JPH11153705A - 軸方向屈折率分布型レンズ - Google Patents
軸方向屈折率分布型レンズInfo
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- JPH11153705A JPH11153705A JP9319843A JP31984397A JPH11153705A JP H11153705 A JPH11153705 A JP H11153705A JP 9319843 A JP9319843 A JP 9319843A JP 31984397 A JP31984397 A JP 31984397A JP H11153705 A JPH11153705 A JP H11153705A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/005—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to introduce in the glass such metals or metallic ions as Ag, Cu
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
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- C03C3/00—Glass compositions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学的設計より必要とされる屈折率分布を有
し、耐久性が高く、高品質で（溶融温度が低い）、実用
に十分なイオン交換速度を有し、銀イオンが安定にガラ
ス中に存在できるガラス組成物を用いて優れた軸方向屈
折率分布型レンズを提供する。 【解決手段】 下記組成のガラス素材から、銀を用いた
イオン交換法で得られる軸方向屈折率分布型レンズ。 １０＜ Ｎａ2Ｏ ≦２５ｍｏｌ％ ８＜ Ａｌ2Ｏ3 ≦２５ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１８ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１８ｍｏｌ％ ３≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１８ｍｏｌ％ ３５≦ ＳｉＯ2 ≦５５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ２．５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１８ｍｏｌ％
し、耐久性が高く、高品質で（溶融温度が低い）、実用
に十分なイオン交換速度を有し、銀イオンが安定にガラ
ス中に存在できるガラス組成物を用いて優れた軸方向屈
折率分布型レンズを提供する。 【解決手段】 下記組成のガラス素材から、銀を用いた
イオン交換法で得られる軸方向屈折率分布型レンズ。 １０＜ Ｎａ2Ｏ ≦２５ｍｏｌ％ ８＜ Ａｌ2Ｏ3 ≦２５ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１８ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１８ｍｏｌ％ ３≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１８ｍｏｌ％ ３５≦ ＳｉＯ2 ≦５５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ２．５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１８ｍｏｌ％
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光軸方向に屈折率が
直線的に変化している軸方向屈折率分布型レンズに関
し、特に銀を用いたイオン交換法によって光軸方向に屈
折率分布を形成させることによって得られる軸方向屈折
率分布型レンズに関する。
直線的に変化している軸方向屈折率分布型レンズに関
し、特に銀を用いたイオン交換法によって光軸方向に屈
折率分布を形成させることによって得られる軸方向屈折
率分布型レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】均質な屈折率を有するガラスやプラスチ
ックを素材として、球面あるいは平面から構成される単
レンズでは、光軸上の球面収差を補正することができな
い。レンズ面を非球面化すると球面収差を補正すること
ができるが、非球面レンズはプレス用金型の製造コスト
が高く、また、金型表面の研削跡がレンズ面に転写され
るという問題がある。
ックを素材として、球面あるいは平面から構成される単
レンズでは、光軸上の球面収差を補正することができな
い。レンズ面を非球面化すると球面収差を補正すること
ができるが、非球面レンズはプレス用金型の製造コスト
が高く、また、金型表面の研削跡がレンズ面に転写され
るという問題がある。
【０００３】球面収差を補正する他の方法として、軸方
向屈折率分布型レンズが使用されている。図１（ａ），
（ｂ）に、この軸方向屈折率分布型の平凸集光レンズ１
を模式的に示す断面図及び同屈折率分布のグラフを示
す。
向屈折率分布型レンズが使用されている。図１（ａ），
（ｂ）に、この軸方向屈折率分布型の平凸集光レンズ１
を模式的に示す断面図及び同屈折率分布のグラフを示
す。
【０００４】軸方向屈折率分布型レンズ１は、レンズ光
軸Ｌの方向に屈折率分布Ｒを与え、光軸と直交する面内
では一様な屈折率を有する。球面部分の屈折率分布形状
は、曲率半径に応じた傾きの直線状とすることにより、
球面収差を良好に補正することができる。開口数（Ｎ
Ａ）の大きい、明るいレンズほど直線状部分の屈折率差
は大きな値が必要である。また、球面の有効径部分Ｄ以
外における屈折率分布は、あってもなくても球面収差に
ほとんど影響しない。この軸方向屈折率分布型レンズは
非球面レンズと比べ、レンズ面は球面あるいは平面のま
までよいので、研磨加工が容易という利点がある。
軸Ｌの方向に屈折率分布Ｒを与え、光軸と直交する面内
では一様な屈折率を有する。球面部分の屈折率分布形状
は、曲率半径に応じた傾きの直線状とすることにより、
球面収差を良好に補正することができる。開口数（Ｎ
Ａ）の大きい、明るいレンズほど直線状部分の屈折率差
は大きな値が必要である。また、球面の有効径部分Ｄ以
外における屈折率分布は、あってもなくても球面収差に
ほとんど影響しない。この軸方向屈折率分布型レンズは
非球面レンズと比べ、レンズ面は球面あるいは平面のま
までよいので、研磨加工が容易という利点がある。
【０００５】軸方向屈折率分布型レンズを製造する好適
な方法としては以下に示す方法がある。即ち、図２に示
すように、まず屈折率が一様な平板状ガラス板５を準備
し、このガラス板５を硝酸塩や硫酸塩などの溶融塩６と
接触させる。そして、ガラス板５中のイオンと溶融塩６
中のイオンとのイオン交換で、ガラス表面から深部に向
けて屈折率変化に寄与するイオンを拡散させることによ
り、ガラス板５中に表面から深さ方向に次第に減少する
屈折率分布、または逆に表面から深部に向けて次第に増
大する屈折率分布を形成する。その後、この部分を切
断、研磨加工して軸方向屈折率分布型レンズを得る。
な方法としては以下に示す方法がある。即ち、図２に示
すように、まず屈折率が一様な平板状ガラス板５を準備
し、このガラス板５を硝酸塩や硫酸塩などの溶融塩６と
接触させる。そして、ガラス板５中のイオンと溶融塩６
中のイオンとのイオン交換で、ガラス表面から深部に向
けて屈折率変化に寄与するイオンを拡散させることによ
り、ガラス板５中に表面から深さ方向に次第に減少する
屈折率分布、または逆に表面から深部に向けて次第に増
大する屈折率分布を形成する。その後、この部分を切
断、研磨加工して軸方向屈折率分布型レンズを得る。
【０００６】上記のイオン交換による軸方向屈折率分布
型レンズとしては、屈折率分布に寄与するイオンとして
Ｔｌイオンを使用することが大きな屈折率差を得るため
には最適であり、この場合、溶融塩としてはＴｌＮ
Ｏ3、Ｔｌ2ＳＯ4等のタリウム塩を含む溶融塩が用いら
れる。
型レンズとしては、屈折率分布に寄与するイオンとして
Ｔｌイオンを使用することが大きな屈折率差を得るため
には最適であり、この場合、溶融塩としてはＴｌＮ
Ｏ3、Ｔｌ2ＳＯ4等のタリウム塩を含む溶融塩が用いら
れる。
【０００７】しかしながら、タリウムは毒性が強いた
め、タリウムを多く含むガラスおよび溶融塩を使用する
ことは環境汚染の面で問題がある。
め、タリウムを多く含むガラスおよび溶融塩を使用する
ことは環境汚染の面で問題がある。
【０００８】大きな屈折率差に寄与するイオンとして、
その他に、特開昭61-261238号公報、特開昭62-100451号
公報に示されているように銀イオンも考えられる。一般
に、銀イオンはコロイド化しやすいことから、上記公報
では、銀イオンのコロイド化を抑えるために燐酸を多く
含むガラス組成を提案している。
その他に、特開昭61-261238号公報、特開昭62-100451号
公報に示されているように銀イオンも考えられる。一般
に、銀イオンはコロイド化しやすいことから、上記公報
では、銀イオンのコロイド化を抑えるために燐酸を多く
含むガラス組成を提案している。
【０００９】しかしながら、燐酸を多く含むガラスはガ
ラスの耐候性が低く、実用に際して問題がある。また、
燐酸を多く含むガラスはイオン交換中に硝酸塩と反応し
てガラス表面に失透物が生成したり、ガラス自体が溶融
塩中に溶解するという問題点がある。また、硝酸塩以外
の塩、例えば、硫酸塩やハロゲン化物の溶融塩では金属
やガラスに対する腐食性が強く、溶融塩を保持する容器
に適切なものが得難いなどの多くの問題がある。
ラスの耐候性が低く、実用に際して問題がある。また、
燐酸を多く含むガラスはイオン交換中に硝酸塩と反応し
てガラス表面に失透物が生成したり、ガラス自体が溶融
塩中に溶解するという問題点がある。また、硝酸塩以外
の塩、例えば、硫酸塩やハロゲン化物の溶融塩では金属
やガラスに対する腐食性が強く、溶融塩を保持する容器
に適切なものが得難いなどの多くの問題がある。
【００１０】特開昭62-100451号公報に示されるガラス
組成の改良を図ったものとして、特開平4-2629号公報に
記載されるガラス組成があるが、このガラス組成におい
ても溶融塩中の安定性、素材ガラスの耐久性が十分では
なく、実用には問題があった。
組成の改良を図ったものとして、特開平4-2629号公報に
記載されるガラス組成があるが、このガラス組成におい
ても溶融塩中の安定性、素材ガラスの耐久性が十分では
なく、実用には問題があった。
【００１１】一方、燐酸を含まず、銀イオンがコロイド
化しないガラス組成として、アルミノ珪酸塩ガラスが知
られている 。一般に、珪酸塩ガラスにアルカリを導入
してゆくと珪酸骨格が切断され、アルカリイオンと強く
結合した非架橋酸素（以下「ＮＢＯ」と記す。）が形成
される。ＮＢＯが存在しているガラス中にイオン交換で
銀イオンを導入すると、導入した銀イオンがＮＢＯの影
響で還元されて銀コロイドとなり、ガラスが着色する。
よってこのようなガラスはレンズとして使用できない。
それに対し、Ａｌ2Ｏ3を珪酸塩ガラス中に導入すると、
Ａｌ2Ｏ3はＡｌＯ4 -の形で取り込まれ、アルカリがＡｌ
Ｏ4 -と結合するためにガラス中のＮＢＯが減少し、銀イ
オンはイオンの形で安定に存在しやすくなる。ＡｌＯ4 -
とアルカリイオンは１：１で結合するため、［Ｍ］／
［Ａｌ］＝１の場合にガラス中のＮＢＯが一番少なくな
る（ガラスによっては完全になくなる。［Ｍ］、［Ａ
ｌ］はそれぞれアルカリイオンおよびＡｌＯ4 -のガラス
中モル濃度を表す）。よって［Ｍ］／［Ａｌ］＝１のア
ルミノ珪酸塩ガラスが銀イオンを最も安定的にガラスに
含むことができる。
化しないガラス組成として、アルミノ珪酸塩ガラスが知
られている 。一般に、珪酸塩ガラスにアルカリを導入
してゆくと珪酸骨格が切断され、アルカリイオンと強く
結合した非架橋酸素（以下「ＮＢＯ」と記す。）が形成
される。ＮＢＯが存在しているガラス中にイオン交換で
銀イオンを導入すると、導入した銀イオンがＮＢＯの影
響で還元されて銀コロイドとなり、ガラスが着色する。
よってこのようなガラスはレンズとして使用できない。
それに対し、Ａｌ2Ｏ3を珪酸塩ガラス中に導入すると、
Ａｌ2Ｏ3はＡｌＯ4 -の形で取り込まれ、アルカリがＡｌ
Ｏ4 -と結合するためにガラス中のＮＢＯが減少し、銀イ
オンはイオンの形で安定に存在しやすくなる。ＡｌＯ4 -
とアルカリイオンは１：１で結合するため、［Ｍ］／
［Ａｌ］＝１の場合にガラス中のＮＢＯが一番少なくな
る（ガラスによっては完全になくなる。［Ｍ］、［Ａ
ｌ］はそれぞれアルカリイオンおよびＡｌＯ4 -のガラス
中モル濃度を表す）。よって［Ｍ］／［Ａｌ］＝１のア
ルミノ珪酸塩ガラスが銀イオンを最も安定的にガラスに
含むことができる。
【００１２】ところで、軸方向屈折率分布型レンズにお
いてレンズを明るくするためには、軸方向屈折率差を大
きくする必要がある。屈折率差は銀イオン濃度にほぼ比
例するので、そのためには銀イオンと置換するアルカリ
をガラス中に多く含む必要がある。この目的で、アルミ
ノ珪酸塩ガラス中に銀イオンを安定に存在させるために
は、ガラス中のアルカリ濃度を増加させるに伴いＡｌ2
Ｏ3 の濃度も増加させる必要がある。ガラス中のＡｌ2
Ｏ3 濃度が高くなるとガラスの溶融温度が高くなるた
め、品質のよい（脈理、泡等が存在しない）ガラスを作
製することが困難になる。溶融温度を低下させるために
はガラス中のＡｌ2Ｏ3 濃度を低下させればよいが、そ
の場合はコロイド化しないで含むことができる銀イオン
の量が少なくなるため大きな屈折率差が得られなくな
る。
いてレンズを明るくするためには、軸方向屈折率差を大
きくする必要がある。屈折率差は銀イオン濃度にほぼ比
例するので、そのためには銀イオンと置換するアルカリ
をガラス中に多く含む必要がある。この目的で、アルミ
ノ珪酸塩ガラス中に銀イオンを安定に存在させるために
は、ガラス中のアルカリ濃度を増加させるに伴いＡｌ2
Ｏ3 の濃度も増加させる必要がある。ガラス中のＡｌ2
Ｏ3 濃度が高くなるとガラスの溶融温度が高くなるた
め、品質のよい（脈理、泡等が存在しない）ガラスを作
製することが困難になる。溶融温度を低下させるために
はガラス中のＡｌ2Ｏ3 濃度を低下させればよいが、そ
の場合はコロイド化しないで含むことができる銀イオン
の量が少なくなるため大きな屈折率差が得られなくな
る。
【００１３】また、ガラスにＢ2Ｏ3を導入することによ
って銀イオンをコロイド化せずに溶融温度を低下させる
ことができることも知られている（Glastech. Ber. 64
[8]199 (1991)、Appl. Opt. 31 [25] 5221 (1992)、J.N
on-Cryst. Solids 113 37 (1989)。Ｂはガラス中でＡｌ
と同じ３価をとる）。しかし、ガラス中のＢ2Ｏ3濃度が
高くなりすぎると、ガラスの耐久性が低下する、銀イオ
ンのイオン交換速度が低下するといった問題が生じるた
め、導入できるＢ2Ｏ3 濃度には限りがある。
って銀イオンをコロイド化せずに溶融温度を低下させる
ことができることも知られている（Glastech. Ber. 64
[8]199 (1991)、Appl. Opt. 31 [25] 5221 (1992)、J.N
on-Cryst. Solids 113 37 (1989)。Ｂはガラス中でＡｌ
と同じ３価をとる）。しかし、ガラス中のＢ2Ｏ3濃度が
高くなりすぎると、ガラスの耐久性が低下する、銀イオ
ンのイオン交換速度が低下するといった問題が生じるた
め、導入できるＢ2Ｏ3 濃度には限りがある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
従来においては、軸方向屈折率差が大きく、高品質の軸
方向屈折率分布型レンズとして、十分に満足し得る特性
を有するものは提供されていない。
従来においては、軸方向屈折率差が大きく、高品質の軸
方向屈折率分布型レンズとして、十分に満足し得る特性
を有するものは提供されていない。
【００１５】本発明は、上記従来の問題点を解決し、光
学的設計より必要とされる屈折率分布を有し、耐久性が
高く、品質のよい即ち溶融温度が低いガラス組成で、実
用に十分なイオン交換速度を有し、銀イオンが安定にガ
ラス中に存在できるガラス組成物を用いて、優れた軸方
向屈折率分布型レンズを提供することを目的とする。
学的設計より必要とされる屈折率分布を有し、耐久性が
高く、品質のよい即ち溶融温度が低いガラス組成で、実
用に十分なイオン交換速度を有し、銀イオンが安定にガ
ラス中に存在できるガラス組成物を用いて、優れた軸方
向屈折率分布型レンズを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、銀を用いたイ
オン交換法により、ガラス素材に光軸方向に屈折率分布
を形成させることによって得られる軸方向屈折率分布型
レンズであって、該ガラス素材が下記組成のガラス組成
物で構成されることを特徴とする。
オン交換法により、ガラス素材に光軸方向に屈折率分布
を形成させることによって得られる軸方向屈折率分布型
レンズであって、該ガラス素材が下記組成のガラス組成
物で構成されることを特徴とする。
【００１７】１０＜ Ｎａ2Ｏ ≦２５ｍｏｌ％ ８＜ Ａｌ2Ｏ3 ≦２５ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１８ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１８ｍｏｌ％ ３≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１８ｍｏｌ％ ３５≦ ＳｉＯ2 ≦５５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ２．５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１８ｍｏｌ％ 即ち、本発明では、アルミノホウ珪酸塩ガラスにＭｇＯ
およびＺｎＯを導入することによって、高い耐久性を保
った上で溶融温度を低下させることを可能とし、銀イオ
ンがイオンの状態で安定にガラス中に取り込まれ、必要
な屈折率分布を有する軸方向屈折率分布型レンズを実現
する。
およびＺｎＯを導入することによって、高い耐久性を保
った上で溶融温度を低下させることを可能とし、銀イオ
ンがイオンの状態で安定にガラス中に取り込まれ、必要
な屈折率分布を有する軸方向屈折率分布型レンズを実現
する。
【００１８】一般に２価イオンは１価のイオンの拡散速
度を極端に低下させることが知られている。しかしなが
ら、２価イオンの中で、ＭｇＯおよびＺｎＯは、イオン
交換速度を比較的下げない多価イオンであり（R.H.Dore
mus,"Glass Science 2nd."P278 John Wiley & Sons）、
ガラス中のＮＢＯを低減できる可能性を有している多価
イオンであることが報告されている（Appl. Opt., 31
[25] 5221(1992)）が、従来において、実際にＭｇＯお
よびＺｎＯを含んだガラスで軸方向屈折率分布型レンズ
を作製した例はない。
度を極端に低下させることが知られている。しかしなが
ら、２価イオンの中で、ＭｇＯおよびＺｎＯは、イオン
交換速度を比較的下げない多価イオンであり（R.H.Dore
mus,"Glass Science 2nd."P278 John Wiley & Sons）、
ガラス中のＮＢＯを低減できる可能性を有している多価
イオンであることが報告されている（Appl. Opt., 31
[25] 5221(1992)）が、従来において、実際にＭｇＯお
よびＺｎＯを含んだガラスで軸方向屈折率分布型レンズ
を作製した例はない。
【００１９】本発明者は、軸方向屈折率分布型レンズの
ガラス素材のガラス組成物としてのアルミノホウ珪酸塩
ガラスに、ＭｇＯおよびＺｎＯを導入することで、本発
明の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成させ
た。
ガラス素材のガラス組成物としてのアルミノホウ珪酸塩
ガラスに、ＭｇＯおよびＺｎＯを導入することで、本発
明の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成させ
た。
【００２０】本発明において、好ましいガラス組成は下
記の通りである。
記の通りである。
【００２１】１２．５≦ Ｎａ2Ｏ ≦２５ｍｏｌ％ １０≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦２２ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１５ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１５ｍｏｌ％ ５≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１６ｍｏｌ％ ４０≦ ＳｉＯ2 ≦５５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ３≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１５ｍｏｌ％ 本発明において、より好ましいガラス組成は下記の通り
である。
である。
【００２２】１２．５≦ Ｎａ2Ｏ ≦１８ｍｏｌ％ １２．５≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦１８ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１２．５ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１２．５ｍｏｌ％ ７≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１５ｍｏｌ％ ４２．５≦ ＳｉＯ2 ≦５２．５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１２．５ｍｏｌ％ また、ガラス組成物のＮａ2Ｏの濃度とＡｌ2Ｏ3の濃度
の比［Ａｌ2Ｏ3］／［Ｎａ2Ｏ］は０．８〜１．２であ
ることが望ましい。
の比［Ａｌ2Ｏ3］／［Ｎａ2Ｏ］は０．８〜１．２であ
ることが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２４】まず、本発明で用いるガラス素材を構成す
るガラス組成物について説明する。
るガラス組成物について説明する。
【００２５】ガラス組成物中に含まれるＭｇＯおよびＺ
ｎＯの合計濃度が２．５ｍｏｌ％未満では溶融温度を低
下させて品質の良いガラスを得る効果が十分でなく、１
８ｍｏｌ％を超えると銀イオンのガラス中での安定性が
低くなりすぎるため実用的でない。よってＭｇＯ＋Ｚｎ
Ｏの濃度は２．５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１８ｍｏｌ％、好
ましくは３≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１５ｍｏｌ％、より好ま
しくは５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１２．５ｍｏｌ％とする。
ここでＭｇＯとＺｎＯは各々単独で用いてもよく、併用
して用いても良い。
ｎＯの合計濃度が２．５ｍｏｌ％未満では溶融温度を低
下させて品質の良いガラスを得る効果が十分でなく、１
８ｍｏｌ％を超えると銀イオンのガラス中での安定性が
低くなりすぎるため実用的でない。よってＭｇＯ＋Ｚｎ
Ｏの濃度は２．５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１８ｍｏｌ％、好
ましくは３≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１５ｍｏｌ％、より好ま
しくは５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１２．５ｍｏｌ％とする。
ここでＭｇＯとＺｎＯは各々単独で用いてもよく、併用
して用いても良い。
【００２６】屈折率分布を形成する銀イオンと置換され
るアルカリイオンとしては、銀イオンとの相互拡散係数
が大きく、イオン交換時間が短いナトリウムイオンが最
適であり、その濃度は１０ｍｏｌ％以下では必要とされ
る屈折率差が得られず、２５ｍｏｌ％を超えると耐久性
が低下し実用には問題がある。よってＮａ2Ｏの濃度は
１０＜ Ｎａ2Ｏ≦２５ｍｏｌ％、好ましくは１２．５≦
Ｎａ2Ｏ≦２５ｍｏｌ％、より好ましくは１２．５≦
Ｎａ2Ｏ≦１８ｍｏｌ％とする。
るアルカリイオンとしては、銀イオンとの相互拡散係数
が大きく、イオン交換時間が短いナトリウムイオンが最
適であり、その濃度は１０ｍｏｌ％以下では必要とされ
る屈折率差が得られず、２５ｍｏｌ％を超えると耐久性
が低下し実用には問題がある。よってＮａ2Ｏの濃度は
１０＜ Ｎａ2Ｏ≦２５ｍｏｌ％、好ましくは１２．５≦
Ｎａ2Ｏ≦２５ｍｏｌ％、より好ましくは１２．５≦
Ｎａ2Ｏ≦１８ｍｏｌ％とする。
【００２７】Ａｌ2Ｏ3は銀イオンをガラス中に安定に含
むために必須の成分である。前記の通り、ガラス中のＮ
ＢＯをなくすためには［Ｎａ］／［Ａｌ］＝１であるこ
とが望ましいが、本発明ではガラス中にＭｇＯおよびＺ
ｎＯを導入したことによって［Ｎａ］／［Ａｌ］＝１で
なくても銀イオンをガラス中に安定に含ませることが可
能となった。ただしその効果はＡｌ2Ｏ3ほど強くないた
め、ガラス中の Ａｌ2Ｏ3の濃度はＮａ2Ｏの濃度の０．
８〜１．２倍であることが望ましい。
むために必須の成分である。前記の通り、ガラス中のＮ
ＢＯをなくすためには［Ｎａ］／［Ａｌ］＝１であるこ
とが望ましいが、本発明ではガラス中にＭｇＯおよびＺ
ｎＯを導入したことによって［Ｎａ］／［Ａｌ］＝１で
なくても銀イオンをガラス中に安定に含ませることが可
能となった。ただしその効果はＡｌ2Ｏ3ほど強くないた
め、ガラス中の Ａｌ2Ｏ3の濃度はＮａ2Ｏの濃度の０．
８〜１．２倍であることが望ましい。
【００２８】また、Ａｌ2Ｏ3はあまり多く入れると溶融
温度が高くなりすぎて品質の良いガラスを作製すること
が困難になることから、 Ａｌ2Ｏ3の濃度は８＜ Ａｌ2
Ｏ3≦２５ｍｏｌ％、好ましくは１０≦ Ａｌ2Ｏ3≦２２
ｍｏｌ％、より好ましくは１２．５≦ Ａｌ2Ｏ3≦１８
ｍｏｌ％とする。
温度が高くなりすぎて品質の良いガラスを作製すること
が困難になることから、 Ａｌ2Ｏ3の濃度は８＜ Ａｌ2
Ｏ3≦２５ｍｏｌ％、好ましくは１０≦ Ａｌ2Ｏ3≦２２
ｍｏｌ％、より好ましくは１２．５≦ Ａｌ2Ｏ3≦１８
ｍｏｌ％とする。
【００２９】Ｂ2Ｏ3はガラスの溶融温度を低下させるこ
とによって、品質の良いガラスを得られやすくし、ま
た、イオン交換によるクラックの発生を防ぐのに効果が
あるが、３ｍｏｌ％未満ではその効果は十分でなく、１
８ｍｏｌ％を超えると耐久性が低下し実用には問題があ
る。よってＢ2Ｏ3の濃度は３≦ Ｂ2Ｏ3≦１８ｍｏｌ
％、好ましくは５≦Ｂ2Ｏ3≦１６ｍｏｌ％、より好まし
くは７≦ Ｂ2Ｏ3≦１５ｍｏｌ％とする。
とによって、品質の良いガラスを得られやすくし、ま
た、イオン交換によるクラックの発生を防ぐのに効果が
あるが、３ｍｏｌ％未満ではその効果は十分でなく、１
８ｍｏｌ％を超えると耐久性が低下し実用には問題があ
る。よってＢ2Ｏ3の濃度は３≦ Ｂ2Ｏ3≦１８ｍｏｌ
％、好ましくは５≦Ｂ2Ｏ3≦１６ｍｏｌ％、より好まし
くは７≦ Ｂ2Ｏ3≦１５ｍｏｌ％とする。
【００３０】ＳｉＯ2はガラスの網目構造を形成する主
要成分であり、３５ｍｏｌ％未満では化学的耐久性が著
しく低下する。また５５ｍｏｌ％を超えると屈折率分布
形成酸化物および他の酸化物の含有量が制限されるとと
もに、溶融温度が高くなりすぎるために品質の良いガラ
スが得にくくなる。よってＳｉＯ2濃度は３５≦ ＳｉＯ
2≦５５ｍｏｌ％、好ましくは４０≦ ＳｉＯ2≦５５ｍ
ｏｌ％、より好ましくは４２．５≦ ＳｉＯ2≦５２．５
ｍｏｌ％とする。
要成分であり、３５ｍｏｌ％未満では化学的耐久性が著
しく低下する。また５５ｍｏｌ％を超えると屈折率分布
形成酸化物および他の酸化物の含有量が制限されるとと
もに、溶融温度が高くなりすぎるために品質の良いガラ
スが得にくくなる。よってＳｉＯ2濃度は３５≦ ＳｉＯ
2≦５５ｍｏｌ％、好ましくは４０≦ ＳｉＯ2≦５５ｍ
ｏｌ％、より好ましくは４２．５≦ ＳｉＯ2≦５２．５
ｍｏｌ％とする。
【００３１】本発明では、レンズ設計上の自由度を大き
くするべく、ガラス素材の屈折率や分散を変化させるた
めに、ガラス組成物に更にＬａ2Ｏ3、 ＢａＯを加える
ことができる。しかしガラス中のＬａ2Ｏ3およびＢａＯ
濃度が高くなりすぎると、銀イオンとナトリウムイオン
の交換速度が遅くなりすぎる、ガラスに分相が発生する
といった問題が生じる。よってＬａ2Ｏ3およびＢａＯの
濃度はそれぞれ５ｍｏｌ％以下、好ましくはそれぞれ３
ｍｏｌ％以下とする。
くするべく、ガラス素材の屈折率や分散を変化させるた
めに、ガラス組成物に更にＬａ2Ｏ3、 ＢａＯを加える
ことができる。しかしガラス中のＬａ2Ｏ3およびＢａＯ
濃度が高くなりすぎると、銀イオンとナトリウムイオン
の交換速度が遅くなりすぎる、ガラスに分相が発生する
といった問題が生じる。よってＬａ2Ｏ3およびＢａＯの
濃度はそれぞれ５ｍｏｌ％以下、好ましくはそれぞれ３
ｍｏｌ％以下とする。
【００３２】Ｌａ2Ｏ3およびＢａＯと同様、Ｔａ2Ｏ5も
ガラス素材の屈折率や分散を変化させるために加えるこ
とができる。 Ｔａ2Ｏ5はＬａ2Ｏ3およびＢａＯほど銀
イオンとナトリウムイオンの交換速度を低下させない
が、 Ｔａ2Ｏ5濃度が高くなりすぎるとガラスに分相が
発生するといった問題が生じる。よってＴａ2Ｏ5の濃度
は３ｍｏｌ％以下とする。
ガラス素材の屈折率や分散を変化させるために加えるこ
とができる。 Ｔａ2Ｏ5はＬａ2Ｏ3およびＢａＯほど銀
イオンとナトリウムイオンの交換速度を低下させない
が、 Ｔａ2Ｏ5濃度が高くなりすぎるとガラスに分相が
発生するといった問題が生じる。よってＴａ2Ｏ5の濃度
は３ｍｏｌ％以下とする。
【００３３】本発明では、ガラスの耐久性を向上させる
ために更にＺｒＯ2を加えることができる。しかしガラ
ス中のＺｒＯ2濃度が高くなりすぎるとガラスの溶融温
度が高くなりすぎる、銀イオンとナトリウムイオンの交
換速度が遅くなりすぎるといった問題が生じる。よって
ＺｒＯ2の濃度は３ｍｏｌ％以下とする。
ために更にＺｒＯ2を加えることができる。しかしガラ
ス中のＺｒＯ2濃度が高くなりすぎるとガラスの溶融温
度が高くなりすぎる、銀イオンとナトリウムイオンの交
換速度が遅くなりすぎるといった問題が生じる。よって
ＺｒＯ2の濃度は３ｍｏｌ％以下とする。
【００３４】また、本発明では、軸方向屈折率分布型レ
ンズとしての特性を失わせない範囲で、上記主要成分１
００ｍｏｌ％に対して、Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ3，ＷＯ3，
Ｙ2Ｏ3をそれぞれ０≦Ｎｂ2Ｏ5≦３ｍｏｌ％、０≦Ｓｂ
2Ｏ3≦１ｍｏｌ％、０≦ＷＯ３≦１ｍｏｌ％、０≦Ｙ２
Ｏ3≦１ｍｏｌ％の範囲で加えることができる。
ンズとしての特性を失わせない範囲で、上記主要成分１
００ｍｏｌ％に対して、Ｎｂ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ3，ＷＯ3，
Ｙ2Ｏ3をそれぞれ０≦Ｎｂ2Ｏ5≦３ｍｏｌ％、０≦Ｓｂ
2Ｏ3≦１ｍｏｌ％、０≦ＷＯ３≦１ｍｏｌ％、０≦Ｙ２
Ｏ3≦１ｍｏｌ％の範囲で加えることができる。
【００３５】本発明の軸方向屈折率分布型レンズは、上
記組成のガラス組成物より成形されたガラス素材（形状
は平板状、円柱状、球状、塊状等のいずれでも良い。）
を用い、溶融塩中に当該ガラス素材を浸漬するなどして
イオン交換し、銀イオンをガラス素材中に拡散すること
により屈折率分布を形成し、その後、所定の大きさに切
断し、研磨加工することにより容易に製造することがで
きる。
記組成のガラス組成物より成形されたガラス素材（形状
は平板状、円柱状、球状、塊状等のいずれでも良い。）
を用い、溶融塩中に当該ガラス素材を浸漬するなどして
イオン交換し、銀イオンをガラス素材中に拡散すること
により屈折率分布を形成し、その後、所定の大きさに切
断し、研磨加工することにより容易に製造することがで
きる。
【００３６】この場合、溶融塩としては、硝酸銀５〜３
０ｍｏｌ％と硝酸ナトリウム９５〜７０ｍｏｌ％の混合
溶融塩、塩化銀５０〜１００ｍｏｌ％と塩化亜鉛０〜５
０ｍｏｌ％と硫化銀０〜３０ｍｏｌ％の混合溶融塩等を
用いることができるが、腐食性の面から、硝酸銀混合溶
融塩を用いるのが好ましい。処理条件は硝酸銀混合溶融
塩の場合３００〜４２０℃、塩化銀混合溶融塩の場合４
５０〜５５０℃で１０〜６０日の範囲で、所望の屈折率
分布、即ち、銀イオン注入量に応じて適宜決定される。
０ｍｏｌ％と硝酸ナトリウム９５〜７０ｍｏｌ％の混合
溶融塩、塩化銀５０〜１００ｍｏｌ％と塩化亜鉛０〜５
０ｍｏｌ％と硫化銀０〜３０ｍｏｌ％の混合溶融塩等を
用いることができるが、腐食性の面から、硝酸銀混合溶
融塩を用いるのが好ましい。処理条件は硝酸銀混合溶融
塩の場合３００〜４２０℃、塩化銀混合溶融塩の場合４
５０〜５５０℃で１０〜６０日の範囲で、所望の屈折率
分布、即ち、銀イオン注入量に応じて適宜決定される。
【００３７】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３８】実施例１ 表１に示す組成のガラス原料を、白金るつぼ中で１４０
０℃にて溶融、キャストした。
０℃にて溶融、キャストした。
【００３９】得られたガラスの耐久性を日本光学硝子工
業会の規格である粉末法にて評価した。粉末法によって
評価を行った結果、耐水性は１級であり、耐酸性は２級
であった。以上のことから、この組成のガラスは高い耐
候性を有していることがわかった。
業会の規格である粉末法にて評価した。粉末法によって
評価を行った結果、耐水性は１級であり、耐酸性は２級
であった。以上のことから、この組成のガラスは高い耐
候性を有していることがわかった。
【００４０】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中に
て、２９日間処理し、軸方向屈折率分布型レンズの素材
ガラスを作製した。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中に
て、２９日間処理し、軸方向屈折率分布型レンズの素材
ガラスを作製した。
【００４１】このガラス板の表面付近の屈折率分布を図
３に示す。屈折率分布は銀の分布にほぼ一致し、ガラス
中に導入された銀１ｍｏｌ％は屈折率差０．００６に相
当した。屈折率分布は表面から深さ約０．８ｍｍにわた
って直線に近く、球面収差補正には好適であることが確
認された。
３に示す。屈折率分布は銀の分布にほぼ一致し、ガラス
中に導入された銀１ｍｏｌ％は屈折率差０．００６に相
当した。屈折率分布は表面から深さ約０．８ｍｍにわた
って直線に近く、球面収差補正には好適であることが確
認された。
【００４２】図３の屈折率分布曲線より以下の近似式を
得た。ただし測定波長は６３２．８ｎｍである。
得た。ただし測定波長は６３２．８ｎｍである。
【００４３】Ｎ＝1.58−0.1056ｚ＋0.1685ｚ2−0.1986
ｚ3＋0.0877ｚ4 （ｚはガラス表面からの距離を示す：単位ｍｍ） 上記の屈折率分布近似曲線より、平凸集光レンズを設計
した。凸面の頂点の位置をイオン交換後のガラス表面よ
り０．１５ｍｍ内側とし、レンズ厚０．８５ｍｍ、レン
ズ有効径φ６．０ｍｍ、レンズ外径φ６．４ｍｍ、凸面
Ｒ７．３７ｍｍとした。上記のレンズの焦点距離は１
２．９９ｍｍ、Ｆ値は２．１７であり、軸上焦点像のＲ
ＭＳ−ＯＰＤ値は設計上０．０４４λとなった。軸方向
屈折率分布により球面収差が補正され、回折限界（０．
０７λ）以下の収差量となった。
ｚ3＋0.0877ｚ4 （ｚはガラス表面からの距離を示す：単位ｍｍ） 上記の屈折率分布近似曲線より、平凸集光レンズを設計
した。凸面の頂点の位置をイオン交換後のガラス表面よ
り０．１５ｍｍ内側とし、レンズ厚０．８５ｍｍ、レン
ズ有効径φ６．０ｍｍ、レンズ外径φ６．４ｍｍ、凸面
Ｒ７．３７ｍｍとした。上記のレンズの焦点距離は１
２．９９ｍｍ、Ｆ値は２．１７であり、軸上焦点像のＲ
ＭＳ−ＯＰＤ値は設計上０．０４４λとなった。軸方向
屈折率分布により球面収差が補正され、回折限界（０．
０７λ）以下の収差量となった。
【００４４】実施例２，３ 表１に示す如く、実施例１のガラス組成に対してＺｎＯ
の代わりにＭｇＯを用いたもの（実施例２）、ＺｎＯと
ＭｇＯをほぼ等量用いたもの（実施例３）を白金るつぼ
中で１４００℃にて溶融、キャストした。
の代わりにＭｇＯを用いたもの（実施例２）、ＺｎＯと
ＭｇＯをほぼ等量用いたもの（実施例３）を白金るつぼ
中で１４００℃にて溶融、キャストした。
【００４５】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、ともに耐水性は１級、耐酸性は２級であっ
た。
したところ、ともに耐水性は１級、耐酸性は２級であっ
た。
【００４６】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
４，５に示す。図４，５より、銀の濃度分布より概算し
た屈折率分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補
正には好適であることが確認された。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
４，５に示す。図４，５より、銀の濃度分布より概算し
た屈折率分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補
正には好適であることが確認された。
【００４７】実施例４ 表１に示す如く、実施例１のガラス組成に対して、Ｎａ
2ＯとＡｌ2Ｏ3の濃度の比を変化させたものを白金るつ
ぼ中で１４００℃にて溶融、キャストした。
2ＯとＡｌ2Ｏ3の濃度の比を変化させたものを白金るつ
ぼ中で１４００℃にて溶融、キャストした。
【００４８】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、耐水性は２級、耐酸性は２級であった。
したところ、耐水性は２級、耐酸性は２級であった。
【００４９】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
６に示す。図６より、銀の濃度分布より概算した屈折率
分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補正には好
適であることが確認された。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
６に示す。図６より、銀の濃度分布より概算した屈折率
分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補正には好
適であることが確認された。
【００５０】実施例５〜７ 表１に示す如く、実施例１のガラス組成に対して、Ｎａ
2ＯとＡｌ2Ｏ3の濃度を変化させたものを白金るつぼ中
で１４５０℃にて溶融、キャストした。
2ＯとＡｌ2Ｏ3の濃度を変化させたものを白金るつぼ中
で１４５０℃にて溶融、キャストした。
【００５１】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、実施例５の耐水性は１級、耐酸性は２級
で、実施例６〜７の耐水性は２級、耐酸性は３級であっ
た。
したところ、実施例５の耐水性は１級、耐酸性は２級
で、実施例６〜７の耐水性は２級、耐酸性は３級であっ
た。
【００５２】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
７〜９に示す。図７〜９より、銀の濃度分布より概算し
た屈折率分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補
正には好適であることが確認された。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
７〜９に示す。図７〜９より、銀の濃度分布より概算し
た屈折率分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補
正には好適であることが確認された。
【００５３】実施例８ 表１に示す如く、実施例１のガラス組成に対して、屈折
率調整剤としてＬａ2Ｏ3を加えた（ＺｎＯの一部をＬａ
2Ｏ3で置換した）ものを白金るつぼ中で１４００℃にて
溶融、キャストした。
率調整剤としてＬａ2Ｏ3を加えた（ＺｎＯの一部をＬａ
2Ｏ3で置換した）ものを白金るつぼ中で１４００℃にて
溶融、キャストした。
【００５４】得られたガラスの屈折率は1.5317であり、
実施例１に対して0.018増加した。
実施例１に対して0.018増加した。
【００５５】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、耐水性は１級、耐酸性は２級であった。
したところ、耐水性は１級、耐酸性は２級であった。
【００５６】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
１０に示す。図１０より、銀の濃度分布より概算した屈
折率分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補正に
は好適であることが確認された。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
１０に示す。図１０より、銀の濃度分布より概算した屈
折率分布は実施例１と同様直線に近く、球面収差補正に
は好適であることが確認された。
【００５７】実施例９，１０ 表１に示す如く、実施例５のガラス組成に対して、屈折
率調整剤としてＢａＯまたはＴａ2Ｏ5を加えた（ＺｎＯ
の一部をＢａＯまたはＴａ2Ｏ5で置換した）ものを白金
るつぼ中で１４５０℃にて溶融、キャストした。
率調整剤としてＢａＯまたはＴａ2Ｏ5を加えた（ＺｎＯ
の一部をＢａＯまたはＴａ2Ｏ5で置換した）ものを白金
るつぼ中で１４５０℃にて溶融、キャストした。
【００５８】得られたガラスの屈折率はそれぞれ、1.51
68、1.5260であり、実施例５に対して0.002および0.011
増加した。
68、1.5260であり、実施例５に対して0.002および0.011
増加した。
【００５９】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、両方とも耐水性は１級、耐酸性は２級であ
った。
したところ、両方とも耐水性は１級、耐酸性は２級であ
った。
【００６０】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
１１，１２に示す。図１１，１２より、銀の濃度分布よ
り概算した屈折率分布は実施例１と同様直線に近く、球
面収差補正には好適であることが確認された。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
１１，１２に示す。図１１，１２より、銀の濃度分布よ
り概算した屈折率分布は実施例１と同様直線に近く、球
面収差補正には好適であることが確認された。
【００６１】実施例１１ 表１に示す如く、実施例１のガラス組成に対して、Ｚｒ
Ｏ2を加えた（ＺｎＯの一部をＺｒＯ2で置換した）もの
を白金るつぼ中で１４５０℃にて溶融、キャストした。
Ｏ2を加えた（ＺｎＯの一部をＺｒＯ2で置換した）もの
を白金るつぼ中で１４５０℃にて溶融、キャストした。
【００６２】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、耐水性は１級、耐酸性は１級であり、実施
例１より耐久性が向上した。
したところ、耐水性は１級、耐酸性は１級であり、実施
例１より耐久性が向上した。
【００６３】得られたガラスブロックより３０×４０×
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
１３に示す。図１３より、銀の濃度分布より概算した屈
折率分布は実施例１同様直線に近く、球面収差補正には
好適であることが確認された。
３．５mmの板を切り出し、４００℃のＡｇＮＯ3 ２０
ｍｏｌ％、ＮａＮＯ3 ８０ｍｏｌ％混合溶融塩中にて
４日間処理した時のガラス表面部分の銀の濃度分布を図
１３に示す。図１３より、銀の濃度分布より概算した屈
折率分布は実施例１同様直線に近く、球面収差補正には
好適であることが確認された。
【００６４】比較例１ 表１に示す組成のガラス原料を、白金るつぼ中で溶融、
キャストした。このとき必要な温度は１５５０℃であ
り、各実施例より１００〜１５０℃高温であった。
キャストした。このとき必要な温度は１５５０℃であ
り、各実施例より１００〜１５０℃高温であった。
【００６５】得られたガラスを粉末法にて耐久性を評価
したところ、耐水性は３級、耐酸性は３級であり、各実
施例より耐久性が低かった。
したところ、耐水性は３級、耐酸性は３級であり、各実
施例より耐久性が低かった。
【００６６】以上の結果を表１にまとめて示す。なお、
表１には、球面収差補正への適否（○＝適当，△＝やや
不適当，×＝不適当）及びＡｇ+安定性の良否（○＝
良，△＝やや劣る，×＝不良）も併記した。
表１には、球面収差補正への適否（○＝適当，△＝やや
不適当，×＝不適当）及びＡｇ+安定性の良否（○＝
良，△＝やや劣る，×＝不良）も併記した。
【００６７】
【表１】
【００６８】実施例１２〜２１、比較例２，３ 表２に示すガラス組成にて実施例２と同様にしてガラス
の耐候性及び溶融可能温度を調べ、また、屈折率分布か
ら球面収差補正への適否を調べると共にＡｇ+安定性の
良否を調べ、結果を表２に示した。
の耐候性及び溶融可能温度を調べ、また、屈折率分布か
ら球面収差補正への適否を調べると共にＡｇ+安定性の
良否を調べ、結果を表２に示した。
【００６９】
【表２】
【００７０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、アルミノホウ珪酸塩ガラスにＺｎＯおよびＭｇＯを
所定の割合で導入することによって、光学的設計上必要
とされる屈折率分布を有し、耐久性が高く、溶融温度が
低く、実用に十分なイオン交換速度を有し、銀イオンが
安定にガラス中に存在できるガラス素材により、高品
質、高特性の軸方向屈折率分布型レンズが提供される。
ば、アルミノホウ珪酸塩ガラスにＺｎＯおよびＭｇＯを
所定の割合で導入することによって、光学的設計上必要
とされる屈折率分布を有し、耐久性が高く、溶融温度が
低く、実用に十分なイオン交換速度を有し、銀イオンが
安定にガラス中に存在できるガラス素材により、高品
質、高特性の軸方向屈折率分布型レンズが提供される。
【００７１】本発明の軸方向屈折率分布型レンズは、前
述の実施例に示した平凸球面レンズのみならず、カメラ
レンズ、接眼鏡、顕微鏡等の各種光学系において広範に
使用することができる。
述の実施例に示した平凸球面レンズのみならず、カメラ
レンズ、接眼鏡、顕微鏡等の各種光学系において広範に
使用することができる。
【図１】（ａ）図は軸方向屈折率分布型レンズを示す模
式的断面図、（ｂ）図は同屈折率分布のグラフである。
式的断面図、（ｂ）図は同屈折率分布のグラフである。
【図２】イオン交換により屈折率分布を有するガラス板
を製造する方法を示す模式図でる。
を製造する方法を示す模式図でる。
【図３】実施例１で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの屈折率分布を示すグラフである。
用素材ガラスの屈折率分布を示すグラフである。
【図４】実施例２で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図５】実施例３で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図６】実施例４で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図７】実施例５で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図８】実施例６で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図９】実施例７で得られた軸方向屈折率分布型レンズ
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図１０】実施例８で得られた軸方向屈折率分布型レン
ズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
ズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図１１】実施例９で得られた軸方向屈折率分布型レン
ズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
ズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図１２】実施例１０で得られた軸方向屈折率分布型レ
ンズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
ンズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
【図１３】実施例１１で得られた軸方向屈折率分布型レ
ンズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
ンズ用素材ガラスの銀の濃度分布を示すグラフである。
１ 集光レンズ ５ ガラス板 ６ 溶融塩
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０３Ｃ 3/091 Ｃ０３Ｃ 3/091 3/093 3/093 3/095 3/095 Ｇ０２Ｂ 1/02 Ｇ０２Ｂ 1/02
Claims (4)
- 【請求項１】 銀を用いたイオン交換法により、ガラス
素材に光軸方向に屈折率分布を形成させることによって
得られる軸方向屈折率分布型レンズであって、 該ガラス素材が、下記組成のガラス組成物で構成される
ことを特徴とする軸方向屈折率分布型レンズ。 １０＜ Ｎａ2Ｏ ≦２５ｍｏｌ％ ８＜ Ａｌ2Ｏ3 ≦２５ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１８ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１８ｍｏｌ％ ３≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１８ｍｏｌ％ ３５≦ ＳｉＯ2 ≦５５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ５ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ２．５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１８ｍｏｌ％ - 【請求項２】 請求項１において、該ガラス組成物の組
成が下記の通りであることを特徴とする軸方向屈折率分
布型レンズ。 １２．５≦ Ｎａ2Ｏ ≦２５ｍｏｌ％ １０≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦２２ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１５ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１５ｍｏｌ％ ５≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１６ｍｏｌ％ ４０≦ ＳｉＯ2 ≦５５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ３≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１５ｍｏｌ％ - 【請求項３】 請求項２において、該ガラス組成物の組
成が下記の通りであることを特徴とする軸方向屈折率分
布型レンズ。 １２．５≦ Ｎａ2Ｏ ≦１８ｍｏｌ％ １２．５≦ Ａｌ2Ｏ3 ≦１８ｍｏｌ％ ０≦ ＭｇＯ ≦１２．５ｍｏｌ％ ０≦ ＺｎＯ ≦１２．５ｍｏｌ％ ７≦ Ｂ2Ｏ3 ≦１５ｍｏｌ％ ４２．５≦ ＳｉＯ2 ≦５２．５ｍｏｌ％ ０≦ Ｌａ2Ｏ3 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＢａＯ ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ Ｔａ2Ｏ5 ≦ ３ｍｏｌ％ ０≦ ＺｒＯ2 ≦ ３ｍｏｌ％ ただし、 ５≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１２．５ｍｏｌ％ - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、該ガラス組成物のＮａ2Ｏの濃度とＡｌ2Ｏ3の濃度
の比［Ａｌ2Ｏ3］／［Ｎａ2Ｏ］が０．８〜１．２であ
ることを特徴とする軸方向屈折率分布型レンズ。
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