WO2020188868A1 - 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

光学ガラス、光学素子、光学系、交換レンズ及び光学装置 Download PDF

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WO2020188868A1
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optical
optical glass
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PCT/JP2019/039991
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徳晃 井口
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光ガラス株式会社
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C3/21—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing titanium, zirconium, vanadium, tungsten or molybdenum
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Definitions

  • the present invention relates to optical glass, optical elements, optical systems, interchangeable lenses and optical devices.
  • the present invention claims the priority of application number 2019-049677 of the Japanese patent filed on March 18, 2019, 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.
  • optical glass that can be used for an imaging device or the like, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
  • imaging devices and the like equipped with an image sensor having a high pixel count have been developed, and optical glasses used for these have been required to have high dispersion and low specific gravity. Further, in order to obtain a glass having good pulse quality, it is required to have a composition having a low liquidus temperature.
  • the first aspect according to the present invention is mass%, P 2 O 5 component: 27 to 41%, Na 2 O component: 7 to 17%, K 2 O component: 5 to 10%, TiO 2 component: 8
  • the second aspect according to the present invention is an optical element using the above-mentioned optical glass.
  • the third aspect according to the present invention is an optical system including the above-mentioned optical element.
  • the fourth aspect according to the present invention is an interchangeable lens provided with the above-mentioned optical system.
  • a fifth aspect according to the present invention is an optical device including the above-mentioned optical system.
  • FIG. 1 is a perspective view of an image pickup apparatus including an optical element using optical glass according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of another example of an image pickup apparatus including an optical element using optical glass according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a rear view of the image pickup apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the multiphoton microscope according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a graph in which the optical constant values of each embodiment are plotted.
  • the present embodiment an embodiment according to 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.
  • the content of each component is the mass% (mass percentage) of the total weight of the glass in the oxide conversion composition.
  • the oxide-equivalent composition referred to here is the total mass of the oxide, assuming that all the oxides, composite salts, etc. used as raw materials for the glass constituents of the present embodiment are decomposed at the time of melting and changed into oxides. Is 100% by mass, and each component contained in the glass is described.
  • the optical glass according to the present embodiment is, in mass%, P 2 O 5 component: 27 to 41%, Na 2 O component: 7 to 17%, K 2 O component: 5 to 10%, TiO 2 component: 8 to. It is an optical glass having 26%, Nb 2 O 5 component: 5 to 39%, and a partial dispersion ratio (P g, F ) of 0.635 or less.
  • the optical glass according to the present embodiment has a high dispersion and a low specific gravity, so that the weight of the lens can be reduced. Further, since the optical glass according to the present embodiment has a good liquidus temperature and can suppress the occurrence of veins, high productivity can be realized.
  • P 2 O 5 is a component that forms a glass skeleton, improves devitrification resistance, and reduces refractive index and chemical durability. If the content of P 2 O 5 is too small, devitrification tends to occur easily. Further, if the content of P 2 O 5 is too large, the refractive index and chemical durability tend to decrease. From this viewpoint, the content of P 2 O 5 is less 41% or more 27%. The lower limit of this content is preferably 27.5% or more, more preferably 28% or more. The upper limit of this content is preferably 39% or less, more preferably 38% or less. By setting the content of P 2 O 5 in such a range, the devitrification resistance can be improved, and the high refractive index can be achieved while improving the chemical durability.
  • Na 2 O is a component that improves meltability and reduces chemical durability. It is also a component that lowers P g and F values. If the Na 2 O content is too low, the meltability tends to decrease. From this point of view, the Na 2 O content is 7% or more and 17% or less.
  • the lower limit of this content is preferably 7.5% or more, more preferably 8% or more.
  • the upper limit of this content is preferably 16% or less, more preferably 15% or less, still more preferably 14% or less.
  • K 2 O is a component that improves meltability and reduces chemical durability. It is also a component that increases P g and F values. If the content of K 2 O is too small, the meltability tends to decrease. From this viewpoint, the content of K 2 O is from 5% to 10%.
  • the lower limit of this content is preferably more than 5%, more preferably 5.5% or more, still more preferably 6% or more.
  • the upper limit of this content is preferably 9.5% or less, and more preferably 9% or less.
  • TiO 2 is a component that increases the refractive index and decreases the transmittance. It is also a component that increases P g and F values. When the content of TiO 2 is high, the transmittance tends to decrease. From this point of view, the content of TiO 2 is 8% or more and 26% or less. The lower limit of this content is preferably 8.5% or more, more preferably 9% or more, still more preferably 10% or more. The upper limit of this content is preferably 24% or less, more preferably 23% or less, still more preferably 21% or less.
  • Nb 2 O 5 is a component that increases the refractive index and dispersibility and lowers the transmittance. It is also a component that increases P g and F values.
  • the content of Nb 2 O 5 is small, the refractive index tends to be low. Further, when the content of Nb 2 O 5 is large, the transmittance tends to deteriorate. From this point of view, the content of Nb 2 O 5 is 5% or more and 39% or less.
  • the lower limit of this content is preferably 6% or more, more preferably 7% or more, still more preferably 8% or more.
  • the upper limit of this content is preferably 38% or less, more preferably 37% or less, and further preferably 35% or less.
  • the optical glass according to the present embodiment includes SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Li 2 O, CaO, BaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , WO 3 and It may further contain one or more selected from the group consisting of Sb 2 O 3 .
  • SiO 2 is an effective component for adjusting the constant number, and from the viewpoint of further improving the devitrification resistance, the upper limit of the content thereof is preferably 3% or less, more preferably 2.5% or less. , More preferably 2% or less. The lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • B 2 O 3 is an effective component for adjusting the constant and also a component for increasing the viscosity. In addition, it is a component that worsens (makes a high value) the liquidus temperature when it is contained in a certain ratio or more.
  • the upper limit of this content is preferably less than 4%, more preferably 3.8% or less, still more preferably 3.7% or less.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • Al 2 O 3 is a component that improves the chemical durability, lowers the devitrification resistance, and worsens the liquid phase temperature (makes it a high value) when it is contained in a certain ratio or more. It is also a component that increases P g, F value and viscosity.
  • the upper limit of this content is preferably 3% or less, more preferably 2.5% or less, still more preferably 2% or less.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • Li 2 O is a component that improves the meltability and raises the refractive index.
  • the upper limit of this content is preferably 3.5% or less, more preferably 3% or less, still more preferably 2% or less.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • CaO is an effective component for increasing the refractive index, and from the viewpoint of further improving the devitrification resistance, the upper limit of the content thereof is preferably 9.5% or less, more preferably 9% or less. , More preferably 8% or less. The lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • BaO is an effective component for increasing the refractive index, and from the viewpoint of further improving the devitrification resistance, the upper limit thereof is preferably 9% or less, more preferably 8.5% or less, and further preferably. Is less than 8%.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • ZnO is a component effective for increasing the refractive index and high dispersion, and is also a component for increasing the P g and F values.
  • the upper limit of the content is preferably set. It is 3% or less, more preferably 2% or less, still more preferably 1.5% or less.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • ZrO 2 is an effective component for increasing the refractive index and high dispersion, and from the viewpoint of further improving the devitrification resistance, the upper limit of the content thereof is preferably 3% or less, more preferably 2%. It is less than or equal to, more preferably 1.5% or less. The lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • Y 2 O 3 is an effective component for increasing the refractive index, and from the viewpoint of further improving the devitrification resistance, the upper limit of the content thereof is preferably 3% or less, more preferably 2% or less. Yes, more preferably 1% or less.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • Gd 2 O 3 is an effective component for increasing the refractive index, and from the viewpoint of further improving the devitrification resistance, the upper limit of the content thereof is preferably 3% or less, more preferably 2.5%. It is less than or equal to, more preferably 2% or less. The lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • the content of WO 3 is an effective component for increasing the refractive index and high dispersion, and is also a component for increasing the P g and F values, but since it is an expensive raw material, the upper limit of this content is preferable. It is 3% or less, more preferably 2.5% or less, still more preferably 2% or less. The lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • Sb 2 O 3 is effective as a defoaming agent, but if it is contained in a certain amount or more, the transmittance performance of the glass is deteriorated.
  • the upper limit of this content is preferably 0.4% or less, more preferably 0.3% or less, still more preferably 0.2% or less.
  • the lower limit of this content is preferably more than 0%.
  • the optical glass according to the present embodiment is excellent in terms of raw material cost because it is possible to reduce the content of Ta 2 O 5 which is an expensive raw material and to substantially not contain these.
  • substantially not contained in the present specification means that the component is not contained as a component affecting the characteristics of the glass composition in excess of the concentration unavoidably contained as an impurity. Means. For example, it is assumed that contamination of about 100 ppm or less in the manufacturing process is substantially not contained.
  • Suitable combinations thereof include SiO 2 component: 0 to 3%, B 2 O 3 component: 0 to less than 4%, Al 2 O 3 component: 0 to 3%, Li 2 O component: 0 to 3.5. %, CaO component: 0 to 9.5%, BaO component: 0 to 9%, ZnO component: 0 to 3%, ZrO 2 component: 0 to 3%, Y 2 O 3 component: 0 to 3%, Gd 2 O 3 component: 0 to 3%, WO 3 component: 0 to 3%, Sb 2 O 3 component: 0 to 0.4%.
  • the sum of the contents of P 2 O 5 and B 2 O 3 is preferably 28 to 44%.
  • the lower limit of the total sum of these contents is more preferably 28.5% or more, still more preferably 29% or more.
  • the upper limit of the total of these contents is more preferably 43% or less, still more preferably 42.5% or less.
  • the refractive index can be further increased by setting P 2 O 5 + B 2 O 3 in such a range.
  • the ratio of B 2 O 3 with respect to P 2 O 5 (B 2 O 3 / P 2 O 5) is preferably 0 or more and less than 0.15.
  • the lower limit of this ratio is more preferably 0.015 or more, still more preferably 0.02 or more.
  • the upper limit of this ratio is more preferably 0.135 or less, still more preferably 0.13 or less.
  • the ratio of TiO 2 with respect to P 2 O 5 is preferably 0.28 to 0.7.
  • the lower limit of this ratio is more preferably 0.3 or more, and even more preferably 0.4 or more.
  • the upper limit of this ratio is more preferably 0.68 or less, still more preferably 0.66 or less.
  • the ratio of Nb 2 O 5 with respect to P 2 O 5 is preferably 0.18 to 1.3.
  • the lower limit of this ratio is more preferably 0.19 or more, still more preferably 0.2 or more.
  • the upper limit of this ratio is more preferably 1.28 or less, still more preferably 1.26 or less.
  • the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O is preferably 15% or more and 26% or less.
  • the lower limit of the total sum of these contents is more preferably 16% or more, still more preferably 17% or more.
  • the upper limit of the total sum of these contents is more preferably 25% or less, still more preferably 24% or less.
  • the ratio of the total content of the TiO 2 component and the Nb 2 O 5 component to the P 2 O 5 component is preferably 0.5 or more and 2.0 or less. is there.
  • the lower limit of this ratio is more preferably 0.6 or more, and even more preferably 0.7 or more.
  • the upper limit of this ratio is more preferably 1.8 or less, still more preferably 1.7 or less.
  • the ratio of K 2 O component to Na 2 O component is preferably 0.3 to 1.1.
  • the lower limit of this ratio is more preferably 0.32 or more, and even more preferably 0.33 or more.
  • the upper limit of this ratio is more preferably 1.0 or less, still more preferably 0.99 or less.
  • a known clarifying agent, coloring agent, defoaming agent, fluorine compound, or other component is added to the glass composition in an appropriate amount for the purpose of clarification, coloring, decolorization, fine adjustment of optical constant, and the like. be able to. Further, not limited to the above-mentioned components, other components may be added as long as the effect of the optical glass according to the present embodiment can be obtained.
  • 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 manufacturing conditions, official conditions can be appropriately selected. As one of the preferable examples, one selected from oxides, hydroxides, phosphoric acid compounds (phosphates, orthophosphoric acid, etc.), sulfates, carbonates, nitrates, etc. corresponding to the above-mentioned raw materials is selected. Examples thereof include a method of selecting as a glass raw material, mixing the mixture, melting the mixture at a temperature of 1100 to 1400 ° C., performing a step of stirring and homogenizing, and then cooling and molding.
  • raw materials such as oxides, hydroxides, phosphoric acid compounds, sulfates, carbonates, nitrates and the like are prepared so as to have a target composition, preferably 1100-1400 ° C., more preferably 1100-1300 ° C.
  • a manufacturing method can be adopted in which the mixture is melted at ° C., more preferably 1100 to 1250 ° C., homogenized by stirring, foam is cut off, and then cast into a mold.
  • the optical glass thus obtained can be reheat-pressed or the like to be processed into a desired shape, and polished or the like to obtain a desired optical glass or optical element.
  • the composition of the optical glass according to the present embodiment is easy to melt, it is easy to make the stirring uniform and the production efficiency is excellent. That is, when 50 g of the raw material of the optical glass is heated at a temperature of 1100 to 1250 ° C., the time until the raw material melts is preferably less than 15 minutes, more preferably 13 minutes or less, still more preferably. It is less than 10 minutes.
  • the "time until melting” here is the time from the start of heating and holding the raw materials required for the construction of the optical glass until these raw materials melt and cannot be visually confirmed near the liquid surface. Say.
  • the glass raw material melts in a short time as described above in the temperature range of 1100 to 1250 ° C., it is possible to prevent the remaining glass raw material from being mixed into the glass. Further, if the remaining glass raw material is forcibly melted and heated at a high temperature or held for a long time, it may cause a decrease in glass production efficiency and a deterioration in transmittance. However, according to the present embodiment. Such a problem does not occur.
  • a high-purity product having a low content of impurities contains 99.85% by mass or more of the component.
  • the use of high-purity products tends to increase the internal transmittance of optical glass as a result of reducing the amount of impurities.
  • the optical glass according to this embodiment has a partial dispersion ratio (P g, F ) of 0.635 or less. Further, since the optical glass according to the present embodiment realizes a large partial dispersion ratio (P g, F ), it is effective for correcting the aberration of the lens. From this point of view, the lower limit of the partial dispersion ratio (P g, F ) of the optical glass according to the present embodiment is preferably 0.6 or more, more preferably 0.610 or more, and further preferably 0.615. That is all. The upper limit of the partial dispersion ratio (P g, F ) is more preferably 0.634 or less, still more preferably 0.633 or less.
  • the optical glass according to the present embodiment has a high refractive index (high refractive index ( nd )).
  • high refractive index ( nd ) the higher the refractive index, the higher the specific gravity tends to be.
  • the refractive index to the d-line in the optical glass according to the present embodiment (n d) is preferably in the range of 1.66 to 1.80.
  • the lower limit of the refractive index ( nd ) is more preferably 1.67 or more, and further preferably 1.68 or more.
  • the upper limit of the refractive index ( nd ) is more preferably 1.78 or less, still more preferably 1.77 or less.
  • the Abbe number ( ⁇ d ) of the optical glass according to this embodiment is preferably in the range of 22 to 32.
  • the lower limit of the Abbe number ( ⁇ d ) is more preferably 23 or more, further preferably 24 or more, and the upper limit of the Abbe number ( ⁇ d ) is more preferably 31 or less, still more preferably 28. It is as follows.
  • the optical glass according to the present embodiment the preferred combination of refractive index (n d) and Abbe number ([nu d) is a refractive index (n d) is 1.66 to 1.80, and an Abbe number ( ⁇ d ) is 22 to 32.
  • the optical glass according to the present embodiment having such properties can be used as a convex lens in a concave lens group in combination with other optical glasses, for example, to design an optical system in which chromatic aberration and other aberrations are satisfactorily corrected. is there.
  • the optical glass according to the present embodiment has a low specific gravity.
  • the lower the specific gravity the lower the refractive index tends to be.
  • the preferable specific gravity (S g ) of the optical glass according to the present embodiment is in the range of 2.8 to 3.4 with 2.8 as the lower limit and 3.4 as the upper limit.
  • the value ( ⁇ P g, F ) indicating the anomalous dispersibility of the optical glass according to the present embodiment is preferably 0.0180 to 0.0320.
  • This upper limit is more preferably 0.0315 or less, further preferably 0.0310 or less, and this lower limit is more preferably 0.0185 or more, still more preferably 0.0200 or more.
  • ⁇ P g and F are indicators of anomalous dispersibility and can be obtained according to the method described in Examples described later.
  • the liquidus temperature of the optical glass according to the present embodiment is preferably 1050 ° C. or lower, more preferably 1040 ° C. or lower, and further preferably 1030 ° C. or lower.
  • a glass having this value for example, it is possible to withdraw from the drawing pipe at a low temperature during continuous melting, so that the occurrence of veins can be suppressed and the productivity can be increased. Further, since it is not necessary to raise the melting temperature, it is possible to suppress the generation of foreign substances due to the chemical reaction between the glass and the melting tank and to melt the glass without deteriorating the transmittance.
  • the optical glass according to the present embodiment has low raw material cost, low specific gravity, and high dispersion (small Abbe number ( ⁇ d )).
  • the values indicating anomalous dispersibility ( ⁇ P g, F ) and the partial dispersion ratio (P g, F ) can also be increased.
  • the optical glass according to this embodiment is suitable as an optical element such as a lens provided in an optical device such as a camera or a microscope.
  • Such optical elements include mirrors, lenses, prisms, filters and the like.
  • Examples of the optical system including these optical elements include an objective lens, a condensing lens, an imaging lens, an interchangeable lens for a camera, and the like.
  • the optical device is not limited to the above-mentioned imaging device and microscope, but also includes a video camera, a teleconverter, a telescope, binoculars, a monocular, a laser range finder, a projector, and the like. An example of these will be described below.
  • FIG. 1 is a perspective view of an image pickup apparatus including an optical element using optical glass according to the present embodiment.
  • the image pickup device 1 is a so-called digital single-lens reflex camera (interchangeable lens camera), and the photographing lens 103 (optical system) is provided with an optical element using the optical glass according to the present embodiment as a base material.
  • the lens barrel 102 is detachably attached to the lens mount (not shown) of the camera body 101. Then, the light that has passed through the lens 103 of the lens barrel 102 is imaged on the sensor chip (solid-state image sensor) 104 of the multi-chip module 106 arranged on the back side of the camera body 101.
  • the sensor chip 104 is a bare chip such as a so-called CMOS image sensor, and the multi-chip module 106 is, for example, a COG (Chip On Glass) type module in which the sensor chip 104 is bare-chip mounted on a glass substrate 105.
  • COG Chip On Glass
  • FIG. 2 is a front view of another example of an imaging device including an optical element using optical glass according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a rear view of the imaging device of FIG.
  • This image pickup device CAM is a so-called digital still camera (non-interchangeable lens camera), and the photographing lens WL (optical system) is provided with an optical element using the optical glass according to the present embodiment as a base material.
  • the shutter (not shown) of the photographing lens WL is released, the light from the subject (object) is collected by the photographing lens WL, and the image sensor is arranged on the image plane. An image is formed on the image sensor.
  • the subject image formed on the image sensor is displayed on the liquid crystal monitor LM arranged behind the image pickup device CAM. After deciding the composition of the subject image while looking at the liquid crystal monitor LM, the photographer presses the release button B1 to capture the subject image with the image sensor, and records and saves the subject image in a memory (not shown).
  • the image pickup device CAM is provided with an auxiliary light emitting unit EF that emits auxiliary light when the subject is dark, a function button B2 used for setting various conditions of the image pickup device CAM, and the like.
  • 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 glass having a high refractive index for the optical system. In particular, there is a high demand for glass having a high refractive index but a lower specific gravity (S g ) and high press formability. 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.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a multiphoton microscope 2 including an optical element using the optical glass according to the present embodiment.
  • the multiphoton microscope 2 includes an objective lens 206, a condensing lens 208, and an imaging lens 210. At least one of the objective lens 206, the condensing lens 208, and the imaging lens 210 is provided with an optical element using the optical glass according to the present embodiment as a base material.
  • the optical system of the multiphoton microscope 2 will be mainly described.
  • the pulse laser device 201 emits ultrashort pulsed light having a near infrared wavelength (about 1000 nm) and a pulse width in femtosecond units (for example, 100 femtoseconds).
  • the ultrashort pulsed light immediately after being emitted from the pulsed laser device 201 is generally linearly polarized light polarized in a predetermined direction.
  • the pulse dividing device 202 divides the ultrashort pulsed light and emits the ultrashort pulsed light at a high repetition frequency.
  • the beam adjusting unit 203 has a function of adjusting the beam diameter of the ultrashort pulsed light incident from the pulse dividing device 202 according to the pupil diameter of the objective lens 206, and the wavelength and the ultrashort of the multiphoton excitation light emitted from the sample S.
  • It has a pre-churp function (group velocity dispersion compensation function) that gives the ultrashort pulsed light the opposite group velocity dispersion in order to correct the spread due to the velocity dispersion.
  • the repetition frequency of the ultrashort pulsed light emitted from the pulse laser device 201 is increased by the pulse dividing device 202, and the above-mentioned adjustment is performed by the beam adjusting unit 203. Then, the ultrashort pulsed light emitted from the beam adjusting unit 203 is reflected by the dichroic mirror 204 in the direction of the dichroic mirror, passes through the dichroic mirror 205, is collected by the objective lens 206, and is irradiated to the sample S. At this time, by using a scanning means (not shown), the ultrashort pulsed light may be scanned on the observation surface of the sample S.
  • the fluorescent dye in which the sample S is stained is multiphoton excited in the irradiated region of the ultrashort pulsed 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.
  • the observation light emitted from the sample S in the direction of the objective lens 206 is collimated by the objective lens 206 and reflected by the dichroic mirror 205 or transmitted through the dichroic mirror 205 depending on the wavelength.
  • the observation light reflected by the dichroic mirror 205 is incident on the fluorescence detection unit 207.
  • the fluorescence detection unit 207 is composed of, for example, a barrier filter, a PMT (photomultiplier tube), etc., receives the observation light reflected by the dichroic mirror 205, and outputs an electric signal according to the amount of the light. .. Further, the fluorescence detection unit 207 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.
  • the observation light transmitted through the dichroic mirror 205 is descanned by scanning means (not shown), transmitted through the dichroic mirror 204, collected by the condensing lens 208, and placed at a position substantially conjugate with the focal position of the objective lens 206. It passes through the provided pinhole 209, passes through the imaging lens 210, and enters the fluorescence detection unit 211.
  • 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.
  • the fluorescence detection unit 211 may detect all the observation light emitted from the sample S in the direction of the objective lens 206.
  • the fluorescence detection unit 213 is composed of, for example, a barrier filter, a PMT, or the like, receives the observation light reflected by the dichroic mirror 212, and outputs an electric signal according to the amount of the light. Further, the fluorescence detection unit 213 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.
  • the electric signals output from the fluorescence detection units 207, 211, and 213 are input to, for example, a computer (not shown), and the computer generates an observation image based on the input electric signals, and the generated observation. Images can be displayed and observation image data can be stored.
  • the optical glass according to each Example and Comparative Example was produced by the following procedure. First, a glass selected from oxides, hydroxides, phosphoric acid compounds (phosphate, orthophosphoric acid, etc.), sulfates, carbonates, nitrates, etc. so as to have the composition (mass%) shown in each table. The raw material was weighed. Next, the weighed raw materials were mixed and put into a platinum crucible, melted at a temperature of 1100 to 1300 ° C. for about 70 minutes, and stirred and made uniform. After defoaming, the temperature was lowered to an appropriate temperature, cast into a mold, slowly cooled, and molded to obtain each sample.
  • a glass selected from oxides, hydroxides, phosphoric acid compounds (phosphate, orthophosphoric acid, etc.), sulfates, carbonates, nitrates, etc. so as to have the composition (mass%) shown in each table.
  • the raw material was weighed. Next, the weighed raw materials were mixed and put into
  • n d represents the refractive index of the glass for the light of the d-line (wavelength 587.562 nm).
  • ⁇ d was obtained from the following equation (1).
  • n C and n F indicate the refractive indexes of the glass with respect to the C line (wavelength 656.273 nm) and the F line (wavelength 486.133 nm), respectively.
  • ⁇ d (n d -1) / (n F -n C ) ... (1)
  • Partial dispersion ratio (P g, F )
  • the partial dispersion ratio (P g, F ) of each sample indicates the ratio of the partial dispersion ( ng ⁇ n F ) to the main dispersion (n F ⁇ n C ), and was calculated from the following formula (2).
  • ng indicates the refractive index of the glass with respect to the g line (wavelength 435.835 nm).
  • P g, F (n g -n F) / (n F -n C) ⁇ (2)
  • the melting time of glass raw material is the time from when 50 g of glass raw material is mixed well and then placed in a platinum crucible and heating and holding is started at a temperature of 1150 to 1250 ° C. means. In this example, it was determined that the glass raw material was melted because the undissolved residue of the glass raw material could not be visually confirmed on the glass liquid surface in the platinum crucible.
  • Liquid phase temperature The liquid phase temperature is such that about 0.1 g of glass is placed on a platinum plate with holes, held in a test furnace with a temperature gradient of 10 ° C. for 18 minutes, then taken out of the furnace and naturally quenched. The presence or absence of devitrification was observed with a microscope at a magnification of 100 times. As the liquid phase temperature value, the temperature (° C.) on the high temperature side where devitrification does not occur is described.
  • Each table shows the composition of each Example and each Comparative Example and their physical property values. Unless otherwise specified, the content of each component is based on mass%.
  • FIG. 5 is a graph in which the optical constant values of each embodiment are plotted.
  • the optical glass of this embodiment has a low specific gravity while having a high dispersion, has a low liquidus temperature of 1050 ° C. or lower, and has a large ⁇ P g, F and P g, F value. It was confirmed that there was. In addition, it was confirmed that the production efficiency was excellent because the melting time of the glass raw material during glass production was short. In Comparative Examples 1 to 4, various physical property values could not be measured due to devitrification. In Comparative Example 5, since the glass was colored dark brown, it was impossible to measure the optical constant.
  • 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, CAM ... Imaging device, WL ... ⁇ ⁇ Shooting lens, EF ⁇ ⁇ ⁇ Auxiliary light emitting part, LM ⁇ ⁇ ⁇ LCD monitor, B1 ⁇ ⁇ ⁇ Release button, B2 ⁇ ⁇ ⁇ Function button

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Abstract

質量％で、Ｐ２Ｏ５成分：２７～４１％、Ｎａ２Ｏ成分：７～１７％、Ｋ２Ｏ成分：５～１０％、ＴｉＯ２成分：８～２６％、Ｎｂ２Ｏ５成分：５～３９％であり、かつ、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が、０．６３５以下である、光学ガラスの提供。

Description

光学ガラス、光学素子、光学系、交換レンズ及び光学装置
　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。本発明は2019年3月18日に出願された日本国特許の出願番号2019-049677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。
　撮像機器等に使用可能な光学ガラスとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。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、高分散低比重であるものが求められている。また、脈理品質の良いガラスを得るために液相温度の低い組成であることが求められている。
特開２０１１－１４４０６４号公報
　本発明に係る第一の態様は、質量％で、Ｐ２Ｏ５成分：２７～４１％、Ｎａ２Ｏ成分：７～１７％、Ｋ２Ｏ成分：５～１０％、ＴｉＯ２成分：８～２６％、Ｎｂ２Ｏ５成分：５～３９％であり、かつ、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が、０．６３５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、上述した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、上述した光学素子を含む光学系である。
　本発明に係る第四の態様は、上述した光学系を備える交換レンズである。
　本発明に係る第五の態様は、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、各実施例の光学恒数値をプロットしたグラフである。
　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。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、複合塩等が熔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：２７～４１％、Ｎａ２Ｏ成分：７～１７％、Ｋ２Ｏ成分：５～１０％、ＴｉＯ２成分：８～２６％、Ｎｂ２Ｏ５成分：５～３９％であり、かつ、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が、０．６３５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増やす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がある。この点、本実施形態に係る光学ガラスは、高分散でありながら比重を低くすることが可能であるため、レンズの軽量化を実現できる。また、本実施形態に係る光学ガラスは液相温度が良好で脈理の発生を抑制することができるため、高い生産性を実現できる。
　まず、本実施形態に係る光学ガラスの各成分を説明する。
　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、失透が生じやすくなる傾向にある。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２７％以上４１％以下である。この含有量の下限は、好ましくは２７．５％以上であり、より好ましくは２８％以上である。この含有量の上限は、好ましくは３９％以下であり、より好ましくは３８％以下である。Ｐ２Ｏ５の含有量をかかる範囲とすることで、耐失透性を向上させ、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。
　Ｎａ２Ｏは、熔融性を向上させ、化学的耐久性を低下させる成分である。また、Ｐｇ，Ｆ値を低下させる成分でもある。Ｎａ２Ｏの含有量が少なすぎると、熔融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、７％以上１７％以下である。この含有量の下限は、好ましくは７．５％以上であり、より好ましくは８％以上である。この含有量の上限は、好ましくは１６％以下であり、より好ましくは１５％以下であり、更に好ましくは１４％以下である。
　Ｋ２Ｏは、熔融性を向上させ、化学的耐久性を低下させる成分である。また、Ｐｇ，Ｆ値を増加させる成分でもある。Ｋ２Ｏの含有量が少なすぎると、熔融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、５％以上１０％以下である。この含有量の下限は、好ましくは５％超であり、より好ましくは５．５％以上であり、更に好ましくは６％以上である。この含有量の上限は、好ましくは９．５％以下であり、より好ましくは９％以下である。
　ＴｉＯ２は、屈折率を上げ、透過率を低下させる成分である。また、Ｐｇ，Ｆ値を増加させる成分でもある。ＴｉＯ２の含有量が多いと、透過率が低下する傾向がある。このような観点から、ＴｉＯ２の含有量は、８％以上２６％以下である。この含有量の下限は、好ましくは８．５％以上であり、より好ましくは９％以上であり、更に好ましくは１０％以上である。この含有量の上限は、好ましくは２４％以下であり、より好ましくは２３％以下であり、更に好ましくは２１％以下である。
　Ｎｂ２Ｏ５は、屈折率と分散性を高め、透過率を低下させる成分である。また、Ｐｇ，Ｆ値を増加させる成分でもある。Ｎｂ２Ｏ５の含有量が少ないと、屈折率が低くなる傾向がある。また、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多いと、透過率が悪化する傾向がある。このような観点から、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、５％以上３９％以下である。この含有量の下限は、好ましくは６％以上であり、より好ましくは７％以上であり、更に好ましくは８％以上である。この含有量の上限は、好ましくは３８％以下であり、より好ましくは３７％以下であり、更に好ましくは３５％以下である。
　さらに、本実施形態に係る光学ガラスは、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＷＯ３及びＳｂ２Ｏ３からなる群より選ばれる１種以上を更に含んでもよい。
　ＳｉＯ２は、恒数調整に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２．５％以下であり、更に好ましくは２％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　Ｂ２Ｏ３は、恒数調整に有効な成分であり、粘度を高める成分でもある。また、一定比率以上含有することで液相温度を悪化させる（高い値にしてしまう）成分である。この含有量の上限は、好ましくは４％未満であり、より好ましくは３．８％以下であり、更に好ましくは３．７％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　Ａｌ２Ｏ３は、化学的耐久性を向上させる一方で、耐失透性を低下させ、一定比率以上含有することで液相温度を悪化させる（高い値にしてしまう）成分である。また、Ｐｇ，Ｆ値と粘度を高める成分でもある。この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２．５％以下であり、更に好ましくは２％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　Ｌｉ２Ｏは、熔融性を向上させ、屈折率を上昇させる成分である。耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは３．５％以下であり、より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは２％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　ＣａＯは、高屈折率化に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは９．５％以下であり、より好ましくは９％以下であり、更に好ましくは８％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　ＢａＯは、高屈折率化に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、その上限は、好ましくは９％以下であり、より好ましくは８．５％以下であり、更に好ましくは８％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　ＺｎＯは、高屈折率化、高分散化に有効な成分であり、Ｐｇ，Ｆ値を高める成分でもあるが、耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　ＺｒＯ２は、高屈折率化、高分散化に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　Ｙ２Ｏ３は、高屈折率化に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２％以下であり、更に好ましくは１％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　Ｇｄ２Ｏ３は、高屈折率化に有効な成分であり、耐失透性を一層向上させる観点から、この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２．５％以下であり、更に好ましくは２％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　ＷＯ３の含有量は、高屈折率化、高分散化に有効な成分であり、Ｐｇ，Ｆ値を高める成分でもあるが、高価な原料であるため、この含有量の上限は、好ましくは３％以下であり、より好ましくは２．５％以下であり、更に好ましくは２％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　Ｓｂ２Ｏ３は、脱泡剤として有効であるが、一定量以上含有するとガラスの透過率性能を悪化させてしまう。ガラスの透過率性能を向上させるため、この含有量の上限は、好ましくは０．４％以下であり、より好ましくは０．３％以下であり、更に好ましくは０．２％以下である。この含有量の下限は、好ましくは０％超である。
　本実施形態に係る光学ガラスは、高価な原料であるＴａ２Ｏ５の含有量を低減すること、更にはこれらを実質的に含有しないことも可能であるため、原料コスト面でも優れている。ここで、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超えて、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、製造過程における１００ｐｐｍ以下程度のコンタミネーションについては、実質的に含有されていないものとする。
　これらの好適な組み合わせとしては、ＳｉＯ２成分：０～３％、Ｂ２Ｏ３成分：０～４％未満、Ａｌ２Ｏ３成分：０～３％、Ｌｉ２Ｏ成分：０～３．５％、ＣａＯ成分：０～９．５％、ＢａＯ成分：０～９％、ＺｎＯ成分：０～３％、ＺｒＯ２成分：０～３％、Ｙ２Ｏ３成分：０～３％、Ｇｄ２Ｏ３成分：０～３％、ＷＯ３成分：０～３％、Ｓｂ２Ｏ３成分：０～０．４％である。
　加えて、各成分の組み合わせや割合については、以下の好適例が更に挙げられる。
　Ｐ２Ｏ５とＢ２Ｏ３の含有量の総和（Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３）は、好ましくは２８～４４％である。そして、これらの含有量の総和の下限は、より好ましくは２８．５％以上であり、更に好ましくは２９％以上である。これらの含有量の総和の上限は、より好ましくは４３％以下であり、更に好ましくは４２．５％以下である。Ｐ２Ｏ５＋Ｂ２Ｏ３をかかる範囲とすることで屈折率を一層高くすることができる。
　Ｐ２Ｏ５に対するＢ２Ｏ３の比（Ｂ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは０以上０．１５未満である。そして、この比の下限は、より好ましくは０．０１５以上であり、更に好ましくは０．０２以上である。この比の上限は、より好ましくは０．１３５以下であり、更に好ましくは０．１３以下である。Ｂ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５をかかる範囲とすることで、耐失透性を一層高め、屈折率を一層高くすることができる。
　Ｐ２Ｏ５に対するＴｉＯ２の比（ＴｉＯ２／Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは０．２８以上０．７以下である。そして、この比の下限は、より好ましくは０．３以上であり、更に好ましくは０．４以上である。この比の上限は、より好ましくは０．６８以下であり、更に好ましくは０．６６以下である。ＴｉＯ２／Ｐ２Ｏ５をかかる範囲とすることで、高いＰｇ，Ｆ値と高屈折率を実現することができる。
　Ｐ２Ｏ５に対するＮｂ２Ｏ５の比（Ｎｂ２Ｏ５／Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは０．１８以上１．３以下である。そして、この比の下限は、より好ましくは０．１９以上であり、更に好ましくは０．２以上である。この比の上限は、より好ましくは１．２８以下であり、更に好ましくは１．２６以下である。Ｎｂ２Ｏ５／Ｐ２Ｏ５をかかる範囲とすることで、高いＰｇ，Ｆ値と高屈折率を実現することができる。
　Ｌｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏの含有量の総和（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は、好ましくは１５％以上２６％以下である。そして、これらの含有量の総和の下限は、より好ましくは１６％以上であり、更に好ましくは１７％以上である。これらの含有量の総和の上限は、より好ましくは２５％以下であり、更に好ましくは２４％以下である。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏをかかる範囲とすることで、化学的耐久性を低下させずに溶融性を向上させることができる。
　Ｐ２Ｏ５成分に対するＴｉＯ２成分とＮｂ２Ｏ５成分の含有量の総和の比（（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／Ｐ２Ｏ５）は、好ましくは０．５以上２．０以下である。そして、この比の下限は、より好ましくは０．６以上であり、更に好ましくは０．７以上である。この比の上限は、より好ましくは１．８以下であり、更に好ましくは１．７以下である。（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／Ｐ２Ｏ５をかかる範囲とすることで屈折率を増大させずにＰｇ，Ｆ値を高めることができる。
　Ｎａ２Ｏ成分に対するＫ２Ｏ成分の比（Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ）は、好ましくは０．３～１．１である。そして、この比の下限は、より好ましくは０．３２以上であり、更に好ましくは０．３３以上である。この比の上限は、より好ましくは１．０以下であり、更に好ましくは０．９９以下である。Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏをかかる範囲とすることで、低い液相温度を実現することができる。
　なお、その他に必要に応じて清澄、着色、消色や光学恒数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、上述した成分に限らず、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、適宜公的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）、硫酸塩、炭酸塩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、硫酸塩、炭酸塩、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。
　そして、本実施形態に係る光学ガラスの組成は、熔融しやすいため、攪拌均一化が容易であり、生産効率に優れる。すなわち、光学ガラスの原料５０ｇを１１００～１２５０℃の温度で加熱したときの、当該原料が融解するまでの時間が、好ましくは１５分未満であり、より好ましくは１３分以下であり、更に好ましくは１０分以下である。ここでいう「融解するまでの時間」とは、光学ガラスの構成に必要な原料に対する加熱保持を開始した時点から、これらの原料が熔融し、目視で液面付近に確認できなくなるまでの時間をいう。
　１１００～１２５０℃の温度範囲において、上述したような短時間でガラス原料が融解するため、残存するガラス原料がガラス中へ混入することを抑制できる。また、残存するガラス原料を無理に融解させようとして、高温での加熱や長時間の加熱保持を行うと、ガラスの生産効率の低下や透過率悪化の原因となり得るが、本実施形態によればかかる不具合も発生しない。
　また、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がある。
　次に、本実施形態に係る光学ガラスの諸物性値について説明する。
　本実施形態に係る光学ガラスは、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が０．６３５以下である。また、本実施形態に係る光学ガラスは、大きな部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）を実現するものであるため、レンズの収差補正に有効である。かかる観点から、本実施形態に係る光学ガラスの部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の下限は、好ましくは０．６以上であり、より好ましくは０．６１０以上であり、更に好ましくは０．６１５以上である。そして、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）の上限は、より好ましくは０．６３４以下であり、更に好ましくは０．６３３以下である。
　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）、１．６６～１．８０の範囲であることが好ましい。そして、屈折率（ｎｄ）の下限は、より好ましくは１．６７以上であり、更に好ましくは１．６８以上である。屈折率（ｎｄ）の上限は、より好ましくは１．７８以下であり、更に好ましくは１．７７以下である。
　本実施形態に係る光学ガラスのアッベ数（νｄ）は、２２～３２の範囲であることが好ましい。そして、アッベ数（νｄ）の下限は、より好ましくは２３以上であり、更に好ましくは２４以上であり、アッベ数（νｄ）の上限は、より好ましくは３１以下であり、更に好ましくは２８以下である。
　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、屈折率（ｎｄ）が１．６６～１．８０であり、かつ、アッベ数（νｄ）が２２～３２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、凹レンズ群中の凸レンズとして使用することで、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、比重が低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、２．８を下限、３．４を上限とした２．８～３．４の範囲である。
　本実施形態に係る光学ガラスの異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）は、好ましくは０．０１８０～０．０３２０である。この上限は、より好ましくは０．０３１５以下であり、更に好ましくは０．０３１０以下であり、この下限は、より好ましくは０．０１８５以上であり、更に好ましくは０．０２００以上である。ΔＰｇ，Ｆは、異常分散性の指標であり、後述する実施例に記載の方法に準拠して求めることができる。
　本実施形態に係る光学ガラスの液相温度は、好ましくは１０５０℃以下であり、より好ましくは１０４０℃以下であり、更に好ましくは１０３０℃以下である。この値を有するガラスとすることで、例えば、連続溶解時に引き出しパイプから低温での引き出しが可能となるため、脈理の発生が抑制され、生産性を高めることができる。また、溶解温度を高くする必要が無くなるため、ガラスと溶解槽との化学的な反応による異物の発生を抑制し、かつ、透過率を悪化させない溶解が可能となる。
　上述した観点から、本実施形態に係る光学ガラスは、原料コストが安価であり、低比重、高分散（アッベ数（νｄ）が小さいこと）である。また、異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）及び部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）も大きくすることができる。本実施形態に係る光学ガラスは、カメラや顕微鏡等の光学装置の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、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。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（Ｓｇ）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、以下の実施例及び比較例の説明をするが、本発明は以下の実施例により何ら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）、硫酸塩、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。
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、ｄ線（波長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。

　νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（１）
２．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、ｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）に対するガラスの屈折率を示す。

　Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）・・・（２）
３．異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）
　各サンプルの異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）は、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（νｄ）と部分分散比（Ｐｇ，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（νｄ）をとり、縦軸に部分分散比（Ｐｇ，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：νｄ＝３６．３３、Ｐｇ，Ｆ＝０．５８３４
　ガラス「Ｋ７」の特性：νｄ＝６０．４７、Ｐｇ，Ｆ＝０．５４２９
（２）ΔＰｇ，Ｆの算出
　次に、横軸をアッベ数（νｄ）、縦軸を部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）としたグラフ上に各実施例の光学ガラスに対応する値をプロットし（図５参照）、上述した硝種のアッベ数（νｄ）に対応する基準線上の点と、その縦軸の値（Ｐｇ，Ｆ）との差分を、異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）として算出した。なお、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が基準線の上側にある場合、ΔＰｇ，Ｆは正の値を有し、部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が基準線の下側にある場合、ΔＰｇ，Ｆは負の値を有する。
４．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。
５．ガラス原料の融解時間
　ガラス原料の融解時間は、ガラス原料５０ｇをよく混合した上で白金坩堝に入れ、１１５０～１２５０℃の温度で加熱保持を開始したときから、ガラス原料が融解するまでの時間を意味する。本実施例においては、白金坩堝中のガラス液面に目視でガラス原料の溶け残りが確認できなくなったことにより、ガラス原料が融解したと判断した。
６．液相温度
　液相温度は、ガラス約０．１ｇを穴の空いた白金板に載せ、１０℃刻みの温度勾配がついた試験炉内で１８分間保持した後、炉から出して自然急冷し、倍率１００倍の顕微鏡で失透の有無を観察した。なお液相温度の値は、失透が生じない高温側の温度（℃）を記載した。
　各表に、各実施例及び各比較例の組成及びその物性値をそれぞれ示す。なお、特に断りがない限り、各成分の含有量は質量％基準である。
　図５は、各実施例の光学恒数値をプロットしたグラフである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　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おり、１０５０℃以下の低い液相温度を有し、かつ、大きなΔＰｇ，Ｆ及びＰｇ，Ｆ値を有していることが確認された。また、ガラス作製時におけるガラス原料の融解時間が短いため、生産効率に優れることが確認された。なお、比較例１～４は、失透のため各種物性値の測定が不可能であった。比較例５は、ガラスが濃黒褐色に着色したため、光学恒数の測定が不可能であった。
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、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 (18)

  1. 　質量％で、
    　Ｐ２Ｏ５成分：２７～４１％、
    　Ｎａ２Ｏ成分：７～１７％、
    　Ｋ２Ｏ成分：５～１０％、
    　ＴｉＯ２成分：８～２６％、
    　Ｎｂ２Ｏ５成分：５～３９％であり、かつ、
    　部分分散比（Ｐｇ，Ｆ）が、０．６３５以下である、
    光学ガラス。
  2. 　質量％で、
    　ＳｉＯ２成分：０～３％、
    　Ｂ２Ｏ３成分：０～４％未満、
    　Ａｌ２Ｏ３成分：０～３％、
    　Ｌｉ２Ｏ成分：０～３．５％、
    　ＣａＯ成分：０～９．５％、
    　ＢａＯ成分：０～９％、
    　ＺｎＯ成分：０～３％、
    　ＺｒＯ２成分：０～３％、
    　Ｙ２Ｏ３成分：０～３％、
    　Ｇｄ２Ｏ３成分：０～３％、
    　ＷＯ３成分：０～３％、
    　Ｓｂ２Ｏ３成分：０～０．４％である、
    請求項１に記載の光学ガラス。
  3. 　質量％で、
    　Ｐ２Ｏ５成分とＢ２Ｏ３成分の含有量の総和が、２８～４４％である、
    請求項１又は２に記載の光学ガラス。
  4. 　質量％で、
    　Ｐ２Ｏ５成分に対するＢ２Ｏ３成分の比（Ｂ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５）が、０～０．１５未満である、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  5. 　質量％で、
    　Ｐ２Ｏ５成分に対するＴｉＯ２成分の比（ＴｉＯ２／Ｐ２Ｏ５）が、０．２８～０．７である、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  6. 　質量％で、
    　Ｐ２Ｏ５成分に対するＮｂ２Ｏ５成分の比（Ｎｂ２Ｏ５／Ｐ２Ｏ５）が、０．１８～１．３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. 　質量％で、
    　Ｌｉ２Ｏ成分とＮａ２Ｏ成分とＫ２Ｏ成分の含有量の総和が、１５～２６％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. 　質量％で、
    　Ｐ２Ｏ５成分に対するＴｉＯ２成分とＮｂ２Ｏ５成分の含有量の総和の比（（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５）／Ｐ２Ｏ５）が、０．５～２．０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. 　質量％で、
    　Ｎａ２Ｏ成分に対するＫ２Ｏ成分の比（Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ）が、０．３～１．１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. 　ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が、１．６６～１．８０の範囲であり、かつ、
    　アッベ数（νｄ）が、２２～３２の範囲である、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  11. 　比重（Ｓｇ）が、２．８～３．４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. 　異常分散性を示す値（ΔＰｇ，Ｆ）が、０．０１８０～０．０３２０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. 　前記光学ガラスの原料５０ｇを１１００～１２５０℃の温度で加熱したときの、前記原料が融解するまでの時間が、１５分未満である、
    請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学ガラス。
  14. 　液相温度が、１０５０℃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. 　請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学ガラスを用いた光学素子。
  16. 　請求項１５に記載の光学素子を含む光学系。
  17. 　請求項１６に記載の光学系を備える交換レンズ。
  18. 　請求項１６に記載の光学系を備える光学装置。
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