光学玻璃及光学元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学玻璃，特别是涉及一种折射率为1. 65-1. 70、阿贝数为48-53 的光学玻璃。
【背景技术】
[0002] 近年来，光学摄像设备，尤其是小型光学摄像设备，如卡片相机、单电相机、可拍照 手机、监控摄像仪、行车记录仪等得到了广泛的应用，送些光学摄像设备未来主要有两个发 展趋势：一是摄像设备的体积越来越小，可W方便地与其他设备进行禪合；二是成像质量 越来越高，可满足高清视频应用需求。
[0003] 从光学系统设计来看，非球面镜片与球面镜片相比有很大的优势，非球面可W提 高光学系统的相对口径比，扩大视场角，在提高光束质量的同时，所使用的透镜数比采用球 面镜片的少，镜头的形状可W很小，可减轻系统重量；从成像质量方面来看，采用非球面技 术设计的光学系统，可消除球差、慧差、像散、场曲，减少光能损失，从而获得高质量的图像 效果和高品质的光学特性。
[0004] 过去，非球面镜片只能通过传统的研磨、抛光工序获得，效率很低、成本高昂，只能 应用于高端光学成像设备中。近年来，非球面精密压型技术得到了迅猛发展，与传统非球面 加工技术不同，非球面精密压型技术采用的方法是在普通模具中将光学玻璃软化，压制为 预制件，然后再将预制件放入具有高精度表面的模具中再次加热，压制为非球面镜片。由于 非球面模具的表面精度非常高，压制出的成品表面质量也非常好，直接可W装机使用。送种 制作方式的优势在于减少了后续的加工、研磨等工序，不但可W节省大量成本，同时可W降 低后续工序中使用的研磨液、研磨粉、粘合剂等有害物质的排放。
[0005] 非球面压型中使用的精密模具一般采用硬脆材料，必须使用分辨率达到0.OlUm 的超精密计算机数控车床加工，用金刚石磨轮磨削成所期盼的形状精度，再抛光为光学镜 面。所W，非球面压型中使用的精密模具成本很高。
[0006] 非球面精密模具如果在较高的温度下60(TC)工作，精密模具容易在高温下 氧化而无法继续使用。因此，光学玻璃是否适用于非球面精密压型，其首要的条件是Tg温 度低于60(TC，同时，Tg温度越低，精密模具寿命就越长，非球面镜片的生产成本就越低。因 此，近年来，为了满足非球面精密压型的需求，低Tg光学玻璃得到了较大的发展。
[0007] 另外，在非球面压型技术中所使用的模具一般来说膨胀系数为40-50X10Vk,用 于压型的光学玻璃如果膨胀系数与模具的膨胀系数相差过大，在冷却过程中非球面镜片和 模具收缩程度不一致，容易导致裂纹等缺陷。
[0008] 在过去的专利文献中，大部分此类玻璃都采用测酸盐玻璃系统作基础，再添加一 定量的稀±氧化物、碱±金属氧化物W及碱金属氧化物所形成。当此种玻璃系统B203含量 较大时，化学稳定性会变差。随着近年来光学元件加工完毕后（即抛光完毕后），在锥膜之 前，需要对光学零件进行清洗。目前主流的清洗方法是采用超声波清洗，在清洗完毕后在干 燥皿中将零件表面的水蒸发掉。而在此过程中，零件表面会有一定时间接触到水。另外，空 气中的CA气体会和玻璃表面的水形成弱酸性的碳酸。因此，如果玻璃的耐水作用W及耐 酸作用性能不好，就会破坏玻璃的抛光层，为后续的锥膜工艺带来困难。因此，光学玻璃本 身需要具备较好的化学稳定性，才能在后期的加工和锥膜流程中提升良品率。
[0009] 对于低Tg的玻璃来说，为了降低玻璃的Tg温度，势必在玻璃系统中引入大量碱金 属来破坏玻璃网络，使得玻璃的Tg温度降低。但是，在破坏玻璃网络的同时，玻璃的化学稳 定性会急剧下降。因此，在获得较低Tg温度的同时，保证玻璃的化学稳定性对于研制低Tg 光学玻璃来说是一个挑战。
[0010] 中国专利200780006104. 1描述了一种折射率为1. 65-1. 72、阿贝数为47-57的光 学玻璃，其玻璃中含有3〇-40%的82〇3^及15-25%的6(12〇3,51〇2为任意添加组分。该玻璃 的B203含量较高，导致玻璃的化学稳定性较差，尤其是耐水作用稳定性较差。另外，Gd2〇3是 一种贵重氧化物，大量的添加会导致玻璃成本上升。
[0011] 中国专利200810236827. 7描述了一种折射率为1. 69-1. 74、阿贝数为41-47的光 学玻璃，其Si〇2化〇3的比值小于4,送说明B203是主要网络形成体，化学稳定性会受到较大 影响。
[0012] 中国专利98108717. 5描述了一种折射率为1. 67-1. 75、阿贝数为42-50的光学玻 璃，其含有1-7%的Ti〇2,送会引起玻璃紫外透过率的下降。另外，该玻璃中还含有26-38% 的BaO,大量的BaO的加入对于减小玻璃密度是不利的。
【发明内容】
[0013] 本发明所要解决的技术问题是提供一种折射率为1. 65-1. 70、阿贝数为48-53的 光学玻璃。
[0014] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃，其重量百分比组成包括： Si〇22〇-36%、B2O3IO-2O%、La2〇3l〇-22%、Zn09-28%、佩2〇5〇. 5-6%、Zr〇22-8%、Ca07-16%、 化〇1. 5-7%。
[001引进一步的，所述Si化的含量大于Bz化的含量，不含BaO。
[0016] 进一步的，还含有SrOO-6 %、MgOO-6 %、胞2〇〇-3 %、K200 -3%、Sb2〇3〇-〇. 2 %。
[0017] 进一步的，其重量百分比组成为；Si〇22〇-36%、B2O3IO-2O%、La2〇3l〇-22%、 化09-28 %、佩2〇5〇. 5-6 %、Zr〇22-8%、Ca07-16 %、LizOl. 5-7 %、SrOO-6%、MgOO-6%、 胞2〇〇-3 %、K200 -3%、Sb2〇3〇-〇. 2 %。
[0018] 进一步的，其中，Si〇222-34 %和 / 或B2O3II-I8%和 / 或La2〇3ll-20%和 / 或 化01〇-26%和/或佩2〇51-5%和/或2'〇23-7%和/或(：曰08-15%和/或^2〇2-6%。
[001引 进一步的，其中，SrOO-4 %和/或MgOO-4 %。
[0020] 进一步的，其中，不含BaO和/或胞2〇和/或KzO和/或訊2〇3。
[0021] 进一步的，所述玻璃转变温度为505°C-570°C。
[002引进一步的，所述玻璃的膨胀系数，取20-12(TC平均值，小于80X107/K。
[0023] 进一步的，所述玻璃折射率为1. 65-1. 70,阿贝数为48-53。
[0024] 进一步的，所述玻璃的密度小于3. 55g/cm3。
[0025] 进一步的，所述玻璃的粉末法耐水作用稳定性而浸出百分数小于0. 025 ;粉末法 耐酸作用稳定性Da浸出百分数小于0. 50。
[0026] 采用上述的光学玻璃所制成的预制件。
[0027] 采用上述的光学玻璃制成的光学元件。
[0028]本发明的有益效果是；本发明的光学玻璃的Tg温度为505°C-570°C，膨胀系数，取 20-12(TC平均值小于80X10 ;密度低于3. 55g/cm3,粉末法耐水作用稳定性而，浸出百分 数小于0. 025,粉末法耐酸作用稳定性Da,浸出百分数小于0. 50。
【具体实施方式】
[0029]W下说明本发明中各种氧化物的选择W及添加范围的理由，除非另有说明，各个 组分含量是用重量％表不。
[0030]Si〇2在本发明中为玻璃的主要网络形成体，其含量限定为20-36 %，优选为 22-34%。当其含量低于20%时，玻璃容易失透，并且化学稳定性显著下降；当其含量超过 36 %，融化较为困难，同时与La2〇3共存时，玻璃容易失透。
[0031]B203在本发明中亦是玻璃的网络形成体，加入玻璃中能有效降低烙炼温度。单纯 的测酸盐系统玻璃化学稳定性差，高温粘度小，容易失透。送是由于如果在玻璃中无Si化或 者Si〇2含量较少的情况下，B203在玻璃主要W稳定性较差的测氧H角体存在。当Si〇2的含 量逐渐增多时，测氧H角体逐渐向测氧四面体转变，减少玻璃网络的断网，从而提升玻璃的 化学稳定性能，同时还可W提升玻璃的耐失透性。
[0032] 但是，Si〇2的加入量并不是越多越好，当Si〇2的添加量超过一定量时，不仅玻璃 烙炼温度会升高，同时娃氧四面体的继续增加会导致富含娃结晶相的出现，从而导致玻璃 失透。因此，本发明人经过潜必研究发现，当Si〇2限定为20-36%时，B203的含量限定为 10-20%范围内，并满足Si〇2含量大于B203含量，能使玻璃获得较好的化学稳定性、耐失透 性能W及较小的膨胀系数。B203的含量优选为11-18%。
[0033] 1曰2〇3是一种高折射低色散氧化物，加入玻璃中能显著地提升玻璃的折射率。在本 发明中，La2〇3的含量若低于10 %，则玻璃达不到设计的光学常数；若其含量高于22 %，容易 分相而产生失透。因此，其含量限定为10-22%，优选为11-20%。
[0034]ZnO加入到玻璃中可W调节玻璃的折射率和色散。尤其重要的是，ZnO加入此类玻 璃系统，可W提升玻璃系统的形成玻璃能力。另外，ZnO的加入可W降