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    • 专利摘要:
    Die Erfindung bezieht sich auf blei- und arsenfreie optische Gläser, vorgesehen für die Applikationsbereiche Abbildung, digitale Projektion, Photolithographie, Lasertechnologie, Wafer/Chip-Technologie sowie für die Telekommunikation, optische Nachrichtentechnik/Informationsübertragung und Optik/Beleuchtung im Sektor Automotive, mit einem Brechwert von 1,73 n¶d¶ 1,82 und einem Abbewert von 43 nu¶d¶ 53 mit guter chemischer Beständigkeit, ausgezeichneter Kristallisationsstabilität und der folgenden Zusammensetzung (in Gew.-%): DOLLAR I1The invention relates to lead-free and arsenic-free optical glasses, provided for the application areas imaging, digital projection, photolithography, laser technology, wafer / chip technology as well as for telecommunications, optical communications / information transmission and optics / lighting in the automotive sector, with a refractive index of 1.73 n¶d¶ 1.82 and a penalty of 43 n¶¶¶ 53 with good chemical resistance, excellent crystallization stability and the following composition (in weight%): DOLLAR I1
    公开号:DE102004009930A1
    申请号:DE200410009930
    申请日:2004-02-26
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Karl Dr. Mennemann；Ute Wölfel；Silke Dr. Wolff
    申请人:Schott AG；
    IPC主号:C03C3-066
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft blei- und arsenfreie optische Lanthan-Flint-Gläser, gekennzeichnet durchihre optische Lage mit einem Brechwert von 1,73 ≤ nd ≤ 1,82 undeinem Abbewert von 43 ≤ νd ≤ 53, sowiederen Verwendung.The present invention relates to lead- and arsenic-free optical lanthanum-flint glasses, characterized by their optical position with a refractive index of 1.73 ≦ n d ≦ 1.82 and a weighting of 43 ≦ ν d ≦ 53, as well as their use.
    [0002] DieMarktentwicklung im Bereich des so genannten „optischen Datentransfers" strebt zunehmendin Richtung kleinerer Geräte,welche dennoch leistungsfähigsind und immer somit immer höhereDatentransferraten erzielen können.Dieser Trend ist auch zu beobachten in den Applikationsfeldern Abbildung,Digitale Projektion, Photolithographie, Lasertechnologie, Wafer/Chip-Technologie,sowie fürdie Telekommunikation, Optische Nachrichtentechnik und Optik/Beleuchtungim Sektor Automotive.TheMarket development in the area of so-called "optical data transfer" is increasingly seekingtowards smaller devices,which nevertheless powerfulare always and always higherCan achieve data transfer rates.This trend can also be observed in the application fields Figure,Digital projection, photolithography, laser technology, wafer / chip technology,also fortelecommunications, optical communications and optics / lightingin the automotive sector.
    [0003] Zudemwird die traditionelle „Read-Only-Technologie" in sämtlicheSektoren dieses Applikationsfeldes immer stärker durch „Read&Write-Technologien" verdrängt. Dadurchverändernsich die an die optischen Systeme und damit die an die optischenMaterialien gestellten Anforderungen.moreoverbecomes the traditional "read-only technology" in allSectors of this application field increasingly displaced by "read & write technologies"changethe optical systems and thus the opticalMaterials requirements.
    [0004] Während „Read-Only"-Technologien inden beiden zeitlich/räumlichvoneinander streng separierten Betriebsarten (Schreiben bzw. Lesen)eben aus dieser Separation heraus im monochromatischen Modus betriebenwerden können,somit der Schreibprozess mit Licht der gleichen Wellenlänge durchgeführt werden kannwie der im späterenBetrieb ausschließlicherfolgende Leseprozess, ist dies für die „Read&Write" Technologien nicht möglich. Hierbeimuss vielmehr die Wellenlängedes „Schreibstrahls" von der des „Lesestrahls" um mindestens 2-5nm hin zu geringeren Werten abweichen. Ansonsten könnten imGerät nichtbeide Modi mit einem optischen Kopf betrieben werden. Sofern aberein Schreibkopf und ein Lesekopf notwendig wären, also zwei verschiedeneKöpfe ineinem Gerätzu vereinen wären,würdensowohl der damit verbundene technische Aufwand als auch folglichdie Größe und schließlich dieKosten solcher Geräteinakzeptabel werden.While "read-only" technologies inthe two temporally / spatiallystrictly separated operating modes (writing or reading)just out of this separation operated in monochromatic modecan beThus, the writing process can be performed with light of the same wavelengthlike the one laterOperation exclusivelyreading process, this is not possible for the "Read & Write" technologiesrather has the wavelengthof the "writing beam" from that of the "reading beam" by at least 2-5nm to lower values. Otherwise, in theDevice notboth modes are operated with an optical head. But ifa write head and a read head would be necessary, so two differentHeads ina deviceto unite,wouldboth the associated technical effort and consequentlythe size and finally theCost of such devicesbecome unacceptable.
    [0005] DieWellenlängendifferenzierungresultiert aus der Notwendigkeit, Lese- und Schreibstrahl im optischenSystem voneinander separieren zu können, um gravierende Abbildungsfehlerdurch Interferenz- und Restlichteffekte auszuschließen. Jegeringerer die Differenz der beiden Wellenlängen unter Einhalten der notwendigenvollständigenSeparation gehalten werden kann, desto einfacher ist ein solchesoptisches System zu realisieren. Der Begriff „einfach" bezieht sich in diesem Fall auf denUmfang der notwendigen optischen Komponenten und damit sowohl aufdie minimale Baugröße des Modulsals auch auf den Kostenrahmen.TheWavelength differentiationresults from the need to read and write beam in the opticalSystem to be able to separate from each other to serious aberrationsto exclude by interference and residual light effects. everlesser the difference of the two wavelengths while complying with the necessarycompleteSeparation can be kept, the easier it isto realize optical system. The term "simple" in this case refers to theScope of the necessary optical components and thus boththe minimum size of the moduleas well as on the budget.
    [0006] Dieminimale zur vollständigenTrennung erforderliche Wellenlängendifferenzist jedoch abhängigvon der Dispersion der Glaskomponenten im optischen System. Je höher dieDispersion (und damit je geringer die Abbé-Zahl), desto weiter werdendie beiden jeweils monochromatischen Strahlen aufgefächert, bzw.verbreitert, bis sie sich schließlich überlagern, was der angestrebtenTrennung widerspricht. Im Umkehrschluss bedeutet dies für Gläser mitdiesem Applikationsziel: Mit abnehmender Dispersion können nurgeringere Wellenlängendifferenzenerfolgreich umgesetzt werden, was dem angestrebten Ziel eines günstigerenProduktes entspricht.Theminimal to the completeSeparation required wavelength differenceis dependent, howeverof the dispersion of the glass components in the optical system. The higher theDispersion (and thus the lower the Abbé number), the further will bethe two monochromatic beams fanned out, respectivelywidened until they eventually overlap what the aspired oneSeparation contradicts. Conversely, this means for glasses withthis application goal: With decreasing dispersion can onlysmaller wavelength differencesbe successfully implemented, which is the goal of a more favorable oneProduct corresponds.
    [0007] Nebendiesem Vorteil ergibt sich aus geringer Dispersion noch ein weiterer:Es ist möglich,bei prinzipiell gleich bleibender Wellenlängendifferenz absolut gesehenmit deutlich kleineren Wellenlängenzu arbeiten. Im Allgemeinen wirkt sich die Dispersion auf Strahlenfallender Wellenlängenstärkeraus.Nextthis advantage results from low dispersion yet another:It is possible,seen in principle the same wavelength difference in absolute termswith much smaller wavelengthsto work. In general, the dispersion affects raysfalling wavelengthsstrongerout.
    [0008] BeiherkömmlichenGläsernmit höhererDispersion ergibt sich hieraus neben dem Nachteil der größeren minimalenWellenlängendifferenzauch noch eine unerwünschterhöhteAbsolutwellenlängeim Vergleich mit niedrigdispersiven Glastypen. Ein niedriger Absolutwellenlängen-Arbeitsbereichwird wiederum aus Applikationssicht der Gesamt-Systeme heraus favorisiert:je geringer die Arbeitswellenlängensind, desto höhergestalten sich die erreichbaren Informations-Packungsdichten (bezogenauf Flächeneinheitendes Datenträgermaterials).So wird, neben der maximierten Informationsdichte, auch die Zugriffszeitdurch kürzereWege optimiert, nämlichverkürzt.atusualglasswith higherDispersion results from this in addition to the disadvantage of the larger minimumWavelength differencealso an undesirableincreasedAbsolute wavelengthin comparison with low dispersive glass types. A low absolute wavelength working rangeis in turn favored from an application point of view of the overall systems:the lower the working wavelengthsare, the higherthe achievable information packing densities (relatedon area unitsof the data carrier material).Thus, in addition to the maximized information density, also the access timethrough shorter onesOptimized ways, namelyshortened.
    [0009] Auchdie Brechwertlage hat entscheidenden Einfluss auf die Praktikabilität einessolchen Gesamtsystems: Die eigentlichen „Pick-Up Linsen" bestimmen durchihren Brechwert sowohl den Absolutwellenlängen-Arbeitsbereich der Schreib-Lese-Strahlen als auchdie Brennweite des Systems. Was die Brennweite betrifft, so istder Zusammenhang wie folgt: Je geringer die Brennweite eines solchenSystems ist, desto geringer sind dessen geometrischen Ausmaße, wassich direkt in der Bauteilgröße und damitmassiv in Gewicht und Kosten niederschlägt. Ein hoher Brechwert imentscheidenden Wellenlängenbereichist somit wünschenswert.The refractive index also has a decisive influence on the practicability of such an overall system: The actual "pick-up lenses" determine by their refractive power both the absolute wavelength working range of the read-write beams and the focal length of the system the relationship is as follows: The smaller the focal length of such a system, the smaller are its geometric dimensions, which is directly in the component size and thus massively in weight and Costs are reflected. A high refractive index in the decisive wavelength range is thus desirable.
    [0010] Diesgilt im Übrigenvergleichbar füroptische Bauteile aller vorstehend erwähnten Applikationsbereiche.Ein weiterer Vorteil eines hohen Brechwerts liegt in der Möglichkeit, „Pick-Up-Linsen" asphärisch zubeschichten: Je geringer der Brechwert des Glases, desto größer mussdie Schichtdicke sein, um einen gewünschten Effekt zu erzielen.Die erforderliche Schichtdicke geht wiederum direkt in Parameter,wie die zur Beschichtung notwendige Prozessschrittzahl und damitin Aufwand und Kosten ein.Thisby the waycomparable foroptical components of all the above-mentioned application areas.Another benefit of high refractive power is the ability to aspherically "pick-up" lensesCoating: The lower the refractive index of the glass, the larger it must bethe layer thickness to achieve a desired effect.The required layer thickness, in turn, goes directly into parameters,like the process step number necessary for coating and thusin effort and costs.
    [0011] Esist bekannt, dass hohe Transmissionen im Arbeitswellenlängenbereichaller optischen Systeme von größter Bedeutungsind. Je geringer die Transmissivität der Gläser bei den Arbeitswellenlängen ist,desto schlechter ist die Lichtausbeute des Systems. Die Lichtintensität geht jedochdirekt in die Schreib-Lese-Qualität der Systeme ein. Je schlechterdie Lichtausbeute, desto höhermuss die Leistung der Lichtquelle sein, womit wiederum zusätzlicheKühlaggregateerforderlich werden, was folglich Kosten und Aufwand in inakzeptable Bereichetreibt.ItIt is known that high transmissions in the working wavelength rangeof all optical systems of paramount importanceare. The lower the transmissivity of the glasses at the working wavelengths,the worse the light output of the system. The light intensity goes thoughdirectly into the read-write quality of the systems. The worsethe light output, the highermust be the power of the light source, which in turn additionalcooling unitsthus, resulting in cost and effort in unacceptable areasdrives.
    [0012] Nebenden optischen Werten sind fürGläserzum Einsatz in den oben beschriebenen Anwendungen auch physikalischeund chemische Parameter spezifiziert. Diese sind eine geringe spezifischeDichte und eine gute Beschichtbarkeit, wobei diese beiden Bedingungendazu führen,dass die Zusammensetzung der Gläser aufbestimmte Komponenten beschränktist.Nextthe optical values are forglassesFor use in the applications described above also physicaland chemical parameters specified. These are a low specificDensity and good coatability, these two conditionscausethat the composition of the glasses uplimited to certain componentsis.
    [0013] Diespezifische Dichte der optischen Materialien dieser Systeme istvon großerBedeutung. Die „Pick-UpLinsen" als Bestandteileder Schreib-Lese-Köpfesind bewegliche Elemente des Systems. Die Köpfe bewegen sich zum eigentlichenDatentransfer überden Datenträger.Die Zugriffszeiten und Spurdichten sind damit von der Möglichkeitzur schnellen und exakten Positionierung der Köpfe abhängig. Je höher nun die spezifische Dichteder Glasbauteile, desto größer istdie Masse der mobilen Einheit, die folglich träger und damit langsamer zupositionieren ist. Aus diesem Grund sollte die spezifische Dichteder erfindungsgemäßen Gläser kleinsein.Thespecific density of the optical materials of these systemsof greatImportance. The pick-upLentils "as ingredientsthe read-write headsare moving elements of the system. The heads move to the actualData transfer viathe disk.The access times and track densities are thus of the possibilityfor fast and exact positioning of the heads. The higher the specific densitythe glass components, the largerthe mass of the mobile unit, which consequently slower and thus sloweris positioning. Because of this, the specific density should bethe glasses according to the invention are smallbe.
    [0014] DieReduzierung der mobilen Masse der erfindungsgemäßen Gläser spielt für weiteApplikationsbereiche eine großeRolle. Die „Handlichkeit" von Linsensystemenfür z.B.die Photographie, die Projektion und zukünftig auch für die Glasfaser-und Glas bauteiltechnologie (z.B. beim Einsatz im Bereich mobileroptischer Rechner, wie z.B. optischer Lap Tops), ist als ein wesentlichesKriterium einzustufen.TheReduction of the mobile mass of the glasses according to the invention plays for a long timeApplication areas a big oneRole. The "handiness" of lens systemsfor e.g.photography, projection and, in the future, also for the optical fiberand glass component technology (e.g., in mobile applicationsoptical computer, such as optical lap tops) is considered essentialTo classify criterion.
    [0015] DieasphärischeBeschichtung der Pick-Up-Linsen ist wie die üblichsten Beschichtungen optischerLinsen und Prismen organisch chemischer Natur. Um eine ausreichendgute Haftung der optischen Schicht am Basisglas zu erhalten, solltedas Glasmaterial Komponenten umfassen, die eine starke Bindung und/oderAdhäsionan organische Materialien ermöglichen.TheasphericalCoating the pick-up lenses is more visual like the most common coatingsLenses and prisms of organic chemical nature. To be sufficientgood adhesion of the optical layer to the base glass should be obtainedthe glass material comprises components which have a strong bond and / oradhesionto enable organic materials.
    [0016] Wasden Aspekt der Verfahrenstechnik bezüglich Schmelze/Heißformgebungbetrifft, so besteht hier verstärktein Bedarf an so genannten „kurzen" Gläsern, womitsolche Gläsergemeint sind, deren Viskosität starkmit der Temperatur variiert. Dieses Verhalten hat während desProzesses den Vorteil, dass die Zeiten zur Heißformgebung, also die „Formschlusszeiten" verkürzt werdenkönnen.Folglich wird zum einen der Durchsatz erhöht und gleichzeitig das Formenmaterialgeschont, was sich extrem positiv auf die Gesamtproduktionskostenniederschlägt.Auch könnenGläsermit stärkererKristallisationsneigung verarbeitet werden, da bedingt durch denhöherenDurchsatz eine schnellere Auskühlungermöglichtwird. So werden Probleme, die bei „längeren" Gläsernauftreten, wie Vorkeimung mit nachfolgenden Schwierigkeiten beider Sekundärheißformgebung,vermieden.Whatthe aspect of the process technology regarding melt / hot formingconcerns, it is reinforced herea need for so-called "short" glasses, with whichsuch glassesmeant, whose viscosity is strongvaries with temperature. This behavior has during theProcess advantage that the times for hot forming, so the "form-fitting times" are shortenedcan.Consequently, on the one hand the throughput is increased and at the same time the mold materialspared, which is extremely positive on the total production costsreflected.Also canglasseswith strongerCrystallization tendency to be processed because of thehigherThroughput a faster coolingallowsbecomes. So will problems with "longer" glassesoccur as pre-germination with subsequent difficultiesthe secondary hot forming,avoided.
    [0017] Nachdem Stand der Technik werden Gläserbereitgestellt, die allesamt nicht den oben beschriebenen Anforderungenentsprechen: Vielmehr zeigen diese Gläser erhebliche Nachteile: Diejapanische Schrift JP 96059282 beschreibtGläserdes Lanthanboratglassystems mit verringerter Verarbeitungstemperaturzum Zweck der Präzisionsheißformgebung,d.h. endgeometrienahe Heißformgebungim primärenHeißformgebungsschritt.Solche Gläsersind wenig kristallisationsstabil und weisen eine stark von der TemperaturabhängigeViskositätauf. Zu diesem Zweck enthalten die Gläser dieser Schrift in Summebis zu 12,5 Gew.-% Alkalimetalloxide (gängige Flussmittel), darunterobligatorisch Li2O mit bis zu 2,5 Gew.-%.Der Einsatz dieser Komponenten bewirkt die vorgenannte Verringerungder Kristallisationsstabilitätbei diesen Gläsern.According to the prior art glasses are provided, all of which do not meet the requirements described above: Rather, these glasses show significant disadvantages: The Japanese script JP 96059282 describes glasses of the lanthanum borate glass system with reduced processing temperature for the purpose of precision hot forming, ie near net shape hot forming in the primary hot forming step. Such glasses are less stable to crystallization and have a highly temperature-dependent viscosity. For this purpose, the glasses of this document contain in total up to 12.5 wt .-% alkali metal oxides (common flux), including Li 2 O mandatory up to 2.5 wt .-%. The use of these components causes the aforementioned reduction in the crystallization stability of these glasses.
    [0018] DE 3102690 bezieht sichauf hoch-niobhaltige Lanthanboratgläser mit hohen Brechwerten beigleichzeitig sehr geringen Abbé-Zahlen,also Lanthanschwerflint-Typen. ÄhnlicheGläserwerden in den Schriften: JP 1160340 , JP 6017570 und JP 75014712 beschrieben. Bei für die angestrebteBrechwertlage ungünstighohen Boratgehalten (zur Stabilisierung der Glasmatrix) werden obligatorischhohe Gehalte an teuren Komponenten eingesetzt, was nachteilig ist. DE 3102690 refers to high-niobhaltige Lanthanboratgläser with high refractive indices with at the same time very low Abbé numbers, thus Lanthanschwerflint types. Similar glasses are in the scriptures: JP 1160340 . JP 6017570 and JP 75014712 described. In the case of the boron contents which are unfavorably high for the desired refractive index position (to stabilize the glass matrix), it is mandatory to use high contents of expensive components, which is disadvantageous.
    [0019] Gemäß der DE 3102690 werden zur Brechwerterhöhung bis8 Gew.-% PbO eingesetzt, was äußerst umwelt-und gesundheitsbedenklich ist.According to the DE 3102690 are used to increase the refractive power up to 8 wt .-% PbO, which is extremely harmful to the environment and health.
    [0020] Inder JP 86012856 werdenGläsermit hoher Transmission im UV-Bereich für die Photographie offenbart.Die Gläserentstammen dem Lanthanboratglassystem (La2O3 20–50Gew.-%; B2O3, 17–45 Gew.-%)mit obligatorischen Anteilen an Zinn- (bis zu 4 Gew.-%) und Ytterbiumoxid(bis zu 35 Gew.-%). Diese Verbindungen können jedoch dazu führen, dassdas Glas zu teuer wird.In the JP 86012856 For example, high transmission UV glasses are disclosed for photography. The glasses are derived from the lanthanum borate glass system (La 2 O 3 20-50% by weight, B 2 O 3 , 17-45% by weight) with obligatory amounts of tin (up to 4% by weight) and ytterbium oxide (bis to 35% by weight). However, these connections can make the glass too expensive.
    [0021] DieSchrift DE1061976 beschreibthochlanthanhaltige Gläser(La2O3 22,5–85 Gew.-%) zur Erreichung hoherBrechwerte, legt jedoch noch Wert auf eine stark silikathaltigeMatrix (SiO2 5–40 Gew.-%) neben dem das LanthanlösendenBorat (B2O3, 2,5–45 Gew.-%).Das Silikat jedoch führtzu Kristallisationsproblemen und heutigen Ansprüchen der Verarbeitbarkeit genügen dieseGläserauf keinen Fall.The font DE1061976 describes highly lanthanum-containing glasses (La 2 O 3 22.5-85% by weight) to achieve high refractive index, but still attaches importance to a highly silicate-containing matrix (SiO 2 5-40 wt .-%) in addition to the lanthanum-solubilizing borate ( B 2 O 3 , 2.5-45% by weight). However, the silicate leads to crystallization problems and today's requirements of processability, these glasses satisfy in any case.
    [0022] Diejapanische Schrift JP 77063211 betriffthochdispersive Lanthanschwerflintgläser, welche mindestens 2 Gew.-%TiO2 , mit einem Maximaleinsatz von biszu 19 Gew.-%, enthalten.In Kombination mit extrem ungünstigenLa2O3/B2O3-Verhältnissenvon bis zu 26,5 erzeugt dies ein äußerst starkes, unerwünschtesKristallisationspotential.The Japanese script JP 77063211 relates to highly dispersive Lanthanschwerflintgläser which contain at least 2 wt .-% TiO 2 , with a maximum use of up to 19 wt .-%. In combination with extremely unfavorable La 2 O 3 / B 2 O 3 ratios of up to 26.5, this produces an extremely strong, undesired crystallization potential.
    [0023] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gläser bereitzustellen, die dieNachteile der im Stand der Technik beschriebenen Gläser nichtaufweisen und zudem allen oben genannten Ansprüchen genügen. Das sind zusammenfassend:Hohe Brechzahlen bei geringer Dispersion, eine geringe spezifischeDichte bei gleichzeitig hervorragenden Transmissionseigenschaften.Itthe object of the present invention is to provide glasses which are theDisadvantages of the glasses described in the prior art notand in addition satisfy all the above-mentioned claims. These are summarized:High refractive indices with low dispersion, a small specific oneDensity with excellent transmission properties.
    [0024] DieAufgabe wird gelöstdurch Gläser,wie in den Patentansprüchenbeschrieben. Die erfindungsgemäßen Gläser weisenhohe Abbé-Werteauf, was einer geringen Dispersion entspricht, zudem hohe Brechwerte(bestimmt als nd) und eine geringe spezifischeDichte.The object is achieved by glasses as described in the claims. The glasses according to the invention have high Abbe values, which corresponds to a low dispersion, furthermore high refractive indexes (determined as n d ) and a low specific density.
    [0025] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsformweisen Gläserkleine Anteile an Wolframoxid auf und zeigen sehr gute Transmissionseigenschaftenim Bereich des sichtbaren Lichtes, insbesondere für blauesLicht, und zudem noch eine sehr gute UV-Transmission. Die erfindungsgemäßen Gläser sindferner charakterisiert durch gute chemische Beständigkeit und Bearbeitbarkeit,durch ausreichende Kristallisations stabilität sowie durch gute Umweltverträglichkeit.Letztere wird dadurch erreicht, dass weder PbO noch As2O3 in den Gläsern enthalten ist. Die erfindungsgemäßen Gläser können fernergewährleisten,dass organische Materialien exzellent an diesen haften, was durchZugabe von Siliziumdioxid erreicht wird.According to a preferred embodiment, glasses have small proportions of tungsten oxide and show very good transmission properties in the visible light range, in particular for blue light, and also a very good UV transmission. The glasses according to the invention are further characterized by good chemical resistance and workability, by sufficient crystallization stability and by good environmental compatibility. The latter is achieved by the fact that neither PbO nor As 2 O 3 is contained in the glasses. The glasses according to the invention can further ensure that organic materials adhere to them excellently, which is achieved by adding silicon dioxide.
    [0026] Einerfindungsgemäßes Glaskann durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) beschriebenwerden:Oneglass according to the inventioncan be described by the following composition (in% by weight based on oxide)become:
    [0027] Zusätzlich können sieneben einem maximalen Anteil von 8 Gew.-% Alkalimetalloxiden (ohneLi2O) und in Summe maximal 8 Gew.-% (MgO+CaO+SrO)auch üblicheLäutermittelbeinhalten. Arsenhaltige Läutermittelsind hierbei jedoch unerwünscht.In addition, besides a maximum proportion of 8% by weight of alkali metal oxides (without Li 2 O) and in total of not more than 8% by weight (MgO + CaO + SrO), they may also contain conventional refining agents. Arsenic-containing refining agents are undesirable in this case.
    [0028] Dieoben gezeigten, erfindungsgemäßen Gläser erfüllen sowohldie Forderung nach guter Schmelz- und Verarbeitbarkeit, bei einemBrechwert von 1,73 ≤ nd ≤ 1,82und einem Abbewert von 43 ≤ νd ≤ 53, sind chemischgut beständigund zudem kristallisationsstabil, bei gleichzeitiger Abwesenheitder nachteiligen Verbindungen PbO und As2O3.The glasses according to the invention shown above meet both the requirement for good meltability and processability, with a refractive index of 1.73 ≦ n d ≦ 1.82 and a deflection of 43 ≦ ν d ≦ 53, are chemically resistant and also resistant to crystallization, in the simultaneous absence of the detrimental compounds PbO and As 2 O 3 .
    [0029] Derobigen Tabelle kann entnommen werden, dass das Glassystem als einLanthanboratglas eingestuft werden kann. Das Borat sorgt für die Löslichkeitdes Lanthans. Ab Verhältnissenvon vorzugsweise La2O3 :B2O3 < 1,8 ist mit stabilenGläsernzu rechnen, besonders bevorzugt sind Verhältnisse von kleiner 1.6. Bei einemLa2O3: B2O3 -Verhältnis von1,39 könnenauf 31 Gew.-% B2O3 lediglich43 Gew.-% La2O3 eingesetztwerden. Der geforderte Brechwert kann über einen höheren Zusatz von ZrO2 erreicht werden. Y2O3 kann verwendet werden, um die Kristallisationsneigungzu mindern. Zusätzlichenthältdieses Glassystem geringe Anteile des Glasbildners SiO2 (0,1–5,5 Gew%,bevorzugt 0,1–4,9Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5–4Gew.-%). Dieser dient der Verbesserung der Bearbeitbarkeit durchErhöhungder mechanischen Festigkeit des Materials. So können, korrelierend zur eingesetztenMenge, gute Abriebhärtenund chemische Resistenzen erzielt werden (z.B. AR = 1). Der Zusatzdes SiO2 sollte sich auf den oben gezeigtenMaximalwert beschränken.From the above table it can be seen that the glass system can be classified as a lanthanum borate glass. The borate ensures the solubility of lanthanum. From ratios of preferably La 2 O 3 : B 2 O 3 <1.8 is to be expected with stable glasses, particularly preferred are ratios of less than 1.6. With a La 2 O 3 : B 2 O 3 ratio of 1.39, only 43% by weight of La 2 O 3 can be used per 31% by weight of B 2 O 3 . The required refractive power can be achieved by a higher addition of ZrO 2 . Y 2 O 3 can be used to reduce crystallization tendency. In addition, this glass system contains small amounts of the glass former SiO 2 (0.1-5.5% by weight, preferably 0.1-4.9% by weight, particularly preferably 0.5-4% by weight). This serves to improve machinability by increasing the mechanical strength of the material. Thus, correlated to the amount used, good abrasion and chemical resistances can be achieved (eg AR = 1). The addition of SiO 2 should be limited to the maximum value shown above.
    [0030] Alkaliensind optional vorgesehen fürapplikationsbedingte Sonderanpassungen, wie beispielsweise Ionenaustauschfähigkeitenoder, entsprechend dem optionalen Einsatz der ErdalkalimetalloxideMgO, CaO und SrO, geringfügigeVariationen am Viskositäts-Temperaturverhaltenzugunsten flexibler, endgeometrienahe Heißformgebung.alkalisare optional forapplication-related customizations, such as ion exchange capabilitiesor, according to the optional use of the alkaline earth metal oxidesMgO, CaO and SrO, minorVariations on the viscosity-temperature behaviorin favor of flexible, near-net shape hot forming.
    [0031] Einewichtige Komponente fürdas Erreichen der speziellen optischen Lage mit hohem Brechwertbei geringer Abbe-Zahl ist das Y2O3 (6–12Gew%, bevorzugt 7–11Gew.-%). Zudem stabilisiert Y2O3 diesilikathaltige Lanthanboratglasmatrix.An important component for achieving the particular high refractive index optical position at low Abbe number is the Y 2 O 3 (6-12 wt%, preferably 7-11 wt%). In addition, Y 2 O 3 stabilizes the silicate-containing lanthanum borate glass matrix.
    [0032] Dasauf maximal 4 Gew.-% beschränkteTiO2 kann in Kombination mit den Erdalkalimetalloxidenund dem ZnO (ZnO = 0,5–5Gew.-%, bevorzugt 0,5–4Gew.-%, besonders bevorzugt 1–4Gew.-%; BaO: 0–5 Gew.-%,bevorzugt 0,1–3Gew.-%, besonders bevorzugt 1–3Gew.-%; mit Σ(MgO+CaO+SrO)= 0–8Gew.-% und mit Σ (MO+ZnO)0,5–10Gew.-%) die „Kürze" des Glases bedingen.Bevorzugte Ausführungsformensind TiO2-frei.The limited to a maximum of 4 wt .-% TiO 2 in combination with the alkaline earth metal oxides and ZnO (ZnO = 0.5-5 wt .-%, preferably 0.5-4 wt .-%, particularly preferably 1-4 wt BaO: 0-5 wt .-%, preferably 0.1-3 wt .-%, particularly preferably 1-3 wt .-%; with Σ (MgO + CaO + SrO) = 0-8 wt. % and with Σ (MO + ZnO) 0.5-10% by weight) the "shortness" of the glass Preferred embodiments are TiO 2 -free.
    [0033] DerEinsatz der Erdalkalimetalloxide dient in erster Linie, in Kombinationmit TiO2, der Modifikation des Viskositäts-Temperatur-Profils.Da jedoch auch diese Komponenten Einfluss auf die sensible OptischeLage nehmen, werden besonders MgO und CaO als tiefbrechende Komponentenstärkerlimitiert (0–8Gew.-%, bevorzugte Varianten sind frei von ihnen). Die höherbrechendenKomponenten BaO (0–5Gew.-%, bevorzugt 0,1–3 Gew.-%,besonders bevorzugt 1–3Gew.-%) und ZnO (0,5–5Gew.-%, bevorzugt 0,5–4Gew.-%, besonders bevorzugt 1–4Gew.-%) sind somit zu bevorzugen. ZnO ist in seiner Eigenschaftals Kristallisationshemmer besonders geeignet.The use of the alkaline earth metal oxides serves primarily, in combination with TiO 2 , the modification of Viscosity-temperature profile. However, since these components also influence the sensitive optical position, especially MgO and CaO are more limited as deep-breaking components (0-8% by weight, preferred variants are free of them). The higher refractive index components BaO (0-5 wt.%, Preferably 0.1-3 wt.%, Particularly preferably 1-3 wt.%) And ZnO (0.5-5 wt.%, Preferably 0, 5-4 wt .-%, particularly preferably 1-4 wt .-%) are thus to be preferred. ZnO is particularly suitable in its capacity as a crystallization inhibitor.
    [0034] Nb2O5 kann der Hemmungder Kristallisation durch einen antagonistischen Effekt im Keimbildnergehaltdienen. Wahlweise enthalten die Gläser kein Nb2O5.Nb 2 O 5 may serve to inhibit crystallization by an antagonistic effect in nucleator content. Optionally, the glasses contain no Nb 2 O 5 .
    [0035] Dasoptional eingesetzte WO3 wird, sofern notwendig,zur Feineinstellung der Optischen Lage verwendet.The optionally used WO 3 is, if necessary, used for fine adjustment of the optical layer.
    [0036] Tabelle2 zeigt 7 Gläsermit bevorzugten Zusammensetzungsbereichen. Die erfindungsgemäßen Gläser werdenfolgendermaßenhergestellt: Die Rohstoffe für die Oxide, bevorzugt Carbonate,Nitrate und/oder Fluoride werden abgewogen, ein oder mehrere Läutermittel,wie z.B. Sb2O3,zugegeben und anschließendgut gemischt. Das Glasgemenge wird bei ca. 1300°C in einem kontinuierlichenSchmelzaggregat eingeschmolzen, danach geläutert (1350°C) und homogenisiert. Bei einerGusstemperatur von etwa 1220°Cwird das Glas gegossen und zu den gewünschten Abmessungen verarbeitet.Table 2 shows 7 glasses with preferred composition ranges. The glasses according to the invention are prepared as follows: The raw materials for the oxides, preferably carbonates, nitrates and / or fluorides are weighed, one or more refining agents, such as Sb 2 O 3 added, and then mixed well. The glass batch is melted at about 1300 ° C in a continuous smelting unit, then refined (1350 ° C) and homogenized. At a casting temperature of about 1220 ° C, the glass is poured and processed to the desired dimensions.
    Schmelzbeispielfür 100kg berechnetes Glas (Tabelle 1a)
    Melting example for 100 kg calculated glass (Table 1a)


    权利要求:
    Claims (9)
    [1]
    Blei- und arsenfreie optische Gläser miteinem Brechwert von 1,73 ≤ nd ≤ 1,82und einem Abbewert von 43 ≤ νd ≤ 53, sowieguter chemischer Beständigkeitund Kristallisationsstabilität,gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gew.-%):
    [2]
    Glas nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an SiO2 0,1 bis 4,9 Gew.-% und der Gehalt an Nb2O5 0,5 bis 5 Gew.-%beträgt.A glass according to claim 1, wherein the content of SiO 2 is 0.1 to 4.9 wt% and the content of Nb 2 O 5 is 0.5 to 5 wt%.
    [3]
    Glas nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei die Gehaltein Gew.-% wie folgt sind:
    [4]
    Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis3, wobei die Gehalte in Gew.-% wie folgt sind:
    [5]
    Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis4, wobei die Gehalte in Gew.-% wie folgt sind:
    [6]
    Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis5, wobei zur Feineinstellung eines für die jeweils gewünschte Heißformgebungsmethodegeeigneten Viskositätstemperaturprofilsin Summe bis zu maximal 8 Gew.-% des Summenanteils (BaO+ZnO) durcheinen Erdalkalimetalloxidgehalt (MgO, CaO, SrO) ersetzt werden.Glass according to one or more of claims 1 to5, wherein for fine adjustment of one of the desired hot forming methodsuitable viscosity temperature profilein total up to a maximum of 8% by weight of the sum fraction (BaO + ZnO)an alkaline earth metal oxide content (MgO, CaO, SrO) are replaced.
    [7]
    Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis6, wobei zur Verbesserung der Schmelzbarkeit und der Ionenaustauschbarkeitder gesamte Alkalimetalloxidgehalt, bestehend aus der Summe vonNa2O, K2O und Cs2O, maximal 8 Gew.-% beträgt.Glass according to one or more of claims 1 to 6, wherein for improving the meltability and the ion-exchangeability of the total alkali metal oxide content, consisting of the sum of Na 2 O, K 2 O and Cs 2 O, a maximum of 8 wt .-% is.
    [8]
    Glas nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7, ferner enthaltend ein Läutermittelmit folgenden Komponenten (in Gew.- %): Sb2O3 0–1 und/oder SnO 0–1 NaCl 0–1 SO4 2– 0–1 F– 0–1 Glass according to one or more of claims 1 to 7, further comprising a refining agent with the following components (in% by weight): Sb 2 O 3 0-1 and / or SnO 0-1 NaCl 0-1 SO 4 2- 0-1 F - 0-1
    [9]
    Verwendung von Gläsernnach einem der Ansprüche1 bis 8 zur Herstellung von Linsen, Prismen, Lichtleitstäben, optischenFasern, optischen Fenstern, daraus hergestellten optischen Bauteilen,sowie optischen Komponenten fürdie Digitale Projektion, Photolithographie, Steppern, Excimerlasern,Wafern, Computerchips sowie integrierten Schaltungen und elektronischenGeräten,die solche Schaltungen und Chips enthalten, sowie für die Telekommunikation,Optische Nachrichtentechnik/Informationsübertragung und Optik/Beleuchtung imSektor Automotive.Use of glassesaccording to one of the claims1 to 8 for the production of lenses, prisms, Lichtleitstäben, opticalFibers, optical windows, optical components made therefrom,as well as optical components fordigital projection, photolithography, steppers, excimer lasers,Wafers, computer chips as well as integrated circuits and electronicDevices,containing such circuits and chips, as well as for telecommunications,Optical communications / information transmission and optics / lighting in theAutomotive sector.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-01-22| 8364| No opposition during term of opposition|
    2020-09-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
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