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)明涉及一種折射率為1. 74-1. 80、阿貝數(shù)為47-51的光學(xué)玻璃，以及由該光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
近年來，隨著用于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)備的集成度增大和功能迅速增加，對光學(xué)系統(tǒng)要求具有更高的準確度、更輕的重量和更小的尺寸。為了滿足折射率為1. 74 1. 80、阿貝數(shù)為47 51的要求，光學(xué)玻璃往往采用IO3-La2O系列。日本專利申請?zhí)亻_2006-117506公開了一種光學(xué)玻璃，其折射率為1. 74-1. 80，阿貝數(shù)為47-51，但該光學(xué)玻璃組成中，Gd2O3的含量為25-35% (重量百分比含量，以下同)，由于Gd2O3屬于稀土氧化物，價格昂貴，因此造成該光學(xué)玻璃的成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不含有Gd2O3且折射率范圍為1. 74-1. 80、 阿貝數(shù)范圍為47-51的低成本的光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是光學(xué)玻璃，其重量百分比含量為SiA 的含量大于2. 7%且小于10% ；B2O3 20 ~ 31% ；La2O3 38 49% ；Y2O3的含量大于12%且小于20% ；ZnO的含量大于且小于4% ；Nb2O5的含量大于0. 5%且小于3%，其中SiO的含量> Nb2O5的含量；Ta2O5 0-5% ；RO :0_5%，所述RO為CaO, SrO與MgO中的一種或幾種； ZrO2的含量在6. 7%以上且在15%以下。進一步的，所述SiO2 :3_9%。進一步的，所述SiO2 :3_6%。進一步的，所述LEI2O3 40-49%。進一步的，所述Lei2O3 43-47%。進一步的，所述^O3的含量大于12%且小于17%。進一步的，所述^O3的含量大于12%且小于15%。進一步的，所述^O2的含量在6. 7%以上但小于12%。進一步的，所述^O2的含量在6. 7%以上但小于10%。進一步的，所述ZnO的含量大于但小于2%。進一步的，所述Nb2O5的含量大于0. 5%但小于2. 5%。進一步的，采用上述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明作為一種硼酸鑭玻璃，玻璃組成中不添加Gd2O3，通過調(diào)整1^203』203與103的組成含量，可以得到穩(wěn)定的玻璃；適量引入IO3可以提高玻璃的透過率，降低玻璃密度，還可以有效降低玻璃的析晶上限溫度，玻璃易成型；ZnO的引入可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，并具有抑制結(jié)晶的作用；少量引入Nb2O5調(diào)整玻璃的阿貝數(shù)；通過將SiCKNb2O5的含量進行調(diào)整，并且ZnO的含量大于Nb2O5，可以得到所述光學(xué)常數(shù)與較好的化學(xué)穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃。本發(fā)明光學(xué)玻璃組成中不含有Gd2O3，成本降低。實驗結(jié)果表明， 本發(fā)明玻璃的折射率范圍1. 74-1. 80，阿貝數(shù)范圍47-51，透過率在370nm以下，玻璃透過率優(yōu)異，耐酸、耐水性能可以達到1級，能夠滿足光學(xué)系統(tǒng)及設(shè)備的成像需求。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明的光學(xué)玻璃含有SiA成分，SiO2可增加玻璃材料的機械強度，并使玻璃材料具有良好的耐磨性和耐化學(xué)性；如果SiO2的含量過低，玻璃不穩(wěn)定，并且易析晶，SiO2含量過高，則會導(dǎo)致玻璃難熔。因此，SiO2的添加量為大于2. 7%但小于10%，優(yōu)選含量為 3_9%，最優(yōu)選含量為3-6%。B2O3作為一種形成玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有效氧化物，B2O3也是一種改進所述玻璃的熔融性能及降低其熔解溫度和粘性流溫度的有效成分，同時還是滿足本發(fā)明所述玻璃的低色散性能的必要組份，并可以幫助Lii2O3的溶解?；?3含量過多，達不到所述玻璃的高折射率， 含量過低，則玻璃不穩(wěn)定。因此，B2O3含量為20-31%。La2O3是得到高折射率低色散玻璃的重要成分，其含量要求為38-49%，當(dāng)其含量低于38%時，折射率和低色散性都下降，當(dāng)其含量大于49%時，抗失透性下降，因此無法穩(wěn)定制備玻璃，優(yōu)選含量為40-49%，更優(yōu)選含量為43-47%。IO3在本發(fā)明中是用于達到在阿貝數(shù)減小情況下具有高折射能力的重要組分，適量引入IO3可以提高玻璃的透過率，并可以降低玻璃的密度，還可以有效降低玻璃的析晶上限溫度，并易成型。因此，IO3的添加量為大于12%但小于20%，優(yōu)選含量為大于12%但小于17%，最優(yōu)選含量為大于12%但小于15%。本發(fā)明作為一種硼酸鑭玻璃，所述玻璃組成中不添加Gd2O3，通過調(diào)整L 03、403與 Y2O3的組成含量，可以得到穩(wěn)定的玻璃。添加^O2可得到所要求的折射率，加入適量的可以起到改進玻璃抗不透性的作用，而且還可有效提高所述玻璃的高溫粘度與化學(xué)穩(wěn)定性。所以，Zr02的添加量在6. 7% 以上，否則達不到效果，但其含量應(yīng)在15%以下，否則玻璃易結(jié)晶；優(yōu)選含量在6.7%以上但小于12%，更優(yōu)選含量在6. 7%以上但小于10%。ZnO在本發(fā)明中也是構(gòu)成高折射率低色散玻璃的必要組份，它可以改進所述玻璃的抗不透性并降低其粘性流溫度，同時還具有提高所述玻璃化學(xué)穩(wěn)定性與抑制結(jié)晶的作用，其添加量應(yīng)大于1%，否則所述玻璃熔融性能下降，并且化學(xué)穩(wěn)定性惡化；但其含量應(yīng)小于4%，否則無法得到作為本發(fā)明的最終產(chǎn)品的低色散玻璃。優(yōu)選含量為大于但小于
2 % οNb2O5也是獲得高折射率的有效組份，本發(fā)明為了調(diào)整所述玻璃的阿貝數(shù)少量引入，同時也具有抑制結(jié)晶的作用，添加量為大于0. 5%但小于3%，優(yōu)選含量為大于0. 5%但小于2. 5%。上述SiO的含量> Nb2O5的含量。
Ta2O5作為與Nb2O5相同的高折射率作用的組份，在本發(fā)明中也可以引入適量的含量，但因其價格昂貴，因此含量控制在0-5%，優(yōu)選不加入。本發(fā)明中可以引入少量的R0，所述RO為Ca0、Sr0與MgO中的一種或幾種，以提高
玻璃的熔融性能，其含量范圍為0-5%。本發(fā)明不添加Gd2O3，通過調(diào)整SiCKNb2O5的含量，并且SiO的含量大于Nb2O5，可以得到折射率在1. 74-1. 80范圍內(nèi)和阿貝數(shù)在47-51范圍內(nèi)的光學(xué)常數(shù)，同時耐水、耐酸等化學(xué)穩(wěn)定性達到1級的光學(xué)玻璃。按照本發(fā)明，所述光學(xué)玻璃優(yōu)選按照以下步驟制備以上述各組分的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽為原料，充分混合后置于鉬金坩堝內(nèi)，于1200-1400°C，優(yōu)選U80-1350°C下熔化、澄清、均化后，得到熔融玻璃；將所述熔融玻璃降至1100°C以下后澆注入預(yù)熱的金屬模內(nèi)；在650-750°C時將所述金屬模內(nèi)的熔融玻璃加壓成型，將所述加壓成型后的玻璃進行退火，得到光學(xué)玻璃。對所述光學(xué)玻璃進行性能測試，方法如下折射率(nd)值為(_2°C /h)-(-6°C /h)的退火值，折射率和阿貝數(shù)按照《GB/T 7962. 1-1987》中提供的對無色光學(xué)玻璃的折射率和色散系數(shù)的測試方法進行測試；密度按照按《GB/T 7962. 20-1987無色光學(xué)玻璃測試方法密度測試方法》測試。將玻璃制作成IOmm士0. Imm厚度的樣品，測試玻璃在透射比達到70%對應(yīng)的波長 λ 70。按GB/T 17129的測試方法，可以計算得到測試玻璃的耐酸性和耐水性。另外采用梯溫爐法測定玻璃的析晶性能，將玻璃制成180*10*10mm的樣品，側(cè)面拋光，放入帶有溫度梯度的爐內(nèi)保溫4小時后取出，在顯微鏡下觀察玻璃析晶情況，玻璃出現(xiàn)晶體對應(yīng)的最高溫度即為玻璃的析晶上限溫度。經(jīng)過測試，本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃具有以下性能折射率范圍1. 74-1. 80 ；阿貝數(shù)為47-51 ；密度在4. Mg/cm3以下；透射比達到 80%時對應(yīng)的波長λ 80為370nm以下；析晶上限溫度在1100°C以下；化學(xué)穩(wěn)定性耐酸性、 耐水性達到1級。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃具有較高的折射率、優(yōu)異的透過率以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，同時還具有低密度性能。本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的折射率為1.74-1. 80，優(yōu)選范圍為 1.76-1.79 ；阿貝數(shù)為47-51，優(yōu)選48. 5-50. 5 ；玻璃密度為4. 24g/cm3以下，優(yōu)選4. 20g/ cm3以下，更優(yōu)選4. 18g/cm3以下，透射比達到70%時對應(yīng)的波長λ 70為370nm以下，優(yōu)選 365nm以下；析晶上限溫度在1100°C以下，優(yōu)選1050°C以下；化學(xué)穩(wěn)定性耐酸性、耐堿性達到1級。本發(fā)明還提供了一種光學(xué)元件，由上述技術(shù)方案所述的光學(xué)玻璃按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法形成。由于所述光學(xué)玻璃具有高折射率和較低的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，所述光學(xué)元件也具有高折射率和較低的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，可以應(yīng)用于數(shù)碼相機、數(shù)字攝像機、照相手機等設(shè)備。為了進一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體的實施例，對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
按照以下步驟，按照表1所示的原料配比制作光學(xué)玻璃將表1中所述原料充分混合后置于鉬金坩堝內(nèi)，于1300°C下熔化、澄清、均化后， 得到熔融玻璃；將所述熔融玻璃降至1100°C以下后澆注入預(yù)熱的金屬模內(nèi)；在700°C時將所述金屬模內(nèi)的熔融玻璃加壓成型，將所述加壓成型后的玻璃進行退火，得到光學(xué)玻璃。對所述光學(xué)玻璃進行性能測試，結(jié)果參見表1，表1為本發(fā)明實施例制備的光學(xué)玻璃的性能參數(shù)。表1 本發(fā)明實施例1-10制備的光學(xué)玻璃的原料配比
權(quán)利要求
1.光學(xué)玻璃，其特征在于，其重量百分比含量為的含量大于2.7%且小于10% ； B2O3 20 31%;La203 :38 49%；Y2O3的含量大于12%且小于20%；ZnO的含量大于1% 小于4%;Nb205的含量大于0. 5%且小于3%，其中ZnO的含量> Nb2O5的含量；Ta2O5 0-5%； RO :0-5 %，所述RO為CaO、SrO與MgO中的一種或幾種；^O2的含量在6. 7%以上且在15% 以下。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述S^2:3-9%。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述S^2:3-6%。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述La2O3:40-49%。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述La2O3:43-47%。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述IO3的含量大于12%且小于17%。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述IO3的含量大于12%且小于15%。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述^O2的含量在6.7%以上但小于 12%。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述^O2的含量在6.7%以上但小于 10%。
10.如權(quán)利要求ι所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述SiO的含量大于但小于2%。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃，其特征在于，所述Nb2O5的含量大于0.5%但小于 2. 5%。
12.采用權(quán)利要求1-11任一權(quán)利要求所述的光學(xué)玻璃形成的光學(xué)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不含有Gd2O3且折射率范圍為1.74-1.80、阿貝數(shù)范圍為47-51的低成本的光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。光學(xué)玻璃，其重量百分比含量為SiO2的含量大于2.7％且小于10％；B2O320～31％；La2O338～49％；Y2O3的含量大于12％且小于20％；ZnO的含量大于1％且小于4％；Nb2O5的含量大于0.5％且小于3％，其中ZnO的含量＞Nb2O5的含量；Ta2O50-5％；RO0-5％，所述RO為CaO、SrO與MgO中的一種或幾種；ZrO2的含量在6.7％以上且在15％以下。本發(fā)明作為一種硼酸鑭玻璃，玻璃組成中不添加Gd2O3，通過調(diào)整La2O3、B2O3與Y2O3的組成含量，可以得到穩(wěn)定的玻璃。
文檔編號G02B1/00GK102311229SQ20111026341
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者孫偉 申請人:成都光明光電股份有限公司