(57)【要約】【課題】光学設計が容易であり、簡便な方法により目的の光学素子が得られる、紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】アルカリ金属成分と紫外線吸収成分とをガラス構成成分として含むガラス基材に、リチウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物、銀化合物、銅化合物及びタリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種、有機樹脂並びに有機溶剤を含有するペーストを塗布し、前記ガラス基材の軟化温度より低い温度で熱処理することを特徴とする紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属成分と紫外線吸収成分とをガラス構成成分として含むガラス基材に、リチウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物、銀化合物、銅化合物及びタリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種、有機樹脂並びに有機溶剤を含有するペーストを塗布し、前記ガラス基材の軟化温度より低い温度で熱処理することを特徴とする紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス基材は、前記紫外線吸収成分として、セリウムイオン、チタンイオン、カルコゲン化カドミウム、カルコゲン化亜鉛、ハロゲン化銅及び銀からなる群から選択される少なくとも１種を０．０１重量％以上含有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス基材は、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス又は弗リン酸塩ガラスであって、前記アルカリ金属成分を酸化物換算で２重量％以上含有し、且つ、前記紫外線吸収成分として、セリウムイオン、チタンイオン、カルコゲン化カドミウム、カルコゲン化亜鉛、ハロゲン化銅及び銀からなる群から選択される少なくとも１種を０．０５重量％以上含有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ガラス基材は、ＳｉＯ２：２０〜８５重量％、Ｂ２Ｏ３：２〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏからなる群から選択される少なくとも一種：２〜３０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯからなる群から選択される少なくとも一種：１〜１５重量％、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種：１０重量％以下、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の少なくとも一種：５重量％以下、ＳｎＯ２：５重量％以下、ハロゲン化銅（Ｉ）：０．０１〜１０重量％、並びに、銀：金属量として１重量％以下を含有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス基材は、ＳｉＯ２：２０〜８５重量％、Ｂ２Ｏ３：２〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏからなる群から選択される少なくとも一種：２〜３０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯからなる群から選択される少なくとも一種：１〜１５重量％、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種：１０重量％以下、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の少なくとも一種：５重量％以下、ＳｎＯ２：５重量％以下、ＣｕＢｒ：０．００５〜７重量％及びＣｕＩ：０．００５〜７重量％であって合計量が０．０１〜１０重量％、並びに、銀：金属量として１重量％以下を含有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られる、紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子。
【請求項７】
液晶保護用又は集光用である、請求項６に記載の屈折率分布型光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パーソナルコンピューター、テレビ等の映像情報機器に組み込まれている光学部品には、液晶などに損傷を与え得る紫外線等を効率よく遮断する性能が求められる。そのため、光学部品には、紫外線遮断ガラスや紫外線反射膜を付与した遮断素子からなる紫外線フィルターが組み込まれている。
【０００３】
近年、これらの映像情報機器の市場が業務用から家庭用まで拡大してきており、更なる映像情報機器のコンパクト化・低コスト化が望まれている。コンパクト化を進めるための方策としては、例えば、光学部品の多機能化がある。例えば、上記紫外線フィルターにレンズ等の光学特性を付与すれば、レンズとしても紫外線フィルターとしても機能する。
【０００４】
レンズ等の光学部品に紫外線遮断機能を付与するためには、例えば、１）紫外線遮断材でレンズ等の光学部品を作製する方法、２）レンズ等の光学部品に更に遮断機能（紫外線遮断膜など）を付与する方法がある。
【０００５】
１）については、例えば、特許文献１〜７に紫外線遮断材が記載されており、これらの紫外線遮断材をレンズなどに加工することが考えられる。しかしながら、これらの紫外線遮断材を用いる場合には、色収差による光路差が生じるため光学設計が困難である。また、紫外線遮断材を研磨・研削によって加工するため、製造工程が複雑である。
【０００６】
２）については、レンズなどの光学部品に蒸着法などにより紫外線遮断膜を与える方法、又は銅塩の溶融槽に光学部品を浸漬する方法など（例えば、特許文献８）により紫外線遮断層を与える方法がある。しかしながら、前者の方法では、ピンホール等により効率よく紫外線遮断できない場合がある。また、後者の方法では、微小レンズなどを作製する際に設備、コスト等の面で不利となり易い。
【特許文献１】特開２００５−２０６４３４号公報
【特許文献２】特開平４−０１８５０１号公報
【特許文献３】特開平４−２７５９４２号公報
【特許文献４】特開平５−１０５８６５号公報
【特許文献５】特開平５−２０１７４６号公報
【特許文献６】特開平６−０２４７９４号公報
【特許文献７】特開平７−０４８１４０号公報
【特許文献８】特開平８−３３７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光学設計が容易であり、簡便な方法により目的の光学素子が得られる、紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、リチウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物、銀化合物、銅化合物及びタリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含む特定のペーストを用いて、紫外線吸収成分を含むガラス基材中にＬｉ＋イオン、Ｋ＋イオン、Ｒｂ＋イオン、Ｃｓ＋イオン、Ａｇ＋イオン、Ｃｕ＋イオン、Ｔｌ＋イオン等を拡散させることにより、ガラス基材中に屈折率の異なる領域を形成する製造方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、下記の屈折率分布型光学素子の製造方法に関する。
１．  アルカリ金属成分と紫外線吸収成分とをガラス構成成分として含むガラス基材に、リチウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物、銀化合物、銅化合物及びタリウム化合物からなる群から選択される少なくとも１種、有機樹脂並びに有機溶剤を含有するペーストを塗布し、前記ガラス基材の軟化温度より低い温度で熱処理することを特徴とする紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法。
２．  前記ガラス基材は、前記紫外線吸収成分として、セリウムイオン、チタンイオン、カルコゲン化カドミウム、カルコゲン化亜鉛、ハロゲン化銅及び銀からなる群から選択される少なくとも１種を０．０１重量％以上含有する、上記項１に記載の製造方法。
３．  前記ガラス基材は、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス又は弗リン酸塩ガラスであって、前記アルカリ金属成分を酸化物換算で２重量％以上含有し、且つ、前記紫外線吸収成分として、セリウムイオン、チタンイオン、カルコゲン化カドミウム、カルコゲン化亜鉛、ハロゲン化銅及び銀からなる群から選択される少なくとも１種を０．０５重量％以上含有する、上記項１に記載の製造方法。
４．  前記ガラス基材は、ＳｉＯ２：２０〜８５重量％、Ｂ２Ｏ３：２〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏからなる群から選択される少なくとも一種：２〜３０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯからなる群から選択される少なくとも一種：１〜１５重量％、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種：１０重量％以下、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の少なくとも一種：５重量％以下、ＳｎＯ２：５重量％以下、ハロゲン化銅（Ｉ）：０．０１〜１０重量％、並びに、銀：金属量として１重量％以下を含有する、上記項１に記載の製造方法。
５．  前記ガラス基材は、ＳｉＯ２：２０〜８５重量％、Ｂ２Ｏ３：２〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏからなる群から選択される少なくとも一種：２〜３０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯからなる群から選択される少なくとも一種：１〜１５重量％、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種：１０重量％以下、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の少なくとも一種：５重量％以下、ＳｎＯ２：５重量％以下、ＣｕＢｒ：０．００５〜７重量％及びＣｕＩ：０．００５〜７重量％であって合計量が０．０１〜１０重量％、並びに、銀：金属量として１重量％以下を含有する、上記項１に記載の製造方法。
６．  上記項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られる、紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子。
７．  液晶保護用又は集光用である、上記項６に記載の屈折率分布型光学素子。
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本発明における屈折率分布型光学素子は、少なくとも一部に屈折率が異なる（連続的に屈折率が変化する場合も含む）領域を有し、その屈折率の相違に基づいて所定の光学特性を発揮する素子を意味する。例えば、屈折率分布型レンズ、屈折率分布型レンズアレイ、光導波路、回折格子等が挙げられる。
【００１１】
本発明の製造方法では、ガラス基材として、アルカリ金属成分及び紫外線吸収成分をガラス構成成分として含むガラス基材を用いる。
【００１２】
該ガラス基材におけるアルカリ金属成分としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等を例示でき、これらの内で、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等が好ましく、特にＮａが好ましい。これらのアルカリ金属成分は、イオンの状態で存在してもよく、酸化物として存在してもよい。また、アルカリ金属成分は、一種のみ存在しても良く、二種以上が同時に存在しても良い。
【００１３】
該ガラス基材におけるアルカリ金属成分の含有量は、酸化物換算で２重量％程度以上とすることが適当であり、５重量％程度以上とすることが好ましく、１０重量％程度以上とすることがより好ましい。アルカリ金属成分の上限については特に限定的ではないが、酸化物換算で４０重量％程度とすることが適当であり、３０重量％程度とすることが好ましく、２０重量％程度とすることがより好ましい。
【００１４】
該ガラス基材における紫外線吸収成分としては、セリウムイオン、チタンイオン、カルコゲン化カドミウム、カルコゲン化亜鉛、ハロゲン化銅、銀等を例示できる。これらの成分は、イオン又は微粒子の状態で存在する。これらの成分のうち、カルコゲン化カドミウム、カルコゲン化亜鉛、ハロゲン化銅、銀が好ましく、特にハロゲン化銅、銀が好ましい。これらは、ガラス基材中に一種のみ存在してもよく、二種以上が同時に存在しても良い。
【００１５】
該ガラス基材における紫外線吸収成分の含有量は、０．０１重量％程度以上とすることが適当であり、０．０５重量％程度以上とすることが好ましい。なお、含有量については、イオンで存在するものはイオン重量（イオン存在量）を基準とし、化合物で存在するもの（カルコゲン化カドミウム等）はそれ自体の重量を基準とし、銀は金属量を基準とする。紫外線吸収成分の上限については特に限定的ではないが、１０重量％程度とすることが適当であり、５重量％程度とすることが好ましい。
【００１６】
本発明では、アルカリ金属成分及び紫外線吸収成分を含有するガラス基材であれば特に限定なく使用できる。例えば、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、弗リン酸塩ガラス等の基材を用いることができる。
【００１７】
これらのガラスの具体的な組成については、特に限定はなく、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、弗リン酸塩ガラス等として公知の組成のガラスであって、上記したアルカリ金属成分及び紫外線吸収成分を含有するものであればよい。
【００１８】
このようなガラス組成の具体例としては、例えば、
１）ＳｉＯ２：２０〜８５重量％、Ｂ２Ｏ３：２〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏからなる群から選択される少なくとも一種：２〜３０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯからなる群から選択される少なくとも一種：１〜１５重量％、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種：１０重量％以下、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の少なくとも一種：５重量％以下、ＳｎＯ２：５重量％以下、ハロゲン化銅（Ｉ）：０．０１〜１０重量％、並びに、銀：金属量として１重量％以下を含有するホウケイ酸塩ガラス、
２）ＳｉＯ２：２０〜８５重量％、Ｂ２Ｏ３：２〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏからなる群から選択される少なくとも一種：２〜３０重量％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯからなる群から選択される少なくとも一種：１〜１５重量％、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種：１０重量％以下、Ｓｂ２Ｏ３及びＡｓ２Ｏ３の少なくとも一種：５重量％以下、ＳｎＯ２：５重量％以下、ＣｕＢｒ：０．００５〜７重量％及びＣｕＩ：０．００５〜７重量％であって合計量が０．０１〜１０重量％、並びに、銀：金属量として１重量％以下を含有するホウケイ酸塩ガラス、等が挙げられる。
【００１９】
このようなガラス基材の形状は特に限定されず、最終製品の用途に応じて適宜設定できる。例えば、レンズ、レンズアレイ、光導波路、回折格子等に適した形状が広く採用でき、具体的には、板状、円柱状、角柱状等が挙げられる。例えば、前記した組成のガラス塊を研磨することにより所望形状の基材としたものを使用してもよいし、前記した組成のガラス溶融体を所望形状の基材となるように成型後、必要に応じて研磨したものを使用してもよい。
【００２０】
本発明の製造方法では、このようなアルカリ金属成分及び紫外線吸収成分をガラス構成成分として含むガラス基材を用いて、これにリチウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物、銀化合物、銅化合物及びタリウム化合物から選ばれる少なくとも１種を含有するペーストを塗布し、ガラス基材の軟化点より低い温度で熱処理を行う。以下、これらの化合物をまとめて金属化合物と称する場合がある。
【００２１】
ペーストとしては、リチウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物、銀化合物、銅化合物及びタリウム化合物から選ばれる少なくとも１種と有機樹脂を有機溶媒に分散させてペースト状としたものを用いる。このようなペーストとしては、ガラス基材に塗布し得る適度な粘度を有し、熱処理によりリチウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、銀イオン、銅イオン及びタリウムイオンから選ばれる少なくとも１種を拡散させることのできる上記金属化合物を含有するペースト状物であれば特に限定されない。ペースト粘度は、塗布方法、ペースト組成、基材への拡散条件等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２２】
このようなペーストをガラス基材に塗布し、熱処理を行うことによって、該ペーストに含まれる金属化合物中の金属イオンが、ガラス基材中のアルカリ成分と交換してＬｉ＋イオン、Ｋ＋イオン、Ｒｂ＋イオン、Ｃｓ＋イオン、Ａｇ＋イオン、Ｃｕ＋イオン、Ｔｌ＋イオン等としてガラス基材中に拡散する。そして、拡散部分にはガラス基材とは異なる屈折率を有する部分が形成され、その屈折率は拡散濃度の変化に応じて連続的に分布する。特に、Ａｇ＋イオン、Ｔｌ＋イオン等を拡散させる場合には、屈折率の調整範囲が広いため所望の屈折率分布が得られ易く好ましい。該ペーストに含まれる金属化合物としては、熱処理によって各金属イオンをガラス基材に拡散可能なイオン結合性金属化合物であれば特に限定されないが、特に無機塩類を用いることが好ましい。各金属化合物の具体例を次に示す。
【００２３】
リチウム化合物としては、例えば、ＬｉＮＯ３、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＦ、ＬＩ２ＳＯ４等が挙げられる。この中でも、特にＬｉＮＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４等が好ましい。
【００２４】
カリウム化合物としては、例えば、ＫＮＯ３、ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ、ＫＦ、Ｋ２ＳＯ４等が挙げられる。この中でも、特にＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４等が好ましい。
【００２５】
ルビジウム化合物としては、例えば、ＲｂＮＯ３、ＲｂＣｌ、ＲｂＢｒ、ＲｂＩ、ＲｂＦ、Ｒｂ２ＳＯ４等が挙げられる。この中でも、特にＲｂＮＯ３、Ｒｂ２ＳＯ４等が好ましい。
【００２６】
セシウム化合物としては、例えば、ＣｓＮＯ３、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩ、ＣｓＦ、Ｃｓ２ＳＯ４等が挙げられる。この中でも、特にＣｓＮＯ３、Ｃｓ２ＳＯ４等が好ましい。
【００２７】
銀化合物としては、例えば、ＡｇＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＡｇＦ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２ＳＯ４、Ａｇ２Ｏ等が挙げられる。この中でも、特にＡｇＮＯ３が好ましい。
【００２８】
銅化合物としては、例えば、ＣｕＳＯ４、ＣｕＣｌ、ＣｕＣｌ２、ＣｕＢｒ、ＣｕＢｒ２、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、Ｃｕ（ＮＯ３）２、ＣｕＳ、ＣｕＩ、ＣｕＩ２、Ｃｕ（ＮＯ３）・３Ｈ２Ｏ等が挙げられる。この中でも、ＣｕＳＯ４、Ｃｕ（ＮＯ３）２等が好ましい。
【００２９】
タリウム化合物としては、例えば、ＴｌＮＯ３、ＴｌＣｌ、ＴｌＢｒ、ＴｌＩ、ＴｌＦ、Ｔｌ２Ｓ、Ｔｌ２ＳＯ４、Ｔｌ２Ｏ等が挙げられる。この中でも、特にＴｌＮＯ３が好ましい。
【００３０】
これらの金属化合物は、１種単独で使用してもよく、２種以上を混合してもよい。
【００３１】
該ペーストに含まれる有機樹脂としては、熱処理温度において分解する樹脂を用いればよく、水洗により容易に除去できるものが好ましい。例えば、このような特性を有する、セルロース樹脂、メチルセルロース樹脂、セルロースアセテート樹脂、セルロースニトレート樹脂、セルロースアセテートプチレート樹脂、アクリル樹脂、石油樹脂等が挙げられる。これらの有機樹脂は、１種単独で使用してもよく、２種以上を混合してもよい。
【００３２】
該ペーストにおいて用いる有機溶剤は、金属化合物及び有機樹脂を容易に分散でき、乾燥時に容易に揮発するものであることが好ましく、具体的には、室温（２０℃）では液体であって、５０〜２００℃程度で揮発する溶剤であることが好ましい。このような溶剤の具体例としては、メタノール、エタノール等のアルコール類；ジメチルエーテル；アセトン等のケトン類などを挙げることができる。
【００３３】
該ペーストにおける各成分の含有量については、特に限定的ではないが、金属化合物１００重量部に対して、有機溶剤１０〜３５重量部、好ましくは１２〜３０重量部、樹脂成分２５〜５５重量部、好ましくは３０〜４５重量部程度である。
【００３４】
該ペーストには、必要に応じて、添加剤を加えても良い。例えば、ペーストの融点を低下させる添加剤としては、Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ等が挙げられる。この中でも、特にＮａ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３の少なくとも１種が好ましい。これらの添加剤の配合量については、特に限定的ではないが、金属化合物１００重量部に対して、２００重量部以下、好ましくは１８０重量以下部程度である。
【００３５】
添加剤も含めた具体的な配合態様については、最終製品の特性に応じて適宜設定できるが、例えば、カリウム化合物、ルビジウム化合物又はセシウム化合物１００重量部に対して、有機溶剤２〜２５重量部、好ましくは５〜２０重量部、樹脂成分１５〜４５重量部、好ましくは２０〜４０重量部、添加剤３重量部以下である。特に、カリウム化合物としてＫＮＯ３、ルビジウム化合物としてＲｂＮＯ３、セシウム化合物としてＣｓＮＯ３を用いる場合には、この配合態様が好ましい。また、銀化合物又はタリウム化合物１００重量部に対して、有機溶剤１５〜４５重量部、好ましくは２０〜４０重量部、樹脂成分５０〜１７０重量部、好ましくは７０〜１５０重量部、添加剤１８０重量部以下、好ましくは１６０重量部以下である。特に、銀化合物としてＡｇＮＯ３、タリウム化合物としてＴｌＮＯ３を用いる場合には、この配合態様が好ましい。
【００３６】
本発明の製造方法では、該ペーストをガラス基材に塗布する。ペーストの塗布形状は特に限定されず、各光学素子の特性に合わせて適宜設定できる。例えば、屈折率分布型レンズを作製する場合には、基材の所望部位にレンズとして使用可能な形状にペーストを塗布すればよい。具体的には、円形に塗布する場合には、通常は半径が５μｍ〜１ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜０．５ｍｍ程度である。他方、レンズアレイを作製する場合には、所望のレンズパターンに合わせてパターニング間隔、円又はドットの大きさ等を調整すればよい。パターニング間隔は特に限定的ではないが、通常１ｃｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２５０μｍ以下である。
【００３７】
塗布方法については特に限定はなく、公知の塗布方法を適宜採用すれば良く、例えば、スピーンコート、スプレーコート、ディップコート等の方法を適用できる。また、屈折率分布型微小レンズ（マイクロレンズ）を作製する場合には、注射器等によりペーストを基材上に滴下してもよいし、精密な円形微小ドットを形成する印刷技法（例えば、インクジェット法を使用した印刷）等を利用してもよい。
【００３８】
また、光導波路又は回折格子を作製する場合には、線形にパターニングすればよい。線形のパターニングには、染色等に用いられるスクリーニング（スクリーン印刷）を利用してもよい。線状にパターニングする場合には、線形幅は光学素子（光導波路、回折格子等）の所望の特性に応じて適宜設定できるが、光導波路であれば、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下であり、回折格子であれば、通常５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。さらに、より精密なパターンを形成する場合には、フォトリソグラフィー法によって、ガラス基材表面に無機膜によるパターニングを行い、ガラス基材の露出部分に金属化合物を含むペーストを塗布すればよい。
【００３９】
以下、光導波路の形成手順の一例であって、フォトリソグラフィー法によってガラス基材表面に無機膜によりパターニングを行い、ガラス基材の露出部分に金属化合物を含むペーストを塗布後、熱処理することにより、チャネル型の光導波路を形成する手順について簡単に説明する。
【００４０】
まず、ガラス基材上にＡｌ、Ｔｉ、Ａｇ等の金属、ＳｉＯ２等の酸化物等を蒸着して、無機膜を形成する。蒸着された無機膜の厚さは特に限定的ではないが、０．２５〜１μｍ程度とすることが好ましく、０．２５〜０．５μｍ程度とすることがより好ましい。無機膜を蒸着後、その上にフォトレジスト剤を塗布する。フォトレジスト剤としては、市販の有機系のフォトレジスト剤を使用すればよい。塗布方法も特に制限はないが、例えば、スピーンコート、スプレーコート、ディップコート等の方法を採用できる。次に、このフォトレジスト剤の上にパターニングを施した金属板を置き、紫外線により露光後、現像してフォトレジスト剤によるパターンを形成する。次いで、このパターンに従って露出部分の無機膜をエッチング等で剥離し、フォトレジスト剤を除去することによってガラス基板表面に無機膜によるパターン皮膜を形成する。次いで、ガラス基板の露出部分に該無機膜上から金属化合物を含むペーストを塗布後、熱処理（条件については後記する）を行うことによって、チャネル型の光導波路を形成することができる。
【００４１】
また、光導波路の他の態様として、ガラス基板の全面にペーストを塗布し、熱処理を行うことによって、スラブ型の光導波路を形成することもできる。
【００４２】
上記した何れのペースト塗布方法においても、塗布厚は特に限定されず、ペースト中に含まれる金属化合物の種類、含有量等によって適宜設定できるが、通常２ｍｍ以下、特に１．５ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下である。
【００４３】
ペーストを塗布した後、通常、熱処理に先だって塗膜を乾燥する。乾燥条件については特に限定はなく、溶剤成分が十分に除去されてペーストが乾固させるように乾燥すればよく、通常１００〜２５０℃で３０分〜１．５時間、好ましくは１５０〜２００℃で４５分〜１時間程度加熱することにより効率よく乾燥することができる。
【００４４】
次いで、乾燥した塗膜を熱処理する。熱処理温度は、通常２５０〜６００℃程度、好ましくは３００〜５５０℃程度の温度範囲であって、ガラス基材の軟化点を下回る温度とすればよい。熱処理時間は、温度に応じて適宜設定できるが、通常１０分から１００時間、好ましくは３０分〜５０時間程度、特に好ましくは１〜２５時間程度である。熱処理雰囲気は特に限定されず、通常は空気中等の酸素含有雰囲気中でよい。
【００４５】
上記した方法によって熱処理を行うことによって、所定の金属イオンがガラス基材に拡散する。拡散した金属イオンは、処理条件によって異なるが、金属イオンの状態、金属酸化物の状態、金属微粒子の状態等で存在し、拡散部分については、ガラス基材部分とは屈折率が異なるものとなる。屈折率の分布は連続的なものであり、通常はペーストを塗布した基材表面の屈折率が最大であり、拡散深度が大きくなるほど屈折率は小さくなる。また、例えば、円形に塗布した場合には、円の中心部から半径方向に亘って連続的に屈折率が小さくなる。このように、基材と異なる屈折率分布又は屈折率分布領域が形成されることにより、所定の光学特性を発揮し得る素子構造が得られる。
【００４６】
熱処理後は、通常、室温まで放冷し、基材上に残っているペースト残留物を水洗すればよい。
【００４７】
上記過程を経て、紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子は得られる。光学素子がレンズ又はレンズアレイである場合には、特に集光用として好適である。また、本発明の光学素子は紫外線吸収能を有するため、映像情報機器に組み込まれる光学部品であって、液晶保護用の紫外線フィルターとしても好適である。勿論、本発明の製造方法は、上記具体的に示した光学素子の製造のみならず、基材に付与した屈折率変化又は屈折率分布を光学的に利用する素子の製造に有用である。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、アルカリ金属成分と紫外線吸収成分とを含むガラス基材に特定の金属化合物を含むペーストを塗布し、空気中等で加熱するという簡単な操作によって、ガラス基材の所望部分に基材とは屈折率の異なる領域又は屈折率分布を形成し、かかる屈折率の差異又は屈折率分布を利用した光学素子を製造できる。かかる製造方法によれば、煩雑な製造工程を要さず、また光学設計が容易であり、低コストで紫外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。
【００５０】
実施例１（屈折率分布型マイクロレンズの作製）
ＳｉＯ２：６８重量％、ＣａＯ：１２重量％、Ｎａ２Ｏ：１４重量％、Ｋ２Ｏ：１重量％、Ａｌ２Ｏ３：１．５重量％、ＭｇＯ：２．５重量％及びセリウムイオン：１重量％を含有するガラスを、縦１０×横１０×厚さ１ｍｍのガラス基材に加工後、その表面を洗浄した。
【００５１】
ガラス基材の片面にＡｇＮＯ３：２５重量％、ＮａＮＯ３：４０重量％、アクリル樹脂：１５重量％、セルロース樹脂：１５重量％及びターピネオール：５重量％からなるペースト（銀化合物１００重量部に対して、有機溶剤２０重量部、樹脂成分１２０重量部及び添加剤１６０重量部を配合したもの）を注射器滴下により円形（直径５００μｍ）に塗布した。ペースト厚さは１ｍｍとなるように塗布した。
【００５２】
次いで、ペーストを塗布したガラス基材を２００℃で１時間乾燥後、空気中３００℃で１２時間熱処理を行った。
【００５３】
熱処理後の試料について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）により銀の分布を測定することにより、銀が円形に分布していることを確認した。
【００５４】
また、マイクロレンズの中心部分（銀拡散部分）の紫外線透過率を測定したところ、ガラス基材部分（銀拡散していない部分）の紫外線透過率と同等の紫外線透過率を有することが分かった。
【００５５】
また、ガラス基材の深さ方向における屈折率の分布を調べたところ、ガラス基材との屈折率差が最大で約２×１０−２増大し、塗布した円の中心部において、表面から約８μｍまで屈折率の分布が生じていることがわかった。深さ方向（円の中心部）の屈折率分布を図１に示す。
【００５６】
実施例２（屈折率分布型マイクロレンズアレイの作製）
ＳｉＯ２：５７．６重量％、Ｂ２Ｏ３：２０重量％、Ａｌ２Ｏ３：３重量％、Ｎａ２Ｏ：１０重量％、Ｋ２Ｏ：３重量％、ＺｎＯ：５重量％、ＺｒＯ２：０．５重量％、ＣｕＢｒ：０．６７重量％、ＣｕＩ：０．２３重量％を含有するガラスを、縦５×横５×厚さ１ｍｍのガラス基材に加工後、その表面を洗浄した。
【００５７】
ガラス基材の片面にＡｇＮＯ３：２５重量％、ＮａＮＯ３：４０重量％、アクリル樹脂：１５重量％、セルロース樹脂：１５重量％及びターピネオール：５重量％からなるペースト（銀化合物１００重量部に対して、有機溶剤２０重量部、樹脂成分１２０重量部及び添加剤１６０重量部を配合したもの；常温粘度１０ｃＰ）をインクジェット法により円形（直径６０μｍ）に塗布した。塗布は、パターニング間隔（円の中心から隣接の円の中心までの間隔）を１５０μｍとし、１０点×１０点（計１００点）行った。ペースト厚さは１ｍｍとした。パターニングの模式図を図２に示す。
【００５８】
次いで、ペーストを塗布したガラス基材を２００℃で１時間乾燥後、空気中３００℃で６時間熱処理を行った。
【００５９】
熱処理後の試料について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）により銀の分布を測定することにより、銀が円形に分布していることを確認した。また、マイクロレンズ１つの中心部分（銀拡散部分）の紫外線透過率を測定したところ、ガラス基材部分（銀拡散していない部分）の紫外線線透過率と同等の紫外線透過率を有することが分かった。マイクロレンズ１つの中心部分の透過率曲線を図３に示す。
【００６０】
また、ガラス基材の深さ方向における屈折率の分布を調べたところ、ガラス基材との屈折率差が最大で約５×１０−２増大し、塗布した円の中心部において、表面から約１５μｍまで屈折率の分布が生じていることが分かった。
【００６１】
作製したマイクロレンズアレイに、ガラス基材に対して垂直方向からＨｅ−Ｎｅレーザー（レーザー径：２ｍｍ）を照射したところ、レーザーがレンズアレイの各レンズによって集光されていることが分かった。
【００６２】
実施例３（屈折率分布型マイクロレンズアレイの作製）
ＳｉＯ２：５７．６重量％、Ｂ２Ｏ３：２０重量％、Ａｌ２Ｏ３：３重量％、Ｎａ２Ｏ：１０重量％、Ｋ２Ｏ：３重量％、ＺｎＯ：５重量％、ＺｒＯ２：０．５重量％、ＣｕＢｒ：０．６７重量％、ＣｕＩ：０．２３重量％及びＡｇ：金属量として０．０１重量％含有するガラスを、縦１０×横１０×厚さ１ｍｍのガラス基材に加工後、その表面を洗浄した。
【００６３】
ガラス基材の片面にＡｇＮＯ３：２５重量％、ＮａＮＯ３：４０重量％、アクリル樹脂：１５重量％、セルロース樹脂：１５重量％及びターピネオール：５重量％からなるペースト（銀化合物１００重量部に対して、有機溶剤２０重量部、樹脂成分１２０重量部及び添加剤１６０重量部を配合したもの；常温粘度１０ｃＰ）をインクジェット法により円形（直径１００μｍ）に塗布した。塗布は、パターニング間隔（円の中心から隣接の円の中心までの間隔）を１５０μｍとし、２０点×２０点（計４００点）行った。
【００６４】
次いで、ペーストを塗布したガラス基材を２００℃で１時間乾燥後、空気中３００℃で６時間熱処理を行った。
【００６５】
熱処理後の試料について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）により銀の分布を測定することにより、銀が円形に分布していることを確認した。また、マイクロレンズ１つの中心部分（銀拡散部分）の紫外線透過率を測定したところ、ガラス基材部分（銀拡散していない部分）の紫外線線透過率と同等の紫外線透過率を有することが分かった  マイクロレンズ１つの中心部分の透過率曲線を図４に示す。
【００６６】
また、ガラス基材の深さ方向における屈折率の分布を調べたところ、ガラス基材との屈折率差が最大で約５×１０−２増大し、塗布した円の中心部において、表面から約１３μｍまで屈折率の分布が生じていることが分かった。
【００６７】
作製したマイクロレンズアレイに、ガラス基材に対して垂直方向からＨｅ−Ｎｅレーザー（レーザー径：２ｍｍ）を照射したところ、レーザーがレンズアレイの各々レンズによって集光されていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１で作製した屈折率分布型マイクロレンズの深さ方向（円の中心部）における屈折率分布を示す図である。
【図２】実施例２の屈折率分布型マイクロレンズアレイの製造における、ペーストのパターニング模式図である。６０μｍは塗布円の直径を示し、１５０μｍは塗布円のパターニング間隔を示す。
【図３】実施例２で作製した屈折率分布型マイクロレンズアレイの透過率曲線（波長と透過率との関係）を示す図である。
【図４】実施例３で作製した屈折率分布型マイクロレンズアレイの透過率曲線（波長と透過率との関係）を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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