(57)【要約】【課題】小型化で耐久性が大きく、製造が容易な光学機器の照明装置を提供する。【解決手段】光学機器の照明装置において、照明光を出力する照明手段と、前記照明手段によって出力された照明光の光路上に、有機成分としてガラス転移温度が１５０℃よりも高いものを用いた有機無機複合材料からなる光学素子を有することを特徴とする光学機器の照明装置。【選択図】  図１
2004226948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機器の照明装置において、照明光を出力する照明手段と、前記照明手段によって出力された照明光の光路上に有機無機複合材料からなる光学素子を有することを特徴とする光学機器の照明装置。
【請求項２】
有機無機複合材料の有機成分はガラス転移温度が１５０℃よりも高いものであることを特徴とする請求項１記載の光学機器の照明装置。
【請求項３】
有機無機複合材料が、下記の一般式（１）または一般式（２）の少なくともいずれか一種を含有することを特徴とする請求項１または２記載の光学機器の照明装置。
一般式（１）    Ｒ１ａＲ２ｂＳｉ（ＯＲ３）４−ａ−ｂ
ただし、Ｒ１  およびＲ２  は同一あるいは異なる有機基で、Ｒ３  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ａおよびｂは０から２の整数でかつａ＋ｂは０から２の整数である。
一般式（２）
Ｍ１（ＯＲ４）ｎ
（Ｍ１  はＡｌ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｎ、Ｚｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素で、Ｒ４  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ｎは金属元素Ｍ１  の価数で正の整数である。）
【請求項４】
有機無機複合材料は、有機成分がガラス転移温度が１５０℃よりも高い成分と、可視光から紫外光の波長を透過する無機成分からなる有機無機複合材料であることを特徴とする請求項１記載の光学機器の照明装置。
【請求項５】
有機無機複合材料が、下記の一般式（３）または一般式（４）の少なくともいずれか一種を含むことを特徴とする請求項４記載の光学機器の照明装置。
一般式（３）    Ｒ１ａＲ２ｂＳｉ（ＯＲ３）４−ａ−ｂ
ただし、Ｒ１  およびＲ２  は同一あるいは異なる有機基で、Ｒ３  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ａおよびｂは０から２の整数でかつａ＋ｂは０から２の整数である。
一般式（４）
Ｍ２（ＯＲ４）ｍ
（Ｍ２  はＡｌ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素で、Ｒ４  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ｍは金属元素Ｍ２  の価数で正の整数である。）
【請求項６】
光学機器の照明装置が、顕微鏡用の照明装置であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学機器の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機器の照明装置、特に光学顕微鏡あるいはプロジェクタ等の照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、標本や原稿等の観察対象を照明する照明光学系を備えた光学機器として、光学顕顕微鏡やプロジェクターの照明装置等が知られれている。
【０００３】
これらの光学機器の照明装置としては、例えば、落射照明顕微鏡の照明装置が挙げられる（例えば、特許文献１）。
落射照明顕微鏡の一例を図６として示すように、落射照明顕微鏡６１は、光源（光源ランプ）６２からの光を投射する照明光学系６４を内部に備えた照明装置６３を有し、照明光学系６４を通過した照明光を、光路への移動と取り出しを行う移動手段６６に装着した照明ユニット６５に導き、照明ユニット６５で反射された照明光を対物レンズ６７に入射させてステージ６９上の標本６８を照明している。
【０００４】
また、ステージ６９上の標本６８の像は、落射照明顕微鏡６１の上部に配置された撮像ユニット７０を介して、該撮像ユニット７０に接続された画像表示装置７１に表示されることにより、観察が行われるように構成されている。
上記構成の照明装置等においては、光源６２の前方に配置される照明光学系６４には、光学用ガラスや光学用プラスチックを素材とするレンズが用いられている。
【０００５】
一方、紫外線領域の波長を用いて標本などの顕微鏡観察をする蛍光顕微鏡や紫外線顕微鏡の照明装置の光学系では観察に有効な波長を、プラスチックレンズがアクリル樹脂の場合で約３８０ｎｍまでの波長しか透過させず、ガラスレンズの場合では一般に約３３０ｎｍ付近の波長から急激に照明光の透過率が低下し、紫外線領域の波長をほとんど透過しなくなるため、これらの照明装置の光学系では、石英や蛍石のような材料を用いる必要がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１２５００２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような光学機器の照明装置において、紫外線領域の波長を用いる光学機器の照明装置においては、その照明光学系のレンズに石英や蛍石のような材料が用いられるが、これらの材料は、可視光の波長領域観察用の照明装置に用いられる光学ガラスに比べ研削研磨の加工が難しく、またレンズ価格も非常に高くなる。したがって、このようなレンズは一般的な光学顕微鏡への使用が困難であった。
【０００８】
また、落射照明顕微鏡やプロジェクタなどの光学機器の照明装置において、装置の小型化を図る場合には、光源と照明光学系のレンズとの距離を小さくすることが望まれる。しかしながら、光源と照明光学系のレンズとを近づけると、光源から発散される放射熱によって、光源近傍の温度は１５０℃近い温度となり、ガラス転移温度が１００〜１５０℃程度のプラスチックレンズでは、熱変形による光学特性の低下や熱酸化による黄変、あるいは光源から照射される短い波長の光の被爆に起因する光酸化による黄変などの変化を生じ、観察に支障をきたすおそれがあった。
この点でガラスレンズは高温による光学特性の低下や黄変のおそれはないものの、プラスチックレンズに比べると製造工程が複雑であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、前記のような問題点を解決し、紫外線領域の波長の透過率に優れ、光源ランプ付近の高熱および光源ランプから照射される短い波長の光に曝されても熱変形あるいは黄変などによる光学特性の劣化が生じることなく、しかもレンズの製造が容易で、大量生産が可能な光学素子を備えることによって、照明装置の低価格化、小型化が図れる光学機器の照明装置を提供することを課題とするものである。
【００１０】
また、本発明は、紫外線領域の波長を用いない場合であっても、光源ランプ付近の高熱および光源ランプから照射される短い波長の光に曝されても熱変形あるいは黄変などによる光学特性の劣化が生じることがなく、しかも製造が容易な光学素子を備えることによって、照明装置の小型化、低価格化が図れる光学機器の照明装置を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、第１の光学機器の照明装置は、照明光を出力する照明手段としての照明光源と、該照明光源から照射された光の光路上に少なくとも一個配置されている有機成分と無機成分とからなる有機無機複合材料により形成された光学素子を有する照明装置によって解決することができる。
【００１２】
以上のように、有機成分と無機成分から構成された有機無機複合材料からなる光学素子は、プラスチックレンズ等の有機成分のみからなる光学素子と同様に作製可能で可能であるにもかかわらず耐熱性が向上し、光源ランプによる熱変形あるいは黄変などが発生しなくなるので該光学素子と光源ランプとの距離を近づけることが可能になり、照明装置の小型化、低価格化が図れる。
【００１３】
また、本発明の第２の光学機器の照明装置は、照明光源と該照明光源から照射された光の光路上に少なくとも一個配置されているガラス転移温度が１５０℃よりも高い有機成分と無機成分からなる有機無機複合材料により形成された光学素子を有する照明装置である。
有機成分と無機成分からなる光学素子は、有機成分のみからなる光学素子と同様に作製できて光源ランプの長時間使用に対しても耐熱性が維持され、光源ランプによる熱変形あるいは黄変などが発生しなくなって該光学素子と光源ランプとの距離を近づけることが可能になり、照明装置の小型化、低価格が図れる。
【００１４】
上記第１、第２の光学機器の照明装置に配置される光学素子を形成する有機無機複合材料の無機成分は、一般式（１）で表される有機ケイ素化合物、あるいはその加水分解物であることを特徴とする。
一般式（１）
Ｒ１ａＲ２ｂＳｉ（ＯＲ３）４−ａ−ｂ
（Ｒ１およびＲ２は同一あるいは異なる有機基で、Ｒ３  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ａおよびｂは０から２の整数でかつａ＋ｂは０から２の整数である。）
【００１５】
上記第１、第２の光学機器の照明装置に配置される光学素子を形成する有機無機複合材料の無機成分は、一般式（２）で表される金属アルコキシド、あるいはその加水分解物であることを特徴とする。
一般式（２）
Ｍ１（ＯＲ４）ｎ
（Ｍ１  はＡｌ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｎ、Ｚｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素で、Ｒ４  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ｎは金属元素Ｍ１  の価数で正の整数である。）
【００１６】
また、本発明の第３の光学機器の照明装置は、照明光を出力する照明手段としての照明光源と、照明光の光路上に、有機成分のみが単独で硬化したときの樹脂のガラス転移温度が１５０℃よりも高い有機成分と、可視光ないし紫外線の波長を透過する無機成分とからなる有機無機複合材料により形成された光学素子を有する照明装置である。
【００１７】
以上のように無機成分と有機成分からなる有機無機複合材料からなる光学素子は、従来の有機成分のみからなる光学素子と同様に作製が可能で光源ランプの長時間使用に対しても耐熱性が維持され、光源ランプによる熱変形あるいは黄変などが発生しなくなって該光学素子と光源ランプとの距離を近づけることが可能になり、また可視光ないし紫外線の波長を透過する材料を用いているので紫外線領域の波長を用いる蛍光顕微鏡や紫外線顕微鏡などの顕微鏡観察をする照明装置に適用でき、光学顕微鏡の小型化、低価格化が可能となる。
【００１８】
上記第３の光学機器の照明装置に配置される光学素子を形成する有機無機材料の無機成分は、一般式（３）で表される有機ケイ素化合物あるいはその加水分解物である。
一般式（３）
Ｒ１ａＲ２ｂＳｉ（ＯＲ３）４−ａ−ｂ
（Ｒ１  およびＲ２  は同一あるいは異なる有機基で、Ｒ３  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ａおよびｂは０から２の整数でかつａ＋ｂは０から２の整数である。）
【００１９】
上記第３の光学機器の照明装置に配置される光学素子を形成する有機無機材料の無機成分は、一般式（４）で表される金属アルコキシドあるいはその加水分解物である。
一般式（４）
Ｍ２（ＯＲ４）ｎ
（Ｍ２  はＡｌ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素で、Ｒ４  は炭素数１から６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基で、ｍは金属元素Ｍ２  の価数で正の整数である。）
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の光学機器の照明装置に利用する光学素子としては、使用する照明光の波長域で透明の有機無機複合材料からなり、照明用の光源ランプの発熱による光源ランプ付近の１５０℃以上の高温に耐える耐熱性と光源ランプによる光暴露に耐える耐光性を有するものである。この有機無機複合材料は、有機成分と無機成分とが分子レベルもしくはナノスケールで混合されて複合化されたものであり、その形態は有機骨格からなる高分子マトリックスと無機骨格からなるマトリックスが相互に絡み合い、互いのマトリックスへ貫入された構造のもの（ＩＰＮ構造）、有機骨格からなる高分子マトリックス中にナノスケールの無機微粒子が分散したもの（コンポジット構造）、有機骨格からなるモノマーもしくはオリゴマーと無機元素を持つモノマーもしくはオリゴマーとが共重合したもの（共重合構造）、およびこれらの構造の複合構造を有するものであり、有機成分と無機成分との間には水素結合や分散力、クーロン力などの分子間力や、共有結合、イオン結合、π電子雲の相互作用による引力など何らかの相互作用が働いている。
【００２１】
本発明の光学機器の照明装置のレンズに用いられる有機無機複合材料において、有機成分として好ましい熱可塑性樹脂では、非晶性ポリオレフィン系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルアミドイミド、ポリエーテルスルホン、熱可塑性ポリイミド、ポリアリレートを挙げることができる。
【００２２】
また熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、アリレート樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂を挙げることができる。より好ましいものとしては、
ＨＯ（ＳｉＲ５２Ｏ）ｎＨ
（Ｒ５は同一あるいは異なる有機基で、ｎは正の整数である）
あるいは
ＣＨ２＝ＣＨＳｉＲ６２Ｏ（ＳｉＲ７２Ｏ）ｍ（ＳｉＲ７ＣＨ＝ＣＨ２Ｏ）ｌＳｉＲ６２ＣＨ＝ＣＨ２（Ｒ６、Ｒ７は、互いに独立にメチル基あるいはフェニル基で、ｍおよびｌは正の整数である）で表すことができるシリコーン樹脂である。
【００２３】
このシリコーン樹脂は、樹脂単独であっても耐熱性が２００℃以上と高く、無機成分である各種金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、あるいは金属カルボキシレートとの相溶性がよく、かつ有機無機複合材料に柔軟性を付与できるので、レンズ成形の際の硬化時あるい照明装置のレンズとして使用中の光源ランプからの発熱による熱膨脹収縮時の割れ防止や耐衝撃性を向上できる、また可視光ないし２５０ｎｍの照明光の波長を透過するなど好ましい有機成分である。
【００２４】
また無機成分として好ましいものとしてはＡｌ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｎ、Ｚｒなどの各種金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、あるいは金属カルボキシレートから選ばれる有機金属化合物の少なくとも１種でゾル−ゲル反応によって得られたメタロキサン骨格をもつ無機高分子を挙げることができる。これらのなかでも、より好ましいものとして、Ａｌ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒを挙げることができる。
【００２５】
有機無機複合材料の合成方法としては、例えば有機成分の熱硬化性樹脂のモノマーあるいはオリゴマーと無機成分の金属アルコキシド、および必要に応じて溶剤、触媒、硬化剤を混合し、樹脂モノマーの重合反応と金属アルコキシドのゾル−ゲル反応を同時に進行させることによって有機成分と無機成分が相互にネットワーク構造を絡ませた有機無機複合材料の硬化体を生成する方法を挙げることができる。この方法では溶剤と触媒の種類と添加量によって反応速度の調整が可能であり、溶剤の種類と添加量によって合成された有機無機複合材料によるレンズ成型時の該材料の流動性の調整が可能であり、あるいは硬化剤の種類と添加量を変えることによって合成された有機無機複合材料によるレンズ成形時の熱やエネルギー線照射等による硬化方法や硬化条件の調整が可能である。
【００２６】
有機無機複合材料の別の合成方法としては、無機成分として無機微粒子の大きさが照明光の波長より充分小さな１００ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下の金属酸化物や金属硫化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ハロゲン化物、あるいは金属単体の微粒子を光の波長より十分小さい大きさを保ちながら有機成分へ均一に分散させる方法を挙げることができる。
【００２７】
この方法では有機成分へ均一に分散させれば良く、例えば一般的な混合法以外にも、有機成分中で金属アルコキシドのゾルゲル反応を起こして無機微粒子を生成させる方法、有機樹脂モノマーと金属錯体を混合した後に金属成分を還元して金属微粒子の生成と有機成分の重合を同時に行う方法がある。またあらかじめ微粒子表面を表面処理して有機成分との親和性を高めて分散しやすく前処理しておくことができる。
【００２８】
このように合成して得られた有機無機複合材料は、無機成分の作用により有機成分を補強した結果、耐熱性の向上、熱膨張率の低下などの熱的特性の向上が得られるようになり、ガラス転移温度が１５０℃よりも高くなり、熱変形や黄変などが生じなくなる。有機無機複合材料では、有機成分と無機成分が分子レベル、もしくはナノスケールレベルで相互作用を及ぼしながら構成されているため、有機成分の主鎖骨格の分子振動を押さえることで、特性の向上が得られるものと考えられる。
なお、本発明におけるガラス転移温度は、ＪＩＳＫ７１２１に規定する「プラスチックの転移温度測定方法」によって測定したものである。
【００２９】
また、有機無機複合材料を光学機器の照明装置のレンズとして用いる場合、使用する波長域で透明であることが求められるが、有機成分がフッ素樹脂あるいはシリコーン樹脂で、無機成分がＡｌ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｙ、Ｚｒの少なくともいずれか一種を含有する有機金属化合物からなる有機無機複合材料からなるレンズは、可視光領域ないし紫外線領域、すなわち７５０ｎｍ〜３５０ｎｍまでの広い範囲の照明光を透過できる。なかでも無機成分がＢｅ、Ｍｇ、Ｓｉのいずれかの有機金属化合物からなる有機無機複合材料からなるレンズは可視光領域ないし深紫外線領域、すなわち７５０ｎｍ〜２５０ｎｍまでのより広い範囲の照明光を透過できるので、紫外線顕微鏡あるいは深紫外線顕微鏡の照明光学系のレンズとして用いることができる。
【００３０】
さらに本発明の有機無機複合材料からなる照明装置用のレンズは、有機成分と無機成分の比率あるいは有機成分と無機成分の種類により有機無機複合材料全体の屈折率および波長分散性（アッベ数）を任意に調整することが可能であるので、高屈折率の有機無機複合材料からなるレンズにするとその形状を小さくでき、焦点距離も短くできるので、より小型な光学機器の照明装置を得ることができる。
【００３１】
本発明の光学機器の照明装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の光学機器の照明装置の一実施形態である光学顕微鏡の照明光学系を示す図である。
光源ランプ１からの光をほぼ平行な光束にするコレクターレンズ２が配置され、さらにコレクタレンズ２からの平行な光束を集光するコンデンサレンズ３が配置されている。そして、集光された照明光はコレクターレンズ２とほぼ同一線上に配置された標本４に集光され、標本観察用の対物レンズ５によって観察される。これらの各構成部材は、同一の光軸６上に配置されている。
【００３２】
コレクターレンズ２およびコンデンサレンズ３は、有機無機複合材料により成形したレンズで形成されているので、光源ランプ１と近い距離に配置されて１５０℃程度の温度に上昇した場合には、従来の光学プラスチックをコレクターレンズ２に用いた場合には熱変形あるいは熱による黄変等の着色の不具合が生じることがあったが、本発明の有機無機複合材料からなるコレクターレンズ２は１５０℃を超える耐熱性を有しているので熱変形あるいは黄変等が生じるおそれがない。
【００３３】
図２は、図１の光学顕微鏡の照明光学系に用いるコレクターレンズ２の拡大図である。
コレクターレンズ２は、フランジ部５６ａを有し、レンズ光軸に対して芯の出ている芯外径部５６ｂを形成しており、図においてＤで示す寸法を有している。
また、コレクターレンズは、非球面部５６ｃと球面部５６ｄから形成されている。
【００３４】
コレクターレンズ２の形状は、芯外径部５６ｂの外径Ｄが約４０ｍｍ、芯外径部厚さが約２ｍｍ、非球面部５６ｃの頂点と球面部５６ｄの頂点との長さ、すなわち光軸上でのレンズの厚さは約３０ｍｍ、フランジ部５６ａの外径は５０ｍｍ、その厚さは約２ｍｍである。このように外径Ｄが３５ｍｍ以上の大口径であって、偏肉度、すなわちレンズの外周側の厚さとなる芯外径部５６ｂとフランジ部５６ａの厚さの和に対する光軸上のレンズの厚さの比が７．５であって６以上と大きく、かつ非球面を有するレンズを光学ガラスを素材として製造しようとすると、研削研磨加工で製造する場合は加工に非常に多くの工数がかかるという問題があった。
【００３５】
一方、プレス成形から製造する場合は非球面部および球面部をヒケ等生ずることなく設計値の通りに成形することが難しく歩留まりが悪いという問題があった。
しかしながら、本発明のように有機無機複合材料を用いた場合には、プラスチックレンズと同様に成形することが可能である。
【００３６】
また、以上のようにコレクターレンズ２およびコンデンサレンズ３ともに有機無機複合材料を用いても良いが、光源ランプ１の発熱が大きくなく、光源ランプ１の近傍のレンズの温度のみが高くなる場合には、コレクターレンズ２のみに有機無機複合材料を用いても良い。
【００３７】
図３は図１に示した光学顕微鏡の照明光学系の変形例を示す図である。図１の照明光学系と異なるのは、コレクターレンズ２がコレクターレンズ２ａとコレクターレンズ２ｂの２個のレンズから構成されており、光源ランプ１側の光学レンズであるコレクターレンズ２ａが有機無機複合材料から形成されており、コレクターレンズ２ｂおよびコンデンサレンズ３は光学プラスチックあるいは光学ガラスから形成されている。いずれを採用するかは光源ランプ１からの発熱の大きさから適宜選択することになる。
【００３８】
図１および図３に示した光学顕微鏡の照明光学系に限らず、光学機器の照明装置において光源ランプの近傍に配置する少なくとも１つのレンズを有機無機複合材料を用いたレンズとすることで、光源ランプ１の発熱が原因で光学特性の劣化が生じることがなく、安価な光学機器の照明装置を製造できる。
【００３９】
図１に示した光学顕微鏡の照明光学系のレンズに用いる有機無機複合材料としては、例えば、無機成分として一般式（１）のＲ１がＣＨ３であり、Ｒ３がＣＨ３であり、ａ＝１、ｂ＝０であるメチルトリメトキシシランと、有機成分が末端がアリルエステル基である脂環式ジカルボン酸含有アリルエステルオリゴマー、アクリルオリゴマーおよびラジカル重合開始剤からなる有機無機複合材料を挙げることができる。
【００４０】
前記有機無機複合材料の成形方法としては、メチルトリメトキシシランと希釈溶剤としてエタノールなどの低級アルコールと水とを混合してメチルトリメトキシシランを加水分解反応と縮重合反応させた後、副生成物を除去し、さらに有機成分の脂環式ジカルボン酸含有アリルエステルオリゴマー、アクリルオリゴマーおよびラジカル重合開始剤とを添加して有機無機複合材料を調製し、得られた未硬化の有機無機複合材料を所望の型に注入し、熱あるいは紫外線などのエネルギーで硬化させる方法を挙げることができる。
【００４１】
また、紫外線顕微鏡の照明光学系のレンズに用いる有機無機複合材料としては、例えば、無機成分として一般式（３）がメチルトリメトキシシラン、および一般式（４）において、Ｍ２  がＡｌであり、Ｒ４  が−Ｃ３Ｈ７であり、ｎ＝３であるアルミニウムトリイソプロポキシドから形成され、有機成分がパーフルオロアルキルビニルエーテル、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアリルビニルエーテルなどの非晶性フッ素樹脂組成物からなる有機無機複合材料を挙げることができる。これらの材料から製造した有機無機複合材料は２００ｎｍ程度の深紫外線も透過できる。
【００４２】
以下に、本発明の他の光学機器の照明装置の実施の形態を図を参照して説明する。
図４は、プロジェクターの照明光学系を示す図である。
ランプ１２１から出射した照明光は、凹レンズ等の拡散系のフレネルレンズ１２２によって拡散され凸レンズなどの集光系のレンズ１２３によって平行光とされ、平板ガラス１２４上に載置された試料１２５を照明する。試料１２５としては、文字や図表が描かれた透明シートを挙げることができる。そして、試料１２５を通過した照明光は、投影レンズ１２６によって拡大され、ミラー１２７で反射された後に、スクリーン１２８に投影される。スクリーン１２８上の試料１２５の焦点は、試料１２５を載置した平板ガラス１２４を投影レンズ１２６に対して図示の矢印の方向に上下に移動することにより合焦される。
【００４３】
フレネルレンズ１２２は有機無機複合材料により成型したレンズで、集光系のレンズ１２３は、光学プラスチック材料により成形したフレネルレンズを使用している。光源ランプ１２１の近傍は１５０℃近くまで上昇するので、従来の光学用プラスチックスをフレネルレンズ１２２に用いた場合は熱変形あるいは熱による黄変等の不具合が生じるおそれがあるが、前記有機無機複合材料は２００℃以上の耐熱性を有しているので熱変形が生じる恐れがない。
【００４４】
また、図４に示したようなプロジェクターの照明光学系のフレネルレンズでは、微細な凹凸形状を表面に有する板状に加工することが必要であるが、光学ガラスでこのような形状を加工することは非常に難しいが、有機無機複合材料では、光学プラスチックスと同様に成形加工が可能である。
【００４５】
図４に示したプロジェクターの照明光学系のフレネルレンズ１２２に用いる有機無機複合材料としては、図１、あるいは図３に示した光学顕微鏡の照明光学系と同様な有機無機複合材料を用いることができる。
なお、前記プロジェクターの照明光学系においては、拡散系のレンズにフレネルレンズを使用する場合について説明したが、球面レンズであっても良い。
【００４６】
【実施例】
以下に、実施例を示し本発明を説明する。
実施例１
本発明の照明装置の一実施例を図５に示す。
照明装置１６は、照明光学系とこれを内蔵する枠体１４から構成されている。
光源ランプ１０からの照明光は、コレクターレンズ１１によってほぼ平行な光束になり、コンデンサレンズ１２によって光軸１３上に位置するレンズの評価用の分光検出器１５に集光する。光源ランプ１０、照明光学系のコレクターレンズ１１およびコンデンサレンズ１２は照明装置１６の枠体１４内に収納されている。
コレクターレンズ１１およびコンデンサレンズ１２は有機無機複合材料から形成されている。また、分光検出器１５は、光源ランプからの光の強度を波長毎に測定する機能を有している。
【００４７】
枠体１４は、円筒形状の枠本体１４ａと、光源ランプ１０を配置して取り付けたランプ保持部１４ｂと、光源ランプ１０から出力された照明光が射出される側で、コレクターレンズ１１とコンデンサレンズ１２とを枠本体１４ａに取り付ける係止部１４ｃを有している。
ランプ保持部１４ｂは、光源ランプ１０を照明装置の光軸上に配設するとともに、ランプ交換が可能となるように枠本体１４ａの一端に着脱自在に取り付けられている。
【００４８】
コレクターレンズ１１とコンデンサレンズ１２の間には、間隔環２１が配置されて、間隔環２１によりコレクターレンズ１１のフランジ部は、枠本体１４ａの内側に突出した衝部１４ｄとの間で固定されている。また、コンデンサレンズ１２と係止部１４ｃとの間には、押し環２２が装着されて、枠本体１４ａに係止部１４ｃを螺合しつつ押し環２２をコンデンサレンズ１２側に押圧することにより、コンデンサレンズ１２等が枠本体１４ａ内に固定されている。
【００４９】
コレクターレンズ１１およびコンデンサレンズ１２は、無機成分として、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン３０．７ｇ、有機成分としてビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂モノマー（ジャパンエポキシレジン製  エピコート８２８）２０．０ｇを用いるとともに、硬化剤としてテトラペンタミン３．９ｇをそれぞれ混合して、レンズ成形型に注入して４０℃において成形を行って製造した有機無機複合材料からなるレンズである。
【００５０】
照明装置１６の光源ランプ１０を点灯した状態で室温に１０００時間静置する連続点灯試験をおこなった。光源ランプ１０に近いコレクターレンズ１１付近の温度は点灯後６０分後には１５０℃の平衡状態に達した。
このコレクターレンズ１１付近の温度の測定は、コレクターレンズ１１の光軸１３から外れた位置における光学ランプ１０側のレンズ面に、熱電対を貼り付けて行ったものである。
【００５１】
コンデンサレンズ１２付近の温度は平衡状態で８０℃であった。試験前後での２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光の強度を分光検出器１５にて測定した。試験前の２５０ｎｍ、４５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の強度を１００％とした時の試験後のそれぞれの波長の光の強度の保持率を表１に示した。
このコンデンサレンズ１２付近の温度の測定は、コンデンサレンズ１２の光軸１３から外れた位置におけるコンデンサレンズ面に、熱電対を貼り付けて行ったものである。
【００５２】
本実施例のコレクターレンズ、およびコンデンサレンズは、連続点灯試験前でも深紫外線領域の光は透過しないので３５０ｎｍより長波長側の強度を変化を比較した。表１に示すように試験前後での照明光の強度は４５０ｎｍおよび６５０ｎｍで強度の低下は見られず、また、試験後でもコレクターレンズ１１の黄変やレンズ面の変形が観察されなかった。
【００５３】
実施例２
実施例１の有機無機複合材料を以下の材料とした点を除いて、コレクターレンズ、およびコンデンサレンズを作製した。
無機成分として、ビニルトリメトキシシラン２７．２ｇとアルミニウムトリイソプロポキシド２０．４ｇ、有機成分として、ＣＨ２＝ＣＨＳｉ（ＣＨ３）２Ｏ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］ｎ［ＳｉＣＨ３ＣＨ＝ＣＨ２Ｏ］ｍＳｉ（ＣＨ３）２ＣＨ＝ＣＨ２（ｎ＋ｍは５０〜２００の整数）で表されるビニル基含有オルガノポリシロキサン４０．Ｏｇ、および（ＣＨ３）３ＳｉＯ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］ｋ［ＳｉＨＣＨ３Ｏ］ｌＳｉ（ＣＨ３）３（ｋ＋ｌは５〜１０の整数である）で表されるオルガノハイドロジエンポリシロキサン４０．０ｇからなり、硬化剤が白金化合物０．４ｇからなっている。
【００５４】
ビニルトリメトキシシランとアルミニウムトリイソプロポキシドの加水分解と脱水縮合反応をある程度進行させたものを、ビニル基含有オルガノシロキサン、オルガノハイドロジエンポリシロキサンおよび塩化白金酸の混合物に添加した後、レンズ成形型に注入して８０℃において成形を行って製造した。
【００５５】
実施例１と同様に１０００時間の連続点灯試験をおこなった。試験前後での波長ごとの光の強度を分光検出器１５にて測定し、試験前の２５０ｎｍ、４５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の強度を１００％とした時の試験後の光の強度の保持率を表１に示した。
表１に示すように試験前後での照明光の強度は２５０ｎｍ、４５０ｎｍおよび６５０ｎｍで強度の低下は見られず、有機無機複合材料からなるコレクターレンズおよびコンデンサレンズには、黄変や熱変形が観察されなかった。
【００５６】
実施例３
実施例１の有機無機複合材料を以下の材料とした点を除いて、コレクターレンズ、およびコンデンサレンズを作製した。
無機成分としてトリフルオロプロピルトリメトキシシラン１８ｇ、メチルトリメトキシシラン３ｇからなり、有機成分としてテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンの共重合体から構成された熱可塑性フッ素樹脂（Ｄｙｎｅｏｎ  ＴＨＶ  Ｘ６１０Ａ  Ｄｙｎｅｏｎ社）３０ｇを使用した。
【００５７】
トリフルオロプロピルトリメトキシシランとメチルトリメトキシシランの加水分解と脱水縮合反応をある程度進行させたものを、熱可塑性フッ素樹脂（ＤｙｎｅｏｎＴＨＶ  Ｘ６１０Ａ  Ｄｙｎｅｏｎ社）をメチルエチルケトンに溶解させた溶液に添加して、無機成分と有機成分とを混合した後、レンズ成形型に注入してメチルエチルケトンを徐々に揮発させながら６０℃まで加熱させて成形して製造した。
【００５８】
実施例１と同様に１０００時間の連続点灯試験を行った。試験前後での波長ごとの光の強度を分光検出器１５にて測定し、試験前の２５０ｎｍ、４５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の強度を１００％とした時の試験後の光の強度の保持率を表１に示した。
【００５９】
表１に示すように試験前後での照明光の強度は２５０ｎｍ、４５０ｎｍおよび６５０ｎｍで強度の低下は見られず、有機無機複合材料からなるコレクターレンズおよびコンデンサレンズには、黄変や熱変形が観察されなかった。
【００６０】
比較例１
メタクリル酸メチル４４．０ｇ、に硬化剤２，２’−アゾビス（イソブチルニトリル）０．４ｇを混合して、６０℃において成形型で成形してコレクターレンズおよびコンデンサレンズを作製した点を除き、実施例１と同様に照明装置を作製した。
【００６１】
実施例１と同様に１０００時間の連続点灯試験をおこなった。試験前後での波長ごとの光の強度を分光検出器１５にて測定し、試験前の２５０ｎｍ、４５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の強度を１００％とした時の試験後の光の強度の保持率を表１に示した。
実施例１と比較すると、短波長の４５０ｎｍでの強度の低下が大きく、目視でも黄変しているので確認できた。特により高温状態にあったコレクターレンズの黄変が大きかった。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、落射照明顕微鏡やプロジェクタなどの光学機器の照明装置において、光源から発散される放射熱によって使用が困難であったプラスチックレンズに代わり、プラスチックレンズと同様の形成工程において製造が可能な有機無機複合材料からなるレンズを用いたので、熱変形による光学特性の低下や熱酸化による黄変、あるいは光源から照射される短い波長の光の被爆に起因する光酸化による黄変などの変化を生じることない照明装置を提供することができるので、照明装置の小型化、低価格化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光学機器の照明装置の一実施形態である光学顕微鏡の照明光学系を示す図である。
【図２】図２は、図１の光学顕微鏡の照明光学系に用いるコレクターレンズ２の拡大図である。
【図３】図３は図１に示した光学顕微鏡の照明光学系の変形例を示す図である。
【図４】図４は、プロジェクターの照明光学系を示す図である。
【図５】図５は、光学顕微鏡用の照明装置を示す。
【図６】図６は、落射照明顕微鏡の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１…光源ランプ、２，２ａ，２ｂ…コレクターレンズ、３…コンデンサレンズ、４…標本、５…対物レンズ、６…光軸、１１…コレクターレンズ、１２…コンデンサレンズ、１３…光軸、１４…枠体、１４ａ…枠本体、１４ｂ…ランプ保持部、１４ｃ…係止部、１４ｄ…衝部、１５…分光検出器、１６…照明装置、２１…間隔環、２２…押し環、６１…落射照明顕微鏡、６２…光源（光源ランプ）、６３…照明装置、６４…照明光学系、６５…照明ユニット、６６…移動手段、６７…対物レンズ、６８…標本、６９…ステージ、７０…撮像ユニット、７１…画像表示装置、１２１…ランプ、１２２…フレネルレンズ、１２３…レンズ、１２４…平板ガラス、１２５…試料、１２６…投影レンズ、１２７…ミラー、１２８…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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