光学玻璃
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
本申请是针对申请号为201810259290.X，申请日为2018年03月27日，名称为“光学玻璃”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种折射率在1.82-1.88、阿贝数在27-33光学玻璃，以及由该光学玻璃构成的玻璃预制件和光学元件。
背景技术
在光学设计中，由高折射、高色散光学玻璃制成的透镜与由低折射、低色散光学玻璃制成的透镜结合使用，以修正光学系统的色差。玻璃的折射率和色散越高，通常加入赋予玻璃高折射、高色散性能成分的含量也就越大。然而，由于这些成分主要在短波长区域吸收光，所以玻璃在短波长区域的透射率就会变差，进而影响成像质量。
CN1931755A公开了一种折射率nd大于1.80，阿贝数Vd小于30的光学玻璃，其TiO
玻璃的析晶性能对于玻璃的生产有着重要影响。玻璃的析晶温度高，一方面玻璃成型时玻璃粘度太小，不利于玻璃条纹消除，另一方面，对于铂金和耐火材料的损伤较大，不利于降低成本，因此析晶性能良好的玻璃才能易于经济的量产。
CN102172557A公开的玻璃中含有大量的氧化铋，氧化铋对提高玻璃的折射率、降低玻璃的转变温度有利，但其含量过大会导致玻璃的耐失透性能降低，从而导致玻璃易析晶，难以获得合格的产品。同时氧化铋价格昂贵，大量引入也不利于生产成本的降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种透过率和玻璃内部良好、易于经济量产的光学玻璃。
本发明还要提供一种由上述光学玻璃形成的玻璃预制件和光学元件。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其重量百分比组成包括：SiO
进一步的，其重量百分比组成还包括：ZnO 0-8％，Al
进一步的，其重量百分比组成为：SiO
进一步的，其中，SiO
进一步的，其中，SiO
进一步的，其中，SiO
进一步的，其中，SiO
进一步的，其中，SiO
进一步的，玻璃折射率为1.82-1.88，优选为1.83-1.87；玻璃阿贝数为27-33，优选为28-32；析晶温度上限在1250℃以下，优选1230℃以下，进一步优选1200℃以下；光学玻璃λ
玻璃预制件，采用上述的光学玻璃形成。
光学元件，采用上述的光学玻璃形成。
本发明的有益效果是：本发明通过合理的配方设计，使光学玻璃折射率为1.82-1.88、阿贝数为27-33，光学玻璃透过率和玻璃内部良好、易于经济量产，可广泛应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。
具体实施方式
Ⅰ、光学玻璃
下面对本发明的光学玻璃的组成进行详细说明，各玻璃组分的含量、总含量如没有特别说明，都采用重量％表示，玻璃组分的含量与总含量之比以重量比表示。
SiO
B
SiO
Al
La
Gd
本发明玻璃组分还可以引入Y
Yb
作为碱金属氧化物的Li
在碱金属氧化物Li
ZnO具有降低玻璃的转变温度、改善化学耐久性和抗析晶性能的效果但是其含量过大时，一方面会使得玻璃的阿贝数降低，不能满足折射率要求，另一方面会使玻璃的析晶性能恶化。因此，ZnO的含量限定为0-8％，优选为0-7％，进一步优选为0-6％。
ZrO
TiO
Nb
TiO
WO
发明人经过潜心试验发现，少量的WO
BaO、SrO、CaO、MgO属于碱土金属氧化物，在玻璃中属于网络外体，本发明引入适量的BaO、SrO、CaO和MgO，可调节玻璃的光学常数、熔融性和耐失透性，但由于其各自的作用不同，其各自的引入量有较大差异。
BaO是得到均质玻璃的重要成分，同时也是获得高折射的必要组分。本发明中通过引入10％以上的BaO，可以获得期望的光学常数和热稳定性良好的玻璃；但当其含量超过35％时，玻璃的化学稳定性会恶化，同时使得玻璃在二次加热时容易失透。因此，BaO含量限定为10-35％，优选为12-33％，更优选为15-30％。
BaO作为本发明中最重要的网络外体氧化物，其含量与Nb
CaO有助于提高玻璃的析晶性能，增加玻璃的机械强度和硬度。但是CaO添加过多时，会使得玻璃的光学数据达不到要求。因此，CaO含量限定为0-15％,优选为0-10％，进一步优选为0-5％。
SrO添加到玻璃中可以调节玻璃的折射率和阿贝数，但若添加量过大，玻璃的化学稳定性性能会下降，同时玻璃的成本也会快速上升。因此，SrO含量限定为0-10％，优选为0-5％，进一步优选为0-3.5％。
MgO虽然可以改善玻璃的化学稳定性，但是MgO加入过多，一方面玻璃的折射率达不到设计要求，另一方面玻璃的抗析晶性能会下降，同时玻璃的成本会快速上升。因此，MgO含量限定为0-10％，优选为0-5％，进一步优选为不添加。
通过少量添加Sb
[光学玻璃的光学特性]
本发明的光学玻璃从赋予适于其用途的光学特性的角度考虑，玻璃折射率(nd)的范围为1.82-1.88，优选的范围为1.83-1.87；本发明玻璃的阿贝数(ν
[光学玻璃的析晶温度上限]
采用梯温炉法测定玻璃的析晶性能，将玻璃制成180*10*10mm的样品，侧面抛光，放入带有温度梯度的炉内保温4小时后取出，在显微镜下观察玻璃析晶情况，玻璃出现晶体对应的最高温度即为玻璃的析晶上限温度。玻璃的析晶上限温度越低，则玻璃在高温时稳定性越强，生产的工艺性能越好。
本发明玻璃析晶温度上限在1250℃以下，优选1230℃以下，进一步优选1200℃以下。
[光学玻璃的着色]
本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ
本发明的光学玻璃λ
[玻璃组合物的耐水作用稳定性]
耐水作用稳定性D
式中：D
B—过滤器和试样的质量(g)
C—过滤器和侵蚀后试样的质量(g)
A—过滤器质量(g)
由计算得出的浸出百分数，将光学玻璃耐水作用稳定D
本发明玻璃耐水作用稳定性(Dw)在2类以上，进一步优选在1类以上。
Ⅱ、玻璃预制件与光学元件
本发明还提供一种光学玻璃预制件和光学元件，由上述光学玻璃按照本领域技术人员熟知的方法形成，并且所述的光学预制件和光学元件可以应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。
实施例
采用如下实施例对本发明进行解释，但本发明不应局限于这些实施例。
[光学玻璃实施例]
首先，为了得到具有表1～表2所示的组成的玻璃No.1～20，使用碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物、氧化物、硼酸等作为原料，将光学玻璃成分所对应的原料按比例称量各原料，充分混合后成为调合原料，将该调合原料放入到铂制坩埚内，加热至1250～1450℃，并澄清搅拌3～5小时后成为均匀的熔融玻璃，再将该熔融玻璃浇注到预热的模中并在600～700℃保持2～4小时之后进行缓冷，得到玻璃No.1～20的各光学玻璃。
另外，通过以下所示的方法测定各玻璃的特性，并将测定结果表示在表1～表2中。
(1)折射率(nd)和阿贝数(νd)
折射率与色散系数按照GB/T7962.11-2010规定的方法进行测试。
(2)光学玻璃的析晶温度上限
按照上面所述方面进行。
(3)玻璃着色度(λ
使用具有彼此相对的两个光学抛光平面的厚度为10±0.1mm的玻璃样品，测定分光透射率，根据其结果而计算得出。
(4)玻璃的耐水作用稳定性
按GB/T 17129的测试方法进行测量，根据上述公式进行计算。
表1
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表2
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[光学预制件实施例]
将表1中实施例1所得到的光学玻璃切割成预定大小，再在表面上均匀地涂布由氮化硼粉末构成的脱模剂，然后将其加热、软化，进行加压成型，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、棱镜的预制件。
[光学元件实施例]
将上述光学预制件实施例所得到的这些预制件退火，在降低玻璃内部的变形的同时进行微调，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。所得光学元件的表面上还可涂布防反射膜。
本发明玻璃的折射率为1.82-1.88，阿贝数为27-33。该光学玻璃化学稳定性好，抗析晶性能优异且玻璃的相对部分色散小，可广泛应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。