(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-31
(54)【発明の名称】屈折率が高い低分散のリン酸塩ガラス
(51)【国際特許分類】
C03C 3/16 20060101AFI20240124BHJP
C03C 3/21 20060101ALI20240124BHJP
C03C 3/253 20060101ALI20240124BHJP
G02B 1/00 20060101ALN20240124BHJP
【FI】
C03C3/16
C03C3/21
C03C3/253
G02B1/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023544306
(86)(22)【出願日】2022-01-06
(85)【翻訳文提出日】2023-09-14
(86)【国際出願番号】 US2022011357
(87)【国際公開番号】W WO2022159275
(87)【国際公開日】2022-07-28
(32)【優先日】2021-01-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【氏名又は名称】高橋 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100163050
【氏名又は名称】小栗 眞由美
(74)【代理人】
【識別番号】100224775
【氏名又は名称】南 毅
(72)【発明者】
【氏名】アイトケン,ブルース ガーディナー
(72)【発明者】
【氏名】ルオ,ジエン
(72)【発明者】
【氏名】マー,リーナー
(72)【発明者】
【氏名】プライヴェン,アレクサンダー アイ
【テーマコード(参考)】
4G062
【Fターム(参考)】
4G062AA04
4G062BB09
4G062CC10
4G062DA01
4G062DA02
4G062DA03
4G062DB01
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4G062HH01
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4G062HH13
4G062HH15
4G062HH17
4G062HH20
4G062JJ01
4G062JJ03
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4G062JJ07
4G062JJ10
4G062KK01
4G062KK03
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4G062KK07
4G062KK10
4G062MM02
4G062NN02
4G062NN03
4G062NN29
4G062NN33
(57)【要約】
ガラス組成物は、必須成分として、酸化リン(P2O5)、ニオビア(Nb2O5)、酸化バリウム(BaO)、および酸化カリウム(K2O)を含み、必要に応じて、チタニア(TiO2)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ナトリウム(Na2O)、酸化リチウム(Li2O)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化タングステン(WO3)、および他の成分を含むことがある。そのガラスは、室温での比較的低い密度での587.56nmでの高い屈折率により特徴付けることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の成分を含むガラスであって、該ガラスは、
19.0モル%以上かつ27.0モル%以下のP
2O
5、
7.5モル%以上のBaO、
1.0モル%以上かつ35.0モル%以下のK
2O、
0.0モル%以上かつ70.0モル%以下のNb
2O
5、
0.0モル%以上かつ50.0モル%以下のTiO
2、
0.0モル%以上かつ35.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のMgO、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のAl
2O
3、
0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV
2O
5
を含み、
TeO
2+SnO
2+SnOの合計が0.0モル%以上かつ20.0モル%以下であり、
SiO
2+GeO
2の合計が0.0モル%以上かつ15.0モル%以下であり、
B
2O
3、Bi
2O
3、CdO、Cs
2O、La
2O
3、Li
2O、MoO
3、Na
2O、PbO、SrO、Ta
2O
5、WO
3、ZrO
2、Ga
2O
3およびZnOから選択される1種類以上の成分を必要に応じて含む、
成分の組成を有し、
前記ガラスは、条件:
P
n-(1.61+0.089
*P
d)>0.00
を満たし、式中、
P
nは、式(I):
【数1】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折率パラメータであり、
P
dは、式(II):
【数2】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、密度パラメータであり、
式中、記号「
*」は、乗算を意味する、ガラス。
【請求項2】
前記ガラスが、条件:
P
d<4.5g/cm
3
を満たす、請求項1記載のガラス。
【請求項3】
前記ガラスが、条件:
P
n>1.8
を満たす、請求項1または2記載のガラス。
【請求項4】
前記ガラスが、条件:
P
ref>0.24cm
3/g
を満たし、式中、P
refは、式(III):
【数3】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折パラメータであり、ここで、R
2Oは、一価金属酸化物の総計であり、TiO
2+Nb
2O
5は、モル%で表される前記組成中のTiO
2とNb
2O
5の合計であり、記号「
*」は、乗算を意味する、請求項1から3いずれか1項記載のガラス。
【請求項5】
前記成分の組成が、
20.0モル%以上かつ26.0モル%以下のP
2O
5、
10.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb
2O
5、
7.5モル%以上かつ20.0モル%以下のBaO、
1.0モル%以上かつ15.0モル%以下のK
2O、
0.3モル%以上かつ40.0モル%以下のTiO
2、
0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のNa
2O、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のLi
2O、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のSrO、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のBi
2O
3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のWO
3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZnO、および
0.0モル%以上かつ3.0モル%以下のMgO、
を含む、請求項1から4いずれか1項記載のガラス。
【請求項6】
複数の成分を含むガラスであって、該ガラスが、
21.5モル%以上かつ27.5モル%以下のP
2O
5、
6.0モル%以上のBaO、
1.0モル%以上のK
2O、
0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のTeO
2、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のB
2O
3、
0.0モル%以上かつ7.0モル%以下のZnO、
0.0モル%以上かつ2.0モル%以下のLi
2O、
0.0モル%以上かつ1.5モル%以下のGeO
2、
0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV
2O
5、
0.0モル%以上かつ30.0モル%以下のR
2O、
を含み、
TiO
2+Nb
2O
5の合計が1.0モル%以上かつ55.0モル%以下であり、
WO
3、Bi
2O
3、Na
2O、CaO、SrO、MgO、Ta
2O
5、SiO
2、ZrO
2、PbO、Tl
2O、Ag
2O、Cu
2O、CuO、As
2O
3およびSb
2O
3から選択される1種類以上の成分を必要に応じて含む、
成分の組成を有し、
該成分の組成が、条件:
TiO
2+Nb
2O
5+WO
3+Bi
2O
3+GeO
2+TeO
2+0.5
*Li
2O[モル%]≧35
を満たし、
前記ガラスが、条件:
P
ref-(0.191+0.00123
*(TiO
2+Nb
2O
5))>0.00
を満たし、式中、P
refは、式(III):
【数4】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折パラメータであり、ここで、R
2Oは、一価金属酸化物の総計であり、TiO
2+Nb
2O
5は、モル%で表される前記組成中のTiO
2とNb
2O
5の合計であり、記号「
*」は、乗算を意味する、ガラス。
【請求項7】
前記ガラスが、条件:
P
d<4.2g/cm
3
を満たす、請求項6記載のガラス。
【請求項8】
前記ガラスが、条件:
P
n>1.8
を満たす、請求項6または7記載のガラス。
【請求項9】
前記ガラスが、条件:
P
ref>0.24cm
3/g
を満たす、請求項6から8いずれか1項記載のガラス。
【請求項10】
前記成分の組成が、
21.5モル%以上かつ26.0モル%以下のP
2O
5、
10.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb
2O
5、
6.0モル%以上かつ20.0モル%以下のBaO、
1.0モル%以上かつ15.0モル%以下のK
2O、
0.3モル%以上かつ40.0モル%以下のTiO
2、
0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のNa
2O、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のSrO、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のBi
2O
3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のWO
3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZnO、および
0.0モル%以上かつ3.0モル%以下のMgO、
を含む、請求項6から9いずれか1項記載のガラス。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【0001】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、2021年1月22日に出願された米国仮特許出願第63/140407号の米国法典第35編第119条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本開示は、広く、屈折率が高く、密度が低いリン酸塩ガラスに関する。
【背景技術】
【0003】
ガラスが多種多様な光学装置に使用されており、その例に、拡張現実装置、仮想現実装置、複合現実装置、眼鏡などがある。この種類のガラスの望ましい性質に、高屈折率および低密度がある。追加の所望の性質としては、電磁スペクトルの可視および近紫外(近UV)範囲の高透過率および/または低光学分散が挙げられるであろう。これらの性質の所望の組合せを有し、良好なガラス形成能を有する組成物から形成できるガラスを見つけることは、難題であり得る。例えば、一般的に言えば、ガラスの屈折率が増加するにつれて、密度も増加する傾向にある。TiO2やNb2O5などの種は、多くの場合、ガラスの密度を増加させずに、ガラスの屈折率を増加させるために添加される。しかしながら、これらの材料は、大抵、青色と紫外線を吸収し、これにより、ガラスによるスペクトルのこの領域の光の透過率が望ましくなく減少し得る。大抵、低い密度を維持しつつ、スペクトルの青色および紫外線領域の透過率を減少させずに、ガラスの屈折率を増加させる試みにより、材料のガラス形成能が低下し得る。例えば、ガラス溶融物を、当該産業界で一般に許容される冷却速度で冷却する最中に、結晶化および/または液-液相分離が生じ得る。典型的に、ZrO2、Y2O3、Sc2O3、BeOなどの特定の種の量が増加するにつれて、ガラス形成能が低下する。
【0004】
低密度で高屈折率のガラスは、大抵、使用されるガラス形成材に基づいて、2つのタイプの化学系の内の一方に属する:(a)主要ガラス形成材としてSiO2および/またはB2O3が使用される、ケイホウ酸塩またはホウケイ酸塩ガラス、および(b)主要なガラス形成材としてP2O5が使用される、リン酸塩ガラス。GeO2、TeO2、Bi2O3、および/またはV2O5などの、主要なガラス形成材としての他の酸化物に依存するガラスは、費用、ガラス形成能、光学的性質、および生産必須要件のために、使用するのが難しいことがあり得る。
【0005】
リン酸塩ガラスは、高い屈折率および低い密度で特徴付けることができるが、リン酸塩ガラスは、溶融物からのP2O5の揮発および白金不適合(platinum incompatibility)の恐れのために、製造するのが難題であり得る。それに加え、リン酸塩ガラスは、大抵、濃く着色されており、所望の透過率特徴を有するガラスを提供するために、余計な退色工程を必要とすることがある。さらに、高い屈折率を示すリン酸塩ガラスは、ある用途では使用可能かもしれない、光学分散の増加を示す傾向もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
これらの検討事項に鑑みて、必要に応じて、可視および近紫外範囲の高い透過率と組み合わされた、高い屈折率と低い密度を有する、および/または良好なガラス形成能を提供する組成物から製造される、リン酸塩ガラスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の実施の形態によれば、複数の成分を含むガラスであって、19.0モル%以上かつ27.0モル%以下のP2O5、7.5モル%以上のBaO、1.0モル%以上かつ35.0モル%以下のK2O、0.0モル%以上かつ70.0モル%以下のNb2O5、0.0モル%以上かつ50.0モル%以下のTiO2、0.0モル%以上かつ35.0モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のMgO、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のAl2O3、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV2O5を含み、TeO2+SnO2+SnOの合計が0.0モル%以上かつ20.0モル%以下であり、SiO2+GeO2の合計が0.0モル%以上かつ15.0モル%以下である成分の組成を有し、B2O3、Bi2O3、CdO、Cs2O、La2O3、Li2O、MoO3、Na2O、PbO、SrO、Ta2O5、WO3、ZrO2、Ga2O3およびZnOから選択される1種類以上の成分を必要に応じて含有することがあり、条件:Pn-(1.61+0.089*Pd)>0.00を満たし、式中、Pnは、式(I):
【0008】
【0009】
による成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折率パラメータであり、Pdは、式(II):
【0010】
【0011】
による成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、密度パラメータであり、式中、記号「*」は、乗算を意味する、ガラスが開示されている。
【0012】
本開示の別の実施の形態によれば、複数の成分を含むガラスであって、21.5モル%以上かつ27.5モル%以下のP2O5、6.0モル%以上のBaO、1.0モル%以上のK2O、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のTeO2、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のB2O3、0.0モル%以上かつ7.0モル%以下のZnO、0.0モル%以上かつ2.0モル%以下のLi2O、0.0モル%以上かつ1.5モル%以下のGeO2、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV2O5、0.0モル%以上かつ30.0モル%以下のR2Oを含み、TiO2+Nb2O5の合計が1.0モル%以上かつ55.0モル%以下である成分の組成を有し、WO3、Bi2O3、Na2O、CaO、SrO、MgO、Ta2O5、SiO2、ZrO2、PbO、Tl2O、Ag2O、Cu2O、CuO、As2O3およびSb2O3から選択される1種類以上の成分を必要に応じて含有することがあり、成分の組成が、条件:TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2O[モル%]≧35を満たし、ガラスが、条件:Pref-(0.191+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00を満たし、式中、Prefは、式(III):
【0013】
【0014】
による成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折パラメータであり、ここで、R2Oは、一価金属酸化物の総計であり、TiO2+Nb2O5は、モル%で表される組成中のTiO2とNb2O5の合計であり、記号「*」は、乗算を意味する、ガラスが開示されている。
【0015】
本開示のこれらと他の態様、目的、および特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付図面を検討する際に、当業者により理解され、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、屈折率n
dと、式(I)により計算された屈折率パラメータP
nとの間の関係を示すプロット
【
図2】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、室温での密度d
RTと、式(II)により計算された密度パラメータP
dとの間の関係を示すプロット
【
図3】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、屈折率対密度比(「屈折(refraction)」)(n
d-1)/d
RTと、式(III)により計算された屈折パラメータP
refとの間の関係を示すプロット
【
図4】本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、「15分試験」条件および「2.5分試験」条件による例示の冷却スケジュールのプロット
【
図5】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、密度パラメータP
dと屈折率パラメータP
nとの間の関係を示すプロット
【
図6】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、室温での密度d
RTと屈折率n
dとの間の関係を示すプロット
【
図7】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、TiO
2+Nb
2O
5の合計と屈折パラメータP
refとの間の関係を示すプロット
【
図8】いくつかの比較のガラスと本開示の実施の形態によるいくつかの例示のガラスに関する、TiO
2+Nb
2O
5の合計と、屈折率対密度比(「屈折」)(n
d-1)/d
RTとの間の関係を示すプロット
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下の詳細な説明において、限定ではなく、説明の目的で、特定の詳細を開示する例示の実施の形態が、本開示の様々な原理を完全に理解するために述べられている。しかしながら、本開示の恩恵を受けた当業者には、本開示は、ここに開示された特定の詳細から逸脱する他の実施の形態で実施されてもよいことが明白になるであろう。さらに、周知の装置、方法および材料の記述は、本開示の様々な原理の記述を分かりにくくしないように、省かれることがある。最後に、適用可能な場合、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【0018】
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを必要とすると解釈されることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順序を実際に列挙していない場合、または工程が特定の順序に限定されるべきであることが、請求項または説明に他に具体的に述べられていない場合、順序が暗示されることがいずれに関しても、決して意図されていない。このことは、制限なく、工程または作業の流れの配列に関する論理事項、文法構成または句読法に由来する率直な意味、明細書に記載された実施の形態の数またはタイプを含む、解釈に関するどの可能性のある非表現基準にも適用される。
【0019】
ここに用いられているように、「および/または」という用語は、2つ以上の項目のリストに使用されている場合、列挙された項目のいずれか1つを、それ自体で使用することができる、または列挙された項目の2つ以上のどの組合せも使用できることを意味する。例えば、組成が、成分A、B、および/またはCを含有すると記載されている場合、その組成は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AとBの組合せ、AとCの組合せ、BとCの組合せ、またはAとBとCの組合せを含有し得る。
【0020】
本開示の改変が、当業者と本開示を行うまたは使用するものに想起されるであろう。したがって、図面に示され、先に記載された実施の形態は、説明目的のためだけであり、本開示の範囲を限定する意図はなく、均等論を含む特許法の原理にしたがって解釈されるように、その範囲は以下の特許請求の範囲によって定義されることが理解されよう。
【0021】
ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要はないが、必要に応じて、許容差、変換係数、丸め、測定誤差など、並びに当業者に公知の他の要因を反映して、近似であるおよび/またはそれより大きいか小さいことがあることを意味する。値または範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、本開示は、言及されている特定の値または端点を含むと理解されるべきである。明細書において数値または範囲の端点に「約」が付いていようとなかろうと、その数値または範囲の端点は、「約」により修飾されたものと、「約」により修飾されていないものの2つの実施の形態を含むことが意図されている。範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点とは関係なくの両方において有意であることがさらに理解されよう。
【0022】
「から形成された」という用語は、を含む、から実質的になる、またはからなるの1つ以上を意味することができる。例えば、特定の材料から形成された成分は、その特定の材料を含み得る、その特定の材料から実質的になり得る、またはその特定の材料からなり得る。
【0023】
「含まない」および「実質的に含まない」という用語は、ガラス組成に意図的に添加されていないガラス組成中の特定の成分の量および/または不在を称するために、ここに交換可能に使用される。ガラス組成は、0.10モル%未満の量の汚染物質または混入物として、特定の構成成分を微量で含有することがあるのが理解されよう。
【0024】
ここに用いられているように、「混入物」という用語は、ガラス組成中の特定の構成成分を記載するために使用される場合、ガラス組成に意図的に添加されておらず、0.05モル%未満の量で存在する構成成分を称する。混入成分は、別の構成成分中の不純物として、および/またはガラス組成物の加工中にその組成物中への混入成分の移動により、ガラス組成物に意図せずに添加されることがある。
【0025】
「ガラス形成材」という用語は、ガラス組成中に単独で存在している(すなわち、混入物を除いて、他の成分を含まない)場合、約200℃/分から約300℃/分以下の速度で溶融物を冷却すれば、ガラスを形成できる成分を称するためにここに使用される。
【0026】
ここに用いられているような「改質剤」という用語は、一価または二価の金属の酸化物、すなわち、R2OまたはROを称し、ここで、「R」は陽イオンを表す。改質剤は、溶融物およびその結果として得られるガラスの原子構造を変えるためにガラス組成物に加えることができる。いくつかの実施の形態において、改質剤は、ガラス形成材中に存在する陽イオン(例えば、B2O3におけるホウ素)の配位数を変えることがあり、これにより、より重合された原子網状構造が形成され、その結果、より良好にガラスを形成することができる。
【0027】
ここに用いられているように、「RO」という用語は、二価金属酸化物の全含有量を称し、「R2O」という用語は、一価金属酸化物の全含有量を称し、「Alk2O」という用語は、アルカリ金属酸化物の全含有量を称する。R2Oという用語は、例えば、Ag2O、Tl2O、およびHg2Oなどの他の一価金属酸化物に加え、アルカリ金属酸化物(Alk2O)を包含する。先に述べたように、本開示において、希土類金属酸化物は、希土類金属が「+3」の酸化還元状態を有する標準式(RE2O3)でここに称され、それゆえ、希土類金属酸化物は、ROという用語で包含されない。
【0028】
ここに用いられているように、「希土類金属」という用語は、IUPAC周期表のランタニド系列に列挙された金属に加え、イットリウムとスカンジウムを称する。ここに用いられているように、「希土類金属酸化物」という用語は、La2O3におけるランタンの「+3」、CeO2におけるセリウムの「+4」、EuOにおけるユーロピウムの「+2」などの、異なる酸化還元状態における希土類金属の酸化物を称するために使用される。一般に、酸化物ガラス中の希土類金属の酸化還元状態は、変わることがあり、特に、その酸化還元状態は、バッチ組成物、および/またはガラスが中で溶融されるおよび/または熱処理される(例えば、徐冷される)炉内の酸化還元条件に基づいて、溶融中に変化することがある。特に明記のない限り、希土類金属酸化物は、ここでは、希土類金属が「+3」の酸化還元状態を有する標準式により称される。したがって、「+3」以外の酸化還元状態を有する希土類金属がガラス組成物のバッチに添加される場合、そのガラス組成物は、化学量論を維持するためにいくらかの酸素を加えるか、または除去することによって、再計算される。例えば、バッチ成分としてCeO2(「+4」の酸化還元状態にあるセリウム)が使用される場合、結果として得られるガラス組成物は、2モルのCeO2が1モルCe2O3と等しく、結果として得られるガラス組成物がCe2O3で表されると仮定して、再計算される。ここに用いられているように、「REmOn」という用語は、存在する全ての酸化還元状態における希土類金属酸化物の全含有量を称するために使用され、「RE2O3」という用語は、「+3」の酸化還元状態における希土類金属酸化物の全含有量を称するために使用される。
【0029】
ここに報告されたガラスの密度の測定値は、0.001g/cm3の誤差で水中においてアルキメデス法によりg/cm3の単位で、室温で測定した。ここに用いられているように、室温での密度測定値(dRTと特定され、ここではg/cm3の単位で表される)は、20℃または25℃で測定されたものとして示され、20℃から25℃に及ぶことがある温度で得られた測定値を包含する。室温は、約20℃から約25℃で変わることがあるが、本開示の目的のために、20℃から25℃の温度範囲内での密度の変動は、0.001g/cm3の誤差より小さいと予測され、それゆえ、ここに報告された室温での密度測定値に影響するとは予測されないことが理解されよう。
【0030】
ここに用いられているように、良好なガラス形成能は、材料が冷めるときの失透に対する溶融物の耐性を称する。ガラス形成能は、溶融物の臨界冷却速度を決定することによって、測定できる。「臨界冷却速度」または「vcr」という用語は、既定の組成の溶融物が、100倍から500倍の倍率での光学顕微鏡で見える結晶がないガラスを形成する最低冷却速度を称するためにここに使用される。臨界冷却速度は、組成物のガラス形成能、すなわち、既定のガラス組成物の溶融物が冷却されたときにガラスを形成する能力を測定するために使用することができる。一般的に言えば、臨界冷却速度が低いほど、ガラス形成能は良好である。
【0031】
「液相温度」(「Tliq」と示される)という用語は、ガラス組成物が、それより高いと、ガラスの構成成分が結晶化していない、完全な液体である温度を称するためにここに使用される。ここに報告された液相温度値は、以下の3つの試験の内の1つを使用して試料を測定することによって、得た:(1)DSC(示差走査熱量測定)、(2)白金箔に巻かれた試料の等温保持、または(3)勾配ボート液相線法。試験をクロスチェックし、試験の各々について、類似の結果が得られた。DSCを使用して測定した試料について、粉末試料を10K/分で1250℃に加熱した。結晶の溶融に対応する吸熱事象の終わりを液相温度と解釈した。等温保持法を使用して測定した試料について、揮発を避けるために、ガラスブロック(約1cm3)を白金箔で巻き、17時間に亘り既定の温度の炉内に置き、次いで、炉から迅速に取り出し、空気中で冷却した。次に、ガラスブロックを光学顕微鏡で観察して、試料の全体で結晶をチェックした。上述したように観察した液相温度を30~40℃より大きく超えない温度で保持した後にわずかな表面結晶が現れた場合、それらの表面結晶は無視した;そうでなければ、試験を繰り返した。勾配ボート液相線法を使用して測定した試料について、基準ASTM C829-81に記載された手順にしがった。これには、白金ボート内に粉砕したガラス粒子を入れ、そのボートを勾配温度領域を有する炉に入れ、ボートを24時間に亘り適切な温度領域で加熱し、ガラスの内部に結晶が現れた最高温度を顕微鏡検査で決定することが含まれる。より詳しくは、ガラス試料を、Ptボートから一体として取り出し、偏光顕微鏡を使用して観察して、Ptと空気の界面、および試料の内部で形成された結晶の位置と性質を特定する。炉の勾配は非常によく知られているので、温度対位置は、5~10℃内でうまく確立することができる。試料の内部に結晶が観察された温度を、ガラスの液相線(対応する試験期間について)を表すと解釈する。試験は、時々、より遅く成長する相を観察するために、より長い時間(例えば、72時間)行う。ポアズで表される液相粘度は、液相温度とフルチャーの式の係数から決定した。
【0032】
ここに報告された屈折率値は、特に明記のない限り、室温(約25℃)で測定した。ガラス試料の屈折率値は、約±0.0002の誤差で、Metricon Model 2010プリズムカプラー屈折計を使用して測定した。Metriconを使用して、ガラス試料の屈折率を、約406nm、473nm、532nm、633nm、828nm、および1064nmの2つ以上の波長で測定した。測定した依存性は、分散を特徴付け、次いで、コーシーの法則の式またはセルマイヤーの式でフィッティングして、測定波長の間の関心のある既定の波長での試料の屈折率を計算することができた。「屈折率nd」という用語は、ヘリウムのd線波長に対応する、587.56nmの波長で上述したように計算された屈折率を称するためにここに使用される。「屈折率nc」という用語は、656.3nmの波長で上述したように計算された屈折率を称するためにここに使用される。「屈折率nF」という用語は、486.1nmの波長で上述したように計算された屈折率を称するためにここに使用される。「屈折率ng」という用語は、435.8nmの波長で上述したように計算された屈折率を称するためにここに使用される。
【0033】
ここに用いられているように、「高屈折率」は、特に明記のない限り、少なくとも1.80以上のガラスの屈折率値ndを称する。示された場合、「高屈折率」という用語は、少なくとも1.85以上、または1.90以上、または1.95以上、または2.00以上のガラスの屈折率値を称する。
【0034】
「分散」および「光学分散」という用語は、所定の波長でのガラス試料の屈折率の差または比を称するためにここに交換可能に使用される。ここに報告された光学分散の1つの数値尺度はアッベ数であり、これは、式:vx=(nx-1)/(nF-nC)で計算でき、式中、本開示における「x」は、一般に使用される波長の内の1つを表し(例えば、vdについては、587.56nm[d線]、vDについては、589.3nm[D線])、nxはこの波長での屈折率であり(例えば、vdについてはnd、vDについてはnD)、nFおよびnCは、それぞれ、486.1nm(F線)および656.3nm(C線)の波長での屈折率である。vdおよびvDの数値は、ごくわずかに異なり、ほとんど±0.1%から±0.2%である。ここに報告されたように、ガラス試料の分散は、アッベ数(vd)で表され、これは、以下の式:vd=(nd-1)/(nF-nC)にしたがって3つの異なる波長での試料の屈折率の間の関係を特徴付け、式中、ndは、587.56nm(d線)での計算屈折率であり、nFは、486.1nm(F線)での計算屈折率であり、nCは、656.3nm(C線)での計算屈折率である。より高いアッベ数は、より低い光学分散に対応する。
【0035】
「高分散」または「低分散」に対応するアッベ数の数値は、アッベ数が計算される屈折率に応じて異なるであろう。ある場合には、高屈折率ガラスに関する「低分散」に対応するアッベ数は、低屈折率ガラスに関する「低分散」に対応するアッベ数より低いであろう。言い換えると、計算した屈折率値が増加するにつれて、低分散に対応するアッベ数の値は減少する。同じことが、同様に、「高分散」に関係する。
【0036】
ここに用いられているような、「α」または「α20~300」という用語は、20℃(室温、またはRT)から300℃の温度範囲に亘るガラス組成物の線熱膨張係数(CTE)を称する。この性質は、ASTM E228-11にしたがって、水平膨脹計(押棒式熱膨張)を使用して測定される。αの数値尺度は、α=ΔL/(L0ΔT)と表される特定の温度範囲(例えば、RTから300℃)の線形平均値であり、式中、L0は、測定範囲内またはそれに近いある温度での試料の線形サイズであり、Lは、測定温度範囲ΔTにおける線形サイズの変化(ΔL)である。
【0037】
ヤング率Eおよびポアソン比μは、ITW Indiana Private Limited社のMagnaflux Divisionから入手できるQuasar RUSpec 4000を使用する、共鳴超音波スペクトロスコピーを使用することによって、測定される。
【0038】
ガラス転移温度(Tg)は、空気中での冷却後に10K/分の加熱速度で示差走査熱量計(DSC)によって測定される。
【0039】
ここに用いられているような、「徐冷点」という用語は、既定のガラス組成のガラスの粘度がほぼ1013.2ポアズである、ASTM C598-93(2013)にしたがって決定される温度を称する。
【0040】
記号「*」は、ここでの任意の式に使用される場合、乗算を意味する。
【0041】
ガラス組成物は、酸化リン(P2O5)を含むことがある。ここに記載された実施の形態におけるガラス組成物は、主要ガラス形成材として酸化リン(P2O5)を含む。P2O5の量が多くなると、既定の温度での溶融物の粘度が増し、これにより、冷却されたときの溶融物からの結晶化が阻害され、したがって、溶融物のガラス形成能が改善される(すなわち、溶融物の臨界冷却速度が低下する)。しかしながら、ガラス組成物に添加されている、P2O5は、屈折率を著しく低下させ、これにより、高屈折率に到達するのがより難しくなる。したがって、高屈折率ガラス中のP2O5の含有量は、制限される。実施の形態において、そのガラスは、19.0モル%以上かつ35.0モル%以下および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量の酸化リン(P2O5)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、19.0モル%以上、20.0モル%以上、21.0モル%以上、21.5モル%以上、21.7モル%以上、22.0モル%以上、22.1モル%以上、22.5モル%以上、23.3モル%以上、27.5モル%以上、32.0モル%以上、32.5モル%以上、33.0モル%、または34.0モル%以上の量のP2O5を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、35.0モル%以下、34.0モル%以下、33.0モル%以下、32.5モル%以下、32.0モル%以下、27.5モル%以下、27.0モル%以下、26.0モル%以下、25.0モル%以下、24.7モル%以下、24.3モル%以下、22.5モル%以下、22.0モル%以下、21.0モル%以下、または20.0モル%以下の量のP2O5を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、19.0モル%以上かつ27.0モル%以下、20.0モル%以上かつ26.0モル%以下、21.0モル%以上かつ26.0モル%以下、21.5モル%以上かつ27.5モル%以下、21.7モル%以上かつ24.7モル%以下、22.1モル%以上かつ24.3モル%以下、23.31モル%以上かつ24.98モル%以下、19.0モル%以上かつ35.0モル%以下、19.0モル%以上かつ27.5モル%以下、19.0モル%以上かつ24.3モル%以下、20.0モル%以上かつ35.0モル%以下、20.0モル%以上かつ22.0モル%以下、21.0モル%以上かつ32.0モル%以下、22.0モル%以上かつ32.0モル%以下、22.0モル%以上かつ25.0モル%以下、22.5モル%以上かつ32.5モル%以下、22.5モル%以上かつ24.7モル%以下、24.3モル%以上かつ35.0モル%以下、24.3モル%以上かつ32.5モル%以下、24.3モル%以上かつ27.0モル%以下、24.3モル%以上かつ24.7モル%以下、24.7モル%以上かつ27.0モル%以下、25.0モル%以上かつ32.0モル%以下、25.0モル%以上かつ27.0モル%以下、26.0モル%以上かつ33.0モル%以下、26.0モル%以上かつ32.0モル%以下、26.0モル%以上かつ27.0モル%以下、25.2モル%以上かつ29.4モル%以下、22.1モル%以上かつ32.6モル%以下、または27.0モル%以上かつ33.7モル%以下の量のP2O5を含有することがある。
【0042】
ガラス組成物は、ゲルマニア(GeO2)を含むことがある。ゲルマニア(GeO2)は、屈折率と密度との間の優れた比を提供し、可視および近紫外範囲(青色領域)の透過率を低下させない。ゲルマニアは、数少ないガラス形成酸化物の内の1つとして知られており、これは、P2O5、SiO2またはB2O3のように、100%までの全濃度範囲で使用されて、ガラスを形成できることを意味する。しかしながら、ゲルマニアは、高価過ぎ、それゆえ、ガラス組成物を経済的でなくすであろう。したがって、ゲルマニアの含有量は、制限されるべきである、すなわち、ガラス組成物はGeO2を含まないことがある、またはガラス組成物はGeO2を実質的に含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でゲルマニア(GeO2)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、1.0モル%以上、2.0モル%以上、3.0モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、12.0モル%以上、13.0モル%以上、または14.0モル%以上の量でGeO2を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、15.0モル%以下、14.0モル%以下、13.0モル%以下、12.0モル%以下、10.0モル%以下、5.0モル%以下、3.0モル%以下、2.0モル%以下、1.5モル%以下、または1.0モル%以下の量でGeO2を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ1.5モル%以下、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、0.0モル%以上かつ12.0モル%以下、0.0モル%以上かつ3.0モル%以下、1.5モル%以上かつ13.0モル%以下、1.5モル%以上かつ3.0モル%以下、2.0モル%以上かつ10.0モル%以下、3.0モル%以上かつ13.0モル%以下、3.0モル%以上かつ10.0モル%以下、5.0モル%以上かつ14.0モル%以下、5.0モル%以上かつ10.0モル%以下、6.0モル%以上かつ13.7モル%以下、1.7モル%以上かつ10.1モル%以下、または2.8モル%以上かつ12.4モル%以下の量でGeO2を含有することがある。
【0043】
ガラス組成物は、酸化ホウ素(B2O3)を含むことがある。本開示のいくつかの実施の形態によれば、酸化ホウ素は、追加のガラス形成材の役割を果たすことがある。B2O3は、ガラス形成材として、液相粘度を増加させ、したがって、ガラス組成物の結晶化を阻害するのに役立つことができる。しかしながら、ガラス組成物にB2O3を添加すると、液-液相分離が生じることがあり、これにより、得られるガラスの失透が生じるおよび/または透過率が低下することがある。また、高屈折率ガラスにB2O3を添加すると、屈折率が低下する。したがって、本開示のガラス中の酸化ホウ素の量は制限される、すなわち、ガラスはB2O3を実質的に含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化ホウ素(B2O3)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、0.5モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、7.5モル%以上、8.5モル%以上、9.0モル%以上、または9.5モル%以上の量でB2O3を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、9.5モル%以下、9.0モル%以下、8.5モル%以下、7.5モル%以下、5.0モル%以下、2.5モル%以下、1.5モル%以下、1.0モル%以下、または0.5モル%以下の量でB2O3を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ2.5モル%以下、0.0モル%以上かつ0.5モル%以下、0.5モル%以上かつ8.5モル%以下、0.5モル%以上かつ2.5モル%以下、1.0モル%以上かつ2.5モル%以下、1.5モル%以上かつ9.0モル%以下、1.5モル%以上かつ7.5モル%以下、1.5モル%以上かつ2.5モル%以下、2.5モル%以上かつ9.0モル%以下、5.0モル%以上かつ9.5モル%以下、5.0モル%以上かつ9.0モル%以下、5.0モル%以上かつ7.5モル%以下、7.5モル%以上かつ9.5モル%以下、7.5モル%以上かつ8.5モル%以下、1.5モル%以上かつ7.0モル%以下、1.6モル%以上かつ6.2モル%以下、または0.4モル%以上かつ5.8モル%以下の量でB2O3を含有することがある。
【0044】
ガラス組成物は、一価金属酸化物(R2O)を含むことがある。アルカリ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O、Rb2OおよびCs2O)や他の酸化物(例えば、Ag2OまたはTl2O)などの一価金属酸化物は、許容できる低密度を維持しつつ、ガラス構造中の、TiO2、Nb2O5またはWO3などの高屈折率成分の溶解度を増すことがある。通常、この目的に、Li2O、Na2Oおよび/またはK2Oが使用される。これらの3種類の酸化物の中で、典型的に、K2Oが、高屈折率成分の溶解度の最大の改善を与える。しかしながら、K2O自体を添加すると、屈折率が減少することがあり、これにより、上述した効果が低下してしまう。対照的に、Li2Oは、典型的に、これらの3種類の酸化物の中で、屈折率対密度の比を最大にするが、高屈折率成分の溶解度に対する効果は最低である。酸化ナトリウム(Na2O)は、典型的に、Li2OとK2Oの間の中間の効果を生じる。しかしながら、ガラス形成能に対するこれらの酸化物の正確な効果を予測するのは難しく、異なる実施の形態において、これらの酸化物の間の所望の比率は異なるであろう。特に、いくつかの実施の形態において、3種類の酸化物(Li2O、Na2OおよびK2O)の全て、またはそれらの内の2つを、互いに一緒に添加することが望ましい。また、いくつかの実施の形態において、二価金属酸化物(RO)と共に一価金属酸化物(R2O)を使用すると、ガラスのガラス形成能が改善され、類似の密度でより高い屈折率に達することが可能になる。
【0045】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、15.0モル%以上、20.0モル%以上、または25.0モル%以上の量で一価金属酸化物R2Oを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、30.0モル%以下、25.0モル%以下、20.0モル%以下、15.0モル%以下、10.0モル%以下、または5.0モル%以下の量で一価金属酸化物R2Oを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ30.0モル%以下、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、5.0モル%以上かつ30.0モル%以下、5.0モル%以上かつ25.0モル%以下、5.0モル%以上かつ20.0モル%以下、5.0モル%以上かつ15.0モル%以下、5.0モル%以上かつ10.0モル%以下、10.0モル%以上かつ30.0モル%以下、10.0モル%以上かつ25.0モル%以下、10.0モル%以上かつ20.0モル%以下、10.0モル%以上かつ15.0モル%以下、15.0モル%以上かつ30.0モル%以下、15.0モル%以上かつ25.0モル%以下、15.0モル%以上かつ20.0モル%以下、20.0モル%以上かつ30.0モル%以下、20.0モル%以上かつ25.0モル%以下、13.0モル%以上かつ25.0モル%以下、7.0モル%以上かつ15.0モル%以下、または4.0モル%以上かつ24.0モル%以下の量で一価金属酸化物R2Oを含有することがある。
【0046】
ガラス組成物は、酸化カリウム(K2O)を含むことがある。酸化カリウムは、他の一価と二価の金属酸化物よりも大きく、TiO2およびNb2O5などの高屈折率成分の溶解度を増加させることがあり、これにより比較的低い密度で屈折率を間接的に増加させることがある。しかしながら、酸化カリウム自体は、上述した酸化物の中でも、最低の屈折率を提供する。したがって、K2Oが高濃度では、高い屈折率に到達することが難しいであろう。したがって、本開示のガラス中のK2Oの量は、制限される。実施の形態において、そのガラスは、0.3モル%以上かつ35.0モル%以下および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化カリウム(K2O)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.3モル%以上、1.0モル%以上、2.0モル%以上、3.0モル%以上、3.5モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、15.0モル%以上、20.0モル%以上、25.0モル%以上、30.0モル%以上、32.0モル%以上、33.0モル%以上、または34.0モル%以上の量でK2Oを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、35.0モル%以下、34.0モル%以下、33.0モル%以下、32.0モル%以下、30.0モル%以下、25.0モル%以下、20.0モル%以下、15.0モル%以下、13.5モル%以下、12.5モル%以下、10.0モル%以下、9.0モル%以下、5.0モル%以下、3.0モル%以下、2.0モル%以下、または1.0モル%以下の量でK2Oを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.3モル%以上かつ15.0モル%以下、1.0モル%以上かつ35.0モル%以下、1.0モル%以上かつ20.0モル%以下、2.0モル%以上かつ13.5モル%以下、3.5モル%以上かつ12.5モル%以下、5.0モル%以上かつ8.58モル%以下、0.3モル%以上かつ35.0モル%以下、0.3モル%以上かつ25.0モル%以下、0.3モル%以上かつ1.0モル%以下、1.0モル%以上かつ25.0モル%以下、1.0モル%以上かつ10.0モル%以下、2.0モル%以上かつ30.0モル%以下、2.0モル%以上かつ5.0モル%以下、3.0モル%以上かつ13.5モル%以下、3.0モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ35.0モル%以下、5.0モル%以上かつ13.5モル%以下、9.0モル%以上かつ32.0モル%以下、9.0モル%以上かつ20.0モル%以下、9.0モル%以上かつ12.5モル%以下、10.0モル%以上かつ35.0モル%以下、10.0モル%以上かつ32.0モル%以下、10.0モル%以上かつ20.0モル%以下、10.0モル%以上かつ12.5モル%以下、12.5モル%以上かつ20.0モル%以下、13.5モル%以上かつ35.0モル%以下、13.5モル%以上かつ30.0モル%以下、13.5モル%以上かつ20.0モル%以下、13.0モル%以上かつ31.0モル%以下、6.0モル%以上かつ18.0モル%以下、または7.0モル%以上かつ22.0モル%以下の量でK2Oを含有することがある。
【0047】
ガラス組成物は、酸化ナトリウム(Na2O)を含むことがある。高屈折率ガラスにおいて、Na2Oは、K2Oのように機能し、TiO2、Nb2O5、WO3および他の酸化物などの高屈折率成分の溶解度を改善するが、それと同時に、ガラスの屈折率を減少させる。ほとんどの場合、高屈折率成分の溶解度に対するNa2Oの効果は、K2Oの対応する効果よりもわずかに低いことが分かった。しかしながら、Na2Oは、K2Oよりも低い熱膨張係数を提供し、これにより、ガラス物品を冷却するときに生じる熱応力が低下し、したがって、ガラス物品の品質が改善されることがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ13.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化ナトリウム(Na2O)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、1.0モル%以上、5.0モル%以上、または10.0モル%以上の量でNa2Oを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、13.0モル%以下、13.0モル%以下、10.5モル%以下、10.0モル%以下、9.5モル%以下、7.0モル%以下、または5.0モル%以下の量でNa2Oを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、0.0モル%以上かつ10.5モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ9.5モル%以下、0.94モル%以上かつ6.98モル%以下、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ15.0モル%以下、5.0モル%以上かつ10.5モル%以下、5.0モル%以上かつ9.5モル%以下、7.0モル%以上かつ15.0モル%以下、7.0モル%以上かつ13.0モル%以下、7.0モル%以上かつ10.5モル%以下、7.0モル%以上かつ10.0モル%以下、7.0モル%以上かつ9.5モル%以下、9.5モル%以上かつ15.0モル%以下、9.5モル%以上かつ13.0モル%以下、9.5モル%以上かつ10.5モル%以下、9.5モル%以上かつ10.0モル%以下、4.4モル%以上かつ8.7モル%以下、6.5モル%以上かつ11.9モル%以下、または0.4モル%以上かつ6.0モル%以下の量でNa2Oを含有することがある。
【0048】
ガラス組成物は、酸化リチウム(Li2O)を含むことがある。酸化リチウムは、公知の一価金属酸化物の中でも、ガラスの屈折率対密度の最高の比を提供する。また、いくつかの実施の形態において、Li2Oは、Nb2O5およびTiO2の溶解度を増すのに役立つことがあり、これにより、比較的低い密度で屈折率をさらに増加させる。それに加え、酸化リチウムは、ガラスを退色させる過程を加速させることがある。しかしながら、いくつかの実施の形態において、小さい濃度でさえも、Li2Oを添加すると、冷却されたときに、ガラス形成溶融物の結晶化または液-液相分離を生じることによって、ガラスのガラス形成能が低下することがあるのが経験的に分かった。したがって、本開示のガラス中のLi2Oの量は、制限される。しかしながら、Li2Oの上述した望ましくない影響は、予測するのが難しい。この理由のために、実施の形態におけるLi2Oの正確な境界は、非常に異なるであろう。特に、いくつかの実施の形態において、ガラスは、Li2Oを実質的に含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化リチウム(Li2O)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、0.5モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、7.5モル%以上、8.5モル%以上、9.0モル%以上、または9.5モル%以上の量でLi2Oを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、9.5モル%以下、9.0モル%以下、8.5モル%以下、8.0モル%以下、7.5モル%以下、6.0モル%以下、5.25モル%以下、5.0モル%以下、4.5モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、2.0モル%以下、1.5モル%以下、1.0モル%以下、または0.5モル%以下の量でLi2Oを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ8.0モル%以下、0.0モル%以上かつ6.0モル%以下、0.0モル%以上かつ5.25モル%以下、0.0モル%以上かつ4.5モル%以下、0.0モル%以上かつ2.0モル%以下、1.0モル%以上かつ3.49モル%以下、0.0モル%以上かつ7.5モル%以下、0.0モル%以上かつ3.0モル%以下、0.0モル%以上かつ0.5モル%以下、0.5モル%以上かつ7.5モル%以下、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下、1.5モル%以上かつ8.0モル%以下、1.5モル%以上かつ5.0モル%以下、1.5モル%以上かつ2.0モル%以下、2.0モル%以上かつ8.0モル%以下、2.0モル%以上かつ5.0モル%以下、2.5モル%以上かつ8.5モル%以下、2.5モル%以上かつ6.0モル%以下、2.5モル%以上かつ4.5モル%以下、3.0モル%以上かつ4.5モル%以下、2.9モル%以上かつ6.8モル%以下、0.2モル%以上かつ6.0モル%以下、または5.0モル%以上かつ8.8モル%以下の量でLi2Oを含有することがある。
【0049】
ガラス組成物は、酸化ストロンチウム(SrO)を含むことがある。高屈折率リン酸塩ガラスにおいて、SrOは、CaOのように、高屈折率成分の溶解度を改善することがある。しかしながら、溶解度の改善は、典型的に、CaOよりも、SrOのほうが少ない。また、SrOは、類似の屈折率でいくぶん大きい密度を提供する。したがって、本開示のガラス中のSrOの量は制限される、またはガラスはSrOを実質的に含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化ストロンチウム(SrO)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、または7.5モル%以上の量でSrOを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、、7.5モル%以下、6.5モル%以下、5.0モル%以下、2.5モル%以下、または2.1モル%以下の量でSrOを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ7.5モル%以下、0.0モル%以上かつ6.5モル%以下、0.02モル%以上かつ2.11モル%以下、0.0モル%以上かつ2.5モル%以下、2.1モル%以上かつ10.0モル%以下、2.1モル%以上かつ7.5モル%以下、2.1モル%以上かつ6.5モル%以下、2.1モル%以上かつ5.0モル%以下、2.1モル%以上かつ2.5モル%以下、2.5モル%以上かつ10.0モル%以下、2.5モル%以上かつ7.5モル%以下、2.5モル%以上かつ6.5モル%以下、2.5モル%以上かつ5.0モル%以下、4.9モル%以上かつ9.6モル%以下、3.0モル%以上かつ7.0モル%以下、または1.4モル%以上かつ5.0モル%以下の量でSrOを含有することがある。
【0050】
ガラス組成物は、酸化テルル(TeO2)を含むことがある。酸化テルルは、一般に、酸化ビスマスのように機能し、類似の利点と欠点を有する。それに加え、TeO2は、非常に高価であり、このため、出発材料の費用が受け入れ難いほど高くなることがある。したがって、酸化テルルの含有量は、制限されるべきである、またはガラス組成物は、TeO2を含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化テルル(TeO2)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、1.0モル%以上、2.0モル%以上、3.0モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、15.0モル%以上、17.0モル%以上、18.0モル%以上、または19.0モル%以上の量でTeO2を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、20.0モル%以下、19.0モル%以下、18.0モル%以下、17.0モル%以下、15.0モル%以下、10.0モル%以下、5.0モル%以下、3.0モル%以下、2.0モル%以下、または1.0モル%以下の量でTeO2を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下、0.0モル%以上かつ17.0モル%以下、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下、1.0モル%以上かつ17.0モル%以下、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下、2.0モル%以上かつ5.0モル%以下、3.0モル%以上かつ18.0モル%以下、3.0モル%以上かつ15.0モル%以下、3.0モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ20.0モル%以下、5.0モル%以上かつ18.0モル%以下、10.0モル%以上かつ20.0モル%以下、10.0モル%以上かつ19.0モル%以下、10.0モル%以上かつ18.0モル%以下、10.0モル%以上かつ17.0モル%以下、10.0モル%以上かつ15.0モル%以下、15.0モル%以上かつ20.0モル%以下、15.0モル%以上かつ19.0モル%以下、4.0モル%以上かつ10.0モル%以下、4.0モル%以上かつ18.0モル%以下、または8.0モル%以上かつ17.0モル%以下の量でTeO2を含有することがある。
【0051】
ガラス組成物は、バナジア(V2O5)を含むことがある。バナジアは、全ての酸化物の中で、屈折率対密度の最大の比を提供する。しかしながら、バナジアは、望ましくなく暗いまたさらには黒色の着色も生じることがあり、また、環境上の懸念も引き起こすことがある。これらの理由のために、本発明のガラス中のバナジアの含有量は制限される、またはガラス組成物はV2O5を含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でバナジア(V2O5)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、0.05モル%以上、0.10モル%以上、0.15モル%以上、0.25モル%以上、0.5モル%以上、0.75モル%以上、0.85モル%以上、0.9モル%以上、または0.95モル%以上の量でV2O5を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、1.0モル%以下、0.95モル%以下、0.9モル%以下、0.85モル%以下、0.75モル%以下、0.5モル%以下、0.25モル%以下、0.15モル%以下、0.10モル%以下、または0.05モル%以下の量でV2O5を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下、0.0モル%以上かつ0.25モル%以下、0.0モル%以上かつ0.05モル%以下、0.05モル%以上かつ0.25モル%以下、0.10モル%以上かつ1.0モル%以下、0.10モル%以上かつ0.25モル%以下、0.15モル%以上かつ0.9モル%以下、0.15モル%以上かつ0.75モル%以下、0.15モル%以上かつ0.25モル%以下、0.25モル%以上かつ0.75モル%以下、0.5モル%以上かつ0.95モル%以下、0.5モル%以上かつ0.9モル%以下、0.5モル%以上かつ0.85モル%以下、0.5モル%以上かつ0.75モル%以下、0.45モル%以上かつ0.75モル%以下、0.03モル%以上かつ0.43以下、または0.34モル%以上かつ0.81モル%以下の量でV2O5を含有することがある。
【0052】
ガラス組成物は、酸化タングステン(WO3)を含むことがある。WO3は、密度を著しく増加させたり、望ましくない着色を生じさせたりせずに、高い屈折率を提供する。しかしながら、10.0モル%以上、または20.0モル%以上など、WO3が高濃度であると、液相温度が上昇する傾向にあり、液相温度での粘度が低下し、冷却したときの溶融物の結晶化を避けること、および/または高品質の光学ガラスを得ることが、難しくなってしまう。したがって、WO3の含有量は、制限されるべきである、またはガラス組成物は、WO3を含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化タングステン(WO3)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、または7.5モル%以上の量でWO3を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、7.5モル%以下、5.0モル%以下、4.6モル%以下、4.0モル%以下、または2.5モル%以下の量でWO3を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、2.5モル%以上かつ10.0モル%以下、2.5モル%以上かつ7.5モル%以下、2.5モル%以上かつ5.0モル%以下、2.5モル%以上かつ4.6モル%以下、2.5モル%以上かつ4.0モル%以下、4.0モル%以上かつ10.0モル%以下、4.0モル%以上かつ7.5モル%以下、4.0モル%以上かつ5.0モル%以下、4.0モル%以上かつ4.6モル%以下、1.5モル%以上かつ7.2モル%以下、4.5モル%以上かつ9.2モル%以下、または5.0モル%以上かつ7.7モル%以下の量でWO3を含有することがある。
【0053】
ガラス組成物は、酸化ビスマス(Bi2O3)を含むことがある。Bi2O3は、ここに検討されているどの他の成分よりも高い、非常に高い屈折率を提供するが、密度の上昇をもたらす。Bi2O3は、時には、望ましくない着色を提供することもある。また、Bi2O3は、高温での溶融物の粘度を低下させることがあり、これにより、冷却されるときに、溶融物の結晶化が生じることがある。この影響は、例えば、20.0モル%超、または26.0モル%超、またはそれより高いなど、高濃度のBi2O3の場合に特に著しい。したがって、酸化ビスマスの含有量は、制限されるべきである、またはガラス組成物は、Bi2O3を含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化ビスマス(Bi2O3)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、1.0モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、または7.5モル%以上の量でBi2O3を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、7.5モル%以下、5.0モル%以下、4.6モル%以下、4.0モル%以下、または2.5モル%以下の量でBi2O3を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下、1.47モル%以上かつ3.69モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、2.5モル%以上かつ10.0モル%以下、2.5モル%以上かつ7.5モル%以下、2.5モル%以上かつ5.0モル%以下、2.5モル%以上かつ4.6モル%以下、2.5モル%以上かつ4.0モル%以下、4.0モル%以上かつ10.0モル%以下、4.0モル%以上かつ7.5モル%以下、4.0モル%以上かつ5.0モル%以下、4.0モル%以上かつ4.6モル%以下、4.6モル%以上かつ10.0モル%以下、4.6モル%以上かつ7.5モル%以下、4.6モル%以上かつ5.0モル%以下、1.4モル%以上かつ7.8モル%以下、2.0モル%以上かつ6.0モル%以下、または1.4モル%以上かつ5.0モル%以下の量でBi2O3を含有することがある。
【0054】
ガラス組成物は、マグネシア(MgO)を含むことがある。マグネシアは、高屈折率光学ガラスでは頻繁には使用されない。マグネシアは、低い熱膨張係数を低下させ、このことは、ガラス物品を冷却したときに、その中に生じる熱応力を減少させるのに有用であろう。しかしながら、マグネシアは、例えば、BaO、SrO、CaOおよびZnOなどの他の二価金属酸化物よりも低い屈折率および高屈折率成分の溶解度の小さい増加を提供する。また、リン酸塩ガラスにおいて、MgOを添加すると、リン酸マグネシウムMg3P2O8の結晶化をもたらすことがあり、これにより、ガラスのガラス形成能が低下することがある。したがって、本開示のガラス組成物中のMgOの量は制限される、またはガラスは、MgOを実質的に含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でマグネシア(MgO)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、1.0モル%以上、2.0モル%以上、3.0モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、12.0モル%以上、13.0モル%以上、または14.0モル%以上の量でMgOを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、15.0モル%以下、14.0モル%以下、13.0モル%以下、12.0モル%以下、10.0モル%以下、5.0モル%以下、3.0モル%以下、2.5モル%以下、2.3モル%以下、2.0モル%以下、または1.0モル%以下の量でMgOを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、0.0モル%以上かつ3.0モル%以下、0.0モル%以上かつ2.5モル%以下、0.0モル%以上かつ2.3モル%以下、0.0モル%以上かつ12.0モル%以下、0.0モル%以上かつ2.0モル%以下、1.0モル%以上かつ3.0モル%以下、1.0モル%以上かつ2.0モル%以下、2.0モル%以上かつ12.0モル%以下、2.0モル%以上かつ3.0モル%以下、2.3モル%以上かつ13.0モル%以下、2.3モル%以上かつ3.0モル%以下、2.5モル%以上かつ13.0モル%以下、2.5モル%以上かつ10.0モル%以下、2.5モル%以上かつ3.0モル%以下、3.0モル%以上かつ13.0モル%以下、3.0モル%以上かつ10.0モル%以下、2.1モル%以上かつ10.0モル%以下、7.5モル%以上かつ13.7モル%以下、または2.5モル%以上かつ9.0モル%以下の量でMgOを含有することがある。
【0055】
ガラス組成物は、酸化亜鉛(ZnO)を含むことがある。酸化亜鉛は、比較的良好な屈折率対密度比を提供し、時々、チタニアの溶解度を増加させることがあり、これにより、ガラスの屈折率が間接的に増加する。しかしながら、いくつかの実施の形態において、ZnOが高濃度で含まれると、溶融物のガラス形成能が低下し、溶融物は、冷却中に結晶化する傾向にあることがある。それが、本開示のガラス中のZnOの量が制限される、またはガラス組成物がZnOを含まないことがある理由である。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上から10.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化亜鉛(ZnO)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、0.5モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、7.5モル%以上、8.5モル%以上、9.0モル%以上、または9.5モル%以上の量でZnOを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、9.5モル%以下、9.0モル%以下、8.5モル%以下、7.5モル%以下、7.0モル%以下、5.0モル%以下、4.6モル%以下、4.0モル%以下、2.5モル%以下、1.5モル%以下、1.0モル%以下、または0.5モル%以下の量でZnOを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ7.0モル%以下、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ0.5モル%以下、0.5モル%以上かつ10.0モル%以下、0.5モル%以上かつ7.5モル%以下、0.5モル%以上かつ4.0モル%以下、1.0モル%以上かつ10.0モル%以下、1.0モル%以上かつ8.5モル%以下、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下、1.5モル%以上かつ8.5モル%以下、1.5モル%以上かつ5.0モル%以下、1.5モル%以上かつ2.5モル%以下、2.5モル%以上かつ5.0モル%以下、4.0モル%以上かつ9.0モル%以下、4.0モル%以上かつ7.5モル%以下、4.6モル%以上かつ10.0モル%以下、4.6モル%以上かつ9.0モル%以下、4.6モル%以上かつ7.5モル%以下、4.6モル%以上かつ5.0モル%以下、3.0モル%以上かつ6.5モル%以下、3.2モル%以上かつ7.6モル%以下、または2.0モル%以上かつ7.0モル%以下の量でZnOを含有することがある。
【0056】
ガラス組成物は、アルミナ(Al2O3)を含むことがある。アルミナは、高温でガラス成形溶融物の粘度を増加させることがあり、これにより、臨界冷却速度が低下し、ガラス形成能が改善されることがある。しかしながら、高屈折率リン酸塩ガラスでは、Al2O3を添加すると、冷却したときに、ガラス形成溶融物中に、リン酸アルミニウム(AlPO4)、チタン酸アルミニウム(Al2TiO5)、ニオブ酸アルミニウム(AlNbO4)などの耐火鉱物が結晶化することがある。したがって、本開示のガラス中のAl2O3の量は制限される、またはガラスはAl2O3を実質的に含まないことがある。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上から10.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でアルミナ(Al2O3)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、0.01モル%以上、0.5モル%以上、1.0モル%以上、1.5モル%以上、2.5モル%以上、5.0モル%以上、7.5モル%以上、8.5モル%以上、9.0モル%以上、または9.5モル%以上の量でAl2O3を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、10.0モル%以下、9.5モル%以下、9.0モル%以下、8.5モル%以下、7.5モル%以下、6.0モル%以下、5.0モル%以下、2.5モル%以下、1.5モル%以下、1.0モル%以下、0.5モル%以下、または0.02モル%以下の量でAl2O3を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ6.0モル%以下、0.01モル%以上かつ0.02モル%以下、0.0モル%以上かつ7.5モル%以下、0.0モル%以上かつ1.5モル%以下、0.02モル%以上かつ5.0モル%以下、0.02モル%以上かつ1.0モル%以下、0.5モル%以上かつ5.0モル%以下、0.5モル%以上かつ1.0モル%以下、1.0モル%以上かつ10.0モル%以下、1.0モル%以上かつ8.5モル%以下、1.0モル%以上かつ5.0モル%以下、1.5モル%以上かつ9.0モル%以下、2.5モル%以上かつ9.0モル%以下、2.5モル%以上かつ7.5モル%以下、2.5モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ7.5モル%以下、1.4モル%以上かつ5.0モル%以下、0モル%以上かつ8.3モル%以下、または3.5モル%以上かつ7.5モル%以下の量でAl2O3を含有することがある。
【0057】
ガラス組成物は、酸化バリウム(BaO)を含むことがある。酸化バリウムは、他の二価金属酸化物よりも、TiO2およびNb2O5などの高屈折率成分の溶解度を増加させることがあり、これにより、比較的低い密度で屈折率のさらなる増加を間接的にもたらすことがある。しかしながら、バリウムは重元素であり、多量に添加されると、ガラスの密度が増すであろう。また、バリウムは、高濃度では、チタン酸バリウム(BaTiO3)、ニオブ酸バリウム(BaNb2O6)、オルトリン酸バリウム(Ba3P2O8)などの鉱物の結晶化をもたらすことがあり、これにより、冷却されたときに、ガラス形成溶融物の結晶化がもたらされることがある。したがって、本開示のガラス中のBaOの量は制限される。実施の形態において、そのガラスは、5.0モル%以上から23.3モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化バリウム(BaO)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、5.0モル%以上、6.0モル%以上、6.3モル%以上、6.5モル%以上、7.0モル%以上、7.5モル%以上、8.0モル%以上、10.0モル%以上、15.0モル%以上、20.0モル%以上、20.3モル%以上、21.3モル%以上、または22.3モル%以上の量でBaOを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、23.3モル%以下、22.3モル%以下、21.3モル%以下、20.3モル%以下、20.0モル%以下、17.0モル%以下、15.5モル%以下、15.0モル%以下、14.8モル%以下、10.0モル%以下、8.0モル%以下、7.0モル%以下、または6.0モル%以下の量でBaOを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、5.0モル%以上かつ20.0モル%以下、6.0モル%以上かつ17.0モル%以下、6.26モル%以上かつ14.78モル%以下、6.5モル%以上かつ15.5モル%以下、5.0モル%以上かつ23.3モル%以下、5.0モル%以上かつ14.8モル%以下、5.0モル%以上かつ6.0モル%以下、6.0モル%以上かつ20.0モル%以下、6.0モル%以上かつ14.8モル%以下、7.0モル%以上かつ15.5モル%以下、8.0モル%以上かつ20.3モル%以下、8.0モル%以上かつ15.5モル%以下、8.0モル%以上かつ10.0モル%以下、10.0モル%以上かつ15.5モル%以下、14.8モル%以上かつ21.3モル%以下、15.0モル%以上かつ23.3モル%以下、15.0モル%以上かつ21.3モル%以下、15.0モル%以上かつ20.0モル%以下、15.0モル%以上かつ15.5モル%以下、15.5モル%以上かつ21.3モル%以下、8.0モル%以上かつ21.0モル%以下、10.0モル%以上かつ16.0モル%以下、または11.0モル%以上かつ17.0モル%以下の量でBaOを含有することがある。
【0058】
ガラス組成物は、酸化カルシウム(CaO)を含むことがある。酸化カルシウムは、公知の一価と二価の金属酸化物の中でも、ガラスの屈折率対密度の最高の比を提供する。また、いくつかの実施の形態において、CaOは、Nb2O5およびTiO2の溶解度を増加させるのに役立つことがあり、このことは、比較的低い密度で屈折率を増加させるのに寄与する。しかしながら、ガラス中のCaOの量が多すぎると、チタン酸カルシウム(CaTiO3、CaTi2O5など)、ニオブ酸カルシウム(CaNb2O6)、メタケイ酸カルシウム(CaSiO3)などの耐火種の結晶化がもたらされることがあり、これにより、液相温度での粘度が低下し、したがって、臨界冷却速度が増加することがあり、これにより、冷却したときに、ガラス形成溶融物の結晶化がもたらされることがある。これが、本開示のガラス中のCaOの量が制限される理由である。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上から35.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量で酸化カルシウム(CaO)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、1.0モル%以上、2.0モル%以上、3.0モル%以上、4.2モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、15.0モル%以上、20.0モル%以上、25.0モル%以上、30.0モル%以上、32.0モル%以上、33.0モル%以上、または34.0モル%以上の量でCaOを含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、35.0モル%以下、34.0モル%以下、33.0モル%以下、32.0モル%以下、30.0モル%以下、25.0モル%以下、20.0モル%以下、15.0モル%以下、14.5モル%以下、13.0モル%以下、11.6モル%以下、10.0モル%以下、5.0モル%以下、3.0モル%以下、2.0モル%以下、または1.0モル%以下の量でCaOを含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ35.0モル%以下、0.0モル%以上かつ30.0モル%以下、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下、0.0モル%以上かつ14.5モル%以下、0.0モル%以上かつ13.0モル%以下、4.18モル%以上かつ11.64モル%以下、0.0モル%以上かつ25.0モル%以下、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下、1.0モル%以上かつ35.0モル%以下、1.0モル%以上かつ25.0モル%以下、1.0モル%以上かつ11.6モル%以下、3.0モル%以上かつ30.0モル%以下、3.0モル%以上かつ14.5モル%以下、3.0モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ35.0モル%以下、5.0モル%以上かつ30.0モル%以下、5.0モル%以上かつ14.5モル%以下、10.0モル%以上かつ13.0モル%以下、11.6モル%以上かつ32.0モル%以下、11.6モル%以上かつ20.0モル%以下、13.0モル%以上かつ32.0モル%以下、14.5モル%以上かつ33.0モル%以下、14.5モル%以上かつ30.0モル%以下、14.5モル%以上かつ20.0モル%以下、3.0モル%以上かつ16.0モル%以下、14.0モル%以上かつ34.0モル%以下、または9.0モル%以上かつ27.0モル%以下の量でCaOを含有することがある。
【0059】
ガラス組成物は、チタニア(TiO2)を含むことがある。高屈折率ガラスは、典型的に、光学的光の少なくとも一部、特に、電磁スペクトルの青色および近紫外領域の光を吸収する、TiO2およびNb2O5などの種を含む。本開示の実施の形態において、そのガラスの透過率は、約300nmから2300nmの範囲内の異なる波長について特徴付けられることがある。可視および近紫外領域(青色領域)の高い透過率が、いくつかの用途において特に望ましい。青色の高透過率は、高屈折率ガラスで達成するのが困難であり得る。屈折率を増加させるためにガラスに典型的に使用される高レベルのTiO2および/またはNb2O5は、近紫外領域の透過率を減少させ、UVカットオフをより大きい波長へとシフトさせる傾向にある。したがって、本開示のガラス組成物中のTiO2の量は、制限される。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上から55.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でチタニア(TiO2)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、0.3モル%以上、2.0モル%以上、4.0モル%以上、6.0モル%以上、8.0モル%以上、10.0モル%以上、11.0モル%以上、17.0モル%以上、20.0モル%以上、30.0モル%以上、40.0モル%以上、50.0モル%以上、52.0モル%以上、または54.0モル%以上の量でTiO2を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、55.0モル%以下、54.0モル%以下、52.0モル%以下、50.0モル%以下、40.0モル%以下、33.0モル%以下、30.0モル%以下、22.0モル%以下、20.0モル%以下、10.0モル%以下、6.0モル%以下、4.0モル%以下、または2.0モル%以下の量でTiO2を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ50.0モル%以下、0.3モル%以上かつ40.0モル%以下、8.0モル%以上かつ33.0モル%以下、11.0モル%以上かつ30.0モル%以下、16.98モル%以上かつ22.27モル%以下、0.0モル%以上かつ55.0モル%以下、0.0モル%以上かつ40.0モル%以下、2.0モル%以上かつ55.0モル%以下、2.0モル%以上かつ20.0モル%以下、4.0モル%以上かつ10.0モル%以下、6.0モル%以上かつ55.0モル%以下、6.0モル%以上かつ10.0モル%以下、10.0モル%以上かつ50.0モル%以下、10.0モル%以上かつ30.0モル%以下、20.0モル%以上かつ52.0モル%以下、20.0モル%以上かつ40.0モル%以下、20.0モル%以上かつ30.0モル%以下、22.0モル%以上かつ40.0モル%以下、22.0モル%以上かつ30.0モル%以下、33.0モル%以上かつ55.0モル%以下、33.0モル%以上かつ54.0モル%以下、33.0モル%以上かつ52.0モル%以下、33.0モル%以上かつ40.0モル%以下、8.0モル%以上かつ45.0モル%以下、2.0モル%以上かつ23.0モル%以下、または13.0モル%以上かつ40.0モル%以下の量でTiO2を含有することがある。
【0060】
ガラス組成物は、ニオビア(Nb2O5)を含むことがある。ニオビアは、チタニアのように、ガラスの屈折率を増加させつつ、低密度も維持するために、本開示のいくつかの態様に使用することができる。しかしながら、ニオビアは、チタニアと同じ様式で退色できない黄色の着色をガラスに導入し得、これにより、特に、青色および紫外線範囲において、透過率が減少し得る。ニオビアは、チタニアのように、溶融物の結晶化および/または相分離を生じることがある。ある場合には、ニオビアは、ガラスに高い光学分散を与えることがあり、これは、類似の濃度で添加されたときに、チタニアおよびいくつかの他の高屈折率成分により誘発される光学分散よりも、著しく高いことがあり得る。ニオビアの効果は、ガラスの他の成分により影響を受けことがあり、それゆえ、ニオビアの正確な限度を決定することは難題であり得る。いくつかの実施の形態において、ガラスは、Nb2O5を実質的に含まないことがある。この場合、その機能は、例えば、TiO2などの他の種により行われる。実施の形態において、そのガラスは、0.0モル%以上から70.0モル%以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でニオビア(Nb2O5)を含有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上、2.0モル%以上、4.0モル%以上、6.0モル%以上、10.0モル%以上、20.0モル%以上、21.0モル%以上、23.5モル%以上、28.0モル%以上、30.0モル%以上、40.0モル%以上、50.0モル%以上、60.0モル%以上、64.0モル%以上、66.0モル%以上、または68.0モル%以上の濃度でNb2O5を含有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、70.0モル%以下、68.0モル%以下、66.0モル%以下、64.0モル%以下、60.0モル%以下、55.0モル%以下、50.0モル%以下、40.0モル%以下、37.0モル%以下、34.0モル%以下、30.0モル%以下、20.0モル%以下、10.0モル%以下、6.0モル%以下、4.0モル%以下、または2.0モル%以下の濃度でNb2O5を含有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、0.0モル%以上かつ70.0モル%以下、10.0モル%以上かつ50.0モル%以下、10.0モル%以上かつ40.0モル%以下、21.0モル%以上かつ40.0モル%以下、23.5モル%以上かつ37.0モル%以下、27.99モル%以上かつ34.0モル%以下、0.0モル%以上かつ2.0モル%以下、2.0モル%以上かつ70.0モル%以下、2.0モル%以上かつ55.0モル%以下、4.0モル%以上かつ70.0モル%以下、4.0モル%以上かつ60.0モル%以下、4.0モル%以上かつ37.0モル%以下、4.0モル%以上かつ10.0モル%以下、6.0モル%以上かつ60.0モル%以下、6.0モル%以上かつ10.0モル%以下、10.0モル%以上かつ37.0モル%以下、20.0モル%以上かつ50.0モル%以下、20.0モル%以上かつ34.0モル%以下、30.0モル%以上かつ50.0モル%以下、30.0モル%以上かつ34.0モル%以下、34.0モル%以上かつ70.0モル%以下、34.0モル%以上かつ64.0モル%以下、34.0モル%以上かつ50.0モル%以下、37.0モル%以上かつ66.0モル%以下、37.0モル%以上かつ60.0モル%以下、37.0モル%以上かつ50.0モル%以下、18.0モル%以上かつ42.0モル%以下、10.0モル%以上かつ45.0モル%以下、または30.0モル%以上かつ58.0モル%以下の濃度でNb2O5を含有することがある。
【0061】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物では、SiO2+GeO2の合計が、0.0モル%以上、5.0モル%以上、または10.0モル%以上であることがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物では、SiO2+GeO2の合計が、15.0モル%以下、10.0モル%以下、または5.0モル%以下であることがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物では、SiO2+GeO2の合計が、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ15.0モル%以下、5.0モル%以上かつ10.0モル%以下、3.0モル%以上かつ8.5モル%以下、4.3モル%以上かつ10.5モル%以下、または3.5モル%以上かつ8.5モル%以下であることがある。
【0062】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物では、TeO2+SnO2+SnOの合計が、0.0モル%以上、5.0モル%以上、10.0モル%以上、または15.0モル%以上であることがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物では、TeO2+SnO2+SnOの合計が、20.0モル%以下、15.0モル%以下、10.0モル%以下、または5.0モル%以下であることがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物では、TeO2+SnO2+SnOの合計が、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下、5.0モル%以上かつ20.0モル%以下、5.0モル%以上かつ15.0モル%以下、5.0モル%以上かつ10.0モル%以下、10.0モル%以上かつ20.0モル%以下、10.0モル%以上かつ15.0モル%以下、6.0モル%以上かつ15.0モル%以下、7.0モル%以上かつ16.0モル%以下、または8.0モル%以上かつ14.0モル%以下であることがある。
【0063】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物では、TiO2+Nb2O5の合計が、0.0モル%以上、1.0モル%以上、10.0モル%以上、20.0モル%以上、30.0モル%以上、40.0モル%以上、49.0モル%以上、または50.0モル%以上であることがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物では、TiO2+Nb2O5の合計が、55.0モル%以下、53.0モル%以下、50.0モル%以下、40.0モル%以下、30.0モル%以下、20.0モル%以下、または10.0モル%以下であることがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物では、TiO2+Nb2O5の合計が、1.0モル%以上かつ55.0モル%以下、0.0モル%以上かつ55.0モル%以下、0.0モル%以上かつ50.0モル%以下、0.0モル%以上かつ30.0モル%以下、1.0モル%以上かつ50.0モル%以下、1.0モル%以上かつ30.0モル%以下、1.0モル%以上かつ10.0モル%以下、10.0モル%以上かつ50.0モル%以下、10.0モル%以上かつ30.0モル%以下、20.0モル%以上かつ55.0モル%以下、20.0モル%以上かつ53.0モル%以下、20.0モル%以上かつ40.0モル%以下、30.0モル%以上かつ55.0モル%以下、30.0モル%以上かつ53.0モル%以下、30.0モル%以上かつ50.0モル%以下、30.0モル%以上かつ40.0モル%以下、12.0モル%以上かつ36.0モル%以下、32.0モル%以上かつ50.0モル%以下、または8.0モル%以上かつ30.0モル%以下であることがある。
【0064】
いくつかの実施の形態において、そのガラスは、TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2Oの合計に制限を有することがある。これらの酸化物は、高屈折率成分(TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3、TeO2)であるか、または屈折率対密度の比を著しく改善することがある(GeO2、Li2O)。しかしながら、Li2Oは、上述した他の酸化物よりも著しく低い屈折率を提供し、したがって、その合計の計数は、0.5に設定されている。TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2Oの合計は、規定のガラス組成物に潜在的に達成できる屈折率の概算として使用することができる。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物では、TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2Oの合計の値が、35モル%以上、40モル%以上、45モル%以上、または50モル%以上であることがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物では、TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2Oの合計の値が、53モル%以下、50モル%以下、45モル%以下、または40モル%以下であることがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物では、TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2Oの合計の値が、35モル%以上かつ53モル%以下、35モル%以上かつ50モル%以下、35モル%以上かつ45モル%以下、35モル%以上かつ40モル%以下、40モル%以上かつ53モル%以下、40モル%以上かつ50モル%以下、40モル%以上かつ45モル%以下、45モル%以上かつ53モル%以下、45モル%以上かつ50モル%以下、42モル%以上かつ51モル%以下、45モル%以上かつ53モル%以下、または36モル%以上かつ51モル%以下であることがある。
【0065】
いくつかの実施の形態において、そのガラスは、3.50g/cm3以上から4.50g/cm3、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の密度dRTを有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、3.50g/cm3以上、3.55g/cm3以上、3.60g/cm3以上、3.65g/cm3以上、3.75g/cm3以上、3.90g/cm3以上、4.15g/cm3以上、4.35g/cm3以上、4.40g/cm3以上、または4.45g/cm3以上の密度dRTを有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、4.50g/cm3以下、4.45g/cm3以下、4.40g/cm3以下、4.35g/cm3以下、4.20g/cm3以下、4.15g/cm3以下、4.10g/cm3以下、3.94g/cm3以下、3.90g/cm3以下、3.80g/cm3以下、3.65g/cm3以下、3.60g/cm3以下、または3.55g/cm3以下の密度dRTを有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、3.50g/cm3以上から4.50g/cm3、3.50g/cm3以上から4.20g/cm3、3.50g/cm3以上から3.90g/cm3、3.55g/cm3以上から3.90g/cm3、3.60g/cm3以上から4.50g/cm3、3.60g/cm3以上から4.35g/cm3、3.60g/cm3以上から3.80g/cm3、3.80g/cm3以上から4.35g/cm3、3.90g/cm3以上から4.40g/cm3、3.90g/cm3以上から4.20g/cm3、3.94g/cm3以上から4.40g/cm3、3.65g/cm3以上から4.15g/cm3、3.80g/cm3以上から4.30g/cm3、または3.95g/cm3以上から4.42g/cm3の密度dRTを有することがある。
【0066】
いくつかの実施の形態において、そのガラスは、1.80以上から2.05以下、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の屈折率ndを有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、1.80以上、1.82以上、1.84以上、1.85以上、1.90以上、1.95以上、1.96以上、1.99以上、2.00以上、2.01以上、または2.03以上の屈折率ndを有することがある。いくつかの他の実施の形態において、そのガラス組成物は、2.05以下、2.03以下、2.01以下、2.00以下、1.99以下、1.90以下、1.84以下、または1.82以下の屈折率ndを有することがある。いくつかの追加の実施の形態において、そのガラス組成物は、1.80以上から2.05、1.80以上から2.01、1.80以上から1.99、1.84以上から2.01、1.84以上から1.99、1.90以上から2.03、1.90以上から2.01、1.90以上から2.00、1.90以上から1.99、1.99以上から2.05、1.88以上から2.03、1.85以上から1.97、または1.93以上から2.03の屈折率ndを有することがある。
【0067】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.24以上の屈折を有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.24以上、または0.25以上の屈折を有することがある。
【0068】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.00以上の数量nd-(1.61+0.089*dRT)を有することがある。
【0069】
いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、0.00以上の数量(nd-1)/dRT-(0.191+0.00123*(TiO2+Nb2O5))を有することがある。
【0070】
屈折率nd、密度dRT、および屈折は、前記ガラス組成物から予測されるガラスの性質である。下記の実施例のセクションにおける本開示の例示のガラスおよび文献に報告された他のガラス組成物の線形回帰分析を行って、屈折率nd、密度dRT、および屈折の組成依存性を予測できる式を決定した。
【0071】
下記の表1に規定された基準を満たし、関心のある性質の測定値を有するガラス組成物の訓練データ集合(各性質(屈折率nd、密度dRT、および屈折)について、約100のガラス組成物)を、公表されているSciGlass Information Systemデータベースに提示された文献データ、およびここに提示された実施の形態からの例示のガラスから、無作為に選択した。先に特定されたデータ集合に対する線形回帰分析を使用して、有意ではない変数と異常値を排除して、式を決定した。得られた式が、下記の表2に提示されている。同じ基準を満たすガラス組成物の別の一部が、予め規定された組成範囲内に入る能力を評価するための検証データ集合として使用した。これは、表2に規定された標準偏差に相当する。またSciGlass Information Systemから無作為に選択された、従来技術のガラス組成物の外部データ集合を使用して、妥当な精度で、既定の組成範囲の外部にある性質を予測する能力を評価した。表2に規定された上述した回帰式に対応する、各性質に最良の確率変数を決定するために、このプロセスを何回も反復した。
【0072】
訓練データ集合、検証データ集合、および外部データ集合を含む、線形回帰モデル化に使用した比較のガラス組成物のデータを、公表されているSciGlass Information Systemデータベースから得た。下記の式(I)、(II)および(III)は、線形回帰分析から得て、ガラスの、それぞれ、屈折率nd、密度dRT、および屈折を予測するために使用した:
【0073】
【0074】
【0075】
【0076】
式(I)、(II)および(III)並びに表1および2において、屈折率パラメータPnは、モル%で表されるガラス組成物の成分の濃度から屈折率ndを予測するパラメータであり;密度パラメータPdは、モル%で表されるガラス組成物の成分の濃度から密度dRTを予測するパラメータであり;屈折パラメータPrefは、モル%で表されるガラス組成物の成分の濃度から屈折を予測するパラメータである。式(I)、(II)および(III)において、ガラス組成物の各成分は、化学式に関して列挙されており、ここで、化学式は、モル%で表される成分の濃度を称する。例えば、式(I)、(II)および(III)の目的に関して、P2O5は、ガラス組成物中のモル%で表されるP2O5の濃度を称する。式(I)、(II)および(III)に列挙された全ての成分が、必ずしも、特定のガラス組成物中に存在する訳ではなく、式(I)、(II)および(III)は、その式に列挙された成分を全てではなく一部を含有するガラス組成物について同等に有効であることが理解されよう。式(I)、(II)および(III)は、式に列挙された成分に加え、複数の成分を含有する本開示の範囲および請求項に入るガラス組成物についても有効であることがさらに理解されよう。式(I)、(II)および(III)に列挙された成分が、特定のガラス組成物中に存在しない場合、ガラス組成物中のその成分の濃度は0モル%であり、式から計算される値に対するその成分の寄与はゼロである。表1において、RmOnは全ての酸化物の総計であり、R2Oは一価金属酸化物の総計であり、ROは二価金属酸化物の総計である。
【0077】
【0078】
【0079】
図1は、いくつかの文献のガラス(「比較例ガラス」)およびいくつかの例示のガラス(「実施例ガラス」)に関する測定屈折率n
dの関数としての式(I)で計算されたパラメータP
nのプロットである。
図1のデータで示されるように、パラメータP
nの組成依存性は、表2に規定された標準誤差に相当する、ガラスの大半に関する測定n
dの±0.021単位の範囲内の誤差を有した。
【0080】
図2は、いくつかの文献のガラス(「比較例ガラス」)およびいくつかの例示のガラス(「実施例ガラス」)に関する測定密度d
RTの関数としての式(II)で計算されたパラメータP
dのプロットである。
図2のデータで示されるように、パラメータP
dの組成依存性は、表2に規定された標準誤差に相当する、ガラスの大半に関する測定d
RTの±0.20単位の範囲内の誤差を有した。
【0081】
図3は、いくつかの文献のガラス(「比較例ガラス」)およびいくつかの例示のガラス(「実施例ガラス」)に関する測定屈折(n
d-1)/d
RTの関数としての式(III)で計算されたパラメータP
refのプロットである。
図3のデータで示されるように、パラメータP
refの組成依存性は、表2に規定された標準誤差に相当する、ガラスの大半に関する測定屈折(n
d-1)/d
RTの±0.0049単位の範囲内の誤差を有した。
【0082】
表3では、本開示のいくつかの実施の形態による成分とそれぞれの量の組合せが特定されている。表3の例示のガラスAは、ここに記載されたように、本開示の任意の態様による追加の成分を含むことがある。
【0083】
【0084】
本開示の実施の形態による例示のガラスAは、4.5g/cm3以下の室温での密度dRTを有することがある。
【0085】
本開示のいくつかの実施の形態によれば、例示のガラスAは、1.82以上の屈折率ndも有することがある。
【0086】
本開示のいくつかの実施の形態によれば、例示のガラスAは、以下の式:
nd-(1.61+0.089*dRT)>0.00
を満たすこともあり、式中、ndは、587.56nmでの屈折率であり、dRTはg/cm3の単位で表される室温での密度である。
【0087】
表4では、本開示のいくつかの実施の形態による成分とそれぞれの量の組合せが特定されている。表4の例示のガラスBは、ここに記載されたように、本開示の任意の態様による追加の成分を含むことがある。
【0088】
【0089】
本開示のいくつかの実施の形態による例示のガラスBは、以下の条件:
TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2O[モル%]≧35
を満たすことがあり、式中、化学式は、モル%で表される、ガラス中の成分の量を称する。
【0090】
本開示のいくつかの実施の形態によれば、例示のガラスBは、以下の式:
(nd-1)/dRT-(0.191+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00
を満たすこともあり、式中、(nd-1)/dRTは、屈折率対密度比(「屈折」)であり、TiO2は、モル%で表されるTiO2の濃度を称し、Nb2O5は、モル%で表されるNb2O5の濃度を称し、dRTはg/cm3の単位で表される室温での密度である。
【実施例】
【0091】
以下の実施例は、本開示により与えられる様々な特徴と利点を記載しており、本発明と付随の特許請求の範囲を限定することは決して意図されていない。
【0092】
本開示のいくつかの例示のガラスのガラス試料を調製するために、各試料(標的種の含有量は、99.99質量%超であった)を約15グラム、1時間に亘り白金または白金-ロジウム坩堝(Pt:Rh=80:20)内で約1300℃の温度でバッチ原材料から溶融した。2つの制御された冷却条件を適用した。第1の条件(「15分試験」または「15分失透(devit)試験」と称される)において、試料を、溶融後に炉内に残し、炉のスイッチを切って、試料を空気中でゆっくりと冷ませた。これらの条件下で、試料が1100℃から500℃に冷めるのに約15分かかる。第2の条件(「2.5分試験」または「2.5分失透試験」と称される)において、炉のスイッチを切り、試料を1100℃の温度で炉から取り出し、室温で空気中において冷ませた。これらの条件下で、試料が1100℃から500℃に冷めるのに約2.5分かかる。温度の読み取り値は、炉の温度を直接読み取って、または換算表でIRカメラの読み取り値を使用して、得た。第1の条件(15分試験)は、1000℃の温度で300℃/分までの冷却速度にほぼ相当し、第2の試験は、1000℃(この温度近くまで、冷却速度は最大値に到達した)で600℃/分までの冷却速度にほぼ相当する。温度がより低い場合、冷却速度も著しく低下する。第1と第2の冷却方式の典型的なスケジュールが、
図4に示されている。これの試料について、「15分失透試験」および「2.5分失透試験」と称される観察が、下記の表5に規定されている;ガラス組成物が表示の失透試験に合格した(試料のガラス質部分の体積分率が結晶の体積分率より大きい場合に、その組成物が表示の失透試験に合格したと考えられる)ことを示すために、観察「1」が使用される。結晶の体積分率がガラス質部分の体積分率よりも大きいことを示すために、観察「0」が使用される。
【0093】
特に明記のない限り、本開示の例示のガラスに関する他のガラス試料を調製するために、純粋な白金坩堝内で1キログラムのバッチを調製した。その坩堝を、1250℃の温度に設定した炉に入れ、その後、炉の温度を1300℃に上昇させ、2時間に亘り1300℃に保持した。次に、炉の温度を1250℃に低下させ、1時間に亘りこの温度でガラスを平衡化させ、その後、スチール製テーブル上に注ぎ、続いて、1時間に亘りTgで徐冷した。いくつかの組成物について、完全な溶融を確実にするために、温度と時間をわずかに調整した。例えば、いくつかの組成物について、1350℃または1400℃の溶融温度および/または4時間までの保持時間を使用した。
【0094】
いくつかの試験溶融物を、ジュール効果で加熱された「1リットル」白金坩堝内でも溶融させた。この過程中、約3700gの原材料を使用した。坩堝は、1250℃で1.5時間で満たされた。次に、温度を1300℃に上昇させ、1時間に亘り保持した。この工程中、ガラスは60rpmで連続撹拌した。次に、温度を1200℃に低下させ、そこで、30分に亘り平衡化させ、撹拌速度を20rpmに低下させた。供給管を1225℃で加熱し、ガラスを、冷えたグラファイト製テーブル上に注型した。ガラスを、厚さ約25mm、幅50mm、長さ90cmの棒材に形成した。調製された棒材を光学顕微鏡で検査して、結晶化をチェックした。それらの棒材は、全て結晶を含まなかった。光学顕微鏡で観察したガラス品質は、棒材には脈理と気泡がなく、良好であった。大雑把な徐冷のために、ガラスを1時間に亘り焼き鈍し炉にTgで入れた。次に、棒材をTgで1時間に亘り静止炉内で徐冷し、次いで、温度を1℃/分で低下させた。
【0095】
試験試料の化学分析は行わなかった。何故ならば、独立した溶融で調製した類似の試料について、XRF法(X線蛍光-B2O3およびLi2Oを除いて、全ての酸化物について)、ICP法(誘導結合プラズマ質量分析法-B2O3について)、およびFES法(フレーム発光分析-Li2Oについて)により化学分析を行ったからである。これらの分析により、同等に約1モル%未満であるNb2O5などの主成分について、±2.0質量%以内の、バッチ配合組成からの偏差が得られた。
【0096】
表5および6において、n632.8nmおよびn531.9nmは、それぞれ、632.8nmおよび531.9nmの波長での屈折率を称する。Txは、結晶化開始温度を称する。
【0097】
【0098】
【0099】
【0100】
【0101】
【0102】
【0103】
【0104】
【0105】
【0106】
【0107】
【0108】
【0109】
【0110】
【0111】
【0112】
【0113】
【0114】
【0115】
【0116】
【0117】
【0118】
【0119】
【0120】
【0121】
【0122】
【0123】
【0124】
下記の表6には、比較ガラス1~27に関するガラス組成と性質が列挙されている。
【0125】
【0126】
【0127】
【0128】
【0129】
表6に列挙された比較ガラスの各々に関する参照文献は、以下のとおりである:[1]特開2010-083701号公報(ホーヤ株式会社);[2]特開平08-104537号公報(ホーヤ株式会社);[3]米国特許出願公開第2020/131076号明細書(株式会社オハラ);[4]米国特許第7501366B2号明細書(SCHOTT AG);[5]米国特許第7531474B2号明細書(ホーヤ株式会社);[6]米国特許第7603876B2号明細書(ホーヤ株式会社);[7]米国特許第8835334B2号明細書(日本電気硝子株式会社);[8]米国特許第9828280B2号明細書(ホーヤ株式会社);[9]米国特許第9834465号明細書(ホーヤ株式会社);[10]国際公開第2020/006770A1号(SCHOTT GLASS TECHNOLOGIES SUZHOU CO LTD);[11]米国特許出願公開第2019/063958A1号明細書(CORNING);[12]米国特許第8716157B2号明細書(ホーヤ株式会社);[13]国際公開第2019/151404A1号(ホーヤ株式会社)。
【0130】
図5は、例示のガラスのいくつかおよび比較ガラスのいくつかに関する密度パラメータP
dと屈折率パラメータP
nとの間の関係を示すプロットである。例示のガラス(黒丸)は、表5からの例1から19、21から29、31から137、178から192および205から209である。比較ガラス(白丸)は、表6からの例C1からC10である。密度d
RTを予測する密度パラメータP
dは、式(II)にしたがって決定した。屈折率n
dを予測する屈折率パラメータP
nは、式(I)にしたがって決定した。
図5に示された例示のガラスと比較ガラスの全ては、表7に特定された特徴を有している。表7において、仕様「限定せず」は、組成を選択するときに、検討しなかった限定を称する。
図5において、先に列挙された組成のいくつかは、よく見えるように番号がふられており、他のいくつかはふられておらず、いくつかの追加のガラスは、示されておらず、このことは、さらなる結論に影響しない。
【0131】
【0132】
先に列挙された比較ガラスは、表7に特定された特徴を有する公知のガラスの中でも、密度パラメータPdの類似の値で、最高の屈折率パラメータPnを有するものとして選択した。
【0133】
図5に示された式y=1.61+0.089
*xに対応する線は、表7に特定された特徴を有する比較ガラスと、本開示による例示のガラス1から19、21から29、31から137、178から192および205から209との間の差の視覚表示を提供する。
図5から分かるように、
図5に示された上述した例示のガラス(黒丸)は、yが屈折率パラメータP
nに対応し、xが密度パラメータP
dに対応する、線y=1.61+0.089
*xより上にあり、
図5に示された比較ガラス(白丸)のいずれも、上にはない。言い換えると、
図5に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(IV)(a):
P
n-(1.61+0.089
*P
d)>0.00 (IV)(a)
を満たし、
図5に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0134】
また
図5から分かるように、
図5に示された上述した例示のガラスのいくつかは、yが屈折率パラメータP
nに対応し、xが密度パラメータP
dに対応する、線y=1.63+0.089
*xより上にあり、
図5に示された比較ガラスのいずれも、上にはない。言い換えると、
図5に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(IV)(b):
P
n-(1.63+0.089
*P
d)>0.00 (IV)(b)
を満たし、
図5に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0135】
このことは、先の表7に特定された条件下で、例示のガラスのいくつかが、同じ条件を満たす比較ガラスの最良のものよりも、Pdの類似の値で、Pnのより高い値を有することを意味する。言い換えると、これらの例示のガラスは、予測により、ガラスの中でも、密度dRTの類似の値で、屈折率ndのより高い値を有する、すなわち、それらは、予測により、表7に特定された特徴を有する公知の比較ガラスに対して、dRTとndの組合せに関して、優れている。
【0136】
図6は、例示のガラスのいくつかと、比較ガラスのいくつかに関する密度d
RTと屈折率n
dとの間の関係を示すプロットである。例示のガラス(黒丸)は、表5からの例11、27、29、32、58、59、63および178から180である。比較ガラス(白丸)は、表6からの例C8およびC11からC19である。
図6に示された例示のガラスと比較ガラスの全ては、表7に特定された特徴を有する。
図6において、先に列挙された組成のいくつかは、よく見えるように番号がふられており、他のいくつかはふられておらず、いくつかの追加のガラスは、示されておらず、このことは、さらなる結論に影響しない。
【0137】
図6の先に列挙された比較ガラスは、表7に特定された特徴を有する公知のガラスの中でも、密度d
RTの類似の値で、屈折率n
dの最高の測定値を有するものとして選択した。
【0138】
図6に示された式y=1.61+0.089
*xに対応する線は、表7に特定された特徴を有する比較ガラスと、本開示による例示のガラス11、27、29、32、58、59、63および178から180の間の差の視覚表示を提供する。
図6から分かるように、
図6に示された上述した例示のガラス(黒丸)は、yが屈折率パラメータn
dに対応し、xがd
RTに対応する、線y=1.61+0.089
*xより上にあり、
図6に示された比較ガラス(白丸)のいずれも、上にはない。言い換えると、
図6に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(V)(a):
n
d-(1.61+0.089
*d
RT)>0.00 (V)(a)
を満たし、
図6に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0139】
また
図6から分かるように、
図6に示された上述した例示のガラスのいくつかは、yがn
dに対応し、xがd
RTに対応する、線y=1.63+0.089
*xより上にあり、
図6に示された比較ガラスのいずれも、上にはない。言い換えると、
図6に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(V)(b):
n
d-(1.63+0.089
*d
RT)>0.00 (V)(b)
を満たし、
図6に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0140】
このことは、先の表7に特定された条件下で、例示のガラスのいくつかが、同じ条件を満たす比較ガラスの最良のものよりも、密度dRTの類似の測定値で、屈折率ndのより高い測定値を有することを意味する。このことは、これらの例示のガラスは、測定により、ガラスの中でも、dRTの類似の値でndのより高い値を有する、すなわち、それらの例示のガラスは、測定により、表7に特定された特徴を有する最良の公知の比較ガラスに対して、dRTとndの組合せに関して優れている、と解釈することができる。
【0141】
表7に特定された全ての属性および
図5および6にプロットされた比較ガラスC1からC19に関する式(IV)(a)、(IV)(b)、(V)(a)および(V)(b)の値が、下記の表8に示されている。比較ガラスの全組成物は、表6に示されている。本開示の例示のガラスの全組成物および上述した属性は、表5に示されている。
【0142】
【0143】
【0144】
【0145】
図5および6のとおり、予測性質データと測定性質データの両方から、本開示のいくつかの例示のガラスは、表7に特定された特徴を有する比較ガラスの最良のものよりも良好な、密度d
RTと屈折率n
dの組合せを有することが確認される。
【0146】
図7は、例示のガラスのいくつかと、比較ガラスのいくつかに関する、TiO
2+Nb
2O
5の合計と屈折パラメータP
refとの間の関係を示すプロットである。例示のガラス(黒丸)は、表5からの例1、5から9、12、14から16、18、20、23、25、26、28、30、31、33、53から59、117、118、132から138、142から161、163から165、167から180、193から204および210である。比較ガラス(白丸)は、表6からの例C3、C4、C10、C13およびC20からC25である。屈折を予測する屈折パラメータP
refは、式(III)にしたがって決定した。
図7に示された例示のガラスと比較ガラスの全ては、表9に特定された特徴を有する。表9において、仕様「限定せず」は、組成を選択するときに、検討しなかった限定を称する。
図7において、先に列挙された組成のいくつかは、よく見えるように番号がふられており、他のいくつかはふられておらず、いくつかの追加のガラスは、示されておらず、このことは、さらなる結論に影響しない。
【0147】
【0148】
先に列挙された比較ガラスは、表9に特定された特徴を有する公知のガラスの中でも、TiO2+Nb2O5の合計の類似の値で、最高の屈折パラメータPrefを有するものとして選択した。
【0149】
図7に示された式y=0.191+0.00123
*xに対応する線は、表9に特定された特徴を有する比較ガラスと、本開示による例示のガラス1、5から9、12、14から16、18、20、23、25、26、28、30、31、33、53から59、117、118、132から138、142から161、163から165、167から180、193から204および210との間の差の視覚表示を提供する。
図7から分かるように、
図7に示された上述した例示のガラス(黒丸)は、yが屈折パラメータP
refに対応し、xがTiO
2+Nb
2O
5の合計に対応する、線y=0.191+0.00123
*xより上にあり、
図7に示された比較ガラス(白丸)のいずれも、上にはない。言い換えると、
図7に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(VI)(a):
P
ref-(0.191+0.00123
*(TiO
2+Nb
2O
5))>0.00 (VI)(a)
を満たし、
図7に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0150】
また
図7から分かるように、
図7に示された上述した例示のガラスのいくつかは、yが屈折パラメータP
refに対応し、xがTiO
2+Nb
2O
5の合計に対応する、線y=0.195+0.00123
*xより上にあり、
図7に示された比較ガラスのいずれも、上にはない。言い換えると、
図7に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(VI)(b):
P
ref-(0.195+0.00123
*(TiO
2+Nb
2O
5))>0.00 (VI)(b)
を満たし、
図7に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0151】
このことは、先の表9に特定された条件下で、本開示の例示のガラスのいくつかが、同じ条件を満たす比較ガラスの最良のものよりも、TiO2+Nb2O5の合計の類似の値で、Prefのより高い値を有することを意味する。言い換えると、これらの例示のガラスは、予測により、ガラスの中でも、TiO2+Nb2O5の合計の類似の値で、屈折((nd-1)/dRT)のより高い値を有する、すなわち、それらは、予測により、表9に特定された特徴を有する公知の比較ガラスの中でも、TiO2+Nb2O5の合計と屈折((nd-1)/dRT)の組合せに関して、優れている。
【0152】
図8は、例示のガラスのいくつかと、比較ガラスのいくつかに関するTiO
2+Nb
2O
5の合計と屈折((n
d-1)/d
RT)との間の関係を示すプロットである。例示のガラス(黒丸)は、表5からの例29、144から146、148、150、152、158、160、179、180、194から198および210である。比較ガラス(白丸)は、表6からの例C8、C13、C16、C18およびC25からC27である。
図8に示された例示のガラスと比較ガラスの全ては、表9に特定された特徴を有する。
図8において、先に列挙された組成のいくつかは、よく見えるように番号がふられており、他のいくつかはふられておらず、いくつかの追加のガラスは、示されておらず、このことは、さらなる結論に影響しない。
【0153】
先に列挙された比較ガラスは、表9に特定された特徴を有する公知のガラスの中でも、TiO2+Nb2O5の合計の類似の値で、屈折((nd-1)/dRT)の最高の測定値を有するものとして選択した。
【0154】
図8に示された式y=0.191+0.00123
*xに対応する線は、表9に特定された特徴を有する比較ガラスと、本開示による例示のガラス29、144から146、148、150、152、158、160、179、180、194から198および210の間の差の視覚表示を提供する。
図8から分かるように、
図8に示された上述した例示のガラス(黒丸)は、yが屈折((n
d-1)/d
RT)に対応し、xがTiO
2+Nb
2O
5の合計に対応する、線y=0.191+0.00123
*xより上にあり、
図8に示された比較ガラス(白丸)のいずれも、上にはない。言い換えると、
図8に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(VII)(a):
(n
d-1)/d
RT-(0.191+0.00123
*(TiO
2+Nb
2O
5))>0.00 (VII)(a)
を満たし、
図8に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0155】
また
図8から分かるように、
図8に示された上述した例示のガラスのいくつかは、yが屈折((n
d-1)/d
RT)に対応し、xがTiO
2+Nb
2O
5の合計に対応する、線y=0.195+0.00123
*xより上にあり、
図8に示された比較ガラスのいずれも、上にはない。言い換えると、
図8に示された例示のガラスのいくつかは、以下の式(VII)(b):
(n
d-1)/d
RT-(0.195+0.00123
*(TiO
2+Nb
2O
5))>0.00 (VII)(b)
を満たし、
図8に示された比較ガラスのいずれも、この式を満たさない。
【0156】
このことは、先の表9に特定された条件下で、例示のガラスのいくつかが、同じ条件を満たす比較ガラスの最良のものよりも、TiO2+Nb2O5の合計の類似の測定値で、屈折((nd-1)/dRT)のより高い測定値を有することを意味する。このことは、これらの例示のガラスは、測定により、ガラスの中でも、TiO2+Nb2O5の類似の値で屈折((nd-1)/dRT)のより高い値を有する、すなわち、それらの例示のガラスは、測定により、表9に特定された特徴を有する最良の公知の比較ガラスに対して、TiO2+Nb2O5と屈折((nd-1)/dRT)の組合せに関して優れている、と解釈することができる。
【0157】
表9に特定された全ての属性および
図7および8にプロットされた比較ガラスC3、C4、C8、C10、C13、C16、C18およびC20からC27に関する式(VI)(a)、(VI)(b)、(VII)(a)および(VII)(b)の値が、下記の表10に示されている。比較ガラスの全組成物は、表6に示されている。本開示の例示のガラスの全組成物および上述した属性は、表5に示されている。
【0158】
【0159】
【0160】
図7および8のとおり、予測性質データと測定性質データの両方から、いくつかの例示のガラスは、表9に特定された特徴を有する比較ガラスの最良のものよりも良好な、屈折((n
d-1)/d
RT)とTiO
2+Nb
2O
5の合計の組合せを有することが確認される。
【0161】
以下の非限定的態様は、本開示に包含される。第1から第40の態様の特徴のいずれか1つは、すでに記載されていない程度まで、追加の態様を形成するために、本開示の他の態様のいずれか1つ以上の特徴と、一部または全部が組み合わされてもよい。それは、そのような組合せが明白に記載されていない場合でもである。
【0162】
第1の態様によれば、ガラスは複数の成分を含み、そのガラスは、19.0モル%以上かつ27.0モル%以下のP2O5、7.5モル%以上のBaO、1.0モル%以上かつ35.0モル%以下のK2O、0.0モル%以上かつ70.0モル%以下のNb2O5、0.0モル%以上かつ50.0モル%以下のTiO2、0.0モル%以上かつ35.0モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のMgO、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のAl2O3、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV2O5を含み、TeO2+SnO2+SnOの合計が0.0モル%以上かつ20.0モル%以下であり、SiO2+GeO2の合計が0.0モル%以上かつ15.0モル%以下である成分の組成を有し、B2O3、Bi2O3、CdO、Cs2O、La2O3、Li2O、MoO3、Na2O、PbO、SrO、Ta2O5、WO3、ZrO2、Ga2O3およびZnOから選択される1種類以上の成分を必要に応じて含有することがあり、条件:Pn-(1.61+0.089*Pd)>0.00を満たし、式中、Pnは、式(I):
【0163】
【0164】
による成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折率パラメータであり、Pdは、式(II):
【0165】
【0166】
による成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、密度パラメータであり、式中、記号「*」は、乗算を意味する。
【0167】
第2の態様による、ガラスが、条件:nd-(1.61+0.089*dRT)>0.00を満たし、式中、ndは587.56nmでの屈折率であり、dRT[g/cm3]は室温での密度である、第1の態様のガラス。
【0168】
第3の態様による、ガラスが、条件:nd-(1.63+0.089*dRT)>0.00を満たし、式中、ndは587.56nmでの屈折率であり、dRT[g/cm3]は室温での密度である、態様1~2のいずれか1つのガラス。
【0169】
第4の態様による、ガラスが、条件:Pn-(1.63+0.089*Pd)>0.00を満たす、態様1~3のいずれか1つのガラス。
【0170】
第5の態様による、ガラスが、4.5g/cm3以下の、室温での密度dRTを有する、態様1~4のいずれか1つのガラス。
【0171】
第6の態様による、ガラスが、条件:Pd<4.5g/cm3を満たす、態様1~5のいずれか1つのガラス。
【0172】
第7の態様による、ガラスが、1.82以上の、587.56nmでの屈折率ndを有する、態様1~6のいずれか1つのガラス。
【0173】
第8の態様による、ガラスが、条件:Pn>1.82を満たす、態様1~7のいずれか1つのガラス。
【0174】
第9の態様による、ガラスが、条件:Pd<4.2g/cm3を満たす、態様1~8のいずれか1つのガラス。
【0175】
第10の態様による、ガラスが、4.2以下の、室温での密度dRTを有する、態様1~9のいずれか1つのガラス。
【0176】
第11の態様による、室温での密度dRTが、3.8以下である、第10の態様のガラス。
【0177】
第12の態様による、ガラスが、条件:Pn>1.8を満たす、態様1~11のいずれか1つのガラス。
【0178】
第13の態様による、ガラスが、1.8以上の、587.56nmでの屈折率ndを有する、態様1~12のいずれか1つのガラス。
【0179】
第14の態様による、587.56nmでの屈折率ndが、1.95以上である、第13の態様のガラス。
【0180】
第15の態様による、ガラスが、条件:Pref>0.24cm3/gを満たす、態様1~14のいずれか1つのガラス。
【0181】
第16の態様による、ガラスが、0.24cm3/g以上の、屈折(nd-1)/dRTを有する、態様1~15のいずれか1つのガラス。
【0182】
第17の態様による、屈折(nd-1)/dRTが、0.25cm3/g以上である、第16の態様のガラス。
【0183】
第18の態様による、成分の組成が、20.0モル%以上かつ26.0モル%以下のP2O5、10.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、7.5モル%以上かつ20.0モル%以下のBaO、1.0モル%以上かつ15.0モル%以下のK2O、0.3モル%以上かつ40.0モル%以下のTiO2、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のNa2O、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のLi2O、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のSrO、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のBi2O3、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のWO3、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZnO、および0.0モル%以上かつ3.0モル%以下のMgOを含む、態様1~17のいずれか1つのガラス。
【0184】
第19の態様による、成分の組成が、21.7モル%以上かつ24.7モル%以下のP2O5、21.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、8.0モル%以上かつ33.0モル%以下のTiO2、7.5モル%以上かつ17.0モル%以下のBaO、2.0モル%以上かつ13.5モル%以下のK2O、0.0モル%以上かつ14.5モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ10.5モル%以下のNa2O、0.0モル%以上かつ7.5モル%以下のSrO、0.0モル%以上かつ6.0モル%以下のLi2O、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のBi2O3、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のWO3、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のZnO、および0.0モル%以上かつ2.5モル%以下のMgOを含む、態様1~18のいずれか1つのガラス。
【0185】
第20の態様による、成分の組成が、23.5モル%以上かつ37.0モル%以下のNb2O5、22.1モル%以上かつ24.3モル%以下のP2O5、11.0モル%以上かつ30.0モル%以下のTiO2、7.5モル%以上かつ15.5モル%以下のBaO、3.5モル%以上かつ12.5モル%以下のK2O、0.0モル%以上かつ13.0モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ9.5モル%以下のNa2O、0.0モル%以上かつ6.5モル%以下のSrO、0モル%以上かつ5.25モル%以下のLi2O、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のBi2O3、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のWO3、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のZnO、および0.0モル%以上かつ2.3モル%以下のMgOを含む、態様1~19のいずれか1つのガラス。
【0186】
第21の態様による、2.5分で1100℃から500℃に空気中で冷却されたときに、ガラスが結晶化しない、態様1~20のいずれか1つのガラス。
【0187】
第22の態様による、10mmの厚さを有する場合、ガラスを、700℃以下の温度で24時間以内に退色させられる、態様1~21のいずれか1つのガラス。
【0188】
第23の態様による、光学素子を製造する方法であって、態様1~22のいずれか1つのガラスを加工する工程を含む方法。
【0189】
第24の態様による、態様1~22のいずれか1つのガラスから作られた光学素子。
【0190】
第25の態様による、ガラスは複数の成分を含み、そのガラスは、21.5モル%以上かつ27.5モル%以下のP2O5、6.0モル%以上のBaO、1.0モル%以上のK2O、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のTeO2、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のB2O3、0.0モル%以上かつ7.0モル%以下のZnO、0.0モル%以上かつ2.0モル%以下のLi2O、0.0モル%以上かつ1.5モル%以下のGeO2、0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV2O5、0.0モル%以上かつ30.0モル%以下のR2Oを含み、TiO2+Nb2O5の合計が1.0モル%以上かつ55.0モル%以下である成分の組成を有し、WO3、Bi2O3、Na2O、CaO、SrO、MgO、Ta2O5、SiO2、ZrO2、PbO、Tl2O、Ag2O、Cu2O、CuO、As2O3およびSb2O3から選択される1種類以上の成分を必要に応じて含有することがあり、成分の組成が、条件:TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2O[モル%]≧35を満たし、ガラスが、条件:Pref-(0.191+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00を満たし、式中、Prefは、式(III):
【0191】
【0192】
による成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折パラメータであり、ここで、R2Oは、一価金属酸化物の総計であり、TiO2+Nb2O5は、モル%で表される組成中のTiO2とNb2O5の合計であり、記号「*」は、乗算を意味する。
【0193】
第26の態様による、ガラスが、条件:(nd-1)/dRT-(0.191+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00を満たし、ndは587.56nmでの屈折率であり、dRTは室温でのガラスの密度である、第25の態様のガラス。
【0194】
第27の態様による、ガラスが、条件:(nd-1)/dRT-(0.195+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00を満たし、ndは587.56nmでの屈折率であり、dRTは室温でのガラスの密度である、態様25~26のいずれか1つのガラス。
【0195】
第28の態様による、ガラスが、条件:Pref-(0.195+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00を満たす、態様25~27のいずれか1つのガラス。
【0196】
第29の態様による、ガラスが、条件:Pd<4.2g/cm3を満たす、態様25~28のいずれか1つのガラス。
【0197】
第30の態様による、ガラスが、4.2g/cm3以下の、室温での密度dRTを有する、態様25~29のいずれか1つのガラス。
【0198】
第31の態様による、室温での密度dRTが、3.8g/cm3以下である、第30の態様のガラス。
【0199】
第32の態様による、ガラスが、条件:Pn>1.8を満たす、態様25~31のいずれか1つのガラス。
【0200】
第33の態様による、ガラスが、1.8以上の、587.56nmでの屈折率ndを有する、態様25~32のいずれか1つのガラス。
【0201】
第34の態様による、587.56nmでの屈折率ndが、1.95以上である、第33の態様のガラス。
【0202】
第35の態様による、ガラスが、条件:Pref>0.24cm3/gを満たす、態様25~34のいずれか1つのガラス。
【0203】
第36の態様による、ガラスが、0.24cm3/g以上の、屈折(nd-1)/dRTを有し、ndは587.56nmでのガラスの屈折率であり、dRTは室温でのガラスの密度である、態様25~35のいずれか1つのガラス。
【0204】
第37の態様による、屈折(nd-1)/dRTが、0.25cm3/g以上である、第36の態様のガラス。
【0205】
第38の態様による、成分の組成が、21.5モル%以上かつ26.0モル%以下のP2O5、10.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、6.0モル%以上かつ20.0モル%以下のBaO、1.0モル%以上かつ15.0モル%以下のK2O、0.3モル%以上かつ40.0モル%以下のTiO2、0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のNa2O、0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のSrO、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のBi2O3、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のWO3、0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZnO、および0.0モル%以上かつ3.0モル%以下のMgOを含む、態様25~37のいずれか1つのガラス。
【0206】
第39の態様による、成分の組成が、21.7モル%以上かつ24.7モル%以下のP2O5、21.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、8.0モル%以上かつ33.0モル%以下のTiO2、6.0モル%以上かつ17.0モル%以下のBaO、2.0モル%以上かつ13.5モル%以下のK2O、0.0モル%以上かつ14.5モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ10.5モル%以下のNa2O、0.0モル%以上かつ7.5モル%以下のSrO、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のBi2O3、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のWO3、0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のZnO、および0.0モル%以上かつ2.5モル%以下のMgOを含む、態様25~38のいずれか1つのガラス。
【0207】
第40の態様による、成分の組成が、23.5モル%以上かつ37.0モル%以下のNb2O5、22.1モル%以上かつ24.3モル%以下のP2O5、11.0モル%以上かつ30.0モル%以下のTiO2、6.5モル%以上かつ15.5モル%以下のBaO、3.5モル%以上かつ12.5モル%以下のK2O、0.0モル%以上かつ13.0モル%以下のCaO、0.0モル%以上かつ9.5モル%以下のNa2O、0.0モル%以上かつ6.5モル%以下のSrO、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のBi2O3、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のWO3、0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のZnO、および0.0モル%以上かつ2.3モル%以下のMgOを含む、態様25~39のいずれか1つのガラス。
【0208】
第41の態様による、2.5分で1100℃から500℃に空気中で冷却されたときに、ガラスが結晶化しない、態様25~40のいずれか1つのガラス。
【0209】
第42の態様による、10mmの厚さを有する場合、ガラスを、700℃以下の温度で24時間以内に退色させられる、態様25~41のいずれか1つのガラス。
【0210】
第43の態様による、光学素子を製造する方法であって、態様25~42のいずれか1つのガラスを加工する工程を含む方法。
【0211】
第44の態様による、態様25~42のいずれか1つのガラスから作られた光学素子。
【0212】
本開示の精神および様々な原理から実質的に逸脱せずに、本開示の上述した実施の形態に多くの変更および改変を行うことができる。そのような改変および変更の全ては、本開示の範囲内で本明細書に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
【0213】
すでに記載されていない程度まで、本開示の様々な態様の異なる特徴は、所望のように互いの組合せで使用され得る。特定の特徴が、本開示の各態様に関して明白に図示または記載されていないことは、それがあり得ないと解釈されることを意図するものではなく、それは、説明の簡潔さと簡明さのために行われる。したがって、異なる態様の様々な特徴は、新たな態様が明白に開示されているか否かにかかわらず、新たな態様を形成するために、必要に応じて組み合わせて、適合させることができる。
【0214】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0215】
実施形態1
複数の成分を含むガラスであって、該ガラスは、
19.0モル%以上かつ27.0モル%以下のP2O5、
7.5モル%以上のBaO、
1.0モル%以上かつ35.0モル%以下のK2O、
0.0モル%以上かつ70.0モル%以下のNb2O5、
0.0モル%以上かつ50.0モル%以下のTiO2、
0.0モル%以上かつ35.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のMgO、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のAl2O3、
0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV2O5
を含み、
TeO2+SnO2+SnOの合計が0.0モル%以上かつ20.0モル%以下であり、
SiO2+GeO2の合計が0.0モル%以上かつ15.0モル%以下であり、
B2O3、Bi2O3、CdO、Cs2O、La2O3、Li2O、MoO3、Na2O、PbO、SrO、Ta2O5、WO3、ZrO2、Ga2O3およびZnOから選択される1種類以上の成分を必要に応じて含む、
成分の組成を有し、
前記ガラスは、条件:
Pn-(1.61+0.089*Pd)>0.00
を満たし、式中、
Pnは、式(I):
【0216】
【0217】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折率パラメータであり、
Pdは、式(II):
【0218】
【0219】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、密度パラメータであり、
式中、記号「*」は、乗算を意味する、ガラス。
【0220】
実施形態2
前記ガラスが、条件:
Pn-(1.63+0.089*Pd)>0.00
を満たす、実施形態1に記載のガラス。
【0221】
実施形態3
前記ガラスが、条件:
Pd<4.5g/cm3
を満たす、実施形態1または2に記載のガラス。
【0222】
実施形態4
前記ガラスが、
1.82以上の、587.56nmでの屈折率nd
を有する、実施形態1から3のいずれか1つに記載のガラス。
【0223】
実施形態5
室温での密度dRTが、3.8以下である、実施形態1から4のいずれか1つに記載のガラス。
【0224】
実施形態6
前記ガラスが、条件:
Pn>1.8
を満たす、実施形態1から5のいずれか1つに記載のガラス。
【0225】
実施形態7
前記ガラスが、条件:
Pref>0.24cm3/g
を満たし、式中、Prefは、式(III):
【0226】
【0227】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折パラメータであり、ここで、R2Oは、一価金属酸化物の総計であり、TiO2+Nb2O5は、モル%で表される前記組成中のTiO2とNb2O5の合計であり、記号「*」は、乗算を意味する、実施形態1から6のいずれか1つに記載のガラス。
【0228】
実施形態8
前記成分の組成が、
20.0モル%以上かつ26.0モル%以下のP2O5、
10.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、
7.5モル%以上かつ20.0モル%以下のBaO、
1.0モル%以上かつ15.0モル%以下のK2O、
0.3モル%以上かつ40.0モル%以下のTiO2、
0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のNa2O、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のLi2O、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のSrO、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のBi2O3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のWO3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZnO、および
0.0モル%以上かつ3.0モル%以下のMgO、
を含む、実施形態1から7のいずれか1つに記載のガラス。
【0229】
実施形態9
前記成分の組成が、
23.5モル%以上かつ37.0モル%以下のNb2O5、
22.1モル%以上かつ24.3モル%以下のP2O5、
11.0モル%以上かつ30.0モル%以下のTiO2、
7.5モル%以上かつ15.5モル%以下のBaO、
3.5モル%以上かつ12.5モル%以下のK2O、
0.0モル%以上かつ13.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ9.5モル%以下のNa2O、
0.0モル%以上かつ6.5モル%以下のSrO、
0モル%以上かつ5.25モル%以下のLi2O、
0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のBi2O3、
0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のWO3、
0.0モル%以上かつ4.0モル%以下のZnO、および
0.0モル%以上かつ2.3モル%以下のMgO、
を含む、実施形態1から8のいずれか1つに記載のガラス。
【0230】
実施形態10
2.5分で1100℃から500℃に空気中で冷却されたときに、前記ガラスが結晶化しない、実施形態1から9のいずれか1つに記載のガラス。
【0231】
実施形態11
複数の成分を含むガラスであって、該ガラスが、
21.5モル%以上かつ27.5モル%以下のP2O5、
6.0モル%以上のBaO、
1.0モル%以上のK2O、
0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のTeO2、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のB2O3、
0.0モル%以上かつ7.0モル%以下のZnO、
0.0モル%以上かつ2.0モル%以下のLi2O、
0.0モル%以上かつ1.5モル%以下のGeO2、
0.0モル%以上かつ1.0モル%以下のV2O5、
0.0モル%以上かつ30.0モル%以下のR2O、
を含み、
TiO2+Nb2O5の合計が1.0モル%以上かつ55.0モル%以下であり、
WO3、Bi2O3、Na2O、CaO、SrO、MgO、Ta2O5、SiO2、ZrO2、PbO、Tl2O、Ag2O、Cu2O、CuO、As2O3およびSb2O3から選択される1種類以上の成分を必要に応じて含む、
成分の組成を有し、
該成分の組成が、条件:
TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+GeO2+TeO2+0.5*Li2O[モル%]≧35
を満たし、
前記ガラスが、条件:
Pref-(0.191+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00
を満たし、式中、Prefは、式(III):
【0232】
【0233】
による前記成分のモル%を単位とするガラス組成から計算される、屈折パラメータであり、ここで、R2Oは、一価金属酸化物の総計であり、TiO2+Nb2O5は、モル%で表される前記組成中のTiO2とNb2O5の合計であり、記号「*」は、乗算を意味する、ガラス。
【0234】
実施形態12
前記ガラスが、条件:
Pref-(0.195+0.00123*(TiO2+Nb2O5))>0.00
を満たす、実施形態11に記載のガラス。
【0235】
実施形態13
前記ガラスが、条件:
Pd<4.2g/cm3
を満たす、実施形態11または12に記載のガラス。
【0236】
実施形態14
室温での密度dRTが、3.8g/cm3以下である、実施形態11から13のいずれか1つに記載のガラス。
【0237】
実施形態15
前記ガラスが、条件:
Pn>1.8
を満たす、実施形態11から14のいずれか1つに記載のガラス。
【0238】
実施形態16
前記ガラスが、条件:
Pref>0.24cm3/g
を満たす、実施形態11から15のいずれか1つに記載のガラス。
【0239】
実施形態17
前記ガラスが、
0.24cm3/g以上の、屈折(nd-1)/dRT
を有し、
ndは587.56nmでの前記ガラスの屈折率であり、
dRTは室温での前記ガラスの密度である、実施形態11から16のいずれか1つに記載のガラス。
【0240】
実施形態18
前記成分の組成が、
21.5モル%以上かつ26.0モル%以下のP2O5、
10.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、
6.0モル%以上かつ20.0モル%以下のBaO、
1.0モル%以上かつ15.0モル%以下のK2O、
0.3モル%以上かつ40.0モル%以下のTiO2、
0.0モル%以上かつ20.0モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ15.0モル%以下のNa2O、
0.0モル%以上かつ10.0モル%以下のSrO、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のBi2O3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のWO3、
0.0モル%以上かつ5.0モル%以下のZnO、および
0.0モル%以上かつ3.0モル%以下のMgO、
を含む、実施形態11から17のいずれか1つに記載のガラス。
【0241】
実施形態19
前記成分の組成が、
21.7モル%以上かつ24.7モル%以下のP2O5、
21.0モル%以上かつ40.0モル%以下のNb2O5、
8.0モル%以上かつ33.0モル%以下のTiO2、
6.0モル%以上かつ17.0モル%以下のBaO、
2.0モル%以上かつ13.5モル%以下のK2O、
0.0モル%以上かつ14.5モル%以下のCaO、
0.0モル%以上かつ10.5モル%以下のNa2O、
0.0モル%以上かつ7.5モル%以下のSrO、
0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のBi2O3、
0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のWO3、
0.0モル%以上かつ4.6モル%以下のZnO、および
0.0モル%以上かつ2.5モル%以下のMgO、
を含む、実施形態11から18のいずれか1つに記載のガラス。
【0242】
実施形態20
2.5分で1100℃から500℃に空気中で冷却されたときに、前記ガラスが結晶化しない、実施形態11から19のいずれか1つに記載のガラス。
【国際調査報告】