JP4671647B2 - 光弾性定数が小さい光学ガラス - Google Patents

Description

本発明は，偏光光学系部材や偏光制御素子基板等に好適な光弾性定数（β）が小さく、かつ、光学ガラス用途に有用な諸物性（適切な屈折率とアッベ数など）を持つ光学ガラスに関する。

近年、偏光を利用した光学系、すなわち偏光光学系は、液晶プロジェクタをはじめとして様々な分野において利用されている。例えば、偏光を空間的に変調する空間光変調素子や、Ｓ偏光とＰ偏光とを分離する偏光ビームスプリッタなどが液晶プロジェクタなどに利用されており、これらの偏光光学系においては、偏光特性をより高精度に制御することが望まれている。

偏光光学系中の光学部品のうち、偏光ビームスプリッタや空間光変調素子などの偏光特性保持が要求される光偏光制御素子のプリズムや基板等の部材に光学的異方性を有する材料を用いると、透過した主光線とこれに直交する異常光線との間の位相差（光路差）が材料を透過する前と比較して変化し、偏光特性が保持できなくなるので、それらの素子には光学的に等方性を有する材料を使用する必要がある。

十分にアニールされ、除歪された光学的等方性を有する従来の光学ガラスを偏光光学系中の偏光特性の保持が要求される光学部品に用いた場合でも、機械的応力や熱的応力がそれらのガラスに加わったときに、ガラスの光弾性定数が大きいと光弾性効果による光学的異方性、すなわち複屈折性を示すようになり、その結果、所望の偏光特性が得難くなるという問題がある。上記機械的応力は、たとえば、熱膨張率がガラスのそれと異なる材料をガラスと接合したりすることにより生じ、また、上記熱的応力は、たとえば、周辺機器の発熱や、透過光のエネルギーを吸収することによるガラス自体の発熱により生じる。これらの応力がガラスに加わることによりガラスが示す複屈折性の大きさは光路差で示すことができる。光路差をδ（ｎｍ）、ガラスの厚さをｄ（ｃｍ）、応力をＦ（Ｐａ）とすると下記の式（１）が成り立ち、光路差が大きいほど複屈折性が大きい。

δ＝β・ｄ・Ｆ （１）

上記式（１）における比例定数（β）は光弾性定数と呼ばれており、その値はガラスの種類によって異なる。上記式（１）に示すとおり、ガラスに加わる応力（Ｆ）およびガラスの厚さ（ｄ）が同じ場合、光弾性定数（β）の絶対値が小さいガラスほど光路差（δ）、すなわち複屈折性が小さい。

偏光光学系に用いる部材の光弾性定数の寄与に関する論述は、例えば、特開平７−３０６３１４号公報や特開平８−２３４１７９号公報や特開平９−１２７４６１号公報などに記述されている通りである。より具体的な数値解析としては、例えば、特開２０００−１７１７７０号公報に開示されているような以下の関係式を満たす部材が偏光光学系に望まれる。この式の右辺は、熱応力による複屈折量を示す。

５．００×１０^２≧Ｋ・α・Ｅ・∫（１−Ｔ）ｄλ／ρ／Ｃｐ…（２）

ここで、Ｋは光弾性定数（ｎｍ／ｍｍ・ｍｍ²／Ｎ）、αは線熱膨張係数（１０^-６／Ｋ）、Ｅはヤング率（１０^３Ｎ／ｍｍ^２）、λは使用光の波長（ｎｍ）、Ｔは波長λにおける部材の内部透過率、ρは部材の比重（ｇ／ｃｍ^３）、Ｃｐは部材の比熱（Ｊ／ｇ・ｋ）であり、式（２）中の積分範囲は、部材の主たる吸収波長帯（４２０[ｎｍ]〜５００[ｎｍ]）である。
式（２）に示されるとおり、熱応力による複屈折量は光弾性定数の絶対値がゼロに近いほど低減できることが明らかである。

また、光弾性定数には波長依存性があり、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）全般に渡って一定ではない。よって、光弾性定数の可視領域での代表値である波長５４６ｎｍにおける光弾性定数が小さくても波長依存性が大きいと、波長によって偏光特性にばらつきが生じる。例えば、特開平１１−１３３５２８号に開示されているようなＰｂＯ高含有のガラスでは、特に短波長になるほど光弾性定数が小さくなる波長依存性があり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの光弾性定数の変化量Δβは０．８×１０^-５ｎｍ／ｃｍ／Ｐａ前後となる。そのようなガラスを、例えば、液晶プロジェクタにおける偏光ビームスプリッタとして使用した場合、緑色（Ｇ）光（波長５５０ｎｍ近傍）でβ＝０．０×１０^-５ｎｍ／ｃｍ／Ｐａとしても、青色（Ｂ）光（波長４３０ｎｍ近傍）や赤色（Ｒ）光（波長６４０ｎｍ近傍）では、βの絶対値は概算で０．４×１０^-５ｎｍ／ｃｍ／Ｐａ程度となり、特にＢ光では屈折率が大きいため、複屈折による光路差が大きくなってしまうという問題がある。

上記の複屈折の問題のほかにも、使用環境により光学部材の温度が大きく変化するような用途（例えば、高強度の照射光にさらされるプリズム・レンズや周辺電気回路・部品などによる発熱）では、温度変化に伴う光路長変化が少ない事が望まれる。特に高強度の照射光の光吸収による光学部材の温度上昇を抑えるには、高い内部透過率が必要である。

上述のような、偏光光学系部材として有用である光弾性定数の小さなガラスとしては、特開平９−４８６３１号公報等のＢ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３-ＰｂＯ系や特開平１１−３３５１３５号公報等のＢａＯ及び/又はＰｂＯを含有するリン酸塩系ガラス、特開平１１−１９９２６９、特開２０００−３４１３２号公報、特開２００２−１２８５４０号公報及び特開２００２−３３８２９４号公報等のＰｂＯを含有しないリン酸塩系ガラス、特開平９-４８６３３号公報等の弗リン酸塩系ガラス、などが開示されている。

Journal of The Society of Glass Technology (1957) 353T-362T“The Effect of the Polarisation of the Constituent Ions on the Photoelastic Birefringence of the Glass”by Megumi Tashiro 等の文献に示されている通り、ＰｂＯはガラス構成成分の中で光弾性定数を小さくする効果が大きいことが古くから知られている。その効果を用いた光弾性定数の小さいガラスは多種多様に存在するが、光弾性定数を著しく小さくするために環境負荷が高いＰｂ化合物（例えば、ＰｂＯ、ＰｂＦ_２などを意味する）を多量に含有させる必要があり、環境への悪影響が懸念されるため、実用上好ましくない。

リン酸塩系ガラスにおいては、特にＰ_２Ｏ_５−ＢａＯ系ガラスの光弾性定数が比較的小さいことが、Journal of the American Ceramic Society Vo.68 (1985) P389-P391“ Photoelastic effects in Phosphate Glasses”by Matushita et.al に示されている。しかし、ＢａＯ成分の光弾性定数低下効果のみを利用する方法で可視光領域における光弾性定数（β）を０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１以下にするためには、Ｐ_２Ｏ_５−ＢａＯ系におけるガラス化範囲の制限から、超急冷法などの特殊な製法を用いなければならず、生産性が非常に悪いばかりでなく所望の光学部材へ成形することも困難である。特開２００２−３３８２９４号公報には、Ｐ_２Ｏ_５−ＢａＯ系でＢａＯの含有比率が高いガラスの製造方法が開示され、０．１５×１０^-１２（1/Ｐａ）という非常に小さな光弾性定数を持つガラスの実施例が記載されている。しかし、それらのガラスを得るためには、熔融ガラス中に複数のガス（湿潤空気や塩素ガス）を吹き込むという、生産性に劣る製法を取らねばならない。Ｐｂ化合物を含有しないリン酸塩系ガラスにおいて、ＢａＯ成分のみでなく、Ｌａ_２Ｏ_３成分が光弾性定数を小さくする効果があることが、特開平１１−１９９２６９号公報や特開２０００−３４１３２号公報などに開示されているが、ＢａＯ/Ｌａ_２Ｏ_３成分の光弾性定数低下効果のみでは、光弾性定数が非常に小さなガラス、とりわけ可視光領域における光弾性定数（β）が０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１以下のガラスを作成することが困難であることが、それらの実施例から明らかである。

特願２００３−１１０３９４には、０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１以下の光弾性定数を有するリン酸塩系ガラスを作成することが可能であることが開示されている。しかし、ＰｂＯやＢａＯを大量に含有するリン酸塩ガラスでは、ガラス製造に不可欠な白金ルツボでの溶解時に、白金ルツボからの白金やパラジウムやロジウムなどの白金族イオンが溶出し、ガラスを着色することがしばしば問題となる。リン酸塩ガラスにおける白金族イオンの吸収は、Journal of the American Ceramic Society Vo.39 (1956) P173-P180“The Colors of Platinum, Palladium, and Rhodium in simple Glasses”by G.E.Rindone et.al によれば、400〜500nmで顕著に生じることが明らかになっている。このような吸収イオンが存在すると、400〜500nm波長の光が光学部材を透過する際に吸収された光が熱に変換され、望ましくない発熱を生じ部材中の熱応力が増大することを意味する。或いは、可視光領域全体を透過させる光学部品（レンズ・プリズムなど）に使用する場合には、特に400〜500nmの青色光が選択的に吸収されてしまうため、透過した光は黄色味を帯びてしまう。用途により要求レベルは異なるが、不要な光吸収は少ない方がより優れた特性を実現できるため、ガラスの内部透過率が高いことが望まれている。すなわち、ＰｂＯやＢａＯを大量に含有するリン酸塩ガラスの製造では、白金族イオンの溶出に対して、多大な注意を払う必要が生じる。

一方、市販の弗リン酸塩系ガラス（Ｓ-ＦＰＬ５１、Ｓ-ＦＰＬ５２、Ｓ-ＦＰＬ５３：株式会社オハラ商品名）及び、特開平９−４８６３３号公報、ＵＳＰ５９６９８６１、ＤＥ１９６３１１７１Ａ１及び特開平１１−６０２６７等に開示されている通り、弗リン酸塩系ガラスでは、一般的にガラス中の結合がＳｉ−Ｏのような共有結合性ではなくイオン結合性が強いため、応力による電子構造の変形が少なくなるので、光弾性定数は比較的小さい。また、弗リン酸塩系ガラスでは、比較的低温でのガラス熔融が可能なため、ＢａＯ等を多く含有するリン酸塩ガラスで生じるような、白金製溶解装置（坩堝やガラス攪拌装置）からの白金族イオンの溶出は少なく、可視光領域（特に400〜500nm）の白金族イオンによる選択吸収は問題にならない。上記以外にも、光弾性定数に関しては明示していないが、屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６８近傍であり、かつ、アッベ数（νｄ）が４０〜６５近傍の弗リン酸塩系ガラスとしては、特開昭５０−５０４１６、特開昭５７−１２３８４２、特開昭５９−１８１３３、特開平２−１２４７４０のような異常分散性が大きいことが特徴的な弗リン酸ガラスや特開平６−１５７０６８や特開平１０−５３４３４等のような耐失透性及び溶融性に優れる弗リン酸ガラスなどが知られている。

一般的な弗リン酸塩ガラスは、特開平２−１２４７４０や特開平６−１５７０６８、特開平９−４８６３３に示されている通り、屈折率（ｎｄ）が１．６未満、もしくは、アッベ数（νｄ）が６５以上であるガラスが多い。また、屈折率（ｎｄ）を大きくするために、特開昭５０−５０４１６、特開昭５７−１２３８４２、特開昭５９−１８１３３、特開平１１−６０２６７では、弗化物原料の合計量を多くとも４５％未満に限定し、屈折率（ｎｄ）が１．６よりも大きい実施例が記載されているが、この場合、弗化物の導入が制限され、ガラス中に共有結合性が強くなり、所望の小さな光弾性定数を実現できない懸念がある。また、特開平１０−５３４３４では、Ａｌ（ＰＯ_３）_３の含有量が２１．２３〜２６．３５ｗｔ％と高く、ＭｇＦ_２成分が必須であるため、光弾性定数が大きいと予想される。

また、用途が異なるが、ＣｅＯ_２やＣｕＯのような特定の波長光吸収成分を必須含有とするフィルター用弗リン酸塩ガラスとして、特開平１−２１９０３８、特開平３−８３８３５、特開平３−８３８３４、特開平４−２１４０４３などが開示されている。特開平１−２１９０３８、特開平３−８３８３５、特開平３−８３８３４に関しては、Ｐ_２Ｏ_５を２０％以上含有する実施例が多く、所望の光弾性定数が実現できない可能性が高く、Ｐ_２Ｏ_５が２０％未満の実施例では、光弾性定数を比較的大きくさせるＭｇＦ_２を多く含有し（特開平１−２１９０３８の実施例１）、或いは、光弾性定数を大きくさせるＢ_２Ｏ_３を多く含有している（特開平３−８３８３５の実施例２,４,１０、特開平３−８３８３４の実施例２）。特開平４−２１４０４３に開示されている実施例では、ＭｇＦ_２の含有量が多く所望の光弾性定数を実現できないばかりか、屈折率が低い懸念がある。
特開平２−１２４７４０号公報 特開昭５０−５０４１６号公報 特開昭５７−１２３８４２号公報 特開昭５９−１８１３３号公報 特開平６−１５７０６８号公報 特開平１０−５３４３４号公報 特開平１１−６０２６７号公報 特開平７−３０６３１４ 特開平８−２３４１７９号公報 特開平９−１２７４６１号公報 特開２０００−１７１７７０号公報 特開平１１−１３３５２８ 特開平９−４８６３１号公報 特開平１１−３３５１３５号公報 特開平１１−１９９２６９ 特開２０００−３４１３２号公報 特開２００２−１２８５４０号公報 特開２００２−３３８２９４号公報 特開平９-４８６３３号公報 特願２００３−１１０３９４明細書 米国特許第５９６９８６１号 ドイツ特許公開１９６３１１７１号公報 特開平１−２１９０３８号公報 特開平３−８３８３５号公報 特開平３−８３８３４号公報 特開平４−２１４０４３号公報 Journal of The Society of Glass Technology (1957) 353T-362T"The Effect of the Polarisation of the Constituent Ions on the Photoelastic Birefringence of the Glass"by Megumi Tashiro Journal of the American Ceramic Society Vo.68 (1985) P389-P391"Photoelastic effects in Phosphate Glasses"by Matushita et.al Journal of the American Ceramic Society Vo.39 (1956) P173-P180"The Colors of Platinum, Palladium, and Rhodium in simple Glasses"by G.E.Rindone et.al

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、偏光光学系部材や偏光制御素子基板に好適な、光弾性定数（β）が非常に小さく、かつ、光学ガラス用途に有用な諸物性（例えば屈折率（ｎｄ）とアッベ数（νｄ））をあわせ持つ光学ガラスを提供する。さらに本発明はＰｂ化合物を含まない前記光学ガラスを提供する。

本発明者は、上記目標を達成するために鋭意試験研究を重ねた結果、光学ガラスの構成成分のうち、特定の量のＢａ、Ｆ及びＮｂを含有する組成を実現することにより、所望の物性をもつ光学ガラスを比較的安定に作成できることを発見し、本発明に至った。その構成を以下に示す。

本発明の第１の構成は、１．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ）を有し、ガラスを構成する原子として、
Ｐ ５〜１０ｍｏｌ％
Ａｌ １〜３ｍｏｌ％
Ｂａ ８〜１３ｍｏｌ％
Ｇｄ １〜５ｍｏｌ％
Ｎｂ ０．１〜３ｍｏｌ％及び
Ｆ １５〜３５ｍｏｌ％
Ｏ ４０〜５２ｍｏｌ％
の割合で各成分を含む光学ガラスである。

本発明の第２の構成は、１．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ）を有し、ガラスを構成する原子として、
Ｐ ５〜１０ｍｏｌ％
Ａｌ １〜３ｍｏｌ％
Ｂａ ８〜１３ｍｏｌ％
Ｇｄ １〜５ｍｏｌ％
Ｎｂ ０．１〜３ｍｏｌ％
Ｆ １５〜３５ｍｏｌ％
Ｏ ４０〜５２ｍｏｌ％及び
Ｙ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｌａ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｙｂ ０〜１ｍｏｌ％及び／又は
Ｔａ ０〜１ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｕ ０〜１ｍｏｌ％及び／又は
Ｔｉ ０〜１．５ｍｏｌ％及び／又は
Ｚｒ ０〜１．５ｍｏｌ％及び／又は
Ｗ ０〜１．５ｍｏｌ％及び／又は
Ｂｉ ０〜１．５ｍｏｌ％及び／又は
Ｍｇ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｃａ ０〜３ｍｏｌ％及び／又は
Ｓｒ ０〜５ｍｏｌ％及び／又は
Ｚｎ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｌｉ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｎａ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｋ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｃｓ ０〜１ｍｏｌ％及び／又は
Ｔｌ ０〜３ｍｏｌ％及び／又は
Ｓｉ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｂ ０〜２ｍｏｌ％及び／又は
Ｓｂ ０〜１ｍｏｌ％
の割合の各成分を含む光学ガラスである。

本発明の第３の構成は、
１．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ）を有し、質量％で、
メタリン酸化合物 １８．０ 〜 ３０．０％
ただし、Ａｌ（ＰＯ_３）_３ １０．０ 〜 ２０．０％
Ｂａ（ＰＯ_３）_２ ３．０ 〜 １５．０％及び、
弗化物 ４３．０ 〜 ６５．０％
ただし、ＢａＦ_２ ４１．０ 〜 ５５．０％、
Ｇｄ_２Ｏ_３ ８．０ 〜 ２５．０％
及び Ｎｂ_２Ｏ_５ ０．５ 〜 ７．０％
の各成分を含む光学ガラスである。

本発明の第４の構成は、１．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ）を有し、質量％で、
メタリン酸化合物 １８．０ 〜 ３０．０％、
ただし、Ａｌ（ＰＯ_３）_３ １０．０ 〜 ２０．０％
Ｂａ（ＰＯ_３）_２ ３．０ 〜 １５．０％及び
Ｓｒ（ＰＯ_３）_２ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
Ｃａ（ＰＯ_３）_２ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
Ｚｎ（ＰＯ_３）_２ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
Ｌａ（ＰＯ_３）_３ ０．０ 〜 ５．０％
を含有し、
弗化物 ４３．０ 〜 ６５．０％
ただし ＢａＦ_２ ４１．０ 〜 ５５．０％及び
ＳｒＦ_２ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
ＣａＦ_２ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
ＭｇＦ_２ ０．０ 〜 ２．０％及び／又は
ＡｌＦ_３ ０．０ 〜 ２．０％及び／又は
ＧｄＦ_３ ０．０ 〜 １５．０％及び／又は
ＹＦ_３ ０．０ 〜 ７．０％及び／又は
ＬａＦ_３ ０．０ 〜 ７．０％及び／又は
ＫＨＦ_２ ０．０ 〜 ３．０％
並びに、
Ｇｄ_２Ｏ_３ ８．０ 〜 ２５．０％
Ｎｂ_２Ｏ_５ ０．５ 〜 ７．０％及び
Ｙ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
ＴｉＯ_２ ０．０ 〜 ７．０％及び／又は
ＺｒＯ_２ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
ＷＯ_３ ０．０ 〜 ７．０％及び／又は
Ｂｉ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
ＢａＯ ０．０ 〜 ８．０％及び／又は
ＣａＯ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
ＳｒＯ ０．０ 〜 １０．０％及び／又は
ＺｎＯ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ ０．０ 〜 １．０％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ ０．０ 〜 ３．０％及び／又は
Ｋ_２Ｏ ０．０ 〜 ３．０％及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ ０．０ 〜 ５．０％及び／又は
Ｔｌ_２Ｏ ０．０ 〜 １５．０％及び／又は
ＳｉＯ_２ ０．０ 〜 ３．０％及び／又は
Ｂ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 ３．０％及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０．０ 〜 ３．０％、
を含む光学ガラスである。

本発明の第５の構成は、１．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ）を有し、質量％で、
Ｐ_２Ｏ_５ １２ 〜 ２２％未満、
Ａｌ_２Ｏ_３ １ 〜 ５％
ＢａＯ ４０ 〜 ５５％
Ｇｄ_２Ｏ_３ ８ 〜 ２５％及び
Ｎｂ_２Ｏ_５ ０．５ 〜 ８％並びに
Ｙ_２Ｏ_３ ０ 〜 １０％及び／又は
Ｌａ_２Ｏ_３ ０ 〜 １０％及び／又は
Ｙｂ_２Ｏ_３ ０ 〜 ５％及び／又は
Ｔａ_２Ｏ_５ ０ 〜 ５％及び／又は
Ｌｕ_２Ｏ_３ ０ 〜 ５％及び／又は
ＴｉＯ_２ ０ 〜 ７％及び／又は
ＺｒＯ_２ ０ 〜 ５％及び／又は
ＷＯ_３ ０ 〜 ７％及び／又は
Ｂｉ_２Ｏ_３ ０ 〜 ５％及び／又は
ＭｇＯ ０ 〜 １％及び／又は
ＣａＯ ０ 〜 ５％及び／又は
ＳｒＯ ０ 〜 １０％及び／又は
ＺｎＯ ０ 〜 ５％及び／又は
Ｌｉ_２Ｏ ０ 〜 １％及び／又は
Ｎａ_２Ｏ ０ 〜 ３％及び／又は
Ｋ_２Ｏ ０ 〜 ３％及び／又は
Ｃｓ_２Ｏ ０ 〜 ５％及び／又は
Ｔｌ_２Ｏ ０ 〜 １５％及び／又は
ＳｉＯ_２ ０ 〜 ３％及び／又は
Ｂ_２Ｏ_３ ０ 〜 ３％及び／又は
Ｓｂ_２Ｏ_３ ０ 〜 ３％
の酸化物換算組成を含有し、かつ一種又は二種以上の上記酸化物の一部又は全部を弗化物置換したＦの合計量が、上記酸化物換算組成１００重量部に対して８〜２０重量部であることを特徴とする光学ガラスである。

本発明の第６の構成は、６４４ｎｍにおける光弾性定数と４３６ｎｍにおける光弾性定数の差が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１である前記構成１〜５の光学ガラスである。

本発明の第７の構成は、屈折率（ｎｄ）が、１．６０〜１．６２の範囲では、５４６ｎｍにおける光
弾性定数が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１であり、また、屈折率（ｎｄ）が、１．６２〜１．６８の範囲では、５４６ｎｍにおける光弾性定数が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．５×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１である前記構成１〜６の光学ガラスである。

本発明の第８の構成は、屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５０〜６５未満であり、かつ、５４６ｎｍにおける光弾性定数が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１である前記構成１〜７に記載の光学ガラスである。

本発明の第９の構成は、鉛化合物を含有しない前記構成１〜８に記載の光学ガラスである。

本発明の第１０の構成は、前記構成１〜９の光学ガラスを用いた、液晶プロジェクタ用偏光ビームスプリッタである。

本発明によれば、偏光光学系部材や偏光制御素子基板に適する屈折率ｎｄが１．６０〜１．６８、アッベ数νｄが４０〜６５未満であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．５×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１で、かつ、上述のように光弾性定数の波長依存性が非常に小さい光学ガラスがＰｂ化合物を使用せずに得られ、従来、得られなかった特性の優れた光学部材を作成できた。

構成１及び２の光学ガラスは、従来の弗リン酸塩ガラスでは実現しにくい光学設計上特に偏光膜の作成に有利な屈折率ｎｄ＝１．６０〜１．６８を実現でき、かつ、光弾性定数が小さく、例えば、熱応力や機械的応力による複屈折を低減した偏光ビームスプリッタ等の光学素子を作成することを可能にする。また、実現される屈折率やアッベ数などの光学恒数は、光学設計の自由度を拡げ、製品ニーズの多様化に柔軟に対応できる効果が得られる。
Ｐはガラス成形成分であり、５ｍｏｌ％より少ないと安定なガラスが得にくく、また１０ｍｏｌ％を超えると、所望の光弾性定数を実現できなくなる。好ましくは５ｍｏｌ％、より好ましくは５．５ｍｏｌ％、最も好ましくは６ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは１０ｍｏｌ％、より好ましくは９．８ｍｏｌ％、もっとも好ましくは９．５ｍｏｌ％を上限として含有される。
前記ガラス中においてＰは、ＬｉＰＯ_３、ＮａＰＯ_３、ＫＰＯ_３、Ａｌ（ＰＯ_３）_３、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、Ｓｒ（ＰＯ_３）_２、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｍｇ（ＰＯ_３）_２、Ｚｎ（ＰＯ_３）_２、Ｌａ（ＰＯ_３）_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｋ_３ＰＯ_４、Ｎａ_３ＰＯ_４・１２Ｈ_２Ｏ、Ｎａ_２ＨＰＯ_４・１２Ｈ_２Ｏ、Ｍｇ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏ、ＣａＨＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、Ｂａ_３（ＰＯ_４）_２、Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２・４Ｈ_２Ｏ、ＡｌＰＯ_４、ＢＰＯ_４、ＫＨ_２ＰＯ_４、Ｋ_２ＨＰＯ_４、ＫＰＦ_６、Ｚｎ_２ＰＯ_７、ＢａＨＰＯ_４の形態により含有させることができ、Ａｌ（ＰＯ_３）_３、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、Ｓｒ（ＰＯ_３）_２、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｌａ（ＰＯ_３）_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４を使用することが好ましい。
Ａｌはガラスの失透析出を防ぎ安定なガラスを得られやすくし、機械的強度や耐久性を高めるため、少なくとも１ｍｏｌ％を含有させることが必要であるが、３ｍｏｌ％を超えると所望の光弾性定数や光学恒数が実現できなくなる。好ましくは１ｍｏｌ％、より好ましくは１．３ｍｏｌ％、最も好ましくは１．５ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは３ｍｏｌ％、より好ましくは２．９ｍｏｌ％、もっとも好ましくは２．８ｍｏｌ％を上限として含有される。
前記ガラス中においてＡｌはＡｌ（ＰＯ_３）_３、ＡｌＰＯ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＦ_３、Ｎａ_３ＡｌＦ_６の形態で含有させることができ、Ａｌ（ＰＯ_３）_３、ＡｌＰＯ_４、ＡｌＦ_３、Ｎａ_３ＡｌＦ_６を使用することが好ましい。
Ｂａはガラス構成原子のうち、光弾性定数を小さくする効果が高いため、少なくとも８ｍｏｌ％を含有させることが必要であるが、１３ｍｏｌ％を超えると安定なガラスが得られにくくなる。好ましくは８ｍｏｌ％、より好ましくは８．３ｍｏｌ％、最も好ましくは８．５ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは１３ｍｏｌ％、より好ましくは１２．８ｍｏｌ％、もっとも好ましくは１２．５ｍｏｌ％を上限として含有される。前記ガラス中においてＢａはＢａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ_３（ＰＯ_４）_２、ＢａＨＰＯ_４、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＣＯ_３、ＢａＦ_２、ＢａＳｉＦ_６の形態により含有させることができ、Ｂａ（ＰＯ_３）_２、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、ＢａＣＯ_３、ＢａＦ_２を使用することが好ましい。
Ｇｄは安定なガラス形成を促進し高屈折率化を実現するために、必須の成分である。１ｍｏｌ％より少ないとガラスの不安定化が顕著であり、また、所望の屈折率を実現できない。一方、５ｍｏｌ％を越えると高い溶融温度での溶解が必要となり、熔融中の成分揮発（特に弗素成分）を促進してしまう。従って、非常に小さな光弾性定数を実現するためには、好ましくは１ｍｏｌ％、より好ましくは１．２ｍｏｌ％、最も好ましくは１．３ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは５ｍｏｌ％、より好ましくは４．５ｍｏｌ％、もっとも好ましくは４ｍｏｌ％を上限として含有される。
前記ガラス中において、Ｇｄは任意のＧｄ化合物の形態で含有させることができるが、Ｇｄ_２Ｏ_３、ＧｄＦ_３を使用することが好ましい。
Ｎｂは少量の添加で高屈折率を実現でき、かつ、化学的耐久性を向上させる効果があるため、本発明において必須成分であり、３ｍｏｌ％を上限に添加することが可能である。但し、０．1 ｍｏｌ％より少ないと上記効果が得られにくく、所望の光学恒数を実現できない。また、３ｍｏｌ％より多く含有させると、光弾性定数が大きくなるため、好ましくは０．１ｍｏｌ％、より好ましくは０．２ｍｏｌ％、最も好ましくは０．３ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは３ｍｏｌ％、より好ましくは２．８ｍｏｌ％、もっとも好ましくは２．５ｍｏｌ％を上限として含有される。
前記ガラス中において、Ｎｂは任意の形態により含有させることができるが、Ｎｂ_２Ｏ_５の形態で含有させることが好ましい。
Ｆは、弗リン酸塩ガラスにおいてガラス形成に不可欠な成分であり、ガラス熔融性を高め、かつ、光弾性定数を小さくする効果が高いので必須成分である。１５ ｍｏｌ％より少ないと安定なガラスが得られにくく、所望の光弾性定数を実現しにくい。また、３５ｍｏｌ％より多く含有させると、所望の光学恒数を実現しにくくなるため、好ましくは１５ｍｏｌ％、より好ましくは１７ｍｏｌ％、最も好ましくは１９ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは３５ｍｏｌ％、より好ましくは３４ｍｏｌ％、もっとも好ましくは３３ｍｏｌ％を上限として含有される。
前記ガラス中においてＦはＢａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、ＧｄＦ_３、ＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＫＨＦ_２、ＢａＳｉＦ_６、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＺｎＦ_２、ＫＰＦ_６、ＺｒＦ_４、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｎａ_３ＡｌＦ_６、Ｎａ_２ＳｉＦ_６の形態で含有させることができ、ＢａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、ＧｄＦ_３、ＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＫＨＦ_２を使用することが好ましい。
Ｏは、弗リン酸塩ガラスにおいてガラス形成に不可欠な成分であり、所望の光学恒数を実現するために必須な成分である。４０ ｍｏｌ％より少ないと安定なガラスが得られにくく、所望の光学恒数を実現しにくい。また、５２ｍｏｌ％より多く含有させると、所望の光弾性定数を実現しにくくなるため、好ましくは４０ｍｏｌ％、より好ましくは４１ｍｏｌ％、最も好ましくは４２ｍｏｌ％を下限とし、好ましくは５２ｍｏｌ％、より好ましくは５１ｍｏｌ％、もっとも好ましくは５０ｍｏｌ％を上限として含有される。
Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｔａ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｂｉの各成分は、屈折率とアッベ数の調整が可能であるため、任意に添加することが可能である。より詳細には、Ｙ、Ｌａ成分は、光弾性定数を大きくさせることなく、高屈折率化が可能なため、好ましくは２ｍｏｌ％、より好ましくは１．９ｍｏｌ％、最も好ましくは１．８ｍｏｌ％を上限として添加できるが、過度の添加はガラスの失透安定性を悪化させる。また、Ｙｂ、Ｔａ、Ｌｕは、効果的な高屈折率化が可能であるが、過度の添加はガラスを不安定化するため、好ましくは１．０ｍｏｌ％、より好ましくは０．９ｍｏｌ％、最も好ましくは０．８ｍｏｌ％を上限として添加できる。Ｚｒはガラスの屈折率調整効果にあわせて機械的強度の向上の効果があるが、１．５ｍｏｌ％以上を添加するには、高温での溶解が必要なため、好ましくは１．５ｍｏｌ％、より好ましくは１．４５ｍｏｌ％、最も好ましくは１．４ｍｏｌ％を上限として添加できる。Ｔｉ、Ｗ、Ｂｉは、高屈折率化及びアッベ数の調整に効果があるが、過度の添加はガラスに着色を与えるため、好ましくは１．５ｍｏｌ％、より好ましくは１．４５ｍｏｌ％、最も好ましくは１．４ｍｏｌ％を上限として添加できる。
Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｔａ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｂｉの各成分は任意の形態で含有されることができるが、酸化物、フッ化物の形態で使用することが好ましい
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎは、適量の添加によりガラス安定化（耐失透性の向上）効果が得られるため必要に応じて添加が可能である。但し、過度の添加をすると、所望の光弾性定数及び屈折率が得られなくなるため、Ｃａは好ましくは３ｍｏｌ％、より好ましくは２．９５ｍｏｌ％、最も好ましくは２．９ｍｏｌ％を上限として添加でき、Ｓｒは好ましくは５ｍｏｌ％、より好ましくは４．５ｍｏｌ％、最も好ましくは４ｍｏｌ％を上限として添加でき、Ｚｎは、好ましくは２ｍｏｌ％、より好ましくは１．９５ｍｏｌ％、最も好ましくは１．９ｍｏｌ％を上限として添加できる。Ｍｇは、光弾性定数を大きくする作用が高いため、好ましくは２ｍｏｌ％、より好ましくは１ｍｏｌ％を上限として添加でき、最も好ましくは一切添加しないことである。
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎの各成分は任意の形態で含有されることができるが、酸化物、フッ化物、炭酸塩及び／又は硝酸塩の形態で使用することが好ましい
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓの各成分は、ガラス溶融性向上や脱泡効果のために、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの各成分は、それぞれ好ましくは２ｍｏｌ％、より好ましくは１．９５ｍｏｌ％、最も好ましくは１．９ｍｏｌ％を上限として、Ｃｓは好ましくは１ｍｏｌ％、より好ましくは０.９５ｍｏｌ％、最も好ましくは０.９ｍｏｌ％を上限として任意に添加することが可能である。過度の添加は、ガラスが不安定化し失透発生などの不具合が生じやすくなるため、好ましくない。
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓの各成分は任意の形態で含有されることができるが、酸化物、フッ化物、炭酸塩及び／又は硝酸塩の形態で使用することが好ましい
Ｔｌ成分は、ガラス溶融性向上及び光弾性定数を小さくしつつ屈折率及びアッベ数を調整できる効果があるので、任意に添加することができるが、３ｍｏｌ％を超えるとガラスの着色が顕著になるため、好ましくは３ｍｏｌ％以下、より好ましくは２.７ｍｏｌ％以下、最も好ましくは２.５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。Ｔｌの各成分は任意の形態で含有されることができるが、酸化物の形態で使用することが好ましい
Ｓｉ及びＢは、屈折率調整及び機械的強度の向上に効果があるが、光弾性定数を著しく増大させるため、好ましくは２ｍｏｌ％、より好ましくは１ｍｏｌ％を上限とし、最も好ましくは一切添加しないことである。ＳｉおよびＢの各成分は任意の形態で含有されることができるが、酸化物及び／又は任意の複合塩の形態で使用することが好ましい
本発明の光学ガラスの清澄、均質化のために公知の脱泡成分であるＳｂを任意に添加することができる。また、前記効果のほかに屈折率・光弾性定数調整が可能なため、上限を１ｍｏｌ％として任意に添加することができるが、過度の添加は、熔融時の過度な発泡を促進するため、好ましくない。
Ｓｂは任意の形態で含有されることができるが、酸化物の形態で使用することが好ましい。

次に構成３に記載のガラス構成成分について説明する。
Ａｌ（ＰＯ_３）_３は、ガラス成形成分として機能するため、本発明のガラスにおいて特に好ましい成分である。安定なガラス形成のためには、１０％以上含有することが必要であるが、２０質量％を超えると所望の光弾性定数や光学恒数が得られなくなる。従ってガラス全質量に対して、好ましくは１０質量％、より好ましくは１１質量％、最も好ましくは１２質量％を下限とし、好ましくは２０質量％、より好ましくは１８質量％、もっとも好ましくは１７質量％を上限として含有される。

Ｂａ（ＰＯ_３）_２は、ガラス形成成分としての作用の他に、ＢａＯによる光弾性定数を小さくする効果及び屈折率を高める効果があるため、本発明のガラスにおいて特に好ましい成分である。所望の特性を実現するためには、少なくとも３質量％以上を含有することが必要であるが、１５質量％を超えると所望の光弾性定数が得られなくなる（Ｐ_２Ｏ_５は、光弾性定数を大きくする作用があるため）。従って、ガラス全質量に対して好ましくは３質量％、より好ましく５質量％、もっとも好ましくは６質量％を下限とし、好ましくは１５質量％、より好ましくは１４質量％、もっとも好ましくは１３質量％を上限として含有される。

メタリン酸化合物の合計量は、１８質量％未満であると、安定なガラスが得にくく、３０質量％を超えると所望の特性（特に、小さな光弾性定数）が実現できなくなる。従って、ガラス全質量に対して好ましくは１８質量％、より好ましくは１９質量％、もっとも好ましくは２０質量％を下限とし、好ましくは３０質量％、より好ましくは２９質量％、もっとも好ましくは２８質量％を上限とすることが好ましい。

ＢａＦ_２は、光弾性定数を小さくする効果が高く、熔融性を向上させる効果があるため、本発明において必須の成分である。４１質量％より少ないと、小さな光弾性定数を持つガラスを実現できない。一方、５５質量％を超えるとガラスの不安定化が顕著になるばかりでなく、所望の屈折率（ｎｄ）＝１．６０〜１．６８を実現できない。従ってガラス全質量に対して、好ましくは４１質量％、より好ましくは４１．５質量％、もっとも好ましくは４１．８質量％を下限とし、好ましくは５５質量％、より好ましくは５０質量％、最も好ましくは４９質量％を上限として含有される。

弗化物の合計量は、４３質量％未満であると、ガラス中の結合が共有結合性を増すので、結果として光弾性定数が大きくなり、６５質量％を越えると所望の屈折率を実現できないばかりでなく、脈理などの不具合を生じやすい。非常に小さな光弾性定数を実現するためにガラス全質量に対して好ましくは４３質量％、より好ましくは４３．５質量％、もっとも好ましくは４３．８質量％を下限とし、好ましくは６５質量％、より好ましくは６４質量％、もっとも好ましくは６３質量％を上限として含有される。

Ｇｄ_２Ｏ_３は安定なガラス形成を促進し高屈折率化を実現するために、必須の成分である。８質量％より少ないとガラスの不安定化が顕著であり、また、所望の屈折率を実現できない。一方、２５質量％を越えると高い溶融温度での溶解が必要となり、熔融中の成分揮発（特に弗素成分）を促進してしまう。従って、非常に小さな光弾性定数を実現するためには、ガラス全質量に対して好ましくは８質量％、より好ましくは９質量％、もっとも好ましくは９．５質量％を下限とし、好ましくは２５質量％、より好ましくは２０質量％もっとも好ましくは１９質量％を上限として含有される。

Ｎｂ_２Ｏ_５は、少量の添加で高屈折率を実現でき、かつ、化学的耐久性を向上させる効果があるため、本発明において必須成分であり、７．０質量％を上限に添加することが可能である。但し、０．５質量％より少ないと上記効果が得られにくく、所望の光学恒数を実現できない。なお、７．０質量％より多く含有させると、光弾性定数が大きくなる。従ってガラス全質量に対して好ましくは０．５質量％、より好ましくは０．８質量％、最も好ましくは１．０質量％を下限とし、好ましくは７．０質量％、より好ましくは６．５質量％、もっとも好ましくは６．０質量％を上限として含有される。

構成４でガラス構成成分を限定した理由は以下のとおりである。なお、構成３と重複する成分については、上記構成３に記載した通りである。

Ｓｒ（ＰＯ_３）_２、Ｃａ（ＰＯ_３）_２、Ｚｎ（ＰＯ_３）_２、Ｌａ（ＰＯ_３）_３の各成分は、ガラス成形成分としての作用があるため、必要に応じて添加してもよい。Ｓｒ（ＰＯ_３）_２成分は、前記作用の他に光弾性定数を小さくする効果があるため、好ましくは１０質量％、より好ましくは９質量％、もっとも好ましくは８質量％を上限とする。Ｃａ（ＰＯ_３）_２成分は、ガラスの安定性を向上する効果があるため、好ましくは１０重量％、より好ましくは９質量％、もっとも好ましくは８質量％を上限とする。Ｚｎ（ＰＯ_３）_２成分は、光弾性定数を大きくする効果があるため、好ましくは５質量％、より好ましくは４質量％、もっとも好ましくは３質量％を上限とする。Ｌａ（ＰＯ_３）_３成分は、５質量％を超えるとガラスの失透性を悪化させるため、好ましくは５質量％、より好ましくは４質量％、もっとも好ましくは３．５質量％を上限とする。なお、メタリン酸化合物の合計量は、構成３と同じである。

ＳｒＦ_２及びＣａＦ_２は、ＢａＦ_２と同様に光弾性定数を小さくする効果及び熔融性の向上効果がえられため、好ましくは１０質量％、より好ましくは９質量％、もっとも好ましくは８．５質量％を上限として添加することが可能である。１０質量％を超えると、所望の屈折率を実現できなくなる。ＭｇＦ_２及びＡｌＦ_３は、熔融性の向上及びガラスの機械的強度を高める効果が得られるが、過度の添加は、光弾性定数を著しく増大さるため、好ましくは２質量％、より好ましくは１質量％を上限とし、最も好ましくは一切添加しない。

ＧｄＦ_３及びＬａＦ_３は、光弾性定数を維持したまま、屈折率を高める効果があるため、ＧｄＦ_３は好ましくは１５質量％、より好ましくは１４質量％、最も好ましくは１３．５質量％を上限として添加できる。なお１５質量％以上の添加はガラスの不安定化を顕著にする。ＬａＦ_３は好ましくは７質量％、より好ましくは６質量％、最も好ましくは５質量％を上限として添加できる。なお過度の添加はガラスの不安定化を顕著にする。
ＹＦ_３はガラスの安定化効果があり、かつ、屈折率の調整が可能であるため、好ましくは７質量％、より好ましくは６質量％、最も好ましくは５．５質量％を上限として添加できる。過度の添加は、光弾性定数を増大させる。
ＫＨＦ_２は、ガラス熔融性の向上及び脱泡効果が得られるため、好ましくは３質量％、より好ましくは２．５質量％、最も好ましくは２質量％を上限として添加できる。過度の添加は屈折率を著しく低下させるため、所望の屈折率を実現できない。なお、弗化物の合計量は、構成３に関する記述通りである。

Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３の各金属酸化物成分は、屈折率とアッベ数の調整が可能であるため、任意に添加することが可能である。より詳細には、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３成分は、光弾性定数を大きくさせることなく、高屈折率化が可能なため、好ましくは１０．０質量％、より好ましくは８質量％、最も好ましくは７質量％を上限として添加できるが、過度の添加はガラスの失透安定性を悪化させる。また、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌｕ_２Ｏ_３及びＢｉ_２Ｏ_３は、効果的な高屈折率化が可能であるが、過度の添加はガラスを不安定化するため、好ましくは５．０質量％、より好ましくは４質量％、最も好ましくは３質量％を上限として添加できる。ＺｒＯ_２はガラスの屈折率調整効果にあわせて機械的強度の向上の効果があるが、５．０質量％以上を添加するには、高温での溶解が必要なため、好ましくは５．０質量％、より好ましくは４．５質量％、最も好ましくは４質量％を上限として添加できる。ＴｉＯ_２、ＷＯ_３は、高屈折率化及びアッベ数の調整に効果があるが、過度の添加はガラスに着色を与えるため、好ましくは７．０質量％、より好ましくは６質量％、最も好ましくは５質量％を上限として添加できる。

ＢａＯは光弾性定数を小さくする効果が大きく、かつ、屈折率とアッベ数の調整に有効なため、ＢａＦ_２以外に、好ましくは８質量％以下、より好ましくは７．５質量％以下、最も好ましくは７質量％以下を任意に添加できる。なお８質量％を超えて添加すると、ガラスの不安定化が顕著になるため、好ましくない。

ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯは、適量の添加によりガラス安定化（耐失透性の向上）効果が得られるため必要に応じて添加が可能である。但し、過度の添加をすると、所望の光弾性定数及び屈折率が得られなくなるため、ＣａＯ、ＺｎＯは好ましくは５．０質量％、より好ましくは４．５質量％、最も好ましくは４．０質量％を上限として添加でき、ＳｒＯは好ましくは１０．０質量％、より好ましくは９質量％、最も好ましくは８質量％を上限として添加できる。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏの各成分は、ガラス溶融性向上や脱泡効果のために、Ｌｉ_２Ｏは、好ましくは１．０質量％、より好ましくは０．８質量％、最も好ましくは０．５質量％を上限として、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは好ましくは３．０質量％、より好ましくは２．５質量％、最も好ましくは２．０質量％を上限として、Ｃｓ_２Ｏは好ましくは５．０質量％、より好ましくは４質量％、最も好ましくは３質量％を上限として任意に添加することが可能である。過度の添加は、ガラスが不安定化し失透発生などの不具合が生じやすくなるため、好ましくない。

Ｔｌ_２Ｏ成分は、ガラス溶融性向上及び光弾性定数を小さくしつつ屈折率及びアッベ数を調整できる効果があるので、任意に添加することができるが、１５質量％を超えるとガラスの着色が顕著になるため、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１４質量％以下、最も好ましくは１３質量％以下であることが好ましい。

ＳｉＯ_２及びＢ_２Ｏ_３は、屈折率調整及び機械的強度の向上に効果があるが、光弾性定数を著しく増大させるため、好ましくは３．０質量％、より好ましくは２質量％を上限とし、最も好ましくは一切添加しない。

本発明の光学ガラスの清澄、均質化のために公知の脱泡剤であるＳｂ_２Ｏ_３を任意に添加することができる。また、前記効果のほかに屈折率・光弾性定数調整が可能なため、上限を３．０質量％として任意に添加することができるが、過度の添加は、熔融時の過度な発泡を促進するため、好ましくない。

構成４と構成５はほぼ同等のガラス構成成分範囲を示す。例えば、Ｂａ（ＰＯ_３）_２は、高温でのガラス熔融時に、ＢａＯ成分とＰ_２Ｏ_５成分に分解する。構成４は、複合塩や弗化物を基準にした記述であり、構成５は、ガラス化反応により生じる酸化物を基準にした記述である。
なお構成５において「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分として使用される複合塩、弗化物等がガラス熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、生成酸化物の総重量を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。
構成５でガラス構成成分を限定した理由は以下のとおりである。構成１、２、３及び４と重複する成分については、上述の通りである。

Ｐ_２Ｏ_５はガラス形成酸化物のため、本発明のガラスにおいて必須の成分である。安定なガラス形成のためには、１２質量％以上含有することが必要であるが、２２質量％以上では所望の光弾性定数が得られなくなる。従って好ましくは１２質量％、より好ましくは１３質量％、最も好ましくは１４質量％を下限とし、好ましくは２２質量％未満、より好ましくは２０質量％、最も好ましくは１９質量％を上限として含有できる。

Ａｌ_２Ｏ_３は、弗リン酸塩系ガラスにおいて安定なガラス形成を促進する効果が高く、機械的強度や化学的耐久性の向上効果が得られるために１質量％以上含有することが必要であるが、５質量％を超えると所望の光弾性定数を得られなくなる。従って、好ましくは１質量％、より好ましくは１．５質量％、最も好ましくは２質量％を下限として含有でき、好ましくは５質量％、より好ましくは４．５質量％、最も好ましくは４質量％を上限として含有できる。

ＢａＯは光弾性定数を小さくする効果が大きく、かつ、屈折率とアッベ数の調整に有効なため、必須成分である。４０質量％よりも少ないと、所望の光弾性定数及び光学恒数（屈折率、アッベ数）が得られない。５５質量％よりも多いと、失透析出など製造上好ましくないガラスの不安定化が顕著になる。従って好ましくは４０質量％、より好ましくは４１質量％、最も好ましくは４２質量％を下限とし、好ましくは５５質量％、より好ましくは５４質量％、もっとも好ましくは５３質量％を上限として含まれ得る。

Ｆ（弗素）のガラス中での効果は前述のとおりであるが、酸化物換算組成１００重量部に対して、一種又は二種以上の酸化物の一部又は全部を弗化物置換したＦの合計量で、８重量部未満では、安定なガラスが得られず、２０重量部より多く含有させると、所望の屈折率を実現できない。従って好ましくは８重量部、より好ましくは９重量部、最も好ましくは１０重量部を下限とし、好ましくは２０重量部、より好ましくは１９重量部、もっとも好ましくは１８重量部を上限として含まれ得る。

ＭｇＯ（原料形態としては、ＭｇＦ_２やＭｇ（ＰＯ_３）_２、ＭｇＣＯ_３、ＭｇＯ等が用いられる）は、ガラスの光弾性定数を著しく増大させる効果があるため、含有しないことが望ましいが、化学的耐久性や機械的強度の向上及び熱膨張係数の調整効果があるため、ＭｇＯ成分として１質量％まで添加できる。

構成６によれば、波長依存性が小さく、各波長での複屈折量は均一であるため、光学設計の際に製品特性の複屈折による影響の波長依存性を考慮しなくて良い。

構成７によれば、機械的及び熱的応力によって生じる複屈折量が小さいため、設計した光学特性を忠実に実現することができ、また、高精度な偏光制御が可能な光学部材（レンズ・プリズム・基板など）を実現できる。光弾性定数の波長依存性については、可視域全般に渡り機能する光学部材での用途では重要である。

構成８によれば、構成７より更に光弾性定数値や屈折率などを最適化することにより、構成７に示した効果が得られ、特に高精度な偏光制御が要求される光学部材（レンズ・プリズム・基板など）を実現できる。

なお本発明のガラス中においてＰｂ化合物の含有量は、ガラス全質量に対し０．１質量％未満、好ましくは全く含有されないことが好ましい。

本発明の実施例について説明する。表１及び２（構成２に準じたガラス構成成分記述）、表３及び４（構成４に準じたガラス構成成分記述）及び表５及び６（構成５に準じたガラス構成成分記述）に、屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６８及びアッベ数νｄが４０〜６５未満であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．５×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１の光学ガラスを得るための好適な実施例（No.１〜18）を示す。また公知の光学ガラスの比較例（No.Ａ〜Ｉ）の組成と、得られたガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、光弾性定数（β）の数値を表７（構成２に準じたガラス構成成分記述）、表８（構成４に準じたガラス構成成分記述）及び表９（構成５に準じたガラス構成成分記述）に示す。なお、表１〜３並びに表４〜６において、実施例の番号が同一の場合は同一の組成の試料を意味する。

光弾性定数（β）は、試料形状を対面研磨した直径２５ｍｍ、厚さ８ｍｍの円板状とし、所定方向に圧縮荷重を加え、ガラスの中心に生じる光路差を測定し、前記式（１）により、求めた。４３６ｎｍ及び５４６ｎｍ測定光源は超高圧水銀灯を使用し、６４４ｎｍ測定光源は、ハロゲンランプを使用した。

実施例１〜１８のガラスを，いずれもメタリン酸化合物、酸化物，炭酸塩、硝酸塩、弗素化合物及び水酸化物等の通常の光学ガラス原料を用いて所定の割合で秤量混合した後，白金ルツボ等に投入し，ガラス組成の溶融の難易度に応じて９００〜１２００℃の温度で３〜４時間溶融し，撹拌均質化した後，適当な温度に下げてから金型等に鋳込み徐冷することにより得た。また、必要に応じ、溶解時に蓋をして弗素の揮発を低減させた。

実施例１〜１８は、いずれも屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６８、アッベ数（νｄ）が４０〜６５未満であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．５×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１の範囲内であった。特に、実施例１〜１６においては、光弾性定数（β）が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１の範囲であり、非常に小さな光弾性定数を持つ光学ガラスを実現した。

図１は各実施例における６４４ｎｍ及び４３６ｎｍの入射光を用いた際の光弾性定数の値をプロットしたものである。図１から明らかなように６４４ｎｍにおける光弾性定数と４３６ｎｍにおける光弾性定数の差が−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１と非常に小さかった。

一方、公知の弗リン酸塩光学ガラスの光弾性定数を調べるため、表７〜９に示す比較例Ａ〜Ｉのガラスを作成して物性取得を試みた。なお、表７〜９において、実施例の記号が同一の場合は同一の組成の試料を意味する。
比較例Ａ及びＢは、特開平１１−６０２６７号公報の実施例１４及び２２、比較例Ｃ及びＤは、特開昭５０−５０４１６号公報の実施例１４及び２４、比較例Ｅは、特開昭５７−１２３８４２号公報の実施例２４、比較例Ｆ及びＧは、特開昭５９−１８１３３号公報の実施例７及び２２、比較例Ｈは、特開平１０−５３４３４号公報の実施例６、比較例Ｉは、ＵＳＰ−５９６９８６１の実施例No.47である。なお、表７は、構成２に準じたガラス構成成分記述である（それらは、各公報中の記述と同様である）、表８は、構成４に準じたガラス構成成分記述であり、表９は構成５に準じたガラス構成分記述である。比較例Ｂ及びＣは、冷却中に失透が析出したため透明なガラスが得られず、物性評価ができなかった。その他の実施例については、屈折率ｎｄ≒１．６０、アッベ数νｄ≒６０に近い光学恒数であったが、実施例Ａ、Ｅ及びＨを除き、光弾性定数が０．５×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１よりも大きく、本発明で所望の特性とは程遠いものであった。一般的なガラスの光弾性定数は２．０〜３．０×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１程度であることを考慮すると、比較的光弾性定数は小さいと言えるが、例えば、偏光ビームスプリッタなどの高精度の偏光制御が必要な用途においては、限りなくゼロに近いことが望ましいため、十分とは言えない。

比較例Ａ及びＥは、光学恒数（屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄ）が本発明における所望の範囲から大きく外れ、例えば、これらのガラスを用いて偏光ビームスプリッタを作成する場合、偏光分離膜の作成において良い偏光分離特性を得るのに、多大な困難がある。

比較例Ｈは、屈折率（ｎｄ）が１．６０〜１．６２である場合は、光弾性定数（β）は−０．１×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１〜０．４×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１の範囲であることがより好ましいため、実用上に十分であると言えない。例えば、同等の屈折率である実施例２及び４と比較例Ｈを比べると、比較例Ｈの光弾性定数は２倍以上であるため、比較例Ｅのガラスを光学素子として使用した時には、実施例２及び４で作成した光学素子よりも、望ましくない複屈折が生じやすい。

また、比較例Ｉの弗リン酸塩ガラスは、公報中では、屈折率ｎｄ＝１．５２７、アッベ数νｄ＝７２．８、Ｈｅ−Ｎｅレーザー波長（６３３ｎｍ）における光弾性定数は、０．４３×１０^-８ｃｍ／Ｎ（＝０．４３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１）と記載されているが、追試を行ったところ、ガラス中に微細な失透或いは分相が存在し、透明なガラスが得られなかった（乳白状の外観）。乳白状のガラスで物性取得を行ったが、表７〜９の通り、公報記載値に近い物性値は得られなかった。

以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、本実施例はあくまで例示の目的のみであって、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を当業者により成し得ることが理解されよう。

本発明の各実施例の光弾性定数を示すグラフである。

Claims (7)

1. １．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ） を有し、ガラスを構成する原子として、
   Ｐ ５〜１０ ｍｏｌ％
   Ａｌ １〜３ ｍｏｌ％
   Ｂａ ８〜１３ｍｏｌ％
   Ｇｄ １〜５ｍｏｌ％
   Ｎｂ ０．１〜３ｍｏｌ％
   Ｆ １５〜３５ｍｏｌ％ 及び
   Ｏ ４０〜５２ｍｏｌ％
   の割合で各成分を含み、６４４ｎｍにおける光弾性定数と４３６ｎｍにおける光弾性定数との差が− ０．１×１０ ^-５ 〜０．１×１０ ^-５ ｎｍ・ｃｍ ^-１ ・Ｐａ ^-１ である光学ガラス。
   
2. １．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ） を有し、ガラスを構成する原子として、
   Ｐ ５ 〜 １ ０ｍｏｌ％
   Ａ ｌ １ 〜 ３ｍｏｌ％
   Ｂ ａ ８ 〜 １ ３ ｍｏｌ％
   Ｇ ｄ １ 〜 ５ ｍｏｌ％
   Ｎ ｂ ０ ． １ 〜 ３ ｍｏｌ％
   Ｆ １ ５ 〜 ３ ５ ｍｏｌ％
   Ｏ ４ ０ 〜 ５ ２ ｍｏｌ％ 及び
   Ｙ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｌ ａ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｙ ｂ ０ 〜 １ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｔ ａ ０ 〜 １ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｌ ｕ ０ 〜 １ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｔ ｉ ０ 〜 １ ． ５ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｚ ｒ ０ 〜 １ ． ５ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｗ ０ 〜 １ ． ５ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｂ ｉ ０ 〜 １ ． ５ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｍ ｇ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｃ ａ ０ 〜 ３ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｓ ｒ ０ 〜 ５ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｚ ｎ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｌ ｉ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｎ ａ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｋ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｃ ｓ ０ 〜 １ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｔ ｌ ０ 〜 ３ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｓ ｉ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｂ ０ 〜 ２ ｍｏｌ％ 及び／ 又は
   Ｓ ｂ ０ 〜 １ ｍｏｌ％
   の割合の各成分を含み、６４４ｎｍにおける光弾性定数と４３６ｎｍにおける光弾性定数との差が− ０．１×１０ ^-５ 〜０．１×１０ ^-５ ｎｍ・ｃｍ ^-１ ・Ｐａ ^-１ である光学ガラス。
   
3. １．６０〜１．６８の屈折率（ｎｄ）及び４０以上かつ６５未満のアッベ数（νｄ）を有し、質量％で、
   Ｐ _２ Ｏ _５ １ ２ 〜 ２ ２ ％ 未満、
   Ａ ｌ _２ Ｏ _３ １ 〜 ４．５％
   Ｂ ａ Ｏ ４ ０ 〜 ５ ５ ％
   Ｇ ｄ _２ Ｏ _３ ８ 〜 ２ ５ ％ 及び
   Ｎ ｂ _２ Ｏ _５ ０ ． ５ 〜 ８ ％ 並びに
   Ｙ _２ Ｏ _３ ０ 〜 １ ０ ％ 及び／ 又は
   Ｌ ａ _２ Ｏ _３ ０ 〜 １ ０ ％ 及び／ 又は
   Ｙ ｂ _２ Ｏ _３ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｔ ａ _２ Ｏ _５ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｌ ｕ _２ Ｏ _３ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｔ ｉ Ｏ _２ ０ 〜 ７ ％ 及び／ 又は
   Ｚ ｒ Ｏ _２ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｗ Ｏ _３ ０ 〜 ７ ％ 及び／ 又は
   Ｂ ｉ _２ Ｏ _３ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｍ ｇ Ｏ ０ 〜 １ ％ 及び／ 又は
   Ｃ ａ Ｏ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｓ ｒ Ｏ ０ 〜 １ ０ ％ 及び／ 又は
   Ｚ ｎ Ｏ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｌ ｉ _２ Ｏ ０ 〜 １ ％ 及び／ 又は
   Ｎ ａ _２ Ｏ ０ 〜 ３ ％ 及び／ 又は
   Ｋ _２ Ｏ ０ 〜 ３ ％ 及び／ 又は
   Ｃ ｓ _２ Ｏ ０ 〜 ５ ％ 及び／ 又は
   Ｔ ｌ _２ Ｏ ０ 〜 １ ５ ％ 及び／ 又は
   Ｓ ｉ Ｏ _２ ０ 〜 ３ ％ 及び／ 又は
   Ｂ _２ Ｏ _３ ０ 〜 ３ ％ 及び／ 又は
   Ｓ ｂ _２ Ｏ _３ ０ 〜 ３ ％
   の酸化物換算組成を含有し、かつ一種又は二種以上の上記酸化物の一部又は全部を弗化物置換したＦ の合計量が、上記酸化物換算組成１００重量部に対して８〜２０重量部であり、６４４ｎｍにおける光弾性定数と４３６ｎｍにおける光弾性定数との差が− ０．１×１０ ^-５ 〜０．１×１０ ^-５ ｎｍ・ｃｍ ^-１ ・Ｐａ ^-１ である光学ガラス。
   
4. 屈折率（ｎｄ）が、１．６０〜１．６２の範囲では、５４６ｎｍにおける光弾性定数が−０．１×１０^-５〜０．３×１０^-５ｎｍ・ｃｍ^-１・Ｐａ^-１であり、また、屈折率（ｎｄ）が、１．６２〜１．６８の範囲では、５４６ｎｍにおける光弾性定数が−０．１×１０^-５〜０．５×１０^-５ｎｍ・ｃ ｍ^-１・Ｐａ^-１である請求項１〜３ のいずれか１項に記載の光学ガラス。
   
5. 屈折率（ｎｄ）が、１．６０〜１．６５、アッベ数（νｄ）が、５０〜６５未満であり、かつ、５４６ｎｍにおける光弾性定数が−０．１×１０^-５〜０．３×１ ０^-５ｎｍ・ｃｍ-１・Ｐａ-１であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１ 項に記載の光学ガラス。
   
6. 鉛化合物を含有しない請求項１〜５のいずれか１ 項に記載の光学ガラス。
   
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学ガラスを用いた、液晶プロジェクタ用偏光ビームスプリッタ。

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