特許 7518153 光学ガラス、光学素子ブランク、および光学素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】光学ガラス、光学素子ブランク、および光学素子

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/21 20060101AFI20240709BHJP

   G02B 1/00 20060101ALI20240709BHJP

   C03C 3/19 20060101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

C03C3/21

G02B1/00

C03C3/19

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022511545

(86)(22)【出願日】2021-01-06

(86)【国際出願番号】 JP2021000161

(87)【国際公開番号】W WO2021199554

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-10-28

(31)【優先権主張番号】P 2020061857

(32)【優先日】2020-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】桑谷 俊伍

【審査官】有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００１６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２２１１２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０７４５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／００６９９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－００２５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５９３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ １／００－１４／００

Ｇ０２Ｂ １／００

ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屈折率ｎｄが１．８０～２．００であり、
アッベ数νｄが１７～２２であり、
Ｐ₂Ｏ₅の含有量が２５～４０質量％であり、
Ｎｂ₂Ｏ₅の含有量が１５～４０質量％であり、
ＴｉＯ₂の含有量が１０～３５質量％であり、
Ｂ₂Ｏ₃の含有量が３～１２質量％であり、
ＢａＯの含有量が０～１５質量％であり、
Ｌｉ₂Ｏの含有量が０質量％より多く、１０質量％以下であり、
Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、およびＣｓ₂Ｏの合計含有量［Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＋Ｃｓ₂Ｏ］が０質量％より多く、１５質量％以下であり、
ＴｉＯ₂の含有量とＮｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＷＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、およびＴａ₂Ｏ₅の合計含有量との質量比［ＴｉＯ₂／（Ｎｂ₂Ｏ₅＋ＴｉＯ₂＋ＷＯ₃＋Ｂｉ₂Ｏ₃＋Ｔａ₂Ｏ₅）］が０．３３～０．６０であり、
Ｆを実質的に含まない、光学ガラス。

【請求項2】

Ｐ ₂ Ｏ ₅ の含有量が２５～４０質量％であり、
Ｎｂ ₂ Ｏ ₅ の含有量が１５～４０質量％であり、
ＴｉＯ ₂ の含有量が１０～３５質量％であり、
Ｂ ₂ Ｏ ₃ の含有量が３～１２質量％であり、
Ｌｉ ₂ Ｏの含有量が０質量％より多く、１０質量％以下であり、
Ｐ₂Ｏ₅、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＡｌ₂Ｏ₃の合計含有量と、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃およびＢｉ₂Ｏ₃の合計含有量との質量比［（Ｐ₂Ｏ₅＋Ｂ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃）／（ＴｉＯ₂＋Ｎｂ₂Ｏ₅＋ＷＯ₃＋Ｂｉ₂Ｏ₃）］が０．５０～０．８５であり、
屈折率ｎｄと比重ｄとが下記（１）を満たす、リン酸塩光学ガラス。
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２２５ ・・・ （１）

【請求項3】

アッベ数νｄが１７以上である、請求項２に記載の光学ガラス。

【請求項4】

Ｐ₂Ｏ₅の含有量が３０～４０質量％である、請求項２に記載の光学ガラス。

【請求項5】

Ｎｂ₂Ｏ₅の含有量が１５～３８質量％である、請求項２に記載の光学ガラス。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子ブランク。

【請求項7】

請求項１～５のいずれかに記載の光学ガラスからなる光学素子。

【請求項8】

請求項１～５のいずれかに記載の光学ガラスからなる導光板。

【請求項9】

画像表示素子と、前記画像表示素子より出射した光を導光する導光板とを備える画像表示装置において、前記導光板が請求項１～５のいずれかに記載の光学ガラスからなる画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学ガラス、光学素子ブランクおよび光学素子に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＡＲ（拡張現実）技術の進展に伴い、ＡＲデバイスとして、例えばゴーグル型あるいは眼鏡型の表示装置が開発されている。例えばゴーグル型の表示装置には、高屈折率かつ低比重であるレンズが要求され、このようなレンズに適用できるガラスの需要が高まっている。

【0003】

特許文献１は、高屈折率の光学ガラスが開示されている。しかしながら、ＡＲデバイス用レンズとして採用するには、屈折率に対して比重が大きすぎるという問題があった。

【0004】

そこで、高屈折率を維持しながら、比重が低減された光学ガラスが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－２５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、屈折率が高く、比重が比較的低い光学ガラスおよび光学素子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】

【0007】

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１） 屈折率ｎｄが１．８０～２．００であり、
アッベ数νｄが１７～２２であり、
Ｐ_２Ｏ_５の含有量が２５～４０質量％であり、
Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が１５～４０質量％であり、
ＴｉＯ_２の含有量が１０～３５質量％であり、
Ｂ_２Ｏ_３の含有量が３～１２質量％であり、
ＢａＯの含有量が０～１５質量％であり、
Ｌｉ_２Ｏの含有量が０質量％より多く、１０質量％以下であり、
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏの合計含有量［Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ］が０質量％より多く、１５質量％以下であり、
ＴｉＯ_２の含有量とＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５の合計含有量との質量比［ＴｉＯ_２／（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５）］が０．３３～０．６０であり、
Ｆを実質的に含まない、光学ガラス。

【0008】

（２） Ｎｂ_２Ｏ_５およびＴｉＯ_２を含み、
屈折率ｎｄと比重ｄとが下記（１）を満たす、リン酸塩光学ガラス。
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２２５ ・・・ （１）

【0009】

（３） 上記（１）または（２）に記載の光学ガラスからなる光学素子ブランク。

【0010】

（４） 上記（１）または（２）に記載の光学ガラスからなる光学素子。

【0011】

（５） 上記（１）または（２）に記載の光学ガラスからなる導光板。

【0012】

（６） 画像表示素子と、前記画像表示素子より出射した光を導光する導光板とを備える画像表示装置において、前記導光板が上記（１）または（２）に記載の光学ガラスからなる画像表示装置。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、屈折率が高く、比重が比較的低い光学ガラスおよび光学素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態に係る光学ガラスの一例と、特許文献１の実施例に開示された光学ガラスとを、屈折率ｎｄを縦軸とし、比重を横軸としてプロットしたグラフである。

【図2】図２は、本発明の一態様である導光板を用いたヘッドマウントディスプレイの構成を示す図である。

【図3】図３は、本発明の一態様である導光板を用いたヘッドマウントディスプレイの構成を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明および本明細書において、ガラス組成は、特記しない限り、酸化物基準で表示する。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。酸化物基準で表示する全てのガラス成分（清澄剤として添加するＳｂ（Ｓｂ_２Ｏ_３）およびＣｅ（ＣｅＯ_２）を除く）の合計含有量は１００質量％とする。各ガラス成分の表記は慣習にならい、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２などと記載する。ガラス成分の含有量および合計含有量は、特記しない限り質量基準であり、「％」は「質量％」を意味する。

【0016】

ガラス成分の含有量は、公知の方法、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ－ＭＳ）等の方法で定量することができる。また、本明細書および本発明において、構成成分の含有量が０％とは、この構成成分を実質的に含まないことを意味し、該成分が不可避的不純物レベルで含まれることを許容する。

【0017】

本明細書では、屈折率は、特記しない限り、ヘリウムのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率ｎｄをいう。

【0018】

また、アッベ数νｄは、分散に関する性質を表す値として用いられるものであり、以下の式で表される。ここで、ｎＦは青色水素のＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率、ｎＣは赤色水素のＣ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率である。
νｄ=（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）

【0019】

以下に、本発明の光学ガラスを第１実施形態と第２実施形態とに分けて説明する。なお、第２実施形態における各ガラス成分の作用、効果は、第１実施形態における各ガラス成分の作用、効果と同様である。したがって、第２実施形態において、第１実施形態に関する説明と重複する事項については適宜省略する。

【0020】

第１実施形態
第１実施形態に係る光学ガラスは、
屈折率ｎｄが１．８０～２．００であり、
アッベ数νｄが１７～２２であり、
Ｐ_２Ｏ_５の含有量が２５～４０％であり、
Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が１５～４０％であり、
ＴｉＯ_２の含有量が１０～３５％であり、
Ｂ_２Ｏ_３の含有量が３～１２％であり、
ＢａＯの含有量が０～１５％であり、
Ｌｉ_２Ｏの含有量が０％より多く、１０％以下であり、
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏの合計含有量［Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ］が０％より多く、１５％以下であり、
ＴｉＯ_２の含有量とＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５の合計含有量との質量比［ＴｉＯ_２／（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５）］が０．３３～０．６０であり、
Ｆを実質的に含まない。

【0021】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、屈折率ｎｄは１．８０～２．００である。屈折率ｎｄの下限は、好ましくは１．８１０であり、１．８２０、１．８３０、または１．８４０としてもよい。また、屈折率ｎｄの上限は、好ましくは１．９５０であり、１．９２０、１．９１０、１．９００、または１．８９０としてもよい。

【0022】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、アッベ数νｄは、１７～２２である。アッベ数νｄの下限は、好ましくは１８であり、１８．５としてもよい。また、アッベ数νｄの上限は、好ましくは２１であり、２０．５としてもよい。

【0023】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は２５～４０％である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量の下限は、好ましくは２７％であり、さらには２８％、２９％、３０％、３１％の順により好ましい。また、Ｐ_２Ｏ_５の含有量の上限は、好ましくは３９％であり、さらには３８％、３７％、３６％、３５％の順により好ましい。

【0024】

Ｐ_２Ｏ_５は、ネットワーク形成成分であり、ガラス中に高分散成分を多く含有するために必須の成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量を上記範囲とすることで、熱的安定性を向上できる。

【0025】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は１５～４０％である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の下限は、好ましくは２０％であり、さらには２２％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％の順により好ましい。また、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の上限は、好ましくは３９％であり、さらには３８％、３７％、３６％、３５％の順により好ましい。

【0026】

Ｎｂ_２Ｏ_５は、高屈折率化、高分散化に寄与する成分である。また、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性および化学的耐久性を改善できる。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が多くなりすぎると、ガラスの熱的安定性が低下し、また、ガラスの着色が強まる傾向がある。また、ガラスの比重が大きくなるおそれがある。

【0027】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＴｉＯ_２の含有量は１０～３５％である。ＴｉＯ_２の含有量の下限は、好ましくは１２％であり、さらには１４％、１５％、１６％、１７％、１８％の順により好ましい。また、ＴｉＯ_２の含有量の上限は、好ましくは３４％であり、さらには３２％、３１％、３０％、２９％、２８％の順により好ましい。

【0028】

ＴｉＯ_２は、高屈折率化、高分散化に大きく寄与する。また、高屈折率化成分の中では低比重化に寄与する。ＴｉＯ_２の含有量を上記範囲とすることで、高屈折率化と低比重化を両立できる。一方、ＴｉＯ_２の含有量が多すぎると、熔融ガラスを成形、徐冷して光学ガラスを得る過程で、ガラス内における結晶生成が促進されて、ガラスの透明性が低下（白濁）する傾向がある。また着色が増大する。

【0029】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は３～１２％である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは３．００％であり、さらには３．５０％、４．００％、４．５０％の順により好ましい。また、Ｂ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは１０．０％であり、さらには９．０％、８．０％、７．５％の順により好ましい。

【0030】

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワーク形成成分である。また、ガラスのネットワーク形成成分の中では高屈折率化に寄与する。Ｂ_２Ｏ_３の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性を改善できる。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、高分散化を妨げ、また、耐失透性が低下する傾向がある。

【0031】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＢａＯの含有量は０～１５％である。ＢａＯの含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、１％の順により好ましい。また、ＢａＯの含有量は０％でもよい。

【0032】

ＢａＯの含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性および耐失透性を改善できる。一方、ＢａＯの含有量が多すぎると、高分散性が損なわれ、また、ガラスの熱的安定性および耐失透性が低下するおそれがある。また、ガラスの比重が大きくなるおそれがある。

【0033】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏの含有量は０％より多く、１０％以下である。Ｌｉ_２Ｏの含有量の上限は、好ましくは８．００％であり、さらには６．００％、５．００％、４．００％の順により好ましい。また、Ｌｉ_２Ｏの含有量の下限は、好ましくは０．２０％であり、さらには０．３０％、０．４０％、０．５０％、０．６０％の順により好ましい。

【0034】

Ｌｉ_２Ｏの含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、Ｌｉ_２Ｏはアルカリ成分の中では高屈折率化に寄与する。一方、Ｌｉ_２Ｏの含有量が多すぎると、熱的安定性、化学的耐久性、耐候性が低下するおそれがある。

【0035】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏの合計含有量［Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ］は０％より多く、１５％以下である。該合計含有量の下限は、好ましくは０．５％であり、さらには２．０％、３．０％、３．５％の順により好ましい。また、該合計含有量の上限は、好ましくは１４．５％であり、さらには１４．０％、１３．７％の順により好ましい。

【0036】

合計含有量［Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ］を上記範囲とすることで、熱的安定性を改善できる。一方、該合計含有量が大きすぎると、化学的耐久性、耐候性が低下するおそれがある。また、屈折率が低下するおそれがある。

【0037】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＴｉＯ_２の含有量とＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５の合計含有量との質量比［ＴｉＯ_２／（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５）］は０．３３～０．６０である。該質量比の下限は、好ましくは０．３４であり、さらには０．３５、０．３６、０．３７の順により好ましい。また、該質量比の上限は、好ましくは０．５８であり、さらには０．５５、０．５２、０．５１、０．５０、０．４９の順により好ましい。

【0038】

Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５は、いずれも、高屈折率化、高分散化に寄与するガラス成分であるが、比重が大きくなる原因ともなる。ＴｉＯ_２は、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３およびＴａ_２Ｏ_５と比較して高屈折率化に寄与する一方、ガラスの比重を大きくしにくい。したがって、本発明の実施形態において、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５におけるＴｉＯ_２の含有割合を上記範囲とすることにより、高屈折率で、比重の小さい光学ガラスが得られる。

【0039】

第１実施形態に係る光学ガラスは、Ｆ（フッ素）を実質的に含まない。すなわち、第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、アニオン成分は主としてＯ（酸素）である。Ｆの含有量は、酸化物基準のガラス全物質量に対する質量％で表示する場合、外割で、好ましくは１％未満であり、さらには、０．５％以下、０．２％以下、０．１％以下の順により好ましい。

【0040】

ここで「外割」とは、Ｆ成分につき、ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の物質量を１００％としたときの、Ｆ成分の物質量を、質量％で表したものである。

【0041】

第１実施形態に係る光学ガラスにおける上記以外のガラス成分の含有量、比率、特性について、以下に非制限的な例を示す。

【0042】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＳｉＯ_２の含有量の上限は、好ましくは３％であり、さらには２％、１．５％の順により好ましい。ＳｉＯ_２の含有量は０％であってもよい。

【0043】

ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワーク形成成分であり、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性、耐候性を改善し、熔融ガラスの粘度を高め、熔融ガラスを成形しやすくする働きを有する。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多いと、ガラスの耐失透性が低下する傾向がある。そのため、ガラスの熱的安定性および耐失透性等を改善する観点から、ＳｉＯ_２の含有量の上限は上記範囲であることが好ましい。

【0044】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは３％であり、さらには２％、１％の順により好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は０％であってもよい。

【0045】

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの化学的耐久性、耐候性を改善する働きを有するガラス成分であり、ネットワーク形成成分として考えることができる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、ガラスの耐失透性が低下する。また、ガラス転移温度Ｔｇが上昇し、熱的安定性が低下する等の問題が生じやすい。このような問題を回避する観点から、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量の上限は上記範囲であることが好ましい。

【0046】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の合計含有量［Ｐ_２Ｏ_５＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３］の下限は、好ましくは２８％であり、さらには、３０％、３２％、３３％、３４％、３５％、３５．５％の順により好ましい。また、該合計含有量の上限は、好ましくは４５％であり、さらには４３％、４２％、４１％、４０％の順により好ましい。

【0047】

ガラスのネットワーク形成成分として、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３が知られている。これらガラスのネットワーク形成成分は、耐失透性を改善する。また、熔融ガラスの粘度が過度に低下するのを抑制し、熔融ガラスを成形しやすくする働きを有する。したがって、成形性および耐失透性に優れた光学ガラスが得るために、合計含有量［Ｐ_２Ｏ_５＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３］は上記範囲とすることが好ましい。

【0048】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＷＯ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。また、ＷＯ_３の含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、１％の順により好ましい。ＷＯ_３の含有量は０％であってもよい。

【0049】

ＷＯ_３はガラスの着色の原因となりやすく、透過率を悪化させる。また、高比重化の原因となる。したがって、ＷＯ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0050】

第１実施形態において、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、２％の順により好ましい。また、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量は０％であってもよい。

【0051】

Ｂｉ_２Ｏ_３は、適量を含有させることによりガラスの熱的安定性を改善する働きを有する。一方、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量を高めると、ガラスの着色が増大する。また、高比重化の原因となる。したがって、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0052】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の合計含有量［ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３］の下限は、好ましくは４０％であり、さらには４２％、４４％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％の順により好ましい。また、該合計含有量の上限は、好ましくは６５％であり、さらには６３％、６１％、５９％、５８％、５７％の順により好ましい。

【0053】

ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３は、ガラスの高屈折率化、高分散化に寄与し、また、適量を含有させることにより、ガラスの熱的安定性を改善する働きも有する。一方、ガラスの着色を増大させる成分でもある。したがって、合計含有量［ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３］は上記範囲であることが好ましい。

【0054】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｐ_２Ｏ_５、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の合計含有量と、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の合計含有量との質量比［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３）］の下限は、好ましくは０．５０であり、さらには、０．５２、０．５４、０．５６、０．５８、０．６０、０．６２、０．６４、０．６５の順により好ましい。また、該質量比の上限は、好ましくは０．８５であり、さらには、０．８３、０．８１、０．７９、０．７７、０．７６の順により好ましい。

【0055】

ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３は、いずれも、高分散化に寄与するガラス成分である。したがって、これら成分とネットワーク形成成分との含有割合は上記範囲であることが好ましい。

【0056】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｎａ_２Ｏの含有量の上限は、好ましくは５.０％であり、さらには４．５％、４．０％の順により好ましい。また、Ｎａ_２Ｏの含有量の下限は、好ましくは０％である。Ｎａ_２Ｏの含有量は０％であってもよい。

【0057】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｋ_２Ｏの含有量の上限は、好ましくは１２％であり、さらには１１％、１０％、９％、８％の順により好ましい。また、Ｋ_２Ｏの含有量の下限は、好ましくは０％であり、さらには１．０％、２．０％、２．５％の順により好ましい。

【0058】

Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏは、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、熱的安定性、化学的耐久性、耐候性が低下する。そのため、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの各含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。

【0059】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｃｓ_２Ｏの含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｃｓ_２Ｏの含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0060】

Ｃｓ_２Ｏは、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するが、含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性、化学的耐久性、耐候性が低下する。そのため、Ｃｓ_２Ｏの各含有量は、上記範囲であることが好ましい。

【0061】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＭｇＯの含有量の上限は、好ましくは１０％であり、さらには５％、４％、３％、２％、１％の順により好ましい。また、ＭｇＯの含有量は０％であってもよい。

【0062】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＣａＯの含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには４％、３％、２％、１％の順により好ましい。また、ＣａＯの含有量は０％であってもよい。

【0063】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＳｒＯの含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、１％の順により好ましい。また、ＳｒＯの含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0064】

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは、いずれもガラスの熱的安定性および耐失透性を改善する働きを有するガラス成分である。しかし、これらガラス成分の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性および耐失透性が低下する。そのため、これらガラス成分の各含有量は、それぞれ上記範囲であることが好ましい。

【0065】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量［ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ］の上限は、好ましくは１０％であり、さらには５％、４％、３％、２％、１％の順により好ましい。また、該合計含有量の下限は、好ましくは０％である。熱的安定性および耐失透性を維持する観点から、合計含有量［ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ］は上記範囲であることが好ましい。

【0066】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＺｎＯの含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、１％の順により好ましい。また、ＺｎＯの含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0067】

ＺｎＯは、ガラスの熱的安定性を改善する働きを有するガラス成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多すぎるとガラスの高分散性が損なわれる。そのため、ガラスの熱的安定性を改善し、所望の光学特性を維持する観点から、ＺｎＯの含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0068】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＺｒＯ_２の含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、１％の順により好ましい。また、ＺｒＯ_２の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0069】

ＺｒＯ_２は、ガラスの熱的安定性および耐失透性を改善する働きを有するガラス成分である。しかし、ＺｒＯ_２の含有量が多すぎると、熱的安定性が低下する傾向を示す。そのため、ガラスの熱的安定性および耐失透性を良好に維持する観点から、ＺｒＯ_２の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0070】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量の上限は、好ましくは５％であり、さらには３％、２％の順により好ましい。また、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0071】

Ｔａ_２Ｏ_５は、ガラスの熱的安定性および耐失透性を改善する働きを有するガラス成分である。一方、Ｔａ_２Ｏ_５は、屈折率を上昇させ、ガラスを低分散化させる。また、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多くなると、ガラスの熱的安定性が低下し、ガラスを熔融するときに、ガラス原料の熔け残りが生じやすくなる。そのため、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量は上記範囲であることが好ましい。さらに、Ｔａ_２Ｏ_５は、他のガラス成分と比較し、極めて高価な成分であり、Ｔａ_２Ｏ_５の含有量が多くなるとガラスの生産コストが増大する。さらに、Ｔａ_２Ｏ_５は他のガラス成分と比べて分子量が大きいため、ガラスの比重を増大させ、結果的に光学素子の重量を増大させる。

【0072】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｓｃ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｓｃ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0073】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＨｆＯ_２の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、ＨｆＯ_２の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0074】

Ｓｃ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２は、いずれも屈折率ｎｄを高める働きを有し、また高価な成分である。そのため、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２の各含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0075】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｌｕ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｌｕ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0076】

Ｌｕ_２Ｏ_３は、屈折率ｎｄを高める働きを有する。また、分子量が大きいことから、ガラスの比重を増加させるガラス成分でもある。そのため、Ｌｕ_２Ｏ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0077】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＧｅＯ_２の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、ＧｅＯ_２の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0078】

ＧｅＯ_２は、屈折率ｎｄを高める働きを有し、また、一般的に使用されるガラス成分の中で、突出して高価な成分である。したがって、ガラスの製造コストを低減する観点から、ＧｅＯ_２の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0079】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は０％であってもよい。

【0080】

Ｌａ_２Ｏ_３の含有量が多くなるとガラスの熱的安定性および耐失透性が低下し、製造中にガラスが失透しやすくなる。したがって、熱的安定性および耐失透性の低下を抑制する観点から、Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0081】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0082】

Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が多くなり過ぎるとガラスの熱的安定性および耐失透性が低下し、製造中にガラスが失透しやすくなる。また、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量が多くなり過ぎるとガラスの比重が増大し、好ましくない。したがって、ガラスの熱的安定性および耐失透性を良好に維持しつつ、比重の増大を抑制する観点から、Ｇｄ_２Ｏ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0083】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｙ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｙ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。Ｙ_２Ｏ_３の含有量は０％であってもよい。

【0084】

Ｙ_２Ｏ_３の含有量が多くなり過ぎるとガラスの熱的安定性および耐失透性が低下する。したがって、熱的安定性および耐失透性の低下を抑制する観点から、Ｙ_２Ｏ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0085】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0086】

Ｙｂ_２Ｏ_３は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３と比べて分子量が大きいため、ガラスの比重を増大させる。ガラスの比重が増大すると、光学素子の質量が増大する。例えば、質量の大きいレンズをオートフォーカス式の撮像レンズに組み込むと、オートフォーカス時にレンズの駆動に要する電力が増大し、電池の消耗が激しくなる。したがって、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量を低減させて、ガラスの比重の増大を抑えることが望ましい。

【0087】

また、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎるとガラスの熱的安定性および耐失透性が低下する。ガラスの熱的安定性の低下を防ぎ、比重の増大を抑制する観点から、Ｙｂ_２Ｏ_３の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0088】

第１実施形態に係る光学ガラスは、主として上述のガラス成分、すなわち、必須成分としてＰ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ、任意成分としてＢａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、およびＹｂ_２Ｏ_３で構成されていることが好ましく、上述のガラス成分の合計含有量は、９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましく、９９％以上がさらに好ましく、９９．５％以上が一層好ましい。

【0089】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＴｅＯ_２の含有量の上限は、好ましくは２％である。また、ＴｅＯ_２の含有量の下限は、好ましくは０％である。

【0090】

ＴｅＯ_２は毒性を有することから、ＴｅＯ_２の含有量を低減させることが好ましい。そのため、ＴｅＯ_２の含有量は上記範囲であることが好ましい。

【0091】

なお、本実施形態に係る光学ガラスは、基本的に上記ガラス成分により構成されることが好ましいが、本発明の作用効果を妨げない範囲において、その他の成分を含有することも可能である。また、本発明において、不可避的不純物の含有を排除するものではない。

【0092】

＜その他の成分組成＞
Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｂｅ、Ｓｅは、いずれも毒性を有する。そのため、本実施形態に係る光学ガラスがこれら元素をガラス成分として含有しないことが好ましい。

【0093】

Ｕ、Ｔｈ、Ｒａはいずれも放射性元素である。そのため、本実施形態に係る光学ガラスがこれら元素をガラス成分として含有しないことが好ましい。

【0094】

Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍは、ガラスの着色を増大させ、蛍光の発生源となり得る。そのため、本実施形態に係る光学ガラスがこれら元素をガラス成分として含有しないことが好ましい。

【0095】

Ｓｂ（Ｓｂ_２Ｏ_３）、Ｃｅ（ＣｅＯ_２）は清澄剤として機能する任意に添加可能な元素である。このうち、Ｓｂ（Ｓｂ_２Ｏ_３）は、清澄効果の大きな清澄剤である。Ｃｅ（ＣｅＯ_２）は、Ｓｂ（Ｓｂ_２Ｏ_３）と比較し、清澄効果が小さい。Ｃｅ（ＣｅＯ_２）は、多量に添加するとガラスの着色が強まる傾向がある。

【0096】

なお、本明細書では、Ｓｂ（Ｓｂ_２Ｏ_３）およびＣｅ（ＣｅＯ_２）の含有量は、外割の表示とし、酸化物基準で表示する全てのガラス成分の合計含有量に含まない。すなわち、本明細書では、Ｓｂ（Ｓｂ_２Ｏ_３）およびＣｅ（ＣｅＯ_２）を除く全てのガラス成分の合計含有量を１００質量％とする。

【0097】

Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量は、外割り表示とする。すなわち、Ｓｂ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２以外の全ガラス成分の合計含有量を１００質量％としたときのＳｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１質量％以下であり、さらには０．５質量％以下、０．１質量％以下、０．０８質量％以下、０．０６質量％以下、０．０４質量％以下、０．０２質量％以下の順に好ましい。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量は０質量％であってもよい。

【0098】

ＣｅＯ_２の含有量も、外割り表示とする。すなわち、ＣｅＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３以外の全ガラス成分の合計含有量を１００質量％としたときのＣｅＯ_２の含有量は、好ましくは２質量％以下であり、さらには１質量％以下、０．５質量％以下、０．１質量％以下の順により好ましい。ＣｅＯ_２の含有量は０質量％であってもよい。ＣｅＯ_２の含有量を上記範囲とすることによりガラスの清澄性を改善できる。

【0099】

＜ガラスの比重＞
第１実施形態に係る光学ガラスは、高屈折率ガラスでありながら、比重が大きくない。ガラスの比重を低減することができれば、レンズの重量を減少できる。一方、比重が小さすぎると、熱的安定性の低下を招く。

【0100】

したがって、第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、比重は、好ましくは３．４０以下であり、さらには３．３５以下、３．３０以下、３．２８以下、３．２６以下、３．２４以下の順により好ましい。

【0101】

第１実施形態に係る光学ガラスにおいて、屈折率ｎｄと比重ｄとは、下記式（１）を満たすことが好ましく、より好ましくは下記式（２）、さらに好ましくは下記式（３）、特に好ましくは下記式（４）、最も好ましくは下記式（５）を満たす。屈折率ｎｄと比重ｄとが下記式を満たすことで、屈折率が高く、比較的比重の低減された光学ガラスが得られる。
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２２５ ・・・ （１）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２３５ ・・・ （２）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２４５ ・・・ （３）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２５５ ・・・ （４）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２６５ ・・・ （５）

【0102】

（光学ガラスの製造）
本発明の実施形態に係る光学ガラスは、上記所定の組成となるようにガラス原料を調合し、調合したガラス原料により公知のガラス製造方法に従って作製すればよい。例えば、複数種の化合物を調合し、十分混合してバッチ原料とし、バッチ原料を石英坩堝や白金坩堝中に入れて粗熔解（ラフメルト）する。粗熔解によって得られた熔融物を急冷、粉砕してカレットを作製する。さらにカレットを白金坩堝中に入れて加熱、再熔融（リメルト）して熔融ガラスとし、さらに清澄、均質化した後に熔融ガラスを成形し、徐冷して光学ガラスを得る。熔融ガラスの成形、徐冷には、公知の方法を適用すればよい。

【0103】

なお、ガラス中に所望のガラス成分を所望の含有量となるように導入することができれば、バッチ原料を調合するときに使用する化合物は特に限定されないが、このような化合物として、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、フッ化物等が挙げられる。

【0104】

（光学素子等の製造）
本発明の実施形態に係る光学ガラスを使用して光学素子を作製するには、公知の方法を適用すればよい。例えば、ガラス原料を熔融して熔融ガラスとし、この熔融ガラスを鋳型に流し込んで板状に成形し、本発明に係る光学ガラスからなるガラス素材を作製する。得られたガラス素材を適宜、切断、研削、研磨し、プレス成形に適した大きさ、形状のカットピースを作製する。カットピースを加熱、軟化して、公知の方法でプレス成形（リヒートプレス）し、光学素子の形状に近似する光学素子ブランクを作製する。光学素子ブランクをアニールし、公知の方法で研削、研磨して光学素子を作製する。

【0105】

作製した光学素子の光学機能面には使用目的に応じて、反射防止膜、全反射膜などをコーティングしてもよい。

【0106】

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を提供することができる。光学素子の種類としては、平面レンズ、球面レンズ、非球面レンズ等のレンズ、プリズム、回折格子、導光板等を例示することができる。レンズの形状としては、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ等の諸形状を例示することができる。導光板の用途としては、拡張現実（ＡＲ）表示タイプの眼鏡型装置や複合現実（ＭＲ）表示タイプの眼鏡型装置などの表示装置などを例示することができる。このような導光板は眼鏡型装置のフレームに取り付けられる板状ガラスであり、上記光学ガラスからなるものである。導光板の表面には必要に応じて導光板の内部を、全反射を繰り得して伝搬する光の進行方向を変えるための回折格子が形成されていてもよい。回折格子が公知の方法で形成することができる。上記導光板を有する眼鏡型装置を装着すると、導光板の内部を伝搬した光が瞳孔に入射することにより、拡張現実（ＡＲ）表示や複合現実（ＭＲ）表示の機能を発現することなる。このような眼鏡型装置は例えば、特表２０１７－５３４３５２などに開示されている。なお、導光板は公知の方法により作製することができる。光学素子は、上記光学ガラスからなるガラス成形体を加工する工程を含む方法により製造することができる。加工としては、切断、切削、粗研削、精研削、研磨等を例示することができる。こうした加工を行う際、上記ガラスを使用することにより、破損を軽減することができ、高品質の光学素子を安定して供給することができる。

【0107】

以下に、本発明の一態様である導光板およびそれを用いた画像表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0108】

図２は、本発明の一態様である導光板１０を用いた、ヘッドマウントディスプレイ１（以下、「ＨＭＤ１」と略記する。）の構成を示す図であり、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、及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。

【0109】

図３は、本発明の一態様である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、画像表示装置の主要部のみを示しており、眼鏡型フレーム２等は図示省略している。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。

【0110】

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（Field Sequential）方式で駆動する。レーザ光源２１は、Ｒ（波長４３６ｎｍ）、Ｇ（波長５４６ｎｍ）、Ｂ（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。

【0111】

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（不図示）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（該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（Digital Mirror Device）や反射型液晶（LCOS）パネル、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、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。

【0112】

なお、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。

【0113】

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。

【0114】

なお、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。

【0115】

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。

【0116】

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（あるい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）全ての波長の光は、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。

【0117】

このように本発明の一態様においては、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全ての波長の光をＨＯＥ３２Ｒ、３２Ｌ上の略同位置に入射させるように回折する。あるいは、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全ての波長の光を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。

【0118】

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。あるいは、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。

【0119】

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、屈折率が高い本実施形態に係る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。さらに、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。

【0120】

なお、本発明の一態様である導光板は、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などに使用することができる。

【0121】

これらヘッドマウントディスプレイは、導光板が本実施形態の高屈折率低比重の光学ガラスからなるので、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。

【0122】

以上、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。

【0123】

第２実施形態
第２実施形態に係る光学ガラスは、
Ｎｂ_２Ｏ_５およびＴｉＯ_２を含み、
屈折率ｎｄと比重ｄとが下記（１）を満たす、リン酸塩光学ガラスである。
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２２５ ・・・ （１）

【0124】

第２実施形態に係る光学ガラスは、ガラス成分としてＮｂ_２Ｏ_５およびＴｉＯ_２を含む。Ｎｂ_２Ｏ_５およびＴｉＯ_２を含むことで、高屈折率性の光学ガラスが得られる。

【0125】

第２実施形態に係る光学ガラスは、屈折率ｎｄと比重ｄとは下記式（１）を満たす。また、好ましくは下記式（２）、より好ましくは（３）、さらに好ましくは（４）、特に好ましくは下記式（５）を満たす。屈折率ｎｄと比重ｄとが下記式を満たすことで、屈折率が高く、比較的比重の低減された光学ガラスが得られる。
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２２５ ・・・ （１）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２３５ ・・・ （２）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２４５ ・・・ （３）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２５５ ・・・ （４）
ｎｄ≧０．５×ｄ＋０．２６５ ・・・ （５）

【0126】

第２実施形態に係る光学ガラスは、リン酸塩光学ガラスである。リン酸塩光学ガラスとは、ガラスのネットワーク形成成分として主にリン酸塩を含む光学ガラスをいう。したがって、第２実施形態に係る光学ガラスは、ネットワーク形成成分としてリン酸塩を含み、その含有量はＰ_２Ｏ_５の含有量として表される。ガラスのネットワーク形成成分として、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等が知られている。ここで、ガラスのネットワーク形成成分として主にリン酸塩を含むとは、質量％表示におけるＰ_２Ｏ_５の含有量が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２のいずれの含有量よりも多いガラスを意味する。

【0127】

第２実施形態に係る光学ガラスにおける上記以外のガラス成分の含有量、比率、特性について、以下に非制限的な例を示す。

【0128】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、屈折率ｎｄの下限は、好ましくは１．８０であり、１．８１０、１．８２０、１．８３０、または１．８４０としてもよい。また、屈折率ｎｄの上限は、好ましくは２．００であり、１．９５０、１．９２０、１．９１０、１．９００、または１．８９０１としてもよい。

【0129】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、アッベ数νｄの下限は、好ましくは１７であり、１８または１８．５としてもよい。また、アッベ数νｄの上限は、好ましくは２２であり、２１、または２０．５としてもよい。

【0130】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量の下限は、好ましくは２５％であり、さらには２７％、２８％、２９％、３０％、３１％の順により好ましい。また、Ｐ_２Ｏ_５の含有量の上限は、好ましくは４０％であり、さらには３９％、３８％、３７％、３６％、３５％の順により好ましい。

【0131】

Ｐ_２Ｏ_５は、ネットワーク形成成分であり、ガラス中に高分散成分を多く含有するために必須の成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量を上記範囲とすることで、熱的安定性を向上できる。

【0132】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の下限は、好ましくは１５％であり、さらには２０％、２２％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％の順により好ましい。また、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量の上限は、好ましくは４０％であり、さらには３９％、３８％、３７％、３６％、３５％の順により好ましい。

【0133】

Ｎｂ_２Ｏ_５は、高屈折率化、高分散化に寄与する成分である。また、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性および化学的耐久性を改善できる。一方、Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が多くなりすぎると、ガラスの熱的安定性が低下し、また、ガラスの着色が強まる傾向がある。また、ガラスの比重が大きくなるおそれがある。

【0134】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＴｉＯ_２の含有量の下限は、好ましくは１０％であり、さらには１２％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％の順により好ましい。また、ＴｉＯ_２の含有量の上限は、好ましくは３５％であり、さらには３４％、３２％、３１％、３０％、２９％、２８％の順により好ましい。

【0135】

ＴｉＯ_２は、高屈折率化、高分散化に大きく寄与する。また、高屈折率化成分の中では低比重化に寄与する。ＴｉＯ_２の含有量を上記範囲とすることで、高屈折率化と低比重化を両立できる。一方、ＴｉＯ_２の含有量が多すぎると、熔融ガラスを成形、徐冷して光学ガラスを得る過程で、ガラス内における結晶生成が促進されて、ガラスの透明性が低下（白濁）する傾向がある。また着色が増大する。

【0136】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３の含有量の下限は、好ましくは３％であり、さらには３．００％、３．５０％、４．００％、４．５０％の順により好ましい。また、Ｂ_２Ｏ_３の含有量の上限は、好ましくは１２％であり、さらには１０．０％、９．０％、８．０％、７．５％の順により好ましい。

【0137】

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワーク形成成分である。また、ガラスのネットワーク形成成分の中では高屈折率化に寄与する。Ｂ_２Ｏ_３の含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性を改善できる。一方、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多すぎると、高分散化を妨げ、また、耐失透性が低下する傾向がある。

【0138】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＢａＯの含有量の上限は、好ましくは１５％であり、さらには５％、３％、１％の順により好ましい。また、ＢａＯの含有量の下限は、好ましくは０％である。ＢａＯの含有量は０％でもよい

【0139】

ＢａＯの含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性および耐失透性を改善できる。一方、ＢａＯの含有量が多すぎると、高分散性が損なわれ、また、ガラスの熱的安定性および耐失透性が低下するおそれがある。また、ガラスの比重が大きくなるおそれがある。

【0140】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏの含有量の上限は、好ましくは１０％であり、さらには８．００％、６．００％、５．００％、４．００％の順により好ましい。また、Ｌｉ_２Ｏの含有量は、好ましくは０％より多く、その下限は、０．０２％、０．３０％、０．４０％、０．５０％、０．６０％の順により好ましい。

【0141】

Ｌｉ_２Ｏの含有量を上記範囲とすることで、ガラスの熱的安定性を改善できる。また、Ｌｉ_２Ｏはアルカリ成分の中では高屈折率化に寄与する。一方、Ｌｉ_２Ｏの含有量が多すぎると、熱的安定性、化学的耐久性、耐候性が低下するおそれがある。

【0142】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、およびＣｓ_２Ｏの合計含有量［Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ］は、好ましくは０％より多く、その下限は０．５％、２．０％、３．０％、３．５％の順により好ましい。また、該合計含有量の上限は、好ましくは１５％であり、さらには１４．５％、１４．０％、１３．７％の順により好ましい。

【0143】

合計含有量［Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ］を上記範囲とすることで、熱的安定性を改善できる。一方、該合計含有量が大きすぎると、化学的耐久性、耐候性が低下するおそれがある。また、屈折率が低下するおそれがある。

【0144】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、ＴｉＯ_２の含有量とＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５の合計含有量との質量比［ＴｉＯ_２／（Ｎｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３＋Ｔａ_２Ｏ_５）］の下限は、好ましくは０．３３であり、さらには０．３４、０．３５、０．３６、０．３７の順により好ましい。また、該質量比の上限は、好ましくは０．６０であり、さらには０．５８、０．５５、０．５２、０．５１、０．５０、０．４９の順により好ましい。

【0145】

Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５は、いずれも、高屈折率化、高分散化に寄与するガラス成分であるが、比重が大きくなる原因ともなる。ＴｉＯ_２は、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３およびＴａ_２Ｏ_５と比較して高屈折率化寄与する一方、ガラスの比重を大きくしにくい。したがって、本発明の実施形態において、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、およびＴａ_２Ｏ_５におけるＴｉＯ_２の含有割合を上記範囲とすることにより、高屈折率で、比重の小さい光学ガラスが得られる。

【0146】

第２実施形態に係る光学ガラスは、好ましくは、Ｆ（フッ素）を実質的に含まない。すなわち、第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、アニオン成分は主としてＯ（酸素）である。Ｆの含有量は、酸化物基準のガラス全物質量に対する質量％で表示する場合、外割で、好ましくは１％未満であり、さらには、０．５％以下、０．２％以下、０．１％以下の順により好ましい。

【0147】

ここで「外割」とは、Ｆ成分につき、ガラスを構成するカチオン成分全てが電荷の釣り合うだけの酸素と結合した酸化物でできていると仮定し、それら酸化物でできたガラス全体の物質量を１００％としたときの、Ｆ成分の物質量を、質量％で表したものである。

【0148】

第２実施形態に係る光学ガラスにおいて、上記以外のガラス成分の含有量および比率については、第１実施形態と同様とすることができる。また、第２実施形態におけるガラス特性、光学ガラスの製造および光学素子等の製造についても、第１実施形態と同様とすることができる。

【実施例】

【0149】

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態様に限定されるものではない。

【0150】

（実施例１）
表１に示すガラス組成を有するガラスサンプルを以下の手順で作製し、各種評価を行った。

【0151】

［光学ガラスの作製］
ガラスの構成成分に対応する化合物原料、すなわち、リン酸塩、炭酸塩、酸化物等の原料を秤量し、十分混合して調合原料とした。該調合原料を白金製坩堝に投入し、大気雰囲気下で１０００～１３５０℃に加熱して熔融し、攪拌により均質化、清澄して熔融ガラスを得た。該熔融ガラスを成形型に鋳込んで成形し、徐冷して、ブロック形状のガラスサンプルを得た。

【0152】

［ガラス成分組成の確認］
得られたガラスサンプルについて、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）で各ガラス成分の含有量を測定し、表１に示す各組成のとおりであることを確認した。なお、全てのガラスサンプルにおいて、Ｆ（フッ素）は含まれていないことを確認した。

【0153】

［光学特性の測定］
得られたガラスサンプルについて、以下に示す方法にて、比重、屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを測定した。結果を表２に示す。

【0154】

〔１〕比重
比重は、アルキメデス法により測定した。

【0155】

〔２〕屈折率ｎｄおよびアッベ数νｄ
ＪＩＳ規格 ＪＩＳ Ｂ ７０７１－１の屈折率測定法により、屈折率ｎｄ、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣを測定し、下式に基づきアッベ数νｄを算出した。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）

【0156】

【表1】

【0157】

【表2】

【0158】

（実施例２）
実施例１において作製した光学ガラス（Ｎｏ．１～２４）と、特許文献１の実施例に開示された光学ガラスとを比較した。屈折率ｎｄを縦軸とし、比重を横軸としたグラフに、実施例１の光学ガラス、および特許文献１の実施例に開示された光学ガラスをプロットした。結果を図１に示す。

【0159】

図１に示すとおり、実施例１の光学ガラスは、特許文献１の実施例に開示された光学ガラスと、ｎｄ＝０．５×ｄ＋０．２２５の直線を境界として明確に区別できる。また、実施例１の光学ガラスは、特許文献１の実施例に開示された光学ガラスと比較して、同じ屈折率ｎｄにおいて比重が小さいことがわかった。

【0160】

（実施例３）
実施例１において作製した各光学ガラスを用いて、公知の方法により、レンズブランクを作製し、レンズブランクを研磨等の公知方法により加工して各種レンズを作製した。
作製した光学レンズは、平面レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ等の各種レンズである。
各種レンズは、他種の光学ガラスからなるレンズと組合せることにより、二次の色収差を良好に補正することができた。

【0161】

また、ガラスが低比重であるため、各レンズとも同等の光学特性、大きさを有するレンズよりも重量が小さく、ゴーグル型または眼鏡型のＡＲ表示装置用あるいはＭＲ表示装置用として好適である。同様にして、実施例１で作製した各種光学ガラスを用いてプリズムを作製した。

【0162】

（実施例４）
実施例１において作製した各光学ガラスを、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に組み込んだ。

【0163】

このようにして得られたヘッドマウントディスプレイについて、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。

【0164】

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

【0165】

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作製することができる。
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】