JP7392724B2 - 光学ガラス、光学素子、光学系、交換レンズ及び光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学ガラス、光学素子、光学系、交換レンズ及び光学装置に関する。

デジタルカメラの開発が行われる中で、デジタルカメラに用いられる光学系には、例えば、特許文献１に開示されている高屈折率低分散な光学ガラスが用いられる。

特開２００９－２８６６７０号公報

本発明の第一の態様は、カチオンのモル％で、Ｐ^５＋含有率：３０％以上４５％以下、Ａｌ^３＋含有率：１０％以上２０％以下、Ｂａ^２＋含有率：２０％以上４０％以下であり、Ｌｉ^＋、Ｔｉ^４＋のいずれか一種を少なくとも含み、アニオンのモル％で、Ｏ^２－ 含有率：７５％以上９５％以下、Ｆ^－ 含有率：５％以上１４．９４％以下である、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、上述した光学素子を含む光学系である。

本発明の第四の態様は、上述した光学系を備える交換レンズである。

本発明の第五の態様は、上述した光学系を備える光学装置である。

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正面図である。 図３は、図２の撮像装置の背面図である。 図４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５は、各実施例及び各比較例のアッベ数（ν_ｄ）及び部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）をプロットしたグラフである。

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。

本実施形態に係る光学ガラスは、カチオン％で、Ｐ^５＋成分：３０～４５％、Ａｌ^３＋成分：１０～２０％、Ｂａ^２＋成分：２０～４０％、であり、アニオン％で、Ｏ^２－成分：７５～９５％、Ｆ^－成分：５～２５％、である光学ガラスである。

本明細書において、特に断りがない限り、各成分の含有比率は、モル比をベースにしたカチオン％又はアニオン％であるものとする。

本実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率、低分散及び高い異常分散性を有する。そして、本実施形態に係る光学ガラスは、高価な成分を含まなくとも優れた性質を付与できるため、低コストで生産できる。また、本実施形態に係る光学ガラスは、優れた光学恒数を有するだけでなく、ガラス内部の脈理の発生を抑制でき、高い耐失透性も有する。

さらに、本実施形態の好適な態様の一つとして、高屈折率を維持しつつ、高い正の異常分散性を有する光学ガラスとすることが可能である。例えば、正の異常分散性を有する従来の光学ガラスは、屈折率を高くすることができず、凸レンズ等に使用した際のパワー（屈折力）と色収差の補正能力との両立が困難であるという問題がある。本実施形態に係る光学ガラスは、このような問題を解決できるものであり、幅広い用途への応用も可能であり、実用レベルでのニーズに十分に応え得るものである。

光学ガラスのアッベ数が大きく（低分散に）なると屈折率が小さくなるのが一般的であるが、上述した状況に鑑みて、本実施形態における「高屈折率（高い屈折率）」とは、同等のアッベ数を有する一般的な光学ガラスに比べて、相対的に屈折率が高いことも包含するものであり、必ずしも屈折率の絶対値が大きいことのみを意味するわけではない。

（カチオン成分）

Ｐ^５＋は、ガラス骨格を形成し、耐失透性を高める成分である。Ｐ^５＋の含有量が少なすぎると耐失透性が低下する傾向にあり、Ｐ^５＋の含有量が多すぎると屈折率が低下する傾向にある。このような観点から、Ｐ^５＋の含有量は、３０～４５％である。そして、この上限は、好ましくは４１％であり、より好ましくは４０％である。この下限は、好ましくは３７％であり、より好ましくは３９％である。

なお、Ｂ^３＋もガラス骨格を形成する成分として一般に使用されるものであるが、本実施形態に係る光学ガラスでは、Ｂ^３＋がＦ^－と反応してＢＦ_３等の揮発性物質を生成するため、光学ガラスの品質低下を招く場合がある。このような観点から、本実施形態に係る光学ガラスにおいては、Ｂ^３＋の含有量を低減することが好ましく、実質的に含有しないことがより好ましい。

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ものとみなす。

Ａｌ^３＋は、耐失透性を高め、低分散とする成分である。Ａｌ^３＋の含有量が少なすぎると低分散性が損なわれる傾向にあり、Ａｌ^３＋の含有量が多すぎると後述するΔＰ_ｇ，Ｆ値が低下する傾向にある。このような観点から、Ａｌ^３＋の含有量は、１０～２０％である。そして、この上限は、好ましくは１８％であり、より好ましくは１６％である。この下限は、好ましくは１２％であり、より好ましくは１４％である。

Ｂａ^２＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。Ｂａ^２＋の含有量が少なすぎると屈折率が低下する傾向にあり、Ｂａ^２＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｂａ^２＋の含有量は、２０～４０％である。そして、この上限は、好ましくは３６％であり、より好ましくは３２％である。この下限は、好ましくは２４％であり、より好ましくは２８％である。

本実施形態における光学ガラスは、必要に応じて、以下の各成分を更に含有してもよい。

Ｌｉ^＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値と屈折率を高め、ガラスの熔融性も向上させる成分である。しかし、Ｌｉ^＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｌｉ^＋の含有量は、好ましくは０～６％である。そして、この上限は、より好ましくは４％であり、更に好ましくは３％である。この下限は、より好ましくは１％であり、更に好ましくは２％である。

Ｎａ^＋及びＫ^＋は、ガラスの熔融性を高めることができる成分として使用され得るが、屈折率を大きく低下させる場合がある。このような観点から、本実施形態に係る光学ガラスでは、Ｎａ^＋、Ｋ^＋を実質的に含有しないことが好ましい。もちろん、ガラスの熔融性を特に高めたい場合には、これらを含有してもよい。

Ｍｇ^２＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｍｇ^２＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｍｇ^２＋の含有量は、好ましくは０～１５％である。そして、この上限は、より好ましくは１２％であり、更に好ましくは８％である。この下限は、より好ましくは３％であり、更に好ましくは４％である。

Ｃａ^２＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｃａ^２＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｃａ^２＋の含有量は、好ましくは０～２０％である。そして、この上限は、より好ましくは１０％であり、更に好ましくは６％である。この下限は、より好ましくは２％であり、更に好ましくは３％である。

Ｓｒ^２＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｓｒ^２＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｓｒ^２＋の含有量は、好ましくは０～２０％である。そして、この上限は、より好ましくは１０％であり、更に好ましくは６％である。この下限は、より好ましくは２％であり、更に好ましくは３％である。

Ｚｎ^２＋は、屈折率を高めるとともにガラスの熔融性も高める成分である。しかし、Ｚｎ^２＋の含有量が多すぎると低分散性が損なわれる傾向にある。このような観点から、Ｚｎ^２＋の含有量は、好ましくは０～１５％である。そして、この上限は、より好ましくは８％であり、更に好ましくは４％である。この下限は、より好ましくは１％であり、更に好ましくは２％である。

Ｙ^３＋は、屈折率を高める成分である。しかし、Ｙ^３＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｙ^３＋の含有量は、好ましくは０～６％である。そして、この上限は、より好ましくは４％であり、更に好ましくは２％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

Ｌａ^３＋は、屈折率を高める成分である。しかし、Ｌａ^３＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｌａ^３＋の含有量は、好ましくは０～６％である。そして、この上限は、より好ましくは４％であり、更に好ましくは２％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

Ｇｄ^３＋は、屈折率を高める成分である。しかし、Ｇｄ^３＋の含有量が多すぎると耐失透性が低下する傾向にある。このような観点から、Ｇｄ^３＋の含有量は、好ましくは０～６％である。そして、この上限は、より好ましくは４％であり、更に好ましくは２％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

Ｔｉ^４＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｔｉ^４＋の含有量が多すぎると低分散性が損なわれる傾向にある。このような観点から、Ｔｉ^４＋の含有量は、好ましくは０～６％である。そして、この上限は、より好ましくは４．５％であり、更に好ましくは３％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

Ｚｒ^４＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｚｒ^４＋の含有量が多すぎると低分散性が損なわれる傾向にある。このような観点から、Ｚｒ^４＋の含有量は、好ましくは０～３％である。そして、この上限は、より好ましくは２％であり、更に好ましくは１％である。この下限は、より好ましくは０．５％である。

Ｎｂ^５＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｎｂ^５＋の含有量が多すぎると低分散性が損なわれる傾向にある。このような観点から、Ｎｂ^５＋の含有量は、好ましくは０～８％である。そして、この上限は、より好ましくは６％であり、更に好ましくは４％である。この下限は、より好ましくは１％であり、更に好ましくは２％である。

Ｔａ^５＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｔａ^５＋の含有量が多すぎると低分散性が損なわれる傾向にある。このような観点から、Ｔａ^５＋の含有量は、好ましくは０～４％である。そして、この上限は、より好ましくは３％であり、更に好ましくは２％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

とはいえ、Ｔａ^５＋は高価な原料であるため、その含有量は低減させることが望まれている。よって、コストを低減することを優先する場合には、本実施形態に係る光学ガラスは、Ｔａ^５＋を実質的に含有しないことが好ましい。このように、本実施形態に係る光学ガラスは、高価な原料であるＴａ^５＋を含有しなくとも優れた物性を発現できるため、コストの面でも優れている。

その他にも、本実施形態に係る光学ガラスは、コストの観点から、Ｇｅ^４＋、Ｔｅ^４＋を実質的に含有しないことが好ましい。

Ｗ^６＋は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値を維持しつつ屈折率を高める成分である。しかし、Ｗ^６＋の含有量が多すぎると低分散性が損なわれる傾向にある。このような観点から、Ｗ^６＋の含有量は、好ましくは０～６％である。そして、この上限は、より好ましくは４％であり、更に好ましくは２％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

Ｓｂ^３＋は、脱泡効果を付与する成分である。Ｓｂ^３＋の含有量は、好ましくは０～１％である。この上限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは０．２％である。この下限は、より好ましくは０．１％である。

本実施形態に係る光学ガラスの物性を一層向上させる観点から、Ｌｉ^＋成分、Ｍｇ^２＋成分、Ｃａ^２＋成分、Ｓｒ^２＋成分、Ｚｎ^２＋成分、Ｙ^３＋成分、Ｌａ^３＋成分、Ｇｄ^３＋成分、Ｔｉ^４＋成分、Ｚｒ^４＋成分、Ｎｂ^５＋成分、Ｔａ^５＋成分、及びＷ^６＋成分からなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。

そして、上述した任意成分の好適な組み合わせとしては、Ｌｉ^＋成分：０～６％、Ｍｇ^２＋成分：０～１５％、Ｃａ^２＋成分：０～２０％、Ｓｒ^２＋成分：０～２０％、Ｚｎ^２＋成分：０～１５％、Ｙ^３＋成分：０～６％、Ｌａ^３＋成分：０～６％、Ｇｄ^３＋成分：０～６％、Ｔｉ^４＋成分：０～６％、Ｚｒ^４＋成分：０～３％、Ｎｂ^５＋成分：０～８％、Ｔａ^５＋成分：０～４％、Ｗ^６＋成分：０～６％、である。このような成分を併用することで、光学ガラスの物性を一層向上させることができる。

さらに、本実施形態に係る光学ガラスにおいて、以下の条件を更に満たすことが好ましい。

耐失透性を高め、高屈折率とする観点から、Ｐ^５＋成分＋Ａｌ^３＋成分が、４０～６５％であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは５８％であり、更に好ましくは５５％である。この下限は、より好ましくは４５％であり、更に好ましくは５３％である。

耐失透性を高め、高屈折率とする観点から、Ｍｇ^２＋成分＋Ｃａ^２＋成分＋Ｓｒ^２＋成分＋Ｂａ^２＋成分＋Ｚｎ^２＋成分（ΣＡＥ^２＋）が、３５～５０％であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは４４％であり、更に好ましくは４１％である。この下限は、より好ましくは３６％であり、更に好ましくは３９％である。

耐失透性を高め、高屈折率とする観点から、Ｙ^３＋成分＋Ｌａ^３＋成分＋Ｇｄ^３＋成分（ΣＲＥ^３＋）が、０～６％であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは５％であり、更に好ましくは３％である。この下限は、より好ましくは０．５％であり、更に好ましくは１％である。

耐失透性を高め、高屈折率及び高いΔＰ_ｇ，Ｆ値とする観点から、Ｔｉ^４＋成分＋Ｚｒ^４＋成分＋Ｎｂ^５＋成分＋Ｔａ^５＋成分＋Ｗ^６＋成分（ΣＴＭ^ｎ＋）が、０超～１０％以下であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは５％以下であり、更に好ましくは４％以下である。この下限は、より好ましくは０．５％以上であり、更に好ましくは１％以上である。

耐失透性を高め、高アッベ数及び高いΔＰ_ｇ，Ｆ値とする観点から、Ａｌ^３＋成分に対するＰ^５＋成分の割合（Ｐ^５＋／Ａｌ^３＋）が、１．５～４．５であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは４であり、更に好ましくは３である。この下限は、より好ましくは２であり、更に好ましくは２．５である。

耐失透性を高め、高屈折率及び高いΔＰ_ｇ，Ｆ値とする観点から、Ｍｇ^２＋成分＋Ｃａ^２＋成分＋Ｓｒ^２＋成分に対する、Ｂａ^２＋成分＋Ｚｎ^２＋成分の割合（（Ｂａ^２＋＋Ｚｎ^２＋）／（Ｍｇ^２＋＋Ｃａ^２＋＋Ｓｒ^２＋））が、０．５～１０であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは５であり、更に好ましくは３である。この下限は、より好ましくは１であり、更に好ましくは２である。

耐失透性を維持しつつ、高屈折率及び高いΔＰ_ｇ，Ｆ値を得る観点から、Ｐ^５＋成分＋Ａｌ^３＋成分に対する、Ｌｉ^＋成分＋Ｍｇ^２＋成分＋Ｃａ^２＋成分＋Ｓｒ^２＋成分＋Ｂａ^２＋成分＋Ｚｎ^２＋成分＋Ｙ^３＋成分＋Ｌａ^３＋成分＋Ｇｄ^３＋成分＋Ｔｉ^４＋成分＋Ｚｒ^４＋成分＋Ｎｂ^５＋成分＋Ｔａ^５＋成分＋Ｗ^６＋成分^＋の割合（（Ｌｉ^＋＋ΣＡＥ^２＋＋ΣＲＥ^３＋＋ΣＴＭ^ｎ＋）／（Ｐ^５＋＋Ａｌ^３＋））が、０．７～１．３であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは１．１であり、更に好ましくは０．９である。この下限は、より好ましくは０．７５であり、更に好ましくは０．８である。

高屈折率及び高いΔＰ_ｇ，Ｆ値とする観点から、原子％（ａｔ％）表示における、Ｆ^－成分に対する、Ｔｉ^４＋成分＋Ｚｒ^４＋成分＋Ｎｂ^５＋成分＋Ｔａ^５＋成分＋Ｗ^６＋成分（ΣＴＭ^ｎ＋）の割合（（ΣＴＭ^ｎ＋）／Ｆ^－）が、０．０５～０．３５であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは０．２であり、更に好ましくは０．１２である。この下限は、より好ましくは０．０６であり、更に好ましくは０．０８である。

（アニオン成分）

Ｏ^－の含有量は、７５～９５％である。そして、この上限は、好ましくは９０％であり、より好ましくは８６％である。この下限は、好ましくは８２％であり、より好ましくは８４％である。

Ｆ^－は、ΔＰ_ｇ，Ｆ値やアッベ数を高める成分である。Ｆ^－の含有量が少なすぎるとΔＰ_ｇ，Ｆ値が低下し、低分散性が損なわれる傾向にあり、Ｆ^－の含有量が多すぎると屈折率が低下する傾向にある。このような観点から、Ｆ^－の含有量は、５～２５％である。そして、この上限は、好ましくは１８％であり、より好ましくは１６％である。この下限は、好ましくは１０％であり、より好ましくは１４％である。

なお、本実施形態に係る光学ガラスは、上述した成分以外のアニオン成分を含有してもよいが、フッ化系ガラスとして使用する場合は、Ｏ^－とＦ^－のみを含有するものであってもよい。

ただし、ここでいうＯ^－とＦ^－のみ含有する場合とは、Ｏ^－とＦ^－以外のアニオン成分が、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、Ｏ^－とＦ^－以外のアニオン成分が１００ｐｐｍ程度の含有量で混入するものであれば、かかるアニオン成分は実質的に含有しないものとみなす。

さらに、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、酸化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、上述した成分に限らず、本実施形態の光学ガラス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。

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、本実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率を有している（屈折率（ｎ_ｄ）が大きい）ことが望ましい。しかしながら、一般的に、屈折率が高いほどアッベ数が低下する傾向にあることから、本実施形態に係る光学ガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、１．６０～１．７０の範囲とすることが好ましい。そして、屈折率、アッベ数及びΔＰ_ｇ，Ｆ値がトレードオフの関係に陥りやすい傾向にあることから、屈折率の上限は、より好ましくは１．６７であり、更に好ましくは１．６４である。この下限は、より好ましくは１．６１であり、更に好ましくは１．６２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、低分散である（アッベ数（ν_ｄ）が大きい）ことが望ましい。しかしながら、一般的に、アッベ数が大きいほど屈折率が低下する傾向にあることから、本実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（ν_ｄ）は、４０～６５の範囲であることが好ましい。そして、屈折率、アッベ数及びΔＰ_ｇ，Ｆ値がトレードオフの関係に陥りやすい傾向にあることから、この上限は、より好ましくは６３であり、更に好ましくは６１である。この下限は、より好ましくは５０であり、更に好ましくは５８である。

本実施形態に係る光学ガラスは、部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）が、０．５５０～０．５７０であることが好ましい。そして、この上限は、より好ましくは０．５６２であり、更に好ましくは０．５５８である。この下限は、より好ましくは０．５５２であり、更に好ましくは０．５５４である。

本実施形態に係る光学ガラスは、ΔＰ_ｇ，Ｆ値が、０．００５～０．０１５であることが好ましい。そして、屈折率、アッベ数及びΔＰ_ｇ，Ｆ値がトレードオフの関係に陥りやすい傾向にあることから、この上限は、より好ましくは０．０１３であり、更に好ましくは０．０１１である。この下限は、より好ましくは０．００７であり、更に好ましくは０．００９である。このΔＰ_ｇ，Ｆ値は、異常分散性の指標となる。

本実施形態に係る光学ガラスは、比重（Ｓ_ｇ）が、３．９０～４．２０であることが好ましい。この上限は、より好ましくは４．１５であり、更に好ましくは４．１０である。この下限は、より好ましくは３．９５であり、更に好ましくは４．００である。

本実施形態に係る光学ガラスは、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が、６５０℃以下であることが好ましい。この上限は、より好ましくは６２０℃であり、更に好ましくは６００℃である。このガラス転移温度とすることで、モールド成形性を良好にすることができる。

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。好適例の一つとしては、上述した各原料に対応する酸化物、水酸化物、リン酸化合物（リン酸塩、正リン酸等）、炭酸塩、硫酸塩、フッ化物、及び硝酸塩等から選ばれる１種をガラス原料として選択し、これを混合し、１１００～１４００℃の温度で熔融させて攪拌均一化する工程を行い、その後、冷却して、成形する工程を含む方法が挙げられる。

より具体的には、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、硫酸塩、フッ化物、及び硝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１１００～１３００℃、更に好ましくは１１００～１２５０℃にて熔融し、撹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、所望の光学ガラスや光学素子を得ることができる。

これまで説明してきたように、本実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率、低分散、及び高い異常分散性を有すること等から、カメラや顕微鏡等の光学装置を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、交換レンズ等が挙げられ、より好適にはカメラ用交換レンズ等として使用できる。そして、これらの光学系は、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、レーザ距離計、プロジェクタ等も含まれる。本実施形態に係る光学ガラスをこのような用途に使用した際、色収差の低減と凸レンズとしてのパワーを稼ぐことができる。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、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正面図であり、図３は、図２の撮像装置の背面図である。

この撮像装置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ＬＭに表示される。撮影者は、液晶モニタＬＭ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（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高屈折率なガラスを用いることが有効である。特に、高屈折率でありながらより低い比重（Ｓ_ｇ）を有し、高いプレス成形性を有するガラスの需要は高い。かかる観点から、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４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。

次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下のように光学ガラスを作製し、その物性を評価した。

＜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、硫酸塩、フッ化物、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坩堝に投入し、１１００～１３００℃の温度で７０分程度熔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。

＜屈折率（ｎ_ｄ）とアッベ数（ν_ｄ）＞
各サンプルの屈折率は、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ７０７１－１：２０１５「光学ガラスの屈折率測定方法」に準拠して測定した。を用いて測定及び算出した。屈折率（ｎ_ｄ）は、ｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）の光に対するガラスの屈折率を示す。アッベ数（ν_ｄ）は、以下の式（１）より求めた。ｎ_Ｃ、ｎ_Ｆは、それぞれＣ線（波長６５６．２７３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３３ｎｍ）に対するガラスの屈折率を示す。

ν_ｄ＝（ｎ_ｄ－１）／（ｎ_Ｆ－ｎ_Ｃ） ・・・（１）

＜部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）＞
各サンプルの部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）は、主分散（ｎ_Ｆ－ｎ_Ｃ）に対する部分分散（ｎ_ｇ－ｎ_Ｆ）の比を示し、以下の式（２）より求めた。ｎ_ｇは、ｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）に対するガラスの屈折率を示す。

Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ－ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ－ｎ_Ｃ） ・・・（２）

＜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」及び「Ｋ７」を基準材として用いた。そして、各ガラスについて、横軸にアッベ数（ν_ｄ）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。

ガラス「Ｆ２」の特性：ν_ｄ＝３６．３３、Ｐ_ｇ，Ｆ＝０．５８３４
ガラス「Ｋ７」の特性：ν_ｄ＝６０．４７、Ｐ_ｇ，Ｆ＝０．５４２９
基準線：Ｐ_ｇ，Ｆ＋０．００１６１７８３×ν_ｄ－０．６４１４６２４８

（２）ΔＰ_ｇ，Ｆの算出
次に、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ガラスに対応する値をプロットし、上述した硝種のアッベ数（ν_ｄ）に対応する基準線上の点と、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。図５は、各実施例及び各比較例のアッベ数（ν_ｄ）及び部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）をプロットしたグラフを示す。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。

＜比重（Ｓ_ｇ）＞
各サンプルの比重（Ｓ_ｇ）は、日本工学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ Ｊ０５－１９７５「光学ガラスの比重の測定方法」に準拠して求めた。

＜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、示差熱分析（ガラス粉末をＰｔセルに入れ、大気中での昇温速度１０℃／分）で測定して得られたＤＴＡ曲線から算出した。

＜耐失透性試験＞
各サンプルを１０５０～１１００℃で３０分間熔融し（フタ無し）、そのまま１００℃／時間でガラス転移温度（Ｔ_ｇ）以下まで降温させた。このときの失透の有無を、以下の基準に基づき目視により評価した。

Ａ：表面にごく薄い結晶層のみで、内部への結晶析出が全く見られない状態であった。

Ｂ：表面や内部の一部に結晶析出が認められる状態であった。

Ｃ：サンプル全体が失透している状態、又は表面失透により内部観察が困難な状態であった。

各実施例及び各比較例の組成と評価結果を、表１～１１に示す。なお、表中の「ΣＴＭ^ｎ＋／Ｆ^－」については、上述したように、原子％（ａｔ％）基準で、Ｆ^－成分に対する、Ｔｉ^４＋成分＋Ｚｒ^４＋成分＋Ｎｂ^５＋成分＋Ｔａ^５＋成分＋Ｗ^６＋成分（ΣＴＭ^ｎ＋）の割合を示すものである。

本実施例の光学ガラスは、高屈折率、低分散及び高い異常分散性を有することが確認された。また、耐失透性に優れており、ガラス製造時、特に熔融成形時の脈理の抑制に極めて有用であることも確認された。

また、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が高い場合は、ガラスの固化が早い傾向にあるところ、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が高いことは脈理の抑制に有用である。その一方、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が低いことは、熱による金型へのダメージが少ないモールド用硝材としても好適に使用できるという利点があるので、本実施例の光学ガラスにおいてこのようなニーズがある場合には、Ｌｉ^＋の導入によってガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を低温側にシフトさせるべく調整することも期待される。

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、ＬＭ…液晶モニタ、Ｂ１…レリーズボタン、Ｂ２…ファンクションボタン

Claims (24)

1. カチオンのモル％で、
   Ｐ^５＋含有率：３０％以上４５％以下、
   Ａｌ^３＋含有率：１０％以上２０％以下、
   Ｂａ^２＋含有率：２０％以上４０％以下であり、
   Ｌｉ^＋、Ｔｉ^４＋のいずれか一種を少なくとも含み、
   アニオンのモル％で、
   Ｏ^２－ 含有率：７５％以上９５％以下、
   Ｆ^－ 含有率：５％以上１４．９４％以下である、
   光学ガラス。
2. カチオンのモル％で、
   Ｌｉ^＋含有率：１％以上６％以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
3. カチオンのモル％で、
   Ｔｉ^４＋含有率：０％以上６％以下である、請求項２に記載の光学ガラス。
4. カチオンのモル％で、
   Ｔｉ^４＋含有率：０．５％以上６％以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
5. カチオンのモル％で、
   Ｌｉ^＋含有率：０％以上６％以下である、請求項４に記載の光学ガラス。
6. カチオンのモル％で、
   Ｍｇ^２＋含有率：０％以上１５％以下、
   Ｃａ^２＋含有率：０％以上２０％以下、
   Ｓｒ^２＋含有率：０％以上２０％以下、
   Ｚｎ^２＋含有率：０％以上１５％以下、
   Ｙ^３＋含有率：０％以上６％以下、
   Ｌａ^３＋含有率：０％以上６％以下、
   Ｇｄ^３＋含有率：０％以上６％以下、
   Ｚｒ^４＋含有率：０％以上３％以下、
   Ｎｂ^５＋含有率：０％以上８％以下、
   Ｔａ^５＋含有率：０％以上４％以下、
   Ｗ^６＋含有率：０％以上６％以下である、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
7. カチオンのモル％で、
   Ｐ^５＋ とＡｌ^３＋の総含有率（Ｐ^５＋＋Ａｌ^３＋）が、４０％以上６５％以下である、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の光学ガラス。
8. カチオンのモル％で、
   Ｍｇ^２＋ 、Ｃａ^２＋ 、Ｓｒ^２＋ 、Ｂａ^２＋及びＺｎ^２＋の総含有率（ΣＡＥ^２＋）が、３５％以上５０％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. カチオンのモル％で、
   Ｙ^３＋ 、Ｌａ^３＋、及びＧｄ^３＋の総含有率（ΣＲＥ^３＋）が、０％以上６％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. カチオンのモル％で、
    Ｔｉ^４＋ 、Ｚｒ^４＋ 、Ｎｂ^５＋ 、Ｔａ^５＋、Ｗ^６＋の総含有率（ΣＴＭ^ｎ＋）が、０％より大きく１０％以下である、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の光学ガラス。
11. カチオンのモル％で、
    Ａｌ^３＋含有率に対するＰ^５＋含有率の割合（Ｐ^５＋／Ａｌ^３＋）が、１．５以上４．５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. カチオンのモル％で、
    Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋及びＳｒ^２＋の総含有率に対する、Ｂａ^２＋及びＺｎ^２＋含有率の割合（（Ｂａ^２＋＋Ｚｎ^２＋）／（Ｍｇ^２＋＋Ｃａ^２＋＋Ｓｒ^２＋））が、０．５以上１０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. カチオンのモル％で、
    Ｐ^５＋及びＡｌ^３＋の総含有率に対する、Ｌｉ^＋ 、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｔｉ^４＋、Ｚｒ^４＋、Ｎｂ^５＋、Ｔａ^５＋及びＷ^６＋の総含有率の割合（（Ｌｉ^＋＋ΣＡＥ^２＋＋ΣＲＥ^３＋＋ΣＴＭ^ｎ＋）／（Ｐ^５＋＋Ａｌ^３＋））が、０．７以上１．３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. カチオン成分についてはカチオンのモル％で、アニオン成分についてはアニオンのモル％で、
    Ｆ^－に対する、Ｔｉ^４＋、Ｚｒ^４＋、Ｎｂ^５＋、Ｔａ^５＋及びＷ^６＋（ΣＴＭ^ｎ＋）の割合（（ΣＴＭ^ｎ＋）／Ｆ^－）が、０．０５以上０．３５以下である、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
15. 屈折率（ｎ_ｄ）が、１．６０以上１．７０以下の範囲である、
    請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
16. アッベ数（ν_ｄ）が、４０以上６５以下の範囲である、
    請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学ガラス。
17. 部分分散比（Ｐ_ｇ，Ｆ）が、０．５５０以上０．５７０以下である、
    請求項１～１６のいずれか一項に記載の光学ガラス。
18. ΔＰ_ｇ，Ｆが、０．００５以上０．０１５以下である、
    請求項１～１７のいずれか一項に記載の光学ガラス。
19. 比重（Ｓ_ｇ）が、３．９０以上４．２０以下である
    請求項１～１８のいずれか一項に記載の光学ガラス。
20. ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）が、６５０℃以下である、
    請求項１～１９のいずれか一項に記載の光学ガラス。
21. 請求項１～２０のいずれか一項に記載の光学ガラスを用いた光学素子。
22. 請求項２１に記載の光学素子を含む光学系。
23. 請求項２２に記載の光学系を備える交換レンズ。
24. 請求項２２に記載の光学系を備える光学装置。

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