JP5506388B2 - 光学ガラス及びこれを使用した光学装置 - Google Patents

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Description

本発明は光学ガラス、特に、蛍光観察や蛍光強度測定のための光学系に用いられる光学ガラスと、この光学ガラスを使用した光学装置に関するものである。
高屈折率低分散性の光学ガラスは、光学系の収差を良好に補正する上で有用である。そのため、このような光学ガラスは、光学機器の光学系(レンズ)に用いられている。高屈折率低分散性の光学ガラスとしては、例えば特開2007−8782号に記載の光学ガラスがある。特開2007−8782号に記載の光学ガラスは、SiO2,B23及びLa23を基本組成としている。
ところで、光学機器としては、例えば蛍光顕微鏡がある。この蛍光顕微鏡では、試料から発生する蛍光で、試料の観察や測定を行っている。近年では、より弱い蛍光による観察、例えば一分子蛍光観察や、蛍光強度の小さい試料の蛍光強度測定などに、蛍光顕微鏡が使用されるようになっている。このような用途では、よりコントラストの高い蛍光像の観察、あるいは測定精度の高精度化が要求されている。
ここで、蛍光像(試料像)の観察や蛍光量の測定において、像のコントラストや測定精度を悪化させる一因として知られているのが、光学系のレンズに使用されるガラスの自家蛍光である。
この自家蛍光とは、ガラスから放出される蛍光である。この自家蛍光は、試料を励起する励起光がレンズを通過するときに、レンズの材料であるガラスに励起光が一部吸収されることにより発生する。この自家蛍光の波長は、試料から放出された蛍光の波長と略一致する場合がある。この場合、自家蛍光の蛍光強度が試料から放出された蛍光の蛍光強度よりも大きいと、例えば、蛍光像の暗部(蛍光強度が小さい部分)の情報を失わせることになる。
このように、自家蛍光は試料の蛍光像のコントラストを低下させる。そのため、自家蛍光を発生する観察装置では、良好な蛍光像の観察が困難になる。また、蛍光強度測定においては、自家蛍光がバックグラウンドノイズとなる。そのため、自家蛍光を発生する測定装置では、蛍光強度が小さい試料において、より精度の高い測定を行うことが困難になる。
上述のように、蛍光顕微鏡は蛍光像の観察や蛍光量の測定に用いられる。この蛍光顕微鏡の光学系のレンズにも、収差を良好に補正するために、高屈折率低分散性の光学ガラスが使用されている。ところが、高屈折率低分散性の光学ガラスは自家蛍光を発生しやすい。そのため、高屈折率低分散性の光学ガラスを用いた蛍光顕微鏡では、コントラストの高い蛍光像の観察や、精度の高い測定が困難になるという課題があった。
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を提供することにある。
また、本発明の光学ガラス別の態様は、重量基準で少なくとも、
SiO2 2〜10%
23 5〜45%
La23 30〜60%
を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
Cr 5〜60ppm
添加するものである。
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
SiO2 2〜10%
23 5〜45%
La23 30〜60%
RO(R=Zn,Sr,Ba) 0〜15%
Ln23(Ln=Y,Gd) 0〜40%
ZrO2+Nb25+Ta25 0〜30%
を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
Cr 5〜60ppm
添加するものである。
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で少なくとも、
SiO2 2〜20%
23 5〜45%
La23 10〜29%
を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
Cr 5〜60ppm
添加するものである。
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
SiO2 2〜20%
23 5〜45%
La23 10〜29%
RO(R=Zn,Sr,Ba) 0〜45%
Ln23(Ln=Y,Gd) 0〜10%
ZrO2+Nb25+TiO2+Ta25 1〜20%
を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
Cr 5〜60ppm
添加するものである。
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で少なくとも
SiO2 3〜20%
23 15〜40%
La23 15〜45%
を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
Cr 5〜60ppm
添加するものである。
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で少なくとも
SiO2 3〜20%
23 15〜40%
La23 15〜45%
Al23 0.1〜5%
RO(R=Zn,Sr,Ba) 1〜60%
Ln23(Ln=Y,Gd) 0〜10%
ZrO2+Nb25+TiO2+Ta25 0〜10%
を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
Cr 5〜60ppm
添加するものである。
また、本発明の別の態様は、重量基準で、上記の基礎ガラス組成物100%に対し、脱泡剤として、Sb23,塩化物,硫化物,フッ化物のいずれか1種以上を0.01〜1%含有するものである。
さらに、本発明の別の態様は、Li2O,Na2O,K2O,Rb2O,Cs2Oのうちの少なくとも1種以上を、重量基準で0〜10%含有するものである。
また、本発明の光学装置は、上記した光学ガラスを有する光学系を備えたものである。
本発明の光学ガラスによれば、従来よりも自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を実現できる。
図1は自家蛍光の分光特性を示す図であって、実線が本実施例の光学ガラスの自家蛍光、破線が従来の光学ガラスの自家蛍光を示している。 図2は本発明の光学装置の実施例1である蛍光顕微鏡の概略説明図である。 図3は本発明の蛍光顕微鏡の概略説明図である。 図4は本発明の分光蛍光光度計の構成説明図である。
本発明は、上記したような成分を含有している光学ガラスであるが、以下、各ガラス成分のそれぞれの役割とそれぞれの成分の最適な含有量の決定理由について説明する。
第1実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、SiO2,B23及びLa23を含んでいる。
SiO2はガラス網目形成成分の一つである。本実施形態の光学ガラスは、SiO2を2〜10%含有している。2%未満ではガラスの化学的耐久性が劣化してしまう。一方、10%を超えるとガラスの安定性が低下し、結晶化する蛍光が強くなってしまう。
23は、ガラス網目形成成分の一つである。本実施形態の光学ガラスは、B23を5〜45%含有している。5%未満ではガラスの安定性と溶融性を悪化させる。また、45%を超えると化学的耐久性を劣化させる。
La23は、屈折率を高めるための成分である。本実施形態の光学ガラスは、La23を30〜60%含有している。30%未満では所望の屈折率が得られない。一方、60%を超えるとガラスの安定性が低下する。
第2実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、上記の3つの成分に加えて、RO,Ln23,ZrO2,Nb25及びTa25のうちの少なくとも1つを含んでいる。
ROは、R=Zn,Sr,Baであり、ZnO,SrO,BaOを示す。ROは、屈折率とガラスの安定性を調整するための成分である。BaOはガラスの高屈折率化に大きく寄与する成分である。また、残りの成分は、屈折率の調整とともに、ガラスの安定性の向上に寄与する。本実施形態の光学ガラスは、RO(R=Zn,Sr,Ba)を0〜15%含有している。15%を超えるとガラスの安定性及び/又は化学的耐久性が低下してしまう。本実施形態の光学ガラスがROを含む場合、ZnO,SrO及びBaOのうちの少なくとも1つを含んでいれば良い。
Ln23は、Ln=Y,Gdであり、Y23,Gd23を示す。Y23,Gd23は、屈折率を高めるとともに分散値を調整する成分である。本実施形態の光学ガラスは、Ln23(Ln=Y,Gd)を0〜40%含有している。40%を超えるとガラスの安定性が劣化し、結晶化傾向が強くなる。本実施形態の光学ガラスがLn23を含む場合、Y23,Gd23のうちの少なくとも1つを含んでいれば良い。
ZrO2,Nb25,TiO2,Ta25は、屈折率を高めるとともに分散値を調整する成分である。本実施形態の光学ガラスは、ZrO2+Nb25+Ta25を0〜30%含有している。30%を超えると溶融性が悪化し、ガラスの安定性も劣化させる。本実施形態の光学ガラスが、ZrO2,Nb25,Ta25を含む場合、これらのうちの少なくとも1つを含んでいれば良い。
第3実施形態の光学ガラスは、各成分の割合が第1実施形態の光学ガラスと異なる。すなわち、SiO2は2〜20%、B23は5〜45%、La23は10〜29%となっている。
また第4実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、第3実施形態の3つの成分に加えて、RO,Ln23,ZrO2,Nb25,TiO2,Ta25のうちの少なくとも1つを含んでいる。すなわち、RO(R=Zn,Sr,Ba)は0〜45%、Ln23(Ln=Y,Gd)は0〜10%、ZrO2+Nb25+TiO2+Ta25は1〜20%となっている。第4実施形態の光学ガラスでは、ROと、Ln23については含有しない場合がある。
なお、各成分の機能、およびその数値範囲を満足することの効果は、第1及び第2実施形態で説明したとおりである。
そして、第1実施形態〜第4実施形態の光学ガラスは、上記の基礎ガラス組成物100%に対して、波長λ1、波長λ2、波長λ3の関係をλ1<λ2<λ3としたとき、前記波長λ1の光を照射したときに前記波長λ2の光を発生する物質Aと、前記波長λ1の光を照射したときに前記波長λ3の光を発生する物質Bを含有している。
物質Aは、波長λ1の光を照射したときに波長λ2の光を発生する物質である。ここで、波長λ2は物質Aから発生する自家蛍光の波長である。また、λ1の光は励起光で、λ1<λ2の関係になっている。
物質Aは自家蛍光を発生することから、従来、不純物と呼ばれていた物質である。物質Aは、例えば、特開平1−320236号に開示されているように、AS23,Sb23,V23,CuO,CeO等の物質、あるいは、特開平4−219342号に開示されているように、白金やアンチモン等の物質である。これらの物質Aは、励起波長λ1で励起されたときに、波長λ2の自家蛍光を発生する。一方、試料も、励起波長λ1で励起されたときに、波長λSの蛍光を発生する。このとき、波長λ2と波長λSは略一致している。
一方、物質Bは、波長λ1の光を照射したときに波長λ3の光を発生する物質である。ここで、波長λ3は物質Bから発生する自家蛍光の波長である。また、λ1の光は励起光で、λ1<λ3の関係になっている。
このように、物質Bも自家蛍光を発生する。そのため、物質Bも物質Aと同様に、不純物と見なすこともできる。しかしながら、物質Bが発生する自家蛍光の波長λ3が、物質Aが発生する自家蛍光の波長λ2よりも長波長であるという点で、物質Bは物質Aと異なる。すなわち、λ1<λ2<λ3の関係になっている。
ここで、物質Aが発生する自家蛍光の波長λ2は、試料から放出された蛍光の波長λSと略一致している。よって、物質Bが発生する自家蛍光の波長λ3は、試料から放出された蛍光の波長λSよりも長い波長ということになる。
すると、波長λSの蛍光(試料から放出された蛍光)と波長λ3の蛍光(物質Bが発生する自家蛍光)が光路上で重なっていても、光学フィルタによって両者を分離することができる。そのため、蛍光顕微鏡で蛍光像の観察を行っても、物質Bが発生する自家蛍光によって蛍光像のコントラストが悪化することがない。また、蛍光顕微鏡で蛍光強度の測定を行っても、物質Bが発生する自家蛍光によって測定精度が悪化することがない。
さらに、光学ガラスに物質Bが存在することによって、光学ガラスに入射した励起光のうちの一部が物質Bに吸収されることになる(その結果、物質Bから自家蛍光が発生する)。これは、従来、入射した励起光の全てが物質Aで吸収されていた状態に比べると、物質Aで吸収される励起光の割合が少なくなることを意味する。そのため、物質Aが発生する自家蛍光の強度(光量)を、従来に比べて低下させることができる。その結果、従来に比べて、蛍光像のコントラスト低下や蛍光強度の測定精度の悪化を抑えることができる。
なお、物質Bは、550nm以下の波長(λ1≦550nm)で励起されたときに、650nm以上の波長(λ3≧650nm)の蛍光を発生する物質であるのが好ましい。
また、第1実施形態〜第4実施形態の光学ガラスは、上記の基礎ガラス組成物100%に対して、Crを5〜60ppmを含有しているのが好ましい。
Crは、自家蛍光強度を低減させるために有効な成分である。Crは、上記の物質Aの自家蛍光の波長(例えば、λ2=450nm〜650nm)に比べて、その自家蛍光の波長λ3が長波長側(例えば、650nm以上)に位置する。
図1は、自家蛍光の分光特性を示している。ここで、実線はCrを含む場合を示し、破線はCrを含まない場合を示す。図1の挿入図(図1中の小さい図)に示されるように、破線に比べて、実線の方が波長600nm(λ2)において蛍光強度が低下し、波長700nm(λ3)で蛍光強度が増加していることがわかる。よって、Crは上記の物質Bに該当する物質でもある。
このように、本実施形態の光学ガラスによれば、Crを含有させることにより、ガラス中に含まれる種々の不純物を低減させなくても、これらの不純物による自家蛍光の発生量を低減させることができる。
ここで、Crの含有量(含有比率)が5ppm未満では、自家蛍光強度の低減効果が小さい。一方、Crの含有量(含有比率)が60ppmを超えると、可視波長域での光の透過率が低下してしまう。そのため、可視波長域の光で試料の励起を行う場合、ガラスによる光の損失が大きくなる。
上述のように、本実施形態の光学ガラスは、ガラス中に物質BあるいはCrが含有されていることがその最大の特徴である。ここで、ガラス中に含まれる物質がCrの場合、Crの含有量(含有比率)は5〜60ppmと少ない。
この場合、400nm〜700nmにおける透過率、屈折率、分散等の光学的性質は、Crを含有しない光学ガラスとほとんど違いはない。そのため、本実施形態の光学ガラスは、Crを含有しない光学ガラスとの置き換えが容易にできる。すなわち、本実施形態の光学ガラスの使用に際して、新たな光学系の設計やこれまでの光学系の設計変更を行う必要はない。
また、化学的性質、熱的性質、機械的性質も、Crを含有しない光学ガラスとほとんど変わらない。そのため、光学ガラスの製造にあたって、機械加工工程やコーティング工程等の工程を変更する必要はない。すなわち、従来の光学系のガラスと同じように使用し、製造することができる。
また、この光学ガラスを作製するための原料は、従来の一般的な光学ガラス用の原料を使用できることから、製品のコストが上昇することもない。また、この光学ガラスは、従来通りの設備及び工程により作製できることから、特別な設備や工程は不要であり、この点でもコストを低くすることができる。
また、高純度原料を使用して不純物による自家蛍光を低減した場合でも、本発明の低蛍光ガラスを作製することにより、さらに自家蛍光強度を低減することもできる。
次に、第5の実施形態の光学ガラスについて述べる。第5の実施形態の光学ガラスは、第1の実施形態〜第4の実施形態の光学ガラスにおいて、脱泡剤として、Sb23,塩化物,硫化物,フッ化物のいずれか1種以上を0.01〜1%含有している。このようにすると、ガラスの溶融時に原料が分解及び/又は反応して発生する泡を減ずることができる。0.01%より少ないと脱泡効果が得られない。一方、1%を超えると自家蛍光を増加させるという問題を生じる。
次に、第6の実施形態の光学ガラスについて述べる。第6の実施形態の光学ガラスは、第1〜5の実施形態の光学ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物であるLi2O,Na2O,K2O,Rb2O,Cs2Oのうちの少なくとも1種以上を、0〜10%含有している。このようにすることで、ガラスの溶融性を向上させることができる。10%を超えると化学的耐久性やガラスの安定性が劣化する。なお、複数のアルカリ金属酸化物を含有させることが望ましい。
なお、本実施形態の光学ガラスには、脱泡性,溶融性及び安定性の向上等の目的で、他の成分を含ませることも可能である。
次に、本発明の蛍光観察及び/又は測定装置について説明する。
本発明の光学装置とは、例えば、蛍光顕微鏡、生細胞観察装置、遺伝子解析装置、フォトルミネッセンス測定装置、蛍光分光光度計、蛍光寿命測定装置、プラズマディスプレイパネル検査装置、蛍光観察機能を有する内視鏡等である。いずれにせよ、蛍光を観察あるいは測定する装置である。
これらの光学装置は、試料が放出する蛍光を観察及び/又は測定するものである。試料から蛍光を放出させるために、光源から発した励起光を、光学系を通して試料に照射する。この励起光の照射により試料は蛍光を放出する。この蛍光は、光学系を通して光検出器(フォトダイオード、光電子増倍管、CCD、CMOSなど)により検出される。
上記の光学系には、光学ガラス等からなるレンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の光学部品が含まれる。これらの光学部品に本実施形態の光学ガラスを使用することで、これらの部品から発生する自家蛍光の強度(光量)を低減できる。その結果、蛍光観察においては、蛍光像のコントラストの低下を抑えることができる。また、蛍光測定においては、蛍光信号におけるノイズ成分(自家蛍光)を低減できる。
次に、実施例1の光学ガラスを、試験例1〜24として表1に示す。実施例1では、24種類のガラス試料を作製し、それぞれの蛍光量を測定した。なお、表1の組成は重量基準の百分率で表記した。
本実施例の光学ガラスは、不純物の混入が少ない高純度のガラス原料を使用した。このガラス原料を所定の比率となるように混合し、白金るつぼ内で1100〜1400℃、2〜5時間溶融し、アニールした。このようにして作製したガラスを11×11×40mmの角柱に加工し、長手方向の4面(11×40mmの面)を鏡面研磨して、光学ガラスを得た。
この光学ガラスを使用して、分光蛍光光度計(日本分光(株)製、FP−6500)により蛍光強度を測定した。測定では、各実施例の光学ガラスに480nmの光を照射し、530nm〜650nmにおける蛍光強度を測定した。そして、530nm〜650nmにおける蛍光強度を積分した値(任意単位)を自家蛍光強度とした。
また、表2に比較例1及び2として、市販の光学ガラスについて同様にして行った自家蛍光強度の測定結果を示す。比較例1及び2の光学ガラスは、(上記のB23−La23系ガラスとは別の市販の光学ガラスである。)
また、 表3にCr以外の成分を同一とし、Crの添加量を変化させたときの自家蛍光強度の測定結果を示す。
表1と表2の最終欄に示す発光量は、比較例1の自家蛍光強度を1とした場合の、他のものの自家蛍光強度を相対的に計算した結果の数値である。この結果より、本実施例の光学ガラスは、比較例1及び2の光学ガラスに比べ、自家蛍光強度が低減されていることが確認された。また、表3から、Crの添加量を増やすことで、自家蛍光強度が低減されていることが確認された。
本実施例の光学ガラスは、屈折率(nd)が1.65〜2.10、アッベ数(νd)が28〜60の範囲にある。そして、本実施例の光学ガラスは、特に、蛍光顕微鏡に用いられる対物レンズの先端レンズとして好適な光学特性を有している。
なお、各試験例と実施形態の対応は次のとおりである。
第1実施形態:試験例1〜試験例13
第2実施形態:試験例2〜試験例13
第3実施形態:試験例14〜試験例24
第4実施形態:試験例14〜試験例24
第5実施形態:試験例1,試験例2,試験例5,試験例10,試験例11,試験例13
及び試験例20〜試験例23
第6実施形態:試験例1〜試験例24
Figure 0005506388
表1の続き
Figure 0005506388
Figure 0005506388
Figure 0005506388
次に、本発明の光学装置の一実施例を図2に基づいて述べる。図2は本発明の光学装置である蛍光顕微鏡1の概略を示した説明図である。蛍光顕微鏡1は、励起光源部2、励起光光学系3、フィルタ部4、接眼光学系5、画像撮影部6、表示装置7、対物レンズ8及び試料台10とから構成されている。また、9は試料(標本)である。
励起光源部2は、励起光11を放出するキセノンランプと図示しない電源装置とを備えている。励起光光学系3は励起光11を試料9に導く光学系であって、励起光源部2とフィルタ部4の間に配置されている。フィルタ部4は、誘電体多層膜フィルタから構成されている。このフィルタ部4は、バンドパスフィルタとダイクロイックミラーを有する。ダイクロイックミラーは励起光11を反射し、蛍光12を透過させる特性を有している。
接眼光学系5は、試料9の像(蛍光像)を肉眼で観察するための光学系である。画像撮影部6は、蛍光12の像を撮影するCCDカメラである。表示装置7は、撮影した蛍光12の像を表示する。対物レンズ8は、励起光11を試料上に集光するとともに、蛍光12を所定の位置に集光して像を形成する。試料台10は、試料9を設置するためのものである。
励起光源部2から放出された光は、励起光光学系3を通りフィルタ部4に入射する。フィルタ部4では、470〜495nmを透過するバンドパスフィルタが配置されている。よって、励起光源部2から放出された光がフィルタ部4を通ることで、波長470〜495nmの光、すなわち励起光11が得られる。
次にこの励起光11は、ダイクロイックミラーに入射する。ダイクロイックミラーは、505nmより短波長の光を反射し、505nmより長波長の光を透過する光学特性を有している。このダイクロイックミラーは励起光11の進行方向に対して45度の角度をなして設けられている。そのため、ダイクロイックミラーに入射した励起光11は、90度折り曲げられて、対物レンズ8へ導かれる。
励起光11は対物レンズ8により集光され、試料台10に備えられた試料9に照射される。励起光11は試料9(蛍光物質)により吸収され、試料9より蛍光12が放出される。
この蛍光12は、対物レンズ8により集光される。集光された蛍光12は、フィルタ部4のダイクロイックミラーに入射する。ここで、蛍光12の波長は、505nmよりも長い。そのため、蛍光12はダイクロイックミラーを透過する。蛍光12は、さらに波長510nmより長波長の光を透過するフィルタを通過した後、所定の位置に集光し蛍光像を形成する。そして、この蛍光像は、接眼光学系5により観察される。
また、蛍光顕微鏡1は光路切替機構(不図示)を備えていても良い。光路切替機構により光路を切り替えることで、画像撮影部6に蛍光12を導くことができる。このようにすることで、蛍光像を画像撮影部6により撮影することができる。撮影された蛍光像は、表示装置7に表示される。
本実施例では、ノイズとなる自家蛍光は、フィルタ部4と対物レンズ8において発生する。本実施例においては、対物レンズ8に使用される光学レンズの一部に、実施例1の光学ガラス(試験例1〜24のいずれかの光学ガラス)を用いている。これにより、対物レンズ8で発生する自家蛍光を低減させることができた。その結果、蛍光像のコントラストが増加し、明瞭な蛍光像を得ることができた。
次に、本発明の光学装置の他の実施例を図3に基づいて述べる。図3は本発明の光学装置である蛍光顕微鏡13の概略を示した説明図である。蛍光顕微鏡13は、図2の蛍光顕微鏡1と対比して、画像撮影部6を光検出部14とし、表示装置7を表示部15とした以外は相違点がないため、詳細な説明は省略する。なお、光検出部14は、蛍光12の強度を測定する光電子増倍管と図示しない電源装置とを有する。
蛍光12は、フィルタ部4のダイクロイックミラーを透過し、さらに波長510nmより長波長の光を透過するフィルタを通過する。そして、蛍光12は光検出部14へ入射する。光検出部14では、光強度(蛍光強度)が電流値として測定され、表示装置15にその値が表示される。
このときノイズとなる自家蛍光は、フィルタ部4と、対物レンズ8において発生する。ここで、試料台10に試料9を設置せずに、蛍光強度の測定を実施するとフィルタ部4や対物レンズ8で発生する自家蛍光が測定される。
本実施例においては、対物レンズ8に使用されるガラスの一部に、実施例1の光学ガラスを用いている。そして、試料台10に試料を設置せず蛍光強度の測定を行った。また、従来の光学ガラスを使用した対物レンズ8を用いて、蛍光強度の測定を行った。
その結果、実施例1の光学ガラスを使用した対物レンズ8の場合、蛍光強度測定値は(任意単位)3.3であった。これに対して、従来の光学ガラスを使用した対物レンズ8の場合の蛍光強度測定値(任意単位)が7.0であった。このように、実施例1の光学ガラスにおける自家蛍光の強度は、従来と比較して約1/2になっている。そのため、従来技術による蛍光顕微鏡よりも、バックグラウンドノイズを小さくすることができた。
次に、本発明の光学装置の他の実施例を図4に基づいて述べる。図4は本発明の光学装置である分光蛍光光度計20の構成を示した説明図である。分光蛍光光度計20は、光度計本体21と、制御及び解析部22と、図示しない電源とからなる。
光度計本体21は、励起光34の試料への照射及び、試料が放出した蛍光35を強度信号に変換する。制御及び解析部22は、光度計本体21の制御と測定した蛍光強度の表示及び解析を行う。
光度計本体21は、励起光光学系23と試料室24と蛍光光学系25とから構成される。励起光光学系23は、励起光34を放出するキセノンランプ26と、励起光34を分光する励起光用回析格子27と、励起光34を試料に向けて方向を変えるミラー28と、試料室24と空間を分ける励起光出射窓29とからなる。励起光出射窓29は、実施例1の低蛍光ガラスを使用している。
試料室24と励起光光学系23との空間を分ける理由は、試料室24からの異物侵入などによる励起光光学系23の汚染を防ぐためである。後述する蛍光光学系25も同じ理由で、試料室24と蛍光入射窓31によって空間を分けている。
蛍光光学系25は、光入射窓31と、蛍光用回析格子32と光電子増倍管33とから構成される。光入射窓31は、試料30が放出した蛍光35が蛍光光学系25に入射する位置に設けられている。蛍光用回析格子32は、入射した蛍光35を分光する。光電子増倍管33は、分光された蛍光の光強度を電流に変換する。ここで、蛍光入射窓31に、実施例1の光学ガラスを使用している。
次に、分光蛍光光度計20による蛍光測定について説明する。蛍光測定する試料30は、試料室24に設置される。キセノンランプ26より放出された励起光34は、励起光用回析格子27により、例えば中心波長480nm、波長幅10nmの光に分光される。この励起光は、ミラー28により反射され励起光出射窓29を通り、試料室24に入り、試料30を照射する。
試料30に照射された励起光34は、試料30によりその一部が吸収され、この吸収された励起光34のエネルギーにより、試料30より蛍光が放出される。試料30より放出された蛍光35は、蛍光入射窓31を通って蛍光光学系25に入る。この蛍光35は、蛍光用回析格子32により分光される(例えば波長600nm)。分光に際して、蛍光用回析格子32を操作して、蛍光35の蛍光用回析格子32に対する入射角度を変化させる。このようにすることで、光電子増倍管33に入射する光の波長を変える。
蛍光用回析格子32で分光された光は、光電子増倍管33に入射し、光強度が電流に変換される。光電子増倍管33により電流に変換された光強度は、制御及び解析部22により表示及び解析される。波長ごとに蛍光強度のデータを収集すると、蛍光波長に対する蛍光強度を表す蛍光スペクトルが得られる。
従来技術による分光蛍光光度計では、励起光34が照射される励起光出射窓29より自家蛍光が生じる。また、試料30に照射された励起光34の散乱光が、励起光出射窓29と蛍光入射窓31とに入射し、自家蛍光が生じる。このような自家蛍光は、測定におけるバックグラウンド値を増大させ、微弱な蛍光強度の測定など高い精度が要求される測定を困難にしていた。
これに対して、本実施例による分光蛍光光度計20においては、励起光出射窓29及び蛍光入射窓31に、実施例1の光学ガラスを使用している。これにより、これらの窓から発生する自家蛍光の強度を小さくすることができる。そのため、測定のバックグラウンド値を低くすることができる。その結果、強度が微弱な蛍光であっても高い精度で測定が可能であった。
なお、本発明の光学装置は上記実施例に限定されるものではなく、その他の光学装置においても、本実施例の光学ガラスを使用するものについては同様な効果を得られるものである。
本発明の光学ガラスは、特に、蛍光観察や蛍光強度測定のための光学系に用いられる光学ガラスとして実用上極めて有用である。また、本発明の光学装置は、本発明による光学ガラスを使用することにより、蛍光強度の小さい試料においても、コントラストの高い蛍光像の観察や、より精度の高い測定を行うことができ、実用上極めて有用である。

Claims (9)

  1. 重量基準で少なくとも、
    SiO2 2〜10%
    23 5〜45%
    La23 30〜60%
    を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
    Cr 5〜60ppm
    を添加していることを特徴とする光学ガラス。
  2. 重量基準で、
    SiO2 2〜10%
    23 5〜45%
    La23 30〜60%
    RO(R=Zn,Sr,Ba) 0〜15%
    Ln23(Ln=Y,Gd) 0〜40%
    ZrO2+Nb25+Ta25 0〜30%
    を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
    Cr 5〜60ppm
    を添加していることを特徴とする光学ガラス。
  3. 重量基準で少なくとも、
    SiO2 2〜20%
    23 5〜45%
    La23 10〜29%
    を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
    Cr 5〜60ppm
    を添加していることを特徴とする光学ガラス。
  4. 重量基準で、
    SiO2 2〜20%
    23 5〜45%
    La23 10〜29%
    RO(R=Zn,Sr,Ba) 0〜45%
    Ln23(Ln=Y,Gd) 0〜10%
    ZrO2+Nb25+TiO2+Ta25 1〜20%
    を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
    Cr 5〜60ppm
    を添加していることを特徴とする光学ガラス。
  5. 重量基準で少なくとも、
    SiO2 3〜20%
    23 15〜40%
    La23 15〜45%
    を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
    Cr 5〜60ppm
    を添加していることを特徴とする光学ガラス。
  6. 重量基準で少なくとも、
    SiO2 3〜20%
    23 15〜40%
    La23 15〜45%
    Al23 0.1〜5%
    RO(R=Zn,Sr,Ba) 1〜60%
    Ln23(Ln=Y,Gd) 0〜10%
    ZrO2+Nb25+TiO2+Ta25 0〜10%
    を含む基礎ガラス組成物100%に対し、
    Cr 5〜60ppm
    を添加していることを特徴とする光学ガラス。
  7. 重量基準で、前記基礎ガラス組成物100%に対し、脱泡剤として、Sb 2 3 ,塩化物,硫化物,フッ化物のいずれか1種以上を、0.01〜1%含有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学ガラス。
  8. Li 2 O,Na 2 O,K 2 O,Rb 2 O,Cs 2 Oのうちの少なくとも1種以上を、重量基準で0〜10%含有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学ガラス。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載した光学ガラスを有する光学系を備えたことを特徴とする光学装置。
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