JP2006213759A - 光学材料及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に光学安定性を高める。
【解決手段】光学材料は、熱可塑性樹脂と、無機粒子と、酸化防止剤及び耐光安定剤の少なくとも一方の添加剤とを含有し、前記添加剤の含有量Ｇ₁は、Ｇ₀＞Ｇ₁＞Ｓ₁（但し、Ｇ₀：前記無機粒子の含有量、Ｓ₁：前記熱可塑性樹脂に対する当該添加剤の飽和溶解量）を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化防止剤や耐光安定剤を含有する光学材料と、当該光学材料を用いた光学素子とに関する。

従来より、ＭＯやＣＤ、ＤＶＤなどの光情報記録媒体を用いて情報の記録や再生を行なう装置として、光ピックアップ装置がある。この光ピックアップ装置には、半導体レーザー光源から出射された光を光情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズ等の光学素子が備えられている。

このような光学素子の材料としてはガラスやプラスチックがあり、ガラスと比較してプラスチックの方が、光学素子を低廉に製造できるという利点を有している。

但し、プラスチック製の光学素子は、ガラス製の光学素子と比較して光学安定性に劣っている。そのため、光学素子の材料としてプラスチックを用いる場合には、光散乱を起こさない程度の粒子サイズの添加剤をプラスチック材料に含有させることで、透光性を維持しつつ光学安定性を向上させている（例えば、特許文献１〜５参照）。
特開２００２−２０７１０１号公報 特開２００２−２４１５６０号公報 特開２００２−２４１５６９号公報 特開２００２−２４１５９２号公報 特開２００２−２４１６１２号公報

しかしながら、上記の特許文献には、添加剤の添加量に関しては一切の記載や示唆がないため、光学安定性が高くならない場合がある。

本発明の課題は、確実に光学安定性を高めることができる光学材料と、この光学材料を用いた光学素子とを提供することである。

請求項１記載の発明は、光学材料において、
熱可塑性樹脂と、
無機粒子と、
酸化防止剤及び耐光安定剤の少なくとも一方の添加剤とを含有し、
前記添加剤の含有量Ｇ₁は、
Ｇ₀＞Ｇ₁＞Ｓ₁（但し、Ｇ₀：前記無機粒子の含有量、Ｓ₁：前記熱可塑性樹脂に対する当該添加剤の飽和溶解量）を満たすことを特徴とする。

ここで、熱可塑性樹脂の単体中での添加剤の含有量が飽和溶解量Ｓ₁より多い場合には、添加剤が樹脂中に溶解できずに析出したり、樹脂から分離したりする結果、成形物中で添加剤本来の機能が発揮できなくなる。

請求項１記載の発明によれば、無機粒子を含有するので、無機粒子による熱可塑性樹脂の物性改良効果を得ることができる。
また、添加剤が熱可塑性樹脂及び無機粒子の混合物に添加されるので、添加剤の一部が無機粒子の表面に吸着されたり、無機粒子の内部に吸収されたりする結果、熱可塑性樹脂中に溶解できない分の添加剤が混合物中に存在できるようになる。従って、添加剤の含有量Ｇ₁がＧ₁＞Ｓ₁を満たす場合であっても、析出物が発生しにくく、透明性も劣化しない。また、光照射や熱酸化によって添加剤が分解しても、無機粒子の表面で吸着平衡にある添加剤が当該無機粒子の表面から熱可塑性樹脂の内部に拡散するため、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能を持続させることができる。つまり、従来と比較して、確実に光学安定性を高めることができる。
また、添加剤の含有量Ｇ₁はＧ₀＞Ｇ₁を満たすので、添加剤が無機粒子の表面に吸着されずに樹脂中に析出することがない。従って、成形物中で添加剤の機能を確実に発揮させことができる。

請求項２載の発明は、請求項１記載の光学材料において、
前記酸化防止剤及び前記耐光安定剤を含有し、
前記酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、前記耐光安定剤の含有量Ｇ₃とは、
Ｇ₂＞Ｓ₂、かつＧ₃＞Ｓ₃（但し、Ｓ₂：前記熱可塑性樹脂に対する前記酸化防止剤の飽和溶解量、Ｓ₃：前記熱可塑性樹脂に対する前記耐光安定剤の飽和溶解量）を満たすことを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、耐光安定剤の含有量Ｇ₃とはＧ₂＞Ｓ₂、かつＧ₃＞Ｓ₃を満たすので、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能を、より長期間に亘って持続させることができる。つまり、光学安定性をいっそう高めることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光学材料において、
前記無機粒子の含有率は、１０質量％以上、９０質量％以下であり、
前記添加剤の含有量Ｇ₁は、
Ｇ₁≧１．１×Ｓ₁を満たすことを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、添加剤の含有量Ｇ₁はＧ₁≧１．１×Ｓ₁を満たすので、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能をより長期間に亘って持続させることができる。つまり、光学安定性をいっそう高めることができる。
また、無機粒子の含有率が１０質量％以上であるので、無機粒子による熱可塑性樹脂の物性改良効果を確実に得ることができる。また、含有量が９０質量％以下であるので、必要な熱可塑性樹脂の比率を維持するとともに、熱可塑性樹脂の加工性などの特性が損なわれるのを防止することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の光学材料において、
前記酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、前記耐光安定剤の含有量Ｇ₃とは、
Ｇ₂≧１．１×Ｓ₂、かつＧ₃≧１．１×Ｓ₃を満たす特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、耐光安定剤の含有量Ｇ₃とはＧ₂≧１．１×Ｓ₂、かつＧ₃≧１．１×Ｓ₃を満たすので、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能をより長期間に亘って持続させることができる。つまり、光学安定性をいっそう高めることができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の光学材料において、
前記熱可塑性樹脂中で分散した状態での前記無機粒子の体積平均粒径は、３０ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、無機粒子の体積平均粒径は３０ｎｍ以下であるので、体積平均粒径が３０ｎｍより大きい場合と比較して、無機粒子に起因する光散乱を抑制し、光学材料の透明性を高めることができる。
また、体積平均粒径が３０ｎｍより大きい場合と比較して無機粒子の比表面積が大きくなる結果、無機粒子の含有量に対し、当該無機粒子の表面に吸着される添加剤の量が多くなる。従って、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能をより長期間に亘って持続させることができる。つまり、光学安定性をいっそう高めることができる。

なお、体積平均粒径とは、分散状態にある無機粒子を同体積の球に換算したときの直径であり、無機粒子が２次粒子を形成している場合には、その粒径である。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の光学材料において、
前記無機粒子の比表面積は３０ｍ²／ｇ以上であることを特徴とする。
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６何れか一項に記載の光学材料において、
前記熱可塑性樹脂は、少なくともシクロオレフィン樹脂を含有することを特徴とする。
請求項７記載の発明によれば、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７の何れか１項に記載の光学材料において、
厚さが３ｍｍのときに、波長４０５ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であることを特徴とする。

請求項８記載の発明によれば、波長４０５ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であるので、７０％未満の場合と比較して、例えば光ピックアップ装置の光学素子に用いられたときのデータの読み取り精度を高くすることができる。

なお、無機粒子は４０５ｎｍの光を吸収しないものが多いが、樹脂は吸収するものが多い。そのため、波長４０５ｎｍの光に対する透過率を高めるには、例えば、無機粒子の分率を増大させることが考えられる。

請求項９記載の発明は、光学素子において、
請求項１〜８の何れか一項に記載の光学材料を用いて形成されたことを特徴とする。
請求項９記載の発明によれば、光学安定性を高めることができるため、ＣＤやＤＶＤなどの記録媒体を用いた情報の記録再生を正確に行うことができる。

請求項１記載の発明によれば、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能を持続させることができる。つまり、従来と比較して、確実に光学安定性を高めることができる。

請求項２〜４記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能を、より長期間に亘って持続させることができる。つまり、光学安定性をいっそう高めることができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、無機粒子に起因する光散乱を抑制し、光学材料の透明性を高めることができる。
請求項６，７記載の発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

請求項８記載の発明によれば、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、例えば光ピックアップ装置の光学素子に用いられたときのデータの読み取り精度を高くすることができる。
請求項９記載の発明によれば、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、光学安定性を高めることができるため、ＣＤやＤＶＤなどの記録媒体を用いた情報の記録再生を正確に行うことができる。

図１は光ピックアップ装置１の概略構成を示す断面図である。
この図に示す通り、光ピックアップ装置１は、光源としての３種類の半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を有している。

半導体レーザー発振器Ｌ１は、ＢＤ（ブルーレイディスク）１０を記録媒体として情報の記録／再生を行う際に、波長３５０〜４５０ｎｍ中の特定波長（例えば４０５ｎｍ，４０７ｎｍ）の光束を出射するものである。なお、本実施の形態においては、ＢＤ１０の保護層の厚さは０．１ｍｍとなっている。

半導体レーザー発振器Ｌ２は、ＤＶＤ２０を記録媒体として情報の記録／再生を行う際に、波長６２０〜６８０ｎｍ中の特定波長（例えば、６５５ｎｍ）の光束を出射するものであり、半導体レーザー発振器Ｌ３と一体化されて光源ユニットＬ４を形成している。なお、本実施の形態においては、ＤＶＤ２０の保護層の厚さは０．６ｍｍとなっている。また、本明細書において、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭや、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等、ＤＶＤ系列の光情報記録媒体の総称である。

半導体レーザー発振器Ｌ３は、ＣＤ３０を記録媒体として情報の記録／再生を行う際に、７５０〜８１０ｎｍ中の特定波長（例えば、７８５ｎｍ）の光束を出射するものである。なお、本実施の形態においては、ＣＤ３０の保護層の厚さは１．２ｍｍとなっている。また、本明細書において、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭや、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等、ＣＤ系列の光情報記録媒体の総称である。

半導体レーザー発振器Ｌ１から出射される光束の光軸方向には、図１中下側から上側に向けてビームシェイパー４０、ビームスプリッタ４１、コリメートレンズ４２、ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４、絞り部材４５、対物レンズ６が順に並んで配されている。対物レンズ６には、対物レンズ６を図１中上下方向に移動させる２次元アクチュエータ６０が配されている。対物レンズ６との対向位置には、光情報記録媒体としてのＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０が配されるようになっている。

また、ビームスプリッタ４１に対し、図１中右側にはセンサーレンズ４６及び光検出器４７が順に並んで配されている。センサーレンズ４６は、シリンドリカルレンズ４６０及び凹レンズ４６１を備えている。

また、半導体レーザー発振器Ｌ２，Ｌ３から出射される光束の光軸方向には、図１中右側から左側に向けてビームスプリッタ４８，コリメートレンズ４９、ビームスプリッタ４３が順に並んで配されている。ビームスプリッタ４８の図１中上側にはセンサーレンズ５０及び光検出器５１が順に並んで配されている。センサーレンズ５０は、シリンドリカルレンズ５００及び凹レンズ５０１を備えている。

続いて、光ピックアップ装置１における動作・作用を簡単に説明する。ＢＤ１０への情報の記録時やＢＤ１０中の情報の再生時には、半導体レーザー発振器Ｌ１が光束を出射する。この光束は、図１において実線でその光線経路を示すように、始めにビームシェイパー４０を透過して整形され、ビームスプリッタ４１を透過した後、コリメートレンズ４２で平行光に変換される。次に、この光束は、ビームスプリッタ４３及び１／４波長板４４を透過して絞り部材４５で絞られた後、対物レンズ６で集光されてＢＤ１０の情報記録面１０ａ上に集光スポットを形成する。このとき、対物レンズ６は、その周辺に配置された２次元アクチュエータ６０によってフォーカシングやトラッキングを行う。

次に、集光スポットを形成した光は、ＢＤ１０の情報記録面１０ａで情報ピットにより変調されて反射する。次に、この反射光は、対物レンズ６、１／４波長板４４、ビームスプリッタ４３及びコリメートレンズ４２を透過してビームスプリッタ４１で反射した後、センサーレンズ４６により非点収差が与えられて、光検出器４７に到達する。そして、光検出器４７の出力信号を用いることにより、ＢＤ１０中の情報の再生が行われる。

ＤＶＤ２０への情報の記録時やＤＶＤ２０中の情報の再生時には、半導体レーザー発振器Ｌ２が光を出射する。この光束は、図１において点線でその光線経路を示すように、始めにビームスプリッタ４８を透過した後、コリメートレンズ４９で平行光に変換される。次に、この光束は、ビームスプリッタ４３で反射して、１／４波長板４４を透過して絞り部材４５で絞られた後、対物レンズ６で集光されてＤＶＤ２０の情報記録面２０ａ上に集光スポットを形成する。このとき、対物レンズ６は、その周辺に配置された２次元アクチュエータ６０によってフォーカシングやトラッキングを行う。

次に、集光スポットを形成した光は、ＤＶＤ２０の情報記録面２０ａで情報ピットにより変調されて反射する。次に、この反射光は、対物レンズ６、１／４波長板４４を透過して、ビームスプリッタ４３，４８でそれぞれ反射した後、センサーレンズ５０により非点収差が与えられて、光検出器５１に到達する。そして、光検出器５１の出力信号を用いることにより、ＤＶＤ２０中の情報の再生が行われる。

ＣＤ３０への情報の記録時やＣＤ３０中の情報の再生時には、半導体レーザー発振器Ｌ３が光を出射する。この光束は、図１において２点鎖線でその光線経路を示すように、始めにビームスプリッタ４８を透過した後、コリメートレンズ４９で平行光に変換される。次に、この光束は、ビームスプリッタ４３で反射して、１／４波長板４４を透過して絞り部材４５で絞られた後、対物レンズ６で集光されてＣＤ３０の情報記録面３０ａ上に集光スポットを形成する。このとき、対物レンズ６は、その周辺に配置された２次元アクチュエータ６０によってフォーカシングやトラッキングを行う。

次に、集光スポットを形成した光は、ＣＤ３０の情報記録面２０ａで情報ピットにより変調されて反射する。次に、この反射光は、対物レンズ６、１／４波長板４４を透過して、ビームスプリッタ４３，４８でそれぞれ反射した後、センサーレンズ５０により非点収差が与えられて、光検出器５１に到達する。そして、光検出器５１の出力信号を用いることにより、ＣＤ３０中の情報の再生が行われる。

続いて、対物レンズ６の構成について詳細に説明する。
対物レンズ６は本発明に係る光学素子であり、各半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から出射された光束をＢＤ１０、ＤＶＤ２０，ＣＤ３０の情報記録面１０ａ，２０ａ，３０ａ上に集光する機能を有している。この対物レンズ６は単レンズであり、２つの光学面がともに非球面となっている。対物レンズ６の開口数ＮＡは、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２から出射される光束に対しては０．８５、半導体レーザー発振器Ｌ３から出射される光束に対しては０．４５〜０．５１となっている。また、対物レンズ６の屈折率は、１．５５となっている。

対物レンズ６の２つの光学面のうち、少なくとも光源側の光学面は、図示しない中央側領域及び外周側領域に分割されている。
中央側領域は、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から出射される光束が透過する領域である。この中央側領域には、図示しない回折構造が形成されている。この回折構造は、光路差を発生させることによって半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３からの各光束を、それぞれ対応する光情報記録媒体の情報記録面１０ａ，２０ａ，３０ａに集光させるものである。このような回折構造の形状としては、従来より公知の形状を用いることができる。

外周側領域は、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２から出射される光束が透過する領域である。この外周側領域は、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２の２つの光束が透過する領域と、半導体レーザー発振器Ｌ２から出射される光束のみが透過する領域とに更に分割してもよい。

以上の対物レンズ６は、本発明に係る光学材料を成形することによって形成されている。この光学材料は、熱可塑性樹脂と、無機粒子と、添加剤とを混合して形成されており、厚さが３ｍｍのときに、波長４０５ｎｍの光に対する透過率が７０％以上となっている。そのため、透過率が７０％未満の場合と比較して、対物レンズ６によるデータの読み取り精度が高くなっている。

なお、この光学材料は、ＡＭＥＳ試験に陰性であることが好ましい。ＡＭＥＳ試験で陽性である場合には、使用者の健康を損なうとともに環境負荷を与える可能性があり、また、材料として不安定で、必要な安定性が得られないおそれがあるからである。
以下、光学材料に含有される各材料について説明する。

（熱可塑性樹脂）
熱可塑性樹脂としては、一般的な透明の熱可塑性樹脂であれば特に制限はなく用いることができるが、光学素子としての加工性を考慮すると、アクリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂であることが好ましく、特に好ましくはシクロオレフィン樹脂であり、例えば、特開２００３−７３５５９号公報等に記載の化合物を挙げることができる。好ましい化合物の例を以下の表１に示す。

ここで、熱可塑性樹脂の吸水率は光学材料の物性に大きく影響するため、０．２質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以下であることがより好ましい。これにより、環境条件が変化しても光学材料の屈折率の変化量が許容範囲内となる。吸水率が０．２質量％以下の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製）、サイトップ（旭硝子社製）等）、シクロオレフィン樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン社製）、アートン（ＪＳＲ社製）、アペル（三井化学社製）、ＴＯＰＡＳ（チコナ社製）等）、インデン／スチレン系樹脂、ポリカーボネートなどが好適であるが、これらに限るものではない。また、これらの樹脂と相溶性のある他の樹脂を併用することも好ましい。２種以上の樹脂を用いる場合、混合樹脂の吸水率は、個々の樹脂の吸水率の平均値にほぼ等しいと考えられるため、平均の吸水率が０．２％以下になれば良い。

（無機粒子）
無機粒子は、無機材料から形成された粒子であり、熱可塑性樹脂の物性を改良するとともに、添加剤の少なくとも一部を表面に吸着させたり内部に吸収したりする機能を有している。

この無機粒子は、熱可塑性樹脂中で分散した状態での一次粒径の体積平均粒径が３０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下となっている。このように無機粒子の体積平均粒径が３０ｎｍ以下であるので、無機粒子に起因する光散乱を抑制し、光学材料の透明性を高くすることができ、例えば４０５ｎｍの光線に対する３ｍｍ厚の試料の透過率を７０％以上とすることができる。また、体積平均粒径が３０ｎｍより大きい場合と比較して無機粒子の比表面積が大きくなる結果、無機粒子の含有量に対し、当該無機粒子の表面に吸着される添加剤の量が多くなる。なお、一次粒子の凝集物の粒径が３０ｎｍ以上である場合には、凝集物を解凝集し分散させることで所望の透明性を確保することも考えられるが、一次粒子の粒径が３０ｎｍ以上である場合には、この１次粒子を粉砕して３０ｎｍ以下の粒径の粒子を得ることは困難であるため、一次粒子の大きさは３０ｎｍ以下であることが好ましい。また、粒径の分布に関しては特に制限はないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好ましい。また、粒径分布の異なる複数種類の粒子を混合して用いるような場合には、１種の無機粒子として平均粒径３０ｎｍ以下のものを、他の１種の無機粒子として平均粒径３０ｎｍ以上のものを用い、無機粒子全体での平均粒径を３０ｎｍ以下とすることも可能であるが、この場合は、平均粒径３０ｎｍ以上の無機粒子の割合は少ないほど好ましく、具体的には、１０質量％以下であることが好ましい。

また、無機粒子の体積平均粒径は、１ｎｍ以上であることが好ましい。この場合には、比表面積が大きくなりすぎることがなく、無機粒子の表面処理が容易になることから、無機粒子の分散性を確保し、光学材料に所望の性能を付与することができる。また、この場合には、比表面積が大きくなりすぎることがないため、樹脂との親和性を得るための表面処理に必要な処理剤の量を適切な範囲に設定することができる。具体的には、無機粒子の形態が球状である場合、総体積が同じであれば比表面積は平均粒径に反比例するため、平均粒径が１ｎｍ未満になると、比表面積がその分大きくなる結果、無機粒子に対する表面処理剤の必要量が膨大になってしまい、実現が不可能となる。

この無機粒子の比表面積は３０ｍ²／ｇ以上となっている。この比表面積は５０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、７０ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。
なお、無機粒子の形状は、特に限定されるものではないが、球状であることが好ましい。

以上のような無機粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられる。具体的には、例えばシリカや酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等が挙げられる。なお、無機粒子として、リン酸塩や硫酸塩等を用いることとしても良い。

また、この無機粒子としては、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。半導体結晶組成には、特に制限はないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては、例えば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（IV）（ＳｎＯ₂）、硫化錫（II、IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ₃）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ₂）、硫化錫（II）（ＳｎＳ）、セレン化錫（II）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（II）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（II）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（II）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（II）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはIII−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ₂Ｓ₃）、セレン化アルミニウム（Ａｌ₂Ｓｅ₃）、硫化ガリウム（Ｇａ₂Ｓ₃）、セレン化ガリウム（Ｇａ₂Ｓｅ₃）、テルル化ガリウム（Ｇａ₂Ｔｅ₃）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、硫化インジウム（Ｉｎ₂Ｓ₃）、セレン化インジウム（Ｉｎ₂Ｓｅ₃）、テルル化インジウム（Ｉｎ₂Ｔｅ₃）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはII〜VI族化合物半導体）、硫化砒素（III）（Ａｓ₂Ｓ₃）、セレン化砒素（III）（Ａｓ₂Ｓｅ₃）、テルル化砒素（III）（Ａｓ₂Ｔｅ₃）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ₂Ｓ₃）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ₂Ｓｅ₃）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ₂Ｓ₃）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ₂Ｓｅ₃）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ₂Ｔｅ₃）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ₂Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ₂Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（II）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（II）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）、硫化鉄（II）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（IV）（ＭｏＳ₂）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ₂）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（II）（ＶＯ）、酸化バナジウム（IV）（ＶＯ₂）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ₂Ｏ₅）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₅、Ｔｉ₂Ｏ₃、Ｔｉ₅Ｏ₉等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ₂Ｏ₄）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ₂Ｓｅ₄）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ₂Ｓ₄）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ₂Ｓｅ₄）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ₃）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ₂）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ₁₄₆Ｓｅ₇₃（トリエチルホスフィン）２２のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。

これらの無機粒子は、１種類の無機粒子を用いてもよく、また複数種類の無機粒子を併用してもよい。また、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。

以上の無機粒子の光学材料中での含有率は、１０質量％以上、９０質量％以下となっている。このように、無機粒子の含有率が１０質量％以上であるので、無機粒子による物性改良効果、例えば熱可塑性樹脂の持つ屈折率を適度に制御したり温度依存性を改良したりする効果を確実に得ることができる。また、含有率が９０質量％以下であるので、必要な樹脂比率を維持するとともに、樹脂の加工性などの特性が損なわれるのを防止することができる。この含有率は、２０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。

（添加剤）
添加剤としては、酸化防止剤及び耐光安定剤が用いられている。以下、これらについて説明する。
＜酸化防止剤＞
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤が好ましい。これらの酸化防止剤を光学材料中に配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができる。

ここで、フェノール系酸化防止剤としては、従来より公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３′，５′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニルプロピオネート））メタン［すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート））］、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。

また、リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′−イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。

また、イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート）、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。
そのほか、ジフェニルアミン誘導体などのアミン系酸化防止剤、ニッケルや亜鉛のチオカルバメートなども酸化防止剤として用いることが出来る。

＜耐光安定剤＞
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ヒンダードアミン系耐光安定剤などが挙げられるが、本発明においては、光学素子の透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤（ＨＡＬＳ）を用いるのが好ましい。このようなＨＡＬＳとしては、低分子量のものや、中分子量のもの、高分子量のものを選ぶことができる。例えば、比較的分子量の小さいものとしては、「ＬＡ−７７」（製品名、旭電化製）、「Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「Ｔｉｎｕｖｉｎ１２３」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「Ｔｉｎｕｖｉｎ４４０」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「ＨｏｓｔａｖｉｎＮ２０」（製品名、ヘキスト社製）を用いることができる。また、中程度の分子量のものとしては、「ＬＡ−５７」（製品名、旭電化製）、「ＬＡ−５２」（製品名、旭電化製）、「ＬＡ−６７」（製品名、旭電化製）、「ＬＡ−６２」（製品名、旭電化製）を用いることができる。さらに分子量の大きいものとしては、「ＬＡ−６８」（製品名、旭電化製）、「ＬＡ−６３」（製品名、旭電化製）、「ＨｏｓｔａｖｉｎＮ３０」（製品名、ヘキスト社製）、「Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ９４４」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ２０２０」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ１１９」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２」（製品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）、「ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３３４６」（製品名、Ｃｙｔｅｃ製）、「ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３５２９」（製品名、Ｃｙｔｅｃ製）、「Ｕｖａｓｉｌ２９９」（製品名、ＧＬＣ製）などを用いることができる。特に、成型体には低、中分子量のＨＡＬＳ、膜状の複合材料には高分子量のＨＡＬＳを用いることが好ましい。

なお、添加剤には、最も低いガラス転移温度が３０℃以下である化合物を更に配合することとしても良い。この場合には、透明性や耐熱性、機械的強度などの諸特性を低下させることなく、長時間の高温高湿度環境下での白濁を防止することができる。

また、添加剤には、必要に応じて他の安定剤や樹脂改質剤、白濁防止剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤などを単独で、或いは複合して更に加えても良い。ここで、他の安定剤としては、熱安定剤や耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤などがある。また、樹脂改質剤としては、滑剤や可塑剤などがある。また、白濁防止剤としては、軟質重合体やアルコール性化合物等がある。また、着色剤としては、染料や顔料などがある。本発明においては、特に、添加剤が以下の可塑剤を含有することが好ましい。

＜可塑剤＞
可塑剤としては、特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を挙げることができる。

リン酸エステル系可塑剤では、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系可塑剤では、例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフェニルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等、トリメリット酸系可塑剤では、例えば、トリブチルトリメリテート、トリフェニルトリメリテート、トリエチルトリメリテート等、ピロメリット酸エステル系可塑剤では、例えば、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等、グリコレート系可塑剤では、例えば、トリアセチン、トリブチリン、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等、クエン酸エステル系可塑剤では、例えば、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリ−ｎ−（２−エチルヘキシル）シトレート等を挙げることができる。

以上の添加剤は、熱可塑性樹脂及び無機粒子の混合物に添加されているため、添加剤の一部が無機粒子の表面に吸着されたり、無機粒子の内部に吸収されたりする結果、熱可塑性樹脂中に溶解できない量で混合物中に存在している。具体的には、無機粒子の含有量を「Ｇ₀」、熱可塑性樹脂に対する添加剤の飽和溶解量を「Ｓ₁」とすると、添加剤の含有量Ｇ₁はＧ₀＞Ｇ₁＞Ｓ₁を満たしており、好ましくはＧ₁≧１．１×Ｓ₁を満たしている。このように含有量Ｇ₁がＧ₁＞Ｓ₁を満たすので、対物レンズ６の内部において光照射や熱酸化によって添加剤が分解しても、無機粒子の表面で吸着平衡にある添加剤が当該無機粒子の表面から熱可塑性樹脂の内部に拡散するようになっている。また、含有量Ｇ₁がＧ₀＞Ｇ₁を満たすので、添加剤は無機粒子の表面に吸着されずに樹脂中に析出してしまうことがなく、成形物中で確実に機能を発揮するようになっている。

また、酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、耐光安定剤の含有量Ｇ₃とは、熱可塑性樹脂に対する酸化防止剤の飽和溶解量を「Ｓ₂」、熱可塑性樹脂に対する耐光安定剤の飽和溶解量を「Ｓ₃」とすると、Ｇ₂＞Ｓ₂、かつＧ₃＞Ｓ₃を満たしており、好ましくはＧ₂≧１．１×Ｓ₂、かつＧ₃≧１．１×Ｓ₃を満たしている。

なお、飽和溶解量Ｓ₁を求めるには、まず、熱可塑性樹脂及び添加剤をそれぞれ溶解可能な溶媒に対し、樹脂及び添加剤を適当な濃度に溶解して溶液を作製する。次に、作製した各溶液をドクターブレードなどでガラス等の透明基板に塗布し乾燥させる。このとき、透明な膜が形成される場合には樹脂に添加剤が溶解していることを示し、膜が濁ったり、分離物が確認されたりする場合には樹脂に添加剤が溶解していないことを示す。そして、樹脂に対する添加剤の量比を変えて以上のような試験を繰りかえすことにより、樹脂に対する添加剤の溶解量の上限、すなわち飽和溶解量を求めることができる。飽和溶解量Ｓ₁，Ｓ₂についても同様である。

続いて、前記無機粒子の製造方法について説明する。
無機粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料に用い、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望の酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や有機アミンなどを併用する方法も用いられる。より具体的には、例えば、二酸化チタン微粒子を形成する場合には、ジャーナル・オブ・ケミカルエンジニアリング・オブ・ジャパン第３１巻１号２１−２８頁（１９９８年）に記載された方法を用いることができ、硫化亜鉛を形成する場合には、ジャーナル・オブ・フィジカルケミストリー第１００巻４６８−４７１頁（１９９６年）に記載された公知の方法を用いることができる。これらの方法に従えば、例えば体積平均粒径が５ｎｍの酸化チタンは、チタニウムテトライソプロポキサイドや四塩化チタンを原料として、適当な溶媒中で加水分解させる際に適当な表面修飾剤を添加することにより、容易に製造することができる。また、超微粒子の硫化亜鉛は、ジメチル亜鉛や塩化亜鉛を原料とし、硫化水素あるいは硫化ナトリウムなどで硫化する際に表面修飾剤を添加することにより、製造することができる。表面修飾する方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、水が存在する条件下で加水分解により微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では、酸またはアルカリなどの触媒が好適に用いられ、微粒子表面の水酸基と、表面修飾剤が加水分解して生じる水酸基とが、脱水して結合を形成することが一般に考えられている。

無機粒子の製造に用いることのできる表面修飾剤としては、例えば、シランカップリング剤：テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−メチルフェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルフェノキシシランなどが挙げられる。また、チタンカップリング剤：テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート及びビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネート等が挙げられる。その他、アルミネート系カップリング剤や、アミノ酸系分散剤、各種シリコンオイルを表面処理に用いることも可能である。

これら表面処理剤は反応速度などの特性が異なるため、表面修飾の条件などに適した化合物を選択して用いることができる。表面処理剤としては、１種類のみを用いても、複数種類を併用してもよい。また、無機粒子の性状は表面処理剤によって異なることがあるため、表面処理剤を選択することによって、熱可塑性樹脂と無機粒子との親和性を調整することも可能である。表面修飾の割合は特に限定されるものではないが、表面修飾後の無機粒子に対して、表面修飾剤の割合が１０〜９９質量％であることが好ましく、３０〜９８質量％であることがより好ましい。

続いて、前記光学材料の製造方法について説明する。
光学材料の製造方法としては、無機粒子存在下で熱可塑性樹脂を重合させることで複合化する方法や、熱可塑性樹脂の存在下で無機粒子を形成し複合化する方法、熱可塑性樹脂を溶解した溶媒中に無機粒子を分散させ、その後溶媒を除去することで複合化する方法、無機粒子及び熱可塑性樹脂を別々に用意し、溶媒を含んだ状態または含まない状態での溶融混練で複合化する方法などがある。各種添加剤はこのような複合化の過程において、どこで加えても良い。

これらの方法のうち、本発明に係る光学材料は、溶融混練法で作製することが望ましい。溶融混練に用いることのできる装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置またはバッチ式混練装置を挙げることができる。また、単軸押出機、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いて製造することもできる。

また、溶融混練を用いる場合、熱可塑性樹脂及び無機粒子を一括で添加して混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。押出機などの溶融混練装置を用いて分割添加する場合には、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。また、無機粒子の少なくとも１部と熱可塑性樹脂とを予め混練した後、添加剤などの未添加の成分を添加して更に溶融混練する際も、これらを一括で添加して混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。ここで、押出機などの溶融混練装置を用いて分割添加する場合には、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。また、分割して添加する場合には、各成分を数回に分けて添加しても良いし、一成分を一括で添加し、異なる成分を段階的に添加することとしても良い。

また、溶融混練による複合化を行う場合、無機粒子は粉体ないし凝集状態のまま添加することとしても良いし、液中に分散した状態で添加することとしても良い。液中に分散した状態で添加する場合は、混練後に脱揮を行うことが好ましい。また、この場合には、あらかじめ凝集粒子を一次粒子に分散して添加することが好ましい。分散には各種分散機が使用可能であるが、特にビーズミルが好ましい。ビーズは各種の素材があるがその大きさは小さいものが好ましく、特に直径０．１ｍｍ以下、０．００１ｍｍ以上のものが好ましい。

また、複合化は窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの中から選ばれる少なくとも一種の不活性ガス下で行なわれることが好ましい。酸素の含有量は少ないほど好ましく、特に１ｖｏｌ％以下が好ましい。炭酸ガスや、エチレンガス、水素ガスなど、他の一般的なガスの中で、混練物質と特に反応性を持たないガスの場合は不活性ガスと混合して用いることも可能である。

溶融混練法による複合材料の作製においては、系内の酸素を極力排除することによってその影響を抑制し、樹脂の酸化劣化を防止することが好ましいが、樹脂や無機粒子の吸着した酸素を含め、完全にその影響を排除することは困難である。そのため、酸化によって樹脂が劣化すると同時に、着色が発生し特に４００ｎｍ付近に光の吸収を有することになる。このように、樹脂の酸化劣化は青色光の透過率を極端に下げ、好ましくない現象である。本発明では、酸化防止剤も粒子へ吸着させることで大量に光学材料中に存在させることができるため、溶融混練による樹脂の劣化防止、ひいては青色光の透過率を確保する上でも好ましい。

続いて、対物レンズ６の製造方法について説明する。
対物レンズ６は、まず上述のように光学材料を調製し、次いで、得られた光学材料を成型することによって形成されている。

成型方法としては、格別制限されるものはないが、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れた成型物を得る為には溶融成型が好ましい。溶融成型に用いる装置としては、例えば、市販のプレス成型装置、市販の押し出し成型装置、市販の射出成型装置等が挙げられるが、射出成型装置が成型性、生産性の観点から好ましい。

成型条件は使用目的、または成型方法により適宜選択されるが、例えば、射出成型における樹脂組成物の温度は、成型時に適度な流動性を樹脂に付与して成型品のヒケやひずみを防止し、樹脂の熱分解によるシルバーストリークの発生を防止し、更に、成型物の黄変を効果的に防止する観点から１５０℃〜４００℃の範囲が好ましく、更に好ましくは２００℃〜３５０℃の範囲であり、特に好ましくは２００℃〜３３０℃の範囲である。

以上の光学材料によれば、熱可塑性樹脂中に溶解できない量の添加剤を混合物中に存在させることができるため、添加剤の含有量Ｇ₁がＧ₁＞Ｓ₁を満たす場合であっても、析出物が発生しにくく、透明性も劣化しない。また、対物レンズ６中で光照射や熱酸化によって添加剤が分解しても、無機粒子の表面で吸着平衡にある添加剤が当該無機粒子の表面から熱可塑性樹脂の内部に拡散するため、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能を持続させることができる。つまり、従来と比較して、確実に光学安定性を高めることができる。

また、酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、耐光安定剤の含有量Ｇ₃とがＧ₂＞Ｓ₂かつＧ₃＞Ｓ_3、好ましくはＧ₂≧１．１×Ｓ₂かつＧ₃≧１．１×Ｓ₃を満たすので、添加剤による熱可塑性樹脂の劣化防止機能を、より長期間に亘って持続させることができる。つまり、光学安定性をいっそう高めることができる。

なお、上記の実施の形態においては、対物レンズ６はＢＤ１０、ＤＶＤ２０及びＣＤ３０を情報の記録再生の対象とすることとして説明したが、これら光情報記録媒体の何れか１つまたは２つを対象とすることとしても良いし、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）やＭＯ（光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）などを対象とすることとしても良い。

また、本発明に係る光学素子を光ピックアップ装置１の対物レンズ６として説明したが、球状や棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルムまたはシート形状など種々の形態に形成することにより、コリメートレンズ４２，４９や、ビームシェイパー４０等としても良いし、カップリングレンズやフィルター、グレーティング（回折格子）、光ファイバー、平板光導波路などとしても良い。また、カメラや顕微鏡、内視鏡、望遠鏡などに備えられる光学レンズやプリズムとしても良い。また、眼鏡などの全光線透過型レンズとしても良いし、レーザビームプリンターのレーザ走査系レンズ、具体的にはｆθレンズやセンサー用レンズなどとしても良い。また、液晶ディスプレイなどの導光板としても良いし、偏光フィルムや位相差フィルム、光拡散フィルムなどの光学フィルムとしても良い。更に、光拡散板や光カード、液晶表示素子基板などとしても良い。

以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。

（光学材料の構成）
光学材料の前記添加剤として、耐光安定剤「Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５」（商品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）を用いた。熱可塑性樹脂としては、シクロオレフィン樹脂の「ゼオネックス３４０Ｒ」（商品名、日本ゼオン社製）をＴＨＦ（テトラヒドロフラン）に溶解後、メタノール中で再沈させ、精製したものを用いた。なお、これら「Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５」と熱可塑性樹脂とをＴＨＦに溶解したものをスライドガラス上で乾燥させ、目視で溶解性を観察した結果、「Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５」は熱可塑性樹脂３０部に対し１〜２部溶解することが確認できた。

無機粒子としては、３種類の無機粒子（１）〜（３）を用いた。
具体的には、無機粒子（１）は、一次粒径７ｎｍのシリカ微粒子粉体「ＲＸ３００」（商品名、日本アエロジル社製）を２００℃で２４時間乾燥後、窒素雰囲気下で保存したものである。

また、無機粒子（２）は、一次粒径１３ｎｍのアルミナ微粒子粉体「アルミナＣ」（商品名、日本アエロジル社製）を２００℃で２４時間乾燥後、窒素雰囲気下で保存したものである。

また、無機粒子（３）は、一次粒径４０ｎｍのシリカ微粒子粉体「ＯＸ５０」（商品名、日本アエロジル社製）を２００℃で２４時間乾燥後、窒素雰囲気下で保存したものである。

以上の添加剤、熱可塑性樹脂及び無機粒子を下記表２の分量で複合し、溶融混練法を用いて９種類の光学材料（１）〜（９）を作製した。具体的には、混練装置として「ラボプラストミルμ」（製品名、東洋精機製作所製）に「セグメントミキサーＫＦ６」（製品名、東洋精機製作所製）を装着したものを用い、複合材料をミキサーに投入して２００℃、１０分間混練を行い、各光学材料（１）〜（９）を作製した。これら光学材料（１）〜（９）のうち、光学材料（１）〜（７）は、本発明に係る光学材料である。また、光学材料（９）は、無機粒子を含有していない。なお、光学材料の作製中、サンプル投入口からはＮ₂ガスを系内に導入し、空気の混入を抑えた。

（光学素子の成形）
以上のようにして作製した光学材料（１）〜（９）をそれぞれ直径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状に成形して、本発明に係る光学素子の実施例（１）〜（７）及び比較例（１），（２）とした。なお、各光学素子の両面は鏡面になるようにした。

（各光学素子の評価）
実施例（１）〜（７）及び比較例（１），（２）の各光学素子について、下記の方法に従って光線透過率の評価を行った。
＜光線透過率の測定、透過率変化＞
実施例（１）〜（７）及び比較例（１），（２）の光学素子のそれぞれについて、波長４０５ｎｍにおける初期透過率と、この波長の光照射に伴う光透過率の変化量との測定を行い、前記表２の結果を得た。なお、透過率の測定方法はＡＳＴＭ Ｄ１００３に準拠した。また、光照射は、波長４０５ｎｍ、強度１５０ｍＷ／ｃｍ２の光を１０００時間照射することで行った。

測定結果より、実施例（１）〜（７）の光学素子は、比較例（１）の光学素子と比較して透過率の変化量が小さく、光学安定性に優れていることが分かった。また、実施例（１）〜（７）の光学素子は、比較例（２）の光学素子と比較して初期透過率が大きく、光学特性に優れていることが分かった。

（光学材料の構成）
光学材料の添加剤として、酸化防止剤「Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０」（商品名、チバスペシャリティケミカルズ社製）を用いた。熱可塑性樹脂としてはは、アクリル樹脂の「アクリペットＶＨ」（商品名、三菱レーヨン製）をＴＨＦに溶解後、メタノール中で再沈させ、精製したものを用いた。なお、これら「Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０」と熱可塑性樹脂をＴＨＦに溶解したものをスライドガラス上で乾燥させ、目視で溶解性を観察した結果、「Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０」は熱可塑性樹脂３０部に対し１〜２部溶解することが確認できた。

無機粒子としては、前記無機粒子（１）〜（３）とは異なる無機粒子（４）を用いた。この無機粒子（４）は、１次粒径７ｎｍのアルミナ粉体「ＴＭ−３００」（商品名、大明化学製）である。

以上の添加剤、熱可塑性樹脂及び無機粒子を下記表３の分量で複合し、実施例１と同様にして６種類の光学材料（１０）〜（１５）を作製した。これら光学材料（１０）〜（１５）のうち、光学材料（１０）〜（１２）は、本発明に係る光学材料である。また、光学材料（１４），（１５）は、無機粒子を含有していない。

（光学素子の成形）
以上のようにして作製した光学材料（１０）〜（１５）を実施例１と同様に成形し、本発明に係る光学素子の実施例（８）〜（１０）及び比較例（３）〜（５）とした。

（各光学素子の評価）
実施例（８）〜（１０）及び比較例（３）〜（５）の各光学素子について、実施例１と同様に光線透過率の評価を行い、前記表３の結果を得た。

測定結果より、実施例（８）〜（１０）の光学素子は、比較例（４），（５）の光学素子と比較して透過率の変化量が小さく、光学安定性に優れていることが分かった。また、実施例（８）〜（１０）の光学素子は、比較例（３）の光学素子と比較して初期透過率が大きく、光学特性に優れていることが分かった。

光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

６ 対物レンズ（光学素子）

Claims (9)

1. 熱可塑性樹脂と、
   無機粒子と、
   酸化防止剤及び耐光安定剤の少なくとも一方の添加剤とを含有し、
   前記添加剤の含有量Ｇ₁は、
   Ｇ₀＞Ｇ₁＞Ｓ₁（但し、Ｇ₀：前記無機粒子の含有量、Ｓ₁：前記熱可塑性樹脂に対する当該添加剤の飽和溶解量）を満たすことを特徴とする光学材料。
2. 請求項１記載の光学材料において、
   前記酸化防止剤及び前記耐光安定剤を含有し、
   前記酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、前記耐光安定剤の含有量Ｇ₃とは、
   Ｇ₂＞Ｓ₂、かつＧ₃＞Ｓ₃（但し、Ｓ₂：前記熱可塑性樹脂に対する前記酸化防止剤の飽和溶解量、Ｓ₃：前記熱可塑性樹脂に対する前記耐光安定剤の飽和溶解量）を満たすことを特徴とする光学材料。
3. 請求項１または２記載の光学材料において、
   前記無機粒子の含有率は、１０質量％以上、９０質量％以下であり、
   前記添加剤の含有量Ｇ₁は、
   Ｇ₁≧１．１×Ｓ₁を満たすことを特徴とする光学材料。
4. 請求項３記載の光学材料において、
   前記酸化防止剤の含有量Ｇ₂と、前記耐光安定剤の含有量Ｇ₃とは、
   Ｇ₂≧１．１×Ｓ₂、かつＧ₃≧１．１×Ｓ₃を満たす特徴とする光学材料。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の光学材料において、
   前記熱可塑性樹脂中で分散した状態での前記無機粒子の体積平均粒径は、３０ｎｍ以下であることを特徴とする光学材料。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の光学材料において、
   前記無機粒子の比表面積は３０ｍ²／ｇ以上であることを特徴とする光学材料。
7. 請求項１〜６何れか一項に記載の光学材料において、
   前記熱可塑性樹脂は、少なくともシクロオレフィン樹脂を含有することを特徴とする光学材料。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の光学材料において、
   厚さが３ｍｍのときに、波長４０５ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であることを特徴とする光学材料。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の光学材料を用いて形成されたことを特徴とする光学素子。

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