本發(fā)明涉及一種高折射高色散光學(xué)玻璃，特別是涉及一種具有折射率(nd)為1.81～1.89、阿貝數(shù)(νd)為19～29，相對部分色散Pg,F小，透過率高且化學(xué)穩(wěn)定性好的磷酸鹽光學(xué)玻璃和光學(xué)元件。

背景技術(shù)：

高折射高色散光學(xué)玻璃在光學(xué)儀器和光電產(chǎn)品中是非常重要的組成部分，近年來隨著智能手機和單反相機等光電產(chǎn)品的廣泛流行，對于該類磷酸鹽光學(xué)玻璃的性能提出了更高的要求，那就是降低Pg,F，提高透過率，以便能更好地改善色差，從而進一步提高光學(xué)透鏡的成像質(zhì)量。

日本專利JP54-112915公開了一種高折射高色散的光學(xué)玻璃，其采用P₂O₅-Nb₂O₅-R₂O-ZnO系統(tǒng)，此玻璃熔融性能不好，容易產(chǎn)生析晶顆粒等夾雜物，且玻璃容易失透，玻璃穩(wěn)定性較差。中國專利CN201010291542，其采用P₂O₅-Nb₂O₅-BaO-TiO₂系統(tǒng)，玻璃系統(tǒng)中含有TiO₂，這不僅造成玻璃的透過率變差，而且使玻璃的Pg,F較高。中國專利CN1099388(C)公開的光學(xué)玻璃采用SiO₂-B₂O₃-Nb₂O₅-ZrO₂-Na₂O系統(tǒng)，此負向反常色散玻璃的色散較低，然而要高精度地修正色差則需要高色散且Pg,F較低的玻璃，顯然這玻璃不符合要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高折射高色散、相對部分色散Pg,F小且透過率高的磷酸鹽光學(xué)玻璃和光學(xué)元件。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：光學(xué)玻璃，其重量百分比組成含有：P₂O₅：16.5～33.5％；Nb₂O₅：25～60％；BaO：15～35％；R₂O：1～13.5％，所述R₂O包括Na₂O、K₂O中的一種或兩種；ZnO：0～10％；B₂O₃：0～5％；Ta₂O₅：0～5％。

進一步的，還含有：SiO₂：0～5％；WO₃：0～10％；RO：0～15％，所述RO包括MgO、SrO、CaO中的一種或幾種。

光學(xué)玻璃，其重量百分比組成為：P₂O₅：16.5～33.5％；Nb₂O₅：25～60％；BaO：15～35％；ZnO：0～10％；B₂O₃：0～5％；Ta₂O₅：0～5％；SiO₂：0～5％；WO₃：0～10％；R₂O：1～13.5％，所述R₂O包括Na₂O、K₂O中的一種或兩種；RO：0～15％，所述RO包括MgO、SrO、CaO中的一種或幾種。

進一步的，其中，P₂O₅：17～30％；和/或Nb₂O₅：30～55％；和/或BaO：16～31％；和/或R₂O：1.5～11％；和/或ZnO：0～8％；和/或B₂O₃：0～3％；和/或Ta₂O₅：0～3％；和/或SiO₂：0～4％；和/或WO₃：0～8％；和/或RO：0～12％。

進一步的，其中,P₂O₅：17～25％；和/或Nb₂O₅：30～50％；和/或BaO：20～30％；和/或ZnO：0.5～6％；和/或R₂O：2～8％。

進一步的，(R₂O+B₂O₃)/BaO：0.001-0.399。

進一步的，(R₂O+B₂O₃)/BaO：0.005-0.37。

進一步的，(R₂O+B₂O₃)/BaO：0.1-0.35。

進一步的，所述光學(xué)玻璃折射率為1.81～1.89，阿貝數(shù)為19～29，透射比達到70％時對應(yīng)的波長λ70在430nm以下。

進一步的，所述光學(xué)玻璃的Pg,F為：0.5957～0.6210。

光學(xué)元件，采用上述的光學(xué)玻璃制成。

本發(fā)明的有益效果是：通過合理的組分設(shè)計，使得本發(fā)明磷酸鹽光學(xué)玻璃具有高折射高色散，相對部分色散Pg,F小，透過率高且化學(xué)穩(wěn)定性良好，適用于高品質(zhì)光學(xué)元件。

具體實施方式

下面將詳細地描述本發(fā)明光學(xué)玻璃所含有的組分，這些組分都是按照重量百分比來表示。

P₂O₅是玻璃生成體，能夠促進玻璃穩(wěn)定形成，能很好地降低玻璃的熔融溫度，并且可以使玻璃在可見光區(qū)域有較高的透過率。如果P₂O₅的含量低于16.5％，則達不到上述效果；但如果P₂O₅的含量高于33.5％，玻璃容易失透，并且容易析晶。因此，P₂O₅的含量為16.5～33.5％，優(yōu)選為17～30％，進一步優(yōu)選為17～25％。

Nb₂O₅是實現(xiàn)玻璃高折射高色散非常有用的成分，能夠使玻璃具有低的Pg,F和高的透過率，也能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。如果Nb₂O₅的含量低于25％，玻璃的折射率不能滿足要求；但如果Nb₂O₅的含量高于60％，玻璃容易失透，Pg,F反而會變大。因此，Nb₂O₅的含量為25～60％，優(yōu)選為30～55％，進一步優(yōu)選為30～50％。

BaO是實現(xiàn)玻璃高折射率較有效且較廉價的組分,同時還可以提高玻璃的穩(wěn)定性。若其含量低于15％，上述效果不明顯；若含量多于35％，則會使得玻璃的轉(zhuǎn)變溫度較高，玻璃的密度增大。因此，BaO的含量為15～35％，優(yōu)選為16～31％，進一步優(yōu)選為20～30％。

R₂O是Na₂O、K₂O中的一種或兩種組分，是較好的玻璃助熔組分，可促進玻璃穩(wěn)定形成，可有效地降低玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，適量的R₂O能夠獲得均勻性較好的光學(xué)玻璃。如果R₂O的總含量低于1％，起不到助熔的作用，玻璃高溫粘度可能會較大；但如果R₂O的總含量高于13.5％，光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性會變差，且折射率和色散達不到所要求的范圍，玻璃容易析晶。因此，R₂O的含量為1～13.5％，優(yōu)選為1.5～11％，進一步優(yōu)選為2～8％。

B₂O₃也是一種光學(xué)玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體組分，有較好的助熔作用，但當其含量超過5％時，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性會變差。因此，B₂O₃的含量為0～5％，優(yōu)選為0～3％。通過發(fā)明人大量研究發(fā)現(xiàn)，當(R₂O+B₂O₃)/BaO的比值為0.001～0.399，優(yōu)選為0.005～0.37，進一步優(yōu)選為0.1～0.35時，玻璃具有優(yōu)異的透過率。

ZnO能夠有效調(diào)節(jié)玻璃的光學(xué)常數(shù)，防止玻璃失透。當其含量高于10％時，玻璃的色散增大，析晶傾向增大，同時玻璃的高溫粘度變小，給玻璃的成型帶來很大的困難。因此，ZnO的含量為0～10％，優(yōu)選為0～8％，進一步優(yōu)選為0.5～6％。

Ta₂O₅能夠調(diào)節(jié)玻璃的折射率和阿貝數(shù)，降低Pg,F，但其價格高昂，引入過多會導(dǎo)致成本上升，不利于大量生產(chǎn)。因此，Ta₂O₅的含量限定為0～5％，優(yōu)選為0～3％。

SiO₂是一種光學(xué)玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體組分。若其含量超過5％，會提高玻璃的融化溫度。因此，SiO₂的含量為0～5％，優(yōu)選為0～4％。

WO₃也是實現(xiàn)玻璃高折射高色散非常有用的成分，同時少量適度的引入還可以防止玻璃失透。但其含量超過10％時，會使玻璃著色增加，透過率降低，而且析晶性能也會變差。因此，WO₃的含量為0～10％，優(yōu)選為0～8％。

RO是由MgO、SrO、CaO中的一種或幾種組成，適量引入能夠有效調(diào)節(jié)玻璃的折射率和阿貝數(shù)，但當其含量超過15％時，玻璃的耐失透性降低。因此，RO的含量為0～15％，優(yōu)選為0～12％。

本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法制成，即：將原料進行熔化、澄清、攪拌均化、降溫至合適溫度成型，即可得到本發(fā)明所提供的折射率為1.81～1.89，阿貝數(shù)為19～29，Pg,F為0.5957～0.6210，透過率高，化學(xué)穩(wěn)定性良好的磷酸鹽光學(xué)玻璃。

本發(fā)明提供的光學(xué)玻璃的各個性能參數(shù)的測試方法如下：

折射率、阿貝數(shù)按照《GB/T 7962.1—2010無色光學(xué)玻璃測試方法折射率和色散系數(shù)》測試。

玻璃的著色度(λ₇₀/λ₅)，測試樣品厚度為10±0.1mm，樣品的兩個通光面拋光，用分光光度計測試出透射比達到70％時對應(yīng)的波長λ₇₀和透射比達到5％時對應(yīng)的波長λ₅。

玻璃粉末法耐水穩(wěn)定性D_W采用GB/T17129測試標準測量。

玻璃粉末法耐酸穩(wěn)定性D_A采用GB/T17129測試標準測量。

相對部分色散Pg,F由(1)式計算得到：

Pg,F＝(ng-nF)/(nF-nC) (1)

經(jīng)過上述測試，得到的本發(fā)明的光學(xué)玻璃具有以下性能：折射率(nd)為1.81～1.89，阿貝數(shù)為19～29，Pg,F為0.5957～0.6210，玻璃透射比達到70％時對應(yīng)的波長λ₇₀在430nm以下。

本發(fā)明還提供一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件是由本發(fā)明光學(xué)玻璃所形成的，所以該光學(xué)元件具有上述本發(fā)明光學(xué)玻璃的所有特性。本發(fā)明提供的光學(xué)元件適合應(yīng)用于數(shù)碼照相機、數(shù)字攝像機等設(shè)備中，可很好地校正色差，可實現(xiàn)設(shè)備小型化、輕量化的需求。

實施例

為了進一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體的實施例，描述本發(fā)明優(yōu)選的實施方案。但應(yīng)該注意和理解的是，這些實施例只是為了更好地說明本發(fā)明的特點和優(yōu)點，并沒有限制本發(fā)明的權(quán)利要求。

本發(fā)明的實施例1～30提供的光學(xué)玻璃組分(以重量百分比表示)及其所對應(yīng)的性能如表1～表3所示。通過將表1～表3各個實施例中光學(xué)玻璃各種氧化物、碳酸鹽、偏磷酸鹽等按照其比值稱重，充分混合均勻后加入光學(xué)玻璃熔爐內(nèi)，在適當?shù)墓に嚋囟认陆?jīng)過熔化、澄清、攪拌均化、降溫至合適溫度后，將此熔融的玻璃澆注入事先預(yù)熱好的金屬模具中成型并退火，便可得到所需光學(xué)玻璃。

本發(fā)明提供的一種具有高折射高色散，相對部分色散Pg,F小，透過率高且化學(xué)穩(wěn)定性良好的磷酸鹽光學(xué)玻璃的組成和相應(yīng)性能如：折射率(nd)、色散(nF-nC)、阿貝數(shù)(vd)、相對部分色散Pg,F、粉末耐水穩(wěn)定性D_W、粉末耐酸穩(wěn)定性D_A、著色度(λ70/λ5)的結(jié)果都在表1～表3的實施例1～30中表示。

表1

表2

表3

從上述實施例可以看出，本發(fā)明提供的磷酸鹽光學(xué)玻璃其折射率(nd)為1.81～1.89，阿貝數(shù)為19～29，Pg,F為0.5957～0.6210。具有高折射高色散，相對部分色散Pg,F小，透過率高且化學(xué)穩(wěn)定性良好的特點，該玻璃形成的光學(xué)元件適合應(yīng)用于數(shù)碼照相機、數(shù)字攝像機等設(shè)備中，可很好地校正色差，可實現(xiàn)設(shè)備小型化、輕量化的需求。