光学玻璃、光学预制件及光学元件

本申请是针对申请号为201810613385.7，申请日为2018年06月14日，名称为“光学玻璃、光学预制件及光学元件”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，尤其是涉及一种折射率为1.53以上、阿贝数为65以上的光学玻璃，以及由该光学玻璃形成的光学预制件及光学元件。

背景技术

在照相机等光学系统中，为了消除透镜的色差，通常采用组合阿贝数不同的玻璃的“消色”的设计，因此需要不同折射率和阿贝数的光学玻璃进行组合，以形成合理的光学系统。氟磷酸盐光学玻璃作为应用较为广泛的新型玻璃材料，具有低色散的特性，在光学系统中可消除二级光谱特殊色散，提高分辨率，明显改善光学系统成像质量，同时还具有较低的软化温度，可以直接精密模压制成高级非球面透镜。但目前折射率为1.53以上、阿贝数为65以上的氟磷酸盐光学玻璃通常抗析晶性能较差，在生产和精密模压过程中较易析晶，降低了玻璃的良品率。

近年来，车载、监控安防等领域大量应用光学玻璃，而应用于车载、安防等领域的光学玻璃由于长期暴露在室外，因此对光学玻璃的化学稳定性要求也较高。光电材料领域对具有优异化学稳定性和抗析晶性能的氟磷酸盐光学玻璃的需求越来越迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优异的抗析晶性能和化学稳定性的光学玻璃，以及由该光学玻璃形成的光学预制件和光学元件。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其折射率为1.53以上，阿贝数为65以上，组成以阳离子摩尔％计，含有：P

阴离子含有F

进一步的，还含有：Si

光学玻璃，以阳离子摩尔％计，其组成为：P

阴离子为F

进一步的，其中：Ln

进一步的，其中：Ba

进一步的，其中：(Gd

进一步的，其中：P

进一步的，其中：(Gd

进一步的，其中：P

进一步的，其中：(Gd

进一步的，还含有Sb

进一步的，F

进一步的，不含碱金属离子。

进一步的，玻璃的折射率为1.54-1.61，阿贝数为68-76。

进一步的，玻璃的转变温度Tg为550℃以下，优选540℃以下；玻璃的密度为4.50g/cm

进一步的，所述光学玻璃粉末法耐水稳定性D

光学预制件，采用上述的光学玻璃制成。

光学元件，采用上述的光学玻璃制成。

本发明的有益效果是：通过合理调整各组分之间的配比，使本发明的氟磷酸盐光学玻璃在具有1.53以上的折射率、65以上的阿贝数的同时，具有优异的抗析晶性能和化学稳定性，满足现代光电领域发展需求。

具体实施方式

Ⅰ、光学玻璃

下面针对构成本发明的光学玻璃的各成分进行说明。

在本说明书中，各成分的含量在没有特别说明的情况下，阳离子组分含量以该阳离子占全部阳离子总摩尔的百分比含量表示，阴离子组分含量以该阴离子占全部阴离子总摩尔的百分比含量表示。另外，在以下的说明中，提到规定值以下或规定值以上时，也包括该规定值。

需要说明的是，本发明所描述的各成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。光学玻璃中存在的各成分的离子价存在所述代表值以外的可能性。例如，P通常以离子价为5价的状态在玻璃中存在，因此在本说明书中以“P

[关于阳离子成分]

P

Al

本发明中引入20-75％的R

Mg

Ca

发明人研究发现，当Ca

Sr

本发明光学玻璃引入15％以上的Ba

本发明通过优选Sr

本发明玻璃中，通过控制Ba

本发明玻璃中通过引入30％以下的Ln

La

Gd

Y

经发明人大量研究发现，当Gd

Li

Na

K

本发明通过控制Li

Si

B

Nb

Zn

Zr

Ti

W

Sb

[关于阴离子成分]

本发明光学玻璃中的阴离子主要有F

F

本发明光学玻璃中含有O

为提高玻璃的澄清效果，本发明可分别加入0-1％的Cl

[关于不应含有的成分]

在不损害本发明玻璃的特性的范围内，根据需要能够添加上述未曾提及的其它成分。但是，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属成分具有即使在各自单独地或复合地少量含有的情况下，玻璃也被着色，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，因此尤其是使可见光区域的波长透过的光学玻璃中，优选实际上不包含。

Pb、Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的阳离子，近年来存在作为有害的化学物质而控制使用的倾向，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，环境对策上的措施是必需的。因此，在重视环境上的影响的情况下，除了不可避免地混入以外，优选实际上不含有它们。由此，光学玻璃中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，也能够将本发明光学玻璃进行制造、加工以及废弃。

下面，对本发明的光学玻璃的特性进行说明。

[光学玻璃的光学常数]

本发明光学玻璃折射率(nd)与阿贝数(ν

本发明光学玻璃折射率(nd)的范围为1.53以上，优选为1.54-1.61，更优选范围为1.55-1.59；本发明玻璃的阿贝数(ν

[光学玻璃的转变温度(Tg)]

光学玻璃的转变温度(Tg)按GB/T7962.16-2010规定的方法进行测量。

本发明玻璃的转变温度(Tg)在550℃以下，优选540℃以下，更优选为530℃以下。

[光学玻璃的密度(ρ)]

光学玻璃的密度按GB/T7962.20-2010规定的方法进行测量。

本发明玻璃的密度(ρ)在4.50g/cm

[光学玻璃的耐水稳定性(D

玻璃粉末法耐水稳定性(D

本发明光学玻璃耐水稳定性(D

[光学玻璃的耐酸稳定性(D

玻璃粉末法耐酸稳定性(D

本发明光学玻璃耐酸稳定性(D

[抗析晶性能]

本发明玻璃的析晶性能采用如下方式检测：

将实验样品加工为20*20*10mm规格，两面抛光，将样品放入温度为Tg+200℃的析晶炉内保温30分钟，取出冷却后，再对两个大面抛光，根据下表1判断玻璃的析晶性能，A级为最好，E级为最差。

表1：析晶的分级和判断标准

本发明光学玻璃的抗析晶性能为B级以上，优选为A级。

Ⅱ、光学预制件与光学元件

下面，描述本发明的光学预制件与光学元件。

本发明的光学预制件与光学元件均由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的光学预制件具有低色散特性；本发明的光学元件具有低色散特性，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。

由制作的光学玻璃出发，使用例如再热压制成型、精密压制成型等模压成型的手段，可以制作光学预制件。即，由光学玻璃出发能够制作模压成型用的光学玻璃模压坯料，并且在对该光学玻璃模压坯料进行再热压制成型后进行抛光加工来制作光学预制件。需要说明的是，制作光学预制件的手段不限定于以上所述。

如此制作的光学预制件在各种光学元件和光学设计上是有用的。尤其是，优选由本发明的光学玻璃出发，使用精密压制成型等手段来制作镜头、棱镜、反射镜等光学元件。由此，用于照相机、投影机等光学元件中的使可见光透过的光学器械时，能够实现高清且高精度的成像特性等，能够实现这些光学器械中的光学系统的轻量化。

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。这种透镜通过与高折射率高色散玻璃制成的透镜组合，可校正色差，适合作为色差校正用的透镜。另外，对于光学体系的紧凑化也是有效的透镜。

本发明光学玻璃的熔融和成型方法可以采用本领域技术人员公知的技术。即：将玻璃原料(氟化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、偏磷酸盐、氧化物、硼酸等)按照玻璃离子的配比称重配合并混合均匀后，投入熔炼装置中(如铂金坩埚)，然后在900～1200℃采取适当的搅拌、澄清、均化后，降温至900℃以下，浇注或漏注在成型模具中，最后经退火、加工等后期处理，或者通过精密压型技术直接压制成型。

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]

通过上述所示方法测定本发明光学玻璃的性能，并将本发明光学玻璃组分及其性能详列于表2-表9的实施例1-80中。

表2

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表3

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表4

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表5

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表6

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表7

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表8

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表9

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[玻璃预制件实施例]

将表2中实施例1-10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。

[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。