(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所的に変化した透過率又は反射率を有するガラス製品もしくはガラスセラミック製品の製造方法であって、
ガラス製品もしくはガラスセラミック製品を準備し、
前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面の一部領域に局所的に限定して、パルス制御されるレーザーによる電磁放射を配向し、前記電磁放射をガラスもしくはガラスセラミックに吸収させ、
前記ガラスもしくはガラスセラミックは、１質量％から６質量％のチタン酸化物を含み、
１ｎｓ未満のパルス時間を有する超短パルスレーザーを使用し、
前記レーザーのパワー密度を、前記レーザーのパワー密度がアブレーション閾値を下回りかつ照射領域で透過率もしくは反射率が低下するように選定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
吸光係数が高まる、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
ピコ秒レーザーを使用する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
３５５ｎｍから１１００ｎｍのスペクトル領域の波長を有するレーザーを使用する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
レーザースキャナを用いて、レーザービームのスキャン過程で、前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面を走査し、これにより、前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の前記表面での前記レーザービームの光点よりも大きい面積の領域に照射を行う、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
準備される前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品は、錫、鉄、バナジウム、クロム、セリウム、ネオジム、ユーロピウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ヒ素、アンチモン、銅、銀、及び／又は、金の各元素のうち少なくとも１つをイオン形態及び／又は金属形態で含む、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記照射領域に、照射によって前記照射領域での可視スペクトル領域の積分光透過率が非照射領域に比較して少なくとも５％低減される期間又は頻度で、照射を行う、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記照射領域をレーザースキャナで複数回走査する、
請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
スキャン過程中、焦点面から前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面までの距離を変化させる、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
透明なガラスセラミックを準備する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
光散乱性のガラスセラミック製品を準備し、
ガラスセラミックにレーザーで照射を行い、前記照射により前記ガラスセラミックの吸光係数を増加させ、これにより、照射領域での可視光に対する反射率を少なくとも５％低下させる、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
ボリューム色づけされたガラス製品もしくはガラスセラミック製品を準備する、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
ガラス素子もしくはガラスセラミック素子を備えた製品であって、
前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、第１の領域と隣接する第２の領域とを有しており、
前記第２の領域は、前記第１の領域よりも前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の表面での面積の割合が小さく、かつ、前記第１の領域より吸光係数が高く、
前記第２の領域は、少なくとも１つの第１の色づけ成分を含み、これにより、前記第２の領域での可視スペクトル領域の積分光透過率もしくは積分反射率は、前記第１の領域に比べて低減されており、
前記第１の色づけ成分は、前記第２の領域での可視スペクトル領域の積分光透過率もしくは積分反射率を低減しており、
前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、接合部の継ぎ目を有さず、
ガラスもしくはガラスセラミックは、組成中、１質量％から６質量％の範囲の割合で、チタン酸化物を含む、
ことを特徴とする製品。
【請求項１４】
前記第２の領域のガラスもしくはガラスセラミックでの光散乱率は、前記第１の領域のガラスもしくはガラスセラミックでの光散乱率に比べて、最大で絶対値２０％高い、
請求項１３記載の製品。
【請求項１５】
前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子のガラスもしくはガラスセラミックは、錫、鉄、バナジウム、クロム、セリウム、ネオジム、ユーロピウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ヒ素、アンチモン、銅、銀、及び／又は、金の各元素のうち少なくとも１つを含む、
請求項１３又は１４記載の製品。
【請求項１６】
前記第２の領域での可視スペクトル領域の積分光透過率は、前記第１の領域での光透過率に比べて、少なくとも５％小さい、
請求項１３から１５までのいずれか１項記載の製品。
【請求項１７】
前記第２の領域は、前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の第１の表面から反対側の第２の表面まで延在している、
請求項１３から１６までのいずれか１項記載の製品。
【請求項１８】
前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、ガラスセラミック素子である、
請求項１３から１７までのいずれか１項記載の製品。
【請求項１９】
前記ガラスセラミック素子の１つもしくは複数の前記第１の領域は、透明である、
請求項１８記載の製品。
【請求項２０】
前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、ボリューム色づけされた複数の前記第１の領域を有する、
請求項１４から１９までのいずれか１項記載の製品。
【請求項２１】
前記第２の領域が前記第１の領域に比べて少なくとも５％低い反射率を有する光散乱性のガラスセラミック素子が設けられている、
請求項１３から１８までのいずれか１項記載の製品。
【請求項２２】
・４００ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域にわたって波長を変化させた場合に、所定の波長λに対する第１の領域（１６）の透過率をτ１（λ）とし、同じ波長に対する第２の領域（１５）の透過率をτ２（λ）としたときの透過率の差（τ１（λ）−τ２（λ））／（τ１（λ）＋τ２（λ））が、前記透過率の差の平均値に関して、最大で３０％変動する、
・４００ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域にわたって波長を変化させた場合に、所定の波長λに対する第１の領域（１６）の反射率をρ１（λ）とし、同じ波長に対する隣接する第２の領域（１５）の反射率をρ２（λ）としたときの反射率の差（ρ１（λ）−ρ２（λ））／（ρ１（λ）＋ρ２（λ））が、前記反射率の差の平均値に関して、最大で３０％変動する、
・４００ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域にわたって波長を変化させた場合に、所定の波長λに対する第１の領域（１６）の吸光係数をα１（λ）とし、同じ波長に対する第２の領域（１５）の吸光係数をα２（λ）としたときの吸光係数の差（α１（λ）−α２（λ））／（α１（λ）＋α２（λ））が、前記吸光係数の差の平均値に関して、最大で３０％変動する、
のうち少なくとも１つの条件が満足されている、
請求項１３から２１までのいずれか１項記載の製品。
【請求項２３】
前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、前記ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の体積に関して、最大で４９％の、前記第２の領域の割合を有する、
請求項１３から２２までのいずれか１項記載の製品。
【請求項２４】
前記第２の領域の表面領域は、アブレーションされているかもしくはマット化されているかもしくは粗面化されている、
請求項１３から２３までのいずれか１項記載の製品。
【請求項２５】
局所的に変化した透過率又は反射率を有するガラス製品もしくはガラスセラミック製品の製造方法であって、
ガラス製品もしくはガラスセラミック製品を準備し、
前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面の一部領域に局所的に限定して、パルス制御されるレーザーによる電磁放射を配向し、前記電磁放射をガラスもしくはガラスセラミックに吸収させ、
前記ガラスもしくはガラスセラミックは１質量％から６質量％のチタン酸化物を含み、
前記ガラスもしくはガラスセラミックに１ｎｓ未満のパルス時間を有するレーザーパルスを照射し、
前記レーザーのパワー密度を、前記レーザーのパワー密度によって前記ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面でのアブレーションが生じ、かつ、照射領域で吸光係数が高まることにより透過率もしくは反射率が低下するように、選定する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射を用いた処理により出発材料の厚さ及び／又は体積の少なくとも一部にわたって局所的に限定された面又は全面でガラス及びガラスセラミック材料の吸光特性を変化させ、これによりモノリシックな出発材料の厚さの一部又は好ましくは全体にわたって透過率を所望の規模で変化させる方法に関する。本発明はさらに、本発明の方法によって製造可能なガラス素子もしくはガラスセラミック素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製もしくはガラスセラミック製のデバイスの透過率を局所的に変化させるために、従来４種の異なるバリエーションが行われている。
【０００３】
第１は、それぞれ異なる透過率を有する２種の材料を接合して、部分的に別の透過率を有する１つのデバイスを形成することである。この場合、はんだ付け、溶接、接着などの全ての接合方法を使用できる。ここでの欠点は、それぞれ異なる透過率を有する２種の材料を要するということである。これには個々に製造の手間がかかり、定められた異なる透過率を調整することは困難であるか又は多くの場合に全く行えない。また、２種の材料は、それぞれ異なる機械的特性及び物理的特性及び化学的特性を有する。これは、後の使用の際に、温度変化耐性及び化学耐性及び機械的破断耐性に関して欠点となることがある。さらに、接合部の継ぎ目も別の物理的特性及び化学的特性を有し、デバイス特性に悪影響を与えることがある。なお、接合部の継ぎ目は大抵の場合に光学的に障害となるか又は破断縁を形成する。また、閉じた面を大きなデバイスに組み込むことはしばしばきわめて困難である。なぜなら、全ての面を接合しなければならず、隙間の寸法を慎重に考慮する必要が生じるし、接合媒介力を高めるために接合部の継ぎ目にかけるべき力も得られないからである。
【０００４】
第２に、局所的なコーティングによって透過率を局所的に変化させることもできる。こうした手段は例えばＷＯ２０１２／００１３００Ａ１に提案されている。この場合、接合方法とは異なり、確かに材料は１種で済むが、その代わり、要求される所定の透過特性を満足するためのコーティング物質が付加的に必要である。局所的に高い透過率を達成するために、デバイスのうち低い透過率を有する領域がコーティングされる。その前提として、デバイス全体の基本透過率が完成製品の要求最大透過率と同じレベルになければならない。このことは、場合によってはガラスの組成の変更を要するので、実用上は同様にコストの上昇をまねく。
【０００５】
部分コーティングのコストも無視できるものではない。何らかの方式でマスキングを行わなければならないからである。また、コーティング方法には、デバイスに充分に接着し、かつ、損傷なしにデバイスの後の全ての使用条件に耐えうる適切なコーティングを見出さなければならないという欠点もある。
【０００６】
加えて、コーティングは、別の化学的特性及び別の物理的特性を有するデバイスの新たな表面を形成する。このことは、例えば、薬剤パッケージングにおいて、内部コーティングの場合に薬剤の製品との接触が生じて、欠点となることがある。製品が外部コーティングを有する場合、スクラッチ又は他の変化及び損傷が生じることもある。さらに、コーティングは常に表面に対して行われるが、このことは、触覚特性、光学特性、スクラッチの生じやすさ又は摩擦の点で望ましくないことも多い。
【０００７】
ついで、第３として、セラミック材料、ほうろう、セラミックガラス及びガラスのレーザーエングレービング方法がＥＰ０２３３１４６Ｂ１から公知である。この場合、マーキングすべき材料に、放射感応性の添加剤として、レーザー照射によって他の色を呈する「セラミックカラーボディ」の形態の無機顔料粒子が混合される。こうした顔料粒子はガラス及びガラスセラミックには溶融状態の間しか添加できないので、これらを一緒に溶融することになるが、そうすると効果が失われる。粉末から焼結形成されるセラミックにおいてのみ、こうした方法が可能となる。また、セラミックは透明でないので、表面に作用するパルス化及びフォーカシングされたレーザービームが必須である。この場合、当該方法で照射のために選定される最適な波長は、放射感応性の添加剤で最大の吸収が生じ、一方、マーキングされる無機材料で最小の吸収が生じる波長である。したがって、前提となるのは、出発材料の吸光率が局所的に異なるということ、すなわち、マーキングすべき出発材料の局所的に異なる吸光度（ひいては別の色印象）をもたらす複数の局所的な吸光点がセラミックに含まれなければならないということである。さらに、セラミックは一般に不透明であるので、こうしたマーキングの侵入深度は通常約１ｍｍ未満である。
【０００８】
第４の方法は、透明なガラス及び透明なガラスセラミックをレーザーによって内部マーキングする方法である。ここでは、パルス化されかつ高度にフォーカシングされたレーザービームによって、小さな点状の体積（典型的には１ｍｍ３より格段に小さい体積）でガラス内に微細亀裂が形成され、これにより構造体又は接合体の局所的破壊が行われる。こうして、入射光の偏向もしくは反射又は全方向散乱ひいては乳白色ガラス効果を発生させる局所的な反射面もしくは散乱面が形成される。当該ガラスは局所的に半透明となるが、必ずしも（全体）透過率の変化が起こらなくてよい。この場合、平面的又は空間的に広がるパターンを形成するために、レーザービームの焦点をガラスボリューム内で或るポイントから別のポイントへとガイドしなければならない。また、前提条件として、ガラスもしくはガラスセラミックが処理前に高度に透明でなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の基礎とする課題は、モノリシック型デバイスの出発材料の処理された部分領域の透過率を低減するために、ガラスもしくはガラスセラミックの限定された面で、出発材料の厚さ及び／又は体積の少なくとも一部にわたって簡単に吸光特性を変化させられるようにすることである。特に、可視スペクトル領域の全体にわたって透過率が均等に低減される。
【００１０】
この場合、局所的にもしくは全面にわたって又は全体積で透過率を変化させるために、モノリシック型デバイスに無機顔料の形態の付加的なカラーボディを混合する必要が無く、付加的なコーティング又は接合体などを設ける必要も無いとよい。
【００１１】
また、出発材料の局所的破壊又は構造の変化によって生じる材料中の局所的な散乱中心が存在しないことが望ましい。
【００１２】
材料を通して焦点を正確に移動させなければならず、しかも極端に小さな体積しか処理できない、高価な高度フォーカシングレーザーの使用も、本発明では同様に不要である。
【００１３】
接合部の継ぎ目の欠点、すなわち、視覚的なアピアランスの問題、及び、破断をまねきかねない１つもしくは複数の付加的な構造部エッジが生じる問題も、本発明では回避される。
【００１４】
また、１つの大きな面内の複数の閉じた面の透過性も、他の材料を添加する必要なく簡単に変化させることができる。特に、それぞれ異なる透過率を有する複数の異なる出発材料の形成を省略できる。
【００１５】
さらに、透過率を局所的に調整するためのコーティングはもはや必要ない。これにより、コーティング物質及び適切なコーティングプロセスの模索を省略できる。ただし、他方では、透過率及び／又は色を適合化するため、又は、反射防止などの他の特性を形成するために、場合によりコーティングを使用することもできる。
【００１６】
出発材料に適合しかつ化学的にこれに調和しなければならない何らかの粒子状の添加剤の混合も省略できる。このため、混合顔料によって出発材料とは異なる色印象が生じることも回避できる。
【００１７】
本発明の課題は、独立請求項の対象によって解決される。本発明の有利な実施形態及び発展形態は各従属請求項の対象となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
したがって、本発明では、局所的に変化した透過率を有するガラス製品もしくはガラスセラミック製品の製造方法において、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品が準備され、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の一部領域に局所的に限定されるようにレーザーによる電磁放射が配向され、この電磁放射がガラスもしくはガラスセラミックに吸収され、これによりガラス製品もしくはガラスセラミック製品の照射領域の透過率が低減される。ここで、レーザーのパワー密度は、好ましくは、このパワー密度が照射を受けたガラスもしくはガラスセラミックのアブレーション閾値を下回るように選定される。局所的に変化した透過率は、特に、局所的に吸光係数を変化させることによって生じる。したがって、好ましくは、照射領域において吸光係数が高められ、透過率が低減される。
【００１９】
したがって、この方法は、好ましくは、局所的に変化した吸光度を有するガラス製品もしくはガラスセラミック製品を製造するために用いられる。
【００２０】
また、上記方法は、光散乱性又は不透明なガラスセラミックにも適用可能である。こうしたガラスセラミックでは、材料内での強い光散乱のために、透過率がきわめて小さい。本発明の方法がこうした材料に適用され、照射によって材料中の吸光係数が局所的に高められる場合、反射率が低下する。ガラスセラミックに侵入する光は散乱し、その一部が再び入射側へ戻る。吸光係数を局所的に高めれば、光が戻ってガラスセラミックから散乱放出されるまでの光の吸収が増幅されるのである。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、光散乱性のガラスセラミック製品が用いられ、ガラスセラミックにレーザーでの照射が行われ、この照射によりガラスセラミックの吸光係数が増加され、これにより、照射領域での可視光に対する反射率が低減される。本発明の方法で製造可能なガラスセラミック製品において、好ましい実施形態では、照射領域の反射率が少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％低減される。本発明における光散乱性のガラスセラミック製品とは、半透明もしくは不透明のガラスセラミック製品であると理解されたい。このように反射性について達成される遮光効果は、特に、可視スペクトル領域の反射率が少なくとも透過率と等しいガラスセラミック製品で顕著である。
【００２２】
上記方法によれば、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品、又は、ボリューム色づけされたモノリシックなガラス素子もしくはガラスセラミック素子が形成され、このガラス素子もしくはガラスセラミック素子は第１の領域と隣接する第２の領域とを有する。ここで、第２の領域の透過率又は反射率は、第１の領域の透過率又は反射率よりも小さい。
【００２３】
一実施形態によれば、第２の領域のガラスもしくはガラスセラミックでの光散乱率は、第１の領域のガラスもしくはガラスセラミックでの光散乱率に比べて、最大で絶対値２０％、好ましくは最大で絶対値１０％、さらに好ましくは最大で絶対値５％、特に好ましくは最大で絶対値１％、高い。したがって、第２の領域のガラスセラミックでの光散乱率は、光透過率を変化させていない隣接する第１の領域の光散乱率にほぼ等しい。光透過率の大きさの差が最大で絶対値２０％であるという上限は、第１の領域での光散乱率が第２の領域での光散乱率よりも小さいケースにも該当する。いずれにしても光散乱率の差が小さいことにより、可視となる効果も小さい。光散乱率は、入射光の全体強度から直接透過光とフレネル反射率と吸光度とを減算した部分である。パーセンテージの絶対値で示される散乱率の差は、光ビームの透過時の散乱光の割合に関する。全体強度に対する第２の領域の散乱光強度の割合が例えば３％である場合、第１の領域での増分が絶対値５％であるとは、第１の領域での散乱光強度の割合が３％＋５％＝８％であることを意味する。本発明において用いられる透過率、散乱率、吸光度、反射率などの概念はＤＩＮ５０３６−１に準拠した定義に対応し、ＩＳＯ１５３６８に準拠した測定プロトコルによって求められるものである。
【００２４】
材料表面が本発明の方法によって処理される場合、吸光度の変化ひいては透過率の変化の効果はボリューム全体で見てきわめて小さいことが多く、大抵の場合不充分である。したがって、本発明の方法では、材料体積内で放射が吸収されるように放射波長を選定することによって、ガラスの表面だけでなく同時にボリュームの少なくとも一部の所定領域を加熱でき、充分な大きさの効果が得られるよう変化させることができる。これにより、効果が所望の規模の適用に対応し、材料表面が処理中にオーバーヒートするおそれがなくなる。
【００２５】
本発明の別の重要な特徴は、入射波長を、目標とする効果の波長すなわち透過率の変化が生じる波長に必ずしも対応させなくてよいということである。よって、本発明では、例えば、可視スペクトル領域、特に５００ｎｍから５５０ｎｍの領域の波長を有するレーザーによる照射が可能である。それでも、得られる効果は例えば３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視領域に入り、ガラス中に存在する元素及び化合物の物理化学的反応によって、この領域の１つもしくは複数の波長で透過率の変化を生じさせることができる。このことは、入射エネルギがガラスもしくはガラスセラミック中の所定の元素とだけ相互作用し、ガラスもしくはガラスセラミックの全体構造には作用を及ぼさないという事実に負っている。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、初期出力８Ｗから１０Ｗのピコ秒パルスレーザーが使用される。個々のパルスエネルギは、レーザーのタイプとは関係なく、好ましい実施形態では１パルス当たり５μＪから１５０μＪ、好ましくは１パルス当たり５μＪから１００μＪである。したがって、例えば、ナノ秒領域のパルス長さ及び相応のパルスエネルギを有するＵＶレーザーも、ガラスもしくはガラスセラミックを処理するのに好適である。
【００２７】
レーザーのパワー密度は、特に照射体積の全体にわたって、材料の損傷が回避され、これと同時に、エネルギ密度が各照射領域の透過率の低下ひいては各照射領域の遮光を生じさせるのに充分となるように設定される。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、照射体積ひいてはパワー密度は、レーザー焦点の移動によって調整できる。この場合、レーザーの焦点が照射を受ける被加工材の表面に近づくにつれ、照射体積が小さくなりかつパワー密度が大きくなる。
【００２９】
使用されるパワー密度により、材料の損傷が回避され、同時に、エネルギ密度が各照射領域の透過率の低下ひいては各照射領域の遮光を生じさせるのに充分となる。レーザービームにより、放射エネルギを材料内で局所的に狭く限定した状態で利用できる。
【００３０】
このことは、ガラスもしくはガラスセラミックへのエネルギ入力が照射領域の透過率を低減させ、その際に周囲の材料を強く加熱することなく、したがって、例えば、照射領域における耐性を低下させる微細亀裂や位相及び／又は体積の変化を少なくとも大部分もしくは完全に回避できるので、有利である。このため、照射を受けるガラス製品もしくはガラスセラミック製品の機械的特性に少なくとも重大には悪影響を及ぼすことなく、透過率の低減を達成できる。
【００３１】
必要なパワー密度もしくはエネルギ密度を材料へ有利に導入するために、ここでは、パルス制御されるレーザー、特にピコ秒パルスレーザーもしくは超短パルスレーザーが用いられる。特に好ましくは、ここでの超短パルスレーザーは、１ｎｓ未満のパルス時間を有する。
【００３２】
特に、入射してくる放射により、ガラスもしくはガラスセラミック中の色形成成分から色づけ成分への少なくとも部分的な変換が行われる。これにより、ガラス材料もしくはガラスセラミック材料の吸光係数が高められる。
【００３３】
本発明で云う色形成成分とは、適切な放射又は適切なエネルギ入力が作用したときに、透過率を低減させる色づけ成分へと変換される、ガラスもしくはガラスセラミックの成分であると理解されたい。こうした色形成成分は、本発明の一実施形態によれば、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の透過率、特に可視領域（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）の透過率にほとんどもしくは全く影響しない。
【００３４】
この場合、入射エネルギを色形成成分によって吸収することができる。ただし、入射エネルギを準備されたガラス製品もしくはガラスセラミック製品の別の成分に先ず吸収させ、後のプロセスで色形成成分へ移行させてもよい。特に、高い入射エネルギ密度に基づいて、非線形の光学効果が生じる。この場合、エネルギ伝送にガラスもしくはガラスセラミックの別の成分が関与することも考えられる。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、レーザースキャナを用いてレーザービームのスキャン過程でガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面が走査され、これにより、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面のレーザービームの光点よりも大きい面積の領域が照射を受ける。レーザースキャナの相応のプログラミングにより、プログラミングされた幾何学的形状、例えば企業ロゴもしくはその他の視覚的なマークなどに対応する領域に照射を行うことができる。このようにして、例えば、調理プレート又はストーブ用のぞき窓などにおいて、デザインエレメント、企業ロゴ及び平面デコレーションを、全ボリュームにわたって、すなわち、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面ごとに、設けることができる。
【００３６】
従来のマーキングプロセスとは異なり、本発明の方法では、レーザーを点状に材料内にフォーカシングする必要がない。準備されるガラス製品もしくはガラスセラミック製品のボリュームに広がる、照射領域での透過率の変化又はボリューム色づけを達成するには、レーザーの焦点面を材料厚さの外側に選択するのみで充分である。
【００３７】
本発明の一実施形態によれば、焦点面は準備されるガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面の上方又は下方に定められる。レーザーの焦点面からガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面までの相対距離が２ｍｍから１０ｍｍの範囲、特に４ｍｍから８ｍｍの範囲であると特に有利であることが判明している。照射領域の全体積の遮光を形成するには、単に各面を走査するだけでよく、深部までの走査は必要ない。ただし、焦点、すなわち、焦点面からガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面までの距離を、別の実施形態として、例えば照射体積における透過率低減の均等性を高めるため、又は、３次元効果を達成するために、スキャン過程中に変化させてもよい。このようにすれば、焦点を、被加工材すなわちガラス素子もしくはガラスセラミック素子の上方又は下方に位置させることができる。レーザー焦点を（被加工材の上方又は下方へ）位置決めし、当該焦点をガラス素子もしくはガラスセラミック素子の表面から遠ざけることにより、遮光の強度又は透過率の変化強度を調整できる。こうして、例えば、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の下方の焦点での遮光強度を、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の上方の同等の大きさの焦点での遮光強度より強くすることができる。このように、パワー密度の変更又は焦点距離の変更により、照射中に、被加工材の厚さ全体にわたって、種々の強度の色づけ部もしくは遮光部を形成することができる。したがって、例えば、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子での３次元の光効果を形成することができる。
【００３８】
３次元効果を達成するために、有利な実施形態では、レーザー焦点を、照射を受けるべきガラス製品もしくはガラスセラミック製品の後方に定め、製品の裏面から表面にわたる深部を走査するように構成できる。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、照射領域はレーザースキャナで多重に走査される。照射領域の複数回のスキャニングにより、特に、透過率の低減度もしくは遮光の強度が高められる。スキャン過程の回数を変化させることにより、例えば、照射領域に種々の強さの遮光を行うことができる。このことに関連して、発明者らは、飽和効果が観察されうることを発見している。つまり、照射領域での透過率はレーザースキャナの走査の回数が増大するにつれて緩慢に低下するようになり、最終透過率もしくは飽和限界値としての透過率最小値へ近づく。一実施形態では、透過率は飽和限界値に漸近する。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば、レーザーのパワー密度は、例えば材料剥離もしくは微細亀裂による材料の損傷、又は、照射領域のモルフォロジーの変化、例えばガラスセラミック製品での結晶相の転換が回避されるように設定される。
【００４１】
特に、準備されるガラス製品もしくはガラスセラミック製品は、色形成成分として、レーザー照射により色づけ成分へ変換される金属イオンを含む。本発明の一実施形態によれば、準備されるガラス製品もしくはガラスセラミック製品は、チタン、錫、鉄、バナジウム、クロム、セリウム、ネオジム、ユーロピウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ヒ素、アンチモン、銅、銀、及び／又は、金の各元素のうち少なくとも１つを含む。これは、色形成成分である金属イオンの酸化状態をレーザー誘導によって変化させることで、透過率が低減されることに基づいている。上述した元素のなかで、チタンが特に有効であると判明している。本発明の一実施形態によれば、ガラスもしくはガラスセラミックは、この場合、組成中、１重量％から６重量％の領域の割合で、チタン酸化物を含む。
【００４２】
ガラスもしくはガラスセラミックの組成は、この場合、色づけの明晰性への影響を有する。したがって、例えば、チタンを含有するガラスセラミックに照射を行うことにより、グレーもしくはブルーグレーの遮光部を得ることができる。
【００４３】
本発明の一実施形態によれば、ガラス製品、特に石灰ナトロンガラスが準備される。
【００４４】
本発明の一実施形態によれば、支配的な結晶相として高石英混合結晶を含むガラスセラミック材料、好ましくはＬＡＳガラスセラミックが準備される。好ましくは、透明なガラスセラミック、例えば商標名Robax又はCleartransが準備される。
【００４５】
本発明の別の実施形態によれば、グリーンガラス状態のガラスセラミック製品に照射が行われる。グリーンガラスのセラミック化は後続の方法ステップで行われる。また、照射中のセラミック化も可能である。
【００４６】
本発明の別の実施形態によれば、ボリューム色づけされたガラス製品もしくはガラスセラミック製品が準備される。よって、本発明の方法では、既に色づけされているガラスもしくはガラスセラミックの透過率をさらに低減することができる、又は、ボリューム色づけされたガラス製品もしくはガラスセラミック製品の照射領域にさらに遮光を行うことができる。特に、上記方法によれば、バナジウムを含有するボリューム色づけされたガラスセラミックにさらなる遮光を行うことができる。
【００４７】
本発明の一実施形態によれば、照射によって、照射領域の可視スペクトル領域（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）での積分光透過率が非照射領域に比較して少なくとも２％、好ましくは少なくとも３．５％、特に好ましくは少なくとも５％、低減される。積分光透過率の著しく大きな低減も達成可能である。好ましくは、当該照射により、照射領域の可視スペクトル領域（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）の積分光透過率が、非照射領域に比較して、少なくとも１０％又は少なくとも１５％又は少なくとも２０％、低減される。
【００４８】
放射源の選択とエネルギの導入形態とにより、透過率を変化させる領域を、点状から線状乃至面状とすることができる。ここで、点状とは、レーザービームの幾何学的結像が表面にあり、空間点の形態でのフォーカシングが行われないことを意味する。材料の厚さ全体にわたって、当該形状は円筒又は鋭角の円錐であってよい。エネルギが点状に導入されるため、放射源又はその他の要素の運動により、透過率を変化させる領域は、任意の形状、例えば文字もしくは記号もしくは三角形もしくは四角形もしくは他の任意の幾何学的形状などを取ることができる。透過率を変化させる領域の寸法は、直径０．１ｍｍから数平方メートルまで変化しうる。
【００４９】
本発明の有利な実施形態によれば、可視スペクトル領域の全体で積分光透過率が低減される。特に、可視スペクトル領域の全体にわたる光透過率の低減が均等に行われ、これにより、各照射領域はグレーの色づけ部を有する。したがって、本発明の方法を用いて処理されるガラスは、過照射効果によって色が付いて、たいていＵＶ領域の透過率が際立って低下した、可視の茶色部分を有するガラスもしくはガラスセラミックとは区別される。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、積分光透過率の低減度、特に波長領域３８０ｎｍから７８０ｎｍの低減度（差）は、最大で３０％、好ましくは最大２０％又は最大１５％である。なお、ここに挙げた値はそれぞれ絶対差である。
【００５１】
このことは、照射領域が観察者にとってより暗く見えるようになるものの、色印象はほとんど変化しないため、有利である。特に、例えばＬＥＤなどの光源を用いると、その照明は照射領域を通る際に遮光される一方、観察者にとっての色印象はほとんどもしくは全く変化しない。
【００５２】
発明者らは、本発明によって処理されるガラス製品もしくはガラスセラミック製品の事後熱処理によって、透過率の変化を完全にもしくは部分的にリセットできることを発見した。選択された熱処理温度及び熱処理持続時間に依存して、例えば、事後熱処理により、色づけを微調整でき、又は、色作用を遅滞なく完全に除去できる。
【００５３】
こうして、例えば、本発明にしたがって処理された透明なガラスセラミックを、４００℃の温度で事後熱処理することにより、予め色づけされた領域の大部分を脱色することができる。
【００５４】
このように、例えば、本発明の方法によって、生産地証明のため及び／又は品質保証のためのマークをガラスもしくはガラスセラミックに施すことができる。例えばマーキングされたストーブ用のぞき窓の場合、エンドユーザがストーブの使用を開始する際の熱処理によって簡単にこれを除去できるように構成可能である。
【００５５】
さらに、本発明は、特に本発明の方法によって製造可能な、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子を備えた製品に関する。ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、第１の領域と隣接する第２の領域とを有しており、第２の領域は、第１の領域よりもガラス素子もしくはガラスセラミック素子の表面での面積の割合が小さく、かつ、第１の領域より強くボリューム色づけされているか又はより高い吸光係数を有する。ここで、第２の領域は少なくとも１つの第１の色づけ成分を含み、この第１の色づけ成分は、第２の領域の吸光係数、ひいては、可視スペクトル領域の積分光透過率もしくは積分反射率を低減する。第２の領域の可視スペクトル領域の積分光透過率は第１の領域に比べて低減されている。なお、第１の領域と第２の領域とは共通の微細構造を有する。共通の微細構造とレーザー処理のみによる光学特性の変化とにともない、典型的には、例えば種々に色づけされたガラスを相互に接合するケースとは異なり、第１の領域及び第２の領域が同じ組成を有する。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の第２の領域は、このガラス素子もしくはガラスセラミック素子の体積に関して、最大で４９％、好ましくは最大で３０％、特に好ましくは最大で１０％の割合を有する。
【００５７】
可視スペクトル領域における、第１の領域の積分光透過率と第２の領域の積分光透過率との差は特には少なくとも１つの第１の色づけ成分によって生じるが、その一方で、散乱効果は、第１の領域の透過率と第２の領域の透過率との差に全く影響しないか又はいずれにしろ僅かな規模でしか影響しない。したがって、本発明の一実施形態では、第２の領域のガラスもしくはガラスセラミックでの光散乱率は、第１の領域のガラスもしくはガラスセラミックの光散乱率に比べて、最大で絶対値２０％、好ましくは最大で絶対値１０％高い。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、ガラスもしくはガラスセラミックは、チタン、錫、鉄、バナジウム、クロム、セリウム、ネオジム、ユーロピウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ヒ素、アンチモン、銅、銀、及び／又は、金の各元素のうち少なくとも１つをイオン形態及び／又は金属形態で含む。好ましくは、ガラスもしくはガラスセラミックは、イオン形態及び／又は金属形態のチタンを含む。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、第２の領域の可視スペクトル領域での積分光透過率は、第１の領域の光透過率に比べて、少なくとも２％、好ましくは少なくとも３．５％、特に好ましくは少なくとも５％低い。好ましい実施形態によれば、第１の領域の積分光透過率と第２の領域の積分光透過率との差は、可視スペクトル領域全体にわたって一貫して一定である。
【００６０】
特に、第１の領域の透過率をτ１とし、第２の領域の透過率をτ２としたときの透過率の差（τ１−τ２）／（τ１＋τ２）は、可視スペクトル領域の全体にわたって、（絶対差で）最大で２０％、好ましくは最大で１２％、特に好ましくは最大で７％である。
【００６１】
第１の領域の透過率と第２の領域の透過率との差（τ１−τ２）／（τ１＋τ２）が可視スペクトル領域の全体にわたって一定もしくは少なくともほぼ一定であると有利である。なぜなら、このようにすれば、観察者にとって第２の領域のほうが第１の領域よりも暗く見え、しかも遮光部がニュートラルな色となるからである。言い換えると、この実施形態では、第１の領域と第２の領域とが同じ色相もしくは色座標を有し、第２の領域が第１の領域よりも暗くなる。このように、本発明では、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子が、例えば透明な色無しの第１の領域と、グレーから黒の色相を有する第２の領域とを含む。３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域での第２の領域の透過率は、第１の領域に比べて、所望される第２の領域の遮光効果に依存する。顕著な遮光効果を得るには、有利には、第１の領域において、３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域全体におけるスペクトル透過率を、第２の領域のスペクトル透過率に比べて、少なくとも２％、好ましくは少なくとも３．５％、特に好ましくは少なくとも５％高くするとよい。
【００６２】
第２の領域は、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の第１の表面から反対側の第２の表面まで延在しうる。これに対して、別の実施形態において、少なくとも１つの第２の領域が第１の領域によって完全に包囲されるように構成してもよい。つまり、相応の第２の領域が第１の領域の内部に位置していてもよい。
【００６３】
一実施形態では、第２の領域は少なくとも１つの２次元パターンとして第１の領域内に形成される。つまり、例えば調理プレート又はストーブ用のぞき窓などにおいて、デザインエレメント、企業ロゴ及び平面デコレーションを、ボリューム全体にわたって（表面ごとに）設けることができる。３次元効果を形成することもできる。よって、他の実施形態として、第２の領域を第１の領域の少なくとも１つの３次元パターンとして構成することもできる。
【００６４】
本発明の一実施形態では、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、ガラスセラミック、特にアルミニウムシリケートガラスセラミックである。
【００６５】
ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の第１の領域は、一実施形態によれば、透明である。特に、第１の領域は少なくとも７０％の積分光透過率τＶＩＳを有する。
【００６６】
別の実施形態では、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、ボリューム色づけされた第１の領域を有する。例えば、第１の領域のボリューム色は、バナジウムイオンなどの有色かつ多価の金属イオンによって形成される。
【００６７】
ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の第１の領域と第２の領域とは、共通の微細構造を有する。好ましくは、微細構造は、第１の領域と第２の領域との間の応力をほとんど有さない。したがって、一実施形態では、偏光フィルタでの分析によっても応力は検出されない。
【００６８】
本発明の一実施形態によれば、第１の領域の可視光の反射率は、第２の領域の反射率に対し、最大で絶対値２０％、好ましくは最大で絶対値１０％、特に好ましくは最大で絶対値５％異なる。
【００６９】
発明者らは、第１の領域の透過率と第２の領域の透過率との差が、特には、第２の領域の付加的な散乱中心、例えば微細亀裂又は他の欠陥に帰せられるものでないことを基礎としている。
【００７０】
本発明乃至そのガラス製品もしくはガラスセラミック製品は、ファイバ光学系、薬剤パッケージング、家庭用機器、光学装置、平面ガラスなどの分野において、
・１Ｄ（バー）もしくは２Ｄ（ドットマトリクス）のコードを持続的なマーキングのために（例えばバイアル／注射器の）ガラス壁に導入する適用、
・充填量目盛もしくは充填レベルマーク又はその他のマークを容器（例えばバイアル、チューブ又は注射器など）のガラス壁に導入する適用、
・企業ロゴもしくは幾何学的オブジェクト（進行方向、流れ方向を示す矢印）などの光デザインエレメントを平面ガラス（例えば建物ガラス）に導入する適用、
・ガラスボリューム内のロゴによって、製品の取り違え防止のための持続的なマーキングを行う適用、
・モバイル電話機又は他の電子機器のタッチパネルに、ピクトグラム、記号、幾何学的オブジェクト等を導入する適用、
・例えば機器部分（例えば透明なガラスセラミック調理プレート）を覆うために平面状の遮光部を導入する適用、
などにとって重要である。
【００７１】
本発明を以下に実施形態及び添付図に則して詳細に説明する。ここで、図では、同じ要素もしくは相応する要素に同じ参照番号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の方法を実行する装置を示す図である。
【図２】一実施形態の第１の領域及び第２の領域の透過スペクトルを示すグラフである。
【図３】レーザーの焦点面の距離に依存する処理領域の透過スペクトルを示すグラフである。
【図４】照射過程の回数に依存する第２の領域の透過スペクトルを示すグラフである。
【図５】図２に示されている透過スペクトルの差の特性を示すグラフである。
【図６】別の実施形態による透過スペクトル及びその差を示すグラフである。
【図７】本発明にしたがって処理された光散乱性のガラスセラミック素子の一実施形態を示す図である。
【図８】図７の実施形態にアブレーション表面を設けた変形形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
図１に即して、局所的に変化した透過率を有するガラス素子もしくはガラスセラミック素子を製造するための本発明の方法を詳細に説明する。第１の面３と第２の面５とを有し、寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ及び厚さ４ｍｍのセラミック化されたガラスセラミックプレート１が用意されている。ガラスセラミックプレート１は、通常のように一方側をノブ状に（小突起を有して）形成可能である。ここでのガラスセラミックは色形成成分を含む。好ましくは、当該ガラスセラミックは透明なガラスセラミックである。
【００７４】
ガラスセラミックプレート１は、スリップ鋳造法で製造された、１００ｍｍ×１００ｍｍ及び厚さ３０ｍｍのケイ素酸化物セラミック支持体７上に配置される。ケイ素酸化物セラミック支持体７上に載置される第１の面３は、例えば、ガラスセラミックプレート１の平滑面である。この場合、上方を向いた第２の面５はノブ状の（小突起を有する）下面である。
【００７５】
ケイ素酸化物セラミック支持体７及びガラスセラミックプレート１は室温のもとに置かれる。このような装置の上方に、レーザービーム９０がガラスセラミックプレート１の表面に対して垂直に照射されるように、焦点距離２５０ｍｍのフォーカシング光学系を備えたレーザースキャナ１３が設置されている。焦点でのレーザービーム９０の直径は１．５ｍｍである。ケイ素酸化物セラミック支持体７とガラスセラミックプレート１とから形成される装置は、ガラスセラミックプレート１がレーザービーム９０の焦点に入らず、したがってレーザービームがデフォーカシングされる距離に配置される。この実施形態では、レーザービーム９０はガラスセラミックプレート１上で１０ｍｍの直径を有する。伝送ファイバ１１を介して、レーザースキャナ１３に、レーザー９の波長５００ｎｍから５５０ｎｍのレーザー放射が供給される。レーザー９として、ここでは、二重周波数方式のピコ秒パルスＮｄ：ＹＡＧレーザーが用いられる。出力は８Ｗ、パルス長は２０ｐｓである。特定の実施形態への限定を意図するものではないが、一般に、スペクトル領域３５５ｎｍから１１００ｎｍの波長、好ましくは可視スペクトル領域の波長のレーザーが好適である。一実施形態によれば、上述したように、波長５００ｎｍから５５０ｎｍの領域のレーザーが用いられる。別の実施形態により、上述した３５５ｎｍまでの紫外スペクトル領域の波長を有するレーザーを使用することもできる。
【００７６】
レーザービーム９０を照射された局所領域１５では、透過率が局所的にプレートの厚さ全体にわたって著しく低減され、つまり、可視放射がガラスセラミックプレート１を通って到達しにくくなる。プレートの隣接領域１６又はガラスセラミックプレート１の残りの部分は、透明で色変化のないままであり、つまり、可視領域での高い透過率を保持している。また、ガラスセラミックプレート１は、特に入射領域１５においても、幾何学的には変化しない。このことは平坦性についても局所的な厚さの変動についても当てはまる。
【００７７】
別の実施形態によれば、レーザースキャナが、レーザービームによって、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面全体にわたる走査を行い、これにより、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面のレーザービームの光点よりも面積の大きい領域１５が照射を受ける。
【００７８】
第１の実施形態では、第２の領域は、第１の表面としての第１の面３から第２の表面としての第２の面５まで延在する。
【００７９】
図２には、本発明にしたがって処理された、透明な４ｍｍ厚さのガラスセラミックプレートのスペクトル透過率が波長の関数として示されている。ここで、図２の曲線１５１は本発明にしたがって処理された領域１５すなわちガラスセラミックプレートの第２の領域のスペクトル透過率を表しており、曲線１６１は隣接する非処理領域１６（すなわち第１の領域）のスペクトル透過率を表している。
【００８０】
２つの曲線によって、処理された第２の領域１５の透過率が可視スペクトル領域の全体にわたって非処理の第１の領域１６の透過率よりも小さく、第１の領域の透過率と第２の領域の透過率との差が可視スペクトル領域の全体にわたって比較的一定となることがわかる。
【００８１】
これは、色相への影響を小さくし、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の領域をほぼ所望の通りに遮光するために透過性のみを低減するケースで有利である。したがって、特定の実施形態への限定を意図するものではないが、本発明の一実施形態によれば、第１の領域でのスペクトル透過率は、３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域の全体において、隣接する第２の領域でのスペクトル透過率よりも高い。
【００８２】
図３には、別の実施形態の透過スペクトルが選択された被加工材の表面までのレーザー焦点距離に依存して示されている。この実施形態での被加工材は厚さ４ｍｍの透明なガラスセラミックプレートである。曲線１７１，１７２，１７３は、それぞれ異なる焦点距離で照射された種々の照射領域の透過スペクトルを表している。曲線１７１は、照射中の焦点距離がガラスセラミックの表面から遠い照射領域の透過スペクトルを表しており、曲線１７２，１７３はこれよりも焦点距離が近い照射領域に照射が行われたときの透過スペクトルを表している。図３には、焦点距離が小さくなるにつれて透過率の低減度が増大すること、すなわち、レーザーの焦点がガラスセラミック又は全体的に被加工材の表面に近づくにつれて色づけの強度が増大することが示されている。なぜなら、このようにするとレーザーのパワー密度が高まるからである。
【００８３】
図４には、照射領域（又は第２の領域）のスペクトル透過率が実行された照射過程の回数又はレーザースキャンの走査回数に依存して示されている。スキャナ走査の回数が増大すると、透過率の低減度ひいては遮光効果の強度が増大する。ただし、処理された体積の透過率は、反復回数又はレーザースキャンの走査回数が増大すると１反復ごとに徐々に緩慢に低下するようになり、最終透過率に近づく。したがって、８回から１０回のスキャナ走査を行った後の透過率の差は、５回から７回のスキャナ走査を行った後の差よりも格段に小さい。
【００８４】
上述したように、図２に示されている２つの曲線によって、処理された第２の領域１５では透過率が可視スペクトル領域の全体にわたって低減され、第１の領域の透過率と第２の領域の透過率との差が可視のスペクトル領域の全体にわたって比較的一定となることが判明している。
【００８５】
これは、色相への影響を小さくし、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子の領域をほぼ所望の通りに遮光するために透過性のみを低減するケースで有利である。したがって、特定の実施形態への限定を意図するものではないが、本発明の一実施形態によれば、第１の領域でのスペクトル透過率は、４００ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域の全体において、隣接する第２の領域でのスペクトル透過率よりも高い。
【００８６】
図５には、４００ｎｍから７８０ｎｍの可視スペクトル領域の波長に対する図２の２つの曲線１５１，１６１の差（τ１−τ２）／（τ１＋τ２）が示されている。曲線１５１，１６１は波長依存性の透過率τ１（λ）又はτ２（λ）である。図５からわかるように、図示のスペクトル領域にわたる差の変動は僅かである。この場合、変動の度合は、４００ｎｍから７８０ｎｍの波長領域の平均値の１７％より幾分小さい。
【００８７】
したがって、図５の例のみに限定する意図でないが、広く本発明の実施形態として、可視スペクトル領域、好ましくは４００ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル領域にわたって波長を変化させた場合、所定の波長λに対する第１の領域１６の透過率をτ１（λ）とし、同じ波長に対する隣接の第２の領域１５の透過率をτ２（λ）としたときの透過率の差（τ１（λ）−τ２（λ））／（τ１（λ）＋τ２（λ））は、透過率の差の平均値に関して、最大で３０％、好ましくは最大で２０％、変動する。
【００８８】
図６には、可視スペクトル領域において、ほぼ一定の透過率の差の別の例が示されている。スペクトル１６２は、厚さ４ｍｍのガラスセラミックプレートの非処理の第１の領域１６の透過率τ１（λ）である。スペクトル１５２は、本発明によれば、プレートの、レーザー照射を受けた第２の領域１５の透過率τ２（λ）である。曲線１５３は対応する２つの曲線の差（τ１（λ）−τ２（λ））／（τ１（λ）＋τ２（λ））である。
【００８９】
上記の差の平均値は、４００ｎｍから７８０ｎｍの波長領域において０．５２８であり、当該波長領域での変動量すなわち最大値と最小値との差は、０．０９２７である。これにより、変動度は０．０９２７／０．５２８＝０．１７５６であって、つまり１８％を下回る。
【００９０】
この例での透過率の変化は著しく大きい。曲線１６２の透過率の平均値は０．８６４３であり、（曲線１５２の）遮光された第２の領域１５の透過率の平均値は０．２６６７である。したがって、透過率の低減度は３０．８％である。
【００９１】
図２から図５の実施形態では、透明なガラスセラミックプレートを使用した。ただし、本発明は、光散乱性のガラスセラミックプレートにも同様に適用可能である。光散乱が、一方側の面に入射した光が散乱後に反対側の面で出射するようなものである場合、半透明又は部分透明のガラスセラミックが用いられる。ただし、光散乱は、反対側の面へは光が全くもしくは僅かしか達しない大きさであってもよい。このケースでは不透明のガラスセラミックが用いられる。半透明もしくは不透明のガラスセラミックは、例えばアルミノシリケートガラスセラミック、特に、高い割合でキータイト混合結晶を含むか又はキータイト混合結晶が主結晶相を形成するリチウムアルミノシリケートガラスセラミックである。一般的にはリチウムアルミノシリケートガラスセラミックは本発明に特に適する材料である。リチウムアルミノシリケートガラスセラミックは本発明の方法によって特に良好に色づけできることが判明している。また、こうしたガラスセラミックは、特に高石英混合結晶又はキータイト混合結晶を形成しながらセラミック化されるか否かに応じて、透明乃至半透明にも又は不透明にも形成可能である。
【００９２】
図７には、ガラスセラミックプレート１の形態の本発明のガラスセラミック素子の実施形態が示されている。ここでのガラスセラミックプレート１は、第２の領域１５と隣接する第１の領域１６とを有する光散乱性のガラスセラミックから形成されている。領域１５では、高度にパルス化されたレーザービームの照射によって、ガラスセラミックの吸光係数が局所的に高められている。
【００９３】
ガラスセラミックプレートの一面に入射する光２０は、ガラスセラミック内で散乱し、その一部が同じ面３で散乱光２１として再出射される。散乱光２１として光入射面すなわちここでの面３から再出射される入射光の割合を、反射率と称する。図７にはこの割合が反射した光ビームの数として表されている。
【００９４】
第２の領域１５に入射する光２０に対する反射光２１の割合は小さい。当該光は、この領域で高められた吸光係数のために、表面から再出射される前に、大部分が吸収される。このため、領域１５は表面の暗色部のように見える。変化した吸光係数の、反射光のスペクトルに対する作用は、この場合、図２から図５に示されているように、透過光に対する作用と同様である。したがって、相応に、４００ｎｍから７８０ｎｍの波長λのスペクトル領域において、本発明の実施形態での、スペクトル反射率（第１の領域１６でのスペクトル反射率）ρ１（λ）とスペクトル反射率（第２の領域１５でのスペクトル反射率）ρ２（λ）との差についても、この差（ρ１（λ）−ρ２（λ））／（ρ１（λ）＋ρ２（λ））が、同じ波長領域での差の平均値に関して、最大で３０％、好ましくは最大で２０％が変動することが当てはまる。したがって、光散乱性のガラスセラミックのケースでも、この実施形態によれば色相の大きな変化は生じず、輝度の変化のみが達成される。このため、処理された領域１５は正面から観察したとき暗く見える。この実施形態は、ガラスセラミックが部分透明性を有する場合、図５の例に即して説明した実施形態とも組み合わせることができる。その場合には、透過率の差及び反射率の差について、平均値に関して最大で３０％の変動が当てはまる。
【００９５】
上記２つの効果は、吸光係数がレーザー照射の際にほぼ均等に低減されることに基づいている。したがって、本発明のさらに別の実施形態では、波長依存性の吸光係数α１（λ）（非処理の第１の領域１６の吸光係数）及びα２（λ）（処理された第２の領域１５の吸光係数）についても同様の条件が当てはまる。当該実施形態によれば、４００ｎｍから７８０ｎｍの波長領域における差（α１（λ）−α２（λ））／（α１（λ）＋α２（λ））は、上述した波長領域における差の平均値に関して、最大で３０％、好ましくは最大で２０％、変動する。
【００９６】
光散乱性の強い、特に不透明なガラスセラミックでは、光散乱のためにレーザー光の侵入深度が小さくなっている。プレート厚さが充分で、例えば２．５ｍｍ以上である場合、透過率もしくは反射率の低減の効果は、図７に示されているように、典型的には領域１５に限定され、面３から反対側の面へは延在しない。
【００９７】
さらに、半透明もしくは不透明なガラスセラミックにおいても、強い光散乱と表面に近い領域への光強度の集中とのために、ここに図示されている別の実施形態とは異なって、ガラスセラミックのアブレーションが生じることがある。また、アブレーションは、さらに別の実施形態として、ガラスセラミックに照射を行うときのパルス強度を透過率の低減のために充分に大きく設定することによって意図的に生じさせることもできるし、又は、レーザーパラメータ（特に出力及び／又は焦点位置）を変化させた別個のプロセスステップで生じさせることもできる。本発明のこうした実施形態は、遮光された領域の視覚的な検出可能性のほか、触覚的な検出可能性が所望される場合にも有利である。
【００９８】
図８には、図７に示されている実施形態の相応のバリエーションが示されている。ここでは、本発明にしたがって処理された第２の領域の表面領域１５０がアブレーションされ、これによって粗面化又はマット化されており、場合により、アブレーションの度合に応じて、表面１６０に対する小さな後退部が形成される。
【００９９】
本発明の別の態様は、広く適用可能であり、図８の実施形態への限定を意図するものでないが、局所的に変化した透過率もしくは反射率を有するガラス製品もしくはガラスセラミック製品を製造する方法に関する。この方法では、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品が準備され、ガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面の一部領域に局所的に限定されるようにレーザーによる電磁放射が配向され、この電磁放射がガラスもしくはガラスセラミックに吸収される。ここで、レーザーのパワー密度は、これによってガラス製品もしくはガラスセラミック製品の表面でのアブレーションが生じ、同時に照射領域で吸光係数が高まることにより透過率もしくは反射率が低下するように、選定される。
【０１００】
相応に、上記方法により、ガラス素子もしくはガラスセラミック素子、好ましくは、半透明もしくは不透明なガラスセラミック素子を備えた製品が得られる。当該ガラス素子もしくはガラスセラミック素子は、第１の領域と隣接する第２の領域とを有しており、第２の領域は、第１の領域よりもガラス素子もしくはガラスセラミック素子の表面での面積の割合が小さく、かつ、第１の領域より強くボリューム色づけされている。ここで、第２の領域は少なくとも１つの第１の色づけ成分を含み、これにより、第２の領域での可視スペクトル領域の積分光透過率もしくは積分反射率が第１の領域に比べて低減されており、第１の色づけ成分は、第２の領域での可視スペクトル領域の積分光透過率もしくは積分反射率を低減し、第１の領域と第２の領域とは共通の微細構造を有する。第２の領域の表面領域は、アブレーション及び／又はマット化及び／又は粗面化されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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