CN119241063A

CN119241063A - 一种光学玻璃及其预制件、光学元件和光学仪器

Info

Publication number: CN119241063A
Application number: CN202411351093.2A
Authority: CN
Inventors: 孙伟
Original assignee: CDGM Glass Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2025-01-03
Also published as: CN115286237A

Abstract

本申请公开了一种光学玻璃及其预制件、光学元件和光学仪器，涉及光学玻璃技术领域。一种光学玻璃，按重量百分比计，包括以下组分：SiO₂+B₂O₃：5～25％；La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃：45～70％；ZrO₂：2～15％；Nb₂O₅：1～15％；TiO₂：5～20％；Ta₂O₅：0～5％；RO：0～10％；Rn₂O：0～8％；WO₃：0～5％；ZnO：0～10％；Al₂O₃：0～8％；Yb₂O₃：0～10％；GeO₂：0～5％；澄清剂：0～2％；其中，Nb₂O₅/Y₂O₃为0.1～2.0；RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种；Rn₂O为Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或多种；澄清剂为Sb₂O₃、SnO、SnO₂、CeO₂中的一种或多种。本申请的光学玻璃在具有期望的折射率和阿贝数的同时，具有较高的杨氏模量和硬度。

Description

一种光学玻璃及其预制件、光学元件和光学仪器

技术领域

本申请涉及光学玻璃技术领域，特别涉及一种光学玻璃及其预制件、光学元件和光学仪器。

背景技术

近年来，数码相机、摄像机、投影仪和投影电视等各种光学仪器朝着数字化和高清晰化不断发展，为使光学仪器实现小型化和轻量化，需要减少在光学系统中透镜、棱镜的使用数量。在相同曲率半径下，折射率越高的玻璃获得的成像视场越大，有利于减少光学仪器中光学元件的数量，随着光学仪器小型化的发展趋势，高折射率的玻璃需求趋势越来越明显。但将光学玻璃加工成较小或较薄的光学元件时，若其杨氏模量小，则在使用过程中易产生形变。随着智能驾驶和物联网等技术的发展，光学玻璃大量应用于车载成像、监控安防等领域，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和打击，延长光学玻璃的使用寿命。因此，亟需开发一种具有较高的杨氏模量和硬度的光学玻璃。

本申请是针对申请号为202211031100.1，申请日为2022年08月26日，名称为“光学玻璃和光学元件”的发明专利申请的分案申请。

发明内容

本申请的主要目的是提供一种光学玻璃及其预制件、光学元件和光学仪器，旨在解决现有的光学玻璃的杨氏模量和硬度有待提高的技术问题。

为实现上述目的，本申请提出了一种光学玻璃，按重量百分比计，包括以下组分：

SiO₂+B₂O₃：5～25％；La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃：45～70％；ZrO₂：2～15％；Nb₂O₅：1～15％；TiO₂：5～20％；Ta₂O₅：0～5％；RO：0～10％；Rn₂O：0～8％；WO₃：0～5％；ZnO：0～10％；Al₂O₃：0～8％；Yb₂O₃：0～10％；GeO₂：0～5％；澄清剂：0～2％；

其中，Nb₂O₅/Y₂O₃为0.1～2.0；

所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种；

所述Rn₂O为Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或多种；

所述澄清剂为Sb₂O₃、SnO、SnO₂、CeO₂中的一种或多种；

所述光学玻璃的折射率nd为1.97以上，阿贝数vd为25～34，努氏硬度H_K为670×10⁷Pa以上，杨氏模量E为11500×10⁷Pa～15500×10⁷Pa。

可选地，按重量百分比计，所述组分的含量为：

SiO₂+B₂O₃：8～25％；La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃：50～70％；ZrO₂：3～12％；Nb₂O₅：3～12％；TiO₂：6～18％；Ta₂O₅：0～3％；RO：0～5％；Rn₂O：0～3％；WO₃：0～3％；ZnO：0～5％；Al₂O₃：0～4％；Yb₂O₃：0～5％；GeO₂：0～3％；澄清剂：0～1％。

可选地，按重量百分比计，所述组分的含量为：

SiO₂+B₂O₃：10～20％；La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃：55～70％；ZrO₂：4～10％；Nb₂O₅：5～10％；TiO₂：8～15％；Ta₂O₅：0～1％；RO：0～2％；Rn₂O：0～2％；WO₃：0～2％；ZnO：0～2％；Al₂O₃：0～2％；Yb₂O₃：0～2％；GeO₂：0～1％；澄清剂：0～0.5％。

可选地，按重量百分比计，所述组分的含量为：

SiO₂：4～9％；B₂O₃：5～10％；La₂O₃：42～55％；Y₂O₃：8～15％；Gd₂O₃：0～4％。

可选地，各组分含量满足以下情形中的至少一种：

(La₂O₃+TiO₂)/Nb₂O₅为5.5～15.0；

Nb₂O₅/Y₂O₃为0.3～1.0；

Y₂O₃/TiO₂为0.7～1.3；

(SiO₂+B₂O₃)/Y₂O₃为0.7～1.8。

可选地，各组分含量满足以下情形中的至少一种：

(Nb₂O₅+WO₃+Gd₂O₃)/TiO₂为0.4～1.5；

(RO+ZnO)/Y₂O₃为0.2以下；

(RO+Gd₂O₃)/Y₂O₃为0.3以下；

(WO₃+TiO₂)/Y₂O₃为0.7～1.5。

可选地，按重量百分比计，SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂的合计含量为96％以上。

可选地，所述光学玻璃的组分不含有Ta₂O₅、RO、Rn₂O、WO₃、Al₂O₃、Yb₂O₃和GeO₂中的一种或两种以上的组合。

可选地，所述光学玻璃的折射率nd为1.99～2.02，阿贝数vd为28～31，努氏硬度H_K为690×10⁷Pa以上，杨氏模量E为13000×10⁷Pa～14000×10⁷Pa；所述光学玻璃的密度ρ为5.00g/cm³以下，热膨胀系数α_-30/70℃为75×10^-7/K以下；所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为2类以上，耐候性CR为2类以上，耐酸作用稳定性D_A为2类以上，气泡度为A级以上，磨耗度F_A为90～105。

本申请还提出了一种光学玻璃预制件，采用上述光学玻璃制成。

本申请还提出了一种光学元件，采用上述光学玻璃制成，或采用上述光学玻璃预制件制成。

本申请还提出了一种光学仪器，含有上述光学玻璃，和/或含有上述光学元件。

本申请的光学玻璃以SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、RO、Rn₂O、WO₃、ZnO、Al₂O₃、Yb₂O₃、GeO₂、澄清剂为原料，SiO₂是玻璃网络形成组分，可调整玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐失透性和化学稳定性，还具有改善玻璃的热稳定性和高温粘度的作用；B₂O₃也是玻璃网络形成组分，具有提高玻璃可熔性和耐失透性，降低玻璃转变温度和密度的作用；La₂O₃是提高玻璃折射率的有效成分，对改善玻璃的化学稳定性和耐失透性效果显著；Y₂O₃可以提高玻璃的折射率和耐失透性，调整玻璃的杨氏模量；Gd₂O₃可以提高玻璃的折射率和化学稳定性；ZrO₂可以提高光学玻璃的粘度、硬度、折射率和化学稳定性，还可以降低玻璃的热膨胀系数；Nb₂O₅是高折射高色散组分，可以提高玻璃的折射率和耐失透性，降低玻璃的热膨胀系数；TiO₂在玻璃中可以显著提升玻璃的折射率和色散，并增加玻璃稳定性；Ta₂O₅具有提高折射率、提升玻璃耐失透性的作用；Ta₂O₅具有提高折射率、提升玻璃耐失透性的作用；RO可以调整玻璃的光学常数，优化玻璃的化学稳定性；Rn₂O可以降低玻璃的转变温度，调整玻璃的光学常数和高温粘度，改善玻璃的熔融性；WO₃可以提高玻璃的折射率和机械强度；ZnO可以调整玻璃的折射率和色散，降低玻璃的高温粘度和转变温度；Al₂O₃可以改善玻璃的化学稳定性；Yb₂O₃可赋予玻璃高折射、低色散性能；GeO₂具有提高玻璃折射率和耐失透性的作用；澄清剂可以提高玻璃的澄清效果，优化玻璃的气泡度。本申请通过将SiO₂和B₂O₃的合计含量控制在5～30％范围内，可在维持玻璃成玻稳定性的同时，优化玻璃的磨耗度和耐候性，防止玻璃耐失透性降低，并将La₂O₃、Y₂O₃和Gd₂O₃的合计含量控制在45～75％范围内，使玻璃更易获得期望的折射率和阿贝数，并优化玻璃的耐失透性和耐候性，同时将Nb₂O₅与Y₂O₃含量的比值控制在0.1～2.0范围内，可在提高玻璃的杨氏模量的同时，防止玻璃硬度降低。通过对上述各组分的选择并对其含量进行合理设计，使得本申请获得的光学玻璃在具有期望的折射率和阿贝数的同时，具有较高的杨氏模量和硬度，满足实际使用要求。

具体实施方式

下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对上述现有技术所存在的技术问题，本申请的实施例提供了一种光学玻璃，按重量百分比计，包括以下组分：

其中，Nb₂O₅/Y₂O₃为0.1～2.0；

所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种；

所述Rn₂O为Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或多种；

所述澄清剂为Sb₂O₃、SnO、SnO₂、CeO₂中的一种或多种；

作为本申请的一种可实施方式，按重量百分比计，所述组分的含量为：

作为本申请的一种可实施方式，各组分含量满足以下情形中的至少一种：

(La₂O₃+TiO₂)/Nb₂O₅为5.5～15.0；

Nb₂O₅/Y₂O₃为0.3～1.0；

Y₂O₃/TiO₂为0.7～1.3；

(SiO₂+B₂O₃)/Y₂O₃为0.7～1.8。

(Nb₂O₅+WO₃+Gd₂O₃)/TiO₂为0.4～1.5；

(RO+ZnO)/Y₂O₃为0.2以下；

(RO+Gd₂O₃)/Y₂O₃为0.3以下；

(WO₃+TiO₂)/Y₂O₃为0.7～1.5。

作为本申请的一种可实施方式，所述光学玻璃的组分不含有Ta₂O₅、RO、Rn₂O、WO₃、Al₂O₃、Yb₂O₃和GeO₂中的一种或两种以上的组合。

具体的，SiO₂是玻璃网络形成组分，可调整玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐失透性和化学稳定性，还具有改善玻璃的热稳定性和高温粘度的作用；B₂O₃也是玻璃网络形成组分，具有提高玻璃可熔性和耐失透性，降低玻璃转变温度和密度的作用。在一些实施方式中，通过将SiO₂和B₂O₃的合计含量SiO₂+B₂O₃控制在5～30％范围内，可在维持玻璃成玻稳定性的同时，优化玻璃的磨耗度和耐候性，防止玻璃耐失透性降低，优选SiO₂+B₂O₃为5～30％，更优选SiO₂+B₂O₃为8～25％，进一步优选SiO₂+B₂O₃为10～20％。

进一步的，若SiO₂含量超过15％，玻璃的熔融性能趋于恶化，转变温度升高，因此，本申请中SiO₂的含量限定为4～9％；若B₂O₃含量超过18％，玻璃的稳定性下降，并且折射率下降，难以达到本申请的高折射率，因此，本申请中B₂O₃含量限定为5～10％。

La₂O₃是提高玻璃折射率的有效成分，对改善玻璃的化学稳定性和耐失透性效果显著；Y₂O₃可以提高玻璃的折射率和耐失透性，调整玻璃的杨氏模量；Gd₂O₃可以提高玻璃的折射率和化学稳定性。在一些实施方式中，通过将La₂O₃、Y₂O₃和Gd₂O₃的合计含量La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃控制在45～75％范围内，玻璃更易获得期望的折射率和阿贝数，并优化玻璃的耐失透性和耐候性。因此，优选La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃为45～75％，更优选La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃为50～75％，进一步优选La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃为55～70％。

进一步的，若La₂O₃含量高于65％，则玻璃的失透倾向反而增大，热稳定性变差，因此，本申请中La₂O₃含量限定为42～55％；若Y₂O₃含量超过25％，则玻璃的化学稳定性和耐候性变差，因此，本申请中Y₂O₃含量限定为8～15％；若Gd₂O₃含量高于10％，则玻璃的耐失透性和磨耗度变差，因此，本申请中Gd₂O₃含量限定为0～4％。

ZrO₂可以提高光学玻璃的粘度、硬度、折射率和化学稳定性，还可以降低玻璃的热膨胀系数，但ZrO₂的含量过高时，玻璃的耐失透性降低，熔化难度增加，熔炼温度上升，并导致玻璃内部出现夹杂物及光透过率下降，因此，本申请中ZrO₂含量为4～10％。

Nb₂O₅是高折射高色散组分，可以提高玻璃的折射率和耐失透性，降低玻璃的热膨胀系数，本申请中通过含有1％以上的Nb₂O₅以获得上述效果，优选Nb₂O₅的含量下限为3％，更优选下限为5％，若Nb₂O₅的含量超过15％，玻璃的热稳定性和耐候性降低，光透过率下降，因此，本申请中Nb₂O₅的含量上限为15％，优选上限为12％，更优选上限为10％。

TiO₂是一种高折射高色散组分，在玻璃中可以显著提升玻璃的折射率和色散，且适量含有TiO₂可以增加玻璃稳定性，但若过多的含有TiO₂，玻璃的透过率会显著降低，玻璃的化学稳定性也会趋于恶化，因此，本申请中TiO₂的含量为5～20％，优选为6～18％，更优选为8～15％。

Ta₂O₅具有提高折射率、提升玻璃耐失透性的作用，但若其含量过高，玻璃的热稳定性下降，密度增大；另一方面，与其他成分相比，Ta₂O₅的价格非常昂贵，从实用以及成本的角度考虑，应尽量减少其使用量，因此，本申请中Ta₂O₅的含量限定为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～1％；在一些实施方式中，进一步优选不含有Ta₂O₅。

碱土金属氧化物RO可以调整玻璃的光学常数，优化玻璃的化学稳定性，但当其含量高时，玻璃的耐失透性降低，故RO含量限定为0～8％，优选为0～3％，更优选为0～2％；在一些实施方式中，进一步优选不含有RO。

碱金属氧化物Rn₂O可以降低玻璃的转变温度，调整玻璃的光学常数和高温粘度，改善玻璃的熔融性，但其含量高时，玻璃的耐失透性和化学稳定性降低，故Rn₂O的含量限定为0～8％，优选为0～3％，更优选为0～2％；在一些实施方式中，进一步优选不含有Rn₂O。

WO₃可以提高玻璃的折射率和机械强度，若WO₃的含量超过5％，玻璃的热稳定性下降，耐失透性降低，故WO₃的含量上限为5％，优选上限为3％，更优选上限为2％；在一些实施方式中，进一步优选不含有WO₃。

ZnO可以调整玻璃的折射率和色散，降低玻璃的高温粘度和转变温度，若ZnO的含量过高，玻璃成型难度增加，抗析晶性能变差，故ZnO的含量为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～2％；在一些实施方式中，进一步优选不含有ZnO。

Al₂O₃可以改善玻璃的化学稳定性，但其含量超过8％时，玻璃的熔融性和光透过率变差，因此，本申请中Al₂O₃的含量为0～8％，优选为0～4％，更优选为0～2％；在一些实施方式中，进一步优选不含有Al₂O₃。

Yb₂O₃是一种赋予玻璃高折射、低色散性能的组分，若其含量超过10％，玻璃的抗析晶性能下降，故而Yb₂O₃的含量为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～2％；在一些实施方式中，进一步优选不含有Yb₂O₃。

GeO₂具有提高玻璃折射率和耐失透性的作用，但若其含量过高，玻璃的化学稳定性下降；另一方面，与其他成分相比，GeO₂的价格非常昂贵，从实用以及成本的角度考虑，应尽量减少其使用量，因此，本申请中GeO₂的含量限定为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～1％；在一些实施方式中，进一步优选不含有GeO₂。

在一些实施方式中，将SiO₂和B₂O₃的合计含量SiO₂+B₂O₃与Y₂O₃的含量之间的比值(SiO₂+B₂O₃)/Y₂O₃控制在0.7～1.8范围内，有利于提高玻璃的气泡度，防止玻璃热膨胀系数增加，并进一步提高玻璃的硬度和耐候性。

在一些实施方式中，通过将Y₂O₃的含量与TiO₂的含量之间的比值Y₂O₃/TiO₂控制在0.7～1.3范围内，可提高玻璃的耐候性，优化磨耗度，并进一步提高玻璃的化学稳定性和气泡度。

在一些实施方式中，通过将La₂O₃和TiO₂的合计含量La₂O₃+TiO₂与Nb₂O₅的含量之间的比值(La₂O₃+TiO₂)/Nb₂O₅控制在5.5～15.0范围内，可提高玻璃的化学稳定性，优化玻璃的磨耗度，并进一步降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的硬度。

在一些实施方式中，将Nb₂O₅的含量与Y₂O₃的含量之间的比值Nb₂O₅/Y₂O₃控制在0.1～2.0范围内，可在提高玻璃的杨氏模量的同时，防止玻璃硬度降低，更优选Nb₂O₅/Y₂O₃为0.2～1.5，进一步优选Nb₂O₅/Y₂O₃为0.3～1.0，可进一步优化玻璃的气泡度和磨耗度。

在一些实施方式中，将RO和Gd₂O₃的合计含量RO+Gd₂O₃与Y₂O₃的含量之间的比值(RO+Gd₂O₃)/Y₂O₃控制在0.3以下，有利于降低玻璃的密度，提高玻璃的化学稳定性，优化玻璃的杨氏模量和气泡度。

在一些实施方式中，将Nb₂O₅、WO₃、Gd₂O₃的合计含量Nb₂O₅+WO₃+Gd₂O₃与TiO₂含量之间的比值(Nb₂O₅+WO₃+Gd₂O₃)/TiO₂控制在0.4～1.5范围内，可在提高玻璃的光透过率的同时，防止密度升高，并进一步降低玻璃的热膨胀系数，提高杨氏模量。

在一些实施方式中，将WO₃和TiO₂的合计含量WO₃+TiO₂与Y₂O₃的含量之间的比值(WO₃+TiO₂)/Y₂O₃控制在0.7～1.5范围内，有利于提高玻璃的化学稳定性，优化磨耗度和杨氏模量。

在一些实施方式中，将RO和ZnO的合计含量RO+ZnO与Y₂O₃的含量之间的比值(RO+ZnO)/Y₂O₃控制在0.2以下，可提高玻璃的耐候性，优化磨耗度，防止玻璃的气泡度和热膨胀系数变差。

在一些实施方式中，本申请通过含有0～2％的Sb₂O₃、SnO、SnO₂、CeO₂中的一种或多种组分作为澄清剂，可以提高玻璃的澄清效果，提高玻璃的气泡度，优选澄清剂的含量为0～1％，更优选澄清剂的含量为0～0.5％。由于本申请光学玻璃的组分种类及含量设计合理，其气泡度优异，因此在一些实施方式中，进一步优选不含有澄清剂。另外，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，因此本申请优选Sb₂O₃的含量为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选为0～0.5％，更进一步优选不含有Sb₂O₃；SnO和SnO₂也可以作为澄清剂，但当其含量超过2％时，则玻璃着色倾向增加，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，因此本申请的SnO₂的含量优选为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选为0～0.5％，更进一步优选不含有SnO₂；SnO的含量优选为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选为0～0.5％，更进一步优选不含有SnO；CeO₂的作用及含量比例与SnO₂一致，其含量优选为0～2％，更优选为0～1％，进一步优选为0～0.5％，更进一步优选不含有CeO₂。

作为本申请的一种可实施方式，为使本发明光学玻璃获得较低的热膨胀系数和密度，较高的光透过率和气泡度等级，以及适宜的磨耗度和杨氏模量，SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂的合计含量为96％以上。

在具体实施过程中，在本申请的光学玻璃中，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的氧化物，即使单独存在或复合后少量含有的情况下，玻璃也会被着色，在可见光区域的特定的波长产生吸收，从而减弱本申请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，即不含有V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的氧化物。

在具体实施过程中，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，本申请的光学玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。

在具体实施过程中，为了实现环境友好，本申请的光学玻璃优选不含有As₂O₃和PbO。

作为本申请的一种可实施方式，所述光学玻璃的折射率nd为1.99～2.02，阿贝数vd为28～31，努氏硬度H_K为690×10⁷Pa以上，杨氏模量E为13000×10⁷Pa～14000×10⁷Pa；所述光学玻璃的密度ρ为5.00g/cm³以下，热膨胀系数α_-30/70℃为75×10^-7/K以下；所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为2类以上，耐候性CR为2类以上，耐酸作用稳定性D_A为2类以上，气泡度为A级以上，磨耗度F_A为90～105。

具体的，光学玻璃的折射率(nd)与阿贝数(vd)按照《GB/T 7962.1—2010》规定的方法测试。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的折射率nd优选为2.00～2.02，阿贝数vd优选为30～31。

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。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的努氏硬度H_K为690×10⁷Pa以上。

杨氏模量(E)采用超声波测试其纵波速度和横波速度，再按以下公式计算得出：

G＝V_S ²ρ

式中：E为杨氏模量，Pa；

G为剪切模量，Pa；

V_T为横波速度，m/s；

V_S为纵波速度，m/s；

ρ为玻璃密度，g/cm³。

本申请的光学玻璃的杨氏模量E优选为13200×10⁷Pa～13800×10⁷Pa。

光学玻璃的密度(ρ)按照《GB/T7962.20-2010》规定的方法进行测试。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的密度ρ为5.00g/cm³以下。

光学玻璃的热膨胀系数(α_-30/70℃)按照《GB/T7962.16-2010》规定的方法测试-30～70℃的数据。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的热膨胀系数α_-30/70℃为75×10^-7/K以下。

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。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为2类以上，优选为1类。

光学玻璃的耐候性(CR)测试方法如下：将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℃下每隔1h交替循环，循环15个周期后，根据试样放置前后的浊度变化量来划分耐候性类别，耐候性分类情况如下表1所示：

表1

在一些实施方式中，本申请光学玻璃的耐候性(CR)为2类以上，优选为1类。

光学玻璃的耐酸作用稳定性(D_A)(粉末法)按照《GB/T 17129》规定的方法测试。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的耐酸作用稳定性D_A为2类以上，优选为1类。

光学玻璃的气泡度按《GB/T7962.8-2010》规定的方法测试。在一些实施方式中，本申请光学玻璃的气泡度为A级以上，优选为A₀级以上，更优选为A₀₀级。

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(H-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为被测样品体积磨耗量；

V₀为标准样品体积磨耗量；

W为被测样品质量磨耗量；

W₀为标准样品质量磨耗量；

ρ为被测样品密度；

ρ₀为标准样品密度。

在一些实施方式中，本申请光学玻璃的磨耗度F_A为90～105。

本申请的实施例还提供了一种光学玻璃预制件，采用上述光学玻璃制成。

具体的，可以使用例如直接滴料成型、研磨加工、或热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，可以通过对熔融光学玻璃进行直接精密滴料成型为玻璃精密预制件，或通过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。

需要说明的是，制备玻璃预制件的手段不限于上述手段。

本申请的实施例还提供了一种光学元件，采用上述光学玻璃制成，或采用上述光学玻璃预制件制成。

具体的，可以将本申请的光学玻璃或玻璃预制件形成预成型坯，使用该预成型坯来进行再热压成型、精密冲压成型等，制作多种光学元件。该光学元件具有光学玻璃所具有的优异特性，能够作为光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。例如，可作为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。

本申请的实施例还提供了一种光学仪器，含有上述光学玻璃，和/或含有上述光学元件。

具体的，本申请的光学玻璃所形成的光学元件可制作如照相设备、摄像设备、投影设备、显示设备、车载设备和监控设备等光学仪器。

需要说明的是，在本申请中，如果没有特殊说明，各组分的含量、总含量全部采用重量百分比(wt％)表示，即，各组分的含量、总含量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，作为本申请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，本申请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。

本文所记载的“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。

下面结合具体实施例对本申请上述技术方案进行详细说明。

实施例光学玻璃

根据表2-表4所示的各组分的含量，采用上述光学玻璃的制备方法制备得到24种光学玻璃，并根据本申请所述的测试方法测定各光学玻璃的特性，并将测定结果表示在表2-表4中。

表2

表3

表4

从表2-表4可以看出，本申请所制备的光学玻璃在具有优异的折射率和阿贝数的同时，具有较高的杨氏模量和硬度，杨氏模量最高能够达到13420×10⁷Pa，硬度最高能够达到702×10⁷Pa，表明本申请通过合理的组分含量设计，较大程度地提高了光学玻璃的杨氏模量和硬度。

实施例光学玻璃预制件

将实施例1-24所得到的光学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、棱镜等的玻璃预制件。

实施例光学元件

将上述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。

实施例光学仪器

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。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的发明构思下，利用本申请说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

其中，Nb₂O₅/Y₂O₃为0.1～2.0；

所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种；

所述Rn₂O为Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或多种；

所述澄清剂为Sb₂O₃、SnO、SnO₂、CeO₂中的一种或多种；

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，所述组分的含量为：

3.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，所述组分的含量为：

4.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，所述组分的含量为：

5.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，各组分含量满足以下情形中的至少一种：

(La₂O₃+TiO₂)/Nb₂O₅为5.5～15.0；

Nb₂O₅/Y₂O₃为0.3～1.0；

Y₂O₃/TiO₂为0.7～1.3；

(SiO₂+B₂O₃)/Y₂O₃为0.7～1.8。

6.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，各组分含量满足以下情形中的至少一种：

(Nb₂O₅+WO₃+Gd₂O₃)/TiO₂为0.4～1.5；

(RO+ZnO)/Y₂O₃为0.2以下；

(RO+Gd₂O₃)/Y₂O₃为0.3以下；

(WO₃+TiO₂)/Y₂O₃为0.7～1.5。

7.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，SiO₂、B₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂的合计含量为96％以上。

8.根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的组分不含有Ta₂O₅、RO、Rn₂O、WO₃、Al₂O₃、Yb₂O₃和GeO₂中的一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的折射率nd为1.99～2.02，阿贝数vd为28～31，努氏硬度H_K为690×10⁷Pa以上，杨氏模量E为13000×10⁷Pa～14000×10⁷Pa；所述光学玻璃的密度ρ为5.00g/cm³以下，热膨胀系数α_-30/70℃为75×10^-7/K以下；所述光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为2类以上，耐候性CR为2类以上，耐酸作用稳定性D_A为2类以上，气泡度为A级以上，磨耗度F_A为90～105。

10.一种光学玻璃预制件，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的光学玻璃制成。

11.一种光学元件，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的光学玻璃制成，或采用权利要求10所述的光学玻璃预制件制成。

12.一种光学仪器，其特征在于，含有权利要求1～9任一项所述的光学玻璃，和/或含有权利要求11所述的光学元件。