CN1618752A - 光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种光学玻璃，其折射率(nd)和阿贝数(vd)处于在x－y直角坐标中由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和vd为50.0)、B点(nd为1.80和vd为46.0)、C点(nd为1.80和vd为50.0)和D点(nd为1.75和vd为56.0)的直线所包括的界线范围之内，在该x－y直角坐标中，x坐标代表阿贝数(vd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(vd)，该光学玻璃主要组成包括SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Li2O和F，并且基本上不含As2O3。

Description

光学玻璃
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃，和更特别地，涉及一种具有低玻璃化转变温度(Tg)和高折射率以及低色散特性、具有优良的玻璃内部质量并适用于再热压模或者精确压模的光学玻璃。
背景技术
光学玻璃的一个所需特性是优良的内部质量(条纹、气泡和夹杂物)。某些情况下，内部质量取决于玻璃组成，并且在其它情况下则取决于玻璃的生产条件。在光学玻璃的制造过程中，通常使用一种熔融设备以高产率制造非常均匀的光学玻璃，该熔融设备中与玻璃熔体接触的部分或者全部由铂或者铂合金制成。例如，坩埚、槽、搅拌桨叶和轴通常是用铂或者铂合金制成的。当用这种熔融设备在高熔融温度或者长熔融时间熔融玻璃原料时，铂熔出从而进入玻璃内的量就会增加，从而使铂或者铂合金作为夹杂物(晶体或者失透)在过饱和状态之后再结晶沉淀在玻璃中，或者铂或铂合金从熔融设备的器壁上脱落并且变成玻璃中的夹杂物。
含有大量稀土氧化物如氧化镧的光学玻璃通常具有低消泡性能，因此一般需要长的熔融时间来消泡。如上所述，在这种熔融条件下，玻璃中的夹杂物增加。所以，含有大量稀土氧化物如氧化镧的光学玻璃势必具有内部质量如气泡和夹杂物方面的不足。
为了克服上述玻璃组成中的问题，可以加入澄清剂，As2O3，As2O3是非常有效的澄清剂，可以在较低温度下对玻璃进行消泡，并且从而减少夹杂物的量。然而，由于As2O3是一种对环境有害的材料，近来已经不再使用As2O3。
球面透镜和非球面透镜用作构成光学系统的透镜。许多球面透镜是通过对由再热压模玻璃材料得到的玻璃压片板研磨和抛光制得的。另一方面，非球面透镜主要是通过精确压模制得的，也就是说用具有高精密模具表面的模具把已经加热软化的透镜预制体压制成型，并且将该模具的高精密制模表面形状转移到透镜预制体上。
在通过再热压模制造玻璃压片板的过程中，要求很高的温度，并且因此热处理炉在较短的时间内性能下降，对稳定生产产生不利影响。因此，玻璃材料粘性流体温度越低，也就是玻璃化转变温度(Tg)越低，再热压模的温度就越低从而减少对该热处理炉的装填。在现有技术中众所周知的是，粘性流体温度差不多与玻璃化转变温度相同。
在通过精确压模获得玻璃模制品如非球面透镜时，为了将模具的高精密制模表面形状转移到透镜预制体上，必须在高温环境中压制通过加热软化的透镜预制体，并且，因此，用于这种精确压模的模具要经受高温和高压力。因此，在加热和软化该透镜预制体时以及对透镜预制体压模时，该模具的制模表面易于被氧化或腐蚀，或制模表面上设置的脱模膜易于被破坏，从而不能保持该模具的高精密制模表面或者该模具本身就易于被破坏。在这种情况下，必须替换该模具，因而模具替换的频率增加，从而不能以很低的成本大规模地生产产品；因此，从防止这种对模具的损害的观点看，希望用于精确压模的玻璃和用于精确压模的玻璃预制体玻璃具有尽可能低的玻璃化转变温度(Tg)，长时间保持该模具的高精密制模表面，并且能够在低压力下精确压模。
由于上述原因，在本行业中，从光学设计的有用性的观点看，非常需要具有高折射率和低色散特性、低玻璃化转变温度(Tg)并且优良内部质量的光学玻璃。
特别地，非常需要这样一种光学玻璃，它具有高折射率和低色散特性，折射率(nd)和阿贝数(νd)处于x-y直角坐标中在由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和νd为50.0)、B点(nd为1.80和νd为46.0)、C点(nd为1.80和νd为50.0)和D点(nd为1.75和νd为56.0)的直线组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中x坐标代表阿贝数(νd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外(以下简称″特定范围″)的界线上的折射率(nd)和阿贝数(νd)。
由于从光学设计的观点看：具有高折射率和低色散特性的光学玻璃是有用的，在过去的很长时间内已经提供各种玻璃。
例如，日本专利申请特许公开No.2002-128539公开了一种高折射率，低色散的B2O3-Ln2O3光学玻璃(其中，Ln是一种或多种选自Y、La和Gd的金属)。然而，由于具有在该公开文本所具体公开的上述特定范围内的光学常数的玻璃不含或者只含有少量能有效降低玻璃化转变温度的碱组分，ZnO或者氟，因此这种玻璃的玻璃化转变温度(Tg)高。
日本专利申请特许公开No.昭53-4023公开了一种高折射率，低色散的B2O3-La2O3-HfO2光学玻璃。然而，由于这种玻璃含有非常昂贵的HfO2作为主要组成，玻璃的生产成本太高以至于在商业上不可行。
日本专利申请特许公开No.平8-217484公开一种B2O3-La2O3-Lu2O3光学玻璃。然而，由于这种光学玻璃含有非常昂贵的Lu2O3作为主要组成，光学玻璃的生产成本太高以至于在商业上不可行。而且，由于具有在该公开文本所具体公开的上述特定范围内的光学常数的玻璃不含有或者只含有少量能有效降低玻璃化转变温度的碱组分，ZnO或者氟，因此这种玻璃的玻璃化转变温度(Tg)较高。
日本专利申请特许公开No.昭55-3329公开了一种高折射率、低色散的SiO2-B2O3-La2O3-Yb2O3-SnO2光学玻璃。然而，由于当熔融气氛变成还原状态时，主要组分SnO2变成金属锡，并且与熔融设备所用的铂形成合金从而引起浸蚀，该浸蚀可能会导致玻璃的泄漏。因此，这种玻璃在商业上不可行。而且，由于具有该公开文本所具体公开的上述特定范围光学常数的玻璃不含有或者只含有少量能降低玻璃化转变温度的碱组分，氧化锌或者氟，因此这种玻璃的玻璃化转变温度(Tg)较高。
日本专利申请特许公开No.昭56-78447公开了一种高折射率，低色散的SiO2-B2O3-La2O3-Yb2O3光学玻璃。然而，由于这种玻璃在澄清(refining)和匀化玻璃过程中要求1350℃-1600℃的高熔融温度，在这种玻璃中易于出现夹杂物。而且，尽管在该公开文本中公开了能够在较低温度下熔融的含有碱金属氧化物的例子，但这种具体例子中的玻璃含有对环境有害的As2O3。而且，由于具有该公开文本所具体公开的上述特定范围光学常数的玻璃不含有或者只含有少量能降低玻璃化转变温度的碱组分，ZnO或者氟，因此这种玻璃的玻璃化转变温度(Tg)高。
日本专利申请特许公开No.昭52-14607公开了一种高折射率，低色散的SiO2-B2O3-La2O3-Gd2O5-ZrO2-Ta2O5光学玻璃。由于具有在该公开文本所具体公开的上述特定范围内的光学常数的玻璃不含有或者只含有少量能有效降低玻璃化转变温度的碱组分，ZnO或者氟，因此这种玻璃的玻璃化转变温度(Tg)高。
日本专利申请特许公开No.昭59-169952公开了一种高折射率，低色散的SiO2-B2O3-ZnO-ZrO2光学玻璃。然而，在该公开文本中具体公开的所有玻璃，除了一个外都含有对环境有害的As2O3。
日本专利申请特许公开No.昭57-34044公开了一种高折射率，低色散的B2O3-La2O3-Yb2O3光学玻璃。由于具有该公开文本所具体公开的上述特定范围光学常数的玻璃不含有或者只含有少量能有效降低玻璃化转变温度的碱组分，氧化锌或者氟，因此这种玻璃的玻璃化转变温度(Tg)高。
日本专利申请特许公开No.平8-259257公开了一种高折射率，低色散的SiO2-B2O3-Li2O-ZnO-La2O3光学玻璃。由于具有在公开文本具体地公开的上述特定范围内的光学常数的玻璃含有As2O3，因此从环境保护的观点看，这种玻璃是不理想的。此外，这种玻璃具有产生夹杂物的缺点。
日本专利申请特许公开No.平8-26765、No.平6-305769、No.昭60-221338和No.昭56-169150公开了具有低玻璃化转变点(Tg)的光学玻璃。然而，在这些公开文本中具体地公开的玻璃不具有上述特定范围内的光学常数，因此不能满足如上所述对本光学设计的要求。
如上所述，已知的技术文献只公开了具有低玻璃化转变点(Tg)的玻璃，但是不能满足特定范围内的光学常数，或者公开了满足特定范围内光学常数的玻璃但却具有高玻璃化转变点(Tg)，因此不存在满足本发明的目的的光学玻璃。
因此，本发明的目的是提供一种全面克服现有技术中光学玻璃缺点的光学玻璃，该光学玻璃具有特定范围内的光学常数、低玻璃化转变温度(Tg)、优良的内部质量并且适合于再热压模或者精确压模。
发明内容
为了实现本发明的上述目的，本发明的发明人通过各种研究和实验得出导致本发明的发现，即通过加入特定量的SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Li2O和F，可以得到一种具有在特定范围内的光学常数、低玻璃化转变温度(Tg)、优良的内部质量并且适于再热压模或者精确压模的光学玻璃。
本发明的第一方面，提供这样一种光学玻璃，它具有的折射率(nd)和阿贝数(νd)处于x-y直角坐标中在由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和νd为50.0)、B点(nd为1.80和νd为46.0)、C点(nd为1.80和νd为50.0)和D点(nd为1.75和νd为56.0)的直线组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中x坐标代表阿贝数(νd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(νd)，该玻璃的主要的组分包括SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Li2O和F，并且基本上不含As2O3。
在本发明的第二方面中，提供一种光学玻璃，其组成以氧化物计并用质量％来表示，包括，
SiO2                                       0-低于10％
B2O3                                      15-35％
La2O3                                     15-55％
Gd2O3                                     1-40％和
Li2O                                        0.1-低于3％
和
Y2O3                                      0-2％和/或
Yb2O3                                     0-25％和/或
GeO2                                       0-10和/或
TiO2                                       0-5％和/或
ZrO2                                       0-10％和/或
Nb2O5                                     0-5％和/或
Ta2O5                                     0-10％和/或
WO3                                        0-10％和/或
ZnO                                         0-15％和/或
RO                                          0-10％
其中，RO是一种或多种选自CaO、SrO和BaO的氧化物。和/或
Sb2O3                                    0-1％
和上述氧化物中含有的一种或多种金属元素的一种或多种氟化物，该一种或多种氟化物中氟的总量是，以氧化物计，0.1-10重量份/100重量份所述组合物，并且基本上不含As2O3。
在本说明书和权利要求书中，术语″包括，以氧化物计″是指，假定用作本发明光学玻璃的玻璃组分原料的氧化物、络合盐、金属氟化物等等在熔融过程中全部分解并变为氧化物，相对于转化的氧化物的总重量，即100质量％，每个玻璃组分具有一个特定的比值。
本发明的第三方面，提供一种光学玻璃，以形成所说组合物的全部原子为础计算，并用摩尔％来表示，其具有下列组成，
Si                         0.1-6mol％
B                          12-32mol％
La                         2-12mol％
Gd                         0.2-8mol％
Li                         0.1-6.5mol％和
O                          40-65mol％
和
Y                          0-1mol％和/或
Yb                         0-6mol％和/或
Ge                         0-3.5mol％和/或
Ti                         0-2mol％和/或
Zr                         0-3mol％和/或
Nb                         0-1mol％和/或
Ta                         0-1.5mol％和/或
W                          0-1，5mol％和/或
Zn                         0-6mol％和/或
Ca                         0-6mol％和/或
Sr                         0-4mol％和/或
Ba                         0-3mol％和/或
Sb                         0-0.2mol％和
F                          0.1-20mol％
和基本上不含As。
在本说明书和权利要求书中，以摩尔％表示本发明光学玻璃的组成，每个元素物质的量与存在于光学玻璃中全部元素总量的比值用摩尔百分率表示。
本发明的第四个方面，提供一种本发明的第二或者第三方面定义的光学玻璃，它的折射率(nd)和阿贝数(νd)处于x-y直角坐标中在由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和νd为50.0)、B点(nd为1.80和νd为46.0)、C点(n为1.80和νd为50.0)和D点(nd为1.75和νd为56.0)的直线组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中，x坐标代表阿贝数(νd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围还包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(νd)。
本发明的第五方面，提供一种本发明第一到第四方面任何一个所定义的光学玻璃，其中，(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3的值，(公式中的Y2O3，Gd2O3，Yb2O3和La2O3代表以氧化物计并用质量％表示的各个组分的量)在0.4到2的范围内。
本发明的第六方面，提供一种本发明第一到第五方面任何一个所定义的光学玻璃，其中，(Li2O+ZnO)/SiO2的值，(公式中的Li2O，ZnO和SiO2代表以氧化物计并用质量％表示的各个组分的量)在0.05到7的范围内。
本发明的第七方面提供本发明的第一到第六方面任何一个定义的光学玻璃，其中SiO2，B2O3，La2O3，Gd2O3，Li2O，ZrO2，Yb2O3和ZnO的总量是94质量％或者更高。
本发明的第八方面，提供本发明第一到第七方面任何一个定义的光学玻璃，其中玻璃化转变温度(Tg)在530℃到680℃范围之内。
在本说明书中，″玻璃化转变温度(Tg)″是指日本光学玻璃工业标准(JapanOptical Glass Industry Standard)JOGIS08-2003(光学玻璃的热膨胀测定方法)中描述的″玻璃化转变温度(Tg)″。作为用于测量方法的试样，本发明所用的样品具有50mm的长度和4mm的直径。
本发明的第九方面，提供本发明第一到第七方面任何一个定义的光学玻璃，其中玻璃化转变温度(Tg)在530℃到660℃范围之内。
本发明的第十方面，提供本发明第一到第七方面任何一个定义的光学玻璃，其中玻璃化转变温度(Tg)在530℃到630℃范围之内。
本发明的第十一方面，提供本发明第一到第七方面任何一个定义的光学玻璃，其中玻璃化转变温度(Tg)在530℃到610℃范围之内。
本发明第十二方面，提供本发明的第一到第十一方面任何一个定义的光学玻璃，其中日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994的表1显示的100毫升玻璃含有泡沫横截面的总和(光学玻璃中气泡测量方法)是1类到4类，日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994的表1显示的100毫升玻璃中含有的夹杂物横截面的总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
本发明的第十三方面，提供一种由本发明的第一到第十二方面定义的光学玻璃制成的透镜预制体。
附图说明
图1是一个x-y直角坐标图，其中X代表阿贝数(νd)，Y代表折射率(nd)，该直角坐标图表示本发明光学玻璃的光学常数(阿贝数(νd)和折射率(nd)的范围。在坐标中，点表示本发明实施例的值。
具体实施方式
现在将描述本发明光学玻璃的各个组分。除非另有说明，各个组分含量的比值是用质量％表示。
SiO2能有效增加本发明光学玻璃的玻璃粘度和改善抗失透性。以氧化物计，如果这种组分与玻璃全部质量的比值小于0.1％，就不能充分地实现这些效果，然而如果这种组分的量超过10％，玻璃化转变温度(Tg)，以及因而熔融温度升高从而易于产生夹杂物，并且使玻璃的内部质量降低。因此，以氧化物计，这种组分相对于玻璃总质量的比值下限为0.1％，更优选1％，并且，最优选1.5％，并且其上限小于10％，更优选9％，并且，最优选8％。
可以通过使用例如SiO2作为原料向玻璃中引入SiO2。
本发明的光学玻璃基本是一种镧玻璃，作为形成玻璃的氧化物，B2O3在该光学玻璃中是一个不可缺少的组分。以氧化物计，如果这种组分与玻璃总质量的比值小于15％，抗失透性就不充分，然而如果组分的量超过35％，玻璃的化学耐久性会降低。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值下限为15％，更优选地为16％并且，最优选地为18％，并且其上限35％，更优选地为33％，并且，最优选地为30％。
可以通过使用例如H3BO3或者B2O3作为原料来向玻璃中引入B2O3。
Y2O3能有效增加玻璃的折射率，并能使玻璃具有低的色散特征。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过2％，抗失透性明显地降低。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是2％，更优选地1％，和最优选地该玻璃根本不含这种组分。
可以通过使用例如原料Y2O3或者YF3向玻璃中引入Y2O3。
La2O3能有效增加玻璃的折射率，并能使玻璃具有低的色散特征，因此，是本发明具有高折射率和低色散特征的玻璃不可缺少的组分。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值低于15％，难以保持特定范围内的光学常数，而如果这种组分的量超过55％，将恶化抗失透性。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值下限是15％，更优选的是18％，最优选的是20％，其上限是低于55％，更优选地为53％，最优选地为50％。
可以通过使用例如原料La2O3、硝酸镧或其水合物、或LaF3向玻璃中引入La2O3。
Gd2O3能有效增加玻璃的折射率，并能使玻璃具有低的色散特征。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值低于1％，难以充分实现这些效果，然而如果这种组分的量超过40％，将恶化抗失透性。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值下限是1％，更优选的是3％，最优选的是5％，其上限是低于40％，更优选地为38％，最优选地为35％。
可以通过使用例如原料Gd2O3或GdF3向玻璃中引入Gd2O3。
Yb2O3能有效增加玻璃的折射率，并能使玻璃具有低的色散特征。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过25％，将会恶化抗失透性。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是25％，更优选的是24％，最优选的是23％。
可以通过使用例如原料Yb2O3或YbF3向玻璃中引入Yb2O3。
GeO2能有效增加玻璃的折射率，和改善抗失透性。然而，由于这种组分的原料非常昂贵，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限应该是10％，更优选地小于2％，最优选地玻璃根本不含有这种组分。
可以通过使用例如原料GeO2向玻璃中引入GeO2。
TiO2能有效调整光学常数和改善抗失透性。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过5％，会恶化抗失透性。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是5％，更优选地1％和最优选地0.5％。
可以通过使用例如原料TiO2向玻璃中引入TiO2。
ZrO2能有效调整光学常数，改善抗失透性和改善化学耐久性。以氧化物计，如果这种组分与玻璃总质量的比值超过10％，恶化抗失透性，并且变得难以将玻璃化转变温度(Tg)保持在理想低值内。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是10％，更优选地9％和最优选地8％。
可以通过使用例如原料ZrO2或者ZrF4向玻璃中引入ZrO2。
Nb2O5能有效增加折射率以及改善化学耐久性和抗失透性。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过5％，恶化抗失透性。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是5％，更优选地3.5％和最优选地该玻璃根本不含有这种组分。
可以通过使用例如原料Nb2O5向玻璃中引入Nb2O5。
Ta2O5能有效增加折射率以及改善化学耐久性和抗失透性。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过10％，难以将光学常数保持在特定范围内。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是10％，更优选地7.5％和最优选地6.5％。
可以通过使用例如原料Ta2O5向玻璃中引入Ta2O5。
WO3能有效调整光学常数和改善抗失透性。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过10％，抗失透性被恶化并且在可见光区域中的短波长的光透射率也降低。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是10％，更优选地小于0.5％和，最优选地该玻璃根本不含有这种组分。
可以通过使用例如原料WO3向玻璃中引入WO3。
ZnO能有效降低玻璃化转变温度(Tg)。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过15％，抗失透性会变坏。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是15％，更优选地13％，最优选地10％。
可以通过使用例如原料ZnO或者ZnF2向玻璃中引入ZnO。
RO组分(一种或多种选自GaO、SrO和BaO的氧化物)能有效调整光学常数。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过10％，抗失透性会变坏。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是10％，更优选地6％和最优选地4.5％。
可以通过使用例如原料CaO、SrO、BaO或者它的碳酸盐、硝酸盐、氟化物或者氢氧化物向玻璃中引入RO组分。优选的，玻璃基本上不含有SrO或者GaO。
Li2O能显著降低玻璃化转变温度(Tg)和增强混合原料的熔融。以氧化物计，如果这种组分与玻璃总质量比值小于0.1％，就不能充分实现这种效果，然而如果组分的量是3％或者更高，抗失透性就会急剧变坏。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值下限为0.1％，更优选地为大于0.1％，最优选地为0.15％和其上限小于3％，更优选地为2.5％并且，最优选地为低于2.5％。
可以通过使用例如原料Li2O、Li2CO3、LiF、LiOH或者LiNO3向玻璃中引入Li2O。
可选地，在玻璃熔融期间可以加入Sb2O3用于澄清。如果这种组分的加入量过多，在可见光区域的短波长中透光率降低。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是1％，更优选地0.6％和最优选地0.4％。
F能有效增强混合玻璃原料的熔融，降低玻璃化转变温度(Tg)，同时使玻璃具有低色散特征并改善抗失透性。特别地，发现F是非常重要的组分，通过将F与La2O3共存，能够获得一种具有特定范围内光学常数并且低玻璃化转变温度的高折射率，低色散光学玻璃。F的加入通常使玻璃具有低色散特征，但它也通常增加玻璃的折射率。特别重要的是，在本发明中通过将F和La2O3共存能够保持特定范围内的高折射率。
可以通过使用例如YF3、LaF3、GdF3、YbF3、ZrF4、ZnF2、碱金属的氟化物或者碱土金属的氟化物向玻璃中引入F。
在本发明的玻璃组成中，F以氧化物中所含的一种或多种金属的一种或多种氟化物的形式存在。以氧化物计，相对于组合物的100重量份，如果该一种或者多种氟化物中含有氟的总量小于0.1重量份，不能充分地实现上述F的作用。然而如果F的总量超过10重量份，F的蒸发量显著地增加，结果难以得到均匀的玻璃。因此，以氧化物计，这种组分对于玻璃总质量的比值下限是0.1重量份，更优选地0.5重量份，最优选地1重量份和上限是10重量份，更优选地小于10重量份和最优选地9.5重量份。
上述用来将F进入玻璃的原料只是用于说明目的的描述，F组分用的原料不局限于上述氧化物和氟化物。因此可以依照制造玻璃的条件变化，从已知的原料中选择出原料。
本发明的发明人已发现，在特定范围内的光学常数内通过使Y2O3、Gd2O3和Yb2O3的总量与La2O3的量的比值，也就是(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3/La2O3处于特定范围内，能够显著地降低玻璃的液相线温度。也就是说，通过使这个值在0.4到2内，能够降低熔融温度并且能够从而显著地减少产生的夹杂物的量。
因此在本发明中，(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3/La2O3值的下限是0.4，更优选地0.5，最优选地0.55，并且其上限是2，更优选地1.5和最优选地1.27。
而且，本发明的发明人已发现，在特定范围内的光学常数内通过使Li2O和ZnO总量与SiO2量的比值，也就是说(Li2O+ZnO)/SiO2处于特定范围内，能够显著地降低熔融温度，并且能够从而显著地减少所产生的夹杂物的量。
因此在本发明中，(Li2O+ZnO)/SiO2的下限是0.05，更优选地0.1，最优选地0.15并且其上限是7，更优选地4和最优选地3。
而且，本发明的发明人已发现，通过使(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3的值和(Li2O+ZnO)/SiO2的值同时处于上述特定范围内，能够特别显著地降低产生的夹杂物的量。
本发明的发明人还发现，使SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Li2O、ZrO2、Y2O3和ZnO的总量达到94质量％或者更高，对得到具有在特定范围内的光学常数的玻璃，降低玻璃的玻璃化转变温度(Tg)和减少玻璃中夹杂物的量十分有利。为了实现这个作用，SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Li2O、ZrO2、Y2O3和ZnO的总量应该为94质量％或者更高，更优选地95质量％或者更高，最优选地98质量％或者更高。
Al2O3能有效改善化学耐久性。以氧化物计，如果这种组分对玻璃总质量的比值超过3％，抗失透性明显地降低。因此，以氧化物计，这种组分对玻璃总质量的比值上限是3％，更优选地1％，最优选地该玻璃根本不含有这种组分。
可以向本发明的玻璃中加入Lu2O3、Hf2O3、SnO2、Ga2O3、Bi2O3和BeO中的一种或多种。然而Lu2O3、Hf2O3和Ga2O3是昂贵的原料，因此由于原料的成本高，在实际的生产中使用这些原料是不可行的。SnO2的问题是，当玻璃原料在铂坩埚或者接触熔融态玻璃的部分由铂制成的熔融炉中熔化时，锡与铂可能合金化并且合金部分的耐热度降低从而在该位置形成洞，玻璃从洞中泄漏出去。Bi2O3和BeO是对环境非常有害的氧化物。因此，以氧化物计，这些组分中每一种对玻璃总质量的比值上限应该小于0.1％，更优选地0.05％，最优选地该玻璃根本不含有这些组分。
现在将描述不应加入到本发明光学玻璃的原料。
铅化合物的问题是易于在精确压模中与模具熔融以及对环境有害，因此为了对环境进行保护不仅在玻璃的制备中必须小心操作，在玻璃的冷加工中，如抛光和甚至将其作为废物处理时也必须小心操作。因此这些化合物应不加入到本发明的光学玻璃中。
As2O3、镉和钍对环境是非常有害的，因此不应加入到本发明的光学玻璃中。
如果将P2O5加入到本发明的光学玻璃中，会降低抗失透性。因此，优选的不加入这种材料。
TeO2的问题是，当玻璃原料在铂坩埚或者接触熔融态玻璃的部分由铂组成的熔融炉中熔化时，碲可能与铂合金化，并且合金部分的耐热度降低，从而在该位置形成洞，玻璃从洞中泄漏出去。因此，这种材料不应加入到本发明的光学玻璃中。
在本发明的光学玻璃中，优选的不含有着色剂，如V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Eu、Nd、Sm、Tb、Dy和Er。在这种情况下，″不含″是指不有意地加入并且排除这种材料作为杂质混入玻璃的情况。
由于本发明的光学玻璃的玻璃组成是用质量％表示的，不能直接地以摩尔％表示。满足光学玻璃所需性能的玻璃组成各个元素的量用摩尔％大致表示如下：
Si0.1-6mol％，B12-32mol％，La2-12mol％，Gd0.2-8mol％，Li0.1-6.5mol％，O40-65mol％，Y0-1mol％，Yb0-6mol％；Ge0-3.5mol％.Ti0-2mol％，Zr0-3mol％，Nb0-1mol％，Ta0-1.5mol％，W0-1.5mol％，Zn0-6mol％，Ca0-6mol％，Sr0-4mol％，Ba0-3mol％，Sb0-0.2mol％，F0.1-20mol％
在本发明的光学玻璃中，加入Si是因为它能有效增加玻璃的粘度并且改善抗失透性。这种元素的上限是6摩尔％，更优选地小于6摩尔％，并且最优选地是5.5摩尔％并且这种元素的下限是0.1摩尔％，更优选地0.2摩尔％，并且最优选地0.5摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入B是因为它是一种形成玻璃不可缺少的元素，能有效改善抗失透性。这种元素的上限是32摩尔％，更优选地30摩尔％，并且最优选地是28摩尔％，并且这种元素的下限是12摩尔％，更优选地是13摩尔％，并且最优选地是15摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，可以加入Y是因为它能有效增加折射率并且使玻璃具有低色散特征。这种元素的上限是1摩尔％，更优选地0.8摩尔％，并且最优选地玻璃根本不含有这种元素。
在本发明的光学玻璃中，加入La是因为它能有效增加玻璃的折射率，并且使玻璃具有低色散特征。这种元素的上限是12摩尔％，更优选地小于12摩尔％，并且最优选地是11.5摩尔％，并且这种元素的下限是2摩尔％，更优选地大于2摩尔％，并且最优选地2.5摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Gd因为它能有效增加玻璃的折射率，并且使玻璃具有低色散特征。这种元素的上限是8摩尔％，更优选地小于7.5摩尔％，并且最优选地是7摩尔％，并且这种元素的下限是0.2摩尔％，更优选地0.3摩尔％，并且最优选地0.5摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Yb是因为它能有效增加玻璃的折射率，并且使玻璃具有低色散特征。这种元素的上限是6摩尔％，更优选地5.5摩尔％，并且最优选地5摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Ge是因为它能有效增加玻璃的折射率，并且使玻璃具有低色散特征。这种元素的上限是3.5摩尔％，更优选地3摩尔％，并且最优选地玻璃根本不含有这种元素。
在本发明的光学玻璃中，加入Ti是因为它能有效调整光学常数，并且改善抗失透性。这种元素的上限是2摩尔％，更优选地1摩尔％并且最优选地0.5摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Zr是因为它能有效调整光学常数，并且改善抗失透性。这种元素的上限是3摩尔％，更优选地2.5摩尔％，并且最优选地2摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Nb是因为它有效增加折射率，并且改善化学耐久性和抗失透性。这种元素的上限是1摩尔％，更优选地0.8摩尔％，并且最优选地玻璃根本不含有这种元素。
在本发明的光学玻璃中，加入Ta是因为它有效增加折射率并且改善化学耐久性和抗失透性。这种元素的上限是1.5摩尔％，更优选地1.3摩尔％，和最优选地是1mol％。
在本发明的光学玻璃中，加入W是因为它能有效调整光学常数，并且改善抗失透性。这种元素的上限是1.5摩尔％，更优选地1摩尔％和最优选地该玻璃根本不含有这种元素。
在本发明的光学玻璃中，Zn用于有效降低玻璃化转变温度(Tg)。这种元素的上限是6摩尔％，更优选地是5.5摩尔％，并且最优选地是5摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Ca是因为它能有效调整光学常数。这种元素的上限是6摩尔％，更优选地5摩尔％，和最优选地4摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Sr是因为它能有效调整光学常数。这种元素的上限是4摩尔％，更优选地3摩尔％，和最优选地2摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Ba是因为它能有效调整光学常数。这种元素的上限是3摩尔％，更优选地2.5摩尔％，和最优选地2摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Li是因为它显著地降低玻璃化转变温度(Tg)和增强混合玻璃原料的熔融。这种元素的上限是6.5摩尔％，更优选地6摩尔％，并且最优选地是5.5摩尔％，并且这种元素的下限是0.1摩尔％，更优选地大于0.1摩尔％，并且最优选地0.15摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入Sb是因为它能在熔融过程中有效地澄清玻璃。这种元素的上限是0.2摩尔％，更优选地0.15摩尔％，和最优选地0.1摩尔％。
在本发明的光学玻璃中，加入F是因为它能有效增强混合玻璃原料的熔融，降低玻璃化转变温度(Tg)，同时降低玻璃的色散特征和改善抗失透性。这种元素的上限是20摩尔％，更优选地19摩尔％，并且最优选地是18摩尔％，并且这种元素的下限是0.1摩尔％，更优选地0.5摩尔％，并且最优选地1摩尔％。
由于As、镉和钍对环境是非常有害的，这些元素不应加入到本发明的光学玻璃中。
现在将描述本发明光学玻璃的性能。
如上所述，从光学设计有效性观点看：本光学玻璃具有的折射率(nd)和阿贝数(νd)处于x-y直角坐标中在由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和νd为50.0)、B点(nd为1.80和νd为46.0)、C点(nd为1.80和νd为50.0)和D点(nd为1.75和νd为56.0)的直线组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中x坐标代表阿贝数(νd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(νd)。优选地，本发明的光学玻璃具有的折射率(nd)和阿贝数(νd)处于x-y直角坐标中在由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和νd为50.0)、B点(nd为1.80和νd为48.0)、C点(nd为1.80和νd为50.0)和D点(nd为1.75和νd为55.0)的直线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中x坐标代表阿贝数(νd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(νd)。
更优选地，该光学玻璃的光学常数应该在nd为高于1.75且不高于1.78并且νd为是50.0到53.5的范围之内。最优选地，该光学常数应该在nd为高于1.75，不高于1.77并且νd为50.0到53.5的范围之内。
至于在玻璃中的气泡，根据日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994表1表示的100毫升玻璃中含有气泡样品的横截面总和(mm2)类(光学玻璃中气泡的测量方法)，应该为1类到4类，更优选地为1类到3类和最优选地1类到2类。至于在玻璃中的夹杂物，根据日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994表1表示的100毫升玻璃中含有夹杂物样品的横截面总和分类(光学玻璃中夹杂物的测量方法)，应该为1类到4类，更优选地为1类到3类和最优选地1类到2类。
实施例
现在将描述本发明光学玻璃的实施例。应该注意到，这些实施例没有限制本发明的范围。
本发明实施例(实施例1到53)的组成与折射率(nd)，阿贝数(νd)、玻璃化转变温度(Tg)以及这些实施例的外来杂质等级(类)结果一起在表1-6中表示。在这些表中，各个组分的组成是用质量％表示的。
同样地，本发明的比较例(A-F)的组成与折射率(nd)、阿贝数(νd)、玻璃化转变温度(Tg)以及这些比较例的外来杂质等级(类)结果一起在表7中表示。
表1
实施例号  1 2  3  4  5  6  7  8  9  10
SiO2  4.54 4.58  4.59  4.58  2.03  2.92  5.46  2.41  2.41  2.72
B2O3  24.20 23.39  20.81  21.79  21.86  25.64  22.69  25.74  25.74  25.74
Y2O3  1.23  1.23  1.23  1.23  1.23
La2O3  29.81 28.19  26.57  27.70  25.73  30.21  30.21  38.27  31.74  30.21
Gd2O3  23.50 23.70  23.76  26.78  27.45  28.97  28.97  28.97  28.97  28.97
Yb2O3  2.52 2.54  2.55  2.55
TiO2  0.05 0.05  0.05  0.05
ZrO2  5.04 5.09  5.10  5.09  6.10  6.14  6.14  3.09  6.14  6.14
Nb2O5
Ta2O5  2.22 4.27  2.24  3.26  4.07  3.75  3.75  3.75  2.23  3.75
WO3
ZnO  6.56 6.61  12.75  6.62  12.20  0.99  0.99  0.99  0.99  0.99
CaO
SrO
BaO
Li2O  1.51 1.53  1.53  1.53  0.51  0.10  0.51  0.51  0.51  0.20
Sb2O3  0.05 0.05  0.05  0.05  0.05  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04
GeO2
总计(％)  100 100  100  100  100  100  100  100  100  100
F  1.47 2.96  3.44  3.14  2.96  2.96  2.96  2.96  2.96  2.96
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3  0.87 0.93  0.99  1.06  1.07  1.00  1.00  0.91  0.95  1.00
(Li2O+ZnO)/SiO2  1.78 1.78  3.11  1.78  6.26  0.37  0.27  0.62  0.62  0.44
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 97.68 95.63 97.66 96.64 95.88 94.97 94.98 94.98 96.50 94.98
nd  1.770 1.768  1.769  1.773  1.794  1.790  1.786  1.783  1.786  1.787
νd  49.7 49.3  48.8  49.3  47.4  49.0  49.1  50.1  49.8  49.1
Tg(℃)  583 572  549  570  580  665  645  635  638  652
夹杂物等级(类)  1 1  1  1  1  1  1  1  1  1
表2
实施例号 11 12 13 14  15  16  17  18  19  20
SiO2 2.43 2.74 2.74 2.74  2.74  2.74  2.74  2.74  2.74  2.81
B2O3 25.97 25.97 25.97 25.97  25.97  25.97  25.97  25.97  25.97  26.66
Y2O3 1.24 1.24 1.24
La2O3 29.61 33.40 35.45 34.64  28.27  39.77  33.40  39.77  35.49  44.31
Gd2O3 29.22 29.22 29.22 29.22  30.46  18.99  15.07  13.83  17.12  12.31
Yb2O3  5.13  5.13  15.39  10.26  17.44  12.64
TiO2
ZrO2 6.20 6.20 4.14 6.20  6.20  6.20  6.20  6.20
Nb2O5
Ta2O5 3.79
WO3
ZnO 1.00 1.00 1.00 1.00  1.00  1.00  1.00  1.00  1.00  1.02
CaO
SrO
BaO
Li2O 0.51 0.21 0.21 0.21  0.21  0.21  0.21  0.21  0.21  0.21
Sb2O3 0.04 0.04 0.04 0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04
GeO2
总计(％) 100 100 100 100  100  100  100  100  100  100
F 4.48 4.48 4.48 4.48  4.48  4.48  4.48  4.48  4.48  9.19
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3 1.03 0.91 0.88 0.84  1.26  0.61  0.91  0.61  0.97  0.56
(Li2O+ZnO)/SiO2 0.62 0.44 0.44 0.44  0.44  0.44  0.44  0.44  0.44  0.44
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 94.93 98.72 98.72 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96
nd 1.783 1.782 1.778 1.783  1.780  1.782  1.774  1.778  1.762  1.760
νd 49.8 50.5 51.1 50.3  50.5  50.6  51.0  50.5  53.1  53.6
Tg(℃) 629 641 639 641  643  640  639  642  640  615
夹杂物等级(类) 1 1 1 1  1  1  1  1  1  1
表3
实施例号  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30
SiO2  2.74  2.81  2.81  2.81  5.97  2.74  5.82  5.82  5.82  5.82
B2O3  22.89  23.50  26.66  18.23  20.34  25.97  22.89  22.89  22.89  22.89
La2O3  36.47  47.47  42.16  47.47  47.47  32.58  32.58  32.06  31.55  35.65
Gd2O3  15.07  12.31  10.21  12.31  12.31  15.07  15.07  15.07  15.07  15.07
Yb2O3  15.39  12.64  10.53  12.64  12.64  15.39  15.39  15.39  15.39  15.39
TiO2
ZrO2  6.20  6.36  6.20  6.20  6.20  6.20  3.12
Nb2O5
Ta2O5
WO3
ZnO  1.00  1.02  1.02  1.02  1.02  1.00  1.00  1.00  1.00  1.00
CaO
SrO
BaO
Li2O  0.21  0.21  0.21  0.21   0.21  1.03  1.03  1.54  2.05  1.03
Sb2O3  0.04  0.04  0.04  0.04   0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04
GeO2  5.27
总计(％)  100  100  100  100   100  100  100  100  100  100
F  4.48  9.19  9.19  9.19   9.19  4.48  4.48  4.48  4.48  4.48
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3  0.84  0.53  0.49  0.53   0.53  0.94  0.94  0.95  0.97  0.85
(Li2O+ZnO)/SiO2  0.44  0.44  0.44  0.44   0.21  0.74  0.35  0.44  0.52  0.35
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 99.96 99.96 99.96 94.69 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96
nd  1.789  1.767  1.776  1.773   1.761  1.766  1.762  1.757  1.752  1.757
νd  50.2  52.9  51.5  51.5   53.1  51.2  51.1  51.3  51.6  52.4
Tg(℃)  642  620  624  625   618  599  600  597  571  602
夹杂物等级(类)  1  1  1  1   1  1  1  1  1  1
表4
实施例号 31 32 33  34  35  36  37  38  39  40
SiO2 5.82 5.85 5.82  5.82  7.87  5.82  5.82  5.82  5.82  5.82
B2O3 22.89 20.84 20.84  22.89  20.84  20.84  20.84  20.84  20.84  20.84
La2O3 27.45 34.12 37.71  35.14  35.65  31.12  29.12  29.12  29.12  29.12
Gd2O3 15.07 15.07 15.07  15.07  15.07  15.07  15.07  15.07  15.07  15.07
Yb2O3 15.39 15.39 15.39  15.39  15.39  15.39  15.39  15.39  15.39  15.39
TiO2
ZrO2 6.20 6.20 3.12  3.12  3.12  6.20  6.20  6.20  6.20  6.20
Nb2O5  3.00
Ta2O5
WO3  5.00
ZnO 6.12 1.00 1.00  1.00  1.00  1.00  1.00  1.00  1.00  1.00
CaO  5.00
SrO  5.00
BaO  5.00
Li2O 1.03 1.54 1.03  1.54  1.03  1.54  1.54  1.54  1.54  1.54
Sb2O3 0.04 0.04 0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04
GeO2
总计(％) 100 100 100  100  100  100  100  100  100  100
F 4.48 4.48 4.48  4.48  4.48  4.48  4.48  4.48  4.48  4.48
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3 1.11 0.89 0.81  0.87  0.85  0.98  1.05  1.05  1.05  1.05
(Li2O+ZnO)/SiO2 1.23 0.44 0.35  0.44  0.26  0.44  0.44  0.44  0.44  0.44
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96 96.96 94.96 94.96 94.96 94.96
nd 1.755 1.769 1.769  1.753  1.751  1.776  1.768  1.761  1.761  1.761
νd 51.1 50.8 51.5  52.4  51.9  48.5  49.1  50.7  50.7  50.7
Tg(℃) 585 579 599  588  604  583  575  570  571  588
夹杂物等级(类) 1 1 1  1  1  1  1  1  1  1
表5
实施例号 41 42  43  44  45  46  47  48
SiO2 2.92 5.46  2.41  2.41  2.72  2.43  2.74  2.74
B2O3 25.64 22.69  25.74  25.74  25.74  25.97  25.97  25.97
La2O3 30.21 30.21  33.27  31.74  30.21  29.61  33.40  35.45
Gd2O3 30.20 30.20  30.20  30.20  30.20  30.46  30.46  30.46
Yb2O3
TiO2
ZrO2 6.14 6.14  3.09  6.14  6.14  6.20  6.20  4.14
Nb2O5
Ta2O5 3.75 3.75  3.75  2.23  3.75  3.79
WO3
ZnO 0.99 0.99  0.99  0.99  0.99  1.00  1.00  1.00
CaO
SrO
BaO
Li2O 0.10 0.51  0.51  0.51  0.20  0.51  0.21  0.21
Sb2O3 0.04 0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04  0.04
GeO2
总计(％) 100 100  100  100  100  100  100  100
F 2.96 2.96  2.96  2.96  2.96  4.48  4.48  4.48
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3 1.00 1.00  0.91  0.95  1.00  1.03  0.91  0.86
(Li2O+ZnO)/SiO2 0.37 0.27  0.62  0.62  0.44  0.62  0.44  0.44
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 96.20 96.21 96.21 97.73 96.21 96.17 99.96 99.96
nd 1.790 1.786  1.783  1.786  1.787  1.783  1.782  1.778
νd 49.0 49.1  50.1  49.8  49.1  49.8  50.5  51.1
Tg(℃) 665 645  635  638  652  629  641  639
夹杂物等级(类) 1 1  1  1  1  1  1  1
表6
实施例号 49 50 51 52 53
SiO2 5.82 5.82 5.82 5.82 5.82
B2O3 23.91 23.91 23.91 23.91 23.91
La2O3 34.63 34.63 34.63 34.63 34.63
Gd2O3 15.07 15.07 15.07 15.07 15.07
Yb2O3 15.39 15.39 15.39 15.39 15.39
TiO2
ZrO2 3.12 3.12 3.12 3.12 3.12
Nb2O5
Ta2O5
WO3
ZnO 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
CaO
SrO
BaO
Li2O 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03
Sb2O3 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
GeO2
总计(％) 100 100 100 100 100
F 4.48 4.00 3.70 3.50 3.30
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88
(Li2O+ZnO)/SiO2 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 99.96 99.96 99.96 99.96 99.96
nd 1.750 1.750 1.751 1.751 1.751
νd 52.8 52.8 52.7 52.6 52.6
Tg(℃) 608 610 613 615 618
夹杂物等级(类) 1 1 1 1 1
表7
比较例号 A B C D E F
SiO2 3.62 12.20 10.59 5.50 7.00
B2O3 32.43 8.14 18.15 23.60 23.20 24.50
Al2O3 5.09
Y2O3 5.04
La2O3 28.69 49.14 43.53 43.40 24.60 42.82
Gd2O3 26.06 10.00 31.50 20.42
Yb2O3 2.00 25.43 15.13
ZrO2 5.80 7.56 7.10 5.20
Nb2O5 0.40
Ta2O5 8.50 7.70 4.09
WO3 0.50 4.09
ZnO 1.40
MgO 2.45
Li2O 0.10 1.63
Na2O 0.30
K2O 0.50
总计(％) 100 100 100 100 100 100
F 2.96 1.47 5.04
(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3 1.01 0.52 0.46 0.23 1.28 0.48
(Li2O+ZnO)/SiO2 0.03 0.00 0.00 0.26 0.00 -
SiO2+B2O3+La2O3+Gd2O3+Li2O+ZrO2+Yb2O3+ZnO 99.60 94.91 94.96 91.00 91.50 89.37
nd 1.751 1.778 1.782 1.797 不透明 不透明
νd 51.5 50.7 49.3 46.6
Tg(℃) 685 685 682 684
夹杂物等级(类) 4 5 6 4
表1到6中显示的光学玻璃(实施例1到53)是通过按照表1-6所示各个实施例的比值称重并混合光学玻璃用普通原料制备的，这些原料如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐和氟化物，将混合原料放置在铂坩埚中，在1100℃到1300℃的温度内熔融三到五个小时，这取决于该组合物的熔融性能并且，在澄清和为了均化而进行的搅拌之后，将熔融物在模具内铸型并退火。
通过设置退火速度为25℃每小时，测定得到的光学玻璃的折射率(nd)和阿贝数(νd)。
用日本光学玻璃工业标准JOGIS08-2003(光学玻璃热膨胀的测量方法)描述的方法测量玻璃化转变温度(Tg)。作为试样，本发明所用的样品具有50mm的长度和4mm的直径
夹杂物等级的获得是通过实施根据日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994表1显示的100毫升玻璃中含有夹杂物的横截面总和进行分类(光学玻璃中夹杂物的测量方法)。在该标准中″夹杂物″是细小的晶体，例如失透和细小的铂晶体，细小的气泡等类似的物质。1类是光学玻璃中夹杂物横截面总和小于0.03mm2的等级。2类是光学玻璃中夹杂物横截面总和在0.03mm2到小于0.1mm2的等级。3类是光学玻璃中夹杂物横截面总和在0.1mm2到小于0.25mm2的等级。4类是光学玻璃中夹杂物横截面总和在0.25mm2到小于0.5mm2的等级。5类是光学玻璃中夹杂物横截面总和为0.5mm2或者更高。
如表1-6所示，本发明实施例的光学玻璃(1-53)全部具有特定范围内的光学常数(折射率(nd)和阿贝数(νd)并且具有530℃到680℃的玻璃化转变温度(Tg)，因此适于再热压模或者精确压模。此外，这些实施例光学玻璃全部具有优良的杂质等级，因此具有优良的内部质量。
相比之下，除了比较例A-E的样品是在1200℃到1400℃温度下熔融以及比较例F的样品是在与本发明实施例相同温度范围，也就是说1100℃到1300℃下熔融的以外，比较例A-F的样品是用与本发明实施例相同的条件制备的，并且用与本发明实施例相同的方法测定这些比较例的性能。比较例A-D的光学玻璃具有超过680℃的玻璃化转变温度(Tg)。因此难以将这些光学玻璃用于精确压制模具。比较例B和C的光学玻璃外来杂质等级是5类因此未能满足本发明的性能要求。当玻璃熔融物浇铸进模具时，比较例E和F的组合物结晶。由此不能得到上述条件的玻璃，并不可能测定玻璃的性能。
工业实用性
如上所述，本发明的光学玻璃是一种SiO2-B2O3-La2O3-Gd2O3-Li2O-F玻璃，它基本上不含As2O3并且具有上述特定范围内的光学常数，即它的折射率(nd)和阿贝数(νd)处于x-y直角坐标中在由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和νd为50.0)、B点(nd为1.80和νd为46.0)、C点(nd为1.80和νd为50.0)和D点(nd为1.75和νd为56.0)的直线组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中x坐标代表阿贝数(νd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(νd)。并且具有530℃到680℃的玻璃化转变温度(Tg)。因此，本发明光学玻璃适于再热压模和精确压模，因此具有充分的工业实用性。
而且，由于本发明的光学玻璃在夹杂物和气泡方面具有优良的内部质量，它具有高产率以及由此带来的高产量。
为了说明的目的，本发明已经进行了详细描述，但应该理解本发明描述的实施例只是用于说明目的，本领域熟练技术人员可以作出各种变化而不背离本发明的精神和范围。

Claims (22)

1.一种光学玻璃，它的折射率(nd)和阿贝数(vd)处于在x-y直角坐标中由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连接A点(nd为1.75和vd为50.0)、B点(nd为1.80和vd为46.0)、C点(nd为1.80和vd为50.0)和D点(nd为1.75和vd为56.0)的直线所组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中，x坐标代表阿贝数(vd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(vd)，该光学玻璃包括SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、Li2O和F作为主要组分，并且基本上不含As2O3。
2.一种光学玻璃，其组成以氧化物计，并以质量％表示，包括，
SiO2                              0.1-低于10％
B2O3                             5-35％
La2O3                            15-55％
Gd2O3                            1-40％和
Li2O                               0.1-低于3％和
Y2O3                              0-2％和/或
Yb2O3                             0-25％和/或
GeO2                               0-10％和/或
TiO2                               0-5％和/或
ZrO2                               0-10％和/或
Nb2O5                             0-5％和/或
Ta2O5                             0-10％和/或
WO3                                0-10％和/或
ZnO                                 0-15％和/或
RO                                  0-10％
其中，RO是一种或多种选自CaO、SrO和BaO的氧化物，和/或
Sb2O3                            0-1％
和上述氧化物中所含有的一种或多种金属元素的一种或多种氟化物，该一种或多种氟化物中氟的总量相对于以氧化物计为100重量份的所述组合物是0.1-10重量份，并且基本上不含As2O3。
3.一种光学玻璃，以构成所述组合物的全部原子为基础计算，并用摩尔％来表示，其组成包括，
Si                                      0.1-6mol％
B                                       12-32mol％
La                                      2-12mol％
Gd                                      0.2-8mol％
Li                                      0.1-6.5mol％和
O                                       40-65mol％
和
Y                                       0-1mol％和/或
Yb                                      0-6mol％和/或
Ge                                      0-3.5mol％和/或
Ti                                      0-2mol％和/或
Zr                                      0-3mol％和/或
Nb                                      0-1mol％和/或
Ta                                      0-1.5mol％和/或
W                                       0-1.5mol％和/或
Zn                                      0-6mol％和/或
Ca                                      0-6mol％和/或
Sr                                      0-4mol％和/或
Ba                                      0-3mol％和/或
Sb                                      0-0.2mol％和
F                                       0.1-20mol％
并且基本不含As。
4.如权利要求2所限定的光学玻璃，其折射率(nd)和阿贝数(vd)处于在x-y直角坐标中由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和vd为50.0)、B点(nd为1.80和vd为46.0)、C点(nd为1.80和vd为50.0)和D点(nd为1.75和vd为56.0)的直线所组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中，x坐标代表阿贝数(vd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(vd)。
5.如权利要求3所限定的光学玻璃，其折射率(nd)和阿贝数(vd)处于在x-y直角坐标中由依照A点、B点、C点、D点和A点的顺序连结A点(nd为1.75和vd为50.0)、B点(nd为1.80和vd为46.0)、C点(nd为1.80和vd为50.0)和D点(nd为1.75和vd为56.0)的直线所组成的界线所包括的范围之内，在该x-y直角坐标中，x坐标代表阿贝数(vd)，y坐标代表折射率(nd)，该范围包括除了连接A点和D点以及连接B点和C点的直线以外的界线上的折射率(nd)和阿贝数(vd)。
6.如权利要求1-5任何一项所限定的光学玻璃，其中(Y2O3+Gd2O3+Yb2O3)/La2O3的值在0.4到2的范围之内(公式中Y2O3，Gd2O3，Yb2O3和La2O3代表各个组分以氧化物计的量，并且用质量％表示)，和(Li2O+ZnO)/SiO2的值在0.05到7的范围之内(公式中Li2O，ZnO和SiO2代表各个组分以氧化物计的量，并且用质量％表示)，并且SiO2，B2O3，La2O3，Gd2O3，Li2O，ZrO2，Yb2O3和ZnO的总量是94质量％或者更高。
7.一种如权利要求1-5任何一项所限定的光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)是530℃到680℃。
8.一种如权利要求6所限定的光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)是530℃到680℃。
9.一种如权利要求1到5任何一项所限定的光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)是530℃到660℃。
10.一种如权利要求6所限定的光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)是530℃到660℃。
11.一种如权利要求1到5任何一项所限定的光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)是530℃到630℃。
12.一种如权利要求6所限定的光学玻璃，其玻璃化转变温度(Tg)是530℃到630℃。
13.权利要求1-5任何一项所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-1994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
14.如权利要求6所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
15.如权利要求7所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
16.如权利要求8所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
17.如权利要求9所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
18.如权利要求10所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
19.如权利要求11所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
20.如权利要求12所限定的光学玻璃，其中在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1中所示的100毫升玻璃中所含气泡的横截面总和(光学玻璃中气泡的测量方法)是1类到4类，以及在日本光学玻璃工业标准JOGIS12-I994的表1所示的100毫升玻璃中所含夹杂物的横截面总和(光学玻璃中夹杂物的测量方法)是1类到4类。
21.一种透镜预制体，其由权利要求1-5任何一项所限定的光学玻璃制成。
22.一种透镜预制体，其由权利要求6所限定的光学玻璃制成。
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