JPS63144148A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法Info
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- JPS63144148A JPS63144148A JP29033786A JP29033786A JPS63144148A JP S63144148 A JPS63144148 A JP S63144148A JP 29033786 A JP29033786 A JP 29033786A JP 29033786 A JP29033786 A JP 29033786A JP S63144148 A JPS63144148 A JP S63144148A
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Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガラス棒にイオン交換を施しそのガラス棒中に
屈折率の分布を持たせ、屈折率分布型光学素子を高精度
で作製する方法に関する。
屈折率の分布を持たせ、屈折率分布型光学素子を高精度
で作製する方法に関する。
従来よりガラスロッドをイオン交換して屈折率分布型の
レンズを作製する方法が知られている（特公昭４７−８
１６）。このイオン交換処理の方法としては最近では、
特公昭６０−２６０４４４に記載されているようにガラ
スロッドを溶融塩中に垂直に浸漬保持してガラスロッド
にイオン交換を施す方法がよく用いられている。
レンズを作製する方法が知られている（特公昭４７−８
１６）。このイオン交換処理の方法としては最近では、
特公昭６０−２６０４４４に記載されているようにガラ
スロッドを溶融塩中に垂直に浸漬保持してガラスロッド
にイオン交換を施す方法がよく用いられている。
屈折率分布型のレンズを作製する場合１通常、屈折率を
高める効果のあるＴＩ” 、 Ｃｓ４． Ｌｉ”とＮａ
“、に１を交換して屈折率変化を形成する。
高める効果のあるＴＩ” 、 Ｃｓ４． Ｌｉ”とＮａ
“、に１を交換して屈折率変化を形成する。
特にロッド状のガラスをイオン交換して断面の中心から
半径方向に向けて屈折率分布を有する光学素子を作製す
る場合、集光作用（凸レンズ作用）をもたせるためには
、７）＋ 、 Ｃ５＋ 、 ＩＢ＋ ′：１？を含むガ
ラスウッドを、Ｎａ”″ ｙ＋等を含む溶融塩に浸漬さ
せてガラス中のＴＩ” 、 Ｃｓ”、 Ｌｉ”と溶融塩
中のＮａ＋、Ｋ４を交換して、ガラスロッドの中心軸か
ら周辺に向けて屈折率が減少するようにする。
半径方向に向けて屈折率分布を有する光学素子を作製す
る場合、集光作用（凸レンズ作用）をもたせるためには
、７）＋ 、 Ｃ５＋ 、 ＩＢ＋ ′：１？を含むガ
ラスウッドを、Ｎａ”″ ｙ＋等を含む溶融塩に浸漬さ
せてガラス中のＴＩ” 、 Ｃｓ”、 Ｌｉ”と溶融塩
中のＮａ＋、Ｋ４を交換して、ガラスロッドの中心軸か
ら周辺に向けて屈折率が減少するようにする。
また逆に、発散作用（凹レンズ作用）をもたせるために
は、Ｎａ”、 Ｋ”等を含むガラスを、ＴＩ”、Ｃｓ“
、 Ｌｉ”等を含む溶融塩に浸漬させて、ガラス中のＮ
ａ’、 Ｋ”と溶融塩中のＴＩ” 、Ｃｓ” 、 Ｌｉ
”を交換し、ガラスロッドの中心軸から周辺に向けて屈
折率が増加するようにする。
は、Ｎａ”、 Ｋ”等を含むガラスを、ＴＩ”、Ｃｓ“
、 Ｌｉ”等を含む溶融塩に浸漬させて、ガラス中のＮ
ａ’、 Ｋ”と溶融塩中のＴＩ” 、Ｃｓ” 、 Ｌｉ
”を交換し、ガラスロッドの中心軸から周辺に向けて屈
折率が増加するようにする。
こうしたイオン交換処理に用いられる溶融塩としては、
ＮａＮＯ３、ＫＮＯ，、ＬｉＣ１，Ｔｌ２ＳＯ４、（
：５Ｎ０３等があるが、一般にＮａ、 Ｋ 、 Ｌｉの
塩の比重はガラスより小さく、又Ｔ１． Ｃｓの塩の比
重はガラスより大きい。このように、互いに比重差のあ
るガラスと塩を用いてイオン交換を行なった場合、ガラ
スの重さと浮力の大小関係により、ガラスロッドに上向
き又は下向きの力が加わる。
ＮａＮＯ３、ＫＮＯ，、ＬｉＣ１，Ｔｌ２ＳＯ４、（
：５Ｎ０３等があるが、一般にＮａ、 Ｋ 、 Ｌｉの
塩の比重はガラスより小さく、又Ｔ１． Ｃｓの塩の比
重はガラスより大きい。このように、互いに比重差のあ
るガラスと塩を用いてイオン交換を行なった場合、ガラ
スの重さと浮力の大小関係により、ガラスロッドに上向
き又は下向きの力が加わる。
イオン交換を行なう場合、通常、ガラスは転移点付近の
高温に長時間保持される。こうした高温において、長時
間航記のような力がガラスロッドに不均一にかかつてい
るとガラスに変形が起こり、その結果、イオン交換によ
って形成される屈折率分布にゆがみが生じ、光学性能が
著しく低下する。
高温に長時間保持される。こうした高温において、長時
間航記のような力がガラスロッドに不均一にかかつてい
るとガラスに変形が起こり、その結果、イオン交換によ
って形成される屈折率分布にゆがみが生じ、光学性能が
著しく低下する。
本発明は上記問題点に鑑み成されたものであり、その目
的はイオン交換処理中にガラスロッドに変形が生じるこ
となく高精度の屈折率分布を有する光学素子を得ること
のできる製造方法を提供することにある。
的はイオン交換処理中にガラスロッドに変形が生じるこ
となく高精度の屈折率分布を有する光学素子を得ること
のできる製造方法を提供することにある。
本発明の上記目的は、ガラス棒部材を溶融塩中に浸漬し
てガラス中のイオンと該溶融塩中のイオンを交換するこ
とにより、該ガラス棒部材中に。
てガラス中のイオンと該溶融塩中のイオンを交換するこ
とにより、該ガラス棒部材中に。
屈折率分布を形成する光学素子の製造方法において、該
ガラス棒部材の軸の方向が重力の方向にほぼ垂直になる
ように該ガラス棒部材を保持すると共に、該ガラス棒部
材を該軸を中心に回転させつつイオン交換を行う光学素
子の製造方法によって達成される。
ガラス棒部材の軸の方向が重力の方向にほぼ垂直になる
ように該ガラス棒部材を保持すると共に、該ガラス棒部
材を該軸を中心に回転させつつイオン交換を行う光学素
子の製造方法によって達成される。
本発明においてはガラス棒部材を溶融塩中において重力
の方向に垂直に保持するために、ガラス棒部材に加わる
重力と浮力の差による力がその端部においても中心部に
おいても同じであるため、ガラス棒部材の変形が生じな
い。更に重力と垂直方向に向いた中心軸を回転させなが
らイオン交換を行うため中心軸に垂直な方向に加わる力
は平均化されるため、ガラス棒部材の変形が生じること
なくイオン交換を行なうことができる。
の方向に垂直に保持するために、ガラス棒部材に加わる
重力と浮力の差による力がその端部においても中心部に
おいても同じであるため、ガラス棒部材の変形が生じな
い。更に重力と垂直方向に向いた中心軸を回転させなが
らイオン交換を行うため中心軸に垂直な方向に加わる力
は平均化されるため、ガラス棒部材の変形が生じること
なくイオン交換を行なうことができる。
第１図（八） 、 （Ｂ）は本発明を実施するための装
置であり、この装置においては溶融塩２中においてガラ
ス棒部材を保持する部材であるローラー４ａ、４ｂ上に
ガラス棒部材１が保持されている。このようにガラス棒
部材１は重力方向に垂直に保持されつつローラーにより
回転されながら溶融塩に接することによりイオン交換が
なされる。この図においてはガラス棒部材１はローラー
の上にのせられているが、これはガラス棒部材１にかか
る浮力よりも重力の方が大きからであり、浮力の方が大
きい場合にはローラーの下側にガラス棒部材ｌを配置す
ればよい。
置であり、この装置においては溶融塩２中においてガラ
ス棒部材を保持する部材であるローラー４ａ、４ｂ上に
ガラス棒部材１が保持されている。このようにガラス棒
部材１は重力方向に垂直に保持されつつローラーにより
回転されながら溶融塩に接することによりイオン交換が
なされる。この図においてはガラス棒部材１はローラー
の上にのせられているが、これはガラス棒部材１にかか
る浮力よりも重力の方が大きからであり、浮力の方が大
きい場合にはローラーの下側にガラス棒部材ｌを配置す
ればよい。
また本発明を実施する・ための装置において、ガラス棒
部材を保持する部材としては第２図、第３図中に４ｃ、
４ｄで示すような回転可能な環状部材を使用すること
もできる。なお第２図はガラス棒部材にかかる浮力より
も重力の方が大きい場合の態様であり、第３図は浮力の
方が重力よりも大きい場合の態様である。
部材を保持する部材としては第２図、第３図中に４ｃ、
４ｄで示すような回転可能な環状部材を使用すること
もできる。なお第２図はガラス棒部材にかかる浮力より
も重力の方が大きい場合の態様であり、第３図は浮力の
方が重力よりも大きい場合の態様である。
またガラスロッドやガラスロッドを保持・回転させるた
めのローラーを回転させることにより、溶融塩が攪拌さ
れ、より均一なイオン交換を行なえるという効果もある
。
めのローラーを回転させることにより、溶融塩が攪拌さ
れ、より均一なイオン交換を行なえるという効果もある
。
また、本発明において、ローラー及びローラーの駆動部
に用いられる材質は、イオン交換が行なわれる温度にお
いて溶融塩中で安定なものであればどのようなものでも
可能であるが、代表的なものとしてはマコール（コーニ
ング■）等の切削性セラミックスや焼結アルミナなどの
セラミックスなどがあり、また、溶融塩としてＮａＮＯ
３やＫＮＯ３を用いる場合には、耐熱性、耐蝕性の良い
ステンレスなどが使用可能である。
に用いられる材質は、イオン交換が行なわれる温度にお
いて溶融塩中で安定なものであればどのようなものでも
可能であるが、代表的なものとしてはマコール（コーニ
ング■）等の切削性セラミックスや焼結アルミナなどの
セラミックスなどがあり、また、溶融塩としてＮａＮＯ
３やＫＮＯ３を用いる場合には、耐熱性、耐蝕性の良い
ステンレスなどが使用可能である。
本発明においてガラス棒部材を回転させる速度は特に限
定されるものではないが、イオン交換を良好に行わせる
こと、ガラスに変形を生じさせないための実質的回転の
程度を考慮すると、毎分０．５〜５回転くらいが好まし
い。
定されるものではないが、イオン交換を良好に行わせる
こと、ガラスに変形を生じさせないための実質的回転の
程度を考慮すると、毎分０．５〜５回転くらいが好まし
い。
（発明の効果）
以上説明してきたように、本発明によれば、ロッド状の
ガラスをイオン交換する場合にガラスに変形を生ずるこ
となく均一にイオン交換することができるので、屈折率
分布型の光学素子を高精度で歩留まり良く作製すること
ができる。
ガラスをイオン交換する場合にガラスに変形を生ずるこ
となく均一にイオン交換することができるので、屈折率
分布型の光学素子を高精度で歩留まり良く作製すること
ができる。
を実施例）
以下、本発明の具体的実施例を挙げる。
実施例１
第１図（Ａ） （Ｂ）は本発明の第１の実施例を示す正
面図及び側面図である。１はガラス棒部材であるところ
のガラスロッド、２はＮａＮＯ３の溶融塩、３はステン
レス容器、４ａ、 ４ｂは直径２０ｍｍのローラー、５
は一端がローラーに移続しているギア。
面図及び側面図である。１はガラス棒部材であるところ
のガラスロッド、２はＮａＮＯ３の溶融塩、３はステン
レス容器、４ａ、 ４ｂは直径２０ｍｍのローラー、５
は一端がローラーに移続しているギア。
６は駆動部（図は略）の回転を、ギア５を介してローラ
ーに伝えるギア、７はローラー保持部材であり、これら
全体を電気炉中に設置した。
ーに伝えるギア、７はローラー保持部材であり、これら
全体を電気炉中に設置した。
ガラスロッド１の組成はモル％で５ｉ０２７３％、Ｔｌ
２０１８％、Ａｌ２Ｏ３６％、ＺｒＯ２３％であり、寸
法は直径３ｍｍ 、長さ１００ｍｍである。
２０１８％、Ａｌ２Ｏ３６％、ＺｒＯ２３％であり、寸
法は直径３ｍｍ 、長さ１００ｍｍである。
また、第１図でガラスロッド１をローラー４ａ。
４ｂの上に置くのはガラスロッド１の比重がＮａＮＯ３
の溶融塩２の比重よりも大きいからであり、例えばＴ１
２ＳＯ，のようなガラスより比重の大きい塩を用いる場
合にはガラスに上向きの力が加わるのでガラスロッドは
ローラーの下に入れることになる。
の溶融塩２の比重よりも大きいからであり、例えばＴ１
２ＳＯ，のようなガラスより比重の大きい塩を用いる場
合にはガラスに上向きの力が加わるのでガラスロッドは
ローラーの下に入れることになる。
イオン交換は前記組成のガラスロッド及びＮａＮＯ３の
溶融塩を用いて４８５℃で３００時間行なった。このと
きローラー４８と４ｂは同一方向に毎分およそ１０回転
の速度で回転させた。
溶融塩を用いて４８５℃で３００時間行なった。このと
きローラー４８と４ｂは同一方向に毎分およそ１０回転
の速度で回転させた。
イオン交換後のガラスロッドは、光学的に問題となるよ
うな外形の変形は見られず、光軸に垂直な方向の屈折率
分布を測定したところ、最大屈折率差約０．１７で中心
から外周に向けて光軸からの距離の２乗にほぼ比例して
減少するような屈折率分布が得られた。
うな外形の変形は見られず、光軸に垂直な方向の屈折率
分布を測定したところ、最大屈折率差約０．１７で中心
から外周に向けて光軸からの距離の２乗にほぼ比例して
減少するような屈折率分布が得られた。
実施例２
第２図は本発明の第２の実施例を示す正面図であり、工
はガラスロッド、２は溶融塩、３は容器、４Ｃは外部の
駆動手段により回転するローラーである。
はガラスロッド、２は溶融塩、３は容器、４Ｃは外部の
駆動手段により回転するローラーである。
モル％で５ｉ０２６５％、Ｌｉ２Ｏ１５％、ＴｉＯ２５
％、８２０３１０％、Ｍｇ０３％、Ｎａ２Ｏ２％の組成
で、直径１．５ｍｍ 、長さ４００ｍｍのガラスロッド
１をステンレス（５第１Ｓ３１６Ｌ）製の直径６０ｍｍ
のローラー４０で保持し、 ５００℃に保たれたＮａＮ
Ｏ３の溶融塩２の中に浸漬し、ローラー４０を毎分５回
転の速度で回転させながら３０時間イオン交換を行なっ
た。
％、８２０３１０％、Ｍｇ０３％、Ｎａ２Ｏ２％の組成
で、直径１．５ｍｍ 、長さ４００ｍｍのガラスロッド
１をステンレス（５第１Ｓ３１６Ｌ）製の直径６０ｍｍ
のローラー４０で保持し、 ５００℃に保たれたＮａＮ
Ｏ３の溶融塩２の中に浸漬し、ローラー４０を毎分５回
転の速度で回転させながら３０時間イオン交換を行なっ
た。
こうして作製したガラスロッドの軸に垂直な方向の屈折
率分布を測定したところ、最大屈折率差約０．００９で
中心から外周へ向けて中心からの距離の２乗にほぼ比例
して減少するような分布が得られた。また、木実流側で
も光学的に問題となるような変形は生じなかった。
率分布を測定したところ、最大屈折率差約０．００９で
中心から外周へ向けて中心からの距離の２乗にほぼ比例
して減少するような分布が得られた。また、木実流側で
も光学的に問題となるような変形は生じなかった。
実施例３
第３図は本発明の第３の実施例を示す正面図であり、１
はガラスロッド、２は溶融塩、３は容器、４は外部の駆
動手段によって回転するローラーである。
はガラスロッド、２は溶融塩、３は容器、４は外部の駆
動手段によって回転するローラーである。
ガラスロッドは直径３ｍｍ 、長さ１５０ｍｍの光学ガ
ラスにＦ３を用い、塩はモル比でＴ１２ＳＯ４４０％、
Ｋ２Ｓｏ４２０％、ＺｎＳ０．４０％の組成を用いた。
ラスにＦ３を用い、塩はモル比でＴ１２ＳＯ４４０％、
Ｋ２Ｓｏ４２０％、ＺｎＳ０．４０％の組成を用いた。
ここでガラスロッドＫＦ３の比重は上記組成の溶融塩の
比重より小さいため、第３図において、ガラスロッド１
はローラー４の上部で保持されることになる。
比重より小さいため、第３図において、ガラスロッド１
はローラー４の上部で保持されることになる。
イオン交換は５２０℃で３５０時間行なった。このとき
ローラー４は毎分約５回転の速度で回転した。
ローラー４は毎分約５回転の速度で回転した。
こうしてイオン交換したガラスロッドの屈折率分布を測
定したところ、光軸に垂直な方向では中心から外周に向
けて増加するような分布が得られ、光軸方向の屈折率は
ロンドの両端付近をのぞいて一定であった。
定したところ、光軸に垂直な方向では中心から外周に向
けて増加するような分布が得られ、光軸方向の屈折率は
ロンドの両端付近をのぞいて一定であった。
第１図（Ａ） 、 （Ｂ）は本発明の第１の実施例を示
す正面図及び側面図であり、第２図、第３図はそれぞれ
本発明の第２、第３の実施例を示す正面図である。 １：ガラス棒部材（ガラス棒部材） ２：溶融塩 ３：容器、 ４ａ、 ４ｂ、 ４ｃ％４ｄ： ローラー５．６：ギア ７：ローラー保持具
す正面図及び側面図であり、第２図、第３図はそれぞれ
本発明の第２、第３の実施例を示す正面図である。 １：ガラス棒部材（ガラス棒部材） ２：溶融塩 ３：容器、 ４ａ、 ４ｂ、 ４ｃ％４ｄ： ローラー５．６：ギア ７：ローラー保持具
Claims (2)
- （１）、ガラス棒部材を溶融塩中に浸漬してガラス中の
イオンと該溶融塩中のイオンを交換することにより、該
ガラス棒部材中に屈折率分布を形成する光学素子の製造
方法において、該ガラス棒部材の軸の方向が重力の方向
にほぼ垂直になるように該ガラス棒部材を保持すると共
に、該ガラス棒部材を該軸を中心に回転させつつイオン
交換を行うことを特徴とする光学素子の製造方法。 - （２）、前記ガラス棒部材を保持しつつ回転させるロー
ラーと、該ローラーを回転させる駆動部とを具備する駆
動装置を用いて該ガラス棒部材を保持・回転させつつイ
オン交換を行う特許請求の範囲第１項記載の光学素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29033786A JPS63144148A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29033786A JPS63144148A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144148A true JPS63144148A (ja) | 1988-06-16 |
Family
ID=17754751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29033786A Pending JPS63144148A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63144148A (ja) |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP29033786A patent/JPS63144148A/ja active Pending
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