TWI842990B - 光學元件及光學裝置 - Google Patents

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高窪豊
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日商Ｈｏｙａ股份有限公司
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本發明提供一種可實現較佳之光學功能面的光學元件及光學裝置。 本發明之光學元件，係具有玻璃本體的光學元件，其具有位於前述玻璃本體內部且位於前述光學元件的光學功能面的著色層。前述光學功能面具有多個透光面與多個遮光面，各透光面與各遮光面鄰接而交互配置，前述著色層具有構成前述多個遮光面的多個著色層。前述光學元件具有視差屏障，前述多個著色層構成前述視差屏障的多個遮光面。前述光學元件具有波帶片，前述多個著色層構成前述波帶片的多個遮光面。前述光學元件具有光學式編碼器的玻璃尺，前述多個著色層構成前述玻璃尺的多個遮光面。

Description

光學元件及光學裝置
本發明係關於光學元件及光學裝置。更具體而言，本發明係關於藉由染色玻璃來添加功能性的光學元件及部分具有著色層的光學元件、以及使用該光學元件的光學裝置。
以往，在透明的玻璃基板等上形成遮光圖案而發揮穿透狹縫或繞射元件之功能的光學元件已為人所知。
專利文獻1揭示一種用於立體影像顯示裝置的玻璃基板單元。此玻璃基板單元具有玻璃基板、視差屏障（parallax barrier）、凹凸部、及濾光片。玻璃基板具有與立體影像顯示裝置之影像顯示單元對向的第1面以及與第1面相反側的第2面。視差屏障形成於玻璃基板的第2面上，具有遮光部與透光部。凹凸部形成於與玻璃基板之第2面上的遮光部對向的位置，具有光散射特性。濾光片形成於第1面上。
專利文獻2揭示一種拍攝裝置，其具有影像感測器、調變器、影像儲存部、及訊號處理部。影像感測器，將陣列狀地配置於拍攝面之多個像素所擷取的光學影像轉換成影像訊號並將其輸出。調變器設於影像感測器的受光面，調變光的強度。又，調變器具有由多個同心圓所構成的第1格狀圖案。影像儲存部暫時儲存由影像感測器輸出的影像訊號。訊號處理部對於從影像儲存部輸出的影像訊號進行影像處理。又，訊號處理部藉由多個同心圓所構成的虛擬第2格狀圖案對於由影像儲存部輸出的影像訊號進行調變而生成莫爾條紋(moire fringe)影像，因應聚焦位置變更第2格狀圖案的同心圓尺寸。
專利文獻3揭示一種光電式編碼器，其含有照射光線的光源裝置、具有沿著測量方向配置之刻度的尺標、及接收從光源裝置照射並穿透尺標之光線的受光手段。此光電式編碼器具有防反射構件，其用以防止因尺標反射而產生之雜散光入射受光手段。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2012-168375號公報 ［專利文獻2］國際公開第2017/149687號小冊 ［專利文獻3］日本特開2018-197743號公報
［發明所欲解決之課題］
然而，專利文獻1～專利文獻3的光學元件，尚未將各光學功能面（例如，專利文獻1的視差屏障之遮光部、專利文獻2的格狀圖案、專利文獻3的尺標）的構成/作用效果最佳化，從此點來看仍有改良的空間。
本發明係根據上述意識到的問題而完成，目的在於提供一種可實現較佳之光學功能面的光學元件及光學裝置。 ［解決課題之手段］
本實施型態的光學元件，係具有玻璃本體的光學元件，其特徵為具有著色層，其位於前述玻璃本體內部且位於前述光學元件的光學功能面。
本實施型態中，「玻璃本體內部」，除了如文字所述的玻璃本體內部以外，亦以包含玻璃本體表面的概念使用。亦即，著色層可為位於從玻璃本體表面至內部的態樣、不位於玻璃本體表面而是位於玻璃本體內部的態樣。
前述著色層從前述玻璃本體表面至內部的厚度可為1～300μm。
前述著色層，在波長750nm中的光學濃度OD可在2.0以上。
前述光學功能面，具有多個透光面與多個遮光面，各透光面與各遮光面鄰接而交互配置，前述著色層可具有構成前述多個遮光面的多個著色層。
亦即，由多個著色層所構成的多個遮光面，並非係單獨發揮光學功能，而是協同鄰接交互配置的多個透光面發揮既定的光學功能。作為其具體的應用例，可列舉視差屏障、波帶片（zone plate）、及光學式編碼器的玻璃尺（glass scale）。
前述光學元件具有視差屏障，前述多個著色層可構成前述視差屏障的多個遮光面。
前述光學元件具有波帶片，前述多個著色層可構成前述波帶片的多個遮光面。
前述光學元件具有光學式編碼器的玻璃尺（編碼圖案），前述多個著色層可構成前述玻璃尺的多個遮光面。
前述光學元件具有透鏡、平行平板、保護玻璃、光學濾波器、分光器（beam splitter）、及稜鏡中的至少一種，前述著色層可位於前述透鏡、前述平行平板、前述保護玻璃、前述光學濾波器、前述分光器、及前述稜鏡中的至少一種的光學功能面上。
本實施型態的光學裝置具有上述任一種光學元件。 ［發明之效果］
根據本發明，可提供一種能夠實現較佳之光學功能面的光學元件及光學裝置。
≪用語的定義≫
本說明書中，「光學功能面」、「透光面」、「遮光面」可改寫成「光學功能部」、「透光部」、「遮光部」。又，「著色層」可改寫成「著色部」。再者，「透光面、透光部」未必使所有的入射光穿透，亦可使部分入射光穿透並將另一部分反射。 ≪原理說明≫
本實施型態的光學元件係具有玻璃本體的光學元件，其具有位於玻璃本體內部且位於光學元件之光學功能面的著色層。
本實施型態中，「玻璃本體內部」，除了如文字所述的玻璃本體內部以外，亦以包含玻璃本體表面的概念使用。亦即，著色層可為位於從玻璃本體表面至內部的態樣、不位於玻璃本體表面而是位於玻璃本體內部的態樣。任一態樣中，著色層皆係以層狀存在於玻璃本體內部，吸收通過玻璃本體的光線而發揮遮光的功能，並且吸收在玻璃本體內部反射的光線，結果可得到抑制雜散光發生的良好光學元件。再者，發揮遮光層之功能的著色層，協同著色層以外的層（例如鄰接的透光層）而可發揮既定的光學功能。
首先參照圖1至圖10，針對如何在玻璃本體內部形成著色層、以及著色層的結構及作用效果等說明其原理說明。
本實施型態中，根據以陽離子%標示的各成分之含有比例，說明本實施型態之玻璃。因此，以下若未另外說明，則各含量中「%」表示「陽離子%」。
陽離子%標示，係指在將所有陽離子成分的總含量設為100%時的莫耳百分率。又，總含量係指多種陽離子成分之含量（亦包括含量為0%的情況）的總量。又，陽離子比係指在陽離子%標示中陽離子成分彼此之含量（亦包含多種陽離子成分的總含量）的比例（比）。
玻璃成分的含量，可由習知的方法，例如感應耦合電漿原子發射光譜法（ICP-AES）、感應耦合電漿質譜法（ICP-MS）等方法定量。又，本說明書及本實施型態中，構成成分的含量為0%係指實質上不含此構成成分，但允許以不可避免的雜質等級包含該成分。
又，本說明書中，若未特別說明，折射率係指d線（波長587.56nm）中的折射率nd。
本實施型態之玻璃（玻璃本體）具有著色層。著色層係玻璃經著色的部分，較佳係從玻璃表面向內而以層狀存在。另外，著色層亦可不存在玻璃表面，而僅以層狀存在於玻璃內部。
著色層係關於入射玻璃的光其穿透率小的部分。因此，本實施型態之玻璃中，入射玻璃的光線之中，入射著色層的光線其一部分或全部被吸收，相較於未入射著色層的光線，穿透光的強度降低。亦即，本實施型態之玻璃可具有穿透率小的部分與大的部分。
本實施型態之玻璃中，著色層可藉由研削或研磨而去除。本實施型態之玻璃中，去除著色層後的玻璃之穿透率大於去除著色層之前的穿透率。
本實施型態中，例如玻璃具有相向的2個面的情況，著色層2可如圖1所示僅設於玻璃本體1的一面側，亦可如圖2所示設於兩面側。圖1的例子中，在玻璃本體1的上側面上設有在左右方向上分開的2個著色層2。圖2的例子中，在玻璃本體1的上側與下側面上設有於左右方向上分開的2個（共4個）著色層2。
又，如圖3-1所示，藉由在玻璃表面上選擇性地形成著色層，可在具有著色層的部分遮蔽光線，在無著色層的部分使光線穿透。然後，例如，藉由使著色層形成特定圖案狀，可將狹縫、光圈、針孔等功能賦予玻璃。又，特定的圖案狀可為周期性亦可為非周期性，可為直線狀亦可為曲線狀。又，形成著色層的玻璃面可為平面狀亦可為曲面狀。
圖3-1中，光的路徑A途中無著色層2，因此光從一面通過至另一面。路徑B中有著色層2，因此光被著色層2吸收，又，著色層2與非著色部為相同的組成，因此在玻璃內部不存在折射率差，在著色層2與非著色部的交界光線亦不會反射。此情況中，針對光的穿透，如圖3-2所示，可得到與在玻璃的整個厚度方向上設置著色層2的情況相同效果。另外，如以往已知，入射角與折射角的關係係由玻璃表面中玻璃的折射率以及與玻璃相接之介質（例如空氣）的折射率來決定。只要考慮此關係來決定玻璃表面形成著色層之區域、狹縫的寬度、光圈的直徑等即可。
如後所述，本實施型態之玻璃可用於光學元件。從用於光學元件的觀點來看，本實施型態之玻璃較佳為光學玻璃。
本實施型態之玻璃中，著色層與非著色部中，玻璃成分組成相同。然而具有在著色層與非著色部中玻璃成分（陽離子）之價數不同的情況。
本實施型態之玻璃（光學元件）中，著色層的折射率係與玻璃本體相同的折射率，因此從玻璃本體外側入射著色層的光線與從玻璃本體外側入射非著色部的光線相同，因此在玻璃表面根據玻璃的折射率及與玻璃相接之介質（例如空氣）的折射率而呈現與入射角相依的反射特性（菲涅耳反射）。因此，為了因應需求減少玻璃表面的反射，亦可在包含著色部的光學元件表面塗布抗反射膜。
著色層的著色較佳為由玻璃成分而來的還原色，更佳為由過渡金屬而來的還原色。作為過渡金屬，可列舉例如Ti、Nb、W及Bi。因此，本實施型態之玻璃中，作為玻璃成分，較佳為包含選自由Ti離子、Nb離子、W離子及Bi離子所構成之群組中的至少1種離子、更佳為包含Bi離子。 （著色層的厚度）
著色層的厚度（例如玻璃本體的表面至內部的厚度）並未特別限制，較佳為1～300μm，更佳為20～200μm，進一步依序更佳為30～150μm。 （OD）
本實施型態之玻璃中，著色層在從可見光區域（400nm～760nm的波長域）到紅外光區域的波長區域中的分光穿透率，呈現隨著波長變長而增加的傾向。另一方面，著色層的OD則呈現隨著波長變長而減少的傾向。OD係光學密度或光學濃度（Optical Density），其係如下式所示，表示為對於入射光強度I0 與穿透光強度I之比的常用對數加上負號（minus）的數值。 OD = -log10 (I/Io )
本實施型態之玻璃由著色層、以及可見光區域的穿透率大的非著色部所構成的情況中，著色層的OD大，另一方面非著色部的OD小。OD的測量中，測量光線通過著色層與非著色部雙方的情況，非著色部的OD夠小，因此著色層的OD成為主導。
另外，在具有相向的2個面的玻璃中，入射光穿透設於其兩面之著色層的情況，其OD為僅於單面設置相同著色層之情況的約2倍。 （折射率）
本實施型態之玻璃中，折射率nd較佳為1.70以上、進一步依序更佳為1.73以上、1.75以上、1.76以上、1.77以上、1.78以上、1.79以上、1.80以上。折射率nd的上限並未特別限定，通常為2.5，較佳為2.3。
圖4中，為了在具有相向的2個面的玻璃中使未形成著色層的部分發揮作為狹縫的功能，而分別以既定間隔在兩個面的對向部分設置多個著色層。這樣的情況中，若玻璃的折射率低，在入射狹縫部分之光線的入射角大（光線以淺的角度入射）的情況中，如路徑C所示，光線穿透相鄰的狹縫，而具有無法得到與圖3-2所示之元件相同效果的疑慮。如上述範圍，若玻璃的折射率高，則如路徑B所示之光線被形成於玻璃背面的著色層吸收，光線無法穿透相鄰的狹縫，因此縮小狹縫之間隔。
將本實施型態之玻璃用於後述光學元件的情況（將光學元件應用於其他用途的例子），例如用於透鏡的情況中，玻璃的折射率高，為了得到相同功率（焦點距離）的透鏡，可增加曲率半徑（平緩），因此可抑制各種像差的產生或是可使透鏡厚薄型化。又，例如用於稜鏡的情況，玻璃的折射率高而臨界角變小，因此入射反射面上的正規光（有效光線）全反射的角度範圍廣，而不需要塗布全反射膜。 （平均線膨脹係數）
本實施型態的玻璃中，平均線膨脹係數較佳為50×10-7 K-1 以上，進一步依序更佳為60×10-7 K-1 以上、70×10-7 K-1 以上、75×10-7 K-1 以上、80×10-7 K-1 以上、85×10-7 K-1 以上、90×10-7 K-1 以上。平均線膨脹係數的上限並未特別限定，通常為200×10-7 K-1 ，較佳為150×10-7 K-1 。藉由使平均線膨脹係數在上述範圍內，在實施化學強化的情況中可提高玻璃的強度。
平均線膨脹係數的測量方法係依照日本光學硝子工業會規格JOGIS 08-2003「光學玻璃之熱膨脹的測量法」。其中，圓形棒狀樣品的直徑為5mm。 （耐酸性重量減少率Da）
本實施型態之玻璃中，耐酸性重量減少率Da的等級較佳為等級1～2，更佳為等級1。
耐酸性重量減少率Da係根據日本光學硝子工業會規格JOGIS06-2009的規定進行測量。具體而言，將重量相當於比重的粉末玻璃（粒度425～600μm）放入鉑籠，並將其浸漬於放入有0.01mol/L硝酸水溶液的石英玻璃製圓底燒瓶內，在沸騰水浴中處理60分鐘，測量其處理前後的重量減少率（%）。耐酸性重量減少率Da的等級顯示於表A。
【表A】
等級 重量減少率（％）
1 小於0.20
2 0.20以上且小於0.35
3 0.35以上且小於0.65
4 0.65以上且小於1.20
5 1.20以上且小於2.20
6 2.20以上
（玻璃組成）
關於本實施型態之玻璃的組成，以下顯示非限定的例子。
本實施型態之玻璃較佳為磷酸鹽玻璃。磷酸鹽玻璃係指主要含有P5+ 作為玻璃之網絡形成成分的玻璃。作為玻璃的網絡形成成分，P5+ 、B3+ 、Si4+ 、Al3+ 等已為人所知。此處，主要包含磷酸鹽作為玻璃的網絡形成成分，表示P5+ 的含量比B3+ 、Si4+ 、Al3+ 任一者的含量更多。藉由作為磷酸鹽玻璃，可提高著色層的著色程度。
本實施型態之玻璃中，P5+ 含量的下限較佳為10%，進一步依序更佳為13%、15%、17%、20%。又，P5+ 含量的上限較佳為50%，進一步依序更佳為45%、40%、38%、35%、33%、30%。
P5+ 為玻璃的網絡形成成分。另一方面，若過剩地包含P5+ ，則熔融性變差。因此，P5+ 的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，B3+ 含量的上限較佳為30%，進一步依序更佳為25%、20%、15%、13%、10%。又，B3+ 含量的下限較佳為0.1%，進一步依序更佳為0.5%、1%、3%、5%。B3+ 含量亦可為0%。
B3+ 為玻璃的網絡形成成分，具有改善玻璃熔融性的功效。另一方面，B3+ 的含量若太多則具有化學耐久性降低的傾向。因此，B3+ 含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，B3+ 含量相對於P5+ 含量的陽離子比[B3+ /P5+ ]的上限較佳為0.70，進一步依序更佳為0.60、0.55、0.50。陽離子比[B3+ /P5+ ]亦可為0。
本實施型態之玻璃中，Si4+ 含量的上限較佳為10%，進一步依序更佳為7%、5%、3%、2%、1%。又，Si4+ 含量的下限較佳為0.1%，進一步依序更佳為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。Si4+ 含量亦可為0%。
Si4+ 為玻璃的網絡形成成分，具有改善玻璃的熱穩定性、化學耐久性、耐候性的功效。另一方面，Si4+ 含量若太多，則玻璃的熔融性降低，具有玻璃原料未完全熔化的傾向。因此，Si4+ 含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Al3+ 含量的上限較佳為10%，進一步依序更佳為7%、5%、3%、1%。Al3+ 的含量亦可為0%。
Al3+ 具有改善玻璃的化學耐久性、耐候性的功效。另一方面，Al3+ 的含量若太多，則玻璃的熱穩定性降低，玻璃轉移溫度Tg上升，熔融性容易降低。因此，Al3+ 的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，P5+ 、B3+ 、Si4+ 及Al3+ 的總含量[P5+ +B3+ +Si4+ +Al3+ ]的下限較佳為10%，進一步依序更佳為15%、18%、20%、23%、25%。又，總含量[P5+ +B3+ +Si4+ +Al3+ ]的上限較佳為60%，進一步依序更佳為50%、45%、40%、37%、35%。
本實施型態之玻璃較佳為具有過渡金屬以作為玻璃成分，更佳為具有選自Ti離子、Nb離子、Bi離子及W離子所構成之群組中的至少1種玻璃成分，進一步依序更佳為含有Bi離子。
本實施型態之玻璃中，Ti離子含量的下限較佳為1%，進一步依序更佳為2%、3%。又，Ti離子含量的上限較佳為45%，進一步依序更佳為40%、35%、30%、25%、20%、15%、12%。此處，Ti離子除了Ti4+ 、Ti3+ 以外，亦包含價數不同的所有Ti離子。
Ti離子與Nb離子、W離子及Bi離子相同，對於高折射率化有顯著的貢獻，而且具有增強玻璃著色的功效。另一方面，若Ti離子的含量太多，則玻璃的熔融性降低，具有玻璃原料未完全熔化的傾向。因此，Ti離子的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Nb離子含量的下限較佳為1%，進一步依序更佳為5%、10%、15%。又，Nb離子含量的上限較佳為45%，進一步依序更佳為40%、35%、30%、25%、23%、20%。Nb離子除了Nb5+ 以外，亦包含價數不同的所有Nb離子。
Nb離子有助於高折射率化，係增強玻璃著色的成分。又，具有改善玻璃的熱穩定性及化學耐久性的功效。另一方面，Nb離子的含量若太多，具有玻璃的熱穩定性降低的傾向。因此，Nb離子的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，W離子含量的上限較佳為30%，進一步依序更佳為25%、20%、15%、13%。又，W離子含量的下限較佳為0.5%，進一步依序更佳為1%、2%、3%。W離子除了W6+ 以外，亦包含價數不同的所有W離子。
W離子有助於高折射率化，又具有增強玻璃著色的功效。因此，W離子的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Bi離子含量的上限較佳為40%，進一步依序更佳為35%、30%、28%、25%。又，Bi離子含量的下限較佳為0.5%，進一步依序更佳為1%、2%、2.5%。Bi離子除了Bi3+ 以外，亦包含價數不同的所有Bi離子。
Bi離子有助於高折射率化，又具有增強玻璃著色的功效。因此，Bi離子的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Ti離子、Nb離子及W離子的總含量[Ti+Nb+W]的下限較佳為1%，進一步依序更佳為5%、10%、15%、20%、23%。又，總含量[Ti+Nb+W]的上限較佳為60%，進一步依序更佳為55%、50%、45%、40%、38%、35%。
本實施型態之玻璃中，Ti離子、Nb離子、W離子及Bi離子的總含量[Ti+Nb+W+Bi]的上限較佳為80%，進一步依序更佳為75%、70%、68%、65%。又，總含量[Ti+Nb+W+Bi]的下限較佳為1%，進一步依序更佳為5%、10%、15%、20%、23%、25%。
本實施型態之玻璃中，Ti離子、Nb離子、W離子及Bi離子之總含量相對於P5+ 、B3+ 及Si4+ 之總含量的陽離子比[（Ti+Nb+W+Bi）/（P5+ +B3+ +Si4+ ）]的下限較佳為0.1，進一步依序更佳為0.3、0.5、0.6、0.7。又，陽離子比[（Ti+Nb+W+Bi）/（P5+ +B3+ +Si4+ ）]的上限較佳為4.0，進一步依序更佳為3.5、3.0、2.7、2.5。
本實施型態之玻璃中，Ta5+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為3%、2%、1%。Ta5+ 的含量亦可為0%。
Ta5+ 具有改善玻璃之熱穩定性的功效。另一方面，Ta5+ 的含量若太多，則玻璃低折射率化，又具有熔融性降低的傾向。因此，Ta5+ 含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Li+ 含量的上限較佳為35%，進一步依序更佳為30%、27%、25%、23%、20%。又，Li+ 含量的下限較佳為1%，進一步依序更佳為2%、3%、5%、8%。Li+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Na+ 含量的上限較佳為40%，進一步依序更佳為35%、30%、25%、20%、18%。又，Na+ 含量的下限較佳為0.5%，進一步依序更佳為1%、1.5%、3%、5%。Na+ 的含量亦可為0%。
藉由使玻璃含有Li+ 或Na+ ，容易對於玻璃實施化學強化。另一方面，Li+ 或Na+ 的含量若太多，則具有玻璃的熱穩定性降低的疑慮。因此，Li+ 及Na+ 的各含量分別較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Li+ 及Na+ 的總含量[Li+ +Na+ ]的上限較佳為45%，進一步依序更佳為43%、40%、38%。又，總含量[Li+ +Na+ ]的下限較佳為1%，進一步依序更佳為5%、10%、15%、20%。
本實施型態之玻璃中，K+ 含量的上限較佳為20%，進一步依序更佳為15%、13%、10%、8%、5%、3%。又，K+ 含量的下限較佳為0.1%，進一步依序更佳為0.5%、1.0%、1.2%。K+ 的含量亦可為0%。
K+ 具有改善玻璃之熱穩定性的功效。另一方面，K+ 的含量若太多，則具有熱穩定性降低的傾向。因此，K+ 的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Rb+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為3%、1%、0.5%。Rb+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Cs+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為3%、1%、0.5%。Cs+ 的含量亦可為0%。
Rb+ 及Cs+ 具有改善玻璃的熔融性的功效。另一方面，此等的含量若太多，則折射率nd降低，又具有在熔解中增加玻璃成分之揮發的疑慮。因此，Rb+ 及Cs+ 的各含量分別較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Mg2+ 含量的上限較佳為15%，進一步依序更佳為10%、5%、3%、1%。Mg2+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Ca2+ 含量的上限較佳為15%，進一步依序更佳為10%、5%、3%、1%。Ca2+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Sr2+ 含量的上限較佳為15%，進一步依序更佳為10%、5%、3%、1%。Sr2+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Ba2+ 含量的上限較佳為25%，進一步依序更佳為20%、18%、15%、10%、5%。Ba2+ 的含量亦可為0%。
Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 及Ba2+ 皆具有改善玻璃的熱穩定性、熔融性的功效。另一方面，此等的含量若太多，則有損高折射率性，又具有玻璃的熱穩定性降低的疑慮。因此，此等玻璃成分的各含量分別較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 及Ba2+ 的總含量[Mg2+ +Ca2+ +Sr2+ +Ba2+ ]的上限較佳為30%，進一步依序更佳為25%、20%、18%、15%、10%、5%。
本實施型態之玻璃中，Zn2+ 含量的上限較佳為15%，進一步依序更佳為10%、8%、5%、3%、1%。又，Zn2+ 含量的下限較佳為0.1%，進一步依序更佳為0.3%、0.5%。Zn2+ 的含量亦可為0%。
Zn2+ 具有改善玻璃之熱穩定性的功效。另一方面，Zn2+ 的含量若太多，則具有熔融性變差的疑慮。因此，Zn2+ 的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Zr4+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為3%、2%、1%。Zr4+ 的含量亦可為0%。
Zr4+ 具有改善玻璃之熱穩定性的功效。另一方面，Zr4+ 的含量若太多，則具有玻璃的熱穩定性及熔融性降低的傾向。因此，Zr4+ 的含量較佳為上述範圍。
本實施型態之玻璃中，Ga3+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，Ga3+ 含量的下限較佳為0%。Ga3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，In3+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，In3+ 含量的下限較佳為0%。In3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Sc3+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，Sc3+ 含量的下限較佳為0%。Sc3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Hf4+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，Hf4+ 含量的下限較佳為0%。Hf4+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Lu3+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，Lu3+ 含量的下限較佳為0%。Lu3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Ge4+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，Ge4+ 含量的下限較佳為0%。Ge4+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，La3+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為4%、3%。又，La3+ 含量的下限較佳為0%。La3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Gd3+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為4%、3%。又，Gd3+ 含量的下限較佳為0%。Gd3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Y3+ 含量的上限較佳為5%，進一步依序更佳為4%、3%。又，Y3+ 含量的下限較佳為0%。Y3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃中，Yb3+ 含量的上限較佳為3%，進一步依序更佳為2%、1%。又，Yb3+ 含量的下限較佳為0%。Yb3+ 的含量亦可為0%。
本實施型態之玻璃的陽離子成分，較佳係主要由上述成分所構成，亦即P5+ 、B3+ 、Si4+ 、Al3+ 、Ti離子、Nb離子、W離子、Bi離子、Ta5+ 、Li+ 、Na+ 、K+ 、Rb+ 、Cs+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 、Ba2+ 、Zn2+ 、Zr4+ 、Ga3+ 、In3+ 、Sc3+ 、Hf4+ 、Lu3+ 、Ge4+ 、La3+ 、Gd3+ 、Y3+ 及Yb3+ ，上述成分的總含量較佳為多於95%，更佳為多於98%，再更佳為多於99%，又再更佳為多於99.5%。
本實施型態之玻璃亦可包含F- 及O2- 以外的成分以作為陰離子成分。作為F- 及O2- 以外的陰離子成分，可例示Cl- 、Br- 、I- 。然而，Cl- ，Br- ，I- 在玻璃的熔融中皆容易揮發。因為此等成分的揮發而發生玻璃的特性改變、玻璃的均質性降低、熔融設備的消耗變得顯著等的問題。因此，Cl- 的含量較佳為小於5陰離子%，更佳為小於3陰離子%，再佳為小於1陰離子%，特佳為小於0.5陰離子%，再更佳為小於0.25陰離子%。又，Br- 及I- 的總含量較佳為小於5陰離子%，更佳為小於3陰離子%，再佳為小於1陰離子%，特佳為小於0.5陰離子%，再更佳為小於0.1陰離子%，又再更佳為0陰離子%。
另外，陰離子%係在將所有陰離子成分的總含量設為100%時的莫耳百分率。
本實施型態之玻璃，較佳係基本上由上述成分所構成，在不妨礙本實施型態之作用效果的範圍中，亦可含有其他成分。
例如，為了將近紅外光吸收特性賦予玻璃，本實施型態之玻璃亦可更含有適量的銅（Cu）作為玻璃成分。其他亦可含有V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ce等。此等成分能夠增強玻璃的著色，並成為螢光的產生源。
又，本實施型態中並不排除含有無法避免的雜質。 ＜其他成分組成＞
Pb、As、Cd、Tl、Be、Se皆具有毒性。因此，本實施型態的玻璃較佳係不含有此等元素作為玻璃成分。
U、Th、Ra為皆為放射性元素。因此，本實施型態的玻璃較佳係不含有此等元素作為玻璃成分。
Sb3+ 、Sn4+ 及Ce4+ 係具有作為澄清劑的功能而可任意添加的玻璃成分。其中，Sb3+ 為澄清效果大的澄清劑。
Sb3+ 的含量換算成Sb2 O3 ，以外部比例的質量%表示。此處外部比例表示係指使Sb3+ 、Sn4+ 及Ce4+ 以外的陽離子成分的含有比例與Sb2 O3 相同，換算成氧化物，在將Sb3+ 、Sn4+ 及Ce4+ 以外的所有陽離子成分之含有比例的總和設為100質量%時，以質量%表示Sb2 O3 的含量。Sb2 O3 的含量較佳為小於2質量%，更佳為小於1質量%，再佳為小於0.5質量%，再更佳為小於0.2質量%、小於0.1質量%、小於0.05質量%。藉由使Sb2 O3 的含量在上述範圍，可改善玻璃的澄清性。
Sn4+ 及Ce4+ 的各含量亦進行氧化物換算而作為外部比例表示。亦即，將Sb3+ 、Sn4+ 及Ce4+ 以外的陽離子成分的含有比例換算成氧化物，在將Sb3+ 、Sn4+ 及Ce4+ 以外的所有陽離子成分的含有比例的總量設為100質量%時，以質量%表示SnO2 的含量、CeO2 的含量。SnO2 及CeO2 的各含量較佳係分別小於2質量%，更佳為小於1質量%，再佳為小於0.5質量%，再更佳為小於0.1質量%。SnO2 及CeO2 的各含量亦可為0質量%。藉由使SnO2 及CeO2 的各含量分別在上述範圍，可改善玻璃的澄清性。 （玻璃的製造）
本實施型態之玻璃可藉由製備無著色的玻璃並於其中形成著色層而得。無著色的玻璃只要藉由習知的玻璃製造方法製作即可。例如，將多種化合物調合並充分混合以作為批次原料，再將批次原料放入熔融容器中，進行熔融、澄清、均質化後使熔融玻璃成形，再進行徐冷而得到玻璃。或是亦可將批次原料放入熔融容器中進行粗熔解（粗熔）。將由粗熔解所得之熔融物急冷、粉碎以製作玻璃屑。再將玻璃屑放入熔融容器中進行加熱、再熔融（再熔化）而作為熔融玻璃，再進行澄清、均質化後使熔融玻璃成形，然後進行徐冷而得到玻璃。熔融玻璃的成形、徐冷只要應用習知的方法即可。
再者，本實施型態之玻璃的製造步驟中，亦可包含提高熔融玻璃中之水分量的步驟。作為提高熔融玻璃中之水分量的步驟，可列舉：在熔融環境中添加水蒸氣的步驟、在熔融物內使含水蒸氣的氣體發泡的步驟。其中較佳為包含在熔融環境添加水蒸氣的步驟。藉由包含提高熔融玻璃中之水分量的步驟，可提高玻璃的βOH值。藉由提高βOH值，可得到透明性更高的玻璃。 （著色層的形成）
在玻璃表面使金屬觸媒膜成膜並在還原環境中進行熱處理，藉此可形成著色層。
作為構成金屬觸媒膜的金屬，較佳為具有下述功效的金屬：吸附環境中的氫離子、再藉由氫離子及電子的收送而使玻璃所包含的玻璃成分還原。更佳為具有在玻璃成分之中亦使過渡金屬還原之功效的金屬。具體可列舉：Au、Ag、Pt、Ni及Pt-Pd合金等。
作為在玻璃表面使金屬觸媒膜成膜的方法，只要以使金屬觸媒膜密合於玻璃表面的方式成膜，則未特別限制，可列舉例如：蒸鍍、濺鍍或金屬糊的塗布等。
還原環境只要包含具有還原力的氣體即可。作為具有還原力的氣體，可列舉例如氫。因此，較佳係使用含氫之氣體作為還原環境，亦可使用含氫之合成氣體。合成氣體係由氫與氮所構成之混合氣體，通常含有3～5體積%左右的氫。
熱處理中，係在比玻璃轉移溫度Tg低200℃的溫度（Tg-200）以上、軟化點溫度以下進行加熱。熱處理時間可根據作為目標的著色程度、著色層的範圍、著色層的厚度等而適當調整。
藉由在還原環境中的熱處理，在從與金屬觸媒膜接觸的玻璃表面至內部形成著色層。
熱處理後，從玻璃表面剝離金屬觸媒膜。剝離方法並未特別限制，可列舉研磨或溶解以進行去除的方法等。
由上述方法形成著色層的機制並未特別限定，據認為係如以下所述。
本實施型態中所形成之著色層的著色被認為是由玻璃成分而來的還原色，尤其認為是由過渡金屬而來的還原色。通常即使在以3～5體積%左右的低濃度含氫的環境中對於玻璃成形體熱處理，玻璃亦幾乎不會呈現還原色。然而，因為上述金屬觸媒膜吸附了環境中的氫離子、因此玻璃中與金屬觸媒膜接觸的部分，相較於未與金屬觸媒膜接觸的部分，大量地被供給氫離子、結果快速進行還原反應。因此，玻璃中與金屬觸媒膜接觸之部分以高濃度著色。金屬觸媒膜所吸附的氫離子量越大，越能夠藉由金屬觸媒膜的吸附降低環境中的氫濃度。因為此原因，未與金屬觸媒膜接觸的部分難以進行還原反應。
此處，成為著色主因的玻璃成分之還原反應，係從與金屬觸媒膜接觸的部分往所有方向上進行。亦即，若從玻璃的剖面觀察，則從與金屬觸媒膜接觸的玻璃表面在厚度方向上形成著色層，若從玻璃表面觀察，則從與金屬觸媒膜接觸的部分放射狀地形成著色層。
根據上述方法，可形成著色濃度更高的著色層。因此，即使著色層的厚度小，亦可充分降低穿透率。著色層的厚度小的情況，從玻璃表面觀察時從與金屬觸媒膜接觸之部分放射狀形成的著色層之範圍亦變小。亦即，根據本實施型態，藉由調整著色層的形成條件，可形成從玻璃表面觀察時形狀與金屬觸媒膜大致相同的著色層。
再者，為了得到適用於後述光學元件的精細著色圖案（多個透光面與多個遮光面的各透光面與各遮光面鄰接交互配置而成的圖案），亦可在玻璃表面上使金屬觸媒膜成膜之前，在作為非著色部的玻璃表面上形成防止與金屬觸媒膜接觸的屏障膜之後再實施金屬觸媒膜的成膜。
作為形成屏障膜的方法，並未特別限制，例如可藉由微影、噴墨印刷、網版印刷、蒸鍍、濺鍍等可形成精細圖案的方法，只要使樹脂、薄膜等固著於作為非著色部的玻璃表面即可。
或是亦可為下述方法：使屏障膜固著於玻璃的整個表面之後，以雷射描繪機等去除固著於欲形成著色層之玻璃表面的屏障膜，而在作為非著色部的玻璃表面上殘留屏障膜。
作為構成屏障膜的材料，較佳為阻礙還原環境中的氫離子及電子之收送的材料。
若在作為非著色部的玻璃表面上形成屏障膜之後再全面使金屬觸媒膜成膜，在作為非著色部的面上成膜的金屬觸媒膜因為存在屏障膜而未與玻璃表面接觸，因此成為僅形成有著色層的玻璃表面與金屬觸媒膜接觸的狀態。若以此狀態在還原環境中進行熱處理，則在作為非著色部的玻璃表面中抑制了氫離子及電子的收送，玻璃成分的還原反應亦受到抑制，僅在欲形成著色層的玻璃表面部進行還原反應，因此可將精細的圖案轉印至非著色部。
藉由在還原環境中的熱處理，從與金屬觸媒膜接觸的玻璃表面至內部皆形成有著色層。熱處理後，從玻璃表面剝離金屬觸媒膜與屏障膜。作為剝離的方法，並未特別限制，可列舉以研磨或溶解進行去除的方法等。
圖5係顯示利用屏障膜在光學元件上形成著色圖案的情況之步驟的一例的圖。
圖5A中準備基板玻璃。
圖5B中，在基板玻璃的上表面形成多個屏障膜。此處形成在左右方向上分開的5個屏障膜。
圖5C中，在基板玻璃的上表面形成金屬觸媒膜。金屬觸媒膜形成於左右方向上分開的5個屏障膜的上表面、未形成有屏障膜之基板玻璃的上表面（5個屏障膜之間）。
圖5D中，在還原環境中進行熱處理。於是，在未形成有屏障膜的基板玻璃之上表面（5個屏障膜之間）上所形成的金屬觸媒膜的下方，形成了位於從基板玻璃的表面至內部的著色層。
圖5E中，將殘留於基板玻璃之上表面的屏障膜與金屬觸媒膜去除。結果，位於從基板玻璃表面至內部的著色層在左右方向上分開而形成多個。多個著色層發揮作為多個遮光面（遮光部）的功能。又，多個遮光面（遮光部）之間形成有多個透光面（透光部）。 （光學元件等的製造）
本實施型態之玻璃所構成之光學元件可藉由製備無著色的光學元件並在其上形成著色層而得。無著色的光學元件只要以習知的製造方法製作即可。例如，將熔融玻璃注入鑄造模具中而成形為板狀，以製作玻璃素材。將所得之玻璃素材適當地切斷、研削、研磨，以製作尺寸、形狀適合壓製成形的裁切片。將裁切片加熱以使其軟化，以習知的方法進行壓製成形（二次熱壓製），製作與光學元件的形狀相似的光學元件坯件。將光學元件坯件退火，以習知的方法進行研削、研磨，以製作光學元件。或是亦可依照習知的製造方法製作精密壓製成形用的玻璃料坯（glass gob）或瓶坯（preform），以光學元件成形模具對於經過加熱、軟化的玻璃料坯或瓶坯進行精密壓製成形，以製作光學元件。
藉由上述方法可在所製作之光學元件上形成著色層。又，亦可在製作光學元件的中途階段形成著色層。
亦可因應使用目的在所製作之光學元件的光學功能面上塗布抗反射膜、全反射膜等。
根據本實施型態，可提供上述玻璃所構成之光學元件。作為光學元件的種類，例如，可例示：後述的視差屏障、波帶片、光學式編碼器的玻璃尺。或是作為光學元件的種類，可例示：球面透鏡、非球面透鏡等透鏡、稜鏡、繞射光柵等。作為透鏡的形狀，可例示：雙凸透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、凹凸透鏡等各種形狀。光學元件可藉由包含對於上述玻璃所構成之玻璃成形體進行加工之步驟的方法來製造。作為加工，可例示切割、切削、粗研削、精研削、研磨、精密壓製等。 （實施例）
以下，藉由實施例更詳細說明本實施型態，但本實施型態不限於此等的實施例。
以下述順序製作具有表1所示之玻璃組成的玻璃樣本，並進行各種評價。
[表1]
No. No.1 No.2 No.3
陽離子% Si4+ 0.0 0.0 0.0
B3+ 2.9 0.0 6.5
P5+ 28.0 27.2 26.3
Li+ 8.5 0.0 19.7
Al3+ 0.0 0.0 0.0
Na+ 8.0 1.9 16.4
K+ 1.9 1.4 2.3
Mg2+ 0.0 0.0 0.0
Ca2+ 0.0 0.0 0.0
Sr2+ 0.0 0.0 0.0
Ba2+ 0.8 4.0 0.5
Zn2+ 0.0 0.0 0.9
Ti離子 4.0 10.4 3.0
Nb離子 19.5 19.4 19.0
W離子 4.0 11.0 2.7
Bi離子 22.4 24.7 2.7
Ta5+ 0.0 0.0 0.0
Zr4+ 0.0 0.0 0.0
La3+ 0.0 0.0 0.0
Gd3+ 0.0 0.0 0.0
Y3+ 0.0 0.0 0.0
Yb3+ 0.0 0.0 0.0
總計 100 100 100
B3+ /P5+ 0.104 0.000 0.247
P5+ +B3+ +Si4+ +Al3+ 30.9 27.2 32.8
Ti+Nb+W+Bi 49.9 65.5 27.4
Ti+Nb+W 27.5 40.8 24.7
（Ti+Nb+W+Bi）/（P5+ +B3+ +Si4+ ） 1.615 2.408 0.835
Li+ +Na+ 16.5 1.9 36.1
Mg2+ +Ca2+ +Sr2+ +Ba2+ 0.8 4.0 0.5
質量% （外部比例） Sb2 O3 0.1 0.02 0.01
特性 折射率nd 2.00 2.10 1.82
比重（g/cm3 5.1 5.6 3.7
Tg（℃） 479 561 454
膨脹係數（×10-7 /K） 101 82 121
耐酸性重量減少率（Da） 1級 1級 1級
[玻璃的製造]
準備與玻璃之構成成分對應的氧化物、氫氧化物、偏磷酸鹽、碳酸鹽、及硝酸鹽作為原材料，以使所得之玻璃的組成為表1所示之各組成的方式秤量上述原材料並將其調合而充分地混合原材料。將所得之調合原料（批次原料）投入鉑坩堝，以1100～1450℃加熱2～3小時而成為熔融玻璃。為了均質化而攪拌熔融玻璃，在使其澄清之後，將熔融玻璃澆注於預熱至適當溫度的模具。在玻璃轉移溫度Tg附近將所澆注之玻璃進行熱處理1小時左右，在爐內放冷至室溫。加工為長度40mm、寬度10mm、厚度1.0mm的尺寸，將成為40mm×10mm的2個面進行精密研磨（光學研磨），得到玻璃樣本。 [玻璃成分組成的確認]
針對所得之玻璃樣本，以感應耦合電漿原子發射光譜法（ICP-AES）測量各玻璃成分的含量，確認是否如表1所示的各組成。 [光學特性的測量]
針對所得之玻璃樣本，測量折射率nd、比重及玻璃轉移溫度Tg。結果顯示於表1。 （i）折射率nd
藉由JIS規格 JIS B 7071-1的折射率測量法測量折射率nd。 （ii）比重
藉由阿基米德法測量比重。 （iii）玻璃轉移溫度Tg
使用MAC Science公司製的熱機械分析裝置（TMA4000S），以升溫速度4℃/分鐘測量玻璃轉移溫度Tg。 [平均線膨脹係數]
平均線膨脹係數的測量方法係根據日本光學硝子工業會規格JOGIS 08-2003「光學玻璃的熱膨脹的測量法」進行測量。使圓棒狀的樣品直徑為5mm。結果顯示於表1。 [耐酸性重量減少率Da]
依照日本光學硝子工業會規格JOGIS06-2009的規定，使所得之玻璃樣本成為重量相當於比重的粉末玻璃（粒度425～600μm），放入鉑籠，將其浸漬於放入有0.01mol/L硝酸水溶液的石英玻璃製圓底燒瓶內，於沸騰水浴中處理60分鐘，測量其處理前後的重量減少率（%）。以等級評價其重量減少率。結果顯示於表1。 實施例1：玻璃組成不同的樣本之著色層的形成 （實施例1-1）
在所得之玻璃樣本之中，藉由濺鍍在具有No.1玻璃組成的玻璃樣本的光學研磨面的一面上使Pt-Pd膜成膜為圖案狀（濺鍍時的電流為15mA，成膜時間為900sec）。
一邊以0.2L/min的流量供給合成氣體（氫3體積%、氮97體積%）以作為還原環境，一邊於400℃對於形成有Pt-Pd膜的玻璃樣本進行熱處理5小時。
藉由研磨將Pt-Pd膜剝離。得到具有著色層之玻璃樣本。所得之玻璃樣本顯示於圖6-1。 [穿透率的測量]
測量波長300～2500nm中的外部穿透率。外部穿透率係以下述方式定義：在玻璃樣本的厚度方向上入射光線時，穿透光強度相對於入射光強度的百分率[穿透光強度/入射光強度×100]。另外，外部穿透率中亦包含樣品表面中光線的反射損失。結果顯示於圖7-1。圖中，虛線為具有著色層之部分的穿透率，實線為相同部分在形成著色層之前的穿透率。 [OD的測量]
針對具有著色層的部分，測量波長1100nm中的入射光強度I0 及穿透光強度I，以下式算出OD（光學密度）。針對相同部分，亦相同地算出形成著色層之前的OD。結果顯示於表2。 OD = -log10 (I/I0 ) （實施例1-2）
除了使用具有No.2玻璃組成的玻璃樣本以外，與實施例1-1相同地得到具有著色層之玻璃樣本。所得之玻璃樣本顯示於圖6-2。與實施例1-1相同地測量穿透率。結果顯示於圖7-2。與實施例1-1相同地測量OD。結果顯示於表2。 （實施例1-3）
使用具有No.3玻璃組成的玻璃樣本，並於430℃進行熱處理9小時，除此之外，與實施例1-1相同地得到具有著色層之玻璃樣本。與實施例1-1相同地測量穿透率。結果顯示於圖7-3。與實施例1-1相同地測量OD。結果顯示於表2。
[表2]
玻璃樣本 形成著色層前 形成著色層後
No.1 0.1 4.0
No.2 0.1 0.9
No.3 0.1 2.1
實施例2：以膜厚不同的金屬膜（金屬觸媒膜）形成著色層 （實施例2-1）
調整成膜條件，在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本的光學研磨面的一面上，分別形成膜厚為28nm、256nm、288nm、420nm的Pt-Pd膜。
一邊以0.2L/min的流量供給合成氣體（氫3體積%、氮97體積%）以作為還原環境，一邊於400℃對於形成了Pt-Pd膜的玻璃樣本進行熱處理4小時。藉由研磨去除Pt-Pd膜，得到具有著色層之玻璃樣本。
針對具有著色層的部分，與實施例1-1相同地測量穿透率。Pt-Pd膜的膜厚與穿透率的關係顯示於圖8-1。針對具有著色層之部分，與實施例1-1相同地測量OD。Pt-Pd膜的膜厚與OD的關係顯示於圖9。 （實施例2-2）
調整成膜條件，在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本之光學研磨面的一面上分別形成膜厚為437nm、695nm、778nm、892nm的Pt-Pd膜。
一方面以0.2L/min的流量供給合成氣體（氫3體積%、氮97體積%）以作為還原環境，一方面於400℃對於形成有Pt-Pd膜的玻璃樣本進行熱處理9小時。藉由研磨去除Pt-Pd膜，得到具有著色層之玻璃樣本。
與實施例2-1相同地測量穿透率。Pt-Pd膜的膜厚與穿透率的關係顯示於圖8-2。與實施例2-1相同地測量OD。Pt-Pd膜的膜厚與OD的關係顯示於圖9。
從圖8-1、圖8-2、圖9可知，具有著色層之部分的穿透率及OD並非與金屬膜（金屬觸媒膜）的膜厚相依，而是與熱處理時間相依。 實施例3：以不同種類的金屬膜（金屬觸媒膜）形成著色層 （實施例3-1）
在具有No.3之玻璃組成的玻璃樣本的光學研磨面上形成膜厚為15nm、300nm的Au膜以代替Pt-Pd膜，於450℃進行熱處理7小時，除此之外，與實施例1-1相同地得到具有著色層之玻璃樣本。針對具有著色層之部分，與實施例1-1相同地測量OD。 （實施例3-2）
在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本之光學研磨面上塗布Ag糊以代替Pt-Pd膜的形成，於430℃熱處理10小時，除此之外，與實施例1-1相同地得到具有著色層之玻璃樣本。與實施例3-1相同地測量OD。結果顯示於表3。
[表3]
Au膜 Ag糊
膜厚（nm） 15 300 -
OD 0.69 4.22 0.642
實施例4：觀察形成有著色層之玻璃的剖面 （實施例4-1）
在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本之光學研磨面的一面上形成Pt-Pd膜。又，使用1000號（＃1000）的研磨劑研磨相同樣本之光學研磨面的一部分，並且亦在該部分上形成Pt-Pd膜。
一方面以0.2L/min的流量供給合成氣體（氫3體積%、氮97體積%），一方面於400℃進行熱處理5小時。藉由研磨去除Pt-Pd膜，得到具有著色層之玻璃樣本。
測量著色層的厚度。結果顯示於表4。又，具有著色層之部分的剖面的顯微鏡影像顯示於表4。表4的顯微鏡影像中，右側為玻璃，中央的黑色部分為著色層。 （實施例4-2）
在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本之光學研磨面的一面上形成Au膜。於450℃熱處理7小時，除此之外，與實施例4-1相同地得到具有著色層之玻璃樣本。
著色層的厚度及具有著色層之部分的剖面的顯微鏡影像顯示於表4。針對具有著色層之部分，與實施例1-1相同地測量OD。結果顯示於表4。 （實施例4-3）
在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本的光學研磨面的一面上形成Au膜。使Au膜的成膜時間比實施例4-2更長，除此之外與實施例4-2相同地得到具有著色層的玻璃樣本。
著色層的厚度及具有著色層之部分的剖面的顯微鏡影像顯示於表4。與實施例4-2相同地測量OD。結果顯示於表4。 （實施例4-4）
在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本之光學研磨面的兩面上形成Pt-Pd膜，除此之外，與實施例4-2相同地得到具有著色層之玻璃樣本。
著色層的厚度及具有著色層之部分的剖面的顯微鏡影像顯示於表4。與實施例4-2相同地測量OD。結果顯示於表4。
[表4]
實施例 　4-1 　4-2 　4-3 　4-4
　    (光學研磨面)     (玻璃)                      (玻璃)                    (玻璃)       (玻璃)
著色層厚度（μm） 46（#1000研磨面） 42（光學研磨面） 29 84 109
OD（1100nm） - 0.69 4.22 ≥5
使用1000號（＃1000）的研磨劑進行研磨的面，表面粗糙度大於光學研磨面。從表4可知，所形成的著色層之厚度根據玻璃的表面粗糙度而有所變化。 實施例5：形成具有點狀圖案之著色層
在具有No.3玻璃組成的玻璃樣本之光學研磨面上使Pt-Pd膜形成點狀圖案。詳細內容如以下所述。
準備平坦性高至可覆蓋玻璃表面之程度且具有點狀圖案之開口部的金屬板。使該金屬板密合於玻璃樣本的光學研磨面，配合該點狀圖案狀的開口部形成Pt-Pd膜。
將金屬板剝離，與實施例1-3相同地對於具有形成點狀圖案之Pt-Pd膜的玻璃樣本進行熱處理，得到具有著色層之玻璃樣本。所得之玻璃樣本顯示於圖10。 實施例6：去除著色層所造成的穿透率變化
針對具有No.3玻璃組成的玻璃樣本，以使厚度成為750μm的方式進行加工，除此之外，與實施例1-3相同地得到具有著色層之玻璃樣本。
以顯微鏡觀察具有著色層之部分的剖面，確認著色層的厚度為110μm。又，針對具有著色層的部分，與實施例1-1相同地測量OD。結果顯示於表5。
針對所得之玻璃樣本，以使玻璃樣本的厚度成為660μm的方式，從具有著色層之面開始研磨，針對相同部分測量OD。結果顯示於表5。
相同地，以使玻璃樣本的厚度成為610μm、500μm、380μm的方式進行研磨，針對相同部分測量OD。又，算出從研磨前（無研磨量）之OD的變化量。OD結果顯示於表5。
[表5]
厚度（μm） 750 660 610 500 380
研磨量（μm） 0 90 140 250 370
OD（1100nm） 1.52 0.86 0.06 0.08 0.02
OD（1100nm）的變化量 - -0.66 -1.45 -1.44 -1.49
根據表5，若玻璃樣本的研磨量超過140μm，則OD的變化量變小。玻璃樣本若藉由研磨去除著色層，則只剩下非著色部（無著色的透明區域）。因此，即使進一步研磨使厚度變小，結果OD亦幾乎無變化。亦即，從研磨所導致的OD變化量之結果推論玻璃樣本之著色層的厚度超過90μm且小於140μm。這與根據顯微鏡觀察剖面所得到的著色層厚度（110μm）一致。另外，研磨量為140～370μm的範圍的OD稍有增減，可將其視為測量誤差。 ≪在玻璃本體中設置著色層之光學元件的具體例≫
如圖1、圖2所示，本實施型態的光學元件具有玻璃本體1，並且具有位於玻璃本體1內部且位於光學元件之光學功能面的著色層2。著色層2位於從玻璃本體1表面至內部。或是著色層2亦可不位於玻璃本體1表面而是位於玻璃本體1的內部。
在玻璃本體1的內部且光學元件的遮光部分選擇性形成著色層2，藉此如圖3（圖3-1、圖3-2）、圖4所示，在具有著色層2的部分遮蔽光線，在無著色層2的部分使光線穿透，可發揮預期的光學性能。此時，以著色層2吸收在無著色層2之部分的內面反射的光線，結果可得到抑制了雜散光產生的良好光學元件。再者，著色層2可協同著色層以外的層（例如鄰接的透光層）而發揮既定的光學的功能。
著色層2從玻璃本體1的表面至內部的厚度較佳為1～300μm，更佳為20～200μm，更佳為30～150μm。藉由滿足此條件，可良好地發揮作為包含遮光性能之光學元件的功能。若低於此條件的最低限度（若著色層2的厚度小於1μm），則具有來自著色層2的遮光性能不足的疑慮。若超過此條件的最高限度（若著色層2的厚度大於300μm），則根據形成著色層之光學元件的部位，擴展至玻璃內部側的著色層會遮蔽相對光學元件斜向入射的有效光線等，而具有作為光學元件的功能不足的疑慮。
著色層2在波長750nm中的光學濃度OD較佳為2.0以上，在波長750nm中的光學濃度OD較佳為3.0以上。從可見光區域至紅外光區域的波長區域中，著色層2的分光穿透率隨著波長變長而呈現增加的傾向。若以光學濃度OD表示，則與隨著波長變長而光學濃度OD呈現減少的傾向同義。藉由滿足上述的條件，可良好地發揮作為包含可見光區域之遮光性能之光學元件的功能。若低於此條件的最低限度（若著色層2在波長750nm中的光學濃度OD小於2.0），則具有作為包含遮光性能之光學元件的功能不充分的疑慮。 ＜將光學元件應用於視差屏障的例子＞
參照圖11、圖12，說明將本實施型態之光學元件應用於視差屏障（光學裝置）之情況的優越性。圖11係用以說明以往技術（例如專利文獻1）的視差屏障之技術課題的圖，圖12係用以說明本實施型態之視差屏障的優越性的圖。
藉由具有透光部與遮光部的圖案，作為發揮穿透狹縫之功能的光學元件，可列舉用於無偏光眼鏡等特殊眼鏡等亦能夠立體觀賞的顯示裝置中的視差屏障。視差屏障，係在玻璃等基板上具有多個條紋狀等遮光部的光學元件，藉由設置於液晶顯示器等顯示裝置，可將顯示器上的右眼用影像與左眼用影像分離，使觀察者的左眼僅辨識左眼用影像（左眼用像素L），右眼僅辨識右眼用影像（右眼用像素R），而能夠立體觀賞。
一般而言，視差屏障的遮光部係由蒸鍍、印刷等手法將鉻或鋁等金屬材料或黑色的樹脂材料形成於玻璃基板上。此處，玻璃基板一般係加工成具有高度平滑性，因此液晶顯示器裝置的情況，從液晶面板射出並穿透濾光片的光線，在玻璃基板中面向視差屏障之遮光部的部分進行內部反射。尤其在面向視差屏障之遮光部的部分中，玻璃基板的內面因為與所形成的遮光材料具有折射率差而反射率高，內部反射變得明顯。受到內部反射的光線，在玻璃基板中形成有濾光片之面的內面受到進一步的內部反射，而具有該光線的一部分通過本來不會通過的透光部而漏出至外部的情況。這樣的現象稱為串擾（crosstalk），會導致視差影像的分離不足、立體影像的品質變差。
專利文獻1中為了抑制串擾而提出了在形成濾光片的面或是與視差屏障之遮光部對向的位置設置具有光散射特性的凹凸部，藉由使入射該部位而成為串擾之原因的光線散射而將其抑制以提供高品質的立體影像。圖11的例子中，視差屏障的多個遮光部從玻璃基板的底面往下方突出。多個遮光部的上表面設有多個凹凸部（多個遮光部與多個凹凸部對應）。又，在玻璃基板的底面中，於視差屏障中未形成多個遮光部的部分（多個遮光部之間），形成有多個透光部。然而，即使設在成為串擾之原因的光路的一部分設置具有光散射特性的凹凸部，仍會發生光的擴散，因此具有已擴散之光線的一部分通過本來不會通過的透光部而漏出至外部的情況（參照圖11的一點鏈線），並不能說是具有良好的串擾抑制作用。
本實施型態中，將上述問題點視為重要技術課題，光學元件具有視差屏障，多個著色層構成視差屏障的多個遮光面（遮光部）20A。更具體而言，本實施型態中，如圖12所示，設置多個從玻璃基板表面至內部的著色層，此等多個著色層形成了視差屏障的多個遮光面20A。藉此可與專利文獻1相同地發揮視差屏障原來的目的、即遮光的功能。又，多個遮光面（遮光部）20A之間形成多個透光面（透光部）20B。
再者，本實施型態的著色層（遮光面）具有吸收光線的功能，因此除了從光源直接入射著色層的光線以外，在玻璃基板之出射面的透光面反射一次後回到入射面再於入射面反射而再次到達出射面的光線幾乎被著色層所吸收（參照圖12的一點鏈線）。藉此，可減少漏出至外部的光線而有效抑制串擾。
又，本實施型態的著色層（遮光面、遮光部）其折射率差與透光面（透光部）的折射率差幾乎無差異。因此，在與透光面交界的界面部會產生反射光，入射著色層的光線到達與空氣交界的界面之前，在著色層中行進的過程中能量被吸收，因此不會產生雜散光。
又，如專利文獻1設置具有光散射特性之凹凸部的情況中，進行凹凸加工的手續繁雜，若為本實施型態，則可省略這種加工的手續。
此處雖例示條紋狀作為遮光面的圖案，但遮光面的寬度及透光面的寬度只要根據習知技術而成為適用於作為目的之立體效果（立體影像的視點數量、視角等)的尺寸即可，並不限定於本實施型態（圖12）。
又，為了減少莫爾條紋（視差屏障的遮光圖案與液晶面板的黑矩陣（用以防止在濾光片像素之間的交界發生混色等的遮光構件）之間的干涉圖案），遮光圖案不限於垂直方向的條紋，亦可根據習知的技術傾斜特定的角度。又，不限於僅由直線所形成的圖案，根據習知技術，亦可為遮光面相連成階梯狀的圖案或是將圓弧相連而成的圖案等。 ＜將光學元件用於波帶片的例子＞
參照圖13、圖14，說明將本實施型態的光學元件用於波帶片（光學裝置）之情況的優越性。圖13係用以說明以往技術（例如專利文獻2）之波帶片的技術課題的圖，圖14係用以說明本實施型態之波帶片的優越性的圖。
作為在透明基板（例如玻璃基板）上形成有遮光圖案的光學元件，波帶片已為人所知。波帶片係透光部與遮光部之間隔具有從中心開始因應半徑規則性變化之同心圓狀圖案的光學元件。波帶片有時會在下述方法中作為圖案遮罩使用：在拍攝元件之前配置圖案遮罩，拍攝由來自物體之入射光所形成的拍攝元件上的圖案遮罩的影像，再藉由數值演算而得到物體的成像影像。
例如，專利文獻2中提出一種拍攝裝置，其係在拍攝元件的前表面配置波帶片以作為攝影用圖案，拍攝光強度因為該圖案而調變的穿透光，演算與顯影用圖案的相互相關函數，藉此可測量距離。圖13中，在拍攝有限距離的物體時，透過作為格狀圖案的遮光部所形成之同心圓狀圖案（圖案遮罩），將該格狀圖案進行投影。
作為攝影用圖案使用的波帶片，係在玻璃等透明基板上藉由濺鍍、蒸鍍或印刷等手法使鉻或鋁等金屬材料、或是黑色的樹脂材料形成圖案狀。圖13的例子中，作為波帶片的格狀圖案的多個遮光部從玻璃基板的上表面往上方突出。多個遮光部之間形成有多個透光部。
在使用了這種波帶片的拍攝裝置中，在玻璃基板的內面產生的反射光漏出至外部，則會發生使本來形成的圖案遮罩影像變化或是使對比降低等現象，而具有在測量距離中產生誤差等不良影響的疑慮。來自物體的入射光，穿透波帶片的透光部，一部分在玻璃基板的拍攝元件側的內面反射。在玻璃基板的拍攝元件側的內面反射的光線，一部分在玻璃基板中形成有格狀圖案之面的內面再次反射，而具有後續穿透波帶片之拍攝元件側面而到達拍攝元件的疑慮（參照圖13的一點鏈線）。
本實施型態中，將上述問題點視為重要的技術課題，光學元件具有波帶片，多個著色層構成波帶片的多個遮光面（遮光部）20C。更具體而言，本實施型態中，如圖14所示，設置從玻璃基板表面至內部的多個著色層，此等多個著色層形成了波帶片的多個遮光面20C。藉此，可與專利文獻2相同地發揮作為波帶片原來之目標的遮光功能。又，在多個遮光面（遮光部）20C之間形成有多個透光面（透光部）20D。
再者，本實施型態的著色層（遮光面）因為具有吸光功能，因此從光源在玻璃基板的出射面進行一次反射後回到入射面側、再於入射面反射而再次到達出射面的光線幾乎被著色層吸收，因此可減少漏出至外部的光線（參照圖14的一點鏈線）。
又，本實施型態的著色層（遮光面、遮光部）與透光面（透光部）幾乎無折射率差。因此在與透光面交界的界面不會產生反射光，入射著色層的光線在到達與空氣交界的界面之前，於著色層中行進的過程中能量即被吸收，因此不會產生雜散光。
波帶片的遮光面（遮光部）的圖案可為例如同心圓形狀，但圖案形狀及遮光面的寬度及透光面的寬度只要根據習知的技術而成為適合作為目的之影像重建的尺寸即可，並不限於本實施型態（圖14）。 ＜將光學元件應用於光學式編碼器之玻璃尺的例子＞
參照圖15、圖16，說明將本實施型態的光學元件應用於光學式編碼器（光學裝置）的玻璃尺（編碼圖案）之情況的優越性。圖15係用以說明以往技術（例如專利文獻3）的光學式編碼器的玻璃尺之技術課題的圖，圖16係用以說明本實施型態的光學式編碼器的玻璃尺之優越性的圖。
作為在透明基板（例如玻璃基板）上形成有遮光圖案的光學元件，光學式編碼器用的玻璃尺已為人所知。編碼器係機械式檢測位置及旋轉的裝置，光學式編碼器主要係由發光元件、作為遮光或使光穿透之零件的玻璃尺、及受光元件等所構成。來自發光元件的光線在玻璃尺被遮蔽或穿透，藉由以受光元件檢測穿透玻璃尺的光線或被玻璃尺反射的光線，可測量位置及旋轉。玻璃尺若在測長方向上位移，則光線形成於受光元件上的明暗圖案會移動，而從受光元件輸出與明暗圖案對應的訊號。
玻璃尺係在玻璃等基板上形成多個遮光部與透光部的光學元件，其為圓盤狀或矩形。玻璃尺的遮光部係藉由蝕刻、蒸鍍、印刷等方法使鉻或鋁等金屬材料或是黑色的樹脂材料形成於玻璃基板上。圖15A、圖15B的例子中，玻璃尺的多個遮光部從玻璃基板的下表面往下方突出。多個遮光部之間形成有多個透光部。
在使用這種玻璃尺的光學式編碼器中具有下述情況：例如，因為光源裝置對準的偏差，而在照射相對受光元件或玻璃尺傾斜的平行光的狀態下，在玻璃尺的玻璃基板內面發生反射而通過本來不會通過的透光部漏出至外部（參照圖15A、圖15B的一點鏈線）。圖15A例示在玻璃基板內來回一次的反射路徑，圖15B例示在玻璃基板內來回兩次的反射路徑。若發生這樣的現象，則與檢測無關的光線(雜散光)入射受光元件而成為檢測訊號的雜訊，其為導致位置檢測精度降低的主要原因。
專利文獻3中，為了防止在玻璃尺的遮光部（刻度）反射的光線在引線架等反射而成為雜散光，而提出了以CrO（氧化鉻）或黑色等塗料等防反射構件形成遮光部。這樣的防反射構件具有吸收特性，因此具有將部分入射光吸收的效果，但因為防反射構件與玻璃尺的玻璃基板具有折射率差，而無法防止在防反射構件與玻璃基板交界的界面產生反射光，其抑制雜散光的作用並不能說是充分。
本實施型態中，將上述問題點視為重要技術課題，光學元件具有光學式編碼器的玻璃尺，多個著色層構成玻璃尺的多個遮光面（遮光部）20E。更具體而言，本實施型態中，如圖16A、圖16B所示，設置從玻璃基板表面至內部的多個著色層，此多個著色層形成玻璃尺的多個遮光面20E。藉此，可與專利文獻3相同地發揮作為光學式編碼器之玻璃尺之原來目標的遮光功能。又，多個遮光面（遮光部）20E之間形成有多個透光面（透光部）20F。
再者，本實施型態的著色層因為具有吸光功能，因此直接入射玻璃基板背面之著色部的光線被著色層吸收，可防止其入射受光元件（參照圖16A的一點鏈線）。在玻璃基板背面的透光面反射的光線朝向表面側而在該表面反射後再次朝向背面，但幾乎被形成於背面側的著色層吸收，而可防止其入射受光元件（參照圖16B的一點鏈線）。
又，本實施型態的著色層（遮光面、遮光部）與透光面（透光部）幾乎無折射率差。因此，在與透光面交界的界面不會產生反射光，在入射著色層的光線到達與空氣交界的界面之前，在著色層中行進的過程中能量被吸收，因此不會產生雜散光。
此處雖例示遮光面的圖案為直線形狀的情況（直線狀並排的情況），但遮光面的形狀或寬度只要適合作為編碼圖案的功能即可，不限於本實施型態（圖16）。又，雖例示使本實施型態的著色層形成矩形玻璃尺的遮光面的情況，但玻璃尺的形狀並不限於矩形，亦可為例如圓盤狀的玻璃尺（碟型）。
如此，本實施型態的光學功能面，具有各透光面（透光部）與各遮光面（遮光部）鄰接而交互配置的多個透光面（透光部）20B、20D、20F與多個遮光面（遮光部）20A、20C、20E。又，本實施型態的著色層20具有構成多個遮光面（遮光部）20A、20C、20E的多個著色層。滿足此構成的情況中，本實施型態的光學元件及光學裝置可應用於視差屏障、波帶片、光學式編碼器的玻璃尺以外的所有光學元件及光學裝置。 ＜將光學元件應用於其他用途的例子＞
除了上述例子以外，本實施型態的光學元件亦可具有透鏡、平行平板、保護玻璃（例如拍攝元件的保護玻璃等）、光學濾波器（例如IR截止濾光片、偏光濾光片、ND濾光片等）、分光器、稜鏡中的至少一種。此情況中，著色層可位於透鏡、平行平板、保護玻璃、光學濾波器、分光器、稜鏡中的至少一種的光學功能面。 ［產業上的可利用性］
本實施型態的光學元件及光學裝置例如可應用於視差屏障、波帶片、光學式編碼器的玻璃尺。
1:玻璃本體 2:著色層（光學功能面、遮光面、遮光部） 20A:遮光面（遮光部） 20B:透光面（透光部） 20C:遮光面（遮光部） 20D:透光面（透光部） 20E:遮光面（遮光部） 20F:透光面（透光部）
圖1係顯示本發明的實施態樣之一例的示意圖。 圖2係顯示本發明的實施態樣之一例的示意圖。 圖3-1係顯示本發明的實施態樣之一例的示意圖。 圖3-2係用以說明圖3-1之實施態樣的示意圖。 圖4係顯示本發明的實施態樣之一例的示意圖。 圖5係顯示利用屏障膜在光學元件上形成著色圖案之情況的步驟之一例的圖。 圖6-1係顯示實施例1-1中的樣本與用以參考之尺規的影像。 圖6-2係顯示實施例1-2中的樣本與用以參考之尺規的影像。 圖7-1係顯示實施例1-1中的樣本中具有著色層之部分的穿透率的圖表。 圖7-2係顯示實施例1-2中的樣本中具有著色層之部分的穿透率的圖表。 圖7-3係顯示實施例1-3中的樣本中具有著色層之部分的穿透率的圖表。 圖8-1係依照金屬膜的膜厚來顯示實施例2-1中的樣本中具有著色層之部分的穿透率的圖表。 圖8-2係依照金屬膜的膜厚來顯示實施例2-2中的樣本中具有著色層之部分的穿透率的圖表。 圖9係依照熱處理時間來顯示實施例2-1及2-2中的樣本中金屬膜的膜厚與OD之關係的圖表。 圖10係顯示實施例5中的樣本與用以參考之尺規的影像。 圖11係用以說明以往技術的視差屏障之技術課題的圖。 圖12係用以說明本實施型態的視差屏障之優越性的圖。 圖13係用以說明以往技術的波帶片的技術課題的圖。 圖14係用以說明本實施型態的波帶片之優越性的圖。 圖15係用以說明以往技術的光學式編碼器的玻璃尺之技術課題的圖。 圖16本實施型態的光學式編碼器的玻璃尺之優越性的圖。
20A:遮光面(遮光部)
20B:透光面(透光部)

Claims (9)

  1. 一種光學元件，其係具有玻璃本體的光學元件，其具有位於前述玻璃本體內部且位於前述光學元件之光學功能面的著色層，其中前述著色層在波長750nm中的光學濃度OD為2.0以上。
  2. 如請求項1之光學元件，其中前述著色層位於從前述玻璃本體的表面至內部。
  3. 如請求項2之光學元件，其中前述著色層從前述玻璃本體的表面至內部的厚度為1~300μm。
  4. 如請求項1或請求項2之光學元件，其中前述光學功能面具有多個透光面與多個遮光面，各透光面與各遮光面鄰接而交互配置，前述著色層具有構成前述多個遮光面的多個著色層。
  5. 如請求項4之光學元件，其中前述光學元件具有視差屏障，前述多個著色層構成前述視差屏障的多個遮光面。
  6. 如請求項4之光學元件，其中前述光學元件具有波帶片，前述多個著色層構成前述波帶片的多個遮光面。
  7. 如請求項4之光學元件，其中前述光學元件具有光學式編碼器的玻璃尺，前述多個著色層構成前述玻璃尺的多個遮光面。
  8. 如請求項1或請求項2之光學元件，其中前述光學元件具有透鏡、平行平板、保護玻璃、光學濾波器、分光器、稜鏡中的至少一種，前述著色層位於前述透鏡、前述平行平板、前述保護玻璃、前述光學濾波器、前述分光器、前述稜鏡中的至少一種的光學功能面。
  9. 一種光學裝置，具有如請求項1或請求項2之光學元件。
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