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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145945
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】光学ガラス、光学素子、導光板および画像表示装置
(51)【国際特許分類】
C03C 3/068 20060101AFI20241004BHJP
【ＦＩ】
C03C3/068
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058566
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】522503632
【氏名又は名称】豪雅光電科技（威海）有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110000109
【氏名又は名称】弁理士法人特許事務所サイクス
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 勇人
【テーマコード（参考）】
4G062
【Ｆターム（参考）】
4G062AA04
4G062DA02
4G062DA03
4G062DA04
4G062DB01
4G062DC02
4G062DC03
4G062DC04
4G062DD01
4G062DD02
4G062DD03
4G062DE01
4G062DE02
4G062DE03
4G062DF01
4G062EA01
4G062EA02
4G062EA03
4G062EA10
4G062EB01
4G062EB02
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4G062EC02
4G062EC03
4G062ED01
4G062ED02
4G062ED03
4G062EE01
4G062EE02
4G062EE03
4G062EF01
4G062EF02
4G062EF03
4G062EG01
4G062EG02
4G062EG03
4G062FA01
4G062FB03
4G062FB04
4G062FB05
4G062FC01
4G062FC02
4G062FC03
4G062FD01
4G062FE01
4G062FF01
4G062FG03
4G062FG04
4G062FH01
4G062FH02
4G062FH03
4G062FJ02
4G062FJ03
4G062FK04
4G062FK05
4G062FK06
4G062FL01
4G062GA01
4G062GA10
4G062GB01
4G062GC01
4G062GD01
4G062GE01
4G062HH01
4G062HH03
4G062HH05
4G062HH07
4G062HH08
4G062HH09
4G062HH11
4G062HH13
4G062HH15
4G062HH17
4G062HH20
4G062JJ01
4G062JJ03
4G062JJ05
4G062JJ07
4G062JJ10
4G062KK01
4G062KK04
4G062KK05
4G062KK07
4G062KK08
4G062MM02
4G062MM12
4G062NN01
4G062NN02
4G062NN32
(57)【要約】
【課題】屈折率が高く、かつ表面失透が抑制された光学ガラスを提供すること。
【解決手段】必須成分としてＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含み、質量基準で、ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．０００未満であり、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であり、かつ屈折率ｎｄが２．０００００超である光学ガラス。
【選択図】なし
【解決手段】必須成分としてＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含み、質量基準で、ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．０００未満であり、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であり、かつ屈折率ｎｄが２．０００００超である光学ガラス。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
必須成分としてＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含み、
質量基準で、
ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．０００未満であり、
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であり、かつ
屈折率ｎｄが２．０００００超である光学ガラス。
質量基準で、
ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．０００未満であり、
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であり、かつ
屈折率ｎｄが２．０００００超である光学ガラス。
【請求項2】
質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超０．１００以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項3】
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項4】
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が３０．００質量％以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項5】
屈折率ｎｄが２．０８０００以上である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項6】
示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項7】
ＤＳＣ測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４５℃以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項8】
質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超０．１００以下であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が１２．００質量％以下であり、
屈折率ｎｄが２．０８０００以上であり、
示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が１２．００質量％以下であり、
屈折率ｎｄが２．０８０００以上であり、
示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、請求項１に記載の光学ガラス。
【請求項9】
示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４５℃以下である、請求項８に記載の光学ガラス。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる光学素子。
【請求項11】
請求項１～９のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる導光板。
【請求項12】
画像表示素子と、
前記画像表示素子から出射した光を導光する導光板と、
を含み、
前記導光板が請求項１１に記載の導光板である、画像表示装置。
前記画像表示素子から出射した光を導光する導光板と、
を含み、
前記導光板が請求項１１に記載の導光板である、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学ガラス、光学素子、導光板および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１および特許文献２に、屈折率が高い光学ガラスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許５９３１１７３号明細書
【特許文献2】特開２０１９－１１６４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
屈折率が高い光学ガラスは、例えば、このガラスからなるレンズを分散性が異なるガラスからなる他のレンズと組み合わせて接合レンズとすることにより、色収差を補正しつつ光学系のコンパクト化を可能にすることができる。そのため、かかる光学ガラスは、撮像光学系やプロジェクタ等の投射光学系を構成する光学素子用材料として有用である。
【0005】
画像表示装置の構成部材である導光板を光学ガラスから作製することも行われている。屈折率が高い光学ガラスによれば、広視野角の導光板を作製することができる。
【0006】
光学ガラスに望まれる物性としては、ガラス表面が失透し難いことが挙げられる。表面が失透したガラスは、レンズ、導光板等に加工する際に失透部分を取り除かなければならない。したがって、表面失透は歩留まりの低下の原因となる。また、表面が失透したガラスはガラス表面に曇りが生じているため、ガラス内部の品質検査を行うことは困難である。
【0007】
以上に鑑み、本発明の一態様は、屈折率が高く、かつ表面失透が抑制された光学ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、以下の通りである。
［１］必須成分としてＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含み、
質量基準で、
ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．０００未満であり、
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であり、かつ
屈折率ｎｄが２．０００００超である光学ガラス。
［２］質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超０．１００以下である、［１］に記載の光学ガラス。
［３］ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上である、［１］または［２］に記載の光学ガラス。
［４］ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が３０．００質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の光学ガラス。
［５］屈折率ｎｄが２．０８０００以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の光学ガラス。
［６］示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、［１］～［５］のいずれかに記載の光学ガラス。
［７］示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４５℃以下である、［１］～［６］のいずれかに記載の光学ガラス。
［８］質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超０．１００以下であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が１２．００質量％以下であり、
屈折率ｎｄが２．０８０００以上であり、
示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、［１］～［７］のいずれかに記載の光学ガラス。
［９］示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４５℃以下である、［８］に記載の光学ガラス。
［１０］［１］～［９］のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
［１１］［１］～［９］のいずれかに記載の光学ガラスからなる導光板。
［１２］画像表示素子と、
上記画像表示素子から出射した光を導光する導光板と、
を含み、
上記導光板が［１１］に記載の導光板である、画像表示装置。
［１］必須成分としてＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含み、
質量基準で、
ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．０００未満であり、
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であり、かつ
屈折率ｎｄが２．０００００超である光学ガラス。
［２］質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超０．１００以下である、［１］に記載の光学ガラス。
［３］ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上である、［１］または［２］に記載の光学ガラス。
［４］ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が３０．００質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の光学ガラス。
［５］屈折率ｎｄが２．０８０００以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の光学ガラス。
［６］示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、［１］～［５］のいずれかに記載の光学ガラス。
［７］示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４５℃以下である、［１］～［６］のいずれかに記載の光学ガラス。
［８］質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超０．１００以下であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））が１．９５０以上であり、
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）が１２．００質量％以下であり、
屈折率ｎｄが２．０８０００以上であり、
示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４７℃以下である、［１］～［７］のいずれかに記載の光学ガラス。
［９］示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが１２４５℃以下である、［８］に記載の光学ガラス。
［１０］［１］～［９］のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。
［１１］［１］～［９］のいずれかに記載の光学ガラスからなる導光板。
［１２］画像表示素子と、
上記画像表示素子から出射した光を導光する導光板と、
を含み、
上記導光板が［１１］に記載の導光板である、画像表示装置。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一態様によれば、屈折率が高く、かつ表面失透が抑制された光学ガラスを提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子および導光板ならびにこの導光板を含む画像表示装置を提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、上記光学ガラスからなる光学素子および導光板ならびにこの導光板を含む画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例１３の光学ガラスのガラスブロック（左）および比較例１の光学ガラスのガラスブロック（右）の写真である。
【図2】画像表示素子と導光板とを含む画像装置の一例（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［光学ガラス］
本発明および本明細書では、ガラス組成を、酸化物基準のガラス組成で表示する。ここで「酸化物基準のガラス組成」とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されてガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成をいうものとする。また、特記しない限り、ガラス組成は質量基準（質量％、質量比）で表示するものとする。
本発明および本明細書におけるガラス組成は、例えばＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等の方法により求めることができる。定量分析は、ＩＣＰ－ＡＥＳを用い、各元素別に行われる。その後、分析値は酸化物表記に換算される。ＩＣＰ－ＡＥＳによる分析値は、例えば、分析値の±５％程度の測定誤差を含んでいることがある。したがって、分析値から換算された酸化物表記の値についても、同様に±５％程度の誤差を含んでいることがある。
また、本発明および本明細書において、構成成分の含有量が０％、０．００％、０．０００％または含まないもしくは導入しないとは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有量が不純物レベル程度以下であることを指す。不純物レベル程度以下とは、例えば、０．０１％未満であることを意味する。
本発明および本明細書では、ガラス組成を、酸化物基準のガラス組成で表示する。ここで「酸化物基準のガラス組成」とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されてガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成をいうものとする。また、特記しない限り、ガラス組成は質量基準（質量％、質量比）で表示するものとする。
本発明および本明細書におけるガラス組成は、例えばＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等の方法により求めることができる。定量分析は、ＩＣＰ－ＡＥＳを用い、各元素別に行われる。その後、分析値は酸化物表記に換算される。ＩＣＰ－ＡＥＳによる分析値は、例えば、分析値の±５％程度の測定誤差を含んでいることがある。したがって、分析値から換算された酸化物表記の値についても、同様に±５％程度の誤差を含んでいることがある。
また、本発明および本明細書において、構成成分の含有量が０％、０．００％、０．０００％または含まないもしくは導入しないとは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、この構成成分の含有量が不純物レベル程度以下であることを指す。不純物レベル程度以下とは、例えば、０．０１％未満であることを意味する。
【0012】
上記光学ガラス（単に「ガラス」とも記載する。）は、必須成分として、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含む。かかるガラスにおいて、ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）が１．００未満であり、かつＹ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））が０．０２０超であることが、表面失透の抑制に寄与し得る。
【0013】
以下、上記光学ガラスのガラス組成について、更に詳細に説明する。
【0014】
＜ガラス組成＞
ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）は、表面失透を抑制する観点および後述するＴｌを低下させる観点から、１．０００未満であり、０．９８０以下であることが好ましく、０．９６０以下、０．９５０以下、０．９２０以下、０．９００以下の順により好ましい。質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）は、例えば、０．１００以上、０．２００以上、０．３００以上、０．４００以上、０．５００以上または０．６００以上であることができる。
ＳｉＯ２含有量に対するＢ２Ｏ３含有量の質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）は、表面失透を抑制する観点および後述するＴｌを低下させる観点から、１．０００未満であり、０．９８０以下であることが好ましく、０．９６０以下、０．９５０以下、０．９２０以下、０．９００以下の順により好ましい。質量比（Ｂ２Ｏ３／ＳｉＯ２）は、例えば、０．１００以上、０．２００以上、０．３００以上、０．４００以上、０．５００以上または０．６００以上であることができる。
【0015】
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量に対するＹ２Ｏ３含有量の質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））は、表面失透を抑制する観点およびＴｌを低下させる観点から、０．０２０超であり、０．０２１以上であることが好ましく、０．０２２以上、０．０２３以上、０．０２４以上、０．０２５以上の順により好ましい。質量比（Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３））は、例えば、０．１００以下、０．０９０以下、０．０８０以下、０．０７０以下、０．０６０以下、０．０５０以下であることができる。
【0016】
上記光学ガラスは、必須成分として、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３を含む。
【0017】
ＳｉＯ２は、網目形成酸化物であり、ガラス安定性の維持、熔融ガラスの成形に適した粘性の維持および化学的耐久性の改善に寄与し得る成分である。ガラス安定性を高めることは、ガラスの表面失透を抑制することにつながるため好ましい。上記光学ガラスのＳｉＯ２含有量は、０．１０％以上であることが好ましく、０．５０％以上であることがより好ましく、１．００％以上、２．００％以上、３．００％以上、４．００％以上、５．００％以上の順に更に好ましい。屈折率の低下抑制およびガラス熔融性の維持の観点からは、ＳｉＯ２含有量は、３０．００％以下であることが好ましく、２０．００％以下であることがより好ましく、１５．００％以下、１０．００％以下、８．００％以下、６．００％以下の順に更に好ましい。
【0018】
Ｂ２Ｏ３は、網目形成酸化物であり、ガラス熔融性の維持およびガラス安定性の向上に寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＢ２Ｏ３含有量は、０．１０％以上であることが好ましく、０．５０％以上であることがより好ましく、１．００％以上、２．００％以上、３．００％以上、４．００％以上、５．００％以上の順に更に好ましい。屈折率の低下抑制および化学的耐久性の低下抑制の観点からは、Ｂ２Ｏ３含有量は、３０．００％以下であることが好ましく、２０．００％以下であることがより好ましく、１５．００％以下、１０．００％以下、８．００％以下、６．００％以下の順に更に好ましい。
【0019】
ガラス安定性の向上の観点からは、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）は、１．００％以上であることが好ましく、３．００％以上であることがより好ましく、５．００％以上、８．００％以上、１０．００％以上の順に更に好ましい。ガラスの屈折率を高める観点からは、合計含有量（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）は、３０．００％以下であることが好ましく、２０．００％以下であることがより好ましく、１５．００％以下、１３．００％以下、１２．００％以下の順に更に好ましい。
【0020】
ＴｉＯ２は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性の改善に寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＴｉＯ２含有量は、１．００％以上であることが好ましく、３．００％以上であることがより好ましく、５．００％以上、８．００％以上、１０．００％以上、１３．００％以上、１５．００％以上、１８．００％以上、２０．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の低下を抑制する観点からは、ＴｉＯ２含有量は、５０．００％以下であることが好ましく、４５．００％以下であることがより好ましく、４０．００％以下、３５．００％以下、３０．００％以下、２８．００％以下、２６．００％以下の順に更に好ましい。
【0021】
ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３との合計含有量に対するＴｉＯ２含有量の質量比（ＴｉＯ２／（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３））は、ガラスの屈折率を高める観点から、１．９５０以上であることが好ましく、１．９６０以上であることがより好ましく、１．９７０以上、１．９８０以上、１．９９０以上、２．０００以上であることが更に好ましい。ガラス安定性の向上の観点からは、１０．０００以下であることが好ましく、８．０００以下であることがより好ましく、５．０００以下、３．０００以下、２．８００以下、２．５００以下の順に更に好ましい。
【0022】
Ｎｂ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性の改善に寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＮｂ２Ｏ５含有量は、１．００％以上であることが好ましく、２．００％以上であることがより好ましく、３．００％以上、４．００％以上、５．００％以上、６．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の低下を抑制する観点からは、Ｎｂ２Ｏ５含有量は、３０．００％以下であることが好ましく、２０．００％以下であることがより好ましく、１５．００％以下、１０．００％以下、８．００％以下の順に更に好ましい。
【0023】
上記光学ガラスのＷＯ３含有量は、０．００％、０．００％以上または０．００％超であることができる。ＷＯ３は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性の改善に寄与し得る成分である。ＷＯ３含有量は、例えば、８．００％以下、７．００％以下、６．００％以下または５．００％以下であることができる。
【0024】
ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５およびＷＯ３の合計含有量（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３）は、ガラスの屈折率を高め、化学的耐久性を改善する観点からは、１０．００％以上であることが好ましく、１５．００％以上であることがより好ましく、２０．００％以上、２５．００％以上、２８．００％以上、３０．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の向上の観点からは、合計含有量（ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋ＷＯ３）は、６０．００％以下であることが好ましく、５５．００％以下であることがより好ましく、５０．００％以下、４５．００％以下、４０．００％以下、３８．００％以下、３５．００％以下の順に更に好ましい。
【0025】
Ｙ２Ｏ３は、ガラスの屈折率を高め、低分散性を維持し、化学的耐久性を改善することに寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＹ２Ｏ３含有量は、０．１０％以上であることが好ましく、０．３０％以上であることがより好ましく、０．５０％以上、０．８０％以上、１．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の低下抑制およびＴｌの上昇抑制の観点からは、Ｙ２Ｏ３含有量は、１０．００％以下であることが好ましく、８．００％以下であることがより好ましく、５．００％以下、３．００％以下の順に更に好ましい。
【0026】
Ｌａ２Ｏ３も、ガラスの屈折率を高め、低分散性を維持し、化学的耐久性を改善することに寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＬａ２Ｏ３含有量は、１０．００％以上であることが好ましく、１５．００％以上であることがより好ましく、２０．００％以上、２５．００％以上、３０．００％以上、３５．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の低下抑制およびＴｌの上昇抑制の観点からは、Ｌａ２Ｏ３含有量は、６０．００％以下であることが好ましく、５５．００％以下であることがより好ましく、５０．００％以下、４５．００％以下、４０．００％以下の順に更に好ましい。
【0027】
Ｇｄ２Ｏ３も、ガラスの屈折率を高め、低分散性を維持し、化学的耐久性を改善することに寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＧｄ２Ｏ３含有量は、１．００％以上であることが好ましく、２．００％以上であることがより好ましく、３．００％以上、４．００％以上、５．００％以上、６．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の低下抑制およびＴｌの上昇抑制の観点からは、Ｇｄ２Ｏ３含有量は、３０．００％以下であることが好ましく、２０．００％以下であることがより好ましく、１５．００％以下、１０．００％以下、８．００％以下の順に更に好ましい。
【0028】
Ｙｂ２Ｏ３含有量は、０．００％、０．００％以上または０．００％超であることができる。Ｙｂ２Ｏ３も、ガラスの屈折率を高め、低分散性を維持し、化学的耐久性を改善することに寄与し得る成分である。上記光学ガラスのＹｂ２Ｏ３は、例えば、５．００％以下、４．００％以下、３．００％以下、２．００％以下、１．００％以下、０．５０％以下または０．１０％以下であることができる。
【0029】
Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３の合計含有量（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３）は、ガラスの屈折率を高め、低分散性を維持し、化学的耐久性を改善する観点からは、１０．００％以上であることが好ましく、１５．００％以上であることがより好ましく、２０．００％以上、２５．００％以上、３０．００％以上、３５．００％以上、４０．００％以上、４３．００％以上、４５．００％以上の順に更に好ましい。ガラス安定性の低下抑制およびＴｌの上昇抑制の観点からは、合計含有量（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３）は、７０．００％以下であることが好ましく、６５．００％以下であることがより好ましく、６０．００％以下、５５．００％以下、５３．００％以下、５０．００％以下の順に更に好ましい。
【0030】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏのそれぞれの含有量は、０．００％、０．００％以上、０．００％超、０．０５％以上または０．１０％以上であることができる。また、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏのそれぞれの含有量は、例えば、５．００％以下、４．００％以下、３．００％以下、２．００％以下または１．００％以下であることができる。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏは、いずれもガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、これらの含有量が多くなると、屈折率および化学的耐久性が低下する傾向がある。そのため、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏの含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏは、いずれもガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、これらの含有量が多くなると、屈折率および化学的耐久性が低下する傾向がある。そのため、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣｓ２Ｏの含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
【0031】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのそれぞれの含有量は、０．００％、０．００％以上、０．００％超、０．０５％以上または０．１０％以上であることができる。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのそれぞれの含有量は、例えば、５．００％以下、４．００％以下、３．００％以下、２．００％以下または１．００％以下であることができる。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯは、いずれもガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、これらの含有量が多くなると、屈折率が低下する傾向がある。そのため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯは、いずれもガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、これらの含有量が多くなると、屈折率が低下する傾向がある。そのため、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。
【0032】
ＺｎＯ含有量は、０．００％、０．００％以上、０．００％超、０．１０％以上または０．１０％以上であることができる。また、ＺｎＯ含有量は、例えば、５．００％以下、４．００％以下、３．００％以下または２．００％以下であることができる。
ＺｎＯは、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、ＺｎＯの含有量が多くなると、比重が上昇する傾向がある。そのため、ＺｎＯの含有量は、上記範囲であることが好ましい。
ＺｎＯは、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、ＺｎＯの含有量が多くなると、比重が上昇する傾向がある。そのため、ＺｎＯの含有量は、上記範囲であることが好ましい。
【0033】
ＺｒＯ２含有量は、０．００％、０．００％以上、０．００％超、１．００％以上、３．００％以上または５．００％以上であることができる。また、ＺｒＯ２含有量は、例えば、１０．００％以下または８．００％以下であることができる。
ＺｒＯ２は、ガラスの屈折率を高める働きを有するが、ＺｒＯ２の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性が低下する傾向がある。そのため、ＺｒＯ２の含有量は、上記範囲であることが好ましい。
ＺｒＯ２は、ガラスの屈折率を高める働きを有するが、ＺｒＯ２の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性が低下する傾向がある。そのため、ＺｒＯ２の含有量は、上記範囲であることが好ましい。
【0034】
Ｔａ２Ｏ５含有量は、０．００％、０．００％以上、０．００％超、０．１０％以上または０．１０％以上であることができる。また、Ｔａ２Ｏ５含有量は、例えば、５．００％以下、４．００％以下、３．００％以下または２．００％以下であることができる。
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高める働きを有するが、Ｔａ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性が低下する傾向がある。そのため、Ｔａ２Ｏ５の含有量は、上記範囲であることが好ましい。
Ｔａ２Ｏ５は、ガラスの屈折率を高める働きを有するが、Ｔａ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性が低下する傾向がある。そのため、Ｔａ２Ｏ５の含有量は、上記範囲であることが好ましい。
【0035】
上記光学ガラスは、更に、上記成分に加えて、Ｐ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の一種以上を含むこともできる。
Ｐ２Ｏ５含有量は、０．００％以上であることができ、好ましくは１０．００％以下であり、８．００％以下、６．００％以下、４．００％以下、２．００％以下、１．００％以下、０．５０％以下の順により好ましい。
Ａｌ２Ｏ３含有量は、０．００％以上であることができ、好ましくは１０．００％以下であり、８．００％以下、６．００％以下、４．００％以下、２．００％以下、１．００％以下、０．５０％以下の順により好ましい。
Ｐ２Ｏ５含有量は、０．００％以上であることができ、好ましくは１０．００％以下であり、８．００％以下、６．００％以下、４．００％以下、２．００％以下、１．００％以下、０．５０％以下の順により好ましい。
Ａｌ２Ｏ３含有量は、０．００％以上であることができ、好ましくは１０．００％以下であり、８．００％以下、６．００％以下、４．００％以下、２．００％以下、１．００％以下、０．５０％以下の順により好ましい。
【0036】
Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｂｅ、Ｓｅは、それぞれ毒性を有する。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。
Ｕ、Ｔｈ、Ｒａはいずれも放射性元素である。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ，Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｃｅは、ガラスの着色を増大させたり、蛍光の発生源となり、光学素子用のガラスに含有させる元素としては好ましくない。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。
Ｕ、Ｔｈ、Ｒａはいずれも放射性元素である。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ，Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｃｅは、ガラスの着色を増大させたり、蛍光の発生源となり、光学素子用のガラスに含有させる元素としては好ましくない。そのため、これらの元素を含有させないこと、すなわち、これら元素をガラス成分としてガラス中に導入しないことが好ましい。
【0037】
Ｓｂ、Ｓｎは清澄剤として機能する任意に添加可能な元素である。
Ｓｂの添加量は、Ｓｂ２Ｏ３に換算し、Ｓｂ２Ｏ３以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたとき、０．０００～０．１００質量％の範囲にすることが好ましく、０．００１～０．０２０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．００１～０．０１０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．００１～０．００５質量％の範囲にすることが更に好ましい。
Ｓｎの添加量は、ＳｎＯ２に換算し、ＳｎＯ２以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたとき、０．０００～０．１００質量％の範囲にすることが好ましく、０．０００～０．０２０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．０００～０．０１０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．０００～０．００５質量％の範囲にすることが更に好ましい。
Ｓｂの添加量は、Ｓｂ２Ｏ３に換算し、Ｓｂ２Ｏ３以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたとき、０．０００～０．１００質量％の範囲にすることが好ましく、０．００１～０．０２０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．００１～０．０１０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．００１～０．００５質量％の範囲にすることが更に好ましい。
Ｓｎの添加量は、ＳｎＯ２に換算し、ＳｎＯ２以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたとき、０．０００～０．１００質量％の範囲にすることが好ましく、０．０００～０．０２０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．０００～０．０１０質量％の範囲にすることがより好ましく、０．０００～０．００５質量％の範囲にすることが更に好ましい。
【0038】
＜ガラス物性＞
（屈折率ｎｄ）
上記光学ガラスの屈折率ｎｄは、２．０００００超であり、２．０１０００以上であることが好ましく、２．０２０００以上であることがより好ましく、２．０３０００以上、２．０４０００以上、２．０５０００以上、２．０６０００以上、２．０７０００以上、２．０８０００以上の順に更に好ましい。上記光学ガラスの屈折率ｎｄは、例えば、２．２００００以下、２．１５０００以下、２．１４０００以下、２．１３０００以下、２．１２０００以下、２．１１０００以下または２．１００００以下であることができる。本発明および本明細書において、「屈折率」は、「屈折率ｎｄ」を意味する。
（屈折率ｎｄ）
上記光学ガラスの屈折率ｎｄは、２．０００００超であり、２．０１０００以上であることが好ましく、２．０２０００以上であることがより好ましく、２．０３０００以上、２．０４０００以上、２．０５０００以上、２．０６０００以上、２．０７０００以上、２．０８０００以上の順に更に好ましい。上記光学ガラスの屈折率ｎｄは、例えば、２．２００００以下、２．１５０００以下、２．１４０００以下、２．１３０００以下、２．１２０００以下、２．１１０００以下または２．１００００以下であることができる。本発明および本明細書において、「屈折率」は、「屈折率ｎｄ」を意味する。
【0039】
（アッベ数νｄ）
アッベ数νｄは分散性に関する性質を表す値であり、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線における各屈折率ｎｄ、ｎＦ、ｎＣを用いてνｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）と表される。光学素子用材料および導光板材料としての有用性の観点から、上記光学ガラスのアッベ数νｄは、２０．００以上であることが好ましく、２１．００以上であることがより好ましく、２２．００以上、２３．００以上の順に更に好ましい。同様の観点から、アッベ数νｄは、３０．００以下であることが好ましく、２８．００以下であることがより好ましく、２６．００以下、２５．００以下、２４．００以下の順に更に好ましい。
アッベ数νｄは分散性に関する性質を表す値であり、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線における各屈折率ｎｄ、ｎＦ、ｎＣを用いてνｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）と表される。光学素子用材料および導光板材料としての有用性の観点から、上記光学ガラスのアッベ数νｄは、２０．００以上であることが好ましく、２１．００以上であることがより好ましく、２２．００以上、２３．００以上の順に更に好ましい。同様の観点から、アッベ数νｄは、３０．００以下であることが好ましく、２８．００以下であることがより好ましく、２６．００以下、２５．００以下、２４．００以下の順に更に好ましい。
【0040】
（ガラス転移温度Ｔｇ）
上記光学ガラスのガラス転移温度Ｔｇは、機械加工性の観点からは、好ましくは５６０℃以上である。ガラス転移温度が高いガラスは、切断、切削、研削、研磨等のガラスの機械加工を行う際に破損しにくい傾向があり好ましい。機械加工性の観点からは、ガラス転移温度Ｔｇは、５７０℃以上であることがより好ましく、５８０℃以上、５９０℃以上、６００℃以上の順に更に好ましい。一方、アニール炉や成形型への負担軽減の観点からは、ガラス転移温度Ｔｇは、８００℃以下であることが好ましく、７９０℃以下、７８０℃以下、７７０℃以下、７６０℃以下、７５０℃以下の順により好ましい。
上記光学ガラスのガラス転移温度Ｔｇは、機械加工性の観点からは、好ましくは５６０℃以上である。ガラス転移温度が高いガラスは、切断、切削、研削、研磨等のガラスの機械加工を行う際に破損しにくい傾向があり好ましい。機械加工性の観点からは、ガラス転移温度Ｔｇは、５７０℃以上であることがより好ましく、５８０℃以上、５９０℃以上、６００℃以上の順に更に好ましい。一方、アニール炉や成形型への負担軽減の観点からは、ガラス転移温度Ｔｇは、８００℃以下であることが好ましく、７９０℃以下、７８０℃以下、７７０℃以下、７６０℃以下、７５０℃以下の順により好ましい。
【0041】
ガラス転移温度Ｔｇは、次のようにして求められる。示差走査熱量測定において、ガラス試料を昇温すると比熱の変化に伴う吸熱挙動、即ち、吸熱ピークが現れ、更に昇温すると発熱ピークが現れる。示差走査熱量分析では横軸を温度、縦軸を試料の発熱吸熱に対応する量とする示差走査熱量曲線（ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）曲線）が得られる。この曲線でベースラインから吸熱ピークが現れる際に傾きが最大になる点における接線と上記ベースラインの交点をガラス転移温度Ｔｇとする。ガラス転移温度Ｔｇの測定は、ガラスを乳鉢等で十分粉砕したものを試料とし、示差走査熱量計を使用して、昇温速度を１０℃／分として行うことができる。
【0042】
（温度Ｔｌ）
本発明者は、上記示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが低いガラスは表面失透を生じ難いことを新たに見出した。上記光学ガラスのＴｌは、１２４７℃以下であることが好ましく、１２４６℃以下であることがより好ましく、１２４５℃以下、１２４４℃以下、１２４３℃以下、１２４２℃以下、１２４１℃以下、１２４０℃以下の順に更に好ましい。上記光学ガラスのＴｌは、例えば、１２００℃以上、１２１０℃以上または１２２０℃以上であることができる。ただし、表面失透抑制の観点からはＴｌは低いほど好ましいため、上記光学ガラスのＴｌは、上記範囲を下回ってもよい。
本発明者は、上記示差走査熱量測定においてメルトに切り替わる温度Ｔｌが低いガラスは表面失透を生じ難いことを新たに見出した。上記光学ガラスのＴｌは、１２４７℃以下であることが好ましく、１２４６℃以下であることがより好ましく、１２４５℃以下、１２４４℃以下、１２４３℃以下、１２４２℃以下、１２４１℃以下、１２４０℃以下の順に更に好ましい。上記光学ガラスのＴｌは、例えば、１２００℃以上、１２１０℃以上または１２２０℃以上であることができる。ただし、表面失透抑制の観点からはＴｌは低いほど好ましいため、上記光学ガラスのＴｌは、上記範囲を下回ってもよい。
【0043】
温度Ｔｌは、ＤＳＣ曲線から、融解による吸熱ピークのトップからベースラインにかけて傾きが最大になる点における接線と上記ベースラインとの交点の温度として求められる。上記交点の温度は、「ＮＥＷ ＧＬＡＳＳ， Ｖｏｌ．２８， Ｎｏ．１１０ ２０１３」の図５においてｈとなる温度である。
【0044】
（比重）
光学系を構成する光学素子では、光学素子を構成するガラスの屈折率と光学素子の光学機能面（制御しようとする光線が入射、出射する面）の曲率によって、屈折力が決まる。光学機能面の曲率を大きくしようとすると、光学素子の厚みも増加する。その結果、光学素子が重くなる。これに対し、屈折率の高いガラスを使用すれば、光学機能面の曲率を大きくしなくても大きな屈折力を得ることができる。
以上より、ガラスの比重の増加を抑えつつ、屈折率を高めることができれば、一定の屈折力を有する光学素子の軽量化が可能となる。
また、導光板を構成するガラスについても、低比重であることは、導光板の軽量化および画像表示装置の軽量化の観点から好ましい。
以上の観点から、上記光学ガラスの比重は、５．３０以下であることが好ましく、５．２０以下であることがより好ましく、５．１０以下であることが更に好ましい。比重が低いほど光学素子の軽量化の観点から好ましいため、上記光学ガラスの比重について、下限は特に限定されない。一形態では、比重は、４．００以上、４．４０以上または４．８００以上であることができる。
光学系を構成する光学素子では、光学素子を構成するガラスの屈折率と光学素子の光学機能面（制御しようとする光線が入射、出射する面）の曲率によって、屈折力が決まる。光学機能面の曲率を大きくしようとすると、光学素子の厚みも増加する。その結果、光学素子が重くなる。これに対し、屈折率の高いガラスを使用すれば、光学機能面の曲率を大きくしなくても大きな屈折力を得ることができる。
以上より、ガラスの比重の増加を抑えつつ、屈折率を高めることができれば、一定の屈折力を有する光学素子の軽量化が可能となる。
また、導光板を構成するガラスについても、低比重であることは、導光板の軽量化および画像表示装置の軽量化の観点から好ましい。
以上の観点から、上記光学ガラスの比重は、５．３０以下であることが好ましく、５．２０以下であることがより好ましく、５．１０以下であることが更に好ましい。比重が低いほど光学素子の軽量化の観点から好ましいため、上記光学ガラスの比重について、下限は特に限定されない。一形態では、比重は、４．００以上、４．４０以上または４．８００以上であることができる。
【0045】
以上説明した上記光学ガラスは、光学素子用のガラス材料および導光板用のガラス材料として有用である。
【0046】
＜ガラスの製造方法＞
上記光学ガラスは、目的のガラス組成が得られるように、原料である酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、水酸化物等を秤量、調合し、十分に混合して混合バッチとし、熔融容器内で加熱、熔融し、脱泡、攪拌を行い均質かつ泡を含まない熔融ガラスを作り、これを成形することによって得ることができる。具体的には公知の熔融法を用いて作ることができる。
上記光学ガラスは、目的のガラス組成が得られるように、原料である酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、水酸化物等を秤量、調合し、十分に混合して混合バッチとし、熔融容器内で加熱、熔融し、脱泡、攪拌を行い均質かつ泡を含まない熔融ガラスを作り、これを成形することによって得ることができる。具体的には公知の熔融法を用いて作ることができる。
【0047】
［プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、およびそれらの製造方法］
本発明の他の一態様は、
上記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材；
上記光学ガラスからなる光学素子ブランク、
に関する。
本発明の他の一態様は、
上記光学ガラスからなるプレス成形用ガラス素材；
上記光学ガラスからなる光学素子ブランク、
に関する。
【0048】
本発明の他の一態様によれば、
上記光学ガラスをプレス成形用ガラス素材に成形する工程を備えるプレス成形用ガラス素材の製造方法；
上記光学ガラスプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子ブランクを作製する工程を備える光学素子ブランクの製造方法；
上記光学ガラスガラスを光学素子ブランクに成形する工程を備える光学素子ブランクの製造方法、
も提供される。
上記光学ガラスをプレス成形用ガラス素材に成形する工程を備えるプレス成形用ガラス素材の製造方法；
上記光学ガラスプレス成形用ガラス素材を、プレス成形型を用いてプレス成形することにより光学素子ブランクを作製する工程を備える光学素子ブランクの製造方法；
上記光学ガラスガラスを光学素子ブランクに成形する工程を備える光学素子ブランクの製造方法、
も提供される。
【0049】
光学素子ブランクとは、目的とする光学素子の形状に近似し、光学素子の形状に研磨しろ（研磨により除去することになる表面層）、必要に応じて研削しろ（研削により除去することになる表面層）を加えた光学素子母材である。光学素子ブランクの表面を研削、研磨することにより、光学素子が仕上げられる。一態様では、上記ガラスを適量熔融して得た熔融ガラスをプレス成形する方法（ダイレクトプレス法と呼ばれる。）により、光学素子ブランクを作製することができる。他の一態様では、上記ガラスを適量熔融して得た熔融ガラスを固化することにより光学素子ブランクを作製することもできる。
【0050】
また、他の一態様では、プレス成形用ガラス素材を作製し、作製したプレス成形用ガラス素材をプレス成形することにより、光学素子ブランクを作製することができる。
【0051】
プレス成形用ガラス素材のプレス成形は、加熱して軟化した状態にあるプレス成形用ガラス素材をプレス成形型でプレスする公知の方法により行うことができる。加熱、プレス成形は、ともに大気中で行うことができる。プレス成形後にアニールしてガラス内部の歪を低減することにより、均質な光学素子ブランクを得ることができる。
【0052】
プレス成形用ガラス素材は、そのままの状態で光学素子ブランク作製のためのプレス成形に供されるプレス成形用ガラスゴブと呼ばれるものに加え、切断、研削、研磨等の機械加工を施してプレス成形用ガラスゴブを経てプレス成形に供されるものも含む。切断方法としては、ガラス板の表面の切断したい部分にスクライビングと呼ばれる方法で溝を形成し、溝が形成された面の裏面から溝の部分に局所的な圧力を加えて、溝の部分でガラス板を割る方法や、切断刃によってガラス板をカットする方法等がある。また、研削、研磨方法としてはバレル研磨等が挙げられる。
【0053】
プレス成形用ガラス素材は、例えば、熔融ガラスを鋳型に鋳込みガラス板に成形し、このガラス板を複数のガラス片に切断することにより作製することができる。または、適量の熔融ガラスを成形してプレス成形用ガラスゴブを作製することもできる。プレス成形用ガラスゴブを、再加熱、軟化してプレス成形して作製することにより、光学素子ブランクを作製することもできる。ガラスを再加熱、軟化してプレス成形して光学素子ブランクを作製する方法は、ダイレクトプレス法に対してリヒートプレス法と呼ばれる。
【0054】
［光学素子およびその製造方法］
本発明の他の一態様は、
上記光学ガラスからなる光学素子
に関する。
上記光学素子は、上記光学ガラスを用いて作製される。上記光学素子において、ガラス表面には、例えば、反射防止膜等の多層膜等、一層以上のコーティングが形成されていてもよい。
本発明の他の一態様は、
上記光学ガラスからなる光学素子
に関する。
上記光学素子は、上記光学ガラスを用いて作製される。上記光学素子において、ガラス表面には、例えば、反射防止膜等の多層膜等、一層以上のコーティングが形成されていてもよい。
【0055】
また、本発明の一態様によれば、
上述の光学素子ブランクを研削および／または研磨することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法、
も提供される。
上述の光学素子ブランクを研削および／または研磨することにより光学素子を作製する工程を備える光学素子の製造方法、
も提供される。
【0056】
上記光学素子の製造方法において、研削、研磨は公知の方法を適用すればよく、加工後に光学素子表面を十分洗浄、乾燥させる等することにより、内部品質および表面品質の高い光学素子を得ることができる。このようにして、上記ガラスからなる光学素子を得ることができる。光学素子としては、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ等の各種のレンズ、プリズム等を例示することができる。
【0057】
また、上記光学ガラスからなる光学素子は、接合光学素子を構成するレンズとしても好適である。接合光学素子としては、レンズ同士を接合したもの（接合レンズ）、レンズとプリズムを接合したもの等を例示することができる。例えば、接合光学素子は、接合する２つの光学素子の接合面を形状が反転形状となるように精密に加工（例えば、球面研磨加工）し、接合レンズの接着に使用される紫外線硬化型接着剤を塗布し、貼り合わせてからレンズを通して紫外線を照射し接着剤を硬化させることで作製することができる。このように接合光学素子を作製するために、上記ガラスは好ましい。接合する複数個の光学素子を、アッベ数νｄが相違する複数種のガラスを用いてそれぞれ作製し、接合することにより、色収差の補正に好適な素子とすることができる。
【0058】
［導光板、画像表示装置］
本発明の他の一態様は、
上記光学ガラスからなる導光板；
画像表示素子と、上記画像表示素子から出射した光を導光する導光板と、を含み、上記導光板が上記光学ガラスのいずれかの光学ガラスからなる導光板である画像表示装置、
に関する。画像表示装置の具体的形態については後述する。
本発明の他の一態様は、
上記光学ガラスからなる導光板；
画像表示素子と、上記画像表示素子から出射した光を導光する導光板と、を含み、上記導光板が上記光学ガラスのいずれかの光学ガラスからなる導光板である画像表示装置、
に関する。画像表示装置の具体的形態については後述する。
【実施例0059】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。ただし、本発明は実施例に示す実施形態に限定されるものではない。
【0060】
［実施例１］
以下の表に示すガラス組成になるように、各成分を導入するための原料としてそれぞれ相当する硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物、酸化物、ホウ酸等を用い、原料を秤量し、十分に混合して調合原料とした。
この調合原料を白金製坩堝に入れ、加熱、熔融した。熔融後、熔融ガラスを鋳型に流し込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニール処理した後、炉内で室温まで放冷することにより、以下の表に示すＮｏ．１～４０の各光学ガラスを得た。以下の表中、含有量の単位は質量％である。Ｓｂ２Ｏ３含有量は、Ｓｂ２Ｏ３以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたときの含有量である。
以下の表に示すガラス組成になるように、各成分を導入するための原料としてそれぞれ相当する硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物、酸化物、ホウ酸等を用い、原料を秤量し、十分に混合して調合原料とした。
この調合原料を白金製坩堝に入れ、加熱、熔融した。熔融後、熔融ガラスを鋳型に流し込み、ガラス転移温度付近まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニール処理した後、炉内で室温まで放冷することにより、以下の表に示すＮｏ．１～４０の各光学ガラスを得た。以下の表中、含有量の単位は質量％である。Ｓｂ２Ｏ３含有量は、Ｓｂ２Ｏ３以外のガラス成分の含有量の合計を１００質量％としたときの含有量である。
【0061】
［比較例１、２］
以下の表に示すガラス組成のガラスを実施例１について記載した方法によって作製し、比較例１、２の各光学ガラスを得た。比較例１は特許５９３１１７３号明細書（特許文献１）の実施例１に相当し、比較例２は特開２０１９－１１６４０８号公報（特許文献２）の実施例１１に相当する。
以下の表に示すガラス組成のガラスを実施例１について記載した方法によって作製し、比較例１、２の各光学ガラスを得た。比較例１は特許５９３１１７３号明細書（特許文献１）の実施例１に相当し、比較例２は特開２０１９－１１６４０８号公報（特許文献２）の実施例１１に相当する。
【0062】
実施例および比較例の各光学ガラスの諸物性を以下の表に示す。光学ガラスの諸物性は、以下に示す方法により測定した。
【0063】
［光学ガラスの物性評価］
（１）屈折率ｎｄアッベ数νｄ
降温速度－３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄを測定した。
（１）屈折率ｎｄアッベ数νｄ
降温速度－３０℃／時間で降温して得られたガラスについて、日本光学硝子工業会規格の屈折率測定法により、屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄを測定した。
【0064】
（２）ガラス転移温度Ｔｇ、温度Ｔｌ
ガラスを乳鉢で十分粉砕したものを試料とし、ＮＥＴＺＳＣＨ社製の示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ３３００ＳＡ）を使用し、昇温速度を１０℃／分にしてＤＳＣ測定を行い、ＤＳＣ曲線を得た。得られたＤＳＣ曲線から、先に記載したようにガラス転移温度Ｔｇおよびメルトに切り替わる温度Ｔｌを求めた。
ガラスを乳鉢で十分粉砕したものを試料とし、ＮＥＴＺＳＣＨ社製の示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ３３００ＳＡ）を使用し、昇温速度を１０℃／分にしてＤＳＣ測定を行い、ＤＳＣ曲線を得た。得られたＤＳＣ曲線から、先に記載したようにガラス転移温度Ｔｇおよびメルトに切り替わる温度Ｔｌを求めた。
【0065】
（３）比重
アルキメデス法により比重を測定した。
アルキメデス法により比重を測定した。
【0066】
実施例１のＮｏ．１～４０の各光学ガラス、比較例１および比較例２の各光学ガラスのガラスブロックを目視観察した。その結果、実施例１の各光学ガラスのガラスブロックには表面失透は見られなかった。これに対し、比較例１の光学ガラスのガラスブロックおよび比較例２の光学ガラスのガラスブロックには表面失透が生じていることが確認された。
【0067】
図１は、実施例１３の光学ガラスのガラスブロック（左）および比較例１の光学ガラスのガラスブロック（右）の写真である。比較例１の光学ガラスのガラスブロックに表面失透が生じていることが確認できる。
【0068】
【表1】
【0069】
【表2】
【0070】
【表3】
【0071】
【表4】
【0072】
【表5】
【0073】
（実施例２）
実施例１で得られた各種ガラスを使用し、プレス成形用ガラス塊（ガラスゴブ）を作製した。このガラス塊を大気中で加熱、軟化し、プレス成形型でプレス成形し、レンズブランク（光学素子ブランク）を作製した。作製したレンズブランクをプレス成形型から取り出し、アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例１の各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。
実施例１で得られた各種ガラスを使用し、プレス成形用ガラス塊（ガラスゴブ）を作製した。このガラス塊を大気中で加熱、軟化し、プレス成形型でプレス成形し、レンズブランク（光学素子ブランク）を作製した。作製したレンズブランクをプレス成形型から取り出し、アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例１の各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。
【0074】
（実施例３）
実施例１において作製した熔融ガラスを所望量、プレス成形型でプレス成形し、レンズブランク（光学素子ブランク）を作製した。作製したレンズブランクをプレス成形型から取り出し、アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例１の各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。
実施例１において作製した熔融ガラスを所望量、プレス成形型でプレス成形し、レンズブランク（光学素子ブランク）を作製した。作製したレンズブランクをプレス成形型から取り出し、アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例１の各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。
【0075】
（実施例４）
実施例１において作製した熔融ガラスを固化して作製したガラス塊（光学素子ブランク）アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例１の各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。
実施例１において作製した熔融ガラスを固化して作製したガラス塊（光学素子ブランク）アニールし、研磨を含む機械加工を行い、実施例１の各光学ガラスからなる球面レンズを作製した。
【0076】
（実施例５）
実施例２～４において作製した球面レンズを、他種のガラスからなる球面レンズと貼り合せ、接合レンズを作製した。
実施例２～４において作製した球面レンズを、他種のガラスからなる球面レンズと貼り合せ、接合レンズを作製した。
【0077】
（実施例６）
図２は、画像表示素子と導光板とを含む画像装置の一例であるヘッドマウントディスプレイの概略構成図である。図２に示す構成を有するヘッドマウントディスプレイ１を、以下の方法によって作製した。
実施例１の各光学ガラスを長さ５０ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの矩形薄板状に加工して、導光板１０を得た。
この導光板を、図２に示すヘッドマウントディスプレイ１（以下、「ＨＭＤ１」と略記する。）に取り付けた。図２（ａ）は、ＨＭＤ１の正面側斜視図であり、図２（ｂ）は、ＨＭＤ１の背面側斜視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、使用者の頭部に装着される眼鏡型フレーム２の正面部には、眼鏡レンズ３が取り付けられる。眼鏡型フレーム２の取付部２ａには、画像を照明するためのバックライト４が取り付けられる。眼鏡型フレーム２のツル部分には、画像を映し出すための信号処理機器５および音声を再生するスピーカー６が設けられている。信号処理機器５の回路から引き出された配線を構成するＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）７が、眼鏡型フレーム２に沿って配線されている。表示素子ユニット（例えば液晶表示素子）２０は、ＦＰＣ７によって使用者の両眼中央位置まで配線され、かつバックライト４の光軸線上に表示素子ユニット２０の略中心部が配置するように保持される。表示素子ユニット２０は、導光板１０の略中央部に位置するように、導光板１０に対して相対的に固定される。また、使用者の眼前に位置する箇所にはＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）３２Ｒ、３２Ｌ（第１光学素子）が、それぞれ接着等により導光板１０の第１面１０ａ上に密着固定されている。導光板１０を挟んで表示素子ユニット２０と対向する位置には、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌが導光板１０の第２面１０ｂ上に積層されている。
図３は、図２に示すＨＭＤ１の構成を模式的に示す側面図である。なお、図３においては、図面を明瞭化するため、主要部のみを示しており、眼鏡型フレーム２等は図示を省略している。図３に示すように、ＨＭＤ１は、画像表示素子２４と導光板１０の中心を結ぶ中心線Ｘを挟み左右対称の構造を有している。また、画像表示素子２４から導光板１０に入射された各波長の光は、後述するように二分割されて使用者の右眼、左眼のそれぞれに導光される。各眼に導光される各波長の光の光路も中心線Ｘを挟み略左右対称である。
図３に示すように、バックライト４は、レーザ光源２１、拡散光学系２２、およびマイクロレンズアレイ２３を有する。表示素子ユニット２０は、画像表示素子２４を有する画像生成ユニットであり、例えばフィールドシーケンシャル（ＦｉｅｌｄＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ）方式で駆動する。レーザ光源２１は、Ｂ（波長４３６ｎｍ）、Ｇ（波長５４６ｎｍ）、Ｒ（波長６３３ｎｍ）の各波長に対応したレーザ光源を有し、各波長の光を高速で順次照射する。各波長の光は、拡散光学系２２、マイクロレンズアレイ２３に入射され、光量ムラのない均一な高指向性の平行光束に変換されて、画像表示素子２４の表示パネル面に垂直に入射される。
画像表示素子２４は、例えばフィールドシーケンシャル方式で駆動する透過型液晶（ＬＣＤＴ－ＬＣＯＳ）パネルである。画像表示素子２４は、各波長の光に、信号処理機器５の画像エンジン（図示せず）が生成する画像信号に応じた変調をかける。画像表示素子２４の有効領域の画素で変調された各波長の光は、所定の光束断面（上記有効領域と略同じ形状）をもって導光板１０に入射される。なお、画像表示素子２４は、例えばＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）や反射型液晶（ＬＣＯＳ）パネル、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、無機ＥＬ等の他の形態の表示素子に置換することも可能である。
表示素子ユニット２０は、フィールドシーケンシャル方式の表示素子に限らず、同時式の表示素子（射出面前面に所定の配列のＲＧＢカラーフィルタを有する表示素子）の画像生成ユニットとしてもよい。この場合、光源には、例えば白色光源が使用される。
図３に示すように、画像表示素子２４により変調された各波長の光は、第１面１０ａから導光板１０内部に順次入射される。導光板１０の第２面１０ｂ上には、ＨＯＥ５２Ｒと５２Ｌ（第２光学素子）が積層されている。ＨＯＥ５２Ｒおよび５２Ｌは、例えば矩形状を有する反射型の体積位相型ＨＯＥであって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光に対応する干渉縞が各々に記録されたフォトポリマーを三枚積層した構成を有する。すなわち、ＨＯＥ５２Ｒおよび５２Ｌは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光を回折しそれ以外の波長の光を透過する波長選択機能を有するように構成されている。
ＨＯＥ３２Ｒおよび３２Ｌも反射型の体積位相型ＨＯＥであり、ＨＯＥ５２Ｒおよび５２Ｌと同一の層構造を有する。ＨＯＥ３２Ｒおよび３２Ｌと５２Ｒおよび５２Ｌは、例えば干渉縞パターンのピッチが略同一であってもよい。
ＨＯＥ５２Ｒと５２Ｌは、互いの中心が一致し、かつ干渉縞パターンが１８０（ｄｅｇ）反転された状態で積層されている。そして、積層された状態でその中心が中心線Ｘと一致するように導光板１０の第２面１０ｂ上に接着等により密着固定されている。ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌには、画像表示素子２４により変調された各波長の光が導光板１０を介して順次入射される。
ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌはそれぞれ、順次入射される各波長の光を右眼、左眼に導くため所定の角度を付与して回折する。ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌにより回折された各波長の光はそれぞれ、導光板１０と空気との界面で全反射を繰り返して導光板１０内部を伝搬しＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌに入射される。ここで、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、各波長の光に同一の回折角を付与する。そのため、導光板１０に対する入射位置が略同一の（または別の表現によれば、画像表示素子２４の有効領域内の略同一座標から射出された）すべての波長の光は、導光板１０内部の略同一の光路を伝搬して、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射する。別の観点によれば、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、画像表示素子２４の有効領域に表示された画像の該有効領域内における画素位置関係がＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上で忠実に再現されるようにＲＧＢの各波長の光を回折する。
このように本実施例においては、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、それぞれ、画像表示素子２４の有効領域内の略同一座標から射出されたすべての波長の光をＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射させるように回折する。または、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、画像表示素子２４の有効領域内で相対的にずらされた本来同一画素をなすすべての波長の光をＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射させるように回折するように構成されてもよい。
ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上に入射された各波長の光は、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌにより回折されて導光板１０の第２面１０ｂから外部に略垂直に順次射出される。このように略平行光として射出された各波長の光はそれぞれ、画像表示素子２４により生成された画像の虚像Ｉとして使用者の右眼網膜、左眼網膜に結像する。また、使用者が拡大画像の虚像Ｉを観察できるように、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌにコンデンサ作用を付与してもよい。すなわち、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌの周辺領域に入射された光ほど瞳の中心に寄るように角度をもって射出され使用者の網膜に結像するようにしてもよい。または、使用者に拡大画像の虚像Ｉを観察させるために、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上での画素位置関係が画像表示素子２４の有効領域に表示された画像の該有効領域内における画素位置関係に対して拡大された相似形状をなすようにＲＧＢの各波長の光を回折するようにしてもよい。
導光板１０内を進む光の空気換算光路長が、屈折率が高いほど短くなるため、屈折率が高い上記各光学ガラスを使用することにより、画像表示素子２４の幅に対する見かけの視野角を大きくすることができる。更に、屈折率が高いものの比重が低く抑えられているため、軽量でありながら上記効果が得られる導光板を提供することができる。
このようにして得られた導光板１０を、ＨＭＤ１に組み込み、アイポイントの位置で画像を評価したところ、広い視野角で、高輝度かつ高コントラストな画像を観察することができた。
なお、上記各光学ガラスからなる導光板は、シースルーである透過型のヘッドマウントディスプレイや非透過型のヘッドマウントディスプレイ等に使用することができる。
これらヘッドマウントディスプレイは、導光板が高屈折率のガラスからなることによって、広視野角による没入感が優れており、情報端末と組み合わせて使用したり、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）等の提供用として使用したり、映画鑑賞やゲームやＶＲ （Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）等の提供用として使用する画像表示装置として好適である。
本実施例では、ヘッドマウントディスプレイを例にとり説明したが、その他の画像表示装置に上記導光板を取り付けてもよい。
図２は、画像表示素子と導光板とを含む画像装置の一例であるヘッドマウントディスプレイの概略構成図である。図２に示す構成を有するヘッドマウントディスプレイ１を、以下の方法によって作製した。
実施例１の各光学ガラスを長さ５０ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの矩形薄板状に加工して、導光板１０を得た。
この導光板を、図２に示すヘッドマウントディスプレイ１（以下、「ＨＭＤ１」と略記する。）に取り付けた。図２（ａ）は、ＨＭＤ１の正面側斜視図であり、図２（ｂ）は、ＨＭＤ１の背面側斜視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、使用者の頭部に装着される眼鏡型フレーム２の正面部には、眼鏡レンズ３が取り付けられる。眼鏡型フレーム２の取付部２ａには、画像を照明するためのバックライト４が取り付けられる。眼鏡型フレーム２のツル部分には、画像を映し出すための信号処理機器５および音声を再生するスピーカー６が設けられている。信号処理機器５の回路から引き出された配線を構成するＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）７が、眼鏡型フレーム２に沿って配線されている。表示素子ユニット（例えば液晶表示素子）２０は、ＦＰＣ７によって使用者の両眼中央位置まで配線され、かつバックライト４の光軸線上に表示素子ユニット２０の略中心部が配置するように保持される。表示素子ユニット２０は、導光板１０の略中央部に位置するように、導光板１０に対して相対的に固定される。また、使用者の眼前に位置する箇所にはＨＯＥ（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）３２Ｒ、３２Ｌ（第１光学素子）が、それぞれ接着等により導光板１０の第１面１０ａ上に密着固定されている。導光板１０を挟んで表示素子ユニット２０と対向する位置には、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌが導光板１０の第２面１０ｂ上に積層されている。
図３は、図２に示すＨＭＤ１の構成を模式的に示す側面図である。なお、図３においては、図面を明瞭化するため、主要部のみを示しており、眼鏡型フレーム２等は図示を省略している。図３に示すように、ＨＭＤ１は、画像表示素子２４と導光板１０の中心を結ぶ中心線Ｘを挟み左右対称の構造を有している。また、画像表示素子２４から導光板１０に入射された各波長の光は、後述するように二分割されて使用者の右眼、左眼のそれぞれに導光される。各眼に導光される各波長の光の光路も中心線Ｘを挟み略左右対称である。
図３に示すように、バックライト４は、レーザ光源２１、拡散光学系２２、およびマイクロレンズアレイ２３を有する。表示素子ユニット２０は、画像表示素子２４を有する画像生成ユニットであり、例えばフィールドシーケンシャル（ＦｉｅｌｄＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ）方式で駆動する。レーザ光源２１は、Ｂ（波長４３６ｎｍ）、Ｇ（波長５４６ｎｍ）、Ｒ（波長６３３ｎｍ）の各波長に対応したレーザ光源を有し、各波長の光を高速で順次照射する。各波長の光は、拡散光学系２２、マイクロレンズアレイ２３に入射され、光量ムラのない均一な高指向性の平行光束に変換されて、画像表示素子２４の表示パネル面に垂直に入射される。
画像表示素子２４は、例えばフィールドシーケンシャル方式で駆動する透過型液晶（ＬＣＤＴ－ＬＣＯＳ）パネルである。画像表示素子２４は、各波長の光に、信号処理機器５の画像エンジン（図示せず）が生成する画像信号に応じた変調をかける。画像表示素子２４の有効領域の画素で変調された各波長の光は、所定の光束断面（上記有効領域と略同じ形状）をもって導光板１０に入射される。なお、画像表示素子２４は、例えばＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）や反射型液晶（ＬＣＯＳ）パネル、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、無機ＥＬ等の他の形態の表示素子に置換することも可能である。
表示素子ユニット２０は、フィールドシーケンシャル方式の表示素子に限らず、同時式の表示素子（射出面前面に所定の配列のＲＧＢカラーフィルタを有する表示素子）の画像生成ユニットとしてもよい。この場合、光源には、例えば白色光源が使用される。
図３に示すように、画像表示素子２４により変調された各波長の光は、第１面１０ａから導光板１０内部に順次入射される。導光板１０の第２面１０ｂ上には、ＨＯＥ５２Ｒと５２Ｌ（第２光学素子）が積層されている。ＨＯＥ５２Ｒおよび５２Ｌは、例えば矩形状を有する反射型の体積位相型ＨＯＥであって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光に対応する干渉縞が各々に記録されたフォトポリマーを三枚積層した構成を有する。すなわち、ＨＯＥ５２Ｒおよび５２Ｌは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長の光を回折しそれ以外の波長の光を透過する波長選択機能を有するように構成されている。
ＨＯＥ３２Ｒおよび３２Ｌも反射型の体積位相型ＨＯＥであり、ＨＯＥ５２Ｒおよび５２Ｌと同一の層構造を有する。ＨＯＥ３２Ｒおよび３２Ｌと５２Ｒおよび５２Ｌは、例えば干渉縞パターンのピッチが略同一であってもよい。
ＨＯＥ５２Ｒと５２Ｌは、互いの中心が一致し、かつ干渉縞パターンが１８０（ｄｅｇ）反転された状態で積層されている。そして、積層された状態でその中心が中心線Ｘと一致するように導光板１０の第２面１０ｂ上に接着等により密着固定されている。ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌには、画像表示素子２４により変調された各波長の光が導光板１０を介して順次入射される。
ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌはそれぞれ、順次入射される各波長の光を右眼、左眼に導くため所定の角度を付与して回折する。ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌにより回折された各波長の光はそれぞれ、導光板１０と空気との界面で全反射を繰り返して導光板１０内部を伝搬しＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌに入射される。ここで、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、各波長の光に同一の回折角を付与する。そのため、導光板１０に対する入射位置が略同一の（または別の表現によれば、画像表示素子２４の有効領域内の略同一座標から射出された）すべての波長の光は、導光板１０内部の略同一の光路を伝搬して、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射する。別の観点によれば、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、画像表示素子２４の有効領域に表示された画像の該有効領域内における画素位置関係がＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上で忠実に再現されるようにＲＧＢの各波長の光を回折する。
このように本実施例においては、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、それぞれ、画像表示素子２４の有効領域内の略同一座標から射出されたすべての波長の光をＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射させるように回折する。または、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、画像表示素子２４の有効領域内で相対的にずらされた本来同一画素をなすすべての波長の光をＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射させるように回折するように構成されてもよい。
ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上に入射された各波長の光は、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌにより回折されて導光板１０の第２面１０ｂから外部に略垂直に順次射出される。このように略平行光として射出された各波長の光はそれぞれ、画像表示素子２４により生成された画像の虚像Ｉとして使用者の右眼網膜、左眼網膜に結像する。また、使用者が拡大画像の虚像Ｉを観察できるように、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌにコンデンサ作用を付与してもよい。すなわち、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌの周辺領域に入射された光ほど瞳の中心に寄るように角度をもって射出され使用者の網膜に結像するようにしてもよい。または、使用者に拡大画像の虚像Ｉを観察させるために、ＨＯＥ５２Ｒ、５２Ｌは、ＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上での画素位置関係が画像表示素子２４の有効領域に表示された画像の該有効領域内における画素位置関係に対して拡大された相似形状をなすようにＲＧＢの各波長の光を回折するようにしてもよい。
導光板１０内を進む光の空気換算光路長が、屈折率が高いほど短くなるため、屈折率が高い上記各光学ガラスを使用することにより、画像表示素子２４の幅に対する見かけの視野角を大きくすることができる。更に、屈折率が高いものの比重が低く抑えられているため、軽量でありながら上記効果が得られる導光板を提供することができる。
このようにして得られた導光板１０を、ＨＭＤ１に組み込み、アイポイントの位置で画像を評価したところ、広い視野角で、高輝度かつ高コントラストな画像を観察することができた。
なお、上記各光学ガラスからなる導光板は、シースルーである透過型のヘッドマウントディスプレイや非透過型のヘッドマウントディスプレイ等に使用することができる。
これらヘッドマウントディスプレイは、導光板が高屈折率のガラスからなることによって、広視野角による没入感が優れており、情報端末と組み合わせて使用したり、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）等の提供用として使用したり、映画鑑賞やゲームやＶＲ （Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）等の提供用として使用する画像表示装置として好適である。
本実施例では、ヘッドマウントディスプレイを例にとり説明したが、その他の画像表示装置に上記導光板を取り付けてもよい。
【0078】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記に例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかる光学ガラスを得ることができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の２つ以上を任意に組み合わせることは、もちろん可能である。
例えば、上記に例示されたガラス組成に対し、明細書に記載の組成調整を行うことにより、本発明の一態様にかかる光学ガラスを得ることができる。
また、明細書に例示または好ましい範囲として記載した事項の２つ以上を任意に組み合わせることは、もちろん可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
