JP5214077B1 - 光学材料及びこれを含む光学素子 - Google Patents
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Abstract
本発明は、正の異常分散性を得ることが可能な新規なコンポジット光学材料を提供するものであり、本発明は、マトリクス材料と無機微粒子とを含む光学材料であって、前記無機微粒子は少なくとも酸化インジウムリンを含むことを特徴とする光学材料である。
Description
本発明は樹脂などのマトリクス材料の中に無機微粒子が分散された光学材料に関する。本発明はまた、当該光学材料を含む、レンズ、ハイブリッドレンズ等の光学素子に関する。
光学特性の幅を広げるために、樹脂などのマトリクス材料の中に無機微粒子が分散された光学材料が知られている(以下、このような構成の材料をコンポジット材料と称する)。例えば特許文献1には、アッベ数が80以上であり、大きさが400nmより小さい微粒子と、非晶質フッ素樹脂とを含むコンポジット材料を用いた光学素子が開示されている。
コンポジット材料では、マトリクス材料および無機微粒子の種類の選択や無機微粒子の配合量の調整により、種々の光学特性を制御することができる。特に、特許文献1に開示されたコンポジット材料では、微粒子にフッ化物を選択した場合には、正の異常分散性を得ることができ、微粒子の含有量を調整することにより、正の異常分散性の大きさをある程度調整可能であると考えられる。
レンズ等の光学素子に求められる光学特性は広範囲にわたるため、このように光学特性を制御できるコンポジット材料、特に正の異常分散性を有するコンポジット材料は、光学分野において非常に有用であり、新たな正の異常分散性を有するコンポジット材料の開発が求められている。
そこで本発明は、正の異常分散性を得ることが可能な新規なコンポジット光学材料を提供することを目的とする。
上記課題を解決する光学材料は、マトリクス材料と無機微粒子とを含む光学材料であって、前記無機微粒子は少なくとも酸化インジウムリンを含むことを特徴とする。
上記光学材料によれば、正の異常分散性を得ることが可能な新規なコンポジット光学材料が提供される。
以下、特定の実施形態を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
<実施の形態1>
以下、実施の形態1について図面を参照しながら説明する。
以下、実施の形態1について図面を参照しながら説明する。
[1.コンポジット材料]
図1は、本実施形態のコンポジット材料100を示す概略図である。本実施形態のコンポジット材料100は、マトリクス材料としての樹脂10と、酸化インジウムリン(酸化インジウムにリンをドープした化合物)を少なくとも含む無機微粒子20とで構成される。樹脂10には、無機微粒子20が分散している。
図1は、本実施形態のコンポジット材料100を示す概略図である。本実施形態のコンポジット材料100は、マトリクス材料としての樹脂10と、酸化インジウムリン(酸化インジウムにリンをドープした化合物)を少なくとも含む無機微粒子20とで構成される。樹脂10には、無機微粒子20が分散している。
[2.無機微粒子]
無機微粒子20は、凝集粒子、非凝集粒子のいずれであってもよく、一般的には一次粒子20aと、一次粒子20aが複数個凝集してなる二次粒子20bを含んで構成されている。無機微粒子20の分散状態は、マトリクス材料中に無機微粒子が存在する限り所望の効果が得られることから特に制限はないが、無機微粒子20が樹脂10中に均一に分散されていることが好ましい。ここで、無機微粒子20が樹脂10中に均一に分散されているとは、無機微粒子20の一次粒子20aおよび二次粒子20bがコンポジット材料100内の特定の位置に偏在することなく、実質的に均一に分散していることを意味する。光学材料として透光性を抑制するためには良好な粒子の分散性を有することが好ましい。そのため無機微粒子20は一次粒子20aのみで構成されているのが好ましい。
無機微粒子20は、凝集粒子、非凝集粒子のいずれであってもよく、一般的には一次粒子20aと、一次粒子20aが複数個凝集してなる二次粒子20bを含んで構成されている。無機微粒子20の分散状態は、マトリクス材料中に無機微粒子が存在する限り所望の効果が得られることから特に制限はないが、無機微粒子20が樹脂10中に均一に分散されていることが好ましい。ここで、無機微粒子20が樹脂10中に均一に分散されているとは、無機微粒子20の一次粒子20aおよび二次粒子20bがコンポジット材料100内の特定の位置に偏在することなく、実質的に均一に分散していることを意味する。光学材料として透光性を抑制するためには良好な粒子の分散性を有することが好ましい。そのため無機微粒子20は一次粒子20aのみで構成されているのが好ましい。
酸化インジウムリンを含む無機微粒子20を分散させたコンポジット材料100の透光性を確保するためには、無機微粒子20の粒径が重要となる。無機微粒子20の粒径が光の波長よりも十分小さいときは、無機微粒子20が分散されているコンポジット材料100を屈折率のばらつきがない均質な媒体とみなすことができる。したがって、無機微粒子20の最大粒径は、可視光の波長以下の大きさであることが好ましい。例えば可視光は400nm以上700nm以下の範囲の波長であるため、無機微粒子20の最大粒径は400nm以下であることが好ましい。なお、無機微粒子20の最大粒子径は、無機微粒子20の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影し、最も大きな無機微粒子20の粒径(二次粒子の場合は二次粒子径)を測定することにより求めることができる。
無機微粒子20の粒径が光の波長の1/4より大きい場合は、レイリー散乱によって透光性が損なわれるおそれがある。そのため、可視光域において高い透光性を実現するためには、無機微粒子20の実効粒径は100nm以下であることが好ましい。ただし、無機微粒子の実効粒径が1nm未満になると、無機微粒子が量子的な効果を発現する材質からなる場合には蛍光を生じることがあり、これがコンポジット材料100を用いて形成した光学部品の特性に影響をおよぼす場合がある。以上の観点から、無機微粒子の実効粒径は1nm以上100nm以下の範囲内にあることが好ましく、1nm以上50nm以下の範囲内にあることがより好ましい。特に、無機微粒子20の粒径を20nm以下とすると、レイリー散乱の影響が非常に小さくなり、コンポジット材料100の透光性が特に高くなるのでさらに好ましい。
ここで、実効粒径について図2を用いて説明する。図2において、横軸は無機微粒子の粒径を表し、左側の縦軸は横軸の各粒径に対する無機微粒子の累積頻度を表す。ここで、横軸の粒径は、無機微粒子が凝集している場合には、凝集した状態での二次粒子径である。ここで、実効粒径とは、図2のような無機微粒子の粒径頻度分布図において累積頻度が50%となる中心粒径(メジアン径:d50)Aを意味する。実効粒径の値を精度よく求めるには、例えば、無機微粒子20の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影し、200個以上の無機微粒子について、その粒径を測定して求めることが好ましい。
上述のように、本実施形態のコンポジット材料100は、酸化インジウムリンを少なくとも含む無機微粒子20を樹脂10中に分散させることにより構成されている。後述するとおり、このように構成されたコンポジット材料100は、低分散(高アッベ数)で正の異常分散性を大きく発現することが可能であるため、無機微粒子20として酸化インジウムリンを用いることが効果的であることを見出した。
図3は、各種無機物についての、d線(波長587.6nm)における屈折率ndと、波長分散性を示すアッベ数νdとの関係を示したグラフである。なお、アッベ数νdは、下記式(1)により定義される数値である。式(1)において、nF、nCはそれぞれ、F線(波長486.1nm)ならびにC線(波長656.3nm)における屈折率である。
図4は、各種無機物についての、波長分散性を示すアッベ数νdと、g線(波長435.8nm)とF線(波長486.1nm)の分散性を示す部分分散比Pg,Fとの関係を示したグラフである。なお、部分分散比Pg,Fは、下記式(2)により定義される数値である。式(2)において、nF、nCはそれぞれ前記と同義であり、ngは、g線(波長435.8nm)における屈折率である。
異常分散性は、個々の材料のνdに対応する正常分散ガラスの標準線上の点とその材料のPg,Fとの偏差であるΔPg,Fにより表される。
ここでは、HOYA社の基準に基づいて、正常分散ガラスの標準線として硝種C7(nd1.51、νd60.5、Pg,F0.54)とF2(nd1.62、νd36.3、Pg,F0.58)の座標を通る直線(図4における正常分散線)を用いてΔPg,Fを算出している。
図3および図4に示すとおり、酸化インジウムリンは、d線の屈折率nd1.495、アッベ数νdは109.5、部分分散比Pg,Fは0.65という光学特性を有する。特に異常分散性ΔPg,Fは+0.20と大きな値を有している。これは異常分散材料として知られているフッ化カルシウム(CaF2)の異常分散性ΔPg,F+0.06よりも大きい。このことから酸化インジウムリンは、異常分散性が極めて大きい特性を有する材料であることがわかった。
上述のように、酸化インジウムリンは低分散で大きな正の異常分散性を有している。この酸化インジウムリンを含む無機微粒子20をさまざまな屈折率を有する樹脂基材10と適切に組み合わせてコンポジット材料100を構成することにより、従来のフッ化物を含むコンポジット材料では実現が困難であった低分散かつ正の異常分散という光学特性を有する材料を広範囲で調製することが可能となる。その結果、光学部品設計の自由度を従来よりも拡大することができる。
なお、酸化インジウムリンが含むリンの量としては、リンを過剰に添加するとリン化インジウムが生成し、これがコンポジット材料100を用いて形成した光学部品の特性に影響を及ぼす恐れがある。そのため酸素に対する組成比をリン:酸素=x:1−xとすると、0<x≦0.2の範囲とすることが望ましい。
[3.樹脂材料]
樹脂10としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエネルギー線硬化性樹脂等の樹脂の中から、透光性の高い樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のメタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリカプロラクトン等のポリエステル樹脂、ポリスチレン等のポリスチレン樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミドやポリエーテルイミド等のポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂、酢酸ビニル樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、非晶性フッ素樹脂を用いてもよい。また、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、非晶性ポリオレフィン等のエンジニアリングプラスチックを用いてもよい。また、これらの樹脂(高分子)の混合体や共重合体を用いてもよい。また、これらの樹脂を変性した樹脂を用いてもよい。
樹脂10としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエネルギー線硬化性樹脂等の樹脂の中から、透光性の高い樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のメタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリカプロラクトン等のポリエステル樹脂、ポリスチレン等のポリスチレン樹脂、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミドやポリエーテルイミド等のポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂、酢酸ビニル樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、非晶性フッ素樹脂を用いてもよい。また、ポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、非晶性ポリオレフィン等のエンジニアリングプラスチックを用いてもよい。また、これらの樹脂(高分子)の混合体や共重合体を用いてもよい。また、これらの樹脂を変性した樹脂を用いてもよい。
これらの中でも、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、及びポリカーボネートは、透明性が高く、成形性も良好である。これらの樹脂は、所定の分子骨格を選択することによって、d線屈折率を1.4〜1.7の範囲とすることができる。
樹脂10のアッベ数νmは特に限定はないが、基材となる樹脂10のアッベ数νmが高いほど、無機微粒子20を分散して得られるコンポジット材料100のアッベ数νCOMも向上することは言うまでもない。特に、樹脂10としてアッベ数νmが45以上の樹脂を使用することにより、アッベ数νCOMが40以上の、レンズ等の光学部品への応用に対して十分な光学特性を有するコンポジット材料を得ることが可能となるので好ましい。アッベ数νmが45以上の樹脂としては、脂環式炭化水素基を骨格中に有する脂環式ポリオレフィン樹脂、シロキサン構造を有するシリコーン樹脂、主鎖にフッ素原子を有する非晶性フッ素樹脂等が挙げられるが、当然これらに限定されない。
[4.コンポジット材料の光学特性]
コンポジット材料100の屈折率は、無機微粒子20及び樹脂10の屈折率から、例えば下記式(3)にて表されるマックスウェル−ガーネット理論により推定できる。式(3)よりd線、F線ならびにC線における屈折率をそれぞれ推定することにより、さらにコンポジット材料100のアッベ数を推定することも可能である。逆にこの理論に基づく推定から、樹脂10と無機微粒子20との重量比を決めてもよい。
コンポジット材料100の屈折率は、無機微粒子20及び樹脂10の屈折率から、例えば下記式(3)にて表されるマックスウェル−ガーネット理論により推定できる。式(3)よりd線、F線ならびにC線における屈折率をそれぞれ推定することにより、さらにコンポジット材料100のアッベ数を推定することも可能である。逆にこの理論に基づく推定から、樹脂10と無機微粒子20との重量比を決めてもよい。
なお、式(3)において、nCOMλはある特定波長λにおけるコンポジット材料100の平均屈折率であり、npλ、nmλはそれぞれこの波長λにおける無機微粒子20及び樹脂10の屈折率である。Pは、コンポジット材料100全体に対する無機微粒子20の体積比である。無機微粒子20が光を吸収する場合や無機微粒子20が金属を含む場合には、式(4)の屈折率を複素屈折率として計算する。なお、式(3)はnpλ≧nmλの場合に成立する式であり、nppλ<nmλの場合は以下の式(4)を用いて屈折率を推定する。
コンポジット材料100の実際の屈折率の評価は、調製したコンポジット材料100を各測定法に適した形状に成膜又は成型し、エリプソメトリ法、アベレス法、光導波路法、分光反射率法等の分光測定法や、プリズムカプラ法等で実測することによって求めることができる。
上述したマックスウェル−ガーネット理論を用いて算出したコンポジット材料100の光学特性について説明する。ここでは、無機微粒子20として酸化インジウムリンを用い、樹脂10としてアクリル樹脂を用いた場合を例に挙げて説明する。
図3および図4には、酸化インジウムリンの光学特性を示す点と、アクリル樹脂の光学特性を示す点と、この2つの点を結んだ実線が表示されている。コンポジット材料100に含まれる酸化インジウムリンとアクリル樹脂の割合を調整することで、コンポジット材料100は、図3および図4に示す実線上の光学特性を実現することができる。酸化インジウムリンの割合が多い場合は、コンポジット材料100の光学特性は酸化インジウムリンに近い値になる。アクリル樹脂の割合が多い場合は、コンポジット材料100の光学特性はアクリル樹脂の光学特性に近い値となる。酸化インジウムリンとアクリル樹脂の割合を調整することで、所望の光学特性を有するコンポジット材料100を形成することができる。
実地では、コンポジット材料100中の無機微粒子20の含有量に関し、無機微粒子20の含有量が少なすぎると無機微粒子20による光学特性の調整効果が十分に得られないおそれがあるため、含有量は、コンポジット材料100(光学材料)全体の重量に対し、1重量%以上であることが好ましく、5重量%以上であることがより好ましく、10重量%以上であることがさらに好ましい。一方、無機微粒子20の含有量が多すぎると、コンポジット材料100の流動性が低くなって成形が困難になる場合や、無機微粒子20の樹脂10への充填自体が困難になる場合がある。そこで含有量は、80重量%以下であることが好ましく、60重量%以下であることがより好ましく、40重量%以下であることがさらに好ましい。
[5.製造方法]
次に、本実施形態のコンポジット材料100の製造方法について説明する。まず、無機微粒子20の形成方法について説明する。無機微粒子20は、液相法(共沈法、ゾルゲル法、金属錯体分解法等)あるいは気相法により合成することが出来る。または、ボールミルあるいはビーズミルによる粉砕法によりバルク体を微粒子化することで無機微粒子20を形成しても良い。無機微粒子20が含む酸化インジウムリンの原料の例としては、インジウム源として酸化インジウム、塩化インジウム、水酸化インジウム、硝酸インジウム、炭酸インジウム、硫酸インジウム、インジウムアルコキシド(インジウムテトラエトキシド、インジウムテトラ−i−プロポキシド、インジウムテトラ−n−プロポキシド、インジウムテトラ−n−ブトキシド、インジウムテトラ−sec−ブトキシド、インジウムテトラ−tert−ブトキシド等)、インジウムのキレート化合物(ビスアセチルアセトンインジウム、トリ−n−ブトキシドインジウムモノエチルアセトアセテート等)、炭酸インジウムアンモニウム等が、リン源としてリン酸アンモニウム、オルトリン酸塩、ポリリン酸塩(ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、トリメタリン酸塩、テトラメタリン酸塩等)、リン酸エステル(リン酸トリメチルエステル、リン酸トリエチルエステル)、縮合リン酸(メタリン酸等)が挙げられる。
次に、本実施形態のコンポジット材料100の製造方法について説明する。まず、無機微粒子20の形成方法について説明する。無機微粒子20は、液相法(共沈法、ゾルゲル法、金属錯体分解法等)あるいは気相法により合成することが出来る。または、ボールミルあるいはビーズミルによる粉砕法によりバルク体を微粒子化することで無機微粒子20を形成しても良い。無機微粒子20が含む酸化インジウムリンの原料の例としては、インジウム源として酸化インジウム、塩化インジウム、水酸化インジウム、硝酸インジウム、炭酸インジウム、硫酸インジウム、インジウムアルコキシド(インジウムテトラエトキシド、インジウムテトラ−i−プロポキシド、インジウムテトラ−n−プロポキシド、インジウムテトラ−n−ブトキシド、インジウムテトラ−sec−ブトキシド、インジウムテトラ−tert−ブトキシド等)、インジウムのキレート化合物(ビスアセチルアセトンインジウム、トリ−n−ブトキシドインジウムモノエチルアセトアセテート等)、炭酸インジウムアンモニウム等が、リン源としてリン酸アンモニウム、オルトリン酸塩、ポリリン酸塩(ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、トリメタリン酸塩、テトラメタリン酸塩等)、リン酸エステル(リン酸トリメチルエステル、リン酸トリエチルエステル)、縮合リン酸(メタリン酸等)が挙げられる。
次に、本実施形態のコンポジット材料の調製方法について説明する。
上述の方法で形成された無機微粒子20を、基材である樹脂10に分散させて得られるコンポジット材料100の調製方法には、特に限定はなく、物理的な方法で調製してもよいし化学的な方法で調製してもよい。例えば、下記のいずれかの方法でコンポジット材料を調製することができる。
(1)樹脂又は樹脂を溶解した溶液と無機微粒子とを、機械的、物理的に混合する方法。
(2)樹脂の原料(単量体やオリゴマー等)と無機微粒子とを、機械的、物理的に混合して混合物を得た後、樹脂の原料を重合する方法。
(3)樹脂又は樹脂を溶解した溶液と無機微粒子の原料とを混合した後に、無機微粒子の原料を反応させ、樹脂中で無機微粒子を形成する方法。
(4)樹脂の原料(単量体やオリゴマー等)と無機微粒子の原料とを混合した後、無機微粒子の原料を反応させて無機微粒子を合成する工程と、樹脂の原料を重合して樹脂を合成する工程とを行う方法。
上記(1)及び(2)の方法では、予め形成された様々な無機微粒子を用いることができ、また、汎用の分散装置によってコンポジット材料を調製できるという利点がある。また、上記(3)及び(4)の方法では、化学的な反応を行うことが必要であるため、材料に制限がある。しかし、これらの方法は、原料を分子レベルで混合するので、無機微粒子の分散性を高めることができるという利点を有する。
なお、上述の方法において、無機微粒子又は無機微粒子の原料と、樹脂又は樹脂の原料とを混合する順序に特に限定はなく、好ましい順序を適宜選択すればよい。例えば、一次粒子径が実質的に1nm〜100nmの範囲内にある無機微粒子を分散した溶液に、樹脂、樹脂の原料又はそれらを溶解した溶液を加えて機械的、物理的に混合してもよい。コンポジット材料100の製造方法は、本発明の効果が得られる限り特に限定されない。
また、コンポジット材料100は、本発明の効果が得られる限り、無機微粒子20と基材となる樹脂10以外の成分を含んでもよい。例えば、図示はしていないが、樹脂中10における無機微粒子20の分散性を向上させる分散剤や界面活性剤、特定範囲の波長の電磁波を吸収する染料や顔料等がコンポジット材料100中に共存していても差し支えない。
<実施の形態2>
上述の実施の形態1では、樹脂10を含むマトリクス材料と酸化インジウムリンを含む無機微粒子20とを含むコンポジット材料100について説明したが、実施の形態2は、当該コンポジット材料100を含む光学素子である。
上述の実施の形態1では、樹脂10を含むマトリクス材料と酸化インジウムリンを含む無機微粒子20とを含むコンポジット材料100について説明したが、実施の形態2は、当該コンポジット材料100を含む光学素子である。
光学素子としてはレンズ、プリズム、光学フィルター、回折光学素子等が挙げられ、好ましくはレンズおよび回折光学素子である。以下、本実施形態の光学素子がレンズである場合について具体的に説明する。
本実施形態の1つの構成は、図5に示すように、コンポジット材料100を含むレンズ200である。図5では、レンズ200本体がコンポジット材料100を含んでいる。当該レンズ200は、コンポジット材料100を用いて公知方法に従い製造することができる。例えば、コンポジット材料100を公知方法に従い成型する、コンポジット材料100のバルクを研磨する、無機微粒子20を混合した樹脂10の原料(単量体やオリゴマー等)を型に入れて重合させる等により製造することができる。
本実施形態の別の1つの構成は、図6に示すように、レンズ30と、前記レンズ30の表面に形成されたコンポジット材料100を含む層40と、を有するハイブリッドレンズ300である。当該ハイブリッドレンズ300は、公知方法に従い製造することができる。
なお、図においてレンズ200およびハイブリッドレンズ300は、両表面が凸面となっているが、少なくとも一方が凹面であってもよく、これらのレンズは、求められる光学特性に応じて適宜設計される。また、ハイブリッドレンズ300において、層40は、レンズ30の一方の表面上に設けられているが、レンズ30の両表面上に設けられていてもよい。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
硝酸インジウム三水和物を純水に溶解させて、濃度0.02Mの硝酸インジウム水溶液を調製した。これにリン酸を、純水に対して25重量ppmの量で添加した。さらに、これにデカン酸を、インジウム1モルに対して100モルの割合で添加した。このようにして調製した混合物をリアクターに移し、撹拌しながら400℃に加熱して20分間反応させた後、急冷して反応を停止させた。なお、加熱時の圧力は約40MPaに達した。ここで、反応物は、デカン酸層と水層に分離しており、酸化インジウムリン微粒子は、デカン酸で修飾されてデカン酸層に分散している。そこで、デカン酸層を抽出してエタノールを添加し、酸化インジウムリン微粒子を沈降させた。沈降した酸化インジウムリン微粒子を回収してエタノールで洗浄し、酸化インジウムリン微粒子のエタノールスラリーを得た。なお、酸化インジウムリン微粒子のSEM写真を撮影して求めた最大粒径は90.1nm、実効粒径は45.2nmであった。
硝酸インジウム三水和物を純水に溶解させて、濃度0.02Mの硝酸インジウム水溶液を調製した。これにリン酸を、純水に対して25重量ppmの量で添加した。さらに、これにデカン酸を、インジウム1モルに対して100モルの割合で添加した。このようにして調製した混合物をリアクターに移し、撹拌しながら400℃に加熱して20分間反応させた後、急冷して反応を停止させた。なお、加熱時の圧力は約40MPaに達した。ここで、反応物は、デカン酸層と水層に分離しており、酸化インジウムリン微粒子は、デカン酸で修飾されてデカン酸層に分散している。そこで、デカン酸層を抽出してエタノールを添加し、酸化インジウムリン微粒子を沈降させた。沈降した酸化インジウムリン微粒子を回収してエタノールで洗浄し、酸化インジウムリン微粒子のエタノールスラリーを得た。なお、酸化インジウムリン微粒子のSEM写真を撮影して求めた最大粒径は90.1nm、実効粒径は45.2nmであった。
得られた酸化インジウムリン微粒子を含むスラリーを、光硬化性アクリレートモノマー(東亞合成製、商品名「M−8060」)および重合開始剤(BASF製、商品名「イルガキュア754」)と混合し、真空下で脱溶媒した。これに紫外線を照射して硬化させ、コンポジット材料を得た。コンポジット材料中の酸化インジウムリン微粒子の含有量は、1.5重量%であった。
〔実施例2〕
実施例1の酸化インジウムリンの合成の際に、リン酸を、純水に対して50重量ppmの量で使用した以外は実施例1と同様にして実施例2のコンポジット材料を得た。なお、酸化インジウムリン微粒子のSEM写真を撮影して求めた最大粒径は、86.5nm、実効粒径は41.6nmであった。またコンポジット材料中の酸化インジウムリン微粒子の含有量は、1.6重量%であった。
実施例1の酸化インジウムリンの合成の際に、リン酸を、純水に対して50重量ppmの量で使用した以外は実施例1と同様にして実施例2のコンポジット材料を得た。なお、酸化インジウムリン微粒子のSEM写真を撮影して求めた最大粒径は、86.5nm、実効粒径は41.6nmであった。またコンポジット材料中の酸化インジウムリン微粒子の含有量は、1.6重量%であった。
〔比較例1〕
光硬化性アクリレートモノマー(東亞合成製、商品名「M−8060」)および重合開始剤(BASF製、商品名「イルガキュア754」)の混合物に紫外線照射して硬化物を得、これを比較例1の材料とした。
光硬化性アクリレートモノマー(東亞合成製、商品名「M−8060」)および重合開始剤(BASF製、商品名「イルガキュア754」)の混合物に紫外線照射して硬化物を得、これを比較例1の材料とした。
〔比較例2〕
実施例1の酸化インジウムリンの合成の際に、リン酸を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、リンがドープされていない酸化インジウム微粒子のエタノールスラリーを得た。
実施例1の酸化インジウムリンの合成の際に、リン酸を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、リンがドープされていない酸化インジウム微粒子のエタノールスラリーを得た。
得られた酸化インジウム微粒子を含むスラリーを、光硬化性アクリレートモノマー(東亞合成製、商品名「M−8060」)および重合開始剤(BASF製、商品名「イルガキュア754」)と混合し、真空下で脱溶媒した。これに紫外線を照射して硬化させ、比較例2のコンポジット材料を得た。コンポジット材料中の酸化インジウム微粒子の含有量は、1.5重量%であった。
実施例および比較例の材料について島津デバイス製造製精密屈折計KPR−200を用いて、g線、F線、d線およびC線における屈折率を測定し、前述の式よりアッベ数νdとΔPg,Fを算出した。結果を表1ならびに図3および4に示す。
表1ならびに図3および4の結果より、実施例の光学材料では、その光学特性が酸化インジウムリンの光学特性の影響を受けて、樹脂単独とした比較例の材料よりも、アッベ数が高く正の異常分散性が大きくなっていることがわかる。したがって、コンポジット材料の無機微粒子として酸化インジウムリンを使用することにより、低分散かつ大きな正の異常分散性という光学特性を有する光学材料を得ることが可能であることがわかる。
本発明の光学材料は、レンズ、プリズム、光学フィルター、回折光学素子等の光学素子に対して好適に用いることができる。
Claims (4)
- マトリクス材料と無機微粒子とを含む光学材料であって、前記無機微粒子は少なくとも酸化インジウムリンを含むことを特徴とする光学材料。
- 請求項1に記載の光学材料を含む光学素子。
- 請求項1に記載の光学材料を含むレンズ。
- レンズと、
前記レンズの表面に形成された請求項1に記載の光学材料を含む層と、
を有するハイブリッドレンズ。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0792655A (ja) * | 1993-09-28 | 1995-04-07 | Toppan Printing Co Ltd | 光学マスクとマスクブランクおよびそれらの製造方法 |
JP2006161000A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Konica Minolta Opto Inc | 熱可塑性複合材料及び光学素子 |
JP4217032B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2009-01-28 | オリンパス株式会社 | 光学素子 |
JP2010001396A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 透明被膜形成用塗料および透明被膜付基材 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60038477T2 (de) * | 1999-09-28 | 2009-06-04 | Fujifilm Corp. | Antireflexbeschichtung, damit versehene Polarisationsplatte, und Bildanzeigegerät mit der Antireflexbeschichtung oder mit der Polarisationsplatte |
JP4080756B2 (ja) * | 2002-02-01 | 2008-04-23 | 富士フイルム株式会社 | 反射防止膜とその製造方法ならびに画像表示装置 |
JP2004055298A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Catalysts & Chem Ind Co Ltd | 透明導電性被膜形成用塗布液、および透明導電性被膜付基材、表示装置 |
TWI388876B (zh) * | 2003-12-26 | 2013-03-11 | Fujifilm Corp | 抗反射膜、偏光板,其製造方法,液晶顯示元件,液晶顯示裝置,及影像顯示裝置 |
US20090080073A1 (en) * | 2005-03-22 | 2009-03-26 | Fujifilm Corporation | Antireflection film, polarizing plate, and image display device |
US7505104B2 (en) * | 2005-09-16 | 2009-03-17 | Fujifilm Corporation | Antiglare antireflective film, polarizing plate and liquid crystal display |
US8047662B2 (en) * | 2007-03-27 | 2011-11-01 | Fujifilm Corporation | Antiglare film, polarizing plate and image display device |
KR101571706B1 (ko) * | 2007-08-31 | 2015-11-25 | 니끼 쇼꾸바이 카세이 가부시키가이샤 | 하드 코팅막부 기재 및 하드 코팅막 형성용 도포액 |
US8066390B2 (en) * | 2008-04-22 | 2011-11-29 | Fujifilm Corporation | Antiglare film, antireflection film, polarizing plate and image display device |
JP5175672B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-04-03 | 富士フイルム株式会社 | 防眩フィルム、反射防止フィルム、偏光板及び画像表示装置 |
JP5588608B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2014-09-10 | 富士フイルム株式会社 | 有機無機複合材料とその成形体、光学部品およびレンズ |
JP2011133468A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-07-07 | Hoya Corp | 膜厚測定方法および眼鏡レンズの製造方法 |
JP5750231B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2015-07-15 | 富士フイルム株式会社 | 塗布組成物、光学フィルム、偏光板、及び画像表示装置 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0792655A (ja) * | 1993-09-28 | 1995-04-07 | Toppan Printing Co Ltd | 光学マスクとマスクブランクおよびそれらの製造方法 |
JP4217032B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2009-01-28 | オリンパス株式会社 | 光学素子 |
JP2006161000A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Konica Minolta Opto Inc | 熱可塑性複合材料及び光学素子 |
JP2010001396A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 透明被膜形成用塗料および透明被膜付基材 |
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