高折射高色散光學玻璃、光學元件及光學儀器的製造方法
2023-05-29 00:49:21 1
高折射高色散光學玻璃、光學元件及光學儀器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種光透過率優異的高折射高色散光學玻璃。高折射高色散光學玻璃，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異，穩定性較好，得到了折射率為1.93～2.0、阿貝數為30～35的高折射高色散光學玻璃。
【專利說明】高折射高色散光學玻璃、光學元件及光學儀器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高折射高色散光學玻璃，特別是涉及一種折射率（?)為1. 93? 2. 0、阿貝數（Vd)為30?35的高折射高色散光學玻璃，W及由該光學玻璃構成的預製件、 光學元件和光學儀器。
【背景技術】
[0002] 科技高速發展的今天，數位照相機、數碼攝像機W及可拍照手機等設備越來越普 及。W傳統的單眼相機為例，一個鏡頭裡面就需要數片球面透鏡，而通過使用高折射高色散 光學玻璃加工成的非球面透鏡，可W W-片代替數片球面透鏡，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、阿貝數為33?36的光學玻璃， 其組分中含有大量的W6+，該使玻璃容易著色，玻璃光學透過率惡化。CN102459106公開了 一種高折射高色散光學玻璃，其組分中含有相當大量的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定性。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種光透過率優異的高折射高色散光學玻璃。
[0005] 本發明解決技術問題所採用的技術方案是：高折射高色散光學玻璃，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規定方法測量，IOmm厚樣品400皿處內透過率為80%及W上。
[0007] 進一步的，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] 進一步的，其中；Ti(V(Ti〇2+ZnO)大於 0. 5, Y2〇3/(Y2〇3+La2〇3+Gd2〇3)小於 0. 1。
[0009] 進一步的，其中：Si〇2 ;3?6%。
[0010] 進一步的，其中；B203 ;10 ?15%。
[0011] 進一步的，其中；La2〇3 ;38 ?46%。
[001引進一步的，其中；Y203 ;1?3%。
[001引 進一步的，其中；Gd203 ;10?16%。
[0014] 進一步的，其中；Zr〇2 ;4?8%。
[00巧]進一步的，其中；Ti〇2 ;5?9%。
[001引 進一步的，其中；佩205 ;5?9%。
[0017] 進一步的，其中；ZnO ;1?5%。
[001 引 進一步的，其中；Ti(V(Ti02+ZnO)大於 0. 7, Y203/(Y203+La203+Gd203)小於 0. 05。
[0019] 進一步的，所述光學玻璃折射率為I. 93?2. 0,阿貝數為30?35。
[0020] 進一步的，所述光學玻璃的密度按GB/T7962. 20-2010規定方法測量，為5. 20g/cm3 W下；膨脹係數按GB/T7962. 16-2010規定方法測量，為《72X l〇-V°C，；耐水作用穩定性D" 為1級，耐酸作用穩定性Da為1級。
[0021] 採用上述高折射高色散光學玻璃製成的玻璃預製件。
[0022] 採用上述高折射高色散光學玻璃製成的光學元件。
[0023] 採用上述高折射高色散光學玻璃製成的光學儀器。
[0024] 本發明的有益效果是；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異，穩定性較好，得到了折射率（?)為1. 93?2. 0、阿貝數（Vd)為30? 35的高折射高色散光學玻璃。
【具體實施方式】
[0025] 下面將描述本發明光學玻璃的各個組分，除非另有說明，各個組分含量的比值是 用重量％表示。
[0026] B203是玻璃網絡生成體氧化物，是構成玻璃網絡的必須成分，尤其是在高折射銅系 玻璃中，Bs化是得到穩定玻璃的主要成分。當Bs化含量低於8%時，玻璃的烙化性能變壞， 耐失透性能不理想；當Bs化含量高於20%，玻璃的折射率達不到設計目標，因此，Bs化的含 量限定為8?20%，優選為10?15%。
[0027] Si化也是形成玻璃的網絡生成體氧化物，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穩定性。當其含量低於1 %時，玻璃的生產工藝性能差； 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的含量範圍為1? 10%，優選為3?6%。
[0028] 1曰2〇3是提高玻璃折射率的有效成分，對改善玻璃的化學穩定性和耐失透性效果 顯著，但其含量不足35%時，達不到所需的光學常數；若含量高於50%，則失透傾向反而增 大，因此，La2〇3的含量限定為35?50%，優選為38?46%。
[0029] Ys化可W提高玻璃的折射率和耐失透性，還可W調整玻璃的光學常數並改善析晶 性能，但當其含量超過5%時，耐失透性明顯變差，因此，Ys化含量為0. 1?5%，優選為1? 3%。
[0030] Gd2〇3可W增加玻璃的折射率和化學穩定性，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含量低於7 %時，效果不明顯；當Gd2〇3含量高於 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%，優選為10? 16%。
[0031] 本發明人研究發現，通過合理調整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穩定性，因此，Y2〇3/(Y2〇3+La2〇3+Gd2〇3) 優選小於 0. 1，Y2〇3/(Y2〇3+La2〇3+Gd2〇3)更優選小於 0. 05。
[0032] Zr化能提高光學玻璃的粘度、硬度、彈性、折射率和化學穩定性，並可W降低玻璃 的熱膨脹係數。當Zr〇2的含量超過10%時，將出現析晶現象，並且降低玻璃的抗失透性，因 此，Zr〇2的含量為0?10%，優選為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係數並且增加析晶傾 向，甚至會使玻璃明顯著色，因此，Ti〇2含量限定為I?9%，優選為5?9%。
[0034] 佩2〇。是用於獲得本發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 化學耐久性的組分。當佩2〇。的含量小於3%時，光學常數達不到設計要求；而當其含量超 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%，優選為5?9%。 [00巧]ZnO能降低玻璃的熱膨脹係數，提高玻璃的化學穩定性、熱穩定性和折射率，還可 W降低玻璃的析晶傾向。當化0的含量超過8%時，玻璃的失透性增大；當化0的含量低於 1 %時，玻璃的轉變溫度升高，因此，ZnO的含量限定為1?8%，優選為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，要想獲得預期的光 透過率及著色度，優選Ti〇2/(Ti〇2+ZnO)大於0. 5,更優選Ti〇2/(Ti〇2+ZnO)大於0. 7。
[0036] R20巧為Li、化、K中的一種或幾種）可W改善玻璃的穩定性和烙融性能，但引入 過多會加劇玻璃的分相趨勢，因此，其含量為0?3%，優選為不加入。
[0037] 訊2〇3在本發明中作為澄清劑使用，其含量限定為0?1%，優選為不加入。
[0038] 下面將描述本發明的光學玻璃的性能：
[0039] 密度按照按《GB/T7962. 20-2010無色光學玻璃測試方法密度測試方法》測試。
[0040] 折射率與阿貝數按照《GB/T7962. 1-2010無色光學玻璃測試方法折射率和色散系 數》測試。測得本發明的高折射高色散光學玻璃折射率（nd)為1. 93?2. 0、阿貝數（Vd) 為30?35。
[0041] 熱膨脹係數a按GB/T7962. 16-2010規定的方法測量溫度為20?12(TC的平均 值。
[0042] IOmm 厚樣品 400nm 處內透過率（W下 W T 400nm 表示）按 GB/T7962. 12-2010 規 定方法測量。
[0043] 耐水作用穩定性D"(粉末法）按GB/T17129的測試方法，根據下式計算：
[0044] Dw =炬-C) / 炬-A) * 100
[004引式中：V玻璃浸出百分數（％ )
[0046] B-過濾器和試樣的質量（g)
[0047] C-過濾器和侵蝕後試樣的質量（g)
[004引 A-過濾器質量（g)
[0049] 由計算得出的浸出百分數，將光學玻璃耐水作用穩定D"分為6類見下表。
[0050]
【權利要求】
1. 高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：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. 如權利要求1所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：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規定方法測量， 10mm厚樣品400nm處內透過率為80%及以上。
3. 如權利要求1所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：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. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：Ti02/ (Ti02+Zn0)大於 0? 5, Y2(V(Y203+La203+Gd 203)小於 0? 1。
5. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其中： Si02 :3 ?6%。
6. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其中： B203 :10 ?15%。
7. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其中： La203 :38 ?46%〇
8. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其中： Y203 :1 ?3%。
9. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其中： Gd203 :10 ?16%。
10. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其 中：Zr02 :4 ?8%。
11. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其 中：Ti02 :5 ?9%。
12. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其 中：Nb205 :5 ?9%。
13. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：其 中：ZnO : 1 ?5%。
14. 如權利要求1?3任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：Ti02/ (Ti02+Zn0)大於 0? 7, Y2(V(Y203+La203+Gd 203)小於 0? 05。
15. 如權利要求1?14任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：所 述光學玻璃折射率為1. 93?2. 0,阿貝數為30?35。
16. 如權利要求1?14任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃，其特徵在於：所 述光學玻璃的密度按GB/T7962. 20-2010規定方法測量，為5. 20g/cm3以下；膨脹係數按GB/ T7962. 16-2010規定方法測量，為< 72X10_V°C;耐水作用穩定性0"為1級，耐酸作用穩定 性DA為1級。
17. 採用權利要求1?16中任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃製成的玻璃預 製件。
18. 採用權利要求1?16中任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃製成的光學元 件。
19. 米用權利要求1?16中任一權利要求所述的高折射高色散光學玻璃製成的光學儀 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 優先權日:2013年8月5日
【發明者】孫偉 申請人:成都光明光電股份有限公司