CN103708727A

CN103708727A - 氟磷酸盐光学玻璃

Info

Publication number: CN103708727A
Application number: CN201210371431.XA
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: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN103708727B

Abstract

本发明提供一种不含有La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃等贵重原料的氟磷酸盐光学玻璃，其重量百分比组成为：P₂O₅：1～10％、AlF₃：20～35％、NaF：0.1～5％、MgF₂：5～15％、CaF₂：10～30％、BaF₂：10～30％、SrF₂：15～30％、Al(PO₃)₃：0～5％。该光学玻璃的折射率为1.40～1.50、阿贝数为90～100，密度为3.58g/cm³以下，转变温度为430℃以下，透射比达到80％时对应的波长λ₈₀为345nm以下。

Description

氟磷酸盐光学玻璃

技术领域

本发明涉及一种氟磷酸盐光学玻璃，特别是涉及一种折射率为1.40～1.50、阿贝数为90～100的氟磷酸盐光学玻璃。

背景技术

近年来，随着数码照相机、摄像机和可拍照手机的快速普及和使用，使得光学材料也朝着高精度化、小型化的方向迅速发展。为满足以上要求，使用非球面透镜进行光学设计成为主流。以低成本、高产率的精密压型技术在光学元件制造上越来越受到重视。

氟磷酸盐光学玻璃作为应用较广泛的新型玻璃材料，具有低色散、低折射率的光学特性，在光学***中可消除二级光谱特殊色散，提高分辨率，明显改善光学***像质，同时还具有较低的软化点，可以直接精密模压成型制成高级非球面透镜。JP1270537公开了一种折射率为1.42～1.47的光学玻璃，其中含有高成本的La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的至少一种成分，增加了玻璃的生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不含有La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃等贵重原料的氟磷酸盐光学玻璃，该光学玻璃的折射率为1.40～1.50、阿贝数为90～100。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：氟磷酸盐光学玻璃，不含有La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃组分，折射率为1.40～1.50，阿贝数为90～100，密度为3.58g/cm³以下，转变温度为430℃以下。

进一步的，其重量百分比组成为：P₂O₅：1～10％、AlF₃：20～35％、NaF：0.1～5％、MgF₂：5～15％、CaF₂：10～30％、BaF₂：10～30％、SrF₂：15～30％、Al(PO₃)₃：0～5％。

进一步的，其中：P₂O₅：4～8％。

进一步的，其中：AlF₃：25～35％、Al(PO₃)₃：0～2％。

进一步的，其中：NaF：0.5～2.5％。

进一步的，其中：CaF₂：10～20％、BaF₂：10～20％。

进一步的，其中：MgF₂：5～12％、SrF₂：15～25％。

氟磷酸盐光学玻璃，其重量百分比组成为：P₂O₅：1～10％、AlF₃：20～35％、NaF：0.1～5％、MgF₂：5～15％、CaF₂：10～30％、BaF₂：10～30％、SrF₂：15～30％、Al(PO₃)₃：0～5％。

进一步的，其中：P₂O₅：4～8％。

进一步的，其中：AlF₃：25～35％。

进一步的，其中：Al(PO₃)₃：0～2％。

进一步的，其中：NaF：0.5～2.5％。

进一步的，其中：CaF₂：10～20％。

进一步的，其中：BaF₂：10～20％。

进一步的，其中：MgF₂：5～12％。

进一步的，其中：SrF₂：15～25％。

进一步的，P₂O₅：4～8％、AlF₃：25～35％、NaF：0.5～2.5％、MgF₂：5～12％、CaF₂：10～20％、BaF₂：10～20％、SrF₂：15～25％。

采用上述的氟磷酸盐光学玻璃制成的玻璃预制件。

采用上述的氟磷酸盐光学玻璃制成的光学元件。

采用上述的氟磷酸盐光学玻璃制成的光学仪器。

本发明的有益效果是：本发明的氟磷酸盐光学玻璃密度(ρ)为3.58g/cm³以下；折射率(nd)1.40～1.50；阿贝数(vd)为90～100；转变温度(Tg)为430℃以下；透射比达到80％时对应的波长λ₈₀为345nm以下，且不含La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃等贵重原料，降低了生产成本。

具体实施方式

下面将描述本发明光学玻璃的各个组分，除非另有说明，各个组分含量的比值是用重量％表示。

P₂O₅是网络生成体，由其引入的P⁵⁺、O^2-都是构成玻璃骨架的主要元素。P₂O₅能保持玻璃的稳定性，并能有效提高玻璃的机械性能。当其含量低于1％时，玻璃的析晶倾向增大，稳定性变差；而当其含量超过10％时，很难获得预期的光学性能，因此P₂O₅的含量限定为1～10％，优选含量为4～8％。

AlF₃是本发明的必要组分，在玻璃中引入Al³⁺、F^-以稳定玻璃的形成，可以有效地降低玻璃的折射率和色散，若AlF₃含量太低，不能得到所需的光学常数；但含量太高，玻璃的耐失透性能恶化。因此AlF₃的含量限定为20～35％，优选含量为25～35％。

NaF可有效地降低玻璃的转变温度，但其含量过高，会导致玻璃的热膨胀系数增加，耐水性降低，所以NaF的含量限定为0.1～5％，优选含量为0.5～2.5％。

MgF₂可以降低玻璃的色散和折射率，同时可以提高玻璃的化学稳定性，但其含量过高，会使玻璃的耐失透性能恶化，所以MgF₂的含量限定为5～15％，优选含量为5～12％。

CaF₂在玻璃中不仅可以降低玻璃的阿贝数和比重，而且可以稳定玻璃的形成，若其含量过低则效果不明显；若其含量过高，玻璃耐失透性能恶化，因此CaF₂的含量为10～30％，优选为10～20％。

BaF₂在玻璃中可有效调节玻璃的折射率和稳定玻璃形成，如果含量太低，达不到以上效果；含量过高，不仅使玻璃的折射率增大，而且玻璃的比重会增大，化学稳定性恶化，因此BaF₂的含量范围为10～30％，优选为10～20。

SrF₂对提高玻璃的耐失透性能有效，并可以有效调整玻璃的折射率和比重，但若其含量过多，会使玻璃的折射率和色散变大，很难达到预想的光学性质，同时也会降低玻璃的化学稳定性。为了更好的获得本发明所要求的光学性能，SrF₂的含量限定为15～30％，优选为15～25％。

Al(PO₃)₃可以稳定玻璃的形成，而且还可以提高玻璃的机械强度和化学稳定性，但其含量过高，玻璃的折射率增大，无法达到所要求的光学常数，因此Al(PO₃)₃的含量限定为0～5％，优选为0～2％，更优选为不加入。

下面将描述本发明的精密模压光学玻璃的性能。

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。

密度按照《GB/T 7962.20-1987无色光学玻璃测试方法密度测试方法》测试。

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。

经过测试，本发明提供的光学玻璃具有以下性能：密度(ρ)为3.58g/cm³以下；折射率(nd)1.40～1.50；阿贝数(vd)为90～100；转变温度(Tg)为430℃以下；透射比达到80％时对应的波长λ₈₀为345nm以下。

本发明还提供一种光学元件，由上述光学玻璃按照本领域技术人员熟知的方法形成。由于所述的光学玻璃具有低折射率和较低的玻璃转变温度，所述光学元件也具有低折射率和较低的玻璃转变温度，可以应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。

为了进一步了解本发明的技术方案，现在将描述本发明光学玻璃的实施例。应该注意到，这些实施例没有限制本发明的范围。

表1～表3中显示的光学玻璃(实施例1～30)是通过按照表1～表3所示各个实施例的比值称重并混合光学玻璃用普通原料(如氧化物、氟化物)，将混合原料放置在铂金坩埚中，在900～1000℃的温度内熔融，并且在经熔化、澄清、搅拌和均化后，得到没有气泡及不含未溶解物质的均质熔融玻璃，将此熔融玻璃在模具内铸型并退火而成。

本发明实施例1～30的组成与折射率(nd)、阿贝数(vd)、密度(ρ)、玻璃转变温度(Tg)、透射比达到80％时对应的波长λ₈₀的结果一起在表1～表3中表示。在这些表中，各个组分的组成是用重量％表示的。

表1

表2

表3

从上述实施例可以看出，本发明的氟磷酸盐光学玻璃密度(ρ)为3.58g/cm³以下；折射率(nd)1.40～1.50；阿贝数(vd)为90～100；转变温度(Tg)为430℃以下；透射比达到80％时对应的波长λ₈₀为345nm以下，且不含La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃等贵重原料，降低了生产成本。

Claims

1.氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，不含有La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃组分，折射率为1.40～1.50，阿贝数为90～100，密度为3.58g/cm³以下，转变温度为430℃以下。

2.如权利要求1所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成为：P₂O₅：1～10％、AlF₃：20～35％、NaF：0.1～5％、MgF₂：5～15％、CaF₂：10～30％、BaF₂：10～30％、SrF₂：15～30％、Al(PO₃)₃：0～5％。

3.如权利要求2所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：P₂O₅：4～8％。

4.如权利要求2所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：AlF₃：25～35％、Al(PO₃)₃：0～2％。

5.如权利要求2所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：NaF：0.5～2.5％。

6.如权利要求2所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：CaF₂：10～20％、BaF₂：10～20％。

7.如权利要求2所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：MgF₂：5～12％、SrF₂：15～25％。

8.氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成为：P₂O₅：1～10％、AlF₃：20～35％、NaF：0.1～5％、MgF₂：5～15％、CaF₂：10～30％、BaF₂：10～30％、SrF₂：15～30％、Al(PO₃)₃：0～5％。

9.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：P₂O₅：4～8％。

10.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：AlF₃：25～35％。

11.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：Al(P0₃)₃：0～2％。

12.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：NaF：0.5～2.5％。

13.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：CaF₂：10～20％。

14.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：BaF₂：10～20％。

15.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：MgF₂：5～12％。

16.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，其中：SrF₂：15～25％。

17.如权利要求8所述的氟磷酸盐光学玻璃，其特征在于，P₂O₅：4～8％、AlF₃：25～35％、NaF：0.5～2.5％、MgF₂：5～12％、CaF₂：10～20％、BaF₂：10～20％、SrF₂：15～25％。

18.采用权利要求1～17中任一权利要求所述的氟磷酸盐光学玻璃制成的玻璃预制件。

19.采用权利要求1～17中任一权利要求所述的氟磷酸盐光学玻璃制成的光学元件。

20.采用权利要求1～17中任一权利要求所述的氟磷酸盐光学玻璃制成的光学仪器。