一种高折射率的光学玻璃和光学元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高折射率的光学玻璃和光学元件，包括以下成分：SiO2、B2O3、BaO、CaO、WO3、ZnO、Nb2O5、Li2O、Ta2O5和Gd2O3。SB2O3作为氧化物可以提高玻璃的热稳定性和化学稳定性，并且可以降低玻璃的软化温度和流动粘度的作用。BaO能增加光学玻璃的折射率、密度、光泽和玻璃稳定性。ZnO能降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性和折射率。Gd2O3是提高玻璃折射率、增大阿贝数的有效成分。实验结果表明，本发明提供的高折射率的光学玻璃的折射率为1.90～1.96，阿贝数为52～58，透射比达到80％时，对应的波长小于370nm。
【专利说明】一种高折射率的光学玻璃和光学元件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃【技术领域】，尤其涉及一种高折射率的光学玻璃和光学元件。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着数码相机、数字摄像机、照相手机等日益流行，用于光学系统的设备 的集成度增大和功能迅速增加，于是要求光学系统具有更高的准确度、更轻的重量和更小 的尺寸。因此，非球面镜得到了广泛的应用，并且使用非球面组件已成为光学设计的主流。
[0003] 非球面透镜的制造广泛使用精密模压的方法。所谓精密模压，就是在一定的温度、 压力下，用具有预定产品形状的高精密模具模压玻璃预制件，从而获得具有最终产品形状 或非常接近于最终产品形状，并具有光学功能面的玻璃制品。采用精密模压技术制造的非 球面透镜不需要再进行研磨抛光，从而可以简化工序。例如：中国专利ZL200310114721. 7、 200710006345. 8、日本特许第4286652号、特许第4322217号、特开2006 - 225220、美国专 利US6912093、US7490485和欧洲专利申请1433757A1等文献中公开了此类低色散光学玻 璃，但未见可用于精密模压成型的材料。
[0004] 光学玻璃透光率受折射率影响较大，折射率越高往往透光度越低.例如，中国专 利CN101492247A公开了一种光学玻璃，折射率为1. 8?2. 1，透射比达到80%时，对应的波 长在400nm以上。因此，上述光学玻璃均无法满足折射率为1. 90?1. 96,阿贝数为52? 58,透射比达到80%时，对应的波长小于370nm的要求，
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种折射率为1. 90?1. 96,阿贝数 为52?58,透射比达到80%时，对应的波长小于370nm的光学玻璃及光学元件。
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种高折射率的光学玻璃，包括以下成分：
[0007] 27wt%?34wt% 的 SiO2;
[0008] 5wt % ?I Iwt % 的 B2O3;
[0009] 13wt% ?18wt% 的 BaO ;
[0010] Iwt % ?5wt % 的 CaO ;
[0011] 4wt% ?7wt% 的 WO3;
[0012] 2wt% ?6wt% 的 ZnO ;
[0013] 5wt % ?IOwt % 的 Nb2O5;
[0014] 2wt% ?6wt% 的 Li2O ;
[0015] 8wt%?13wt% 的 Ta2O5;
[0016] Ilwt % ?19wt % 的 Gd2O30
[0017] 优选的，包括：
[0018] 28wt% ?32wt% 的 Si02。
[0019] 优选的，包括：
[0020] 6wt % ?9wt % 的 B2O3。
[0021] 优选的，包括：
[0022] 14wt% ?16wt% 的 BaO。
[0023] 优选的，包括：
[0024] 2wt % ?4wt % 的 CaO。
[0025] 优选的，包括：
[0026] 5wt % ?6wt % 的 WO3。
[0027] 优选的，包括：
[0028] 3wt% ?5wt% 的 ZnO。
[0029] 优选的，包括：
[0030] 6wt % ?8wt % 的 Nb2O5。
[0031] 优选的，折射率为1. 90?L 96 ;
[0032] 阿贝数为52?58;
[0033] 透射比达到80%时，对应的波长小于370nm。
[0034] 相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。
[0035] 本发明提供了一种高折射率的光学玻璃和光学元件，包括以下成分：27wt %? 34wt % 的 Si02;5wt % ?Ilwt % 的 B 203;13wt % ?18wt % 的 BaO ;lwt % ?5wt % 的 CaO ; 4wt% ?7wt% 的 W03;2wt% ?6wt% 的 ZnO ;5wt% ?10wt% 的 Nb 205;2wt% ?6wt% 的 Li 20 ; 8￥七％?13?七％的了&205;1^^%?19￥七％的6(1 203。5丨02具有维持玻璃抗失透性的作用，并 且具有形成玻璃的网格组分的作用。B 2O3作为氧化物可以提高玻璃的热稳定性和化学稳定 性，并且可以降低玻璃的软化温度和流动粘度的作用。BaO能增加光学玻璃的折射率、密度、 光泽和玻璃稳定性。ZnO能降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃的化学稳定性、热稳定 性和折射率。Gd 2O3是提高玻璃折射率、增大阿贝数的有效成分。实验结果表明，本发明提 供的高折射率的光学玻璃的折射率为1. 90?1. 96,阿贝数为52?58,透射比达到80%时， 对应的波长小于370nm〇
【具体实施方式】
[0036] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0037] 本发明实施例公开了一种高折射率的光学玻璃，包括以下成分：
[0038] 27wt%?34wt% 的 SiO2;
[0039] 5wt % ?I Iwt % 的 B2O3;
[0040] 13wt% ?18wt% 的 BaO ;
[0041] Iwt % ?5wt % 的 CaO ;
[0042] 4wt % ?7wt % 的 WO3;
[0043] 2wt % ?6wt % 的 ZnO ;
[0044] 5wt % ?IOwt % 的 Nb2O5;
[0045] 2wt% ?6wt% 的 Li2O ;
[0046] 8wt%?13wt% 的 Ta2O5;
[0047] 1^^%?19界七％的6(1203。
[0048] SiO2是重要的玻璃形成体氧化物，以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网 络，是形成光学玻璃的骨架。SiO 2具有维持玻璃抗失透性的作用。SiO2的含量超过34wt% 时，光学玻璃的可熔性降低，软化温度升高。SiO 2的含量优选为28wt%?32wt%。
[0049] B2O3是提高熔融性的必需组分，B 203的加入有助于加入玻璃的熔解和澄清，此外， B2O3还具有调节玻璃黏度的作用，使玻璃具有较宽的成形温度范围。B 203的含量优选为 6wt%?9wt%，B2O3的含量过高，则会因硼氧三角体的的增多，反而增加玻璃的膨胀系数， 发生硼反常现象。
[0050] BaO能增加光学玻璃的折射率、光泽和化学稳定性，同时BaO还能有效降低玻璃粘 度。BaO含量若过高则会显著损害玻璃的耐透失性，并提高玻璃化转变温度；含量过低则使 玻璃折射率难以达到1. 90。本发明优选控制BaO的含量为14wt%?16wt%。
[0051] CaO在光学玻璃中的作用为稳定剂，能够增加光学玻璃的化学稳定性和机械强度， 降低光学玻璃的密度。CaO的含量优选为2?4wt%。当CaO的含量大于4wt%时，光学玻 璃的结晶倾向增大，使光学玻璃发脆。
[0052] WO3是一种改良光学玻璃抗失透性的组分。WO3的含量优选为5wt%?6wt%。当 WO3的含量超过7wt%时，光学玻璃对短波范围的吸收增强，光学玻璃将容易显色。
[0053] ZnO能降低玻璃的热膨胀系数和密度，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性和折射 率。ZnO的含量优选为3?5wt%。
[0054] Nb2O5是赋予玻璃高折射率的组分，并且具有改进玻璃的抗失透性的作用。Nb 205的 含量优选为6?8wt%。Nb2O5含量高于10wt%时，会导致玻璃色散升高，同时使玻璃的短 波透过率下降。
[0055] Li2O是强助溶剂，可以降低玻璃的软化温度。当Li2O含量超过6wt%时，光学玻璃 的抗失透性和折射率降低，加剧玻璃的析晶和失透。Li 2O的含量低于为2wt%时，达不到降 低转变温度和软化温度的目的。Li2O的含量优选为2wt %?3wt %。
[0056] Ta2O5是赋予光学玻璃高折射率和低色散特性的组分，可以有效增强玻璃稳定性。 Ta2O5的含量超过13wt %时，光学玻璃的可熔性被削弱，玻璃的转变温度升高。Ta 205的含量 优选为9wt %?IOwt %。
[0057] Gd2O3是提高玻璃折射率、增大阿贝数的有效成分。Gd2O3的含量大于19wt%时，光 学玻璃的抗失透性下降。Gd 2O3的含量优选为12wt%?15wt%。
[0058] 本发明提供的光学玻璃折射率高，折射率为1. 90?1. 96,阿贝数为52?58,透射 比达到80%时，对应的波长小于37〇11111。
[0059] 本发明还提供一种由上述技术方案所述的光学玻璃形成的光学元件。本发明的光 学元件由上述本发明的光学玻璃形成，因此，该光学元件具有上述光学玻璃的各种特性。
[0060] 本发明提供的光学玻璃的性能参数按照如下方法进行测试。
[0061] 其中折射率（nd)值为（_2°C /h)-(_6°C /h)的退火值，折射率与阿贝数按照《GB/ T 7962. 1 -1987无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。
[0062] 转变温度（Tg)按照《GB/T7962. 16-1987无色光学玻璃测试方法线膨胀系数、转变 温度和弛垂温度》测试，即：被测样品在一定的温度范围内，温度每升高1°C，在被测样品的 膨胀曲线上，将低温区域和高温区域直线部分延伸相交，其交点所对应的温度。
[0063] 将玻璃制作成10mm±0. Imm厚度的样品，测试玻璃在透射比达到80%对应的波长 入80。
[0064] 条纹用点光源和透镜组成的条纹仪，从最容易看见的条纹的方向上，与标准试样 作比较检查，在规定条件下检测条纹。AO级以上的条纹无肉眼可见的条纹。
[0065] 玻璃气泡质量按GB/T7962. 8-1987规定的测试方法进行测量。
[0066] 粘度根据ASTM C965标准规定的测试方法，用旋转粘度计进行测试。
[0067] 本发明的光学元件由上述的光学玻璃形成，折射率为1.90?1.96 ;阿贝数为 52?58,透射比达到80%时，对应的波长小于370nm。本发明提供的光学元件适用于数码 相机、数码摄像机和照相手机等。
[0068] 对于本发明提供的光学玻璃的制备方法，并无特别限制，按照本领域技术人员熟 知的方法进行制备。将原料进行熔化、澄清、均化后降温，注入预热的金属模，退火得到光学 玻璃。
[0069] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说 明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0070] 将实施例1?6中光学玻璃的成分所对应的原料按比例称量，充分混合后加入铂 金坩埚内，在950?1260°C下熔化、澄清、均化后降温；
[0071] 在550?600°C左右将熔融玻璃浇注入预热后的金属模；
[0072] 将注入预热后的金属模的熔融玻璃同金属模一起放入退火炉内徐冷退火后得到 光学玻璃，测试光学玻璃的相关参数。实施例1?6提供的光学玻璃在压型时不析晶、不失 透。
[0073] 实施例1?6提供的光学玻璃的折射率、阿贝数、转变温度、透光性能、气泡、条纹 性能和粘度如表1所示。
[0074] 实施例1?6提供的光学玻璃组分百分比及对应性能如表1所示。
[0075] 表1实施例1?6提供的光学玻璃的组分百分比及对应性能
【权利要求】
1. 一种高折射率的光学玻璃，其特征在于，包括以下成分： 27wt% ?34wt% 的 Si02; 5wt % ?1 lwt % 的 B203; 13wt % ?18wt % 的 BaO ; lwt % ?5wt % 的 CaO ; 4wt % ?7wt % 的 W03; 2wt % ?6wt % 的 ZnO ; 5wt% ?10wt% 的 Nb205; 2wt % ?6wt % 的 Li20 ; 8wt% ?13wt% 的 Ta205; llwt% ?19wt% 的 Gd203〇
2. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：28wt%?32wt%的Si02。
3. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：6wt%?9被％的B 203。
4. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：14wt%?16wt%的BaO。
5. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：2wt%?4wt%的CaO。
6. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：5wt %?6wt %的W0 3。
7. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：3wt%?5wt%的ZnO。
8. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：6wt%?8wt%的Nb 205。
9. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于， 折射率为1. 90?1. 96 ; 阿贝数为52?58; 透射比达到80%时，对应的波长小于370nm。
10. -种权利要求1?9任意一项所述的光学玻璃形成的光学元件。
【文档编号】C03C3/068GK104496174SQ201410674920
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】陈帆 申请人:柳州创宇科技有限公司