高折射高色散光学玻璃、光学元件及光学仪器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高折射高色散光学玻璃，特别是涉及一种折射率（nd)为1.95~ 2. 07、阿贝数（v d)为25~35的高折射高色散光学玻璃，以及由该光学玻璃构成的预制件、 光学元件和光学仪器。
【背景技术】
[0002] 近年来，数码成像设备的发展趋势主要有两点，一是体积越来越小，可以做到很轻 薄，方便使用者随身携带；二是成像质量越来越高。折射率高于1. 95以上的光学玻璃一般 称为特高折射率玻璃，使用在光学成像设备上可以极大地缩短成像的焦距，减少镜头成像 所需要的长度，从而大幅度降低镜头的体积。特高折射率光学玻璃的出现，使得镜头小型 化，轻薄化成为可能。同时，特高折射率光学玻璃应用于成像镜头可以大大提升镜头的变焦 能力，使轻薄成像设备拥有较大的变焦能力。另外，特高折射率光学玻璃与特低折射率玻璃 (简称ED玻璃)耦合使用，可以有效减少成像设备的像差、色差等，有效提升成像设备的成像 质量。
[0003]-般来说，高折射率光学玻璃在光透过方面，蓝光透过率较低折射率光学玻璃要 低。以单反相机镜头为例，一般由几枚至十几枚光学镜片构成，如果采用蓝光透过率较低 的高折射光学玻璃的话，那么最后到达传感器的蓝光总量将比其他波长的光少很多，为还 原相片的真实色彩带来较大的困难。在光学设计领域，一般用T 400nm来表征蓝光透过率， t400nm的值越大，说明蓝光透过率越高。
[0004] 高折射率光学玻璃为了达到较高的折射率，会加入大量的La203、Y20 3、Gd203等稀土 高折射氧化物。但这些氧化物通常来说非常昂贵，随着中国稀土资源的枯竭趋势，其价格在 未来还有很大的上涨预期。1102是一种常用的化工原料，价格相对于稀土氧化物便宜。Ti0 2 加入玻璃组分中能提升玻璃折射率，同时能提升玻璃的化学稳定性。所以，通常在高折射率 光学玻璃中加入一定量的Ti02，取代部分稀土氧化物，使玻璃成本降低。但是，Ti0 2加入量 如果过大，在玻璃熔炼过程中会产生着色，严重降低玻璃的光透过率。所以研究如何加大 Ti〇 2在玻璃组分中的含量，同时又能获得光透过率较好的光学玻璃是对于光学玻璃产业持 续发展非常重要。
[0005]在制造光学镜片的过程中，通常的工艺是按压型规格把光学玻璃切割为毛坯，然 后放入高温模具中，根据其弛垂温度Ts的不同，升温至850°C -1000°C并保持15-20分钟使 其软化，压制为镜片毛坯。然后再进行研磨抛光等后续工序。这种加工手段在光学制造领 域称为二次压型。在二次压型过程中，其升温温度一般处在玻璃的析晶区间，这就要求玻璃 具有较好的抗失透性能，抗失透性能包括表面抗析晶性能与内部抗析晶性能。与较低折射 率玻璃相比，高折射光学玻璃网络形成体如Si0 2、B203等含量相对较小，玻璃析晶性能较一 般低折射率光学玻璃要差一些。这就要求玻璃组分配比合理，使得在生产过程和后期二次 压型过程中玻璃不产生析晶。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种光透过率优异、抗析晶性能优良的高折射 高色散光学玻璃。
[0007] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：高折射高色散光学玻璃，其组成按重 量百分比含有：Si0 2 :1 ~13%、B203 :6 ~15%、Ti02 :5 ~22%、La203 :35 ~60%、Gd203 :1 ~ 15%、Zr02 :2 ~10%、Nb205 :1 ~15%、Zn0 :0? 5 ~8%、W03 :0 ~8%，Y203 :0 ~10%，但不含 Ta205 与 Ge02。
[0008]进一步的，还含有：Sb203 :0 ~0? 1%、R0 :0 ~8%，其中，R 为 Ba、Sr、Ca、Mg 中的一 种或几种。
[0009] 进一步的，其组成按重量百分比为：Si02 :1~13%、B203 :6~15%、Ti02 :5~22%、 La203 :35 ~60%、Y203 :0 ~10%、Gd203 :1 ~15%、Zr02 :2 ~10%、Nb205 :1 ~15%、ZnO :0? 5 ~ 8%、W03 :0 ~8%、Sb203 :0 ~0? 1%、R0 :0 ~8%，其中，R 为 Ba、Sr、Ca、Mg 中的一种或几种。
[0010] 进一步的，其中：Si02 :1~11%和/或氏03 :8~13%和/或Ti02 :11~17%和/ 或 La203 :38 ~55% 和 / 或 Y203 :1 ~7% 和 / 或 Gd203 :3 ~13% 和 / 或 Zr02 :3 ~9% 和 / 或 Nb205 :2 ~14% 和 / 或 ZnO :0? 5 ~6% 和 / 或 Sb203 :0 ~0? 05% 和 / 或 R0 :0 ~5%，其中，R 为Ba、Sr、Ca、Mg中的一种或几种。
[0011] 进一步的，其中：Si02 :1~7%和/或B203 :8~11%和/或Ti02 :13~16%和/ 或 La203 :40 ~50% 和 / 或 Y203 :1 ~5% 和 / 或 Gd203 :5 ~12% 和 / 或 Zr02 :4 ~8% 和 / 或 Nb205 :5 ~10% 和 / 或 ZnO : 1 ~4%。
[0012] 进一步的，其中：2. 5 < La2(V(Y203+Gd203+Zr0 2) < 7。
[0013]进一步的，其中：0? 9 < (Si02+B203)/Ti02 < 1. 5。
[0014] 进一步的，所述光学玻璃折射率为1. 95~2. 07,阿贝数为25~35。
[0015] 进一步的，按GB/T7962. 12-2010规定方法测量，10mm厚样品400nm处内透过率为 68%及以上。
[0016] 进一步的，其表面抗析晶性能等级在B级及以上；内部抗析晶性能为A级。
[0017] 采用上述的高折射高色散光学玻璃制成的玻璃预制件。
[0018] 采用上述的高折射高色散光学玻璃制成的光学元件。
[0019] 采用上述的高折射高色散光学玻璃制成的光学仪器。
[0020] 本发明的有益效果是：通过合理的组分配比，不含有易着色的Bi203，玻璃的着色 度和光透过率优异；不含有Ta 205、Ge02等贵重氧化物，玻璃成本低。本发明的光学玻璃具有 较好的抗析晶性能，其折射率（n d)为1. 95~2. 07、阿贝数（vd)为25~35。
【具体实施方式】
[0021] 下面将描述本发明光学玻璃的各个组分，除非另有说明，各个组分含量是用重量％ 表不。
[0022] B203是玻璃网络生成体氧化物，是构成玻璃网络的必须成分，尤其是在高折射镧系 玻璃中，B203是得到稳定玻璃的主要成分。当B20 3含量低于6%时，玻璃的熔化性能变坏，耐 失透性能不理想；当B203含量高于15%时，玻璃的折射率达不到设计目标，因此，B20 3的含量 限定为6~15%，优选为8~13%，更优选为8~11%。
[0023] Si02也是形成玻璃的网络生成体氧化物，加入一定量Si0 2，可以增大玻璃的高温 粘度，提高玻璃的耐失透性和化学稳定性。当其含量低于1%时，效果不明显；若当其含量超 过13%时，则玻璃的折射率下降，耐失透性能变差，因此，Si0 2的含量为1~13%，优选为1~ 11%，进一步优选为1~7%。
[0024] Ti02是一种较为常见的高折射氧化物，加入组分中使玻璃具有高折射率，可以替 代Ta 205、La203等贵重氧化物，使玻璃成本下降，同时降低稀土原料的用量。但是，其缺点在 于加入量过多会使玻璃明显着色。本发明人通过研究发现，如果保持Ti0 2的含量处于0. 9 < (Si02+B203)/Ti02< 1. 5范围内，可以明显抑制熔体中Ti离子的价态或者结构变化，从而 抑制玻璃着色。所以，控制Ti02含量处于0. 9 < (Si02+B203) /Ti02 < 1. 5范围内，可以使Ti02 含量在保持较多加入量的同时，获得光透过率较好的玻璃。如果（Si02+B203)/Ti0 2 < 0. 9,玻 璃光透过率会下降；如果（Si02+B203)/Ti0 2 > 1. 5,本发明光学玻璃的光学常数将达不到设 计目标。本发明的Ti02的含量控制在5~22%，优选为11~17%，进一步优选为12~16%。
[0025] La203是提高玻璃折射率的有效成分，对改善玻璃的化学稳定性和耐失透性效果显 著，但其含量不足35%时，达不到所需的光学常数；若含量高于60%，则失透倾向反而增大， 因此，La 203的含量限定为35~60%，优选为38~55%，进一步优选为40~50%。
[0026] Y203、Gd20 3、Zr02属于高折射率氧化物，加入玻璃中可以提高玻璃的折射率，更为重 要的是，这三种氧化物与La 203共存时，在某一范围内，可以极大地抑制La203的析晶趋势。 本发明人通过研究发现，当这四种氧化物含量满足2. 5 < La2(V(Y203+Gd203+Zr0 2) < 7关 系时，其抗析晶能力，包括内部抗析晶性能与表面抗析晶性能最强。同时，Y203的含量如果 超过10%，将不能达到所需的光学常数，所以其含量限定为0~10%，当玻璃折射率nd大于 2. 0时，优选为1~7%，进一步优选为1~5% ;Gd203的含量如果超过15%，玻璃的比重将会 增大，同时耐失透性能会降低，所以其含量限定为1~15%，优选为3~13%，进一步优选为 5~12% ;Zr02的含量如果超过10%，玻璃的熔化温度会升高，同时耐失透性能会降低，所以 其含量限定为2~10%，优选为3~9%，进一步优选为4~8%。
[0027] Nb205是用于获得本发明的高折射和高色散性能的必要组分，其也是一种提高玻璃 化学耐久性的组分。当Nb