TW202400532A - 光學玻璃及光學元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種內在品質優異且適於精密壓型的光學玻璃，所述光學玻璃的組分以重量百分比表示，含有：SiO
2：17～47%；B
2O
3：20～50%；Al
2O
3：0.5～8%；ZnO：0.5～8%；RO：6～45%；La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3：0.5～15%；Li
2O+Na
2O+K
2O：小於15%，其中，ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）為0.2～4.0，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。通過合理的組分設計，本發明獲得的光學玻璃在具有期望的折射率和阿貝數的同時，具有較低的馳垂溫度和優異的內在品質。
Description
本發明涉及一種光學玻璃，尤其是涉及一種內在品質優異且適於精密壓型的光學玻璃，以及由其製成的玻璃預製件、光學元件和光學儀器。
光學玻璃是用於製造光學儀器或機械系統中的透鏡、棱鏡、反射鏡和視窗等的玻璃材料。目前將光學玻璃製造為光學元件的主流方法是精密模壓成型（包括直接壓型法和二次壓型法），採用精密模壓技術製造的透鏡通常不用再進行研磨和拋光，從而減少了原材料消耗，降低了人力和物力成本，並且減少了環境污染，該技術可以低成本大批量生產光學元件。所謂精密模壓，就是在一定的溫度、壓力下，用具有預定產品形狀的高精密模具模壓玻璃預製件，從而獲得具有最終產品形狀和光學功能的玻璃製品。通過精密模壓技術可以製造各種光學玻璃產品，如球面透鏡、非球面透鏡、棱鏡和衍射光柵等。
隨著智慧駕駛、人像識別等技術快速發展，折射率為1.57～1.61，阿貝數為58～64範圍內的光學非球面鏡片需求快速增長。同時，光學玻璃的內在品質對其應用至關重要，優質的光學玻璃產品要求其含有較少、甚至不含有氣泡。光學玻璃非球面精密壓型技術能夠低成本的獲得非球面鏡片，因此開發一款折射率為1.57～1.61，阿貝數為58～64，內在品質優異且適於精密壓型的光學玻璃對光電產業的發展具有重要的意義。
本發明所要解決的技術問題是提供一種內在品質優異且適於精密壓型的光學玻璃。
本發明解決技術問題採用的技術方案是：
（1）光學玻璃，其組分以重量百分比表示，含有：SiO
2：17～47%；B
2O
3：20～50%；Al
2O
3：0.5～8%；ZnO：0.5～8%；RO：6～45%；La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3：0.5～15%；Li
2O+Na
2O+K
2O：小於15%，其中，ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）為0.2～4.0，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
（2）根據（1）所述的光學玻璃，其組分以重量百分比表示，還含有：P
2O
5：0～3%；和/或ZrO
2：0～3%；和/或澄清劑：0～1%，所述澄清劑為Sb
2O
3、SnO
2、Na
2SiF
6、K
2SiF
6中的一種或多種。
（3）一種光學玻璃，其組分含有SiO
2、B
2O
3、Al
2O
3、ZnO和鹼土金屬氧化物，其組分以重量百分比表示，還含有0.5～15%的La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3，其中，ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）為0.2～4.0，所述光學玻璃的折射率n
d為1.57～1.61，阿貝數ν
d為58～64，氣泡度為A級以上。
（4）根據（3）所述的光學玻璃，其組分以重量百分比表示，含有：SiO
2：17～47%；和/或B
2O
3：20～50%；和/或Al
2O
3：0.5～8%；和/或ZnO：0.5～8%；和/或RO：6～45%；和/或Li
2O+Na
2O+K
2O：小於15%；和/或P
2O
5：0～3%；和/或ZrO
2：0～3%；和/或澄清劑：0～1%，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量，所述澄清劑為Sb
2O
3、SnO
2、Na
2SiF
6、K
2SiF
6中的一種或多種。
（5）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，其組分以重量百分比表示，滿足以下7種情形中的一種以上：
1）B
2O
3/SiO
2為0.55～2.3，優選B
2O
3/SiO
2為0.7～2.0，更優選B
2O
3/SiO
2為0.8～1.8，進一步優選B
2O
3/SiO
2為1.0～1.5；
2）（ZrO
2+Al
2O
3）/B
2O
3為0.05～0.4，優選（ZrO
2+Al
2O
3）/B
2O
3為0.05～0.3，更優選（ZrO
2+Al
2O
3）/B
2O
3為0.05～0.25，進一步優選（ZrO
2+Al
2O
3）/B
2O
3為0.05～0.2；
3）BaO/RO為0.4～0.95，優選BaO/RO為0.5～0.95，更優選BaO/RO為0.65～0.95，進一步優選BaO/RO為0.7～0.9；
4）RO/B
2O
3為0.3～1.3，優選RO/B
2O
3為0.4～1.2，更優選RO/B
2O
3為0.5～1.0，進一步優選RO/B
2O
3為0.6～0.9；
5）（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO為0.05～0.9，優選（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO為0.1～0.6，更優選（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO為0.1～0.4，進一步優選（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO為0.1～0.35；
6）ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）為0.3～3.0，優選ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）為0.5～2.0，更優選ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）為0.6～1.6；
7）（Na
2O+K
2O）/Li
2O為0.1～1.5，優選（Na
2O+K
2O）/Li
2O 為0.1～1.0，更優選（Na
2O+K
2O）/Li
2O為0.2～0.8，進一步優選（Na
2O+K
2O）/Li
2O為0.25～0.65，
所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
（6）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，其組分以重量百分比表示，其中：SiO
2：22～40%，優選SiO
2：25～38%；和/或B
2O
3：22～38%，優選B
2O
3：23～35%；和/或Al
2O
3：1～7%，優選Al
2O
3：1～6.5%；和/或ZnO：1～7%，優選ZnO：1～6%；和/或RO：8～40%，優選RO：10～35%；和/或La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3：1～12%，優選La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3：2～10%；和/或Li
2O+Na
2O+K
2O：小於12%，優選Li
2O+Na
2O+K
2O：小於10%，更優選Li
2O+Na
2O+K
2O：小於8%；和/或P
2O
5：0～1.5%；和/或ZrO
2：0～2%，優選ZrO
2：0～1%；和/或澄清劑：0～0.8%，優選澄清劑：0～0.5%，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量，澄清劑為Sb
2O
3、SnO
2、Na
2SiF
6、K
2SiF
6中的一種或多種。
（7）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，其組分以重量百分比表示，其中：BaO：5～30%，優選BaO：6～28%，更優選BaO：8～25%；和/或SrO：0.5～15%，優選SrO：0.5～13%，更優選SrO：0.5～12%；和/或CaO：0～10%，優選CaO：0～9%，更優選CaO：0～8%；和/或MgO：0～5%，優選MgO：0～3%；和/或La
2O
3：0.5～10%，優選La
2O
3：1～9%，更優選La
2O
3：1.5～8%；和/或Y
2O
3：0～8%，優選Y
2O
3：0～5%，更優選Y
2O
3：0～3%；和/或Gd
2O
3：0～5%，優選Gd
2O
3：0～3%；和/或Li
2O：1～7%，優選Li
2O：2～6.5%，更優選Li
2O：3～5.5%；和/或Na
2O：0.1～7%，優選Na
2O：0.1～6%，更優選Na
2O：0.5～5%；和/或K
2O：0～5%，優選K
2O：0～2%，更優選K
2O：0～1%。
（8）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，其組分以重量百分比表示，還含有：F：0～10%，優選F：0～5%，更優選F：0～3%。
（9）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，其組分中不含有P
2O
5；和/或不含有MgO；和/或不含有Gd
2O
3；和/或不含有F。
（10）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，所述光學玻璃的折射率n
d為1.57～1.61，優選為1.575～1.605，更優選為1.575～1.60；阿貝數ν
d為58～64，優選為58.5～63.5，更優選為59～63。
（11）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，所述光學玻璃的N
d一致性為±50×10
-5以內，優選N
d一致性為±30×10
-5以內；和/或T
s穩定性為±5℃以內，優選T
s穩定性為±3℃以內。
（12）根據（1）～（4）任一所述的光學玻璃，所述光學玻璃的弛垂溫度T
s為610℃以下，優選為600℃以下，更優選為595℃以下；和/或熱膨脹係數α
20-300 ℃為85×10
-7以下，優選為83×10
-7以下，更優選為81×10
-7以下；和/或耐酸作用穩定性D
A為5類以上，優選為4類以上；和/或耐水作用穩定性D
W為4類以上，優選為3類以上；和/或氣泡度為A級以上，優選為A
0級以上，更優選為A
00級；和/或條紋度為C級以上，優選為B級以上；和/或1200℃的高溫黏度為25dPaS以下，優選為23dPaS以下，更優選為20dPaS以下；和/或900℃的高溫黏度為35dPaS以上，優選為40dPaS以上，更優選為50dPaS以上；和/或析晶上限溫度為1100℃以下，優選為1050℃以下，更優選為1020℃以下；和/或熱塑抗析晶穩定性為B級以上，優選為A級；和/或折射率溫度係數dn/dt為≤6.0×10
-6/℃，優選為≤5.5×10
-6/℃，更優選為≤5.0×10
-6/℃。
（13）一種玻璃預製件，採用（1）～（12）任一所述的光學玻璃製成。
（14）一種光學元件，採用（1）～（12）任一所述的光學玻璃或（13）所述的玻璃預製件製成。
（15）一種光學儀器，含有（1）～（12）任一所述的光學玻璃，和/或含有（14）所述的光學元件。
本發明的有益效果是：透過合理的組分設計，本發明獲得的光學玻璃在具有期望的折射率和阿貝數的同時，具有較低的馳垂溫度和優異的內在品質。
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，但不會因此而限制發明的主旨。在以下內容中，本發明光學玻璃有時候簡稱為玻璃。
[光學玻璃]
下面對本發明光學玻璃的各組分（成分）範圍進行說明。在本發明中，如果沒有特殊說明，各組分的含量、總含量全部採用重量百分比（wt%）表示，即，各組分的含量、總含量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。
＜必要組分和任選組分＞
SiO
2是本發明玻璃的必要組分，若其含量超過47%，玻璃的折射率和阿貝數會低於設計要求；另一方面，玻璃的熔化溫度快速升高，熔化難度加大，尤其是在含有大量鹼金屬氧化物組分的情況下，玻璃對熔爐的侵蝕能力快速上升，在降低爐體壽命的同時，加大了N
d一致性、T
s穩定性的控制難度，還會帶來玻璃中氣泡、夾雜物含量上升的風險，甚至達不到品質要求。若SiO
2的含量低於17%，玻璃的化學穩定性快速下降，耐水性較難達到設計要求，在製備研磨加工非球面預製件時表面容易產生霧狀缺陷，導致非球面預製件良品率降低。因此，SiO
2的含量為17～47%，優選為22～40%，更優選為25～38%。
B
2O
3可以提升玻璃的折射率和阿貝數，降低玻璃的T
s。合適量的含有B
2O
3，在與SiO
2同時構成玻璃網絡時，會進一步的提升玻璃網絡的強度，從而進一步提升玻璃的化學穩定性，尤其是玻璃的耐酸性。若B
2O
3的含量超過50%，B
2O
3會疏鬆玻璃網絡，導致耐水性快速下降。在生產過程中, B
2O
3通常採用硼酸的形式引入，經發明人大量研究發現，高含量的硼酸在熔解過程中會加速對熔爐的侵蝕；另一方面，在熔解過程中，過量的硼酸會導致揮發加劇，玻璃組分會大幅度變化，導致N
d一致性和T
s穩定性快速下降；再一方面，硼酸在熔解過程中分解為H
2O，H
2O通常以氣泡的形式存在於高溫玻璃液中，過量的硼酸會給後續的澄清工藝帶來巨大的挑戰。若B
2O
3的含量低於20%，玻璃的阿貝數和T
s難以達到設計要求。因此，B
2O
3的含量為20～50%，優選為22～38%，更優選為23～35%。
發明人研究發現，在本發明體系玻璃中，B
2O
3/SiO
2的值大於2.3時，玻璃液在成型溫度下從液態冷卻到固態的時間大幅度增加，在成型過程中表面先冷卻硬化，但中部溫度仍然較高，表面與中部固化歷史差異特別大，易在玻璃內部形成條紋，對厚規格產品尤為嚴重。本發明體系玻璃通常成型溫度為900～1000℃，在此溫度範圍內若其黏度低於35dPas，玻璃容易出現上述問題，導致條紋度達不到要求。因此，B
2O
3/SiO
2的值優選為2.3以下，更優選為2.0以下，進一步優選為1.8以下，更進一步優選為1.5以下。若B
2O
3/SiO
2的值小於0.55，玻璃的T
s快速升高，難以達到設計目標，同時玻璃1200℃的高溫黏度難以達到設計目標。在一些實施方式中，玻璃1200℃的高溫黏度過大 ，玻璃排除內部氣泡非常困難，必須升高溫度才能有效排除氣泡，但1200℃以上的玻璃液對爐體的侵蝕能力快速上升。因此，B
2O
3/SiO
2的值優選為0.55以上，更優選為0.7以上，進一步優選為0.8以上，更進一步優選為1.0以上。
合適量的Al
2O
3能夠加固玻璃網絡，提升玻璃的化學穩定性，提升玻璃的高溫黏度。但在本發明玻璃中，超過8%的Al
2O
3會導致玻璃中網絡結構快速疏鬆，尤其是在B
2O
3含量較高的情況下，在製造非球面預製件的研磨拋光過程中，元件表面容易產生腐蝕點，導致良品率快速下降。另外，由於Al
2O
3的色散較大，過量含有會導致阿貝數低於設計要求。若其含量低於0.5%，玻璃原料在熔化過程中對爐體的腐蝕性急劇上升，同時化學穩定性，尤其是耐水性快速下降。因此，Al
2O
3含量限定為0.5～8%，優選為1～7%,更優選為1～6.5%。
ZrO
2在玻璃中可以降低玻璃液侵蝕爐體的能力，提升熔煉爐壽命，提高玻璃的抗析晶性能。若ZrO
2的含量超過3%，玻璃中容易出現不熔物，導致玻璃內在品質降低，玻璃的抗析晶性能快速下降。因此，ZrO
2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，ZrO
2與Al
2O
3混合使用時，對B
2O
3結構狀態有較大的影響，尤其是在鹼土金屬氧化物含量較高的情況下，從而影響到玻璃熱塑抗析晶穩定性。當（ZrO
2+Al
2O
3）/ B
2O
3的值小於0.05時，提升熱塑抗析晶穩定性不明顯，若（ZrO
2+Al
2O
3）/ B
2O
3的值大於0.4，玻璃的熱塑抗析晶穩定性反而快速下降。因此，（ZrO
2+Al
2O
3）/ B
2O
3的值優選為0.05～0.4，更優選為0.05～0.3，進一步優選為0.05～0.25，更進一步優選為0.05～0.2。
合適量的ZnO能夠顯著提升玻璃的折射率和化學穩定性，降低玻璃的熱膨脹係數和T
s，若其含量低於0.5%，上述效果不明顯；若ZnO的含量高於8%，玻璃的阿貝數較難達到設計要求，玻璃排除氣泡的能力降低，尤其是在B
2O
3含量較高的情況下。因此，ZnO的含量限定為0.5～8%，優選為1～7%，更優選為1～6%。
BaO、SrO、CaO、MgO屬於鹼土金屬氧化物，合適量的鹼土金屬氧化物在玻璃中可以提升折射率，增強玻璃的抗析晶穩定性，但若其合計含量RO超過45%，玻璃的抗析晶穩定性快速下降，玻璃甚至發生乳化。因此，BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量RO為6～45%，優選為8～40%，更優選為10～35%。
經過發明人大量實驗研究發現，從提升玻璃抗析晶穩定性的能力來看，BaO大於SrO大於CaO大於MgO。因此，本發明玻璃優選選用BaO來提升玻璃的折射率和抗析晶穩定性，但若其含量超過30%，玻璃的耐水性快速下降，玻璃在熔化過程中容易導致氣泡堆積，難以消除，嚴重影響生產工藝的穩定性，從而影響玻璃的N
d一致性和T
s穩定性。若BaO的含量低於5%，玻璃的折射率較難達到設計要求，玻璃的抗析晶穩定性快速下降。因此，BaO的含量為5～30%，優選為6～28%，更優選為8～25%。
SrO在玻璃中可以和BaO形成協同效應，更有效的提升玻璃的抗析晶穩定性，同時還有利於提升玻璃的折射率，若SrO的含量低於0.5%，上述效果不明顯，若其含量超過15%，抗析晶協同效應減弱，玻璃的成本快速上升。因此，SrO的含量為0.5～15%，優選為0.5～13%，優選為0.5～12%。
CaO可以提升玻璃的抗析晶穩定性，提升玻璃的折射率，快速降低玻璃的高溫黏度，使氣泡排除相對更容易，尤其是在BaO相對含量較低的情況下，效果較為顯著。若CaO的含量高於10%，玻璃的抗析晶穩定性快速下降，阿貝數會低於設計要求。因此CaO的含量為0～10%，優選為0～9%，更優選為0～8%。
MgO可以提升玻璃的穩定性，若其含量高於5%，玻璃的抗析晶性能反而快速下降，同時阿貝數會低於設計要求。因此，MgO含量限定在5%以下，優選為3%以下，更優選為不含有MgO。
在一些實施方式中，本發明玻璃的鹼土金屬氧化物主要使用BaO，當BaO/RO的值優選為0.4～0.95，更優選0.5～0.95，進一步優選為0.65～0.95，更進一步優選為0.7～0.9時，鹼土金屬氧化物之間的協同作用對降低玻璃的析晶上限溫度的作用最為顯著。
在一些實施方式中，鹼土金屬氧化物提供的自由氧會加固B
2O
3網絡，增強其緻密度，從而提升玻璃的耐水性與耐候性，若RO/B
2O
3的值低於0.3，上述效果不明顯，且熱膨脹係數增加；若RO/B
2O
3的值高於1.3，過量的鹼土金屬組分反而會破壞玻璃網絡，玻璃的耐水性與耐候性快速惡化。因此，RO/B
2O
3的值優選為0.3～1.3，更優選為0.4～1.2，進一步優選為0.5～1.0，更進一步優選為0.6～0.9。
La
2O
3可以提高玻璃的折射率，降低玻璃的高溫黏度，若其含量低於0.5%，上述效果不明顯。若La
2O
3含量超過10%，玻璃的耐酸性快速下降，玻璃的熱塑抗析晶性能快速下降，且玻璃的T
s升高。因此，La
2O
3的含量限定為0.5～10%，優選為1～9%，更優選為1.5～8%。
Y
2O
3在玻璃中可以提高折射率和抗熱衝擊性能，若其含量超過8%，玻璃的化學穩定性快速下降。因此，Y
2O
3的含量限定在8%以下，優選為5%以下，更優選為3%以下。
Gd
2O
3可以提升玻璃的折射率、耐水性和耐候性，但若其含量超過5%，玻璃的成本快速上升，抗析晶性能快速下降。因此，Gd
2O
3的含量限定為5%以下，優選3%以下，更優選為不含有Gd
2O
3。
本發明玻璃從高溫溶液冷卻到固態的時間比一般光學玻璃長，後續還需要經歷兩次的高溫成型過程，過量的La
2O
3、Y
2O
3、Gd
2O
3會導致玻璃的熱塑抗析晶性能快速惡化，在熱塑過程中產生析晶甚至乳化，同時還會引起耐酸性的快速降低。因此La
2O
3、Y
2O
3、Gd
2O
3合計含量La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3優選為0.5～15%，更優選為1～12%，進一步優選為2～10%。
在一些實施方式中，合適量的La
2O
3、Y
2O
3、Gd
2O
3與RO可以協同提升玻璃的折射率和阿貝數，更為重要的是，可以降低玻璃因大量含有RO帶來的耐水性下降的問題，同時還有利於把耐酸性控制在設計範圍內，降低玻璃的高溫黏度，進而降低玻璃的熔解溫度，當（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO的值低於0.05時，上述效果不明顯。當（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO的值高於0.9時，玻璃液對爐體的侵蝕性上升，玻璃的穩定性快速惡化，T
s上升，難以達到設計要求。因此，（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）/RO的值優選為0.05～0.9，更優選為0.1～0.6，進一步優選為0.1～0.4，更進一步優選為0.1～0.35。
在一些實施方式中，當玻璃中存在La
2O
3、Y
2O
3、Gd
2O
3等組分時，玻璃的穩定性會下降，同時在降溫過程中容易出現細小氣泡導致產品報廢。發明人大量實驗研究發現，當ZnO與La
2O
3、Y
2O
3、Gd
2O
3共存並滿足ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）的值處於0.2～4.0範圍時，可以防止玻璃的穩定性和氣泡度下降。因此，優選ZnO/（La
2O
3+Y
2O
3+Gd
2O
3）的值為0.2～4.0，更優選為0.3～3.0，進一步優選為0.5～2.0，更進一步優選為0.6～1.6。
鹼金屬氧化物（如Li
2O、Na
2O、K
2O）是本發明玻璃的主要組分之一，其含量與相對含量對於玻璃的T
s、折射率、阿貝數、熱膨脹係數、化學穩定性和抗析晶性等關鍵指標有較大影響。
從單種鹼金屬氧化物的作用來看，Li
2O降低玻璃T
s的能力最強，若其含量低於1%，玻璃的T
s會高於設計要求，玻璃的化學穩定性快速下降，玻璃的高溫黏度快速上升。若Li
2O的含量超過7%，玻璃液不僅對爐體的侵蝕性快速增強，甚至會在熔化過程中侵蝕鉑金製品，導致玻璃中出現鉑夾雜物，同時玻璃的N
d一致性和T
s穩定性控制難度較大。因此，Li
2O的含量為1～7%，優選為2～6.5%，更優選為3～5.5%。
合適量的Na
2O可以改善玻璃的熔化性能，降低玻璃的T
s，降低玻璃的高溫黏度，若其含量低於0.1%，上述效果不明顯。若Na
2O的含量高於7%，玻璃對爐體的侵蝕性上升，玻璃的化學穩定性下降，同時熱膨脹係數快速上升。因此，Na
2O的含量為0.1～7%，優選為0.1～6%，更優選為0.5～5%。
K
2O的含量若高於5%，玻璃網絡結構破壞嚴重，玻璃耐水性和耐候性難以達到設計要求。因此，K
2O的含量限定為5%以下，優選為2%以下，更優選為1%以下。
發明人研究發現，Li
2O、Na
2O、K
2O三種鹼金屬氧化物混合存在時，會發生複雜的協同效應，進一步影響到對爐體的侵蝕性、高溫黏度，以及折射率溫度係數。使用非球面鏡片能夠大幅度減少鏡片使用數量的同時實現高清晰成像。但對於需要在較大溫度差環境中使用的鏡頭（如車載、安防鏡頭），若該玻璃的折射率溫度係數過大，同時鏡片數較少，鏡頭的「溫漂」極難控制，會帶來在不同溫度下成像品質不同的嚴重問題。本發明人發現，在一些實施方式中，當Li
2O+Na
2O+K
2O的值優選小於15%，更優選小於12%，進一步優選小於10%，更進一步優選小於8%時，玻璃液對爐體的侵蝕性降低，T
s穩定性滿足設計要求，同時玻璃的折射率溫度係數不超過設計要求。
在一些實施方式中，當（Na
2O+K
2O）/Li
2O的值優選為0.1～1.5，更優選為0.1～1.0，進一步優選為0.2～0.8，更進一步優選為0.25～0.65時，玻璃液對爐體的侵蝕性降低，T
s穩定性滿足設計要求，同時玻璃的折射率溫度係數不超過設計要求。更為重要的是，若上述三種鹼金屬氧化物在上述範圍內，還可以實現較低的熱膨脹係數，這對非球面壓型過程中減少鏡片的炸裂是非常重要的，極大的提升了非球面壓型工藝自由度和穩定性。
P
2O
5可以調整玻璃的折射率與色散，但在本發明體系玻璃中，若其含量超過3%，玻璃的抗析晶性能會快速惡化，會給玻璃的連熔生產、毛坯二次壓型、非球面精密壓型等關鍵工序帶來災難性的影響，因此其含量限定在3%以下，優選為1.5%以下，更優選為不含有P
2O
5。
適量的F（氟）可以顯著降低玻璃的T
s，提升玻璃的阿貝數，並可以減少玻璃中鹼金屬氧化物的使用。若其含量超過10%，由於F在高溫熔化過程中極易揮發，其單位含量對折射率、阿貝數的影響因數特別大，因此其在熔煉過程中導致N
d一致性、T
s穩定性變得極不可控，會給後續非球面壓型帶來災難性的影響。因此，F的含量控制在10%以下，優選為5%以下，更優選為3%以下。若組分設計能夠滿足T
s的設計要求，進一步優選不含有F。
Sb
2O
3、SnO
2、Na
2SiF
6、K
2SiF
6等可用於作為澄清劑，有利於提高玻璃的氣泡度，其單獨或組合存在時為1%以下，優選為0.8%以下，更優選為0.5%以下。
除了組分設計優化玻璃的熔化性能，提升玻璃氣泡度以外，類似高黏度的矽酸鹽玻璃還通常採用氧化物組分以硝酸鹽引入的方式來優化玻璃的熔化性能與氣泡度。硝酸鹽在熔化過程中氮元素幾乎全部以NO
X氣體排放到大氣中，氮氧化物對人體健康有極大的損害，長期吸入有導致肺癌的風險。因此，發明人致力於研究在保證玻璃熔化性能的同時，降低氮氧化物排放問題。本發明人通過大量實驗研究發現，硝酸鹽以KNO
3和Ba（NO
3）
2等方式引入，並與上述澄清劑（如Sb
2O
3、SnO
2、Na
2SiF
6、K
2SiF
6等）混合使用時，玻璃在氣泡度能滿足品質要求的同時，氮氧化物的排放量可降低至較低水準。通過折算，玻璃原料中的N（氮）元素含量（熔制100Kg理論玻璃的N元素的引入量/100Kg玻璃重量×100%）低於2.0%，優選低於1.5%，更優選低於1.0%。
＜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＞
光學玻璃的折射率（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）為1.57～1.61，優選折射率（n
d）為1.575～1.605，更優選折射率（n
d）為1.575～1.60。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的阿貝數(ν
d)為58～64，優選阿貝數(ν
d)為58.5～63.5，更優選阿貝數(ν
d)為59～63。
＜N
d一致性＞
在生產過程中每隔24小時選取玻璃樣品共計5個，同時退火後按《GB/T 7962.1—2010》規定的方法測試折射率（N
d），計算其與標準值的差值即為N
d一致性。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的N
d一致性為±50×10
-5以內，優選N
d一致性為±30×10
-5以內。
＜ 馳垂溫度＞
光學玻璃的馳垂溫度（T
s）按照《GB/T7962.16-2010》規定的方法進行測試。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的馳垂溫度（T
s）為610℃以下，優選馳垂溫度（T
s）為600℃以下，更優選馳垂溫度（T
s）為595℃以下。
＜T
s穩定性＞
在生產過程中每隔24小時選取玻璃樣品共計5個，同時退火後按《GB/T7962.16-2010》規定T
s，其與標準值的差值代表T
s穩定性。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的T
s穩定性為±5℃以內，優選T
s穩定性為±3℃以內。
＜熱膨脹係數＞
光學玻璃的熱膨脹係數（α
20-300 ℃）按照《GB/T7962.16-2010》規定的方法進行測試20～300℃的資料。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的熱膨脹係數（α
20-300 ℃）為85×10
-7以下，優選熱膨脹係數（α
20-300 ℃）為83×10
-7以下，更優選熱膨脹係數（α
20-300 ℃）為81×10
-7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。本文中耐酸作用穩定性有時候簡稱為耐酸性。
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5類以上，優選耐酸作用穩定性（D
A）為4類以上。
＜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。本文中耐水作用穩定性有時候簡稱為耐水性。
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4類以上，優選耐水作用穩定性（D
W）為3類以上。
＜氣泡度＞
光學玻璃的氣泡度按《GB/T7962.8-2010》規定的方法測試。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的氣泡度為A級以上，優選為A
0級以上，更優選為A
00級。
＜條紋度＞
光學玻璃的條紋度用點光源和透鏡組成的條紋儀從最容易看見條紋的方向上，與標準試樣作比較檢查，分為4級，詳見下表1。
[表1] 條紋度等級表
| 級別 | 條紋程度 |
| A | 在規定檢測條件下無肉眼可見的條紋 |
| B | 在規定檢測條件下有細而分散的條紋 |
| C | 在規定檢測條件下有輕微的平行條紋 |
| D | 在規定檢測條件下有粗略的平行條紋 |
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的條紋度為C級以上，優選為B級以上。
＜高溫黏度＞
光學玻璃的高溫黏度按以下方法測試：使用THETA Rheotronic II高溫黏度計採用旋轉法測試，數值單位為dPaS（泊），其數值越小，表示黏度越小。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃1200℃的高溫黏度為25dPaS以下，優選1200℃的高溫黏度為23dPaS以下，更優選1200℃的高溫黏度為20dPaS以下。
在一些實施方式中，本發明光學玻璃900℃的高溫黏度為35dPaS以上，優選900℃的高溫黏度為40dPaS以上，更優選900℃的高溫黏度為50dPaS以上。
＜抗析晶性能＞
對於應用於非球面精密壓型的玻璃來講，玻璃需要經歷高溫成型、高溫二次壓型、高溫精密壓型等3個階段的高溫過程，因此玻璃的抗析晶穩定性十分重要。抗析晶穩定性分為兩類，一是玻璃液從液態冷卻到固態過程中的抗析晶性能，用析晶上限溫度表徵；高溫二次壓型、高溫精密壓型的抗析晶性能可以用熱塑抗析晶測試表徵。本文中所提到的抗析晶性能（或玻璃的穩定性）通常指上述兩類抗析晶性能。
抗析晶穩定性分為兩類，一是玻璃液從高溫（1000～1200℃）液態冷卻到固態過程中的抗析晶性能，用析晶上限溫度表徵；高溫二次壓型，高溫精密壓型的抗析晶性能可以用熱塑抗析晶測試表徵。
析晶上限溫度測試方法如下：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）的爐內升溫至最高溫區溫度為1400℃，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，本發明光學玻璃的析晶上限溫度為1100℃以下，優選為1050℃以下，更優選為1020℃以下。
熱塑抗析晶穩定性測試方法如下：將實驗樣品加工為20×20×10mm規格，兩面拋光，將樣品放入溫度為T
s+200℃的析晶爐內保溫30分鐘，取出冷卻後，再對兩個大面拋光，根據下表2判斷玻璃的析晶性能，A級為最好，E級為最差。
[表2] 析晶的分級和判斷標準
| 等級 | 標準 |
| A | 無肉眼可見的析晶顆粒 |
| B | 肉眼可見析晶顆粒，數量少而分散 |
| C | 肉眼可見較大分散或者較密集而小的析晶顆粒 |
| D | 析晶顆粒較大而密集 |
| E | 玻璃完全析晶失透 |
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的熱塑抗析晶穩定性為B級以上，優選為A級，抗析晶性能優異。
＜折射率溫度係數＞
玻璃的折射率溫度係數（dn/dt）按照《GB/T 7962.4—2010》規定方法，測試在40～60℃範圍光學玻璃的折射率溫度係數（d線 dn/dt relative(10
-6/℃)）
在一些實施方式中，本發明光學玻璃的折射率溫度係數（dn/dt）為≤6.0×10
-6/℃，優選為≤5.5×10
-6/℃，更優選為≤5.0×10
-6/℃。
[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）、硼酸等為原料，按常規方法配料後，將配好的爐料投入到1400～1550℃的熔煉爐（如鉑金、黃金或鉑合金坩堝）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，可以透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，或透過磨削和研磨等機械加工來製作玻璃預製件，或透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、平凸透鏡或平凹透鏡等各種透鏡。本發明所述透鏡還包括車燈透鏡。
[光學儀器]
本發明光學玻璃所形成的光學元件可製作光學儀器，所述光學玻璃包括但不限於照相設備、攝像設備、投影設備、顯示裝置、車載設備（含車燈）和監控設備等。
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3～表5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3～表5中。
[表3]
[表4]
[表5]
| 實施例（wt%） | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# |
| SiO 2 | 28 | 25 | 26.8 | 23 | 29 | 25 | 30 |
| B 2O 3 | 32.7 | 35 | 33.9 | 36 | 30 | 35 | 30.7 |
| P 2O 5 | 0.5 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| F | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 1 | 0 | 1 |
| ZrO 2 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.5 | 1 | 0.2 | 1 |
| Al 2O 3 | 2 | 3.8 | 1.9 | 2.5 | 1.5 | 2 | 2 |
| ZnO | 8 | 5.9 | 6.3 | 4 | 7 | 7 | 3 |
| CaO | 0 | 1 | 0.4 | 2 | 1 | 2 | 4 |
| BaO | 11 | 17.1 | 9.6 | 14.3 | 18 | 13.15 | 14 |
| SrO | 2 | 1.85 | 4.8 | 2 | 2 | 4 | 3 |
| MgO | 2 | 0 | 0 | 1 | 0.5 | 0.5 | 1 |
| La 2O 3 | 6 | 2 | 9.5 | 4 | 1 | 4.4 | 2 |
| Y 2O 3 | 1 | 1 | 0 | 2.55 | 0.4 | 0 | 1 |
| Gd 2O 3 | 1 | 1.4 | 0 | 1 | 0.4 | 0 | 1.35 |
| Na 2O | 1 | 2.2 | 3 | 2 | 2.5 | 2.8 | 2 |
| K 2O | 0.6 | 0.1 | 0 | 0.1 | 1 | 0.5 | 0.1 |
| Li 2O | 4 | 3.4 | 3.5 | 3.5 | 3.6 | 3.4 | 3.8 |
| Sb 2O 3 | 0.1 | 0.05 | 0.1 | 0.05 | 0.1 | 0.05 | 0.05 |
| 合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| RO | 15 | 19.95 | 14.8 | 19.3 | 21.5 | 19.65 | 22 |
| B 2O 3/SiO 2 | 1.17 | 1.40 | 1.26 | 1.57 | 1.03 | 1.40 | 1.02 |
| (ZrO+Al 2O 3)/B 2O 3 | 0.06 | 0.11 | 0.06 | 0.08 | 0.08 | 0.06 | 0.10 |
| RO/B 2O 3 | 0.46 | 0.57 | 0.44 | 0.54 | 0.72 | 0.56 | 0.72 |
| BaO/RO | 0.73 | 0.86 | 0.65 | 0.74 | 0.84 | 0.67 | 0.64 |
| La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3 | 8 | 4.4 | 9.5 | 7.55 | 1.8 | 4.4 | 4.35 |
| (La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3)/RO | 0.53 | 0.22 | 0.64 | 0.39 | 0.08 | 0.22 | 0.20 |
| ZnO/(La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3) | 1.0 | 1.34 | 0.66 | 0.53 | 3.89 | 1.59 | 0.69 |
| Li 2O+Na 2O+K 2O | 5.6 | 5.7 | 6.5 | 5.6 | 7.1 | 6.7 | 5.9 |
| (Na 2O+K 2O)/Li 2O | 0.40 | 0.68 | 0.86 | 0.60 | 0.97 | 0.97 | 0.55 |
| n d | 1.59101 | 1.58721 | 1.59227 | 1.59013 | 1.57363 | 1.58657 | 1.57882 |
| n d | 60.32 | 61.35 | 60.75 | 61.84 | 61.23 | 61.42 | 58.76 |
| dn/dt(×10 -6/℃） | 3.4 | 3.6 | 3.3 | 3.4 | 2.8 | 3.7 | 4.2 |
| N d一致性（×10 -5） | ±30 | ±30 | ±30 | ±50 | ±50 | ±30 | ±50 |
| T s(℃） | 569 | 586 | 582 | 570 | 580 | 585 | 592 |
| T s穩定性(℃） | ±3 | ±3 | ±3 | ±5 | ±5 | ±3 | ±5 |
| D W（類） | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 |
| D A（類） | 5 | 4 | 4 | 4 | 3 | 4 | 3 |
| α 20-300 ℃(×10 -7） | 69 | 69 | 73 | 70 | 68 | 70 | 65 |
| 析晶上限溫度（℃） | 1010 | 900 | 980 | 920 | 1010 | 900 | 950 |
| 熱塑抗析晶穩定性（級） | B | A | A | A | B | A | A |
| 1200℃高溫黏度（dPaS） | 3.5 | 7.8 | 10.0 | 3.2 | 14.0 | 8.0 | 16.0 |
| 900℃高溫黏度（dPaS） | 89.5 | 55.0 | 61.0 | 45 | 123.0 | 51.0 | 156.0 |
| 氣泡度（級） | A 00 | A 00 | A 00 | A 00 | A 00 | A 00 | A 00 |
| 條紋度（級） | B | B | B | C | B | C | B |
| 實施例（wt%） | 8# | 9# | 10# | 11# | 12# | 13# | 14# |
| SiO 2 | 25 | 23 | 17 | 28 | 27 | 29 | 25 |
| B 2O 3 | 39 | 37.65 | 38 | 31 | 36 | 30 | 35.7 |
| P 2O 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| F | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ZrO 2 | 0.2 | 0.1 | 1 | 0.5 | 0.2 | 1 | 0.2 |
| Al 2O 3 | 2 | 3.8 | 1 | 2 | 6 | 1.5 | 2 |
| ZnO | 4 | 4 | 8 | 8 | 8 | 8 | 4.1 |
| CaO | 2 | 2 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 |
| BaO | 10 | 15.3 | 25 | 10 | 12 | 17.4 | 12 |
| SrO | 6 | 2 | 1 | 5 | 3 | 2 | 1.85 |
| MgO | 2 | 0 | 0.4 | 0 | 0 | 0.5 | 0 |
| La 2O 3 | 3 | 6.7 | 3 | 7.4 | 2.25 | 2 | 9 |
| Y 2O 3 | 1 | 0 | 0 | 0.5 | 0.9 | 0.8 | 2 |
| Gd 2O 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 2 |
| Na 2O | 2 | 1.5 | 1.5 | 3 | 1 | 3 | 1 |
| K 2O | 0.25 | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 0.1 | 0.5 | 0.1 |
| Li 2O | 2.5 | 3.8 | 3 | 3 | 3 | 3.2 | 3 |
| Sb 2O 3 | 0.05 | 0.05 | 0 | 0.1 | 0.05 | 0.1 | 0.05 |
| 合計 | 1000 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| RO | 20 | 19.3 | 27.4 | 16 | 15 | 20.9 | 15.85 |
| B 2O 3/SiO 2 | 1.56 | 1.64 | 2.24 | 1.11 | 1.33 | 1.03 | 1.43 |
| (ZrO+Al 2O 3)/B 2O 3 | 0.06 | 0.10 | 0.05 | 0.08 | 0.17 | 0.08 | 0.06 |
| RO/B 2O 3 | 0.51 | 0.51 | 0.72 | 0.52 | 0.42 | 0.70 | 0.44 |
| BaO/RO | 0.50 | 0.79 | 0.91 | 0.63 | 0.80 | 0.83 | 0.76 |
| La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3 | 5 | 6.7 | 3 | 7.9 | 3.65 | 2.8 | 13 |
| (La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3)/RO | 0.25 | 0.35 | 0.11 | 0.49 | 0.24 | 0.13 | 0.82 |
| ZnO/(La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3) | 0.80 | 0.60 | 2.67 | 1.01 | 2.19 | 2.86 | 0.32 |
| Li 2O+Na 2O+K 2O | 4.75 | 5.4 | 4.6 | 6.5 | 4.1 | 6.7 | 4.1 |
| (Na 2O+K 2O)/Li 2O | 0.90 | 0.42 | 0.53 | 1.17 | 0.37 | 1.09 | 0.37 |
| n d | 1.57101 | 1.59299 | 1.58212 | 1.58201 | 1.57956 | 1.57852 | 1.58657 |
| n d | 63.37 | 61.65 | 63.73 | 59.30 | 58.74 | 60.62 | 61.42 |
| dn/dt(×10 -6/℃） | 2.0 | 3.4 | 2.1 | 4.8 | 4.8 | 3.2 | 3.7 |
| N d一致性（×10 -5） | ±50 | ±30 | ±50 | ±50 | ±50 | ±30 | ±30 |
| T s(℃） | 561 | 580 | 562 | 602 | 591 | 593 | 585 |
| T s穩定性(℃） | ±5 | ±3 | ±5 | ±5 | ±5 | ±5 | ±3 |
| D W（類） | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 2 | 3 |
| D A（類） | 5 | 4 | 5 | 3 | 3 | 3 | 4 |
| α 20-300 ℃(×10 -7） | 78 | 71 | 80 | 63 | 65 | 63 | 70 |
| 析晶上限溫度（℃） | 810 | 880 | 810 | 1030 | 910 | 1030 | 900 |
| 熱塑抗析晶穩定性（級） | A | A | A | B | A | A | A |
| 1200℃高溫黏度（dPaS） | 2.3 | 5.7 | 2.0 | 21.0 | 16.0 | 21.0 | 8.0 |
| 900℃高溫黏度（dPaS） | 35.0 | 46 | 49.0 | 163.0 | 210.0 | 163.0 | 51.0 |
| 氣泡度（級） | A 00 | A 00 | A 00 | A 0 | A 00 | A 0 | A 00 |
| 條紋度（級） | C | C | C | B | C | B | C |
| 實施例（wt%） | 15# | 16# | 17# | 18# | 19# | 20# |
| SiO 2 | 31.8 | 37.5 | 35.5 | 35 | 31.8 | 29 |
| B 2O 3 | 28.8 | 22.4 | 24.4 | 25 | 26.8 | 31.7 |
| P 2O 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| F | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ZrO 2 | 0.1 | 1 | 0.2 | 0.5 | 0.1 | 0.2 |
| Al 2O 3 | 3.8 | 6 | 5 | 4.5 | 5.8 | 2 |
| ZnO | 5.9 | 2.3 | 1.6 | 1.2 | 5.9 | 8 |
| CaO | 2 | 2.5 | 4.5 | 4 | 1.5 | 0 |
| BaO | 16.1 | 11.4 | 11.4 | 11.4 | 14.1 | 10 |
| SrO | 2 | 6.8 | 7.9 | 9 | 4.3 | 4 |
| MgO | 0 | 0.6 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| La 2O 3 | 4.4 | 3.9 | 3.9 | 3.8 | 4 | 8 |
| Y 2O 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Gd 2O 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Na 2O | 1.5 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 1.5 | 1 |
| K 2O | 0.1 | 0 | 0 | 0 | 0.1 | 1 |
| Li 2O | 3.4 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4 | 4 |
| Sb 2O 3 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 合計 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| RO | 20.1 | 21.3 | 23.8 | 24.4 | 19.9 | 15 |
| B 2O 3/SiO 2 | 0.91 | 0.60 | 0.69 | 0.71 | 0.84 | 1.09 |
| (ZrO+Al 2O 3)/B 2O 3 | 0.14 | 0.31 | 0.21 | 0.20 | 0.22 | 0.07 |
| RO/B 2O 3 | 0.70 | 0.95 | 0.98 | 0.98 | 0.74 | 0.47 |
| BaO/RO | 0.80 | 0.54 | 0.48 | 0.47 | 0.71 | 0.67 |
| La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3 | 4.4 | 3.9 | 3.9 | 3.8 | 4 | 8 |
| (La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3)/RO | 0.22 | 0.18 | 0.16 | 0.16 | 0.20 | 0.53 |
| ZnO/(La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3) | 1.34 | 0.59 | 0.41 | 0.32 | 1.48 | 1.0 |
| Li 2O+Na 2O+K 2O | 5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.6 | 6 |
| (Na 2O+K 2O)/Li 2O | 0.47 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.40 | 0.50 |
| n d | 1.58634 | 1.59382 | 1.59122 | 1.59012 | 1.58824 | 1.58324 |
| n d | 61.21 | 59.84 | 61.14 | 60.96 | 60.92 | 59.52 |
| dn/dt(×10 -6/℃） | 3.4 | 4.1 | 3.3 | 3.4 | 3.6 | 4.0 |
| N d一致性（×10 -5） | ≤±30 | ≤±30 | ≤±30 | ≤±30 | ≤±30 | ±30 |
| T s(℃） | 577 | 591 | 584 | 581 | 581 | 571 |
| T s穩定性(℃） | ≤±3 | ≤±5 | ≤±3 | ≤±3 | ≤±3 | ±3 |
| D W（類） | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 |
| D A（類） | 4 | 2 | 3 | 3 | 3 | 4 |
| α 20-300 ℃(×10 -7） | 74 | 69 | 76 | 75 | 70 | 67 |
| 析晶上限溫度（℃） | 900 | 920 | 910 | 900 | 950 | 960 |
| 熱塑抗析晶穩定性（級） | A | A | A | A | A | A |
| 1200℃高溫黏度（dPaS） | 2.5 | 22.1 | 5.4 | 6.8 | 10.2 | 4.2 |
| 900℃高溫黏度（dPaS） | 81.6 | 184 | 92.8 | 89.6 | 160.1 | 92.4 |
| 氣泡度（級） | A 00 | A 0 | A 00 | A 00 | A 0 | A 00 |
| 條紋度（級） | C | B | C | C | B | B |
＜玻璃預製件實施例＞
將光學玻璃實施例1～20#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 (20)
- 一種光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，含有：SiO 2：17～47%；B 2O 3：20～50%；Al 2O 3：0.5～8%；ZnO：0.5～8%；RO：6～45%；La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3：0.5～15%；Li 2O+Na 2O+K 2O：小於15%，其中，ZnO/（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）為0.2～4.0，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
- 如請求項1所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，還含有：P 2O 5：0～3%；和/或ZrO 2：0～3%；和/或澄清劑：0～1%，所述澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、Na 2SiF 6、K 2SiF 6中的一種或多種。
- 一種光學玻璃，其中，其組分含有SiO 2、B 2O 3、Al 2O 3、ZnO和鹼土金屬氧化物，其組分以重量百分比表示，還含有0.5～15%的La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3，其中，ZnO/（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）為0.2～4.0，所述光學玻璃的折射率n d為1.57～1.61，阿貝數ν d為58～64，氣泡度為A級以上。
- 如請求項3所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，含有：SiO 2：17～47%；和/或B 2O 3：20～50%；和/或Al 2O 3：0.5～8%；和/或ZnO：0.5～8%；和/或RO：6～45%；和/或Li 2O+Na 2O+K 2O：小於15%；和/或P 2O 5：0～3%；和/或ZrO 2：0～3%；和/或澄清劑：0～1%，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量，所述澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、Na 2SiF 6、K 2SiF 6中的一種或多種。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，滿足以下7種情形中的一種以上： 1）B 2O 3/SiO 2為0.55～2.3； 2）（ZrO 2+Al 2O 3）/B 2O 3為0.05～0.4； 3）BaO/RO為0.4～0.95； 4）RO/B 2O 3為0.3～1.3； 5）（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）/RO為0.05～0.9； 6）ZnO/（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）為0.3～3.0； 7）（Na 2O+K 2O）/Li 2O為0.1～1.5， 所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，滿足以下7種情形中的一種以上： 1）B 2O 3/SiO 2為0.7～2.0； 2）（ZrO 2+Al 2O 3）/B 2O 3為0.05～0.3； 3）BaO/RO為0.5～0.95； 4）RO/B 2O 3為0.4～1.2； 5）（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）/RO為0.1～0.6； 6）ZnO/（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）為0.5～2.0； 7）（Na 2O+K 2O）/Li 2O 為0.1～1.0， 所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，滿足以下7種情形中的一種以上： 1）B 2O 3/SiO 2為0.8～1.8； 2）（ZrO 2+Al 2O 3）/B 2O 3為0.05～0.25； 3）BaO/RO為0.65～0.95； 4）RO/B 2O 3為0.5～1.0； 5）（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）/RO為0.1～0.4； 6）ZnO/（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）為0.6～1.6； 7）（Na 2O+K 2O）/Li 2O為0.2～0.8， 所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，滿足以下6種情形中的一種以上： 1）B 2O 3/SiO 2為1.0～1.5； 2）（ZrO 2+Al 2O 3）/B 2O 3為0.05～0.2； 3）BaO/RO為0.7～0.9； 4）RO/B 2O 3為0.6～0.9； 5）（La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3）/RO為0.1～0.35； 6）（Na 2O+K 2O）/Li 2O為0.25～0.65， 所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，其中：SiO 2：22～40%；和/或B 2O 3：22～38%；和/或Al 2O 3：1～7%；和/或ZnO：1～7%；和/或RO：8～40%；和/或La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3：1～12%；和/或Li 2O+Na 2O+K 2O：小於12%；和/或P 2O 5：0～1.5%；和/或ZrO 2：0～2%；和/或澄清劑：0～0.8%，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、Na 2SiF 6、K 2SiF 6中的一種或多種。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，其中：SiO 2：25～38%；和/或B 2O 3：23～35%；和/或Al 2O 3：1～6.5%；和/或ZnO：1～6%；和/或RO：10～35%；和/或La 2O 3+Y 2O 3+Gd 2O 3：2～10%；和/或Li 2O+Na 2O+K 2O：小於8%；和/或ZrO 2：0～1%；和/或澄清劑：0～0.5%，所述RO為BaO、SrO、CaO、MgO的合計含量，澄清劑為Sb 2O 3、SnO 2、Na 2SiF 6、K 2SiF 6中的一種或多種。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，其中：BaO：5～30%；和/或SrO：0.5～15%；和/或CaO：0～10%；和/或MgO：0～5%；和/或La 2O 3：0.5～10%；和/或Y 2O 3：0～8%；和/或Gd 2O 3：0～5%；和/或Li 2O：1～7%；和/或Na 2O：0.1～7%；和/或K 2O：0～5%。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，其中：BaO：8～25%；和/或SrO：0.5～12%；和/或CaO：0～8%；和/或MgO：0～3%；和/或La 2O 3：1.5～8%；和/或Y 2O 3：0～3%；和/或Gd 2O 3：0～3%；和/或Li 2O：3～5.5%；和/或Na 2O：0.5～5%；和/或K 2O：0～1%。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，其組分以重量百分比表示，還含有：F：0～5%。
- 如請求項1至4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1.57～1.61；阿貝數ν d為58～64。
- 如請求項1至4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1.575～1.60；阿貝數ν d為59～63。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃的N d一致性為±50×10 -5以內；和/或T s穩定性為±5℃以內；和/或的弛垂溫度T s為610℃以下；和/或熱膨脹係數α 20-300 ℃為85×10 -7以下；和/或耐酸作用穩定性D A為5類以上；和/或耐水作用穩定性D W為4類以上；和/或氣泡度為A級以上；和/或條紋度為C級以上；和/或1200℃的高溫黏度為25dPaS以下；和/或900℃的高溫黏度為35dPaS以上；和/或析晶上限溫度為1100℃以下；和/或熱塑抗析晶穩定性為B級以上；和/或折射率溫度係數dn/dt為≤6.0×10 -6/℃。
- 如請求項1至4中任一項所述的光學玻璃，其中，所述光學玻璃的N d一致性為±30×10 -5以內；和/或T s穩定性為±3℃以內；和/或的馳垂溫度T s為595℃以下；和/或熱膨脹係數α 20-300 ℃為81×10 -7以下；和/或耐酸作用穩定性D A為4類以上；和/或耐水作用穩定性D W為3類以上；和/或氣泡度為A 00級；和/或條紋度為B級以上；和/或1200℃的高溫黏度為20dPaS以下；和/或900℃的高溫黏度為50dPaS以上；和/或析晶上限溫度為1020℃以下；和/或熱塑抗析晶穩定性為A級；和/或折射率溫度係數dn/dt為≤6.0×10 -6/℃≤5.0×10 -6/℃。
- 一種玻璃預製件，其採用如請求項1至17中任一項所述的光學玻璃製成。
- 一種光學元件，其採用如請求項1至17中任一項所述的光學玻璃或如請求項18所述的玻璃預製件製成。
- 一種光學儀器，其含有如請求項1至17中任一項所述的光學玻璃，和/或含有如請求項19所述的光學元件。
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