高折射高色散光学玻璃的制作方法

专利2026-07-06  105


本发明涉及一种光学玻璃,尤其是涉及一种热膨胀系数较低的高折射高色散光学玻璃。


背景技术:

1、随着人民生活水平的不断提高,人们的生活也越来越多姿多彩,穿戴式设备等电子设备也随着时代高速发展。作为穿戴式设备例如带投影仪的眼镜、眼镜型或护目镜型显示器、虚拟现实增强现实显示装置、虚拟图像显示装置等中使用的玻璃,从图像的广角化、高亮度、提高导光特性、衍射光栅的加工容易性等方面考虑,要求所使用的光学玻璃具有高折射率。另外,以往在车载用照相机、机器人用视觉传感器等用途中,使用了小型且拍摄视角宽的拍摄玻璃透镜,对于这样的拍摄玻璃透镜,为了更小型且拍摄更宽的范围而要求高折射率。

2、随着监控安防、车载成像的普及,搭载于这些装置上的光学元件的需求也持续增加,高折射率光学玻璃是可广泛应用于这些领域的光学材料。安装在车载用设备或仪器中的光学元件、以及安装在投影仪、复印机、激光打印机等这样的产生热的光学仪器的光学元件在温度变化大的环境中使用,如果光学玻璃的热膨胀系数过大,由于环境温度的变化,产生光学元件的热膨胀。因为与光学元件固定夹具的膨胀系数不同,光学元件中产生应力,进而产生双折射,致使成像特性发生变化。因此,期望光学玻璃具有较低的热膨胀系数。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种热膨胀系数较低的高折射高色散光学玻璃。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案是:

3、(1)高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,含有:p2o5:20~34%;nb2o5:38~53%;tio2:8~22%;na2o:1~12%,其中p2o5/nb2o5为0.4~0.85。

4、(2)根据(1)所述的高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,还含有:bao:0~8%;和/或k2o:0~10%;和/或cao:0~8%;和/或mgo:0~5%;和/或sro:0~5%;和/或li2o:0~6%;和/或sio2:0~5%;和/或b2o3:0~5%;和/或zro2:0~5%;和/或al2o3:0~5%;和/或zno:0~5%;和/或wo3:0~5%;和/或ln2o3:0~5%;和/或bi2o3:0~5%;和/或澄清剂:0~1%,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种,澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

5、(3)高折射高色散光学玻璃,其组分中含有p2o5、nb2o5、tio2和na2o,其组分以重量百分比表示,其中p2o5/nb2o5为0.4~0.85,所述高折射高色散光学玻璃的折射率nd为1.895~1.95,阿贝数νd为15~22,热膨胀系数α100/300℃为100×10-7/k以下。

6、(4)根据(3)所述的高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,含有:p2o5:20~34%;和/或nb2o5:38~53%;和/或tio2:8~22%;和/或na2o:1~12%;和/或k2o:0~10%;和/或bao:0~8%;和/或cao:0~8%;和/或mgo:0~5%;和/或sro:0~5%;和/或li2o:0~6%;和/或sio2:0~5%;和/或b2o3:0~5%;和/或zro2:0~5%;和/或al2o3:0~5%;和/或zno:0~5%;和/或wo3:0~5%;和/或ln2o3:0~5%;和/或bi2o3:0~5%;和/或澄清剂:0~1%,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种,澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

7、(5)根据(1)~(4)任一所述的高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,其中:(nb2o5+na2o+bao)/tio2为1.8~5.5,优选(nb2o5+na2o+bao)/tio2为2.0~5.0,更优选(nb2o5+na2o+bao)/tio2为2.5~4.5;和/或p2o5/nb2o5为0.45~0.8,优选p2o5/nb2o5为0.5~0.7,更优选p2o5/nb2o5为0.55~0.65;和/或tio2/nb2o5为0.2~0.55,优选tio2/nb2o5为0.2~0.5,更优选tio2/nb2o5为0.25~0.45;和/或tio2/k2o为1.0~18.0,优选tio2/k2o为1.0~12.0,更优选tio2/k2o为1.5~10.0,进一步优选tio2/k2o为2.0~8.0;和/或(tio2+k2o)/(bao+na2o)为1.6~12.0,优选(tio2+k2o)/(bao+na2o)为2.0~10.0,更优选(tio2+k2o)/(bao+na2o)为2.2~7.0,进一步优选(tio2+k2o)/(bao+na2o)为2.5~5.5;和/或cao/bao为0.1~10.0,优选cao/bao为0.2~7.0,更优选cao/bao为0.3~5.0,进一步优选cao/bao为0.5~3.0。

8、(6)根据(1)~(4)任一所述的高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,其中:(b2o3+sio2)/cao为2.8以下,优选(b2o3+sio2)/cao为0.1~2.0,更优选(b2o3+sio2)/cao为0.2~1.5,进一步优选(b2o3+sio2)/cao为0.4~1.0;和/或(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为1.0以下,优选(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为0.8以下,更优选(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为0.05~0.6,进一步优选(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为0.1~0.5;

9、和/或(bao+wo3)/k2o为1.5以下,优选(bao+wo3)/k2o为1.0以下,更优选(bao+wo3)/k2o为0.05~0.7,进一步优选(bao+wo3)/k2o为0.1~0.5;和/或wo3/cao为0.9以下,优选wo3/cao为0.7以下,更优选wo3/cao为0.5以下,进一步优选wo3/cao为0.3以下;和/或

10、(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为1.7以下,优选(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为1.0以下,更优选(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为0.7以下,进一步优选(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为0.1~0.6,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。

11、(7)根据(1)~(4)任一所述的高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,其中:p2o5:22~32%,优选p2o5:25~29%;和/或nb2o5:40~50%,优选nb2o5:42~47%;和/或tio2:11~20%,优选tio2:13~18%;和/或na2o:2~10%,优选na2o:3~8%;和/或k2o:0.5~8%,优选k2o:1~6%;和/或bao:大于0但小于或等于6%,优选bao:0.1~3.5%;和/或cao:0~6%,优选cao:0.1~4%;和/或mgo:0~3%,优选mgo:0~1%,更优选不含有mgo;和/或sro:0~3%,优选sro:0~1%,更优选不含有sro;和/或li2o:0~4%,优选li2o:0~2%,更优选不含有li2o;和/或sio2:0~3%,优选sio2:0~1%;和/或b2o3:0~3%,优选b2o3:0~1.5%;和/或zro2:0~3%,优选zro2:0~1%,更优选不含有zro2;和/或al2o3:0~3%,优选al2o3:0~1%,更优选不含有al2o3;和/或zno:0~3%,优选zno:0~1%,更优选不含有zno;和/或wo3:0~3%,优选wo3:0~1%,更优选不含有wo3;和/或ln2o3:0~3%,优选ln2o3:0~1%,更优选不含有ln2o3;和/或bi2o3:0~3%,优选bi2o3:0~1%,更优选不含有bi2o3;和/或澄清剂:0~0.5%,优选澄清剂:0~0.1%,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种,澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

12、(8)根据(1)~(4)任一所述的高折射高色散光学玻璃的折射率nd为1.895~1.95,优选为1.90~1.95,更优选为1.91~1.94,进一步优选为1.915~1.93;阿贝数νd为15~22,优选为16~21,更优选为17~20,进一步优选为17.5~19.5。

13、(9)根据(1)~(4)任一所述的高折射高色散光学玻璃的热膨胀系数α100/300℃为100×10-7/k以下,优选为90×10-7/k以下,更优选为85×10-7/k以下;和/或耐酸作用稳定性da为2类以上,优选为1类;和/或耐水作用稳定性dw为2类以上,优选为1类;和/或转变温度tg为680℃以下,优选为670℃以下,更优选为665℃以下,进一步优选为660℃以下;和/或磨耗度fa为160~220,优选为170~210,更优选为180~200;和/或密度ρ为3.80g/cm3以下,优选为3.70g/cm3以下,更优选为3.60g/cm3以下,进一步优选为3.50g/cm3以下;和/或λ70为450nm以下,优选λ70为445nm以下,更优选λ70为440nm以下;和/或耐候性cr为2类以上,优选为1类;和/或杨氏模量e为9000×107pa以上,优选为9500×107pa以上,更优选为9800×107pa以上,进一步优选为10000×107pa~11000×107pa;和/或气泡度为a级以上,优选为a0级以上,更优选为a00级;和/或条纹度为c级以上,优选为b级以上;和/或二次压型抗析晶性能为c级以上,优选为b级以上,更优选为a级。

14、(10)玻璃预制件,采用(1)~(9)任一所述的高折射高色散光学玻璃制成。

15、(11)光学元件,采用(1)~(9)任一所述的高折射高色散光学玻璃制成,或采用(10)所述的玻璃预制件制成。

16、(12)光学仪器,含有(1)~(9)任一所述的高折射高色散光学玻璃,或含有(11)所述的光学元件。

17、本发明的有益效果是:通过合理的组分设计,本发明的光学玻璃在具有高折射高色散的同时,还具有较低的热膨胀系数。


技术特征:

1.高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分以重量百分比表示,含有:p2o5:20~34%;nb2o5:38~53%;tio2:8~22%;na2o:1~12%,其中p2o5/nb2o5为0.4~0.85。

2.根据权利要求1所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分以重量百分比表示,还含有:bao:0~8%;和/或k2o:0~10%;和/或cao:0~8%;和/或mgo:0~5%;和/或sro:0~5%;和/或li2o:0~6%;和/或sio2:0~5%;和/或b2o3:0~5%;和/或zro2:0~5%;和/或al2o3:0~5%;和/或zno:0~5%;和/或wo3:0~5%;和/或ln2o3:0~5%;和/或bi2o3:0~5%;和/或澄清剂:0~1%,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种,澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

3.高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分中含有p2o5、nb2o5、tio2和na2o,其组分以重量百分比表示,其中p2o5/nb2o5为0.4~0.85,所述高折射高色散光学玻璃的折射率nd为1.895~1.95,阿贝数νd为15~22,热膨胀系数α100/300℃为100×10-7/k以下。

4.根据权利要求3所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分以重量百分比表示,含有:p2o5:20~34%;和/或nb2o5:38~53%;和/或tio2:8~22%;和/或na2o:1~12%;和/或k2o:0~10%;和/或bao:0~8%;和/或cao:0~8%;和/或mgo:0~5%;和/或sro:0~5%;和/或li2o:0~6%;和/或sio2:0~5%;和/或b2o3:0~5%;和/或zro2:0~5%;和/或al2o3:0~5%;和/或zno:0~5%;和/或wo3:0~5%;和/或ln2o3:0~5%;和/或bi2o3:0~5%;和/或澄清剂:0~1%,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种,澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

5.根据权利要求1~4任一所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分以重量百分比表示,其中:(nb2o5+na2o+bao)/tio2为1.8~5.5,优选(nb2o5+na2o+bao)/tio2为2.0~5.0,更优选(nb2o5+na2o+bao)/tio2为2.5~4.5;和/或p2o5/nb2o5为0.45~0.8,优选p2o5/nb2o5为0.5~0.7,更优选p2o5/nb2o5为0.55~0.65;和/或tio2/nb2o5为0.2~0.55,优选tio2/nb2o5为0.2~0.5,更优选tio2/nb2o5为0.25~0.45;和/或tio2/k2o为1.0~18.0,优选tio2/k2o为1.0~12.0,更优选tio2/k2o为1.5~10.0,进一步优选tio2/k2o为2.0~8.0;和/或(tio2+k2o)/(bao+na2o)为1.6~12.0,优选(tio2+k2o)/(bao+na2o)为2.0~10.0,更优选(tio2+k2o)/(bao+na2o)为2.2~7.0,进一步优选(tio2+k2o)/(bao+na2o)为2.5~5.5;和/或cao/bao为0.1~10.0,优选cao/bao为0.2~7.0,更优选cao/bao为0.3~5.0,进一步优选cao/bao为0.5~3.0。

6.根据权利要求1~4任一所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分以重量百分比表示,其中:(b2o3+sio2)/cao为2.8以下,优选(b2o3+sio2)/cao为0.1~2.0,更优选(b2o3+sio2)/cao为0.2~1.5,进一步优选(b2o3+sio2)/cao为0.4~1.0;和/或(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为1.0以下,优选(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为0.8以下,更优选(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为0.05~0.6,进一步优选(bao+sro+mgo+zno+zro2)/na2o为0.1~0.5;和/或(bao+wo3)/k2o为1.5以下,优选(bao+wo3)/k2o为1.0以下,更优选(bao+wo3)/k2o为0.05~0.7,进一步优选(bao+wo3)/k2o为0.1~0.5;和/或wo3/cao为0.9以下,优选wo3/cao为0.7以下,更优选wo3/cao为0.5以下,进一步优选wo3/cao为0.3以下;和/或(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为1.7以下,优选(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为1.0以下,更优选(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为0.7以下,进一步优选(b2o3+sio2+al2o3+wo3+zno+zro2+ln2o3+bi2o3)/(bao+cao)为0.1~0.6,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种。

7.根据权利要求1~4任一所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,其组分以重量百分比表示,其中:p2o5:22~32%,优选p2o5:25~29%;和/或nb2o5:40~50%,优选nb2o5:42~47%;和/或tio2:11~20%,优选tio2:13~18%;和/或na2o:2~10%,优选na2o:3~8%;和/或k2o:0.5~8%,优选k2o:1~6%;和/或bao:大于0但小于或等于6%,优选bao:0.1~3.5%;和/或cao:0~6%,优选cao:0.1~4%;和/或mgo:0~3%,优选mgo:0~1%,更优选不含有mgo;和/或sro:0~3%,优选sro:0~1%,更优选不含有sro;和/或li2o:0~4%,优选li2o:0~2%,更优选不含有li2o;和/或sio2:0~3%,优选sio2:0~1%;和/或b2o3:0~3%,优选b2o3:0~1.5%;和/或zro2:0~3%,优选zro2:0~1%,更优选不含有zro2;和/或al2o3:0~3%,优选al2o3:0~1%,更优选不含有al2o3;和/或zno:0~3%,优选zno:0~1%,更优选不含有zno;和/或wo3:0~3%,优选wo3:0~1%,更优选不含有wo3;和/或ln2o3:0~3%,优选ln2o3:0~1%,更优选不含有ln2o3;和/或bi2o3:0~3%,优选bi2o3:0~1%,更优选不含有bi2o3;和/或澄清剂:0~0.5%,优选澄清剂:0~0.1%,所述ln2o3为la2o3、gd2o3、y2o3、yb2o3中的一种或多种,澄清剂为sb2o3、sno2、sno、ceo2中的一种或多种。

8.根据权利要求1~4任一所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,所述高折射高色散光学玻璃的折射率nd为1.895~1.95,优选为1.90~1.95,更优选为1.91~1.94,进一步优选为1.915~1.93;阿贝数νd为15~22,优选为16~21,更优选为17~20,进一步优选为17.5~19.5。

9.根据权利要求1~4任一所述的高折射高色散光学玻璃,其特征在于,所述高折射高色散光学玻璃的热膨胀系数α100/300℃为100×10-7/k以下,优选为90×10-7/k以下,更优选为85×10-7/k以下;和/或耐酸作用稳定性da为2类以上,优选为1类;和/或耐水作用稳定性dw为2类以上,优选为1类;和/或转变温度tg为680℃以下,优选为670℃以下,更优选为665℃以下,进一步优选为660℃以下;和/或磨耗度fa为160~220,优选为170~210,更优选为180~200;和/或密度ρ为3.80g/cm3以下,优选为3.70g/cm3以下,更优选为3.60g/cm3以下,进一步优选为3.50g/cm3以下;和/或λ70为450nm以下,优选λ70为445nm以下,更优选λ70为440nm以下;和/或耐候性cr为2类以上,优选为1类;和/或杨氏模量e为9000×107pa以上,优选为9500×107pa以上,更优选为9800×107pa以上,进一步优选为10000×107pa~11000×107pa;和/或气泡度为a级以上,优选为a0级以上,更优选为a00级;和/或条纹度为c级以上,优选为b级以上;和/或二次压型抗析晶性能为c级以上,优选为b级以上,更优选为a级。

10.玻璃预制件,采用权利要求1~9任一所述的高折射高色散光学玻璃制成。

11.光学元件,采用权利要求1~9任一所述的高折射高色散光学玻璃制成,或采用权利要求10所述的玻璃预制件制成。

12.光学仪器,含有权利要求1~9任一所述的高折射高色散光学玻璃,或含有权利要求11所述的光学元件。


技术总结
本发明提供一种高折射高色散光学玻璃,其组分以重量百分比表示,含有:P2O5:20~34%;Nb2O5:38~53%;TiO2:8~22%;Na2O:1~12%,其中P2O5/Nb2O5为0.4~0.85。通过合理的组分设计,本发明的光学玻璃在具有高折射高色散的同时,还具有较低的热膨胀系数。

技术研发人员:匡波,吴缙伟
受保护的技术使用者:成都光明光电股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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