の実施態様によって解決される。
【００２０】
特に、次の組成又は成分を有する光学ガラスを提供する（酸化物を基準とする質量％）：
ＳｉＯ２                                        ３０〜４５
Ｂ２Ｏ３                                        ８〜１２
Ｎａ２Ｏ                                        ８〜１５
Ｋ２Ｏ                                         ０〜５
ΣＭ２Ｏ（Ｎａ，Ｋ）                           ８〜１８
ＣａＯ                                         ０．５〜５
ＺｎＯ                                         ０．５〜５
ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの各々                   ０〜５
ΣＭＯ（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）         １〜１７
ＺｒＯ２ １２〜１９
Ｎｂ２Ｏ５ １３〜２０
Ｔａ２Ｏ５ ０．１〜７
Ａｇ２Ｏ                                       ０〜５
Ｌａ２Ｏ３                                      ０〜７
Ａｌ２Ｏ３及びＧｅＯ２                    合計で０〜５。
【００２１】
好ましくは、次の組成又は成分を有する（酸化物を基準とする質量％）。
ＳｉＯ２                                        ３０〜４５
Ｂ２Ｏ３                                        ８〜１２
Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２ 合計で０〜５
----------------------------------------------
Ｎａ２Ｏ                                         ８〜１５
Ｋ２Ｏ                                           ０〜５
ΣＭ２Ｏ（Ｎａ，Ｋ）                             ８〜１８
-----------------------------------------------
ＣａＯ                                           ０．５〜５
ＺｎＯ                                           ０．５〜５
ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの各々                     ０〜５
ΣＭＯ（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）           １〜１７
----------------------------------------------
Ｌａ２Ｏ３                                        ０〜７
ＺｒＯ２ １２〜１９
Ｎｂ２Ｏ５ １３〜２０
Ｔａ２Ｏ５ ０．１〜７
Σ酸化物（Ｌａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ）               ０〜４５
---------------------------------------------
Σ酸化物（Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ，Ｗ，Ｐ）＋Ｆ           ０〜５
---------------------------------------------
Ａｇ２Ｏ                                         ０〜５。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のガラスは、この光学ポジションの公知のガラスと共通の光学ポジションを有する。しかしながら、それらは、顕著なフリント特性、好適な化学的耐性および加工性、低減された原料及びプロセス費用による低い製造コスト、それらのショート特性に基づく結晶化に対する十分な耐性、ソラリゼーションに対する良好な安定性、同様に、良好な環境配慮、良好な溶融性および加工性を発揮する。
【００２３】
本発明のガラスによって、結晶化に対する安定性や粘度温度プロファイルの調整が発明され、ガラスのさらなる熱加工（例えば、プレスまたは再プレス）が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の光学ガラスは、好ましくは、次の組成又は成分を有する（酸化物を基準とする質量％））。
ＳｉＯ２                                       ３０〜４５
Ｂ２Ｏ３                                      ８〜１２
Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２ 合計で０〜５
---------------------------------------------
Ｎａ２Ｏ                                       ８〜１５
Ｋ２Ｏ                                         ０〜５
ΣＭ２Ｏ（Ｎａ，Ｋ）                            ８〜１８
---------------------------------------------
ＣａＯ                                         ０．５〜５
ＺｎＯ                                         ０．５〜５
ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの各々                   ０〜５
ΣＭＯ（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）         １〜１７
----------------------------------------------
Ｌａ２Ｏ３                                      ０〜７
ＺｒＯ２ １２〜１９
Ｎｂ２Ｏ５ １３〜２０
Ｔａ２Ｏ５ ０．１〜７
Σ酸化物（Ｌａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ）             ２２〜４５
-----------------------------------------------
Σ酸化物（Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ，Ｗ，Ｐ）＋Ｆ           ０〜５
--------------------------------------------
Ａｇ２Ｏ                                         ０〜５。
【００２５】
本発明において、ガラス成分の合計は、清浄剤を除いて、１００質量％まで加える。その後、所定量の清浄剤を１００質量％のガラス成分に加える。
【００２６】
本発明のガラスは、屈折率ｎｄが１．６０≦ｎｄ≦１．７２、及び／又は、アッベ数ｖｄが３２≦ｖｄ≦４５であることが好ましく、さらに屈折率ｎｄが１．６２≦ｎｄ≦１．７０、及び／又は、アッベ数ｖｄが３５≦ｖｄ≦４３であることが望ましい。特に、屈折率ｎｄが１．６３≦ｎｄ≦１．６８、及び／又は、アッベ数ｖｄが３７≦ｖｄ≦４３であることが好ましい。
【００２７】
実施態様によれば、本発明のガラスは、粘度範囲が１０７．６〜１０１３ｄＰａｓにおいて、できる限りショートであることが好ましい。この記載の意味における「ショートガラス」は、ガラスであって、その粘度がある種の粘度内において、温度のむしろ少しの変化で大きく変化するものをいう。好ましくは、温度間隔がΔＴであって、ガラスの粘度が１０７．６〜１０１３ｄＰａｓに減少する際に、１５０Ｋまで，より好ましくは１００Ｋまで上昇する。
【００２８】
下記において、「ｘを含まない」または「ｘ成分を含まない」は、ｘ成分が本質的にガラスに存在しない、すなわち、たとえあったとしても、扱われた成分が不純物としてのみ存在することを意味する。しかし、それは、好適な成分として組成物には添加されない。ｘは、この状況において、例えばＬｉ２Ｏのような成分を意味する。
【００２９】
基本的なガラスシステムは、ニオブシリコン系であり、ここで、Ｎｂ２Ｏ５はシリコン骨組み中に埋め込まれており、かかる系は、少量のＢ２Ｏ３を含み、それはクレームされた光学ポジションの調節のために存在する。このため、１２〜２４質量％、好ましくは１３〜２０質量％、さらに好ましくは１４〜１８質量％のＮｂ２Ｏ５が組成物中に存在する。その量が１２質量％より少ない場合、好適な光学ポジション（適度の屈折率やアッベ数）が達成できなかった。２４質量％を超えると、Ｐ９；Ｆで表される分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が上昇し、そして、分散の通常のラインから収差が増加し、ガラスのショートフリント特性を損なうであろう。これらの考慮に基づいて、相対的に変則な部分分散の調節のため、さらなる成分が加えられるはずである（好ましくはＺｒＯ２やＴａ２Ｏ５）から、多量のＮｂ２Ｏ５が付加的に光学ポジションの好ましくないシフトを導き、さらに、ＺｒＯ２は、Ｔａ２Ｏ５と組み合わせたＮｂ２Ｏ５の種結晶を形成する特徴のため、結晶化傾向のガラスを導くであろう。これらのガラスは、極めて狭いプロセスの自由を有し、このことは、生産や二次ホットモールド（成形）ステップにおける低い生産性を示す。
【００３０】
シリカに基づくマトリックスは、その中にＮｂ２Ｏ５が組み込まれており、３０〜４５質量％、好ましくは３３〜４２質量％、さらに好ましくは３６〜４０質量％のＳｉＯ２を基礎とする。ＳｉＯ２が３０質量％未満であると、安定でないマトリックスを、そして、失透または結晶化傾向の少なくいガラスを導くであろう。ＳｉＯ２が４５質量％を超えると、「ロング」なガラス、すなわち、ガラスであって、その粘度が温度の上昇または低下と共に、変化が不十分である。さらに、多量のＳｉＯ２を含有するガラスは、しばしば高融点ガラスである。これらの二つの特性は、ネアネットシェイプのホットモールド加工において、加工されると思われるガラスには適していない。
【００３１】
この理由は、マトリックス、それは高い屈折率を有する多量の物質によって脱安定化されており、第２のマトリックス形成成分Ｂ２Ｏ３によって支持されている、その成分は、フラックス溶融剤と類似の特性のため、「ロング」なガラスまたは高融点ガラスを導かない。Ｂ２Ｏ３は、８〜１２質量％、好ましくは少なくとも９質量％存在する。９質量％未満であると、所定の全く多量のＳｉＯ２割合において好ましい安定化効果を発揮しない、一方、１２質量％を超えると、本発明のガラスにおいて結晶化傾向の増加を導く、というのは、イオン移動性が増加するからである。加えて、上記範囲を外れた多量のホウ素が存在すると、屈折率材料に向かう溶融物への攻撃性が増加する。
【００３２】
さらに、結晶化に対する安定化は、任意にマトリックスビルダーＧｅＯ２を、５質量％まで添加することによって達成される。しかしながら、「ロング」な高融点ガラスを避けるために５質量％を超えるべきではない。
【００３３】
大部分の実施態様によれば、本発明のガラスは、別のマトリックスビルダーとして、いかなるアルミニウム酸化物も含むべきではない。しかしながら、本発明のある種の実施態様によれば、ガラスは、イオン交換に適している。この実施態様によれば、ガラスはＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。５質量％までの少量のＡｌ２Ｏ３は、材料中の構造の形成を支持し、その構造は、さらにイオンの移動性を増加させることによって、イオン交換を支持する。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３含量が５質量％を超えると、失透傾向が増加し、好ましくない「ロング」なガラスが導かれる。実施態様によるガラスは、５質量％、好ましくは３質量％、さらに好ましくは２質量％の銀酸化物をも含み得る。銀酸化物の含量が５質量％を超えると、ガラスの透過性（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を損なうであろう。
【００３４】
Ａｌ２Ｏ３及び／又はＧｅＯ２の如き付加的なマトリックスビルダーの合計は、５質量％を超えるべきではない。
【００３５】
本発明によれば、ガラス中に存在する成分の量を示す関係において「まで」あるいは「超えない」という用語は、これらの成分は示された量まで存在できるが、少ない割合である（数学的な記号：≦）ことを意味する。
【００３６】
Ｎｂ２Ｏ５に続き、同様に、高屈折率成分であるＺｒＯ２は、本発明のガラス組成物に１０〜２０質量％、好ましくは、少なくとも１１質量％、さらに望ましくは１２質量％、特に望ましくは１４質量％加えられる。ＺｒＯ２の上限は１９質量％であり、さらに好ましくは１８質量％である。好ましくは、１４〜１８質量％の範囲である。当業者は、上記の上限及び下限に基づいて、自由に好適な範囲を選択することができ、それらは、この明細書で論じられた本発明のガラスの全ての組成にとって真実である。
【００３７】
Ｔａ２Ｏ５は、９質量％まで、好ましくは７質量％まで、さらに好ましくは５質量％まで加えられる。下限として、０．５質量％が好ましく、光学ポジションの調整のために付加的に０．１質量％加えられる。好ましくは、０．５〜５質量％の範囲にある。
【００３８】
しかしながら、本発明のガラスのある実施態様では、タンタル酸化物を含めないことができる。その他の点について、タンタル酸化物を定性的に選択すると、本発明において少量のＮｂ２Ｏ５を適用することができ、過剰にすると、ガラスの結晶化を増加させる傾向を導く。さらに、両成分は、Ｎｂ２Ｏ５に対し、光学ガラスのブルースペクトルエッジにおいて固有の吸収を有さず、高屈折率成分、好ましくはＺｒＯ２やＴａ２Ｏ５の所定量を分布させると、多量のＮｂ２Ｏ５を有するガラスと比較し、改良された透過率を有するガラスを生じる。加えて、ＺｒＯ２、および特にＴａ２Ｏ５は、Ｎｂ２Ｏ５に対し、ガラスの顕著なショートフリント特性を導く波長従属屈折率製造（ｒｕｎ）（分散）を支持する。
【００３９】
成分Ｎｂ２Ｏ５，ＺｒＯ２やＴａ２Ｏ５の結晶化種の形成特性のため、組成物に存在する量の合計は、４５質量％、好ましくは４２質量％を超過すべきではない。
【００４０】
ＴｉＯ２は屈折率を増加させ、結晶化種の形成特性をも有するが、同時に、ブルースペクトルエッジにおいて透過率を損なう。このように、本発明のガラスの好適な実施態様は、この成分（ＴｉＯ２を含まない）を含まない。
【００４１】
本発明のガラスの特殊な実施態様は、しかしながら、ＴｉＯ２を０．１〜２質量％、好ましくは０．５質量％まで、さらに好ましくは０．４５質量％まで含む。長期間放射ダメージ、すなわち、ソラリゼーションに対してガラスを安定化させるために、ＴｉＯ２の添加が求められる。
【００４２】
Ｎａ２Ｏは、８〜１５質量％、好ましくは、少なくとも９．５質量％及び／又は１４質量％まで加えられる、というのは、好適な分散特性、すなわち、ショートフリント特性を調整するためである。しかしながら、８質量％未満では、好適な効果を生じないであろう。
【００４３】
Ｋ２Ｏと組み合わせたＮａ２Ｏ（５質量％まで、好ましくは３質量％まで）は、光学ポジション、と同様に、ネアネットシェイプのホットモールドに味方する温度粘度プロファイルの柔軟な微細チューニングに役立つ。しかしながら、組成物中に存在するアルカリ金属であるＮａ２ＯやＫ２Ｏの量の合計は、本発明のガラスの好適な実施態様にしたがって、１８質量％、好ましくは１５質量％を超えるべきではない。１８質量％を超えると、低屈折率及び／又は「ロングな」ガラスの方向において、認められない強い影響を導き、同様に、イオン移動性を増加させることによって、本発明のガラスの結晶化傾向を増加させる。さらに、Ｋ２Ｏ含量は、５質量％までに限定される、というのは、Ｎａ２Ｏに対し、分散特性に否定的な影響を与えるからである。
【００４４】
加えて、相対的に少量のアルカリ金属酸化物として、フラックス溶融剤として作用する特性を有するＮａ２Ｏは、例えば、イオン交換能のような目的従属非標準調整用に予め決められ、そのイオン交換能は、Ａｇ２Ｏが添加されない、または少量だけ添加される場合に重要である。
【００４５】
銀酸化物は、ガラス中に５質量％まで、さらに好ましくは３質量％まで存在し得る。
【００４６】
同様に、Ａｌ２Ｏ３は、任意に存在し得る；ここで、７質量％まで、好ましくは５質量％まで、さらに好ましくは３質量％まで可能であり、それは、粘度温度プロファイルにおいて若干の変化を与える。
【００４７】
本発明のガラスは、好適な実施態様にしたがって、その成分としてＬｉ２Ｏを含まず、特に本発明のガラスにおいて必須のＢ２Ｏ３量と組み合わせ、耐火性材料に向かう溶融物への攻撃性を増加させる。このことは、順に、耐火性材料をガラス中に顕著に加えることを導き、さらに、ユニットの耐久性を悪化させる。白金が耐火性材料として用いられている限り、このことは、ブルースペクトルエッジにおいて透過率のロスを導き、同様に、セラミック材料が用いられる場合には、溶融中に同様に、一次及び／又は二次ホットモールドステップ間の結晶化傾向を増大させる、というのは、異質の結晶化種だからである。
【００４８】
本発明のガラスは、アルカリ土類金属ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，及びＺｎＯからなる群より選ばれた少なくとも一つの成分ＭＯを含み、それらの成分の合計が、組成物の１７質量％まで、好ましくは１２質量％まで含み得、粘度温度プロファイルを微調整することができる。成分の各々は、ＣａＯを除き、本発明のガラス中に５質量％まで存在することができる。
【００４９】
本発明のその他の実施態様は、ＭｇＯ，ＳｒＯ及び／又はＢａＯを含まない。
【００５０】
ＣａＯは、本発明のガラス内に、少なくとも０．１質量％、好ましくは０．５質量％、さらに好ましくは１質量％、及び／又は、７質量％まで、好ましくは５質量％まで、さらに好ましくは４質量％まで存在する。好ましくは、１〜４質量％の範囲にある。
【００５１】
ＺｎＯは、任意に加えられるが、好ましくは少なくとも０．１質量％、さらに好ましくは少なくとも１質量％、及び／又は、５質量％まで、好ましくは、４質量％まで存在することが望ましい、というのは、本発明のガラスを結晶化に対して安定化させることができるからである。好ましくは、１〜４質量％の範囲にある。
【００５２】
アルカリ土類金属の割合のための上限を超えると、粘度温度プロファイル（あまりにもショートなガラス）に対する好ましくない強いフィードバックに続き、屈折率が著しく減少し、アッベ数が増加し、このように、好適な光学ポジションから離れていく。加えて、ＭｇＯとＳｒＯは、成分であって、その原料は高性能オプチィクスに必要な性能を有するものを購入することが困難であり、その他のアルカリ土類金属酸化物よりもよりコストに敏感である。成分ＭＯのその他のメンバーを放棄すること、すなわち、成分ＣａＯまたはＺｎＯの一つに注目することは、粘度温度プロファイルの変化性を制限する、それは、指示下限をアンダーカットすることは負の衝撃を有するからである。
【００５３】
加えて、ＣａＯの適用は必須である、というのは、ＣａＯは、好適な分散特性（ショートフリント）に対し強い正の影響を有するからである。一方、ＢａＯは、この方向において、著しく弱く作用するが、ＺｎＯは、ショートフリント特性に反する。このように、これらの二つの成分量は、それらの上限に限定される。
【００５４】
光学ポジションの達成領域内の特殊な点の柔軟な調整のため、本発明のガラスは、さらにグループ、Ｐ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ５，ＷＯ３またはＦの酸化物を５質量％まで含み得る。Ｆ，Ｐ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ５及びＷＯ３の累積量が約５質量％を超過すると、（Ｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ５又はＷＯ３による）透過率を損なうことに続き、（Ｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３又はＹｂ２Ｏ５による）失透に向かう傾向が増大し、及び／又は、バッチ調製や溶融において（Ｆ又はＰ２Ｏ５による）取り扱い性や安全性の問題を導く。
【００５５】
本発明のガラスは、光学的な割合のＬａ２Ｏ３を含む（７質量％まで、好ましくは５質量％まで、さらに好ましくは３質量％まで）。ランタン酸化物は、ニオブ酸化物に対し、分散を低下させ、ショートフリント特性の達成に寄与する。しかしながら、それは、ブルースペクトル範囲において固有の吸収を有するので、Ｌａ２Ｏ３含有ガラスの透明エッジ（５０％透過率の波長）を著しく長波長側にシフトさせる。さらに、ランタン酸化物は、光学ガラスの結晶化傾向を増加させる。したがって、その割合は、特にその他の高屈折率成分に加え、指示上限を超えない（合計[Ｔａ２Ｏ５，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３]、好ましくは４５質量％まで、好ましくは４２質量％まで）、一方、好適な実施態様は、Ｌａ２Ｏ３さえ含まない。
【００５６】
これらの理由に基づき、本発明のガラスは、好ましくはＢｉ２Ｏ３を含まないことが望ましい、これは、付加的にガラス内に著しい着色化を導くものである、というのは、溶融中のレドックス状態に敏感だからである。かかるガラスのプロセス自由範囲は、極めて狭いので、古典的な光学ガラスに対し非経済的である。
【００５７】
光学ガラスとしての本発明のガラスは、レーザ活性成分のように、着色及び／又は光学的な活性を有さないことが好ましい。
【００５８】
本発明のその他の実施態様にしたがって、すなわち、ガラスが光学フィルターまたは固体状態レーザ用の基礎ガラスとして用いられる限り、ガラスは、レーザ活性成分のように、着色及び／又は光学的な活性成分を５質量％まで含み得る、一方、これらの量は、１００質量％をすでに構成するその他の成分に加える（その他の成分の割合を相対的にシフトさせる結果となる）。
【００５９】
本発明の実施態様によれば、本発明のガラスは、上記成分からなることが好ましく、好ましくは上記成分を少なくとも９０質量％、好ましくは少なくとも９５質量％の範囲含むことが望ましい。
【００６０】
本発明の別の実施態様によれば、本発明のガラスは、上記で指示されないその他の成分を含まないことが好ましい、すなわち、かかる実施態様によれば、ガラスは、上記の成分を本質的に含むことが好ましい。「成分ｘを含まない」の用語の定義については、上記を参照のこと。
【００６１】
本発明のガラスは、通常の清澄剤を少量含み得る。好ましくは、組成物に添加される清澄剤の合計は、２．０質量％まで、さらに１．０質量％までが好ましく、ここで、それらの量は、組成物の１００質量％を構成するその他の成分に加えられる。本発明のガラス内の清澄剤として、少なくとも次の成分の一つを存在させることができる（ガラス組成物の残部に加えられた質量％）：
Ｓｂ２Ｏ３          ０−１  及び／又は
ＳｎＯ            ０−１  及び／又は
ＳＯ４２−          ０−１  及び／又は
ＮａＣｌ          ０−１  及び／又は
Ａｓ２Ｏ３          ０−１  及び／又は
Ｆ−              ０−１。
【００６２】
好ましくは、次の範囲である：
Ｓｂ２Ｏ３          ０−１  及び／又は
ＳｎＯ            ０−１  及び／又は
ＳＯ４２−          ０−１  及び／又は
ＮａＣｌ          ０−１  及び／又は
Ｆ−              ０−１。
【００６３】
本発明のガラスの全ては、良好な化学的な耐性や結晶化に対する安定性を示す。それらば、さらに、良好な溶融性、及びネアネットシェイプの柔軟な加工性、減少したプロセス費用による低い製造コスト、良好なイオン交換特性、ソラリゼーションに対する良好な安定性、同様に、環境への適用によってそれ自身区別ができる。
【００６４】
本発明のガラスは、６４０℃と同じまたはそれより低いガラス転移温度Ｔｇを有し、結晶化に耐性を有し、容易に加工される。
【００６５】
本発明のガラスは、約７Ｋ／ｈの冷却速度で冷却された測定試料において、−２５＊１０−４までの負の変則の相対的な部分分散を示す。
【００６６】
本発明のガラスは、−１０＊１０−７／Ｋ未満の熱膨張係数を示す。したがって、さらなる加工および結合（ｊｏｉｎｉｎｇ）技術において、熱テンションに関連する問題が避けられる。
【００６７】
本発明のガラスは、３．４ｇ／ｃｍ３と同じまたはそれより低い特殊な密度を示す。このように、これらのガラスから得られた光学エレメント及び／又は成分は、移動性／可動性の部材に容易に使用される、というのは、それらは、類似の鉛含有ガラスと比較して相対的に低い不活性のかたまり（ｍａｓｓ）だからである。
【００６８】
本発明のガラスによって、光学ポジション、粘度温度プロファイル及び加工温度のかかる調整は達成され、高い特殊な、ネアネットシェイプのホットモールドでも敏感な高い精度の装置でも可能である。加えて、結晶化安定性や粘度温度プロファイルの相関は実現され、ガラスのプレスまたは再プレスまたはイオン交換プロセスのような熱プロセスは、即座に可能である。
【００６９】
本発明は、さらに、本発明のガラスであって、イメージイング、センサー、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、遠距離隔通信、オプティカルコミュニケーションエンジニアリング／情報の通信、自動センサーにおけるオプティクス／イルミネーション、ホトリソグラフィー、ステッパー、エキマレーザ、ウエファー、コンピューターチップ、同様に半導体およびエレクトロデバイス、例えば、回路またはチップなどの分野の用途に関する。
【００７０】
さらに、本発明は、本発明のガラスを含む光学エレメントに関する。光学エレメントは、特に、レンズ、プリズム、光を誘導する棒（ｌｉｇｈｔ  ｌｅａｄｉｎｇ  ｒｏｄｓ）、配列（ａｒｒａｙ）、光学ファイバー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）、勾配成分またはグラジェント成分（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、光学ウインドー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｗｉｎｄｏｗｓ）及びコンパクトコンポーネントでありえる。本発明の用語「光学エレメント」は、同様に、例えば、ゴブ（ｇｏｂｓ）、精密なゴブなどのような光学エレメントなどのプリホームを含む。
【００７１】
さらに、本発明は、次のステップを含む光学エレメントの製造方法に関する：本発明の光学ガラスの精密なプレス（ｐｒｅｃｉｓｅ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）。
【００７２】
その上、本発明は、光学成分または部材の製造用のかかる光学エレメントの用途に関する、ここで、光学成分または部材は、例えば、センサー、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、遠距離通信、オプティカルコミュニケーションエンジニアリング／情報の通信、自動センサーにおけるオプティクス／イルミネーション、ホトリソグラフィー、ステッパー、エキマレーザ、ウエファー、コンピューターチップ、同様に半導体およびエレクトロデバイス、例えば、回路またはチップなどの分野において使用できるように設計されている。
【００７３】
さらに、本発明は、前記光学エレメントを含む光学部材または光学成分に関し、イメージイング、センサー、マイクロスコピー、医療技術、デジタルプロジェクション、遠距離通信、オプティカルコミュニケーションエンジニアリング／情報の通信、自動センサーにおけるオプティクス／イルミネーション、ホトリソグラフィー、ステッパー、エキマレーザ、ウエファー、コンピューターチップ、同様に半導体およびエレクトロデバイス、例えば、回路またはチップなどの分野において使用できるように設計されている。
【実施例】
【００７４】
表１及び２は、好適な組成物範囲の１２の実施例を示す。これらの実施例で記載されたガラスは、次のように製造された：
酸化物用の原料、好ましくは対応する炭酸塩質量、例えば、Ｓｂ２Ｏ３のような１またはそれ以上の清澄剤を加え、十分に撹拌した。そのバッチを、不連続運転溶融ユニットで１２５０℃において溶融し、その後、清澄化し（１３５０℃）、そして均質化した。ガラスは、約９００℃のキャスト温度でキャストでき、所定の形状に加工できる。大容量連続運転溶融ユニットにおいて、温度は少なくとも１００Ｋ低下させることができ、そして原料は、ネアネットシェイプのホットモールドプレス、例えば、精密なプレスにおいて加工することができる。
【００７５】
１００ｋｇの計算されたガラスの溶融例：
【００７６】
【表１】
0005588605.tif 000002
【００７７】
得られたガラスの特性は、実施例１として表２に示される。ここで記載された測定結果に続き、ガラスは、ＡＲ＝１．０及びＳＲ＝１．０で特徴付けられる優れた化学耐性を発揮する。
【００７８】
溶融実施例（質量％）
【００７９】
【表２】
0005588605.tif 000003
【００８０】
溶融実施例（質量％）
【００８１】
【表３】
0005588605.tif 000004