(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-20
(45)【発行日】2025-01-28
(54)【発明の名称】光学ガラス、光学素子、光学系、接合レンズ、カメラ用交換レンズ、顕微鏡用対物レンズ、及び光学装置
(51)【国際特許分類】
C03C 3/21 20060101AFI20250121BHJP
C03C 3/062 20060101ALI20250121BHJP
C03C 3/064 20060101ALI20250121BHJP
C03C 3/066 20060101ALI20250121BHJP
C03C 3/068 20060101ALI20250121BHJP
G02B 1/00 20060101ALI20250121BHJP
【FI】
C03C3/21
C03C3/062
C03C3/064
C03C3/066
C03C3/068
G02B1/00
(21)【出願番号】P 2022561774
(86)(22)【出願日】2020-11-12
(86)【国際出願番号】 JP2020042234
(87)【国際公開番号】W WO2022102044
(87)【国際公開日】2022-05-19
【審査請求日】2023-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】110000198
【氏名又は名称】弁理士法人湘洋特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小出 哲也
【審査官】山本 佳
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-166119(JP,A)
【文献】特開2016-006012(JP,A)
【文献】国際公開第2019/082419(WO,A1)
【文献】特開昭59-069445(JP,A)
【文献】特開昭54-112915(JP,A)
【文献】特開昭63-265840(JP,A)
【文献】特開2012-036091(JP,A)
【文献】特開2014-185075(JP,A)
【文献】特開2019-001675(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第109399916(CN,A)
【文献】中国特許出願公開第110922050(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C03C 1/00 - 14/00
INTERGLAD
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量%で、
P
2O
5含有率:20%以上55%以下、
TiO
2含有率:10%以上40%以下、
Nb
2O
5含有率:0%以上30%以下、
Al
2O
3含有率:0%以上2%以下、
B
2O
3含有率:0%以上10%以下、
BaOの含有率:3%以上
25%以下、
Bi
2O
3の含有率:0%以上30%以下、
Ta
2O
5の含有率:0%以上20%以下、
WO
3の含有率:0%以上25%以下、
であり、
TiO
2含有率に対するLi
2OとNa
2OとK
2Oの総含有率(ΣA
2O;ただし、A=Li、Na、K)の比(ΣA
2O/TiO
2):0.10以上0.65以下であり、
P
2O
5とB
2O
3とAl
2O
3の総含有率に対するTiO
2の含有率の比(TiO
2/(P
2O
5+B
2O
3+Al
2O
3)):0.25以上0.85以下、
TiO
2
とNb
2
O
5
とWO
3
とBi
2
O
3
とTa
2
O
5
の総含有率に対するTiO
2
の含有率の比(TiO
2
/(TiO
2
+Nb
2
O
5
+WO
3
+Bi
2
O
3
+Ta
2
O
5
))が、0.25以上1.00以下、
である、光学ガラス。
【請求項2】
質量%で、
P
2O
5の含有率に対するBaOとTiO
2の総含有率の比((BaO+TiO
2)/P
2O
5)が、0.40以上1.50以下、である、請求項1に記載の光学ガラス。
【請求項3】
MgOとCaOとSrOとBaOとZnOの総含有率(ΣEO;ただし、E=Mg、Ca、Sr、Ba、Zn):0%以上30%以下、である、請求項1または2に記載の光学ガラス。
【請求項4】
Li
2OとNa
2OとK
2Oの総含有率(ΣA
2O;ただし、A=Li、Na、K):5%以上35%以下、である、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項5】
P
2
O
5
とB
2
O
3
とSiO
2
とAl
2
O
3
の総含有率に対するBaOとTiO
2
とNb
2
O
5
とWO
3
とBi
2
O
3
とTa
2
O
5
の総含有率の比((BaO+TiO
2
+Nb
2
O
5
+WO
3
+Bi
2
O
3
+Ta
2
O
5
)/(P
2
O
5
+B
2
O
3
+SiO
2
+Al
2
O
3
)):0.40以上2.00以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項6】
質量%で、
P
2O
5含有率:20%以上55%以下、
TiO
2含有率:10%以上40%以下、
Nb
2O
5含有率:0%以上30%以下、
Al
2O
3含有率:0%以上2%以下、
B
2O
3含有率:0%以上10%以下、
BaO含有率:0%以上30%以下、
Bi
2O
3含有率:0%以上30%以下、
Ta
2O
5含有率:0%以上20%以下、
WO
3含有率:0%以上25%以下、
であり、かつ
Li
2OとNa
2OとK
2Oの総含有率(ΣA
2O;ただし、A=Li、Na、K):5%以上15.33%以下、
MgOとCaOとSrOとBaOとZnOの総含有率(ΣEO;ただし、E=Mg、Ca、Sr、Ba、Zn):5%以上30%以下、
P
2O
5の含有率に対するBaOとTiO
2の総含有率の比((BaO+TiO
2)/P
2O
5):0.71以上1.50以下、
P
2O
5とB
2O
3とAl
2O
3の総含有率に対するTiO
2の含有率の比(TiO
2/(P
2O
5+B
2O
3+Al
2O
3)):0.25以上0.85以下、
P
2
O
5
とB
2
O
3
とSiO
2
とAl
2
O
3
の総含有率に対するBaOとTiO
2
とNb
2
O
5
とWO
3
とBi
2
O
3
とTa
2
O
5
の総含有率の比((BaO+TiO
2
+Nb
2
O
5
+WO
3
+Bi
2
O
3
+Ta
2
O
5
)/(P
2
O
5
+B
2
O
3
+SiO
2
+Al
2
O
3
)):0.40以上2.00以下、
である、光学ガラス。
【請求項7】
TiO
2含有率に対するLi
2OとNa
2OとK
2Oの総含有率(ΣA
2O;ただし、A=Li、Na、K)の比(ΣA
2O/TiO
2):0.10以上2.00以下、である、請求項
6に記載の光学ガラス。
【請求項8】
質量%で、
TiO
2とNb
2O
5とWO
3とBi
2O
3とTa
2O
5の総含有率に対するTiO
2の含有率の比(TiO
2/(TiO
2+Nb
2O
5+WO
3+Bi
2O
3+Ta
2O
5))が、0.25以上1.00以下である、請求項
6または7に記載の光学ガラス。
【請求項9】
質量%で、
Na
2O含有率:0%以上30%以下、
K
2O含有率:0%以上25%以下、
Li
2O含有率:0%以上5%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。
【請求項10】
質量%で、
ZnO含有率:0%以上15%以下、
MgO含有率:0%以上10%以下、
CaO含有率:0%以上10%以下、
SrO含有率:0%以上15%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。
【請求項11】
質量%で、
SiO
2含有率:0%以上5%以下、
ZrO
2含有率:0%以上5%以下、
Sb
2O
3含有率:0%以上1%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。
【請求項12】
質量%で、
SiO
2とB
2O
3の総含有率:0%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。
【請求項13】
質量%で、
Y
2O
3含有率:0%以上8%以下、
La
2O
3含有率:0%以上5%以下、
Gd
2O
3含有率:0%以上10%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。
【請求項14】
質量%で、
P
2O
5含有率に対するTiO
2含有率の比(TiO
2/P
2O
5):0.25以上0.85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。
【請求項15】
TiO
2含有率に対するAl
2O
5含有率の比(Al
2O
3/TiO
2):0以上0.15以下である、請求項1~
14のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項16】
P
2O
5含有率に対するB
2O
3含有率の比(B
2O
3/P
2O
5):0以上0.30以下である、請求項1~
15のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項17】
Li
2OとNa
2OとK
2Oの総含有率(ΣA
2O;ただし、A=Li、Na、K)に対するMgOとCaOとSrOとBaOとZnOの総含有率(ΣEO;ただし、E=Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)の比(ΣEO/ΣA
2O):0以上3.00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。
【請求項18】
d線に対する屈折率(n
d)が1.60以上1.85以下の範囲である、請求項1~17のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項19】
アッベ数(ν
d)が20以上35以下の範囲である、請求項1~18のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項20】
部分分散比(P
g,
F)が0.61以上0.66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。
【請求項21】
異常分散性(ΔP
g,
F)が0.015以上0.055以下である、請求項1~20のいずれか一項に記載の光学ガラス。
【請求項22】
請求項1~21のいずれか一項に記載の光学ガラスを用いた、光学素子。
【請求項23】
請求項22に記載の光学素子を含む、光学系。
【請求項24】
請求項23に記載の光学系を含む、カメラ用交換レンズ。
【請求項25】
請求項23に記載の光学系を含む、顕微鏡用対物レンズ。
【請求項26】
請求項23に記載の光学系を含む、光学装置。
【請求項27】
第1のレンズ要素と第2のレンズ要素とを有し、
前記第1のレンズ要素と前記第2のレンズ要素の少なくとも1つは、請求項1~21のいずれか一項に記載の光学ガラスである、接合レンズ。
【請求項28】
請求項27に記載の接合レンズを含む、光学系。
【請求項29】
請求項28に記載の光学系を含む、顕微鏡用対物レンズ。
【請求項30】
請求項28に記載の光学系を含む、カメラ用交換レンズ。
【請求項31】
請求項28に記載の光学系を含む、光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学ガラス、光学素子、光学系、接合レンズ、光学系、カメラ用交換レンズ、顕微鏡用対物レンズ、及び光学装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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、低分散高部分分散比の光学ガラスが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【0004】
本発明に係る第一の態様は、質量%で、P2O5含有率:20%以上55%以下、TiO2含有率:10%以上40%以下、Nb2O5含有率:0%以上30%以下、Al2O3含有率:0%以上2%以下、B2O3含有率:0%以上10%以下、BaOの含有率:3%以上25%以下、Bi2O3の含有率:0%以上30%以下、Ta2O5の含有率:0%以上20%以下、WO3の含有率:0%以上25%以下、であり、TiO2含有率に対するLi2OとNa2OとK2Oの総含有率(ΣA2O;ただし、A=Li、Na、K)の比(ΣA2O/TiO2):0.10以上0.65以下であり、P2O5とB2O3とAl2O3の総含有率に対するTiO2の含有率の比(TiO2/(P2O5+B2O3+Al2O3)):0.25以上0.85以下、TiO
2
とNb
2
O
5
とWO
3
とBi
2
O
3
とTa
2
O
5
の総含有率に対するTiO
2
の含有率の比(TiO
2
/(TiO
2
+Nb
2
O
5
+WO
3
+Bi
2
O
3
+Ta
2
O
5
))が、0.25以上1.00以下、である、光学ガラスである。
【0005】
本発明に係る第二の態様は、上述の光学ガラスを用いた、光学素子である。
【0006】
本発明に係る第三の態様は、上述の光学素子を含む、光学系である。
【0007】
本発明に係る第四の態様は、上述の光学素子を含む光学系を含む、カメラ用交換レンズである。
【0008】
本発明に係る第五の態様は、上述の光学素子を含む光学系を含む、顕微鏡用対物レンズである。
【0009】
本発明に係る第六の態様は、上述の光学素子を含む光学系を含む、光学装置である。
【0010】
本発明に係る第七の態様は、第1のレンズ要素と第2のレンズ要素を有し、第1のレンズ要素と第2のレンズ要素の少なくとも1つは、上述の光学ガラスである、接合レンズである。
【0011】
本発明に係る第八の態様は、上述の接合レンズを含む、光学系である。
【0012】
本発明に係る第九の態様は、上述の接合レンズを含む光学系を含む、顕微鏡用対物レンズである。
【0013】
本発明に係る第十の態様は、上述の接合レンズを含む光学系を含む、カメラ用交換レンズである。
【0014】
本発明に係る第十一の態様は、上述の接合レンズを含む光学系を含む、光学装置である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした一例を示す斜視図である。
【
図2】本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした他の例を示す概略図であり、撮像装置の正面図である。
【
図3】本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした他の例を示す概略図であり、撮像装置の背面図である。
【
図4】本実施形態に係る多光子顕微鏡の構成の一例の示すブロック図である。
【
図5】本実施形態に係る接合レンズの一例を示す概略図である。
【
図6】各実施例及び各比較例のP
g,Fとν
dをプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
本明細書中において、特に断りがない場合は、各成分の含有率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)であるものとする。なお、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。
【0018】
また、Q含有率が「0~N%」という表現は、Q成分を含まない場合及び、Q成分が0%を超えてN%以下である場合を含む表現である。
【0019】
また、「Q成分を含まない」という表現は、このQ成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有率が不純物レベル程度以下であることを指す。不純物レベル程度以下とは、例えば、0.01%未満であることを意味する。
【0020】
また、「耐失透安定性」という表現は、ガラスの失透に対する耐性のことを意味する。ここで「失透」とは、ガラスをガラス転移温度以上に昇温した際、あるいは融液状態から液相温度以下に降温した際に生じる結晶化又は分相等により、ガラスの透明性が失われる現象のことを意味する。
【0021】
本実施形態に係る光学ガラスは、質量%で、P2O5含有率:20~55%、TiO2含有率:10~40%、Nb2O5含有率:0~30%、Al2O3含有率:0~2%、B2O3含有率:0~10%、BaOの含有率:0~30%、Bi2O3の含有率:0~30%、Ta2O5の含有率:0~20%、WO3の含有率:0~25%、であり、P2O5とB2O3とAl2O3の総含有率に対するTiO2の含有率の比(TiO2/(P2O5+B2O3+Al2O3)):0.25~0.85、TiO2とNb2O5とWO3とBi2O3とTa2O5の総含有率に対するTiO2の含有率の比(TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)):0.25~1.00である、光学ガラスである。また、質量%で、P2O5含有率:20~55%、TiO2含有率:10~40%、Nb2O5含有率:0~30%、Al2O3含有率:0~2%、B2O3含有率:0~10%、BaO含有率:0~30%、Bi2O3含有率:0~30%、Ta2O5含有率:0~20%、WO3含有率:0~25%、であり、かつP2O5の含有率対するBaOとTiO2の総含有率の比((BaO+TiO2)/P2O5):0.40~1.50である、光学ガラスである。
【0022】
本実施形態に係る光学ガラスは、低分散(アッベ数が大きい)でありながら部分分散比を高くすることが可能であるため、収差補正に有利であり軽量なレンズを実現できる。
【0023】
P2O5は、ガラス骨格を形成し、耐失透安定性を向上させ、屈折率と化学的耐久性を低下させる成分である。P2O5の含有率が少なすぎると、失透が生じ易くなる傾向にある。また、P2O5の含有率が多すぎると、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の含有率は、20%以上55%以下である。この含有率の下限は、好ましくは25%であり、より好ましくは30%であり、更に好ましくは38%である。この含有率の上限は、好ましくは50%であり、より好ましくは45%であり、更に好ましくは40%である。P2O5の含有率をかかる範囲とすることで、耐失透安定性を向上させ、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。
【0024】
TiO2は、屈折率と部分分散比を上げ、透過率を下げる成分である。TiO2の含有率が少なすぎると、屈折率と部分分散比が低下する傾向にある。TiO2の含有率が多すぎると透過率が悪化する傾向にある。このような観点から、TiO2の含有率は、10%以上40%以下である。この含有率の下限は、好ましくは15%であり、より好ましくは17%である。この含有率の上限は、好ましくは30%であり、より好ましくは28%であり、更に好ましくは25%である。TiO2の含有率をかかる範囲とすることで、屈折率と部分分散比を低下させずに高い透過率を実現することができる。
【0025】
Nb2O5は、屈折率と分散を高め、透過率を下げる成分である。Nb2O5の含有率が少ないと屈折率が低くなる傾向にある。また、Nb2O5の含有率が多いと透過率が悪化する傾向にある。このような観点から、Nb2O5の含有率は、0%以上30%以下である。この含有率の下限は、好ましくは0%超、より好ましくは5%以上である。この含有率の上限は、好ましくは25%であり、より好ましくは18%であり、更に好ましくは10%である。
【0026】
Al2O3は、化学的耐久性を向上させ、部分分散比と熔融性を下げる成分である。Al2O3の含有率が少なすぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。Al2O3の含有率が多すぎると、部分分散比が低下し、また熔融性が悪化する傾向にある。このような観点から、Al2O3の含有率は、0%以上2%以下である。この含有率の下限は、好ましくは1%である。この含有率の上限は、好ましくは1.6%である。Al2O3の含有率をかかる範囲とすることで、化学的耐久性を高め、部分分散比の低下を防ぐことができる。
【0027】
B2O3の含有率は、高分散化の観点から、0%以上10%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは6%であり、より好ましくは4%である。
【0028】
BaOは、部分分散比を向上させ、耐失透安定性を下げる成分である。BaOの含有率が少なすぎると、部分分散比が低下する傾向にある。BaOの含有率が多すぎると、耐失透安定性が低下する傾向にある。このような観点から、BaOの含有率は、0%以上30%以下である。この含有率の下限は、好ましくは3%であり、より好ましくは5%であり、更に好ましくは7%である。この含有率の上限は、好ましくは25%であり、より好ましくは20%であり、更に好ましくは15%である。BaOの含有率をかかる範囲とすることで、部分分散比を高め、耐失透安定性の低下を防ぐことができる。
【0029】
Bi2O3は、屈折率と部分分散比を高める成分である。Bi2O3の含有率が多すぎると透過率が悪化し、また分散が上昇する傾向にある。Bi2O3の含有率が少なすぎると、熔融性が低下する傾向にある。このような観点から、Bi2O3の含有率は、0%以上30%以下である。この含有率の下限は、好ましくは2%であり、より好ましくは5%であり、更に好ましくは10%である。この含有率の上限は、好ましくは25%であり、より好ましくは20%である。Bi2O3の含有率をかかる範囲とすることで、熔融性を高め、分散の上昇を防ぐことができる。
【0030】
Ta2O5は、屈折率と分散を高め、耐失透安定性を下げる成分である。Ta2O5の含有率が多いと耐失透安定性が悪化する傾向にある。このような観点から、Ta2O5の含有率は、0%以上20%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは16%であり、より好ましくは10%である。更に好ましくはTaを実質的に含有しないことである。「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とみなす。本実施形態に係る光学ガラスは、高価な原料であるTa2O5の含有率を低減でき、さらにはこれを含有しないことも可能であるため、原料コストの面でも優れている。
【0031】
WO3の含有率は、透過率の観点から、0%以上25%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは20%であり、より好ましくは15%であり、更に好ましくは10%である。
【0032】
P2O5とB2O3とAl2O3の総含有率に対するTiO2含有率の比(TiO2/(P2O5+B2O3+Al2O3))は、好ましくは0.25~0.85である。そして、この比の下限は、より好ましくは0.30であり、より好ましくは0.40である。この比の上限は、より好ましくは0.70であり、更に好ましくは0.60である。TiO2/(P2O5+B2O3+Al2O3)をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
【0033】
TiO2とNb2O5とWO3とBi2O3とTa2O5の総含有率に対するTiO2の含有率の比(TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5))は、好ましくは0.25~1.00である。そして、この比の下限は、より好ましくは0.30であり、更に好ましくは0.40である。この比の上限は、より好ましくは0.90であり、更に好ましくは0.80である。TiO2/(TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
【0034】
P2O5の含有率に対するBaOとTiO2の総含有率の比((BaO+TiO2)/P2O5)は、好ましくは0.40~1.50である。そして、この比の下限は、より好ましくは0.70である。この比の上限は、より好ましくは1.10であり、更に好ましくは0.90である。(BaO+TiO2)/P2O5をかかる範囲とすることで、屈折率を高くすることができる。
【0035】
本実施形態に係る光学ガラスは、任意成分として、Na2O、K2O、Li2O、ZnO、MgO、CaO、SrO、SiO2、ZrO2、Sb2O3、Y2O3、La2O3及びGd2O3からなる群より選ばれる一種以上を更に含有してもよい。
【0036】
Na2Oは、熔融性を向上させ、屈折率を下げる成分である。Na2Oの含有率が少なすぎると、熔融性が低下する傾向にある。Na2Oの含有率が多すぎると、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、Na2Oの含有率は、0%以上30%以下である。この含有率の下限は、好ましくは0%超であり、より好ましくは5%である。この含有率の上限は、好ましくは20%であり、より好ましくは15%である。Na2Oの含有率をかかる範囲とすることで、熔融性を高め、屈折率と化学的耐久性の低下を防ぐことができる。
【0037】
K2Oは、熔融性を向上させ、屈折率を下げる成分である。K2Oの含有率が少なすぎると、熔融性が低下する傾向にある。K2Oの含有率が多すぎると、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、K2Oの含有率は、0%以上25%以下である。この含有率の下限は、好ましくは0%超であり、より好ましくは3%である。この含有率の上限は、好ましくは20%であ、より好ましくは15%であり、更に好ましくは5%である。K2Oの含有率をかかる範囲とすることで、熔融性を高め、屈折率と化学的耐久性の低下を防ぐことができる。
【0038】
Li2Oの含有率は、熔融性の観点から、0%以上5%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は好ましくは4%であり、より好ましくは2%である。
【0039】
ZnOは、耐失透安定性を向上させ、部分分散比を下げる成分である。ZnOの含有率が少なすぎると、耐失透安定性が低下する傾向にある。ZnOの含有率が多すぎると、部分分散比が低下する傾向にある。このような観点から、ZnOの含有率は、0%以上15%以下である。この含有率の下限は、好ましくは0%超であり、より好ましくは1%である。この含有率の上限は、好ましくは10%であり、より好ましくは8%である。ZnOの含有率をかかる範囲とすることで、耐失透安定性を高め、部分分散比の低下を防ぐことができる。
【0040】
MgOの含有率は、高分散化の観点から、0%以上10%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは5%であり、より好ましくは4%である。
【0041】
CaOの含有率は、高分散化の観点から、0%以上10%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは8%であり、より好ましくは6%である。
【0042】
SrOの含有率は、高分散化の観点から、0%以上15%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは12%であり、より好ましくは10%である。
【0043】
SiO2の含有率は、熔融性の観点から、0%以上5%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは3%であり、より好ましくは1%である。
【0044】
ZrO2の含有率は、熔融性の観点から、0%以上5%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは3%以下であり、より好ましくは1.5%である。
【0045】
Sb2O3の含有率は、ガラス熔融時の脱泡性の観点から、0%以上1%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは0.5%であり、より好ましくは0.2%である。
【0046】
Y2O3の含有率は、熔融性の観点から、0%以上8%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは6%、より好ましくは5%であり、更に好ましくは4.5%である。
【0047】
La2O3の含有率は、熔融性の観点から、0%以上5%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは4%であり、より好ましくは3.5%である。また、コストの観点から、La2O3は実質的に含有しないことがより更に好ましい。「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とみなす。
【0048】
Gd2O3は高価な原料であるため、その含有率は、0%以上10%以下である。この含有率の下限は、0%超であってもよい。この含有率の上限は、好ましくは8%であり、さらに好ましくは7.5%である。
【0049】
またさらに、本実施形態に係る光学ガラスは、以下の関係を満たすことが好ましい。
【0050】
P2O5の含有率に対するTiO2の含有率の比(TiO2/P2O5)は、好ましくは0.25~0.85である。そして、この比の下限は、より好ましくは0.30であり、更に好ましくは0.40である。この比の上限は、より好ましくは0.75であり、更に好ましくは0.60である。TiO2/P2O5をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
【0051】
TiO2の含有率に対するAl2O5の含有率の比(Al2O3/TiO2)は、0~0.15である。そして、この比の下限は、0超であってもよい。この比の上限は、好ましくは0.12、より好ましくは0.09である。Al2O3/TiO2をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
【0052】
P2O5の含有率に対するB2O3の含有率の比(B2O3/P2O5)は、好ましくは0~0.30である。そして、この比の下限は、0超であってもよい。この比の上限は、より好ましくは0.25であり、更に好ましくは0.20である。B2O3/P2O5をかかる範囲とすることで、部分分散比を高くすることができる。
【0053】
P2O5とB2O3とSiO2とAl2O3の総含有率に対するBaOとTiO2とNb2O5とWO3とBi2O3とTa2O5の総含有率の比((BaO+TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3))は、好ましくは0.40~2.00である。そして、この比の下限は、より好ましくは0.50であり、更に好ましくは0.60である。この比の上限は、より好ましくは1.60であり、更に好ましくは1.00である。(BaO+TiO2+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5)/(P2O5+B2O3+SiO2+Al2O3)をかかる範囲とすることで、部分分散比を高め、屈折率の低下を防ぐことができる。
【0054】
Li2OとNa2OとK2Oの総含有率(ΣA2O;ただし、A=Li、Na、K)は、熔融性や屈折率や化学的耐久性の観点から、5~35%である。この総含有率の下限は、好ましくは7%であり、より好ましくは9%であり、更に好ましくは11%である。この総含有率の上限は、好ましくは25%であり、より好ましくは20%であり、更に好ましくは18%である。
【0055】
これらの含有率の好適な組み合わせとしては、Li2O含有率:0%以上5%以下、Na2O含有率:0%以上30%以下、及びK2O含有率:0%以上25%以下である。かかる組み合わせとすることで、熔融性を高め、化学的耐久性の低下を防ぐことができる。
【0056】
MgOとCaOとSrOとBaOとZnOの総含有率(ΣEO;ただし、E=Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)は、熔融性や屈折率や化学的耐久性の観点から、0~30%である。この総含有率の下限は、好ましくは5%であり、より好ましくは8%であり、更に好ましくは10%である。この総含有率の上限は、好ましくは25%であり、より好ましくは15%である。
【0057】
別の好適な組み合わせとしては、BaO含有率:0%以上30%以下、ZnO含有率:0%以上15%以下、MgO含有率:0%以上10%以下、CaO含有率:0%以上10%以下、及びSrO含有率:0%以上15%以下である。かかる組み合わせとすることで、部分分散比を高め、低分散化を防ぐことができる。
【0058】
SiO2とB2O3の総含有率(SiO2+B2O3)は、0%以上10%以下である。この総含有率の下限は、好ましくは0%超であり、より好ましくは1%であり、更に好ましくは2%である。この総含有率の上限は好ましくは7%であり、より好ましくは6%であり、更に好ましくは4%である。
【0059】
さらに別の好適な組み合わせとしては、SiO2含有率:0%以上5%以下、及びB2O3含有率:0%以上10%以下である。かかる組み合わせとすることで、熔融性を高め、低分散化を防ぐことができる。
【0060】
TiO2に対するLi2OとNa2OとK2Oの総含有率(ΣA2O;ただし、A=Li、Na、K)の比(ΣA2O/TiO2)は、好ましくは0.10~2.00である。そして、この比の下限は、より好ましくは0.20であり、更に好ましくは0.30である。この比の上限は、より好ましくは1.60であり、更に好ましくは1.30である。ΣA2O/TiO2をかかる範囲とすることで、部分分散比を高め、熔融性の低下を防ぐことができる。
【0061】
MgOとCaOとSrOとBaOとZnOの総含有率(ΣEO;ただし、E=Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)に対するLi2OとNa2OとK2Oの総含有率(ΣA2O;ただし、A=Li、Na、K)の比(ΣEO/ΣA2O)は、好ましくは0~3.00である。そして、この比の下限は0超が好ましく、より好ましくは0.20であり、更に好ましくは0.80である。この比の上限は、より好ましくは2.00であり、更に好ましくは1.50である。ΣEO/ΣA2Oをかかる範囲とすることで、熔融性を高め、屈折率の低下を防ぐことができる。
【0062】
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、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。
【0063】
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、炭酸塩、硝酸塩、硫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℃にて熔融し、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。上述した融解温度の下限は、より好ましくは1200℃であり、また上限は、より好ましくは1350℃であり、更に好ましくは1300℃である。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。
【0064】
原料は、不純物の含有率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にある。
【0065】
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。
【0066】
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(nd)が高いほど透過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におけるd線に対する屈折率(nd)は、1.60~1.85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1.65であり、屈折率(nd)の上限は、より好ましくは1.80である。
【0067】
本実施形態に係る光学ガラスのアッベ数(νd)は、20~35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22であり、アッベ数(νd)の上限は、より好ましくは30である。
【0068】
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、大きな部分分散比(Pg,F)を有することが望ましい。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部分分散比(Pg,F)は、0.61以上であることが好ましい。そして、部分分散比(Pg,F)の下限は、より好ましくは0.62であり、更に好ましくは0.64である。また、部分分散比(Pg,F)の上限は特に限定されないが、例えば、0.66としてもよい。
【0069】
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、大きな異常分散性(ΔPg,F)を有することが望ましい。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異常分散性を示す値(ΔPg,F)は、0.015以上であることが好ましい。そして異常分散性を示す値(ΔPg,F)の下限は、より好ましくは0.020であり、更に好ましくは0.030である。また、異常分散性を示す値(ΔPg,F)の上限は特に限定されないが、例えば、0.055としてもよい。
【0070】
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。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。また上記光学素子が用いられる光学系としては、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、蛍光顕微鏡や多光子顕微鏡等の顕微鏡装置の各種光学装置に好適に使用できる。かかる光学装置は、上述した撮像装置や顕微鏡に限られず、望遠鏡、双眼鏡、レーザー距離計、プロジェクタ等も含まれるが、これらに限られない。以下に、これらの一例を説明する。
【0071】
<撮像装置>
図1は、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした一例を示す斜視図である。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、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。
【0072】
図2及び
図3は、本実施形態に係る光学装置を撮像装置とした他の例を示す概略図である。
図2は、撮像装置CAMの正面図を示し、
図3は、撮像装置CAMの背面図を示す。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。
【0073】
撮像装置CAMは、電源ボタン(不図示)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ーMに表示される。撮影者は、液晶モニターM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、メモリー(不図示)に記録保存する。
【0074】
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。
【0075】
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、低い色収差、小型化が求められる。これらを実現するには光学系に分散特性が互いに異なるガラスを用いることが有効である。特に、低分散でありながらより高い部分分散比(Pg,F)を有するガラスの需要は高い。このような観点から、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。
【0076】
<顕微鏡>
図4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、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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
例えば、試料Sを蛍光観察する場合、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。
【0082】
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を透過する。
【0083】
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。
【0084】
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。その場合、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。
【0085】
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。
【0086】
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113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。
【0087】
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。
【0088】
<接合レンズ>
図5は、本実施形態に係る接合レンズの一例を示す概略図である。接合レンズ3は、第1のレンズ要素301と第2のレンズ要素302とを有する複合レンズである。第1のレンズ要素と第2のレンズ要素の少なくとも1つは、本実施形態に係る光学ガラスを用いる。第1のレンズ要素と第2のレンズ要素は、接合部材303を介して接合されている。接合部材303としては、公知の接着剤等を用いることができる。なお、「レンズ要素」とは、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズのことを意味する。
【0089】
本実施形態に係る接合レンズは、色収差補正の観点で有用であり、上述した光学素子や光学系や光学装置等に好適に使用できる。そして、接合レンズを含む光学系は、カメラ用交換レンズや光学装置等にとりわけ好適に使用できる。なお、上述の態様では2つのレンズ要素を用いた接合レンズについて説明したが、これに限られず、3つ以上のレンズ要素を用いた接合レンズとしてもよい。3つ以上のレンズ要素を用いた接合レンズとする場合、3つ以上のレンズ要素のうち少なくとも1つが本実施形態に係る光学ガラスを用いて形成されていればよい。
【実施例】
【0090】
次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0091】
<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(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)、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ルツボに投入し、1100~1350℃の温度で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。
【0092】
<物性評価>
図6は、各実施例及び各比較例のP
g,Fとν
dをプロットしたグラフである。
【0093】
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、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、はそれぞれ波長656.273nm、486.133nmの光に対するガラスの屈折率を示す。
νd=(nd-1)/(nF-nC)・・・(1)
【0094】
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、波長435.835nmの光に対するガラスの屈折率を示す。部分分散比(Pg,F)の値は、小数点以下第3位までとした。
Pg,F=(ng-nF)/(nF-nC)・・・(2)
【0095】
異常分散性(ΔPg,F)
各サンプルの異常分散性(ΔPg,F)は、正常分散性を有するガラスとしてF2およびK7の2硝種を基準とした部分分散比標準線からの偏りを示す。すなわち、縦軸を部分分散比(Pg,F)、横軸をアッベ数νdとする座標上で、2硝種を結ぶ直線と、比較対象のガラスの値との縦座標の差分が、部分分散比の偏り、すなわち異常分散性(ΔPg,F)となる。上記の座標系で、部分分散比の値が、基準となる硝種を結ぶ直線よりも上側に位置する場合にはガラスは正の異常分散性(+ΔPg,F)を示し、下側に位置する場合にはガラスは負の異常分散性(-ΔPg,F)を示す。なお、F2およびK7のアッベ数νdと部分分散比(Pg,F)は以下の通りである。
F2:アッベ数νd=36.33、部分分散比(Pg,F)=0.5834
K7:アッベ数νd=60.47、部分分散比(Pg,F)=0.5429
異常分散性(ΔPg,F)の値は、小数点以下第3位までとした。
ΔPg,F=Pg,F-(-0.0016777×νd+0.6443513)・・・(3)
【0096】
各実施例及び各比較例の光学ガラスについて、各成分の酸化物基準の質量%による組成と各物性の評価結果を、表1~36に示す。式中の「ΣA2O」は、Li2OとNa2OとK2Oの総含有率;(A=Li、Na、K)を示す。式中の「ΣEO」は、MgOとCaOとSrOとBaOとZnOの総含有率;(E=Mg、Ca、Sr、Ba、Zn)を示す。比較例1~3は、光学ガラスを得ることができなったため、物性については「測定不可」であった。
【0097】
【0098】
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【0132】
【0133】
以上より、本実施例の光学ガラスは、高分散でありながら高い部分分散性を有していることが確認された。また、本実施例の光学ガラスは、着色が抑制され、透過性にも優れていることが確認された。
【符号の説明】
【0134】
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、CAM…撮像装置(レンズ非交換式カメラ)、WL…撮影レンズ、M…液晶モニター、EF…補助光発光部、B1…レリーズボタン、B2…ファンクションボタン、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、3…接合レンズ、301…第1のレンズ要素、302…第2のレンズ要素、303…接合部材