CN112142324B - 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

本发明提供一种光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：40～60％；Nb2O5+ZrO2：11～29％；Rn2O：15～40％；B2O3：0～15％，所述光学玻璃的阿贝数νd为25～32，相对部分色散Pg,F≤0.6497‑0.001703×νd，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。通过合理的组分设计，本发明获得的光学玻璃在具有期望的折射率和阿贝数的同时，还具有较低的相对部分色散。

Description

光学玻璃、玻璃预制件和光学元件
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及一种折射率为1.74～1.82、阿贝数为25～32的光学玻璃，以及由其制成的玻璃预制件和光学元件。
背景技术
随着光电信息技术的不断发展，折射率为1.74～1.82、阿贝数为25～32的光学玻璃的需求不断增加。在长焦距、大视场和高精度光学系统中，二级光谱是影响成像质量的主要因素，校正二级光谱是长焦距光学系统设计中的一个突出问题，也是比较难解决的一个问题。光学系统中二级光谱的校正在很大程度上取决于玻璃材料的选择，高折射、高色散、低相对部分色散(Pg,F)的玻璃在应用于耦合透镜时有利于消除二级光谱，简化和优化光学系统，提升成像质量。
现有技术中，折射率为1.74～1.82、阿贝数为25～32的光学玻璃通常为重火石类玻璃，传统的重火石类玻璃的Pg,F值较大，不利于消除二级光谱。另一方面，传统的重火石类玻璃的光透过率一般较差，不能满足光学系统高进光量的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种折射率为1.74～1.82、阿贝数为25～32，相对部分色散较低的光学玻璃。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：40～60％；Nb2O5+ZrO2：11～29％；Rn2O：15～40％；B2O3：0～15％，所述光学玻璃的阿贝数νd为25～32，相对部分色散Pg,F≤0.6497-0.001703×νd，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Al2O3：0～5％；和/或La2O3：0～5％；和/或Gd2O3：0～5％；和/或Y2O3：0～5％；和/或Yb2O3：0～5％；和/或BaO：0～10％；和/或SrO：0～10％；和/或CaO：0～10％；和/或MgO：0～10％；和/或ZnO：0～10％；和/或TiO2：0～10％；和/或WO3：0～5％；和/或Bi2O3：0～2％；和/或Ta2O5：0～2％；和/或Sb2O3：0～1％。
光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，由SiO2：40～60％；Nb2O5+ZrO2：11～29％；Rn2O：15～40％；B2O3：0～15％；Al2O3：0～5％；La2O3：0～5％；Gd2O3：0～5％；Y2O3：0～5％；Yb2O3：0～5％；BaO：0～10％；SrO：0～10％；CaO：0～10％；MgO：0～10％；ZnO：0～10％；TiO2：0～10％；WO3：0～5％；Bi2O3：0～2％；Ta2O5：0～2％；Sb2O3：0～1％组成，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：B2O3+Al2O3：0～15％；和/或Re2O3：0～5％；和/或RO：0～10％；和/或SiO2+ZrO2：45～70％；和/或TiO2+WO3+Bi2O3：0～10％；和/或(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.2～4.5；和/或ZrO2/Rn2O为0.03～0.6，所述Re2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量，RO为BaO、SrO、CaO、MgO的合计含量，Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：43～57％；和/或Nb2O5+ZrO2：13～27％；和/或Rn2O：18～37％；和/或B2O3：0～8％；和/或Al2O3：0～2％；和/或La2O3：0～2％；和/或Gd2O3：0～2％；和/或Y2O3：0～2％；和/或Yb2O3：0～2％；和/或BaO：0～5％；和/或SrO：0～5％；和/或CaO：0～8％；和/或MgO：0～5％；和/或ZnO：0～5％；和/或TiO2：0～7％；和/或WO3：0～2％；和/或Bi2O3：0～1％；和/或Ta2O5：0～1％；和/或Sb2O3：0～0.5％，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：B2O3+Al2O3：0～8％；和/或Re2O3：0～2％；和/或RO：0～8％；和/或SiO2+ZrO2：48～67％；和/或TiO2+WO3+Bi2O3：0～7％；和/或(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.5～4.0；和/或ZrO2/Rn2O为0.07～0.5，所述Re2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量，RO为BaO、SrO、CaO、MgO的合计含量，Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：45～55％；和/或Nb2O5+ZrO2：15～25％；和/或Rn2O：20～35％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～5％；和/或ZnO：0～2％；和/或TiO2：0～4％；和/或Sb2O3：0～0.1％，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：RO：0～5％；和/或SiO2+ZrO2：51～64％；和/或TiO2+WO3+Bi2O3：0～4％；和/或(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.8～3.5；和/或ZrO2/Rn2O为0.1～0.4，所述RO为BaO、SrO、CaO、MgO的合计含量，Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：ZrO2：1～10％，优选ZrO2：2～9％，更优选ZrO2：3～8％；和/或Nb2O5：10～20％，优选Nb2O5：12～18％，更优选Nb2O5：14～16％；和/或Li2O：5～25％，优选Li2O：8～22％，更优选Li2O：10～20％；和/或Na2O：0～20％，优选Na2O：4～16％，更优选Na2O：8～12％；和/或K2O：0～10％，优选K2O：0.5～8％，更优选K2O：1～6％。
进一步的，所述的光学玻璃，其组分中不含有B2O3；和/或不含有Al2O3；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3；和/或不含有Y2O3；和/或不含有Yb2O3；和/或不含有MgO；和/或不含有SrO；和/或不含有WO3；和/或不含有Bi2O3；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有Re2O3，所述Re2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量。
进一步的，所述光学玻璃的折射率nd为1.74～1.82，优选折射率nd为1.76～1.80；阿贝数νd为25～32，优选阿贝数νd为27～30。
进一步的，所述光学玻璃的相对部分色散Pg,F≤0.6497-0.001703×νd，优选Pg,F≤0.6477-0.001703×νd；和/或所述光学玻璃的λ5为360nm以下，优选λ5为350nm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或上述的玻璃预制件制成。
光学仪器，含有上述的光学玻璃，和/或含有上述的光学元件。
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期望的折射率和阿贝数的同时，还具有较低的相对部分色散。
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(成分)范围进行说明。在本发明中，如果没有特殊说明，各组分的含量、总含量全部采用摩尔百分比(mol％)表示，即，各组分的含量、总含量相对于换算成氧化物的组成的玻璃物质总量的摩尔百分比表示。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摩尔量作为100％。
除非在具体情况下另外指出，本发明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是玻璃网络生成体，具有提升玻璃的化学稳定性和耐候性、维持玻璃抗析晶性能的作用，若SiO2的含量低于40％，难以达到上述效果。因此SiO2含量的下限为40％，优选SiO2含量的下限为43％，更优选SiO2含量的下限为45％。若SiO2的含量高于60％，则玻璃变得很难熔，且难以获得本发明所期望的折射率。因此，SiO2的含量上限为60％，优选上限为57％，更优选上限为55％。
B2O3可以降低玻璃的化料难度，同时降低玻璃高温粘度和转变温度。但是在本发明中，当B2O3处于[BO3]配位状态时，会使玻璃的相对部分色散增大。为保证玻璃具有低的相对部分色散，本发明中B2O3的含量为15％以下，优选为8％以下，更优选不含有B2O3。
Al2O3能改善玻璃的耐候性，但会提升玻璃的化料温度和高温粘度，增加生产难度。当Al2O3含量超过5％时，玻璃呈现熔融性变差、耐失透性降低的倾向。因此，本发明Al2O3的含量为0～5％，优选为0～2％，更优选不含有Al2O3。
在本发明的一些实施方式中，通过控制B2O3和Al2O3的合计含量B2O3+Al2O3在15％以下，有利于将玻璃的相对部分色散维持在设计范围内，优选B2O3+Al2O3为0～8％。
La2O3是一种高折射低色散的组分，在玻璃中能极大地降低玻璃的相对部分色散，但其含量过高时导致玻璃色散降低，较难实现本发明所期望的高折射高色散的光学特性。因此，本发明的La2O3的含量为5％以下，优选含量为2％以下，更优选为不含有La2O3。
Gd2O3是一种高折射低色散的组分，在玻璃中能起到降低玻璃的相对部分色散的作用，但是昂贵的原料价格限制了Gd2O3在玻璃中的使用。因此，Gd2O3的含量为0～5％，优选0～2％，更优选不含有Gd2O3。
Y2O3可以改善玻璃的熔融性，同时还可以提升玻璃耐候性，但其含量过高时导致玻璃色散降低，无法实现本发明所期望的高折射高色散的光学特性。因此，Y2O3的含量为0～5％，优选0～2％，更优选为不含有Y2O3。
La2O3、Gd2O3和Y2O3在玻璃中可以起到提高折射率、降低相对部分色散的作用，但含量过多时将难以实现本发明所期望的高折射高色散的光学特性。因此本发明中La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量Re2O3优选为0～5％，更优选Re2O3为0～2％，进一步优选不含有Re2O3。
Yb2O3在玻璃中可以提高玻璃的折射率，但其在近红外区域有明显的吸收峰，作为光学元件使用时会改变透过光线的光谱构成，进而影响到图像的还原效果。因此，Yb2O3的含量范围限定为0～5％，优选为0～2％，更优选不含有Yb2O3。
BaO的原料成本低廉、易于获取，在玻璃中能够很好地提升玻璃的折射率。但BaO对降低玻璃的密度是不利的，另外BaO含量过多时，玻璃的耐候性快速下降。因此，BaO含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～2％。
适量的SrO可以提升玻璃的耐候性，降低玻璃的密度，但由于SrO价格昂贵，含量高会导致玻璃成本上升，因此SrO的含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选不含有SrO。
CaO可以提升玻璃的硬度、机械强度和耐候性，更为重要的是，相比于BaO和SrO，CaO对降低玻璃的密度更有利，此外CaO还有利于生产过程中光学常数的控制与调节。但是CaO含量过多时，会导致玻璃熔化困难，生产过程中容易在熔化池形成一层富钙的硬壳。因此，CaO的含量限定为0～10％，优选为0～8％，更优选为0～5％。
MgO有助于提升玻璃的耐候性，但含量高时玻璃的折射率难以达到设计要求，玻璃的抗析晶性能和稳定性下降，同时玻璃的成本快速上升。因此，MgO含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选不含有MgO。
BaO、SrO、CaO、MgO都属于碱土金属氧化物，在本发明中，为获得优异的抗析晶性能和机械强度，碱土金属氧化物的合计含量RO优选控制在0～10％范围内，更优选为0～8％，进一步优选为0～5％。
ZnO可以改善玻璃的耐酸稳定性，提升玻璃耐候性，降低玻璃的转变温度，但当其含量过高时，会增加熔炼过程中对铂金器皿的侵蚀，降低熔炉的使用寿命。因此，本发明玻璃中的ZnO的含量为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～2％。
ZrO2具有改善玻璃的耐候性，提升玻璃的抗析晶性的作用。同时，ZrO2在玻璃中可以大幅度降低玻璃的相对部分色散。但ZrO2在本体系玻璃中的溶解度不高，含量过多时反而容易游离于玻璃系统之外，形成析晶核，进而导致玻璃的抗析晶性能变差。因此，本发明中ZrO2的含量为1～10％，优选为2～9％，更优选为3～8％。
SiO2和ZrO2都可以提升玻璃的耐候性，同时SiO2和ZrO2也是本发明中较难熔化的两种组分。通过发明人大量实验研究发现，在一些实施方式中，当SiO2和ZrO2的合计含量SiO2+ZrO2在45～70％时，玻璃既可以获得优异的耐候性，又可以获得较好的生产性能。因此，优选SiO2+ZrO2为45～70％，更优选SiO2+ZrO2为48～67％，进一步优选SiO2+ZrO2为51～64％。
Nb2O5是本发明玻璃的必要组分，是保证玻璃具有高折射高色散和低相对部分色散特性的关键组分。经本发明人潜心研究发现，Nb2O5在阿贝数为25～32范围时，对玻璃的相对部分色散与对阿贝数的贡献大致一致，即随着玻璃中Nb2O5的增长，玻璃的相对部分色散偏离值(ΔPg,F)基本没有变化。因此，本发明中Nb2O5的含量为10～20％，优选为12～18％，更优选为14～16％。
Nb2O5和ZrO2是维持本发明低的相对部分色散性能的关键组分，在本发明的一些实施方式中，当Nb2O5和ZrO2的合计含量Nb2O5+ZrO2控制在11～29％范围内时，玻璃的折射率、色散和相对部分色散能够较好的达到设计要求。因此，优选Nb2O5+ZrO2为11～29％，更优选为13～27％，进一步优选为15～25％。
TiO2可以提升玻璃的折射率和色散，改善玻璃的抗析晶性能。但TiO2在玻璃中会导致Pg,F急剧上升，当玻璃中的TiO2含量高于10％时，玻璃的Pg,F特性难以满足设计要求。因此，TiO2的含量为0～10％，优选为0～7％，更优选为0～4％。
WO3可以提升玻璃的折射率和色散，但会导致玻璃的Pg,F急剧上升，同时也会导致玻璃的光透过率降低。本发明中WO3含量为0～5％，优选为0～2％，更优选不含有WO3。
Bi2O3可以提升玻璃的折射率和色散，但会导致玻璃的Pg,F急剧上升。另外，Bi2O3在熔炼过程中对铂金器皿的腐蚀较为严重，因此其含量限定为2％以下，优选为1％以下，更优选不含有Bi2O3。
TiO2、WO3和Bi2O3都具有提升玻璃的折射率和色散的作用，但都会使玻璃的Pg,F剧烈上升。因此，本发明中优选TiO2、WO3和Bi2O3的合计含量TiO2+WO3+Bi2O3为0～10％，更优选TiO2+WO3+Bi2O3为0～7％，进一步优选TiO2+WO3+Bi2O3为0～4％。
Ta2O5是一种高折射高色散组分，可以降低玻璃的Pg,F值，同时Ta2O5可以改善玻璃的抗析晶性能，提升玻璃的稳定性。但是昂贵的原料成本极大地限制了Ta2O5的使用。本发明中Ta2O5的含量为0～2％，优选为0～1％，更优选不含有Ta2O5。
Li2O属于碱金属氧化物，是本发明中降低玻璃生产难度的关键组分。Li2O可以作为助熔剂使用，降低玻璃的化料难度。同时，Li2O可以降低玻璃的高温粘度和转变温度，使玻璃生产和加工更为容易。经发明人潜心研究发现，通过使玻璃中含有Li2O，利用Li2O的积聚效应，可以提升玻璃的耐候性。但若Li2O的含量过高，会造成玻璃的耐酸稳定性下降。因此，在本发明玻璃中，Li2O的含量为5～25％，优选为8～22％，更优选为10～20％。
Na2O和K2O也可以降低玻璃的化料温度和高温粘度，降低玻璃生产难度，但是相比于Li2O的积聚效应，Na2O和K2O会导致玻璃的硅网络结构断裂，并导致玻璃Pg,F增大。因此，本发明玻璃中Na2O的含量为0～20％，优选为4～16％，更优选为8～12％；K2O的含量为0～10％，优选为0.5～8％，更优选为1～6％。
Li2O、Na2O和K2O都属于碱金属氧化物，可以降低玻璃的生产难度，但含量过多会导致玻璃的化学稳定性降低。因此，本发明中优选将Li2O、Na2O和K2O的合计含量Rn2O控制在15～40％范围内，更优选为18～37％，进一步优选为20～35％。
经发明人大量实验研究发现，碱金属氧化物Rn2O可以促进SiO2和ZrO2熔化，降低玻璃的熔炼难度。进一步的，当SiO2和ZrO2的合计含量SiO2+ZrO2与Rn2O的含量之间的比值(SiO2+ZrO2)/Rn2O在1.2～4.5之间时，玻璃能够获得优异的熔化性能和抗析晶性能，优选(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.5～4.0，更优选(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.8～3.5。
硅酸盐玻璃网络结构对ZrO2的承载能力不强，当ZrO2含量过高时，在熔制过程中容易析出形成结石。通过发明人大量实验研究发现，在一些实施方式中，碱金属氧化物Rn2O可以提升硅酸盐玻璃对ZrO2的承载能力，当ZrO2的含量与Rn2O的含量之间的比值ZrO2/Rn2O在0.03～0.6范围内时，可以提高本发明玻璃系统对ZrO2的承载能力，并提高玻璃的化学稳定性。优选ZrO2/Rn2O为0.07～0.5，更优选ZrO2/Rn2O为0.1～0.4。
Sb2O3可以在本发明中作为澄清剂使用，以提高玻璃的澄清效果，其含量范围为0～1％，优选为0～0.5％，更优选为0～0.1％。
<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“不含有”“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(nd)与阿贝数(νd)按照《GB/T 7962.1—2010》规定的方法测试。
在一些实施方式中，本发明光学玻璃的折射率(nd)为1.74～1.82，优选为1.76～1.80。
在一些实施方式中，本发明光学玻璃的阿贝数(νd)为25～32，优选为27～30。
<相对部分色散>
光学玻璃的相对部分色散(Pg,F)计算方式为：Pg,F＝(ng-nF)/(nF-nC)。式中ng、nF与nC按照《GB/T 7962.1—2010》规定的方法测试。
在一些实施方式中，本发明光学玻璃的相对部分色散(Pg,F)≤0.6497-0.001703×νd，优选为Pg,F≤0.6477-0.001703×νd。
<透射比>
玻璃的透射比(λ5)用于衡量玻璃的短波透过情况，具体测试方法为：将10mm厚的双面抛光样品置于分光光度计上测试玻璃透射情况，λ5指的是玻璃透射比达到5％时对应的波长。
在一些实施方式中，本发明所述光学玻璃的λ5为360nm以下，优选为350nm以下。
<抗析晶性能>
光学玻璃的抗析晶性能测试方法如下：将试样放入Tg+230℃的马弗炉中保温15分钟后取出，再放置在室温下冷却，再经双面抛光后观察样品内每立方厘米内的析晶颗粒数量(A)。
在一些实施方式中，本发明所述光学玻璃析晶数量(A)为5颗以下，优选为2颗以下，更优选为0颗。
[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，使用复合盐(如碳酸盐、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1250～1450℃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。
由于本发明光学玻璃具有高折射高色散和低相对部分色散性能，因此特别适用于长焦镜头和高清交换镜头中。
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3所示的组成的光学玻璃。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3中。
表1.
Figure BDA0002706432430000121
Figure BDA0002706432430000131
表2.
Figure BDA0002706432430000132
Figure BDA0002706432430000141
表3.
组分(mol％) 21# 22# 23# 24# 25# 26# 27# 28# 29# 30#
SiO<sub>2</sub> 50.14 42.45 49.07 50.24 43.17 52.45 44.4 59.24 51.27 42.66
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 10.24 0 4.25 8.54 0 0 0
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 0.69 0 0 0 0 0 0
Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 0 0 0 2.54 0 0 0
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 1.24 0 0 3.75 0 0 0 0
Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 3.24 0 0 0 0 0 0 0
BaO 0 0 0 0 0 0 5.54 0 0 0
SrO 0 9.25 0 0 0 0 1.74 0 0 0
CaO 0 0 7.54 0 0 0 0 0 0 0
MgO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.26
ZnO 0 0 0 0 0 2 0 3.91 0 9.85
ZrO<sub>2</sub> 3.28 9.75 5.21 2 8.47 5.24 1.24 1.25 8.47 2.46
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 13.25 18.45 12.24 14.25 12.35 16.25 12.21 10.25 15.2 10.25
TiO<sub>2</sub> 0 2.14 0 0 0 0 4.25 9.85 0 0
WO<sub>3</sub> 0 1.25 0 4.25 0 0 3.75 0 0 0
Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.78
Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 0 0 0 1.52 0 0 0 0 0 0
Li<sub>2</sub>O 16.54 14.24 13.21 5.47 8.34 8.52 7.41 5.25 10.24 17.25
Na<sub>2</sub>O 8.04 2.47 8.25 5.25 18.25 7.54 6.24 10.25 10.21 12.24
K<sub>2</sub>O 8.75 0 0 5.25 9.42 0 2.14 0 4.61 3.25
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 0.84 0 0 0 0 0 0
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 0 10.24 0 4.25 8.54 0 0 0
Re<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 0 1.24 0.69 0 3.75 2.54 0 0 0
RO 0 9.25 7.54 0 0 0 7.28 0 0 0.26
SiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub> 53.42 52.2 54.28 52.24 51.64 57.69 45.64 60.49 59.74 45.12
Rn<sub>2</sub>O 33.33 16.71 21.46 15.97 36.01 16.06 15.79 15.5 25.06 32.74
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>+ZrO<sub>2</sub> 16.53 28.2 17.45 16.25 20.82 21.49 13.45 11.5 23.67 12.71
TiO<sub>2</sub>+WO<sub>3</sub>+Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0 3.39 0 4.25 0 0 8 9.85 0 1.78
(SiO<sub>2</sub>+ZrO<sub>2</sub>)/Rn<sub>2</sub>O 1.60 3.12 2.53 3.27 1.43 3.59 2.89 3.90 2.38 1.38
ZrO<sub>2</sub>/Rn<sub>2</sub>O 0.10 0.58 0.24 0.13 0.24 0.33 0.079 0.081 0.34 0.08
n<sub>d</sub> 1.76471 1.81752 1.76541 1.78851 1.77984 1.77541 1.79654 1.79324 1.81024 1.75865
v<sub>d</sub> 29.87 28.57 30.24 27.85 28.75 28.04 26.04 25.01 29.75 29.98
P<sub>g,F</sub> 0.5974 0.5989 0.5974 0.6001 0.6 0.6001 0.6015 0.6047 0.5971 0.5964
λ<sub>5</sub>(nm) 342 351 344 353 346 342 356 358 345 350
A(颗) 4 0 0 1 5 0 0 0 0 3
<玻璃预制件实施例>
将光学玻璃实施例1～30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，在降低玻璃内部应力的同时对折射率进行微调，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，或用于车载领域的摄像设备和装置。

Claims (18)

1.光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：40～60％；Nb2O5+ZrO2：11～29％；Rn2O：15～40％；B2O3：0～15％；SiO2+ZrO2：51～70％；(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.753～2.75，所述光学玻璃的阿贝数νd为25～32，折射率nd为1.74～1.82，相对部分色散Pg,F≤0.6497-0.001703×νd，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Al2O3：0～5％；和/或La2O3：0～5％；和/或Gd2O3：0～5％；和/或Y2O3：0～5％；和/或Yb2O3：0～5％；和/或BaO：0～10％；和/或SrO：0～10％；和/或CaO：0～10％；和/或MgO：0～10％；和/或ZnO：0～10％；和/或TiO2：0～10％；和/或WO3：0～5％；和/或Bi2O3：0～2％；和/或Ta2O5：0～2％；和/或Sb2O3：0～1％。
3.光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，由SiO2：40～60％；Nb2O5+ZrO2：11～29％；Rn2O：15～40％；B2O3：0～15％；Al2O3：0～5％；La2O3：0～5％；Gd2O3：0～5％；Y2O3：0～5％；Yb2O3：0～5％；BaO：0～10％；SrO：0～10％；CaO：0～10％；MgO：0～10％；ZnO：0～10％；TiO2：0～10％；WO3：0～5％；Bi2O3：0～2％；Ta2O5：0～2％；Sb2O3：0～1％组成，SiO2+ZrO2：51～70％；(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.753～2.75；所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量，所述光学玻璃的阿贝数νd为25～32，折射率nd为1.74～1.82。
4.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：B2O3+Al2O3：0～15％；和/或Re2O3：0～5％；和/或RO：0～10％；和/或TiO2+WO3+Bi2O3：0～10％；和/或ZrO2/Rn2O为0.03～0.6，所述Re2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量，RO为BaO、SrO、CaO、MgO的合计含量，Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
5.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：43～57％；和/或Nb2O5+ZrO2：13～27％；和/或Rn2O：18～37％；和/或B2O3：0～8％；和/或Al2O3：0～2％；和/或La2O3：0～2％；和/或Gd2O3：0～2％；和/或Y2O3：0～2％；和/或Yb2O3：0～2％；和/或BaO：0～5％；和/或SrO：0～5％；和/或CaO：0～8％；和/或MgO：0～5％；和/或ZnO：0～5％；和/或TiO2：0～7％；和/或WO3：0～2％；和/或Bi2O3：0～1％；和/或Ta2O5：0～1％；和/或Sb2O3：0～0.5％，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
6.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：B2O3+Al2O3：0～8％；和/或Re2O3：0～2％；和/或RO：0～8％；和/或SiO2+ZrO2：51～67％；和/或TiO2+WO3+Bi2O3：0～7％；和/或ZrO2/Rn2O为0.07～0.5，所述Re2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量，RO为BaO、SrO、CaO、MgO的合计含量，Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
7.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：45～55％；和/或Nb2O5+ZrO2：15～25％；和/或Rn2O：20～35％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～5％；和/或ZnO：0～2％；和/或TiO2：0～4％；和/或Sb2O3：0～0.1％，所述Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
8.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：RO：0～5％；和/或SiO2+ZrO2：51～64％；和/或TiO2+WO3+Bi2O3：0～4％；和/或(SiO2+ZrO2)/Rn2O为1.8～2.75；和/或ZrO2/Rn2O为0.1～0.4，所述RO为BaO、SrO、CaO、MgO的合计含量，Rn2O为Li2O、Na2O、K2O的合计含量。
9.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：ZrO2：1～10％；和/或Nb2O5：12～18％；和/或Li2O：5～25％；和/或Na2O：0～20％；和/或K2O：0～10％。
10.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：ZrO2：2～9％；和/或Nb2O5：14～16％；和/或Li2O：8～22％；和/或Na2O：4～16％；和/或K2O：0.5～8％。
11.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：ZrO2：3～8％；和/或Li2O：10～20％；和/或Na2O：8～12％；和/或K2O：1～6％。
12.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，其组分中不含有B2O3；和/或不含有Al2O3；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3；和/或不含有Y2O3；和/或不含有Yb2O3；和/或不含有MgO；和/或不含有SrO；和/或不含有WO3；和/或不含有Bi2O3；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有Re2O3，所述Re2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3的合计含量。
13.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的折射率nd为1.76～1.80；阿贝数νd为27～30。
14.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的相对部分色散Pg,F≤0.6497-0.001703×νd；和/或所述光学玻璃的λ5为360nm以下。
15.根据权利要求1～3任一所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的相对部分色散Pg,F≤0.6477-0.001703×νd；和/或所述光学玻璃的λ5为350nm以下。
16.玻璃预制件，其特征在于，采用权利要求1～15任一所述的光学玻璃制成。
17.光学元件，其特征在于，采用权利要求1～15任一所述的光学玻璃或权利要求16所述的玻璃预制件制成。
18.光学仪器，其特征在于，含有权利要求1～15任一所述的光学玻璃，和/或含有权利要求17所述的光学元件。
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