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DE112006000940T5 - Bismutoxid enthaltendes optisches Glas - Google Patents

Bismutoxid enthaltendes optisches Glas Download PDF

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DE112006000940T5
DE112006000940T5 DE112006000940T DE112006000940T DE112006000940T5 DE 112006000940 T5 DE112006000940 T5 DE 112006000940T5 DE 112006000940 T DE112006000940 T DE 112006000940T DE 112006000940 T DE112006000940 T DE 112006000940T DE 112006000940 T5 DE112006000940 T5 DE 112006000940T5
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optical glass
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DE112006000940T
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Jie Sagamihara Fu
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Ohara Inc
Original Assignee
Ohara Inc
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Abstract

Optisches Glas, umfassend Bi2O3 in einer Menge von mehr als oder gleich 5% und weniger als 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis, mit einem Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und einer Abbe-Zahl (υd) von 15 bis 40.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Glas mit hoher Transparenz im sichtbaren Bereich mit optischen Konstanten, so dass der Brechungsindex (nd) 1,75 oder mehr beträgt, und eine Abbe-Zahl (υd) in einem Bereich von 15 bis 40 liegt, so dass das Glas zum Formen durch Präzisionsformpressen geeignet ist.
  • Technischer Hintergrund
  • Herkömmlich besteht optisches Glas mit einem hohem Brechungsindex und mit einem hohem Dispersionsbereich typischerweise aus einer Zusammensetzung, enthaltend eine große Menge an Bleioxid. Aufgrund der günstigen Glasstabilität und eines niedrigen Glasübergangspunktes (Tg) wurde es für Präzisionsformpressformen verwendet. Beispielsweise beschreibt Patentdokument 1 ein optisches Glas für eine Präzisionsformpresse, dass eine große Menge an Bleioxid enthält.
  • Es werden aber reduzierende Bedingungen aufrecht erhalten, um die Oxidation der Form zu verhindern, wenn das Formen durch eine Präzisionsformpresse durchgeführt wird. Wenn die Glaskomponente Bleioxid enthält bricht deshalb das reduzierte Blei von der Glasoberfläche ab und haftet an der Formoberfläche. Demgemäß gibt es Probleme, dass die Präzisionsseite der Form nicht erhalten wird. Ebenso ist Bleioxid giftig für die Umwelt, so dass Bleioxidfreies Glas gewünscht wird.
  • Um diesen Bedarf zu erfüllen wurden viele Typen von optischem Glas zum Pressformen mit einem hohen Brechungsindex und einem hohen Dispersionsbereich, die kein Bleioxid enthalten, entwickelt. Viele dieser Typen sind jedoch Phosphatglas, dass Nb2O5 in hoher Konzentration enthält. Beispielsweise offenbaren Patentdokument 2 und Patentdokument 3 Glas auf Basis von P2O5-Nb2O5-WO3-(K2O, Na2O, Li2O) und Patentdokument 4 offenbart Glas auf Basis von P2O5-Nb2O5TiO2-Bi2O3-Na2O. Viele dieser Glastypen weisen jedoch eine Tg von über 480°C auf, der angeblich zu niedrig ist. Ferner müssen diese Glastypen eine große Menge an Nb2O5 enthalten, um einen hohen Brechungsindex mit hoher Dispersion zu erhalten; deshalb können sie Nachteile aufweisen, dahingehen dass die Entglasungsbeständigkeit nicht so hoch ist.
  • Ferner sind Zusammensetzungen, die eine große Menge von Bi2O3 enthalten, für Glas mit einer niedrigen Tg bekannt. Beispielsweise offenbaren nicht Patentdokumente 1, 2, 3, 4 und 5 Glas auf Basis von Bi2O3-Ga2O3-PbO, Glas auf Basis von Bi2O3-Ga2O3-(Li2O, K2O, Cs2O) und Glas auf Basis von Bi2O3-GeO2. Obwohl diese Glastypen eine Tg von 480°C oder weniger aufweisen beträgt die Absorptionskante des Glases mehr als 450nm. Deshalb kann die Transparenz im sichtbaren Bereich drastisch reduziert sein und deshalb können diese Glastypen nicht als eine optische Linse verwendet werden, die eine hohe Transparenz im sichtbaren Bereich aufweisen muss.
  • [Patentdokument 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H1-308843 [Patentdokument 2] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-321245 [Patentdokument 3] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H8-157231 [Patentdokument 4] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-300751 [Nicht-Patentdokument 1] Physics and Chemistry of Glasses, S119, Vol. 27, No. 3, Juni 1986 [Nicht-Patentdokument 2] American Ceramic Society, S2315, Vol. 75, Nr. 9, Oktober 1992 [Nicht-Patentdokument 3] American Ceramic Society, S1017, Vol. 77, No. 4, Oktober 1994 [Nonpatent Document 4] American Ceramic Society Bulletin, S1543, Vol. 71, No. 10, Oktober 1992 [Nicht-Patentdokument 5], Glass Technology, S106, Vol. 28, No. 2, April 1987
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen optischen Glases mit einem Berechnungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und einer Abbe-Zahl (υd) im Bereich von 15 bis 40, dass eine hohe Transparenz im sichtbaren Bereich mit einem Glasübergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger aufweist, und zum Formen durch Präzisionsformpressen geeignet ist.
  • Mittel zum Lösen der Aufgaben Der vorliegende Erfinder betrieb einen bemerkenswerten Forschungsaufwand, um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, und als ein Ergebnis erfand er ein optisches Glas, dass im sichtbaren Bereich transparent ist und als eine optische Linse zufrieden stellend ist, einen Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und einen Glasübergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger aufweist, welches keine Substanzen enthält, die aus Umweltschutzgründen unerwünscht sind, aber extrem vorteilhafte Präzisionspressformfähigkeit zeigt, durch Kombinieren von Bi2O3 und vorzugsweise einem Alkalimetalloxid und/oder einem Erdalkalimetalloxid in einem Bohrsäuresalzsystem und/oder Siliziumsäuresalzsystem, was ein System ist, dass von den vorher existierenden Phosphorsäuresalzsystemen vollständig verschieden ist.
  • Genauer gesagt enthält optisches Glas in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung Bi2O3 in einer Menge von 5% oder mehr und weniger als 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis, und weist einen Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und eine Abbe-Zahl (υb) von 15 bis 40 auf.
  • In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das optische Glas gemäß dem ersten Aspekt eine spektrale Durchlässigkeit von 70% oder mehr bei einer Wellenlänge von 550nm für eine Dicke von 10mm auf (Länge des optischen Pfades: 10mm).
  • In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das optische Glas gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt einen Übergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger auf.
  • In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält optisches Glas B2O3 + SiO2 in einer Menge von 10 bis 70%, und/oder Bi2O3 in einer Menge von 5% oder mehr und weniger als 25% und/oder RO + Rn2O in einer Menge von 5 bis 60% (wobei R einen oder mehrere aus Zn, Ba, Sr, Ca und Mg ausgewählte Bestandteile bedeutet; und Rn einen oder mehrere aus Li, Na, K und Cs ausgewählte Bestandteile bedeutet) und/oder Sb2O3 + As2O3 in einer Menge von 0 bis 5%, wobei die Bereiche in Mol-% auf Oxidbasis ausgedrückt sind, wobei eine Wellenlänge bei der eine spektrale Durchlässigkeit von 70% gezeigt wird, für eine Dicke von 10mm, 520nm oder weniger beträgt, der Brechungsindex (nd) 1,75 oder größer ist und die Abbe-Zahl (υd) 15 bis 40 beträgt.
  • In einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem optischen Glas gemäß einem des ersten bis vierten Aspekts ein Teil oder die Gesamtheit von B2O3 und/oder SiO2 durch GeO2 ersetzt.
  • In einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das optische Glas gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts einen oder zwei Bestandteile aus Al2O3 und/oder Ga2O3 in einer Menge von 0 bis 20%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  • In einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das optische Glas gemäß einem des ersten bis sechsten Aspekts P2O5 in einer Menge von 0 bis 8 %, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  • In einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das optische Glas gemäß einem des des ersten bis siebten Aspekts TiO2 in einer Menge von 0 bis 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  • In einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das optische Glas gemäß einem des ersten bis achten Aspekts einen oder mehrere Bestandteile aus La2O3 und/oder Y2O3 und/oder Gd2O3 in einer Menge von 0 bis 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  • In einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das optische Glas gemäß einem des ersten bis neunten Aspekts einen oder mehrere Bestandteile aus ZrO2 und/oder SnO2 und/oder Nb2O5 und/oder Ta2O5 und/oder WO3 in einer Menge von 0 bis 10%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  • In einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das optische Glas gemäß einem des ersten bis zehnten Aspekts eine Absorptionskante von 430nm oder weniger auf.
  • In einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das optische Glas gemäß einem des ersten bis elften Aspekts einen B2O3/SiO2-Wert (Mol-%-Verhältnis), ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis, von 0,2 oder größer auf.
  • In einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung dient das optische Glas gemäß einem des ersten bis zwölften Aspekts zum Präzisionsformen.
  • In einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Element durch Formen von Glas zum Präzisionsformen gemäß dem dreizehnten Aspekt gebildet.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Das optische Glas der vorliegenden Erfindung enthält Bi2O3 und vorzugsweise ein Alkalimetalloxid und/oder ein Erdalkalimetalloxid in Kombination als einen Glasbestandteil; deshalb kann eine Durchlässigkeit, die für optische Linsen im sichtbaren Bereich zufrieden stellend ist, ein hoher Brechungsindex (nd = 1,75 oder mehr) und eine niedrige Abbe-Zahl (υd = 15 bis 40) erreicht werden, während ein Glasübergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger erhalten bleibt. Demgemäß kann ein optisches Glas bereitgestellt werden, dass durch eine präzisionsformpresse geformt werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Kurve der spektralen Durchlässigkeit für das Glas der Ausführungsformen 5 und 17. Die Abszisse zeigt die Wellenlänge (nm) und die Ordinate zeigt die spektrale Durchlässigkeit (%).
  • Bevorzugte Art zum Ausführen der Erfindung
  • Der Grund zum Definieren des Zusammensetzungsbereiches von jedem Bestandteil, der das optische Glas der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben bildet, wird nachstehend beschrieben. Jeder Bestandteil ist im Mol-% auf Oxidbasis ausgedrückt.
  • Die Komponenten B2O3 und SiO2 sind Oxide zum Bilden von Glas, die jeweils zum Erhalten von stabilem Glas wesentlich sind. Um stabiles Glas zu erhalten ist die Untergrenze des Gesamtgehaltes von einem oder zwei dieser Bestandteile vorzugsweise 10%, stärker bevorzugt 15% und am stärksten bevorzugt 20%. Um jedoch einen Brechungsindex von 1,75 oder mehr und eine Tg von 520°C oder weniger zu erhalten beträgt die Obergrenze des Gehalts vorzugsweise 70%, stärker bevorzugt 65% und am stärksten bevorzugt 60%. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden selbst wenn diese zwei Komponenten einzeln in das Glas eingebracht werden, die gleichzeitige Verwendung ist jedoch bevorzugt, da die Schmelzeigenschaften, Stabilität und chemische Beständigkeit des Glases verbessert werden können, zusammen mit einer Verbesserung der Transparenz im sichtbaren Bereich, wenn sie zusammen verwendet werden. Zusätzlich beträgt der Molprozentbereich von B2O3/SiO2, um die vorstehend genannten Wirkungen zu maximieren, vorzugsweise 0,2 oder mehr, stärker bevorzugt 0,5 oder mehr und am stärksten bevorzugt 1,0 oder mehr.
  • Der Bestandteil Bi2O3 trägt stark zum Verbessern der Stabilität des Glases bei und ist notwendig zum Erreichen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die insbesondere darin besteht einen Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und eine Tg von 520°C oder weniger zu erreichen. Da der Brechungsindex und die Tg in der vorliegenden Erfindung stark vom Gehalt an Bi2O3 abhängen, kann ein zu niedriger Gehalt nicht nur dazu führen, dass ein nd von 1,75 nicht erreicht wird, sondern auch zu einer Tg von mehr als 520°C. Wenn jedoch der Gehalt zu hoch ist kann sich die Absorptionskante des Glases zur langwelligen Seite verschieben, und daher verschlechtert sich die Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich. Deshalb liegt der Gehalt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 5% oder mehr und 25% oder weniger. Ein stärker bevorzugter Bereich ist 7% oder mehr und weniger als 25% und ein am stärksten bevorzugter Bereich ist 10% oder mehr und weniger als 25%.
  • Die Bestandteile RO, Rn2O (wobei R einen oder mehrere aus Zn, Ba, Sr, Ca und Mg ausgewählte Bestandteile bedeutet; und Rn einen oder mehrere aus K, Na, Li, und Cs ausgewählte Bestandteile bedeutet) sind zum Verbessern der Schmelzeigenschaft und Stabilität des Glases und zum Verringern der Tg wirksam. Ferner spielen sie eine Hauptrolle beim Verbessern der Transparenz des Glases im sichtbaren Bereich; deshalb ist einer dieser Bestandteile jeweils wesentlich. Wenn der Gesamtgehalt von einem oder zwei dieser Bestandteile (RO + Rn2O) weniger als 5% beträgt ist der Effekt minimal, während die Stabilität des Glases schlechter ist, wenn der Gehalt 60% übersteigt. Deshalb liegt der Gesamtgehalt dieser Komponenten vorzugsweise im Bereich von 5 bis 60%. Der Gesamtgehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 8 bis 55% und besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 50%. Wenn jedoch RO alleine eingebracht wird liegt ein geeigneter Gehalt zum Erreichen der vorstehend genannten Wirkung im Bereich von 5 bis 50%, stärker bevorzugt im Bereich von 10 bis 40% und am stärksten bevorzugt im Bereich von 15 bis 35%. Unter den Bestandteilen RO sind die Bestandteile BaO und ZnO am wirksamsten; deshalb wird einer von diesen jeweils bevorzugt eingebracht. Zusätzlich wenn einer oder zwei aus SrO, CaO und MgO gleichzeitig enthalten ist, wird die Stabilität, chemische Beständigkeit und Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich des Glases weiterhin verbessert. Deshalb ist am stärksten bevorzugt dass einer oder zwei dieser Bestandteile und entweder einer oder beide aus BaO und ZnO gleichzeitig enthalten sind. Wenn ferner Rn2O alleine eingebracht wird liegt ein geeigneter Gehalt zum Erreichen der vorstehenden Wirkung im Bereich von 5 bis 40%, stärker bevorzugt im Bereich von 8 bis 40% und am stärksten bevorzugt im Bereich von 15 bis 35%. Von den Rn2O-Bestandteilen zeigen die Bestandteile Li2O und Na2O am stärksten die vorstehend genannte Wirkung; deshalb ist es bevorzugt, dass entweder einer oder beide von diesen enthalten sind. Zusätzlich wird zur weiteren Verbesserung der chemischen Beständigkeit des Glases die Verwendung in Kombination mit K2O bevorzugt. Ferner kann Cs2O, dass die gleich Rolle spielt wie Rn2O, auch in einer kleinen Menge zugegeben werden.
  • Die Bestandteile Al5O3, Ga2O3 können gegebenenfalls zugegeben werden, da sie beim Verbessern der Schmelzeigenschaft und chemischen Beständigkeit des Glases wirksam sind. Es ist insbesondere wünschenswert, dass sie eingebracht werden, um B2O3 oder SiO2 oder GeO2 zu ersetzen. Im Fall der Zusammensetzung, die B2O3 oder SiO2 oder GeO2 in einem Gehalt von mehr als 45% enthält, kann das Einbringen dieser Bestandteile jedoch zu einer Tg von mehr als 520°C führen. Deshalb sollten diese Bestandteile in die Zusammensetzung mit einem Gehalt von B2O3 oder SiO2 oder GeO2 von 45% oder weniger, stärker bevorzugt 40% oder weniger und insbesondere bevorzugt 35% oder weniger eingebracht werden. Wenn der Gesamtgehalt von einem oder zwei dieser Bestandteile zu niedrig ist kann die Wirkung nicht erreicht werden, während ein zu hoher Gesamtgehalt zur Verschlechterung der Schmelzeigenschaft und Stabilität des Glases führen kann, und auch von einer großen Erhöhung der Tg begleitet werden kann. Deshalb liegt der Gesamtgehalt von Al2O3 und Ga2O3 vorzugsweise im Bereich von 0 bis 20%. Der Gesamtgehalt fällt stärker bevorzugt in den Bereich von 0,1 bis 20%, noch stärker bevorzugt in den Bereich von 0,5 bis 10% und insbesondere bevorzugt in den Bereich von 0,5 bis 5%.
  • Der Bestandteil P2O5 kann gegebenenfalls zugegeben werden, da er beim Verbessern der Schmelzeigenschaft des Glases wirksam ist. Eine zu große Menge davon kann jedoch eine Verschlechterung der Schmelzeigenschaft des Glases bewirken. Deshalb liegt der Gehalt dieses Bestandteils vorzugsweise im Bereich von 0 bis 8%. Der Gehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 8 %, noch stärker bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 4%.
  • Der Bestandteil TiO2 kann gegebenenfalls zugegeben werden, da er zu einer Verbesserung des Brechungsindex und der chemischen Stabilität des Glases und zum Erreichen einer hohen Dispersion beträgt. Eine zu geringe Menge davon könnte jedoch diese Wirkungen nicht erreichen, während eine zu große Menge zu einer Verschlechterung der Schmelzeigenschaft des Glases und der Stabilität des Glases führen kann, zusätzlich zu einer großen Erhöhung der Tg. Deshalb liegt der Gehalt dieses Bestandteils vorzugsweise im Bereich von 0 bis 25%. Der Gehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 25%, noch stärker bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 20% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 15%.
  • Die Bestandteile La2O3, Y2O3, Gd2O3, können gegebenenfalls zugegeben werden, da sie zu einer Verbesserung des Brechungsindex, der chemischen Stabilität und der Transparenz des Glases und zum Erreichen einer niedrigen Dispersion beitragen. Wenn der Gesamtgehalt von einem oder zwei oder mehreren dieser Komponenten zu niedrig ist könnte die Wirkung nicht erreicht werden, während ein zu großer Gesamtgehalt nicht nur zu einer Verschlechterung der Schmelzeigenschaft und Stabilität des Glases, sondern auch zu einer Erhöhung der Tg führen könnt. Deshalb liegt der Gehalt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 25%. Der Gehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 25%, noch stärker bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 20% und insbesondere bevorzugt im Bereich vom 0,5 bis 15%.
  • Bestandteile ZrO2, SnO2, Nb2O5, Ta2O5, WO3 können gegebenenfalls zugegeben werden, da sie zum Verbessern des Brechungsindex und der chemischen Stabilität des Glases wirksam sind. Wenn der Gesamtgehalt von einem oder zwei oder mehreren dieser Bestandteile zu niedrig ist könnte die Wirkung nicht erreicht werden, während ein zu großer Gesamtgehalt zur Verschlechterung der Schmelzeigenschaft und Stabilität des Glases führen könnte, zusätzlich zu einer großen Erhöhung der Tg. Deshalb liegt der Gehalt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 10%. Der Gehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10%, noch stärker bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 8% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5%.
  • Die Bestandteile Sb2O3 oder As2O3 können zugegeben werden, um das Glas beim Schmelzen zu entschäumen, wobei eine Menge von bis zu 5% ausreichend ist.
  • Es ist bevorzugt dass PbO, dass als Bestandteil für optisches Glas, dass unter Verwendung einer Formpresse geformt wird, nicht angemessen ist, nicht enthalten ist.
  • Das optische Glas der vorliegenden Erfindung weist einen Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und eine Abbe-Zahl (υd) im Bereich von 15 bis 40 auf. Stärker bevorzugte Bereiche von nd und υd sind 1,77 bis 2,10 bzw. 15 bis 40 und die am stärksten bevorzugten Bereiche sind 1,80 bis 2.00 bzw. 15 bis 35.
  • Zusätzlich zu einem hohen Brechungsindex und hoher Dispersion kann das optische Glas der vorliegenden Erfindung leicht einen Übergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger erreichen.
  • Ferner kann ein Glas mit einer Tg im stärker bevorzugten Bereich von 350 bis 500°C und dem am stärksten bevorzugten Bereich von 380 bis 500°C leicht erhalten werden.
  • Die Messung der Durchlässigkeit wurde hier gemäß dem Standard der Japan Optical Glass Industrial Association JOGIS02-1975 durchgeführt. In Bezug auf die durch die Durchlässigkeit des Glases repräsentierte Transparenz des optischen Glases der vorliegenden Erfindung beträgt die Wellenlänge bei der eine spektrale Durchlässigkeit von 70% gezeigt wird, unter Verwendung einer Probe mit einer Dicke von 10mm, 550nm oder weniger, stärker bevorzugt 520nm oder weniger und am stärksten bevorzugt 500nm oder weniger.
  • Ausführungsformen
  • Das optische Glas der vorliegenden Erfindung kann durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Jedes Ausgangsmaterial (Oxide, Carbonsäuresalz, Salpetersäuresalz, Phorphorsäuresalz, Schwefelsäuresalz oder dergleichen) wurde spezifisch in einer gegebenen Menge gewogen. Nach homogenem Mischen wurde das Gemisch in einen Quarzschmelztiegel, einen Aluminiumoxidschmelztiegel, einem Goldschmelztiegel, einem Platinschmelztiegel, einem Schmelztiegel aus Gold- oder Platinlegierung, einem Iridiumschmelztiegel oder dergleichen gegeben und wurde in einem Schmelzofen bei 850 bis 1250°C für 2 bis 10Std. geschmolzen, unter Rühren, um Homogenisierung zu Ermöglichen. Danach wurde die Temperatur bis zu einem geeignet Punkt abgesenkt und es wurde in eine Form oder dergleichen gegossen, um ein Glas zu erhalten.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Hilfe von Ausführungsformen erklärt; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
  • Die Materialien wurden gewogen, so dass Glastypen von 400g mit den in den Tabellen 1 bis 4 gezeigten vorbestimmten Zusammensetzungen bereitgestellt wurden. Nach homogenem Mischen wurde das Gemisch unter Verwendung von Quarz- und einem Platinschmelztiegel bei 950 bis 1050°C für 2 bis 3 Std. geschmolzen. Danach wurde die Temperatur auf 800 bis 900°C abgesenkt und weiterhin für etwa 1Std. inkubiert. Das Gemisch wurde in eine Form gegossen, um Glas herzustellen. Die Merkmale des erhaltenen Glases sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt. Ferner wurde in Ausführungsform 5 und Ausführungsform 17 die spektrale Durchlässigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in 1 gezeigt.
  • Die Messung der Durchlässigkeit wurde gemäß dem Standard der Japan Optical Glass Industrial Association JOGIS02 durchgeführt. In der vorliegenden Erfindung wird die Durchlässigkeit, nicht der Verfärbungsgrad dargestellt. Insbesondere wurde die spektrale Durchlässigkeit bei 200 bis 800nm des auf den gegenüberliegenden parallelen Seiten polierten Produkts mit einer Dicke von 10 ± 0,1mm gemäß JIS 28722 gemessen. Der Wert der (Wellenlänge, bei der die Durchlässigkeit 70% beträgt)/(Wellenlänge, bei der die Durchlässigkeit 5% beträgt) wird gezeigt, welcher durch Abrunden der Werte erhalten wurde.
  • Der Übergangspunkt (Tg) wurde mit einem Thermodilatometer bei einer Temperaturerhöhungsrate von 4°C/min gemessen.
  • Für den Brechungsindex (nd) und die Abbe-Zahl (υd) wurde das Glas etwa auf dem Übergangspunkt (Tg) für 2Std gehalten, dann mit einer niedrigen Temperaturabsenkungsrate von –25°C/Std. gekühlt, und gemäß JOGIS01-2003 gemessen.
  • Zusätzlich wurden auch zu den vorstehend genannten Ausführungsformen ähnlicherweise Vergleichsbeispiele mit einer Zusammensetzung von 60 B2O3-20 SiO2-20 Bi2O3 (in Mol-%), wie in Tabelle 4 gezeigt, hergestellt. Das Glas zeigte nahezu vollständige Entglasung, und eine Probe, die zur Prüfung der physikalischen Eigenschaften verwendet werden könnte, wurde nicht erhalten. Tabelle 1
    Ausführungsformen
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    BrO3 40 25 30 40 32 10 10 35 20 40
    SiO2 10 10 10 8 10 10 10 10 10
    GeO2 15 30 25 15
    P2O5 2
    Bi2O3 10 10 10 10 12 15 15 15 15 20
    Al2O3
    Ga2O3
    ZnO 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    BaO 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    SrO
    CaO 10 10 10 10 10 5 5 10 10 10
    MgO
    K2O
    Na2O
    Li2O 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    TiO2 10 5
    ZrO2
    Y2O3
    Gd2O3
    La2O3 6
    SnO2
    WO3
    Nb2O5
    Ta2O5
    Sb2O3 0.02 0.02
    As2O3 0.02
    Tg 458 468 475 455 460 445 453 435 443 410
    nd 1.760 1.774 1.808 1.755 1.801 1.883 1.909 1.822 1.848 1.881
    υd 33.6 32.3 28.8 33.6 32.0 24.8 23.5 28.2 26.7 24.5
    λ70% 425 425 430 425 410 430 440 440 445 430
    λ5% 370 370 390 370 370 390 390 380 380 390
    Tabelle 2
    Ausführungsformen
    11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
    B2O3 30 20 27 27 10 30 30 20 10 27
    SiO2 10 10 10 10 20 10 10 10 10 10
    GeO2 10 10
    P2O5
    Bi2O3 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
    Al2O3 3
    Ga2O3 3
    ZnO 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    BaO 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    SrO 10
    CaO 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    MgO
    K2O 10
    Na2O
    Li2O 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    TiO2 10 10
    ZrO2
    Y2O3 3
    Gd2O3
    La2O3
    SnO2
    WO3
    Nb2O5
    Ta2O5
    SbsO3 0.05 0.05
    As2O3
    Tg 415 420 420 418 428 423 428 430 435 425
    nd 1.885 1.889 1.872 1.875 1.911 1.825 1.863 1.953 1.971 1.892
    υd 24.3 24.1 24.6 24.7 23.0 24.7 25.6 21.3 20.7 24.4
    λ70% 440 440 445 445 455 450 435 480 480 445
    λ5% 400 400 400 400 400 400 395 410 410 400
    Tabelle 3
    Ausführungsformen
    21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
    B2O3 27 27 27 30 30 30 30 30 24 24
    SiO2 10 10 10 20 10 20 10 10 15 15
    GeO2
    P2O5
    Bi2O3 20 20 20 20 20 20 20 20 21 21
    Al2O3
    Ga2O3
    ZnO 10 10 10 10 20 20 10 10
    BaO 10 10 10 10 10 15 15 10 10
    SrO 10 10
    CaO 10 10 10 10 10 10 10
    MgO
    K2O 9
    Na2O 15 9
    Li2O 10 10 10 10 15 1 1
    TiO2 3
    ZrO2 3
    Y2O3
    Gd2O3 3
    La2O3
    SnO2
    WO2
    Nb2O5
    Ta2O5
    Sb2O3 0.02
    As2O3 0.02
    Tg 425 428 425 475 465 430 412 415 420 420
    nd 1.894 1.889 1.894 1.868 1.875 1.866 1.862 1.830 1.846 1.870
    υd 23.9 24.6 24.3 25.7 25.4 25.4 25.2 24.9 23.9 23.7
    λ70% 445 440 446 470 440 420 440 440 440 440
    λ5% 400 400 400 400 400 385 390 390 400 400
    Tabelle 4
    Ausführungsformen Vergleichbeispiel
    31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
    B2O3 24 25 24 24 24 24 10 16 25 20 60
    SiO2 15 15 15 15 15 15 10 20 10 12 20
    GeO2 8
    P2O5
    Bi2O3 21 20 21 20.5 20.5 20.5 20 24 24 24 20
    Al2O3
    Ga2O3
    ZnO 5 5 5 5 5 5 10 10 13 15
    BaO 15 15 14.5 15 15 15 10 10 5 5
    SrO 3
    CaO 10 10 10 10 10 10 10 10
    MgO 2
    K2O 1
    Na2O 9 10 10 10 10 10 1
    Li2O 1 10 10 10
    TiO2 6 8
    ZrO2 1
    Y2O3
    Gd2O3
    La2O3 2
    SnO2 0.5
    WO2 0.5 2 3
    Nb2O5 0.5
    Ta2O5 0.5
    Sb2O3
    As2O3
    Tg 425 433 430 435 436 438 425 410 430 425 Entglasung
    nd 1.860 1.848 1.847 1.844 1.849 1.846 1.919 1.933 1.987 2.015
    υd 24.4 24.8 24.9 25.0 24.8 25.2 22.8 22.0 20.2 19.3
    λ70% 440 440 44 440 440 440 440 470 460 460
    λ5% 400 400 400 400 400 400 400 410 415 415
  • Aus den Tabellen 1 bis 4 ist ersichtlich, dass alle Gläser in den Ausführungsformen einen na von 1,75 oder mehr, eine υd im Bereich von 15 bis 40 und eine Tg von 490°C oder weniger aufwiesen. Ferner ist aus der in 1 gezeigten Kurve der spektralen Durchlässigkeit ersichtlich, dass das Glas der vorliegenden Erfindung keine Absorption im sichtbaren Bereich und eine hohe Transparenz aufweist. Da die Absorptionskante des Glases mit abnehmender Dicke des Glases zu niedrigerer Wellenlänge verschoben wird und die Transparenz bei kurzer Wellenlänge von der Dicke abhängt wurden in der vorliegenden Erfindung Werte für die Wellenlänge erhalten, bei der die spektrale Durchlässigkeit 70% und 5% (λ70% und λ5%) beträgt, bei einer Dicke von 10mm, und die Transparenz des Glases wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt. Hier wird die Wellenlänge, bei der die spektrale Durchlässigkeit 5% beträgt, als Absorptionskante des Glases bezeichnet. Es wurde gezeigt, dass alle Gläser Wellenlängen, die eine spektrale Durchlässigkeit von 70% zeigten, von 550nm oder weniger, und Absorptionskanten von 430nm oder weniger aufwiesen, was auf eine hohe Transparenz im sichtbaren Bereich hinweist.
  • Zusätzlich wurden als ein Ergebnis von Experimenten mit einer Präzisionsformpresse unter Verwendung dieser Glastypen Linsen mit hoher Präzision erhalten und eine günstige Transferierbarkeit ohne Anhaften des Glases an die Form wurde gezeigt.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Das optische Glas der vorliegenden Erfindung weist wie vorstehend beschrieben als eine optische Konstante einen Brechnungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und eine hohe Transparenz im sichtbaren Bereich, einen Übergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger auf und ist zum Formen durch eine Präzisionsformpresse geeignet. Zusätzlich kann das optische Glas beliebig angewendet werden auf Ein Verfahren, in dem geschmolzenen Glas direkt geformt wird, um ein optisches Element, wie eine Linse, zu erhalten; und ein Verfahren, in dem Formen eines geschmolzenen Glases über eine Vorform durchgeführt wird (was durch ein Verfahren des Formens durch Erhalten von geschmolzenen Glas in einer Form, ein Verfahren des Pressformens, ein Verfahren des Polierens und Schleifens oder dergleichen erhalten werden kann), um ein optisches Element, wie eine Linse, zu erhalten.
  • Ferner ist das optische Glas der vorliegenden Erfindung für Linsen für die optische Kommunikation geeignet, deren Bedarf in den letzten Jahren schnell anstieg. Die Linse für optische Kommunikation ist eine Glaslinse, die durch Einstrahlen eines Laserstrahls, der von einem Leuchtkörper, wie einen Halbleiterlaser, emitiert wird, in eine optische Faser mit hoher Effizienz funktioniert und ist ein mikrooptisches Bauteil, dass für Elemente der optischen Kommunikation notwendig ist. Obwohl eine Balllinse, eine nicht-sphärische Linse oder dergleichen als diese Linse verwendet werden können, ist ein erforderliches Kennzeichen dafür ein hoher Brechungsindex. Insbesondere ist das Glas der vorliegenden Erfindung zum Formen durch präzisionsformpressen, in Fällen in denen es als eine nicht-sphärisches Linse verwendet wird, geeignet.
  • Zusammenfassung
  • Es wird optisches Glas mit einem Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und einer Abbe-Zahl (υd) im Bereich von 15 bis 40, welches zum Formen durch präzisionsformpressen geeignet ist, bereitgestellt. Das optische Glas ist dadurch gekennzeichnet, dass es B2O3 + SiO2 in einer Menge von 10 bis 70%, Bi2O3 in einer Menge von 5% oder mehr und weniger als 25%, RO + Rn2O in einer Menge von 5 bis 60% (wobei R einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus Zn, Ba, Sr, Ca und Mg, bedeutet; und Rn einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus Li, Na, K und Cs, bedeutet) enthält, wobei der Bereich für jeden Bestandteil in Mol-% auf Oxidbasis ausgedrückt ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Transparenz im sichtbaren Bereich hoch ist und der Übergangspunkt (Tg) 520°C oder weniger beträgt. Das optische Glas ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine spektrale Durchlässigkeit von 70% oder mehr bei einer Wellenlänge von 550nm für eine Dicke von 10mm aufweist.

Claims (14)

  1. Optisches Glas, umfassend Bi2O3 in einer Menge von mehr als oder gleich 5% und weniger als 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis, mit einem Brechungsindex (nd) von 1,75 oder mehr und einer Abbe-Zahl (υd) von 15 bis 40.
  2. Optisches Glas gemäß Anspruch 1, dass eine spektrale Durchlässigkeit von 70% oder mehr bei einer Wellenlänge von 550nm für eine Dicke von 10mm aufweist.
  3. Optisches Glas gemäß Anspruch 1 oder 2, dass einen Übergangspunkt (Tg) von 520°C oder weniger aufweist.
  4. Optisches Glas, umfassend B2O3 + SiO2 in einer Menge von 10 bis 70% und/oder Bi2O3 in einer Menge von mehr als oder gleich 5% und weniger als 25% und/oder RO + Rn2O in einer Menge von 5 bis 60% (wobei R einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus Zn, Ba, Sr, Ca, und Mg, bedeutet; und Rn einen oder mehrere Bestandteile ausgewählt aus Li, Na, K, und Cs, bedeutet) und/oder Sb2O3 + As2O3 in einer Menge von 0 bis 5%, wobei die Bereiche in Mol-% auf Oxidbasis ausgedrückt sind, wobei eine Wellenlänge, bei der eine spektrale Durchlässigkeit von 70% für eine Dicke von 10mm gezeigt wird, 520nm oder weniger beträgt; der Brechungsindex (nd) 1,75 oder größer ist; und die Abbe-Zahl (υd) 15 bis 40 beträgt.
  5. Optisches Glas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Teil oder die Gesamtheit an B2O3 und/oder SiO2 mit GeO2 ersetzt ist.
  6. Optisches Glas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend einen oder zwei Bestandteile an Al2O3 und/oder Ga2O3 in einer Menge von 0 bis 20%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  7. Optisches Glas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend P2O5 in einer Menge von 0 bis 8%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  8. Optisches Glas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend TiO2 in einer Menge von 0 bis 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  9. Optisches Glas, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen oder mehrere Bestandteile aus La2O3 und/oder Y2O3 und/oder Gd2O3 in einer Menge von 0 bis 25%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  10. Optisches Glas, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen oder mehrere Bestandteile aus ZrO2 und/oder SnO2 und/oder Nb2O5 und/oder Ta2O5 und/oder WO3 in einer Menge von 0 bis 10%, ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis.
  11. Optisches Glas, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Absorptionskante 430nm oder weniger beträgt.
  12. Optisches Glas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der B2O3/SiO2-Wert (Mol-% Verhältnis), ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis, 0,2 oder mehr beträgt.
  13. Optisches Glas zum Präzisionsformen, hergestellt aus einem optischen Glas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Optisches Element, erhalten durch Formen des optischen Glases zum Präzisionsformen gemäß Anspruch 13.
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