光学ガラス及びこれを使用した光学装置
【課題】
従来よりも自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を提供すること。
【解決手段】
重量基準で、ＳｉＯ2を２〜１０％，Ｂ2Ｏ3を５〜４５％，ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）を０〜１５％，Ｌａ2Ｏ3を３０〜６０％，Ｌｎ2Ｏ3 （Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）を０〜４０％，ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5を０〜３０％含む基礎ガラス組成物１００％に対し、Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満とした光学ガラス及びこの光学ガラスを有する光学系を備えた光学装置としたこと。
従来よりも自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を提供すること。
【解決手段】
重量基準で、ＳｉＯ2を２〜１０％，Ｂ2Ｏ3を５〜４５％，ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）を０〜１５％，Ｌａ2Ｏ3を３０〜６０％，Ｌｎ2Ｏ3 （Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）を０〜４０％，ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5を０〜３０％含む基礎ガラス組成物１００％に対し、Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満とした光学ガラス及びこの光学ガラスを有する光学系を備えた光学装置としたこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ガラス、特に、蛍光観察や蛍光強度測定のための光学系に用いられる光学ガラスと、この光学ガラスを使用した光学装置に関するものである。特に、自家蛍光を放出する成分であるＣｒの含有量を極力少なくしたものである。
【背景技術】
【０００２】
蛍光顕微鏡等の蛍光観察測定装置の利用において、一分子蛍光観察や蛍光強度の低い試料の蛍光強度測定など、観察測定に用いる装置の高精度化が要求されている。
このような装置の像観察や測定における精度を悪化させる一因として、光学系のレンズに使用されるガラスの自家蛍光が知られている。
【０００３】
この自家蛍光とは、試料を励起するため励起光がレンズを通過するときに、レンズの材料であるガラスに励起光が一部吸収され、放出される蛍光である。この自家蛍光は、試料から放出された蛍光と重なり、蛍光像の暗部の情報を失わせることから精度の高い観察を困難にする。蛍光強度測定においては、自家蛍光がバックグラウンドノイズとなり、蛍光強度の低い試料の精度よい測定が困難になる。自家蛍光の強度が低減されたガラスを使用することにより、精度の高い観察や測定が可能になる。
【０００４】
またこのような蛍光観察、測定において、試料が生細胞等である場合、励起光として紫外光を使うと、生細胞にダメージを与える場合があることから、例えば波長４８０ｎｍの可視光が使われることが多い。
【０００５】
自家蛍光強度が低減されたガラス（以下「低蛍光ガラス」と称する。）に関する技術として、特許文献１及び特許文献２に示されているように、ガラス中の不純物の含有量を低減させたものがある。また、特許文献２に示されているように、ガラス製造時における不純物の混入を低減させた製造方法がある。
【０００６】
特許文献１には、不純物の含有量が低いガラスとして、不純物としての含有量がＡｓ2Ｏ3が０．０５％以下，Ｓｂ2Ｏ3が０．０５％以下，Ｖ2Ｏ5が１０ｐｐｍ以下，ＣｕＯが１０ｐｐｍ以下，ＣｅＯ2が１ｐｐｍ以下という低蛍光ガラスが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には不純物の含有量が低いガラスとして、不純物である白金の量が１０ｐｐｍ以下で、砒素を実質的に含有せず、またアンチモンも実質的に含有しない低蛍光ガラスが開示されている。また、製造方法として、気相からの白金の混入、及び白金るつぼとガラス融液界面から白金の混入を阻止することにより不純物量を低減させたガラスの製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平４−２１９３４２号公報
【特許文献２】特開平１１−１０６２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の技術による低蛍光ガラスでは、可視光を照射した場合、十分に自家蛍光を低減できないという課題があった。
【０００９】
そして上述のように、蛍光顕微鏡は蛍光像の観察や蛍光量の測定に用いられる。この蛍光顕微鏡の光学系のレンズにも、収差を良好に補正するために、高屈折率低分散性の光学ガラスが使用されている。ところが、高屈折率低分散性の光学ガラスは自家蛍光を発生しやすい。そのため、高屈折率低分散性の光学ガラスを用いた蛍光顕微鏡では、コントラストの高い蛍光像の観察や、精度の高い測定が困難になるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来のものに比べ可視光を照射した場合の、自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そして、上記目的を達成するために鋭意研究の結果、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系のガラスにおいて、Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満とすることにより、可視光を照射した場合の自家蛍光を低減できることを見いだした。
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の光学ガラスは、重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１３】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜１５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜４０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ０〜３０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１４】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１５】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜４５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜２０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１６】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜５％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） １〜６０％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜１０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１７】
また、本発明の別の態様は、重量基準で、上記の基礎ガラス組成物１００％に対し、脱泡剤として、Ｓｂ2Ｏ3，塩化物，硫化物，フッ化物のいずれか１種以上を０．０１〜１％含有するものである。
【００１８】
さらに、本発明の別の態様は、Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｒｂ2Ｏ，Ｃｓ2Ｏのうちの少なくとも１種以上を、重量基準で０〜１０％含有するものである。
【００１９】
また、本発明の光学装置は、上記した光学ガラスを有する光学系を備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光学ガラスによれば、従来よりも可視光を照射した場合に、自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を実現できる。
【００２１】
特に、本発明の光学ガラスはＣｒ含有量を５ｐｐｍ未満としているため、自家蛍光が小さいガラスが得られる。そして、このガラスはＣｒ含有量が少ないため蛍光像観察で利用される４００〜７００ｎｍにおける屈折率、分散等の光学的性質や化学的性質、熱的性質、機械的性質などにほとんど影響を与えない。
【００２２】
そのため、光学系の設計変更や、化学的性質、熱的性質、機械的性質が関係する機械加工工程、コーティング工程等の工程変更は不要であり、従来の光学系のガラスを本発明の低蛍光ガラスに容易に置き換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、上記したような成分を含有しているＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系の光学ガラスであるが、以下、各ガラス成分のそれぞれの役割とそれぞれの成分の最適な含有量の決定理由について説明する。
【００２４】
第１実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3を含んでいる。
【００２５】
ＳｉＯ2はガラス網目形成成分の一つである。本実施形態の光学ガラスは、ＳｉＯ2を２〜１０％含有している。２％未満ではガラスの化学的耐久性が劣化してしまう。一方、本実施形態では１０％を超えるとガラスの安定性が低下し、結晶化する蛍光が強くなってしまう。
【００２６】
Ｂ2Ｏ3は、ガラス網目形成成分の一つである。本実施形態の光学ガラスは、Ｂ2Ｏ3を５〜４５％含有している。５％未満ではガラスの安定性と溶融性を悪化させる。また、４５％を超えると化学的耐久性を劣化させる。
【００２７】
Ｌａ2Ｏ3は、屈折率を高めるための成分である。本実施形態の光学ガラスは、Ｌａ2Ｏ3を３０〜６０％含有している。本実施形態では３０％未満では所望の屈折率が得られない。一方、６０％を超えるとガラスの安定性が低下する。
【００２８】
第２実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、上記の３つの成分に加えて、ＲＯ、Ｌｎ2Ｏ3、ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5のうちの少なくとも１つを含んでいる。
【００２９】
ＲＯは、Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａであり、ＺｎＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，ＢａＯを示す。ＲＯは、屈折率とガラスの安定性を調整するための成分である。特にＢａＯはガラスの高屈折率化に大きく寄与する成分である。また、残りの成分は、屈折率の調整とともに、ガラスの安定性の向上に寄与する。本実施形態の光学ガラスは、ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）を０〜１５％含有している。１５％を超えるとガラスの安定性・化学的耐久性が低下してしまう。本実施形態の光学ガラスがＲＯを含む場合、ＺｎＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，ＢａＯのうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。
【００３０】
Ｌｎ2Ｏ3は、Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄであり、Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3を示す。Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3は、屈折率を高めるとともに分散値を調整する成分である。本実施形態の光学ガラスは、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）を０〜４０％含有している。４０％を超えるとガラスの安定性が劣化し、結晶化傾向が強くなる。本実施形態の光学ガラスがＬｎ2Ｏ3を含む場合、Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3のうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。
【００３１】
ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5は、屈折率を高めるとともに分散値を調整する成分である。本実施形態の光学ガラスは、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5を０〜３０％含有している。３０％を超えると溶融性が悪化し、ガラスの安定性も劣化させる。本実施形態の光学ガラスが、ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5を含む場合、これらのうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。
【００３２】
第３実施形態の光学ガラスは、各成分の割合が第１実施形態の光学ガラスと異なる。すなわち、ＳｉＯ2は２〜２０％、Ｂ2Ｏ3は５〜４５％、Ｌａ2Ｏ3は１０〜２９％となっている。第１実施形態と比べ、ＳｉＯ2は上限が２０％と多い。一方、Ｌａ2Ｏ3は１０〜２９％と少ない。
【００３３】
また第４実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、第３実施形態の３つの成分に加えて、ＲＯ、Ｌｎ2Ｏ3、ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5のうちの少なくとも１つを含んでいる。すなわち、ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）は０〜４５％、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）は０〜１０％、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5は１〜２０％となっている。第４実施形態の光学ガラスでは、ＲＯと、Ｌｎ2Ｏ3については含有しない場合がある。
【００３４】
また第５実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、第４実施形態の３つの成分に加えて、Ａｌ2Ｏ3を含んでいる。また、ＲＯとＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5のうちの少なくとも１つを含んでいる。すなわち、Ａｌ2Ｏ3は０．１〜５％、ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）は１〜６０％、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5は１〜１０％となっている。また、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）は０〜１０％であり含有しない場合がある。
【００３５】
Ａｌ2Ｏ3は屈折率を調整するとともに、ガラスの粘度や耐候性を調整する成分である。５％を超えると、ガラスの安定性と溶融生が悪化する。
その他の各成分の機能などは、第１及び第２実施形態で説明したとおりである。
【００３６】
また、第１実施形態〜第５実施形態の光学ガラスは、上記の基礎ガラス組成物１００％に対して、Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満となっている。
【００３７】
Ｃｒは、自家蛍光を放出する成分である。Ｃｒは、波長５４５ｎｍにピークを有する蛍光と、波長７００ｎｍ付近にピークを有する自家蛍光を発する。特に後者の自家蛍光は、６５０ｎｍより長波長側において広い範囲で観測され、Ｃｒ含有量に対する感度が高い。そのため近赤外域における高精度な蛍光観察や測定を妨げる原因となる成分である。Ｃｒの含有量が５ｐｐｍを超えると本発明の目的を達成できない。よって、Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であるのが好ましい。特に、Ｃｒの含有量が２ｐｐｍ以下であることが好適である。
【００３８】
次に、第６の実施形態の光学ガラスについて述べる。第６の実施形態の光学ガラスは、第１実施形態〜第５実施形態の光学ガラスにおいて、脱泡剤として、Ｓｂ2Ｏ3，塩化物，硫化物，フッ化物のいずれかを１種以上を０．０１〜１％含有している。このようにすると、ガラスの溶融時に原料が分解・反応して発生する泡を減ずることができる。０．０１％より少ないと脱泡効果が得られない。一方、１％を超えると自家蛍光を増加させるという問題を生じる。
【００３９】
次に、第７実施形態の光学ガラスについて述べる。第７実施形態の光学ガラスは、第１〜第６実施形態の光学ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物であるＬｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｒｂ2Ｏ，Ｃｓ2Ｏのうちの少なくとも１種以上を、０〜１０％含有している。このようにすることで、ガラスの溶融性を向上させることができる。１０％を超えると化学的耐久性やガラスの安定性が劣化する。なお、複数のアルカリ金属酸化物を含有させることが望ましい。
【００４０】
なお、本実施形態の光学ガラスには、脱泡性・溶融性・安定性の向上等の目的で、他の成分を含ませることも可能である。
【００４１】
次に、本発明の蛍光観察測定装置について説明する。
本発明の光学装置とは、例えば、蛍光顕微鏡、生細胞観察装置、遺伝子解析装置、フォトルミネッセンス測定装置、蛍光分光光度計、蛍光寿命測定装置、プラズマディスプレイパネル検査装置、蛍光観察機能を有する内視鏡等である。いずれにせよ、蛍光を観察あるいは測定する装置である。
【００４２】
これらの光学装置は、試料が放出する蛍光を観察・測定するものである。試料から蛍光を放出させるために、光源から発した励起光を、光学系を通して試料に照射する。この励起光の照射により試料は蛍光を放出する。この蛍光は、光学系を通して光検出器（フォトダイオード、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）により検出される。
【００４３】
上記の光学系には、光学ガラス等からなるレンズ、プリズム、ミラー、フィルタ等の光学部品が含まれる。これらの光学部品に本実施形態の光学ガラスを使用することで、これらの部品から発生する自家蛍光の強度（光量）を低減できる。その結果、蛍光観察においては、蛍光像のコントラストの低下を抑えることができる。また、蛍光測定においては、蛍光信号におけるノイズ成分（自家蛍光）を低減できる。
【実施例１】
【００４４】
次に、実施例１の光学ガラスを、試験例１〜２０として表１に示す。実施例１では、２０種類のガラス試料を作製し、それぞれの蛍光量を測定した。なお、表１の組成は重量基準の百分率で表記した。
【００４５】
本実施例の光学ガラスは、不純物の混入が少ない高純度のガラス原料を使用した。このガラス原料を所定の比率となるように混合し、白金るつぼ内で１１００〜１４００℃、２〜５時間溶融し、アニールした。このようにして作製したガラスを１１×１１×４０ｍｍの角柱に加工し、長手方向の４面（１１×４０ｍｍの面）を鏡面研磨して、光学ガラスを得た。
【００４６】
この光学ガラスを使用して、分光蛍光光度計（日本分光（株）製、ＦＰ−６５００）により蛍光強度を測定した。測定では、各実施例の光学ガラスに４８０ｎｍの光を照射し、５３０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける蛍光強度を測定した。そして、５３０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける蛍光強度を積分した値（任意単位）を自家蛍光強度とし、任意に選択した市販のＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系ガラスの自家蛍光強度と比較して評価を行った。評価は、前記市販のガラスの自家蛍光強度を基準とし、表１の各試験例の自家蛍光強度との比を求め、この比を蛍光度とした。蛍光度が０．７未満をＡ、０．７〜１．５をＢ、１．５以上をＣとした。
【００４７】
また、表２に比較例として、市販の光学ガラス２種類（Ｃｒ含有量は未測定）について同様にして行った、自家蛍光強度の測定結果に基づく蛍光度の評価結果を示す。市販ガラス１，市販ガラス２の光学ガラスは、上記の評価基準としたＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系ガラスとは別の、市販のＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系光学ガラスである。
【００４８】
本発明の目的を達成するためには、この蛍光度の指標がＡであることが望ましい。
この結果より、本実施例の光学ガラスは、比較例の光学ガラスに比べ、自家蛍光強度が低減されていることが確認された。
【００４９】
なお、各試験例と実施形態の対応は次のとおりである。
第１実施形態：試験例１〜試験例１０
第２実施形態：試験例１〜試験例１０
第３実施形態：試験例１１〜試験例２０
第４実施形態：試験例１２、試験例１４〜試験例２０
第５実施形態：試験例１８，試験例２０
第６実施形態：試験例３，試験例４，試験例８〜試験例１０，試験例１４〜試験例１６， 試験例１９，試験例２０
第７実施形態：試験例１〜試験例２０
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１の続き
【００５２】
【表２】
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の光学装置の一実施例を図１に基づいて述べる。図１は本発明の光学装置である蛍光顕微鏡１の概略を示した説明図である。蛍光顕微鏡１は、励起光源部２、励起光光学系３、フィルタ部４、接眼光学系５、画像撮影部６、表示装置７、対物レンズ８及び試料台１０とから構成されている。また、９は試料（標本）である。
【００５４】
励起光源部２は、励起光１１を放出するキセノンランプと図示しない電源装置とを備えている。励起光光学系３は励起光１１を試料９に導く光学系であって、励起光源部２とフィルタ部４の間に配置されている。フィルタ部４は、誘電体多層膜フィルタから構成されている。このフィルタ部４は、バンドパスフィルタとダイクロイックミラーを有する。ダイクロイックミラーは励起光１１を反射し、蛍光１２を透過させる特性を有している。
【００５５】
接眼光学系５は、試料９の像(蛍光像)を肉眼で観察するための光学系である。画像撮影部６は、蛍光１２の像を撮影するＣＣＤカメラである。表示装置７は、撮影した蛍光１２の像を表示する。対物レンズ８は、励起光１１を試料上に集光するとともに、蛍光１２を所定の位置に集光して像を形成する。試料台１０は、試料９を設置するためのものである。
【００５６】
励起光源部２から放出された光は、励起光光学系３を通りフィルタ部４に入射する。フィルタ部４には、４６０〜４９５ｎｍを透過するバンドパスフィルタが配置されている。よって、励起光源部２から放出された光がフィルタ部４を通ることで、波長４６０〜４９５ｎｍの光、すなわち励起光１１が得られる。
【００５７】
次にこの励起光１１は、ダイクロイックミラーに入射する。ダイクロイックミラーは、５０５ｎｍより短波長の光を反射し、５０５ｎｍより長波長の光を透過する光学特性を有している。このダイクロイックミラーは励起光１１の進行方向に対して４５度の角度をなして設けられている。そのため、ダイクロイックミラーに入射した励起光１１は、９０度折り曲げられて、対物レンズ８へ導かれる。
【００５８】
励起光１１は対物レンズ８により集光され、試料台１０に備えられた試料９に照射される。励起光１１は試料９（蛍光物質）により吸収され、試料９より蛍光１２が放出される。
【００５９】
この蛍光１２は、対物レンズ８により集光される。集光された蛍光１２は、フィルタ部４のダイクロイックミラーに入射する。ここで、蛍光１２の波長は、５０５ｎｍよりも長い。そのため、蛍光１２はダイクロイックミラー透過する。蛍光１２は、さらに波長５１０ｎｍより長波長の光を透過するフィルタを通過した後、所定の位置に集光し蛍光像を形成する。そして、この蛍光像は、接眼光学系５により観察される。
【００６０】
また、蛍光顕微鏡１は光路切替機構（不図示）を備えていても良い。光路切替機構により光路を切り替えることで、画像撮影部６に蛍光１２を導くことができる。このようにすることで、蛍光像を画像撮影部６により撮影することができる。撮影された蛍光像は、表示装置７に表示される。
【００６１】
本実施例では、ノイズとなる自家蛍光は、フィルタ部４と対物レンズ８において発生する。本実施例においては、対物レンズ８に使用される光学レンズの一部に、実施例１の光学ガラス（試験例１〜２０のいずれかの光学ガラス）を用いている。これにより、対物レンズ８で発生する自家蛍光を低減させることができた。その結果、蛍光像のコントラストが増加し、明瞭な蛍光像を得ることができた。
【実施例３】
【００６２】
次に、本発明の光学装置の他の実施例を図２に基づいて述べる。図２は本発明の光学装置である蛍光顕微鏡１３の概略を示した説明図である。蛍光顕微鏡１３は、上記図１の蛍光顕微鏡１と対比して、画像撮影部６を光検出部１４とした以外は相違点がないため、詳細な説明は省略する。なお、光検出部１４は、蛍光１２の強度を測定する光電子増倍管と図示しない電源装置とを有する。
【００６３】
蛍光１２は、フィルタ部４のダイクロイックミラーを透過し、さらに波長４２０ｎｍより長波長の光を透過するフィルタを通過する。そして、蛍光１２は光検出部１４入射する。光検出部１４では、光強度（蛍光強度）が電流値として測定され、表示装置１５にその値が表示される。
【００６４】
このときノイズとなる自家蛍光は、フィルタ部４と、対物レンズ８において発生する。ここで、試料台１０に試料９を設置せずに、蛍光強度の測定を実施するとフィルタ部４や対物レンズ８で発生する自家蛍光が測定される。
【００６５】
本実施例においては、対物レンズ８に使用されるガラスの一部に、実施例１の光学ガラスを用いている。そして、試料台１０に試料を設置せず蛍光強度測定を行った。また、従来の光学ガラスを使用した対物レンズ８を用いて、蛍光強度測定を行った。
【００６６】
その結果、実施例１の光学ガラスを使用した対物レンズ８の場合、蛍光強度測定値（任意単位）が６３であった。これに対して、従来の光学ガラスを使用した対物レンズ８の場合の蛍光強度測定値（任意単位）が２６０であった。このように、実施例１の光学ガラスにおける自家蛍光の強度は、従来と比較して約１／４になっている。そのため、従来技術による蛍光顕微鏡よりも、バックグラウンドノイズを小さくすることができた。
【実施例４】
【００６７】
次に、本発明の光学装置の他の実施例を図３に基づいて述べる。図３は本発明の光学装置である分光蛍光光度計２０の構成を示した説明図である。分光蛍光光度計２０は、光度計本体２１と、制御・解析部２２と、図示しない電源とからなる。
【００６８】
光度計本体２１は、励起光３４の試料への照射及び、試料が放出した蛍光３５を強度信号に変換する。制御・解析部２２は、光度計本体２１の制御と測定した蛍光強度の表示・解析を行う。
【００６９】
光度計本体２１は、励起光光学系２３と試料室２４と蛍光光学系２５とから構成される。励起光光学系２３は、励起光３４を放出するキセノンランプ２６と、励起光３４を分光する励起光用回析格子２７と、励起光３４を試料に向けて方向を変えるミラー２８と、試料室２４と空間を分ける励起光出射窓２９とからなる。励起光出射窓２９は、実施例１の低蛍光ガラスを使用している。
【００７０】
試料室２４と励起光光学系２３との空間を分ける理由は、試料室２４からの異物侵入などによる励起光光学系２３の汚染を防ぐためである。後述する蛍光光学系２５も同じ理由で、試料室２４と蛍光入射窓３１によって空間を分けている。
【００７１】
蛍光光学系２５は、光入射窓３１と、蛍光用回析格子３２と光電子増倍管３３とから構成される。光入射窓３１は、試料３０が放出した蛍光３５が蛍光光学系２５に入射する位置に設けられている。蛍光用回析格子３２は、入射した蛍光３５を分光する。光電子増倍管３３は、分光された蛍光の光強度を電流に変換する。ここで、蛍光入射窓３１に、実施例１の光学ガラスを使用している。
【００７２】
次に、分光蛍光光度計２０による蛍光測定について説明する。蛍光測定する試料３０は、試料室２４に設置される。キセノンランプ２６より放出された励起光３４は、励起光用回析格子２７により、例えば中心波長４８０ｎｍ、波長幅１０ｎｍの光に分光される。この励起光は、ミラー２８により反射され励起光出射窓２９を通り、試料室２４に入り、試料３０を照射する。
【００７３】
試料３０に照射された励起光３４は、試料３０によりその一部が吸収され、この吸収された励起光３４のエネルギーにより、試料３０より蛍光が放出される。試料３０より放出された蛍光３５は、蛍光入射窓３１を通って蛍光光学系２５に入る。この蛍光３５は、蛍光用回析格子３２により分光される（例えば波長６００ｎｍ）。分光に際して、蛍光用回析格子３２を操作して、蛍光３５の蛍光用回析格子３２に対する入射角度を変化させる。このようにすることで、光電子増倍管３３に入射する光の波長を変える。
【００７４】
蛍光用回析格子３２で分光された光は、光電子増倍管３３に入射し、光強度が電流に変換される。光電子増倍管３３により電流に変換された光強度は、制御・解析部２２により表示・解析される。波長ごとに蛍光強度のデータを収集すると、蛍光波長に対する蛍光強度を表す蛍光スペクトルが得られる。
【００７５】
従来技術による分光蛍光光度計では、励起光３４が照射される励起光出射窓２９より自家蛍光が生じる。また、試料３０に照射された励起光３４の散乱光が、励起光出射窓２９と蛍光入射窓３１とに入射し、自家蛍光が生じる。このような自家蛍光は、測定におけるバックグラウンド値を増大させ、微弱な蛍光強度の測定など高い精度が要求される測定を困難にしていた。
【００７６】
これに対して、本実施例による分光蛍光光度計２０においては、励起光出射窓２９及び蛍光入射窓３１に、実施例１の光学ガラスを使用している。これにより、これらの窓から発生する自家蛍光の強度を小さくすることができる。そのため、測定のバックグラウンド値を低くすることができる。その結果、強度が微弱な蛍光であっても高い精度で測定が可能であった。
【００７７】
なお、本発明の光学装置は上記実施例に限定されるものではなく、その他の光学装置においても、本実施例の光学ガラスを使用するものについては同様な効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の光学装置の実施例１である蛍光顕微鏡の概略説明図である。
【図２】本発明の蛍光顕微鏡の概略説明図である。
【図３】本発明の分光蛍光光度計の構成説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 蛍光顕微鏡
２ 励起光源部
３ 励起光光学系
４ フィルタ部
５ 接眼光学系
６ 画像撮影部
７ 表示装置
８ 対物レンズ
９ 試料
１０ 試料台
１１ 励起光
１２ 蛍光
１３ 蛍光顕微鏡
１４ 光検出部
１５ 表示部
２０ 分光蛍光光度計
２１ 光度計本体
２２ 制御・解析部
２３ 励起光光学系
２４ 試料室
２５ 蛍光光学系
２６ キセンノンランプ
２７ 励起光用回析格子
２８ ミラー
２９ 励起光出射窓
３０ 試料
３１ 蛍光入射窓
３２ 蛍光用回析格子
３３ 光電子増倍管
３４ 励起光
３５ 蛍光
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学ガラス、特に、蛍光観察や蛍光強度測定のための光学系に用いられる光学ガラスと、この光学ガラスを使用した光学装置に関するものである。特に、自家蛍光を放出する成分であるＣｒの含有量を極力少なくしたものである。
【背景技術】
【０００２】
蛍光顕微鏡等の蛍光観察測定装置の利用において、一分子蛍光観察や蛍光強度の低い試料の蛍光強度測定など、観察測定に用いる装置の高精度化が要求されている。
このような装置の像観察や測定における精度を悪化させる一因として、光学系のレンズに使用されるガラスの自家蛍光が知られている。
【０００３】
この自家蛍光とは、試料を励起するため励起光がレンズを通過するときに、レンズの材料であるガラスに励起光が一部吸収され、放出される蛍光である。この自家蛍光は、試料から放出された蛍光と重なり、蛍光像の暗部の情報を失わせることから精度の高い観察を困難にする。蛍光強度測定においては、自家蛍光がバックグラウンドノイズとなり、蛍光強度の低い試料の精度よい測定が困難になる。自家蛍光の強度が低減されたガラスを使用することにより、精度の高い観察や測定が可能になる。
【０００４】
またこのような蛍光観察、測定において、試料が生細胞等である場合、励起光として紫外光を使うと、生細胞にダメージを与える場合があることから、例えば波長４８０ｎｍの可視光が使われることが多い。
【０００５】
自家蛍光強度が低減されたガラス（以下「低蛍光ガラス」と称する。）に関する技術として、特許文献１及び特許文献２に示されているように、ガラス中の不純物の含有量を低減させたものがある。また、特許文献２に示されているように、ガラス製造時における不純物の混入を低減させた製造方法がある。
【０００６】
特許文献１には、不純物の含有量が低いガラスとして、不純物としての含有量がＡｓ2Ｏ3が０．０５％以下，Ｓｂ2Ｏ3が０．０５％以下，Ｖ2Ｏ5が１０ｐｐｍ以下，ＣｕＯが１０ｐｐｍ以下，ＣｅＯ2が１ｐｐｍ以下という低蛍光ガラスが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には不純物の含有量が低いガラスとして、不純物である白金の量が１０ｐｐｍ以下で、砒素を実質的に含有せず、またアンチモンも実質的に含有しない低蛍光ガラスが開示されている。また、製造方法として、気相からの白金の混入、及び白金るつぼとガラス融液界面から白金の混入を阻止することにより不純物量を低減させたガラスの製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平４−２１９３４２号公報
【特許文献２】特開平１１−１０６２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の技術による低蛍光ガラスでは、可視光を照射した場合、十分に自家蛍光を低減できないという課題があった。
【０００９】
そして上述のように、蛍光顕微鏡は蛍光像の観察や蛍光量の測定に用いられる。この蛍光顕微鏡の光学系のレンズにも、収差を良好に補正するために、高屈折率低分散性の光学ガラスが使用されている。ところが、高屈折率低分散性の光学ガラスは自家蛍光を発生しやすい。そのため、高屈折率低分散性の光学ガラスを用いた蛍光顕微鏡では、コントラストの高い蛍光像の観察や、精度の高い測定が困難になるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来のものに比べ可視光を照射した場合の、自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そして、上記目的を達成するために鋭意研究の結果、Ｂ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系のガラスにおいて、Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満とすることにより、可視光を照射した場合の自家蛍光を低減できることを見いだした。
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の光学ガラスは、重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１３】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜１５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜４０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ０〜３０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１４】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１５】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜４５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜２０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１６】
また、本発明の光学ガラスの別の態様は、重量基準で、
重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜５％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） １〜６０％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜１０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量を５ｐｐｍ未満としたものである。
【００１７】
また、本発明の別の態様は、重量基準で、上記の基礎ガラス組成物１００％に対し、脱泡剤として、Ｓｂ2Ｏ3，塩化物，硫化物，フッ化物のいずれか１種以上を０．０１〜１％含有するものである。
【００１８】
さらに、本発明の別の態様は、Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｒｂ2Ｏ，Ｃｓ2Ｏのうちの少なくとも１種以上を、重量基準で０〜１０％含有するものである。
【００１９】
また、本発明の光学装置は、上記した光学ガラスを有する光学系を備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光学ガラスによれば、従来よりも可視光を照射した場合に、自家蛍光強度を低減した光学ガラスと、これを使用した光学装置を実現できる。
【００２１】
特に、本発明の光学ガラスはＣｒ含有量を５ｐｐｍ未満としているため、自家蛍光が小さいガラスが得られる。そして、このガラスはＣｒ含有量が少ないため蛍光像観察で利用される４００〜７００ｎｍにおける屈折率、分散等の光学的性質や化学的性質、熱的性質、機械的性質などにほとんど影響を与えない。
【００２２】
そのため、光学系の設計変更や、化学的性質、熱的性質、機械的性質が関係する機械加工工程、コーティング工程等の工程変更は不要であり、従来の光学系のガラスを本発明の低蛍光ガラスに容易に置き換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、上記したような成分を含有しているＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系の光学ガラスであるが、以下、各ガラス成分のそれぞれの役割とそれぞれの成分の最適な含有量の決定理由について説明する。
【００２４】
第１実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3を含んでいる。
【００２５】
ＳｉＯ2はガラス網目形成成分の一つである。本実施形態の光学ガラスは、ＳｉＯ2を２〜１０％含有している。２％未満ではガラスの化学的耐久性が劣化してしまう。一方、本実施形態では１０％を超えるとガラスの安定性が低下し、結晶化する蛍光が強くなってしまう。
【００２６】
Ｂ2Ｏ3は、ガラス網目形成成分の一つである。本実施形態の光学ガラスは、Ｂ2Ｏ3を５〜４５％含有している。５％未満ではガラスの安定性と溶融性を悪化させる。また、４５％を超えると化学的耐久性を劣化させる。
【００２７】
Ｌａ2Ｏ3は、屈折率を高めるための成分である。本実施形態の光学ガラスは、Ｌａ2Ｏ3を３０〜６０％含有している。本実施形態では３０％未満では所望の屈折率が得られない。一方、６０％を超えるとガラスの安定性が低下する。
【００２８】
第２実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、上記の３つの成分に加えて、ＲＯ、Ｌｎ2Ｏ3、ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5のうちの少なくとも１つを含んでいる。
【００２９】
ＲＯは、Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａであり、ＺｎＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，ＢａＯを示す。ＲＯは、屈折率とガラスの安定性を調整するための成分である。特にＢａＯはガラスの高屈折率化に大きく寄与する成分である。また、残りの成分は、屈折率の調整とともに、ガラスの安定性の向上に寄与する。本実施形態の光学ガラスは、ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）を０〜１５％含有している。１５％を超えるとガラスの安定性・化学的耐久性が低下してしまう。本実施形態の光学ガラスがＲＯを含む場合、ＺｎＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，ＢａＯのうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。
【００３０】
Ｌｎ2Ｏ3は、Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄであり、Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3を示す。Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3は、屈折率を高めるとともに分散値を調整する成分である。本実施形態の光学ガラスは、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）を０〜４０％含有している。４０％を超えるとガラスの安定性が劣化し、結晶化傾向が強くなる。本実施形態の光学ガラスがＬｎ2Ｏ3を含む場合、Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3のうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。
【００３１】
ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5は、屈折率を高めるとともに分散値を調整する成分である。本実施形態の光学ガラスは、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5を０〜３０％含有している。３０％を超えると溶融性が悪化し、ガラスの安定性も劣化させる。本実施形態の光学ガラスが、ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5を含む場合、これらのうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。
【００３２】
第３実施形態の光学ガラスは、各成分の割合が第１実施形態の光学ガラスと異なる。すなわち、ＳｉＯ2は２〜２０％、Ｂ2Ｏ3は５〜４５％、Ｌａ2Ｏ3は１０〜２９％となっている。第１実施形態と比べ、ＳｉＯ2は上限が２０％と多い。一方、Ｌａ2Ｏ3は１０〜２９％と少ない。
【００３３】
また第４実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、第３実施形態の３つの成分に加えて、ＲＯ、Ｌｎ2Ｏ3、ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5のうちの少なくとも１つを含んでいる。すなわち、ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）は０〜４５％、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）は０〜１０％、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5は１〜２０％となっている。第４実施形態の光学ガラスでは、ＲＯと、Ｌｎ2Ｏ3については含有しない場合がある。
【００３４】
また第５実施形態の光学ガラスは、基礎ガラス組成物として、第４実施形態の３つの成分に加えて、Ａｌ2Ｏ3を含んでいる。また、ＲＯとＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5のうちの少なくとも１つを含んでいる。すなわち、Ａｌ2Ｏ3は０．１〜５％、ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）は１〜６０％、ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5は１〜１０％となっている。また、Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ）は０〜１０％であり含有しない場合がある。
【００３５】
Ａｌ2Ｏ3は屈折率を調整するとともに、ガラスの粘度や耐候性を調整する成分である。５％を超えると、ガラスの安定性と溶融生が悪化する。
その他の各成分の機能などは、第１及び第２実施形態で説明したとおりである。
【００３６】
また、第１実施形態〜第５実施形態の光学ガラスは、上記の基礎ガラス組成物１００％に対して、Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満となっている。
【００３７】
Ｃｒは、自家蛍光を放出する成分である。Ｃｒは、波長５４５ｎｍにピークを有する蛍光と、波長７００ｎｍ付近にピークを有する自家蛍光を発する。特に後者の自家蛍光は、６５０ｎｍより長波長側において広い範囲で観測され、Ｃｒ含有量に対する感度が高い。そのため近赤外域における高精度な蛍光観察や測定を妨げる原因となる成分である。Ｃｒの含有量が５ｐｐｍを超えると本発明の目的を達成できない。よって、Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であるのが好ましい。特に、Ｃｒの含有量が２ｐｐｍ以下であることが好適である。
【００３８】
次に、第６の実施形態の光学ガラスについて述べる。第６の実施形態の光学ガラスは、第１実施形態〜第５実施形態の光学ガラスにおいて、脱泡剤として、Ｓｂ2Ｏ3，塩化物，硫化物，フッ化物のいずれかを１種以上を０．０１〜１％含有している。このようにすると、ガラスの溶融時に原料が分解・反応して発生する泡を減ずることができる。０．０１％より少ないと脱泡効果が得られない。一方、１％を超えると自家蛍光を増加させるという問題を生じる。
【００３９】
次に、第７実施形態の光学ガラスについて述べる。第７実施形態の光学ガラスは、第１〜第６実施形態の光学ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物であるＬｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｒｂ2Ｏ，Ｃｓ2Ｏのうちの少なくとも１種以上を、０〜１０％含有している。このようにすることで、ガラスの溶融性を向上させることができる。１０％を超えると化学的耐久性やガラスの安定性が劣化する。なお、複数のアルカリ金属酸化物を含有させることが望ましい。
【００４０】
なお、本実施形態の光学ガラスには、脱泡性・溶融性・安定性の向上等の目的で、他の成分を含ませることも可能である。
【００４１】
次に、本発明の蛍光観察測定装置について説明する。
本発明の光学装置とは、例えば、蛍光顕微鏡、生細胞観察装置、遺伝子解析装置、フォトルミネッセンス測定装置、蛍光分光光度計、蛍光寿命測定装置、プラズマディスプレイパネル検査装置、蛍光観察機能を有する内視鏡等である。いずれにせよ、蛍光を観察あるいは測定する装置である。
【００４２】
これらの光学装置は、試料が放出する蛍光を観察・測定するものである。試料から蛍光を放出させるために、光源から発した励起光を、光学系を通して試料に照射する。この励起光の照射により試料は蛍光を放出する。この蛍光は、光学系を通して光検出器（フォトダイオード、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）により検出される。
【００４３】
上記の光学系には、光学ガラス等からなるレンズ、プリズム、ミラー、フィルタ等の光学部品が含まれる。これらの光学部品に本実施形態の光学ガラスを使用することで、これらの部品から発生する自家蛍光の強度（光量）を低減できる。その結果、蛍光観察においては、蛍光像のコントラストの低下を抑えることができる。また、蛍光測定においては、蛍光信号におけるノイズ成分（自家蛍光）を低減できる。
【実施例１】
【００４４】
次に、実施例１の光学ガラスを、試験例１〜２０として表１に示す。実施例１では、２０種類のガラス試料を作製し、それぞれの蛍光量を測定した。なお、表１の組成は重量基準の百分率で表記した。
【００４５】
本実施例の光学ガラスは、不純物の混入が少ない高純度のガラス原料を使用した。このガラス原料を所定の比率となるように混合し、白金るつぼ内で１１００〜１４００℃、２〜５時間溶融し、アニールした。このようにして作製したガラスを１１×１１×４０ｍｍの角柱に加工し、長手方向の４面（１１×４０ｍｍの面）を鏡面研磨して、光学ガラスを得た。
【００４６】
この光学ガラスを使用して、分光蛍光光度計（日本分光（株）製、ＦＰ−６５００）により蛍光強度を測定した。測定では、各実施例の光学ガラスに４８０ｎｍの光を照射し、５３０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける蛍光強度を測定した。そして、５３０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける蛍光強度を積分した値（任意単位）を自家蛍光強度とし、任意に選択した市販のＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系ガラスの自家蛍光強度と比較して評価を行った。評価は、前記市販のガラスの自家蛍光強度を基準とし、表１の各試験例の自家蛍光強度との比を求め、この比を蛍光度とした。蛍光度が０．７未満をＡ、０．７〜１．５をＢ、１．５以上をＣとした。
【００４７】
また、表２に比較例として、市販の光学ガラス２種類（Ｃｒ含有量は未測定）について同様にして行った、自家蛍光強度の測定結果に基づく蛍光度の評価結果を示す。市販ガラス１，市販ガラス２の光学ガラスは、上記の評価基準としたＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系ガラスとは別の、市販のＢ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系光学ガラスである。
【００４８】
本発明の目的を達成するためには、この蛍光度の指標がＡであることが望ましい。
この結果より、本実施例の光学ガラスは、比較例の光学ガラスに比べ、自家蛍光強度が低減されていることが確認された。
【００４９】
なお、各試験例と実施形態の対応は次のとおりである。
第１実施形態：試験例１〜試験例１０
第２実施形態：試験例１〜試験例１０
第３実施形態：試験例１１〜試験例２０
第４実施形態：試験例１２、試験例１４〜試験例２０
第５実施形態：試験例１８，試験例２０
第６実施形態：試験例３，試験例４，試験例８〜試験例１０，試験例１４〜試験例１６， 試験例１９，試験例２０
第７実施形態：試験例１〜試験例２０
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１の続き
【００５２】
【表２】
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の光学装置の一実施例を図１に基づいて述べる。図１は本発明の光学装置である蛍光顕微鏡１の概略を示した説明図である。蛍光顕微鏡１は、励起光源部２、励起光光学系３、フィルタ部４、接眼光学系５、画像撮影部６、表示装置７、対物レンズ８及び試料台１０とから構成されている。また、９は試料（標本）である。
【００５４】
励起光源部２は、励起光１１を放出するキセノンランプと図示しない電源装置とを備えている。励起光光学系３は励起光１１を試料９に導く光学系であって、励起光源部２とフィルタ部４の間に配置されている。フィルタ部４は、誘電体多層膜フィルタから構成されている。このフィルタ部４は、バンドパスフィルタとダイクロイックミラーを有する。ダイクロイックミラーは励起光１１を反射し、蛍光１２を透過させる特性を有している。
【００５５】
接眼光学系５は、試料９の像(蛍光像)を肉眼で観察するための光学系である。画像撮影部６は、蛍光１２の像を撮影するＣＣＤカメラである。表示装置７は、撮影した蛍光１２の像を表示する。対物レンズ８は、励起光１１を試料上に集光するとともに、蛍光１２を所定の位置に集光して像を形成する。試料台１０は、試料９を設置するためのものである。
【００５６】
励起光源部２から放出された光は、励起光光学系３を通りフィルタ部４に入射する。フィルタ部４には、４６０〜４９５ｎｍを透過するバンドパスフィルタが配置されている。よって、励起光源部２から放出された光がフィルタ部４を通ることで、波長４６０〜４９５ｎｍの光、すなわち励起光１１が得られる。
【００５７】
次にこの励起光１１は、ダイクロイックミラーに入射する。ダイクロイックミラーは、５０５ｎｍより短波長の光を反射し、５０５ｎｍより長波長の光を透過する光学特性を有している。このダイクロイックミラーは励起光１１の進行方向に対して４５度の角度をなして設けられている。そのため、ダイクロイックミラーに入射した励起光１１は、９０度折り曲げられて、対物レンズ８へ導かれる。
【００５８】
励起光１１は対物レンズ８により集光され、試料台１０に備えられた試料９に照射される。励起光１１は試料９（蛍光物質）により吸収され、試料９より蛍光１２が放出される。
【００５９】
この蛍光１２は、対物レンズ８により集光される。集光された蛍光１２は、フィルタ部４のダイクロイックミラーに入射する。ここで、蛍光１２の波長は、５０５ｎｍよりも長い。そのため、蛍光１２はダイクロイックミラー透過する。蛍光１２は、さらに波長５１０ｎｍより長波長の光を透過するフィルタを通過した後、所定の位置に集光し蛍光像を形成する。そして、この蛍光像は、接眼光学系５により観察される。
【００６０】
また、蛍光顕微鏡１は光路切替機構（不図示）を備えていても良い。光路切替機構により光路を切り替えることで、画像撮影部６に蛍光１２を導くことができる。このようにすることで、蛍光像を画像撮影部６により撮影することができる。撮影された蛍光像は、表示装置７に表示される。
【００６１】
本実施例では、ノイズとなる自家蛍光は、フィルタ部４と対物レンズ８において発生する。本実施例においては、対物レンズ８に使用される光学レンズの一部に、実施例１の光学ガラス（試験例１〜２０のいずれかの光学ガラス）を用いている。これにより、対物レンズ８で発生する自家蛍光を低減させることができた。その結果、蛍光像のコントラストが増加し、明瞭な蛍光像を得ることができた。
【実施例３】
【００６２】
次に、本発明の光学装置の他の実施例を図２に基づいて述べる。図２は本発明の光学装置である蛍光顕微鏡１３の概略を示した説明図である。蛍光顕微鏡１３は、上記図１の蛍光顕微鏡１と対比して、画像撮影部６を光検出部１４とした以外は相違点がないため、詳細な説明は省略する。なお、光検出部１４は、蛍光１２の強度を測定する光電子増倍管と図示しない電源装置とを有する。
【００６３】
蛍光１２は、フィルタ部４のダイクロイックミラーを透過し、さらに波長４２０ｎｍより長波長の光を透過するフィルタを通過する。そして、蛍光１２は光検出部１４入射する。光検出部１４では、光強度（蛍光強度）が電流値として測定され、表示装置１５にその値が表示される。
【００６４】
このときノイズとなる自家蛍光は、フィルタ部４と、対物レンズ８において発生する。ここで、試料台１０に試料９を設置せずに、蛍光強度の測定を実施するとフィルタ部４や対物レンズ８で発生する自家蛍光が測定される。
【００６５】
本実施例においては、対物レンズ８に使用されるガラスの一部に、実施例１の光学ガラスを用いている。そして、試料台１０に試料を設置せず蛍光強度測定を行った。また、従来の光学ガラスを使用した対物レンズ８を用いて、蛍光強度測定を行った。
【００６６】
その結果、実施例１の光学ガラスを使用した対物レンズ８の場合、蛍光強度測定値（任意単位）が６３であった。これに対して、従来の光学ガラスを使用した対物レンズ８の場合の蛍光強度測定値（任意単位）が２６０であった。このように、実施例１の光学ガラスにおける自家蛍光の強度は、従来と比較して約１／４になっている。そのため、従来技術による蛍光顕微鏡よりも、バックグラウンドノイズを小さくすることができた。
【実施例４】
【００６７】
次に、本発明の光学装置の他の実施例を図３に基づいて述べる。図３は本発明の光学装置である分光蛍光光度計２０の構成を示した説明図である。分光蛍光光度計２０は、光度計本体２１と、制御・解析部２２と、図示しない電源とからなる。
【００６８】
光度計本体２１は、励起光３４の試料への照射及び、試料が放出した蛍光３５を強度信号に変換する。制御・解析部２２は、光度計本体２１の制御と測定した蛍光強度の表示・解析を行う。
【００６９】
光度計本体２１は、励起光光学系２３と試料室２４と蛍光光学系２５とから構成される。励起光光学系２３は、励起光３４を放出するキセノンランプ２６と、励起光３４を分光する励起光用回析格子２７と、励起光３４を試料に向けて方向を変えるミラー２８と、試料室２４と空間を分ける励起光出射窓２９とからなる。励起光出射窓２９は、実施例１の低蛍光ガラスを使用している。
【００７０】
試料室２４と励起光光学系２３との空間を分ける理由は、試料室２４からの異物侵入などによる励起光光学系２３の汚染を防ぐためである。後述する蛍光光学系２５も同じ理由で、試料室２４と蛍光入射窓３１によって空間を分けている。
【００７１】
蛍光光学系２５は、光入射窓３１と、蛍光用回析格子３２と光電子増倍管３３とから構成される。光入射窓３１は、試料３０が放出した蛍光３５が蛍光光学系２５に入射する位置に設けられている。蛍光用回析格子３２は、入射した蛍光３５を分光する。光電子増倍管３３は、分光された蛍光の光強度を電流に変換する。ここで、蛍光入射窓３１に、実施例１の光学ガラスを使用している。
【００７２】
次に、分光蛍光光度計２０による蛍光測定について説明する。蛍光測定する試料３０は、試料室２４に設置される。キセノンランプ２６より放出された励起光３４は、励起光用回析格子２７により、例えば中心波長４８０ｎｍ、波長幅１０ｎｍの光に分光される。この励起光は、ミラー２８により反射され励起光出射窓２９を通り、試料室２４に入り、試料３０を照射する。
【００７３】
試料３０に照射された励起光３４は、試料３０によりその一部が吸収され、この吸収された励起光３４のエネルギーにより、試料３０より蛍光が放出される。試料３０より放出された蛍光３５は、蛍光入射窓３１を通って蛍光光学系２５に入る。この蛍光３５は、蛍光用回析格子３２により分光される（例えば波長６００ｎｍ）。分光に際して、蛍光用回析格子３２を操作して、蛍光３５の蛍光用回析格子３２に対する入射角度を変化させる。このようにすることで、光電子増倍管３３に入射する光の波長を変える。
【００７４】
蛍光用回析格子３２で分光された光は、光電子増倍管３３に入射し、光強度が電流に変換される。光電子増倍管３３により電流に変換された光強度は、制御・解析部２２により表示・解析される。波長ごとに蛍光強度のデータを収集すると、蛍光波長に対する蛍光強度を表す蛍光スペクトルが得られる。
【００７５】
従来技術による分光蛍光光度計では、励起光３４が照射される励起光出射窓２９より自家蛍光が生じる。また、試料３０に照射された励起光３４の散乱光が、励起光出射窓２９と蛍光入射窓３１とに入射し、自家蛍光が生じる。このような自家蛍光は、測定におけるバックグラウンド値を増大させ、微弱な蛍光強度の測定など高い精度が要求される測定を困難にしていた。
【００７６】
これに対して、本実施例による分光蛍光光度計２０においては、励起光出射窓２９及び蛍光入射窓３１に、実施例１の光学ガラスを使用している。これにより、これらの窓から発生する自家蛍光の強度を小さくすることができる。そのため、測定のバックグラウンド値を低くすることができる。その結果、強度が微弱な蛍光であっても高い精度で測定が可能であった。
【００７７】
なお、本発明の光学装置は上記実施例に限定されるものではなく、その他の光学装置においても、本実施例の光学ガラスを使用するものについては同様な効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の光学装置の実施例１である蛍光顕微鏡の概略説明図である。
【図２】本発明の蛍光顕微鏡の概略説明図である。
【図３】本発明の分光蛍光光度計の構成説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 蛍光顕微鏡
２ 励起光源部
３ 励起光光学系
４ フィルタ部
５ 接眼光学系
６ 画像撮影部
７ 表示装置
８ 対物レンズ
９ 試料
１０ 試料台
１１ 励起光
１２ 蛍光
１３ 蛍光顕微鏡
１４ 光検出部
１５ 表示部
２０ 分光蛍光光度計
２１ 光度計本体
２２ 制御・解析部
２３ 励起光光学系
２４ 試料室
２５ 蛍光光学系
２６ キセンノンランプ
２７ 励起光用回析格子
２８ ミラー
２９ 励起光出射窓
３０ 試料
３１ 蛍光入射窓
３２ 蛍光用回析格子
３３ 光電子増倍管
３４ 励起光
３５ 蛍光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜１５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜４０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ０〜３０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項３】
重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項４】
重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜４５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜２０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項５】
重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜５％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ １〜６０％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜１０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項６】
重量基準で、前記基礎ガラス組成物１００％に対し、脱泡剤として、Ｓｂ2Ｏ3，塩化物，硫化物，フッ化物のいずれか１種以上を、０．０１〜１％含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｒｂ2Ｏ，Ｃｓ2Ｏのうちの少なくとも１種以上を、重量基準で０〜１０％含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項８】
上記請求項１乃至７のいずれかに記載した光学ガラスを有する光学系を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項１】
重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項２】
重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜１０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 ３０〜６０％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜１５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜４０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5 ０〜３０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項３】
重量基準で少なくとも、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項４】
重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ） ０〜４５％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜２０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項５】
重量基準で、
ＳｉＯ2 ２〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ５〜４５％
Ｌａ2Ｏ3 １０〜２９％
Ａｌ2Ｏ3 ０．１〜５％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ １〜６０％
Ｌｎ2Ｏ3（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋ＴｉＯ2＋Ｔａ2Ｏ5 １〜１０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒの含有量が５ｐｐｍ未満であることを特徴とする光学ガラス。
【請求項６】
重量基準で、前記基礎ガラス組成物１００％に対し、脱泡剤として、Ｓｂ2Ｏ3，塩化物，硫化物，フッ化物のいずれか１種以上を、０．０１〜１％含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項７】
Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，Ｒｂ2Ｏ，Ｃｓ2Ｏのうちの少なくとも１種以上を、重量基準で０〜１０％含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学ガラス。
【請求項８】
上記請求項１乃至７のいずれかに記載した光学ガラスを有する光学系を備えたことを特徴とする光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１４３７３８（Ｐ２００９−１４３７３８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１９９４１（Ｐ２００７−３１９９４１）
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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