DE19922415A1 - Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante und optisches Glas - Google Patents
Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante und optisches GlasInfo
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- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
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Abstract
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Glas mit einer kleinen Photoelastizitätskonstanten bereitgestellt, in dem kein giftiges PbO verwendet wird, dessen Photoelastizitätskonstante, Lichtdurchlaßgrad und ähnliche Parameter innerhalb vorgegebener Bereiche liegen, das eine sehr hohe Wetter- oder Verwitterungsbeständigkeit und eine sehr hohe chemische Beständigkeit aufweist, eine niedrige Schmelztemperatur aufweist und in großem Umfang hergestellt werden kann. Das Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante für ein optisches Polarisationssteuerungselement weist (in Gew.-%) 41 bis 52% P¶2¶O¶5¶, 47 bis 57% BaO und 0,5 bis 5% Al¶2¶O¶3¶ auf, wobei die Gesamtmenge der Komponenten P¶2¶O¶5¶ + BaO + Al¶2¶O¶3¶ 95 bis 100 Gew.-% beträgt (die Zusammensetzung ist beispielsweise in Fig. 1 in dem durch den Weg A ->B ->C ->D ->E ->F ->A umschlossenen Bereich definiert).
Description
Durch diese Anmeldung wird das Prioritätsrecht der ja
panischen Patentanmeldungen Nr. Hei 10-152151, eingereicht
am 15. Mai 1998, und Hei 11-005458, eingereicht am 12. Janu
ar 1999, beansprucht, auf deren gesamte Offenbarung hierin
durch Verweis bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glas mit einer
kleinen Photoelastizitätskonstanten bzw. polarisations- oder
spannungsoptischen Konstanten für ein optisches Polarisati
onssteuerungselement, das im wesentlichen kein PbO enthält,
und für ähnliche Elemente. Außerdem ist die Photoelastizi
tätskonstante innerhalb eines erfindungsgemäßen Glaszusam
mensetzungsbereichs klein, und es tritt kaum Doppelbrechung
auf. Daher kann die vorliegende Erfindung in einem Anwen
dungsbeispiel als optisches Glas für allgemeine Zwecke ver
wendet werden, z. B. als hochgradig zuverlässige Linse, als
Prisma, optisches Fenstermaterial und für ähnliche Zwecke.
Ein Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante wird
beispielsweise in einem optischen Polarisationssteuerungs
element (optischer Teil), wie z. B. in einem Substrat oder
einem Prismasubstrat, das einen polarisierten Strahlenteiler
bildet, oder in einem optischen Polarisationssteuerungsele
ment (optisches Produkt) verwendet, wie z. B. in einem raum
optischen Modulationselement, das polarisiertes Licht modu
liert. Außerdem ist der polarisierte Strahlenteiler ein Ele
ment, in dem eine lichtpolarisierende Schicht, die natürli
ches Licht in P-polarisiertes Licht und in S-polarisiertes
Licht teilt, auf der Oberfläche eines optisch transparenten
Substrats aufgebracht ist, wobei die kleine Photoelastizi
tätskonstante im Prismasubstrat verwendet wird.
Eine kleine Photoelastizitätskonstante bedeutet, daß
Doppelbrechung, die auftritt, wenn auf das Glas thermisch
oder mechanisch eine äußere Kraft ausgeübt wird, gering ist.
Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante, das in einem
optischen Polarisationssteuerungselement oder in einem ähn
lichen Element verwendet wird, muß bestimmte Eigenschaften
aufweisen, d. h. es muß, außer daß es eine kleine Photoela
stizitätskonstante aufweisen muß, eine kleine Flüssigphasen- oder
Schmelztemperatur aufweisen, leicht und durch Massen
fertigung herstellbar sein, für eine vorgegebene Wellenlänge
einen vorgegebenen Lichtdurchlaßgrad aufweisen, es darf
nicht umweltschädlich sein, muß einen vorgegebenen Bre
chungsindex und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Unter die
sen Eigenschaften ändern sich der Brechungsindex, der Licht
durchlaßgrad und ähnliche Parameter in Abhängigkeit von den
Anwendungen in geeignete Zahlenwerte.
In einem Flüssigkristallprojektor ist Doppelbrechung
(Photoelastizitätskonstante) aus folgenden Gründen kritisch.
In einem Durchleuchtungs-Flüssigkristallprojektor sind
die Gründe folgende:
Die Anzahl von Bildpunkten (Pixeln) in einem Flüssig kristall nimmt tendenziell von Jahr zu Jahr zu, wodurch ein hochaufgelöstes Bild erhalten wird, und stimmt mit der An zahl von Bildpunkten eines Personalcomputers oder eines ähn lichen Geräts überein; der VGA-Standard weist 640×480 Bildpunkte, der SVGA-Standard 800×600 Bildpunkte und der XGA-Standard 1024×768 Bildpunkte auf. Gegenwärtig wird zu nehmend der XGA-Standard verwendet. Die Tendenz für eine Er höhung der Bildpunkte oder Bildpunktdichte setzt sich fort, und der SXGA-Standard (1080×1024 Bildpunkte) ist dabei, sich als Standard zu etablieren.
Die Anzahl von Bildpunkten (Pixeln) in einem Flüssig kristall nimmt tendenziell von Jahr zu Jahr zu, wodurch ein hochaufgelöstes Bild erhalten wird, und stimmt mit der An zahl von Bildpunkten eines Personalcomputers oder eines ähn lichen Geräts überein; der VGA-Standard weist 640×480 Bildpunkte, der SVGA-Standard 800×600 Bildpunkte und der XGA-Standard 1024×768 Bildpunkte auf. Gegenwärtig wird zu nehmend der XGA-Standard verwendet. Die Tendenz für eine Er höhung der Bildpunkte oder Bildpunktdichte setzt sich fort, und der SXGA-Standard (1080×1024 Bildpunkte) ist dabei, sich als Standard zu etablieren.
Ein Bildpunkt besteht aus einer Öffnung zum Durchlassen
von Licht und einem Transistorabschnitt zum Steuern des
Bildpunktes. Der den Bildpunkt steuernde Transistor läßt
kein Licht durch. Wenn die Anzahl von Bildpunkten zunimmt,
wird die Fläche pro Bildpunkt im Flüssigkristall reduziert.
Es besteht jedoch eine Grenze für die Reduzierung der Tran
sistorgröße für einen Bildpunkt. Daher nimmt mit zunehmender
Bildpunktdichte oder -zahl der Anteil des Transistorab
schnitts, der kein Licht durchläßt, im Verhältnis zu (vergl.
Fig. 2A bis 2C). Dadurch nimmt das Lichtdurchlaßverhält
nis (Öffnungsverhältnis) des Flüssigkristalls ab. Um zu ver
meiden, daß die Helligkeit abnimmt, muß eine Lampe mit hoher
Intensität (hoher Ausgangsleistung) verwendet werden.
Dadurch wird in einem PBS-Prisma zum Polarisieren von
P-Wellen- oder S-Wellenlicht eine Wärmeverteilung durch
Licht erhalten, wird eine Spannung durch verschiedene Wär
meausdehnungen erzeugt, und wird im Glas eine thermische Be
anspruchung oder Spannung erzeugt. Die thermische Beanspru
chung oder Spannung wird durch innere Erwärmung des Glases
(durch Absorption optischer Energie) oder durch äußeres Er
wärmen (Erwärmen durch eine Lichtquelle) erzeugt.
In einem Reflexions-Flüssigkristallprojektor sind die
Gründe folgenden:
Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Refle
xions-Flüssigkristallprojektors. Der Reflexionsprojektor un
terscheidet sich vom Durchleuchtungsprojektor dadurch, daß
der Transistor zum Steuern des Flüssigkristalls unter einer
reflektierenden Fläche angeordnet ist, wobei das Öffnungs
verhältnis auch in Richtung einer hohen Präzision von Bild
punkten nicht vermindert für zukünftige hohe Bildpunktzahlen
oder -dichten des Flüssigkristallprojektors geeignet ist.
Die Konfiguration des Reflexionsprojektors hat jedoch den
Nachteil, daß eine optische Weglänge größer ist, weil Licht
im PBS-Prisma 1 und im Kreuzprisma 2 hin- und herläuft. Wenn
eine durch Doppelbrechung erhaltene optische Weglängendiffe
renz δ nm beträgt, gilt die folgende Beziehung:
δ = B×σ×d.
In der vorstehenden Gleichung bezeichnen σ (105 Pa) eine
innere Spannung, wenn eine thermische oder dynamische Kraft
ausgeübt wird, d (cm) eine optische Weglänge und B eine Pho
toelastizitätskonstante (10-12 Pa). Insbesondere wenn die
Photoelastizitätskonstante B einen festen Wert hat, führt
eine Zunahme der inneren Spannung σ oder der optischen
Weglänge d zu einer Zunahme der Doppelbrechung. Wenn die
Doppelbrechung zunimmt, wird die Auflösung von P-po
larisiertem Licht und von S-polarisiertem Licht ver
schlechtert. Insbesondere bleibt in einem AUS-Zustand, in
dem die Farbe Schwarz als Bildpunkt dargestellt wird, Licht,
das von P-polarisiertem Licht in S-polarisiertes Licht umge
wandelt wurde, weiterhin P-polarisiertes Licht, wodurch ein
ungleichmäßiges schwarzes Bildschirmbild dargestellt wird
(die innere Spannung σ im Durchleuchtungsprojektor und die
optische Weglänge d im Reflexionsprojektor nehmen zu, was zu
Problemen führt).
Doppelbrechung ist ein Produkt aus den Faktoren B, σ
und d. Daher nimmt, wenn σ und d zunehmen, B ab, so daß die
Doppelbrechung relativ reduziert werden kann. Wenn B im Ex
tremfall den Wert null hat, hat δ auch dann den Wert null,
wenn σ und d große Warte aufweisen. Außerdem ist sowohl die
im Durchleuchtungs-Flüssigkristallprojektor als auch die im
Reflexions-Flüssigkristallprojektor verwendete Linse, weil
sie in der Nähe einer Wärmequelle angeordnet ist, anfällig
für thermische Spannungen. Dadurch nimmt die Doppelbrechung
zu. Infolgedessen ist es vorteilhaft, auch die Linse aus ei
nem Glas mit einer kleinen Photoelastizitätskonstante herzu
stellen.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 48631/1997
ist ein Glas aus B2O3-Al2O3-PbO mit einer kleinen
Photoelastizitätskonstanten beschrieben. Unter Komponenten,
die für das Glas verwendet werden können, ist PbO besonders
wirksam zum Reduzieren der Photoelastizitätskonstanten, und
B2O3 und Al2O3 sind wirksam zum Erhöhen der Photoelastizi
tätskonstanten. Daher kann, wenn ein hoher Anteil von PbO
enthalten ist, die Photoelastizitätskonstante näherungsweise
den Wert null aufweisen. Weil PbO jedoch hochgradig giftig
ist, ist es schwierig, PbO-haltiges Glas in einem Gebiet zu
verwenden, in dem strenge Umweltschutzvorschriften bestehen.
Außerdem wird in der offengelegten japanischen Pa
tentanmeldung Nr. 48633/1997 ein Fluorphosphatglas mit einer
kleinen Photoelastizitätskonstanten beschrieben. Weil das
Glas Fluor enthält, wird das Fluor während eines Lösungspro
zesses in hohem Maße verdampft, und es ist schwierig, Glas
mit einer hohen Reproduzierbarkeit der optischen Eigenschaf
ten, z. B. der Photoelastizitätskonstanten, der Dispersion
usw., zu erhalten. Außerdem nimmt die Schlierenbildung im
Glas zu, so daß der Anteil nicht beschädigter oder beein
trächtigter Artikel übermäßig abnimmt. Außerdem wird, auch
wenn Fluor (F) enthalten ist, die Photoelastizitätskonstante
nicht notwendigerweise vermindert. Insbesondere wenn ein ho
her F-Anteil verwendet wird, wird die Homogenität im Glas
verschlechtert.
Darüber hinaus wird in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung Nr. 188442/1990 ein optisches Phosphatglas
aus P2O5-Al2O3-B2O3-RO (R = Mg, Ca, Sr, Ba, Pb) beschrieben,
wobei das Glasmaterial jedoch zum Herstellen eines optischen
Glases mit einem hohen Lichtdurchlaßgrad im Ultraviolettbe
reich und nicht als Glas mit kleiner Photoelastizitätskon
stante verwendet wird. Daher überschreitet die Photoelasti
zitätskonstante den Wert +0,5×10-12 Pa, oder der Verglasungs
prozeß kann nicht ausgeführt werden, wenn P2O5 außerhalb des
Bereichs von 41 bis 52% liegt, oder wenn der BaO-Anteil
kleiner ist als 47%. Außerdem enthält das Glas, wenn der
BaO-Anteil im Bereich von 48 bis 53% liegt, 6% oder mehr
Al2O3, so daß es für die Fertigung ungeeignet ist, weil die
Schmelztemperatur L.T. erhöht ist. Außerdem wird, weil der
P2O5-Anteil kleiner ist als 41%, der Verglasungsprozeß
schwierig, und die Schmelztemperatur wird erhöht.
Außerdem wird in der offengelegten japanischen Pa
tentanmeldung Nr. 71708/1975 ein optisches Phosphatglas aus
P2O5-PbO-Nb2O5 beschrieben, wobei das Glasmaterial jedoch zum
Herstellen eines optischen Glases mit geringer Farbentwick
lung und hohem Brechungsindex und nicht für Anwendungen als
Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante verwendet wird.
Weil viele Beispiele existieren, in denen 5 Gew.-% oder mehr
Nb2O5 enthalten ist, überschreitet die Photoelastizitätskon
stante den Wert +0,5×10-12 Pa. Beispielsweise wird, wenn der
Nb2O5-Anteil kleiner ist als 5%, weil 50% oder mehr PbO ent
halten ist, der Lichtdurchlaßgrad in der Nähe von 400 nm
verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich des vor
stehend erwähnten Hintergrunds entwickelt, und es ist Aufga
be der Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen
und ein Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante bereit
zustellen, in dem kein giftiges PbO verwendet wird, dessen
Photoelastizitätskonstante, Lichtdurchlaßgrad und ähnliche
Parameter innerhalb vorgegebener Bereiche liegen, das in ho
hem Maße wetter- oder verwitterungsbeständig und chemisch
beständig ist, eine geringe Schmelztemperatur aufweist und
durch Massenfertigung herstellbar ist.
Der vorliegende Anmelder hat ein Glas mit kleiner Pho
toelastizitätskonstante, das P2O5-BaO enthält und grundsätz
lich kein PbO (P2O5: 30 bis 60 Gew.-%, BaO: 40 bis
60 Gew.-%), als Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante entwickelt,
um die vorstehende Aufgabe zu lösen, und ist Anmelder
einer älteren Patentanmeldung (japanische Patentanmeldung
Nr. 100101/1998). Die vorliegenden Erfinder et al. haben
festgestellt, daß die Photoelastizitätskonstante durch Ver
einfachen der Hauptzusammensetzung des früheren P2O5-BaO-
Glases mit kleiner Photoelastizitätskonstante weiter redu
ziert werden kann, um eine einfache Zusammensetzung mit im
wesentlichen drei Komponenten bereit zustellen, die Al2O3 als
wesentliche Komponente aufweisen, und haben die vorliegende
Erfindung vervollständigt bzw. abgeschlossen.
Insbesondere werden durch das erfindungsgemäße Glas mit
kleiner Photoelastizitätskonstante, das erfindungsgemäße op
tische Glas und das daraus gebildete erfindungsgemäße Pro
dukt folgende Ausführungsformen erhalten:
Ein optisches Glas mit P2O5, BaO und
Al2O3, wobei die Gesamtmenge der Komponenten 95 bis
100 Gew.-% beträgt, und wobei die Photoelastizitätskonstante
+0,5×10-12 Pa oder weniger beträgt.
Ein Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante für ein optisches Polarisationssteuerungsele
ment mit 41 bis 52 Gew.-% P2O5, 47 bis 57 Gew.-% BaO und 0,5
bis 5 Gew.-% Al2O3, wobei die Gesamtmenge der Komponenten 95
bis 100 Gew.-% beträgt.
Ein Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante für ein optisches Polarisationssteuerungsele
ment mit 42 bis 50 Gew.-% P2O5, 48 bis 56 Gew.-% BaO und 1
bis 4 Gew.-% Al2O3, wobei die Gesamtmenge der Komponenten 97
bis 100 Gew.-% beträgt.
Glas mit kleiner Photoelastizitäts
konstante gemäß Ausführungsform 2 oder 3, ferner mit 0 bis
3 Gew.-% La2O3, 0 bis 3 Gew.-% ZnO, 0 bis 3 Gew.-% CaO, 0 bis
3 Gew.-% B2O3, 0 bis 3 Gew.-% WO3, 0 bis 3 Gew.-% Nb2O5, 0 bis
3 Gew.-% MgO, 0 bis 3 Gew.-% SrO, 0 bis 2 Gew.-% Sb2O3, 0 bis
2 Gew.-% As2O3, wobei die Gesamtmenge von P2O5+BaO+Al2O3+
La2O5+ZnO+CaO+B2O3+WO3+Nb2O5+MgO+SrO+Sb2O3+As2O3 98 bis 100% be
trägt.
Glas mit kleiner Photoelastizitäts
konstante gemäß einer der Ausführungsformen 2 bis 4, ferner
mit einer oder mehreren Komponenten, die aus der Gruppe
SiO2, GeO2, Li2O, Na2O, K2O, Cs2O, Y2O3 Gd2O3, Yb2O3, Ga2O3,
ZrO2, Ta2O5, TiO2, TeO2 und Bi2O3 ausgewählt werden.
Glas mit kleiner Photoelastizitäts
konstante für ein optisches Polarisationssteuerungselement
mit einer Zusammensetzung in einem Bereich, der durch einen
Weg A → B → G → H → I → J → K → F → A in einem unten darge
stellten Dreiecksdiagramm für die Zusammensetzung aus
P2O5-BaO-Al2O3 umschlossen ist:
Glas mit kleiner Photoelastizitäts
konstante gemäß Ausführungsform 2 oder 6, wobei die Photo
elastizitätskonstante höchstens +0,5×10-12 Pa beträgt.
Glas mit kleiner Photoelastizitäts
konstante gemäß Ausführungsform 7, wobei ein externer Licht
durchlaßgrad bei 400 nm in einer Dicke von 10 mm größer ist
als 80%.
Durch Verwendung eines Glases mit
kleiner Photoelastizitätskonstante gemäß einer der Ausfüh
rungsformen 2, 6, 7 und 8 hergestelltes optisches Element.
Polarisierter Strahlenteiler, in
dem ein Prisma gemäß Ausführungsform 9 verwendet wird.
Flüssigkristallprojektor, in dem
der polarisierte Strahlenteiler gemäß Ausführungsform 10
verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen eines
Glases mit einer gewünschten Photoelastizitätskonstanten und
gewünschten Eigenschaften mit den Schritten: Einstellen ei
ner inhärenten Photoelastizität pro Mol für jede Komponente,
aus der das Glas besteht (in Einheiten von 10-12 Pa/mol) auf:
0,029 für P2O5, -0,021 für BaO, -0,01 für La2O3, -0,036 für
PbO, 0,05 für B2O3, 0,01 für Al2O3, 0,11 für Nb2O5, 0,05 für
WO3, 0,04 für MgO, 0,016 für CaO, 0,008 für SrO, 0,037 für
ZnO, 0,03 für Ti2O, 0,015 für Li2O, 0,025 für Na2O, 0,03 für
K2O, 0,03 für Cs2O, 0,04 für Sb2O3 und 0,05 für Bi2O3; Berech
nen einer Summe der inhärenten Photoelastizitätskonstanten,
multipliziert mit Molargewichten; und Bestimmen der Kompo
nenten, aus denen das Glas zusammengesetzt ist und ihrer An
teile basierend auf dem berechneten Wert.
Optisches Glas mit 41 bis 52 Gew.-%
P2O5, 47 bis 57 Gew.-% BaO und 0,5 bis 5 Gew.-% Al2O3,
wobei die Gesamtmenge der Komponenten 95 bis 100 Gew.-% be
trägt.
Optisches Glas mit 40 bis 46 Gew.-%
P2O5, 52 bis 58 Gew.-% BaO und 0,5 bis 5 Gew.-% Al2O3,
wobei die Gesamtmenge der Komponenten 95 bis 100 Gew.-% be
trägt.
Optisches Glas gemäß Ausführungs
form 13 oder 14, wobei ein Temperaturkoeffizient (dn/dT) ei
nes Brechungsindex, der die Änderung dn des Brechungsindex
bezüglich einer Temperaturänderung dT des optischen Glases
anzeigt, eine negativen Wert hat und eine athermische Cha
rakteristik aufweist.
Optisches Glas gemäß Ausführungs
form 13 oder 15, wobei das Glas eine besondere Wellenlängen
abhängigkeit derart aufweist, daß ein Wert eines durch die
nachstehende Gleichung (1) dargestellten partiellen Disper
sionsverhältnisses Pg,F auf der kurzwelligen Seite von sicht
barem Licht größer ist als bei einem optischem Glas mit der
gleichen Abbeschen Zahl, und wobei eine Änderung des Bre
chungsindex in einem kurzwelligen Bereich des sichtbaren
Lichts größer ist als bei einem optischen Glas mit der glei
chen Abbeschen Zahl
Pg,F = (ng - nF)/(nF - nc) (1)
wobei ng einen Brechungsindex bei 436 nm, nF einen Bre
chungsindex bei 480 nm und nc einen Brechungsindex bei 656
nm bezeichnen.
Gemäß Ausführungsform 2 kann ein Glas mit kleiner Pho
toelastizitätskonstante bereitgestellt werden, dessen Photo
elastizitätskonstante geeignet klein ist, so daß eine Funk
tion, wie beispielsweise die Funktion des optischen Polari
sationssteuerungselements, auch in einer Umgebung erfüllt
werden kann, in der eine thermische oder mechanische Span
nung auf das Glas ausgeübt wird. Außerdem weist das Glas ei
nen sehr guten Lichtdurchlaßgrad auf, ist das Glas in hohem
Maße chemisch beständig und wetter- oder verwitterungsbe
ständig, hat eine hohe Lebensdauer und enthält kein PbO und
ist bleifrei.
Außerdem kann, wenn die Zusammensetzung des Glases mit
kleiner Photoelastizitätskonstante vereinfacht wird und eine
einfache Zusammensetzung aus im wesentlichen drei Komponen
ten P2O5-BaO-Al2O3 bereitgestellt wird, die Photoelastizi
tätskonstante weiter reduziert werden. Insbesondere wenn
P2O5-BaO-Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante eine
vorgegebene Menge Al2O3 als wesentliche Komponente hinzuge
fügt wird, kann ein zulässiger Wert für den BaO-Anteil im
P2O5-BaO-Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante erhöht
werden, und die Photoelastizitätskonstante kann weiter redu
ziert werden. Dies ist der Fall, weil P2O5 eine positive und
BaO eine negative Photoelastizitätskonstante aufweist. Wenn
der BaO-Anteil erhöht werden kann, kann weiterhin eine Pho
toelastizitätskonstante von etwa null erhalten werden. Au
ßerdem dient Al2O3 zum Verbessern der Wetter- oder Verwitte
rungsbeständigkeit.
Gemäß Ausführungsform 3 wird, weil jeder Zusammenset
zungsbereich durch bevorzugte Grenzen festgelegt ist, die
Wirkung der Ausführungsform 2 erhöht. Beispielsweise kann
die Photoelastizitätskonstante reduziert werden, wird der
Verglasungsprozeß erleichtert und werden die chemische Be
ständigkeit und andere Verwitterungseigenschaften verbes
sert. Insbesondere kann, weil 2 Gew.-% Al2O3 enthalten sind,
die Photoelastizitätskonstante minimiert werden.
Gemäß Ausführungsform 4 werden durch Hinzufügen von
La2O3, ZnO und CaO die chemische Beständigkeit und die Ver
witterungseigenschaften effektiv verbessert, durch Hinzufü
gen von B2O3, WO3, Nb2O5, MgO und SrO kann ein vorgegebener
Brechungsindex eingestellt werden, und durch Hinzufügen von
Sb2O3 und As2O3 kann eine Läuterungs- und Klärungswirkung er
reicht werden. Wenn im wesentlichen drei Komponenten (P2O5-
BaO-Al2O3) die Komponenten La2O3, ZnO oder Sb2O3 und ähnliche
Komponenten hinzugefügt werden, sind sie mit den drei Kompo
nenten verträglich oder kompatibel, und durch nur geringe
Mengen dieser Komponenten können große Wirkungen erzielt
werden. Insbesondere La2O3 ist aufgrund seiner negativen Pho
toelastizitätskonstanten bevorzugt und kann die Photoelasti
zitätskonstante weiter vermindern, während der Lichtdurch
laßgrad und die Verwitterungsbeständigkeit beibehalten wer
den.
Außerdem kann, wenn die Gesamtmenge der verwendeten
Komponenten 98 bis 100% beträgt, die Photoelastizitätskon
stante +0,5×10-12 Pa oder weniger betragen.
Gemäß Ausführungsform 5 können, weil diese Komponenten
innerhalb eines Bereichs verwendet werden, in dem die erfin
dungsgemäße Wirkung nicht beeinträchtigt wird, die Photoela
stizitätskonstante, die Schmelztemperatur, der Brechungsin
dex, der Lichtdurchlaßgrad, die Entglasungsbeständigkeit,
die Verwitterungsbeständigkeit, die chemische Beständigkeit
und andere Eigenschaften gesteuert und verbessert werden.
Gemäß Ausführungsform 6 wird unter Bezug auf Fig. 1 die
Einstellung jeder Wirkung oder die Auswahl der für die Her
stellung geeigneten Zusammensetzung ermöglicht.
Gemäß Ausführungsform 7 kann, weil die Photoelastizi
tätskonstante höchstens +0,5x10-12 Pa beträgt, das Glas bei
spielsweise geeignet als Substrat, Linsen- oder Prismasub
strat verwendet werden, durch das der polarisierte Strahlen
teiler im Flüssigkristallprojektor gebildet wird.
Gemäß Ausführungsform 8 kann, weil der externe Licht
durchlaßgrad bei 400 nm mindestens 80% (bei einer Dicke von
10 mm) beträgt, das Glas als Substrat, Linsen- oder Prisma
substrat verwendet werden, durch das der polarisierte
Strahlenteiler im Flüssigkristallprojektor gebildet wird.
Gemäß den Ausführungsformen 9 bis 11 kann, wenn das er
findungsgemäße Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante
als Ausgangsmaterial verwendet wird, eine optische Komponen
te oder ein optisches Produkt mit einem sehr guten Lei
stungsvermögen erhalten werden.
Insbesondere wenn das Prisma durch transmittiertes
Licht zu stark erwärmt wird, oder wenn der Flüssigkristall
projektor einen langen optischen Weg für transmittiertes
Licht aufweist, kann ein unter Verwendung des erfindungsge
mäßen Glases mit kleiner Photoelastizitätskonstante gebilde
tes Prisma in einem Flüssigkristallprojektor verwendet wer
den, dessen Bild nicht durch Doppelbrechung gestört oder be
einträchtigt ist.
Gemäß Ausführungsform 12 wird die beliebige inhärente
Photoelastizitätskonstante für jede Komponente, aus der das
Glas besteht, eingestellt, wird die Summe der inhärenten
Photoelastizitätskonstanten, multipliziert mit Molargewich
ten, berechnet, und die das Glas bildenden Komponenten und
die Anteile werden basierend auf dem berechneten Wert be
stimmt, so daß das Glas mit einer gewünschten Photoelastizi
tätskonstanten und mit gewünschten Eigenschaften hergestellt
werden kann.
Gemäß den Ausführungsformen 1 und 13 weisen im Glas mit
der dargestellten Zusammensetzung der Temperaturkoeffizient
(dn/dT) des Brechungsindex, der die Änderung dn des Bre
chungsindex bezüglich der Temperaturänderung dT des opti
schen Glases anzeigt, und/oder das partielle Dispersionsver
hältnis bestimmte Werte auf. Daher ist das Glas als allge
meines optisches Glas für eine Kameralinse oder ein ähnli
ches Element geeignet. Außerdem ist, weil die Photoelastizi
tätskonstante klein ist und Doppelbrechung nicht leicht auf
tritt, das Glas als Linsenmaterial geeignet. Außerdem ist
das Glas, weil es gegen thermische Spannungen hochgradig be
ständig ist, als Linsenmaterial zur Verwendung in einer Um
gebung geeignet, in der rasche Temperaturänderungen auftre
ten. Außerdem ist das Glas, weil der Lichtdurchlaßgrad bei
400 nm 80% beträgt (bei einer Dicke von 10 mm), oder das
Glas einen hohen Lichtdurchlaßgrad im Ultraviolettbereich
aufweist, auch in dieser Hinsicht als allgemeines optisches
Glas für eine Kameralinse geeignet.
Gemäß Ausführungsform 14 weisen im Glas mit der darge
stellten Zusammensetzung der Temperaturkoeffizient dn/dT
und/oder das partielle Dispersionsverhältnis bestimmte Werte
auf. Daher ist das Glas als allgemeines optisches Glas für
eine Kameralinse geeignet. Außerdem ist das Glas, weil die
Photoelastizitätskonstante klein ist und Doppelbrechung
nicht leicht auftritt, als Linsenmaterial geeignet. Außerdem
ist das Glas, weil es gegen thermische Spannungen hochgradig
beständig ist, als Linsenmaterial zur Verwendung in einer
Umgebung geeignet, in der rasche Temperaturänderungen auf
treten.
Gemäß Ausführungsform 15 wird, weil der Temperatur
koeffizient (dn/dT) des Brechungsindex, der die Änderung dn
des Brechungsindex bezüglich der Temperaturänderung dT des
optischen Glases anzeigt, einen negativen Wert hat und eine
athermische Charakteristik aufweist, die nachstehend aus
führlich dargestellte Wirkung erhalten.
Der Brechungsindex n des optischen Glases ändert sich,
wenn die Temperatur T sich ändert. Die Änderung des Bre
chungsindex bezüglich der Temperaturänderung stellt den Tem
peraturkoeffizienten (dn/dT) des Brechungsindex dar.
Wenn die Glastemperatur sich ändert, ändert sich die
optische Weglänge ebenfalls. Der Temperaturkoeffizient
(ds/dT) der optischen Weglänge wird durch folgende Gleichung
dargestellt:
ds/dT = (n-1)α + dn/dT
(in der vorstehenden Gleichung bezeichnen n den Brechungsin
dex und α einen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Glases).
Im allgemeinen optischen Glas hat dn/dT einen positiven
Wert, während α ebenfalls positiv ist. Daher ändert sich,
wenn die Temperatur sich ändert, normalerweise auch die op
tische Weglänge. Das Glas mit der in den Ausführungsformen
12 oder 13 dargestellten Zusammensetzung hat jedoch die Ei
genschaft, daß der Brechungsindex mit zunehmender Temperatur
abnimmt. Dies wird durch den negativen Wert von dn/dT ange
zeigt (und wird als athermische Charakteristik bezeichnet).
Auch wenn die aus diesem Glas gebildete Linse oder das Pris
ma in einem optischen System verwendet wird, das raschen
Temperaturänderungen ausgesetzt ist, wird verhindert, daß
die Brennweite beeinflußt wird, weil die Änderung der opti
schen Weglänge klein ist. Dadurch kann ein stabiles Bild im
Brennpunkt gebildet/erhalten werden.
Gemäß Ausführungsform 16 ist der Wert des partiellen
Dispersionsverhältnisses Pg,F an der kurzwelligen Seite des
sichtbaren Lichts größer als bei einem optischen Glas mit
der gleichen Abbeschen Zahl, und die Änderung des Brechungs
index im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts ist grö
ßer als bei einem optischen Glas mit der gleichen Abbeschen
Zahl. Durch eine solche besondere Abhängigkeit von der Wel
lenlänge wird die nachstehend ausführlich beschriebene Wir
kung erhalten.
Das partielle Dispersionsverhältnis Pg,F an der kurzwel
ligen Seite des sichtbaren Lichts wird durch folgende Glei
chung (1) dargestellt:
Pg,F = (ng - nF)/(nF - nc) (1)
(in Gleichung (1) bezeichnen ng einen Brechungsindex bei
436 nm, nF einen Brechungsindex bei 480 nm und nc einen Bre
chungsindex bei 656 nm).
Durch das Glas mit der in den Ausführungsformen 12 oder
13 dargestellten Zusammensetzung wird beispielsweise Pg,F = 0,544,
νd = 63,7 erhalten, wobei der Wert Pg,F größer ist als
bei BSC7-Glas (Pg,F = 0,534, νd = 64,2), das im wesentlichen
die gleiche Abbesche Zahl (νd) aufweist. Das Glas mit der in
den Ausführungsformen 12 oder 13 dargestellten Zusammenset
zung hat die Eigenschaft, daß die Änderung des Brechungsin
dex im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts im Ver
gleich zu einem optischen Glas mit der gleichen Abbeschen
Zahl groß ist. Bei der Konstruktion optischer Linsen werden
mehrere Linsen mit verschiedenen Brechungsindizes und Wel
lenlängenabhängigkeiten des Brechungsindex kombiniert, um
die chromatische Aberration zu korrigieren. BSC7-Glas ist
ein bei der Konstruktion optischer Linsen häufig verwendeter
Glastyp. Durch die Verwendung eines Glases mit einer be
stimmten Wellenlängenabhängigkeit an Stelle von BSC7-Glas
wird der Freiheitsgrad der optischen Gestaltung erweitert,
und es kann eine hochentwickelte bzw. hochwertige Linse be
reitgestellt werden, in der die chromatische Aberration kor
rigiert wird.
Außerdem kann, weil das erfindungsgemäße Glas mit klei
ner Photoelastizitätskonstante und das erfindungsgemäße op
tische Glas im wesentlichen kein PbO enthalten, die Sicher
heit für die Umgebung verbessert werden. Hierbei bedeutet
der Ausdruck "im wesentlichen", daß kein PbO absichtlich
enthalten ist und schließt einen Fall ein, in dem PbO in
Form von Verunreinigungen vorhanden ist, und einen Fall, ge
mäß dem PbO auf die Größenordnung ppm oder ppb reduziert
ist.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Zusam
mensetzungsbereichs von P2O5-BaO-Al2O3.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Anzahl
von Bildelementen und eines Öffnungsverhältnisses.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht zum schematischen Darstel
len eines Reflexions-Flüssigkristallprojektors.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich
beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante besteht im wesentlichen aus den drei Komponen
ten P2O5-BaO-Al2O3. Hierbei bedeutet der Ausdruck "im wesent
lichen", daß die Gesamtmenge dieser drei Komponenten minde
stens 95% beträgt, und bezeichnet ein Konzept, gemäß dem das
Glas fast nur aus den drei Komponenten besteht.
Nachstehend werden Gründe zum Begrenzen der Anteile be
schrieben.
Als die das Glas bildende Komponente ist P2O5 unerläß
lich. Außerdem weist sie bezogen auf das Äquivalentgewicht
eine kleinere Photoelastizitätskonstante auf als andere
glasbildende Komponenten, wie beispielsweise SiO2, B2O3. Wenn
der Anteil von P2O5 kleiner ist als 41 Gew.-%, kann das Mate
rial nicht glasig werden. Außerdem wird, wenn 52 Gew.-%
überschritten werden, die Photoelastizitätskonstante größer
als +0,5×10-12 Pa. Daher kann der P2O5-Anteil 41 bis
52 Gew.-%, vorzugsweise 42 bis 50 Gew.-% und bevorzugter 42,5 bis
46 Gew.-% betragen.
Weil die BaO-Komponente hochgradig wirksam ist, um die
Photoelastizitätskonstante negativ zu machen und auf einen
Wert in der Nähe der Photoelastizitätskonstanten von PbO zu
bringen, ist sie eine in der vorliegenden Erfindung unerläß
liche Komponente. Wenn der BaO-Anteil geringer ist als 47 Gew.-%,
wird die Photoelastizitätskonstante größer als
+0,5×10-12 Pa. Wenn dagegen 57 Gew.-% überschritten werden,
kann das Material nicht glasig werden. Daher kann der
BaO-Anteil 47 bis 57 Gew.-%, vorzugsweise 48 bis 56 Gew.-% und
noch bevorzugter 51 bis 55,5 Gew.-% betragen.
Wenn eine geeignete Menge Al2O3 verwendet wird, wird ein
Verglasungsbereich in einem Bereich, in dem eine hohe Menge
BaO enthalten ist, wirksam erweitert, und die chemische Be
ständigkeit wird wirksam verbessert. Daher ist die Komponente
in der vorliegenden Erfindung unerläßlich. Wenn der Al2O3-An
teil kleiner ist als 0,5 Gew.-%, wird die chemische Be
ständigkeit verschlechtert. Wenn dagegen 5 Gew.-% über
schritten werden und 47 Gew.-% oder mehr BaO enthalten sind,
wird das Material nicht glasig. Daher kann der Anteil von
Al2O3 0,5 bis 5 Gew.-% betragen. Außerdem kann bei 2 Gew.-%
Al2O3 der BaO-Anteil maximiert werden. Insbesondere kann die
Photoelastizitätskonstante minimiert werden. Der Al2O3-Anteil
beträgt vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-% und bevorzugter 1,5 bis
3,5 Gew.-%.
Wenn die Gesamtmenge von P2O5, BaO, Al2O3 kleiner ist als
95 Gew.-%, überschreitet die Photoelastizitätskonstante den
Wert +0,5×10-12 Pa, wird das Material nicht glasig, oder wird
die chemische Beständigkeit verschlechtert, wodurch, wenn
das Glas poliert/verarbeitet wird, ein Problem durch Trübung
entsteht. Daher kann die Gesamtmenge von P2O5, BaO, Al2O3 95
bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 97 bis 100 Gew.-% und noch be
vorzugter 98 bis 100 Gew.-% betragen.
Wenn eine geeignete Menge einer beliebigen Komponente
La2O3, ZnO, CaO verwendet wird, wird die chemische Beständig
keit des Glases wirksam verbessert. Wenn die Menge jedoch 3 Gew.-%
überschreitet, wird die Photoelastizitätskonstante
größer als +0,5×10-12 Pa. Daher kann die verwendete Menge von
La2O3, ZnO oder CaO 0 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 2 Gew.-%
betragen.
Durch Verwendung einer geeigneten Menge einer beliebi
gen Komponente B2O3, WO3, Nb2O5, MgO oder SrO kann der Bre
chungsindex eingestellt werden. Wenn die Menge jedoch 3 Gew.-%
überschreitet, wird die Photoelastizitätskonstante
größer als +0,5×10-12 Pa. Daher kann die verwendete Menge von
B2O3, WO3, Nb2O5, MgO oder SrO 0 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0
bis 2 Gew.-% betragen.
Die beliebige Komponente Sb2O3 oder As2O3 hat eine Läute
rungs- und Klärungswirkung, wenn eine geeignete Menge ver
wendet wird. Wenn die Menge jedoch 2 Gew.-% überschreitet,
wird die Photoelastizitätskonstante größer als +0,5×10-12 Pa.
Daher kann die verwendete Menge von Sb2O3 oder As2O3
0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 0,5 Gew.-%, betragen.
Im erfindungsgemäßen Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante wird, wenn die Gesamtmenge von
Pb2O5+BaO+Al2O3+La2O3+ZnO+CaO+B2O3+WO3+Nb2O3+MgO+SrO+Sb2O3+As2O3
kleiner ist als 98 Gew.-%, die Photoelastizitätskonstante
größer als +0,5×10-12 Pa. Daher beträgt die Gesamtmenge vor
zugsweise 98 bis 100 Gew.-% und bevorzugter 99 bis
100 Gew.-%.
Die Komponenten SiO2, GeO2, Li2O, Na2O, K2O, Cs2O, Y2O3,
Gd2O3, Yb2O3, Ga2O3, ZrO2, Ta2O5, TiO2, TeO2 und Bi2O3 können
innerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs und innerhalb des
Bereichs, in dem die erfindungsgemäße Wirkung nicht beein
trächtigt wird, verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein Dreiecksdiagramm zum Darstellen einer
Zusammensetzung von P2O5-BaO-Al2O3. Fig. 1 zeigt ein Drei
ecksdiagramm unter Verwendung eines Dreiecks, dessen Schei
telpunkte Zusammensetzungspunkte der drei Komponenten P2O5,
BaO, Al2O3 darstellen. In der Zeichnung kann die Glaszusam
mensetzung, bei der die Gesamtmenge der drei Komponenten
100% beträgt, durch Punkte innerhalb des Dreiecks darge
stellt werden, und der Glaszusammensetzungsbereich kann
durch Ebenen dargestellt werden. Jede Komponente P2O5, BaO,
Al2O3 wird durch eine Höhe von einer jedem Scheitelpunkt ge
genüberliegenden Seite dargestellt. Beispielsweise bezeich
net der Punkt A in Fig. 1 52 Gew.-% P2O5, 47 Gew.-% BaO und
1 Gew.-% Al2O3 (wobei auf die in Fig. 1 dargestellten Graduatio
nen oder Unterteilungen Bezug genommen wird).
In Fig. 1 ist die Zusammensetzung in einem durch einen
Weg A → B → C → D → E → F → A umschlossenen Bereich mit dem
Bereich konsistent, in dem die Menge der drei Komponenten
100% beträgt und der dem durch die Ausführungsform 1
dargestellten Bereichen-von 41 bis 52 Gew.-% P2O5, 47 bis 57 Gew.-%
BaO und 0,5 bis 5 Gew.-% Al2O3 entspricht. Außerdem
ist der durch einen Weg A → B → G → H → I → J → K → F → A
umschlossene Zusammensetzungsbereich für eine Fertigung
(Massenfertigung) geeignet.
Außerdem bezeichnet der Punkt B 52 Gew.-% P2O5, 47,5 Gew.-%
BaO und 0,5 Gew.-% Al2O3; der Punkt G bezeichnet 47,5 Gew.-%
P2O5, 52 Gew.-% BaO und 0,5 Gew.-% Al2O3; der Punkt H
bezeichnet 43 Gew.-% P2O5, 56 Gew.-% BaO und 1 Gew.-% Al2O3;
der Punkt I bezeichnet 41,5 Gew.-% P2O5, 56,5 Gew.-% BaO und
2 Gew.-% Al2O3; der Punkt J bezeichnet 41 Gew.-% P2O5,
56 Gew.-% BaO und 3 Gew.-% Al2O3; der Punkt K bezeichnet 46 Gew.-%
P2O5, 49 Gew.-% BaO und 5 Gew.-% Al2O3; und der Punkt
F bezeichnet 48 Gew.-% P2O5, 47 Gew.-% BaO und 5 Gew.-%
Al2O3.
In der vorliegenden Erfindung kann, wenn andere Kompo
nenten als P2O5, BaO und Al2O3 verwendet werden, d. h., wenn
La2O3, ZnO, CaO, B2O3, WO3, Nb2O5, MgO, SrO, Sb2O3 und As2O3
verwendet werden, eine beliebige Komponente oder der Gesamt
anteil von P2O5, BaO, Al2O3 bis zu 5 Gew.-% in einem Bereich
innerhalb des Rahmens von Fig. 1 ersetzt werden, in dem der
Al2O3-Anteil nicht weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, und die
Photoelastizitätskonstante +0,5×10-12 Pa nicht überschreitet.
In der vorliegenden Erfindung ist die Schmelztemperatur
vorzugsweise geringer als 900°C und beträgt bevorzugter
höchstens 880°C.
In der vorliegenden Erfindung kann die beliebige inhä
rente Photoelastizitätskonstante für jede Komponente einge
stellt werden, aus der das Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante besteht, und das erfindungsgemäße Glas kann
basierend auf dem von der inhärenten Photoelastizitätskon
stante berechneten Wert hergestellt werden.
Insbesondere wird die inhärente Photoelastizitätskon
stante pro 1 Mol für jede Komponente, aus der das Glas mit
kleiner Photoelastizitätskonstante besteht (in der Einheit
von 10-12 Pa/mol) eingestellt auf: 0,029 für P2O5, -0,021 für
BaO, -0,036 für PbO (zur Verwendung beim Berechnen des Ein
flusses, wenn die Komponente als Verunreinigung enthalten
ist), -0,01 für La2O3, 0,05 für B2O3, 0,01 für Al2O3, 0,11 für
Nb2O5, 0,05 für WO3, 0,04 für MgO, 0,016 für CaO, 0,008 für
SrO, 0,037 für ZnO, 0,03 für Ti2O, 0,015 für Li2O, 0,025 für
Na2O, 0,03 für K2O1 0,03 für Cs2O, 0,04 für Sb2O3 und 0,05 für
Bi2O3; die Summe der inhärenten Photoelestizitätskonstanten,
multipliziert mit Molargewichten wird berechnet; und die
Komponenten, die das Glas mit kleiner Photoelastizitätskon
stante bilden, und die Anteile werden basierend auf dem be
rechneten Wert bestimmt, um Glas mit einer gewünschten Pho
toelastizitätskonstanten herzustellen. In diesem Fall können
die Komponenten und Anteile unter Berücksichtigung nicht nur
der Photoelastizitätskonstanten, sondern auch unter Berück
sichtigung des Brechungsindex, des Lichtdurchlaßgrades, der
Schmelztemperatur, der Lösungsmitteleigenschaften, der che
mischen Beständigkeit, der Farbentwicklung usw. bestimmt
werden.
Außerdem ist die inhärente Photoelastizitätskonstante
pro 1 Mol für jede Komponente, aus der das Glas mit kleiner
Photoelastizitätskonstante besteht (in der Einheit von
10-12 Pa/mol) nicht auf die vorstehend erwähnten Werte be
grenzt und kann beispielsweise gesetzt werden auf: 0,029
± 0,01 für P2O5, -0,021 ± 0,01 für BaO, -0,036 ± 0,01 für PbO,
-0,01 ± 0,01 für La2O3, 0,05 ± 0,01 für B2O3, 0,01 ± 0,01 für
Al2O3, 0,11 ± 0,01 für Nb2O5, 0,05 ± 0,01 für WO3, 0,04 ± 0,01
für MgO, 0,016 ± 0,01 für CaO, 0,008 ± 0,01 für SrO, 0,037
± 0,01 für ZnO, 0,03 ± 0,01 für Ti2O, 0,015 ± 0,01 für Li2O,
0,025 ± 0,01 für Na2O, 0,03 ± 0,01 für K2O, 0,03 ± 0,01 für
Cs2O, 0,04 ± 0,01 für Sb2O3 und 0,05 ± 0,01 für Bi2O3, und die
Komponenten, aus denen das Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante besteht, und die Anteile werden basierend auf
diesen inhärenten Photoelastizitätskonstanten so bestimmt,
daß ein Glas mit einer gewünschten Photoelastizitätskonstan
ten hergestellt werden kann.
Außerdem kann, auch wenn eine von den vorstehend er
wähnten Komponenten verschiedene Komponente verwendet wird,
ihre inhärente Photoelastizitätskonstante einfach aus dem
tatsächlich gemessenen Wert der Photoelastizitätskonstante
bestimmt und auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrie
ben verwendet werden.
Um das erfindungsgemäße Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante herzustellen, wird für das P2O5-Ausgangs- oder
Rohmaterial Orthophosphorsäure (H3PO4), Metaphosphat, Diphos
phorpentaoxid oder ein ähnliches Material verwendet. Außer
dem kann für die anderen Komponenten geeignet Carbonat, Ni
trat, Oxid oder ein ähnliches Material verwendet werden. Die
Rohmaterialien werden in einem gewünschten Verhältnis abge
wogen und vermischt, um ein vermischtes Rohmaterial zu er
zeugen, das dann in einen auf 900 bis 1200°C erwärmten Lö
sungsofen eingebracht oder geworfen wird. Nach dem Lösen und
Läutern oder Rektifizieren wird das Material gerührt, homo
genisiert, in eine Form gegossen und langsam abgekühlt, so
daß das erfindungsgemäße Glas mit kleiner Photoelastizitäts
konstante erhalten wird.
Das erfindungsgemäße Glas mit kleiner Photoelastizi
tätskonstante kann als optisches Element zum Steuern der Po
larisation (eines Substrats oder eines Prismasubstrats, das
einen polarisierten Strahlenteiler bildet, eines raumopti
schen Modulationselements zum Modulieren von polarisiertem
Licht, eines elektronischen optischen Glassubstrats, einer
elektronischen optischen Glaskomponente oder eines ähnlichen
Elements) und für andere optische Komponenten oder Produkte
verwendet werden. Das Glas ist insbesondere dann optimal,
wenn es in einer Projektions-Farb-Sichtanzeige (eines Flüs
sigkristallprojektors oder einer ähnlichen Vorrichtung) oder
in einer anderen, auf eine hohe Temperatur erwärmten Vor
richtung verwendet wird. Beispiele eines Verfahrens zum Her
stellen eines Prismas beinhalten ein Verfahren zum Schneiden
eines Glases, das durch das vorstehend beschriebene Verfah
ren grobgegossen und in gewünschte Formen geformt wird, ein
Verfahren zum Herstellen einer Form mit einer geeigneten
Form im voraus und zum Gießen des Materials in die Form, und
ähnliche Verfahren. Außerdem sind Beispiele einer Prismen
form eine rechteckige oder quadratische Säule mit dreiecki
gen oder trapezförmigen Seitenflächen und ähnliche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von
Beispielen ausführlicher beschrieben.
Ein Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante wurde
durch ein herkömmliches Verfahren gemäß einer in den Tabel
len 1 bis 3 dargestellten Mischungszusammensetzung (Gew.-%)
hergestellt. Für das vermischte Rohmaterial wurde für P2O5
Orthophosphorsäure (H2PO4), Metaphosphat, Diphosphorpentaoxid
und ähnliche Materialien verwendet, und Carbonat, Nitrat,
Oxid und andere Materialien wurden für die anderen Komponen
ten verwendet. Diese Rohmaterialien wurden in einem ge
wünschten Verhältnis abgewogen, vermischt, um das vermischte
Rohmaterial herzustellen, und in einen auf 1000 bis 1300°C
erwärmten Lösungsofen eingebracht oder geworfen. Nach dem
Lösen und Klären wurde das Material gerührt, homogenisiert,
in eine Form gegossen und langsam abgekühlt, so daß Gläser
mit kleiner Photoelastizitätskonstante der Beispiele 1 bis
17, der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 und der Referenzbeispie
le 1 bis 4 erhalten wurden.
Für jedes gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren
erhaltene Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante wurden
die Photoelastizitätskonstante, der Lichtdurchlaßgrad und
die Schmelztemperatur (L.T.) und die Wasserbeständigkeit
(Dw) gemessen. Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 8 sind in
Tabelle 1 dargestellt, die Ergebnisse der Beispiele 9 bis 17
sind in Tabelle 2 dargestellt, und die Ergebnisse der Ver
gleichsbeispiele 1 bis 5 und der Referenzbeispiele 1 bis 4
sind in Tabelle 3 dargestellt.
Außerdem wurde die Photoelastizitätskonstante durch
Verwendung eines He-Ne-Laserstrahls zum Messen eines opti
schen Weglängenunterschieds bestimmt, der in der Glasmitte
erzeugt wird, wenn eine Verdichtungs- oder Druckkraft in ge
rader Richtung zu einem Glas ausgeübt wird, dessen gegen
überliegende Flächen poliert sind und einen Durchmesser von
20 mm und eine Höhe von 15,8 mm aufweisen.
Außerdem wurde das Glas zum Bestimmen der Schmelztem
peratur (L.T.) in einem Ofen mit einem Temperaturgradienten
von 700 bis 1100°C belassen und nach 30 Minuten entfernt,
wobei das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von erweichten
Glaskristallen durch ein Mikroskop beobachtet und die klein
ste Temperatur, bei der keine Kristalle erkennbar waren,
aufgezeichnet oder gekennzeichnet wurde. In den Tabellen be
deutet "L.T. nicht bestimmt", daß in keinem Temperaturbe
reich Kristalle gefunden wurden.
Zum Bestimmen der Wasserbeständigkeit wurde Glaspulver
(Teilchengröße 420 bis 590 um) mit einem einem spezifischen
Gewicht entsprechenden Gewicht in einem Platinkäfig angeord
net, und der Käfig wurde in einem Kolben aus Quarzglas mit
rundem Boden, der 80 ml Reinwasser enthielt (pH-Wert: 6,5
bis 7,5), angeordnet und das Pulver wurde eingeweicht oder
genäßt, und es wurde eine Behandlung in einem kochendem Was
serbad für 60 Minuten ausgeführt, so daß sich die Wasserbe
ständigkeit durch ein Gewichtsverlustverhältnis (Gew.-%) er
gibt.
Das Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante der
Beispiele 1 bis 17 hat eine Photoelastizitätskonstante von
+0,3 bis +0,5×10-12 Pa, eine kleine Schmelztemperatur und ei
nen externen Lichtdurchlaßgrad von über 80% bei 400 nm (bei
einer Dicke von 10 mm). Außerdem wird eine sehr gute Wasser
beständigkeit erhalten.
Die Vergleichsbeispiele 1, 2 entsprechen den in den
Beispielen 20, 26 der vorstehend erwähnten offengelegten ja
panischen Patentanmeldung Nr. 188442/1990 beschriebenen Glä
sern. Im Vergleichsbeispiel 1 ist, weil der BaO-Anteil klei
ner ist als 47 Gew.-%, die Photoelastizitätskonstante größer
als +0,5×10-12 Pa. Im Vergleichsbeispiel 2 ist, weil der P2O5-An
teil kleiner ist als 41 Gew.-% und 3 Gew.-% oder mehr Al2O3
enthalten sind, die Schmelztemperatur hoch.
Die Vergleichsbeispiele 3, 4 sind in Beispiel 2 in Ta
belle 3 und in Beispiel 21 in Tabelle 1 der vorstehend er
wähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. 71708/1975 beschriebene Gläser. Weil sie giftiges PbO ent
halten, ist die Umweltsicherheit oder -verträglichkeit ge
ring. Außerdem ist, weil das Vergleichsbeispiel 3 50 Gew.-%
oder mehr PbO enthält, der Lichtdurchlaßgrad bei 400 nm mit
65 Gew.-% sehr gering. Weil das Vergleichsbeispiel 4 mehr
als 3 Gew.-% Nb2O5 enthält, ist die Photoelastizitätskonstan
te größer als +0,5×10-12 Pa.
Weil das Vergleichsbeispiel 5 einen hohen F-Anteil ent
hält, ist die Photoelastizitätskonstante größer als
+0,8×10-12 Pa, und die Schmelztemperatur ist ebenfalls hoch.
Die Referenzbeispiele 1 bis 4 sind in den Beispielen 4
bis 6 beschriebene Gläser für ein Glas aus P2O5-BaO mit klei
ner Photoelastizitätskonstante, das kein PbO enthält, gemäß
der früheren Patentanmeldung des vorliegenden Erfinders (ja
panische Patentanmeldung Nr. 100101/1998). Im Referenzbei
spiel 1 beträgt die Gesamtmenge von P2O5 und BaO 98,5 Gew.-%,
die erfindungsgemäße unerläßliche Komponente Al2O3 ist jedoch
nicht enthalten. Daher ist die chemische Beständigkeit (Dw)
schlechter als beim erfindungsgemäßen Glas. Für das Refe
renzbeispiel 2 ist, weil die Gesamtmenge von P2O5 und BaO
92 Gew.-% beträgt, die Photoelastizitätskonstante größer als
+0,5×10-12 Pa. Für das Referenzbeispiel 3 ist, weil der BaO-
Anteil kleiner ist als 47 Gew.-%, die Photoelastizitätskon
stante größer als +0,5×10-12 Pa. Für das Referenzbeispiel 4
ist, weil der P2O5-Anteil größer ist als 52 Gew.-%, die Pho
toelastizitätskonstante größer als +0,5×10-12 Pa.
Im Vergleich zu dem in der japanischen Patentanmeldung
Nr. 100101/1998 beschriebenen Glas mit kleiner Photoelasti
zitätskonstante (dessen Photoelastizitätskonstante +0,8×10-12 Pa
oder weniger beträgt) weist das erfindungsgemäße Glas ei
ne Photoelastizitätskonstante von +0,5×10-12 Pa oder weniger
auf, d. h. eine geringere Photoelastizitätskonstante, eine
bessere Wasserbeständigkeit und eine bessere chemische Be
ständigkeit und ist zur praktischen Verwendung geeigneter.
Um eine durch eine geringe Menge von La2O3, ZnO verur
sachte Wirkung zu prüfen, wurden Gläser mit kleiner Photo
elastizitätskonstante gemäß der in den Tabellen 4 bis 6 dar
gestellten Mischungszusammensetzung (Gew.-%) hergestellt und
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgewertet. Die Er
gebnisse sind in den Tabellen 4 bis 6 dargestellt. Gemäß den
Tabellen 4 bis 6 ist ersichtlich, daß auch eine geringe Men
ge von La2O3, ZnO zum Verbessern der Haltbarkeit und ähnli
cher Eigenschaften in hohem Maße wirksam ist.
Das Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante der
Beispiele 1 bis 41 wurde verwendet, um ein Substrat und ein
Prismasubstrat herzustellen, die einen polarisierten
Strahlenteiler eines Flüssigkristallprojektors bilden, wo
durch ein Flüssigkristallprojektor erhalten wurde, der diese
Elemente aufweist. Während des Betriebs des Flüssigkristall
projektors betrug die Temperatur an der Heizseite des Pris
masubstrats 150°C und die Temperatur an der Kühlseite 50°C,
so daß der Temperaturunterschied 100°C betrug, wobei kein
Einfluß durch Doppelbrechung beobachtet wurde.
Als Ergebnis der detaillierten Prüfung der Eigenschaf
ten der Gläser mit den Zusammensetzungen der vorstehend er
wähnten Beispiele zeigte sich, daß der Temperaturkoeffizient
(dn/dT) des Brechungsindex, der die Änderung dn des Bre
chungsindex bezüglich der Temperaturänderung dT des opti
schen Glases anzeigt, und/oder das partielle Dispersionsver
hältnis bestimmte Werte aufweisen, und daß die Gläser als
allgemeine optische Gläser für Kameralinsen geeignet sind.
Beispielsweise hat das Glas mit der in Beispiel 3 dar
gestellten Zusammensetzung (43,0 Gew.-% P2O5, 55,0 Gew.-%
BaO, 2,0 Gew.-% Al2O3, Gesamtmenge von
P2O5+BaO+Al2O3 = 100 Gew.-%) folgende Eigenschaften:
Der Brechungsindex nd = 1,6063, die Abbesche Zahl (νd) = 63,7.
Der Brechungsindex nd = 1,6063, die Abbesche Zahl (νd) = 63,7.
Außerdem hat sich gezeigt, daß der Temperaturkoeffizi
ent (dn/dT) des Brechungsindex, der die Änderung dn des Bre
chungsindex bezüglich der Temperaturänderung dT des opti
schen Glases anzeigt, ein negativer Wert ist, wie in Tabelle
7 dargestellt, und eine athermische Charakteristik hat.
Der Temperaturkoeffizient (dn/dT) des Brechungsindex
wird in der Atmosphäre bei einer Meßwellenlänge von 632,8 nm
gemessen.
Außerdem beträgt das partielle Dispersionsverhältnis
Pg,F = (ng - nF)/(nF - nc) = 0,544.
Die Photoelastizitätskonstante beträgt +0,36×10-12 Pa,
und der externe Lichtdurchlaßgrad bei 400 nm beträgt 88,2%
(bei einer Dicke von 10 mm). Außerdem ist die Schmelztempe
ratur gering, und die Wasserbeständigkeit ist sehr gut.
Für die vorstehend erwähnten Eigenschaften trifft das
folgende für dn/dT zu.
Wenn die Temperatur T sich ändert, ändert sich der Bre
chungsindex n des optischen Glases. Die Änderung des Bre
chungsindex bezüglich der Temperaturänderung stellt den Tem
peraturkoeffizient (dn/dT) des Brechungsindex dar.
Wenn die Glastemperatur sich ändert, ändert sich auch
die optische Weglänge. Der den Änderungsgrad anzeigende Tem
peraturkoeffizient (ds/dT) der optischen Weglänge wird durch
folgende Gleichung dargestellt:
ds/dT = (n - 1)º + dn/dT
(in der vorstehenden Gleichung bezeichnet n den Brechungsin
dex des Glases, und α bezeichnet die Wärmeausdehnungszahl
des Glases).
Im allgemeinen optischen Glas hat dn/dT einen positiven
Wert, und α ist ebenfalls positiv. Daher ändert sich, wenn
die Temperatur sich ändert, normalerweise auch die optische
Weglänge. Andererseits hat das Glas mit der im Anwendungs
beispiel dargestellten Zusammensetzung (z. B. Glas mit der im
Beispiel 3 dargestellten Zusammensetzung) die Eigenschaft,
daß der Brechungsindex mit zunehmender Temperatur abnimmt.
Dies wird durch einen negativen Wert von dn/dT angezeigt
(und als athermische Charakteristik bezeichnet). Auch wenn
die Linse oder das Prisma, die durch das Glas gebildet wer
den, in einem optischen System verwendet werden, das einer
raschen Temperaturänderung ausgesetzt ist, wird verhindert,
daß die Brennweite beeinträchtigt wird, weil die Änderung
der optischen Weglange gering ist. Dadurch kann im Brenn
punkt ein stabiles Bild erzeugt/erhalten werden.
Unter den vorstehenden Eigenschaften trifft das folgen
de auf das partielle Dispersionsverhältnis Pg,F zu.
Das partielle Dispersionsverhältnis Pg,F an der kurzwel
ligen Seite des sichtbaren Lichts wird durch folgende Glei
chung (1) dargestellt:
Pg,F = (ng - nF)/(nF - nc) (1)
(in Gleichung (1) bezeichnen ng einen Brechungsindex bei 436 nm,
nF einen Brechungsindex bei 480 nm und nc einen Bre
chungsindex bei 656 nm).
Für das Glas mit der im Anwendungsbeispiel dargestell
ten Zusammensetzung (z. B. Glas mit der im Beispiel 3 darge
stellten Zusammensetzung) werden z. B. die Werte Pg,F = 0,544,
νd = 63,7 erhalten, wobei Pg,F im Vergleich zu BSC7-Glas
(Pg,F = 0,534, νd = 64,2) mit im wesentlichen der gleichen Abbe
schen Zahl (νd) größer ist. Das Glas mit der im Anwendungs
beispiel dargestellten Zusammensetzung hat die Eigenschaft,
daß die Änderung des Brechungsindex im kurzwelligen Bereich
des sichtbaren Lichts im Vergleich zu optischem Glas mit der
gleichen Abbeschen Zahl groß ist. Bei der Konstruktion opti
scher Linsen werden mehrere Linsen mit verschiedenen Bre
chungsindizes und Wellenlängenabhängigkeiten des Brechungs
index kombiniert, um die chromatische Aberration zu korri
gieren. BSC7-Glas ist ein bei der Konstruktion von Linsen
häufig verwendeter Glastyp. Durch Verwendung eines Glases
mit einer besonderen Wellenlängenabhängigkeit, z. B. des im
Anwendungsbeispiel dargestellten Glases, an Stelle von BSC7-Glas
wird der Freiheitsgrad bei der optischen Gestaltung
oder Konstruktion erweitert, so daß eine hochentwickelte
bzw. hochwertige Linse bereitgestellt werden, in der die
chromatische Aberration korrigiert wird.
Außerdem ist als Zusammensetzung des im Anwendungsbei
spiel dargestellten optischen Glases eine Zusammensetzung
bevorzugt, die (in Gew.-%) aufweist: 41 bis 52% P2O5, 47 bis
57% BaO und 0,5 bis 5% AI2O3, wobei die Gesamtmenge von
P2O5+BaO+Al2O3 95 bis 100% beträgt, oder ein optisches Glas,
das (in Gew.-%) aufweist: 40 bis 46% P2O5, 52 bis 58% BaO und
0,5 bis 5% Al2O3, wobei die Gesamtmenge von P2O5+BaO+Al2O3 95
bis 100% beträgt.
Wie vorstehend beschrieben, haben im im Anwendungsbei
spiel dargestellten optischen Glas der Temperaturkoeffizient
(dn/dT) des Brechungsindex, der die Änderung dn des Bre
chungsindex bezüglich der Temperaturänderung dT des opti
schen Glases anzeigt, und/oder das partielle Dispersionsver
hältnis charakteristische Werte. Daher ist das Glas als all
gemeines optisches Glas für Kameralinsen geeignet. Außerdem
ist, weil die Photoelastizitätskonstante klein ist und Dop
pelbrechung nicht leicht auftritt, das Glas als Linsenmate
rial geeignet. Darüber hinaus ist das Glas, weil es gegen
thermische Spannungen in hohem Maße beständig ist, als Lin
senmaterial zur Verwendung in einer Umgebung geeignet, in
der rasche Temperaturänderungen auftreten. Als Anwendungs
beispiele kann beispielsweise eine hochgradig zuverlässige
Linse, ein Prisma, ein optisches Fenstermaterial und anderes
allgemeines optisches Glas hergestellt werden. Insbesondere
ist das im vorliegenden Anwendungsbeispiel dargestellte op
tische Glas als Glasmaterial in einer Kamera- oder VTR-Ka
meralinse und in anderen optischen Vorrichtungen geeignet,
durch das die chromatische Aberratin korrigiert wird, und
als Linsenmaterial zur Verwendung in einer optischen Vor
richtung geeignet, die in einer Umgebung verwendet wird, in
der rasche Temperaturänderungen auftreten, weil es gegen
thermische Spannungen hochgradig beständig ist.
Vorstehend wurden bevorzugte Beispiele der vorliegenden
Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt.
Beispielsweise können von den in den Beispielen oder
Anwendungsbeispielen dargestellten Komponenten verschiedene
Komponenten verwendet werden, so lange die Eigenschaften und
Wirkungen der vorliegenden Erfindung beibehalten werden.
Wie vorstehend beschrieben, hat das erfindungsgemäße
Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante die folgenden
Wirkungen bzw. Eigenschaften.
- 1) Die Photoelastizitätskonstante beträgt +0,5×10-12 Pa oder weniger und ist damit klein.
- 2) Weil kein PbO enthalten ist, ist das Glas in hohem Maße umweltverträglich oder -sicher.
- 3) Weil das Glas eine sehr gute Wasserbeständigkeit und chemische Beständigkeit aufweist, ist es zur praktischen Verwendung in hohem Maße geeignet.
- 4) Weil die Schmelztemperatur gering ist, ist es für eine Massenfertigung geeignet.
- 5) Weil der Lichtdurchlaßgrad bei 400 nm 80% oder mehr beträgt, ist das Glas für optische Anwendungen geeignet.
- 6) Für eine optische Anwendung, bei der der Brechungs index begrenzt ist, kann der Brechungsindex durch Verwendung einer brechungsindexregulierenden Komponente innerhalb des erfindungsgemäßen Anteil- oder Mengenbereichs eingestellt werden, um einen vorgegebenen Brechungsindex zu erhalten.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Glas mit geringer
Photoelastizitätskonstante, das eine Photoelastizitätskon
stante von +0,5×10-12 Pa oder weniger, einen Lichtdurchlaß
grad bei 400 nm von 80% oder mehr und eine geringe Schmelz
temperatur aufweist und in Massenfertigung herstellbar ist,
besonders geeignet als polarisierter Strahlenteiler in einem
Flüssigkristallprojektor.
Außer den vorstehend erwähnten Eigenschaften und Wir
kungen des erfindungsgemäßen Glases mit kleiner Photoelasti
zitätskonstante haben der Temperaturkoeffizient (dn/dT) des
Brechungsindex, der die Änderung dn des Brechungsindex be
züglich der Temperaturänderung dT des optischen Glases an
zeigt, und/oder das partielle Dispersionsverhältnis bestimm
te Werte. Daher ist das Glas als allgemeines optisches Glas
für Kameralinsen geeignet. Außerdem ist das Glas, weil seine
Photoelastizitätskonstante klein ist und Doppelbrechung
nicht leicht auftritt, als Linsenmaterial geeignet. Darüber
hinaus ist das Glas, weil es in hohem Maße gegen thermische
Spannungen beständig ist, als Linsenmaterial zur Verwendung
in einer Umgebung geeignet, in der rasche Temperaturänderun
gen auftreten.
Claims (16)
1. Optisches Glas mit P2O5, BaO und Al2O3, wobei die Gesamt
menge dieser Komponenten 95 bis 100 Gew.-% beträgt und
wobei eine Photoelastizitätskonstante +0,5×10-12 Pa oder
weniger beträgt.
2. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante für ein op
tisches Polarisationssteuerungselement mit 41 bis 52 Gew.-%
P2O5, 47 bis 57 Gew.-% BaO und 0,5 bis 5 Gew.-%
Al2O3, wobei die Gesamtmenge dieser Komponenten 95 bis
100 Gew.-% beträgt.
3. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante für ein op
tisches Polarisationssteuerungselement mit 42 bis 50 Gew.-%
P2O5, 48 bis 56 Gew.-% BaO und 1 bis 4 Gew.-%
Al2O3, wobei die Gesamtmenge dieser Komponenten 97 bis
100 Gew.-% beträgt.
4. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante nach An
spruch 2 oder 3, ferner mit 0 bis 3 Gew.-% La2O3, 0 bis
3 Gew.-% ZnO, 0 bis 3 Gew.-% CaO, 0 bis 3 Gew.-% B2O3, 0
bis 3 Gew.-% WO3, 0 bis 3 Gew.-% Nb2O5, 0 bis 3 Gew.-%
MgO, 0 bis 3 Gew.-% SrO, 0 bis 2 Gew.-% Sb2O3, 0 bis 2 Gew.-%
As2O3, wobei die Gesamtmenge von
P2O5+Ba0+Al2O3+La2O3+ZnO+CaO+B2O3+WO3+Nb2O5+MgO+SrO+Sb2O3+
As2O3 98 bis 100 Gew.-% beträgt.
5. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante nach einem
der Ansprüche 2 bis 4, ferner mit einer oder mehreren
aus der Gruppe SiO2, GeO2, Li2O, Na2O, K2O, Cs2O, Y2O3,
Gd2O3, Yb2O3, Ga2O3, ZrO2, Ta2O5, TiO2, TeO2 und Bi2O3 aus
gewählten Komponenten.
6. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante für ein op
tisches Polarisationssteuerungselement mit einer Zusam
mensetzung in einem Bereich, der durch einen Weg
A → B → G → H → I → J → K → F → A in einem
Dreiecksdiagramm gemäß Fig. 1 für die Zusammensetzung
P2O5-BaO-Al2O3 umschlossen ist.
7. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante nach An
spruch 2 oder 6, wobei die Photoelastizitätskonstante
+0,5×10-12 Pa oder weniger beträgt.
8. Glas mit kleiner Photoelastizitätskonstante nach An
spruch 7, wobei ein externer Lichtdurchlaßgrad bei 400 nm
bei einer Dicke von 10 mm größer ist als 80%.
9. Optisches Element, das durch Verwendung des Glases mit
kleiner Photoelastizitätskonstante nach einem der An
sprüche 1, 2, 6, 7 und 8 hergestellt ist.
10. Polarisierter Strahlenteiler, in dem das optische Ele
ment nach Anspruch 9 verwendet wird.
11. Flüssigkristallprojektor, in dem der polarisierte
Strahlenteiler nach Anspruch 10 verwendet wird.
12. Verfahren zum Herstellen eines Glases mit einer ge
wünschten Photoelastizitätskonstanten und gewünschten
Eigenschaften mit den Schritten:
Einstellen einer inhärenten Photoelastizitätskon stanten pro Mol für jede Komponente, aus der das Glas besteht (in der Einheit von 10-12 Pa/mol) auf 0,029 für P2O5, -0,021 für BaO, -0,01 für La2O3, -0,036 für PbO, 0,05 für B2O3, 0,01 für Al2O3, 0,11 für Nb2O5, 0,05 für WO3, 0,04 für MgO, 0,016 für CaO, 0,008 für SrO, 0,037 für ZnO, 0,03 für Ti2O, 0,015 für Li2O, 0,025 für Na2O, 0,03 für K2O, 0,03 für Cs2O, 0,04 für Sb2O3 und 0,05 für Bi2O3;
Berechnen einer Summe der inhärenten Photoelasti zitätskonstanten, multipliziert mit Molargewichten; und
Bestimmen der Komponenten, aus denen das Glas zu sammengesetzt ist und ihrer Anteile basierend auf dem berechneten Wert.
Einstellen einer inhärenten Photoelastizitätskon stanten pro Mol für jede Komponente, aus der das Glas besteht (in der Einheit von 10-12 Pa/mol) auf 0,029 für P2O5, -0,021 für BaO, -0,01 für La2O3, -0,036 für PbO, 0,05 für B2O3, 0,01 für Al2O3, 0,11 für Nb2O5, 0,05 für WO3, 0,04 für MgO, 0,016 für CaO, 0,008 für SrO, 0,037 für ZnO, 0,03 für Ti2O, 0,015 für Li2O, 0,025 für Na2O, 0,03 für K2O, 0,03 für Cs2O, 0,04 für Sb2O3 und 0,05 für Bi2O3;
Berechnen einer Summe der inhärenten Photoelasti zitätskonstanten, multipliziert mit Molargewichten; und
Bestimmen der Komponenten, aus denen das Glas zu sammengesetzt ist und ihrer Anteile basierend auf dem berechneten Wert.
13. Optisches Glas mit 41 bis 52 Gew.-% P2O5, 47 bis 57 Gew.-%
BaO und 0,5 bis 5 Gew.-% AI2O3, wobei die Gesamt
menge der Komponenten 95 bis 100 Gew.-% beträgt.
14. Optisches Glas mit 40 bis 46 Gew.-% P2O5, 52 bis 58 Gew.-%
BaO und 0,5 bis 5 Gew.-% AI2O3, wobei die Gesamt
menge der Komponenten 95 bis 100 Gew.-% beträgt.
15. Optisches Glas nach Anspruch 13 oder 14, wobei ein Tem
peraturkoeffizient (dn/dT) eines Brechungsindex, der
die Änderung dn des Brechungsindex bezüglich einer Tem
peraturänderung dT des optischen Glases anzeigt, eine
negativen Wert hat und eine athermische Charakteristik
aufweist.
16. Optisches Glas nach Anspruch 13 oder 15, wobei das Glas
eine besondere Wellenlängenabhängigkeit derart auf
weist, daß ein Wert eines durch Gleichung (1) darge
stellten partiellen Dispersionsverhältnisses Pg,F auf
der kurzwelligen Seite von sichtbarem Licht größer ist
als bei einem optischem Glas mit der gleichen Abbeschen
Zahl, und wobei eine Änderung des Brechungsindex in ei
nem kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts größer
ist als bei einem optischen Glas mit der gleichen Abbe
schen Zahl:
Pg,F = (ng - nF)/(nF - nc) (1)
wobei ng einen Brechungsindex bei 436 nm, nF einen Bre chungsindex bei 480 nm und nc einen Brechungsindex bei 656 nm bezeichnen.
Pg,F = (ng - nF)/(nF - nc) (1)
wobei ng einen Brechungsindex bei 436 nm, nF einen Bre chungsindex bei 480 nm und nc einen Brechungsindex bei 656 nm bezeichnen.
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