JPS60150003A - 光学装置およびその製造法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は光学装置、特に結晶化したガラスマトリックス
と一体化した透明なレンズ要素を有する光学装置とその
製造方法に関するものである。

（従来の技術） ベルマン等（Ｂｅｌｌｍａｎ　ｅｔ　ａｌ、　）により
１９８３年８月４日に出願された米国特許出願第５２０
，４５６号明細書には隆起した透明ガラス製光学要素パ
ターンを有する光核形成性（ＤｈＯｔＯｎＬＩＣＩｅａ
ｂ１８＞かつ結晶性のガラス体からなる光学装置および
その製造方法が開示されている。この光学要素は前記ガ
ラス体の少なくとも一表面と一体に形成され、結晶化し
たマトリックスによって包囲されている。

これらの装置のうち画像再生用として用いられる特定の
形態を有するものは透明ガラスからなる平行なレンズ系
アレイを有し、各レンズ系は、前記ガラス体を貫通して
延在し各端部において球面状レンズ（５ｐｈｅｒｉｃａ
ｌ−ｓｈａｐｅｄ　１ｅｎｓ）となる円筒状ガラス体組
成の形状を有している。

（先行文献） 前記ベルマン等の米国特許出願は本発明が改善しようと
する技術を示すものである。

ガラスの装飾および着色を目的として、溶融塩浴からイ
オン交換を行なうことは米国特許第２，０７５．４４６
号（Ｌ　ｅｉｂｉｇ）により古くから公知である。

より最近になってイオン交換は化学強化工程の進歩に関
連して多大な関心を集めている。例えば、米国特許第３
，６５６，９２３号（Ｇａｒｆｉｎｋｅｌ　ｅｔ　ａｌ
、　）にはフォトクロミックガラス製品のイオン交換に
よる強化法が示されている。

米国特許第３，７５１，２３８号（Ｑｒｅｇｏ　ｅｔ　
ａｌ、　）に記載されるイオン交換強化法においては珪
酸ナトリウムガラスをカリウムイオンを接触させること
によってイオン交換が行なわれ、さらにイオン交換と同
時もしくはその直後に歪点より高い温度に加熱すること
によってガラスの構造を再配列して応力を除去している
。その後、ガラスは歪点以下のｔ＝ｉにおいて再びカリ
ウムイオンと接触される。

これはより良０７なバランスのとれた応カバターンを得
るためである。しかしながら、機械強度の増大は常に光
学強化と何らかの関係があるものとは考えられていない
。

感光要素自体寸なわち銀をイオン交換によってガラス表
面内に導入することも米国特許第２　、９０４．４３２
号（Ｒｏｓｓ　ｅｔ　ａｔ　、）および第２．ｒ３２，
２ｔａａ号（Ｓ　ｔｏｏｋｅｙ）に示されるように可能
である。

米国特許第２，６２８，１６０号（Ｓ　ｔｏｏｋｅｙ）
には化学的に浸食され得る光核形成性ガラスが開示され
ている。これらのガラスは選択的な照射とそれに続く熱
処理により結晶化する選択された領域を有するものとさ
れている。この特許はガラスの結晶化領域と非結晶化領
域における浸食速度が太き（巽なっていることを開示し
ている。前記ベルマン等の米国特許出願はこれらのガラ
スを用いて光学パターンを形成することを開示している
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的はベルマン等の特許出願に開示された型の
光学装置を改良した光学装置、特に形成される装置固有
の光学特性を変化させた光学装置を提供することにある
。

本発明の他の目的はこのような装置を製造するための容
易な方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による光学装置は光核形成性かつ結晶性の珪酸リ
チウムガラス体からなり、少な（とも−表面と一体化し
かつ該表面上に隆起した透明ガラスレンズアレイを有し
、各レンズが結晶化したガラスマトリックスにより包囲
されている光学装置であって、レンズ表面下ｌ；延在す
る層におけるリチウムイオン含量が前記ガラス体組成に
おけるリチウムイオン含量の基準値よりも低く、リチウ
ムイオンよりも大型でリチウムイオンと交換可能なアル
カリ金属イオンの含量が前記ガラス体組成における該イ
オン含量の基準値よりも高く、レンズ中にお番）るこの
ようなアルカリ土類金属イオンの分布が放射状および軸
状の濃度勾配に従っていることを特徴とするものである
。特定の一実施態様によれば、レンズ表面には殆ど応力
が存在せず、その標ｌ（光学パワー（ｎｏｒｍａｌ　０
ｐｔｉｃａｌ　ｐＯＷｅｒ）は増大している。

また、本発明による光学装置の製造方法は光核形成性珪
酸リチウムガラス体を選択的に結晶化させることにより
、結晶化したマトリックス表面と一体化しかつ該表面上
に隆起した球状透明レンズアレイの各ンレズを該マトリ
ックスにＪ：って包囲することからなり、前記レンズ表
面下の層に存在するリチウムイオンを外部供給源から得
たにり大型の一価イオンと交換することにより、放射状
および輪状の濃度勾配を有する変動性のアルカリ金属イ
オンａ度分布を形成することを特徴とするものである。

前述のベルマン等の特許出願によれば、光核形成性かつ
結晶性の珪酸リチウムガラスは選択的に短波長照射に票
露される。選択的な暴露は例えば、所望の光学レリーフ
すなわち隆起パターンに対応する不透明なパターンを有
する透明なマスクを通して行なうことができる。ベルマ
ン等ににり開示された特に興味深いパターンはフォトコ
ピー用の画像転写に使用されるようなレンズアレイであ
る。

選択的な暴露時において、マスク中の不透明パターンに
遮蔽されたガラスの領域は不変であるのに対し、暴露さ
れた領域には充積形成（ｐｈｏｔｏｎｕｃｌｅａｔｉｏ
ｎ　）が起こる。次いでガラスを熱処理すれば暴露され
た領域内の核上に結晶の成長が起こる。

これに対し、遮蔽された領域においては結晶成長の基礎
となるべき核が存在しないために透明かつガラス質の状
態が維持される。

ざらに前記特許出願の開示するところによればガラスの
薄いシートもしくはストリップにおいて対照をなす透明
ガラス領域と結晶化ガラス領域は露出表面から反対側の
表面までガラスを貫通して延在させることができる。ド
ツトパターンを有するマスクがレンズアレイを製造する
ために用いられる場合、ドツトの下に発現する透明ガラ
ス領域はガラスを貫通して表面間に延在する密集した小
さな円筒となる傾向にある。露出領域は結晶化の際によ
り稠密化し、収縮する傾向にある。そして、ドツトもし
くは円筒パターンにおいては結晶化したマトリックスが
透明な円筒から陥没する傾向にある。この結果、ガラス
表面上にレンズプレイ状の隆起パターンが形成される。

充積形成性ガラスの特異的な結晶化とそれに続（選択的
な稠密化による隆起した光学パターンの形成は前述のベ
ルマン等による特許出願に詳細に記載されている。同様
に、形成したパターン、より詳細にはレンズアレイおよ
び系も前記特許出願に記載されている。したがって、前
記特許出願はその全体を本出願に引用する。

本発明者等は、ガラス表面下の層内においてイオンを交
換することによって従来の光学装置特有の光学特性を変
化させることができることを知見した。特に本発明にお
いてガラス中のリチウムイオンは外部供給源からのより
大型なイオンと交換される。イオン交換に用いられる大
型イオンとして特に興味深いものは溶融塩浴から供給さ
れるカリウムおよびナトリウムイオンである。

本発明者等の確信するところによれば、装置の特質とそ
れによるイオン交換進行時の多様な方向および速度のた
めにイオン交換後のガラス中においてアルカリ金属イオ
ンの濃度勾配が観察される。

この結果、屈折率および分散にも勾配が生ずる。

これらの勾配を適当に制御することによってレンズ系内
の収差を補正することが可能であり、この結果、写真等
の目的に用いられるレンズ系は単純化される。

後に詳細に説明されるように、本発明者等はさらにイオ
ン交換された領域を歪点より高温に加熱するとレンズの
光学パワーの大幅な増大が１９られることを知見した。

この物理的効果により応力が除去され、その結果、レン
ズの再成形が可能となる。

マイクロプローブ分析の結果、イオン交換工程によって
レンズ内のアルカリイオンに放射状および軸状の濃度勾
配が形成されることが明らかとなった。特に、用いられ
た加工灯押によればレンズ中心におけるリチウムおよび
カリウムの濃度が周囲のｒＩＡｒｌＸよりも低くなった
。この結果、イオン交換の行なわれた範囲の深さにおい
て放射状の勾配がレンズ内に形成された。また、イオン
交換の行なわれた範囲の深さ方向においてアルカリ組成
がバルクガラスの組成から表面近傍の完全にイオン交換
された物質の組成まで変化しているため、軸状の勾配が
形成された。

前記３種のアルカリイオンは（下記第１表に示すように
）その電子分極率（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｏｌａｒ
ｉｚａｂｉｌｉＮｅｓ　）がかなり異なっている。

第１表 ２４ １０　ａｔ？におけるアルカリイオンの電子分極率イオ
ン　分極率 Ｌ　ｉ　”　０．０３ Ｎａ”　０．１４ Ｋ”　１．３３ また、存在するイオンのうち最も数が多く最も分極し易
いためにガラスの分極率を支配する酸素アニオンの分極
率は前記イオンの電界弾痕の違いによって様々に変化す
る。これら２つの効果が組合わされる結果、ガラス中に
おいてｌ−ｉ＋を等モルのに＋で置換する場合には屈折
率がかなり減少し、Ｌｉ＋をＮａ＋で置換する場合には
より太きな減少が生ずる。これはｌ置に用いられる組成
相等物のうち全Ｌｉ、全Ｎａ、全にとしたものを比較す
れば明らかとなる。付加的な効果として、屈折率と共に
ガラスの分散もクラーマースーク口一二ヒの関係式（ｔ
ｈｅ　ｋｒａｍｅｒｓ　−ｋｒｏｎｉｇ　ｒｅｌａｔｉ
ｏｎｓ）に従って変化することがあげられる。すなわち
、レンズ中に存在するアルカリイオンの濃度勾配によっ
て屈折率および分散双方の勾配が形成される。

一方、これらの勾配によってレンズの光学特性は同一の
物理的形状を有する均質なレーンズによって得られる特
性とは異なったものとなる。このような効果は小規模の
ものであるためレンズの総合的な画像形成性に影響を及
ぼすことはない。しかしながら、特定の適用分野におい
てはレンズの光学特性の改変が重要となることもある。

得られる勾配の正確な形状は加工処理に鋭敏に影響され
る。必要とされるプロフィールは特定の適用分野によっ
て異なるため、最適な効果を限定する試みはなされてい
ない。

ｆＪｒｔｔ勾配の存在は、誘発された応力を弛緩させ、
かつレンズの物理的プロフィールを変える（その結果、
強度を増大させる）ためにサンプルを歪点より高温に加
熱したかどうかに無関係である。応力の弛緩に要する時
間は典型的なイオン交換処理時間よりも短いため、この
付加的な熱処理によって濃度勾配が影響を受けることは
殆どない。したがって、加工処理において歪点以上もし
くは以下における様々なイオン交換処理を歪点より高温
の熱処理と交互に行なうことができる。すなわち、歪点
より高温の熱処理によってのみ、レンズの物理的プロフ
ィールが変化する。この結果、特定の適用に望まれる物
理的なレンズプロフィールと濃度勾配との厳密な組合わ
ゼを得ることができる。

しかしながら、最も重要なのはイオン交換がレンズの曲
率半径を減少させる有意な効果を有することがあるとい
う本発明者等の知見である。この結果、レンズの光学パ
ワーすなわち度が増大する。

化学的強化法と異なり、ガラスがガラス歪点より高温に
加熱されない限り、光学パワーの変化は認められない。

すなわち、ガラスがほぼ無応力状態にまで弛緩する一方
でレンズ曲率の変化が生ずる。

この利点はその適用が限定されるものではないが、特に
画像転写用のレンズアレイの製造に有用である。この事
実はレンズの光学強度（ｏｐｔｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔ
ｈ　）が転写装置の寸法、したがってコピー機器の寸法
を減少させる上で重要な因子であることから特に妥当性
のあるものである。

当然のことながら、珪酸リチウムガラスのリチウムイオ
ンはナトリウム、カリウム、銀等、より大型の一価イオ
ンと交換できることが知られていりシー る。こような交換はガラス歪点より低い瀉麿において多
くのガラスおよびガラスセラミックスの化学強化の基礎
となっている。しかしながら、本発明者等の知見によれ
ば、このようなイオン交換は結晶化したガラス中よりも
透明なガラス中においてより迅速かつより高度に生ずる
ことが用らかとナツタ。コレハ結晶妨害拡散（ｔｈｅ　
ｃｒｙｓｔａｌｓ　ｉｌｌｌｐｅｄｉｎｇ　ｄｉＨｕｓ
ｉｏｎ　）の結果と考えることができる。

また、これは単に結晶形成後に入手できるリチウムイオ
ンが欠乏しているためと考えることもできる。いずれに
せよ、本発明者等の知見によれば、透明なレンズ要素に
おいては正常なイオン交換が生ずるのに対し、結晶化し
たマトリックスにおいては殆どイオン交換が生じない。

イオン交換をガラス歪点より低温で行なった場合にはそ
の直後にガラスを歪点より高温に加熱しなければならな
い。適当な浴が入手可能である限りにおいて、より高温
の浴を用いてイオン交換工程と熱処理工程を組合わせる
ことが好ましい。

しかしながら、銀イオンは自然に還元される傾向がある
。したがって、透過性の光学機器に関しては、ナトリウ
ムもしくはカリウムイオン源を使用することが通常好ま
しい。

公知のイオン交換技術に従って、あらゆる交換性イオン
源を使用することが可能である。しかしながら、本発明
者等は溶融塩浴が本発明の目的に最も適していることを
見出した。通常は硝ＡＩ　１′Ａが使用されるが、他の
ものも同様に使用できる。より高い温度が用いられる場
合には塩の劣化とガラスへの浸食を防止するために塩混
合物を使用してもにい。

シンプルの光学特性はイオン交換の前後において、レン
ズアレイの上下の所定の距離にある物体の像の距離を、
キャリプレートされた焦点調整付きの顕微鏡を用いて測
定することによって特徴づけることが可能である。レン
ズの度Ｐは下式％式％） （Ｉｃだし、式中ｒはメートル、Ｐはジオプター、Ｎ、
はガラスの屈折率である） に表わされるようにレンズの曲率半径ｒと関係している
。

暴露は一表面からのみ行なわれるため、サンプルの対向
する表面上のレンズは通常異なって６ｓる。

シンプル中のより深い領域の受ける放射量【ま希薄であ
るため、サンプルの厚さに応じてガラスの結晶化の程度
は異なっている。このため、一般に底部すなわち反対側
表面に形成されるレンズの席番よより弱くなっている。

（実　施　例） レンズアレイを具現する一連のサンプルをベルマン等に
より開示された方法に従って製ぐ造した。

使用したガラスはコーニンググラスワークス（Ｃｏｒｎ
ｉｎｇ　Ｇｌａｓｓ　Ｗｏｒｋｓ）からコード（Ｃｏｄ
ｅ）８６０３という名称で入手できるもので、重量部で
表わされる以下の組成、 ＳｉＯ２７９，Ｉ Ｌｆ２０　９．４ Ｎａ２０　１．６ に２０　’、２ Ａ９Ｊ２０３４．２ ｚｎｏ　、　１．０ Ｓｂ２０３　０．４ Ａ　Ｌｌ　Ｏ，００１２ Ａ（１０，１１５ Ｃｅ　Ｏ２０，０１５ Ｓｎ　Ｏ０，００３ を有していた。

各サンプルは２　ｍｍ厚のガラスストリップとした。

選択的な暴露を行なうため、一方の面をクロムドツトマ
スクで被覆した。使用したマスクは後述するような配列
で刻印された不透明なドツトを有する透過性のマスクで
あった。マスクした各サンプルはオリールソラーシミエ
レーター（Ｏｒｉｅｌ　５ｏｌａｒ　５ｉｌｌｌＵｌａ
ｔＯｒ）からの紫外線照射に２０分間暴露した。こうし
て暴露したガラスストリップは５６０℃において３０分
間、熱処理してガラスの露出部分でさらに核形成を行な
った後、温度を６００℃に上げて３０分間加熱すること
によってこれらの部分を結晶化した。

この時点で各ガラスサンプルを観察すると、不透明なマ
トリックスに包囲された透明なガラスレンズ系のアレイ
を有していることが認められた。

透明な各ガラス円筒の各端部にはマトリックス表面から
れずかに隆起する球面状キャップが認められた。これら
はレンズとして機能するものであった。各レンズの度は
他の処理の直後においても測定した。これらに続く処理
条件の変化およびその結果は以下に説明する。

実施例ル ンズを有する１１ｔ１のサンプルを３７５℃の硝酸ナト
リウム溶融塩浴中に６０時間浸漬した。その後、サンプ
ルは４５０℃の硝酸カリウム溶融塩山に２２時間浸漬し
た。この処理後、１サンプルを取り出し、水洗し、乾燥
し、マイクロプローブスキャニング（ｍｉｃｒｏｐｒｏ
ｂｅ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　）用に調製した。

第１図は番号１０で一般的に表わされる１つのレンズ系
の一部を具現するサンプルの一部分を示す断面図である
。レンズ系１０は透明なく結晶化していない）円筒部分
１２および球面レンズ部材１４ならびに結晶化した不透
明なマトリックス１６を有している。本図面にはさらに
円筒部分１２の直径に沿ってマイクロプローブスキャン
が行なわれるレベルを示す１組の水平線が間隔を置いて
書き込まれている。表面下に存在するこれらのスキャ°
ンレベルはｒａＪ、ｒｂＪ、ｒｃＪおよび［ｄ、１で示
されており、それぞれ第２ａ図、第２ｂ図、第２Ｃ図お
よび第２ｄ図に示すスキャンの結果に対応している。

第２ａ図〜第２ｄ図においてカリウム含量は「Ｋ」、ナ
トリウム含量はｒＮａ　Ｊ　、リチウム含量はｒＬｉ　
Ｊでそれぞれ表わされている。また横軸には円筒の直径
がミクロン単位でプロットされている。イオン濃度は百
分率を用いて縦軸上に対数で表示している。

これらの図面から、深さが増すにつれてナトリウムイオ
ンが増大し、カリウムイオンが減少することが認められ
よう。また、スキャンラインは８ポイントのなだらかな
カーブを有しており、このカーブから所定の加工処理条
件下に得られる放射状の勾配が明らかとなる。特に留意
すべきことは、イオン交換された深さを超えるより深い
レベルにおいて放射状の勾配が殆ど消滅することである
。

実施例２ 前述のように調製したレンズアレイサンプルを３７５℃
のＮａ　ＮＯ：］塩浴に浸漬した。１時間後にυンプル
を取り出し、洗浄し、秤量した。その後、サンプルを塩
浴中に戻し、同温でさらに３時間処理した。次いで秤量
の後、サンプルを６５時間にわたって塩浴処理した。最
後にサンプルを４５０℃の硝酸カリウム浴中に浸漬し、
この温度を２２時間保持した。ガラス歪点（（］ｒａＳ
Ｓ　５ｔｒａｉｎ　ｐｏｉｎｔ）は４１６℃であった。

各処理後の増加重量を百分率に換樟し、Δｍ／ｍｏ（％
）で示す。

Δｍ／ｍｏ（％ １時間　３７５°Ｃ０，０６ ４時間　３７５℃　０．１２ ６９時間　３７５℃　０．４９ ＋２２時間　４５０℃　０．８２ 各処理の前後に前面および背面の双方においてレンズの
度をジオプタ一単位で測定した。背面のレンズは前述の
ように常により弱くなっている。

各すトリウム塩浴処理後の測定値は常に５２０ジΔブタ
−〈前面）および４２５ジオプター（背面）であり、カ
リウム塩浴処理後まで変化は認められイｆかった。カリ
ウム塩浴処理後における前面および背面の測定値はそれ
ぞれ７７５ジオプターおよび５６０ジオプターであった
。

ＫＮＯ３浴処理後の急激な増大は２つの因子に起因づる
ものであった。４５０℃といつ温度【よガラス歪点より
高温である。したがって、ナト１ノウム処理中に導入さ
れた応力はその結果生ずるレンズ外形の変化と共に弛緩
した。またリチウムイオン（Ｌｉ”）とカリウムイオン
（Ｋ＋）とが交換されることににす、レンズの麿がさら
に増加した。

後者については実施例３においてｍ認された。

割糺札夫 他のレンズアレイサンプルを累積的に１時間。

５時間おＪ：び２１時間、ＫＮＯ３塩浴中に浸漬した。

前述のように浴は４５０°Ｃに保持し、各中断時に重量
変化を測定し、開始前および終了時にレンズの戊を測定
した。

以下に重量変化を百分率で示寸。

Δｍ／ｍｏ（％） １時間　４５０℃　０．０５ ５時間　４５０℃　０．１３ ２１時間　４５０℃　０．２６ Ｒ終的なレンズの度数はより大きなものであったが実施
例２はど大きくはなかった。この事実番よ実施例２にお
けるＮａ＋の役割を示唆するものである。ジオプタ一単
位による測定値は５９０（前面）および５４０（背面）
であり、これに対し初期値は５２０（前面）および４２
５（背面）であった。

実施例４ 第３のレンズアレイサンプルを３７５℃のＮａＮＯ３塩
浴中に１６時間浸漬した。０．１９％の粗■増加が認め
られたが、レンズの度は変化しなかった。

次いでサンプルを大気中において１時間、４５０℃に加
熱した。測定値によれば前面および後面におけるレンズ
の度はこの高温処理後にそれぞれ５２０から５５０．４
２５から５００（いずれもジオプタ一単位）に増加した
。次いでサンプルをさらに４時間、大気中において４５
０℃に加熱したが、変化は認められなかった。この事実
から、Ｎａ＋イオン交換中に導入された応力は４５０°
Ｃ１時間のハロ熱によって完全に弛緩することが示され
た。

実施例５ 上述の各個において選択的な照射および熱処理によって
製造されたレンズの寸法は一定であった。

レンズの直径は３００ミクロンであり、それぞれの中心
の間隔が４００ミクロンとなるように形成した。

レンズ寸法に関係なく効果を示すため、様々な寸法およ
び間隔で１連のレンズを製造した。データを得た３種の
サンプルは２００／　２４０　（すなわち、直径２００
ミクロンで中心間隔２４０ミクロンのもの）、３００／
　３６０および４００／　４８０であった。

各レンズアレイサンプルは６０重呈％のＫＮＯ３と４０
重量％のＮａＮ０ａとからなる４２５℃の溶融塩浴中に
１６時間浸漬した。塩浴処理前後における各サンプルの
度を前面および背面において測定した。その結果を以下
に示す。

レンズ寸法 （ミクロン）　処理前　処理後 ２００／　２４０　８９０／　３Ｇ０　８９０／　５５
０３００／　３６０　６２５／　２５０　７００／　４
００４００／　４８０　４１０／　１９５　４７０／　
２４０え良１止 ２つのサンプル、寸なわち直径３００ミクロンのレンズ
と直径４００ミクロンのレンズに対し、レンズ発現前に
イオン交換処理を行なってその彩管を調べた。各サンプ
ルは３７５℃のＮａＮＯ３塩浴に１時間浸漬した。対照
サンプルに対してはいかなるイオン交換処理も行なうこ
となく同一寸法のレンズを発現させ、レンズの度数変化
を調べた。

結果は以下の通りであった。

３００ミクロン　９４０／　３２０　６６０／６０４０
０ミクロン　５２０／　２５０　３９０／　１１０従来
のイオン交換はレンズの麿に対して悪影響を与えること
がこれらの結果から明らかとなった。

実際にイオン交換時間が長くなるとレンズの爪がゼロに
まで減少することもあり、レンズ形成効果はかなり減少
する。

（発明の効果） 本発明による光学装置においては、ガラス、と外部イオ
ン供給源との間でイオン交換を行なうことによりガラス
本来の光学特性を変化させている。

特に、ガラス中にイオンｍ度勾配を形成することによっ
て屈折率および分散にも勾配が得られる。

したがって、本発明によれば光学パワー（度数）を増加
させたレンズアレイからなる光学装置を得ることが可能
である。

すなわち、本発明はイオン交換による化学的強化工程を
光学系におけるレンズの度数の改良に応用できることを
明らかにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学装置の一部分を示す断面図、 第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図はそれぞ
れ第１図のの破線ａ、ｂ、ｃおよびｄに沿ったイオン濃
皮を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　光核形成性かつ結晶性の珪酸リチウムガラス体か
   らなり、少なくとも一表面と一体化しかつ該表面−ヒに
   隆起した透明なガラスレンズアレイを有し、該レンズア
   レイの各レンズが結晶化されたガラスマトリックスによ
   り包囲されている光学装置において、 前記レンズ表面下に延在する層にお番プるリチウムイオ
   ン含量が前記ガラス体組成におけるリチウムイオン含量
   の基準値よりも低く、リチウムイオンよりも大型でリチ
   ウムイオンと交換可能なアルカリ金属イオンの含量が前
   記ガラス体組成における該イオン含量の基準値よりも高
   く、′＃ｉ記レンズにおける前記アルカリ金属イオンの
   分布が放射状および軸状の濃度勾配に従っていることを
   特徴とする光学装置。 ２）　前記アルカリ金属イオンがナトリウムイオンもし
   くはカリウムイオンであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光学装置。 ３）　前記ガラス体が、２つの対向する表面から隆起し
   かつ該表面と一体化した透明なガラスレンズアレイを有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光学装置。 ４）　前記レンズ表面において応力が殆ど存在せず、標
   準光学パワーが増大していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光学装置。 ５）　光核形成性かつ結晶性の珪酸リチウムガラス体か
   らなり、該ガラス体を貫通して延在する互いに平行なレ
   ンズ系アレイを有し、該レンズ系アレイの各レンズが結
   晶化されたガラスマトリックスにより包囲されており、
   前記レンズ系アレイがそれぞれ前記ガラス体の対向する
   表面において該表面上にレンズアレイを形成する球面レ
   ンズとなっている透明ガラスの円筒状ロンドからなる光
   学装置において、 前記各レンズの表面下に延在する層におけるリチウムイ
   オン含量が前記ガラス体組成におけるリチウムイオン含
   量の基準値よりも低く、リチウムイオンよりも大型でリ
   チウムイオンと交換可能なアルカリ金属イオンの含量が
   前記ガラス体組成における該イオン含量の基準値よりも
   高く、前記レンズにおける前記アルカリ金属イオンの分
   布が放射状および軸状の濃度勾配に従っていることを特
   徴とする光学装置。 ６）　前記アルカリ金属イオンがナトリウムイオンもし
   くはカリウムイオンであることを特徴とする特許請求の
   範囲第５項記載の光学装置。 ７）　前記レンズ表面において応力が殆ど存在せず、標
   準光学パワーが増大していることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項記載の光学装置。 ８）　核形成性珪酸リチウムガラス体を選択的に結晶化
   させることにより、結晶化したマトリックス表面と一体
   化しかつ該表面上〔電起した球面透明レンズアレイの各
   レンズを該マトリックスによって包囲することからなる
   光学装置の製造方法において、 前記レンズ表面下の層に存在するリチウムイオンと外部
   供給源から得たより大型の一価イオンとを交換すること
   により、放射状および軸状の濃度勾配を有する変動性の
   アルカリ金属イオン濃度分布を形成することを特徴とす
   る方法。 ９）　前記イオンの交換を行なった後、該レンズをガラ
   ス歪点よりも高い温度に加熱することにより、圧縮応力
   を除去すると共にレンズの光学パワーを増大させること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０）　前記イオンの交換をガラス歪点より高い温度に
   おいて行なうことにより、該イオンの交換と熱処理を同
   時に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載
   の方法。 １１）　前記イオンの交換を溶融塩浴から行なうことを
   特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方法。 １２）　前記塩浴の温度をガラス歪点より高くすること
   を特徴とする特ＦＦ請求の範囲第１１項記載の方法。 １３）　前記−価イオンがナトリウムイオンもしくはカ
   リウムイオンであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項記載の方法。