光学玻璃、光学元件、光学系统、更换镜头和光学装置

技术领域

本发明涉及光学玻璃、光学元件、光学系统、更换镜头和光学装置。本发明要求2018年11月30日提交的日本专利申请号2018-224548的优先权，对于认可以文献引用的方式进行内容引入的指定国，将该申请中记载的内容以引用的方式引入到本申请中。

背景技术

作为能够用于摄像设备等的光学玻璃，例如已知专利文献1中记载的光学玻璃。近年来，开发出了具备高像素数的图像传感器的摄像设备等，作为这些设备中使用的光学玻璃，要求高色散低比重的光学玻璃。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-219365号公报

发明内容

本发明的第一方式涉及一种光学玻璃，其中，以质量％计，P

本发明的第二方式涉及一种光学元件，其使用了上述的光学玻璃。

本发明的第三方式涉及一种光学系统，其包含上述的光学元件。

本发明的第四方式涉及一种更换镜头，其具备上述的光学系统。

本发明的第五方式涉及一种光学装置，其具备上述的光学系统。

附图说明

图1是具备使用了本实施方式的光学玻璃的光学元件的摄像装置的立体图。

图2是具备使用了本实施方式的光学玻璃的光学元件的摄像装置的另一例的主视图。

图3是图2的摄像装置的后视图。

图4是示出本实施方式的多光子显微镜的构成的示例的框图。

图5是对各实施例的光学常数值作图得到的图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式(下文中称为“本实施方式”)进行说明。以下的本实施方式是用于说明本发明的例示，并非旨在将本发明限定为以下的内容。本发明可以在其要点的范围内适当地变形来实施。

本说明书中，在没有特别声明的情况下，各成分的含量全部是相对于氧化物换算组成的玻璃总重量的质量％(质量百分数)。此处所说的氧化物换算组成是指下述的组成：假设作为本实施方式的玻璃构成成分的原料使用的氧化物、复合盐等在熔融时全部分解而变成氧化物，将该氧化物的总质量设为100质量％来表示玻璃中所含有的各成分。

本实施方式的光学玻璃为下述的光学玻璃：以质量％计，P

以往，为了实现高色散化，尝试了增加TiO

首先，对本实施方式的光学玻璃的各成分进行说明。

P

Na

K

Al

TiO

Nb

此外，本实施方式的光学玻璃可以进一步包含选自由SiO

SiO

B

Bi

MgO是对高折射率化有效的成分，从进一步提高耐失透性的方面出发，其含量的上限优选为2％以下。

Li

CaO是对高折射率化有效的成分，从进一步提高耐失透性的方面出发，其含量的上限优选为9.5％以下、更优选为8％以下。

BaO是对高折射率化有效的成分，从进一步提高耐失透性的方面出发，其上限优选为9％以下、更优选为8.5％以下。

SrO成分是对高折射率化有效的成分，从进一步提高耐失透性的方面出发，其上限优选为1.5％以下、更优选为0.5％以下。

ZnO是对高折射率化、高色散化有效的成分，从进一步提高耐失透性的方面出发，其含量的上限优选为5％以下、更优选为4％以下。

ZrO

Y

La

Gd

WO

Sb

本实施方式的光学玻璃能够减少作为昂贵原料的Ta

作为它们的优选组合，SiO

除此以外，关于各成分的组合及比例，可以进一步举出下述优选例。

P

B

TiO

Nb

Li

需要说明的是，除此以外，可以根据需要出于澄清、着色、消色、光学常数值的微调等目的，在玻璃组成中适量添加公知的澄清剂、着色剂、脱泡剂、氟化合物等成分。另外，并不限于上述成分，也可以在可得到本实施方式的光学玻璃的效果的范围内添加其他成分。

本实施方式的光学玻璃的制造方法没有特别限定，可以采用公知的方法。另外，制造条件可以适当地选择公知的条件。作为优选例之一，可以举出包括下述工序的方法：选择从与上述各原料对应的氧化物、氢氧化物、磷酸化合物(磷酸盐、正磷酸等)、碳酸盐和硝酸盐等中选出的1种作为玻璃原料，将其混合，进行在1100～1400℃的温度下熔融并搅拌均匀化的工序，之后冷却并成型。

更具体而言，可以采用下述制造方法：将氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等原料按照达到目标组成的方式进行调配，在优选为1100～1400℃、更优选为1100～1300℃、进一步优选为1100～1250℃下熔融，并进行搅拌，由此将其均匀化，进行消泡后，注入模具中进行成型。这样得到的光学玻璃可以根据需要进行再加热压制等而加工成所期望的形状，并实施研磨等，由此能够得到所期望的光学玻璃或光学元件。

并且，本实施方式的光学玻璃的组成容易熔融，因此容易搅拌均匀化，生产效率优异。即，将光学玻璃的原料50g在1100～1250℃的温度下加热时，到该原料熔解为止的时间优选小于15分钟、更优选为13分钟以下、进一步优选为10分钟以下。此处所说的“到熔解为止的时间”是指，从开始对光学玻璃的构成所需的原料进行加热保持的时刻起到这些原料熔融、通过目视在液面附近不再能够确认为止的时间。

在1100～1250℃的温度范围，由于玻璃原料在上述的短时间内熔解，因此能够抑制残存的玻璃原料混入玻璃中。另外，若要勉强地使残存的玻璃原料熔解而进行高温下的加热及长时间的加热保持，可能会导致玻璃的生产效率降低及透射率变差，但根据本实施方式，也不会发生该不良情况。

另外，原料优选使用杂质的含量少的高纯度品。高纯度品是指该成分包含99.85质量％以上。通过使用高纯度品，杂质量减少，结果具有能够提高光学玻璃的内部透射率的倾向。

接着，对本实施方式的光学玻璃的各物性值进行说明。

本实施方式的光学玻璃的部分色散比(P

从透镜的薄型化的方面出发，本实施方式的光学玻璃优选具有高折射率(折射率(n

本实施方式的光学玻璃的阿贝值(ν

并且，本实施方式的光学玻璃的折射率(n

从透镜轻量化的方面出发，本实施方式的光学玻璃优选具有低比重。但是，通常比重越低则折射率倾向于越低。鉴于该实际情况，本实施方式的光学玻璃的优选比重是以2.8为下限、3.4为上限的2.8～3.4的范围。

表示异常色散性的值(ΔP

从上述方面出发，本实施方式的光学玻璃的原料成本低，比重低，色散高(阿贝值(ν

<摄像装置>

图1是具备使用了本实施方式的光学玻璃的光学元件的摄像装置的立体图。

摄像装置1是所谓的数字单镜头反光照相机(可换镜头式照相机)，摄影镜头103(光学系统)具备以本实施方式的光学玻璃作为母材的光学元件。镜头镜筒102可自由装卸地安装于照相机机身101的镜头安装部(未图示)。并且，通过了该镜头镜筒102的镜头103的光在配置于照相机机身101的背面侧的多芯片模块106的传感器芯片(固态摄像元件)104上成像。该传感器芯片104是所谓的CMOS图像传感器等裸芯片，多芯片模块106是将例如传感器芯片104以裸芯片方式安装在玻璃基板105上而成的COG(玻璃上芯片，Chip On Glass)型的模块。

图2是具备使用了本实施方式的光学玻璃的光学元件的摄像装置的另一例的主视图，图3是图2的摄像装置的后视图。

该摄像装置CAM是所谓的数字静态照相机(不可换镜头式照相机)，摄影镜头WL(光学系统)具备以本实施方式的光学玻璃作为母材的光学元件。

摄像装置CAM中，若按下未图示的电源按钮，则摄影镜头WL的快门(未图示)被打开，来自被摄物(物体)的光被摄影镜头WL会聚，在配置于像面的摄像元件上成像。在摄像元件上成像的被摄物像显示在配置于摄像装置CAM背后的液晶显示器LM上。拍摄者一边观察液晶显示器LM一边决定被摄物像的构图，之后按下释放按钮B1，利用摄像元件对被摄物像进行拍摄，并记录保存于存储器(未图示)中。

在摄像装置CAM中配置有在被摄物较暗的情况下发出辅助光的辅助光发光部EF、用于摄像装置CAM的各种条件设定等的功能按钮B2等。

对于在这样的数字照相机等中使用的光学系统，要求更高的分辨率、轻量化、小型化。为了实现这些功能，在光学系统中使用高折射率的玻璃是有效的。特别是对于折射率高且具有更低的比重(S

<多光子显微镜>

图4是示出具备使用了本实施方式的光学玻璃的光学元件的多光子显微镜2的构成的示例的框图。

多光子显微镜2具备物镜206、会聚透镜208、成像透镜210。物镜206、会聚透镜208、成像透镜210中的至少一者具备以本实施方式的光学玻璃作为母材的光学元件。下面以多光子显微镜2的光学系统为中心进行说明。

脉冲激光装置201例如射出近红外波长(约1000nm)的、脉冲宽度为飞秒单位(例如100飞秒)的超短脉冲光。刚从脉冲激光装置201射出后的超短脉冲光通常形成沿规定方向偏振的线性偏振光。

脉冲分割装置202对超短脉冲光进行分割，提高超短脉冲光的重复频率数后射出。

光束调整部203具有下述功能：对于从脉冲分割装置202入射的超短脉冲光的光束径，与物镜206的瞳径相应地进行调整的功能；为了校正从试样S发出的多光子激发光的波长与超短脉冲光的波长在轴上的色差(焦点差)，对超短脉冲光的会聚和发散角度进行调整的功能；为了校正超短脉冲光的脉冲宽度在通过光学系统的期间由于群速度色散而变宽的情况，对超短脉冲光赋予相反的群速度色散的预啁啾功能(群速度色散补偿功能)等。

从脉冲激光装置201射出的超短脉冲光在脉冲分割装置202的作用下，其重复频率数增大，由光束调整部203进行上述调整。并且，从光束调整部203射出的超短脉冲光被分色镜204向分色镜205的方向反射，通过分色镜205，被物镜206会聚而照射至试样S。此时，可以通过使用扫描装置(未图示)使超短脉冲光在试样S的观察面上进行扫描。

例如，在对试样S进行荧光观察的情况下，在试样S被超短脉冲光照射的区域及其附近，将试样S染色的荧光色素受到多光子激发，发出波长比红外波长的超短脉冲光更短的荧光(下文中称为“观察光”)。

从试样S向物镜206的方向发出的观察光被物镜206进行准直，根据其波长，被分色镜205反射或者透过分色镜205。

被分色镜205反射的观察光入射到荧光检测部207。荧光检测部207例如由阻挡滤片、PMT(photomultipliertube：光电倍增管)等构成，接收被分色镜205反射的观察光，输出与其光量相应的电信号。另外，荧光检测部207配合超短脉冲光在试样S的观察面上的扫描对试样S的观察面上的观察光进行检测。

另一方面，透过分色镜205后的观察光被扫描单元(未图示)退扫描(descan)，透过分色镜204，被会聚透镜208会聚，通过设置在与物镜206的焦点位置大致共轭的位置的针孔209，透过成像透镜210，入射到荧光检测部211。

荧光检测部211例如由阻挡滤片、PMT等构成，接收由成像透镜210在荧光检测部211的光接收面上成像的观察光，输出与其光量相应的电信号。另外，荧光检测部211配合超短脉冲光在试样S的观察面上的扫描对试样S的观察面上的观察光进行检测。

需要说明的是，也可以通过将分色镜205从光路中移除而利用荧光检测部211检测从试样S向物镜206的方向发出的全部观察光。

另外，从试样S向与物镜206相反的方向发出的观察光被分色镜212反射并入射到荧光检测部213。荧光检测部113例如由阻挡滤片、PMT等构成，接收被分色镜212反射的观察光，输出与其光量相应的电信号。另外，荧光检测部213配合超短脉冲光在试样S的观察面上的扫描对试样S的观察面上的观察光进行检测。

由荧光检测部207、211、213分别输出的电信号被输入到例如计算机(未图示)中，该计算机可以基于所输入的电信号生成观察图像，并对所生成的观察图像进行显示、或者对观察图像的数据进行存储。

实施例

接着，对下述实施例和比较例进行说明，但本发明并不受下述实施例的任何限定。

<光学玻璃的制作>

按以下过程制作各实施例和比较例的光学玻璃。首先，按照达到各表中记载的组成(质量％)的方式称量选自氧化物、氢氧化物、磷酸化合物(磷酸盐、正磷酸等)、碳酸盐以及硝酸盐等中的玻璃原料。接着，将称量的原料混合，投入铂坩埚中，在1100～1300℃的温度下熔融70分钟左右并搅拌均匀。进行消泡后降低至适当的温度，之后铸入到模具中，退火、成型，由此得到各样品。

1.折射率(n

各样品的折射率(n

ν

2.部分色散比(P

各样品的部分色散比(P

P

3.表示异常色散性的值(ΔP

依据以下所示的方法求出表示各样品的异常色散性的值(ΔP

(1)基准线的制成

首先，作为正常部分色散玻璃，使用具有以下所示的阿贝值(ν

玻璃“F2”的特性：ν

玻璃“K7”的特性：ν

(2)ΔP

接着，在横轴为阿贝值(ν

4.比重(S

各样品的比重(S

5.玻璃原料的熔解时间

玻璃原料的熔解时间是指，将玻璃原料50g充分混合后放入铂坩锅中，从在1100～1250℃的温度下开始加热保持时起到玻璃原料熔解为止的时间。本实施例中，根据在铂坩锅中的玻璃液面上通过目视不再能够确认到玻璃原料的熔解残留而判断为玻璃原料熔解。

各表中分别示出各实施例和各比较例的组成及其物性值。需要说明的是，只要没有特别声明，则各成分的含量为质量％基准。

图5是对各实施例的光学常数值作图得到的图。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

可以确认：本实施例的光学玻璃的色散高并具有低比重，并且具有大的ΔP

符号说明

1···摄像装置、101···照相机机身、102···镜头镜筒、103···镜头、104···传感器芯片、105···玻璃基板、106···多芯片模块、2···多光子显微镜、201···脉冲激光装置、202···脉冲分割装置、203···光束调整部、204、205、212···分色镜、206···物镜、207、211、213···荧光检测部、208···会聚透镜、209···针孔、210···成像透镜、S···试样、CAM···摄像装置、WL···摄影镜头、EF···辅助光发光部、LM···液晶显示器、B1···释放按钮、B2···功能按钮