本申請是針對申請?zhí)枮?01410024911.8，申請日為2014年1月20日，名稱為“光學(xué)玻璃及光學(xué)元件”的發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及一種光學(xué)玻璃，特別是涉及一種折射率為1.66-1.73、阿貝數(shù)為48-53的光學(xué)玻璃及光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光學(xué)玻璃非球面技術(shù)的迅猛發(fā)展，使光學(xué)成像系統(tǒng)的小型化、輕量化成為可能。同時非球面鏡片可以消除光學(xué)系統(tǒng)的球差與像差，獲得較為優(yōu)秀的成像質(zhì)量。
目前制作非球面鏡片的主要方法是在普通模具中將光學(xué)玻璃軟化，壓制為預(yù)制件，然后再將預(yù)制件放入具有高精度表面的模具中再次加熱，壓制為非球面鏡片。非球面模具的表面精度非常高，壓制出的成品表面質(zhì)量也非常好，直接可以裝機(jī)使用。這種制作方式的優(yōu)勢在于減少了后續(xù)的加工、研磨等工序，不但可以節(jié)約成本，同時可以降低后續(xù)工序中使用的研磨液、研磨粉、粘合劑等有害物質(zhì)的排放。
非球面精密壓型模具由于在高溫下使用，其精密表面容易在空氣中氧化而失去精密度，并且溫度越高，氧化速度越快。精密壓型模具制造成本比較昂貴，過短的模具壽命將大幅度提高非球面鏡片的制造成本。這樣就要求用于制造非球面鏡片的光學(xué)玻璃具有較低的轉(zhuǎn)變溫度(以下稱tg溫度)，從生產(chǎn)實(shí)際來看，如果玻璃的tg溫度低于610℃,那么模具壽命將大幅度延長。所以，tg溫度低于610℃的光學(xué)玻璃對于非球面壓型技術(shù)來說是非常重要的。
目前主流的鏡頭(如單反相機(jī)鏡頭)通常由十幾枚光學(xué)玻璃鏡片組成。如果每一塊光學(xué)玻璃鏡片的透過率都不高，那么光線通過十幾枚鏡片后投射到感光元件的光通量將會大幅度降低，從而影響成像質(zhì)量。所以，現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)要求光學(xué)玻璃具備較高透過率的特性。衡量光學(xué)玻璃透過率的一個重要指標(biāo)為著色度。著色度采用λ80/λ5表示。即樣品厚度為10mm±0.1mm，λ80是玻璃透射比達(dá)到80％時對應(yīng)的波長，λ5是玻璃透射比達(dá)到5％時對應(yīng)的波長。對于一般成像設(shè)備而言，λ80的數(shù)值越低越好。
cn99812067.7公開了一種光學(xué)玻璃，其組分中含有ta2o5,此種氧化物雖然能改善玻璃的抗析晶性能，但其價格特別昂貴，同時，其組分中還含有2.5-8％的li2o,li2o加入玻璃可以降低tg溫度，但同時也使得玻璃抗析晶性能下降。
cn102674686a公開了一種光學(xué)玻璃，其組分中含有21-25％的sio2、8-14％的b2o3、2-5％的tio2。sio2含量較高、b2o3含量較低會升高熔煉溫度，尤其是組分中含有tio2的情況下，光學(xué)玻璃的著色度會升高。
cn99105396.6公開了一種光學(xué)玻璃，其組分中含有29-43.5％的b2o3、27-40％的la2o3、3.5-10％的zno、0.1-3.5％的tio2，以及5-9％的zro2。b2o3的含量較高，其對玻璃的折射率和色散貢獻(xiàn)將會降低，玻璃要達(dá)到較高的折射率勢必需要加入較多的la2o3等高折射氧化物，這樣就會增加成本。另外，zno的含量較低不利于降低玻璃的tg溫度。尤其是組分中含有較多難融的zro2，會提高玻璃的溶解溫度，同時在tio2加入的情況下，會引起玻璃著色度的惡化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種折射率為1.66-1.73、阿貝數(shù)為48-53并適合精密模壓成型的光學(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，其重量百分比組成包括：sio26-16％、b2o322-40％、la2o310-24％、zno20-30％、nb2o51-5％、zro21-4％、cao6-16％,不含有ta2o5、li2o和ga2o3。
進(jìn)一步的,還含有bao0-10％、sro0-6％、sb2o30-0.1％。
進(jìn)一步的,其重量百分比組成為：sio26-16％、b2o322-40％、la2o310-24％、zno20-30％、nb2o51-5％、zro21-4％、cao6-16％、bao0-10％、sro0-6％、sb2o30-0.1％。
進(jìn)一步的，其中，sio27-11％和/或b2o326-38％和/或la2o312-22％和/或zno22-28％和/或nb2o52-4％和/或zro21.5-3.5％和/或cao8-12％。
進(jìn)一步的，所述玻璃轉(zhuǎn)變溫度為560℃-610℃。
進(jìn)一步的，所述玻璃λ80小于375nm。
進(jìn)一步的，所述玻璃折射率為1.66-1.73，阿貝數(shù)為48-53。
進(jìn)一步的，所述玻璃的密度小于3.85g/cm3。
采用上述的光學(xué)玻璃制成的玻璃預(yù)制件。
采用上述的光學(xué)玻璃制成的光學(xué)元件。
本發(fā)明的有益效果是：通過合理安排各組分的含量，使本發(fā)明的光學(xué)玻璃的tg溫度在560℃-610℃，密度低于3.85g/cm3；λ80小于375nm，同時不含有ta2o5、ga2o3等貴重原料。本發(fā)明的光學(xué)玻璃適用于非球面精密模壓壓型。
具體實(shí)施方式
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，各個組分的含量是用重量％表示。
b2o3是一種網(wǎng)絡(luò)形成體，在玻璃中起骨架作用，在本發(fā)明中如果b2o3的含量低于22％，那么玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和著色度會降低；如果其含量高于40％，那么玻璃將達(dá)不到本發(fā)明所要求的折射率與色散。所以，本發(fā)明中的b2o3含量限定為22-40％，優(yōu)選為26-38％。
sio2也是一種網(wǎng)絡(luò)形成體，當(dāng)sio2加入硼酸鹽玻璃中時，可以提升玻璃的高溫粘度，有利于玻璃成型，容易得到無條紋的玻璃。另外，sio2還可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。在本發(fā)明中，如果其含量低于6％，那么其提升高溫粘度以及化學(xué)穩(wěn)定性的效果不明顯；如果其含量高于16％，那么將顯著提升玻璃的溶解溫度，同時會提升玻璃的tg溫度。因此，sio2含量限定為6-16％，優(yōu)選為7-11％。
zno可以調(diào)節(jié)玻璃的折射率和阿貝數(shù)，并可以降低玻璃的tg溫度。另外，zno大量加入玻璃中可以顯著提高玻璃的折射率與色散，可以替代部分稀土氧化物。在本發(fā)明中，當(dāng)zno的含量低于20％時，對降低tg溫度的效果不明顯；但當(dāng)其含量超過30％，將降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和抗析晶性能。因此，zno含量限定為20-30％，優(yōu)選為22-28％。
la2o3是一種稀土金屬氧化物，其具有較高的折射率和較低的色散，添加到玻璃中可以顯著提高玻璃的折射率和阿貝數(shù)。在本發(fā)明中其含量限定為10-24％。含量過高或者過低都不能使玻璃達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其含量優(yōu)選為12-22％。
nb2o5是一種高折射高色散的金屬氧化物，主要用于調(diào)節(jié)玻璃的折射率和阿貝數(shù)。在本發(fā)明中其含量限定為1-5％。含量過高或者過低都不能使玻璃達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其含量優(yōu)選為2-4％。
zro2可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，同時也可調(diào)節(jié)玻璃的折射率與色散。在本發(fā)明中，如果其含量低于1％，提高化學(xué)穩(wěn)定性的效果不明顯；如果其含量高于4％，將顯著提高玻璃的溶解溫度。因此，其含量限定為1-4％，優(yōu)選為1.5-3.5％。
本發(fā)明中的cao、bao以及sro都屬于堿土金屬氧化物，添加到玻璃中起調(diào)節(jié)玻璃光學(xué)常數(shù)以及平衡組分使用。
cao是本發(fā)明必須添加的氧化物，在本發(fā)明中其含量如果低于6％，達(dá)不到發(fā)明所述效果；如果高于16％，會引起玻璃耐失透性能的惡化。因此，其含量限定為6-16％，優(yōu)選為8-12％。
sro在本發(fā)明中的含量限定為0-4％，優(yōu)選為不添加。
bao在本發(fā)明中的含量限定為0-10％，如果添加量超過10％，那么玻璃密度會顯著增加。優(yōu)選不添加。
sb2o3是一種澄清劑，添加到玻璃中使氣泡消除變得更加容易。在本發(fā)明中其含量限定為0-0.1％，優(yōu)選為不添加。
下面將描述本發(fā)明的光學(xué)玻璃的性能：
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1.66-1.73、阿貝數(shù)(νd)為48-53。
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。測得本發(fā)明的密度(ρ)為3.85g/cm3以下。
轉(zhuǎn)變溫度(tg)按《gb/t7962.16-2010無色光學(xué)玻璃測試方法》測試。測得本發(fā)明tg溫度處于560-610℃之間。
著色度采用λ80/λ5表示。即樣品厚度為10mm±0.1mm，使用分光光度計(jì)測量，λ80是指玻璃透射比達(dá)到80％時對應(yīng)的波長，λ5是指玻璃透射比達(dá)到5％時對應(yīng)的波長。
經(jīng)過測試，本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有以下性能：折射率(nd)為1.66-1.73，阿貝數(shù)(vd)為48-53，密度(ρ)為3.85g/cm3以下，λ80低于375nm，tg溫度處于560-610℃之間。
本發(fā)明還提供一種光學(xué)玻璃預(yù)制件和光學(xué)元件，由上述光學(xué)玻璃按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法形成。由于所述的光學(xué)玻璃具有高折射率和高色散，因此所述光學(xué)元件也具有高折射率和高色散，可以應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、照相手機(jī)等設(shè)備。
實(shí)施例
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)在將描述本發(fā)明光學(xué)玻璃的實(shí)施例。應(yīng)該注意到，這些實(shí)施例沒有限制本發(fā)明的范圍。
表1-表2中顯示的光學(xué)玻璃(實(shí)施例1～20)是通過按照表1-表2所示各個實(shí)施例的比值稱重并混合光學(xué)玻璃用普通原料(如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等)，將混合原料放置在鉑金坩堝中，在1320-1380℃中融化2.5-4小時，并且經(jīng)澄清、攪拌和均化后，得到?jīng)]有氣泡及不含未溶解物質(zhì)的均質(zhì)熔融玻璃，將此熔融玻璃在模具內(nèi)鑄型并退火而成。
本發(fā)明實(shí)施例1-20的組成與折射率(nd)、阿貝數(shù)(vd)、密度(ρ)、λ80的結(jié)果一起在表1-表2中表示。在這些表中，各個組分的組成是用重量％表示的。
表1
表2