JP5863227B2 - 光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物 - Google Patents
光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5863227B2 JP5863227B2 JP2009228250A JP2009228250A JP5863227B2 JP 5863227 B2 JP5863227 B2 JP 5863227B2 JP 2009228250 A JP2009228250 A JP 2009228250A JP 2009228250 A JP2009228250 A JP 2009228250A JP 5863227 B2 JP5863227 B2 JP 5863227B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- component
- glass
- optical
- refractive index
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 397
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 182
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 131
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 239000006121 base glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 49
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 33
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 26
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 22
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 16
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 2
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- -1 Al (OH) 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005690 GdF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005385 borate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005341 metaphosphate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
Nb2O5成分 5.0〜60.0%及び
TiO2成分 1.0〜50.0%
の少なくともいずれかを含有する(1)記載の光学部品用ガラス部材。
SiO2成分 0〜30.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する(1)又は(2)記載の光学部品用ガラス部材。
MgO成分 0〜10.0%及び/又は
CaO成分 0〜20.0%及び/又は
SrO成分 0〜20.0%及び/又は
BaO成分 0〜50.0%及び/又は
ZnO成分 0〜40.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(4)のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
Li2O成分 0〜5.0%及び/又は
Na2O成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(7)のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
B2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜10.0%及び/又は
WO3成分 0〜10.0%及び/又は
Bi2O3成分 0〜10.0%及び/又は
ZrO2成分 0〜5.0%及び/又は
La2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Gd2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜10.0%及び/又は
SnO成分 0〜10.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する(1)から(10)のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
(a)パルス幅:10フェムト(10×10−15)秒〜10ピコ(10×10−12)秒
(b)繰り返し周波数:10Hz〜100MHz
(c)焦点位置でのピークパワー密度:3TW/cm2〜400TW/cm2
(d)走査機構によって走査される焦点の走査速度が10μm/秒〜10mm/秒
(a)パルス幅:10フェムト(10×10−15)秒〜10ピコ(10×10−12)秒
(b)繰り返し周波数:10Hz〜100MHz
(c)焦点位置でのピークパワー密度:3TW/cm2〜400TW/cm2
(d)走査機構によって走査される焦点の走査速度:10mm/秒以下
本発明の光学部品用ガラス組成物を構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中において、各成分の含有率は特に断りがない場合は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量%で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を100質量%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
P2O5成分は、ガラス形成成分であり、ガラスの溶解温度を下げ、ガラスに高分散性及び高透過率を付与する成分である。また、リン酸塩ガラスは、ケイ酸塩ガラスやホウ酸塩ガラス等に比べて熔融性が優れており、プレス時における耐失透性も優れているという点で、本発明の光学部品用ガラス部材に有用である。特に、P2O5成分の含有率を5.0%以上にすることで、レーザー照射により形成される異質相の屈折率に影響を及ぼす他の修飾酸化物を含有させても、耐失透性の高い安定なガラスを形成できる。一方、P2O5成分の含有率を60.0%以下にすることで、レーザーを用いて切断すべきガラスの網目構造が低減されるため、異質相の形成に要するレーザーの出力を低減できる。従って、酸化物換算組成のガラス全質量に対するP2O5成分の含有率は、好ましくは5.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは20.0%を下限とし、好ましくは60.0%、より好ましくは52.0%、最も好ましくは45.0%を上限とする。P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、BPO4、H3PO4等を用いてガラス内に含有できる。
次に、本発明のガラス組成物に含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。
本発明のガラス組成物は、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有率の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して粗溶融した後、白金坩堝、白金合金坩堝又はイリジウム坩堝に入れて1000〜1300℃の温度範囲で2〜10時間溶融し、攪拌均質化して泡切れ等を行った後、1250℃以下の温度に下げてから仕上げ攪拌を行って脈理を除去し、金型に鋳込んで徐冷することにより作製される。
本発明の光学部品用ガラス組成物は、高い屈折率(nd)を有するとともに、高い分散性、すなわち小さいアッベ数(νd)を有することが好ましい。特に、本発明の光学部品用ガラス組成物の屈折率(nd)は、好ましくは1.65、より好ましくは1.70、最も好ましくは1.73を下限とし、好ましくは2.40、より好ましくは2.30、最も好ましくは2.20を上限とする。また、本発明の光学部品用ガラス組成物のアッベ数(νd)は、好ましくは45、より好ましくは35、最も好ましくは30を上限とする。これらにより、光学設計の自由度が広がり、さらに光学部品の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。なお、本発明の光学部品用ガラス組成物のアッベ数(νd)の下限は特に限定しないが、本発明によって得られる光学部品用ガラス組成物のアッベ数(νd)は、概ね10.0以上、具体的には12.5以上、さらに具体的には15.0以上であることが多い。
上述の光学部品用ガラス組成物から、母材と屈折率が異なる異質相を形成して光学部品を製造する際、必要となるガラス内部に存在する該異質相領域の光軸方向の厚みは、母材と異質相との屈折率差Δnによって決定される。通常の回折光学素子等の光学設計においては、部品を通過する光の位相波面が0から2πで計算され、その際、位相Φの変化量は下式で与えられる。Φは位相(ラジアン)、Δnは母材と異質相の屈折率差、dは異質相の厚み、λは波長である。
本発明では、集光点において熱の発生を起こし難い、パルス幅が10ピコ秒(10ps=10−12s)以下のパルスレーザーを用いることができる。好適には、パルスレーザー光は、波長約800nm、パルス幅300フェムト秒(300fs=3×10−13s)、繰り返し周波数250kHz、集光対物レンズの手前のパワーで投入平均パワー120〜480mW(0.48〜1.25μJ/パルス)程度のフェムト秒パルスレーザーを用いる。このフェムト秒パルスレーザーを、倍率10倍(開口数0.3)の対物レンズ等を介して、表面を研磨したガラス材料の内部に集光照射することにより、ガラス材料の内部の局所において瞬間的に異質相を生成できる。
集光レンズの開口数の下限は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、最も好ましくは0.1以上である。開口数の下限を0.01以上とすることにより、レーザーを照射した際にガラスの内部で屈折率が変化し易くなるため、特に厚みが薄いガラスの内部を加工する際に、レーザーの入射面や出射面でガラスを破壊せずにガラスを加工できる。また、開口数の上限は、好ましくは0.85以下、より好ましくは0.6以下、最も好ましくは0.5以下である。開口数の上限を0.85以下とすることにより、比較的低い開口数での加工となり、パワー密度を増加させてもガラスの内部に空洞が形成され難くなるため、ガラスのより大きな体積に対して異質相を形成できる。
(a)パルス幅:10フェムト(10×10−15)秒〜10ピコ(10×10−12)秒
(b)繰り返し周波数:10Hz〜100MHz
(c)焦点位置でのピークパワー密度:3TW/cm2〜400TW/cm2
(d)走査機構によって走査される焦点の走査速度:10μm/秒〜10mm/秒
また、上述の光学部品用ガラスの内部の所望の位置に形成された屈折率変化領域をさらに広範囲に形成するために、集光させたパルスレーザー光の集光点を、光学部品用ガラスに対して相対移動させることも可能である。
図1は、本発明の一実施形態に係る、ガラスの内部に異質相を生成する方法を例示する図である。母材40を水平面内に移動可能なステージ50に固定し、ステージ50を移動しながらパルスレーザー12を発振し、レーザー光を母材40の上方から照射する。パルスレーザー12からのレーザー光は、集光レンズ14によって集光されて、母材40の内部に照射される。これにより、レーザー光の焦点近傍の局所領域が瞬間的に加熱され、母材40の内部に屈折率が変化した異質相25が生成される。走査方向20を適宜設定することにより、母材40の内部において略直線状の形状を有する異質相25を生成できる。異質相25は、観察及び評価方向30から見た断面を用いて屈折率を評価できる。
図2は、本発明の一実施形態に係る、ガラス材料の内部に生成した異質相の観察及び屈折率評価条件を示す図である。図2には、図1における観察及び評価方向30と直交する断面において、母材40を切開した断面を例示した。レーザー入射方向18は、図1におけるパルスレーザー12の照射方向と同一である。加工深さ28は、母材40のレーザー入射方向18に近い端面から異質相25までの距離である。典型的な加工深さ28は、10〜2000μmであるが、これに限られず、集光レンズ14の焦点距離の選択及び集光レンズ14と母材40との間隔の調整に基づいて適宜設定される。
ここで、図3に示す定量位相顕微鏡を用いて、母材40及び母材40に含まれる異質相25を通過する物体光78を解析することにより、母材40と異質相25との屈折率差を計測できる。
本発明の光学部品用ガラス部材は、部材内部の異質相の形状や周期構造に基づいて、透過型回折格子、フレネルレンズ、ホログラム素子、回折レンズ、カメラ用レンズ、球面収差補正や色収差補正の可能なレンズ、CD/DVD用ピックアップレンズ、マイクロレンズ、及びマイクロレンズアレイ等に用いうる。
表2〜表4に、母材として用意した試料A〜Tの組成(酸化物換算組成における質量%)、及び、これらのガラスの屈折率(nd)、アッベ数(νd)、比重、及び波長400nmの光についての吸収の有無の結果を示す。表中の空欄は、組成に含まれないか又は組成比が計測限界以下であることを表す。なお、表2のうち試料C〜Eは、本願の比較例に関するものである。
異質相の生成は、前述の図1を示して記載した方法により実施した。すなわち、集光レンズ14として開口数0.3の10倍対物レンズ(UplanFl;Olympus社製)を用い、約7×10−8cm2のスポット面積に集光させた。ステージ50は1mm毎秒の速度で一方向に移動させた。レーザー光の集光領域が間隔30μmのラインアレー状となるように走査を繰り返した。フェムト秒パルスレーザーは、Nd−YLF励起のTiサファイア再生増幅システム(Mira900−RegA9000システム;Coherent社製)から中心波長800nm、パルス幅300fs、繰り返し周波数250kHzで発振させたパルスレーザーを集光レンズに導入した。投入されるレーザーのパワーはNDフィルタで調節され、対物レンズ手前の測定値で、レーザー光の出力を時間平均した平均出力で120〜240mWのパワーを投入した。これらの手順により、母材40の上方端面から深さ200μmの領域に間隔30μmのラインアレー状の異質相25を形成した。さらに、ステージ50の移動方向及び移動量を適宜調整し、複数の平行線状に整列した異質相25を形成した。
ここで、前記平均出力は対物レンズ手前のレーザーパワーであるが、開口数0.3の10倍対物レンズで照射した場合、焦点位置での1パルスあたりのエネルギー、及びピークパワー密度は、前記平均出力が120、240、360、480mWのとき、それぞれ、約0.3、0.6、0.9、1.3μJ/パルス、及び、約14、28、43、57TW/cm2であった。(T:テラ=1012)
また、表5及び図4より、Δnの絶対値として0.005を超えた試料においては、いずれもΔnがマイナス方向の値が大きくなる特徴が見られた。
図5は、本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材をレンズとして使用した概念図である。
図5においては、レンズ形状の光学部材300は内部に異質相302を有し、これにより本来のレンズ形状で形成される焦点位置が変化しうる。具体的には、異質相302を設けることにより、内部の異質相により補正された焦点位置314を発生しうる。
異質相302は周期的であってもよく、ランダムであってもよい。周期的な配列は、フレネルレンズのようなリング幅が周期的に変調する同心円状のリング形状の異質相であってもよい。異質相302の配置、光学部品内に占める割合等は設計事項である。
図6は、本発明の一実施形態に係る、光学部品用ガラス部材を回折格子として使用した概念図である。
図6(a)において、回折格子として機能する光学部品350は、内部に3次元的に周期配列された異質相352を有する。すなわち、本発明に係る製造方法を用いて加工したガラス部材において、内部に3次元的に周期配列された異質相を有する光学部品は回折格子として機能しうる。具体的には、本発明に係る回折格子として機能する光学部品350に、入射光360を入射して得られる出射光362は、回折光を含んでなる。
図6(b)は、入射する点光源370を表す概念図である。例えば、入射する点光源370は、回折格子として機能する光学部品350への入射光360の一部の光路の、進行方向における断面でありうる。
図6(c)は、出射した点光源380を表す概念図である。一実施形態において、本発明に係る回折格子として機能する光学部品350に、入射する点光源370を入射することにより、出射した点光源380が得られる。
異質相の周期やサイズ等は設計事項であり、これらにより回折光の強度比や分布は変化しうる。
14 集光レンズ
18 レーザー入射方向
20 走査方向
25 異質相
28 加工深さ
30 観察及び評価方向
40 母材
50 ステージ
55 定量位相顕微鏡
60 光源
62 スプリッター
64、66 ミラー
68 試料
70 ハーフミラー
72 集光光学系
74 撮像素子
76 参照光
78 物体光
200 屈折率差のレーザー平均出力依存性
210 屈折率対アッベ数特性
300 レンズ形状の光学部品
302 異質相
310 入射光
312 部材の形状による焦点位置
314 内部の異質相により補正された焦点位置
350 回折格子として機能する光学部品
352 内部に3次元的に周期配列された異質相
360 入射光
362 出射光
370 入射する点光源
380 出射した点光源
Claims (18)
- 内部に屈折率が異なることにより区分される異質相領域を有する光学部品用ガラス部材であって、
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
P2O5成分を10.0〜60.0%、
Nb2O5成分及びTiO2成分を合計で25.0〜65.0%及び
Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)を合計で0.1〜20.0%
含有し、
前記異質相領域が空洞を有しない光学部品用ガラス部材。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Nb2O5成分 5.0〜60.0%及び
TiO2成分 1.0〜50.0%
の少なくともいずれかを含有する請求項1記載の光学部品用ガラス部材。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
SiO2成分 0〜30.0%及び/又は
Al2O3成分 0〜20.0%
の各成分をさらに含有する請求項1又は2記載の光学部品用ガラス部材。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%でSiO2の含有量が20%未満である請求項3記載の光学部品用ガラス部材。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
MgO成分 0〜10.0%及び/又は
CaO成分 0〜20.0%及び/又は
SrO成分 0〜20.0%及び/又は
BaO成分 0〜50.0%及び/又は
ZnO成分 0〜40.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から4のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される1種以上)の含有率が55.0%以下である請求項5記載の光学部品用ガラス部材。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRO成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される1種以上)の含有率が35.0%以下である請求項5記載の光学部品用ガラス部材。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
Li2O成分 0〜5.0%及び/又は
Na2O成分 0〜15.0%及び/又は
K2O成分 0〜10.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から7のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対するRO成分及びRn2O成分(式中、RはMg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される1種以上、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)の含有率が、合計で40.0%以下である請求項5から8のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
B2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Ta2O5成分 0〜10.0%及び/又は
WO3成分 0〜10.0%及び/又は
Bi2O3成分 0〜40.0%及び/又は
ZrO2成分 0〜5.0%及び/又は
La2O3成分 0〜20.0%及び/又は
Gd2O3成分 0〜10.0%及び/又は
Y2O3成分 0〜10.0%及び/又は
SnO成分 0〜10.0%及び/又は
Sb2O3成分 0〜1.0%
の各成分をさらに含有する請求項1から9のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。 - 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、F成分を実質的に含有しない請求項1から10のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
- 前記光学部品用ガラス部材の母材ガラスと前記異質相領域との波長632.8nmの光に対する屈折率差Δnの絶対値|Δn|が0.005以上である請求項1から11のいずれか記載の光学部品用ガラス部材。
- 請求項1から12のいずれか記載の光学部品用ガラス部材の製造方法であって、
パルスレーザーを集光照射することにより前記異質相領域を形成する工程を備えた光学部品用ガラス部材の製造方法。 - 前記パルスレーザーが、以下の条件(a)から(d)を満たすレーザービームである請求項13記載の製造方法。
(a)パルス幅:10フェムト(10×10−15)秒〜10ピコ(10×10−12)秒
(b)繰り返し周波数:10Hz〜100MHz
(c)焦点位置でのピークパワー密度:3TW/cm2〜400TW/cm2
(d)走査機構によって走査される焦点の走査速度:10μm/秒〜10mm/秒 - 前記異質相領域は、二次元又は三次元的に、周期的及び/又はランダムに形成されている請求項1から12のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
- 光学的ローパスフィルタ、回折光学部品、光拡散部品、光フィルタ、レンズ、マイクロレンズアレイより選択される光学部品として用いられる請求項1から12のいずれかに記載の光学部品用ガラス部材。
- 酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
P2O5成分を10.0〜60%、
Nb2O5成分及びTiO2成分を合計で25.0〜65.0%及び
Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)を合計で0.1〜20.0%
含有するガラス組成物を用い、
パルスレーザーを集光照射して、ガラスの内部に屈折率差が異なることにより区分される、空洞を有しない異質相領域を形成する工程を備えた光学部品の製造方法。 - パルスレーザーを集光照射して、ガラス内部の所望の位置に屈折率差が異なることにより区分される、空洞を有しない異質相領域が形成される光学部品を製造するためのガラス組成物であって、
酸化物換算組成のガラス全質量に対して、質量%で
P2O5成分を10.0〜60%、
Nb2O5成分及び/又はTiO2成分を合計で25.0〜65.0%及び
Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、Kからなる群より選択される1種以上)を合計で0.1〜20.0%
含有する光学部品用ガラス組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009228250A JP5863227B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009228250A JP5863227B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011073934A JP2011073934A (ja) | 2011-04-14 |
JP5863227B2 true JP5863227B2 (ja) | 2016-02-16 |
Family
ID=44018313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009228250A Active JP5863227B2 (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5863227B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5988427B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2016-09-07 | 株式会社オハラ | 光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法 |
JP2016216350A (ja) * | 2016-06-02 | 2016-12-22 | 株式会社オハラ | 光学ガラス、光学素子、及びガラス成形体の製造方法 |
JP7142572B2 (ja) * | 2016-08-26 | 2022-09-27 | 国立大学法人 東京大学 | 光学ガラス、光学ガラスからなる光学素子、レンズ鏡筒、対物レンズ、及び光学装置 |
EP3702336B1 (en) * | 2017-10-27 | 2024-05-01 | Nikon Corporation | Optical glass, and optical element, cemented lens, optical system, interchangeable lens for camera and optical device using same |
CN113277731B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-04-15 | 成都光明光电有限责任公司 | 含银纳米微粒激光玻璃及其制造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3649835B2 (ja) * | 1996-03-18 | 2005-05-18 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 光導波路の作製方法 |
JP2002311277A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-23 | Hitachi Cable Ltd | ガラス導波路の製造方法 |
JP3922030B2 (ja) * | 2002-01-21 | 2007-05-30 | 日立電線株式会社 | 屈折率制御型レーザ描画導波路の製造方法 |
JP3925209B2 (ja) * | 2002-01-21 | 2007-06-06 | 日立電線株式会社 | 導波路の製造方法 |
JP2003279763A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Okamoto Glass Co Ltd | 化合物半導体ガラス、それを用いる光デバイス素子、および、それらの製造方法 |
JP2004196585A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レーザビームにより材料内部に異質相を形成する方法、構造物および光部品 |
JP2005205464A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Okamoto Glass Co Ltd | レーザ加工法、構造物および光学素子 |
JP5152806B2 (ja) * | 2005-08-16 | 2013-02-27 | 株式会社オハラ | 構造体及びその製造方法 |
JP5302611B2 (ja) * | 2008-02-08 | 2013-10-02 | 株式会社オハラ | 光学部品用ガラス部材及びそれに用いるガラス組成物 |
-
2009
- 2009-09-30 JP JP2009228250A patent/JP5863227B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011073934A (ja) | 2011-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5302611B2 (ja) | 光学部品用ガラス部材及びそれに用いるガラス組成物 | |
JP5152806B2 (ja) | 構造体及びその製造方法 | |
WO2010137276A1 (ja) | ガラス | |
JP5863227B2 (ja) | 光学部品用ガラス部材、光学部品の製造方法及び光学部品用ガラス組成物 | |
KR20120052349A (ko) | 광학 유리 | |
JP2004083290A (ja) | 近赤外光吸収ガラス、近赤外光吸収素子、近赤外光吸収フィルターおよび近赤外光吸収ガラス成形体の製造方法 | |
JP5275729B2 (ja) | 組成分布を生じる光学部品用透明材料及びこれを利用する光学部品 | |
JP2007099606A (ja) | 光学ガラス | |
JP2010105902A (ja) | 光学ガラス及び分光透過率の劣化抑制方法 | |
WO2010071202A1 (ja) | ガラス及びガラスの処理方法 | |
JP2021181401A (ja) | 光学ガラス、これを用いた光学素子及び光学装置 | |
WO2018037797A1 (ja) | 光学ガラス、光学ガラスからなる光学素子、及び光学装置 | |
JP2024521535A (ja) | 特殊分散光学ガラス、ガラスプリフォーム、光学素子、及び光学機器 | |
JP5698442B2 (ja) | 光学ガラス及び光学素子 | |
JP2019135202A (ja) | 光学ガラス | |
JP2024503010A (ja) | 光学ガラス、ガラスプリフォーム、光学素子と光学機器 | |
JP2010083723A (ja) | 光学ガラス、試料保持器具及び光学素子 | |
JP2010105897A (ja) | 光学ガラス、光学素子及び光学機器 | |
WO2014002903A1 (ja) | 光学ガラスおよびその利用 | |
JP6812147B2 (ja) | 光学ガラス、光学素子ブランク、および光学素子 | |
JP2015157716A (ja) | 光学ガラス、プリフォーム材及び光学素子 | |
JP6812148B2 (ja) | 光学ガラス、光学素子ブランク、および光学素子 | |
JP7410929B2 (ja) | 光学ガラス、光学素子、光学系、交換レンズ及び光学装置 | |
JP2010047425A (ja) | 光学ガラス及びガラス成形体の曇り低減方法 | |
WO2019082616A1 (ja) | 光学ガラス、光学部材およびウェアラブル機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120427 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130725 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130806 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131007 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140708 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141008 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20141127 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20150206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5863227 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |