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Die
Erfindung bezieht sich auf ein optisches Glas und insbesondere auf
ein optisches Glas mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur (Tg) und
einem hohen Brechungsindex und niedrigen Dispersionseigenschaften,
das leicht ist und zum Präzisionsformpressen
geeignet ist.
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Es
gibt sphärische
Linsen und asphärische
Linsen als Linsen, die verwendet werden, um ein optisches System
auszumachen. Viele sphärische
Linsen werden durch Läppen
und Polieren von Glaspresslingen hergestellt, die durch Formpressen
unter Wiedererwärmung
von Glasmaterialien erhalten werden. Andererseits werden asphärische Linsen
hauptsächlich
durch Präzisionsformpressen
hergestellt, d.h. ein Verfahren, gemäß dem Linsen-Vorformen, die
durch Erwärmen
erweicht wurden, mit einem Werkzeug formgepresst werden, das eine
hohe Formpressoberfläche
hoher Präzision
hat, und die Form der Formpressoberfläche hoher Präzision des
Werkzeugs wird auf Linsen-Vorformen übertragen.
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Zum
Erhalten von Glas-Formteilen, wie asphärischen Linsen, durch Präzisionsformpressen
ist es notwendig, Linsen-Vorformen zu pressen, die durch Erhitzen
in einer Umgebung hoher Temperatur erweicht wurden, um die Form
der Formpressoberfläche
hoher Präzision
des Werkzeugs auf die Linsen-Vorformen zu übertragen, und daher wird das
Werkzeug, das für
ein solches Präzisionsformpressen
verwendet wird, einer hohen Temperatur unterzogen, und darüber hinaus
wird eine hohe Anpresskraft an das Werkzeug angelegt. Daher wird
beim Erhitzen und Erweichen der Linsen-Vorformen und beim Formpressen
der Linsen-Vorformen die Formpressoberfläche des Werkzeugs häufig oxidiert
oder erodiert, oder eine Trennfolie, die auf der Formpressoberfläche vorliegt,
wird häufig
beschädigt,
woraus sich ergibt, dass die Formpressoberfläche hoher Präzision des Werkzeugs
nicht beibehalten werden kann oder das Werkzeug selbst häufig beschädigt wird.
In einem solchen Fall muss das Werkzeug ersetzt werden und als Ergebnis
nimmt die Häufigkeit
des Ersetzens des Werkzeugs zu und die Herstellung von Produkten
zu geringen Kosten und im großen
Maßstab
kann daher nicht erreicht werden. Demgemäß ist es vom Gesichtspunkt
der Verhinderung einer derartigen Beschädigung des Werkzeugs aus gesehen
erwünscht,
dass Gläser,
die für
das Präzisionsformpressen
verwendet werden, die niedrigstmögliche
Glasübergangstemperatur
(Tg) aufweisen, wobei die Formpressoberfläche hoher Präzision des
Werkzeugs während
einer langen Zeitspanne beibehalten wird und ein Präzisionsformpressen
bei einer niedrigen Anpresskraft ermöglicht wird.
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Bei
der Durchführung
des Präzisionsformpressens
muss das Glas einer Linsen-Vorform
eine Spiegeloberfläche
oder eine Oberfläche,
die nahezu eine Spiegeloberfläche
darstellt, aufweisen. Eine Linsen-Vorform wird im Allgemeinen entweder
direkt aus geschmolzenem Glas durch das Tropfverfahren oder durch
Läppen
und Polieren von Glasstücken
hergestellt. Da im Falle der Herstellung einer Linsen-Vorform durch
Läppen und
Polieren der Oberflächenanteil
eines Glases abgekratzt wird, können
das Stück
und das Glasstück
ohne irgendein spezielles Problem verwendet werden, selbst wenn
irgendein Defekt des Aussehens wie eine Entglasung vorliegt, die
nur in dem Oberflächenanteil
des Glasstücks
auftritt. Eine solche Linsen-Vorform, die durch Läppen und
Polieren hergestellt wird, umfasst z.B. eine Linsen-Vorform, die
durch Läppen
und Polieren der Oberfläche
eines Pressprodukts unter Wiedererwärmen hergestellt wird, und
eine Linsen-Vorform, die zu einer sphärischen Form verarbeitet wird,
die eine sehr geringe Abweichung von der echten Kugel hat.
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Ein
optisches System, das ein solches optisches Glas verwendet, wird
auf ein optischen Produkt wie Digitalkameras montiert. Gemäß der derzeitigen
Tendenz hin zu einer kompakten und leichten Konstruktion, besteht
ein Bedarf an einer leichten Linse auch in Linsen, die ein optisches
System ausmachen.
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Aus
diesen Gründen
besteht – vom
Gesichtspunkt der Brauchbarkeit für eine optische Konstruktion aus
gesehen – ein
großer
Bedarf an einem optischen Glas, das einen hohen Brechungsindex und
niedrige Dispersionseigenschaften, eine niedrige Glasübergangstemperatur
(Tg) und ein geringes Gewicht aufweist.
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Es
besteht ein besonders hoher Bedarf an einem optischen Glas mit einem
hohen Brechungsindex und niedriger Dispersion, das optische Konstanten
eines Brechungsindexes (nd) in einem Bereich von 1,73 bis weniger
als 1,80 und einer Abbeschen Zahl (νd) in einem Bereich von 43 bis
55 aufweist.
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Da
ein optisches Glas mit einem hohen Brechungsindex und niedriger
Dispersion in der optischen Konstruktion sehr brauchbar ist, wurden
verschiedene Gläser
dieses Typs seit langem vorgeschlagen.
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Die
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2002-249337 offenbart ein optisches
Glas mit einem Brechungsindex in einem Bereich von 1,72 bis 1,83,
einer Abbeschen Zahl in einem Bereich von 45 bis 55. Das in dieser
Veröffentlichung
offenbarte optische Glas umfasst jedoch La2O
und Gd2O3 als Hauptkomponenten und
umfasst kein Y2O3,
und daher hat es eine hohe relative Dichte, woraus sich die Schwierigkeit
ergibt, eine kompakte und leichte Konstruktion zu realisieren. Weiterhin
haben optische Gläser,
die als Beispiele dieser Veröffentlichung
beschrieben werden, übermäßig hohe
Glasübergangstemperaturen,
und daher sind diese optischen Gläser nicht für das Präzisionsformpressen geeignet.
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Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-201143 offenbart ein optisches
Glas mit einem Brechungsindex in einem Bereich von 1,75 bis 1,85
und einer Abbeschen Zahl in einem Bereich von 40 bis 55. Das in
dieser Veröffentlichung
offenbarte optische Glas umfasst jedoch La2O
und Gd2O3 als Hauptkomponenten
und umfasst kein Y2O3,
und daher hat es eine hohe relative Dichte, woraus sich die Schwierigkeit
ergibt, eine kompakte und leichte Konstruktion zu realisieren.
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Weiterhin
liegt in den optischen Gläsern,
die insbesondere in diesen Veröffentlichungen
offenbart sind und die oben beschriebenen optischen Konstanten erfüllen, das
Verhältnis
von SiO2/B2O3 in Gew.-% außerhalb des Bereichs von 0,30
bis 1,55, und das Verhältnis
von Y2O3/La2O3 in Gew.-% liegt
außerhalb
des Bereichs von 0,15 bis 1,00, und aus diesem Grund können sie
nicht die erwünschten
Eigenschaften des optischen Glases der vorliegenden Erfindung erfüllen, das
nachstehend beschrieben wird.
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Daher
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein optisches
Glas bereitzustellen, bei dem die oben beschriebenen Nachteile von
optischen Gläsern
des Standes der Technik weitgehend eliminiert sind, und das die
oben beschriebenen optischen Konstanten, eine niedrige Glasübergangstemperatur
(Tg) und ein geringes Gewicht hat und daher für das Präzisionsformpressen geeignet
ist.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Untersuchungen
und Experimente, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wurden,
um die oben beschriebene Aufgabe der Erfindung zu lösen, haben
das Resultat ergeben, das zur vorliegenden Erfindung geführt hat,
dass durch Anpassen einer Zusammensetzung, die spezifische Mengen
an SiO2, B2O3, Y2O3,
La2O3, ZnO und Li2O umfasst, ein optisches Glas mit den oben
beschriebenen optischen Konstanten, einer niedrigen Glasübergangstemperatur
(Tg), eines geringen Gewichts und der Eignung für das Präzisionsformpressen erhalten
werden kann.
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Weiterhin
fanden die Erfinder, dass es zur Verwirklichung eines geringen Gewichts
unter Beibehaltung der erwünschten
optischen Konstanten wünschenswert
ist, dass das optische Glas spezifische Mengen an Y2O3 und La2O3 enthält
und es für
das optische Glas besonders wünschenswert
ist, dass es ein spezifisches Verhältnis von SiO2/B2O3 und ein spezifisches
Verhältnis
von Y2O3/La2O3 hat, um dem optischen
Glas Eigenschaften zu verleihen, die eine stabile Produktion ermöglichen,
und dass eine hohe Beständigkeit
gegenüber einer
Entglasung aufweist.
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Um
die oben beschriebene Aufgabe der Erfindung zu lösen, wird in einem ersten Aspekt
der Erfindung ein optisches Glas bereitgestellt, das optische Konstanten
eines Brechungsindexes (nd) in einem Bereich von 1,73 bis weniger
als 1,80 und einer Abbeschen Zahl (νd) in einem Bereich von 43 bis
55 aufweist, das SiO2, B2O3, Y2O3,
La2O3, ZnO und Li2O als wesentliche Komponenten umfasst, im
Wesentlichen frei von einer Blei-Komponente, Arsen-Komponente und
Fluor- Komponente
ist, ein Verhältnis
von SiO2/B2O3 von 0,30 bis 1,55 und ein Verhältnis von
Y2O3/La2O3 von 0,15 bis 1,00 und eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von 620°C oder
weniger hat.
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In
dem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein wie im ersten Aspekt definiertes
optisches Glas bereitgestellt, das in Massen-% auf Oxid-Basis mehr
als 1% Li2O enthält und eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von 570 oder weniger aufweist.
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Im
dritten Aspekt der Erfindung wird ein gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt
definiertes optisches Glas bereitgestellt, das in Massen-% auf Oxid-Basis
mehr als 5% Y2O3 und
10% oder mehr La2O3 umfasst
und eine relative Dichte von 4,5 oder weniger hat.
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Im
vierten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Glas bereitgestellt,
das in Massen-% auf Oxid-Basis Folgendes umfasst:
SiO2 | mehr
als 5% und 20% oder weniger |
B2O3 | 5%
bis weniger als 25% |
Y2O3 | mehr
als 5% und 35% oder weniger |
La2O3 | 10
bis 50% |
ZnO | mehr
als 5% und weniger als 25% und |
Li2O | mehr
als 1% und 6% oder weniger |
und | |
Gd2O3 | 0–20% und/oder |
Yb2O3 | 0–20% und/oder |
ZrO2 | 0–10% und/oder |
Ta2O5 | 0
bis weniger als 8% und/oder |
WO3 | 0
bis weniger als 5,5% und/oder |
Sb2O3 | 0–1%. |
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In
dem fünften
Aspekt der Erfindung wird ein gemäß einem der Aspekte 1 bis 3
definiertes optisches Glas bereitgestellt, das in Massen-% auf Oxid-Basis
Folgendes umfasst:
SiO2 | mehr
als 5% und 20% oder weniger und/oder |
B2O3 | 5%
bis weniger als 25% und/oder |
Y2O3 | mehr
als 5% und 35% oder weniger und/oder |
La2O3 | 10
bis 50% und/oder |
ZnO | mehr
als 5% und weniger als 25% und/oder |
Li2O | mehr
als 1% und 6% oder weniger und/oder |
Gd2O3 | 0–20% und/oder |
Yb2O3 | 0–20% und/oder |
ZrO2 | 0–10% und/oder |
Ta2O5 | 0
bis weniger als 8% und/oder |
WO3 | 0
bis weniger als 5,5% und/oder |
Sb2O3 | 0–1%. |
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In
dem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein gemäß einem der Aspekte 1 bis 5
der Erfindung definiertes optisches Glas bereitgestellt, das in
Massen-% auf Oxid-Basis weiterhin Folgendes umfasst:
Na2O | 0–5% und/oder |
K2O | 0–5% und/oder |
MgO | 0–5% und/oder |
CaO | 0
bis weniger als 15% und/oder |
SrO | 0–10% und/oder |
BaO | 0–15% und/oder |
GeO2 | 0–5% und/oder |
Al2O3 | 0–5% und/oder |
TiO2 | 0
bis weniger als 3% und/oder |
Nb2O5 | 0
bis weniger als 3% und/oder |
Bi2O3 | 0
bis weniger als 10%. |
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Im
siebten Aspekt der Erfindung wird ein gemäß einem der Aspekte 1 bis 6
definiertes optisches Glas bereitgestellt, das eine Liquidus-Temperatur
von 1160°C
oder weniger und einen log η,
der der Logarithmus der Viskosität
(dPa·s)
bei der Liquidus-Temperatur ist, in einem Bereich von 0,3 bis 2,0
hat.
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Im
achten Aspekt der Erfindung wird eine Linsen-Vorform bereitgestellt,
die aus einem optischen Glas nach einem der Aspekte 1 bis 7 besteht.
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Im
neunten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element bereitgestellt,
das durch Präzisionsformpressen
einer Linsen-Vorform, wie sie im achten Aspekt definiert ist, hergestellt
wird.
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Im
zehnten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element bereitgestellt,
das durch Präzisionsformpressen
eines optischen Glases, wie es in einem der Aspekte 1 bis 7 definiert
ist, hergestellt wird.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Es
erfolgt eine Beschreibung der Komponenten, die das optische Glas
der vorliegenden Erfindung umfassen kann. Falls nichts Anderweitiges
beschrieben ist, wird das Zusammensetzungsverhältnis jeder Komponente in Massen-%
ausgedrückt.
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SiO2 ist eine unentbehrliche Komponente, die
zum Erhöhen
der Viskosität
des Glases und zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit
und chemischen Beständigkeit
des Glases sehr wirksam ist. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch
ungenügend
ist, können
diese Effekte nicht in ausreichendem Maße erreicht werden, während, wenn
die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, die
Glasübergangstemperatur
(Tg) ansteigt und sich die Schmelzeigenschaft des Glases verschlechtert.
Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
mehr als 5%, besonders bevorzugt 5,1% und am meisten bevorzugt 5,5%
betragen, und die obere Grenze der Menge dieser Komponente sollte
20%, besonders bevorzugt 18% und am meisten bevorzugt 15% betragen.
SiO2 kann in dem Glas eingefügt sein,
indem man z.B. SiO2 als Rohmaterial verwendet.
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In
dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung, das ein Lanthanglas
ist, ist B2O3 eine
unerlässliche Komponente
als glasbildendes Oxid. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch
ungenügend
ist, wird die Entglasungsbeständigkeit
ungenügend,
während,
wenn die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, der Brechungsindex einen
so niedrigen Wert erreicht, dass er von den beabsichtigten optischen
Konstanten abweicht und sich auch die chemische Beständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser Komponente
vorzugsweise 5%, besonders bevorzugt 8% und am meisten bevorzugt
10% betragen, und die obere Grenze dieser Komponente sollte vorzugsweise
geringer als 25%, besonders bevorzugt 22% und am meisten bevorzugt
geringer als 20% sein. B2O3 kann
unter Verwendung von z.B. H3BO3 oder
B2O3 als Rohmaterial
in das Glas eingefügt
werden.
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Y2O3 ist eine unerlässliche
Komponente zur Realisierung eines geringen Gewichts in dem Glas
der vorliegenden Erfindung, das die hohe Brechungs-/niedrige Dispersionseigenschaften
hat, denn es ist zum Erhöhen
des Brechungsindex und zur Verwirklichung einer geringen Dispersion
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist,
wird es schwierig, die optischen Konstanten in den oben beschriebenen
Bereichen zu halten, während,
wenn die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich die Entglasungsbeständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser
Komponente vorzugsweise größer als
5%, besonders bevorzugt 6% und am meisten bevorzugt 10% betragen,
und die obere Grenze der Menge dieser Komponente sollte 35%, besonders
bevorzugt 30% und am meisten bevorzugt 25% sein. Y2O3 kann unter Verwendung von z.B. Y2O3 als Rohmaterial
in das Glas eingefügt
werden.
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La2O3 ist eine unerlässliche
Komponente, die zum Erhöhen
des Brechungsindex und zur Verringerung der Dispersion wirksam ist.
Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist, ist es schwierig,
die optischen Konstanten innerhalb der oben beschriebenen Werte
zu halten, während,
wenn die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich die Entglasungsbeständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser
Komponente vorzugsweise 10%, besonders bevorzugt 15% und am meisten
bevorzugt 20% betragen, und die obere Grenze der Menge dieser Komponente
sollte vorzugsweise 50%, besonders bevorzugt 45% und am meisten
bevorzugt 40% sein. La2O3 kann
unter Verwendung von z.B. La2O3,
Lanthannitrat oder dessen Hydrat als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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ZnO
ist eine unerlässliche
Komponente, die zum Erniedrigen der Glasübergangstemperatur (Tg) wirksam
ist. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist,
kann dieser Effekt nicht in ausreichendem Maße erreicht werden, während, wenn
die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich
die Entglasungsbeständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser
Komponente vorzugsweise größer als
5%, besonders bevorzugt größer als
8% und am meisten bevorzugt 12% sein, und die obere Grenze der Menge
dieser Komponente sollte vorzugsweise geringer als 25%, besonders
bevorzugt 23% und am meisten bevorzugt 20% sein. ZnO kann unter
Verwendung von z.B. ZnO als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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Li2O ist eine unerlässliche Komponente, die zur
deutlichen Reduktion der Glasübergangstemperatur (Tg)
und zum Erleichtern des Schmelzens von Glasgemisch-Materialien wirksam
ist. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist,
können
diese Effekte nicht in ausreichendem Maße erreicht werden, während, wenn
die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich
die Entglasungsbeständigkeit
sehr stark verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge
dieser Komponente vorzugsweise größer als 1%, besonders bevorzugt
1,5% und am meisten bevorzugt größer als
2% sein, und die obere Grenze der Menge dieser Komponente sollte
vorzugsweise 6%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt
4% sein. Li2O kann unter Verwendung von
z.B. Li2O, Li2CO3, LiOH oder LiNO3 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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Gd2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verringerung der Dispersion wirksam. Wenn
die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtern sich
die Entglasungsbeständigkeit
und die chemische Beständigkeit.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise 20%,
besonders bevorzugt geringer als 3% betragen und am meisten bevorzugt
sollte diese Komponente im Wesentlichen nicht zugegeben werden.
Gd2O3 kann unter
Verwendung von z.B. Gd2O3 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt
werden.
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Yb2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verringerung der Dispersion wirksam. Wenn
die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtern sich
die Entglasungsbeständigkeit
und die chemische Beständigkeit.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise 20%, besonders
bevorzugt 10% und am meisten bevorzugt 5% betragen. Yb2O3 kann unter Verwendung von z.B. Yb2O3 als Rohmaterial
in das Glas eingefügt
werden.
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ZrO2 ist zum Einstellen der optischen Konstanten,
zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit und zur Verbesserung
der chemischen Beständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtert
sich die Entglasungsbeständigkeit
und es wird schwierig, die Glasübergangstemperatur
(Tg) bei einer erwünschten
niedrigen Temperatur zu halten. Daher sollte die obere Grenze der
Menge dieser Komponente vorzugsweise 10%, besonders bevorzugt 6%
und am meisten bevorzugt 5% betragen. ZrO2 kann
unter Verwendung von z.B. ZrO2 als Rohmaterial
in das Glas eingefügt
werden.
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Ta2O5 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit
und der Entglasungsbeständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, wird es
schwierig, die oben beschriebenen optischen Konstanten beizubehalten.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
geringer als 8%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt
4% sein. Ta2O5 kann
unter Verwendung von z.B. Ta2O5 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt
werden.
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WO3 ist zum Einstellen der optischen Konstanten
und zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit wirksam. Wenn die
Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtern
sich die Entglasungsbeständigkeit
und die Durchlässigkeit
im kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung. Daher
sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
geringer als 5,5%, besonders bevorzugt geringer als 4% und am meisten
bevorzugt 2% sein. WO3 kann unter Verwendung
von z.B. WO3 als Rohmaterial in das Glas
eingefügt
werden.
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Sb2O3 kann gegebenenfalls
zum Entschäumen
während
des Schmelzens des Glases zugegeben werden. Wenn die Menge dieser
Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtert
sich die Durchlässigkeit im
kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung. Daher
sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
1%, besonders bevorzugt 0,5% und am meisten bevorzugt 0,1% betragen.
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TiO2 ist zum Einstellen der optischen Konstanten
und zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit wirksam. Wenn die
Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
eher ab als zu und die Durchlässigkeit
im kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung verschlechtert
sich. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente
vorzugsweise geringer als 3%, besonders bevorzugt 2% und am meisten
bevorzugt geringer als 1% sein. TiO2 kann
unter Verwendung von z.B. TiO2 als Rohmaterial
in das Glas eingefügt
werden.
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Nb2O5 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit
und der Entglasungsbeständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
eher ab als zu und die Durchlässigkeit
im kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung verschlechtert
sich. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente
vorzugsweise geringer als 3%, besonders bevorzugt 2% und am meisten
bevorzugt 1% sein. Nb2O5 kann
unter Verwendung von z.B. Nb2O5 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt
werden.
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Bi2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
geringer als 10%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt
3% sein. Bi2O3 kann
unter Verwendung von z.B. Bi2O3 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt
werden.
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Na2O ist zur Erniedrigung der Glasübergangstemperatur
(Tg) wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
5%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% sein. Na2O kann unter Verwendung von z.B. Na2O, Na2CO3, NaOH und NaNO3 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt
werden.
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K2O ist zur Erniedrigung der Glasübergangstemperatur
(Tg) wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
5%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% sein. K2O kann unter Verwendung von z.B. K2O, K2CO3,
KOH und KNO3 als Rohmaterial in das Glas
eingefügt
werden.
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MgO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
5%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% sein. MgO
kann unter Verwendung von z.B. MgO oder seines Carbonats, Nitrats
oder Hydroxids als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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CaO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
geringer als 15%, besonders bevorzugt 10% und am meisten bevorzugt
5% sein. CaO kann unter Verwendung von z.B. CaO oder seines Carbonats,
Nitrats oder Hydroxids als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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SrO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt 3% sein. SrO
kann unter Verwendung von z.B. SrO oder seines Carbonats, Nitrats
oder Hydroxids als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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BaO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
15%, besonders bevorzugt 10% und am meisten bevorzugt 5% sein. BaO
kann unter Verwendung von z.B. BaO oder seines Carbonats, Nitrats
oder Hydroxids als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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GeO2 ist zum Erhöhen des Brechungsindex und
zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit wirksam. Da diese
Komponente jedoch sehr kostspielig ist, sollte die obere Grenze
der Menge dieser Komponente vorzugsweise 5%, besonders bevorzugt
3% und am meisten bevorzugt 1% sein. GeO2 kann
unter Verwendung von z.B. GeO2 als Rohmaterial
in das Glas eingefügt
werden.
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Al2O3 ist zur Verbesserung
der chemischen Beständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtert
sich die Entglasungsbeständigkeit.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
5%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% sein. Al2O3 kann unter Verwendung
von z.B. Al2O3 oder
Al(OH)3 in das Glas eingefügt werden.
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TeO2 ist zum Erhöhen des Brechungsindex wirksam,
es besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass, wenn Glasmaterialien
in einem Platintiegel oder einem Schmelzofen geschmolzen werden,
der zu einem Teil aus Platin besteht, der mit geschmolzenem Glas
in Kontakt gebracht wird, das Tellur von TeO2 mit
Platin legiert wird und sich die Wärmebeständigkeitseigenschaft des legierten
Teils verschlechtert, woraus sich die Bildung eines Lochs in dem
legierten Teil und ein Auslaufen des geschmolzenen Glases aus dem
Loch ergibt. Die obere Grenze der Menge an TeO2 sollte
daher vorzugsweise 8%, besonders bevorzugt 5%, am meisten bevorzugt 3%
betragen. TeO2 kann unter Verwendung von
z.B. TeO2 als Rohmaterial in das Glas eingefügt werden.
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Ga2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex wirksam. Da diese Komponente jedoch sehr kostspielig ist,
sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente daher vorzugsweise
1%, besonders bevorzugt 0,5%, am meisten bevorzugt 0,1% betragen.
Ga2O3 kann unter
Verwendung von z.B. Ga2O3 als
Rohmaterial in das Glas eingefügt
werden.
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Die
oben beschriebenen Rohmaterialien, die in den entsprechenden Komponenten
des Glases verwendet werden, sind nur zur Erläuterung angegeben, und Rohmaterialien,
die für
das Glas der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind
nicht auf die oben beschriebenen Oxide usw. beschränkt, sondern können aus
bekannten Materialien gemäß verschiedenen
Modifikationen der Herstellungsbedingungen für die des Glases ausgewählt werden.
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Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung hat gefunden, dass durch Einstellen
des Verhältnisses
der Mengen an SiO2 zu B2O3 auf einen vorbestimmten Bereich die Liquidus-Temperatur
und die Entglasung, die auf der Oberfläche des Glases auftritt, bei
einer niedrigen relativen Dichte zweckmäßig gesteuert werden können. Insbesondere
sollte die untere Grenze des SiO2/B2O3-Verhältnisses
vorzugsweise 0,3, besonders bevorzugt 0,35, am meisten bevorzugt
0,4 betragen, und die obere Grenze dieses Verhältnisses sollte vorzugsweise 1,55,
besonders bevorzugt 1,30, am meisten bevorzugt 1,26 betragen.
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Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung hat auch gefunden, dass durch
Einstellen des Verhältnisses der
Mengen an Y2O3 zu
La2O3 auf einen
vorbestimmten Bereich die Liquidus-Temperatur und die Entglasung, die
auf der Oberfläche
des Glases auftritt, bei einer niedrigen relativen Dichte zweckmäßig gesteuert
werden können.
Insbesondere sollte die untere Grenze des Y2O3/La2O3-Verhältnisses
vorzugsweise 0,15, besonders bevorzugt 0,20 und am meisten bevorzugt
0,26 betragen, und die obere Grenze dieses Verhältnisses sollte vorzugsweise
1,00, besonders bevorzugt 0,90, am meisten bevorzugt 0,80 betragen.
-
Zur
Beibehaltung der erwünschten
optischen Konstanten und zur zweckmäßigen Steuerung der Liquidus-Temperatur
und der Entglasung, die auf der Oberfläche des Glases auftritt, bei
einer niedrigen relativen Dichte, wird es bevorzugt, dass das Glas
gleichzeitig die oben beschriebenen bevorzugten, vorbestimmten Bereiche
der SiO2/B2O3- und Y2O3/La2O3-Verhältnisse
gleichzeitig aufweist.
-
Nun
wird die Steuerung der Liquidus-Temperatur und der Entglasung, die
auf der Oberfläche
des Glases auftritt, erklärt.
Bei der Herstellung eines optischen Glases kann ein gebildetes Produkt,
das einen geringen oder keinen Defekt aufweist, erhalten werden,
wenn die Viskosität
des Glases innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Da ein Lanthanglas
im Allgemeinen eine niedrige Viskosität hat, wird die Liquidus-Temperatur erniedrigt,
so dass die Viskosität
zunimmt und dadurch die Herstellung des optischen Glases erleichtert
wird. Andererseits gibt es ein Glas, in dem die Entglasung häufig auf
der Oberfläche
des Glases auftritt, und zwar unabhängig von der Liquidus-Temperatur.
Z.B. tritt eine Entglasung auf der Oberfläche eines Glases auf, das in
Form einer Platte hergestellt wurde. Demgemäß ist ein Zustand, in dem die
Liquidus-Temperatur niedrig ist und keine Entglasung auf der Oberfläche des
Glases erfolgt, der am meisten bevorzugte Zustand. In der vorliegenden
Erfindung liegt eine dahingehende widersprüchliche Beziehung vor, dass
die Entglasung häufig
auf der Oberfläche
des Glases auftritt, wenn die Liquidus-Temperatur niedrig ist, und
umgekehrt ist es nicht wahrscheinlich, dass eine Entglasung auf
der Oberfläche
des Glases auftritt, wenn die Liquidus-Temperatur hoch ist. Es zeigte
sich, dass ein optisches Glas, das beide Anforderungen an die Liquidus-Temperatur
und die Entglasungsbeständigkeit
erfüllt,
nur in dem oben beschriebenen eingeschränkten Bereichen der SiO2/B2O3- und Y2O3/La2O3-Verhältnisse
verwirklicht werden kann. Wie oben beschrieben wurde, kann es in
dem Fall, dass eine Entglasung nur auf der obersten Fläche des
Glases eintritt, dasselbe als optisches Glas verwendet werden.
-
Das
Glas kann Lu2O3,
Hf2O3, SnO2 und BeO umfassen. Da Lu2O3 und Hf2O3 kostspielige Materialien sind, erhöht die Verwendung
dieser Komponenten die Herstellungskosten, und es ist nicht zweckmäßig, diese Komponenten
bei der kommerziellen Produktion zu verwenden. Wie bei SnO2 besteht die Wahrscheinlichkeit, dass, wenn
Glasmaterialien in einem Platintiegel oder einem Schmelzofen geschmolzen
werden, der zu einem Teil aus Platin besteht, der mit dem geschmolzenen
Glas in Kontakt tritt, das Zinn von SnO2 mit
Platin legiert wird, und sich die Wärmebeständigkeitseigenschaft des legierten
Teils verschlechtert, wobei sich die Bildung eines Lochs in dem
legierten Teil und ein Auslaufen des geschmolzenen Glases aus dem
Loch ergibt. BeO hat das Problem, dass es die Umgebung beeinträchtigt und
daher der Umgebung eine schwere Belastung auferlegt. Demgemäß sollte
die obere Grenze der Menge jeder dieser Komponenten vorzugsweise
geringer als 0,1%, besonders bevorzugt 0,05% sein und am meisten
bevorzugt sollten diese Komponenten überhaupt nicht zugegeben werden.
-
Es
erfolgt nun eine Beschreibung der Komponenten, die das optische
Glas der vorliegenden Erfindung nicht umfassen sollte.
-
Fluor
verursacht das Auftreten von Schlieren aufgrund der Verdampfung
bei der Herstellung eines Klumpens für eine Linsen-Vorform und erschwert
daher die Herstellung eines Klumpens. Fluor sollte daher dem optischen
Glas der vorliegenden Erfindung nicht zugegeben werden.
-
Eine
Blei-Verbindung hat nicht nur das Problem, dass sie dazu neigt,
mit dem Werkzeug während
des Präzisionsformpressens
zu verschmelzen, sondern sie hat auch das Problem, dass Schritte
zum Schützen
der Umgebung nicht nur bei der Herstellung des Glases, sondern auch
bei der Kaltverarbeitung wie Polieren und im Hinblick auf den Glasabfall
durchgeführt
werden müssen,
und daher stellt sie eine schwere Belastung für die Umgebung dar. Die Blei-Verbindung
sollte daher dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung nicht
zugefügt
werden.
-
As2O3, Cadmium und
Thorium beeinträchtigen
die Umgebung und stellen daher eine schwere Belastung für die Umgebung
dar. Diese Komponenten sollten daher dem optischen Glas der vorliegenden
Erfindung nicht zugefügt
werden.
-
P2O5 neigt dazu, die
Entglasungsbeständigkeit
zu verschlechtern, wenn es dem Glas zugefügt wird, und daher wird es
nicht bevorzugt, P2O5 dem
optischen Glas der vorliegenden Erfindung zuzufügen.
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Das
optische Glas der vorliegenden Erfindung sollte vorzugsweise keine
färbenden
Komponenten, wie V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Eu, Nd, Sm, Tb,
Dy und Er, umfassen. D.h. diese färbenden Komponenten sollten
nicht absichtlich zugegeben werden, außer in dem Fall, dass diese
Komponenten als Verunreinigungen vermischt sind.
-
Da
die Glas-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in Massen-%
ausgedrückt
ist, kann sie nicht direkt in Mol-% ausgedrückt werden. Eine Zusammensetzung,
die in Mol-% entsprechender in Glas-Zusammensetzung vorliegender
Oxide ausgedrückt
wird, die die für
die vorliegende Erfindung notwendigen Eigenschaften erfüllt, weist
im Allgemeinen die folgenden Werte auf:
SiO2 | 10–40% |
B2O3 | 8–40% |
Y2O3 | 2–18% |
La2O3 | 3–16% |
ZnO | 7–35% und |
Li2O | 4–24% |
und | |
Gd2O3 | 0–7% und/oder |
Yb2O3 | 0–7% und/oder |
ZrO2 | 0–10% und/oder |
Ta2O5 | 0–2% und/oder |
WO3 | 0–3% und/oder |
Sb2O3 | 0–1% |
Na2O | 0–10% und/oder |
K2O | 0–10% und/oder |
MgO | 0–5% und/oder |
CaO | 0–10% und/oder |
SrO | 0–10% und/oder |
BaO | 0–15% und/oder |
GeO2 | 0–3% und/oder |
Al2O3 | 0–5% und/oder |
TiO2 | 0
bis weniger als 3% und/oder |
Nb2O5 | 0–2% und/oder |
Bi2O3 | 0–2% und/oder |
TeO2 | 0–5% und/oder |
Ga2O3 | 0–1%. |
-
SiO2 ist eine unerlässliche Komponente, die zum
Erhöhen
der Viskosität
des Glases und zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit
und der chemischen Beständigkeit
des Glases sehr wirksam ist. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch
ungenügend
ist, können
diese Effekte nicht in ausreichendem Maße erreicht werden, während, wenn
die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, die
Glasübergangstemperatur
(Tg) ansteigt und sich die Schmelzeigenschaft des Glases verschlechtert.
Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 10,5%, am meisten bevorzugt 11% betragen,
und die obere Grenze der Menge dieser Komponente sollte 40%, besonders
bevorzugt 35%, am meisten bevorzugt 30% betragen.
-
In
dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung, das ein Lanthanglas
ist, ist B2O3 als
glasbildendes Oxid eine unerlässliche
Komponente. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist,
wird die Entglasungsbeständigkeit
ungenügend,
während,
wenn die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, der Brechungsindex einen
so niedrigen Wert annimmt, dass er von den optischen Zielkonstanten
abweicht und sich auch die chemische Beständigkeit verschlechtert. Daher
sollte die untere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
8%, besonders bevorzugt 11% und am meisten bevorzugt 15% betragen,
und die obere Grenze dieser Komponente sollte vorzugsweise 40%,
besonders bevorzugt weniger als 36% und am meisten bevorzugt 32%
betragen.
-
Y2O3 ist eine unerlässliche
Komponente zur Verwirklichung eines Glases mit einem geringen Gewicht der
vorliegenden Erfindung, das die Eigenschaften einer hohen Brechung/niedrigen
Dispersion aufweist, denn es ist zum Erhöhen des Brechungsindex und
zur Realisierung einer niedrigen Dispersion wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch ungenügend
ist, wird es schwierig, die optischen Konstanten innerhalb der oben
beschriebenen Bereiche zu halten, während, wenn die Menge dieser
Komponente übermäßig groß ist, sich
die Entglasungsbeständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser
Komponente vorzugsweise größer als
2%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 4% betragen,
und die obere Grenze dieser Komponente sollte 18%, besonders bevorzugt
15% und am meisten bevorzugt 13% betragen.
-
La2O3 ist eine unerlässliche
Komponente, die zum Erhöhen
des Brechungsindex und zur Verringerung der Dispersion wirksam ist.
Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist, ist es schwierig,
die optischen Konstanten innerhalb der oben beschriebenen Werte
zu halten, während,
wenn die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich die Entglasungsbeständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser
Komponente vorzugsweise 3%, besonders bevorzugt 4,5% und am meisten
bevorzugt 6% betragen, und die obere Grenze dieser Komponente sollte
vorzugsweise 16%, besonders bevorzugt 15% und am meisten bevorzugt
13% betragen.
-
ZnO
ist eine unerlässliche
Komponente, die zum Erniedrigen der Glasübergangstemperatur (Tg) wirksam
ist. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist,
kann dieser Effekt nicht in ausreichendem Maße erreicht werden, während, wenn
die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich
die Entglasungsbeständigkeit
verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge dieser
Komponente vorzugsweise 7%, besonders bevorzugt 11% und am meisten
bevorzugt 15% sein, und die obere Grenze der Menge dieser Komponente
sollte vorzugsweise geringer als 35%, besonders bevorzugt 31% und
am meisten bevorzugt 28% sein.
-
Li2O ist eine unerlässliche Komponente, die zur
deutlichen Reduktion der Glasübergangstemperatur (Tg)
und zum Erleichtern des Schmelzens von gemischten Glasmaterialien
wirksam ist. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch ungenügend ist,
können
diese Effekte nicht in ausreichendem Maße erreicht werden, während, wenn
die Menge dieser Komponente übermäßig groß ist, sich
die Entglasungsbeständigkeit
sehr stark verschlechtert. Daher sollte die untere Grenze der Menge
dieser Komponente vorzugsweise 4%, besonders bevorzugt 6% und am
meisten bevorzugt 8% sein, und die obere Grenze der Menge dieser
Komponente sollte vorzugsweise 24%, besonders bevorzugt 20% und
am meisten bevorzugt 16% sein.
-
Gd2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verringerung der Dispersion wirksam. Wenn
die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtern sich
die Entglasungsbeständigkeit
und die chemische Beständigkeit.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
7%, besonders bevorzugt 1% betragen und am meisten bevorzugt sollte
diese Komponente im Wesentlichen nicht zugegeben werden.
-
Yb2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verringerung der Dispersion wirksam. Wenn
die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtern sich
die Entglasungsbeständigkeit
und die chemische Beständigkeit.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
7%, besonders bevorzugt 4% und am meisten bevorzugt 2% betragen.
-
ZrO2 ist zum Einstellen der optischen Konstanten,
zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit und zur Verbesserung
der chemischen Beständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtert
sich die Entglasungsbeständigkeit
und es wird schwierig, die Glasübergangstemperatur
(Tg) bei einer erwünschten
niedrigen Temperatur zu halten. Daher sollte die obere Grenze der
Menge dieser Komponente vorzugsweise 10%, besonders bevorzugt 6%
und am meisten bevorzugt 5% betragen.
-
Ta2O5 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit
und der Entglasungsbeständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, wird es
schwierig, die oben beschriebenen optischen Konstanten beizubehalten.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
2%, besonders bevorzugt 1,5% und am meisten bevorzugt 1% betragen.
-
WO3 ist zum Einstellen der optischen Konstanten
und zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit wirksam. Wenn die
Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtern
sich die Entglasungsbeständigkeit
und die Durchlässigkeit
im kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung. Daher
sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
3%, besonders bevorzugt 2% und am meisten bevorzugt 1% betragen.
-
Sb2O3 kann gegebenenfalls
zum Entschäumen
während
des Schmelzens des Glases zugegeben werden. Wenn die Menge dieser
Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtert
sich die Durchlässigkeit im
kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung. Daher
sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
1%, besonders bevorzugt 0,5% und am meisten bevorzugt 0,1% betragen.
-
TiO2 ist zum Einstellen der optischen Konstanten
und zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit wirksam. Wenn die
Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
eher ab als zu und die Durchlässigkeit
im kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung verschlechtert
sich. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente
vorzugsweise geringer als 3%, besonders bevorzugt 2% und am meisten
bevorzugt geringer als 1% sein.
-
Nb2O5 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit
und der Entglasungsbeständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
eher ab als zu und die Durchlässigkeit
im kurzwelligen Bereich des Bereichs der sichtbaren Strahlung verschlechtert
sich. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente
vorzugsweise 2%, besonders bevorzugt 1,5% und am meisten bevorzugt
1% betragen.
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Bi2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
geringer als 3%, besonders bevorzugt 2% und am meisten bevorzugt
1% sein.
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Na2O ist zur Erniedrigung der Glasübergangstemperatur
(Tg) wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt 3% betragen.
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K2O ist zur Erniedrigung der Glasübergangstemperatur
(Tg) wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt 3% sein.
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MgO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
5%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% sein.
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CaO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 8% und am meisten bevorzugt 5% betragen.
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SrO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 5% und am meisten bevorzugt 3% betragen.
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BaO
ist zur Einstellung der optischen Konstanten wirksam. Wenn die Menge
dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, nimmt
die Entglasungsbeständigkeit
häufig
ab. Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
10%, besonders bevorzugt 8% und am meisten bevorzugt 5% betragen.
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GeO2 ist zum Erhöhen des Brechungsindex und
zur Verbesserung der Entglasungsbeständigkeit wirksam. Da diese
Komponente jedoch sehr kostspielig ist, sollte die obere Grenze
der Menge dieser Komponente vorzugsweise 3%, besonders bevorzugt
2% und am meisten bevorzugt 1% betragen.
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Al2O3 ist zur Verbesserung
der chemischen Beständigkeit
wirksam. Wenn die Menge dieser Komponente jedoch übermäßig groß ist, verschlechtert
sich die Entglasungsbeständigkeit.
Daher sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente vorzugsweise
5%, besonders bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% betragen.
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TeO2 ist zum Erhöhen des Brechungsindex wirksam,
es besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass, wenn Glasmaterialien
in einem Platintiegel oder einem Schmelzofen geschmolzen werden,
der zu einem Teil aus Platin besteht, der mit geschmolzenem Glas
in Kontakt gebracht wird, das Tellur von TeO2 mit
Platin legiert wird und sich die Wärmebeständigkeitseigenschaft des legierten
Teils verschlechtert, woraus sich die Bildung eines Lochs in dem
legierten Teil und ein Auslaufen des geschmolzenen Glases aus dem
Loch ergibt. Die obere Grenze der Menge an TeO2 sollte
daher vorzugsweise 5%, besonders bevorzugt 4%, am meisten bevorzugt 3%
betragen.
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Ga2O3 ist zum Erhöhen des
Brechungsindex wirksam. Da diese Komponente jedoch sehr kostspielig ist,
sollte die obere Grenze der Menge dieser Komponente daher vorzugsweise
1%, besonders bevorzugt 0,5%, am meisten bevorzugt 0,1% betragen.
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung der Eigenschaften des optischen Glases
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
oben beschrieben wurde, sollte das optische Glas der vorliegenden
Erfindung vom Gesichtspunkt der Brauchbarkeit in der optischen Konstruktion
aus gesehen vorzugsweise optische Konstanten eines Brechungsindex
(nd) innerhalb eines Bereichs von 1,73 bis weniger als 1,80 und
einer Abbeschen Zahl (νd)
innerhalb eines Bereichs von 43 bis 55, besonders bevorzugt eines
Brechungsindex (nd) innerhalb eines Bereichs von 1,74 bis weniger
als 1,795 und einer Abbeschen Zahl (νd) innerhalb eines Bereichs
von 44 bis weniger als 50 und am meisten bevorzugt eines Brechungsindex
(nd) innerhalb eines Bereichs von 1,75 bis weniger als 1,795 und
einer Abbeschen Zahl (νd)
innerhalb eines Bereichs von 45 bis weniger als 50 aufweisen.
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In
dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung verursacht eine übermäßig hohe
Tg – wie
vorhergehend beschrieben wurde – häufig eine
Beschädigung
im Werkzeug bei der Durchführung
des Präzisionsformpressens.
In dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung sollte daher die
obere Grenze der Tg vorzugsweise 620°C, besonders bevorzugt 570°C und am
meisten bevorzugt 550°C
betragen.
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Die
Fließgrenze
At sollte vorzugsweise 670°C
oder weniger, besonders bevorzugt 620°C oder weniger und am meisten
bevorzugt 600°C
oder weniger betragen.
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In
dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung ist es im Hinblick
darauf, ein auf einem optischen Produkt montiertes optisches System
kompakt und leicht zu machen, wichtig, dass die relative Dichte
vorzugsweise 4,5 oder weniger, besonders bevorzugt weniger als 4,5
und am meisten bevorzugt 4,4 oder weniger betragen sollte.
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In
dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung ist es zur Bildung
von ausfließendem
Glas bei einer Viskosität
innerhalb eines geeigneten Bereichs wichtig, dass die Liquidus-Temperatur
des Glases unterhalb von 1160°C
oder weniger gehalten wird. Eine bevorzugte Liquidus-Temperatur
ist 1150°C
oder weniger und eine besonders bevorzugte Liquidus-Temperatur beträgt weniger
als 1150°C,
weil bei dieser Liquidus-Temperatur der eine stabile Herstellung
ermöglichende
Viskositätsbereich
verbreitert wird und die Schmelztemperatur des Glases erniedrigt
wird und dadurch der Energieverbrauch reduziert werden kann.
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Die
Liquidus-Temperatur bedeutet die niedrigste Temperatur, bei der
kein Kristall beobachtet wird, wenn eine zerstoßene Glasprobe auf eine Platinplatte
gelegt wird, 30 Minuten lang in einem Ofen bei Temperaturabstufungen
gehalten wird und danach aus dem Ofen herausgenommen wird und nach
dem Kühlen
ein Vorliegen oder Nichtvorhandensein von Kristallen in dem erweichten
Glas mit dem Mikroskop beobachtet wird.
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Wie
vorhergehend beschrieben wurde, kann das optische Glas der vorliegenden
Erfindung als eine Vorform für
das Präzisionsformpressen
verwendet werden. In dem Fall, dass es als eine Vorform verwendet wird,
sind das Herstellungsverfahren der Vorform und die Art und Weise
des Präzisionsformpressens
nicht speziell eingeschränkt,
sondern es können
ein bekanntes Herstellungsverfahren und ein bekanntes Verfahren des
Präzisionsformpressens
verwendet werden. Z.B. kann eine Vorform direkt aus geschmolzenem
Glas hergestellt werden oder alternativ dazu kann eine Vorform durch
Kaltverarbeitung von Scheibenglas hergestellt werden.
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Wenn
in dem Fall, dass eine Vorform durch Tropfen von geschmolzenem Glas
unter Verwendung des optischen Glases der vorliegenden Erfindung
hergestellt wird, die Viskosität
des geschmolzenen Glases zu niedrig ist, bilden sich häufig Schlieren
in der Vorform, während
bei einer zu hohen Viskosität
ein Schneiden von Glas durch das Gewicht und die Oberflächenspannung
von tropfendem Glas problematisch werden.
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Zur
stabilen Herstellung einer Vorform hoher Qualität sollte demgemäß der Logarithmus
log η der
Viskosität
(Pa·s)
vorzugsweise in einem Bereich von 0,3 bis 2,0, besonders bevorzugt
in einem Bereich von 0,4 bis 1,8 und am meisten bevorzugt in einem
Bereich von mehr als 0,4 bis 1,6 liegen.
-
Beispiele
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Es
werden nun Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, obwohl
die vorliegende Erfindung keineswegs auf diese Beispiele beschränkt ist.
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Die
Tabellen 1 bis 4 zeigen Zusammensetzungen der Beispiele Nr. 1 bis
Nr. 21 des optischen Glases der vorliegenden Erfindung zusammen
mit dem Brechungsindex (nd), der Abbeschen Zahl (νd), der Glasübergangstemperatur
(Tg), der relativen Dichte und der Liquidus-Temperatur derselben.
Bei den Beispielen Nr. 16 bis Nr. 21 wird die auftretende Entglasung
zusammen mit dem Brechungsindex (nd), der Abbeschen Zahl (νd), der Glasübergangstemperatur
(Tg), der relativen Dichte und der Liquidus-Temperatur derselben
gezeigt. In den Tabellen wird die Zusammensetzung der entsprechenden
Komponenten in Massen-% ausgedrückt.
-
Tabelle
5 zeigt Zusammensetzungen von optischen Gläsern der Vergleichsbeispiele
A und B zusammen mit dem Brechungsindex (nd), der Abbeschen Zahl
(νd), der
Glasübergangstemperatur
(Tg), der relativen Dichte, der Liquidus-Temperatur und der auftretenden
Entglasungsbeständigkeit
derselben. Tabelle
1
Tabelle
2
Tabelle
3
Tabelle
4
Tabelle
5
-
Zur
Herstellung der in den Tabellen 1 bis 4 aufgeführten Gläser Nr. 1 bis Nr. 21 wurden
gebräuchliche Rohmaterialien
für ein
optisches Glas, einschließlich
der Oxide, Carbonate und Nitrate, abgewogen und vermischt, um das
Zusammensetzungsverhältnis
der in den Tabellen 1 bis 4 aufgeführten entsprechenden Beispiele
zu verwirklichen. Die Rohmaterialien wurden in einen Platintiegel
gegeben und 3 bis 5 Stunden lang bei einer Temperatur in einem Bereich
von 1100°C
bis 1400°C
in Abhängigkeit
von der Schmelzeigenschaft der Zusammensetzung geschmolzen. Nach
dem Reinigen und Rühren
der Schmelze, um eine Homogenisierung zu erreichen, wurde die Schmelze
in ein Werkzeug gegossen und entspannt, um die Gläser bereitzustellen.
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Der
Brechungsindex (nd) und die Abbesche Zahl (νd) der Gläser wurden in Bezug auf Gläser gemessen,
die durch Einstellen der Herabsetzungsrate der Entspannungstemperatur
auf –25°C/h erhalten
wurden.
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Die
Glasübergangstemperatur
(Tg) der Gläser
wurde gemäß dem Japan
Optical Glass Industrial Standard JOGIS08–2003 "Measuring Method
of Thermal Expansion of Optical Glass" gemessen. Eine Probe einer Länge von
50 mm und eines Durchmessers von 4 mm wurde als Testprobe verwendet.
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Die
relative Dichte der Gläser
wurde gemäß dem Japan
Optical Glass Industrial Standard JOGIS05–1975 "Measuring Method
of Specific Gravity of Optical Glass" gemessen.
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Das
Auftreten von Entglasung wurde mit dem Auge bestimmt. In der Tabelle
gibt das Zeichen o einen Zustand an, bei dem keine Entglasung auf
der Oberfläche
des Glases beobachtet wird, gibt das Zeichen Δ einen Zustand an, bei dem eine
Entglasung nur auf der obersten Fläche des Glases beobachtet wird,
und gibt das Zeichen x einen Zustand an, bei dem eine Entglasung
in einem Teil von der Oberfläche
bis ins Innere des Glases beobachtet wird.
-
Wie
in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt wird, weisen alle optischen Gläser der
Beispiele Nr. 1 bis Nr. 21 optische Konstanten (Brechungsindex (nd)
und Abbesche Zahl (νd))
in den oben beschriebenen Bereichen und eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von 620°C
oder weniger auf und sind daher für das Präzisionsformpressen geeignet.
Da weiterhin die relative Dichte dieser Beispiele in einem Bereich
von 4,25 bis 4,39 liegt, sind sie für eine Konstruktion eines optischen
Systems eines geringen Gewichts geeignet. Da die optischen Gläser der
Tabelle 4 (Beispiele Nr. 16 bis Nr. 21) ein SiO2/B2O3-Verhältnis in
einem Bereich von 0,40 bis 1,25 und ein Y2O3/La2O3-Verhältnis in
einem Bereich von 0,26 bis 0,78 aufweisen, liegt die Liquidus-Temperatur
dieser optischen Gläser
in einem Bereich von 1041°C
bis 1144°C
und es erfolgt keine Entglasung auf der Oberfläche des Glases oder selbst
wenn eine Entglasung auftritt, ist sie auf die oberste Fläche des
Glases beschränkt, und
daher wird die Entglasung in einem solchen Maße gesteuert, dass diese optischen
Gläser
für kommerzielle
Zwecke verwendet werden können.
-
Andererseits
wurden die in Tabelle 5 aufgeführten
Proben der Vergleichsbeispiele A und B unter den gleichen Bedingungen
hergestellt, wie denjenigen für
die Beispiele der vorliegenden Erfindung, und die hergestellten
Gläser
wurden durch die gleichen Bewertungsmethoden bewertet, wie denjenigen,
die zur Bewertung der Beispiele der vorliegenden Erfindung verwendet
wurden. In den Vergleichsbeispielen A und B liegt das SiO2/B2O3-Verhältnis außerhalb
des Bereichs von 0,30 bis 1,55 und liegt das Y2O3/La2O3-Verhältnis außerhalb des
Bereichs von 0,15 bis 1,00, und daher sind die Liquidus-Temperatur
und das Auftreten der Entglasung nicht miteinander kompatibel. Aus
diesem Grund können
diese optischen Gläser
nicht für
kommerzielle Zwecke verwendet werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
oben beschrieben wurde, ist das optische Glas der vorliegenden Erfindung,
welches ein SiO2-B2O3-Y2O3-La2O3-ZnO-Li2O-Glas ist, frei von Pb, As und F und hat
optische Konstanten eines Brechungsindex (nd) innerhalb eines Bereichs
von 1,73 bis weniger als 1,80 und einer Abbeschen Zahl (νd) innerhalb eines
Bereichs von 43 bis 55 und eine Glasübergangstemperatur (Tg) von
620°C oder
weniger und ist somit für
das Präzisionsformpressen
geeignet und weist einen ausreichenden industriellen Nutzen auf.
-
Zusammenfassung
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Ein
optisches Glas hat optische Konstanten eines Brechungsindexes (nd)
in einem Bereich von 1,73 bis weniger als 1,80 und einer Abbesche
Zahl (νd)
in einem Bereich von 43 bis 55, es umfasst SiO2,
B2O3, Y2O3, La2O3,
ZnO und Li2O als wesentliche Komponenten,
ist im Wesentlichen frei von einer Blei-Komponente, Arsen-Komponente und Fluor-Komponente,
hat ein Verhältnis
von SiO2/B2O3 von 0,30 bis 1,55 und ein Verhältnis von
Y2O3/La2O3 von 0,15 bis 1,00 und hat eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von 620°C
oder weniger.