CN106430948A - 光学玻璃、玻璃预制件和光学元件 - Google Patents

光学玻璃、玻璃预制件和光学元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种折射率为1.77‑1.85、阿贝数为40‑48的高折射低色散光学玻璃，其组成按摩尔百分比表示含有：SiO2：5‑25％；B2O3：15‑45％；La2O3：5‑25％；Gd2O3：1‑20％；Y2O3：0‑10％；TiO2：0‑8％；Ta2O5：0‑8％；Nb2O5：大于0但小于或等于8％；ZrO2：大于0但小于或等于15％；ZnO：18‑40％；SiO2/B2O3为0.28‑1.2。本发明降低Ta2O5的含量，优化了原料成本；通过合理的组分设计，使本发明的光学玻璃在实现所需的光学常数的同时利于精密模压，且具有优异的化学稳定性，以及由所述光学玻璃形成的玻璃预制件和光学元件。

Description

光学玻璃、玻璃预制件和光学元件
技术领域
本发明涉及一种高折射低色散光学玻璃，尤其是涉及一种低成本的高折射低色散光学玻璃和光学元件。
背景技术
近年来，随着光学系统的数字化和高精密化的迅速发展，在数码相机、摄像机等摄影设备以及投影仪、投影电视等图像播放(投影)设备等光学设备中，对减少光学系统中使用的透镜、棱镜等光学元件的个数，使光学系统整体轻量化和小型化的要求越来越高。在光学系统的设计中，广泛采用高折射率的玻璃或利用非球面透镜来实现小型化、超薄化和广角化，在实现光学系统轻量化高性能化的同时更容易实现色差的校正，因此，高折射低色散玻璃的研发需求正逐渐加大。
早期制作高折射低色散玻璃都含有大量的Ta2O5，如CN1876589A公开的一种折射率在1.75-1.85、阿贝数在34-44的光学玻璃，其中就含有大于15％但小于35％的Ta2O5。钽是一种稀缺金属，Ta2O5的使用对产品成本的控制极其不利，因此在高折射低色散玻璃组成中降低或不使用Ta2O5，成了光学玻璃研发工作者的研发目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种原料成本低、折射率为1.77-1.85、阿贝数为40-48的高折射低色散光学玻璃。
本发明还要提供一种由上述光学玻璃形成的玻璃预制件和光学元件。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其组成按摩尔百分比表示，含有：SiO2：5-25％；B2O3：15-45％；La2O3：5-25％；Gd2O3：1-20％；Y2O3：0-10％；TiO2：0-8％；Ta2O5：0-8％；Nb2O5：大于0但小于或等于8％；ZrO2：大于0但小于或等于15％；ZnO：18-40％；SiO2/B2O3为0.28-1.2。
进一步的，还含有：WO3：0-10％；Li2O：0-8％。
进一步的，其组成按摩尔百分比表示，还含有：Al2O3：0-10％；Yb2O3：0-10％；Na2O：0-10％；K2O：0-10％；Sb2O3：0-1％；RO：0-10％(其中RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)。
光学玻璃，其组成按摩尔百分比表示为：SiO2：5-25％；B2O3：15-45％；La2O3：5-25％；Gd2O3：1-20％；Y2O3：0-10％；TiO2：0-8％；Ta2O5：0-8％；Nb2O5：大于0但小于或等于8％；ZrO2：大于0但小于或等于15％；ZnO：18-40％；WO3：0-10％；Li2O：0-8％；Al2O3：0-10％；Yb2O3：0-10％；Na2O：0-10％；K2O：0-10％；Sb2O3：0-1％；SiO2/B2O3为0.28-1.2；RO：0-10％(其中RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)。
进一步的，所述各组分的含量满足以下7种条件中的一种或一种以上：
1)SiO2/B2O3为0.3-1；
2)Nb2O5/Gd2O3为0.01-1；
3)Ta2O5/Nb2O5小于1；
4)ZnO/B2O3为0.5-2；
5)TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.1-0.9；
6)Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)为0.15-0.6；
7)4×ZrO2/(ZnO+Li2O)为0.3-1.6。
进一步的，其中：SiO2：8-23％；和/或B2O3：20-42％；和/或La2O3：5-20％；和/或Gd2O3：2-15％；和/或Y2O3：0.1-8％；和/或TiO2：0.1-6％；和/或Ta2O5：0-5％；和/或Nb2O5：0.1-6％；和/或ZrO2：1-10％；和/或ZnO：20-38％；和/或WO3：0-5％；和/或Li2O：0-5％。
进一步的，其中：Al2O3：0-5％；和/或Yb2O3：0-5％；和/或Na2O：0-5％；和/或K2O：0-5％；和/或Sb2O3：0-0.5％；和/或RO：0-5％(其中RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)。
进一步的，其中：SiO2：9-20％；和/或B2O3：23-38％；和/或La2O3：6-15％；和/或Gd2O3：2-10％；和/或Y2O3：0.5-5％；和/或TiO2：0.1-4％；和/或Ta2O5：0-3％；和/或Nb2O5：0.1-4％；和/或ZrO2：2-8％；和/或ZnO：23-35％。
进一步的，所述各组分的含量满足以下7种条件中的一种或一种以上：
1)SiO2/B2O3为0.3-0.7；
2)Nb2O5/Gd2O3为0.03-0.8；
3)Ta2O5/Nb2O5：小于0.8；
4)ZnO/B2O3为0.7-1.5；
5)TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.2-0.8；
6)Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)为0.2-0.55；
7)4×ZrO2/(ZnO+Li2O)为0.35-1.2。
进一步的，所述各组分的含量满足以下7种条件中的一种或一种以上：
1)SiO2/B2O3为0.35-0.65；
2)Nb2O5/Gd2O3为0.05-0.5；
3)Ta2O5/Nb2O5：小于0.5；
4)ZnO/B2O3为0.75-1.2；
5)TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.3-0.7；
6)Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)为0.25-0.5；
7)4×ZrO2/(ZnO+Li2O)为0.45-1。
进一步的，其中：SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、ZrO2和ZnO的合计含量为95％以上，且不含Ta2O5。
进一步的，其中：SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、ZrO2和ZnO的合计含量为99％以上。
进一步的，其组成按摩尔百分比表示，还含有：P2O5：0-10％；Bi2O3：0-10％；TeO2：0-10％；Ga2O3：0-10％；Lu2O3：0-10％；GeO2：0-8％；CeO2：0-1％；SnO2：0-1％；F：0-10％。
进一步的，所述玻璃的折射率(nd)为1.77-1.85，阿贝数(vd)为40-48，玻璃的密度(ρ)为5.00g/cm3以下。
进一步的，所述玻璃的透射比达到80％时对应的波长λ80为410nm以下，透射比达到5％时对应的波长λ5为350nm以下；析晶上限温度在1160℃以下；玻璃转变温度(Tg)为630℃以下。
进一步的，所述玻璃的透射比达到80％时对应的波长λ80为400nm以下，透射比达到5％时对应的波长λ5为340nm以下；析晶上限温度在1150℃以下；玻璃转变温度(Tg)为620℃以下；玻璃的密度(ρ)为4.90g/cm3以下。
玻璃预制件，采用上述的光学玻璃制成。
光学元件，采用上述的光学玻璃制成。
本发明的有益效果是：降低Ta2O5的含量，优化了原料成本；通过合理的组分设计，使本发明的光学玻璃在实现所需的光学常数的同时利于精密模压，且具有优异的化学稳定性，以及由所述光学玻璃形成的玻璃预制件和光学元件。
具体实施方式
Ⅰ、光学玻璃
本发明光学玻璃基于对降低原料成本考虑，降低甚至不含有价格昂贵的Ta2O5含量，得到折射率为1.77-1.85，阿贝数为40-48的高折射率低色散光学玻璃。
下面对本发明的光学玻璃的组成进行详细说明，各玻璃组分的含量、总含量如没有特别说明，则都采用摩尔百分比进行表示。另外，在以下的说明中，提到规定值以下或规定值以上时，也包括该规定值。
B2O3是玻璃网络形成组分，具有提高玻璃可熔性和耐失透性，降低玻璃态转变温度和密度的作用，为了达到上述效果，本发明引入15％以上或更多的B2O3，优选引入20％以上的B2O3，更优选引入23％以上的B2O3；但当其引入量超过45％时，则玻璃稳定性会下降，并且折射率下降，无法得到本发明的高折射率，因此，本发明的B2O3的含量将45％设为上限，优选上限为42％，更优选上限为38％。
SiO2也是玻璃形成体，与B2O3所构成的疏松的链状层状网络不同，SiO2在玻璃中形成的是硅氧四面体三维网络，非常致密坚固。这样的网络加入到玻璃中，对疏松的硼氧三角体[BO3]网络进行加固，使其变得致密，从而提升玻璃的高温粘度；与此同时，硅氧四面体三维网络的加入，玻璃网络隔离La、Nb、Li等析晶阳离子的能力增强，增加了析晶阈值，使得玻璃的抗析晶性能提升，本发明玻璃中SiO2含量的下限为5％，优选为8％，更优选为9％时上述效果较好；但若SiO2的含量无限制地加大，会使玻璃的转变温度升高，并使玻璃的熔融性降低，因此其含量上限为25％，优选上限为23％，进一步优选上限为20％。
本发明通过控制SiO2的含量与B2O3的含量的比值SiO2/B2O3在0.28-1.2内，不仅可以使玻璃原料的熔融性增加，同时可以有效增加玻璃稳定性，尤其是当其SiO2/B2O3值为0.3-1时，可以有效抑制平均线膨胀系数的增加，进一步优选其比值为0.3-7，更进一步优选为0.35-0.65。
La2O3是获得本发明所需光学特性的必须组分，在本发明配方体系中，B2O3与La2O3的组合存在，可以有效地提高玻璃的耐失透性能，并提高玻璃的化学稳定性。当La2O3的含量小于5％时，难以实现所需要的光学特性；但当其含量超过25％时，玻璃耐失透性与熔融性能均恶化。因此，本发明的La2O3的含量为5-25％，优选范围为5-20％，更优选的范围为6-15％。
Gd2O3可以增加玻璃的折射率且不明显提高玻璃的色散，本发明通过引入1％以上的Gd2O3与La2O3共存，可以提高形成玻璃的稳定性，并且使玻璃的化学稳定性显著增强，在维持折射率的同时，控制阿贝数的过度上升；如果其含量超过20％时，则玻璃耐失透性降低且玻璃的密度呈上升趋势。因此，本发明的Gd2O3的含量为1-20％，优选范围为2-15％，更优选范围为2-10％。
本发明高折射低色散作用的组分优选还引入Y2O3，其在维持高折射率和高阿贝数的同时，抑制玻璃材料成本上升，并可改善玻璃的熔融性、耐失透性，还可降低玻璃析晶上限温度和比重，但若其含量超过10％，则玻璃的稳定性、耐失透性降低。因此，Y2O3含量范围为0-10％，优选范围为0.1-8％，更优选为0.5-5％。
Yb2O3也是一种赋予高折射、低色散性能的组分，当其引入量超过10％时，玻璃的抗析晶性能会下降，因此其含量限定为0-10％，优选为0-5％，进一步优选为不加入。
在本发明中使La2O3和Gd2O3共存；或者优选使La2O3、Gd2O3和Y2O3共存；更优选Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)范围为0.15-0.6，进一步优选Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)范围为0.2-0.55，更进一步优选Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)范围为0.25-0.5，可以最大程度克服因减少或不使用Ta2O5导致的玻璃稳定性下降的不良效果，得到具有优良的玻璃稳定性的高折射率低色散的玻璃，同时玻璃不易着色。
本发明玻璃中，当Nb2O5含量超过0时，对降低液相温度有极好的效果，也具有在不使透过率变差的情况下提高玻璃折射率、抗析晶性和化学耐久性的作用，适量的Nb2O5引入，还可以在精密模压过程中有效改善玻璃的抗析晶性能；如果其含量超过8％，则玻璃色散提高，无法达到本发明玻璃的光学特性。因此，Nb2O5的含量范围为大于0但小于或等于8％，优选范围为0.1-6％，更优选为0.1-4％。经本发明人研究发现，本发明玻璃中Nb2O5含量与Gd2O3含量的比值Nb2O5/Gd2O3为0.01-1时，可显著改善玻璃的化学耐久性和耐失透性，尤其是Nb2O5/Gd2O3值为0.03-0.8时，效果尤其明显，进一步优选为0.05-0.5。
Ta2O5可以提高玻璃的折射率、耐失透性和熔融态玻璃的粘度，但其价格昂贵，不利于原料成本的降低，因此其含量限定为8％以下，优选为5％以下，更优选为3％以下，进一步优选为1％以下，更进一步优选不加入。
本发明控制Ta2O5/Nb2O5的值小于1，在有效调节折射率和色散的同时,还可提高玻璃的抗析晶性能。当玻璃中含有易着色成分时，优选Ta2O5/Nb2O5的值小于0.8，可有效改善玻璃的着色性能，进一步优选Ta2O5/Nb2O5的值小于0.5，更进一步优选Ta2O5/Nb2O5的值小于0.3。
ZnO加入本发明体系玻璃中，可以调整玻璃的折射率和色散，改善玻璃的抗析晶性能，降低玻璃的转变温度，提升玻璃的稳定性。ZnO还可以降低玻璃的高温粘度，使得玻璃可以在较低温度下熔炼，从而可以提升玻璃的透过率。尤其当本发明玻璃中少量含有甚至不含有氧化钽时，通过引入18％以上的ZnO，可以一定程度弥补光学常数的降低。但如果ZnO加入量过多，玻璃的抗析晶性能会下降，同时高温粘度较小，给成型带来困难。在本发明玻璃体系中，ZnO的含量若低于18％，则Tg温度达不到设计要求；若其含量高于40％，玻璃的抗析晶性能会下降，高温粘度达不到设计要求。因此，ZnO的含量下限限定为18％，优选下限为20％，更优选下限为23％；ZnO的含量上限限定为40％，优选上限为38％，更优选上限为35％。
本发明为获得较低Tg温度且稳定性好、易于熔化的玻璃，发明人通过大量试验研究发现，当ZnO/B2O3的比值范围为0.5-2，优选ZnO/B2O3的比值范围为0.7-1.5，进一步优选ZnO/B2O3的比值范围为0.75-1.2时，玻璃的稳定性和Tg温度可达最佳平衡，获得品质较佳的产品。
ZrO2是一种高折射低色散氧化物，加入玻璃中可以提升玻璃的折射率并调节色散。同时，合适量的ZrO2加入玻璃中，可以提升玻璃的抗析晶性能和成玻稳定性。在本发明中若其含量高于15％，玻璃会变得难以融化，熔炼温度会上升，容易导致玻璃内部出现夹杂物及透过率下降。因此，ZrO2含量为大于0但小于或等于15％，优选为1-10％，进一步优选为2-8％。
TiO2是一种高折射高色散氧化物，加入玻璃中可以显著提升玻璃的折射率和色散。本发明人发现，适量添加TiO2到本发明玻璃组分中，可以增加玻璃稳定性，尤其是抗析晶性能；但若TiO2的加入量过多，难以实现低色散的研制目标，同时玻璃的透过率会显著降低，玻璃的稳定性也会恶化。因此，TiO2的含量为0-8％，优选为0.1-6％，进一步优选为0.1-4％。本发明中优选使TiO2/(TiO2+Nb2O5)的比值控制在0.1-0.9，可以有效调节玻璃的析晶性能和化学耐久性，更优选TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.2-0.8，进一步优选TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.3-0.7。
WO3在玻璃中的主要作用是维持光学常数、改善玻璃析晶，但其含量过高，会使玻璃透过率降低、着色度增大、析晶性能变坏。因此，WO3的优选含量是0-10％，更优选含量是0-5％，进一步优选含量为0-3％。
少量引入Al2O3能改善玻璃的稳定性和化学稳定性，但其含量超过10％时，显示玻璃有熔融性变差、耐失透性降低的倾向，因此，本发明中Al2O3的含量为0-10％，优选为0-5％，更优选为0-1％，进一步优选不引入。
Li2O加入到玻璃组分中，可以有效降低玻璃的Tg温度，但低软化点光学玻璃通常使用铂或铂合金器皿熔炼，在高温熔炼过程中，玻璃组分中的Li+容易腐蚀铂或铂合金器皿，造成成品玻璃中产生较多的含铂异物，导致玻璃的品质下降。另外，本发明中超过8％的Li2O，会使玻璃的析晶性能急剧下降，因此，其含量限定为0-8％，优选为0-5％。为更好地调节玻璃的抗析晶性能和成玻璃性与Tg温度之间的平衡，本发明将4×ZrO2/(ZnO+Li2O)的值为0.3-1.6，优选为0.35-1.2，更优选为0.45-1，可在优化抗析晶性能和成玻璃性的同时，使玻璃具有合适的Tg温度。
Na2O和K2O是对降低Tg有效的任意成分，如果其含量过多，则容易导致失透温度上升而难以玻璃化，因此其含量分别限定为0-10％，更优选分别为0-5％，进一步优选分别为0-1％。
RO(RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)可以改善玻璃的熔融性，调整玻璃光性，但当其含量超过10％时，玻璃的耐失透性降低，因此本发明中RO含量为0-10％，更优选含量为0-5％，进一步优选不引入。
P2O5是提高玻璃的耐失透性的任选成分，特别是当P2O5的含量为10％以下时，可抑制玻璃的化学耐久性尤其是耐水性的降低。因此，相对于氧化物换算组成的玻璃总摩尔含量，其含量限定为10％以下，优选为5％以下，更优选3％以下，进一步优选不引入。
Bi2O3是可以适量提高玻璃折射率，降低玻璃化温度的任选成分，当其含量超过10％时，玻璃耐失透性降低，因此其含量限定为10％以下，优选为5％以下，进一步优选为1％以下，更进一步优选不引入。
GeO2是具有提高玻璃折射率且增加耐失透性效果的成分，是本发明光学玻璃的任选成分，然而其价格高昂，过多引入达不到本发明降低生产成本的目的，因此其含量限定为8％以下，优选为5％以下，进一步限定为2％以下，更进一步选择不引入。
本发明若引入10％以下的Lu2O3，可以与其他稀土类组分相协同，从而进一步提高玻璃的稳定性，但其价格昂贵，引入玻璃中则不利于降低生产成本，故其含量优选为5％以下，进一步优选为3％以下，更进一步优选为不引入。
作为本发明任选成分，通过控制Ga2O3在10％以下时，可提高玻璃的耐失透性，并且能够增加玻璃的磨耗度，因此其含量优选为10％以下，进一步优选为5％以下，更进一步优选为3％以下，进一步优选不引入。
TeO2是能提高玻璃的折射率并降低玻璃的转变温度任选成分，当其含量过多时，易于铂金坩埚反应，不利于设备的使用寿命。因此，TeO2含量限定为10％以下，优选为5％以下，更优选为不引入。
通过少量添加Sb2O3、SnO2、CeO2组分可以提高玻璃的澄清效果，但当Sb2O3含量超过1％时，玻璃有澄清性能降低的倾向，同时由于其强氧化作用促进了熔制玻璃的铂金或铂合金器皿的腐蚀以及成型模具的恶化，因此，本发明优选Sb2O3的添加量为0-1％，更优选为0-0.5％，进一步优选不加入。SnO2也可以作为澄清剂来添加，但当其含量超过1％时，则玻璃会着色，或者当加热、软化玻璃并进行模压成形等再次成形时，Sn会成为晶核生成的起点，产生失透的倾向。因此本发明的SnO2的含量优选为0-1％，更优选为0-0.5％，进一步优选不添加。CeO2的作用及添加量比例与SnO2一致，其含量优选为0-1％，更优选为0-0.5％，进一步优选不添加。
F是低色散化、降低玻璃化转变温度有效的组分，但当其过量含有时，玻璃折射率显著降低，或玻璃融液的挥发性增大，玻璃融液成型时会产生纹理，或挥发导致的折射率变动增大的倾向。F作为原料可以使用YF3、LaF3、GdF3、ZrF4、ZnF2、碱金属氟化物或碱土金属氟化物引入。本发明优选F的含量占光学玻璃总摩尔含量为为0-10％，更优选为0-5％，进一步优选为不引入。
为了较好的达到本发明的目的，玻璃中各组分按摩尔百分比表示，优选SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、ZrO2和ZnO的合计含量为95％以上，且不含Ta2O5；更优选SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、ZrO2和ZnO的合计含量为99％以上；进一步优选SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、ZrO2和ZnO的合计含量为99％以上。
[关于不应含有的成分]
在不损害本发明的玻璃特性的范围内，根据需要能够添加上述未曾提及的其他成分。但是V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属成分，即使单独或复合地少量含有的情况下，玻璃也会被着色，在可见光区域的特定的波长产生吸收，从而减弱本发明的提高可见光透过率效果的性质，因此，特别是对于可见光区域波长的透过率有要求的光学玻璃，优选实际上不包含。
Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的阳离子，近年来作为有害的化学物质而有控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，直至加工工序以及产品化后的处置上对环境保护的措施是必需的。因此，在重视对环境的影响的情况下，除了不可避免地混入以外，优选实际上不含有它们。由此，光学玻璃变得实际上不包含污染环境的物质。因此，即使不采取特殊的环境对策上的措施，本发明的光学玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。
下面，对本发明的光学玻璃的特性进行说明。
[光学玻璃的光学常数]
本发明的光学玻璃是高折射率低色散玻璃，高折射率低色散玻璃制成的透镜多与高折射率高色散玻璃制成的透镜相组合，用于色差校正。本发明的光学玻璃从赋予适于其用途的光学特性的角度考虑，玻璃折射率(nd)的范围为1.77-1.85，优选的范围为1.78-1.84，更优选的范围为1.785-1.84；本发明玻璃的阿贝数(νd)的范围为40-48，优选范围为41-47。
[光学玻璃的转变温度]
光学玻璃在某一温度区间会逐渐由固态变成可塑态。转变温度是指玻璃试样从室温升温至驰垂温度，其低温区域和高温区域直线部分延长线相交的交点所对应的温度。
本发明玻璃的转变温度(Tg)在630℃以下，优选620℃以下，更优选615℃以下，进一步优选为610℃以下。
[光学玻璃的着色]
本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ80/λ5)表示。λ80是指玻璃透射比达到80％时对应的波长，λ5是指玻璃透射比达到5％时对应的波长。其中，λ80的测定是使用具有彼此平行且光学抛光的两个相对平面的厚度为10±0.1nm的玻璃，测定从280nm到700nm的波长域内的分光透射率并表现出透射率80％的波长。所谓分光透射率或透射率是在向玻璃的上述表面垂直地入射强度Iin的光，透过玻璃并从一个平面射出强度Iout的光的情况下通过Iout/Iin表示的量，并且也包含了玻璃的上述表面上的表面反射损失的透射率。玻璃的折射率越高，表面反射损失越大。因此，在高折射率玻璃中，λ80的值小意味着玻璃自身的着色极少。
本发明的光学玻璃λ80小于或等于410nm，优选λ80的范围为小于或等于405nm，更优选λ80的范围为小于或等于400nm，进一步优选的λ80的范围为小于或等于395nm，再进一步优选的λ80的范围为小于或等于390nm。λ5小于或等于350nm，优选λ5的范围为小于或等于345nm，更优选λ5的范围为小于或等于340nm，进一步优选的λ5的范围为小于或等于335nm。
[光学玻璃的密度]
光学玻璃的密度是温度为20℃时单位体积的质量，单位以g/cm3表示。
本发明玻璃的密度(ρ)在5.00g/cm3以下，优选为4.90g/cm3以下。
[析晶上限温度]
采用梯温炉法测定玻璃的析晶性能，将玻璃制成180*10*10mm的样品，侧面抛光，放入带有温度梯度的炉内保温4小时后取出，在显微镜下观察玻璃析晶情况，玻璃出现晶体对应的最高温度即为玻璃的析晶上限温度。玻璃的析晶上限温度越低，则玻璃在高温时稳定性越强，生产的工艺性能越好。
本发明玻璃的析晶温度在1160℃以下，优选为1155℃以下，进一步优选为1150℃以下，更进一步优选为1140℃以下。
Ⅱ、玻璃预制件与光学元件
下面，描述本发明的光学预制件与光学元件。
本发明的玻璃预制件与光学元件均由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的玻璃预制件具有高折射率低色散特性；本发明的光学元件具有高折射率低色散特性，能够以低成本提供光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。
作为透镜的例子，可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。
这种透镜通过与高折射率高色散玻璃制成的透镜组合，可校正色差，适合作为色差校正用的透镜。另外，对于光学体系的紧凑化也是有效的透镜。
另外，对于棱镜来说，由于折射率高，因此通过组合在摄像光学体系中，通过弯曲光路，朝向所需的方向，即可实现紧凑、广角的光学体系。
实施例
采用如下实施例对本发明进行解释，但本发明不应局限于这些实施例。
生产光学玻璃的熔融和成型方法可以采用本领域技术人员公知的技术。将玻璃原料(碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物、氧化物、硼酸等)按照玻璃氧化物的配比称重配合并混合均匀后，投入熔炼装置中(如铂金坩埚)，然后在1150～1400℃采取适当的搅拌、澄清、均化后，降温至1250℃以下，浇注或漏注在成型模具中，最后经退火、加工等后期处理，或者通过精密压型技术直接压制成型。
[光学玻璃实施例]
另外，通过以下所示的方法测定本发明的各玻璃的特性，并将测定结果表示在表1～表4中，其中，用K1表示SiO2/B2O3，K2表示Nb2O5/Gd2O3，K3表示Ta2O5/Nb2O5，K4表示ZnO/B2O3，K5表示TiO2/(TiO2+Nb2O5)，K6表示Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)，K7表示4×ZrO2/(ZnO+Li2O)。
(1)折射率nd和阿贝数νd
折射率与阿贝数按照GB/T7962.1-2010规定的方法进行测试。
(2)玻璃着色度(λ80/λ5)
使用具有彼此相对的两个光学抛光平面的厚度为10±0.1mm的玻璃样品，测定分光透射率，根据其结果而计算得出。
(3)玻璃转变温度(Tg)
按GB/T7962.16-2010规定的方法进行测量。
(4)玻璃的密度(ρ)
按GB/T7962.20-2010规定的方法进行测量。
(5)析晶上限温度
采用梯温炉法测定玻璃的析晶性能，将玻璃制成180*10*10mm的样品，侧面抛光，放入带有温度梯度的炉内保温4小时后取出，在显微镜下观察玻璃析晶情况，玻璃出现晶体对应的最高温度即为玻璃的析晶上限温度。
(6)玻璃生产成型中的析晶情况
玻璃在熔融、澄清、均化后，通过铂金或铂合金出料管流出到成型模具中成型为块料或型料，玻璃冷却后观察玻璃内部和表面，玻璃内部或表面出现晶体表明玻璃析晶性能不足。玻璃内部和表面没有析晶晶体出现用“A”表示，内部或表面有析晶晶体出现用“O”表示。
表1
表2
表3
表4
[玻璃预制件实施例]
将表1中实施例1-10所得到的光学玻璃切割成预定大小，再在表面上均匀地涂布脱模剂，然后将其加热、软化，进行加压成型，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜的预制件。
[光学元件实施例]
将上述玻璃预制件实施例所得到的这些预制件退火，在降低玻璃内部的变形的同时进行微调，使得折射率等光学特性达到所需值。
接着，对各预制件进行磨削、研磨，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜。所得光学元件的表面上还可涂布防反射膜。
本发明为低成本且化学稳定性优异的高折射低色散性的光学玻璃，折射率为1.77-1.85，阿贝数为40-48，以及所述玻璃形成的光学元件，能够满足现代新型光电产品的需要。

Claims (18)

1.光学玻璃，其特征在于，其组成按摩尔百分比表示，含有：SiO2：5-25％；B2O3：15-45％；La2O3：5-25％；Gd2O3：1-20％；Y2O3：0-10％；TiO2：0-8％；Ta2O5：0-8％；Nb2O5：大于0但小于或等于8％；ZrO2：大于0但小于或等于15％；ZnO：18-40％；SiO2/B2O3为0.28-1.2。
2.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其组成按摩尔百分比表示，还含有：WO3：0-10％；Li2O：0-8％。
3.如权利要求1或2任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其组成按摩尔百分比表示，还含有：Al2O3：0-10％；Yb2O3：0-10％；Na2O：0-10％；K2O：0-10％；Sb2O3：0-1％；RO：0-10％(其中RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)。
4.光学玻璃，其特征在于，其组成按摩尔百分比表示为：SiO2：5-25％；B2O3：15-45％；La2O3：5-25％；Gd2O3：1-20％；Y2O3：0-10％；TiO2：0-8％；Ta2O5：0-8％；Nb2O5：大于0但小于或等于8％；ZrO2：大于0但小于或等于15％；ZnO：18-40％；WO3：0-10％；Li2O：0-8％；Al2O3：0-10％；Yb2O3：0-10％；Na2O：0-10％；K2O：0-10％；Sb2O3：0-1％；SiO2/B2O3为0.28-1.2；RO：0-10％(其中RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述各组分的含量满足以下7种条件中的一种或一种以上：
1)SiO2/B2O3为0.3-1；
2)Nb2O5/Gd2O3为0.01-1；
3)Ta2O5/Nb2O5小于1；
4)ZnO/B2O3为0.5-2；
5)TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.1-0.9；
6)Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)为0.15-0.6；
7)4×ZrO2/(ZnO+Li2O)为0.3-1.6。
6.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其中：SiO2：8-23％；和/或B2O3：20-42％；和/或La2O3：5-20％；和/或Gd2O3：2-15％；和/或Y2O3：0.1-8％；和/或TiO2：0.1-6％；和/或Ta2O5：0-5％；和/或Nb2O5：0.1-6％；和/或ZrO2：1-10％；和/或ZnO：20-38％；和/或WO3：0-5％；和/或Li2O：0-5％。
7.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其中：Al2O3：0-5％；和/或Yb2O3：0-5％；和/或Na2O：0-5％；和/或K2O：0-5％；和/或Sb2O3：0-0.5％；和/或RO：0-5％(其中RO为MgO、CaO、SrO或BaO中的一种或多种)。
8.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其中：SiO2：9-20％；和/或B2O3：23-38％；和/或La2O3：6-15％；和/或Gd2O3：2-10％；和/或Y2O3：0.5-5％；和/或TiO2：0.1-4％；和/或Ta2O5：0-3％；和/或Nb2O5：0.1-4％；和/或ZrO2：2-8％；和/或ZnO：23-35％。
9.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述各组分的含量满足以下7种条件中的一种或一种以上：
1)SiO2/B2O3为0.3-0.7；
2)Nb2O5/Gd2O3为0.03-0.8；
3)Ta2O5/Nb2O5：小于0.8；
4)ZnO/B2O3为0.7-1.5；
5)TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.2-0.8；
6)Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)为0.2-0.55；
7)4×ZrO2/(ZnO+Li2O)为0.35-1.2。
10.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述各组分的含量满足以下7种条件中的一种或一种以上：
1)SiO2/B2O3为0.35-0.65；
2)Nb2O5/Gd2O3为0.05-0.5；
3)Ta2O5/Nb2O5：小于0.5；
4)ZnO/B2O3为0.75-1.2；
5)TiO2/(TiO2+Nb2O5)为0.3-0.7；
6)Gd2O3/(La2O3+Gd2O3+Y2O3)为0.25-0.5；
7)4×ZrO2/(ZnO+Li2O)为0.45-1。
11.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其中：SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、WO3、ZrO2和ZnO的合计含量为95％以上，且不含Ta2O5。
12.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其中：SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、TiO2、Nb2O5、ZrO2和ZnO的合计含量为99％以上。
13.如权利要求1-3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，其组成按摩尔百分比表示，还含有：P2O5：0-10％；Bi2O3：0-10％；TeO2：0-10％；Ga2O3：0-10％；Lu2O3：0-10％；GeO2：0-8％；CeO2：0-1％；SnO2：0-1％；F：0-10％。
14.如权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述玻璃的折射率为1.77-1.85，阿贝数为40-48，玻璃的密度为5.00g/cm3以下。
15.如权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述玻璃的透射比达到80％时对应的波长λ80为410nm以下，透射比达到5％时对应的波长λ5为350nm以下；析晶上限温度在1160℃以下；玻璃转变温度为630℃以下。
16.如权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述玻璃的透射比达到80％时对应的波长λ80为400nm以下，透射比达到5％时对应的波长λ5为340nm以下；析晶上限温度在1150℃以下；玻璃转变温度为620℃以下；玻璃的密度为4.90g/cm3以下。
17.玻璃预制件，采用权利要求1-16任一权利要求所述的光学玻璃制成。
18.光学元件，采用权利要求1-16任一权利要求所述的光学玻璃制成。
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