CN101857357A

CN101857357A - 一种光学玻璃及光学元件

Info

Publication number: CN101857357A
Application number: CN201010209112A
Authority: CN
Inventors: 孙伟
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: CN101857357B

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃及光学元件，光学玻璃包括以下成分：28wt％～43wt％的SiO₂；23wt％～33wt％的TiO₂；6wt％～20wt％的BaO；6wt％～20wt％的R₂O；所述R₂O包括K₂O和/或Na₂O。实验结果表明，本发明提供的光学玻璃不添加澄清剂，不需添加非环保元素，折射率为1.72～1.82，阿贝数为24～29，透射比达到80％时，对应的波长小于420nm，满足现代成像设备的需要。

Description

一种光学玻璃及光学元件

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，更具体地说，涉及一种光学玻璃及光学元件。

背景技术

近年来，随着数码相机、数字摄像机、照相手机等日益流行，对作为其部件的光学玻璃的需要持续扩大，并且对光学玻璃的性能也提出了更高的要求。

光学玻璃中的残留气泡、异物等缺陷的存在，给光学玻璃特别是用于图像传感器的摄像光学***的光学玻璃带来很大危害，因此，需要抑制缺陷的产生。例如，在玻璃原料熔解时，玻璃熔液容易被容器侵蚀，容器的一部份作为微细粒子及破片混入到玻璃中，从而使光学玻璃产生异物。所以，为了抑制玻璃中异物缺陷的产生，必须缩短玻璃原料的熔解时间。但是，如果缩短玻璃原料的熔解时间，玻璃熔液中的脱泡会变得不充分，会产生残留气泡缺陷。为了抑制残留气泡，通常在玻璃原料中添加作为澄清剂的Sb氧化物和As氧化物，加速气体的排出。

但是，澄清剂的引入会对环境造成不良影响，且其通常需要与硝酸盐配合使用，这就增加了氮氧化物的排放量。现有技术中，为了消除玻璃气泡，常规引入Sb等澄清剂。随着国际社会环保意识的加强，人们越来越重视控制大气中污染物的排放，所以，在光学玻璃中减少澄清剂与硝酸盐的引入量，设计和制造具有理想光学参数的环保光学玻璃势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种不引入澄清剂，折射率为1.72～1.82，阿贝数为24～29，透射比达到80％时，对应的波长小于420nm的环保的光学玻璃及光学元件。

本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分：

28wt％～43wt％的SiO₂；

23wt％～33wt％的TiO₂；

6wt％～20wt％的BaO；

6wt％～20wt％的R₂O；

所述R₂O包括K₂O和/或Na₂O，

所述光学玻璃不含澄清剂。

优选的，还包括：

0～5wt％的SrO、0～5wt％的CaO、0～5wt％的MgO、0～12wt％的Nb₂O₅和0～5wt％的WO₃中的一种或几种。

优选的，包括：

1wt％～3.5wt％的SrO。

优选的，包括：

4wt％～12wt％的Nb₂O₅。

优选的，包括：

29wt％～41.5wt％的SiO₂。

优选的，包括：

25wt％～32wt％的TiO₂。

优选的，包括：

10wt％～20wt％的BaO。

优选的，包括：

8wt％～20wt％的R₂O。

优选的，折射率为1.72～1.82；

阿贝数为24～29；

透射比达到80％时，对应的波长小于420nm。

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。

本发明提供一种光学玻璃及光学元件，光学玻璃包括以下成分：28wt％～43wt％的SiO₂；23wt％～33wt％的TiO₂；6wt％～20wt％的BaO；6wt％～20wt％的R₂O；所述R₂O包括K₂O和/或Na₂O，所述光学玻璃不含澄清剂。SiO₂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。TiO₂可以提高光学玻璃的折射率和化学稳定性，并且具有提高玻璃的耐化学性和抗失透性的作用。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，使得玻璃本身的活性较大。Na₂O是光学玻璃助熔剂，可以降低玻璃的黏度，使光学玻璃易于熔解。K₂O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的结晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。本发明提供的光学玻璃在高温下粘度不大，光学玻璃的活性较大，所以不需要引入澄清剂来促使玻璃熔化和澄清过程的气体更好地排出，从而避免了对环境的不良影响。实验结果表明，本发明提供的光学玻璃不添加澄清剂，不需添加非环保元素，折射率为1.72～1.82，阿贝数为24～29，透射比达到80％时，对应的波长小于420nm，满足现代成像设备的需要。

具体实施方式

下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种光学玻璃，包括以下成分：

28wt％～43wt％的SiO₂；

23wt％～33wt％的TiO₂；

6wt％～20wt％的BaO；

6wt％～20wt％的R₂O；

所述R₂O包括K₂O和/或Na₂O；

所述光学玻璃不含澄清剂。

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。SiO₂具有维持玻璃抗失透性的作用。SiO₂的含量超过43wt％时，光学玻璃的可熔性降低，软化温度升高。SiO₂的含量限定为28wt％～43wt％，优选为29wt％～41.5wt％。

TiO₂可以提高光学玻璃的折射率和化学稳定性，并且具有提高玻璃的耐化学性和抗失透性的作用。TiO₂的含量限定为23wt％～33wt％，优选为25wt％～32wt％。

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，使得玻璃本身的活性较大，所以不需要引入Sb₂O₃等澄清剂，来促使玻璃熔化和澄清过程的气体更好地排出。本发明中，光学玻璃中BaO的含量限定为6wt％～20wt％，优选为10wt％～20wt％。

R₂O包括K₂O和/或Na₂O。Na₂O是玻璃助熔剂，可以降低玻璃的转变温度。K₂O可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔解，并能降低玻璃的结晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽。R₂O的含量限定为6wt％～20wt％，优选为8wt％～20wt％。

由本发明的配方方案所形成的光学玻璃在高温下粘度不大，玻璃本身的活性较大，所以不需要引入Sb₂O₃等澄清剂来促使玻璃熔化和澄清过程的气体更好地排出，从而避免了对环境的不良影响。

按照本发明，所述光学玻璃还可以包括0～5wt％的SrO、0～5wt％的CaO、0～5wt％的MgO、0～12wt％的Nb₂O₅和0～5wt％的WO₃中的一种或几种。

SrO作为BaO的替代物，具有增加光学玻璃的折射率的作用，并且可以改良玻璃的耐失透性。SrO的含量可以为0～5wt％，还可以为1wt％～3.5wt％。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的含量可以为0～5wt％，还可以为1wt％～5wt％。当CaO的含量大于5wt％时，光学玻璃的结晶倾向增大，使光学玻璃发脆。MgO可以使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成形性能，还可以提高玻璃的化学稳定性和机械强度。MgO的含量可以为0～5wt％，还可以为1wt％～5wt％。

Nb₂O₅是赋予玻璃高折射率的组分，并且具有改进玻璃的析晶性能与抗失透性的作用。Nb₂O₅的含量可以为0～12wt％，还可以为4wt％～12wt％。Nb₂O₅含量高于12wt％时，会导致玻璃色散升高，同时使玻璃的短波透过率下降。

WO₃是一种改良光学玻璃抗失透性的组分。WO₃的含量可以为0～5wt％，还可以为1wt％～5wt％。当WO₃的含量超过5wt％时，光学玻璃对短波范围的吸收增强，光学玻璃将容易显色。

本发明提供的光学玻璃不引入澄清剂，可以不需引入硝酸盐，不需添加非环保元素，折射率为1.72～1.82，阿贝数为24～29，透射比达到80％时，对应的波长小于420nm，气泡等级A0以上。

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。

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。

其中折射率(nd)值为(-2℃/h)-(-6℃/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。

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℃，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。

将玻璃制作成10mm±0.1mm厚度的样品，测试玻璃在透射比达到80％对应的波长λ₈₀。

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。A0级以上的条纹无肉眼可见的条纹。

玻璃气泡质量按GB/T7962.8-1987规定的测试方法进行测量。

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。

本发明的光学元件由上述的光学玻璃形成，不含澄清剂，不需添加非环保元素，折射率为1.72～1.82，阿贝数为24～29，透射比达到80％时，对应的波长小于420nm。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。

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。光学玻璃的制备过程中，玻璃原料不引入硝酸盐，以氧化物或碳酸盐的方式引入，从而在熔炼过程无氮氧化物排放。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合具体的实施例，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。

本发明实施例1～6所提供的光学玻璃按照如下方法制备：

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1000～1380℃下熔化、澄清、均化后降温；

在550～600℃左右将熔融玻璃浇注入预热后的金属模；

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。

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。

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。

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

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的光学玻璃和光学元件不含澄清剂，不需添加非环保元素，折射率为1.72～1.82，阿贝数为24～29，透射比达到80％时，对应的波长小于420nm，满足现代成像设备的需要。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于，包括以下成分：

28wt％～43wt％的SiO₂；

23wt％～33wt％的TiO₂；

6wt％～20wt％的BaO；

6wt％～20wt％的R₂O；

所述R₂O包括K₂O和/或Na₂O，

所述光学玻璃不含澄清剂。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

1wt％～3.5wt％的SrO。

4.根据权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

4wt％～12wt％的Nb₂O₅。

5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

29wt％～41.5wt％的SiO₂。

6.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

25wt％～32wt％的TiO₂。

7.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

10wt％～20wt％的BaO。

8.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

8wt％～20wt％的R₂O。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的光学玻璃，其特征在于，

折射率为1.72～1.82；

阿贝数为24～29；

透射比达到80％时，对应的波长小于420nm。

10.一种权利要求1～9任意一项所述的光学玻璃形成的光学元件。