本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃、特別涉及特種短火石玻璃和包括這些玻璃的光學(xué)元件和光學(xué)部件、及其用途和用于生產(chǎn)這種光學(xué)玻璃的方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在高質(zhì)量的光學(xué)系統(tǒng)中矯正色差是重要的問題。具有顯著的短火石特性的玻璃對(duì)于優(yōu)良的色差矯正來說是不可缺少的。這種玻璃是具有明顯偏離法線的相對(duì)部分色散以便該玻璃特別適用于矯正色差的玻璃。

普通的光學(xué)玻璃和它們的作為物鏡透鏡的光學(xué)應(yīng)用對(duì)于數(shù)字投影(例如，物鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、投影儀、手機(jī)鏡頭、移動(dòng)硬盤)來說經(jīng)常不具有負(fù)異常部分色散的特性和/或高化學(xué)耐性的要求。

而且，期望提供鉛和砷含量盡可能低且優(yōu)選甚至沒有鉛和砷的光學(xué)玻璃，因?yàn)檫@些成分已經(jīng)被歸類為污染成分。而且，玻璃的經(jīng)濟(jì)效率越來越成為玻璃生產(chǎn)商和光學(xué)儀器及產(chǎn)品的生產(chǎn)商注意的焦點(diǎn)。因此，也期望由于全球儲(chǔ)量有限且地區(qū)儲(chǔ)量也有限而價(jià)格水平很高的原材料，例如Ta原材料和GeO₂，被盡可能地減少作為玻璃成分或優(yōu)選甚至不使用。由此，也確保了未來能提供這種玻璃。而且，具有增大的化學(xué)耐性的玻璃在高質(zhì)量產(chǎn)品中持續(xù)變得越來越重要。

特別地，僅部分色差在透鏡系統(tǒng)中能通過具有不同色散系數(shù)的玻璃的組合而被消除。剩下的色差，所謂的二級(jí)光譜通過應(yīng)用具有強(qiáng)烈偏離部分色散的玻璃而被減小。后者意味著具有負(fù)偏離部分色散的玻璃與具有正偏離部分色散的玻璃在透鏡系統(tǒng)中組合。

通常該負(fù)偏離異常部分色散的光學(xué)特性由使用PbO和/或Ta₂O₅而導(dǎo)致，出于上述的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)原因應(yīng)盡可能避免或減少它們。

但是PbO和Ta₂O₅是能引起特定的小異常部分色散的成分。PbO和/或Ta₂O₅所影響的期望的光學(xué)和玻璃技術(shù)特性的再現(xiàn)通常不能通過用一種或多種成分簡單地取代而獲得。反而，玻璃成分的新的發(fā)展或影響深遠(yuǎn)的變化是必須的。

期望的光學(xué)定位的已知的無鉛和/或無鉭的玻璃通常基于在硅酸鹽基質(zhì)中使用很大量的堿金屬氧化物和/或B₂O₃，這通常導(dǎo)致玻璃具有低的對(duì)酸性和/堿性溶液的抗性。

而且，具有相根據(jù)本發(fā)明獲得的光學(xué)定位相類似的光學(xué)定位或具有類似的化學(xué)成分的已知玻璃具有明顯的缺點(diǎn)，特別是直接與本發(fā)明的玻璃相比。

在文獻(xiàn)DE 10 2007 025 601A1中描述的玻璃的成分的組合不產(chǎn)生組合所有光學(xué)和物理特性的玻璃。而且，該玻璃被描述為具有以下特征的“短”玻璃，即△T＝(T(η＝10^7.6)–T(η＝10¹³))(△T(T(η)bei 10^7.6)–T(η)bei 10¹³))最多為150K。由于在文獻(xiàn)中必須存在氧化鈣并且缺少ZnO，本發(fā)明中的玻璃具有T>150K。而且，B₂O₃的含量在該玻璃中非常低。

文獻(xiàn)DE102 25 366公開了具有較高含量的SiO₂和較低含量的B₂O₃的玻璃，其還必須含有大于10-20重量％的量的ZrO₂。該組合導(dǎo)致具有明顯大于560℃的T_g的玻璃。而且，熔化溫度增高，這使經(jīng)濟(jì)效率低。而且，不容易能使該玻璃通過復(fù)壓而被進(jìn)一步處理。

在文獻(xiàn)WO 01/72650A1中公開的玻璃必須含有20-50重量％的Nb₂O₅。該成分對(duì)于增加折射率和減小色散系數(shù)是有用的。但是，通過這些量，不能獲得有利的光學(xué)折射率定位。而且，Nb₂O₅是對(duì)氧化還原敏感的成分并產(chǎn)生具有受損的透射率的玻璃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)。

特別是，本發(fā)明的另一目的是提供一種光學(xué)玻璃、特別是特種短火石玻璃，或者將成分范圍設(shè)置為用于這種光學(xué)玻璃，該光學(xué)玻璃具有有利的負(fù)偏離部分色散、有利的折射率n_d和有利的色散系數(shù)ν_d，并且進(jìn)一步具有較好的抗結(jié)晶性，容易生產(chǎn)并且具有非常好的根據(jù)ISO 8424(抗酸性SR，1996年6月5日第二版)和ISO 10629(抗堿性AR(Alkaliresistenz)，1996年7月1日第一版)的耐受性等級(jí)。

在本發(fā)明的玻璃中，應(yīng)減少使用昂貴的、不容易獲得的和/或使透射率減小的成分，優(yōu)選徹底避免使用，而是使用在所應(yīng)用的透射率范圍中不吸收的廉價(jià)的并且可獲得的材料。特別地，出于生態(tài)和經(jīng)濟(jì)考慮，PbO和/或As₂O₃以及也可能的Bi₂O₃，還優(yōu)選TiO₂-、Gd₂O₃-、Y₂O_3-、GeO₂-、Ta₂O₅-、Al₂O₃、WO₃-、ZnO-、BaO-、和/或F-成分的使用應(yīng)被減少，優(yōu)選避免使用，其中仍能獲得期望的光學(xué)特性能。同時(shí)，玻璃應(yīng)具有優(yōu)良的透射率和化學(xué)耐性已經(jīng)所謂的短火石特性。這些玻璃如果可能的話應(yīng)是在壓制過程中可加工的并且具有應(yīng)用導(dǎo)向的低相變溫度T_g，特別是相對(duì)于進(jìn)一步處理來說。而且，該玻璃應(yīng)是能容易熔化和可加工的，并具有足夠的抗結(jié)晶性，這能以連續(xù)進(jìn)行的聚合體的方式生產(chǎn)。

該玻璃特別適于在所應(yīng)用的成像領(lǐng)域中用作物鏡中的透鏡，以用于數(shù)字投影(例如物鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、投影儀、移動(dòng)電話攝像機(jī)、移動(dòng)硬盤)、傳感器技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、照相平印術(shù)、激光技術(shù)、晶片/芯片技術(shù)，以及用于通訊、光學(xué)通訊以及汽車領(lǐng)域中的光學(xué)/照明裝置。

通過所附的獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)這些和其他目的。特別地，這些和其他目的通過權(quán)利要求1的玻璃，以及用于權(quán)利要求9的光學(xué)元件或在權(quán)利要求9的光學(xué)元件中的所生產(chǎn)的這種玻璃的應(yīng)用。優(yōu)選的實(shí)施例包含在從屬權(quán)利要求中。

附圖說明

圖1示出示例玻璃2在示例厚度為10mm下的內(nèi)部透射率曲線。對(duì)于不同的波長(x軸)，示出內(nèi)部透射率(y軸)。

具體實(shí)施方式

權(quán)利要求1的光學(xué)玻璃包括如下組分(基于氧化物的重量百分比)。

特別地，本發(fā)明的玻璃特征在于：良好的化學(xué)耐性，較好的抗結(jié)晶性，較容易生產(chǎn)，并且具有額外的非常好的根據(jù)(1996年6月5日第二版)和ISO10629(1996年7月1日第一版)的耐受性等級(jí)。

本發(fā)明的光學(xué)玻璃優(yōu)選是特種短火石玻璃(簡稱：KZFS)。

根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語例如涉及玻璃中所含的成分的量的指示的“最多”或“不超過”應(yīng)表示該成分具有該量而且可以是更小的量(數(shù)學(xué)符號(hào)：≤)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員自由地選擇所指示的上下限值之間的合適的范圍，這對(duì)于下面所述的本發(fā)明的玻璃的所有成分都是有效的。

如果沒有相反的指示，指示和量指的是以基于氧化物的重量百分比計(jì)的量。比值的指示指的是質(zhì)量比，如果沒有相反說明的話。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，本發(fā)明的玻璃優(yōu)選不包括除了上面或下面所述的成分之外的成分，這意味著在這些實(shí)施例中玻璃主要由上面或下面所述的成分構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的玻璃由至少90重量％、更優(yōu)選至少95重量％、甚至更優(yōu)選至少99％的所述成分構(gòu)成。

在下文中，屬于“無X”或“無X成分”指的是該玻璃基本不含有該成分X，并且該成分最多作為存在于玻璃中的污染物存在，并且不是作為單獨(dú)的成分被添加到玻璃組分中。這意味著成分X沒有以顯著的量被添加。根據(jù)本發(fā)明，非顯著的量是小于100ppm，更優(yōu)選小于50ppm，以及最優(yōu)選小于10ppm的量。這方面，X表示任意成分，例如PbO、As₂O₃、Ta₂O₅或GeO₂。

色散系數(shù)ν_d用作對(duì)光學(xué)玻璃的在λ＝486.13nm的波長F和λ＝656.27nm的波長C之間的色散的度量，這根據(jù)等式(1)來計(jì)算。符號(hào)n_d、n_F和n_C在這里是波長d(λ＝587.56nm)，F(xiàn)(λ＝486.13nm)和C(λ＝656.27nm)處的折射率。

藍(lán)色區(qū)域中的相對(duì)部分色散優(yōu)選根據(jù)等式(2)通過系數(shù)P_g，F(xiàn)來計(jì)算。其中，波長g對(duì)應(yīng)于λ＝435.83nm

多數(shù)光學(xué)玻璃大體定位在其上的法線的位置由成對(duì)的玻璃種類K7和F2的值(SCHOTT公司目錄“光學(xué)玻璃”2014)限定。根據(jù)等式(3)計(jì)算在給定的色散系數(shù)處與直線的交叉點(diǎn)。

根據(jù)等式(4)，這里使用的術(shù)語△P_g,F是與玻璃的P_g,F的差。

這里使用的術(shù)語“負(fù)偏離異常部分色散”優(yōu)選指的是值ΔP_g，F(xiàn)<0。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃具有至少1.60、更優(yōu)選至少1.61、甚至更優(yōu)選至少1.612的色散系數(shù)n_d。該折射率n_d在這里優(yōu)選為最多1.625、更優(yōu)選最多1.616，甚至更優(yōu)選最多1.615。特別優(yōu)選地，折射率n_d為1.60至1.625，更優(yōu)選為1.61≤n_d≤1.62，甚至更優(yōu)選地為1.612≤n_d≤1.616。

本發(fā)明的玻璃具有的負(fù)偏離異常部分色散ΔP_g，F(xiàn)優(yōu)選為最多-0.0055，更優(yōu)選最多-0.0060，甚至更優(yōu)選最多-0.0065。優(yōu)選地，負(fù)偏離異常部分色散是ΔP_g，F(xiàn)優(yōu)選為至少-0.0119，更優(yōu)選為至少-0.0110，甚至更優(yōu)選為至少-0.0100，甚至更優(yōu)選為至少-0.0098。特別優(yōu)選地，負(fù)偏離異常部分色散ΔP_g，F(xiàn)為-0.0119≤ΔP_g，F(xiàn)≤-0.0055，更優(yōu)選為-0.0110≤ΔP_g，F(xiàn)≤-0.0055，甚至更優(yōu)選為-0.0100≤ΔP_g，F(xiàn)≤-0.0060，特別優(yōu)選地為-0.0098≤ΔP_g，F(xiàn)≤0.0065.。具有這種負(fù)偏離異常部分色散的玻璃特別適于矯正色差。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃具有至少42.7、更優(yōu)選至少43、甚至更優(yōu)選至少43.2的色散系數(shù)ν_d。優(yōu)選地，色散系數(shù)ν_d為最多45.9，更優(yōu)選為最多45.7，甚至更優(yōu)選為最多45.3，特別優(yōu)選為最多44.9。特別優(yōu)選地，色散系數(shù)ν_d為42.7至45.9，更優(yōu)選為43.0≤v_d≤45.7，甚至更優(yōu)選為43.2≤v_d≤44.9.。

該玻璃含有作為玻璃形成體的成分SiO₂和B₂O₃。組分中SiO₂的含量是大于38重量％、優(yōu)選至少40重量％以及甚至更優(yōu)選至少41重量％。組分中SiO₂的含量為最多47重量％、優(yōu)選最多46重量％。特別優(yōu)選地，組分中SiO₂的含量為從＞38至47重量％，優(yōu)選>38至46重量％，更優(yōu)選40至47重量％，甚至更優(yōu)選40至46重量％，更優(yōu)選41至46重量％。SiO₂含量低不是有利的，因?yàn)榛瘜W(xué)耐性受到損害。相比于所指示的，量更大的情況下，可熔性受到損害。SiO₂支持獲得所要求的中間范圍內(nèi)的折射率定位。

組分中B₂O₃含量為大于12重量％、優(yōu)選大于12.2重量％，更優(yōu)選大于12.3重量％。組分中B₂O₃含量為大于17％重量、優(yōu)選大于16重量％，更優(yōu)選大于15重量％。特別優(yōu)選地，組分中所含的B₂O₃的含量為＞12至17重量％，優(yōu)選12.2至17重量％，更優(yōu)選12.3至17重量％，更優(yōu)選12.5至16重量％，并且特別優(yōu)選12.5至15重量％。B₂O₃是其中一種成分，其使難熔的組分例如ZrO₂溶解，并因此滿足作為熔劑的功能。另外，B₂O₃減小了玻璃的負(fù)部分色散。這意味著ΔP_g，F(xiàn)的絕對(duì)值增大。出于這些原因，B₂O₃的含量不必須低于＞12重量％。在超過所要求的范圍的更高含量的氧化硼的情況下，熔融物的聚合體向耐火材料的侵蝕增大，這對(duì)于廉價(jià)生來說是不利的。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有的SiO₂和B₂O₃的總量為至少50至65重量％，優(yōu)選大于50至65重量％。更優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有的SiO₂和B₂O₃的總量為至少54重量％，甚至更優(yōu)選至少55重量％。更優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有的SiO₂和B₂O₃的總量為最多64重量％，優(yōu)選最多62重量％，甚至更優(yōu)選最多61重量％。

根據(jù)本發(fā)明，該玻璃也可包括堿土金屬氧化物。堿土金屬氧化物和ZnO用于調(diào)整粘性，特別是用于精細(xì)調(diào)節(jié)粘性-溫度曲線。它們也可特別用作改變例如堿金屬氧化物的成分的網(wǎng)狀組織。堿土金屬氧化物MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的組中的成分MO的總含量應(yīng)優(yōu)選小于5重量％，優(yōu)選小于3重量％。在優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的玻璃不含有從MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中選擇的至少一種成分。優(yōu)選地，該玻璃不含有MgO、SrO和ZnO。在優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的玻璃不含有堿土金屬氧化物和ZnO。

如果在本發(fā)明的玻璃中存在堿土金屬氧化物，那么已經(jīng)被證實(shí)有利的是玻璃中的堿土金屬氧化物被選擇為使得氧化鈣的質(zhì)量比大于氧化鋇和/或氧化鍶的質(zhì)量比。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選地是氧化鋇和氧化鈣的質(zhì)量比的總量為最多1.0重量％的情況。

因此，除了CaO以外，任何堿土金屬氧化成分可存在于玻璃中作為單獨(dú)的成分，達(dá)到最多4重量％，優(yōu)選最多3重量％，更優(yōu)選最多2重量％。被包含的CaO可選地為0至3重量％，優(yōu)選為0至2重量％，更優(yōu)選地為0至1重量％。CaO可促進(jìn)期望的色散特性(短火石)。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，玻璃不含CaO。

優(yōu)選地，SrO和BaO的含量均為最多4重量％。MgO的含量優(yōu)選為最多3量％。Zno的含量優(yōu)選為最多2量％。

超過這些堿土金屬氧化物的限值將導(dǎo)致折射率下降以及色散系數(shù)增大，并因此離開這里有利的光學(xué)定位。

根據(jù)本發(fā)明，該玻璃也包括堿金屬氧化物。優(yōu)選地，堿金屬氧化物Na₂O，K₂O和Li₂O中的每一個(gè)均包含在本發(fā)明的玻璃中。

根據(jù)本發(fā)明的玻璃的優(yōu)選實(shí)施例，堿金屬氧化物Na₂O、K₂O和Li₂O中的R₂O總量應(yīng)為10.5-13.5重量％，更優(yōu)選10.8至13重量％。優(yōu)選地，堿金屬氧化物Na₂O、K₂O和Li₂O中的R₂O總量大于10.8重量％，更優(yōu)選大于11重量％。優(yōu)選地，堿金屬氧化物Na₂O、K₂O和Li₂O中的R₂O總量最多13.5重量％，更優(yōu)選最多13重量％。堿金屬氧化物的高含量導(dǎo)致對(duì)低折射率的方向產(chǎn)生不可接受的強(qiáng)烈的影響。小量對(duì)于玻璃的熔化特性來說是不利的。堿金屬氧化物的指示的總量應(yīng)處于指示范圍中，以用于一方面獲得玻璃的可熔性，另一方面獲得這里優(yōu)選的P_g，F(xiàn)和/或ΔP_g，F(xiàn)。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃所包括的Na₂O的含量為至少2.0重量％，更優(yōu)選至少3.0重量％，甚至更優(yōu)選至少3.5重量％。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃所包括的Na₂O的含量為最多8重量％，優(yōu)選小于8重量％，甚至更優(yōu)選最多7重量％，最優(yōu)選最多6重量％。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃所包括的Na₂O的含量為2至＜8重量％，更優(yōu)選至少3重量％并且最多7重量％，更優(yōu)選至少3.5至6重量％。Na₂O用于調(diào)整期望的色散特性，因此用于調(diào)整短火石特性。較小的量相反不產(chǎn)生期望的效果。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃所包括的K₂O的含量為至少0.3重量％，更優(yōu)選至少0.5重量％，甚至更優(yōu)選至少1重量％。K₂O的含量優(yōu)選應(yīng)為最多7重量％、并且更優(yōu)選最多6重量％。優(yōu)選地，玻璃中的K₂O的含量為0.3至7重量％，更優(yōu)選0.5至6重量％，更優(yōu)選至少1至6重量％。

而且，有利于最佳的可熔性和熱成形，Na₂O和K₂O與Li₂O相結(jié)合用于靈活地精細(xì)調(diào)整光學(xué)定位和溫度-粘性曲線。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃所包括的Li₂O的含量為至少0.5重量％，更優(yōu)選至少1.0重量％，甚至更優(yōu)選至少1.5重量％。Li₂O的含量應(yīng)優(yōu)先為最多3.5重量％，并且更優(yōu)選最多3.0重量％。優(yōu)選地，Li₂O的含量為至少0.5至最多3.5重量％。

已經(jīng)證實(shí)特別有利的是在本發(fā)明的玻璃具有的Na₂O的比例至少與Li₂O的比例一樣高的時(shí)候。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃包括比Li₂O量更大的Na₂O。優(yōu)選地，Na₂O和Li₂O的比例的比值為至少1.0，優(yōu)選至少1.5，更優(yōu)選至少1.6，甚至更優(yōu)選至少2.0。

已經(jīng)證實(shí)特別有利的是在本發(fā)明的玻璃具有的Li₂O的摩爾比最多與Na₂O的摩爾比一樣高的時(shí)候。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃包括相比于Na₂O摩爾比更小的Li₂O。優(yōu)選地，Na₂O和K₂O的摩爾比的比值為至少0.7，優(yōu)選至少0.8，更優(yōu)選至少0.9。該比值優(yōu)選被限制為最多3、更優(yōu)選最多2.5以及更優(yōu)選最多2.2。更大量的Li₂O可消極地影響玻璃的耐受性。

已經(jīng)證實(shí)特別有利的是在本發(fā)明的玻璃具有的Na₂O的摩爾比至少與K₂O的摩爾比至少一樣大的時(shí)候。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃包括相比于K₂O更大摩爾比的Na₂O。優(yōu)選地，Na₂O和K₂O的摩爾比的比值為至少1.0，優(yōu)選至少1.3，更優(yōu)選至少1.4，甚至更優(yōu)選至少1.5。該比值優(yōu)選被限制為最多6，更優(yōu)選最多5以及更優(yōu)選最多4。更大摩爾比的K₂O可消極地影響玻璃的耐受性，但也可增大熱膨脹系數(shù)。

與B₂O₃一起，堿金屬氧化物確保了不同尺寸下的可熔性，并因此也確保了高質(zhì)量的小的生產(chǎn)聚集體的可熔性。因此，最小量的B₂O₃和堿金屬氧化物，以及因此20至30重量％的總量是有利的。相反，更大的量導(dǎo)致增大的侵蝕并且由此導(dǎo)致防火材料很大程度地進(jìn)入玻璃，并且降低聚集體的壽命。就鉑用作防火材料而言，這導(dǎo)致在藍(lán)色光譜邊緣透射率的損失，而且在使用陶瓷材料的情況下，由于非勻質(zhì)的晶核的引入，導(dǎo)致熔體中以及在首次和二次熱成形中增大的結(jié)晶趨勢(shì)。

經(jīng)濟(jì)和/或生態(tài)不利的、特別是使透射率降低的成分在本發(fā)明的玻璃中的使用能被減少，以有利于在所需的透射率范圍中沒有吸收的廉價(jià)、可用材料，優(yōu)選地這些成分能被完全避免。特別地，由于全球儲(chǔ)量有限并且局部儲(chǔ)量也有限而價(jià)格水平高的成分，例如Ta₂O₅和GeO₂相對(duì)于它們?cè)诓Ａе械牧勘挥欣販p少，或這些成分可優(yōu)選地被完全避免。因而，也確保了未來能提供這種玻璃。而且，具有增大的化學(xué)耐性的玻璃在高質(zhì)量產(chǎn)品中的應(yīng)用持續(xù)變得越來越重要。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的PbO。特別有利地，本發(fā)明的玻璃不含有PbO。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的As₂O₃。特別有利地，本發(fā)明的玻璃不含有As₂O₃。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的Bi₂O₃。特別有利地，本發(fā)明的玻璃不含有Bi₂O₃。而且，由于其在熔融過程中對(duì)氧化還原條件的敏感性，Bi₂O₃可導(dǎo)致玻璃中的強(qiáng)烈的變色。這種玻璃的工藝窗口非常窄并因此對(duì)于經(jīng)典的光學(xué)玻璃來說通常是不經(jīng)濟(jì)的。

TiO₂增大了折射率，并且特別是與ZrO₂一起具有核形成效應(yīng)，并損害藍(lán)色光譜范圍中的透射率，因此將UV邊緣位移到更長波長的范圍。因此，本發(fā)明的玻璃的優(yōu)選的實(shí)施例含有小于1重量％的TiO₂。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含TiO₂。

CeO₂可將UV邊緣位移到更長的波長范圍。本發(fā)明的玻璃的優(yōu)選的實(shí)施例優(yōu)選含有小于1重量％的CeO₂。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含CeO₂。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的Gd₂O₃。特別優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含有Gd₂O₃。釓屬于鑭系元素并具有約590nm的吸收帶。但是，透射率在整個(gè)可見光范圍(VIS)內(nèi)應(yīng)是一直很高的。這不能用比例大于1重量％的Gd₂O₃來保證。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的Y₂O₃。特別優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含有Y₂O₃。氧化釔作為不同的釔礦、例如鈮釔礦或鈮貝塔石(Yttrobetafit)礦的一部分自然地產(chǎn)生，并且可存在于本發(fā)明的玻璃中；但這很昂貴。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的GeO₂。特別優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃沒有GeO₂，特別因?yàn)镚eO₂處于很高的價(jià)格水平，原因在于全球儲(chǔ)量有限并且局部儲(chǔ)量也是有限的。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的Ta₂O₅。特別優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃沒有Ta₂O₅，特別因?yàn)門a原材料處于很高的價(jià)格水平，原因在于全球儲(chǔ)量有限并且局部儲(chǔ)量也是有限的。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有小于1重量％的WO₃。特別優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含有WO₃。過大量的WO₃可容易地將UV邊緣位移到更長的波長范圍內(nèi)。

根據(jù)多數(shù)實(shí)施例，本發(fā)明的玻璃所含有的作為額外的網(wǎng)絡(luò)形成體的Al₂O₃優(yōu)選小于1重量％，更優(yōu)選不含有Al₂O₃。該成分歸功于很多玻璃系統(tǒng)中抗結(jié)晶性的增大。但是，本發(fā)明的玻璃在這方面是足夠穩(wěn)定的，并且也能在沒有該成分的情況下被很好地處理。相反，Al₂O₃的比例甚至可降低，或優(yōu)選地被完全避免，因?yàn)槠鋵?duì)于本發(fā)明的玻璃系統(tǒng)中的UV的透射率具有很大的負(fù)面影響。

為了更靈活地調(diào)節(jié)能獲得的光學(xué)定位的范圍內(nèi)的特定點(diǎn)，本發(fā)明的玻璃可額外地含有總量為最多1重量％的La₂O₃和HfO₂組中的氧化物。La₂O₃和HfO₂減小色散，并因此可有利于獲得短火石特性。根據(jù)多數(shù)實(shí)施例，本發(fā)明的玻璃所含有的La₂O₃優(yōu)選小于1重量％，更優(yōu)選不含有La₂O₃。氧化鑭降低化學(xué)耐性并且氧化鉿可額外地導(dǎo)致光學(xué)玻璃的結(jié)晶傾向的增大。因此，該比例必須不超過所示的上限。

優(yōu)選地，在基于所述組分的本發(fā)明的玻璃中最多高達(dá)1mol％的氧離子(O^2-)被氟離子(F^-)替代。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含氟離子。氟化物離子(F^-)可特別地不利地增加這里優(yōu)選的負(fù)異常部分色散。

本發(fā)明的玻璃含ZrO₂以及優(yōu)選的額外的Nb₂O₅，以用于調(diào)整折射率和色散系數(shù)。因而，除此之外，獲得與光學(xué)定位(n_d，ν_d)相結(jié)合的期望的高負(fù)異常部分色散。特別地，ν_d可位移到同一或類似P_g，F(xiàn)處的較小值，這有利地影響異常部分色散的更大的負(fù)值。期望的光學(xué)定位，特別是適中的折射率和色散系數(shù)不能以較小的量獲得，特別是ZrO₂或Nb₂O₅的量，如所示的。但是，更大的量可增大這里優(yōu)選的色散，其被表示為P_g，F(xiàn)，并因此減小從色散法線的偏離，從而也減小玻璃的短火石特性。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有的ZrO₂的量為最多20重量％，優(yōu)選最多19重量％。但是，優(yōu)選地，ZrO₂的量為最多10重量％，優(yōu)選大于10重量％，更優(yōu)選大于12重量％，更優(yōu)選大于13重量％，甚至更優(yōu)選大于15％，特別優(yōu)選至少16重量％。在該玻璃系統(tǒng)中的該ZrO₂的比例對(duì)于獲得程度大的負(fù)部分色散來說是有利的。因此，超過所述的量可明顯地?fù)p害較小聚集體的可熔性，特別導(dǎo)致強(qiáng)烈的結(jié)晶。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有的ZrO₂的量為13-19重量％，優(yōu)選15至19重量％，更優(yōu)選16至19重量％。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃中的ZrO₂的量比B₂O₃.的量大。特別地，ZrO₂與B₂O₃的比值大于1.0。因此，本發(fā)明的玻璃可特別地作為化學(xué)耐性很高的玻璃被提供。優(yōu)選地，ZrO₂含量與B₂O₃含量的比值不大于1.6，優(yōu)選不大于1.5，因?yàn)檫@可不利地影響可熔性，特別是小聚合體的可熔性。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃含有的Nb₂O₅的量為至少7重量％，優(yōu)選至少8重量％。優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃所包括的Nb₂O₅的含量為最多20重量％，優(yōu)選小于20重量％，更優(yōu)選最多16重量％，特別優(yōu)選最多15重量％。特別優(yōu)選地，Nb₂O₅含量為最多20重量％，更優(yōu)選8至16重量％，更優(yōu)選10重量％至15重量％，更優(yōu)選＞10重量％至15重量％，甚至更優(yōu)選＞10重量％至13.5重量％。

本發(fā)明的玻璃中的Nb₂O₅和ZrO₂的總量為優(yōu)選至少25重量％，并且最多35重量％。在優(yōu)選的實(shí)施例中，La₂O₃、Nb₂O₅和ZrO₂的總量適用同樣的情況。

已經(jīng)證實(shí)在本發(fā)明的玻璃中有利地是在ZrO₂的量基本等于R₂O的總量，因此等于堿金屬氧化物Na₂O，K₂O和Li₂O的含量的時(shí)候。特別有利地，ZrO₂與R₂O的含量的比值小于1.7，更優(yōu)選最多1.6。特別有利地，ZrO₂的含量與B₂O₃和R₂O總量的比值小于0.9，更優(yōu)選最多0.8。該比值對(duì)于獲得玻璃中一定比例的ZrO₂的完全熔化是特別有利的。

在本發(fā)明的玻璃中已經(jīng)證實(shí)有利的是在優(yōu)選以重量％計(jì)的成分SiO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、ZrO₂、HfO₂的總量與以重量％計(jì)的B₂O₃、Li₂O、K₂O、Na₂O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO和La₂O₃的總量的比值為至少1.5，優(yōu)選至少1.7，更優(yōu)選至少2，但優(yōu)選最多3.5。特別優(yōu)選地，成分SiO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、ZrO₂、HfO₂的含量總量大于68重量％，優(yōu)選大于70重量％。這有利地確保了所期望的高的化學(xué)耐性。因此，上限不應(yīng)超過80重量％，以便玻璃仍能被經(jīng)濟(jì)地熔化。

本發(fā)明的玻璃可包含少量的常用精煉劑。優(yōu)選地，添加的精煉劑的總量為最多2.0重量％，更優(yōu)選最多1.0重量％，更優(yōu)選最多0.5重量％。本發(fā)明的精煉劑優(yōu)選從包括Sb₂O₃、SnO₂、SO₄^2-、NaCl和As₂O₃的組中選擇。除了其他玻璃成分之外，作為本發(fā)明的玻璃中的精煉劑，可具有0-1重量％的Sb₂O₃。除了其他玻璃成分之外，額外地或替代地，具有0-1重量％的SnO₂。除了其他玻璃成分之外，額外地或替代地，可具有0-1重量％的SO₄^2-。除了其他玻璃成分之外，額外地或替代地，可具有0-1重量％的NaCl。除了其他玻璃成分之外，額外地或替代地，可具有0-1重量％的As₂O₃。而且，F(xiàn)^-可額外地作為精煉劑被添加。除了其他玻璃成分之外，額外地或替代地，可具有0-1重量％的F^-。但是，F(xiàn)^-可影響所教導(dǎo)的玻璃系統(tǒng)中的ΔP_g，F(xiàn)成為不期望的更大的正值。因此，F(xiàn)^-優(yōu)選不被添加到本發(fā)明的玻璃中，或僅以非常少的量作為精煉劑添加。換句話說，本發(fā)明的玻璃優(yōu)選不含F(xiàn)^-。

在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué)玻璃包括以下組分(以基于氧化物的重量百分比計(jì)算)。

在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué)玻璃包括如下組分(以基于氧化物的重量百分比)。

作為光學(xué)玻璃，本發(fā)明的玻璃優(yōu)選不具有著色和/或光學(xué)活化、例如激光活化的成分。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，即，假設(shè)該玻璃用作光學(xué)濾器或固體激光器的基礎(chǔ)玻璃，那么本發(fā)明的玻璃可含有量高達(dá)5重量％(除了這里所述的玻璃成分之外)的著色和/或光活化例如激光活化部件。著色的成分優(yōu)選從包括CeO₂、Fe₂O₃、Cr₂O₃、CuO、CoO、NiO的組中選擇。激光活化的成分優(yōu)選從包括Pr₂O₅、Nd₂O₅、Eu₂O₅、Tb₂O₅、Ho₂O₅、Er₂O₅、Tm₂O₅、Yb₂O₅的組中選擇。

特別地，本發(fā)明的玻璃中的CuO的量優(yōu)選小于0.15重量％，更優(yōu)選小于0.1重量％，特別優(yōu)選小于0.05重量％。特別優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃不含CuO。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃在非還原環(huán)境下熔融，因?yàn)榉駝t的話，容易還原的組分可能導(dǎo)致黃色或棕色并且玻璃可能不再能夠用作光學(xué)玻璃。本發(fā)明的玻璃優(yōu)選在320nm-800nm的波長區(qū)域中具有高透射率。在高達(dá)400nm的UV區(qū)域中的明顯吸收在本發(fā)明的玻璃中不是期望的。UV邊緣應(yīng)該優(yōu)選盡可能遠(yuǎn)地通到短波區(qū)域，由此玻璃應(yīng)該具有高透射率。優(yōu)選地，本發(fā)明的作為光學(xué)玻璃的玻璃不含有著色組分和/或光學(xué)主動(dòng)組分，例如激光主動(dòng)組分。著色劑包括CuO和Cu金屬膠體。

本發(fā)明的玻璃所具有的T_g優(yōu)選≥480℃至≤560℃，更優(yōu)選≥500℃至≤560℃。優(yōu)選地，該玻璃所具有的T_g≤800℃，更優(yōu)選≤750℃，更優(yōu)選700℃，甚至更優(yōu)選≤600℃。

本發(fā)明的玻璃優(yōu)選具有的膨脹系數(shù)α在20至300℃的溫度范圍內(nèi)為從5*10^-6/K到小于8*10^-6/K。由此，在進(jìn)一步處理中例如在冷加工精整處理(諸如拋光和/或離解)中能避免熱應(yīng)力的問題。

優(yōu)選地，本發(fā)明的玻璃的△T＝(T(η＝10^7.6)–T(η＝10¹³))的值大于150K。較短的玻璃在低粘性范圍(<10⁵dPas)中也通常是非常短的，這使熱成形很難。

本發(fā)明的玻璃優(yōu)選具有最多3g/cm³的密度。由此，光學(xué)元件和/或光學(xué)部件能由本發(fā)明的玻璃制成，本發(fā)明的玻璃特別適于可移動(dòng)/可運(yùn)動(dòng)的單元，因?yàn)樗鼈冑|(zhì)量較小，特別是相對(duì)于含鉛的相應(yīng)部分來說。

本發(fā)明的玻璃優(yōu)選在UV區(qū)域、特別是在320nm-400nm的波長區(qū)域中具有比較高的透射率。圖1示例性示出了示例玻璃2在示例厚度10mm下的內(nèi)部透射率曲線。即，圖1中的示例玻璃在鉑坩堝中熔融。如果玻璃在石英玻璃熔爐中生產(chǎn)，則獲得更高的內(nèi)部透射率。

根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)透射率在其下為50％的波長稱為λ_c。如在圖1中可以看出，內(nèi)透射率在小于λ_c的波長下小于50％以及在大于λ_c的波長下大于50％。術(shù)語λ_c(10mm)表示在襯底厚度為10mm下的λ_c的值。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的玻璃的λ_c(10mm)為最多365nm，更優(yōu)選最多355nm，更優(yōu)選最多345nm，以及甚至更優(yōu)選最多335nm。

UV邊緣(朝向UV區(qū)域的投射率邊緣的位置)也可以用其陡度來表征。UV邊緣的陡度的度量是所謂的色碼。規(guī)定的是波長λ₈₀和λ₅，在其下，在樣品厚度為10mm下的透射率(包括反射損耗)分別為0.80或0.05。以λ₈₀/λ₅的形式規(guī)定色碼，其中值湊整為10nm并且省略最后一位。例如，色碼33/30表示湊整值分別為λ₈₀＝330nm和λ₅＝300nm。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于非湊整值，λ₈₀大于λ₅。然而，由于湊整值表示色碼λ₈₀/λ₅，斜線前后的值可能相等。然而，斜線后的值不能夠高于斜線前的值。通常，斜線前的值高于斜線后的值。對(duì)于本發(fā)明的玻璃，λ₈₀優(yōu)選在330nm-480nm、更優(yōu)選330nm-470nm的范圍中。λ₅的值優(yōu)選在310nm-360nm、更優(yōu)選310nm-350nm的范圍中。因此，本名的玻璃優(yōu)選具有33-48/31-36、更優(yōu)選33-47/31-35的色碼，其中斜線前的值至少與斜線后的值一樣高。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于光學(xué)元件的或在光學(xué)元件中的本發(fā)明的玻璃的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及包括本發(fā)明的玻璃的這些光學(xué)元件。光學(xué)元件可特別地是透鏡、棱鏡、導(dǎo)光棒、陣列、光纖、梯度部件、光學(xué)窗部件，以及緊湊部件。本發(fā)明的玻璃在以下應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用是特別有利的，該應(yīng)用領(lǐng)域包括：成像、傳感器技術(shù)、顯微術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、數(shù)字投影、遠(yuǎn)程通訊、光遠(yuǎn)程通訊/信息傳遞、攝像機(jī)物鏡中的光學(xué)/照明裝置、望遠(yuǎn)鏡、以及汽車領(lǐng)域、照相平印術(shù)、光刻機(jī)、準(zhǔn)分子激光器、晶片、計(jì)算機(jī)芯片、以及集成電路和包括這些電路和芯片的電子裝置。

本發(fā)明進(jìn)一步包括光學(xué)部分或光學(xué)元件，以用于成像、傳感器技術(shù)、顯微術(shù)、望遠(yuǎn)鏡、醫(yī)療技術(shù)、數(shù)字投影、遠(yuǎn)程通訊、光遠(yuǎn)程通訊/信息傳遞、汽車領(lǐng)域中的光學(xué)/照明裝置、照相平印術(shù)、光刻機(jī)、準(zhǔn)分子激光器、晶片、計(jì)算機(jī)芯片和/或集成電路，以及包括這些電路和芯片的電子裝置，這些電路和芯片包括根據(jù)本發(fā)明的一種或多種光學(xué)元件。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及這種光學(xué)元件的應(yīng)用，以用于生產(chǎn)光學(xué)部分或光學(xué)元件，特別用于傳感器技術(shù)、顯微術(shù)、望遠(yuǎn)鏡、醫(yī)療技術(shù)、數(shù)字投影、遠(yuǎn)程通訊、光遠(yuǎn)程通訊/信息傳遞、汽車領(lǐng)域中的光學(xué)/照明裝置、照相平印術(shù)、光刻機(jī)、準(zhǔn)分子激光器、晶片、計(jì)算機(jī)芯片和/或集成電路，以及包括這些電路和芯片的電子裝置。

本發(fā)明的所有所述的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)，即，根據(jù)本發(fā)明的玻璃具有所謂的短火石特性，此外具有優(yōu)良的透射率、化學(xué)耐性和可加工性。本發(fā)明的玻璃由于降低的原材料成本和降低的加工成本帶來的較低的生產(chǎn)成本、由于它們的也能以小的熔化聚合體的形式被處理的抗結(jié)晶性，并且由于良好的環(huán)境相容性而具有突出的優(yōu)點(diǎn)。

特別地，借助本發(fā)明的玻璃獲得光學(xué)定位、粘性-溫度曲線以及處理溫度的優(yōu)選的調(diào)整，以便也用敏感的精確機(jī)械保證接近最終的幾何形狀的高度具體的熱成形加工。而且，本發(fā)明的所有玻璃具有良好的化學(xué)耐性，并能在結(jié)晶特性方面被很好地處理。它們的進(jìn)一步特征在于良好的可熔性和柔性以及接近最終幾何形狀的可加工性。另外，結(jié)晶穩(wěn)定性和粘性-溫度曲線的矯正被實(shí)現(xiàn)為以便能容易進(jìn)行進(jìn)一步的熱處理，例如壓制或預(yù)壓制。

本發(fā)明的玻璃在壓制加工中能被特別有利地處理并具有低的相變溫度T_g。而且，本發(fā)明的玻璃能是被很好地熔化和加工的，并具有足夠的抗結(jié)晶性，這能以連續(xù)進(jìn)行的聚合體的方式生產(chǎn)。

本發(fā)明的玻璃特別適于在應(yīng)用的成像(imaging)領(lǐng)域中作為物鏡中的透鏡，以用于數(shù)字投影(例如物鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、投影儀、移動(dòng)電話攝像機(jī)、移動(dòng)硬盤)、傳感器技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、照相平印術(shù)、激光技術(shù)、晶片/芯片技術(shù)，以及用于遠(yuǎn)程通訊、光學(xué)遠(yuǎn)程通訊以及汽車領(lǐng)域中的光學(xué)/照明裝置。

示例

表2包含對(duì)于優(yōu)選的組分的范圍來說的示例。在示例中描述的玻璃已經(jīng)如以下地被生產(chǎn)。

用于氧化物、優(yōu)選對(duì)應(yīng)的碳酸鹽的原材料被稱出，一種或多種精煉劑、例如Sb₂O₃被添加，隨后很好地混合。玻璃混合物在約1450℃被熔化為不連續(xù)的熔融聚合體，隨后被精煉(1480℃)并勻質(zhì)化。在約1450℃的澆注溫度，該玻璃能被澆注并處理為期望的尺寸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在大體積的連續(xù)聚合體中溫度能降低至少100K，并且該材料能以接近最終幾何形狀的熱成形加工被處理。

表1：

對(duì)于100kg被計(jì)算的玻璃來說的熔化示例。

這樣獲得的玻璃的特性在表2中作為示例1被示出，此外具有被測(cè)量的值，這些值在那里表示優(yōu)良的化學(xué)耐性，其特征是AR＝1.0級(jí)別，而SR＝1.0級(jí)別。

表2 熔化示例(重量％)

表2的延續(xù)熔化示例(重量％)