JPS5950047A - 広開口角の屈折率分布型レンズを製造するに適したガラス組成 - Google Patents
広開口角の屈折率分布型レンズを製造するに適したガラス組成Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光伝送体、特に中心軸から周表面に向かって連
続的に好ましくは放物線的に減少する屈折率匂配を有す
るレンズを製造するに適したガラス組成に関する。
続的に好ましくは放物線的に減少する屈折率匂配を有す
るレンズを製造するに適したガラス組成に関する。
（１）
屈折率分布が中心軸から周表面に向かって半径方向に連
続的、好ましくは放物線的に減少しているガラス丸棒を
ある長さに輪切りにすると端面が曲面状の単−凸レンズ
あるいは凸レンズ群と同じレンズ作用を有する円柱状レ
ンズが得られる事はすでに知られている。（以下このタ
イプのレンズを屈折率匂配型レンズまたは単にレンズと
呼称する。）屈折率匂配型レンズが有する好ましい屈折
率分布はそのレンズの中心軸に直角な断面において、中
心における屈折率をＮｏ ＋中心から半径方向の距離を
ｒ、正の常数をａとすれば屈折率ＮがＮ＝ＮＯ（／−ａ
ｒ２） −−−−−−−−（１）の式で実質的に表わ
されることである。
続的、好ましくは放物線的に減少しているガラス丸棒を
ある長さに輪切りにすると端面が曲面状の単−凸レンズ
あるいは凸レンズ群と同じレンズ作用を有する円柱状レ
ンズが得られる事はすでに知られている。（以下このタ
イプのレンズを屈折率匂配型レンズまたは単にレンズと
呼称する。）屈折率匂配型レンズが有する好ましい屈折
率分布はそのレンズの中心軸に直角な断面において、中
心における屈折率をＮｏ ＋中心から半径方向の距離を
ｒ、正の常数をａとすれば屈折率ＮがＮ＝ＮＯ（／−ａ
ｒ２） −−−−−−−−（１）の式で実質的に表わ
されることである。
この屈折率匂配型レンズの製造方法としてたとえば特公
昭タ３−／７ｔＯ！；号明細書にはタリウムを含むガラ
ス棒（または繊維）をアルカリ金属イオンの源、たとえ
ばナトリウムまたはカリウムの溶融塩と接触させてガラ
ス棒のより表面に近い部分のクリラムイオンをより多く
のアルカリ金属イオンと置換して所要の屈折率分布を得
る方法が記載さｔり） れている。
昭タ３−／７ｔＯ！；号明細書にはタリウムを含むガラ
ス棒（または繊維）をアルカリ金属イオンの源、たとえ
ばナトリウムまたはカリウムの溶融塩と接触させてガラ
ス棒のより表面に近い部分のクリラムイオンをより多く
のアルカリ金属イオンと置換して所要の屈折率分布を得
る方法が記載さｔり） れている。
又、同公報にはこの方法における母体ガラスの一例とし
て ５ｉ０２ ！；／、ＯＢ２Ｏ３／／、ＯＮａ２Ｏ３２Ｔ
ｌ２Ｏ／７．ｇ ＺｎＯ／２．ＯＫ２Ｏ！；、０ モ
Ａ％が示されている。
て ５ｉ０２ ！；／、ＯＢ２Ｏ３／／、ＯＮａ２Ｏ３２Ｔ
ｌ２Ｏ／７．ｇ ＺｎＯ／２．ＯＫ２Ｏ！；、０ モ
Ａ％が示されている。
そしてこの組成の直径１．０ｍｍφ のガラス棒をこの
ガラスの粘性がおよそＩＯの１０乗ボイスとなる温度の
溶融硝酸カリウム塩浴中で２２０時間浸漬してイオン交
換処理を行なうと棒の中心から周表面に向かってタリウ
ムの濃度は次第に減少し、棒の中心から周表面に向かっ
てカリウムの濃度は次第に増大する。これらの濃度分布
によって棒の内部に（１）式によって表わされる屈折率
分布が形成される。この特待られる屈折率匂配型レンズ
の開口角は７３度となると記載されている。
ガラスの粘性がおよそＩＯの１０乗ボイスとなる温度の
溶融硝酸カリウム塩浴中で２２０時間浸漬してイオン交
換処理を行なうと棒の中心から周表面に向かってタリウ
ムの濃度は次第に減少し、棒の中心から周表面に向かっ
てカリウムの濃度は次第に増大する。これらの濃度分布
によって棒の内部に（１）式によって表わされる屈折率
分布が形成される。この特待られる屈折率匂配型レンズ
の開口角は７３度となると記載されている。
なお、ここでいう開口角は、レンズの実視野の広さの限
界の角度を表わすものであり、レンズ端面の中心軸上に
中心軸とθ。の角度で交わって空気中から斜めに入射す
る光がレンズの側面に衝突する時の臨界角度θＣの２倍
すなわちコθＣで表わす。レンズの長さがπ／２Ｖ’ｍ
（ａは（１）式の定数）罠等しいかまたはそれより
も大である時、レンズ中心軸における屈折率Ｎｏとレン
ズの周表面における屈折率Ｎ１ との差（Ｎｏ Ｎｌ
）を△Ｎとすれば開口角コθＣは コθａ −２１ｎｎ−’ 鈴丁−１・・・・・・ （コ
）の式で表わされる。
界の角度を表わすものであり、レンズ端面の中心軸上に
中心軸とθ。の角度で交わって空気中から斜めに入射す
る光がレンズの側面に衝突する時の臨界角度θＣの２倍
すなわちコθＣで表わす。レンズの長さがπ／２Ｖ’ｍ
（ａは（１）式の定数）罠等しいかまたはそれより
も大である時、レンズ中心軸における屈折率Ｎｏとレン
ズの周表面における屈折率Ｎ１ との差（Ｎｏ Ｎｌ
）を△Ｎとすれば開口角コθＣは コθａ −２１ｎｎ−’ 鈴丁−１・・・・・・ （コ
）の式で表わされる。
しかしながら上記の如くして製造される従来の屈折率匂
配型レンズはイオン交換の過程で硝酸カリウムの如き溶
融塩によってその表面が侵食を受けたりあるいは母体ガ
ラスの僅かの組成変動あるいは溶融塩の組成変動によっ
てガラス表面に失透物を形成したり、場合によってはガ
ラス全体が結晶化するという欠点を有していた。
配型レンズはイオン交換の過程で硝酸カリウムの如き溶
融塩によってその表面が侵食を受けたりあるいは母体ガ
ラスの僅かの組成変動あるいは溶融塩の組成変動によっ
てガラス表面に失透物を形成したり、場合によってはガ
ラス全体が結晶化するという欠点を有していた。
このような失透あるいは侵食をガラス表面に生じるとレ
ンズの機械的強度が低下するとともに、レンズの視野が
狭まるという問題を生じる。
ンズの機械的強度が低下するとともに、レンズの視野が
狭まるという問題を生じる。
屈折率匂配型レンズの用途としてビデオディスク用ある
いはデジタルオーディオディスク用検出装置、光学像観
察装置、光通信用の各種デバイスに使用されるレンズに
は非常に小径（一般に３ｍｍφ以下）で開口角が大きい
（１１０度以上、好ましくはざ０度以上）広開口角の屈
折率匂配型レンズの開発が強く望まれていた。
いはデジタルオーディオディスク用検出装置、光学像観
察装置、光通信用の各種デバイスに使用されるレンズに
は非常に小径（一般に３ｍｍφ以下）で開口角が大きい
（１１０度以上、好ましくはざ０度以上）広開口角の屈
折率匂配型レンズの開発が強く望まれていた。
開口角を大きくする為には前記の（２）式右辺中のｊＮ
ｏ・ΔＮの値を大きくしなければならない。
ｏ・ΔＮの値を大きくしなければならない。
実際問題としてＮＯの値はそれ程大きくはならないので
開口角を大きくするＫはΔＮの値を大きくする必要があ
る。
開口角を大きくするＫはΔＮの値を大きくする必要があ
る。
特公昭！；３−／７６０！；によるとＬｔ度以上の開口
角をもたせる為にはイオン交換処理を行なった時の屈折
率差ΔＮはほぼＯ，ＯＳ以上必要であり、その一つの目
安は、ガラス組成としてＴ７２０含有量が５．５モル％
を越える事である。ところがクリラムイオンは他のアル
カリ金属イオン例えばＮａ十、に十に比ベガラス中で不
安定でありπ／２０の導入によ＜Ｓ） で熔融温度が高目であるとπ／２０原料の量を増量した
場合、揮発が激しい為ガラス中に多くのＴ７２０を含有
させることが困難となり、しかも均質なガラスを得るの
が非常に困難となる。また着色し易い、失透し易い等Ｔ
ｌ２Ｏはガラス成分として取扱いの難しい成分である。
角をもたせる為にはイオン交換処理を行なった時の屈折
率差ΔＮはほぼＯ，ＯＳ以上必要であり、その一つの目
安は、ガラス組成としてＴ７２０含有量が５．５モル％
を越える事である。ところがクリラムイオンは他のアル
カリ金属イオン例えばＮａ十、に十に比ベガラス中で不
安定でありπ／２０の導入によ＜Ｓ） で熔融温度が高目であるとπ／２０原料の量を増量した
場合、揮発が激しい為ガラス中に多くのＴ７２０を含有
させることが困難となり、しかも均質なガラスを得るの
が非常に困難となる。また着色し易い、失透し易い等Ｔ
ｌ２Ｏはガラス成分として取扱いの難しい成分である。
タリウムの揮発を少なくすれば高均質なガラスが得易く
なるものであり、タリウムの揮発が温度上昇により指数
関数的に増加するものであるから高均質化の点から熔融
温度の低下が強く望まれる。
なるものであり、タリウムの揮発が温度上昇により指数
関数的に増加するものであるから高均質化の点から熔融
温度の低下が強く望まれる。
又、イオン交換処理において所要の屈折率分布を得るた
めに塩浴の温度及び浸漬時間が制御される。塩浴の温度
を上昇させるとイオン交換の速度は大となるがあまりに
高温すぎると処理すべきガラス棒が軟化変形して好まし
くない。このためガラス棒の粘性がおよそ１０１０〜１
３ボイズとなる温度付近が用いられる。
めに塩浴の温度及び浸漬時間が制御される。塩浴の温度
を上昇させるとイオン交換の速度は大となるがあまりに
高温すぎると処理すべきガラス棒が軟化変形して好まし
くない。このためガラス棒の粘性がおよそ１０１０〜１
３ボイズとなる温度付近が用いられる。
しかし、この温度が高い場合には用いる溶融塩の種類に
よっては塩の分解反応が進行しイオン交換に障害を起す
ため、ガラス棒の粘性が１０１０〜１３／／％ ボイスとなる温度が適当な温度域、例えばＫＮＯ３塩浴
の場合は上記粘性範囲が１ｌｏｏ〜ｔｓｏ”ｃの温度範
囲になるようなガラスが求められることになる。
よっては塩の分解反応が進行しイオン交換に障害を起す
ため、ガラス棒の粘性が１０１０〜１３／／％ ボイスとなる温度が適当な温度域、例えばＫＮＯ３塩浴
の場合は上記粘性範囲が１ｌｏｏ〜ｔｓｏ”ｃの温度範
囲になるようなガラスが求められることになる。
従来、広開口角の屈折率匂配型レンズを得ようとすると
多くのＴ７２０を含有させる必要があるためガラスが着
色、失透又は不均質に伴なうレンズの解像度の悪化を来
たし広間口角の屈折率匂配型レンズを得ることは困難で
あった。
多くのＴ７２０を含有させる必要があるためガラスが着
色、失透又は不均質に伴なうレンズの解像度の悪化を来
たし広間口角の屈折率匂配型レンズを得ることは困難で
あった。
それ故、本発明の目的はイオン交換中アルカリ金属塩融
塩に対して耐性を有し、ガラス表面での失透物の生成あ
るいはガラスの結晶化を引き起こさず、ガラスの着色、
失透又は不均質に伴なうレンズの解像度の悪化を来たさ
ない開口角がｌ０度以上の屈折率匂配型レンズを製造す
るに適したガラス組成を提供することにある。
塩に対して耐性を有し、ガラス表面での失透物の生成あ
るいはガラスの結晶化を引き起こさず、ガラスの着色、
失透又は不均質に伴なうレンズの解像度の悪化を来たさ
ない開口角がｌ０度以上の屈折率匂配型レンズを製造す
るに適したガラス組成を提供することにある。
本発明者らの研究によれば、タリウムイオンとガラス中
においてタリウムイオンより拡散し易い（自己拡散係数
が大きい）アルカリイオン例えばナトリウムイオン又は
リチウムイオンをガラス中にある一定の比（（Ｎａ２０
＋Ｌｉ２０） ／ＴｌｐＯ−ｏ、、２〜よ）で共存させ
たタリウム含有光学ガラスを、タリウム及びナトリウム
又はリチウムとは異なるアルカリ金属塩例えば硝酸カリ
ウム塩でイオン交換処理することにより、上記と異なる
同一モル数のＴ７２０を含むガラスに比較して大きな開
口角を持つ屈折率匂配型レンズが得られることを見出し
た。
においてタリウムイオンより拡散し易い（自己拡散係数
が大きい）アルカリイオン例えばナトリウムイオン又は
リチウムイオンをガラス中にある一定の比（（Ｎａ２０
＋Ｌｉ２０） ／ＴｌｐＯ−ｏ、、２〜よ）で共存させ
たタリウム含有光学ガラスを、タリウム及びナトリウム
又はリチウムとは異なるアルカリ金属塩例えば硝酸カリ
ウム塩でイオン交換処理することにより、上記と異なる
同一モル数のＴ７２０を含むガラスに比較して大きな開
口角を持つ屈折率匂配型レンズが得られることを見出し
た。
このため従来よりＴＡ２０ ｉが少ないもので従来と同
等以上の開口角を持つ屈折率匂配型レンズを得ることが
できる。又、開口角の大きい（ざ０度以上）広開口角の
屈折率匂配型レンズをガラスの着色、失透又は不均質に
伴なうレンズの解像度の悪化なくして容易に得ることが
できる。
等以上の開口角を持つ屈折率匂配型レンズを得ることが
できる。又、開口角の大きい（ざ０度以上）広開口角の
屈折率匂配型レンズをガラスの着色、失透又は不均質に
伴なうレンズの解像度の悪化なくして容易に得ることが
できる。
本発明によればイオン交換過程における溶融塩に対して
の耐性を有し、ガラス表面での失透物の生成あるいはガ
ラスの結晶化を引き起すさず、ガラスの着色、失透又は
不均質に伴なう解像度の悪化を来たさない開口角がＩＩ
Ｏ度以上の屈折率匂配型レンズは、モル％で、 ５ｉ０２ ： ３！；〜ざ０％、Ｔ７２０ 二ｌ〜−乙
％ 。
の耐性を有し、ガラス表面での失透物の生成あるいはガ
ラスの結晶化を引き起すさず、ガラスの着色、失透又は
不均質に伴なう解像度の悪化を来たさない開口角がＩＩ
Ｏ度以上の屈折率匂配型レンズは、モル％で、 ５ｉ０２ ： ３！；〜ざ０％、Ｔ７２０ 二ｌ〜−乙
％ 。
ＺｎＯ： 、２〜ｊ乙％、ＺｒＯ２’ ０−２ ％
、Ａｊｆｆ２０３ ’θ〜ｌｒ％ｒ ＳｎＯ（Ｓｎｕ
ｇ） ’ ０−３％を主要成分とし、且つ Ｔ／２０
＋Ｒ２０：ざ〜ＩＩコ％。
、Ａｊｆｆ２０３ ’θ〜ｌｒ％ｒ ＳｎＯ（Ｓｎｕ
ｇ） ’ ０−３％を主要成分とし、且つ Ｔ／２０
＋Ｒ２０：ざ〜ＩＩコ％。
Ｎａ２Ｏ＋ Ｌｉ２Ｏ： グルコｔ％ 。
ＺｒＯ２＋Ａ１ｇＯ３＋ＳｎＯ（ＳｎＯ２）： ０．／
〜ｆ％ 。
〜ｆ％ 。
（Ｎａ２０＋Ｌｉ２０）／Ｔｌ２Ｏ： ０．／ざ〜！；
、３０％の条件を満足するガラス組成範囲を選択するこ
とで達成される。
、３０％の条件を満足するガラス組成範囲を選択するこ
とで達成される。
上記ガラス組成において５ｉ０２はガラス構成成分とし
て用いられ、そのモル割合はガラスに基づき３！；−１
０モル％、好ましくはり５〜７０モル％である。５ｉ０
２が３！％未満ではガラスの耐久性安定性が減少し上限
を越えると熔融温度が上昇し、又、他の構成成分の必要
量が確保されず本発明の目的が達成されない。
て用いられ、そのモル割合はガラスに基づき３！；−１
０モル％、好ましくはり５〜７０モル％である。５ｉ０
２が３！％未満ではガラスの耐久性安定性が減少し上限
を越えると熔融温度が上昇し、又、他の構成成分の必要
量が確保されず本発明の目的が達成されない。
Ｔ／２０は４〜．２４モル％、好ましくはｇ〜ｌざモル
％の範囲で含有される。下限より少ない量では目的のレ
ンズ開口角が得られず上限を越えるとガラスの耐久性が
減少しかつガラスの着色の程度が激しくなる。
％の範囲で含有される。下限より少ない量では目的のレ
ンズ開口角が得られず上限を越えるとガラスの耐久性が
減少しかつガラスの着色の程度が激しくなる。
（ワ）
（ＴｌｐＯ＋Ｒ２０）はｌ 〜１１．２％ル％好ましく
ハ／ｓ〜３０モル％の範囲で含有される。ここでＲはア
ルカリ金属を示す０下限より少い量では目的の開口角が
得られず、かつ熔融温度が上昇する。又、上限を越える
と熔融温度が低下し熔がし易くなるが耐久性、失透性が
急激に悪くなるため実用組成として適さない。
ハ／ｓ〜３０モル％の範囲で含有される。ここでＲはア
ルカリ金属を示す０下限より少い量では目的の開口角が
得られず、かつ熔融温度が上昇する。又、上限を越える
と熔融温度が低下し熔がし易くなるが耐久性、失透性が
急激に悪くなるため実用組成として適さない。
アルカリ金属ＲとしてはＮａイオンまたはＬｉイオンは
必須であり、Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２ＯはＴｌ２Ｏとの比（Ｎ
ａ２０ ＋Ｌｉ２０） ／Ｔ、ｇ２０ ノ値が０．Ｚｒ
〜！；、！；、好ましくはＯ１ｊ〜３の範囲である。
必須であり、Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２ＯはＴｌ２Ｏとの比（Ｎ
ａ２０ ＋Ｌｉ２０） ／Ｔ、ｇ２０ ノ値が０．Ｚｒ
〜！；、！；、好ましくはＯ１ｊ〜３の範囲である。
またモル％でいえばＮａ２Ｏ＋ Ｌｉ２Ｏの量をグルー
乙％の範囲内、好ましくは７〜．２０％の範囲内とする
必要がある。
乙％の範囲内、好ましくは７〜．２０％の範囲内とする
必要がある。
一般に、一定のＴ／２０量に対しテＮａ２ｏ ＋ Ｌｉ
２ＯＭを増加させると得られるレンズの開口角は増加す
るが、一方レンズの収差も増加する。
２ＯＭを増加させると得られるレンズの開口角は増加す
るが、一方レンズの収差も増加する。
さらに（Ｎａ２０＋ＬｉｇＯ） ／Ｔ７２０の値の増大
はカラス中のＴｌ２Ｏ＋ Ｒ２０量の増加を意味し、ガ
ラスの失透性、耐久性を低下させる。
はカラス中のＴｌ２Ｏ＋ Ｒ２０量の増加を意味し、ガ
ラスの失透性、耐久性を低下させる。
（１０）
したがって（Ｎａ２０ ＋Ｌｉ２０） ／ＴｌｚＯノイ
直がｏ、ｉｇ未満では目的の開口角が得られず、ｊｊを
越えると得られるレンズの収差が許容範囲を越える。
直がｏ、ｉｇ未満では目的の開口角が得られず、ｊｊを
越えると得られるレンズの収差が許容範囲を越える。
またモル％でいえばＮａ２Ｏ＋ Ｌｉ２Ｏがｌ１％未満
ではガラスの溶融温度が上昇し、２ｔ％を越えるとガラ
スの失透性、耐久性を低下させ溶融塩浴中にガラスを浸
漬してイオン交換処理する際にガラスにクラックが発生
しやすくなる。
ではガラスの溶融温度が上昇し、２ｔ％を越えるとガラ
スの失透性、耐久性を低下させ溶融塩浴中にガラスを浸
漬してイオン交換処理する際にガラスにクラックが発生
しやすくなる。
このためＮａ２Ｏ＋ Ｌｉ２Ｏ量を組成全体に対する含
有割合（モル％）及びＴｌ２Ｏ含有量に対する比率の両
者を考慮して選択する必要がある。
有割合（モル％）及びＴｌ２Ｏ含有量に対する比率の両
者を考慮して選択する必要がある。
なお、Ｌｉ２ＯとＮａ２Ｏとを比較した場合、Ｌｉ２Ｏ
含有ガラスは一般に失透し易い傾向にあるので、Ｎａ２
Ｏの方が好ましい。
含有ガラスは一般に失透し易い傾向にあるので、Ｎａ２
Ｏの方が好ましい。
その他のアルカリ金属Ｒとしては、コスト特性（失透性
、耐久性等）から選ぶとにイオンおよびＣＩ！イオンが
好ましい。但し、Ｋ２Ｏは１０モル％以下であることが
必要である。
、耐久性等）から選ぶとにイオンおよびＣＩ！イオンが
好ましい。但し、Ｋ２Ｏは１０モル％以下であることが
必要である。
Ｋ２Ｏは開口角を小さくするので含有量が１０モル％を
越えると目的の開口角が得られない。
越えると目的の開口角が得られない。
好ましくは３モル％以下である。
ｚｎＯは２〜２ｔモル％、好ましくはｊ−Ｊｊモル％の
範囲で含有される。ｚｎＯはガラス化範囲を広げ熔融湿
度を低下させ失透性、耐久性の向上に寄与するが、２ｔ
％を越えるものはイオン交換の際の温度が高くなり過ぎ
、又ガラスの耐久性が悪くなり一％未満ではガラスの失
透性、耐久性が悪くなる。
範囲で含有される。ｚｎＯはガラス化範囲を広げ熔融湿
度を低下させ失透性、耐久性の向上に寄与するが、２ｔ
％を越えるものはイオン交換の際の温度が高くなり過ぎ
、又ガラスの耐久性が悪くなり一％未満ではガラスの失
透性、耐久性が悪くなる。
ＺｒＯ２＋ １１２０３ ＋ ＳｎＯ（Ｓｎ０２ ）は
少量をそれぞれ単独あるいは組合せて用いることにより
イオン交換処理におけるアルカリ金属熔融塩に対する耐
性を著しく向上させるとともにこの様なアルカリ金属熔
融塩で処理した後に得られるガラスの耐候性を向上させ
ることになる。
少量をそれぞれ単独あるいは組合せて用いることにより
イオン交換処理におけるアルカリ金属熔融塩に対する耐
性を著しく向上させるとともにこの様なアルカリ金属熔
融塩で処理した後に得られるガラスの耐候性を向上させ
ることになる。
ただし、ｚｒｏ２は２モル％以下に抑える必要があり、
好ましくは１モル％以下である。上限を越える場合には
不熔解が生じ易くなる。
好ましくは１モル％以下である。上限を越える場合には
不熔解が生じ易くなる。
またＡ７ｇＯ３はあまり多くなると熔解性を悪化させる
ため最大ざモル％を限度とし、好ましくは３モル％以下
の割合である。
ため最大ざモル％を限度とし、好ましくは３モル％以下
の割合である。
ＳｎＯ（Ｓｎ０２）は３モル％以下に抑えることが必要
であり、好ましくは３モル％以下で３％を越えるもので
はガラスが失透を生じ易くなり、またガラスの着色が生
じ易くなる。
であり、好ましくは３モル％以下で３％を越えるもので
はガラスが失透を生じ易くなり、またガラスの着色が生
じ易くなる。
また、ＺｒＯ２ｆ Ａｌ２Ｏ３ｒ ＳｎＯ（Ｓｎ０２）
の合計量があまり多くなるとガラスの溶解性を悪化させ
たり着色を著しくするという問題が生じるので本発明で
は、ＺｒＯ２＋ ＡＡ２０３ ＋ ＳｎＯ（Ｓｎ０２）
の合計量を０．／ 〜、１’モル％の範囲内に限定する
ものであり、望ましい範囲は００５〜３モル％である。
の合計量があまり多くなるとガラスの溶解性を悪化させ
たり着色を著しくするという問題が生じるので本発明で
は、ＺｒＯ２＋ ＡＡ２０３ ＋ ＳｎＯ（Ｓｎ０２）
の合計量を０．／ 〜、１’モル％の範囲内に限定する
ものであり、望ましい範囲は００５〜３モル％である。
後述実施例に示されるように本発明の組成のガラスは、
上記組成によって表わされる各構成成分が相俟って秀れ
た性能、特に広開口角の屈折率匂配型レンズとした場合
に秀れた性能を発揮する。
上記組成によって表わされる各構成成分が相俟って秀れ
た性能、特に広開口角の屈折率匂配型レンズとした場合
に秀れた性能を発揮する。
又、本発明の研究によれば本発明のガラスは、上記構成
成分に更に下記する付加的成分を同様に下記する量割合
で必要に応じて含有させ得ることが明らかとされた。
成分に更に下記する付加的成分を同様に下記する量割合
で必要に応じて含有させ得ることが明らかとされた。
Ｂ２Ｏ３は１０モル％未満の範囲で含有される。
Ｂ２Ｏ３の存在はガラスの溶解を容易にするが、多（／
３） 量に存在させると揮発による脈理の発生、およびＴ７２
０の揮発を助長し、又イオン交換時に失透を生じさせ易
い。さらに開口角を小さくするため上記割合を上限とす
る。好ましくは３モル％以下である。
３） 量に存在させると揮発による脈理の発生、およびＴ７２
０の揮発を助長し、又イオン交換時に失透を生じさせ易
い。さらに開口角を小さくするため上記割合を上限とす
る。好ましくは３モル％以下である。
ＧｅＯ２は０〜３０モル％の範囲で含有される。
（ｙｅ０２はガラス化範囲を広げ熔融温度を下げる効果
がある。上限値を超えるとＧｅＯ２の蒸発が著しくなり
均質なガラスを得ることが困難となる。好ましくは３〜
／ｊモル％の範囲である。
がある。上限値を超えるとＧｅＯ２の蒸発が著しくなり
均質なガラスを得ることが困難となる。好ましくは３〜
／ｊモル％の範囲である。
ＴｉＯ２は、２０モル％以下で含有される。ＴｉＯ２は
熔融温度を下げガラス化の範囲を広げるが、上限値を超
えると失透性が生じ、またガラスの着色を著しくする。
熔融温度を下げガラス化の範囲を広げるが、上限値を超
えると失透性が生じ、またガラスの着色を著しくする。
好ましくは３〜ｌ！モル％である。
ＭｇＯは２０モル％以下で含有される。ＭｇＯはガラス
化の範囲を広げるが上限値を越えるものでは、ガラスの
溶融温度および溶融粘性が高くなる。
化の範囲を広げるが上限値を越えるものでは、ガラスの
溶融温度および溶融粘性が高くなる。
好ましくは３〜／ｊモル％である。
ＢａＯ，ＯａＯ，ＳｒＯ，ＰｂＯは単独又は二種以上を
組み合せて合計が１０モル％以下で含有される。
組み合せて合計が１０モル％以下で含有される。
（／ｌ）
ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯｒ ＰｂＯはガラス化組成範囲
の拡大とガラスの溶解性向上のために用いられるが、多
量に存在するものはイオン交換が円滑に進行し難くなり
、また得られるレンズの屈折率分布が悪くなる。
の拡大とガラスの溶解性向上のために用いられるが、多
量に存在するものはイオン交換が円滑に進行し難くなり
、また得られるレンズの屈折率分布が悪くなる。
勿論これら付加的成分は全く含有させなくてもよい０
実施例
オ１表のガラス組成に示したそれぞれの酸化物の起源と
してそれぞれの酸化物が含有する金属を含む珪石粉、硝
酸タリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリ
ウム、硝酸セシウム、硝酸バリウム、酸化チタン、酸化
亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化スズ、炭酸カルシウム、
塩基性炭酸マグシウム、炭酸ストロンチウム、酸化鉛、
酸化ゲルマニウム、ホウ酸、水酸化アルミニウム、酸化
アンチモンおよび無水亜砒酸をガラス原料として用いた
。
してそれぞれの酸化物が含有する金属を含む珪石粉、硝
酸タリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリ
ウム、硝酸セシウム、硝酸バリウム、酸化チタン、酸化
亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化スズ、炭酸カルシウム、
塩基性炭酸マグシウム、炭酸ストロンチウム、酸化鉛、
酸化ゲルマニウム、ホウ酸、水酸化アルミニウム、酸化
アンチモンおよび無水亜砒酸をガラス原料として用いた
。
これらの原料の所定量を良く混合して得た調合物を白金
ルツボに入れ／２００〜１ｔｉｓｏ″Ｃの電気炉中で熔
融した。
ルツボに入れ／２００〜１ｔｉｓｏ″Ｃの電気炉中で熔
融した。
良く攪拌してガラスを均質化せしめた後、１０ＯＯ〜／
、２！；Ｏ′Ｃでモールドに流し込み徐冷して牙／表に
示したガラスを得た。
、２！；Ｏ′Ｃでモールドに流し込み徐冷して牙／表に
示したガラスを得た。
オフ表中、屈伏点（°Ｃ）とはイオン交換処理時の基準
となる温度であり直径グＴｎＴｎ長さｊ；Ｑｍｍのガラ
ス棒の一端を支持し吊下げ下端に１０９の荷重をかけ７
分間にｌ′Ｃの割合で加熱し伸びを記録する方法により
測定される。
となる温度であり直径グＴｎＴｎ長さｊ；Ｑｍｍのガラ
ス棒の一端を支持し吊下げ下端に１０９の荷重をかけ７
分間にｌ′Ｃの割合で加熱し伸びを記録する方法により
測定される。
であり、またこの温度は通常ガラスがｌ０１１〜１０１
２ボイズの粘度を示す温度でもある。
２ボイズの粘度を示す温度でもある。
更にオ／表中の開口角（θＣ）は各々のガラスにつき屈
伏点付近の湿度において硝酸カリウム溶融塩中にて所定
時間イオン交換処理して得られる屈折率匂配型レンズの
光軸上での値を示す。
伏点付近の湿度において硝酸カリウム溶融塩中にて所定
時間イオン交換処理して得られる屈折率匂配型レンズの
光軸上での値を示す。
次にオ／表中の実施例／−，２０並びに比較例／〜２の
ガラスを例にとりイオン交換の詳細な条件明細書の浄書
（内容に変更なし） 牙／表 明細書の浄書（内容に変更なし） 牙１表 （つづき） 明細書の浄書（内容に変更なし） オ／表 （つづき） （１９） 明＃ｌ書の浄書（内容に変更なし） 牙１表（つづき） （，２０） 及び得られた所見を以下に記載する。
ガラスを例にとりイオン交換の詳細な条件明細書の浄書
（内容に変更なし） 牙／表 明細書の浄書（内容に変更なし） 牙１表 （つづき） 明細書の浄書（内容に変更なし） オ／表 （つづき） （１９） 明＃ｌ書の浄書（内容に変更なし） 牙１表（つづき） （，２０） 及び得られた所見を以下に記載する。
比較例／３．２のガラスを直径／ｍｍφのガラス棒に成
形加工したのち各々ガラスの屈伏点であるＩＩざｊ”ｃ
、ｓｒｏ”ｒ２の硝酸カリウム熔融塩にて各々２００゜
ｉｏｏ時間浸漬しイオン交換処理し屈折率匂配型レンズ
を得た。
形加工したのち各々ガラスの屈伏点であるＩＩざｊ”ｃ
、ｓｒｏ”ｒ２の硝酸カリウム熔融塩にて各々２００゜
ｉｏｏ時間浸漬しイオン交換処理し屈折率匂配型レンズ
を得た。
次に同じ組成の未処理ガラスを、硝酸カリウム／に９に
つき２０ｇに相当するガラス量のイオン交換処理を経た
硝酸カリウム熔融塩に浸漬して処理をおこなったところ
比較例１のガラスはガラス棒の表面が侵蝕を受は又一部
ガラス内部に失透物が生成していた。
つき２０ｇに相当するガラス量のイオン交換処理を経た
硝酸カリウム熔融塩に浸漬して処理をおこなったところ
比較例１のガラスはガラス棒の表面が侵蝕を受は又一部
ガラス内部に失透物が生成していた。
比較例−のガラスは、ガラス表面に侵蝕、失透等は見い
出されなかったが、Ｔｊｉ！２０量が１６モル％にもか
かわらず９モル％の比較例１のガラスの開口角と同じで
あった。
出されなかったが、Ｔｊｉ！２０量が１６モル％にもか
かわらず９モル％の比較例１のガラスの開口角と同じで
あった。
これとは別に実施例へ１７のガラスを直径／ｍＴｎφの
ガラス棒に成形加工したのち各々ガラスの屈伏点温度で
あるｊコダＣ、１１３７℃の硝酸カリウム熔融塩にて３
０時間浸漬しイオン交換処理を行ない（コｌ） 屈折率匂配型レンズを得た。
ガラス棒に成形加工したのち各々ガラスの屈伏点温度で
あるｊコダＣ、１１３７℃の硝酸カリウム熔融塩にて３
０時間浸漬しイオン交換処理を行ない（コｌ） 屈折率匂配型レンズを得た。
次に同じ組成の未処理のガラスを、硝酸カリウム／ Ｋ
９につき２０９に相当するガラス量の処理を経た硝酸カ
リウム熔融塩に浸漬し処理を行なったところ表面の侵蝕
、失透等は見いだされなかった。
９につき２０９に相当するガラス量の処理を経た硝酸カ
リウム熔融塩に浸漬し処理を行なったところ表面の侵蝕
、失透等は見いだされなかった。
又、各々の開口角は実施例１の場合Ｔ４２０１０モル％
でも３７°と太きく ＴｌｚＯ１６モル％の実施例１７
の場合は！ｊ０と驚異的な大きさを示した０ 実施例ｉｉ、／ａ、ｓ、ｉりはＴ／２０ ｆｔ＋ｒ％ル
％含！するガ−７スＴあるが（Ｎａ２０＋Ｌｉ２０）
／ＴＡ’２０はそれぞれ０．ｔ３ 、 ／、コｊ 、
／、！；０ 、２．０ と順次大きな値を示している。
でも３７°と太きく ＴｌｚＯ１６モル％の実施例１７
の場合は！ｊ０と驚異的な大きさを示した０ 実施例ｉｉ、／ａ、ｓ、ｉりはＴ／２０ ｆｔ＋ｒ％ル
％含！するガ−７スＴあるが（Ｎａ２０＋Ｌｉ２０）
／ＴＡ’２０はそれぞれ０．ｔ３ 、 ／、コｊ 、
／、！；０ 、２．０ と順次大きな値を示している。
得られたレンズの開口角は３１度、３ダ度、３７度。
３９度と上記比率の増加に応じて増加しており、Ｔ／２
０を９モル％含有する比較例１のガラスに比べ、イオン
交換中の侵蝕、失透の発生が見られないばかりでなく、
高い開口角を示していることがわかる。
０を９モル％含有する比較例１のガラスに比べ、イオン
交換中の侵蝕、失透の発生が見られないばかりでなく、
高い開口角を示していることがわかる。
他の実施例のガラスについても上記と全く同様の（２２
） 実験を行ない比較例／〜２に比べ熔融塩に対する耐性が
大きくイオン交換過程で失透物生成あるいは結晶化を引
きおこさず、開口角の大きい屈折率匂配型レンズを取得
し得ることが明らかとされた。
） 実験を行ない比較例／〜２に比べ熔融塩に対する耐性が
大きくイオン交換過程で失透物生成あるいは結晶化を引
きおこさず、開口角の大きい屈折率匂配型レンズを取得
し得ることが明らかとされた。
（２３）
手続補正書
／ 事件の表示
特願昭３７−／呂０２ ／、２号
１よ、１１−１１１□
コ 発明の名称
３ 補正をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名 称
（グθθ）日本板硝子株式会社代表者 刺 賀 信
雄 グ代理人 自発 Ｚ 補正の対象 明細書中 発明の詳細な説明環 ７ 補正の内容 １） 明細書中牙り頁オ１行に「Ｏ６／ざ〜Ｓ、Ｓ Ｏ
％」とあるのをｒ ｏ、／ｌｒ ｙｊ；、 ｓｏ Ｊと
補正する。
（グθθ）日本板硝子株式会社代表者 刺 賀 信
雄 グ代理人 自発 Ｚ 補正の対象 明細書中 発明の詳細な説明環 ７ 補正の内容 １） 明細書中牙り頁オ１行に「Ｏ６／ざ〜Ｓ、Ｓ Ｏ
％」とあるのをｒ ｏ、／ｌｒ ｙｊ；、 ｓｏ Ｊと
補正する。
２） 明細書中オ／ｊ頁オ９行に「含有され有る。」と
あるのを「含有され得る。」と補正する。
あるのを「含有され得る。」と補正する。
３） ９Ｖ４知１響中１要１１嗜↑〜賛λ竹１〕
ウ、ン・ち ヒあシ”Ｈｒｏ、ｒｐ〜ｓ、３；」Ｙ−
補正１３゜ 手 続 補 正 書 （１５式）／ 事件の表
示 特願昭５７−／ｌＯ，２／２号 １□。
ウ、ン・ち ヒあシ”Ｈｒｏ、ｒｐ〜ｓ、３；」Ｙ−
補正１３゜ 手 続 補 正 書 （１５式）／ 事件の表
示 特願昭５７−／ｌＯ，２／２号 １□。
コ１発明の名称
広開口角の屈折率分布型レンズを製造するに適したガラ
ス事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名称 （
（θθ）日本板硝子株式会社 代表者 刺 賀 信 雄 グ代理人
ス事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名称 （
（θθ）日本板硝子株式会社 代表者 刺 賀 信 雄 グ代理人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 モル％で、５ｉＯａ ： ３！；〜ｔｒｏ％、Ｔｌ２Ｏ
： １１〜コ乙％ 、 ＺｎＯ： 、２〜．２１％＋
ＺｒＯ２： ＯＮ２ ％ 、ｋｌ！２０３’Ｏ−５％
＋ ＳｎＯまたは５ｎ０２ ： ０−３％を主要成分と
し、且つＴｌ２Ｏ＋Ｒ２０：ざ〜ｌ１２％。 Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ： ｌＩ〜ｊ Ａ％。 ｚｒ（＋２＋ＡＡ！２０３ ＋ＳｎＯ（ＳｎＯ２） ：
０．／ 〜Ｊ ％ 。 （Ｎａ２０＋ＬｉｚＯ）／Ｔ１ｇＯ： ０．／ざ〜Ｓ
、Ｓ Ｏの範囲内であることを特徴とする広開口角の屈
折率分布型レンズを製造するに適したガラス組成。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57160212A JPS5950047A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 広開口角の屈折率分布型レンズを製造するに適したガラス組成 |
| US06/529,874 US4495299A (en) | 1982-09-14 | 1983-09-06 | Thallium-containing optical glass composition |
| CA000436213A CA1203816A (en) | 1982-09-14 | 1983-09-07 | Thallium-containing optical glass composition |
| GB08324139A GB2127010B (en) | 1982-09-14 | 1983-09-09 | Thallium-containing optical glass composition |
| DE19833333017 DE3333017A1 (de) | 1982-09-14 | 1983-09-13 | Thallium-haltige optische glasmasse |
| NL8303157A NL193865C (nl) | 1982-09-14 | 1983-09-13 | Thalliumbevattend optisch glas. |
| FR8314616A FR2532931B1 (fr) | 1982-09-14 | 1983-09-14 | Composition de verre optique contenant du thallium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57160212A JPS5950047A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 広開口角の屈折率分布型レンズを製造するに適したガラス組成 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5950047A true JPS5950047A (ja) | 1984-03-22 |
| JPS6243936B2 JPS6243936B2 (ja) | 1987-09-17 |
Family
ID=15710168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57160212A Granted JPS5950047A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 広開口角の屈折率分布型レンズを製造するに適したガラス組成 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4495299A (ja) |
| JP (1) | JPS5950047A (ja) |
| CA (1) | CA1203816A (ja) |
| DE (1) | DE3333017A1 (ja) |
| FR (1) | FR2532931B1 (ja) |
| GB (1) | GB2127010B (ja) |
| NL (1) | NL193865C (ja) |
Cited By (2)
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| WO2004085329A1 (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-07 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | 光学ガラスおよび、該光学ガラスを用いた光学素子および、該光学素子を用いた光学機器 |
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- 1982-09-14 JP JP57160212A patent/JPS5950047A/ja active Granted
-
1983
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- 1983-09-07 CA CA000436213A patent/CA1203816A/en not_active Expired
- 1983-09-09 GB GB08324139A patent/GB2127010B/en not_active Expired
- 1983-09-13 DE DE19833333017 patent/DE3333017A1/de active Granted
- 1983-09-13 NL NL8303157A patent/NL193865C/nl not_active IP Right Cessation
- 1983-09-14 FR FR8314616A patent/FR2532931B1/fr not_active Expired
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| FR2532931B1 (fr) | 1986-03-21 |
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