光学玻璃、光学元件及光学仪器的制作方法

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且内在质量优异的光学玻璃，以及由其制成的光学元件及光学仪器。

背景技术：

1、近年来，随着智能手机、监控安防、车载成像等技术的快速发展，搭载于这些装置上的光学元件的需求也持续增加。在相同曲率半径下，折射率越高的玻璃获得的成像视场越大，有利于减少设备中玻璃元件的数量，随着设备小型化的发展趋势，高折射率玻璃需求趋势越来越明显。安装在车载用光学仪器中的光学元件、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。由于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，期望应用于光学仪器中的光学玻璃需要具有较低的热膨胀系数。折射率和阿贝数决定了光学玻璃的基本功能，光学玻璃除了需要具有期望的光学性能外，还需要具有优良的内在质量（如较少的气泡），如果光学玻璃的组分设计不合理，容易造成玻璃内存在大量气泡，严重时甚至造成玻璃的报废。

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且内在质量优异的光学玻璃，以及由其制成的光学元件及光学仪器。

2、本发明解决技术问题采用的技术方案是：

3、（1）光学玻璃，其组分以重量百分比表示，含有：b2o3：8%～18%；sio2：3%～13%；la2o3：31%～43%；zno：1%～9%；gd2o3：7%～21%；y2o3：3%～14%；zro2：2%～12%；nb2o5：2%～12%，其中gd2o3/（zno+y2o3）为0.50～3.00。

4、（2）根据（1）所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，还含有：al2o3：0～5%；和/或tio2：0～3%；和/或wo3：0～3%；和/或ta2o5：0～3%；和/或yb2o3：0～5%；和/或rn2o：0～4%；和/或ro：0～4%；和/或geo2：0～3%；和/或p2o5：0～3%；和/或澄清剂：0～1%，所述rn2o为li2o、na2o、k2o中的一种或多种，ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种，澄清剂为sb2o3、sno2、ceo2中的一种或多种。

5、（3）光学玻璃，其组分中含有b2o3、sio2、la2o3、zno、gd2o3、y2o3、zro2和nb2o5，其组分以重量百分比表示，gd2o3/（zno+y2o3）为0.50～3.00，所述光学玻璃的折射率nd为1.820～1.880，阿贝数νd为40.50～46.00，热膨胀系数α100℃/300℃为100×10-7/k以下，气泡度为a级以上。

6、（4）根据（3）所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，含有：b2o3：8%～18%；和/或sio2：3%～13%；和/或la2o3：31%～43%；和/或zno：1%～9%；和/或gd2o3：7%～21%；和/或y2o3：3%～14%；和/或zro2：2%～12%；和/或nb2o5：2%～12%；和/或al2o3：0～5%；和/或tio2：0～3%；和/或wo3：0～3%；和/或ta2o5：0～3%；和/或yb2o3：0～5%；和/或rn2o：0～4%；和/或ro：0～4%；和/或geo2：0～3%；和/或p2o5：0～3%；和/或澄清剂：0～1%，所述rn2o为li2o、na2o、k2o中的一种或多种，ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种，澄清剂为sb2o3、sno2、ceo2中的一种或多种。

7、（5）根据（1）～（4）任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，满足以下情形中的一种或多种：

8、1）gd2o3/（zno+y2o3）为0.80～2.00，更优选gd2o3/（zno+y2o3）为1.00～1.70；

9、2）（gd2o3+y2o3-b2o3）/nb2o5为0.05～5.00，优选（gd2o3+y2o3-b2o3）/nb2o5为0.30～4.00，更优选（gd2o3+y2o3-b2o3）/nb2o5为0.80～1.80；

10、3）b2o3/y2o3为1.00～5.00，优选b2o3/y2o3为1.20～4.00，更优选b2o3/y2o3为1.50～2.50；

11、4）zro2/zno为0.30～3.00，优选zro2/zno为0.80～2.50，更优选zro2/zno为1.00～2.00；

12、5）al2o3/（sio2+zno+y2o3-gd2o3-ta2o5）为0.02～6.50，优选al2o3/（sio2+zno+y2o3-gd2o3-ta2o5）为0.07～4.00，更优选al2o3/（sio2+zno+y2o3-gd2o3-ta2o5）为0.15～1.00；

13、6）sio2/（zno-ta2o5-tio2-wo3-ro-rn2o）为0.50～6.00，优选sio2/（zno-ta2o5-tio2-wo3-ro-rn2o）为1.00～4.00，更优选sio2/（zno-ta2o5-tio2-wo3-ro-rn2o）为1.20～2.50，所述rn2o为li2o、na2o、k2o中的一种或多种，ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。

14、（6）根据（1）～（4）任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，满足以下情形中的一种或多种：

15、1）al2o3/（zno-ta2o5-wo3）为0.01～3.00，优选al2o3/（zno-ta2o5-wo3）为0.05～2.00，更优选al2o3/（zno-ta2o5-wo3）为0.10～0.70；

16、2）（zno+nb2o5-sio2）/（gd2o3-ta2o5-y2o3）为0.02～3.50，优选（zno+nb2o5-sio2）/（gd2o3-ta2o5-y2o3）为0.05～2.00，更优选（zno+nb2o5-sio2）/（gd2o3-ta2o5-y2o3）为0.10～0.80；

17、3）（y2o3-zno-ta2o5-wo3）/zno为0.10～3.50，优选（y2o3-zno-ta2o5-wo3）/zno为0.20～2.00，更优选（y2o3-zno-ta2o5-wo3）/zno为0.30～1.50；

18、4）（zno+rn2o）/y2o3为0.10～1.00，优选（zno+rn2o）/y2o3为0.20～0.90，更优选（zno+rn2o）/y2o3为0.40～0.80；

19、5）（tio2+ta2o5+wo3）/nb2o5为0.60以下，优选（tio2+ta2o5+wo3）/nb2o5为0.30以下，更优选（tio2+ta2o5+wo3）/nb2o5为0.20以下；

20、6）al2o3/（y2o3+zno-sio2）为0.01～5.00，优选al2o3/（y2o3+zno-sio2）为0.05～3.00，更优选al2o3/（y2o3+zno-sio2）为0.10～1.00；

21、7）（tio2+ta2o5+wo3+yb2o3+rn2o+ro+geo2）/zno为0.33以下，优选（tio2+ta2o5+wo3+yb2o3+rn2o+ro+geo2）/zno为0.20以下，更优选（tio2+ta2o5+wo3+yb2o3+rn2o+ro+geo2）/zno为0.15以下，所述rn2o为li2o、na2o、k2o中的一种或多种，ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种。

22、（7）根据（1）～（4）任一所述的光学玻璃，其组分以重量百分比表示，其中：b2o3：10%～17%，优选b2o3：12%～16%；和/或sio2：4%～11%，优选sio2：5.5%～9%；和/或zno：1.5%～8%，优选zno：2%～6%；和/或la2o3：33%～42%，优选la2o3：36%～41%；和/或gd2o3：8%～20%，优选gd2o3：10.5%～18%；和/或y2o3：5%～12%，优选y2o3：6%～10%；和/或yb2o3：0～3%，优选yb2o3：0～1%，更优选不含有yb2o3；和/或zro2：3%～10%，优选zro2：4%～8%；和/或nb2o5：3%～10%，优选nb2o5：4%～8%；和/或al2o3：0.1%～4%，优选al2o3：0.5%～2.5%；和/或tio2：0～2%，优选tio2：0～1%；和/或wo3：0～2%，优选wo3：0～0.5%，更优选不含有wo3；和/或ta2o5：0～2%，优选ta2o5：0～0.5%，更优选不含有ta2o5；和/或rn2o：0～2%，优选rn2o：0～1%，更优选不含有rn2o；和/或ro：0～2%，优选ro：0～1%，更优选不含有ro；和/或geo2：0～2%，优选geo2：0～1%，更优选不含有geo2；和/或p2o5：0～2%，优选p2o5：0～1%，更优选不含有p2o5；和/或澄清剂：0～0.5%，优选澄清剂：0～0.2%，所述rn2o为li2o、na2o、k2o中的一种或多种，ro为mgo、cao、sro、bao中的一种或多种，澄清剂为sb2o3、sno2、ceo2中的一种或多种。

23、（8）根据（1）～（4）任一所述的光学玻璃，所述光学玻璃的折射率nd为1.820～1.880，优选为1.830～1.870，更优选为1.840～1.858；和/或阿贝数νd为40.50～46.00，优选为41.00～45.00，更优选为41.50～44.00；和/或热膨胀系数α100℃/300℃为100×10-7/k以下，优选为95×10-7/k以下，更优选为90×10-7/k以下；和/或气泡度为a级以上，优选为a0级以上，更优选为a00级；和/或耐水作用稳定性为2类以上，优选为1类；和/或耐候性为2类以上，优选为1类；和/或密度为5.30g/cm3以下，优选为5.20g/cm3以下,更优选为5.10g/cm3以下，进一步优选为5.05g/cm3以下；和/或努氏硬度为610×107pa以上，优选为630×107pa以上，更优选为650×107pa以上；和/或转变温度为685℃～720℃，优选为690℃～715℃，更优选为690℃～710℃；和/或着色度λ70为385nm以下，优选为380nm以下，更优选为375nm以下；和/或着色度λ5为340nm以下，优选为335nm以下，更优选为325nm以下；和/或磨耗度为75～110，优选为80～105，更优选为85～100；和/或杨氏模量为105.0gpa以上，优选为110.0gpa以上，更优选为118.0gpa以上；和/或相对部分色散偏离值δpg,f为-0.0030以下，优选为-0.0050以下，更优选为-0.0070以下。

24、（9）光学元件，采用（1）～（8）任一所述的光学玻璃制成。

25、（10）光学仪器，含有（1）～（8）任一所述的光学玻璃，和/或含有（9）所述的光学元件。

26、本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明获得的光学玻璃具有较低的热膨胀系数以及优异的内在质量，满足高性能光学仪器的应用。