CN111373291A - 光学玻璃、光学部件和光学设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光学玻璃、使用该光学玻璃的光学部件和光学设备,该光学玻璃是高折射率的玻璃,在与调光部件组合时改善其色调,适合用作穿戴式设备的部件。折射率为1.55以上、CIELab表示的A光源下的色度b*满足b*>4.8的光学玻璃(11),具有将该光学玻璃(11)和调光部件(12)重叠的构成的光学部件(10),以及使用该光学部件(10)的光学设备。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃、光学部件和光学设备。
背景技术
作为用于穿戴式设备、例如带投影仪的眼镜、眼镜型或护目型显示器、虚拟现实扩展现实显示装置、虚像显示装置等的光学玻璃,为了减少装置整体的重量,在使玻璃的板厚薄板化时需要是高强度。作为高强度化的方法,可举出使用强度高的组成或将玻璃化学强化的方法等。
另外,在这样的穿戴式设备中,有时使在影像引擎生成的影像导光到玻璃等透明体而导入眼球,此时,外界明亮时难以看到影像。因此,已知有将与外界的亮度相匹配地改变透射率的调光部件与上述光学玻璃(石英玻璃、BK7(硼硅酸玻璃))进行组合的技术(例如参照专利文献1和2参照)。
这样的将调光部件和光学玻璃组合而得到的光学设备根据外界的亮度使光的透射率变动,能够调节为容易看到影像等的亮度。由此,不受使用环境的限制,能够在更广阔的环境下使用。此时,调光部件中,已知有作为透射条件下的透射率高的利用了电致显色的调光部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6145966号公报
专利文献2:特开2015-177405号公报。
发明内容
然而,该利用了电致显色的调光部件虽然能够通过通电状态使透射率变动,但遮光时大多呈带蓝色的颜色。
而且,作为与该调光部件组合的强度高的光学玻璃(保护玻璃),一般使用着色少的玻璃。上述石英玻璃、BK7具有在从紫外区域到红外区域的广波长区域透射率高,整个可视区域的透射率均为80%以上的透明性。因此,将该光学玻璃与上述调光部件组合而成为穿戴式设备时,存在通过穿戴式设备而看到的影像为带蓝色的颜色,非自然的颜色,影像的颜色再现性会降低的课题。
另外,作为用于穿戴式设备的光学玻璃,从图像的广角化、高亮度·高对比度化、导光特性提高、衍射光栅的加工容易性等方面考虑,需要为高折射率。
本发明为了消除上述的课题而完成,目的在于提供一种光学玻璃、使用该光学玻璃的光学部件和光学设备,该光学玻璃是高折射率的玻璃,与调光部件组合时改善其色调,适合于穿戴式设备的部件。
本发明的光学玻璃的特征在于,折射率为1.55以上,CIELab表示的、A光源下的色度b*满足b*≥4.8。
另外,本发明的其它的光学玻璃的特征在于,折射率为1.55以上,CIELab表示的、A光源下的色度b*相对于色度a*的绝对值的比(b*/|a*|)为b*/|a*|≥0.55,并且满足b*≥0.1。
本发明的光学部件的特征在于具有将本发明的光学玻璃和调光部件重叠的构成。
另外,本发明的光学设备的特征在于使用本发明的光学部件。
本发明的光学玻璃的折射率为1.55以上,所以适合作为用于穿戴式设备的光学玻璃,并且,通过使其色度b*为规定的特性,从而在形成为与调光部件组合的构成并通过这样的构成观察外界时,能够看到自然的色调。
因此,通过使用该光学玻璃,从而与调光部件组合的光学部件以及光学设备制成穿戴式设备时,能够形成提高了影像的色调再现性的制品。
附图说明
图1是表示本发明的光学部件的简要结构的图。
图2是用于说明将本发明的光学部件应用于头戴显示器时的构成和功能的图。
图3是针对本发明的第2实施方式的光学玻璃的色度,显示色度图的色度范围的图。
图4是针对本实施例和比较例中得到的光学部件的色度,绘制成色度图的一部分放大图。
具体实施方式
以下,对本发明的光学玻璃、光学部件和光学设备的实施方式进行说明。
[光学玻璃]
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式的光学玻璃具有1.55以上的高折射率(nd)。折射率(nd)为1.55以上,因此本实施方式的光学玻璃作为用于穿戴式设备的光学玻璃在图像的广角化、高亮度·高对比度化、导光特性提高、衍射光栅的加工容易性等方面是适宜的。并且,作为用于车载用照相机、机器人用视觉传感器等用途的小型且拍摄视角广的拍摄玻璃透镜,由于其更小型且拍摄更广的范围而适宜。该折射率(nd)优选为1.60以上,更优选为1.65以上,进一步优选为1.68以上,进一步优选为1.70以上,进一步优选为1.72以上,进一步优选为1.74以上,进一步优选为1.76以上,进一步优选为1.78以上,特别优选为1.80以上。
另一方面,本实施方式的光学玻璃的折射率(nd)优选为2.0以下。通过使折射率(nd)为2.0以下,容易降低密度,因此容易提高强度,并且容易降低失透温度因而容易得到优选的制造特性。该折射率(nd)优选为1.95以下,更优选为1.90以下,进一步优选为1.85以下,更进一步优选为1.81以下。
另外,本实施方式的光学玻璃优选波长450nm、550nm、650nm和750nm下的透光率全部为70%以上。由于透光率为70%以上,所以本实施方式的光学玻璃作为用于穿戴式设备的光学玻璃在图像的高亮度·高对比度化、导光特性提高等方面是适宜的。该透光率优选为75%以上,更优选为80%以上,进一步优选为82%以上,特别优选为85%以上。
应予说明,本说明书的透光率是针对光学玻璃,利用分光光度计(Hitachi High-Technologies公司制U-4100)测定的值。
本实施方式的光学玻璃的CIELab表示的A光源下的色度b*满足b*≥4.8。如此通过该光学玻璃的色度b*满足上述关系,在与后述的调光部件重叠时,能够改善观察到的色调。即,对于后述的、具有将光学玻璃和调光部件重叠的构成的光学部件,其调光部件遮光时的CIELab表示的A光源下的色度aC*、bC*均接近0,通过该光学部件看到影像等时的色调为自然的色调。
应予说明,本说明书的CIELab表示为由国际照明委员会(CIE)规范化的CIE 1976(L*a*b*)色彩空间(CIELAB)。本申请中是指A光源下的亮度(L*)、A光源下的反射光的色度(a*,b*)。
该光学玻璃的色度b*为b*≥4.8。通过该色度b*满足b*≥4.8,从而将调光部件置于遮光(着色)状态时,通过具有将光学玻璃和调光部件重叠的构成的光学部件观看影像等时的色调接近于自然的色调。优选为b*≥5,更优选为b*≥5.5,进一步优选为b*≥6,进一步优选为b*≥7,进一步优选为b*≥8,特别优选为b*≥10。
另外,该光学玻璃的色度b*优选为b*≤15。通过该色度b*满足b*≤15,在将调光部件置于遮光(着色)状态时,通过具有将光学玻璃和调光部件重叠的构成的光学部件而观看影像等时的色调接近于自然的色调。该光学玻璃的色度b*优选为b*≤14,更优选为b*≤13,进一步优选为b*≤12,特别优选为b*≤11。
本实施方式的光学玻璃是与后述的调光部件重叠而使用的,通过这样重叠而使用,能够使上述观察的影像等的色调作为自然的色调而识别。
并且,从提高制造的容易度、提高强度等观点考虑,本实施方式的光学玻璃优选具有以下的特性。
本实施方式的光学玻璃的Tg优选为800℃以下。若通过将本实施方式的光学玻璃设为上述的范围的Tg,则冲压成型和再拉伸成型的成型性良好。该Tg更优选为760℃以下,进一步优选为720℃以下,进一步更优选为680℃以下,特别优选为640℃以下。
另外,本实施方式的光学玻璃的Tg优选为500℃以上。若将本实施方式的光学玻璃设为上述的范围的Tg,则高温工序中使用玻璃时挠曲等受到抑制。该Tg更优选为520℃以上,进一步优选为540℃以上,进一步更优选为560℃以上,特别优选为580℃以上。
该光学玻璃的Tg例如可以通过热膨胀法等公知的方法求得。
本实施方式的光学玻璃的杨氏模量(E)优选为60GPa以上。若具有这样的特性,则作为薄玻璃板用于穿戴式设备时、作为透镜用于车载用照相机、机器人用视觉传感器等的情况下,具有挠曲少的优点。
从减少玻璃的挠曲量的观点考虑,该E更优选为70GPa以上,进一步优选为80GPa以上,更进一步优选为85GPa以上,特别优选为90GPa以上。另外,本实施方式的光学玻璃的杨氏模量(E)优选为140GPa以下。若具有这样的特性,则用辊等运送玻璃时的挠曲量变少,能够减少玻璃的破裂等麻烦。从使玻璃难以破裂的观点考虑,该E更优选为120GPa以下,进一步优选为100GPa以下,更进一步优选为95GPa以下,特别优选为90GPa以下。
另外,本实施方式的光学玻璃的50~350℃的热膨胀系数(α)优选为50(×10-7/K)以上。本实施方式的光学玻璃为上述的范围的α时,与周边部件的膨胀匹配性良好。该α更优选为60(×10-7/K)以上,进一步优选为70(×10-7/K)以上,进一步更优选为80(×10-7/K)以上,特别优选为90(×10-7/K)以上。
另外,本实施方式的光学玻璃的α优选为150(×10-7/K)以下。本实施方式的光学玻璃为上述的范围的α时,能够不易发生冷却时的破裂。该α更优选为120(×10-7/K)以上,进一步优选为110(×10-7/K)以下,进一步更优选为100(×10-7/K)以下,特别优选为95(×10-7/K)以下。
本实施方式的光学玻璃优选厚度为0.01mm以上的玻璃板。若厚度为0.01mm以上,则抑制因光学玻璃的自重导致的挠曲。该厚度更优选为0.1mm以上,进一步优选为0.3mm以上,更进一步优选为0.5mm以上,特别优选为0.7mm以上。另一方面,若厚度为2.0mm以下,则容易使光学部件整体轻型化。该厚度更优选为1.5mm以下,进一步优选为1.0mm以下,更进一步优选为0.8mm以下,特别优选为0.6mm以下。
本实施方式的光学玻璃优选为玻璃板的形状,在为玻璃板的情况下,其一个主表面的面积优选为8cm2以上。若该面积为8cm2以上,则能够配置多个光学元件,生产率提高。该面积更优选为30cm2以上,进一步优选为170cm2以上,更进一步优选为300cm2以上,特别优选为1000cm2以上。另一方面,若面积为6500cm2以下则容易进行玻璃板的操作,能够抑制玻璃板的操作时、加工时的破损。该面积更优选为4500cm2以下,进一步优选为4000cm2以下,更进一步优选为3000cm2以下,特别优选为2000cm2以下。
另外,本实施方式的光学玻璃的一个主表面的表面粗糙度Ra优选为2nm以下。若为该范围的Ra,则能够在一个主表面使用刻印技术等形成所希望形状的纳米结构,并且得到所希望的导光特性。该Ra更优选为1.7nm以下,进一步优选为1.4nm以下,进一步更优选为1.2nm以下,特别优选为1.0nm以下。这里,表面粗糙度Ra是由JIS B0601(2001年)定义的算数平均粗糙度。本说明书中是将使用原子力显微镜(AFM)测定10μm×10μm的不同的3个区域得到的结果进行平均而得的值。
[玻璃成分]
接下来,对本实施方式的光学玻璃可含有的各成分的组成范围的一个实施方式详细进行说明。本说明书中,各成分的含量只要没有特别说明,以氧化物基准的相对于玻璃母组成总质量的质量%表示。这里玻璃母组成是不包括Sb2O3和SnO2的成分。
作为本实施方式的光学玻璃中的满足高折射率且透光率良好且进而熔解性高的特性的母组成,例如可举出以氧化物基准的质量%表示含有如下成分的组成:作为玻璃形成成分的选自SiO2、B2O3和P2O5中的至少1种5~80质量%,作为修饰氧化物的选自MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Li2O、Na2O、K2O、Cs2O、Ln2O3(Ln为选自Y、La、Gd、Yb和Lu中的至少1种)中的至少1种的氧化物合计5~70质量%,作为中间氧化物的选自Al2O3、TiO2、ZrO2、WO3、Bi2O3、TeO2、Ta2O5、Nb2O5中的至少1种的氧化物合计0~50质量%。
作为这样的光学玻璃的组成,具体而言可举出(1)La-B系、(2)SiO2系、(3)P2O5系的光学玻璃。应予说明,玻璃组成的含量的说明中,仅“%”“ppm”的表述除了有特别说明的情况是指“质量%”“质量ppm”。
作为(1)La-B系,例如将母组成的合计设为100%时,可例示含有La2O35~70%、B2O35~70%的玻璃。
通过含有La2O3成分5%以上,能够具有所希望的高折射率,且能够减少分散(增大阿贝数)。因此,La2O3成分的含量的下限优选为10%,更优选为15%,进一步优选为20%,进一步优选为30%。
另一方面,通过使La2O3成分的含量为70%以下,能够抑制玻璃的熔融性的降低,提高玻璃的耐失透性。因此,La2O3成分的含量的上限优选为60%,更优选为50%,进一步优选为40%,进一步优选为30%。
B2O3为玻璃形成成分,B2O3的含量以母组成的合计为100%时优选为5~70%。
通过含有B2O3成分5%以上,能够提高玻璃的耐失透性,且能够减少玻璃的分散。因此,B2O3成分的含量的下限优选为10%,更优选为20%,进一步优选为35%。
另一方面,通过使B2O3成分的含量为70%以下,能够容易得到更大的折射率,抑制化学耐久性的恶化。因此,B2O3成分的含量的上限优选为60%,更优选为50%,进一步优选为40%,进一步优选为30%。
MgO为任意成分。MgO的含量在将母组成的合计设为100%时,优选为0~20%。通过含有MgO成分,能够提高玻璃的机械强度。MgO的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为8%以上。如果MgO的含量为20%以下则降低失透温度,得到优选的制造特性。MgO的含量更优选为15%以下,进一步优选为10%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为3%以下。
CaO为任意成分。CaO的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~30%。通过含有CaO成分,能够提高玻璃的化学耐久性。CaO的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果CaO的含量为30%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。CaO的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。
SrO为任意成分。SrO的含量在将母组成的合计设为100%时,优选为0~30%。通过含有SrO成分,能够提高玻璃的折射率。SrO的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果SrO的含量为30%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。SrO的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。
BaO为任意成分。BaO的含量在将母组成的合计设为100%时,优选为0~40%。通过含有BaO成分,能够提高玻璃的折射率。BaO的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果BaO的含量为40%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。BaO的含量更优选为30%以下,进一步优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
ZnO为任意成分。ZnO的含量在将母组成的合计设为100%时,优选为0~30%。通过含有ZnO成分,能够提高玻璃的折射率。ZnO的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果ZnO的含量为30%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。ZnO的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。
Li2O为任意成分。Li2O的含量在将母组成的合计设为100%时,优选为0~15%。若含有Li2O,则能够提高强度(Kc)和抗裂性(CIL)。Li2O的含量更优选为0.5%以上,进一步优选为1%以上,进一步优选为3%以上,特别优选为5%以上。另一方面,如果Li2O的含量为15%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。Li2O的含量优选为10%以下,更优选为7%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为4%以下。
Na2O为任意成分。Na2O的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。如果Na2O的含量为20%以下则可得到良好的抗裂性。Na2O的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下,特别优选为5%以下。本实施方式的光学玻璃含有Na2O的情况下,失透温度降低,可得到优选的制造特性,其含量优选为0.5%以上,更优选为1%以上,进一步优选为2%以上,特别优选为3%以上。
K2O为任意成分。K2O的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。如果K2O的含量为20%以下则可得到良好的抗裂性。K2O的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下。本实施方式的光学玻璃含有K2O的情况下,失透温度降低,可得到优选的制造特性。其含量优选为0.5%以上,更优选为1%以上,进一步优选为2%以上,特别优选为3%以上。
另外,本实施方式的光学玻璃中,作为任意成分可含有碱金属成分(Li2O+Na2O+K2O)。Li2O+Na2O+K2O的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。如果Li2O+Na2O+K2O为2%以上,则玻璃的粘性成为logη=2的温度T2容易变低,熔解温度变低,抑制着色。Li2O+Na2O+K2O优选为4%以上,更优选为6%以上,进一步优选为8%以上,特别优选为10%以上。另外,通过使Li2O+Na2O+K2O的含量为20%以下可降低失透温度,可得到优选的制造特性。Li2O+Na2O+K2O的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为8%以下,特别优选为6%以下。
本实施方式的光学玻璃中,碱金属成分(Li2O、Na2O、K2O)中,Li2O是提高玻璃的强度的成分,但其量越多,T2越容易低,容易失透。因此,本实施方式的光学玻璃中,以基于氧化物基准的质量%的比的值,Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)优选为0.45以下。通过使Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.45以下,T2容易高,难以失透,玻璃的易成型性提高。Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)更优选为0.4以下,进一步优选为0.35以下,特别优选为0.3以下。
Cs2O为任意成分。Cs2O的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。如果Cs2O的含量超过0%则失透温度降低,可得到优选的制造特性。本实施方式的光学玻璃含有Cs2O时,其含量优选为0.5%以上,更优选为1%以上,进一步优选为2%以上,特别优选为3%以上。另一方面,如果Cs2O的含量为20%以下则可得到良好的抗裂性。Cs2O的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为7%以下。
Ln2O3(Ln为选自Y、La、Gd、Yb和Lu中的至少1种)为任意成分。作为Ln2O3的总量的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有Ln2O3,则能够提高玻璃的折射率。作为Ln2O3的总量的含量,优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果Ln2O3的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上降低原料成本。因此,作为总量的含量,优选为55%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
Al2O3为任意成分。Al2O3的含量在将母组成的合计作为100%时为0~55%以下。若含有Al2O3,则能够提高玻璃的强度,并且提高玻璃的稳定性。Al2O3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为8%以上。
另外,如果Al2O3的含量为55%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。Al2O3的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为8%以下,特别优选为5%以下。
TiO2为任意成分。TiO2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有TiO2,则能够提高玻璃的折射率,并且能够提高玻璃的稳定性。另外,TiO2是使玻璃着色的成分,为了增大b*、得到优选的色度而含有。TiO2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果TiO2的含量为55%以下则失透温度降低,可抑制玻璃的着色。TiO2的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
ZrO2为任意成分。ZrO2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有ZrO2,则能够提高玻璃的折射率,并且能够提高化学耐久性。ZrO2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果ZrO2的含量为55%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。ZrO2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
WO3为任意成分。WO3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有WO3,则能够提高玻璃的折射率。另外,WO3是使玻璃着色的成分,为了增大b*、得到优选的色度而含有。WO3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。
另外,如果WO3的含量为55%以下则失透温度降低,可抑制玻璃的着色。WO3的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
Bi2O3为任意成分。Bi2O3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。能够提高含有Bi2O3的玻璃的折射率。另外,Bi2O3是使玻璃着色的成分,可以为了使a*和b*均增大、得到优选的色度而含有。Bi2O3的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上。
另外,如果Bi2O3的含量为55%以下则失透温度降低,可抑制玻璃的着色。Bi2O3的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
TeO2为任意成分。TeO2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。若含有TeO2,则能够提高玻璃的折射率。TeO2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果TeO2的含量为55%以下则能够降低失透温度,在该基础上,降低原料成本。TeO2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
Ta2O5为任意成分。Ta2O5的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。若含有Ta2O5,则能够提高玻璃的折射率。Ta2O5的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果Ta2O5的含量为30%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。Ta2O5的含量优选为25%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
Nb2O5为任意成分。Nb2O5的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有Nb2O5,则能够提高玻璃的折射率。另外,Nb2O5是使玻璃着色的成分,为了增大b*、得到优选的色度而含有。Nb2O5的含量优选为5%以上,更优选为10%以上,进一步优选为15%以上,特别优选为30%以上。
另外,如果Nb2O5的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上,可降低原料成本。Nb2O5的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
作为(2)SiO2系,例如可例示含有SiO210~70%,含有作为高折射率成分的选自Nb2O5、Ta2O5、Li2O、SrO、BaO、TiO2、ZrO2、WO3、Bi2O3、TeO2和Ln2O3(Ln为选自Y、La、Gd、Yb和Lu中的至少1种)中的至少1种1%以上的玻璃。
SiO2为玻璃形成成分。SiO2的含量在将母组成的合计设为100%时为10~70%。SiO2的含量为10%以上,使玻璃的粘性成为logη=2的温度T2为优选的范围,对玻璃赋予高强度和抗裂性,能够提高玻璃的稳定性和化学耐久性。SiO2的含量优选为15%以上,更优选为20%以上,进一步优选为25%以上。另一方面,SiO2的含量为70%以下,能够含有用于得到高折射率的成分。SiO2的含量优选为60%以下,更优选为50%以下,进一步优选为40%以下。
Nb2O5为任意成分。Nb2O5的含量在将母组成的合计设为100%时,通过设为5%以上能够提高玻璃的折射率,并且能够减少阿贝数(vd)。另外,Nb2O5是使玻璃着色的成分,增大b*,为了得到优选的色度而含有。Nb2O5的含量更优选为15%以上,进一步优选为25%以上,特别优选为30%以上。
另外,如果Nb2O5的含量为70%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。Nb2O5的含量优选为60%以下,更优选为55%以下,进一步优选为50%以下。
Ta2O5为任意成分。Ta2O5的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。Ta2O5的含量通过为1%以上而能够提高折射率。Ta2O5的含量更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果Ta2O5的含量为30%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。Ta2O5的含量优选为25%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
另外,本实施方式的光学玻璃中,作为任意成分能够含有碱金属成分(Li2O+Na2O+K2O)。Li2O+Na2O+K2O的含量在将母组成的合计设为100%时为0~20%。如果Li2O+Na2O+K2O为2%以上,则T2容易降低,熔解温度变低,抑制着色。Li2O+Na2O+K2O的含量优选为4%以上,更优选为6%以上,进一步优选为8%以上,特别优选为10%以上。另外,通过将Li2O+Na2O+K2O的含量设为20%以下能够降低失透温度,可得到优选的制造特性。Li2O+Na2O+K2O的含量优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为8%以下,特别优选为6%以下。
本实施方式的光学玻璃中,碱金属成分(Li2O、Na2O、K2O)中,Li2O是提高玻璃的强度的成分,其量多时T2容易变低,容易失透。因此,本实施方式的光学玻璃中,以基于氧化物基准的质量%的比的值,Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)优选为0.45以下。通过使Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)为0.45以下,容易提高T2,难以失透,玻璃的易成型性提高。Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)更优选为0.4以下,进一步优选为0.35以下,特别优选为0.3以下。
Li2O为任意成分。Li2O的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~15%。若含有Li2O,则能够提高强度(Kc)和抗裂性(CIL)。Li2O的含量更优选为0.5%以上,进一步优选为1%以上,进一步优选为3%以上,特别优选为5%以上。另一方面,如果Li2O的含量为15%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。Li2O的含量优选为10%以下,更优选为7%以下,进一步优选为5%以下,特别优选为4%以下。
SrO为任意成分。SrO的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~30%。通过含有SrO成分,能够提高玻璃的折射率。SrO的含量更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果该含量为30%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。SrO的含量更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,进一步优选为10%以下,特别优选为5%以下。
BaO为任意成分。BaO的含量在将母组成的合计设为100%时优选为0~50%。通过含有BaO成分能够提高玻璃的折射率。更优选为1%以上,进一步优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。如果该含量为50%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。BaO的含量更优选为35%以下,进一步优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
TiO2为任意成分。TiO2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。如果含有TiO2,则能够提高玻璃的折射率,能够提高玻璃的稳定性。另外,TiO2是使玻璃着色的成分,为了增大b*、得到优选的色度而含有。TiO2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果TiO2的含量为55%以下则失透温度降低,可抑制玻璃的着色。TiO2的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
ZrO2为任意成分。ZrO2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有ZrO2,提高玻璃的折射率,能够提高化学耐久性。ZrO2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果ZrO2的含量为55%以下则失透温度降低,可得到优选的制造特性。ZrO2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
WO3为任意成分。WO3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有WO3,则能够提高玻璃的折射率。另外,WO3是使玻璃着色的成分,为了增大b*、得到优选的色度而含有。WO3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。
另外,如果WO3的含量为55%以下则失透温度降低,可抑制玻璃的着色。WO3的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
Bi2O3为任意成分。Bi2O3的含量在将母组成的合计设为100%时为0~55%。若含有Bi2O3,则能够提高玻璃的折射率。另外,Bi2O3是使玻璃着色的成分,为了使a*和b*均增大、得到优选的色度而含有。Bi2O3的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。
另外,如果Bi2O3的含量为55%以下则失透温度变低,可抑制玻璃的着色。Bi2O3的含量优选为35%以下,更优选为25%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
TeO2为任意成分。TeO2的含量在将母组成的合计设为100%时为0~30%。若含有TeO2,则能够提高玻璃的折射率。TeO2的含量优选为1%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上,特别优选为15%以上。
另外,如果TeO2的含量为55%以下则能够降低失透温度,在此基础上,降低原料成本。TeO2的含量优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为15%以下,特别优选为10%以下。
通过含有Ln2O3(Ln为选自Y、La、Gd、Yb和Lu中的1种以上),能够提高玻璃的折射率。Ln2O3的含量优选为1%以上,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上,特别优选为10%以上。另一方面,Ln2O3的含量在将母组成的合计设为100%时如果为55%以下则失透温度变低,可得到优选的制造特性。Ln2O3的含量合计优选为35%以下,进一步优选为20%以下,特别优选为15%以下。
(3)作为P2O5系,例如可例示含有P2O5 10~70质量%、含有1%以上的作为高折射率成分的选自Nb2O5、Ta2O5、Li2O、SrO、BaO、TiO2、ZrO2、WO3、Bi2O3、TeO2以及Ln2O3(Ln为选自Y、La、Gd、Yb以及Lu中的至少1种)中的至少1种的玻璃。
P2O5为构成玻璃的玻璃形成成分,其赋予玻璃可制造的稳定性,减少玻璃化转变温度和液相温度的作用大。然而,P2O5的含量在将母组成的合计设为100%时如果小于10%则得不到充分的效果。P2O5的含量优选为15%以上,更优选为20%以上,进一步优选为30%以上,特别优选为40%以上。另外,如果P2O5的含量为70%以下,则可得到良好的化学耐久性。P2O5的含量优选为65%以下,更优选为60%以下,进一步优选为55%以下,特别优选为50%以下。
应予说明,对于高折射率成分,因为与上述(2)SiO2相同,省略说明。
另外,本实施方式的光学玻璃中,为了使该光学玻璃满足上述的色度b*,在上述母组成中也可以配合着色成分。作为此时使用的着色成分,可举出Fe、Cr、Ni、Pt等元素,这些元素可作为单质、离子、氧化物等化合物而含有。
Fe是使玻璃着色的成分,为了增大b*、获得优选的色度而含有。Fe的含量优选为2质量ppm以上,更优选为5质量ppm以上,进一步优选为10质量ppm以上,进一步优选为30质量ppm以上,特别优选为50质量ppm以上。另一方面,通过使Fe的含量为500质量ppm以下,穿戴式设备使用时抑制可见光的吸收,内部透射率提高。Fe的含量优选为300质量ppm以下,更优选为250质量ppm以下,进一步优选为200质量ppm以下,进一步优选为100质量ppm以下,进一步优选为50质量ppm以下,特别优选为30质量ppm以下。
Cr是使玻璃着色的成分,为了使a*和b*均增大、获得优选的色度而含有。Cr的含量优选为0.3质量ppm以上,更优选为0.5质量ppm以上,进一步优选为1质量ppm以上,进一步优选为3质量ppm以上,特别优选为5质量ppm以上。另一方面,通过使Cr的含量为50质量ppm以下,穿戴式设备使用时抑制可见光的吸收,内部透射率提高。Cr的含量优选为30质量ppm以下,更优选为25质量ppm以下,进一步优选为20质量ppm以下,进一步优选为10质量ppm以下,进一步优选为5质量ppm以下,特别优选为3质量ppm以下。
Ni是使玻璃着色的成分,为了增大b*、得到优选的色度而含有。Ni的含量优选为0.3质量ppm以上,更优选为0.5质量ppm以上,进一步优选为1质量ppm以上,进一步优选为3质量ppm以上,特别优选为5质量ppm以上。另一方面,通过使Ni的含量为50质量ppm以下,穿戴式设备使用时可抑制可见光的吸收,内部透射率提高。Ni的含量优选为30质量ppm以下,更优选为25质量ppm以下,进一步优选为20质量ppm以下,进一步优选为10质量ppm以下,进一步优选为5质量ppm以下,特别优选为3质量ppm以下。
Pt是使玻璃着色的成分,为了增大b*、获得优选的色度而含有。该Pt的含量优选为0.3质量ppm以上,更优选为0.5质量ppm以上,进一步优选为1质量ppm以上,进一步优选为3质量ppm以上,特别优选为5质量ppm以上。另一方面,通过使Pt的含量为10质量ppm以下,从而穿戴式设备使用时抑制可见光的吸收,内部透射率提高。Pt的含量优选为30质量ppm以下,更优选为25质量ppm以下,进一步优选为20质量ppm以下,进一步优选为10质量ppm以下,进一步优选为5质量ppm以下,特别优选为3质量ppm以下。
另外本实施方式的光学玻璃优选含有Sb2O3和SnO2中的至少一个。这些并不是必须的成分,但出于折射率特性的调整、熔融性的提高、着色的抑制、透射率的提高、澄清、化学耐久性的提高等目的可以添加。含有这些成分的情况下,这些含量合计优选为5%以下,更优选为3%以下,进一步优选为1%以下,特别优选为0.5%以下。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式的光学玻璃在具有1.55以上的高折射率(nd)这一点具有与第1实施方式的光学玻璃相同的特性,与其色度有关的特性在以下进行说明这一点略微不同。应予说明,关于色度,以与第1实施方式不同的观点进行了规定,但这些实施方式中大量含有重复的玻璃。
并且,通过光学玻璃的色度a*、b*满足这样的特性,能够在与后述的调光部件重叠时,改善观察到的色调。即,对于后述的具有将光学玻璃和调光部件重叠的构成的光学部件,其调光部件遮光时的CIELab表示的A光源下的色度aC*、bC*均接近0,通过该光学部件而观察影像等时的色调为自然的色调。
对于本实施方式的色度而言,光学玻璃的色度b*相对于a*的绝对值的比(b*/|a*|)满足b*/|a*|≥0.55。通过使该比满足b*/|a*|≥0.55,将调光部件置于遮光(着色)状态时,通过具有将光学玻璃和调光部件重叠的构成的光学部件观看影像等时的色调接近自然的色调。该比优选为b*/|a*|≥0.60,更优选为b*/|a*|≥0.70,进一步优选为b*/|a*|≥0.80,特别优选为b*/|a*|≥1.00。另外,除了上述关系之外,优选满足b*≥0.1。
应予说明,关于光学玻璃的色度,将示出满足上述关系的区域的色度图示于图3。
通过满足上述说明的色度图的区域,将调光部件置于遮光(着色)状态时,通过具有将光学玻璃和调光部件重叠的构成的光学部件而观看影像等时的色调不会偏向于特定的色调,并且能够抑制观看周围的景色等时的亮度的减少。
该第2实施方式中,其他的物性、形状特性、玻璃组成可以与第1实施方式相同地进行说明。应予说明,为了满足上述色度特性,优选含有Fe、Ni或Pt。该Fe、Ni、Pt的含量的合计优选为0.3质量ppm以上,更优选为0.5质量ppm以上,进一步优选为1质量ppm以上,进一步优选为3质量ppm以上,特别优选为5质量ppm以上。另一方面,通过使Fe、Ni、Pt的含量的合计为10质量ppm以下,从而穿戴式设备使用时可抑制可见光的吸收,内部透射率提高。
[光学玻璃和玻璃成型体的制造方法]
上述实施方式的光学玻璃例如如下所示制造。
即,首先,按照上述规定的玻璃组成称量原料,均匀地混合。将得到的原料混合物投入到连续熔解炉,利用燃烧器进行加热而使原料混合物熔解,通过脱泡、搅拌等均质化后,使其从连续熔解炉流出,冷却并固化,得到本实施方式的光学玻璃。
该光学玻璃通过将熔融的玻璃利用浮法、熔融法、轧平法之类的公知的成型方法成型为板状而形成玻璃板。另外,例如使用再热冲压成型、精密冲压成型等手段,制成玻璃成型体。即能够由光学玻璃制成模压成型用的透镜预塑型坯,对该透镜预塑型坯进行再热冲压成型后进行研磨加工而制成玻璃成型体,或例如对进行研磨加工而制成的透镜预塑型坯进行精密冲压成型而制成玻璃成型体。应予说明,制成玻璃成型体的手段不限于这些手段。
另外,对于熔融方法,适宜的是上述连续熔融法,但其以外也可以通过以往公知的方法制成光学玻璃。例如将混合原料而得到的混合物投入到铂坩埚、石英坩埚或氧化铝坩埚进行粗熔融,其后,投入到金坩埚、铂坩埚、铂合金坩埚、强化铂坩埚或铱坩埚而以1200~1400℃的温度范围熔融2~10小时,通过脱泡、搅拌等均质化进行除泡等后,铸入模具而缓慢冷却,得到光学玻璃。
这样制成的玻璃板、玻璃成型体这样的光学部件对各种光学元件有用,其中,特别是适合用于(1)穿戴式设备,例如带投影仪的眼镜、眼镜型或护目型显示器、虚拟现实扩展现实显示装置、虚像显示装置等中使用的导光体、过滤器、透镜等,(2)车载用照相机、机器人用视觉传感器中使用的透镜、罩玻璃等。车载用照相机这样的暴露于苛刻环境的用途中也适宜使用。另外,也适宜用于有机EL用玻璃基板、晶片等级透镜阵列用基板、透镜单元用基板、基于蚀刻法的透镜形成基板、光导波路这样的用途。
以上说明的本实施方式的光学玻璃具有高折射率且规定的色度,适宜用作与调光部件组合而使用的穿戴式设备、车载用、机器人搭载用的光学玻璃。
(第3实施方式)
[光学部件]
本实施方式的光学部件是作为将调光部件与上述说明的本实施方式的光学玻璃重叠的构成而得到的部件。这样得到的光学部件例如可举出如图1所示在光学玻璃11层叠有调光部件12而成的光学部件10。这样通过将光学玻璃11与调光部件12重叠,能够任意调节该光学部件10中的光的透射率。即,通过调节调光部件12的光的透射率,能够使光学部件整体的透射率任意变化。应予说明,图1是表示层叠的构成,也可以使光学玻璃11与调光部件12分离而配置。
以下,对这里使用的调光部件12进行说明。应予说明,光学玻璃11如上所述,因而省略。
〈调光部件〉
本实施方式的调光部件12是遮光时CIELab表示的A光源下的色度b*满足b*<0的玻璃。通过使遮光时的b*满足该关系,从而将调光部件12与上述光学玻璃11重叠而得到的光学部件10其遮光时的CIELab表示的A光源下的色度aC*、bC*与调光部件12单独使用的情况相比均接近0。因此,通过该光学部件10观看影像时的色调为自然的色调。该调光部件12的色度b*优选为b*<-1,更优选为b*<-2,进一步优选为b*<-4,特别优选为b*<-6。
另外,该调光部件12的色度b*优选为b*>-15。通过该色度b*满足b*>-15,从而将调光部件12置于遮光(着色)状态时,通过具有将上述光学玻璃11和调光部件12重叠的构成的光学部件10观看影像等时的色调接近自然的色调。该调光部件12的色度b*优选为b*>-10,更优选为b*>-8.0,进一步优选为b*>-7.0,特别优选为b*>-6.0。
另外,本实施方式的调光部件可以是由第1基板和与第1基板对置的第2基板、分别设置于第1基板和第2基板的第1电极和第2电极、以及在第1基板与第2基板之间密封的透光控制材料层构成的形态。
作为这样的调光部件12,优选遮光时满足涉及上述色度b*的关系的公知的调光部件12。
该公知的调光部件例如可例示具备第1基板、与该第1基板对置的第2基板、在第1基板与第2基板之间密封的透光控制材料层而构成的部件。
调光部件中,作为透光控制材料层,可例示(1)液晶材料层,(2)无机电致发光材料层,(3)由带电的大量电泳粒子和与电泳粒子不同颜色的分散介质构成的电泳分散液层,(4)应用了通过金属(例如银粒子)的可逆的氧化还原反应产生的电沉积·解离现象的电沉积方式(电解沉淀·电场析出)材料层,(5)应用了通过氧化还原反应产生的物质的颜色变化的电致显色材料层,(6)通过电湿润现象控制透光率的电湿润材料层等。
这里,(2)使用无机电致发光材料层的情况下,作为构成透光控制材料层的材料,可举出有机系、钨系等。这样的调光部件在遮光时为带蓝色的色调。作为这样的调光部件12,例如可举出Gentex公司Automatic-dimming mirror、MagnaMirror公司EC Glass(auto-dimming)、SAGE公司SageGlass、Kinestral公司Hailo。
这里,对于上述光学部件,优选从观察者侧起按照光学玻璃、调光部件的顺序设置,但也可以按照调光部件、光学玻璃的顺序设置。
本实施方式的光学部件10是将上述的光学玻璃11与调光部件12重叠而使用的,通过这样重叠使用,能够使置于遮光(着色)状态时的观察到的影像等的色调以自然的色调被识别。
本实施方式的光学部件10优选在将光学玻璃11和调光部件12重叠的构成(光学部件10)的色度设为aC*、bC*时,|aC*|≤3.1。通过设为该范围,通过光学部件10观察到的影像等的色调为接近自然的颜色。该色度aC*结构的色度优选为|aC*|≤2.9,更优选为|aC*|≤2.7,进一步优选为|aC*|≤2.5,特别优选为|aC*|≤2.4。
本实施方式的光学部件10优选为|bC*|≤4.9。通过设在该范围,通过光学部件10观察到的影像等的色调为接近自然的颜色。该光学部件10的色度优选为|bC*|≤4.6,更优选为|bC*|≤4.3,进一步优选为|bC*|≤4,特别优选为|bC*|≤3.5。
另外,本实施方式的光学部件10优选其色度aC*、bC*满足下述的关系式(1)。
通过设在该范围,从而通过该构造观看外界时的外界的颜色为自然的颜色。该色度的关系式(1)优选为5.7以下,更优选为5.5以下,进一步优选为5以下,特别优选为4以下。
另外,该色度的关系式(1)优选为0.1以上。通过使色度的关系式(1)为0.1以上,从而能够减少紫外线对眼睛带来的影响。该色度的关系式(1)优选为0.3以上,更优选为0.5以上,特别优选为1.0以上。
本实施方式的光学部件优选调光部件遮光时CIELab表示的A光源下的色度包含于由aC*=10、bC*=10的点1,aC*=10、bC*=-10的点2,aC*=-10、bC*=-10的点3,aC*=-10、bC*=10的点4围起的区域。通过使光学部件的色度在由该4点围起的区域,从而利用具有将上述光学玻璃11和调光部件12重叠的构成的光学部件10观看影像等时的色调接近自然的色调。点1更优选为(aC*=5,bC*=5),进一步优选为(aC*=5,bC*=2.5)。点2更优选为(aC*=5,bC*=-5)。点3更优选为(aC*=-5,bC*=-5),进一步优选为(aC*=-2.5,bC*=-5)。点4更优选为(aC*=-5,bC*=5),进一步优选为(aC*=-2.5,bC*=-2.5)。图4中示出了将4点连结的四角成为正方形的区域,但也可以以包围(aC*=0,bC*=0)的方式选择4点。
应予说明,图1中示出了光学玻璃11和调光部件12是以相同的大小分别层叠而成的例子,但可以对光学玻璃11的一部分设置调光部件12,或对调光部件12的一部分设置光学玻璃12。
作为构成本实施方式的调光部件中使用的第1基板和第2基板的材料,具体而言可举出钠钙玻璃、白板玻璃等透明的玻璃基板,塑料基板、塑料片、塑料膜。这里,作为塑料,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、乙酸纤维素等纤维素酯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物等氟聚合物、聚甲醛等聚醚、聚甲醛、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、甲基戊烯聚合物等聚烯烃、聚酰胺酰亚胺或聚醚酰亚胺等聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、四乙酰纤维素、溴化苯氧基、聚芳酯、聚砜等。塑料片、塑料膜可以具有不容易弯曲的刚性,也可以具有挠性。由透明的塑料基板构成第1基板和第2基板的情况下,可以在基板内表面形成由无机材料或有机材料构成的阻挡层。
本实施方式的调光部件的第1基板和第2基板优选厚度为0.01mm以上。如果厚度为0.01mm以上,则能够抑制调光部件操作时、加工时的破损。另外,可抑制因光学玻璃的自重导致的挠曲。该厚度更优选为0.1mm以上,进一步优选为0.3mm以上,更进一步优选为0.5mm以上,特别优选为0.7mm以上。另一方面,如果厚度为2.0mm以下,则能够通过调光使透射状态和着色状态分别良好地变动。该厚度更优选为1.5mm以下,进一步优选为1.0mm以下,更进一步优选为0.8mm以下,特别优选为0.6mm以下。
(第4实施方式)
[光学设备]
本实施方式的光学设备使用本实施方式的光学部件。
作为该光学设备,可举出上述的(1)穿戴式设备例如带投影仪的眼镜、眼镜型或护目型显示器、虚拟现实扩展现实显示装置、虚像显示装置中使用的显示器、过滤器、透镜等,(2)车载用照相机、机器人用视觉传感器等中使用的透镜、罩玻璃等。
作为穿戴式设备的1例,图2中示出了可将光学部件10用于头戴显示器、护目型显示器的光学设备20的简要结构。该光学设备20在使光学玻璃11与调光部件12重叠这一点与图1所示的光学部件10相同,其中具有:用于显示影像的显示元件21,使显示元件21所显示的影像经由调光部件12而入射到光学玻璃11、在光学玻璃11内部使上述入射的影像全反射、传送到佩戴有光学设备20的人的瞳孔中的传送单元22。
显示元件21是用于显示影像的元件,其中显示的影像经由调光部件12而入射到光学玻璃11。此时,显示元件21可以具有背光灯。
入射到光学玻璃11的影像以一边通过传送单元22在光学玻璃11内全反射一边传送到规定的位置的方式进行衍射,进而,以使传送到规定的位置的影像朝向佩戴有光学设备20的人的瞳进行衍射的方式进行配置。
此时,在户外等明亮环境的情况下,外部光强,因而有时难以看到影像。此时,本实施方式的光学设备20中,将调光部件12作为遮光状态抑制外部光的影响,容易看到图像。此时,进而如上所述通过光学玻璃11和调光部件12改善感受到的色调,因此能够看到接近本来的色调的影像。
应予说明,调光部件12的光的透射状态可以是使用者可以任意调整的,也可以通过传感器等感知外部光的强度而自动调整,也可以是它们的组合。
实施例
作为原料,选择氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物、氢氧化物、偏磷酸化合物等通常的光学玻璃中使用的高纯度原料而使用。
将称量的原料均匀地混合,置入铂容器内,在约1400℃下熔融、澄清、搅拌约5小时后,铸入预热到大致650℃的纵50mm×横100mm的长方形的铸模后,以约1℃/分钟缓慢冷却,得到规定的板厚的实施例1~28、比较例1的光学玻璃。
应予说明,实施例1~5、7~8、14、22是以SiO2和Nb2O5为主成分的Si-Nb系母玻璃,实施例6、11、15~17、20、23~25是以SiO2和TiO2为主成分的Si-Ti系母玻璃,实施例9、10、18、19是以La2O3和B2O3为主成分的La-B系母玻璃,实施例12、13、21是以P2O5为主成分的P系母玻璃,实施例26~28是以Bi2O3为主成分的Bi系母玻璃,比较例1是以SiO2和Al2O3为主成分的Si-Al系母玻璃。另外,为了色度的调整,将母玻璃的构成成分的合计设为100质量%时,按照表1~4所示的方式含有Fe、Cr、Ni、Pt作为成为着色成分的元素。
接着,使得到的光学玻璃与Gentex-PPG公司:Alteos(注册商标)InteractiveWindow Systems的调光部件(be*=-5.2)重叠,对于实施例1~28和比较例1分别得到光学部件。
[特性]
对于上述得到的光学玻璃,如下测定玻璃化转变温度(Tg)、热膨胀系数(α)、杨氏模量(E)、折射率(nd)、透射率、色度。另外,如下测定光学部件的色度。将得到的结果示于表1~4。
玻璃化转变温度(Tg)是使用差示热膨胀计(TMA)而测定的值,根据JIS R3103-3(2001年)求得。
热膨胀系数(α)是使用差示热膨胀计(TMA)测定30~350℃的范围下的线热膨胀系数,根据JIS R3102(1995年)求出30~350℃的范围的平均线热膨胀系数。
杨氏模量(E)是对于20mm×20mm×1mm的板状的样品,使用超声波精密板厚计(OLYMPAS公司制,MODEL 38DL PLUS)而进行测定(单位:GPa)。
折射率(nd):将样品的玻璃加工为一边为30mm、厚度为10mm的三角形状棱镜,通过折射率计(Kalnew公司制,机器名:KPR-2000)测定。
透射率:将光学玻璃加工为具有实施例中记载的厚度的板状,对两表面进行镜面研磨,针对这样的样品,用分光光度计(Hitachi High-Technologies公司制U-4100)进行测定。
色度:作为色度,使用由国际照明委员会(CIE)规范化的CIE 1976(L*a*b*)色彩空间(CIELAB),测定A光源下的亮度(L*)、A光源下的反射光的色度(a*、b*)(JIS Z 8781-4(2013))。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
实施例1~28的光学玻璃均是折射率(nd)为1.55以上的高折射率。另外,这些光学玻璃其色度b*为4.8以上或b*/|a*|为0.55以上,适宜作为穿戴式设备、车载用照相机、机器人用视觉中使用的光学部件。并且,实施例1~26的光学玻璃与调光部件重叠而得到的光学部件的色度|bC*|为4.9以下,并且以aC*和bC*表示的关系式(1)的值为5.9以下。因此,适合作为穿戴式设备、车载用照相机、机器人用视觉中使用的光学部件。
另一方面,作为比较例的比较例1的光学玻璃其色度b*小于4.8,以及b*/|a*|小于0.55,因此形成光学部件时的色度|bC*|超过4.9,作为上述用途的光学部件,难以识别自然的色调。
并且,将绘制实施例和比较例的A光源下的色度a*与b*的关系的图表示于图4,实施例的光学玻璃中,均满足规定的范围。
根据以上,本实施例的光学部件具有高折射率的光学玻璃,并且其色度b*满足规定的范围,适宜作为穿戴式设备、车载用、机器人搭载用等光学部件。
符号说明
10…光学部件,11…光学玻璃,12…调光部件,20…光学设备,21…显示元件,22…传送单元。
Claims (11)
1.一种光学玻璃,其特征在于,折射率为1.55以上,CIELab表示的A光源下的色度b*满足b*≥4.8。
2.一种光学玻璃,其特征在于,折射率为1.55以上,CIELab表示的A光源下的色度b*相对于色度a*的绝对值的比即b*/|a*|为b*/|a*|≥0.55,并且满足b*≥0.1。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃,其中,波长450nm、550nm、650nm和750nm的透光率全部为70%以上。
4.一种光学部件,其特征在于,具有将权利要求1~3中任一项所述的光学玻璃和调光部件重叠的构成。
5.根据权利要求4所述的光学部件,其中,所述调光部件遮光时的CIELab表示的A光源下的色度be*为be*<0。
6.根据权利要求4或5所述的光学部件,其中,所述调光部件遮光时,所述光学部件的CIELab表示的A光源下的色度aC*满足|aC*|≤3.1。
7.根据权利要求4或5所述的光学部件,其中,所述调光部件遮光时,所述光学部件的CIELab表示的A光源下的色度bC*满足|bC*|≤4.9。
9.根据权利要求4~8中任一项所述的光学部件,其中,所述调光部件遮光时,所述光学部件的CIELab表示的A光源下的色度包含在由aC*=10、bC*=10的点1,aC*=10、bC*=-10的点2,aC*=-10、bC*=-10的点3,aC*=-10、bC*=10的点4围起的区域。
10.一种光学设备,其特征在于,使用了权利要求4~9中任一项所述的光学部件。
11.根据权利要求10所述的光学设备,其中,所述光学部件用作头戴显示器。
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