TW202012330A

TW202012330A - 光學玻璃、其預製件、光學元件和光學儀器

Info

Publication number: TW202012330A
Application number: TW108134387A
Authority: TW
Inventors: 孫偉
Original assignee: 大陸商成都光明光電股份有限公司
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-04-01
Also published as: CN109081578A; CN109081578B; TWI729504B

Abstract

本發明提供了一種按重量百分比計，含有SiO₂ ：0-10%，B₂ O₃ ：5-25%，ZrO₂ ：0-15%，ZnO：10-25%，TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：2-30%，Ln₂ O₃ ：30-55%的光學玻璃，所述Ln₂ O₃ 為La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量，其中B₂ O₃ / Ln₂ O₃ 為0.3-0.8，Y₂ O₃ / B₂ O₃ 為0.15-2。該光學玻璃具有1.84-1.87的折射率（nd）和38-41的阿貝數（vd），同時耐失透性和氣泡度優異，化學穩定性好。

Description

光學玻璃、其預製件、光學元件和光學儀器

本發明屬於光學玻璃領域，具體涉及一種光學玻璃及其製作的預製件、光學元件和光學儀器。

光學玻璃可用於製造光學儀器中的透鏡、稜鏡、反射鏡等，由光學玻璃構成的部件是光學儀器中的關鍵性元件。具有1.84-1.87折射率（nd）、38-41阿貝數（vd）的光學玻璃因透射性能好、折射率高，被廣泛應用於製造照相機、望遠鏡、顯微鏡以及其它精密光學儀器的透鏡中。近年來，使用非球面透鏡減少光學元件的個數進而使光學儀器小型化和輕質化成為一大趨勢，市場需求也日益强烈。

但是，用熱壓成型再磨削和研磨、熔融玻璃再製造等傳統方法製造非球面透鏡成本高，而且作業工序複雜。精密模壓成型是一種操作更簡單、成本更低的用光學玻璃材料製備光學元件的方法。但是用該方法製作非球面透鏡將對玻璃材料的性能提出更高的要求。要求容易進行精密模壓成型，耐失透性高，熔點低，氣泡度優異等。如果光學元件要用在戶外長期使用的數位相機、攝影機等攝影設備中，還要求光學玻璃材料有較好的化學穩定性，以抵抗戶外環境中水、酸等的侵蝕，保證透鏡的使用質量和使用壽命。此外，對於需要在特殊溫度下工作的光學儀器，還要求玻璃材料有良好的熱膨脹係數，以降低溫度變化下玻璃膨脹和收縮的程度。

中國專利CN104803600A、CN104098267A、CN105819682A等分別提供了折射率（nd）和阿貝數（vd）與本發明相同或接近的光學玻璃，但是仍然不能滿足上述的其他要求。

鑒於現有技術存在的前述的不足，本發明的目的在於提供一種具有1.84-1.87折射率（nd）、38-41阿貝數（vd）的光學玻璃。所述光學玻璃容易進行精密模壓成型，且耐失透性高、氣泡度優異、化學穩定性好，成本低。

本發明還提供了由上述光學玻璃製作的預製件、光學元件和光學儀器。

本發明為實現上述目的所採用的技術方案如下：

光學玻璃，以重量%計，含有：SiO₂ ：0-10%，B₂ O₃ ：5-25%，ZrO₂ ：0-15%，ZnO：10-25%，TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：2-30%，Ln₂ O₃ ：30-55%，所述Ln₂ O₃ 為La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量，其中B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.8，Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.15-2。

進一步地，上述光學玻璃，以重量%計，還含有：0-10%的RO，0-10%的Rn₂ O，0-1%的澄清劑，所述RO為MgO、CaO、SrO或BaO中的一種或多種，所述Rn₂ O為Li₂ O、Na₂ O、K₂ O中的一種或多種，所述澄清劑為Sb₂ O₃ 、SnO₂ 、CeO₂ 中的一種或多種。

光學玻璃，以重量%計，由0-10%的SiO₂ ，5-25%的B₂ O₃ ，0-15%的ZrO₂ ，10-25%的ZnO，2-30%的TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ，30-55%的Ln₂ O₃ ，0-10%的RO，0-10%的Rn₂ O，0-1%的澄清劑組成，所述Ln₂ O₃ 為La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量，所述RO為MgO、CaO、SrO或BaO中的一種或多種，所述Rn₂ O為Li₂ O、Na₂ O、K₂ O中的一種或多種，所述澄清劑為Sb₂ O₃ 、SnO₂ 、CeO₂ 中的一種或多種，其中B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.8，Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.15-2。

進一步地，前述的光學玻璃，各組分含量滿足以下4種情形中的一種或一種以上： 1）SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0-0.25； 2）Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.08-0.45； 3）Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 為0.3-3； 4）Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.16-0.8。

進一步地，前述的光學玻璃，其中：SiO₂ ：1-8%，和/或B₂ O₃ ：10-23%，和/或ZrO₂ ：1-10%，和/或ZnO：10-20%，和/或TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：4-22%，和/或Ln₂ O₃ ：35-52%，和/或RO：0-5%，和/或R₂ O：0-5%，和/或澄清劑0-0.5%。

進一步地，前述的光學玻璃，各組分含量滿足以下6種情形中的一種或一種以上： 1）SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.05-0.23； 2）Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.1-0.4； 3）Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 為0.5-2.5； 4）Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.2-0.7； 5）B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.6； 6）Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.2-1.5。

進一步地，前述的光學玻璃，其中：SiO₂ ：1-4%，和/或B₂ O₃ ：15-20%，和/或ZrO₂ ：2-6%，和/或ZnO：13-17%，和/或TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：10-18%，和/或Ln₂ O₃ ：40-50%。

進一步地，前述的光學玻璃，各組分含量滿足以下6種情形中的一種或一種以上： 1）SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.08-0.2； 2）Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.1-0.3； 3）Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 為大於1但小於等於2； 4）Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.3-0.6； 5）B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.5； 6）Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.3-1。

進一步地，前述的光學玻璃，其中：Nb₂ O₅ ：1-15%，和/或WO₃ ：1-15%，和/或TiO₂ ：0-10%，和/或La₂ O₃ ：20-45%，和/或Gd₂ O₃ ：0-15%，和/或Y₂ O₃ ：1-15%，和/或Yb₂ O₃ ：0-5%。

進一步地，前述的光學玻璃，其中：Nb₂ O₅ ：2-10%，和/或WO₃ ：2-12%，和/或TiO₂ ：0-5%，和/或La₂ O₃ ：25-40%，和/或Gd₂ O₃ ：1-10%，和/或Y₂ O₃ ：3-15%。

進一步地，前述的光學玻璃，其中：Nb₂ O₅ ：4-8%，和/或WO₃ ：6-10%，和/或La₂ O₃ ：30-35%，和/或Gd₂ O₃ ：3-7%，和/或Y₂ O₃ ：6-10%，和/或不含TiO₂ 。

進一步地，前述的光學玻璃，其折射率（nd）為1.84-1.87，優選為1.85-1.86；阿貝數（vd）為38.0-41.0，優選為38.5-40.0。

進一步地，前述的光學玻璃，其粉末法耐水穩定性（D_W ）為2類以上，優選為1類，粉末法耐酸穩定性（D_A ）為3類以上，優選為2類；其氣泡度為A級或A級以上，優選為A₀ 級或A₀ 級以上。

進一步地，前述的光學玻璃，其熱膨脹係數（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）≤75×10^-7 /K，優選（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）≤70×10^-7 /K；其轉變溫度（T_g ）為640℃以下，優選為630℃以下，更優選為625℃以下；所述光學玻璃的析晶上限溫度為1250℃以下，優選為1200℃以下，更優選為1180℃以下。

玻璃預製件，採用前述的光學玻璃製成。

光學元件，採用前述的光學玻璃或玻璃預製件製成。

光學儀器，採用前述的光學元件製成。

本發明的高折射低色散玻璃材料具有優異的耐失透性，又容易進行精密模壓成型，而且控制了稀土氧化物等高價格原料的含量，成本較低，適合推廣應用於精密模壓成型工藝中。同時，本發明通過合理的組分配比使玻璃的化學穩定性和氣泡度得以改善，提高了產品的成品率。一些優選的技術方案還進一步優化組分配比，以降低玻璃的熱膨脹係數，優化玻璃的抗析晶性能，强化化學穩定性。為製造質量更好、壽命更長的光學元件和光學儀器提供了高性價比的玻璃材料。

光學玻璃

下面對本發明的光學玻璃的組成進行詳細說明，在沒有特別說明時，各玻璃組分的含量、合計含量均指重量含量，以重量％表示，是某一組分的重量或幾種組分的重量之和佔光學玻璃總重量的百分數；各玻璃組分之比，或者幾種組分加和之比，是將其對應的重量含量作比或重量含量加和後作比。

本發明的光學玻璃具有滿足製作精密儀器的透鏡材料所需的光學性能，其折射率（nd）為1.84-1.87，阿貝數（vd）為38-41，而且容易精密模壓成型，化學穩定性和氣泡度優異。所述光學玻璃，以重量%計，含有：SiO₂ ：0-10%，B₂ O₃ ：5-25%，ZrO₂ ：0-15%，ZnO：10-25%，TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：2-30%，Ln₂ O₃ ：30-55%，所述Ln₂ O₃ 為La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量，並且，其中B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.8，Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.15-2。

其中，B₂ O₃ 是玻璃網絡形成組分，具有提高玻璃可熔性和耐失透性。為了達到上述效果，本發明引入5％以上或更多的B₂ O₃ ，優選引入10％以上的 B₂ O₃ ，更優選引入15％以上的B₂ O₃ ；但當其引入量超過25％時，則玻璃成玻穩定性下降，並且折射率下降，因此，本發明的B₂ O₃ 的含量將25％設為上限，優選上限為23％，更優選上限為20％。

SiO₂ 在本發明中是一種任選的組分，其也構成玻璃形成體。SiO₂ 在玻璃中形成的是矽氧四面體三維網絡，非常緻密堅固。這樣的網絡加入到玻璃中，對疏鬆的硼氧三角體網絡進行加固，使其變得緻密，從而提升玻璃的高溫黏度。此外，SiO₂ 含量越高越有利於降低玻璃的熱膨脹係數。本發明的光學玻璃中SiO₂ 含量的下限為0％，優選為1％；但若SiO₂ 的含量過大，會使玻璃的轉變溫度升高，並使玻璃的熔融性降低，增加工藝難度，因此其含量上限為10％，優選上限為8％，進一步優選上限為4％。

SiO₂ 和B₂ O₃ 都是玻璃網絡形成組分，經本發明人研究發現，在本發明的配方下，SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）會影響玻璃的抗析晶性能和熱膨脹係數。SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）的值越大，玻璃的熱膨脹係數越低，越有利於减小玻璃對溫度的敏感性，但同時將導致玻璃的抗析晶性能劣化。經研究發現，在本發明的配方中，當SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）的值在0-0.25範圍時，能使玻璃的熱膨脹係數低於75×10^-7 /K ，而且抗析晶性能優良，優選的比值範圍是0.05-0.23，更優選的範圍是0.08-0.2。

ZrO₂ 在本發明中作為任選的成分，是一種高折射低色散氧化物，加入玻璃中可以提升玻璃的折射率並調節色散。同時，合適量的ZrO₂ 加入玻璃中，可以提升玻璃的抗析晶性能和化學穩定性。但是在本發明的光學玻璃中，若其含量高於15％，玻璃會變得難以融化，熔煉溫度會上升，容易導致玻璃內部出現夾雜物及其透過率下降。因此，其含量設置為0-15％，優選為1-10％，進一步優選為2-6％。

ZnO可以調整玻璃的折射率和色散，改善玻璃的抗析晶性能，降低玻璃的轉變溫度，提升玻璃的化學穩定性。ZnO還可以降低玻璃的高溫黏度，使得玻璃可以在較低溫度下熔煉，從而可以提升玻璃的透過率。但如果ZnO加入量過多，玻璃的抗析晶性能反而會下降，同時高溫黏度較小，給成型帶來困難。因此，在本發明玻璃體系中，ZnO的含量下限設為10％，優選的下限為13%；ZnO的含量上限設為25%，優選的上限為20%，更優選的上限為17%。

TiO₂ 作為任選的組分，能提高玻璃的折射率，適量添加TiO₂ 到本發明玻璃中，可以增加玻璃抗析晶穩定性，而且可以一定的替代Nb₂ O₅ 和WO₃ 。但含量過高將導致玻璃透過率下降。在本發明的光學玻璃中，TiO₂ 的含量為0-10%，優選的含量為0-5%，更優選的含量為0%。

Nb₂ O₅ 是能提高玻璃化學穩定性和折射率的組分。當Nb₂ O₅ 的含量小於1％時，光學常數達不到設計要求；而當其含量超過 15％時，玻璃的抗失透性降低，因此，Nb₂ O₅ 的含量限定為1-15％，優選為2-10％，更優選為4-8％。

WO₃ 在玻璃中的主要作用是維持光學常數，改善玻璃析晶性能，但其含量過高，會使玻璃透過率降低，著色度增大，且析晶性能變壞。所以，WO₃ 的優選含量是1-15％，更優選含量是2-12％，進一步優選含量為6-10％。

由於TiO₂ 、Nb₂ O₅ 、WO₃ 都具有提高折射率但也提高色散的作用，因此，從本發明的光學玻璃需要具有高折射、低色散和高透過率的要求出發，將TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ 的上限設為30%，優選的上限為22%，更優選的上限為18%。但是，當TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ 過低，又將導致玻璃的熱穩定和可壓性下降，因此，將其下限設為2%，優選的下限為4%，更優的下限為10%。

加入稀土氧化物Ln₂ O₃ （La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ ）有助於提高玻璃的折射率，當其總含量低於30％時，無法獲得預期的光學常數，但當其總含量超過55％時，玻璃的化學穩定性、耐失透性將降低，而且將提高玻璃的原料成本。因此 La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量Ln₂ O₃ 設為30-55％，優選為35-52％，進一步優選為40-50％。

稀土氧化物Ln₂ O₃ 分散在玻璃網絡中，主要用於提高折射率，但是本申請發明人在研究中發現，玻璃網格組分B₂ O₃ 與Ln₂ O₃ 的比例對玻璃的化學穩定性有重要的影響。當B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 低於0.3時，化學穩定性，特別是耐酸穩定性不能滿足要求，而當B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 高於0.8時，折射率又將降低，因此本發明將其範圍設為0.3-0.8，優選為0.3-0.6，更優選為0.3-0.5。

稀土氧化物中的La₂ O₃ 是可以改善玻璃光學特性的組分，但當其含量超過45％時，玻璃耐失透性與熔融性能均惡化。因此，優選本發明的La₂ O₃ 的含量為20-45％，更優選為25-40％，進一步優選為30-35％。

Gd₂ O₃ 作為任選的組分，可以增加玻璃的折射率且不明顯提高玻璃的色散，本發明中通過引入Gd₂ O₃ ，可以提高形成玻璃的穩定性，並且使玻璃的化學穩定性顯著增强，在維持折射率的同時，控制色散的過度上升；但如果其含量超過15％時，則玻璃耐失透性降低且玻璃的密度呈上升趨勢。因此，本發明的Gd₂ O₃ 的含量為0-15％，優選範圍為1-10％，更優選範圍為3-7％。

Y₂ O₃ 是維持高折射率和高阿貝數，抑制玻璃材料成本上升，並可改善玻璃的熔融性、耐失透性，還可降低玻璃析晶上限溫度和比重的組分，但在本發明的配方中，若其含量超過15％，則玻璃的化學穩定性、耐失透性降低。因此，優選Y₂ O₃ 含量範圍為1-15％，更優選範圍為3-15％，進一步優選為6-10％。

Y₂ O₃ 與其他稀土氧化物均能提高玻璃折射率，又因成本較Gd₂ O₃ 低，而且能降低玻璃密度，有利於輕質化，因此，較多的現有技術中均有引入該組分。然而，在本發明的配方體系中，Y₂ O₃ 的含量不僅獨立地對玻璃產生前述的影響，還與其他多個組分協同調節玻璃的多個性能。其中包括：

當本發明的光學玻璃均含有Y₂ O₃ 與La₂ O₃ 時，可以更有效地提高玻璃的耐失透性能，並且在玻璃材料製作玻璃元件時更容易進行精密模壓成型，降低玻璃元件製造的難度；

當Y₂ O₃ / B₂ O₃ 過低時，在熔煉過程中不易排出氣體，導致玻璃氣泡度較差，因此Y₂ O₃ /B₂ O₃ 的值下限為0.15，優選為0.2，更優選為0.3；但Y₂ O₃ /B₂ O₃ 過高，玻璃有化學穩定性下降的趨勢，因此，Y₂ O₃ /B₂ O₃ 的值上限為2，優選為1.8，更優選為1.5，進一步優選為1.3，更進一步優選為1；

Gd₂ O₃ 和Y₂ O₃ 在提高折射率方面可以在一定程度上進行替換，Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 的值越高，越有利於降低原料成本，此外，發明人還發現當Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 低於0.3或高於3時，都會導致玻璃的抗析晶性能劣化，因此，將Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 設為0.3-3，優選為0.5-2.5，更優選為大於1但小於等於2；

Y₂ O₃ 在所有稀土氧化物中的佔比Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 對玻璃的抗析晶性能有明顯的調節作用，當Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 的值為0.08-0.45時，抗析晶性能優異，更優選的值為0.1-0.4，進一步優選為0.1-0.3。

此外，Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）會影響玻璃的化學穩定性，當該值在0.16-0.8時，玻璃的化學穩定性優異，耐腐蝕性能强，可以有效延長光學儀器的使用壽命，更優選Y₂ O₃ /（SiO₂ + B₂ O₃ ）的值為0.2-0.7，進一步優選為0.3-0.6。

Yb₂ O₃ 是高折射率低色散組分，其含量超過5％時，玻璃的穩定性、耐失透性降低，因此，Yb₂ O₃ 含量範圍限定為0-5％。同時，由於Yb₂ O₃ 相對於Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 比較昂貴，對玻璃的熔融性能改善作用小，因此優選不引入。

RO屬於鹼土金屬氧化物，為CaO、MgO、SrO和BaO中的一種或多種，在本發明中是任選的組分。合適量的鹼土金屬氧化物加入玻璃中可以提升玻璃的楊氏模量，降低玻璃的高溫黏度，同時平衡玻璃組分，改善玻璃的熔化性能。但是，當RO的合計含量高於10％時，過多的鹼土金屬氧化物會降低玻璃的抗析晶性能。因此，本發明將RO的值設定為0-10%，優選為0-5%。

Rn₂ O屬於鹼金屬氧化物，為Li₂ O、Na₂ O、K₂ O中的一種或多種，在本發明中是任選的組分。在本發明玻璃體系中，適量的鹼金屬氧化物可以獲得預期的高溫黏度，同時，當適量的鹼金屬氧化物與B₂ O₃ 共存時，還可以提高B₂ O₃ 網絡的緻密度，獲得更好的光透過率。過少的鹼金屬氧化物不能調整玻璃的黏度到合適的範圍，而過多的鹼金屬氧化物又會急劇破壞玻璃的抗析晶性能。在本發明中，將Rn₂ O的值設定為0-10%，優選為0-5%。

另外，本發明的玻璃中可以引入0-1％、優選為0-0.5％的澄清劑，這些澄清劑可選用Sb₂ O₃ 或/和CeO₂ 或/和SnO₂ 。

在不損害本發明的玻璃特性的範圍內，根據需要能夠添加少量上述未曾提及的其他成分，如P₂ O₅ 、Bi₂ O₃ 、TeO₂ 、Ga₂ O₃ 、GeO₂ 、Ta₂ O₅ 、Lu₂ O₃ 等。但是 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及 Mo等過渡金屬成分，即使單獨或複合地少量含有的情況下，玻璃也會被著色，在可見光區域的特定的波長產生吸收，從而减弱本發明的提高可見光透過率效果的性質，因此，特別是對於可見光區域波長的透過率有要求的光學玻璃，優選實際上不包含。

Pb、As、Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的化合物，近年來作為有害的化學物質而有控制使用的傾向，不僅在玻璃的製造工序，直至加工工序以及產品化後的處置上對環境保護的措施是必需的。因此，在重視對環境的影響的情況下，除了不可避免地混入以外，優選實際上不含有它們。由此，光學玻璃變得實際上不包含污染環境的物質。因此，即使不採取特殊的環境對策上的措施，本發明的光學玻璃也能夠進行製造、加工以及廢棄。

光學玻璃的性能

[光學性能]

折射率（nd）按照GB/T7962.1-2010方法測試。

色散係數（即阿貝數，vd）按照GB/T7962.1-2010方法測試。

[熱學性能]

熱膨脹係數（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）按照GB/T7962.16-2010方法測試，單位10^-7 /K。

轉變溫度（T_g ）按GB/T 7962.16-2010規定的方法進行測量，單位：℃。

析晶上限溫度測試方法為：採用梯溫爐法測定玻璃的析晶性能，將玻璃製成180*10*10mm的樣品，側面拋光，放入帶有溫度梯度（5℃/cm）的爐內升溫至1400℃保溫4小時後取出自然冷却到室溫，在顯微鏡下觀察玻璃析晶情況，玻璃出現晶體對應的最高溫度即為玻璃的析晶上限溫度。玻璃的析晶上限溫度越低，則玻璃在高溫時穩定性越强，生產的工藝性能越好。

[化學穩定性]

耐水作用穩定性（D_W ）按照GB/T17129方法測試。

耐酸作用穩定性（D_A ）按照GB/T17129方法測試。

[氣泡度]

氣泡度按照GB/T7962.8-2010方法測試。

經過測試，本發明的玻璃具有以下性能：折射率（nd）為1.84-1.87，優選為1.85-1.86；阿貝數（vd）為38-41，優選為38.5-40；熱膨脹係數（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）≤75×10^-7 /K，優選≤70×10^-7 /K；耐水作用穩定性（D_W ）達到2類以上，優選為1類；耐酸作用穩定性(D_A )達到3類以上，優選達到2類以上；析晶上限溫度為1250℃以下，優選為1200℃以下，更優選為1180℃以下；氣泡度達到A級以上，優選為A₀ 級以上，更優選為A₀₀ 級；玻璃轉變溫度（T_g ）為640℃以下，優選為630℃以下，更優選為625℃以下。

光學玻璃實施例

為了進一步清楚地闡釋和說明本發明的技術方案，提供以下的非限制性實施例。

表1-表6的實施例1-48和表7的對比例1-5是通過按照各個實施例或對比例對應的含量稱重並混合光學玻璃用普通原料（如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等），將混合原料放置在鉑金坩堝中，在1200-1500℃中熔化2-6 小時，並經澄清、攪拌和均化後，得到均質熔融玻璃，將此熔融玻璃在模具內鑄型並退火而成。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

本發明上述實施例的光學玻璃容易進行精密模壓成型，耐失透性好，Ln₂ O₃ 的含量低於55%，成本較低。耐水穩定性（D_W ）為2類以上，在優選的技術方案中，D_W 達到1類；耐酸穩定性(D_A )為3類以上，在優選的技術方案中，達到2類以上，化學穩定性好。氣泡度在A級以上，在優選的技術方案中，為A₀ 級以上，在更優的技術方案中，達到A₀₀ 級，氣泡度優異。而且熱膨脹係數（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）≤75×10^-7 /K，更優的(α_-30 _℃ _-70 _℃ )≤70×10^-7 /K，受溫度影響發生膨脹或收縮的程度低。同時，還具有優異的抗析晶性能。

玻璃預製件實施例

將實施例1-48所得到的光學玻璃切割成預定大小，再在表面上均勻地塗佈脫模劑，然後將其加熱、軟化，進行加壓成型，製作凹彎月形透鏡、凸彎月形透鏡、雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡等各種透鏡、稜鏡的預製件。或者使用實施例1-48所得到的光學玻璃，形成精密模壓成型用的預成型品，再精密模壓成型加工成透鏡及稜鏡的形狀，製作預製件。

光學元件實施例

將上述玻璃預製件實施例所得到的這些預製件退火，在降低玻璃內部的變形的同時進行微調，使得折射率等光學特性達到所需值。

接著，對各預製件進行磨削、研磨，製作凹彎月形透鏡、凸彎月形透鏡、雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡等各種透鏡、稜鏡。所得到的光學元件的表面上還可塗佈防反射膜。

光學儀器實施例

將上述光學元件實施例制得的光學原件通過光學設計，通過使用一個或多個光學元件形成光學部件或光學組件，可用於例如成像設備、傳感器、顯微鏡、醫藥技術、數位投影、通信、光學通信技術/信息傳輸、汽車領域中的光學/照明、光刻技術、準分子雷射器、晶片、電腦晶片以及包括這樣的電路及晶片的集成電路和電子器件，尤其可用於車載領域的攝像設備和裝置。

無

Claims

一種光學玻璃，其特徵在於，以重量%計，含有：SiO₂ ：0-10%，B₂ O₃ ： 5-25%，ZrO₂ ：0-15%，ZnO：10-25%，TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：2-30%，Ln₂ O₃ ：30-55%，所述Ln₂ O₃ 為La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量，其中B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.8，Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.15-2。
如申請專利範圍第1項所述的光學玻璃，其特徵在於：還含有0-10% 的RO，0-10%的Rn₂ O，0-1%的澄清劑，所述RO為MgO、CaO、SrO或BaO中的一種或多種，所述Rn₂ O為Li₂ O、Na₂ O、K₂ O中的一種或多種，所述澄清劑為Sb₂ O₃ 、SnO₂ 、CeO₂ 中的一種或多種。
一種光學玻璃，其特徵在於，以重量%計，由0-10%的SiO₂ ，5-25% 的B₂ O₃ ，0-15%的ZrO₂ ，10-25%的ZnO，2-30%的TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ，30-55%的Ln₂ O₃ ，0-10%的RO，0-10%的Rn₂ O，0-1%的澄清劑組成，所述Ln₂ O₃ 為La₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Y₂ O₃ 和Yb₂ O₃ 的合計含量，所述RO為MgO、CaO、SrO或BaO中的一種或多種，所述Rn₂ O為Li₂ O、Na₂ O、K₂ O中的一種或多種，所述澄清劑為Sb₂ O₃ 、SnO₂ 、CeO₂ 中的一種或多種，其中B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.8，Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.15-2。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：各組分含量滿足以下4種情形中的一種或一種以上： 1）SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0-0.25； 2）Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.08-0.45； 3）Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 為0.3-3； 4）Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.16-0.8。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：SiO₂ ： 1-8%，和/或B₂ O₃ ：10-23%，和/或ZrO₂ ：1-10%，和/或ZnO：10-20%，和/或TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：4-22%，和/或Ln₂ O₃ ：35-52%，和/或RO：0-5%，和/或R₂ O：0-5%，和/或澄清劑0-0.5%。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：各組分含量滿足以下6種情形中的一種或一種以上： 1）SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.05-0.23； 2）Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.1-0.4； 3）Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 為0.5-2.5； 4）Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.2-0.7； 5）B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.6； 6）Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.2-1.5。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：SiO₂ ： 1-4%，和/或B₂ O₃ ：15-20%，和/或ZrO₂ ：2-6%，和/或ZnO：13-17%，和/或TiO₂ +Nb₂ O₅ +WO₃ ：10-18%，和/或Ln₂ O₃ ：40-50%。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：各組分含量滿足以下6種情形中的一種或一種以上： 1）SiO₂ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.08-0.2； 2）Y₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.1-0.3； 3）Y₂ O₃ /Gd₂ O₃ 為大於1但小於等於2； 4）Y₂ O₃ /（SiO₂ +B₂ O₃ ）為0.3-0.6； 5）B₂ O₃ /Ln₂ O₃ 為0.3-0.5； 6）Y₂ O₃ /B₂ O₃ 為0.3-1。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：Nb₂ O₅ ： 1-15%，和/或WO₃ ：1-15%，和/或TiO₂ ：0-10%，和/或La₂ O₃ ：20-45%，和/或Gd₂ O₃ ：0-15%，和/或Y₂ O₃ ：1-15%，和/或Yb₂ O₃ ：0-5%。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：Nb₂ O₅ ： 2-10%，和/或WO₃ ：2-12%，和/或TiO₂ ：0-5%，和/或La₂ O₃ ：25-40%，和/或Gd₂ O₃ ：1-10%，和/或Y₂ O₃ ：3-15%。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：Nb₂ O₅ ： 4-8%，和/或WO₃ ：6-10%，和/或La₂ O₃ ：30-35%，和/或Gd₂ O₃ ：3-7%，和/或Y₂ O₃ ：6-10%，和/或不含TiO₂ 。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：所述光學玻璃的折射率（nd）為1.84-1.87，阿貝數（vd）為38.0-41.0。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於：所述光學玻璃的折射率（nd）為1.85-1.86，阿貝數（vd）為38.5-40.0。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃粉末法耐水穩定性（D_W ）為2類以上；粉末法耐酸穩定性（D_A ）3類以上。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃粉末法耐水穩定性（D_W ）為1類；粉末法耐酸穩定性（D_A ）2類。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的熱膨脹係數（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）≤75×10^-7 /K。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的熱膨脹係數（α_-30 _℃ _-70 _℃ ）≤70×10^-7 /K。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的氣泡度為A級或A級以上。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的氣泡度為A₀ 級或A₀ 級以上。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的轉變溫度（T_g ）為640℃以下；所述光學玻璃的析晶上限溫度為1250℃以下。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的轉變溫度（T_g ）為630℃以下；所述光學玻璃的析晶上限溫度為1200℃以下。
如申請專利範圍第1、2或3項所述的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃的轉變溫度（T_g ）為625℃以下；所述光學玻璃的析晶上限溫度為1180℃以下。
一種玻璃預製件，採用申請專利範圍第1-22項任一項所述的光學玻璃製成。
一種光學元件，採用申請專利範圍第1-22項任一項所述的光學玻璃製成，或者採用申請專利範圍第23項所述的玻璃預製件製成。
一種光學儀器，採用申請專利範圍第24項所述的光學元件製成。