CN109562980B - 光学玻璃、由光学玻璃构成的光学元件和光学装置 - Google Patents

光学玻璃、由光学玻璃构成的光学元件和光学装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，La3+成分为10～60％，Ga3+成分超过0且为75％以下，Nb5+成分为0～75％，并且La3+成分、Ga3+成分和Nb5+成分的总量为60～100％。

Description

光学玻璃、由光学玻璃构成的光学元件和光学装置
技术领域
本发明涉及光学玻璃、由光学玻璃构成的光学元件和光学装置。本发明要求2016年8月26日提交的申请号为2016-165366的日本专利申请的优先权，对于认可基于文献参考方式的并入的指定国，通过参考方式将该申请所记载的内容并入本申请中。
背景技术
光学玻璃被用于各种光学元件和光学装置中，例如，专利文献1中公开了在紫外至红外区域使用的卤化物玻璃。另外，为了扩大在光学装置中使用的光学系统的设计自由度，要求开发具有高折射率的光学玻璃。但是，若按照光学玻璃的折射率提高的方式调整组成，则具有玻璃化困难的倾向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平07-081973号公报
发明内容
本发明的第一方式为一种光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，La3+成分为10～60％，Ga3+成分超过0％且为75％以下，Nb5+成分为0～75％，并且，La3+成分、Ga3+成分和Nb5 +成分的总量为60～100％。
本发明的第二方式为一种光学元件，其具备第一方式的光学玻璃。
本发明的第三方式为一种光学装置，其具备第二方式的光学元件。
附图说明
图1是示出具备使用了本发明的一个实施方式的光学玻璃的光学元件的多光子显微镜的构成的示例的框图。
图2是具备使用了本发明的一个实施方式的光学玻璃的光学元件的摄像装置的立体图。
图3A是示出气体喷射式的悬浮炉的整体构成的示意图的图。
图3B是示出气体喷射式的悬浮炉的载台上的底座的放大示意图的图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式(以下称为“本实施方式”)进行说明。以下的本实施方式是用于说明本发明的例示，并非旨在将本发明限定于以下的内容。
本实施方式中的光学玻璃的各成分的组成范围和特性范围如下所述。需要说明的是，本说明书中，在没有特别声明的情况下，各成分的含量均为阳离子的摩尔％表示的含量。
<光学玻璃>
本实施方式的光学玻璃满足下述关系：以阳离子的摩尔％表示，La3+成分为10～60％，Ga3+成分超过0％且为75％以下，Nb5+成分为0～75％，并且，La3+成分、Ga3+成分和Nb5+成分的总量为60～100％。各阳离子的形式没有特别限定，例如，以后述的氧化物的形式含有于光学玻璃中。只要满足这些关系，Nb5+的含量也可以为0％。本实施方式的光学玻璃是一种新型的光学玻璃，即使构成SiO2、B2O3等网眼形成氧化物的阳离子的含量低也能发生玻璃化。此外，能够制成具有高折射率和紫外至中红外的宽透射波段的光学玻璃。通常，对于光学玻璃而言，难以兼顾高折射率和紫外至可见区域的透射率，两者容易存在此消彼长的倾向。因此，也难以制成尽管为高折射率、但在可见区域为无色透明的光学玻璃。但是，本实施方式的光学玻璃通过具有上述成分组成，也能够赋予这样的特性。
La3+在本实施方式的光学玻璃中为必要成分，在氧化物换算组成中以La2O3的形式含有。La3+作为提高折射率、提高紫外透射性和红外透射率的成分是有效的，但含量少时上述效果不充分。另一方面，La3+的含量超过60％时，玻璃容易失透。因此，其含量为10～60％、优选为30～60％、更优选为40～55％。
Ga3+在本实施方式的光学玻璃中为必要成分，在氧化物换算组成中以Ga2O3的形式含有。Ga3+具有提高紫外透射率和红外透射率的效果，但含量少时上述效果不充分。另一方面，若过量引入Ga3+则折射率降低。因此，其含量超过0且为75％以下、优选为10～70％(10％以上70％以下)、更优选为20～60％(20％以上60％以下)。
Nb5+在本实施方式的光学玻璃中为任选成分，在氧化物换算组成中以Nb2O5的形式含有。Nb5+提高玻璃折射率的效果大，通过与La3+和Ga3+一起作为玻璃成分引入，能够进一步提高玻璃的稳定性。另一方面，若过量引入Nb5+则紫外透射率变差。因此，其含量为0～75％、优选为5～60％、更优选为10～50％。
作为本实施方式的光学玻璃中可含有的其他成分，可以例示Ti4+、Zr4+、Hf4+、Ta5+、W6+、Al3+、B3+、Si4+、Ge4+、Zn2+、Y3+、Gd3+、Lu3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+。各阳离子的形式没有特别限定，例如，以后述的氧化物的形式含有于光学玻璃中。这些成分当然不仅可以引入一种，也可以引入两种以上。以下，对这些任选成分进行说明。
Ti4+是在氧化物换算组成中以TiO2的形式含有的成分。Ti4+具有提高玻璃的折射率的效果，但含量多时紫外透射率大幅变差。因此，其含量优选为0～30％、更优选为0～20％、进一步优选为0～10％。
Zr4+、Hf4+是在氧化物换算组成中分别以ZrO2、HfO2的形式含有的成分。Zr4+、Hf4+具有在不会使紫外透射率大幅变差的情况下提高玻璃的折射率的效果，但其含量多时玻璃容易失透。因此，其含量优选为0～30％、更优选为5～25％、进一步优选为5～20％。
Ta5+是在氧化物换算组成中以Ta2O5的形式含有的成分。Ta5+具有提高折射率、提高紫外透射率和红外透射率的效果，但若过量引入则玻璃容易结晶化。因此，其含量优选为0～30％、更优选为5～25％、进一步优选为10～20％。
W6+是在氧化物换算组成中以WO3的形式含有的成分。W6+具有提高折射率的效果，但其为使玻璃的紫外透射率和红外透射率变差的成分。因此，其含量优选为0～20％、更优选为0～10％、进一步优选为0～5％。
Al3+是在氧化物换算组成中以Al2O3的形式含有的成分。Al3+具有使玻璃稳定化、提高紫外透射率的效果，但若过量引入则会使折射率大幅降低。因此，其含量优选为0～30％、更优选为0～20％、进一步优选为0～15％。
B3+是在氧化物换算组成中以B2O3的形式含有、构成网眼形成氧化物的成分。B3+具有容易提高玻璃形成能力的效果，但其为挥发性高的成分，因此若过量引入则容易使玻璃的波筋品质变差。另外，B3+也是使红外透射率变差的成分。因此，其含量优选为0～30％、更优选为0～20％、进一步优选为0～10％、更进一步优选为0％。本实施方式的光学玻璃即使将构成网眼形成氧化物的B3+的含量降低至该程度也能发生玻璃化，能够赋予优异的物性。
Si4+是在氧化物换算组成中以SiO2的形式含有、构成网眼形成氧化物的成分。Si4+具有容易提高玻璃形成能力的效果，但会使折射率和红外透射率大幅降低。因此，其含量优选为0～20％、更优选为0～15％、进一步优选为0～10％、更进一步优选为0％。本实施方式的光学玻璃即使将构成网眼形成氧化物的Si4+的含量降低至该程度也能发生玻璃化，能够赋予优异的物性。
Ge4+是在氧化物换算组成中以GeO2的形式含有、构成网眼形成氧化物的成分。Ge4+具有容易提高玻璃形成能力的效果，但原料昂贵。另外，若过量引入则显示出挥发性，会使玻璃的波筋品质变差。因此，其含量优选为0～20％、更优选为0～15％、进一步优选为0～10％、更进一步优选为0％。本实施方式的光学玻璃即使将Ge4+的含量降低至该程度也能发生玻璃化，能够赋予优异的物性。
Zn2+是在氧化物换算组成中以ZnO的形式含有的成分。Zn2+具有与上述Ln3+成分类似的效果，但与Ln3+成分相比提高折射率的效果低，因此若过量引入则会损害高折射率性。另外，若过量引入Zn2+则显示出挥发性，会使玻璃的波筋品质变差。因此，其含量优选为0～20％、更优选为0～15％、进一步优选为0～10％。
稀土类Ln3+(Ln表示Y、Gd、Lu中的任意一种以上)是在氧化物换算组成中以Ln2O3的形式含有的成分。Ln3+与La3+同样地具有提高折射率、提高紫外透射率和红外透射率的效果，但若过量引入则玻璃容易失透。因此，Ln3+成分的总量优选为0～30％、更优选为0～25％、进一步优选为0～20％。
碱土金属氧化物R2+(R表示Mg、Ca、Sr、Ba中的任意一种以上)是在氧化物换算组成中以RO的形式含有的成分。R2+具有与上述Ln3+成分类似的效果，但与Ln3+成分相比提高折射率的效果低，因此若过量引入则会损害高折射率性。因此，R2+成分的总量优选为0～20％、更优选为0～15％、进一步优选为0～10％。
本实施方式的光学玻璃满足La3+成分、Ga3+成分和Nb5+成分的总量为60～100％的关系。La3+成分、Ga3+成分和Nb5+成分的总量优选为80～100％、更优选为90～100％、进一步优选为95～100％。通过满足该条件，能够提高光学玻璃的紫外至红外的透射率、折射率和经济性。
本实施方式的光学玻璃中，作为上述任选成分的优选组合，优选满足下述各关系：以阳离子的摩尔％表示，B3+成分为0～30％，Si4+成分为0～20％，Ge4+成分为0～20％，并且，B3+成分、Si4+成分和Ge4+成分的总量为0～30％。
此外，本实施方式的光学玻璃中，B3+的成分、Si4+的成分和Ge4+的成分的总量也可以为0％。即，也可以采用实质上不含有B3+、Si4+和Ge4+的方式。本实施方式的光学玻璃即使不含有这些构成网眼形成氧化物的成分也能发生玻璃化。另外，尤其是Ge4+为昂贵的成分，因此通过采用实质上不含有B3+、Si4+和Ge4+的方式，能够提高经济性。
作为本实施方式的光学玻璃中上述任选成分的优选组合，优选满足下述各关系：以阳离子的摩尔％表示，Ti4+成分为0～30％，Zr4+成分为0～20％，Hf4+成分为0～20％，Ta5+成分为0～30％，W6+成分为0～20％，Al3+成分为0～30％，B3+成分为0～30％，Si4+成分为0～20％，Ge4+成分为0～20％，Zn2+：0～20％，并且，Ln3+(Ln表示Y、Gd、Lu中的任意一种以上)的成分的总量为0～30％，R2+(R表示Mg、Ca、Sr、Ba中的任意一种以上)的成分的总量为0～20％。各阳离子的形式没有特别限定，例如，以氧化物的形式含有于光学玻璃中。通过具有该成分组成的组合，光学玻璃的透射率和折射率进一步提高。
不限于上述成分，只要在不影响本实施方式的光学玻璃的目的达成的范围内，也可以进一步添加其他任选成分。
接着，对本实施方式的光学玻璃的物性值进行说明。
本实施方式的光学玻璃为适合涉及高折射率区域的光学玻璃。本实施方式的光学玻璃的d射线(波长：587.562nm)下的折射率(nd)优选为1.85～2.25、更优选为1.88～2.25、进一步优选为1.92～2.25。
另外，本实施方式的光学玻璃是低分散(阿贝数(νd)高)的玻璃。本实施方式的光学玻璃的阿贝数(νd)优选为19～37、更优选为25～36、进一步优选为30～35。
为了紫外至中红外的广泛的实用性，优选玻璃的紫外吸收端波长尽可能位于短波长侧，红外吸收端波长尽可能位于长波长侧。就这一点而言，关于本实施方式的光学玻璃，作为其优选方式，可以使厚度为1mm时的包含表面反射损失的紫外透射率值达到5％的波长(UVλ5)为370nm以下，更优选为330nm以下，进一步优选为300nm以下。另外，可以使厚度为1mm时的包含表面反射损失的红外透射率值达到5％的波长(IRλ5)为6μm以上，更优选为6.5μm以上，进一步优选为7μm以上。需要说明的是，本说明书中所说的吸收端波长是指上述的UVλ5和IRλ5。
本实施方式的光学玻璃是从紫外区域至红外区域显示出良好的透射率的高折射率玻璃。例如，在将这种光学玻璃与其他光学玻璃合用的光学系统中，与以往相比能够扩大光学设计的自由度。
本实施方式的光学玻璃适合作为相机、显微镜等光学装置所具备的透镜等光学元件。作为光学装置，尤其特别适合作为多光子显微镜。
<多光子显微镜>
图1是示出作为本发明的一个实施方式的多光子显微镜1的构成的示例的框图。多光子显微镜1中，作为光学元件，具备物镜106、聚光透镜108、成像透镜110。下面以多光子显微镜1的光学系统为中心进行说明。
脉冲激光装置101例如射出近红外波长(约1000nm)的、脉冲宽度为飞秒单位(例如，100飞秒)的超短脉冲光。从脉冲激光装置101刚射出后的超短脉冲光通常形成沿规定方向偏振的直线偏振光。
脉冲分割装置102对超短脉冲光进行分割，提高超短脉冲光的重复频率而射出。
光束调整部103具有下述功能：根据物镜106的瞳径来调整从脉冲分割装置102入射的超短脉冲光的光束直径的功能；为了校正从试样S发出的多光子激发光的波长与超短脉冲光的波长在轴上的色像差(焦点差)而调整超短脉冲光的会聚和发散角度的功能；为了对于超短脉冲光的脉冲宽度在通过光学系统的期间由于群速度色散而发生的展宽进行校正而对超短脉冲光赋予相反的群速度色散的预啁啾(pre-chirp)功能(群速度色散补偿功能)；等等。
对于从脉冲激光装置101射出的超短脉冲光，利用脉冲分割装置102使其重复频率增大，利用光束调整部103进行上述的调整。并且，由光束调整部103射出的超短脉冲光被分色镜104向分色镜105的方向反射，通过分色镜105并由物镜106会聚而照射至试样S。此时，可以通过使用扫描单元(未图示)使超短脉冲光在试样S的观察面上进行扫描。
例如，在对试样S进行荧光观察的情况下，在试样S的被超短脉冲光照射的区域及其附近，对将试样S染色的荧光色素进行多光子激发，发出波长比属于红外波长的超短脉冲光短的荧光(以下称为“观察光”)。
从试样S向物镜106的方向发出的观察光由物镜106进行准直，根据其波长，由分色镜105反射或者透过分色镜105。
经分色镜105反射的观察光入射到荧光检测部107。荧光检测部107例如由抑止滤光片、PMT(photo multiplier tube：光电增倍管)等构成，接受经分色镜105反射的观察光，输出与其光量相对应的电信号。另外，荧光检测部107配合超短脉冲光在试样S的观察面上的扫描而检测出试样S的观察面上的观察光。
另一方面，透过了分色镜105的观察光经扫描单元(未图示)解扫描(descan)，透过分色镜104，被聚光透镜108会聚，通过设置在与物镜106的焦点位置大致共轭的位置的针孔109，透过成像透镜110，入射到荧光检测部111。荧光检测部111例如由抑止滤光片、PMT等构成，接受由成像透镜110在荧光检测部111的受光面成像的观察光，输出与其光量相对应的电信号。另外，荧光检测部111配合超短脉冲光在试样S的观察面上的扫描而检测出试样S的观察面上的观察光。
需要说明的是，也可以从光路中取下分色镜105，由此利用荧光检测部111检测出从试样S向物镜105的方向发出的全部的观察光。
另外，从试样S向与物镜106相反的方向发出的观察光被分色镜112反射，入射到荧光检测部113。荧光检测部113例如由抑止滤光片、PMT等构成，接受经分色镜112反射的观察光，输出与其光量相对应的电信号。另外，荧光检测部113配合超短脉冲光在试样S的观察面上的扫描而检测出试样S的观察面上的观察光。
由荧光检测部107、111、113分别输出的电信号例如被输入到计算机(未图示)中，该计算机基于所输入的电信号生成观察图像，可以显示出所生成的观察图像或存储观察图像的数据。
<摄像装置>
使用了本实施方式的光学玻璃的光学元件也可以用于摄像装置。图2示出具备使用了本发明的一个实施方式的光学玻璃的光学元件的摄像装置的立体图。摄像装置2(光学装置)具备以本实施方式的光学玻璃为母材的透镜203(光学元件)。
摄像装置2是所谓的数码单镜反光相机，透镜镜筒202可自由装卸地安装在相机机身201的透镜安装座(未图示)上。并且，通过了透镜镜筒202的透镜203的光在配置于相机机身201的背面侧的多芯片模块206的传感器芯片(固态摄像元件)204上成像。该传感器芯片204是所谓的CMOS图像传感器等裸芯片。多芯片模块206例如是传感器芯片204在玻璃基板205上进行裸芯片安装而得到的COG(玻璃上芯片，ChipOn Glass)型模块。
需要说明的是，光学装置并不限于这样的摄像装置，例如包括投影仪等广泛的装置。光学元件也并不限于透镜，例如包括棱镜等广泛的元件。
<光学玻璃的制造方法>
本实施方式的光学玻璃例如可以使用悬浮炉来制造。悬浮炉包括静电式、电磁式、声波式、磁式和气体喷射式等，没有特别限定，优选在氧化物的悬浮熔解中使用气体喷射式的悬浮炉。下面，以使用气体喷射式的悬浮炉的制造方法为一例来进行说明。
图3示出气体喷射式的悬浮炉的示意图。图中，图3A是悬浮炉的整体构成的示意图，图3B是气体喷射式的悬浮炉的载台上的底座的放大示意图。在气体喷射式的悬浮炉3中，原料M被配置于载台301上的底座302上。并且，从激光光源303出射的激光L经由镜304和镜305被照射到原料M上。被激光L的照射所加热的原料M的温度利用辐射温度计306进行监测。基于辐射温度计306所监测的原料M的温度信息，利用计算机307控制激光光源303的输出。另外，利用CCD相机308拍摄原料M的状态，将其输出到监测器309(参照图3A)。需要说明的是，作为激光光源，例如可以使用二氧化碳激光。
在气体喷射式的悬浮炉3中，通过被送入底座的气体，使原料M处于悬浮的状态(参照图3B)。被送入底座的气体的流量由气体流量调节器310进行控制。例如，可以从设有圆锥状孔的喷嘴喷射气体，在使原料M悬浮的状态下利用激光L进行非接触加热。当原料M熔解时，由于自身的表面张力而形成球形或椭圆体形状，并以该状态悬浮。之后截断激光L，则成为熔液状态的原料被冷却，得到透明的玻璃。需要说明的是，气体的种类没有特别限定，可以适当采用公知的气体，例如可以举出氧气、氮气、二氧化碳、氩气、空气等。另外，喷嘴的形状和加热方式没有特别限定，可以适当采用公知的方法。
作为本实施方式的光学玻璃的基本组成的La3+-Ga3+系迄今为止是难以发生玻璃化的。例如，在使用通常所用的坩埚等容器制造光学玻璃的情况下，需要大量含有SiO2、B2O3、P2O5、GeO2等网眼形成氧化物来提高玻璃形成能力。在上述网眼形成氧化物的含量少、玻璃形成能力低的组成的情况下，大多以容器-熔液界面为起点发生结晶化(异相成核)而无法玻璃化。
另一方面，在通过使用上述悬浮炉的方法制造光学玻璃的情况下，由于容器与熔液不接触，因此能够最大限度地抑制异相成核。其结果，大幅促进熔液的玻璃形成，即使是利用坩埚熔解无法制造的、网眼形成氧化物的含量少或完全不含网眼形成氧化物的组成也能发生玻璃化。通过采用该制造方法，能够制造以往无法玻璃化的La3+-Ga3+系的光学玻璃。本实施方式的光学玻璃具有高nd、高阿贝数，并且在270nm～10μm程度的宽波段具有高透光性。因此，能够作为高折射低分散玻璃材料或宽波段透射材料来应用。此外，通过在La3+-Ga3 +的二成分体系中进一步混配Nb5+等第三成分，能够在不会大幅损害上述成分体系的宽透射率的情况下覆盖更高折射率的区域(但是，本实施方式的作用不限定于此)。
实施例
接着，对以下的实施例和比较例进行说明，但本发明并不受以下实施例的任何限定。
(光学玻璃的制作)
使用图3A、图3B所示的气体喷射式的悬浮炉3，按照下述步骤制作光学玻璃。首先，以达到规定的化学组成的方式称量选自氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等中的原料，之后用氧化铝制研钵进行混合。将该原料以20MPa进行单向加压，成型为圆柱形的粒料。将所得到的粒料在电炉中于1000～1300℃下在大气中烧制6～12小时，制作出烧结体。将所得到的烧结体粗粉碎，取几十mg设置于底座的喷嘴。然后，一边喷射氧气一边从上方照射二氧化碳激光，由此使原料熔解。熔解的原料由于自身的表面张力而成为球形或椭圆体形状，并在气体的压力下成为悬浮状态。在原料完全熔解的状态下截断激光输出，由此将原料冷却而得到玻璃。需要说明的是，在各实施例中得到了直径为2～3mm的透明的玻璃球。另外，关于各实施例的玻璃，均未在熔解中观察到可辨认的挥发，得到了没有气泡或失透的玻璃。
(紫外-可见透射率的测定)
紫外至可见区域的透射率测定使用了紫外可见近红外分光光度计(HitachiHigh-Technologies公司制造、“UH4150”)。对玻璃球进行双面研磨以形成厚度1mm的平行板状，将加工后的试样固定到设有直径2.0mm的孔的开口(aperture)处，在250～700nm的范围测定透射率。
(红外透射率的测定)
红外透射率的测定使用了傅里叶变换型红外分光光度计(Thermo Fisher制造、“NICOLET6700”)。与紫外-可见透射率测定时同样地，使用直径2.0mm的开口，在400～4000cm-1的范围测定透射率。
(折射率的测定)
玻璃的折射率测定使用棱镜耦合器(Metricon制造、“2010/M”型)进行测定。使上述透射率测定中使用的试样的研磨面与单晶金红石棱镜密合，测定使测定波长的光入射时的全反射角，求出折射率。以473nm、594.1nm、656nm这三个波长各测定5次，将平均值作为测定值。进而，对于所得到的实测值，使用以下的Drude-Voigt的分散式进行基于最小二乘法的拟合，计算出d射线(587.562nm)、F射线(486.133nm)、C射线(656.273nm)下的折射率和阿贝数(νd)。
[数1]
Figure GDA0001968889690000101
n：折射率、m：电子质量、c：光速、e：元电荷、N：每单位体积的分子数、f：振子强度、λ0：固有共振波长、λ：波长
另外，阿贝数(νd)由下式定义。
[数2]
Figure GDA0001968889690000102
关于各实施例和各比较例的光学玻璃，将成分组成(摩尔％基准)、试样厚度、紫外吸收端波长(UVλ5)、红外吸收端波长(IRλ5)、折射率(nd)和阿贝数(νd)分别示于各表。
[表1]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
La<sup>3+</sup> 55 50 45 40 35 30 25 60 60 55
Ga<sup>3+</sup> 45 50 55 60 65 70 75 15 10 40
Nb<sup>5+</sup> 25 30 5
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
Ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
UV λ<sub>5</sub>(nm) 274 281 277 278 282 286 289 316 322 301
IR λ<sub>5</sub>(μm) 8.38 7.58 8.06 7.97 7.90 7.65 7.69 7.44 7.06 7.78
n<sub>d</sub> 1.96183 1.95368 1.94806 1.94771 1.93512 1.92851 1.92161 2.10192 2.12566 1.99055
v<sub>d</sub> 34.3 33.6 34.0 34.7 33.6 33.6 34.8 27.6 27.0 32.2
[表2]
实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20
La<sup>3+</sup> 55 55 55 55 50 50 50 40 40 40
Ga<sup>3+</sup> 35 30 25 20 40 30 20 50 40 30
Nb<sup>5+</sup> 10 15 20 25 10 20 30 10 20 30
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
Ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
UV λ<sub>5</sub>(nm) 306 310 314 317 307 314 323 307 317 326
IR λ<sub>5</sub>(μm) 7.64 7.56 7.46 7.34 7.48 7.21 6.96 7.31 7.20 6.80
n<sub>d</sub> 2.01952 2.04528 2.07086 2.09497 2.01905 2.06478 2.11349 2.00786 2.05451 2.10232
v<sub>d</sub> 31.1 29.5 28.8 27.9 30.7 28.7 27.2 30.8 28.7 26.9
[表3]
实施例21 实施例22 实施例23 实施例24 实施例25 实施例26 实施例27 实施例28 实施例29 实施例30
La<sup>3+</sup> 40 40 30 30 30 30 30 30 20 20
Ga<sup>3+</sup> 20 10 60 50 40 30 20 10 30 20
Nb<sup>5+</sup> 40 50 10 20 30 40 50 60 50 60
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6</sup>+
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
UV λ<sub>5</sub>(nm) 332 342 304 315 324 332 342 347 351 359
IR λ<sub>6</sub>(μm) 6.78 6.45 7.48 7.33 7.19 7.04 6.45 6.78 6.70 6.61
n<sub>d</sub> 2.14495 2.18276 1.98507 2.03847 2.09007 2.12886 2.16991 2.21373 2.15838 2.20384
v<sub>d</sub> 25.2 23.8 30.7 28.6 26.4 24.7 23.1 21.6 22.3 20.8
[表4]
实施例31 实施例32 实施例33 实施例34 实施例35 实施例36 实施例37 实施例38 实施例39 实施例40
La<sup>3+</sup> 20 10 30 30 30 30 30 30 55 30
Ga<sup>3+</sup> 10 30 65 60 65 60 65 60 35 60
Nb<sup>5+</sup> 70 60
B<sup>3+</sup> 5 10
Si<sup>4+</sup> 5 10
Ge<sup>4+</sup> 5 10
Al<sup>3+</sup> 10
Ti<sup>4+</sup> 10
zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
UV λ<sub>6</sub>(nm) 365 363 284 282 281 279 286 286 272 328
IR λ<sub>6</sub>(μm) 6.54 6.63 6.90 6.47 7.38 7.10 7.48 7.43 7.40 7.29
n<sub>d</sub> 2.24826 2.18795 1.92761 1.91967 1.90537 1.88538 1.92858 1.93319 1.94163 1.98842
v<sub>d</sub> 19.3 19.9 34.7 35.7 35.3 36.9 34.3 34.0 34.7 30.3
[表5]
实施例41 实施例42 实施例43 实施例44 实施例45 实施例46 实施例47 实施例48 实施例49 实施例50
La<sup>3+</sup> 30 30 55 55 45 45 45 50 45 45
Ga<sup>3+</sup> 60 60 35 35 45 45 45 45 45 45
Nb<sup>5+</sup>
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup> 10
Hf<sup>4+</sup> 10
Ta<sup>5+</sup> 10
W<sup>6+</sup> 10
Y<sup>3+</sup> 10
Gd<sup>3+</sup> 10
Lu<sup>3+</sup> 10
Mg<sup>2+</sup> 5
Ca<sup>2+</sup> 10
Sr<sup>2+</sup> 10
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
UV λ<sub>5</sub>(nm) 278 279 270 350 276 278 278 276 279 280
IR λ<sub>5</sub>(μm) 7.53 7.53 7.64 7.44 7.73 7.73 7.71 7.83 7.66 7.68
n<sub>d</sub> 1.96295 1.95337 2.00278 2.02550 1.95512 1.96209 1.95955 1.95226 1.92822 1.92665
v<sub>d</sub> 33.6 34.9 32.7 28.9 34.0 33.8 34.2 33.8 34.0 32.8
[表6]
实施例51 实施例52
La<sup>3+</sup> 45 45
Ga<sup>3+</sup> 45 45
Nb<sup>5+</sup>
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
Ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup> 10
Zn<sup>2+</sup> 10
合计 100 100
玻璃化 ○ ○
UV λ<sub>5</sub>(nm) 280 278
IR λ<sub>5</sub>(μm) 7.72 7.65
n<sub>d</sub> 1.92758 1.95550
v<sub>d</sub> 33.3 34.7
(比较例)
利用与上述各实施例同样的方法制作了表7～9中记载的成分组成的光学玻璃。但是，试样的一部分或整体观察到结晶化，未得到可作为光学玻璃使用的试样。
[表7]
比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5 比较例6 比较例7 比较例8 比较例9 比较例10
La<sup>3+</sup> 90 85 80 75 70 85 20 15 70 70
Ga<sup>3+</sup> 10 15 20 25 30 35 80 85 10 20
Nb<sup>5+</sup> 20 10
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
Ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 × × × × × × × × × ×
UV λ<sub>5</sub>(nm)
IR λ<sub>5</sub>(μm)
n<sub>d</sub>
v<sub>d</sub>
[表8]
比较例11 比较例12 比较例13 比较例14 比较例15 比较例16 比较例17 比较例18 比较例19 比较例20
La<sup>3+</sup> 65 65 65 10 10
Ga<sup>3+</sup> 5 10 15 10 80 20 25 30 35 40
Nb<sup>5+</sup> 30 25 20 80 10 80 75 70 65 60
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
Ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
玻璃化 × × × × × × × × × ×
UV λ<sub>5</sub>(nm)
IR λ<sub>5</sub>(μm)
n<sub>d</sub>
v<sub>d</sub>
[表9]
比较例21 比较例22 比较例23 比较例24 比较例25 比较例26
La<sup>3+</sup>
Ga<sup>3+</sup> 45 50 55 60 65 70
Nb<sup>5+</sup> 55 50 45 40 35 30
B<sup>3+</sup>
Si<sup>4+</sup>
Ge<sup>4+</sup>
Al<sup>3+</sup>
Ti<sup>4+</sup>
Zr<sup>4+</sup>
Hf<sup>4+</sup>
Ta<sup>5+</sup>
W<sup>6+</sup>
Y<sup>3+</sup>
Gd<sup>3+</sup>
Lu<sup>3+</sup>
Mg<sup>2+</sup>
Ca<sup>2+</sup>
Sr<sup>2+</sup>
Ba<sup>2+</sup>
Zn<sup>2+</sup>
合计 100 100 100 100 100 100
玻璃化 × × × × × ×
UV λ<sub>5</sub>(nm)
IR λ<sub>5</sub>(μm)
n<sub>d</sub>
v<sub>d</sub>
由以上内容可以确认：各实施例的光学玻璃均是折射率(nd)为1.85～2.25、紫外吸收端波长(UVλ5)为370nm以下、红外吸收端波长(IRλ5)为6μm以上，在具有高折射率的同时还具有紫外至中红外区域的良好的透射率。
符号说明
1...多光子显微镜、101...脉冲激光装置、102...脉冲分割装置、103...光束调整部、104、105、112...分色镜、106...物镜、107、111、113...荧光检测部、108...聚光透镜、109...针孔、110...成像透镜、S...试样、2...摄像装置、201...相机机身、202...透镜镜筒、203...透镜、204...传感器芯片、205...玻璃基板、206...多芯片模块、3...气体悬浮炉、301...载台、302...底座、303...激光光源、304、305...镜、306...辐射温度计、307...计算机、308...CCD相机、309...监测器、310...气体流量调节器、L..激光、M...原料。

Claims (26)

1.一种光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
La3+含有率：10～60％，
Ga3+含有率：超过0且为75％以下，
Nb5+含有率：5～75％，
La3+、Ga3+和Nb5+的总含有率(La3++Ga3++Nb5+)：60～100％，并且
所述阳离子以氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐或硫酸盐中的至少一种的形式包含在所述光学玻璃中。
2.如权利要求1所述的光学玻璃，其中，d射线下的折射率nd为1.85～2.25。
3.如权利要求1或2所述的光学玻璃，其中，阿贝数νd为19～37。
4.一种光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
La3+含有率：10～60％，
Ga3+含有率：超过0且为75％以下，
Nb5+含有率：5～75％，并且，
La3+、Ga3+和Nb5+的总含有率(La3++Ga3++Nb5+)：60～100％，
其中，d射线下的折射率nd为1.85～2.25，
其中，阿贝数νd为19～37，并且
其中，所述阳离子以氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐或硫酸盐中的至少一种的形式包含在所述光学玻璃中。
5.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Nb5+含有率：10～75％。
6.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Nb5+含有率：10～60％。
7.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Nb5+含有率：10～50％。
8.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Nb5+含有率：5～60％。
9.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
La3+含有率：30～60％。
10.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
La3+含有率：40～55％。
11.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Ga3+含有率：10～70％。
12.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Ga3+含有率：20～60％。
13.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
La3+、Ga3+和Nb5+的总含有率(La3++Ga3++Nb5+)：80～100％。
14.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，进一步含有选自由Ti4+、Zr4+、Hf4+、Ta5+、W6+、Al3+、B3+、Si4+、Ge4+、Zn2+、Y3+、Gd3+、Lu3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+组成的组中的至少一种成分。
15.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
B3+含有率：0～30％，
Si4+含有率：0～20％，
Ge4+含有率：0～20％，并且，
B3+、Si4+和Ge4+的总含有率(B3++Si4++Ge4+)：0～30％。
16.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
B3+、Si4+和Ge4+的总含有率(B3++Si4++Ge4+)：0％。
17.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Ti4+含有率：0～30％，
Zr4+含有率：0～20％，
Hf4+含有率：0～20％，
Ta5+含有率：0～30％，
W6+含有率：0～20％，
Al3+含有率：0～30％，
Zn2+含有率：0～20％，并且，
Ln3+的总含有率：0～30％，Ln表示Y、Gd、Lu中的任意一种以上，
R2+的总含有率：0～20％，R表示Mg、Ca、Sr、Ba中的任意一种以上。
18.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Ti4+含有率：10～20％，
Zr4+含有率：5～10％，
Ta5+含有率：10～20％，
Al3+含有率：0～15％。
19.如权利要求18所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
R2+的总含有率：0％，R表示Mg、Ca、Sr、Ba中的任意一种以上。
20.如权利要求18所述的光学玻璃，其中，以阳离子的摩尔％表示，
Hf4+含有率：0～20％，
W6+含有率：0～20％，
Zn2+含有率：0～20％。
21.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其中，每1mm厚度的包含表面反射损失的紫外透射率值达到5％的波长UVλ5为370nm以下。
22.如权利要求1或4所述的光学玻璃，其特征在于，每1mm厚度的包含表面反射损失的红外透射率值达到5％的波长IRλ5为6μm以上。
23.一种光学元件，其由权利要求1～22中任一项所述的光学玻璃构成。
24.包含权利要求23所述的光学元件的物镜。
25.包含权利要求23所述的光学元件的透镜镜筒。
26.一种光学装置，其具备权利要求23所述的光学元件。
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