專利名稱：光學(xué)玻璃、使用該光學(xué)玻璃的光學(xué)元件和使用該光學(xué)元件的光學(xué)裝置的制作方法
<技術(shù)領(lǐng)域>
本發(fā)明涉及玻璃組合物，其適用于制備光學(xué)透射體，尤其是，具有分布式折射率梯度的透鏡，即折射率從中心軸向表面連續(xù)改變的透鏡，優(yōu)選處于拋物線形狀(下面，稱作分布式折射率透鏡(distributed index lens))，并且本發(fā)明涉及具有該透鏡組合物的分布式折射率透鏡。更具體而言，本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件以及使用該光學(xué)元件的光學(xué)裝置，在該光學(xué)元件中具有玻璃組合物的分布式折射率透鏡是零維、一維或二維安置的。
<背景技術(shù)>
通常，分布式折射率透鏡具有圓柱形狀。該分布式折射率透鏡在圓柱形透鏡的垂直于中心軸的橫截面上優(yōu)選具有下面表達式1表示的折射率[表達式1]N(r)＝N0(1-Ar2)其中在中心的折射率為N0，在半徑方向遠離中心的距離為r，而A為正數(shù)。
作為制備分布式折射率透鏡的方法，已知的方法是由含氧化鉈的預(yù)定組合物構(gòu)成的玻璃棒(或纖維)與堿金屬離子例如熔融鉀鹽接觸，以在玻璃棒和熔融鹽之間進行離子交換，以使材料在半徑方向的密度分布連續(xù)改變。
此外，在已知方法中，以這種方式獲得的玻璃棒以圓柱形狀形成，以便制備出在與圓柱形中心軸垂直的橫截面上具有與表達式1接近的折射率分布的分布式折射率透鏡(例如，參見日本已審查的專利申請公開61-46416和62-43936)。
然而，在由常規(guī)技術(shù)制備的組合物構(gòu)成的玻璃棒中，必需在高溫熔融玻璃材料，因此難于獲得勻質(zhì)的玻璃棒。
通常，在異質(zhì)玻璃體中，在離子交換過程中不能進行均勻的離子擴散，這樣會導(dǎo)致連續(xù)性的中斷。
因此，使用傳統(tǒng)的制備方法難于獲得具有如表達式1表示的良好的折射率的透鏡。即，由傳統(tǒng)制備方法制備的分布式折射率透鏡具有大大偏離表達式1表示的折射率分布的折射率分布。因此，透鏡難于在圓柱形狀周邊獲得有效的視場。
此外，當(dāng)光學(xué)元件通過一維或二維安置多個由傳統(tǒng)制備方法制備的分布式折射率透鏡形成時，光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)由于每個透鏡差的折射率分布而變差。
即，因為在光學(xué)元件中每個圓柱形透鏡周邊偏離有效的視場，因此由各個透鏡周邊獲得的圖像相互重疊成為干擾，這樣就導(dǎo)致了整個透鏡陣列的光學(xué)性質(zhì)變差，例如，分辨率變差。
此外，通常，因為氧化鉈的揮發(fā)量隨著溫度的升高而指數(shù)增加，因此優(yōu)選降低玻璃材料的熔融溫度，以獲得高度均勻的玻璃。
然而，當(dāng)熔融溫度降低時，玻璃的粘度增加，因此，玻璃的成型性變差。因此，需要開發(fā)低溫時具有低粘度的玻璃材料組合物。
<發(fā)明內(nèi)容>
設(shè)計本發(fā)明以解決上述問題，因此本發(fā)明的目的是提供玻璃組合物，其適用于制備具有優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)和耐候性的分布式折射率透鏡。
本發(fā)明的另一目的是提供具有優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)和耐候性的分布式折射率透鏡、由該透鏡構(gòu)成并具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)的光學(xué)元件以及使用該光學(xué)元件的光學(xué)裝置。
(1)為了獲得上述目的，本發(fā)明提供了由以下組分構(gòu)成的玻璃體35～80摩爾％SiO2、0.1～40摩爾％B2O3、1～26摩爾％Tl2O、1～34摩爾％K2O、0～30摩爾％ZnO、0～30摩爾％GeO2、0～20摩爾％TiO2、0～20摩爾％MgO、0～2摩爾％ZrO2、0～8摩爾％Al2O3、0～5摩爾％SnO、0～5摩爾％La2O3、0～8摩爾％Bi2O3、0～2摩爾％Ta2O5、0～1摩爾％Sb2O3以及0～1摩爾％As2O3，其中該玻璃體含有2～26摩爾％的Na2O+Li2O；0.2～5.5摩爾％的(Na2O+Li2O)/Tl2O；5～35摩爾％Tl2O+R2O(其中R為堿金屬)；0～10摩爾％的BaO+CaO+SrO；0～8摩爾％的ZrO2+Al2O3+SnO(SnO2)；以及50～80摩爾％的SiO2+GeO2+TiO2+B2O3+ZrO2+Al2O3。
根據(jù)本發(fā)明，玻璃體包含35～80摩爾％、優(yōu)選40～70摩爾％的SiO2。SiO2作為形成玻璃基體的材料是熟知的。當(dāng)SiO2的組成范圍小于最小值35摩爾％時，玻璃的耐久性或穩(wěn)定性變差。另一方面，當(dāng)SiO2的組成范圍大于最大值80摩爾％時，玻璃的熔融溫度升高，并且不能保證其它組分的需要量。因此，難于獲得本發(fā)明的目的。
此外，該玻璃體含有0.1～40摩爾％、優(yōu)選0.5～25摩爾％的B2O3。B2O3也是形成玻璃基體的材料，并且是降低玻璃熔融溫度所必需的材料。此外，當(dāng)與玻璃體進行離子交換以形成分布式折射率透鏡時，B2O3是用于改善透鏡光學(xué)性能的所必需的材料。
即，在含上述組成范圍的B2O3的玻璃體中，能夠通過離子交換過程獲得高質(zhì)量的透鏡，該透鏡的折射率分布非常接近于表達式1表示的優(yōu)選折射率分布。
為了改善透鏡的光學(xué)性能，優(yōu)選玻璃體包含大于0.5摩爾％的B2O3。此外，因為B2O3的原料比SiO2的原料貴，因此對于工業(yè)應(yīng)用而言，優(yōu)選B2O3小于25摩爾％，這樣不會影響透鏡的光學(xué)性質(zhì)。
此外，玻璃體包含1～30摩爾％、優(yōu)選2～10摩爾％的Tl2O。Tl2O是用于離子交換玻璃體以獲得分布式折射率透鏡的必要組分。在離子交換中，該組分用于使玻璃體與堿金屬熔融鹽接觸，以在包含于玻璃體中的Tl離子和包含于熔融鹽中的堿金屬離子之間進行離子交換。當(dāng)玻璃體中的Tl離子和堿金屬離子通過離子交換而發(fā)生密度分布時，該玻璃體根據(jù)離子密度分布在預(yù)定方向連續(xù)改變而具有折射率梯度，并且表現(xiàn)出光學(xué)性能，即，起著透鏡的作用。
而且，當(dāng)玻璃體的Tl2O含量小于最小值1摩爾％時，難于獲得具有所需光學(xué)性質(zhì)的透鏡，例如具有理想的透鏡孔徑角。另一方面，當(dāng)玻璃體的Tl2O含量大于最大值30摩爾％時，玻璃體的耐候性變差。
而且，玻璃體含有1～34摩爾％、優(yōu)選2～34摩爾％的K2O。K2O是玻璃中鉀離子的來源，并且是用于離子交換玻璃體以獲得分布式折射率透鏡的必要組分。在玻璃體中產(chǎn)生的鉀離子在玻璃中擴散，類似于其來源是與玻璃體外側(cè)接觸的堿金屬熔融鹽的堿金屬離子，并且鉀離子主要與Tl離子進行離子交換，這樣會導(dǎo)致玻璃體折射率的降低。
此外，當(dāng)玻璃體中K2O含量小于最小值1摩爾％時，通過離子交換產(chǎn)生的玻璃體的折射率分布大大偏離表達式1表示的折射率分布，因此難于獲得理想的透鏡性質(zhì)。相反，當(dāng)玻璃體中K2O含量大于最大值34摩爾％時，玻璃體的耐候性降低。
此外，玻璃體中Tl2O和R2O(其中R是堿金屬)的總含量為5～40摩爾％，優(yōu)選10～30摩爾％。當(dāng)含有氧化鉈的堿金屬氧化物的總含量小于最小值時，難于從通過離子交換玻璃體獲得的分布式折射率透鏡中獲得理想的透鏡孔徑角。此外，在這種情況下，玻璃的熔融溫度升高，因此Tl2O迅速揮發(fā)，因此導(dǎo)致形成的玻璃體的均勻性降低。另一方面，當(dāng)含有氧化鉈的堿金屬氧化物的總含量大于最大值時，所形成玻璃體的耐候性變差。
R2O表示的堿金屬氧化物包含Na2O和Li2O中的至少一種，以作為基本組分。Na2O和Li2O氧化物的總含量(Na2O+Li2O)為2～26摩爾％，優(yōu)選5～18摩爾％。
此外，(Na2O+Li2O)含量與Tl2O含量的比值((Na2O+Li2O)/Tl2O)為0.2～5.5，優(yōu)選0.5～3.0。
Na2O和Li2O供應(yīng)Na離子和Li離子，這兩種離子在負責(zé)玻璃體和熔融鹽之間的離子交換的各種金屬離子中，具有較小的半徑。具有小半徑的這些堿金屬離子的特征在于它們在離子交換過程中可高速擴散于玻璃中。因此，即使當(dāng)離子交換在具有較大半徑的鉈離子和鉀離子之間進行時，也能夠易于調(diào)節(jié)由離子交換玻璃體獲得的分布式折射率透鏡的光學(xué)性質(zhì)，如在寬范圍的孔徑角和折射率分布。
因此，當(dāng)(Na2O+Li2O)含量小于最小值時，玻璃的熔融溫度增加。另一方面，當(dāng)(Na2O+Li2O)含量與Tl2O含量的比值小于最小值時，難于獲得上述效果。而且，當(dāng)(Na2O+Li2O)含量大于最大值時，玻璃體的耐候性變差。在這種情況下，玻璃體在離子交換過程中會產(chǎn)生裂紋，或玻璃體會被反玻璃化。此外，當(dāng)(Na2O+Li2O)含量與Tl2O含量的比值大于最大值時，難以獲得具有理想光學(xué)性質(zhì)例如理想的透鏡像差的透鏡。
而且，Na2O和Li2O的含量選擇要考慮(Na2O+Li2O)含量以及(Na2O+Li2O)含量與Tl2O含量的比值。此外，選擇Na2O含量與Li2O含量的比值既要考慮Li2O超過Na2O的有利之處也要考慮Li2O超過Na2O的不利之處。
即，Li2O超過Na2O的有利之處是能夠通過加入少量的Li2O來降低玻璃的熔融溫度。另一方面，不利之處是含Li2O的玻璃能夠比含Na2O的玻璃更易于被反玻璃化。因此，選擇Na2O含量與Li2O含量的比例優(yōu)選考慮這些要點進行選擇。
從原材料成本考慮，除上述堿金屬氧化物之外，能夠適當(dāng)?shù)厥褂肒2O和CS2O作為堿金屬氧化物R2O。然而，也能夠根據(jù)需要程度使用其它堿金屬氧化物。
此外，玻璃體能夠包含下列額外組分。
玻璃體的ZnO含量為0～30摩爾％，優(yōu)選3～25摩爾％。ZnO起著擴大玻璃固化范圍和降低玻璃體的熔融溫度的作用。當(dāng)ZnO含量大于最大值時，玻璃體的耐候性變差。
此外，玻璃體的GeO2的含量為0～30摩爾％，優(yōu)選3～15摩爾％。GeO2是形成玻璃基體的氧化物，并且具有擴大玻璃固化范圍和降低玻璃的熔融溫度的作用。這些作用比由B2O3獲得的作用小。因此，由組成范圍選擇GeO2含量要考慮B2O3含量。
而且，玻璃體可以包含BaO、CaO和SrO中的至少一種。這些組分的總含量為0～10摩爾％。這些氧化物用于擴大玻璃固化范圍和改善溶解性。然而，當(dāng)這些氧化物的總含量大于最大值10摩爾％時，離子交換不能順利進行，因此通過離子交換玻璃體獲得的透鏡的折射率分布偏離表達式1表示的折射率分布。結(jié)果，難于獲得高質(zhì)量的透鏡。
而且，玻璃體的TiO2含量為0～30摩爾％，優(yōu)選1～15摩爾％。TiO2是形成玻璃基體的組分，并且起著改善折射率的作用。TiO2具有擴大玻璃固化范圍和降低玻璃的熔融溫度的作用。然而，當(dāng)TiO2含量大于最大值30摩爾％時，玻璃被反玻璃化，并且在玻璃中出現(xiàn)明顯的顏色。
此外，玻璃體的MgO含量小于20摩爾％，優(yōu)選小于15摩爾％。MgO具有擴大玻璃固化范圍的作用。然而，當(dāng)MgO含量大于最大值時，玻璃的熔融溫度增加。
此外，玻璃體可以包含ZrO2、Al2O3和SnO(SnO2)中的至少一種。這些氧化物的總含量為0～8摩爾％。
這些氧化物在離子交換過程的同時改善了玻璃體的耐候性，并且也改善了通過離子交換獲得的透鏡的耐候性。然而，當(dāng)這些氧化物的總含量大于最大值8摩爾％時，玻璃的溶解性變差，并且在玻璃中出現(xiàn)了明顯的顏色。因此，從生產(chǎn)率考慮，總含量優(yōu)選為0.1～3摩爾％。
此外，每種氧化物的含量具有下列最大值。
ZrO2起著增加玻璃折射率和改善玻璃耐候性的作用。當(dāng)ZrO2含量大于最大值5摩爾％時，玻璃的溶解性變差。因此，從生產(chǎn)率考慮，ZrO2含量優(yōu)選小于2摩爾％。
Al2O3含量小于8摩爾％，優(yōu)選小于2摩爾％。當(dāng)Al2O3含量大于最大值時，玻璃的溶解性變差，因此不能理想地改善生產(chǎn)率。
SnO(SnO2)含量小于5摩爾％，優(yōu)選小于2摩爾％。當(dāng)SnO(SnO2)含量大于最大值時，晶體易于沉積，因此玻璃著色并結(jié)晶，導(dǎo)致溶解性變差。
此外，在玻璃體中，具有強共價鍵合性質(zhì)的形成玻璃基體的組分，如SiO2、GeO2、TiO2、B2O3、ZrO2和Al2O3的總含量為50～80摩爾％。當(dāng)這些氧化物的總含量小于最小值50摩爾％時，玻璃的耐候性變差。另一方面，當(dāng)這些氧化物的總含量大于最大值80摩爾％時，玻璃的熔融溫度增加，并且不能確保其它組分的需要量。因此，難于實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
而且，玻璃體的La2O3含量為0～5摩爾％，優(yōu)選0～3摩爾％。La2O3也具有增加玻璃折射率的作用。然而，當(dāng)La2O3含量大于最大值時，在玻璃體中不能順利進行離子交換。因此，由離子交換獲得的透鏡的折射率分布偏離表達式1表示的折射率分布，因此難于獲得高質(zhì)量的透鏡。
而且，玻璃體的Ta2O5含量為0～5摩爾％，優(yōu)選0～2摩爾％。Ta2O5也具有增加玻璃折射率的作用。然而，當(dāng)Ta2O5含量大于最大值時，在玻璃體中不能順利進行離子交換。因此由離子交換獲得的透鏡的折射率分布偏離表達式1表示的折射率分布，因此難于獲得高質(zhì)量的透鏡。
此外，玻璃體的Bi2O3含量為0～10摩爾％，優(yōu)選0～3摩爾％。Bi2O3也具有增加玻璃折射率的作用。此外，因為Bi2O3能夠緩慢改變粘度變化與熔融溫度變化的比例，因此易于形成玻璃。而且，Bi2O3具有擴大玻璃固化范圍的其它作用。
然而，當(dāng)Bi2O3含量大于最大值時，玻璃被過度著色。因此，Bi2O3含量在上述范圍內(nèi)選擇，以使在實際應(yīng)用中不會引起著色問題。
而且，如果需要這些額外組分，它們可以包含于玻璃體中，或者所有這些組分都可以包含其中。
此外，如果需要，玻璃體能夠包含1摩爾％最大量的Sb2O3或/和As2O3，以作為清潔劑。
(2)而且，為了解決傳統(tǒng)問題，根據(jù)本發(fā)明，玻璃體的K2O含量優(yōu)選2～34摩爾％。
因為玻璃體包含大于2摩爾％的K2O，因此易于使由離子交換玻璃體獲得的分布式折射率透鏡的折射率分布接近于表達式1表示的折射率分布。因此，易于獲得理想的透鏡性質(zhì)。
(3)而且，本發(fā)明提供分布式折射率透鏡，其具有從透鏡中心向周邊改變的折射率分布，這種分布是通過玻璃體與鉀化合物的熔融鹽接觸進行離子交換獲得的。
由離子交換玻璃體形成的分布式折射率透鏡具有的折射率分布接近于表達式1表示的折射率分布。
因此，棒狀透鏡具有寬的有效視場。此外，由于該棒狀透鏡由離子交換玻璃體形成，因此該透鏡具有優(yōu)異的耐候性。
(4)本發(fā)明提供一種光學(xué)元件，其中分布式折射率透鏡是零維、一維或二維安置的。
在本發(fā)明中，分布式折射率透鏡被零維、一維或二維安置，這樣就不會導(dǎo)致每個透鏡的周邊偏離透鏡有效視場。
因此，作為干擾的從安置在光學(xué)元件中的分布式折射率透鏡周邊獲得的圖像彼此不會重疊，因此能夠改善整個光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)，如分辨率。
(5)本發(fā)明提供了一種使用光學(xué)元件的光學(xué)裝置。
因為該光學(xué)裝置使用了具有優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)的光學(xué)元件，因此該光學(xué)裝置也表現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)。
<附圖簡述>


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的實施方案，示意性解釋在分布式折射率透鏡的橫截面內(nèi)由X-射線微分析得到的鉀檢測強度分布的解釋圖。
圖2所示為示意性解釋在傳統(tǒng)分布式折射率透鏡的橫截面內(nèi)由X-射線微分析得到的鉀檢測強度分布的解釋圖。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，示意性解釋了用作光學(xué)元件的透鏡陣列的結(jié)構(gòu)的圖。
標(biāo)記數(shù)字10透鏡陣列11透鏡元件12FRP制備的基材13黑色樹脂<實施本發(fā)明的最佳方式>
下面，參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。[實施例1]本發(fā)明的玻璃體是由下列原料制備的，所述下列原料含有包含于作為各氧化物來源的每一種氧化物中的金屬，各氧化物是表1所示的玻璃體的成分硅石粉末(二氧化硅)、氧化硼、硝酸鉈、硝酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、硝酸銣、硝酸銫、氧化鋅、氧化鍺、硝酸鋇、氧化鈦、碳酸鎂、氧化鋯、氧化鋁、氧化錫、碳酸鈣、碳酸鍶、氧化鑭、氧化鉍、氧化鉭、氧化銻和三氧化二砷。
各個原料的重量比確定為具有表1示出的組成比，并且這些原料混合。然后，混合原料放置在由白金制備的熔罐內(nèi)，然后在1450℃的電爐中熔融。隨后，熔融玻璃被良好攪拌形成均勻狀，然后形成直徑為0.6mmΦ的玻璃棒。
為了進行離子交換，玻璃棒浸漬在以表1所示的溫度進行加熱并保持在該溫度的熔融硝酸鉀中。以這種方式，獲得折射率分布類型的圓柱形透鏡。
在這種情況下，調(diào)節(jié)熔融硝酸鹽的重量，以使玻璃棒與熔融硝酸鹽的重量比為2重量％。
表1示出了測定的孔徑角θ和分布式折射率透鏡的有效視場(百分比)，它們都是透鏡的特征值。
此外，表1描述的孔徑角θ是最大入射角，在該入射角上透鏡能夠改變光通量的方向。此外，有效的視場由物體放置在入射側(cè)而從透鏡獲得的圖像出現(xiàn)在發(fā)射側(cè)的情況下獲得的圖像定義。
如表1所示，所獲得透鏡的孔徑角θ是15.1°，而有效視場為95％，這表明優(yōu)異特性大于92％。
此外，折射率分布類型的圓柱形透鏡的狀態(tài)能夠由X-射線分析方法通過觀察堿金屬比如鉀的檢測強度分布看到。
圖1是示意性地解釋在分布式折射率透鏡所得的橫截面上通過X-射線微分析獲得的鉀檢測強度的分布的解釋圖。
圖1所示的鉀檢測強度分布在透鏡橫截面直徑方向上基本上具有拋物線分布。尤其是，在圖1中虛線表示的圓柱透鏡的周邊附近，鉀的檢測強度分布沿著曲線改變。這意味著相同透鏡的折射率分布一直到圓柱形透鏡的周邊都能很好地遵循表達式1表示的折射率分布。在實施例2～16中，進行與實施例1相同的過程，以便玻璃體具有表1中實施例欄中的組成比，從而獲得分布式折射率透鏡。在表1中，也記錄了所得分布式折射率透鏡的特性。
表1所示的每個透鏡都具有大于92％的優(yōu)異的有效視場。此外，沒有玻璃體被反玻璃化或透鏡體表面具有擦痕的缺陷。在比較實施例中，與實施例1相同的方法進行，以使玻璃體具有表1比較實施例欄中的組成比例，由此獲得分布式折射率透鏡。在表1中，也記錄了所得分布式折射率透鏡的特性。
如表1所示，在比較實施例1中，獲得透鏡具有90％的有效視場，因此存在在透鏡周邊不能形成圖像的問題。
此外，圖2所示為示意性解釋在同一透鏡的橫截面上由X-射線微分析獲得的鉀檢測強度分布的解釋圖。
從圖2可以看出，表示鉀檢測強度分布的曲線在圓柱形透鏡周邊基本偏離拋物線曲線。這意味著同一透鏡的折射率分布偏離表達式1表示的折射率分布。
此外，在比較實施例2中，所得透鏡的圓周表面出現(xiàn)裂紋。因此，不能獲得本發(fā)明的目的。原因在于，因為玻璃體不含B2O3，因此沒有足夠的彈性，因而玻璃體在離子交換時由于體積變化而產(chǎn)生裂紋。
而且，離子交換后，比較實施例3具有在透鏡周邊表面附近出現(xiàn)反玻璃化材料的問題。該原因在于因為玻璃體不含K2O，在離子交換過程時產(chǎn)生的含有鉀離子的熔融鹽的突然離子交換導(dǎo)致了玻璃體的微小裂紋或反玻璃化。
[實施例]在第一實施方案的實施例1中形成的折射率分布類型的圓柱形透鏡的圓柱形表面上，形成凹凸部分，然后在該表面上涂敷上黑色樹脂，由此獲得透鏡元件。
圖3是示意性解釋透鏡陣列結(jié)構(gòu)的透視圖，其中透鏡元件被二維安置。
從圖3能夠看出，透鏡陣列10通過二維安置多個透鏡元件11和通過在由纖維增強塑料(FRP)制備的一對基材12之間插入多個透鏡元件11構(gòu)成。此外，黑色樹脂13填充在由FRP制備的基材12和多個透鏡元件11之間的縫隙內(nèi)。
圖像的再現(xiàn)性通過以這種方式形成的透鏡陣列的光學(xué)特性評價。通過使用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)法測定圖像的再現(xiàn)比例實現(xiàn)評價。即，預(yù)定線圖位于透鏡陣列的入射側(cè)，而來自鹵素光源的光穿過濾色器和光擴散板照射到線圖上獲得的圖像穿過透鏡陣列在輸出側(cè)上形成一對一的實像。此時，測定相對于入射光的實像的再現(xiàn)比。
本實施方案使用了線圖案，在該線圖案中，一組方波線對表示開/關(guān)，并且在1mm的縫隙內(nèi)安置了八組線對(81pm每mm的線)。
在本實施方案的透鏡陣列中，圖像的再現(xiàn)比為84％，因為該值大于80％，因此它是一個優(yōu)異的值。
通過使用具有上述結(jié)構(gòu)的透鏡陣列，能夠構(gòu)成具有優(yōu)異光學(xué)特性的光學(xué)裝置。即，具有本實施方案的透鏡陣列作為圖像讀取裝置的掃描器或復(fù)印機可以復(fù)制出高分辨率和高清晰度的圖像。
此外，使用通過將具有上述結(jié)構(gòu)的透鏡陣列和光發(fā)射元件結(jié)合到圖像形成裝置中而構(gòu)成的打印機，能夠復(fù)制出高分辨率和高清晰度的圖像。根據(jù)比較實施例，具有由傳統(tǒng)技術(shù)制備的透鏡元件的透鏡陣列是由與上述實施例相同的方法構(gòu)成的，并且評價該透鏡陣列的光學(xué)性質(zhì)。根據(jù)比較實施例的透鏡陣列具有79.6％的圖像再現(xiàn)比，該值小于80％。這是因為由常規(guī)技術(shù)制備的透鏡元件的折射率分布偏離優(yōu)選的折射率分布。即，因為多個圓柱形透鏡元件中每一個的周邊都偏離有效視場，由各個透鏡元件的周邊獲得的圖像彼此重疊成為干擾，這樣就導(dǎo)致了整個透鏡陣列的光學(xué)特性的劣化。在第二實施方案中，具有多個二維安置的透鏡元件的透鏡陣列被用作光學(xué)元件，但是本發(fā)明并不限于這些。即，可以使用零維安置的透鏡元件作為光學(xué)元件。換句話說，可以使用透鏡作為光學(xué)元件。此外，也可以使用光學(xué)元件是一維安置的透鏡陣列。
本申請涉及并要求在2003年3月26日提交的日本專利申請2003-085226的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
<工業(yè)適用性>
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供適用于制備分布式折射率透鏡的透鏡體，所述分布式折射率透鏡具有寬的有效視場和優(yōu)異的耐候性。此外，通過使用本發(fā)明的分布式折射率透鏡，可以提供具有優(yōu)異光學(xué)特性的光學(xué)元件和具有該光學(xué)元件的光學(xué)裝置。
權(quán)利要求
1.一種含有鉈的玻璃體，其由以下組分構(gòu)成35～80摩爾％SiO2、0.1～40摩爾％B2O3、1～26摩爾％Tl2O、1～34摩爾％K2O、0～30摩爾％ZnO、0～30摩爾％GeO2、0～20摩爾％TiO2、0～20摩爾％MgO、0～2摩爾％ZrO2、0～8摩爾％Al2O3、0～5摩爾％SnO、0～5摩爾％La2O3、0～8摩爾％Bi2O3、0～2摩爾％Ta2O5、0～1摩爾％Sb2O3以及0～1摩爾％As2O3，其中該玻璃體含有2～26摩爾％的Na2O+Li2O，0.2～5.5摩爾％的(Na2O+Li2O)/Tl2O，5～35摩爾％Tl2O+R2O(其中R為堿金屬)，0～10摩爾％的BaO+CaO+SrO，0～8摩爾％的ZrO2+Al2O3+SnO(SnO2)，以及50～80摩爾％的SiO2+GeO2+TiO2+B2O3+ZrO2+Al2O3。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃體，其中所述玻璃體包含2～34摩爾％的K2O。
3.一種分布式折射率透鏡，其具有從中心向周邊變化的折射率分布，其通過權(quán)利要求1所述的玻璃體與鉀化合物的熔融鹽接觸進行離子交換而形成。
4.一種光學(xué)元件，其中如權(quán)利要求3所述的分布式折射率透鏡為零維、一維或二維安置的。
5.一種光學(xué)裝置，其具有權(quán)利要求4所述的光學(xué)元件。
全文摘要
用于光學(xué)元件的本發(fā)明母玻璃包含作為主要組分的鉈和氧化硼。因此，該母玻璃能夠制備具有低熔融溫度和優(yōu)異成型性的勻質(zhì)玻璃。此外，通過玻璃體與堿金屬熔融鹽接觸進行離子交換，能夠制備具有光學(xué)設(shè)計所需要的折射率分布、寬的有效視場和優(yōu)異耐候性的分布式折射率透鏡。此外，通過使用分布式折射率透鏡，能夠提供具有優(yōu)異光學(xué)特性的光學(xué)元件和光學(xué)裝置。
文檔編號C03C3/093GK1747905SQ20048000373
公開日2006年3月15日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者宮內(nèi)太郎, 山田計 申請人:日本板硝子株式會社