CN1345296A - 光学玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种光学玻璃,其特征为:以质量%计,它含有SiO218~29%、PbO 68~78%以及TeO2 0.1~3.5%;它的光学常数范围为:折射率(nd)为1.75~1.87、以及色散系数(vd)为21~28;以包括反射损失的透光率为80%透过厚10±0.1mm的上述玻璃的光线的波长为420nm以下。
Description
技术领域
本发明涉及具有折射率(nd)为1.75~1.87以及色散系数(νd)为21~28范围内的光学常数、直至短波长波段透光率都优良的光学玻璃;又,本发明涉及直至短波长波段具有优良透光率、同时又具有折射率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26范围内的光学常数、在e线(波长546.07nm)情况下的光弹性系数绝对值不大于0.2×10-5nm/cm/Pa以下,可在偏光光学系统、如可进行偏光调制的空间光调制元件、分光镜等上使用,因此是特别适用的光学玻璃。
背景技术
近年来,利用偏光的光学系统、亦即偏光光学系统,正被应用在液晶投影机等各式各样的领域。例如,在空间上调制偏光的空间光调制元件、用来分离S偏光和P偏光的偏光分光镜等已被利用在液晶投影机等上面,因此在这些偏光光学系统方面,需要对偏光特性进行更高精度的控制。
在偏光光学系统中的基片和棱镜等要求保持偏光特性的零件内,若使用了具有在光学上各向异性的材料,则透过的主要光线与与之垂直相交的异常光线之间的相位差(光程差),与光线透过材料之前相比就会发生变化,就不能保持其偏光特性,因此,在这些零件中必须使用具有光学上各向同性的材料。
充分修除过变形的玻璃,特别是光学玻璃,它在光学上具有各向同性,而且在耐久性、强度以及透光率等方面比其它材料优越,再加现在有着多种具有各种各样光学常数的光学玻璃,光学设计的选择幅度很广,因此,此前光学玻璃被用在了偏光光学系统中。其中,S-BSL7((株)Ohara商品名)价廉且具有优良的耐久性,弥散性也小,因此常在偏光光学系统中使用。
但是,当上述具有在光学上各向同性的传统光学玻璃用于偏光光学系统的光学零件中时,如在这些零件上加之以机械应力或热应力,就会展示出由于光弹性效果引起的光学上的各向异性、亦即双重折射性,其结果是难于取得所希望的偏光特性。上述机械应力可在例如将与玻璃的热膨胀率不同的材料与玻璃接合时发生,热应力则可在例如由于周围机器发热和吸收透射光能而引起玻璃自身发热时发生。由于在玻璃上加上了这些应力而显示出的双重折射的大小可用光程差来表示。若以δ(nm)表示光程差,以d(cm)表示玻璃的厚度,以F(Pa)表示应力,则下述公式(1)成立。光程差愈大,意味着双重折射愈大。
δ=β·d·F (1)
上述公式(1)中的比例常数(β)称为光弹性常数,其数值因玻璃种类而异。如公式(1)所示,在给玻璃所加应力(F)以及玻璃的厚度(d)不变时,则光弹性常数(β)的绝对值愈小的玻璃,其光程差(δ)亦即双重折射也愈小。上述的S-BSL7((株)Ohara商品名)中,在e线(波长546.07nm)情况下的β值为2.79×10-5nm/cm/Pa,该值是大的,为了如上述那样在偏光光学系统中更精确地控制偏光特性,还需要有光弹性常数(β)绝对值更小的玻璃。
在此以前,已知的这类β值小的玻璃,其折射率(nd)约为1.847、色散系数(νd)为23.9,其组成为SiO2-PbO系列玻璃、PBH53((株)Ohara商品名)以及其它公司的同等玻璃。这些玻璃在e线(波长546.07nm)情况下,光弹性常数(β)为0.1×10-5nm/cm/Pa以下,这虽是充分小的β值,但在450nm以下的短波长波段下,不能得到充分的透光率,在液晶投影机等上利用的三色分解光-蓝(B)绿(G)红(R)的强度上会产生差别,必须用强度低的蓝(B)加进去进行调整,其结果是产生了从液晶投影机等投射出的光通量不充分的问题。
鉴于此前已有技术的实际情况,本发明的目的是要提供出具有折射率(nd)为1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28范围内的光学常数、直至短波长波段都具有优良透光率的光学玻璃;再则,是要提供出具有折射率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26范围内的光学常数、直至短波长波段都具有优良透光率、具有绝对值小的光弹性常数(β)的光学玻璃。
发明内容
为实现上述目的,本发明人经反复地锐意试验研究,发现了借助于在含有SiO2以及PbO组成系列的玻璃中添加TeO2,可获得具有折射率(nd)为1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28范围内的光学常数、与传统的光学玻璃比较,直至短波长波段的透光率都属优良的光学玻璃;进一步,还可获得具有折射率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26范围内的光学常数、具有优良的直至短波长波段的透光率,而且具有绝对值小的光弹性常数(β)的光学玻璃,从而完成了本发明。
也就是说,为实现本发明的目的,即提供出具有折射率(nd)为1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28范围内的光学常数、具有直至短波长波段都优良的透光率的光学玻璃,本发明推出的第一方面的光学玻璃的特征为:其组成以质量%计,含有SiO2 18~29%、PbO 68~78%、TeO2 0.1~3.5%;具有的光学常数-折射率(nd)为1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28;以包括反射损失的透光率为80%透过10±0.1mm厚的上述玻璃的光线的波长为420nm以下。
另外,本发明的第一方面的光学玻璃,还可含有下列以质量%计的组分:SiO2 18~29%;PbO 68~78%;TeO2 0.1~3.5%;B2O3 0~6%;R2O 0~5%,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上;R′O 0~5%,R′O为选自SrO、BaO以及ZnO的一种或两种以上;GeO20~5%;Al2O3 0~3%;Nb2O5 0~3%;In2O3 0~3.5%,Ga2O3 0~3.5%,但In2O3+Ga2O3为0~3.5%;As2O3 0~1%;Sb2O3 0~1%;以及部分或全部取代上述各金属元素的一种或两种以上氧化物的一种或两种以上氟化物中F元素的总量为0~2%,但GeO2、Al2O3、Nb2O5以及F的总量为0~5%。
另外,本发明第一方面的光学玻璃也可以是:以质量%计,R2O为0~0.3%以下,但R2O是选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
另外,本发明第一方面的光学玻璃也可以是:以质量%计,R2O为0~0.1%以下,但R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
为实现本发明的目的,即提供出具有折射率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26范围内的光学常数、加之具有直至短波长波段都优良的透光率、具有绝对值小的光弹性常数(β)的光学玻璃,本发明推出的第二方面的光学玻璃的特征为:其组成以质量%计,含有SiO2 18~27%、PbO 71~78%、TeO2 0.2~3.5%;具有的光学常数一折射率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26、在e线(波长546.07nm)情况下具有的光弹性常数(β)的绝对值为0.2×10-5nm/cm/Pa以下;以包括反射损失的透光率为80%透过10±0.1mm厚的上述玻璃的光线的波长为420nm以下。
另外,本发明第二方面的光学玻璃,还可含有下列以质量%计的组分:SiO2 18~27%;PbO 71~78%;TeO2 0.2~3.5%;B2O3 0~6%;R2O 0~5%,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上;R′O 0~5%,R′O为选自SrO、BaO以及ZnO的一种或两种以上;GeO20~5%;Al2O3 0~3%;Nb2O5 0~3%;In2O3 0~3.5%,Ga2O3 0~3.5%,但In2O3+Ga2O3为0~3.5%;As2O3 0~1%;Sb2O3 0~1%;以及部分或全部取代上述各金属元素的一种或两种以上氧化物的一种或两种以上氟化物中F元素的总量为0~2%,但GeO2、Al2O3、Nb2O5以及F的总量为0~5%。
另外,本发明第二方面的光学玻璃也可以是:以质量%计,R2O为0~0.3%以下,但R2O是选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
另外,本发明第二方面的光学玻璃也可以是:以质量%计,R2O为0~0.1%以下,但R2O是选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
另外,本发明第二方面的光学玻璃能够具有更加理想的、绝对值小的光弹性常数(β),亦即在e线(波长546.07nm)情况下光弹性常数(β)的绝对值为0.1×10-5nm/cm/Pa以下。
实施本发明的最佳模式
下面将对本发明第一方面的光学玻璃中上述各成分的组成范围加以限定的理由作一说明。
SiO2成分是构成玻璃的必要成分,占18%以下会使折射率变得过大,同时透光率也不足。另外,该含量若超过29%,则折射率就会变小,难于取得要求的折射率。
PbO成分在与SiO2成分组合后,可以稳定地制得从较低折射率至非常高折射率范围的玻璃。PbO成分的含量在68%以下时,折射率会变小,难于取得要求的折射率,另外,该含量若超过78%,则会使折射率变得过大,此外也会恶化透光率。另外,如将该含量掌握在73%以下,就易于制得透光率特别优良的玻璃,因此是更优选的。
TeO2成分在本发明中是非常重要的成分,它能提高折射率,同时还能降低玻璃的熔融温度、提高其熔融性能,还具有改善玻璃的透光率的效果,特别是还具有大幅提高在短波长波段中的透光率的效果。但是,若TeO2成分的含量在0.1%以下,则由于上述效果非常小、确认效果困难,再则,若该含量超过3.5%,则反而会使玻璃的透光率恶化、着色度加大、难于取得要求的透光率,而且玻璃易于失透、难于取得均质的玻璃,因此是不可取的。另外,由于TeO2成分的原料价格高,虽能保持优良的透光率,但为了降低玻璃的制造成本,将该含量掌握在最大2.5%是更优选的。
B2O3成分,在含有TeO2成分的玻璃中,能起到使TeO2成分在玻璃中复合的量增加的效果,还能起到使玻璃的熔融温度下降的效果,而且还能起到使玻璃的透光率提高的效果,因此可以任意地添加,然而,为了发挥这些效果,加6%以下可充分发挥,若超过6%这个数量,则玻璃的化学耐久性(耐水性、耐酸性、耐候性以及耐洗涤剂性)就会恶化,因此是不可取的。
R2O成分,亦即LiO2、Na2O以及K2O诸成分,当混合的玻璃原料在熔融时,它能促进熔融、能降低熔融温度,因此可以任意地添加,但这些成分的一种或两种以上的总量若超过5%,玻璃的化学耐久性(耐水性、耐酸性、耐候性以及耐洗涤剂性)就会恶化,作为产品,就不能充分保持其耐环境性。另外,若这些成分的一种或两种以上的总量占0.3%以下,就易于制得化学耐久性优良的玻璃,因此是优选的,更进一步,若上述总量占0.1以下,就易于制得化学耐久性特别优秀的玻璃,因此是更优选的。
用R′O成分,即选自SrO、BaO以及ZnO中一种或两种以上的成分取代PbO成分的一部分,虽可把玻璃做得折射率更低、弥散性更低,但若这些成分的一种或两种以上的总量超过5%,就很难获得需要的光学常数。
GeO2成分,由于它能调整光学常数、改善玻璃的化学耐久性(耐水性、耐酸性、耐候性以及耐洗涤剂性)和耐失透性,因此可以任意添加,但该成分的含量若超过5%,玻璃的熔融温度就会升高,熔融性能就会恶化。
Al2O3成分能调整玻璃的粘度,是保持玻璃的化学耐久性(耐水性、耐酸性、耐候性以及耐洗涤剂性)良好的有效成分。但是,该成分的含量若超过3%,玻璃就易于发生失透现象,因此是不可取的。
Nb2O5成分,对增大玻璃的化学耐久性(耐水性、耐酸性、耐候性以及耐洗涤剂性)、调整玻璃的折射率是有效的,但若该成分的含量超过3%,玻璃的透光率就会恶化,着色度就会变大,玻璃就易于发生失透现象,因此是不可取的。
In2O3以及Ga2O3成分两者都有提高折射率的效果,可根据需要任意添加,但这些成分的合计含量若超过3.5%,透光率就会恶化,着色度就会变大,就难于取得要求的透光率,玻璃就易于失透,就难于制得均质的玻璃,因此是不可取的。
As2O3以及Sb2O3成分两者一般地说都是作为玻璃的澄清剂来使用的成分,但为了取得澄清的效果,各自在1%以下已经足够。另外,本发明的玻璃中的As2O3成分,除能给出澄清效果外,对改善玻璃的透光率也有效果,因此更优选使用As2O3成分作为澄清剂。
部分或全部取代上述各金属元素的一种或两种以上氧化物的一种或两种以上的氟化物,具有提高玻璃透光率的效果,另外对调低玻璃的折射率也有效,但是为了保持玻璃的耐失透性,以F表示的氟化物的总量应在2%以下。另外,GeO2、Al2O3、Nb2O5以及F成分的总量若超过5%,玻璃的耐失透性就会恶化,玻璃就变得容易着色,因此是不可取的。
下面将对本发明第二方面的光学玻璃中上述各成分的组成范围加以限定的理由作一说明。
SiO2成分是构成玻璃的必要成分,占18%以下会使折射率变得过大,同时透光率也不足。另外,该含量若超过27%,则折射率就会变小,难于取得要求的折射率。
PbO成分在与SiO2成分组合后,可以稳定地制得从较低折射率至非常高折射率范围的玻璃,同时,也是为使光弹性常数(β)绝对值变小的必不可少的成分。但是,PbO成分的含量若在71%以下,光弹性常数(β)的值就会就大,就不能取得要求的值,此外,折射率还会变小,难于取得要求的折射率。另外,该含量若超过78%,则会使折射率变得过大,此外也会恶化透光率。另外,如将该含量掌握在最大73%,就易于制得透光率特别优良的玻璃,因此是更优选的。
TeO2成分在本发明中是非常重要的成分,它能提高折射率,同时还能降低玻璃的熔融温度、提高其熔融性能,还具有改善玻璃的透光率的效果,特别是还具有在短波长波段中大幅提高透光率的效果,此外,还具有使在SiO2-PbO系列玻璃中测得的光弹性常数(β)的绝对值变得更小的效果。但是,若TeO2成分的含量在0.2%以下,则由于上述效果非常小、确认效果困难,再则,若该含量超过3.5%,则反而会使玻璃的透光率恶化、着色度加大,不能取得要求的透光率,玻璃易于失透,不能取得均质的玻璃,因此是不可取的。另外,由于TeO2成分的原料价格高,虽能保持优良的透光率,但为了降低玻璃的制造成本,将该含量掌握在最大2.5%是更优选的。
B2O3成分,在含有TeO2成分的玻璃中,能起到使TeO2成分在玻璃中复合的量增加的效果,还能起到使玻璃的熔融温度下降的效果,而且还能起到使玻璃的透光率提高的效果,因此可以任意地添加,然而,为了发挥这些效果,加6%以下即可充分地发挥,若超过6%这个数量,则玻璃的化学耐久性(耐水性、耐酸性、耐候性以及耐洗涤剂性)就会恶化,因此是不可取的。另外,B2O3成分因有加大光弹性常数(β)值的倾向,因此更优选是把该含量掌握在最大3%。
本发明第二方面的光学玻璃上述以外诸成分组成范围的限定理由,由于与第一方面的光学玻璃诸成分组成范围的限定理由相同,故说明从略。
实施例
下面将把本发明的光学玻璃组成的实施例(1号~94号)以及具有小光弹性常数(β)的传统光学玻璃的比较例(A和B)各自的折射率(nd)、色散系数(νd)、包括反射损失的透光率为80%时透过的光线的波长(λ80)以及光弹性常数(β)的测定结果一并示于表1~表12。再则,在此λ80表示两面研磨过的厚10mm的玻璃试料的测定结果;光弹性常数(β)是把玻璃试料的透过厚度、即前述公式(1)中的厚度(d)设定为0.8cm,并在从外部给玻璃试料加上一定应力的状态下使e线(波长546.07nm)的光透过时测出由于双重折射而产生的光程差(δ),以此用前述公式(1)计算求出的。
表1(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
SiO2 | 23.00 | 27.40 | 26.50 | 24.00 | 25.80 | 24.30 | 21.00 | 27.90 | 24.00 |
B2O3 | 3.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.50 | ||||
PbO | 68.90 | 70.90 | 70.00 | 70.00 | 70.00 | 70.00 | 70.00 | 69.00 | 69.20 |
TeO2 | 1.50 | 0.10 | 1.00 | 0.70 | 1.00 | 0.50 | 0.30 | 0.50 | 0.50 |
Na2O | 0.50 | 2.00 | 5.00 | 1.00 | 0.50 | 0.50 | |||
K2O | 1.00 | 1.00 | 2.00 | 5.00 | 1.50 | 1.00 | |||
As2O3 | 0.10 | 0.50 | 0.20 | 0.10 | 0.30 | ||||
Sb2O3 | 0.10 | 0.30 | 0.20 | 0.20 | |||||
BaO | 2.50 | 5.00 | |||||||
SrO | 5.00 | ||||||||
nd | 1.7743 | 1.8049 | 1.8000 | 1.7872 | 1.8012 | 1.7879 | 1.8079 | 1.7934 | 1.8099 |
νd | 21.7 | 25.4 | 25.7 | 25.7 | 25.5 | 25.7 | 23.7 | 26.0 | 22.5 |
λ80 | 398 | 401 | 406 | 405 | 403 | 404 | 406 | 401 | 401 |
β×105nm/cm/Pa | 0.98 | 0.65 | 0.64 | 1.00 | 0.66 | 1.00 | 0.97 | 0.98 | 0.78 |
表2(质量%)
No. | 组成实施例 | |||||
10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
SiO2 | 24.59 | 29.00 | 23.65 | 24.00 | 28.410 | 28.30 |
B2O3 | 1.00 | 0.30 | 1.50 | 0.98 | ||
PbO | 69.00 | 68.20 | 70.90 | 70.90 | 69.082 | 70.00 |
TeO2 | 0.61 | 0.70 | 3.00 | 0.22 | 2.000 | 0.50 |
Li2O | 0.158 | 1.00 | ||||
Na2O | 0.97 | 0.50 | 0.15 | |||
K2O | 1.63 | 1.00 | 0.40 | |||
As2O3 | 0.20 | 0.30 | 0.30 | 0.350 | ||
Sb2O3 | 0.30 | 0.20 | ||||
Al2O3 | 2.00 | |||||
In2O3 | 0.50 | |||||
Nb2O5 | 3.00 | |||||
KHF2 | 0.20 | |||||
nd | 1.7876 | 1.7843 | 1.8143 | 1.8467 | 1.7917 | 1.7879 |
νd | 26.4 | 26.2 | 25.4 | 23.9 | 25.7 | 25.7 |
λ80 | 408 | 415 | 410 | 420 | 408 | 404 |
β×105nm/cm/Pa | 0.89 | 0.84 | 0.58 | 0.70 | 0.48 | 0.60 |
表3(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | |
SiO2 | 23.72 | 28.40 | 28.30 | 28.00 | 27.55 | 29.02 | 23.35 | 29.25 | 24.22 |
B2O3 | 3.00 | 0.25 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.50 | |||
PbO | 68.90 | 70.90 | 70.00 | 70.80 | 70.00 | 70.00 | 70.00 | 69.00 | 69.20 |
TeO2 | 1.50 | 0.10 | 1.00 | 0.70 | 1.00 | 0.50 | 0.30 | 0.50 | 0.50 |
Na2O | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.10 | 0.05 | 0.28 | |||
K2O | 0.28 | 0.05 | 0.25 | 0.28 | 0.05 | 0.10 | |||
As2O3 | 0.10 | 0.50 | 0.20 | 0.10 | 0.30 | ||||
Sb2O3 | 0.10 | 0.30 | 0.20 | 0.20 | |||||
BaO | 2.50 | 5.00 | |||||||
SrO | 5.00 | ||||||||
nd | 1.7738 | 1.8045 | 1.7980 | 1.7952 | 1.7992 | 1.7798 | 1.8055 | 1.7931 | 1.8099 |
νd | 21.7 | 25.4 | 25.7 | 25.7 | 25.6 | 25.8 | 23.7 | 26.0 | 22.5 |
λ80 | 398 | 401 | 406 | 405 | 403 | 404 | 406 | 401 | 401 |
β×105nm/cm/Pa | 0.98 | 0.65 | 0.64 | 1.00 | 0.66 | 1.00 | 0.97 | 0.98 | 0.78 |
表4(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | |
SiO2 | 26.99 | 30.30 | 24.20 | 22.11 | 23.04 | 22.11 | 24.00 | 18.50 | 23.00 |
B2O3 | 1.00 | 0.30 | 0.98 | 0.50 | 1.50 | 0.50 | 0.50 | 6.00 | 1.50 |
PbO | 69.00 | 68.20 | 70.90 | 74.00 | 73.66 | 74.00 | 72.30 | 73.70 | 71.20 |
TeO2 | 0.61 | 0.70 | 0.22 | 0.59 | 1.00 | 0.59 | 0.50 | 1.00 | 3.50 |
Na2O | 0.17 | 0.05 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | |
K2O | 0.03 | 0.15 | 0.20 | ||||||
As2O3 | 0.20 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | ||
Sb2O3 | 0.30 | 0.20 | |||||||
ZnO | 2.00 | ||||||||
Al2O3 | 2.00 | ||||||||
GeO2 | 2.00 | ||||||||
Nb2O5 | 3.00 | ||||||||
KHF2 | 0.20 | 2.00 | |||||||
nd | 1.7872 | 1.7831 | 1.8467 | 1.8133 | 1.8499 | 1.8060 | 1.8244 | 1.8509 | 1.8453 |
νd | 26.4 | 26.2 | 23.9 | 22.7 | 24.1 | 22.8 | 23.5 | 24.0 | 24.1 |
λ80 | 408 | 415 | 420 | 403 | 410 | 405 | 419 | 407 | 411 |
β×105nm/cm/Pa | 0.89 | 0.84 | 0.42 | -0.18 | 0.03 | -0.20 | 0.13 | 0.20 | 0.13 |
表5(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | |
SiO2 | 23.00 | 24.00 | 23.00 | 23.10 | 24.00 | 23.05 | 23.20 | 18.00 | 24.10 |
B2O3 | 1.50 | 0.50 | 1.50 | 1.20 | 0.50 | 1.50 | 1.50 | 3.00 | 0.50 |
PbO | 71.70 | 73.80 | 74.20 | 72.70 | 74.20 | 74.40 | 72.20 | 77.20 | 74.30 |
TeO2 | 3.00 | 0.90 | 0.50 | 2.00 | 0.50 | 0.25 | 2.40 | 1.00 | 0.50 |
Na2O | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.40 | 0.50 | |
K2O | 0.10 | 0.50 | |||||||
As2O3 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | |
Sb2O3 | 0.10 | ||||||||
nd | 1.8452 | 1.8476 | 1.8505 | 1.8452 | 1.8485 | 1.8503 | 1.8341 | 1.8644 | 1.8460 |
νd | 24.0 | 24.0 | 24.0 | 24.0 | 23.9 | 24.1 | 23.5 | 23.2 | 24.0 |
λ80 | 411 | 409 | 408 | 411 | 409 | 411 | 411 | 420 | 415 |
β×105nm/cm/Pa | 0.13 | -0.01 | 0.02 | 0.08 | -0.04 | 0.02 | 0.06 | -0.03 | 0.08 |
表6(质量%)
No. | 组成实施例 | |||||
43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | |
SiO2 | 23.30 | 22.10 | 24.60 | 23.00 | 22.90 | 23.00 |
B2O3 | 1.40 | 0.50 | 1.50 | 1.70 | 1.50 | |
PbO | 74.30 | 74.20 | 74.55 | 73.70 | 74.00 | 73.70 |
TeO2 | 0.50 | 1.40 | 0.25 | 1.00 | 0.80 | 1.00 |
Na2O | 0.30 | 1.20 | 0.50 | 0.60 | 0.50 | |
K2O | 0.40 | 0.50 | 0.10 | |||
As2O3 | 0.20 | 0.20 | 0.10 | 0.20 | 0.30 | |
nd | 1.8428 | 1.8536 | 1.8465 | 1.8483 | 1.8358 | 1.8493 |
νd | 23.0 | 22.9 | 23.9 | 24.1 | 23.1 | 23.9 |
λ80 | 408 | 407 | 408 | 407 | 408 | 407 |
β×105nm/cm/Pa | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.05 | 0.03 | 0.05 |
表7(质量%)
No. | 组成实施例 | |||||
49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | |
SiO2 | 22.41 | 22.41 | 24.30 | 18.80 | 23.30 | 23.30 |
B2O3 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 6.00 | 1.50 | 1.50 |
PbO | 74.00 | 74.00 | 72.30 | 73.70 | 71.20 | 71.70 |
TeO2 | 0.59 | 0.59 | 0.50 | 1.00 | 3.50 | 3.00 |
Na2O | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
As2O3 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | |
Sb2O3 | 0.20 | |||||
ZnO | 2.00 | |||||
GeO2 | 2.00 | |||||
KHF2 | 2.00 | |||||
nd | 1.8133 | 1.8060 | 1.8239 | 1.8494 | 1.8448 | 1.8447 |
νd | 22.7 | 22.8 | 23.5 | 24.0 | 24.1 | 24.0 |
λ80 | 403 | 405 | 419 | 407 | 411 | 411 |
β×105nm/cm/Pa | -0.18 | -0.20 | 0.13 | 0.20 | 0.13 | 0.13 |
表8(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | |
SiO2 | 24.25 | 23.25 | 23.42 | 24.25 | 22.40 | 23.30 | 23.40 | 18.25 | 24.35 |
B2O3 | 0.50 | 1.50 | 1.20 | 0.50 | 1.50 | 1.50 | 1.50 | 3.00 | 0.50 |
PbO | 73.80 | 74.20 | 72.70 | 74.20 | 74.10 | 74.40 | 72.20 | 77.20 | 74.30 |
TeO2 | 0.90 | 0.50 | 2.00 | 0.50 | 1.60 | 0.25 | 2.40 | 1.00 | 0.50 |
Na2O | 0.25 | 0.25 | 0.28 | 0.25 | 0.20 | 0.25 | 0.20 | 0.25 | |
K2O | 0.10 | 0.25 | |||||||
As2O3 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.20 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | |
Sb2O3 | 0.10 | ||||||||
nd | 1.8471 | 1.8495 | 1.8447 | 1.8480 | 1.8559 | 1.8497 | 1.8339 | 1.8640 | 1.8454 |
νd | 24.0 | 24.0 | 24.0 | 23.9 | 22.9 | 24.1 | 23.5 | 23.2 | 24.0 |
λ80 | 409 | 408 | 411 | 409 | 408 | 411 | 411 | 420 | 415 |
β×105nm/cm/Pa | -0.01 | 0.02 | 0.08 | -0.04 | 0.02 | 0.02 | 0.06 | -0.03 | 0.08 |
表9(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | |
SiO2 | 23.32 | 23.45 | 24.90 | 22.50 | 23.50 | 23.35 | 23.30 | 23.35 | 26.25 |
B2O3 | 1.40 | 0.50 | 1.30 | 1.30 | 1.50 | 1.70 | 1.50 | 0.50 | |
PbO | 74.30 | 74.20 | 74.55 | 73.90 | 73.60 | 73.70 | 74.00 | 73.70 | 72.30 |
TeO2 | 0.50 | 1.40 | 0.25 | 2.00 | 1.20 | 1.00 | 0.80 | 1.00 | 0.50 |
Na2O | 0.28 | 0.15 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.15 | 0.25 | |
K2O | 0.10 | 0.20 | 0.05 | ||||||
As2O3 | 0.20 | 0.20 | 0.10 | 0.10 | 0.20 | 0.20 | 0.30 | ||
Sb2O3 | 0.20 | ||||||||
nd | 1.8429 | 1.8563 | 1.8471 | 1.8522 | 1.8440 | 1.8490 | 1.8366 | 1.8500 | 1.8327 |
νd | 23.0 | 22.9 | 23.9 | 23.8 | 23.0 | 24.1 | 23.1 | 23.9 | 23.4 |
λ80 | 408 | 407 | 408 | 409 | 407 | 407 | 408 | 407 | 410 |
β×105nm/cm/Pa | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.06 | 0.04 | 0.05 | 0.03 | 0.05 | 0.09 |
表10(质量%)
No. | 组成实施例 | ||||||||
73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | |
SiO2 | 23.60 | 23.65 | 24.940 | 23.40 | 24.45 | 22.40 | 23.55 | 22.5 | 23.26 |
B2O3 | 2.10 | 1.00 | 1.30 | 0.50 | 1.50 | 1.50 | 1.30 | 0.50 | |
PbO | 71.30 | 71.20 | 73.560 | 73.70 | 73.80 | 74.22 | 72.20 | 74.00 | 73.96 |
TeO2 | 2.50 | 1.00 | 1.000 | 1.20 | 0.90 | 1.60 | 2.40 | 2.00 | 1.00 |
Li2O | 0.195 | 0.06 | 0.01 | ||||||
Na2O | 0.10 | 0.26 | 0.005 | 0.02 | 0.08 | 0.04 | 0.04 | ||
K2O | 0.05 | 0.05 | |||||||
As2O3 | 0.20 | 0.39 | 0.300 | 0.32 | 0.30 | 0.20 | 0.30 | 0.10 | 0.28 |
Al2O3 | 1.00 | ||||||||
In2O3 | 0.10 | 1.50 | |||||||
Ga2O3 | 0.10 | 1.00 | |||||||
nd | 1.8460 | 1.8383 | 1.8331 | 1.8425 | 1.8467 | 1.8575 | 1.8341 | 1.8535 | 1.8515 |
νd | 23.5 | 24.4 | 23.5 | 23.0 | 24.1 | 22.8 | 23.2 | 23.8 | 24.0 |
λ80 | 411 | 419 | 407 | 407 | 409 | 409 | 420 | 409 | 418 |
β×105nm/cm/Pa | 0.06 | 0.13 | -0.06 | 0.03 | 0.01 | 0.00 | -0.03 | 0.04 | 0.12 |
表11(质量%)
No. | 组成实施例 | |||||||
82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | |
SiO2 | 22.41 | 23.43 | 18.44 | 23.04 | 23.60 | 23.94 | 28.40 | 27.64 |
B2O3 | 1.30 | 1.70 | 3.00 | 0.50 | 1.00 | 3.00 | 0.25 | 1.00 |
PbO | 74.10 | 74.00 | 77.20 | 74.16 | 69.75 | 68.90 | 70.90 | 70.10 |
TeO2 | 2.00 | 0.80 | 1.00 | 0.94 | 0.30 | 1.50 | 0.10 | 1.00 |
Li2O | 0.02 | 0.06 | ||||||
Na2O | 0.09 | 0.07 | 0.06 | 0.06 | 0.05 | |||
K2O | 0.04 | 0.05 | ||||||
BaO | 5.00 | 2.50 | ||||||
Al2O3 | 1.00 | |||||||
As2O3 | 0.10 | 0.30 | 0.30 | 0.10 | 0.30 | 0.20 | ||
Sb2O3 | 0.30 | |||||||
nd | 1.8522 | 1.8366 | 1.8638 | 1.8528 | 1.8089 | 1.7751 | 1.7967 | 1.8005 |
νd | 23.8 | 23.1 | 23.2 | 23.7 | 23.8 | 21.7 | 25.3 | 25.6 |
λ80 | 408 | 408 | 419 | 418 | 405 | 398 | 402 | 404 |
β×105nm/cm/Pa | 0.02 | 0.05 | -0.02 | -0.14 | 1.02 | 0.98 | 0.93 | 0.66 |
表12(质量%)
No. | 组成实施例 | 比较例 | |||||
90 | 91 | 92 | 93 | 94 | A | B | |
SiO2 | 27.72 | 28.35 | 24.30 | 27.10 | 28.25 | 22.90 | 25.00 |
B2O3 | 0.50 | 0.50 | 1.00 | 0.30 | 1.00 | ||
PbO | 70.50 | 69.90 | 69.32 | 69.00 | 70.40 | 75.00 | 73.00 |
TeO2 | 1.50 | 0.50 | 0.50 | 0.61 | 0.70 | ||
Li2O | 0.05 | 0.08 | |||||
Na2O | 0.08 | 0.07 | 0.05 | 0.90 | 0.50 | ||
K2O | 0.02 | 0.90 | 0.50 | ||||
SrO | 5.00 | ||||||
Al2O3 | 0.50 | 2.00 | |||||
As2O3 | 0.20 | 0.20 | 0.30 | 0.20 | 0.30 | 0.30 | |
nd | 1.7991 | 1.8082 | 1.8099 | 1.7872 | 1.8134 | 1.8403 | 1.8408 |
νd | 25.7 | 25.8 | 22.5 | 26.4 | 22.7 | 23.5 | 24.0 |
λ80 | 403 | 400 | 401 | 407 | 403 | 440 | 435 |
β×105nm/cm/Pa | 1.00 | 0.91 | 0.98 | 0.91 | 0.38 | -0.12 | 0.01 |
从表1至表12可明显看出,本发明第一方面的光学玻璃组成的实施例(1号~94号)中的光学玻璃,都具有折射率(nd)为1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28范围内的光学常数,包括反射损失的透光率为80%时透过的光线的波长为420nm以下,与比较例(A和B)的传统光学玻璃相比,λ80已大幅度地向短波长一侧移动,直至短波长波段的透光率则更加优越。另外,这些组成实施例的光学玻璃都有优越的耐失透性,化学耐久性也良好,而且易于均质化。另外,在上述组成实施例中存在的本发明的第二方面的组成实施例(28号~85号)的光学玻璃,都具有折射率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26范围内的光学常数,具有大体上与比较例(A和B)的小光弹性常数(β)传统光学玻璃同样小的光弹性常数(β),λ80则大幅度地向短波长一侧移动,可知与传统的光学玻璃相比,直至短波长波段的透光率也会更加优越。
上述表1至表12所示本发明组成实施例的光学玻璃都可以用以下制造方法容易地制得:即将氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等普通光学玻璃所用的原料按规定的比例加以称量、混合,将混合好的原料用石英坩埚等进行粗熔后,经冷却、破碎而制造出碎玻璃,将所得到的碎玻璃移入白金坩埚,按照由组成决定的熔融性能不同使用950~1200℃的温度熔化约1~4小时,经搅拌、均质化后再往金属模子等内浇注,然后再徐徐冷却。
工业利用的可能性
如上所述,本发明的第一方面的SiO2-PbO-TeO2系列组成的光学玻璃,具有折光率(nd)为1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28范围内的光学常数;以包括反射损失之透光率为80%透过厚10±0.1mm的上述玻璃的光线的波长为420nm以下;直至短波长波段的透光率优越;因此可在各种光学仪器的光学系统中使用,适用于制作要求有优良透光率的透镜等光学零件。另外,对组成范围作进一步限制的本发明第二方面的SiO2-PbO-TeO2系列组成的光学玻璃,具有折光率(nd)为1.80~1.87、色散系数(νd)为21~26范围内的光学常数;以包括反射损失之透光率为80%透过厚10±0.1mm的上述玻璃的光线的波长为420nm以下;直至短波长波段的透光率优越;此外,在e线(546.07nm)情况下的光弹性常数(β)的绝对值在0.2×10-6nm/cm/Pa以下,因此适用于制作要求有高折射率的透镜等光学零件、可实行偏光调制的空间光调制元件、偏光分光镜等在偏光光学系统中使用的透镜、棱镜等光学零件。
Claims (9)
1.一种光学玻璃,其特征为:以质量%计,它含有SiO2 18~29%、PbO 68~78%以及TeO2 0.1~3.5%;它的光学常数范围为:折射率(nd)1.75~1.87、色散系数(νd)为21~28;以包括反射损失在内的透光率为80%时,透过厚10±0.1mm的上述玻璃的光线的波长为420nm以下。
2.权利要求1的光学玻璃,其特征为,以质量%计它含有:SiO218~29%;PbO 68~78%;TeO2 0.1~3.5%;B2O3 0~6%;R2O 0~5%,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上;R′O0~5%,R′O为选自SrO、BaO以及ZnO的一种或两种以上;GeO2 0~5%;Al2O30~3%;Nb2O5 0~3%;In2O3 0~3.5%,Ga2O3 0~3.5%,但In2O3+Ga2O3为0~3.5%;As2O3 0~1%;Sb2O3 0~1%;以及部分或全部取代上述各金属元素中一种或两种以上氧化物的一种或两种以上氟化物中F元素的总量为0~2%,其中GeO2、Al2O3、Nb2O5以及F元素的总量为0~5%。
3.权利要求2的光学玻璃,其特征为:以质量%计,R2O的含量为0~0.3%以下,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
4.权利要求2的光学玻璃,其特征为:以质量%计,R2O的含量为0~0.1%以下,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
5.一种光学玻璃,其特征为:以质量%计,它含有SiO2 18~27%、PbO 71~78%以及TeO2 0.2~3.5%;它的光学常数的范围为:折射率(nd)1.80~1.87,色散系数(νd)为21~26;在e线(波长546.07nm)情况下,具有绝对值为0.2×10-5nm/cm/Pa以下的光弹性常数(β);以包括反射损失在内的透光率为80%时透过厚10+0.1mm的上述玻璃的光线的波长为420nm以下。
6.权利要求5的光学玻璃,其特征为,以质量%计它含有:SiO218~27%;PbO 71~78%;TeO2 0.2~3.5%;B2O3 0~6%;R2O 0~5%,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上;R′O 0~5%,R′O为选自SrO、BaO以及ZnO的一种或两种以上;GeO2 0~5%;Al2O30~3%;Nb2O5 0~3%;In2O3 0~3.5%,Ga2O3 0~3.5%,但In2O3+Ga2O3为0~3.5%;As2O3 0~1%;Sb2O3 0~1%;以及部分或全部取代上述各金属元素的一种或两种以上氧化物的一种或两种以上氟化物中F元素的总量为0~2%,但GeO2、Al2O3、Nb2O5与F的总量为0~5%。
7.权利要求6的光学玻璃,其特征为:以质量%计,R2O的含量为0~0.3%以下,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
8.权利要求6的光学玻璃,其特征为:以质量%计,R2O的含量为0~0.1%以下,R2O为选自Li2O、Na2O以及K2O的一种或两种以上。
9.权利要求5、6、7或8的光学玻璃,其特征为:它具有在e线(波长546.07nm)情况下绝对值为0.1×10-5nm/cm/Pa以下的光弹性常数(β)。
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