JP2020059641A - 光学ガラス、光学ガラスを用いた光学素子、光学系、交換レンズ、光学装置、及び光学ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】質量％で、ＳｉＯ２成分：２３〜３３％、Ｂ２Ｏ３成分：５〜１３％、ＺｒＯ２成分：１〜１０％、Ｎｂ２Ｏ５成分：３１〜４８％、Ｎａ２Ｏ成分：５〜１６％、ＣａＯ成分：３超〜１０％、Ｌｉ２Ｏ成分：０超〜５％、である、光学ガラスの提供。【効果】高分散でありながらΔＰｇ，Ｆの値が小さく、耐プレス失透性を高いレベルで両立させることができる。これに加えて、本実施形態に係る光学ガラスは、低コスト、高屈折率な光学ガラスとすることもできる。【選択図】図１

Description

本発明は、光学ガラス、これを用いた光学素子、光学系、交換レンズ、及び光学装置、並びに光学ガラスの製造方法に関する。

カメラ等の光学装置に用いられる光学素子に使用可能な光学ガラスとして、例えば、特許文献１には、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｎｂ_２Ｏ_５系の光学ガラスが開示されている。これらのガラスは、例えば、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）より高い温度で加熱し、軟化した状態で成形（リヒートプレス）することでレンズ形状等の所望の形状に加工される。

特開２００７−１６９１５７号公報

本発明の第一の態様は、質量％で、ＳｉＯ_２成分：２３〜３３％、Ｂ_２Ｏ_３成分：５〜１３％、ＺｒＯ_２成分：１〜１０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分：３１〜４８％、Ｎａ_２Ｏ成分：５〜１６％、ＣａＯ成分：３超〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ成分：０超〜５％、である、光学ガラスである。

本発明の第二の態様は、上述した光学ガラスを用いた光学素子である。

本発明の第三の態様は、上述した光学ガラスを含む光学系である。

本発明の第四の態様は、上述した光学ガラスを含む交換レンズである。

本発明の第五の態様は、上述した光学ガラスを含む光学装置である。

本発明の第六の態様は、上述した光学ガラスの原料を１３４０〜１４００℃で加熱する工程を少なくとも含み、かつ、原料５０ｇが融解するまでの時間が、１５分未満である、光学ガラスの製造方法である。

図１は、本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える撮像装置の斜視図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える撮像装置の他の例の概略図であり、図２（ａ）は撮像装置の正面図であり、図２（ｂ）は撮像装置の背面図である。 図３は、本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える多光子顕微鏡の構成の例を示すブロック図である。 図４は、本実施例の光学ガラスの部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）とアッベ数（ν_ｄ）の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）について説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。

本明細書中において、特に断りがない場合は、各成分の含有量は全て酸化物換算組成のガラス全重量に対する質量％であるものとする。なお、ここでいう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、複合塩等が溶融時に全て分解されて酸化物に変化すると仮定し、当該酸化物の総質量を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。

本実施形態に係る光学ガラスは、質量％で、ＳｉＯ_２成分：２３〜３３％、Ｂ_２Ｏ_３成分：５〜１３％、ＺｒＯ_２成分：１〜１０％、Ｎｂ_２Ｏ_５成分：３１〜４８％、Ｎａ_２Ｏ成分：５〜１６％、ＣａＯ成分：３超〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ成分：０超〜５％、である。

従来の光学ガラスは、高分散になるほど（アッベ数ν_ｄが小さくなるほど）、異常分散性を示す値であるΔＰ_ｇ，Ｆが大きくなる傾向にある。光学系の設計の自由度を高めるため、高分散でありながらΔＰ_ｇ，Ｆの値が小さい光学ガラスが求められているが、小さなΔＰ_ｇ，Ｆとリヒートプレス時における耐失透性（耐プレス失透性）の両立が難しいという問題があった。この点、本実施形態に係る光学ガラスは、高分散でありながらΔＰ_ｇ，Ｆの値が小さく、耐プレス失透性を高いレベルで両立させることができる。これに加えて、本実施形態に係る光学ガラスは、低コスト、高屈折率な光学ガラスとすることもできる。

以下、本実施形態に係る光学ガラスの成分を説明する。

ＳｉＯ_２は、ガラス骨格を形成し、ΔＰ_ｇ，Ｆを低下させる成分である。この含有量について、質量％で２３％未満の場合には、ガラスの耐失透性が不十分となる。また、３３％を超える場合には、ガラスを高屈折率とすることが難しくなり、ガラス自体の粘性が増大するため、成形が困難となる。かかる観点から、ＳｉＯ_２の含有量の下限は、２４％であることが好ましく、上限は３０％であることが好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス骨格を形成し、ΔＰ_ｇ，Ｆを低下させる成分である。この含有量について、質量％で５％未満の場合には、ガラスの耐失透性が悪化する。また、１３％を超える場合には、ガラスを高屈折率とすることが難しくなり、粘性が低下することによって耐失透性も悪化する。かかる観点から、Ｂ_２Ｏ_３の含有量の下限は、８％であることが好ましく、上限は、１２％であることが好ましい。

ＺｒＯ_２は、ガラスの屈折率を高め、高分散とする成分であるとともに、ΔＰ_ｇ，Ｆを低下させる効果を有する。この含有量について、質量％で１％未満の場合には異常分散性が不十分であり、かつ、高屈折率高分散とすることが難しくなる。また、１０％を超える場合には耐失透性が低下する。かかる観点から、ＺｒＯ_２の含有量の下限は、３％であることが好ましく、上限は、８％であることが好ましい。

Ｎｂ_２Ｏ_５は、屈折率を高め、ガラスを高分散化させる成分である。この含有量について、質量％で４８％を超える場合には耐失透性が低下する。３１％未満の場合には、高屈折率、高分散とすることが難しくなる。かかる観点から、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の下限は、３３％であることが好ましく、上限は、４５％であることがより好ましい。

Ｎａ_２Ｏは、原料の溶融性を高め、異常分散性を増大させる成分である。この含有量について、質量％で１６％を超える場合には高屈折率とすることが難しくなり、耐失透性も低下する。５％未満の場合には、溶融性が低下し、ガラスの耐失透性が低下するとともに異常分散性が不十分となる。かかる観点から、Ｎａ_２Ｏの含有量の下限は、６％であることが好ましく、上限は、１２％であることが好ましい。

ＣａＯは、ガラスの耐プレス失透性を高める成分である。この含有量について、質量％で１０％を超える場合には、ガラスを高分散とすることが難しくなる。また、３％以下の場合には、ガラスの耐プレス失透性が低下する。かかる観点から、ＣａＯの含有量の下限は、３．５％であることが好ましく、上限は、６％であることが好ましい。

Ｌｉ_２Ｏは、ガラスの屈折率を高め、原料の溶融性と耐プレス失透性を向上させる成分である。この含有量について、５％を超える場合には、耐失透性及び耐プレス失透性が低下する傾向にある。また、Ｌｉ_２Ｏを含有しない場合には、ガラス原料の溶融性及び耐失透性が低下する傾向にある。かかる観点から、Ｌｉ_２Ｏの含有量の下限は、１％であることが好ましく、上限は、４％であることが好ましい。

そして、本実施形態に係る光学ガラスは、Ｌａ_２Ｏ_３成分：０〜２％、Ｔａ_２Ｏ_５成分：０〜３％、ＷＯ_３成分：０〜３％、ＺｎＯ成分：０〜４％、ＢａＯ成分：０〜３％、Ａｌ_２Ｏ_３成分：０〜２％、Ｋ_２Ｏ成分：０〜５％、Ｓｂ_２Ｏ_３成分：０〜１％からなる群より選ばれる１種以上を更に含有することが好ましい。

さらに、上述した各成分のより好ましい組み合わせとしては、Ｌａ_２Ｏ_３成分：０〜２％、Ｔａ_２Ｏ_５成分：０〜３％、ＷＯ_３成分：０〜３％、ＺｎＯ成分：０〜４％、ＢａＯ成分：０〜３％、Ａｌ_２Ｏ_３成分：０〜２％、Ｋ_２Ｏ成分：０〜５％、Ｓｂ_２Ｏ_３成分：０〜１％である。

Ｌａ_２Ｏ_３は、ガラスの恒数調整に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、その含有量の上限は、２％であることが好ましく、１％であることがより好ましい。

Ｔａ_２Ｏ_５は、ガラスの屈折率を高め、高分散化し、ΔＰ_ｇ，Ｆを低下させる成分であり、コストの観点から、その含有量の上限は、３％であることが好ましく、１．５％であることがより好ましく、１％であることが更に好ましい。

その一方で、本実施形態に係る光学ガラスは、Ｔａ_２Ｏ_５等の高価な成分の含有率を高くしなくても、高屈折率、高分散であり、小さなΔＰ_ｇ，Ｆを実現できる。かかる観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、Ｔａ_２Ｏ_５は、実質的に含有しないことがより更に好ましい。本明細書中において「実質的に含有しない」とは、当該成分が、不純物として不可避的に含有される濃度を越えて、ガラス組成物の特性に影響する構成成分として含有されないことを意味する。例えば、１００ｐｐｍ程度の含有量であれば、実質的に含有しないとみなす。

ＷＯ_３は、ガラスの屈折率を高め、高分散化させる成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、その含有量の上限は、３％であることが好ましく、２．５％であることがより好ましい。

ＺｎＯは、ガラスの屈折率を高める成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、その含有量の上限は、４％であることが好ましく、２％であることがより好ましい。

ＢａＯは、ガラスの屈折率を高める成分であり、耐プレス失透性を一層向上させる観点から、その含有量の上限は、３％であることが好ましく、１％であることがより好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスを高分散化し、化学的耐久性を向上させる成分であり、耐プレス失透性を一層向上させる観点から、その含有量の上限は、２％であることが好ましく、１％であることがより好ましい。

Ｋ_２Ｏは、ガラスの屈折率を高め、原料の溶融性を向上させる成分であり、耐プレス失透性を一層向上させる観点から、その含有量の上限は、５％であることが好ましく、２％であることがより好ましい。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、ガラスを清澄する脱泡剤として機能させることができ、その含有量の上限は１％であればよく、これにより十分な効果が得られる。

ＴｉＯ_２は、ガラスの屈折率を高め、高分散化させる成分であるが、ΔＰ_ｇ，Ｆを大きく増加させ、透過率も悪化させる成分であるため、実質的に含有しないことが好ましい。
Ｂ_２Ｏ_３成分及びＫ_２Ｏ成分及びＬｉ_２Ｏ成分及びＮａ_２Ｏ成分の和に対するＳｉＯ_２成分の比ＳｉＯ_２／（Ｂ_２Ｏ_３＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）は、ガラス原料の高い溶融性を発現するために、その下限値は０．８６であることが好ましく、０．８７であることがより好ましく、０．８８であることが更に好ましい。一方、その上限値は１．７７であることが好ましく、１．７６であることがより好ましく、１．７５であることが更に好ましい。
ＳｉＯ_２成分に対するＣａＯ成分の比ＣａＯ／ＳｉＯ_２は、高い耐プレス失透性を発現するために、０．１２以上であることが好ましく、０．１４以上であることがより好ましく、０．１５以上であることが更に好ましい。一方、その上限値は０．４３以下であることが好ましく、０．３０以下であることがより好ましく、０．２０以下であることが更に好ましい。

なお、本実施形態に係る光学ガラスは、その他必要に応じて清澄、着色、消色、光学恒数の調整等の目的で、上述した成分以外のもので、公知の清澄剤や着色剤、脱泡剤、フッ素化合物、リン酸等の成分をガラス組成に適量添加することができる。また、上述した成分に限らず、本実施形態の効果が得られる範囲でその他の成分を添加することもできる。

上述した各成分については、不純物の含有量が少ない高純度品を原料として使用することが好ましい。例えば、ＳｉＯ_２原料、Ｂ_２Ｏ_３原料のうち１又は２以上について高純度品を使用することが好ましい。高純度品とは、当該成分を９９．８５質量％以上含むものである。高純度品の使用によって、不純物量が少なくなる結果、例えば、波長４００ｎｍ以下の光の内部透過率をより高くできる傾向がある。

次に、本実施形態に係る光学ガラスの物性等について説明する。

本実施形態に係る光学ガラスの好適例としては、屈折率（ｎ_ｄ）については、１．７１を下限、１．８０を上限とした、１．７１〜１．８０の範囲であるものが挙げられる。また、アッベ数（ν_ｄ）については、２８を下限、３５を上限とした、２８〜３５の範囲であるものが挙げられる。さらに、異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）については、０．００３５以下であるものが挙げられる。なお、屈折率、アッベ数、及び異常分散性については、後述する実施例に記載の方法に準拠して測定することができる。

さらに、本実施形態に係る光学ガラスとしては、屈折率（ｎ_ｄ）が、１．７１〜１．８０であり、アッベ数（ν_ｄ）が、２８〜３５であり、異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）が、０．００３５以下である、という各物性を併せ持つことが好ましい。なお、ΔＰ_ｇ，Ｆは０．００１５以下であることがより好ましく、０以下であることが更に好ましい。

またさらに、本実施形態に係る光学ガラスとしては、部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）が、０．５９８以下であることが好ましい。部分分散比については、後述する実施例に記載の方法に準拠して測定することができる。

上述したように、本実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率（屈折率（ｎ_ｄ）が大きいこと）、高分散（アッベ数（ν_ｄ）が小さいこと）でありながら、異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）を小さくすることができる。またさらに、部分分散比を小さくすることができる。このような光学ガラスを用いると、例えば、光学レンズ等の光学素子を薄型化することができ、色収差や他の収差が良好に補正された光学系を設計することができる。

また、量産時のリヒートプレス時におけるプレス成形性の確保等の観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、プレス失透テスト時における異物の発生が少ないこと、すなわち耐プレス失透性に優れることが望まれる。なお、ここでの異物とは、ガラス中に生じ得る微小な結晶のことを意味する。本実施形態に係る光学ガラスの好適例では、プレス失透テスト時における異物発生個数を１１０個未満に抑えることができる。プレス失透テストを実施する条件は、リヒートプレスを実施する条件よりも異物が発生しやすい条件であるため、プレス失透テスト時における異物発生個数が１１０個未満であれば、リヒートプレスを実施した際にガラス中に異物が発生することを効果的に抑制することができる。プレス失透テスト及び異物発生個数については、後述する実施例に記載の方法に準拠して測定することができる。

光学系の可視光透過率の観点からは、本実施形態に係る光学ガラスは、内部透過率の８０％表示値（光路長１０ｍｍにおける内部透過率が８０％となる波長；λ_８０）は、好ましくは４００ｎｍ以下であり、より好ましくは３９５ｎｍ以下である。当該波長については、後述する実施例に記載の方法に準拠して測定することができる。

本実施形態に係る光学ガラスの比重（Ｓ_ｇ）は、好ましくは３．５以下であり、より好ましくは３．４以下である。これにより、光学素子等とした際には軽量化が可能となる。

本実施形態に係る光学ガラスのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は、好ましくは５６０℃以下であり、より好ましくは５５５℃以下である。これにより、リヒートプレス時の成型性を一層向上させることができる。なお、このようなガラス転移温度とすることで、モールド成形性の向上にも効果がある。ガラス転移温度については、後述する実施例に記載の方法に準拠して測定することができる。

本実施形態に係る光学ガラスの製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。また、製造条件は、適宜好適な条件を選択することができる。例えば、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等の原料を目標組成となるように調合し、好ましくは１１００〜１５００℃、より好ましくは１３４０〜１４００℃にて溶融し、攪拌することで均一化し、泡切れを行った後、金型に流し成形する製造方法等を採用できる。このようにして得られた光学ガラスは、必要に応じてリヒートプレス等を行って所望の形状に加工し、研磨等を施すことで、所望の光学素子とすることができる。

そして、この場合において、光学ガラスの原料５０ｇを１３４０〜１４００℃の温度で加熱したときの、当該原料が融解するまでの時間が、１５分未満であることが好ましい。１３４０〜１４００℃の温度範囲において短時間でガラス原料が融解しなければ、残存するガラス原料がガラス中へ混入する原因となる。また、残存するガラス原料を融解しようとして、更に高温での加熱や長時間の加熱保持を行うと、ガラスの生産効率の低下や透過率悪化の原因となる。このような観点から、ガラス原料の融解時間は１５分未満であることが好ましい。かかる観点から、本実施形態に係る光学ガラスの製造方法としては、当該原料を１３４０〜１４００℃で加熱する工程を少なくとも含み、かつ、この原料５０ｇが融解するまでの時間が、１５分未満であることが好ましい。

本実施形態に係る光学ガラスは、カメラや顕微鏡等の光学装置の備えるレンズ等の光学素子として好適である。このような光学素子には、ミラー、レンズ、プリズム、フィルタ等が含まれる。これら光学素子を含む光学系としては、例えば、対物レンズ、集光レンズ、結像レンズ、カメラ用交換レンズ等が挙げられる。そして、これらは、レンズ交換式カメラ、レンズ非交換式カメラ等の撮像装置、多光子顕微鏡等の顕微鏡に用いることができる。なお、光学装置としては、上述した撮像装置や顕微鏡に限られず、ビデオカメラ、テレコンバーター、望遠鏡、双眼鏡、単眼鏡、レーザー距離計、プロジェクタ等も含まれる。以下にこれらの一例を説明する。

＜撮像装置＞
図１は、本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える撮像装置の斜視図である。

撮像装置１はいわゆるデジタル一眼レフカメラ（レンズ交換式カメラ）であり、撮影レンズ１０３（光学系）は本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。カメラボディ１０１のレンズマウント（不図示）にレンズ鏡筒１０２が着脱自在に取り付けられる。そして、当該レンズ鏡筒１０２のレンズ１０３を通した光が、カメラボディ１０１の背面側に配置されたマルチチップモジュール１０６のセンサチップ（固体撮像素子）１０４上に結像される。このセンサチップ１０４は、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサー等のベアチップであり、マルチチップモジュール１０６は、例えばセンサチップ１０４がガラス基板１０５上にベアチップ実装されたＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）タイプのモジュールである。

図２は、光学装置を撮像装置とした場合の他の例の概略図である。図２（ａ）は撮像装置ＣＡＭの正面図を、図２（ｂ）は撮像装置ＣＡＭの背面図を示す。

撮像装置ＣＡＭはいわゆるデジタルスチルカメラ（レンズ非交換式カメラ）であり、撮影レンズＷＬ（光学系）は本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。

撮像装置ＣＡＭは、不図示の電源ボタンを押すと、撮影レンズＷＬのシャッタ（不図示）が開放されて、撮影レンズＷＬで被写体（物体）からの光が集光され、像面に配置された撮像素子に結像される。撮像素子に結像された被写体像は、撮像装置ＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズボタンＢ１を押し下げて被写体像を撮像素子で撮像し、メモリー（不図示）に記録保存する。

撮像装置ＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部ＥＦ、撮像装置ＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクションボタンＢ２等が配置されている。

＜多光子顕微鏡＞
図３は、本実施形態に係る光学ガラスを用いた光学素子を備える多光子顕微鏡の構成の例を示すブロック図である。

多光子顕微鏡２は、対物レンズ２０６、集光レンズ２０８、結像レンズ２１０を備える。対物レンズ２０６、集光レンズ２０８、結像レンズ２１０のうち少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを母材とする光学素子を備えたものである。以下、多光子顕微鏡２の光学系を中心に説明する。

パルスレーザ装置２０１は、例えば、近赤外波長（約１０００ｎｍ）であって、パルス幅がフェムト秒単位の（例えば、１００フェムト秒の）超短パルス光を射出する。パルスレーザ装置２０１から射出された直後の超短パルス光は、一般に所定の方向に偏光された直線偏光となっている。

パルス分割装置２０２は、超短パルス光を分割し、超短パルス光の繰り返し周波数を高くして射出する。

ビーム調整部２０３は、パルス分割装置２０２から入射される超短パルス光のビーム径を、対物レンズ２０６の瞳径に合わせて調整する機能、試料Ｓから発せられる多光子励起光の波長と超短パルス光の波長との軸上の色収差（ピント差）を補正するために超短パルス光の集光及び発散角度を調整する機能、超短パルス光のパルス幅が光学系を通過する間に群速度分散により広がってしまうのを補正するために、逆の群速度分散を超短パルス光に与えるプリチャープ機能（群速度分散補償機能）等を有する。

パルスレーザ装置２０１から射出された超短パルス光は、パルス分割装置２０２によりその繰り返し周波数が大きくされ、ビーム調整部２０３により上述した調整が行われる。そして、ビーム調整部２０３から射出された超短パルス光は、ダイクロイックミラー２０４によりダイクロイックミラー２０５の方向に反射され、ダイクロイックミラー２０５を通過し、対物レンズ２０６により集光されて試料Ｓに照射される。このとき、走査手段（不図示）を用いることにより、超短パルス光を試料Ｓの観察面上に走査させてもよい。

例えば、試料Ｓを蛍光観察する場合には、試料Ｓの超短パルス光の被照射領域及びその近傍では、試料Ｓが染色されている蛍光色素が多光子励起され、赤外波長である超短パルス光より波長が短い蛍光（以下、「観察光」という。）が発せられる。

試料Ｓから対物レンズ２０６の方向に発せられた観察光は、対物レンズ２０６によりコリメートされ、その波長に応じて、ダイクロイックミラー２０５により反射されたり、あるいは、ダイクロイックミラー２０５を透過したりする。

ダイクロイックミラー２０５により反射された観察光は、蛍光検出部２０７に入射する。蛍光検出部２０７は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ（ｐｈｏｔｏ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ：光電子増倍管）等により構成され、ダイクロイックミラー２０５により反射された観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。また、蛍光検出部２０７は、超短パルス光が試料Ｓの観察面において走査されるのに合わせて、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。

一方、ダイクロイックミラー２０５を透過した観察光は、走査手段（不図示）によりデスキャンされ、ダイクロイックミラー２０４を透過し、集光レンズ２０８により集光され、対物レンズ２０６の焦点位置とほぼ共役な位置に設けられているピンホール２０９を通過し、結像レンズ２１０を透過して、蛍光検出部２１１に入射する。

蛍光検出部２１１は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ等により構成され、結像レンズ２１０により蛍光検出部２１１の受光面において結像した観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。また、蛍光検出部２１１は、超短パルス光が試料Ｓの観察面において走査されるのに合わせて、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。

なお、ダイクロイックミラー２０５を光路から外すことにより、試料Ｓから対物レンズ２０６の方向に発せられた全ての観察光を蛍光検出部２１１で検出するようにしてもよい。

また、試料Ｓから対物レンズ２０６と逆の方向に発せられた観察光は、ダイクロイックミラー２１２により反射され、蛍光検出部２１３に入射する。蛍光検出部２１３は、例えば、バリアフィルタ、ＰＭＴ等により構成され、ダイクロイックミラー２１２により反射された観察光を受光し、その光量に応じた電気信号を出力する。また、蛍光検出部２１３は、超短パルス光が試料Ｓの観察面において走査されるのに合わせて、試料Ｓの観察面にわたる観察光を検出する。

蛍光検出部２０７、２１１、２１３からそれぞれ出力された電気信号は、例えば、コンピュータ（不図示）に入力され、そのコンピュータは、入力された電気信号に基づいて、観察画像を生成し、生成した観察画像を表示したり、観察画像のデータを記憶したりすることができる。

本発明の実施例及び比較例について説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。

各表に、各実施例及び各比較例に係る光学ガラスについて、各成分の酸化物基準の質量％による化学組成、屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）、比重（Ｓ_ｇ）、部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）、異常分散性（ΔＰ_ｇ，Ｆ）、作製したガラスの耐失透性の観察状況、及びプレス失透テストの実施結果とともに示したものである。

＜光学ガラスの作製＞
各実施例及び各比較例に係る光学ガラスは、以下の手順で作製した。まず、各表に記載の化学組成（質量％）となるよう、酸化物、炭酸塩、及び硝酸塩等のガラス原料を合計の重量が１００ｇとなるよう秤量した。次に、秤量した原料を混合して内容量１００ｍＬ程度の白金坩堝に投入し、１３４０〜１４００℃の温度で７０分程度溶融させて攪拌均質化した。清澄を行った後、金型等に鋳込んで徐冷し、成形することで各サンプルを得た。

＜光学ガラスの測定＞
・屈折率（ｎ_ｄ）とアッベ数（ν_ｄ）
各サンプルの屈折率（ｎ_ｄ）及びアッベ数（ν_ｄ）は、屈折率測定器（株式会社島津デバイス製造製：ＫＰＲ−２０００）を用いて測定及び算出した。アッベ数（ν_ｄ）は下記式（１）に基づき算出した。屈折率の値は、小数点以下第６位までとした。

ν_ｄ＝（ｎ_ｄ−１）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）・・・・（１）
ｎ_ｄ：波長５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎ_Ｆ：波長４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎ_Ｃ：波長６５６．２７３ｎｍの光に対するガラスの屈折率

・内部透過率（λ_８０）
各サンプルの内部透過率（λ_８０）は、厚み方向と平行に光が入射した際の波長２００〜７００ｎｍの範囲における厚さ１０ｍｍ当たりの表面反射による損失を含まない透過率を測定し、８０％となる波長をλ_８０として表記した。

・ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）
各サンプルのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は、昇温速度４℃／分で測定した示差熱分析（ＤＴＡ）曲線から求めた。

・比重（Ｓ_ｇ）
各サンプルの比重（Ｓ_ｇ）は、４℃における同体積の純水に対する質量比をアルキメデス法によって測定した。

・ガラス原料の融解時間
ガラス原料の融解時間は、ガラス原料５０ｇをよく混合した上で白金坩堝に入れ、１３４０〜１４００℃の温度で加熱保持したときの、ガラス原料が融解するまでの時間を意味する。本実施例においては、白金坩堝中に目視でガラス原料の溶け残りが確認できなくなったことにより、ガラス原料が融解したと判断した。

・耐失透性
各サンプルの耐失透性は、作製したガラスを研磨加工し、失透の有無を、顕微鏡（倍率１００倍）を用いて目視で確認した。各表の「失透有り」とは、試料中に失透部分が観察されたことを意味し、「失透無し」とは、試料中に失透部分が観察されなかったことを意味する。

・プレス失透テスト時の異物個数
プレス失透テストにより耐プレス失透性を評価した。プレス失透テストは耐失透性の確認時に目視で異物が確認されなかったガラスを２０ｍｍ角に加工し、６７０〜７００℃の炉内に置いて３０分間保持し、炉から取り出して急冷することで行った。ガラスを研磨加工し、ガラスに強い光を照射しながら顕微鏡１００倍（実視野２．２°）による目視観察を行い、一視野中に存在した異物個数をプレス失透テスト時の異物個数として記載した。

・部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）
各サンプルの部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）は下記式（２）に基づき算出した。なお、部分分散比の値は、小数点以下第４位までとした。

Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）・・・・（２）
ｎ_ｄ：波長５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎ_Ｆ：波長４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎ_Ｃ：波長６５６．２７３ｎｍの光に対するガラスの屈折率
ｎ_ｇ：波長４３５．８３５ｎｍの光に対するガラスの屈折率

・異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）
各サンプルの異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）を以下に示す方法に準拠して求めた。
（１）基準線の作成
まず、正常部分分散ガラスとして、以下に示すアッベ数（ν_ｄ）と部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）を有する２つのガラス「Ｆ２」「Ｋ７」を基準材として選んだ。そして、各ガラスについて、横軸にアッベ数をとり、縦軸に部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）をとり、２つの基準材に対応する２点を結ぶ直線を基準線とした。

光学ガラスＦ２の特性：ν_ｄ＝３６．３３、Ｐ_ｇ，Ｆ＝０．５８３４
光学ガラスＫ７の特性：ν_ｄ＝６０．４７、Ｐ_ｇ，Ｆ＝０．５４２９

（２）ΔＰ_ｇ，Ｆの算出
次に、図４に示すように、横軸をアッベ数（ν_ｄ）、縦軸を部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）としたグラフ上に各実施例の光学ガラスに対応する値をプロットし、上記した硝種のアッベ数（ν_ｄ）に対応する基準線（実線）上の点と、その縦軸の値（Ｐ_ｇ，Ｆ）との差分を、異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）として算出した。なお、部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）が基準線の上側にある場合、ΔＰ_ｇ，Ｆは正の値を有し、部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）が基準線の下側にある場合、ΔＰ_ｇ，Ｆは負の値を有する。

<表１>

<表２>

<表３>

<表４>

<表５>

<表６>

耐失透性の確認時に失透が確認された場合には、プレス失透テストは実施しなかった。また、比較例２では、プレス失透テスト実施時に失透し、目視でガラスが白濁していることが確認されたため、プレス失透テスト時の異物個数には「白濁」と記載した。また、比較例７では、ガラスに失透は見られなかったものの、高いΔＰ_ｇ，Ｆを示したため、プレス失透テストは実施しなかった。また、比較例８、９では、プレス失透テスト時の異物個数が３００個以上であり、十分な耐プレス失透性が得られなかった。

以上、本実施例の光学ガラスは、高い屈折率（ｎ_ｄ）、小さいアッベ数（ν_ｄ）、小さいΔＰ_ｇ，Ｆを有し、耐プレス失透性に優れることが確認された。また、本実施例の光学ガラスは、ガラス作製時におけるガラス原料の融解時間が短いため、生産効率に優れることが確認された。また、高価な原料を使用しないため低コストで製造することができ、透過率に優れ、比重も小さいことが確認された。

１・・・撮像装置、１０１・・・カメラボディ、１０２・・・レンズ鏡筒、１０３・・・レンズ、１０４・・・センサチップ、１０５・・・ガラス基板、１０６・・・マルチチップモジュール、２・・・多光子顕微鏡、２０１・・・パルスレーザ装置、２０２・・・パルス分割装置、２０３・・・ビーム調整部、２０４，２０５，２１２・・・ダイクロイックミラー、２０６・・・対物レンズ、２０７，２１１，２１３・・・蛍光検出部、２０８・・・集光レンズ、２０９・・・ピンホール、２１０・・・結像レンズ、Ｓ・・・試料、ＣＡＭ・・・撮像装置、ＷＬ・・・撮影レンズ、ＥＦ・・・補助光発光部、Ｍ・・・液晶モニター、Ｂ１・・・レリーズボタン、Ｂ２・・・ファンクションボタン

Claims (19)

1. 質量％で、
   ＳｉＯ_２成分：２３〜３３％、
   Ｂ_２Ｏ_３成分：５〜１３％、
   ＺｒＯ_２成分：１〜１０％、
   Ｎｂ_２Ｏ_５成分：３１〜４８％、
   Ｎａ_２Ｏ成分：５〜１６％、
   ＣａＯ成分：３超〜１０％、
   Ｌｉ_２Ｏ成分：０超〜５％、
   である、光学ガラス。
2. 質量％で、
   Ｌａ_２Ｏ_３成分：０〜２％、
   Ｔａ_２Ｏ_５成分：０〜３％、
   ＷＯ_３成分：０〜３％、
   ＺｎＯ成分：０〜４％、
   ＢａＯ成分：０〜３％、
   Ａｌ_２Ｏ_３成分：０〜２％、
   Ｋ_２Ｏ成分：０〜５％、
   Ｓｂ_２Ｏ_３成分：０〜１％、
   である、請求項１に記載の光学ガラス。
3. ＳｉＯ_２／（Ｂ_２Ｏ_３＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ）が０．８６〜１．７７の範囲内であり、
   ＣａＯ／ＳｉＯ_２が０．１２以上である、
   請求項１又は２に記載の光学ガラス。
4. Ｔａ_２Ｏ_５成分を実質的に含有しない、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
5. ＴｉＯ_２成分を実質的に含有しない、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
6. ｄ線に対する屈折率（ｎ_ｄ）が、１．７１〜１．８０である、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
7. アッベ数（ν_ｄ）が、２８〜３５である、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学ガラス。
8. 異常分散性を示す値（ΔＰ_ｇ，Ｆ）が、０．００３５以下である、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学ガラス。
9. 部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）が０．５９８以下である、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学ガラス。
10. ６７０〜７００℃で３０分間加熱した後、１００倍の顕微鏡の一視野（実視野２．２°）中に存在する異物個数が、１１０個未満である、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学ガラス。
11. 光路長１０ｍｍにおける内部透過率が８０％となる波長（λ_８０）が、４００ｎｍ以下である、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学ガラス。
12. 比重（Ｓ_ｇ）が、３．５以下である、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学ガラス。
13. ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が、５６０℃以下である、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学ガラス。
14. 前記光学ガラスの原料５０ｇを１３４０〜１４００℃の温度で加熱したときの、前記原料が融解するまでの時間が、１５分未満である、
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学ガラスを用いた光学素子。
16. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学ガラスを含む光学系。
17. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学ガラスを含む交換レンズ。
18. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学ガラスを含む光学装置。
19. 前記光学ガラスの原料を１３４０〜１４００℃で加熱する工程を少なくとも含み、かつ、
    前記原料５０ｇが融解するまでの時間が、１５分未満である、
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学ガラスの製造方法。

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