CN102849945A

CN102849945A - 光学玻璃

Info

Publication number: CN102849945A
Application number: CN2011101766387A
Authority: CN
Inventors: 杨希文; 吴政杰
Original assignee: Beijing Union University
Current assignee: Beijing Union University
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明提供一种光学玻璃，以氧化物基准的莫耳百分率，包含有30mol％～40mol％的五氧化二磷(P₂O₅)、7.5mol％～20mol％的五氧化二铌(Nb₂O₅)及40mol％～52.5mol％的氧化锶(SrO)，其折射率(nd)在1.64至1.73的范围内及阿贝数(vd)在32.2至46.7的范围内。该光学玻璃折射率不低、阿贝数较习知磷酸盐系光学玻璃更高，具备更佳的光学品质。

Description

光学玻璃

技术领域

本发明与光学玻璃有关，更详而言之是指一种高折射、低色散(色差小)光学玻璃，其折射率(nd)在1.64至1.73的范围内及阿贝数(vd)在32.2至46.7的范围内。

背景技术

目前，光学玻璃的两个重要参数是折射率和阿贝数(又称色散指数)，阿贝数是用来衡量介质的光线色散程度，阿贝数越小光线色散程度越大，反之，阿贝数越大则光线色散程度越小，即色差越小。习知高折射率的光学玻璃以大量含有氧化铅的组成为代表，由于玻璃的稳定性佳、且玻璃转移点(T_g)低，因此被作为精密模压成形用使用，如日本特开平1-308843号专利揭示有大量含有氧化铅的精密模压用的光学玻璃。然而，由于实施精密模压成形时的环境，为了防止金属模具的氧化，被保持于还原性气氛，因此，在玻璃成分中含有氧化铅时，会有由玻璃表面析出被还原的铅，附着于金属模具表面，无法维持金属模具的精密面的问题。又，氧化铅对环境有害，期望无铅化。

为解决前述问题，高折射率且不含氧化铅的压制成形用光学玻璃被大量开发，几乎以磷酸盐为基础的体系。例如，日本特开2003-321245号、特开平8-157231号及特开2003-300751号等专利所示，几乎皆含有P₂O₅、Nb₂O₅及Li₂O、Na₂O或K₂O成分。不过，磷酸盐系光学玻璃虽可解决含有氧化铅成份的光学玻璃制作时无法维持金属模具精密面的问题，但阿贝数较低，即色差较大，换言之，光学品质仍有待提升。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可解决前揭缺失的光学玻璃，其折射率在1.56至1.73的范围内，并且其阿贝数在32.2至46.7的范围内，其折射率不低、阿贝数较习知磷酸盐系光学玻璃更高，具备更佳的光学品质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光学玻璃，其折射率(n_d)介于1.56至1.73，阿贝数(v_d)介于32.2至46.7，主要成分的组成范围以莫耳百分率计为：

30mol％～40mol％的五氧化二磷(P₂O₅)；

7.5mol％～20mol％的五氧化二铌(Nb₂O₅)；及

40mol％～52.5mol％的氧化锶(SrO)。

其中，氧化锶的一部分或全部以碱金属氧化物取代。

其中，碱金属氧化物为氧化锂。

优选地，所述光学玻璃中，氧化锂的组成范围为10mol％～40mol％，氧化锶的组成范围为＜40mol％～10mol％，五氧化二铌的组成范围为10mol％，五氧化二磷的组成范围为40mol％。

优选地，所述光学玻璃中，氧化锂的组成范围为10mol％～40mol％，氧化锶的组成范围为＜40mol％～10mol％，五氧化二铌的组成范围为15mol％，五氧化二磷的组成范围为35mol％。

优选地，所述光学玻璃中，氧化锂的组成范围为10mol％～40mol％，氧化锶的组成范围为＜30mol％～10mol％，五氧化二铌的组成范围为30mol％，五氧化二磷的组成范围为30mol％。

优选地，所述光学玻璃中，五氧化二磷的莫耳百分率为40mol％、五氧化二铌的莫耳百分率为7.5mol％、氧化锶的莫耳百分率为52.5mol％，阿贝数为46.72。

本发明的优点在于：

本发明所提供的光学玻璃，为磷酸盐系玻璃，其适当调整各成分的比例可使折射率提升至1.85，阿贝数最高可达46.7，高于习知磷酸盐系光学玻璃的阿贝数，而可具备更佳的光学品质。

具体实施方式

现举本发明数较佳实施例做进一步的详细说明如后：

本发明一较佳实施例的光学玻璃(锶铌磷酸盐玻璃)，主要由五氧化二磷(P₂O₅)、五氧化二铌(Nb₂O₅)及氧化锶(SrO)等成分所组成，而各该组成成分的莫耳百分率如下：

五氧化二磷 30mol％～60mol％

五氧化二铌 0～25mol％

氧化锶 30mol％～50mol％。

五氧化二磷为玻璃成形剂，作为玻璃主体成份，可赋予玻璃高色散特征及高透光率的成分，与硅酸盐玻璃及硼酸盐玻璃比较，五氧化二磷可赋予玻璃极佳熔解性质及抗失透性，尤其是压制时的抗失透性及极佳透光率。

五氧化二铌为玻璃中间剂，属于为获得高折射率、高分散玻璃上所必需的成分，不过，含量过高时会导致转移温度(Tg)上升。

氧化锶为玻璃修饰剂，会轻微提高折射率，不过，含量过低时玻璃无法熔融。

制作本发明光学玻璃时，依前揭组成成分将原料调配与混合，再将混合均匀的粉末装填于坩埚中，再置入炉中以约1000℃以上的温度(视玻璃组成而定)恒温持温适当时间，使各成份可完全熔融并达均质化。然后将熔融的玻璃液倾倒于模具上成型，再冷却至室温而得。

藉此，本发明该光学玻璃的玻璃特性，可由各实施例明示：

如表一的实例1(Ex.1)～实例6(Ex.6)所示，本发明光学玻璃的五氧化二磷含量依序为40mol％、40mol％、40mol％、40mol％、40mol％、35mol％及30mol％；五氧化二铌的含量依序为7.5mol％、10mol％、15mol％、20mol％、15mol％、20mol％及30mol％；氧化锶的含量依序为52.5mol％、50mol％、45mol％、40mol％、50mol％及50mol％。由表一可知，本发明光学玻璃的折射率可达1.73，而阿贝数可达46.7，较一般光学玻璃的阿贝数更高，光线的色散程度更小。

表一

不过，该光学玻璃的转移温度(Tg)较高，若以氧化锂(Li₂O)部份取代成分中的氧化锶，其他成分比例固定，如表二的实例7(Ex.7)～实例10(Ex.10)所示，氧化锂的含量依序为10mol％、20mol％、30mol％及40mol％，而氧化锶的含量依序为40mol％、30mol％、20mol％及10mol％，可有效降低转移温度并避免折射率大幅下降。

表二

此外，如表三的实例11(Ex.11)～实例14(Ex.14)所示，固定氧化锂与氧化锶的含量，同时提升五氧化二铌的含量至15mol％，并降低五氧化二磷的含量至35mol％，可提高折射率，并维持住极低的转移温度。

表三

再者，如表四的实例15(Ex.15)～实例18(Ex.18)所示，固定氧化锂的含量，同時降低氧化锶与五氧化二磷(30mol％)的含量，并提升五氧化二铌的含量至30％，可更提高折射率至1.85并维持住低的转移温度。

表四

由上可知，本发明所提供的光学玻璃，为磷酸盐系玻璃，其适当调整各成分的比例可使折射率提升至1.85，阿贝数最高可达46.7，高于习知磷酸盐系光学玻璃的阿贝数，而可具备更佳的光学品质。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于：其折射率介于1.56至1.73，阿贝数介于32.2至46.7，主要成分的组成范围以莫耳百分率计为：

30mol％～40mol％的五氧化二磷；

7.5mol％～20mol％的五氧化二铌；及

40mol％～52.5mol％的氧化锶。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：氧化锶的一部分或全部以碱金属氧化物取代。

3.如权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于：碱金属氧化物为氧化锂。

4.如权利要求3所述的光学玻璃，其特征在于：氧化锂的组成范围为10mol％～40mol％，氧化锶的组成范围为＜40mol％～10mol％，五氧化二铌的组成范围为10mol％，五氧化二磷的组成范围为40mol％。

5.如权利要求3所述的光学玻璃，其特征在于：氧化锂的组成范围为10～40mol％，氧化锶的组成范围为＜40mol％～10mol％，五氧化二铌的组成范围为15mol％，五氧化二磷的组成范围为35mol％。

6.如权利要求3所述的光学玻璃，其特征在于：氧化锂的组成范围为10～40mol％，氧化锶的组成范围为＜30mol％～10mol％，五氧化二铌的组成范围为30mol％，五氧化二磷的组成范围为30mol％。

7.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于：五氧化二磷的莫耳百分率为40mol％、五氧化二铌的莫耳百分率为7.5mol％、氧化锶的莫耳百分率为52.5mol％，阿贝数为46.72。