CN101815683A - 光学玻璃和使用该光学玻璃的光学装置 - Google Patents

光学玻璃和使用该光学玻璃的光学装置 Download PDF

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CN101815683A CN200880110097A CN200880110097A CN101815683A CN 101815683 A CN101815683 A CN 101815683A CN 200880110097 A CN200880110097 A CN 200880110097A CN 200880110097 A CN200880110097 A CN 200880110097A CN 101815683 A CN101815683 A CN 101815683A
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Abstract

本发明涉及光学玻璃和使用该光学玻璃的光学装置，在所述光学玻璃中，相对于100％的以重量基准计含有2～10％SiO2、5～45％B2O3、30～60％La2O3；或者进一步含有0～15％RO(R＝Zn、Sr、Ba)、0～40％Ln2O3(Ln＝Y、Gd)、0～30％(ZrO2+Nb2O5+Ta2O5)的基础玻璃组合物，当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射波长λ1的光时产生波长λ2的光的物质A以及照射波长λ1的光时产生波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。

Description

光学玻璃和使用该光学玻璃的光学装置
技术领域
本发明涉及光学玻璃、特别是涉及在用于荧光观察或荧光强度测定的光学系统中使用的光学玻璃以及使用该光学玻璃的光学装置。
背景技术
高折射率低分散性的光学玻璃在良好地校正光学系统的像差方面是有用的。因此将这样的光学玻璃应用于光学仪器的光学系统(透镜)中。作为高折射率低分散性的光学玻璃，例如有日本特开2007-8782号中记载的光学玻璃。日本特开2007-8782号中记载的光学玻璃以SiO2、B2O3和La2O3为基本组成。
另外，作为光学仪器例如有荧光显微镜。该荧光显微镜利用试样中所产生的荧光进行试样的观察、测定。近年来，荧光显微镜被用于基于更弱荧光的观察(例如单分子荧光观察)、荧光强度小的试样的荧光强度测定等中。在这样的用途中，要求对比度更高的荧光像的观察、或者要求测定精度的高精度化。
此处，在荧光像(试样像)的观察及荧光量的测定中，已知导致像的对比度变差或导致测定精度变差的一个原因是光学系统的透镜中所使用的玻璃的自发荧光。
该自发荧光指的是由玻璃放出的荧光。该自发荧光是由于在激发试样的激发光穿过透镜时激发光被作为透镜材料的玻璃吸收了一部分而产生的。该自发荧光的波长有时与由试样放出的荧光的波长大致一致。在这种情况下，若自发荧光的荧光强度大于由试样放出的荧光的荧光强度，则例如荧光像的暗部(荧光强度小的部分)的信息会损失。
由上可知，自发荧光会降低试样的荧光像的对比度。因此，在产生自发荧光的观察装置中，难以观察到良好的荧光像。另外，在荧光强度测定中，自发荧光会成为背景噪音。因此，在产生自发荧光的测定装置中，难以对荧光强度小的试样进行更高精度的测定。
发明内容
如上所述，荧光显微镜用于荧光像的观察及荧光量的测定。为了良好地校正像差，也在该荧光显微镜的光学系统的透镜中使用高折射率低分散性的光学玻璃。然而，高折射率低分散性的光学玻璃易于产生自发荧光。因此，使用了高折射率低分散性的光学玻璃的荧光显微镜具有难以进行对比度高的荧光像的观察、难以进行高精度的测定的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供与以往相比降低了自发荧光强度的光学玻璃以及使用了该光学玻璃的光学装置。
为了达成上述目的，在本发明的光学玻璃中，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2             2～10％
B2O3             5～45％
La2O3            30～60％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
另外，在本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2               2～10％
B2O3               5～45％
La2O3              30～60％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)  0～15％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)   0～40％
ZrO2+Nb2O5+Ta2O5   0～30％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
另外，在本发明的光学玻璃中，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2            2～20％
B2O3            5～45％
La2O3           10～29％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
另外，在本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                     2～20％
B2O3                     5～45％
La2O3                    10～29％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)        0～45％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)         0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5    1～20％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
此外，在本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2            3～20％
B2O3            15～40％
La2O3           15～45％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为上述波长λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为上述波长λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
另外，在本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                     3～20％
B2O3                     15～40％
La2O3                    15～45％
Al2O3                    0.1～5％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)        1～60％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)         0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5    0～10％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
此外，本发明的光学玻璃的其他方式中，上述物质B为Cr，含有5～60ppm。
另外，本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                2～10％
B2O3                5～45％
La2O3               30～60％
含有5～60ppm的Cr。
此外，本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                2～10％
B2O3                 5～45％
La2O3                30～60％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)    0～15％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)     0～40％
ZrO2+Nb2O5+Ta2O5     0～30％
含有5～60ppm的Cr。
另外，本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                 2～20％
B2O3                 5～45％
La2O3                10～29％
含有5～60ppm的Cr。
此外，本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                     2～20％
B2O3                     5～45％
La2O3                    10～29％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)        0～45％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)         0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5    1～20％
含有5～60ppm的Cr。
另外，本发明的光学玻璃的其他方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                3～20％
B2O3                15～40％
La2O3               15～45％
含有5～60ppm的Cr。
此外，本发明的光学玻璃的另一方式中，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    3～20％
B2O3                    15～40％
La2O3                   15～45％
Al2O3                   0.1～5％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)       1～60％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)        0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5   0～10％
含有5～60ppm的Cr。
另外，在本发明的其他方式中，相对于100％的上述基础玻璃组合物，以重量基准计含有0.01～1％的Sb2O3、氯化物、硫化物和氟化物中的任意一种以上作为脱泡剂。
此外，在本发明的其他方式中，以重量基准计含有0～10％的Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的至少一种以上。
另外，本发明的光学装置为具备具有上述光学玻璃的光学系统的光学装置。
利用本发明的光学玻璃，能够实现与以往相比降低了自发荧光强度的光学玻璃以及使用该光学玻璃的光学装置。
附图说明
图1是表示自发荧光的分光特性的图，实线表示本实施例的光学玻璃的自发荧光，虚线表示现有的光学玻璃的自发荧光。
图2是本发明的光学装置的实施例1的荧光显微镜的示意性说明图。
图3是本发明的荧光显微镜的示意性说明图。
图4是本发明的荧光分光光度计的构成说明图。
具体实施方式
本发明涉及含有上述成分的光学玻璃，下面针对各玻璃成分各自的作用以及各成分的最佳含量的确定理由进行说明。
在第1实施方式的光学玻璃中，作为基础玻璃组合物，含有SiO2、B2O3和La2O3。
SiO2是玻璃网眼形成成分之一。本实施方式的光学玻璃含有2～10％的SiO2。若SiO2低于2％，则玻璃的化学耐久性会变差。另一方面，若SiO2超过10％，则玻璃的稳定性降低，发生结晶化的倾向增强。
B2O3是玻璃网眼形成成分之一。本实施方式的光学玻璃含有5～45％的B2O3。若B2O3低于5％，则玻璃的稳定性和熔融性变差。另外，若B2O3超过45％，则化学耐久性变差。
La2O3是用于提高折射率的成分。本实施方式的光学玻璃含有30～60％的La2O3。若La2O3低于30％，则无法得到所期望的折射率。另一方面，若La2O3高于60％，则玻璃的稳定性降低。
在第2实施方式的光学玻璃中，作为基础玻璃组合物，除了上述的3种成分之外，还含有RO、Ln2O3、ZrO2、Nb2O5和Ta2O5中的至少1种。
RO中，R＝Zn、Sr、Ba，RO表示ZnO、SrO、BaO。RO是用于调整折射率与玻璃稳定性的成分。BaO是非常有助于玻璃的高折射率化的成分。另外，其他成分有助于在调整折射率的同时提高玻璃的稳定性。本实施方式的光学玻璃含有0～15％的RO(R＝Zn、Sr、Ba)。若RO超过15％，则玻璃的稳定性和/或化学耐久性会降低。本实施方式的光学玻璃含有RO的情况下，含有ZnO、SrO和BaO之中的至少1种即可。
Ln2O3中，Ln＝Y、Gd，Ln2O3表示Y2O3、Gd2O3。Y2O3、Gd2O3是在提高折射率的同时调整分散值的成分。本实施方式的光学玻璃含有0～40％的Ln2O3(Ln＝Y、Gd)。若该含量超过40％，则玻璃的稳定性变差，结晶化倾向增强。本实施方式的光学玻璃含有Ln2O3的情况下，含有Y2O3、Gd2O3之中的至少1种即可。
ZrO2、Nb2O5、TiO2、Ta2O5是在提高折射率的同时调整分散值的成分。本实施方式的光学玻璃含有0～30％的(ZrO2+Nb2O5+Ta2O5)。若该含量超过30％，则熔融性变差，玻璃的稳定性也变差。本实施方式的光学玻璃含有ZrO2、Nb2O5、Ta2O5的情况下，含有它们之中的至少1种即可。
第3实施方式的光学玻璃中，各成分的比例与第1实施方式的光学玻璃是不同的。即，SiO2为2～20％、B2O3为5～45％、La2O3为10～29％。
另外，第4实施方式的光学玻璃中，作为基础玻璃组合物，除了第3实施方式的3种成分以外，还含有RO、Ln2O3、ZrO2、Nb2O5、TiO2、Ta2O5之中的至少1种。即，RO(R＝Zn、Sr、Ba)为0～45％、Ln2O3(Ln＝Y、Gd)为0～10％、(ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5)为1～20％。第4实施方式的光学玻璃中，有可能不含有RO和Ln2O3。
另外，各成分的功能及满足其数值范围的效果如第1和第2实施方式中所说明的那样。
并且，第1实施方式～第4实施方式的光学玻璃中，相对于100％的上述基础玻璃组合物，含有物质A和物质B，当设波长λ1、波长λ2、波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，照射上述波长λ1的光时，所述物质A产生上述波长λ2的光，照射上述波长λ1的光时，所述物质B产生上述波长λ3的光。
物质A为照射波长λ1的光时产生波长λ2的光的物质。此处，波长λ2是由物质A产生的自发荧光的波长。另外，λ1的光为激发光，满足λ1＜λ2的关系。
由于物质A产生自发荧光，因此其以往是被称作杂质的物质。物质A例如为日本特开平1-320236号中所公开的AS2O3、Sb2O3、V2O3、CuO、CeO等物质，或者为日本特开平4-219342号中所公开的铂、锑等物质。这些物质A被激发波长λ1激发时会产生波长λ2的自发荧光。另一方面，试样也会在被激发波长λ1激发时产生波长λS的荧光。此时，波长λ2与波长λS大致一致。
另外，物质B为照射波长λ1的光时产生波长λ3的光的物质。此处，波长λ3是由物质B产生的自发荧光的波长。另外，λ1的光为激发光，满足λ1＜λ3的关系。
如此，物质B也产生自发荧光。因此，与物质A同样地，物质B也可被当作杂质。但是，物质B所产生的自发荧光的波长λ3比物质A所产生的自发荧光的波长λ2更长，在这一点上，物质B与物质A是不同的。即，它们满足λ1＜λ2＜λ3的关系。
此处，物质A所产生的自发荧光的波长λ2与由试样放出的荧光的波长λS大致一致。因此，物质B所产生的自发荧光的波长λ3比由试样放出的荧光的波长λS更长。
如此，即使波长λS的荧光(由试样放出的荧光)与波长λ3的荧光(物质B所产生的自发荧光)在光路上重叠，也能通过滤光器将这两者分离。因此，即使利用荧光显微镜进行荧光像的观察，也不会由于物质B所产生的自发荧光而导致荧光像对比度变差。另外，即使利用荧光显微镜进行荧光强度的测定，也不会由于物质B所产生的自发荧光而导致测定精度变差。
此外，由于光学玻璃中存在物质B，因而入射到光学玻璃的激发光中的一部分被物质B所吸收(其结果，由物质B产生自发荧光)。这意味着，与以往的入射激发光全部被物质A所吸收的状态相比，物质A所吸收的激发光的比例变少。因此，可以使物质A产生的自发荧光的强度(光量)较以往降低。其结果，与以往相比，能够抑制荧光像的对比度的降低、抑制荧光强度的测定精度的劣化。
需要说明的是，物质B优选为以550nm以下的波长(λ1≤550nm)进行激发时产生650nm以上的波长(λ3≥650nm)的荧光的物质。
另外，第1实施方式～第4实施方式的光学玻璃中，相对于100％的上述基础玻璃组合物，优选含有5～60ppm的Cr。
Cr为用于降低自发荧光强度的有效成分。与上述的物质A的自发荧光的波长(例如，λ2＝450nm～650nm)相比，Cr的自发荧光的波长λ3位于长波长侧(例如650nm以上)。
图1表示自发荧光的分光特性。此处，实线表示含有Cr的情况，虚线表示不含有Cr的情况。由图1的插入图(图1中的小图)所示可知，与虚线相比，在波长600nm(λ2)处，实线的荧光强度降低，在波长700nm(λ3)处，实线的荧光强度增加。因此，Cr也是相当于上述物质B的物质。
如此，利用本实施方式的光学玻璃，通过使其含有Cr，即使不降低玻璃中所含有的各种杂质，也能够降低这些杂质带来的自发荧光的产生量。
此处，若Cr的含量(含有比例)低于5ppm，则自发荧光强度的降低效果小。另一方面，若Cr的含量(含有比例)超过60ppm，则可见光波段的光的透过率会降低。因此，利用可见光波段的光进行试样的激发时，基于玻璃的光损失会增大。
如上所述，本实施方式的光学玻璃的最大特征在于玻璃中含有物质B或者Cr。此处，玻璃中所含有的物质为Cr时，Cr的含量(含有比例)很少，为5～60ppm。
此时，本实施方式的光学玻璃在400nm～700nm范围的透过率、折射率、分散等光学性质与不含有Cr的光学玻璃几乎没有差异。因此，本实施方式的光学玻璃可以容易地与不含有Cr的光学玻璃进行替换。即，在使用本实施方式的光学玻璃时，无需重新进行光学系统的设计或改变迄今的光学系统的设计。
并且，本实施方式的光学玻璃在化学性质、热性质、机械性能方面也与不含有Cr的光学玻璃几乎没有变化。因此，在光学玻璃的制造中无需对机械加工工序、涂布工序等工序进行变更。即，本实施方式的光学玻璃可以与现有的光学系统玻璃同样地进行使用、制造。
另外，作为用于制作该光学玻璃的原料，可以使用现有的一般性光学玻璃用原料，因此也不会提高制品成本。此外，由于该光学玻璃可以采用现有的设备和工序进行制作，因而无需特别的设备和工序，在这方面考虑也能够降低成本。
此外，即使在使用高纯度原料来降低杂质所致的自发荧光的情况下，也可以通过制作本发明的低荧光玻璃，来进一步降低自发荧光强度。
下面对第5实施方式的光学玻璃进行说明。第5实施方式的光学玻璃在第1实施方式～第4实施方式的光学玻璃中含有0.01～1％的Sb2O3、氯化物、硫化物和氟化物中的任意一种以上作为脱泡剂。如此能够减少玻璃熔融时原料发生分解和/或反应所产生的泡。该脱泡剂的含量低于0.01％时，则得不到脱泡效果。另一方面，该含量超过1％时，则会产生自发荧光增加的问题。
接下来对第6实施方式的光学玻璃进行说明。第6实施方式的光学玻璃在第1～5实施方式的光学玻璃中含有0～10％的作为碱金属氧化物的Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的至少一种以上。如此能够改善玻璃的熔融性。该碱金属氧化物的含量超过10％时，则化学耐久性及玻璃的稳定性会变差。另外，优选含有2种以上碱金属氧化物。
另外，在本实施方式的光学玻璃中，出于提高脱泡性、熔融性和稳定性等目的，也可以含有其他成分。
下面对本发明的荧光观察和/或测定装置进行说明。
本发明的光学装置例如为荧光显微镜、活细胞观察装置、基因解析装置、荧光测定装置、荧光分光光度计、荧光寿命测定装置、等离子体显示面板检查装置、具有荧光观察功能的内窥镜等。总之是观察或测定荧光的装置。
这些光学装置用于观察和/或测定试样所放出的荧光。为了使荧光从试样放出，使由光源发出的激发光穿过光学系统照射至试样。通过该激发光的照射，试样放出荧光。该荧光穿过光学系统被光检测器(光电二极管、光电倍增管、CCD、CMOS等)检测出。
上述光学系统含有由光学玻璃等构成的透镜、棱镜、反射镜和滤光器等光学部件。通过在这些光学部件中使用本实施方式的光学玻璃，能够降低由这些部件产生的自发荧光的强度(光量)。其结果，在荧光观察中，能够抑制荧光像的对比度的降低。另外，在荧光测定中，能够降低荧光信号中的噪音成分(自发荧光)。
实施例1
下面，将实施例1的光学玻璃作为试验例1～24列于表1。在实施例1中，制作24种玻璃试样，测定其各自的荧光量。需要说明的是，表1的组成以重量基准的百分数表示。
本实施例的光学玻璃使用了杂质的混入较少的高纯度的玻璃原料。将该玻璃原料以预定的比例进行混合，在铂坩埚内于1100～1400℃熔融2～5小时，进行退火。将如此制作的玻璃加工成11×11×40mm的四棱柱，对长度方向的4个面(11×40mm的面)进行镜面研磨，得到光学玻璃。
使用该光学玻璃，利用荧光分光光度计(日本分光株式会社制造，FP-6500)测定荧光强度。在测定中，对各实施例的光学玻璃照射480nm的光，测定530nm～650nm范围的荧光强度。并且将530nm～650nm范围的荧光强度积分，将积分得到的值(任意单位)作为自发荧光强度。
另外，作为比较例1和2，在表2中给出了针对市售的光学玻璃同样进行的自发荧光强度的测定结果。比较例1和2的光学玻璃为与上述的B2O3-La2O3系玻璃不同的市售光学玻璃。
此外，在表3中给出了除Cr以外的成分相同、改变Cr的添加量时的自发荧光强度的测定结果。
表1和表2的最末一栏所示的发光量是将比较例1的自发荧光强度设为1时相对算出的其他的自发荧光强度的结果的数值。通过该结果可以确认到，相比于比较例1和2的光学玻璃，本实施例的光学玻璃的自发荧光强度得以降低。另外，由表3确认到，通过增加Cr的添加量，自发荧光强度得以降低。
本实施例的光学玻璃的折射率(nd)处于1.65～2.10的范围、阿贝值(vd)处于28～60的范围。因此，本实施例的光学玻璃具有特别适合作为用于荧光显微镜的物镜的前端透镜的光学特性。
需要说明的是，各试验例与实施方式的对应如下。
第1实施方式：试验例1～试验例13
第2实施方式：试验例2～试验例13
第3实施方式：试验例14～试验例24
第4实施方式：试验例14～试验例24
第5实施方式：试验例1、试验例2、试验例5、试验例10、试验例11、试验例13和试验例20～试验例23
第6实施方式：试验例1～试验例24
[表1]
Figure GPA00001081499000131
[表1续]
Figure GPA00001081499000132
[表2]
[表3]
  Cr/ppm   1   3   5   10   25   45   50   65   100
  发光量   0.90   0.87   0.68   0.50   0.19   0.07   0.03   0.04   0.02
实施例2
接下来，基于图2对本发明的光学装置的一个实施例进行说明。图2是示意性说明作为本发明的光学装置的荧光显微镜1的说明图。荧光显微镜1由激发光源部2、激发光光学系统3、滤光器部4、目镜光学系统5、图像摄影部6、显示装置7、物镜8和试样台10构成。另外，9为试样(标本)。
激发光源部2具备发出激发光11的氙灯以及未图示的电源装置。激发光光学系统3为将激发光11导向试样9的光学系统，其配置在激发光源部2与滤光器部4之间。滤光器部4由电介质多层膜滤光器构成。该滤光器部4具有带通滤光片和分色镜。分色镜具有反射激发光11、透射荧光12的特性。
目镜光学系统5为用于肉眼观察试样9的像(荧光像)的光学系统。图像摄影部6为用于对荧光12的像进行摄影的CCD照相机。显示装置7对经摄影的荧光12的像进行显示。物镜8将激发光11聚焦在试样上，同时将荧光12聚焦在预定的位置上形成像。试样台10用于设置试样9。
由激发光源部2发出的光穿过激发光光学系统3入射至滤光器部4。在滤光器部4配置有透射470～495nm的带通滤光片。因此，由激发光源部2发出的光穿过滤光器部4后，得到波长470～495nm的光、即激发光11。
接下来该激发光11入射到分色镜。分色镜具有反射波长短于505nm的光、透射波长长于505nm的光的光学特性。该分色镜以与激发光11的行进方向呈45度的角度的方式设置。因此，入射到分色镜的激发光11转90度导向物镜8。
激发光11经物镜8聚焦，照射至设置于试样台10上的试样9。激发光11被试样9(荧光物质)所吸收，由试样9放出荧光12。
该荧光12经物镜8聚焦。聚焦后的荧光12入射至滤光器部4的分色镜。此处，荧光12的波长长于505nm。因此，荧光12透过分色镜。荧光12进一步穿过用于透过波长长于510nm的光的滤光器后，在预定位置进行聚焦，形成荧光像。然后，利用目镜光学系统5对该荧光像进行观察。
另外，荧光显微镜1可以具备光路切换机构(未图示)。通过利用光路切换机构切换光路，可以将荧光12导入至图像摄影部6。如此可以利用图像摄影部6对荧光像进行摄影。摄影后的荧光像于显示装置7显示。
在本实施例中，作为噪音的自发荧光是由滤光器部4和物镜8产生的。在本实施例中，实施例1的光学玻璃(试验例1～24的任意的光学玻璃)用于物镜8所使用的光学透镜的一部分。由此可以降低物镜8产生的自发荧光。其结果增加了荧光像的对比度，获得清晰的荧光像。
实施例3
下面基于图3对本发明的光学装置的其他实施例进行说明。图3为示意性说明作为本发明的光学装置的荧光显微镜13的说明图。荧光显微镜13中，将图像摄影部6设为光检测部14，将显示装置7设为显示部15，除此以外与图2的荧光显微镜1并无差异，因此省略其详细说明。另外，光检测部14具有用于测定荧光12的强度的光电倍增管以及未图示的电源装置。
荧光12透过滤光器部4的分色镜，进而穿过用于透过波长长于510nm的光的滤光器。然后，荧光12入射至光检测部14。在光检测部14以电流值的形式测定光强度(荧光强度)，于显示装置15显示该值。
此时，作为噪音的自发荧光是由滤光器部4以及物镜8所产生的。此处，若在未在试样台10上设置试样9的情况下进行荧光强度的测定，则测定出滤光器部4及物镜8处产生的自发荧光。
在本实施例中，在物镜8所使用的玻璃的一部分使用实施例1的光学玻璃。并且，在不在试样台10上设置试样的条件下进行荧光强度的测定。另外，利用采用现有光学玻璃的物镜8进行荧光强度的测定。
其结果，在采用了实施例1的光学玻璃的物镜8的情况下，荧光强度测定值(任意单位)为3.3。相对于此，采用了现有光学玻璃的物镜8的情况下的荧光强度测定值(任意单位)为7.0。如此，实施例1的光学玻璃的自发荧光强度为现有的光学玻璃的约1/2。因此，与基于现有技术的荧光显微镜相比，能够减少背景噪音。
实施例4
下面基于图4对本发明的光学装置的其他实施例进行说明。图4为显示作为本发明的光学装置的荧光分光光度计20的构成的说明图。荧光分光光度计20由光度计本体21、控制和解析部22、未图示的电源构成。
光度计本体21将激发光34向试样的照射以及试样所放出的荧光35转换为强度信号。控制和解析部22对光度计本体21进行控制并对所测定的荧光强度进行显示和解析。
光度计本体21由激发光光学系统23、试样室24以及荧光光学系统25构成。激发光光学系统23由发出激发光34的氙灯26、对激发光34进行分光的激发光用衍射光栅27、使激发光34朝向试样改变方向的反射镜28和与试样室24进行空间分隔的激发光射出窗29构成。激发光射出窗29使用实施例1的低荧光玻璃。
将试样室24与激发光光学系统23的空间隔开的理由在于防止来自试样室24的异物入侵等所致的激发光光学系统23的污染。在后述的荧光光学系统25中，基于同样的理由，也利用荧光射入窗31与试样室24进行空间分隔。
荧光光学系统25由光射入窗31、荧光用衍射光栅32和光电倍增管33构成。光射入窗31设置于试样30所放出的荧光35向荧光光学系统25入射的位置。荧光用衍射光栅32将入射的荧光35分光。光电倍增管33将分光后的荧光的光强度转换为电流。此处，荧光射入窗31中使用了实施例1的光学玻璃。
接下来对利用荧光分光光度计20的荧光测定进行说明。将待进行荧光测定的试样30设置于试样室24中。由氙灯26放出的激发光34通过激发光用衍射光栅27分光为例如中心波长480nm、波长宽度10nm的光。该激发光经反射镜28反射，穿过激发光射出窗29，进入试样室24，对试样30进行照射。
对于照射至试样30的激发光34来说，其一部分被试样30所吸收，利用该经吸收的激发光34的能量，试样30放出荧光。试样30放出的荧光35穿过荧光射入窗31进入荧光光学系统25。该荧光35通过荧光用衍射光栅32进行分光(例如波长600nm)。在分光时，操作荧光用衍射光栅32，改变荧光35相对于荧光用衍射光栅32的入射角度。由此来改变入射到光电倍增管33的光的波长。
经荧光用衍射光栅32分光的光入射到光电倍增管33，光强度被转换为电流。经光电倍增管33转换为电流的光强度通过控制和解析部22进行显示和解析。收集各波长下的荧光强度的数据，就能得到表示荧光强度对荧光波长的荧光光谱。
在基于现有技术的荧光分光光度计中，由经激发光34照射的激发光射出窗29产生自发荧光。另外，照射至试样30的激发光34的散射光入射到激发光射出窗29和荧光射入窗31，产生自发荧光。这样的自发荧光会增大测定中的背景值，难以进行微弱的荧光强度的测定等要求高精度的测定。
而相对于此，在基于本实施例的荧光分光光度计20中，在激发光射出窗29和荧光射入窗31中使用了实施例1的光学玻璃。由此可以降低由这些窗产生的自发荧光的强度。因此可以降低测定的背景值。其结果，即使荧光强度微弱也能进行高精度的测定。
需要说明的是，本发明的光学装置并不仅限于上述的实施例，在其他光学装置中使用本实施例的光学玻璃也能得到同样的效果。
工业实用性
本发明的光学玻璃特别是作为用于荧光观察或荧光强度测定用光学系统的光学玻璃在实用上是极为有用的。另外，本发明的光学装置通过使用基于本发明的光学玻璃，即使针对荧光强度小的试样也能进行对比度高的荧光像的观察、进行更高精度的测定，在实用上是极为有用的。

Claims (16)

1.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2         2～10％
B2O3         5～45％
La2O3       30～60％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为上述波长λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为上述波长λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
2.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                2～10％
B2O3                5～45％
La2O3              30～60％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)   0～15％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)    0～40％
ZrO2+Nb2O5+Ta2O5    0～30％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为上述波长λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为上述波长λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
3.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                2～20％
B2O3                5～45％
La2O3                10～29％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为上述波长λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为上述波长λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
4.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    2～20％
B2O3                    5～45％
La2O3                  10～29％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)       0～45％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)        0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5    1～20％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为上述波长λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为上述波长λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
5.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                     3～20％
B2O3                    15～40％
La2O3                   15～45％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为上述波长λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为上述波长λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
6.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    3～20％
B2O3                   15～40％
La2O3                  15～45％
Al2O3                  0.1～5％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)       1～60％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)        0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5   0～10％
当设波长λ1、波长λ2和波长λ3的关系为λ1＜λ2＜λ3时，含有照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ2的光的物质A以及照射上述波长λ1的光时产生上述波长λ3的光的物质B，并且物质B是以作为λ1的550nm以下的波长进行激发时产生作为λ3的650nm以上的波长的荧光的物质。
7.如权利要求1～5的任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述物质B为Cr，含有5～60ppm。
8.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    2～10％
B2O3                    5～45％
La2O3                  30～60％
含有5～60ppm的Cr。
9.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    2～10％
B2O3                    5～45％
La2O3                  30～60％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)       0～15％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)        0～40％
ZrO2+Nb2O5+Ta2O5        0～30％
含有5～60ppm的Cr。
10.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    2～20％
B2O3                    5～45％
La2O3                  10～29％
含有5～60ppm的Cr。
11.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    2～20％
B2O3                    5～45％
La2O3                  10～29％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)       0～45％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)        0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5   1～20％
含有5～60ppm的Cr。
12.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    3～20％
B2O3                   15～40％
La2O3                  15～45％
含有5～60ppm的Cr。
13.一种光学玻璃，其特征在于，相对于100％的以重量基准计至少含有如下成分的基础玻璃组合物，
SiO2                    3～20％
B2O3                   15～40％
La2O3                  15～45％
Al2O3                  0.1～5％
RO(R＝Zn、Sr、Ba)       1～60％
Ln2O3(Ln＝Y、Gd)        0～10％
ZrO2+Nb2O5+TiO2+Ta2O5   0～10％
含有5～60ppm的Cr。
14.如权利要求1～11的任一项所述的光学玻璃，其特征在于，相对于100％的所述基础玻璃组合物，以重量基准计含有0.01～1％的Sb2O3、氯化物、硫化物和氟化物中的任意一种以上作为脱泡剂。
15.如权利要求1～12任一项所述的光学玻璃，其特征在于，以重量基准计含有0～10％的Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的至少一种以上。
16.一种光学装置，其特征在于，其具备具有权利要求1～13的任意一项所述的光学玻璃的光学系统。
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