JP3276689B2 - 屈折率分布型光学素子 - Google Patents
屈折率分布型光学素子Info
- Publication number
- JP3276689B2 JP3276689B2 JP32873792A JP32873792A JP3276689B2 JP 3276689 B2 JP3276689 B2 JP 3276689B2 JP 32873792 A JP32873792 A JP 32873792A JP 32873792 A JP32873792 A JP 32873792A JP 3276689 B2 JP3276689 B2 JP 3276689B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal species
- metal
- concentration gradient
- distribution
- species
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ、顕微鏡などの
光学レンズに応用可能な屈折率分布型光学素子に関す
る。
光学レンズに応用可能な屈折率分布型光学素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】屈折率分布型光学素子は、媒質に屈折率
分布を付与することにより媒質自体にパワー（屈折力）
を持たせたものである。そのパワーは、屈折率分布によ
って決定されるものであって、パワーを大きくするため
には、屈折率ｎの差Δｎ（外周部の屈折率から中心部の
屈折率を引いた値）の絶対値を大きくすればよい。
分布を付与することにより媒質自体にパワー（屈折力）
を持たせたものである。そのパワーは、屈折率分布によ
って決定されるものであって、パワーを大きくするため
には、屈折率ｎの差Δｎ（外周部の屈折率から中心部の
屈折率を引いた値）の絶対値を大きくすればよい。
【０００３】従来、｜Δｎ｜を大きくするための試みが
多くの研究者によってなされている。例えば、ＳＥＬＦ
ＯＣレンズの名称で市販されている光学素子は、イオン
交換によりＴｌの濃度勾配を付けることによって、｜Δ
ｎ｜を大きくしている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ
Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．７（１９７１）Ｐ．３２１
−）。また、二重イオン交換法を用いてＡｇの濃度勾配
を付けることによって｜Δｎ｜≒０．０５９としたレン
ズが得られる（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ｖｏ
ｌ．２７，Ｎｏ．３（１９８８）ｐ．４９６−）。さら
に、ゾルゲル法によりＰｂとＫの濃度勾配を付与し、｜
Δｎ｜≒０．０４としたレンズ（Ｊ．Ｎｏｎ−ｃｒｙ．
ｓｏｌ．１００，５０６，（１９８８））や、Ｔｉまた
はＧｅの濃度勾配により｜Δｎ｜≒０．０３としたレン
ズ（Ｅｌｅｃｔ，ｌｅｔｔ．２２，９９（１９８６），
Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．２２，１１０８（１９８６））
等が得られている。
多くの研究者によってなされている。例えば、ＳＥＬＦ
ＯＣレンズの名称で市販されている光学素子は、イオン
交換によりＴｌの濃度勾配を付けることによって、｜Δ
ｎ｜を大きくしている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ
Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．７（１９７１）Ｐ．３２１
−）。また、二重イオン交換法を用いてＡｇの濃度勾配
を付けることによって｜Δｎ｜≒０．０５９としたレン
ズが得られる（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ｖｏ
ｌ．２７，Ｎｏ．３（１９８８）ｐ．４９６−）。さら
に、ゾルゲル法によりＰｂとＫの濃度勾配を付与し、｜
Δｎ｜≒０．０４としたレンズ（Ｊ．Ｎｏｎ−ｃｒｙ．
ｓｏｌ．１００，５０６，（１９８８））や、Ｔｉまた
はＧｅの濃度勾配により｜Δｎ｜≒０．０３としたレン
ズ（Ｅｌｅｃｔ，ｌｅｔｔ．２２，９９（１９８６），
Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．２２，１１０８（１９８６））
等が得られている。
【０００４】また、特開平３−１４１３０２号公報に
は、金属種の組み合わせにより分布特性を種々に変化さ
せ、屈折率の増加とともにアッベ数も増加するようなＧ
ＲＩＮ（屈折率分布型光学素子）の組成が開示されてい
る。
は、金属種の組み合わせにより分布特性を種々に変化さ
せ、屈折率の増加とともにアッベ数も増加するようなＧ
ＲＩＮ（屈折率分布型光学素子）の組成が開示されてい
る。
【０００５】一方、屈折率分布型光学素子を有効に利用
した光学設計の例として、例えば、高変倍率ズームレン
ズを小型化した例が特開平３−１７６０９号公報に開示
されており、この中で、図２に示すように、ｎd −νd
図上で、Ｄ1 ，Ｄ2 の方向に示すような屈折率分布型光
学素子、すなわち屈折率変化が小さく、アッベ数が大き
く変化するような光学素子が有用であることが示されて
いる。
した光学設計の例として、例えば、高変倍率ズームレン
ズを小型化した例が特開平３−１７６０９号公報に開示
されており、この中で、図２に示すように、ｎd −νd
図上で、Ｄ1 ，Ｄ2 の方向に示すような屈折率分布型光
学素子、すなわち屈折率変化が小さく、アッベ数が大き
く変化するような光学素子が有用であることが示されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、上記の
ように、屈折率分布型光学素子の開発は屈折率差に注目
したものが多く、屈折率分布型光学素子が白色光源下で
用いられる光学系へ応用された例はまだない。これは、
光学設計の上で重要な意味を持つ屈折率分布型光学素子
に特有の収差補正能力を期待できるような光学特性を持
った屈折率分布型光学素子が未だ開発されていないため
である。
ように、屈折率分布型光学素子の開発は屈折率差に注目
したものが多く、屈折率分布型光学素子が白色光源下で
用いられる光学系へ応用された例はまだない。これは、
光学設計の上で重要な意味を持つ屈折率分布型光学素子
に特有の収差補正能力を期待できるような光学特性を持
った屈折率分布型光学素子が未だ開発されていないため
である。
【０００７】ところで、屈折率分布型光学素子は、ガラ
ス中の金属酸化物濃度の勾配により、屈折率勾配を付与
して得るものである。ガラスの光学的性質は、酸化物組
成により決定されるが、ＳｉＯ2 を主成分とするガラス
の場合、Ｓｉ以外の金属酸化物はＳｉＯ2 ガラスと比べ
て屈折率を高く、分散を大きくする（アッベ数を小さく
する）性質をもつので、これらの金属種に勾配をつける
ことにより屈折率分布型光学素子を得ようとすると、一
般に図２に示すＢの方向の分布にしかならない。
ス中の金属酸化物濃度の勾配により、屈折率勾配を付与
して得るものである。ガラスの光学的性質は、酸化物組
成により決定されるが、ＳｉＯ2 を主成分とするガラス
の場合、Ｓｉ以外の金属酸化物はＳｉＯ2 ガラスと比べ
て屈折率を高く、分散を大きくする（アッベ数を小さく
する）性質をもつので、これらの金属種に勾配をつける
ことにより屈折率分布型光学素子を得ようとすると、一
般に図２に示すＢの方向の分布にしかならない。
【０００８】特開平３−１４１３０２号公報によれば、
２種以上の金属を用いて互いに逆方向に分布を付与され
た屈折率分布型光学素子の分布特性を種々に変化させう
ることが示されている。しかしながら、ここでは図２に
示すＡ方向の分布を示すような金属種の組み合わせを提
示したのみである。
２種以上の金属を用いて互いに逆方向に分布を付与され
た屈折率分布型光学素子の分布特性を種々に変化させう
ることが示されている。しかしながら、ここでは図２に
示すＡ方向の分布を示すような金属種の組み合わせを提
示したのみである。
【０００９】以上のように、図２に示すＤ1 ，Ｄ2 方向
の分布をもつ光学素子は、特開平３−１７６０９号公報
に示されているように、光学設計上望まれているにもか
かわらず、このような特性を示す光学素子の金属酸化物
組成の分布は未だ明らかにされていない。
の分布をもつ光学素子は、特開平３−１７６０９号公報
に示されているように、光学設計上望まれているにもか
かわらず、このような特性を示す光学素子の金属酸化物
組成の分布は未だ明らかにされていない。
【００１０】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、色収差補正の点で優れた、すなわち屈折
率の変化が小さくかつアッベ数が大きく変化するような
屈折率分布型光学素子を提供することを目的とする。
されたもので、色収差補正の点で優れた、すなわち屈折
率の変化が小さくかつアッベ数が大きく変化するような
屈折率分布型光学素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、以
下の条件を満足するとき、目的とする屈折率変化が小さ
く、且つアッベ数が大きく変化するような屈折率分布型
光学素子とすることを突き止めた。すなわち、濃度勾配
分布△Ｃｆ及び△Ｃｇを、それぞれ金属種ｆ，ｇを金属
酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度の変化
量とした場合において、 ａ．金属群Ｇ（Ｎｂ，Ｔａ，Ｐｂ，Ｔｌ，Ｚｒ）より選
ばれた少なくとも１種の金属種ｇと、金属群Ｆ１（Ｌ
ａ，Ｉｎ，Ｔａ）より選ばれかつ金属種ｇと異種の少な
くとも１種の金属種ｆとが、互いに逆方向に分布し、金
属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布
△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）が−４以上、−０．２
以下であるとき。 ｂ．金属群Ｇ（Ｎｂ，Ｔａ，Ｐｂ，Ｔｌ，Ｚｒ）より選
ばれた少なくとも１種の金属種ｇと、金属群Ｆ２（Ｇ
ａ，Ｓｎ，Ｓｒ，Ｃａ）より選ばれかつ金属種ｇと異種
の少なくとも１種の金属種ｆとが、互いに逆方向に分布
し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾
配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）が、−７以上、
−０．５以下であるとき。 ｃ．金属種ｇであるＴｉと、金属群（Ｌａ，Ｔａ）より
選ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆ
とが、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布
△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ
／△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、０．７以下である
とき。 ｄ．金属種ｇであるＴｉと、金属群（Ｙ，Ｚｒ）より選
ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆと
が、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△
Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／
△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、１．５以下であると
き。 ｅ．金属群（Ｎｂ，Ｔａ）より選ばれた少なくとも１種
の金属種ｓと、金属種ｆであるＹとが互いに逆方向に分
布し、金属群ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度
勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、
１．０以上、３．０以下であるとき。 ｆ．金属種ｇであるＰｂと、金属群ｆであるＹとが互い
に逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金
属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）
の絶対値が、０．５以上、１．５以下であるとき。 ｇ．金属種ｇであるＴｌと、金属群（Ｙ，Ｚｒ）より選
ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆと
が、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△
Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／
△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、２．０以下であると
き。 ｈ．金属種ｇであるＮｂと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が、１．５以上、５．０以下であると
き。 ｉ．金属種ｇであるＴａと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が、２．５以上、５．０以下であると
き。 ｊ．金属群（Ｐｂ，Ｔｌ）より選ばれた少なくとも１種
の金属種ｇと、金属種ｆであるＢａとが互いに逆方向に
分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃
度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値
が、０．５以上、４．０以下であるとき。 ｋ．金属種ｇであるＴｉと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が０．５以上、３．０以下であるとき。 ｌ．金属種ｇであるＺｒと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が０．７以上、２．０以下であるとき。
下の条件を満足するとき、目的とする屈折率変化が小さ
く、且つアッベ数が大きく変化するような屈折率分布型
光学素子とすることを突き止めた。すなわち、濃度勾配
分布△Ｃｆ及び△Ｃｇを、それぞれ金属種ｆ，ｇを金属
酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度の変化
量とした場合において、 ａ．金属群Ｇ（Ｎｂ，Ｔａ，Ｐｂ，Ｔｌ，Ｚｒ）より選
ばれた少なくとも１種の金属種ｇと、金属群Ｆ１（Ｌ
ａ，Ｉｎ，Ｔａ）より選ばれかつ金属種ｇと異種の少な
くとも１種の金属種ｆとが、互いに逆方向に分布し、金
属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布
△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）が−４以上、−０．２
以下であるとき。 ｂ．金属群Ｇ（Ｎｂ，Ｔａ，Ｐｂ，Ｔｌ，Ｚｒ）より選
ばれた少なくとも１種の金属種ｇと、金属群Ｆ２（Ｇ
ａ，Ｓｎ，Ｓｒ，Ｃａ）より選ばれかつ金属種ｇと異種
の少なくとも１種の金属種ｆとが、互いに逆方向に分布
し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾
配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）が、−７以上、
−０．５以下であるとき。 ｃ．金属種ｇであるＴｉと、金属群（Ｌａ，Ｔａ）より
選ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆ
とが、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布
△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ
／△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、０．７以下である
とき。 ｄ．金属種ｇであるＴｉと、金属群（Ｙ，Ｚｒ）より選
ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆと
が、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△
Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／
△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、１．５以下であると
き。 ｅ．金属群（Ｎｂ，Ｔａ）より選ばれた少なくとも１種
の金属種ｓと、金属種ｆであるＹとが互いに逆方向に分
布し、金属群ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度
勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、
１．０以上、３．０以下であるとき。 ｆ．金属種ｇであるＰｂと、金属群ｆであるＹとが互い
に逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金
属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）
の絶対値が、０．５以上、１．５以下であるとき。 ｇ．金属種ｇであるＴｌと、金属群（Ｙ，Ｚｒ）より選
ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆと
が、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△
Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／
△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、２．０以下であると
き。 ｈ．金属種ｇであるＮｂと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が、１．５以上、５．０以下であると
き。 ｉ．金属種ｇであるＴａと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が、２．５以上、５．０以下であると
き。 ｊ．金属群（Ｐｂ，Ｔｌ）より選ばれた少なくとも１種
の金属種ｇと、金属種ｆであるＢａとが互いに逆方向に
分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃
度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値
が、０．５以上、４．０以下であるとき。 ｋ．金属種ｇであるＴｉと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が０．５以上、３．０以下であるとき。 ｌ．金属種ｇであるＺｒと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が０．７以上、２．０以下であるとき。
【００１２】ここで、分布勾配とは、金属酸化物に換算
したモル量の単位長さあたりの変化量を表すもので、例
えば径方向屈折率分布型光学素子で金属種ｇ，ｆの金属
酸化物がともに径方向全体に放物線状の分布をしていた
ときには、素子の半径を基準にして簡略的に周辺部にお
ける含有量から中心部における含有量を引いた値として
とらえて分布比率（ΔＣf ／ΔＣg ）を考えることがで
きるものである。
したモル量の単位長さあたりの変化量を表すもので、例
えば径方向屈折率分布型光学素子で金属種ｇ，ｆの金属
酸化物がともに径方向全体に放物線状の分布をしていた
ときには、素子の半径を基準にして簡略的に周辺部にお
ける含有量から中心部における含有量を引いた値として
とらえて分布比率（ΔＣf ／ΔＣg ）を考えることがで
きるものである。
【００１３】ただし、図３に示すように、１種あるいは
２種の金属酸化物の分布が径方向を通して放物線状でな
い場合には、分布勾配を半径を基準として考えることは
できず、半径方向により細かく分割し、それぞれの区間
でのモル量の変位を分布勾配としてとらえ、分割した区
間ごとに本発明の分布比率（ΔＣf ／ΔＣg ）に適用し
なければならない。金属種ｇ，ｆは互いに逆方向に分布
をしているので、分布比率（ΔＣf ／ΔＣg ）の符号は
負で表されるが、以下、本発明のより好ましい条件を簡
単に説明するために、分布比率の絶対値｜ΔＣf ／ΔＣ
g ｜を用いることにする。
２種の金属酸化物の分布が径方向を通して放物線状でな
い場合には、分布勾配を半径を基準として考えることは
できず、半径方向により細かく分割し、それぞれの区間
でのモル量の変位を分布勾配としてとらえ、分割した区
間ごとに本発明の分布比率（ΔＣf ／ΔＣg ）に適用し
なければならない。金属種ｇ，ｆは互いに逆方向に分布
をしているので、分布比率（ΔＣf ／ΔＣg ）の符号は
負で表されるが、以下、本発明のより好ましい条件を簡
単に説明するために、分布比率の絶対値｜ΔＣf ／ΔＣ
g ｜を用いることにする。
【００１４】上記金属種の組み合わせをもつような径方
向屈折率分布型光学素子は、図１（ａ）に示すように、
金属種ｇが中心部で最も絶対量が多く、周辺部へ向けて
ほぼ放物線状に減少する分布をし、金属種ｆが金属種ｇ
と逆方向に分布しているとき、あるいは、金属種ｇの分
布方向を逆にした場合（図１（ｂ））に同様な効果が認
められる。上記金属群Ｇから選択した金属種ｇと、上記
金属群Ｆ1 ，Ｆ2 から選択した金属種ｆとが互いに逆方
向に分布しても、金属種ｇと金属種ｆの分布比率が前記
比率になっていない場合は、目的とするような分布特性
をもった光学素子を得ることはできない。
向屈折率分布型光学素子は、図１（ａ）に示すように、
金属種ｇが中心部で最も絶対量が多く、周辺部へ向けて
ほぼ放物線状に減少する分布をし、金属種ｆが金属種ｇ
と逆方向に分布しているとき、あるいは、金属種ｇの分
布方向を逆にした場合（図１（ｂ））に同様な効果が認
められる。上記金属群Ｇから選択した金属種ｇと、上記
金属群Ｆ1 ，Ｆ2 から選択した金属種ｆとが互いに逆方
向に分布しても、金属種ｇと金属種ｆの分布比率が前記
比率になっていない場合は、目的とするような分布特性
をもった光学素子を得ることはできない。
【００１５】一方、金属種の選択方法、各金属種の量を
種々に変化させることで、色収差の発生量を任意に変化
させたものが得られる。
種々に変化させることで、色収差の発生量を任意に変化
させたものが得られる。
【００１６】金属種ｇ，ｆを選択し、金属種ｇの分布勾
配ΔＣg が一定であるならば、金属種ｆの分布勾配の絶
対値｜ΔＣf ｜を大きくすることにより、図２における
分布特性を示す矢はＢの方向からＤ1 ，Ｄ2 の方向へ傾
く。したがって、Ｄ1 ，Ｄ2方向の分布を得るために
は、金属種ｆの分布勾配の絶対値｜ΔＣf ｜がある量以
上であることが必要となる。金属種ｆの分布勾配｜ΔＣ
f ｜の下限値は、前述のように金属種ｇ，金属種ｆの種
類、及びその含有量分布勾配により異なり、一概に提示
することは難しいが、金属種ｆの種類毎の分布比率の絶
対値｜ΔＣf ／ΔＣg ｜の範囲は表１に示すような値で
あることが望ましい。
配ΔＣg が一定であるならば、金属種ｆの分布勾配の絶
対値｜ΔＣf ｜を大きくすることにより、図２における
分布特性を示す矢はＢの方向からＤ1 ，Ｄ2 の方向へ傾
く。したがって、Ｄ1 ，Ｄ2方向の分布を得るために
は、金属種ｆの分布勾配の絶対値｜ΔＣf ｜がある量以
上であることが必要となる。金属種ｆの分布勾配｜ΔＣ
f ｜の下限値は、前述のように金属種ｇ，金属種ｆの種
類、及びその含有量分布勾配により異なり、一概に提示
することは難しいが、金属種ｆの種類毎の分布比率の絶
対値｜ΔＣf ／ΔＣg ｜の範囲は表１に示すような値で
あることが望ましい。
【００１７】
【表１】
【００１８】また、金属種ｇとｆの組み合わせによっ
て、分布比率の絶対値｜ΔＣf ／ΔＣg ｜の下限値とし
ては表２に示すような値であることが望ましい。
て、分布比率の絶対値｜ΔＣf ／ΔＣg ｜の下限値とし
ては表２に示すような値であることが望ましい。
【００１９】
【表２】
【００２０】分布比率の絶対値｜ΔＣf ／ΔＣg ｜を大
きくしていくことにより、図２における分布特性を示す
矢はＤ1 方向からＤ2 方向へ移っていく。金属種ｇとｆ
の組み合わせによって、分布比率の絶対値の上限値とし
ては表３に示すような値であることが望ましい。
きくしていくことにより、図２における分布特性を示す
矢はＤ1 方向からＤ2 方向へ移っていく。金属種ｇとｆ
の組み合わせによって、分布比率の絶対値の上限値とし
ては表３に示すような値であることが望ましい。
【００２１】
【表３】
【００２２】金属種ｇ，ｆとしては金属群Ｇ，Ｆ1 ，Ｆ
2 からそれぞれ２種以上の金属種を同時に選択すること
も可能である。この場合には、金属酸化物含有量を各金
属群内で合計し、総含有量ＣF ，Ｃg からΔＣf ，ΔＣ
g を算出して表１〜３中の値へ適用する。また表中の異
なる欄の金属を同時に複数選択した場合には、より下欄
に属する金属ペアに対応する分布比率値が適用されるこ
とが望ましい。
2 からそれぞれ２種以上の金属種を同時に選択すること
も可能である。この場合には、金属酸化物含有量を各金
属群内で合計し、総含有量ＣF ，Ｃg からΔＣf ，ΔＣ
g を算出して表１〜３中の値へ適用する。また表中の異
なる欄の金属を同時に複数選択した場合には、より下欄
に属する金属ペアに対応する分布比率値が適用されるこ
とが望ましい。
【００２３】また、屈折率分布型光学素子は金属酸化物
が勾配をもって分布しているために、屈折率やアッベ数
以外に熱膨張係数も勾配を持って分布することになる。
実際にはこれを補正するためにＫ，Ｎａ等の第４成分を
加えることになるが、これらの金属種は、屈折率やアッ
ベ数への寄与が少ないので、本発明に示したガラス組成
に適用する際にはこれらの金属種を除いた金属酸化物に
ついて計算し適用すればよく、こうして得られたＫ，Ｎ
ａ等を含有する屈折率分布型光学素子も図２におけるＤ
1 ，Ｄ2 方向の光学特性を呈する収差補正能力に優れた
ものとなる。
が勾配をもって分布しているために、屈折率やアッベ数
以外に熱膨張係数も勾配を持って分布することになる。
実際にはこれを補正するためにＫ，Ｎａ等の第４成分を
加えることになるが、これらの金属種は、屈折率やアッ
ベ数への寄与が少ないので、本発明に示したガラス組成
に適用する際にはこれらの金属種を除いた金属酸化物に
ついて計算し適用すればよく、こうして得られたＫ，Ｎ
ａ等を含有する屈折率分布型光学素子も図２におけるＤ
1 ，Ｄ2 方向の光学特性を呈する収差補正能力に優れた
ものとなる。
【００２４】
【実施例１】本実施例の屈折率分布型光学素子は、中心
部の組成が、ＳｉＯ2 ７０ｍｏｌ％，ＰｂＯ２０ｍｏｌ
％，Ｙ2 Ｏ3 １０ｍｏｌ％であり、周辺部へ向けてＰｂ
Ｏの絶対値が減少するように分布し、またＹ2 Ｏ3 は周
辺部へ向けて増加するように分布している屈折率分布型
光学素子である。
部の組成が、ＳｉＯ2 ７０ｍｏｌ％，ＰｂＯ２０ｍｏｌ
％，Ｙ2 Ｏ3 １０ｍｏｌ％であり、周辺部へ向けてＰｂ
Ｏの絶対値が減少するように分布し、またＹ2 Ｏ3 は周
辺部へ向けて増加するように分布している屈折率分布型
光学素子である。
【００２５】すなわち、中心部７０ＳｉＯ2 −２０Ｐｂ
Ｏ−１０Ｙ2 Ｏ3 ，周辺部７０ＳｉＯ2 −１０ＰｂＯ−
１７Ｙ2 Ｏ3 で表される。このガラスの光学特性は、中
心部の屈折率ｎd ＝１．７０１、アッベ数νd ＝３５．
５，周辺部の屈折率ｎd ＝１．６８６、アッベ数νd ＝
４２．４であり、屈折率差Δｎd （周辺部の屈折率から
中心部の屈折率を引いた値）は−０．０１５，アッベ数
の差Δνd （周辺部の屈折率から中心部の屈折率を引い
た値）は６．９であった。これは、図２のｎd −νd 図
上でＤ1 方向の分布であり、この光学素子が色収差補正
に有効なものであることがわかった。
Ｏ−１０Ｙ2 Ｏ3 ，周辺部７０ＳｉＯ2 −１０ＰｂＯ−
１７Ｙ2 Ｏ3 で表される。このガラスの光学特性は、中
心部の屈折率ｎd ＝１．７０１、アッベ数νd ＝３５．
５，周辺部の屈折率ｎd ＝１．６８６、アッベ数νd ＝
４２．４であり、屈折率差Δｎd （周辺部の屈折率から
中心部の屈折率を引いた値）は−０．０１５，アッベ数
の差Δνd （周辺部の屈折率から中心部の屈折率を引い
た値）は６．９であった。これは、図２のｎd −νd 図
上でＤ1 方向の分布であり、この光学素子が色収差補正
に有効なものであることがわかった。
【００２６】
【実施例２〜６】これらの実施例は前記金属群Ｇ群，Ｆ
1 ，Ｆ2 群より各々１種の金属種ｇ，ｆを選択し、中心
部，外周部において表４に記載の金属量を有するような
屈折率分布型光学素子である。各実施例では、金属群Ｇ
群，Ｆ1 ，Ｆ2 群の金属種ｇ，ｆがほぼ放物線状に逆方
向の分布をもって存在しており、分布比率は表２，表３
に示した範囲内におさまっている。
1 ，Ｆ2 群より各々１種の金属種ｇ，ｆを選択し、中心
部，外周部において表４に記載の金属量を有するような
屈折率分布型光学素子である。各実施例では、金属群Ｇ
群，Ｆ1 ，Ｆ2 群の金属種ｇ，ｆがほぼ放物線状に逆方
向の分布をもって存在しており、分布比率は表２，表３
に示した範囲内におさまっている。
【００２７】
【表４】
【００２８】表４中の光学特性のうちΔｎd の符号が負
であるのは、これらの光学素子の屈折率分布が中心部で
高くなる凸状の分布をしていることを、Δｎd の符号が
正であるのは屈折率分布が凹状の分布をしていることを
示す。また、Δｎd とΔνd の比（Δｎd ／Δνd ）が
小さく、Δｎd とΔνd の積の符号が負であることは、
得られたガラスの分布特性が、図２のＤ1 の方向である
ことを示し、Δｎd とΔνd の積の符号が正であること
は、図２のＤ2 の方向であることを示す。よってこれら
の光学素子が色収差補正に有効なものであることがわか
った。
であるのは、これらの光学素子の屈折率分布が中心部で
高くなる凸状の分布をしていることを、Δｎd の符号が
正であるのは屈折率分布が凹状の分布をしていることを
示す。また、Δｎd とΔνd の比（Δｎd ／Δνd ）が
小さく、Δｎd とΔνd の積の符号が負であることは、
得られたガラスの分布特性が、図２のＤ1 の方向である
ことを示し、Δｎd とΔνd の積の符号が正であること
は、図２のＤ2 の方向であることを示す。よってこれら
の光学素子が色収差補正に有効なものであることがわか
った。
【００２９】
【実施例７〜９】上記各実施例では、金属群Ｇ，Ｆ1 ，
Ｆ2 群より１種ずつの金属種ｇ，ｆを選択した例を示し
たが、各群から２種以上の金属種を選択しても可能であ
る。
Ｆ2 群より１種ずつの金属種ｇ，ｆを選択した例を示し
たが、各群から２種以上の金属種を選択しても可能であ
る。
【００３０】これらの実施例は、表５に記載したよう
に、各群より１種あるいは２種以上選択し、中心部に表
５記載の金属酸化物換算量を含有し、周辺部に向けてＧ
群の金属種ｇがほぼ放物線状に減少する分布を有し、か
つＦ1 ，Ｆ2 群の金属種ｆはほぼ放物線状に増加する分
布を有する屈折率分布型光学素子である。
に、各群より１種あるいは２種以上選択し、中心部に表
５記載の金属酸化物換算量を含有し、周辺部に向けてＧ
群の金属種ｇがほぼ放物線状に減少する分布を有し、か
つＦ1 ，Ｆ2 群の金属種ｆはほぼ放物線状に増加する分
布を有する屈折率分布型光学素子である。
【００３１】
【表５】
【００３２】これらの光学素子も色収差補正に有効なも
のであることがわかった。
のであることがわかった。
【００３３】なお、以上の例では径方向屈折率分布型光
学素子を示したが、軸方向屈折率分布型光学素子へ応用
したときにも高い効果を引き出せることは言うまでもな
い。
学素子を示したが、軸方向屈折率分布型光学素子へ応用
したときにも高い効果を引き出せることは言うまでもな
い。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明の屈折率分布型光
学素子によれば、屈折率の変化が小さくかつアッベ数の
みが大きく変化するような屈折率分布型光学素子が得ら
れる。
学素子によれば、屈折率の変化が小さくかつアッベ数の
みが大きく変化するような屈折率分布型光学素子が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による屈折率分布型光学素子の金属酸化
物含有量分布を示す概念図である。
物含有量分布を示す概念図である。
【図２】屈折率分布型光学素子の屈折率とアッベ数との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】放物線状の分布でない金属酸化物含有量分布を
示す概念図である。
示す概念図である。
Claims (12)
- 【請求項１】 金属群Ｇ（Ｎｂ，Ｔａ，Ｐｂ，Ｔｌ，Ｚ
ｒ）より選ばれた少なくとも１種の金属種ｇと、金属群
Ｆ１（Ｌａ，Ｉｎ，Ｔａ）より選ばれかつ金属種ｇと異
種の少なくとも１種の金属種ｆとが、互いに逆方向に分
布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度
勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）が−４以上、
−０．２以下であることを特徴とする屈折率分布型光学
素子。ここで、濃度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それ
ぞれ金属種ｆ，ｇを金属酸化物に換算したモル量の単位
長さあたりの濃度の変化量である。 - 【請求項２】 金属群Ｇ（Ｎｂ，Ｔａ，Ｐｂ，Ｔｌ，Ｚ
ｒ）より選ばれた少なくとも１種の金属種ｇと、金属群
Ｆ２（Ｇａ，Ｓｎ，Ｓｒ，Ｃａ）より選ばれかつ金属種
ｇと異種の少なくとも１種の金属種ｆとが、互いに逆方
向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇ
の濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）が、−
７以上、−０．５以下であることを特徴とする屈折率分
布型光学素子。ここで、濃度勾配分布△Ｃｆとび△Ｃｇ
は、それぞれ金属種ｆ，ｇを金属酸化物に換算したモル
量の単位長さあたりの濃度の変化量である。 - 【請求項３】 金属種ｇであるＴｉと、金属群（Ｌａ，
Ｔａ）より選ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種
の金属種ｆとが、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃
度勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの
比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、０．７
以下であることを特徴とする屈折率分布型光学素子。こ
こで、濃度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属
種ｆ，ｇを金属酸化物に換算したモル量の単位長さあた
りの濃度の変化量である。 - 【請求項４】 金属種ｇであるＴｉと、金属群（Ｙ，Ｚ
ｒ）より選ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の
金属種ｆとが、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度
勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比
（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、１．５以
下であることを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここ
で、濃度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種
ｆ，ｇを金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたり
の濃度の変化量である。 - 【請求項５】 金属群（Ｎｂ，Ｔａ）より選ばれた少な
くとも１種の金属種ｓと、金属種ｆであるＹとが互いに
逆方向に分布し、金属群ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと金属
種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の
絶対値が、１．０以上、３．０以下であることを特徴と
する屈折率分布型光学素子。ここで、濃度勾配分布△Ｃ
ｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇを金属酸化物に
換算したモル量の単位長さあたりの濃度の変化量であ
る。 - 【請求項６】 金属種ｇであるＰｂと、金属群ｆである
Ｙとが互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布
△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ
／△Ｃｇ）の絶対値が、０．５以上、１．５以下である
ことを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここで、濃度
勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇを
金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度の
変化量である。 - 【請求項７】 金属種ｇであるＴｌと、金属群（Ｙ，Ｚ
ｒ）より選ばれかつ金属種ｇと異種の少なくとも１種の
金属種ｆとが、互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度
勾配分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比
（△Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、０．２以上、２．０以
下であることを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここ
で、濃度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種
ｆ，ｇを金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたり
の濃度の変化量である。 - 【請求項８】 金属種ｇであるＮｂと、金属種ｆである
Ｂａとが互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分
布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃ
ｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、１．５以上、５．０以下であ
ることを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここで、濃
度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇ
を金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度
の変化量である。 - 【請求項９】 金属種ｇであるＴａと、金属種ｆである
Ｂａとが互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分
布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃ
ｆ／△Ｃｇ）の絶対値が、２．５以上、５．０以下であ
ることを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここで、濃
度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇ
を金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度
の変化量である。 - 【請求項１０】 金属群（Ｐｂ，Ｔｌ）より選ばれた少
なくとも１種の金属種ｇと、金属種ｆであるＢａとが互
いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配分布△Ｃｆと
金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△Ｃｆ／△
Ｃｇ）の絶対値が、０．５以上、４．０以下であること
を特徴とする屈折率分布型光学素子。ここで、濃度勾配
分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇを金属
酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度の変化
量である。 - 【請求項１１】 金属種ｇであるＴｉと、金属種ｆであ
るＢａとが互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配
分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△
Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が０．５以上、３．０以下であ
ることを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここで、濃
度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇ
を金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度
の変化量である。 - 【請求項１２】 金属種ｇであるＺｒと、金属種ｆであ
るＢａとが互いに逆方向に分布し、金属種ｆの濃度勾配
分布△Ｃｆと金属種ｇの濃度勾配分布△Ｃｇとの比（△
Ｃｆ／△Ｃｇ）の絶対値が０．７以上、２．０以下であ
ることを特徴とする屈折率分布型光学素子。ここで、濃
度勾配分布△Ｃｆ及び△Ｃｇは、それぞれ金属種ｆ，ｇ
を金属酸化物に換算したモル量の単位長さあたりの濃度
の変化量である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32873792A JP3276689B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 屈折率分布型光学素子 |
| US08/729,415 US5731906A (en) | 1992-11-13 | 1996-10-11 | Gradient index optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32873792A JP3276689B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 屈折率分布型光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148405A JPH06148405A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3276689B2 true JP3276689B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=18213617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32873792A Expired - Fee Related JP3276689B2 (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 屈折率分布型光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3276689B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0977518A (ja) * | 1995-09-11 | 1997-03-25 | Olympus Optical Co Ltd | 屈折率分布型光学素子の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP32873792A patent/JP3276689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06148405A (ja) | 1994-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4772107A (en) | Wide angle lens with improved flat field characteristics | |
| US5260833A (en) | Zoom lens system | |
| US20010024332A1 (en) | Image capture lens and image capture apparatus | |
| JPH01193808A (ja) | コンパクトカメラ用ズームレンズ | |
| JP3219437B2 (ja) | 屈折率分布型光学素子 | |
| JP2659101B2 (ja) | 屈折率分布型光学素子 | |
| JPH073504B2 (ja) | 投写レンズ | |
| US4778264A (en) | Refraction-type projection lens | |
| US4009944A (en) | Miniature and large aperture retrofocus wide-angle lens | |
| US4655556A (en) | Lens system for optical disks | |
| JP3276689B2 (ja) | 屈折率分布型光学素子 | |
| US4755039A (en) | Focusing lens | |
| JPH0850243A (ja) | 温度変化補償のズームレンズ | |
| JP3187879B2 (ja) | 屈折率分布型光学素子 | |
| JPS63148223A (ja) | ズ−ムレンズ | |
| US5731906A (en) | Gradient index optical element | |
| US5080473A (en) | Vari-focal lens system | |
| US4190324A (en) | Achromatic objective lens | |
| US4974947A (en) | Refractive index distribution type meniscus lens and optics | |
| US5412508A (en) | Compact zoom lens system | |
| JPH0139563B2 (ja) | ||
| JP2563168B2 (ja) | 複写用変倍レンズ | |
| JP2548926B2 (ja) | 複写用変倍レンズ | |
| JPH07104487B2 (ja) | 望遠ズ−ムレンズ | |
| JPS63118116A (ja) | 望遠ズ−ムレンズ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020122 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090208 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |