高折射高色散光學(xué)玻璃、光學(xué)元件及光學(xué)儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光透過率優(yōu)異的高折射高色散光學(xué)玻璃。高折射高色散光學(xué)玻璃，組分按重量百分比包含：SiO2：1～10%、B2O3：8～20%、La2O3：35～50%、Y2O3：0.1～5%、Gd2O3：7～20%、ZrO2：0～10%、TiO2：1～9%、Nb2O5：3～12%、ZnO：1～8%。本發(fā)明通過合理的組分配比，不含有易著色的W6+和Bi2O3，玻璃的著色度和光透過率優(yōu)異，穩(wěn)定性較好，得到了折射率為1.93～2.0、阿貝數(shù)為30～35的高折射高色散光學(xué)玻璃。
【專利說明】高折射高色散光學(xué)玻璃、光學(xué)元件及光學(xué)儀器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高折射高色散光學(xué)玻璃，特別是涉及一種折射率（?)為1. 93? 2. 0、阿貝數(shù)（Vd)為30?35的高折射高色散光學(xué)玻璃，W及由該光學(xué)玻璃構(gòu)成的預(yù)制件、 光學(xué)元件和光學(xué)儀器。

【背景技術(shù)】
[0002] 科技高速發(fā)展的今天，數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)W及可拍照手機(jī)等設(shè)備越來越普 及。W傳統(tǒng)的單反相機(jī)為例，一個鏡頭里面就需要數(shù)片球面透鏡，而通過使用高折射高色散 光學(xué)玻璃加工成的非球面透鏡，可W W-片代替數(shù)片球面透鏡，大大減輕了鏡頭的重量。因 此，市場對高折射高色散光學(xué)玻璃的需求就愈來愈大。
[0003] CN102161568公開了一種折射率為1. 945?1. 97、阿貝數(shù)為33?36的光學(xué)玻璃， 其組分中含有大量的W6+，該使玻璃容易著色，玻璃光學(xué)透過率惡化。CN102459106公開了 一種高折射高色散光學(xué)玻璃，其組分中含有相當(dāng)大量的Bi2〇3,大量的Bi,化不僅會使玻璃著 色，而且會顯著降低玻璃的穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光透過率優(yōu)異的高折射高色散光學(xué)玻璃。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：高折射高色散光學(xué)玻璃，組分按重量 百分比包含；Si〇2 ;1 ?10%、B203 ;8 ?20%、La2〇3 ;35 ?50%、Y203 ;0. 1 ?5%、Gd2〇3 ;7 ? 20%、Zr〇2 ;0 ?10%、Ti〇2 ;1 ?9%、佩2〇5 ;3 ?12%、Zn0 ;1 ?8%。
[000引進(jìn)一步的，還含有；Sb203 ;0?1 %、RaO ;0?3%，其中，R為Li、化、K中的一種或 幾種，按GB/T7962. 12-2010規(guī)定方法測量，IOmm厚樣品400皿處內(nèi)透過率為80%及W上。
[0007] 進(jìn)一步的，其組成按重量百分比為；Si化；1?10%、Ba化；8?20%、Laa化；35? 50%、Y203 ;0. 1 ?5%、Gd2〇3 ;7 ?20%、Zr〇2 ;0 ?10%、Ti〇2 ;1 ?9%、佩2〇5 ;3 ?12%、 ZnO ;1 ?8%、Sb2〇3 ;0 ?1%、R20 ;〇 ?3%,其中，R 為 Li、Na、K 中的一種或幾種。
[0008] 進(jìn)一步的，其中；Ti(V(Ti〇2+ZnO)大于 0. 5, Y2〇3/(Y2〇3+La2〇3+Gd2〇3)小于 0. 1。
[0009] 進(jìn)一步的，其中：Si〇2 ;3?6%。
[0010] 進(jìn)一步的，其中；B203 ;10 ?15%。
[0011] 進(jìn)一步的，其中；La2〇3 ;38 ?46%。
[001引進(jìn)一步的，其中；Y203 ;1?3%。
[001引 進(jìn)一步的，其中；Gd203 ;10?16%。
[0014] 進(jìn)一步的，其中；Zr〇2 ;4?8%。
[00巧]進(jìn)一步的，其中；Ti〇2 ;5?9%。
[001引 進(jìn)一步的，其中；佩205 ;5?9%。
[0017] 進(jìn)一步的，其中；ZnO ;1?5%。
[001 引 進(jìn)一步的，其中；Ti(V(Ti02+ZnO)大于 0. 7, Y203/(Y203+La203+Gd203)小于 0. 05。
[0019] 進(jìn)一步的，所述光學(xué)玻璃折射率為I. 93?2. 0,阿貝數(shù)為30?35。
[0020] 進(jìn)一步的，所述光學(xué)玻璃的密度按GB/T7962. 20-2010規(guī)定方法測量，為5. 20g/cm3 W下；膨脹系數(shù)按GB/T7962. 16-2010規(guī)定方法測量，為《72X l〇-V°C，；耐水作用穩(wěn)定性D" 為1級，耐酸作用穩(wěn)定性Da為1級。
[0021] 采用上述高折射高色散光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。
[0022] 采用上述高折射高色散光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
[0023] 采用上述高折射高色散光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀器。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是；通過合理的組分配比，不含有易著色的W6+和Bi2〇3,玻璃的 著色度和光透過率優(yōu)異，穩(wěn)定性較好，得到了折射率（?)為1. 93?2. 0、阿貝數(shù)（Vd)為30? 35的高折射高色散光學(xué)玻璃。

【具體實施方式】
[0025] 下面將描述本發(fā)明光學(xué)玻璃的各個組分，除非另有說明，各個組分含量的比值是 用重量％表示。
[0026] B203是玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，是構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)的必須成分，尤其是在高折射銅系 玻璃中，Bs化是得到穩(wěn)定玻璃的主要成分。當(dāng)Bs化含量低于8%時，玻璃的烙化性能變壞， 耐失透性能不理想；當(dāng)Bs化含量高于20%，玻璃的折射率達(dá)不到設(shè)計目標(biāo)，因此，Bs化的含 量限定為8?20%，優(yōu)選為10?15%。
[0027] Si化也是形成玻璃的網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，加入一定量Si化，可W增大玻璃的高溫 粘度，提高玻璃的耐失透性和化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)其含量低于1 %時，玻璃的生產(chǎn)工藝性能差； 若其含量超過10%，則玻璃的折射率下降，耐失透性能變差，因此，Si〇2的含量范圍為1? 10%，優(yōu)選為3?6%。
[0028] 1曰2〇3是提高玻璃折射率的有效成分，對改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和耐失透性效果 顯著，但其含量不足35%時，達(dá)不到所需的光學(xué)常數(shù)；若含量高于50%，則失透傾向反而增 大，因此，La2〇3的含量限定為35?50%，優(yōu)選為38?46%。
[0029] Ys化可W提高玻璃的折射率和耐失透性，還可W調(diào)整玻璃的光學(xué)常數(shù)并改善析晶 性能，但當(dāng)其含量超過5%時，耐失透性明顯變差，因此，Ys化含量為0. 1?5%，優(yōu)選為1? 3%。
[0030] Gd2〇3可W增加玻璃的折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，用一定量的Gd2〇3與La2〇3混烙，可W 有效地提高玻璃的耐失透性能。但Gd2〇3含量低于7 %時，效果不明顯；當(dāng)Gd2〇3含量高于 20%時，反而會使玻璃的耐失透性能惡化，因此，Gd2〇3的含量限定為7?20%，優(yōu)選為10? 16%。
[0031] 本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，通過合理調(diào)整Y203、Las化和Gds化在玻璃中的含量和配比，在 提高了玻璃折射率的同時，還能明顯改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，因此，Y2〇3/(Y2〇3+La2〇3+Gd2〇3) 優(yōu)選小于 0. 1，Y2〇3/(Y2〇3+La2〇3+Gd2〇3)更優(yōu)選小于 0. 05。
[0032] Zr化能提高光學(xué)玻璃的粘度、硬度、彈性、折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，并可W降低玻璃 的熱膨脹系數(shù)。當(dāng)Zr〇2的含量超過10%時，將出現(xiàn)析晶現(xiàn)象，并且降低玻璃的抗失透性，因 此，Zr〇2的含量為0?10%，優(yōu)選為4?8%。
[0033] Ti〇2可W使玻璃具有高折射率，但含量過高會大大降低色散系數(shù)并且增加析晶傾 向，甚至?xí)共Ａ黠@著色，因此，Ti〇2含量限定為I?9%，優(yōu)選為5?9%。
[0034] 佩2〇。是用于獲得本發(fā)明的高折射和高色散性能的必要組分，其也是一種提高玻璃 化學(xué)耐久性的組分。當(dāng)佩2〇。的含量小于3%時，光學(xué)常數(shù)達(dá)不到設(shè)計要求；而當(dāng)其含量超 過12%時，玻璃的抗失透性降低，因此，佩2〇5的含量限定為3?12%，優(yōu)選為5?9%。 [00巧]ZnO能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和折射率，還可 W降低玻璃的析晶傾向。當(dāng)化0的含量超過8%時，玻璃的失透性增大；當(dāng)化0的含量低于 1 %時，玻璃的轉(zhuǎn)變溫度升高，因此，ZnO的含量限定為1?8%，優(yōu)選為1?5%。在本玻璃 中，Ti〇2和化0的含量和配比，將直接影響到玻璃的著色度和光透過率，要想獲得預(yù)期的光 透過率及著色度，優(yōu)選Ti〇2/(Ti〇2+ZnO)大于0. 5,更優(yōu)選Ti〇2/(Ti〇2+ZnO)大于0. 7。
[0036] R20巧為Li、化、K中的一種或幾種）可W改善玻璃的穩(wěn)定性和烙融性能，但引入 過多會加劇玻璃的分相趨勢，因此，其含量為0?3%，優(yōu)選為不加入。
[0037] 訊2〇3在本發(fā)明中作為澄清劑使用，其含量限定為0?1%，優(yōu)選為不加入。
[0038] 下面將描述本發(fā)明的光學(xué)玻璃的性能：
[0039] 密度按照按《GB/T7962. 20-2010無色光學(xué)玻璃測試方法密度測試方法》測試。
[0040] 折射率與阿貝數(shù)按照《GB/T7962. 1-2010無色光學(xué)玻璃測試方法折射率和色散系 數(shù)》測試。測得本發(fā)明的高折射高色散光學(xué)玻璃折射率（nd)為1. 93?2. 0、阿貝數(shù)（Vd) 為30?35。
[0041] 熱膨脹系數(shù)a按GB/T7962. 16-2010規(guī)定的方法測量溫度為20?12(TC的平均 值。
[0042] IOmm 厚樣品 400nm 處內(nèi)透過率（W下 W T 400nm 表示）按 GB/T7962. 12-2010 規(guī) 定方法測量。
[0043] 耐水作用穩(wěn)定性D"(粉末法）按GB/T17129的測試方法，根據(jù)下式計算：
[0044] Dw =炬-C) / 炬-A) * 100
[004引式中：V玻璃浸出百分?jǐn)?shù)（％ )
[0046] B-過濾器和試樣的質(zhì)量（g)
[0047] C-過濾器和侵蝕后試樣的質(zhì)量（g)
[004引 A-過濾器質(zhì)量（g)
[0049] 由計算得出的浸出百分?jǐn)?shù)，將光學(xué)玻璃耐水作用穩(wěn)定D"分為6類見下表。
[0050]

【權(quán)利要求】
1. 高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其組成按重量百分比包含：Si02 :1?10%、 B203 :8 ?20%、La203 :35 ?50%、Y203 :0? 1 ?5%、Gd203 :7 ?20%、Zr02 :0 ?10%、Ti02 :1 ? 9%、Nb205 :3 ?12%、ZnO : 1 ?8%。
2. 如權(quán)利要求1所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：還含有：Sb203 :0?1%、 R20 :0?3%，其中，R為Li、Na、K中的一種或幾種，按GB/T7962. 12-2010規(guī)定方法測量， 10mm厚樣品400nm處內(nèi)透過率為80%及以上。
3. 如權(quán)利要求1所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其組成按重量百分比為： Si02 :1 ?10%、B203 :8 ?20%、La203 :35 ?50%、Y203 :0? 1 ?5%、Gd203 :7 ?20%、Zr02 :0 ? 10%、Ti02 :1 ?9%、Nb205 :3 ?12%、ZnO :1 ?8%、Sb203 :0 ?1%、R20 :0 ?3%，其中，R 為 Li、 Na、K中的一種或幾種。
4. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：Ti02/ (Ti02+Zn0)大于 0? 5, Y2(V(Y203+La203+Gd 203)小于 0? 1。
5. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其中： Si02 :3 ?6%。
6. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其中： B203 :10 ?15%。
7. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其中： La203 :38 ?46%〇
8. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其中： Y203 :1 ?3%。
9. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其中： Gd203 :10 ?16%。
10. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其 中：Zr02 :4 ?8%。
11. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其 中：Ti02 :5 ?9%。
12. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其 中：Nb205 :5 ?9%。
13. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：其 中：ZnO : 1 ?5%。
14. 如權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：Ti02/ (Ti02+Zn0)大于 0? 7, Y2(V(Y203+La203+Gd 203)小于 0? 05。
15. 如權(quán)利要求1?14任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：所 述光學(xué)玻璃折射率為1. 93?2. 0,阿貝數(shù)為30?35。
16. 如權(quán)利要求1?14任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃，其特征在于：所 述光學(xué)玻璃的密度按GB/T7962. 20-2010規(guī)定方法測量，為5. 20g/cm3以下；膨脹系數(shù)按GB/ T7962. 16-2010規(guī)定方法測量，為< 72X10_V°C;耐水作用穩(wěn)定性0"為1級，耐酸作用穩(wěn)定 性DA為1級。
17. 采用權(quán)利要求1?16中任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù) 制件。
18. 采用權(quán)利要求1?16中任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元 件。
19. 米用權(quán)利要求1?16中任一權(quán)利要求所述的高折射高色散光學(xué)玻璃制成的光學(xué)儀 器。
【文檔編號】G02B1/00GK104341100SQ201310336770
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】孫偉 申請人:成都光明光電股份有限公司