JPWO2021172484A5

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Publication number: JPWO2021172484A5
Application number: JP2022503732A
Authority: JP
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2041-02-26

Description

ＺｒＯ_２含有量は、望ましい光学恒数の実現および部分分散特性改善の観点から、７．６３％以下であり、７．６３％未満であることが好ましく、７．６０％以下、７．５０％以下、７．４０％以下、７．３０％以下、７．２０％以下、７．１０％以下、７．００％以下、６．９０％以下、６．８０％以下、６．７０％以下、６．６０％以下、６．５０％以下、６．４０％以下、６．３０％以下、６．２０％以下、６．１０％以下、６．００％以下、５．９５％以下、５．９０％以下の順により好ましい。また、ＺｒＯ_２含有量は、より望ましい光学恒数の実現および部分分散特性の更なる改善の観点から、０．００％以上であることが好ましく、０．００％超、０．１０％以上、０．２０％以上、０．３０％以上、０．４０％以上、０．５０％以上、０．６０％以上、０．６５％以上の順により好ましい。

ＳｒＯ含有量は、０．００％以上であることが好ましく、０．１０％以上、０．２０％以上、０．２５％以上、０．２６％以上、０．２７％以上、０．２８％以上、０．２９％以上、０．３０％以上、０．３１％以上の順により好ましい。また、ＳｒＯ含有量は、１５．００％以下であることが好ましく、１２．００％以下、１０．００％以下、９．００％以下、８．５０％以下、８．００％以下、７．５０％以下、７．００％以下、６．５０％以下、６．００％以下の順により好ましい。

（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。
表１に記載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（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）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（ＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔ）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、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。
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など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、導光板が高屈折率低比重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（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ：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（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ：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。

一形態では、ガラス３において、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯの合計含有量に対するＣａＯとＭｇＯとの合計含有量の質量比（（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ））は、０．３５以上であることができる。

Claims

質量基準で、
ＳｉＯ_２含有量が１０．００％以上、
ＣａＯ含有量が５．００％以上、
Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）が０％超、
ＢａＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量（ＢａＯ＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）が３０．００％以下、かつ
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＳｉＯ_２およびＢ_２Ｏ_３の合計含有量の質量比（（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３））が０．７５以下、
である光学ガラス。
Ｂ_２Ｏ_３含有量に対するＬａ_２Ｏ_３含有量の質量比（Ｌａ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３）は１．３０以上である、請求項１に記載の光学ガラス。
Ｌａ_２Ｏ_３含有量に対するＢ_２Ｏ_３含有量の質量比（Ｂ_２Ｏ_３／Ｌａ_２Ｏ_３）は０．７９以下である、請求項１または２に記載の光学ガラス。
Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量の質量比（（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）／（Ｂ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３））は０．５７以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
ＢａＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量は３０．００質量％以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
質量基準で、
ＳｉＯ_２含有量が１０．００％以上、
ＣａＯ含有量が５．００％以上、
Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）が２．９６％以上、
ＢａＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量（ＢａＯ＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）が３０．００％以下、
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＳｉＯ_２およびＢ_２Ｏ_３の合計含有量の質量比（（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３））が０．７５以下、かつ
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＳｉＯ_２とＣａＯとの合計含有量の質量比（（ＳｉＯ_２＋ＣａＯ）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３））が１．０９未満、
である光学ガラス。
Ｂ_２Ｏ_３含有量に対するＬａ_２Ｏ_３含有量の質量比（Ｌａ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３）は１．３０以上である、請求項６に記載の光学ガラス。
Ｌａ_２Ｏ_３含有量に対するＢ_２Ｏ_３含有量の質量比（Ｂ_２Ｏ_３／Ｌａ_２Ｏ_３）は０．７９以下である、請求項６または７に記載の光学ガラス。
Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量の質量比（（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）／（Ｂ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３））は０．５７以上である、請求項６～８のいずれか１項に記載の光学ガラス。
ＢａＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量は３０．００質量％以下である、請求項６～９のいずれか１項に記載の光学ガラス。
質量基準で、
ＺｒＯ_２含有量が７．６３％以下、
Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＺｒＯ_２含有量の質量比（ＺｒＯ_２／（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３））が３．３０以下、
ＳｉＯ_２含有量に対するＢ_２Ｏ_３含有量の質量比（Ｂ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２）が１．００未満、
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＳｉＯ_２とＣａＯとの合計含有量の質量比（（ＳｉＯ_２＋ＣａＯ）／（ＴｉＯ_２＋Ｎｂ_２Ｏ_５＋Ｔａ_２Ｏ_５＋ＷＯ_３＋Ｂｉ_２Ｏ_３））が１．０９以下、かつ
ＭｇＯとＣａＯとの合計含有量に対するＺｎＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量の質量比（（ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ））が１．９８以下、
である光学ガラス。
ＣａＯ含有量は３．００％以上である、請求項１１に記載の光学ガラス。
Ｌｉ_２Ｏ含有量は５．００％以下である、請求項１１または１２に記載の光学ガラス。
Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量に対するＬａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３およびＹ_２Ｏ_３の合計含有量の質量比（（Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３）／（Ｂ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｇｄ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３））は０．５７以上である、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の光学ガラス。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯの合計含有量に対するＣａＯ含有量の質量比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ））は０．３５以上である、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯの合計含有量に対するＣａＯとＭｇＯとの合計含有量の質量比（（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ））は０．３５以上である、請求項１１～１５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
屈折率ｎｄが１．８６０以上である、請求項１～１６のいずれか１項に記載の光学ガラス。
アッベ数νｄが２２．００～３０．００の範囲である、請求項１～１７のいずれか１項に記載の光学ガラス。
比重ｄが４．１００以下である、請求項１～１８のいずれか１項に記載の光学ガラス。
屈折率ｎｄに対する比重ｄの比であるｄ／ｎｄが４．３５以下である、請求項１～１９のいずれか１項に記載の光学ガラス。
請求項１～２０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１～２０のいずれか１項に記載の光学ガラスからなる導光板。
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２２に記載の導光板である、画像表示装置。