JPH0469574B2 - - Google Patents
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- JPH0469574B2 JPH0469574B2 JP61311786A JP31178686A JPH0469574B2 JP H0469574 B2 JPH0469574 B2 JP H0469574B2 JP 61311786 A JP61311786 A JP 61311786A JP 31178686 A JP31178686 A JP 31178686A JP H0469574 B2 JPH0469574 B2 JP H0469574B2
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- Japan
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- glass body
- ions
- glass
- center
- concentration
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、光フアイバーと光フアイバーもしく
は光源と光フアイバーとの光結合、マイクロレン
ズアレー等に使用するそれぞれの用途に適した各
種の開口数を有し、かつ低収差の屈折率分布型レ
ンズの製造方法に関するものである。
は光源と光フアイバーとの光結合、マイクロレン
ズアレー等に使用するそれぞれの用途に適した各
種の開口数を有し、かつ低収差の屈折率分布型レ
ンズの製造方法に関するものである。
［従来技術］
屈折率分布型レンズの製造法としては、イオン
交換法が知られている。この方法の一例として
は、「光学」第10巻第２号（1981年４月）98〜104
頁に記載されているごとく、あらかじめＴ+，
Cs+等の高屈折率を生じるイオンを多量含有する
ガラス体を溶解法により作製し、このガラス体を
Na+やK+を含む溶融塩中に浸漬することにより
イオン交換を行ないガラス体内に高屈折率を生ず
るイオンの濃度分布を形成し屈折率分布型レンズ
を得る方法がある。
交換法が知られている。この方法の一例として
は、「光学」第10巻第２号（1981年４月）98〜104
頁に記載されているごとく、あらかじめＴ+，
Cs+等の高屈折率を生じるイオンを多量含有する
ガラス体を溶解法により作製し、このガラス体を
Na+やK+を含む溶融塩中に浸漬することにより
イオン交換を行ないガラス体内に高屈折率を生ず
るイオンの濃度分布を形成し屈折率分布型レンズ
を得る方法がある。
また特開昭61−222943号公報には、Na+やK+
等を多く含むガラス体をAg+，Ｔ+，Li+等の高
屈折率を生じるイオンを含む溶融塩中に浸漬し
て、上記ガラス体を構成するイオン（Na+，K+）
と高屈折率を生じるイオン（Ag+，Ｔ+，Li+）
とのイオン交換を十分に行ない高屈折率を生じる
イオンの濃度をガラス体の中心部から外方に亘つ
て均一に高くすることにより、ガラス体の屈折率
を一様に高くした後、Na+やK+を含む溶融塩中
で再びイオン交換を行うことにより高い開口数を
有する屈折率分布型レンズを製造する方法が開示
されている。
等を多く含むガラス体をAg+，Ｔ+，Li+等の高
屈折率を生じるイオンを含む溶融塩中に浸漬し
て、上記ガラス体を構成するイオン（Na+，K+）
と高屈折率を生じるイオン（Ag+，Ｔ+，Li+）
とのイオン交換を十分に行ない高屈折率を生じる
イオンの濃度をガラス体の中心部から外方に亘つ
て均一に高くすることにより、ガラス体の屈折率
を一様に高くした後、Na+やK+を含む溶融塩中
で再びイオン交換を行うことにより高い開口数を
有する屈折率分布型レンズを製造する方法が開示
されている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記の従来の方法では、収差等
の光学的特性を満足するレンズは最適のイオン交
換時間において得られるので、高屈折率を生ずる
イオンを含む一種類のガラスに対して光学的特性
の良い屈折率分布型レンズとしては一種類の開口
数を有するレンズしか作製できない欠点があつ
た。屈折率分布型レンズをLD光源と光フアイバ
ーとの光結合に用いる場合には開口数0.6以上、
光フアイバー同志の光結合に用いる場合には開口
数0.2〜0.3、複写用のマイクロレンズアレーに用
いる場合には開口数0.05〜0.2が好ましいと言わ
れており、用途に応じた各種の開口数のレンズを
用意するために、従来の方法では、それぞれ異な
る組成のガラス体を溶解法により作製する必要が
あつた。
の光学的特性を満足するレンズは最適のイオン交
換時間において得られるので、高屈折率を生ずる
イオンを含む一種類のガラスに対して光学的特性
の良い屈折率分布型レンズとしては一種類の開口
数を有するレンズしか作製できない欠点があつ
た。屈折率分布型レンズをLD光源と光フアイバ
ーとの光結合に用いる場合には開口数0.6以上、
光フアイバー同志の光結合に用いる場合には開口
数0.2〜0.3、複写用のマイクロレンズアレーに用
いる場合には開口数0.05〜0.2が好ましいと言わ
れており、用途に応じた各種の開口数のレンズを
用意するために、従来の方法では、それぞれ異な
る組成のガラス体を溶解法により作製する必要が
あつた。
［発明の目的］
従つて、本発明の目的は、同一のガラス体か
ら、任意の異なる開口数を有し、しかも光学特性
の良好な各種屈折率分布型レンズを容易に製造す
る方法を提供することにある。
ら、任意の異なる開口数を有し、しかも光学特性
の良好な各種屈折率分布型レンズを容易に製造す
る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］
上述の目的は、ガラス体を、該ガラス体を構成
するイオン［］よりも高屈折率を生じ、しかも
ガラス中にイオン拡散が可能なイオン［］を含
む溶融塩中に、ガラス体中のイオン［］の濃度
がガラス体の中心部から外方に亘つて飽和し均一
な濃度分布になる以前の任意の段階まで浸漬し
て、ガラス体中のイオン［］の一部をイオン
［］とイオン交換することにより、ガラス体の
中心部から外方に向かつて、イオン［］及び
［］のそれぞれの濃度分布が均一でないガラス
体を形成する第一の工程と、第一の工程において
得られたガラス体を、ガラス体中のイオン［］
及び［］のそれぞれの濃度分布をガラス体の中
心部から外方に亘つて実質的に均一にするに充分
な程度に加熱する第二の工程と、第二の工程にお
いて得られたガラス体を、イオン［］よりも低
屈折率を生じるイオン［］を含む溶融塩中に浸
漬して、ガラス体中のイオン［］の一部をイオ
ン［］とイオン交換することにより、イオン
［］の濃度がガラス体の中心部から外方に向か
つて放物線状に減少し、イオン［］の濃度がガ
ラス体の中心部から外方に向かつて放物線状に増
加し、その結果ガラス体の中心部から外方に向か
つて屈折率が低下する屈折率分布型レンズを得る
第三の工程とを含むことを特徴とする本発明の屈
折率分布型レンズの製造方法により達成され、本
発明によれば同一のガラス体から、任意の異なる
開口数を有し、しかも光学的特性の良好な各種屈
折率分布型レンズを製造することが可能になつ
た。
するイオン［］よりも高屈折率を生じ、しかも
ガラス中にイオン拡散が可能なイオン［］を含
む溶融塩中に、ガラス体中のイオン［］の濃度
がガラス体の中心部から外方に亘つて飽和し均一
な濃度分布になる以前の任意の段階まで浸漬し
て、ガラス体中のイオン［］の一部をイオン
［］とイオン交換することにより、ガラス体の
中心部から外方に向かつて、イオン［］及び
［］のそれぞれの濃度分布が均一でないガラス
体を形成する第一の工程と、第一の工程において
得られたガラス体を、ガラス体中のイオン［］
及び［］のそれぞれの濃度分布をガラス体の中
心部から外方に亘つて実質的に均一にするに充分
な程度に加熱する第二の工程と、第二の工程にお
いて得られたガラス体を、イオン［］よりも低
屈折率を生じるイオン［］を含む溶融塩中に浸
漬して、ガラス体中のイオン［］の一部をイオ
ン［］とイオン交換することにより、イオン
［］の濃度がガラス体の中心部から外方に向か
つて放物線状に減少し、イオン［］の濃度がガ
ラス体の中心部から外方に向かつて放物線状に増
加し、その結果ガラス体の中心部から外方に向か
つて屈折率が低下する屈折率分布型レンズを得る
第三の工程とを含むことを特徴とする本発明の屈
折率分布型レンズの製造方法により達成され、本
発明によれば同一のガラス体から、任意の異なる
開口数を有し、しかも光学的特性の良好な各種屈
折率分布型レンズを製造することが可能になつ
た。
本発明の好ましい実施の態様を列挙すると以下
の通りである。
の通りである。
（） 高屈折率を生じるイオン［］をガラス
体に導入する第一の工程におけるイオン交換を
ガラス体に電界を印加しながら行なう。
体に導入する第一の工程におけるイオン交換を
ガラス体に電界を印加しながら行なう。
（） ガラス体として円柱状の形状を有するも
のを使用し、中心部から半径の方向に向かつて
屈折率が低下する屈折率分布型レンズを作製す
る。
のを使用し、中心部から半径の方向に向かつて
屈折率が低下する屈折率分布型レンズを作製す
る。
（） ガラス体として板状の形状を有するもの
を使用し、厚さ方向にのみ屈折率分布を有する
屈折率分布型レンズを作製する。
を使用し、厚さ方向にのみ屈折率分布を有する
屈折率分布型レンズを作製する。
（） ガラス体として球状の形状を有するもの
を使用し、中心部から半径の方向に向かつて屈
折率が変化する屈折率分布型レンズを作製す
る。
を使用し、中心部から半径の方向に向かつて屈
折率が変化する屈折率分布型レンズを作製す
る。
（） 第一の工程において、高屈折率を生ずる
イオン［］としてAg+，Ｔ+またはLi+を用
いる。
イオン［］としてAg+，Ｔ+またはLi+を用
いる。
（） ガラス体としてリン酸塩ガラスを、また
第一の工程で高屈折率を生ずるイオン［］と
してAg+を用いる。
第一の工程で高屈折率を生ずるイオン［］と
してAg+を用いる。
以下図面に基づいて本発明を詳述する。
第１図は第３図Ａに示されたような形状を有す
る半径r0のロツド状ガラスを出発ガラス体として
用いて本発明の方法を実施した場合における各工
程後のガラス体中のイオン濃度分布の変化を示し
たものである。
る半径r0のロツド状ガラスを出発ガラス体として
用いて本発明の方法を実施した場合における各工
程後のガラス体中のイオン濃度分布の変化を示し
たものである。
初めにNa+やK+などのイオン（イオン［］）
を多く含有するロツド状ガラス体を溶解法により
製造し、これを本発明において出発ガラス体とし
て用いる。この出発ガラス体中のイオン［］の
濃度は同図Ａの点線１ａで示すように中心部Ｏか
ら半径r0に亘つて均一である（濃度Ｃ）。
を多く含有するロツド状ガラス体を溶解法により
製造し、これを本発明において出発ガラス体とし
て用いる。この出発ガラス体中のイオン［］の
濃度は同図Ａの点線１ａで示すように中心部Ｏか
ら半径r0に亘つて均一である（濃度Ｃ）。
この出発ガラス体をAg+，Ｔ+，Li+などの高
屈折率を生じるイオン（イオン［］）の硝酸塩
や硫酸塩等の溶融塩中に所定温度（Ｔ）で所定時
間（ｔ）浸漬して、ガラス体中のイオン［］の
一部と溶融塩中のイオン［］とのイオン交換を
行なう（第一の工程）。この工程においてイオン
交換は、溶融塩からガラス体中に拡散移入するイ
オン［］のガラス体中の濃度がガラス体の中心
部Ｏから半径r0に亘つて飽和し均一な濃度分布に
なる以前の任意の段階で停止することが本発明に
おいて必須条件であり、この工程により、ガラス
体中のイオン［］の濃度は第１図Ｂの点線１ｂ
で示すように中心部Ｏから半径r0方向に向かつて
放物線状に減少するとともに、イオン［］の濃
度は実線２ｂで示すように中心部Ｏから半径r0の
方向に向かつて放物線状に増加し、ガラス体の中
心部Ｏから半径r0の方向に向かつてイオン［］
及び［］のそれぞれの濃度分布が均一でないガ
ラス体が得られる。
屈折率を生じるイオン（イオン［］）の硝酸塩
や硫酸塩等の溶融塩中に所定温度（Ｔ）で所定時
間（ｔ）浸漬して、ガラス体中のイオン［］の
一部と溶融塩中のイオン［］とのイオン交換を
行なう（第一の工程）。この工程においてイオン
交換は、溶融塩からガラス体中に拡散移入するイ
オン［］のガラス体中の濃度がガラス体の中心
部Ｏから半径r0に亘つて飽和し均一な濃度分布に
なる以前の任意の段階で停止することが本発明に
おいて必須条件であり、この工程により、ガラス
体中のイオン［］の濃度は第１図Ｂの点線１ｂ
で示すように中心部Ｏから半径r0方向に向かつて
放物線状に減少するとともに、イオン［］の濃
度は実線２ｂで示すように中心部Ｏから半径r0の
方向に向かつて放物線状に増加し、ガラス体の中
心部Ｏから半径r0の方向に向かつてイオン［］
及び［］のそれぞれの濃度分布が均一でないガ
ラス体が得られる。
次いでこのガラス体を溶融塩から取り出し、ガ
ラス体中のイオン［］及び［］のそれぞれの
濃度分布をガラス体の中心部Ｏから半径r0に亘つ
て実質的に均一にするに充分な程度に加熱する
（第二の工程）。この工程により、ガラス体中のイ
オン［］とイオン［］とは相互拡散して、イ
オン［］及びイオン［］の濃度分布は第１図
Ｃの点線１ｃ及び実線２ｃでそれぞれ示すように
中心部Ｏから半径r0に亘つて実質的に均一とな
る。
ラス体中のイオン［］及び［］のそれぞれの
濃度分布をガラス体の中心部Ｏから半径r0に亘つ
て実質的に均一にするに充分な程度に加熱する
（第二の工程）。この工程により、ガラス体中のイ
オン［］とイオン［］とは相互拡散して、イ
オン［］及びイオン［］の濃度分布は第１図
Ｃの点線１ｃ及び実線２ｃでそれぞれ示すように
中心部Ｏから半径r0に亘つて実質的に均一とな
る。
次いでこのガラス体を、イオン［］よりも低
屈折率を生じるNa+，K+等のイオン（イオン
［］）を含む溶融塩中に浸漬してガラス体中のイ
オン［］の一部をイオン［］とイオン交換す
る（第三の工程）。この工程により、イオン［］
の濃度は第１図Ｄの実線２ｄに示すように中心部
Ｏから半径r0の方向に向かつて放物線状に減少
し、逆にイオン［］の濃度は同図の破線３ｄに
示すように中心部Ｏから半径r0の方向に向かつて
放射線状に増加し、その結果、第３図Ｂに示した
ようにガラス体の中心部Ｏから半径r0の方向に向
かつて屈折率が低下する、屈折率分布型レンズが
得られる。
屈折率を生じるNa+，K+等のイオン（イオン
［］）を含む溶融塩中に浸漬してガラス体中のイ
オン［］の一部をイオン［］とイオン交換す
る（第三の工程）。この工程により、イオン［］
の濃度は第１図Ｄの実線２ｄに示すように中心部
Ｏから半径r0の方向に向かつて放物線状に減少
し、逆にイオン［］の濃度は同図の破線３ｄに
示すように中心部Ｏから半径r0の方向に向かつて
放射線状に増加し、その結果、第３図Ｂに示した
ようにガラス体の中心部Ｏから半径r0の方向に向
かつて屈折率が低下する、屈折率分布型レンズが
得られる。
なお、第三の工程により、イオン［］の濃度
は第１図Ｄの点線１ｄに示すように中心部Ｏから
半径r0の方向に向かつて放物線状に減少する濃度
分布になるが、屈折率分布に対する影響は少な
い。
は第１図Ｄの点線１ｄに示すように中心部Ｏから
半径r0の方向に向かつて放物線状に減少する濃度
分布になるが、屈折率分布に対する影響は少な
い。
次に屈折率分布型レンズの開口数の制御につい
て説明する。上記の場合よりも開口数の小さなレ
ンズを作製する場合には、第一の工程において、
ガラス体を溶融塩に浸漬する時間を上記時間ｔよ
りも短くするか、温度を上記温度Ｔよりも低くす
る。こうすることにより、溶融塩からガラス体中
へ拡散移入するイオン［］の量は少なくなり、
第三の工程で得られるガラス体の中心部Ｏと半径
r0におけるイオン［］の濃度差が小さくなり開
口数の小さな屈折率分布型レンズが得られる。逆
に開口数の大きなレンズを作製する場合、第一の
工程においてガラス体を溶融塩に浸漬する時間を
上記時間ｔよりも長くするか、温度を上記温度Ｔ
よりも高くする。こうすることにより、溶融塩か
らガラス体中へ拡散移入するイオン［］の量は
多くなり、第三の工程で得られるガラス体の中心
部Ｏと半径r0におけるイオン［］の濃度差は大
きくなり開口数の大きな屈折率分布型レンズが得
られる。
て説明する。上記の場合よりも開口数の小さなレ
ンズを作製する場合には、第一の工程において、
ガラス体を溶融塩に浸漬する時間を上記時間ｔよ
りも短くするか、温度を上記温度Ｔよりも低くす
る。こうすることにより、溶融塩からガラス体中
へ拡散移入するイオン［］の量は少なくなり、
第三の工程で得られるガラス体の中心部Ｏと半径
r0におけるイオン［］の濃度差が小さくなり開
口数の小さな屈折率分布型レンズが得られる。逆
に開口数の大きなレンズを作製する場合、第一の
工程においてガラス体を溶融塩に浸漬する時間を
上記時間ｔよりも長くするか、温度を上記温度Ｔ
よりも高くする。こうすることにより、溶融塩か
らガラス体中へ拡散移入するイオン［］の量は
多くなり、第三の工程で得られるガラス体の中心
部Ｏと半径r0におけるイオン［］の濃度差は大
きくなり開口数の大きな屈折率分布型レンズが得
られる。
このように同一のガラス体から、任意の異なる
開口数を有する複数の屈折率分布型レンズが得ら
れることは本発明の最大の利点である。
開口数を有する複数の屈折率分布型レンズが得ら
れることは本発明の最大の利点である。
以上、出発ガラス体として第３図Ａに示したよ
うな形状のガラスロツドを用いた場合について説
明してきたが、本発明では出発ガラス体の形状を
他の形状に変えることにより、種類の異なる屈折
率分布型レンズを作製することができる。たとえ
ば、第４図Ａに示したような形状の厚み２・d0の
板状ガラス体を用いることにより第４図Ｂに示し
たような中心部Ｏから厚みd0方向の一方向にのみ
屈折率が放物線状に減少する一方向屈折率分布型
スラブレンズを、また第５図Ａに示したような形
状の半径r0の球状のガラス体を用いることにより
第５図Ｂに示したような中心部Ｏから半径r0方向
に屈折率が放物線状に減少する屈折率分布型球レ
ンズを作製することが可能である。
うな形状のガラスロツドを用いた場合について説
明してきたが、本発明では出発ガラス体の形状を
他の形状に変えることにより、種類の異なる屈折
率分布型レンズを作製することができる。たとえ
ば、第４図Ａに示したような形状の厚み２・d0の
板状ガラス体を用いることにより第４図Ｂに示し
たような中心部Ｏから厚みd0方向の一方向にのみ
屈折率が放物線状に減少する一方向屈折率分布型
スラブレンズを、また第５図Ａに示したような形
状の半径r0の球状のガラス体を用いることにより
第５図Ｂに示したような中心部Ｏから半径r0方向
に屈折率が放物線状に減少する屈折率分布型球レ
ンズを作製することが可能である。
また本発明では、第一の工程を、電界を印加し
ながら溶融塩中のイオン［］をガラス体へ拡散
移入させる、いわゆる電界イオン移入法で実施す
ることも可能である。この電界イオン移入法は、
例えば第２図Ａに示したような装置を用いて行な
われる。この図において、溶融塩容器１０には溶
融塩７が満たされており、その中に電極（プラス
側）９が浸漬されており、一方、その四方に壁が
設けられていて内側容器を構成している皿状ガラ
ス試料６には溶融塩７が満たされており、その中
に電極（マイナス側）８が浸漬されている。この
装置を用いて、溶融塩７の温度を所定温度に保つ
て電極８，９間に所定の電界を印加すると、イオ
ン［］のガラス体中への拡散移入速度が数倍程
度早くなるので、処理時間を短縮するとができ
る。なお、電界イオン移入法により第一の工程を
実施することにより得られた、第４図Ａに図示の
如き形状の厚み２・d0の板状ガラス体中のイオン
［］及び［］の濃度分布は、第２図Ｂの点線
１ｅ及び実線２ｅにそれぞれ示すように、中心部
Ｏから厚みd0の方向に向かつて非対称になるが、
第二の工程で加熱することにより、容易にイオン
［］及び［］のそれぞれの濃度分布を均一に
することができる。
ながら溶融塩中のイオン［］をガラス体へ拡散
移入させる、いわゆる電界イオン移入法で実施す
ることも可能である。この電界イオン移入法は、
例えば第２図Ａに示したような装置を用いて行な
われる。この図において、溶融塩容器１０には溶
融塩７が満たされており、その中に電極（プラス
側）９が浸漬されており、一方、その四方に壁が
設けられていて内側容器を構成している皿状ガラ
ス試料６には溶融塩７が満たされており、その中
に電極（マイナス側）８が浸漬されている。この
装置を用いて、溶融塩７の温度を所定温度に保つ
て電極８，９間に所定の電界を印加すると、イオ
ン［］のガラス体中への拡散移入速度が数倍程
度早くなるので、処理時間を短縮するとができ
る。なお、電界イオン移入法により第一の工程を
実施することにより得られた、第４図Ａに図示の
如き形状の厚み２・d0の板状ガラス体中のイオン
［］及び［］の濃度分布は、第２図Ｂの点線
１ｅ及び実線２ｅにそれぞれ示すように、中心部
Ｏから厚みd0の方向に向かつて非対称になるが、
第二の工程で加熱することにより、容易にイオン
［］及び［］のそれぞれの濃度分布を均一に
することができる。
［実施例］
以下、実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
実施例 １
40mo％のNa2Ｏを含有するリン酸塩ガラス
から成る直径３mmのガラス棒を、出発ガラス体と
して用いた。このガラス棒中のNa2Ｏの中心部Ｏ
から半径r0の方向に向かつての濃度分布は第６図
Ａの直線４ａで示されるように40mo％で均一
であつた。
から成る直径３mmのガラス棒を、出発ガラス体と
して用いた。このガラス棒中のNa2Ｏの中心部Ｏ
から半径r0の方向に向かつての濃度分布は第６図
Ａの直線４ａで示されるように40mo％で均一
であつた。
このガラス棒を重量基準で40％のAgNO3と60
％のKNO3とからなる、400℃の溶融塩中に150時
間浸漬してガラス棒中のNa+と溶融塩中のAg+と
のイオン交換を行なつた（第一の工程）。第一の
工程により、Na2Ｏの濃度は、第６図Ｂの曲線４
ｂに示すように、中心部Ｏから半径r0の方向に向
かつて放物線状に減少し、逆にAg2Ｏの濃度は、
同図の曲線５ｂに示すように、中心部Ｏから半径
r0の方向に向かつて放物線状に増加した。
％のKNO3とからなる、400℃の溶融塩中に150時
間浸漬してガラス棒中のNa+と溶融塩中のAg+と
のイオン交換を行なつた（第一の工程）。第一の
工程により、Na2Ｏの濃度は、第６図Ｂの曲線４
ｂに示すように、中心部Ｏから半径r0の方向に向
かつて放物線状に減少し、逆にAg2Ｏの濃度は、
同図の曲線５ｂに示すように、中心部Ｏから半径
r0の方向に向かつて放物線状に増加した。
次にガラス棒を溶融塩から取り出し、空気中、
400℃で120時間加熱した（第二の工程）。第二の
工程により、Na2Ｏ及びAg2Ｏの濃度は、第６図
Ｃの直線４ｃ及び５ｃにそれぞれ示すように、中
心部Ｏから半径r0に亘つて一様に均一となつた。
400℃で120時間加熱した（第二の工程）。第二の
工程により、Na2Ｏ及びAg2Ｏの濃度は、第６図
Ｃの直線４ｃ及び５ｃにそれぞれ示すように、中
心部Ｏから半径r0に亘つて一様に均一となつた。
次にガラス棒を420℃のNaNO3溶融塩中に18時
間浸漬して、ガラス棒中のAg+と溶融塩中のNa+
とのイオン交換を行なつた（第三の工程）。第三
の工程により、Ag2Ｏの濃度は、第６図Ｄの曲線
５ｄに示すように、中心部Ｏから半径r0の方向に
向かつて放物線状に減少し、一方Na2Ｏの濃度
は、同図の曲線４ｄに示すように、中心部Ｏから
半径r0の方向に向かつて放物線状に増加し、その
結果、ガラス体の中心部Ｏから半径r0の方向に向
かつて屈折率が低下する屈折率型レンズが得られ
た。このレンズの開口数は0.48であつた。
間浸漬して、ガラス棒中のAg+と溶融塩中のNa+
とのイオン交換を行なつた（第三の工程）。第三
の工程により、Ag2Ｏの濃度は、第６図Ｄの曲線
５ｄに示すように、中心部Ｏから半径r0の方向に
向かつて放物線状に減少し、一方Na2Ｏの濃度
は、同図の曲線４ｄに示すように、中心部Ｏから
半径r0の方向に向かつて放物線状に増加し、その
結果、ガラス体の中心部Ｏから半径r0の方向に向
かつて屈折率が低下する屈折率型レンズが得られ
た。このレンズの開口数は0.48であつた。
実施例 ２
実施例１と同一のガラス棒、溶融塩を用いて、
第一の工程イオン交換を400℃で50時間行ない、
第二の工程の加熱処理を420℃で120時間行なつた
後、第三の工程のイオン交換を440℃で13時間行
なうことにより得られたレンズの開口数は0.30で
あつた。本実施例によれば、実施例１と同一のガ
ラス棒を用いて、実施例１と異なる開口数を有す
る屈折率分布型レンズが得られることが明らかで
ある。
第一の工程イオン交換を400℃で50時間行ない、
第二の工程の加熱処理を420℃で120時間行なつた
後、第三の工程のイオン交換を440℃で13時間行
なうことにより得られたレンズの開口数は0.30で
あつた。本実施例によれば、実施例１と同一のガ
ラス棒を用いて、実施例１と異なる開口数を有す
る屈折率分布型レンズが得られることが明らかで
ある。
実施例 ３
厚さ１mmの板状のBK7と称される光学ガラス
（重量基準でSiO268.9％，B2O310.1％，Na2O8.8
％，K2O8.4％，BaO2.8％，As2O31.0％）を、モ
ル基準で30％のＴ2SO4と40％のZnSO4と30％
のK2SO4とからなる530℃の溶融塩中に100時間浸
漬して第一の工程のイオン交換を行ない、続いて
空気中、530℃で80時間加熱して第二の工程を行
なつた後、このガラス板を530℃のKNO3溶融塩
中に55時間浸漬して第三の工程のイオン交換を行
なうことにより、開口数0.35の屈折率分布型レン
ズが得られた。
（重量基準でSiO268.9％，B2O310.1％，Na2O8.8
％，K2O8.4％，BaO2.8％，As2O31.0％）を、モ
ル基準で30％のＴ2SO4と40％のZnSO4と30％
のK2SO4とからなる530℃の溶融塩中に100時間浸
漬して第一の工程のイオン交換を行ない、続いて
空気中、530℃で80時間加熱して第二の工程を行
なつた後、このガラス板を530℃のKNO3溶融塩
中に55時間浸漬して第三の工程のイオン交換を行
なうことにより、開口数0.35の屈折率分布型レン
ズが得られた。
実施例 ４
第２図Ａに示した装置を用いて、第一の工程を
電界イオン移入法によつて実施した。即ち、
BK7光学ガラス（組成は実施例３に記載されて
いる）の皿状物（肉厚１mm）をガラス試料として
用い、溶融塩として実施例３で用いたものと同一
のものを用いて、7V／mmの電界を印加しながら
530℃で20時間かけて第一の工程のイオン交換を
行なつた。
電界イオン移入法によつて実施した。即ち、
BK7光学ガラス（組成は実施例３に記載されて
いる）の皿状物（肉厚１mm）をガラス試料として
用い、溶融塩として実施例３で用いたものと同一
のものを用いて、7V／mmの電界を印加しながら
530℃で20時間かけて第一の工程のイオン交換を
行なつた。
次いで空気中、530℃で120時間加熱して第二の
工程を行なつた後、実施例３と同様に第三の工程
のイオン交換処理を行なうことにより、実施例３
で得られたレンズと同様な性能の屈折率分布型レ
ンズが得られた。
工程を行なつた後、実施例３と同様に第三の工程
のイオン交換処理を行なうことにより、実施例３
で得られたレンズと同様な性能の屈折率分布型レ
ンズが得られた。
比較例
従来技術として記載した特開昭61−222943号公
報に記載の方法によつて屈折率分布型レンズを製
造した。
報に記載の方法によつて屈折率分布型レンズを製
造した。
40mo％のNa2Ｏを含有するリン酸塩ガラス
からなる直径３mmのガラス棒（実施例１，２で用
いたものとガラス組成及び形状が同一である）を
出発ガラス体として用いた。このガラス棒のNa2
Ｏ濃度の中心部Ｏから半径r0の方向に向かつての
濃度分布は第７図Ａの直線４ｅで示すように
40mo％で均一であつた。
からなる直径３mmのガラス棒（実施例１，２で用
いたものとガラス組成及び形状が同一である）を
出発ガラス体として用いた。このガラス棒のNa2
Ｏ濃度の中心部Ｏから半径r0の方向に向かつての
濃度分布は第７図Ａの直線４ｅで示すように
40mo％で均一であつた。
このガラス棒を重量基準で40％のAgNO3と60
％のKNO3とからなる、400℃の溶融塩（この溶
融塩も実施例１，２で用いたものと同一である）
中に240時間浸漬してガラス棒中のNa+と溶融塩
中のAg+との第一段階のイオン交換を行なつた。
この第一段階のイオン交換により、第７図Ｂの直
線５ｆで示すように、ガラス体中のAg2Ｏの濃度
は、中心部Ｏから半径r0に亘つてほぼ40mo％
と飽和し、均一な濃度分布となり、一方、Na2Ｏ
の濃度も同図の４ｆで示すように中心部Ｏから半
径r0に亘つて一様に減少し、均一な濃度分布とな
つた。
％のKNO3とからなる、400℃の溶融塩（この溶
融塩も実施例１，２で用いたものと同一である）
中に240時間浸漬してガラス棒中のNa+と溶融塩
中のAg+との第一段階のイオン交換を行なつた。
この第一段階のイオン交換により、第７図Ｂの直
線５ｆで示すように、ガラス体中のAg2Ｏの濃度
は、中心部Ｏから半径r0に亘つてほぼ40mo％
と飽和し、均一な濃度分布となり、一方、Na2Ｏ
の濃度も同図の４ｆで示すように中心部Ｏから半
径r0に亘つて一様に減少し、均一な濃度分布とな
つた。
次にこのガラス棒を400℃のNaNO3溶融塩（こ
の溶融塩も実施例１，２で用いたものと同一であ
る）中に18時間浸漬してガラス体中のAg+と溶融
塩中のNa+との第二段階のイオン交換を行なつ
た。この第二段階のイオン交換により、第７図Ｃ
の曲線５ｇで示すようにガラス体中のAg2Ｏの濃
度は、中心部Ｏから半径r0の方向に向かつて放物
線状に減少し、一方 Na2Ｏの濃度は、同図の曲線４ｇで示すように
中心部Ｏから半径r0の方向に向かつて放物線状に
増加する屈折率分布型レンズが得られたが、この
レンズの開口数は0.69であつた。
の溶融塩も実施例１，２で用いたものと同一であ
る）中に18時間浸漬してガラス体中のAg+と溶融
塩中のNa+との第二段階のイオン交換を行なつ
た。この第二段階のイオン交換により、第７図Ｃ
の曲線５ｇで示すようにガラス体中のAg2Ｏの濃
度は、中心部Ｏから半径r0の方向に向かつて放物
線状に減少し、一方 Na2Ｏの濃度は、同図の曲線４ｇで示すように
中心部Ｏから半径r0の方向に向かつて放物線状に
増加する屈折率分布型レンズが得られたが、この
レンズの開口数は0.69であつた。
この比較例の方法によれば、同一ガラス体から
上記の開口数0.69のものと異なる開口数を有する
他の屈折率分布型レンズを製造することはできな
い。
上記の開口数0.69のものと異なる開口数を有する
他の屈折率分布型レンズを製造することはできな
い。
［発明の効果］
以上の通り、本発明の屈折率分布型レンズの製
造方法はガラス体を構成するイオン［］の一部
を、高屈折率を生ずるイオン［］とイオン交換
する第一の工程と、ガラス体中のイオン［］及
び［］のそれぞれの濃度分布を均一にする第二
の工程と、ガラス体中のイオン［］の一部を、
低屈折率を生じるイオン［］とイオン交換する
第三の工程からなるものであり、第一の工程のイ
オン交換処理条件を制御することにより、高屈折
率を生ずるイオンを含む多種のガラス体を溶解法
により作製することなく、同一ガラス体から、任
意の異なる開口数を有する多種の屈折率分布型レ
ンズを容易かつ安定して作製することができるの
で、その工業的意義は極めて大である。
造方法はガラス体を構成するイオン［］の一部
を、高屈折率を生ずるイオン［］とイオン交換
する第一の工程と、ガラス体中のイオン［］及
び［］のそれぞれの濃度分布を均一にする第二
の工程と、ガラス体中のイオン［］の一部を、
低屈折率を生じるイオン［］とイオン交換する
第三の工程からなるものであり、第一の工程のイ
オン交換処理条件を制御することにより、高屈折
率を生ずるイオンを含む多種のガラス体を溶解法
により作製することなく、同一ガラス体から、任
意の異なる開口数を有する多種の屈折率分布型レ
ンズを容易かつ安定して作製することができるの
で、その工業的意義は極めて大である。
第１図は、本発明の方法を実施した場合におけ
る各工程後のガラス体中のイオン濃度分布説明
図、第２図は、第一の工程を電界イオン移入法で
実施する場合に用いられる装置の断面図およびガ
ラス体中のイオンの濃度分布説明図、第３図は、
屈折率分布型ロツドレンズの斜視図と屈折率分布
説明図、第４図は、一方向屈折率分布型スラブレ
ンズの斜視図と屈折率分布説明図、第５図は、屈
折率分布型球レンズの斜視図と屈折率分布説明
図、第６図は、実施例１における各工程後のガラ
ス体中のイオン濃度分布説明図、第７図は、比較
例における各段階後のガラス体中のイオン濃度分
布説明図、である。 １ａ〜ｅ……イオン［］の濃度分布線、２ｂ
〜ｅ……イオン［］の濃度分布線、３ｄ……イ
オン［］の濃度分布線、４ａ〜ｇ……Na2Ｏの
濃度分布線、５ｂ〜ｄ，ｆ，ｇ……Ag2Ｏの濃度
分布線、６……ガラス試料、７……溶融塩、８…
…電極（マイナス側）、９……電極（プラス側）、
１０……溶融塩容器。
る各工程後のガラス体中のイオン濃度分布説明
図、第２図は、第一の工程を電界イオン移入法で
実施する場合に用いられる装置の断面図およびガ
ラス体中のイオンの濃度分布説明図、第３図は、
屈折率分布型ロツドレンズの斜視図と屈折率分布
説明図、第４図は、一方向屈折率分布型スラブレ
ンズの斜視図と屈折率分布説明図、第５図は、屈
折率分布型球レンズの斜視図と屈折率分布説明
図、第６図は、実施例１における各工程後のガラ
ス体中のイオン濃度分布説明図、第７図は、比較
例における各段階後のガラス体中のイオン濃度分
布説明図、である。 １ａ〜ｅ……イオン［］の濃度分布線、２ｂ
〜ｅ……イオン［］の濃度分布線、３ｄ……イ
オン［］の濃度分布線、４ａ〜ｇ……Na2Ｏの
濃度分布線、５ｂ〜ｄ，ｆ，ｇ……Ag2Ｏの濃度
分布線、６……ガラス試料、７……溶融塩、８…
…電極（マイナス側）、９……電極（プラス側）、
１０……溶融塩容器。
Claims (1)
- １ ガラス体を、該ガラス体を構成するイオン
［］よりも高屈折率を生じ、しかもガラス中に
イオン拡散が可能なイオン［］を含む溶融塩中
に、ガラス体中のイオン［］の濃度がガラス体
の中心部から外方に亘つて飽和し均一な濃度分布
になる以前の任意の段階まで浸漬して、ガラス体
中のイオン［］の一部をイオン［］とイオン
交換することにより、ガラス体の中心部から外方
に向かつて、イオン［］及び［］のそれぞれ
の濃度分布が均一でないガラス体を形成する第一
の工程と、第一の工程において得られたガラス体
を、ガラス体中のイオン［］及び［］のそれ
ぞれの濃度分布をガラス体の中心部から外方に亘
つて実質的に均一にするに充分な程度に加熱する
第二の工程と、第二の工程において得られたガラ
ス体を、イオン［］よりも低屈折率を生じるイ
オン［］を含む溶融塩中に浸漬して、ガラス体
中のイオン［］の一部をイオン［］とイオン
交換することにより、イオン［］の濃度がガラ
ス体の中心部から外方に向かつて放物線状に減少
し、イオン［］の濃度がガラス体の中心部から
外方に向かつて放物線状に増加し、その結果ガラ
ス体の中心部から外方に向かつて屈折率が低下す
る屈折率分布型レンズを得る第三の工程とを含む
ことを特徴とする屈折率分布型レンズの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31178686A JPS63170248A (ja) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | 屈折率分布型レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31178686A JPS63170248A (ja) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | 屈折率分布型レンズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63170248A JPS63170248A (ja) | 1988-07-14 |
| JPH0469574B2 true JPH0469574B2 (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=18021450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31178686A Granted JPS63170248A (ja) | 1986-12-30 | 1986-12-30 | 屈折率分布型レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63170248A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222943A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-03 | Hoya Corp | 屈折率分布型レンズの製造法 |
-
1986
- 1986-12-30 JP JP31178686A patent/JPS63170248A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63170248A (ja) | 1988-07-14 |
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