JPH0364460B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0364460B2 JPH0364460B2 JP60043530A JP4353085A JPH0364460B2 JP H0364460 B2 JPH0364460 B2 JP H0364460B2 JP 60043530 A JP60043530 A JP 60043530A JP 4353085 A JP4353085 A JP 4353085A JP H0364460 B2 JPH0364460 B2 JP H0364460B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- weight
- lens
- substrate
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 10
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- COHDHYZHOPQOFD-UHFFFAOYSA-N arsenic pentoxide Chemical compound O=[As](=O)O[As](=O)=O COHDHYZHOPQOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Inorganic materials [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- YTQVHRVITVLIRD-UHFFFAOYSA-L thallium sulfate Chemical compound [Tl+].[Tl+].[O-]S([O-])(=O)=O YTQVHRVITVLIRD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940119523 thallium sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000374 thallium(I) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
-
- 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
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/078—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc
-
- 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
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
-
- 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
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
-
- 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
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
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)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は基板ガラス内に屈折率勾配型のレンズ
を一体的に形成した平板レンズに関する。 〔従来技術の説明〕 多数の屈折率分布型レンズを平面的に配列した
レンズアレイは、複写機の光学系、半導体レーザ
ーと光フアイバーとの光結合系、フアクシミリ光
学系等における画像伝送素子として広く使用られ
ている。上記のレンズアレイは、屈折率が中心軸
上で最大で周辺に向けてパラボリツクに減少する
分布をもつ円柱レンズを多数集束したものである
が、かかるレンズアレイと同等の機能をもち、し
かも極めて微小なレンズを非常に多数集積化でき
るレンズアレイとして平板レンズが注目されてい
る。この平板レンズは、第１図に示すように基板
ガラス１中に、光軸が基板面に垂直であり、屈折
率が光軸から周辺に向けておよび光軸方向にほぼ
パラボリツクな形状で減少する分布をもつ屈折率
勾配型レンズ２を基板と一体的に形成したもので
あり、第２図のような円形レンズアレイ、あるい
は第３図に示すようなライン状レンズアレイ等が
ある。 上記のような平板レンズを製造するには、第４
図に示すように、NaあるいはＫなどの電子分極
率の比較的低い１価のイオンを含む平板ガラスか
ら成る基板１の片面上に、開口３を所定のレンズ
アレイパターンで設けた金属マスク４を施し、こ
のマスク面に、Tlイオン、Agイオンなどガラス
の屈折率増大に奇与の大きい陽イオンを含む溶融
塩を接触させ、直流電圧を基板両面間に印加しつ
つあるいは自然拡散でマスク開口を通して溶融塩
中の上記イオン５とガラス中の前記イオンとを交
換させ、ガラス中に拡散したイオンの濃度分布に
応じて屈折率分布を基板内に形成させる。 そして、上記のようなイオン交換法で平板レン
ズを製作する場合の基板ガラスとしては、例えば
特開昭57−53702号公報には、モル％（かつこ内
は重量％）でSiO275.0％（71.1％）、B2O310.2％
（11.2％）、BaO0.5％（1.2％）、Na2O9.6％（9.4
％）、K2O4.8％（7.1％）の組成を有するガラス
（BK−７光学ガラス）が例示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のようにマスキングを施した基板ガラスを
溶融塩に接触させてイオン拡散で屈折率勾配型レ
ンズを基板内に形成する場合、溶融塩の温度が
400℃以上の高温でしかも数十時間という長時間
にわたり浸漬処理を行なうため、基板ガラス表面
が溶融塩によつて侵食を受けたり、または母材ガ
ラスの僅かの組成変動あるいは溶融塩の組成変動
によつてガラス表面に失透物が生成され、場合に
よつては基板ガラス全体が結晶化するという問題
があつた。このような失透あるいは侵食をガラス
表面に生じるとガラス中へのイオンの拡散が不均
一になりやすく、安定した光学性能をもつレンズ
が得られなくなる。 〔問題点を解決するための手段〕 主要成分として、SiO2：45〜80％（単位重量
％、以下同）、アルカリ金属酸化物（R2O）：10〜
30％、ZnO：０〜20％、B2O3：０〜10％、
Al2O3：０〜12％、ZrO：０〜２％、CaO＋BaO
＋MgO：０〜15％を含有するガラスを平板レン
ズの基板ガラスとして使用する。上記主要成分以
外にSrO、PbO、TiO2、La2O3、Sb2O3、As2O3
等の添加物を少量含有することができる。 以下本発明に係るガラス組成の各成分について
詳述すると、SiO2はガラスの骨格となる成分で
あり、45重量％未満ではガラスの耐久性、安定性
が減少し、80％を越えると溶融温度が上昇し、ま
た他の構成成分の必要量が確保されず大きな屈折
率差をもつレンズが得られなくなるので45〜80重
量％の範囲内とすることが必要であり、さらに50
〜75重量％の範囲内が好ましい。B2O3は添加す
ることによつてガラスの溶解が容易になるが、あ
まり多量に入れると揮発による脈理が発生した
り、イオン交換によつてレンズ部分の変形が生じ
たりするので、含有量の範囲は０〜10重量％とす
る。ZnOはガラス化範囲を広げ溶融温度を低下さ
せ、耐失透性、耐久性の向上に奇与するほか、イ
オン交換速度を遅くする影響が他の二価の修飾酸
化物に比べて小さい。従つて添加することが望ま
しいが、20重量％を越えても耐久性が悪くなるの
で、これ以下に抑える必要がある。ZrO2はガラ
スの耐候性を向上させる効果がきわめて大である
が、２重量％を越えると不溶解を生じやすくなる
ので、その含有量範囲は０〜２％である。Al2O3
はZrO2と同様ガラスの耐候性、イオン交換時の
耐溶融塩性向上に奇与するが、12重量％を越える
と溶解性を悪化させるので０〜12重量％の範囲内
とすることが必要であり、さらに０〜８重量％の
範囲内が望ましい。CaO、MgO、BaOはガラス
化範囲を広げガラスの耐久性向上に奇与し、これ
らの合計量で０〜15重量％の範囲内で含有させる
ことができる。 本発明において最も重要なレンズ成分は１価の
アルカリ金属酸化物（R2O）である。前述したよ
うに、イオン交換法で平板レンズを製作する方法
では、基板ガラス中に含まれる電子分極率の比較
的低い１価のイオンと、Tlイオン、Agイオンな
ど電子分極率の大きいイオンとを部分的に変換さ
せてその部分に屈折率分布を形成し、アルカリ金
属酸化物（以下R2Oと略記する）上記の交換イオ
ンとしての機能をもつ。そしてR2Oが10重量％未
満では形成されるレンズの開口角（θ）が小さく
なつて実用的でなく、また含有量が35重量％を越
えるとガラスの耐久性が急激に悪化するので、
R2Oの合計量は10〜35重量％の範囲内であること
が必要であり、好ましい範囲は12〜30重量％であ
る。 Ｒとしては、レンズの最大屈折率差△ｎを大き
くするにはLi、Naが効果的であり、イオン半径
の大きいTlイオンとの交換におけるガラス構造
へのストレスを考えるとＫ、CSが好ましい。し
たがつて平板レンズの基板ガラス組成としては、
Li、Naのうちの一種以上およびＫ、CSのうちの
一種以上を前述した合計量範囲内で含有させるこ
とが望ましい。 本発明に係るガラス組成として、上記成分以外
にSrO、PbO、TiO2、La2O3から選んだ一種また
は二種以上の成分を合計量で８％以下の範囲で含
有させることができる。これら成分はガラス化範
囲の拡大とガラスの溶解性向上のために効果があ
るが、上記範囲を越えて多量に入れるとイオン交
換が円滑に進行しにくくなる。 さらに本発明に係るガラスは、ガラス溶解時の
清澄剤として使用されるSb2O3やAS2O3を0.5％以
下の範囲で含有していてよい。 〔実施例〕 第１表に示した各組成成分の原料として、珪石
粉、ホウ酸、酸化亜鉛、炭酸カリウム、炭酸ナト
リウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウ
ム、酸化アンチモンあるいは無水悪砒酸を用い、
これらの原料の所定量を混合して得た調合物を白
金ルツボに入れ、1250〜1500℃の電気炉内で溶融
し、良く撹拌してガラスを均質にした後1000〜
1250℃でモールドに流し込み、徐冷して第１表に
示したガラスを得た。 なお第１表は含有量をモル％で示し、第２表は
同一のガラスについて含有量を重量％で示したも
のである。 上記のようにして作成したガラス板を50mm角で
厚さ５mmに光学研磨して基板とし、この基板の片
面にイオン透過防止マスクとして金属チタン膜を
施し、このチタン膜に通常のフオトリソグラフイ
ー技術を用いて、円形のイオン透過用開口部を設
けた。この開口径は実施例１の場合で約100μmで
ある。このマスキングを施したガラス基板を、硫
酸タリウム（Tl2SO4）60モル％と硫酸亜鉛
（ZnSO4）40モル％の混合溶融塩中に浸漬してイ
オン交換処理を行なつた。このときの溶融塩温度
は第１表の各ガラスの転移点よりも約10℃高い温
度としている。 また、比較例として、従来平板レンズの基板ガ
を一体的に形成した平板レンズに関する。 〔従来技術の説明〕 多数の屈折率分布型レンズを平面的に配列した
レンズアレイは、複写機の光学系、半導体レーザ
ーと光フアイバーとの光結合系、フアクシミリ光
学系等における画像伝送素子として広く使用られ
ている。上記のレンズアレイは、屈折率が中心軸
上で最大で周辺に向けてパラボリツクに減少する
分布をもつ円柱レンズを多数集束したものである
が、かかるレンズアレイと同等の機能をもち、し
かも極めて微小なレンズを非常に多数集積化でき
るレンズアレイとして平板レンズが注目されてい
る。この平板レンズは、第１図に示すように基板
ガラス１中に、光軸が基板面に垂直であり、屈折
率が光軸から周辺に向けておよび光軸方向にほぼ
パラボリツクな形状で減少する分布をもつ屈折率
勾配型レンズ２を基板と一体的に形成したもので
あり、第２図のような円形レンズアレイ、あるい
は第３図に示すようなライン状レンズアレイ等が
ある。 上記のような平板レンズを製造するには、第４
図に示すように、NaあるいはＫなどの電子分極
率の比較的低い１価のイオンを含む平板ガラスか
ら成る基板１の片面上に、開口３を所定のレンズ
アレイパターンで設けた金属マスク４を施し、こ
のマスク面に、Tlイオン、Agイオンなどガラス
の屈折率増大に奇与の大きい陽イオンを含む溶融
塩を接触させ、直流電圧を基板両面間に印加しつ
つあるいは自然拡散でマスク開口を通して溶融塩
中の上記イオン５とガラス中の前記イオンとを交
換させ、ガラス中に拡散したイオンの濃度分布に
応じて屈折率分布を基板内に形成させる。 そして、上記のようなイオン交換法で平板レン
ズを製作する場合の基板ガラスとしては、例えば
特開昭57−53702号公報には、モル％（かつこ内
は重量％）でSiO275.0％（71.1％）、B2O310.2％
（11.2％）、BaO0.5％（1.2％）、Na2O9.6％（9.4
％）、K2O4.8％（7.1％）の組成を有するガラス
（BK−７光学ガラス）が例示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のようにマスキングを施した基板ガラスを
溶融塩に接触させてイオン拡散で屈折率勾配型レ
ンズを基板内に形成する場合、溶融塩の温度が
400℃以上の高温でしかも数十時間という長時間
にわたり浸漬処理を行なうため、基板ガラス表面
が溶融塩によつて侵食を受けたり、または母材ガ
ラスの僅かの組成変動あるいは溶融塩の組成変動
によつてガラス表面に失透物が生成され、場合に
よつては基板ガラス全体が結晶化するという問題
があつた。このような失透あるいは侵食をガラス
表面に生じるとガラス中へのイオンの拡散が不均
一になりやすく、安定した光学性能をもつレンズ
が得られなくなる。 〔問題点を解決するための手段〕 主要成分として、SiO2：45〜80％（単位重量
％、以下同）、アルカリ金属酸化物（R2O）：10〜
30％、ZnO：０〜20％、B2O3：０〜10％、
Al2O3：０〜12％、ZrO：０〜２％、CaO＋BaO
＋MgO：０〜15％を含有するガラスを平板レン
ズの基板ガラスとして使用する。上記主要成分以
外にSrO、PbO、TiO2、La2O3、Sb2O3、As2O3
等の添加物を少量含有することができる。 以下本発明に係るガラス組成の各成分について
詳述すると、SiO2はガラスの骨格となる成分で
あり、45重量％未満ではガラスの耐久性、安定性
が減少し、80％を越えると溶融温度が上昇し、ま
た他の構成成分の必要量が確保されず大きな屈折
率差をもつレンズが得られなくなるので45〜80重
量％の範囲内とすることが必要であり、さらに50
〜75重量％の範囲内が好ましい。B2O3は添加す
ることによつてガラスの溶解が容易になるが、あ
まり多量に入れると揮発による脈理が発生した
り、イオン交換によつてレンズ部分の変形が生じ
たりするので、含有量の範囲は０〜10重量％とす
る。ZnOはガラス化範囲を広げ溶融温度を低下さ
せ、耐失透性、耐久性の向上に奇与するほか、イ
オン交換速度を遅くする影響が他の二価の修飾酸
化物に比べて小さい。従つて添加することが望ま
しいが、20重量％を越えても耐久性が悪くなるの
で、これ以下に抑える必要がある。ZrO2はガラ
スの耐候性を向上させる効果がきわめて大である
が、２重量％を越えると不溶解を生じやすくなる
ので、その含有量範囲は０〜２％である。Al2O3
はZrO2と同様ガラスの耐候性、イオン交換時の
耐溶融塩性向上に奇与するが、12重量％を越える
と溶解性を悪化させるので０〜12重量％の範囲内
とすることが必要であり、さらに０〜８重量％の
範囲内が望ましい。CaO、MgO、BaOはガラス
化範囲を広げガラスの耐久性向上に奇与し、これ
らの合計量で０〜15重量％の範囲内で含有させる
ことができる。 本発明において最も重要なレンズ成分は１価の
アルカリ金属酸化物（R2O）である。前述したよ
うに、イオン交換法で平板レンズを製作する方法
では、基板ガラス中に含まれる電子分極率の比較
的低い１価のイオンと、Tlイオン、Agイオンな
ど電子分極率の大きいイオンとを部分的に変換さ
せてその部分に屈折率分布を形成し、アルカリ金
属酸化物（以下R2Oと略記する）上記の交換イオ
ンとしての機能をもつ。そしてR2Oが10重量％未
満では形成されるレンズの開口角（θ）が小さく
なつて実用的でなく、また含有量が35重量％を越
えるとガラスの耐久性が急激に悪化するので、
R2Oの合計量は10〜35重量％の範囲内であること
が必要であり、好ましい範囲は12〜30重量％であ
る。 Ｒとしては、レンズの最大屈折率差△ｎを大き
くするにはLi、Naが効果的であり、イオン半径
の大きいTlイオンとの交換におけるガラス構造
へのストレスを考えるとＫ、CSが好ましい。し
たがつて平板レンズの基板ガラス組成としては、
Li、Naのうちの一種以上およびＫ、CSのうちの
一種以上を前述した合計量範囲内で含有させるこ
とが望ましい。 本発明に係るガラス組成として、上記成分以外
にSrO、PbO、TiO2、La2O3から選んだ一種また
は二種以上の成分を合計量で８％以下の範囲で含
有させることができる。これら成分はガラス化範
囲の拡大とガラスの溶解性向上のために効果があ
るが、上記範囲を越えて多量に入れるとイオン交
換が円滑に進行しにくくなる。 さらに本発明に係るガラスは、ガラス溶解時の
清澄剤として使用されるSb2O3やAS2O3を0.5％以
下の範囲で含有していてよい。 〔実施例〕 第１表に示した各組成成分の原料として、珪石
粉、ホウ酸、酸化亜鉛、炭酸カリウム、炭酸ナト
リウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウ
ム、酸化アンチモンあるいは無水悪砒酸を用い、
これらの原料の所定量を混合して得た調合物を白
金ルツボに入れ、1250〜1500℃の電気炉内で溶融
し、良く撹拌してガラスを均質にした後1000〜
1250℃でモールドに流し込み、徐冷して第１表に
示したガラスを得た。 なお第１表は含有量をモル％で示し、第２表は
同一のガラスについて含有量を重量％で示したも
のである。 上記のようにして作成したガラス板を50mm角で
厚さ５mmに光学研磨して基板とし、この基板の片
面にイオン透過防止マスクとして金属チタン膜を
施し、このチタン膜に通常のフオトリソグラフイ
ー技術を用いて、円形のイオン透過用開口部を設
けた。この開口径は実施例１の場合で約100μmで
ある。このマスキングを施したガラス基板を、硫
酸タリウム（Tl2SO4）60モル％と硫酸亜鉛
（ZnSO4）40モル％の混合溶融塩中に浸漬してイ
オン交換処理を行なつた。このときの溶融塩温度
は第１表の各ガラスの転移点よりも約10℃高い温
度としている。 また、比較例として、従来平板レンズの基板ガ
【表】
本発明によれば、溶融塩との接触によるイオン
交換処理時におけるレンズ基板ガラスの侵食がほ
とんど無くなり、光学的に安定した性能のレンズ
が得られると同時に、小口径でしかも開口数
（NA）が大きなレンズが得られる。 また、使用時においても従来のBK−７光学ガ
ラスと同等以上の耐候性を有していることが確め
られている。
交換処理時におけるレンズ基板ガラスの侵食がほ
とんど無くなり、光学的に安定した性能のレンズ
が得られると同時に、小口径でしかも開口数
（NA）が大きなレンズが得られる。 また、使用時においても従来のBK−７光学ガ
ラスと同等以上の耐候性を有していることが確め
られている。
第１図は平板レンズの側断面図、第２図は平板
レンズのレンズ形状の一例を示す平面図、第３図
は他のレンズ形状例を示す平面図、第４図は平板
レンズの製法の一例を示す断面図である。 １……基板ガラス、２……屈折率勾配型レン
ズ、３……開口、４……マスク、５……イオン。
レンズのレンズ形状の一例を示す平面図、第３図
は他のレンズ形状例を示す平面図、第４図は平板
レンズの製法の一例を示す断面図である。 １……基板ガラス、２……屈折率勾配型レン
ズ、３……開口、４……マスク、５……イオン。
Claims (1)
- １ ガラス基板中に、光軸が基板面に垂直であ
り、屈折率が光軸から周辺に向けておよび光軸方
向に変化する分布をもつレンズ部分を一体に形成
した平板レンズにおいて、前記基板ガラスは主要
成分として、SiO2：45〜80重量％、アルカリ金
属酸化物（R2O）：10〜35重量％、ZnO：０〜20
重量％、B2O3：０〜10重量％、Al2O3：０〜12重
量％、ZrO2：０〜２重量％、CaO＋BaO＋
MgO：０〜15重量％を含有することを特徴とす
る平板レンズ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043530A JPS61201639A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 平板レンズ |
| GB8605371A GB2173915B (en) | 1985-03-05 | 1986-03-05 | Plate microlens having gradient index lenses and manufacture thereof |
| FR868603088A FR2578658B1 (fr) | 1985-03-05 | 1986-03-05 | Plaque a microlentilles et son procede de fabrication |
| DE19863607259 DE3607259A1 (de) | 1985-03-05 | 1986-03-05 | Mikrolinsenplatte und verfahren zu ihrer herstellung |
| US07/317,079 US4952037A (en) | 1985-03-05 | 1989-02-28 | Plate microlens and method for manufacturing the same |
| US07/616,734 US5104435A (en) | 1985-03-05 | 1990-11-21 | Method of making a plate microlens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60043530A JPS61201639A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 平板レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201639A JPS61201639A (ja) | 1986-09-06 |
| JPH0364460B2 true JPH0364460B2 (ja) | 1991-10-07 |
Family
ID=12666297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60043530A Granted JPS61201639A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 平板レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201639A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0253001U (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-17 | ||
| TW200303995A (en) | 2002-02-22 | 2003-09-16 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Planar lens and its producing method |
| JP5467490B2 (ja) * | 2007-08-03 | 2014-04-09 | 日本電気硝子株式会社 | 強化ガラス基板の製造方法及び強化ガラス基板 |
| DE112008003738A5 (de) * | 2007-12-21 | 2010-11-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronische Vorrichtung und Bildaufnahemgerät |
| AU2012229055B2 (en) * | 2011-03-16 | 2015-02-05 | Apple Inc. | Controlled chemical strengthening of thin glass |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP60043530A patent/JPS61201639A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61201639A (ja) | 1986-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4952037A (en) | Plate microlens and method for manufacturing the same | |
| HK148094A (en) | High index photochromic glasses | |
| US5023209A (en) | Fast fading, high refractive index photochromic glass | |
| JPH04325436A (ja) | 無アルカリガラス | |
| CA1183174A (en) | Thallium-containing optical glass | |
| JPH0436103B2 (ja) | ||
| CA1203816A (en) | Thallium-containing optical glass composition | |
| JPS6114090B2 (ja) | ||
| JPS5829262B2 (ja) | 緑色フイルタ−ガラス | |
| JPS61236631A (ja) | 耐火・耐熱性ガラス | |
| JPH01133956A (ja) | 屈折率分布型レンズ用ガラス組成物 | |
| US20060148635A1 (en) | Optical glass, optical element using the optical glass and optical instrument including the optical element | |
| GB2169596A (en) | Optical cdo and tho2 free glass with nd 1.73 - 1.78 and vd 30-34 and good devitrification on stability | |
| JPS638056B2 (ja) | ||
| JPH0364460B2 (ja) | ||
| JPS6212633A (ja) | 屈折率分布型透明体の製造に適したガラス組成物 | |
| JPS63230536A (ja) | タリウム含有光学ガラス | |
| JPS6364941A (ja) | 光集束性レンズ | |
| JPH01148726A (ja) | 光学ガラス | |
| GB2283019A (en) | Ophthalmic glass of high refractive index | |
| JP2000109337A (ja) | 電気伝導性ガラス組成物 | |
| JPH01286934A (ja) | 精密プレス成形用光学ガラス | |
| JPS6212635A (ja) | 屈折率勾配を有するガラス体の製造に適したガラス組成物 | |
| US4376170A (en) | Zinc borosilicate opal glasses | |
| JPS6036348A (ja) | 眼鏡レンズ用ガラス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |