CN109626814A

CN109626814A - 环保光学玻璃、光学预制件、光学元件及光学仪器

Info

Publication number: CN109626814A
Application number: CN201910012401.1A
Authority: CN
Inventors: 袁伟; 赖德光
Original assignee: Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: CDGM Glass Co Ltd; Chengdu Guangming Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2019-04-16
Anticipated expiration: 2039-01-07
Also published as: CN109626814B

Abstract

本发明提供一种环保光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂：30～50％、TiO₂：2～20％、ZnO：15～35％、ZrO₂：0～10％、BaO：5～24％、Na₂O：0～15％、K₂O：0～10％，其中ZnO/BaO为0.8～5.0。通过合理的组分设计，在获得期望的折射率和阿贝数等光学性能的情况下，具有优异的化学稳定性。

Description

环保光学玻璃、光学预制件、光学元件及光学仪器

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及一种环保光学玻璃、光学预制件、光学元件及光学仪器。

背景技术

随着光学与电子信息科学、新材料科学的不断融合，作为光电子基础材料的光学玻璃在光传输、光储存和光电显示等技术领域的应用突飞猛进。近年来，光学元件和光学仪器在数字化、集成化和高精细化方面发展迅速，这对用于光学仪器以及设备的光学元件中的光学玻璃性能提出了更高的要求。

光学玻璃在使用过程中有可能会受到环境及各种化学试剂和药液的侵蚀，因此光学玻璃对这些侵蚀的抵抗能力，即光学玻璃的化学稳定性对于仪器的使用精度和寿命至关重要。同时，随着环境保护在全球范围内的呼声越来越高，光学玻璃无铅化和无砷化的研发工作持续进行中，如CN101549955A公开的光学玻璃中含有20～60％的氧化铅，其显然不符合环保要求。

发明内容

基于以上原因，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有优异化学稳定性的环保光学玻璃，以及光学预制件、光学元件和光学仪器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

(1)环保光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂：30～50％、TiO₂：2～20％、ZnO：15～35％、ZrO₂：0～10％、BaO：5～24％、Na₂O：0～15％、K₂O：0～10％，其中ZnO/BaO为0.8～5.0。

(2)环保光学玻璃，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂：30～50％、TiO₂：2～20％、ZnO：15～35％、ZrO₂：0～10％、BaO：5～24％、Na₂O：0～15％、K₂O：0～10％。

(3)根据(1)或(2)任一所述的环保光学玻璃，其组分按重量百分比表示，还含有：Li₂O：0～10％、Nb₂O₅：0～8％、Ln₂O₃：0～10％、B₂O₃：0～10％、CaO：0～8％、SrO：0～8％、MgO：0～8％、Al₂O₃：0～8％、WO₃：0～8％、澄清剂：0～1％，其中Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种。

(4)环保光学玻璃，其组分按重量百分比表示，由SiO₂：30～50％、TiO₂：2～20％、ZnO：15～35％、ZrO₂：0～10％、BaO：5～24％、Na₂O：0～15％、K₂O：0～10％、Li₂O：0～10％、Nb₂O₅：0～8％、Ln₂O₃：0～10％、B₂O₃：0～10％、CaO：0～8％、SrO：0～8％、MgO：0～8％、Al₂O₃：0～8％、WO₃：0～8％、澄清剂：0～1％组成，其中ZnO/BaO为0.8～5.0，Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种。

(5)环保光学玻璃，含有SiO₂、TiO₂、ZnO、碱金属氧化物和碱土金属氧化物，所述环保光学玻璃的折射率(nd)为1.64～1.71，阿贝数(ν_d)为35～40，析晶上限温度为1150℃以下，所述碱金属氧化物为Na₂O、K₂O和Li₂O中的一种或多种，所述碱土金属氧化物为MgO、CaO、SrO和BaO中的一种或多种。

(6)根据(1)～(5)任一所述的环保光学玻璃，其中：SiO₂：35～50％、和/或TiO₂：5～15％、和/或ZnO：18～30％、和/或ZrO₂：0.5～8％、和/或BaO：8～22％、和/或Na₂O：3～12％、和/或K₂O：0.5～8％、和/或Li₂O：0～5％、和/或Nb₂O₅：0～5％、和/或Ln₂O₃：0～5％、和/或B₂O₃：0～5％、和/或CaO：0～5％、和/或SrO：0～5％、和/或MgO：0～5％、和/或Al₂O₃：0～5％、和/或WO₃：0～5％、和/或澄清剂：0～0.5％，其中，Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种。

(7)根据(1)～(6)任一所述的环保光学玻璃，其中：SiO₂：35～45％、和/或TiO₂：7～13％、和/或ZnO：20～28％、和/或ZrO₂：1～5％、和/或BaO：10～18％、和/或Na₂O：5～10％、和/或K₂O：1～5％、和/或Li₂O：0～2％、和/或Nb₂O₅：0～2％、和/或Ln₂O₃：0～3％、和/或B₂O₃：0～2％、和/或CaO：0～2％、和/或SrO：0～2％、和/或MgO：0～2％、和/或Al₂O₃：0～2％、和/或WO₃：0～3％、和/或Sb₂O₃：0～0.5％，其中，Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种。

(8)根据(1)～(7)任一所述的环保光学玻璃，其中：ZnO/BaO为1.0～3.0，优选ZnO/BaO为1.2～2.5。

(9)根据(1)～(8)任一所述的环保光学玻璃，其中：TiO₂/SiO₂为0.15～0.5，优选TiO₂/SiO₂为0.15～0.4，更优选TiO₂/SiO₂为0.2～0.35。

(10)根据(1)～(9)任一所述的环保光学玻璃，其中：Nb₂O₅/ZnO的值在0.4以下，优选Nb₂O₅/ZnO的值在0.2以下，更优选Nb₂O₅/ZnO的值在0.1以下。

(11)根据(1)～(10)任一所述的环保光学玻璃，其中：K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.1～0.45，优选K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.12～0.4，更优选K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.15～0.35。

(12)根据(1)～(11)任一所述的环保光学玻璃，其中：(Na₂O+K₂O)/BaO为0.2～2.0，优选(Na₂O+K₂O)/BaO为0.3～1.5，更优选(Na₂O+K₂O)/BaO为0.4～1.0。

(13)根据(1)～(12)任一所述的环保光学玻璃，其中：(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)为0.55～3.0，优选(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)在0.7～2.5，更优选(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)为0.8～1.8。

(14)根据(1)～(13)任一所述的环保光学玻璃，其中：BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.7～1.0，优选BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.8～1.0，更优选BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.9～1.0。

(15)根据(1)～(14)任一所述的环保光学玻璃，其中：(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.35～1.2，优选(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.4～1.0，更优选(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.45～0.85。

(16)根据(1)～(15)任一所述的环保光学玻璃，所述环保光学玻璃的折射率(nd)为1.64～1.71，优选为1.65～1.70，更优选为1.66～1.69；阿贝数(ν_d)为35～40，优选为36～40，更优选为36～39。

(17)根据(1)～(16)任一所述的环保光学玻璃，所述环保光学玻璃的耐水作用稳定性(D_W)为2类以上，优选为1类；和/或耐酸作用稳定性(D_A)为2类以上，优选为1类。

(18)根据(1)～(17)任一所述的环保光学玻璃，所述环保光学玻璃的气泡度为B级以上，优选为A级以上，更优选为A₀级以上；和/或条纹度为C级以上，优选B级以上。

(19)根据(1)～(18)任一所述的环保光学玻璃，所述环保光学玻璃的热膨胀系数(α_20～120℃)为85×10^-7/K以下，优选为80×10^-7/K以下，更优选为78×10^-7/K以下；和/或析晶上限温度为1150℃以下，优选为1100℃以下，更优选为1050℃以下；和/或转变温度(T_g)为600℃以下，优选为590℃以下，更优选为585℃以下。

(20)光学预制件，采用(1)～(19)任一所述的环保光学玻璃制成。

(21)光学元件，采用(1)～(19)任一所述的环保光学玻璃制成，或采用20所述的光学预制件制成。

(22)光学仪器，含有(1)～(19)任一所述的环保光学玻璃，或含有21所述的光学元件。

本发明的有益效果是：本发明通过合理的组分设计，在获得期望的折射率和阿贝数等光学性能的情况下，具有优异的化学稳定性。

具体实施方式

下面，对本发明的环保光学玻璃的实施方式进行详细说明，但本发明不限于下述的实施方式，在本发明目的的范围内可进行适当的变更来加以实施。此外，关于重复说明部分，虽然有适当的省略说明的情况，但不会因此而限制发明的主旨。以下内容中有时候将本发明环保光学玻璃简称为光学玻璃或玻璃。

[光学玻璃]

下面对本发明光学玻璃的各组分范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，各组分的含量全部采用相对于换算成氧化物的组成的玻璃物质总量的重量百分比表示。在这里，所述“换算成氧化物的组成”是指，作为本发明的光学玻璃组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐及氢氧化物等熔融时分解并转变为氧化物的情况下，将该氧化物的物质总量作为100％。

除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，“以上”和“以下”包括端点值，以及包括在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。本文所称“和/或”是包含性的，例如“A和/或B”，是指只有A，或者只有B，或者同时有A和B。

<必要组分和任选组分>

SiO₂是本发明光学玻璃的必要组分，是本发明光学玻璃的骨架。通过将SiO₂的含量设计在30％以上，可以提高玻璃的耐酸性和粘度，降低玻璃的磨耗度。因此，本发明中SiO₂的含量的下限为30％，优选下限为35％。但当SiO₂的含量超过50％时，玻璃的熔化性能急剧变差，容易导致玻璃的着色增加。因此，本发明中SiO₂的含量的上限为50％，优选上限为45％。

TiO₂具有高折射高色散的性能，加入本发明光学玻璃中可以提高玻璃的折射率。本发明中通过引入2％以上的TiO₂，可以提高玻璃的抗析晶性能和化学稳定性。因此本发明光学玻璃中TiO₂的下限为2％，优选下限为5％，更优选下限为7％。另一方面，通过控制TiO₂在20％以下，可以降低玻璃的着色，提高玻璃短波波长的透过率。在一些实施方式中，通过控制TiO₂在15％以下，可使玻璃的部分色散比不易上升，易于得到具有低部分色散比的玻璃。因此，本发明光学玻璃中TiO₂的上限为20％，优选上限为15％，更优选上限为13％。

在本发明的一些实施方式中，通过控制TiO₂和SiO₂的含量比例TiO₂/SiO₂的范围为0.15～0.5，可以提高玻璃的抗析晶性能，容易获得期望的光学常数和化学稳定性，进一步的，优选使TiO₂/SiO₂的范围在0.15～0.4，还有助于提高玻璃的熔融性，并且提高玻璃的光透过率，更优选TiO₂/SiO₂的范围为0.2～0.35。

ZrO₂属于高折射率氧化物，能提高玻璃的折射率，同时提高玻璃的化学稳定性；本发明中，通过含有10％以下的ZrO₂还有提高玻璃异常分散性的作用，玻璃的异常分散性有利于光学设计中消除二级光谱，因此本发明光学玻璃中ZrO₂的含量为10％以下。在一些实施方式中，ZrO₂的含量低于0.5％，前述效果不明显，但加入量超过8％，则会提高玻璃的析晶风险。因此，ZrO₂的含量优选为0.5～8％，更优选为1～5％。

Nb₂O₅是高折射高色散组分，是本发明中的任选组分，本发明中通过控制Nb₂O₅的含量在8％以下，可以抑制玻璃耐失透性的降低，且容易获得具有所希望的色散的玻璃。因此，本发明光学玻璃中Nb₂O₅的含量为8％以下，优选为5％以下，更优选为2％以下。在一些实施方式中，通过不含有Nb₂O₅，可以提高玻璃的透过率和抗析晶性能。

ZnO为本发明中降低玻璃转化温度和玻璃原料的熔解温度的必要组分。本发明中通过含有15％以上的ZnO，可提高玻璃的化学稳定性，提高原料的熔解性、促进玻璃气泡的排出，降低玻璃的高温粘度；但ZnO含量高于35％时，玻璃的抗析晶性能恶化，并由于粘度过低而容易导致失透。因此本发明光学玻璃中，ZnO的含量为15～35％，优选为18～30％，更优选为20～28％。

在本发明的一些实施方式中，通过控制Nb₂O₅/ZnO的值在0.4以下，可以改善玻璃的粘度，且使光学玻璃获得优异的气泡度，尤其是Nb₂O₅/ZnO的值在0.2以下，可提高光学玻璃的化学稳定性，并使光学玻璃的气泡度达到A级以上，更优选Nb₂O₅/ZnO的值在0.1以下。

发明人通过研究发现，在本发明的一些实施方式中，通过使(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)在0.55～3.0范围内，可使光学玻璃获得优异的化学稳定性和成玻稳定性；进一步的使(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)在0.7～2.5范围内，还可优化光学玻璃的气泡度，更优选(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)为0.8～1.8。

BaO可提高玻璃的耐失透性、调整玻璃的热膨胀系数。特别地，本发明中通过引入5％以上的BaO，可以使本发明光学玻璃获得期望的光学常数和化学稳定性，因此，BaO的含量下限为5％，优选下限为8％，更优选下限为10％。另一方面，通过使BaO含量在24％以下，可提高玻璃的光透射比，且使熔融中的玻璃更稳定。因此BaO的含量上限为24％，优选上限为22％，更优选上限为18％。

通过发明人大量实验研究发现，为使本发明光学玻璃获得优异的化学稳定性，可以通过使ZnO/BaO的范围在0.8～5.0内；进一步的，当ZnO/BaO的值超过3.0时，玻璃的抗析晶性能下降，当ZnO/BaO的值小于1.0时，玻璃的转变温度和热膨胀系数上升，因此本发明光学玻璃的一些实施方式中，优选ZnO/BaO的范围为1.0～3.0；更进一步的，通过控制ZnO/BaO的范围为1.2～2.5，还可使本发明光学玻璃获得优异的条纹度。

CaO是提高玻璃耐失透性、降低玻璃磨耗度的组分，是本发明玻璃中的任选组分。本发明中通过使CaO的含量为8％以下，可以在提高玻璃的耐失透性的同时，抑制玻璃折射率的降低。因此本发明中CaO的含量上限为8％，优选上限为5％，更优选上限为2％。

SrO可以有效调整玻璃的光学常数，但其含量过大，则玻璃的抗失透能力下降。本发明中控制SrO的含量上限为8％，优选上限为5％，更优选上限为2％。

MgO可以调整玻璃的光学常数，提高玻璃的化学稳定性，是本发明光学玻璃的任选组分。本发明中通过含有8％以下的MgO，可改良玻璃的熔融性。因此本发明中MgO的含量上限为8％，优选上限为5％，更优选上限为2％。

MgO、CaO、SrO和BaO都是碱土金属氧化物，但在本发明光学玻璃中的作用不同，因此并非可以随意相互替换。通过发明人大量实验研究发现，MgO、CaO、SrO和BaO在玻璃体系中的含量比例，对光学玻璃的性能有重要影响；进一步的，BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的范围在0.7～1.0时，可使光学玻璃获得优异的热膨胀系数和条纹度，优选BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的范围为0.8～1.0，更优选BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)的范围在0.9～1.0。

Na₂O是改善玻璃熔融性的组分。本发明中，通过使Na₂O的含量为15％以下，可在改良玻璃化学稳定性的同时减小玻璃的热膨胀系数。在一些实施方式中，优选使Na₂O含量在3～12％范围内，还优化了玻璃的成形性、提高光透射率。因此本发明光学玻璃中，Na₂O含量限定为15％以下，优选为3～12％，更优选为5～10％。

K₂O可以降低玻璃的转变温度，但其含量高于10％，则玻璃的耐失透性下降。在一些实施方式中，优选引入0.5～8％的K₂O，可以使玻璃获得优异的耐水作用稳定性。因此本发明中K₂O含量限定为10％以下，优选为0.5～8％，更优选为1～5％。

Li₂O可以降低玻璃的转变温度，但其含量高于10％，则玻璃的耐酸作用稳定性下降，因此，本发明中Li₂O的含量控制在10％以下。在一些实施方式中，通过控制Li₂O的含量在5％以下，能够提高玻璃的粘度，提高玻璃的条纹度。因此，Li₂O的含量优选在5％以下，更优选为2％以下。

虽然Li₂O、Na₂O和K₂O都是碱金属氧化物，但在本发明光学玻璃中的作用是不同的，通过调整其分别在光学玻璃中的含量，可进一步优化光学玻璃的性能。在本发明的一些实施方式中，通过使K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值在0.1～0.45范围内，可提高光学玻璃的抗析晶性能，尤其是使K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值在0.12～0.4范围内，还可提高玻璃的条纹度，进一步优选K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.15～0.35。在一些实施方式中，通过使Na₂O的含量＞Li₂O的含量，优选Na₂O的含量＞K₂O的含量＞Li₂O的含量,可提高光学玻璃的抗析晶性能和化学稳定性。

在一些实施方式中，当(Li₂O+ZnO)/SiO₂大于1.2时，光学玻璃的抗析晶性能下降，当(Li₂O+ZnO)/SiO₂小于0.35时，光学玻璃的转变温度升高，因此本发明中(Li₂O+ZnO)/SiO₂的范围为0.35～1.2；通过进一步研究发现，使(Li₂O+ZnO)/SiO₂在0.4～1.0范围内，可使光学玻璃获得优异的气泡度，进一步优选(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.45～0.85。

在一些实施方式中，当(Na₂O+K₂O)/BaO的值高于2.0，玻璃的热膨胀系数上升、条纹度降低，当(Na₂O+K₂O)/BaO的值低于0.2，玻璃的密度上升，因此本发明光学玻璃中优选(Na₂O+K₂O)/BaO的值为0.2～2.0，更优选为0.3～1.5，进一步优选为0.4～1.0。

B₂O₃具有改善玻璃热稳定性和熔融性的作用，但当其含量高于10％时，玻璃的化学稳定性和耐失透性下降。本发明中B₂O₃的上限为10％，优选上限为5％，更优选上限为2％。在一些实施方式中，通过不引入B₂O₃，可获得期望的化学稳定性。

Al₂O₃可以提高玻璃的化学稳定性，但其含量过大，玻璃的耐失透性和熔融性降低，因此其含量为8％以下，优选为5％以下，更优选为3％以下。

WO₃是可以调整玻璃的光学常数和耐失透性的任选组分，但其含量超过8％时，玻璃的透过率和抗析晶性能下降，因此，WO₃的含量上限是8％，优选为5％，更优选为3％，进一步优选为不含有。

Ln₂O₃是提高玻璃折射率且提高玻璃化学稳定性的组分，是本发明光学玻璃中的任选组分，其中Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种。通过将Ln₂O₃的含量控制为10％以下能够提高玻璃的耐失透性能。因此，在本发明的光学玻璃中，Ln₂O₃含量范围的上限值为10％，优选上限为5％，更优选上限为3％。

通过加入0～1％的Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种组分作为澄清剂，可以提高玻璃的澄清效果，优选加入0～0.5％的澄清剂。但当Sb₂O₃含量超过1％时，玻璃有澄清性能降低的倾向，同时由于其强氧化作用促进了成型模具的恶化，因此本发明Sb₂O₃的添加量为1％以下，优选为0.5％以下。SnO₂、SnO也可以作为澄清剂来添加，但当其含量超过1％时，玻璃会着色，或者当加热、软化玻璃并进行模压成形等再次成形时，Sn会成为晶核生成的起点，产生失透的倾向，因此本发明的SnO₂和SnO的分别含量为1％以下，优选为0.5％以下，进一步优选不含有。CeO₂的作用及添加量比例与SnO₂一致，其含量为1％以下，优选为0.5％以下，进一步优选不含有。

在不损害本发明的玻璃特性的范围内，根据需要能够添加上述未曾提及的其他组分，如P₂O₅、GeO₂、TeO₂、Bi₂O₃、Ta₂O₅和Ga₂O₃等组分，但单独或混合的含有以上组分的含量上限为5％，优选上限为3％，更优选上限为1％。

<不应含有的组分>

本发明玻璃中，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag以及Mo等过渡金属的氧化物，即使单独或复合地少量含有的情况下，玻璃也会被着色，在可见光区域的特定的波长产生吸收，从而减弱本发明的提高可见光透过率效果的性质，因此，特别是对于可见光区域波长的透过率有要求的光学玻璃，优选实际上不含有。

Th、Cd、Tl、Os、Be以及Se的氧化物，近年来作为有害的化学物质而有控制使用的倾向，不仅在玻璃的制造工序，直至加工工序以及产品化后的处置上对环境保护的措施是必需的。因此，在重视对环境的影响的情况下，除了不可避免地混入以外，优选实际上不含有它们。由此，光学玻璃变得实际上不包含污染环境的物质。因此，即使不采取特殊的环境对策上的措施，本发明的光学玻璃也能够进行制造、加工以及废弃。

为了实现环境友好，本发明的光学玻璃不含有As₂O₃和PbO。虽然As₂O₃具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但As₂O₃的加入会加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响。PbO可显著提高玻璃的高折射率和高色散性能，但PbO和As₂O₃都造成环境污染的物质。

本文所记载的“不引入”“不含有”“0％”是指没有故意将该化合物、分子或元素等作为原料添加到本发明光学玻璃中；但作为生产光学玻璃的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的光学玻璃中少量或痕量含有，此种情形也在本发明专利的保护范围内。

下面，对本发明的光学玻璃的性能进行说明。

<折射率与阿贝数>

光学玻璃折射率(nd)与阿贝数(ν_d)按照GB/T 7962.1—2010规定的方法测试。

本发明光学玻璃的折射率(nd)为1.64～1.71，优选为1.65～1.70，更优选为1.66～1.69；阿贝数(ν_d)为35～40，优选为36～40，更优选为36～39。

<耐酸作用稳定性>

光学玻璃耐酸作用稳定性(D_A)(粉末法)按照GB/T 17129规定的方法测试。

本发明光学玻璃的耐酸作用稳定性(D_A)为2类以上，优选为1类。

<耐水作用稳定性>

光学玻璃耐水作用稳定性(D_W)(粉末法)按照GB/T 17129规定的方法测试。

本发明光学玻璃的耐水作用稳定性(D_W)为2类以上，优选为1类。

<气泡度>

光学玻璃的气泡度按GB/T7962.8-2010规定的方法测试。

本发明光学玻璃气泡度为B级以上，优选为A级以上，更优选为A₀级以上。

<条纹度>

光学玻璃的条纹度按MLL-G-174B规定的方法进行测量。方法为用点光源和透镜组成的条纹仪，从最容易看见条纹的方向上，与标准试样比较检查，共分为4级，分别为A、B、C、D级，A级为规定检测条件下无肉眼可见的条纹，B级为规定检测条件下有细而分散的条纹，C级为规定检测条件下有轻微的平行条纹，D级为规定检测条件下有粗略的条纹。

本发明的光学玻璃的条纹度为C级以上，优选B级以上。

<析晶上限温度>

采用梯温炉法测定玻璃的析晶性能，将玻璃制成180*10*10mm的样品，侧面抛光，放入带有温度梯度(5℃/cm)的炉内升温至1400℃保温4小时后取出自然冷却到室温，在显微镜下观察玻璃析晶情况，玻璃出现晶体对应的最高温度即为玻璃的析晶上限温度。

本发明的光学玻璃的析晶上限温度为1150℃以下，优选为1100℃以下，更优选为1050℃以下。

<热膨胀系数>

热膨胀系数(α_20～120℃)按照GB/T7962.16-2010规定的方法测试。

本发明的光学玻璃的热膨胀系数(α_20～120℃)为85×10^-7/K以下，优选为80×10^-7/K以下，更优选为78×10^-7/K以下。

<转变温度>

玻璃的转变温度(T_g)按GB/T7962.16-2010规定的方法进行测试。

本发明的光学玻璃的转变温度(T_g)为600℃以下，优选为590℃以下，更优选为585℃以下。

<密度>

密度(ρ)按照GB/T7962.20-2010规定的方法进行测试。

本发明的光学玻璃的密度(ρ)为3.8g/cm³以下，优选为3.7g/cm³以下，更优选为3.6g/cm³以下，进一步优选为3.5g/cm³以下。

[制造方法]

本发明光学玻璃的制造方法如下：本发明的玻璃采用常规原料和常规工艺生产，使用碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到1350～1400℃的熔炼炉中熔制，经澄清和充分均化后，在1150～1200℃浇注或漏注成型，即可获得本发明的光学玻璃。本领域技术人员能够根据实际需要，适当地选择原料、工艺方法和工艺参数。

[光学预制件和光学元件]

可以使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，由所制成的光学玻璃来制作光学预制件。即，可以通过对光学玻璃进行磨削和研磨等机械加工来制作光学预制件，或通过对由光学玻璃制作模压成型用的预成型坯，对该预成型坯进行再热压成型后再进行研磨加工来制作光学预制件，或通过对进行研磨加工而制成的预成型坯进行精密冲压成型来制作光学预制件。

需要说明的是，制备光学预制件的手段不限于上述手段。如上所述，本发明的光学玻璃对于各种光学元件和光学设计是有用的，其中特别优选由本发明的光学玻璃形成预成型坯，使用该预成型坯来进行再热压成型、精密冲压成型等，制作透镜、棱镜等光学元件。

本发明的光学预制件与光学元件均由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的光学预制件具有光学玻璃所具有的优异特性；本发明的光学元件具有光学玻璃所具有的优异特性，能够提供光学价值高的各种透镜、棱镜等光学元件。

作为透镜的例子，可举出透镜面为球面或非球面的凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜。

[光学仪器]

本发明光学玻璃所形成的光学元件可制作如照相设备、摄像设备、显示设备和监控设备等光学仪器。

实施例

<光学玻璃实施例>

为了进一步清楚地阐释和说明本发明的技术方案，提供以下的非限制性实施例。

本实施例采用上述光学玻璃的制造方法得到具有表1～表2所示的组成的光学玻璃。另外，通过本发明所述的测试方法测定各玻璃的特性，并将测定结果表示在表1～表2中。

表1

表2

<光学预制件实施例>

将光学玻璃实施例1～20所得到的玻璃使用例如研磨加工的手段、或再热压成型、精密冲压成型等模压成型的手段，来制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜等的预制件。

<光学元件实施例>

将上述光学预制件实施例所得到的这些预制件退火，在降低玻璃内部的变形的同时进行微调，使得折射率等光学特性达到所需值。

接着，对各预制件进行磨削、研磨，制作凹弯月形透镜、凸弯月形透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等各种透镜、棱镜。所得到的光学元件的表面上还可涂布防反射膜。

<光学仪器实施例>

将上述光学元件实施例制得的光学元件通过光学设计，通过使用一个或多个光学元件形成光学部件或光学组件，可用于例如成像设备、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件，或用于车载领域的摄像设备和装置。

Claims

1.环保光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，含有：SiO₂：30～50％、TiO₂：2～20％、ZnO：15～35％、ZrO₂：0～10％、BaO：5～24％、Na₂O：0～15％、K₂O：0～10％，其中ZnO/BaO为0.8～5.0。

2.根据权利要求1所述的环保光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，还含有：Li₂O：0～10％、Nb₂O₅：0～8％、Ln₂O₃：0～10％、B₂O₃：0～10％、CaO：0～8％、SrO：0～8％、MgO：0～8％、Al₂O₃：0～8％、WO₃：0～8％、澄清剂：0～1％，其中Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种。

3.环保光学玻璃，其特征在于，其组分按重量百分比表示，由SiO₂：30～50％、TiO₂：2～20％、ZnO：15～35％、ZrO₂：0～10％、BaO：5～24％、Na₂O：0～15％、K₂O：0～10％、Li₂O：0～10％、Nb₂O₅：0～8％、Ln₂O₃：0～10％、B₂O₃：0～10％、CaO：0～8％、SrO：0～8％、MgO：0～8％、Al₂O₃：0～8％、WO₃：0～8％、澄清剂：0～1％组成，其中ZnO/BaO为0.8～5.0，Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种。

4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：SiO₂：35～50％、和/或TiO₂：5～15％、和/或ZnO：18～30％、和/或ZrO₂：0.5～8％、和/或BaO：8～22％、和/或Na₂O：3～12％、和/或K₂O：0.5～8％、和/或Li₂O：0～5％、和/或Nb₂O₅：0～5％、和/或Ln₂O₃：0～5％、和/或B₂O₃：0～5％、和/或CaO：0～5％、和/或SrO：0～5％、和/或MgO：0～5％、和/或Al₂O₃：0～5％、和/或WO₃：0～5％、和/或澄清剂：0～0.5％，其中，Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种，澄清剂为Sb₂O₃、SnO₂、SnO和CeO₂中的一种或多种。

5.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：SiO₂：35～45％、和/或TiO₂：7～13％、和/或ZnO：20～28％、和/或ZrO₂：1～5％、和/或BaO：10～18％、和/或Na₂O：5～10％、和/或K₂O：1～5％、和/或Li₂O：0～2％、和/或Nb₂O₅：0～2％、和/或Ln₂O₃：0～3％、和/或B₂O₃：0～2％、和/或CaO：0～2％、和/或SrO：0～2％、和/或MgO：0～2％、和/或Al₂O₃：0～2％、和/或WO₃：0～3％、和/或Sb₂O₃：0～0.5％，其中，Ln₂O₃为La₂O₃、Gd₂O₃、Y₂O₃和Yb₂O₃中的一种或多种。

6.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：ZnO/BaO为1.0～3.0，优选ZnO/BaO为1.2～2.5。

7.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：TiO₂/SiO₂为0.15～0.5，优选TiO₂/SiO₂为0.15～0.4，更优选TiO₂/SiO₂为0.2～0.35。

8.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：Nb₂O₅/ZnO的值在0.4以下，优选Nb₂O₅/ZnO的值在0.2以下，更优选Nb₂O₅/ZnO的值在0.1以下。

9.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.1～0.45，优选K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.12～0.4，更优选K₂O/(Li₂O+Na₂O+K₂O)的值为0.15～0.35。

10.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：(Na₂O+K₂O)/BaO为0.2～2.0，优选(Na₂O+K₂O)/BaO为0.3～1.5，更优选(Na₂O+K₂O)/BaO为0.4～1.0。

11.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)为0.55～3.0，优选(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)在0.7～2.5，更优选(SiO₂+ZrO₂)/(ZnO+TiO₂)为0.8～1.8。

12.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.7～1.0，优选BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.8～1.0，更优选BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)为0.9～1.0。

13.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.35～1.2，优选(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.4～1.0，更优选(Li₂O+ZnO)/SiO₂为0.45～0.85。

14.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，所述环保光学玻璃的折射率nd为1.64～1.71，优选为1.65～1.70，更优选为1.66～1.69；阿贝数ν_d为35～40，优选为36～40，更优选为36～39。

15.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，所述环保光学玻璃的耐水作用稳定性D_W为2类以上，优选为1类；和/或耐酸作用稳定性D_A为2类以上，优选为1类。

16.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，所述环保光学玻璃的气泡度为B级以上，优选为A级以上，更优选为A₀级以上；和/或条纹度为C级以上，优选B级以上。

17.根据权利要求1～3任一权利要求所述的环保光学玻璃，其特征在于，所述环保光学玻璃的热膨胀系数α_20～120℃为85×10^-7/K以下，优选为80×10^-7/K以下，更优选为78×10^-7/K以下；和/或析晶上限温度为1150℃以下，优选为1100℃以下，更优选为1050℃以下；和/或转变温度T_g为600℃以下，优选为590℃以下，更优选为585℃以下。

18.光学预制件，采用权利要求1～17任一权利要求所述的环保光学玻璃制成。

19.光学元件，采用权利要求1～17任一权利要求所述的环保光学玻璃制成，或采用权利要求18所述的光学预制件制成。

20.光学仪器，含有权利要求1～17任一权利要求所述的环保光学玻璃，或含有权利要求19所述的光学元件。