CN101863619A

CN101863619A - 一种光学玻璃及光学元件

Info

Publication number: CN101863619A
Application number: CN 201010209120
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: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: CN101863619B

Abstract

本发明提供一种光学玻璃，其特征在于，包括：55wt％～65wt％的Si₂O、13wt％～18wt％的Ti₂O、10wt％～16wt％的Na₂O；5wt％～8wt％的K₂O、1wt％～6wt％的氟化物、0wt％～7wt％的Al₂O₃；0wt～0.5wt％的Sb₂O₃和0wt～8wt％的Nb₂O₅。本发明提供的光学玻璃含有特定比例的上述成分，其光学性能满足折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm的要求。

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，特别涉及一种光学玻璃及光学元件。

背景技术

光学玻璃是用于制造光学仪器或机械***中的透镜、棱镜、反射镜和窗口等的玻璃材料。光学玻璃透光性能好，折光率高，被广泛应用于制造眼镜片、照相机、望远镜、显微镜和透镜等光学仪器。

光学玻璃的光学性能，如折射率，阿贝数和透光率是决定其是否适合用作光学元件的重要指标。近年来，随着数码相机、数字摄像机、照相手机等日益流行，光学玻璃的需求量日益增多，尤其是具有折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm的光学玻璃，市场有很旺盛的需求。

申请号为200510115848.X的中国专利文献公开了一种光学玻璃，其光学性能如下：折射率大于等于1.70小于1.74，阿贝数大于40小于45。相对于期望的光学玻璃，其折射率过大。申请号为200680051694.5的中国专利文献公开了一种光学玻璃，其光学性能如下：折射率1.5～1.65，阿贝数50～65。相对于期望的光学玻璃，其阿贝数过高。上述光学玻璃均无法满足折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明人经过多次试验研究后发现，以特定比例使其含有Si₂O、Ti₂O、Na₂O、K₂O和氟化物等成分，可制出折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm的光学玻璃。

本发明提供的光学玻璃包括以下成分：

55wt％～65wt％的Si₂O；

13wt％～18wt％的Ti₂O；

10wt％～16wt％的Na₂O；

5wt％～8wt％的K₂O；

1wt％～6wt％的氟化物；

0wt％～7wt％的Al₂O₃；

0wt～0.5wt％的Sb₂O₃；

和0wt～8wt％的Nb₂O₅。

优选的，还包括：1wt％～5wt％的Li₂O。

优选的，包括：58wt％～61wt％的Si₂O。

优选的，包括：14wt％～16wt％的Ti₂O。

优选的，包括：11wt％～14wt％的Na₂O。

优选的，包括：5.5wt％～8wt％的K₂O。

优选的，包括：2wt％～5.5wt％的氟化物。

优选的，所述氟化物为K₂SiF₆和/或Na₂SiF₆。

优选的，包括：1wt％～5.5wt％的Al₂O₃。

优选的，包括：0.1wt～0.5wt％的Sb₂O₃。

优选的，包括：0.2wt～5.5wt％的Nb₂O₅。

优选的，所述光学玻璃的有折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm。

优选的，所述光学玻璃的玻璃化温度在538℃以下。

本发明还提供一种由上述光学玻璃形成的光学元件。

本发明提供一种光学玻璃，该光学玻璃以Si₂O作为玻璃形成体，以Na₂O和K₂O形成玻璃网络外体氧化物，以Ti₂O作为玻璃助熔剂，并加入氟化物用以降低色散，提高透光率，Al₂O₃用于提高玻璃耐久性，Sb₂O₃用于促进排除玻璃溶解过程中气泡，Nb₂O₅是用于提高折射率。本发明提供的光学玻璃含有特定比例的上述成分，其光学性能满足折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm的要求。

具体实施方式

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。

本发明实施例公开了一种光学玻璃，包括以下成分：

55wt％～65wt％的Si₂O；

13wt％～18wt％的Ti₂O；

10wt％～16wt％的Na₂O；

5wt％～8wt％的K₂O；

1wt％～6wt％的氟化物；

0wt％～7wt％的Al₂O₃；

0wt～0.5wt％的Sb₂O₃；

和0wt～8wt％的Nb₂O₅。

Si₂O是重要的玻璃形成体氧化物，是形成本发明光学玻璃的必需组分，硅氧四面体形成不规则的连续网购构成玻璃的骨架，Si₂O的含量为55wt％～65wt％，优选为14wt％～16wt％，Si₂O含量过高易导致析晶。

Ti₂O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，是形成本发明光学玻璃的必需组分。Ti₂O的含量为13wt％～18wt％，优选为14wt％～16wt％，Ti₂O过多，将降低光学玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。

Na₂O和K₂O是玻璃网络外体氧化物，Na₂O可与Al₂O₃形成八面体，为网络外体而处于硅氧结构网的空穴中。Na₂O的含量为10wt％～16wt％，优选为11wt％～14wt％，Na₂O过多，将降低光学玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。K₂O的加入还有助于降低玻璃的析晶倾向，K₂O的含量为5wt％～8wt％，优选为5.5wt％～8wt％，K₂O过多易导致耐失透性下降。

氟化物是用以降低色散、提高透光率的必需组分，优选选用K₂SiF₆、Na₂SiF₆或二者的混合物。氟化物的含量为1wt％～6wt％，优选为2wt％～5.5wt％。

Al₂O₃是用于提高玻璃耐久性的可添加成分，Al₂O₃的添加可提高玻璃黏度和化学稳定性、机械强度、硬度以及折射率，并有助于氟化物的乳浊。Al₂O₃含量不超过7wt％，Al₂O₃含量过高，不能获得所期望的透光率，Al₂O₃的含量优选为1wt％～5.5wt％。

Sb₂O₃是用于促进排除玻璃溶解过程中气泡的可添加成分，Sb₂O₃的含量不超过0.5wt％，含量过多，易降低可见光区域的可见光波长区域的透光率。

Nb₂O₅是用于提高折射率的可添加成分，还可提高玻璃的化学稳定性，Nb₂O₅的含量不超过8wt％，Nb₂O₅含量过多易使玻璃的熔融性显著恶化。

为了降低玻璃化转变温度，还可加入Li₂O，同时还具有助熔的作用，降低玻璃的熔制温度。Li₂O的含量优选为1wt％～5wt％。

对于本发明提供的光学玻璃的制备方法，可以按照本领域技术人员熟知的方法制备，具体如：将原料进行熔化、澄清、均化、降温成型，得到光学玻璃，本发明对此并无特别限制。

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。本发明的光学元件具有折射率为1.55～1.6、阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm的特性。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。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的光学玻璃进行描述。

实施例1

光学玻璃，其含有：

58wt％的Si₂O、15wt％的Ti₂O、13％的Na₂O、6.5wt％的K₂O、3.5％的氟化物、3.4t％的Al₂O₃、0.4wt％的Sb₂O₃和0.2wt％的Nb₂O₅。

对光学玻璃的性能参数进行测试，测试标准如下：

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。

上述性能参数测试方法对于以下实施例同样适用。

经测试，本实施的光学玻璃主要性能参数为：

折射率：nd＝1.57855

阿贝数：vd＝40.92

转变温度：Tg＝536℃

软化温度：Ts＝581℃

λ₈₀：382.2nm

实施例2～9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2～9提供的光学玻璃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满足折射率为1.55～1.6，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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：

55wt％～65wt％的Si₂O；

13wt％～18wt％的Ti₂O；

10wt％～16wt％的Na₂O；

5wt％～8wt％的K₂O；

1wt％～6wt％的氟化物；

0wt％～7wt％的Al₂O₃；

0wt～0.5wt％的Sb₂O₃；

和0wt～8wt％的Nb₂O₅。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，还包括：

1wt％～5wt％的Li₂O。

3.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

58wt％～61wt％的Si₂O。

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Ti₂O。

5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

11wt％～14wt％的Na₂O。

6.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

5.5wt％～8wt％的K₂O。

7.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

2wt％～5.5wt％的氟化物。

8.根据权利要求7所述的光学玻璃，其特征在于，所述氟化物为K₂SiF₆和/或Na₂SiF₆。

9.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

1wt％～5.5wt％的Al₂O₃。

10.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

0.1wt～0.5wt％的Sb₂O₃。

11.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，包括：

0.2wt～5.5wt％的Nb₂O₅。

12.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的有折射率1.55～1.60，阿贝数为38～50，透射比达到80％时，对应的波长小于384nm。

13.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的玻璃化温度在538℃以下。

14.一种权利要求1～13任意一项所述的光学玻璃形成的光学元件。