JPS6212633A - 屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物 - Google Patents
屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物Info
- Publication number
- JPS6212633A JPS6212633A JP14684985A JP14684985A JPS6212633A JP S6212633 A JPS6212633 A JP S6212633A JP 14684985 A JP14684985 A JP 14684985A JP 14684985 A JP14684985 A JP 14684985A JP S6212633 A JPS6212633 A JP S6212633A
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- Japan
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- 0mol
- refractive index
- glass
- glass composition
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
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)
- 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。
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、ガラス中のセシウムイオンを伯のアルカリイ
オンとイオン交換することによって高量【」数を有する
屈折率分布型レンズを製造するのに適したガラス組成物
に関づる。
オンとイオン交換することによって高量【」数を有する
屈折率分布型レンズを製造するのに適したガラス組成物
に関づる。
ガラスを溶ＷＡ塩中に浸漬してガラスに含まれるアルカ
リイオンＸ＋を溶融塩中の他のアルカリイオンＸ２と連
続的に交換させることにより、Ｘ＋イオンの濃度がガラ
スの中心軸から周辺にかけて次第に減少する放物線状の
屈折率勾配を形成させるイオン交換法は、屈折率分布型
レンズの製造法として人聞生産性および再現性に優れて
いることから、最も一般的に用いられている。
リイオンＸ＋を溶融塩中の他のアルカリイオンＸ２と連
続的に交換させることにより、Ｘ＋イオンの濃度がガラ
スの中心軸から周辺にかけて次第に減少する放物線状の
屈折率勾配を形成させるイオン交換法は、屈折率分布型
レンズの製造法として人聞生産性および再現性に優れて
いることから、最も一般的に用いられている。
ガラス中に含まれるＸ１イオン、すなわちドーパントイ
オンとしては、電子分極率の高いもの（ＴＩｌ÷、Ｃ８
＋、Ｒｂ÷など）と、他のイオンを分極させる能力の大
きいもの（Ｌｉ＋）が挙げられる。Ｔｆ”をドーパント
として用いた場合は、電子分極率が高いためガラス中心
軸と周辺部との屈折率差が大きく、開口数の高いレンズ
が作製できるが、ガラス溶解時にＴｆが揮発し、人体に
多大な書を及ぼす危険がある。これに加えて、Ｔ２含有
ガラスは屈折率の波長分散が大きく色収差が大であり、
白色光を光源としたとき解像力が大きく低下するという
欠点もある。
オンとしては、電子分極率の高いもの（ＴＩｌ÷、Ｃ８
＋、Ｒｂ÷など）と、他のイオンを分極させる能力の大
きいもの（Ｌｉ＋）が挙げられる。Ｔｆ”をドーパント
として用いた場合は、電子分極率が高いためガラス中心
軸と周辺部との屈折率差が大きく、開口数の高いレンズ
が作製できるが、ガラス溶解時にＴｆが揮発し、人体に
多大な書を及ぼす危険がある。これに加えて、Ｔ２含有
ガラスは屈折率の波長分散が大きく色収差が大であり、
白色光を光源としたとき解像力が大きく低下するという
欠点もある。
またＬｉ＋をドーパントにした場合は、これと置換する
イオンがｌｉ＋より大ぎなイオンであるので、ガラス中
に内部歪が残留し、イオン交換後割れが発生しやすいの
で、屈折率差の大きなレンズを作製できない不都合があ
る。
イオンがｌｉ＋より大ぎなイオンであるので、ガラス中
に内部歪が残留し、イオン交換後割れが発生しやすいの
で、屈折率差の大きなレンズを作製できない不都合があ
る。
こうした理由からＣ８＋をドーパントにして、色収差が
小さく屈折率差の大きな屈折率分布型レンズが待望され
ている。しかしながら、Ｃ５＋をドーパントイオンとし
てイオン交換法でレンズを作製すると （１）電子分極率がＴｆ＋より低く、ガラスの中心軸と
周辺で大きな屈折率差を形成できない （２拡散速瓜が遅く、長いイオン交換時間を必要として
生産性が悪い ｃ３＋屈折率差を大きくするためにＣｓ１ｆｉを増加さ
せるとＣ５２０２５モル％以上ではガラスの耐候性が著
しく悪くなり、実用に適さなくなる などのさまざまな弊害がある。このため、従来のセシウ
ム含有屈折率分布型レンズは、せいぜい開口数が０６１
程度のものが生産されているにすぎない。
小さく屈折率差の大きな屈折率分布型レンズが待望され
ている。しかしながら、Ｃ５＋をドーパントイオンとし
てイオン交換法でレンズを作製すると （１）電子分極率がＴｆ＋より低く、ガラスの中心軸と
周辺で大きな屈折率差を形成できない （２拡散速瓜が遅く、長いイオン交換時間を必要として
生産性が悪い ｃ３＋屈折率差を大きくするためにＣｓ１ｆｉを増加さ
せるとＣ５２０２５モル％以上ではガラスの耐候性が著
しく悪くなり、実用に適さなくなる などのさまざまな弊害がある。このため、従来のセシウ
ム含有屈折率分布型レンズは、せいぜい開口数が０６１
程度のものが生産されているにすぎない。
本発明は亜鉛と必要に応じて他の２（ｉｉイオンを母材
ガラス中に含有させることによって、従来のガラス組成
では得ることのできなかった高開口数のセシウム含有屈
折率分布型レンズをイオン交換法で製造することができ
るガラス組成物を提供するものである。
ガラス中に含有させることによって、従来のガラス組成
では得ることのできなかった高開口数のセシウム含有屈
折率分布型レンズをイオン交換法で製造することができ
るガラス組成物を提供するものである。
すなわち、高開口数を有するセシウム含有屈折率分布型
レンズの製造に適した本発明のガラスは、モル％で３０
〜７５Ｓｉ０２．２〜２５Ｃ８２０及び２〜４０ＺｎＯ
を必須成分と含有し、任意成分として０〜１５Ｎａ２０
、Ｏ〜１５１ ｉ２０，０〜１５に２０．０〜１５Ｂ２
０ｚ 、０〜１５Ａｊ２２０３ 、Ｏ〜１５「１０２．
０〜７ＺｒＯ２，０〜５Ｔａ２０５、Ｏ〜７Ｎｂ２０３
、Ｏ〜５ＷＯ３、Ｏ〜１５（Ｌ ａ ２０３＋Ｙ２Ｏ
３）、０〜２５０８０１０〜２５Ｍｇ０１０〜２５Ｓｒ
Ｏ１０〜２５Ｂａｏ１０〜２５ＰｂＯ１０〜０．５（Ａ
Ｓ２０３ ＋Ｓｂｚ ０３ ）を含有する。
レンズの製造に適した本発明のガラスは、モル％で３０
〜７５Ｓｉ０２．２〜２５Ｃ８２０及び２〜４０ＺｎＯ
を必須成分と含有し、任意成分として０〜１５Ｎａ２０
、Ｏ〜１５１ ｉ２０，０〜１５に２０．０〜１５Ｂ２
０ｚ 、０〜１５Ａｊ２２０３ 、Ｏ〜１５「１０２．
０〜７ＺｒＯ２，０〜５Ｔａ２０５、Ｏ〜７Ｎｂ２０３
、Ｏ〜５ＷＯ３、Ｏ〜１５（Ｌ ａ ２０３＋Ｙ２Ｏ
３）、０〜２５０８０１０〜２５Ｍｇ０１０〜２５Ｓｒ
Ｏ１０〜２５Ｂａｏ１０〜２５ＰｂＯ１０〜０．５（Ａ
Ｓ２０３ ＋Ｓｂｚ ０３ ）を含有する。
次にガラス組成限定範囲の詳細な説明を行う。
まず５ｉＯｚはガラスの耐候性の面から３０モル％以上
必要であるが、７５モル％を越えるとガラスの溶解温度
が高くなり過ぎ、実用、ヒ不適当である。
必要であるが、７５モル％を越えるとガラスの溶解温度
が高くなり過ぎ、実用、ヒ不適当である。
またドーパントＣ９２０を高濃度で含有させる意味でも
１５モル％以下が好ましい。
１５モル％以下が好ましい。
ドーパントのＣ８２０（１が２モル％未満ではイオン交
換法で形成される屈折率差が小さ過ぎてレンズとしての
効果が期待できない。Ｃ３２０ｆｉｌを多くするにつれ
、屈折率差を大きくすることができるが、２５モル％を
越えるとガラスの耐候性が著しく悪化するので不適当で
ある。ＺｎＯは第１表に示すとおり、特に屈折率差を大
きくする効果とイオン交換速度を早くする効果を持って
いるので、本発明では２〜４０モル％の範囲を可とする
。
換法で形成される屈折率差が小さ過ぎてレンズとしての
効果が期待できない。Ｃ３２０ｆｉｌを多くするにつれ
、屈折率差を大きくすることができるが、２５モル％を
越えるとガラスの耐候性が著しく悪化するので不適当で
ある。ＺｎＯは第１表に示すとおり、特に屈折率差を大
きくする効果とイオン交換速度を早くする効果を持って
いるので、本発明では２〜４０モル％の範囲を可とする
。
ＮａｚＯはガラスの溶解温度を適当な温度域に設定する
ため、アルカリ総量（Ｃ５２０＋Ｎａ２Ｏ＋に２０＋Ｌ
ｉｚ Ｏ）を１５〜３０モル％に調節する目的で加え
る。その他にガラス溶解湿度を下げる目的で８２０３
、Ｌｉ２Ｏ，に２０をそれぞれ０〜１５モル％の範囲で
、またガラスの化学的耐久性を向上させる目的でＡｊ２
２０ｘ 、ＴｆＯｚ 、Ｚｒ’０２ 、Ｔａ２０５ 、
Ｎｂ２Ｏ２、Ｌａ２０：ｌ 。
ため、アルカリ総量（Ｃ５２０＋Ｎａ２Ｏ＋に２０＋Ｌ
ｉｚ Ｏ）を１５〜３０モル％に調節する目的で加え
る。その他にガラス溶解湿度を下げる目的で８２０３
、Ｌｉ２Ｏ，に２０をそれぞれ０〜１５モル％の範囲で
、またガラスの化学的耐久性を向上させる目的でＡｊ２
２０ｘ 、ＴｆＯｚ 、Ｚｒ’０２ 、Ｔａ２０５ 、
Ｎｂ２Ｏ２、Ｌａ２０：ｌ 。
Ｙ２０３ 、ＣａｂｌＭＱＯ，ＳｒＯ，ＢａｄｌＰｂＯ
をそれぞれ上記の範囲で含むことができ、さらに清澄剤
としてＡｓｚＯ３及び／又は５ｂｚＯ３を０〜０．５モ
ル％の範囲で含むことができる。
をそれぞれ上記の範囲で含むことができ、さらに清澄剤
としてＡｓｚＯ３及び／又は５ｂｚＯ３を０〜０．５モ
ル％の範囲で含むことができる。
上記の如き本発明のガラス組成物は、これを円柱状、板
状又は球状のガラス体に成型し、常法通りこれにイオン
交換法を適用すれば、近似的に次式で示されるような放
射線状の屈折率分布を有する高開口数の集光性レンズを
製造することができる。
状又は球状のガラス体に成型し、常法通りこれにイオン
交換法を適用すれば、近似的に次式で示されるような放
射線状の屈折率分布を有する高開口数の集光性レンズを
製造することができる。
ｎ （ｒ）２ ＝ｎｏ２ （１−ｇ２ｒ２）ここで、ｎ
（ｒ）：光軸に垂直な面内で光軸からの距離ｒでの屈折
率 ｎｏ ：中心軸での屈折率 ｑ ：正の常数 以下実施例について述べる。
（ｒ）：光軸に垂直な面内で光軸からの距離ｒでの屈折
率 ｎｏ ：中心軸での屈折率 ｑ ：正の常数 以下実施例について述べる。
実施例１
ガラスが１０ｋｇ程度得られるように原料を秤量、混合
し、白金るつぼを用いて１３００℃で１０時間、泡脈理
の発生を防ぎながら溶融した後、金型に流し出して成型
、徐冷した。徐冷終了後、１５ｓ＋ｉφの丸棒に加工し
、この丸棒を硝酸カリウム溶融塩中に各ガラスの屈伏点
付近の温度で所定時間浸漬してイオン交換した後、所定
の長さに切断し、その両端面をｒｔｌｌ Ｐ、してレン
ズとした。ガラス組成を種々変えて作製した各レンズの
中心部での屈折率（ｎｏ）、中心部と周辺部との屈折率
差（Δｎ）、レンズの開口数（Ｎ、Ａ、）と屈折率分布
が理想的な分布になるまでに要するイオン交換時間（１
゜Ｅ、）を第１表及び第２表に示す。
し、白金るつぼを用いて１３００℃で１０時間、泡脈理
の発生を防ぎながら溶融した後、金型に流し出して成型
、徐冷した。徐冷終了後、１５ｓ＋ｉφの丸棒に加工し
、この丸棒を硝酸カリウム溶融塩中に各ガラスの屈伏点
付近の温度で所定時間浸漬してイオン交換した後、所定
の長さに切断し、その両端面をｒｔｌｌ Ｐ、してレン
ズとした。ガラス組成を種々変えて作製した各レンズの
中心部での屈折率（ｎｏ）、中心部と周辺部との屈折率
差（Δｎ）、レンズの開口数（Ｎ、Ａ、）と屈折率分布
が理想的な分布になるまでに要するイオン交換時間（１
゜Ｅ、）を第１表及び第２表に示す。
第１表の「実施例」は本発明の組成範囲のガラスであり
、第２表の「比較例」はこれ以外のガラスである。画表
の対比から本発明に係る組成のガラスを使用した場合に
は、従来のガラスに比べて２倍以上大きい屈折率差を持
つレンズが得られるとともに、レンズの作製に要するイ
オン交換時間を１／３以下に短縮することができること
がわかる。（以下余白） 実施例２ モル％で、４４．３ Ｓ ｔ ０２．１４．３ Ｃ
５２０゜＋２．５ ８２ ０３ 、８．３ Ｎ８２
０１ １．６ Ｋ２ ０１２．５ ＺｎＯ，６，
３ＰｂＯ，０，０５Ｓｂ２０３．０．１５△３２０３か
らなる組成のガラスが得られるように実施例１と同様に
して原料を溶解、成型し、厚さ ３．０＋＋ｕｎの板材
に加工後、硝酸カリウム溶融塩中に浸＆ｉ Ｌ／て屈伏
点付近（５００℃）で１７６時間イオン交換を施し、し
かる後、適当な寸法に切り出し、両端面を研磨してスラ
ブレンズとした（第１図参照）。このスラブレンズは第
２図（Ａ）、（Ｂ） 、（Ｃ）に示Ｍように、厚さ方向
の中心から外周部−Ｙｏ及びＹＯに向って一方向のみ徐
々に減少する屈折率分布を有しており、レンズ中心部（
Ｐ）の屈折率はｎ。−１，５６２４、当該部分と厚さ方
向周辺部分（Ｑ）との屈折率差はΔｎ＝ ０．０３０２
９、間口数（Ｎ、Δ、） ＝ ０．３０６のスラブレン
ズであった。
、第２表の「比較例」はこれ以外のガラスである。画表
の対比から本発明に係る組成のガラスを使用した場合に
は、従来のガラスに比べて２倍以上大きい屈折率差を持
つレンズが得られるとともに、レンズの作製に要するイ
オン交換時間を１／３以下に短縮することができること
がわかる。（以下余白） 実施例２ モル％で、４４．３ Ｓ ｔ ０２．１４．３ Ｃ
５２０゜＋２．５ ８２ ０３ 、８．３ Ｎ８２
０１ １．６ Ｋ２ ０１２．５ ＺｎＯ，６，
３ＰｂＯ，０，０５Ｓｂ２０３．０．１５△３２０３か
らなる組成のガラスが得られるように実施例１と同様に
して原料を溶解、成型し、厚さ ３．０＋＋ｕｎの板材
に加工後、硝酸カリウム溶融塩中に浸＆ｉ Ｌ／て屈伏
点付近（５００℃）で１７６時間イオン交換を施し、し
かる後、適当な寸法に切り出し、両端面を研磨してスラ
ブレンズとした（第１図参照）。このスラブレンズは第
２図（Ａ）、（Ｂ） 、（Ｃ）に示Ｍように、厚さ方向
の中心から外周部−Ｙｏ及びＹＯに向って一方向のみ徐
々に減少する屈折率分布を有しており、レンズ中心部（
Ｐ）の屈折率はｎ。−１，５６２４、当該部分と厚さ方
向周辺部分（Ｑ）との屈折率差はΔｎ＝ ０．０３０２
９、間口数（Ｎ、Δ、） ＝ ０．３０６のスラブレン
ズであった。
第１図は実施例２で得た幅２ＸＯ，厚さ２Ｙｏ、長さ２
Ｚｏのスラブレンズの斜視図であり、第２図（Ａ） 、
（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ第１図に示すスラブレンズ
のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向における屈折率分布を示す
。 出 願 人 ホーヤ株式会社
Ｚｏのスラブレンズの斜視図であり、第２図（Ａ） 、
（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ第１図に示すスラブレンズ
のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向における屈折率分布を示す
。 出 願 人 ホーヤ株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ モル％で ＳｉＯ＿２ ３０〜７５ Ｃｓ＿２Ｏ ２〜２５ ＺｎＯ ２〜４０ Ｎａ＿２Ｏ ０〜１５ Ｌｉ＿２Ｏ ０〜１５ Ｋ＿２Ｏ ０〜１５ Ｂ＿２Ｏ＿３ ０〜１５ Ａｌ＿２Ｏ＿３ ０〜１５ ＴｉＯ＿２ ０〜１５ ＺｒＯ＿２ ０〜７ Ｔａ＿２Ｏ＿５ ０〜５ Ｎｂ＿２Ｏ＿３ ０〜７ ＷＯ＿３ ０〜５ Ｌａ＿２Ｏ＿３＋Ｙ＿２Ｏ＿３ ０〜１５ ＣａＯ ０〜２５ ＭｇＯ ０〜２５ ＳｒＯ ０〜２５ ＢａＯ ０〜２５ ＰｂＯ ０〜２５ Ａｓ＿２Ｏ＿３＋Ｓｂ＿２Ｏ＿３ ０〜０．５から成る
屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14684985A JPS6212633A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14684985A JPS6212633A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212633A true JPS6212633A (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=15416929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14684985A Pending JPS6212633A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6212633A (ja) |
Cited By (12)
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-
1985
- 1985-07-05 JP JP14684985A patent/JPS6212633A/ja active Pending
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