JPH10206909A - Optical element and its production - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to embody the reduction of a size and weight without degrading image quality by changing transmittance by at least either of a change of a light quantity or the intensity of the electric field to be impressed and imparting a distribution to a refractive index. SOLUTION: The transmittance of the optical element is changed by at least either of the change of the light quantity or the intensity of the electric field to be impressed and the distribution is imparted to its refractive index. This optical element is formed by holding a member which is changed in the transmittance by the intensity of the electric field to be impressed with a refractive distributed index type optical element 1 and joining both to each other. The transmittance of the element changes in a diametral direction around the optical axis. If, for example, the concn. distribution is so formed as to change the transmittance stepwise in the diametral direction around the optical axis in the diaphragm position of the diaphragm 2 of the refractive distributed index type optical element 1, only the light quantity of the outer peripheral part is decreased and a ray flux is converged. The effect of controlling the light quantity and deepening the depth of field is thus exhibited.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の光学系に用
いられる機能性の光学素子およびその製造方法に関する
ものである。特に電子映像装置の光学系に用いられる撮
像素子用の光学素子、およびその製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a functional optical element used for various optical systems and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an optical element for an image pickup element used in an optical system of an electronic imaging device, and a method of manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電子撮像装置としてＣＣＤ等の撮像素子
を利用した光学系が知られている。これらの撮像装置は
一般に光学系に入射した光をＣＣＤ等の光電変換素子上
に集光し、結像させ、光信号を電気信号へと変換し、得
られた電気的情報より画像を構成するものである。この
ような撮像素子を用いた光学系はビデオカメラ、電子ス
チルカメラ等の普及に伴い、その需要が増大している。
これらの機器は、さらに小型化、軽量化が進められてい
る。また、高画質化のために小型で画素数の多い撮像素
子の開発が進められており、その光学系には小型化と同
時により高精度なものが要求されている。また、これら
の撮像素子を用いた光学系はマイクロマシンや、微細径
の内視鏡等の超小型の光学系への応用が可能であること
から、そのさらなる小型化が期待されている。2. Description of the Related Art An optical system using an image pickup device such as a CCD is known as an electronic image pickup device. These imaging devices generally collect light incident on an optical system on a photoelectric conversion element such as a CCD, form an image, convert a light signal into an electric signal, and form an image from the obtained electric information. Things. The demand for an optical system using such an imaging device is increasing with the spread of video cameras, electronic still cameras, and the like.
These devices have been further reduced in size and weight. Further, the development of a small-sized image sensor having a large number of pixels has been promoted in order to achieve high image quality, and the optical system has been required to have a smaller size and higher accuracy at the same time. Further, since an optical system using these image sensors can be applied to a micromachine or an ultra-small optical system such as a small-diameter endoscope, further miniaturization is expected.

【０００３】光学系を小型化するには光学系自体の構成
を限定されることになる。特にレンズ枚数を低減するこ
とができれば、光学系の小型化、軽量化と同時に、鏡枠
へのレンズ組み込み時の手間を大幅に削減できるほか、
組み込み誤差を最小限にとどめることができ、製造コス
ト上や、作製精度上、非常に有効である。また、ＣＣＤ
等の光電変換素子は赤外光に対しても感度を持っている
ために、通常赤外カット機能を有するフィルタを光学系
に組み込む必要がある。In order to reduce the size of the optical system, the configuration of the optical system itself is limited. In particular, if the number of lenses can be reduced, the size and weight of the optical system can be reduced, and at the same time, the time and effort required to incorporate the lens into the lens barrel can be significantly reduced.
The incorporation error can be minimized, which is very effective in terms of manufacturing cost and manufacturing accuracy. Also, CCD
Since a photoelectric conversion element such as described above also has sensitivity to infrared light, it is usually necessary to incorporate a filter having an infrared cut function into the optical system.

【０００４】光学系の性能を低下させずにレンズ枚数を
低減するために有効な機能性レンズとして屈折率に寄与
の高い成分に濃度分布を形成することによって媒質中に
屈折率の勾配を持たせたような屈折率分布型光学素子が
注目されている。As a functional lens effective to reduce the number of lenses without deteriorating the performance of the optical system, a gradient of the refractive index is provided in the medium by forming a concentration distribution in a component which has a high contribution to the refractive index. Such a gradient index optical element has attracted attention.

【０００５】屈折率分布型光学素子は、色収差や球面収
差などの各種の光学収差をレンズ単体で補正することが
可能であるため、光学系の結像性能は低下させずにレン
ズの構成枚数を大幅に低減することができ、光学系の小
型化、軽量化を実現でき、また、微小光学系への応用が
期待されている。屈折率分布型光学素子を用いれば各種
の収差を補正した光学系をレンズ１枚で構成することも
可能である。Since the refractive index distribution type optical element can correct various optical aberrations such as chromatic aberration and spherical aberration by a single lens, the number of lenses can be reduced without deteriorating the imaging performance of the optical system. It is possible to greatly reduce the size of the optical system, to realize a reduction in the size and weight of the optical system, and to be expected to be applied to a micro optical system. If a refractive index distribution type optical element is used, an optical system in which various aberrations are corrected can be configured with one lens.

【０００６】一方、光学系の構成上重要な機構として、
開口絞り（以下において、「絞り」とも称す。）の機構
が挙げられる。開口絞りは、開口面積を増減して光学系
の光線束を制御し、光学系に進入する光量や被写界深度
を調節するものである。一般に絞りは、光学系のレンズ
の間隙に光軸上に中心を持つ円形、略円形、または矩形
の穴として構成されるものである。絞りの形状が円形の
場合には、円盤の周辺部に大小の円形の穴を配列して、
円盤を回転させることにより大小の各穴の中心と光軸を
一致させ、開口面積を調節するものがある。略円形の絞
りとしては三日月型の薄い金属片をリング状に組み合わ
せて光軸に対して同心円を形成するように回転させるこ
とによって絞りの開口面積を調整するものがある。ま
た、矩形の絞りとしては、２枚の薄い金属片に矩形の穴
を設け、そのずらし方で開口面積を調整するものがあ
る。On the other hand, as an important mechanism in the configuration of the optical system,
A mechanism of an aperture stop (hereinafter, also referred to as “aperture”) may be used. The aperture stop controls the light flux of the optical system by increasing or decreasing the aperture area, and adjusts the amount of light entering the optical system and the depth of field. In general, the aperture is configured as a circular, substantially circular, or rectangular hole having a center on the optical axis in a gap between lenses of the optical system. If the shape of the stop is circular, arrange large and small circular holes around the disk,
In some cases, the center of each of the large and small holes is made to coincide with the optical axis by rotating the disk, and the opening area is adjusted. As a substantially circular stop, there is a stop in which a crescent-shaped thin metal piece is combined in a ring shape and rotated so as to form a concentric circle with respect to the optical axis to adjust the opening area of the stop. As a rectangular diaphragm, there is one in which a rectangular hole is provided in two thin metal pieces and the opening area is adjusted by shifting the rectangular hole.

【０００７】一方、レンズの付加機能として外部からの
刺激に感応して透過率の変化する光学素子が提案されて
いる。特に光に感応して透過率が変化するフォトクロミ
ック特性を有したガラスはその安定した特性から応用例
が多い。フォトクロミック特性とは光に感応し、その光
量に応じて可逆的に着色、退色を繰り返す特性である。
フォトクロミックガラスはガラス中にハロゲン化銀等の
微粒子を感光剤としてコロイド状に分散させたものであ
り、太陽光の強弱により着色、退色を繰り返すサングラ
ス用のレンズ等として実用化されている。On the other hand, as an additional function of a lens, an optical element whose transmittance changes in response to an external stimulus has been proposed. In particular, glass having photochromic properties in which transmittance changes in response to light has many applications because of its stable properties. The photochromic characteristic is a characteristic that is sensitive to light and repeats reversible coloring and fading according to the amount of light.
Photochromic glass is obtained by dispersing fine particles of silver halide or the like in a colloidal form as a photosensitive agent in glass, and has been put to practical use as a lens for sunglasses or the like that repeats coloring and fading depending on the intensity of sunlight.

【０００８】フォトクロミックガラスの製造方法には、
各種の方法が知られているが、ガラス原料を溶融して形
成する方法とともに、ゾルゲル法で作製する方法が知ら
れている。例えば特開平３−５０１２８号公報には、シ
リコン、ナトリウム、アルミニウム、ボロン、銅の各ア
ルコキシドを水、アルコールと混合してシリカの微粒子
を分散させて作製したゲルを乾燥後、仮焼して多孔性の
焼結体を作製し、この焼結体をＡｇ⁺ 、Ｃｌ^- イオンを
含有する水溶液中に浸漬した後に再加熱してガラス化す
る方法が記載されている。[0008] The method for producing photochromic glass includes:
Various methods are known, and a method in which a glass raw material is formed by melting and a sol-gel method are known. For example, JP-A-3-50128 discloses that a gel prepared by mixing silicon, sodium, aluminum, boron and copper alkoxides with water and alcohol and dispersing silica fine particles is dried, calcined, and then calcined. A method is described in which a sintered body is prepared, the sintered body is immersed in an aqueous solution containing Ag ⁺ and Cl ^- ions, and then reheated to vitrify the sintered body.

【０００９】また、ガラスに電界を印加することで、そ
の透過率を変化させるエレクトロクロミック特性を有し
たガラスが知られている（ニューガラスハンドブック
丸善第３３６ページ）。これは例えば、非晶質のＷＯ₃
を透明ガラス電極間に配置し、両側から電界を印加し、
Ｈ_xＷＯ₃を形成することにより、透過率を変化させるも
のである。Further, there is known a glass having an electrochromic property in which the transmittance is changed by applying an electric field to the glass (New Glass Handbook).
Maruzen p. 336). This is for example the case of amorphous WO ₃
Is placed between the transparent glass electrodes, an electric field is applied from both sides,
By forming the H _x WO _3, it is intended for changing the transmittance.

【００１０】ＣＣＤ等の光電変換素子は非常に高感度で
ある一方、多量の光が入射した場合には絞り等の調光の
機構がなければ画面が白く飛んでしまう。このため、多
様な光量の画像に対応するためには調光の機構を構成す
ることが必要不可欠である。しかし、調光の機構は絞り
を用いれば機械的な構成が複雑となり、微小な光学系に
取り込むことは困難であった。A photoelectric conversion element such as a CCD has a very high sensitivity, but when a large amount of light is incident, the screen flies white without a dimming mechanism such as a diaphragm. Therefore, it is indispensable to configure a dimming mechanism in order to cope with images of various light amounts. However, if a diaphragm is used with a diaphragm, the mechanical configuration becomes complicated, and it is difficult to incorporate it into a minute optical system.

【００１１】また、減光フィルタ等を微小な光学系に組
み込むことは困難であり、さらに光量に応じて透過率の
異なるフィルタを光学系に挿入するような機構を設ける
ことは非常に困難であった。さらに、特にマイクロマシ
ン等に用いられる超微細径の光学系においては、レンズ
とレンズの間隙に絞りの機構を設けることが必要である
が、レンズの間隙も非常に狭いために、複雑な絞りの構
造自体を光学系に取り込むことは非常に困難であった。Further, it is difficult to incorporate a neutral density filter or the like into a minute optical system, and it is very difficult to provide a mechanism for inserting filters having different transmittances into the optical system according to the amount of light. Was. Furthermore, in the case of ultra-fine diameter optical systems used in micromachines and the like, it is necessary to provide a diaphragm mechanism in the gap between the lenses, but since the gap between the lenses is very narrow, a complicated diaphragm structure is required. It was very difficult to incorporate itself into an optical system.

【００１２】また、屈折率分布型光学素子は光学的な収
差の補正能力が高いため、用いる光学系やその精度にも
よるが、１枚のレンズで光学系を構成することも可能で
あるが、ＣＣＤ上に直接的に屈折率分布型光学素子を貼
り付けて構成された光学系では、レンズの間隙自体が存
在しないために機械的な構成の絞りを光学系の中に形成
することは困難であった。また、赤外光に感度を有する
電子撮像素子の光学系ではレンズの構成枚数を減らして
も赤外カットフィルタを設けることが不可欠であった。Further, since the refractive index distribution type optical element has a high ability to correct optical aberrations, the optical system can be constituted by one lens, although it depends on the optical system used and its accuracy. In an optical system constructed by directly attaching a gradient index optical element to a CCD, it is difficult to form a mechanically structured stop in the optical system because there is no gap between lenses. Met. Also, in an optical system of an electronic imaging device having sensitivity to infrared light, it is essential to provide an infrared cut filter even if the number of lenses is reduced.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光学素子を
用いた光学系の小型化を行うことを課題とするものであ
り、とくに明暗に応じて入射光の強度を調整する調光機
能を有する装置を組み込むことが不要であると共に、Ｃ
ＣＤ等の撮像素子を用いた装置では不可欠な赤外光の除
去フィルタを設ける必要がない屈折率分布を有する光学
素子を提供することを課題とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the size of an optical system using an optical element. In particular, the present invention provides a dimming function for adjusting the intensity of incident light according to light and darkness. It is not necessary to incorporate a device having
It is an object of the present invention to provide an optical element having a refractive index distribution that does not require a filter for removing infrared light, which is indispensable for an apparatus using an image sensor such as a CD.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、光学素子にお
いて、光量の変化あるいは印加される電界強度の少なく
ともいずれか一方によって透過率が変化するとともに、
屈折率に分布を有した光学素子である。光学素子におい
て、印加される電界強度によって透過率が変化する部材
を屈折率分布型光学素子で挟み、これらを互いに接合し
た光学素子である。透過率が光軸を中心に径方向に変化
する光学素子である。光学素子が赤外光を吸収する機能
を有するものである前記の光学素子である。光学素子の
製造方法において、多孔体中に光量の変化あるいは印加
される電界強度の少なくともいずれか一方によって透過
率が変化させ得る物質を分散させる工程と、屈折率に寄
与する金属成分に濃度分布を形成する工程を有する光学
素子の製造方法である。透過率を変化させ得る物質に濃
度分布を形成する工程を有する前記の光学素子の製造方
法である。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in an optical element, the transmittance is changed by at least one of a change in a light quantity and an applied electric field strength.
This is an optical element having a distribution of refractive index. In the optical element, a member whose transmittance changes according to an applied electric field intensity is sandwiched between refractive index distribution type optical elements, and these are joined together. An optical element whose transmittance changes in the radial direction around the optical axis. The above optical element has an optical element having a function of absorbing infrared light. In a method for manufacturing an optical element, a step of dispersing a substance whose transmittance can be changed by at least one of a change in the amount of light and / or an applied electric field strength in a porous body; This is a method for manufacturing an optical element having a step of forming. The method for manufacturing an optical element according to the above, further comprising a step of forming a concentration distribution in a substance capable of changing transmittance.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の光学素子は、小型化、軽
量化、高精度化を達成すると同時に、像面に到達する光
量を変化させる機能を有するものであり、屈折率分布と
ともに光量の変化に応じて透過率の変化する特性を有す
る光学素子である。また、屈折率分布型光学素子である
ので、光学収差が良好に補正された光学系を少ない枚数
で構成することが可能であり、かつ光量の変化に感応し
て透過率が変化する特性を持たせることにより、光量が
多い場合には、フィルタ等の減光の機能や、調光用の絞
りの機構を用いなくとも、ガラス自体の透過率を低下さ
せることで、像面に到達する光量を減少させることが可
能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The optical element of the present invention has a function of changing the amount of light reaching the image plane while achieving a reduction in size, weight, and accuracy, and has a function of changing the amount of light along with the refractive index distribution. This is an optical element having a characteristic that the transmittance changes according to the change. Further, since the optical element is a refractive index distribution type optical element, it is possible to configure an optical system in which optical aberration is well corrected with a small number of optical elements, and has a characteristic that the transmittance changes in response to a change in the amount of light. By reducing the amount of light reaching the image plane by reducing the transmittance of the glass itself without using a dimming function such as a filter or the mechanism of a dimming diaphragm when the amount of light is large. It is possible to reduce it.

【００１６】屈折率分布型光学素子は高い収差補正能力
により、レンズ枚数の削減が可能であり、光学系を小型
化、軽量化することができるのが特徴であるが、小型化
に伴い、組立が事実上不可能になった機械式の調光の機
構を素子自体に持たせることで、屈折率分布型光学素子
の特徴を最大限に発揮することが可能である。The refractive index distribution type optical element is characterized in that the number of lenses can be reduced due to its high aberration correction ability, and the optical system can be reduced in size and weight. By providing the device itself with a mechanical dimming mechanism that has become virtually impossible, it is possible to maximize the characteristics of the gradient index optical element.

【００１７】この際に、透過率変化の特性が光量の変化
に対して可逆的であるものを選択することにより、再び
光量の少ない条件となった場合には、光学素子の透過率
は上昇し、少ない光量を効率よく光電変換素子に導くこ
とが可能である。したがって、光量の変化に対し光量を
調整する機能を有する、ＮＤフィルタのような減光フィ
ルタとして用いることが可能である。At this time, by selecting a material whose transmittance change characteristic is reversible with respect to the change in the light amount, the transmittance of the optical element increases when the condition of the light amount again becomes small. It is possible to efficiently guide a small amount of light to the photoelectric conversion element. Therefore, it can be used as a neutral density filter, such as an ND filter, having a function of adjusting the light amount with respect to a change in the light amount.

【００１８】また、機械式や電磁式等の絞り機構や、減
光フィルタを用いなくとも光学素子１枚で調光機能を発
揮することができ、機構部品が不要であるために、光学
系の小型化、軽量化が実現できる。また、微小な光学系
等の機構部品を必要とする絞りの構成が事実上不可能な
場所でも絞りの機能を持たせることができ、効果的に調
光を行うことが可能である。また、機械的に作動する部
品を減らすことが可能であるために故障をなくすことが
できる。Further, a dimming function can be exhibited by one optical element without using a mechanical or electromagnetic diaphragm mechanism or a dimming filter, and no mechanical parts are required. The size and weight can be reduced. In addition, the diaphragm function can be provided even in a place where it is practically impossible to configure a diaphragm that requires a mechanical component such as a minute optical system, so that dimming can be performed effectively. In addition, since it is possible to reduce the number of mechanically operated parts, a failure can be eliminated.

【００１９】本発明の光学素子では、透過率が光軸を中
心に径方向に変化させる構造を有していても良い。光量
に感応する透過率変化の特性をガラス中に分布させる場
合の効果は、分布形状によって異なる。例えば図１
（Ａ）に示す屈折率分布型光学素子の絞り位置２におい
て、図１（Ｂ）に示すように光軸を中心として径方法に
段階的に透過率を変化させるように濃度分布を形成した
場合には、外周部の光量のみが低下されて光線束が絞ら
れ、光量を制御し、また、被写界深度が深くなるという
段階的な開口絞りと同等な効果を示すものである。The optical element of the present invention may have a structure in which the transmittance changes radially around the optical axis. The effect of distributing the transmittance change characteristic in response to the amount of light in the glass differs depending on the distribution shape. For example, FIG.
In the case where a concentration distribution is formed at the stop position 2 of the refractive index distribution type optical element shown in FIG. 1A so as to change the transmittance stepwise in a radial manner around the optical axis as shown in FIG. Shows the effect equivalent to that of a stepwise aperture stop in which only the light amount at the outer peripheral portion is reduced to narrow the light beam, the light amount is controlled, and the depth of field is increased.

【００２０】また、図２に示すように、（Ａ）に示す屈
折率分布型光学素子１における絞り２で、屈折率分布型
光学素子の軸方向の絞りの位置において、図２（Ｂ）に
示すように連続的な透過率特性４を形成した場合には、
光量の変化に応じて光量が外周部ほど強く減光され、中
心部ほど透過率が高くなるようになり、開口絞りによる
口径の調節が連続的に行われるため、連続的に被写界深
度を調節することが可能になる。また、全体の光量も低
下し、適度に調光された画像を得ることができる。Further, as shown in FIG. 2A, the stop 2 in the gradient index optical element 1 shown in FIG. As shown, when a continuous transmittance characteristic 4 is formed,
In accordance with the change in the light amount, the light amount is strongly diminished toward the outer periphery, and the transmittance becomes higher toward the center, and the aperture is continuously adjusted by the aperture stop, so that the depth of field is continuously reduced. It becomes possible to adjust. In addition, the overall light amount is reduced, and an image that is appropriately dimmed can be obtained.

【００２１】いずれの場合でも、光量の変化に対して可
逆的であるような物質を選択すれば光量が強くなれば透
過率を低下させ、再び光量が弱くなれば透過率は上昇す
るので、光量の変化に応じて適当な光量を像面に供給
し、結像させることが可能である。In any case, if a substance that is reversible to a change in light quantity is selected, the transmittance decreases when the light quantity increases, and the transmittance increases when the light quantity decreases again. It is possible to supply an appropriate amount of light to the image plane in accordance with the change of the image to form an image.

【００２２】レンズ中に透過率の調整可能な部分を形成
する方法以外にも、図３に示すように、透過率調整部５
の両面に屈折率分布型光学素子１等を接合して、実質的
にレンズ１枚で集光、絞りの効果を有する光学素子を作
製することも可能である。As shown in FIG. 3, in addition to the method of forming a portion of the lens in which the transmittance can be adjusted, as shown in FIG.
It is also possible to manufacture an optical element having the effect of condensing and stopping with substantially one lens by joining the refractive index distribution type optical element 1 and the like to both surfaces of the optical element.

【００２３】本発明の光学素子は、マトリックスとして
はガラス、透明有機高分子等の有機物、シリカを主成分
とするゲル等を用いることができる。In the optical element of the present invention, glass, an organic substance such as a transparent organic polymer, a gel containing silica as a main component, or the like can be used as a matrix.

【００２４】ガラスであればクロミック特性を有する無
機化合物を利用した調光が可能であり、有機高分子物質
等の有機物やシリカを主成分とするゲルであれば、クロ
ミック特性を有する有機色素を含有させ、調光を行うこ
とが可能である。フォトクロミック特性を付与する物質
としては、無機物質としてはハロゲン化銀、またはハロ
ゲン化タリウムのコロイド、ＥｕあるいはＺｒ化合物、
ＣｄＯが挙げられ、有機物質としては、スピロピラン系
化合物、ジヒドロインドリジン系スピロ化合物、アゾベ
ンゼン類、インジゴ類、スチルベン類、サリチリデンア
ニリン、ｏ−ニトロベンジル誘導体等が挙げられる。着
色、退色の早さや吸収される波長域、化学的な安定性、
フォトクロミック特性の経時変化が少ない等の点から、
ガラス中にハロゲン化銀のコロイドを分散させたものが
最も好ましい。Light control using an inorganic compound having chromic properties is possible for glass, and an organic dye such as an organic polymer substance or a gel containing silica as a main component contains an organic dye having chromic properties. And light control can be performed. Examples of the substance imparting photochromic properties include silver halide, colloid of thallium halide, Eu or Zr compound,
CdO is exemplified. Examples of the organic substance include spiropyran-based compounds, dihydroindolizine-based spiro compounds, azobenzenes, indigo's, stilbenes, salicylideneanilines, o-nitrobenzyl derivatives and the like. Coloring, fading, absorption wavelength range, chemical stability,
From the point that the change over time of the photochromic property is small,
The one in which a silver halide colloid is dispersed in glass is most preferred.

【００２５】また、ハロゲン化銀のフォトクロミック特
性を効果的に発生させ得るガラスマトリックスとしてホ
ウケイ酸塩系、アルノミホウケイ酸塩系、アルミノリン
酸塩系等が着色、退色の応答速度が速く効果的である。
また、増感剤として、酸化第二銅等を加えても良い。Further, as a glass matrix capable of effectively generating the photochromic properties of silver halide, borosilicate, aluminomiborosilicate, aluminophosphate and the like are used because the response speed of coloring and fading is fast and effective. is there.
Further, cupric oxide or the like may be added as a sensitizer.

【００２６】また、フォトクロミック物質のガラス中へ
の導入は、ゾル中にフォトクロミック特性を有する物質
と、屈折率に寄与する金属成分を均一に分散させる工程
の後に、フォトクロミック成分は移動させずに屈折率に
寄与する金属成分を溶出し得る溶媒中にゲルを浸漬する
ことによって、屈折率に寄与する金属成分に濃度分布を
形成するとよい。例えば、フォトクロミック材料として
塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀等のハロゲン化銀を用いる場
合には、塩化銀に対する溶解性の低いメタノール、エタ
ノール、イソプロパノール等のアルコール類、あるいは
これらとアセトン等との混合溶媒を用いるとともに、屈
折率に寄与する金属成分として、酢酸鉛等を用いれば、
屈折率調整成分の分布形成のために分布付与溶媒にゲル
を浸漬した際に、フォトクロミック材料が分布付与溶媒
に溶解し、ゲル外に排出されることはない。The introduction of the photochromic substance into the glass is performed after the step of uniformly dispersing the substance having photochromic properties and the metal component contributing to the refractive index in the sol, and then moving the photochromic component without moving the photochromic component. The gel may be immersed in a solvent capable of eluting the metal component contributing to the refractive index to form a concentration distribution in the metal component contributing to the refractive index. For example, when a silver halide such as silver chloride, silver bromide, or silver iodide is used as the photochromic material, alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol having low solubility in silver chloride, or alcohols such as acetone and the like are used. When using a mixed solvent and using lead acetate or the like as a metal component contributing to the refractive index,
When the gel is immersed in the distribution-imparting solvent to form the distribution of the refractive index adjusting component, the photochromic material is not dissolved in the distribution-imparting solvent and is not discharged out of the gel.

【００２７】この場合には屈折率調整金属成分に分布を
形成する前の工程において、さらにフォトクロミック材
料に対する溶解度の低いアセトン等の溶媒に浸漬するこ
とは非常に効果的である。これにより、フォトクロミッ
ク材料をより溶出しにくい微結晶の形でゲル中に保持す
ることが可能である。In this case, in the step before forming the distribution in the refractive index adjusting metal component, it is very effective to further immerse in a solvent such as acetone having low solubility in the photochromic material. This allows the photochromic material to be retained in the gel in the form of microcrystals that are more difficult to elute.

【００２８】また、ゾル中に屈折率調整成分を添加し、
これを溶出し得る溶液中にゲルを浸漬し、屈折率調整成
分に濃度分布を形成し、その後に、屈折率調整成分の濃
度分布形状は崩さないようにフォトクロミック特性を有
する物質を溶解、または分散させた溶液中にゲルを浸漬
するなどしてゲル中にクロミック材料を均一に分散させ
て導入する方法を用いても良い。感光性の物質は、光に
よって化学反応をしたり、分解することがあるため、遮
光された容器中で処理を行うことが好ましい。フォトク
ロミック材料のゲル中への導入は、フォトクロミック材
料を溶解、あるいは分散させた溶液に屈折率調整金属成
分が実質的に溶解しないような条件で行うことが好まし
い。Further, a refractive index adjusting component is added to the sol,
The gel is immersed in a solution that can elute this, forming a concentration distribution in the refractive index adjusting component, and then dissolving or dispersing a substance having photochromic properties so that the concentration distribution shape of the refractive index adjusting component does not collapse. A method may be used in which the chromic material is uniformly dispersed and introduced into the gel by, for example, immersing the gel in the solution. Since a photosensitive substance may undergo a chemical reaction or be decomposed by light, the treatment is preferably performed in a light-shielded container. The introduction of the photochromic material into the gel is preferably performed under such conditions that the refractive index adjusting metal component is not substantially dissolved in the solution in which the photochromic material is dissolved or dispersed.

【００２９】このため、屈折率調整金属成分は、分布付
与溶媒に対する溶解度の非常に小さい成分としてゲルに
導入し、これを比較的長時間かけて分布付与し、次工程
の分布形状の固定操作において、固定溶液中にフォトク
ロミック材料を溶解、または分散させる。フォトクロミ
ック材料がゲル中に均一に浸透するまでに多少の時間は
かかるが、実質的に屈折率調整金属成分の溶解度が低い
ために分布形状を崩すことはない。For this reason, the refractive index adjusting metal component is introduced into the gel as a component having a very low solubility in the distribution imparting solvent, and the distribution is imparted over a relatively long period of time. Dissolve or disperse the photochromic material in the fixation solution. Although it takes some time for the photochromic material to uniformly penetrate into the gel, the distribution shape is not broken because the solubility of the refractive index adjusting metal component is substantially low.

【００３０】屈折率調整成分として極端に溶解度の小さ
い金属塩を用いなくとも例えば酢酸バリウムをゲルに導
入し、これを溶解度の小さな溶媒であるイソプロパノー
ルやエタノール、あるいはメタノールとアセトンの混合
溶媒等で分布付与し、次工程である分布形状の固定溶媒
として例えばアセトンを用いてアセトン中にフォトクロ
ミック材料を分散、あるいは溶解させておけば、実質的
に分布形状は崩れることがなく、かつ、フォトクロミッ
ク材料をゲル中に均一に含浸させることが可能である。
さらに適当な溶解度を持つ屈折率調整金属成分と適当な
溶媒を選択すれば、屈折率調整金属成分の分布形成と同
時にフォトクロミック材料をゲル中に均一に導入するこ
とも可能である。For example, barium acetate is introduced into a gel without using a metal salt having extremely low solubility as a refractive index adjusting component, and this is distributed in a solvent having a low solubility, such as isopropanol or ethanol, or a mixed solvent of methanol and acetone. If the photochromic material is dispersed or dissolved in acetone using, for example, acetone as a fixed solvent having a distribution shape in the next step, the distribution shape does not substantially collapse, and the photochromic material is gelled. It is possible to impregnate it uniformly.
Furthermore, by selecting a refractive index adjusting metal component having an appropriate solubility and an appropriate solvent, it is possible to uniformly introduce the photochromic material into the gel simultaneously with the formation of the distribution of the refractive index adjusting metal component.

【００３１】また、多孔体中に含有させるフォトクロミ
ック成分は、多孔体中へ導入後の工程での化学反応等に
より、最終的にフォトクロミック特性を発揮するもので
あれば良く、例えば硝酸銀のような比較的溶解度が高い
物質を用い、これを溶媒中に溶解して多孔体を浸漬する
ことで多孔体中に導入した後に、後の焼成等をハロゲン
気体等のハロゲン含有物質の雰囲気中で行うなどして、
ハロゲン化銀を生成させることも可能である。また、ハ
ロゲン化銀のような、後の温度処理により、コロイド粒
子を析出させるような工程を必要とする場合には、均一
に分散されたハロゲン化銀を焼成時に多孔体の径方向で
熱分布が形成されるように焼成し、生成するコロイド量
を制御することにより、径方向にフォトクロミック特性
の分布を形成することも可能である。The photochromic component to be contained in the porous body may be any as long as it finally exhibits photochromic properties by a chemical reaction or the like in a step after introduction into the porous body. After dissolving this substance in a solvent and immersing the porous body into the porous body and introducing it into the porous body, subsequent baking and the like are performed in an atmosphere of a halogen-containing substance such as a halogen gas. hand,
It is also possible to produce silver halide. In the case where a step of depositing colloidal particles by a subsequent temperature treatment such as silver halide is required, uniformly dispersed silver halide is subjected to heat distribution in the radial direction of the porous body during firing. It is also possible to form a distribution of photochromic properties in the radial direction by baking so as to form and controlling the amount of generated colloid.

【００３２】フォトクロミック特性を有する物質に組成
分布を形成する場合には、その使用目的によって異なる
が、例えば透過率の変化を利用して絞りを形成するよう
な場合には、ガラスの外周部でフォトクロミック特性が
強く現れるように、図２に示すようにガラスの周辺部に
フォトクロミック材料を多く含有させる。When a composition distribution is formed on a substance having photochromic properties, the composition varies depending on the purpose of use. For example, when a diaphragm is formed by utilizing a change in transmittance, the photochromic is formed around the outer periphery of the glass. As shown in FIG. 2, a large amount of the photochromic material is contained in the peripheral portion of the glass so that the characteristics appear strongly.

【００３３】本発明の光学素子をゾルゲル法で作製する
場合には、ウェットゲルをクロミック材料を溶解、また
は分散させた溶液中に適当な時間浸漬し、フォトクロミ
ック材料が外側で多く存在するように浸透させる。フォ
トクロミック材料のゲル中への拡散はほぼ拡散則に従う
ので径方向に放物線を示す図２のような分布形状が得ら
れる。When the optical element of the present invention is produced by the sol-gel method, the wet gel is immersed in a solution in which the chromic material is dissolved or dispersed for an appropriate time, and the photochromic material is penetrated so that a large amount of the photochromic material exists outside. Let it. Since the diffusion of the photochromic material into the gel substantially follows the diffusion law, a distribution shape as shown in FIG. 2 showing a parabola in the radial direction is obtained.

【００３４】また、図１に示すような段階的にフォトク
ロミック材料が分布しているような光学素子は、細孔径
が径方向で分布しており、中心付近の細孔径が比較的小
さいものを用いてフォトクロミック材料を外側から拡散
させれば段階的に外側で多くフォトクロミック材料が含
有された光学素子を作製することができる。An optical element in which the photochromic material is distributed stepwise as shown in FIG. 1 has a pore diameter distributed in the radial direction and a relatively small pore diameter near the center. If the photochromic material is diffused from the outside, an optical element containing a large amount of the photochromic material on the outside can be manufactured step by step.

【００３５】また、このような光学素子は予め直径が小
さく、フォトクロミック材料を含有しないか、あるいは
低濃度で含有するゲルを作製する。そのゲルをひとまわ
り直径の大きな容器中に設置し、直径の小さいゲルの外
側にさらにフォトクロミック材料を多く含有するゾルを
流し込んでゲル化することによって作製することができ
る。場合によっては、この操作を段階的に行い、段数を
増やすことも可能である。In addition, such an optical element has a small diameter in advance, and a gel containing no photochromic material or containing a low concentration is prepared. The gel can be produced by placing the gel in a container having a large diameter and pouring a sol containing a large amount of a photochromic material outside the gel having a small diameter. In some cases, this operation can be performed in stages to increase the number of stages.

【００３６】ゲル中に多種類の金属成分を含有している
場合、特に溶解度の高いカルボン酸塩などを金属塩とし
て含有させている場合には、溶解度の低い溶媒中にフォ
トクロミック材料を溶解、あるいは分散させてゲルを浸
漬することが組成分布を崩すことがないので効果的であ
る。このときのフォトクロミック材料がハロゲン化銀で
あれば、フォトクロミック特性は非常に少量のハロゲン
化銀でも現れるために、溶解度の低い溶媒であっても十
分である。When the gel contains various types of metal components, particularly when a highly soluble carboxylate or the like is contained as a metal salt, the photochromic material is dissolved in a solvent having low solubility, or Dispersing and immersing the gel is effective because the composition distribution is not destroyed. If the photochromic material at this time is a silver halide, the photochromic properties appear even with a very small amount of silver halide, so that a solvent having low solubility is sufficient.

【００３７】フォトクロミック材料に濃度分布を形成す
ることにより、ガラス全体のフォトクロミック特性の効
果の程度に分布を持たせることができ、さらに、屈折率
に寄与の大きい金属成分に濃度分布を形成すれば、フォ
トクロミック特性に分布を有した屈折率分布型光学素子
を作製することが可能である。By forming a concentration distribution in the photochromic material, a distribution can be given to the degree of the effect of the photochromic characteristics of the whole glass. Further, if a concentration distribution is formed in a metal component which greatly contributes to the refractive index, It is possible to manufacture a gradient index optical element having a distribution in photochromic characteristics.

【００３８】ここで、フォトクロミック特性に分布を付
与する工程と、屈折率に寄与の大きい金属成分に濃度分
布を形成する工程は、そのどちらを先に行っても良く、
同じ溶液中で同時に濃度分布を形成することも可能であ
る。例えば、濃度分布付与液としてフォトクロミック材
料を分散させた溶液であり、かつ、ゲル中に含有させた
金属成分を溶出し得る溶液中にゲルを浸漬処理すること
により行えばよい。Here, either of the step of imparting a distribution to the photochromic characteristics and the step of forming a concentration distribution in a metal component that greatly contributes to the refractive index may be performed first.
It is also possible to form a concentration distribution simultaneously in the same solution. For example, it may be carried out by immersing the gel in a solution in which a photochromic material is dispersed as a concentration distribution imparting liquid and in which the metal component contained in the gel can be eluted.

【００３９】また、透過率を変化させる物質としてエレ
クトロクロミズム物質を用いる場合には、ＷＯ₃ 、Ｍｏ
Ｏ₃ 、Ｖ₂Ｏ₅、ＮｉＯＯＨ、ＩｒＯＯＨ、ＩｎＮ、Ｓｎ
Ｎ等の無機材料、Ｆｅシアノ錯体（プルシアンブル
ー）、Ｌｕフタロシアニン錯体、Ｎｉ系の２，２−ピリ
ジン誘導体等の金属錯体、ベンジルビオロゲン、ポリピ
ロール、ポリチオン等の有機材料が挙げられる。When an electrochromic substance is used as the substance for changing the transmittance, WO ₃ , Mo
O ₃ , V ₂ O ₅ , NiOOH, IrOOH, InN, Sn
Examples include inorganic materials such as N, Fe cyano complex (Prussian blue), Lu phthalocyanine complex, metal complexes such as Ni-based 2,2-pyridine derivatives, and organic materials such as benzyl viologen, polypyrrole, and polythione.

【００４０】電界に感応してその透過率を変化させ得る
エレクトロクロミズム特性を有する材料を屈折率分布型
光学素子と接合した光学素子が有効である。印加される
電界の強度によって、その透過率が変化するようなエレ
クトロクロミズム特性を有する物質は、一般にガラス中
に導入することが困難な有機高分子系色素等であること
が多い。これを屈折率分布型の光学素子と一体型として
形成するために、エレクトロクロミズム材料を薄い円盤
状に形成し、これを屈折率分布型光学素子で挟み込むよ
うに形成すればよく、場合によっては屈折率分布型光学
素子の端面にエレクトロクロミズム材料を塗布した後に
さらに、その端面に屈折率分布型光学素子で挟み込むよ
うに形成すればよい。An optical element in which a material having an electrochromic property capable of changing its transmittance in response to an electric field is joined to a gradient index optical element is effective. A substance having an electrochromic property whose transmittance changes depending on the intensity of an applied electric field is generally an organic polymer dye which is generally difficult to be introduced into glass. In order to form this as an integral type with the gradient index optical element, the electrochromic material may be formed in a thin disk shape and sandwiched between the gradient index optical elements, and in some cases, the refractive index may be changed. After the electrochromic material is applied to the end face of the gradient index optical element, it may be formed so as to be sandwiched by the refractive index distribution optical element on the end face.

【００４１】このように作製されたエレクトロクロミズ
ム材料の部分に電界を印加できるようにするため屈折率
分布型光学素子自体に導電性を持たせ、透明電極とする
か、あるいはエレクトロクロミズム材料に接触するよう
に素子の表面に電極を設ける。In order to apply an electric field to the portion of the electrochromic material produced in this way, the refractive index distribution type optical element itself has conductivity and is made to be a transparent electrode or comes into contact with the electrochromic material. Electrodes are provided on the surface of the element as described above.

【００４２】エレクトロクロミズム物質を用いて光に対
して感応する光学系を形成する場合には、光量を感知す
るセンサを別に設け、入力した光信号を電気信号に変換
し、エレクトロクロミズム物質に与える電界を調整する
ことによって光量を制御したり、あるいは入射する光量
に関係なく、エレクトロクロミズム物質に印加する電界
を調整することによって、透過光量を制御したり、被写
界深度の調節によって画質を変化させることも可能であ
る。When an optical system sensitive to light is formed by using an electrochromic substance, a sensor for detecting the amount of light is separately provided, an input optical signal is converted into an electric signal, and an electric field applied to the electrochromic substance is provided. To control the amount of light by controlling the amount of transmitted light, or to adjust the electric field applied to the electrochromic material, regardless of the amount of light incident, to control the amount of transmitted light, or to change the image quality by adjusting the depth of field. It is also possible.

【００４３】また、本発明の光学素子が、赤外線カット
機能を有したものでも良い。本発明の光学素子は、入射
光、または印加される電界の強度に応じて透過率が変化
し、光量を調整することができるが、このときに透過し
て像面に到達した光の中には赤外域の波長の光が含まれ
るので、光学素子に赤外の波長域の光をカットする機能
を付与すれことができれば、フィルタを別に設ける必要
がない。The optical element of the present invention may have an infrared cut function. In the optical element of the present invention, the transmittance changes according to the intensity of the incident light or the applied electric field, and the amount of light can be adjusted. Since light of wavelengths in the infrared region is included, it is not necessary to provide a separate filter if the optical element can be provided with a function of cutting light in the infrared wavelength region.

【００４４】ガラス中に導入する赤外光を吸収する成分
は、例えばＣｕ²⁺、Ｆｅ²⁺が効果的である。これらはガ
ラス中で酸化物換算でＣｕＯ、ＦｅＯとして存在する。
また、ＣｏＯ、ＶＯ₂ 等や、アントラキノン類や、フタ
ロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物等の有機物
や色素を添加すれば、赤外域の波長の光を吸収できる。As the component absorbing infrared light to be introduced into the glass, for example, Cu ²⁺ and Fe ²⁺ are effective. These exist as CuO and FeO in the glass in terms of oxide.
Further, if organic substances or dyes such as CoO, VO ₂ , anthraquinones, phthalocyanine compounds, and naphthalocyanine compounds are added, light having a wavelength in the infrared region can be absorbed.

【００４５】ゾルゲル法で作製されるゲルであれば、赤
外吸収成分は例えば液体原料のゾルに水溶液やアルコー
ル溶液として添加したり、各種の有機溶媒に浸漬する工
程中で溶液に含有させてゲル中に浸透する等の方法で導
入することができる。In the case of a gel prepared by the sol-gel method, the infrared absorbing component is added to the sol of the liquid raw material, for example, as an aqueous solution or alcohol solution, or contained in the solution during the step of immersion in various organic solvents. It can be introduced by a method such as penetrating into the inside.

【００４６】本発明の光学素子は、光の集光、結像、調
光、絞りの機能に加えて赤外カット機能を有するため、
赤外光に感度のあるＣＣＤ等の光電変換素子を利用した
電子撮像光学系に対して非常に有効であり、光学系の構
成枚数を大幅に削減することが可能である。The optical element of the present invention has an infrared cut function in addition to the functions of condensing light, forming an image, adjusting light, and stopping the light.
This is very effective for an electronic imaging optical system using a photoelectric conversion element such as a CCD that is sensitive to infrared light, and the number of components of the optical system can be significantly reduced.

【００４７】[0047]

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を説明する。 実施例１ マトリックスのガラスの中心部の組成が、１６．１Ｓｉ
Ｏ₂−７．１Ｂ₂Ｏ₃ −２４．１Ｐ₂Ｏ₅−１７．０Ａｌ₂
Ｏ₃−８．０Ｋ₂ Ｏ−１７．０ＢａＯ−１０．７ＴｉＯ
₂ であり、周辺部の組成が１７．６ＳｉＯ₂−７．８Ｂ₂
Ｏ₃−２６．５Ｐ₂Ｏ₅−１８．６Ａｌ₂Ｏ₃−８．８Ｋ₂Ｏ
−８．８ＢａＯ−１１．８ＴｉＯ₂ であり、ガラス中で
ＢａＯ以外の成分は実質的に平坦に存在し、Ｂａ成分が
相対的に中心部で高濃度であり、周辺部に向かって放射
線状に減少しているような組成をもつ円柱状ガラスであ
り、さらに、臭化銀：塩化銀（構成比１：１）を添加し
た。ガラス中に添加した臭化銀、塩化銀の微粒子は再加
熱により５５０℃まで昇温して１０時間保持することで
平均粒径７ｎｍのコロイドとしてガラス中に分散させ
た。 このガラスに光を照射すると透過率が変化し、暗
化してガラスを透過する光量が低下した。また、光を遮
ると再び透明なガラスとなり、透過率が上昇する現象が
確認された。The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 The composition of the central part of the glass of the matrix was 16.1 Si
O ₂ -7.1B ₂ O ₃ -24.1P ₂ O ₅ -17.0Al _{2
O 3 -8.0K 2 O-17.0BaO-} 10.7TiO
₂ and the composition of the periphery is 17.6 SiO ₂ -7.8 B _{2
O 3 -26.5P 2 O 5 -18.6Al 2} O 3 -8.8K 2 O
-8.8 BaO-11.8 TiO ₂ , components other than BaO exist substantially flat in the glass, and the Ba component has a relatively high concentration at the center and is radially directed toward the periphery. It is a cylindrical glass having a decreasing composition, and silver bromide: silver chloride (constituent ratio: 1: 1) was added. Fine particles of silver bromide and silver chloride added to the glass were heated to 550 ° C. by reheating and maintained for 10 hours to be dispersed in the glass as a colloid having an average particle diameter of 7 nm. When the glass was irradiated with light, the transmittance changed, and the glass was darkened and the amount of light transmitted through the glass was reduced. Further, it was confirmed that when the light was blocked, the glass became transparent again, and the transmittance increased.

【００４８】この円柱状のガラスの両端を平行平面に研
磨したところ、光量の変化に応じて、透過率が変化し、
光量の多い場合には透過率を減少させ、また光量の少な
いところでは透過率が上昇し、適当な光量をＣＣＤに供
給でき、また、効率よく光線を集光することが可能であ
り、また機械式の絞りを利用せずに光学系を構成するこ
とで光学系を非常に小さくすることが可能であった。When both ends of the columnar glass were polished into parallel planes, the transmittance changed according to the change in the amount of light.
When the amount of light is large, the transmittance is reduced, and when the amount of light is small, the transmittance is increased, so that an appropriate amount of light can be supplied to the CCD, and light can be efficiently collected. By configuring the optical system without using the stop of the formula, it was possible to make the optical system extremely small.

【００４９】実施例２ エタノールを溶媒として、シリコンメトキシド４２ｇと
トリエチルボレート３２．３ｇを混合して、ここに２規
定塩酸４．４ｍｌを混合して加水分解反応を行った。１
時間撹拌後、アルミニウムジ（イソプロポキシド）アセ
トアセティックエステルキレート１８．２ｇをエタノー
ルに溶解したものを添加し１時間撹拌した。次いで、チ
タニウムテトラノルマルブトキシド２６．４ｇをエタノ
ールに溶解したものを添加し、さらに１時間撹拌した。
ここに、濃度が１ｍｏｌ／ｌの酢酸バリウム水溶液９１
ｍｌと酢酸３７ｍｌを添加した溶液を添加し、完全に混
合するまで１０分間撹拌した後に、内径１２ｍｍのフッ
素樹脂製の容器に注入して、ゲルを得た。５０℃で１週
間熟成した後に、このゲルを酢酸バリウム６１．８ｇ
と、酢酸銅１．８ｇを溶解したイソプロパノール６００
ｍｌと水４０ｍｌの混合溶液を調製し、６０℃に加熱し
ながら３日間ゲルを浸漬処理した。次いでゲルをさらに
エタノール：メタノール＝７５：２５（容量比）の混合
液、エタノールの順にそれぞれ１日ずつ浸漬し、ゲルの
骨格中にバリウムの金属成分を微結晶として析出させ
た。Example 2 Using ethanol as a solvent, 42 g of silicon methoxide and 32.3 g of triethyl borate were mixed, and 4.4 ml of 2N hydrochloric acid was mixed therewith to carry out a hydrolysis reaction. 1
After stirring for 1 hour, a solution prepared by dissolving 18.2 g of aluminum di (isopropoxide) acetoacetic ester chelate in ethanol was added, and the mixture was stirred for 1 hour. Next, a solution obtained by dissolving 26.4 g of titanium tetranormal butoxide in ethanol was added, and the mixture was further stirred for 1 hour.
Here, a barium acetate aqueous solution 91 having a concentration of 1 mol / l is prepared.
A solution obtained by adding 37 ml of acetic acid and 37 ml of acetic acid was added, and the mixture was stirred for 10 minutes until completely mixed, and then poured into a fluororesin container having an inner diameter of 12 mm to obtain a gel. After aging at 50 ° C. for 1 week, the gel was treated with 61.8 g of barium acetate.
And isopropanol 600 in which 1.8 g of copper acetate is dissolved
A mixed solution of 40 ml of water and 40 ml of water was prepared, and the gel was immersed for 3 days while heating to 60 ° C. Then, the gel was further immersed in a mixture of ethanol: methanol = 75: 25 (volume ratio) and ethanol in order of one day each, to precipitate a metal component of barium as fine crystals in the skeleton of the gel.

【００５０】このゲルをメタノール２４０ｍｌ中に２．
１ｇの塩化ナトリウムを溶解させた溶液中に７時間浸漬
し、ゲル中のバリウム成分と溶液中のナトリウム成分を
交換することで、バリウム成分に濃度分布を形成した。
このゲルに図４に示すようなマスク６を設けて、微量の
酢酸銀を含有するメタノール中に３時間浸漬し、ゲル中
にスリット状の銀成分を含浸させて透過率調整部５を設
けた後に、ゲルをアセトンに浸漬し、ゲル中のバリウム
成分を微結晶として析出させて固定した。ゲルを乾燥
後、７００℃まで焼成することで透明なガラス体を得
た。このガラスを再度５５０℃まで焼成することで、ガ
ラス中に塩化銀のコロイドを成長させた。This gel was dissolved in 240 ml of methanol.
The barium component was immersed in a solution in which 1 g of sodium chloride was dissolved for 7 hours to exchange the barium component in the gel with the sodium component in the solution, thereby forming a concentration distribution in the barium component.
The gel was provided with a mask 6 as shown in FIG. 4, immersed in methanol containing a small amount of silver acetate for 3 hours, and impregnated with a slit-like silver component in the gel to provide a transmittance adjusting section 5. Thereafter, the gel was immersed in acetone to precipitate and fix the barium component in the gel as microcrystals. After drying the gel, the gel was fired to 700 ° C. to obtain a transparent glass body. By firing the glass again to 550 ° C., a silver chloride colloid was grown in the glass.

【００５１】このガラスはフォトクロミック特性を有し
ており、また、中心部の組成が４４．２ＳｉＯ₂−１
７．７Ｂ₂Ｏ₃−５．３Ａｌ₂Ｏ₃−１２．４ＴｉＯ₂−１
５．９ＢａＯ−４．５Ｎａ₂Ｏ、周辺部の組成が４７．
６ＳｉＯ₂−１９．０Ｂ₂Ｏ₃−５．７Ａｌ₂Ｏ₃−１３．
３ＴｉＯ₂−９．５ＢａＯ−４．９Ｎａ₂Ｏであった。ま
た、組成としては微量であるがＣｕＯを含有し、ガラス
は青色に着色していた。中心部と周辺部と屈折率差（Δ
ｎ）が０．０２６の屈折率分型光学素子であり光線を集
光することができた。また、フォトクロミック特性に分
布を有しており、入射する光が強い場合には周辺部ほど
強く透過率が減少し、光量の変化による絞りの効果によ
り、適量の光線を透過することができた。また、分光透
過率を測定したところ、赤外域の吸収が確認された。こ
の光学素子をＣＣＤを用いた電子撮像素子の光学系に用
いたところ、光量により絞りの作用が機能し、像面に到
達する光量を調節できた。赤外域の波長は吸収されるた
め、小型な光学系で光画質の映像を得ることが可能であ
った。This glass has photochromic properties and has a composition of 44.2 SiO ₂ -1 at the center.
_{7.7B 2 O 3 -5.3Al 2 O 3} -12.4TiO 2 -1
5.9BaO-4.5Na ₂ O, the composition of the peripheral portion 47.
6SiO ₂ -19.0B ₂ O ₃ -5.7 Al ₂ O ₃ -13.
3TiO ₂ -9.5BaO-4.9Na ₂ O. In addition, although the composition contained a trace amount of CuO, the glass was colored blue. The refractive index difference (Δ
n) was a refractive index-separated optical element having a refractive index of 0.026, and was able to collect light rays. In addition, the photochromic characteristic has a distribution, and when the incident light is strong, the transmittance decreases more in the peripheral portion, and an appropriate amount of light can be transmitted due to the effect of the diaphragm due to the change in the amount of light. When the spectral transmittance was measured, absorption in the infrared region was confirmed. When this optical element was used in the optical system of an electronic image pickup device using a CCD, the function of the aperture functioned according to the amount of light, and the amount of light reaching the image plane could be adjusted. Since infrared wavelengths are absorbed, it was possible to obtain an image of optical quality with a small optical system.

【００５２】実施例３ シリコンメトキシド３０．０ｇとトリエチルボレート１
５．９ｇとエタノール２０ｍｌの混合液を０．０１規定
の塩酸１５ｍｌで部分加水分解し、１時間撹拌した。こ
こにアルミニウムジ（ｓｅｃ−ブトキシド）アセトアセ
ティックエステルキレート２２．１ｇをエタノール２８
ｍｌと混合して添加した。さらに、１時間撹拌した後、
酢酸鉛の１．２５ｍｏｌ／ｌ水溶液３９．５ｍｌと酢酸
１２ｍｌの混合液を添加した。この溶液を内径９ｍｍの
円柱状のポリプロピレン製容器に注入し、ゲル化させ
た。このゲルを５０℃の恒温槽中で７日間熟成した後、
酢酸鉛９７．３ｇを溶解させたイソプロパノール６４０
ｍｌと水１６０ｍｌの混合液を６０℃に加熱し、この中
でゲルを３日間浸漬処理した。Example 3 Silicon methoxide 30.0 g and triethyl borate 1
A mixed solution of 5.9 g and 20 ml of ethanol was partially hydrolyzed with 15 ml of 0.01 N hydrochloric acid and stirred for 1 hour. Here, 22.1 g of aluminum di (sec-butoxide) acetoacetic ester chelate was added to ethanol 28.
ml and added. After stirring for another hour,
A mixed solution of 39.5 ml of a 1.25 mol / l aqueous solution of lead acetate and 12 ml of acetic acid was added. This solution was poured into a cylindrical polypropylene container having an inner diameter of 9 mm and gelled. After aging this gel in a 50 ° C constant temperature bath for 7 days,
Isopropanol 640 in which 97.3 g of lead acetate is dissolved
The mixture of 160 ml of water and 160 ml of water was heated to 60 ° C., and the gel was immersed therein for 3 days.

【００５３】得られたゲルをイソプロパノール：アセト
ンの８：２（容量比）の混合液、５：５の混合液、アセ
トンの順にそれぞれ１日ずつ浸漬し、ゲル中に硝酸銀と
酢酸鉛を沈澱として固定した。次いで、塩化ナトリウム
濃度０．１５ｍｏｌ／ｌとしたメタノール溶液に４時間
浸漬処理し、ナトリウム成分を鉛成分と交換し、ゲル中
の鉛成分に分布を形成した。このゲルを取り出し、実施
例２と同様なマスキングをゲルに施した。そして、同じ
溶液中にゲルを戻し、さらに溶液中に０．１ｇの硝酸銀
を添加し１時間浸漬処理を継続し、ゲル中に銀成分を分
散させた。次いで、このゲルを乾燥後、８９０℃まで焼
成し、緻密なガラス体を得た。このガラスを５５０℃ま
で再加熱し、塩化銀のコロイドを成長させた。The obtained gel was immersed in a mixture of isopropanol: acetone (volume ratio) of 8: 2 (5: 5) and acetone in order of one day each, and silver nitrate and lead acetate were precipitated in the gel. Fixed. Next, it was immersed in a methanol solution having a sodium chloride concentration of 0.15 mol / l for 4 hours to exchange the sodium component for a lead component, thereby forming a distribution in the lead component in the gel. The gel was taken out and subjected to the same masking as in Example 2. Then, the gel was returned to the same solution, and 0.1 g of silver nitrate was further added to the solution, and the immersion treatment was continued for 1 hour to disperse the silver component in the gel. Next, after drying this gel, it was fired to 890 ° C. to obtain a dense glass body. The glass was reheated to 550 ° C. to grow the silver chloride colloid.

【００５４】得られたガラスは塩化銀コロイドがガラス
の径方向の中心から外側に向かって徐々に濃度が分散し
ていた。また、ガラスの組成は中心部で５５．５ＳｉＯ
₂ −１．９Ｎａ₂Ｏ−７．４Ａｌ₂Ｏ₃−２１．３Ｂ₂Ｏ₃
−１３．９ＰｂＯ 、周辺部で６０．７ＳｉＯ₂−２．１
Ｎａ₂Ｏ−８．１Ａｌ₂Ｏ₃−２３．３Ｂ₂Ｏ₃−５．８Ｐ
ｂＯであり、鉛以外の成分はガラス中で均質に存在して
おり、鉛成分は中心部で濃度が高く、周辺部に向かうに
したがって組成が放物線状に減少しているものであり、
この円柱状ガラスの両平面を平行平面に研磨加工したと
ころ、Δｎ＝０．０６７の屈折率分布型光学素子である
ことが確認され、光線を集光することができた。In the obtained glass, the concentration of silver chloride colloid was gradually dispersed from the center in the radial direction of the glass toward the outside. The composition of the glass is 55.5SiO at the center.
_{2 -1.9Na 2 O-7.4Al 2 O} 3 -21.3B 2 O 3
-13.9 PbO, 60.7 SiO ₂ -2.1 at the periphery
_{Na 2 O-8.1Al 2 O 3} -23.3B 2 O 3 -5.8P
bO, components other than lead are homogeneously present in the glass, the concentration of the lead component is high at the center, and the composition decreases parabolically toward the periphery,
When both planes of the cylindrical glass were polished into parallel planes, it was confirmed that the optical element was a refractive index distribution type optical element with Δn = 0.067, and light rays could be collected.

【００５５】また、このガラスはフォトクロミック特性
に分布を有しており、光量の強度によってガラスの周辺
部が特に強く着色する傾向であった。また、高強度の光
を照射すればガラス全体が着色する程度にガラスの中心
部でも塩化銀が分散しているものであった。このガラス
を実施例１と同様なＣＣＤを用いたビデオカメラの光学
系に組み込んだところ、光量の変化に応じて透過率が変
化し、光量を変化させるとともに同時に明るいところで
は絞りが限られた状態となるため、大きな被写界深度を
得ることが可能であった。Further, this glass has a distribution of photochromic properties, and the peripheral portion of the glass tends to be particularly strongly colored depending on the intensity of the light amount. Further, silver chloride was dispersed even in the central portion of the glass to such an extent that the entire glass was colored when irradiated with high-intensity light. When this glass was incorporated into the optical system of a video camera using a CCD similar to that in Example 1, the transmittance changed according to the change in the light amount, and the light amount was changed, and at the same time, the aperture was limited in a bright place. Therefore, it was possible to obtain a large depth of field.

【００５６】実施例４ マトリックスガラスの中心部の組成が５８．３ＳｉＯ₂
−２０ＢａＯ−１３．０ＴｉＯ₂−８．７Ｋ₂Ｏであり、
周辺部の組成が ６５．７ＳｉＯ₂−９．８ＢａＯ−１
４．７ＴｉＯ₂−９．８Ｋ₂ＯのΔｎ＝０．０２７である
屈折率分布型光学素子であり、図５に示すように円柱状
の屈折率分布型光学素子１の軸方向の中心付近に径方向
の濃度分布を形成した非晶質ＷＯ₃ からなるエレクトロ
クロミズム層７とを設けており、ＷＯ₃ 中にドープする
イオンの供給源としてＴａＯ₂ 薄膜の電解質層８を設け
ている。電解質層８はガラスの側面に両者が接触しない
よう２カ所に配置されており、さらにＴａＯ₂ 薄膜層の
外側に金属薄膜電極が積層されており、この電極に電界
を印加することができるように構成されている。Example 4 The composition at the center of the matrix glass was 58.3 SiO _2.
Is a -20BaO-13.0TiO ₂ -8.7K ₂ O,
The composition of the peripheral portion is 65.7SiO ₂ -9.8BaO-1
This is a gradient index optical element having a Δn of 4.7 TiO ₂ -9.8K ₂ O, where Δn = 0.027. As shown in FIG. An electrochromic layer 7 made of amorphous WO ₃ having a concentration distribution in the radial direction is provided, and an electrolyte layer 8 of a TaO ₂ thin film is provided as a supply source of ions to be doped into WO ₃ . The electrolyte layer 8 is disposed at two places so that the two do not come into contact with the side surface of the glass. Further, a metal thin film electrode is laminated outside the TaO ₂ thin film layer, so that an electric field can be applied to this electrode. It is configured.

【００５７】このガラスをＣＣＤカメラの光学系に取り
付けた。ＣＣＤに供給された光エネルギを光電変換した
電気エネルギとしてその電位差を利用して電極から光学
素子に電極より電界を印加する。この電位の差により、
電界質層ＴａＯ₂ より非晶質ＷＯ₃ にプロトンが供給さ
れ、Ｈ_xＷＯ₃が生成し、着色する構成になっている。こ
れにより、高強度の光が入射した場合には、ガラスが着
色することにより、光線束が絞られ、絞りの効果を得る
ことができる。また、この光学素子への電界の供給を独
立の回路へと切り変えられるような構成とした。この場
合には光量の変化に関係なく素子の電極に直接電界を印
加することで、自由にガラスの透過率を変化させること
も可能であった。This glass was attached to the optical system of a CCD camera. An electric field is applied from the electrode to the optical element from the electrode using the potential difference as electric energy obtained by photoelectrically converting the light energy supplied to the CCD. Due to this potential difference,
Protons are supplied to the amorphous WO ₃ from the electrolyte layer TaO ₂ , and H _x WO ₃ is generated and colored. Accordingly, when high-intensity light is incident, the glass is colored, whereby the light beam is narrowed, and the effect of the diaphragm can be obtained. Further, the configuration is such that the supply of the electric field to the optical element can be switched to an independent circuit. In this case, it was possible to freely change the transmittance of the glass by directly applying an electric field to the electrodes of the element regardless of the change in the amount of light.

【００５８】[0058]

【発明の効果】本発明を用いることによって、画質を低
下することなく、小型化、軽量化を実現すると同時に適
当な光量を像面上に供給することが可能となる。By using the present invention, it is possible to realize a reduction in size and weight without deteriorating the image quality and to supply an appropriate amount of light onto the image plane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】レンズに設ける絞りとその透過率の関係を説明
する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the relationship between a diaphragm provided in a lens and its transmittance.

【図２】レンズに連続的に透過率特性を形成した光学素
子を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an optical element in which transmittance characteristics are continuously formed on a lens.

【図３】透過率調整部と屈折率分布型光学素子からなる
光学素子を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical element including a transmittance adjusting unit and a gradient index optical element.

【図４】ゲル中に透過率が変化する部分の形成方法を説
明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method of forming a portion in the gel where the transmittance changes.

【図５】エレクトロクロミズム層を有する光学素子を説
明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an optical element having an electrochromic layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…屈折率分布型光学素子、２…絞り、３…濃度分布、
４…透過率特性、５…透過率調整部、６…マスク、７…
エレクトロクロミズム層、８…電解質層1 ... refractive index distribution type optical element, 2 ... stop, 3 ... density distribution,
4: transmittance characteristics, 5: transmittance adjusting unit, 6: mask, 7 ...
Electrochromic layer, 8 ... electrolyte layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/15 ５０６ Ｇ０２Ｆ 1/15 ５０６ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI G02F 1/15 506 G02F 1/15 506

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 光学素子において、光量の変化あるいは
印加される電界強度の少なくともいずれか一方によって
透過率が変化するとともに、屈折率に分布を有したこと
を特徴とする光学素子。2. The optical element according to claim 1, wherein the transmittance changes according to at least one of a change in the amount of light and an intensity of an applied electric field, and the refractive index has a distribution. 【請求項２】 光学素子において、印加される電界強度
によって透過率が変化する部材を屈折率分布型光学素子
で挟み、これらを互いに接合したことを特徴とする光学
素子。2. An optical element, wherein a member whose transmittance changes according to the intensity of an applied electric field is sandwiched between refractive index distribution type optical elements, and these are joined to each other. 【請求項３】 透過率が光軸を中心に径方向に変化する
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。3. The optical element according to claim 1, wherein the transmittance changes radially around the optical axis. 【請求項４】 光学素子が赤外光を吸収する機能を有す
るものであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れか１項に記載の光学素子。4. The optical element according to claim 1, wherein the optical element has a function of absorbing infrared light. 【請求項５】 光学素子の製造方法において、多孔体中
に光量の変化あるいは印加される電界強度の少なくとも
いずれか一方によって透過率が変化させ得る物質を分散
させる工程と、屈折率に寄与する金属成分に濃度分布を
形成する工程を有することを特徴とする光学素子の製造
方法。5. A method of manufacturing an optical element, comprising: dispersing a substance whose transmittance can be changed by at least one of a change in light amount and an applied electric field intensity in a porous body; A method for producing an optical element, comprising a step of forming a concentration distribution in a component. 【請求項６】 透過率を変化させ得る物質に濃度分布を
形成する工程を有することを特徴とする請求項５記載の
光学素子の製造方法。6. The method of manufacturing an optical element according to claim 5, further comprising the step of forming a concentration distribution in a substance capable of changing the transmittance.