JPH0760212B2 - 屈折率分布平板・球・半球複合レンズ - Google Patents
屈折率分布平板・球・半球複合レンズInfo
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- JPH0760212B2 JPH0760212B2 JP3289346A JP28934691A JPH0760212B2 JP H0760212 B2 JPH0760212 B2 JP H0760212B2 JP 3289346 A JP3289346 A JP 3289346A JP 28934691 A JP28934691 A JP 28934691A JP H0760212 B2 JPH0760212 B2 JP H0760212B2
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
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- G02B6/29311—Diffractive element operating in transmission
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- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理，光通信，
医療の分野で利用されるマイクロレンズに係り、特に、
均質球と均質半球と屈折率分布を有する平板を素材とし
て、形状的には小型で、性能では球面収差，コマ収差，
像面湾曲，歪曲収差を補正したフーリェ変換，小型カメ
ラ，光ファイバ間結合，分波・合波器に対応できる屈折
率分布平板・球・半球複合レンズに関するものである。
医療の分野で利用されるマイクロレンズに係り、特に、
均質球と均質半球と屈折率分布を有する平板を素材とし
て、形状的には小型で、性能では球面収差，コマ収差，
像面湾曲，歪曲収差を補正したフーリェ変換，小型カメ
ラ，光ファイバ間結合，分波・合波器に対応できる屈折
率分布平板・球・半球複合レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図１０（ａ）に示すように、均質
球レンズ２１からなるアレーを３層にしたコピーレンズ
１１が提案されている。なお、Ｏは物点、Ｉは像点であ
る（USP 4208088(U.S.Phlips Corp.)参照）。しか
し、均質球レンズ２１は球面収差が大きいため解像度は
著しく低い。そこで、図１０（ｂ）に示すように、均質
球レンズの代りに球面収差を少なくした球対称不均質球
２２（例えば、 E.W.Marchand,Gradient Index Optic
s,academic press. Iga,Kokubun,Oikawa,Fundamental
s of Microoptics,academic press. Y.Koike,Y.Sumi,
and Y.Ohtsuka,Applied Optics25,19,3356(1986)参照）
に置き換えるコピーレンズ１２を形成したり、図１０
（ｃ）に示すように、屈折率分布平板サイドイッチ球レ
ンズを３層にするコピーレンズ１３の提案がある。な
お、２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 は屈折率分布をも
った平板、２３1 ′〜２３6 ′は平板不均質部である
（特開平１−１０１５０２号公報参照）。しかし、前
者では、図１０（ｂ）に示すように負（レンズに向って
凹）、後者では図１０（ｃ）に示すように正の像面湾曲
があり、解像度を低下させている。そこで、図１０
（ｄ）に示すように、文献で第２層の平板２３2 の平
板不均質部２３3 ′，２３4′に逆勾配の分布を導入し
て、像面湾曲の補正を計り、解像度の向上の可能性を示
した（特願平３−８４６１１号）。
球レンズ２１からなるアレーを３層にしたコピーレンズ
１１が提案されている。なお、Ｏは物点、Ｉは像点であ
る（USP 4208088(U.S.Phlips Corp.)参照）。しか
し、均質球レンズ２１は球面収差が大きいため解像度は
著しく低い。そこで、図１０（ｂ）に示すように、均質
球レンズの代りに球面収差を少なくした球対称不均質球
２２（例えば、 E.W.Marchand,Gradient Index Optic
s,academic press. Iga,Kokubun,Oikawa,Fundamental
s of Microoptics,academic press. Y.Koike,Y.Sumi,
and Y.Ohtsuka,Applied Optics25,19,3356(1986)参照）
に置き換えるコピーレンズ１２を形成したり、図１０
（ｃ）に示すように、屈折率分布平板サイドイッチ球レ
ンズを３層にするコピーレンズ１３の提案がある。な
お、２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 は屈折率分布をも
った平板、２３1 ′〜２３6 ′は平板不均質部である
（特開平１−１０１５０２号公報参照）。しかし、前
者では、図１０（ｂ）に示すように負（レンズに向って
凹）、後者では図１０（ｃ）に示すように正の像面湾曲
があり、解像度を低下させている。そこで、図１０
（ｄ）に示すように、文献で第２層の平板２３2 の平
板不均質部２３3 ′，２３4′に逆勾配の分布を導入し
て、像面湾曲の補正を計り、解像度の向上の可能性を示
した（特願平３−８４６１１号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１０（ｄ）に示すよ
うに、文献のコピーレンズのアレーから一列を切り取
ったコピーレンズ１４を考えると、正立像を得るために
３個の均質球レンズ２１と４枚の軸方向屈折率分布をも
った平板２３1 〜２３4 とで構成され、（イ）球面数が
多いこと（６面）、（ロ）レンズ長が球径に比べて長い
こと、（ハ）３個の均質球レンズ２１がすべて平板２３
1 〜２３4 より高い屈折率なので、ペッツバル和の各項
が正符号であり、補正しても残留像面湾曲が大きい、な
どの欠点があった。目的の異なるフーリエ変換レンズや
カメラレンズでは倒立像でよいので、（イ），（ロ）は
いくぶん解消されるが、光学系の入出側が非対称になる
ので、（ニ）歪曲収差の補正が新たな課題となる。
うに、文献のコピーレンズのアレーから一列を切り取
ったコピーレンズ１４を考えると、正立像を得るために
３個の均質球レンズ２１と４枚の軸方向屈折率分布をも
った平板２３1 〜２３4 とで構成され、（イ）球面数が
多いこと（６面）、（ロ）レンズ長が球径に比べて長い
こと、（ハ）３個の均質球レンズ２１がすべて平板２３
1 〜２３4 より高い屈折率なので、ペッツバル和の各項
が正符号であり、補正しても残留像面湾曲が大きい、な
どの欠点があった。目的の異なるフーリエ変換レンズや
カメラレンズでは倒立像でよいので、（イ），（ロ）は
いくぶん解消されるが、光学系の入出側が非対称になる
ので、（ニ）歪曲収差の補正が新たな課題となる。
【０００４】また、光ファイバ間の結合レンズでは、入
出側を対称にしているので歪曲収差は補正されている
が、入出側に多数の光ファイバを配列する場合、（ホ）
軸外の光ファイバでも光軸に平行に配置できるようにす
るのが課題である。従来、球レンズを用いる光学系で
は、光ファイバの方向を球を中心に放射状にしないと効
率低下をまねく欠点があった。
出側を対称にしているので歪曲収差は補正されている
が、入出側に多数の光ファイバを配列する場合、（ホ）
軸外の光ファイバでも光軸に平行に配置できるようにす
るのが課題である。従来、球レンズを用いる光学系で
は、光ファイバの方向を球を中心に放射状にしないと効
率低下をまねく欠点があった。
【０００５】まず、文献においても課題となった像面
湾曲の改善についての一般論について説明する。レンズ
の３次収差に関する一般的関係式は、
湾曲の改善についての一般論について説明する。レンズ
の３次収差に関する一般的関係式は、
【０００６】
【数２】 である。ここで、MER.CURV. は子午像面湾曲、SAG.CUR
V. は球欠像面湾曲、Шは非点収差係数、Ｐはペッツバ
ル和である。今、球面収差を少なくした球対称不均質球
レンズを考えてみると、１点から出た光束が１点に収束
されるので、非点収差係数Ш＝０となり、これを第 (2)
式，第 (3)式に代入すると、
V. は球欠像面湾曲、Шは非点収差係数、Ｐはペッツバ
ル和である。今、球面収差を少なくした球対称不均質球
レンズを考えてみると、１点から出た光束が１点に収束
されるので、非点収差係数Ш＝０となり、これを第 (2)
式，第 (3)式に代入すると、
【０００７】
【数３】 となる。一方、Ｐ≠０の場合の球レンズ系の最良像面湾
曲は、何らかの方法でШ＝−Ｐ／２にできれば、これを
第 (2)式，第 (3)式に代入して、
曲は、何らかの方法でШ＝−Ｐ／２にできれば、これを
第 (2)式，第 (3)式に代入して、
【０００８】
【数４】 となり、絶対値で球対称球の場合の半分となる。解像度
でいえば約２倍になる。
でいえば約２倍になる。
【０００９】このように非点収差係数Шを変えることが
できれば子午像面湾曲および球欠像面湾曲をバランスで
きる。しかし、従来のマイクロレンズでは、文献を除
いて非点収差係数Шを容易には制御できなかった。した
がって、文献と異なる目的構成のレンズで、この制御
方法を探すことが本発明の一つの課題である。
できれば子午像面湾曲および球欠像面湾曲をバランスで
きる。しかし、従来のマイクロレンズでは、文献を除
いて非点収差係数Шを容易には制御できなかった。した
がって、文献と異なる目的構成のレンズで、この制御
方法を探すことが本発明の一つの課題である。
【００１０】次に、歪曲収差に関する課題を詳述する。
カメラレンズでは格子模様が相似に結像すれば歪曲収差
は０％になる。換言すると、主光線と光軸の角ωの入射
光束の結像点の像高がtan ωに比例すれば歪曲収差がな
い。フーリェ変換レンズでは、物対側焦点距離に置かれ
た格子間隔ｄの回折格子に、波長λの平行光を入射させ
ると、ｍ次回折の方向ωは第 (6)式で与えられる。
カメラレンズでは格子模様が相似に結像すれば歪曲収差
は０％になる。換言すると、主光線と光軸の角ωの入射
光束の結像点の像高がtan ωに比例すれば歪曲収差がな
い。フーリェ変換レンズでは、物対側焦点距離に置かれ
た格子間隔ｄの回折格子に、波長λの平行光を入射させ
ると、ｍ次回折の方向ωは第 (6)式で与えられる。
【００１１】
【数５】 空間周波数は１／ｄに比例するので、像高がsin ωに比
例すれば歪曲収差がない。ｆω（通常ｆθと呼ぶ）レン
ズでは像高がωに比例すればよい。
例すれば歪曲収差がない。ｆω（通常ｆθと呼ぶ）レン
ズでは像高がωに比例すればよい。
【００１２】上述のように、請求項１に類するレンズの
歪曲収差は、使用目的により、その定義が異なるが、同
一構造で同一屈折率分布で、ごく一部のパラメータの変
更で各目的レンズの歪収差の補正ができる屈折率分布平
板・球・半球複合レンズを得ることを目的とする。
歪曲収差は、使用目的により、その定義が異なるが、同
一構造で同一屈折率分布で、ごく一部のパラメータの変
更で各目的レンズの歪収差の補正ができる屈折率分布平
板・球・半球複合レンズを得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る屈折率分布
平板・球・半球複合レンズは、少なくとも表面付近に軸
方向屈折率分布をもつ第１平板の片面と第２平板の両面
の正反対位置に、屈折率が変化する深さの範囲で凹球面
をあけ、第１，第２平板間に凹球面に接して高屈折率の
均質球を挟み、第２平板の他方の凹球面内にこの第２平
板より低屈折率の均質半球を埋め込む構成とし、前記第
１，第２平板の球側の屈折率分布と配分で球面収差と正
弦条件を補正し、第２平板の半球側の屈折率分布で全体
の像面湾曲を補正し、均質半球の屈折率を選んで歪曲収
差を補正するようにしたものである。平板の屈折率の増
減方法については、均質球側の面は球側に向かって屈折
率が増加しているのに対し、均質半球側の面は半球側に
向かって逆に減少したものである。
平板・球・半球複合レンズは、少なくとも表面付近に軸
方向屈折率分布をもつ第１平板の片面と第２平板の両面
の正反対位置に、屈折率が変化する深さの範囲で凹球面
をあけ、第１，第２平板間に凹球面に接して高屈折率の
均質球を挟み、第２平板の他方の凹球面内にこの第２平
板より低屈折率の均質半球を埋め込む構成とし、前記第
１，第２平板の球側の屈折率分布と配分で球面収差と正
弦条件を補正し、第２平板の半球側の屈折率分布で全体
の像面湾曲を補正し、均質半球の屈折率を選んで歪曲収
差を補正するようにしたものである。平板の屈折率の増
減方法については、均質球側の面は球側に向かって屈折
率が増加しているのに対し、均質半球側の面は半球側に
向かって逆に減少したものである。
【００１４】さらに、本発明は、第１平板に第２平板と
同様に両面に凹球面をあけ、その第１の面に半球を埋め
込み、両端面上の半球中心を互いに共役点とする１：１
対称光学系とし、平板の屈折率分布は請求項１のレンズ
と同様に球側に向かって増加、半球側に向かって減少さ
せ、球面収差と像面湾曲を補正し、歪曲収差は自動的に
補正させ、屈折率は均質球，均質半球，平板均質部の順
に低く選び、特に、半球の屈折率を選択して、軸外から
の入射光とその出射光の主光線が光軸にほぼ平行にする
ようにしている。
同様に両面に凹球面をあけ、その第１の面に半球を埋め
込み、両端面上の半球中心を互いに共役点とする１：１
対称光学系とし、平板の屈折率分布は請求項１のレンズ
と同様に球側に向かって増加、半球側に向かって減少さ
せ、球面収差と像面湾曲を補正し、歪曲収差は自動的に
補正させ、屈折率は均質球，均質半球，平板均質部の順
に低く選び、特に、半球の屈折率を選択して、軸外から
の入射光とその出射光の主光線が光軸にほぼ平行にする
ようにしている。
【００１５】
（球面収差と正弦条件の補正）球レンズの球面収差は周
縁光が近軸光よりも手前に結ぶことで起こる。本発明に
おいては、均質球を挟む第１，第２平板には内側から表
面に向かって屈折率を増加させているので、そこにあけ
た凹球面上の屈折率は中心より周縁が高くなり、そこに
接する高屈折率球との屈折率差は中心より周縁で低くな
り、周縁光の屈折が弱まり球面収差が補正される。ま
た、第１，第２平板の屈折率勾配の配分で正弦条件を満
足させる。
縁光が近軸光よりも手前に結ぶことで起こる。本発明に
おいては、均質球を挟む第１，第２平板には内側から表
面に向かって屈折率を増加させているので、そこにあけ
た凹球面上の屈折率は中心より周縁が高くなり、そこに
接する高屈折率球との屈折率差は中心より周縁で低くな
り、周縁光の屈折が弱まり球面収差が補正される。ま
た、第１，第２平板の屈折率勾配の配分で正弦条件を満
足させる。
【００１６】（像面湾曲の補正）図１０（ａ），（ｂ）
に示すように、像面湾曲は球レンズで負（通過したレン
ズに向かって凹）であったものが、図１０（ｃ）では上
述の球面収差を補正する屈折率分布で逆転し正になる傾
向がある。それは、余弦公式を不均質系に拡張した式を
用いて説明することができる。例えば子午像余弦公式を
書くと、図１１に示すように、近接２光線が球面上Ｐ，
Ｑ点に入射するときに、入射延長線交点をＴ、屈折光線
の交点をＴ′とするとき、バーＰＴ≡ｔ，バーＰＴ′≡
ｔ′とおき、スネルの屈折式などを用いると、ｔ，ｔ′
の関係は第 (7)式になる。
に示すように、像面湾曲は球レンズで負（通過したレン
ズに向かって凹）であったものが、図１０（ｃ）では上
述の球面収差を補正する屈折率分布で逆転し正になる傾
向がある。それは、余弦公式を不均質系に拡張した式を
用いて説明することができる。例えば子午像余弦公式を
書くと、図１１に示すように、近接２光線が球面上Ｐ，
Ｑ点に入射するときに、入射延長線交点をＴ、屈折光線
の交点をＴ′とするとき、バーＰＴ≡ｔ，バーＰＴ′≡
ｔ′とおき、スネルの屈折式などを用いると、ｔ，ｔ′
の関係は第 (7)式になる。
【００１７】
【数６】
【００１８】第 (7)式で球への入射側を考えると、平板
不均質部の屈折率は球側に向かって増加しているので、
周縁を通る近接２光線に対してＮ′（＝Ｎs ）とＮ＝Ｎ
（ｙ）の差が小になり、右辺第２項のパワーが減少する
ことと、子午像点には付加される微分項−（δＮPQ／バ
ーＰＱ）（…）が負となるため右辺が減少し、ｔ′、す
なわち球面から近接２光束交点までの距離が増加するこ
とで理解される。このように、球面収差を補正する分布
は、子午像面湾曲を過剰に正にする傾向にあるので、そ
の一部を打ち消す必要があり、第２平板の半球側の屈折
率分布を逆に内側から半球側に向かって減少する分布と
した。この分布は、均質球側に使えば球面収差をふやす
方向であるが、均質半球の平面上に向かう収束光を同じ
面上付近に結像するので球面収差は少ない。要約する
と、球面収差を補正する屈折率分布は像面湾曲を過剰に
正にするので、球面収差への影響が少ない箇所に逆分布
を入れ解決した。
不均質部の屈折率は球側に向かって増加しているので、
周縁を通る近接２光線に対してＮ′（＝Ｎs ）とＮ＝Ｎ
（ｙ）の差が小になり、右辺第２項のパワーが減少する
ことと、子午像点には付加される微分項−（δＮPQ／バ
ーＰＱ）（…）が負となるため右辺が減少し、ｔ′、す
なわち球面から近接２光束交点までの距離が増加するこ
とで理解される。このように、球面収差を補正する分布
は、子午像面湾曲を過剰に正にする傾向にあるので、そ
の一部を打ち消す必要があり、第２平板の半球側の屈折
率分布を逆に内側から半球側に向かって減少する分布と
した。この分布は、均質球側に使えば球面収差をふやす
方向であるが、均質半球の平面上に向かう収束光を同じ
面上付近に結像するので球面収差は少ない。要約する
と、球面収差を補正する屈折率分布は像面湾曲を過剰に
正にするので、球面収差への影響が少ない箇所に逆分布
を入れ解決した。
【００１９】（歪曲収差の補正）図１２（ａ），（ｂ）
に示すように、均質半球２の屈折率を平板３1 より低い
範囲で低い値から高い値に変えると、格子パターンの歪
曲は糸巻き型からたる型に変わる。それは、屈折率が低
いときは平板３1 に埋められた均質半球２は強い凹レン
ズになり、高い像高への光線ほど強く外に屈折し糸巻き
型になる。それに対して、均質半球２の屈折率が高いと
きは、弱い凹レンズになり、高い像高への光線が弱く外
に屈折し、たる型になる傾向がある。３1 は屈折率分布
をもつ平板、３1 ′は平板不均質部である。図１３にカ
メラレンズ、Ｆθレンズ、フーリェ変換レンズについ
て、均質半球２の屈折率に対する歪曲収差を光線追跡に
よって求めている。均質半球２の屈折率は平板均質部と
の比で、各々０．９，０．９３，０．９６で歪曲収差が
最小になっている。選ばれた屈折率は、いずれも平板よ
り低く、凹レンズが入ることになりペッツバル和を小さ
くし、像面湾曲はさらに改善される。それは、第 (5)式
のペッツバル和Ｐがその定義式第 (8)式より半球面でＰ
j ＜０になり、他の項（Ｐj ＞０）の一部を打ち消すか
らである。
に示すように、均質半球２の屈折率を平板３1 より低い
範囲で低い値から高い値に変えると、格子パターンの歪
曲は糸巻き型からたる型に変わる。それは、屈折率が低
いときは平板３1 に埋められた均質半球２は強い凹レン
ズになり、高い像高への光線ほど強く外に屈折し糸巻き
型になる。それに対して、均質半球２の屈折率が高いと
きは、弱い凹レンズになり、高い像高への光線が弱く外
に屈折し、たる型になる傾向がある。３1 は屈折率分布
をもつ平板、３1 ′は平板不均質部である。図１３にカ
メラレンズ、Ｆθレンズ、フーリェ変換レンズについ
て、均質半球２の屈折率に対する歪曲収差を光線追跡に
よって求めている。均質半球２の屈折率は平板均質部と
の比で、各々０．９，０．９３，０．９６で歪曲収差が
最小になっている。選ばれた屈折率は、いずれも平板よ
り低く、凹レンズが入ることになりペッツバル和を小さ
くし、像面湾曲はさらに改善される。それは、第 (5)式
のペッツバル和Ｐがその定義式第 (8)式より半球面でＰ
j ＜０になり、他の項（Ｐj ＞０）の一部を打ち消すか
らである。
【００２０】
【数７】
【００２１】（光軸と平行な軸外光ファイバ間結合）ま
た、後述する図４に示すように、２枚の屈折率分布をも
つ第１，第２平板の両面に凹球面４をあけ、その間に均
質球１、両端面に均質半球２を埋め込み、均質半球２中
心を互いに共役点としている。球面収差と像面湾曲を補
正するため、平板不均質部の屈折率は、均質球１側に向
かって増加、均質半球２側に向かって減少させている。
歪曲収差は１：１光学系としているので、像面湾曲が補
正されれば自動的に補正される。さらに、軸外の光ファ
イバでも光軸に平行に近く配置できるよう、屈折率は均
質球１，均質半球２，平板均質部の順に低く選んでい
る。すなわち、均質球１の屈折率を平板均質部より高く
して凸レンズとしているが、均質半球２を均質球１より
低く選ぶのは、平板不均質部の屈折率が均質半球２側に
向かって低下しているので、光線の屈折が強くなり過ぎ
ないよう均質球１より低く選んでいる。
た、後述する図４に示すように、２枚の屈折率分布をも
つ第１，第２平板の両面に凹球面４をあけ、その間に均
質球１、両端面に均質半球２を埋め込み、均質半球２中
心を互いに共役点としている。球面収差と像面湾曲を補
正するため、平板不均質部の屈折率は、均質球１側に向
かって増加、均質半球２側に向かって減少させている。
歪曲収差は１：１光学系としているので、像面湾曲が補
正されれば自動的に補正される。さらに、軸外の光ファ
イバでも光軸に平行に近く配置できるよう、屈折率は均
質球１，均質半球２，平板均質部の順に低く選んでい
る。すなわち、均質球１の屈折率を平板均質部より高く
して凸レンズとしているが、均質半球２を均質球１より
低く選ぶのは、平板不均質部の屈折率が均質半球２側に
向かって低下しているので、光線の屈折が強くなり過ぎ
ないよう均質球１より低く選んでいる。
【００２２】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す要部の構成図
と屈折率の分布図である。図１において、１は均質球、
２は均質半球、３1 ，３2 は屈折率分布をもつ第１，第
２平板、３1 ′，３2 ′，３3 ′は平板不均質部、４は
凹球面、Ｉは像点、Ｆはフーリェ変換面である。平板不
均質部３1 ′，３2 ′，３3 ′の屈折率分布をその順に
添字ｊ＝１，２，３を付けて第 (9)式に置く。
と屈折率の分布図である。図１において、１は均質球、
２は均質半球、３1 ，３2 は屈折率分布をもつ第１，第
２平板、３1 ′，３2 ′，３3 ′は平板不均質部、４は
凹球面、Ｉは像点、Ｆはフーリェ変換面である。平板不
均質部３1 ′，３2 ′，３3 ′の屈折率分布をその順に
添字ｊ＝１，２，３を付けて第 (9)式に置く。
【００２３】
【数８】 ここで、Δz1，Δz2，Δz3は、各々光軸と第１，２，３
球面との交点を基準として右側を正とする光軸方向座標
とする。(') は境界面の右側の屈折率に付けるが、境界
球面と不均質部が対応しているので省略することがあ
る。また、±は第２平板左の不均質部で−とし、他は＋
とする。球面の式を光軸からの高さｙj で展開して、
球面との交点を基準として右側を正とする光軸方向座標
とする。(') は境界面の右側の屈折率に付けるが、境界
球面と不均質部が対応しているので省略することがあ
る。また、±は第２平板左の不均質部で−とし、他は＋
とする。球面の式を光軸からの高さｙj で展開して、
【数９】
【００２４】第(10)式を第 (9)式に代入して、入射高さ
ｙ1 ，出射高さｙ2 での凹面上屈折率が第(11)式にな
る。
ｙ1 ，出射高さｙ2 での凹面上屈折率が第(11)式にな
る。
【００２５】
【数１０】
【００２６】ここで、係数間の関係は、第(12)式に示す
ようになる。
ようになる。
【数１１】
【００２７】また、球面収差と正弦条件を補正する分布
係数の低次項（公報の３次解析参照）は、第(13)式に
示すようになる。
係数の低次項（公報の３次解析参照）は、第(13)式に
示すようになる。
【数１２】
【００２８】ここで、第(14)式，第(15)式に示すよう
に、
に、
【数１３】
【００２９】ここで、
【数１４】 とおいた。また、Ｌ1 ，Ｌ2 ′は球心から物点，像点ま
での距離とする（符号は球心の左が正，右が負）。さら
に、高次係数σsj（ｊ＝１，２）を光線追跡によるtria
l and error 法で求め、公報記載の低次係数と合わせ
て図２に示した。ここで、均質球１と平板均質部３
1 ′，３2 ′，３3 ′の屈折率比ｎsb＝Ｎs ／Ｎb をパ
ラメータとして分布係数σfj，σsj（ｊ＝１，２）を倍
率βに対して示している。第３の不均質部３，３′は簡
単のためその高次項σs3＝０とすると、低次項が第(16)
式で表せる程度の値のとき、像面湾曲を小さくすること
ができ、第 (5)式の条件が満足される。
での距離とする（符号は球心の左が正，右が負）。さら
に、高次係数σsj（ｊ＝１，２）を光線追跡によるtria
l and error 法で求め、公報記載の低次係数と合わせ
て図２に示した。ここで、均質球１と平板均質部３
1 ′，３2 ′，３3 ′の屈折率比ｎsb＝Ｎs ／Ｎb をパ
ラメータとして分布係数σfj，σsj（ｊ＝１，２）を倍
率βに対して示している。第３の不均質部３，３′は簡
単のためその高次項σs3＝０とすると、低次項が第(16)
式で表せる程度の値のとき、像面湾曲を小さくすること
ができ、第 (5)式の条件が満足される。
【００３０】
【数１５】
【００３１】フーリェ変換レンズ 図３はフーリェ変換レンズとしたときの像面付近の光線
図である。物体側焦点面に幾何光学的回折格子を置き、
光軸となす角ωが第 (6)式を満足する空間周波数１／ｄ
を等間隔にする各方向に平行光が出るとして、像側焦点
面付近の光線束を示している。用いた数値は、ｎsb＝Ｎ
s ／Ｎb ＝１．１６７，倍率β＝０として、球面収差と
正弦条件を補正する第１，第２の不均質部の分布係数を
図２から決め、σf1＝０．０７，σf2＝０．１９，σs1
＝＋０．０２，σs2＝−０．０６５とし、第３不均質部
は像面湾曲を補正するようトライアル・アンド・エラー
（trial and error ）法で求め、σf3＝−０．１１，σ
s3＝０とし、均質半球２の屈折率は歪曲収差を小さくす
るようＮsem ／Ｎb ＝０．９６に選んでいる。なお、均
質半球２の曲率中心位置は焦点に一致させ、すなわち、
第(17)式に示す媒質中焦点距離ｆだけ球心から離してい
る。
図である。物体側焦点面に幾何光学的回折格子を置き、
光軸となす角ωが第 (6)式を満足する空間周波数１／ｄ
を等間隔にする各方向に平行光が出るとして、像側焦点
面付近の光線束を示している。用いた数値は、ｎsb＝Ｎ
s ／Ｎb ＝１．１６７，倍率β＝０として、球面収差と
正弦条件を補正する第１，第２の不均質部の分布係数を
図２から決め、σf1＝０．０７，σf2＝０．１９，σs1
＝＋０．０２，σs2＝−０．０６５とし、第３不均質部
は像面湾曲を補正するようトライアル・アンド・エラー
（trial and error ）法で求め、σf3＝−０．１１，σ
s3＝０とし、均質半球２の屈折率は歪曲収差を小さくす
るようＮsem ／Ｎb ＝０．９６に選んでいる。なお、均
質半球２の曲率中心位置は焦点に一致させ、すなわち、
第(17)式に示す媒質中焦点距離ｆだけ球心から離してい
る。
【００３２】
【数１６】
【００３３】図３の上下部は、各々球欠像面，子午像面
で、右図は１０倍に拡大し、像点を互いに寄せて画いて
いる。この図から、像高０．６Ｒで、約３００／Ｒの解
像度が期待できる。歪曲収差は１％内にできている。
で、右図は１０倍に拡大し、像点を互いに寄せて画いて
いる。この図から、像高０．６Ｒで、約３００／Ｒの解
像度が期待できる。歪曲収差は１％内にできている。
【００３４】カメラレンズ カメラレンズとしたときの像面付近の光線図は、図１３
のフーリェ変換レンズと似ているので、図示するのを省
略する。ただし、フーリェ変換レンズがsinωを等間隔
に与えているのに対し、カメラレンズではtan ωが等間
隔に与えられ、それが像面で等間隔になるようにするの
で、半球の屈折率は異なる値Ｎsem ／Ｎb ＝１．３５／
１．５＝０．９に選んでいる。また、近接距離を仮に３
５０Ｒとすると（Ｒ＝２ｍｍとすると７０ｃｍ）、倍率
β＝０〜−０．０１の範囲で変わるが、球面収差と正弦
条件を補正する分布係数は、図２より、その範囲で一定
と見て良い。さらに、像面位置が変わるので、β＝０で
半球の平面を像面にしてもβ＝−０．０１では空気間隔
が僅かに入るが収差は増えない。従って、第１，第２不
均質部にはフーリェ変換レンズと同じ分布係数を用い、
第３不均質部は幾分異なる値σf3＝−０．１，σs3＝０
にした。
のフーリェ変換レンズと似ているので、図示するのを省
略する。ただし、フーリェ変換レンズがsinωを等間隔
に与えているのに対し、カメラレンズではtan ωが等間
隔に与えられ、それが像面で等間隔になるようにするの
で、半球の屈折率は異なる値Ｎsem ／Ｎb ＝１．３５／
１．５＝０．９に選んでいる。また、近接距離を仮に３
５０Ｒとすると（Ｒ＝２ｍｍとすると７０ｃｍ）、倍率
β＝０〜−０．０１の範囲で変わるが、球面収差と正弦
条件を補正する分布係数は、図２より、その範囲で一定
と見て良い。さらに、像面位置が変わるので、β＝０で
半球の平面を像面にしてもβ＝−０．０１では空気間隔
が僅かに入るが収差は増えない。従って、第１，第２不
均質部にはフーリェ変換レンズと同じ分布係数を用い、
第３不均質部は幾分異なる値σf3＝−０．１，σs3＝０
にした。
【００３５】ファイバーバンドル用ヘッドに用いる時
は、倍率βをバンドル径と被写体の径の比程度に設定し
て、図２より分布係数を求め、その値の分布を第１、第
２平板３1 ，３2 につけなければならない。
は、倍率βをバンドル径と被写体の径の比程度に設定し
て、図２より分布係数を求め、その値の分布を第１、第
２平板３1 ，３2 につけなければならない。
【００３６】ｆθレンズ 光ビームをポリゴンミラーで走査し、レンズで結像する
時、像高が走査角に比例するレンズが必要になる。均質
半球２の屈折率は、図１３よりＮsem ／Ｎb ＝０．９３
に選ばれる。
時、像高が走査角に比例するレンズが必要になる。均質
半球２の屈折率は、図１３よりＮsem ／Ｎb ＝０．９３
に選ばれる。
【００３７】図４は本発明の他の実施例を示す要部の構
成図と屈折率分布図である。図１の第１平板の光線の入
射側にも出射側と同じく不均質部３0 ′を設け、凹球面
４をあけ、均質半球２を埋め込み、入出射側均質半球２
中心を互いに共役点としている。第１の実施例の記述
（ｊ＝１，２，３）の代わりに（ｊ＝０，１，２，３）
として表す。１：１光学系とし、均質球１を中心にすべ
て対称になる。均質球１とｊ＝１，２の平板不均質部３
1 ′，３2 ′で球面収差を補正し、２個の均質半球２と
不均質部３0 ′，３3 ′で残りの像面湾曲を補正してい
る。１：１光学系なので、像面湾曲が補正されていれば
コマ収差、歪曲収差はでない。平板不均質部３1 ′，３
2 ′の分布係数は第(13)式，第(14)式，第(15)式にＬ1
＝Ｌ2 ′＝−２ｆを代入して整理すると、第(18)式，第
(19)式，第(20)式のようになる。
成図と屈折率分布図である。図１の第１平板の光線の入
射側にも出射側と同じく不均質部３0 ′を設け、凹球面
４をあけ、均質半球２を埋め込み、入出射側均質半球２
中心を互いに共役点としている。第１の実施例の記述
（ｊ＝１，２，３）の代わりに（ｊ＝０，１，２，３）
として表す。１：１光学系とし、均質球１を中心にすべ
て対称になる。均質球１とｊ＝１，２の平板不均質部３
1 ′，３2 ′で球面収差を補正し、２個の均質半球２と
不均質部３0 ′，３3 ′で残りの像面湾曲を補正してい
る。１：１光学系なので、像面湾曲が補正されていれば
コマ収差、歪曲収差はでない。平板不均質部３1 ′，３
2 ′の分布係数は第(13)式，第(14)式，第(15)式にＬ1
＝Ｌ2 ′＝−２ｆを代入して整理すると、第(18)式，第
(19)式，第(20)式のようになる。
【数１７】
【００３８】第(19)式，第(20)式を第(18)式に代入する
と第(21)式のようになる
と第(21)式のようになる
【数１８】
【００３９】図４の実施例では、２枚の屈折率分布をも
った第１，第２平板３1 ，３2 の両面に凹球面４をあ
け、その間に均質球１、両端面にそれぞれ均質半球２を
埋め込み、均質半球２の中心を互いに共役点としてい
る。平板不均質部３0 ′，３1 ′，３2 ′，３3 ′の屈
折率は、均質球１側に向かって増加、均質半球２側に向
かって減少させ、球面収差と像面湾曲を補正している。
１：１光学系としているので、像面湾曲が補正されれば
歪曲収差は自動的に補正される。さらに、光ファイバ５
の接続を容易にするために、入出側に均質半球２の屈折
率を平板均質部より高く、均質球１より低く選び、軸外
の入出力光の主光線が光軸に平行にする。その条件は、
均質球１と均質半球２の面屈折の角度変化が等しいこと
であるから、不均質部の屈折率が均質球１側に増加し、
均質半球２側に減少していることを考慮して、近似的に
第(22)式が成立ち、それを変形して第(23)式になる。
った第１，第２平板３1 ，３2 の両面に凹球面４をあ
け、その間に均質球１、両端面にそれぞれ均質半球２を
埋め込み、均質半球２の中心を互いに共役点としてい
る。平板不均質部３0 ′，３1 ′，３2 ′，３3 ′の屈
折率は、均質球１側に向かって増加、均質半球２側に向
かって減少させ、球面収差と像面湾曲を補正している。
１：１光学系としているので、像面湾曲が補正されれば
歪曲収差は自動的に補正される。さらに、光ファイバ５
の接続を容易にするために、入出側に均質半球２の屈折
率を平板均質部より高く、均質球１より低く選び、軸外
の入出力光の主光線が光軸に平行にする。その条件は、
均質球１と均質半球２の面屈折の角度変化が等しいこと
であるから、不均質部の屈折率が均質球１側に増加し、
均質半球２側に減少していることを考慮して、近似的に
第(22)式が成立ち、それを変形して第(23)式になる。
【００４０】
【数１９】 第(23)式は高さｙのすべてでは満足しないが、周縁近く
（ｙ／Ｒ＝０．７）で満足させると、Ｎsem ／Ｎs ＝
０．９程度に選ばれる。
（ｙ／Ｒ＝０．７）で満足させると、Ｎsem ／Ｎs ＝
０．９程度に選ばれる。
【００４１】端面に置かれた物点列に対する像面付近の
光線追跡の結果を図５に示す。上，下部は各々球欠像
面，子午像面で、右図は１０倍に拡大し、像点を互いに
寄せて画いている。この図から、像高０．６Ｒで、約１
５０／Ｒの解像度が期待できる。換算すると、Ｒ＝２．
５ｍｍのレンズの径の６割を使用すれば、径１００μｍ
φ，コアー径１０μｍφの単モード光ファイバを３０本
並べても低損失で使用できる。
光線追跡の結果を図５に示す。上，下部は各々球欠像
面，子午像面で、右図は１０倍に拡大し、像点を互いに
寄せて画いている。この図から、像高０．６Ｒで、約１
５０／Ｒの解像度が期待できる。換算すると、Ｒ＝２．
５ｍｍのレンズの径の６割を使用すれば、径１００μｍ
φ，コアー径１０μｍφの単モード光ファイバを３０本
並べても低損失で使用できる。
【００４２】図６は均質球１を２分割し、その間に透過
型回折格子６を施した、波長分波器の働きをするレンズ
である。光ファイバ５で注入された波長多重光を均質球
１内の回折格子６で分波され、各光ファイバ５で取り出
している。
型回折格子６を施した、波長分波器の働きをするレンズ
である。光ファイバ５で注入された波長多重光を均質球
１内の回折格子６で分波され、各光ファイバ５で取り出
している。
【００４３】図７は均質球１を２分割し、その間に半透
膜７を施し、その面を光軸方向に４５°傾け、光軸と直
交する方向にも均質半球２、屈折率分布をもった第３，
第４平板バー３1 ，バー３2 ，平板不均質部バー３
0 ′，バー３1 ′，バー３2 ′，バー３3 ′からなるレ
ンズを形成し、マイケルソン・モーレー干渉計型のレン
ズとしている。光ファイバ５で注入された光を２方向に
分流し、ある光路経て戻し合流、干渉ができるので、計
測用に適している。光ファイバ５は１本で画いている
が、バンドル光ファイバを用いて多重に使える。
膜７を施し、その面を光軸方向に４５°傾け、光軸と直
交する方向にも均質半球２、屈折率分布をもった第３，
第４平板バー３1 ，バー３2 ，平板不均質部バー３
0 ′，バー３1 ′，バー３2 ′，バー３3 ′からなるレ
ンズを形成し、マイケルソン・モーレー干渉計型のレン
ズとしている。光ファイバ５で注入された光を２方向に
分流し、ある光路経て戻し合流、干渉ができるので、計
測用に適している。光ファイバ５は１本で画いている
が、バンドル光ファイバを用いて多重に使える。
【００４４】図８は均質球１を２分割し、その間に多層
膜フィルタ８を施した均質球１により構成されたレンズ
を少なくとも１列を並べ、これらのレンズ２個をピッチ
長の半分の長さをずらして接合し、空いた均質半球２の
接合部端から光ファイバ５で注入された波長多重光が、
均質球１内の多層膜フィルタ８で反射された成分を隣の
レンズに向かって反射させ、透過成分は均質半球２の端
面につけた光ファイバ５で取り出す分波器に対応できる
ようにしたものである。逆にたどると合波器になる。光
ファイバ５は１本で示しているが、バンドル光ファイバ
を用いて多重に使える。
膜フィルタ８を施した均質球１により構成されたレンズ
を少なくとも１列を並べ、これらのレンズ２個をピッチ
長の半分の長さをずらして接合し、空いた均質半球２の
接合部端から光ファイバ５で注入された波長多重光が、
均質球１内の多層膜フィルタ８で反射された成分を隣の
レンズに向かって反射させ、透過成分は均質半球２の端
面につけた光ファイバ５で取り出す分波器に対応できる
ようにしたものである。逆にたどると合波器になる。光
ファイバ５は１本で示しているが、バンドル光ファイバ
を用いて多重に使える。
【００４５】図９は、図６の透過型回折格子６の代りに
反射型回折格子６′を分割面に施し、レンズ長と部品を
半分に節減した反射型分波・合波器を示す。
反射型回折格子６′を分割面に施し、レンズ長と部品を
半分に節減した反射型分波・合波器を示す。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の第１，
第２の実施例に係るレンズは、球面収差，コマ収差のみ
でなく、像面湾曲，歪収差を補正しているので、解像度
の著しい向上がなされる。像面湾曲の補正には、球面収
差の補正に必要な分布とは逆勾配の分布を導入し、球面
収差に影響ない均質半球側平板につけるようにしたこ
と、また、歪曲収差の制御を均質半球の屈折率を選んで
行い、フーリェ変換レンズ，カメラレンズ，ｆθレンズ
などに対応できるようにしたことなど、レンズ設計の一
手法としての波及効果も期待できる。
第２の実施例に係るレンズは、球面収差，コマ収差のみ
でなく、像面湾曲，歪収差を補正しているので、解像度
の著しい向上がなされる。像面湾曲の補正には、球面収
差の補正に必要な分布とは逆勾配の分布を導入し、球面
収差に影響ない均質半球側平板につけるようにしたこ
と、また、歪曲収差の制御を均質半球の屈折率を選んで
行い、フーリェ変換レンズ，カメラレンズ，ｆθレンズ
などに対応できるようにしたことなど、レンズ設計の一
手法としての波及効果も期待できる。
【００４７】また、将来、光コンピュータが実用になる
時は、現在の光学実験室で使われている２０ｍｍφのレ
ンズに代えて数ｍｍφのレンズが使用されるようになる
ため、本発明の高解像で小型に製作し易いレンズが必要
になる。
時は、現在の光学実験室で使われている２０ｍｍφのレ
ンズに代えて数ｍｍφのレンズが使用されるようになる
ため、本発明の高解像で小型に製作し易いレンズが必要
になる。
【００４８】また、本発明は、均質球，均質半球，屈折
率分布をもった第１，第２平板を素材とし、平板表面に
イオン交換などで屈折率分布をつけ、同じく表面に多数
の凹面をあけ、そこに多数の均質球，均質半球を挟み、
そのまま並列で使うことも、切り放して使うこともで
き、量産性の観点からも有利である。
率分布をもった第１，第２平板を素材とし、平板表面に
イオン交換などで屈折率分布をつけ、同じく表面に多数
の凹面をあけ、そこに多数の均質球，均質半球を挟み、
そのまま並列で使うことも、切り放して使うこともで
き、量産性の観点からも有利である。
【００４９】さらに、第２の実施例に係る光ファイバ結
合レンズは、球面収差，像面湾曲を補正した上に、軸外
の光ファイバでも光軸に平行に配置でき、多数の光ファ
イバを配置する時、すべて光軸に平行でよく、例えば波
長多重光通信の分波・合波器などの構成がし易く、ま
た、光ファイババンドルのままの結合もできる。また、
本発明のレンズは光ファイバ間に空気層が入らないよう
にできるので、海中、宇宙に長期間設置してもレンズ面
が曇ることがない等の利点を有する。
合レンズは、球面収差，像面湾曲を補正した上に、軸外
の光ファイバでも光軸に平行に配置でき、多数の光ファ
イバを配置する時、すべて光軸に平行でよく、例えば波
長多重光通信の分波・合波器などの構成がし易く、ま
た、光ファイババンドルのままの結合もできる。また、
本発明のレンズは光ファイバ間に空気層が入らないよう
にできるので、海中、宇宙に長期間設置してもレンズ面
が曇ることがない等の利点を有する。
【図１】本発明の一実施例の外観を示す基本構成とその
屈折率分布の概略を示す図である。
屈折率分布の概略を示す図である。
【図２】球面収差と正弦条件を補正するための平板不均
質部の球側の分布係数を決めるための図である。
質部の球側の分布係数を決めるための図である。
【図３】図１のレンズで球側不均質部を図２により決
め、半球側不均質部を逆分布にした時の物体側焦点面か
らの第 (5)式の空間周波数１／ｄ等間隔になる方向の平
行光の結像面付近図である。
め、半球側不均質部を逆分布にした時の物体側焦点面か
らの第 (5)式の空間周波数１／ｄ等間隔になる方向の平
行光の結像面付近図である。
【図４】本発明の他の実施例の外観を示す基本構成とそ
の屈折率分布の概略を示す図である。
の屈折率分布の概略を示す図である。
【図５】図４のレンズで球側不均質部を図２により決
め、半球側不均質部を逆分布にし、半球屈折率を入出光
の主光線を光軸に平行にするよう選んだ時の入射面に等
間隔の物点列の結像面付近図である。
め、半球側不均質部を逆分布にし、半球屈折率を入出光
の主光線を光軸に平行にするよう選んだ時の入射面に等
間隔の物点列の結像面付近図である。
【図６】図４のレンズで球を２分割し、間に回折格子を
施した波長分波器の働きをするレンズ。
施した波長分波器の働きをするレンズ。
【図７】球を２分割し、間に半透膜を施し、その面を光
軸方向に４５°傾け、光軸と直交する方向にもレンズを
形成したマイケルソン・モーレー干渉計型のレンズ。
軸方向に４５°傾け、光軸と直交する方向にもレンズを
形成したマイケルソン・モーレー干渉計型のレンズ。
【図８】球を２分割し、その間に多層膜フィルターを施
したレンズを並列化し、その並列化レンズ２個を並列ピ
ッチ長の半分の長さをずらして接合した分波・合波器で
ある。
したレンズを並列化し、その並列化レンズ２個を並列ピ
ッチ長の半分の長さをずらして接合した分波・合波器で
ある。
【図９】本発明のさらに他の実施例を示す基本構成とそ
の屈折率分布の概略を示す図である。
の屈折率分布の概略を示す図である。
【図１０】従来の３球レンズ光学系と像面の概略を示す
図である。
図である。
【図１１】余弦公式を屈折率分布の付いている場合に拡
張するための図である。
張するための図である。
【図１２】半球の屈折率と歪曲収差の関係を示す概略図
である。
である。
【図１３】フーリェ変換レンズなど目的別に半球の屈折
率と歪曲収差の関係を示した図である。
率と歪曲収差の関係を示した図である。
１ 均質球 ２ 均質半球 ３1 屈折率分布をもった第１平板 ３2 屈折率分布をもった第２平板 バー３1 屈折率分布をもった第３平板 バー３2 屈折率分布をもった第４平板 ３0 ′ 平板不均質部 ３1 ′ 平板不均質部 ３2 ′ 平板不均質部 ３3 ′ 平板不均質部 バー３0 ′ 平板不均質部 バー３1 ′ 平板不均質部 バー３2 ′ 平板不均質部 バー３3 ′ 平板不均質部 ４ 凹球面 ５ 光ファイバ ６ 回折格子 ７ 半透膜 ８ 多層膜フィルタ Ｏ 物点 Ｉ 像点 Ｆ フーリェ変換面
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも表面付近に軸方向屈折率分布
をもった第１，第２平板のうち、第１平板の片面と第２
平板の両面の正反対位置に凹球面をあけ、前記第１，第
２平板間に前記凹球面に接して均質球を挟み、前記第２
平板の他方の凹球面に接して均質半球を埋め込み、その
半球曲率中心を焦点近くに設定し、屈折率を前記均質
球，平板均質部，均質半球の順に低く選び、第１，第２
平板の前記球側の不均質部は均質球に向かって屈折率を
増加させ球面収差を補正し、その分布勾配の配分を選ん
でコマ収差を補正し、第２平板の半球側不均質部を前記
均質半球に向かって屈折率を減少させ全体の像面湾曲を
補正し、前記均質半球の屈折率を平板均質部より低い範
囲で選択し、歪曲収差を補正したことを特徴とする屈折
率分布平板・球・半球複合レンズ。 - 【請求項２】 均質半球の屈折率を第１，第２平板より
低い範囲で選択し、入射平行光の光軸とのなす角をωと
するとき、像高がsin ωに比例するフーリェ変換レンズ
としたことを特徴とする請求項１記載の屈折率分布平板
・球・半球複合レンズ。 - 【請求項３】 均質半球の屈折率を第１，第２平板より
低い範囲で選択し、入射平行光の光軸とのなす角をωと
するとき、像高がωに比例するｆωレンズとしたことを
特徴とする請求項１記載の屈折率分布平板・球・半球複
合レンズ。 - 【請求項４】 平板均質部の均質球の分散係数δＮb ／
δν，δＮs ／δνの比を第 (1)式の近傍に、平板不均
質部の分布係数σの分散δσ／δνを小さく選び、入射
主光線の光軸との角をωとするとき、像高がtan ωに比
例するカメラレンズとしたことを特徴とする請求項１記
載の屈折率分布平板・球・半球複合レンズ。 【数１】 - 【請求項５】 少なくとも表面付近に軸方向屈折率分布
をもつ第１，第２平板の両面の正反対位置にそれぞれ凹
球面をあけ、前記両平板の間に前記凹球面に接して均質
球を挟み、他方の凹球面内に均質半球をそれぞれ埋め込
み、互いの均質半球の曲率中心を互いに物点と像点の関
係にある共役点とし、前記第１，第２平板の均質球側の
不均質部は前記均質球側に向かって屈折率を増加させ球
面収差を補正し、さらに、軸外物点とその倒立像の主光
線が共に光軸にほぼ平行になるように、前記均質球，均
質半球，平板均質部の順に屈折率を低く選び、光ファイ
バ間結合に対応させたことを特徴とする屈折率分布平板
・球・半球複合レンズ。 - 【請求項６】 均質球を２分割し、その間に反射鏡、も
しくは半透鏡、もしくは多層膜フィルター、もしくは回
折格子を施し、１つの光軸方向、もしくは均質球を共通
に直交差する２つの光軸方向に同レンズを構成し、光フ
ァイバ間、もしくは光ファイババンドル間の分流・合
流、もしくは分波・合波に対応できることを特徴とする
請求項５に記載の屈折率分布平板・球・半球複合レン
ズ。 - 【請求項７】 請求項５記載の屈折率分布平板・球・半
球複合レンズを、少なくとも１列に並列化し、当該並列
化レンズ２個を並列ピッチ長の半分の長さをずらして接
合し、空いた接合部端から光ファイバで注入された波長
多重光を均質球内の多層膜フィルターでその反射成分は
隣のレンズに向かって斜めに反射させ、透過成分はレン
ズ端面に付けた光ファイバで取り出す分波・合波器に対
応できる屈折率分布平板・球・半球複合レンズ。 - 【請求項８】 請求項５記載の屈折率分布平板・球・半
球複合レンズを均質球中心を通る平面で２分割し、その
片方の切口面に反射鏡、もしくは反射型回折格子を施
し、反射型としたことを特徴とする屈折率分布平板・球
・半球複合レンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3289346A JPH0760212B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 屈折率分布平板・球・半球複合レンズ |
| US07/956,176 US5323268A (en) | 1991-10-08 | 1992-10-05 | Compound lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3289346A JPH0760212B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 屈折率分布平板・球・半球複合レンズ |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH05100160A JPH05100160A (ja) | 1993-04-23 |
| JPH0760212B2 true JPH0760212B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=17742022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3289346A Expired - Lifetime JPH0760212B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 屈折率分布平板・球・半球複合レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0760212B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-10-05 US US07/956,176 patent/US5323268A/en not_active Expired - Fee Related
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