专利名称：光学玻璃和光学产品的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种光学玻璃、由该玻璃制成的玻璃预成形体、一种光学产品和光学产品的生产方法。更具体地说，本发明涉及这样的一种玻璃，它具有高折射性和低色散光学特性、具有低玻璃转变点和使热处理炉长期稳定运行，涉及由上述光学玻璃制成并适合于形成各种光学产品的玻璃预成形体、由上述光学玻璃制成的光学产品，和上述光学产品的生产方法。
一般来说，具有高折射性和低色散光学特性的光学玻璃含有大量的La2O3、Gd2O3、Y2O3、Ta2O5、ZrO2等，为的是获得高折射指数和低色散特性，例如，正如在JP-A-54-90218和JP-B-54-6042中描述的，玻璃网络形成组分例如B2O3和SiO2含量较少，便于上述光学玻璃很容易发生结晶化。由于能稳定生产的玻璃的组成范围受到限制，市售的具有高折射指数和低色散的光学玻璃的玻璃转变点Tg高于720℃。表1列出了高折射性低色散光学玻璃的特性，示于由光学玻璃制造商提供的小册子中。表1
常规的高折射低色散玻璃具有极高的粘滞流动温度，正如典型的由玻璃转变点Tg所示的，例如，其退火处理的温度要求达到710℃或更高。大部分用于玻璃退火的窑炉通常是由不锈钢板制成的，这种材料的变形温度大约为700℃。因此，若在高于710℃的温度下进行退火时，所带来的问题是上述不锈钢板发生变形，使得窑炉难以长时间运行。
此外，通过预热压生产透镜材料也要求温度很高，导致热处理窑炉不久变形，阻碍了稳定的生产。
同时，当玻璃的转变点Tg为700℃或低于700℃时，可以实现稳定地生产，而不会对便利的运行造成任何特别的负担。
在这种情况下，本发明的第一个目的是提供一种具有高折射低色散光学特性、低玻璃转变点和使热处理窑炉长期稳定运行的光学玻璃。
本发明的第二个目的是提供一种用上述光学玻璃制备并且适合于制成各种光学产品的玻璃预成形体，和一种由上述光学玻璃制备的光学产品。
本发明的第三个目的是提供一种用上述光学玻璃有效生产光学产品的方法。
为了开发具有上述特性的光学玻璃，本发明人对构成玻璃组分的组成对光学特性、热性能和抗失透性(devitrification resistance)的影响进行了深入的研究。结果发现通过控制La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的比例和ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例，使得该比值限定在具体的范围内，或通过形成具有具体玻璃组成的玻璃，就可以获得具有高折射性和低色散光学特性和玻璃转变点达700℃或700℃以下的光学玻璃，从而实现本发明的第一个目的。
此外，还发现本发明的上述第二个目的可通过玻璃预成形体和一种由上述光学玻璃制备的光学产品实现。
进一步地发现由上述光学玻璃制备的光学产品可采用具体的步骤有效地生产，从而可实现本发明的上述第三个目的。
基于上述发现完成了本发明。即本发明包括(1)一种折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5和玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下的光学玻璃(下文也称为“本发明的光学玻璃I”)，(2)一种是硼硅酸盐玻璃的光学玻璃，含有至少一种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5和Nb2O5的组分，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的比例(重量比)为3.2—5，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例(重量比)为1.1—1.5，并且具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5(下文也称为“本发明的光学玻璃II”)，(3)一种是硼硅酸盐玻璃的光学玻璃，含有至少一种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5或Nb2O5和ZnO的组分，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的比例(重量比)为2—5，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例(重量比)为0.5—3，和ZnO与SiO2和B2O3总量的比例(重量比)至少为0.14，并且具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5(下文也称为“本发明的光学玻璃III”)，
(4)一种光学玻璃，具有如下的玻璃组成(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、30—60％La2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2和B2O3的总量占14—20％，上述组分的总量至少为95％(下文也称为“本发明的光学玻璃IV”)，(5)由上述任一种玻璃I—IV制备的玻璃预成形体，(6)由上述任一种玻璃I—IV制备的光学产品，(7)由上述任一种光学玻璃I—IV制成的光学产品的生产方法，其中包括熔融玻璃原料和直接模压熔融玻璃的步骤，和(8)一种光学产品的生产方法，其中包括在加热下软化由上述任一种光学玻璃I—IV制成的玻璃预成形体并模压经加热软化的玻璃预成形体。
本发明的光学玻璃包括4个实施方案，即四种光学玻璃I—IV。
首先，光学玻璃I是一种高折射低色散的光学玻璃，具有较低的玻璃转变点和折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5，玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下。
上述光学玻璃I优选包括一种硼硅酸盐玻璃，含有至少一种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5和Nb2O5的组分，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的比例为2—4，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例为1—2。
在上述光学玻璃I的组成中，当La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比[(La2O3＋Gd2O3＋Y2O3＋Yb2O3)/(SiO2＋B2O3)]小于2时，难以获得一种具有高折射指数和高阿贝值的光学玻璃，这是本发明的一个目的。与La2O3和Gd2O3相比，改善分散性的ZnO的含量受到了限制，结果，难以获得具有足以大批量生产的玻璃转变点的光学玻璃。另一方面，如果上述重量比高于4，那么抗失透性差，难以获得稳定的大批量生产的玻璃。因此，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比优选在2—4的范围内，更优选在3—4的范围内，特别优选在3.1—3.7的范围内。
此外，如果ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例[(ZrO2＋Ta2O5＋Nb2O5)/(SiO2和B2O3)]小于1，那么难以获得在本发明中所期望具有的高折射指数和大批生产的稳定性的光学玻璃。另一方面，如果该值高于2，那么阿贝值vd降低，就难以获得一种低色散的光学玻璃，这种玻璃是本发明的最终产品。因此，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比优选在1—2的范围内，优选在1.1—1.5的范围内，更优选在1.2—1.4的范围内。
上述光学玻璃I还可含有ZnO。ZnO与SiO2和B2O3总量的重量比例[ZnO/(SiO2和B2O3)]优选大于0，但不大于2，更优选大于0但不大于1，特别优选在0.1—0.5之间。如果[ZnO/(SiO2和B2O3)]重量比落在上述围内，那么玻璃就具有高折射性和低色散性(折射指数对波长的依赖性小)，另外，会改善玻璃的抗失透性和降低玻璃的粘滞流动温度。
对于优选的组成，本发明的光学玻璃I具有的玻璃组成(a)含有(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、0—5％GeO2、0—15％ZnO、30—60％La2O3、0—30％Gd2O3、0—10％Y2O3、0—5％Yb2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2、B2O3和GeO2的总量为14—20重量％，B2O3和ZnO的总量至少为9重量％，Ia2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的总量为50—60重量％，其中上述组分的总量超过95重量％，并且该组成含有0—1重量％Li2O和0—3％Nb2O5。
在上述玻璃组成中，SiO2是玻璃网络形成组分，主要是保持抗失透性，其含量优选在3—10重量％范围内。如果上述组分的含量低于3重量％，那么抗失透性就不够。如果该值超过10重量％，那么折射指数就会降低。因此，难以获得作为本发明最终产品的高折射性光学玻璃。考虑到抗失透性和折射指数，SiO2的含量优选在6—9重量％的范围内，更优选在6.5—8.5重量％的范围内。
B2O3是一种起网络形成氧化物作用或对玻璃的易熔性产生影响的组分，并且会降低粘滞流动温度，其含量优选在7—15重量％范围内。如果B2O3的含量低于7重量％，那么对玻璃的易熔性和粘滞流动温度的降低的影响是不充分的。如果超过15重量％，那么玻璃的折射指数降低。因此，难以获得一种作为本发明最终产品的高折射性玻璃。考虑到对玻璃易熔性和粘滞流动温度的降低以及折射指数的影响，B2O3的含量优选在9—12重量％的范围内，更优选在9.5—11重量％的范围内。
GeO2起与上述SiO2相同的作用，并且其掺入量在0—5重量％的范围内。如果该值超过5重量％，那么抗失透性有降低的倾向。
上述SiO2、B2O3和GeO2的总量优选在14—20重量％的范围内。如果上述总量低于14重量％，那么结晶化倾向急剧增加，致使难以获得可稳定生产的光学玻璃。如果该值超过20重量％，那么折射指数降低，致使难以获得作为本发明最终产品的高折射性光学玻璃。考虑到结晶倾向和折射指数，上述SiO2、B2O3和GeO2的总量优选在16—19重量％的范围内，更优选在16—18重量％的范围内。
ZnO使玻璃具有高折射指数和低色散性(折射指数对波长的依赖性较小)，而且它可改善玻璃的抗失透性，降低了粘滞流动温度。因此，ZnO是要求添加的组分，特别是考虑到B2O3的含量来调节ZnO的含量。具体地说，调节(siO2＋B2O3)∶ZnO∶(La2O3＋Gd2O3＋Y2O3＋Yb2O3)∶(Nb2O5＋ZrO2＋Ta2O5)，使玻璃的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5，也使玻璃具有对玻璃生产可行的抗失透性，优选将B2O3和ZnO的总量调节到至少9重量％，更优选至少12重量％，由此降低粘滞流动的温度(Tg为700℃或700℃以下)。ZnO的含量在0—15重量％的范围内是有利的。如果ZnO的含量超过15重量％，那么在试图获得落在期望值范围内的折射指数时，抗失透性可能不充分。另一方面，如果试图保持能使生产稳定的抗失透性，那么折射指数就会降低。因此，难以获得作为本发明最终产品的高折射性的光学玻璃。ZnO的含量优选在1—7重量％的范围内，更优选在3—5重量％范围内。
La2O3是获得高折射性低色散光学玻璃的主要组分，其含量优选在30—60重量％的范围内。如果上述含量低于30重量％，那么就难以获得期望有的高折射性低色散光学玻璃，如果该值超过60重量％，那么抗失透性降低，就难以获得能稳定生产的玻璃。上述含量优选在37—48重量％范围内，更优选在40—45重量％范围内。
作为La2O3的替代物的Gd2O3的可掺入量在0—30重量％的范围内。如果上述含量超过30重量％，那么抗失透性会降低，致使难以获得能稳定生产的玻璃。上述含量优选在0—18重量％的范围内，更优选在5—15重量％的范围内。
也可掺入Y2O3和Yb2O3作为上述La2O3的替代物，其添加量分别在0—10重量％和0—5重量％。如果Y2O3的含量超过10重量％，或Yb2O3的含量超过5重量％，那么抗失透性会降低，致使难以获得能稳定生产的玻璃。Y2O3的含量优选在0—6重量％的范围内，更优选在3—6重量％的范围内。另外，Yb2O3的含量优选在0—5重量％的范围内，更优选在0—2重量％的范围内。
上述的La2O3和上述的Gd2O3、Y2O3和Yb2O3对光学特性具有类似的影响，这些组分的总量优选在50—60重量％的范围内。如果上述总量低于50重量％，那么就难以获得作为本发明最终产品的高折射性低色散光学玻璃。如果该值超过60重量％，那么抗失透性会降低，致使难以获得能稳定生产的玻璃。上述总量优选在51—58重量％的范围内，更优选在54—56重量％的范围内。
ZrO2是使玻璃具有高折射指数的组分，当掺入量较小时，它对改善抗失透性有影响。其含量优选在2—8重量％的范围内。如果上述含量低于2重量％，那么就难以获得高折射性光学玻璃，ZrO2对完全改善抗失透性没有影响。如果上述含量超过8重量％，抗失透性会稍有降低，玻璃转变点贝会提高，致使难以实现本发明的目的。上述含量优选在4—8重量％的范围内，更优选在4—6重量％的范围内。
Ta2O5是使玻璃具有高折射性的基本组分，其含量优选在13—19重量％的范围内。如果上述含量低于13重量％，就难以获得作为本发明最终产品的高折射性光学玻璃。如果该值超过19重量％，不仅会降低抗失透性，而且透射比吸收端会向波长较长侧移动。上述含量优选在13—17重量％的范围内，更优选在14—17重量％的范围内。
在本发明的光学玻璃I中，SiO2、B2O3、GeO2、ZnO、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、ZrO2和Ta2O5的总量超过95重量％。如果上述总量低于95重量％，难以获得一种光学玻璃，其满足本发明所期望的所有光学特性、粘滞流动的温度降低和抗失透性。上述总量优选至少为96重量％，更优选至少98重量％。
除了上述组分外，按需要，本发明的光学玻璃I可含有Nb2O3、WO3、Al2O3、Bi2O3、Ga2O3、BaO、SrO、CaO、MgO、Na2O、K2O、Li2O和Sb2O3。
当Nb2O3和WO3的掺入量较小时，这两种组分起改善抗失透性的作用。这两种组分每一种的掺入量在0—3重量％的范围内。如果Nb2O3的含量超过3重量％，或WO3的含量超过3重量％，那么玻璃在较短的波长范围内的吸收增强，会使玻璃着色。Nb2O3的含量优选在0—1.5重量％的范围内，更优选在0.5—1.5重量％的范围内。此外，WO3的含量优选在0—2重量％的范围内，更优选在0—1重量％的范围内。
当Bi2O3的掺入量较小时，它是对降低Tg有影响的组分，其掺入量可在0—3重量％的范围内。如果Bi2O3的含量超过3重量％，它会降低抗失透性或引起玻璃着色。其含量优选在0—2重量％的范围内，更优选在0—1重量％的范围内。
Al2O3和Ga2O3的掺入量较小时，在有些青况下会改善抗失透性。但是，它们也会降低折射指数。这些组分的每一种含量优选在0—3重量％的范围内。Al2O3的含量优选在0—2.5重量％的范围内，更优选在0—0.5重量％的范围内。
当使用碳酸盐或硝酸盐形式的BaO、SrO、CaO和MgO作为玻璃的原料时，它们对促进去泡(defoaming)有影响。但是，如果这些组分的总量超过3重量％，抗失透性会下降，致使难以获得可稳定生产的光学玻璃。因此，BaO、SrO、CaO和MgO的总量优选在0—3重量％的范围内。BaO的含量优选在0—2重量％的范围内，更优选在0—1重量％的范围内。SrO的含量优选在0—2重量％的范围内，更优选在0—1重量％的范围内。
Na2O、K2O和Li2O对降低玻璃转变点Tg有影响，Li2O的影响特别高。但是，这些组分对于降低抗失透性和折射指数起主要作用。Na2O、K2O和Li2O的总量优选在0—1重量％的范围内。Li2O的含量优选在0—0.5重量％的范围内。
Sb2O3作为一种澄清剂(refining agent)的掺入量可在0—1重量％的范围内。上述澄清剂Sb2O3可用其它的澄清剂例如SnO2代替。Sb2O3的含量优选在0—0.5重量％的范围内。
作为另一优选的组成，本发明的光学玻璃I具有玻璃组成(b)，含有(按重量％计)5—10％SiO2、7—13％B2O3、0—5％GeO2、0—15％ZnO、30—60％La2O3、0—30％Gd2O3、0—5％Y2O3、0—5％Yb2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2、B2O3和GeO2的总量在14—20重量％之间，B2O3和ZnO的总量至少为9重量％，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的总量在50—60重量％之间，其中上述各组分的总量超过95重量％，该玻璃组成还含有(按重量％计)0—3％Nb2O3、0—3％WO3、0—3％Al2O3、0—3％Bi2O3、0—3％Ga2O3和0—1％Sb2O3，BaO、SrO、K2O和MgO的总量在0—3重量％之间、Na2O、K2O和Li2O的总量在0—1重量％之间。
本发明的光学玻璃II是—种硼硅酸盐玻璃，含有至少—种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5或Nb2O5，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的比例为3.2—5，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例为1.1—1.5，硼硅酸盐玻璃具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5。
La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比[(La2O3＋Gd2O3＋Y2O3＋Yb2O3)/(SiO2＋B2O3)为3.2—5，优选3.2—4.5，更优选3.2—4，特别优选3.2—3.5。
此外，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比例[(ZrO2＋Ta2O5＋Nb2O5)/(SiO2＋B2O3)]为1.1-1.5，优选为1.2—1.3。
当上述光学玻璃II具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5时，玻璃的转变点Tg可达700℃或700℃以下。
本发明的光学玻璃III是一种硼硅酸盐玻璃，含有至少—种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少—种选自ZrO2、Ta2O5或Nb2O5，且含有ZnO，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的比例为2—5，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的比例为0.5—3，ZnO与SiO2和B2O3总量比至少为0.14，硼硅酸盐玻璃具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5。
在光学玻璃III中，ZnO与SiO2和B2O3总量的重量比[ZnO/(SiO2＋B2O3)]至少为0.14，优选0.14—2，更优选0.18—1.5，特别优选0.2—1。此外，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比例[(La2O3＋Gd2O3＋Y2O3＋Yb2O3)/(SiO2＋B2O3)]为2—5，优选为2.5—4.5，更选为3—3.5。
此外，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比例[(ZrO2＋Ta2O5＋Nb2O5)/(SiO2＋B2O3)]为0.5—3，优选为0.8—2，优选为1—1.5。
当上述光学玻璃III具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5时，玻璃的转变点Tg可达700℃或700℃以下。
作为优选的玻璃组成，上述光学玻璃II和III具有的玻璃组成含有(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、0—5％GeO2、0—15％ZnO、30—60％La2O3、0—30％Gd2O3、0—10％Y2O3、0—5％Yb2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2、B2O3和GeO2的总量在14—20重量％之间，B2O3和ZnO的总量至少为9重量％，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的总量在50—60重量％之间，其中上述各组分的总量超过95重量％，并且玻璃组成含有0—1重量％Li2O和0—3％Nb2O5。
上述玻璃组成的每种组分如上述光学玻璃I中玻璃组成(a)所述的。
此外，本发明的光学玻璃IV是—种光学玻璃，其组成含有(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、30—60％La2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2和B2O3的总量在14—20重量％之间，上述组分的总量至少为95重量％。
在上述光学玻璃IV中，优选用Gd2O3和/或Y2O3代替部分La2O3，Gd2O3的含量在0—30重量％范围内，Y2O3的含量在0—10重量％范围内，玻璃具有的玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下。
在光学玻璃IV中，ZnO的含量在0—15重量％之间，ZnO和B2O3的总量至少为9重量％。在光学玻璃IV中，特别优选也是用Gd2O3和/或Y2O3代替部分La2O3，Gd2O3的含量在0—30重量％之间，Y2O3的含量在0—10重量％之间，ZnO的含量在0—15重量％之间，Nb2O5的含量在0—3重量％之间，Li2O的含量在0—1重量％之间，和玻璃具有的玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下。在光学玻璃IV中，至于对每种组分含量范围和每种组分优选含量范围的限定的原因已在上述光学玻璃I中的玻璃组成(a)中有所所叙述。
根据本发明，还提供了一种由上述任一种光学玻璃I—IV制备的预成形体，和由上述任一种光学玻璃I—IV制备的光学产品。
上述玻璃预成形体可通过熔融上述任一种光学玻璃I—IV的原料并通过冷处理或热处理将熔融玻璃预成形来制备。
上述光学产品可按下列方法生产，包括熔融上述任一种光学玻璃I—IV原料的步骤和直接模压熔融玻璃的步骤。另外，上述光学产品也可按下列方法生产，包括再热上述玻璃预成形体至适合于模压的温度(获得粘度为104—107Pa·s的温度)的步骤，例如约850℃，从而软化预成形体和模压预成形体。
上述方法可包括在直接模压熔融玻璃或模压玻璃预成形体的步骤后退火玻璃的模压制品的步骤。玻璃模制品的上述退火可在大约玻璃转变点的温度下进行，优选是在玻璃转变点的±20℃温度范围内进行。在本发明中，退火温度可设定在720℃或该值以下，对于相同的玻璃组成可设定在700℃或700℃以下。
在上述方法中，可有效地生产光学产品例如透镜和棱镜。
与传统的光学玻璃相比，本发明的光学玻璃是一种具有低粘滞流动温度的高折射性低色散玻璃。因此，本发明的光学玻璃无需在特别高的温度下进行任何的退火或再热压，可以稳定地生产光学玻璃。
本发明将借助于实施例进行更详细的说明，但本发明不受任何实施例的限制。
实施例1—10和对比例1和2准备碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氧化物等粉状原料以形成表2—4中每一实施例所示的玻璃组成，将各种原料充分混合。然后，将混合物置于铂坩埚中，在窑炉中熔融，设定的温度为1400℃，搅拌并澄清(refine)，将熔融的玻璃浇铸到预热至适当温度的铁制框架中，在约Tg的温度下保温2小时，然后逐渐冷却，获得一种光学玻璃。
按下列方法测定由此获得的光学玻璃的特性。表2—4还示出了结果。
(1)折射指数[nd]和阿贝值[γd]在以30℃/小时的降温速度下冷却熔融玻璃生产一种光学玻璃并测定。
(2)玻璃转变点Tg在以4℃/分钟的升温速度下用热机械分析器测定一种光学玻璃。
(3)液线温度[L.T.]将玻璃置于体积为50毫升的铂坩埚中，盖上盛有玻璃的坩埚和保持在预定温度的窑炉中达2小时并冷却。然后，通过放大100倍的显微镜观测玻璃的内部，基于是否形成结晶来测定玻璃的液线温度。每隔10℃改变上述温度。
(4)λ80测定厚度为10毫米的抛光试样的光谱透射率(transmittance)并确定在80％的透射率下的波长(纳米)。表2
表3
表4
如表2—4所示，本发明的玻璃具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值v至少为39.5，可以看出实施例1—6的玻璃具有的玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下，实施例7—10的玻璃具有的玻璃转变点Tg为707—713℃。
在对比例1的玻璃中，(Nb2O5＋ZrO2＋Ta2O5)/(SiO2＋B2O3)的重量比为1.079或低于1.2，玻璃具有高的玻璃转变点Tg，为735℃。在对比例2的玻璃中，(La2O3＋Gd2O3＋Y2O3＋Yb2O5)/(SiO2＋B2O3)的重量比为1.967或低于3.1，玻璃具有低的折射指数，为1.86。
当将本发明实施例6中获得的光学玻璃保持在850℃的电炉中5分钟，那么就足以使玻璃软化。对比例1中获得的光学玻璃几乎不软化。这种差别表明本发明的光学玻璃可在比普通光学玻璃低的温度下再热压。
在加热下单独软化每种模制的玻璃材料直到它们具有的粘度在104—107pa·s范围内，并将它们输送到具有模制表面的模中(模表面与作为最终产品的光学产品的光学功能表面对应)模压以获得玻璃模制材料。然后，分别在其玻璃转变点Tg下退火玻璃模制材料以生产光学产品。
本发明的效果本发明的光学玻璃是一种高折射低色散玻璃，具有低的粘滞流动温度，从而能稳定地生产光学产品，而无需在特别高的温度下进行退火或再热压。
权利要求
1.一种光学玻璃，具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5，玻璃转变点Tg为700℃或700℃以下。
2.根据权利要求1的光学玻璃，是一种硼硅酸盐玻璃，含有至少一种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5和Nb2O5的组分，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比例为2—4，ZrO2Z、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比例为1—2。
3.根据权利要求2的光学玻璃，进—步含有ZnO，ZnO与SiO2和B2O3总量的重量比大于0但不超过2。
4.根据权利要求3的光学玻璃，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比例为2—4，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比例为1—2，和ZnO与SiO2和B2O3总量的重量比为0.1—0.5。
5.根据权利要求1—4任一项的光学玻璃，其中具有玻璃组成，含有(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、0—5％GeO2、0—15％ZnO、30—60％La2O3、0—30％Gd2O3、0—10％Y2O3、0—5％Yb2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2、B2O3和GeO2的总量为14—20重量％，B2O3和ZnO的总量至少为9重量％，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的总量为50—60重量％，其中上述组分的总量至少是95重量％，并且该组成含有0—1重量％Li2O和0—3％Nb2O5。
6.根据权利要求5的光学玻璃，其中含有(按重量％计)9—12％B2O3和1—7％ZnO，具有的B2O3和ZnO的总量至少为12重量％。
7.根据权利要求5或6的光学玻璃，其中含有(按重量％计)6—9％SiO2、9—12％B2O3和0—5％GeO2，具有的SiO2、B2O3和GeO2和的总量为16—19重量％。
8.根据权利要求1—4任一项的光学玻璃，具有玻璃组成，含有(按重量％)5—10％SiO2、7—13％B2O3、0—5％GeO2、0—15％ZnO、30—60％La2O3、0—30％Gd2O3、0—5％Y2O3、0—5％Yb2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2、B2O3和GeO2的总量在14—20重量％之间，B2O3和ZnO的总量至少为9重量％，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的总量在50—60重量％之间，其中上述各组分的总量超过95重量％，该玻璃组成还含有(按重量％计)0—3％Nb2O3、0—3％WO3、0—3％Al2O3、0—3％Bi2O3、0—3％Ga2O3和0—1％Sb2O3，BaO、SrO、K2O和MgO的总量在0—3重量％、Na2O、K2O和Li2O的总量在0—1重量％。
9.一种是硼硅酸盐玻璃的光学玻璃，含有至少一种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5或Nb2O5的组分，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比为3.2—5，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比为1.1—1.5，并且具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5。
10.一种是硼硅酸盐玻璃的光学玻璃，含有至少一种选自La2O3、Gd2O3、Y2O3或Yb2O3和至少一种选自ZrO2、Ta2O5或Nb2O5和ZnO的组分，其中La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3总量与SiO2和B2O3总量的重量比为2—5，ZrO2、Ta2O5和Nb2O5总量与SiO2和B2O3总量的重量比为0.5—3，和ZnO与SiO2和B2O3总量的重量比至少为O.14，并且具有的折射指数nd至少为1.875，阿贝值vd至少为39.5。
11.根据权利要求9或1O的光学玻璃，其中具有玻璃组成，含有(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、0—5％GeO2、0—15％ZnO、30—60％La2O3、0—30％Gd2O3、0—10％Y2O3、0—5％Yb2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2、B2O3和GeO2的总量为14—20重量％，B2O3和ZnO的总量至少为9重量％，La2O3、Gd2O3、Y2O3和Yb2O3的总量为50—60重量％，其中上述组分的总量超过95重量％，并且该玻璃组成含有0—1重量％Li2O和0—3％Nb2O5。
12.根据权利要求11的光学玻璃，其中含有(按重量％计)9—12％B2O3和1—7％ZnO和B2O3和ZnO的总量至少为12重量％。
13.根据权利要求11或12的光学玻璃，其中含有(按重量％计)6—9％SiO2、9—12％B2O3和0—5％GeO2，具有的SiO2、B2O3和GeO2的总量为16—19重量％。
14.—种光学玻璃，含有(按重量％计)3—10％SiO2、7—15％B2O3、30—60％La2O3、2—8％ZrO2和13—19％Ta2O5，其中SiO2和B2O3的总量占14—20％，上述组分的总量至少为95％。
15.根据权利要求14的光学玻璃，其中用Gd2O3和/或Y2O3代替部分La2O3，Gd2O3的含量在0—30重量％范围内，Y2O3的含量在0—10重量％范围内，光学玻璃含0—15重量％ZnO，并且ZnO和B2O3的总量至少为9重量％，光学玻璃具有的玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下。
16.根据权利要求14或15的光学玻璃，其中用Gd2O3和/或Y2O3代替部分La2O3，Gd2O3的含量在0—30重量％范围内，Y2O3的含量在0—10重量％范围内，ZnO的含量在0—15重量％范围内，Nb2O5的含量在0—3重量％的范围内和Li2O的含量在0—1重量％范围内，光学玻璃具有的玻璃转变点Tg达700℃或700℃以下。
17.一种用权利要求1—16任一项的光学玻璃制备的玻璃预成形体。
18.一种用权利要求1—16任一项的光学玻璃制备的光学产品。
19.一种权利要求18光学产品的生产方法，包括熔融玻璃原料并直接模压熔融玻璃的步骤。
20.根据权利要求19的方法，进一步包括在直接模压熔融玻璃后，退火经模压获得的玻璃模制材料的步骤。
21.一种光学产品的生产方法，包括在加热下软化权利要求17的玻璃预成形体，模压在加热下软化的玻璃预成形体的步骤。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括在模压玻璃预成形体步骤后，退火经模压获得的玻璃模制材料。
全文摘要
本发明公开了一种光学玻璃,它具有高折射性和低色散光学特性并且具有低的玻璃转变点,使得热处理窑炉可长期运行。本发明提供了一种光学玻璃,这种玻璃具有的折射指数nd至少为1.875,阿贝值νd至少为39.5,玻璃转变点Tg为700℃或700℃以下,一种硼硅酸盐光学玻璃,含有至少一种选自La
文档编号C03C3/068GK1326904SQ0112430
公开日2001年12月19日 申请日期2001年5月31日 优先权日2000年5月31日
发明者立和名一雄 申请人:保谷株式会社