CN116023023A - 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器 - Google Patents
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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:SiO2:56~70%;TiO2:10~30%;Na2O:2~18%;K2O:2~18%。通过合理的组分设计,本发明获得的光学玻璃具有优异的化学稳定性和适宜的热膨胀系数,以及较高的气泡度等级。
Description
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1.60~1.64,阿贝数为33~37的光学玻璃,以及由其制成的玻璃预制件、光学元件和光学仪器。
背景技术
随着光学与电子信息科学、新材料科学的不断融合,作为光电子基础材料的光学玻璃在光传输、光储存和光电显示等技术领域的应用突飞猛进。近年来,光学元件和光学仪器在数字化、集成化和高精细化方面发展迅速,这对用于光学仪器的光学玻璃性能提出了更高的要求。
对于光学玻璃来说,折射率和阿贝数是其核心光性特征。折射率和阿贝数决定了玻璃的基本功能,光学玻璃除需要期望的光学性能外,还期望具有优良的内部质量(如条纹度、气泡度等),如果光学玻璃的组分设计不合理,容易造成玻璃内部存在大量气泡或条纹。光学玻璃在使用过程中有可能会受到环境及各种化学试剂和药液的侵蚀,因此光学玻璃对这些侵蚀的抵抗能力,即光学玻璃的化学稳定性对于仪器的使用精度和寿命至关重要。另一方面,光学玻璃由于热膨胀系数不合适,会降低光学玻璃的加工性能,即容易在加工过程中造成破裂,降低玻璃元件的良品率,同时导致其抗热冲击性能也较差。
随着环境保护在全球范围内的呼声越来越高,光学玻璃无铅化和无砷化的研发工作持续进行中,如CN101549955A公开的光学玻璃中含有20~60%的氧化铅,其显然不符合环保要求。
发明内容
基于以上原因,本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优异的化学稳定性,适宜的热膨胀系数和较高气泡度等级的环保化光学玻璃。
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:SiO2:56~70%;TiO2:10~30%;Na2O:2~18%;K2O:2~18%。
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:ZnO:0~5%;和/或CaO:0~5%;和/或ZrO2:0~4%;和/或BaO:0~5%;和/或SrO:0~3%;和/或Ln2O3:0~5%;和/或澄清剂:0~3%,所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2中的一种或多种。
光学玻璃,其组分以摩尔百分比表示,由SiO2:56~70%;TiO2:10~30%;Na2O:2~18%;K2O:2~18%;ZnO:0~5%;CaO:0~5%;ZrO2:0~4%;BaO:0~5%;SrO:0~3%;Ln2O3:0~5%;澄清剂:0~3%组成,所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2中的一种或多种。
进一步的,所述的光学玻璃,其组分以摩尔百分比表示,满足以下4种情形中的一种或多种:
1)TiO2/(Na2O+K2O)为0.3~5.0,优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.5~4.0,更优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.7~2.0;
2)(BaO+CaO)/TiO2为0~0.5,优选(BaO+CaO)/TiO2为0~0.2,更优选(BaO+CaO)/TiO2为0.03~0.16;
3)(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.15~0.6,优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.2~0.5,更优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.24~0.42;
4)SiO2/TiO2为2.0~6.0,优选SiO2/TiO2为2.2~5.0,更优选SiO2/TiO2为2.4~4.3。
进一步的,所述的光学玻璃,其组分以摩尔百分比表示,其中:SiO2:58~68%,优选SiO2:60~67%;和/或TiO2:12~26%,优选TiO2:15~22%;和/或Na2O:3~17%,优选Na2O:5~15%;和/或K2O:3~17%,优选K2O:5~15%;和/或ZnO:0~2%,优选不含有ZnO;和/或CaO:0.1~3%,优选CaO:0.1~2%;和/或ZrO2:0~2%,优选不含有ZrO2;和/或Ln2O3:0~2%,优选不含有Ln2O3;和/或BaO:0.1~3%,优选BaO:0.1~2%;和/或SrO:0~2%,优选不含有SrO;和/或澄清剂:0~2%,优选澄清剂:0~1%,所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2中的一种或多种。
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、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为90%以上,优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为95%以上,更优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为96.5%以上。
进一步的,所述的光学玻璃的折射率nd为1.60~1.64,优选折射率nd为1.61~1.63;阿贝数νd为33~37,优选阿贝数νd为34~36。
进一步的,所述的光学玻璃的耐酸作用稳定性DA为2类以上,优选为1类;和/或密度ρ为3.00g/cm3以下,优选为2.80g/cm3以下;和/或气泡度为A级以上,优选为A0级以上,更优选为A00级;和/或热膨胀系数α100/300℃为80×10-7/K~120×10-7/K,优选为90×10-7/K~110×10-7/K;和/或转变温度Tg为650℃以下,优选为620℃以下,更优选为600℃以下;和/或杨氏模量E为6500×107Pa~10500×107Pa,优选为6700×107Pa~9000×107Pa;和/或λ80小于或等于400nm,优选λ80小于或等于395nm。
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,或采用上述的玻璃预制件制成。
光学仪器,含有上述的光学玻璃,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具有优异的化学稳定性和适宜的热膨胀系数,以及较高的气泡度等级。
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。在以下内容中,本发明光学玻璃有时候简称为玻璃。
[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摩尔量的百分比表示。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在本发明中是玻璃的网络形成体组分,具有维持玻璃稳定性和适于熔融玻璃成形粘性,改善玻璃的耐水作用稳定性的效果,但若SiO2的含量过高,则会导致玻璃难熔。因此,SiO2的含量范围为56~70%,优选为58~68%,更优选为60~67%。
TiO2在本发明中是玻璃的网络修饰组分,对于实现高折射率、低色散性来说是必需的,同时对提高玻璃的硬度有显著作用,还可提高玻璃的化学稳定性。但是,高含量的TiO2会提升玻璃的转变温度,而且使玻璃着色,降低玻璃的可见光透过率。因此,TiO2的含量范围为10~30%,优选为12~26%,更优选为15~22%。
在一些实施方式中,通过控制SiO2/TiO2在2.0以上,可以保证玻璃的抗析晶性能和着色度要求;但若SiO2/TiO2超过6.0,则玻璃的折射率和阿贝数难以满足要求,且气泡度变差,易出现结石。因此,优选SiO2/TiO2为2.0~6.0,更优选SiO2/TiO2为2.2~5.0,进一步优选SiO2/TiO2为2.4~4.3。
Na2O是碱金属氧化物,具备强烈的助熔作用,有利于提高玻璃中其他对强度有利组分的含量,可以降低玻璃的转变温度。但是,Na2O的含量过高,玻璃易析晶,不利于后续热加工,且对玻璃的化学稳定性和热膨胀系数不利。因此,本发明中Na2O的含量为2~18%,优选为3~17%,更优选为5~15%。
K2O是碱金属氧化物,具备强烈的助熔作用,有利于提高玻璃中其他对强度有利组分的含量,可以降低玻璃的转变温度。K2O能够替代部分Na2O,减弱其析晶的效果,但含量过多对玻璃的化学稳定性和热膨胀系数不利,且相较于Na2O,会使玻璃的粘度更大。因此,本发明中K2O的含量为2~18%,优选为3~17%,更优选为5~15%。
在一些实施方式中,通过控制TiO2/(Na2O+K2O)在5.0以下,可使玻璃具有合适的粘度和抗析晶性能;但若TiO2/(Na2O+K2O)低于0.3,则玻璃的折射率和杨氏模量难以满足设计要求。因此,优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.3~5.0,更优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.5~4.0,进一步优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.7~2.0。
ZnO在本发明中是任选组分,可以提高玻璃的稳定性,降低着色度并改善玻璃的气泡度;若ZnO的含量超过5%,玻璃成型难度增加。因此,本发明中ZnO的含量为0~5%,优选为0~2%,更优选为不含有ZnO。
CaO在本发明中具有提高玻璃的化学稳定性和硬度的作用,并可以调节玻璃的折射率。因此,CaO的含量范围为0~5%,优选为0.1~3%,更优选为0.1~2%。
ZrO2在本发明中是任选组分,具有提高玻璃的硬度和降低热膨胀系数的作用;但ZrO2会导致玻璃的熔炼温度升高,其含量超过4%时玻璃易析晶。因此,本发明中ZrO2的含量为0~4%,优选为0~2%,更优选为不含有ZrO2。
Ln2O3在本发明中是任选组分(Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种),Ln2O3能提高玻璃的折射率和化学稳定性,若其含量过多,则玻璃的密度和折射率难以达到设计要求。因此,Ln2O3的含量为0~5%,优选为0~2%,更优选不含有Ln2O3。
BaO在本发明中是调整玻璃的折射率、改善透过率和强度的组分,当其含量超过5%,则玻璃的抗析晶性能和化学稳定性变差。因此,BaO的含量为0~5%,优选为0.1~3%,更优选为0.1~2%。
在一些实施方式中,通过控制(BaO+CaO)/TiO2在0.5以下,玻璃能够得到较好的强度和透过率,有利于得到合适的杨氏模量。因此,优选(BaO+CaO)/TiO2为0~0.5,更优选(BaO+CaO)/TiO2为0~0.2,进一步优选(BaO+CaO)/TiO2为0.03~0.16。
在一些实施方式中,通过控制(BaO+CaO+TiO2)/SiO2在0.15以上,可以保证玻璃折射率和色散性能满足要求,并拥有较好的化学稳定性;但若(BaO+CaO+TiO2)/SiO2超过0.6,则玻璃的密度上升,难以达到玻璃轻量化的目的,且玻璃内容易出现结石和气泡。因此,优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.15~0.6,更优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.2~0.5,进一步优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.24~0.42。
SrO在本发明中是任选组分,可以调节玻璃的折射率和阿贝数,但若含量过大,玻璃的化学稳定性下降,同时玻璃的成本也会快速上升。因此,SrO的含量限定为0~3%,优选为0~2%,更优选不含有SrO。
本发明中通过含有0~3%的Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2组分中的一种或多种作为澄清剂,可以提高玻璃的澄清效果,优选澄清剂的含量为0~2%,更优选为0~1%。当Sb2O3含量超过3%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的含量为0~3%,更优选为0~2%,进一步优选0~1%。SnO和SnO2也可以作为澄清剂,但当其含量超过3%时,则玻璃着色倾向增加,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0~3%,更优选为0~2,进一步优选0~1%,更进一步优选不含有SnO2;SnO的含量优选为0~3%,更优选为0~2%,进一步优选0~1%,更进一步优选不含有SnO。CeO2的作用与SnO2相似,其含量优选为0~3%,更优选为0~2%,进一步优选0~1%,更进一步优选不含有CeO2。
在本发明的一些实施方式中,为使光学玻璃满足折射率和阿贝数要求,具有适宜的热膨胀系数和杨氏模量,以及优异的化学稳定性和气泡度,优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为90%以上,更优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为95%以上,进一步优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为96.5%以上。
<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,从而减弱可见光透过率,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,本发明的光学玻璃优选不含有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。
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>
光学玻璃的折射率(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)的下限为1.60,优选下限为1.61,折射率(nd)的上限为1.64,优选上限为1.63。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的阿贝数(νd)的下限为33,优选下限为34,阿贝数(νd)的上限为37,优选上限为36。
<耐酸作用稳定性>
光学玻璃的耐酸作用稳定性(DA)(粉末法)按照《GB/T 17129》规定的方法测试。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的耐酸作用稳定性(DA)为2类以上,优选为1类。
<密度>
光学玻璃的密度(ρ)按《GB/T7962.20-2010》规定的方法进行测试。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的密度(ρ)为3.00g/cm3以下,优选为2.80g/cm3以下。
<气泡度>
光学玻璃的气泡度按《GB/T7962.8-2010》规定的方法测试。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的气泡度为A级以上,优选为A0级以上,更优选为A00级。
<热膨胀系数>
光学玻璃的热膨胀系数(α100/300℃)按照《GB/T7962.16-2010》规定的方法进行测试100~300℃的数据。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的热膨胀系数(α100/300℃)的下限为80×10-7/K,优选下限为90×10-7/K;热膨胀系数(α100/300℃)的上限为120×10-7/K,优选上限为110×10-7/K。
<转变温度>
光学玻璃的转变温度(Tg)按《GB/T7962.16-2010》规定的方法进行测试。
在一些实施方式中,本发明的光学玻璃的转变温度(Tg)为650℃以下,优选为620℃以下,更优选为600℃以下。
<杨氏模量>
玻璃的杨氏模量(E)采用超声波测试其纵波速度和横波速度,再按以下公式计算得出。
G=VS 2ρ
式中:E为杨氏模量,Pa;
G为剪切模量,Pa;
VT为横波速度,m/s;
VS为纵波速度,m/s;
ρ为玻璃密度,g/cm3。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的杨氏模量(E)的下限为6500×107Pa,优选下限为6700×107Pa;杨氏模量(E)的上限为10500×107Pa,优选上限为9000×107Pa。
<着色度>
本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ80)表示。λ80是指玻璃透射比达到80%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,光透过率高。
在一些实施方式中,本发明光学玻璃的λ80小于或等于400nm,优选λ80小于或等于395nm。
[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工艺生产,包括但不限于使用盐类原料(如碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等)、氢氧化物、氧化物、硼酸等为原料,按常规方法配料后,将配好的炉料投入到1000~1300℃的熔炼炉(如铂金坩埚、石英坩埚等)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、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2中。
表1.
表2.
实施例(mol%) | 9# | 10# | 11# | 12# | 13# | 14# | 15# | 16# |
<![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> | 64.38 | 64.55 | 65.81 | 63.55 | 61.50 | 65.52 | 64.50 | 61.19 |
<![CDATA[TiO<sub>2</sub>]]> | 18.42 | 18.37 | 19.85 | 18.59 | 15.54 | 15.00 | 18.54 | 25.00 |
<![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> | 9.28 | 9.45 | 5.00 | 9.45 | 6.40 | 10.42 | 9.40 | 7.09 |
<![CDATA[K<sub>2</sub>O]]> | 6.37 | 6.54 | 7.80 | 6.54 | 15.00 | 7.51 | 6.49 | 5.17 |
ZnO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
CaO | 0.60 | 0.10 | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.48 | 0.60 |
<![CDATA[ZrO<sub>2</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
<![CDATA[La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
<![CDATA[Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
<![CDATA[Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
<![CDATA[Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
BaO | 0.45 | 0.50 | 0.50 | 1.33 | 0.50 | 0.50 | 0.10 | 0.45 |
SrO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
<![CDATA[Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.00 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
<![CDATA[SnO<sub>2</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
SnO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
<![CDATA[CeO<sub>2</sub>]]> | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
合计 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
<![CDATA[SiO<sub>2</sub>+TiO<sub>2</sub>+Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O]]> | 98.45 | 98.90 | 98.45 | 98.12 | 98.45 | 98.45 | 98.92 | 98.45 |
<![CDATA[TiO<sub>2</sub>/(Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O)]]> | 1.18 | 1.15 | 1.55 | 1.16 | 0.73 | 0.84 | 1.17 | 2.04 |
<![CDATA[(BaO+CaO)/TiO<sub>2</sub>]]> | 0.06 | 0.03 | 0.05 | 0.10 | 0.07 | 0.07 | 0.03 | 0.04 |
<![CDATA[(BaO+CaO+TiO<sub>2</sub>)/SiO<sub>2</sub>]]> | 0.30 | 0.29 | 0.32 | 0.32 | 0.27 | 0.24 | 0.30 | 0.43 |
<![CDATA[SiO<sub>2</sub>/TiO<sub>2</sub>]]> | 3.50 | 3.51 | 3.32 | 3.42 | 3.96 | 4.37 | 3.48 | 2.45 |
<![CDATA[n<sub>d</sub>]]> | 1.62451 | 1.62877 | 1.62667 | 1.62353 | 1.61573 | 1.61381 | 1.62337 | 1.63534 |
<![CDATA[ν<sub>d</sub>]]> | 35.51 | 35.55 | 35.46 | 35.38 | 34.02 | 35.06 | 35.07 | 35.94 |
<![CDATA[D<sub>A</sub>]]> | 1类 | 1类 | 1类 | 1类 | 2类 | 2类 | 1类 | 1类 |
<![CDATA[ρ(g/cm<sup>3</sup>)]]> | 2.68 | 2.67 | 2.77 | 2.45 | 2.65 | 2.69 | 2.41 | 2.42 |
气泡度 | <![CDATA[A<sub>00</sub>]]> | <![CDATA[A<sub>00</sub>]]> | <![CDATA[A<sub>0</sub>]]> | A | <![CDATA[A<sub>0</sub>]]> | <![CDATA[A<sub>00</sub>]]> | <![CDATA[A<sub>00</sub>]]> | <![CDATA[A<sub>00</sub>]]> |
<![CDATA[α<sub>100/300℃</sub>(×10<sup>-7</sup>/K)]]> | 97 | 93 | 99 | 91 | 99 | 108 | 108 | 95 |
<![CDATA[T<sub>g</sub>(℃)]]> | 596 | 590 | 585 | 590 | 593 | 589 | 591 | 580 |
<![CDATA[E(×10<sup>7</sup>/Pa)]]> | 7945 | 8548 | 6884 | 8810 | 7817 | 8587 | 7579 | 7544 |
<![CDATA[λ<sub>80</sub>(nm)]]> | 390 | 390 | 394 | 391 | 389 | 399 | 389 | 400 |
<玻璃预制件实施例>
将光学玻璃实施例1~16#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,或用于车载领域的摄像设备和装置。
Claims (11)
1.光学玻璃,其特征在于,其组分以摩尔百分比表示,含有:SiO2:56~70%;TiO2:10~30%;Na2O:2~18%;K2O:2~18%。
2.如权利要求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:ZnO:0~5%;和/或CaO:0~5%;和/或ZrO2:0~4%;和/或BaO:0~5%;和/或SrO:0~3%;和/或Ln2O3:0~5%;和/或澄清剂:0~3%,所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2中的一种或多种。
3.光学玻璃,其特征在于,其组分以摩尔百分比表示,由SiO2:56~70%;TiO2:10~30%;Na2O:2~18%;K2O:2~18%;ZnO:0~5%;CaO:0~5%;ZrO2:0~4%;BaO:0~5%;SrO:0~3%;Ln2O3:0~5%;澄清剂:0~3%组成,所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2中的一种或多种。
4.如权利要求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,满足以下4种情形中的一种或多种:
1)TiO2/(Na2O+K2O)为0.3~5.0,优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.5~4.0,更优选TiO2/(Na2O+K2O)为0.7~2.0;
2)(BaO+CaO)/TiO2为0~0.5,优选(BaO+CaO)/TiO2为0~0.2,更优选(BaO+CaO)/TiO2为0.03~0.16;
3)(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.15~0.6,优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.2~0.5,更优选(BaO+CaO+TiO2)/SiO2为0.24~0.42;
4)SiO2/TiO2为2.0~6.0,优选SiO2/TiO2为2.2~5.0,更优选SiO2/TiO2为2.4~4.3。
5.如权利要求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:SiO2:58~68%,优选SiO2:60~67%;和/或TiO2:12~26%,优选TiO2:15~22%;和/或Na2O:3~17%,优选Na2O:5~15%;和/或K2O:3~17%,优选K2O:5~15%;和/或ZnO:0~2%,优选不含有ZnO;和/或CaO:0.1~3%,优选CaO:0.1~2%;和/或ZrO2:0~2%,优选不含有ZrO2;和/或Ln2O3:0~2%,优选不含有Ln2O3;和/或BaO:0.1~3%,优选BaO:0.1~2%;和/或SrO:0~2%,优选不含有SrO;和/或澄清剂:0~2%,优选澄清剂:0~1%,所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种,澄清剂为Sb2O3、SnO、SnO2、CeO2中的一种或多种。
6.如权利要求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、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为90%以上,优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为95%以上,更优选SiO2、TiO2、Na2O、K2O的合计含量为96.5%以上。
7.如权利要求1~3任一所述的光学玻璃,其特征在于,所述的光学玻璃的折射率nd为1.60~1.64,优选折射率nd为1.61~1.63;阿贝数νd为33~37,优选阿贝数νd为34~36。
8.如权利要求1~3任一所述的光学玻璃,其特征在于,所述的光学玻璃的耐酸作用稳定性DA为2类以上,优选为1类;和/或密度ρ为3.00g/cm3以下,优选为2.80g/cm3以下;和/或气泡度为A级以上,优选为A0级以上,更优选为A00级;和/或热膨胀系数α100/300℃为80×10-7/K~120×10-7/K,优选为90×10-7/K~110×10-7/K;和/或转变温度Tg为650℃以下,优选为620℃以下,更优选为600℃以下;和/或杨氏模量E为6500×107Pa~10500×107Pa,优选为6700×107Pa~9000×107Pa;和/或λ80小于或等于400nm,优选λ80小于或等于395nm。
9.玻璃预制件,其特征在于,采用权利要求1~8任一所述的光学玻璃制成。
10.光学元件,其特征在于,采用权利要求1~8任一所述的光学玻璃制成,或采用权利要求9所述的玻璃预制件制成。
11.光学仪器,其特征在于,含有权利要求1~8任一所述的光学玻璃,或含有权利要求10所述的光学元件。
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