JP2022184891A - 光学ガラス、これを用いた光学素子、当該光学素子を備える光学装置、接合レンズ、光学系、カメラ用交換レンズ及び当該光学系を含む光学装置 - Google Patents
光学ガラス、これを用いた光学素子、当該光学素子を備える光学装置、接合レンズ、光学系、カメラ用交換レンズ及び当該光学系を含む光学装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】高画素数のイメージセンサーを備えた撮像機器等に用いる光学ガラスとして、高分散低比重の光学ガラスを提供する。【解決手段】質量％で、Ｐ２Ｏ５成分：３０％を超え６０％以下、Ａｌ２Ｏ３成分：２％を超え１０％以下、ＴｉＯ２成分：１０％以上３６％未満、Ｎｂ２Ｏ５成分：０％以上５％以下、Ｔａ２Ｏ５成分：０％以上１５％以下、Ｂｉ２Ｏ３成分：０％以上５％未満、Ｓｂ２Ｏ３成分：０％以上１％以下である、光学ガラス。【選択図】図１
Description
本発明は、光学ガラス、光学素子、接合レンズ、光学系、カメラ用交換レンズ及び光学装置に関する。
近年、高画素数のイメージセンサーを備えた撮像機器等が開発されており、これらに用いる光学ガラスとして、高分散低比重の光学ガラスが求められている。
本発明に係る第一の態様は、質量％で、Ｐ２Ｏ５成分：３０％を超え６０％以下、Ａｌ２Ｏ３成分：２％を超え１０％以下、ＴｉＯ２成分：１０％以上３６％未満、Ｎｂ２Ｏ５成分：０％以上５％以下、Ｔａ２Ｏ５成分：０％以上１５％以下、Ｂｉ２Ｏ３成分：０％以上５％未満、Ｓｂ２Ｏ３成分：０％以上１％以下である、光学ガラスである。
本発明に係る第二の態様は、上述の光学ガラスを用いた、光学素子である。
本発明に係る第三の態様は、上述の光学素子を備える、光学装置である。
本発明に係る第四の態様は、第１のレンズ要素と第２のレンズ要素を有し、第１のレンズ要素と第２のレンズ要素の少なくとも１つは、上述の光学ガラスである、接合レンズである。
本発明に係る第五の態様は、上述の接合レンズを含む、光学系である。
本発明に係る第六の態様は、上述の光学系を含む、カメラ用交換レンズである。
本発明に係る第七の態様は、上述の光学系を含む、光学装置である。
以下、本発明に係る実施形態（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％（質量百分率）であるものとする。なお、ここでいう酸化物換算組成とは、本実施形態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、Ｐ２Ｏ５成分：３０％を超え６０％以下、Ａｌ２Ｏ３成分：２％を超え１０％以下、ＴｉＯ２成分：１０％以上３６％未満、Ｎｂ２Ｏ５成分：０％以上５％以下、Ｔａ２Ｏ５成分：０％以上１５％以下、Ｂｉ２Ｏ３成分：０％以上５％未満、Ｓｂ２Ｏ３成分：０％以上１％以下である光学ガラスである。
従来、高分散化を実現するためにＴｉＯ２やＮｂ２Ｏ５といった成分の含有量を多くする手法が試みられている。しかしながら、これらの含有量が多くなると、透過率の低下や、比重の上昇を招く傾向にある。この点、本実施形態に係る光学ガラスは、高分散（アッベ数が小さい）でありながら比重を低くすることが可能であるため、収差補正に有利であり軽量なレンズを実現できる。
Ｐ２Ｏ５は、ガラス骨格を形成し、耐失透性を向上させ、屈折率と化学的耐久性を低下させる成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、失透が生じ易くなる傾向にある。また、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、屈折率と化学的耐久性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｐ２Ｏ５の含有量は、３０％を超え６０％以下であり、好ましくは３５％以上５０％以下であり、より好ましくは４０％以上５０％以下である。Ｐ２Ｏ５の含有量をかかる範囲とすることで、耐失透性を高め、化学的耐久性を良好にしながら高屈折率化を図ることができる。
Ａｌ２Ｏ３は、化学的耐久性を向上させ、部分分散比を下げる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、部分分散比が低下する傾向にある。このような観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、２％を超え１０％以下であり、好ましくは２％を超え９％以下であり、より好ましくは２％以上８％以下である。Ａｌ２Ｏ３の含有量をかかる範囲とすることで、化学的耐久性を高め、部分分散比の低下を防ぐことができる。
ＴｉＯ２は、屈折率と部分分散比を上げ、透過率を下げる成分である。ＴｉＯ２の含有量が少なすぎると、屈折率と部分分散比が低下する傾向にある。ＴｉＯ２の含有量が多すぎると透過率が悪化する傾向にある。また、従来は、高分散化を実現するためにＴｉＯ２の含有量を高くする手法等がとられているが、本実施形態に係る光学ガラスはＴｉＯ２の含有量を高くする必要がない。このような観点から、ＴｉＯ２の含有量は、１０％以上３６％未満であり、好ましくは１５％以上３０％以下であり、より好ましくは１７％以上２５％以下である。ＴｉＯ２の含有量をかかる範囲とすることで、屈折率と部分分散比を低下させずに高い透過率を実現することができる。
Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率と分散を高め、透過率を下げる成分である。Ｎｂ２Ｏ５の含有量が少ないと屈折率が低くなる傾向にある。また、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多いと透過率が悪化する傾向にある。また、従来は、高分散化を実現するためにＮｂ２Ｏ５の含有量を高くする手法がとられているが、本実施形態に係る光学ガラスはＮｂ２Ｏ５の含有量を高くする必要がない。このような観点から、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、０％以上５％以下であり、好ましくは０％以上３％以下であり、より好ましくは０％以上２％以下であり、更に好ましくは実質的に含有しないことである。
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。
Ｔａ２Ｏ５は、屈折率と分散を高め、失透安定性を下げる成分である。Ｔａ２Ｏ５の含有量が多いと失透安定性が悪化する傾向にある。このような観点から、Ｔａ２Ｏ５の含有量は、０％以上１５％以下であり、好ましくは０％以上１０％以下であり、より好ましくは０％以上５％以下であり、更に好ましくはＴａを実質的に含有しないことである。本実施形態に係る光学ガラスは、高価な原料であるＴａ２Ｏ５の含有量を低減でき、さらにはこれを含有しないことも可能であるため、原料コストの面でも優れている。
Ｂｉ２Ｏ３は、屈折率と分散を高め、透過率を下げる成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量が多いと透過率が悪化する傾向にある。このような観点から、Ｂｉ２Ｏ３の含有量は、０％以上５％未満であり、好ましくは０％以上３％以下であり、より好ましくは０％以上２％以下である。
Ｓｂ２Ｏ３の含有量は、ガラス溶融時の脱泡性の観点から、０％以上１％以下であり、好ましくは０％以上０．５％以下であり、より好ましくは０％以上０．２％以下である。
本実施形態に係る光学ガラスは、任意成分として、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、及びＧｄ２Ｏ３からなる群より選ばれる一種以上を更に含有してもよい。
Ｌｉ２Ｏは、溶融性の観点から、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは０％以上１０％以下である。
Ｎａ２Ｏは、溶融性を向上させ、屈折率を下げる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下する傾向にある。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、屈折率と化学的耐久性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは０％以上３０％以下であり、より好ましくは１０％以上２５％以下であり、更に好ましくは１０％以上２０％以下である。Ｎａ２Ｏの含有量をかかる範囲とすることで、溶融性を高め、屈折率と化学的耐久性の低下を防ぐことができる。
Ｋ２Ｏは、溶融性を向上させ、屈折率を下げる成分である。Ｋ２Ｏの含有量が少なすぎると、溶融性が低下する傾向にある。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、屈折率と化学的耐久性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０％以上３０％以下であり、より好ましくは３％以上２５％以下であり、更に好ましくは３％以上１５％以下である。Ｋ２Ｏの含有量をかかる範囲とすることで、溶融性を高め、屈折率と化学的耐久性の低下を防ぐことができる。
Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量（ΣＲ２Ｏ；ただし、Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）は、溶融性や屈折率や化学的耐久性の観点から、好ましくは１０％以上３５％以下であり、より好ましくは１５％以上３３％以下であり、更に好ましくは２０％以上３０％以下である。
ＢａＯは、部分分散比を向上させ、失透安定性を下げる成分である。ＢａＯの含有量が少なすぎると、部分分散比が低下する傾向にある。ＢａＯの含有量が多すぎると、失透安定性が低下する傾向にある。このような観点から、ＢａＯの含有量は、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは１％以上８％以下である。ＢａＯの含有量をかかる範囲とすることで、部分分散比を高め、失透安定性の低下を防ぐことができる。
ＺｎＯは、失透安定性を向上させ、部分分散比を下げる成分である。ＺｎＯの含有量が少なすぎると、失透安定性が低下する傾向にある。ＺｎＯの含有量が多すぎると、部分分散比が低下する傾向にある。このような観点から、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは１％以上８％以下である。ＺｎＯの含有量をかかる範囲とすることで、失透安定性を高め、部分分散比の低下を防ぐことができる。
ＭｇＯの含有量は、高分散化の観点から、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは０％以上１０％以下である。
ＣａＯの含有量は、高分散化の観点から、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは０％以上１０％以下である。
ＳｒＯの含有量は、高分散化の観点から、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは０％以上１０％以下である。
ＳｉＯ２は、溶融性の観点から、好ましくは０％以上１０％以下であり、より好ましくは０％以上７％以下であり、更に好ましくは０％以上５％以下である。
Ｂ２Ｏ３は、高分散化の観点から、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは０％以上１０％以下である。
ＷＯ３の含有量は、透過率の観点から、好ましくは０％以上１５％以下であり、より好ましくは０％以上１０％以下であり、更に好ましくは０％以上７％以下である。
ＺｒＯ２の含有量は、溶融性の観点から、好ましくは０％以上１０％以下であり、より好ましくは０％以上７％以下であり、更に好ましくは０％以上３％以下である。
Ｙ２Ｏ３の含有量は、溶融性の観点から、好ましくは０％以上１５％以下であり、より好ましくは０％以上１０％以下であり、更に好ましくは０％以上７％以下である。
Ｌａ２Ｏ３の含有量は、溶融性の観点から、好ましくは０％以上１０％以下であり、より好ましくは０％以上７％以下であり、更に好ましくは０％以上５％以下である。また、コストの観点から、Ｌａ２Ｏ３は実質的に含有しないことがより更に好ましい。
Ｇｄ２Ｏ３は高価な原料であるため、その含有量は、好ましくは０％以上２０％以下であり、より好ましくは０％以上１５％以下であり、更に好ましくは０％以上７％以下である。
これらの含有量の好適な組み合わせとしては、Ｌｉ２Ｏ成分：０％以上２０％以下、Ｎａ２Ｏ成分：０％以上３０％以下、及びＫ２Ｏ成分：０％以上３０％以下である。かかる組み合わせとすることで、溶融性を高め、化学的耐久性の低下を防ぐことができる。
別の好適な組み合わせとしては、ＢａＯ成分：０％以上２０％以下、ＺｎＯ成分：０％以上２０％以下、ＭｇＯ成分：０％以上２０％以下、ＣａＯ成分：０％以上２０％以下、及びＳｒＯ成分：０％以上２０％以下である。かかる組み合わせとすることで、部分分散比を高め、低分散化を防ぐことができる。
さらに別の好適な組み合わせとしては、ＳｉＯ２成分：０％以上１０％以下、及びＢ２Ｏ３成分：０％以上２０％以下である。かかる組み合わせとすることで、溶融性を高め、低分散化を防ぐことができる。
またさらに、本実施形態に係る光学ガラスは、以下の関係を満たすことが好ましい。
Ｐ２Ｏ５に対するＴｉＯ２の含有量の比（ＴｉＯ２／Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは０．３以上０．８以下であり、より好ましくは０．３以上０．７以下であり、更に好ましくは０．３以上０．６以下である。ＴｉＯ２／Ｐ２Ｏ５をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
Ａｌ２Ｏ５に対するＴｉＯ２の含有量の比（ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ５）は、好ましくは２以上１６以下であり、より好ましくは２以上１０以下であり、更に好ましくは２％以上８以下である。ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ５をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
その他必要に応じて清澄、着色、消色や光学恒数値の微調整等の目的で、公知の清澄剤や着色剤、脱泡剤、フッ素化合物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、上記成分に限らず、本実施形態に係る光学ガラスの効果が得られる範囲でその他成分を添加することもできる。
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１１００～１４００℃、より好ましくは１２００～１３００℃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。
原料は、不純物の含有量が少ない高純度品を使用するのが好ましい。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、光学ガラスの内部透過率を高くできる傾向にある。
次に、本実施形態の光学ガラスの物性値について説明する。
レンズの薄型化の観点からは、本実施形態に係る光学ガラスは、高い屈折率を有している（屈折率（ｎｄ）が大きい）ことが望ましい。しかしながら、一般的に、屈折率（ｎｄ）が高いほど比重が増大する傾向にある。かかる実情を踏まえれば、本実施形態に係る光学ガラスにおけるｄ線に対する屈折率（ｎｄ）は、１．６０～１．７５の範囲であることが好ましく、１．６４～１．７３の範囲であることがより好ましい。
本実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、２０～３５の範囲であることが好ましく、２２～３０の範囲であることがより好ましい。そして、本実施形態に係る光学ガラスについて、屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）の好ましい組み合わせは、ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．６０～１．７５であり、かつ、アッベ数（νｄ）が２０～３５である。かかる性質を有する本実施形態に係る光学ガラスは、例えば、他の光学ガラスと組み合わせることで、色収差や他の収差が良好に補正された光学系を設計可能である。
レンズの軽量化の観点からは、本実施形態に係る光学ガラスは、低い比重を有していることが望ましい。しかしながら、一般的に、比重が大きいほど屈折率が低下する傾向にある。かかる実情を踏まえれば、本実施形態に係る光学ガラスの好適な比重（Ｓｇ）は、２．９を下限、３．６を上限とした、２．９～３．６の範囲である。
レンズの収差補正の観点からは、本実施形態に係る光学ガラスは、大きな部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を有することが望ましい。かかる実情を踏まえれば、本実施形態に係る光学ガラスの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の下限は、好ましくは０．６０以上であり、より好ましくは０．６１以上であり、更に好ましくは０．６２である。また、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の上限は特に限定されないが、例えば、０．６６としてもよい。
上述した観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、例えば、光学機器が備える光学素子として好適に用いることができる。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、光学系として幅広く使用可能である。かかる好適例として、例えば、光学レンズ、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、多光子微鏡装置等の各種光学装置として好適に使用できる。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装置を撮像装置とした一例を示す斜視図である。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、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１は、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした一例を示す斜視図である。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、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、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした他の例を示す概略図である。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、電源ボタン（不図示）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。
このようなデジタルカメラ等に用いられる光学系には、より高い解像度、軽量化、小型化が求められる。これらを実現するには光学系に分散特性が互いに異なるガラスを用いることが有効である。特に、高分散でありながらより低い比重（Ｓｇ）を有するガラスの需要は高い。このような観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、かかる光学機器の部材として好適である。なお、本実施形態において適用可能な光学機器としては、上述した撮像装置に限らず、例えばプロジェクタ等も挙げられる。光学素子についても、レンズに限らず、例えばプリズム等も挙げられる。
＜多光子顕微鏡＞
図３は、本実施形態に係る多光子顕微鏡２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。
図３は、本実施形態に係る多光子顕微鏡２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により上記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、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１１３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。
＜接合レンズ＞
図４は、本実施形態に係る接合レンズの一例を示す概略図である。接合レンズ３は、第１のレンズ要素３０１と第２のレンズ要素３０２とを有する複合レンズである。第１のレンズ要素と第２のレンズ要素の少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを用いる。第１のレンズ要素と第２のレンズ要素は、接合部材３０３を介して接合されている。接合部材３０３としては、公知の接着剤等を用いることができる。なお、接合レンズを構成するレンズについては、接合レンズの要素であることを明確にする観点から、上述したように「レンズ要素」と称する場合がある。
図４は、本実施形態に係る接合レンズの一例を示す概略図である。接合レンズ３は、第１のレンズ要素３０１と第２のレンズ要素３０２とを有する複合レンズである。第１のレンズ要素と第２のレンズ要素の少なくとも１つは、本実施形態に係る光学ガラスを用いる。第１のレンズ要素と第２のレンズ要素は、接合部材３０３を介して接合されている。接合部材３０３としては、公知の接着剤等を用いることができる。なお、接合レンズを構成するレンズについては、接合レンズの要素であることを明確にする観点から、上述したように「レンズ要素」と称する場合がある。
本実施形態に係る接合レンズは、色収差補正の観点で有用であり、上述した光学素子や光学系や光学装置等に好適に使用できる。そして、接合レンズを含む光学系は、カメラ用交換レンズや光学装置等にとりわけ好適に使用できる。なお、上述の態様では２つのレンズ要素を用いた接合レンズについて説明したが、これに限られず、３つ以上のレンズ要素を用いた接合レンズとしてもよい。３つ以上のレンズ要素を用いた接合レンズとする場合、３つ以上のレンズ要素のうち少なくとも１つが本実施形態に係る光学ガラスを用いて形成されていればよい。
次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜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、各表に記載の組成（質量％）となるよう、酸化物、水酸化物、リン酸化合物（リン酸塩、正リン酸等）、炭酸塩、及び硝酸塩等から選ばれるガラス原料を秤量した。次に、秤量した原料を混合して白金ルツボに投入し、１１００～１３００℃の温度で溶融させて攪拌均一化した。泡切れを行った後、適当な温度に下げてから金型に鋳込んで徐冷し、成形することで各サンプルを得た。
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、各表に記載の組成（質量％）となるよう、酸化物、水酸化物、リン酸化合物（リン酸塩、正リン酸等）、炭酸塩、及び硝酸塩等から選ばれるガラス原料を秤量した。次に、秤量した原料を混合して白金ルツボに投入し、１１００～１３００℃の温度で溶融させて攪拌均一化した。泡切れを行った後、適当な温度に下げてから金型に鋳込んで徐冷し、成形することで各サンプルを得た。
＜物性評価＞
屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）
各サンプルの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）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。ｎｄは、５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。νｄは、以下の式（１）より求めた。ｎＣ、ｎＦ、はそれぞれ波長６５６．２７３ｎｍ、４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（１）
屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ）
各サンプルの屈折率（ｎｄ）及びアッベ数（νｄ）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。ｎｄは、５８７．５６２ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。νｄは、以下の式（１）より求めた。ｎＣ、ｎＦ、はそれぞれ波長６５６．２７３ｎｍ、４８６．１３３ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（１）
部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）
各サンプルの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）は、主分散（ｎＦ－ｎＣ）に対する部分分散（ｎｇ－ｎＦ）の比を示し、以下の式（２）より求めた。ｎｇは、波長４３５．８３５ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の値は、小数点以下第４位までとした。
（Ｐｇ，Ｆ）＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（２）
各サンプルの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）は、主分散（ｎＦ－ｎＣ）に対する部分分散（ｎｇ－ｎＦ）の比を示し、以下の式（２）より求めた。ｎｇは、波長４３５．８３５ｎｍの光に対するガラスの屈折率を示す。部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の値は、小数点以下第４位までとした。
（Ｐｇ，Ｆ）＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（２）
比重（Ｓｇ）
各サンプルの比重（Ｓｇ）は、４℃における同体積の純水に対する質量比から求めた。
各サンプルの比重（Ｓｇ）は、４℃における同体積の純水に対する質量比から求めた。
各実施例及び各比較例の光学ガラスについて、各成分の酸化物基準の質量％による組成と各物性の評価結果を、表１～１１に示す。式中の「ΣＲ２Ｏ」は、Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を示す（Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）。比較例２は、光学ガラスを得ることができなったため、物性については「測定不可」であった。
以上より、本実施例の光学ガラスは、高分散でありながら低い比重を有していることが確認された。また、本実施例の光学ガラスは、着色が抑制され、透過性にも優れていることが確認された。
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、ＣＡＭ・・・撮像装置（レンズ非交換式カメラ）、ＷＬ・・・撮影レンズ、Ｍ・・・液晶モニター、ＥＦ・・・補助光発光部、Ｂ１・・・レリーズボタン、Ｂ２・・・ファンクションボタン、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、３・・・接合レンズ、３０１・・・第１のレンズ要素、３０２・・・第２のレンズ要素、３０３・・・接合部材
本発明は、光学ガラス、光学素子、当該光学素子を備える光学装置、接合レンズ、光学系、カメラ用交換レンズ及び当該光学系を含む光学装置に関する。
本発明に係る第一の態様は、質量％で、Ｐ２Ｏ５
含有率：３０％を超え６０％以下、Ａｌ２Ｏ３
含有率：２％を超え１０％以下、ＴｉＯ２
含有率：１０％以上３６％未満、ＺｎＯ含有率：１％以上８％以下、ＢａＯ含有率：１％以上１５％以下、であり、Ｌｉ
２
ＯとＮａ
２
ＯとＫ
２
Ｏの総含有率（Ｌｉ
２
Ｏ＋Ｎａ
２
Ｏ＋Ｋ
２
Ｏ）：１０％以上３５％以下である、光学ガラスである。
Ａｌ２Ｏ５に対するＴｉＯ２の含有量の比（ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ５）は、好ましくは２以上１６以下であり、より好ましくは２以上１０以下であり、更に好ましくは２以上８以下である。ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ５をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
Claims (1)
- 質量％で、
Ｐ２Ｏ５成分：３０％を超え６０％以下、
Ａｌ２Ｏ３成分：２％を超え１０％以下、
ＴｉＯ２成分：１０％以上３６％未満、
Ｎｂ２Ｏ５成分：０％以上５％以下、
Ｔａ２Ｏ５成分：０％以上１５％以下、
Ｂｉ２Ｏ３成分：０％以上５％未満、
Ｓｂ２Ｏ３成分：０％以上１％以下
である、光学ガラス。
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