CN110937802A - 光学玻璃 - Google Patents

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+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；Nb₂O₅：2～24％；BaO：18～45％，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0。通过合理的组分设计，本发明获得的光学玻璃在具有1.75～1.85的折射率和34～40的阿贝数的同时，具有较高热膨胀系数。

Description

光学玻璃

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及一种折射率为1.75～1.85，阿贝数为34～40的光学玻璃。

背景技术

近年来，车载、安防以及其他需要在大温差场景(如使用环境-40℃到80℃的温度变化)中成像的镜头迅速发展，相关领域的光学系统中对折射率为1.75～1.85、阿贝数为34～40的光学玻璃的需求越来越大。折射率为1.75～1.85、阿贝数为34～40的光学玻璃属于火石类玻璃，该类玻璃应用在镜头设计中时，可与轻冕类、氟磷酸盐冕类玻璃胶合使用，冕类、氟磷酸盐冕类玻璃的热膨胀系数较大，尤其是氟磷酸盐类的热膨胀系数α_100/300℃可达到150×10^-7/K以上，而上述火石类玻璃热膨胀系数α_100/300℃通常在70～90×10^-7/K之间，当胶合玻璃器件在大幅度温度变化场景中使用时，由于膨胀系数的不匹配，容易造成变形甚至是脱落，严重影响镜头成像。因此，开发出具有合适热膨胀系数的火石类光学玻璃是时代的发展给光学设计和光学材料研究提出的一个新课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在满足期望的折射率和阿贝数的同时，具有较高热膨胀系数的光学玻璃。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

(1)光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；Nb₂O₅：2～24％；BaO：18～45％，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0。

(2)根据(1)所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，还含有：TiO₂：0～12％；和/或Gd₂O₃：0～10％；和/或Y₂O₃：0～10％；和/或ZrO₂：0～5％；和/或ZnO：0～5％；和/或CaO：0～6％；和/或SrO：0～10％；和/或MgO：0～5％；和/或WO₃：0～5％；和/或Al₂O₃：0～5％；和/或Na₂O+K₂O：0～12％；和/或Li₂O：0～5％；和/或澄清剂：0～2％。

(3)光学玻璃，其组分按重量百分比表示，由SiO₂+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；Nb₂O₅：2～24％；BaO：18～45％；TiO₂：0～12％；Gd₂O₃：0～10％；Y₂O₃：0～10％；ZrO₂：0～5％；ZnO：0～5％；CaO：0～6％；SrO：0～10％；MgO：0～5％；WO₃：0～5％；Al₂O₃：0～5％；Na₂O+K₂O：0～12％；Li₂O：0～5％；澄清剂：0～2％组成，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0。

(4)光学玻璃，含有：SiO₂+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；BaO：18～45％，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0，所述光学玻璃的折射率n_d为1.75～1.85，阿贝数ν_d为34～40，热膨胀系数α_100/300℃为90×10^-7/K以上。

(5)根据(4)所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，还含有：Nb₂O₅：2～24％；TiO₂：0～12％；Gd₂O₃：0～10％；Y₂O₃：0～10％；ZrO₂：0～5％；ZnO：0～5％；CaO：0～6％；SrO：0～10％；MgO：0～5％；WO₃：0～5％；Al₂O₃：0～5％；Na₂O+K₂O：0～12％；Li₂O：0～5％；澄清剂：0～2％。

(6)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：La₂O₃：18～35％；和/或Nb₂O₅：7～22％；和/或BaO：20～40％；和/或TiO₂：1～11％；和/或Gd₂O₃：0～8％；和/或Y₂O₃：0～8％；和/或ZrO₂：0～3％；和/或ZnO：0～4％；和/或CaO：0～4％；和/或SrO：0～8％；和/或MgO：0～4％；和/或WO₃：0～3％；和/或Al₂O₃：0～3％；和/或Na₂O+K₂O：0～10％；和/或Li₂O：0～3％；和/或澄清剂：0～1％。

(7)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：SiO₂+B₂O₃为10～35％，优选SiO₂+B₂O₃为12～30％。

(8)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：B₂O₃/SiO₂为0.1～1.5，优选B₂O₃/SiO₂为0.15～1.0，更优选B₂O₃/SiO₂为0.2～0.6。

(9)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：La₂O₃/BaO为0.6～1.5，优选La₂O₃/BaO为0.65～1.2。

(10)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：Nb₂O₅/TiO₂为0.2～15.0，优选Nb₂O₅/TiO₂为0.5～10.0，更优选Nb₂O₅/TiO₂为1.0～7.0

(11)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为1.0以下，优选(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为0.1～0.8，更优选(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为0.15～0.5。

(12)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：K₂O/Na₂O为0.05～2.0，优选K₂O/Na₂O为0.1～1.5，更优选K₂O/Na₂O为0.15～1.0。

(13)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：La₂O₃：21～29％；和/或Nb₂O₅：9～20％；和/或BaO：22～36％；和/或TiO₂：2～10％；和/或Gd₂O₃：0～5％；和/或Y₂O₃：0～5％；和/或ZnO：0～3％；和/或CaO：0～3％；和/或SrO：0～6％；和/或MgO：0～3％；和/或Na₂O+K₂O：0～8％；和/或澄清剂：0～0.5％。

(14)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，其中：SiO₂：3～25％，优选SiO₂：8～22％，更优选SiO₂：10～20％；和/或B₂O₃：1～15％，优选B₂O₃：2～12％，更优选B₂O₃：3～10％。

(15)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃的折射率n_d为1.75～1.85，优选为1.77～1.82，更优选为1.78～1.81；阿贝数ν_d为34～40，优选为35～39，更优选为36～39。

(16)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃的热膨胀系数α_100/300℃为90×10^-7/K以上，优选为95×10^-7/K以上，更优选为100×10^-7/K以上，进一步优选为100～115×10^-7/K；和/或耐水作用稳定性D_W为3类以上，优选为2类以上，更优选为1类；和/或耐酸作用稳定性D_A为4类以上，优选为3类以上；和/或密度ρ为4.50g/cm³以下，优选为4.45g/cm³以下，更优选为4.40g/cm³以下；和/或λ₈₀的范围为小于或等于430nm，优选λ₈₀的范围为小于或等于425nm，更优选λ₈₀的范围为小于或等于420nm；和/或λ₅的范围为小于或等于360nm，优选λ₅的范围为小于或等于350nm，更优选λ₅的范围为小于或等于345nm。

(17)玻璃预制件，采用(1)～(16)任一所述的光学玻璃制成。

(18)光学元件，采用(1)～(16)任一所述的光学玻璃制成，或采用(17)所述的玻璃预制件制成。

(19)光学仪器，含有(1)～(16)任一所述的光学玻璃，或含有(18)所述的光学元件。

本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明获得的光学玻璃在具有1.75～1.85的折射率和34～40的阿贝数的同时，具有较高热膨胀系数。

具体实施方式

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。

[光学玻璃]

下面对本发明光学玻璃的各组分含量范围进行说明。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(组分)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。

<必要组分和任选组分>

SiO₂和B₂O₃在本发明玻璃中作为网络形成体使用，若SiO₂和B₂O₃的总含量SiO₂+B₂O₃低于8％，玻璃的抗析晶性能急剧下降；若SiO₂+B₂O₃超过40％，玻璃的折射率低于设计要求，玻璃的热膨胀系数难以达到设计预期。因此，本发明中SiO₂+B₂O₃为8～40％，优选为10～35％，更优选为12～30％。

本发明中，SiO₂的含量若超过25％，玻璃需要在相对较高温度下熔化，玻璃的透过率降低；若SiO₂的含量低于3％，玻璃的抗析晶性能下降。因此，SiO₂的含量限定为3～25％，优选为8～22％，更优选为10～20％。

本发明中，B₂O₃的含量若超过15％,玻璃化学稳定性急剧下降，玻璃的透过率降低，尤其是在与TiO₂共存的情况下，严重时甚至使玻璃发黑。若B₂O₃的含量低于1％，玻璃的热膨胀系数急剧下降，达不到设计要求，同时玻璃原料熔化变得困难，尤其在化料时玻璃的表面高温粘度较大，挥发气体会变成气泡堆积溢出熔炼炉外，这给炉体寿命和玻璃的质量稳定性带来严重影响。因此，B₂O₃的含量限定为1～15％，优选为2～12％，更优选为3～10％。

在本发明的一些实施方式中，B₂O₃与SiO₂的相对含量对玻璃的热膨胀系数、透过率以及化学稳定性有较大影响。进一步的，当B₂O₃/SiO₂的值大于1.5时，玻璃的结构进一步疏松化，虽然对降低折射率温度系数有利，但玻璃的化学稳定性和透过率急剧下降；当B₂O₃/SiO₂的值小于0.1时，玻璃的热膨胀系数下降，达不到设计要求。因此，优选B₂O₃/SiO₂的范围为0.1～1.5，更优选B₂O₃/SiO₂的范围为0.15～1.0，进一步优选B₂O₃/SiO₂的范围为0.2～0.6。

La₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃属于高折射率低色散组分，加入光学玻璃中可以在提升折射率的同时，降低玻璃的色散。发明人研究发现，在以上三种高折射率氧化物中，Y₂O₃较其他两种氧化物对提升玻璃热膨胀系数的能力最小，少量的加入可以提升玻璃的抗析晶性能，尤其是在La₂O₃含量高于30％的情况下，但若Y₂O₃含量超过10％，玻璃的热膨胀系数达不到设计要求，因此，Y₂O₃的含量限定为0～10％,优选为0～8％，更优选为0～5％。在玻璃抗析晶性能有富余时，进一步优选为不添加Y₂O₃。适量Gd₂O₃加入玻璃中可以提升玻璃的抗析晶性能，但若其含量超过10％，玻璃的成本快速上升，玻璃的热膨胀系数下降。因此，Gd₂O₃的含量限定为0～10％,优选为0～8％，更优选为0～5％。在玻璃抗析晶性能有富余时，进一步优选为不添加Gd₂O₃。

合适量的La₂O₃能够提升玻璃的折射率，同时能增加玻璃的热膨胀系数，尤其是在B₂O₃/SiO₂的值较大时，能够降低玻璃的高温粘度，使得玻璃能够在较低的温度下熔炼，可实现较高的透过率和优异的内在质量，若La₂O₃的含量低于15％，上述作用不明显；若La₂O₃的含量超过40％，玻璃变得容易析晶，化学稳定性尤其是耐酸性急剧下降。因此，La₂O₃的含量限定为15～40％，优选为18～35％，更优选为21～29％。

适量的Al₂O₃添加到玻璃中可以提升玻璃的化学稳定性、提升抗热冲击性能、改善玻璃的稳定性，但若其含量超过5％，玻璃的热膨胀系数快速下降。因此，Al₂O₃的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为不添加Al₂O₃。

适量的ZrO₂添加到玻璃中可以提升玻璃的化学稳定性和抗热冲击性能、改善玻璃的稳定性，但若ZrO₂含量超过5％，玻璃的热膨胀系数快速下降。因此，其ZrO₂的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为不添加ZrO₂。

MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO为二价金属氧化物，就本发明对玻璃的热膨胀系数的提升来看，上述氧化物的作用效果为BaO≥CaO＞SrO＞MgO≥ZnO。但由于CaO提升折射率的作用不如BaO，尤其是CaO的含量若超过6％，玻璃的稳定性降低，因此，本发明主要使用BaO来提升玻璃的热膨胀系数与折射率。若BaO的含量低于18％，玻璃的热膨胀系数达不到设计要求；若BaO的含量高于45％，玻璃的化学稳定性急剧下降，同时玻璃稳定性降低，更为重要的是，玻璃的密度增大，玻璃的抗热冲击性能急剧下降。因此，BaO的含量限定为18～45％，优选为20～40％，更优选为22～36％。

发明人研究发现，La₂O₃与BaO的相对含量与玻璃的热膨胀系数、化学稳定性和抗析晶性能有较大关联。进一步的，当La₂O₃/BaO的值大于2.0时，玻璃的热膨胀系数增长不明显，但抗析晶性能快速下降，严重时甚至导致玻璃陶瓷化；当La₂O₃/BaO的值小于0.5时，玻璃的化学稳定性快速下降，热膨胀系数降低。因此，本发明中La₂O₃/BaO的值为0.5～2.0，优选为0.6～1.5，更优选为0.65～1.2。

合适量的CaO加入到玻璃中可以提升玻璃的热膨胀系数，但若其含量超过6％，玻璃的稳定性恶化，因此CaO的含量限定为6％以下，优选为4％以下，更优选为3％以下。SrO的含量若超过10％，玻璃的热膨胀系数难以达到设计要求，因此SrO的含量限定为10％以下，优选为8％以下，更优选为6％以下。

少量的MgO加入到玻璃中可以提升玻璃的抗热冲击能力，但若其含量超过5％，玻璃热膨胀系数快速降低。因此MgO的含量控制在5％以下，优选为4％以下，更优选为3％以下。

少量的ZnO加入玻璃中可以提升玻璃的抗热冲击能力，但若其含量超过5％，玻璃的热膨胀系数快速下降。因此ZnO的含量控制在5％以下，优选为4％以下，更优选为3％以下。

合适量的TiO₂添加到玻璃中可以增强玻璃的抗热冲击性能、改善玻璃的抗析晶性能，尤其是在La₂O₃与BaO含量较高的情况下。若TiO₂含量超过12％，玻璃的热膨胀系数急剧下降，因此TiO₂的含量限定为12％以下。从优化玻璃的抗析晶性能的角度出发，TiO₂的含量优选为1～11％，更优选为2～10％。

合适量的Nb₂O₅加入到玻璃中可以提升玻璃的折射率和色散，同时可以提升玻璃的热膨胀系数，降低玻璃密度，提升玻璃的抗热冲击性能，本发明中通过引入2％以上的Nb₂O₅以获得上述效果。若Nb₂O₅的含量超过24％，玻璃抗析晶能力急剧下降。因此，Nb₂O₅的含量限定为2～24％，优选为7～22％，更优选为9～20％。

在本发明的一些实施方式中，当Nb₂O₅/TiO₂的值大于15.0时，玻璃的热膨胀系数不再增长，玻璃的抗析晶性能快速下降；当Nb₂O₅/TiO₂的值小于0.2时，玻璃的热膨胀系数快速降低，同时玻璃的透过率快速下降。因此，优选Nb₂O₅/TiO₂的值为0.2～15.0，更优选为0.5～10.0，进一步优选为1.0～7.0时，玻璃可获得较高的热膨胀系数、优异的抗析晶性能和透过率。

在本发明的一些实施方式中，B₂O₃、TiO₂、Y₂O₃的合计含量B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃与SiO₂、Nb₂O₅的合计含量SiO₂+Nb₂O₅之间的比值(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)若超过1.0，则玻璃的热膨胀系数降低，玻璃密度上升，因此优选(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为1.0以下，更优选为0.1～0.8。进一步的，若(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)低于0.5，玻璃的抗热冲击性能改善显著，进一步优选(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为0.15～0.5。

WO₃是高折射高色散组分，加入本发明玻璃中可以调整光学常数，改善抗失透能力。但是，如果WO₃组分含量过大，则可见光区短波区中的透过率降低。因此本发明中WO₃含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为不引入WO₃。

本发明玻璃还可以添加适当量的碱金属氧化物，如Li₂O、Na₂O、K₂O来提升玻璃的热膨胀系数，以上三种碱金属氧化物对提升玻璃的热膨胀系数而言，以Na₂O最强、K₂O次之、Li₂O最弱，因此本发明主要使用Na₂O与K₂O来提升玻璃的热膨胀系数。

Na₂O与K₂O的合计量Na₂O+K₂O的值若超过12％，玻璃的化学稳定性与抗析晶性能快速下降，更为严重的是，会急剧的增大玻璃在熔炼、成型阶段的挥发，挥发出的物质在熔炼和成型过程中掉落到玻璃液中，容易导致产品的报废。因此，Na₂O+K₂O限定为12％以下，优选为10％以下，更优选为8％以下。

由于K₂O对玻璃化学稳定性的削弱能力大于Na₂O,因此在本发明的一些实施方式中，当Na₂O与K₂O共存时，为使玻璃具有优异的化学稳定性和较高的热膨胀系数，优选K₂O/Na₂O的值为0.05～2.0，更优选为0.1～1.5，进一步优选为0.15～1.0。

当玻璃需要降低熔解温度且热膨胀系数还有富余时，可以添加少量的Li₂O进一步降低玻璃的熔炼温度，若其含量超过5％，玻璃变得极不稳定，且容易腐蚀铂金器皿产生内在缺陷。因此，Li₂O的含量限定为5％以下，优选为3％以下，更优选为不添加Li₂O。

本发明玻璃可以使用少量的澄清剂来改善玻璃的气泡度，如Sb₂O₃、SnO₂、SnO、CeO₂和NaCl、硫酸盐等，所述澄清剂的含量限定为0～2％，优选为0～1％，更优选为0～0.5％，进一步优选为不添加。从现有生产技术方面考虑，优选使用Sb₂O₃作为澄清剂。

在本发明的一些实施方式中，本发明获得的光学玻璃具有较低的折射率温度系数(dn/dt)，具体而言，按照GB/T 7962.4—2010规定方法测试40～60℃范围内的折射率温度系数(d线dn/dt relative(10^-6/℃))，本发明光学玻璃的折射率温度系数(dn/dt)优选为0×10^-6/℃以下，更优选为-0.5×10^-6/℃以下，进一步优选为-0.7×10^-6/℃以下。由于本发明光学玻璃具有较低的折射率温度系数，因此更有利于其在大幅度温度变化场景中应用。

<不应含有的组分>

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。

为了实现环境友好，本发明的光学玻璃不含有As₂O₃和PbO。虽然As₂O₃具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但As₂O₃的加入会加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响。PbO可显著提高玻璃的高折射率和高色散性能，但PbO和As₂O₃都造成环境污染的物质。

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。

下面，对本发明的光学玻璃的性能进行说明。

<折射率与阿贝数>

光学玻璃折射率(n_d)与阿贝数(ν_d)按照GB/T 7962.1—2010规定的方法测试。

本发明光学玻璃的折射率(n_d)为1.75～1.85，优选为1.77～1.82，更优选为1.78～1.81；阿贝数(ν_d)为34～40，优选为35～39，更优选为36～39。

<热膨胀系数>

光学玻璃100℃～300℃的热膨胀系数(α_100/300℃)按照GB/T7962.16—2010规定方法测试。

本发明光学玻璃的热膨胀系数(α_100/300℃)为90×10^-7/K以上，优选为95×10^-7/K以上，更优选为100×10^-7/K以上，进一步优选为100～115×10^-7/K。

<耐水作用稳定性>

光学玻璃耐水作用稳定性(D_W)(粉末法)按照GB/T 17129规定的方法测试。

本发明光学玻璃的耐水作用稳定性(D_W)为3类以上，优选为2类以上，更优选为1类。

<耐酸作用稳定性>

光学玻璃耐酸作用稳定性(D_A)(粉末法)按照GB/T 17129规定的方法测试。

本发明光学玻璃的耐酸作用稳定性(D_A)为4类以上，优选为3类以上。

<密度>

光学玻璃的密度(ρ)按GB/T7962.20—2010规定的方法进行测试。

本发明光学玻璃的密度(ρ)为4.50g/cm³以下，优选为4.45g/cm³以下，更优选为4.40g/cm³以下。

<抗析晶性能>

抗析晶性能的测试方法为：将样品玻璃切割为20×20×10mm的规格，放入温度为T_g+230℃的马弗炉中保温30分钟，取出后放入保温棉中徐冷，观察表面有无明显析晶。本发明所述的表面无明显析晶是指：表面无析晶斑或者表面有析晶斑，但其面积占整体面积的5％以下且析晶深度不超过0.5mm。若玻璃样品无明显析晶，则玻璃的抗析晶性能优异。

<着色度>

本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ₈₀和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。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±0.1mm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I_in的光，透过玻璃并从一个平面射出强度I_out的光的情况下通过I_out/I_in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的范围为小于或等于430nm，优选λ₈₀的范围为小于或等于425nm，更优选λ₈₀的范围为小于或等于420nm；λ₅的范围为小于或等于360nm，优选λ₅的范围为小于或等于350nm，更优选λ₅的范围为小于或等于345nm。

<抗热冲击性能>

玻璃的抗热冲击性能采用水冷法进行测试：将玻璃样品加工为直径为30mm，厚度为2mm的圆片，表面研磨。将加工好的玻璃圆片放入升温炉中，升温到预设温度，从70℃开始，保温5分钟，待玻璃圆片温度均匀后取出投入10℃的冷水中，若玻璃未出现炸裂，增加升温炉温度5℃，再进行以上实验，直到玻璃圆片投入冷水中出现破裂为止，此时升温炉的温度记为“破裂温度”，破裂温度越高，玻璃的耐热冲击能力越强。

本发明光学玻璃的“破裂温度”为80℃以上，优选为85℃以上，更优选为90℃以上。

[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、氧化物等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到1300～1350℃的熔炼炉中熔制，并且经澄清、搅拌和均化后，得到没有气泡及不含未溶解物质的均质熔融玻璃，将此熔融玻璃在模具内铸型并退火而成。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。

[玻璃预制件和光学元件]

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。

[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、车载设备、摄像设备、显示设备和监控设备等光学仪器。

实施例

<光学玻璃实施例>

为了进一步清楚地阐释和说明本发明的技术方案，提供以下的非限制性实施例。

本实施例采用上述光学玻璃的制造方法得到具有表1～表2所示的光学玻璃。另外，通过本发明所述的测试方法测定各玻璃的特性，并将测定结果表示在表1～表2中。在表1～表2的抗析晶性能测试中，无明显析晶记做“A”,有明显析晶记为“B”。

表1

表2

<玻璃预制件实施例>

将光学玻璃实施例1～20所得到的玻璃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，来制作凹弯月形透镜、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、棱镜等的预制件。

<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。所得到的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、安防等领域的摄像设备和装置。

Claims (19)

1.光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；Nb₂O₅：2～24％；BaO：18～45％，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0。

2.根据权利要求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：TiO₂：0～12％；和/或Gd₂O₃：0～10％；和/或Y₂O₃：0～10％；和/或ZrO₂：0～5％；和/或ZnO：0～5％；和/或CaO：0～6％；和/或SrO：0～10％；和/或MgO：0～5％；和/或WO₃：0～5％；和/或Al₂O₃：0～5％；和/或Na₂O+K₂O：0～12％；和/或Li₂O：0～5％；和/或澄清剂：0～2％。

3.光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，由SiO₂+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；Nb₂O₅：2～24％；BaO：18～45％；TiO₂：0～12％；Gd₂O₃：0～10％；Y₂O₃：0～10％；ZrO₂：0～5％；ZnO：0～5％；CaO：0～6％；SrO：0～10％；MgO：0～5％；WO₃：0～5％；Al₂O₃：0～5％；Na₂O+K₂O：0～12％；Li₂O：0～5％；澄清剂：0～2％组成，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0。

4.光学玻璃，其特征在于，含有：SiO₂+B₂O₃：8～40％；La₂O₃：15～40％；BaO：18～45％，其中La₂O₃/BaO为0.5～2.0，所述光学玻璃的折射率n_d为1.75～1.85，阿贝数ν_d为34～40，热膨胀系数α_100/300℃为90×10^-7/K以上。

5.根据权利要求4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：Nb₂O₅：2～24％；TiO₂：0～12％；Gd₂O₃：0～10％；Y₂O₃：0～10％；ZrO₂：0～5％；ZnO：0～5％；CaO：0～6％；SrO：0～10％；MgO：0～5％；WO₃：0～5％；Al₂O₃：0～5％；Na₂O+K₂O：0～12％；Li₂O：0～5％；澄清剂：0～2％。

6.根据权利要求1～5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：La₂O₃：18～35％；和/或Nb₂O₅：7～22％；和/或BaO：20～40％；和/或TiO₂：1～11％；和/或Gd₂O₃：0～8％；和/或Y₂O₃：0～8％；和/或ZrO₂：0～3％；和/或ZnO：0～4％；和/或CaO：0～4％；和/或SrO：0～8％；和/或MgO：0～4％；和/或WO₃：0～3％；和/或Al₂O₃：0～3％；和/或Na₂O+K₂O：0～10％；和/或Li₂O：0～3％；和/或澄清剂：0～1％。

7.根据权利要求1～5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为10～35％，优选SiO₂+B₂O₃为12～30％。

8.根据权利要求1～5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：B₂O₃/SiO₂为0.1～1.5，优选B₂O₃/SiO₂为0.15～1.0，更优选B₂O₃/SiO₂为0.2～0.6。

9.根据权利要求1～5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为0.6～1.5，优选La₂O₃/BaO为0.65～1.2。

10.根据权利要求1～5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：Nb₂O₅/TiO₂为0.2～15.0，优选Nb₂O₅/TiO₂为0.5～10.0，更优选Nb₂O₅/TiO₂为1.0～7.0。

11.根据权利要求1～5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：(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为1.0以下，优选(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为0.1～0.8，更优选(B₂O₃+TiO₂+Y₂O₃)/(SiO₂+Nb₂O₅)为0.15～0.5。

12.根据权利要求1～5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：K₂O/Na₂O为0.05～2.0，优选K₂O/Na₂O为0.1～1.5，更优选K₂O/Na₂O为0.15～1.0。

13.根据权利要求1～5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：La₂O₃：21～29％；和/或Nb₂O₅：9～20％；和/或BaO：22～36％；和/或TiO₂：2～10％；和/或Gd₂O₃：0～5％；和/或Y₂O₃：0～5％；和/或ZnO：0～3％；和/或CaO：0～3％；和/或SrO：0～6％；和/或MgO：0～3％；和/或Na₂O+K₂O：0～8％；和/或澄清剂：0～0.5％。

14.根据权利要求1～5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：SiO₂：3～25％，优选SiO₂：8～22％，更优选SiO₂：10～20％；和/或B₂O₃：1～15％，优选B₂O₃：2～12％，更优选B₂O₃：3～10％。

15.根据权利要求1～5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n_d为1.75～1.85，优选为1.77～1.82，更优选为1.78～1.81；阿贝数ν_d为34～40，优选为35～39，更优选为36～39。

16.根据权利要求1～5任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的热膨胀系数α_100/300℃为90×10^-7/K以上，优选为95×10^-7/K以上，更优选为100×10^-7/K以上，进一步优选为100～115×10^-7/K；和/或耐水作用稳定性D_W为3类以上，优选为2类以上，更优选为1类；和/或耐酸作用稳定性D_A为4类以上，优选为3类以上；和/或密度ρ为4.50g/cm³以下，优选为4.45g/cm³以下，更优选为4.40g/cm³以下；和/或λ₈₀的范围为小于或等于430nm，优选λ₈₀的范围为小于或等于425nm，更优选λ₈₀的范围为小于或等于420nm；和/或λ₅的范围为小于或等于360nm，优选λ₅的范围为小于或等于350nm，更优选λ₅的范围为小于或等于345nm。

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，或采用权利要求17所述的玻璃预制件制成。

19.光学仪器，含有权利要求1～16任一权利要求所述的光学玻璃，或含有权利要求18所述的光学元件。