一種光學玻璃及光學元件的製作方法
2023-06-11 11:51:01 2
專利名稱：：一種光學玻璃及光學元件的製作方法
技術領域：
：本發明涉及玻璃
技術領域：
，更具體地說，涉及一種光學玻璃及光學元件。
背景技術：
：近年來，隨著數位相機、數字攝像機、照相手機等日益流行，用於光學系統的設備的集成度增大和功能迅速增加，於是要求光學系統具有更高的準確度、更輕的重量和更小的尺寸。因此，非球面鏡得到了廣泛的應用，並且使用非球面組件已成為光學設計的主流。非球面透鏡的製造廣泛使用精密模壓的方法。所謂精密模壓，就是在一定的溫度、壓力下，用具有預定產品形狀的高精密模具模壓玻璃預製件，從而獲得具有最終產品形狀或非常接近於最終產品形狀，並具有光學功能面的玻璃製品。採用精密模壓技術製造的非球面透鏡不需要再進行研磨拋光，從而可以簡化工序。用於非球面透鏡的光學玻璃，要求具有高折射率和低色散率，在現代成像設備中應用較多。例如，中國專利CN101360691A公開了一種光學玻璃，具有折射率為1.51.65以及阿貝數為5065的光學常數。中國專利CN1704369A公開了一種光學玻璃，具有折射率1.851.90、阿貝數4042範圍的光學常數。光學玻璃透光率受折射率影響較大，折射率越高往往透光度越低.例如，中國專利CN101492247A公開了一種光學玻璃，折射率為1.82.1，透射比達到80%時，對應的波長在400nm以上。在進行精密模壓成型時，為了將高精密的模面複製在玻璃成型品上，需要在玻璃軟化點溫度附近加壓成型玻璃預製體，這時成型模被暴露在高溫中且被施以較高的壓力，即使處於保護氣體中，壓型模具表面膜層依然容易被氧化、侵蝕，因此，要求玻璃具有較低的轉變溫度。現有技術中，中國專利1704369A公開了一種光學玻璃，具有折射率為1.831.9以及阿貝數為4042的光學常數，轉變溫度為670720°C。由於玻璃材料的轉變溫度較高，因此在進行精密模壓成型時需要的溫度較高，壓型模具容易受到損壞，從而成本較尚ο
發明內容有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種折射率為1.751.8，阿貝數為4552，轉變溫度小於610°C，透射比為80%時，對應的波長小於390nm的光學玻璃及光學元件。本發明提供一種光學玻璃，包括以下成分0.Iwt%8wt%的SiO2；20wt%32wt%的B2O3；20wt%35wt%的La2O3；15wt%30wt%的Gd2O3；Iwt%6wt%的Ta2O5；lwt%ZnO；0.lwt%~2wt%的Li20。優選的，還包括0Zr02、0Nb205、0Y203、0Yb203、BaO、Ca0、Sr0、Na20、K20和00.Sb203中的一種或幾種，所述Ba0、Ca0和SrO的總含量為015wt%，所述Na20和K20的總含量為02wt%。優選的，包括Ba0、Ca0禾口SrO的總含量為lwt%10wt%；Na20和K20的總含量為0.lwt%lwt%。優選的，包括lwt%7wt%的&02。優選的，包括0.5wt%6wt%的Si02。優選的，包括22wt%32wt%的B203。優選的，包括25wt%35wt%的La203。優選的，包括18wt%25wt%的Gd203。優選的，包括2wt%5wt%的Ta205。優選的，包括5wt%12wt%的ZnO。優選的，包括0.3wt%1.Li20。優選的，折射率為1.751.8；阿貝數為4552；轉變溫度小於610°C;透射比達到80%時，對應的波長小於390nm。本發明還提供一種上述技術方案所述的光學玻璃形成的光學元件。本發明提供一種光學玻璃及光學元件，光學玻璃包括以下成分0.lwt%8wt%的Si02；20wt%~32wt%^B203；20wt%~35wt%^La203；15wt%~30wt%^Gd203；16wt%^Ta205；lwt%15wt%&Zn0；0.lwt%Li20。Si02具有維持玻璃抗失透性的作用，並且具有形成玻璃的網格組分的作用。B203作為氧化物可以提高玻璃的熱穩定性和化學穩定性，並且可以降低玻璃的軟化溫度和流動粘度的作用。La203和Gd203是獲得高折射率低色散玻璃的必要組分。Ta205是賦予光學玻璃高折射率和低色散特性的組分，可以有效增強玻璃穩定性。ZnO是賦予玻璃高折射率和低色散特性的組分。Li20是強助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。實驗結果表明，本發明提供的光學玻璃折射率為1.751.8，阿貝數為4552，轉變溫度小於610°C，透射比為80%時，對應的波長小於390nm。具體實施例方式下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明提供一種光學玻璃，包括以下成分0.Iwt%8wt%的SiO2；20wt%32wt%的B2O3；20wt%35wt%的La2O3；15wt%30wt%的Gd2O3；1Ta2O5；1wt%15wt%的ZnO；0.Iwt%2wt%的Li2O。SiO2是重要的玻璃形成體氧化物，以矽氧四面體Si04的結構單元形成不規則的連續網絡，是形成光學玻璃的骨架。SiO2具有維持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量超過8wt%時，光學玻璃的可熔性降低，軟化溫度升高。SiO2的含量限定為0.lwt%8wt%，優選為0.5wt%6wt%，更優選為2.5wt%5wt%。B2O3是一種形成光學玻璃的重要的氧化物，對於形成光學玻璃的網絡有效，能夠降低玻璃的膨脹係數，提高玻璃的熱穩定性和化學穩定性，增加玻璃的折射率，降低玻璃的轉變溫度和可熔溫度。B2O3的含量限定為20wt%32wt%，B2O3的含量低於20wt%，轉變溫度升高，折射率降低；B2O3的含量高於32wt%，有損於光學玻璃的低分散性。B2O3的含量優選為22wt%32wt%，更優選為25wt%29wt%。La2O3是獲得高折射率低色散玻璃的必要組分。La2O3的含量限定為20wt%35wt%,La2O3的含量低於20wt%時，光學玻璃的折射率下降；La2O3的含量高於35wt%時，光學玻璃的抗失透性下降。La2O3的含量優選為25wt%35wt%。Gd2O3是提高玻璃折射率、增大阿貝數的有效成分。Gd2O3的含量限定為15wt%30wt%。Gd2O3的含量大於30wt%時，光學玻璃的抗失透性下降。Gd2O3的含量優選為18wt%25wt%。Ta2O5是賦予光學玻璃高折射率和低色散特性的組分，可以有效增強玻璃穩定性。Ta2O5的含量超過6wt%時，光學玻璃的可熔性被削弱，玻璃的轉變溫度升高。Ta2O5的含量限定為Iwt6wt%,優選為2wt%5wt%。ZnO是形成光學玻璃和低熔點玻璃的重要組分。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。ZnO的含量限定為lwt%15wt%，當ZnO的含量大於15wt%時，光學玻璃的失透性增加；當ZnO的含量小於1襯％時，光學玻璃的轉變溫度升高。ZnO的含量優選為5wt%12wt%，更優選為8wt%12wt%。Li2O是強助溶劑，可以降低玻璃的軟化溫度。Li2O的含量限定為0.lwt%2wt%。當Li2O含量超過2wt%時，光學玻璃的抗失透性和折射率降低，加劇玻璃的析晶和失透。Li2O的含量低於為0.時，達不到降低轉變溫度和軟化溫度的目的。Li2O的含量優選為0.3wt%1.5wt%。按照本發明，所述光學玻璃還可以包括08襯％的&02、05襯％的Nb205、05wt%的Y203、05wt%的Yb2O3>BaO、CaO、SrO,Na2O,K2O和O0.5wt%的Sb2O3中的一種或幾種，所述BaO、CaO和SrO的總含量為015wt%，所述Na2O和K2O的總含量為02wt%。ZrO2能提高光學玻璃的黏度、硬度、彈性、折射率、化學穩定性，降低玻璃的熱膨脹係數。的含量超過8wt%時，將出現析晶現象，並且降低玻璃的抗失透性和轉變溫度。ZrO2的含量可以為Iwt%7wt%。Nb2O5是賦予玻璃高折射率的組分，並且具有改進玻璃的抗失透性的作用。Nb2O5含量高於5wt%時，會導致玻璃色散大幅升高，阿貝數降低，同時使玻璃的短波透過率下降。Nb2O5的含量可以為0.5wt%5wt%。Y2O3和Yb2O3可以起到提高光學玻璃的折射率的作用。Y2O3是調整玻璃的光學常數的成分，當其含量超過5wt%時，會引起玻璃耐失透性能惡化。Yb2O3在光學玻璃中的作用與Y2O3相近，當其含量高於5wt%時，光學玻璃易失透。Y2O3的含量可以為0.Iwt%5wt%，還可以為0.5wt%4wt%。Yb2O3的含量可以為0.^^%5界1%，還可以為0.5wt%4wt%。BaO在玻璃中的作用是降低玻璃的色散，改善玻璃的透過率，能增加光學玻璃的折射率、密度、光澤和化學穩定性。CaO在玻璃中的作用與BaO相似。SrO在玻璃中的作用與BaO、CaO相似，用SrO替代部分BaO，能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的析晶傾向，增加光學玻璃的折射率的作用，並且可以改良玻璃的耐失透性。BaO、CaO和SrO的總含量可以為0.5wt%15wt%，還可以為lwt%10wt%。Na2O和K2O可以降低玻璃的轉變溫度。Na2O和K2O的總含量高於2wt%時，光學玻璃的耐失透能力下降，折射率降低。Na2O和K2O的總含量的總含量可以為0.Iwt%2wt%，還可以為0.lwt%lwt%。Sb2O3可以有效降低玻璃的澄清溫度，提高玻璃的透過率。Sb2O3的含量可以為0.Olwt%0.5wt%。按照本發明，所述光學玻璃折射率為1.751.8；阿貝數為4552；轉變溫度小於610°C；當玻璃透射比達到80%時，對應的波長小於390nm，優選小於385nm，更優選小於380nmo本發明還提供一種由上述技術方案所述的光學玻璃形成的光學元件。本發明的光學元件由上述本發明的光學玻璃形成，因此，該光學元件具有上述光學玻璃的各種特性。本發明的光學元件具有大於的1.751.8的折射率，4552的阿貝數和小於610°C的軟化溫度，當透射比達到80%時，對應的波長小於390nm。本發明提供的光學元件適用於數位相機、數碼攝像機和照相手機等。為了進一步了解本發明的技術方案，下面結合具體的實施例，對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的限制。實施例1光學玻璃，其含有3.Si02，27.9wt%的B2O3,32.6wt%的La2O3,21.Gd2O3，1.6wt%^Ta2O5，12.2wt%^ΖηΟ,Ο.3wt%^Li2O0主要性能參數為折射率nd=1.76821阿貝數vd=49.31轉變溫度Tg=605°C軟化溫度Ts=648°Cλ8(|382.9nm上述性能參數按照如下方法進行測試。其中折射率(nd)值為(_2°C/h)-(-6°C/h)的退火值，折射率與阿貝數按照《GB/T7962.1-1987無色光學玻璃測試方法折射率和色散係數》測試。轉變溫度(Tg)按照《GB/T7962.16-1987無色光學玻璃測試方法線膨脹係數、轉變溫度和弛垂溫度》測試，即被測樣品在一定的溫度範圍內，溫度每升高1°C，在被測樣品的膨脹曲線上，將低溫區域和高溫區域直線部分延伸相交，其交點所對應的溫度。將玻璃製作成IOmm士0.Imm厚度的樣品，測試玻璃在透射比達到80%對應的波長人800實施例213提供的光學玻璃組分百分比及對應性能如表1、表2所示。比較例13提供的光學玻璃組分百分比及對應性能如表3所示。表1實施例27提供的光學玻璃組分百分比及對應性能tableseeoriginaldocumentpage7表2實施例813提供的光學玻璃組分百分比及對應性能tableseeoriginaldocumentpage8表3比較例13提供的光學玻璃組分百分比及對應性能tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9對於本發明提供的光學玻璃的製備方法，並無特別限制，按照本領域技術人員熟知的方法進行製備。將原料進行熔化、澄清、均化後降溫，注入預熱的金屬模，退火得到光學玻璃。本發明實施例113和比較例13所提供的光學玻璃按照如下方法製備將石英砂、硼酸、氧化鑭、氧化釓、氧化鋅、氧化鋯、碳酸鋰和氧化鉭按比例稱量，充分混合後加入鉬金坩堝內，在10801380°C下熔化、澄清、均化後降溫；在550600°C左右將熔融玻璃澆注入預熱後的金屬模；將注入預熱後的金屬模的熔融玻璃同金屬模一起放入退火爐內徐冷退火後得到光學玻璃，測試光學玻璃的相關參數。實施例113提供的光學玻璃在壓型時不析晶、不失透。實施例213提供的光學玻璃的折射率、阿貝數、轉變溫度和透光性能如表1、表2所示。比較例13提供的光學玻璃的折射率、阿貝數、轉變溫度和透光性能如表3所示。從上述實施例可以看出，本發明實施例提供的光學玻璃和光學元件折射率為1.751.8，阿貝數為4552，轉變溫度小於610°C，透射比達到80%時，對應的波長小於390nm,從而滿足了現代成像設備的需要。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。權利要求一種光學玻璃，其特徵在於，包括以下成分0.1wt％～8wt％的SiO2；20wt％～32wt％的B2O3；20wt％～35wt％的La2O3；15wt％～30wt％的Gd2O3；1wt％～6wt％的Ta2O5；1wt％～15wt％的ZnO；0.1wt％～2wt％的Li2O。2.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，還包括0Zr02、0Nb205、0Y203、0Yb203、BaO、CaO、SrO、Na20、K20和00.Sb203中的一種或幾種，所述BaO、CaO和SrO的總含量為015wt%，所述Na20和K20的總含量為02wt%。3.根據權利要求2所述的光學玻璃，其特徵在於，包括BaO、CaO和SrO的總含量為lwt%10wt%；Na20禾PK20的總含量為0.lwt%lwt%。4.根據權利要求2所述的光學玻璃，其特徵在於，包括lwt%Zr02。5.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括0.5wt%Si02。6.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括22wt%B203。7.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括25wt%La203。8.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括18wt%Gd203。9.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括2wt%Ta205。10.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括5wt%ZnO。11.根據權利要求1所述的光學玻璃，其特徵在於，包括0.3wt%1.Li20。12.根據權利要求111任意一項所述的光學玻璃，其特徵在於，折射率為1.75-1.8；阿貝數為4552;轉變溫度小於610°C；透射比達到80%時，對應的波長小於390nm。13.—種權利要求112任意一項所述的光學玻璃形成的光學元件。全文摘要本發明公開了一種光學玻璃及光學元件，光學玻璃包括以下成分0.1wt％～8wt％的SiO2；20wt％～32wt％的B2O3；20wt％～35wt％的La2O3；15wt％～30wt％的Gd2O3；1～6wt％的Ta2O5；1wt％～15wt％的ZnO；0.1wt％～2wt％的Li2O。實驗結果表明，本發明提供的光學玻璃折射率為1.75～1.8、阿貝數為45～52、轉變溫度小於610℃，透射比達到80％時，對應的波長小於390nm，滿足現代成像設備的需要。文檔編號G02B1/00GK101805120SQ201010151999公開日2010年8月18日申請日期2010年4月19日優先權日2010年4月19日發明者孫偉申請人:成都光明光電股份有限公司