JP2002284543A - 屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物 - Google Patents
屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物にお
いて、酸化鉛を含む組成は分散の指標となるアッベ数が
４０未満と小さい。一方、酸化鉛を含まない組成は失透
が極端に生じやすく、量産に適さないといった問題点が
あり、１３度以上の開口角をもち、かつ分散の小さい実
用的な屈折率分布型レンズは製造が困難であった。 【解決手段】 酸化鉛を含まないＳｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｌ
ｉ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯ−ＢａＯ系ガラスにおいて、Ｌ
ａ2Ｏ3およびＺｎＯを添加することにより、所望の屈折
率を有し、かつ、失透が起こりにくい屈折率分布型レン
ズ用の母材ガラス組成域を得た。
いて、酸化鉛を含む組成は分散の指標となるアッベ数が
４０未満と小さい。一方、酸化鉛を含まない組成は失透
が極端に生じやすく、量産に適さないといった問題点が
あり、１３度以上の開口角をもち、かつ分散の小さい実
用的な屈折率分布型レンズは製造が困難であった。 【解決手段】 酸化鉛を含まないＳｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｌ
ｉ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯ−ＢａＯ系ガラスにおいて、Ｌ
ａ2Ｏ3およびＺｎＯを添加することにより、所望の屈折
率を有し、かつ、失透が起こりにくい屈折率分布型レン
ズ用の母材ガラス組成域を得た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換法によ
って屈折率分布を形成し屈折率分布型レンズを製造する
のに適した屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物に関
する。
って屈折率分布を形成し屈折率分布型レンズを製造する
のに適した屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物に関
する。
【０００２】
【従来の技術】屈折率分布型ロッドレンズは、断面内で
中心から周辺に向けて変化する屈折率分布を持ったロッ
ド状のレンズであり、両端面が平面でも結像作用を持
ち、微小径のレンズも容易に作製できるなど多くの利点
を持つため、近年、複写機やファクシミリ、ＬＥＤアレ
イプリンタ、液晶シャッタープリンタなどの光学系とし
て広範な用途に使用されている。
中心から周辺に向けて変化する屈折率分布を持ったロッ
ド状のレンズであり、両端面が平面でも結像作用を持
ち、微小径のレンズも容易に作製できるなど多くの利点
を持つため、近年、複写機やファクシミリ、ＬＥＤアレ
イプリンタ、液晶シャッタープリンタなどの光学系とし
て広範な用途に使用されている。
【０００３】このように応用範囲の広い屈折率分布型レ
ンズは、修飾酸化物を構成し得る第１の陽イオンを含む
ガラス体を、修飾酸化物を構成し得る第２の陽イオンを
含む溶融塩と高温で接触させ、ガラス体中の第１の陽イ
オンを溶融塩中の第２の陽イオンで置換するイオン交換
法によって、ガラス体中に中心から周辺に向けて変化す
る屈折率分布を形成することにより作製される。
ンズは、修飾酸化物を構成し得る第１の陽イオンを含む
ガラス体を、修飾酸化物を構成し得る第２の陽イオンを
含む溶融塩と高温で接触させ、ガラス体中の第１の陽イ
オンを溶融塩中の第２の陽イオンで置換するイオン交換
法によって、ガラス体中に中心から周辺に向けて変化す
る屈折率分布を形成することにより作製される。
【０００４】上記各種用途に使用されるレンズの光学的
性能としては、開口角が大きいことが要求される。この
ような要求に応えるため、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ
−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯを主成分とし、ＰｂＯ等の補助成分
を添加した母材ガラスの組成が開示されている（特公昭
５９−４１９３４号公報）。この母材ガラスを硝酸ナト
リウム溶融塩中でイオン交換して作製した光集束性の屈
折率分布型ロッドレンズは、発明者の追試によると、開
口角は１２度未満であった。
性能としては、開口角が大きいことが要求される。この
ような要求に応えるため、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ
−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯを主成分とし、ＰｂＯ等の補助成分
を添加した母材ガラスの組成が開示されている（特公昭
５９−４１９３４号公報）。この母材ガラスを硝酸ナト
リウム溶融塩中でイオン交換して作製した光集束性の屈
折率分布型ロッドレンズは、発明者の追試によると、開
口角は１２度未満であった。
【０００５】さらに広開口角を実現する組成として、Ｓ
ｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯ−ＢａＯを
主成分とし、ＰｂＯ、ＺｒＯ2等の補助成分を添加した
母材ガラスの組成が開示されている（特公平７−８８２
３４号公報）。このぼ剤ガラスから作製した屈折率分布
型ロッドレンズは、約１３〜１５度の開口角をもつこと
が示されている。
ｉＯ2−ＴｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯ−ＢａＯを
主成分とし、ＰｂＯ、ＺｒＯ2等の補助成分を添加した
母材ガラスの組成が開示されている（特公平７−８８２
３４号公報）。このぼ剤ガラスから作製した屈折率分布
型ロッドレンズは、約１３〜１５度の開口角をもつこと
が示されている。
【０００６】一方、とくに白色光を利用する用途に使用
されるレンズは、分散が小さいことが要求される。分散
の指標としてはアッベ数が用いられ、アッベ数が大きい
ほど分散が小さい。上記公報に記載されている母材ガラ
スの組成においてはアッベ数は４０未満であり、充分大
きいとは言えない。
されるレンズは、分散が小さいことが要求される。分散
の指標としてはアッベ数が用いられ、アッベ数が大きい
ほど分散が小さい。上記公報に記載されている母材ガラ
スの組成においてはアッベ数は４０未満であり、充分大
きいとは言えない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の特公平７−８８
２３４号公報では、１３度以上の開口角を得るためにＰ
ｂＯを５モル％以上含有させているが、これが分散を大
きくする原因となっていると考えられる。そこで、Ｐｂ
Ｏを含まない母材ガラスを使用することが考えられる。
大きな開口角を得るためにはレンズ中央部と周辺部での
屈折率差を大きくするため、母材ガラスにはＬｉを多く
含有させる必要がある。しかし、Ｌｉ成分が多い組成の
ガラスはＰｂを含まない場合、極端に失透しやすいとい
う製造上の問題点がある。したがって、分散が小さく
（アッベ数が大きく）、かつ開口角の大きな屈折率分布
型レンズの作製は、従来、かなり困難であった。
２３４号公報では、１３度以上の開口角を得るためにＰ
ｂＯを５モル％以上含有させているが、これが分散を大
きくする原因となっていると考えられる。そこで、Ｐｂ
Ｏを含まない母材ガラスを使用することが考えられる。
大きな開口角を得るためにはレンズ中央部と周辺部での
屈折率差を大きくするため、母材ガラスにはＬｉを多く
含有させる必要がある。しかし、Ｌｉ成分が多い組成の
ガラスはＰｂを含まない場合、極端に失透しやすいとい
う製造上の問題点がある。したがって、分散が小さく
（アッベ数が大きく）、かつ開口角の大きな屈折率分布
型レンズの作製は、従来、かなり困難であった。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決し、分散
が小さくかつ１３度以上の開口角を可能とした屈折率分
布型レンズ用母材ガラス組成物を提供することを目的と
する。
が小さくかつ１３度以上の開口角を可能とした屈折率分
布型レンズ用母材ガラス組成物を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、
ＢａＯを主成分とする屈折率分布型レンズ用母材ガラス
組成物において、単位をモル％として、Ｌａ２Ｏ３およ
びＺｎＯを、 ０．５≦Ｌａ2Ｏ3≦６ ０．５≦ＺｎＯ≦６ の範囲となるように含有させる。上記組成比の単位はモ
ル％である（以下同じ）。このとき、ＺｎＯのＬａ2Ｏ3
に対する組成比が、 ０．２≦ＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3≦５ の範囲であることがとくに望ましい。
ため、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、
ＢａＯを主成分とする屈折率分布型レンズ用母材ガラス
組成物において、単位をモル％として、Ｌａ２Ｏ３およ
びＺｎＯを、 ０．５≦Ｌａ2Ｏ3≦６ ０．５≦ＺｎＯ≦６ の範囲となるように含有させる。上記組成比の単位はモ
ル％である（以下同じ）。このとき、ＺｎＯのＬａ2Ｏ3
に対する組成比が、 ０．２≦ＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3≦５ の範囲であることがとくに望ましい。
【００１０】また上記、成分のうち、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ
およびＢａＯの含有量が、 １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ の範囲をとする。
およびＢａＯの含有量が、 １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ の範囲をとする。
【００１１】さらにこれらの総量が、 １９≦Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ≦３０ の範囲であることがとくに望ましい。また、ＭｇＯとＢ
ａＯはその組成比が ０．３≦ＭｇＯ／ＢａＯ≦３．３ の範囲であることが望ましい。
ａＯはその組成比が ０．３≦ＭｇＯ／ＢａＯ≦３．３ の範囲であることが望ましい。
【００１２】なお、主成分の含有量は、単位をモル％と
して ４０≦ＳｉＯ2≦６０ ２≦ＴｉＯ2≦１２ １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ０．５≦Ｎａ2Ｏ≦１３ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ の範囲とすることが望ましい。
して ４０≦ＳｉＯ2≦６０ ２≦ＴｉＯ2≦１２ １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ０．５≦Ｎａ2Ｏ≦１３ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ の範囲とすることが望ましい。
【００１３】本発明の組成の特徴であるＬａ2Ｏ3成分は
屈折率を向上させるのに有効であり、開口角の増大に有
効であるが、失透を誘発しやすい。本発明においては、
ＺｎＯがＬａ2Ｏ3と共存することによって失透が抑制さ
れる効果を利用する。
屈折率を向上させるのに有効であり、開口角の増大に有
効であるが、失透を誘発しやすい。本発明においては、
ＺｎＯがＬａ2Ｏ3と共存することによって失透が抑制さ
れる効果を利用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を具体
的に説明する。いま、ガラス棒の断面の中心から距離ｒ
の位置における屈折率をｎ（ｒ）を、 ｎ（ｒ）2＝ｎ0 2（１−（Ａ／２）ｒ2） で表す。ここでｎ0は中心の屈折率とし、√Ａを屈折率
分布係数と呼ぶ。このような半径方向に屈折率分布をも
つロッドレンズの開口角θは、ガラス棒の半径をｒ0と
すると次式で表される。 θ＝√Ａ・ｒ0・ｎ0
的に説明する。いま、ガラス棒の断面の中心から距離ｒ
の位置における屈折率をｎ（ｒ）を、 ｎ（ｒ）2＝ｎ0 2（１−（Ａ／２）ｒ2） で表す。ここでｎ0は中心の屈折率とし、√Ａを屈折率
分布係数と呼ぶ。このような半径方向に屈折率分布をも
つロッドレンズの開口角θは、ガラス棒の半径をｒ0と
すると次式で表される。 θ＝√Ａ・ｒ0・ｎ0
【００１５】ｎ0はイオン交換前の母材ガラスの屈折率
と見なせるから、開口角θを大きくするためには母材ガ
ラスの屈折率を大きくする必要がある。波長５９０ｎｍ
付近の可視光に対する屈折率ｎ0が１．５９以上である
ことを目標とする。また、開口角を大きくするために
は、屈折率分布係数√Ａも大きくする必要がある。その
ためには母材ガラスのＬｉ2Ｏ成分がガラス棒周辺部で
完全にイオン交換されたとき、中心部と周辺部の屈折率
差を大きくすることが必要である。この屈折率差の目安
として、Ｌｉ2Ｏ成分をＮａ2Ｏで置き換えたガラス組成
物の屈折率をｎ1、ｎ0とｎ1の差をΔｎとして、ｎ0・Δ
ｎを指標にとる。本発明の母材ガラスでは、ｎ0・Δｎ
≧０．０３３であることを目標とした。さらに開口角の
増大に加えて、分散を低減するため、アッベ数の目標値
は４５以上とした。
と見なせるから、開口角θを大きくするためには母材ガ
ラスの屈折率を大きくする必要がある。波長５９０ｎｍ
付近の可視光に対する屈折率ｎ0が１．５９以上である
ことを目標とする。また、開口角を大きくするために
は、屈折率分布係数√Ａも大きくする必要がある。その
ためには母材ガラスのＬｉ2Ｏ成分がガラス棒周辺部で
完全にイオン交換されたとき、中心部と周辺部の屈折率
差を大きくすることが必要である。この屈折率差の目安
として、Ｌｉ2Ｏ成分をＮａ2Ｏで置き換えたガラス組成
物の屈折率をｎ1、ｎ0とｎ1の差をΔｎとして、ｎ0・Δ
ｎを指標にとる。本発明の母材ガラスでは、ｎ0・Δｎ
≧０．０３３であることを目標とした。さらに開口角の
増大に加えて、分散を低減するため、アッベ数の目標値
は４５以上とした。
【００１６】上記の光学特性の目標値を、ＳｉＯ2−Ｔ
ｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯ−ＢａＯを主成分と
し、ＰｂＯを含有しない実用的な母材ガラスにおいて実
現ためには、失透の防止が課題となる。屈折率分布係数
の増大のためには、Ｌｉ2Ｏの組成をかなり高くする必
要がある。また屈折率自身を大きくするためにはＴｉＯ
2等の含有量も高くしたいが、これらが過剰になると失
透を招く恐れが高くなる。そこでこれらの組成をできる
だけ抑え、代わりにＬａ2Ｏ3を添加する。Ｌａ2Ｏ3も単
独では失透を生じやすい。発明者らは、Ｌａ2Ｏ3とＺｎ
Ｏを共存させることにより、失透を効果的に防止できる
ことを見出した。以下に具体的な組成について述べる。
ｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ−Ｎａ2Ｏ−ＭｇＯ−ＢａＯを主成分と
し、ＰｂＯを含有しない実用的な母材ガラスにおいて実
現ためには、失透の防止が課題となる。屈折率分布係数
の増大のためには、Ｌｉ2Ｏの組成をかなり高くする必
要がある。また屈折率自身を大きくするためにはＴｉＯ
2等の含有量も高くしたいが、これらが過剰になると失
透を招く恐れが高くなる。そこでこれらの組成をできる
だけ抑え、代わりにＬａ2Ｏ3を添加する。Ｌａ2Ｏ3も単
独では失透を生じやすい。発明者らは、Ｌａ2Ｏ3とＺｎ
Ｏを共存させることにより、失透を効果的に防止できる
ことを見出した。以下に具体的な組成について述べる。
【００１７】
【実施例】（実施例１ないし６）表１に記載した実施例
１〜６の組成の母材ガラスを、ガラス棒（直径１.１ｍ
ｍ）として準備し、予め屈折率、アッベ数、失透を測定
した。つぎに各ガラス棒を硝酸ナトリウム溶融塩浴中で
表１に記載した条件下により処理してイオン交換した。
このようにしてイオン交換を行ったガラス棒について表
面の白濁やヒビ割れを調べた。このガラス棒からレンズ
を作製し、開口角などのレンズ性能を測定した。
１〜６の組成の母材ガラスを、ガラス棒（直径１.１ｍ
ｍ）として準備し、予め屈折率、アッベ数、失透を測定
した。つぎに各ガラス棒を硝酸ナトリウム溶融塩浴中で
表１に記載した条件下により処理してイオン交換した。
このようにしてイオン交換を行ったガラス棒について表
面の白濁やヒビ割れを調べた。このガラス棒からレンズ
を作製し、開口角などのレンズ性能を測定した。
【００１８】開口角は以下の方法で測定した。まず、上
記の方法で作製したガラス棒を適当な長さに切断し、両
端面を平行に鏡面研磨する。このガラス棒の片側の端面
に格子状のパターンを接触させ、反対側の端面から格子
状のパターンの像が得られる長さを求め、これより屈折
率分布定数√Ａを計算した。屈折率ｎ0はプルヒリッヒ
屈折計を用いて全反射臨界角法で測定した。これらの測
定値を用い、上記の式に従い開口角θを求めた。アッベ
数は各波長（Ｃ：６５６.３ｎｍ、ｄ：５８７.６ｎｍ、
Ｆ：４８６.１ｎｍ）の屈折率から計算で求めた。
記の方法で作製したガラス棒を適当な長さに切断し、両
端面を平行に鏡面研磨する。このガラス棒の片側の端面
に格子状のパターンを接触させ、反対側の端面から格子
状のパターンの像が得られる長さを求め、これより屈折
率分布定数√Ａを計算した。屈折率ｎ0はプルヒリッヒ
屈折計を用いて全反射臨界角法で測定した。これらの測
定値を用い、上記の式に従い開口角θを求めた。アッベ
数は各波長（Ｃ：６５６.３ｎｍ、ｄ：５８７.６ｎｍ、
Ｆ：４８６.１ｎｍ）の屈折率から計算で求めた。
【００１９】失透は以下の方法で評価した。母材ガラス
を直径約１ｍｍ程度に粉砕し、メタノールで充分に洗浄
した後、長さ２００ｍｍ、幅１２ｍｍ、深さ８ｍｍの白
金性のボートに均一に入れて、一旦１２００℃以上で２
時間融解した後、６００〜１０２５℃の勾配炉で１時間
保持し、ガラス中に現れた失透部分を観察し、失透の発
生状況を観察した。表１の失透の評価欄の各記号は、
○：目視で失透が見られない、△：目視で若干の失透が
見られる、×：目視でかなりの失透が見られる、をそれ
ぞれ示している。
を直径約１ｍｍ程度に粉砕し、メタノールで充分に洗浄
した後、長さ２００ｍｍ、幅１２ｍｍ、深さ８ｍｍの白
金性のボートに均一に入れて、一旦１２００℃以上で２
時間融解した後、６００〜１０２５℃の勾配炉で１時間
保持し、ガラス中に現れた失透部分を観察し、失透の発
生状況を観察した。表１の失透の評価欄の各記号は、
○：目視で失透が見られない、△：目視で若干の失透が
見られる、×：目視でかなりの失透が見られる、をそれ
ぞれ示している。
【００２０】レンズ性能は以下の方法で評価した。開口
角を求める方法と同様に、イオン交換後の該ガラス棒を
適当な長さに切断し、両端面を平行に鏡面研磨する。該
ガラス棒の片側の端面に格子状のパターンを接触させ、
その像の形状からレンズ性能を評価した。イオン交換後
の該ガラス棒にヒビや白濁が見られるものは不可とし
た。該ガラス棒にクラックや白濁がなく、格子状のパタ
ーンが確認できるが、該ガラス棒の中心部分と端部で像
のピントの合う位置が２００μｍよりもずれているもの
を可とした。該ガラス棒にヒビや白濁がなく、さらに、
中心部分と端部で像のピントの合う位置が２００μｍ以
内のものを良とした。
角を求める方法と同様に、イオン交換後の該ガラス棒を
適当な長さに切断し、両端面を平行に鏡面研磨する。該
ガラス棒の片側の端面に格子状のパターンを接触させ、
その像の形状からレンズ性能を評価した。イオン交換後
の該ガラス棒にヒビや白濁が見られるものは不可とし
た。該ガラス棒にクラックや白濁がなく、格子状のパタ
ーンが確認できるが、該ガラス棒の中心部分と端部で像
のピントの合う位置が２００μｍよりもずれているもの
を可とした。該ガラス棒にヒビや白濁がなく、さらに、
中心部分と端部で像のピントの合う位置が２００μｍ以
内のものを良とした。
【００２１】表１の各組成はＭｇＯかＢａＯの含有量の
いずれかが多い場合、またＬｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＢａＯの
総量が多い場合が含まれている。やや失透が生じ、また
いくつかの組成では若干の表面白濁やヒビが見られるの
はこの原因によると思われる。しかし、これらはイオン
交換条件を調整することで回避できる程度のものなの
で、レンズ性能の評価は可とした。
いずれかが多い場合、またＬｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＢａＯの
総量が多い場合が含まれている。やや失透が生じ、また
いくつかの組成では若干の表面白濁やヒビが見られるの
はこの原因によると思われる。しかし、これらはイオン
交換条件を調整することで回避できる程度のものなの
で、レンズ性能の評価は可とした。
【００２２】（実施例７ないし１２）実施例１〜５と同
様に、表２に記載された組成の母材ガラスでガラス棒を
作製し、実施例１〜５と同様の評価を行った。実施例１
〜５の組成に比べ、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＢａＯの総量を
３０モル％以下に抑え、ＭｇＯ／ＢａＯを０．６〜２．
６と比較的１に近い範囲とした。実施例１〜５に比べて
レンズの性能は若干改善し、失透が起こりにくくなって
いる。
様に、表２に記載された組成の母材ガラスでガラス棒を
作製し、実施例１〜５と同様の評価を行った。実施例１
〜５の組成に比べ、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＢａＯの総量を
３０モル％以下に抑え、ＭｇＯ／ＢａＯを０．６〜２．
６と比較的１に近い範囲とした。実施例１〜５に比べて
レンズの性能は若干改善し、失透が起こりにくくなって
いる。
【００２３】（実施例１３ないし１８）実施例１〜１２
と同様に表３に記載された組成の母材ガラスでガラス棒
を作製し、実施例１〜１２と同様の評価を行った。Ｌｉ
2Ｏ、ＭｇＯ、ＢａＯの総量は実施例７〜１２同様に３
０モル％以下に抑えた。またＭｇＯ／ＢａＯ、ＺｎＯ／
Ｌａ2Ｏ3の比はともに１に近い値としている。実施例１
〜１２に比べてレンズ性能が向上し、失透の発生も観測
されていない。
と同様に表３に記載された組成の母材ガラスでガラス棒
を作製し、実施例１〜１２と同様の評価を行った。Ｌｉ
2Ｏ、ＭｇＯ、ＢａＯの総量は実施例７〜１２同様に３
０モル％以下に抑えた。またＭｇＯ／ＢａＯ、ＺｎＯ／
Ｌａ2Ｏ3の比はともに１に近い値としている。実施例１
〜１２に比べてレンズ性能が向上し、失透の発生も観測
されていない。
【００２４】（比較例）表１〜３より明らかな通り、本
発明のガラス組成物はいずれも１３度以上の開口角を有
し、分散の指標となるアッベ数が４０以上であっても失
透が起こりにくいことがわかる。これらに対する比較例
を表４に示した。実施例と同じ工程でレンズと各種評価
用試料を作製した。比較例１〜４のガラスは、本発明で
添加したＬａ2Ｏ3、ＺｎＯ成分を含まない。開口角は最
大でも１２度程度である。ＰｂＯを含んだ比較例１，２
では分散の指標となるアッベ数が４０未満でレンズとし
て好ましくない。また、ＰｂＯを含まない比較例３，４
のガラスは失透が極端に起こりやすい。また、比較例
５，６は、ＰｂＯを含む組成で１３度以上の開口角を
得、失透も比較的起こりにくいように調整された例であ
るが、アッベ数が４０未満と小さく、レンズ性能も十分
とは言えない。
発明のガラス組成物はいずれも１３度以上の開口角を有
し、分散の指標となるアッベ数が４０以上であっても失
透が起こりにくいことがわかる。これらに対する比較例
を表４に示した。実施例と同じ工程でレンズと各種評価
用試料を作製した。比較例１〜４のガラスは、本発明で
添加したＬａ2Ｏ3、ＺｎＯ成分を含まない。開口角は最
大でも１２度程度である。ＰｂＯを含んだ比較例１，２
では分散の指標となるアッベ数が４０未満でレンズとし
て好ましくない。また、ＰｂＯを含まない比較例３，４
のガラスは失透が極端に起こりやすい。また、比較例
５，６は、ＰｂＯを含む組成で１３度以上の開口角を
得、失透も比較的起こりにくいように調整された例であ
るが、アッベ数が４０未満と小さく、レンズ性能も十分
とは言えない。
【００２５】以上より、主成分の含有量の望ましい範囲
は、単位をモル％として ４０≦ＳｉＯ2≦６０ ２≦ＴｉＯ2≦１２ １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ０．５≦Ｎａ2Ｏ≦１３ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ である。その理由は次の通りである。
は、単位をモル％として ４０≦ＳｉＯ2≦６０ ２≦ＴｉＯ2≦１２ １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ０．５≦Ｎａ2Ｏ≦１３ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ である。その理由は次の通りである。
【００２６】ＳｉＯ2はガラスの網目構造を形成する主
要成分であり、４０モル％未満ではガラス化しにくく、
レンズ成形が困難となり、６０モル％を越えると溶融温
度を低下させる成分や屈折率を向上させる成分の含有量
が制限され、実用的なガラスができなくなる。
要成分であり、４０モル％未満ではガラス化しにくく、
レンズ成形が困難となり、６０モル％を越えると溶融温
度を低下させる成分や屈折率を向上させる成分の含有量
が制限され、実用的なガラスができなくなる。
【００２７】ＴｉＯ2は屈折率を上げるための必須成分
であり、２モル％未満ではその効果が得られない。含有
量は多いほど効果があるが、失透を防止するためには１
２モル％を上限とする。
であり、２モル％未満ではその効果が得られない。含有
量は多いほど効果があるが、失透を防止するためには１
２モル％を上限とする。
【００２８】Ｌｉ2Ｏはイオン交換において最も重要な
成分の一つである。１４モル％未満ではイオン交換によ
って得られる屈折率差が小さく、開口角を大きくするた
めに望ましくない。しかし失透の発生を防ぐために２０
モル％を上限とする必要がある。
成分の一つである。１４モル％未満ではイオン交換によ
って得られる屈折率差が小さく、開口角を大きくするた
めに望ましくない。しかし失透の発生を防ぐために２０
モル％を上限とする必要がある。
【００２９】Ｎａ2Ｏはイオン交換速度の調整と溶融温
度を低下させるために必須の成分である。０．５モル％
未満ではイオン交換速度が著しく低下し、さらに溶融温
度が著しく上昇する。１３モル％より多いと化学的耐久
性が低下するうえ、失透が起こりやすくなる。
度を低下させるために必須の成分である。０．５モル％
未満ではイオン交換速度が著しく低下し、さらに溶融温
度が著しく上昇する。１３モル％より多いと化学的耐久
性が低下するうえ、失透が起こりやすくなる。
【００３０】ＭｇＯは溶融温度の低下とイオン交換時の
屈折率差を大きくするために必須の成分であるが、２モ
ル％未満では効果がない。失透の発生を防止するために
は、２２モル％を上限とする。
屈折率差を大きくするために必須の成分であるが、２モ
ル％未満では効果がない。失透の発生を防止するために
は、２２モル％を上限とする。
【００３１】ＢａＯはイオン交換による所定の形状の屈
折率分布を得るうえで必須成分であるが、２モル％未満
では効果がない。失透の発生を防止するためには、１６
モル％を上限とする。
折率分布を得るうえで必須成分であるが、２モル％未満
では効果がない。失透の発生を防止するためには、１６
モル％を上限とする。
【００３２】上記条件に加えて、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯおよ
びＢａＯの総量を規制し、さらに、ＭｇＯとＢａＯの組
成比を規制することで失透の起こりにくい組成域が得ら
れる。Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＢａＯが１９モル％未満では
溶融温度が高くなり、ファイバを作製することが困難と
なる。一方、３０モル％より多いと失透が起こりやすく
なり、また耐候性も悪くなる。その上、ＭｇＯ／ＢａＯ
の比が０．３より小さいか、または、３．３より大きい
と失透が生じやすい。
びＢａＯの総量を規制し、さらに、ＭｇＯとＢａＯの組
成比を規制することで失透の起こりにくい組成域が得ら
れる。Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＢａＯが１９モル％未満では
溶融温度が高くなり、ファイバを作製することが困難と
なる。一方、３０モル％より多いと失透が起こりやすく
なり、また耐候性も悪くなる。その上、ＭｇＯ／ＢａＯ
の比が０．３より小さいか、または、３．３より大きい
と失透が生じやすい。
【００３３】Ｌａ2Ｏ3は上述のように屈折率を増大させ
るための必須成分であるが、０．５モル％未満ではその
効果が得られない。添加量は多いほど効果があるが、単
独では極めて失透を起こしやすい。以下に述べるＺｎＯ
成分を添加しても６モル％より多いと失透が起こりやす
くなる。
るための必須成分であるが、０．５モル％未満ではその
効果が得られない。添加量は多いほど効果があるが、単
独では極めて失透を起こしやすい。以下に述べるＺｎＯ
成分を添加しても６モル％より多いと失透が起こりやす
くなる。
【００３４】ＺｎＯはＬａ2Ｏ3を用いて屈折率を調整す
る場合の失透を抑制する効果をもつ成分である。０．５
モル％未満ではその効果が得られないが、６モル％以下
を限度にＬａ2Ｏ3と共存させると、上記組成範囲のＬａ
2Ｏ3による失透を抑制することができる。しかし６モル
％より多いとＺｎＯ自身による失透が起こりやすくな
る。
る場合の失透を抑制する効果をもつ成分である。０．５
モル％未満ではその効果が得られないが、６モル％以下
を限度にＬａ2Ｏ3と共存させると、上記組成範囲のＬａ
2Ｏ3による失透を抑制することができる。しかし６モル
％より多いとＺｎＯ自身による失透が起こりやすくな
る。
【００３５】上記のようにＬａ2Ｏ3の添加による失透を
防止するためにはＺｎＯを共存させることが有効であ
る。ただしＺｎＯとＬａ2Ｏ3の組成比はレンズの性能に
影響を与えるため、一定範囲内とするのが望ましい。実
際にＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3の比が０．２より小さいか、また
は、５より大きいとレンズの球面収差やその他各種収差
が大きくなる。優れた像が得られるレンズを作製するに
はＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3の比は０．２以上、かつ、５以下に
するべきである。
防止するためにはＺｎＯを共存させることが有効であ
る。ただしＺｎＯとＬａ2Ｏ3の組成比はレンズの性能に
影響を与えるため、一定範囲内とするのが望ましい。実
際にＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3の比が０．２より小さいか、また
は、５より大きいとレンズの球面収差やその他各種収差
が大きくなる。優れた像が得られるレンズを作製するに
はＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3の比は０．２以上、かつ、５以下に
するべきである。
【００３６】上記成分の他、補助剤として以下の成分を
加えると開口角や溶解性に対して細かな調整が可能とな
る。組成の上限はつぎのように３〜５モル％とすること
が望ましい。。 Ｙ2Ｏ3≦３ ＺｒＯ2≦３ Ｎｂ2Ｏ5≦３ Ｉｎ2Ｏ3≦３ Ｔａ2Ｏ5≦３ Ｋ2Ｏ≦３ ＣａＯ≦３ ＳｒＯ≦３ ＳｎＯ≦１ Ｂ2Ｏ3≦５ Ａｌ2Ｏ3≦５ Ｂｉ2Ｏ3≦３ Ｃｅ2Ｏ3≦３ ＷＯ3≦３ Ａｓ2Ｏ3≦０．５
加えると開口角や溶解性に対して細かな調整が可能とな
る。組成の上限はつぎのように３〜５モル％とすること
が望ましい。。 Ｙ2Ｏ3≦３ ＺｒＯ2≦３ Ｎｂ2Ｏ5≦３ Ｉｎ2Ｏ3≦３ Ｔａ2Ｏ5≦３ Ｋ2Ｏ≦３ ＣａＯ≦３ ＳｒＯ≦３ ＳｎＯ≦１ Ｂ2Ｏ3≦５ Ａｌ2Ｏ3≦５ Ｂｉ2Ｏ3≦３ Ｃｅ2Ｏ3≦３ ＷＯ3≦３ Ａｓ2Ｏ3≦０．５
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【表４】
【００４１】
【発明の効果】本発明により、開口角が１３度以上で分
散の小さく、失透を起こりにくくすることで紡糸性を向
上させた屈折率分布型レンズ用母材ガラスの作製が可能
となった。
散の小さく、失透を起こりにくくすることで紡糸性を向
上させた屈折率分布型レンズ用母材ガラスの作製が可能
となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G062 AA04 BB01 CC01 CC10 DA05 DA06 DB01 DC01 DE02 DE03 DF01 EA04 EB02 EB03 EB04 EC01 ED03 ED04 EE01 EF01 EG03 EG04 FA01 FB03 FB04 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK02 FK03 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN02 NN03
Claims (6)
- 【請求項１】ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｍ
ｇＯ，ＢａＯを主成分とする屈折率分布型レンズ用母材
ガラス組成物において、単位をモル％として、Ｌａ2Ｏ3
およびＺｎＯを、 ０．５≦Ｌａ2Ｏ3≦６ ０．５≦ＺｎＯ≦６ の範囲だけ含有することを特徴とする屈折率分布型レン
ズ用母材ガラス組成物。 - 【請求項２】前記Ｌａ2Ｏ3のＺｎＯに対する組成比が、
モル％の比で ０．２≦ＺｎＯ／Ｌａ2Ｏ3≦５ の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の屈折率
分布型レンズ用母材ガラス組成物。 - 【請求項３】前記主成分のうち、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯおよ
びＢａＯの含有量が、単位をモル％としてそれぞれ １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載
の屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物。 - 【請求項４】前記Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯおよびＢａＯ含有量
の総量が １９≦Ｌｉ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ≦３０ の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の屈折率
分布型レンズ用母材ガラス組成物。 - 【請求項５】前記ＭｇＯのＢａＯに対する組成比が、モ
ル％の比で ０．３≦ＭｇＯ／ＢａＯ≦３．３ の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の屈折率
分布型レンズ用母材ガラス組成物。 - 【請求項６】前記主成分の含有量を、単位をモル％とし
て ４０≦ＳｉＯ2≦６０ ２≦ＴｉＯ2≦１２ １４≦Ｌｉ2Ｏ≦２０ ０．５≦Ｎａ2Ｏ≦１３ ２≦ＭｇＯ≦２２ ２≦ＢａＯ≦１６ の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の屈折率
分布型レンズ用母材ガラス組成物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001085864A JP2002284543A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物 |
| CNB021015945A CN100354221C (zh) | 2001-01-11 | 2002-01-11 | 折射率分布型透镜玻璃用母材玻璃组合物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001085864A JP2002284543A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002284543A true JP2002284543A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18941313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001085864A Pending JP2002284543A (ja) | 2001-01-11 | 2001-03-23 | 屈折率分布型レンズ用母材ガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002284543A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007100100A1 (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-07 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | 屈折率分布型ロッドレンズ用母材ガラス組成物およびそれを用いて製造した屈折率分布型ロッドレンズ |
| US7858546B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-12-28 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Mother glass composition for gradient-index lens, gradient-index lens, manufacturing method thereof, optical product, and optical device |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001085864A patent/JP2002284543A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007100100A1 (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-07 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | 屈折率分布型ロッドレンズ用母材ガラス組成物およびそれを用いて製造した屈折率分布型ロッドレンズ |
| US7858546B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-12-28 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Mother glass composition for gradient-index lens, gradient-index lens, manufacturing method thereof, optical product, and optical device |
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