(57)【要約】酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上である光弾性定数が小さいガラス。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラス。
【請求項２】
酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラス。
【請求項３】
酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラス。
【請求項４】
酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、鉛成分を含有せず、Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏで示される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラス。
【請求項５】
酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、鉛成分を含有せず、Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏで示される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラス。
【請求項６】
酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、鉛成分を含有せず、Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏで示される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラス。
【請求項７】
酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                          ０．５％より多く２５％まで、
Ｐ２Ｏ５                          ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                            ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３                ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                  ０  〜  ５％未満、および／または
Ｌａ２Ｏ３                ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５                ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                    ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                    ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                    ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                    ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３                ０  〜  ４％  を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が９６％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項８】
酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                  １％〜  ２５％、
Ｐ２Ｏ５                  ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                    ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３                ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                  ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３                ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５                ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                    ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                    ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                    ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                    ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３                ０  〜  ４％を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が、９６％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項６に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項９】
酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                  ０．５％より多く２５％まで、
Ｐ２Ｏ５                  ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                    ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３                ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                  ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３                ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５                ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                    ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                    ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                    ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                    ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３                ０  〜  ４％  を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が９３％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項１０】
酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                  １％〜  ２５％、
Ｐ２Ｏ５                  ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                    ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３                ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                  ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３                ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５                ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                    ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                    ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                    ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                    ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                  ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３                ０  〜  ４％を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が、９３％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項６に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項１１】
酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                  ０．５％より多く２５％まで、
Ｐ２Ｏ５                  ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                    ３０  〜  ５５％、
Ａｌ２Ｏ３                ０  〜  ３％、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が９３％以下、
Ｂ２Ｏ３                  ０  〜  ５％未満、
Ｌａ２Ｏ３                ０  〜  ６％、
Ｙ２Ｏ３                  ０  〜  ５％、
Ｇｄ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｎｂ２Ｏ５                ０  〜  ５％、
ＭｇＯ                    ０  〜  １％未満、
ＣａＯ                    ０  〜  ３％、
ＳｒＯ                    ０  〜  １５％、
Ｌｉ２Ｏ                  ０  〜  ３％、
Ｎａ２Ｏ                  ０  〜  ３％、
Ｋ２Ｏ                    ０  〜  ３％、
Ｃｓ２Ｏ                  ０  〜  ５％、
Ｂｉ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｌｕ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｓｂ２Ｏ３                ０  〜  ４％、
上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項１２】
酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                  １％〜  ２５％、
Ｐ２Ｏ５                  ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                    ３０  〜  ５５％、
Ａｌ２Ｏ３                ０  〜  ３％、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が、９３％以下、
Ｂ２Ｏ３                  ０  〜  ５％未満、
Ｌａ２Ｏ３                ０  〜  ６％、
Ｙ２Ｏ３                  ０  〜  ５％、
Ｇｄ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｎｂ２Ｏ５                ０  〜  ５％、
ＭｇＯ                    ０  〜  １％未満、
ＣａＯ                    ０  〜  ３％、
ＳｒＯ                    ０  〜  １５％、
Ｌｉ２Ｏ                  ０  〜  ３％、
Ｎａ２Ｏ                  ０  〜  ３％、
Ｋ２Ｏ                    ０  〜  ３％、
Ｃｓ２Ｏ                  ０  〜  ５％、
Ｂｉ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｌｕ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｓｂ２Ｏ３                ０  〜  ４％、
上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする請求項１〜請求項６に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項１３】
波長６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）と、波長４３６ｎｍにおける光弾性定数（β）との差の絶対値が０．１×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１以下であることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【請求項１４】
１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率が８０％を示す波長が３８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の光弾性定数が小さいガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、プリズム、レンズ等の光学素子に使用するのに適し、特に、偏光光学系の光学素子である偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を構成するプリズム及び基板等に使用するのに好適な光弾性定数が小さいガラスに関する。
【背景技術】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素子のうち、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の保持が要求される偏光制御素子のプリズムや基板等に、光学的異方性を有する部材を用いると、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部材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素子に用いた場合でも、機械的応力や熱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量が大きい。
δ＝β・ｄ・Ｆ    式（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）、すなわち複屈折量が小さい。
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とおりである。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下記の関係式（２）を満たす部材が偏光光学系に望まれる。式（２）の右辺は、熱応力による複屈折量を示す。
５．００×１０２≧Ｋ・α・Ｅ・∫（１−Ｔ）ｄλ／ρ／Ｃｐ  式（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（１０３Ｎ／ｍｍ２）、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／ｃｍ３）、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（［４２０ｎｍ］〜［５００ｎｍ］）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、可視光領域（４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）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号公報に、偏光ビームスプリッタならびにプリズム構成部材用の透光性部材として開示されているようなＰｂＯ高含有のガラスは、光弾性定数の波長依存性が大きく、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−１・Ｐａ−１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−１・Ｐａ−１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−１・Ｐａ−１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。
ＰｂＯは、ガラスの光弾性定数を小さくする効果が大きい成分であるため、上述のような、偏光光学系を構成する光学部材に使用するための光弾性定数が小さいガラスとして、従来、前記特開平１１−１３３５２８号に開示されているＳｉＯ２−ＰｂＯ系のガラスの他に、例えば、特開平９−４８６３１号公報には、ＰｂＯ−ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３系の光学ガラス、特開平１１−３３５１３５号公報には、Ｐ２Ｏ５−ＰｂＯ系のガラスおよびＰ２Ｏ５−ＰｂＯ−ＢａＯ系のガラスが開示されているが、これらのガラスは、いずれも、光弾性定数を小さくするためにＰｂＯを大量に含有している。
しかし、鉛成分は環境負荷が高い成分であり、鉛成分を含有するガラスを製造、加工、廃棄するに際には、環境対策上の措置を講じる必要があり、そのためのコストを要するうえ、近年、鉛成分を含有するガラスに対する規制をさらに厳しくする動きがあるため、鉛成分（例えば、ＰｂＯ、ＰｂＦ２など）を含有するガラスは、実用上好ましくないという欠点がある。
特開平９−４８６３３号公報には、光弾性定数が小さい、弗化物燐酸系の偏光光学系用光学ガラスが開示されているが、同号公報には、具体的なガラスの組成が一切開示されていない。
また、上述した、特開平１１−３３５１３５号公報には、ＢａＯ成分がガラスの光弾性定数を小さくする効果を有することが記載されており、鉛成分を含有せず、かつ、光弾性定数が小さいガラスとして、上記特開平１１−３３５１３５号公報、特開平１１−１９９２６９号公報、特開２０００−３４１３２号公報および特開２００２−１２８５４０号公報に、Ｐ２Ｏ５−ＢａＯ系のガラスが開示されているが、これらの公報中には、＋０．３２×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１より小さい光弾性定数（β）を有する実施例のガラスは開示されていない。
本発明の目的は、上記従来技術の実情を鑑み、鉛成分を含有せず、かつ、光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲、または−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲、または−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、１．６０以上の屈折率（ｎｄ）を有し、光弾性定数（β）の波長依存性が小さく、プリズム、レンズ等の光学素子に使用するのに適し、特に、偏光光学系の光学素子である偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を構成するプリズム及び基板等に使用するのに好適な光弾性定数が小さいガラスを提供することにある。
【発明の開示】
本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意試験研究を重ねた結果、特定組成範囲のＰ２Ｏ５−ＢａＯ系ガラスにＴｌ２Ｏ成分を含有させることによって、鉛成分を含有することなく、非常に小さな光弾性定数を有するガラスが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さい第１のガラスを提供する。
また本発明は、酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さい第２のガラスを提供する。
また本発明は、酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを０．５％より多く含有し、鉛成分を含有せず、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さい第３のガラスを提供する。
また本発明は、酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、鉛成分を含有せず、Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏで示される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さい第４のガラスを提供する。
また本発明は、酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、鉛成分を含有せず、Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏで示される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さい第５のガラスを提供する。
また本発明は、酸化物換算の質量％で、Ｐ２Ｏ５  ３５〜４９％未満、ＢａＯ  ３０〜５５％、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、鉛成分を含有せず、Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏで示される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲であり、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であることを特徴とする光弾性定数が小さい第６のガラスを提供する。
本発明の他の側面においては、酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                ０．５％より多く２５％まで、
Ｐ２Ｏ５                ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                  ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３              ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３              ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５              ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                  ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                  ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                  ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３              ０  〜  ４％  を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が９６％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする光弾性定数が小さい前記第１〜第３のガラスが提供される。
本発明の他の側面においては、酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                １％〜  ２５％、
Ｐ２Ｏ５                ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                  ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３              ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３              ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５              ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                  ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                  ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                  ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３              ０  〜  ４％を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が、９６％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする光弾性定数が小さい前記第１〜第６のガラスが提供される。
本発明の他の側面においては、酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                ０．５％より多く２５％まで、
Ｐ２Ｏ５                ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                  ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３              ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３              ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５              ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                  ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                  ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                  ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３              ０  〜  ４％  を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が９３％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする光弾性定数が小さい前記第１〜第３のガラスが提供される。
本発明の他の側面においては、酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                １％〜  ２５％、
Ｐ２Ｏ５                ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                  ３０  〜  ５５％
を含有し、さらに、
Ａｌ２Ｏ３              ０  〜  ３％、および／または、
Ｂ２Ｏ３                ０  〜  ５％未満、および／または、
Ｌａ２Ｏ３              ０  〜  ６％、および／または、
Ｙ２Ｏ３                ０  〜  ５％、および／または、
Ｇｄ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｎｂ２Ｏ５              ０  〜  ５％、および／または、
ＭｇＯ                  ０  〜  １％未満、および／または、
ＣａＯ                  ０  〜  ３％、および／または、
ＳｒＯ                  ０  〜  １５％、および／または、
Ｌｉ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｎａ２Ｏ                ０  〜  ３％、および／または、
Ｋ２Ｏ                  ０  〜  ３％、および／または、
Ｃｓ２Ｏ                ０  〜  ５％、および／または、
Ｂｉ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｌｕ２Ｏ３              ０  〜  ５％、および／または、
Ｓｂ２Ｏ３              ０  〜  ４％を含有し、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が、９３％以下であり、上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする光弾性定数が小さい前記第１〜第６のガラスが提供される。
本発明の他の側面においては、酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                ０．５％より多く２５％まで、
Ｐ２Ｏ５                ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                  ３０  〜  ５５％、
Ａｌ２Ｏ３              ０  〜  ３％、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が９３％以下、
Ｂ２Ｏ３                ０  〜  ５％未満、
Ｌａ２Ｏ３              ０  〜  ６％、
Ｙ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｇｄ２Ｏ３              ０  〜  ５％、
Ｎｂ２Ｏ５              ０  〜  ５％、
ＭｇＯ                  ０  〜  １％未満、
ＣａＯ                  ０  〜  ３％、
ＳｒＯ                  ０  〜  １５％、
Ｌｉ２Ｏ                ０  〜  ３％、
Ｎａ２Ｏ                ０  〜  ３％、
Ｋ２Ｏ                  ０  〜  ３％、
Ｃｓ２Ｏ                ０  〜  ５％、
Ｂｉ２Ｏ３              ０  〜  ５％、
Ｌｕ２Ｏ３              ０  〜  ５％、
Ｓｂ２Ｏ３              ０  〜  ４％、
上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする光弾性定数が小さい前記第１〜第３のガラスが提供される。
本発明の他の側面においては酸化物換算の質量％で、
Ｔｌ２Ｏ                １％〜  ２５％、
Ｐ２Ｏ５                ３５  〜  ４９％未満、
ＢａＯ                  ３０  〜  ５５％、
Ａｌ２Ｏ３              ０  〜  ３％、
ただし、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量が、９３％以下、
Ｂ２Ｏ３                ０  〜  ５％未満、
Ｌａ２Ｏ３              ０  〜  ６％、
Ｙ２Ｏ３                ０  〜  ５％、
Ｇｄ２Ｏ３              ０  〜  ５％、
Ｎｂ２Ｏ５              ０  〜  ５％、
ＭｇＯ                  ０  〜  １％未満、
ＣａＯ                  ０  〜  ３％、
ＳｒＯ                  ０  〜  １５％、
Ｌｉ２Ｏ                ０  〜  ３％、
Ｎａ２Ｏ                ０  〜  ３％、
Ｋ２Ｏ                  ０  〜  ３％、
Ｃｓ２Ｏ                ０  〜  ５％、
Ｂｉ２Ｏ３              ０  〜  ５％、
Ｌｕ２Ｏ３              ０  〜  ５％、
Ｓｂ２Ｏ３              ０  〜  ４％、
上記各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量  ０〜５％を含有し、鉛成分を含有しないことを特徴とする光弾性定数が小さい前記第１〜第６のガラスが提供される。
本発明の他の側面においては、前記本発明により提供されるガラスであって波長６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）と、波長４３６ｎｍにおける光弾性定数（β）との差の絶対値が０．１×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１以下であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラスが提供される。
本発明の他の側面においては前記本発明により提供されるガラスであって１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率が８０％を示す波長が３８０ｎｍ以下であることを特徴とする光弾性定数が小さいガラスが提供される。
Ｔｌ２Ｏを含有するＰ２Ｏ５−ＢａＯ系ガラスである本発明の光弾性定数が小さいガラスは、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲、または−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲、または−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であり、光弾性定数（β）の波長依存性も小さいため、プリズム、レンズ等の光学素子に使用するのに適しており、特に、偏光光学系の光学素子である偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を構成するプリズム及び基板等に使用するのに好適である。さらに、鉛成分を含有していないため、環境負荷が低く、環境対策上の措置に要するコストを大幅に低減できる効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本明細書中において、「酸化物換算」とは、本発明のガラス構成部分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定した場合において、ガラス中に含有される各成分を当該生成酸化物の質量に換算したものである。酸化物換算の質量％としてガラス組成を表わすときは当該生成酸化物の質量の総和を基準＝１００としている。
また、本明細書中において「各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量」とは、「本発明のガラス組成物中に存在しうるフッ素の含有量をＦ原子として計算した場合の質量」をｘとし、「前記酸化物換算によって示される生成酸化物の質量の総和」をｙとしたとき、ｘ÷ｙ×１００で示される百分率で表わしたものである。
本発明の１つの態様において、プリズム、レンズ等の光学素子に使用するのに適し、特に、偏光光学系の光学素子である偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を構成するプリズム及び基板等に使用するのに好適なガラスを得るためには、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）は、下限が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるのが好ましく、−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるのがより好ましく、−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるのが最も好ましく、上限が、＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるのが好ましく、＋０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるのがより好ましく、＋０．２０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるのが最も好ましい。本発明において、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）の所望の範囲とは上述の下限と上限をそれぞれ選択する事により得られる範囲である。
上述した波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が所望の範囲であり、かつ、光学設計上、特に偏光制御素子の偏光膜作成に有効な１．６０以上の屈折率（ｎｄ）を有する光弾性定数が小さいガラスを、例えば、レンズ、プリズム等の光学素子、偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子の基板やプリズム等に使用することによって、熱応力や機械的応力により生じる複屈折量が小さいレンズ、プリズム等の光学素子、偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を作製することができる。
また、上述した波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が−０．１０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲であり、かつ、光学設計上、特に偏光制御素子の偏光膜作成に有効な１．６０以上の屈折率（ｎｄ）を有する光弾性定数が小さいガラスを、例えば、レンズ、プリズム等の光学素子、偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子の基板やプリズム等に使用することによって、熱応力や機械的応力により生じる複屈折量が非常に小さいレンズ、プリズム等の光学素子、偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を作成できるため、液晶プロジェクタ等の機内温度が高温になる装置のレンズ、プリズム等の光学素子、偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子の基板やプリズム等に使用するのに適している。
波長６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）と、波長４３６ｎｍにおける光弾性定数（β）との差の絶対値が０．１×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１以下である本発明の光弾性定数が小さいガラスは、光の３原色である赤色（Ｒ）光（波長６４０ｎｍ近傍）、緑色（Ｇ）光（波長５５０ｎｍ近傍）および青色（Ｂ）光（波長４３０ｎｍ近傍）間における波長依存性が非常に小さいため、このガラスを、例えば、液晶プロジェクタ等のカラーの投射型表示装置の偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子の基板やプリズム等に使用すると、上記３原色における複屈折量の差がほとんど無く、上記３原色において設計どおりの偏光特性を保持する偏光ビームスプリッタ、空間光変調素子などの偏光制御素子を作製できるという利点がある。
本発明の光弾性定数が小さいガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５成分は、ガラス形成酸化物であるため、必須の成分であり、安定なガラスを形成するため、その量を３５％以上とすることが好ましく、３６％以上とすることがより好ましく、３７％以上とすることが最も好ましい。その一方、光弾性定数（β）を低下させる他の成分を十分に含有させ、所望の光弾性定数（β）を得やすくするため、４９％未満とすることが好ましく、４５％までとすることがより好ましく、４４％までとすることが最も好ましい。
本発明の光弾性定数が小さいガラスにおいて、ＢａＯ成分は、光弾性定数（β）を小さくする効果が大きいため、必須の成分である。所望の光弾性定数（β）を得やすくするには３０％以上含有させることが好ましい。特に所望の光弾性定数を容易に得るにはＢａＯ成分の下限は３２％がより好ましく、３４％が最も好ましい。また、ＢａＯ成分の上限は５５％を越えるとガラス化範囲の限界に近づくため、より安定なガラスを得るには、５５％までとすることが好ましく、５４％までとすることがより好ましく、５２％までとすることが最も好ましい。
Ｔｌ２Ｏ成分は、本発明において、光弾性定数を小さくする効果が非常に大きいことを見出した重要な成分であり、かつ、ガラスの溶融性や安定性を向上させ、屈折率を高める効果を有するため、本発明の光弾性定数が小さいガラスにおいて、必須の成分である。Ｔｌ２Ｏ成分を０．５％より多く含有させることにより、陽イオンとしては大きな分極率をもつタリウム（Ｔｌ）イオンがガラス中に導入されると、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が所望の範囲であり、かつ、光学設計上、特に偏光制御素子の偏光膜作成に有効な１．６０以上の屈折率（ｎｄ）を有する光弾性定数が小さいガラスが得やすくなる。
上記光弾性定数が小さいガラスをより得やすくするためにはＴｌ２Ｏ成分の下限は１％以上がより好ましく、２％以上が最も好ましい。
さらに光弾性定数の小さいガラスを得る上でＴｌ２Ｏ成分を０．５％以上含有させ、下記式（３）で定義される質量比Ａ値を、０．５０より大きく１．００以下の範囲とすることが好ましく、Ｔｌ２Ｏ成分を１％以上含有させ、前記Ａ値を０．５０より大きく１．００以下の範囲とすることがより好ましく、Ｔｌ２Ｏ成分を２％以上含有させ、前記Ａ値を０．５０より大きく１．００以下の範囲とすることが最も好ましい。
Ａ＝（Ｔｌ２Ｏ−（Ｂ２Ｏ３＋（Ａｌ２Ｏ３）２＋ＣａＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＭｇＯ＋Ｌｕ２Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３））÷Ｔｌ２Ｏ  式（３）
上記式（３）で、Ｔｌ２Ｏと示した量は、Ｔｌ２Ｏ成分の酸化物換算の含有質量％を意味し、他の酸化物についても同様である。
上記式（３）で示される質量比Ａ値は、Ｔｌ２Ｏ成分の実効率を示すものであり、右辺の第二括弧内は、光弾性定数を大きくする酸化物の質量％の和である。光弾性定数を大きくする効果がある酸化物の中でも、特にＡｌ２Ｏ３成分は、光弾性定数を増大する作用が大きいため、二乗で寄与する。右辺の第二括弧内の和が小さければ、Ｔｌ２Ｏ成分による光弾性定数低下効果が効率よく発揮され、逆に、右辺の第二括弧内の和が大きければ、Ｔｌ２Ｏ成分による光弾性定数低下効果を十分に得るために、Ｔｌ２Ｏ成分を多く含有させる必要があることを意味する。
すなわち、Ｔｌ２Ｏ成分を０．５％より多く含有させ、上記式（３）で定義される質量比Ａ値を０．５０より大きく１．００以下の範囲とすることにより（より好ましくはＴｌ２Ｏ成分を１％以上含有させ、前記Ａ値を０．５０より大きく１．００以下の範囲とすることにより、最も好ましくはＴｌ２Ｏ成分を２％以上含有させ、前記Ａ値を０．５０より大きく１．００以下の範囲とすることにより）、陽イオンとしては大きな分極率をもつタリウム（Ｔｌ）イオンがガラス中にさらに多く導入され、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が所望の範囲であり、かつ、光学設計上、特に偏光制御素子の偏光膜作成に有効な１．６０以上の屈折率（ｎｄ）を有する光弾性定数が小さいガラスがより得やすくなる。
また、Ｔｌ２Ｏ成分の量が２５％より多いとガラスが着色し、化学的耐久性が低下する傾向があるため、その量を２５％までとすることが好ましく、より好ましくは２３％までとし、２１％までとすることが最も好ましい。
Ａｌ２Ｏ３成分は、光学定数を調整する効果、化学的耐久性及び機械的強度を向上させる効果や、平均線膨張係数を小さくする効果を得るために、任意に含有させることができる。しかし、Ａｌ２Ｏ３成分は光弾性定数を著しく大きくし、かつ、ガラスの安定性を低下させるため、３％より多く含有させることは好ましくない。より好ましくはＡｌ２Ｏ３成分の含有量を２．５％以下とすることであり、また、光弾性定数が小さいガラスを得やすくするためには、含有させないことが最も好ましい。
所望の光弾性定数（β）および光学特性（屈折率など）を有するガラスを得やすくするためには、Ｐ２Ｏ５＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量は、９６％以下であることが好ましい。この合計量が９６％より多いと、含有させうる他の成分の種類や含有量が限定されるため、ガラスを構成する成分を多成分にすることによってガラスを安定化させる効果が得にくくなり、生産性の悪化につながりやすく、また、Ｔｌ２Ｏ成分や、後述するＬａ２Ｏ３成分やＳｒＯ成分のような光弾性定数を小さくする効果をもつ成分を効果的に導入しにくくなり、所望の光弾性定数が得にくくなる。より生産性が良く、光弾性定数を小さくする効果をもつ成分を効果的に導入し、所望の光弾性定数を得やすくするためにはＰ２Ｏ６＋ＢａＯ＋Ａｌ２Ｏ３の合計量は、９４％以下がより好ましく、９３％以下が最も好ましい。
Ｂ２Ｏ３成分は、ガラスの溶融性や安定性を良好にする効果があり、特にＬａ２Ｏ３を含有させやすくなることから、必要に応じて含有させることが可能であるが、５％以上であると所望の光弾性定数（β）を得にくくなる。よって、５％未満とすることが好ましい。また、小さな光弾性定数をもつガラスを得やすくするためには、３％以下とすることがより好ましく、含有させないことが最も好ましい。
Ｌａ２Ｏ３成分は、光弾性定数を小さくし、化学的耐久性や機械的強度を向上させる効果があるが、６％を超えると、ガラスの失透性を増大させる傾向がある。よって、上限を６％までとすることが好ましく、５％までとすることがより好ましく、４％までとすることが最も好ましい。
また、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３及びＮｂ２Ｏ５の各成分は、屈折率を高める効果があるため、光学定数の調整に有用であり、また、化学的耐久性及び機械的強度を向上させる効果があるため、任意に含有させることができるが、過度に含有させると、光弾性定数を増大させるばかりでなく、ガラスの安定性を低下させるので、これら３成分の含有量は、それぞれ、５％までとすることが好ましく、３％までとすることがより好ましい。また、小さな光弾性定数をもつガラスを得やすくするためには、これら３成分の一種または二種以上を含有させないことが最も好ましい。
ＭｇＯ成分は、光学定数を調整する効果、化学的耐久性及び機械的強度を向上させる効果や平均線膨張係数を小さくする効果を得るために、任意に含有させることができる。しかし、ＭｇＯ成分は光弾性定数を大きくする作用があり、かつ、過度に含有させるとガラスの安定性が低下するため、１％未満とすることが好ましい。また、小さな光弾性定数をもつガラスを得やすくするためには、０．５％以下がより好ましく、含有させないことが最も好ましい。
ＣａＯ成分は、光学定数を調整する効果、化学的耐久性及び機械的強度を向上させる効果や平均線膨張係数を小さくする効果を得るために、任意に含有させることができる。しかし、ＣａＯ成分は、光弾性定数を大きくする作用があり、かつ、過度に含有させるとガラスの安定性が低下するため、３％までとすることが好ましく、２％までとすることがより好ましい。また、小さな光弾性定数をもつガラスを得やすくするためには、含有させないことが最も好ましい。
ＳｒＯ成分は、ＢａＯ成分と同様に光弾性定数を小さくする成分であり、任意に含有させることが可能であるが、１５％を越えるとガラスの安定性が著しく低下する。よって、１５％までとすることが好ましく、１３％までとすることがより好ましく、１０％までとすることが最も好ましい。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの各成分は、ガラス原料の溶融促進や溶融ガラスを清澄する際の脱泡性を向上させる効果がある成分であり、必要に応じて、任意に含有させることが可能であるが、いずれの成分も含有量が３％を超えると、化学的耐久性を悪化させるため、これら３成分の含有量は、それぞれ、３％までとすることが好ましく、２．５％までとすることがより好ましく、２％までとすることが最も好ましい。
Ｃｓ２Ｏ成分は、光弾性定数を維持したまま屈折率を調整できる効果を有する任意添加成分であるが、過度に含有させるとガラスの安定性が悪化するため、上限は５％とすることが好ましく、４％までとすることがより好ましく、３％までとすることが最も好ましい。
Ｌｕ２Ｏ３成分は、屈折率調整効果、特に高屈折率化の効果を有するため、任意に含有させることができるが、光弾性定数を大きくする作用があるため、上限を５％とすることが好ましく、３％までとすることがより好ましい。また、小さな光弾性定数をもつガラスを得やすくするためには、含有させないことが最も好ましい。
Ｂｉ２Ｏ３成分は、屈折率調整効果、特に高屈折率化の効果を有するため、任意に含有させることができるが、光弾性定数を大きくする作用があり、加えて、少量の添加でもガラスの着色が顕著になるため、５％までとすることが好ましく、３％までとすることがより好ましい。また、小さな光弾性定数をもつガラスを得やすくするためには、含有させないことが最も好ましい。
Ｓｂ２Ｏ３成分は、ガラスを清澄及び均質化する効果を有することに加えて、屈折率を調整する効果及び光弾性定数を調整する効果を有するため任意に添加することができるが、ガラス原料を溶融する際に過度な発泡をおこすため、含有量を４％以下とすることが好ましく、より好ましい上限は３％以下であり、最も好ましい上限は２％以下である。
Ｆ（弗素）成分は、ガラスの溶融性を高めかつ脱泡を促進する効果があり、さらに、光弾性定数を小さくする効果があるが、多量に含有させると、所望の屈折率を得がたくなるうえ、弗素の揮発により脈理が生じやすくやすくなり、ガラスの特性変動も著しくなるため、上述した各金属元素の一種または二種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとしての合計量は、５％を上限とすることが好ましく、４．５％を上限とすることがより好ましく、４％を上限とすることが最も好ましい。
なお、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＴｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＧｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＷＯ３およびＴｉＯ２成分は、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが可能であるが、所望の物性の実現及びガラスの安定性を考慮すると、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＴｅＯ２、Ｔａ２Ｏ６、ＧｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＷＯ３およびＴｉＯ２の各成分は、それぞれ、含有量を３％未満とすることが好ましく、２％未満とすることがより好ましく、含有させないことが最も好ましい。
さらに本発明の光学ガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の着色成分は、含有しない事が好ましい。ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
ガラスを清澄及び均質化する効果を有する公知の脱泡剤である砒素成分（例えば、Ａｓ２Ｏ３）は、鉛成分と同様に環境負荷が高い成分であることのほかに、Ｐ２Ｏ５−ＢａＯ系ガラスに含有させると、可視光領域（特に４００〜５５０ｎｍ）の光線透過性を悪化させるため、含有させないことがより好ましい。
また、鉛成分は、上述のとおり、環境負荷が高い成分であり、鉛成分を含有するガラスを製造、加工、廃棄するに際には、環境対策上の措置を講じる必要があり、そのためのコストを要するうえ、近年、鉛成分を含有するガラスに対する規制をさらに厳しくする動きがあるため、本発明の光弾性定数が小さいガラスに鉛成分を含有させるべきではない。
また、１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率が８０％を示す波長が３８０ｎｍ以下である本発明の光弾性定数が小さいガラスは、可視光領域（４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）において、十分な光線透過性を有するため、多種多様な用途をもつ光学ガラスとして使用できるうえ、光吸収によるガラス自体の発熱を低減できるため、例えば、液晶プロジェクタのレンズやプリズムなどの光学素子に使用した場合、光学素子に生じる熱応力を小さくできるので光学素子に生じる複屈折量が小さくなり、優れた光学特性や偏光制御特性を得ることができるため好ましい。
次に、本発明の光弾性定数の小さいガラスにかかる実施例及び比較例について具体的に説明する。なお、本発明の光弾性定数の小さいガラスは、以下の実施例に限定されるものではない。
表１、表２に、本発明の光弾性定数が小さいガラスの好適な実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）の組成ならびに得られたガラスの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、光弾性定数（β）及び１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率が８０％を示す波長（λ８０）の数値を示した。
表１、表２に示した本発明にかかる実施例のガラスは、いずれも、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調合原料を石英ルツボに投入し、１１００〜１３００℃の電気炉で１〜２時間溶融し、その後、ガラス融液を白金坩堝に移して１２００〜１３００℃の電気炉で清澄、攪拌して均質化し（１〜２時間）、１０００〜１２００℃の範囲の適当な温度に下げてからガラス融液を金型に鋳込み、徐冷することにより得た。
また、表３に、従来の光弾性定数が小さいガラスの比較例（Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｈ）の組成ならびに屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、光弾性定数（β）及び１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率（外部透過率）が８０％を示す波長（λ８０）の再現実験値及び公報記載値（表３中、※１印を付点）を示した。
比較例Ｎｏ．Ａは特開２０００−３４１３２号公報の実施例１のガラス、比較例Ｎｏ．Ｂは同号公報の実施例３のガラス、比較例Ｎｏ．Ｃは特開平１１−１９９２６９号公報の実施組成例Ｎｏ．８のガラス、比較例Ｎｏ．Ｄは特開平１１−３３５１３５号公報の実施例４のガラス、比較例Ｎｏ．Ｅは特開２００２−１２８５４０号公報の実施例５のガラス、比較例Ｎｏ．Ｆは特開平１１−１３３５２８号公報の試料Ｎｏ．６のガラス、比較例Ｎｏ．Ｇは特開２０００−３４１３２号公報の試料Ｎｏ．２１のガラス、比較例Ｎｏ．Ｈは特開２００２−１２８５４０号公報の試料Ｎｏ．９のガラスである。中でも、比較例Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．Ｇ、Ｎｏ．Ｈは、鉛成分を含まない光弾性定数の小さいガラスである。
特開２０００−３４１３２号公報、特開平１１−３３５１３５号公報および特開２００２−１２８５４０号公報では、Ｈｅ−Ｎｅレーザー（波長６３３ｎｍ）によって、これらの公載に記載されている実施例のガラスの光弾性定数（β）を求めているため、比較例Ｎｏ．Ａ、比較例Ｎｏ．Ｂ、比較例Ｎｏ．Ｄ、比較例Ｎｏ．Ｅ、比較例Ｎｏ．Ｇ及び比較例Ｎｏ．Ｈの組成となるように、それぞれのガラスを作製し、比較例Ｎｏ．Ａ、比較例Ｎｏ．Ｂ、比較例Ｎｏ．Ｄ、比較例Ｎｏ．Ｅ、比較例Ｎｏ．Ｇ及び比較例Ｎｏ．Ｈのガラスの波長４３６ｎｍ、５４６ｎｍおよび６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）を求め、表２に示した。
また、特開平１１−１９９２６９号公報には、同号公報の実施組成例のガラスの波長４３６ｎｍおよび６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）が記載されていないため、比較例Ｎｏ．Ｃの組成となるように、ガラスを作製し、波長４３６ｎｍおよび６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）を求め、表２に示した。
また、比較例Ｎｏ．Ｆについては、特開平１１−１３３５２８号公報の図３から波長４３６ｎｍ、５４６ｎｍおよび６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）値を読み取り表３に示した（表３中、※２印を付点）。
本発明の光弾性定数が小さいガラスの好適な実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）ならびに比較例Ｎｏ．Ａ、比較例Ｎｏ．Ｂ、比較例Ｎｏ．Ｄ、比較例Ｎｏ．Ｅ、比較例Ｎｏ．Ｇ及び比較例Ｎｏ．Ｈの波長４３６ｎｍ、５４６ｎｍおよび６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）は、ガラス試料（直径φ２．５ｃｍ、厚さ０．８ｃｍの対面研磨品）の光透過厚、すなわち、前記式（１）における厚さ（ｄ）を０．８ｃｍとし、外部からガラス試料に一直線方向に圧縮荷重（Ｆ）を加え、それぞれｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｅ線（波長５４６ｎｍ）、Ｃ‘線（６４４ｎｍ）の光を透過させたときに生じた複屈折による光路差を測定することによって前記式（１）により求めた。また、比較例Ｎｏ．Ｃの波長４３６ｎｍおよび６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）は、ガラス試料（直径φ２．５ｃｍ、厚さ０．８ｃｍの対面研磨品）の光透過厚、すなわち、前記式（１）における厚さ（ｄ）を０．８ｃｍとし、外部からガラス試料に一直線方向に圧縮荷重（Ｆ）を加え、それぞれｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｃ‘線（６４４ｎｍ）の光を透過させたときに生じた複屈折による光路差を測定することによって前記式（１）により求めた。
【表１】
2004092087.tif 000002
【表２】
2004092087.tif 000003
【表３】
2004092087.tif 000004
表１、表２に示したとおり、本発明の光弾性定数が小さいガラスの好適な実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）のガラスは、いずれも、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）の値が−０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲内であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であり、６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）と４３６ｎｍにおける光弾性定数（β）との差の絶対値が０．１×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１以下であり、１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率が８０％を示す波長（λ８０）が３８０ｎｍ以下である。
また、本発明の光弾性定数が小さいガラスの好適な実施例のうち、Ｔｌ２Ｏを１％以上含有し、かつ、前記式（３）で定義される質量比Ａ値が、０．５０より大きく１．００以下の範囲である実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４、Ｎｏ．７、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１５およびＮｏ．１６）のガラスは、波長５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）が、−０．１５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１〜＋０．２５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１の範囲内であり、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上であり、６４４ｎｍにおける光弾性定数（β）と４３６ｎｍにおける光弾性定数（β）との差の絶対値が０．１×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１以下であり、１０ｍｍ厚のガラスの反射損失を含む分光透過率が８０％を示す波長（λ８０）が３８０ｎｍ以下である。
比較例Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．ＧおよびＮｏ．Ｈは、鉛成分を含有しないガラスとしては、比較的光弾性定数（β）が小さいと言えるが、光弾性定数（β）値が＋０．３０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１以下ではなく、高精度に偏光制御を行う用途（例えば、液晶プロジェクタの偏光ビームスプリッタ等）には、十分であるとは言えない。
比較例Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．ＧおよびＮｏ．Ｈのガラスと、本発明のガラスとの明確な違いは、ガラス中のＴｌ２Ｏ成分の有無である。例えば、比較例Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．ＧおよびＮｏ．Ｈと、本発明の実施例Ｎｏ．９、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２およびＮｏ．１６とを比較すると、本発明の実施例Ｎｏ．９、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２およびＮｏ．１６は、光弾性定数（β）を小さくする効果が高い事が知られているＢａＯ成分の含有量が比較例Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．ＧおよびＮｏ．Ｈよりも少ないが、比較例Ｎｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．ＧおよびＮｏ．Ｈよりも小さな光弾性定数（β）を有しており、明らかに、Ｔｌ２Ｏ成分含有の効果によって、光弾性定数（β）が小さくなっていることが分かる。
比較例Ｎｏ．ＦのＰｂＯを多く含有するケイ酸ガラスは、５４６ｎｍにおける光弾性定数（β）は、ほぼ０×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１であるが、波長依存性が大きく、（Δβ≒０．５×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１）、特に短波長（４３６ｎｍ）の光弾性定数（β）の絶対値が約０．４×１０−５ｎｍ・ｃｍ−１・Ｐａ−１と大きい値を示し、短波長領域での複屈折量が増大し、実用上好ましくない。更に重大な問題は、光弾性定数（β）の波長依存性の観点から言って、例えば、比較例Ｎｏ．Ｆのガラスを用いて、可視光領域全般を透過するレンズやプリズムを作製した場合、透過波長によって生じる複屈折量が変化するため、設計した光学特性を可視光領域全般で均一に実現することができないので、複雑な光学設計を必要とするか、或いは、複数の光弾性定数（β）の波長依存性を持つガラスを組み合わせて光学系を作成しなくてはならない。また、大量のＰｂＯを含有しており、環境負荷が非常に高いという欠点がある。
【国際調査報告】
2004092087.tif 000005
2004092087.tif 000006
2004092087.tif 000007
2004092087.tif 000008