近红外特殊色散玻璃
文献发布时间：2023-06-19 16:11:11
技术领域
本发明涉及一种玻璃，尤其是涉及一种近红外特殊色散玻璃。
背景技术
近年来，光学镜头大量应用在车载成像、监控安防等领域，在夜间成像时，镜头在夜间黑白模式下吸收近红外光，而近红外波段光线与可见光在通过镜头时在不同的焦距上成焦，造成成像画质的劣化，成为车载成像、监控安防乃至望远镜、枪瞄镜等领域光学设计的难题。
众所周知，玻璃的折射率随着波长的增大而减小。通常来讲使用可见光图像传感器的摄像系统在夜晚的近红外辅助照明可用波长范围大约在800～1000nm左右，研究发现，在这个波长范围内，如果玻璃的折射率随着波长的增大而减小的幅度小于正常玻璃，即玻璃在近红外波段形成一定的异常分散，可以大幅度降低光学设计实现日夜共焦的难度，有效改善夜间成像质量，所述近红外波段的异常分散用ΔP
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较低ΔP
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
(1)近红外特殊色散玻璃，其组分以摩尔百分比表示，阳离子含有：P
阴离子含有F
(2)根据(1)所述的近红外特殊色散玻璃，其组分以摩尔百分比表示，阳离子还含有：R
(3)近红外特殊色散玻璃，其组分中阳离子含有P
(4)根据(3)所述的近红外特殊色散玻璃，其组分以摩尔百分比表示，阳离子含有：P
(5)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃，其组分以摩尔百分比表示，满足以下7种情形中的一种以上：
1)Nb
2)(Nb
3)Y
4)Mg
5)Sr
6)(Ca
7)(R
(6)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃，其组分以摩尔百分比表示，满足以下3种情形中的一种以上：
1)F
2)F
3)(P
(7)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,其组分以摩尔百分比表示，其中：P
(8)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,所述近红外特殊色散玻璃不含有R
(9)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,其组分以摩尔百分比表示，其中：F
(10)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,其组分以摩尔百分比表示，其中：F
(11)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,其组分以摩尔百分比表示，阴离子还含有：Cl
(12)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,所述近红外特殊色散玻璃的折射率n
(13)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,所述近红外特殊色散玻璃的ΔP
(14)根据(1)～(4)任一所述的近红外特殊色散玻璃,所述近红外特殊色散玻璃的耐水作用稳定性D
(15)玻璃预制件，采用(1)～(14)任一所述的近红外特殊色散玻璃制成。
(16)光学元件，采用(1)～(14)任一所述的近红外特殊色散玻璃或(15)所述的玻璃预制件制成。
(17)光学仪器，含有(1)～(14)任一所述的近红外特殊色散玻璃；和/或含有(16)所述的光学元件。
本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明获得的玻璃具有较低的ΔP
具体实施方式
下面，对本发明的近红外特殊色散玻璃的实施方式进行详细说明，但本发明不限于下述的实施方式，在本发明目的的范围内可进行适当的变更来加以实施。此外，关于重复说明部分，虽然有适当的省略说明的情况，但不会因此而限制发明的主旨，在以下内容中，本发明近红外特殊色散玻璃有时候简称为玻璃。
[近红外特殊色散玻璃]
下面对本发明组成玻璃的各组分(成分)范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，阳离子组分的含量以该阳离子占全部阳离子组分的摩尔百分比(mol％)表示，阴离子组分的含量以该阴离子占全部阴离子组分的摩尔百分比(mol％)表示；阳离子组分含量之间的比值是各阳离子组分含量之间的摩尔百分比含量的比值；阴离子组分含量之间的比值是各阴离子组分含量之间的摩尔百分比含量的比值；阴阳离子组分含量之间的比值，是阳离子组分占所有阳离子组分的摩尔百分比含量与阴离子组分占所有阴离子组分的摩尔百分比含量的比值。
除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，“以上”和“以下”包括端点值，以及包括在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。本文所称“和/或”是包含性的，例如“A和/或B”，是指只有A，或者只有B，或者同时有A和B。
需要说明的是，以下描述的各组分的离子价是为了方便而使用的代表值，与其他的离子价没有区别。玻璃中各组分的离子价存在代表值以外的可能性。例如，P通常以离子价为+5价的状态存在于玻璃中，因此在本专利中以“P
<关于阳离子组分>
P
Al
La
Gd
Y
在本发明的一些实施方式中，通过控制Y
Yb
W
Nb
Ti
在本发明的一些实施方式中，通过使Nb
发明人大量实验研究发现，在本发明的一些实施方式中，通过使Nb
Ba
Sr
在本发明的一些实施方式中，将Sr
Mg
在本发明的一些实施方式中，通过使Mg
Ca
R
本发明通过大量实验研究发现，在一些实施方式中，通过控制(R
Zn
本发明通过大量实验研究发现，在一些实施方式中，通过将Ca
Si
B
Ta
Zr
Ge
Bi
Te
本发明玻璃中可以含有Sb
<关于阴离子组分>
F
本发明玻璃中含有O
本发明玻璃中通过使F
本发明中可通过含有2％以下的Cl
在本发明的一些实施方式中，将F
在本发明的一些实施方式中，通过使F
在本发明的一些实施方式中，优选使(P
<关于不应含有的组分>
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等组分，即使单独或复合地少量含有的情况下，玻璃也会被着色，在可见光区域的特定的波长产生吸收，从而减弱本发明的提高可见光透过率效果的性质，因此，特别是对于可见光区域波长的透过率有要求的玻璃，优选实际上不含有上述组分。
As、Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se组分，近年来作为有害的化学物质而有控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，直至加工工序以及产品化后的处置上对环境保护的措施是必需的。因此，在重视对环境的影响的情况下，除了不可避免地混入以外，优选实际上不含有它们。由此，玻璃变得实际上不包含污染环境的物质。因此，即使不采取特殊的环境对策上的措施，本发明的玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。
本文所记载的“不含有”“0％”是指没有故意将该组分作为原料添加到本发明近红外特殊色散玻璃中；但作为生产玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的玻璃中少量或痕量含有，此种情形也在本发明专利的保护范围内。
下面，对本发明的近红外特殊色散玻璃的性能进行说明。
<折射率与阿贝数>
玻璃的折射率(n
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的折射率(n
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的折射率(n
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的阿贝数(ν
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的阿贝数(ν
<耐水作用稳定性>
玻璃的耐水作用稳定性(D
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的耐水作用稳定性(D
<耐酸作用稳定性>
玻璃的耐酸作用稳定性(D
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的耐酸作用稳定性(D
<耐候性>
玻璃的耐候性(CR)按以下方法进行测试。
将玻璃试样放置在相对湿度为90％的饱和水蒸气环境的测试箱内，在40～50℃每隔1小时交替循环，循环15个周期。根据试样放置前后的浊度变化量来划分耐候性类别，表1为耐候性分类表。
表1.耐候性分类表
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的耐候性(CR)为2类以上，优选为1类。
<转变温度>
玻璃的转变温度(T
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的转变温度(T
<密度>
玻璃的密度(ρ)按《GB/T7962.20-2010》规定的方法进行测试。
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的密度(ρ)为4.55g/cm
<着色度>
本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的λ
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的λ
<ΔP
玻璃的ΔP
P
ΔP
P
ΔP
在一些实施方式中，本发明近红外特殊色散玻璃的ΔP
在一些实施方式中，本发明玻璃的ΔP
[制造方法]
本发明近红外特殊色散玻璃的制造方法如下：本发明的玻璃采用常规原料和常规工艺生产，使用碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物、氧化物、氟化物、磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到850～1200℃的熔炼炉(如带盖的铂金坩埚、铂合金坩埚等)中熔制，并且经澄清、搅拌和均化后，得到没有气泡及不含未溶解物质的均质熔融玻璃，将此熔融玻璃在模具内铸型并退火而成。本领域技术人员能够根据实际需要，适当地选择原料、工艺方法和工艺参数。
[玻璃预制件和光学元件]
可以使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，由所制成的近红外特殊色散玻璃来制作玻璃预制件。即，可以通过对近红外特殊色散玻璃进行磨削和研磨等机械加工来制作玻璃预制件，或通过对由近红外特殊色散玻璃制作模压成型用的预成型坯，对该预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作玻璃预制件，或通过对进行研磨加工而制成的预成型坯进行精密冲压成型来制作玻璃预制件。
需要说明的是，制备玻璃预制件的手段不限于上述手段。如上所述，本发明的近红外特殊色散玻璃对于各种光学元件和光学设计是有用的，其中特别优选由本发明的近红外特殊色散玻璃形成预成型坯，使用该预成型坯来进行再热压成型、精密冲压成型等，制作透镜、棱镜等光学元件。
本发明的玻璃预制件与光学元件均由上述本发明的近红外特殊色散玻璃形成。本发明的玻璃预制件具有近红外特殊色散玻璃所具有的优异特性；本发明的光学元件具有近红外特殊色散玻璃所具有的优异特性，能够提供光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。
作为透镜的例子，可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。
[光学仪器]
本发明近红外特殊色散玻璃所形成的光学元件可制作如照相设备、摄像设备、显示设备和监控设备等光学仪器。
[实施例]
<近红外特殊色散玻璃实施例>
为了进一步清楚地阐释和说明本发明的技术方案，提供以下的非限制性实施例。
本实施例采用上述近红外特殊色散玻璃的制造方法得到具有表2～表4所示的组成的近红外特殊色散玻璃。另外，通过本发明所述的测试方法测定各玻璃的特性，并将测定结果表示在表2～表4中。
表2.
表3.
表4.
<玻璃预制件实施例>
将近红外特殊色散玻璃实施例表2～表4中所得到的玻璃使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，来制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜等的预制件。
<光学元件实施例>
将上述玻璃预制件实施例所得到的这些预制件退火，在降低玻璃内部应力的同时对折射率进行微调，使得折射率等光学特性达到所需值。
接着，对各预制件进行磨削、研磨，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜。所得到的光学元件的表面上还可涂布防反射膜。
<光学仪器实施例>
将上述光学元件实施例制得的光学元件通过光学设计，通过使用一个或多个光学元件形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件。