JP5506388B2 - 光学ガラス及びこれを使用した光学装置 - Google Patents

Description

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。

高屈折率低分散性の光学ガラスは、光学系の収差を良好に補正する上で有用である。そのため、このような光学ガラスは、光学機器の光学系（レンズ）に用いられている。高屈折率低分散性の光学ガラスとしては、例えば特開２００７−８７８２号に記載の光学ガラスがある。特開２００７−８７８２号に記載の光学ガラスは、ＳｉＯ₂，Ｂ₂Ｏ₃及びＬａ₂Ｏ₃を基本組成としている。

ところで、光学機器としては、例えば蛍光顕微鏡がある。この蛍光顕微鏡では、試料から発生する蛍光で、試料の観察や測定を行っている。近年では、より弱い蛍光による観察、例えば一分子蛍光観察や、蛍光強度の小さい試料の蛍光強度測定などに、蛍光顕微鏡が使用されるようになっている。このような用途では、よりコントラストの高い蛍光像の観察、あるいは測定精度の高精度化が要求されている。

ここで、蛍光像（試料像）の観察や蛍光量の測定において、像のコントラストや測定精度を悪化させる一因として知られているのが、光学系のレンズに使用されるガラスの自家蛍光である。

この自家蛍光とは、ガラスから放出される蛍光である。この自家蛍光は、試料を励起する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ることにより発生する。この自家蛍光の波長は、試料から放出された蛍光の波長と略一致する場合がある。この場合、自家蛍光の蛍光強度が試料から放出された蛍光の蛍光強度よりも大きいと、例えば、蛍光像の暗部（蛍光強度が小さい部分）の情報を失わせることになる。

このように、自家蛍光は試料の蛍光像のコントラストを低下させる。そのため、自家蛍光を発生する観察装置では、良好な蛍光像の観察が困難になる。また、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る。そのため、自家蛍光を発生する測定装置では、蛍光強度が小さい試料において、より精度の高い測定を行うことが困難になる。

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。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、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にある。

また、本発明の光学ガラス別の態様は、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 ５〜６０ｐｐｍ
を添加するものである。

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，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 ５〜６０ｐｐｍ
を添加するものである。

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 ５〜６０ｐｐｍ
を添加するものである。

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，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 ５〜６０ｐｐｍ
を添加するものである。

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 ３〜２０％
Ｂ₂Ｏ₃ １５〜４０％
Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜４５％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒ ５〜６０ｐｐｍ
を添加するものである。

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 ３〜２０％
Ｂ₂Ｏ₃ １５〜４０％
Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜４５％
Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１〜５％
ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｂａ） １〜６０％
Ｌｎ₂Ｏ₃（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
ＺｒＯ₂＋Ｎｂ₂Ｏ₅＋ＴｉＯ₂＋Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜１０％
を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
Ｃｒ ５〜６０ｐｐｍ
を添加するものである。

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。

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。

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。

本発明の光学ガラスによれば、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実現できる。

図１は自家蛍光の分光特性を示す図であって、実線が本実施例の光学ガラスの自家蛍光、破線が従来の光学ガラスの自家蛍光を示している。 図２は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３は本発明の蛍光顕微鏡の概略説明図である。 図４は本発明の分光蛍光光度計の構成説明図である。

本発明は、上記したような成分を含有している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。

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及びＬａ₂Ｏ₃を含んでいる。

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、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。

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。

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。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。

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及びＴａ₂Ｏ₅のうちの少なくとも１つを含んでいる。

ＲＯは、Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｂａであり、ＺｎＯ，ＳｒＯ，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。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，Ｂａ）を０〜１５％含有している。１５％を超えるとガラスの安定性及び/又は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及びＢａＯのうちの少なくとも１つを含んでいれば良い。

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。

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。

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。

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，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。

なお、各成分の機能、およびその数値範囲を満足することの効果は、第１及び第２実施形態で説明したとおりである。

そして、第１実施形態〜第４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、波長λ１、波長λ２、波長λ３の関係をλ１＜λ２＜λ３としたとき、前記波長λ１の光を照射したときに前記波長λ２の光を発生する物質Ａと、前記波長λ１の光を照射したときに前記波長λ３の光を発生する物質Ｂを含有している。

物質Ａは、波長λ１の光を照射したときに波長λ２の光を発生する物質である。ここで、波長λ２は物質Ａから発生する自家蛍光の波長である。また、λ１の光は励起光で、λ１＜λ２の関係になっている。

物質Ａは自家蛍光を発生することから、従来、不純物と呼ばれていた物質である。物質Ａは、例えば、特開平１−３２０２３６号に開示されているように、ＡＳ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｖ₂Ｏ₃，ＣｕＯ，ＣｅＯ等の物質、あるいは、特開平４−２１９３４２号に開示されているように、白金やアンチモン等の物質である。これらの物質Ａは、励起波長λ１で励起されたときに、波長λ２の自家蛍光を発生する。一方、試料も、励起波長λ１で励起されたときに、波長λＳの蛍光を発生する。このとき、波長λ２と波長λＳは略一致している。

一方、物質Ｂは、波長λ１の光を照射したときに波長λ３の光を発生する物質である。ここで、波長λ３は物質Ｂから発生する自家蛍光の波長である。また、λ１の光は励起光で、λ１＜λ３の関係になっている。

このように、物質Ｂも自家蛍光を発生する。そのため、物質Ｂも物質Ａと同様に、不純物と見なすこともできる。しかしながら、物質Ｂが発生する自家蛍光の波長λ３が、物質Ａが発生する自家蛍光の波長λ２よりも長波長であるという点で、物質Ｂは物質Ａと異なる。すなわち、λ１＜λ２＜λ３の関係になっている。

ここで、物質Ａが発生する自家蛍光の波長λ２は、試料から放出された蛍光の波長λＳと略一致している。よって、物質Ｂが発生する自家蛍光の波長λ３は、試料から放出された蛍光の波長λＳよりも長い波長ということになる。

すると、波長λＳの蛍光（試料から放出された蛍光）と波長λ３の蛍光（物質Ｂが発生する自家蛍光）が光路上で重なっていても、光学フィルタによって両者を分離することができる。そのため、蛍光顕微鏡で蛍光像の観察を行っても、物質Ｂが発生する自家蛍光によって蛍光像のコントラストが悪化することがない。また、蛍光顕微鏡で蛍光強度の測定を行っても、物質Ｂが発生する自家蛍光によって測定精度が悪化することがない。

さらに、光学ガラスに物質Ｂが存在することによって、光学ガラスに入射した励起光のうちの一部が物質Ｂに吸収されることになる（その結果、物質Ｂから自家蛍光が発生する）。これは、従来、入射した励起光の全てが物質Ａで吸収されていた状態に比べると、物質Ａで吸収される励起光の割合が少なくなることを意味する。そのため、物質Ａが発生する自家蛍光の強度（光量）を、従来に比べて低下させることができる。その結果、従来に比べて、蛍光像のコントラスト低下や蛍光強度の測定精度の悪化を抑えることができる。

なお、物質Ｂは、５５０ｎｍ以下の波長（λ１≦５５０ｎｍ）で励起されたときに、６５０ｎｍ以上の波長（λ３≧６５０ｎｍ）の蛍光を発生する物質であるのが好ましい。

また、第１実施形態〜第４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を５〜６０ｐｐｍを含有しているのが好ましい。

Ｃｒは、自家蛍光強度を低減させるために有効な成分である。Ｃｒは、上記の物質Ａの自家蛍光の波長（例えば、λ２＝４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）に比べて、その自家蛍光の波長λ３が長波長側（例えば、６５０ｎｍ以上）に位置する。

図１は、自家蛍光の分光特性を示している。ここで、実線はＣｒを含む場合を示し、破線はＣｒを含まない場合を示す。図１の挿入図（図１中の小さい図）に示されるように、破線に比べて、実線の方が波長６００ｎｍ（λ２）において蛍光強度が低下し、波長７００ｎｍ（λ３）で蛍光強度が増加していることがわかる。よって、Ｃｒは上記の物質Ｂに該当する物質でもある。

このように、本実施形態の光学ガラスによれば、Ｃｒを含有させることにより、ガラス中に含まれる種々の不純物を低減させなくても、これらの不純物による自家蛍光の発生量を低減させることができる。

ここで、Ｃｒの含有量（含有比率）が５ｐｐｍ未満では、自家蛍光強度の低減効果が小さい。一方、Ｃｒの含有量（含有比率）が６０ｐｐｍを超えると、可視波長域での光の透過率が低下してしまう。そのため、可視波長域の光で試料の励起を行う場合、ガラスによる光の損失が大きくなる。

上述のように、本実施形態の光学ガラスは、ガラス中に物質ＢあるいはＣｒが含有されていることがその最大の特徴である。ここで、ガラス中に含まれる物質がＣｒの場合、Ｃｒの含有量（含有比率）は５〜６０ｐｐｍと少ない。

この場合、４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける透過率、屈折率、分散等の光学的性質は、Ｃｒを含有しない光学ガラスとほとんど違いはない。そのため、本実施形態の光学ガラスは、Ｃｒを含有しない光学ガラスとの置き換えが容易にできる。すなわち、本実施形態の光学ガラスの使用に際して、新たな光学系の設計やこれまでの光学系の設計変更を行う必要はない。

また、化学的性質、熱的性質、機械的性質も、Ｃｒを含有しない光学ガラスとほとんど変わらない。そのため、光学ガラスの製造にあたって、機械加工工程やコーティング工程等の工程を変更する必要はない。すなわち、従来の光学系のガラスと同じように使用し、製造することができる。

また、この光学ガラスを作製するための原料は、従来の一般的な光学ガラス用の原料を使用できることから、製品のコストが上昇することもない。また、この光学ガラスは、従来通りの設備及び工程により作製できることから、特別な設備や工程は不要であり、この点でもコストを低くすることができる。

また、高純度原料を使用して不純物による自家蛍光を低減した場合でも、本発明の低蛍光ガラスを作製することにより、さらに自家蛍光強度を低減することもできる。

次に、第５の実施形態の光学ガラスについて述べる。第５の実施形態の光学ガラスは、第１の実施形態〜第４の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及び/又は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。

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１〜５の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。

なお、本実施形態の光学ガラスには、脱泡性，溶融性及び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。

次に、本発明の蛍光観察及び/又は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。

これらの光学装置は、試料が放出する蛍光を観察及び/又は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。

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、ミラー及び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。

次に、実施例１の光学ガラスを、試験例１〜２４として表１に示す。実施例１では、２４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。

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。

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た。

また、表２に比較例１及び２として、市販の光学ガラスについて同様にして行った自家蛍光強度の測定結果を示す。比較例１及び２の光学ガラスは、（上記のＢ₂Ｏ₃−Ｌａ₂Ｏ₃系ガラスとは別の市販の光学ガラスである。）

また、 表３にＣｒ以外の成分を同一とし、Ｃｒの添加量を変化させたときの自家蛍光強度の測定結果を示す。

表１と表２の最終欄に示す発光量は、比較例１の自家蛍光強度を１とした場合の、他のものの自家蛍光強度を相対的に計算した結果の数値である。この結果より、本実施例の光学ガラスは、比較例１及び２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。また、表３から、Ｃｒの添加量を増やすことで、自家蛍光強度が低減されていることが確認された。

本実施例の光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．６５〜２．１０、アッベ数（νｄ）が２８〜６０の範囲にある。そして、本実施例の光学ガラスは、特に、蛍光顕微鏡に用いられる対物レンズの先端レンズとして好適な光学特性を有している。

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１３
第２実施形態：試験例２〜試験例１３
第３実施形態：試験例１４〜試験例２４
第４実施形態：試験例１４〜試験例２４
第５実施形態：試験例１，試験例２，試験例５，試験例１０，試験例１１，試験例１３
及び試験例２０〜試験例２３
第６実施形態：試験例１〜試験例２４

表１の続き

次に、本発明の光学装置の一実施例を図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。

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。

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。

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では、４７０〜４９５ｎｍ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４７０〜４９５ｎｍの光、すなわち励起光１１が得られる。

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。

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。

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を透過する。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。

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。

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１〜２４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。

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、図２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、表示装置７を表示部１５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。

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５１０ｎｍ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へ入射する。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。

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。

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の測定を行った。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、蛍光強度の測定を行った。

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、蛍光強度測定値は（任意単位）３．３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７．０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１／２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。

次に、本発明の光学装置の他の実施例を図４に基づいて述べる。図４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、制御及び解析部２２と、図示しない電源とからなる。

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。制御及び解析部２２は、光度計本体２１の制御と測定した蛍光強度の表示及び解析を行う。

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。

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。

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。

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。

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。

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、制御及び解析部２２により表示及び解析される。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。

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。

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。

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。

本発明の光学ガラスは、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して実用上極めて有用である。また、本発明の光学装置は、本発明による光学ガラスを使用することにより、蛍光強度の小さい試料においても、コントラストの高い蛍光像の観察や、より精度の高い測定を行うことができ、実用上極めて有用である。

Claims (9)

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 ５〜６０ｐｐｍ
   を添加していることを特徴とする光学ガラス。
2. 重量基準で、
   ＳｉＯ₂ ２〜１０％
   Ｂ₂Ｏ₃ ５〜４５％
   Ｌａ₂Ｏ₃ ３０〜６０％
   ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，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 ５〜６０ｐｐｍ
   を添加していることを特徴とする光学ガラス。
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 ５〜６０ｐｐｍ
   を添加していることを特徴とする光学ガラス。
4. 重量基準で、
   ＳｉＯ₂ ２〜２０％
   Ｂ₂Ｏ₃ ５〜４５％
   Ｌａ₂Ｏ₃ １０〜２９％
   ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，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 ５〜６０ｐｐｍ
   を添加していることを特徴とする光学ガラス。
5. 重量基準で少なくとも、
   ＳｉＯ₂ ３〜２０％
   Ｂ₂Ｏ₃ １５〜４０％
   Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜４５％
   を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
   Ｃｒ ５〜６０ｐｐｍ
   を添加していることを特徴とする光学ガラス。
6. 重量基準で少なくとも、
   ＳｉＯ₂ ３〜２０％
   Ｂ₂Ｏ₃ １５〜４０％
   Ｌａ₂Ｏ₃ １５〜４５％
   Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１〜５％
   ＲＯ（Ｒ＝Ｚｎ，Ｓｒ，Ｂａ） １〜６０％
   Ｌｎ₂Ｏ₃（Ｌｎ＝Ｙ，Ｇｄ） ０〜１０％
   ＺｒＯ₂＋Ｎｂ₂Ｏ₅＋ＴｉＯ₂＋Ｔａ₂Ｏ₅ ０〜１０％
   を含む基礎ガラス組成物１００％に対し、
   Ｃｒ ５〜６０ｐｐｍ
   を添加していることを特徴とする光学ガラス。
7. 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、Ｓｂ ₂ Ｏ ₃ ，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６のいずれか１項に記載の光学ガラス。
8. Ｌｉ ₂ Ｏ，Ｎａ ₂ Ｏ，Ｋ ₂ Ｏ，Ｒｂ ₂ Ｏ，Ｃｓ ₂ Ｏ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７のいずれか１項に記載の光学ガラス。
9. 請求項１乃至８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。

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