[发明专利]镧冕光学玻璃及其制备方法和光学元件

说明书

本发明提供一种镧冕光学玻璃及其制备方法和光学元件。镧冕光学玻璃包含以阳离子摩尔百分比计的以下组分：Si⁴⁺：15‑52％；B³⁺：0‑24.99％；La³⁺：0‑20％；Ca²⁺：0‑5％；Zn²⁺：0‑5％；Zr⁴⁺：0‑3％；Al³⁺：0‑3％；Nb⁵⁺：0‑3％；Ba²⁺：5‑40％；Sr²⁺：0‑30％；Sb³⁺：0‑0.07％；所述镧冕光学玻璃的折射率为1.65‑1.72；阿贝数为50.1‑55.0。本申请的镧冕光学玻璃的折射率温度系数低，软化温度低，硬度高，磨耗度低，密度、着色度低，且耐失透性、化学稳定性和机械性能优良。

技术领域

本发明涉及一种镧冕光学玻璃及其制备方法和光学元件，特别涉及一种负折射率温度系数的镧冕光学玻璃及其制备方法和光学元件，属于光学玻璃技术领域。

背景技术

近年来，车载市场对负折射率温度系数光学玻璃的需求日益增加，尤其需要适合在更加恶劣的环境下使用且折射率温度系数为负的车载镜头。

折射率为1.65～1.73、阿贝数为47～55的光学玻璃属于中等折射率玻璃，目前主要应用在照相机、显微镜等产品上。近年来，随着自动驾驶的发展，车载镜头设备得到了蓬勃的发展，和一般摄影等应用相比，车载镜头的质量跟安全息息相关，因此车载镜头更为强调设备的可靠性，尤其是裸露在车体外部，需要承受恶劣工作环境，如倒车摄像头、前视摄像头、后视镜辅助摄像头等。

设计满足恶劣工作环境车载镜头的原则是结构尽可能的简单，结构越复杂，可靠性就越差。因此，为了满足可适应恶劣工作环境的车载镜头长寿命(长达十年以上)的设计要求，在光学设计中一般采用定焦镜头设计，其镜片数量比变焦镜头少，同时没有变焦驱动结构，因此可靠性较变焦镜头得到大幅度提升。但是，定焦镜头虽然可靠性非常好，但应用在车载上，其致命的弱点在于修正镜头的温度漂移是非常困难的。镜头的温度漂移是指当温度发生剧烈变化时，比如沙漠地区的昼夜温差达到60℃，汽车从热带行驶到寒带等温差非常大的场景下，镜头的焦距会发生变化，从而导致成像模糊。对于汽车来讲，安全是第一位的，因此，车载摄像头需要在温度急剧变化的条件下，均能保持清晰的成像。

对于光学设计来说，通常可以采用更多的不同类型的镜片组合和变焦系统来解决温度漂移问题。但是，由于车载系统对可靠性的要求，需要在镜片数量很少(甚至是3片)的定焦成像系统上解决温度漂移问题，这就需要发展具有负的折射率温度系数的光学玻璃。

目前，折射率在1.65～1.73、阿贝数为47～55的光学玻璃，其在20～40℃范围内，即d线折射率温度系数值dn/dt relative(10-6/℃)基本在1.0～7.5(10-6/℃)之间。若能开发出折射率温度系数低于0，甚至低于-1.0的并处于以上光性的镧冕玻璃，且机械性能和化学稳定性优良，则能够在设计中有效解决上述温度漂移问题，满足恶劣环境的使用要求。

专利申请CN100374386C、CN101970368A、CN110590157A等公开的光学玻璃均含有P⁵⁺。磷酸盐玻璃易于侵蚀铂金等贵金属容器，尤其是含有碱金属的磷酸盐玻璃侵蚀性更强。且P高温下易于挥发，影响玻璃光性稳定性。

专利申请CN110590157A、CN101397188A等公开的光学玻璃中含有Gd³⁺。Gd³⁺价格较高，从性价比方面考虑，尽量不引入。

专利申请CN103214182A、CN105948483A等公开的光学玻璃中含有Y³⁺。Y³⁺的引入不利于保证光学玻璃析晶性能。