高折射性的光学玻璃的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高折射性和高透明性的光学玻璃、光学元件以及所述玻璃的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，光学技术和光电子技术（成像、投影、电通信、光学通信工程技术、移动硬 盘和激光技术的应用领域）两者的市场趋势已经越来越多地朝着小型化的方向发展。这可 以从更小的终端产品看出，并需要这样的终端产品的各个组件和部件日益小型化。出于这 个原因，将来需要高折射性的玻璃，即具有更大的折射率的玻璃。可以使用高折射性的玻璃 通过缩短透镜的焦距来实现缩短部件或透镜组件的尺寸。此外，透镜的更小的曲率半径是 可以的，导致生产更简单并且更不容易出错。
[0003] 同时，这些高折射性的玻璃应当具有限定的色散。较大的或较高的阿贝数使得校 正透镜系统的色差（颜色偏差）成为可能。
[0004] 此外，将来严格的质量要求需要玻璃具有非常高的内部透过率。也希望玻璃不仅 具有所需的光学性能，而且具有足够的耐化学性和非常低的热膨胀系数。
[0005] 现有技术中已描述了在阿贝图中具有相似的光学位置、即相似的njp V d或化学 组分的玻璃，但这些玻璃具有相当多的缺点。
[0006] 稀土金属氧化物、W03、Ti02、Ta20 5和/或Nb 205的不适宜的组合可能导致无法实现 光学位置，或者导致无法满足苛刻的透过率要求。由于使用诸如Bi 3+的极化离子或者使用 在可见区内或附近具有吸收带的离子（例如Pb0、W03 (DE 2942038)和/或TiO2),高折射性 的玻璃通常显示出显著黄色，其是由特别是在紫外光范围内，所述带的边缘移至更长的波 长或内部透过率的劣化引起的。现有技术中可以例如使用更少的强极化的阳离子并且确保 不使用或仅以非常小的程度使用吸收性组分，来避免这样的内部透过率的劣化。
[0007] 在高透过率玻璃中，至今仍避免以TiO2作为玻璃组分，因为TiO 2具有在近紫外区 内的吸收带以及可以在高温下失去氧，其引起了有色离子的降低。此外，TiO2也可以与铁杂 质反应以形成褐色的铁-钛酸盐络合物。
[0008] 另外，1102与Nb 205的组合在工艺工程方面是非常具有挑战性的，因为Nb 205在高 温下也释放氧并且再后来与TiO2竞争仍然溶解在玻璃中的游离氧。如果没有精确控制该 工艺，结果形成了棕色着色的玻璃。公知特别是Nb 2O5和TiO 2用于将玻璃的紫外边缘明显 移至可见光范围内。
[0009] 现有技术中已知的玻璃，例如在DE 10 2009 047 511中描述的那些，另外具有生 产中的问题以及也由于由使用相对高比例的诸如Ta205、W0#P GeO 2的极其昂贵的原材料所 导致的批成本的问题。由于现有技术的玻璃的高密度和窄的处理范围兼具一个非常陡的粘 度曲线，生产中可能产生条纹（或纹）、特别是体积条纹，这些对于进一步的处理以得到光 学元件都是不利的。
[0010] 在该位置范围中的高折射性的光学玻璃通常属于硼酸镧玻璃体系。其由于其陡的 粘度曲线、其实际表面和界面发生结晶的倾向和对诸如特别是SiO2的耐火材料的腐蚀（通 过B2O3组分）而众所周知。后者可导致SiO2溶解（dissolution)在玻璃恪体中，其结果同 样导致严重的条纹化并且也降低玻璃的折射率。为了避免这种影响，通常将这样的玻璃体 系熔融在贵金属坩埚、例如Pt或Pt/Ir坩埚中。但是作为颗粒引入的Pt或溶解的Pt结果 可能导致吸收边缘移至可见光区并且增加了结晶倾向（在颗粒的情况下），特别是当再压 制（represse)玻璃时。
[0011] 在许多情况下，高含量的诸如 B203 (DE 2756161、DE 10227494、JP2011-246337)和 SiO2的网络形成物，导致可达到的折射率!^的降低。另外，在稀土金属氧化物和传统的网络 形成物的某些组合的情况下，要么不能实现透过率和光学位置的所需组合，要么玻璃体系 具有甚至更大的进行结晶的倾向，其结果是对产量的过度降低以及不能经济地生产玻璃。 出于这些原因，迄今现有技术中已假定硼酸盐含量必须总是大于SiO 2含量（EP 1433757A) 或可替代地，该玻璃必须不包含任何的Si02。
【发明内容】
[0012] 本发明的一个目的是提供一种光学玻璃，其具有所需的、有益的光学性能（光学 位置叫和V d和内部透过率τ i)。这些玻璃应当适用于成像、投影、电通信、光学信息技术、 移动硬盘和激光技术的应用领域。它们也应当易于熔融和处理，并具有令人满意的结晶稳 定性，其使得在连续式操作装置中的生产成为可能。此外，所述光学玻璃应当与交变电磁场 连接，特别是高频（简称为HF)场，以便能够将大量能量电感地引入至熔体中。其边界条件 是玻璃熔体在使得最佳熔融成为可能的温度范围内具有良好的特定电导率。
[0013] 熔体通过高频交变电场的直接感应加热，使得生产特别纯的玻璃成为可能，因为 熔体与加热装置的材料不直接接触。
[0014] 上述目的是通过权利要求书中所述的本发明的实施例实现的。
[0015] 特别地，本发明提供了一种光学玻璃，其包含La203、Si0 2、B203和TiO2，以及其氏03/ SiO2的重量比的比值小于1，其包含以下组分（以基于氧化物的重量％计）：
[0016]
【主权项】
1. 一种光学玻璃，其包含La203、Si02、B203和TiO2，并且其中氏03/^02的重量比为小于 1，优选最大为0.95,更优选最大为0.90以及最优选最大为0.80,其包含如下组分（以基于 氧化物的重量％计）：
2. 根据权利要求1所述的玻璃，其包含一种或多种的如下比例的如下组分（以基于氧 化物的重量％计）：
3. 根据权利要求1或2所述的玻璃，其中，La203+Nb205+Gd203+Y203+Ti02的比例的总和为 至少50重量％，优选至少55重量％。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的玻璃，其中，组分（Ti02+Zr02V(Nb205+Gd203+Y203) 的各比例的比值为0. 7-1. 3,优选为0. 8-1. 2。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃不含有选自由Ta205、Ge02、 Li20、Na20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、F、Sn02、CeO、A1203、Bi203、卩205和 / 或赋 色组分和/或光学活性组分组成的组中的一种或多种组分。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃的折射率ndS1. 93-1. 99， 优选为1. 94-1. 98,并且阿贝数v,为27-38,优选为28-35。
7. 根据权利要求1-6中任一项的所述的玻璃，其中，所述玻璃的密度为不高于5. 2g/ cm3〇
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的玻璃，其中，当样品厚度为10mm时，所述玻璃在波 长410nm处的内部透过率为至少75%，优选为至少77%。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的玻璃的制备方法，其包括如下步骤：通过交变电 磁场直接感应加热所述混合物。
10. -种光学元件，其包括根据权利要求1-8中任一项所述的光学玻璃。
11. 根据权利要求1-8中任一项所述的玻璃在成像、投影、电通信、光学通信工程技术、 移动硬盘和激光技术以及在制备光学元件中的用途。
【专利摘要】本发明涉及一种高折射性和高透明性的光学玻璃、这样的玻璃的用途、光学元件以及所述玻璃或所述光学元件的制备方法。
【IPC分类】C03C4-00, C03C3-068
【公开号】CN104692653
【申请号】CN201410728238
【发明人】西莫内·莫尼卡·里特, 卡尔·海涅曼, 比安卡·施罗德, 乌特·维于弗, 莫尼卡·吉尔克
【申请人】肖特股份有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月4日
【公告号】DE102013225061A1