CN1237018C - 光学玻璃与光学部件 - Google Patents

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CN1237018C CNB021085331A CN02108533A CN1237018C CN 1237018 C CN1237018 C CN 1237018C CN B021085331 A CNB021085331 A CN B021085331A CN 02108533 A CN02108533 A CN 02108533A CN 1237018 C CN1237018 C CN 1237018C
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Abstract

低成本地稳定提供一种几乎不含任何Ta2O5并具有高折射率低色散光学性能的光学玻璃，以及用这种光学玻璃制成的各种光学部件，还提供其制成的一种光学部件，所述光学玻璃具有以下的一种玻璃组合物，该玻璃组合物包括以重量百分比计的0-7%SiO2，18-30%B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35%，2-10%ZnO，30-50%La2O3，0-20%Gd2O3，0-20%Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60%，3-8%ZrO2和3-12%Nb2O5，这些组分的总含量至少为95%(重量)，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[vd]满足特定关系表达式。

Description

光学玻璃与光学部件
                      技术领域
本发明涉及一种光学玻璃及该光学玻璃所制成的光学部件。更具体地说，它涉及一种几乎不含任何Ta2O5并具有高折射率低色散光学性能的光学玻璃，以及用这种光学玻璃制成的各种光学部件。
                      背景技术
随着数码相机的推广，最近几年对小型透镜的需求越来越大。高折射率低色散玻璃是制作这类小型透镜的适当光学玻璃材料，因此对高折射率低色散玻璃的需求也正在增加。
上述类型的玻璃，例如，如JP-B-50-6326中所述，一种折射率[nd]至少为1.8和色散系数[νd]至少为41的光学玻璃含有大量的可产生高折射率及低色散的镧系元素和高价态组分如Nb2O5和Ta2O5。
钽用作在上述光学玻璃中起重要作用的Ta2O5的原料，不仅钽的存在量少，而且钽作为用于手提电话的元件的钽电解电容的原料，随着手提电话的推广，对钽的需求也因此增加。从而钽的价格上扬。所以在这种情况下，难以稳定提供大量的含有大量Ta2O5的高折射率低色散玻璃。
除上述原料供应方面外，Ta2O5强烈引起了玻璃化转变温度[Tg]的升高，从而需在制备过程中提高退火温度。所以出现了退火炉寿命下降或难以长时间连续使用退火炉的问题。再者，不可避免地增加了退火的能耗。进一步地，因为上述类型的玻璃含有较少量形成玻璃网状架构的氧化物如SiO2和B2O3，所以其液相线温度时的粘度低，难以稳定生产该玻璃制品。比如，当熔融玻璃从流动管线连续注入铸模时，由于该玻璃的粘度低，要求该管的直径极小，因此，该玻璃的产量远达不到工业化水平的要求。
                      发明内容
在这种情况下，本发明的一个目的是要提供一种几乎不含Ta2O5的高折射率低色散性能的光学玻璃以及由所述玻璃低成本稳定制作的各种光学部件。
为达到上述目的，本发明者努力研究，结果发现，上述目的可通过一种具有特定玻璃组成、具有满足特定关系的折射率[nd]和色散系数[νd]的光学玻璃来实现，并以上述发现为依据完成本发明。
即，根据本发明提供：
(1)一种具备以下玻璃组合物的光学玻璃，该玻璃组合物包括，以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，(条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％)，2-10％ZnO，30-50％La2O3，0-20％Gd2O3，0-20％Y2O3，(条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％)3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，这些组分的总含量至少为95％(重量)，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数满足下列所有关系表达式，
1.795≤nd≤1.850
41.0≤νd≤44.5
nd≥-0.01×νd+2.24，
(2)上面(1)所述的光学玻璃，其中的玻璃组合物含有以重量百分比计的0.5-6％SiO2，20-30％B2O3，2-8％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-10％Y2O3，4-7％ZrO2，4-10％Nb2O5和0-1％Sb2O3，且这些组分的总含量至少为98％(重量)，
(3)上面(2)所述的光学玻璃，其中的La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量与ZnO含量的重量比为9.5∶1-25∶1，而ZnO含量与Nb2O5含量的重量比为1∶1.30-1∶4.2，
(4)上面(1)、(2)或(3)所述的光学玻璃，其液相线温度为1,200℃或更低，在液相线温度下的粘度为3dPa.s或更大，
(5)上面(1)-(4)中的任一项所述的光学玻璃，其玻璃化转变温度[Tg]为670℃或更低，及
(6)一种由上面(1)-(5)中的任一项所述的光学玻璃制作的光学部件。
                      附图说明
图1图示用X-Y坐标系表示的本发明光学玻璃的光学常数区域[色散系数νd和折射率nd]，其中用X轴表示νd，Y轴表示nd。
图2图示用X-Y坐标系表示的本发明光学玻璃的光学常数的优选区域[色散系数νd和折射率nd]的附图，其中用X轴表示νd，Y轴表示nd。
                    具体实施方式
本发明的光学玻璃具有高折射率低色散性能，几乎不含任何Ta2O5，且在与生产有关的性能上，如抗失透性、玻璃化转变温度[Tg]和液相线温度时的玻璃粘度也是优秀的。其组合物包括以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3(条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％)，2-10％ZnO，30-50％La2O3，0-20％Gd2O3，0-20％Y2O3(条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％)，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，上述组分的总含量至少为95％(重量)，
而且，本发明光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[νd]满足下列所有关系表达式，
1.795≤nd≤1.850
41.0≤νd≤44.5
nd≥-0.01×νd+2.24。
图1中，在以X轴表示νd，Y轴表示nd的X-Y坐标系中，用依次联结点A(44.5，1.795)、B(44.5，1.850)、C(41.0，1.850)、D(41.0，1.830)和A所得区域(包括边界)表示满足上述关系表达式的νd和nd。
下面将说明本发明光学玻璃的组合物。
SiO2是组成本发明所述玻璃的网状结构的组分，其含量为0-7％(重量)。SiO2含量超过7％(重量)时，折射率下降，熔性也下降。因此SiO2含量限于0-7％(重量)，优选0.5-6％(重量)。
作为一种形成玻璃网状结构的有效氧化物，B2O3也是一种改进所述玻璃的熔性及降低其熔解温度和粘性流温度的有效成分，因此，要求其含量为至少18％(重量)。然而，当B2O3含量大于30％(重量)时，折射率下降，从而无法得到作为本发明的最终产品的高折射率玻璃。所以，B2O3含量限于18-30％(重量)，优选20-30％(重量)。
SiO2和B2O3总含量低于23％(重量)时，结晶趋势增加，无法得到稳定制备的玻璃。上述总含量超过35％(重量)时，折射率下降，则无法得到作为本发明最后产品的高折射率玻璃。所以SiO2和B2O3总含量限于23-30％(重量)。
ZnO是构成高折射率低色散性能(折射率对波长的依赖性小)玻璃的重要组分，它改进所述玻璃的抗不透性并降低其粘性流温度。将上述ZnO掺入所述玻璃可降低Tg。ZnO含量低于2％(重量)时，透明消失增加，所述玻璃熔性下降。ZnO含量高于10％(重量)时，无法得到作为本发明最终产品的低色散玻璃。所以ZnO含量限于2-10％(重量)，优选2-8份(重量)。
La2O3是得到高折射率低色散玻璃的重要成分，其含量要求为30-50％(重量)。上述含量低于30％(重量)时，折射率和低色散性都下降。它大于50％(重量)时，透明消失增加，因此，无法稳定制备玻璃。因此，La2O3含量限于30-50％(重量)。优选La2O3含量在30％(重量)至低于45％(重量)的范围，更优选在30-43％(重量)的范围。
作为一定量La2O3的替代物，可掺入高达20％(重量)的Gd2O3。但其含量超过20％(重量)时，抗不透性下降，而不能得到可稳定制得的玻璃。所以，Gd2O3含量限于0-20％(重量)，优选1-15％(重量)。
可掺入0-20％(重量)的量的Y2O3作为一定量La2O3的替代物。其含量大于20％(重量)时，抗不透性下降，无法得到可稳定制得的玻璃。所以，Y2O3含量限于0-20％(重量)，优选0-10％(重量)。
La2O3、Gd2O3和Y2O3都对光学性质起相似的作用。这些组分的总含量低于45％(重量)时，无法得到本发明要求的任何高折射率低色散性能。然而，上述总含量高于60％(重量)时，抗不透性下降，无法得到可稳定制得的玻璃。所以La2O3、Gd2O3和Y2O3总含量限于45-60％(重量)。
ZrO2是用于获得高折射率的组分，加入少量ZrO2就足以起到改进玻璃的抗不透性的作用。所以加入至少3％(重量)的ZrO2就足够了。然而，其含量大于8％(重量)时，抗不透性下降，所述玻璃化转变温度Tg大大提高，而熔性下降。所以ZrO2含量限于3-8％(重量)，优选4-7％(重量)。
Nb2O5是用于获得高折射率的组分，且具有与Ta2O5相似的性质。可掺入3-12％(重量)的量。Nb2O5含量低于3％(重量)时，抗不透性下降，折射率降低。含量超过12％(重量)时，色散性增加，无法得到作为本发明最终产品的任何高折射率低色散玻璃。所以Nb2O5含量限于3-12％(重量)，优选4-10％(重量)。
上述组分(SiO2、B2O3、ZnO、La2O3、Gd2O3、Y2O3、ZrO2和Nb2O5)的总含量低于95％(重量)时，无法得到任何满足本发明要求的全部所述光学性能、降低的粘性流温度及抗不透性的玻璃。因此所以这些组分的总含量限于至少95％(重量)。
除上述组分外，本发明的光学玻璃还可含有下列要求量的下列组分。
加入少量Al2O3可调节光学性能(νd和nd)。但Al2O3含量超过2％(重量)时，折射率下降且熔性降低。所以可在0-2％(重量)的用量范围掺入Al2O3。
加入少量BaO、SrO和CaO可调节所述光学性能，且它们以碳酸盐或硝酸盐形态用作玻璃原料时可增加消泡作用。当其总含量大于5％(重量)时，抗不透性下降，无法得到稳定制得的玻璃。因此，以总量范围0-5％(重量)掺入BaO、SrO和CaO。为更好地获得上述效果，优选以0-3％(重量)的范围掺入CaO。
加入少量TiO2可调节所述光学性能。其含量超过3％(重量)时，色散性增加，在短的波长区域的吸收加强，且所述玻璃急剧趋于着色，从而，所述玻璃的透射比下降。所以可以0-3％(重量)范围的量掺入TiO2。
加入少量WO3可调节所述光学性能。其含量超过5％(重量)时，色散性增加，透射比下降。所以可以0-5％(重量)范围的量掺入WO3。WO3含量优选在0-0.4％(重量)的范围。WO3的所用含量在上述量范围，易于获得高折射率[nd]，且易于阻止所述玻璃着色。为获得上述效果，更优选不掺入WO3。
加入少量Bi2O3可调节所述光学性能。其含量超过3％(重量)时，色散性增加，透射比下降。所以可以0-3％(重量)范围的量掺入Bi2O3。
加入少量Yb2O3可调节所述光学性能。但因Yb2O3昂贵，Yb2O3含量优选在0-3％(重量)的范围。
加入少量Li2O可调节所述光学性能。其含量超过2％(重量)时，抗不透性下降，折射率也下降。所以可以0-2％(重量)范围的量掺入Li2O。另外，Sb2O3、SnO2等一般用作澄清剂，当加入这类澄清剂时，只要其含量不超过1％(重量)，不会影响所述玻璃的性能。
本发明的光学玻璃可含有以重量百分比计的0-2％Al2O3，总量为0-5％的BaO、SrO和CaO，0-3％TiO2，0-5％WO3，0-3％Bi2O3，0-3％Yb2O3，0-2％Li2O，0-1％Sb2O3和0-1％SnO，只要这些组分的总含量不超过5％(重量)。优选将总量为0-5％的BaO、SrO和CaO中的CaO含量调到0-3％。但出于对环境的考虑，优选不掺入PbO和放射性物质如ThO2，且因氟会降低折射率[nd]，优选不掺氟。
在上述玻璃组合物组分的上述含量范围内，所述光学玻璃优选具有一种玻璃组合物，它包括，以重量百分比计，0.5-6％SiO2，20-30％B2O3，2-8％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-10％Y2O3，4-7％ZrO2和4-10％Nb2O5，及0-1％Sb2O3，这些组分的总含量至少为98％(重量)，更优选这些组分的总含量为至少99％(重量)，特别优选地，这些组分的总含量为100％(重量)。在所述组合物组分的上述含量范围中，La2O3含量优选为30至低于45％(重量)，更优选为30-43％(重量)。
在所述玻璃组合物组分的上述含量范围内的任一含量中，WO3的含量优选调至0-0.4％(重量)，更优选地，所述光学玻璃不含WO3。这种情况下，可获得高折射率[nd]，且易于阻止所述玻璃着色。另外，从降低所述玻璃化转变温度[Tg]和玻璃原料的成本的观点考虑，希望所述的光学玻璃几乎不含任何Ta2O5。所述光学玻璃几乎不含任何Ta2O5意味着可作为一种杂质而含有Ta2O5。
根据本发明，可得到在425nm或更大的波长区域的可见光范围内，一种透射比至少为80％(通过10mm厚、其两个表面被光学抛光的玻璃所获得的值)的光学玻璃。因此，本发明的光学玻璃在可见光范围内是无色透明的。上述透射比达到80％的波长端值和上述透射比达到5％的波长端值用λ80/5表示，可见光范围内具有最低透射比的光学玻璃的λ80/5为425/329(上述透射比达到80％时的波长为425nm，而上述透射比达到5％时的波长为329nm)。一般说来，本发明光学玻璃的λ80/5为410-420/315-325。
即使上述玻璃组合物不含Ta2O5，通过将La2O3、Gd2O3和Y2O3总含量与ZnO含量的重量比调节至9.5∶1-25∶1的范围，以及将ZnO含量与Nb2O5含量的重量比调节至1∶1.30-1∶4.2的范围，也可得到包括νd在42.0-44.0范围内和nd在1.820-1.850范围内的光学常数的光学玻璃。即，图2中，在以X轴表示νd，Y轴表示nd的X-Y坐标系中，用依次联结点A′(44.0，1.820)、B′(44.0，1.850)、C′(42.0，1.850)、D′(42.0，1.820)和A′所得到的区域(包括边界)存在上述νd和nd。
上述玻璃组合物可提供一种具备各种针对生产要求的玻璃性能的光学玻璃。
首先，上述光学玻璃的液相线温度为1,200℃或更低，液相线温度下的粘度为3dPa.s或更高。有了上述性能，所述的光学玻璃就具备优秀的抗不透性。通过铸模熔融玻璃制备得到上述光学玻璃的玻璃模塑制品时，将铸塑时的玻璃温度调至液相线温度或稍高于液相线温度。根据上述光学玻璃在液相线温度所具备的至少3dPa.s的粘度，所述玻璃在铸塑过程中的粘度处于一适当范围，从而可进行优异的铸塑。
所述铸模方法包括一种方法，其中给出上述光学玻璃的熔融玻璃从流动管线铸入铸塑模，所述玻璃成为片状玻璃。该铸塑模有一底面和一对夹着底面相向的侧壁。不断输入铸模底面的中部的熔融玻璃沿着侧壁移动、成形并冷却，形成具有恒定宽度和恒定厚度的片状玻璃。如在铸塑过程中所述玻璃的粘度太低，则在上述成形方法中难以铸模。
经铸模得到的片状玻璃被切成大量几乎等重量的小片。所切小片经滚桶抛光成为冲压-模塑材料。
这样得到的以本发明光学玻璃制成的冲压-模塑材料在空气中加热并在塑性形变状态下用压模进行冲压-模塑。形成压模的模塑表面，以令模塑产品的形状与所需光学部件如透镜的形状相似。
这样得到的以本发明光学玻璃制得冲压-模塑制品可于较低温度下退火，因为所述光学玻璃的玻璃化转变温度[Tg]可被调至670℃或更低。可于接近玻璃化转变温度[Tg]的温度下退火。所以，减少了用于退火的加热炉的负荷，从而可延长加热炉的使用寿命，即加热炉可用更长时间。进一步地，可减少加热炉的能耗，从而可降低环境负荷和生产成本。
经退火的玻璃模塑产品被切割和抛光成为光学部件。这样得到的由本发明光学玻璃制得的光学部件包括各种透镜、光学装置与机器的基片、衍射光栅和棱镜。这样得到的光学部件具有高折射率低色散性能并因此表现出各种优异性能。而且，所述光学部件几乎不含Ta2O5，从而比含有作为主要组分的Ta2O5的任何传统光学部件都更便宜。
将参考下列实施例详细说明本发明，尽管本发明并不限于这些
实施例。
实施例1-13和比较实施例1-3
以对应玻璃组分的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等作为原料，将该原料置于铂坩锅内，得到100g列于表1-4的玻璃组合物。所述组合物于1,320℃的炉中熔解，搅拌、澄清并铸入铁制框架中，于Tg附近的温度下保持2小时，再逐渐冷却得到光学玻璃。
用下列方法测定这样得到的光学玻璃的光学常数(折射率[nd]和色散系数[νd])和其它物理性质。结果列于表1-4。
(1)折射率[nd]和色散系数[νd]
测量以30℃/小时的温度下降速度冷却组合物得到的光学玻璃。
(2)液相线温度[LT]
玻璃样品置于具有一些1mm直径小孔的铂片上，再将铂片置于
温度梯度可准确控制的梯度炉内30分钟。冷却所述玻璃样品至
室温，再通过100倍显微镜观察玻璃样品的内部晶体。以晶体
的有或无为依据确定液相线温度。
(3)液相线温度下的粘度
用转动粘度计测量用与上述(2)同样方法得到的玻璃，得到一粘度曲线，以此为依据确定。
(4)玻璃化转变温度[Tg]
以4℃/分钟的升温速度用热力学分析仪测定。
表1
  Ex.1   Ex.2   Ex.3   Ex.4   Ex.5
  玻璃组合物(重量百分比)   SiO2   1   6   0   5   3
  B2O3   24   19.26   28.5   23.2   22.26
SiO2+B2O3 25 25.26 28.5 28.2 25.26
  La2O3   40.68   41.15   38.8   35.2   41.15
  Gd2O3   12.68   13.15   12.85   13.15   13.15
  Y2O3   2.18   2.65   2.35   5.65   2.65
  La2O3+Gd2O3+Y2O3   55.54   56.95   54.1   54   56.95
  ZnO   5.75   4.08   4.25   4.08   4.08
  ZrO2   6   6   6   6   6
  Nb2O5   7.75   7.75   7.25   7.75   7.75
  Ta2O5   0   0   0   0   0
  Li2O   0   0   0   0   0
  WO3   0   0   0   0   0
  总计   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
  物理性质   nd   1.83433   1.83328   1.81559   1.8182   1.83436
  νd   42.72   42.58   44.08   43.4   42.68
  液相线温度(℃)   1119   1145   1131   1138   1145
  液相线温度时粘度(dPa.s) 4.5 4 3.5 4.4 3.6
  玻璃化转变温度[Tg](℃) 655 662 651 658 659
Ex.＝实施例
表2
  Ex.6   Ex.7   Ex.8   Ex.9   Ex.10
  玻璃组合物(重量百分比)   SiO2   1   2   1   4   1
B2O3   25.49   23.26   26.1   21.26   25.5
  SiO2+B2O3   26.49   25.26   27.1   25.26   26.5
  La2O3   40.85   41.15   38.13   41.15   40.18
  Gd2O3   12.85   5.15   13.15   13.15   12.18
  Y2O3   2.35   10.65   2.65   2.65   1.68
  La2O3+Gd2O3+Y2O3   56.05   56.95   53.93   56.95   54.04
  ZnO   2.25   4.08   3.85   4.08   4.25
  ZrO2   6   6   7.4   6   4
  Nb2O5   9.25   6.75   7.75   7.75   11.25
  Ta2O5   0   0   0   0   0
  Li2O   0   0   0   0   0
  WO3   0   1   0   0   0
  总计   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
  物理性质   nd   1.83261   1.83104   1.82905   1.8339   1.83177
  νd   42.2   43.1   43.13   42.61   41.12
  液相线温度(℃)   1131   1138   1145   1131   1122
  液相线温度时粘度(dPa.s) 3.9 3.2 3.8 4.8 4.1
  玻璃化转变温度[Tg](℃) 670 658 652 663 655
Ex.＝实施例
表3
  Ex.11   Ex.12   Ex.13
  玻璃组合物(重量百分比)   SiO2   1   1   2
B2O3   24.06   23.96   23.2
  SiO2+B2O3   25.06   24.96   25.2
  La2O3   41.15   41.15   41.18
  Gd2O3   13.15   13.15   13.18
  Y2O3   2.65   2.65   2.68
  La2O3+Gd2O3+Y2O3   56.95   56.95   57.04
  ZnO   4.08   4.08   4.25
  ZrO2   6.2   6   6.3
  Nb2O5   7.75   7.75   6.25
  Ta2O5   0   0   0
  Li2O   0   0.3   0
  WO3   0   0   1
  总计   100.0   100.0   100.0
  物理性质   nd   1.83697   1.83537   1.83182
  νd   42.66   42.82   43.26
  液相线温度(℃)   1122   1122   1145
  液相线温度时粘度(dPa.s) 4.2 4.1 3
  玻璃化转变温度[Tg](℃) 659 658 662
Ex.＝实施例
表4
  CEx.1   CEx.2   CEx.3
  玻璃组合物(重量百分比)   SiO2   1   4   1
  B2O3   20.06   31.1   24.05
  SiO2+B2O3   21.06   35.1   25.05
  La2O3   43.15   34.13   39.69
  Gd2O3   13.15   8.15   10.78
  Y2O3   2.65   1.65   0.49
  La2O3+Gd2O3+Y2O3   58.95   43.93   50.96
  ZnO   4.08   5.85   4
  ZrO2   7.2   7.4   6
  Nb2O5   8.75   7.75   4
  Ta2O5   0   0   10
  Li2O   0   0   0
  WO3   0   0   0
  总计   100.0   100.0   100.0
  物理性质   nd   1.8658   1.77075   1.82779
  νd   40.21   42.39   42.81
  液相线温度(℃)   1151   1110   1090
  液相线温度时粘度(dPa.s) 2.8 4.5 3.2
  玻璃化转变温度[Tg](℃) 668 647 687
CEx.＝比较实施例
表1-4意义如下。实施例中的本发明玻璃中，发现所述光学常数(色散系数[νd]和折射率[nd])处于一个由点A(44.5，1.795)→点B(44.5，1.850)→点C(41.0，1.850)→点D(41.0，1.830)→点A(44.5，1.795)的连线所围成的区域(包括边界)内，所述玻璃化转变温度[Tg]为630-670℃，液相线温度[LT]时的粘度为3-13dPa.s，及液相线温度为1,000-1,200℃。另外，实施例的玻璃中，λ80/5为425或更短/329或更短，且所述玻璃无色透明。
比较实施例1中，SiO2和B2O3总含量低于23％(重量)，因此无法得到本发明的最终产品的玻璃。比较实施例2中，La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量低于45％(重量)，所得玻璃的折射率超出了本发明要求的折射率范围。比较实施例3中，虽然该玻璃含Ta2O5，但其Tg为687℃，故认为不能得到本发明最终产品的玻璃。
给出实施例光学玻璃的熔融玻璃被铸模成片状玻璃，再切割玻璃，得到切片。这些切片的重量几乎相同，并可经滚桶抛光作为冲压-模塑材料。滚桶抛光进一步提高重量精度并磨光切片的边角。如此获得的冲压-模塑材料于空气中再加热以赋予它塑性形变粘度性质，再用具有上模部件和下模部件的压模机进行冲压-模塑，从而得到与透镜形状相似的玻璃模塑制品。将这样得到的模塑产品切割并抛光得到透镜。根据需要选择模的模塑表面形状和冲压-模塑材料的大小，就可以制备各种透镜如凸透镜、凹透镜和弯月形透镜。虽然以上实施例以实施方案的形式说明了透镜，但也可制备其它光学部件如用于光学装置或光学机器的基片和棱镜。
根据本发明，可提供一种不含价格剧烈变化的钽而具备高折射率低色散性能的光学玻璃和以所述光学玻璃制备的光学部件。
而且，因为与任何传统玻璃相比本发明光学玻璃的玻璃化转变温度[Tg]低，因此退火及再加热压制无需特别高的温度，从而可以稳定生产。再者，本发明的光学玻璃的液相线温度低至1,200℃，它还具有抗不透性和液相线温度时的至少3dPa.s的玻璃粘度，因此可通过铸模用其熔融玻璃制备玻璃模塑制品。

Claims (23)

1.一种具有以下玻璃组合物的光学玻璃，该玻璃组合物包括以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％，2-10％ZnO，30-50％La2O3，0-20％Gd2O3，0-20％Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，所述La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量与ZnO的含量的重量比为9.5∶1到25∶1，所述ZnO的含量与Nb2O5的含量的重量比为1∶1.30至1∶4.2，这些组分的总含量为95-100％重量，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[vd]满足下列所有关系表达式，
1.795≤nd≤1.850
41.0≤νd≤44.5
nd≥-0.01×νd+2.24。
2.权利要求1的光学玻璃，其中所述玻璃组合物包括以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％，2-10％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-20％Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，这些组分的总含量为95-100％重量，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[νd]满足下列所有关系表达式，
1.795≤nd≤1.850
41.0≤νd≤44.5
nd≥-0.01×νd+2.24。
3.权利要求1的光学玻璃，其中所述玻璃组合物包括以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％，2-10％ZnO，30％至低于45％La2O3，0-20％Gd2O3，0-20％Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，这些组分的总含量为95-100％重量，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[νd]满足下列所有关系表达式，
1.795≤nd≤1.850
41.0≤νd≤44.5
nd≥-0.01×νd+2.24。
4.权利要求1的光学玻璃，其中所述玻璃组合物包括以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％，2-10％ZnO，30-50％La2O3，0-20％Gd2O3，0-20％Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，这些组分的总含量为95-100％重量，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[νd]满足下列所有关系表达式，
1.820≤nd≤1.850
42.0≤νd≤44.0
nd≥-0.01×νd+2.24。
5.权利要求1-4中任何一项的光学玻璃，其中所述玻璃组合物包含以重量百分比计的0.5-6％SiO2，20-30％B2O3，2-8％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-10％Y2O3，4-7％ZrO2，4-10％Nb2O5和0-1％Sb2O3，且这些组分的总含量为98-100％重量。
6.权利要求5的光学玻璃，其中La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量与ZnO含量的重量比为9.5∶1-25∶1，而ZnO含量与Nb2O5含量的重量比为1∶1.30-1∶4.2。
7.权利要求1-4中任何一项的光学玻璃，其液相线温度为1,200℃或更低，液相线温度下的粘度为3dPa.s或更大。
8.权利要求1-4中任一项的光学玻璃，其玻璃化转变温度[Tg]为670℃或更低。
9.权利要求1-4中任何一项的光学玻璃，该玻璃组合物不含Ta2O5，且含以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％，2-10％ZnO，30至少于45％La2O3，0-20％Gd2O3，0-20％Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量与ZnO含量的重量比为9.5∶1至25∶1，ZnO含量与Nb2O5含量的重量比为1∶1.30至1∶4.2，这些组分的总含量为95-100％重量，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[νd]满足下列所有关系表达式，
1.820＜nd≤1.850
42.0≤νd≤44.0。
10.权利要求1-2和4中任何一项的光学玻璃，该玻璃组合物不含Ta2O5，且含以重量百分比计的0-7％SiO2，18-30％B2O3，条件是SiO2和B2O3总含量为23-35％，2-10％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-20％Y2O3，条件是La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量为45-60％，3-8％ZrO2和3-12％Nb2O5，La2O3、Gd2O3和Y2O3的总含量与ZnO含量的重量比为9.5∶1至25∶1，ZnO含量与Nb2O5含量的重量比为1∶1.30至1∶4.2，这些组分的总含量为95-100％重量，所述光学玻璃的折射率[nd]和色散系数[νd]满足下列所有关系表达式，
1.820＜nd≤1.850
42.0≤νd≤44.0。
11.权利要求9的光学玻璃，其中所述玻璃组合物包含以重量百分比计的0.5-6％SiO2，20-30％B2O3，2-8％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-10％Y2O3，4-7％ZrO2，4-10％Nb2O5和0-1％Sb2O3，且这些组分的总含量为98-100％重量。
12.权利要求9的光学玻璃，其液相线温度为1,200℃或更低，液相线温度下的粘度为3dPa.s或更大。
13.权利要求9的光学玻璃，其玻璃化转变温度[Tg]为670℃或更低。
14.权利要求10的光学玻璃，其中所述玻璃组合物包含以重量百分比计的0.5-6％SiO2，20-30％B2O3，2-8％ZnO，30-50％La2O3，1-15％Gd2O3，0-10％Y2O3，4-7％ZrO2，4-10％Nb2O5和0-1％Sb2O3，且这些组分的总含量为98-100％重量。
15.权利要求10的光学玻璃，其液相线温度为1,200℃或更低，液相线温度下的粘度为3dPa.s或更大。
16.权利要求10的光学玻璃，其玻璃化转变温度[Tg]为670℃或更低。
17.一种由权利要求9所述的光学玻璃制成的光学部件。
18.一种由权利要求10所述的光学玻璃制成的光学部件。
19.一种由权利要求1-4中任何一项所述的光学玻璃制成的光学部件。
20.一种由权利要求5所述的光学玻璃制成的光学部件。
21.一种由权利要求6所述的光学玻璃制成的光学部件。
22.一种由权利要求7所述的光学玻璃制成的光学部件。
23.一种由权利要求8所述的光学玻璃制成的光学部件。
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