光学玻璃制造技术

本发明专利技术涉及优选无铅、无砷的光学玻璃，用于成像、投影、传感器、显微术、医学技术、数字投影、光蚀刻术、激光技术、晶片／芯片技术应用领域，以及用于电信、光通讯工程和汽车行业中的光学元件／照明，它的折射率为１．８３≤ｎｄ≤１．９５，阿贝数ｖｄ为２４≤ｖｄ≤３５，具有良好的化学抗性、出色的结晶稳定性和下列组成（以氧化物的ｗｔ．％计）：ＳｉＯ２?２－８；Ｂ２Ｏ３?１５－２２；Ｌａ２Ｏ３?３５－４；２ＺｎＯ?１０－１；８ＴｉＯ２?????９－１５；ＺｒＯ２?３－?１０；Ｎｂ２Ｏ５?４－１０；ＷＯ３?＞０．５－?３。

【技术实现步骤摘要】
光学玻璃本专利技术涉及光学玻璃，这样的玻璃在光学元件或这种光学元件的预制件中的应 用，生产这样的光学元件的方法，以及含有这样的光学元件的光学部件或光学组件。常规的具有本文要求保护的光学性质(具有低的阿贝数的含镧火石硬度范围)， 用于成像、传感器、显微术、医学技术、数字投影、光蚀刻术、激光技术、晶片/芯片技术应用 领域，以及用于电信、光通讯工程和汽车行业中的光学/照明元件的光学玻璃，一般含有 PbO以获得所需光学性质，即折射率nd为1. 83彡nd彡1. 95和/或阿贝数Vd为24彡Vd彡35， 但尤其是高的色散，即低的阿贝数。这使得这些玻璃化学稳定性降低。此外，AS2O3通常被 用作澄清剂。因为在近年中，玻璃成分PbO和AS2O3已经被认为是环境不友好的，因此大多 数光学仪器和产品制造商倾向于优选使用无铅无砷玻璃。对于在高价格范围产品中的应用 来说，具有增加的化学稳定性的玻璃也变得越来越重要。已知的具有高折射率和低阿贝数的含镧坚硬火石性质的无铅玻璃，通常在硅酸盐 基质中含有大量TiO2，这导致玻璃对结晶极端敏感，因此通常不可在二次热成型步骤中加 工，并且由于高硬度，非常难以进行机械加工。此外，这样的玻璃在“蓝界(blue edge)”具 有降低的透射性。代替迄今为止常规的从玻璃块或玻璃锭机械加工光学组件，最近变得越 来越重要的生产方法是其中在玻璃熔融结束时可以直接获得直接模压制品的方法，直接模 压制品即尽可能接近最终轮廓的坯料模压光学组件和/或用于重新模压的预制件，即所谓 的“精密块”。“精密块” 一般是指优选完全火融抛光的、半自由或自由形式的玻璃部分，其 可以通过各种不同生产方法获得。因此，最近在熔化和热成型加工
中，越来越多地报道了对“快硬”玻璃的 需求，即其粘度随着温度变化非常强的玻璃。这种特性在加工中的优点是有可能减少热成 型时间，因此减少了在接近最终形状的精确热成型中的模型密封次数。通过这种方式，一方 面可以增加通量，另一方面因此节省了模型材料，这对于总体生产成本来说具有非常积极 的影响。此外，由于由此获得的较快的固化，使得还可加工与相应的较缓硬玻璃情况下相比 对结晶具有更强敏感性的玻璃，并且避免或至少极大地减少了在随后的二次热成型步骤中 可能有问题的预成核作用。最近通常通过使用Bi2O3生产具有这种光学性质的玻璃。但是，这些玻璃表现出显 著的加工工程缺点，即它们对熔化装置中的氧化还原条件非常敏感，并且在不利的氧化还 原条件下，由于BiO的形成而存在透射性降低的风险，因此它们需要提高加工工程意识。与本专利技术有关的现有技术概述在下列文献中 DE3343418C2Schott Glaswerke (现在的 SCHOTT AG) DE2265703Hoya Corp. DE2756161AOhara Optical Glas DE2652747BNippon Kogaku JP2003-238198AMinolta Camera US2004/0220041Hikari Glass Ltd. EP1433757Hoya Corp.· JP 2005-047732 Minolta Camera· JP 2004-175632 Hikari Glass Ltd.· US 2006/0189473 Hoya Corp.· DE 102006039287 Hoya Corp.根据这些文献，可以生产具有相似的光学性质和/或相当的化学组成的玻璃，但 是这些玻璃与本专利技术的玻璃相比，具有相当大的缺点DE 3 343 418 C2描述了镧硼酸盐玻璃，其氧化硼含量仅为最多13wt. %。此 外，玻璃总是含有氧化钇(高达IOwt. %)0除了同样强制性的氧化钽和氧化镱的总含 量(Ta205+Yb203) >9wt. %之外，这也被用于调整所需的光学性质。但是，使用组分Y2O3 和Yb2O3的缺点在于它们的吸收，这在文献中描述为从70到81%纯的透射性，在从500到 2400nm(样品厚度为25mm)的范围内保持恒定。这种不良的透射性对于同期的玻璃来说已 不再能够接受，并且由于这些成分，总成本也显著地增加了。DE 2 265 703描述了硼含量至少为24wt. %的玻璃。此外，透射性不足的问题也 同样存在，在这里相应地是由于Gd2O3(高达50wt. %)。在该现有技术中描述的玻璃，只能 在该专利技术的玻璃的边缘处获得高的折射率。DE 2 756 161 A同样描述了强制性含有Gd2O3的玻璃，DE 2 652747 B描述了含 有Y2O3的玻璃，它们在纯透射性和总成本方面相应地具有缺点。此外，在这些文献中描述 的玻璃具有过低的TiO2含量，不能满足相对于ZnO含量(DE 2756161A)或GeO2含量(DE 2652747B)的比例。JP 2003238198A描述了含有氟化物、具有更适中的光学性质(nd < 1. 8 ;vd > 35) 的镧硼酸盐玻璃，其氟含量为9到15wt. %。该专利技术的玻璃的更极端的光学性质不能通过含 有氟化物的镧硼酸盐玻璃组合物来实现。此外，含有氟化物的原材料的使用必然伴有显著 的加工工程缺点含有氟化物的原材料和成分本身的高的挥发性，此外雾化和蒸发问题使 得熔化物曲线(melt profile)/罐转运的再生和稳定性更加困难，还在装料准备和熔化加 工中在职业安全方面引起了增加的费用和成本。因此，在本专利技术的玻璃中，除了用于精细调 节折射率性质的少量氟化物(最多5wt. % )之外，基本上避免使用氟化物。US 2004/0220041要求保护氧化钡含量为13到30wt. %的玻璃。因此，尽管这些玻 璃在调整加工适应性粘度-温度曲线方面提供了非常良好的灵活性，但它们不能表现出良 好的结晶稳定性。在 JP 2004-175 632(Ba0 大于或等于 13wt. 和US 2006/0189473 (BaO 大于或等于6wt. % )中描述的玻璃也具有这种缺点。在EP 1 433 757中要求保护的玻璃具有低于0. 5wt. %的氧化钨含量。此外，该文 献描述了 WO3在光谱的UV边界处(“蓝界”)对于纯透射性具有明显不利的影响。在JP 2005-047 732中描述的玻璃也具有从18到23wt. %的过高的ZnO含量，以 及仅仅从1到6wt. %的过低的TiO2含量。在DE 10 2006 039 287中提到的玻璃描述了这样的组成范围，其中玻璃强制性 含有至少7wt. %、尽管通常远高于IOwt. %、并且最高达23wt. %的6(1203。其中同样描述了 具有大于或等于7wt. %的最低WO3含量的玻璃。这些原材料非常昂贵，并且在WO3在透射 性方面也非常有害的情况下，它们在本专利技术的玻璃中可以免除，因为所需的光学性质是显 著不同的Hoya要求保护的是具有低得多的色散的性质(阿贝数35-40)，而本专利技术玻璃要求保护的是高的折射率以及高的色散(阿贝数低于24)，用于在目标系统中进行色差校正。 另一个有差异的特点是不同的氧化硼含量，在Hoya文献的例子中仅有一次例外达到15或 16wt. %，但是在本文描述的大多数玻璃中要低得多。DE 10 2006 024本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学玻璃，包括下述组成（以氧化物的ｗｔ．％计）：ＳｉＯ↓［２］　２－８Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］　１５－２２Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］　３５－４２ＺｎＯ　１０－１８ＴｉＯ↓［２］　９－１５ＺｒＯ↓［２］　３－１０Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］　４－１０ＷＯ↓［３］　０．５－５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西尔克沃尔夫，卡尔门内曼，乌韦科尔伯格，乌特韦尔费尔，托马斯利夫卡，
申请(专利权)人：肖特公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]