JP4114213B2 - 低蛍光光学ガラス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、屈折率（ｎｄ）がおよそ１．５８〜１．７５で、アッベ数（νｄ）がおよそ３０〜４７という光学的特性を有する光学ガラスで、特に紫外線励起による蛍光度が小さい光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物学や医療等の分野において、生物の組織や細胞、細菌等を観察するために紫外線等の励起光を観察対象に照射して、この対象から発せられる蛍光を観察および測定する手法が多く用いられている。また、近年は非常に少量の細菌や細胞などから微弱な蛍光を検出する技術が盛んに研究されている。
【０００３】
ところが、このような観察および測定に用いられる蛍光顕微鏡の対物レンズなどに使われている光学ガラスにおいて、紫外線の励起光によってこのガラスからも蛍光が発生して、この蛍光が観察対象からの蛍光を観察する際のノイズとなり、問題視されてきている。したがって、観察および測定時のノイズとなる、紫外線励起によってガラスから発生する蛍光の強度が小さい光学ガラスをつくる必要があった。
【０００４】
高度に収差補正された上記対物レンズ等の光学系は、種々の光学的特性（屈折率や分散）をもつ光学ガラスによって構成される。収差補正に有用な低分散光学ガラスとしては、一般にフッ化物リン酸塩系光学ガラスが用いられ、この組成系を有する光学ガラスの紫外線励起による蛍光度は小さいことが知られている。例えば、文献（文献：特開平３−５００１６２）に示されている、正の異常部分分散を有するフルオロ燐酸塩光学ガラスは、屈折率（ｎｅ）が１．５３〜１．５５で、アッベ数（νｅ）が７２．８〜７３．５であり、発生する蛍光度は小さい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高分散光学ガラスにおいては、紫外線励起による蛍光を考慮して製造されたものがほとんどなく、紫外領域の励起光を観察対象に照射して対象から発生する微弱な蛍光を観察する光学系に用いることはできない。
【０００６】
このため、屈折率（ｎｄ）がおよそ１．５８〜１．７５で、アッベ数（νｄ）がおよそ３０〜４７という高分散の光学ガラスであって、紫外線励起による蛍光度が小さい光学ガラスの出現が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、Ｂ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 もしくはＮｂ2 Ｏ5 ＋Ｔａ2 Ｏ5 を必須成分とする光学ガラス組成によって、所望の小さい蛍光度（紫外線を受けて誘起される蛍光の強さ）が得られることを見いだし、この発明をなすに至った。Ｎｂ2 Ｏ5 ＋Ｔａ2 Ｏ5 は、Ｎｂ2 Ｏ5 とＴａ2 Ｏ5 とが両方含有されていることを示す。
【０００８】
この発明の低蛍光光学ガラスは、重量パーセントで下記の組成、
Ｂ２Ｏ３ ９〜１７
Ｐ２Ｏ５ １３〜２９
Ｒ１ ２Ｏ ８〜２２
（ただし、Ｒ１ ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの群から選ばれた少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせよりなる。）
Ｔａ２Ｏ５もしくはＮｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５
３１〜５７
Ｎｂ２Ｏ５ ０〜１７
ＳｉＯ２ ０〜５
Ｒ２Ｏ ０〜１３
（ただし、Ｒ２ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれた少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせよりなる。）
Ａｓ２Ｏ３ ０〜１
Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１
からなることを特徴とする。
【０００９】
上記のような組成範囲は実験化学的に見いだされたものであり、各成分の範囲限定の理由は次の通りである。
【００１０】
まず、Ｂ2 Ｏ3 はガラス形成酸化物であり、この発明の光学ガラスの必須成分であるが、失透に対する安定性を維持して、また、化学的耐久性を維持するためには９ｗｔ％以上で１７ｗｔ％以下の含有量が好ましい。
【００１１】
次に、Ｐ2 Ｏ5 は、Ｂ2 Ｏ3 と同様にガラス形成酸化物であり、この発明の光学ガラスの必須成分であるが、失透に対する安定性を維持するためには１３ｗｔ％以上含有されていることが好ましく、また高分散にするため、かつ化学的耐久性を維持するためには２９ｗｔ％以下がよい。
【００１２】
次にアルカリ金属酸化物Ｒ1 2Ｏ（Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）は、溶融性を向上させる必須成分であるが、十分な効果を得るためには８ｗｔ％以上含有されていることが好ましく、また、化学的耐久性および失透に対する安定性を維持するためには２２ｗｔ％以下の含有量が好ましい。また、アルカリ金属酸化物としては、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの中から１つを選んで含有させてもよいし、これらの中の２つ以上を選んで含有させてもよい。なお、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏは、Ｒ1 2Ｏが、成分Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの合計した含有量で表されるということを意味している。
【００１３】
次に、Ｔａ2 Ｏ5 は、化学的耐久性を向上させ、また高屈折率および高分散という光学的性質のガラスをつくるための必須成分であるが、上記の光学的性質を得るためには３１ｗｔ％以上含有されていることが好ましく、また、溶融性を維持し、かつ失透に対する安定性を維持するためには５７ｗｔ％以下であることが望ましい。
【００１４】
また、上記のＴａ2 Ｏ5 を含有させるかわりにＴａ2 Ｏ5 およびＮｂ2 Ｏ5 を用いてもよい。このとき、Ｎｂ2 Ｏ5 は任意成分として含有され、ガラス内の紫外線の透過性を維持するためにはＮｂ2 Ｏ5 の含有量は１７ｗｔ％以下にするのがよい。既に説明したＴａ2 Ｏ5 のみを含有させたときと同様の理由で、Ｔａ2 Ｏ5 およびＮｂ2 Ｏ5 の合計した含有量は、３１ｗｔ％以上で、５７ｗｔ％以下にするのがよい。
【００１５】
以上の必須成分の他に任意成分として他の物質を適量添加させるとガラスの光学恒数をさらに所望の値に近づけること等ができ、光学ガラスとしてより品質の高いものが得られるようになる。
【００１６】
このために加えられる任意成分として、ＳｉＯ2 はガラス形成酸化物で、失透に対する安定性および化学的耐久性を向上させる成分であるが、未溶物が生じないように、また溶融温度を上昇させないようにするため、５ｗｔ％以下の含有量が好ましい。
【００１７】
次に、アルカリ土類金属酸化物であるＲ2 Ｏ（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は屈折率の調整に寄与し、また失透に対する安定性を向上させる成分とされているが、その効果を十分に得るためには１３ｗｔ％以下がよい。また、アルカリ土類金属酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの中から１つを選んで含有させてもよいし、これらの中の２つ以上を選んで含有させてもよい。なお、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、Ｒ2 Ｏが、成分ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計した含有量で表されるということを意味している。
【００１８】
Ａｓ2 Ｏ3 またはＳｂ2 Ｏ3 は、脱泡剤として用いるが、十分に脱泡させるため、またガラスの紫外線の内部透過率を低下させないために１ｗｔ％以下の含有量にするのがよい。
【００１９】
以上を考慮して、ガラスの組成成分の含有量範囲を限定し、その限定範囲内で好適に必須成分と任意成分とを組み合わせて光学ガラスを製造すると、所望の光学恒数、すなわち屈折率（ｎｄ）およそ１．５８〜１．７５、アッベ数（νｄ）およそ３０〜４７となる高分散の光学ガラスが得られ、この光学ガラスに紫外線を照射して、生ずる蛍光の強度は小さい。よって高分散の低蛍光光学ガラスを得ることができる。
【００２０】
また、この発明の低蛍光光学ガラスの好ましい組成としては、例えば以下のような組成例をあげることができる。
【００２１】
ｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １０．０８、Ｐ2 Ｏ5 １９．０９、Ｒ1 2Ｏ１１．０８（Ｌｉ2 Ｏ０．９３、Ｋ2 Ｏ１０．１５）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４８．８５（Ｔａ2 Ｏ5 ３２．５７、Ｎｂ2 Ｏ5 １６．２８）、Ｒ2 Ｏ１０．９０（ＢａＯ１０．９０）である。このような組成の光学ガラスは高分散であり、紫外線励起による蛍光度は小さい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき、実施組成例を挙げて具体的に説明する。なお、以下の説明中で挙げる使用材料およびその量、その他の数値的条件、並びに処理方法は、好適な発明の範囲内の一例に過ぎず、したがってこの発明ではなんらこれに限定されるものではない。
【００２３】
【実施例】
この実施例の光学ガラスは、以下の方法で製造した。
【００２４】
まず、各成分の原料として、例えばＰ2 Ｏ5 は、正リン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）の水溶液または他の成分とのリン酸塩を使用し、他の成分についてはそれぞれ対応する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、メタリン酸、およびこれらの化合物等を使用し、所望の割合で、それぞれ秤量して、粉末、または溶液中で十分に混合して、これを調合原料とした。次にこれを１１００℃から１３００℃に加熱された電気炉中の、白金または石英坩堝に投入して溶融、清澄の後、攪拌して均質化した。その後あらかじめ加熱されている鉄製の鋳型に鋳込み、徐冷した。
【００２５】
この発明の光学ガラスの実施例の組成（ｗｔ％）、各組成例のガラスの光学恒数（屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ））および蛍光の強度を表１および表２に示す。
【００２６】
なお、実施例の組成はガラスに含有される陽イオンを酸化物として計算した場合の酸化物の重量パーセント（ｗｔ％）で表している。また、限定範囲内で含有量や成分を変えたものが１０通りの組成で表記されている。組成例１〜５を表１に、組成例６〜１０を表２に示している。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
表１によると、組成例１の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １０．０８、Ｐ2 Ｏ5 １９．０９、Ｒ1 2Ｏ１１．０８（Ｌｉ2 Ｏ０．９３、Ｋ2 Ｏ１０．１５）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４８．８５（Ｔａ2 Ｏ5 ３２．５７、Ｎｂ2 Ｏ5 １６．２８）、Ｒ2 Ｏ１０．９０（ＢａＯ１０．９０）である。
【００３０】
次に組成例２の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 ９．９５、Ｐ2 Ｏ5 １７．９１、Ｒ1 2Ｏ１０．４２（Ｌｉ2 Ｏ０．８２、Ｋ2 Ｏ９．６０）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ５２．００（Ｔａ2 Ｏ5 ４３．４９、Ｎｂ2 Ｏ5 ８．５１）、Ｒ2 Ｏ１０．７６（ＢａＯ１０．７６）、Ｓｂ2 Ｏ3 １．００である。
【００３１】
組成例３の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 ９．３０、Ｐ2 Ｏ5 １７．２７、Ｒ1 2Ｏ１０．００（Ｌｉ2 Ｏ０．８６、Ｋ2 Ｏ９．１４）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４８．６１（Ｔａ2 Ｏ5 ３９．７７、Ｎｂ2 Ｏ5 ８．８４）、ＳｉＯ2 ４．７６、Ｒ2 Ｏ１０．０５（ＢａＯ１０．０５）である。
【００３２】
組成例４の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １１．９１、Ｐ2 Ｏ5 １９．９３、Ｒ1 2Ｏ１１．３５（Ｌｉ2 Ｏ１．１０、Ｋ2 Ｏ１０．２５）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４０．２６（Ｔａ2 Ｏ5 ４０．２６）、ＳｉＯ2 ３．６６、Ｒ2 Ｏ１２．８８（ＢａＯ１２．８８）である。
【００３３】
組成例５の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 ９．７０、Ｐ2 Ｏ5 ２８．７４、Ｒ1 2Ｏ１７．６３（Ｌｉ2 Ｏ１．１１、Ｋ2 Ｏ１６．５２）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３０．６５（Ｔａ2 Ｏ5 ３０．６５）、ＳｉＯ2 ３．０７、Ｒ2 Ｏ１１．１４（ＢａＯ１１．１４）、Ａｓ2 Ｏ3 １．００である。
【００３４】
表２によると、組成例６の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １６．３２、Ｐ2 Ｏ5 ２３．９４、Ｒ1 2Ｏ１３．１２（Ｌｉ2 Ｏ１．３１、Ｋ2 Ｏ１１．８１）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３６．２４（Ｔａ2 Ｏ5 ３６．２４）、Ｒ2 Ｏ１０．３８（ＢａＯ８．７８、ＭｇＯ１．６０）である。
【００３５】
組成例７の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １６．３２、Ｐ2 Ｏ5 ２３．９４、Ｒ1 2Ｏ１３．１２（Ｌｉ2 Ｏ１．３１、Ｋ2 Ｏ１１．８１）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３６．２４（Ｔａ2 Ｏ5 ３６．２４）、Ｒ2 Ｏ１２．８１（ＢａＯ１０．７６、ＣａＯ２．０５）である。
【００３６】
組成例８の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １２．７６、Ｐ2 Ｏ5 １２．４８、Ｒ1 2Ｏ９．２３（Ｋ2 Ｏ９．２３）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ５６．６５（Ｔａ2 Ｏ5 ５６．６５）、Ｒ2 Ｏ１０．５９（ＢａＯ６．６１、ＳｒＯ３．９８）である。
【００３７】
組成例９の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １２．２９、Ｐ2 Ｏ5 ２３．１６、Ｒ1 2Ｏ２２．１５（Ｌｉ2 Ｏ１．３９、Ｋ2 Ｏ２０．７６）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３８．５４（Ｔａ2 Ｏ5 ３８．５４）、ＳｉＯ2 ３．８５である。
【００３８】
組成例１０の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １１．６９、Ｐ2 Ｏ5 ２２．８０、Ｒ1 2Ｏ８．８６（Ｌｉ2 Ｏ１．３２、Ｎａ2 Ｏ７．５４）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４０．３２（Ｔａ2 Ｏ5 ４０．３２）、ＳｉＯ2 ３．６３、Ｒ2 Ｏ１２．６９（ＢａＯ１２．６９）である。
【００３９】
組成例１〜１０のいずれの組成のガラスも、屈折率（ｎｄ）は１．５８から１．７５の範囲内にあり、またアッベ数（νｄ）も３０から４７の範囲内にある。
【００４０】
また、蛍光の強度（蛍光度とも称する。）の測定は、日本光学硝子工業会の定める「光学ガラスのけい光度の測定方法」（JOGIS03-1975,p.5-8) に基づいて行い、標準試料としては、日本光学硝子工業会指定のフリントガラスを用いた。測定は、まず、実施例の組成（組成例１〜１０）でそれぞれ製造した光学ガラスおよび上記の標準試料の、異なる３辺の長さをそれぞれ、１２ｍｍ、１２ｍｍ、２０ｍｍとする直方体とし、辺の長さが１２ｍｍと２０ｍｍからなる４つの面のうち３面を研磨しておき、これを蛍光強度測定用試料とした。これらの測定試料の研磨してある面のうち、２面は対向しているが、この対向する２面のうちの１面側の上方から測定試料に垂直に、対向するもう１面に向かって励起光を入射させる。そして、この励起光の入射方向に対して直角方向にある、もう１つの研磨面から放出される蛍光を蛍光分光光度計を用いて測定する。励起光は、３６５ｎｍの波長の紫外線とし、測定試料から放出される蛍光は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲における蛍光スペクトルとして測定される。上記の波長範囲内における、最も高い蛍光ピークの高さに注目し、標準試料の蛍光ピークの高さを基準にして、この基準の蛍光ピークとそれぞれの組成例のガラスの蛍光ピークの高さとの相対比較によって、蛍光強度の等級を定めた。標準試料の蛍光ピークの高さに対する組成例のガラスの蛍光ピークの高さの比が、１．０を越えるものを３等級とし、０．５から１．０の間の範囲にあるものを２等級とし、０．５未満のものを１等級とした。蛍光ピークの高さが低いほど蛍光強度も小さい。このため、この例では１等級の蛍光強度となることが望ましい。
【００４１】
組成例１〜１０の光学ガラスは、いずれも蛍光強度が１等級であるものが得られた。
【００４２】
蛍光強度が１等級のガラスであれば、紫外線励起による蛍光強度は十分小さくなっており、蛍光顕微鏡のレンズ等に用いることができる。
【００４３】
このため、屈折率（ｎｄ）が１．５８から１．７５、アッベ数が（νｄ）が３０から４７である、高分散の光学ガラスにおいて、紫外線励起による蛍光強度を小さくすることができたため、この実施例の組成例１〜１０のガラスは、いずれも蛍光顕微鏡等の光学系に用いて好適である。また、強いて特に好ましい組成例をあげるとすれば、高屈折で高分散である組成例１である。
【００４４】
この実施例では、アルカリ金属酸化物Ｒ1 2Ｏとして、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの中から１つを選んだ組成例と、２つを選んだ組成例をあげたが、２つ以上を選んでもよい。また、アルカリ土類金属酸化物Ｒ2 Ｏも、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれた、少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせとしてよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、屈折率（ｎｄ）が１．５８から１．７５、アッベ数（νｄ）が３０から４７という高分散の光学ガラスであって、紫外線励起による蛍光強度が十分小さいガラスを得ることができる。また、このガラスは、紫外領域における光線透過性、化学的耐久性および安定性に優れている。
【００４６】
したがって、特に蛍光顕微鏡等の光学系に用いて好適である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、屈折率（ｎｄ）がおよそ１．５８〜１．７５で、アッベ数（νｄ）がおよそ３０〜４７という光学的特性を有する光学ガラスで、特に紫外線励起による蛍光度が小さい光学ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物学や医療等の分野において、生物の組織や細胞、細菌等を観察するために紫外線等の励起光を観察対象に照射して、この対象から発せられる蛍光を観察および測定する手法が多く用いられている。また、近年は非常に少量の細菌や細胞などから微弱な蛍光を検出する技術が盛んに研究されている。
【０００３】
ところが、このような観察および測定に用いられる蛍光顕微鏡の対物レンズなどに使われている光学ガラスにおいて、紫外線の励起光によってこのガラスからも蛍光が発生して、この蛍光が観察対象からの蛍光を観察する際のノイズとなり、問題視されてきている。したがって、観察および測定時のノイズとなる、紫外線励起によってガラスから発生する蛍光の強度が小さい光学ガラスをつくる必要があった。
【０００４】
高度に収差補正された上記対物レンズ等の光学系は、種々の光学的特性（屈折率や分散）をもつ光学ガラスによって構成される。収差補正に有用な低分散光学ガラスとしては、一般にフッ化物リン酸塩系光学ガラスが用いられ、この組成系を有する光学ガラスの紫外線励起による蛍光度は小さいことが知られている。例えば、文献（文献：特開平３−５００１６２）に示されている、正の異常部分分散を有するフルオロ燐酸塩光学ガラスは、屈折率（ｎｅ）が１．５３〜１．５５で、アッベ数（νｅ）が７２．８〜７３．５であり、発生する蛍光度は小さい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高分散光学ガラスにおいては、紫外線励起による蛍光を考慮して製造されたものがほとんどなく、紫外領域の励起光を観察対象に照射して対象から発生する微弱な蛍光を観察する光学系に用いることはできない。
【０００６】
このため、屈折率（ｎｄ）がおよそ１．５８〜１．７５で、アッベ数（νｄ）がおよそ３０〜４７という高分散の光学ガラスであって、紫外線励起による蛍光度が小さい光学ガラスの出現が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、Ｂ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 もしくはＮｂ2 Ｏ5 ＋Ｔａ2 Ｏ5 を必須成分とする光学ガラス組成によって、所望の小さい蛍光度（紫外線を受けて誘起される蛍光の強さ）が得られることを見いだし、この発明をなすに至った。Ｎｂ2 Ｏ5 ＋Ｔａ2 Ｏ5 は、Ｎｂ2 Ｏ5 とＴａ2 Ｏ5 とが両方含有されていることを示す。
【０００８】
この発明の低蛍光光学ガラスは、重量パーセントで下記の組成、
Ｂ２Ｏ３ ９〜１７
Ｐ２Ｏ５ １３〜２９
Ｒ１ ２Ｏ ８〜２２
（ただし、Ｒ１ ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの群から選ばれた少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせよりなる。）
Ｔａ２Ｏ５もしくはＮｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５
３１〜５７
Ｎｂ２Ｏ５ ０〜１７
ＳｉＯ２ ０〜５
Ｒ２Ｏ ０〜１３
（ただし、Ｒ２ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれた少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせよりなる。）
Ａｓ２Ｏ３ ０〜１
Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１
からなることを特徴とする。
【０００９】
上記のような組成範囲は実験化学的に見いだされたものであり、各成分の範囲限定の理由は次の通りである。
【００１０】
まず、Ｂ2 Ｏ3 はガラス形成酸化物であり、この発明の光学ガラスの必須成分であるが、失透に対する安定性を維持して、また、化学的耐久性を維持するためには９ｗｔ％以上で１７ｗｔ％以下の含有量が好ましい。
【００１１】
次に、Ｐ2 Ｏ5 は、Ｂ2 Ｏ3 と同様にガラス形成酸化物であり、この発明の光学ガラスの必須成分であるが、失透に対する安定性を維持するためには１３ｗｔ％以上含有されていることが好ましく、また高分散にするため、かつ化学的耐久性を維持するためには２９ｗｔ％以下がよい。
【００１２】
次にアルカリ金属酸化物Ｒ1 2Ｏ（Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）は、溶融性を向上させる必須成分であるが、十分な効果を得るためには８ｗｔ％以上含有されていることが好ましく、また、化学的耐久性および失透に対する安定性を維持するためには２２ｗｔ％以下の含有量が好ましい。また、アルカリ金属酸化物としては、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの中から１つを選んで含有させてもよいし、これらの中の２つ以上を選んで含有させてもよい。なお、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏは、Ｒ1 2Ｏが、成分Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの合計した含有量で表されるということを意味している。
【００１３】
次に、Ｔａ2 Ｏ5 は、化学的耐久性を向上させ、また高屈折率および高分散という光学的性質のガラスをつくるための必須成分であるが、上記の光学的性質を得るためには３１ｗｔ％以上含有されていることが好ましく、また、溶融性を維持し、かつ失透に対する安定性を維持するためには５７ｗｔ％以下であることが望ましい。
【００１４】
また、上記のＴａ2 Ｏ5 を含有させるかわりにＴａ2 Ｏ5 およびＮｂ2 Ｏ5 を用いてもよい。このとき、Ｎｂ2 Ｏ5 は任意成分として含有され、ガラス内の紫外線の透過性を維持するためにはＮｂ2 Ｏ5 の含有量は１７ｗｔ％以下にするのがよい。既に説明したＴａ2 Ｏ5 のみを含有させたときと同様の理由で、Ｔａ2 Ｏ5 およびＮｂ2 Ｏ5 の合計した含有量は、３１ｗｔ％以上で、５７ｗｔ％以下にするのがよい。
【００１５】
以上の必須成分の他に任意成分として他の物質を適量添加させるとガラスの光学恒数をさらに所望の値に近づけること等ができ、光学ガラスとしてより品質の高いものが得られるようになる。
【００１６】
このために加えられる任意成分として、ＳｉＯ2 はガラス形成酸化物で、失透に対する安定性および化学的耐久性を向上させる成分であるが、未溶物が生じないように、また溶融温度を上昇させないようにするため、５ｗｔ％以下の含有量が好ましい。
【００１７】
次に、アルカリ土類金属酸化物であるＲ2 Ｏ（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は屈折率の調整に寄与し、また失透に対する安定性を向上させる成分とされているが、その効果を十分に得るためには１３ｗｔ％以下がよい。また、アルカリ土類金属酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの中から１つを選んで含有させてもよいし、これらの中の２つ以上を選んで含有させてもよい。なお、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは、Ｒ2 Ｏが、成分ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計した含有量で表されるということを意味している。
【００１８】
Ａｓ2 Ｏ3 またはＳｂ2 Ｏ3 は、脱泡剤として用いるが、十分に脱泡させるため、またガラスの紫外線の内部透過率を低下させないために１ｗｔ％以下の含有量にするのがよい。
【００１９】
以上を考慮して、ガラスの組成成分の含有量範囲を限定し、その限定範囲内で好適に必須成分と任意成分とを組み合わせて光学ガラスを製造すると、所望の光学恒数、すなわち屈折率（ｎｄ）およそ１．５８〜１．７５、アッベ数（νｄ）およそ３０〜４７となる高分散の光学ガラスが得られ、この光学ガラスに紫外線を照射して、生ずる蛍光の強度は小さい。よって高分散の低蛍光光学ガラスを得ることができる。
【００２０】
また、この発明の低蛍光光学ガラスの好ましい組成としては、例えば以下のような組成例をあげることができる。
【００２１】
ｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １０．０８、Ｐ2 Ｏ5 １９．０９、Ｒ1 2Ｏ１１．０８（Ｌｉ2 Ｏ０．９３、Ｋ2 Ｏ１０．１５）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４８．８５（Ｔａ2 Ｏ5 ３２．５７、Ｎｂ2 Ｏ5 １６．２８）、Ｒ2 Ｏ１０．９０（ＢａＯ１０．９０）である。このような組成の光学ガラスは高分散であり、紫外線励起による蛍光度は小さい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき、実施組成例を挙げて具体的に説明する。なお、以下の説明中で挙げる使用材料およびその量、その他の数値的条件、並びに処理方法は、好適な発明の範囲内の一例に過ぎず、したがってこの発明ではなんらこれに限定されるものではない。
【００２３】
【実施例】
この実施例の光学ガラスは、以下の方法で製造した。
【００２４】
まず、各成分の原料として、例えばＰ2 Ｏ5 は、正リン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）の水溶液または他の成分とのリン酸塩を使用し、他の成分についてはそれぞれ対応する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、メタリン酸、およびこれらの化合物等を使用し、所望の割合で、それぞれ秤量して、粉末、または溶液中で十分に混合して、これを調合原料とした。次にこれを１１００℃から１３００℃に加熱された電気炉中の、白金または石英坩堝に投入して溶融、清澄の後、攪拌して均質化した。その後あらかじめ加熱されている鉄製の鋳型に鋳込み、徐冷した。
【００２５】
この発明の光学ガラスの実施例の組成（ｗｔ％）、各組成例のガラスの光学恒数（屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ））および蛍光の強度を表１および表２に示す。
【００２６】
なお、実施例の組成はガラスに含有される陽イオンを酸化物として計算した場合の酸化物の重量パーセント（ｗｔ％）で表している。また、限定範囲内で含有量や成分を変えたものが１０通りの組成で表記されている。組成例１〜５を表１に、組成例６〜１０を表２に示している。
【００２７】
【表１】
【表２】
表１によると、組成例１の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １０．０８、Ｐ2 Ｏ5 １９．０９、Ｒ1 2Ｏ１１．０８（Ｌｉ2 Ｏ０．９３、Ｋ2 Ｏ１０．１５）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４８．８５（Ｔａ2 Ｏ5 ３２．５７、Ｎｂ2 Ｏ5 １６．２８）、Ｒ2 Ｏ１０．９０（ＢａＯ１０．９０）である。
【００３０】
次に組成例２の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 ９．９５、Ｐ2 Ｏ5 １７．９１、Ｒ1 2Ｏ１０．４２（Ｌｉ2 Ｏ０．８２、Ｋ2 Ｏ９．６０）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ５２．００（Ｔａ2 Ｏ5 ４３．４９、Ｎｂ2 Ｏ5 ８．５１）、Ｒ2 Ｏ１０．７６（ＢａＯ１０．７６）、Ｓｂ2 Ｏ3 １．００である。
【００３１】
組成例３の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 ９．３０、Ｐ2 Ｏ5 １７．２７、Ｒ1 2Ｏ１０．００（Ｌｉ2 Ｏ０．８６、Ｋ2 Ｏ９．１４）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４８．６１（Ｔａ2 Ｏ5 ３９．７７、Ｎｂ2 Ｏ5 ８．８４）、ＳｉＯ2 ４．７６、Ｒ2 Ｏ１０．０５（ＢａＯ１０．０５）である。
【００３２】
組成例４の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １１．９１、Ｐ2 Ｏ5 １９．９３、Ｒ1 2Ｏ１１．３５（Ｌｉ2 Ｏ１．１０、Ｋ2 Ｏ１０．２５）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４０．２６（Ｔａ2 Ｏ5 ４０．２６）、ＳｉＯ2 ３．６６、Ｒ2 Ｏ１２．８８（ＢａＯ１２．８８）である。
【００３３】
組成例５の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 ９．７０、Ｐ2 Ｏ5 ２８．７４、Ｒ1 2Ｏ１７．６３（Ｌｉ2 Ｏ１．１１、Ｋ2 Ｏ１６．５２）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３０．６５（Ｔａ2 Ｏ5 ３０．６５）、ＳｉＯ2 ３．０７、Ｒ2 Ｏ１１．１４（ＢａＯ１１．１４）、Ａｓ2 Ｏ3 １．００である。
【００３４】
表２によると、組成例６の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １６．３２、Ｐ2 Ｏ5 ２３．９４、Ｒ1 2Ｏ１３．１２（Ｌｉ2 Ｏ１．３１、Ｋ2 Ｏ１１．８１）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３６．２４（Ｔａ2 Ｏ5 ３６．２４）、Ｒ2 Ｏ１０．３８（ＢａＯ８．７８、ＭｇＯ１．６０）である。
【００３５】
組成例７の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １６．３２、Ｐ2 Ｏ5 ２３．９４、Ｒ1 2Ｏ１３．１２（Ｌｉ2 Ｏ１．３１、Ｋ2 Ｏ１１．８１）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３６．２４（Ｔａ2 Ｏ5 ３６．２４）、Ｒ2 Ｏ１２．８１（ＢａＯ１０．７６、ＣａＯ２．０５）である。
【００３６】
組成例８の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １２．７６、Ｐ2 Ｏ5 １２．４８、Ｒ1 2Ｏ９．２３（Ｋ2 Ｏ９．２３）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ５６．６５（Ｔａ2 Ｏ5 ５６．６５）、Ｒ2 Ｏ１０．５９（ＢａＯ６．６１、ＳｒＯ３．９８）である。
【００３７】
組成例９の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １２．２９、Ｐ2 Ｏ5 ２３．１６、Ｒ1 2Ｏ２２．１５（Ｌｉ2 Ｏ１．３９、Ｋ2 Ｏ２０．７６）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ３８．５４（Ｔａ2 Ｏ5 ３８．５４）、ＳｉＯ2 ３．８５である。
【００３８】
組成例１０の組成はｗｔ％で、Ｂ2 Ｏ3 １１．６９、Ｐ2 Ｏ5 ２２．８０、Ｒ1 2Ｏ８．８６（Ｌｉ2 Ｏ１．３２、Ｎａ2 Ｏ７．５４）、Ｔａ2 Ｏ5 ＋Ｎｂ2 Ｏ5 ４０．３２（Ｔａ2 Ｏ5 ４０．３２）、ＳｉＯ2 ３．６３、Ｒ2 Ｏ１２．６９（ＢａＯ１２．６９）である。
【００３９】
組成例１〜１０のいずれの組成のガラスも、屈折率（ｎｄ）は１．５８から１．７５の範囲内にあり、またアッベ数（νｄ）も３０から４７の範囲内にある。
【００４０】
また、蛍光の強度（蛍光度とも称する。）の測定は、日本光学硝子工業会の定める「光学ガラスのけい光度の測定方法」（JOGIS03-1975,p.5-8) に基づいて行い、標準試料としては、日本光学硝子工業会指定のフリントガラスを用いた。測定は、まず、実施例の組成（組成例１〜１０）でそれぞれ製造した光学ガラスおよび上記の標準試料の、異なる３辺の長さをそれぞれ、１２ｍｍ、１２ｍｍ、２０ｍｍとする直方体とし、辺の長さが１２ｍｍと２０ｍｍからなる４つの面のうち３面を研磨しておき、これを蛍光強度測定用試料とした。これらの測定試料の研磨してある面のうち、２面は対向しているが、この対向する２面のうちの１面側の上方から測定試料に垂直に、対向するもう１面に向かって励起光を入射させる。そして、この励起光の入射方向に対して直角方向にある、もう１つの研磨面から放出される蛍光を蛍光分光光度計を用いて測定する。励起光は、３６５ｎｍの波長の紫外線とし、測定試料から放出される蛍光は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲における蛍光スペクトルとして測定される。上記の波長範囲内における、最も高い蛍光ピークの高さに注目し、標準試料の蛍光ピークの高さを基準にして、この基準の蛍光ピークとそれぞれの組成例のガラスの蛍光ピークの高さとの相対比較によって、蛍光強度の等級を定めた。標準試料の蛍光ピークの高さに対する組成例のガラスの蛍光ピークの高さの比が、１．０を越えるものを３等級とし、０．５から１．０の間の範囲にあるものを２等級とし、０．５未満のものを１等級とした。蛍光ピークの高さが低いほど蛍光強度も小さい。このため、この例では１等級の蛍光強度となることが望ましい。
【００４１】
組成例１〜１０の光学ガラスは、いずれも蛍光強度が１等級であるものが得られた。
【００４２】
蛍光強度が１等級のガラスであれば、紫外線励起による蛍光強度は十分小さくなっており、蛍光顕微鏡のレンズ等に用いることができる。
【００４３】
このため、屈折率（ｎｄ）が１．５８から１．７５、アッベ数が（νｄ）が３０から４７である、高分散の光学ガラスにおいて、紫外線励起による蛍光強度を小さくすることができたため、この実施例の組成例１〜１０のガラスは、いずれも蛍光顕微鏡等の光学系に用いて好適である。また、強いて特に好ましい組成例をあげるとすれば、高屈折で高分散である組成例１である。
【００４４】
この実施例では、アルカリ金属酸化物Ｒ1 2Ｏとして、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 ＯおよびＫ2 Ｏの中から１つを選んだ組成例と、２つを選んだ組成例をあげたが、２つ以上を選んでもよい。また、アルカリ土類金属酸化物Ｒ2 Ｏも、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれた、少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせとしてよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、屈折率（ｎｄ）が１．５８から１．７５、アッベ数（νｄ）が３０から４７という高分散の光学ガラスであって、紫外線励起による蛍光強度が十分小さいガラスを得ることができる。また、このガラスは、紫外領域における光線透過性、化学的耐久性および安定性に優れている。
【００４６】
したがって、特に蛍光顕微鏡等の光学系に用いて好適である。
Claims (1)
- 重量パーセント（以下ｗｔ％）で下記の組成
Ｂ２Ｏ３ ９〜１７
Ｐ２Ｏ５ １３〜２９
Ｒ１ ２Ｏ ８〜２２
（ただし、Ｒ１ ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの群から選ばれた少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせよりなる。）
Ｔａ２Ｏ５もしくはＮｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５
３１〜５７
Ｎｂ２Ｏ５ ０〜１７
ＳｉＯ２ ０〜５
Ｒ２Ｏ ０〜１３
（ただし、Ｒ２ＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの群から選ばれた少なくとも１つ、もしくはこれらの中の２つ以上の組み合わせよりなる。）
Ａｓ２Ｏ３ ０〜１
Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１
からなること
を特徴とする低蛍光光学ガラス。
Priority Applications (1)
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| JP03386197A JP4114213B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 低蛍光光学ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP03386197A JP4114213B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 低蛍光光学ガラス |
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| JPH10231140A JPH10231140A (ja) | 1998-09-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03386197A Expired - Fee Related JP4114213B2 (ja) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | 低蛍光光学ガラス |
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| Country | Link |
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1997
- 1997-02-18 JP JP03386197A patent/JP4114213B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10231140A (ja) | 1998-09-02 |
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