JP2557388B2 - 屈折率分布型光学素子およびその製造方法 - Google Patents
屈折率分布型光学素子およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透明誘電体を屈折率分布に寄与するイオンを
含む溶融塩に浸漬または接触させ、透明誘電体中のイオ
ンと溶融塩中のイオンとを交換させ、透明誘電体中に屈
折率分布を形成するイオン交換法屈折率分布型光学素子
およびその製造方法に関するものである。
含む溶融塩に浸漬または接触させ、透明誘電体中のイオ
ンと溶融塩中のイオンとを交換させ、透明誘電体中に屈
折率分布を形成するイオン交換法屈折率分布型光学素子
およびその製造方法に関するものである。
透明誘電体を屈折率分布に寄与するイオンを含む溶融
塩に浸漬または接触させ、透明誘電体中のイオンと溶融
塩中のイオンとを交換させ、透明誘電体中に屈折率分布
を形成させるイオン交換法屈折率分布型光学素子の製造
法は知られている。例えば第15図に示すように、Li+,Tl
+,Cs+などの陽イオン（図中ではA+）を含むガラスロッ
ド１を硝酸ナトリウムや硝酸カリウムなどの溶融塩２中
に浸漬し、ガラス中のイオン（A+）と溶融塩中の陽イオ
ン（図中ではB+）を交換させることにより第16図に示さ
れるような屈折率分布を有するロッドレンズを得ること
ができる。またこのロッドレンズの光学特性を高めるた
め、ロッドレンズの外周表面を凹凸にあらしロッドレン
ズより屈折率の高い光吸収体を塗布して、レンズのフレ
アー減少を低減させることも知られている（特公昭50−
37550,特開昭50−44844）。
塩に浸漬または接触させ、透明誘電体中のイオンと溶融
塩中のイオンとを交換させ、透明誘電体中に屈折率分布
を形成させるイオン交換法屈折率分布型光学素子の製造
法は知られている。例えば第15図に示すように、Li+,Tl
+,Cs+などの陽イオン（図中ではA+）を含むガラスロッ
ド１を硝酸ナトリウムや硝酸カリウムなどの溶融塩２中
に浸漬し、ガラス中のイオン（A+）と溶融塩中の陽イオ
ン（図中ではB+）を交換させることにより第16図に示さ
れるような屈折率分布を有するロッドレンズを得ること
ができる。またこのロッドレンズの光学特性を高めるた
め、ロッドレンズの外周表面を凹凸にあらしロッドレン
ズより屈折率の高い光吸収体を塗布して、レンズのフレ
アー減少を低減させることも知られている（特公昭50−
37550,特開昭50−44844）。
さらに上記イオン交換法によるロッドレンズにおい
て、例えばLi+を含むガラスロッドを硝酸ナトリウム溶
融塩中でイオン交換したような場合、第17図に示すよう
にレンズ周辺で熱膨張係数が大きくなるという欠点があ
った。このような熱膨張係数分布をもつロッドは応力的
にもろい性質をもつので、使用中にクラックが発生した
り割れたりすることがしばしば起こった。またフレアー
防止のためロッドレンズ周囲にロッドレンズよりも屈折
率の高い光吸収体を塗布すると、屈折率分布が第18図に
示されているようになり、ロッドレンズと光吸収体との
界面でフレネル反射が大きくなると云う問題を生じてい
た。
て、例えばLi+を含むガラスロッドを硝酸ナトリウム溶
融塩中でイオン交換したような場合、第17図に示すよう
にレンズ周辺で熱膨張係数が大きくなるという欠点があ
った。このような熱膨張係数分布をもつロッドは応力的
にもろい性質をもつので、使用中にクラックが発生した
り割れたりすることがしばしば起こった。またフレアー
防止のためロッドレンズ周囲にロッドレンズよりも屈折
率の高い光吸収体を塗布すると、屈折率分布が第18図に
示されているようになり、ロッドレンズと光吸収体との
界面でフレネル反射が大きくなると云う問題を生じてい
た。
一般にロッドレンズの周囲に光吸収体を塗布する工程
で、塗布後のロッド外径精度を一定に維持することはか
なり困難であった。ロッドレンズを複数本束ねて製造す
るレンズアレイでは、各ロッドレンズの光学特性ならび
に外径が揃っていることが要求されるため、ロッドレン
ズ周囲に光吸収体を塗布する工程で外径精度が低下する
ことは望ましくなくその改善策が求められていた。
で、塗布後のロッド外径精度を一定に維持することはか
なり困難であった。ロッドレンズを複数本束ねて製造す
るレンズアレイでは、各ロッドレンズの光学特性ならび
に外径が揃っていることが要求されるため、ロッドレン
ズ周囲に光吸収体を塗布する工程で外径精度が低下する
ことは望ましくなくその改善策が求められていた。
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、
着色成分を含む光吸収体部分と透明誘電体部分を溶着一
体化した後にイオン交換することにより、内部と外周部
との間の熱膨張係数の差に起因するもろさを解消し、寸
法精度を高め、上限界面での光反射を低減することも
に、着色成分を含む光吸収体部分の形状が三次元的に異
なる屈折率分布型光学素子とその製造法を提供すること
を目的とする。
着色成分を含む光吸収体部分と透明誘電体部分を溶着一
体化した後にイオン交換することにより、内部と外周部
との間の熱膨張係数の差に起因するもろさを解消し、寸
法精度を高め、上限界面での光反射を低減することも
に、着色成分を含む光吸収体部分の形状が三次元的に異
なる屈折率分布型光学素子とその製造法を提供すること
を目的とする。
すなわち、本発明はイオン交換法により製造される屈
折率分布型光学素子において、交換可能なイオンと着色
成分とを有する光吸収体成分が、屈折率分布を有する透
明誘電体部分の表面の少なくとも一部に存在することを
特徴とする屈折率分布型光学素子である。
折率分布型光学素子において、交換可能なイオンと着色
成分とを有する光吸収体成分が、屈折率分布を有する透
明誘電体部分の表面の少なくとも一部に存在することを
特徴とする屈折率分布型光学素子である。
また、他の発明はイオン交換法による屈折率分布型光
学素子の製造方法において、交換可能なイオンを有する
透明誘電体の表面の少なくとも一部に、交換可能なイオ
ンと着色成分とを有する光吸収体部を設け、ついで屈折
率分布に寄与するイオンを含む溶融塩に浸漬または接触
させてイオン交換させることを特徴とする屈折率分布型
光学素子の製造方法である。
学素子の製造方法において、交換可能なイオンを有する
透明誘電体の表面の少なくとも一部に、交換可能なイオ
ンと着色成分とを有する光吸収体部を設け、ついで屈折
率分布に寄与するイオンを含む溶融塩に浸漬または接触
させてイオン交換させることを特徴とする屈折率分布型
光学素子の製造方法である。
本発明において、透明誘電体とは交換可能なイオンを
持つ透明誘電体であり、その材料としては光学ガラス、
LiNbo3,LiTaO5などの結晶などが用いられるが一般に種
々のガラスが好適に用いられる。この透明誘電体の表面
に接触して存在する光吸収体は交換可能なイオンと着色
成分とを有し、イオン交換反応はこの部分を通して行な
われ、透明誘電体に屈折率分布が形成される。交換可能
なイオンとしてはLi+,Na+,K+,Rb+,Cs+,Tl+,Ag+などの１
価の陽イオンが好ましく、溶融塩中の交換可能なイオン
を含めて少なくとも１種の交換可能なイオンが存在す
る。光吸収体部分に含まれる交換可能なイオンと透明誘
電体の交換可能なイオンとは同一であっても異なっても
かまわない。
持つ透明誘電体であり、その材料としては光学ガラス、
LiNbo3,LiTaO5などの結晶などが用いられるが一般に種
々のガラスが好適に用いられる。この透明誘電体の表面
に接触して存在する光吸収体は交換可能なイオンと着色
成分とを有し、イオン交換反応はこの部分を通して行な
われ、透明誘電体に屈折率分布が形成される。交換可能
なイオンとしてはLi+,Na+,K+,Rb+,Cs+,Tl+,Ag+などの１
価の陽イオンが好ましく、溶融塩中の交換可能なイオン
を含めて少なくとも１種の交換可能なイオンが存在す
る。光吸収体部分に含まれる交換可能なイオンと透明誘
電体の交換可能なイオンとは同一であっても異なっても
かまわない。
光吸収体は光吸収作用をもちフレア光を減少させる作
用をなすが、着色成分としてMn,Cr,Co,Ni,Fe,Cu,Ag,Ti,
Pb,Ru,Cd,V,Moなどの金属イオンを含んでいるガラスの
１種または複数種が用いられる。
用をなすが、着色成分としてMn,Cr,Co,Ni,Fe,Cu,Ag,Ti,
Pb,Ru,Cd,V,Moなどの金属イオンを含んでいるガラスの
１種または複数種が用いられる。
本発明方法によれば、光吸収体部分の形状が三次元的
に変化した各種の屈折率分布型光学素子が容易に得られ
る。
に変化した各種の屈折率分布型光学素子が容易に得られ
る。
次に本発明を図を参照しながら説明する。第１、３図
は本発明の実施の１例を示すものであるが、第３図は光
吸収層を有するロッドレンズ、第１図はその製造方法の
１例を示す。
は本発明の実施の１例を示すものであるが、第３図は光
吸収層を有するロッドレンズ、第１図はその製造方法の
１例を示す。
第１図において、ロッド状コアガラス３の外周に交換
可能なイオンと着色成分を有する円筒状光吸収体ガラス
４を配置し、電気炉５で加熱し引張りローラー６で引く
ことによりコアガラス３と光吸収体ガラス４とを接触融
着一体化させて、２重ガラスロッド７が得られる。この
２種ガラスロッドを適当な長さに切断して交換可能なイ
オンを含む溶融塩に浸漬し、この２重ガラスロッド中の
交換可能なイオンと溶融塩中の交換可能なイオンとの交
換を行なう。イオン交換後の２重ロッドは、第３図に示
すように屈折率分布を有する透明コア部８とその周囲に
光吸収体層９を有するロッドレンズとなる。
可能なイオンと着色成分を有する円筒状光吸収体ガラス
４を配置し、電気炉５で加熱し引張りローラー６で引く
ことによりコアガラス３と光吸収体ガラス４とを接触融
着一体化させて、２重ガラスロッド７が得られる。この
２種ガラスロッドを適当な長さに切断して交換可能なイ
オンを含む溶融塩に浸漬し、この２重ガラスロッド中の
交換可能なイオンと溶融塩中の交換可能なイオンとの交
換を行なう。イオン交換後の２重ロッドは、第３図に示
すように屈折率分布を有する透明コア部８とその周囲に
光吸収体層９を有するロッドレンズとなる。
本発明方法による透明誘電体と光吸収体とを融着一体
化させる工程を経てイオン交換を行ない、製造される屈
折率分布型ロッドレンズは、その屈折率分布と熱膨張係
数の分布がそれぞれ第４図および第５図に示されるよう
なパターンとなる。
化させる工程を経てイオン交換を行ない、製造される屈
折率分布型ロッドレンズは、その屈折率分布と熱膨張係
数の分布がそれぞれ第４図および第５図に示されるよう
なパターンとなる。
このとき透明誘電体および光吸収体中の交換可能なイ
オンを含む物質の量あるいは着色成分の量を調節するこ
とによって、従来の光吸収体塗布方法によって得られる
第18図のような屈折率分布とは異なり、第４図のように
透明コアの中心から外周に向ってほぼ連続して低下し、
透明コアと光吸収体の界面でほぼ等しくなるような屈折
率分布を有するロッドレンズが得られる。また同時に外
周部光吸収体の熱膨張係数を第５図にみられるように透
明コアと光吸収体との界面のそれより小さくすることが
できる。屈折率と熱膨張係数についてこのような分布パ
ターンを有するロッドレンズは、光学的特性ならびに強
度において従来法によるロッドレンズにくらべて極めて
すぐれている。従ってフレアー防止のためのイオン交換
後の表面あらしや吸収体塗布などの工程が不要となる。
さらにロッドレンズの外径は、本発明による透明コアと
光吸収体の融着一体化の工程で一定の精度が保たれるた
め、レンズアレイの製作に際して得に必要とされるロッ
ドレンズの外径精度が容易に得られる。
オンを含む物質の量あるいは着色成分の量を調節するこ
とによって、従来の光吸収体塗布方法によって得られる
第18図のような屈折率分布とは異なり、第４図のように
透明コアの中心から外周に向ってほぼ連続して低下し、
透明コアと光吸収体の界面でほぼ等しくなるような屈折
率分布を有するロッドレンズが得られる。また同時に外
周部光吸収体の熱膨張係数を第５図にみられるように透
明コアと光吸収体との界面のそれより小さくすることが
できる。屈折率と熱膨張係数についてこのような分布パ
ターンを有するロッドレンズは、光学的特性ならびに強
度において従来法によるロッドレンズにくらべて極めて
すぐれている。従ってフレアー防止のためのイオン交換
後の表面あらしや吸収体塗布などの工程が不要となる。
さらにロッドレンズの外径は、本発明による透明コアと
光吸収体の融着一体化の工程で一定の精度が保たれるた
め、レンズアレイの製作に際して得に必要とされるロッ
ドレンズの外径精度が容易に得られる。
本発明方法による透明誘電体と光吸収体とを加熱融着
させる工程では、第２図に示すようにそれぞれを二重坩
堝18で加熱溶融して内側坩堝より透明誘電体８′を、外
側坩堝より交換可能なイオンと着色成分を有する光吸収
体９′を下部ノズルから引き出し、引張りローラー６に
より引いて両者を融着一体化することも可能である。
させる工程では、第２図に示すようにそれぞれを二重坩
堝18で加熱溶融して内側坩堝より透明誘電体８′を、外
側坩堝より交換可能なイオンと着色成分を有する光吸収
体９′を下部ノズルから引き出し、引張りローラー６に
より引いて両者を融着一体化することも可能である。
また透明誘電体ならびに光吸収体の形状によっては、
例えば着色成分を含むガラス粉末をコア部分に吹きさけ
て加熱融着させたり、母材ガラスにAg+イオンあるいはP
b++イオンなどを含む誘電体を使用し、表面を水素還元
処理してAgあるいはPbを析出させて一体となった光吸収
層とすることもできる。
例えば着色成分を含むガラス粉末をコア部分に吹きさけ
て加熱融着させたり、母材ガラスにAg+イオンあるいはP
b++イオンなどを含む誘電体を使用し、表面を水素還元
処理してAgあるいはPbを析出させて一体となった光吸収
層とすることもできる。
第11,13,14図は、本発明方法による交換可能なイオン
と着色成分とを有する光吸収体部分の形状が特殊な屈折
率分布型レンズを示す。
と着色成分とを有する光吸収体部分の形状が特殊な屈折
率分布型レンズを示す。
以下実施例によりさらに説明する。
〔実施例１〕 第１図に示すようにLi2Oを20モル％含む硼珪酸ガラス
の直径30mmのコアガラス３の周囲にLi2Oを20モル％、着
色成分のあるMnOを５モル％含む硼珪酸ガラスの0.7mm厚
さの環状光吸収体ガラス４を配列固定し、電気炉５中で
650℃に加熱し、引張ローラー６で延伸することによ
り、コアガラスと光吸収体ガラスが融着一体化し、直径
1mmの２重ガラスロッド７が得られた。このガラスロッ
ドを1mの長さに切断し硝酸ナトリウムの溶融塩に浸漬
し、ガラスロッド中のLi+イオンと溶融塩中のNa+イオン
との交換を行なった。イオン交換後のガラスロッドは、
第３図に示すように屈折率分布を有する透明コア８と光
吸収体層９を有する。イオン交換後のガラスロッドの屈
折率分布と熱膨張係数の分布をそれぞれ第４図および第
５図に示す。屈折率は透明コアと光吸収体の界面で等し
く、ほぼ連続的に下り熱膨張係数は透明コア部にくらべ
光吸収体部でより小さくなった。
の直径30mmのコアガラス３の周囲にLi2Oを20モル％、着
色成分のあるMnOを５モル％含む硼珪酸ガラスの0.7mm厚
さの環状光吸収体ガラス４を配列固定し、電気炉５中で
650℃に加熱し、引張ローラー６で延伸することによ
り、コアガラスと光吸収体ガラスが融着一体化し、直径
1mmの２重ガラスロッド７が得られた。このガラスロッ
ドを1mの長さに切断し硝酸ナトリウムの溶融塩に浸漬
し、ガラスロッド中のLi+イオンと溶融塩中のNa+イオン
との交換を行なった。イオン交換後のガラスロッドは、
第３図に示すように屈折率分布を有する透明コア８と光
吸収体層９を有する。イオン交換後のガラスロッドの屈
折率分布と熱膨張係数の分布をそれぞれ第４図および第
５図に示す。屈折率は透明コアと光吸収体の界面で等し
く、ほぼ連続的に下り熱膨張係数は透明コア部にくらべ
光吸収体部でより小さくなった。
得られたロッドレンズはフレアーの除去が良好であ
り、光吸収体によるかしめ作用により強度が向上した。
り、光吸収体によるかしめ作用により強度が向上した。
〔実施例２〕 第６図に示すように実施例１の方法でつくられた透明
コア８と光吸収体層９からなるロッドレンズの外側に、
第１の吸収体ガラスに少量の軟化点を下げる成分を追加
した組成のガラスである第２の光吸収体層10を配列して
３重ロッドレンズ11を実施例１と同様の方法で作成し
た。この３重ロッドレンズを第７図に示すように複数本
配列し第２光吸収体の軟化点附近の温度に加熱と同様に
圧力を加えた。
コア８と光吸収体層９からなるロッドレンズの外側に、
第１の吸収体ガラスに少量の軟化点を下げる成分を追加
した組成のガラスである第２の光吸収体層10を配列して
３重ロッドレンズ11を実施例１と同様の方法で作成し
た。この３重ロッドレンズを第７図に示すように複数本
配列し第２光吸収体の軟化点附近の温度に加熱と同様に
圧力を加えた。
より軟化点の低い第２光吸収体層10が軟化し、透明コ
ア８と光吸収体層９からなる２重ガラス間の空隙を充填
し、間隙充填光吸収体12となり第８図に示すように全体
は一体レンズアレイとなった。このレンズアレイは全体
がガラス質のレンズ集合体として得られ耐久性が著しく
向上した。また単位ロッドレンズの外径精度が揃ってい
るため、得られたレンズアレイの光学特性が良好であっ
た。
ア８と光吸収体層９からなる２重ガラス間の空隙を充填
し、間隙充填光吸収体12となり第８図に示すように全体
は一体レンズアレイとなった。このレンズアレイは全体
がガラス質のレンズ集合体として得られ耐久性が著しく
向上した。また単位ロッドレンズの外径精度が揃ってい
るため、得られたレンズアレイの光学特性が良好であっ
た。
〔実施例３〕 交換イオンとしてLiを有する直径1mmの細い棒状の光
吸収体ガラスを交換イオンとしてLiを有する直径30mmの
透明コアがらすの外周部を６等分する部分に配置し、実
施例１の方法に従って第９図に示されるような透明コア
８の外周部の一部に部分光吸収体13を有するロッドレン
ズを作製した。このロッドレンズを互いに光吸収体部で
接触するように多数本配列し、接着剤によって固定して
第10図に示されるようなレンズアレイが得られた。この
レンズアレイは、フレアー除去のために特に有効なロッ
ドレンズ間の接触部分の吸収効果が充填的に高められ、
画像伝送用に好適に用いられる。
吸収体ガラスを交換イオンとしてLiを有する直径30mmの
透明コアがらすの外周部を６等分する部分に配置し、実
施例１の方法に従って第９図に示されるような透明コア
８の外周部の一部に部分光吸収体13を有するロッドレン
ズを作製した。このロッドレンズを互いに光吸収体部で
接触するように多数本配列し、接着剤によって固定して
第10図に示されるようなレンズアレイが得られた。この
レンズアレイは、フレアー除去のために特に有効なロッ
ドレンズ間の接触部分の吸収効果が充填的に高められ、
画像伝送用に好適に用いられる。
〔実施例４〕 第11図に示すように交換イオンとしてLiを有する円錐
状の透明コアガラス部８と交換イオンとしてLiを着色成
分としてCoおよびMnを有する光吸収体14を、研削加工に
より両者を加工し、はめ合せた後、熱融着により一体化
し、次いでこの光吸収体を通してNaNo3溶融塩中でイオ
ン交換を行なって、レンズ部が特殊な円錐状で外径は取
扱いの容易な円柱状ロッドレンズを得た。このレンズは
第4,5図に示されるような屈折率分布と熱膨張係数分布
を有し、光結合用に好適に用いられる。
状の透明コアガラス部８と交換イオンとしてLiを着色成
分としてCoおよびMnを有する光吸収体14を、研削加工に
より両者を加工し、はめ合せた後、熱融着により一体化
し、次いでこの光吸収体を通してNaNo3溶融塩中でイオ
ン交換を行なって、レンズ部が特殊な円錐状で外径は取
扱いの容易な円柱状ロッドレンズを得た。このレンズは
第4,5図に示されるような屈折率分布と熱膨張係数分布
を有し、光結合用に好適に用いられる。
〔実施例５〕 第12図に示すように、実施例１のコアガラスと同様の
組成を持つ平板状の透明ガラス部15と交換イオンとして
Li,着色成分としてCoを含有するくさび形光吸収体16を
研削加工して両者を熱融着により一体化し、次いで光吸
収体16を通してNaNo3溶融塩中でイオン交換を行なっ
た。イオン交換後、第13図に示すように透明部の球面を
研磨して透過率が部分的に変化するアキシアルレンズ17
が得られた。また上記のくさび形光吸収体16の変りに第
14図に示すように薄板の扇形光吸収体19を透明ガラス部
15に熱融着によって貼付け、同様にして部分的に透過率
の異なるアキシアルレンズを容易に得ることができた。
これらのアキシアルレンズは光スイッチ用に好適に用い
られる。
組成を持つ平板状の透明ガラス部15と交換イオンとして
Li,着色成分としてCoを含有するくさび形光吸収体16を
研削加工して両者を熱融着により一体化し、次いで光吸
収体16を通してNaNo3溶融塩中でイオン交換を行なっ
た。イオン交換後、第13図に示すように透明部の球面を
研磨して透過率が部分的に変化するアキシアルレンズ17
が得られた。また上記のくさび形光吸収体16の変りに第
14図に示すように薄板の扇形光吸収体19を透明ガラス部
15に熱融着によって貼付け、同様にして部分的に透過率
の異なるアキシアルレンズを容易に得ることができた。
これらのアキシアルレンズは光スイッチ用に好適に用い
られる。
本発明により、交換可能なイオンと着色成分とを含む
光吸収体部分と透明誘電体部分とを接触一体化してイオ
ン交換を行なうことによって、光学特性にすぐれ、強度
が大きく、さらに光吸収体部分の形状が三次元的に異な
る各種の屈折率分布型光学素子を容易に得ることができ
る。
光吸収体部分と透明誘電体部分とを接触一体化してイオ
ン交換を行なうことによって、光学特性にすぐれ、強度
が大きく、さらに光吸収体部分の形状が三次元的に異な
る各種の屈折率分布型光学素子を容易に得ることができ
る。
第１図は実施例の加熱延伸の工程を示す構成図、第２図
は実施例１の変形の２重坩堝断面図、第３図は実施例１
の２重ロッドレンズの断面図、第４図は実施例１のロッ
ドレンズの屈折率分布を示すグラフ、第５図は実施例１
のロッドレンズの熱膨張係数の分布を示すグラフ、第６
図は実施例２の３重ロッドレンズの断面図、第７図は実
施例２の３重ロッドレンズの配列を示す断面図、第８図
は実施例２の一体レンズ集合体の断面図、第９図は実施
例３の光吸収体を有するロッドレンズの断面図、第10図
は実施例３のロッドレンズの配列を示す断面図、第11図
は実施例４の円錐状コアロッドレンズの構成図、第12図
は実施例５のくさび形吸収体を有するガラス体の構成
図、第13図は実施例５の透過率が部分的に変化したアキ
シアルレンズの断面図、第14図は実施例５の変形の扇形
光吸収体部を有するアキシアルレンズの構成図、第15図
はイオン交換の原理を示す構成図、第16図は従来技術に
よるロッドレンズの屈折率分布を示すグラフ、第17図は
従来技術によるロッドレンズの熱膨張係数の分布を示す
グラフ、第18図は従来技術による光吸収体を塗布したロ
ッドレンズの屈折率分布を示すグラフである。 １……ガラスロッド、２……溶融塩、 ３……コアガラス、４……光吸収体ガラス、 ５……電気炉、６……引張ローラー、 ７……２重ガラスロッド、 ８……透明コア、９……光吸収体層、 10……第２光吸収体層、 11……３重ロッドレンズ、 12……間隙充填光吸収体、 13……部分光吸収体、14……光吸収体、 15……透明ガラス部、 16……くさび形光吸収体、 17……アキシアルレンズ、18……２重坩堝、 19……扇形光吸収体。
は実施例１の変形の２重坩堝断面図、第３図は実施例１
の２重ロッドレンズの断面図、第４図は実施例１のロッ
ドレンズの屈折率分布を示すグラフ、第５図は実施例１
のロッドレンズの熱膨張係数の分布を示すグラフ、第６
図は実施例２の３重ロッドレンズの断面図、第７図は実
施例２の３重ロッドレンズの配列を示す断面図、第８図
は実施例２の一体レンズ集合体の断面図、第９図は実施
例３の光吸収体を有するロッドレンズの断面図、第10図
は実施例３のロッドレンズの配列を示す断面図、第11図
は実施例４の円錐状コアロッドレンズの構成図、第12図
は実施例５のくさび形吸収体を有するガラス体の構成
図、第13図は実施例５の透過率が部分的に変化したアキ
シアルレンズの断面図、第14図は実施例５の変形の扇形
光吸収体部を有するアキシアルレンズの構成図、第15図
はイオン交換の原理を示す構成図、第16図は従来技術に
よるロッドレンズの屈折率分布を示すグラフ、第17図は
従来技術によるロッドレンズの熱膨張係数の分布を示す
グラフ、第18図は従来技術による光吸収体を塗布したロ
ッドレンズの屈折率分布を示すグラフである。 １……ガラスロッド、２……溶融塩、 ３……コアガラス、４……光吸収体ガラス、 ５……電気炉、６……引張ローラー、 ７……２重ガラスロッド、 ８……透明コア、９……光吸収体層、 10……第２光吸収体層、 11……３重ロッドレンズ、 12……間隙充填光吸収体、 13……部分光吸収体、14……光吸収体、 15……透明ガラス部、 16……くさび形光吸収体、 17……アキシアルレンズ、18……２重坩堝、 19……扇形光吸収体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友野 晴夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−34502（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−176011（ＪＰ，Ｕ)
Claims (12)
- 【請求項１】イオン交換法により製造される屈折率分布
型光学素子において、交換可能なイオンと着色成分とを
有する光吸収体部分が、屈折率分布を有する透明誘電体
部分の表面の少なくとも一部に存在することを特徴とす
る屈折率分布型光学素子。 - 【請求項２】交換可能なイオンと着色成分とを有する光
吸収体部分の熱膨張係数が屈折率分布を有する透明誘電
体部分の境界付近の熱膨張係数と等しいか、より小であ
る特許請求の範囲第１項記載の屈折率分布型光学素子。 - 【請求項３】交換可能なイオンと着色成分とを有する光
吸収体部分の屈折率が屈折率分布を有する透明誘電体部
分の境界付近の屈折率と等しいか、より小である特許請
求の範囲第１項または第２項記載の屈折率分布型光学素
子。 - 【請求項４】交換可能なイオンがLi+,Na+,K+,Rb+,Cs+,T
l+,Ag+などの１価の陽イオンのうち少なくとも１つであ
る特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の屈折率分布
型光学素子。 - 【請求項５】交換可能なイオンと着色成分とを有する光
吸収体部分の交換可能なイオンと屈折率分布を有する透
明部分の交換可能なイオンとが同一である特許請求の範
囲第１項ないし第４項記載の屈折率分布型光学素子。 - 【請求項６】交換可能なイオンと着色成分とを有する光
吸収体部分の交換可能なイオンと屈折率分布を有する透
明部分の交換可能なイオンとが異なる特許請求の範囲第
１項ないし第４項記載の屈折率分布型光学素子。 - 【請求項７】着色成分がMn,Cr,Co,Ni,Fe,Cu,Ag,Ti,Pb,R
u,Cd,V,Moのうち少なくとも１種である特許請求の範囲
第１項ないし第６項記載の屈折率分布型光学素子。 - 【請求項８】イオン交換法による屈折率分布型光学素子
の製造方法において、交換可能なイオンを有する透明誘
電体の表面の少なくとも一部に、交換可能なイオンと着
色成分とを有する光吸収体部を設け、ついで屈折率分布
に寄与するイオンを含む溶融塩に浸漬または接触させて
イオン交換させることを特徴とする屈折率分布光学素子
の製造方法。 - 【請求項９】交換可能なイオンがLi+,Na+,K+,Rb+,Cs+,T
l+,Ag+などの１価の陽イオンのうち少なくとも１つであ
る特許請求の範囲第８項記載の屈折率分布型光学素子の
製造方法。 - 【請求項１０】交換可能なイオンと着色成分とを有する
光吸収体部分の交換可能なイオンと屈折率分布を有する
透明誘電体部分の交換可能なイオンとが同一である特許
請求の範囲第８項または第９項記載の屈折率分布型光学
素子の製造方法。 - 【請求項１１】交換可能なイオンと着色成分とを有する
光吸収体部分の交換可能なイオンと屈折率分布を有する
透明誘電体部分の交換可能なイオンとが異なる特許請求
の範囲第８項または第９項記載の屈折率分布型光学素子
の製造方法。 - 【請求項１２】着色成分がMn,Cr,Co,Ni,Fe,Cu,Ag,Ti,P
b,Ru,Cd,V,Moのうち少なくとも１種である特許請求の範
囲第８項ないし第11項記載の屈折率分布型光学素子の製
造方法。
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