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介绍光学玻璃和光学元件的制作方法

泰宁新闻网 http://www.tainingxinwen.cn 2020-10-18 03:07 出处:网络
这里介绍的介绍光学玻璃和光学元件的制作方法,小编为您解密 本发明涉及一种光学玻璃和光学元件,该光学玻璃具有折射率(nd)为1.81~1.89,阿贝数(νd)为20~29,特别是涉及一种高折射高色散,相对部分色散Pg,F小,透过

这里介绍的介绍光学玻璃和光学元件的制作方法,小编为您解密

本发明涉及一种光学玻璃和光学元件,该光学玻璃具有折射率(nd)为1.81~1.89,阿贝数(νd)为20~29,特别是涉及一种高折射高色散,相对部分色散Pg,F小,透过率高且化学稳定性良好的光学玻璃和光学元件。



背景技术:

高折射高色散光学玻璃在光学仪器和光电产品中是非常重要的组成部分,近年来随着智能手机和单反相机等光电产品的广泛流行,对于该类光学玻璃的性能提出了更高的要求,那就是降低其Pg,F,以便能更好地改善色差,从而进一步提高光学透镜的成像质量。

目前已知采用SiO2-TiO2-Nb2O5-Na2O-BaO系统高折射高色散的光学玻璃,例如:CN1915875B公开的玻璃系统中含有大量的TiO2,这不仅造成玻璃的透过性能不好,而且大量的TiO2会使玻璃的Pg,F较高。特开昭48-034913公开的光学玻璃采用SiO2-TiO2-Nb2O5-K2O(Na2O)系统,存在Tg高、Pg,F高的问题。JP2004-161598公开的玻璃有容易失透的问题,而且组分里还可能含有GeO2这种昂贵的组份,这会使得玻璃的价格偏高,不利于产业化生产。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是提供一种高折射高色散、相对部分色散Pg,F小、透过率高且化学稳定性良好的光学玻璃和光学元件。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是:光学玻璃,其阴离子为O2-,其阳离子的重量百分比组成含有:Si4+:12~25%;Nb5++W6++Zr4+:58~75%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小。

进一步的,还含有:B3+:0~5%;Sb3+:0~0.2%;Zn2++Sr2++Ca2+:0~10%。

进一步的,其中,(Ba2+/Nb5+)为0.5或更小。

进一步的,不含Ti4+

进一步的,其中,Si4+:12~23%;和/或Nb5++W6++Zr4+:60~72%;和/或Li++Na++K+:8~23%;和/或Ba2+:0.5~8%;和/或B3+:0~3%;和/或Sb3+:0~0.1%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.3或更小;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~8%。

进一步的,其中,Si4+:12~20%;和/或Nb5++W6++Zr4+:62~70%;和/或Li++Na++K+:10~20%;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~5%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.01~0.2。

光学玻璃,其阴离子为O2-,其阳离子的重量百分比组成含有:Si4+:12~25%;Nb5+:49.5~65%;Zr4+:0~8%;W6+:0~10%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小。

进一步的,还含有:B3+:0~5%;Sb3+:0~0.2%;Zn2++Sr2++Ca2+:0~10%。

光学玻璃,其阴离子为O2-,其阳离子的重量百分比组成为:Si4+:12~25%;Nb5+:49.5~65%;Zr4+:0~8%;W6+:0~10%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小;B3+:0~5%;Sb3+:0~0.2%;Zn2++Sr2++Ca2+:0~10%。

进一步的,其中,(Ba2+/Nb5+)为0.5或更小。

进一步的,不含Ti4+

进一步的,其中,Si4+:12~23%;和/或Nb5+:51~62%;和/或Zr4+:0.5~7.5%;和/或W6+:0.5~8.5%;和/或Li++Na++K+:8~23%;和/或Ba2+:0.5~8%;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~8%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.3或更小;和/或B3+:0~3%;和/或Sb3+:0~0.1%。

进一步的,其中,Si4+:12~20%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.01~0.2;和/或Li++Na++K+:10~20%;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~5%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.01~0.2。

进一步的,所述玻璃折射率为1.81~1.89,阿贝数为20~29,Pg,F为:0.5956~0.6199,透射比达到70%时对应的波长λ70在450nm以下。

光学元件,采用上述的光学玻璃制成。

本发明的有益效果是:通过合理的组分设计,使得本发明磷酸盐光学玻璃具有高折射高色散,相对部分色散Pg,F小,透过率高且化学稳定性良好,适用于高品质光学元件。

具体实施方式

下面将详细地描述本发明光学玻璃所含有的组分,这些组分都是按照阳离子重量百分比来表示,本发明的光学玻璃中阴离子为O2-

Si4+是玻璃生成体阳离子成分,一定量的Si4+可以使光学玻璃具有较好的化学稳定性,并提高玻璃的透明度。如果Si4+的含量低于12%,玻璃的折射率不能处在所要求的范围内;但如果Si4+的含量高于25%,光学玻璃的可熔性降低,软化温度升高。因此,Si4+的含量为12~25%,优选为12~23%,进一步优选为12~20%。

Nb5+、W6+、Zr4+都对实现玻璃高折射高色散有较大作用。如果这些组分的总含量小于58%,折射率达不到所要求的范围;但如果这些组分的总含量超过75%,玻璃容易失透。因此,Nb5+、W6+、Zr4+的总含量(Nb5++W6++Zr4+)为58~75%,优选为60~72%,进一步优选为62~70%。

Nb5+除了能够实现玻璃高折射高色散,另外能够起到的最重要的作用是使玻璃具有低的Pg,F和高的透过率。如果Nb5+的含量低于49.5%,玻璃的折射率不能处在所要求的范围内;但如果Nb5+的含量高于65%,玻璃容易失透,且会使得Pg,F变大,透过率降低。因此,Nb5+的含量为49.5~65%,优选为51~62%。

少量适度引入W6+还可以降低析晶温度,在本发明中同时还可以使玻璃的化学稳定性增强,但其含量超过10%,会使玻璃着色增加,透过率降低。因此,W6+的含量优选为0~10%,进一步优选为0.5~8.5%。

少量适度引入Zr4+还可以防止玻璃失透,降低析晶温度,并提高玻璃的化学稳定性。在本发明中若其含量高于8%,玻璃会变得难以融化,熔炼温度会上升,容易导致玻璃内部出现夹杂物且透过率下降。因此,Zr4+的含量上限优选为8%,进一步优选为7.5%,而Zr4+的含量下限优选为0%,进一步优选为0.5%。

Li+、Na+、K+都是较好的玻璃助熔组分,可有效地降低玻璃的转变温度,适量的这些组分能够获得均匀性较好的光学玻璃。如果Li+、Na+、K+的总含量(Li++Na++K+)低于8%,起不到助熔的作用,玻璃高温粘度可能会较大;但如果Li+、Na+、K+的总含量高于25%,光学玻璃的化学稳定性会变差,且折射率和色散达不到所要求的范围。所以,Li+、Na+、K+的总含量为8~25%,优选为8~23%,进一步优选为10~20%。

Ba2+是实现玻璃高折射率较有效且较廉价的组分,但如果其含量超过10%时,玻璃容易失透,还会使得玻璃的转变温度升高。因此,Ba2+的含量限定为0~10%,优选为0.5~8%。此外,经本发明人大量研究发现,控制Ba2+的含量与Nb5+的含量的重量比(Ba2+/Nb5+)为0.5或更小,优选为0.3或更小,进一步优选为0.01~0.2,可使玻璃具有优异的透过率。

Zn2+、Sr2+、Ca2+能够有效调节玻璃的折射率和阿贝数,当其合计含量超过10%时,会使本发明玻璃的化学耐久性降低,因此,Zn2+、Sr2+、Ca2+的总含量(Zn2++Sr2++Ca2+)为0~10%,优选为0~8%,进一步优选为0~5%。

B3+也是一种光学玻璃网络生成体组分,有较好的助熔作用。但当其含量超过5%时,玻璃的化学稳定性会变差。因此,B3+的含量为0~5%,优选为0~3%。

Sb3+在本发明中作为澄清剂使用,其含量为0~0.2%,优选为0-0.1%。

此外,需要特别强调的是,本发明的玻璃中不含有Ti4+及其形成的化合物,这对实现本发明玻璃的两项优良性能,即低的Pg,F和高的透过率很有益处。

本发明提供的光学玻璃按照本领域技术人员熟知的制备方法制成,即:将原料进行熔化、澄清、搅拌均化、降温至合适温度成型,即可得到本发明所提供的折射率为1.81~1.89,阿贝数为20~29,Pg,F为0.5956-0.6199,透过率高,化学稳定性良好的光学玻璃。

本发明提供的光学玻璃的各个性能参数的测试方法如下:

折射率(nd),阿贝数(vd)按照《GB/T 7962.1—2010无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。

相对部分色散Pg,F由(1)式计算得到:

Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC) (1)

经过上述测试,得到的本发明的光学玻璃具有以下性能:折射率(nd)为1.81~1.89,阿贝数(vd)为20~29,Pg,F为0.5956-0.6199。

玻璃的着色度(λ705):使用具有彼此相对的两个光学抛光平面的厚度为10±0.1mm的玻璃样品,测定分光透射率,根据其结果计算得出。

经测定,本发明玻璃的透射比达到70%时对应的波长λ70在450nm以下,优选为430nm以下,更优选为410nm以下。

玻璃粉末法耐水稳定性DW采用GB/T17129测试标准测量。

玻璃粉末法耐酸稳定性DA采用GB/T17129测试标准测量。

经测定,本发明玻璃的耐水稳定性DW为2级以上,优选为1级以上;本发明玻璃的耐酸稳定性DA为2级以上,优选为1级以上。

本发明还提供一种光学元件,该光学元件是由本发明光学玻璃所形成的,所以该光学元件具有上述本发明光学玻璃的所有特性。本发明的光学玻璃具有高折射高色散,相对部分色散Pg,F小,透过率高且化学稳定性良好的特点,折射率(nd)为1.81~1.89,阿贝数为20~29,Pg,F为0.5956-0.6199。本发明提供的光学元件适合应用于数码照相机、数字摄像机等设备中,可很好的校正高次的色差,可实现设备小型化、轻量化的需求。

实施例

为了进一步了解本发明的技术方案,将结合下面具体的实施例,描述本发明优选的实施方案。但应该注意和理解的是,这些实施例只是为了更好地说明本发明的特点和优点,并没有限制本发明的权利要求。

本发明的实施例1~30提供的光学玻璃组分(以阳离子重量百分比表示)及其所对应的性能如表1~表3所示。通过将表1~表3各个实施例中光学玻璃各种阳离子对应的氧化物、碳酸盐等按照其比值称重,充分混合均匀后加入光学玻璃熔炉内,在适当的工艺温度下经过熔化、澄清、搅拌均化、降温至合适温度后,将此熔融的玻璃浇注入事先预热好的金属模具中成型并退火,便可得到所需光学玻璃。

本发明提供的一种具有高折射高色散,相对部分色散Pg,F小,透过率高且化学稳定性良好的光学玻璃的组成和相应性能如:折射率(nd)、色散(nF-nC)、阿贝数(vd)、相对部分色散Pg,F、粉末耐水稳定性DW、粉末耐酸稳定性DA、着色度(λ705)的结果都在表1~表3的实施例1~30中表示。

表1

表2

表3

从上述实施例可以看出,本发明提供的光学玻璃其折射率(nd)为1.81~1.89,阿贝数为20~29,Pg,F为0.5956-0.6199,具有高折射高色散,相对部分色散Pg,F小,透过率高且化学稳定性良好的特点,该玻璃形成的光学元件适合应用于数码照相机、数字摄像机等设备中,可很好地校正高次的色差,可实现设备小型化、轻量化的需求。


技术特征:

1.光学玻璃,其阴离子为O2-,其特征在于,其阳离子的重量百分比组成含有:Si4+:12~25%;Nb5++W6++Zr4+:58~75%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小。

2.如权利要求1所述的光学玻璃,其特征在于,还含有:B3+:0~5%;Sb3+:0~0.2%;Zn2++Sr2++Ca2+:0~10%。

3.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其特征在于,其中,(Ba2+/Nb5+)为0.5或更小。

4.如权利要求1或2所述的光学玻璃,其特征在于,不含Ti4+

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃,其特征在于,其中,Si4+:12~23%;和/或Nb5++W6++Zr4+:60~72%;和/或Li++Na++K+:8~23%;和/或Ba2+:0.5~8%;和/或B3+:0~3%;和/或Sb3+:0~0.1%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.3或更小;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~8%。

6.如权利要求1-4任一权利要求所述的光学玻璃,其特征在于,其中,Si4+:12~20%;和/或Nb5++W6++Zr4+:62~70%;和/或Li++Na++K+:10~20%;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~5%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.01~0.2。

7.光学玻璃,其阴离子为O2-,其特征在于,其阳离子的重量百分比组成含有:Si4+:12~25%;Nb5+:49.5~65%;Zr4+:0~8%;W6+:0~10%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小。

8.如权利要求7所述的光学玻璃,其特征在于,还含有:B3+:0~5%;Sb3+:0~0.2%;Zn2++Sr2++Ca2+:0~10%。

9.光学玻璃,其阴离子为O2-,其特征在于,其阳离子的重量百分比组成为:Si4+:12~25%;Nb5+:49.5~65%;Zr4+:0~8%;W6+:0~10%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小;B3+:0~5%;Sb3+:0~0.2%;Zn2++Sr2++Ca2+:0~10%。

10.如权利要求7-9任一权利要求所述的光学玻璃,其特征在于,其中,(Ba2+/Nb5+)为0.5或更小。

11.如权利要求7-8任一权利要求所述的光学玻璃,其特征在于,不含Ti4+

12.如权利要求7-9任一权利所述的光学玻璃,其特征在于,其中,Si4+:12~23%;和/或Nb5+:51~62%;和/或Zr4+:0.5~7.5%;和/或W6+:0.5~8.5%;和/或Li++Na++K+:8~23%;和/或Ba2+:0.5~8%;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~8%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.3或更小;和/或B3+:0~3%;和/或Sb3+:0~0.1%。

13.如权利要求7-9任一权利所述的光学玻璃,其特征在于,其中,Si4+:12~20%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.01~0.2;和/或Li++Na++K+:10~20%;和/或Zn2++Sr2++Ca2+:0~5%;和/或(Ba2+/Nb5+)为0.01~0.2。

14.如权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃,其特征在于,所述玻璃折射率为1.81~1.89,阿贝数为20~29,Pg,F为:0.5956~0.6199,透射比达到70%时对应的波长λ70在450nm以下。

15.光学元件,其特征在于,采用权利要求1-13任一权利要求所述的光学玻璃制成。

技术总结
本发明提供一种高折射高色散、相对部分色散Pg,F小、透过率高且化学稳定性良好的光学玻璃和光学元件。光学玻璃,其阴离子为O2‑,其阳离子的重量百分比组成含有:Si4+:12~25%;Nb5++W6++Zr4+:58~75%;Li++Na++K+:8~25%;Ba2+:10%或更小。本发明通过合理的组分设计,使得光学玻璃折射率为1.81~1.89,阿贝数为20~29,Pg,F为0.5956~0.6199,透射比达到70%时对应的波长λ70在450nm以下,适用于高品质光学元件。

技术研发人员:袁伟
受保护的技术使用者:成都光明光电股份有限公司
文档号码:201610801537
技术研发日:2016.09.05
技术公布日:2017.05.10

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