[发明专利]芯/包层结构的折射率分布型光学元件的玻璃组合物

说明书

本发明涉及一种玻璃组合物，该玻璃组合物适于按照使用双层坩埚的热相互扩散法制造在半径方向上具有折射率分布的折射率分布型光学元件；本发明还涉及使用该玻璃组合物制造的折射率分布型光学元件。

在断面内从中心向半径方向折射率呈抛物线状变化的(2乘分布)折射率分布型光学元件，即使它的端面是平面也具有和球面透镜一样的成像作用，微小径、短焦距的透镜也容易制作，由于具有这些优点，所以广泛应用于复印机、光印刷机、传真装置的光学镜头等。

过去，作为在纺丝后工序中通过向熔融盐中浸渍以实施离子交换从而制造折射率分布型光学元件(例如棒状透镜)用的玻璃，主要有(1)铊系，(2)铯系，(3)锂系，3个种类。

铊系中，因为它的电子分极率很大，虽然能制造出孔径角(开口角)非常高的折射率分布型棒状透镜，但它的反面色象差很大，特别是不能用作颜色对应的光学系统。

铯系中，和铊系刚好相反，色象差很小，但由于在玻璃中不能含量太多，所以只能得到小的折射率差。进而，玻璃的熔融温度也非常高。由于铯原料价格很高，铯系玻璃也变得价格相当高，具有不经济的问题。

与这些相对的，锂系中，可以得到适度的折射率差，而且色象差也极小，所以有望作为在光学性能方面具有高性能的折射率分布型棒状透镜用的玻璃，并已得到实际应用。同时，玻璃的熔融温度也适当。

然而，锂系玻璃由于非常容易引起失透(透明消失)，所以在它的纺丝中必须注意。

为抑制锂系玻璃失透的发生，作为纺丝成折射率分布型棒状透镜的母线的方法，有用失透性低的玻璃覆盖失透性高的锂系玻璃外侧进行纺丝的方法(特公平5-72337号公报)。另外，在该公报中所示折射率分布型透镜的母线，通过纺丝后离子交换而被赋予折射率分布。

以下对锂系玻璃组合物进行论述。

特开昭63-64941号公报中，示出适于作为通过离子交换法赋予折射率分布的光聚焦性透镜用玻璃组合物，把SiO₂、TiO₂、MgO作为主要成分，混合碱成分Li₂O和Na₂O，并规定其摩尔比。Li₂O的最大浓度为15(摩尔)％。

作为适于相同离子交换法的玻璃组合物，在特公昭59-41934号公报中示出，把SiO₂、TiO₂、MgO+PbO、Li₂O、Na₂O作为主要成分的玻璃组合物。Li₂O的最大浓度为18(摩尔)％。

在文献“Soviet J.Glass Phy.&Chem.1979.Vol.5 p207”中，论述到通过碱离子的组合赋予大折射率差的方法，最好采用锂和钠组合。进而也谈及到锂硅酸盐玻璃的失透性和化学稳定性(耐久性)。这些研究结果公开了一种玻璃组合物，以摩尔％表示，为SiO₂ 40％，B₂O₃ 20％，Al₂O₃ 6.5％，Li₂O 25％，Na₂O 5％，ZrO₂ 3.5％。

此外，作为锂含量多的玻璃组合物，如下所示。

文献“J.Am.Ceram.Soc，1969，Vol.52，p169”中公开了一种玻璃组合物，以摩尔％表示，为SiO₂ 75.0％、Li₂O 25.0％的玻璃组合物，进而，公开了一种Li₂O的一部分置换成Na₂O，K₂O，Cs₂O的玻璃组合物。

文献“J.Am.Ceram.Soc.，1972，Vol.55，p254”中公开了一种组合物，以摩尔％表示，为SiO₂ 50.0％，Al₂O₃ 25.0％，Li₂O 25％的玻璃组合物。

文献“J.Non-Crystalline Solids，1980.Vol 38，p705”中公开了一种玻璃组合物，以摩尔％表示，为SiO₂ 74％，Li₂O 25％，P₂O₅ 1％的玻璃组合物。