專利名稱：樣品玻璃組合物、透鏡及其制法、光學(xué)產(chǎn)品和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它不含鉛，而且適合于制造高質(zhì)量陡度折射率透鏡。本發(fā)明還涉及一種使用所述用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物的陡度折射率透鏡及其制造方法。本發(fā)明還進(jìn)一步涉及裝備有所述陡度折射率透鏡的光學(xué)產(chǎn)品和光學(xué)儀器。
背景技術(shù)：
陡度折射率透鏡是棒形透鏡或纖維狀透鏡，它在橫截面上具有折射率從中心向周圍變化的折射率分布。該折射率由下面等式理想表示n(r)＝nc(1-Ar2/2)其中nc是透鏡光軸的中心折射率，A是折射率分布常數(shù)，而r是從中心到半徑的距離。
陡度折射率透鏡具有即使當(dāng)兩側(cè)為扁平時(shí)也能夠形成圖像的性質(zhì)，因此它可以容易制成以超精細(xì)透鏡為代表的小型透鏡，并且廣泛用作光學(xué)元件。
排列放置的陡度折射率透鏡的棒形透鏡組可以通過重疊來自各個(gè)透鏡的豎直實(shí)像(1∶1)而覆蓋大尺寸的圖像。棒形透鏡組也具有可以通過平面拋光處理透鏡端的優(yōu)點(diǎn)。由于這些優(yōu)點(diǎn)，陡度折射率透鏡廣泛用作形成圖像的光學(xué)元件，例如在復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、LED打印機(jī)、液晶快門打印機(jī)和多功能打印機(jī)中用作形成圖像的光學(xué)元件。陡度折射率透鏡也用作通訊透鏡。
這些陡度折射率透鏡可以通過例如離子交換過程制造。如圖1所示，離子交換過程如下含有能夠構(gòu)成改性氧化物的第一陽離子(如Li+)的玻璃體2與含有能夠構(gòu)成改性氧化物的第二陽離子(如，Na+)的熔鹽4在高溫下接觸，使玻璃體中的第一陽離子交換成在熔鹽中的第二陽離子。標(biāo)記數(shù)3表示離子交換容器。
在玻璃棒中第一陽離子和第二陽離子的分布可以通過離子交換改變。通過玻璃棒中離子濃度的分布，玻璃棒的折射率可以從其中心向周圍改變，籍此就可以制造出陡度折射率透鏡(參考圖2)。此外，標(biāo)記數(shù)字6是折射率分布曲線，它表示在該位置向周圍的折射率。符號(hào)r是從中心到半徑的距離，o是透鏡光軸的中心，ro是半徑，Nc是透鏡中心部分的折射率，而Ne是透鏡周邊部分的折射率。
JP-B-51-21594(此處使用的術(shù)語“JP-B”表示“審查日本專利出版物”)公開了一種有優(yōu)異色差的陡度折射率透鏡，它是通過在硝酸鉀熔鹽中含Cs的玻璃體的離子交換獲得的。
JP-B-59-41934公開了一種用于陡度折射率透鏡的含有作為玻璃組分的Li2O和Na2O的玻璃組合物以及使用該組合物制造具有較大孔徑張角(angular apeture)的陡度折射率透鏡的方法。
JP-B-7-88234公開了一種具有13°或更大的孔徑張角和90％或更大的視野有效場面積比的陡度折射率透鏡，它是由含有Li2O/Na2O摩爾比為1.25～1.5的Li2O和Na2O的玻璃組合物制成的。
從環(huán)境保護(hù)考慮，需要無鉛透鏡。尤其在歐洲，使用鉛是受到一些法規(guī)如“instruction on used electric and electronic equipments(WEEE)”和“orderon the use prohibition against harmful substance(RoHS)”禁止的。
因此，用于不含氧化鉛的陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物公開于如下文獻(xiàn)中JP-A-2001-139341(此處使用的術(shù)語“JP-A”指的是“未審查日本專利出版物”)、JP-A-2002-121048、JP-A-2002-211947和JP-A-2002-284543。
在傳統(tǒng)無鉛陡度折射率透鏡中，Li含量增加而不使用鉛。這是因?yàn)殂U是提高透鏡孔徑張角的必要組分，因此必需使用大量也具有加寬孔徑張角作用的Li來代替鉛以便可不使用鉛。此外，為獲得作為透鏡的性質(zhì)，必需使Li和Na的比例保持在特定范圍內(nèi)，因此當(dāng)Li的量增加時(shí)也必需增加Na的量。
堿離子的遷移率受到玻璃基體(Si、Ti、Ba、Sr等)、堿濃度和各種堿濃度比例的影響。通常，當(dāng)堿濃度增加時(shí)，該部分的玻璃基體含量降低，因而玻璃的骨架部分變得稀疏，這導(dǎo)致了堿離子易于遷移的結(jié)構(gòu)，因而堿離子遷移率增加。因此，當(dāng)Li濃度變高時(shí)，總的堿濃度變高，堿離子的遷移率增加。
當(dāng)堿遷移率過大時(shí)，出現(xiàn)下列問題。
(1)耐氣候性差。
堿離子通過與抗衡陰離子碳酸根反應(yīng)而產(chǎn)生了污染或腐蝕。
因?yàn)閴A離子容易移動(dòng)，因此即使在室溫也容易發(fā)生污染，這導(dǎo)致質(zhì)量劣化。
(2)強(qiáng)度低在通過離子交換形成從透鏡中心到側(cè)面的組分的梯度，由于組分梯度而導(dǎo)致了在中心部分和側(cè)面部分之間的熱膨脹系數(shù)的差異增大。因此，離子交換處理后在透鏡中發(fā)生了畸變或在透鏡中導(dǎo)致了殘余應(yīng)力，籍此裂紋擴(kuò)大，從而透鏡強(qiáng)度降低。當(dāng)離子交換處理的溫度增加時(shí)，在離子交換的同時(shí)玻璃粘度降低，這樣產(chǎn)生的畸變或殘余應(yīng)力就受到玻璃自身的結(jié)構(gòu)松弛的限制。另一方面，當(dāng)溫度增加時(shí)，離子運(yùn)動(dòng)速度變塊，離子交換處理太快，因而難于控制離子交換，因此不可能制造具有高重現(xiàn)性的高質(zhì)量透鏡。因此，為制造高質(zhì)量透鏡，需要使離子交換溫度降低到玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)或更低的溫度，然而，這將導(dǎo)致透鏡強(qiáng)度的降低。用于改善透鏡強(qiáng)度的在離子交換處理后增強(qiáng)透鏡表面的方法已經(jīng)公知，但是這方法要花費(fèi)很多時(shí)間而且增加成本。
(3)失去了孔徑張角的重現(xiàn)性。
因?yàn)殡x子易于移動(dòng)，因此在離子交換處理的同時(shí)品質(zhì)色散(dispersion ofquality)易于發(fā)生。因此，高品質(zhì)透鏡不可能穩(wěn)定獲得。
除來自堿離子遷移率增加的上述問題外，傳統(tǒng)的無鉛陡度折射率透鏡具有下列缺陷。
(4)在旋轉(zhuǎn)時(shí)易于發(fā)生結(jié)晶(反玻璃化的傾向)這歸因于使用大量Li的事實(shí)，例如，原因是Ba-Ti-O晶體等的形成。
(5)透鏡色差大這是由于不合適量的TiO導(dǎo)致的。
(6)折射率分布的形成效率低這歸因于離子交換效率差的事實(shí)。因此，大量Li成了透鏡形成所必要的，這導(dǎo)致了上述問題(1)～(4)，并且同時(shí)增加了成本。
(7)粘度對溫度依存性大。
粘度對溫度依存性是取決于組成的。當(dāng)粘度對溫度依存性大時(shí)，在透鏡性能中易于發(fā)生色散(dispersion)。因此，在上述(3)描述的問題易于發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種不含鉛、堿離子遷移率被控制而且質(zhì)量好的陡度折射率透鏡，并且提供一種制造該陡度折射率透鏡的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物(該組合物用于陡度折射率透鏡)，并且提供一種裝配有使用該樣品玻璃組合物的陡度折射率透鏡的光學(xué)產(chǎn)品和光學(xué)儀器。
本發(fā)明如下。
(1)用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括下列玻璃組成(以摩爾％計(jì))40≤SiO2≤651≤TiO2≤100≤MgO≤222≤Li2O≤182≤Na2O≤206≤Li2O+Na2O≤38，而且0.1≤CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種≤15摩爾％。
(2)如在上述項(xiàng)目(1)中描述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中Li2O的含量為2摩爾％或更多并小于12摩爾％，而Li2O和Na2O的總含量為6摩爾％或更多并小于32摩爾％。
(3)如在上述項(xiàng)目(1)中描述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中玻璃組成包括(以摩爾％計(jì))0≤B2O3≤20
2≤MgO≤220≤CaO≤150.1≤SrO≤150.1≤BaO≤152≤CaO+SrO+BaO≤255≤MgO+CaO+SrO+BaO≤472≤Li2O＜122≤Na2O≤156≤Li2O+Na2O＜2741≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤700≤ZnO≤100≤Y2O3≤50≤ZrO2≤2，而且0≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤15。
(4)如在上述項(xiàng)目(1)中描述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中玻璃組分包括(以摩爾％計(jì))0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O＜12，5≤Na2O≤15，10≤Li2O+Na2O＜27，0≤K2O≤3，
0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2，50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
(5)如在上述項(xiàng)目(1)中描述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中玻璃組分包括(以摩爾％計(jì))2≤TiO2≤8，0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O＜12，5≤Na2O≤1510≤Li2O+Na2O＜27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，
0.7≤Li2O/Na2O≤2，50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
(6)如上述項(xiàng)目(3)～(5)中任一項(xiàng)所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中B2O3的含量為1～10摩爾％。
(7)如上述項(xiàng)目(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩種或更多種都為0.1或更大。
(8)如上述項(xiàng)目(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩種或更多種都為0.2或更大。
(9)一種陡度折射率透鏡，其中折射率分布通過離子交換過程形成，而所述陡度折射率透鏡包括在上述項(xiàng)目(1)～(8)中任一所述的玻璃組分。
(10)一種陡度折射率透鏡的制備方法，它包括將含有第一堿金屬的玻璃棒浸漬在含有不同于第一堿金屬的第二堿金屬的熔鹽中；以及將第一堿離子離子交換成第二堿離子從而在玻璃棒上形成折射率分布，其中玻璃棒包括如在上述項(xiàng)目(1)～(8)中任一所述的玻璃組分。
(11)如上述項(xiàng)目(9)所述的陡度折射率透鏡，其中提供有排除干擾光(noise light)的裝置。
(12)一種包括如上述項(xiàng)目(9)或(11)所述的陡度折射率透鏡的光學(xué)產(chǎn)品。
(13)一種包括如上述項(xiàng)目(12)所述光學(xué)產(chǎn)品的光學(xué)儀器。
Ba、Sr、Ca和Mg可以按此順序有效減小堿離子的遷移率。
在用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物中，堿離子的遷移率可以通過控制玻璃組分的構(gòu)成并且尤其是指定BaO、SrO和CaO的含量而加以調(diào)節(jié)。通過確定地包含BaO、SrO和CaO中的任意兩種，可以在離子交換中獲得合適的堿離子遷移率，也可以抑制反玻璃化作用。此外，通過減小Li2O的含量，遷移率的調(diào)節(jié)變得容易，而且隨著總的堿濃度降低，耐氣候性也增加。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物時(shí)，可以獲得具有足夠孔徑張角的透鏡。因此，因?yàn)樵诒景l(fā)明中堿離子遷移率可以調(diào)節(jié)，因而即使當(dāng)離子交換溫度增加以降低玻璃組合物的粘度時(shí)，也可以限制堿離子的遷移率。因此，可以獲得具有低殘余應(yīng)力和高重現(xiàn)性的高質(zhì)量陡度折射率透鏡。而且，透鏡的畸變也得到抑制。
根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物，因?yàn)門iO2的含量被修正，因此可以獲得色差小的透鏡。當(dāng)在本發(fā)明中制造的透鏡排列組裝時(shí)，可以獲得具有良好性能的陡度折射率透鏡組，因此可獲得高質(zhì)量的光學(xué)產(chǎn)品和光學(xué)儀器。


圖1是解釋陡度折射率透鏡的制造中離子交換過程的圖。
圖2是解釋陡度折射率透鏡的圖。
圖3是兩個(gè)二維排列透鏡元件的透鏡組的示意圖。
圖4是解釋孔徑張角θ的圖。
圖5是解釋焦距P的圖。
標(biāo)記數(shù)字描述1陡度折射率透鏡2玻璃棒3離子交換容器4熔鹽6折射率分布曲線10透鏡組11透鏡元件12FRP基材13黑色樹脂
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物包括下面玻璃組分(以摩爾％計(jì))40≤SiO2≤651≤TiO2≤100≤MgO≤222≤Li2O≤182≤Na2O≤206≤Li2O+Na2O≤38，而且CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種為0.1～15摩爾％。
在本發(fā)明的樣品玻璃組合物中，規(guī)定每種組分范圍的原因如下。
(SiO2)SiO2是用于形成玻璃的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的主要組分。
當(dāng)玻璃組合物中SiO2濃度少于40摩爾％時(shí)，為表現(xiàn)出透鏡性質(zhì)必需相應(yīng)增加其它化學(xué)組分的濃度，籍此玻璃易于變得不透明(反玻璃化)。而當(dāng)SiO2濃度少于40摩爾％時(shí)，化學(xué)耐久性顯著降低。
另一方面，當(dāng)SiO2濃度超過65摩爾％時(shí)，用于形成折射率分布的堿組分、增加折射率組分和調(diào)節(jié)物理性質(zhì)組分的濃度都被限制。因此，非常難于獲得有折射率分布的實(shí)用的玻璃組合物。
因此，SiO2濃度為40～65摩爾％。
(TiO2)TiO2是提高樣品玻璃組合物折射率的組分，它是樣品玻璃組合物的基本組分。通過提高樣品玻璃組合物的折射率，可以提高陡度折射率透鏡的中心折射率。因此，在離子交換處理后，透鏡的中心折射率增加，因而可以加大孔徑張角θ。此外，通過增加TiO2，折射率分布更接近分布的理想狀態(tài)并且分辨率更好。當(dāng)TiO2濃度定為10摩爾％時(shí)，觀察不到分辨率的降低。另一方面，當(dāng)TiO2含量小于1摩爾％時(shí)，分辨率明顯降低，因而它不適合作為透鏡。
另一方面，當(dāng)TiO2濃度超過10摩爾％時(shí)，觀察到顯著色彩。因此，由于色差隨色彩變大的原因，因此這不適合作為用于透鏡的樣品玻璃組合物。
為獲得具有小色差和高分辨率的透鏡，TiO2濃度為1～10摩爾％，更優(yōu)選為2～8摩爾％。
(MgO)MgO是降低樣品玻璃組合物的熔融溫度和增加離子交換后透鏡中心部分與周圍部分之間的折射率差異(Δn)的組分。MgO是在無鉛透鏡中的傳統(tǒng)基本組分，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使當(dāng)MgO用其它堿土金屬代替也可以獲得充足的透鏡性能。
當(dāng)MgO的濃度超過22摩爾％時(shí)，樣品玻璃組合物易于被反玻璃化。此外，加入濃度超過22摩爾％的MgO會(huì)導(dǎo)致其它組分加入量的顯著降低，因而難于獲得可實(shí)際應(yīng)用的玻璃。
當(dāng)MgO濃度小于2摩爾％時(shí)，必需增加其它堿土金屬的含量，由此獲得充足的折光率差異或者降低離子遷移率的作用?？紤]CaO、SrO和BaO的優(yōu)選濃度，MgO含量優(yōu)選2摩爾％或更大。
因此，MgO含量優(yōu)選為0～22摩爾％，更優(yōu)選為2～22摩爾％，還更優(yōu)選為2～16摩爾％。
(Li2O)Li2O是在可適用于本發(fā)明樣品玻璃組合物的離子交換處理中的最重要組分之一。
當(dāng)在玻璃組合物中的Li2O的濃度小于2摩爾％時(shí)，為形成折射率分布而通過離子交換給出的濃度分布差異不可能大。因此，該玻璃組合物不可能用作透鏡。
另一方面，當(dāng)Li2O濃度超過18摩爾％時(shí)，易于發(fā)生玻璃的反玻璃化作用，因此難于形成透鏡的樣品玻璃。此外，耐候性變差。
因此，Li2O濃度為2～18摩爾％，優(yōu)選2～12摩爾％，更優(yōu)選2摩爾％或更大并且小于12摩爾％，還更優(yōu)選5～12摩爾％，最優(yōu)選5摩爾％或更大并且小于12摩爾％。
(Na2O)Na2O具有幫助Li的離子交換的作用，通過所謂的混合堿作用將離子交換種類的離子(包含在熔鹽中的離子)交換成Li，由此保持合適的離子遷移率。通過保持合適的離子遷移率，可以優(yōu)選調(diào)節(jié)離子交換速率，因此可以調(diào)節(jié)光學(xué)性質(zhì)。
當(dāng)玻璃組合物中的Na2O濃度小于2摩爾％時(shí)，在玻璃成型時(shí)玻璃變硬而難于成型。另外，樣品玻璃的熔點(diǎn)升高極多，因而透鏡樣品玻璃的制造變得困難。此外，可以充分獲得合適保持離子遷移率的作用。
另一方面，當(dāng)Na2O的濃度超過20摩爾％時(shí)，樣品玻璃的化學(xué)持久性降低，這樣是不切實(shí)際的。
因此，Na2O濃度優(yōu)選為2～20摩爾％，更優(yōu)選為2～15摩爾％，還更優(yōu)選為5～15摩爾％。
(Li2O+Na2O)在本發(fā)明的樣品玻璃組合物中，Li2O+Na2O的總含量范圍控制為6≤Li2O+Na2O≤38(摩爾％)。在Li2O+Na2O的該范圍內(nèi)，可以獲得良好的分辨率。優(yōu)選該范圍為6≤Li2O+Na2O＜32(摩爾％)，更優(yōu)選6≤Li2O+Na2O＜27(摩爾％)，還更優(yōu)選10≤Li2O+Na2O＜27(摩爾％)。
(Li2O/Na2O)Li2O與Na2O的比值優(yōu)選0.7≤Li2O/Na2O≤2(摩爾比)。
例如，當(dāng)透鏡需要高分辨率時(shí)，優(yōu)選該范圍為0.7≤Li2O/Na2O≤1.5。當(dāng)它們的比值在該范圍時(shí)，可以獲得最好的分辨率。
此外，當(dāng)透鏡需要大孔徑張角θ時(shí)，優(yōu)選該范圍為1.0≤Li2O/Na2O≤2.0。當(dāng)它們的比值在該范圍時(shí)，可以獲得最大的孔徑張角θ。
(CaO、SrO、BaO)CaO、SrO和BaO是作為降低樣品玻璃組合物的堿離子遷移率組分中非常重要的組分。
當(dāng)CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種的濃度小于0.1摩爾％時(shí)，堿土金屬氧化物的濃度變大，這導(dǎo)致熵減小，起因于高濃度堿土金屬氧化物的結(jié)晶易于發(fā)生，而且容易反玻璃化。
另一方面，CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種的濃度超過15摩爾％，則起因于高濃度堿土金屬的結(jié)晶易于出現(xiàn)，并且易于反玻璃化，因此該玻璃組合物不適于用于透鏡。
因此，CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種的濃度為0.1～15摩爾％，優(yōu)選2～12摩爾％。
單獨(dú)使用BaO可以使離子交換速度小些，但是加入SrO可以抑制在玻璃形成時(shí)的結(jié)晶作用。即，通過用Sr部分取代Ba，抑制了包含如Ba-Ti-O的晶體的形成，因此可以防止玻璃形成時(shí)的結(jié)晶(反玻璃化)。
BaO、SrO和CaO依該順序具有降低堿離子遷移率的顯著作用。因此，優(yōu)選SrO和BaO的濃度為0.1～15摩爾％，而CaO濃度為0～15摩爾％，更優(yōu)選SrO和BaO的濃度為2～12摩爾％，而CaO濃度為0～15摩爾％。
CaO+SrO+BaO為2～25摩爾％，特別優(yōu)選4～20摩爾％。
MgO+CaO+SrO+BaO為5～47摩爾％，特別優(yōu)選5～36摩爾％。
堿離子交換速度的合適值根據(jù)透鏡的直徑變化。如果是大透鏡，則即使離子交換速度快也需要直到完成離子交換的時(shí)間以及需要充分的時(shí)間用于結(jié)構(gòu)松弛，以便能夠獲得具有滿意性能的透鏡。因此，從生產(chǎn)成本平衡考慮，堿土金屬濃度可以通過使用CaO和MgO代替BaO而加以調(diào)節(jié)。
CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩種或更多種比值都優(yōu)選為0.1或更高，更優(yōu)選為0.2或更高。當(dāng)這些比值小于0.1摩爾％時(shí)，CaO、SrO和BaO的一種堿土金屬氧化物的濃度變大，這導(dǎo)致熵減小，并且起因于高濃度堿土金屬氧化物的結(jié)晶也易于發(fā)生而且易于反玻璃化，因而它不適合用作透鏡用玻璃。
在本發(fā)明中的玻璃組合物還可以含有下列組分。
(B2O3)B2O3是用于形成玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的組分。盡管B2O3含量低但也具有延緩離子交換速度的作用。
B2O3是能夠加速玻璃化來調(diào)節(jié)玻璃粘度的組分，而幾乎不改變用其制備的透鏡的分辨率和孔徑張角θ。順便提及，也存在這樣的情況其中基本組分之間的比值都是目標(biāo)值，但部分這些組分的含量相對于組成來說變得相對太高，從而導(dǎo)致例如反玻璃化。在這種情況下，優(yōu)選使用B2O3以在不改變基本組分之間的比值的情況下達(dá)到抑制變得相對較多的組分濃度的目的。
在不改變所要獲得透鏡的分辨率和孔徑張角θ的情況下，可以加入的B2O3量優(yōu)選為20摩爾％或更小。因此，B2O3濃度為0～20摩爾％。優(yōu)選0～10摩爾％，更優(yōu)選1～10摩爾％。
SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3為41～70摩爾％，優(yōu)選50～70摩爾％。能夠加入的Al2O3的濃度為0～10摩爾％。
(ZnO、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、In2O3、La2O3、Ta2O5)從調(diào)節(jié)折射率和改善耐侯性考慮，上述組分可以以下列比例加入。上述組分的總量優(yōu)選為0～15摩爾％，更優(yōu)選為0.2～10摩爾％。
ZnO濃度優(yōu)選為0～10摩爾％，更優(yōu)選0～8摩爾％。
Y2O3濃度優(yōu)選0～5摩爾％。
ZrO2濃度優(yōu)選為0～2摩爾％，更優(yōu)選0.2～2摩爾％。
(K2O、Cs2O)K2O和Cs2O都是能夠通過類似于Mg、Ca、Sr和Ba的混合堿作用降低堿離子遷移率的組分。K2O濃度優(yōu)選為0～3摩爾％，而Cs2O濃度優(yōu)選為0～3摩爾％。
本發(fā)明的陡度折射率透鏡是其折射率通過離子交換過程形成的陡度折射率透鏡，而且該陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物包括根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物。
根據(jù)用途，優(yōu)選透鏡提供有用于排除干擾光的裝置，所述干擾光是由于大量來自透鏡側(cè)面的孔徑張角的入射光反射導(dǎo)致的。
通過在透鏡側(cè)面上提供吸收層或散射層就可以排除或減少干擾光。具體而言，已知方法有在透鏡側(cè)面上裝配著色層以使透鏡成為芯/包層結(jié)構(gòu)的方法或者在透鏡側(cè)面上形成微小不均勻結(jié)構(gòu)的方法。干擾光是指所謂的白噪音(white noise)。
本發(fā)明的光學(xué)產(chǎn)品可以包括0～2維排列(array)以使光軸基本平行的陡度折射率透鏡。
通過排列本發(fā)明陡度折射率透鏡，使用小直徑透鏡就可以獲得豎直實(shí)像(1∶1)的寬范圍。
本發(fā)明的光學(xué)儀器就是使用這些光學(xué)產(chǎn)品的儀器。
本發(fā)明透鏡的取決于所使用光源波長的色散小，因此，適合于彩色掃描應(yīng)用。
可以分別向本發(fā)明的玻璃組合物中加入0～5摩爾％濃度的Nb2O5、In2O3、La2O3和Ta2O5，而以0～10摩爾％的濃度加入GeO2。此外，作為添加劑，SnO2、As2O3和Sb2O3可以分別以0～1摩爾％的量加入。
下列組合物可以獲得相同發(fā)明效果。
組合物1一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分40≤SiO2≤65，1≤TiO2≤10，0≤MgO＜2，2≤Li2O≤18，2≤Na2O≤20，6≤Li2O+Na2O≤38，以及CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種都為0.1～15摩爾％。
組合物2一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分60＜SiO2≤65，1≤TiO2≤10，0≤MgO≤22，2≤Li2O≤18，2≤Na2O≤20，6≤Li2O+Na2O≤38，和CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種都為0.1～15摩爾％。
組合物3一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分40≤SiO2≤65，1≤TiO2＜2，0≤MgO≤22，2≤Li2O≤18，2≤Na2O≤20，6≤Li2O+Na2O≤38，和CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種都為0.1～15摩爾％。
組合物4一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分40≤SiO2≤65，1≤TiO2≤10，0≤MgO≤22，2≤Li2O≤18，13＜Na2O≤20，15＜Li2O+Na2O≤38，和CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種都為0.1～15摩爾％。
組合物5如組合物2或3所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分
0≤B2O3≤20，2≤MgO≤22，0≤CaO≤15，0.1≤SrO≤15，0.1≤BaO≤15，2≤CaO+SrO+BaO≤25，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤47，2≤Li2O≤12，2≤Na2O≤15，6≤Li2O+Na2O≤27，41≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤10，0≤Y2O3≤5，0≤ZrO2≤2，0≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤15.
組合物6如組合物4所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分0≤B2O3≤20，2≤MgO≤22，0≤CaO≤15，0.1≤SrO≤15，0.1≤BaO≤15，
2≤CaO+SrO+BaO≤25，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤47，2≤Li2O≤12，13＜Na2O≤15，15＜Li2O+Na2O≤27，41≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤10，0≤Y2O3≤5，0≤ZrO2≤2，0≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤15.
組合物7如組合物2或3所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O≤12，5≤Na2O≤15，10≤Li2O+Na2O≤27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2
50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
組合物8如組合物4所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O≤12，13＜Na2O≤15，18＜Li2O+Na2O≤27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2，
50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
組合物9如組合物2所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組成2≤TiO2≤8，0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O≤12，5≤Na2O≤15，10≤Li2O+Na2O≤27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2，50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，
0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
組合物10如組合物4所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括以摩爾％計(jì)的下列玻璃組分2≤TiO2≤8，0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O≤12，13≤Na2O≤15，18＜Li2O+Na2O≤27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2，50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，
0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
組合物11如組合物9或10所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中B2O3含量為1～10摩爾％。
組合物12如組合物1～11中任一個(gè)所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩個(gè)或更多個(gè)都為0.1或更大。
組合物13如組合物7～11中任一個(gè)所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩個(gè)或更多個(gè)都為0.2或更大。
實(shí)施例下面參考實(shí)施例和比較實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
通過下表1或2中示出組分的混合和熔融制備樣品玻璃組合物，該組合物形成纖維狀的玻璃棒(直徑300μm)。離子交換過程是通過在表1和2示出的條件下在每個(gè)實(shí)施例(或比較實(shí)施例)(參考圖1)中的每個(gè)玻璃組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(在表1和表2示出的離子交換溫度)加熱熔化的硝酸鈉鹽中浸泡玻璃棒進(jìn)行的。每個(gè)組合物的離子交換時(shí)間都存在最佳值，在離子交換時(shí)間比最佳時(shí)間短或長的情況下都不會(huì)形成透鏡。此外，但最佳離子交換時(shí)間延長時(shí)，成本增加，而當(dāng)時(shí)間縮短時(shí)，透鏡形成難于控制。
軟膏劑涂于患處2每天次，療程20天。
皮膚瘙癢癥是一種自覺皮膚瘙癢而無原發(fā)性損害的皮膚病。臨床上可分為全身性皮膚瘙癢和局限性皮膚瘙癢癥，后者多局限在肛門和外陰部。皮膚瘙癢原因復(fù)雜，發(fā)病機(jī)理尚未完全明了。全身性皮膚瘙癢常見原因?yàn)閮?nèi)分泌失調(diào)和冬季瘙癢，肝腎疾病、惡性腫瘤、以及精神性因素也可引起瘙癢。劇烈瘙癢；可見于全身或局限于肛門、陰囊或女陰部。瘙癢常在夜間加重，影響睡眠，病人常用手抓撓不止，繼發(fā)性皮損，因抓撓過度而發(fā)生抓痕、血瘀，日久可出現(xiàn)濕疹化、苔蘚樣變及色素沉著。
人溶菌酶是由單核-巨噬細(xì)胞分泌，在肌體中起非特異性防御機(jī)制，有抗感染、抗腫瘤、抗病毒、和免疫調(diào)節(jié)的作用，特別是有很好的抗炎癥療效，具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值?；蛑亟M人溶菌酶經(jīng)軍事

表2

結(jié)果，在玻璃棒中的Li離子交換成混合熔鹽中的Na離子，而且形成了基于濃度分布的折射率分布。每個(gè)陡度折射率透鏡都是以這種方式制備的(參考圖2)。
所制備的樣品玻璃組合物和陡度折射率透鏡都進(jìn)行下列評(píng)價(jià)。
(1)反玻璃化評(píng)價(jià)每個(gè)樣品玻璃組合物都粉碎成直徑約為1mm的粒子，并用甲醇徹底洗滌，粒子均勻地放置在長為200mm、寬為12mm以及深為8mm的鉑船形器皿中，在1300℃熔化1小時(shí)后，就將船形器皿在600～1025℃的梯度爐中保持12、18、24、48和100小時(shí)。
然后，用顯微鏡觀察玻璃的反玻璃化的出現(xiàn)，并根據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
A在100小時(shí)內(nèi)沒有反玻璃化。
B在48小時(shí)內(nèi)有反玻璃化。
C在24小時(shí)內(nèi)有反玻璃化。
D在18小時(shí)內(nèi)有反玻璃化。
E在12小時(shí)內(nèi)有反玻璃化。
在工業(yè)制造玻璃中，優(yōu)選等級(jí)C或更高的評(píng)價(jià)。
(2)圖像評(píng)價(jià)透鏡性能按如下評(píng)價(jià)。將陡度折射率透鏡切割成合適長度(焦距P)，而透鏡的兩側(cè)平行拋光成鏡面。焦距P是圖5中的P。在圖5中，P(630)是在630nm波長的焦距，P(530)是在530nm波長的焦距，P(470)是在470nm波長的焦距，而r是透鏡的半徑。檢測圖案(checkered pattern)與透鏡的一側(cè)接觸，而且透鏡性能從如下的圖像形狀加以評(píng)價(jià)。
◎圖案在整個(gè)側(cè)面都清楚地成像而沒有扭曲。
○在側(cè)面中心部分的圖案圖像都清楚，但在周圍部分的圖像稍微扭曲。
△在側(cè)面中心部分的圖案圖像都清楚，但在周圍部分的圖像極大扭曲。
×圖像在中心部分和周圍部分都顯著扭曲，根本不能用作透鏡。
(3)孔徑張角的評(píng)價(jià)孔徑張角是能夠通過透鏡改變光束方向的最大入射角(圖4)?？讖綇埥前慈缦略u(píng)價(jià)。
首先，上面制造的陡度折射率透鏡切割成合適長度，并且透鏡兩側(cè)平行拋光成鏡面。使檢測圖案與透鏡的一側(cè)接觸，通過從另一側(cè)觀察檢測圖案的豎直圖像測定焦距P。利用A＝2π/P的關(guān)系計(jì)算折射率分布系數(shù)A。利用A、透鏡的半徑r0以及通過使用Pulfrich折光計(jì)的總反射臨界方法測定的離子交換之前的玻璃棒的折射率Nc，根據(jù)下面等式計(jì)算孔徑張角θSinθ＝A·Nc·rO基于來自θ和Nc之間的上述關(guān)系的在實(shí)施例和比較實(shí)施例中離子交換之前玻璃棒的折射率都為約1.59以及即使當(dāng)中心折射率很接近時(shí)所獲得的孔徑張角θ的差異也都足夠小的事實(shí)，離子交換后的陡度折射率透鏡的中心部分的折射率Nc被認(rèn)為是1.59計(jì)算。
在實(shí)施例中，檢測每個(gè)組合物以使其孔徑張角為約10.1～12.9°，但也可以通過任意改變這些組成而使用其它角度。
(4)Li的使用效率的評(píng)價(jià)在離子交換過程中，離子交換起始于與熔鹽接觸的玻璃棒周圍側(cè)，然后離子交換逐漸向玻璃棒的中心部分進(jìn)行。理想地，優(yōu)選在周圍部分的所有Li都被離子交換掉，離子交換量向中心部分逐漸減小，而在玻璃棒的中心部分的Li根本沒有發(fā)生離子交換，由此結(jié)束了離子交換過程。在這種情況下，在陡度折射率透鏡的周圍部分與中心部分之間的Li濃度差異變得最大，而且透鏡的周圍部分與中心部分之間的折射率差異也是最大的。然而，當(dāng)離子交換過程連續(xù)進(jìn)行直到折射率分布滿足所獲得透鏡性能時(shí)的時(shí)間，實(shí)際上玻璃棒的中心部分處的部分Li也都發(fā)生了離子交換。因而，在玻璃棒中心部分的Li濃度降低，而且在周圍部分和中心部分之間的折射率差異變小。因此，為獲得所需的折射率差異，考慮到玻璃棒的中心部分的離子交換，需要增高樣品玻璃組合物中的Li濃度，這導(dǎo)致了材料成本的增高。此外，如果需要增高樣品玻璃組合物中的Li濃度，則在形成樣品玻璃中易于發(fā)生反玻璃化，因此伴隨有在制造條件中自由度減小的缺陷。
在離子交換之前在玻璃棒中心部分的Li濃度[Li]i與離子交換后陡度折射率透鏡中心部分的Li濃度[Li]p的比值[Li]p/[Li]i定義為Li的使用效率。Li的使用效率按如下計(jì)算。
在進(jìn)行理想離子交換并且制造出其中在玻璃棒的周圍部分的所有Li都被離子交換，而在玻璃棒的中心部分的Li根本沒有離子交換的這樣的陡度折射率透鏡情況下，取透鏡中心部分的折射率為Nc(理想)，透鏡周圍部分的折射率為Ne(理想)，而這兩個(gè)折射率的差值為ΔN(理想)，因而形成下列關(guān)系式ΔN(理想)＝Nc(理想)-Ne(理想)另一方面，在離子交換按實(shí)際進(jìn)行的情況下，取透鏡中心部分的折射率為Nc(透鏡)，透鏡周圍部分的折射率為Ne(透鏡)，而這兩個(gè)折射率的差值為ΔN(透鏡)，因而形成下列關(guān)系式ΔN(透鏡)＝Nc(透鏡)-Ne(透鏡)此處，ΔN(透鏡)是通過觀察透鏡的焦距P以及從下列等式獲得sinθ=2π·r0·Nc/P=(2·Nc·ΔN(lens)]]>其中θ是孔徑張角，rO是透鏡的半徑，Nc是離子交換過程前玻璃棒的折射率，而P是焦距。實(shí)施例和比較實(shí)施例中玻璃棒的折射率在離子交換處理之前是1.59，而且透鏡中心部分的折射率改變對于孔徑張角θ的貢獻(xiàn)是很小的，因此Nc通常認(rèn)為是接近于1.59。
此處，因?yàn)橥哥R周邊部分被認(rèn)為是進(jìn)行了充分的離子交換，因此Ne(透鏡)可以近似于Ne(理想)。這樣，就形成了下面的關(guān)系ΔN(透鏡)＝Nc(透鏡)-Ne(透鏡)＝Nc(透鏡)-Ne(理想)因?yàn)楸景l(fā)明中透鏡在離子交換前后的折射率差異是與Li含量成比例的，因此在透鏡中心部分的Li含量[Li]i與在離子交換后透鏡中心部分的Li含量[Li]p之間形成了下面關(guān)系[Li]p/[Li]i＝ΔN(透鏡)/ΔN(理想)
從上面等式可以計(jì)算出Li的使用效率。Li的使用效率優(yōu)選為較高的，在工業(yè)生產(chǎn)中Li的使用效率優(yōu)選為40％或更高。
實(shí)施例1～8如表1所示，實(shí)施例1～8的組合物包含CaO、SrO和BaO中的SrO和BaO。
在實(shí)施例1～8中，離子交換時(shí)間為7.3～12.2小時(shí)，這是適合工業(yè)應(yīng)用的。
圖像的評(píng)價(jià)結(jié)果為◎，圖案在整個(gè)側(cè)面都清楚地成像而沒有扭曲。
Li的使用效率為62.0～71.1％，這顯示出了良好的結(jié)果。
實(shí)施例9～11在實(shí)施例9～11中，TiO2的濃度為1.0～2.0摩爾％，這是很低的值，它幾乎等于在本發(fā)明中1摩爾％TiO2的最低值。
在實(shí)施例9～11中，圖像的評(píng)價(jià)結(jié)果分別為△、○和◎，離子交換時(shí)間為7.8～12.7小時(shí)，而Li的使用效率為61.9％或更高，所得結(jié)果良好。
實(shí)施例12和13在實(shí)施例12中，TiO2濃度為11摩爾％，這濃度稍高了些，但離子交換時(shí)間為6小時(shí)，而Li的使用效率為56.8％，這是好結(jié)果。
從實(shí)施例12和13可以看出高濃度Li導(dǎo)致離子交換時(shí)間短。
實(shí)施例14和15在實(shí)施例14和15中，組合物分別包含3摩爾％和6摩爾％濃度的B2O3。在這兩個(gè)實(shí)施例中，沒有發(fā)生反玻璃化，而且獲得了好的透鏡。
實(shí)施例16～20實(shí)施例16和17的組合物包括2.5摩爾％的K2O，而實(shí)施例18的組合物包含1.0摩爾％的K2O，而實(shí)施例19中K2O為4.5摩爾％。
在實(shí)施例16～18中，離子交換時(shí)間為8.7～17.6小時(shí)，這是工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)選值。
實(shí)施例19的組合物含有高達(dá)4.5摩爾％的K2O。因此圖像評(píng)價(jià)結(jié)果劣于實(shí)施例16～18的結(jié)果。當(dāng)含有大量K2O時(shí)，透鏡的有效面積變小。
實(shí)施例20和21實(shí)施例20的組合物含有1.0摩爾％的Cs2O。實(shí)施例20的離子交換時(shí)間為12.30小時(shí)，這適于工業(yè)生產(chǎn)。
在實(shí)施例21的組合物中包含高達(dá)4.5摩爾％含量的Cs2O。因此，圖像評(píng)價(jià)的結(jié)果比實(shí)施例20的結(jié)果差。當(dāng)含有大量Cs2O時(shí)，透鏡的有效面積變小。
實(shí)施例22在實(shí)施例22中，CaO、SrO和BaO的濃度分別為0摩爾％、2摩爾％和2摩爾％，而它們的總含量為4.0摩爾％，這是較小的含量，但反玻璃化、圖像評(píng)價(jià)和Li的使用效率都表現(xiàn)出好結(jié)果。
實(shí)施例23～25在實(shí)施例23～25的組合物包含除SrO和BaO外的CaO，但是離子交換時(shí)間為9.9～11.9小時(shí)，這適合于工業(yè)生產(chǎn)，而圖像評(píng)價(jià)也表現(xiàn)出良好的結(jié)果。
實(shí)施例26和29實(shí)施例26和29沒有包含BaO，而是包含CaO和SrO。
在實(shí)施例26和29中，離子交換時(shí)間分別為9.4小時(shí)和9.6小時(shí)，結(jié)果良好。反玻璃化為等級(jí)B，結(jié)果良好。
實(shí)施例27和28實(shí)施例27和28的組合物不含SrO，而是含有CaO和BaO。
在實(shí)施例27和28中，離子交換時(shí)間為10.4小時(shí)或10.0小時(shí)，結(jié)果良好，而反玻璃化表現(xiàn)出優(yōu)異結(jié)果。
比較實(shí)施例1在比較實(shí)施例1的組合物中包含6.0摩爾％的有毒PbO。
當(dāng)比較實(shí)施例1與實(shí)施例1～29比較時(shí)，可以看出在反玻璃化性質(zhì)、圖像評(píng)價(jià)和Li的使用效率上實(shí)施例1～29幾乎等于比較實(shí)施例1。
比較實(shí)施例2～8在比較實(shí)施例2～6中的組合物只含CaO、SrO和BaO中的BaO，而比較實(shí)施例7和8只包含CaO、SrO和BaO中的SrO。
在比較實(shí)施例2中，離子交換時(shí)間縮短至1.50小時(shí)，該值是不適于工業(yè)生產(chǎn)的。
比較實(shí)施例3～8被評(píng)價(jià)為等級(jí)D或E的反玻璃化，因此反玻璃化方面差。
比較實(shí)施例9和10比較實(shí)施例9和10不包含TiO2。
在比較實(shí)施例9和10的評(píng)價(jià)中，圖像評(píng)價(jià)結(jié)果為等級(jí)×，因而圖像評(píng)價(jià)差。在比較實(shí)施例9中，反玻璃化為等級(jí)D，因此反玻璃化方面差。
比較實(shí)施例11和14比較實(shí)施例11和14不包含CaO、SrO和BaO。在比較實(shí)施例11和14中，離子交換時(shí)間為3.40小時(shí)，這不適于工業(yè)生產(chǎn)。
比較實(shí)施例12比較實(shí)施例12的組合物包含8.0摩爾％的CaO，但不包含SrO和BaO。
在比較實(shí)施例12中反玻璃化為等級(jí)E，因此反玻璃化方面差。
比較實(shí)施例13比較實(shí)施例13的組合物包含19.0摩爾％的Li2O，該含量過量。
比較實(shí)施例13的反玻璃化為等級(jí)E，因此反玻璃化方面差。此外，Li的使用效率為37.2％，該值非常低。
實(shí)施例30直徑為570μm的柱面透鏡使用與實(shí)施例3相同的玻璃組合物以及相同方式制備，并且在透鏡的側(cè)面上形成不均勻性。所得透鏡元件二維排列，該透鏡組的示意圖在圖3示出。
如圖3所示，多個(gè)透鏡元件11被二維排列，而且多個(gè)透鏡元件11被一對玻璃纖維增強(qiáng)樹脂(FRP)基材12夾在中間。黑色樹脂13填充在這對FRP基材12和多個(gè)透鏡元件11之間的空間內(nèi)。
作為這樣構(gòu)成的透鏡組的化學(xué)性質(zhì)，評(píng)價(jià)圖像的可重現(xiàn)性。這種評(píng)價(jià)是通過根據(jù)MTF(Modulation Transfer Function，調(diào)制傳遞函數(shù))方法測定圖像再現(xiàn)率進(jìn)行的。即，在透鏡組的入射側(cè)面上放置規(guī)定的線圖(prescribedline chart)，而該線圖用穿過濾色鏡和光擴(kuò)散板的鹵素光照射，這樣獲得的圖像在透鏡組的輸出側(cè)面上形成為1/1豎直圖像。此時(shí)，測定豎直圖像對于入射圖像的再現(xiàn)率。
在本發(fā)明中，用通過開/關(guān)表示的矩形波的線對(line pair)作為一組，使用了在1mm(81pm)的距離上具有8組線對的線狀光譜(line pattern)。
在實(shí)施例30的透鏡組中，圖像再現(xiàn)率為68％，示出了60％或更高的好值。
通過使用這樣形成的透鏡組，可以構(gòu)成有優(yōu)異化學(xué)性質(zhì)的光學(xué)儀器。例如，當(dāng)類似于實(shí)施例30的透鏡組的透鏡組用在掃描器或復(fù)印機(jī)上作為圖像輸出元件，可以再現(xiàn)出高分辨率和銳度的圖像。
此外，由使用該透鏡組和發(fā)光元件制造的圖像輸出元件構(gòu)成的打印機(jī)，可以再現(xiàn)出高分辨率和高銳度圖像。
在圖3中，包括二維排列的多個(gè)透鏡元件的透鏡組用作光學(xué)元件，但是本發(fā)明并沒有限制于這些。即，包括零維排列的透鏡元件的光學(xué)元件可以用作光學(xué)元件。即，一個(gè)透鏡可以用作一個(gè)光學(xué)元件。包括一維排列的光學(xué)元件的透鏡組也可以使用。此外，對于兩維透鏡組，不僅可以兩個(gè)一排地制成光學(xué)元件，而且可以將多排排列以適用于大面積。
實(shí)施例31
采用裝填構(gòu)件1b的3-室-壓力裝填適合于含有很少量CO2的果汁混合飲料、微生物敏感的和氧敏感的飲料，特別是果汁飲料，等滲壓的飲料和具有少量CO2-含量的保健飲料。
采用裝填構(gòu)件1b的無壓裝填適合于果汁和果汁飲料、冰茶、等滲壓的飲料和不含CO2的保健飲料。
權(quán)利要求
1.一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，以摩爾％計(jì)，它包括下列玻璃組分40≤SiO2≤651≤TiO2≤100≤MgO≤222≤Li2O≤182≤Na2O≤206≤Li2O+Na2O≤38，而且0.1≤CaO、SrO和BaO中的任意兩種或更多種≤15。
2.如權(quán)利要求1所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中Li2O含量為2摩爾％或更高并且小于12摩爾％，而Li2O和Na2O的總含量為6摩爾％或更高并且小于32摩爾％。
3.如權(quán)利要求1所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中所述玻璃組分，以摩爾％計(jì)，包括0≤B2O3≤20，2≤MgO≤22，0≤CaO≤15，0.1≤SrO≤15，0.1≤BaO≤15，2≤CaO+SrO+BaO≤25，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤47，2≤Li2O＜12，2≤Na2O≤15，6≤Li2O+Na2O＜27，41≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤10，0≤Y2O3≤5，0≤ZrO2≤2，和0≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤15.
4.如權(quán)利要求1所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中所述玻璃組分，以摩爾％計(jì)，包括0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O＜12，5≤Na2O≤15，10≤Li2O+Na2O＜27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2，50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，和0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
5.如權(quán)利要求1所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中所述玻璃組分，以摩爾％計(jì)，包括2≤TiO2≤8，0≤B2O3≤10，2≤MgO≤16，0≤CaO≤15，2≤SrO≤12，2≤BaO≤12，4≤CaO+SrO+BaO≤20，5≤MgO+CaO+SrO+BaO≤36，5≤Li2O＜12，5≤Na2O≤1510≤Li2O+Na2O＜27，0≤K2O≤3，0≤Cs2O≤3，0.7≤Li2O/Na2O≤2，50≤SiO2+TiO2+B2O3+Al2O3≤70，0≤ZnO≤8，0≤Y2O3≤5，0.2≤ZrO2≤2，和0.2≤ZnO+Y2O3+ZrO2+Nb2O5+In2O3+La2O3+Ta2O5≤10.
6.如權(quán)利要求3所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中B2O3含量為1～10摩爾％。
7.如權(quán)利要求1所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩個(gè)或更多個(gè)都為0.1或更大。
8.如權(quán)利要求1所述的用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，其中CaO/(CaO+SrO+BaO)、SrO/(CaO+SrO+BaO)和BaO/(CaO+SrO+BaO)比值中的任意兩個(gè)或更多個(gè)都為0.2或更大。
9.一種陡度折射率透鏡，其中折射率分布通過離子交換過程形成，而所述陡度折射率透鏡包括權(quán)利要求1所述的玻璃組分。
10.一種陡度折射率透鏡的制備方法，它包括將含有第一堿金屬的玻璃棒浸漬在含有不同于第一堿金屬的第二堿金屬的熔鹽中；以及將第一堿離子離子交換成第二堿離子從而在玻璃棒中形成折射率分布；其中所述玻璃棒包括如權(quán)利要求1所述的玻璃組分。
11.如權(quán)利要求9所述的陡度折射率透鏡，其中提供有用于排除干擾光的裝置。
12.一種包括如權(quán)利要求9所要求的陡度折射率透鏡的光學(xué)產(chǎn)品。
13.一種包括如權(quán)利要求12所要求的光學(xué)產(chǎn)品的光學(xué)儀器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于陡度折射率透鏡的樣品玻璃組合物，它包括下列玻璃組成(以摩爾％計(jì))40≤SiO
文檔編號(hào)C03C3/076GK1680205SQ20051006268
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者宮內(nèi)太郎, 大川和哉, 柴達(dá)史, 松山富蔵 申請人:日本板硝子株式會(huì)社