JPS58125632A - 光集束性レンズの製造に適したガラス組成物 - Google Patents

光集束性レンズの製造に適したガラス組成物

Info

Publication number
JPS58125632A
JPS58125632A JP57008597A JP859782A JPS58125632A JP S58125632 A JPS58125632 A JP S58125632A JP 57008597 A JP57008597 A JP 57008597A JP 859782 A JP859782 A JP 859782A JP S58125632 A JPS58125632 A JP S58125632A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
refractive index
composition
al2o3
tio2
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP57008597A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0362657B2 (ja
Inventor
Takeshi Utsuki
宇津木 剛
Kunio Nakaguchi
中口 國雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP57008597A priority Critical patent/JPS58125632A/ja
Publication of JPS58125632A publication Critical patent/JPS58125632A/ja
Publication of JPH0362657B2 publication Critical patent/JPH0362657B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン交換拡散法、例えばガラス組成物中の陽
イオンと溶融塩中の陽イオンとをガラス組成物を高湿の
溶融塩浴中に浸漬することによりイオン交換拡散を行な
わせてガラス組成物中に屈折率勾配を生成するのに適し
たガラス組成物に関する。
光集束性レンズの製造法としてイオン交換拡散を用いる
事はよく知られている。この方法は例えばガラス組成物
中に相対的に屈折率を大きくせしめるような元素(例え
ばO8++Li+のよりな7価のアルカリ金属イオン)
を含有さセでおき、これを前記元素と置き換わると相対
的に屈折率を小ならしめるような元素(例えばKINa
)を含んだ/71 溶融塩(例えばKNO3,NaNO3)中に浸漬して2
種のイAンの交換拡散を行なわゼる。この方法によりガ
ラス中での屈折率が連続的に変化する( niJ記例で
あれば、中心部から外部に向か。て屈折率が減少する)
部分を持−9た素A′、Aを得ることが出来る。
この種の累月で丸棒の形態をなし、 ?t。
距離での屈折率、淋 光軸の屈折率、r:光軸からの距
離、A:屈折率の分布定数)で示される放物線形状の屈
折率分布を持った素材は、光集束性レンズとして使用さ
れる。これらレンズの性能は球面レンズと同様に画像を
レンズ中を伝播させる事が出来る。そしてレンズとして
の明るさを大きくする上て光軸に対する光の入射の最大
角θmaX(以ド開ロ角と呼ぶ)が大きいことが望まれ
る。
その開1]角θmaxはsinθmaX−カ]汀−下(
たたしnO:光軸の屈折率△n:光軸と最外殻部との屈
折率差)で表わされる。
そこで、開1−1角を人きぐするために屈折率差△n(
3) の大きいことが必貿とされる。また開[1角以夕)にレ
ンズとして使用する時には、集光特性を非常に重要視す
るために△nが大きくても屈折率の放物線形状の分布が
太きくめたれたものは、使用小川とされる。
現在I:業的に生産さねている光集束性レンズとして特
公昭1@、1’−37737のにうにTl十を含んだカ
ラスト特公昭5 /−2/ 、!;9 ’l ノようK
CS+を含んだガラスとがある。Te十を用いて屈折率
分布を得ティるガラスは開]I角(θmax)がJ00
〜30’と非常に大きく、集光面積を広くとれる利点を
持−9ている半面、色工[′!差が大きいために白色光
は7点に集光しない。そこで1lj−波長光における使
用に限定される欠点を持7っている。
Os十を用いて屈折率勾配を得ているガラスは、Tl十
を含んだレンズと比・\て色収差が小さく、白色光ドで
使用できる利点を持っているが開[−1角が小さい(乙
0以りという欠点を持っている。こねはCS+をガラス
中に多量に含有させることが難かしい事、また多量に含
有させても必ずしも光年(Il) 束性レンズとして良好な屈折率分布が得られないことな
との理由によっている。しかもC8十を含むガラスは、
センラム原料が高価であるために非常に高価になるとい
う経済」二の欠点を持っている。
L1+をガラス中に多量に含ませることはC8十をガラ
ス中に多桁に含ませることにくらべると容易であり、L
]」−とC8十はガラス中に等しいモルグラスよりも大
きい△nを得る可能性を持っている。
しかしLi十を多量に含むガラスもaS+を多量に含む
ガラスと同様に多fivtc@有さゼても必ずしも△n
が人きくかつ屈折率分布の良好なレンズが得られるとは
限らない。
イオン交換拡散の途中の屈折率分布はイオン交換拡散の
条件(調度時間、塩の組成)および拡散係数(組成、温
度)の関数である。
そこで適切な屈折率分布を得るためにイオン交換拡散を
制御することが必要である。しかしながら屈折率分布に
関係するイオンの分布に最も影響を<3) 持つのは、イオン交換拡散にともなったガラス組成の変
化による相互拡散係数の変化である。
そのため、光集束性レンズ+11の組成として適切でな
い組成のガラス組成物についてイオン交換拡散を行って
も、高い△nを持ち、かつ周辺部まで集光のために良好
な屈折率分布を持ったものは得られない。むろんイオン
交換処理条件を変えることで集光の条件をみたした屈折
率分布を円筒中心部にある程度得ることは可能である。
しかし、光集束性レンズ用の組成として適切で1(い組
成のガラス組成物では、その部分が円筒ロンドの中心部
のごく一部に限られる。そのため集光レンズとして使用
するためには、集光特性の悪い円筒周辺部を弗酸溶液等
でエツチング除去する必要が生しる。
この操作は生産工程を複雑にするばかりでなく中心部と
最夕)穀部との屈折率差へnを小さくすることになり、
それ散開口角を小さくする欠点を持つ。
例えばLl+の濃度勾配を使用した屈折率勾配を持った
光学要素製造用ガラスが特開昭3’l−乙9//ゲに汀
くされている。本願発明者等の実験によると第l表比較
例A/に記したようにここでボされる組成のガラス例え
ばL120を/2mJ%含んだL120Na20  M
gO−8i02糸のガラスの/mmφのガラス棒をIl
ざO″CのNaNO3溶融塩でイオン交換拡散を行1(
わせると/ざ時間半の浸漬時間において光軸とガラス俸
表血との間の屈折率の差△n−/39×10−4  が
得られるが放物線形状の1ハ(折率分布は得られておら
ず集光レンズとして使用可能な屈1ブ〒率分布は得られ
ない。このガラス棒をざらにt1gO″CのNaNO3
溶融塩でg時間イオン交換拡散さ七ると円筒中央の一部
に光集束性レンズよして使用Of能な屈折率分布を持た
せることが出来る。しかし光集束性レンズとして使用可
能なに減少して周辺の集光レンズとして使用出来ない部
分を除去すると△n=30×l0−4に減少し開に1角
は7.00である。しかもこの操作はガラス棒直径の7
割以上を除去する操作であり生産効率が悪い欠点を持っ
ている。
(7) 前述した如くイオン交換拡散中の屈折率に関係するイオ
ンの分布は、交換イオンのガラス組成物中の相h]拡散
係数によ−、て変化する。
今まで2価以]−の陽イオンはイオン交換拡散中の全体
的な屈折率分布の変化の速度には関Jjするもの度合)
に対しては、少ししが効果のないものと予想されていた
。これは、これらのイオンの影響は、拡散域におけるそ
れらのイオン自体の濃度分布が存在しないか、または存
在してもとるにたりないものであるので、イオン交換拡
散に対して、2次的な性質であると考えられていたため
である。
例えば2価のアルカリ土類金属イオンは、ガラス中に入
ることで全体の拡散を遅くする。そのたり)アルカリ土
類金属の入ったガラスはイオン交換拡散により適切な屈
折率分布を得るのに長時間を必要とするため生産効率が
悪いという欠点を持つ。
しかし驚くべきことにある種の多価イオンがアルカリイ
オン(Li+)の拡散によ−3て生成される濃度分布に
大きな影響を持つことが判明した。
(ざ) 本発明は、ガラス組成物中にLi2OとTlO2とを含
み、更に本質的には二価のアルカリ+−−1−類金属イ
オンを含まぬ事によって、イオン交換拡散中に生成され
るイオンの濃度分布を制御し、好適な屈折率分布を得る
ことをその目的としている。
また、本発明は原料が安価でTl十を含むガラスレンズ
に比べて色収差の小さい光集束性レンズを提供すること
もその目的としている。
本発明は、モル%で以下の組成Li2O3〜/z。
Na2O0−22、K2O0〜、2−かツNa2O+に
205−.22 、 B2O30〜、23 、 Al2
O30−10,TiO2,2〜25かつAl2O3+/
/−2B203−1−Ti022〜.25゜ZrO20
〜10,5102 lS〜乙Sか−)B203十Al2
O3+ZrO2+TiO2+5j−0270−43を含
イIすることを特徴とするイオン交換することK J:
 、−。
て光集束性レンズを製造するのに適したガラス組成物を
その要旨とする。
次に本発明のガラス組成限定理由について述べる。
屈折率分布形成イオンとしてLl+はガラス中に、L1
20の形で3〜/zmO1%の範UHで含有させること
が出来る。L 120の形で3 m01%未満の含有量
では、イオン交換拡散によって得られる屈折率差が小さ
く実用に供さない。Li2O含有量が/1moe%を越
えるとガラスの失透がはげしいので作粟性が悪い。
Na、20又はに20 はガラスの溶融成型を容易にし
かつまたイオン交換速度を−1−げるために必要な成分
である。Na2O十に20が3 m01%未満ではイオ
ン交換速度を著るしく低丁させ、また2、2m01%を
越えると化学的耐久性が低Fする。従ってNa2O十に
20として!;−、!−2m01%含有する。しかし、
Na2Oとに20は共存しない方がよいが多少は、共存
しても構わない。これは両者を含むガラスはNaNO3
等Na+塩でイオン交換拡散処理する場合は含有に20
がまたKNO3等に+塩でイオン交換拡散処理する場合
は含有Na2Oがイオン交換に対して悪影響をおよぼす
からである。
したがってガラス成分としてのNa2o又はに20とし
てはイオン交換洛中の陽イオンと同じ圧力がら成ること
が好ましい。
B2O3は、23m01%までガラスの溶融を容易にす
るために含有させうるがこれ以上になると化学的耐久性
が低ドする。
Al2O3は/ Om01%までガラスの分相特性をお
さえるために含有させうるがこれを越えるとガラスの溶
融を困難にする。
ZrO2は/ Om01%までAl2O3と同様に分相
特性をおさえ、ガラスの化学的耐久性を向」ニさせるた
めに含有させうる。しかし、これを越えるとガラスの溶
融を困難にする。
TlO2はその理由はよく判らぬが適切な屈折率勾配を
形成する」−で重要な成分でこの含有量はL120やそ
の信金有量によって最適に調整することが望ましく 、
Li2O含有量が3 m01%の時TlO2は2m01
%は必要でLi2O含有量が増加していくに従ってTl
O2含有量も増加させるのがよく、両者の比はTiO2
/LiO2≧0.3であることが望ましい。
最高23 m01%のTiO2を含有させることが出来
るが、これを越えると失透が激しくなるので、ガラスの
成型が困難となる。またTlO2を含んだガラスはB2
O3及びAl2O3と多量に共存すると失透しやすくな
る傾向を持つ。そこでB2O3及びAl2O,5と共存
する時含有出来るTiO2の量は、Ti O2十Al2
O3+//、2B203が、2〜.2smo1%の範u
++ トt ル。
5i02はガラスを形成する主要成分であり、ljmo
e%未満では失透性、化学的耐久性が著るしく低重−す
る。また≦!; m01%を越えると屈折率勾配形成酸
化物及び他の酸化物等の含有量が限定さね、得ることが
出来る屈折率差が小になり、実用に充分な開口1角のレ
ンズを得ることが出来なくなる。
B2O3+Al2O3+TiO2+ZrO2+5i02
はネットワークを形成する組成であり、」二記の810
2の含有量上下限の理由と同じ理由で70〜g3mO1
%の範囲とする。
この他に安定化添加材を本発明の特性を失なわせない範
囲で加えることが出来る。この組成範囲限定の理由は詳
述しないが、前記範囲内の添加であれば、本発明の組成
物を用いて得られる集束性レンズの性質に悪影響を与え
ない。
以F実施例について述べる。
実施例 第1表にボず実施例7〜//と比較例/〜2に示す組成
のガラスを作製するために原料として珪砂、炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム(又は炭酸カリウム)二酸化チタン
、ホウ酸、酸化ジルコニウム、アルミナ、炭酸マグネシ
ウムをそれぞれガラスとして3 Kg得られるように秤
量、混合し白金るつぼを用いて/230’Cで76時間
、泡、脈理が残らないよう熔融し、ブロック状に鋳込み
徐冷した。このガラスブロックから中空ドリルを使7J
て直径/ mmのガラス俸をくり抜き研磨性」;げした
後、所定の流度の硝酸す1. IJウム(又は硝酸))
 IJウム)溶融塩中に所定時間浸漬して、イオン交換
拡散させて実施側屈/〜//と比較例/〜−の光集束性
レンズを得た。これらのレンズについて有効視野面積率
および開口角を測定した。第7表から明かなように本発
明の組成のガラスをイオン交換した実施例のレンズは比
較例のレンズに比し、短時間のイオン交換処理で比較例
レンズとほぼ同等ないしはそれ以」二の性能を有してい
る。
(/3) 第1表 (ヘ ソ ラ ヌ わ 成 % カ ラ ス 唱イ オ ン 交 換 条 何 レ ン ズ1 ■ 第1表 (/j) 213−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (])モル%で以下の範囲の組成を含有することを特徴
    とする光集束性レンズの製造に適したガラス組成物。 LigO3〜/乙 Na2O0−22 に20 0〜22 かつNa2O+に205N22 A12030〜10 B2’03 0〜.2S Ti02 2〜2よ かつAlz03+//、2B203+TiO22〜、1
    tS102 ダS−乙5 zro2  o〜10 かつAl2O3+Bp03+Tj−02+5j−02+
    Zr0270〜ざ3 (1) (2)前記組成に更に安定化添加材としてモル%で以下
    の組成を添加した特許請求の範囲第1項に記載のガラス
    組成物 Ca00〜31Mg00〜3.SrOO〜3.Ba0O
    〜3゜ZnOO〜J、PbOO〜j+La2O30−1
    1,8b2030〜−2 + A3203 0〜ノ+W
    03 0〜.2
JP57008597A 1982-01-22 1982-01-22 光集束性レンズの製造に適したガラス組成物 Granted JPS58125632A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57008597A JPS58125632A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 光集束性レンズの製造に適したガラス組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57008597A JPS58125632A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 光集束性レンズの製造に適したガラス組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58125632A true JPS58125632A (ja) 1983-07-26
JPH0362657B2 JPH0362657B2 (ja) 1991-09-26

Family

ID=11697373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57008597A Granted JPS58125632A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 光集束性レンズの製造に適したガラス組成物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58125632A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6364941A (ja) * 1986-09-05 1988-03-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光集束性レンズ
JPH03141302A (ja) * 1989-10-27 1991-06-17 Olympus Optical Co Ltd 屈折率分布型光学素子
JP2000143282A (ja) * 1998-09-11 2000-05-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラス組成物、それを用いた情報記録媒体用基板および情報記録媒体
CN114502513A (zh) * 2019-11-27 2022-05-13 住田光学玻璃公司 多组分氧化物玻璃、光学元件、光纤及多组分氧化物玻璃的制造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6364941A (ja) * 1986-09-05 1988-03-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光集束性レンズ
JPH0788234B2 (ja) * 1986-09-05 1995-09-27 日本板硝子株式会社 光集束性レンズ
JPH03141302A (ja) * 1989-10-27 1991-06-17 Olympus Optical Co Ltd 屈折率分布型光学素子
JP2000143282A (ja) * 1998-09-11 2000-05-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラス組成物、それを用いた情報記録媒体用基板および情報記録媒体
CN114502513A (zh) * 2019-11-27 2022-05-13 住田光学玻璃公司 多组分氧化物玻璃、光学元件、光纤及多组分氧化物玻璃的制造方法
CN114502513B (zh) * 2019-11-27 2024-06-11 住田光学玻璃公司 多组分氧化物玻璃、光学元件、光纤及多组分氧化物玻璃的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0362657B2 (ja) 1991-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4429295B2 (ja) 光学ガラス
US4042405A (en) High strength ophthalmic lens
JP5313440B2 (ja) 光学ガラス
US4438211A (en) Optical and ophthalmic glass with refractive indices nd>1.58, Abbe numbers>45 and densities<2.75 g/cm3
JPS61232243A (ja) 眼鏡用および光学用ガラス
WO2006075785A2 (en) Glass
GB2145407A (en) Optical glass for spectacle lens
JPS6236976B2 (ja)
JPS6332734B2 (ja)
JPS58125636A (ja) 1.84〜1.87の屈折率および30〜33のアツベ数を有する高屈折率光学ガラス
GB2265367A (en) Highly refractive ophthalmic and optical glass
JPS605037A (ja) 光学ガラス
EP1099670B1 (en) Mother glass composition for graded index lens
JPH01133956A (ja) 屈折率分布型レンズ用ガラス組成物
JPS62270439A (ja) 化学強化用ガラス
GB2121783A (en) Highly refractive low dispersion low density optical glass suitable for corrective lenses
US4177319A (en) Glass for the production of optical elements with refractive index gradients
JPS6311292B2 (ja)
JP3130245B2 (ja) 光学ガラス
JPS5930731A (ja) 高屈折率、低分散および低密度ガラス
JPS6212633A (ja) 屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物
JPS63230536A (ja) タリウム含有光学ガラス
JP2001180970A (ja) 亜鉛含有光学ガラス
US4562162A (en) Glass for multi-focal eyeglass lens
JPS5941934B2 (ja) 光集束性レンズ用ガラス組成物