CN101805124B

CN101805124B - 一种光学玻璃及光学元件

Info

Publication number: CN101805124B
Application number: CN 201010152006
Authority: CN
Inventors: 孙伟
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: CN101805124A

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃及光学元件，光学玻璃包括以下成分：55wt％～66wt％的P₂O₅；2wt％～12wt％的Al₂O₃；1wt％～10wt％的K₂O；1wt％～10wt％的BaO；3wt％～10wt％的MgO；1wt％～10wt％的B₂O₃。实验结果表明，本发明提供的光学玻璃折射率为1.5～1.6，阿贝数为67～72，透射比达到80％时，对应的波长小于345nm，转变温度小于520℃，从而在生产中降低了成本。

Description

一种光学玻璃及光学元件

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，更具体地说，涉及一种光学玻璃及光学元件。

背景技术

近年来，随着数码相机、数字摄像机、照相手机等日益流行，用于光学系统的设备的集成度增大和功能迅速增加，于是要求光学系统具有更高的准确度、更轻的重量和更小的尺寸。因此，非球面镜得到了广泛的应用，并且使用非球面组件已成为光学设计的主流。

非球面透镜的制造广泛使用精密模压的方法。所谓精密模压，就是在一定的温度、压力下，用具有预定产品形状的高精密模具模压玻璃预制件，从而获得具有最终产品形状或非常接近于最终产品形状，并具有光学功能面的玻璃制品。采用精密模压技术制造的非球面透镜不需要再进行研磨抛光，从而可以简化工序。

用于非球面透镜的光学玻璃，要求具有低色散率和较高折射率，在现代成像设备中应用较多，例如：中国专利ZL200310114721.7、200710006345.8、日本特许第4286652号、特许第4322217号、特开2006-225220、美国专利US6912093、US7490485和欧洲专利申请1433757A1等文献中公开了此类低色散光学玻璃，但未见可用于精密模压成型的材料。

中国专利CN1692085A公开了一种光学玻璃，包括成分有P₂O₅、B₂O₃、Li₂O和MgO。Li₂O是强助熔剂，可以降低玻璃的软化温度，提高玻璃的产量和质量。由于Li在自然界中含量较少，从而成本较高。

在进行精密模压成型时，为了将高精密的模面复制在玻璃成型品上，需要在玻璃软化点温度附近加压成型玻璃预制体，这时成型模被暴露在高温中且被施以较高的压力，即使处于保护气体中，压型模具表面膜层依然容易被氧化、侵蚀。现有技术中，由于玻璃材料的转变温度(Tg)较高，因此在进行精密模压成型时需要的温度较高，压型模具容易受到损坏，从而成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种折射率为1.5～1.6，阿贝数为67～72，透射比达到80％时，对应的波长小于345nm，转变温度小于520℃的光学玻璃及光学元件。

本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分：

55wt％～66wt％的P₂O₅；

2wt％～12wt％的Al₂O₃；

1wt％～10wt％的K₂O；

1wt％～10wt％的BaO；

3wt％～10wt％的MgO；

1wt％～10wt％的B₂O₃。

优选的，还包括：

0～8wt％的Na₂O、CaO、SrO、La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或几种，所述CaO和SrO的总含量为0～15wt％，所述La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃的总含量为0～15wt％。

优选的，包括：

CaO和SrO的总含量为1wt％～10wt％；

La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃的总含量为1wt％～10wt％。

优选的，包括：

60wt％～66wt％的P₂O₅。

优选的，包括：

2wt％～8wt％的Al₂O₃。

优选的，包括：

3wt％～9wt％的K₂O。

优选的，包括：

2wt％～9wt％的BaO。

优选的，包括：

4wt％～9wt％的MgO。

优选的，包括：

4wt％～10wt％的B₂O₃。

优选的，折射率为1.5～1.6；

阿贝数为67～72；

转变温度小于520℃；

透射比达到80％时，对应的波长小于345nm。

本发明还提供一种上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。

本发明提供一种光学玻璃及光学元件，光学玻璃包括以下成分：55wt％～66wt％的P₂O₅；2wt％～12wt％的Al₂O₃；1wt％～10wt％的K₂O；1wt％～10wt％的BaO；3wt％～10wt％的MgO；1wt％～10wt％的B₂O₃。P₂O₅是构成玻璃结构的主要成分，对于提高光学玻璃的机械性能是有效的，有利于提高玻璃的稳定性。Al₂O₃能降低光学玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度以及改良光学玻璃抗失透性。K₂O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的结晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。BaO能增加光学玻璃的折射率、密度、光泽和玻璃稳定性。MgO可以使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成形性能，还可以提高玻璃的化学稳定性和机械强度。B₂O₃是一种形成光学玻璃的重要的氧化物，对于形成光学玻璃的网络有效，能够降低玻璃的色散和膨胀系数，并有利于提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，降低玻璃的转变温度和熔融温度。实验结果表明，本发明提供的光学玻璃折射率为1.5～1.6，阿贝数为67～72，透射比达到80％时，对应的波长小于345nm，转变温度小于520℃，从而在生产中降低了成本。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分：

55wt％～66wt％的P₂O₅；

2wt％～12wt％的Al₂O₃；

1wt％～10wt％的K₂O；

1wt％～10wt％的BaO；

3wt％～10wt％的MgO；

1wt％～10wt％的B₂O₃。

P₂O₅是构成玻璃结构的主要成分，对于提高光学玻璃的机械性能是有效的，有利于提高玻璃的稳定性。当P₂O₅小于55wt％时，难以满足光学性能的要求，同时玻璃的稳定性和耐气候性下降；P₂O₅大于66wt％时，光学玻璃的折射率和散射变小，不能满足光学性能的要求。本发明中，光学玻璃中P₂O₅的含量限定为55wt％～66wt％，优选为60wt％～66wt％。

Al₂O₃能降低光学玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度以及改良光学玻璃抗失透性。本发明中，光学玻璃中的Al₂O₃的含量限定为2wt％～12wt％，优选为2wt％～8wt％。

K₂O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的结晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。本发明中，光学玻璃中K₂O的含量限定为1wt％～10wt％，优选为3wt％～9wt％。

BaO能增加光学玻璃的折射率、密度、光泽和玻璃稳定性。本发明中，光学玻璃中BaO的含量限定为1wt％～10wt％，优选为2wt％～9wt％。

MgO可以使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成形性能，还可以提高玻璃的化学稳定性和机械强度。本发明中，光学玻璃中MgO的含量限定为3wt％～10wt％，优选为4wt％～9wt％。

B₂O₃是一种形成光学玻璃的重要的氧化物，对于形成光学玻璃的网络有效，能够降低玻璃的色散和膨胀系数，并有利于提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，降低玻璃的转变温度和熔融温度。B₂O₃的含量限定为1wt％～10wt％，B₂O₃的含量低于1wt％，转变温度升高，色散升高；B₂O₃的含量高于10wt％，增加玻璃分相的危险。B₂O₃的含量优选为4wt％～10wt％。

按照本发明，所述光学玻璃还可以包括0～8wt％的Na₂O、CaO、SrO、La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或几种，所述CaO和SrO的总含量可以为0～15wt％，所述La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃的总含量可以为0～15wt％。

Na₂O是光学玻璃助熔剂，可以降低玻璃的黏度，使光学玻璃易于熔解。Na₂O过多，将降低光学玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。Na₂O的含量可以为1wt％～8wt％，还可以为1wt％～7wt％。

CaO在玻璃中的作用与BaO相似。SrO在玻璃中的作用与BaO、CaO相似，用SrO替代部分BaO，能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的析晶倾向，增加光学玻璃的折射率的作用，并且可以改良玻璃的耐失透性。所述CaO和SrO的总含量可以为1wt％～15wt％，还可以为1wt％～10wt％。

La₂O₃是获得高折射率低色散玻璃的重要组分。Gd₂O₃作为La₂O₃的替代物，可以提高光学玻璃的折射率。Y₂O₃和Yb₂O₃可以起到提高光学玻璃的折射率的作用。Y₂O₃是调整玻璃的光学常数的成分。Yb₂O₃在光学玻璃中的作用与Y₂O₃相近，当其含量过高时，光学玻璃易失透。所述La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃的总含量可以为1wt％～15wt％，还可以为1wt％～10wt％。

本发明还提供一种由上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。本发明的光学元件由上述本发明的光学玻璃形成，因此，该光学元件具有上述光学玻璃的各种特性。本发明的光学元件具有折射率为1.5～1.6、阿贝数为67～72，透射比达到80％时，对应的波长小于345nm。本发明提供的光学元件适用于数码相机、数码摄像机和照相手机等。

为了进一步了解本发明的技术方案，下面结合具体的实施例，对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

光学玻璃，其含有：65wt％的P₂O₅，7.55wt％的Al₂O₃，8.08wt％的K₂O，7.34wt％的BaO，4.53wt％的MgO，7.5wt％的B₂O₃。

主要性能参数为：

折射率：nd＝1.5224

阿贝数：vd＝70.1

转变温度：Tg＝518℃

软化温度：Ts＝569℃

λ₈₀：341nm

上述性能参数按照如下方法进行测试。

其中折射率(nd)值为(-2℃/h)-(-6℃/h)的退火值，折射率与阿贝数按照《GB/T 7962.1-1987无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。

转变温度(Tg)按照《GB/T7962.16-1987无色光学玻璃测试方法线膨胀系数、转变温度和弛垂温度》测试，即：被测样品在一定的温度范围内，温度每升高1℃，在被测样品的膨胀曲线上，将低温区域和高温区域直线部分延伸相交，其交点所对应的温度。

将玻璃制作成10mm±0.1mm厚度的样品，测试玻璃在透射比达到80％对应的波长λ₈₀。

上述性能参数测试方法对于以下实施例同样适用。

实施例2～13提供的光学玻璃组分百分比及对应性能如表1、表2所示。

表1实施例2～7提供的光学玻璃的组分百分比及对应性能

表2实施例8～13提供的光学玻璃组分百分比及对应性能

将上述光学玻璃所示成分对应的原料按比例称量，充分混合，在连熔池炉上熔化、澄清、均化，降温，注入预热的金属模，退火得到光学玻璃。

对于本发明提供的光学玻璃的制备方法，并无特别限制，按照本领域技术人员熟知的方法进行制备。将原料进行熔化、澄清、均化、降温成型，得到光学玻璃。

本发明实施例1～13所提供的光学玻璃按照如下方法制备：

将实施例1～13中光学玻璃的成分所对应的原料按比例称量，充分混合后加入连熔池炉上，1000℃～1380℃左右熔化、澄清和均化；

在450～510℃左右将熔融玻璃浇注入预热后的金属模；

将注入预热后的金属模的熔融玻璃同金属模一起放入退火炉内徐冷退火后得到光学玻璃，测试光学玻璃的相关参数。实施例1～13提供的光学玻璃在压型时不析晶、不失透。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的光学玻璃折射率为1.5～1.6，阿贝数为67～72，透射比达到80％时，对应的波长小于345nm，转变温度小于520℃，从而在生产中降低了成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于，包括以下成分：

60wt%～64wt%的P₂O₅；

2wt%～12wt%的Al₂O₃；

1wt%～10wt%的K₂O；

1wt%～10wt%的BaO；

3wt%～10wt%的MgO；

6wt%～10wt%的B₂O₃。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，还包括：

0～4wt%的Na₂O。

3.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

2wt%～8wt%的Al₂O₃。

4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

3wt%～9wt%的K₂O。

5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

2wt%～9wt%的BaO。

6.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

4wt%～9wt%的MgO。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的光学玻璃，其特征在于，

折射率为1.5～1.6；

阿贝数为67～72；

转变温度小于520℃；

透射比达到80%时，对应的波长小于345nm。

8.一种权利要求1～7任意一项所述的光学玻璃形成的光学元件。