[发明专利]梯度透镜用的母玻璃组合物

说明书

本发明涉及一种适于生产在其横截面上具有折射率梯度的梯度透镜的母玻璃(即，离子交换前的均匀玻璃)组合物。更具体地说，涉及梯度透镜用的玻璃组合物，其压延性和离子交换性能上都是优良的。

梯度透镜是一种在其横截面上具有从中心轴向周边变化的折射率分布的棒状透镜。它有许多的优点，即使两端呈平坦状也具有成象的功能，而且易于加工成由微粒组成的透镜。因此，近来已在如复印机、传真机、LED点阵打印机、液晶快门打印机等用的光学系统方面享有广泛应用。

具有这样广泛应用性的梯度透镜，通常是通过离子交换法制备的，其中将含有能构成改性氧化物的第一阳离子的玻璃体，浸入含有能构成改性氧化物的第二阳离子的高温熔融盐中，以使玻璃体内的第一阳离子交换熔融盐中的第二阳离子，由此形成从玻璃体的中心向周边变化的折射率分布。

例如，已知含Cs的玻璃体，能在熔融硝酸钾内进行离子交换，以提供具有优良色差的梯度透镜(见JP-B-51-21594)。这种透镜的孔径角至多小到约10°。JP-B-59-41934公开了一种获得具有更大孔径角的梯度透镜，其中使含Li的玻璃体在硝酸钠熔融盐内进行离子交换。

然而，按JP-B-59-41934的工作例实验，揭示了含氧化铅组合物的阿贝数(这是光色散的一种度量标准(指标))小到低于40。近来梯度透镜应用的扩展，要求降低色散，即，提高阿贝数。从另一方面来说，不含氧化铅的组合物具有特别高的透明消失温度，并且不适于大规模的生产。此外，不含氧化铅的玻璃组合物在离子交换时易于出现裂纹。

本发明的目的在于提供一种适于梯度透镜用的母玻璃组合物，该透镜的色散低且具有大规模生产的适合性。

为了解决上述常规技术的问题，本发明的发明者们曾进行广泛的研究，结果发现，把选自原子序数30(Y)-73(Ta)的金属元素的氧化物，并几乎不引起着色的特定量的特定组分，加入无PbO的SiO₂-TiO₂-Li₂O-Na₂O基的玻璃中时，可提供具有所要求折射率的玻璃组合物，几乎不进行透明消失作用，并且在离子交换时也几乎不出现裂纹，因而作为供梯度透镜用的母玻璃组合物是合适的。

根据本发明梯度透镜用的母玻璃组合物包含玻璃成分：

    45-65mol％的SiO₂；

    2-12mol％的TiO₂；

    2-22mol％的MgO；

    1-16mol％的BaO；

    8-10.5mol％的Li₂O；

    5-12mol％的Na₂O；和

    总量为1-15mol％的ZnO、Y₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、In₂O₃、La₂O₃和Ta₂O₅，只要ZnO的含量为0-5mol％和Y₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅、In₂O₃、La₂O₃和Ta₂O₅的含量各为0-7mol％。

BaO的含量优选等于或低于MgO的含量，以防止透明消失作用。此外，为了抑制离子交换时出现裂纹，优选在ZnO、ZrO₂、Y₂O₃和La₂O₃的总含量为3-10mol％的情况下，ZnO的含量为1-5mol％。并且，Y₂O₃和La₂O₃的总含量优选为1-9mol％。

实施例1-5

把下文表1所列的母玻璃组合物，制成直径为1.1mn的棒状物，测量其折射率、阿贝数和透明消失温度。

使玻璃棒在表1所列的条件下，于硝酸钠熔融盐浴中进行处理，以进行离子交换。检验所得玻璃棒的表面不透明性和裂纹。

把玻璃棒加工成透镜，按照下列方法测定透镜性能如孔径角。所获结果列于表1中。1)孔径角