光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器

本申请是针对申请号为201811375650.9，申请日为2018年11月19日，名称为“光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及折射率为1.55～1.65，阿贝数为56～65的光学玻璃、及其制成的玻璃预制件、光学元件和光学仪器。

背景技术

随着光电行业的发展，对光学元件提出了小型化、轻量化、高性能化的要求，这就使得能够提升成像质量的非球面镜片的需求量越来越大。非球面镜片多采用精密模压成型法制作，这种方法是将玻璃材料放置在特制的模具中加热到10

另外，由于折射率为1.55～1.65，阿贝数为56～65范围内的重冕玻璃通常耐酸性极差，在镀膜前的存储过程中，玻璃会不可避免地与酸性气体接触。如果玻璃的耐酸作用性能不好，就会破坏玻璃的光学面，为后续的镀膜工艺带来困难。因此，光学玻璃本身需要具备较好的耐酸化学稳定性，才能在后期的加工和镀膜流程中提升良品率。

CN1201019A描述了一种折射率为1.55～1.60、阿贝数为55～60、化学稳定性良好的模压用光学玻璃。其实施例中公布的最低转变温度为572℃，过高的转变温度会使得模具使用寿命缩短，同时也会增加模压过程的能源消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种转变温度低、折射率为1.55～1.65、阿贝数为56～65的适于精密模压的光学玻璃，以及由所述光学玻璃制成的玻璃预制件、光学元件和光学仪器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

(1)光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO

(2)根据(1)所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，还含有：Gd

(3)光学玻璃，其组分按重量百分比表示，由SiO

(4)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃，SiO

(5)根据(1)～(4)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO

(6)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃其组分按重量百分比表示，含有：SiO

(7)根据(1)～(6)任一所述的光学玻璃，SiO

(8)根据(1)～(7)任一所述的光学玻璃，SiO

(9)根据(1)～(8)任一所述的光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：MgO+CaO+SrO+BaO为12～40％，优选为13～35％，更优选为14～30％；和/或TiO

(10)根据(1)～(9)任一所述的光学玻璃，所述光学玻璃折射率(nd)的范围为1.55～1.65，优选的范围为1.57～1.63，更优选的范围为1.58～1.61；所述光学玻璃的阿贝数(ν

(11)根据(1)～(10)任一所述的光学玻璃，光学玻璃耐酸作用稳定性(D

(12)根据(1)～(11)任一所述的光学玻璃，所述光学玻璃转变温度(T

(13)玻璃预制件，采用(1)～(12)任一所述的光学玻璃制成。

(14)光学元件，采用(1)～(12)任一所述的光学玻璃制成，或采用(13)所述的玻璃预制件制成。

(15)光学仪器，含有(1)～(12)任一所述的光学玻璃或(14)所述的光学元件。

本发明的有益效果是：通过优化碱土金属氧化物与网络形成体含量，调节Li

具体实施方式

Ⅰ、光学玻璃

下面，对本发明光学玻璃的各成分的组成范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，各组分的含量全部采用相对于换算成氧化物的组成的玻璃物质总量的重量百分比表示。在这里，所述“换算成氧化物的组成”是指，作为本发明的光学玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐及氢氧化物等熔融时分解并转变为氧化物的情况下，将该氧化物的物质总量作为100％。

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，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。

SiO

B

SiO

Al

少量的La

Gd

BaO在提升玻璃折射率的同时，能够获得较小的色散；但若BaO添加量过多，玻璃的抗析晶性能、耐候性会快速下降。本发明中，BaO含量限定为10～30％，优选为12～28％，进一步优选为14～26％。

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，玻璃的耐候性以及抗析晶性能会下降，玻璃的折射率和阿贝数也达不到设计预期。另外，SrO原料价格昂贵，过多的引入会使玻璃的成本快速上升。SrO含量限定为0～10％,优选为0～5％，在一些实施方式中，优选为不含有。

CaO的引入可以调整玻璃的折射率和色散，降低玻璃粘度提升玻璃的耐候性能，提升玻璃的机械强度和硬度。另外，相比于BaO和SrO,CaO的引入对玻璃的密度降低更有利，但是CaO添加过多时会导致玻璃抗析晶稳定性下降。本发明中，CaO含量限定为0～10％,优选为0～8％，进一步优选为0～6％。

MgO加入有助于提升玻璃的耐候性，但其含量高于10％时，玻璃的抗析晶性能和玻璃的稳定性会下降，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％，在一些实施方式中，优选为不引入。

BaO、SrO、CaO、MgO同属于碱土金属氧化物，在玻璃中属于网络外体，其加入玻璃中可以调整玻璃的折射率和色散，降低玻璃的高温粘度，增强玻璃的化学稳定性。当BaO、SrO、CaO、MgO的合计值BaO+SrO+CaO+MgO在12～40％时，可实现玻璃的高化学稳定性。在一些实施方式中，BaO+SrO+CaO+MgO的优选值为13～35％，进一步优选为14～30％。在一些实施方式中，BaO+SrO+CaO+MgO的值可为12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％。

ZnO可以起到改善玻璃的化学稳定性、降低玻璃转变温度的作用，但当其含量过高时，玻璃的耐失透性降低，液相温度上升。因此，本发明的玻璃中的ZnO含量为2～15％，优选3～14％，进一步优选4～13％。

ZrO

TiO

WO

Ta

Nb

TiO

Li

ZnO和Li

SiO

Sb

在一些实施方式中，还可以用As

[关于不应含有的成分]

在不损害本发明的玻璃特性的范围内，根据需要能够添加上述未曾提及的其他成分。但是V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属成分，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光学玻璃，优选实际上含有。

Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的阳离子，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，光学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，本发明的光学玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。

本文所记载的“不引入”“不含有”“0”是指没有故意将该化合物、分子或元素等作为原料添加到本发明光学玻璃中；但作为生产光学玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的光学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，对本发明的光学玻璃的性能进行说明。

[折射率与阿贝数]

光学玻璃折射率(nd)与阿贝数(ν

本发明光学玻璃折射率(nd)的范围为1.55～1.65，优选的范围为1.57～1.63，更优选的范围为1.58～1.61；本发明玻璃的阿贝数(ν

[耐酸作用稳定性D

光学玻璃耐酸作用稳定性(D

本发明光学玻璃耐酸作用稳定性(D

[转变温度]

光学玻璃转变温度(T

本发明光学玻璃转变温度(T

[析晶温度上限]

析晶温度上限测试方法为：将10*10*150mm

析晶温度上限低的玻璃，即使在较低温度下流出熔融玻璃，制成的玻璃析晶风险也被降低，因此可降低由熔融状态形成玻璃时的失透风险，可降低对使用该玻璃的光学元件的光学特性的影响。另外，低的液相温度可以降低玻璃的成型温度，减少玻璃的成型时能源损耗，降低玻璃的制造成本。

本发明的光学玻璃析晶稳定性优异，具有低的析晶温度上限(T

Ⅱ、玻璃预制件与光学元件

下面，描述本发明的玻璃预制件与光学元件。

本发明的玻璃预制件与光学元件均由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的玻璃预制件具有上述的光学玻璃相同的光学特性和化学特性；本发明的光学元件也具有上述的光学玻璃相同的光学特性和化学特性，能够以低成本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。

另外，对于棱镜来说，可以组合在摄像光学体系中，通过弯曲光路，朝向所需的方向，即可实现紧凑、广角的光学体系。

[光学玻璃实施例]

在以下内容中，表中所列的实施例将更详细地描述本发明，为其他技术人员作参考之用。应该注意的是，实施例1～40中玻璃组分含量是按重量百分比表示的，本发明的保护范围不限于所述实施例。

表1～表4中显示的光学玻璃(实施例1～40)是通过按照表1～表4所示各个实施例的含量称重并混合光学玻璃用普通原料(如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐等)，将混合原料放置在铂金坩埚中，在1250℃～1400℃中熔化2～5小时，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。

本发明实施例1～40的组分，SiO

表1

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表2

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表3

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表4

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[玻璃预制件实施例]

将实施例1～40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、棱镜的预制件毛坯。再讲这些毛坯经清洗、磨削、研磨、抛光等工序后，制成预制件。

[光学元件实施例]

将上述玻璃预制件在精密模压设备上加热、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、平凹透镜等各种形状的透镜、棱镜。所得到的光学元件的表面上还可涂布防反射膜。

本发明为精密模压用、化学稳定性优异的重冕类光学玻璃，折射率为1.55～1.65，阿贝数为56～65，以及所述玻璃形成的预制件、光学元件，能够满足现代新型光电产品的需要。