JPWO2019142397A1 - Optical glass, optical elements using optical glass, optical devices - Google Patents
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Abstract
カチオンのモル%表示で、Al3+が30〜40%、P5+が1〜15%であり、かつ、アニオンのモル%表示で、O2−が5〜16%、F−が84〜95%であり、かつ、リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)が3.4未満である、光学ガラス。Al3 + is 30 to 40% and P5 + is 1 to 15% in terms of molar% of cations, and O2- is 5 to 16% and F- is 84 to 95% in terms of molar% of anions. An optical glass having a ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms of less than 3.4.
Description
本発明は、光学ガラス、光学ガラスを用いた光学素子及び光学装置に関する。本発明は2018年1月18日に出願された日本国特許の出願番号2018-006394の優先権を主張し、文献の参照による織り込みが認められる指定国については、その出願に記載された内容は参照により本出願に織り込まれる。 The present invention relates to optical glass, an optical element using optical glass, and an optical device. The present invention claims the priority of application number 2018-006394 of the Japanese patent filed on January 18, 2018, and for designated countries where incorporation by reference to the literature is permitted, the content described in the application is Incorporated into this application by reference.
低屈折率・低分散性を有する蛍石は、光学装置における光学系のレンズ材料として使用される。蛍石は、例えば、特許文献1に示されるような坩堝降下法(ブリッジマン法)により製造される。
Fluorite, which has a low refractive index and low dispersibility, is used as a lens material for optical systems in optical devices. Fluorite is produced, for example, by a crucible descent method (Bridgeman method) as shown in
本発明の第一の態様は、カチオンのモル%表示で、Al3+が30〜40%、P5+が1〜15%であり、かつ、アニオンのモル%表示で、O2−が5〜16%、F−が84〜95%であり、かつ、リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)が3.4未満である、光学ガラスである。The first aspect of the present invention is that Al 3+ is 30 to 40%, P 5+ is 1 to 15%, and O 2 to 5 to 16 is expressed in molar% of anion. %, F − is 84 to 95%, and the ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms is less than 3.4.
本発明の第二の態様は、第一の態様の光学ガラスを用いた、光学素子である。 The second aspect of the present invention is an optical element using the optical glass of the first aspect.
本発明の第三の態様は、第二の態様の光学素子を備える、光学装置である。 A third aspect of the present invention is an optical device including the optical element of the second aspect.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be appropriately modified and implemented within the scope of the gist thereof.
本明細書中において、特に断りがない場合、各成分の含有量は、カチオンのモル%表示、及びアニオンのモル%表示で示される。ここでいうカチオンのモル%、及びアニオンのモル%とは、ガラス中に含まれるカチオン成分の総量とアニオン成分の総量をそれぞれ100モル%とするものである。ガラス構成成分の原料として使用される炭酸塩、水酸塩、硝酸塩、含水塩等の複合塩は、熔解時に全て分解されて酸化物及び/又はフッ化物に変化すると仮定している。なお、複合塩の分解によって生じるガス成分はガラス構成成分として考慮しない。 In the present specification, unless otherwise specified, the content of each component is indicated by the molar% representation of the cation and the molar% representation of the anion. The mol% of the cation and the mol% of the anion referred to here are those in which the total amount of the cation component and the total amount of the anion component contained in the glass are 100 mol%, respectively. It is assumed that all complex salts such as carbonates, hydroxides, nitrates, and hydrous salts used as raw materials for glass constituents are decomposed into oxides and / or fluorides at the time of melting. The gas component generated by the decomposition of the composite salt is not considered as a glass component.
本実施形態に係る光学ガラスは、カチオンのモル%表示で、Al3+が30〜40%、P5+が1〜15%であり、かつ、アニオンのモル%表示で、O2−が5〜16%、F−が84〜95%であり、かつ、リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)が3.4未満である、光学ガラスである。本実施形態によれば、フツリン酸塩系光学ガラスにおいて、低屈折率・低分散の光学恒数を有し、紫外及び可視光透過率の良好な光学ガラスとすることが可能となる。The optical glass according to the present embodiment has Al 3+ of 30 to 40% and P 5+ of 1 to 15% in molar% of cations, and O 2 to 5 to 16 in molar% of anions. %, F − is 84 to 95%, and the ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms is less than 3.4. According to the present embodiment, it is possible to obtain an optical glass having a low refractive index and a low dispersion optical constant and good ultraviolet and visible light transmittance in the fluorinated optical glass.
例えば、蛍石はブリッジマン法により製造されるが、一度に製造できる量が限られ、時間もかかるため、大量生産に不向きであるといった問題がある。また、蛍石は、劈開性を有するため、機械的強度が乏しく、加工が困難であるという問題もある。これらの点について、本実施形態に係る光学ガラスは、蛍石相当の低屈折率・低分散性を有していながら、蛍石が抱える上記のような問題も解消できる。 For example, fluorite is produced by the Bridgman method, but there is a problem that it is not suitable for mass production because the amount that can be produced at one time is limited and it takes time. Further, since fluorite has cleavability, it has a problem that it has poor mechanical strength and is difficult to process. Regarding these points, the optical glass according to the present embodiment has a low refractive index and low dispersibility equivalent to that of fluorite, and can solve the above-mentioned problems of fluorite.
(カチオン成分)
Al3+は光学ガラスの耐失透性を向上させる効果がある。その含有量が少ないと光学ガラスが失透しやすくなるが、過剰に導入しても光学ガラスが失透しやすくなる。かかる観点から、Al3+の含有量は、30〜40%であり、好ましくは32〜38%であり、より好ましくは34〜37%である。(Cation component)
Al 3+ has the effect of improving the devitrification resistance of optical glass. If the content is low, the optical glass is likely to be devitrified, but even if it is introduced excessively, the optical glass is likely to be devitrified. From this point of view, the content of Al 3+ is 30 to 40%, preferably 32 to 38%, and more preferably 34 to 37%.
P5+は光学ガラスの耐失透性を向上させる効果がある。その含有量が少ないと光学ガラスが失透しやすくなるが、過剰に導入すると分散が大きくなりすぎてしまう。かかる観点から、P5+の含有量は、1〜15%であり、好ましくは3〜12%であり、より好ましくは5〜10%である。P 5+ has the effect of improving the devitrification resistance of the optical glass. If the content is low, the optical glass tends to be devitrified, but if it is introduced excessively, the dispersion becomes too large. From this point of view, the content of P 5+ is 1 to 15%, preferably 3 to 12%, and more preferably 5 to 10%.
本実施形態では、例えば、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Y3+、La3+、Gd3+、Zr4+等の成分を適宜含有することができる。In the present embodiment, for example, components such as Li + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Zn 2+ , Y 3+ , La 3+ , Gd 3+ , and Zr 4+ are appropriately contained. Can be done.
Li+は、光学ガラスの熔解性を高める効果を有するが、過剰に導入すると耐失透性が低下することに加え、成形時におけるガラスの粘性が低下し、ガラスの成形が困難となる傾向にある。かかる観点から、Li+の含有量は、好ましくは0〜3%であり、より好ましくは0〜2%であり、更に好ましくは0〜1%である。Li + has the effect of increasing the meltability of optical glass, but if it is introduced excessively, the devitrification resistance will decrease, and the viscosity of the glass during molding will decrease, making it difficult to form the glass. is there. From this point of view, the Li + content is preferably 0 to 3%, more preferably 0 to 2%, and even more preferably 0 to 1%.
Na+は、光学ガラスの熔解性を高める効果を有するが、過剰に導入すると耐失透性が低下することに加え、成形時におけるガラスの粘性が低下し、ガラスの成形が困難となる傾向にある。かかる観点から、Na+の含有量は、好ましくは0〜3%であり、より好ましくは0〜2%であり、更に好ましくは0〜1%である。Na + has the effect of increasing the meltability of optical glass, but if it is introduced in excess, the devitrification resistance will decrease, and the viscosity of the glass during molding will decrease, making it difficult to form the glass. is there. From this point of view, the content of Na + is preferably 0 to 3%, more preferably 0 to 2%, still more preferably 0 to 1%.
K+は、光学ガラスの熔解性を高める効果を有するが、過剰に導入すると耐失透性が低下することに加え、成形時におけるガラスの粘性が低下し、ガラスの成形が困難となる傾向にある。かかる観点から、K+の含有量は、好ましくは0〜2%であり、より好ましくは0〜1.5%であり、更に好ましくは0〜1%である。K + has the effect of increasing the meltability of optical glass, but if it is introduced excessively, the devitrification resistance will decrease, and the viscosity of the glass during molding will decrease, making it difficult to form the glass. is there. From this point of view, the content of K + is preferably 0 to 2%, more preferably 0 to 1.5%, and even more preferably 0 to 1%.
Mg2+は、光学ガラスの耐失透性を向上させる効果がある。その含有量が少なすぎると耐失透性を向上させる効果を十分に得ることができない。また、過剰に導入すると屈折率が低下し、かえって耐失透性も低下する傾向にある。かかる観点から、Mg2+の含有量は、好ましくは5〜10%であり、より好ましくは6〜9%であり、更に好ましくは7〜8%である。Mg 2+ has the effect of improving the devitrification resistance of optical glass. If the content is too small, the effect of improving the devitrification resistance cannot be sufficiently obtained. Further, if it is introduced excessively, the refractive index tends to decrease, and the devitrification resistance tends to decrease. From this point of view, the content of Mg 2+ is preferably 5 to 10%, more preferably 6 to 9%, still more preferably 7 to 8%.
Ca2+は、光学ガラスの耐失透性を向上させる効果がある。その含有量が少なすぎると耐失透性を向上させる効果を十分に得ることができない。また、過剰に導入すると屈折率が低下し、かえって耐失透性も低下する傾向にある。かかる観点から、Ca2+の含有量は、好ましくは20〜30%であり、より好ましくは22〜28%であり、更に好ましくは23〜25%である。Ca 2+ has the effect of improving the devitrification resistance of optical glass. If the content is too small, the effect of improving the devitrification resistance cannot be sufficiently obtained. Further, if it is introduced excessively, the refractive index tends to decrease, and the devitrification resistance tends to decrease. From this point of view, the content of Ca 2+ is preferably 20 to 30%, more preferably 22 to 28%, and even more preferably 23 to 25%.
Sr2+は、光学ガラスの屈折率を高め、耐失透性を向上させる効果がある。その含有量が少なすぎると、屈折率を高める効果と耐失透性を向上させる効果を十分に得ることができない。また、過剰に導入すると分散性が大きくなりすぎてしまい、かえって耐失透性も低下する傾向にある。かかる観点から、Sr2+の含有量は、好ましくは10〜20%であり、より好ましくは12〜18%であり、更に好ましくは14〜17%である。Sr 2+ has the effect of increasing the refractive index of the optical glass and improving the devitrification resistance. If the content is too small, the effect of increasing the refractive index and the effect of improving the devitrification resistance cannot be sufficiently obtained. In addition, if it is introduced excessively, the dispersibility becomes too large, and the devitrification resistance tends to decrease. From this point of view, the content of Sr 2+ is preferably 10 to 20%, more preferably 12 to 18%, and even more preferably 14 to 17%.
Ba2+は、光学ガラスの屈折率を高め、耐失透性を向上させる効果がある。その含有量が少なすぎると、屈折率を高める効果と耐失透性を向上させる効果を十分に得ることができない。また、過剰に導入すると分散性が大きくなりすぎてしまい、かえって耐失透性も低下する傾向にある。かかる観点から、Ba2+の含有量は、好ましくは3〜10%であり、より好ましくは4〜9%であり、更に好ましくは5〜8%である。Ba 2+ has the effect of increasing the refractive index of the optical glass and improving the devitrification resistance. If the content is too small, the effect of increasing the refractive index and the effect of improving the devitrification resistance cannot be sufficiently obtained. In addition, if it is introduced excessively, the dispersibility becomes too large, and the devitrification resistance tends to decrease. From this point of view, the content of Ba 2+ is preferably 3 to 10%, more preferably 4 to 9%, still more preferably 5 to 8%.
Zn2+は、光学ガラスの耐失透性を向上させる効果がある。しかしながら、過剰に導入すると分散性が大きくなりすぎる傾向にある。かかる観点から、Zn2+の含有量は、好ましくは0〜3%であり、より好ましくは0〜2%であり、更に好ましくは0〜1%である。Zn 2+ has the effect of improving the devitrification resistance of the optical glass. However, if it is introduced excessively, the dispersibility tends to be too large. From this point of view, the content of Zn 2+ is preferably 0 to 3%, more preferably 0 to 2%, and even more preferably 0 to 1%.
Y3+は、光学ガラスの低分散性を維持しつつ屈折率を高めるとともに、原料の熔解性を維持し液相温度の上昇を抑制し、光学ガラスの耐失透性を向上させる効果を有する。しかしながら、過剰に導入するとガラス原料の熔解性が悪化し、かつ液相温度が上昇してガラスの耐失透性を低下させる傾向にある。かかる観点から、Y3+の含有量は、好ましくは0〜5%であり、より好ましくは0〜3%であり、更に好ましくは0〜2%であり、より更に好ましくは0〜1%である。Y 3+ has the effect of increasing the refractive index while maintaining the low dispersibility of the optical glass, maintaining the meltability of the raw material, suppressing the rise in the liquidus temperature, and improving the devitrification resistance of the optical glass. However, if it is introduced excessively, the meltability of the glass raw material deteriorates, and the liquidus temperature tends to rise to lower the devitrification resistance of the glass. From this point of view, the content of Y 3+ is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%, still more preferably 0 to 2%, still more preferably 0 to 1%. ..
La3+は、光学ガラスの低分散性を維持しつつ屈折率を高めるとともに、原料の熔解性を維持し液相温度の上昇を抑制し、光学ガラスの耐失透性を向上させる効果を有する。しかしながら、過剰に導入するとガラス原料の熔解性が悪化し、かつ液相温度が上昇してガラスの耐失透性を低下させる傾向にある。かかる観点から、La3+の含有量は、好ましくは0〜5%であり、より好ましくは0〜3%であり、更に好ましくは0〜2%であり、より更に好ましくは0〜1%である。La 3+ has the effect of increasing the refractive index while maintaining the low dispersibility of the optical glass, maintaining the meltability of the raw material, suppressing the rise in the liquidus temperature, and improving the devitrification resistance of the optical glass. However, if it is introduced excessively, the meltability of the glass raw material deteriorates, and the liquidus temperature tends to rise to lower the devitrification resistance of the glass. From this point of view, the content of La 3+ is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%, further preferably 0 to 2%, still more preferably 0 to 1%. ..
Gd3+は、光学ガラスの低分散性を維持しつつ屈折率を高めるとともに、原料の熔解性を維持し液相温度の上昇を抑制し、光学ガラスの耐失透性を向上させる効果を有する。しかしながら、過剰に導入するとガラス原料の熔解性が悪化し、かつ液相温度が上昇してガラスの耐失透性を低下させる傾向にある。かかる観点から、Gd3+の含有量は、好ましくは0〜5%であり、より好ましくは0〜3%であり、更に好ましくは0〜2%であり、より更に好ましくは0〜1%である。Gd 3+ has the effect of increasing the refractive index while maintaining the low dispersibility of the optical glass, maintaining the meltability of the raw material, suppressing the rise in the liquidus temperature, and improving the devitrification resistance of the optical glass. However, if it is introduced excessively, the meltability of the glass raw material deteriorates, and the liquidus temperature tends to rise to lower the devitrification resistance of the glass. From this point of view, the content of Gd 3+ is preferably 0 to 5%, more preferably 0 to 3%, further preferably 0 to 2%, and even more preferably 0 to 1%. ..
Zr4+は、光学ガラスの屈折率を高め、分散を抑えるとともに、耐失透性を向上させる効果を有する。しかしながら、過剰に導入すると分散性が大きくなりすぎてしまい、耐失透性も低下する傾向にある。かかる観点から、Zr4+の含有量は、好ましくは0〜1%である。Zr 4+ has the effect of increasing the refractive index of the optical glass, suppressing dispersion, and improving devitrification resistance. However, if it is introduced excessively, the dispersibility becomes too large, and the devitrification resistance tends to decrease. From this point of view, the content of Zr 4+ is preferably 0 to 1%.
上述した成分についての好適な含有量の組み合わせとしては、Mg2+が5〜10%、Ca2+が20〜30%、Sr2+が10〜20%、Ba2+が3〜10%である。また、Li+が0〜3%、Na+が0〜3%、K+が0〜2%、Zn2+が0〜3%である。また、Y3+が0〜5%、La3+が0〜5%、Gd3+が0〜5%、Zr4+が0〜1%である。Suitable combinations of contents for the above-mentioned components are Mg 2+ of 5 to 10%, Ca 2+ of 20 to 30%, Sr 2+ of 10 to 20%, and Ba 2+ of 3 to 10%. Further, Li + is 0 to 3%, Na + is 0 to 3%, K + is 0 to 2%, and Zn 2+ is 0 to 3%. Further, Y 3+ is 0 to 5%, La 3+ is 0 to 5%, Gd 3+ is 0 to 5%, and Zr 4+ is 0 to 1%.
(アニオン成分)
アニオン成分であるO2−とF−は、光学ガラスの屈折率、分散性、安定性等に寄与する。光学ガラスの分散と屈折率の観点から、アニオンのモル%表示でO2−は、5〜16%であり、好ましくは7〜14%であり、より好ましくは9〜12%である。光学ガラスの分散と屈折率の観点から、アニオンのモル%表示でF−は84〜95%であり、好ましくは86〜93%であり、より好ましくは88〜91%である。(Anion component)
An anion component O 2- and F - is the refractive index of the optical glass, the dispersibility and contributes to stability. From the viewpoint of dispersion and refractive index of the optical glass, O 2-in mol% of the anion is from 5 to 16%, preferably 7-14%, more preferably 9 to 12%. From the viewpoint of dispersion and refractive index of the optical glass, F − is 84 to 95%, preferably 86 to 93%, and more preferably 88 to 91% in terms of molar% of anions.
リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)は、3.4未満であれば良好な紫外透過率を維持できるが、3.4以上であると内部透過率が80%となる波長(λ80)が長波長側へシフトし、紫外域の光透過性が悪化する。かかる観点から、O/Pは、3.4未満であり、好ましくは3.2以下であり、より好ましくは3.0以下である。なお、リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)とは、原子%(at.%)表示におけるリン(P)に対する酸素(O)の比と同等の意味である。If the ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms is less than 3.4, good ultraviolet transmittance can be maintained, but if it is 3.4 or more, the internal transmittance becomes 80%. The wavelength (λ 80 ) shifts to the longer wavelength side, and the light transmittance in the ultraviolet region deteriorates. From this point of view, the O / P is less than 3.4, preferably 3.2 or less, and more preferably 3.0 or less. The ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms has the same meaning as the ratio of oxygen (O) to phosphorus (P) in the atomic% (at.%) Display.
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。 Not limited to the above components, other components may be added as long as the effect of the optical glass according to the present embodiment can be obtained.
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、フッ化物等の原料を目標組成となるように調合し、好ましくは850〜1150℃、より好ましくは950〜1050℃にて熔解し、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。 The method for producing the optical glass according to the present embodiment is not particularly limited, and a known method can be adopted. Further, as the production conditions, suitable conditions can be appropriately selected. For example, raw materials such as oxides and fluorides are blended so as to have a target composition, preferably melted at 850 to 1150 ° C., more preferably 950 to 1050 ° C., and stirred to homogenize and break bubbles. After that, a manufacturing method or the like of casting and molding in a mold can be adopted. The optical glass thus obtained can be made into a desired optical element by performing reheat pressing or the like as necessary to process it into a desired shape and polishing or the like.
次に、本実施形態に係る光学ガラスの物性値について説明する。 Next, the physical property values of the optical glass according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る光学ガラスは、低屈折率・低分散(アッベ数(νd)が大きい)である。本実施形態に係る光学ガラスのアッベ数(νd)は、好ましくは92〜97であり、より好ましくは93〜97であり、更に好ましくは94〜97である。また、本実施形態に係る光学ガラスの屈折率(nd)は、好ましくは1.41〜1.45であり、より好ましくは1.42〜1.45であり、更に好ましくは1.43〜1.45である。そして、本実施形態に係る光学ガラスの物性として好適な組み合わせは、屈折率(nd)が1.41〜1.45の範囲であり、かつ、アッベ数(νd)が92〜97の範囲にある。The optical glass according to this embodiment has a low refractive index and a low dispersion (a large Abbe number (ν d )). The Abbe number (ν d ) of the optical glass according to the present embodiment is preferably 92 to 97, more preferably 93 to 97, and even more preferably 94 to 97. The refractive index of the optical glass according to the present embodiment (n d) is preferably from 1.41 to 1.45, more preferably 1.42 to 1.45, more preferably 1.43~ It is 1.45. The preferred combination as the physical properties of the optical glass according to this embodiment, refractive index (n d) is in the range of 1.41 to 1.45, and the range Abbe number ([nu d) is 92-97 It is in.
光学系の紫外及び可視光透過率の観点から、本実施形態に係る光学ガラスにおける、光路長10mmにおける内部透過率が80%となる波長(λ80)は、好ましくは340nm以下であり、より好ましくは338nm以下であり、更に好ましくは336nm以下である。From the viewpoint of the ultraviolet and visible light transmittance of the optical system, the wavelength (λ 80 ) at which the internal transmittance is 80% at an optical path length of 10 mm in the optical glass according to the present embodiment is preferably 340 nm or less, more preferably. Is 338 nm or less, more preferably 336 nm or less.
また、本実施形態に係る光学ガラスにおける、光路長10mmにおける内部透過率が5%となる波長(λ5)は、好ましくは300nm以下であり、より好ましくは298nm以下であり、更に好ましくは296nm以下である。Further, in the optical glass according to the present embodiment, the wavelength (λ 5 ) at which the internal transmittance is 5% at an optical path length of 10 mm is preferably 300 nm or less, more preferably 298 nm or less, and further preferably 296 nm or less. Is.
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。光学装置としては、とりわけ撮像装置や多光子顕微鏡として特に好適である。 From the above viewpoint, the optical glass according to the present embodiment can be suitably used as, for example, an optical element included in an optical device. As an optical device, it is particularly suitable as an imaging device or a multiphoton microscope.
<撮像装置>
図1に、本実施形態に係る光学ガラスを母材とするレンズ103(光学素子)を備えた撮像装置1(光学機器)を示す。撮像装置1はいわゆるデジタル一眼レフカメラであり、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。<Imaging device>
FIG. 1 shows an image pickup apparatus 1 (optical device) provided with a lens 103 (optical element) using the optical glass as a base material according to the present embodiment. The
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光学ガラスを用いることが有効である。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。 The optical system used in such a digital camera or the like is required to have higher resolution, lighter weight, and smaller size. In order to realize these, it is effective to use optical glass having a high refractive index for the optical system. From this point of view, the optical glass according to the present embodiment is suitable as a member of such an optical device. The optical device applicable to this embodiment is not limited to the above-mentioned imaging device, and examples thereof include a projector and the like. The optical element is not limited to a lens, and examples thereof include a prism and the like.
<多光子顕微鏡>
図2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、光学素子として、対物レンズ206、集光レンズ208、結像レンズ210を備える。以下、多光子顕微鏡2の光学系を中心に説明する。<Multiphoton microscope>
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The repetition frequency of the ultrashort pulsed light emitted from the
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。 For example, when observing the sample S by fluorescence, the fluorescent dye in which the sample S is stained is multiphoton excited in the irradiated region of the ultrashort pulse light of the sample S and its vicinity, and the ultrashort wavelength is an infrared wavelength. Fluorescence (hereinafter referred to as "observation light") having a shorter wavelength than pulsed light is emitted.
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。
The observation light emitted from the sample S in the direction of the
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。
The observation light reflected by the
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。
On the other hand, the observation light transmitted through the
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。 The fluorescence detection unit 211 is composed of, for example, a barrier filter, a PMT, or the like, receives the observation light imaged on the light receiving surface of the fluorescence detection unit 211 by the imaging lens 210, and outputs an electric signal according to the amount of the light. Further, the fluorescence detection unit 211 detects the observation light over the observation surface of the sample S as the ultrashort pulse light is scanned on the observation surface of the sample S.
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。
By removing the
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。
Further, the observation light emitted from the sample S in the direction opposite to that of the
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。
The electric signals output from the
本発明の実施例及び比較例について説明する。各表は、実施例及び比較例に係る光学ガラスの組成を、屈折率(nd)、アッベ数(νd)、光路長10mmにおける内部透過率が80%となる波長(λ80)、及び光路長10mmにおける内部透過率が5%となる波長(λ5)の測定結果と共に示したものである。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。Examples and comparative examples of the present invention will be described. Each table shows the composition of the optical glass according to the examples and the comparative examples, the refractive index ( nd ), the Abbe number (ν d ), the wavelength (λ 80 ) at which the internal transmittance is 80% at the optical path length of 10 mm, and It is shown together with the measurement result of the wavelength (λ 5 ) at which the internal transmittance is 5% at an optical path length of 10 mm. The present invention is not limited to these examples.
<光学ガラスの作製>
各実施例及び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(重量%)となるよう、酸化物、リン酸塩及びフッ化物等の光学ガラス原料を光学ガラス重量が100gとなるよう秤量した。次に、秤量した原料を混合して白金ルツボに投入して、950℃の温度で1時間程度熔解し、攪拌均質化した。その後、温度を下げてから金型等に鋳込みし、徐冷することにより、各サンプルを得た。<Making optical glass>
The optical glass according to each Example and Comparative Example was produced by the following procedure. First, optical glass raw materials such as oxides, phosphates and fluorides were weighed so that the optical glass weight was 100 g so as to have the chemical composition (% by weight) shown in each table. Next, the weighed raw materials were mixed and put into a platinum crucible, melted at a temperature of 950 ° C. for about 1 hour, and homogenized by stirring. Then, after lowering the temperature, it was cast into a mold or the like and slowly cooled to obtain each sample.
<光学ガラスの測定>
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(株式会社島津製作所製;「KPR−2000」)を用いて測定及び算出した。ndは、587.562nmの光に対する光学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の光に対する光学ガラスの屈折率を示す。なお、屈折率の値は、小数点以下第5位までとした。
νd=(nd−1)/(nF−nC)・・・(1)<Measurement of optical glass>
1. 1. Refractive index ( nd ) and Abbe number (ν d )
The refractive index ( nd ) and Abbe number (ν d ) of each sample were measured and calculated using a refractive index measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation; “KPR-2000”). n d represents the refractive index of optical glass to light of 587.562 nm. ν d was obtained from the following equation (1). n C and n F indicate the refractive indexes of the optical glass with respect to light having wavelengths of 656.273 nm and 486.133 nm, respectively. The value of the refractive index was up to the fifth decimal place.
ν d = (n d -1) / (n F −n C ) ・ ・ ・ (1)
2.内部透過率が80%となる波長(λ80)と5%となる波長(λ5)
12mm厚と2mm厚の光学研磨された互いに平行な光学ガラス試料を用意し、厚み方向と平行に光が入射した際の波長200〜700nmの範囲における内部透過率を測定した。そして、光路長10mmにおける内部透過率が80%となる波長をλ80とし、内部透過率が5%となる波長をλ5とした。2. 2. Wavelength with internal transmittance of 80% (λ 80 ) and wavelength with internal transmittance of 5% (λ 5 )
Optically polished optical glass samples having a thickness of 12 mm and a thickness of 2 mm were prepared, and the internal transmittance in the wavelength range of 200 to 700 nm when light was incident parallel to the thickness direction was measured. Then, the wavelength at which the internal transmittance is 80% at an optical path length of 10 mm is defined as λ 80, and the wavelength at which the internal transmittance is 5% is defined as λ 5 .
各表に各実施例及び比較例の結果を示し、図3にO/Pに対するλ80値をプロットした図を示す。なお、表中の組成の数値について、特に断りがない限り、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%で示している。また、表中の「失透」とは、光学ガラスを製造した際に失透が生じ、測定(即ち、光学ガラスとしての使用)が不可能であったことを示すものである。The results of each example and comparative example are shown in each table, and FIG. 3 shows a plot of λ 80 values for O / P. Unless otherwise specified, the composition values in the table are shown in mol% of cation for the cation component and in mol% of anion for the anion component. Further, "devitrification" in the table indicates that devitrification occurred when the optical glass was manufactured, and measurement (that is, use as the optical glass) was impossible.
各実施例はいずれも低屈折率かつ低分散であり、透過率が良好であることが確認された。 It was confirmed that each of the examples had a low refractive index and a low dispersion, and had a good transmittance.
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 1 ... Imaging device, 101 ... Camera body, 102 ... Lens barrel, 103 ... Lens, 104 ... Sensor chip, 105 ... Glass substrate, 106 ... Multi-chip module, 2 ... Multiphoton microscope, 201 ... Pulse laser device, 202 ... Pulse splitting device, 203 ... Beam adjustment unit, 204, 205, 212 ... Dicroic mirror, 206 ... Objective lens, 207, 211,213 ... Fluorescence detector, 208 ... Condensing lens, 209 ... Pinhole, 210 ... Imaging lens, S ... Sample
本発明の第一の態様は、カチオンのモル%表示で、Al3+ の含有率が30〜40%、P5+ の含有率が1〜15%、La 3+ の含有率が0.83〜5%、Mg 2+ の含有率が5〜8.16%であり、かつ、アニオンのモル%表示で、O2− の含有率が5〜16%、F− の含有率が84〜95%であり、かつ、リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)が3.1以上3.4未満である、光学ガラスである。
また、本発明の第二の態様は、カチオンのモル%表示で、Al 3+ の含有率が30〜40%、P 5+ の含有率が1〜15%、La 3+ の含有率が0.83〜5%、Ba 2+ の含有率が3〜7.35%であり、かつ、アニオンのモル%表示で、O 2− の含有率が5〜16%、F − の含有率が84〜95%であり、かつ、リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)が3.1以上3.4未満である、光学ガラスである。
The first aspect of the present invention is the molar% representation of cations, where the Al 3+ content is 30-40%, the P 5+ content is 1-15% , and the La 3+ content is 0.83-5%. , The content of Mg 2+ is 5 to 8.16% , and the content of O 2- is 5 to 16% and the content of F − is 84 to 95% in terms of molar% of anions. Moreover, it is an optical glass in which the ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms is 3.1 or more and less than 3.4.
The second aspect of the present invention is the molar% representation of the cation, in which the Al 3+ content is 30 to 40%, the P 5+ content is 1 to 15%, and the La 3+ content is 0.83 to 0.83. The content of 5%, Ba 2+ is 3 to 7.35%, and the content of O 2- is 5 to 16% and the content of F − is 84 to 95% in terms of molar% of anions. It is an optical glass in which the ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms is 3.1 or more and less than 3.4.
本発明の第三の態様は、第一の態様又は第二の態様の光学ガラスを用いた、光学素子である。
A third aspect of the present invention is an optical element using the optical glass of the first or second aspect .
本発明の第四の態様は、第三の態様の光学素子を備える、光学装置である。
A fourth aspect of the present invention is an optical device including the optical element of the third aspect.
Claims (10)
Al3+が30〜40%、
P5+が1〜15%であり、かつ、
アニオンのモル%表示で、
O2−が5〜16%、
F−が84〜95%であり、かつ、
リン原子の数に対する酸素原子の数の比(O/P)が3.4未満であることを特徴とする、光学ガラス。In molar% representation of cations
Al 3+ is 30-40%,
P 5+ is 1 to 15% and
In molar% indication of anion,
O 2- is 5 to 16%,
F - is 84-95% and
An optical glass characterized in that the ratio (O / P) of the number of oxygen atoms to the number of phosphorus atoms is less than 3.4.
Mg2+が5〜10%、
Ca2+が20〜30%、
Sr2+が10〜20%、
Ba2+が3〜10%であることを特徴とする、請求項1に記載の光学ガラス。In molar% representation of cations
Mg 2+ is 5-10%,
Ca 2+ is 20-30%,
Sr 2+ is 10 to 20%,
The optical glass according to claim 1, wherein Ba 2+ is 3 to 10%.
Li+が0〜3%、
Na+が0〜3%、
K+が0〜2%、
Zn2+が0〜3%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学ガラス。In molar% representation of cations
Li + is 0 to 3%,
Na + is 0 to 3%,
K + is 0 to 2%,
The optical glass according to claim 1 or 2, wherein Zn 2+ is 0 to 3%.
Y3+が0〜5%、
La3+が0〜5%、
Gd3+が0〜5%、
Zr4+が0〜1%であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学ガラス。In molar% representation of cations
Y 3+ is 0-5%,
La 3+ is 0-5%,
Gd 3+ is 0-5%,
The optical glass according to any one of claims 1 to 3, wherein Zr 4+ is 0 to 1%.
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