JPH10186119A

JPH10186119A - 光学フィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH10186119A
Application number: JP34104096A
Authority: JP
Inventors: Soushiyou Fukuoka; 荘尚福岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】位相差型光学フィルタおよびレンズ一体型の
光学フィルタの製造方法を提供する。【解決手段】ゾルからゲルを形成する容器中に、ゾル
中の金属成分の濃度を周囲の値に比べて変化させる帯電
した部材、もしくは電位を印加することができる部材の
少なくとも１個の糸状体、棒状体を配置するか、または
ゲルに取りこまれてガラス化し、周囲のガラスとは屈折
率が異なる領域を形成する少なくとも１個の糸状体、棒
状体を配置してゲル化した後にガラス化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゾルゲル法による
ローパスフィルタ等の位相差型光学フィルタおよび屈折
率分布を有したローパスフィルタ等の位相差型光学フィ
ルタ一体レンズおよびモザイクフィルタの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多孔体を経由したガラスおよびセ
ラミックスの製造方法として、例えば金属アルコキシ
ド、水ガラス、シリカなどの酸化物粒子を原料としたゾ
ルゲル法が知られている。これは、コロイド粒子が分散
したゾルを作製し、ゲル化させて湿潤ゲル多孔体を作製
し、これを乾燥、焼成して多孔質および緻密なガラスま
たはセラミックスを作製する方法である。

【０００３】従来、例えば屈折率分布を有するガラス体
の製造方法として、ゾルゲル法が用いられている。例え
ば、特開平３−２９５８１８号公報には、少なくとも一
種の屈折率分布を付与するための金属成分を含有するシ
リカゾルを調製し、ゲル化させた後に、この湿潤ゲルを
水溶液などの上記金属成分を溶解・拡散しうる液中に浸
漬し、屈折率分布を付与する金属成分を溶出後、ゲル中
の溶媒を交換して、ゲル内の細孔に金属塩の微結晶を沈
澱させて、前記金属塩の濃度分布を固定し、乾燥、焼成
するという方法が提案されている。また、特開平６１−
１８３１３６号公報には、少なくとも一種の金属成分を
含有するシリカゾルを調整し、ゲル化させた後に、この
ウェットゲルを酸などの上記金属成分を溶解・拡散しう
る溶液に浸漬し、屈折率分布を付与する金属成分を溶出
して、前記金属成分に濃度分布を付与した後、乾燥、焼
成するという方法が提案されている。

【０００４】一方、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた光学系
にはモアレを除去するために光学的ローパスフィルタが
用いられている。このローパスフィルタは水晶等の複屈
折を利用した複屈折型フィルタ、あるいは特開平４８−
２７７４３号に記載されたスパッタリングなどによりガ
ラスの表面に縞状の周期構造の薄膜により位相差を与え
た位相差型フィルタ等がある。また、屈折率Ｎｏの基板
内にＮｏと異なる屈折率Ｎの領域を周期性をもって形成
したローパスフィルタをイオン交換法によって作製する
ことが特開平６１−１４９９２３号公報に示されてい
る。水晶の複屈折を用いたローパスフィルタは、原料お
よび加工のコストが非常に高価であり、加工も難しく大
量生産は難しく、また装置の小型化に欠かせないレンズ
一体型のローパスフィルタは加工が難しく製造は困難で
あった。また、特開昭４８−２７７４３号に示されてい
るスパッタリング等によりガラス等の基板の表面に周期
的に特定の構造を繰り返す薄膜を作製する方法では、薄
膜の膜厚の精度の非常に高精度な制御を必要とした。

【０００５】また、装置の小型化のために、レンズ自体
にローパスフィルタ機能を付与することが考えられる。
このためには、スパッタリングによりレンズ上に周期的
に特定の構造を繰り返す薄膜を形成すればよいが、レン
ズの曲面上に周期的な繰り返し構造を有する薄膜を精度
良く形成することは、平面状の基体上に形成する場合に
比べて難しかった。そのうえ、研磨、スパッタリングと
いう２つの工程が必ず必要になり、工程が複雑になり、
量産には多くの工数が必要であった。

【０００６】また、特開昭６１−１４９９２３号に示さ
れているイオン交換により部分的に屈折率の高い領域を
作る方法は、イオン交換反応は高温で行う必要があり、
母材ガラスが変形することがあった。また、この方法に
よりレンズ一体型のローパスフィルタを製造するために
は、レンズを研磨して曲面加工した後に、イオン交換し
なければならないので、レンズ自体が変形することもあ
り、そのうえ、レンズの屈折率を変える部分にマスクを
設けてイオン交換しなければならないので、研磨・マス
ク・イオン交換のように工程が複雑になり、量産には不
向きであった。

【０００７】以上のように、従来の製造方法では、ガラ
スやレンズの表面に精密な処理を行うことによりローパ
スフィルタを製造していたので、量産には複雑な工程が
必要であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
問題点に鑑みてなされたもので、より少ない工程で光学
フィルタやローパスフィルタ等の位相差型光学フィルタ
を高精度で量産する方法、およびレンズ一体型の光学フ
ィルタ、屈折率分布とローパスフィルタ機能を有した光
学フィルタの製造方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゾルのゲル化
による光学フィルタの製造方法において、ゾルからゲル
を形成する容器中に、ゾル中の金属成分の濃度を周囲の
値に比べて変化させる少なくとも１個の糸状体、棒状体
を配置してゾルをゲル化させた後に、得られたゲルを乾
燥の後にガラス化する光学フィルタの製造方法である。
また、金属成分の濃度を変化させる糸状体、棒状体が帯
電した部材、もしくは電位を印加することができる部材
である前記の光学フィルタの製造方法である。糸状体、
棒状体が金属、導電性有機物、炭素、導電性ガラス、導
電性セラミックスから選ばれる前記の光学フィルタの製
造方法である。

【００１０】また、ゾルのゲル化による光学フィルタの
製造方法において、ゾルからゲルを形成する容器中に、
ゲルに取りこまれてガラス化し、周囲のガラスとは屈折
率が異なる領域を形成する少なくとも１個の糸状体、棒
状体を配置してゾルをゲル化させた後に、得られたゲル
を乾燥の後にガラス化する光学フィルタの製造方法であ
る。糸状体、棒状体は、少なくともガラスまたはゾルゲ
ル法により作製したゲルのいずれかから選ばれたもので
ある前記の光学フィルタの製造方法である。糸状体、棒
状体は、屈折率分布を有しているものである前記の光学
フィルタの製造方法である。糸状体、棒状体が周期性を
もって配置されている前記の光学フィルタの製造方法で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、ゾルをゲル化する際
に、ゾル中に電位が異なる領域を設け、電位によって屈
折率に寄与する成分の濃度が周囲と異なる領域を形成し
た状態でゲル化した後にガラス化することによって、ロ
ーパスフィルタ等の位相差型光学フィルタ、さらには位
相差光学フィルタ一体レンズ、モザイクフィルタを製造
するものである。

【００１２】ゾル中に形成する電位の異なる領域は、ゾ
ル中に帯電した部材、あるいは導電性部材を配置して電
位を印加することによって形成することができるが、こ
れらの部材として、帯電した繊維あるいは導電性繊維を
配置して電位の異なる領域を形成して金属成分の濃度に
分布を形成することが好ましい。

【００１３】本発明の製造方法においては、ゾル中に設
ける帯電した部材、あるいは導電性部材としては、ゲル
形成容器もしくは容器以外の箇所に少なくとも一箇所に
おいて固定した糸状体、棒状体もしくは管状体の少なく
ともいずれか１種（以下、これらを糸状体等とも称す）
を配置した容器中にゾルを流し込むと、容器に配置した
糸状体等の比重がゾルの比重と異なっていても、糸状体
が容器もしくは容器以外の箇所において取り付けられて
いるので、糸状体等を所望の位置に配してゲルを作製す
ることができる。

【００１４】ゾル中の金属成分は正または負の電荷を有
している。したがって、この糸状体に正電位を有する部
材を用いると、ゾルまたはゲル中の負電荷を有した金属
成分が糸状体に引き寄せられて近傍に集まり、正電荷を
有した規則成分が糸状体と反発して遠ざかる。逆にこの
糸状体に負電位を有する糸状体を用いると、ゾルまたは
ゲル中の正電荷を有した金属成分が糸状体に引き寄せら
れて近傍に集まり、負電荷を有した金属成分が糸状体と
反発して遠ざかる。このようにすると、糸状体の配置の
仕方によって金属成分にランダムまたは周期性を持った
分布を付与することができる。そこで、この金属成分の
分布を固定し、例えば金属成分の溶解度が低い溶液にゲ
ルを浸漬する。

【００１５】この後に、ゲルを乾燥、焼成することによ
り部分的に屈折率が異なったガラス体が得られる。この
ようにガラスの内部に屈折率が部分的に異なる部分が存
在するので、ガラス体から切りだして研磨することによ
りローパスフィルタ等の位相差型光学フィルタを量産す
ることができる。このとき、研磨で曲面加工を施すこと
によってレンズ一体型のローパスフィルタ等の位相差型
光学フィルタを大量生産することができる。以上のよう
な電位を有する帯電性を有する糸状体には、例えばナイ
ロン、セルロースに処理を施し、正の電荷を付与したも
の、イオン交換樹脂を繊維状に加工したものを挙げるこ
とができる。

【００１６】また、ゲル内に外部より電位を印加するこ
とが可能な糸状体として、金属、導電性有機物、炭素、
導電性ガラス、導電性セラミック等の導電性部材を挙げ
ることができる。電位を印加する場合には、直流電流を
用いることが好ましい。糸状体の対極は、ゾルをゲル化
させる容器の一部の側面や底面に配置することができ、
容器の一部を対極とすることもできる。また、ゾルをゲ
ル化させた後に取り出して、ゲルを溶液に浸漬するとき
に電位を印加する場合は、液中に対極を配置すればよ
い。このとき、対極とゲルの糸状体からの距離ができる
だけ等距離になるようにゲルの周囲を取り囲むような形
状の対極を配置することが好ましい。また、配置する糸
状体を対極とすることも可能であり、正極、負極を交互
に配置することも可能であり、ランダムにまたは任意の
位置に配置することができる。

【００１７】導電性有機物には、ポリアセチレン系、ポ
リフェニレン系、複素環ポリマー、イオン性ポリマー、
ラダーおよびネットワーク状ポリマーを用いることがで
きる。ゾル中には酸やアルカリが含まれていることが多
いので、化学的な耐性の高い材料が好ましい。金属で
は、金や白金などの貴金属が耐性が高いので好ましく、
導電性有機物、炭素はゲルの焼成時に焼失してしまうの
で、取り除く必要がないので好ましい。導電性ガラスは
取り除かずにそのままガラス化してもよい。

【００１８】また、電位を有する糸状体、外部から電位
を印加する糸状体として、ゲルと一体にゲル化する糸状
体をゲル中に配置し、この糸状体にゲル母材と屈折率が
異なる繊維を用いることことにより、部分的に屈折率の
異なる部分を作ることができる。このようにすると、糸
状体の配置の方法によって金属成分にランダムにまたは
周期性を持った分布を付与することができる。

【００１９】このような目的で用いる糸状体としては、
ガラスまたはゾルゲル法により作製したゲル繊維または
ガラス繊維を用いると良い。これらの繊維をゲル中に配
置してゲルを処理すると、乾燥・焼成後に容易にゲルと
一体化してガラス化するので好ましい。特にゾルゲル法
により作製したガラス繊維を用いると、組成を比較的自
由に選択できるので、基体となる部分との屈折率差の制
御が容易となるので好ましい。

【００２０】このように作製したゲルを乾燥・焼成する
ことにより部分的に屈折率が異なったガラス体が得られ
る。このガラス体よりガラスブロックを複数個切り出
し、研磨することによりローパスフィルタ等の位相差型
光学フィルタを大量生産することができる。

【００２１】本発明で、屈折率が部分的に異なる部分を
形成する場合等は、形成すべき屈折率の異なる部分の大
きさに応じて糸状体の太さが決定されるが、容器中に繊
維を配置する工程等から０．１μｍ以上であることが好
ましく、０．５μｍ〜５μｍであることがより好まし
い。

【００２２】容器への糸状体の配し方は、様々な方法が
挙げられる。例えば、ゾルと糸状体の比重がほぼ同じ場
合は、ゾルを流し込む容器の一部に糸状体を取り付けて
おけば、所望の位置に糸状体を配することができる。比
重が異なる場合は、糸状体とゾルの比重の違いを利用し
て、重力や遠心力等の加速度を利用して糸状体を所望の
位置に配することができる。一端を固定し、ゾルを流し
て流れの方向に糸状体を流して、所望の位置に糸状体を
配することができる。糸状体の両端を容器に接続してお
くか、糸状体の一端を容器に固定し、もう一端を重りに
固定して、重力または遠心力をかければ比重の関係なく
所望の位置に糸状体を配することができる。

【００２３】容器中に配する糸状体の配置が規則的であ
ると、上述したように部分的な金属成分の濃度分布に規
則的な分布を付与することができる。これにより、特開
昭６１−１４９９２３号に提案されているような位相差
型のローパスフィルタを容易に量産することができる。
規則的な配置のピッチＰは例えばカラーＣＣＤの場合Ｐ
・ｓｉｎθ＝ｎλで示される。ここで、θはＣＣＤのピ
ッチをＰCCD 、ローパスフィルタとＣＣＤの距離をＤと
したときに図４に示される角度である。したがって、位
相差型のローパスフィルタは、電子撮像光学系に用いる
ＣＣＤ等の撮像素子の大きさ、ローパスフィルタとＣＣ
Ｄ等の撮像素子の距離等により、位相差を発生させる部
位のピッチや山の高さが異なる。

【００２４】本発明は、容器中に配する糸状体の配置に
より位相差を発生させる部位のピッチが決定され、糸状
体を規則的に配置できれば原理的には位相差を発生させ
る部位のピッチには制限はなく、所望のピッチを有する
ローパスフィルタを製造することができる。ゾルゲル法
で得られるガラスはゲルに比べて収縮が大きく、糸状体
を配置したピッチと最終的な製品のローパスフィルタの
ピッチは概ね１／２程度になる。この数値は製造する組
成により異なるので調整は必要であるが、この収縮を鑑
みて糸状体のピッチを決定すればよい。

【００２５】また、位相差を発生させる山の高さに相当
するのは、ガラス中に発生させる屈折率差である。した
がって、用いる糸状体の種類、ゲルの処理条件から決定
される。また、赤、青、緑等の着色したゲル繊維やガラ
ス繊維等の糸状体を用い、ＣＣＤのピッチに合わせてゲ
ルの収縮を考慮して、ゲル中に配置すれば、カラーＣＣ
Ｄ等に用いることのできるモザイクフィルタを製造する
ことができる。

【００２６】図１に、位相差型光学フィルタの製造方法
の一例を示す。図１（Ａ）に示すように、容器１内に電
位を有する糸状体２を配置してゾル３をゲル化すること
によって、図１（Ｂ）に示すように糸状体２の近傍に金
属成分濃度に分布を有したゲルを作製する。この後に例
えば特開平３−２９５８１８号、特開昭６１−１８３１
３６号に記載されているようなゲル中の金属成分を溶
解、拡散しうる溶液にゲルを浸漬すると、図２に示すよ
うに、全体としては放物線状の濃度分布を有するととも
に、部分的に金属成分の濃度に分布を有したゲルを作製
することができる。この濃度分布を固定した後に乾燥・
焼成するとガラス化したときには、図３に示す屈折率分
布形状を有したガラス体を製造することができ、これを
切断研磨することにより、屈折率分布を有し、ローパス
フィルタ等の位相差型光学フィルタとしての特性も併せ
持つ光学素子を製造することができる。

【００２７】電位を有する繊維あるいは外部から電位を
印加した糸状体をゲル中に配置して放物線状の濃度分布
を付与すると、金属成分は繊維の電位に引き寄せられる
か、または反発される。その結果、全体的には大きな放
物線状の分布を有するゲルとなるが、繊維の電位に引き
寄せられるか、または反発される金属成分があるので、
図２のような金属成分に部分的な分布と大きな放物線状
の分布を有したゲルを作製することも可能となる。

【００２８】ゲルに取りこまれてガラス化する糸状体を
ゲル中に配置した場合は、このゲルに上述したように、
濃度分布を付与して図２のような金属成分に部分的な分
布と放物線状の分布を有したゲルを作製することも可能
である。このように作製したゲルを、乾燥・焼成して、
得られたガラス体よりガラスブロックを複数切り出し、
研磨することによりローパスフィルタ機能を有した屈折
率分布型ガラスを量産できるので、安価で、かつ光学系
を構成する素子の数を削減した、小型の光学系を作るこ
とができる。

【００２９】従来提案されている例えば台形状の縞状周
期構造を有したローパスフィルタでは、この周期構造の
パターンが条件によっては画面上に現れてしまうことが
あった。そこで、位相差が徐々に形成される滑らかなパ
ターンとなるように、屈折率に分布を有した糸状体をゲ
ル中に配置して、乾燥・焼成し、得られたガラスを切断
研磨すると位相差型の光学フィルタを製造することがで
きる。これをローパスフィルタとして用いると周期構造
が画面上に現れるのを防止することができる。従来、こ
の様なパターンはイオン交換法により周期的なパターン
を有した開口部よりイオンを拡散させて、イオン交換を
行った製造することが提案されているが、マスクをした
後イオン交換し、さらにマスクを除去する必要があり、
非常に工程が煩雑であった。本発明は、得られたガラス
の内部に屈折率に分布を有した繊維が存在するので、ひ
とつのガラス体より複数の光学素子を切り出して研磨す
ることにより、従来法より容易に量産することが可能で
ある。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明を説
明する。実施例１８８１ｍｌのＳｉ（ＯＣＨ₃）₄に、４５．２ｇのＬｉ
（ＯＣＯＣＨ₃）・２Ｈ₂Ｏを溶解した１５１８ｍｌのイ
ソプロパノール、１０７ｍｌの１／１００規定ＨＣｌを
３０分間撹拌し、部分加水分解反応を行った後に４２
６．４ｇのＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₄ を添加してさら
に３０分間撹拌した。次に７２０ｍｌの２／１００規定
アンモニア水、１９８７ｍｌのイソプロパノール混合溶
液を滴下して撹拌して加水分解し、ゾルを調整した。４
００ｍｍ×４００ｍｍ×３００ｍｍの直方体のポリプロ
ピレン容器の蓋に１５ｍｍピッチで均等に正電荷を持つ
６・６ナイロン繊維の両端を固定し、この容器にゾルを
入れ密封してウェットゲルを作製した。このゲルを電気
炉で乾燥後、さらに乾燥ゲルを焼結しガラス化したとこ
ろ、１３０ｍｍ×１３０ｍｍ×１００ｍｍの直方体のガ
ラスが得られた。６・６ナイロン繊維は焼成中に消失し
た。繊維の存在した部分のｎd はシリカガラスとほぼ同
じ１．４９５９であり、繊維の存在しなかった部分のｎ
d は、それより高く１．４８７でほぼ５ｍｍピッチで屈
折率の異なる領域が周期的に存在した構造を有してい
た。

【００３１】実施例２３０ｍｌのＳｉ（ＯＣＨ₃）₄と３０ｍｌのＳｉ（ＯＣ₂
Ｈ₅）₄および１２．４ｍｌのＢ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃の混合
液に、ｐＨ２の塩酸を２５ｍｌ添加してゾルを調整し、
１．２５ｍｏｌ／ｌの酢酸鉛水溶液を１０７．６３ｍ
ｌ、酢酸１５．３５ｍｌの混合液を添加し攪拌混合した
後に、５ｍｍピッチで均等に炭素繊維の一端を蓋に固定
し、もう一端を内径３５ｍｍの円筒型フッ素樹脂製容器
の下面に固定し、繊維を上面から下面に配した内径３５
ｍｍの円筒型フッ素樹脂製容器内でゲル化させて、ウェ
ットゲルを作製した。このゲルを濃度が０．６１ｍｏｌ
／ｌの酢酸鉛溶液に浸漬したのち、イソプロパノール／
アセトンの混合液に浸漬し、ゲル中に均一に酢酸鉛の微
結晶を沈澱させた。この後に、酢酸を含んだ０．６１ｍ
ｏｌ／ｌの酢酸カリウムのエタノール溶液に８時間浸漬
した。これにより酢酸鉛の微結晶は溶解し、拡散により
Ｐｂに凸状の濃度分布が付与され、酢酸カリウムはゲル
内部に拡散してＫに凹状の濃度分布が付与された。次い
で、太さ３．２μｍの炭素繊維（東レ製トレカＴ８０
０Ｈ）に電圧を印加し、Ｐｂイオンを繊維の近傍に引き
寄せた後、イソプロパノール／アセトンの混合液に浸漬
し、濃度分布を固定し、電気炉で乾燥したが、割れは発
生しなかった。さらに、乾燥ゲルを焼結しガラス化した
ところ、直径約１３ｍｍのガラスロッドが得られた。こ
のガラスロットを軸に直角に切断して径方向の屈折率分
布を測定したところ、ほぼ放物線の屈折率分布形状に
０．５ｍｍピッチで屈折率の変化した部分を有するロッ
ドが得られた。

【００３２】実施例３１２０ｇのＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄に１８４ｇのエタノール
を加え４１．８ｇの１規定塩酸を加えて部分加水分解
し、５１．９ｇのＴｉ（Ｏ（ＣＨ₂）₃ＣＨ₃）₄をエタノ
ールに溶解して混合した。その後に６１．６ｇのＡｌ
（Ｏ（ＣＨ₃）ＣＨＣＨ₂ＣＨ₃）を添加して２時間６０
℃で撹拌した。酢酸水溶液に溶解した１１６．６ｇの酢
酸ランタン１．５水和物を添加して撹拌し、ゾルを調整
した。このゾルを７ｍｍピッチでアルミニウム繊維の一
端を容器の蓋に固定し、容器にゾルを流し込んで蓋をし
てゲル化させた。このゲルを０℃のエタノールに浸漬し
て酢酸ランタンの微結晶を固定し、太さ０．５ｍｍのア
ルミニウム繊維（高純度化学製）の糸状体を７ｍｍピッ
チで配置して交互に電圧を印加しながら、メタノール：
水＝６：４（体積比）の液に浸漬して、ランタンに濃度
分布を付与した。この後に、繊維を保持してゲルを吊り
下げ、ゲルの自重により繊維を取り外した。次いで、ア
セトンに浸漬し濃度分布を固定し、１００℃で乾燥し１
０８０℃まで焼成してガラスを得た。このガラスロッド
を軸に直角に切断して径方向の屈折率分布を測定したと
ころ、放物線状にほぼ３．５ｍｍピッチの屈折率の高い
部分が形成されていた。

【００３３】実施例４実施例２と同様にしてゾルを調整し、円筒容器に電位を
有する繊維（ゼータプラス繊維キュノ製）の一端を均
等に２０ｍｍピッチで容器の蓋に固定し、他端を容器の
底に固定した繊維を配した容器に流し込んでゲル化させ
た。このゲルを濃度が０．６１ｍｏｌ／ｌの酢酸鉛溶液
に浸漬後、イソプロパノール／アセトンの混合液に浸漬
し、ゲル中に酢酸鉛の微結晶を沈澱させた。この後に、
電気炉で乾燥したが、割れは発生しなかった。さらに乾
燥ゲルを焼結しガラス化したところ、繊維は焼結して消
失し、直径約１３ｍｍのガラスロッドが得られた。この
ガラスロッドを軸に直角に切断して径方向の屈折率分布
を測定したところ、約１０ｍｍピッチで周期的に屈折率
分布が変化した構造を有していた。

【００３４】実施例５実施例２と同様にしてゾルを調整し、４０Ｎａ₂Ｏ・５
０ＳｉＯ₂・１０Ｂ₂Ｏ₃の組成の導電性ガラス繊維の一
端を均等に１５ｍｍピッチで容器の蓋に固定し、他端を
容器の底に固定した繊維を配した容器に流し込んでゲル
化させた。このゲルを濃度が０．６１ｍｏｌ／ｌの酢酸
鉛溶液に浸漬しながら、導電性ガラスとゲルの周囲の白
金電極に電圧を印加した後、イソプロパノール／アセト
ンの混合液に浸漬し、ゲル中に酢酸鉛の微結晶を沈澱さ
せた。

【００３５】この後に、導電性繊維を除去し、電気炉で
乾燥したが、割れは発生しなかった。さらに乾燥ゲルを
焼結しガラス化したところ、直径約１３ｍｍのガラスロ
ッドが得られた。このガラスロッドを軸に直角に切断し
て径方向の屈折率分布を測定したところ、約７．５ｍｍ
ピッチで周期的に屈折率分布が変化する構造を有してい
た。

【００３６】実施例６１７６．２ｍｌのＳｉ（ＯＣＨ₃）₄に、１５１．８ｍｌ
のイソプロパノール、１０．７ｍｌの１／１００規定Ｈ
Ｃｌを３０分間撹拌し、部分加水分解した後に４２．６
４ｇのＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₄を添加してさらに３
０分間撹拌した。その後に、７２．０ｍｌの２／１００
規定アンモニア水、１９８．７ｍｌのイソプロパノール
混合液を滴下して撹拌して加水分解しゾルを調整した。
このゾルを上面から下面にβ−アルミナ繊維を均等に５
ｍｍピッチで配した内径７ｃｍのポリプロピレン容器に
入れ密封し、ゲル化させた。このゲルを１０重量％のＨ
Ｃｌ水溶液に浸漬して、β−アルミナ繊維に電位を印加
しながらＨＣｌ水溶液を拡散させた。その後に、繊維を
全て取り外してエタノールで洗浄後、１００℃まで乾燥
を行ったが、割れやクラックは全く認められなかった。
前記乾燥ゲルを管状炉中に入れ、１２３０℃まで昇温し
たところ、直径約３ｃｍの割れや発泡のない透明なガラ
ス体が得られた。このガラスロッドを軸に直角に切断し
て径方向の屈折率分布を測定したところ、繊維のあった
部分の屈折率は低く、２．５ｍｍピッチの周期で屈折率
に変化をする構造を有していた。

【００３７】実施例７８８１ｍｌのＳｉ（ＯＣＨ₃）₄に、１５１８ｍｌのイソ
プロパノール、１０７ｍｌの１／１００規定ＨＣｌを３
０分間撹拌し、部分加水分解した後に、７２０ｍｌの２
／１００規定アンモニア水、１９８７ｍｌのイソプロパ
ノール混合溶液を滴下して撹拌して加水分解しゾルを調
整した。４００ｍｍ×４００ｍｍ×３００ｍｍの直方体
のポリプロピレン容器に、青、赤、緑を一組として青、
赤、緑色のフィルタ用ガラスから作ったガラス繊維を３
ｍｍピッチで均等に両端を固定し、この容器にゾルを入
れ密封してウェットゲルを作製した。

【００３８】このゲルを電気炉で乾燥後、さらに乾燥ゲ
ルを焼結しガラス化したところ、約１３０ｍｍ×１３０
ｍｍ×１００ｍｍの直方体のガラス繊維が一体化したガ
ラスが得られた。これを切断研磨してモザイクフィルタ
を製造した。

【００３９】実施例８１７６．２ｍｌのＳｉ（ＯＣＨ₃）₄に、１５１．８ｍｌ
のイソプロパノール、１０．７ｍｌの１／１００規定Ｈ
Ｃｌを加えて３０分間撹拌し、部分加水分解した後に、
６３．９６ｇのＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₄ を添加して
さらに３０分間撹拌し、さらに１０．７ｍｌの１／１０
０規定のＨＣｌを添加した。ゾルの粘度が増加したとこ
ろで、紡糸し、乾燥後、電気炉で酸素雰囲気中７００℃
で処理し、ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂系のゲルファイバーを製造
した。また、実施例６と同様にして、加水分解しゾルを
調整した。このゾルを上面から下面にゲルファイバーを
均等に５ｍｍピッチで配した内径７ｃｍのポリプロピレ
ン容器に入れ密封しゲル化させた。このゲルを１０重量
％のＨＣｌ水溶液に浸漬した。その後に繊維を全て取り
外してエタノールで洗浄後１００℃まで乾燥を行ったが
割れやクラックは全く認められなかった。前記乾燥ゲル
を管状炉中に入れ、１２３０℃まで昇温したところ、ゲ
ルファイバーは一体化して、直径約３ｃｍの割れや発泡
のない透明なガラス体が得られた。このガラスロッドを
軸に直角に切断して径方向の屈折率分布を測定したとこ
ろ、放物線状にほぼ２．５ｍｍピッチの屈折率の高い部
分が形成されていた。

【００４０】実施例９実施例２と同様にして作製したゲルを、内径３ｍｍの容
器に流し込みゲル化させた。このゲルを濃度が０．６１
ｍｏｌ／ｌの酢酸鉛溶液に浸漬後、イソプロパノール／
アセトンの混合液に浸漬し、ゲル中に均一に酢酸鉛の微
結晶を沈澱させた。この後に、酢酸を含んだ０．６１ｍ
ｏｌ／ｌの酢酸カリウムのエタノール溶液に３０分間浸
漬した。これにより、酢酸鉛の微結晶は溶解し、拡散に
よりＰｂに凸状の濃度分布が付与され、酢酸カリウムは
ゲル内部に拡散してＫに凹状の濃度分布が付与された。
次いで、イソプロパノール／アセトンの混合液に浸漬
し、濃度分布を固定し、電気炉で乾燥し、さらに焼結し
てガラス化したところ、直径約２．５ｍｍの屈折率分布
を有したガラス繊維が得られた。また、実施例３と同様
にゾルを調整した。このゾルを７ｍｍピッチで前記ガラ
ス繊維の一端を容器の蓋に固定し、容器にゾルを流し込
んで蓋をしてゲル化させた。このゲルを０℃のエタノー
ルに浸漬して酢酸ランタンを微結晶として固定し、アル
ミニウム繊維に電位をかけながら、メタノール：水＝
６：４（体積比）の溶液に浸漬して、ランタンに濃度分
布を付与した。この後に、アセトンに浸漬して濃度分布
を固定し、１００℃で乾燥し、１０８０℃まで焼成して
ガラス繊維が一体化したガラスを得た。このガラスロッ
ドを軸に直角に切断して径方向の屈折率分布を測定した
ところ、放物線状にほぼ３．５ｍｍピッチで屈折率の大
きな部分が形成されていた。

【００４１】以上の実施例では屈折率が部分的に変化し
た規則的な構造を有したガラス体について説明したが、
屈折率が部分的に変化したランダムな構造を有したガラ
ス体についてもゲル中に繊維をランダムに配すれば同様
に製造することが可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明の方法を用いて、
ゲルや緻密体を製造することにより、種々の特性を有し
た位相差型の光学フィルタを量産することができ、屈折
率分布を有し、かつ、位相差型のフィルタ機能を有した
ガラス体、モザイクフィルタを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】位相差型光学フィルタの製造方法の一例を説明
する図である。

【図２】位相差型光学フィルタの製造方法の一例を説明
する図である。

【図３】位相差型光学フィルタの屈折率分布を説明する
図である。

【図４】位相差型のローパスフィルタとＣＣＤの光学的
関係を説明する図である。

【符号の説明】

１…容器、２…糸状体、３…ゾル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゾルのゲル化による光学フィルタの製造
方法において、ゾルからゲルを形成する容器中に、ゾル
中の金属成分の濃度を周囲の値に比べて変化させる少な
くとも１個の糸状体、棒状体を配置してゾルをゲル化さ
せた後に、得られたゲルを乾燥の後にガラス化すること
を特徴と光学フィルタの製造方法。
【請求項２】金属成分の濃度を変化させる糸状体、棒
状体が帯電した部材、もしくは電位を印加することがで
きる部材であることを特徴とする請求項１記載の光学フ
ィルタの製造方法。
【請求項３】糸状体、棒状体が金属、導電性有機物、
炭素、導電性ガラス、導電性セラミックスから選ばれる
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学フィルタ
の製造方法
【請求項４】ゾルのゲル化による光学フィルタの製造
方法において、ゾルからゲルを形成する容器中に、ゲル
に取りこまれてガラス化し、周囲のガラスとは屈折率が
異なる領域を形成する少なくとも１個の糸状体、棒状体
を配置してゾルをゲル化させた後に、得られたゲルを乾
燥の後にガラス化することを特徴と光学フィルタの製造
方法。
【請求項５】糸状体、棒状体は、少なくともガラスま
たはゾルゲル法により作製したゲルのいずれかから選ば
れたものであることを特徴とする請求項４記載の光学フ
ィルタの製造方法
【請求項６】糸状体、棒状体は、屈折率分布を有して
いるものであることを特徴とする請求項４または５に記
載の光学フィルタの製造方法
【請求項７】糸状体、棒状体が周期性をもって配置さ
れていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
載の光学フィルタの製造方法。