DE2259122A1 - Optisches glas - Google Patents

Optisches glas

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DE2259122A1
DE2259122A1 DE19722259122 DE2259122A DE2259122A1 DE 2259122 A1 DE2259122 A1 DE 2259122A1 DE 19722259122 DE19722259122 DE 19722259122 DE 2259122 A DE2259122 A DE 2259122A DE 2259122 A1 DE2259122 A1 DE 2259122A1
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sro
mgo
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DE19722259122
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Kazufumi Ishigashi
Shizuo Matsumaru
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Nikon Corp
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Nippon Kogaku KK
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Description

Nippon Kogaku K. K. Case 202
Optisches Glas
Die Erfindung bezieht sich auf Zusammensetzungen für optische Gläser, insbesondere auf solche Zusammensetzungen, die frei von Thorium sind, nichtdestoweniger aber Gläser mit hochwünschenswerten optischen Konstanten wie Brechungsindex und Abbe-Zahlen liefern.
Die üblichen Gläser, die hohen Brechungsindex und niedrige Brechkraft aufweisen,enthalten häufig Thorium in der Zusammensetzung. Thorium ist ein radioaktives Element, übt deshalb schädlichen Einfluß auf den menschlichen Körper aus.
Die bekannten Gläser mit hohem Brechungsindex und niedriger Brechkraft, die frei von Thorium sind, haben die folgende Zusammensetzung;
309825/0785
B_O_ (Boroxid) : 17-35 Gew. %
Λ ό
{Lanthanoxid) : 0-50 Gew.
Gd O, {Gadoliniumoxid) : 2-55 Gew.
TaO. {Tantaloxid) : 4-32 Gew. %
Diese Gläser habeneinen Brechnungsindex nd von 1, 76 - 1, und eine Abbe-Zahl von 34-49.
Das Hauptziel der Erfindung ist, Zusammensetzungen für optische Gläser bereitzustellen, die von Thorium frei sind und optische Konstanten liefern, die mit den vorstehend erwähnten bekannten Tantaloxidhaitigen Gläsern nicht erreicht werden können.
Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen sind aus vier hauptsächlichen Bestandteilen aufgebaut; die Glaszusammensetzungen bestehen im wesentlichen aus B3O3, La 2<jL Gd-O_ und RO und/oder Al-O, __ . Λ . . .
2 3 ' 2 3, wo RO ein Oxid eines zwei·
wertigen Metalls ist. Ausgewählte Mengen von ZrO0, Nb-O-,
& 2 3
309826/0785
2253122
Y„O_, TiO " WO und InO können in der Zusammensetzung vorhanden sein, um zusätzlich die optischen Konstanten wie Brechungsindex und Abbe-Zahl zu steuern. Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen haben einen-Br echnungsindex nd von I3 66 - 1, 79 und eine Abbe-Zahl ν von 42 bis Außerdem sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen säurefeiet und wetterbeständig.
Die Bestandteile der thoriumfreien Zusammensetzung für. ein optisches Glas gemäß der Erfindung sind mit folgenden Anteilen in der Zusammensetzung vorhanden: .
B3O3 (Boroxid) : 23 - 42 Gew. %
LanO (Lanthanoxid) * 10 - 47 Gew. %
Gd3O3 (Gadoliniumoxid) : 5 - 45 Gew., %
RO und/oder Al3O3 : 2 - 20 Gew. %
Aber RO : O - 20 Gew. %
Al2O3 ϊ O - 15 Gew. %
30982B/0785
ZrO (Zirconiumoxid) : O - 12 Gew.
4a
NboO„ (Nioboxid) : O - 25 Gew.
Ct O
Y_O„ (Yttriumoxid) : O - 12 Gew. %
dt ό
TiO0 (Titanoxid) : O - 10 Gew. %
WO„ (Wolframoxid) : O - 30 Gew.
•5
In O {Indiumoxid) : O - 12 Gew.
Beispiele für das zweiwertige Metalloxid RO sind MgO, CaO, SrO, BaO, CaO, PbO und CdO. Man wird bemerken, daß RO und A1OO„ einzeln in Mengen von 2 bis 20 Gewichtsprozent bzw. 2 bis 15 Gewichtsprozent vorhanden sind; zusammen sind sie in einer Menge von 2 bis 20 Gewichtsprozent vorhanden.
Es wurde gefunden, daß größere Menge von RO und/oder A1„O„ als die oben angegebenen zu einer unerwünschten Reduzierung des Brechungsindexes nd führen können. Es wurde gleichfalls gefunden, daß weniger als 23 Gewichtsprozent B_0„ zu keiner Glasbildung führen, während mehr als 42 % wiederum zu einer unerwünschten Verringerung des Brechungsindexes nd führt.
309825/078 5
Desweiteren beobachtet man eine Entglasungsneigung, wenn LaoOQ und Gd O9 in Mengen außerhalb des oben angegebenen Bereiches vorhanden sind.
Die Zusätze Z O0, Nb0O0, TiO0, WO0 und In0O0 können mit Vorteil in ihren angegebenen Mengen zugesetzt werden, um die optischen Eigenschaften wie Abbe-Zahl ν und Brechungsindex nd einzustellen. Die Zugabe eines jedes dieser Materialien mit höherem als dem angegebenen Anteil führt zu Entglasung.
Das optische Glas wird aus den beschriebenen Zusammensetzungen hergestellt durch Erschmelzen der Ausgangsmaterialien in der gewünschten Zusammensetzung bei 1300 C bis 1400 C in einem Platintiegel, ausreichendes Rühren, Beseitigung von Schlieren und Blasen und Abgießen in die Form.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben, die Diagramme zur Darstellung des Einflusses der verschiedenen Bestandteile auf den Brechungsindex und die Abbe-Zahl zum Gegenstand haben; im einzelnen zeigen;
309825/0785
Fig. 1 die Abhängigkeit des Brechungs-
indexes nd und der Abbe-Zahl ν von sich änderndem Gehalt an Gd2O3 und La2O3
Fig, 2 ein entsprechendes Diagramm für
einen sich ändernden Gehalt an CaO und La3O3
Fig. 3 das entsprechende Diagramm für
einen sich ändernden Gehalt an CaO und Gd3O3
Fig. 4 das entsprechende Diagramm für
einen eich ändernden Gehalt an Al2O3 und Gd2O3
Fig. 5 das entsprechende Diagramm für
einen sich ändernden Gehalt an Al2O3 und La2O3
309825/0785
In jeder der Figuren 1 bis 5, die den Einfluß der angegebenen Bestandteile auf den Brechungsindex jid und die Abbe-Zahl ν zeigen, ist auf der Ordinate die Änderung f\ nd und^\ ν des Brechungsindexes ndbzw. der Abbe-Zahl y aufgetragen, und auf der Abszisse der Substitutionsgrad (Gewichtsprozent). Beispielsweise bedeutet der Ausdruck Gd O5 —-*? La0Ov.
- et ό et O
daß die_Gd_O -Menge um den jeweiligen Prozentsatz abnimmt bei gleichzeitiger entsprechender prozentualer Zunahme des La O -Zusatzes.· ,
Ct ό -
Das Diagramm der Fig. 1 bezieht sich auf eine Zusammensetzung aus 35 Gew. %B000, 10 Gew. % AlnO- und 55 Gew. % GdO5 plus La3O3.
In Fig. 2 bezieht sich das Diagramm auf eine Zusammensetzung aus 40 Gew. % B0Q3, 20 Gew. % Gd3O3 und 40 Gew. % CaO plus La0O3
In Fig. 3 bezieht sich das Diagranim auf eine Zusammensetzung aus 40 Gew. % BOO„, 20 Gew. % La0O und 40 Gew. % CaO
et ό et O
309825/078G
In Pig. 4 bezieht sich das Diagramm auf eine Zusammensetzung aus 35 Gew. % B„O„, 35 Gew. % La O, und 30 Gew. % Al2O3 plus Gd2O3.
In Fig. 5 bezieht sich das diagramm auf eine Zusammensetzung aus 35 Gew. % BO, 10 Gew. % Gd O und 55 Gew. % A1„O„
C* t5 £* O · . Ct O
plus La3O3.
Von den wesentlichen Komponenten oder Bestandteilen, die bei der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung verwendet werden, ist Gd O„ wirksamer als La O„, um den Wert von
Ao Ao
nd zu reduzieren. Dieses steht im Gegensatz zu den bekannten Ta O enthaltenden Gläsern, bei denen Gd O wirksamer als
A U Ct O
La O, ist, um den Wert von nd zu erhöhen. Wie weiterhin aus den Fig. 2, 3 4 und 5 ersichtlich ist, sind RO (ausgenommen PbO oder Bleioxid) und Al O wirksamer als La O und Gd_O„, um nd zu reduzieren und ν zu erhöhen.
A ο ——
Danach werden durch die Erfindung Zusammensetzung für optische Gläser mit hohem Brechungsindex und niedriger Brech-
309825/0?8G
kraft verfügbar gemacht, die optischen Konstanten wie nd ■ 1, 66 - 1, 79 und ν * 42 - 57 haben, ohne daß hierzu das unerwünschte und schädliche Thorium verwendet werden müßte. Darüberhinaus hat die Glaszusammensetzung einen weiten Glasbildungsbereich und ist stabil genug, um verschiedene weitere Materialien zugesetzt erhalten zu können, so daß es dadurch ermöglicht wird, die optischen Konstanten nd und ν in einem weiten Bereich frei gewählt werden können. Durch Versuche wurde auch bestätigt, daß die aus den erfindungs gern äßen Zusammensetzungen hergestellten Gläser bezüglich Säurebeständigkeit und Abriebsfestigkeit überlegenes Verhalten zeigen.
Einige der erfindungs gemäßen Gläser haben eine partielle Brechkraft, die von der der üblicherweise benutzten Gläser abweichen; deshalb können mit solchen Gläsern die chromatische Aberration, insbesondere das Sekundärspektrum, beim Entwurf optischer Linsensysteme eliminiert werden.
Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch eine Zugabe von SiO , das die chemische Beständigkeit
dt
309825/0785
des Glases verbessert und den Wert von nd reduziert.
Beispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend in tabellarischer Form wiedergegeben. Hierbei enthalten die optischen Gläser nach den Beispielen 1 bis 19 keinen Additiv, während die optischen Gläser nach den Beispielen 20 bis 31 Additive enthalten.
309825/0785
Beispiele (in Gew.%)
Zusammen- 12 3 4 5
Setzung
35,0 .37.5 40.0 . 40,0. 37.5
La2O3 45.0. 12.5 40.0 30.0 27.5
Gd2O3 10.0 40.0 10.0 20.0 25.0
MgO 10.0 5.0
CaO 5.0
SrO 5.0 10.0 5.0
BaO 5.0 5.0
ZnO
PbO
CdO
AI2O3
nd 1.72156 1.70025 1.70918 1.70296 1.71399
ν 53.8 54.6 55.6 55.8 54.8
nd-nc/nF-nc 0.305 0.306
30982B/0785
nd-nc/nF-nc
(in Gew. %)
Zusammen
setzung		 ό 7 8 9 10 •. 10.0
B2.°3 37.0 35.0 37.5 30.0 35.0 1.69810
Lo2O3 37.0 25.0 32.5 40.0 25.0 54.9
Gd2O3 21.0 20.0 15.0 20.0 30.0
MgO 5.0 ...
CaO .
SrO 5.0
BaO
ZnO 20.0 10.0
PbO
CdO
AI2O3 10.0
nd 1.72177 1.72584 1.71751 1.73124
V 54.3 52.3 54.0 53.0
3 0 9 8 2 5/0 7 6 f>
11 12 13 14 (in Gew. %)
Zusammen
setzung		 35.0 35.0 35.0 40.0 15
B2.°3 35.0 35.0 45.0 20.0 35.0
La2O3 25.0 15.0 10.0 30.0 30.0
Gd2O3 15,0
MgO
CaO
SrO
BaO
ZnO 10.0
PbO
CdO 5.0 15.0 10.0 10.0
ALO.
ί. ύ 		1.71876 1.68354 1.70890 1.67263 10.0
nd 55.0 55.1 54.4 56.3 1.69674
ν 0.305 53.9
nd-nc/nF-nc
309826/0785
Zusammensetzung
16
18
(in Gew. %)
35.0
35.0
35.0
La2O3 30. Ö 40.0 25.0
Gd2O3 17.5 15.0 25.0
MgO . .„
CaO
SrO 5.0
BaO
ZnO 10.0 10.0
PbO 5.0
CdO
AI2°3 7.5 5.0
nd 1.70469 1.72021 1.74000
V 53.7 54.3 50.3
nd-nc/nF-nc 0.304
309825/0 7 85
19 3 20 21 * 3 22 9 2259122
(iriGew.%)
Zusammen
setzung 		38. 3
0		 30.9 3h 3
4		 26. 9
4
7		 23
*2°3 18.
30.		 25.9
29.1		 26.
32.		 5 26.
15.
7.		 29.4
Lo2O3
Gd2O3
MgO		 .3 2. 29.4
16.8 .
3.8
CaO 3. .4
SrO. 3,
BaO
ZnO .7
PbO 6 .5
.0
CdO 4.6
9.5		 2
5		 .1
AI2O3
ZrO2 		23 4.6
Nb2O5 16.0
wo3
In2O3
Y2°3
TiQ„
nd nd-nc/nF-nc
1.71049 1.75601 1.75499 1.79184 1.76698 53.9 50.4 51.4 40.7 43.5
0.303 Ö.299
3 0 y 82 B / 0 7 8 b
(in Gew. %)
Zusammen- u ^ ^ ^ ^
Setzung
B3O3 25.0 30.0 31.8 31.8 36.0
La3O3 25.0 25.0 31.8 31.8 24.0
Gd2O3 14.3 17.2 18.2 18.2 16.0
MgO CaO
SrO " 16.0
BaO
ZnO 10.0 9.1
PbO CdO
3.6 9.1
Al2O3 7.1
ZrO2
Nb2O5
WO3 28.6
ln2°3
Y2°3
TiO2
nd 1.74365
V 42.4
nd-nc/nF-nc
14.2
9.1 9.1
1.74365 1.73475 1.75035 1.71814 1.75088 47.4 50.8 52.4 42.6
0.303
3Ü9B25/O78b
(inGew.%)
Zusammen 29 • 30 - 9.0 31
setzung
B2°3 35.0 30.4 1.72248 31.8
U2O3 45.0 27.3 54.5 31.8
Gd2O3 10.0 18.2 0.305 18.2
MgO
CaO 5.0
SrO
BaO 9.1
ZnO
CdO
PbO
AI2O3 5.0 9ο 1
ZrO2 1.75077
Nb2O5 46.7
wo3
In2O3
Y2°3 9.1
TiO2
nd 1.72250
ν 53.5
nd-nc/nF-nc
3U9825/0785

Claims (8)

Patentansprüche
1. Thoriumfreie Zusammensetzung für ein optisches Glas, gekennzeichnet durch 23 - 42 Gewichtsprozent BO, 10 bis 47 Gewichtsprozent La O , 5-45 Gewichtsprozent Gd O und durch eine Verbindung, die aus der aus ALO ,
Ct O dt O
■ RO und einer Kombination von Al 0„ und RO bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei RO ein Oxid eines zweiwertigen Metalles oder eine Mischung von Oxiden zweiwertiger Metalle bedeutet, und die mit 0-20 Gewichtsprozent RO, 0-15 Gewichtsprozent Al O und mit 2-20 Gewichtsprozent der
et ο
Kombination von Al O_ und RO vorhanden ist.
Ci O
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusätze 0-12 Gewichtsprozent ZrO , 0-25 Gewichtsprozent Nb_O, 0-12 Gewichtsprozent YOO„, 0-12 Gewichtsprozent TiO , 0 - 30 Gewichtsprozent WO, und 0-12 Gewichtsprozent In O_.
JU9825/0785
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß RO gleich MgO ist und daß BO, LaO Gd O und MgO in Mengen von 35, O;
Λ ο Λ ο et ο
45, O; 10, O bzw. 10, O Gewichtsprozent vorhanden sind.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß RO eine Mischung aus MgO und SrO ist und daß BO , LaO, Gd O , MgO und SrO
Ct O Ct ö Ct O
,in Mengen von 37, 5; 1.2, 5; 40, Oj 5, O bzw. 5, O Gewichtsprozent vorhanden sind.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß RO gleich SrO ist und daß B0O0, La0O0, Gd0O0 und SrO in Mengen von 40, O; 40, O; 10, O-bzw. 10, O Gewichtsprozent vorhanden sind.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß RO eine Mischung von SrO und BaO ist und daß BO, LaO, Gd O und SrO in Mengen von
Zo 2 ·5 ZS
40, O; 40, O; 10, O bzw. 10, O Gewichtsprozent vorhanden sind.
U 9 825/0 7 8b ORIGINAL INSPECTED
7. Zusammensetzung nach Anspruch I1
dadurch gekennzeichnet, daß RO eine Mischung von CaO und BaO ist und daß BO, La O1 Gd O1 CaO und BaO in Mengen von 37, 5; 27, 5; 25, O; 5, O bzw. 5, O Gewichtsprozent vorhanden sind.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß RO gleich MgO ist, und daß BO, LaO, Gd O und MgO in Mengen von 37, O; 37, 0;Λ 21, O; bzw. 5, O Gewichtsprozent vorhanden sind.
«■»«MAL INSPECTED 3 U 9 8 2 5 / O 7 8 5
DE19722259122 1971-12-06 1972-12-02 Optisches glas Pending DE2259122A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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JP9780771A JPS4861517A (de) 1971-12-06 1971-12-06

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ID=14202027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19722259122 Pending DE2259122A1 (de) 1971-12-06 1972-12-02 Optisches glas

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JP (1) JPS4861517A (de)
DD (1) DD100235A5 (de)
DE (1) DE2259122A1 (de)
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