CN118545905A - 光学玻璃及光学元件 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供折射率高、且比重低的光学玻璃及光学元件。在所述光学玻璃中，SiO2的含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.39以上，Nb2O5的含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[Nb2O5/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.17以上，BaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.72以下，CaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.66以下，TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量[TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3]为23质量％以上，La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.35以上，SiO2的含量为25质量％以下，TiO2的含量为30质量％以下，La2O3的含量为40质量％以下，且实质上不含Pb。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃及光学元件。
背景技术
具有高折射率同时具有高色散特性(低阿贝数)的光学玻璃作为各种透镜等光学元件材料的需求较高。例如，通过将高折射率低色散性的透镜与由色散性不同的玻璃形成的透镜组合，能够构成小型且高功能的色差补正用的光学系统。因此，这样的光学玻璃作为构成摄像光学系统、投影仪等投射光学系统的光学元件用材料是有用的。
作为光学玻璃所期望的物性，可举出低比重。这是由于利用低比重的光学玻璃能够提供轻质的光学元件。例如，在自动对焦方式的光学系统中，光学元件越是轻质，则越能够抑制自动对焦时的消耗电力。
专利文献1及专利文献2中公开了高折射率的光学玻璃。然而，专利文献1及专利文献2的光学玻璃中的BaO的含量多，未能充分地降低比重。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国专利第109650714号
专利文献2：中国专利第109650717号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明鉴于这样的实际情况而完成，目的在于提供折射率高、且比重低的光学玻璃及光学元件。
解决问题的方法
本发明的主旨如下所述。
(1)一种光学玻璃，其中，
SiO2的含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.39以上，
Nb2O5的含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[Nb2O5/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.17以上，
BaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.72以下，
CaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.66以下，
TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量[TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3]为23质量％以上，
La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.35以上，
SiO2的含量为25质量％以下，
TiO2的含量为30质量％以下，
La2O3的含量为40质量％以下，
该光学玻璃实质上不含Pb。
(2)一种光学元件，其包含上述(1)所述的光学玻璃。
发明的效果
根据本发明，能够提供折射率高、且比重低的光学玻璃及光学元件。
附图说明
图1是示出使用了作为本发明的一个方式的导光板的头戴式显示器的构成的图。
图2是示意性地示出使用了本发明的一个方式的导光板的头戴式显示器的构成的侧视图。
具体实施方式
在本发明及本说明书中，只要没有特别记载，则光学玻璃的玻璃组成以氧化物基准表示。这里，“氧化物基准的玻璃组成”是指，按照玻璃原料在熔融时全部分解而在光学玻璃中以氧化物的形式存在的物质进行换算而得到的玻璃组成，各玻璃成分的记载按照习惯记作SiO2、TiO2等。只要没有特别记载，则玻璃成分的含量及总含量为质量基准，“％”是指“质量％”。另外，质量比是指质量％中玻璃成分彼此间的含量(也包括多种玻璃成分的合计含量)的比例(比)。
玻璃成分的含量可以通过公知的方法、例如电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱分析法(ICP-MS)等方法进行定量。另外，在本说明书及本发明中，构成成分的含量为0％是指，实质上不含该构成成分，允许以不可避免的杂质水平含有该成分。
在本说明书中，玻璃的热稳定性及再加热时稳定性均指玻璃中的晶体析出难度。特别地，热稳定性是指熔融状态的玻璃发生凝固时的晶体析出难度，再加热时稳定性是指像再热压时那样对凝固后的玻璃进行再加热时的晶体析出难度。
就折射率而言，只要没有特别记载，则是指在氦的d线(波长587.56nm)下的折射率nd。
采用阿贝数νd作为表示与分散相关的性质的值，由下式表示。此处，nF为在蓝色氢的F线(波长486.13nm)下的折射率，nC为在红色氢的C射线(656.27nm)下的折射率。
νd＝(nd-1)/(nF-nC)
相对部分色散Pg,F可使用g线、F线、c线下的各折射率ng、nF、nC如下所述地表示。
Pg,F＝(ng-nF)/(nF-nC)
在将横轴设为阿贝数νd、将纵轴设为相对部分色散Pg,F的平面中，法线由下式表示。
Pg,F(0)＝0.6483-(0.0018×νd)
此外，相对于法线的相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F如下所述地表示。
ΔPg,F＝Pg,F-Pg,F(0)
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2的含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.39以上。另外，该质量比的下限优选为0.40，进一步以0.45、0.48、0.51、0.53、0.55、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为1.00，进一步以0.99、0.98、0.97、0.96、0.90、0.85、0.80的顺序更优选。
本实施方式的光学玻璃主要含有SiO2作为网络形成成分。通过将质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]设为上述范围，可得到热稳定性优异的光学玻璃。另一方面，该质量比过大时，存在玻璃的熔融性降低的隐患，而且存在折射率nd降低的隐患。
在本实施方式的光学玻璃中，Nb2O5的含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[Nb2O5/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.17以上。该质量比的下限优选为0.20，进一步以0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为1.00，进一步以0.99、0.95、0.90、0.85、0.80、0.75、0.70，0.65的顺序更优选。通过将该质量比设为上述范围，可得到具有期望的折射率nd、而且相对部分色散Pg,F得到了降低的光学玻璃。
在本实施方式的光学玻璃中，BaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.72以下。另外，该质量比的上限优选为0.71，进一步以0.70、0.69、0.68、0.67、0.66、0.65、0.64、0.63、0.60、0.55、0.50的顺序更优选。另外，该质量比优选为0以上，更优选超过0，其下限进一步以0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20的顺序更优选。通过将该质量比设为上述范围，可得到比重得到了降低的光学玻璃。
在本实施方式的光学玻璃中，CaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.66以下。另外，该质量比的上限优选为0.65，进一步以0.64、0.63、0.62、0.61、0.60、0.59、0.58、0.55、0.50的顺序更优选。另外，该质量比优选为0以上，更优选超过0，其下限进一步以0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.22、0.24的顺序更优选。通过将该质量比设为上述范围，可得到热稳定性优异、液相温度LT得到了降低的光学玻璃。
在本实施方式的光学玻璃中，TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量[TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3]为23％以上。另外，该合计含量的下限优选为25％，进一步以26％、28％、30％、31％、32％的顺序更优选。另外，该合计含量的上限优选为60％，进一步以58％、56％、54％、52％、50％、48％、46％、44％、42％、40％的顺序更优选。通过将该合计含量设为上述范围，可得到具有期望的折射率nd及阿贝数νd的光学玻璃。另一方面，该合计含量过少时，存在无法提高折射率nd的隐患。另外，该合计含量过多时，存在比重增大、或热稳定性降低的隐患。
在本实施方式的光学玻璃中，La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.35以上。另外，该质量比的下限优选为0.36，进一步以0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.50、0.55、0.60的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为2.00，进一步以1.95、1.90、1.85、1.80、1.75、1.70、1.65、1.60、1.55的顺序更优选。
La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3之类的稀土类是提高折射率nd、使相对部分色散Pg,F降低的成分。另外，TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3是有助于玻璃的高折射率化的成分。通过将质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]设为上述范围，可得到具有期望的折射率nd、相对部分色散Pg,F得到了降低的光学玻璃。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2的含量为25％以下。SiO2的含量的上限优选为24％，进一步以23％、22％、21％、20％、19％、18％的顺序更优选。另外，SiO2的含量的下限优选为4％，进一步以5％、6％、7％、8％的顺序更优选。
SiO2是玻璃网络形成成分。通过将SiO2的含量设为上述范围，可得到具有期望的折射率nd、玻璃的热稳定性、化学耐久性及耐候性得到了改善的光学玻璃。另一方面，SiO2的含量过多时，存在熔融性降低、相对部分色散Pg,F上升的隐患。
在本实施方式的光学玻璃中，TiO2的含量为30％以下。TiO2的含量的上限优选为28％，进一步以27％、26％、25％、24％、23％、22％、21％、20％的顺序更优选。另外，TiO2的含量的下限优选为5％，进一步以6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％的顺序更优选。
TiO2是有助于玻璃的高折射率化及高色散化的成分。Nb2O5、ZrO2也同样为有助于玻璃的高折射率化的成分，但与Nb2O5、ZrO2相比，TiO2不易导致玻璃的比重增大。通过将TiO2的含量设为上述范围，可得到具有期望的折射率nd、比重得到了降低的光学玻璃。另一方面，TiO2的含量过多时，难以保持期望的光学常数，存在异常部分色散性变差、玻璃的热稳定性降低、而且玻璃的着色变强的隐患。另外，TiO2的含量过少时，存在无法得到期望的折射率nd、阿贝数及相对部分色散Pg,F的隐患。
在本实施方式的光学玻璃中，La2O3的含量为40％以下。La2O3的含量的上限优选为38％，进一步以36％、34％、32％的顺序更优选。另外，La2O3的含量的下限优选为4％，进一步以6％、8％、10％、12％的顺序更优选。
La2O3是有助于玻璃的高折射率化的成分。另外，La2O3也是导致液相温度LT上升、导致比重增大的成分。通过将La2O3的含量设为上述范围，可得到具有期望的折射率nd、抑制了液相温度LT的上升及比重的增大的光学玻璃。另一方面，La2O3的含量过多时，存在比重增大、而且玻璃的热稳定性降低的隐患。
Pb是具有毒性、可能会造成环境负担的成分。因此，本实施方式的光学玻璃实质上不含Pb。即，Pb的含量以氧化物换算优选为0％。
关于本实施方式的光学玻璃中的除上述以外的玻璃成分的含量及比率，以下示出非限制性实例。
在本实施方式的光学玻璃中，SiO2、B2O3及P2O5的合计含量[SiO2+B2O3+P2O5]的下限优选为10％，进一步以11％、12％、13％、14％、15％的顺序更优选。另外，该合计含量的上限优选为35％，进一步以33％、31％、29％、27％、26％、25％、24％、23％的顺序更优选。从提高玻璃的热稳定性、更进一步降低比重、进而得到期望的光学常数的观点考虑，优选将该合计含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Li2O、Na2O及K2O的合计含量[Li2O+Na2O+K2O]的下限优选为0％，进一步以0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％的顺序更优选。另外，该合计含量的上限优选为10％，进一步以9.0％、8.0％、7.0％、6.0％、5.0％、4.5％、4.0％、3.5％、3.0％的顺序更优选。Li2O、Na2O及K2O是具有改善玻璃的熔融性的作用、降低相对部分色散Pg,F、降低液相温度、并且具有改善玻璃的热稳定性的作用的成分。另一方面，从化学耐久性及耐候性的观点考虑，优选将该合计含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[MgO+CaO+SrO+BaO]的下限优选为1％，进一步以2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％的顺序更优选。另外，该合计含量的上限优选为30％，进一步以28％、26％、24％、23％、22％、21％的顺序更优选。MgO、CaO、SrO及BaO均为具有改善玻璃的热稳定性及耐失透性的作用的玻璃成分。从在保持期望的光学常数的同时更进一步降低比重的观点、以及提高玻璃的热稳定性及耐失透性的观点考虑，优选将该合计含量设为上述范围。
从在保持期望的光学常数的同时提高折射率nd的观点考虑，在本实施方式的光学玻璃中，La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量[La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3]的下限优选为0％，进一步以2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％的顺序更优选。另外，从更进一步降低比重的观点考虑，该合计含量的上限优选为40％，进一步以38％、36％、34％、32％、30％、29％的顺序更优选。
在本实施方式的光学玻璃中，ZrO2的含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[ZrO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0，进一步以0.02、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为1.00，进一步以0.90、0.80、0.70、0.60、0.55、0.50、0.45的顺序更优选。ZrO2是具有提高折射率nd的作用的成分。从提高折射率nd的观点考虑，优选将该质量比设为上述范围。另一方面，该质量比过大时，存在液相温度上升的隐患，而且存在再加热稳定性受损的隐患。
在本实施方式的光学玻璃中，ZrO2的含量相对于La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量的质量比[ZrO2/(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)]的下限优选为0，进一步以0.02、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为1.0，进一步以0.90、0.80、0.70、0.65、0.60的顺序更优选。La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3及ZrO2具有提高折射率nd、降低相对部分色散Pg,F的作用，但ZrO2的含量变多时，存在玻璃的熔融性降低的隐患，而且存在再加热稳定性受损的隐患。因此，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Li2O、Na2O、K2O及ZrO2的合计含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O+ZrO2)/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0，进一步以0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为2，进一步以1.8、1.6、1.4、1.2、1.0、0.90、0.80、0.70、0.60的顺序更优选。Li2O、Na2O、K2O及ZrO2是具有降低相对部分色散Pg,F的作用的成分，但它们的含量变多时，存在再加热稳定性受损的隐患。因此，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，从保持熔融性、降低相对部分色散Pg,F的观点考虑，Li2O、Na2O及K2O的合计含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[(Li2O+Na2O+K2O2)/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0，进一步以0.01、0.02的顺序更优选。另外，从保持热稳定性、化学耐久性及耐候性的观点考虑，该质量比的上限优选为1.5，进一步以1.2、1.0、0.90、0.80、0.60、0.50、0.40、0.30的顺序更优选。
在本实施方式的光学玻璃中，MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO)/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0.05，进一步以0.10、0.20、0.30、0.35、0.40、0.45的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为3.0，进一步以2.5、2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0的顺序更优选。作为碱土金属氧化物的MgO、CaO、SrO及BaO具有降低液相温度、改善热稳定性的作用。另一方面，它们的含量变多时，存在玻璃的化学耐久性和/或耐候性降低的倾向。SiO2及B2O3具有改善热稳定性的作用，但是它们的含量变多时，存在熔融性、折射率nd降低的倾向。因此，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0.10，进一步以0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.65、0.70的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为4.0，进一步以3.5、3.0、2.5、2.2、2.0、1.9、1.8、1.7的顺序更优选。作为稀土类氧化物的La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3是有助于玻璃的高折射率化的成分，但它们的含量变多时，存在热稳定性降低的倾向。另外，SiO2及B2O3是具有改善热稳定性的作用的成分，但它们的含量变多时，存在折射率nd降低的倾向。因此，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，从在抑制比重的增大的同时提高折射率nd的观点考虑，TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)/(SiO2+B2O3+P2O5)]的下限优选为0.65，进一步以0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25的顺序更优选。另外，从保持期望的阿贝数νd的观点及提高玻璃的耐失透性的观点考虑，该质量比的上限优选为5.0，进一步以4.5、4.0、3.9、3.8、3.7、3.6、3.5、3.4、3.3、3.2、3.1的顺序更优选。
在本实施方式的光学玻璃中，MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[(MgO+CaO+SrO+BaO)/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.10，进一步以0.14、0.16、0.18、0.20、0.22、0.25、0.30的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为1.3，进一步以1.2、1.1、1.0、0.90、0.80、0.70、0.65、0.60的顺序更优选。TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3是有助于玻璃的高折射率化的成分，也是具有使玻璃高色散化的作用的成分。另一方面，MgO、CaO、SrO及BaO是具有使折射率nd降低、使玻璃低色散化的作用的成分。因此，从得到具有期望的光学常数的光学玻璃的观点考虑，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(MgO+CaO+SrO+BaO)]的下限优选为0.1，进一步以0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为7.0，进一步以6.0、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5的顺序更优选。MgO、CaO、SrO及BaO是有助于玻璃的热稳定性的提高的成分，但它们的含量变多时，存在折射率nd降低的隐患。La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3是有助于玻璃的高折射率化的成分，但它们的含量变多时，存在热稳定性受损的隐患。从在保持热稳定性的同时保持期望的光学常数的观点考虑，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，从提高玻璃的化学耐久性的观点考虑，B2O3的含量相对于SiO2的含量的质量比[B2O3/SiO2]的上限优选为1.50，进一步以1.40、1.30、1.20、1.10、1.00、0.90的顺序更优选。另外，从提高玻璃的热稳定性的观点考虑，该质量比优选为0以上，更优选超过0，其下限进一步以0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30的顺序更优选。
在本实施方式的光学玻璃中，TiO2的含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[TiO2/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]的下限优选为0.22，进一步以0.24、0.26、0.28、0.30、0.32、0.34的顺序更优选。另外，该质量比的上限优选为0.83，进一步以0.80、0.75、0.70、0.65、0.60的顺序更优选。从降低相对部分色散Pg,F的观点考虑，优选将该质量比设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量[Li2O+Na2O+K2O2+MgO+CaO+SrO+BaO]的下限优选为1％，进一步以2％、3％、4％、6％、8％、10％的顺序更优选。另外，该合计含量的上限优选为40％，进一步以38％、36％、34％、32％、30％、28％、26％的顺序更优选。作为碱金属氧化物的Li2O、Na2O及K2O、以及作为碱土金属氧化物的MgO、CaO、SrO及BaO是有助于玻璃的熔融性及热稳定性的保持的成分。另一方面，它们的含量变多时，存在玻璃的熔融性及热稳定性降低的倾向。因此，优选将该合计含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，B2O3的含量的上限优选为20％，进一步以18％、16％、14％、12％、10％的顺序更优选。另外，B2O3的含量优选为0％以上，更优选超过0％，其下限进一步以1％、2％、3％、4％、6％的顺序更优选。B2O3具有改善玻璃的热稳定性的作用，但B2O3的含量过多时，存在折射率nd降低的隐患，此外存在热稳定性降低的隐患。因此，从保持热稳定性的观点考虑，优选将B2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，P2O5的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％、1％的顺序更优选。P2O5的含量也可以为0％。从保持玻璃的热稳定性的观点考虑，优选将P2O5的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Al2O3的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％、1％的顺序更优选。另外，Al2O3的含量的下限优选为0％。从保持玻璃的耐失透性及热稳定性的观点考虑，优选将Al2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Li2O的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。另外，Li2O的含量优选为0％以上，更优选超过0％，其下限进一步以0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％的顺序更优选。从提高折射率nd的观点、以及保持化学耐久性、耐候性及再加热时的稳定性的观点考虑，优选将Li2O的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Na2O的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。Na2O的含量也可以为0％。从提高折射率nd的观点、以及降低相对部分色散Pg,F的观点考虑，优选将Na2O的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，K2O的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。K2O的含量也可以为0％。从提高折射率nd的观点、以及保持玻璃的热稳定性的观点考虑，优选将K2O的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Cs2O的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。Cs2O的含量也可以为0％。从降低比重、并且降低原料成本的观点考虑，优选将Cs2O的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，MgO的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％的顺序更优选。MgO的含量也可以为0％。从在保持期望的光学常数的同时改善玻璃的热稳定性及熔融性的观点考虑，优选将MgO的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，CaO的含量的上限优选为19％，进一步以18％、16％、14％、12％、10％的顺序更优选。另外，CaO的含量优选为0％以上，更优选超过0％，其下限进一步以0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、1.0％、1.5％的顺序更优选。从在保持期望的光学常数的同时改善玻璃的热稳定性及熔融性的观点考虑，优选将CaO的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，SrO的含量的上限优选为20％，进一步以18％、16％、14％、12％、10％的顺序更优选。另外，SrO的含量优选为0％，更优选超过0％，其下限进一步以0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％的顺序更优选。从在保持期望的光学常数的同时改善玻璃的热稳定性及熔融性的观点考虑，优选将SrO的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，BaO的含量的上限优选为16％，进一步以15％、14％、13％、12％、11％、10％的顺序更优选。另外，BaO的含量优选为0％，更优选超过0％，其下限进一步以0.5％、0.8％、1.0％、2.0％、3.0％的顺序更优选。从在保持期望的光学常数的同时抑制比重的增大的观点考虑，优选将BaO的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，ZnO的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％、1％的顺序更优选。另外，ZnO的含量优选为0％，更优选超过0％，其下限进一步以0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％的顺序更优选。从提高折射率nd、改善玻璃的热稳定性的观点考虑，优选将ZnO的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Y2O3的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。Y2O3的含量也可以为0％。从抑制玻璃的热稳定性的降低的观点以及降低原料成本的观点考虑，优选将Y2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Gd2O3的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。Gd2O3的含量也可以为0％。从抑制玻璃的热稳定性的降低的观点、抑制比重的增大的观点以及降低原料成本的观点考虑，优选将Gd2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Yb2O3的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。另外，Yb2O3的含量的下限优选为0％。从抑制玻璃的热稳定性的降低、并且抑制比重的增大的观点考虑，优选将Yb2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，ZrO2的含量的上限优选为15％，进一步以14％、13％、12％、11％、10％、9％的顺序更优选。另外，ZrO2的含量的下限优选为0％，进一步以0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％的顺序更优选。ZrO2是有助于玻璃的高折射率化的成分。另一方面，ZrO2的含量过多时，存在热稳定性降低、而且比重增大的隐患。因此，优选将ZrO2的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Nb2O5的含量的下限优选为4％，进一步以6％、8％、10％、12％、13％的顺序更优选。另外，Nb2O5的含量的上限优选为35％，进一步以33％、31％、29％、27％、25％、23％的顺序更优选。Nb2O5是有助于玻璃的高折射率化的成分。另一方面，Nb2O5的含量过多时，存在熔解性变差、液相温度上升的隐患。另外，还存在热稳定性降低、比重增大的隐患。因此，优选将Nb2O5的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Ta2O5的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。另外，Ta2O5的含量的下限优选为0％。Ta2O5是有助于玻璃的高折射率化的成分，另外，也是具有改善玻璃的热稳定性的作用的玻璃成分。另一方面，Ta2O5的含量变多时，存在玻璃的热稳定性及熔融性降低的隐患，存在比重增大的隐患，而且存在原料成本增大的隐患。因此，优选将Ta2O5的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，WO3的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。另外，WO3的含量的下限优选为0％。WO3是有助于玻璃的高折射率化的成分。另一方面，WO3的含量过多时，存在热稳定性降低、比重增大的隐患，而且存在玻璃的着色增大、透射率降低的隐患。因此，优选将WO3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Bi2O3的含量的上限优选为10％，进一步以8％、6％、4％、2％的顺序更优选。另外，Bi2O3的含量的下限优选为0％。Bi2O3具有可通过适量含有而改善玻璃的热稳定性的作用，而且是有助于玻璃的高折射率化的成分。另一方面，Bi2O3的含量过多时，存在比重增大的隐患，而且存在玻璃的着色增大的隐患。因此，优选将Bi2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Sc2O3的含量优选为2％以下。另外，Sc2O3的含量的下限优选为0％。
在本实施方式的光学玻璃中，HfO2的含量优选为2％以下。另外，HfO2的含量的下限优选为0％。
Sc2O3、HfO2具有提高玻璃的色散性的作用，但是是昂贵的成分。因此，优选将Sc2O3、HfO2的各含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，Lu2O3的含量优选为2％以下。另外，Lu2O3的含量的下限优选为0％。
Lu2O3具有提高玻璃的色散性的作用，但由于分子量大，因此也是导致玻璃的比重增大的玻璃成分。因此，优选将Lu2O3的含量设为上述范围。
在本实施方式的光学玻璃中，GeO2的含量优选为2％以下。另外，GeO2的含量的下限优选为0％。
GeO2具有提高玻璃的色散性的作用，但在通常使用的玻璃成分中，是尤其昂贵的成分。因此，从降低玻璃的制造成本的观点考虑，优选将GeO2的含量设为上述范围。
本实施方式的光学玻璃优选主要由上述的玻璃成分、即SiO2、TiO2、La2O3、B2O3、P2O5、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Y2O3、Gd2O3、Yb2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3、Bi2O3、Sc2O3、HfO2、Lu2O3及GeO2构成，上述的玻璃成分的合计含量优选为95％以上，更优选为98％以上，进一步优选为99％以上，更进一步优选为99.5％以上。
本实施方式的光学玻璃优选基本上由上述玻璃成分构成，但也可以在不妨碍本发明的作用效果的范围内含有其它成分。另外，在本发明中，不排除不可避免的杂质的含有。
(其它成分)
除了上述成分以外，本实施方式的光学玻璃还可以含有少量的作为澄清剂的Sb2O3、CeO2等。需要说明的是，在本说明书中，澄清剂的含量以外加比例表示，不包含在以氧化物基准表示的全部玻璃成分的合计含量中。因此，将除澄清剂以外的全部玻璃成分的合计含量设为100质量％时的澄清剂的总量优选为1质量％以下，更优选设为0.5质量％以下、进一步优选设为0.1质量％以下。澄清剂的含量也可以为0质量％。
Cd、As、Th等是可能会造成环境负担的成分。
因此，CdO、ThO2、As2O3的各含量优选为0～0.1％，更优选为0～0.05％，进一步优选为0～0.01％，特别优选实质上不含CdO、ThO2、As2O3。
此外，本实施方式的光学玻璃可在可见光区的宽范围内得到高的透射率。为了有效利用这样的特长，优选不包含着色性的元素。作为着色性的元素，可例示出Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Eu、Nd、Er等。所有元素均优选小于100质量ppm，更优选为0～80质量ppm，进一步优选为0～50质量ppm以下，特别优选实质上不含有。
另外，Ga、Te、Tb等是不需要导入的成分，也是高价的成分。因此，以质量％表示的Ga2O3、TeO2、TbO2的含量的范围分别均优选为0～0.1％，更优选为0～0.05％，进一步优选为0～0.01％，更进一步优选为0～0.005％，更进一步优选为0～0.001％，特别优选实质上不含有。
(玻璃特性)
[折射率nd]
在本实施方式中，可以提供折射率nd高的光学玻璃。在本实施方式的光学玻璃中，折射率nd的下限优选为1.900，也可以为1.910、1.915、1.920、1.925、1.930、1.935、或1.940。另外，折射率nd的上限优选为2.050，也可以为2.000、1.990、1.985、1.980、1.975、1.970、1.965、或1.960。
[阿贝数νd]
在本实施方式的光学玻璃中，阿贝数νd的下限优选为22.0，也可以为22.5、23.0、23.5、24.0、24.2、24.4、24.6、24.8、或25.0。另外，阿贝数νd的上限优选为30.0，也可以为29.5、29.0、28.5、28.0、27.8、27.6、27.4、27.2、或27.0。从与具有不同的光学常数的透镜组合而对色差进行补正的观点考虑，优选将阿贝数νd设为上述范围。
[相对部分色散Pg,F]
在本实施方式的光学玻璃中，相对部分色散Pg,F的上限优选为0.6250，进一步以0.6240、0.6230、0.6220、0.6210、0.6200的顺序更优选。通过将相对部分色散Pg,F设为上述范围，可得到适于高阶的色差补正的光学玻璃。另外，相对部分色散Pg,F的下限优选为0.6030，进一步以0.6040、0.6050、0.6060、0.6070的顺序更优选。
另外，在本实施方式的光学玻璃中，偏差ΔPg,F的上限优选为0.0200，进一步以0.0190、0.0180、0.0170、0.0160、0.0150、0.0140的顺序更优选。通过将偏差ΔPg,F设为上述范围，可得到适于高阶的色差补正的光学玻璃。另外，偏差ΔPg,F的下限优选为0.030，进一步以0.040、0.050、0.060、0.070的顺序更优选。
[比重]
在本实施方式中，可以提供比重得到了降低的光学玻璃。在本实施方式的光学玻璃中，比重的上限优选为5.20，进一步以5.10、5.00，4.99、4.97、4.95、4.90、4.80、4.70、4.60、4.50的顺序更优选。比重的下限没有特别限定，通常为3.80，优选为3.90，更优选为4.00。
[玻璃化转变温度Tg]
就本实施方式的光学玻璃而言，从减轻对退火炉、成型模具的负担的观点考虑，玻璃化转变温度Tg的上限优选为800℃，进一步以790℃、780℃、770℃、760℃、750℃、740℃、730℃的顺序更优选。另一方面，玻璃化转变温度高的玻璃存在进行切断、切削、磨削、抛光等玻璃的机械加工时不易破损的倾向，因而优选。因此，从提高玻璃的机械加工性的观点考虑，玻璃化转变温度Tg的下限优选为570℃，进一步以580℃、590℃、600℃、610℃、620℃的顺序更优选。
[透射率]
本实施方式的光学玻璃可以是着色极少的光学玻璃。上述光学玻璃适于用作相机透镜等摄像用的光学元件、投影仪等投射用的光学元件的材料。
光学玻璃的着色度一般利用λ70、λ5等表示。对于厚度10.0mm±0.1mm的玻璃试样，在波长200～700nm的范围内测定光谱透射率，将外部透射率达到70％的波长设为λ70，将外部透射率达到5％的波长设为λ5。
在本实施方式的光学玻璃中，λ70优选为550nm以下，进一步以540nm以下、530nm以下、520nm以下、510nm以下、500nm以下的顺序更优选。λ5优选为400nm以下，进一步以395nm以下、390nm以下、385nm以下、380nm以下的顺序更优选。
(玻璃的制造方法)
本实施方式的光学玻璃可以如下所述地得到：称量、调配作为原料的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氢氧化物等，使得获得目标的玻璃组成，充分地混合而制成混合批料，在熔融容器内进行加热、熔融，并进行脱泡、搅拌，制作均质且不含泡的熔融玻璃，对其进行成型而得到光学玻璃。具体而言，可利用公知的熔融法来制造。本实施方式的光学玻璃为高折射率、同时热稳定性也优异，因此，可以利用公知的熔融法、成型法稳定地制造。
(加压成型用玻璃原材料、光学元件坯料及它们的制造方法)
本发明的其它实施方式涉及：
包含本实施方式的光学玻璃的加压成型用玻璃原材料；和
包含本实施方式的光学玻璃的光学元件坯料。
根据本发明的另一个实施方式，还提供：
具备将上述光学玻璃成型为加压成型用玻璃原材料的工序的加压成型用玻璃原材料的制造方法；
具备使用加压成型模具对上述光学玻璃加压成型用玻璃原材料进行加压成型而制作光学元件坯料的工序的光学元件坯料的制造方法；
具备将上述光学玻璃成型为光学元件坯料的工序的光学元件坯料的制造方法。
光学元件坯料是指，与目标的光学元件的形状近似、并在光学元件的形状上加上了抛光料(会通过抛光而除去的表面层)、根据需要加上了磨削料(会通过磨削而除去的表面层)的光学元件母材。通过对光学元件坯料的表面进行磨削、抛光，从而对光学元件进行精加工。在一个实施方式中，可以通过对将适量上述玻璃熔融而得到的熔融玻璃进行加压成型的方法(称作直压法(direct press method))而制作光学元件坯料。在另一个实施方式中，也可以通过使将适量上述玻璃熔融而得到的熔融玻璃凝固而制作光学元件坯料。
另外，在另一个实施方式中，可以通过制作加压成型用玻璃原材料、并对制作的加压成型用玻璃原材料进行加压成型而制作光学元件坯料。加压成型用玻璃原材料的加压成型可通过利用加压成型模具对加热而处于软化的状态的加压成型用玻璃原材料进行加压的公知方法进行。加热、加压成型均可以在大气中进行。通过在加压成型后进行退火而减少玻璃内部的应变，可以得到均质的光学元件坯料。
就加压成型用玻璃原材料而言，除了保持其原有状态而直接供于用于制作光学元件坯料的加压成型的被称作加压成型用玻璃料滴(glass gob)的原材料以外，还包括在实施切割、磨削、抛光等机械加工并经过加压成型用玻璃料滴后供于加压成型的原材料。作为切割方法，包括下述方法：对玻璃板表面的要切割的部分通过被称作划线的方法形成槽，从形成有槽的一面的背面向槽的部分施加局部的压力，在槽的部分将玻璃板切开的方法；利用切割刀切割玻璃板的方法等。另外，作为磨削、抛光方法，可举出滚筒抛光等。
可以通过例如将熔融玻璃浇铸到铸模中并成型为玻璃板，将该玻璃板切割成多片玻璃片，从而制作加压成型用玻璃原材料。或者，也可以将适量的熔融玻璃成型而制作加压成型用玻璃料滴。还可以通过将加压成型用玻璃料滴再加热、软化并进行加压成型而制作，从而制作光学元件坯料。将玻璃再加热、软化并进行加压成型从而制作光学元件坯料的方法相对于直压法而言，被称作再热压法(reheat press method)。
(光学元件及其制造方法)
本发明的另一个实施方式涉及：
包含本实施方式的光学玻璃的光学元件。
上述光学元件使用上述光学玻璃而制作。在上述光学元件中，也可以在玻璃表面形成有例如防反射膜等多层膜等一层以上的涂层。
另外，根据本发明的一个实施方式，还可以提供：
具备通过对上述的光学元件坯料进行磨削和/或抛光而制作光学元件的工序的光学元件的制造方法。
在上述光学元件的制造方法中，磨削、抛光采用公知的方法即可，通过在加工后将光学元件表面充分清洗、干燥等，从而可以得到内部品质及表面品质高的光学元件。这样一来，可得到由上述玻璃形成的光学元件。作为光学元件，可例示出球面透镜、非球面透镜、微透镜等各种透镜、棱镜等。
另外，由上述光学玻璃形成的光学元件也适宜用作构成接合光学元件的透镜。作为接合光学元件，可例示出将透镜彼此接合而成的元件(接合透镜)、将透镜与棱镜接合而成的元件等。例如，接合光学元件可通过下述方法制作：对待接合的2个光学元件的接合面以使它们的形状成为反转形状的方式精密地进行加工(例如球面抛光加工)，涂布用于接合透镜的粘接的紫外线固化型粘接剂，使它们贴合后透过透镜照射紫外线，使粘接剂固化，由此制作接合光学元件。为了如此地制作接合光学元件，优选上述玻璃。可使用阿贝数νd不同的多种光学玻璃分别制作待接合的多个元件，并进行接合，由此制成适于补正色差的元件。
(导光板、图像显示装置)
本发明的另一个实施方式涉及：
包含本实施方式的光学玻璃的导光板；
图像显示装置，其包含：图像显示元件、和对从上述图像显示元件射出的光进行导光的导光板，其中，上述导光板是包含本实施方式的光学玻璃的导光板。
关于图像显示装置的具体方式，在后面叙述。
实施例
以下，结合实施例更详细地说明本发明。但本发明并不限定于实施例所示的实施方式。
(实施例1)
按照以下的顺序制作具有表1(1)～(2)、表2(1)～(2)、表3(1)～(2)、表4(1)～(2)、表5(1)～(2)、表6(1)～(2)及表7(1)～(2)所示的玻璃组成的玻璃样品并进行了各种评价。
首先，准备与玻璃的构成成分对应的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氢氧化物、氧化物及硼酸等作为原材料，以使所得光学玻璃的玻璃组成达到表1(1)～(2)、表2(1)～(2)、表3(1)～(2)、表4(1)～(2)、表5(1)～(2)、表6(1)～(2)及表7(1)～(2)所示的各组成的方式称量、调配上述原材料，并将原材料充分地混合。将如此得到的调配原料(批原料)投入铂坩埚，于1200～1450℃进行加热而制成熔融玻璃，进行搅拌以谋求均质化，澄清后，将熔融玻璃浇铸至预热到了适当温度的模具中。将浇铸后的玻璃自然冷却至玻璃化转变温度附近后立即放入退火炉，于玻璃化转变温度Tg附近的温度进行1小时的热处理而进行了退火处理后，在炉内自然冷却至室温，由此得到了玻璃样品。
[玻璃成分组成的确认]
对于得到的玻璃样品，通过电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP-AES)测定各玻璃成分的含量，确认了与表1(1)～(2)、表2(1)～(2)、表3(1)～(2)、表4(1)～(2)、表5(1)～(2)、表6(1)～(2)及表7(1)～(2)所示的各组成一致。
通过以下所示的方法测定了光学玻璃的各特性。
(i)折射率nd、阿贝数νd
对以降温速度-30℃/小时降温而得到的玻璃，通过日本光学硝子工业会标准的折射率测定法，测定了折射率nd及阿贝数νd。
(ii)相对部分色散Pg,F
使用g线、F线、c线下的各折射率ng、nF、nC，基于下式计算出了相对部分色散Pg,F。
Pg,F＝(ng-nF)/(nF-nC)
(iii)相对部分色散Pg,F的偏差ΔPg,F
使用相对部分色散Pg,F及阿贝数νd，基于下式进行了计算。
ΔPg,F＝Pg,F+(0.0018×νd)-0.6483
(iv)比重
通过阿基米德法进行了测定。
(v)玻璃化转变温度Tg
将玻璃用乳钵充分粉碎，作为试样，使用Rigaku株式会社制造的差示扫描量热分析装置(DSC8271)，将升温速度设为10℃/分，测定了玻璃化转变温度Tg。
(vi)透射率(λ70及λ5)
对于厚度10.0mm±0.1mm的样品，在波长200～700nm的范围内测定了光谱透射率。将外部透射率达到70％的波长设为λ70，将外部透射率达到5％的波长设为λ5。
(实施例2)
使用实施例1中制作的各玻璃样品制作了加压成型用玻璃块(玻璃料滴)。将该玻璃料滴在大气中加热、软化，用加压成型模具进行加压成型，制作了透镜坯料(光学元件坯料)。将制作的透镜坯料从加压成型模具中取出，进行退火，并进行包括抛光的机械加工，制作了由实施例1中制作的各玻璃样品形成的球面透镜。
(实施例3)
对期望量的在实施例1中制作的熔融玻璃，用加压成型模具进行加压成型，制作了透镜坯料(光学元件坯料)。将制作的透镜坯料从加压成型模具中取出，进行退火，并进行包括抛光的机械加工，制作了由实施例1中制作的各玻璃样品形成的球面透镜。
(实施例4)
对使在实施例1中制作的熔融玻璃凝固而制作的玻璃块(光学元件坯料)进行退火，并进行包括抛光的机械加工，制作了由实施例1中制作的各玻璃样品形成的球面透镜。
(实施例5)
使在实施例2～4中制作的球面透镜与由其它种类的玻璃形成的球面透镜贴合，制作了接合透镜。
(实施例6)
图1是示出作为包含图像显示元件和导光板的图像装置的一例的头戴式显示器的构成示意图。通过以下的方法制作了具有图1所示的构成的头戴式显示器1。
将表1(1)～(2)、表2(1)～(2)、表3(1)～(2)、表4(1)～(2)、表5(1)～(2)、表6(1)～(2)及表7(1)～(2)中记载的各光学玻璃加工成长50mm×宽20mm×厚1.0mm的矩形薄板状，得到了导光板10。
将该导光板安装于图1所示的头戴式显示器1(以下，简称为“HMD1”)。图1(a)是HMD1的正面侧立体图，图1(b)是HMD1的背面侧立体图。如图1(a)及图1(b)所示，在佩戴于使用者的头部的眼镜型框架2的正面部安装有眼镜镜片3。在眼镜型框架2的安装部2a安装有用于照明图像的背光灯4。在眼镜型框架2的镜腿部分设置有用于映出图像的信号处理设备5及再现声音的扬声器6。构成从信号处理设备5的电路伸出的布线的FPC(柔性印刷电路，Flexible Printed Circuits)7沿着眼镜型框架2进行布线。显示元件单元(例如液晶显示元件)20通过FPC7布线至使用者的两眼中央位置，并且以使显示元件单元20的大致中心部配置于背光灯4的光轴线上的方式保持。显示元件单元20以位于导光板10的大致中央部的方式与导光板10相对地固定。另外，在位于使用者的眼前的部位，HOE(全息光学元件，Holographic Optical Element)32R、32L(第1光学元件)分别通过粘接等而密合固定于导光板10的第1面10a上。在夹着导光板10而与显示元件单元20相对的位置，HOE52R、52L层叠于导光板10的第2面10b上。
图2是示意性地示出图1所示的HMD1的构成的侧视图。需要说明的是，在图2中，为了使附图明了，仅示出了主要部分，省略了眼镜型框架2等的图示。如图2所示，HMD1夹着连结图像显示元件24与导光板10的中心的中心线X而具有左右对称的结构。另外，从图像显示元件24入射至导光板10的各波长的光如后所述那样被分成两部分并分别被导光至使用者的右眼、左眼。被导光至各眼的各波长的光的光路也夹着中心线X而大致左右对称。
如图2所示，背光灯4具有激光光源21、扩散光学系统22及微透镜阵列23。显示元件单元20是具有图像显示元件24的图像生成单元，例如以场序(Field Sequential)方式驱动。激光光源21具有与R(波长436nm)、G(波长546nm)、B(波长633nm)的各波长对应的激光光源，以高速依次照射各波长的光。各波长的光入射至扩散光学系统22、微透镜阵列23，被转换成没有光量不均的均匀的高指向性的平行光束，垂直入射至图像显示元件24的显示面板面。
图像显示元件24例如为以场序方式驱动的透射型液晶(LCDT-LCOS)面板。图像显示元件24对各波长的光施加与信号处理设备5的图像引擎(不图示)所生成的图像信号相对应的调制。利用图像显示元件24的有效区域的像素被调制后的各波长的光以给定的光束截面(与上述有效区域大致相同的形状)被入射至导光板10。需要说明的是，图像显示元件24也可以置换为例如DMD(数字微镜器件，Digital Mirror Device)、反射型液晶(LCOS)面板、MEMS(微机电系统，Micro Electro Mechanical Systems)、有机EL(Electro-Luminescence，电致发光)、无机EL等其它方式的显示元件。
显示元件单元20不限定于场序方式的显示元件，也可以制成同步式的显示元件(在射出面前表面具有给定排列的RGB滤色器的显示元件)的图像生成单元。在该情况下，光源例如可使用白色光源。
如图2所示，通过图像显示元件24调制后的各波长的光从第1面10a依次入射至导光板10内部。在导光板10的第2面10b上层叠有HOE52R和52L(第2光学元件)。HOE52R及52L例如是具有矩形状的反射型的体积相位型HOE，其具有将三片分别记录有与R、G、B的各波长的光对应的干涉条纹的光敏聚合物层叠而成的构成。即，HOE52R及52L以具有使R、G、B的各波长的光衍射、并使除此以外的波长的光透射的波长选择功能的方式构成。
HOE32R及32L也是反射型的体积相位型HOE，具有与HOE52R及52L相同的层结构。对于HOE32R及32L、与52R及52L而言，例如干涉条纹图案的间距可以大致相同。
HOE52R与52L以彼此的中心一致、且干涉条纹图案180(deg)反转的状态层叠在一起。并且，在层叠在一起的状态下，以其中心与中心线X一致的方式通过粘接等而密合固定于导光板10的第2面10b上。通过图像显示元件24调制后的各波长的光经由导光板10被依次入射至HOE52R、52L。
对于HOE52R、52L而言，为了分别将依次入射的各波长的光导入至右眼、左眼，赋予给定的角度而进行衍射。通过HOE52R、52L而衍射的各波长的光分别在导光板10与空气的界面反复进行全反射，在导光板10内部传播，并入射至HOE32R、32L。此处，HOE52R、52L对各波长的光赋予相同的衍射角。因此，对导光板10的入射位置大致相同的(或根据其它表现，从图像显示元件24的有效区域内的大致同一坐标射出的)全部波长的光在导光板10内部的大致相同的光路传播，并入射至HOE32R、32L上的大致相同位置。根据另一观点，HOE52R、52L以使在图像显示元件24的有效区域显示的图像在该有效区域内的像素位置关系在HOE32R、32L上忠实再现的方式使RGB的各波长的光衍射。
像这样地，在本实施例中，HOE52R、52L分别以使从图像显示元件24的有效区域内的大致同一坐标射出的全部波长的光入射至HOE32R、32L上的大致相同位置的方式进行衍射。或者，HOE52R、52L也可以构成为使得衍射能够如下地进行：使在图像显示元件24的有效区域内相对错开的原本会形成同一像素的全部波长的光入射至HOE32R、32L上的大致相同位置。
入射至HOE32R、32L上的各波长的光通过HOE32R、32L而被衍射，并从导光板10的第2面10b大致垂直地依次射出至外部。像这样地作为大致平行光射出的各波长的光分别作为通过图像显示元件24生成的图像的虚像I在使用者的右眼视网膜、左眼视网膜上成像。另外，也可以对HOE32R、32L赋予电容器作用，以使使用者能够观察到放大图像的虚像I。即，也可以像入射至HOE32R、32L的周边区域的光那样以靠近瞳孔的中心的方式形成角度而射出，并在使用者的视网膜上成像。或者，为了使使用者观察放大图像的虚像I，HOE52R、52L也可以以使在HOE32R、32L上的像素位置关系相对于在图像显示元件24的有效区域显示的图像在该有效区域内的像素位置关系成为放大的相似形状的方式将RGB的各波长的光衍射。
折射率越高，在导光板10内前进的光的空气换算光路长越短，因此，通过使用折射率高的上述各光学玻璃，能够加大相对于图像显示元件24的宽度而言的表观的视角。此外，虽然折射率高，但由于比重被抑制在了低水平，因此可以提供轻质但可获得上述效果的导光板。
将如此得到的导光板10导入HMD1，在眼点的位置对图像进行了评价，结果可以以广视角观察到高亮度且高对比度的图像。
需要说明的是，由上述各光学玻璃形成的导光板可以用于透视的透射型头戴式显示器、非透射型头戴式显示器等。
这些头戴式显示器由于导光板由高折射率低比重的玻璃形成，由此，由广视角带来的沉浸感优异，适于作为与信息终端组合使用、用于提供AR(Augmented Reality：增强现实)等、或用于提供电影鉴赏、游戏、VR(Virtual Reality：虚拟现实)等的图像显示装置。
在本实施例中，以头戴式显示器为例进行了说明，但也可以将上述导光板安装于其它图像显示装置。
本实施方式的光学玻璃为低比重光学玻璃，因此，各透镜的重量均比具有同等光学特性、大小的透镜小，适于用作各种摄像设备，特别是出于能够节能的理由等而适于用作自动对焦式的摄像设备用光学玻璃。
应该理解的是，本次公开的实施方式全部是示例性的，并不构成限制。本发明的范围由权利要求书、而不是上述的说明界定，旨在包括与权利要求等同的含义及范围内的全部变形。
例如，对于上述例示的玻璃组成，通过进行说明书中记载的组成调整，可以制作本发明的一个方式的光学玻璃。
另外，当然可以将说明书中例示出的或作为优选的范围记载的事项中的2个以上任意组合。
Claims (2)
1.一种光学玻璃，其中，
SiO2的含量相对于SiO2、B2O3及P2O5的合计含量的质量比[SiO2/(SiO2+B2O3+P2O5)]为0.39以上，
Nb2O5的含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[Nb2O5/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.17以上，
BaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[BaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.72以下，
CaO的含量相对于MgO、CaO、SrO及BaO的合计含量的质量比[CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.66以下，
TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量[TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3]为23质量％以上，
La2O3、Gd2O3、Y2O3及Yb2O3的合计含量相对于TiO2、Nb2O5、Ta2O5、WO3及Bi2O3的合计含量的质量比[(La2O3+Gd2O3+Y2O3+Yb2O3)/(TiO2+Nb2O5+Ta2O5+WO3+Bi2O3)]为0.35以上，
SiO2的含量为25质量％以下，
TiO2的含量为30质量％以下，
La2O3的含量为40质量％以下，
该光学玻璃实质上不含Pb。
2.一种光学元件，其包含权利要求1所述的光学玻璃。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023-028767 | 2023-02-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118545905A true CN118545905A (zh) | 2024-08-27 |
Family
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication |