JPH0588003A - 屈折率分布型光学素子 - Google Patents
屈折率分布型光学素子Info
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- JPH0588003A JPH0588003A JP3278347A JP27834791A JPH0588003A JP H0588003 A JPH0588003 A JP H0588003A JP 3278347 A JP3278347 A JP 3278347A JP 27834791 A JP27834791 A JP 27834791A JP H0588003 A JPH0588003 A JP H0588003A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
Abstract
(57)【要約】
［目的］ 屈折率が大きくなるに連れてアッベ数も大き
くなる、または屈折率の増大に対するアッベ数の変化が
小さい色収差の補正の点で優れたものを得る。 ［構成］ Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚｎ，
Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄより選ばれた少な
くとも１種の第１の金属種Ｇを媒質中に勾配をもって分
布させる。Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚ
ｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌより選ばれた少なくとも１種
の第２の金属種Ｆが、絶対量として｜（ΔＣF ／Δ
ＣG ）｜・１００≦５となるような略平坦に分布させ
る。ΔＣG およびΔＣF は第１および第２の金属種Ｇ，
Ｆの金属酸化物換算量の最大値と最小値との差である。
くなる、または屈折率の増大に対するアッベ数の変化が
小さい色収差の補正の点で優れたものを得る。 ［構成］ Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚｎ，
Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄより選ばれた少な
くとも１種の第１の金属種Ｇを媒質中に勾配をもって分
布させる。Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚ
ｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌより選ばれた少なくとも１種
の第２の金属種Ｆが、絶対量として｜（ΔＣF ／Δ
ＣG ）｜・１００≦５となるような略平坦に分布させ
る。ΔＣG およびΔＣF は第１および第２の金属種Ｇ，
Ｆの金属酸化物換算量の最大値と最小値との差である。
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
分布型を持たせることにより、媒質自体にパワー（屈折
力）を持たせるものである。そのパワーは、屈折率分布
型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の
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。
分布型を持たせることにより、媒質自体にパワー（屈折
力）を持たせるものである。そのパワーは、屈折率分布
型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の
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成されている。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。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．
０４としたレンズが得られている（第２８回ガラス討論
会予稿集 Ｐ．８）。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｜Δ
ｎ｜≒０．０３としたレンズ（Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．
２２，９９（１９８６），Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．２
２，１１０８（１９８６））等が得られている。
多くの研究者によって成されている。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。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．
０４としたレンズが得られている（第２８回ガラス討論
会予稿集 Ｐ．８）。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｜Δ
ｎ｜≒０．０３としたレンズ（Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．
２２，９９（１９８６），Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．２
２，１１０８（１９８６））等が得られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在までの屈
折率分布型光学素子の開発において、｜Δｎ｜を大きく
するための試みは行われているものの、光学素子の持つ
色収差を小さくしようとする取り組みは遅れている。屈
折率分布型光学素子は、光学設計上、その収差補正能力
を活かし、カメラなどのレンズの構成枚数を減らすこと
が可能であるが、色収差の補正はレンズ枚数が減るほど
困難になるという矛盾がある。少ないレンズ枚数で色収
差の補正されたレンズ系を作るためには、レンズ１枚１
枚で発生する色収差自体を小さくすることが大切にな
る。そのため、屈折率分布型光学素子の媒質には、次の
ような特性が望まれる。
折率分布型光学素子の開発において、｜Δｎ｜を大きく
するための試みは行われているものの、光学素子の持つ
色収差を小さくしようとする取り組みは遅れている。屈
折率分布型光学素子は、光学設計上、その収差補正能力
を活かし、カメラなどのレンズの構成枚数を減らすこと
が可能であるが、色収差の補正はレンズ枚数が減るほど
困難になるという矛盾がある。少ないレンズ枚数で色収
差の補正されたレンズ系を作るためには、レンズ１枚１
枚で発生する色収差自体を小さくすることが大切にな
る。そのため、屈折率分布型光学素子の媒質には、次の
ような特性が望まれる。
【０００５】径方向屈折率分布型光学素子では、光線の
通る位置（軸からの距離）により媒質の屈折率が異な
り、光線の屈折率が変わるようになっている。媒質のア
ッベ数νd は、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎc ）で
表される。この式から、アッベ数νd が一定あるとする
と、屈折率ｎd が大きくなると分散（ｎF−ｎc ）も大
きくなる。したがって、屈折率の増大に対して色収差が
大きくなるのを防ぐには、屈折率ｎd が大きくなるにつ
れてアッベ数νd が大きくなることが望ましい（特開平
３−１４１３０２号公報）。すなわち、図５に示すｎd
−νd 図上で、Ａの方向に傾きを持つ光学素子が望まれ
る。
通る位置（軸からの距離）により媒質の屈折率が異な
り、光線の屈折率が変わるようになっている。媒質のア
ッベ数νd は、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎc ）で
表される。この式から、アッベ数νd が一定あるとする
と、屈折率ｎd が大きくなると分散（ｎF−ｎc ）も大
きくなる。したがって、屈折率の増大に対して色収差が
大きくなるのを防ぐには、屈折率ｎd が大きくなるにつ
れてアッベ数νd が大きくなることが望ましい（特開平
３−１４１３０２号公報）。すなわち、図５に示すｎd
−νd 図上で、Ａの方向に傾きを持つ光学素子が望まれ
る。
【０００６】ところで、屈折率分布型光学素子は、ガラ
ス中の金属酸化濃度の勾配により、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）性質を持つので、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５においてＢの方向の分布にしかならない。
ス中の金属酸化濃度の勾配により、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）性質を持つので、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５においてＢの方向の分布にしかならない。
【０００７】特開平３−１４３０２号公報によれば、２
種以上の金属を用いて逆方向の分布を付与された屈折率
分布型光学素子は、分布特性を種々に変化させ得ること
が示さている。しかしながら、ここに提示されたような
２種の金属を互いに逆方向に分布させる方法は限定さ
れ、作製上難しい。すなわち、従来では、光学設計上望
まれる図５におけるＡの方向の分布を持つ光学素子は、
材料作製の面で、難しいものであった。
種以上の金属を用いて逆方向の分布を付与された屈折率
分布型光学素子は、分布特性を種々に変化させ得ること
が示さている。しかしながら、ここに提示されたような
２種の金属を互いに逆方向に分布させる方法は限定さ
れ、作製上難しい。すなわち、従来では、光学設計上望
まれる図５におけるＡの方向の分布を持つ光学素子は、
材料作製の面で、難しいものであった。
【０００８】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、色収差の補正の点で優れた、即ち屈折率
が大きくなるに連れてアッベ数も大きくなる、もしくは
屈折率の増大に対するアッベ数の変化が小さい屈折率分
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、色収差の補正の点で優れた、即ち屈折率
が大きくなるに連れてアッベ数も大きくなる、もしくは
屈折率の増大に対するアッベ数の変化が小さい屈折率分
布型光学素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】本発明等は、
ガラス中に付与される屈折率差に寄与する金属種とし
て、金属群Ｇ｛Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚ
ｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄ｝の内から選
ばれた少なくとも１種の第１の金属種が勾配をもって分
布し、金属群Ｆ｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌ｝の内から選ばれた少
なくとも１種の第２の金属種が、絶対量として ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布する屈折率分布型光学素
子が色収差補正の点で優れていることを鋭意研究の結果
突き止めた。
ガラス中に付与される屈折率差に寄与する金属種とし
て、金属群Ｇ｛Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚ
ｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄ｝の内から選
ばれた少なくとも１種の第１の金属種が勾配をもって分
布し、金属群Ｆ｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌ｝の内から選ばれた少
なくとも１種の第２の金属種が、絶対量として ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布する屈折率分布型光学素
子が色収差補正の点で優れていることを鋭意研究の結果
突き止めた。
【００１０】すなわち、径方向屈折率分布型光学素子に
おいては、図１に示したように、第１の金属種ｇが中心
部で最も絶対量が多く、外周部へ向けてほぼ放物線状に
減少する分布をし、第２の金属種ｆが絶対量としてぼほ
平坦に分布しているときに、色収差発生量の小さなもの
が得られることを見出した。また、図２に示すように、
第２の金属種ｇの分布方向を逆にした場合にも、同様な
効果が認められる。
おいては、図１に示したように、第１の金属種ｇが中心
部で最も絶対量が多く、外周部へ向けてほぼ放物線状に
減少する分布をし、第２の金属種ｆが絶対量としてぼほ
平坦に分布しているときに、色収差発生量の小さなもの
が得られることを見出した。また、図２に示すように、
第２の金属種ｇの分布方向を逆にした場合にも、同様な
効果が認められる。
【００１１】これらの効果は、金属種ｆを含有して初め
て奏されるもので、第１の金属種ｇとして上記金属群Ｇ
から選択した金属が濃度勾配をもって分布しても、上記
金属群Ｆから選択した第２の金属種ｆを含有しない場合
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。
て奏されるもので、第１の金属種ｇとして上記金属群Ｇ
から選択した金属が濃度勾配をもって分布しても、上記
金属群Ｆから選択した第２の金属種ｆを含有しない場合
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。
【００１２】本発明によれば、一方の第２の金属種につ
いては絶対量としてほぼ平坦に分布させればよいので、
前記特開平３−１４１３０２号公報に開示された、２種
の金属を互いに逆方向に分布させるという作製上の難し
さを回避でき、色収差発生量の少ない屈折率分布型光学
素子を比較的容易に作製することができる。
いては絶対量としてほぼ平坦に分布させればよいので、
前記特開平３−１４１３０２号公報に開示された、２種
の金属を互いに逆方向に分布させるという作製上の難し
さを回避でき、色収差発生量の少ない屈折率分布型光学
素子を比較的容易に作製することができる。
【００１３】特に効果の高いＧ群、Ｆ群からの金属の選
択方法としては、第１の金属種ｇとして、金属群Ｇ”
｛Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚｎ，Ｇａ｝から選ば
れた金属種のみを有するときには、第２の金属種ｆは、
金属種Ｆ”｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。また、第１の
金属種ｇとして、金属群Ｇ’｛Ｌａ，Ｂａ，Ｃａ，Ａ
ｓ，Ｓｒ，Ｇｄ｝から選ばれた金属種を少なくとも１種
有するときには、第２の金属種ｆは、金属群Ｆ’｛Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉ
ｎ，Ｙ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。さらに、
それぞれの群から２種以上の金属を選択し組み合わせて
使うことも可能である。
択方法としては、第１の金属種ｇとして、金属群Ｇ”
｛Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚｎ，Ｇａ｝から選ば
れた金属種のみを有するときには、第２の金属種ｆは、
金属種Ｆ”｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。また、第１の
金属種ｇとして、金属群Ｇ’｛Ｌａ，Ｂａ，Ｃａ，Ａ
ｓ，Ｓｒ，Ｇｄ｝から選ばれた金属種を少なくとも１種
有するときには、第２の金属種ｆは、金属群Ｆ’｛Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉ
ｎ，Ｙ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。さらに、
それぞれの群から２種以上の金属を選択し組み合わせて
使うことも可能である。
【００１４】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
ものが得られることがわかっている。例えば、金属種
ｇ，ｆを選択し、第１の金属種ｇの含有量の最大値Ｃg
を一定量とすれば、平坦に分布する第２の金属種ｆの含
有量を増やしていくことにより、図５における分布特性
の矢は左に傾く。すなわち、図５においてＡの方向の分
布特性を示しやすい。逆に第２の金属種ｆの量が少ない
と、光学素子は図５においてＢの方向の分布特性を示
す。したがって、目的とするような分布特性をもった光
学素子を得るためには、第２の金属種ｆをある一定量以
上含有することが望ましい。
変化させることで、色収差の発生量を任意に変化させた
ものが得られることがわかっている。例えば、金属種
ｇ，ｆを選択し、第１の金属種ｇの含有量の最大値Ｃg
を一定量とすれば、平坦に分布する第２の金属種ｆの含
有量を増やしていくことにより、図５における分布特性
の矢は左に傾く。すなわち、図５においてＡの方向の分
布特性を示しやすい。逆に第２の金属種ｆの量が少ない
と、光学素子は図５においてＢの方向の分布特性を示
す。したがって、目的とするような分布特性をもった光
学素子を得るためには、第２の金属種ｆをある一定量以
上含有することが望ましい。
【００１５】各々の金属の最適な含有量は、含有する金
属種や目的とする光学特性により異なるため、一概に決
定することは難しいが、第１の金属種ｇの絶対含有量が
もっとも大きな位置において、その金属種ｇの金属酸化
物換算総量Ｃg が５〜４０ｍｏｌ％、第２の金属ｆの金
属酸化物換算総量Ｃｆが２〜４０ｍｏｌ％であることが
望ましい。
属種や目的とする光学特性により異なるため、一概に決
定することは難しいが、第１の金属種ｇの絶対含有量が
もっとも大きな位置において、その金属種ｇの金属酸化
物換算総量Ｃg が５〜４０ｍｏｌ％、第２の金属ｆの金
属酸化物換算総量Ｃｆが２〜４０ｍｏｌ％であることが
望ましい。
【００１６】金属種ｆの含有量の下限値は、前述のよう
に金属種ｇ、金属種ｆの種類およびその含有量、分布勾
配により異なり、一概に決定することは難しいが、金属
種ｆの種類ごとの含有量の下限は、表１に示すような値
であることが望ましい。
に金属種ｇ、金属種ｆの種類およびその含有量、分布勾
配により異なり、一概に決定することは難しいが、金属
種ｆの種類ごとの含有量の下限は、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、両金属種ｇとｆの組み合わせによっ
ても、望ましい金属種ｆの含有量の下限値は変わってく
る。表２にＧ，Ｆ各金属群からの選択金属種とそのとき
の金属種ｆの含有量の効果的な関係を示す。この表にお
いて、複数種の金属種を選択した場合には、金属酸化物
含有量を金属群内で合計することにより、金属種ｆの含
有量を求め表の値に適用する。また、異なる欄の金属を
同時に複数選択した場合には、表２において、より上欄
に属する金属ペアに対応する値を金属種ｆ含有量の望ま
しい下限値として適用する。
ても、望ましい金属種ｆの含有量の下限値は変わってく
る。表２にＧ，Ｆ各金属群からの選択金属種とそのとき
の金属種ｆの含有量の効果的な関係を示す。この表にお
いて、複数種の金属種を選択した場合には、金属酸化物
含有量を金属群内で合計することにより、金属種ｆの含
有量を求め表の値に適用する。また、異なる欄の金属を
同時に複数選択した場合には、表２において、より上欄
に属する金属ペアに対応する値を金属種ｆ含有量の望ま
しい下限値として適用する。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【実施例１】本実施例は、中心部でＴｉＯ2 １５ｍｏｌ
％、Ｌａ2 Ｏ3 １５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2 ７０ｍｏｌ％で
あり、周辺部のＬａ2 Ｏ3 含有量が０になるように中心
部から周辺部に向けてＬａ2 Ｏ3 の含有量がほぼ放射線
状に減少する分布をしており、また、ＴｉＯ2 の絶対量
は周辺部においても減少することなく、平坦に分布して
いる径方向屈折率分布型光学素子とした。
％、Ｌａ2 Ｏ3 １５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2 ７０ｍｏｌ％で
あり、周辺部のＬａ2 Ｏ3 含有量が０になるように中心
部から周辺部に向けてＬａ2 Ｏ3 の含有量がほぼ放射線
状に減少する分布をしており、また、ＴｉＯ2 の絶対量
は周辺部においても減少することなく、平坦に分布して
いる径方向屈折率分布型光学素子とした。
【００２１】本実施例の屈折率分布型光学素子の屈折率
分布を測定したところ、中心部でｎd ＝１．７２８、ν
d ＝３６．６、外周部でｎd ＝１．６２６、νd ＝３
３．５、という値を得、Δｎd ＝−０．０９２、Δνd
＝−３．１（Δνd は外周部のνd から中心部のνd を
引いた値）という図５のＡ方向の分布であることが判っ
た。本実施例は、色収差補正の点で優れていると判断で
き、非常に有用な屈折率分布型光学素子として使用可能
である。
分布を測定したところ、中心部でｎd ＝１．７２８、ν
d ＝３６．６、外周部でｎd ＝１．６２６、νd ＝３
３．５、という値を得、Δｎd ＝−０．０９２、Δνd
＝−３．１（Δνd は外周部のνd から中心部のνd を
引いた値）という図５のＡ方向の分布であることが判っ
た。本実施例は、色収差補正の点で優れていると判断で
き、非常に有用な屈折率分布型光学素子として使用可能
である。
【００２２】
【実施例２〜１４】これらの実施例は、Ｇ群、Ｆ群より
各々１種の金属種を選択し、中心部には表３中に記載の
酸化物換算比含有して、外周部に向けてＧ群の第１の金
属種がほぼ放射線状に減少あるいは増大する分布をし、
Ｆ群の第２の金属種は絶対量として平坦に分布している
屈折率分布型光学素子である。表３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
率部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が凹状の分布をして
いることを示す。また、Δｎd とΔνd の積の符号が正
であるのは、得られたガラスの分布特性が、図５のＡ方
向であることを示し、よってこれらの光学素子が色収差
発生量の少ない優れたものであることがわかった。
各々１種の金属種を選択し、中心部には表３中に記載の
酸化物換算比含有して、外周部に向けてＧ群の第１の金
属種がほぼ放射線状に減少あるいは増大する分布をし、
Ｆ群の第２の金属種は絶対量として平坦に分布している
屈折率分布型光学素子である。表３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
率部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が凹状の分布をして
いることを示す。また、Δｎd とΔνd の積の符号が正
であるのは、得られたガラスの分布特性が、図５のＡ方
向であることを示し、よってこれらの光学素子が色収差
発生量の少ない優れたものであることがわかった。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【実施例１５〜１８】上記実施例１〜１４ではＧ，Ｆ群
より１種ずつのみ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。
より１種ずつのみ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。
【００２５】実施例１５〜１８は、表４に記載したよう
に凸状の濃度分布を持つ第１の金属種をＧ群より、平坦
な濃度分布を持つ第２の金属種をＦ群より、各々１種或
いは２種以上選択し、中心部に表４中に記載の酸化物換
算比含有し、外周部に向けてＧ群の第１の金属種がほぼ
放物線状に減少する分布をし、Ｆ群の第２の金属種は絶
対量として平坦に分布している場合の径方向屈折率分布
型光学素子である。
に凸状の濃度分布を持つ第１の金属種をＧ群より、平坦
な濃度分布を持つ第２の金属種をＦ群より、各々１種或
いは２種以上選択し、中心部に表４中に記載の酸化物換
算比含有し、外周部に向けてＧ群の第１の金属種がほぼ
放物線状に減少する分布をし、Ｆ群の第２の金属種は絶
対量として平坦に分布している場合の径方向屈折率分布
型光学素子である。
【００２６】
【表４】
【００２７】
【実施例１９】表５に記載したような中心部の組成（９
０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −１０Ｌａ2 Ｏ3 であ
る媒質中からＬａ2 Ｏ3 のみを溶出することによって、
外周部の組成（９０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −０
Ｌａ2 Ｏ3 とした屈折率分布型光学素子の光学特性は、
ガラス中に絶対量として均一に存在するＮｂ2 Ｏ5 の比
率ｘの変化に伴い変化していくことが明らかとなった。
表５および図３に示したようにＮｂの添加量が増えるに
したがってΔνd は負の方向に大きくなっている。
０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −１０Ｌａ2 Ｏ3 であ
る媒質中からＬａ2 Ｏ3 のみを溶出することによって、
外周部の組成（９０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −０
Ｌａ2 Ｏ3 とした屈折率分布型光学素子の光学特性は、
ガラス中に絶対量として均一に存在するＮｂ2 Ｏ5 の比
率ｘの変化に伴い変化していくことが明らかとなった。
表５および図３に示したようにＮｂの添加量が増えるに
したがってΔνd は負の方向に大きくなっている。
【００２８】
【表５】
【００２９】したがって、平坦な分布を持つＦ群の第２
の金属種の量を変化させることにより得た光学素子も、
色収差補正の点で優れたものであり、色収差発生量はＦ
群の第２の金属種の量によりコントロールできることが
わかった。
の金属種の量を変化させることにより得た光学素子も、
色収差補正の点で優れたものであり、色収差発生量はＦ
群の第２の金属種の量によりコントロールできることが
わかった。
【００３０】
【実施例２０】これまでＦ群の第２の金属種が絶対値と
して平坦に分布する場合について述べてきたが、平坦か
ら僅かにはずれた場合にはも同様な効果が得られる。例
えば、表６はこのような効果を示す例であるが、中心部
の組成６５ＳｉＯ2 −１５ＴｉＯ2 −２０Ｙ2 Ｏ3 、外
周部の組成６５ＳｉＯ2 −１４ＴｉＯ2 −０Ｙ2 Ｏ3 と
なっており、ＴｉＯ2 は絶対量として、小さな濃度勾配
をもって存在している。図４において１はこのときのｎ
d −νd 特性を示すものであり、ＴｉＯ2 が全く平坦に
分布するような光学素子の特性（図４の２）とほぼ同様
であった。よって、Ｆ群の第２の金属種が平坦から僅か
にはずれた分布を持つ光学素子においても、色収差発生
量の少なく、色収差補正の点で優れているものがあるこ
とがわかった。
して平坦に分布する場合について述べてきたが、平坦か
ら僅かにはずれた場合にはも同様な効果が得られる。例
えば、表６はこのような効果を示す例であるが、中心部
の組成６５ＳｉＯ2 −１５ＴｉＯ2 −２０Ｙ2 Ｏ3 、外
周部の組成６５ＳｉＯ2 −１４ＴｉＯ2 −０Ｙ2 Ｏ3 と
なっており、ＴｉＯ2 は絶対量として、小さな濃度勾配
をもって存在している。図４において１はこのときのｎ
d −νd 特性を示すものであり、ＴｉＯ2 が全く平坦に
分布するような光学素子の特性（図４の２）とほぼ同様
であった。よって、Ｆ群の第２の金属種が平坦から僅か
にはずれた分布を持つ光学素子においても、色収差発生
量の少なく、色収差補正の点で優れているものがあるこ
とがわかった。
【００３１】以上の例ではＧ群の第１の金属種の外周部
組成が０となっているが、Ｇ群の外周部組成が０でない
場合にも分布特性の方向は変わらず、色収差の発生を抑
えた屈折率分布型光学素子を得ることができる。また、
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いうまでもない。
組成が０となっているが、Ｇ群の外周部組成が０でない
場合にも分布特性の方向は変わらず、色収差の発生を抑
えた屈折率分布型光学素子を得ることができる。また、
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いうまでもない。
【００３２】
【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、色収差補正の点で優れ、すなわち屈折
率が大 きくなるにつれてアッベ数も大きくなるよう
な、もしくは屈折率の増大に対するアッベ数の変化が少
ない屈折率分布型光学素子を容易に作製できる。
学素子によれば、色収差補正の点で優れ、すなわち屈折
率が大 きくなるにつれてアッベ数も大きくなるよう
な、もしくは屈折率の増大に対するアッベ数の変化が少
ない屈折率分布型光学素子を容易に作製できる。
【図１】本発明による屈折率分布型光学素子の金属含有
量分布を示す概念図。
量分布を示す概念図。
【図２】本発明による屈折率分布型光学素子の金属含有
量分布を示す概念図である。
量分布を示す概念図である。
【図３】実施例１９の屈折率分布型光学素子の屈折率と
アッベ数の関係を示す図である。
アッベ数の関係を示す図である。
【図４】実施例２０の屈折率分布型光学素子の屈折率と
アッベ数の関係を示す図である。
アッベ数の関係を示す図である。
【図５】屈折率分布型光学素子の屈折率とアッベ数の関
係のうち好ましいものとそうでないものを示す図であ
る。
係のうち好ましいものとそうでないものを示す図であ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 径方向屈折率分布型光学素子では、光線
の通る位置（軸からの距離）により媒質の屈折率が異な
り、光線の屈折率が変わるようになっている。媒質のア
ッベ数νd は、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎc ）で
表される。この式から、アッベ数νd が一定であるとす
ると、屈折率ｎd が大きくなると分散（ｎF −ｎc ）も
大きくなる。したがって、屈折率の増大に対して色収差
が大きくなるのを防ぐには、屈折率ｎd が大きくなるに
つれてアッベ数νd が大きくなることが望ましい（特開
平３−１４１３０２号公報）。すなわち、図５に示すｎ
d −νd 図上で、Ａの方向に傾きを持つ光学素子が望ま
れる。
の通る位置（軸からの距離）により媒質の屈折率が異な
り、光線の屈折率が変わるようになっている。媒質のア
ッベ数νd は、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎc ）で
表される。この式から、アッベ数νd が一定であるとす
ると、屈折率ｎd が大きくなると分散（ｎF −ｎc ）も
大きくなる。したがって、屈折率の増大に対して色収差
が大きくなるのを防ぐには、屈折率ｎd が大きくなるに
つれてアッベ数νd が大きくなることが望ましい（特開
平３−１４１３０２号公報）。すなわち、図５に示すｎ
d −νd 図上で、Ａの方向に傾きを持つ光学素子が望ま
れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】 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）性質を持つので、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５においてＢの方向の分布にしかならない。
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）性質を持つので、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５においてＢの方向の分布にしかならない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者等
は、ガラス中に付与される屈折率差に寄与する金属種と
して、金属群Ｇ｛Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，
Ｚｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄ｝の内から
選ばれた少なくとも１種の第１の金属種が勾配をもって
分布し、金属群Ｆ｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌ｝の内から選ばれた少
なくとも１種の第２の金属種が、絶対量として ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布する屈折率分布型光学素
子が色収差補正の点で優れていることを鋭意研究の結果
突き止めた。
は、ガラス中に付与される屈折率差に寄与する金属種と
して、金属群Ｇ｛Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，
Ｚｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄ｝の内から
選ばれた少なくとも１種の第１の金属種が勾配をもって
分布し、金属群Ｆ｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌ｝の内から選ばれた少
なくとも１種の第２の金属種が、絶対量として ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布する屈折率分布型光学素
子が色収差補正の点で優れていることを鋭意研究の結果
突き止めた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 各々の金属の最適な含有量は、含有する
金属種や目的とする光学特性により異なるため、一概に
決定することは難しいが、第１の金属種ｇの絶対含有量
がもっとも大きな位置において、その金属種ｇの金属酸
化物換算総量Ｃg が５〜４０ｍｏｌ％、第２の金属種ｆ
の金属酸化物換算総量Ｃｆが２〜４０ｍｏｌ％であるこ
とが望ましい。 ─────────────────────────────────────────────────────
金属種や目的とする光学特性により異なるため、一概に
決定することは難しいが、第１の金属種ｇの絶対含有量
がもっとも大きな位置において、その金属種ｇの金属酸
化物換算総量Ｃg が５〜４０ｍｏｌ％、第２の金属種ｆ
の金属酸化物換算総量Ｃｆが２〜４０ｍｏｌ％であるこ
とが望ましい。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年４月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 屈折率分布型光学素子
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【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
分布型を持たせることにより、媒質自体にパワー（屈折
力）を持たせるものである。そのパワーは、屈折率分布
型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の
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。
分布型を持たせることにより、媒質自体にパワー（屈折
力）を持たせるものである。そのパワーは、屈折率分布
型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の
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成されている。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。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．
０４としたレンズが得られている（第２８回ガラス討論
会予稿集 Ｐ．８）。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｜Δ
ｎ｜≒０．０３としたレンズ（Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．
２２，９９（１９８６），Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．２
２，１１０８（１９８６））等が得られている。
多くの研究者によって成されている。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。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．
０４としたレンズが得られている（第２８回ガラス討論
会予稿集 Ｐ．８）。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｜Δ
ｎ｜≒０．０３としたレンズ（Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．
２２，９９（１９８６），Ｅｌｅｃｔ．ｌｅｔｔ．２
２，１１０８（１９８６））等が得られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在までの屈
折率分布型光学素子の開発において、｜Δｎ｜を大きく
するための試みは行われているものの、光学素子の持つ
色収差を小さくしようとする取り組みは遅れている。屈
折率分布型光学素子は、光学設計上、その収差補正能力
を活かし、カメラなどのレンズの構成枚数を減らすこと
が可能であるが、色収差の補正はレンズ枚数が減るほど
困難になるという矛盾がある。少ないレンズ枚数で色収
差の補正されたレンズ系を作るためには、レンズ１枚１
枚で発生する色収差自体を小さくすることが大切にな
る。そのため、屈折率分布型光学素子の媒質には、次の
ような特性が望まれる。
折率分布型光学素子の開発において、｜Δｎ｜を大きく
するための試みは行われているものの、光学素子の持つ
色収差を小さくしようとする取り組みは遅れている。屈
折率分布型光学素子は、光学設計上、その収差補正能力
を活かし、カメラなどのレンズの構成枚数を減らすこと
が可能であるが、色収差の補正はレンズ枚数が減るほど
困難になるという矛盾がある。少ないレンズ枚数で色収
差の補正されたレンズ系を作るためには、レンズ１枚１
枚で発生する色収差自体を小さくすることが大切にな
る。そのため、屈折率分布型光学素子の媒質には、次の
ような特性が望まれる。
【０００５】径方向屈折率分布型光学素子では、光線の
通る位置（軸からの距離）により媒質の屈折率が異な
り、光線の屈折率が変わるようになっている。媒質のア
ッベ数νd は、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎc ）で
表される。この式から、アッベ数νd が一定であるとす
ると、屈折率ｎd が大きくなると分散（ｎF −ｎc ）も
大きくなる。したがって、屈折率の増大に対して色収差
が大きくなるのを防ぐには、屈折率ｎd が大きくなるに
つれてアッベ数νd が大きくなることが望ましい（特開
平３−１４１３０２号公報）。すなわち、図５に示すｎ
d −νd 図上で、Ａの方向に傾きを持つ光学素子が望ま
れる。
通る位置（軸からの距離）により媒質の屈折率が異な
り、光線の屈折率が変わるようになっている。媒質のア
ッベ数νd は、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎc ）で
表される。この式から、アッベ数νd が一定であるとす
ると、屈折率ｎd が大きくなると分散（ｎF −ｎc ）も
大きくなる。したがって、屈折率の増大に対して色収差
が大きくなるのを防ぐには、屈折率ｎd が大きくなるに
つれてアッベ数νd が大きくなることが望ましい（特開
平３−１４１３０２号公報）。すなわち、図５に示すｎ
d −νd 図上で、Ａの方向に傾きを持つ光学素子が望ま
れる。
【０００６】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）性質を持つので、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５において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）性質を持つので、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５においてＢの方向の分布にしかならない。
【０００７】特開平３−１４３０２号公報によれば、２
種以上の金属を用いて逆方向の分布を付与された屈折率
分布型光学素子は、分布特性を種々に変化させ得ること
が示さている。しかしながら、ここに提示されたような
２種の金属を互いに逆方向に分布させる方法は限定さ
れ、作製上難しい。すなわち、従来では、光学設計上望
まれる図５におけるＡの方向の分布を持つ光学素子は、
材料作製の面で、難しいものであった。
種以上の金属を用いて逆方向の分布を付与された屈折率
分布型光学素子は、分布特性を種々に変化させ得ること
が示さている。しかしながら、ここに提示されたような
２種の金属を互いに逆方向に分布させる方法は限定さ
れ、作製上難しい。すなわち、従来では、光学設計上望
まれる図５におけるＡの方向の分布を持つ光学素子は、
材料作製の面で、難しいものであった。
【０００８】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、色収差の補正の点で優れた、即ち屈折率
が大きくなるに連れてアッベ数も大きくなる、もしくは
屈折率の増大に対するアッベ数の変化が小さい屈折率分
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、色収差の補正の点で優れた、即ち屈折率
が大きくなるに連れてアッベ数も大きくなる、もしくは
屈折率の増大に対するアッベ数の変化が小さい屈折率分
布型光学素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者等
は、ガラス中に付与される屈折率差に寄与する金属種と
して、金属群Ｇ｛Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，
Ｚｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄ｝の内から
選ばれた少なくとも１種の第１の金属種が勾配をもって
分布し、金属群Ｆ｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌ｝の内から選ばれた少
なくとも１種の第２の金属種が、絶対量として ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布する屈折率分布型光学素
子が色収差補正の点で優れていることを鋭意研究の結果
突き止めた。
は、ガラス中に付与される屈折率差に寄与する金属種と
して、金属群Ｇ｛Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，
Ｚｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄ｝の内から
選ばれた少なくとも１種の第１の金属種が勾配をもって
分布し、金属群Ｆ｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌ｝の内から選ばれた少
なくとも１種の第２の金属種が、絶対量として ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布する屈折率分布型光学素
子が色収差補正の点で優れていることを鋭意研究の結果
突き止めた。
【００１０】すなわち、径方向屈折率分布型光学素子に
おいては、図１に示したように、第１の金属種ｇが中心
部で最も絶対量が多く、外周部へ向けてほぼ放物線状に
減少する分布をし、第２の金属種ｆが絶対量としてぼほ
平坦に分布しているときに、色収差発生量の小さなもの
が得られることを見出した。また、図２に示すように、
第２の金属種ｇの分布方向を逆にした場合にも、同様な
効果が認められる。
おいては、図１に示したように、第１の金属種ｇが中心
部で最も絶対量が多く、外周部へ向けてほぼ放物線状に
減少する分布をし、第２の金属種ｆが絶対量としてぼほ
平坦に分布しているときに、色収差発生量の小さなもの
が得られることを見出した。また、図２に示すように、
第２の金属種ｇの分布方向を逆にした場合にも、同様な
効果が認められる。
【００１１】これらの効果は、金属種ｆを含有して初め
て奏されるもので、第１の金属種ｇとして上記金属群Ｇ
から選択した金属が濃度勾配をもって分布しても、上記
金属群Ｆから選択した第２の金属種ｆを含有しない場合
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。
て奏されるもので、第１の金属種ｇとして上記金属群Ｇ
から選択した金属が濃度勾配をもって分布しても、上記
金属群Ｆから選択した第２の金属種ｆを含有しない場合
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。
【００１２】本発明によれば、一方の第２の金属種につ
いては絶対量としてほぼ平坦に分布させればよいので、
前記特開平３−１４１３０２号公報に開示された、２種
の金属を互いに逆方向に分布させるという作製上の難し
さを回避でき、色収差発生量の少ない屈折率分布型光学
素子を比較的容易に作製することができる。
いては絶対量としてほぼ平坦に分布させればよいので、
前記特開平３−１４１３０２号公報に開示された、２種
の金属を互いに逆方向に分布させるという作製上の難し
さを回避でき、色収差発生量の少ない屈折率分布型光学
素子を比較的容易に作製することができる。
【００１３】特に効果の高いＧ群、Ｆ群からの金属の選
択方法としては、第１の金属種ｇとして、金属群Ｇ”
｛Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚｎ，Ｇａ｝から選ば
れた金属種のみを有するときには、第２の金属種ｆは、
金属種Ｆ”｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。また、第１の
金属種ｇとして、金属群Ｇ’｛Ｌａ，Ｂａ，Ｃａ，Ａ
ｓ，Ｓｒ，Ｇｄ｝から選ばれた金属種を少なくとも１種
有するときには、第２の金属種ｆは、金属群Ｆ’｛Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉ
ｎ，Ｙ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。さらに、
それぞれの群から２種以上の金属を選択し組み合わせて
使うことも可能である。
択方法としては、第１の金属種ｇとして、金属群Ｇ”
｛Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚｎ，Ｇａ｝から選ば
れた金属種のみを有するときには、第２の金属種ｆは、
金属種Ｆ”｛Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。また、第１の
金属種ｇとして、金属群Ｇ’｛Ｌａ，Ｂａ，Ｃａ，Ａ
ｓ，Ｓｒ，Ｇｄ｝から選ばれた金属種を少なくとも１種
有するときには、第２の金属種ｆは、金属群Ｆ’｛Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉ
ｎ，Ｙ，Ｔｌ｝から選ばれることが望ましい。さらに、
それぞれの群から２種以上の金属を選択し組み合わせて
使うことも可能である。
【００１４】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
ものが得られることがわかっている。例えば、金属種
ｇ，ｆを選択し、第１の金属種ｇの含有量の最大値Ｃg
を一定量とすれば、平坦に分布する第２の金属種ｆの含
有量を増やしていくことにより、図５における分布特性
の矢は左に傾く。すなわち、図５においてＡの方向の分
布特性を示しやすい。逆に第２の金属種ｆの量が少ない
と、光学素子は図５においてＢの方向の分布特性を示
す。したがって、目的とするような分布特性をもった光
学素子を得るためには、第２の金属種ｆをある一定量以
上含有することが望ましい。
変化させることで、色収差の発生量を任意に変化させた
ものが得られることがわかっている。例えば、金属種
ｇ，ｆを選択し、第１の金属種ｇの含有量の最大値Ｃg
を一定量とすれば、平坦に分布する第２の金属種ｆの含
有量を増やしていくことにより、図５における分布特性
の矢は左に傾く。すなわち、図５においてＡの方向の分
布特性を示しやすい。逆に第２の金属種ｆの量が少ない
と、光学素子は図５においてＢの方向の分布特性を示
す。したがって、目的とするような分布特性をもった光
学素子を得るためには、第２の金属種ｆをある一定量以
上含有することが望ましい。
【００１５】各々の金属の最適な含有量は、含有する金
属種や目的とする光学特性により異なるため、一概に決
定することは難しいが、第１の金属種ｇの絶対含有量が
もっとも大きな位置において、その金属種ｇの金属酸化
物換算総量Ｃg が５〜４０ｍｏｌ％、第２の金属種ｆの
金属酸化物換算総量Ｃｆが２〜４０ｍｏｌ％であること
が望ましい。
属種や目的とする光学特性により異なるため、一概に決
定することは難しいが、第１の金属種ｇの絶対含有量が
もっとも大きな位置において、その金属種ｇの金属酸化
物換算総量Ｃg が５〜４０ｍｏｌ％、第２の金属種ｆの
金属酸化物換算総量Ｃｆが２〜４０ｍｏｌ％であること
が望ましい。
【００１６】金属種ｆの含有量の下限値は、前述のよう
に金属種ｇ、金属種ｆの種類およびその含有量、分布勾
配により異なり、一概に決定することは難しいが、金属
種ｆの種類ごとの含有量の下限は、表１に示すような値
であることが望ましい。
に金属種ｇ、金属種ｆの種類およびその含有量、分布勾
配により異なり、一概に決定することは難しいが、金属
種ｆの種類ごとの含有量の下限は、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、両金属種ｇとｆの組み合わせによっ
ても、望ましい金属種ｆの含有量の下限値は変わってく
る。表２にＧ，Ｆ各金属群からの選択金属種とそのとき
の金属種ｆの含有量の効果的な関係を示す。この表にお
いて、複数種の金属種を選択した場合には、金属酸化物
含有量を金属群内で合計することにより、金属種ｆの含
有量を求め表の値に適用する。また、異なる欄の金属を
同時に複数選択した場合には、表２において、より上欄
に属する金属ペアに対応する値を金属種ｆ含有量の望ま
しい下限値として適用する。
ても、望ましい金属種ｆの含有量の下限値は変わってく
る。表２にＧ，Ｆ各金属群からの選択金属種とそのとき
の金属種ｆの含有量の効果的な関係を示す。この表にお
いて、複数種の金属種を選択した場合には、金属酸化物
含有量を金属群内で合計することにより、金属種ｆの含
有量を求め表の値に適用する。また、異なる欄の金属を
同時に複数選択した場合には、表２において、より上欄
に属する金属ペアに対応する値を金属種ｆ含有量の望ま
しい下限値として適用する。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【実施例１】本実施例は、中心部でＴｉＯ2 １５ｍｏｌ
％、Ｌａ2 Ｏ3 １５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2 ７０ｍｏｌ％で
あり、周辺部のＬａ2 Ｏ3 含有量が０になるように中心
部から周辺部に向けてＬａ2 Ｏ3 の含有量がほぼ放射線
状に減少する分布をしており、また、ＴｉＯ2 の絶対量
は周辺部においても減少することなく、平坦に分布して
いる径方向屈折率分布型光学素子とした。
％、Ｌａ2 Ｏ3 １５ｍｏｌ％、ＳｉＯ2 ７０ｍｏｌ％で
あり、周辺部のＬａ2 Ｏ3 含有量が０になるように中心
部から周辺部に向けてＬａ2 Ｏ3 の含有量がほぼ放射線
状に減少する分布をしており、また、ＴｉＯ2 の絶対量
は周辺部においても減少することなく、平坦に分布して
いる径方向屈折率分布型光学素子とした。
【００２１】本実施例の屈折率分布型光学素子の屈折率
分布を測定したところ、中心部でｎd ＝１．７２８、ν
d ＝３６．６、外周部でｎd ＝１．６２６、νd ＝３
３．５、という値を得、Δｎd ＝−０．０９２、Δνd
＝−３．１（Δνd は外周部のνd から中心部のνd を
引いた値）という図５のＡ方向の分布であることが判っ
た。本実施例は、色収差補正の点で優れていると判断で
き、非常に有用な屈折率分布型光学素子として使用可能
である。
分布を測定したところ、中心部でｎd ＝１．７２８、ν
d ＝３６．６、外周部でｎd ＝１．６２６、νd ＝３
３．５、という値を得、Δｎd ＝−０．０９２、Δνd
＝−３．１（Δνd は外周部のνd から中心部のνd を
引いた値）という図５のＡ方向の分布であることが判っ
た。本実施例は、色収差補正の点で優れていると判断で
き、非常に有用な屈折率分布型光学素子として使用可能
である。
【００２２】
【実施例２〜１４】これらの実施例は、Ｇ群、Ｆ群より
各々１種の金属種を選択し、中心部には表３中に記載の
酸化物換算比含有して、外周部に向けてＧ群の第１の金
属種がほぼ放射線状に減少あるいは増大する分布をし、
Ｆ群の第２の金属種は絶対量として平坦に分布している
屈折率分布型光学素子である。表３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
率部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が凹状の分布をして
いることを示す。また、Δｎd とΔνd の積の符号が正
であるのは、得られたガラスの分布特性が、図５のＡ方
向であることを示し、よってこれらの光学素子が色収差
発生量の少ない優れたものであることがわかった。
各々１種の金属種を選択し、中心部には表３中に記載の
酸化物換算比含有して、外周部に向けてＧ群の第１の金
属種がほぼ放射線状に減少あるいは増大する分布をし、
Ｆ群の第２の金属種は絶対量として平坦に分布している
屈折率分布型光学素子である。表３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
率部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が凹状の分布をして
いることを示す。また、Δｎd とΔνd の積の符号が正
であるのは、得られたガラスの分布特性が、図５のＡ方
向であることを示し、よってこれらの光学素子が色収差
発生量の少ない優れたものであることがわかった。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【実施例１５〜１８】上記実施例１〜１４ではＧ，Ｆ群
より１種ずつのみ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。
より１種ずつのみ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。
【００２５】実施例１５〜１８は、表４に記載したよう
に凸状の濃度分布を持つ第１の金属種をＧ群より、平坦
な濃度分布を持つ第２の金属種をＦ群より、各々１種或
いは２種以上選択し、中心部に表４中に記載の酸化物換
算比含有し、外周部に向けてＧ群の第１の金属種がほぼ
放物線状に減少する分布をし、Ｆ群の第２の金属種は絶
対量として平坦に分布している場合の径方向屈折率分布
型光学素子である。
に凸状の濃度分布を持つ第１の金属種をＧ群より、平坦
な濃度分布を持つ第２の金属種をＦ群より、各々１種或
いは２種以上選択し、中心部に表４中に記載の酸化物換
算比含有し、外周部に向けてＧ群の第１の金属種がほぼ
放物線状に減少する分布をし、Ｆ群の第２の金属種は絶
対量として平坦に分布している場合の径方向屈折率分布
型光学素子である。
【００２６】
【表４】
【００２７】
【実施例１９】表５に記載したような中心部の組成（９
０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −１０Ｌａ2 Ｏ3 であ
る媒質中からＬａ2 Ｏ3 のみを溶出することによって、
外周部の組成（９０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −０
Ｌａ2 Ｏ3 とした屈折率分布型光学素子の光学特性は、
ガラス中に絶対量として均一に存在するＮｂ2 Ｏ5 の比
率ｘの変化に伴い変化していくことが明らかとなった。
表５および図３に示したようにＮｂの添加量が増えるに
したがってΔνd は負の方向に大きくなっている。
０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −１０Ｌａ2 Ｏ3 であ
る媒質中からＬａ2 Ｏ3 のみを溶出することによって、
外周部の組成（９０−ｘ）ＳｉＯ2 −ｘＮｂ2 Ｏ5 −０
Ｌａ2 Ｏ3 とした屈折率分布型光学素子の光学特性は、
ガラス中に絶対量として均一に存在するＮｂ2 Ｏ5 の比
率ｘの変化に伴い変化していくことが明らかとなった。
表５および図３に示したようにＮｂの添加量が増えるに
したがってΔνd は負の方向に大きくなっている。
【００２８】
【表５】
【００２９】したがって、平坦な分布を持つＦ群の第２
の金属種の量を変化させることにより得た光学素子も、
色収差補正の点で優れたものであり、色収差発生量はＦ
群の第２の金属種の量によりコントロールできることが
わかった。
の金属種の量を変化させることにより得た光学素子も、
色収差補正の点で優れたものであり、色収差発生量はＦ
群の第２の金属種の量によりコントロールできることが
わかった。
【００３０】
【実施例２０】これまでＦ群の第２の金属種が絶対値と
して平坦に分布する場合について述べてきたが、平坦か
ら僅かにはずれた場合にはも同様な効果が得られる。例
えば、表６はこのような効果を示す例であるが、中心部
の組成６５ＳｉＯ2 −１５ＴｉＯ2 −２０Ｙ2 Ｏ3 、外
周部の組成６５ＳｉＯ2 −１４ＴｉＯ2 −０Ｙ2 Ｏ3 と
なっており、ＴｉＯ2 は絶対量として、小さな濃度勾配
をもって存在している。図４において１はこのときのｎ
d −νd 特性を示すものであり、ＴｉＯ2 が全く平坦に
分布するような光学素子の特性（図４の２）とほぼ同様
であった。よって、Ｆ群の第２の金属種が平坦から僅か
にはずれた分布を持つ光学素子においても、色収差発生
量の少なく、色収差補正の点で優れているものがあるこ
とがわかった。
して平坦に分布する場合について述べてきたが、平坦か
ら僅かにはずれた場合にはも同様な効果が得られる。例
えば、表６はこのような効果を示す例であるが、中心部
の組成６５ＳｉＯ2 −１５ＴｉＯ2 −２０Ｙ2 Ｏ3 、外
周部の組成６５ＳｉＯ2 −１４ＴｉＯ2 −０Ｙ2 Ｏ3 と
なっており、ＴｉＯ2 は絶対量として、小さな濃度勾配
をもって存在している。図４において１はこのときのｎ
d −νd 特性を示すものであり、ＴｉＯ2 が全く平坦に
分布するような光学素子の特性（図４の２）とほぼ同様
であった。よって、Ｆ群の第２の金属種が平坦から僅か
にはずれた分布を持つ光学素子においても、色収差発生
量の少なく、色収差補正の点で優れているものがあるこ
とがわかった。
【００３１】
【表６】
【００３２】以上の例ではＧ群の第１の金属種の外周部
組成が０となっているが、Ｇ群の外周部組成が０でない
場合にも分布特性の方向は変わらず、色収差の発生を抑
えた屈折率分布型光学素子を得ることができる。また、
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いうまでもない。
組成が０となっているが、Ｇ群の外周部組成が０でない
場合にも分布特性の方向は変わらず、色収差の発生を抑
えた屈折率分布型光学素子を得ることができる。また、
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いうまでもない。
【００３３】
【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、色収差補正の点で優れ、すなわち屈折
率が大きくなるにつれてアッベ数も大きくなるような、
もしくは屈折率の増大に対するアッベ数の変化が少ない
屈折率分布型光学素子を容易に作製できる。
学素子によれば、色収差補正の点で優れ、すなわち屈折
率が大きくなるにつれてアッベ数も大きくなるような、
もしくは屈折率の増大に対するアッベ数の変化が少ない
屈折率分布型光学素子を容易に作製できる。
【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含有
量分布を示す概念図である。
量分布を示す概念図である。
【図２】本発明による屈折率分布型光学素子の金属含有
量分布を示す概念図である。
量分布を示す概念図である。
【図３】実施例１９の屈折率分布型光学素子の屈折率と
アッベ数の関係を示す図である。
アッベ数の関係を示す図である。
【図４】実施例２０の屈折率分布型光学素子の屈折率と
アッベ数の関係を示す図である。
アッベ数の関係を示す図である。
【図５】屈折率分布型光学素子の屈折率とアッベ数の関
係のうち好ましいものとそうでないものを示す図であ
る。
係のうち好ましいものとそうでないものを示す図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｌａ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｇｅ，Ｚ
ｎ，Ｂａ，Ｃａ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｇｄより選ばれた
少なくとも１種の第１の金属種が媒質中に勾配をもって
分布し、Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｒ，
Ｓｎ，Ｉｎ，Ｙ，Ｔｌより選ばれた少なくとも１種の第
２の金属種が、絶対量として次式 ｜（ΔＣf ／ΔＣg ）｜・１００ ≦ ５ ここで、ΔＣg ：第１の金属種の金属酸化物換算量の最
大値と最小値との差 ΔＣf ：第２の金属種の金属酸化物換算量の最大値と最
小値との差 に示されるような略平坦に分布することを特徴とする屈
折率分布型光学素子
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27834791A JP3187879B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 屈折率分布型光学素子 |
| US07/954,319 US5366939A (en) | 1991-09-30 | 1992-09-30 | Gradient index optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27834791A JP3187879B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 屈折率分布型光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588003A true JPH0588003A (ja) | 1993-04-09 |
| JP3187879B2 JP3187879B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17596071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27834791A Expired - Fee Related JP3187879B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 屈折率分布型光学素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5366939A (ja) |
| JP (1) | JP3187879B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818644A (en) * | 1995-11-02 | 1998-10-06 | Olympus Optical Co., Ltd. | Gradient index optical element and method for making the same |
| US7611250B2 (en) | 2005-10-27 | 2009-11-03 | Chunghwa Picture Tubes, Ltd. | Projector |
| WO2010116741A1 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system and image pickup apparatus using the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07330370A (ja) * | 1994-06-08 | 1995-12-19 | Olympus Optical Co Ltd | 組成に分布を有したガラス体 |
| JPH11100216A (ja) | 1997-07-30 | 1999-04-13 | Olympus Optical Co Ltd | 屈折率分布型光学素子とその製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938974A (en) * | 1973-04-27 | 1976-02-17 | Macedo Pedro B | Method of producing optical wave guide fibers |
| NL7903842A (nl) * | 1979-05-16 | 1980-11-18 | Philips Nv | Werkwijze voor het bereiden van gedoteerd kwartsglas en daaruit vervaardigde voorwerpen. |
| ZA81161B (en) * | 1980-01-28 | 1982-08-25 | Pilkington Brothers Ltd | Optical glass fibres and methods of forming such fibres |
| JPS57188431A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-19 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Optical glass containing thallium |
| NL8103089A (nl) * | 1981-06-26 | 1983-01-17 | Philips Nv | Optische vezel van het graded index type en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. |
| US4797376A (en) * | 1987-06-09 | 1989-01-10 | University Of Rochester | Sol-gel method for making gradient-index glass |
| US4902650A (en) * | 1987-06-09 | 1990-02-20 | The University Of Rochester | Gradient-index glass |
| US5068208A (en) * | 1991-04-05 | 1991-11-26 | The University Of Rochester | Sol-gel method for making gradient index optical elements |
| US5182236A (en) * | 1991-09-24 | 1993-01-26 | Enichem S.P.A. | Gradient index glasses and sol-gel method for their preparation |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP27834791A patent/JP3187879B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-09-30 US US07/954,319 patent/US5366939A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818644A (en) * | 1995-11-02 | 1998-10-06 | Olympus Optical Co., Ltd. | Gradient index optical element and method for making the same |
| US7611250B2 (en) | 2005-10-27 | 2009-11-03 | Chunghwa Picture Tubes, Ltd. | Projector |
| WO2010116741A1 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system and image pickup apparatus using the same |
| JP2010249873A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Canon Inc | 光学系、及びそれを用いた撮像装置 |
| US8593741B2 (en) | 2009-04-10 | 2013-11-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system and image pickup apparatus using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5366939A (en) | 1994-11-22 |
| JP3187879B2 (ja) | 2001-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010424 |
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