JPS61261224A - 軸方向屈折率分布型レンズの製造方法 - Google Patents
軸方向屈折率分布型レンズの製造方法Info
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- JPS61261224A JPS61261224A JP10466985A JP10466985A JPS61261224A JP S61261224 A JPS61261224 A JP S61261224A JP 10466985 A JP10466985 A JP 10466985A JP 10466985 A JP10466985 A JP 10466985A JP S61261224 A JPS61261224 A JP S61261224A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
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- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/40—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
- C03B2201/42—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn doped with titanium
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光軸方向に屈折率が連続的に変化し、光軸に
垂直な面内では屈折率が一様であるような軸方向屈折率
分布型レンズの製造方法に関する。
垂直な面内では屈折率が一様であるような軸方向屈折率
分布型レンズの製造方法に関する。
本発明は、ガラス形成原料を含有したガスをトーチに供
給して火炎加水分解反応によりＳｉｎｇを主成分とし且
つ屈折率を調整するドーパントを含有したガラス微粒子
を生成させ、このガラス微粒子を出発基板の平面上にこ
の面の法線方向に上記ドーパントの濃度を変えながら付
着成長させた後これを高温加熱して透明化させることに
より厚み方向に屈折率が連続的に変化する板状のレンズ
素材ガラスを作成し、次いでこの板状のレンズ素材ガラ
スをその屈折率分布方向を軸線としてその少なくとも一
方の端面を球面に加工する軸方向屈折率分布型レンズの
製造方法において、 スを用い、上記レンズ素材ガラス中の５ｂｚＯｓの濃度
を調整することにより屈折率を連続的に変化させること
によって、 レンズ中の層状の屈折率のゆらぎを大巾に軽減したもの
である。
給して火炎加水分解反応によりＳｉｎｇを主成分とし且
つ屈折率を調整するドーパントを含有したガラス微粒子
を生成させ、このガラス微粒子を出発基板の平面上にこ
の面の法線方向に上記ドーパントの濃度を変えながら付
着成長させた後これを高温加熱して透明化させることに
より厚み方向に屈折率が連続的に変化する板状のレンズ
素材ガラスを作成し、次いでこの板状のレンズ素材ガラ
スをその屈折率分布方向を軸線としてその少なくとも一
方の端面を球面に加工する軸方向屈折率分布型レンズの
製造方法において、 スを用い、上記レンズ素材ガラス中の５ｂｚＯｓの濃度
を調整することにより屈折率を連続的に変化させること
によって、 レンズ中の層状の屈折率のゆらぎを大巾に軽減したもの
である。
球面レンズの収差を改善する為に、例えば片面を球面と
し他面を平面とした平凸レンズにおいて、レンズ表面か
ら光軸方向にＺの距離の点における屈折率ｎ （Ｚ）が
球面の中心の屈折率をη。とじて、 ｎ （Ｚ） ＝η。ｆ （Ｚ） −−−−−−−−−−
−−−−−−・・ （１）で表されるように連続的に変
化し、且つ光軸に垂直な面内では屈折率が一様であるよ
うな屈折率分布を設けたレンズが提案されている。
し他面を平面とした平凸レンズにおいて、レンズ表面か
ら光軸方向にＺの距離の点における屈折率ｎ （Ｚ）が
球面の中心の屈折率をη。とじて、 ｎ （Ｚ） ＝η。ｆ （Ｚ） −−−−−−−−−−
−−−−−−・・ （１）で表されるように連続的に変
化し、且つ光軸に垂直な面内では屈折率が一様であるよ
うな屈折率分布を設けたレンズが提案されている。
このような屈折率分布を持ったレンズを用いると、例え
ば、光軸から離れた位置に入射する光軸が近軸光線に比
べてレンズ面により近い位置に焦点を結ぶ球面レンズ固
有の軸上収差が補正され、極めて低収差のレンズを得る
ことができる。
ば、光軸から離れた位置に入射する光軸が近軸光線に比
べてレンズ面により近い位置に焦点を結ぶ球面レンズ固
有の軸上収差が補正され、極めて低収差のレンズを得る
ことができる。
このような軸方向屈折率分布型レンズの母材ガラス板の
製造方法として次のような方法が公知である（特開昭５
９−５４６３１号公報）。
製造方法として次のような方法が公知である（特開昭５
９−５４６３１号公報）。
先ず、第１図（ａ）に示すように、石英ガラス製或いは
金属製の多重管から成るガラス微粒子合成トーチ１０に
、５ｔＣ１ｔ、 ＧｅＣ１＊＋ ｒｔｃｔ＃ 、 ＰＯ
Ｃｌ２等のガラス形成原料ガスをＡｒ、 Ｏ，等のキャ
リアガ １スに担持させて供給管１１を通し
て供給する。又Ｈｚ、 Ｏｔ等の可燃性ガス及び助燃性
ガスを他方の供給管１２を通して合成トーチ１０に供給
する。そして火炎加水分解反応によりガラス形成微粒子
（以下「スート」と言う）１３を形成し、トーチ１０の
前方に設けたグラファイト、石英ガラス等の板状の基板
１４上に、第１図（ｂ）に示すように、スート層１５を
付着成長させる。
金属製の多重管から成るガラス微粒子合成トーチ１０に
、５ｔＣ１ｔ、 ＧｅＣ１＊＋ ｒｔｃｔ＃ 、 ＰＯ
Ｃｌ２等のガラス形成原料ガスをＡｒ、 Ｏ，等のキャ
リアガ １スに担持させて供給管１１を通し
て供給する。又Ｈｚ、 Ｏｔ等の可燃性ガス及び助燃性
ガスを他方の供給管１２を通して合成トーチ１０に供給
する。そして火炎加水分解反応によりガラス形成微粒子
（以下「スート」と言う）１３を形成し、トーチ１０の
前方に設けたグラファイト、石英ガラス等の板状の基板
１４上に、第１図（ｂ）に示すように、スート層１５を
付着成長させる。
この時、ガラス形成原料ガスの供給濃度を連続的に変え
ることにより、厚み方向に所定の組成分布を持ったスー
ト層１５を形成する。
ることにより、厚み方向に所定の組成分布を持ったスー
ト層１５を形成する。
次いでこの堆積スート層１５をＨｅ、 Ａｒ等の不活性
ガス°中で高温加熱することにより、第１図（ｃ）に示
すように、厚み方向に屈折率分布を持った透明なガラス
平板１６が得られる。
ガス°中で高温加熱することにより、第１図（ｃ）に示
すように、厚み方向に屈折率分布を持った透明なガラス
平板１６が得られる。
次いでこの母材ガラス板１６を所定の大きさの小板に分
割切断するか又はそのままで、第１図（ｄ）に示すよう
に、ガラス板１６の低屈折率面１６Ａを平面に研磨仕上
げすると共に、高屈折率面１６Ｂ側を所定の曲率半径Ｒ
で且つその曲率中心をガラス板１６の法線上に位置させ
て研削、研磨する。
割切断するか又はそのままで、第１図（ｄ）に示すよう
に、ガラス板１６の低屈折率面１６Ａを平面に研磨仕上
げすると共に、高屈折率面１６Ｂ側を所定の曲率半径Ｒ
で且つその曲率中心をガラス板１６の法線上に位置させ
て研削、研磨する。
このようにして低屈折率面１７Ａが平面で高屈折率面１
７Ｂが球面であり、光軸方向に屈折率が連続的に変化す
るレンズ１７を製造することができる。
７Ｂが球面であり、光軸方向に屈折率が連続的に変化す
るレンズ１７を製造することができる。
この方法によれば、イオン交換法等に比べて屈折率分布
の制御を容易に行うことができ、又同時に熱膨張係数の
コントロールも行うことができるので屈折率差を大きく
することができる。
の制御を容易に行うことができ、又同時に熱膨張係数の
コントロールも行うことができるので屈折率差を大きく
することができる。
上述した従来の方法では下記の組成を組み合わせて屈折
率及び熱膨張係数を調整していた。
率及び熱膨張係数を調整していた。
Ｓｉｎ、 ニガラスの基礎組成
ＧｅＯ２：屈折率を高め、膨張係数を大きくする。
Ｂｔｕｓ ：屈折率を低くし、膨張係数を大きくする。
ＴｉＯ□：屈折率を高め、膨張係数を小さくする。
ところが上記組成を組み合わせた従来のレンズでは層状
の屈折率のゆらぎが存在した。この現象は、ＴｉＯ□を
混入して膨張係数を調整しながら屈折率分布を設ける方
法において特に顕著であった。
の屈折率のゆらぎが存在した。この現象は、ＴｉＯ□を
混入して膨張係数を調整しながら屈折率分布を設ける方
法において特に顕著であった。
これは次のような理由による。
即ち、ＧｅＯ□や８２０３等の酸化物濃度は、ＣＶＤで
付着する時、温度によって変化する。一方、ＴｉＯ□は
このような影響を受は難い。そこで、膨張係数を調整し
ながら屈折率分布を設ける方法、例えばＴｉＯ□−Ｇｅ
Ｏ□−３ｉＯ□系の組成で母材ガラスを作製した場合、
ＧｅＯ□の濃度のゆらぎが発生し、これは透明化後も消
滅せずに残る。この結果、この濃度のゆらぎが屈折率の
ゆらぎとなり、これがレンズの光学特性の悪化の原因と
なっていた。
付着する時、温度によって変化する。一方、ＴｉＯ□は
このような影響を受は難い。そこで、膨張係数を調整し
ながら屈折率分布を設ける方法、例えばＴｉＯ□−Ｇｅ
Ｏ□−３ｉＯ□系の組成で母材ガラスを作製した場合、
ＧｅＯ□の濃度のゆらぎが発生し、これは透明化後も消
滅せずに残る。この結果、この濃度のゆらぎが屈折率の
ゆらぎとなり、これがレンズの光学特性の悪化の原因と
なっていた。
この付着温度の微小な変化は、バーナを用いたＣＶＤ法
では完全には除去できない。
では完全には除去できない。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、
ガラス形成原料を含有したガスをトーチに供給して火炎
加水分解反応によりＳｉＯ□を主成分とし且つ屈折率を
調整するドーパントを含有したガラス微粒子を生成させ
、このガラス微粒子を出発基板の平面上にこの面の法線
方向に上記ドーパントの濃度を変えながら付着成長させ
た後これを高温加熱して透明化させることにより厚み方
向に屈折率が連続的に変化する板状のレンズ素材ガラス
を作成し、次いでこの板状のレンズ素材ガラスをその屈
折率分布方向を軸線としてその少なくとも一方の端面を
球面に加工する軸方向屈折率分布型レンズの製造方法に
おいて、上記ガラス形成原料として５ｂＣ１ｓを含有し
たガスを用い、上記レンズ素材ガラス中の５ｂｚＯ＋の
濃度を調整することにより屈折率を連続的に変化させる
ように構成したものである。
ガラス形成原料を含有したガスをトーチに供給して火炎
加水分解反応によりＳｉＯ□を主成分とし且つ屈折率を
調整するドーパントを含有したガラス微粒子を生成させ
、このガラス微粒子を出発基板の平面上にこの面の法線
方向に上記ドーパントの濃度を変えながら付着成長させ
た後これを高温加熱して透明化させることにより厚み方
向に屈折率が連続的に変化する板状のレンズ素材ガラス
を作成し、次いでこの板状のレンズ素材ガラスをその屈
折率分布方向を軸線としてその少なくとも一方の端面を
球面に加工する軸方向屈折率分布型レンズの製造方法に
おいて、上記ガラス形成原料として５ｂＣ１ｓを含有し
たガスを用い、上記レンズ素材ガラス中の５ｂｚＯ＋の
濃度を調整することにより屈折率を連続的に変化させる
ように構成したものである。
以下本発明を実施例につき説明する。
本発明の方法は、ガラス組成を変えた以外は、第１図で
述べた従来法と基本的に同一の手順で良い。
述べた従来法と基本的に同一の手順で良い。
先ず、第１図（ａ）に示すように、５ｉＣ１ａと５ｂｃ
ｉｓとから成るガラス形成原料ガスを＾ｒ、Ｑ、等のキ
ャリアガスに担持させて供給管１１からトーチ１０に供
給する。一方、Ｈ２＋ Ｏｚ等の可燃性ガス及び助燃性
ガスを他方の供給管１２を通してトーチ１０に供給し、
火炎加水分解反応によりスート１３を形成する。
ｉｓとから成るガラス形成原料ガスを＾ｒ、Ｑ、等のキ
ャリアガスに担持させて供給管１１からトーチ１０に供
給する。一方、Ｈ２＋ Ｏｚ等の可燃性ガス及び助燃性
ガスを他方の供給管１２を通してトーチ１０に供給し、
火炎加水分解反応によりスート１３を形成する。
そしてトーチェロの前方に設けたグラファイト、石英ガ
ラス等の基板１４上に、第１図（ｂ）に示すように、ス
ート層１５を付着成長させる。この時、目標とする面積
のスート層１５を得る為にトーチ１０又は基板１４を短
い周期で面方向に往復動させても良い。
ラス等の基板１４上に、第１図（ｂ）に示すように、ス
ート層１５を付着成長させる。この時、目標とする面積
のスート層１５を得る為にトーチ１０又は基板１４を短
い周期で面方向に往復動させても良い。
本例においては、５ｉＣＩ４と５ｂＣＩＳの原料濃度を
連続的に調整して、例えばスート層１５の厚み方向に次
第に５ｂｚＯｉの濃度が高くなるようにする。
連続的に調整して、例えばスート層１５の厚み方向に次
第に５ｂｚＯｉの濃度が高くなるようにする。
但しこの場合、５ｂｚＯｓの濃度をあまり急激に高（す
ると、層状の屈折率のゆらぎはかなり低減化できるが、
熱膨張係数の差も大きくなり過ぎて、透明化後の加工時
に割れ易くなってしまう。
ると、層状の屈折率のゆらぎはかなり低減化できるが、
熱膨張係数の差も大きくなり過ぎて、透明化後の加工時
に割れ易くなってしまう。
次いで堆積スート層１５をＨｅｒ Ａｒ等の不活性ガス
中で高温加熱して、第１図（Ｃ）に示すように、厚み方
向に屈折率分布を持った透明なガラス平板１６を形成す
る。尚この時、ガラス中のＯＨ基を低減する為に、レン
ズ母材となる堆積スート層１５をＣＩ□、５ＯＣ１□等
の雰囲気中で高温加熱しても良い。
中で高温加熱して、第１図（Ｃ）に示すように、厚み方
向に屈折率分布を持った透明なガラス平板１６を形成す
る。尚この時、ガラス中のＯＨ基を低減する為に、レン
ズ母材となる堆積スート層１５をＣＩ□、５ＯＣ１□等
の雰囲気中で高温加熱しても良い。
しかる後、既述したように、ガラス板１６を研削、研磨
して所定のレンズを形成する。
して所定のレンズを形成する。
５ｂｚＯ＋はレンズ母材ガラスの屈折率を高め、熱膨張
係数を大きくする作用を有する。一方、５ｂｚＯｚはそ
の軟化点がＳｉＯ□に比べて低い為（ＳｉＯ□が約１７
００℃に対して５ｌ）ｚｏ３は約６５６℃）、多孔質ガ
ラス即ち堆積スート層１５の付着成長時に生じたＳｂ２
Ｏ３の濃度のゆらぎは、透明化の為の熱処理時に拡散に
より殆ど消滅する。ドーパントとして従来使われていた
Ｇｅ０ｔはその軟化点がかなり高い（約１０８６℃）の
で、上述の効果は殆ど期待できなかった。
係数を大きくする作用を有する。一方、５ｂｚＯｚはそ
の軟化点がＳｉＯ□に比べて低い為（ＳｉＯ□が約１７
００℃に対して５ｌ）ｚｏ３は約６５６℃）、多孔質ガ
ラス即ち堆積スート層１５の付着成長時に生じたＳｂ２
Ｏ３の濃度のゆらぎは、透明化の為の熱処理時に拡散に
より殆ど消滅する。ドーパントとして従来使われていた
Ｇｅ０ｔはその軟化点がかなり高い（約１０８６℃）の
で、上述の効果は殆ど期待できなかった。
又５ｂｚＯ＊は、屈折率を高める効果が、従来のＧｅ０
ｚに比べて大きいので、目的とする屈折率を得るのに必
要なド゛−パントの濃度が少なくて良いという効果も有
る。
ｚに比べて大きいので、目的とする屈折率を得るのに必
要なド゛−パントの濃度が少なくて良いという効果も有
る。
本発明の方法においては、ＳｉＯ□−５ｂ２０．−Ｔｉ
Ｏ□系のガラス組成を用いることもできる。
Ｏ□系のガラス組成を用いることもできる。
この場合にはガラス形成原料ガスとして、５ｉＣ１４，
５ｂＣＩＳ及びＴｉＣｌ４から成るガスを用いる。そし
てこれらの原料濃度を連続的に調整することにより：例
えば５ｂＺＯ３とＴｉＯ□の濃度が厚み方向に次第に高
くなるガラス板を得る。
５ｂＣＩＳ及びＴｉＣｌ４から成るガスを用いる。そし
てこれらの原料濃度を連続的に調整することにより：例
えば５ｂＺＯ３とＴｉＯ□の濃度が厚み方向に次第に高
くなるガラス板を得る。
５ｂ２０２とＴｉＯ□は共に屈折率を高める作用が有る
。
。
そしてｓｂｇｏ、は熱膨張係数を大きくするが、ＴｉＯ
２は熱膨張係数を小さくする。そこでこれらを組み合わ
せることによって熱膨張係数の調整が可能となり、従っ
てこの方法は、屈折率差の大きいガラス板を割れないよ
うに作製するのに適している。
２は熱膨張係数を小さくする。そこでこれらを組み合わ
せることによって熱膨張係数の調整が可能となり、従っ
てこの方法は、屈折率差の大きいガラス板を割れないよ
うに作製するのに適している。
本発明によれば、層状の屈折率のゆらぎが大巾に軽減さ
れ、従って光学特性が著しく向上したレンズを得ること
ができる。
れ、従って光学特性が著しく向上したレンズを得ること
ができる。
又従来よりも屈折率差の大きいレンズを得ることもでき
る。
る。
第１図はレンズの製造方法を工程順に示す概略縦断面図
であり、第１図（ｄ）には屈折率分布を示すグラフが並
記しである。 なお図面に用いた符号において、 １０−・−−−−−・・−・−−−−−１−−チ１４・
・−−−−−−−−−−−−−−−一基板１５−−−−
−−−−−−−−・−・・スート層１６・−一−−−−
−・−・−・−・母材ガラス板１７−−−−−−−−−
−−−−−−−−・レンズである。
であり、第１図（ｄ）には屈折率分布を示すグラフが並
記しである。 なお図面に用いた符号において、 １０−・−−−−−・・−・−−−−−１−−チ１４・
・−−−−−−−−−−−−−−−一基板１５−−−−
−−−−−−−−・−・・スート層１６・−一−−−−
−・−・−・−・母材ガラス板１７−−−−−−−−−
−−−−−−−−・レンズである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガラス形成原料を含有したガスをトーチに供給して
火炎加水分解反応によりＳｉＯ＿２を主成分とし且つ屈
折率を調整するドーパントを含有したガラス微粒子を生
成させ、このガラス微粒子を出発基板の平面上にこの面
の法線方向に上記ドーパントの濃度を変えながら付着成
長させた後これを高温加熱して透明化させることにより
厚み方向に屈折率が連続的に変化する板状のレンズ素材
ガラスを作成し、次いでこの板状のレンズ素材ガラスを
その屈折率分布方向を軸線としてその少なくとも一方の
端面を球面に加工する軸方向屈折率分布型レンズの製造
方法において、 上記ガラス形成原料としてＳｂＣｌ＿５を含有したガス
を用い、上記レンズ素材ガラス中のＳｂ＿２Ｏ＿３の濃
度を調整することにより屈折率を連続的に変化させるこ
とを特徴とする方法。 ２、上記ガラス形成原料としてＴｉＣｌ＿４を含有した
ガスを用い、上記レンズ素材ガラス中のＴｉＯ＿２の濃
度を上記Ｓｂ＿２Ｏ＿３の濃度と組み合わせて調整する
ことにより、上記レンズ素材ガラス中の屈折率分布及び
熱膨張係数を夫々調整することを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10466985A JPH0672021B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 軸方向屈折率分布型レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10466985A JPH0672021B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 軸方向屈折率分布型レンズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61261224A true JPS61261224A (ja) | 1986-11-19 |
| JPH0672021B2 JPH0672021B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=14386873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10466985A Expired - Lifetime JPH0672021B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 軸方向屈折率分布型レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672021B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02176601A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 投影レンズおよびその製造方法 |
-
1985
- 1985-05-16 JP JP10466985A patent/JPH0672021B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02176601A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 投影レンズおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0672021B2 (ja) | 1994-09-14 |
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