CN111320381A

CN111320381A - 光学玻璃、玻璃预制件和光学元件

Info

Publication number: CN111320381A
Application number: CN202010148868.1A
Authority: CN
Inventors: 孙伟
Original assignee: CDGM Glass Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: CN111320381B

Abstract

本发明提供一种光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂：31～45％、B₂O₃：8～22％、BaO：35～50％、Al₂O₃：0～10％，其中(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.45～1.0。通过合理的组分设计，本发明获得的光学玻璃具有较高的硬度和较低的热膨胀系数。

Description

光学玻璃、玻璃预制件和光学元件

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1.56～1.63、阿贝数为57～64的光学玻璃。

背景技术

随着光学与电子信息科学、新材料科学的不断融合，作为光电子基础材料的光学玻璃在光传输、光储存和光电显示等技术领域的应用突飞猛进。近年来，光学元件和光学仪器在数字化、集成化和高精细化方面发展迅速，对用于光学仪器和设备的光学元件的光学玻璃的性能提出了更高的要求。

折射率为1.56～1.63，阿贝数为57～64的光学玻璃在光学设计和光通信领域中对简化光学系统提高成像质量有着十分重要的意义。目前满足该光学性能的光学玻璃可应用于车载等领域，这就要求光学玻璃具有较高的硬度，以抵御车辆行驶过程中沙石的磨损，延长光学玻璃的使用寿命。光学玻璃由于热膨胀系数的偏大，容易在加工过程中造成破裂，降低玻璃的良品率；同时导致其抗热冲击的性能也较差，应用过程中会降低光学元件的使用寿命。

发明内容

基于以上原因，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高硬度、较低热膨胀系数的光学玻璃。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

(1)光学玻璃，其组分以重量百分比表示，含有：SiO₂：31～45％、B₂O₃：8～22％、BaO：35～50％、Al₂O₃：0～10％，其中(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.45～1.0。

(2)根据(1)所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，还含有：TiO₂：0～5％、MgO：0～5％、CaO：0～8％、SrO：0～5％、Li₂O：0～5％、Na₂O：0～5％、K₂O：0～5％、Ln₂O₃：0～5％、ZnO：0～5％、ZrO₂：0～5％、澄清剂：0～2％，所述Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO、CeO₂中的一种或多种。

(3)光学玻璃，其组分以重量百分比表示，由SiO₂：31～45％、B₂O₃：8～22％、BaO：35～50％、Al₂O₃：0～10％、TiO₂：0～5％、MgO：0～5％、CaO：0～8％、SrO：0～5％、Li₂O：0～5％、Na₂O：0～5％、K₂O：0～5％、Ln₂O₃：0～5％、ZnO：0～5％、ZrO₂：0～5％、澄清剂：0～2％组成，其中(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.45～1.0，所述Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO、CeO₂中的一种或多种。

(4)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：SiO₂：32～40％、和/或B₂O₃：10～20％、和/或BaO：36～48％、和/或Al₂O₃：1～8％、和/或TiO₂：0～3％、和/或MgO：0～3％、和/或CaO：0～5％、和/或SrO：0～3％、和/或Li₂O：0～3％、和/或Na₂O：0～3％、和/或K₂O：0～3％、和/或Ln₂O₃：0～3％、和/或ZnO：0～3％、和/或ZrO₂：0～3％、和/或澄清剂：0～1％。

(5)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：SiO₂：32～38％、和/或B₂O₃：12～18％、和/或BaO：40～48％、和/或Al₂O₃：2～7％、和/或TiO₂：0～2％、和/或MgO：0～2％、和/或CaO：0～4％、和/或SrO：0～2％、和/或Li₂O：0～2％、和/或Na₂O：0～2％、和/或K₂O：0～2％、和/或Ln₂O₃：0～2％、和/或ZnO：0～2％、和/或ZrO₂：0～2％、和/或Sb₂O₃：0～1％。

(6)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：B₂O₃/SiO₂为0.25～0.65，优选B₂O₃/SiO₂为0.30～0.60，更优选B₂O₃/SiO₂为0.35～0.55。

(7)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：B₂O₃/BaO为0.20～0.60，优选B₂O₃/BaO为0.25～0.50，更优选B₂O₃/BaO为0.30～0.40。

(8)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：BaO/SiO₂为0.90～1.55，优选BaO/SiO₂为1.0～1.50，更优选BaO/SiO₂为1.10～1.40。

(9)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.20以下，优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.15以下，更优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.10以下。

(10)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.30以下，优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.20以下，更优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.1以下。

(11)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.30以下，优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.20以下，更优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.10以下。

(12)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,其组分以重量百分比表示，其中：(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.50～0.85，优选(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.55～0.75。

(13)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,所述光学玻璃不含有TiO₂、和/或不含有ZnO、和/或不含有ZrO₂、和/或不含有Ln₂O₃。

(14)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,所述光学玻璃的折射率nd为1.56～1.63，优选折射率nd为1.58～1.63，更优选折射率nd为1.59～1.62；阿贝数ν_d为57～64，优选阿贝数ν_d为58～63，更优选阿贝数ν_d为60～62。

(15)根据(1)～(3)任一所述的光学玻璃,所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为3类以上，优选耐水作用稳定性D_W为2类以上；和/或λ₈₀小于或等于370nm，优选λ₈₀小于或等于360nm，更优选λ₈₀小于或等于355nm；和/或λ₅小于或等于330nm，优选λ₅小于或等于320nm，更优选λ₅小于或等于310nm；和/或密度ρ为3.70g/cm³以下，优选密度ρ为3.60g/cm³以下，更优选密度ρ为3.50g/cm³以下；和/或热膨胀系数α_-30/70℃为80×10^-7/K以下，优选热膨胀系数α_-30/70℃为75×10^-7/K以下，更优选热膨胀系数α_-30/70℃为70×10^-7/K以下；和/或努氏硬度H_K为550×10⁷Pa以上，优选努氏硬度H_K为560×10⁷Pa以上，更优选努氏硬度H_K为570×10⁷Pa以上；和/或磨耗度F_A为120～170，优选磨耗度F_A为125～160，更优选磨耗度F_A为130～150。

(16)玻璃预制件，采用(1)～(15)任一所述的光学玻璃制成。

(17)光学元件，采用(1)～(15)任一所述的光学玻璃或(16)所述的玻璃预制件制成。

(18)光学仪器，采用(1)～(15)任一所述的光学玻璃或(17)所述的光学元件制成。

本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明获得的光学玻璃具有较高的硬度和较低的热膨胀系数。

具体实施方式

下面，对本发明的光学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，本发明光学玻璃有时候简称为玻璃。

[光学玻璃]

下面对本发明光学玻璃的各组分范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，各组分的含量、总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，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。

<必要组分和任选组分>

SiO₂是光学玻璃的骨架，作为玻璃网络生成体，具有维持玻璃化学稳定性、提高玻璃耐失透性的作用，当SiO₂含量低于31％，上述效果不明显，因此SiO₂的含量的下限为31％，优选下限为32％。当SiO₂的含量高于45％，玻璃熔融性降低，转变温度上升，且难以获得本发明期望的折射率，因此SiO₂的含量上限为45％，优选上限为40％，更优选上限为38％。

B₂O₃是一种形成玻璃网络结构的组分，加入本发明中可使玻璃获得低色散和低温软化性的效果，并优化玻璃的磨耗度。本发明中通过引入8％以上的B₂O₃以达到上述效果，优选引入10％以上的B₂O₃，更优选引入12％以上的B₂O₃。当B₂O₃的含量高于22％，玻璃化学稳定性和耐失透性降低。因此，B₂O₃的含量上限为22％，优选上限为20％，更优选上限为18％。

在本发明的一些实施方式中，若B₂O₃与SiO₂的含量的比值B₂O₃/SiO₂的值低于0.25，玻璃的转变温度上升、熔融性变差，不利于玻璃中气泡的排出，且玻璃中易产生结石；若B₂O₃/SiO₂的值超过0.65，玻璃的化学稳定性和抗析晶性能降低。另一方面，通过控制B₂O₃/SiO₂在0.25～0.65范围内，有利于玻璃获得适宜的磨耗度。因此，本发明中优选B₂O₃/SiO₂为0.25～0.65，更优选B₂O₃/SiO₂为0.30～0.60，进一步优选B₂O₃/SiO₂为0.35～0.55。

适量引入TiO₂可使玻璃更稳定并降低玻璃的粘度，提高玻璃耐水性，但大量引入TiO₂后会使玻璃的着色和析晶倾向增加，折射率难以达到设计要求。因此，本发明中TiO₂的含量上限为5％，优选上限为3％，更优选上限为2％，进一步优选不引入TiO₂。

BaO在本发明中具有调整玻璃折射率、改善玻璃透过率和耐失透性的作用，同时可以降低玻璃的折射率温度系数和热膨胀系数，本发明中通过引入35％以上的BaO以获得上述效果，优选BaO的含量为36％以上，更优选BaO的含量为40％以上。另一方面，通过使BaO的含量为50％以下，可以减少因BaO含量过高引起的玻璃化学稳定性的降低，光学常数超出设计范围，优选BaO的含量为48％以下。

在本发明的一些实施方式中，若B₂O₃/BaO低于0.20，玻璃的光学常数难以达到设计要求，密度上升；若B₂O₃/BaO超过0.60，玻璃的硬度降低，化学稳定性有下降的趋势。因此，本发明中优选B₂O₃/BaO为0.20～0.60，更优选B₂O₃/BaO为0.25～0.50，进一步优选B₂O₃/BaO为0.30～0.40。

在本发明的一些实施方式中，BaO与SiO₂的含量之间的比例BaO/SiO₂对玻璃的热稳定性和热膨胀系数等具有重要影响。具体而言，若BaO/SiO₂低于0.90，玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数上升，磨耗度变差；若BaO/SiO₂超过1.55，玻璃的热稳定性和化学稳定性降低。因此，本发明中优选BaO/SiO₂为0.90～1.55，更优选BaO/SiO₂为1.0～1.50，进一步优选BaO/SiO₂为1.10～1.40。

MgO可以降低玻璃的熔制温度，但是MgO加入过多时玻璃的折射率达不到设计要求，玻璃的抗析晶性能和稳定性下降，同时玻璃的成本上升。因此，MgO含量限定为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～2％。

CaO有助于调整玻璃的光学常数，改善玻璃的加工性能，但是CaO添加过多时，会使得玻璃的光学常数达不到要求，抗析晶性能恶化。因此，CaO含量限定为0～8％，优选为0～5％，更优选为0～4％。

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，玻璃的化学稳定性下降，同时玻璃的成本也会快速上升。因此，SrO含量限定为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～2％。

ZrO₂可以调整光学常数、提高耐失透性和化学稳定性，若其含量超过5％，玻璃熔化性能降低，熔炼温度上升，容易导致玻璃内部出现夹杂物及其透过率下降，且难以维持低的转变温度。因此，ZrO₂含量为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～2％，进一步优选不引入ZrO₂。

在本发明的一些实施方式中，若TiO₂和ZrO₂的合计含量与BaO的比值(TiO₂+ZrO₂)/BaO超过0.20，玻璃的着色度和条纹度变差，玻璃的熔融性降低。因此，本发明中优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.20以下，更优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.15以下，进一步优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.10以下。

Ln₂O₃是提高玻璃折射率和化学稳定性的组分，是本发明光学玻璃中的任选组分，其中Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种。通过将Ln₂O₃的含量控制为5％以下能够提高玻璃的耐失透性能，并获得期望的折射率和阿贝数。因此，在本发明的光学玻璃中，Ln₂O₃含量范围的上限值为5％，优选上限为3％，更优选上限为2％，进一步优选不引入Ln₂O₃。

合适量的ZnO加入到玻璃中可以提升玻璃的折射率，提升玻璃的耐酸性，若其含量高于5％，玻璃的抗析晶性能下降，同时高温粘度较小，且增加玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数。因此，本发明中ZnO含量为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～2％，进一步优选不含有ZnO。

在本发明的一些实施方式中，通过控制(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO的值在0.30以下，可以提高玻璃的气泡度，提高玻璃的抗析晶性能，降低玻璃的热膨胀系数。因此，优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.30以下，更优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.20以下，进一步优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO的值在0.10以下。

Li₂O可以降低玻璃的转变温度，但其含量高对玻璃的耐酸稳定性和热膨胀系数不利，并且对于熔制容器(如铂金坩埚)存在腐蚀，因此，Li₂O的含量为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～2％。

Na₂O具有改善玻璃熔融性、降低玻璃转变温度的作用，当其含量超过5％，玻璃的化学稳定性和耐候性降低，因此Na₂O的含量上限为5％，优选上限为3％，更优选上限为2％。

K₂O具有改善玻璃热稳定性和熔融性的作用，但当K₂O的含量超过5％，玻璃的耐失透性下降，因此K₂O的含量上限为5％，优选上限为3％，更优选上限为2％。

在本发明的一些实施方式中，通过使(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO在0.30以下，有利于玻璃获得较低的密度和转变温度，提高玻璃的耐失透性。因此，本发明中优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.30以下，更优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.20以下，进一步优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.10以下。

引入适量的Al₂O₃可以改善形成玻璃的稳定性和耐失透性，提高玻璃的强度；当其含量超过10％，玻璃的化学稳定性和熔融性下降。因此本发明中Al₂O₃的含量为0～10％，优选为1～8％，更优选为2～7％。

发明人通过大量实验研究发现，在本发明中若(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)低于0.45，玻璃的硬度降低，化学稳定性下降；若(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)超过1.0，玻璃的熔融性变差，热膨胀系数升高。因此，本发明中(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.45～1.0，优选(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.50～0.85，更优选(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.55～0.75。

本发明中通过添加0～2％的Sb₂O₃、SnO、SnO₂、CeO₂组分中的一种或多种作为澄清剂，可以提高玻璃的澄清效果。但当Sb₂O₃含量超过2％时，玻璃有澄清性能降低的倾向，同时由于其强氧化作用促进了熔制玻璃的铂金或铂合金器皿的腐蚀以及成型模具的恶化，因此本发明优选Sb₂O₃的添加量为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选0～0.5％。SnO和SnO₂也可以作为澄清剂来添加，但当其含量超过2％时，则玻璃会着色，或者当加热、软化玻璃并进行模压成形等再次成形时，Sn会成为晶核生成的起点，产生失透的倾向。因此本发明的SnO₂的含量优选为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选0～0.5％，更进一步优选不含有；SnO的含量优选为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选0～0.5％，更进一步优选不含有。CeO₂的作用及添加量比例与SnO₂一致，其含量优选为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选0～0.5％，更进一步优选不含有。

<不应含有的组分>

本发明玻璃中，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的氧化物，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，优选实际上不含有。

Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的氧化物，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。

为了实现环境友好，本发明的光学玻璃优选不含有As₂O₃和PbO。虽然As₂O₃具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但As₂O₃的加入会加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响。

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>

光学玻璃的折射率(nd)与阿贝数(ν_d)按照GB/T 7962.1—2010规定的方法测试。

本发明光学玻璃的折射率(nd)为1.56～1.63，优选为1.58～1.63，更优选为1.59～1.62；阿贝数(ν_d)为57～64，优选为58～63，更优选为60～62。

<密度>

光学玻璃的密度(ρ)按GB/T7962.20-2010规定的方法进行测试。

本发明光学玻璃的密度(ρ)为3.70g/cm³以下，优选为3.60g/cm³以下,更优选为3.50g/cm³以下。

<热膨胀系数>

光学玻璃的热膨胀系数(α_-30/70℃)按照GB/T7962.16-2010规定的方法进行测试-30～70℃的数据。

本发明的光学玻璃的热膨胀系数(α_-30/70℃)为80×10^-7/K以下，优选为75×10^-7/K以下，更优选为70×10^-7/K以下。

<磨耗度>

光学玻璃的磨耗度(F_A)是指在完全相同的条件下，试样的磨损量与标准试样(K9玻璃)的磨损量(体积)的比值乘以100后所得的数值，用公式表示如下：

F_A＝V/V₀×100＝(W/ρ)/(W₀/ρ₀)×100

式中：V—被测样品体积磨耗量；

V₀—标准样品体积磨耗量；

W—被测样品质量磨耗量；

W₀—标准样品质量磨耗量；

ρ—被测样品密度；

ρ₀—标准样品密度。

本发明光学玻璃的磨耗度(F_A)为120～170，优选为125～160，更优选为130～150。

<着色度>

本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ₈₀和λ₅)表示。λ₈₀是指玻璃透射比达到80％时对应的波长。λ₈₀的测定是使用具有彼此平行且光学抛光的两个相对平面的厚度为10±0.1mm的玻璃，测定从280nm到700nm的波长域内的分光透射率并表现出透射率80％的波长。所谓分光透射率或透射率是在向玻璃的上述表面垂直地入射强度I_in的光，透过玻璃并从一个平面射出强度I_out的光的情况下通过I_out/I_in表示的量，并且也包含了玻璃的上述表面上的表面反射损失的透射率。玻璃的折射率越高，表面反射损失越大。因此，在高折射率玻璃中，λ₈₀的值小意味着玻璃自身的着色极少。

本发明的光学玻璃的λ₈₀小于或等于370nm，优选λ₈₀为小于或等于360nm，更优选λ₈₀小于或等于355nm；λ₅小于或等于330nm，优选λ₅为小于或等于320nm，更优选λ₅为小于或等于310nm。

<努氏硬度>

光学玻璃的努氏硬度(H_K)按GB/T7962.18-2010规定的测试方法进行测试。

本发明光学玻璃的努氏硬度(H_K)为550×10⁷Pa以上，优选为560×10⁷Pa以上，更优选为570×10⁷Pa以上。

<耐水作用稳定性>

光学玻璃的耐水作用稳定性(D_W)(粉末法)按照GB/T 17129规定的方法测试。

本发明光学玻璃的耐水作用稳定性(D_W)为3类以上，优选为2类以上。

[制造方法]

本发明光学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、氧化物等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到1150～1300℃的熔炼炉(如铂金坩埚、石英坩埚等)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，由所制成的光学玻璃来制作玻璃预制件。即，可以通过对光学玻璃进行磨削和研磨等机械加工来制作玻璃预制件，或通过对由光学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，本发明的光学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光学玻璃形成预成型坯，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光学玻璃形成。本发明的玻璃预制件具有光学玻璃所具有的优异特性；本发明的光学元件具有光学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]

本发明光学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

<光学玻璃实施例>

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。

本实施例采用上述光学玻璃的制造方法得到具有表1～表2所示的组成的光学玻璃。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1～表2中。

表1

表2

<玻璃预制件实施例>

将光学玻璃实施例1～20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，或用于车载领域的摄像设备和装置。

Claims

1.光学玻璃，其特征在于，其组分以重量百分比表示，含有：SiO₂：31～45％、B₂O₃：8～22％、BaO：35～50％、Al₂O₃：0～10％，其中(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.45～1.0。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，其组分以重量百分比表示，还含有：TiO₂：0～5％、MgO：0～5％、CaO：0～8％、SrO：0～5％、Li₂O：0～5％、Na₂O：0～5％、K₂O：0～5％、Ln₂O₃：0～5％、ZnO：0～5％、ZrO₂：0～5％、澄清剂：0～2％，所述Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO、CeO₂中的一种或多种。

3.光学玻璃，其特征在于，其组分以重量百分比表示，由SiO₂：31～45％、B₂O₃：8～22％、BaO：35～50％、Al₂O₃：0～10％、TiO₂：0～5％、MgO：0～5％、CaO：0～8％、SrO：0～5％、Li₂O：0～5％、Na₂O：0～5％、K₂O：0～5％、Ln₂O₃：0～5％、ZnO：0～5％、ZrO₂：0～5％、澄清剂：0～2％组成，其中(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.45～1.0，所述Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO、CeO₂中的一种或多种。

4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：SiO₂：32～40％、和/或B₂O₃：10～20％、和/或BaO：36～48％、和/或Al₂O₃：1～8％、和/或TiO₂：0～3％、和/或MgO：0～3％、和/或CaO：0～5％、和/或SrO：0～3％、和/或Li₂O：0～3％、和/或Na₂O：0～3％、和/或K₂O：0～3％、和/或Ln₂O₃：0～3％、和/或ZnO：0～3％、和/或ZrO₂：0～3％、和/或澄清剂：0～1％。

5.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：SiO₂：32～38％、和/或B₂O₃：12～18％、和/或BaO：40～48％、和/或Al₂O₃：2～7％、和/或TiO₂：0～2％、和/或MgO：0～2％、和/或CaO：0～4％、和/或SrO：0～2％、和/或Li₂O：0～2％、和/或Na₂O：0～2％、和/或K₂O：0～2％、和/或Ln₂O₃：0～2％、和/或ZnO：0～2％、和/或ZrO₂：0～2％、和/或Sb₂O₃：0～1％。

6.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：B₂O₃/SiO₂为0.25～0.65，优选B₂O₃/SiO₂为0.30～0.60，更优选B₂O₃/SiO₂为0.35～0.55。

7.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：B₂O₃/BaO为0.20～0.60，优选B₂O₃/BaO为0.25～0.50，更优选B₂O₃/BaO为0.30～0.40。

8.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：BaO/SiO₂为0.90～1.55，优选BaO/SiO₂为1.0～1.50，更优选BaO/SiO₂为1.10～1.40。

9.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.20以下，优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.15以下，更优选(TiO₂+ZrO₂)/BaO为0.10以下。

10.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.30以下，优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.20以下，更优选(Li₂O+Na₂O+K₂O)/BaO为0.1以下。

11.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.30以下，优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.20以下，更优选(ZnO+CaO+TiO₂)/BaO为0.10以下。

12.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,其组分以重量百分比表示，其中：(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.50～0.85，优选(SiO₂+Al₂O₃)/(BaO+B₂O₃)为0.55～0.75。

13.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,所述光学玻璃不含有TiO₂、和/或不含有ZnO、和/或不含有ZrO₂、和/或不含有Ln₂O₃。

14.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,所述光学玻璃的折射率nd为1.56～1.63，优选折射率nd为1.58～1.63，更优选折射率nd为1.59～1.62；阿贝数ν_d为57～64，优选阿贝数ν_d为58～63，更优选阿贝数ν_d为60～62。

15.根据权利要求1～3任一权利要求所述的光学玻璃，其特征在于,所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为3类以上，优选耐水作用稳定性D_W为2类以上；和/或λ₈₀小于或等于370nm，优选λ₈₀小于或等于360nm，更优选λ₈₀小于或等于355nm；和/或λ₅小于或等于330nm，优选λ₅小于或等于320nm，更优选λ₅小于或等于310nm；和/或密度ρ为3.70g/cm³以下，优选密度ρ为3.60g/cm³以下，更优选密度ρ为3.50g/cm³以下；和/或热膨胀系数α_-30/70℃为80×10^-7/K以下，优选热膨胀系数α_-30/70℃为75×10^-7/K以下，更优选热膨胀系数α_-30/70℃为70×10^-7/K以下；和/或努氏硬度H_K为550×10⁷Pa以上，优选努氏硬度H_K为560×10⁷Pa以上，更优选努氏硬度H_K为570×10⁷Pa以上；和/或磨耗度F_A为120～170，优选磨耗度F_A为125～160，更优选磨耗度F_A为130～150。

16.玻璃预制件，采用权利要求1～15任一权利要求所述的光学玻璃制成。

17.光学元件，采用权利要求1～15任一权利要求所述的光学玻璃或权利要求16所述的玻璃预制件制成。

18.光学仪器，采用权利要求1～15任一权利要求所述的光学玻璃或权利要求17所述的光学元件制成。