CN113336439A - 一种高色散系数光学玻璃及其制备方法和光学元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高色散系数光学玻璃及其制备方法和光学元件。高色散系数光学玻璃由包含以重量百分比计的以下化合物原料的混合物熔炼制成：Ca(PO₃)₂：13～18％，Sr(PO₃)₂：17～22％，AlF₃：20～27％，MgF₂：1～4％，CaF₂：1.5～7％，SrF₂：5～11％，BaF₂：21～28％，Na₃AlF₆：0.5～3％，YF₃：0.5～3％，SnF₄：0.1～1％，Σ(Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄)：0.2～1％，以上成分总重量为100％。该光学玻璃的化学稳定性优良；密度低；析晶上限温度低，更易实现批量生产。同时具有优良的消色差性能，能够改善光学系统的成像质量。

Description

一种高色散系数光学玻璃及其制备方法和光学元件

技术领域

本发明涉及一种高色散系数光学玻璃及其制备方法和光学元件，属于光学材料制造领域。

背景技术

氟磷酸盐玻璃是一种综合了氟化物玻璃和磷酸盐玻璃优点的光学材料，最突出的特点是其大范围的成份可调性带来的光学性质的可调性。它具有超低折射率、超低色散和较高的特殊相对部分色散值，具有优越的消色差性能，并且玻璃的色散nf-nC越低、色散系数υd越高，在光学镜头中的消色差的作用越有效，特别是对长焦距复消色差镜头来说更是不可缺少的，目前已成为相关光学设计中不可或缺的元器件材料。

专利申请CN101514079A中公开了一种氟磷酸盐光学玻璃。其折射率nd为1.45～1.52、色散系数υd为75～85的光学玻璃。在引入等量玻璃生成体P₂O₅的过程中，该申请中采用引入Ba(PO₃)₂的方式成本更高。此外，该申请中采用BaCl₂作为澄清剂的方式更易破坏Pt坩埚表面结构，一方面会增大Pt损耗率，使生产成本增加，另一方面也会使玻璃中熔解过量的铂酸盐，在降温时析出细小异物导致产品报废。

专利申请CN109264991A公开了光学玻璃、光学元件以及预成型坯。该光学玻璃的折射率nd为1.40～1.60、色散系数υd为70～90。但其含有做为必含成分的ZnO，ZnO的引入会使色散系数υd相对于折射率nd的升高而变慢，难以实现色散系数υd＞418.5-225nd的发明目标。

专利申请CN101164938A公开了一种光学玻璃。其光学玻璃的折射率nd为1.41～1.47，色散系数υd为90～100。该申请的保护范围与本发明中的有所不同。

专利申请CN1931761A公开了光学玻璃、精密压模成型预制体和光学元件。其光学玻璃的玻璃折射率(nd)为1.40000～1.60000，色散系数υd为67以上。而该申请中的保护范围与本发明中的有所不同。

发明内容

发明要解决的问题

色散系数υd也称阿贝数。在各类高端光学系统中，二级光谱色差的产生将严重影响成像质量，氟磷光学玻璃的色散系数υd越高越有利于消减二级光谱色差。所以，本发明的目的在于提供一种高色散系数光学玻璃及其制备方法和光学元件。

用于解决问题的方案

本发明提供一种高色散系数光学玻璃，采用氟磷酸盐系统设计组成，其特征在于，该光学玻璃由包含以重量百分比计的以下化合物原料的混合物熔炼制成：

Ca(PO₃)₂：13～18％，优选15.5～17％；

Sr(PO₃)₂：17～22％，优选19.5～21％；

AlF₃：20～27％，优选23.5～25.5％；

MgF₂：1～4％，优选2.5～4％；

CaF₂：1.5～7％，优选3～7％；

SrF₂：5～11％，优选6～11％；

BaF₂：21～28％，优选21～26％；

Na₃AlF₆：0.5～3％，优选0.5～2％；

YF₃：0.5～3％，优选0.5～2％；

SnF₄：0.1～1％，优选0.1～0.5％；

Σ(Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄)：0.2～1％，优选0.3～0.8％；

以上成分总重量为100％。

根据本发明的高色散系数光学玻璃，其满足下式①～式④的至少之一：

①.C/D为0.45～0.65，优选为0.45～0.60，

其中C＝Ca(PO₃)₂+Sr(PO₃)₂，D＝AlF₃+MgF₂+CaF₂+SrF₂+BaF₂+Na₃AlF₆+YF₃+SnF₄；

②.A≥25，优选A≥26；

③.B≤43，优选≤40；

④.A/B≥0.6，优选≥0.7

其中，上式②～式④中，A＝AlF₃+MgF₂+0.4Na₃AlF₆，B＝CaF₂+SrF₂+BaF₂。

根据本发明的高色散系数光学玻璃，所述光学玻璃的折射率nd为1.48～1.52，和/或，色散系数υd与折射率nd满足以下关系：

υd＞418.5-225nd。

根据本发明的高色散系数光学玻璃，所述光学玻璃的粉末法耐水性Dw为1级，粉末法耐酸性DA为3级或更好，耐碱作用稳定性ROH(S)为2级，耐洗涤作用稳定性RP(S)为3级或更好。

根据本发明的高色散系数光学玻璃，所述光学玻璃的密度为3.65g/cm³以下。

根据本发明的高色散系数光学玻璃，所述光学玻璃的析晶上限温度Lt为720℃以下。

根据本发明的高色散系数光学玻璃，所述光学玻璃的转变温度Tg为460℃以下，弛垂温度Ts为490℃以下。

本发明还提供一种高色散系数光学玻璃的制备方法，该方法包括：将各组分按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型。

本发明还提供一种光学元件，其包括根据本发明的高色散系数光学玻璃。

发明的效果

本发明的高色散系数氟磷酸盐光学玻璃成本低，具有良好的化学稳定性，有利于镜片的清洗加工和延长镜头使用寿命；密度低，能够减轻玻璃元件和光学系统的重量；析晶上限温度低，更易实现批量生产；同时具有优良的消色差性能，能够改善光学系统的成像质量。并且能够消除现有的光学玻璃的熔制温度高、挥发条纹难控制的缺陷，同时易实现稳定批量熔炼和压型生产。

具体实施方式

以下，将对本发明的各种实施方式作出详细的说明。

氟磷酸盐玻璃处于熔融状态时，玻璃中的氟极易挥发。这种挥发很容易造成玻璃表层与玻璃内部的成分差异，进而使玻璃显现光学不均匀性，即玻璃条纹。而氟的挥发与玻璃液的温度有关，温度越高，挥发程度越大。所以，为了减少条纹的形成，应该尽量降低玻璃的出炉成型温度。但较低的出炉成型温度也更容易造成氟化物玻璃失透。而本发明设计的氟磷酸盐玻璃可以克服上述技术问题，获得的玻璃稳定性好、不易乳浊。另外，提供光学设计上需要的低折射率和高色散系数的光学玻璃是本发明的另一目标。此外，因为不同的光学设计中对折射率nd和色散系数υd的匹配程度要求不同，所以，获得一种能使折射率nd和色散系数υd灵活匹配的低折射、低色散玻璃也是本发明的目标。

关于本发明的光学玻璃的原料组分，详细描述如下。各组分的含量是以重量百分比来表示的。

P₂O₅是网络生成体，由其引入玻璃的两种元素(磷和氧)都是构成玻璃骨架的组分。因此P₂O₅是保持玻璃稳定性的必需成分，并能有效提高玻璃的机械性能。但P₂O₅原料具有强烈的吸潮性，原料的使用和保管过程复杂，且存在吸潮后易使P₂O₅组分含量引入不准的弊端。

在本发明中采用Ca(PO₃)₂、Sr(PO₃)₂的形式引入玻璃生成体P₂O₅，Ca(PO₃)₂的生产工艺成熟，并且其较低的价格更有利于产品参与市场竞争。此外Ca(PO₃)₂、Sr(PO₃)₂相对于Ba(PO₃)₂原料，在等重量的情况下P₂O₅的含量更高。以CN 101164938A中优选使用偏磷酸铝为例可以表示如下：

2Al(PO₃)₃—→3P₂O₅+Al₂O₃

由此可以看出，在使用AlPO₄或Al(PO₃)₃的形式引入磷的过程中，引入P₂O₅的同时也引进了更多的、难熔的、会限制进一步降低折射率和色散的Al₂O₃成分。

Ca(PO₃)₂做为玻璃生成体组分，在本发明中，当Ca(PO₃)₂的含量低于13％时，玻璃的耐失透性能变差；但当其含量高于18％时，则会使玻璃化学稳定性逐渐变差。所以，在本发明中Ca(PO₃)₂的含量为13～18％，优选为15.5～17％。

Sr(PO₃)₂做为玻璃生成体组分，在玻璃中的作用与Ca(PO₃)₂类似，在一定范围内可以与Ca(PO₃)₂互相替代，但其价格比Ca(PO₃)₂高。在本发明中，当Sr(PO₃)₂的含量低于17％时，玻璃的耐失透性能变差；但当其含量高于22％时，则会使玻璃化学稳定性逐渐变差且成本增加。所以，在本发明中Sr(PO₃)₂的含量为17～22％，优选为19.5～21％。

由AlF₃引入的两种元素(铝和氟)也都是构成玻璃网络骨架的组分，而氟元素也是降低产品色散、提高色散系数υd的关键性成分。AlF₃对提高玻璃的耐失透性和化学稳定性有效，对提高玻璃的机械性能和线膨胀系数也具有重要意义。在本发明的玻璃系统中，当AlF₃的含量低于20％时，因玻璃中氟元素的减少而难以实现提高色散系数υd的目标，即难以实现色散系数υd＞418.5-225nd的发明目标；而当AlF₃的含量高于27％时，光学玻璃的转变温度Tg会大幅度上升，造成成型温度升高，另外，AlF₃含量过大也会使玻璃的乳浊趋势增大、脆性增加、磨耗度增大。所以，AlF₃的含量为20～27％，优选为23.5～25.5％。

MgF₂在本发明中有利于降低玻璃的色散，提高色散系数υd，同时可以提高玻璃的化学稳定性。但引入过多的MgF₂会使玻璃的耐失透性恶化。MgF₂的量应控制在1％～4％之间，优选为2.5％～4％。

在本发明中，BaF₂、CaF₂、SrF₂是作为调整组分引入的，同为碱土金属氟化物，三者在玻璃中的作用类似。通过调整三者之间的比例以及与网络生成体的比例，可以在达到预想的光学性质的同时，最大限度的优化玻璃的工艺性能，提高玻璃的稳定性。

CaF₂可以提高玻璃的化学稳定性，同时可以降低玻璃的色散，使之达到低色散的目标。但如果其量过多，则会增加玻璃的析晶趋势。为了更好地获得本发明要求的结果，CaF₂的量应控制在1.5％～7％之间，优选范围为3％～7％。

SrF₂对提高玻璃的耐失透性有效。它还可以有效地调整玻璃的折射率和密度，但如果其量过多，则会使玻璃色散和折射率变大，很难达到预想的光学性质，同时也会降低玻璃的化学稳定性。为了更好地获得本发明要求的光学性质，SrF₂的量应控制在5％～11％之间，优选为6％～11％。

BaF₂对提高玻璃的耐失透性有效。它还可以有效的调整玻璃的折射率和密度。但如果其量过多，则会使玻璃折射率变大，很难达到预想的光学性质，同时也会降低玻璃的化学稳定性。为了更好地获得本发明要求的光学性质，BaF₂的量应控制在21％～28％之间，优选为21％～26％。

NaF可以降低玻璃的转变温度Tg，NaF和AlF₃共同使用，具有降低色散、提高色散系数υd的作用，但较多的NaF则会降低玻璃的稳定性，增大玻璃的析晶趋势，且会使玻璃的化学稳定性逐渐恶化。在本发明中，为了降低产品成本，NaF成分不以NaF原料形式引入，而全部采用Na₃AlF₆(冰晶石)形式引入。

Na₃AlF₆(冰晶石)的引入效果和以3：2的质量比引入NaF和AlF₃的效果相同。而且市场上Na₃AlF₆(冰晶石)原料价格仅为NaF和AlF₃的约四分之一，所以在本发明中，引入Na₃AlF₆可以大幅度降低玻璃的成本。鉴于AlF₃和NaF在玻璃中的作用，当Na₃AlF₆含量低于0.5％时，会间接导致玻璃中需要引入额外的NaF成分，而NaF价格远高于Na₃AlF₆，这不利于实现降低成本的目标，而若Na₃AlF₆含量超过3％时，则会间接导致玻璃中Na⁺过多，使得碱金属对玻璃网络破坏严重，使产品的析晶性能和化学稳定性变差，且会造成磨耗度逐渐增大。所以，在本发明中Na₃AlF₆的含量为0.5～3％，优选范围为0.5～2％。

YF₃作为引入三价阳离子的组分在玻璃中的作用与AlF₃类似。对调节玻璃的折射率和色散系数等光学性能有益，并可以改善玻璃的耐失透性。另一方面，如果大量引入YF₃则会使玻璃的折射率和色散大幅度提高，无法达到预想的光学性质。所以，YF₃的量应控制在0.5％～3％之间，优选范围为0.5％～2％。

SnF₄的引入可以更好地调整玻璃的光学性质，使折射率nd和色散系数υd更加匹配。因为本发明人发现相对于对折射率的贡献值来说，SnF₄对色散系数的贡献值比其它氟化物都要大，也就是说，和其它氟化物相比，SnF₄对色散系数的影响相对于对折射率nd的影响更大。少量引入SnF₄，可以使玻璃更容易实现折射率和色散系数的匹配，并且可以优化玻璃的耐失透性和化学稳定性。如果SnF₄的含量高于1％，则会使玻璃的耐水性变差，同时也会导致折射率nd和色散大幅度增大，无法实现色散系数υd＞418.5-225nd的目标。所以，SnF₄的含量为0.1～1％，优选为0.1～0.5％。

在本发明中引入了更有利于折射率和色散系数匹配的、可以提高光学玻璃耐失透性的SnF₄成分，同时引入了有利于降低析晶上限温度Lt、改善玻璃耐失透性的YF₃成分。以进一步调整折射率和色散系数。另外，在本发明中，通过各组分的合理配比，可以获得相对于折射率nd更高的色散系数υd，实现υd＞418.5-225nd。此外，本发明中还引入了可以大幅降低玻璃成本的冰晶石(Na₃AlF₆)原料。

在本发明中Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄在玻璃中的作用基本相同，可以选用其中的至少一种作为澄清剂。三者的总含量，即Σ(Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄)为1％以下已经足够，该总含量应控制在0.2％～1％之间，优选为0.3％～0.8％。并且，Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄各自的含量可以为0％～1％之间，优选为0％～0.8％。本发明的原料中采用Li₂SO₄、Na₂SO₄、和K₂SO₄中的至少一种做为澄清剂，不仅克服了破坏Pt坩埚的弊病，也更有利于玻璃中气泡的上浮逸出。

所述的“对折射率的贡献值”是指：增加一定量的(如1％)某一组分后，玻璃折射率nd的增加的值。“对色散系数的贡献值”的意义与之类似，即，增加一定量的(如1％)某一组分后，玻璃的色散系数的增加的值。

玻璃中的氟(F)含量对降低玻璃的折射率nd和色散是有效的。如果氟(F)含量过少，则折射率和色散趋于变大，无法实现低折射率、低色散的目标。反之，如果氟(F)含量过多，则玻璃中的离子键就会增加，而离子键键能较小的特点会导致玻璃骨架的不稳定，这会使玻璃更容易失透，并且氟(F)含量过多也会使产品的磨耗度增大，而过大的磨耗度值不利于玻璃精磨抛光过程中的公差控制。在本发明中，为了实现色散系数υd＞418.5-225nd的目标，C/D的比值应控制为0.45～0.65，优选为0.45～0.60％，其中C＝Ca(PO₃)₂+Sr(PO₃)₂，D＝AlF₃+MgF₂+CaF₂+SrF₂+BaF₂+Na₃AlF₆+YF₃+SnF₄。

同时，为了实现色散系数υd＞418.5-225nd的目标，需要增大氟(F)含量相对较多的AlF₃、MgF₂原料的引入量，同时控制氟(F)含量相对较少的CaF₂+SrF₂+BaF₂原料的引入量。在本发明中，A＝AlF₃+MgF₂+0.4Na₃AlF₆时，A值应控制在25％以上，优选为26％以上；B＝CaF₂+SrF₂+BaF₂时，B值应控制在43％以下，优选为40％以下，并且A/B比值大于或等于0.6，优选为大于或等于0.7。

本发明还提供一种根据本发明的高色散系数光学玻璃的制备方法，该方法包括：将各组分按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型。

具体地，分别按规定的比例称取、混合成配合料后，在铂金制作的坩埚中于900～1000℃的温度下进行熔炼，待原料熔解成玻璃液后，将温度升高至1000～1100℃并开启铂金制作的搅拌器进行搅拌、均化，搅拌时间控制在3～8h。搅拌完成后，升温至1050～1150℃并保温4～9h，进行澄清，使气泡充分上浮，然后将温度降至680～780℃并浇注或漏注在成型模具中或经模压成型，最后经退火后加工得到本发明的光学玻璃。

氟磷酸盐玻璃因含有大量的氟而具有强烈的挥发性，为了减弱玻璃表面因氟挥发而产生的光学不均匀性(条纹)及对环境的污染，优选的，在氟磷酸盐玻璃的生产中，在成型模具上玻璃液流经的上表面加设冷却盖板，将惰性气体通过冷却盖板通向玻璃液表面，使玻璃液尽快冷却成型。另外，为防止玻璃对熔炼坩埚的侵蚀，优选的，在非还原气氛中熔炼，具体操作时可以在熔炼埚内通入氧气或加设氧化熔池。

本发明还提供一种光学元件，其包括根据本发明的高色散系数光学玻璃。可以通过对氟磷酸盐光学玻璃进行一次或二次压型生产制得光学元件，光学元件可以用在各类光学仪器的光学系统中。

实施例

下面通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不受限于这些实施例。表中实施例1～15是本发明用于说明获得折射率nd为1.48～1.52，色散系数(阿贝数)υd＞418.5-225nd的氟磷酸盐光学玻璃的典型实例。

实施例1：

将表中的各组分按规定的比例计算、称取、混合，投入到铂金制作的坩埚中于950℃的温度下进行熔炼，熔炼过程中向坩埚内通入O₂以保护铂金表面不被侵蚀，待原料熔解成玻璃液后，将温度升高至1060℃并开启铂金制作的搅拌器进行搅拌、均化，搅拌时间控制在5h。搅拌完成后，升温至1120℃并保温6h，进行澄清，使气泡充分上浮，然后将温度降至730℃后浇注或漏注在成型模具中，并在成型模具上加设如上所述的冷却盖板，将惰性气体通过冷却盖板通向玻璃液表面，解决氟流失引起的挥发条纹问题。最后经退火、加工得到实施例1的光学玻璃或光学元件。

实施例2～15

除了按表1～3所示改变各组分的组成含量以外，采用与实施例1相同的制备方法得到实施例2～15的光学玻璃或光学元件。

比较例A～C

除了按表3所示改变原料及其用量以外，采用与实施例1相同的制备方法得到比较例A～C的光学玻璃。

性能测试

将上述实施例1-15和比较例A～C获得的高色散系数的氟磷酸盐光学玻璃通过下列方法来测量其各项性能。

1、按照GB/T7962.1-2010的测试方法对所述光学玻璃进行折射率nd、色散系数υd的测量。

2、按照JB/T10576-2006的测试方法对所得光学玻璃的耐水性D_W和耐酸性DA进行测试。

3、耐碱作用稳定性ROH(S)(表面法)，其测试方法为：

将六面抛光尺寸为40×40×5mm的试样，浸渍于充分搅拌、温度恒定为50℃±3℃、浓度为0.01mol/L的氢氧化钠水溶液中15小时。根据单位面积内浸出质量的平均值，单位mg/(cm²·15h)，将光学玻璃的耐碱作用稳定性ROH(S)分为五级，见下表：

4、耐洗涤作用稳定性RP(S)(表面法)，其测试方法为：

将六面抛光的35mm×35mm×8mm试样，浸渍于温度恒定为50℃±3℃、浓度为0.01mol/L且充分搅拌的Na₅P₃O₁₀水溶液中1小时。根据单位面积内浸出质量的平均值，单位mg/(cm²·h)，将光学玻璃耐洗涤作用稳定性RP(S)分为五级，见下表：

5、按照GB/T7962.20-2010的测试方法对所得光学玻璃的密度进行测试。

6、液相线温度Lt(即析晶上限温度)，采用DTA(差热分析)方法进行测试，DTA曲线中温度最高的热吸收峰对应的温度即为Lt。

7、按照GB/T7962.16-2010的测试方法对所得光学玻璃的转变温度Tg、Ts进行测试。

表1：实施例1～6的玻璃原料组分及光学玻璃的性能参数。

表2：实施例7～12的玻璃原料组分及光学玻璃的性能参数。

表3：实施例13～15以及比较例A～C的玻璃组分及性能参数。

注：1.上表1～3中，C＝Ca(PO₃)₂+Sr(PO₃)₂；D＝AlF₃+MgF₂+CaF₂+SrF₂+BaF₂+Na₃AlF₆+YF₃+SnF₄。

2.上表3中，比较例A和C中，分别采用Ba(PO₃)₂以及Al(PO₃)₃和Ba(PO₃)₂代替了本申请中的Ca(PO₃)₂和Sr(PO₃)₂，且C值分别采用Ba(PO₃)₂以及Al(PO₃)₃和Ba(PO₃)₂来计算。

从实施例1～15中可以看出：使用了以Ca(PO₃)₂、Sr(PO₃)₂的形式引入玻璃生成体P₂O₅，其好处是间接地降低了产品成本，改善了玻璃的耐失透性能，降低了产品密度，使生产异常次数大幅降低、使产品性能更稳定可控。同时，通过优化组分配比，可以获得具有高色散系数、且色散系数υd＞418.5-225nd的光学玻璃。SnF₄的引入可以使折射率nd和色散系数υd具有更大的匹配空间，在色散系数υd相同的情况下，折射率nd可以相差180×10^-4以上。在达到相同的、预期的光学常数时，本发明实施例的玻璃具有比比较例更优异的化学稳定性和更低的Tg、Ts值以及更低的析晶上限温度Lt。更低的Tg、Ts值说明产品更适合进行压型生产，更低的析晶上限温度Lt则表明玻璃具有更好的耐失透性能，说明产品更适合进行稳定的批量生产。另外，在使用Na₃AlF₆原料引入AlF₃和NaF后，使得本发明中的玻璃配方成本大幅降低。

尤其是，在实施例3中，玻璃原料组分皆在本发明限定的优选范围内，通过各组分的合理配比，使其实现了相对于折射率nd更高的色散系数υd、更优异的耐洗涤作用稳定性RP(S)和更低的析晶上限温度Lt。

从表3可以看出，比较例A中，AlF₃、BaF₂等多种组分含量不在本发明限定的范围内，导致A值AlF₃+MgF₂+0.4Na₃AlF₆低至18.2，同时A/B值低至0.37，使玻璃中O多F少，间接导致υd＜418.5-225nd，不能获得本发明要求的高色散系数的光学玻璃。比较例A中较少引入或未引入有利于改善玻璃析晶上限温度的AlF₃、YF₃、SnF₄成分，导致其析晶上限温度达725℃，从而降低耐失透性能，不适合稳定的批量生产。比较例A中过量引入的BaF₂和Ba(PO₃)₂原料也增大了玻璃的密度，并且未采用本发明的Ca(PO₃)₂和Sr(PO₃)₂，而仅使用了Ba(PO₃)₂，使得在与本发明采用相似含量的磷酸盐时，P₂O₅的含量较低，导致玻璃的析晶上限温度Lt更高，产品生产难度增大，良率降低。

比较例B中，高至0.73的C/D以及低至0.50的A/B导致玻璃中的F含量严重不足，间接导致υd＜418.5-225nd，不能获得本发明要求的高色散系数的光学玻璃。并且因其过量地引入了Ca(PO₃)₂和CaF₂，玻璃的化学稳定性发生了恶化，尤其是粉末法耐水性Dw和耐洗涤作用稳定性RP(S)发生恶化。

比较例C中，玻璃生成体是采用Ba(PO₃)₂和Al(PO₃)₃引入的，这会导致玻璃的熔炼温度增加。而比较例C中低至22.1的A值AlF₃+MgF₂+0.4Na₃AlF₆和低至0.54的A/B导致玻璃中的F含量严重不足，间接导致υd＜418.5-225nd，不能获得本发明要求的高色散系数的光学玻璃。比较例C中较多的BaF₂和Ba(PO₃)₂原料也增大了玻璃的密度，并且未采用本发明的Ca(PO₃)₂和Sr(PO₃)₂，而使用了Al(PO₃)₃和Ba(PO₃)₂，使得在与本发明采用相似含量的磷酸盐时，P₂O₅的含量较低，导致玻璃的析晶上限温度Lt更高，产品生产难度增大，良率降低。同时，在其过低的A值AlF₃+MgF₂+0.4Na₃AlF₆、过低的A/B和较多Ba含量的作用下，导致其Tg达466℃，Ts达497℃，说明该产品不利于进行压型生产。

因此，根据本发明的光学玻璃可以替代氟化物晶体(如氟化钙)用于要求高精度色差的光学元件和光学仪器中，比如以照相机和投影仪为代表的光学仪器的透镜和棱镜中。该光学玻璃还具有较低的软化点和较高的荧光强度，可经过二次压型制成非球面透镜，是生产数码产品的优良光学材料。

产业上的可利用性

本发明的高色散系数氟磷酸盐光学玻璃及其制备方法可以在工业上进行生产，并且，本发明的光学元件可以用在各类光学仪器的光学系统中。

Claims (9)

1.一种高色散系数光学玻璃，其特征在于，其由包含以重量百分比计的以下化合物原料的混合物熔炼制成：

Ca(PO₃)₂：13～18％，优选15.5～17％；

Sr(PO₃)₂：17～22％，优选19.5～21％；

AlF₃：20～27％，优选23.5～25.5％；

MgF₂：1～4％，优选2.5～4％；

CaF₂：1.5～7％，优选3～7％；

SrF₂：5～11％，优选6～11％；

BaF₂：21～28％，优选21～26％；

Na₃AlF₆：0.5～3％，优选0.5～2％；

YF₃：0.5～3％，优选0.5～2％；

SnF₄：0.1～1％，优选0.1～0.5％；

Σ(Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄)：0.2～1％，优选0.3～0.8％；

以上成分总重量为100％。

2.根据权利要求1所述的高色散系数光学玻璃，其特征在于，其满足下式①～式④的至少之一：

①.C/D为0.45～0.65，优选为0.45～0.60，

其中C＝Ca(PO₃)₂+Sr(PO₃)₂，D＝AlF₃+MgF₂+CaF₂+SrF₂+BaF₂+Na₃AlF₆+YF₃+SnF₄；

②.A≥25，优选A≥26；

③.B≤43，优选≤40；

④.A/B≥0.6，优选≥0.7；

其中，上式②～式④中，A＝AlF₃+MgF₂+0.4Na₃AlF₆，B＝CaF₂+SrF₂+BaF₂。

3.根据权利要求1或2所述的高色散系数光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的折射率nd为1.48～1.52，和/或，色散系数υd与折射率nd满足以下关系：

υd＞418.5-225nd。

4.根据权利要求1～3任一项所述的高色散系数光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的粉末法耐水性Dw为1级，粉末法耐酸性DA为3级或更好，耐碱作用稳定性ROH(S)为2级，耐洗涤作用稳定性RP(S)为3级或更好。

5.根据权利要求1～4任一项所述的高色散系数光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的密度为3.65g/cm³以下。

6.根据权利要求1～5任一项所述的高色散系数光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的析晶上限温度Lt为720℃以下。

7.根据权利要求1～6任一项所述的高色散系数光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的转变温度Tg为460℃以下，弛垂温度Ts为490℃以下。

8.一种根据权利要求1～7任一项所述的高色散系数光学玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括：将各组分按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型。

9.一种光学元件，其特征在于，其包括根据权利要求1～7任一项所述的高色散系数光学玻璃。