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Die
Erfindung bezieht sich auf ein optisches Glas und insbesondere auf
ein hochbrechendes optisches Glas mit hoher Dispersion, das optische
Konstanten in Form eines Brechungsindexes (nd) im Bereich von 1,78 bis
1,90 und einer Abbeschen Zahl (νd)
im Bereich von 18 bis 27 hat und eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit
und Entglasungsbeständigkeit
und eine ausgezeichnete Innenqualität des Glases aufweist.
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Falls
es erwünscht
ist, ein Glas mit hoher Innenqualität und einer ausgezeichneten
Ausbeute bei der Glasherstellung zu erzeugen, ist es eine allgemeine
Praxis, eine Schmelzapparatur zu verwenden, in der wenigstens ein
Anteil, der mit geschmolzenem Glas in Kontakt kommt, insgesamt oder
teilweise aus Platin oder Platin-Legierung besteht. Z.B. werden
oft ein Tiegel, ein Behälter,
ein Rührblatt
und eine Rührwelle
aus Platin oder Platin-Legierung verwendet. Wenn in diesem Fall
jedoch die Schmelztemperatur hoch wird oder die Schmelzzeit lang
wird, nimmt die Menge an Platin zu, die in das geschmolzene Glas
hinein geschmolzen wird, und als Ergebnis absorbieren Platinionen,
die in das Glas hinein geschmolzen wurden, Licht. Dies verursacht eine
Tendenz hin zu einem abnehmenden Transmissionsgrad, insbesondere
eines Transmissionsgrades im kurzwelligen Bereich, des Glases.
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Da
andererseits die Innenqualität
eines optischen Glases durch den Grad an Schlieren, Blasen und Einschluss
(z.B. feine Kristalle oder Blasen aufgrund des Entglasens oder wegen
anderer Gründe),
die in dem Glas existieren, bewertet wird, wird ein Glas mit einer
schlechten Entglasungsbeständigkeit,
einem schlechten Entfernen von Schaum oder einer schlechten Schmelzeigenschaft
einer höheren
Schmelztemperatur oder einer längeren
Schmelzzeit unterzogen, um die Schmelzbedingungen zu optimieren,
oder es wird einem Verfahren der Zunahme des Entschäumungsmittels
unterzogen, um die Schlieren, Blasen und den Einschluss des Glases
zu reduzieren und dadurch die Innenqualität des Glases zu verbessern.
Eine solche Behandlung des Glases reduziert jedoch den Transmissionsgrad
des Glases aus dem oben beschriebenen Grund, d.h. Einschmelzen von
Platin in das Glas, und wegen verschiedener anderer Gründe, einschließlich des
Einmischens eines Einschlusses.
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In
einer optischen Konstruktion wird eine Linse aus einem hochbrechenden
optischen Glas mit hoher Dispersion in Kombination mit einer Linse
aus einem optischen Glas mit geringer Brechung und geringer Dispersion
verwendet, um die chromatische Aberration eines optischen Systems
zu korrigieren. Eine solche Kombination wird in verschiedenen optischen
Instrumenten verwendet. Je höher
der Brechungsindex und die Dispersion eines Glases werden, umso
größer ist
die Menge an Inhaltsstoffen, die im Allgemeinen zugegeben werden
müssen,
die dem Glas die hohen Brechungsindex- und die hohen Dispersionseigenschaften
verleihen. Da diese Inhaltsstoffe jedoch meistens Licht im kurzwelligen
Bereich absorbieren, verschlechtert sich häufig der Transmissionsgrad
des Glases im kurzwelligen Bereich. Wenn der Brechungsindex des
Glases zunimmt, nimmt weiterhin der Reflektionsgrad auf der Oberfläche des
Glases zu, und daher nimmt häufig – wenn der Brechungsindex
zunimmt – der
Transmissionsgrad ab, und zwar auch aufgrund dieses Faktors.
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In
der Technik eines hochbrechenden optischen Glases mit hoher Dispersion
mit einem guten Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich ist ein
Bleisilicat-Glas bekannt, das eine große Menge an Blei enthält. Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 57-34042 offenbart z.B. ein hochbrechendes
Glas mit hoher Dispersion eines SiO2-PbO-B2O3-Systems, das
eine große
Menge an PbO enthält,
das einen ausgezeichneten Transmissionsgrad hat, weil die Menge
an geschmolzenem Platin in diesem Glas gering ist. Das Glas, das
eine große Menge
an PbO enthält,
ist jedoch hinsichtlich der chemischen Haltbarkeit ungenügend und
da es ein hohes spezifisches Gewicht hat, ist darüber hinaus
eine aus diesem Glas hergestellte Linse zur Herstellung eines optischen
Instruments mit einem geringen Gewicht unvorteilhaft, was heutzutage
ein stark verbreitete Tendenz ist. Es besteht auch die dahingehende
Tendenz, die Verwendung eines Glases einzustellen, das Blei enthält, welches
für die
Umgebung schädlich
ist, und daher besteht eine Forderung nach einem hochbrechenden
optischen Glas mit hoher Dispersion, das frei von Blei ist und dennoch
einen ausgezeichneten Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich
hat, der demjenigen des SiO2-PbO-B2O3-Glases identisch
ist.
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Als
Methode zur Bewertung des Transmissionsgrades eines optischen Glases
wird der Vergleich des Färbegrades,
vorgegeben durch JOGIS02–1975, verwendet. Diese
Methode kann jedoch das Farbgleichgewicht von durchgelassenem Licht
nicht ausreichend bewerten, was ein wichtiger Faktor im optischen
Design ist.
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Um
das Farbgleichgewicht von durchgelassenem Licht auszudrücken, wird
der ISO Color Contribution Index (ISO/CCI (B/G/R)) verwendet, gemäß dem durch
Berechnung des Index auf der Basis von Daten des Transmissionsgrades
innerhalb eines Bereichs von 350 nm bis 680 nm – gemessen durch JOGIS02–1975 – das Farbgleichgewicht
der Glasmasse selbst bewertet wird.
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Der
ISO Color Contribution Index eines hochbrechenden optischen Glases
mit hoher Dispersion weist im Allgemeinen die Eigenschaft auf, dass
in einer Glasmasse, in der ein durchschnittlicher Wert des Transmissionsgrades
im Bereich von 530 nm bis 680 nm liegt, gemessen durch JOGIS02–1975,
im Wesentlichen mit demjenigen eines SiO2-PbO-B2O3-Glases identisch
ist, und die photographischen Empfindlichkeiten der grünempfindlichen
Schicht und der rotempfindlichen Schicht eines durchschnittlichen
Farbfilms im Wesentlichen mit denjenigen des SiO2-PbO-B2O3-Glases identisch sind, der Transmissionsgrad
im kurzwelligen Bereich eines sichtbaren Strahls umso höher ist,
je kleiner die Werte von G und R sind, wenn der Wert B des ISO Color
Contribution Index Null ist.
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Z.B.
haben die im Handel erhältlichen
PBH53W und PBH6W (hergestellt von Kabushiki Kasiha Ohara), die typische
PbO-SiO2Gläser sind und eine große Menge
an Blei aufweisen, die Eigenschaft, dass sie einen ausgezeichneten
Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich und einen ausgezeichneten
inneren Transmissionsgrad aufweisen und daher niedrige G- und R-Werte
des ISO Color Contribution Index haben.
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Als
hochbrechendes optisches Glas mit hoher Dispersion, das frei von
PbO ist, offenbart die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 54-112915
ein optisches P2O5-RI 2O- und/oder ZnO-Nb2-Glas
mit einem sehr breiten Zusammensetzungsbereich und breiten Bereichen
der optischen Konstanten. In diesem Glas sind jedoch Gläser mit
einem Brechungsindex (nd) von 1,78 oder darüber unter speziell offenbarten
Gläsern
im Hinblick auf die Entglasungsbeständigkeit ungenügend und
darüber
hinaus bezüglich
der Schmelzeigenschaft ungenügend,
so dass ein Einschluss (feine Kristalle) häufig in den Gläsern gebildet
wird, und als Ergebnis ein Glas mit guter Innenqualität nicht
erhalten werden kann. Wenn eine höhere Schmelztemperatur oder
eine längere Schmelzzeit
verwendet wird, um die Innenqualität des Glases zu verbessern,
nimmt die Menge an Platin zu, die in das Glas eingeschmolzen wird,
woraus eine Zunahme der G- und R-Werte des ISO Color Contribution Index
der Glasmasse und daher eine Verschlechterung des Farbgleichgewichts
resultiert, verglichen mit dem PbO-SiO2-Glas.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 52-132012 offenbart optische
P2O5-B2O-Nb2O5- und/oder RIIO-Gläser, die
einen sehr breiten Zusammensetzungsbereich und sehr breite Bereiche
der optischen Konstanten aufweisen. In diesem Glas sind jedoch PbO-freie
Gläser
mit einem Brechungsindex (nd) von 1,78 oder darüber unter speziell offenbarten
Gläsern
im Hinblick auf die Entglasungsbeständigkeit ungenügend und
darüber hinaus
bezüglich
der Schmelzeigenschaft ungenügend,
so dass ein Einschluss (feine Kristalle) häufig in den Gläsern produziert
wird, und als Ergebnis kann kein Glas mit einer guten Innenqualität erhalten
werden. Wenn man versucht, die Innenqualität des Glases zu verbessern,
verschlechtert sich jedoch das Farbgleichgewicht des Glases, verglichen
mit dem PbO-SiO2-Glas, und zwar wegen der
oben beschriebenen Gründe.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 5-270853 offenbart ein optisches SiO2-B2O3-P2O5-Nb2O5-Na2O- und/oder -K2O-Glas
mit sehr breiten Bereichen der optischen Konstanten. In diesem Glas
haben Gläser
mit einem Brechungsindex (nd) von 1,78 oder darüber unter speziell offenbarten
Gläsern
jedoch einen so schlechten Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich,
dass die G- und R-Werte des ISO Color Contribution Index der Glasmasse
groß sind.
D.h. das Farbgleichgewicht des Glases ist, verglichen mit demjenigen
der PbO-SiO2-Glases, schlecht und die Schmelzeigenschaft
des Glases ist ungenügend,
so dass ein Einschluss (d.h. feine Kristalle) und Blasen häufig in
dem Glas erzeugt werden. Wenn man versucht, die Innenqualität des Glases
zu verbessern, verschlechtert sich das Farbgleichgewicht des Glases
sogar noch mehr, und zwar wegen der oben festgestellten Gründe.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 9-188540 offenbart ein optisches
P2O5-Nb2O5-Glas. In diesem Glas haben jedoch Gläser mit
einem Brechungsindex (nd) von 1,78 oder darüber unter speziell offenbarten Gläsern große G- und
R-Werte des ISO Color Contribution Index der Glasmasse und darüber hinaus
ist die Schmelzeigenschaft des Glases ungenügend, so dass häufig ein
Einschluss (d.h. feine Kristalle) und Blasen in dem Glas gebildet
werden. Wenn man versucht, die Innenqualität des Glases zu verbessern,
verschlechtert sich das Farbgleichgewicht sogar noch mehr, und zwar
wegen der oben aufgeführten
Gründe.
Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 8-157231 offenbart ein optisches
P2O5-B2O3-Nb2O5-Li2O-Na2O-SiO2-Glas und
ein optisches P2O5-B2O3-Nb2O5-Li2O-WO3-Glas. Diese Gläser sind jedoch hinsichtlich
des Entfernens von Schaum ungenügend,
bei ihnen ist es schwierig ein homogenes Glas zu erhalten und darüber hinaus
absorbieren sie eine relativ große Menge an Licht im kurzwelligen
Bereich, so dass die G- und R-Werte des ISO Color Contribution Index
der Glasmasse groß sind,
verglichen mit dem PbO-SiO2-Glas.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-58845 offenbart ein optisches P2O5-Na2O-Nb2O5-Bi2O3-Glas. In dieser Veröffentlichung speziell offenbarte
Gläser
sind jedoch hinsichtlich des Entfernens von Schaum ungenügend, bei
ihnen ist es schwierig, ein homogenes Glas zu erhalten und darüber hinaus
absorbieren sie eine relativ große Menge an Licht im kurzwelligen
Bereich, so dass die G- und R-Werte des
ISO Color Contribution Index der Glasmasse groß sind, verglichen mit dem
PbO-SiO2-Glas.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002-173336 offenbart ein optisches
P2O5-Bi2O3-R'-Glas.
In dieser Veröffentlichung
speziell offenbarte Gläser
sind jedoch hinsichtlich des Entfernens von Schaum ungenügend, bei
ihnen ist es schwierig, ein homogenes Glas zu erhalten, was die
Bildung feiner Kristalle zur Folge hat, und darüber hinaus absorbieren sie
eine relativ große
Menge an Licht im kurzwelligen Bereich, so dass die G- und R-Werte
des ISO Color Contribution Index der Glasmasse groß sind,
verglichen mit dem PbO-SiO2-Glas.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002-201041 offenbart ein optisches
P2O5-WO3-Glas
für das Präzisionspressen.
Dieses Glas hat jedoch eine große
Lichtabsorption im kurzwelligen Bereich. Darüber ist bei in dieser Veröffentlichung
speziell offenbarten Gläsern
das Entfernen von Schaum ungenügend
und es ist schwierig, ein homogenes Glas zu erhalten. Wenn eine
höhere
Schmelztemperatur oder eine längere Schmelzzeit
verwendet wird, um die Innenqualität des Glases zu verbessern,
nimmt die Menge an Platin zu, die in das Glas geschmolzen wird,
was zu einer weiteren Zunahme der G- und R-Werte des ISO Color Contribution
Index der Glasmasse führt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die oben
beschriebenen Nachteile von optischen Gläsern des Standes der Technik
zu eliminieren und ein hochbrechendes optisches Glas mit hoher Dispersion
bereitzustellen, das optische Konstanten des Brechungsindex (nd)
in einem Bereich von 1,78 bis 1,90 und einer Abbeschen Zahl (νd) im Bereich
von 18 bis 27 hat und das – während ein
Farbgleichgewicht beibehalten wird, welches demjenigen des SiO2-PbO-Glases
gleichwertig ist – einen
ausgezeichneten Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich hat, d.h.
das niedrige G- und R-Werte des ISO Color Contribution Index der
Glasmasse, und eine ausgezeichnete Innenqualität und Entglasungsbeständigkeit
hat.
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Mühsame Untersuchungen
und Versuche, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden,
um die oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, haben
das Ergebnis ergeben, das zu der vorliegenden Erfindung geführt hat,
dass ein hochbrechendes optisches Glas mit hoher Dispersion mit
einem ausgezeichneten Transmissionsgrad, einschließlich des
Farbgleichgewichts, d.h. ein Glas mit hohen G- und R-Werten des
ISO Color Contribution Index der Glasmasse und darüber hinaus
mit einer ausgezeichneten Innenqualität, in Gläsern spezieller neuer Zusammensetzungen
in einem P2O5-BaO-Na2O-Nb2O5-Glas erhalten
werden kann, und dass durch Zugabe von Gd2O3 zu diesen Zusammensetzungen ein hochbrechendes
optisches Glas mit hoher Dispersion mit einem sogar verbesserten
Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich auf einfache Weise erhalten
werden kann, das eine ausgezeichnete Innenqualität hat, insbesondere eine Entglasungsbeständigkeit,
und das einen niedrigen Glasübergangspunkt
hat.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein optisches Glas
bereitgestellt, das in Masseprozent
P2O5 | 15–35% |
Nb2O5 | 40–60% |
Na2O | 0,5%
bis weniger als 15% und |
BaO | 3%
bis weniger als 25% |
umfasst und ein Verhältnis in Masseprozent von (BaO
+ Nb
2O
5)/{(TiO
2 + WO
3) × 3 + Bi
2O
3 + Nb
2O
5} > 1,0
hat, frei von Pb und As ist und einen Brechungsindex (nd) im Bereich
von 1,78 bis 1,90 und eine Abbesche Zahl (νd) im Bereich von 18 bis 27
hat.
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In
einem Aspekt der Erfindung wird ein optisches Glas bereitgestellt,
das weiterhin Folgendes in Masseprozent umfasst:
Gd2O3 | 0–5% und/oder |
K2O | 0–10% und/oder |
Li2O | 0–10% und/oder |
Bi2O3 | 0–5% und/oder |
MgO | 0–10% und/oder |
CaO | 0–10% und/oder |
SrO | 0–10% und/oder |
ZnO | 0–3% und/oder |
SiO2 | 0–5% und/oder |
B2O3 | 0–5% und/oder |
Al2O3 | 0–4% und/oder |
Ta2O5 | 0–5% und/oder |
ZrO2 | 0–3% und/oder |
TiO2 | 0–5% und/oder |
WO3 | 0–8% und/oder |
Sb2O3 | 0–0,02%. |
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung liegt in rechtwinkligen X-Y-Koordinaten,
wobei die X-Achse den Iso Color Contribution Index G darstellt,
der unter Verwendung des spektralen Transmissionsgrades eines Glasmaterials
berechnet wurde, gemessen durch Japan Optical Glass Industry Standard
JOGIS02–1975 (Messmethode
für den
Färbegrad
eines optischen Glases), und die Y-Achse den Brechungsindex (nd)
darstellt, das optische Glas in einem Bereich, der einen geringeren
Wert des Iso Color Contribution Index G hat und einen höheren Brechungsindex
(nd) hat als eine gerade Linie (SL3-G):Y = 0,0277X + 1,725, und
welches in rechtwinkligen X-Y-Koordinaten, wobei die X-Achse den
Iso Color Contribution Index R darstellt, der unter Verwendung des
spektralen Transmissionsgrades einer Glasmasse berechnet wurde,
gemessen durch Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS02–1975,
und die Y-Achse den Brechungsindex (nd) darstellt, in einem Bereich liegt,
der einen geringeren Wert des Iso Color Contribution Index R hat
und einen höheren
Brechungsindex (nd) hat als eine gerade Linie (SL3-R):Y = 0,0273X
+ 1,7102.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist in einem optischen Glas die
Summe der Schnittflächen
von Blasen, die in Glas von 100 ml enthalten sind – gezeigt
in Tabelle 1 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS12–1994 (Messmethode
für Blasen
in optischem Glas) –,
Klasse 1 bis Klasse 4, und die Summe der Schnittflächen eines
Einschlusses, der in Glas von 100 ml enthalten ist – gezeigt
in Tabelle 1 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS13–1994 (Messmethode
für einen
Einschluss in optischem Glas) –,
ist Klasse 1 bis Klasse 4.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung liegt in rechtwinkligen X-Y-Koordinaten,
wobei die X-Achse den Iso Color Contribution Index G darstellt,
der unter Verwendung des spektralen Transmissionsgrades eines Glasmaterials
berechnet wurde, gemessen durch Japan Optical Glass Industry Standard
JOGIS02–1975 (Messmethode
für den
Färbegrad
eines optischen Glases), und die Y-Achse den Brechungsindex (nd)
darstellt, das optische Glas in einem Bereich, der einen geringeren
Wert des Iso Color Contribution Index G hat und einen höheren Brechungsindex
(nd) hat als eine gerade Linie (SL5-G):Y = 0,0329X + 1,7174, und
welches in rechtwinkligen X-Y-Koordinaten, wobei die X-Achse den
Iso Color Contribution Index R darstellt, der unter Verwendung des
spektralen Transmissionsgrades einer Glasmasse berechnet wurde,
gemessen durch Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS02–1975,
und die Y-Achse den Brechungsindex (nd) darstellt, in einem Bereich liegt,
der einen geringeren Wert des Iso Color Contribution Index R hat
und einen höheren
Brechungsindex (nd) hat als eine gerade Linie (SL5-R):Y = 0,0288X
+ 1,713.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das optische Glas in
Masseprozent Folgendes:
P2O5 | 15–35% |
Nb2O5 | 40–60% |
Na2O | 0,5%
bis weniger als 15% und |
BaO | 3%
bis weniger als 25%, |
und das weiterhin Folgendes in Masseprozent umfasst:
Gd2O3 | 0–4% und/oder |
K2O | 0–6% und/oder |
Li2O | 0
bis weniger als 6% und/oder |
Bi2O3 | 0
bis weniger als 5% und/oder |
MgO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
CaO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
SrO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
ZnO | 0–3% und/oder |
SiO2 | 0–5% und/oder |
B2O3 | 0–5% und/oder |
Al2O3 | 0–4% und/oder |
Ta2O5 | 0–5% und/oder |
ZrO2 | 0–3% und/oder |
Sb2O3 | 0–0,02% und/oder |
TiO2 | 0–5% und/oder |
WO3 | 0–8% und/oder |
ein Fluorid oder Fluoride eines Metallelements
oder von Elementen, die in den obigen Metalloxiden enthalten sind,
eine Gesamtmenge von F, das in dem Fluorid oder Fluoriden enthalten
ist, von 0–5%;
und das ein Masseverhältnis
in % von (BaO + Nb
2O
5)/{(TiO
2 + WO
3) × 3 + Bi
2O
3 + Nb
2O
5} > 1,0
hat.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das optische Glas in
Masseprozent Folgendes:
P2O5 | 15–35% |
Nb2O5 | 40–60% |
Na2O | 0,5%
bis weniger als 15% und |
BaO | 3%
bis weniger als 25%, |
und das weiterhin Folgendes in Masseprozent umfasst:
Gd2O3 | 0,1–4% und/oder |
K2O | 0–6% und/oder |
Li2O | 0
bis weniger als 6% und/oder |
Bi2O3 | 0
bis weniger als 4,5% und/oder |
MgO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
CaO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
SrO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
ZnO | 0–3% und/oder |
SiO2 | 0
bis weniger als 5% und/oder |
B2O3 | 0
bis weniger als 5% und/oder |
Al2O3 | 0–4% und/oder |
Ta2O5 | 0–5% und/oder |
ZrO2 | 0–3% und/oder |
Sb2O3 | 0–0,01% und/oder |
TiO2 | 0–5% und/oder |
WO3 | 0–8% und/oder |
ein Fluorid oder Fluoride eines Metallelements
oder von Elementen, die in den obigen Metalloxiden enthalten sind,
eine Gesamtmenge von F, das in dem Fluorid oder Fluoriden enthalten
ist, von 0–5%;
und das ein Masseverhältnis
in % von (BaO + Nb
2O
5)/{(TiO
2 + WO
3) × 3 + Bi
2O
3 + Nb
2O
5} > 1,0
hat.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung liegt in den rechtwinkligen X-Y-Koordinaten, wobei
die X-Achse den Iso Color Contribution Index G darstellt, der unter
Verwendung des spektralen Transmissionsgrades eines Glasmaterials
berechnet wurde, gemessen durch Japan Optical Glass Industry Standard
JOGIS02–1975 (Messmethode
für den
Färbegrad
eines optischen Glases), und die Y-Achse den Brechungsindex (nd)
darstellt, das optische Glas in einem Bereich, der einen geringeren
Wert des Iso Color Contribution Index G hat und einen höheren Brechungsindex
(nd) hat als eine gerade Linie (SL8-G):Y = 0,0329X + 1,7245, und
welches in rechtwinkligen X-Y-Koordinaten, wobei die X-Achse den Iso Color
Contribution Index R darstellt, der unter Verwendung des spektralen
Transmissionsgrades einer Glasmasse berechnet wurde, gemessen durch
Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS02–1975,
und die Y-Achse den Brechungsindex (nd) darstellt, in einem Bereich
liegt, der einen geringeren Wert des Iso Color Contribution Index
R hat und einen höheren
Brechungsindex (nd) hat als eine gerade Linie (SL8-R):Y = 0,0288X
+ 1,7208.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das optische Glas in
Masseprozent Folgendes:
P2O5 | 15–30% |
Nb2O5 | 42–60% |
Na2O | 0,5%
bis weniger als 10% und |
BaO | 5%
bis weniger als 25%, |
und das weiterhin Folgendes in Masseprozent umfasst:
Gd2O3 | 0,1–4% und/oder |
K2O | 0–6% und/oder |
Li2O | 0–2% und/oder |
Bi2O3 | 0
bis weniger als 4,5% und/oder |
MgO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
CaO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
SrO | 0
bis weniger als 10% und/oder |
ZnO | 0–3% und/oder |
SiO2 | 0,1%
bis weniger als 4% und/oder |
B2O3 | 0,2%
bis weniger als 5% und/oder |
Al2O3 | 0–4% und/oder |
Ta2O5 | 0–5% und/oder |
ZrO2 | 0–3% und/oder |
Sb2O3 | 0–0,01% und/oder |
TiO2 | 0–3% und/oder |
WO3 | 0–5% und/oder |
ein Fluorid oder Fluoride eines Metallelements
oder von Elementen, die in den obigen Metalloxiden enthalten sind,
eine Gesamtmenge von F, das in dem Fluorid oder Fluoriden enthalten
ist, von 0–5%;
und das ein Masseverhältnis
in % von (BaO + Nb
2O
5)/{(TiO
2 + WO
3) × 3 + Bi
2O
3 + Nb
2O
5} > 1,1
hat.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein optisches Glas bereitgestellt,
das in Masseprozent Folgendes umfasst:
P2O5 | 15–35% |
Nb2O5 | 40–60% |
Gd2O3 | 0,1–4% |
Na2O | 0,5%
bis weniger als 10% |
K2O | 0–6%, |
wobei die Gesamtmenge an Na
2O
und K
2O 0,5% bis weniger als 10% ist,
Bi2O3 | 0
bis weniger als 5% |
MgO | 0
bis weniger als 10% |
CaO | 0
bis weniger als 10% |
SrO | 0
bis weniger als 10% |
BaO | 0,5
bis weniger als 25% |
ZnO | 0–3% |
SiO2 | 0%
bis weniger als 5% |
B2O3 | 0,2%
bis weniger als 5% |
Al2O3 | 0–3% |
Ta2O5 | 0–5% |
ZrO2 | 0–3% |
Sb2O3 | 0–0,03% |
und ein Fluorid oder Fluoride eines Metallelements
oder von Elementen, die in den obigen Metalloxiden enthalten sind,
eine Gesamtmenge von F, das in dem Fluorid oder Fluoriden enthalten
ist, von 0–5%;
das frei von Pb, WO
3 und TiO
2 ist
und einen Brechungsindex (nd) im Bereich von 1,78 bis 1,90 und eine
Abbesche Zahl (νd)
im Bereich von 18 bis 27 hat.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein optisches Glas bereitgestellt,
das in Masseprozent Folgendes umfasst:
P2O5 | 15–30% |
Nb2O5 | 42–60% |
Gd2O3 | 0,1–4% |
Na2O | 0,5%–9,6% |
K2O | 0–6%, |
wobei die Gesamtmenge an Na
2O
und K
2O 0,5% bis 9,6% ist,
Bi2O3 | 0–4,5% |
MgO | 0
bis weniger als 10% |
CaO | 0
bis weniger als 10% |
SrO | 0
bis weniger als 10% |
BaO | 0,5
bis weniger als 25% |
ZnO | 0–3% |
SiO2 | 0%
bis weniger als 4% |
B2O3 | 0,2%
bis weniger als 5% |
Al2O3 | 0–3% |
Ta2O5 | 0–5% |
ZrO2 | 0–3% |
Sb2O3 | 0–0,03% |
und ein Fluorid oder Fluoride eines Metallelements
oder von Elementen, die in den obigen Metalloxiden enthalten sind,
eine Gesamtmenge von F, das in dem Fluorid oder Fluoriden enthalten
ist, von 0–5%;
das frei von Pb, WO
3 und TiO
2 ist
und einen Brechungsindex (nd) im Bereich von 1,78 bis 1,90 und eine
Abbesche Zahl (νd)
im Bereich von 18 bis 27 hat.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist in einem optischen Glas die
Summe der Schnittflächen
von Blasen, die in Glas von 100 ml enthalten sind – gezeigt
in Tabelle 1 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS12–1994 (Messmethode
für Blasen
in optischem Glas) –,
Klasse 1 bis Klasse 3, ist die Summe der Schnittflächen eines
Einschlusses, der in Glas von 100 ml enthalten ist – gezeigt
in Tabelle 1 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS13–1994 (Messmethode
für einen
Einschluss in optischem Glas) –,
Klasse 1 bis Klasse 3 und der Grad der Schlieren – gezeigt
in Tabelle 2 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS11–1975 (Messmethode
für Schlieren
in optischem Glas) – ist
Klasse 1 bis Klasse 3.
-
In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist in einem optischen Glas der
Grad der Schlieren – gezeigt in
Tabelle 2 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS11–1975 (Messmethode
für Schlieren
in optischem Glas) – Klasse
1 oder Klasse 2, die Summe der Schnittflächen von Blasen, die in Glas
von 100 ml enthalten sind – gezeigt
in Tabelle 1 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS12–1994 (Messmethode
für Blasen in
optischem Glas) –,
ist Klasse 1 oder Klasse 2 ist, und die Summe der Schnittflächen eines
Einschlusses, der in Glas von 100 ml enthalten ist – gezeigt
in Tabelle 1 von Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS13–1994 (Messmethode
für einen
Einschluss in optischem Glas) –,
ist Klasse 1 oder Klasse 2.
-
In
den beigefügten
Zeichnungen ist
-
1 ein
Diagramm, das X-Y-Koordinaten zeigt, wobei die X-Achse den G-Wert
(abgerundet auf die zweite Dezimalstelle) des ISO Color Contribution
Index (ISO/CCI) darstellt, vorgegeben in JIS7097 (Ausdruck des Farbbeitrags
durch ISO/CCI, um eine Photographie aufzunehmen), der auf der Basis
des Transmissionsgrades einer Glasmasse im Bereich von 350 nm bis
680 nm berechnet wurde, vorgegeben in JOGIS01–1975, und
die Y-Achse den Brechungsindex (nd) darstellt, und
-
2 ein
Diagramm, das X-Y-Koordinaten zeigt, wobei die X-Achse den R-Wert
(abgerundet auf die zweite Dezimalstelle) des ISO Color Contribution
Index (ISO/CCI) darstellt, vorgegeben in JIS7097 (Ausdruck des Farbbeitrags
durch ISO/CCI, um eine Photographie aufzunehmen), der auf der Basis
des Transmissionsgrades einer Glasmasse im Bereich von 350 nm bis
680 nm berechnet wurde, vorgegeben in JOGIS02–1975, und
die Y-Achse den Brechungsindex (nd) darstellt.
-
Es
werden nun Gründe
für die
Beschränkung
entsprechender Inhaltsstoffe des optischen Glases der vorliegenden
Erfindung auf spezielle Bereiche beschrieben. Die Mengen entsprechender
Inhaltsstoffe, die nachstehend beschrieben werden, werden in Masseprozent
ausgedrückt.
-
P2O5 ist ein Inhaltsstoff,
der dem Glas eine hohe Dispersionseigenschaft und auch einen hohen
Transmissionsgrad verleiht. Verglichen mit einem Silicatglas und
einem Boratglas, kann der P2O5-Inhaltsstoff
dem Glas eine ausgezeichnete Schmelzeigenschaft und Entglasungsbeständigkeit,
insbesondere eine Entglasungsbeständigkeit während des Pressens, und auch
einen ausgezeichneten Transmissionsgrad verleihen. Um diese Wirkungen
zu erzielen, sollte die Menge dieses Inhaltsstoffes vorzugsweise
15% oder mehr betragen. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes 35% übersteigt,
kann der erwünschte
hohe Brechungsindex nicht erreicht werden und die Entglasungsbeständigkeit
wird eher verschlechtert als verbessert. Um ein hochbrechendes Glas
mit hoher Dispersion zu erhalten, das insbesondere eine hohe Entglasungsbeständigkeit
hat, ist die untere Grenze dieses Inhaltsstoffes vorzugsweise 16%
und/oder die obere Grenze desselben ist 33% und am meisten bevorzugt
ist die untere Grenze dieses Inhaltsstoffes 17% und/oder die obere
Grenze desselben ist 30%.
-
Nb2O5 ist ein sehr
wichtiger Inhaltsstoff, der Glasmaterialien über einen großen Bereich
verglast und auch wirksam ist, um dem Glas einen hohen Brechungsindex
und eine hohe Dispersion zu verleihen, ohne den Färbegrad
des Glases wesentlich zu erhöhen,
und der weiterhin die chemische Beständigkeit des Glases verbessert.
Um diese Wirkungen in ausreichendem Maße zu erzielen, sollte die
Menge dieses Inhaltsstoffes vorzugsweise 40% oder mehr betragen.
Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes 60% übersteigt, verschlechtert sich
häufig
die Entglasungsbeständigkeit
und der Transmissionsgrad wird häufig
reduziert, und aus diesem Grund sollte die Menge dieses Inhaltsstoffes
vorzugsweise nicht mehr als 60% betragen. Mehr bevorzugt ist die
untere Grenze dieses Inhaltsstoffes 41% und/oder die obere Grenze
desselben ist 58% und am meisten bevorzugt ist die untere Grenze
dieses Inhaltsstoffes 42% und/oder die obere Grenze desselben ist
56,5%.
-
WO3 ist ein Inhaltsstoff, der dem Glas eine
hochbrechende, hochstreuende Eigenschaft verleiht, während die
Eigenschaft eines niedrigen Schmelzpunkts beibehalten wird, und
dasselbe kann wahlweise als Inhaltsstoff zugegeben werden. Wenn
die Menge dieses Inhaltsstoffes 8% übersteigt, verschlechtert sich
häufig der
Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich und dadurch erhöhen sich
die G- und R-Werte von ISO/CCI. Daher sollte die Menge dieses Inhaltsstoffes
vorzugsweise nicht mehr als 8% betragen und mehr bevorzugt nicht
mehr als 5%. Falls es erwünscht
ist, ein Glas herzustellen, das eine besonders ausgezeichnete Innenqualität und einen
besonders guten Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich hat, wird
es bevorzugt, diesen Inhaltsstoff nicht zuzufügen.
-
TiO2 ist ein Inhaltsstoff, der den Brechungsindex
des Glases erhöht,
es ist aber auch ein Inhaltsstoff, der den Transmissionsgrad des
Glases verschlechtert und darüber
hinaus die Entglasungsbeständigkeit
während
des Schmelzens und Pressens des Glases verschlechtert. Aus diesen
Gründen
sollte die Menge dieses Inhaltsstoffes vorzugsweise nicht mehr als
5% und mehr bevorzugt nicht mehr als 3% betragen. Falls es erwünscht ist,
ein Glas herzustellen, das eine besonders ausgezeichnete Innenqualität und einen
besonders guten Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich hat, wird
es bevorzugt, diesen Inhaltsstoff nicht zuzufügen.
-
BaO
ist wirksam, um das Glas während
des Schmelzens zu stabilisieren, eine Entglasung und ein Zerbrechen
des Glases zu verhindern und darüber
hinaus den Transmissionsgrad des Glases zu verbessern. Wenn dieser
Inhaltsstoff andererseits in einer übermäßigen Menge zugegeben wird,
wird es schwierig, ein hochbrechendes optisches Glas mit hoher Dispersion
zu erhalten, was der Zweck der Erfindung ist. Vorzugsweise ist die
untere Grenze dieses Inhaltsstoffes 0,5% und/oder die obere Grenze
desselben ist 25%, mehr bevorzugt ist die untere Grenze dieses Inhaltsstoffes
3% und/oder die obere Grenze desselben ist 24,7%, und am meisten
bevorzugt ist die untere Grenze desselben 5% und/oder die obere
Grenze desselben ist 24,5%.
-
Um
besonders gute R- und G-Werte von ISO/CCI zu erhalten, sollte das
Verhältnis
von (BaO + Nb2O5)/{(TiO2 + WO3) × 3 + Bi2O3+ Nb2O5}, berechnet in Masseprozent von BaO, Nb2O5, TiO2,
WO3 und Bi2O3, vorzugsweise ein größerer Wert als 1,0 sein.
-
Um
ein hochbrechendes Glas mit hoher Dispersion zu erhalten, das frei
von PbO ist, ist es wünschenswert,
Inhaltsstoffe wie Nb2O5,
TiO2, WO3 und Bi2O3 zuzufügen, die
dem Glas eine hochbrechende, hochstreuende Eigenschaft verleihen.
Im Vergleich zu Nb2O5 absorbieren
TiO2, WO3 und Bi2O3 jedoch mehr Licht
im kurzwelligen Bereich, wodurch die G- und R-Werte von ISO/CCI
erhöht
werden und darüber
hinaus erzeugen sie häufig
eine Phasentrennung und Blasen während
des Schmelzens des Glases, wodurch sich die Schwierigkeit ergibt,
ein Glas mit einer guten Innenqualität herzustellen. Aus diesem
Grund ist es nicht erwünscht, relativ
große
Mengen an TiO2, WO3 und
Bi2O3 zuzufügen und
dadurch den Wert des oben beschriebenen Verhältnisses auf 1,O oder weniger
zu reduzieren. Das gemeinsame Vorliegen von BaO und Nb2O5, das den Brechungsindex und die Dispersion
des Glases erhöht,
ist effizient – wie
oben beschrieben wurde –,
um das Glas während
des Schmelzens zu stabilisieren, eine Entglasung zu verhindern und
den Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich zu verbessern, während die
hochbrechende, hochstreuende Eigenschaft des Glases beibehalten
wird. Um das Glas der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise
herzustellen, ist es sehr wichtig, die Mengen dieser Inhaltsstoffe
so einzustellen, dass das oben beschriebene Verhältnis dieser Inhaltsstoffe
erreicht wird.
-
Der
Wert dieses Verhältnisses
sollte vorzugsweise größer als
1,1 und am meisten bevorzugt größer als
1,15 sein.
-
In
dem P2O5Nb2O5-BaO-R2O-Glas ist Gd2O3 wirksam, um den Transmissionsgrad des Glases
zu verbessern, während
die hochbrechende Eigenschaft beibehalten wird, und die Stabilität des Glases
während
des Schmelzens und die Entglasungsbeständigkeit zu verbessern und
auch die Homogenität
des Glases zu verbessern. Daneben weist dieser Inhaltsstoff eine
Beständigkeit
gegenüber
einer Phasentrennung auf. Aus diesen Gründen ist dieser Inhaltsstoff
brauchbar, um ein Glas mit einer guten Innenqualität auf einfache
Weise zu erhalten, und es kann wahlweise als Inhaltsstoff zugegeben
werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes 5% übersteigt, wird die Entglasungsbeständigkeit
jedoch eher verschlechtert als verbessert. Vorzugsweise ist die
untere Grenze dieses Inhaltsstoffes 0,1% und/oder die obere Grenze
desselben ist 4,8%, mehr bevorzugt ist die untere Grenze dieses
Inhaltsstoffes 0,3% und/oder die obere Grenze desselben ist 4,5%
und am meisten bevorzugt ist untere Grenze dieses Inhaltsstoffes
0,5% und/oder die obere Grenze desselben ist 4%.
-
Na2O ist wirksam, um die Schmelztemperatur
herabzusetzen, ein Verfärben
des Glases zu verhindern und auch um die Glasübergangstemperatur und die
Temperatur der Fließgrenze
zu reduzieren. Um diese Effekte zu erreichen, sollte der Inhaltsstoff
vorzugsweise in einer Menge von 0,5% oder darüber zugegeben werden. Wenn
die Menge dieses Inhaltsstoffes jedoch 15% oder mehr beträgt, wird
es schwierig, ein hochbrechendes Glas herzustellen, was der Zweck
der Erfindung ist. Um ein besonders hochbrechendes Glas herzustellen,
das eine ausreichende Witterungsbeständigkeit hat, sollte die obere
Grenze dieses Inhaltsstoffes vorzugsweise kleiner als 10% sein.
In einem Fall, in dem es erwünscht
ist, ein Glas herzustellen, das einen niedrigen durchschnittlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
hat, sollte die Menge dieses Inhaltsstoffes am meisten bevorzugt
9,6% oder weniger betragen. Die untere Grenze dieses Inhaltsstoffes
sollte mehr bevorzugt 1% und am meisten bevorzugt 3% betragen.
-
K2O ist wirksam, um die Glasübergangstemperatur
und die Temperatur der Fließgrenze
des Glases herabzusetzen, und es kann wahlweise als Inhaltsstoff
zugegeben werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes 10% übersteigt,
tritt häufig
eine Entglasung während
des Schmelzens des Glases auf, woraus eine Verschlechterung der
Innenqualität
des Glases und darüber
hinaus eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit resultiert und
sich eine Neigung zum Zerbrechen entwickelt. Eine bevorzugte obere
Grenze dieses Inhaltsstoffes ist daher 6%. Wenn die Glasübergangstemperatur
und die Fließgrenze
des Glases auf erwünschte
Temperaturen herabgesetzt werden können, indem man andere Inhaltsstoffe
verwendet, wird es bevorzugt, kein K2O zu
verwenden.
-
In
dem Fall, dass es erwünscht
ist, ein Glas herzustellen, das eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit
hat, oder ein Glas mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten
herzustellen, sollte die Gesamtmenge an Na2O
und K2O vorzugsweise kleiner als 10%, mehr
bevorzugt 9,8% oder weniger und am meisten bevorzugt 9,6% oder weniger
sein.
-
Li2O ist wirksam, um die Glasübergangstemperatur
und die Temperatur der Fließgrenze
des Glases herabzusetzen, und es kann wahlweise als Inhaltsstoff
zugegeben werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes 10% übersteigt,
verschlechtern sich die chemische Beständigkeit und die Verarbeitbarkeit
des Glases. Die Menge dieses Inhaltsstoffes sollte vorzugsweise
geringer als 6% sein. Um ein Glas herzustellen, das eine gute chemische
Beständigkeit
und Verarbeitbarkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten
hat, ist die am meisten bevorzugte Menge dieses Inhaltsstoffes 2%
oder weniger.
-
SiO2 ist wirksam, um die chemische Beständigkeit
des Glases zu verbessern, und es kann als optionaler Bestandteil
zugegeben werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes 5% übersteigt,
verschlechtert sich häufig
die Schmelzeigenschaft des Glases. Um ein Glas herzustellen, das
eine besonders gute Schmelzeigenschaft hat, sollte die obere Grenze
dieses Inhaltsstoffes 5% sein. Um ein Glas herzustellen, das eine
besonders gute chemische Beständigkeit
hat, ist eine bevorzugte untere Grenze dieses Inhaltsstoffes 0,1%
und/oder eine bevorzugte obere Grenze desselben weniger als 5%,
eine mehr bevorzugte untere Grenze dieses Inhaltsstoffes ist 0,2%
und/oder eine mehr bevorzugte obere Grenze desselben ist weniger
als 4%, und die am meisten bevorzugte untere Grenze dieses Inhaltsstoffes
ist 0,3% und die am meisten bevorzugte obere Grenze desselben ist
2%.
-
B2O3 ist wirksam,
um die Witterungsbeständigkeit
des Glases zu verbessern, und dasselbe kann wahlweise als Inhaltsstoff
zugegeben werden. In dem P2O5-Nb2O5-Glas bildet der SiO2-Inhaltsstoff häufig einen Anteil, der ungeschmolzen
zurückbleibt,
aber durch das gleichzeitige Vorliegen von B2O3 kann leicht ein Glas mit verbesserter Schmelzeigenschaft
und einer ausgezeichneten chemischen Beständigkeit erzeugt werden. Wenn
die Menge dieses Inhaltsstoffes jedoch 5% übersteigt, wird es schwierig,
ein Glas herzustellen, das eine hochbrechende, hochstreuende Eigenschaft
hat, was der Zweck der Erfindung ist. Um diese Effekte zu erreichen,
ohne dass damit dieser Nachteil verbunden ist, ist eine bevorzugte
untere Grenze dieses Inhaltsstoffes 0,2% und/oder eine bevorzugte
obere Grenze desselben 5%, und die am meisten bevorzugte untere
Grenze dieses Inhaltsstoffes ist 0,3% und die am meisten bevorzugte
obere Grenze desselben ist 3%.
-
MgO,
CaO und SrO sind wirksam, um das Glas während des Schmelzens zu stabilisieren
und eine Entglasung zu verhindern, und sie können als wahlweise Inhaltsstoffe
zugegeben werden. Wenn die Menge jeder dieser Inhaltsstoffe 10% übersteigt,
wird es schwierig, ein homogenes Glas herzustellen. Eine mehr bevorzugte
Menge jeder dieser Inhaltsstoffe ist geringer als 10%. Am meisten
bevorzugt ist die obere Grenze von CaO 3% und/oder MgO wird nicht
zugegeben und/oder SrO wird nicht zugegeben.
-
Bi2O3 ist wirksam,
um den Schmelzpunkt des Glases herabzusetzen und das Glas hochbrechend
und hochstreuend zu machen, und dasselbe kann wahlweise als Inhaltsstoff
zugegeben werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes jedoch 5% übersteigt,
verschlechtert sich häufig
der Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich, woraus eine Zunahme
der G- und R-Werte von ISO/CCI und daher eine Verschlechterung des
Farbgleichgewichts resultiert und weiterhin die Neigung zur Entglasung
während
des Schmelzens des Glases zunimmt. Aus diesem Grund sollte die Menge
dieses Inhaltsstoffes 5% oder weniger betragen, vorzugsweise weniger
als 5%, mehr bevorzugt 4,5% oder weniger und am meisten bevorzugt
weniger als 4,5%.
-
Al2O3 ist wirksam,
um die chemische Beständigkeit
und den Transmissionsgrad des Glases zu verbessern, und es kann
wahlweise als Inhaltsstoff zugegeben werden. Wenn die Menge dieses
Inhaltsstoffes jedoch 4% übersteigt,
nimmt die Neigung zur Entglasung zu. Eine mehr bevorzugte untere
Grenze dieses Inhaltsstoffes ist 3% und die am meisten bevorzugte
obere Grenze desselben ist 2%.
-
ZnO
und ZrO2 sind wirksam, um die optischen
Konstanten des Glases einzustellen, und sie können als wahlweise Inhaltsstoffe
zugegeben werden. Wenn jedoch jeder dieser Inhaltsstoffe mehr als
3% ausmacht, verschlechtert sich die Entglasung. Mehr bevorzugt
ist die obere Grenze von ZnO weniger als 3% und/oder die obere Grenze
von ZrO2 ist 2,5%, und am meisten bevorzugt
ist die obere Grenze von ZnO 2,9% und/oder die obere Grenze von
ZrO2 ist 2%.
-
Ta2O5 ist wirksam,
um das Glas hochbrechend zu machen, und es kann wahlweise als Inhaltsstoff
zugegeben werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes jedoch 5% übersteigt,
treten häufig
Schlieren auf, wodurch sich die Schwierigkeit ergibt, ein homogenes
Glas zu erhalten. Da Ta2O5 ein
sehr kostspieliger Inhaltsstoff ist, sollte er vorzugsweise nur
in dem Fall zugegeben werden, in dem es notwendig ist, erwünschte Eigenschaften
zu erhalten. Eine bevorzugte obere Grenze dieses Inhaltsstoffes
ist 3% und am meisten bevorzugt sollte er nicht zugegeben werden.
-
Sb2O3 ist wirksam,
um während
des Schmelzens Schaum aus dem Glas zu entfernen, indem man eine geringe
Menge dieses Inhaltsstoffes zugibt, und es kann wahlweise als Inhaltsstoff
zugegeben werden. Wenn die Menge dieses Inhaltsstoffes jedoch über einen
kritischen Wert hinaus ansteigt, und zwar selbst um einen geringen
Betrag, verschlechtert sich häufig
der Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich, woraus eine Zunahme
der G- und R-Werte von ISO/CCI und daher eine Verschlechterung des
Farbgleichgewichts resultiert. Daher sollte die Zugabemenge dieses
Inhaltsstoffes bis zu 0,03% betragen. Eine bevorzugte obere Grenze dieses
Inhaltsstoffes ist 0,02%, eine mehr bevorzugte obere Grenze desselben
ist 0,01% und die am meisten bevorzugte obere Grenze desselben ist
0,001% oder weniger.
-
Zu
dem optischen Glas der Erfindung können ein Fluorid oder Fluoride
eines Metallelements oder von Metallelementen gegeben werden, die
in den obigen Metalloxiden enthalten sind, wobei eine Gesamtmenge an
F, die in dem Fluorid oder den Fluoriden enthalten ist, bis zu 5%
beträgt.
F ist wirksam, um das Entfernen von Schaum zu verbessern und auch
um den Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich der sichtbaren Strahlung
zu verbessern. Wenn die Menge an F jedoch 5% übersteigt, treten häufig Schlieren
auf. Eine bevorzugte obere Grenze dieses Inhaltsstoffes ist 3% und
eine mehr bevorzugte obere Grenze desselben ist 1%. Am meisten bevorzugt
sollte dieser Inhaltsstoff nicht zugegeben werden.
-
Pt
hat die Funktion, den Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich
zu reduzieren, und daher sollte die Menge an Pt in dem Glas auf
den maximal möglichen
Gehalt eingeschränkt
werden. Eine bevorzugte Menge an Pt in dem Glas ist 1,5 ppm oder
weniger, eine mehr bevorzugte Menge desselben ist 1 ppm oder weniger und
die am meisten bevorzugte Menge desselben ist 0,9 ppm oder weniger.
-
Falls
es notwendig ist, können
andere Inhaltsstoffe als solche, die oben beschrieben wurden, innerhalb eines
Bereichs zugegeben werden, der die Eigenschaften des Glases der
vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt, Wenn das Glas jedoch
selbst eine geringe Menge an Übergangsmetallen – einzeln
oder in Kombination – enthält, die
von Ti verschieden sind, wie V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag und Mo,
verfärbt
sich das Glas und absorbiert eine spezifische Wellenlänge des
sichtbaren Bereichs der Strahlung, und daher wird es bevorzugt, dass
kein derartiges Übergangsmetall
in dem optischen Glas enthalten ist, wenn Wellenlängen des
sichtbaren Bereichs der Strahlung verwendet werden.
-
Wenn
das Glas Seltenerdmetall-Inhaltsstoffe – einzeln oder in Kombination – enthält, die
von Lu und Gd verschieden sind, erfolgt die Absorption einer spezifischen
Wellenlänge
im sichtbaren Bereich der Strahlung aufgrund der Verfärbung des
Glases oder es nimmt die Neigung zur Entglasung zu. Daher wird es
bevorzugt, dass diese Seltenerdmetall-Inhaltsstoffe nicht enthalten
sind. Lu kann gegebenenfalls zum Einstellen der optischen Konstanten
des Glases verwendet werden. Wenn die Menge an Lu2O3 jedoch 3% übersteigt, verschlechtert sich
häufig
die Entglasungsbeständigkeit
und daher sollte die Menge dieses Inhaltsstoffes 3% oder weniger
und mehr bevorzugt 2,5% oder weniger betragen. Am meisten bevorzugt
enthält
das Glas diesen Inhaltsstoff überhaupt
nicht.
-
Th
kann zugegeben werden, um das Glas hochbrechend zu machen und die
Stabilität
des Glases zu verbessern, und Cd und Tl können zugegeben werden, um die
Glasübergangstemperatur
herabzusetzen. Im Hinblick auf die derzeitige Tendenz, die Verwendung
von Pb, Th, Cd, Tl und Os als schädlicher chemischer Substanzen
zu unterlassen, müssen
bei den Verfahren der Herstellung und der Verarbeitung von Glas
und der Entsorgung von Glas nach der Herstellung Schritte zum Schutz
der Umgebung unternommen werden, und daher wird es bevorzugt, diese
Inhaltsstoffe im Wesentlichen nicht zu verwenden, wenn ein Einfluss
auf die Umgebung berücksichtigt
werden muss.
-
PbO
hat ein derartig großes
spezifisches Gewicht, dass eine Linse aus Glas, die PbO enthält, nachteilig
ist, wenn man ein optisches Instrument eines Designs mit geringem
Gewicht realisiert. Weiterhin müssen Schritte
zum Schutz der Umgebung unternommen werden, wenn man Verfahren der
Herstellung und der Verarbeitung von Glas und der Entsorgung von
Glas durchführt,
wie oben beschrieben wurde, und solche Schritte erfordern weitere
Kosten. Aus diesen Gründen
sollte das Glas der vorliegenden Erfindung kein PbO enthalten.
-
As2O3 ist ein Inhaltsstoff,
der verwendet wird, um das Entfernen von Schaum während des
Schmelzens von Glas zu verstärken.
Da es notwendig ist, Schritte zum Schutz der Umgebung bei den Verfahren
der Herstellung und der Verarbeitung von Glas und der Entsorgung
von Glas durchzuführen,
wird es nicht bevorzugt, As2O3 zum
Glas der vorliegenden Erfindung hinzuzufügen.
-
Was
die Bewertung von Blasen anbelangt, so erhöhen Blasen die Lichtstreuung,
wenn die Bewertungsklasse von Blasen ansteigt. Es wird daher nicht
bevorzugt, Glas einer hohen Klasse zu verwenden. Vorzugsweise sollte
Glas der Klasse 1 bis Klasse 4 verwendet werden und mehr bevorzugt
sollte Glas der Klasse 1 bis Klasse 3 verwendet werden und am meisten
bevorzugt sollte Glas der Klasse 1 oder Klasse 2 verwendet werden.
-
Was
die Bewertung eines Einschlusses anbelangt, so erhöht der Einschluss
die Lichtstreuung, wenn die Bewertungsklasse des Einschlusses ansteigt.
Es wird daher nicht bevorzugt, Glas einer hohen Klasse zu verwenden.
Vorzugsweise sollte Glas der Klasse 1 bis Klasse 4 verwendet werden
und mehr bevorzugt sollte Glas der Klasse 1 bis Klasse 3 verwendet
werden und am meisten bevorzugt sollte Glas der Klasse 1 oder Klasse
2 verwendet werden.
-
Was
die Bewertung von Schlieren anbelangt, so erhöht sich die Schwierigkeit,
ein homogenes Glas herzustellen, wenn die Bewertungsklasse der Schlieren
ansteigt. Es wird daher nicht bevorzugt, Glas einer hohen Klasse
bei der Herstellung eines optischen Glases zu verwenden, in dem
die Homogenität
des Glases wichtig ist. Ein Glas der Klasse 1 bis Klasse 4 kann
als Linse eines optischen Instruments verwendet werden. Aus diesem
Grund sollte vorzugsweise Glas der Klasse 1 bis Klasse 4 verwendet
werden, mehr bevorzugt sollte Glas der Klasse 1 bis Klasse 3 verwendet
werden und am meisten bevorzugt sollte Glas der Klasse 1 oder Klasse
2 verwendet werden.
-
Die
Tabellen 1 bis 10 zeigen Zusammensetzungen der Beispiele Nr. 1 bis
Nr. 48 des optischen Glases der vorliegenden Erfindung, zusammen
mit ihrem Brechungsindex (nd), ihrer Abbeschen Zahl (νd), den G-
und R-Werten des ISO Color Contribution Index (ISO/CCI), abgerundet
auf die zweite Dezimalstelle, wenn der Wert von B Null ist, und
die Bewertung von Blasen (Klasse), des Einschlusses (Klasse) und
von Schlieren (Klasse).
-
Es
sollte darauf hingewiesen werden, dass die vorliegende Erfindung
in keiner Weise auf diese Beispiele beschränkt ist.
-
Zur
Herstellung der Gläser
der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 48 wurden übliche Glasmaterialien für ein optisches
Glas, wie Oxide, Carbonate, Nitrate und Fluoride, gewogen und in
Verhältnissen
vermischt, um Zusammensetzungen der Beispiele der Tabellen 1 bis
10 zu realisieren, und zum Vorschmelzen in einen Quarztiegel gegeben.
Nach dem Vorschmelzen der Rohmaterialien wurde die Schmelze in einen
Platintiegel überführt und weiterhin
bei 850°C
bis 1300°C
während
einer Zeitspanne von 1 Stunde bis 4 Stunden geschmolzen, und zwar in
Abhängigkeit
von der Schmelzeigenschaft des Glases, die durch die Zusammensetzung
bestimmt ist, und gerührt
und gereinigt. Dann wurde die Schmelze in eine Form gegossen und
getempert, um das Glas herzustellen.
-
Proben
zur Bewertung von Schlieren der Gläser der Beispiele Nr. 1 bis
Nr. 46 wurden Folgendermaßen hergestellt:
durch Vorschmelzen von Materialien in einem Tiegel, der kein Platin
enthält
(d.h. Quarztiegel), und weiterhin durch Schmelzen der Schmelze gemäß dem Verfahren,
das von Dr. Hans Bach, Herausgeber, Low Thermal Expansion Glass
Ceramics (Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, gedruckt in Deutschland
1995), 133, 4.13, eingeführt wurde,
in einer Vorrichtung mit einer Rühreinheit
aus Platin oder Platin-Legierung und mit einem Teil, das mit der
Schmelze in Kontakt kommt, das vollständig oder teilweise aus Platin
oder Platin-Legierung
besteht, und zwar bei einer Temperatur von 850°C bis 1300°C, und anschließendes Tempern
der Schmelze.
-
Proben
zur Bewertung von Schlieren der Gläser der Beispiele Nr. 47 und
Nr. 48 wurden Folgendermaßen
hergestellt: durch Vorschmelzen von Materialien in einem Tiegel,
der kein Platin enthält
(d.h. Quarztiegel), und weiterhin durch Schmelzen der Schmelze gemäß dem Verfahren,
das in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 43-12885 offenbart wurde und gemäß dem Verfahren, das von Dr.
Hans Bach, Herausgeber, Low Thermal Expansion Glass Ceramics (Springer
Verlag, Berlin, Heidelberg, gedruckt in Deutschland 1995), 132, eingeführt wurde,
in einer Vorrichtung mit einem Teil, das mit der Schmelze in Kontakt
kommt, das vollständig oder
teilweise aus Platin oder Platin-Legierung besteht, und zwar bei
einer Temperatur von 850°C
bis 1300°C, und
anschließendes
Tempern der Schmelze.
-
Die
Bewertungsergebnisse von Schlieren in Bezug auf Proben der Beispiele
Nr. 47 und Nr. 48 waren von den Bewertungsergebnissen von Schlieren
für die
Proben der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 46 nicht wesentlich verschieden.
-
Die
Tabellen 11 und 12 zeigen die Vergleichsbeispiele A bis I, die Gläser des
Beispiels Nr. 3 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-270853,
des Beispiels Nr. 4 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-270853,
des Beispiels Nr. 7 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-188540,
des Beispiels Nr. 12 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2001-58845,
des Beispiels Nr. 27 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 52-132012,
des Beispiels Nr. 38 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2002-173336,
des Beispiels Nr. 33 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2002-173336,
des Beispiels Nr. 4 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2002-201041
und des Beispiels Nr. 3 der Japanischen Offenlegungsschrift Nr.
54-112915 sind. Physikalische Eigenschaften dieser Gläser wurden
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen der vorliegenden Erfindung
gemessen.
-
Zur
Herstellung der Gläser
von Vergleichsbeispielen wurden übliche
Glasmaterialien für
ein optisches Glas gewogen und in Verhältnissen vermischt, um Zusammensetzungen
der Vergleichsbeispiele der Tabellen 11 und 12 zu realisieren, und
zum Vorschmelzen in einen Quarztiegel gegeben. Nach dem Vorschmelzen
der Rohmaterialien wurde die Schmelze in einen Platintiegel überführt und
weiterhin bei 850°C
bis 1300°C
während
einer Zeitspanne von 1 Stunde bis 4 Stunden geschmolzen, und zwar
in Abhängigkeit
von der Schmelzeigenschaft des Glases, die durch die Zusammensetzung
bestimmt ist, und gerührt
und gereinigt. Dann wurde die Schmelze in eine Form gegossen und
getempert, um das Glas herzustellen. Die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels
B ließ sich
jedoch nicht in Glas überführen.
-
Die
Tabellen 11 und 12 zeigen den Brechungsindex (nd), die Abbesche
Zahl (νd),
die G- und R-Werte des ISO Color Contribution Index (ISO/CCI), abgerundet
auf die zweite Dezimalstelle, wenn der Wert von B Null ist, und
die Bewertung von Blasen (Klasse) und des Einschlusses (Klasse).
-
Die
Bewertung der Blasen erfolgte gemäß Japan Optical Glass Industry
Standard JOGIS12–1994, "Methode zum Messen
von Blasen in einem optischen Glas", und die Ergebnisse des Klassifizierung
auf der Basis der Summe (mm2) der Schnittflächen von
Blasen in Glas von 100 ml gemäß der Tabelle
1 dieses Standards sind in den Tabellen aufgeführt. Klasse 1 stellt dar, dass
die Summe der Schnittflächen
von Blasen kleiner als 0,03 mm2 ist, Klasse
2 stellt dar, dass die Summe 0,03 – weniger als 0,1 mm2 ist, Klasse 3 stellt dar, dass die Summe
0,1 – weniger
als 0,25 mm2 ist, Klasse 4 stellt dar, dass
die Summe 0,25 – weniger
als 0,5 mm2 ist, und Klasse 5 stellt dar,
dass die Summe 0,5 mm2 oder größer ist.
-
Die
Bewertung des Einschlusses erfolgte gemäß Japan Optical Glass Industry
Standard JOGIS13–1994, "Methode zum Messen
eines Einschlusses in einem optischen Glas", und die Ergebnisse des Klassifizierung auf
der Basis der Summe (mm2) der Schnittflächen eines
Einschlusses in Glas von 100 ml gemäß der Tabelle 1 dieses Standards
sind in den Tabellen aufgeführt.
Klasse 1 stellt dar, dass die Summe der Schnittflächen eines
Einschlusses kleiner als 0,03 mm2 ist, Klasse
2 stellt dar, dass die Summe 0,03 – weniger als 0,1 mm2 ist, Klasse 3 stellt dar, dass die Summe
0,1 – weniger
als 0,25 mm2 ist, Klasse 4 stellt dar, dass
die Summe 0,25 – weniger
als 0,5 mm2 ist, und Klasse 5 stellt dar,
dass die Summe 0,5 mm2 oder größer ist.
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Die
Bewertung von Schlieren erfolgte gemäß Japan Optical Glass Industry
Standard JOGIS11–1975, "Methode zum Messen
von Schlieren in einem optischen Glas", und die Ergebnisse des Klassifizierung
des Schlierengrades gemäß Tabelle
2 dieses Standards sind in den Tabellen aufgeführt. Als Probekörper zum
Messen der Schlieren wurde ein Glasstück von 50 × 50 × 20 mm verwendet, dessen beide
parallele Oberflächen poliert
wurden. Klasse 1 stellt dar, dass keine Schliere beobachtet wird,
Klasse 2 stellt dar, dass eine dünne und
gestreute Schliere innerhalb einer sichtbaren Grenze beobachtet
wird, Klasse 3 stellt dar, dass eine geringe Schliere parallel zur
vertikalen Richtung zu den polierten Oberflächen beobachtet wird, und Klasse
4 stellt dar, dass eine große
Anzahl von Schlieren parallel zur vertikalen Richtung zu den polierten
Oberflächen
gegenüber
der Klasse 3 beobachtet wird oder eine dicke parallele Schliere
beobachtet wird.
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Der
ISO Color Contribution Index (ISO/CCI) wurde auf folgende Weise
gemessen. Ein Probekörper einer
Dicke von 10 ± 0,1
mm mit zwei polierten parallelen Oberflächen wurde aus einer produzierten
Glasmasse hergestellt. Der Probekörper wurde getempert, und sofort
nach dem Tempern wurde der Transmissionsgrad (spektraler Transmissionsgrad)
durch die Methode gemäß JOGIS02–1975 gemessen.
Dann wurde der ISO Color Contribution Index (ISO/CCI), der gemäß JISB7097
(Ausdruck der Farbeigenschaft für
das Aufnehmen einer Photographie durch ISO Color Contribution Index
(ISO/CCI)) berechnet wurde, indem man den Transmissionsgrad der
Glasmasse innerhalb von 350–680
nm durch den Transmissionsgrad einer Linse ersetzte, als ISO Color
Contribution Index (ISO/CCI) der Glasmasse verwendet. Die G- und
R-Werte wurden auf die zweite Dezimalstelle abgerundet, wenn B (blau)
Null war.
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Der
Brechungsindex (nd) und die Abbesche Zahl (νd) der Gläser der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden
in Bezug auf Gläser
gemessen, die erhalten wurden, indem man die Herabsetzungsrate der
Temperungstemperatur auf 25°C/h
einstellte.
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In
1 sind
beim Auftragen von ISO/CCI (Wert G) gegen nd die Koordinaten von
ISO/CCI (Wert G) und nd der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 48 durch das
Zeichen O angegeben, solche der Vergleichsbeispiele A bis F sind
durch das Zeichen x angegeben und solche der Vergleichsbeispiele
G bis I sind durch das Zeichen
angegeben.
Solche von PBH6W und PBH53W (beide sind Namen für Glas von Kabushiki Kaisha
Ohara) sind durch das Zeichen
angegeben.
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In
2 sind
beim Auftragen von ISO/CCI (Wert R) gegen nd die Koordinaten von
ISO/CCI (Wert R) und nd der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 48 durch das
Zeichen O angegeben, solche der Vergleichsbeispiele A bis F sind
durch das Zeichen x angegeben und solche der Vergleichsbeispiele
G bis I sind durch das Zeichen
angegeben.
Solche von PBH6W und PBH53W (beide sind Namen für Glas von Kabushiki Kaisha
Ohara) sind durch das Zeichen
angegeben.
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Ein
hochbrechendes Glas mit hoher Dispersion enthält eine große Menge an Inhaltsstoffen,
die Licht im kurzwelligen Bereich der sichtbaren Strahlung absorbieren,
und darüber
hinaus erhöht
sich der Reflektionsgrad auf der Oberfläche des Glases, wenn der Brechungsindex
zunimmt. Als Ergebnis erfolgt im Allgemeinen eine Verschlechterung
des Transmissionsgrades, einschließlich des Reflektionsverlustes,
in einem hochbrechenden optischen Glas mit hoher Dispersion. Es
besteht daher die allgemeine Tendenz, die G- und R-Werte des ISO
Color Contribution Index bei Zunahme des Brechungsindex des Glases
zu erhöhen.
PBH53W und PBH6W, Gläser,
die eine große
Menge an PbO enthalten und in der Vergangenheit hergestellt und
verkauft wurden, weisen auch eine Zunahme der ISO/CCI-Werte beim
Erhöhen
von nd auf, wie durch das Zeichen
in den
1 und
2 ersichtlich
ist.
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Wie
in den Tabellen 1 bis 12 und in den 1 und 2 gezeigt
wird, haben die Gläser
der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 48 niedrigere G- und R-Werte und einen
besseren Transmissionsgrad, d.h. inneren Transmissionsgrad, im kurzwelligen
Bereich als die Gläser
der Vergleichsbeispiele A bis F. Obwohl die Gläser der Vergleichsbeispiele
G und I niedrige G- und R-Werte von ISO/CCI haben, weisen sie einen
großen
Anteil auf, der nicht homogen ist, und daher ist die Innenqualität der Gläser schlecht,
und es ist schwierig, sie für
eine Linse eines optischen Instruments zu verwenden.
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Die
Gläser
der Beispiele Nr. 1 bis Nr. 48 weisen alle eine ausgezeichnete Qualität auf und
haben, verglichen mit den Gläsern
der Vergleichsbeispiele A bis I, eine bessere Innenqualität und niedrigere ISO/CCI-Werte,
d.h. einen überlegenen
Transmissionsgrad im kurzwelligen Bereich.
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Zusammengefasst
hat das optische Glas der vorliegenden Erfindung, das ein P2O5-Nb2O5-BaO-Na2O-Glas innerhalb
eines speziellen Zusammensetzungsbereichs ist, niedrige ISO/CCI-Werte
(G und R), d.h. einen ausgezeichneten Transmissionsgrad im kurzwelligen
Bereich, und eine ausgezeichnete Innenqualität innerhalb spezieller Bereiche
der optischen Konstanten und darüber
hinaus ist das optische Glas der vorliegenden Erfindung frei von
PbO und As2O3, welche
notwendigerweise Kosten zum Schutz der Umwelt verursachen.
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Indem
man Gd2O3 zur obigen
Zusammensetzung gibt, kann weiterhin ein hochbrechendes optisches Glas
mit hoher Dispersion bereitgestellt werden, das eine verbesserte
Entglasungsbeständigkeit
und sogar eine noch mehr verbesserte Innenqualität hat.
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Da
es möglich
ist, die Glasübergangstemperatur
(Tg) auf eine erwünschte
Temperatur in dem optischen Glas der vorliegenden Erfindung herabzusetzen,
ist dasselbe geeignet, um als Glas für eine Präzisionspresse verwendet zu
werden, d.h. Glas zum Formpressen, das als optisches Element wie
eine Linse direkt nach dem Pressformen verwendet werden kann, ohne
dass ein Schleifen oder Polieren notwendig ist.