(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた耐久性を有する複数の金属含有粒子を含む粒子含有層を有するガラス偏光材を備えるガラス光学素子の製造方法及び光学素子の提供。【解決手段】複数の金属含有粒子１２を含む粒子含有層１３を有するガラス材１０を備えるガラス光学素子１であるガラス偏光子。ガラス材１０を用意する工程と、ガラス材１０にレーザー光を照射することにより、複数の金属含有粒子１２をガラス材１０中に析出させる析出工程を備えるガラス光学素子の製造方法。前記析出工程において、前記レーザー光を前記ガラス材の内部に合焦させ、更に前記レーザー光を、偏光方向を保持したまま走査させることにより、前記複数の金属含有粒子を一の方向に沿って配向した状態で析出させ、前記金属含有粒子にレーザー光を照射することにより、前記金属含有粒子のアスペクト比及び長さの少なくとも一方を変化させる工程をさらに備えるガラス光学素子の製造方法。【選択図】図３
2015048286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属含有粒子を含む粒子含有層を有するガラス材を備えるガラス光学素子の製造方法であって、
ガラス材を用意する工程と、
前記ガラス材にレーザー光を照射することにより、前記複数の金属含有粒子を前記ガラス材中に析出させる析出工程と、
を備えるガラス光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記析出工程において、前記レーザー光を前記ガラス材の内部に合焦させることにより、前記粒子含有層を前記ガラス材の内部に形成する、請求項１に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記析出工程において、前記レーザー光を、偏光方向を保持したまま走査させることにより、前記複数の金属含有粒子を一の方向に沿って配向した状態で析出させる、請求項１または２に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記金属含有粒子にレーザー光を照射することにより、前記金属含有粒子のアスペクト比及び長さの少なくとも一方を変化させる工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属含有粒子が、金、銀及び銅の少なくとも１種を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記粒子含有層を前記ガラス材の平面視における一部に形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項７】
ガラス材と、
前記ガラス材の内部に位置し、複数の金属含有粒子を含む粒子含有層と、
を備える、ガラス光学素子。
【請求項８】
前記粒子含有層は、一の方向に配向した複数の前記金属含有粒子を含む、請求項７に記載のガラス光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス光学素子の製造方法及びガラス光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光子には、樹脂製の偏光子と、ガラス製の偏光子（以下、「ガラス偏光子」とする。）とが用いられている。ガラス偏光子は、樹脂製の偏光子よりも耐熱性、耐候性等の耐久性に優れている。このため、ガラス偏光子は、高い耐久性が求められる用途などに多用されている。
【０００３】
例えば特許文献１にはガラス偏光子の一例が記載されている。特許文献１には、アスペクト比が６：１〜３００：１であるハロゲン化銅と金属銀とを含有する粒子を含有するガラス偏光子が記載されている。
【０００４】
特許文献１には、ガラス偏光子の製造方法として、以下の方法が記載されている。まず、ハロゲンと銅とを含むガラス材を準備する。そのガラス材を加熱することによりガラス材中にハロゲン化銅を析出させる。ハロゲン化銅は、ガラス材の表層に析出する。その後、イオン交換により、ハロゲン化銅を、ハロゲン化銅と金属銀を含む粒子に変換する。従って、特許文献１に記載のガラス偏光子では、ハロゲン化銅と金属銀を含む粒子が表層に存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９７２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガラス偏光子の耐久性をさらに高めたいという要望がある。
【０００７】
本発明の主な目的は、優れた耐久性を有するガラス光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るガラス光学素子の製造方法は、複数の金属含有粒子を含む粒子含有層を有するガラス材を備えるガラス光学素子の製造方法である。本発明に係るガラス光学素子の製造方法では、ガラス材を用意する。ガラス材にレーザー光を照射することにより、複数の金属含有粒子をガラス材中に析出させる析出工程を行う。
【０００９】
析出工程において、レーザー光をガラス材の内部に合焦させることにより、粒子含有層をガラス材の内部に形成してもよい。
【００１０】
析出工程において、レーザー光を、偏光方向を保持したまま走査させることにより、複数の金属含有粒子を一の方向に沿って配向した状態で析出させてもよい。
【００１１】
金属含有粒子にレーザー光を照射することにより、金属含有粒子のアスペクト比及び長さの少なくとも一方を変化させてもよい。
【００１２】
金属含有粒子が、金、銀及び銅の少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００１３】
粒子含有層をガラス材の平面視における一部に形成してもよい。
【００１４】
本発明に係るガラス光学素子は、ガラス材と、粒子含有層とを備える。粒子含有層は、ガラス材の内部に位置する。粒子含有層は、複数の金属含有粒子を含む。
【００１５】
粒子含有層は、一の方向に配向した複数の金属含有粒子を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、優れた耐久性を有するガラス光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態におけるガラス光学素子の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的断面図である。
【図３】第２の実施形態におけるガラス光学素子の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４】第２の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的断面図である。
【図５】第３の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的平面図である。
【図６】第４の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１９】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００２０】
なお、図１〜図４及び図６のそれぞれにおいて、断面に附すべきハッチングを省略している。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるガラス光学素子の製造方法を説明するための模式的断面図である。図２は、第１の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的断面図である。本実施形態では、図２に示されるガラス光学素子１の製造方法について、主として図２を参照しながら説明する。
【００２２】
（用意工程）
まず、図１に示されるガラス材１０を用意する。ガラス材１０を構成するガラスの種類は、レーザー光の照射により後述する金属含有粒子が析出するものである限りにおいて特に限定されない。ガラス材１０は、レーザー光の少なくとも一部を透過させるガラスにより構成されていることが好ましい。ガラス材１０は、例えば、ケイ酸塩系ガラス、ホウケイ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスなどであって、Ａｕイオン、Ｃｕイオン及びＡｇイオンの少なくとも１種を含むガラスをドロー法で成形することにより構成されていてもよい。
【００２３】
ガラス材１０の形状寸法は、特に限定されない。ガラス材１０は、例えば板状であってもよいし、レンズ状、直方体状、球状、楕球状、シリンドリカルレンズ状等であってもよい。以下、本実施形態では、ガラス材１０が板状である例について説明する。
【００２４】
（析出工程）
次に、ガラス材１０にレーザー光を照射する。具体的には、ガラス材１０にレーザー光を照射した状態で、レーザー光源１１をガラス材１０の面方向に沿って走査し、図２に示されるように、ガラス材１０中に複数の金属含有粒子１２を析出させる。これにより、複数の金属含有粒子１２を含む粒子含有層１３がガラス材１０中に形成される。その結果、ガラス材１０と、ガラス材１０の内部に位置し、複数の金属含有粒子１２を含む粒子含有層１３とを備えるガラス光学素子１を完成させることができる。なお、本実施形態では、ガラス材１０の平面視における実質的に全体にわたってレーザー光を照射する。このため、粒子含有層１３は、ガラス材１０の平面視における実質的に全体に設けられている。
【００２５】
金属含有粒子１２は、金属を含むものであればよい。金属含有粒子１２は、例えば、金属により構成されていてもよいし、金属酸化物、金属塩化物、金属硫化物等により構成されていてもよい。
【００２６】
金属含有粒子１２は、球状であってもよいし、細長形状であってもよい。金属含有粒子１２は、金属または金属化合物の針状結晶であってもよい。例えば、ガラス光学素子１が、ガラス偏光子などであって、偏光機能を有する場合は、金属含有粒子１２は、針状であることが好ましい。なお、可視域以長の波長の光を変更させるには、金属含有粒子１２は、アスペクト比が５：１以上の針状であることが好ましく、赤外域以長の波長の光を変更させるには、金属含有粒子１２は、アスペクト比が１０：１以上の針状であることが好ましい。
【００２７】
なお、本実施形態では、詳細には、ガラス材１０の内部にレーザー光を合焦させた状態で、レーザー光源１１をガラス材１０の面方向に沿って走査する。このため、本実施形態では、粒子含有層１３は、ガラス材１０の内部に形成される。
【００２８】
ところで、ガラス材を雰囲気加熱することにより金属含有粒子を析出させた場合は、金属含有粒子は、ガラス材の表層において析出する。ガラス材の表層に存在する金属含有粒子は、雰囲気等に起因して変成しやすい。本実施形態のように、レーザー光を照射することにより金属含有粒子１２を析出させる場合、レーザー光をガラス材１０の内部に合焦させることにより、粒子含有層１３をガラス材１０の内部に形成することができる。このため、金属含有粒子１２がガラス材１０の表層から離れて存在しており、耐久性に優れたガラス光学素子１を得ることができる。
【００２９】
また、レーザー光の照射によりガラス材１０中に金属含有粒子１２を形成する場合は、金属含有粒子１２の厚み方向における形成位置を任意に制御することができる。例えば、ガラス材１０の厚み方向における中央に金属含有粒子１２を形成することもできるし、中央からずれた位置に金属含有粒子１２を形成することもできる。例えば、ガラス材１０の厚み方向に３等分した位置に金属含有粒子１２を形成することも可能であるし、ガラス材１０の表層に金属含有粒子１２を形成することも可能である。
【００３０】
また、レーザー光の照射によれば、ガラス材１０のより狭い範囲を局所的に加熱することができる。よって、金属含有粒子１２の長さやアスペクト比のばらつきを小さくすることができる。よって、光学特性のムラが少ないガラス光学素子１を容易に製造し得る。
【００３１】
粒子含有層１３は、金属含有粒子１２を有するため、通常、ガラス材１０の他の部分よりも高い屈折率を有する。このため、粒子含有層１３がガラス材１０の表層に位置している場合は、ガラス材１０の表層における屈折率が高くなる傾向にある。このため、例えば、ガラス材１０の上に設けられた反射抑制膜の膜構成が複雑となる。粒子含有層１３をガラス材１０の内部に設けることにより、ガラス材１０の表層の屈折率が低くなるため、ガラス材１０の上に設けられた反射抑制層の膜構成が簡単となる。すなわち、粒子含有層１３がガラス材１０の内部に位置している場合は、簡単な膜構成を有する反射抑制層を設けることにより、表面反射率を容易に低減することができる。
【００３２】
ガラス光学素子１が、偏光特性を有する光学素子である場合は、析出工程において、レーザー光を、偏光方向を保持したまま走査させることが好ましい。そうすることにより、一の方向（一般的には、照射したレーザー光の偏光方向と実質的に等しい方向）に配向した複数の金属含有粒子１２を含む粒子含有層１３を形成することができるためである。なお、粒子含有層１３に含まれる金属含有粒子１２の全てが一の方向に沿って配向している必要は必ずしもない。
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態におけるガラス光学素子の製造方法を説明するための模式的断面図である。図４は、第２の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的断面図である。
【００３５】
図３に示されるように、本実施形態では、第１の実施形態において作製したガラス光学素子１に含まれる金属含有粒子１２に再びレーザー光を照射する。これにより、金属含有粒子１２の長さ及びアスペクト比の少なくとも一方を変化させる。その結果、長さ及びアスペクト比がガラス光学素子１に含まれる金属含有粒子１２とは異なる金属含有粒子２２を含むガラス光学素子２０を製造することができる。
【００３６】
このように、生成した金属含有粒子１２に再びレーザー光を照射させることにより、金属含有粒子１２の長さ及びアスペクト比の少なくとも一方を変化させ、ガラス光学素子の光学特性を変化させることができる。例えば、ガラス光学素子１，２０がガラス偏光子である場合は、ガラス光学素子が偏光する波長域を調節し得る。
【００３７】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的平面図である。第１の実施形態では、粒子含有層１３を、ガラス材１０の平面視における実質的に全体に形成する例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、図５に示されるように、ガラス材１０の平面視における一部に粒子含有層１３を形成してもよい。本実施形態に係るガラス光学素子では、粒子含有層２３ａと、粒子含有層２３ｂとが互いに離間して設けられている。このように、複数の粒子含有層２３ａ、２３ｂが平面視において互いに離間して設けられていてもよい。その場合、粒子含有層２３ａに含まれる金属含有粒子１２のアスペクト比や長さと、粒子含有層２３ｂに含まれる金属含有粒子１２のアスペクト比や長さとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３８】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態において製造されたガラス光学素子の模式的断面図である。
【００３９】
例えば、第１の実施形態において作製したガラス光学素子１を雰囲気加熱することによって、ガラス材１０の表層に複数の金属含有粒子３２を含む別の粒子含有層３３を形成してもよい。すなわち、ガラス光学素子は、レーザー光の照射により形成された金属含有粒子を含む粒子含有層と、雰囲気加熱により形成された金属含有層を含む粒子含有層との両方を備えていてもよい。
【００４０】
なお、ガラス材１０を雰囲気加熱してガラス材１０の表面に粒子含有層３３を形成した後に、ガラス材１０の内部にレーザー光を照射してガラス材１０の厚さ方向の中央部付近に粒子含有層１３を形成してもよい。但し、その場合、ガラス材１０の表層の粒子含有層３３でレーザー光が吸収され、ガラス材１０の内部にレーザー光が集光しなかったり、ガラス材１０の表層の粒子含有層３３で吸収過熱が起こり、金属含有粒子３２の形状が変形することがある。このため、金属含有粒子３２の配向方向と異なるレーザー光を照射することが好ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１，２０：ガラス光学素子
１０：ガラス材
１１：レーザー光源
１２，２２，３２：金属含有粒子
１３，２３ａ，２３ｂ，３３：粒子含有層
【図１】
2015048286.tif 000003
【図２】
2015048286.tif 000004
【図３】
2015048286.tif 000005
【図４】
2015048286.tif 000006
【図５】
2015048286.tif 000007
【図６】
2015048286.tif 000008