JP2007137984A - Composite material and optical element - Google Patents

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JP2007137984A JP2005332452A JP2005332452A JP2007137984A JP 2007137984 A JP2007137984 A JP 2007137984A JP 2005332452 A JP2005332452 A JP 2005332452A JP 2005332452 A JP2005332452 A JP 2005332452A JP 2007137984 A JP2007137984 A JP 2007137984A
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Hiroaki Ando
浩明 安藤
Hideaki Wakamatsu
秀明 若松
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a combination of light transmittance with stability for environmental variation as compared with the conventional combination while raising refractive index from that of a resin material. <P>SOLUTION: An object lens 7 is produced by molding a composite material composed of inorganic particles and a resin. The composite material has ≥50% light transmittance for light at 405 nm at 3 mm thickness and the moisture absorption coefficient at 90% relative humidity is ≤2%. The inorganic particles are composite particles of SiO<SB>2</SB>with an oxide having ≥1.6 to ≤2.8 refractive index for d lines and the molar fraction of the SiO<SB>2</SB>is ≥0.05 to ≤0.95. The volume-converted particle diameter is ≥2 to ≤100 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複合材料と、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路等の光学素子とに関する。   The present invention relates to a composite material and optical elements such as a lens, a filter, a grating, an optical fiber, and a flat optical waveguide.

従来、MOやCD、DVD、HD−DVD、ブルーレイディスク等の光情報記録媒体を用いて情報の読み取りや記録を行うプレーヤー、レコーダー及びドライブ等の情報機器には、光ピックアップ装置が備えられている。この光ピックアップ装置には、光源から発した所定波長の光を光情報記録媒体に照射したり、反射した光を受光素子に受光させたりすべく、レンズ等の光学素子からなる光学素子ユニットが具備されている。   Conventionally, information devices such as players, recorders, and drives that read and record information using optical information recording media such as MO, CD, DVD, HD-DVD, and Blu-ray disc have been provided with optical pickup devices. . The optical pickup device includes an optical element unit including an optical element such as a lens for irradiating the optical information recording medium with light having a predetermined wavelength emitted from a light source and causing the light receiving element to receive reflected light. Has been.

このような光学素子の材料には、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体等のプラスチックが用いられている(例えば、特許文献1参照)。   As a material for such an optical element, a plastic such as a copolymer of a cyclic olefin and an α-olefin is used because it can be manufactured at low cost by means such as injection molding (for example, Patent Document 1). reference).

ここで、環状オレフィンが含有された樹脂材料は湿度変化による屈折率の安定性に優れているものの、温度変化による屈折率の安定性に劣るため、近年、この樹脂材料の屈折率を安定化すべく、シリカ系の無機粒子を樹脂材料に分散させて有機無機の複合材料とすることで、樹脂材料の線膨張を抑制する手法が提案されている。更に、この手法においては、シリカ系の粒子として金属酸化物及びシリカの複合粒子を用いることで、屈折率が低いというシリカの欠点を補って、複合材料の屈折率を樹脂よりも高くしている(例えば、特許文献2参照)。   Here, although the resin material containing the cyclic olefin is excellent in the stability of the refractive index due to a change in humidity, it is inferior in the stability of the refractive index due to a temperature change. There has been proposed a method of suppressing the linear expansion of a resin material by dispersing silica-based inorganic particles in a resin material to obtain an organic-inorganic composite material. Furthermore, in this method, composite particles of metal oxide and silica are used as silica-based particles, so that the refractive index of the composite material is made higher than that of the resin to compensate for the disadvantage of silica having a low refractive index. (For example, refer to Patent Document 2).

但し、シリカと他の金属酸化物とを複合化すると、金属酸化物の種類によっては複合材料の吸湿性が高まってしまい、耐湿性や屈折率の湿度依存性が顕著に劣化する場合がある。そして、このような場合には、湿度などの環境変動によって物性、特に屈折率が変化してしまい、複合材料の実用性が低くなる。   However, when silica and another metal oxide are combined, the hygroscopicity of the composite material increases depending on the type of the metal oxide, and the humidity resistance and the humidity dependency of the refractive index may be significantly deteriorated. In such a case, physical properties, particularly the refractive index, change due to environmental fluctuations such as humidity, and the practicality of the composite material becomes low.

ところで、複合材料の吸湿性を制御する手法としては、シリカと金属酸化物とのモル比を所定の範囲内に規定するものがある(例えば、特許文献3参照)。
特開2002−105131号公報 特開2005−146042号公報 特開平10−67882号公報
By the way, as a method for controlling the hygroscopicity of the composite material, there is one that regulates the molar ratio of silica and metal oxide within a predetermined range (for example, see Patent Document 3).
JP 2002-105131 A JP 2005-146042 A JP-A-10-67882

しかしながら、上記特許文献3に開示の手法による複合材料では無機粒子の粒径が0.3ミクロン以上と大きく、成型品の光透過率が低くなってしまうため、光学素子に用いることは困難である   However, in the composite material according to the method disclosed in Patent Document 3, the particle size of the inorganic particles is as large as 0.3 microns or more, and the light transmittance of the molded product is low, so that it is difficult to use for optical elements.

本発明の課題は、樹脂材料よりも屈折率を高くしつつ、従来と比較して光透過率と、環境変動に対する安定性との組合せを改善することができる複合材料及び光学素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a composite material and an optical element that can improve the combination of light transmittance and stability against environmental fluctuations as compared with the prior art while making the refractive index higher than that of a resin material. It is.

請求項1記載の発明は、複合材料において、
無機粒子と樹脂とからなる複合材料であって、
3mm厚の光線透過率が、405nmの光に対して50%以上であり、
相対湿度90%での吸水率が、2%以下であり、
前記無機粒子は、
SiO2と、d線に対する屈折率が1.6以上、2.8以下の酸化物との複合粒子であり、
体積換算粒子径が2nm以上100nm以下で、SiO2のモル分率が0.05以上0.95以下であることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a composite material,
A composite material composed of inorganic particles and resin,
The light transmittance of 3 mm thickness is 50% or more for light of 405 nm,
The water absorption rate at a relative humidity of 90% is 2% or less,
The inorganic particles are
Composite particles of SiO 2 and an oxide having a refractive index with respect to d-line of 1.6 or more and 2.8 or less,
The volume conversion particle diameter is 2 nm or more and 100 nm or less, and the molar fraction of SiO 2 is 0.05 or more and 0.95 or less.

請求項2記載の発明は、光学素子において、
請求項1に記載の複合材料を成形することにより製造されたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is an optical element,
The composite material according to claim 1 is manufactured by molding.

請求項1または2記載の発明によれば、樹脂材料よりも屈折率を高くしつつ、従来と比較して光透過率と、環境変動に対する安定性との組合せを改善することができる。   According to the first or second aspect of the present invention, it is possible to improve the combination of the light transmittance and the stability against environmental fluctuations as compared with the prior art while making the refractive index higher than that of the resin material.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。但し、以下の実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the following embodiments, various technically preferable limitations for carrying out the present invention are given, but the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

まず、本発明に係る複合材料について説明する。
本実施の形態における複合材料は、樹脂と無機粒子とを含有しており、光学素子などの成型物に成型されるようになっている。以下、(1)樹脂、(2)無機粒子、(3)複合材料の製造方法及び(4)成型物について説明する。
First, the composite material according to the present invention will be described.
The composite material in the present embodiment contains a resin and inorganic particles, and is molded into a molded product such as an optical element. Hereinafter, (1) resin, (2) inorganic particles, (3) a method for producing a composite material, and (4) a molded product will be described.

(1)樹脂
本発明における樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂など、光学材料として一般的に用いられる透明樹脂であれば、特に限定されることなく用いることができる。但し、光学素子としての加工性や、成型サイクルタイムの関係で、熱可塑性の樹脂であることが好ましく、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、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、ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂であることがより好ましく、特に、環状オレフィン樹脂であることが好ましい。このような樹脂としては、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。好ましい化合物を下記表1に示す。
(1) Resin The resin in the present invention is not particularly limited as long as it is a transparent resin generally used as an optical material, such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin. . However, in terms of processability as an optical element and molding cycle time, it is preferably a thermoplastic resin, such as acrylic resin, cyclic olefin resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyether resin, polyamide resin or polyimide resin. More preferably, it is preferably a cyclic olefin resin. Examples of such a resin include compounds described in JP-A No. 2003-73559. Preferred compounds are shown in Table 1 below.

Figure 2007137984
Figure 2007137984

なお、上述した熱可塑性樹脂は、相溶性のある他の樹脂と併用されることも好ましい。
また、本実施形態における樹脂自体の吸水率は、複合材料全体の吸水率を低くする観点からは、2%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。ここで、2種以上の樹脂を用いる場合には、2種以上の樹脂からなる熱可塑性樹脂の吸水率は個々の樹脂における吸水率の平均値と略同一であると考えられるため、その平均の吸水率が2%以下であることが好ましい。
In addition, it is also preferable that the thermoplastic resin mentioned above is used together with other resin with compatibility.
In addition, the water absorption rate of the resin itself in the present embodiment is preferably 2% or less, and more preferably 1% or less, from the viewpoint of reducing the water absorption rate of the entire composite material. Here, when two or more types of resins are used, the water absorption rate of the thermoplastic resin composed of two or more types of resins is considered to be substantially the same as the average value of the water absorption rate of each resin. The water absorption is preferably 2% or less.

(2)無機粒子
本発明における無機粒子は、SiO2と、シリコン以外の元素の酸化物、より詳細にはd線に対する屈折率が1.6以上、2.8以下の酸化物との複合粒子となっている。
(2) Inorganic particles The inorganic particles in the present invention are composite particles of SiO 2 and an oxide of an element other than silicon, more specifically, an oxide having a refractive index with respect to d-line of 1.6 or more and 2.8 or less. It has become.

ここで、シリコン以外の元素としては、Al、Zn、B、Ge、P、Ti、Nb、Zr、Y、W、La、Gd、Ta等が好ましい。
また、無機粒子の屈折率は、1.6〜2.8の範囲であることが好ましい。2.8以下が好ましいのは、無機粒子の屈折率がこれよりも高いと、樹脂との屈折率差が大きくなり白濁の原因になるためで、1.6以上が好ましいのは、これより低いと、複合材料の屈折率を上げる効果が小さくなるためである。このため、SiO2と複合化される無機酸化物の屈折率も同様の範囲となる。
Here, as elements other than silicon, Al, Zn, B, Ge, P, Ti, Nb, Zr, Y, W, La, Gd, Ta, etc. are preferable.
The refractive index of the inorganic particles is preferably in the range of 1.6 to 2.8. 2.8 or less is preferable because if the refractive index of the inorganic particles is higher than this, the difference in refractive index from the resin becomes large and causes white turbidity, and 1.6 or higher is preferable. This is because the effect of increasing the refractive index of the composite material is reduced. For this reason, the refractive index of the inorganic oxide compounded with SiO 2 is in the same range.

また、無機粒子中のSiO2のモル分率は、0.05以上0.95以下となっている。
また、無機粒子の吸水率は、2%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。
The molar fraction of SiO 2 in the inorganic particles is 0.05 or more and 0.95 or less.
Further, the water absorption rate of the inorganic particles is preferably 2% or less, and more preferably 1% or less.

また、無機粒子の体積平均粒径は100nm以下であり、好ましくは50nm以下、更に好ましくは30nm以下である。これにより、無機粒子に起因する光散乱を抑制して光透過率が高められるようになっている。   Further, the volume average particle diameter of the inorganic particles is 100 nm or less, preferably 50 nm or less, and more preferably 30 nm or less. This suppresses light scattering caused by inorganic particles and increases the light transmittance.

また、無機粒子の体積平均粒径は2nm以上である。これにより、無機粒子の比表面積が過大となるのが防止されて無機粒子に対する表面処理剤の必要量が適切な範囲に設定され、微粒子及び複合材料の作成が容易化されるようになっている。これは、無機粒子の形態が球状である場合において、総体積が同一であれば、比表面積は平均粒径に反比例することから、比表面積を小さくするためには平均粒径を大きくする必要があるためである。例えば、平均粒径が30nmから1nmになると比表面積は30倍となるため、平均粒径が30nmの無機粒子を用いた場合での表面処理剤の必要量が総体積の10%となるとすると、平均粒径が1nmの無機粒子を用いた場合での表面処理剤の必要量は30倍となり、実現が不可能となってしまう。なお、無機粒子に対する表面処理剤としては、樹脂との親和性を付与するための表面処理剤などがある。   The volume average particle diameter of the inorganic particles is 2 nm or more. As a result, the specific surface area of the inorganic particles is prevented from becoming excessive, the required amount of the surface treatment agent for the inorganic particles is set to an appropriate range, and the production of the fine particles and the composite material is facilitated. . This is because when the form of the inorganic particles is spherical and the total volume is the same, the specific surface area is inversely proportional to the average particle diameter, so it is necessary to increase the average particle diameter in order to reduce the specific surface area. Because there is. For example, when the average particle size is changed from 30 nm to 1 nm, the specific surface area is 30 times. Therefore, when the inorganic particles having an average particle size of 30 nm are used, the required amount of the surface treatment agent is 10% of the total volume. When inorganic particles having an average particle diameter of 1 nm are used, the required amount of the surface treatment agent is 30 times, which cannot be realized. In addition, as a surface treating agent with respect to an inorganic particle, there exists a surface treating agent for providing affinity with resin.

以上の無機粒子の作成方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知である方法を用いることが可能であり、例えば、ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料として用い、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(加水分解法)。この際、微粒子の安定化のために有機酸や、有機アミン等を併用する方法も用いられる。また、無機粒子の作成には、機械的方法(塊状の複合材料をボールミル、アトライターなどの粉砕装置で小粒径化する方法)や、熱分解法(原料を加熱分解して微粒子を得る方法、噴霧乾燥法、火炎噴霧法、プラズマ法、気相反応法、凍結乾燥法、加熱ケロシン法、加熱石油法)、沈殿法(共沈法)、水熱法(沈殿法、結晶化法、水熱分解法、水熱酸化法)なども用いることができる。このうち、熱分解法や、沈殿法、加水分解法は、小粒径の無機粒子を作成する観点で好ましい手法である。なお、これらの手法を複数組み合わせることとしても良い。
また、複合粒子の作成方法としては、例えば、上記手法で複数の金属酸化物の原料を得た後、上記特許文献2に記載の方法を用いることができる。
The method for producing the above inorganic particles is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, a reaction system using a metal halide or an alkoxy metal as a raw material and containing water. The desired oxide fine particles can be obtained by hydrolysis in (hydrolysis method). At this time, a method of using an organic acid, an organic amine or the like in combination is also used for stabilizing the fine particles. In addition, inorganic particles can be produced by mechanical methods (a method for reducing the size of a massive composite material with a grinding device such as a ball mill or attritor) or a thermal decomposition method (a method for obtaining fine particles by thermally decomposing raw materials). , Spray drying method, flame spray method, plasma method, gas phase reaction method, freeze drying method, heated kerosene method, heated petroleum method), precipitation method (coprecipitation method), hydrothermal method (precipitation method, crystallization method, water) Thermal decomposition method, hydrothermal oxidation method) and the like can also be used. Among these, the thermal decomposition method, the precipitation method, and the hydrolysis method are preferable methods from the viewpoint of producing small-sized inorganic particles. A plurality of these methods may be combined.
In addition, as a method of creating composite particles, for example, the method described in Patent Document 2 can be used after obtaining a plurality of metal oxide raw materials by the above method.

このような方法によって作成された無機粒子には、表面処理剤であるシラン系やシリコーンオイル系、チタネート系、アルミネート系、アミノ酸系等のカップリング剤による表面処理が施すことが好ましい。   The inorganic particles prepared by such a method are preferably subjected to a surface treatment with a surface treatment agent such as a silane, silicone oil, titanate, aluminate, or amino acid coupling agent.

これらのカップリング剤は反応速度等の特性が互いに異なるため、使用する無機粒子の種類や、表面処理時の条件等に応じて適宜選択されることが好ましい。また、カップリング剤には、1種のみを用いてもよいし、複数種を併用してもよい。2種以上のカップリング剤を用いて表面処理を施す場合には、各種カップリング剤による表面処理が同時に施されてもよいし、異なる時期に施されてもよい。   Since these coupling agents have different characteristics such as reaction rate, it is preferable to select them appropriately according to the kind of inorganic particles to be used, conditions during surface treatment, and the like. Moreover, only 1 type may be used for a coupling agent and you may use multiple types together. When surface treatment is performed using two or more types of coupling agents, the surface treatment with various coupling agents may be performed simultaneously or at different times.

また、使用するカップリング剤に応じて、得られる表面処理後の無機粒子の特性が異なることがあるため、分散させる熱可塑性樹脂の親和性を考慮した上で、使用するカップリング剤を適宜選択することとしてもよい。   Also, depending on the coupling agent used, the properties of the resulting inorganic particles after surface treatment may differ, so the coupling agent to be used is appropriately selected in consideration of the affinity of the thermoplastic resin to be dispersed. It is good to do.

なお、シラン系のカップリング剤としては、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等が挙げられる。   Silane coupling agents include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetraphenoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane. Phenoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, 3-methylphenyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiphenoxysilane, trimethylmethoxysilane, triethylethoxysilane, triphenylmethoxy Silane, triphenylphenoxysilane, etc. are mentioned.

また、チタン系のカップリング剤としては、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。   Examples of titanium-based coupling agents include tetrabutyl titanate, tetraoctyl titanate, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridecylbenzenesulfonyl titanate, and bis (dioctyl pyrophosphate) oxyacetate titanate.

無機粒子に対するカップリング剤の割合としては、特に限定されるものではないが、5〜200%の範囲内であることが好ましく、10〜100%の範囲内であることがより好ましい。   The ratio of the coupling agent to the inorganic particles is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 200%, and more preferably in the range of 10 to 100%.

また、各種シリコンオイルを用いて表面処理を行うことも好ましい。使用できるシリコンオイルとしては例えば、ジメチルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイル、メチルハイドロジェンシリコンオイルなどのストレートシリコンオイル;メタクリル酸変性シリコンオイル、エポキシ変性シリコンオイル、フッ素変性シリコンオイル、ポリエーテル変性シリコンオイル、アミノ変性シリコンオイルなどの変性シリコンオイルなどが挙げられる。   It is also preferable to perform surface treatment using various types of silicone oil. Examples of usable silicone oil include straight silicone oil such as dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, and methylhydrogen silicone oil; methacrylic acid modified silicone oil, epoxy modified silicone oil, fluorine modified silicone oil, polyether modified silicone oil, Examples include modified silicone oils such as amino-modified silicone oils.

このような表面処理剤を用いた表面処理方法としては、表面処理剤を溶液にして噴霧した後に乾燥させる方法、無機粒子の分散液に表面処理剤を添加反応させる方法、溶融混練等によって無機粒子と樹脂とを複合化する時点で表面処理剤を添加する方法等、いずれの方法を適用することができる。   Surface treatment methods using such a surface treatment agent include a method of spraying the surface treatment agent into a solution and then drying, a method of adding and reacting the surface treatment agent to a dispersion of inorganic particles, and melt-kneading. Any method can be applied, such as a method of adding a surface treating agent at the time of compounding the resin and the resin.

複合材料に対する無機粒子の含有率は、10%以上、90%以下であることが好ましく、20%以上、80%以下であることがより好ましい。これは、無機粒子の含有率が10%以上であれば、無機粒子の混合による物性改良効果を発揮させることができ、90%以下であれば、必要な樹脂比率を維持するとともに、元来の樹脂の長所である加工性等の各種特性の劣化を防止することができるためである。   The content of the inorganic particles with respect to the composite material is preferably 10% or more and 90% or less, and more preferably 20% or more and 80% or less. If the content of the inorganic particles is 10% or more, the effect of improving the physical properties by mixing the inorganic particles can be exhibited. If the content is 90% or less, the necessary resin ratio is maintained and the original content is maintained. This is because deterioration of various properties such as processability, which is an advantage of the resin, can be prevented.

(3)複合材料の製造方法
樹脂、特に熱可塑性樹脂と無機粒子との混合方法としては、揮発性物質の使用量を低減させる観点から、溶融混練法を利用することが好ましい。
ここで、溶融混練法を利用する場合には、原料である熱可塑性樹脂と、無機粒子とを一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。分割添加する方法としては、一成分を数回に分けて添加する方法や、一成分を一括で添加し、他の成分を段階的に添加する方法、これらを組合せた方法を用いることができる。無機粒子の添加は、粉体又は凝集状態のまま行うことが可能である。無機粒子を液中に分散させた状態で添加することも可能であるが、この場合には、混練後に脱揮処理を行うことが必要であり、また、予め凝集粒子を一次粒子に分散させた後に添加することが好ましい。また、熱可塑性樹脂と無機粒子とを予め混練した後、熱可塑性樹脂以外の成分で予め添加しなかった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。
(3) Production method of composite material As a method of mixing a resin, particularly a thermoplastic resin and inorganic particles, it is preferable to use a melt-kneading method from the viewpoint of reducing the amount of volatile substances used.
Here, when utilizing the melt-kneading method, the thermoplastic resin as a raw material and the inorganic particles may be added and kneaded all at once, or may be added in stages and kneaded. As a method of adding in a divided manner, a method of adding one component in several times, a method of adding one component at a time and adding other components in stages, or a method combining these can be used. The addition of the inorganic particles can be performed in a powder or agglomerated state. Although it is possible to add inorganic particles dispersed in the liquid, in this case, it is necessary to perform a devolatilization treatment after kneading, and the aggregated particles are dispersed in the primary particles in advance. It is preferable to add it later. Also, after kneading the thermoplastic resin and the inorganic particles in advance, when adding components other than the thermoplastic resin that have not been added in advance and further melt-kneading, these may be added all at once and kneaded. Alternatively, it may be added in stages and kneaded.

また、溶融混練法を利用する場合には、不活性ガスである窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンの中から選択される一種のガス又は二種以上の混合ガスの雰囲気下で混合を行うことが好ましい。但し、炭酸ガス、エチレンガス及び水素ガス等の一般的なガスであっても、混練される物質に対する反応性を有さないガスであれば、上述した不活性ガスと混合して用いてもよい。   When using the melt-kneading method, mixing is performed in an atmosphere of one kind of gas selected from the inert gases nitrogen, helium, neon, argon, krypton and xenon, or two or more kinds of mixed gases. Preferably it is done. However, even general gases such as carbon dioxide, ethylene gas, and hydrogen gas may be used by mixing with the above-described inert gas as long as they are not reactive to the material to be kneaded. .

また、溶融混練法を利用する場合には、溶融混練装置における反応系内において、残留する酸素を極力排除することが好ましく、具体的には、反応系内における酸素量は1%以下であることが好ましく、0.2%以下であることがより好ましい。これは、酸素による酸化反応によって樹脂が劣化するとともに、着色が発生しやすいためである。   Further, when using the melt-kneading method, it is preferable to eliminate the remaining oxygen as much as possible in the reaction system in the melt-kneading apparatus. Specifically, the oxygen amount in the reaction system is 1% or less. Is preferable, and 0.2% or less is more preferable. This is because the resin is deteriorated by the oxidation reaction with oxygen, and coloring is easily generated.

また、溶融混練法に適用可能な装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー及びロール等のような密閉式混練装置又はバッチ式混練装置を挙げることができる。また、溶融混練法に用いられる装置としては、単軸押出機や、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いることも可能である。押出機等の連続式の溶融混練装置を用いる場合においては、段階的に添加する成分をシリンダーの中途部から添加することも可能である。   As an apparatus applicable to the melt kneading method, a closed kneading apparatus or a batch kneading apparatus such as a lab plast mill, a Brabender, a Banbury mixer, a kneader, and a roll can be given. As an apparatus used for the melt kneading method, a continuous melt kneading apparatus such as a single screw extruder or a twin screw extruder can be used. In the case of using a continuous melt-kneading apparatus such as an extruder, it is possible to add components to be added in stages from the middle of the cylinder.

また、混合物の分散装置としては、ビーズミル分散機、超音波分散機、高速攪拌型分散機及び高圧分散機等の各種分散処理機が適用可能であるが、ビーズミル分散機を好適に用いることができる。ビーズミル分散機で使用されるビーズとしては、ジルコニアビーズや、ガラスビーズ等が挙げられるが、ジルコニアビーズが好適に用いられる。また、使用されるビーズの径寸法は小さい方が好ましく、直径0.1mm以下、0.001mm以上の範囲内であることがより好ましい。   Further, as a dispersion apparatus for the mixture, various dispersion treatment machines such as a bead mill disperser, an ultrasonic disperser, a high speed stirring disperser, and a high pressure disperser are applicable, but a bead mill disperser can be preferably used. . Examples of the beads used in the bead mill disperser include zirconia beads and glass beads. Zirconia beads are preferably used. Further, the diameter of the beads used is preferably smaller, and more preferably within a range of 0.1 mm or less and 0.001 mm or more.

また、複合材料の作製工程においては、必要に応じて各種添加剤を単独で又は組合わせて添加してもよい。添加剤としては、酸化防止剤、耐光安定剤、熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤及び近赤外線吸収剤等の安定剤、滑剤や可塑剤等の樹脂改良剤、軟質重合体やアルコール性化合物等の白濁防止剤、染料や顔料等の着色剤、その他帯電防止剤や、難燃剤等が挙げられる。   In the composite material production process, various additives may be added alone or in combination, if necessary. Additives include antioxidants, light stabilizers, heat stabilizers, weathering stabilizers, stabilizers such as UV absorbers and near infrared absorbers, resin modifiers such as lubricants and plasticizers, soft polymers and alcoholic agents. Examples thereof include white turbidity inhibitors such as compounds, colorants such as dyes and pigments, other antistatic agents, and flame retardants.

これらの添加剤のうち、酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤等が挙げられる。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性や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することができる。   Among these additives, examples of the antioxidant include a phenol-based antioxidant, a phosphorus-based antioxidant, and a sulfur-based antioxidant. By blending these antioxidants, it is possible to prevent lens coloring and strength reduction due to oxidative degradation during molding without reducing transparency, heat resistance, and the like.

また、これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組合わせて用いることが可能であって、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択されるが、本発明の複合熱可塑性材料100重量部に対して0.001〜20重量部の範囲内であることが好ましく、0.01〜10重量部の範囲内であることがより好ましい。   These antioxidants can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is appropriately selected within a range not impairing the object of the present invention. The amount is preferably in the range of 0.001 to 20 parts by weight and more preferably in the range of 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the composite thermoplastic material of the invention.

なお、フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが適用可能であり、例えば、特開昭63−179953号公報に記載の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等や、特開平1−168643号公報に記載のオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のアクリレート系化合物や、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)等のアルキル置換フェノール系化合物や、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−トリアジン等のトリアジン基含有フェノール系化合物等が挙げられる。   In addition, as a phenolic antioxidant, a conventionally well-known thing can be applied, for example, 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2- 2 of Unexamined-Japanese-Patent No. 63-179953 is mentioned. Hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate, 2,4-di-t-amyl-6- (1- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) ethyl) phenyl acrylate, etc. And acrylate compounds such as octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate described in JP-A-1-168443, and 2,2′-methylene-bis (4 -Methyl-6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4 -Tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, tetrakis (methylene-3- (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenylpropionate)) methane, That is, pentaerythrimethyl-tetrakis (3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenylpropionate)), triethylene glycol bis (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5) Alkyl substituted phenolic compounds such as -methylphenyl) propionate), 6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -2,4-bisoctylthio-1,3,5-triazine, 4 -Bisoctylthio-1,3,5-triazine, 2-octylthio-4,6-bis- (3,5-di-t-butyl-4-oxyanilino) -1 Triazine group-containing phenol compounds such as 3,5-triazine.

また、リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業において通常使用される物であれば、特に限定されるものではなく、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−オキサイド等のモノホスファイト系化合物や、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)等のジホスファイト系化合物等が挙げられる。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)ホスファイト等が特に好ましい。   In addition, the phosphorus antioxidant is not particularly limited as long as it is a substance that is usually used in the general resin industry. For example, triphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, Tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, 10- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) ) -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide and the like, and 4,4'-butylidene-bis (3-methyl-6-t-butylphenyl- Di-tridecyl phosphite), 4,4'-isopropylidene-bis (phenyl-di-alkyl (C1 -C15) phosphite) diphosphite compounds such as and the like. Among these, monophosphite compounds are preferable, and tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite and the like are particularly preferable.

さらに、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]ウンデカン等が挙げられる。   Further, as the sulfur-based antioxidant, for example, dilauryl 3,3-thiodipropionate, dimyristyl 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3-thiodipropionate, lauryl stearyl 3,3- Thiodipropionate, pentaerythritol-tetrakis- (β-lauryl-thio-propionate), 3,9-bis (2-dodecylthioethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane Etc.

さらに、上述したフェノール系、リン酸系及びイオウ系酸化防止剤の他に、ジフェニルアミン誘導体等のアミン系酸化防止剤や、ニッケル又は亜鉛のチオカルバメート等も酸化防止剤として適用可能である。   Furthermore, in addition to the above-mentioned phenol-based, phosphoric acid-based and sulfur-based antioxidants, amine-based antioxidants such as diphenylamine derivatives, nickel or zinc thiocarbamates, and the like are also applicable as antioxidants.

また、上述した添加剤のうち、白濁防止剤としては、ガラス転移温度における最低温度が30℃以下である化合物群が配合されていてもよい。これにより、透明性、耐熱性及び機械的強度等の諸特性の低下を抑制して、長時間に渡る高温高湿度の環境下における白濁の発生を防止することができる。   Of the additives described above, a compound group having a minimum glass transition temperature of 30 ° C. or less may be blended as the cloudiness inhibitor. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of white turbidity in an environment of high temperature and high humidity over a long period of time by suppressing deterioration of various properties such as transparency, heat resistance and mechanical strength.

また、上述した添加剤のうち、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及びヒンダードアミン系耐光安定剤等が挙げられるが、レンズの透明性や耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤(以下、HALSとする)を用いることが好ましい。このようなHALSとしては、低分子量のものから中分子量、高分子量のものを適宜選択することができる。但し、複合材料から成型体を作成する場合には、低分子量又は中分子量のHALSが用いられることが好ましく、特に膜状の成型体を作成する場合には、高分子量のHALSを用いることが好ましい。   Among the additives described above, examples of the light-resistant stabilizer include benzophenone-based light-resistant stabilizer, benzotriazole-based light-resistant stabilizer, hindered amine-based light-resistant stabilizer, and the like. Therefore, it is preferable to use a hindered amine light-resistant stabilizer (hereinafter referred to as HALS). As such HALS, those having a low molecular weight, medium molecular weight and high molecular weight can be appropriately selected. However, when forming a molded body from a composite material, it is preferable to use a low molecular weight or medium molecular weight HALS, and particularly when forming a film-shaped molded body, it is preferable to use a high molecular weight HALS. .

なお、比較的分子量の小さいHALSとしては、LA−77(旭電化製)、Tinuvin765(CSC製)、Tinuvin123(CSC製)、Tinuvin440(CSC製)、Tinuvin144(CSC製)、HostavinN20(ヘキスト製)等が挙げられる。   As HALS having a relatively low molecular weight, LA-77 (manufactured by Asahi Denka), Tinuvin 765 (manufactured by CSC), Tinuvin 123 (manufactured by CSC), Tinuvin 440 (manufactured by CSC), Tinuvin 144 (manufactured by CSC), Hostavin N20 (manufactured by Hoechst), etc. Is mentioned.

また、中程度の分子量のHALSとしては、LA−57(旭電化製)、LA−52(旭電化製)、LA−67(旭電化製)、LA−62(旭電化製)等が挙げられる。   Examples of the medium molecular weight HALS include LA-57 (Asahi Denka), LA-52 (Asahi Denka), LA-67 (Asahi Denka), LA-62 (Asahi Denka) and the like. .

また、分子量の大きいHALSとしては、LA−68(旭電化製)、LA−63(旭電化製)、HostavinN30(ヘキスト製)、Chimassorb944(CSC製)、Chimassorb2020(CSC製)、Chimassorb119(CSC製)、Tinuvin622(CSC製)、CyasorbUV−3346(Cytec製)、CyasorbUV−3529(Cytec製)、Uvasil299(GLC製)等が挙げられる。   As HALS having a large molecular weight, LA-68 (Asahi Denka), LA-63 (Asahi Denka), Hostavin N30 (Hoechst), Chimassorb 944 (CSC), Chimassorb 2020 (CSC), Chimassorb 119 (CSC) Tinuvin 622 (manufactured by CSC), CyasorbUV-3346 (manufactured by Cytec), CyasorbUV-3529 (manufactured by Cytec), Uvasil 299 (manufactured by GLC) and the like.

(3.1)複合材料の性質
以上のようにして製造される複合材料の光線透過率は、3mm厚の場合に405nmの光に対して50%以上となっている。
また、複合材料の屈折率は、高い方が好ましい場合が多い。特にレンズ材料として用いる場合には、屈折率が高いと厚みを薄くできるため、光学系全体の奥行きを小さくしたり、レンズを軽量化したりすることができるメリットがある。また、レンズを軽量化することにより、複数枚のレンズ間での光軸調整を容易化することができる。そのため、本実施の形態においては、複合材料の屈折率は1.50以上であることが好ましく、より好ましくは1.55以上であり、最も好ましくは1.60以上である。
(3.1) Properties of composite material The light transmittance of the composite material manufactured as described above is 50% or more for light of 405 nm when the thickness is 3 mm.
In addition, a higher refractive index of the composite material is often preferable. In particular, when used as a lens material, since the thickness can be reduced when the refractive index is high, there is an advantage that the depth of the entire optical system can be reduced and the lens can be reduced in weight. Further, by reducing the weight of the lens, it is possible to facilitate optical axis adjustment between a plurality of lenses. Therefore, in this Embodiment, it is preferable that the refractive index of a composite material is 1.50 or more, More preferably, it is 1.55 or more, Most preferably, it is 1.60 or more.

また、複合材料のアッベ数については、樹脂や無機粒子の選択で種々の値が選択可能であるが、異常分散性を得られる粒子を用いることが好ましい。この場合には、複合材料を色消しに有効に用いることができ、その価値が高まる場合がある。   As for the Abbe number of the composite material, various values can be selected by selecting a resin or inorganic particles, but it is preferable to use particles that can obtain anomalous dispersibility. In this case, the composite material can be effectively used for achromatization, and its value may increase.

また、複合材料の吸水率は、相対湿度90%の環境下で2%以下であり、1%以下が好ましく、最も好ましくは、0.5%以下である。なお、本実施の形態においては、特に記載のない限り、吸水率を重量%で表す。また、吸水率の測定は、あらかじめ乾燥させた材料を、特定の高温高湿条件化で一定時間以上保存した時の質量変化から測定することが可能である。本実施の形態においては、乾燥したときに含有されている水分量をカールフィッシャー法で測定し、その後の吸水後に質量変化を測定することで、より正確に吸水率を算出している。   Further, the water absorption rate of the composite material is 2% or less, preferably 1% or less, and most preferably 0.5% or less in an environment with a relative humidity of 90%. In the present embodiment, the water absorption rate is expressed in weight% unless otherwise specified. Further, the water absorption rate can be measured from a change in mass when a previously dried material is stored for a certain time or longer under specific high temperature and high humidity conditions. In the present embodiment, the moisture content is calculated more accurately by measuring the amount of water contained when dried by the Karl Fischer method and measuring the change in mass after the subsequent water absorption.

また、複合材料はAMES試験において陰性であることが好ましい。これは、AMES試験において陽性であると、使用者の健康の阻害、環境負荷の増大、材料安定性の低減等のおそれがあるからである。   The composite material is preferably negative in the AMES test. This is because a positive result in the AMES test may impair the health of the user, increase the environmental load, reduce the material stability, and the like.

(4)成型物
以上のような複合材料を成形することにより、各種成形物を得ることができる。
成形方法としては、特に限定されるものではないが、成型物における低複屈折性、機械強度及び寸法精度等の特性の観点から、溶融成型法が好ましい。溶融成型法としては、例えば、プレス成型、押し出し成型、射出成型等が挙げられるが、生産性の観点から、射出成型が好ましい。また、光硬化性樹脂の場合、注型重合などを用いることが可能である。
(4) Molded products Various molded products can be obtained by molding the composite material as described above.
Although it does not specifically limit as a shaping | molding method, From a viewpoint of characteristics, such as the low birefringence in a molding, mechanical strength, and a dimensional accuracy, a melt molding method is preferable. Examples of the melt molding method include press molding, extrusion molding, and injection molding. From the viewpoint of productivity, injection molding is preferable. In the case of a photocurable resin, cast polymerization or the like can be used.

また、成型条件は使用目的又は成型方法に応じて適宜選択されるが、例えば、射出成型における複合材料の温度としては、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歪みを防止し、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などの観点から、150℃〜400℃の範囲内であることが好ましく、200℃〜350℃の範囲内であることがより好ましく、200℃〜330℃の範囲内であることが特に好ましい。   The molding conditions are appropriately selected according to the purpose of use or the molding method. For example, as the temperature of the composite material in injection molding, an appropriate fluidity is imparted to the resin at the time of molding to reduce sink marks and distortion of the molded product. From the viewpoints of preventing silver streak due to thermal decomposition of the resin and effectively preventing yellowing of the molded product, it is preferably within a range of 150 ° C. to 400 ° C., 200 ° C. It is more preferable to be within a range of ˜350 ° C., and it is particularly preferable to be within a range of 200 ° C. to 330 ° C.

また、射出成型を用いる場合には、炭酸ガスを可塑剤として用いる成型法や、金型を誘導加熱して転写性を向上させる方法など、一般的な手法はすべて適用可能である。   When injection molding is used, all general methods such as a molding method using carbon dioxide gas as a plasticizer and a method of improving transferability by induction heating of a mold can be applied.

また、本実施形態における成型物は、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルム又はシート形状等の種々の形態で使用することが可能である。また、低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性及び低吸水性等に優れるため、各種光学部品への適用が可能である。   Further, the molded product in the present embodiment can be used in various forms such as a spherical shape, a rod shape, a plate shape, a columnar shape, a tubular shape, a tube shape, a fiber shape, a film shape or a sheet shape. Moreover, since it is excellent in low birefringence, transparency, mechanical strength, heat resistance, low water absorption, etc., it can be applied to various optical components.

具体的な適用例としては、光学レンズや、光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ;顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズ等のレンズ;眼鏡レンズ等の全光線透過型レンズ;CD、CD−ROM、WORM(追記型光ディスク)、MO(書き変え可能な光ディスク;光磁気ディスク)、MD(ミニディスク)、DVD(デジタルビデオディスク)等の光ディスクのピックアップレンズ;レーザビームプリンターのfθレンズ、センサー用レンズ等のレーザ走査系レンズ;カメラのファインダー系のプリズムレンズ等が挙げられる。   As a specific application example, as an optical lens or an optical prism, an imaging lens of a camera; a lens such as a microscope, an endoscope or a telescope lens; an all-light transmission lens such as a spectacle lens; a CD or a CD-ROM , WORM (recordable optical disc), MO (rewritable optical disc; magneto-optical disc), MD (mini disc), DVD (digital video disc) and other optical disc pickup lens; laser beam printer fθ lens, sensor lens And a laser scanning system lens such as a camera finder system prism lens.

また、その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板;偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルム等の光学フィルム;光拡散板;光カード;液晶表示素子基板等が挙げられる。
その他、本発明に係る光学素子は、各種のフィルターやグレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとしても好適に用いられる。
Other optical uses include light guide plates such as liquid crystal displays; optical films such as polarizing films, retardation films and light diffusion films; light diffusion plates; optical cards; liquid crystal display element substrates.
In addition, the optical element according to the present invention is also suitably used as various filters, gratings, optical fibers, flat optical waveguides, and the like.

上述した成形物の中でも、低複屈折性が要求されるピックアップレンズや、レーザ走査系レンズ等の光学素子として好適に用いられ、以下、図1を参照しながら、本発明に係る光学素子が対物レンズ7として用いられた光ピックアップ装置1について説明する。   Among the molded products described above, the optical element according to the present invention is preferably used as an optical element such as a pickup lens or a laser scanning system lens that requires low birefringence. The optical pickup device 1 used as the lens 7 will be described.

ここで、図1は、光ピックアップ装置1の内部構造を示す模式図である。
本実施形態における光ピックアップ装置1には、図1に示すように、光源である半導体レーザ発振器2が具備されている。この半導体レーザ発振器2から出射される青色光の光軸上には、半導体レーザ発振器2から離間する方向に向かって、コリメータ3、ビームスプリッタ4、1/4波長板5、絞り6、対物レンズ7が順次配設されている。
また、ビームスプリッタ4と近接した位置であって、上述した青色光の光軸と直交する方向には、2組のレンズからなるセンサーレンズ群8、センサー9が順次配設されている。
Here, FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal structure of the optical pickup device 1.
As shown in FIG. 1, the optical pickup device 1 in this embodiment includes a semiconductor laser oscillator 2 that is a light source. On the optical axis of the blue light emitted from the semiconductor laser oscillator 2, a collimator 3, a beam splitter 4, a quarter wavelength plate 5, a diaphragm 6, and an objective lens 7 are arranged in a direction away from the semiconductor laser oscillator 2. Are sequentially arranged.
In addition, a sensor lens group 8 and a sensor 9 including two sets of lenses are sequentially disposed in a direction close to the beam splitter 4 and in a direction perpendicular to the optical axis of the blue light described above.

光学素子である対物レンズ7は、光ディスクDに対向した位置に配置されるものであって、半導体レーザ発振器2から出射された青色光を、光ディスクDの一面上に集光するようになっている。このような対物レンズ7には、2次元アクチュエータ10が具備されており、この2次元アクチュエータ10の動作により、対物レンズ7は、光軸上を移動自在となっている。   The objective lens 7 that is an optical element is disposed at a position facing the optical disc D, and condenses the blue light emitted from the semiconductor laser oscillator 2 on one surface of the optical disc D. . Such an objective lens 7 is provided with a two-dimensional actuator 10, and the objective lens 7 is movable on the optical axis by the operation of the two-dimensional actuator 10.

次に、光ピックアップ装置1の作用について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置1は、光ディスクDへの情報の記録動作時や、光ディスクDに記録された情報の再生動作時に、半導体レーザ発振器2から青色光を出射する。出射された青色光は、図1に示すように、光線L1となって、コリメータ3を透過して無限平行光にコリメートされた後、ビームスプリッタ4を透過して、1/4波長板5を透過する。さらに、絞り6及び対物レンズ7を透過した後、光ディスクDの保護基板D1を介して情報記録面D2に集光スポットを形成する。
Next, the operation of the optical pickup device 1 will be described.
The optical pickup device 1 in the present embodiment emits blue light from the semiconductor laser oscillator 2 at the time of recording information on the optical disc D or at the time of reproducing information recorded on the optical disc D. As shown in FIG. 1, the emitted blue light becomes a light beam L1, is collimated to infinite parallel light through the collimator 3, and then passes through the beam splitter 4 to pass through the quarter-wave plate 5. To Penetrate. Further, after passing through the diaphragm 6 and the objective lens 7, a condensed spot is formed on the information recording surface D 2 via the protective substrate D 1 of the optical disc D.

集光スポットを形成した光は、光ディスクDの情報記録面D2で情報ピットによって変調され、情報記録面D2によって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ7及び絞り6を順次透過した後、1/4波長板5によって偏光方向が変更され、ビームスプリッタ4で反射する。その後、センサーレンズ群8を透過して非点収差が与えられ、センサー9で受光されて、最終的には、センサー9によって光電変換されることによって電気的な信号となる。 The light that forms the condensed spot is modulated by the information pits on the information recording surface D 2 of the optical disc D and reflected by the information recording surface D 2 . Then, the reflected light is sequentially transmitted through the objective lens 7 and the diaphragm 6, the polarization direction is changed by the quarter wavelength plate 5, and the reflected light is reflected by the beam splitter 4. After that, astigmatism is given through the sensor lens group 8, received by the sensor 9, and finally converted into an electric signal by being photoelectrically converted by the sensor 9.

以後、このような動作が繰り返し行われ、光ディスクDに対する情報の記録動作や、光ディスクDに記録された情報の再生動作が完了する。   Thereafter, such an operation is repeatedly performed, and the operation of recording information on the optical disc D and the operation of reproducing information recorded on the optical disc D are completed.

なお、光ディスクDにおける保護基板D1の厚さ寸法及び情報ピットの大きさにより、対物レンズ7に要求される開口数NAも異なる。本実施形態においては、高密度な光ディスクDであり、その開口数は0.85に設定されている。 Incidentally, the magnitude of the thickness and the information pits of the protective substrate D 1 of the optical disc D, also the numerical aperture NA required for the objective lens 7 different. In the present embodiment, the optical disc D is a high density, and its numerical aperture is set to 0.85.

以上の光ピックアップ装置1の対物レンズ7によれば、無機粒子が含有され、この無機粒子中にSiO2と、d線に対する屈折率が1.6以上、2.8以下の酸化物とが含有されるので、樹脂材料のみが含有される場合や、無機粒子としてSiO2のみが含有される場合と異なり、樹脂材料と比較して屈折率を高めることができる。 According to the objective lens 7 of the optical pickup device 1 described above, inorganic particles are contained, and the inorganic particles contain SiO 2 and an oxide having a refractive index with respect to d-line of 1.6 or more and 2.8 or less. Therefore, unlike the case where only the resin material is contained or the case where only SiO 2 is contained as the inorganic particles, the refractive index can be increased as compared with the resin material.

また、複合材料中に無機粒子が含有されるので、複合材料を温度変化に対して安定化することができる。また、疎水化処理の容易なSiO2が無機粒子中に含有されるため、このSiO2を疎水化処理することにより、湿度変化に対して複合材料を安定化することができる。また、相対湿度90%での吸水率が2%以下であるので、湿度変化に対して複合材料を更に安定化することができる。よって、従来と比較して環境変動に対する安定性を改善することができる。 Moreover, since inorganic particles are contained in the composite material, the composite material can be stabilized against temperature changes. Further, since SiO 2 that is easily hydrophobized is contained in the inorganic particles, the composite material can be stabilized against changes in humidity by hydrophobizing the SiO 2 . Further, since the water absorption rate at 90% relative humidity is 2% or less, the composite material can be further stabilized against humidity change. Therefore, stability against environmental fluctuations can be improved compared to the conventional case.

また、無機粒子の体積換算粒子径が2nm以上100nm以下であるので、粒子径が0.3ミクロン以上である従来の場合と比較して、光透過率を高めることができる。
よって、樹脂材料よりも屈折率を高くしつつ、従来と比較して光透過率と、環境変動に対する安定性との組合せを改善することができる。
Further, since the volume-converted particle diameter of the inorganic particles is 2 nm or more and 100 nm or less, the light transmittance can be increased as compared with the conventional case where the particle diameter is 0.3 microns or more.
Therefore, it is possible to improve the combination of the light transmittance and the stability against environmental fluctuations as compared with the prior art while making the refractive index higher than that of the resin material.

以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明に係る光学素子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。   Hereinafter, the optical element according to the present invention will be described more specifically by giving examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples.

(無機粒子(1−1);SiO2/TiO2微粒子の調製、SiO2モル分率30%)
純水463.1g、26%アンモニア水104.8g及びメタノール4255.0gの混合液に、テトラメトキシシラン(TMOS)1368g及びメタノール229.4gの混合液と、純水643.2g及び26%アンモニア水104.8gの混合液とを、液温を25℃に保ちつつ150分かけて滴下した後、チタンテトライソプロポキシド5969g及びイロプロパノール150gの混合液を100分かけて添加し、シリカ/チタン混合ゾルを得た。
(Inorganic particles (1-1); preparation of SiO 2 / TiO 2 fine particles, SiO 2 molar fraction 30%)
A mixed liquid of 463.1 g of pure water, 104.8 g of 26% ammonia water and 4255.0 g of methanol, a mixed liquid of 1368 g of tetramethoxysilane (TMOS) and 229.4 g of methanol, 643.2 g of pure water and 26% ammonia water 104.8 g of the mixed solution was added dropwise over 150 minutes while maintaining the liquid temperature at 25 ° C., and then a mixed solution of 5969 g of titanium tetraisopropoxide and 150 g of isopropyl alcohol was added over 100 minutes to mix silica / titanium. A sol was obtained.

このゾルを常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつ純水を滴下し、蒸留塔の塔頂温が100℃に達してpHが8以下になったのを確認した時点で純水の滴下を終了し、無機粒子の分散液を得た。   The sol was distilled by heating under normal pressure, and pure water was added dropwise while keeping the volume constant. When it was confirmed that the top temperature of the distillation tower reached 100 ° C. and the pH became 8 or less, pure water was used. The dropping was finished to obtain a dispersion of inorganic particles.

さらに、メチルトリメトキシシランを15.4g添加し、室温にて1時間攪拌した後、2時間還流を行った。その後、常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつメチルエチルケトンを滴下し、塔頂温が79℃に達して水分が1.0%以下になったのを確認した時点で滴下を終了し、室温まで冷却した後、3μメンブランフィルターを用いて精密濾過を行い、メチルエチルケトン分散シリカゾルを得た。TEM観察の結果、無機粒子の体積換算平均粒子径は、13nmであった。   Further, 15.4 g of methyltrimethoxysilane was added and stirred at room temperature for 1 hour, and then refluxed for 2 hours. Then, methyl ethyl ketone was added dropwise while keeping the volume constant by heating and distillation under normal pressure, and the addition was terminated when it was confirmed that the tower top temperature reached 79 ° C. and the water content was 1.0% or less. After cooling to room temperature, microfiltration was performed using a 3 μ membrane filter to obtain methyl ethyl ketone-dispersed silica sol. As a result of TEM observation, the volume equivalent average particle diameter of the inorganic particles was 13 nm.

(無機粒子(1−2);SiO2/TiO2微粒子の調製、SiO2モル分率80%)
テトラメトキシシランを3648g、チタンテトライソプロポキシドを2274gに変えた以外は、無機粒子(1−1)の作成と同様にして無機粒子を作成した。体積換算平均粒子径は7nmであった。
(Inorganic particles (1-2); preparation of SiO 2 / TiO 2 fine particles, SiO 2 molar fraction 80%)
Inorganic particles were prepared in the same manner as the inorganic particles (1-1) except that 3648 g of tetramethoxysilane and 2274 g of titanium tetraisopropoxide were changed. The volume conversion average particle diameter was 7 nm.

(無機粒子(1−3);SiO2/TiO2微粒子の調製、SiO2モル分率80%)
テトラメトキシシランと混合して添加するメタノールを2100gに変えた以外は、無機粒子(1−2)の作成と同様にして無機粒子を作成した。体積換算平均粒子径は30nmであった。
(Inorganic particles (1-3): Preparation of SiO 2 / TiO 2 fine particles, SiO 2 molar fraction 80%)
Inorganic particles were prepared in the same manner as the inorganic particles (1-2) except that the amount of methanol added by mixing with tetramethoxysilane was changed to 2100 g. The volume conversion average particle diameter was 30 nm.

(無機粒子(1−4);SiO2/TiO2微粒子の調製、SiO2モル分率80%)
テトラメトキシシラン滴下時の液温を40℃に変えた以外は、無機粒子(1−2)の作成と同様にして無機粒子を作成した。体積換算平均粒子径は150nmであった。
(Inorganic particles (1-4); preparation of SiO 2 / TiO 2 fine particles, SiO 2 molar fraction 80%)
Inorganic particles were prepared in the same manner as the inorganic particles (1-2) except that the liquid temperature at the time of dropping the tetramethoxysilane was changed to 40 ° C. The volume conversion average particle diameter was 150 nm.

(無機粒子(1−5);SiO2/TiO2微粒子の調製、SiO2モル分率80%)
テトラメトキシシラン滴下時の液温を50℃に変えた以外は、無機粒子(1−2)の作成と同様にして無機粒子を作成した。体積換算平均粒子径は150nmであった。
(Inorganic particles (1-5); preparation of SiO 2 / TiO 2 fine particles, SiO 2 molar fraction 80%)
Inorganic particles were prepared in the same manner as the inorganic particles (1-2) except that the liquid temperature at the time of dropping the tetramethoxysilane was changed to 50 ° C. The volume conversion average particle diameter was 150 nm.

(無機粒子(2);SiO2/ZnO2微粒子の調製)
エタノール10mL中に酢酸亜鉛2水和物3066gを加えた混合液を、加熱還流下、90℃にて1時間撹拌した後、0℃に冷却した。
次に、この溶液に、エタノール400Lに対して水酸化リチウム1水和物1180g(1.4当量)を溶解した溶液を、0℃で攪拌しながら添加した。得られた混合液を室温にて30分間撹拌した後、攪拌を継続しながらメチルトリメトキシシラン816mLを添加し、更に、室温にて3時間撹拌した後、トリエチルアミン30.6Lを添加し、更に脱塩水1Lを添加した。
(Inorganic particles (2); Preparation of SiO 2 / ZnO 2 fine particles)
A mixture obtained by adding 3066 g of zinc acetate dihydrate in 10 mL of ethanol was stirred at 90 ° C. for 1 hour under heating and refluxing, and then cooled to 0 ° C.
Next, a solution in which 1180 g (1.4 equivalents) of lithium hydroxide monohydrate was dissolved in 400 L of ethanol was added to this solution with stirring at 0 ° C. After stirring the resulting mixture at room temperature for 30 minutes, 816 mL of methyltrimethoxysilane was added while continuing to stir. Further, after stirring at room temperature for 3 hours, 30.6 L of triethylamine was added and further degassed. 1 L of brine was added.

その後、一晩静置した反応液を濃縮・乾固し、この粉末をエタノール30Lに再分散して透明な分散液とし、該分散液をn−ヘキサン400L中に投入して再沈殿させ、遠心分離、デカンデーション、真空乾燥することにより白色固体粉末4322gを得た。TEM観察の結果、無機粒子の体積換算平均粒子径は、10nmであった。   After that, the reaction liquid which was allowed to stand overnight was concentrated and dried, and this powder was redispersed in 30 L of ethanol to obtain a transparent dispersion. The dispersion was poured into 400 L of n-hexane to reprecipitate, and centrifuged. Separation, decantation, and vacuum drying gave 4322 g of white solid powder. As a result of TEM observation, the volume-converted average particle diameter of the inorganic particles was 10 nm.

(無機粒子(3);SiO2/Al2O3微粒子の調製)
シリカゾルとしての「カタロイド」(商品名;触媒化成工業(株)、粒子径5nm、SiO2濃度20重量%)460gと、水176kgとを混合し、これに濃度5重量%のNaOH水溶液6500gを添加して分散液のpHを10.5とした後、分散液の温度を95℃に昇温し、30分間95℃に維持して粒子分散液を調製した。
(Inorganic particles (3); Preparation of SiO 2 / Al 2 O 3 fine particles)
“Cataloid” as silica sol (trade name; Catalytic Chemical Industry Co., Ltd., particle diameter 5 nm, SiO 2 concentration 20% by weight) and 176 kg of water were mixed, and 6500 g of 5% by weight NaOH aqueous solution was added thereto. Then, the pH of the dispersion was adjusted to 10.5, and then the temperature of the dispersion was raised to 95 ° C. and maintained at 95 ° C. for 30 minutes to prepare a particle dispersion.

次に、温度を95℃に維持した当該粒子分散液に、水硝子(洞海化学(株)製:JIS3号水硝子、SiO2濃度24重量%)17744g及び水54320gを混合して得た珪酸アルカリ水溶液と、アルミン酸ナトリウム水溶液(Al23濃度22重量%、Na2O濃度17重量%)5440g及び水102880gを混合して得たアルミン酸ナトリウム水溶液と、硫酸アンモニウム2280g及び水57360gを混合して得た電解質水溶液とを11時間で添加した。このときの添加速度は、電解質水溶液中のシリカ(SiO2)とアルミナ(Al23)との総量1.2g/核粒子単位表面積(m2)・時間であり、アルカリ(珪酸アルカリとアルミン酸ナトリウムのアルカリとの和)と電解質との当量比EA/EEは2.18であった。 Next, silicic acid obtained by mixing 17744 g of water glass (manufactured by Dokai Chemical Co., Ltd .: JIS No. 3 water glass, SiO 2 concentration 24 wt%) and 54320 g of water with the particle dispersion maintained at a temperature of 95 ° C. An aqueous alkali solution, an aqueous sodium aluminate solution (Al 2 O 3 concentration 22 wt%, Na 2 O concentration 17 wt%) 5440 g and 10280 g of water mixed with an aqueous solution of sodium aluminate 2280 g of ammonium sulfate and 57360 g of water were mixed. The electrolyte aqueous solution obtained above was added in 11 hours. The addition rate at this time is the total amount of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) in the electrolyte aqueous solution 1.2 g / nuclear particle unit surface area (m 2 ) · hour, and the alkali (alkali silicate and alumina) The equivalent ratio EA / EE of the electrolyte was 2.18.

次に、1時間熟成を行った後、限外濾過膜により成長核粒子分散液のpHが10になるまで洗浄を行った。さらに、メチルトリメトキシシランを15.4g添加し、室温にて1時間攪拌した後、2時間還流を行った。その後、常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつメチルエチルケトンを滴下し、塔頂温が79℃に達して水分が1.0%以下になったのを確認した時点で滴下を終了し、室温まで冷却後、3μメンブランフィルターを用いて精密濾過を行い、メチルエチルケトン分散ゾルを得た。TEM観察の結果、体積換算平均粒子径は、10nmであった。   Next, after aging for 1 hour, washing was performed with an ultrafiltration membrane until the pH of the growth core particle dispersion reached 10. Further, 15.4 g of methyltrimethoxysilane was added and stirred at room temperature for 1 hour, and then refluxed for 2 hours. Then, methyl ethyl ketone was added dropwise while keeping the volume constant by heating and distillation under normal pressure, and the addition was terminated when it was confirmed that the tower top temperature reached 79 ° C. and the water content was 1.0% or less. After cooling to room temperature, microfiltration was performed using a 3 μ membrane filter to obtain a methyl ethyl ketone dispersion sol. As a result of TEM observation, the average particle diameter in terms of volume was 10 nm.

(無機粒子(4);SiO2微粒子の調製)
純水463.1g、26%アンモニア水90.6g及びメタノール4255.0gの混合液に、テトラメトキシシラン4560g及びメタノール229.4gの混合液と、純水643.2g及び26%アンモニア水104.8gの混合液とを、液温を45℃に保ちつつ150分かけて滴下し、ゾル分散液を得た。
(Inorganic particles (4); Preparation of SiO 2 fine particles)
A mixed liquid of 463.1 g of pure water, 90.6 g of 26% ammonia water and 4255.0 g of methanol, a mixed liquid of 4560 g of tetramethoxysilane and 229.4 g of methanol, 643.2 g of pure water and 104.8 g of 26% ammonia water. Was added dropwise over 150 minutes while maintaining the liquid temperature at 45 ° C. to obtain a sol dispersion.

このシリカゾルを常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつ純水を滴下し、塔頂温が100℃に達してpHが8以下になったのを確認した時点で純水の滴下を終了し、微粒子分散液を得た。   The silica sol was distilled under heating under normal pressure, and pure water was added dropwise while keeping the volume constant. When it was confirmed that the tower top temperature reached 100 ° C and the pH was 8 or less, the addition of pure water was completed. As a result, a fine particle dispersion was obtained.

さらに、メチルトリメトキシシランを15.4g添加し、室温にて1時間攪拌した後、2時間還流を行った。その後、常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつメチルエチルケトンを滴下し、塔頂温が79℃に達して水分が1.0%以下になったのを確認した時点で滴下を終了し、室温まで冷却した後、3μメンブランフィルターを用いて精密濾過を行い、メチルエチルケトン分散シリカゾルを得た。TEM観察の結果、体積換算平均粒子径は、6nmであった。   Further, 15.4 g of methyltrimethoxysilane was added and stirred at room temperature for 1 hour, and then refluxed for 2 hours. Then, methyl ethyl ketone was added dropwise while keeping the volume constant by heating and distillation under normal pressure, and the addition was terminated when it was confirmed that the tower top temperature reached 79 ° C. and the water content was 1.0% or less. After cooling to room temperature, microfiltration was performed using a 3 μ membrane filter to obtain methyl ethyl ketone-dispersed silica sol. As a result of TEM observation, the volume-converted average particle size was 6 nm.

(無機粒子(5);TiO2微粒子の調製)
純水463.1g、26%アンモニア水90.6g及びメタノール4255.0gの混合液に、チタンテトライソプロポキシド8526.6g及びメタノール229.4gの混合液と、純水643.2g及び26%アンモニア水104.8gの混合液とを、液温を45℃に保ちつつ150分かけて滴下し、ゾル分散液を得た。
(Inorganic particles (5); Preparation of TiO 2 fine particles)
A mixture of pure water 463.1 g, 26% ammonia water 90.6 g and methanol 4255.0 g, titanium tetraisopropoxide 8526.6 g and methanol 229.4 g, pure water 643.2 g and 26% ammonia A mixture of 104.8 g of water was added dropwise over 150 minutes while maintaining the liquid temperature at 45 ° C. to obtain a sol dispersion.

このシリカゾルを常圧下で加熱蒸留して容量を一定に保ちつつ純水を滴下し、塔頂温が100℃に達してpHが8以下になったのを確認した時点で純水の滴下を終了し、微粒子分散液を得た。TEM観察の結果、体積換算平均粒子径は、18nmであった。   The silica sol was distilled under heating under normal pressure, and pure water was added dropwise while keeping the volume constant. When it was confirmed that the tower top temperature reached 100 ° C and the pH was 8 or less, the addition of pure water was completed. As a result, a fine particle dispersion was obtained. As a result of TEM observation, the volume-converted average particle size was 18 nm.

(樹脂(1),(2))
樹脂(1)としては、シクロオレフィン樹脂「APEL5014」(製品名、三井化学製、屈折率1.54)を、樹脂(2)としては、PMMA樹脂「アクリペットVH」(製品名、三菱レーヨン製、屈折率1.49)を用いた。
(Resin (1), (2))
The resin (1) is cycloolefin resin “APEL5014” (product name, manufactured by Mitsui Chemicals, refractive index 1.54), and the resin (2) is PMMA resin “Acrypet VH” (product name, manufactured by Mitsubishi Rayon). , Refractive index 1.49) was used.

(複合材料の作成)
下記の表2に示すように、上記の無機粒子(1)〜(5)の分散した各粒子分散液を樹脂(1),(2)と脱揮しながら溶融混練し、複合材料(1)〜(12)を作成した。複合材料中の無機粒子(1)〜(5)の含有量は、それぞれ50重量%になるようにした。また、樹脂(1)を用いる場合には、混練時にシクロヘキシルメチルジメトキシシランを無機粒子100重量部あたり10部添加した。また、樹脂(2)を用いる場合には、混練時にγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを微粒子100重量部あたり10重量部添加した。
(Making composite materials)
As shown in Table 2 below, each particle dispersion in which the inorganic particles (1) to (5) are dispersed is melt-kneaded while devolatilizing with the resins (1) and (2) to obtain the composite material (1). -(12) was created. The content of the inorganic particles (1) to (5) in the composite material was 50% by weight, respectively. Moreover, when using resin (1), 10 parts of cyclohexylmethyldimethoxysilane was added per 100 parts by weight of the inorganic particles during kneading. When resin (2) was used, 10 parts by weight of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane was added per 100 parts by weight of fine particles during kneading.

Figure 2007137984
Figure 2007137984

なお、溶融混練においては、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製、商品名:ラボプラストミルKF−6V)を用い、窒素下において100rpmで10分間混練し、終了前に2分間20Torrで減圧脱気を行った。また、溶融混練時には、適宜表面処理剤を加えることで微粒子の表面処理を行った。   In melt-kneading, a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., trade name: lab plast mill KF-6V) is used and kneaded at 100 rpm for 10 minutes under nitrogen, and depressurized at 20 Torr for 2 minutes before completion. I care. Further, at the time of melt kneading, the surface treatment of fine particles was performed by appropriately adding a surface treatment agent.

(光学素子の作成)
得られた複合材料(1)〜(12)を160℃、10Torrの減圧下でプレスし、Φ11mm、厚さ3mmの成型体とした後、表面を研磨して光学素子を作成し、本発明に係る実施例(1)〜(5)及び比較例(1)〜(7)とした。これら実施例(1)〜(5)及び比較例(1)〜(7)を以下の光学物性測定に用いた。
(Creation of optical elements)
The obtained composite materials (1) to (12) were pressed at 160 ° C. under a reduced pressure of 10 Torr to obtain a molded body having a diameter of 11 mm and a thickness of 3 mm, and then the surface was polished to produce an optical element. Such Examples (1) to (5) and Comparative Examples (1) to (7) were used. These Examples (1) to (5) and Comparative Examples (1) to (7) were used for the following optical property measurements.

(透過率の測定)
各光学素子に対して波長405nmにおける光透過率の測定を行った。なお、透過率の測定方法はASTM D 1003に準拠した。結果を上記表2の「透過率」の欄に示す。なお、実用性の観点からは、透過率は50%以上であることが必要である。
(Measurement of transmittance)
The optical transmittance at a wavelength of 405 nm was measured for each optical element. The transmittance measurement method was based on ASTM D 1003. The results are shown in the column of “Transmittance” in Table 2 above. From the viewpoint of practicality, the transmittance needs to be 50% or more.

(屈折率のとその温度依存性の測定)
自動屈折計「KPR−200」(製品名、カルニュー光学工業製)を用いて、各光学素子の温度を25℃から75℃まで変化させて波長588nmにおける屈折率を測定し、屈折率の温度依存性を算出した。結果を上記表2の「屈折率」,「屈折率温度依存性」の欄に示す。なお、実用性の観点からは、屈折率の温度依存性は−0.4%以上であることが必要である。
(Measurement of refractive index and its temperature dependence)
Using an automatic refractometer "KPR-200" (product name, manufactured by Kalnew Optical Industry), the refractive index at a wavelength of 588 nm was measured by changing the temperature of each optical element from 25 ° C to 75 ° C, and the temperature dependence of the refractive index. Sex was calculated. The results are shown in the columns of “refractive index” and “refractive index temperature dependency” in Table 2 above. From the viewpoint of practicality, the temperature dependency of the refractive index needs to be −0.4% or more.

(吸湿性試験、屈折率湿度依存性測定)
高温高湿機「PR−2PK」(製品名、エスペック株式会社製)を使用し、予め100℃、10%RHで100時間乾燥させた光学素子を60℃90%RHで、500時間保存し、前後の重量増加分から吸水率を求めた。乾燥時の吸湿量は、複合材料をシクロヘキサンに溶解した後、複合材料を乾燥有機溶媒でカールフィッシャー法により測定した。乾燥した実施例(1)〜(5)及び比較例(1)〜(7)と、吸水させた実施例(1)〜(5)及び比較例(1)〜(7)との25℃における屈折率をそれぞれ測定し、屈折率の湿度依存性として求めた。結果を上記表2の「吸水率」,「屈折率湿度依存性」の欄に示す。なお、実用性の観点からは、屈折率の湿度依存性は1%未満であることが必要である。
(Hygroscopic test, refractive index humidity dependence measurement)
Using a high-temperature and high-humidity machine “PR-2PK” (product name, manufactured by ESPEC Corporation), the optical element previously dried at 100 ° C. and 10% RH for 100 hours is stored at 60 ° C. and 90% RH for 500 hours. The water absorption was determined from the weight increase before and after. The moisture absorption during drying was measured by dissolving the composite material in cyclohexane, and then measuring the composite material with a dry organic solvent by the Karl Fischer method. The dried Examples (1) to (5) and Comparative Examples (1) to (7) and the absorbed Examples (1) to (5) and Comparative Examples (1) to (7) at 25 ° C. Each refractive index was measured and determined as the humidity dependence of the refractive index. The results are shown in the columns of “Water absorption” and “Refractive index humidity dependency” in Table 2. From the viewpoint of practicality, the humidity dependence of the refractive index needs to be less than 1%.

(複合材料中での粒度分布測定)
ミクロトームを用いて各光学素子から100nm程度の切片を作成し、透過型電子顕微鏡「H−800」(製品名、日立株式会社製)を用いて各切片を100000倍で観察し、得られた像を体積換算平均粒子径に換算した。結果を上記表2の「TEM粒径」の欄に示す。
(Measurement of particle size distribution in composite materials)
A section of about 100 nm is prepared from each optical element using a microtome, and each section is observed at a magnification of 100,000 using a transmission electron microscope “H-800” (product name, manufactured by Hitachi, Ltd.). Was converted into a volume-converted average particle size. The results are shown in the column of “TEM particle size” in Table 2 above.

この表2に記載の結果より明らかなように、実施例(1)の光学素子は樹脂(1)よりも屈折率が高く、比較例(1)〜(3)の光学素子と比較して光透過率と、環境変動に対する安定性とがそれぞれ改善されている。
また、実施例(3)〜(5)の光学素子は、樹脂(1)よりも屈折率が高くなっており、また比較例(7)の光学素子と比較して環境変動に対する安定性が等しく、光透過率が改善されている、つまり、比較例(7)の光学素子と比較して光透過率と環境変動に対する安定性との組合せが改善されている。
As is clear from the results shown in Table 2, the optical element of Example (1) has a higher refractive index than that of Resin (1), and light is higher than the optical elements of Comparative Examples (1) to (3). The transmittance and stability against environmental changes are improved respectively.
In addition, the optical elements of Examples (3) to (5) have a refractive index higher than that of the resin (1), and are equally stable against environmental fluctuations as compared with the optical element of Comparative Example (7). The light transmittance is improved, that is, the combination of the light transmittance and the stability against environmental fluctuation is improved as compared with the optical element of Comparative Example (7).

なお、比較例(4)〜(6)の光学素子は屈折率が樹脂材料の屈折率以下となっており、実施例(1)〜(5)に対する比較対照として不適当となっている。   In addition, the optical elements of Comparative Examples (4) to (6) have a refractive index equal to or lower than the refractive index of the resin material, which is inappropriate as a comparative control for Examples (1) to (5).

本発明に係る光学素子である対物レンズが具備された光ピックアップ装置の内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the optical pick-up apparatus provided with the objective lens which is the optical element which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

7 対物レンズ(光学素子) 7 Objective lens (optical element)

Claims (2)

無機粒子と樹脂とからなる複合材料であって、
3mm厚の光線透過率が、405nmの光に対して50%以上であり、
相対湿度90%での吸水率が、2%以下であり、
前記無機粒子は、
SiO2と、d線に対する屈折率が1.6以上、2.8以下の酸化物との複合粒子であり、
体積換算粒子径が2nm以上100nm以下で、SiO2のモル分率が0.05以上0.95以下であることを特徴とする複合材料。
A composite material composed of inorganic particles and resin,
The light transmittance of 3 mm thickness is 50% or more for light of 405 nm,
The water absorption rate at a relative humidity of 90% is 2% or less,
The inorganic particles are
Composite particles of SiO 2 and an oxide having a refractive index with respect to d-line of 1.6 or more and 2.8 or less,
A composite material having a volume conversion particle diameter of 2 nm to 100 nm and a SiO 2 molar fraction of 0.05 to 0.95.
請求項1に記載の複合材料を成形することにより製造されたことを特徴とする光学素子。   An optical element manufactured by molding the composite material according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007231237A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 Konica Minolta Opto Inc Organic-inorganic composite material, optical element, and method for producing organic-inorganic composite material
WO2009022519A1 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Konica Minolta Opto, Inc. Resin material for optical use and optical device
WO2009116492A1 (en) * 2008-03-21 2009-09-24 コニカミノルタオプト株式会社 Imaging lens, imaging device, digital instrument, and manufacturing method of the imaging lens

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003252616A (en) * 2001-12-27 2003-09-10 Tokuyama Corp Silica composite oxide particle and its production method
JP2005146042A (en) * 2003-11-12 2005-06-09 Olympus Corp Organic-inorganic composite material, its manufacturing method and optical element
JP2005306009A (en) * 2004-03-22 2005-11-04 Konica Minolta Opto Inc Manufacturing method for resin for injection molding, and plastic optical element
JP2006052325A (en) * 2004-08-12 2006-02-23 Olympus Corp Optical material composition and optical material
JP2007154159A (en) * 2005-11-09 2007-06-21 Konica Minolta Opto Inc Organic inorganic composite material and optical element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003252616A (en) * 2001-12-27 2003-09-10 Tokuyama Corp Silica composite oxide particle and its production method
JP2005146042A (en) * 2003-11-12 2005-06-09 Olympus Corp Organic-inorganic composite material, its manufacturing method and optical element
JP2005306009A (en) * 2004-03-22 2005-11-04 Konica Minolta Opto Inc Manufacturing method for resin for injection molding, and plastic optical element
JP2006052325A (en) * 2004-08-12 2006-02-23 Olympus Corp Optical material composition and optical material
JP2007154159A (en) * 2005-11-09 2007-06-21 Konica Minolta Opto Inc Organic inorganic composite material and optical element

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007231237A (en) * 2006-03-03 2007-09-13 Konica Minolta Opto Inc Organic-inorganic composite material, optical element, and method for producing organic-inorganic composite material
WO2009022519A1 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Konica Minolta Opto, Inc. Resin material for optical use and optical device
WO2009116492A1 (en) * 2008-03-21 2009-09-24 コニカミノルタオプト株式会社 Imaging lens, imaging device, digital instrument, and manufacturing method of the imaging lens
US8368786B2 (en) 2008-03-21 2013-02-05 Konica Minolta Opto, Inc. Image pickup lens including at least one lens block wherein a lens portion or lens portions are formed on a lens substrate, image pickup device, digital apparatus and manufacturing method of image pickup lens
JP5267825B2 (en) * 2008-03-21 2013-08-21 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 IMAGING LENS, IMAGING DEVICE, DIGITAL DEVICE, AND IMAGING LENS MANUFACTURING METHOD

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