CN109650717A - 光学玻璃 - Google Patents

光学玻璃 Download PDF

Info

Publication number
CN109650717A
CN109650717A CN201910150200.8A CN201910150200A CN109650717A CN 109650717 A CN109650717 A CN 109650717A CN 201910150200 A CN201910150200 A CN 201910150200A CN 109650717 A CN109650717 A CN 109650717A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
optical glass
optical
weight percentage
tio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910150200.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109650717B (zh
Inventor
李丹
毛露路
郝良振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CDGM Glass Co Ltd
Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd filed Critical Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority to CN201910150200.8A priority Critical patent/CN109650717B/zh
Publication of CN109650717A publication Critical patent/CN109650717A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109650717B publication Critical patent/CN109650717B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供一种光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO2：5‑25％、B2O3：0‑15％、La2O3：10‑30％、TiO2：13‑35％、Nb2O5：2‑25％、BaO：5‑25％；本发明通过合理的配方设计，使光学玻璃折射率为1.92‑2.0、阿贝数为20‑28，光学玻璃化学稳定性优异，抗析晶性能和透过率良好，可广泛应用于监控镜头、数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。

Description

光学玻璃
技术领域
本发明涉及一种折射率为1.92-2.0、阿贝数为20-28的光学玻璃，以及由该光学玻璃构成的玻璃预制件、光学元件及光学仪器。
背景技术
高折射率光学玻璃在宽视场、大孔径的光学系统中可以消除高级球差，提高成像质量，同时能够非常有效地简化镜头的光学设计，减小镜头的体积和重量，使光学系统微型化、轻型化和集成化成为可能，达到了传统光学玻璃达不到的效果，因此成为光学设计中不可缺少的元器件材料。高折射、高色散光学玻璃领域中已知的是含大量铅的玻璃，如JP特开57-34042，其中含有大量的氧化铅，玻璃比重大，不适应目前轻量化的需要，同时氧化铅对环境也有害，不能满足环保要求。
另外，一些高折射高色散玻璃采用含铋的玻璃系统，致使玻璃的化学稳定性差，使得玻璃在后期的加工和镀膜流程中良品率降低，CN102459106A公开了一种折射率大于1.925、阿贝数为10-30的高折射高色散玻璃，其含有20-90％的Bi2O3，玻璃的化学稳定性差，从而给后期加工带来困难，降低产品的市场竞争能力。
伴随着成像系统的发展，需要在摄像光学系统中实现良好的成像色彩还原性，对于玻璃的透过率有一定的要求，高折射高色散光学玻璃相对于传统玻璃其透过率本身就不好，因此更需要良好的透过率以满足光学系统的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种化学稳定性优异、透过率和析晶性能良好的光学玻璃。
本发明还要提供一种由上述光学玻璃形成的玻璃预制件、光学元件及光学仪器。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
(1)、光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO2：5-25％、B2O3：0-15％、La2O3：10-30％、TiO2：13-35％、Nb2O5：2-25％、BaO：5-25％。
(2)、如(1)所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，还含有：ZrO2：0-10％、和/或Al2O3：0-10％、和/或Gd2O3：0-10％、和/或Y2O3：0-10％、和/或Yb2O3：0-10％、和/或Ta2O5：0-15％、和/或WO3：0-10％、和/或ZnO：0-10％、和/或Li2O：0-10％、和/或Na2O：0-10％、和/或K2O：0-10％、和/或CaO：0-10％、和/或SrO：0-10％、和/或MgO：0-10％、和/或Sb2O3：0-1％。
(3)、光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有TiO2和Nb2O5，其中TiO2/Nb2O5为0.8-3，所述光学玻璃的折射率为1.92-2.0，阿贝数为20-28，析晶上限温度在1200℃以下。
(4)、光学玻璃，其组分按重量百分比表示，由SiO2：5-25％、B2O3：0-15％、La2O3：10-30％、TiO2：13-35％、Nb2O5：2-25％、BaO：5-25％、ZrO2：0-10％、Al2O3：0-10％、Gd2O3：0-10％、Y2O3：0-10％、Yb2O3：0-10％、Ta2O5：0-15％、WO3：0-10％、ZnO：0-10％、Li2O：0-10％、Na2O：0-10％、K2O：0-10％、CaO：0-10％、SrO：0-10％、MgO：0-10％、Sb2O3：0-1％组成。
(5)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：SiO2：8-20％、和/或B2O3：0-10％、和/或La2O3：12-28％、和/或TiO2：18-30％、和/或Nb2O5：6-20％、和/或BaO：8-23％、和/或ZrO2：0.5-9％、和/或Al2O3：0-5％、和/或Gd2O3：0-5％、和/或Y2O3：0-5％、和/或Yb2O3：0-5％、和/或Ta2O5：0-10％、和/或WO3：0-8％、和/或ZnO：0-8％、和/或Li2O：0-5％、和/或Na2O：0-5％、和/或K2O：0-5％、和/或CaO：0-5％、和/或SrO：0-5％、和/或MgO：0-5％、和/或Sb2O3：0-0.5％。
(6)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：SiO2：10-18％、和/或B2O3：2-8％、和/或La2O3：14-26％、和/或TiO2：20-28％、和/或Nb2O5：8-18％、和/或BaO：10-20％、和/或ZrO2：1-8.5％、和/或Ta2O5：0-5％、和/或WO3：0-5％、和/或ZnO：0-6％、和/或Li2O：0-4％、和/或SrO：0-3.5％。
(7)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：SiO2/B2O3的范围为1-3.2，优选为1.3-3，进一步优选为1.75-2.7。
(8)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：TiO2/Nb2O5的范围为0.8-3，优选为1-2.8，进一步优选为1.6-2.5。
(9)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：TiO2/(B2O3+ZnO)的范围为0.5-6，优选为1.5-5.5，更优选为2.6-4.8。
(10)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：Li2O+Na2O+K2O为0-10％，优选为0-5％。
(11)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：La2O3/(BaO+SrO+CaO+MgO)为0.2-1.8，优选为0.4-1.6，进一步优选为0.6-1.3。
(12)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，所述光学玻璃的折射率为1.92-2.0，优选为1.93-1.99，更优选为1.94-1.98；所述光学玻璃的阿贝数为20-28，优选为21-27，更优选为22-26。
(13)、如(1)-(4)任一所述的光学玻璃，所述光学玻璃的耐水作用稳定性DW为2类以上，优选为1类以上；和/或耐酸作用稳定性DA为2类以上，优选为1类以上；和/或析晶上限温度在1200℃以下，优选1180℃以下，进一步优选1150℃以下；和/或λ70小于或等于485nm，优选λ70小于或等于475nm。
(14)、玻璃预制件，采用(1)-(13)任一所述的光学玻璃制成。
(15)、光学元件，采用(1)-(13)任一权利要求所述的光学玻璃制成，或采用(14)所述的玻璃预制件制成。
(16)、光学仪器，含有(1)-(13)任一所述的光学玻璃，或含有(15)所述的光学元件。
本发明的有益效果是：本发明通过合理的配方设计，使光学玻璃折射率为1.92-2.0、阿贝数为20-28，光学玻璃化学稳定性优异，析晶性能和透过率良好，可广泛应用于监控镜头、数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。
具体实施方式
Ⅰ、光学玻璃
下面，对本发明的光学玻璃的实施方式进行详细说明，但本发明不限于下述的实施方式，在本发明目的的范围内可进行适当的变更来加以实施。此外，关于重复说明部分，虽然有适当的省略说明的情况，但不会因此而限制发明的主旨。以下内容中有时候将本发明光学玻璃简称为玻璃。
下面对本发明光学玻璃的各组分范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，各组分的含量全部采用相对于换算成氧化物的组成的玻璃物质总量的重量百分比表示。在这里，所述“换算成氧化物的组成”是指，作为本发明的光学玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐及氢氧化物等熔融时分解并转变为氧化物的情况下，将该氧化物的物质总量作为100％。
除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，“以上”和“以下”包括端点值，以及包括在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。本文所称“和/或”是包含性的，例如“A和/或B”，是指只有A，或者只有B，或者同时有A和B。
SiO2是光学玻璃的骨架，作为玻璃网络生成体，具有维持玻璃化学稳定性、提高玻璃析晶性能的作用。当SiO2含量低于5％时，难以达到上述效果；但当SiO2含量高于25％时，则玻璃变得很难熔，且无法获得本发明所需要的折射率。因此，SiO2的含量为5-25％，优选为8-20％，更优选10-18％。
B2O3在本发明玻璃中也可以作为玻璃网络生成体。当B2O3含量大于15％时，玻璃的化学稳定性能变差，同时玻璃粘度变小，挥发增多，不利于折射率和色散的稳定控制；另外B2O3含量多，不利于此玻璃系统透过率的提高。因此，B2O3含量限定在0-15％，优选0-10％，进一步优选在2-8％。
Al2O3能改善玻璃的化学稳定性，但其含量超过10％时，玻璃的折射率降低明显，熔融性变差。因此，本发明Al2O3的含量为0-10％，优选为0-5％。
SiO2与B2O3虽然同为玻璃的网络形成体，但其在玻璃中形成的结构和作用是不一致的。两种网络形成体的比例关系和玻璃的内部结构密切相关。也就是说，在本发明玻璃体系中，SiO2与B2O3的比例关系和玻璃的化学稳定性、透过率以及析晶性能有密切关系。若SiO2与B2O3的比值SiO2/B2O3过高，则一方面玻璃的熔解性能会变差，另外玻璃的析晶性能不好，容易失透；若SiO2与B2O3的比值SiO2/B2O3过低，会导致玻璃的化学稳定性及透过率达不到设计要求。通过发明人大量研究发现，当SiO2/B2O3处于1-3.2之间时，本发明玻璃具有合适的化学稳定性、透过率和析晶性能。因此，本发明SiO2/B2O3范围为1-3.2，优选范围为1.3-3，进一步优选为1.75-2.7。
La2O3可有效提高玻璃的折射率和透过率，增强玻璃的化学稳定性和机械强度，并可降低玻璃的粘度有利于气泡的消除，当其含量低于10％时，上述效果不明显，当其含量超过30％时，玻璃的数据达不到要求，其析晶性能会出现明显恶化。因此，本发明的La2O3的含量为10-30％，优选含量为12-28％，进一步优选14-26％。
Gd2O3对于提高折射率有帮助，部分替代La2O3时能够提高玻璃析晶性能及化学稳定性，但是昂贵的原料价格限制了Gd2O3在玻璃中的使用。因此，本发明中Gd2O3的含量为0-10％，优选为0-5％。
本发明玻璃组分还可以引入Y2O3，以改善玻璃的熔融性、析晶性能，同时还可以降低玻璃析晶上限温度，提高玻璃化学稳定性，但若其含量超过10％，则玻璃的稳定性和耐失透性降低。因此，Y2O3含量范围为0-10％，优选为0-5％，进一步优选不含有。
Yb2O3也是玻璃可以添加的组分，当其含量超过10％时，玻璃的稳定性、耐失透性降低。因此，Yb2O3含量范围限定为0-10％，优选为0-5％，进一步优选不引入。
Ta2O5可有效提高玻璃的折射率，降低玻璃的相对部分色散，但当其含量超过15％时，一方面会使玻璃的析晶性能恶化，另一方面会使得玻璃的熔制变得困难，同时其价格昂贵会导致玻璃的成本大幅上升，降低产品的市场竞争力。因此，限定Ta2O5的范围为0-15％，进一步优选为0-10％，进一步优选为0-5％。
TiO2具有提高玻璃折射率的作用，并且能参与玻璃网络形成，适量引入可使玻璃更稳定，但大量引入后会使玻璃可见光区域的短波部分的透射率降低。因此，本发明TiO2的含量为13-35％，优选为18-30％，进一步优选为20-28％。
Nb2O5具有提高玻璃折射率和色散的作用，同时还具有提高玻璃化学稳定性的作用，改善析晶性能。当其含量低于2％时，无法达到上述效果；当其含量超过25％时，玻璃析晶性能恶化。因此，Nb2O5的含量范围为2-25％，优选含量为6-20％，进一步优选为8-18％。
TiO2和Nb2O5同属于高折射高色散氧化物，相比而言，TiO2更有利于获得高折射高色散玻璃，并且可以提高玻璃的析晶性能，但是TiO2会使得玻璃的透过率变差。发明人经过潜心研究发现，当TiO2与Nb2O5的含量比TiO2/Nb2O5在0.8-3范围内时，在获得高折射率的同时，有利于玻璃获得优异的析晶性能和透过率。因此，本发明中优选TiO2/Nb2O5范围为0.8-3，更优选TiO2/Nb2O5范围为1-2.8，进一步优选为1.6-2.5。
WO3可以起到提高折射率的作用，但当其含量超过10％时，色散提高显著，并且玻璃可见光区域的短波长侧的透射率降低。因此，本发明WO3的含量为0-10％，优选为0-8％，进一步优选为0-5％。
ZnO可以降低玻璃的高温粘度，有利于玻璃内气泡的消除，同时ZnO还可以参与到玻璃网络结构中，适当提高玻璃的稳定性，但是含量过多时，玻璃的数据达不到要求，并且透过率变差。因此，ZnO的含量限定为0-10％，优选为0-8％，进一步优选为0-6％。
ZrO2可以提高玻璃折射率和化学稳定性，但其含量过高时，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，玻璃透过率下降，同时增加玻璃制造成本，降低产品竞争力。因此，本发明的ZrO2的含量为0-10％，优选为0.5-9％，进一步优选为1-8.5％。
高折射高色散玻璃为了实现高的折射率和色散，玻璃中网络生成体的含量比较少，TiO2等高折射的物质含量比较多，玻璃的析晶性能差，透过率低。发明人经过大量的研究发现，当TiO2的含量与B2O3及ZnO的总含量(B2O3+ZnO)之比TiO2/(B2O3+ZnO)范围为0.5-6时，能较易获得折射率和色散合适、透过率高并且析晶性能好的玻璃；为了获得光学性能和工艺性能更好的玻璃，优选TiO2/(B2O3+ZnO)范围为1.5-5.5，进一步优选为2.6-4.8。
在碱金属氧化物中，Li2O对于提高熔制效果有着明显的作用，但是其原料成本相对较高，大规模生产不经济，并且对于熔制容器(如铂金坩埚)存在腐蚀，因此其含量限定在10％以下，优选控制在5％以下，进一步优选控制在4％以下。
Na2O、K2O是为调整光学数据、提高玻璃的熔融性、降低玻璃的转变温度而添加的，但是为了保持耐失透性和化学稳定性，Na2O、K2O的含量应分别低于10％。因此，Na2O、K2O的含量范围分别限定为0-10％，优选为0-5％。
作为碱金属氧化物的Li2O、Na2O和K2O，可以降低玻璃熔制温度，提高玻璃熔融效果，使玻璃具有低的转变温度。当Li2O、Na2O和K2O的总含量Li2O+Na2O+K2O超过10％时，玻璃的折射率降低，并且化学稳定性恶化。因此，本发明的一些实施方式中Li2O+Na2O+K2O的总含量限制在0-10％，优选范围为0-5％。
MgO可以有效降低玻璃的折射率和熔制温度，但是MgO加入过多时玻璃的折射率达不到设计要求，玻璃的析晶性能和稳定性下降，同时玻璃的成本会快速上升。因此，MgO含量限定为0-10％，优选为0-5％，进一步优选为不添加。
CaO有助于调整玻璃的光学常数，增加玻璃的机械强度和硬度。但是CaO添加过多时，会使得玻璃的光学数据达不到要求，析晶性能恶化。因此，CaO含量限定为0-10％,优选为0-5％％。
SrO添加到玻璃中可以调节玻璃的折射率和阿贝数，但若添加量过大，玻璃的化学稳定性会下降，同时玻璃的成本也会快速上升。因此，SrO含量限定为0-10％，优选为0-5％，进一步优选为0-3.5％。
BaO是调整玻璃折射率、改善玻璃透过率的必要组分。当其含量低于5％时作用不明显；但当其含量超过25％时，则会使玻璃的析晶性能和化学稳定性变差。因此，BaO含量限定为5-25％，优选为8-23％，进一步优选为10-20％。
BaO、SrO、CaO、MgO属于碱土金属氧化物，在玻璃中属于网络外体，其加入玻璃中可以调整玻璃的折射率和色散，降低玻璃的高温粘度。然而，网络外体的加入量一旦超过网络结构的承载能力，玻璃的化学稳定性就会出现明显恶化。氧化镧可以提高玻璃的折射率，增强玻璃的化学稳定性和机械强度。发明者经过潜心研究发现，在一些实施方式中，La2O3与BaO、SrO、CaO和MgO的总含量(BaO+SrO+CaO+MgO)之间存在一定的比例关系时，才能保证玻璃具有良好的化学稳定性、透过率和析晶性能，当La2O3与(BaO+SrO+CaO+MgO)的比值La2O3/(BaO+SrO+CaO+MgO)在0.2-1.8之间时，可使玻璃的化学稳定性、透过率和析晶性能处在最优范围内，La2O3/(BaO+SrO+CaO+MgO)优选范围为0.4-1.6，进一步优选为0.6-1.3。
通过少量添加Sb2O3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％。
在不损害本发明的玻璃特性的范围内，根据需要能够少量添加上述未曾提及的其他组分，如P2O5、SnO、SnO2、GeO2、Bi2O3、TeO2和Ga2O3等组分，优选上述组分单独或合计含量不超过5％，更优选不超过3％，进一步优选不超过1％。
本发明玻璃中，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的氧化物，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，优选实际上不含有。
Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的氧化物，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。同时，为了实现环境友好，本发明的光学玻璃优选不含有As2O3和PbO。
本文所记载的“不引入”“不含有”“不添加”“0％”是指没有故意将该化合物、分子或元素等作为原料添加到本发明光学玻璃中；但作为生产光学玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的光学玻璃中少量或痕量含有，此种情形也在本发明专利的保护范围内。
[光学玻璃的折射率和阿贝数]
本发明光学玻璃的折射率(nd)与阿贝数(νd)按照GB/T 7962.1—2010规定的方法测试。
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1.92-2.0，优选的范围为1.93-1.99，更优选的范围为1.94-1.98；本发明玻璃的阿贝数(νd)的范围为20-28，优选范围为21-27，更优选范围为22-26。
[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(λ70)表示。λ70是指玻璃透射比达到70％时对应的波长，其中，λ70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±0.1mm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70％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，λ70的值小意味着玻璃自身的着色极少。
本发明的光学玻璃λ70小于或等于485nm，优选λ70小于或等于475nm，能够提供构成彩色平衡优良的摄像光学系统或投射光学系统的光学元件。基于此，本发明的光学玻璃适于作为构成摄像光学系统和投射光学系统的光学元件材料。
[光学玻璃的析晶上限温度]
采用梯温炉法测定玻璃的析晶上限温度，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，则玻璃在高温时抗析晶稳定性越强，生产的工艺性能越好。
本发明玻璃析晶上限温度在1200℃以下，优选1180℃以下，进一步优选1150℃以下。
[玻璃的化学稳定性]
光学玻璃或光学元件在制造和使用过程中，其抛光表面抵抗各种侵蚀介质作用的能力称为玻璃的化学稳定性。
上述耐水作用稳定性DW(粉末法)按GB/T17129的测试方法，根据下式计算：
DW＝(B-C)/(B-A)*100
式中：DW—玻璃浸出百分数(％)
B—过滤器和试样的质量(g)
C—过滤器和侵蚀后试样的质量(g)
A—过滤器质量(g)
由计算得出的浸出百分数，将光学玻璃耐水作用稳定DW分为6类见下表。
上述耐酸作用稳定性DA(粉末法)按GB/T17129的测试方法，根据下式计算：
DA＝(B-C)/(B-A)*100
式中：DA—玻璃浸出百分数(％)
B—过滤器和试样的质量(g)
C—过滤器和侵蚀后试样的质量(g)
A—过滤器质量(g)
由计算得出的浸出百分数，将光学玻璃耐酸作用稳定DA分为6类见下表。
本发明玻璃的耐水作用稳定性DW(粉末法)为2类以上，优选为1类以上；耐酸作用稳定性DA(粉末法)为2类以上，优选为1类以上。
[光学玻璃的制造方法]
本发明光学玻璃的制造方法如下：本发明的玻璃采用常规原料和常规工艺生产，使用碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物、氧化物、硼酸等作为原料，按常规方法配料，充分混合后成为调合原料，将该调合原料放入到铂制坩埚内，加热至1250～1450℃，并澄清搅拌3～5小时后成为均匀的熔融玻璃，再将该熔融玻璃浇注到预热的模中并在600～700℃保持2～4小时之后进行缓冷，即可获得本发明的光学玻璃。本领域技术人员能够根据实际需要，适当地选择原料、工艺方法和工艺参数。
Ⅱ、玻璃预制件与光学元件
可以使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，由所制成的光学玻璃来制作玻璃预制件。即，可以通过对光学玻璃进行磨削和研磨等机械加工来制作玻璃预制件，或通过对由光学玻璃制作模压成型用的预成型坯，对该预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作玻璃预制件，或通过对进行研磨加工而制成的预成型坯进行精密冲压成型来制作玻璃预制件。
需要说明的是，制备玻璃预制件的手段不限于上述手段。如上所述，本发明的光学玻璃对于各种光学元件和光学设计是有用的，其中特别优选由本发明的光学玻璃形成预成型坯，使用该预成型坯来进行再热压成型、精密冲压成型等，制作透镜、棱镜等光学元件。
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光学玻璃所具有的优异特性；本发明的光学元件具有光学玻璃所具有的优异特性，能够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。
Ⅲ、光学仪器
本发明光学玻璃所形成的光学元件可制作如照相设备、摄像设备、显示设备和监控设备等光学仪器。
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。
[光学玻璃实施例]
首先，为了得到具有表1～表2所示的组成的玻璃No.1～20，采用上文所述的光学玻璃制造方法得到No.1～20的各光学玻璃；通过上文所示的测试方法测定各光学玻璃的性能，并将测定结果表示在表1～表2中。
表1
表2
[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由氮化硼粉末构成的脱模剂，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。
[光学仪器实施例]
将上述光学元件实施例制得的光学元件通过光学设计，通过使用一个或多个光学元件形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件，或用于车载领域的摄像设备和装置。

Claims (16)

1.光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，含有：SiO2：5-25％、B2O3：0-15％、La2O3：10-30％、TiO2：13-35％、Nb2O5：2-25％、BaO：5-25％。
2.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，还含有：ZrO2：0-10％、和/或Al2O3：0-10％、和/或Gd2O3：0-10％、和/或Y2O3：0-10％、和/或Yb2O3：0-10％、和/或Ta2O5：0-15％、和/或WO3：0-10％、和/或ZnO：0-10％、和/或Li2O：0-10％、和/或Na2O：0-10％、和/或K2O：0-10％、和/或CaO：0-10％、和/或SrO：0-10％、和/或MgO：0-10％、和/或Sb2O3：0-1％。
3.光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，含有TiO2和Nb2O5，其中TiO2/Nb2O5为0.8-3，所述光学玻璃的折射率为1.92-2.0，阿贝数为20-28，析晶上限温度在1200℃以下。
4.光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，由SiO2：5-25％、B2O3：0-15％、La2O3：10-30％、TiO2：13-35％、Nb2O5：2-25％、BaO：5-25％、ZrO2：0-10％、Al2O3：0-10％、Gd2O3：0-10％、Y2O3：0-10％、Yb2O3：0-10％、Ta2O5：0-15％、WO3：0-10％、ZnO：0-10％、Li2O：0-10％、Na2O：0-10％、K2O：0-10％、CaO：0-10％、SrO：0-10％、MgO：0-10％、Sb2O3：0-1％组成。
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，其组分按重量百分比表示，其中：SiO2：8-20％、和/或B2O3：0-10％、和/或La2O3：12-28％、和/或TiO2：18-30％、和/或Nb2O5：6-20％、和/或BaO：8-23％、和/或ZrO2：0.5-9％、和/或Al2O3：0-5％、和/或Gd2O3：0-5％、和/或Y2O3：0-5％、和/或Yb2O3：0-5％、和/或Ta2O5：0-10％、和/或WO3：0-8％、和/或ZnO：0-8％、和/或Li2O：0-5％、和/或Na2O：0-5％、和/或K2O：0-5％、和/或CaO：0-5％、和/或SrO：0-5％、和/或MgO：0-5％、和/或Sb2O3：0-0.5％。
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，其组分按重量百分比表示，其中：SiO2：10-18％、和/或B2O3：2-8％、和/或La2O3：14-26％、和/或TiO2：20-28％、和/或Nb2O5：8-18％、和/或BaO：10-20％、和/或ZrO2：1-8.5％、和/或Ta2O5：0-5％、和/或WO3：0-5％、和/或ZnO：0-6％、和/或Li2O：0-4％、和/或SrO：0-3.5％。
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，其组分按重量百分比表示，其中：SiO2/B2O3的范围为1-3.2，优选为1.3-3，进一步优选为1.75-2.7。
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，其组分按重量百分比表示，其中：TiO2/Nb2O5的范围为0.8-3，优选为1-2.8，进一步优选为1.6-2.5。
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，其组分按重量百分比表示，其中：TiO2/(B2O3+ZnO)的范围为0.5-6，优选为1.5-5.5，更优选为2.6-4.8。
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，其组分按重量百分比表示，其中：Li2O+Na2O+K2O为0-10％，优选为0-5％。
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，其组分按重量百分比表示，其中：La2O3/(BaO+SrO+CaO+MgO)为0.2-1.8，优选为0.4-1.6，进一步优选为0.6-1.3。
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，所述光学玻璃的折射率为1.92-2.0，优选为1.93-1.99，更优选为1.94-1.98；所述光学玻璃的阿贝数为20-28，优选为21-27，更优选为22-26。
13.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，所述光学玻璃的耐水作用稳定性DW为2类以上，优选为1类以上；和/或耐酸作用稳定性DA为2类以上，优选为1类以上；和/或析晶上限温度在1200℃以下，优选1180℃以下，进一步优选1150℃以下；和/或λ70小于或等于485nm，优选λ70小于或等于475nm。
14.玻璃预制件，采用权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃制成。
15.光学元件，采用权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃制成，或采用权利要求14所述的玻璃预制件制成。
16.光学仪器，含有权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃，或含有权利要求15所述的光学元件。
CN201910150200.8A 2019-02-28 2019-02-28 光学玻璃 Active CN109650717B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910150200.8A CN109650717B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 光学玻璃

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910150200.8A CN109650717B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 光学玻璃

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109650717A true CN109650717A (zh) 2019-04-19
CN109650717B CN109650717B (zh) 2021-10-26

Family

ID=66123163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910150200.8A Active CN109650717B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 光学玻璃

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109650717B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110590155A (zh) * 2019-10-11 2019-12-20 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN110937802A (zh) * 2019-12-30 2020-03-31 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃
CN110950531A (zh) * 2019-12-18 2020-04-03 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN111018342A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN115231818A (zh) * 2022-08-26 2022-10-25 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件和光学元件
CN115286236A (zh) * 2022-07-25 2022-11-04 河北光兴半导体技术有限公司 玻璃组合物、光学玻璃及其制备方法和应用
CN115818954A (zh) * 2022-11-17 2023-03-21 湖北新华光信息材料有限公司 光学玻璃及其制备方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52140522A (en) * 1976-05-19 1977-11-24 Hoya Glass Works Ltd Optical glass
US4226627A (en) * 1978-06-21 1980-10-07 Kabushiki Kaisha Ohara Kogaku Garasu Seizosho Optical glass
JPS58125637A (ja) * 1982-01-18 1983-07-26 シユツト・グラスヴエルケ １．７９〜１．８２の屈折率、少なくとも３２のアッベ数および４．０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する高屈折率眼鏡用光学ガラス
EP0227269A1 (en) * 1985-11-29 1987-07-01 Corning Glass Works Optical and ophthalmic glasses
EP1433757A1 (en) * 2002-12-27 2004-06-30 Hoya Corporation Optical glass, press-molding glass gob and optical element
CN101058475A (zh) * 2006-03-22 2007-10-24 Hoya株式会社 光学玻璃、光学元件及其制造方法
CN102745894A (zh) * 2012-06-28 2012-10-24 湖北新华光信息材料有限公司 光学玻璃
CN104703935A (zh) * 2012-10-12 2015-06-10 Hoya株式会社 光学玻璃、压制成型用玻璃材料、光学元件及其制造方法、以及接合光学元件
CN105819682A (zh) * 2006-06-21 2016-08-03 Hoya株式会社 光学玻璃、玻璃成型体、光学元件及其制造方法
CN106517765A (zh) * 2016-11-14 2017-03-22 高筱茜 光学玻璃
CN106904831A (zh) * 2017-04-01 2017-06-30 湖北新华光信息材料有限公司 光学玻璃及其制备方法和光学元件
CN107963808A (zh) * 2017-12-13 2018-04-27 成都光明光电股份有限公司 玻璃组合物及化学钢化玻璃
CN108117257A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯和光学元件
CN108249755A (zh) * 2018-03-27 2018-07-06 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃
CN109205616A (zh) * 2018-11-21 2019-01-15 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52140522A (en) * 1976-05-19 1977-11-24 Hoya Glass Works Ltd Optical glass
US4226627A (en) * 1978-06-21 1980-10-07 Kabushiki Kaisha Ohara Kogaku Garasu Seizosho Optical glass
JPS58125637A (ja) * 1982-01-18 1983-07-26 シユツト・グラスヴエルケ １．７９〜１．８２の屈折率、少なくとも３２のアッベ数および４．０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する高屈折率眼鏡用光学ガラス
EP0227269A1 (en) * 1985-11-29 1987-07-01 Corning Glass Works Optical and ophthalmic glasses
EP1433757A1 (en) * 2002-12-27 2004-06-30 Hoya Corporation Optical glass, press-molding glass gob and optical element
CN1524815A (zh) * 2002-12-27 2004-09-01 Hoya株式会社 光学玻璃、压制成型玻璃料块和光学元件
CN101058475A (zh) * 2006-03-22 2007-10-24 Hoya株式会社 光学玻璃、光学元件及其制造方法
CN105819682A (zh) * 2006-06-21 2016-08-03 Hoya株式会社 光学玻璃、玻璃成型体、光学元件及其制造方法
CN102745894A (zh) * 2012-06-28 2012-10-24 湖北新华光信息材料有限公司 光学玻璃
CN104703935A (zh) * 2012-10-12 2015-06-10 Hoya株式会社 光学玻璃、压制成型用玻璃材料、光学元件及其制造方法、以及接合光学元件
CN106517765A (zh) * 2016-11-14 2017-03-22 高筱茜 光学玻璃
CN108117257A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 株式会社小原 光学玻璃、预成型坯和光学元件
CN106904831A (zh) * 2017-04-01 2017-06-30 湖北新华光信息材料有限公司 光学玻璃及其制备方法和光学元件
CN107963808A (zh) * 2017-12-13 2018-04-27 成都光明光电股份有限公司 玻璃组合物及化学钢化玻璃
CN108249755A (zh) * 2018-03-27 2018-07-06 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃
CN109205616A (zh) * 2018-11-21 2019-01-15 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110590155A (zh) * 2019-10-11 2019-12-20 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN110590155B (zh) * 2019-10-11 2022-04-15 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN110950531A (zh) * 2019-12-18 2020-04-03 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN111018342A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN110937802A (zh) * 2019-12-30 2020-03-31 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃
CN115286236A (zh) * 2022-07-25 2022-11-04 河北光兴半导体技术有限公司 玻璃组合物、光学玻璃及其制备方法和应用
CN115231818A (zh) * 2022-08-26 2022-10-25 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件和光学元件
CN115231818B (zh) * 2022-08-26 2023-08-08 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃、玻璃预制件和光学元件
CN115818954A (zh) * 2022-11-17 2023-03-21 湖北新华光信息材料有限公司 光学玻璃及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109650717B (zh) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109650717A (zh) 光学玻璃
CN110255893A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN113024107B (zh) 高折射高色散光学玻璃及光学元件
CN107986616A (zh) 光学玻璃及光学元件
CN109970338A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN110316960A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN111960665B (zh) 光学玻璃
CN110342814A (zh) 高折射高色散光学玻璃
CN109250901A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN107663011A (zh) 光学玻璃
CN110128005A (zh) 光学玻璃
CN109626814A (zh) 环保光学玻璃、光学预制件、光学元件及光学仪器
CN109970337A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN110316961A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN109912195A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN108249755A (zh) 光学玻璃
CN110028239A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器
CN109665714A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN110342813B (zh) 光学玻璃、光学元件和光学仪器
CN110255887A (zh) 光学玻璃、光学元件和光学仪器
CN110372202A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器
CN109896740A (zh) 光学玻璃及光学元件
CN110204199A (zh) 具有负向反常色散的玻璃
CN109775982A (zh) 光学玻璃
CN109734304A (zh) 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件及光学仪器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant