JP2005206425A

JP2005206425A - 光照射用ホウ酸塩ガラス及びレンズ

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Publication number: JP2005206425A
Application number: JP2004015132A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsutsumi; 高志堤; Hiromi Takeshita; 裕己竹下
Original assignee: OMG Co Ltd Japan
Current assignee: OMG Co Ltd Japan
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: JP4469619B2

Abstract

【課題】３５０〜４５０ｎｍの波長光を照射した場合であっても、この波長範囲における光透過率の減少が抑制されたホウ酸塩ガラス及びこのガラスを使用したレンズの提供。
【解決手段】ホウ酸塩ガラスに希土類元素一種又は二種以上を含有させる。希土類元素としては、ランタンを選択することが好適であり、酸化ランタンとして含有させることが好適である。このガラスは、レンズに使用できるガラスである。
【選択図】なし

Description

本発明は、光照射用ホウ酸塩ガラスに関し、詳しくは、波長３５０〜４５０ｎｍの光照射に使用するガラスレンズ等への適用に好適なガラス及びこのガラスを使用したレンズに関するものである。

波長４０５ｎｍの紫外線または紫外線に近い可視光線は、レーザーダイオードの利用により、光磁気記憶媒体への情報入出力などに使用されており、記憶容量を増加させるために、さらに短波長側の３６５ｎｍの波長光や３５０ｎｍの波長光も実用化が検討されている。また紫外線は、その他に硬化化学反応、殺菌・消毒等にも使用されている。これらの光の使用において、光は、ガラス通じて照射され、ガラスには、照射する光を透過する特性が要求され、そして、光を断続的又は連続的に照射した場合にも、光透過率が減少しないことが要求される。

紫外線領域に近い可視光線や紫外線をガラスを通じて照射すると、ガラスを構成する組成物や不純物が酸化還元反応を起こし、光透過率を著しく減少させるソラリゼーションが生じることになる。例えばリン酸塩ガラスの場合、リン酸塩ガラスは、
紫外線を透過するガラスの一種であり、紫外線照射用ガラスとして使用することも可能であるが、紫外線を照射すると、リン酸塩ガラスから完全に除去することができない不純物である鉄イオン等が酸化・還元反応を起こし、紫外線透過率を著しく減少させるソラリゼーションが生じることになる。つまり、リン酸塩ガラスは、紫外線を含む光を照射するガラスに適したものとは言えない。

そこで、リン酸塩ガラスの耐ソラリゼーション性を高めるための検討がなされており、例えば、特許文献１に耐ソラリゼーション性リン酸塩ガラスに関する発明が記載されている。
特開平３−９３６４６号公報

ところで、紫外線等を照射することによって、光透過率の低下が抑制されているガラスであれば、リン酸塩ガラスに限らず、他の種類のガラスであっても良い。即ち、光透過率の減少が抑制されたリン酸塩ガラスが求められている一方で、光透過率の減少が抑制された他の種類のガラスが提供されることも望まれているのである。

本発明者は、特許文献１に記載されたリン酸塩ガラスとは異なる化合物を原料に使用し、特定波長の光透過率の減少が抑制されたガラスを検討してきた。即ち本発明の目的は、波長３５０〜４５０ｎｍの光を照射した場合であっても、この波長範囲における光透過率の減少が抑制されたホウ酸塩ガラス及びこのガラスを使用したレンズを提供することである。

本発明者は、上記の特定の波長光を照射してもその波長光の光透過率が減少する問題を解決するため、ホウ酸塩ガラスに希土類元素を含有されることにより、光透過率の減少を抑制できるガラスとなることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、希土類元素一種又は二種以上を含有することを特徴とする波長３５０〜４５０ｎｍの光照射用ホウ酸塩ガラスである。

また、本発明は、希土類元素一種又は二種以上を含有することを特徴とする波長３５０〜３８０ｎｍ又は３９０〜４２０ｎｍの光照射用ホウ酸塩ガラスである。このホウ酸塩ガラスは、波長３５０〜３８０ｎｍ又は３９０〜４２０ｎｍの光波長を照射しても、当該波長範囲の光透過率の減少が抑制されたガラスであり、光磁気記憶媒体への情報入出力に概ね使用される波長３６５ｎｍや４０５ｎｍを中心とする光波長の照射に好適に使用することができるガラスである。

前記ホウ酸塩ガラス中に含有されるべきホウ酸濃度は、特に限定されるものではないが、５〜５０重量％であると良い。

前記ホウ酸塩ガラスに含有される希土類元素は、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、スカンジウム、イットリウム等が該当し、これら希土類元素が酸化物となっているときには、ランタンを除き、希土類元素酸化物が１０重量％以下の濃度で含有されていることが好適である。ランタン酸化物を含有させる場合には、５０重量％以下含有させることが好適である。

ホウ酸塩ガラスに希土類元素を含有させるには、希土類元素酸化物として、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｅｕ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｔｂ_４Ｏ_７、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３及びＹ_２Ｏ_３等から選ばれる一種又は二種以上をホウ酸塩ガラス原料とともに溶融して含有させることが好適である。このうちＬａ_２Ｏ_３を使用することが、ガラスを光情報記憶媒体の情報入出力用レンズに使用した場合、レンズの屈折率を高めてレンズ厚をより薄型化できることから、最適である。

前記ホウ酸塩ガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２の群から選ばれる一種又は二種以上を含有していることが好ましい。含有量は、ＳｉＯ_２が３０重量％以下であり、Ａｌ_２Ｏ_３が３重量％以下、ＴｉＯ_２が１０重量％以下、そしてＺｒＯ_２が１０重量％以下であると良い。このようなＳｉＯ_２等が含有した前記ホウ酸塩ガラスは、化学的耐久性が向上したホウ酸塩ガラスとなる。

また、前記ホウ酸塩ガラスは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの群から選ばれる一種又は二種以上を含有していることが好ましい。好ましい含有量としては、１５重量％以下である。このＭｇＯ等を含んだ前記ホウ酸塩ガラスは、希土類元素の溶解度を高める作用があり、前記ホウ酸塩ガラスの製造効率を高めることができる。

また、前記ホウ酸塩ガラスは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏの群から選ばれる一種又は二種以上を含有していることが好ましい。この含有によって、前記ホウ酸塩ガラスの屈伏点を低下させ、更にガラスの溶融特性を良化させることができる。含有量は、１０重量％以下であることが好ましい。

更に、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、ＮｉＯ及びＣｏＯの群から選ばれる一種又は二種以上が、前記ホウ酸塩ガラスに０．０５〜１０重量％、好ましくは０．０５〜５重量％含有されていても良い。

また、ＺｎＯやＳｂ_２Ｏ_３を含有していても良い。ＺｎＯが含有されている場合には、ホウ酸塩ガラスの化学的耐久性を高め、Ｓｂ_２Ｏ_３が含有されている場合には、製造するガラス中に気泡が内包されることを防止できる。含有量については、限定されるものではないが、ＺｎＯが１０重量％以下、Ｓｂ_２Ｏ_３が１重量％以下であると良い。

本発明は、前記ホウ酸塩ガラスを使用したレンズである。このレンズは、波長３５０〜４５０ｎｍの光照射用のレンズとして好適に使用することができるレンズであり、光磁気記憶媒体への情報入出力に使用できる波長３５０〜３８０ｎｍ又は３９０〜４２０ｎｍの光を利用する場合における好適なレンズである。なお、前記ホウ酸塩ガラスは、光透過率の減少が抑制されたものであるから、情報通信に使用する光ファイバーの芯材用のガラスとしても使用することができる。

以上の構成の本発明に係るホウ酸塩ガラスによれば、希土類元素をホウ酸塩ガラスに含有させることにより、波長３５０〜４５０ｎｍの光を照射した場合であっても、この波長範囲における光透過率の減少を抑制したホウ酸塩ガラスを実現することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明するが、実施例における具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。

実施例において、各ガラス原料を調合後、ＳｉＣ発熱体の電気炉で１２５０〜１４００℃で溶融し、この溶融ガラスをカーボンに流し込みハンドプレスをして急冷した後、徐冷炉で歪をとることにより、ホウ酸塩ガラスを製造した。このホウ酸塩ガラスを電気炉で５００〜６５０℃の温度で３０分間熱処理を行った後、研磨処理を施した。実施例のホウ酸塩ガラス原料の調合組成、ガラス組成は以下の通りである。

（１）ガラス原料調合組成
Ｈ_３ＢＯ_３：７３．４重量部、ＣａＣＯ_３：２１．８重量部、ＺｎＯ：６．１重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：３２．４重量部、ＺｒＯ_２：８．１重量部
（２）ホウ酸塩ガラス組成
上記ガラス原料調合組成によって、製造したガラスの成分組成は、次の通りである。このホウ酸ガラスの研磨後の厚みは、１ｍｍであった。
Ｂ_２Ｏ_３：４１．３２重量部、ＣａＯ：１２．０８重量部、ＺｎＯ：６．１重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：３２．４重量部、ＺｒＯ_２：８．１重量部

（１）ガラス原料調合組成
Ｈ_３ＢＯ_３：７３．４重量部、ＣａＣＯ_３：２１．８重量部、ＺｎＯ：６．１重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：３１．４重量部、Ｈｏ_２Ｏ_３：１重量部、ＺｒＯ_２：８．１重量部
（２）ホウ酸塩ガラス組成
上記ガラス原料調合組成によって、製造したガラスの成分組成は、次の通りである。このホウ酸ガラスの研磨後の厚みは、１ｍｍであった。
Ｂ_２Ｏ_３：４１．３２重量部、ＣａＯ：１２．０８重量部、ＺｎＯ：６．１重量部、Ｌａ_２Ｏ_３：３１．４重量部、Ｈｏ_２Ｏ_３：１重量部、ＺｒＯ_２：８．１重量部
実施例１及び２で得られたホウ酸塩ガラスを、次の試験例１の条件により、光を照射するとともに、光照射前後における光透過率を測定した。
（試験例１）
光照射ランプ：高圧水銀灯（３００Ｗ、オ−ク製作所製ＵＶ−３００）
照射波長：３３０〜４８０ｎｍ
照射方法：水銀灯から照射される光を、フィルターレンズ及び集光レンズを通じて実施例のレンズに照射した。
照射距離：１００ｍｍ
測定温度：室温
光照射時間は、実施例１のガラスレンズを２５０時間、実施例２のガラスレンズを２００時間とした。
透過率測定機器：分光光度計
透過率測定波長：３３０〜４８０ｎｍ
試験例１及び２で得られた測定値は、次表１の通りである。図１は、実施例１のホウ酸塩ガラスに波長３３０〜４８０ｎｍの光照射前後における、光透過率を表したグラフである。図２は、実施例２のホウ酸塩ガラスに波長３３０〜４８０ｎｍの光照射前後における、光透過率を表したグラフである。

表１から分かるように、実施例１及び２のホウ酸塩ガラスは、照射していた波長３３０〜４８０ｎｍの光透過率の実質的な変化は認められなかった。従って、波長３５０〜４５０ｎｍの光透過率の減少が抑制されたことが確認されたことになる。

実施例１のホウ酸塩ガラスに波長３３０〜４８０ｎｍの光照射前後における、光透過率を表したグラフである。実施例２のホウ酸塩ガラスに波長３３０〜４８０ｎｍの光照射前後における、光透過率を表したグラフである。

Claims

希土類元素一種又は二種以上を含有することを特徴とする波長３５０〜４５０ｎｍの光照射用ホウ酸塩ガラス。
希土類元素一種又は二種以上を含有することを特徴とする波長３５０〜３８０ｎｍ又は３９０〜４２０ｎｍの光照射用ホウ酸塩ガラス。
ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２の群から選ばれる一種又は二種以上を含有する請求項１又は２に記載のホウ酸塩ガラス。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの群から選ばれる一種又は二種以上を含有する請求項１〜３のいずれかに記載のホウ酸塩ガラス。
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏの群から選ばれる一種又は二種以上を含有する請求項１〜４のいずれかに記載のホウ酸塩ガラス。
請求項１〜５のいずれかに記載のガラスを使用したレンズ。