TW202311184A - 光學玻璃、玻璃預製件、光學元件和光學儀器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學玻璃，所述光學玻璃的組分按重量百分比表示，含有：SiO 2：12～30%；Nb 2O 5：6～20%；TiO 2：15～35%；BaO：15～35%；ZrO 2：1～10%。通過合理的組分配比，本發明獲得的光學玻璃在矽（硼）酸鹽體系中獲得了折射率為1.89～1.96、阿貝為20～28的光學玻璃，該光學玻璃原料成本和生產成本較低，環境負荷較小。

Description

光學玻璃、玻璃預製件、光學元件和光學儀器
本發明涉及一種光學玻璃，尤其是涉及一種折射率為1.89～1.96，阿貝數為20～28的光學玻璃。
折射率為1.89～1.96、阿貝數為20～28的玻璃屬於高折射率火石玻璃，此類玻璃有較高的折射率和色散，與冕類玻璃耦合使用時，可以有效地消除色差和二級光譜，同時可以有效地縮短鏡頭的光學總長，使成像系統小型化，因此，該類玻璃在光學設計中具有廣闊的應用前景。
現有技術中，高折射率火石玻璃通常採用P 2O 5—Nb 2O 5—TiO 2—RO玻璃系統（即磷酸鹽系統），如CN200710088277.4公開的一種折射率為1.80～1.95，阿貝數為19～28的光學玻璃。磷酸鹽系統玻璃和矽（硼）酸鹽玻璃系統相比，存在以下問題：1）磷酸鹽系統玻璃生產難度較矽（硼）酸鹽玻璃大，生產成本高；2）磷酸鹽系統玻璃原料成本比矽（硼）酸鹽玻璃原料成本高；3）磷酸鹽玻璃對生產過程中使用的鉑金器皿腐蝕（消耗）比矽（硼）酸鹽玻璃大，同時生產過磷酸鹽玻璃的鉑金器皿在回收時需要進行特別提純處理，從而進一步增加了生產成本；4）磷酸鹽玻璃在生產時環境負荷更大。基於以上原因，如何在矽（硼）酸鹽玻璃體系內獲得折射率為1.89～1.96、阿貝數為20～28的火石類玻璃成為了光學玻璃研究的新課題。
本發明所要解決的技術問題是提供一種折射率為1.89～1.96、阿貝數為20～28的火石類光學玻璃。
本發明解決技術問題所採用的技術方案是：
一種光學玻璃，其組分按重量百分比表示，含有：SiO 2：12～30%；Nb 2O 5：6～20%；TiO 2：15～35%；BaO：15～35%；ZrO 2：1～10%。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，還含有：B 2O 3：0～6%；和/或WO 3：0～10%；和/或ZnO：0～8%；和/或Li 2O：0～3%；和/或Na 2O：0～8%；和/或K 2O：0～5%；和/或SrO：0～8%；和/或CaO：0～12%；和/或MgO：0～8%；和/或Ln 2O 3：0～10%；和/或Al 2O 3：0～5%；和/或澄清劑：0～1%，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
一種光學玻璃，其組分按重量百分比表示，由SiO 2：12～30%；Nb 2O 5：6～20%；TiO 2：15～35%；BaO：15～35%；ZrO 2：1～10%；B 2O 3：0～6%；WO 3：0～10%；ZnO：0～8%；Li 2O：0～3%；Na 2O：0～8%；K 2O：0～5%；SrO：0～8%；CaO：0～12%；MgO：0～8%；Ln 2O 3：0～10%；Al 2O 3：0～5%；澄清劑：0～1%，組成，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：Nb 2O 5/BaO為0.2～1.2，優選Nb 2O 5/BaO為0.2～1.0，更優選Nb 2O 5/BaO為0.25～0.9，進一步優選Nb 2O 5/BaO為0.3～0.8。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.6～5.5，優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.7～4.0，更優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.8～3.0，進一步優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為1.0～2.5。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.3～1.3，優選SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.35～1.0，更優選SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.4～0.8。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：B 2O 3/SiO 2為0.4以下，優選B 2O 3/SiO 2為0.01～0.3，更優選B 2O 3/SiO 2為0.03～0.2。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：Na 2O/CaO為5.0以下，優選Na 2O/CaO為0.01～3.0，更優選Na 2O/CaO為0.05～2.5。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.7以下，優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.6以下，更優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.5以下，進一步優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.3以下。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：Li 2O/B 2O 3為0.5以下，優選Li 2O/B 2O 3為0.3以下，更優選Li 2O/B 2O 3為0.1以下，進一步優選Li 2O/B 2O 3為0.05以下。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.5～2.2，優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.6～2.0，更優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.8～1.8，進一步優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.9～1.5。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：10×Li 2O/Nb 2O 5為0.7以下，優選10×Li 2O/Nb 2O 5為0.4以下，更優選10×Li 2O/Nb 2O 5為0.2以下。
進一步的，所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，其中：SiO 2：15～25%，優選SiO 2：16～23%；和/或Nb 2O 5：7～18%，優選Nb 2O 5：8～17%；和/或TiO 2：18～32%，優選TiO 2：20～30%；和/或BaO：18～32%，優選BaO：20～30%；和/或ZrO 2：2～8%，優選ZrO 2：2～7%；和/或B 2O 3：0.1～5%，優選B 2O 3：0.5～4%；和/或WO 3：0～5%，優選WO 3：0～2%；和/或ZnO：0～5%，優選ZnO：0～2%；和/或Li 2O：0～2%，優選Li 2O：0～1%；和/或Na 2O：0～6%，優選Na 2O：0.5～5%；和/或K 2O：0～3%，優選K 2O：0～2%；和/或SrO：0～4%，優選SrO：0～2%；和/或CaO：1～9%，優選CaO：3～7%；和/或MgO：0～4%，優選MgO：0～2%；和/或Ln 2O 3：0～9%，優選Ln 2O 3：0～7%；和/或Al 2O 3：0～3%，優選Al 2O 3：0～2%；和/或澄清劑：0～0.5%，優選澄清劑：0～0.2%，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
進一步的，所述的光學玻璃不含有ZnO；和/或不含有Li 2O；和/或不含有P 20 5；和/或不含有Bi 2O 3；和/或不含有Ta 2O 5；和/或不含有TeO 2；和/或不含有WO 3。
進一步的，所述光學玻璃的折射率n d為1.89～1.96，優選為1.90～1.95，更優選為1.91～1.94；阿貝數ν d為20～28，優選為21～27，更優選為22～26。
進一步的，所述光學玻璃的λ 70為460nm以下，優選λ 70為450nm以下，更優選λ 70為440nm以下；和/或λ 5為400nm以下，優選λ 5為390nm以下，更優選λ 5為380nm以下；和/或耐酸作用穩定性D A為2類以上，優選為1類；和/或耐水作用穩定性D W為2類以上，優選為1類；和/或析晶上限溫度為1200℃以下，優選為1160℃以下，更優選為1150℃以下，進一步優選為1140℃以下；和/或楊氏模量E為9000×10 7/Pa以上，優選為9500×10 7/Pa以上，更優選為10000×10 7/Pa以上，進一步優選為10500×10 7/Pa以上；和/或熱膨脹係數α 100 ～ 300℃為110×10 -7/K以下，優選為105×10 -7/K以下，更優選為100×10 -7/K以下；密度ρ為4.30g/cm 3以下，優選為4.20g/cm 3以下,更優選為4.10g/cm 3以下；和/或磨耗度F A為150以上，優選為180以上，更優選為200～300；和/或相對部分色散P g,F為0.6000～0.6500，優選為0.6100～0.6400，更優選為0.6150～0.6250。
一種玻璃預製件，採用上述的光學玻璃製成。
一種光學元件，採用上述的光學玻璃製成，或採用上述的玻璃預製件製成。
一種光學儀器，含有上述的光學玻璃，或含有上述的光學元件。
本發明的有益效果是：通過合理的組分配比，本發明獲得的光學玻璃在矽（硼）酸鹽體系中獲得了折射率為1.89～1.96、阿貝數為20～28的光學玻璃，該光學玻璃原料成本和生產成本較低，環境負荷較小。
下面，對本發明的光學玻璃的實施方式進行詳細說明，但本發明不限於下述的實施方式，在本發明目的的範圍內可進行適當的變更來加以實施。此外，關於重複說明部分，雖然有適當的省略說明的情況，但不會因此而限制本發明的主旨。以下內容中有時候將本發明光學玻璃簡稱為玻璃。
[光學玻璃]
下面對本發明光學玻璃的各組分範圍進行說明。在本說明書中，如果沒有特殊說明，各組分的含量全部採用相對於換算成氧化物的組成的玻璃物質總量的重量百分比（wt%）表示。在這裡，所述「換算成氧化物的組成」是指，作為本發明的光學玻璃組成成分的原料而使用的氧化物、複合鹽及氫氧化物等熔融時分解並轉變為氧化物的情況下，將該氧化物的物質總量作為100%。
除非在具體情況下另外指出，本文所列出的數值範圍包括上限和下限值，「以上」和「以下」包括端點值，以及在該範圍內的所有整數和分數，而不限於所限定範圍時所列的具體值。本文所使用的術語「約」指配方、參數和其他數量以及特徵不是、且無需是精確的，如有需要，可以近似和/或更大或更低，這反應公差、換算因數和測量誤差等。本文所稱「和/或」是包含性的，例如「A和/或B」，是指只有A，或者只有B，或者同時有A和B。
＜必要組分和非必要組分＞
SiO 2是本發明玻璃的網路生成體，具有維持玻璃化學穩定性和適於熔融玻璃成型的黏度，提高玻璃耐失透性，降低熔融玻璃液對耐火材料的侵蝕的作用。若SiO 2含量低於12%，難以達到上述效果，因此SiO 2的含量的下限為12%，優選下限為15%，更優選下限為16%。若SiO 2的含量高於30%，則玻璃熔融性降低，轉變溫度上升。因此，SiO 2的含量上限為30%，優選上限為25%，更優選上限為23%。在一些實施方式中，可包含約12%、12.5%、13%、13.5%、14%、14.5%、15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%、20%、20.5%、21%、21.5%、22%、22.5%、23%、23.5%、24%、24.5%、25%、25.5%、26%、26.5%、27%、27.5%、28%、28.5%、29%、29.5%、或30%的SiO 2。
B 2O 3可以改善玻璃的熱穩定性，提高玻璃的熔融性，抑制原料熔化時氣體的快速逸出從而避免「發缸」，適量含有時能夠較易得到沒有玻璃原料熔融殘留的玻璃，但當B 2O 3的含量過多時，玻璃的折射率降低，熱穩定性變差，因此本發明中B 2O 3的含量為6%以下，優選為0.1～5%，更優選為0.5～4%。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、或6%的B 2O 3。
在本發明的一些實施方式中，將B 2O 3的含量與SiO 2的含量之間的比例B 2O 3/SiO 2控制在0.4以下，有利於提高玻璃的化學穩定性。因此，優選B 2O 3/SiO 2為0.4以下。進一步的，通過使B 2O 3/SiO 2在0.01～0.3範圍內，還有利於優化玻璃的楊氏模量和磨耗度。因此，更優選B 2O 3/SiO 2為0.01～0.3，進一步優選B 2O 3/SiO 2為0.03～0.2。在一些實施方式中，B 2O 3/SiO 2的值可為0、大於0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、或0.4。
Nb 2O 5是高折射高色散組分，可以提高玻璃的折射率和耐失透性，降低玻璃的熱膨脹係數，本發明通過含有6%以上的Nb 2O 5以獲得上述效果，優選Nb 2O 5的含量為7%以上，更優選為8%以上。若Nb 2O 5的含量超過20%，玻璃的熱穩定性和化學穩定性降低，光透過率下降，因此本發明中Nb 2O 5的含量上限為20%，優選上限為18%，更優選上限為17%。在一些實施方式中，可包含約6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%、10.5%、11%、11.5%、12%、12.5%、13%、13.5%、14%、14.5%、15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%、或20%的Nb 2O 5。
TiO 2具有提高玻璃折射率和色散的作用，並且能參與玻璃網路形成，適量含有可使玻璃更穩定並降低玻璃的高溫黏度。本發明中通過含有15%以上的TiO 2以獲得上述效果，優選含有18%以上的TiO 2，更優選含有20%以上的TiO 2。若TiO 2含量超過35%，玻璃的析晶傾向增加，轉變溫度上升，同時玻璃加壓成型時變得容易著色。因此，本發明中TiO 2的含量為35%以下，優選TiO 2的含量為32%以下，更優選為30%以下。在本發明的一些實施方式中，可包含約15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%、20%、20.5%、21%、21.5%、22%、22.5%、23%、23.5%、24%、24.5%、25%、25.5%、26%、26.5%、27%、27.5%、28%、28.5%、29%、29.5%、30%、30.5%、31%、31.5%、32%、32.5%、33%、33.5%、34%、34.5%、或35%的TiO 2。
在本發明的一些實施方式中，通過將SiO 2的含量與Nb 2O 5和TiO 2的合計含量Nb 2O 5+TiO 2之間的比值SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）控制在0.3～1.3範圍內，可在降低玻璃的熱膨脹係數和密度的同時，使玻璃獲得適宜的磨耗度和相對部分色散。因此，優選SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.3～1.3，更優選SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.35～1.0，進一步優選SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.4～0.8。在本發明的一些實施方式中，SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）的值可為0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、或1.3。
WO 3可以提升玻璃的折射率和色散，但效果不如Nb 2O 5和TiO 2，且不具有成本優勢，同時也會導致玻璃的光透過率降低。因此，本發明中WO 3含量為0～10%，優選為0～5%，更優選為0～2%，進一步優選不含有WO 3。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、或10%的WO 3。
ZnO可以調整玻璃的折射率和色散，降低玻璃的轉變溫度，若其含量超過8%，玻璃的抗析晶性能下降，同時高溫黏度較小，給成型帶來困難，且增加玻璃的熱膨脹係數和折射率溫度係數。因此，本發明中ZnO含量為0～8%，優選為0～5%，更優選為0～2%。在一些實施方式中，進一步優選不含有ZnO。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、或8%的ZnO。
Li 2O可以降低玻璃的轉變溫度，改善玻璃的熔融性，但其含量高時對玻璃的化學穩定性、抗析晶能力和熱膨脹係數不利，因此，本發明中Li 2O的含量為3%以下，優選為2%以下，更優選為1%以下。在一些實施方式中，進一步優選不含有Li 2O。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、或3%的Li 2O。
在本發明的一些實施方式中，通過使Li 2O的含量與B 2O 3的含量之間的比值Li 2O/B 2O 3在0.5以下，可提高玻璃的化學穩定性和二次壓型抗表面析晶性能，優化玻璃的磨耗度。因此，優選Li 2O/B 2O 3為0.5以下，更優選Li 2O/B 2O 3為0.3以下，進一步優選Li 2O/B 2O 3為0.1以下，更進一步優選Li 2O/B 2O 3為0.05以下。在一些實施方式中，Li 2O/B 2O 3的值可為0、大於0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、或0.5。
在本發明的一些實施方式中，通過使10×Li 2O/Nb 2O 5在0.7以下，有利於提高玻璃的化學穩定性和二次壓型抗析晶性能，提高玻璃的楊氏模量。因此，優選10×Li 2O/Nb 2O 5為0.7以下，更優選10×Li 2O/Nb 2O 5為0.4以下，進一步優選10×Li 2O/Nb 2O 5為0.2以下。在本發明的一些實施方式中，10×Li 2O/Nb 2O 5的值可為0、大於0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.5、0.55、0.6、0.65、或0.7。
Na 2O具有改善玻璃熔融性的作用，可以提高玻璃熔制效果，同時還可以降低玻璃的轉變溫度，在本發明中，適量含有還可以改善玻璃的光透過率。若Na 2O含量超過8%，玻璃的化學穩定性和耐候性降低，因此Na 2O的含量為0～8%，優選Na 2O的含量為0～6%，更優選Na 2O的含量為0.5～5%。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、或8%的Na 2O。
K 2O具有改善玻璃熱穩定性和熔融性的作用，但其含量超過5%，玻璃的耐失透性和化學穩定性惡化，因此本發明中K 2O的含量為5%以下，優選K 2O的含量為3%以下，更優選為2%以下。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、或5%的K 2O。
MgO可以降低玻璃的折射率和熔制溫度，但MgO含量過多時玻璃的折射率達不到設計要求，玻璃的抗析晶性能和穩定性下降，同時玻璃的成本上升。因此，MgO含量限定為0～8%，優選為0～4%，更優選為0～2%。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、或8%的MgO。
CaO有助於調整玻璃的光學常數，改善玻璃的加工性能，降低玻璃密度，但是CaO含量過多時，使得玻璃的光學常數達不到要求，抗析晶性能惡化。因此，CaO含量限定為0～12%，優選為1～9%，更優選為3～7%。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%、10.5%、11%、11.5%、或12%的CaO。
在本發明的一些實施方式中，通過控制Na 2O的含量與CaO的含量之間的比例Na 2O/CaO在5.0以下，可提高玻璃的抗析晶性能。因此，優選Na 2O/CaO在5.0以下。進一步的，通過控制Na 2O/CaO在0.01～3.0範圍內，還有利於提高玻璃的光透過率和楊氏模量。因此，更優選Na 2O/CaO為0.01～3.0，進一步優選Na 2O/CaO為0.05～2.5。在本發明的一些實施方式中，Na 2O/CaO的值可為0、大於0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、或5.0。
SrO可以調節玻璃的折射率和阿貝數，但若其含量過大，玻璃的化學穩定性降低，同時玻璃的成本也會快速上升。因此，SrO含量限定為0～8%，優選為0～4%，更優選為0～2%。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、或8%的SrO。
BaO在本發明中是調整玻璃折射率、改善玻璃透過率和強度的必要組分，當其含量低於15%時上述作用不明顯，優選BaO的含量下限為18%，更優選BaO的含量下限為20%。另一方面，若BaO的含量超過35%，則會使玻璃的抗析晶性能和化學穩定性變差，密度明顯增大。因此，BaO含量上限為35%，優選上限為32%，更優選上限30%。在本發明的一些實施方式中，可包含約15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%、20%、20.5%、21%、21.5%、22%、22.5%、23%、23.5%、24%、24.5%、25%、25.5%、26%、26.5%、27%、27.5%、28%、28.5%、29%、29.5%、30%、30.5%、31%、31.5%、32%、32.5%、33%、33.5%、34%、34.5%、或35%的BaO。
在本發明的一些實施方式中，通過控制Nb 2O 5和BaO的含量之間的比例Nb 2O 5/BaO在0.2～1.2範圍內，可使本發明玻璃在具有優異的化學穩定性的同時，降低玻璃的熱膨脹係數。因此，優選Nb 2O 5/BaO為0.2～1.2，更優選Nb 2O 5/BaO為0.2～1.0。進一步的，通過控制Nb 2O 5/BaO在0.25～0.9範圍內，還可進一步提高玻璃的楊氏模量。因此，進一步優選Nb 2O 5/BaO為0.25～0.9，更進一步優選Nb 2O 5/BaO為0.3～0.8。在本發明的一些實施方式中，Nb 2O 5/BaO的值可為0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15、或1.2。
ZrO 2可以提高玻璃的折射率並調節色散，提高玻璃的抗析晶性能和強度，本發明中通過含有1%以上的ZrO 2以獲得上述效果，優選ZrO 2的含量為2%以上。若ZrO 2的含量高於10%，玻璃熔化難度增加，熔煉溫度上升，甚至會導致玻璃內部出現夾雜物及透過率下降。因此，ZrO 2含量為10%以下，優選為8%以下，更優選為7%以下。在一些實施方式中，可包含約1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、或10%的ZrO 2。
在本發明的一些實施方式中，通過控制TiO 2的含量與Nb 2O 5和ZrO 2的合計含量Nb 2O 5+ZrO 2之間的比例TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）在0.6～5.5範圍內，有利於提高玻璃的抗析晶性能和光透過率。因此，優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.6～5.5，更優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）在0.7～4.0。進一步的，通過控制TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）在0.8～3.0範圍內，還可使玻璃獲得適宜的磨耗度和相對部分色散。因此，進一步優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.8～3.0，更進一步優選TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為1.0～2.5。在本發明的一些實施方式中，TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）的值可為0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、或5.5。
在本發明的一些實施方式中，通過將SiO 2和TiO 2的合計含量SiO 2+TiO 2與Nb 2O 5、ZrO 2、CaO和BaO的合計含量Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO之間的比值（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）控制在0.5～2.2範圍內，可提高玻璃的成玻穩定性和化學穩定性，降低玻璃的密度。因此，優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.5～2.2，更優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.6～2.0。進一步的，通過控制（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）在0.8～1.8範圍內，可以進一步提高玻璃的二次壓型抗析晶性能和楊氏模量。因此，進一步優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.8～1.8，更進一步優選（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.9～1.5。在本發明的一些實施方式中，（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）的值可為0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2.0、2.05、2.1、2.15、或2.2。
Ln 2O 3（Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種）是提高玻璃折射率和化學穩定性的組分，通過將Ln 2O 3的含量控制為10%以下，能夠防止玻璃的耐失透性降低，優選Ln 2O 3含量範圍的上限為9%，更優選上限為7%。在一些實施方式中，優選Ln 2O 3為La 2O 3。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、或10%的Ln 2O 3。
在本發明的一些實施方式中，通過將ZnO、SrO和Ln 2O 3的合計含量ZnO+SrO+Ln 2O 3與SiO 2的含量之間的比例（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2控制在0.7以下，有利於降低玻璃的密度和相對部分色散。因此，優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.7以下，更優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.6以下。進一步的，通過控制（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2在0.5以下，還可降低玻璃的熱膨脹係數。因此，進一步優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.5以下，更進一步優選（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.3以下。在本發明的一些實施方式中，（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2的值可為0、大於0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.5、0.55、0.6、0.65、或0.7。
Al 2O 3能改善玻璃的化學穩定性，但其含量過大時玻璃的耐失透性和熔融性降低，因此其含量為5%以下，優選為3%以下，更優選為2%以下。在一些實施方式中，可包含約0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、或5%的Al 2O 3。
在一些實施方式中，本發明玻璃中還可含有0～1%的澄清劑，以提高玻璃的除泡能力。這種澄清劑包括但不限於Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種，優選Sb 2O 3作為澄清劑。上述澄清劑單獨或組合存在時，其含量的上限優選為0.5%，更優選上限為0.2%。在一些實施方式中，上述澄清劑中的一種或多種的含量約為0%、大於0%、0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%、或1%。
在不損害本發明的玻璃特性的範圍內，根據需要能夠少量添加上述未曾提及的其他組分，如P 2O 5、Bi 2O 3、Ta 2O 5、TeO 2和Ga 2O 3等組分，優選上述組分單獨或合計含量不超過4%，更優選不超過2%，進一步優選不超過1%，更進一步優選不含有P 2O 5；和/或Bi 2O 3；和/或Ta 2O 5；和/或TeO 2；和/或Ga 2O 3。
＜不應含有的組分＞
本發明玻璃中，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等過渡金屬的氧化物，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，從而減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，優選實際上不含有。
Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的氧化物，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。同時，為了實現環境友好，本發明的光學玻璃優選不含有As 2O 3和PbO。
本文所記載的「不含有」或「0%」是指沒有故意將該化合物、分子或元素等作為原料添加到本發明光學玻璃中；但作為生產光學玻璃的原材料和/或設備，會存在某些不是故意添加的雜質或組分，會在最終的光學玻璃中少量或痕量含有，此種情形也在本發明專利的保護範圍內。
下面將描述本發明的光學玻璃的性能：
＜折射率與阿貝數＞
光學玻璃折射率（n d）與阿貝數(ν d)按照《GB/T 7962.1—2010》規定的方法測試。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的折射率（n d）的上限為1.96，優選上限為1.95，更優選上限為1.94。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的折射率（n d）的下限為1.89，優選下限為1.90，更優選下限為1.91。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的阿貝數(ν d)的上限為28，優選上限為27，更優選上限為26。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的阿貝數(ν d)的下限為20，優選下限為21，更優選下限為22。
＜著色度＞
本發明玻璃的短波透射光譜特性用著色度（λ 70和λ 5）表示。λ 70是指玻璃透射比達到70%時對應的波長。λ 70的測定是使用具有彼此平行且光學拋光的兩個相對平面的厚度為10±0.1mm的玻璃，測定從280nm到700nm的波長域內的分光透射率並表現出透射率70%的波長。所謂分光透射率或透射率是在向玻璃的上述表面垂直地入射強度I in的光，透過玻璃並從一個平面射出強度I out的光的情況下通過I out/I in表示的量，並且也包含了玻璃的上述表面上的表面反射損失的透射率。玻璃的折射率越高，表面反射損失越大。因此，在高折射率玻璃中，λ 70的值小意味著玻璃自身的著色極少，光透過率高。
在一些實施方式中，本發明的光學玻璃的λ 70為460nm以下，優選λ 70為450nm以下，更優選λ 70為440nm以下。
在一些實施方式中，本發明的光學玻璃的λ 5為400nm以下，優選λ 5為390nm以下，更優選λ 5為380nm以下。
＜耐酸作用穩定性＞
光學玻璃的耐酸作用穩定性（D A）(粉末法)按照《GB/T 17129》規定的方法測試。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的耐酸作用穩定性（D A）為2類以上，優選為1類。
＜耐水作用穩定性＞
光學玻璃的耐水作用穩定性（D W）(粉末法)按照《GB/T 17129》規定的方法測試。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的耐水作用穩定性（D W）為2類以上，優選為1類。
＜析晶上限溫度＞
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（10℃/cm）的爐內升溫至1300℃（最高溫區溫度）保溫4小時後取出自然冷卻到室溫，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。
在一些實施方式中，本發明的光學玻璃的析晶上限溫度為1200℃以下，優選為1160℃以下，更優選為1150℃以下，進一步優選為1140℃以下。
＜楊氏模量＞
玻璃的楊氏模量（E）採用超聲波測試其縱波速度和橫波速度，再按以下公式計算得出。
Figure 02_image001
G=V S 2ρ
式中：E為楊氏模量，Pa；
G為剪切模量，Pa；
V T為橫波速度，m/s；
V S為縱波速度，m/s；
ρ為玻璃密度，g/cm 3。
在一些實施方式中，本發明的光學玻璃的楊氏模量（E）為9000×10 7/Pa以上，優選為9500×10 7/Pa以上，更優選為10000×10 7/Pa以上，進一步優選為10500×10 7/Pa以上。
＜熱膨脹係數＞
光學玻璃的熱膨脹係數（α 100 ～ 300℃）按照《GB/T7962.16-2010》規定的方法進行測試100～300℃的資料。
本發明的光學玻璃的熱膨脹係數（α 100 ～ 300℃）為110×10 -7/K以下，優選為105×10 -7/K以下，更優選為100×10 -7/K以下。
＜密度＞
光學玻璃的密度（ρ）按《GB/T7962.20-2010》規定的方法進行測試。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的密度（ρ）為4.30g/cm 3以下，優選為4.20g/cm 3以下，更優選為4.10 g/cm 3以下。
＜磨耗度＞
光學玻璃的磨耗度（F A）是指在完全相同的條件下，試樣的磨損量與標準試樣（H-K9玻璃）的磨損量（體積）的比值乘以100後所得的數值，用公式表示如下：
F A=V/V 0×100=(W/ρ)/( W 0/ρ 0)×100
式中：V—被測樣品體積磨耗量；
V 0—標準樣品體積磨耗量；
W—被測樣品品質磨耗量；
W 0—標準樣品品質磨耗量；
ρ—被測樣品密度；
ρ 0—標準樣品密度。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的磨耗度（F A）為150以上，優選為180以上，更優選為200～300。
＜相對部分色散＞
對波長x和y的相對部分色散用下式（1）表示：
P x,y=(n x-n y)／(n F-n C)                               （1）
根據阿貝數公式，對於大多數所謂的“正常玻璃”而言（以下選用H-K6和F4作為“正常玻璃”），下式（2）是成立的
P x,y=m x,y•v d+b x,y（2）
這種直線關係是以P x,y為縱坐標、v d為橫坐標來表示的，式中m x,y為斜率，b x,y為截距。
眾所周知，二級光譜的校正，即對兩個以上波長消色差，至少需要一種不符合上式（2）的玻璃（即其P x,y值偏離阿貝數經驗公式），其偏離值用ΔP x,y表示，則每個P x,y-v d點相對於符合上式（2）的「正常線」平移了ΔP x,y量，這樣各玻璃的ΔP x,y數值可用下式（3）求出：
P x,y=m x,y•v d+b x,y+ΔP x,y（3）
因此，由以上可以得到相對部分色散（P g,F）的計算公式為下式（4）和：
P g,F=(n g-n F)／(n F-n C)                                （4）
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的相對部分色散（P g,F）為0.6000～0.6500，優選為0.6100～0.6400，更優選為0.6150～0.6250。
＜二次壓型抗析晶性能＞
二次壓型抗析晶性能的測試方法為：將樣品玻璃切割為20×20×10mm的規格，放入溫度為T g+（200～250）℃的馬弗爐中保溫15～30分鐘，取出冷卻後觀察玻璃表面及內部有無晶體或產生乳濁。若玻璃樣品無乳濁和/或晶體，則玻璃的二次壓型抗析晶性能優異。
[製造方法]
本發明光學玻璃的製造方法如下：本發明的玻璃採用常規原料和工藝生產，包括但不限於使用氧化物、氫氧化物、氟化物、各種鹽類（碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、偏磷酸鹽）等為原料，按常規方法配料後，將配好的爐料投入到1000～1400℃的熔煉爐（如鉑金坩堝）中熔制，並且經澄清和均化後，得到沒有氣泡及不含未溶解物質的均質熔融玻璃，將此熔融玻璃在模具內鑄型並退火而成。本領域技術人員能夠根據實際需要，適當地選擇原料、工藝方法和工藝參數。
[玻璃預製件和光學元件]
可以使用例如直接滴料成型、或研磨加工的手段、或熱壓成型等模壓成型的手段，由所製成的光學玻璃來製作玻璃預製件。即，可以通過對熔融光學玻璃進行直接精密滴料成型為玻璃精密預製件，或通過磨削和研磨等機械加工來製作玻璃預製件，或通過對由光學玻璃製作模壓成型用的預成型坯，對該預成型坯進行再熱壓成型後再進行研磨加工來製作玻璃預製件。需要說明的是，製備玻璃預製件的手段不限於上述手段。
如上所述，本發明的光學玻璃對於各種光學元件和光學設計是有用的，其中特別優選由本發明的光學玻璃形成預成型坯，使用該預成型坯來進行再熱壓成型、精密衝壓成型等，製作透鏡、棱鏡等光學元件。
本發明的玻璃預製件與光學元件均由上述本發明的光學玻璃形成。本發明的玻璃預製件具有光學玻璃所具有的優異特性；本發明的光學元件具有光學玻璃所具有的優異特性，能夠提供光學價值高的各種透鏡、棱鏡等光學元件。
作為透鏡的例子，可舉出透鏡面為球面或非球面的凹彎月形透鏡、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。
[光學儀器]
本發明光學玻璃所形成的光學元件可製作如照相設備、攝像設備、投影設備、顯示裝置、車載設備和監控設備等光學儀器。
實施例
＜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。
本實施例採用上述光學玻璃的製造方法得到具有表1～表4所示的組成的光學玻璃。另外，通過本發明所述的測試方法測定各玻璃的特性，並將測定結果表示在表1～表4中。在表1～表4的二次壓型抗析晶性能測試中，根據前述測試方法，玻璃無乳濁且表面和內部均無晶體顆粒的記做“A”，無乳濁且內部無析晶粒但表面有析晶粒記為“B”（玻璃二次壓型時表面有析晶粒可以通過研磨去除，但會增加研磨成本，因此更優選玻璃內外均無析晶粒的玻璃組成），無乳濁但內部有1～10個晶體顆粒的記為“C”，無乳濁但內部有10～20個晶體顆粒的記為“D”，產生乳濁或內部有密集析晶顆粒的記為“×”。 [表1]
組分（wt%) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7#
SiO 2 15.5 17.5 22.4 24.2 18.6 16.5 26.2
Nb 2O 5 17.3 15.4 10.6 8.5 18.5 16.7 6.5
WO 3 0.5 0 0 0 0 2 3.4
TiO 2 18.6 21.4 30.2 32.5 16.3 25.5 33.6
B 2O 3 3.5 4.7 2 0.2 4.6 2.2 1.5
ZnO 1 0 3.2 0 0.5 0 0
Li 2O 0.5 0 0.5 0 0.3 0 0
Na 2O 1.6 3 0.5 1.9 2 2.3 3.6
K 2O 0 0 0 0 0 0.5 0
SrO 0 0.5 0 2 0 0 0
BaO 31 33.4 16.6 21.5 20.7 23.8 17.6
MgO 0 0 0 0.5 0 0 0
CaO 1.5 2 7.6 3.5 4.5 3.5 3
La 2O 3 5 0.8 1.6 2.2 3.5 1.6 0
Gd 2O 3 0 0 0.5 0 1 0 0
Y 2O 3 0 0 0 0.5 0 0 0
Yb 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
ZrO 2 3.8 1.3 4 2.5 8.5 5.4 4.5
Al 2O 3 0 0 0.3 0 1 0 0
Sb 2O 3 0.2 0 0 0 0 0 0.1
SnO 2 0 0 0 0 0 0 0
SnO 0 0 0 0 0 0 0
CeO 2 0 0 0 0 0 0 0
合計 100 100 100 100 100 100 100
Nb 2O 5/BaO 0.558 0.461 0.639 0.395 0.894 0.702 0.369
TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2） 0.882 1.281 2.068 2.955 0.604 1.154 3.055
SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2） 0.432 0.476 0.549 0.59 0.534 0.391 0.653
B 2O 3/SiO 2 0.226 0.269 0.089 0.008 0.247 0.133 0.057
Na 2O/CaO 1.067 1.5 0.066 0.543 0.444 0.657 1.200
（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2 0.387 0.074 0.237 0.194 0.215 0.097 0
Li 2O/B 2O 3 0.143 0 0.25 0 0.065 0 0
（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO） 0.636 0.747 1.356 1.575 0.667 0.85 1.892
10×Li 2O/Nb 2O 5 0.289 0 0.472 0 0.162 0 0
n d 1.93558 1.90878 1.92634 1.92145 1.89083 1.95848 1.89024
v d 24.05 24.27 24.33 22.68 25.20 23.20 22.90
λ 70（nm） 456 423 444 441 419 447 450
λ 5（nm） 374 371 381 380 368 376 382
D A 1類 1類 1類 1類 1類 1類 1類
D W 1類 1類 1類 1類 1類 1類 1類
析晶上限溫度（℃） 1130 1130 1140 1150 1120 1160 1140
E（×10 7/Pa） 11058 11067 11075 11036 10342 11128 11027
α 100 ～300℃（×10 -7/K） 97 93 92 94 98 102 91
ρ（g/cm 3） 4.06 3.98 3.92 3.92 3.87 4.08 3.80
F A 252 265 285 240 263 235 260
P g,F 0.6213 0.6209 0.6226 0.6229 0.6199 0.6217 0.6220
二次壓型抗析晶性能 B A B A B A A
[表2]
組分（wt%) 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14#
SiO 2 19.5 20.4 23.6 18 18.5 21.4 22.5
Nb 2O 5 14.6 13.2 12.5 10 11.6 12.5 13.7
WO 3 0 0 0 0 0 0 0
TiO 2 22.5 23.6 26.4 26.2 28.5 25.3 27.2
B 2O 3 2.6 3.4 1.8 2 2.5 2.1 2
ZnO 2 0 0 0 1.2 0 0
Li 2O 0.8 0 0 0 0 0 0
Na 2O 1.5 0.6 2.2 2.5 2.4 1.5 1.7
K 2O 0 0 0 0 0 0 0
SrO 1.2 0 0 0 0 0 0.5
BaO 22.5 23.6 25.4 26.5 25.2 26.1 21.6
MgO 0 3 0 0 0 0 0
CaO 6.5 4 2.2 5 3.5 5.5 2.4
La 2O 3 2.5 3.3 3.4 5 2.4 1.5 2.2
Gd 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
Y 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
Yb 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
ZrO 2 3.8 4.8 2.5 4.8 4.2 4.1 6.1
Al 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
Sb 2O 3 0 0.1 0 0 0 0 0.1
SnO 2 0 0 0 0 0 0 0
SnO 0 0 0 0 0 0 0
CeO 2 0 0 0 0 0 0 0
合計 100 100 100 100 100 100 100
Nb 2O 5/BaO 0.649 0.559 0.492 0.377 0.46 0.479 0.634
TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2） 1.223 1.311 1.76 1.77 1.804 1.524 1.374
SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2） 0.526 0.554 0.607 0.497 0.461 0.566 0.55
B 2O 3/SiO 2 0.133 0.167 0.076 0.111 0.135 0.098 0.089
Na 2O/CaO 0.231 0.15 1 0.5 0.686 0.273 0.708
（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2 0.292 0.162 0.144 0.278 0.195 0.07 0.12
Li 2O/B 2O 3 0.308 0 0 0 0 0 0
（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO） 0.886 0.965 1.174 0.955 1.056 0.969 1.135
10×Li 2O/Nb 2O 5 0.548 0 0 0 0 0 0
n d 1.90278 1.89728 1.91078 1.92156 1.93898 1.90948 1.92498
v d 24.55 24.44 23.99 24.32 23.45 24.12 23.48
λ 70（nm） 428 433 432 432 440 428 444
λ 5（nm） 372 372 373 374 376 373 374
D A 1類 1類 1類 1類 1類 1類 1類
D W 1類 1類 1類 1類 1類 1類 1類
析晶上限溫度（℃） 1120 1100 1120 1130 1140 1130 1120
E（×10 7/Pa） 11036 11074 11130 11133 11152 11026 11142
α 100 ～300℃（×10 -7/K） 92 92 95 95 94 95 93
ρ（g/cm 3） 3.89 3.88 3.94 3.98 4.02 3.94 3.95
F A 290 245 258 280 268 270 262
P g,F 0.6210 0.6208 0.6216 0.6219 0.6226 0.6210 0.6220
二次壓型抗析晶性能 B A A A A A A
[表3]
組分（wt%) 15# 16# 17# 18# 19# 20# 21#
SiO 2 17.4 23.6 22.5 18 20.5 16.7 18.65
Nb 2O 5 13.1 14.4 10.5 8 11.6 12.3 8.65
WO 3 0 0 0 0 0 0 0
TiO 2 29.1 24.5 26.1 28.2 21.6 24.3 28.1
B 2O 3 1.6 1.4 1.7 2 3.2 5 2
ZnO 0.5 0 0 0 0 0 0
Li 2O 0.6 0.2 0 0 0 0 0
Na 2O 2.4 1.6 1.4 2.5 1.3 2 2.5
K 2O 0 0 0 0 0 0 0
SrO 0 0 1.5 1.5 3 0 0
BaO 24.5 19.5 23.6 25.5 22.6 27.5 27.7
MgO 0 0 0 0 0 0 0
CaO 2.8 10 3.5 4.5 1.4 4.3 4.55
La 2O 3 2.6 3.1 3.5 5 6 2.5 3
Gd 2O 3 0 0 0 0 2 0 0
Y 2O 3 0 0 0 0 0 1 0
Yb 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
ZrO 2 5.4 1.6 5.7 4.8 6.8 4.4 4.85
Al 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
Sb 2O 3 0 0 0 0 0 0 0
SnO 2 0 0 0 0 0 0 0
SnO 0 0.1 0 0 0 0 0
CeO 2 0 0 0 0 0 0 0
合計 100 100 100 100 100 100 100
Nb 2O 5/BaO 0.535 0.738 0.445 0.314 0.513 0.447 0.312
TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2） 1.573 1.531 1.611 2.203 1.174 1.455 2.081
SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2） 0.412 0.607 0.615 0.497 0.617 0.456 0.507
B 2O 3/SiO 2 0.092 0.059 0.076 0.111 0.156 0.299 0.107
Na 2O/CaO 0.857 0.16 0.4 0.556 0.929 0.465 0.549
（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2 0.178 0.131 0.222 0.241 0.537 0.21 0.161
Li 2O/B 2O 3 0.375 0.143 0 0 0 0 0
（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO） 1.015 1.057 1.122 1.079 0.993 0.845 1.022
10×Li 2O/Nb 2O 5 0.458 0.139 0 0 0 0 0
n d 1.95988 1.89038 1.90096 1.92628 1.90216 1.92392 1.92357
v d 23.22 24.49 24.62 23.96 24.74 24.18 23.85
λ 70（nm） 445 436 425 435 421 435 435
λ 5（nm） 384 370 372 374 370 374 375
D A 1類 1類 1類 1類 1類 1類 1類
D W 1類 1類 1類 1類 1類 1類 1類
析晶上限溫度（℃） 1150 1130 1100 1120 1110 1130 1130
E（×10 7/Pa） 11135 11122 11137 11138 11026 10537 11135
α 100 ～300℃（×10 -7/K） 96 94 92 94 97 94 96
ρ（g/cm 3） 4.11 3.82 3.87 3.98 3.92 4.00 3.97
F A 287 264 265 275 254 257 267
P g,F 0.6228 0.6212 0.6214 0.6222 0.6209 0.6214 0.6220
二次壓型抗析晶性能 B A A A A B A
[表4]
組分（wt%) 22# 23#
SiO 2 16.4 18.25
Nb 2O 5 7 13.2
WO 3 0 0
TiO 2 28.2 25.6
B 2O 3 4 1.85
ZnO 0 0
Li 2O 0 0.65
Na 2O 2.5 2.35
K 2O 0 0
SrO 0 0
BaO 28.4 23.6
MgO 0 0
CaO 3.5 6.55
La 2O 3 5.6 3.2
Gd 2O 3 0 0
Y 2O 3 0 0
Yb 2O 3 0 0
ZrO 2 4.4 4.75
Al 2O 3 0 0
Sb 2O 3 0 0
SnO 2 0 0
SnO 0 0
CeO 2 0 0
合計 100 100
Nb 2O 5/BaO 0.246 0.559
TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2） 2.474 1.426
SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2） 0.466 0.47
B 2O 3/SiO 2 0.244 0.101
Na 2O/CaO 0.714 0.359
（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2 0.341 0.175
Li 2O/B 2O 3 0 0.351
（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO） 1.03 0.912
10×Li 2O/Nb 2O 5 0 0.492
n d 1.92364 1.92778
v d 24.01 24.05
λ 70（nm） 439 436
λ 5（nm） 376 373
D A 1類 1類
D W 1類 1類
析晶上限溫度（℃） 1130 1120
E（×10 7/Pa） 11145 11136
α 100 ～300℃（×10 -7/K） 95 93
ρ（g/cm 3） 3.98 3.99
F A 276 268
P g,F 0.6222 0.6218
二次壓型抗析晶性能 A B
＜玻璃預製件實施例＞
將光學玻璃實施例1～23所得到的玻璃使用例如研磨加工的手段、或再熱壓成型、精密衝壓成型等模壓成型的手段，來製作凹彎月形透鏡、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、棱鏡等的預製件。
＜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、棱鏡。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元件通過光學設計，通過使用一個或多個光學元件形成光學部件或光學元件，可用於例如成像設備、感測器、顯微鏡、醫藥技術、數位投影、通信、光學通信技術/資訊傳輸、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積體電路和電子器件，或用於車載領域的攝像設備和裝置。

Claims (17)

  1. 一種光學玻璃，其組分按重量百分比表示，含有：SiO 2：12～30%；Nb 2O 5：6～20%；TiO 2：15～35%；BaO：15～35%；ZrO 2：1～10%。
  2. 如請求項1所述的光學玻璃，其組分按重量百分比表示，還含有：B 2O 3：0～6%；和/或WO 3：0～10%；和/或ZnO：0～8%；和/或Li 2O：0～3%；和/或Na 2O：0～8%；和/或K 2O：0～5%；和/或SrO：0～8%；和/或CaO：0～12%；和/或MgO：0～8%；和/或Ln 2O 3：0～10%；和/或Al 2O 3：0～5%；和/或澄清劑：0～1%，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
  3. 一種光學玻璃，其組分按重量百分比表示，由SiO 2：12～30%；Nb 2O 5：6～20%；TiO 2：15～35%；BaO：15～35%；ZrO 2：1～10%；B 2O 3：0～6%；WO 3：0～10%；ZnO：0～8%；Li 2O：0～3%；Na 2O：0～8%；K 2O：0～5%；SrO：0～8%；CaO：0～12%；MgO：0～8%；Ln 2O 3：0～10%；Al 2O 3：0～5%；澄清劑：0～1%，組成，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分按重量百分比表示，滿足以下9種情形中的一種或多種： 1）Nb 2O 5/BaO為0.2～1.2； 2）TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.6～5.5； 3）SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.3～1.3； 4）B 2O 3/SiO 2為0.4以下； 5）Na 2O/CaO為5.0以下； 6）（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.7以下； 7）Li 2O/B 2O 3為0.5以下； 8）（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.5～2.2； 9）10×Li 2O/Nb 2O 5為0.7以下，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種。
  5. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分按重量百分比表示，滿足以下9種情形中的一種或多種： 1）Nb 2O 5/BaO為0.2～1.0； 2）TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.7～4.0； 3）SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.35～1.0； 4）B 2O 3/SiO 2為0.01～0.3； 5）Na 2O/CaO為0.01～3.0； 6）（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.6以下； 7）Li 2O/B 2O 3為0.3以下； 8）（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.6～2.0； 9）10×Li 2O/Nb 2O 5為0.4以下，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種。
  6. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分按重量百分比表示，滿足以下9種情形中的一種或多種： 1）Nb 2O 5/BaO為0.25～0.9； 2）TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為0.8～3.0； 3）SiO 2/（Nb 2O 5+TiO 2）為0.4～0.8； 4）B 2O 3/SiO 2為0.03～0.2； 5）Na 2O/CaO為0.05～2.5； 6）（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.5以下； 7）Li 2O/B 2O 3為0.1以下； 8）（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.8～1.8； 9）10×Li 2O/Nb 2O 5為0.2以下，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種。
  7. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分按重量百分比表示，滿足以下5種情形中的一種或多種： 1）Nb 2O 5/BaO為0.3～0.8； 2）TiO 2/（Nb 2O 5+ZrO 2）為1.0～2.5； 3）（ZnO+SrO+Ln 2O 3）/SiO 2為0.3以下； 4）Li 2O/B 2O 3為0.05以下； 5）（SiO 2+TiO 2）/（Nb 2O 5+ZrO 2+CaO+BaO）為0.9～1.5，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種。
  8. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分按重量百分比表示，其中：SiO 2：15～25%；和/或Nb 2O 5：7～18%；和/或TiO 2：18～32%；和/或BaO：18～32%；和/或ZrO 2：2～8%；和/或B 2O 3：0.1～5%；和/或WO 3：0～5%；和/或ZnO：0～5%；和/或Li 2O：0～2%；和/或Na 2O：0～6%；和/或K 2O：0～3%；和/或SrO：0～4%；和/或CaO：1～9%；和/或MgO：0～4%；和/或Ln 2O 3：0～9%；和/或Al 2O 3：0～3%；和/或澄清劑：0～0.5%，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
  9. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分按重量百分比表示，其中：SiO 2：16～23%；和/或Nb 2O 5：8～17%；和/或TiO 2：20～30%；和/或BaO：20～30%；和/或ZrO 2：2～7%；和/或B 2O 3：0.5～4%；和/或WO 3：0～2%；和/或ZnO：0～2%；和/或Li 2O：0～1%；和/或Na 2O：0.5～5%；和/或K 2O：0～2%；和/或SrO：0～2%；和/或CaO：3～7%；和/或MgO：0～2%；和/或Ln 2O 3：0～7%；和/或Al 2O 3：0～2%；和/或澄清劑：0～0.2%，其中，所述Ln 2O 3為La 2O 3、Gd 2O 3、Y 2O 3、Yb 2O 3中的一種或多種，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、SnO和CeO 2中的一種或多種。
  10. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃不含有ZnO；和/或不含有Li 2O；和/或不含有P 20 5；和/或不含有Bi 2O 3；和/或不含有Ta 2O 5；和/或不含有TeO 2；和/或不含有WO 3。
  11. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃的折射率n d為1.89～1.96；阿貝數ν d為20～28。
  12. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃的折射率n d為1.91～1.94；阿貝數ν d為22～26。
  13. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃的λ 70為460nm以下；和/或λ 5為400nm以下；和/或耐酸作用穩定性D A為2類以上；和/或耐水作用穩定性D W為2類以上；和/或析晶上限溫度為1200℃以下；和/或楊氏模量E為9000×10 7/Pa以上；和/或熱膨脹係數α 100 ～ 300℃為110×10 -7/K以下；密度ρ為4.30g/cm 3以下；和/或磨耗度F A為150以上；和/或相對部分色散P g,F為0.6000～0.6500。
  14. 如請求項1至3中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃的λ 70為440nm以下；和/或λ 5為380nm以下；和/或耐酸作用穩定性D A為1類；和/或耐水作用穩定性D W為1類；和/或析晶上限溫度為1150℃以下；和/或楊氏模量E為10000×10 7/Pa以上；和/或熱膨脹係數α 100 ～ 300℃為100×10 -7/K以下；密度ρ為4.10g/cm 3以下；和/或磨耗度F A為200～300；和/或相對部分色散P g,F為0.6150～0.6250。
  15. 一種玻璃預製件，其採用如請求項1至14中任一項所述的光學玻璃製成。
  16. 一種光學元件，其採用如請求項1至14中任一項所述的光學玻璃製成，或採用如請求項15所述的玻璃預製件製成。
  17. 一種光學儀器，其含有如請求項1至14中任一項所述的光學玻璃，或含有如請求項16所述的光學元件。
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