棱镜用光学玻璃及其制造方法以及棱镜用光学部件的制作方法

专利名称：棱镜用光学玻璃及其制造方法以及棱镜用光学部件的制作方法
专利说明棱镜用光学玻璃及其制造方法以及棱镜用光学部件 [发明所属的技术领域]本发明涉及棱镜用光学玻璃及其制造方法以及棱镜用光学部件。更详细地说，本发明涉及适合于棱镜，特别是涉及适合于液晶投影仪用的棱镜的在高透射、高均匀性和光学特性的热稳定性方面卓越的棱镜用光学玻璃、其制造方法、应用了该光学玻璃的棱镜用光学部件、备有该光学部件的棱镜以及备有该棱镜的液晶投影仪。对于近年来其需求正日益增加的液晶投影仪，在通常将从高亮度灯发出的光用分色镜分解成RGB三色光方面，采用了使之分别透过液晶面板，用棱镜对三色合成并投影的方式。该棱镜由4个三角柱状玻璃构成，但为了准确地合成三色光，各块玻璃自不待言，还要探求将4个三角柱状体的光学特性进行整合。为此，正在探求能以极高的均匀性制造棱镜用玻璃的光学玻璃。为此，作为液晶投影仪的棱镜玻璃，使用了在高透射率下有高均匀性的定评的BK7或BSC7(以下统称BK7)(例如，参照非专利文献1)。冈田武博著“液晶投影仪的设计技术”东京技术信息服务社出版，1998年6月30日，p.8-9。
然而，由于从液晶投影仪的光源在发出光的同时还发热，故投影仪内部的光学部件往往被暴露于高温下。当然，从使用开始起也就暴露于温度变化之中。应用了现有的BK7的液晶投影仪由于在使用中的温度变化，存在既有投影像渗入，又有色调改变这样的问题。为此，在高透射、高均匀性方面也要寻求光学特性的热稳定性。
另一方面，作为在光学特性的热稳定性方面卓越的玻璃，已知有含PbO的低光弹性玻璃。尽管通过应用这种低光弹性玻璃取得了热稳定性，但由于PbO是有害物质，所以近年来在用于光学玻璃方面日渐受到抑制。另外，P2O5-BaO类玻璃也是作为低光弹性玻璃而著称，但与BK7的玻璃原料相比，磷酸盐原料价格高昂，在液体原料的情况下，制造成本增高。另外，P2O5-BaO类玻璃与BK7玻璃相比，具有化学耐久性及耐热冲击性差的问题。因此，现状是在从BK7置换为低光弹性玻璃方面难以取得进展。特别是，成本对控制今后液晶投影仪的普及是非常重要的方面，据认为如果不降低成本，则很难普及到一般的家庭。在这样的情况下，本发明的目的在于，提供适合于棱镜，特别是适合于液晶投影仪用的棱镜的在高透射、高均匀性和光学特性的热稳定性方面卓越的棱镜用光学玻璃、应用了该光学玻璃的棱镜用光学部件、高效制造该光学部件的方法、备有该光学部件的棱镜以及备有该棱镜的液晶投影仪。本发明人为了达到上述目的反复进行了锐意研究，其结果是取得如下所示的见解。
如上所述，迄今为了赋予棱镜用光学玻璃以热稳定性，其着力点在于使玻璃的光弹性常数的绝对值尽可能接近于零，开发了含PbO或P2O5的玻璃。对此，本发明人为了提高上述的热稳定性，如果使以比热、比重、热导率、杨氏模量、热膨胀系数、泊松比和光弹性常数为因子的特定的关系式中所表示的KΔt的绝对值小于某值，则即使光弹性常数并不过分地小，还是发现可得到所希望的棱镜用光学玻璃。
另外，发现将上述光学玻璃用原料用特定材质的容器和附有叶片的棒，在进行熔融、均匀化、澄清之后，通过成形，高效地取得棱镜用光学部件。
本发明就是基于这种见解而完成的。
即，本发明提供了(1)一种棱镜用光学玻璃(以下称为光学玻璃1)，其特征在于包含作为必要成分的SiO2和B2O3，实质上不包含PbO和P2O5，而且关系式(I)KΔt＝[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1-泊松比)×光弹性常数 ...(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
(2)一种棱镜用光学玻璃(以下称为光学玻璃2)，其特征在于用克分子表示，玻璃组成为SiO260～85％、B2O35～20％、Al2O30～3％、Li2O 0～3％、Na2O 5～20％、K2O 0～5％、Li2O+Na2O+K2O 6～20％、MgO 0～5％、CaO 0～10％、SrO 0～10％、BaO 0～10％、ZnO 0～10％以及MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0.1～15％，同时实质上不含PbO，而且上述关系式(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
(3)一种棱镜用光学玻璃(以下称为光学玻璃3)，其特征在于光弹性常数为2.9×10-12/Pa以上，而且关系式(I)KΔt＝[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1-泊松比)×光弹性常数 ...(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
(4)上述(1)～(3)项中的任意一项所述的棱镜用光学玻璃，其特征在于折射率为1.45～1.65，阿贝数为60～70。
(5)上述(1)～(4)项中的任意一项所述的棱镜用光学玻璃，其特征在于折射率位于1.51680±0.00500的范围，阿贝数位于64.2±0.5的范围。
(6)上述(1)～(5)项中的任意一项所述的棱镜用光学玻璃，其特征在于1400℃下玻璃的粘度小于100Pa·s。
(7)上述(1)～(6)项中的任意一项所述的棱镜用光学玻璃的制造方法，其特征在于具有以下工序在由铂含量95重量％以上的耐热材料构成的容器中，将玻璃原料或预先玻璃化了的碎玻璃熔融得到熔融玻璃的工序；用其表面铂含量为95重量％以上的材料构成的附有叶片的棒搅拌熔融玻璃使之均匀化的工序；去除熔融玻璃中的气泡并进行澄清的工序；以及使均匀化了的和澄清了的熔融玻璃成形的工序。
(8)一种棱镜用光学部件，其特征在于是由玻璃块构成的棱镜用光学部件，上述玻璃块由上述(1)～(6)项中的任意一项所述的棱镜用光学玻璃构成。
(9)一种棱镜，其特征在于备有上述(8)项中所述的棱镜用光学部件。
(10)上述(9)项中所述的棱镜，这是投影仪用棱镜。
(11)一种液晶投影仪，其特征在于备有上述(10)项中所述的棱镜。
再有，以下适当地将折射率表示为nd，将阿贝数表示为νd。

图1是在实施例中制作的液晶投影仪的结构的说明图。1为高亮度灯，2为集成透镜，3为偏振变换系统，4为聚光透镜，5为分色镜，6为TFT液晶面板，7为棱镜，8为投影透镜，9为反射镜[发明的实施形态]对于本发明的棱镜用光学玻璃，有光学玻璃1、光学玻璃2和光学玻璃3这三种形态，以下说明各光学玻璃。
首先，光学玻璃1包含作为必要成分的SiO2和B2O3，实质上不包含PbO和P2O5，而且关系式(I)KΔt＝[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1-泊松比)×光弹性常数 ...(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。再有，上述热膨胀系数表示出50～100℃下的平均热膨胀系数。
另外，所谓实质上未包含的成分，意味着除了杂质，玻璃不包含该物质，所谓棱镜用光学玻璃，意味着作为构成棱镜的玻璃制光学部件(例如棱柱状的玻璃块等)而使用的光学玻璃。
如果上述关系式(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)，则该光学玻璃的光学特性难以随温度变化而变化。在以下所示的光学玻璃2和光学玻璃3中，其现象也是一样的。
按照该光学玻璃1，尽管实质上不包含PbO、P2O5，但由于将SiO2和B2O3取作必要成分，同时将KΔt的绝对值抑制为小于规定的值，故可实现热稳定性方面卓越的棱镜用光学玻璃。
另外，光学玻璃2当用克分子表示时，其玻璃组成为SiO260～85％、B2O35～20％、Al2O30～3％、Li2O 0～3％、Na2O 5～20％、K2O 0～5％、Li2O+Na2O+K2O 6～20％、MgO 0～5％、CaO 0～10％、SrO 0～10％、BaO 0～10％、ZnO 0～10％以及MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0.1～15％，同时实质上不含PbO，而且上述关系式(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
在该光学玻璃2中，尽管将PbO从玻璃成分中排除掉，但由于将KΔt的绝对值抑制为小于规定的值，故可实现热稳定性方面卓越的棱镜用光学玻璃。
该光学玻璃2除了上述成分外，作为任意成分，可包含从La2O3、TiO2、ZrO2、Nb2O5、Cs2O、Gd2O3、Sb2O3、SnO2中选取的至少1种成分。
其次，说明光学玻璃2的组成限定的理由。以下，假定各成分的量用克分子表示。
SiO2是玻璃的基本成分，是决定热特性、化学耐久性的重要成分。当小于60％时，玻璃的耐失透性、化学耐久性恶化。反之，如超过85％，则玻璃的熔融变得困难。因此，SiO2的含量定为60～85％。最好是65～75％。
B2O3也是玻璃的基本成分，与此同时，还是使熔融性提高的有效成分。当小于5％时，其效果很小，反之，如超过20％，则玻璃的化学耐久性恶化。因此，B2O3的含量定为5～20％。最好是10～15％。
Al2O3是为了防止硼硅酸盐玻璃的分相的有效成分，但如超过3％，则耐失透性恶化。因此，Al2O3的含量定为0～3％。最好是1～2％。
Li2O不是必要成分，但对使玻璃的熔融性提高却是有效的成分。然而，Li2O如超过3％，则耐失透性恶化。因此，Li2O的含量定为0～3％。最好是0～2％。
Na2O是使玻璃的熔融性提高最有效的成分。当小于5％时，熔融困难，反之，如超过20％，则化学耐久性恶化。因此，Na2O的含量定为5～20％。最好是7～15％。
K2O不是必要成分，但对使玻璃的熔融性提高却是有效的成分。然而，K2O如超过5％，则KΔt的绝对值增大。因此，K2O的含量定为0～5％。
Li2O、Na2O、K2O的总含量当小于6％时，熔融玻璃的粘度高，熔融变得困难。反之，总含量如超过20％，则化学耐久性恶化，同时KΔt的绝对值增大。因此，Li2O、Na2O、K2O的总含量定为6～20％。最好为7～15％。
MgO不是必要成分，为了使熔融性、化学耐久性得到提高，可以添加MgO。然而，如MgO超过5％，则耐失透性恶化。因此，MgO的含量定为0～5％。
CaO和ZnO也不是必要成分，但为了使熔融性、化学耐久性得到提高，可以添加CaO和ZnO。然而，如CaO和ZnO分别超过10％，则KΔt的绝对值增大。因此，CaO和ZnO的含量分别定为0～10％。
SrO、BaO均使熔融性、化学耐久性得到提高，同时为了调整玻璃的折射率(nd)及阿贝数(νd)，可添加SrO、BaO。SrO、BaO的添加量均定为0～10％。还有，SrO和BaO的添加量的总值最好定为0～10％。
如上面说明的那样，作为液晶投影仪的棱镜玻璃，使用了BK7。因此，假定液晶投影仪的光学系统在使用BK7的折射率(nd)为1.51680、阿贝数(νd)为64.2的玻璃制棱镜的情况下达到最佳化。因此，为了从BK7的置换平滑地取得进展，希望对玻璃的折射率和阿贝数取接近于BK7的值。在使光学玻璃2的折射率(nd)、阿贝数(νd)接近于BK7的值方面，SrO、BaO的添加量的总值最好定为0～10％，定为1～5％则更好。
MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO是既维持化学耐久性，又使熔融性提高的成分，但当它们的总含量小于0.1％时，其效果很小，反之，总含量如超过15％，则化学耐久性恶化，同时KΔt的绝对值增大。因此，MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO的总含量定为0.1～15％。最好为3～8％。
上述各成分由于上述理由可独立地定为上述最理想的范围。其中，在上述组成范围内，更理想的组成包含SiO267～75％、B2O310～15％、Al2O30.1～2％、Li2O 0～2％、Na2O 7～15％、Li2O+Na2O+K2O 7～15％、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 3～8％。
La2O3、TiO2、ZrO2、Nb2O5、Cs2O、Gd2O3、Sb2O3、SnO2和F虽然不是必要成分，但出于提高熔融性、调整热膨胀特性、提高澄清性和化学耐久性等的目的可予以添加。
其中，最好添加具有澄清作用的Sb2O3。
在该光学玻璃2中，特别理想的组成为SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、Li2O、CaO、SrO、BaO、ZnO、Sb2O3总含量为95％以上，更好的组成为上述总含量为99％以上，100％则尤其好。
再有，实质上未包含的却示出了理想的成分。作为这样的成分有F、As化合物。此外，最好排除掉放射性物质及Cd等有害物质。
此外，本发明的光学玻璃3是光弹性常数为2.9×10-12/Pa以上，而且关系式(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)的玻璃。该光学玻璃3的光弹性常数尽管比现有的含PbO的玻璃及含P2O5-BaO的玻璃大，但由于将KΔt的绝对值抑制为小于规定的值，故实现热稳定性卓越的棱镜用光学玻璃成为可能。
再有，上述光学玻璃1既可以具备光学玻璃2的特征，又可以具备光学玻璃3的特征，进而也可以兼具光学玻璃2和3的特征。另外，光学玻璃2也可以具备光学玻璃3的特征。
另外，作为光学玻璃1和光学玻璃3的组成，可举出与上述光学玻璃2的组成相同者为宜。
在本发明的光学玻璃(1、2和3，下同)中，上述关系式(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)，但最好小于2500×10-2m·s/(g·K)，小于2000×10-2m·s/(g·K)则更好。
如上面说明的那样，希望玻璃的的折射率和阿贝数取接近于BK7的值。光学玻璃1～3中的任意一种玻璃最好其折射率(nd)也为1.45～1.65、阿贝数(νd)也为60～70，而折射率(nd)位于1.51680±0.00500的范围、阿贝数(νd)位于64.2±0.5的范围则更好，折射率(nd)位于1.51680±0.00100的范围、阿贝数(νd)位于64.2±0.2的范围则尤其好。
另外，最好将上述光学玻璃的比重定为2.50，尤其是定为2.20～2.50。如果其它的特性不变，则KΔt的绝对值与玻璃的比重成正比地增加。因此，从比重方面看，最好减小KΔt的绝对值，并且最好位于上述范围。
此外，最好50～100℃下的热膨胀系数为28～60×10-7/K。由于KΔt与比重一样，与热膨胀系数成正比，通过将热膨胀系数抑制到上述范围，可使热稳定性得到提高，同时也可使耐热冲击性也得到提高。
在上述光学玻璃中，1400℃下玻璃的粘度最好小于100Pa·s。在廉价地制造均匀玻璃方面，熔融玻璃的粘度是重要的特性。如果1400℃下熔融玻璃的粘度在100Pa·s以上，则玻璃难以掺混在一起，均匀度降低。为了提高均匀度，还需要可高温熔解的熔融装置，但其缺点是在制造设备方面要花费过多的费用，从而增高了玻璃的成本。因此，1400℃下熔融玻璃的粘度最好小于100Pa·s。棱镜用光学玻璃如上述那样寻求热稳定性，但作为其前提则要求玻璃的均匀性。因此，作为棱镜用光学玻璃，上述特性是重要的特性之一。再有，在本发明中，光学玻璃的粘度采取在JISZ8803中所规定的应用共轴双重圆筒形旋转粘度计的方法进行测量。
另外，在上述光学玻璃中，希望将Fe2O3的含量抑制到小于50ppm。Fe2O3是使对上述光学玻璃来说重要的透射率恶化的成分。Fe2O3的含量在50ppm以上时，玻璃被着色，影像的色调发生变化。因此，在抑制着色方面，Fe2O3的含量最好抑制到小于50ppm，抑制到小于30ppm则更好，如果抑制到20～30ppm则一般没有问题。
上述光学玻璃最好全部将波长380nm下的透射率(厚度10mm下两面经光学研磨了的玻璃板的透射率)定为88％以上。再有，此时在380nm～760nm的波段，上述透射率为88％以上。
此外，上述光学玻璃的耐水性在应用日本光学玻璃工业会规格的粉末法进行评价的情况下，当用Dw显示时，最好定为0.1％以下，定为0.05％以下则更好。
该棱镜用光学玻璃按照本发明，可采取以下所示的方法高效地制造。
即，通过进行以下工序在由铂含量为95重量％以上的耐热材料构成的容器中，将玻璃原料或预先玻璃化了的碎玻璃熔融得到熔融玻璃的工序；用其表面铂含量为95重量％以上的材料构成的附有叶片的棒搅拌熔融玻璃使之均匀化的工序；去除熔融玻璃中的气泡并加以澄清的工序；以及使均匀化了的和澄清了的熔融玻璃成形的工序，可制造上述的本发明的棱镜用光学玻璃。
本发明的该方法将一边防止杂质混入，一边制造均匀而且高品质的光学玻璃的方法应用于棱镜用光学玻璃的制造，从而制造出上述的光学玻璃。
例如，适当地采用氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、硫化物等作为玻璃原料，进行称量、混合，形成调和原料，以得到所希望的组成。然后，在由铂含量为95重量％以上的耐热材料构成的容器中，将调和原料加热，得到熔融玻璃。然后，用其表面铂含量为95重量％以上的材料构成的附有叶片的棒搅拌熔融玻璃使之均匀化，同时通过去除熔融玻璃中的气泡并加以澄清，来准备应成形的熔融玻璃。这样一来，均匀化了的熔融玻璃流到框内并成形为玻璃成形体后，用加热到玻璃的缓冷点附近的电炉冷却至室温。本发明的上述工序全部在1500℃以下进行。一般来说，被分类为硬质玻璃的玻璃在1550℃以上，例如在1650℃等的熔解温度下制造。因此，因耐热容器的侵蚀而导致的异物及着色却成了问题，不适合作为光学玻璃，尤其是作为供液晶投影仪棱镜用的玻璃使用。这样的硬质玻璃的品质与能作为棱镜，尤其是液晶投影仪用的棱镜等使用的水平相差甚远。
按照本发明，通过如上述那样采用给予细心注意的方法，即可制造由上述光学玻璃构成的棱镜用光学部件，而不至使玻璃着色、使异物混入玻璃中、残留气泡、形成不均匀性等。
其次，如对本发明的棱镜用光学部件进行说明，则该光学部件是玻璃块，是由上述本发明的光学玻璃构成的部件，其形状有多种多样，但多以棱柱状，尤其是三棱柱状者而被使用。在本发明的光学部件中，包含了其表面呈研磨前状态的部件，也包含了其表面被特别研磨成光学功能面(由于具有作为棱镜的功能，是既使光透过，又使光反射的面)的部件，但通常以最终被光学研磨成光学功能面的部件而被使用。
按照本发明的棱镜用光学部件，由于使用了上述本发明的光学玻璃，故可廉价地提供热稳定性、耐热冲击性、耐水性方面卓越的棱镜。尤其是，适合于寻求高的热稳定性的液晶投影仪用棱镜。
本发明的棱镜是供配备上述棱镜用光学部件的棱镜，一般来说，被光学研磨成光学功能面。另外，根据对光学功能面的需要而设计光学薄膜或多层膜。作为上述膜的功能，可例示出抗反射膜、高反射膜、具有波长选择性的反射膜等。另外，也有将多个上述棱镜用光学部件贴合在一起而构成的棱镜。在贴合面上也可设置光学薄膜或光学多层膜。
此处，对液晶投影仪用的棱镜进行说明。具有各种形状、结构的玻璃被使用于液晶投影仪用的棱镜，但作为主要功能，可列举用于使从光源发出的光分离成RGB的功能，用于在空间上将被调制了的RGB光进行光波合成的功能。本发明的棱镜也可根据使用目的而作成各种形状和结构。另外，可根据需要在光学功能面上备有光学薄膜或多层膜。即使在这样的情况下，由于构成棱镜的玻璃块由上述本发明的光学玻璃构成，能以低价格提供在热稳定性、耐热冲击性、耐水性等方面卓越的棱镜。因此，对于能形成高品质图像的液晶投影仪的普及作出很大的贡献。
本发明的液晶投影仪备有上述棱镜，由于将热稳定性方面卓越的上述本发明的光学玻璃用于该棱镜，投影图像的失真等极少，可形成高品质的图像。其次，通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明却不受这些例子的丝毫限定。
实施例1～6和比较例1～4使用光学玻璃级的纯度的原料，将氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、硫酸盐等原料，按表1、表2的组成那样进行称量、将混合了的调和原料倒入铂坩锅，在1400～1500℃下加热、熔融后，用铂制附有叶片的搅拌棒进行搅拌使之均匀化，接着静置进行澄清后，流入铸模。待玻璃固化后，移至加热到玻璃缓冷点附近的电炉，缓冷至室温。从所得到的玻璃块切出测量所需的测试片，经研磨加工，进行各种特性的评价。其结果示于表1、表2。再有，各种特性通过以下所示的方法进行测量。各实施例在380nm～760nm的波段的透射率均超过波长380nm的值。
*Sb2O3的添加量用添加了的重量部对SiO2～Fe2O3的总量100重量部的比率表示。
*Sb2O3的添加量用添加了的重量部对SiO2～Fe2O3的总量100重量部的比率表示。
(1)热膨胀系数用热机械分析装置(TMA；Rigaku公司制TMA8310)进行测量，并算出50～100℃的温度范围的平均线膨胀系数。
(2)杨氏模量从用鸣叫环绕式声速测量装置(超声波工业社制UVM-2)测得的超声波的传播速度用下式算出。
G＝Vs2·ρ杨氏模量＝(4G2-3G·V12·ρ)/(G-V12·ρ)此处示出了G刚性率，Vs纵波速度，V1横波速度，ρ玻璃的密度。
(3)泊松比从杨氏模量和刚性率用下式算出。再有，刚性率的测量采用与杨氏模量的测量同样的鸣叫环绕式声速测量装置(超声波工业社制UVM-2)进行。
泊松比＝(E/2G)-1此处示出了G刚性率，E杨氏模量。
(4)光弹性常数采用He-Ne激光(波长632.8nm)，在对圆片状试样的一个直线方向施加压缩负荷时，测量在圆片中心产生的光程差，从该值通过下式算出。
光弹性常数＝δ/(d·F)此处示出了δ光程差，d试样的厚度，F应力。
(5)热导率是用激光闪速法测得的室温下的测量值(使用真空理工社制TC-7000)。
在本方法中，将来自激光振荡器的激光照射到试样表面，测量从试样的背面释出的热量及其时间，导出比热(Cp)和热扩散率(α)，通过下式算出热导率。
热导率＝α·Cp·ρ此处示出了ρ试样密度。
(6)比热用比热测量装置(真空理工社制SH-3000)在室温下进行测量。
(7)耐水性用日本光学玻璃工业会规格的粉末法进行测量，用Dw显示评价耐水性。
即，将测量试样粉碎后取其一定的量，浸泡在石英玻璃制附有冷却器的圆底烧瓶内的纯水中加热，干燥后进行称量，以其减少量％作为Dw。
(8)透射率示出被光学研磨成厚度为10mm的玻璃的波长380nm下的透射率。
(9)折射率(nd)和阿贝数(νd)用日本光学玻璃工业会规格的折射率测量方法测量nd和νd(使用Karunyu光学社制GMR-1)。
(10)粘度采用由JISZ8803规定的测量方法，用共轴双重圆筒形旋转粘度计测量1400℃下玻璃的粘度(使用东京工业株式会社制高温粘度测量装置RHEOTRONIC)。
(注)实施例1～6是本发明的玻璃，比较例1是BK7，比较例2是有代表性的物理化学用硼硅酸盐玻璃，比较例3是P2O5-BaO类低光弹性玻璃，比较例4是SiO2-PbO类光弹性玻璃。
在实施例1～6中，均得到在热稳定性、耐热冲击性、耐水性方面卓越的光学玻璃。与此相对照，在比较例中，玻璃既被着色，又得不到充分的热稳定性，存在含有在环境上成为问题的物质等的问题，无法得到包括实施例所满足的全部条件的光学玻璃。
将实施例1中得到的光学玻璃研磨加工成三棱柱状，形成棱镜用光学部件。
准备4个这种棱镜用光学部件，将光学功能面贴合在一起，构成了如图1所示的液晶投影仪用棱镜。再有，在该棱镜的光学功能面上适当地形成光学薄膜或光学多层膜。
使用该棱镜制作图1那样的结构的液晶投影仪。该投影仪使高亮度灯1发出的光通过集成透镜2、偏振变换系统3、聚光透镜4后，用多个分色镜5分离成RGB三色后，借助于TFT液晶面板6进行空间调制，用上述棱镜7进行光波的合成。进行了光波合成的光通过投影透镜8被投影到外部的屏幕上。再有，图1所示的棱镜7与液晶面板和防尘玻璃(未图示)一起构成一体化结构的单元。9为反射镜。
再有，液晶投影仪不限定于图1的结构，但可将其用作熟知的结构。
同样地，对于实施例2～6的光学玻璃，也应用了各自的玻璃，既可提供棱镜用光学部件，又可提供应用该部件的棱镜。此外，也可提供备有上述棱镜的液晶投影仪。
再有，在使用了实施例5的光学玻璃制作的棱镜被使用的情况下，由于折射率(nd)和阿贝数(νd)被调整为BK7的值，仅靠置换成BK7制棱镜即可，完全不必对其它光学系统进行调整。按照本发明，可提供在高透射、高均匀性而且光学特性的热稳定性方面卓越的棱镜用光学玻璃、由上述玻璃构成的棱镜用光学部件及其制造方法、备有上述光学部件的棱镜以及备有上述棱镜的液晶投影仪。
另外，按照本发明，由于不必过分地减小光弹性常数，故排除了在环境上成为问题的成分，与此同时，可提供在热稳定性、耐热冲击性、耐水性方面卓越的棱镜用光学玻璃、棱镜用光学部件和棱镜。
权利要求
1.一种棱镜用光学玻璃，其特征在于包含作为必要成分的SiO2和B2O3，实质上不包含PbO和P2O5，而且关系式(I)KΔt＝[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1-泊松比)×光弹性常数 ...(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
2.一种棱镜用光学玻璃，其特征在于用克分子表示，玻璃组成为SiO260～85％、B2O35～20％、Al2O30～3％、Li2O 0～3％、Na2O 5～20％、K2O 0～5％、Li2O+Na2O+K2O 6～20％、MgO 0～5％、CaO 0～10％、SrO 0～10％、BaO 0～10％、ZnO 0～10％以及MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0.1～15％，同时实质上不含PbO，而且关系式(I)KΔt＝[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1-泊松比)×光弹性常数...(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
3.一种棱镜用光学玻璃，其特征在于光弹性常数为2.9×10-12/Pa以上，而且关系式(I)KΔt＝[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1-泊松比)×光弹性常数...(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10-2m·s/(g·K)。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的棱镜用光学玻璃，其特征在于折射率为1.45～1.65，阿贝数为60～70。
5.如权利要求1～3的任意一项所述的棱镜用光学玻璃，其特征在于折射率位于1.51680±0.00500的范围，阿贝数位于64.2±0.5的范围。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的棱镜用光学玻璃，其特征在于1400℃下玻璃的粘度小于100Pa·s。
7.如权利要求1～6的任意一项所述的棱镜用光学玻璃的制造方法，其特征在于具有以下工序在由铂含量为95重量％以上的耐热材料构成的容器中，将玻璃原料或预先玻璃化了的碎玻璃熔融得到熔融玻璃的工序；用其表面铂含量为95重量％以上的材料构成的附有叶片的棒搅拌熔融玻璃使之均匀化的工序；去除熔融玻璃中的气泡并进行澄清的工序；以及使均匀化了的和澄清了的熔融玻璃成形的工序。
8.一种棱镜用光学部件，其特征在于是由玻璃块构成的棱镜用光学部件，上述玻璃块由权利要求1～6的任意一项所述的棱镜用光学玻璃构成。
9.一种棱镜，其特征在于备有权利要求8所述的棱镜用光学部件。
10.如权利要求9所述的棱镜，其特征在于是投影仪用棱镜。
11.一种液晶投影仪，其特征在于备有权利要求10所述的棱镜。
全文摘要
本发明的目的在于提供在高透射、高均匀性和光学特性的热稳定性方面卓越的棱镜用光学玻璃和棱镜用光学部件。关系式(I)KΔt=[(比热×比重)/热导率]×杨氏模量×热膨胀系数×(1－泊松比)×光弹性常数…(I)中所表示的KΔt的绝对值小于3000×10
文档编号C03C3/076GK1435388SQ0310217
公开日2003年8月13日 申请日期2003年1月30日 优先权日2002年1月30日
发明者上村阳一郎, 蜂谷洋一, 工藤理惠子, 立和名一雄 申请人:保谷株式会社