CN101549954A

CN101549954A - 一种高折射率低色散光学玻璃

Info

Publication number: CN101549954A
Application number: CNA2008100472793A
Authority: CN
Inventors: 戎俊华; 李克炎; 张卫; 黄少林
Original assignee: Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Current assignee: Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-07

Abstract

本发明为一种高折射率低色散光学玻璃。属于光学玻璃技术领域。主要是解决现有高折射率低色散光学玻璃因含有氟化物而导致玻璃稳定性不好或者因液相温度太高而不适宜批量生产的问题。本发明的特征是玻璃按重量百分比含量含有：SiO₂：1～10％、B₂O₃：10～18％、La₂O₃：30～50％、ZrO₂：3～8％、Ta₂O₅：10～25％、Yb₂O₃：3～15％，折射率nd为1.85～1.91，阿贝数υ_d为38～42，转变温度Tg低于695℃，按中国标准GB/T17129所测得的玻璃的耐水稳定性Dw和耐酸稳定性DA均为1级。本发明主要用于制造数码相机、摄相机和可拍照手机等的小型镜头的高折射率低色散光学玻璃。

Description

一种高折射率低色散光学玻璃

技术领域

本发明属于光学玻璃技术领域，具体涉及一种高折射率低色散光学玻璃，特别是一种不含钍、镉、砷的，折射率(nd)在1.85～1.91之间和阿贝数(υ_d)在38～42以内，转变温度Tg低于695℃，按中国标准GB/T 17129所测得的玻璃的耐水稳定性Dw和耐酸稳定性D_A均为1级的光学玻璃，同时具有着色度小，稳定性好，玻璃转变温度较低，工艺性能优良适宜生产。

背景技术

近年来，伴随着数码相机、摄相机和可拍照手机的大量使用和日益向小型化发展，小型镜头需求量急剧增大。高折射率低色散玻璃的使用可以减少光学设计中的镜头使用数量，有利于提高成像质量的同时减小镜头的体积，近几年在光学设计中的用量日益扩大。本发明所涉及的材料是解决问题的关键。

在本发明所涉及的光学常数附近的光学玻璃专利如下：

专利USP 4120732所公开的玻璃折射率(nd)在1.85～1.96之间和阿贝数(υ_d)在28～43，但其中含有氟化物，会导致玻璃稳定性不好。

专利USP 4166746所公开的玻璃折射率(nd)在1.79～1.93之间和阿贝数(υ_d)在30～41，但液相温度太高，不适宜批量生产。

专利USP6818578、专利CN1704369A、专利CN1182058C所公开的玻璃属于同类玻璃，但本发明中玻璃的性能和保护范围与之有所不同。

发明内容

本发明的目的就是提供一种不含钍、镉、砷，折射率(nd)在1.85～1.91之间，阿贝数(υ_d)在38～42以内，同时着色度小，稳定性好，玻璃转变温度较低，工艺性能优良适宜生产的高折射率低色散光学玻璃。

本发明解决技术问题的技术方案是：一种高折射率低色散光学玻璃，所述光学玻璃的重量百分比含量包括：SiO₂：1～10％、B₂O₃：10～18％、La₂O₃：30～50％、ZrO₂：3～8％、Ta₂O₅：10～25％、Yb₂O₃：3～15％，总含量为100％。

本发明技术方案中所述的玻璃按重量百分比含量进一步含有：Gd₂O₃：0～20％、Nb₂O₅：0～8％、Y₂O₃：0～10％，Gd₂O₃、Nb₂O₅、Y₂O₃的含量之和为10～35％。

本发明技术方案中所述的玻璃按重量百分比含量进一步含有WO₃：0～2％、Li₂O：0～3％、RO：0～10％、Sb₂O₃：0～1％，WO₃、Li₂O、RO、Sb₂O₃含量之和为5～10％。

本发明技术方案中所述的RO为MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO其中或多项，按重量百分比含量为：MgO：0～5％、CaO：0～5％、SrO：0～5％，、BaO：0～8％，ZnO：0～8％，MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO含量之和为0～10％。

本发明技术方案中所述的SiO₂与B₂O₃的重量百分比为≤0.4。

本发明制得的玻璃中，由下面所述的原因选择上述含量的每个成分。如下所述中，每个成分含量范围是以重量百分比来表示。

B₂O₃是玻璃的网络生成体，是保持玻璃稳定性的必须成分，但其量不足10％的话，析晶倾向激增，玻璃变得十分不稳定，而超过25％就很难得到目标nd值。

SiO₂也是玻璃生成体，少量的添加可以有效增加本发明光学玻璃的粘度、提高玻璃的化学稳定性和改善析晶性能，但超过5％的话会使玻璃熔炼变得非常困难，产生未熔解物，很难得到均质玻璃。该成份在0.5～3％以内效果最佳

La₂O₃是提高玻璃的折射率且增低色散的有效成分，是本发明不可缺少的成份，其量不足20％时难以保持特定范围内的光学常数，而量超过50％以上的话反而会使玻璃析晶倾向变大，要得到析晶性能佳且稳定的玻璃，含量最好定在22～37％范围内。

Yb₂O₃是对提高玻璃的折射率且增低色散的有效成分，有助于提高玻璃的稳定性，其量低于3％时对玻璃的稳定性改善不大，高于15％时得不到阿贝数足够高的玻璃，最佳范围在在5～12％范围内。

Ta₂O₅成份可提高折射率以及改善化学稳定性和析晶性能，其量小于10％时难以得到上述效果，超过25％时析晶性能反倒易变差，要得到析晶性能佳且稳定的玻璃，含量最好定在10～25％范围内。

ZrO₂成份可有效调整光学常数，提高玻璃粘度，减小析晶倾向，提高化学稳定性。其量小于3％时难以得到上述效果，超过8％时析晶性能反倒易变差，要得到析晶性能佳且稳定的玻璃，含量最好定在3～8％范围内。

Gd₂O₃与La₂O₃同样是对提高玻璃的折射率且增低色散的有效成分，替代La₂O₃对减小玻璃的析晶倾向很有效，其量超过20％以上反而会使玻璃析晶倾向变大，要得到析晶性能佳且稳定的玻璃，含量最好定在8～15％范围内。

Nb₂O₅成份能有效增加高折射率，提高化学稳定性和改善析晶性能，其量若超过8％，将达不到满意的阿贝数。

Y₂O₃是改善玻璃析晶和提高玻璃的阿贝数的有效成分，过多使用不能获得高折射率。含量不宜超过10％范围内。

WO₃可显著降低玻璃的转变温度，但同时又具有提高折射率的效果。少量引入可使玻璃的析晶温度显著降低，满足降低转变点温度的性能，但如果含量超过2％时，不能将玻璃的光学常数值维持在上述特定范围内。

Li₂O用于有效降低玻璃的转变温度和析晶温度，增加玻璃的高温熔融性，较Na₂O更有效地提高折射率，然而，如果此成分的量超过2％，玻璃将变得很容易析晶。

BaO是提高玻璃稳定性和降低析晶温度的有效成分。但是当BaO的引入量超过8％时，不仅玻璃变得不稳定，而且转变温度也变高，因此BaO的量应当限制在8％以下。

ZnO主要用于降低转变温度和析晶温度。但是如果引入太多，则达不到高折射率和低色散效果。因此ZnO的引入时在8％以下。

MgO用于有效地提高玻璃的稳定性并防止玻璃析晶，如果含量超过5％，则达不到高折射率和低色散效果。

CaO用于有效地提高玻璃的稳定性并防止玻璃析晶，如果含量超过5％，则达不到高折射率和低色散效果。

SrO用于有效地提高玻璃的稳定性并防止玻璃析晶，如果含量超过5％，则达不到高折射率和低色散效果。

Sb₂O₃可作为除泡剂任意添加，但0.5％以内就足够了，特别的是Sb₂O₃若超过0.5％着色度将变得非常大。且不含Sb₂O₃成分对减小着色度有利。因此其量控制在0.5％以下为宜。

根据本发明的玻璃组成范围，可提供一种不含钍、镉、砷的高折射率低色散光学玻璃。具有高的折射率(nd)在1.85～1.91之间和大的阿贝数(υ_d)在38～42以内的光学用玻璃，同时具有着色度小，稳定性好，玻璃转变温度较低，工艺性能优良适宜生产，而且该玻璃还有下列优点：

1、较好的化学稳定性，按国家标准GB/T17192进行物理化学性能测试，测得玻璃化稳定性均为1级；

2、玻璃稳定，析晶性能好，因此可以在相对大的熔炉中生产此玻璃；

3、该玻璃易于熔化及加工；

4、该玻璃色调较浅，在光谱可见区的透光度较高。

本发明主要用于制造数码相机、摄相机和可拍照手机等的小型镜头的高折射率低色散光学玻璃。

具体实施方式

实施例1至实施例5、比较例A、比较例B玻璃组分的重量百分比含量及其制造的玻璃的折射率(nd)、阿贝数(υ_d)、液相温度(L_T)和着色度如表1所示。

表1：

表1中着色度分为两种表示方式：正常的着色度为λ₈₀/λ₅的比值；

/32所示的是λ₇₀/λ₅的比值；L_T表示玻璃的液相温度。

对于B₂O₃可采用H₃BO₃和B₂O₃等得到，对于其它成分，可合适地采用碳酸盐、硝酸盐、氧化物等。根据表1预定比例称量、混合这些原料，制作出配合料，并投入到熔解炉中，将其加热至1300℃～1350℃熔化原料2～3小时，1350℃～1400℃澄清均化3～4小时后，降温出炉浇注于模具中，使其慢慢冷却，得到本发明的高折射率低色散光学玻璃。

Claims

1、一种高折射率低色散光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量含有：SiO₂：1～10％、B₂O₃：10～18％、La₂O₃：30～50％、ZrO₂：3～8％、Ta₂O₅：10～25％、Yb₂O₃：3～15％，折射率nd为1.85～1.91，阿贝数υ_d为38～42，转变温度Tg低于695℃，按中国标准GB/T 17129所测得的玻璃的耐水稳定性Dw和耐酸稳定性D_A均为1级。

2、按照权利要求1所述的一种高折射率低色散光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量进一步含有：Gd₂O₃：0～20％、Nb₂O₅：0～8％、Y₂O₃：0～10％，Gd₂O₃、Nb₂O₅、Y₂O₃的含量之和为10～35％。

3、按照权利要求1或2所述的一种高折射率低色散光学玻璃，其特征是玻璃按重量百分比含量进一步含有WO₃：0～2％、Li₂O：0～3％、RO：0～10％、Sb₂O₃：0～1％，WO₃、Li₂O、RO、Sb₂O₃含量之和为5～10％。

4、按照权利要求3所述的一种高折射率低色散光学玻璃，其特征是所述的RO为MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO其中或多项，按重量百分比含量为：MgO：0～5％、CaO：0～5％、SrO：0～5％，、BaO：0～8％，ZnO：0～8％，MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO含量之和为0～10％。

5、按照权利要求1所述的一种高折射率低色散光学玻璃，其特征是所述的SiO₂与B₂O₃的重量百分比为≤0.4。