JPS6364941A - 光集束性レンズ - 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〕 本発明は光集束性レンズ用ガラス組成物に関する。さら
に詳しくは、屈折率分布を持つ光集束性レンズをイオン
交換法で製造するに適したがラス組成物に関する。

〔従来の技術〕

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Ｍ
Ａと高温で接触せしめてガラス体中の第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部に向けて変化する屈
折率分布を形成した光集束性レンズを判造できることは
知られている。

ｒｔを含むガラス体を硝酸カリ溶融塩中でイオン交換す
ると、開口角が２０〜６０度の光集束性レンズが得られ
る。しかし、この光集束性レンズは色収差が大きく、従
って単一波長の光に使用するには痛しているが、白色光
に使用するには・適していない。

一方、Ｃｚを含むガラス体を硝酸カリ溶融塩中でイオン
交換すると、色収差が非常に小さい光集束性レンズが得
られる。しかし、このレンズは最大開口角が１２度程度
と小さい欠点を有している。

また、Ｌｉを含むガラス体を硝酸ナトリウム溶融塩中で
イオン交換して製造した光集束性レンズも知られている
。イオン交換されたままのレンズの周辺部は、理想屈折
分布から外れた分布を有するため、該周辺部を弗酸処理
等によυ除去して屈折率分布の良好な部分のみを光集束
性レンズとして使用せざるを得ない。

特公昭５９−４１９５４号公報には、上記の如き光集束
性レンズの欠点を改良した光集束性レンズを供給するこ
とを目的として、 ５　ｇ　（）　ｔ　　２５〜６８、ＴｉＯ，２〜１６、
Ｂ、０．　　Ｑ〜２５、ＡＬ、０．０〜１０、Ｓ　ｉ　
Ｏ，＋Ｔ　ｉ　Ｏ，＋Ｂ、０．＋Ａ　ｔ、０．　５８〜
７７、Ｍ１０４〜２２、ＰｂＯ０〜１５、Ｌａ、０．０
〜５、　Ｙ、０．Ｑ〜５、Ｚ　ｒ　Ｏ＊０〜５、Ｋ！Ｏ
（３〜５、ｚｎＯＯ〜５、Ｃｃｔ　ＯＱ　〜３．５ｒＯ
Ｏ〜３、Ｂ　ａ　ＯＱ　〜５、Ｓル０．（］〜１、Ａｔ
２Ｏ，ｏ〜α５各モル％の安定化剤とからなる集束性レ
ンズの製造に適したガラス組成物、 が提案されている。しかしながら、特公昭５９−そして
有効視野面積が大きいガラス組成物が得られることは全
く記載されていない。

〔発明が解決すべき問題点〕

ガラス組成物を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記特性を備えた光集束性レンズ
を与えるためのＬｉおよびＮα含量が狭い範囲に特定さ
れたガラス組成物を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、上記特性のみならず実用的
水準にある低い失透性および高い耐候性を備えた光集束
性レンズを与えるガラス組成物を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、硝酸ナトリウムの溶融塩浴
中でイオン交換することにより、上記優れた特性を備え
た光集束性レンズを与えるガラス組成物を提供すること
にある。

本発明のさらに他の目的は、イオン交換速度の大きい上
記ガラス組成物を提供することにある。

本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明
らかとなろう。

本発明によれば、本発明のかかる目的および利点は、ア
ルカリ成分であるＬｉ！０とＮα２Ｏとを下記組成： （１）Ｌ〜０　　　　１１〜１５モル％、（２）Ｎα、
０　　　　　３〜１４モル％、（３）Ｌ鴫Ｏ＋　Ｎ　ａ
　ｔ　０　１Ｂ〜２５モル％および ｆ４１Ｌｚ２Ｏ／Ｎα、０（モル比）１．２〜１．６を
満足する割合で含有することを特徴とする光集束性レン
ズ用ガラス組成物によって達成される。

上記のとおり、本発明の研究によって、ガラス組成物中
のＬｉ２ＯとＮｃＬ！Ｏの含量を相互の関連において限
られた範囲に特定することにより、上記の如き種々の優
れた性質を備えた光集束性レンズ用ガラス組成物あ；得
られることが明らかにされた。

例えば、ガラス組成物中のＬｉ２Ｏ含量のみをＮａ、０
含量とは無関係に増加きせても開口角の大きい光集束性
レンズを与えるガラス組成物を得ることはできない。開
口角の大きい光集束性レンズを与えるガラス組成物を得
ようとして、ＬｉｔＯのみならず、例えばＴ　ｉ　Ｏ，
あるいはＭｆＯ等の含量を増加させると、プラスの失透
性が増大する結果となる。

複写機、ファクシミリ、液晶シャッタープリンター等の
光学系として使用可能な光集束レンズは、色収差が低く
、開口角が大きく、好ましくは少くとも１５＠の最大入
射角（θｍｃＬ工）を有することが望ましく、加えて有
効視野面積率が大きいことが好ましい。

本発明のガラス組成物は、ＬｉｔＯとＮａ２Ｏとを含有
し、光集束性レンズを製造するに当っては、これを硝酸
ナトリウム溶融塩浴中でイオン交換するため、ガラス中
にナトリウムの濃度分布とリチウムの濃度分布とが形成
された光集束性レンズを与える。その大め、タリウムガ
ラスの場合のような色収差はなく、色収差が非常に小さ
い。

本発明のガラス組成物は、上記（１）、（２）および（
３）の条件の下で、Ｌ　ｔ　ｔ　Ｏ／　Ｎａ２Ｏの比を
１．２〜１．６とすることによシ、有効視野面積率が高
く且つ高い開工角を有する光集束性レンズを与えること
ができる。本発明のガラス組成物の好適なものは、例え
ば９０％以上の有効視野面積率および少くとも１５°の
最大入射角（θ　　　）を示す光　ａ　ｘ 集束性レンズを与える。

ガラス組成物中のＬｉ、０含量が１５モル％を超えると
、がラス組成物の失透性が大きくなる。

また、ガラス組成物中のＬｉｔＯとＮａ２Ｏの合計量が
２５モルを超えると、実用的に問題を生じ易い耐候性を
示すものとなりがちである。Ｌｉ、０とＮａ２Ｏの合計
量の下限を１８モル％とし且つＬｉｔＯ／Ｎα２Ｏの比
を１．２〜１．６とすることが、本発明のガラス組成物
に大きいイオン交換速度を与えている。

本発明のがラス組成物の好ましいものは、ＬｉｔＯとＮ
ａ、０以外のガラス成分が下記組成：ｊ　ｉ　Ｏ，２５
〜６８モき％、 Ｔ龜ｏ、　　　　　２〜１６モル％、 Ｂ、０．　　　　　　Ｑ〜２５モル％、Ａｔ！０．　　
　　０〜１０モル％、 ＭｆＯ４〜２２モル％、 ｐｂｏ　　　　　　ｏ〜１５モル％、 ＬａｔＯ，Ｏ””　　５モル％、 Ｙ２Ｏ，Ｑ〜　５モル％、 ＺｒＯ，Ｑ〜　５モル％、 ＫＯＱ〜　５モル％、 ＺルＯＱ〜　５モル％、 Ｃａ　０　　　　　０〜．５モル％、 ＳｒＯＱ〜　５モル％、 ＢａＯＱ〜　５モル％、 ＳｎＯＱ〜　１モル％、 Ａ　ｓ　、　Ｏ、Ｑ〜　Ｇ、５モル％、Ｓシ０．＋Ｔｉ
　Ｏ，＋Ｂ、０．４−Ａｔ、０゜５８〜７７モル％ およびＭｇＯ＋Ｐｈ０　　４〜２２モル％、を満足する
組成を有する。

Ｓ　ｉ　Ｏ，はがラスの網目構造を形成する主要成分で
あり、２５モル％未満では、ガラスの失透性、耐久性を
著るしく低下する。また、Ｓ１０．が６８モル％を超え
ると屈折率形成酸化物及びその他の修飾酸化物等の含有
量が限定され、屈折率差が小さくなり実用に充分な明る
さのレンズを得ることができなくなり、ときにＶまがラ
スの溶融温度の上昇をもたらし、ガラスの成型を困難に
する。

Ｔｉｅ、は、適正な屈折率分布を形成する上で重要な成
分であり、最低２モル％、最高１６モル％のＴ　ｉ　Ｏ
，を含有させることができ、良好な屈折率分布を得るこ
とができるが、それを越えると失透しやすくなシ、ガラ
スの成型が困難となる。

ニア’　ｔ　Ｏｔの好ましい範囲は６〜１０モル％であ
る。

Ａｔ、０３、Ｂ２Ｏ，はそれぞれｊＱ−ｅル％、２５モ
ル％まで含有させうるがこれを越えると失透性が増大す
る。

また、Ｓ番Ｏｔ　＋　Ｔ＆　Ｏｔ　＋Ｂ＊　Ｏａ　＋　
ＡＬｔＯｓの合計量は、５８〜７７モル％である。

Ｍｇｏ、ｐｈｏはガラスの修飾酸化物として含有させる
が、中心と周辺の屈折率差も最も大きくする点において
他の２価金属の酸化物より優れている。Ｍｇ０４モル％
未満では屈折率差が小さくなシ、又２２モル％を越える
良好な分布が得られなくなる。

ＰｈＯは、屈折率差を小さくすることなく、失透性を改
善する上で最も優れておシ、０〜１５モル％の範囲で含
みうる。これ以上含有させるとイオン交換速度の低下及
びイオン交換中の変形、化学的耐久性を低下させる。

従って、Ｍ　ｇ　Ｏ＋　Ｐ　ｂ　Ｏは４〜２２モル％、
望ましくは５〜２０モル％の範囲に抑える。

本発明では、その低安定化剤として光集束性レンズとし
ての特性を失わせない範囲でＬｃＬ！０．：０〜５、Ｙ
ｔＯ８：０〜５、　ＺｒＯ！　：０〜５、Ｋ２Ｏ−、Ｑ
〜５、　ｚｒＬＯ：０〜５、ＣａＯ：０〜６、ＳｒＯ：
ｒ：Ｊ〜５、ＢｃＬＯ：０〜５．５ｒＬＯ！：０〜１、
”ｔＯｓ　　：　０〜ＣＬ５、Ｓｂ２Ｏ，：Ｃ１〜Ｑ・ ５τ各七ル％を加えるきとができる。

また、本発明のガラス組成物に、該ガラス組成物を基準
にして、ＢＰＯ４０〜５重景重量Ａｔ　（Ｐ、’Ｖ３）
３　０〜３重量％、Ｎｂ、０．Ｏ〜５重景重量但しＢＰ
Ｏ，＋、４Ｚ　（Ｐ□、）、＋Ｎｂ！Ｏ，の合計量が０
〜５重量％を満足する条件で、含有させると、本発明の
光集束性レンズとしての性質を繊持しつつ特に優れた耐
失透性を示すことが明らかとされている。

以下、実施例により本発明をさらに詳細閃説明する。

実施例　１〜８および比較例　１〜４ 第４表に記載の組成のガラスを、ガラス棒（直径１．１
　ｍ　）として準備し、各ガラス棒を硝酸ナトリウム溶
融塩浴中で第１表に記載した条件下で処理してイオン交
換せしめた。

なお、第１表中のモル％はＳｉＯ，、ＭｇＯ１あり、ま
た重量％は上記と同じ各成分の合計重量を基準とするも
のである。

第１表から明らかなとおい、本発明のがラス組成物（実
施例１〜８はいずれも１５度以上の最大入射角（θｍａ
ｘ半角）すなわち２６度以上の開口角（全角）を有し、
しかも有効視野面積率が７０％以上を示すことがわかる
。

これに対し、比較例１および２のガラス組成物Ｎ　ａ　
ｔ　ＯＯ比が本発明で規定する範囲を外れているため、
開口角が大きいが有効視野面積率が低く（比較例１）、
あるいは有効視野面積率が大きいが開口角が小さい（比
較例２）。

また、比較例５および４のガラス組成物はＬｉ２Ｏを本
発明で規定する割合よシも多く含有し且つ本発明で規定
する範囲外のＬｉｆｆ１Ｏ／Ｎα、０比を有している。

比較例６および４のガラス組成物はいずれも開口角が充
分に大きくなく、さらに失透性が高い。さらに、比較剤
１．５および４のがラス組成物はイオン交換に非常に長
い時間を必要とする。

実施例　９〜１４ 第２表に示したガラス組成物について、同様に、イオン
交換処理を行った。第２表のガラス組成物は、第１表の
ガラス組成物と特にＬａｔＯ，及び／又はＺｒＯ，の含
量が相違する点に注目されたい。第２表から、このよう
なガラス組成物にあっても、Ｌｉ２ＯおよびＮα２Ｏを
本発明で規定する範囲とすれば、第１表のガラス組成物
の場合と同様に大きい開口角と大きい有効視野面積率を
与えることがわかる。Ｌａ、０．はガラス組成物の屈折
率を上げ、またＺ　ｒ　Ｏｔはガラス組成物の耐候性を
上げる。

手続補正書 ＩＶイ和６１年１０月３　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルカリ成分であるＬｉ＿２ＯとＮａ＿２Ｏとを下
   記組成： （１）Ｌｉ＿２Ｏ　１１〜１５モル％、 （２）Ｎａ＿２Ｏ　３〜１４モル％、 （３）Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ　１８〜２５モル％およ
   び （４）Ｌｉ＿２Ｏ／Ｎａ＿２Ｏ（モル比）　１．２〜１
   ．６を満足する割合で含有することを特徴とする光集束
   性レンズ用ガラス組成物。 ２、Ｌｉ＿２ＯとＮａ＿２Ｏ以外のガラス成分が下記組
   成： ＳｉＯ＿２　２５〜６８モル％、 ＴｉＯ＿２　２〜１６モル％、 Ｂ＿２Ｏ＿３　０〜２５モル％、 Ａｌ＿２Ｏ＿３　０〜１０モル％、 ＭｇＯ　４〜２２モル％、 ＰｂＯ　０〜１３モル％、 Ｌａ＿２Ｏ＿３　０〜５モル％、 Ｙ＿２Ｏ＿３　０〜５モル％、 ＺｒＯ＿２　０〜３モル％、 Ｋ＿２Ｏ　０〜３モル％、 ＺｎＯ　０〜５モル％、 ＣａＯ　０〜５モル％、 ＳｒＯ　０〜３モル％、 ＢａＯ　０〜３モル％、 ＳｎＯ＿２　０〜１モル％、 Ａｓ＿２Ｏ＿３　０〜０．５モル％、 ＳｉＯ＿２＋ＴｉＯ＿２＋Ｂ＿２Ｏ＿３＋Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３５８〜７７モルＮｏ． およびＭｇＯ＋ＰｂＯ　４〜２２モル％、 を満足する特許請求の範囲第１項に記載のガラス組成物
   。