TWI404694B - 於硬燧石玻璃位置的無鉛光學玻璃 - Google Patents

於硬燧石玻璃位置的無鉛光學玻璃 Download PDF

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Description

於硬燧石玻璃位置的無鉛光學玻璃
本發明係關於一種光學玻璃、此種玻璃之製造、此種玻璃之用途、光學元件或此等光學元件之預成型坯及包含此等光學元件之光學部件或光學組件。
於此處所主張之光學位置(極硬燧石玻璃位置)之習知光學玻璃通常含有PbO，以達成所要光學性質，亦即，較佳1.80nd 1.95之折射率nd 及/或19vd 28之阿貝數vd ，但特定言之高折射率。因此，此等玻璃在化學性質上並非非常穩定。此外，As2 O3 常用作淨化劑。由於近年來玻璃組份PbO及As2 O3 被認為對環境有危害，所以光學儀器及產品之多數製造商傾向於偏好使用無鉛及無砷玻璃。為了用於高品質產品(亦即，材料等級增加之產品)中，化學穩定性增加之玻璃亦日益受到重視。
具有高折射率及低阿貝數之於硬燧石玻璃或鑭硬燧石玻璃位置之已知無鉛玻璃通常在矽酸鹽基質中含有大量TiO2 ，此導致極度結晶不穩定性及因此導致在二次熱壓步驟中常不可加工及歸因於高硬度而非常難以進行機械處理之玻璃。
替代由塊狀或錠狀玻璃製成之光學組件之迄今習知加工，其中可在熔化玻璃之結束時直接獲得直接模壓製品(亦即，盡可能接近最終輪廓之精密模製光學組件及/或用於再壓之預成型坯，所謂的"高精度滴型料(Precision gob)")的製造方法近來受到重視。"高精度滴型料"通常意謂較佳經完全火研磨、半自由或自由形狀之玻璃部分，其可經由各種製造方法而獲得。
由於此原因，在熔化及模製製程技術之內容中愈來愈多地報告對"短"玻璃(亦即，對其黏度隨著溫度而非常急劇地改變之玻璃)的需要。此方法在處理期間展示一優勢，即，有可能在導致接近最終幾何形態之產品的精密模製製程中減少模製時間及因此模具閉合時間。因此，一方面產量增加，且另一方面節省了模製材料，此對總生產成本具有一很積極的效應。此外，歸因於藉此獲得之較快固化，亦有可能以比在相應較長玻璃之情況下的對結晶之更強敏感度來加工玻璃，及避免或至少徹底地減少在稍後之二次熱壓中可成問題之預成核。
由於同一原因，同樣需要其溫度－黏度曲線絕對包含在模製範圍中之低溫度的玻璃。經由較低的製程溫度，此亦有助於增加模具壽命，且經由快速無應力冷卻，有助於降低預成核速率。此亦提供較大範圍之潛在更成本有效的模製材料，此在接近最終幾何形態之精密模製中尤為顯著。
在以下文件中概述關於本發明之先前技術：
根據此，有可能製造具有一類似光學位置或相當化學組合物之玻璃，但其在與根據本發明之玻璃的直接比較中展示顯著的劣勢。
DE 2905875之實例中描述之玻璃具有等於或小於39 wt.%之Nb2 O5 含量。因此，雖然使得玻璃之結晶穩定性臨界地減小(亦即，Nb2 O5 －P2 O5 基質中之溶解限制)，但在TiO2 之量增加的同時未使用大量的昂貴、同樣高指數組份的情況下不可達成根據本發明之玻璃所要的光學位置。
EP 1 468 974(Prio '03)描述強制含有鉍之鈮磷酸鹽玻璃。歸因於氧化鉍之固有吸收作用，此等玻璃在藍色光譜邊緣處具有弱透射率。與無鉍玻璃相比，其亦為更氧化還原敏感的，亦即，不足之氧化熔化控制可導致使玻璃變成灰紫色之Bi0 膠體。藉此極大地減少用於熔化之製程窗，此導致增加的生產成本及潛在較低產量。
EP 1 493 720(Prio '03)中描述之玻璃同樣得自鈮磷酸鹽玻璃系統，但其強制地含有具有前述劣勢之氧化鉍(高達37 wt.%)或大量的氧化鋰(高達15 wt.%)。氧化鋰之含量增加使熔化相對於耐熔材料之侵蝕性增強。除了較短裝備壽命之外，此使耐熔材料猛烈地進入玻璃中。在鉑之情況下，此導致在藍色光譜邊緣處的透射率損失，且在陶瓷材料之情況下，此導致對熔化中結晶之敏感度的增強以及藉由異質結晶核之進入而產生的一次及二次熱壓(例如再壓)的情況。
JP 09 188 540(Prio '95)中揭示之玻璃具有20 wt.%之最大總鹼土金屬氧化物含量。此限制調整一足夠"陡峭"之黏度－溫度曲線的可能性及因此在接近最終幾何形態之模製製程(例如，"精密模製")中的可處理性。
不管鈮磷酸鹽玻璃之氧化還原敏感性，EP 1 382 582(Prio '02)中描述之玻璃僅具有極低含量之穩定化氧化銻(最多高達0.03 wt.%)。此使熔化製程對不可避免之波動更敏感，且歸因於增加之監測工作及潛在較低的產量而增加製程成本。
因此，本發明之一目標為提供光學玻璃，其避免前述先前技術之該等問題且其有助於所要光學性質。此等玻璃應較佳可經由精密壓製方法來加工且具有低轉移溫度。此外，其應為易於可熔及可加工的，且具有用於二次熱壓步驟之足夠結晶穩定性及/或在一連續運轉設備中被製造。此外更欲黏度範圍在107.6 至1013 dPas之盡可能短的玻璃。
藉由如申請專利範圍中描述之本發明之實施例來達成上述目標。
詳言之，本發明提供一種包含以下組合物之光學玻璃(基於氧化物之wt.%)
根據本發明之玻璃具有較佳為1.80nd 1.95，更佳為1.81nd 1.94之折射率(nd )，及/或較佳為19vd28，更佳為20vd 27之阿貝數(vd )。
除非在相應點處另有指示，否則表達"無X"或"無組份X"意謂此組份X實質上不存在於玻璃中，亦即，此組份至多係作為雜質而存在於玻璃中而並非作為一獨立組份而添加至玻璃組合物。X代表任何組份，例如Li2 O。
術語"光學位置"意欲意謂在阿貝圖中玻璃之位置，其由玻璃之nd 及vd 值界定。
基本玻璃系統為鈮磷酸鹽玻璃，磷酸鹽用作調整所要光學位置所需之氧化鈮的溶劑。
玻璃含有磷酸鹽或P2 O5 ，其比例為最少14 wt.%，較佳最少17 wt.%，更佳最少21 wt.%。P2 O5 之比例限於最多35 wt.%，較佳最多30 wt.%，尤其較佳最多26 wt.%。在磷酸鹽含量大於約35 wt.%時，不可再將高指數組份添加至處於對於高折射率而言足夠之含量的玻璃。
此外，玻璃含有用於增加折射率之至少三種組份；詳言之，玻璃至少含有Nb2 O5 、BaO及TiO2 。
作為用於達成所要光學位置及特別是高折射率之主要或基本組份，該玻璃含有Nb2 O5 ，其比例為最少45 wt.%，較佳最少46 wt.%，及最多50 wt.%。大於50 wt.%之Nb2 O5 含量招致Nb2 O5 將不再完全溶解於基質中，且因此引起熔融劑之結晶的風險。
為了確保Nb2 O5 在玻璃基質中之溶解度，Nb2 O5 與P2 O5 之比亦應處於一特定範圍中。Nb2 O5 /P2 O5 比(以wt.%為單位)較佳最多3.5，更佳最多3.0，最佳最多2.5。在Nb2 O5 /P2 O5 比大於3.5時，玻璃變為不穩定的；大概係藉由反混合及/或結晶而使"反玻化"發生。Nb2 O5 /P2 O5 比(以wt.%為單位)較佳最少約1.2，更佳最少1.5，尤其最佳最少1.7。考慮到反玻化穩定性，非常低之Nb2 O5 /P2 O5 比為實際上所要的，但將要求高得多之絕對磷酸鹽含量，使得不可能引入足夠的用於達成此處所要之折射率位置之諸如TiO2 、ZrO2 及BaO的高指數組份及/或用於調整材料之所要脆性的網路改質劑，特定言之為二價金屬之氧化物MO，亦即，此處為鹼土金屬氧化物MgO、CaO、BaO。
作為用於達成所要折射率位置之第二主要組份或次要組份，除了Nb2 O5 之外，根據本發明之玻璃亦含有高指數鹼土金屬氧化物BaO，其比例最少17 wt.%，較佳最少18 wt.%，尤其較佳最少22 wt%，及最多23 wt.%，較佳最多22 wt.%。在BaO含量小於17 wt.%時，將不可能達成所要高折射率。
雖然Nb2 O5 不再以大於50 wt.%之比例來完全溶解於基質中且可引起熔融劑之結晶，但令人驚訝的係高達50 wt.%之Nb2 O5 與高達23 wt.%之BaO之混合物即使在此高含量時仍良好溶解。
替代BaO，較高比例之其他此等高指數組份(例如，TiO2 及/或ZrO2 )亦將導致光學位置朝著另外增加之分散液偏移。然而，此等組份之高含量對在光學設計中進行色差校正極度需要，此使此等玻璃在消費者領域之光學領域中尤其為不可行的。
雖然除了Nb2 O5 及BaO之外，以少量添加之TiO2 及視情況的ZrO2 亦證實作為根據本發明之玻璃的另外第三高指數組份的優勢。然而，較佳地，根據本發明之多數實施例，此等兩種組份TiO2 及ZrO2 之總含量限於最多7 wt.%。限制此等組份亦為需要的以不增加玻璃之結晶趨勢。
根據本發明之玻璃含有TiO2 ，其比例為1 wt.%至小於5 wt.%，較佳最少2 wt.%，更佳最少3 wt.%。
此外，根據本發明之玻璃可含有ZrO2 ，其比例為最多6 wt.%，較佳最多高達至多4 wt.%。然而，根據本發明之一實施例，玻璃為無ZrO2 的。
為了達成減少對根據本發明之玻璃之結晶的敏感度，必需添加少但重要的ZnO，其含量為0.1 wt.%至5 wt.%，較佳小於4 wt.%，尤其較佳最多1 wt.%，此防止或阻止晶格之形成。然而，大於5 wt.%之ZnO含量減小折射率，使得不可達成所要光學位置。
需要比例為0.5 wt.%至5 wt.%之K2 O，用於靈活地微調光學位置及溫度－黏度曲線。較低含量將不給出所要效應，而較高含量導致較低的折射率及/或"長"玻璃。
可將較低之鹼金屬氧化物Li2 O及Na2 O添加至根據本發明之玻璃，用於特殊應用－特定調適，(例如)以使玻璃適於離子交換或適於溫度－黏度曲線之微調適。鹼金屬氧化物之比例總共為較佳最多8 wt.%，更佳最多6 wt.%，尤其較佳最多5 wt.%。大於8 wt.%之含量導致對較低折射率及/或"較長玻璃"之方向的不可接受的強烈影響。
可含有Na2 O，其比例最多4 wt.%，較佳最多3 wt.%，尤其較佳最多0.5 wt.%。
可含有Li2 O，其比例最多4 wt.%，較佳最多3 wt.%。然而，根據本發明之玻璃的一些實施例為無Li2 O的。大於4 wt.%之鋰含量使熔化對耐熔材料之侵蝕性增強。此使耐熔材料猛烈地進入玻璃且使裝備壽命縮短。若使用鉑作為耐熔材料，則此導致在藍色光譜邊緣處的透射率損失，且在使用陶瓷材料時，此導致對熔化中結晶之敏感度的增強以及藉由異質結晶核之進入而產生的一次及二次熱壓。
根據本發明之玻璃亦較佳為無B2 O3 的。B2 O3 對玻璃具有有害效應，尤其係結合鉑熔化裝備。B2 O3 本身使玻璃中之離子移動性增加，此導致對反玻化之敏感度增強。此效應結合在鉑坩堝中之熔化而增加，因為藉由B2 O3 對坩堝材料之侵蝕性，B2 O3 增加異質鉑核之進入。另外，所增加之鉑進入亦使透射率惡化，尤其係在藍色光譜範圍中。
為了微調黏度－溫度曲線，根據本發明之玻璃可具有在一方面群MO(亦即，MgO、CaO及/或SrO)之二價金屬之氧化物及在另一方面F之總共最多5 wt.%的含量。超過此上限將對黏度－溫度曲線具有有害效應(過短之玻璃)且藉由顯著減小折射率及增加阿貝數而偏離所要光學位置。
由於根據本發明之玻璃為氧化還原敏感的，所以在熔化時使條件朝著減少條件偏移可歸因於所得膠體微粒而使玻璃強染色。為了抵消此效應及避免存在減少條件之熔化，根據本發明之玻璃含有Sb2 O3 ，其比例最少0.1 wt.%，較佳最少0.2 wt.%，及最多2 wt.%，較佳最多0.8 wt.%。因此，此組份僅次要地用作一淨化劑且主要用於確保氧化熔化條件。然而，由於Sb2 O3 具有一固有吸收作用，所以不應超過2 wt.%之含量。Sb2 O3 含量愈高，藍色光譜範圍中之吸收邊緣朝著較高波長偏移愈強烈，使得成像可視範圍之色差可隨著Sb2 O3 之量的增加而發生。
除了Sb2 O3 之外，根據本發明之玻璃可含有少量的其他習知淨化劑。此等其他添加之淨化劑的總量較佳為最多1.0 wt.%，將此等量添加至給出100 wt.%之剩餘玻璃組合物的組份。可使用以下組份作為另外的淨化劑(以wt.%為單位，及用於剩餘玻璃組合物)：
為了在可達成之光學位置範圍中更靈活地調整一特殊光學位置，根據本發明之玻璃亦可含有群La2 O3 、Y2 O3 、Bi2 O3 、Gd2 O3 、GeO2 、Ta2 O5 、Yb2 O5 、WO3 中之一或多種氧化物，其總比例為最多5 wt.%，較佳最多2 wt.%。增加此群La2 O3 、Y2 O3 、Bi2 O3 、Gd2 O3 、GeO2 、Ta2 O5 、Yb2 O5 、WO3 中之組份的總含量使其超過5 wt.%將導致透射率之損失(歸因於Y2 O3 、La2 O3 、Bi2 O3 、Gd2 O3 、Yb2 O5 、WO3 )，對反玻化之敏感度的增加(歸因於GeO2 、La2 O3 、Bi2 O3 )及/或玻璃之非所要的"長度"(歸因於GeO2 )。
根據作為光學玻璃之多數實施例，根據本發明之玻璃較佳為無染色及/或光學活性(例如，雷射活性)組份的。根據本發明之另一實施例，在用作光學濾光片或固態雷射之基礎玻璃時，根據本發明之玻璃仍可含有染色及/或光學活性(例如，雷射活性)組份，其比例最多5 wt.%，將此等量另外添加至給出100 wt.%之剩餘玻璃組合物的組份。
根據多數實施例，根據本發明之玻璃較佳不含有氧化鋁。然而，根據本發明之一特定實施例，玻璃亦適於離子交換製程。根據此實施例，玻璃較佳含有Al2 O3 。一最多6 wt.%之低Al2 O3 比例促進材料中結構的形成，此藉由增加離子移動性而另外增強離子交換。然而，增加Al2 O3 含量使其超過6 wt.%將導致對反玻化之敏感度的增加及玻璃之非所要"長度"，且因此，並非為較佳的。根據此實施例之玻璃亦可含有氧化銀，其比例5 wt.%，較佳2 wt.%。然而，增加氧化銀含量使其超過5 wt.%將導致玻璃之透射率的損失。
根據本發明之一實施例，玻璃為無危害環境之組份的，例如鉛及/或砷。
根據本發明之另一實施例，根據本發明之玻璃亦較佳為無在申請專利範圍及/或此描述中未提及之其他組份的，亦即，根據此實施例，玻璃大體上由該等組份組成。在此情況下，表達"大體上由...組成"意謂其他組份至多係作為雜質而存在，而並非作為獨立組份而有意地添加至玻璃組合物。根據本發明之一實施例，根據本發明之玻璃的較佳90 wt.%至95 wt.%由該等組份組成。
根據一實施例，根據本發明之玻璃為"無污染物"的，亦即，其大體上不含有藉由熔化製程而引入作為雜質之化合物。詳言之，玻璃為無SiO2 污染物且亦無金屬坩堝材料(尤其Pt0/I 、Au、Ir或此等金屬之合金)殘餘物之污染物。表達"無污染物"意謂此等組份既不作為組份而添加至玻璃配料亦不在熔化玻璃時藉由坩堝腐蝕而作為雜質引入至玻璃中。用語"為無SiO2 污染物"意謂玻璃含有最多0.1 wt.%之SiO2 ，較佳最多500 ppm。用語"無金屬坩堝材料殘餘物之污染物"意謂玻璃含有最多100 ppm、較佳最多60 ppm之金屬坩堝材料之此等殘餘物。根據此實施例之玻璃具有一顯著增加的透射率及一極大增加的結晶穩定性。在此情況下，所增加之結晶穩定性在此情況下係基於異質SiO2 及/或金屬結晶核之缺乏的，異質SiO2 及/或金屬結晶核通常係藉由來自分別選擇之坩堝材料之進入而進入熔融劑。遍及帶範圍之透射率的減小係藉由散射膠體Pt0 微粒及散射矽酸鹽微粒及基於其之微晶結構之缺乏而得以避免。又，吸收其整個帶譜之PtI 或類似金屬離子的缺乏導致改良的透射率。根據此實施例之玻璃可藉由合適之製程控制而獲得。詳言之，必須使熔化坩堝及熔化槽充分冷卻，使得玻璃之一塗層形成於熔化槽之表面上且玻璃熔融劑本身大體上不接觸坩堝或槽之表面，且該塗層用於防止來自坩堝或槽之雜質。
根據本發明之所有玻璃具有最高715℃之Tg，為結晶穩定的及可經良好加工的。
根據來自以約7 K/h之冷卻速率來冷卻之量測樣本，根據本發明之所有玻璃具有大於或等於130×10－4 之異常相對部分分散△Pg,F ，亦即，其非常適於彩色成像系統中之光學色彩校正。
根據本發明之所有玻璃具有最大4.2 g/cm3 之特定密度ρ。歸因於其相對低的承載質量，由其製成之光學元件及/或光學組件因此尤其適於行動/可攜式單元。
根據本發明之所有玻璃在20℃至300℃之範圍中具有至多8.2×10－7 /K之熱膨脹係數α。因此，其顯著地不同於已知磷酸鹽玻璃，已知磷酸鹽玻璃歸因於其在約14×10－7 /K之範圍中的極高熱膨脹而在再加工及裝配技術中具有熱應力之問題。
此外，根據本發明之所有玻璃分別具有良好的化學穩定性及抗結晶之穩定性，及結晶穩定性。此外，其係藉由接近最終幾何形態的良好可熔性及靈活可加工性、歸因於降低之製程成本的低生產成本、良好離子交換性質及良好環境友好性而得以辨別。
使用根據本發明之玻璃，達成光學位置、黏度－溫度曲線及加工溫度之調整，使得即使在使用靈敏之精密機器時亦確保接近最終幾何形態之高專門化模製。另外，達成結晶穩定性與黏度－溫度曲線之一相關，使得玻璃之進一步熱處理為容易地可能的，例如壓製或再壓，或離子交換製程。
另外，本發明係關於一種製造光學玻璃之方法，其包含在熔化中設定氧化條件的步驟。
依據根據本發明之方法的一實施例，至少將一組份之一顯著比例(詳言之最少0.2 wt.%)作為硝酸鹽而添加至待加以熔化之配料中。舉例而言，"0.2 wt.%"在硝酸鹽之情況下意謂將相應金屬氧化物之0.2 wt.%轉換為相應硝酸鹽之相同莫耳比例且將此比例作為硝酸鹽而添加至熔化配料。硝酸鹽在還原氧化淨化系統中使淨化劑本身氧化，且因此，較佳在以As2 O3 及/或Sb2 O3 淨化時被使用。
為了在熔化中設定氧化條件，可同樣將一氧化氣體引入熔化中，含氧之氣較佳，例如，空氣或純氧。
此外，可更進一步地使熔化坩堝或熔化槽充分冷卻，使得玻璃之一塗層形成於熔化槽之表面上且玻璃熔融劑本身大體上不接觸坩堝或槽之表面，且玻璃塗層用於防止來自坩堝或槽之雜質。
磷酸鹽比例較佳作為錯合磷酸鹽而添加至配料，亦即，磷酸鹽不以自由P2 O5 之形式而係作為與其他組份之化合物而添加，例如作為諸如Ba(H2 PO4 )2 之磷酸衍生物。
此外，本發明係關於根據本發明之玻璃在以下應用領域中的用途：成像、感測器、顯微術、醫療技術、數位式保護、電信、光學通信工程/資訊傳輸、汽車領域中之光學裝置/照明設備、光微影、步進機、準分子雷射、晶圓、電腦晶片以及積體電路及含有此等電路及晶片之電子裝置。
此外，本發明係關於包含根據本發明之玻璃的光學元件。在此情況下，光學元件可特定言之為透鏡、稜鏡、光導棒、陣列、光纖、梯度組件、光學窗及緊密組件。根據本發明，術語"光學元件"亦包括此種光學元件之預成型坯，例如滴型料、高精度滴型料及其類似物。
此外，本發明係關於一種製造光學元件或光學組件之方法，其包含以下步驟：－壓製根據本發明之光學玻璃。
玻璃之壓製較佳為一精密壓製製程。
根據一實施例，藉由再壓而將玻璃加工成一光學組件。
根據本發明使用之術語"精密壓製"意謂一種壓製方法，其中在精密壓製後不再需要修整或研磨所製造之光學組件的表面，而相反具有一基本足夠之表面品質。
以習知壓製方法，表面在壓製後不具有一足夠光學品質，且所壓製之物品在進一步使用之前必須(例如)經研磨。
作為一起始材料，用於壓製方法之玻璃可由熔融劑直接加工。在精密壓製之情況下，則使用術語"精密模製"。
作為來自玻璃熔融劑之一替代直接壓製，可再加熱一固化玻璃滴型料；在此情況下，壓製製程為一個二次熱壓製程，其亦被稱為再壓。對用於此再壓之玻璃的需求非常高。此等玻璃必須比由熔融劑直接處理之玻璃更結晶穩定且不再次加熱至加工溫度。
關於再壓，有可能使用滴型料或鋸開之預成型坯。所謂的高精度滴型料亦較佳用於精密壓製，亦即，其重量已對應於待製造之光學組件之最終重量且其形態亦較佳類似於待製造之光學組件之最終形態的固化玻璃滴型料。在此等高精度滴型料之情況下，再壓不留下在進一步之加工步驟中將必須移除的過剩材料之突出毛邊。
此外，本發明係關於此種光學元件在製造以下光學部件中的使用：(例如)感測器、顯微術、醫療技術、數位式保護、電信、光學通信工程/資訊傳輸、汽車領域中之光學裝置/照明設備、光微影、步進機、準分子雷射、晶圓、電腦晶片以及積體電路及含有此等電路及晶片之電子裝置。
此外，本發明係關於(例如)用於以下領域之光學部件：成像、感測器、顯微術、醫療技術、數位式保護、電信、光學通信工程/資訊傳輸、汽車領域中之光學裝置/照明設備、光微影、步進機、準分子雷射、晶圓、電腦晶片以及積體電路及含有此等電路及晶片之電子裝置。
在下文中將藉由一連串之實例來更詳細地解釋本發明。然而，本發明不限於該等實例。
實例
表2含有在較佳組合物範圍中之8個示範性實施例以及兩個比較實例。描述於該等實例中之玻璃製造如下：稱出氧化物(較佳相應的碳酸鹽)及磷酸鹽比例(較佳作為錯合磷酸鹽)之原料，添加諸如Sb2 O3 之一或多種淨化劑及隨後適當地混合。在一不連續配料熔化裝備中在約1200℃之溫度下熔化玻璃配料，隨後精製(1250℃)及使其均勻化。在約1000℃之澆鑄溫度下，可將玻璃澆鑄及加工成所要尺寸。在大容積之連續裝備中，經驗展示溫度可減少至少約100 K且材料可藉由接近最終幾何形態之模製之方法(例如，精密壓製)來加工。
將以此方式獲得之玻璃的性質作為實例2而指定於表2中。
比較實例1為一歸因於ZnO之缺少而不可由其獲得透明玻璃之組合物；相反，在冷卻該組合物時強烈的反玻化發生以產生一玻璃陶瓷。因此，判定光學資料為不可能的。
比較實例2為一不含有任何氧化銻之組合物。因此，該組合物之氧化電位過低且導致熔融劑之氧化還原狀態的偏移，且因此，導致一深暗紅色可視色彩壓印，其為一光學玻璃所不可接受的。
實例1至8之所有玻璃具有小於0.1 wt.%之SiO2 含量及金屬坩堝材料之殘餘物的小於100 ppm之含量。其藉由一高結晶穩定性及極好的透明度而得以辨別。
實例9之組合物為根據某些實施例之次佳組合物，因為其含有少量但多於0.1 wt.%之SiO2 。以此玻璃可觀察到一增加之結晶趨勢。在790℃下，此比較實例之LDL比在實例4之情況下低50 K，實例4為最接近其之實例(LDL~840℃)。"LDL"在此情況下意欲意謂所謂的較低反玻化極限。此為在升溫控制下材料之反玻化開始的溫度。LDL愈低，任何二次熱壓製程之製程窗愈小。由於"短"玻璃較佳用於精密模製，所以在二次熱壓部分中50 K之差異已為顯著的。
根據實例10之玻璃亦屬於次佳實施例，其黃色可視色彩壓印可歸因於在使用鉑熔化坩堝的同時存在顯著的B2 O3 比例。
根據本發明之玻璃具有與於此位置之已知光學玻璃相同之光學資料。然而，其藉由更好的化學穩定性及可處理性，歸因於減少之原料的較低生產成本及製程成本、歸因於其脆性的足夠結晶穩定性，及藉由環境友好性而得以辨別。藉由如由實例(表2)支持之根據本發明之玻璃，達成結晶穩定性及黏度－溫度曲線之調整，使得玻璃之進一步的熱處理(壓製或再壓)為容易地可能的。

Claims (16)

  1. 一種光學玻璃，其特徵在於其包含以下組份(以基於氧化物之wt.%為單位)：
  2. 如請求項1之玻璃，其中該玻璃為無B2 O3 及/或無SiO2 污染物及/或無金屬坩堝材料殘餘物之污染物。
  3. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於TiO2 +ZrO2 之總含量不超過7 wt.%及/或其鹼金屬氧化物含量(Li2 O+Na2 O+K2 O)不超過8 wt.%。
  4. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其包含一最多6 wt.%的氧化鋁含量。
  5. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其包含一最多5 wt.%之Ag2 O含量。
  6. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其包含一選自La2 O3 、Y2 O3 、Bi2 O3 、Gd2 O3 、GeO2 、Ta2 O5 、Yb2 O5 、及WO3 之金屬氧化物，其總量的最多5 wt.%。
  7. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其包含一選自來自由MgO、CaO、SrO、F組成之群中之一或多者的組份，其含量最多5 wt.%。
  8. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其為無Pt及SiO2 的。
  9. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其包含作為淨化劑之以下組份中之一或多者(以wt.%為單位)As2 O3 0-1 及/或SnO 0-1 及/或NaCl 0-1 及/或SO4 2- 0-1 及/或F- 0-1。
  10. 如請求項1或2之玻璃，其特徵在於其具有1.80nd 1.95之一折射率nd 及/或19vd 28之一阿貝數vd 。
  11. 一種製造如請求項1至10中任一項之玻璃的方法，其包含在熔化中設定氧化條件的步驟，其係將氧化氣體引入熔化中。
  12. 一種如請求項1至10中任一項之玻璃之用途，其係用作光學元件，該等光學元件諸如透鏡、稜鏡、光導棒、陣列、光纖、梯度組件及光學窗。
  13. 一種如請求項1至10中任一項之玻璃之用途，其係用於製造光學部件及光學組件，該等光學部件或光學組件係用於感測器、顯微術、醫療技術、數位式保護、電信、光學通信工程/資訊傳輸、汽車領域中之光學裝置/照明設備、光微影、步進機、準分子雷射、晶圓、電腦晶片 以及積體電路及含有此等電路及晶片之電子裝置。
  14. 稜鏡、光導棒、陣列、光纖、梯度組件及光學窗之光學元件，其包含如請求項1至10中任一項之玻璃。
  15. 一種用於製造光學元件之方法，其包含壓製如請求項1至10中任一項之玻璃的步驟。
  16. 一種光學部件或光學組件，其用於成像、感測器、顯微術、醫療技術、數位式保護、電信、光學通信工程/資訊傳輸、汽車領域中之光學裝置/照明設備、光微影、步進機、準分子雷射、晶圓、電腦晶片以及積體電路及含有此等電路及晶片之電子裝置，其包含如請求項1至10中任一項之玻璃。
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