專利名稱：光學(xué)玻璃及光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
近年來，隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等日益流行，對作為其部件的光學(xué) 玻璃的需要持續(xù)擴(kuò)大。并且，隨著光學(xué)系統(tǒng)機(jī)器的集成化、高功能化的迅速發(fā)展，對于光學(xué) 系統(tǒng)的高精度化、輕量化和小型化的要求也越來越強(qiáng)烈，因此，對光學(xué)玻璃的性能也提出了 更高的要求。光學(xué)玻璃中的殘留氣泡、異物等缺陷的存在，給光學(xué)玻璃特別是用于圖像傳感器 的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)玻璃帶來很大危害，嚴(yán)重影響光學(xué)玻璃的使用，從而使圖像傳感器 不能正常工作，因此，需要抑制缺陷的產(chǎn)生。光學(xué)玻璃中缺陷的產(chǎn)生過程主要為在玻璃原料 熔解時(shí)，玻璃熔液容易被容器侵蝕，容器的一部份作為微細(xì)粒子及破片混入到玻璃中，從而 使光學(xué)玻璃產(chǎn)生異物。因此，為了抑制光學(xué)玻璃中異物等缺陷的產(chǎn)生，必須縮短玻璃原料的 熔解時(shí)間。由于在玻璃原料的熔解過程中，玻璃原料中的氣體會不斷排出，使最終制備的光 學(xué)玻璃中無氣泡等缺陷，因此如果縮短玻璃原料的熔解時(shí)間，玻璃熔液中的氣體會去除不 充分，因而殘留氣泡缺陷。為了抑制光學(xué)玻璃中的殘留氣泡，通常在玻璃原料中添加Sb氧化物或As氧化物 作為澄清劑，從而加速氣體的排出。但是，Sb氧化物或As氧化物等澄清劑的引入會對環(huán)境 造成不良影響，且Sb氧化物或As氧化物等澄清劑通常需要與硝酸鹽配合使用，這就增加了 氮氧化物的排放量?，F(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)?00510004677. 3的中國專利申請報(bào)道了一種光學(xué) 玻璃，該光學(xué)玻璃包括己05、Nb2O5, TiO2和Sb2O3，折射率為1.91或更大，阿貝數(shù)為21或更 小，且在500nm或更短的波長下具有達(dá)到70%的透光率。該光學(xué)玻璃中以Sb2O3為澄清劑， 會對環(huán)境造成不良影響。隨著國際社會環(huán)保意識的加強(qiáng)，人們越來越重視控制大氣中污染 物的排放，所以，在光學(xué)玻璃中減少澄清劑與硝酸鹽的引入量，設(shè)計(jì)和制造具有理想光學(xué)參 數(shù)的環(huán)保光學(xué)玻璃勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種不引入澄清劑的、環(huán)保的光學(xué) 玻璃及光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，包括以下成分40wt % 60wt % 的 Nb2O5 ；16wt % 40wt % 的 P2O5 ；8wt % 25wt % 的 TiO2 ；0. 5wt % IOwt % 的 BaO ；所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。優(yōu)選的，還包括
0 5wt % 的 Si02、0 15wt % 的 R20、0 5wt % 的 T0、0 5wt % 的 B2O3 和 0 5wt%^ Bi2O中的一種或幾種，所述R2O為Na2O和/或K2O,所述TO為MgO,SrO和CaO中的 一種或幾種。優(yōu)選的，包括41wt% Nb205。優(yōu)選的，包括43wt % 50wt % 的 Nb2O5。優(yōu)選的，包括19wt% P205。優(yōu)選的，包括 22wt % 30wt % 的 P2O5。優(yōu)選的，包括IOwt % TiO2。優(yōu)選的，包括1 wt % 6wt % 的 BaO。。優(yōu)選的，折射率為1. 91 1. 98 ；阿貝數(shù)為14 20。本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件，包括以下成分40wt% 60襯％的Nb2O5 ； 16wt% 40wt% Wp2O5 ;8wt% 25wt%&Ti02 ；0. 5wt% IOwt%的 BaO ；所述光學(xué)玻璃不 含澄清劑。Nb2O5是賦予玻璃高折射率的組分，并且具有改進(jìn)玻璃的析晶性能與抗失透性的 作用。P2O5是構(gòu)成玻璃結(jié)構(gòu)的主要成分，對于提高光學(xué)玻璃的機(jī)械性能是有效的，有利于提 高玻璃的穩(wěn)定性。TiO2可以提高光學(xué)玻璃的折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有提高玻璃的耐 化學(xué)性和抗失透性的作用。BaO能增加光學(xué)玻璃的折射率、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)BaO還 能有效降低玻璃粘度，使得玻璃本身的活性較大。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃在高溫下粘度不 大，光學(xué)玻璃的活性較大，所以不需要引入澄清劑來促使玻璃熔化和澄清過程的氣體更好 地排出，從而避免了對環(huán)境的不良影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃不添加澄清 劑，不需添加非環(huán)保元素，折射率為1. 91 1. 98 ；阿貝數(shù)為14 20，透射比達(dá)到70%時(shí)， 對應(yīng)的波長小于470nm，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。
具體實(shí)施例方式下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分40wt % 60wt % 的 Nb2O5 ；16wt % 40wt % 的 P2O5 ；8wt % 25wt % 的 TiO2 ；
0. 5wt % IOwt % 的 BaO ；所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。Nb2O5是賦予玻璃高折射率的組分，并且具有改進(jìn)玻璃的析晶性能與抗失透性的作 用。Nb2O5的含量為40wt % 60wt %，優(yōu)選為4Iwt % 53wt %，更優(yōu)選為43wt % 50wt %。P2O5是構(gòu)成玻璃結(jié)構(gòu)的主要成分之一，對于提高光學(xué)玻璃的機(jī)械性能是有效的，有 利于提高玻璃的穩(wěn)定性。當(dāng)P2O5小于16wt%時(shí)，難以滿足光學(xué)性能的要求，同時(shí)玻璃的穩(wěn)定 性和耐氣候性下降；P2O5大于40wt%時(shí)，光學(xué)玻璃的折射率和散射變小，不能滿足光學(xué)性能 的要求。本發(fā)明中，光學(xué)玻璃中P2O5的含量為16wt% 40wt%，優(yōu)選為19wt% 33wt%， 更優(yōu)選為22wt% 30wt%。TiO2可以提高光學(xué)玻璃的折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有提高玻璃的耐化學(xué)性和 抗失透性的作用。TiO2的含量為8wt% 25wt%，優(yōu)選為IOwt % 18wt%。BaO能增加光學(xué)玻璃的折射率、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)BaO還能有效降低玻璃 粘度，使得玻璃本身的活性較大，所以不需要引入Sb2O3等澄清劑，來促使玻璃熔化和澄清 過程的氣體更好地排出。本發(fā)明中，光學(xué)玻璃中BaO的含量為0.5wt% 10wt%，優(yōu)選為 lwt% 6wt%。由于本發(fā)明的技術(shù)方案所形成的光學(xué)玻璃在高溫下粘度不大，玻璃本身的活性較 大，所以不需要引入Sb2O3等澄清劑來促使玻璃熔化和澄清過程的氣體更好地排出，從而避 免了對環(huán)境的不良影響。按照本發(fā)明，所述光學(xué)玻璃還可以包括0 5襯％的Si02、0 15襯％的R20、0 5wt %的T0、0 5wt %的B2O3和0 5wt %的Bi2O中的一種或幾種，所述R2O為Na2O和/ 或K2O,所述TO為MgO、SrO和CaO中的一種或幾種。SiO2是重要的玻璃形成體氧化物，以硅氧四面體的結(jié)構(gòu)單元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng) 絡(luò)，是形成光學(xué)玻璃的骨架。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量可以為0 5wt%，還可以為lwt% 4wt%。R2O包括Na2O和/或K2O。Na2O是玻璃助熔劑，可以降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度。K2O可以 降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的結(jié)晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。 R2O的含量可以為0 15wt%，優(yōu)選為2wt% 12wt%，更優(yōu)選為4wt% IOwt%。按照本發(fā)明，所述TO為Mg0、Sr0和CaO中的一種或幾種。MgO可以使玻璃的硬化 速度變慢，改善玻璃的成形性能，還可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。SrO具有增加 光學(xué)玻璃的折射率的作用，并且可以改良玻璃的耐失透性。CaO在光學(xué)玻璃中的作用為穩(wěn)定 劑，能夠增加光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，降低光學(xué)玻璃的密度。所述TO的含量可 以為0 5wt%，優(yōu)選為lwt% 5wt%。B2O3是一種形成光學(xué)玻璃的重要的氧化物，對于形成光學(xué)玻璃的網(wǎng)絡(luò)有效，能夠降 低玻璃的色散和膨脹系數(shù)，并有利于提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，降低玻璃的轉(zhuǎn)變 溫度和熔融溫度。B2O3的含量可以為0 5wt%，優(yōu)選為Iwt % 5wt%。Bi2O具有降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度的作用，當(dāng)Bi2O的含量大于5wt%時(shí)，光學(xué)玻璃的抗 失透性降低，并導(dǎo)致光學(xué)玻璃顯色。Bi2O的含量可以為0 5wt%，優(yōu)選為Iwt % 5wt%。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃不引入澄清劑，可以不需引入硝酸鹽，不需添加非環(huán)保元 素，折射率為1.91 1.98，阿貝數(shù)為14 20，氣泡等級AO以上。
本發(fā)明還提供一種由上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明的光 學(xué)元件由上述本發(fā)明的光學(xué)玻璃形成，因此，該光學(xué)元件具有上述光學(xué)玻璃的各種特性。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的性能參數(shù)按照如下方法進(jìn)行測試。其中折射率(nd)值為(_2°C /h)-(-6°C /h)的退火值，折射率與阿貝數(shù)按照《GB/ T 7962. 1-1987無色光學(xué)玻璃測試方法折射率和色散系數(shù)》測試。轉(zhuǎn)變溫度(Tg)按照《GB/T7962. 16-1987無色光學(xué)玻璃測試方法線膨脹系數(shù)、轉(zhuǎn)變 溫度和弛垂溫度》測試，即被測樣品在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高rc，在被測樣品的 膨脹曲線上，將低溫區(qū)域和高溫區(qū)域直線部分延伸相交，其交點(diǎn)所對應(yīng)的溫度。將玻璃制作成IOmm士0. Imm厚度的樣品，測試玻璃在透射比達(dá)到70%對應(yīng)的波長
人70 0條紋用點(diǎn)光源和透鏡組成的條紋儀，從最容易看見的條紋的方向上，與標(biāo)準(zhǔn)試樣 作比較檢查，在規(guī)定條件下檢測條紋。AO級以上的條紋無肉眼可見的條紋。玻璃氣泡質(zhì)量按GB/T7962. 8-1987規(guī)定的測試方法進(jìn)行測量。本發(fā)明的光學(xué)元件由上述的光學(xué)玻璃形成，不含澄清劑，不需添加非環(huán)保元素，折 射率為1. 91 1. 98，阿貝數(shù)為14 20。本發(fā)明提供的光學(xué)元件適用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝 像機(jī)和照相手機(jī)等。對于本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的制備方法，并無特別限制，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的方法進(jìn)行制備。將原料進(jìn)行熔化、澄清、均化后降溫，注入預(yù)熱的金屬模，退火得到光學(xué) 玻璃。光學(xué)玻璃的制備過程中，玻璃原料不引入硝酸鹽，以氧化物或碳酸鹽的方式引入，從 而在熔煉過程無氮氧化物排放。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施 方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對 本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明實(shí)施例1 6所提供的光學(xué)玻璃按照如下方法制備將實(shí)施例1 6中光學(xué)玻璃的成分所對應(yīng)的原料按比例稱量，充分混合后加入鉬 金坩堝內(nèi)，在1000 1380°C下熔化、澄清、均化后降溫；在550 600°C左右將熔融玻璃澆注入預(yù)熱后的金屬模；將注入預(yù)熱后的金屬模的熔融玻璃同金屬模一起放入退火爐內(nèi)徐冷退火后得到 光學(xué)玻璃，測試光學(xué)玻璃的相關(guān)參數(shù)。實(shí)施例1 6提供的光學(xué)玻璃在壓型時(shí)不析晶、不失 透。實(shí)施例1 6提供的光學(xué)玻璃的折射率、阿貝數(shù)、透光性能、氣泡和條紋性能如表 1所示。實(shí)施例1 6提供的光學(xué)玻璃組分百分比及對應(yīng)性能如表1所示。表1實(shí)施例1 6提供的光學(xué)玻璃的組分百分比及對應(yīng)性能
權(quán)利要求
一種光學(xué)玻璃，其特征在于，包括以下成分40wt％～60wt％的Nb2O5；16wt％～40wt％的P2O5；8wt％～25wt％的TiO2；0.5wt％～10wt％的BaO；所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，還包括0 SiO2、0 R20、0 T0、0 B2O3 和 0 5wt% 的Bi2O中的一種或幾種，所述R2O為Na2O和/或K2O,所述TO為MgO, SrO和CaO中的一種 或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 41wt% Nb2O5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 43wt% Nb2O5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 19wt% P205。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 22wt% P2O5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 IOwt % TiO2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，包括 Iwt % BaO。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃，其特征在于， 折射率為1. 91 1. 98 ；阿貝數(shù)為14 20。
10.一種權(quán)利要求1 9任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)玻璃及光學(xué)元件，光學(xué)玻璃包括以下成分40wt％～60wt％的Nb2O5；16wt％～40wt％的P2O5；8wt％～25wt％的TiO2；0.5wt％～10wt％的BaO；所述光學(xué)玻璃不含澄清劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃無需添加澄清劑，不需添加非環(huán)保物質(zhì)Sb2O3，本發(fā)明的光學(xué)玻璃其折射率為1.91～1.98，阿貝數(shù)為14～20，透射比為70％時(shí)，對應(yīng)的波長小于470nm，滿足現(xiàn)代成像設(shè)備的需要。
文檔編號G02B1/00GK101941797SQ20101029154
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者孫偉 申請人:成都光明光電股份有限公司