光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器的制作方法

本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及一种原料成本低，适用于精密模压的光学玻璃，以及由其制成的玻璃预制件、光学元件和光学仪器。

背景技术：

光学玻璃是用于制造光学仪器或机械系统中的透镜、棱镜、反射镜和窗口等的玻璃材料。目前将光学玻璃制造为光学元件的主流方法是精密模压成型(包括直接压型法和二次压型法)，采用精密模压技术制造的透镜通常不用再进行研磨和抛光，从而减少了原材料消耗，降低了人力和物力成本，并且减少了环境污染，该技术可以低成本大批量生产光学元件。所谓精密模压，就是在一定的温度、压力下，用具有预定产品形状的高精密模具模压玻璃预制件，从而获得具有最终产品形状和光学功能的玻璃制品。通过精密模压技术可以制造各种光学玻璃产品，如球面透镜、非球面透镜、棱镜和衍射光栅等。

在进行精密模压成型时，为了将高精密的模面复制在玻璃成品上，需要在高温下加压成型玻璃预制体，这时成型模在高温和压力下，即使处于保护气体中，模具表面也容易被氧化和侵蚀。为了延长模具的寿命，抑制高温环境对模具的损伤，就必须降低压型温度，因此，用于模压的玻璃材料的转变温度(tg)需要尽可能的低。

cn101389574a公开了一种折射率为1.65～1.72，阿贝数为47～57的光学玻璃，cn1666967a公开了一种折射率为1.65～1.71，阿贝数为55～60的光学玻璃，所述光学玻璃的组分中含有大量的gd2o3，玻璃原料成本较高，不利于光学玻璃的经济性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种原料成本低，适于精密模压的光学玻璃。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

(1)光学玻璃，含有b2o3、sio2、ln2o3和zno作为必要组分，其组分以重量百分比表示，其中：

sio2+b2o3为30～50％；

sio2/b2o3为0.03～0.3；

ln2o3：33～55％；

b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)为0.4～1.2；

b2o3+la2o3为55～85％；

zno/b2o3为0.12～0.6；

(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)为0.1～0.6；

zno/(gd2o3+y2o3)为0.4～3.0；

(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)为1.2～7.0；

zno/(la2o3+gd2o3)为0.15～0.65，

所述光学玻璃的折射率nd为1.76以下，阿贝数νd为58以下，ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3、lu2o3的合计含量。

(2)根据(1)所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：

sio2+b2o3为35～47％；和/或

sio2/b2o3为0.05～0.25；和/或

ln2o3：38～52％；和/或

b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)为0.5～1.0；和/或

b2o3+la2o3为60～80％；和/或

zno/b2o3为0.15～0.45；和/或

(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)为0.15～0.45；和/或

zno/(gd2o3+y2o3)为0.5～2.0；和/或

(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)为1.5～5.0；和/或

zno/(la2o3+gd2o3)为0.22～0.5，

所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3、lu2o3的合计含量。

(3)根据(1)所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：

sio2+b2o3为38～45％；和/或

sio2/b2o3为0.1～0.2；和/或

ln2o3：41～50％；和/或

b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)为0.6～0.9；和/或

b2o3+la2o3为63～75％；和/或

zno/b2o3为0.2～0.35；和/或

(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)为0.18～0.4；和/或

zno/(gd2o3+y2o3)为0.6～1.5；和/或

(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)为2.0～4.0；和/或

zno/(la2o3+gd2o3)为0.25～0.4，

所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3、lu2o3的合计含量。

(4)根据(1)所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：zno/b2o3为0.24～0.32；和/或zno/(gd2o3+y2o3)为0.75～1.2。

(5)根据(1)～(4)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，含有：b2o3：25～45％；和/或sio2：1～12％；和/或la2o3：26～45％；和/或gd2o3：0～9％；和/或y2o3：4～19％；和/或zno：4～18％；和/或li2o：0～10％；和/或na2o：0～6％；和/或k2o：0～6％；和/或ro：0～9％；和/或zro2：0～10％；和/或yb2o3：0～10％；和/或tio2：0～5％；和/或al2o3：0～5％；和/或nb2o5：0～5％；和/或wo3：0～5％；和/或geo2：0～5％；和/或lu2o3：0～10％；和/或bi2o3：0～5％；和/或p2o5：0～5％；和/或ta2o5：0～5％；和/或f：0～5％；和/或澄清剂：0～1％，所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种，澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

(6)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：

(sio2+ro)/la2o3为0.05～0.5；和/或

ro/y2o3为1.0以下；和/或

ro/li2o为0.7以下；和/或

gd2o3/li2o为1.0以下，

所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。

(7)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：b2o3：28～42％；和/或sio2：2～10％；和/或la2o3：30～40％；和/或gd2o3：0～6％；和/或y2o3：5～15％；和/或zno：6～15％；和/或li2o：0.5～8％；和/或na2o：0～3％；和/或k2o：0～3％；和/或ro：0～5％；和/或zro2：0.1～7％；和/或yb2o3：0～5％；和/或tio2：0～3％；和/或al2o3：0～3％；和/或nb2o5：0～3％；和/或wo3：0～3％；和/或geo2：0～3％；和/或lu2o3：0～5％；和/或bi2o3：0～3％；和/或p2o5：0～3％；和/或ta2o5：0～3％；和/或f：0～3％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种，澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

(8)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：

(sio2+ro)/la2o3为0.08～0.3；和/或

ro/y2o3为0.5以下；和/或

ro/li2o为0.5以下；和/或

gd2o3/li2o为0.5以下，

所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。

(9)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：b2o3：31～38％；和/或sio2：4～9％；和/或la2o3：33～38％；和/或gd2o3：0～3％；和/或y2o3：7～14％；和/或zno：大于8％但小于或等于13％，优选zno：8.5～11.5％；和/或li2o：1～5％；和/或na2o：0～2％；和/或k2o：0～2％；和/或ro：0～2％；和/或zro2：0.5～4％；和/或yb2o3：0～2％；和/或tio2：0～1％；和/或al2o3：0～1％；和/或nb2o5：0～1％；和/或wo3：0～1％；和/或geo2：0～1％；和/或lu2o3：0～2％；和/或bi2o3：0～1％；和/或p2o5：0～1％；和/或ta2o5：0～1％；和/或f：0～1％；和/或澄清剂：0～0.1％，所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种，澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

(10)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：

(sio2+ro)/la2o3为0.1～0.2；和/或

ro/y2o3为0.2以下；和/或

ro/li2o为0.2以下；和/或

gd2o3/li2o为0.3以下，优选gd2o3/li2o为0.15以下，

所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。

(11)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为91％以上，优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为93％以上，更优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为95％以上，进一步优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为98％以上。

(12)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃，其组分中不含有gd2o3；和/或不含有ro；和/或不含有tio2；和/或不含有al2o3；和/或不含有nb2o5；和/或不含有wo3；和/或不含有geo2；和/或不含有lu2o3；和/或不含有bi2o3；和/或不含有p2o5；和/或不含有ta2o5；和/或不含有f，所述ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。

(13)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃,所述光学玻璃的折射率nd为1.65～1.75，优选为1.67～1.74，更优选为1.68～1.73，进一步优选为1.69～1.72；阿贝数νd为50～57，优选为51～56，更优选为52～55。

(14)根据(1)～(5)任一所述的光学玻璃,所述光学玻璃的耐候性cr为2类以上，优选为1类；和/或耐水作用稳定性dw为2类以上，优选为1类；和/或密度ρ为4.10g/cm³以下，优选为4.00g/cm³以下，更优选为3.90g/cm³以下；和/或λ80小于或等于380nm，优选λ80小于或等于370nm，更优选λ80小于或等于365nm；和/或λ5小于或等于290nm，优选λ5小于或等于285nm，更优选λ5小于或等于280nm；和/或气泡度为a级以上，优选为a0级以上，更优选为a00级；和/或热膨胀系数α20/300℃为95×10^-7/k以下，优选为90×10^-7/k以下，更优选为85×10^-7/k以下，进一步优选为80×10^-7/k以下；和/或转变温度tg为620℃以下，优选为610℃以下，更优选为600℃以下；和/或析晶上限温度为1200℃以下，优选为1150℃以下，更优选为1100℃以下。

(15)玻璃预制件，采用(1)～(14)任一所述的光学玻璃制成。

(16)光学元件，采用(1)～(14)任一所述的光学玻璃或(15)所述的玻璃预制件制成。

(17)光学仪器，含有(1)～(14)任一所述的光学玻璃，和/或含有(16)所述的光学元件。

本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明可以以较低的原料成本获得具有较低的转变温度的光学玻璃。

具体实施方式

下面，对本发明的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，在以下内容中，本发明光学玻璃有时候简称为玻璃。

[光学玻璃]

下面对本发明光学玻璃的各组分(成分)范围进行说明。在本发明中，如果没有特殊说明，各组分的含量、总含量全部采用重量百分比(wt％)表示，即，各组分的含量、总含量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，本发明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>

本发明中b2o3和sio2都是网络形成组分，通过使b2o3和sio2的合计含量b2o3+sio2在30％以上，可以提高玻璃的成玻稳定性，优化玻璃的耐候性，优选b2o3+sio2为35％以上，更优选b2o3+sio2为38％以上；若b2o3+sio2超过50％，玻璃的折射率难以达到设计要求，耐失透性降低，因此，b2o3+sio2为50％以下，优选为47％以下，更优选为45％以下。

b2o3在本发明中是网络形成组分，可以改善玻璃的热稳定性，提高玻璃的熔融性，从而能够得到没有玻璃原料的熔融残留的玻璃，本发明中通过含有25％以上的b2o3以获得上述效果，优选b2o3的含量为28％以上，更优选b2o3的含量为31％以上。但当b2o3的含量过多时，玻璃的折射率降低，化学稳定性变差，因此本发明中b2o3的含量上限为45％，优选上限为42％，更优选上限为38％。

sio2具有改善玻璃化学稳定性、维持适于熔融玻璃成型的粘度、降低对耐火材料的侵蚀的作用，本发明中通过含有1％以上的sio2以获得上述效果，优选sio2的含量为2％以上，更优选sio2的含量为4％以上。若sio2的含量过高，玻璃的熔融难度增加，同时对降低玻璃的转变温度不利。因此本发明中sio2的含量上限为12％，优选上限为10％，更优选上限为9％。

在本发明的一些实施方式中，通过使sio2的含量与b2o3的含量之间的比值sio2/b2o3在0.03～0.3范围内，可以使玻璃具有合适的高温粘度，有利于玻璃的均化和澄清，同时可提高玻璃的抗析晶性能，有利于玻璃成型，优选sio2/b2o3为0.05～0.25，更优选sio2/b2o3为0.1～0.2。

ln2o3(ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3、lu2o3的合计含量)可以提高玻璃的折射率并调节色散，本发明中ln2o3的含量为33％以上，优选ln2o3的含量为38％以上，更优选ln2o3的含量为41％以上；若ln2o3的含量超过55％，玻璃的稳定性和光透过率降低，折射率超出设计要求。因此，ln2o3的含量为55％以下，优选为52％以下，更优选为50％以下。

la2o3是一种高折射低色散组分，在玻璃中可以提高玻璃的折射率并调节色散，降低玻璃的高温粘度，本发明中la2o3的含量为26％以上，优选la2o3的含量为30％以上，更优选la2o3的含量为33％以上。另一方面，通过将la2o3的含量限定为45％以下，可通过提高玻璃的稳定性来降低玻璃的失透，并抑制折射率温度系数和密度上升超过设计要求。因此，la2o3的含量为45％以下，优选为40％以下，更优选为38％以下。

在本发明的一些实施方式中，通过控制b2o3和la2o3的合计含量b2o3+la2o3在55～85％范围内，可提高玻璃的稳定性和抗析晶性能，并使玻璃具有适宜的粘度，有利于玻璃的成型，优选b2o3+la2o3为60～80％，更优选b2o3+la2o3为63～75％。

gd2o3一定程度上可以改善光学玻璃的热稳定性，调整玻璃的热膨胀系数和折射率，当gd2o3含量超过9％时，玻璃的密度显著增大，玻璃的耐酸性变差。因此，本发明中gd2o3的含量为9％以下，优选为6％以下，更优选为3％以下。在一些实施方式中，进一步优选不含有gd2o3。

y2o3具有提高玻璃折射率的作用，本发明中通过同时含有y2o3与la2o3相配合，在维持高折射率和低色散的同时，改善玻璃的熔融性和耐失透性，降低玻璃的密度，本发明中通过含有4％以上的y2o3，以获得上述效果，优选含有5％以上的y2o3，更优选含有7％以上的y2o3。若y2o3的含量超过19％，玻璃的稳定性和耐失透性降低，转变温度升高。因此y2o3的含量上限为19％，优选上限为15％，更优选上限为14％。

在本发明的一些实施方式中，若b2o3的含量与la2o3、gd2o3、y2o3的合计含量la2o3+gd2o3+y2o3之间的比例b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)低于0.4，玻璃的光透过率下降，热稳定性降低，若b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)超过1.2，玻璃的化学稳定性变差，折射率难以满足设计要求。因此，优选b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)为0.4～1.2，更优选b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)为0.5～1.0，进一步优选b2o3/(la2o3+gd2o3+y2o3)为0.6～0.9。

yb2o3也是一种赋予玻璃高折射低色散性能的组分，在本发明中是一种任选组分，当其含量超过10％时，玻璃的抗析晶性能和化学稳定性下降，因此yb2o3的含量限定为0～10％，优选为0～5％，更优选为0～2％，进一步优选不含有yb2o3。

本发明中含有10％以下的lu2o3，可以与其他稀土类组分协同作用，从而进一步提高玻璃的稳定性，但其价格昂贵，引入玻璃中则不利于降低生产成本，故其含量限定为10％以下，优选为5％以下，更优选为2％以下，进一步优选为不含有lu2o3。

zno在本发明体系玻璃中，可以调整玻璃的折射率和色散，降低转变温度，改善玻璃的抗析晶性能，提高玻璃的稳定性，同时zno还可以降低玻璃的高温粘度，使得玻璃可以在较低温度下熔炼，从而提高玻璃的光透过率。本发明中通过含有4％以上的zno以获得上述效果，优选zno的含量为6％以上，更优选zno的含量为大于8％，进一步优选zno的含量为8.5％以上。另一方面，若zno的含量高于18％，玻璃磨耗度变差，熔炼中易产生铂金粒子，成型难度增加，玻璃的抗析晶性能变差。因此，zno的含量限定为18％以下，优选为15％以下，更优选为13％以下，进一步优选为11.5％以下。

在本发明的一些实施方式中，若zno/(la2o3+gd2o3)的值低于0.15，玻璃的气泡度等级降低，若zno/(la2o3+gd2o3)的值超过0.65，玻璃的粘度下降，成型性能降低。因此，优选zno/(la2o3+gd2o3)为0.15～0.65，更优选zno/(la2o3+gd2o3)为0.22～0.5。进一步的，在本发明的一些实施方式中，通过控制zno/(la2o3+gd2o3)在0.25～0.4范围内，还可进一步优化玻璃的热膨胀系数，提高玻璃元件的加工成品率和抗热冲击性能。因此，进一步优选zno/(la2o3+gd2o3)为0.25～0.4。

在本发明的一些实施方式中，若(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)的值小于0.1，玻璃的化学稳定性降低，若(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)的值超过0.6，玻璃的热膨胀系数增加，热稳定性降低。因此优选(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)为0.1～0.6，更优选(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)为0.15～0.45，进一步优选(zno+gd2o3)/(la2o3+sio2)为0.18～0.4。

在本发明的一些实施方式中，通过控制zno的含量与gd2o3和y2o3的合计含量gd2o3+y2o3之间的比值zno/(gd2o3+y2o3)在0.4～3.0范围内，玻璃在获得较低的转变温度的同时，还具有优异的耐候性。因此，优选zno/(gd2o3+y2o3)为0.4～3.0，更优选zno/(gd2o3+y2o3)为0.5～2.0，进一步优选zno/(gd2o3+y2o3)为0.6～1.5。进一步的，在一些实施方式中，通过控制zno/(gd2o3+y2o3)的值在0.75～1.2范围内，还可进一步优化玻璃的气泡度，提高玻璃的气泡度等级，因此更进一步优选zno/(gd2o3+y2o3)为0.75～1.2。

在本发明的一些实施方式中，若(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)的值低于1.2，玻璃的光学常数难以达到设计要求，若(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)的值超过7.0，玻璃的耐失透性和成型性能下降，密度增加。因此，优选(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)为1.2～7.0，更优选(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)为1.5～5.0，进一步优选(la2o3+y2o3)/(zno+sio2)为2.0～4.0。

在本发明的一些实施方式中，通过使zno的含量与b2o3的含量之间的比值zno/b2o3在0.12～0.6范围内，可调整玻璃的粘度，优化玻璃的条纹度，优选zno/b2o3为0.15～0.45。进一步的，通过控制zno/b2o3在0.2～0.35范围内，还可提高玻璃的耐候性，因此更优选zno/b2o3为0.2～0.35。更进一步的，通过控制zno/b2o3在0.24～0.32范围内，还可进一步优化玻璃的热膨胀系数，提高玻璃元件的加工成品率和抗热冲击性能。因此，进一步优选zno/b2o3为0.24～0.32。

zro2是一种高折射低色散组分，在玻璃中可以提高玻璃的折射率并调节色散，提高玻璃的抗析晶性能，若zro2的含量高于10％，玻璃熔化难度增加，熔炼温度上升，进一步的，还会导致玻璃内部出现夹杂物及光透过率下降。因此，zro2含量为10％以下，优选为0.1～7％，更优选为0.5～4％。

li2o可以降低玻璃的转变温度，但其含量高时对玻璃的化学稳定性和热膨胀系数不利，因此，本发明中li2o的含量为10％以下，优选为0.5～8％，更优选为1～5％。

在本发明的一些实施方式中，通过控制gd2o3的含量与li2o的含量之间的比值gd2o3/li2o在1.0以下，可降低玻璃的密度，有利于玻璃实现轻量化的目的，优选gd2o3/li2o为0.5以下，更优选gd2o3/li2o为0.3以下。进一步的，通过使gd2o3/li2o在0.15以下，还可改善玻璃的气泡度，提高玻璃的气泡度等级，因此进一步优选gd2o3/li2o为0.15以下。

na2o具有改善玻璃熔融性的作用，可以提高玻璃熔制效果，同时还可以降低玻璃的转变温度，若na2o含量超过6％，玻璃的化学稳定性和耐候性降低，因此na2o的含量为0～6％，优选na2o的含量为0～3％，更优选na2o的含量为0～2％。在一些实施方式中，进一步优选不含有na2o。

k2o具有改善玻璃热稳定性和熔融性的作用，但其含量超过6％，玻璃的耐失透性下降，玻璃的化学稳定性恶化，因此本发明中k2o的含量为6％以下，优选k2o的含量为0～3％，更优选为0～2％。在一些实施方式中，进一步优选不含有k2o。

ro是碱土金属氧化物，ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。ro可以改善玻璃的熔融性，调整玻璃的光学常数，若ro的含量超过9％，玻璃难以获得高折射率低色散光学性能。因此，本发明ro含量为0～9％，优选为0～5％，更优选为0～2％，进一步优选不含有ro。

在本发明的一些实施方式中，若(sio2+ro)/la2o3的值低于0.05，玻璃的成型性能降低，若(sio2+ro)/la2o3的值超过0.5，玻璃的光学常数和气泡消除能力降低。因此，优选(sio2+ro)/la2o3为0.05～0.5，更优选(sio2+ro)/la2o3为0.08～0.3，进一步优选(sio2+ro)/la2o3为0.1～0.2。

在本发明的一些实施方式中，通过控制ro/y2o3的值在1.0以下，可防止玻璃的热膨胀系数增加，优选ro/y2o3为0.5以下，更优选ro/y2o3为0.2以下。

在本发明的一些实施方式中，将ro/li2o的值控制在0.7以下，可使光学玻璃在维持玻璃良好熔融性的同时，获得低色散性能，优选ro/li2o的值为0.5以下，更优选ro/li2o的值为0.2以下。

tio2具有显著提高玻璃折射率和色散的作用，适量含有可使玻璃更稳定并降低玻璃的粘度。但tio2含量超过5％，玻璃的阿贝数急剧增大，玻璃的析晶倾向增加，玻璃的转变温度上升，同时玻璃加压成型时变得容易着色。因此，本发明中tio2的含量为5％以下，优选tio2的含量为3％以下，更优选为1％以下，进一步优选不含有tio2。

al2o3能改善玻璃的化学稳定性，但其含量超过5％时，玻璃的熔融性和光透过率变差。因此，本发明al2o3的含量为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～1％，进一步优选不含有al2o3。

nb2o5是高折射高色散组分，可以提高玻璃的折射率和耐失透性，降低玻璃的热膨胀系数，若nb2o5的含量过高，玻璃的热稳定性和化学稳定性降低，光透过率下降。因此，本发明中nb2o5的含量为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～1％，进一步优选不含有nb2o5。

wo3可以提高玻璃折射率和机械强度，若wo3的含量超过5％，玻璃的热稳定性下降，耐失透性降低。因此，wo3的含量上限为5％，优选上限为3％，更优选上限为1％。在一些实施方式中，进一步优选不含有wo3。

ta2o5具有提高折射率、提升玻璃耐失透性能的作用，但其含量过高，玻璃的化学稳定性下降，且光学常数难以控制到期望的范围；另一方面，与其他成分相比，ta2o5的价格非常昂贵，从实用以及成本的角度考虑，应尽量减少其使用量。因此，本发明的ta2o5含量限定为0～5％，优选为0～3％，更优选为0～1％，进一步优选不含有ta2o5。

geo2具有提高玻璃的折射率和耐失透性的效果，是本发明光学玻璃的任选组分，高含量的geo2导致玻璃光透过率降低，同时由于它是价格昂贵的原料，降低了玻璃的经济性，因此其含量限定为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下，进一步优选不含有geo2。

bi2o3是可以提高玻璃折射率，降低玻璃化温度的任选组分，bi2o3的含量高导致玻璃的光透过率降低，磨耗度和热压稳定性变差，密度明显增大。因此，在本发明的玻璃中bi2o3的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下，进一步优选不含有bi2o3。

在本发明的玻璃中可以含有适量的p2o5以提高玻璃的耐失透性，但p2o5的含量高时，玻璃的化学稳定性降低，因此p2o5的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下，进一步优选不含有p2o5。

本发明中通过添加0～1％的sb2o3、sno、sno2、ceo2组分中的一种或多种作为澄清剂，可以提高玻璃的澄清效果，优选澄清剂的含量为0～0.5％，更优选为0～0.1％。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熔制玻璃的铂金或铂合金器皿的腐蚀以及成型模具的恶化，因此本发明优选sb2o3的添加量为0～1％，更优选为0～0.5％，进一步优选0～0.1％。sno和sno2也可以作为澄清剂来添加，但当其含量超过1％时，则玻璃着色倾向增加，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的含量优选为0～1％，更优选为0～0.5，进一步优选0～0.1％；sno的含量优选为0～1％，更优选为0～0.5％，进一步优选0～0.1％。ceo2的作用及添加量比例与sno2一致，其含量优选为0～1％，更优选为0～0.5％，进一步优选0～0.1％，更进一步优选不含有。

f(氟)可以调整玻璃的色散，降低转变温度，当其含量高时玻璃稳定性变差，耐失透性下降，同时其挥发性会导致玻璃光学常数不稳定，条纹度变差，因此f的含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下，进一步优选不含有f。

在本发明一些实施方式中，为使光学玻璃具有较低的转变温度、密度和热膨胀系数，较高的气泡度和条纹度等级，优异的化学稳定性和耐候性，优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为91％以上，更优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为93％以上，进一步优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为95％以上，更进一步优选b2o3、sio2、la2o3、y2o3、zno、li2o、zro2的合计含量为98％以上。

<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，本发明的光学玻璃优选不含有as2o3和pbo。

本文所记载的“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>

光学玻璃的折射率(nd)与阿贝数(νd)按照《gb/t7962.1—2010》规定的方法测试。

在一些实施方式中，本发明光学玻璃的折射率(nd)的下限为1.65，优选下限为1.67，更优选下限为1.68，进一步优选下限为1.69。在一些实施方式中，本发明光学玻璃的折射率(nd)的上限为1.76，优选上限为1.75，更优选上限为1.74，更优选为1.73，进一步优选上限为1.72。

在一些实施方式中，本发明光学玻璃的阿贝数(νd)的下限为50，优选下限为51，更优选下限为52。在一些实施方式中，本发明光学玻璃的阿贝数(νd)的上限为58，优选上限为57，更优选上限为56，进一步优选上限为55。

<密度>

光学玻璃的密度(ρ)按照《gb/t7962.20-2010》规定的方法进行测试。

在一些实施方式中，本发明光学玻璃的密度(ρ)为4.10g/cm³以下，优选为4.00g/cm³以下,更优选为3.90g/cm³以下。

<热膨胀系数>

光学玻璃的热膨胀系数(α20/300℃)按照《gb/t7962.16-2010》规定的方法测试20～300℃的数据。

在一些实施方式中，本发明的光学玻璃的热膨胀系数(α20/300℃)为95×10^-7/k以下，优选为90×10^-7/k以下，更优选为85×10^-7/k以下，进一步优选为80×10^-7/k以下。

<转变温度>

光学玻璃的转变温度(tg)按照《gb/t7962.16-2010》规定的方法进行测试。

在一些实施方式中，本发明光学玻璃的转变温度(tg)为620℃以下，优选为610℃以下，更优选为600℃以下。

<着色度>

本发明玻璃的短波透射光谱特性用着色度(λ80和λ5)表示。λ80是指玻璃透射比达到80％时对应的波长。λ80的测定是使用具有彼此平行且光学抛光的两个相对平面的厚度为10±0.1mm的玻璃，测定从280nm到700nm的波长域内的分光透射率并表现出透射率80％的波长。所谓分光透射率或透射率是在向玻璃的上述表面垂直地入射强度iin的光，透过玻璃并从一个平面射出强度iout的光的情况下通过iout/iin表示的量，并且也包含了玻璃的上述表面上的表面反射损失的透射率。玻璃的折射率越高，表面反射损失越大。因此，在高折射率玻璃中，λ80的值小意味着玻璃自身的着色极少，光透过率高。

在一些实施方式中，本发明的光学玻璃的λ80小于或等于380nm，优选λ80小于或等于370nm，更优选λ80小于或等于365nm。

在一些实施方式中，本发明的光学玻璃的λ5小于或等于290nm，优选λ5小于或等于285nm，更优选λ5小于或等于280nm。

<耐水作用稳定性>

光学玻璃的耐水作用稳定性(dw)(粉末法)按照《gb/t17129》规定的方法测试。

在一些实施方式中，本发明光学玻璃的耐水作用稳定性(dw)为2类以上，优选为1类。

<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(10℃/cm)的炉内升温至最高温区温度为1200℃，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。

在一些实施方式中，本发明的光学玻璃的析晶上限温度为1200℃以下，优选为1150℃以下，更优选为1100℃以下。

<气泡度>

光学玻璃的气泡度按照《gb/t7962.8-2010》规定的方法测试。

在一些实施方式中，本发明光学玻璃的气泡度为a级以上，优选为a0级以上，更优选为a00级。

<耐候性>

光学玻璃的耐候性(cr)按照以下方法进行测试。

将试样放置在相对湿度为90％的饱和水蒸气环境的测试箱内，在40～50℃每隔1小时交替循环，循环15个周期。根据试样放置前后的浊度变化量来划分耐候性类别，表1为耐候性分类情况。

表1.耐候性分类情况

在一些实施方式中，光学玻璃的耐候性(cr)为2类以上，优选为1类。

[光学玻璃的制造方法]

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工艺生产，包括但不限于使用碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、偏磷酸盐、氢氧化物、氧化物、氟化物等为原料，按常规方法配料后，将配好的炉料投入到1200～1400℃的熔炼炉(如铂金坩埚)中熔制，并且经澄清和均化后，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。

[玻璃预制件和光学元件]

可以使用例如直接滴料成型、或研磨加工的手段、或热压成型等模压成型的手段，由所制成的光学玻璃来制作玻璃预制件。即，可以通过对熔融光学玻璃进行直接精密滴料成型为玻璃精密预制件，或通过磨削和研磨等机械加工来制作玻璃预制件，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玻璃预制件。需要说明的是，制备玻璃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。

本发明的玻璃预制件与光学元件均由上述本发明的光学玻璃形成。本发明的玻璃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、投影设备、显示设备、车载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2～表3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2～表3中。

表2.

表3.

<玻璃预制件实施例>

将光学玻璃实施例1～20所得到的玻璃使用例如直接滴料成型的手段、或研磨加工的手段、或再热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、光栅等的预制件。

<光学元件实施例>

上述玻璃预制件实施例所得到的这些预制件在保证应力的前提下，可以不再退火，也可以进行退火，即在降低玻璃内部应力的同时对折射率进行微调，使得折射率等光学特性达到所需值。

接着，对各预制件进行精密模压成型，或通过磨削、研磨、抛光，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、棱镜或光栅。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。

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