氟磷光學(xué)玻璃的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有特殊光學(xué)特性的氣憐光學(xué)玻璃，更特別地，本發(fā)明設(shè)及具有 反常色散特性W及低折射、低色散的氣憐光學(xué)玻璃，由上述玻璃形成的光學(xué)元件、W及制造 元件所用玻璃材料的方法。且具有良好的可加工性和實(shí)用性。其具有正的反常色散（APgp) 為0.001W上，折射率（nd) 1.52W上、阿貝數(shù)（Vd) 71~78范圍內(nèi)的氣憐光學(xué)玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002] 在相機(jī)、攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中，為消除組合鏡頭中的色差，通常采用阿貝數(shù)大的氣 憐玻璃、組合阿貝數(shù)小的玻璃W實(shí)現(xiàn)"消色差"的設(shè)計(jì)，對(duì)于運(yùn)種"消色差"的氣憐玻璃已經(jīng) 實(shí)用化。而對(duì)于更能體現(xiàn)不僅能消除色差的效果、同時(shí)又能校正光學(xué)系統(tǒng)中的二級(jí)光譜、并 實(shí)現(xiàn)二次"消色差"，則需用不僅具有大的阿貝數(shù)、同時(shí)具有反常色散性質(zhì)的光學(xué)元件來(lái)與 實(shí)現(xiàn)，W實(shí)現(xiàn)多樣化光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的空間和自由度，運(yùn)在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中來(lái)講是很重要 的。
[0003] 作為運(yùn)類低折射、低色散、大阿貝數(shù)的氣憐光學(xué)玻璃，已知的專利文獻(xiàn)有： CN1903765A、CN101196571A、CN1854100A，W上的折射率（nd)在 1. 40 ~1. 60 的，阿貝數(shù) (Vd) 65~90,雖然具有低折射、高阿貝數(shù)的性質(zhì)，但它們都不具有反常色散特性。
[0004] 不僅如此，在所公開的S篇專利文獻(xiàn)中，如：CN1903765A氣憐玻璃熱膨脹值大，機(jī) 械性能和穩(wěn)定性差。其較大的磨耗度將使可加工性變差，在元件加工拋光過(guò)程中，造成光潔 的元件表面被磨毛或劃傷，運(yùn)不僅增大了加工成本，其使用性也將大打折扣。 陽(yáng)0化]再如：CN101196571A、CN1854100A也是如此，不僅磨耗度值大，且熱膨脹值也過(guò) 大，運(yùn)不僅可加工性差，同時(shí)也因熱膨脹值大，使玻璃脆性加大，元件在加工過(guò)程中極易破 裂，使加工變得極易困難，也限制了運(yùn)類玻璃的廣泛使用。
[0006] 再如=篇專利文獻(xiàn)的玻璃密度過(guò)大，也不利于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的輕量化。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)低折射、尤其是高阿貝數(shù)的要求，W上專利文獻(xiàn)中都大量引入了氣化物，W 其達(dá)到低折射和高阿貝數(shù)的要求，但大量使用氣化物不僅增加了制造過(guò)程中的難度和制造 成本，而且將使玻璃內(nèi)品質(zhì)變差，難W實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的量化產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明重在解決上述W往技術(shù)所存在的諸多缺陷，并提供具有如下特征的氣憐玻 璃，具有反常色散（APgp) 0.OOlW上，折射率（nd) 1. 52W上，阿貝數(shù)（Vd) 71~78范圍內(nèi) 的光學(xué)常數(shù)。
[0009] 對(duì)玻璃進(jìn)行加工，不會(huì)出現(xiàn)炸裂及元件表面劃傷等現(xiàn)象。對(duì)玻璃進(jìn)行再加熱，在比 轉(zhuǎn)變溫度燈g)高于120~160°C的溫度范圍內(nèi)保溫90分鐘不出現(xiàn)表面失透。當(dāng)在1050°C 的澄清溫度下、并降溫至790°C保溫化，玻璃內(nèi)部無(wú)失透現(xiàn)象。
[0010] 本發(fā)明的另一目的是通過(guò)特殊的烙煉和成型工藝手段，制得一種優(yōu)異內(nèi)品質(zhì)的玻 璃，且能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)用于低溫精壓的氣憐玻璃。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在不斷地研究中發(fā)現(xiàn)，在采用一種特殊的玻璃組成可實(shí) 現(xiàn)上述目的，并依據(jù)其發(fā)現(xiàn)完成本發(fā)明。
[0012] 具體而言，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的步驟如下：
[0013] (1) 一種具有反常色散的氣憐光學(xué)玻璃，其特征在于，作為必選陽(yáng)離子組分、其含 有：P5\B3\413\及Mg2\Ca2\Sr2\Ba2+中的至少S種作為二價(jià)陽(yáng)離子組分，W及Li\化\K+ 中的一種或一種W上作為一價(jià)陽(yáng)離子組分。W陽(yáng)離子（cat% )計(jì)，含有W下：
[0014] 15-40% 的p5- 15-40% 削區(qū);-- 1-20% 的Al-W ^20〇/〇 的MgW 5-25% 的村 0.5--!0% 的 83.2- 0-10% 的Sr十 !~！5% 的U- 0-10% 的Na+ 0-10% 的K- 0.1-10% 的Y-、- 0-5% 的La-3*
[0015] (2)依據(jù)權(quán)利要求1所述的反常色散氣憐光學(xué)玻璃，其中，作為二價(jià)陽(yáng)離子組分 R2+:Mg2++Ca27Ba2++Sr2+含量之比> 4. 0
[0016] 做依據(jù)權(quán)利要求1所述的反常色散氣憐光學(xué)玻璃，還含有W陰離子（an% )計(jì)， 其中：10~30%的F組分、70~90%的02組分。
[0017] (4)依據(jù)權(quán)利要求1所述的反常色散氣憐光學(xué)玻璃，其特征在于，具有反常色散 (APgp)為+0.001W上，玻璃折射率（nd) 1.52W上，阿貝數(shù)（Vd) 71~78范圍內(nèi)。
[0018] (5)依據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反常色散氣憐光學(xué)玻璃，其特征在于，玻璃熱膨脹 小于120,玻璃密度為3. 3g/cm3W下。
[0019] (6)依據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的反常色散氣憐光學(xué)玻璃，其特征在于，玻 璃磨耗度為220W下。
[0020] (7)依據(jù)權(quán)利要求1~4的任一項(xiàng)所述的反常色散氣憐光學(xué)玻璃，其特征在于，對(duì) 玻璃進(jìn)行再加熱，在高于轉(zhuǎn)變溫度燈g) 120~160°C的溫度區(qū)域內(nèi)保90分鐘，玻璃不會(huì)出現(xiàn) 表面乳濁或失透。當(dāng)在1050°C的澄清溫度下、并降溫至790°C保溫化，玻璃內(nèi)部無(wú)失透現(xiàn) 象。
[0021] (8) -種適于低溫?zé)釅旱墓鈱W(xué)元件，是由其轉(zhuǎn)變溫度（Tg)為470°C或更低的反常 色散氣憐玻璃所形成的，并可用于精密壓型。 陽(yáng)0巧 （9) 一種反常色散氣憐光學(xué)玻璃的制造方法，其中包括：在一種特制烙器中將粉 料制備成熟料、再經(jīng)過(guò)熟料配比與混合后加入銷金烙器中進(jìn)行二次烙煉，均勻的玻璃液經(jīng) 由漏料裝置流入模具中成型為玻璃胚體、或經(jīng)模壓成一次元件。 陽(yáng)〇2引本發(fā)明效果
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，可提供一種低折射率、低色散的氣憐光學(xué)玻璃，其高阿貝數(shù)的特性， 適用于消除鏡頭的"色差"，由W上玻璃形成的光學(xué)元件W及制造運(yùn)種氣憐光學(xué)玻璃的方 法，該玻璃可廣泛適用于照相機(jī)、攝像機(jī)鏡頭的玻璃，且具有良好的可加工性和實(shí)用性。
[0025] 本發(fā)明所具有的反常色散特性，特別適用于消除鏡頭中的"二級(jí)光譜"。此外，由于 具有極低的轉(zhuǎn)變溫度和抗失透性，可在低溫下良好的二次熱壓W及精密壓型。
[00%] 顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離 本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可W做出其它多種形式的修改、替換或變更。
[0027]W下通過(guò)實(shí)施例形式的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō) 明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于W下的實(shí)例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容 所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中使用的原料、設(shè)備均為已知產(chǎn)品，通過(guò)購(gòu)買市售產(chǎn)品獲得。
[0029] 本發(fā)明的氣憐光學(xué)玻璃的反常色散（AP評(píng)）為+0.001或更大，折射率（nd)為 1. 52W上，阿貝數(shù)（Vd)為71~78。
[0030] 為使運(yùn)種氣憐玻璃達(dá)到具有良好的可加工性，提高玻璃研磨面的硬度，消除加工 過(guò)程中元件表面易出現(xiàn)的劃痕等缺陷。優(yōu)選磨耗度（FA)為220W下，進(jìn)一步優(yōu)選210或更 低。
[0031] 為提高耐熱沖擊性、避免加工過(guò)程中的破裂，W及減小光學(xué)組合元件匹配時(shí)的膨 脹值差過(guò)大，優(yōu)選熱膨脹（a)小于120,特別優(yōu)選118或更小。
[0032] 為實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的輕量化，減輕整機(jī)的重量，優(yōu)選密度（P)小于3. 3,進(jìn)一步優(yōu)選 3. 2或更低。
[0033] 本發(fā)明的氣憐玻璃具有低的轉(zhuǎn)變溫度（Tg)可在低溫下實(shí)現(xiàn)精密壓型。因此，轉(zhuǎn)變 溫度優(yōu)選控制在470°CW下，更優(yōu)選460°C或更低。
[0034] 為實(shí)現(xiàn)制造的穩(wěn)定性和良好的內(nèi)品質(zhì)，優(yōu)選將失透溫度控制在800。更優(yōu)選 790°C或更低。
[0035] 表示反常色散值（AP評(píng)）按下述方法計(jì)算：
[0036] 相對(duì)部分色散（P評(píng)）按下式計(jì)算得到：
[0037] PgF=ng-np/np-nc
[0038] 計(jì)算出部分色散比（P評(píng)）并W此為軸線，WVd為橫軸，再不具備反常色散性質(zhì)的 光學(xué)玻璃中，分別選出K類、F類各一種牌號(hào)的部分色散比（P評(píng)）和Vd值作為基準(zhǔn)的光學(xué)玻 璃，將運(yùn)二種玻璃的坐標(biāo)（P評(píng)、Vd)連成直線，W此直線與表示作為比較玻璃的P評(píng)與Vd坐 標(biāo)的縱坐標(biāo)之差，（AP評(píng)）作為部分色散的偏差值，即表示反常色散值。由此計(jì)算出AP評(píng) 的值為正值時(shí)，即玻璃坐標(biāo)（AP評(píng)、Vd)位于直線上方時(shí)，該玻璃具有正的反常色散。如位 于直線下方，則為負(fù)的反常色散。
[0039] 表1兩種玻璃的相對(duì)部分色散
[0040]
[0041] W下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的組成予W詳細(xì)說(shuō)明，陽(yáng)離子％Wcat%表示，陰離子％W an%表示。
[0042] 為實(shí)現(xiàn)上述的各項(xiàng)性能，本發(fā)明優(yōu)選陽(yáng)離子組分P5\B3\A13\Mg2\Ca2\Sr2\Ba2\、 Li\化\r、Y"、La+的總含量大于96 %，優(yōu)選98 %W上，更優(yōu)選100 %。
[0043] P5+是氣憐玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體的基礎(chǔ)成分，是最有效擴(kuò)大玻璃生成范圍、增強(qiáng)抗失透 性的最重要的陽(yáng)離子組分。當(dāng)其引入量低于15%時(shí)，玻璃極不穩(wěn)定，且耐失透性降低，但 若高于40%，則達(dá)不到所要求的反常色散性質(zhì)。因此，將其引入量控制在15~40%，優(yōu)選 17 %~38 %，更優(yōu)選19~37 %，進(jìn)一步優(yōu)選20~36 %。為達(dá)到更好的穩(wěn)定性，優(yōu)選W偏憐 酸鹽的形式引入。
[0044] B3+與p5+相同、也是氣憐玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體，同時(shí)也是增大反常色散和提高玻璃穩(wěn)定 性的最重要陽(yáng)離子成分。但如過(guò)量引入，玻璃中妒含量增加，難W獲得所要求的特殊光學(xué) 性質(zhì)。同時(shí)伴隨B3+引入量的增加，且還會(huì)使玻璃液粘度變小，在烙煉中B3+與F形成BF3 形式，加劇玻璃液的揮發(fā)，玻璃液均勻性變差及玻璃內(nèi)品質(zhì)的變差。反之，如引入量過(guò)少，又 難W得到所要求的反常色散性質(zhì)。因此，將其引入量控制在15~40%的范圍內(nèi)，優(yōu)選16~ 38%，進(jìn)一步優(yōu)選16~37%，最優(yōu)選17~36%。
[0045] Al3+是作為提高耐失透性、增大玻璃粘度、降低熱膨脹系數(shù)W及提高反常色散的重 要陽(yáng)離子組分。當(dāng)其引入量少于1%時(shí)，玻璃抗失透性差、析晶溫度高。且玻璃粘度小，玻璃 液揮發(fā)嚴(yán)重，而難W制得內(nèi)品質(zhì)優(yōu)異的玻璃料，同時(shí)對(duì)提高反常色散無(wú)效果。反之，當(dāng)引入 量高于20%，不僅烙化時(shí)難溶物增多，同時(shí)玻璃抗失透性也將出現(xiàn)惡化的傾向。因此，Af+ 的引入量為1~20 %，優(yōu)選3~19 %，進(jìn)一步優(yōu)選5~17 %，最優(yōu)選6~16 %，特別優(yōu)選 7 ~16%。
[0046] Mg2+是提高抗失透性、同時(shí)也提高反常色散，減小密度、降低磨耗度、并提高加工性 的重要陽(yáng)離子成分。當(dāng)其引入量小于1%時(shí)，難W達(dá)到上述效果。但當(dāng)引入量超過(guò)20%時(shí)， 玻璃抗失透性將惡化，且玻璃的阿貝數(shù)也將減小。因此，將其引入量控制在1~20%的范圍 內(nèi)，優(yōu)選2~19%，進(jìn)一步優(yōu)選4~18%，特別優(yōu)選6~17%。
[0047]Ca2+也是增大反常色散、提高抗失透性、減小密度和降低磨耗度、并提高加工性的 重要陽(yáng)離子成分。但當(dāng)其引入量小于5%時(shí)，對(duì)增大反常色散和減小磨耗度效果不大，但當(dāng) 其量超過(guò)25%時(shí)，玻璃抗失透性將急劇變差。