(57)【要約】【課題】ナノ微粒子のように添加量が多くなる手法を用いないでバックフォーカス変動を抑え、かつ樹脂の強度を向上させた撮像レンズを提供すること。【解決手段】第１及び第２アレイレンズ１０，２０の樹脂にナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を混合することにより、ナノ微粒子を混合する場合よりも少ない添加量で撮像素子のバックフォーカス変動を抑えることができる。また、アルミニウムケイ酸塩が自己組織化することで添加量以上の膨張抑制効果を有するため、樹脂の脆さを解消し、強度を向上させることができる。また、第１及び第２アレイレンズ１０，２０がそれぞれ樹脂で一体成形されている場合、アルミニウムケイ酸塩が第１及び第２アレイレンズ１０，２０の面に沿った方向に分散するため、少量の添加量で面に沿った方向の線膨張によるピッチ変動を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を内部に分散させた樹脂の成形によって作製されることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
前記アルミニウムケイ酸塩は、イモゴライトであることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記アルミニウムケイ酸塩の前記樹脂への添加量は、３体積％以上５０体積％以下であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項５】
２次元的に配列された複数のレンズ要素を有するアレイレンズであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記複数のレンズ要素と、前記複数のレンズ要素を周囲から支持する支持部とは、前記樹脂で一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単眼又は複眼で被写体像の取得を可能にする撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像光学系が組み込まれた携帯通信端末等のカメラ機能を使用し続けると、撮像素子のセンサー等の温度が上昇する。撮像レンズが樹脂製である場合、ガラスの場合と異なり、熱により大きく膨張する。そのため、レンズの形状の変化と屈折率の温度係数（ｄｎ／ｄＴ）の変動とにより、ピント位置が動いてしまう。この問題は、撮像レンズが例えば複数のレンズで構成される場合、一番大きなレンズに対して顕著となる。また、撮像レンズが例えばアレイレンズである場合、上述したピント位置の変動に加え、レンズ間のピッチ変動が生じるという問題がある。
【０００３】
上述の問題のうち屈折率に関する問題を解決するため、樹脂にナノ微粒子を添加した光学素子が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載の光学素子では、ナノ微粒子の混合により、樹脂がもろくなり、環境試験が劣位になるおそれがある。また、光学素子がレンズである場合、バックフォーカスの変動を抑えるためには、ナノ微粒子の添加量を比較的多くする必要があり、樹脂の脆さが顕著になる。さらに、アレイレンズのバックフォーカスの変動及びピッチ変動の問題に関しては、ナノ微粒子を添加しても必ずしも解決しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／１１３９６３号
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、ナノ微粒子のように添加量が多くなる手法を用いないでバックフォーカス変動等を抑え、かつ樹脂の強度を向上させた撮像レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る撮像レンズは、ナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を内部に分散させた樹脂の成形によって作製される。
【０００７】
上記撮像レンズによれば、樹脂にナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を混合することにより、ナノ微粒子を混合する場合よりも少ない添加量で屈折率変動を抑制でき、撮像素子のバックフォーカス変動を抑えることができる。また、アルミニウムケイ酸塩が自己組織化することで添加量以上の膨張抑制効果を有するため、樹脂の脆さを解消し強度を向上させることができるだけでなく、膨張による反りの発生を抑制できる。
【０００８】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記撮像レンズにおいて、アルミニウムケイ酸塩は、イモゴライトである。イモゴライトを用いることにより、アルミニウムケイ酸塩の網目構造又は骨格的構造が強化され、屈折率変動等の抑制効果が高まる。
【０００９】
本発明の別の態様では、樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれかである。熱可塑性樹脂の場合、バックフォーカス変動を抑え、かつ樹脂の強度を向上させた撮像レンズを大量生産することができる。また、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂の場合、アルミニウムケイ酸塩の混合が容易であり、撮像レンズの形状自由度が高い。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、アルミニウムケイ酸塩の樹脂への添加量は、３体積％以上５０体積％以下である。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、２次元的に配列された複数のレンズ要素を有するアレイレンズである。この場合、各レンズ要素のバックフォーカス変動を抑えることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、複数のレンズ要素と、複数のレンズ要素を周囲から支持する支持部とは、樹脂で一体成形されている。この場合、アルミニウムケイ酸塩がアレイレンズの面に沿った方向に分散するため、少量の添加量で面に沿った方向の線膨張によるピッチ変動を抑えることができる。また、樹脂の強度が向上することにより、落下試験等の環境試験についてもアルミニウムケイ酸塩を添加しない場合よりも良好な結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態のアレイレンズを備える撮像装置の断面であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すアレイレンズの平面図である。
【図２】ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の状態を模式的に示す図である。
【図３】アルミニウムケイ酸塩の作製及びアレイレンズの成形の手順を説明する図である。
【図４】第２実施形態の撮像レンズを備えるカメラモジュールを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るアレイレンズ等について説明する。図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すように、積層型のアレイレンズユニット１００は、撮像装置１０００に組み込まれる。
【００１５】
図示の積層型のアレイレンズユニット１００は、複数（具体的には２つ）のアレイレンズ１０，２０を積み重ねた積層体であり、複眼光学系の撮像レンズとして用いられる。これらの第１及び第２アレイレンズ１０，２０は、ＸＹ面に平行に延びる四角平板状の部材であり、ＸＹ面に垂直なＺ軸方向に積み重ねられて相互に接合されている。
【００１６】
なお、撮像装置１０００は、上述したアレイレンズユニット１００の他に、アレイレンズユニット１００を構成する個々の合成レンズ１ａに対応して設けられた複数の検出部（センサー要素）６１を有するセンサーアレイ６０と、センサーアレイ６０によって検出された画像信号に対して視野分割方式又は超解像方式に適合する画像処理を行う画像処理部６５とを備える。ここで、アレイレンズユニット１００は、センサーアレイ６０に接合され、四角枠状のケース５０に収納されている。
【００１７】
アレイレンズユニット１００において、物体側の第１アレイレンズ１０は、樹脂製の一体成形品であり、中心軸ＡＸ方向又はＺ軸方向から見て略正方形の輪郭を有する。第１アレイレンズ１０は、それぞれが光学要素である複数のレンズ要素１０ａと、複数のレンズ要素１０ａを周囲から支持する支持部１０ｂとを有する。第１アレイレンズ１０を構成する複数のレンズ要素１０ａは、ＸＹ面に平行に配列された正方の格子点（図示の例では４×４の１６点）上に２次元的に配置されている。各レンズ要素１０ａは、物体側の第１主面１０ｐにおいて凸の第１光学面１１ａを有し、物体側の第２主面１０ｑにおいて凹の第２光学面１１ｂを有する。両光学面１１ａ，１１ｂは、例えば非球面となっている。支持部１０ｂは、平板状の部分であり、各レンズ要素１０ａの周りをそれぞれ囲むように複数の周囲部分１０ｃを備える。
【００１８】
像側の第２アレイレンズ２０は、樹脂製の一体成形品であり、中心軸ＡＸ方向から見て略正方形の輪郭を有する。第２アレイレンズ２０は、それぞれが光学要素である複数のレンズ要素２０ａと、複数のレンズ要素２０ａを周囲から支持する支持部２０ｂとを有する。複数のレンズ要素２０ａは、ＸＹ面に平行に配列された正方の格子点（図示の例では４×４の１６点）上に２次元的に配置されている。各レンズ要素２０ａは、物体側の第１主面２０ｐにおいて凹の第１光学面２１ａを有し、像側の第２主面２０ｑにおいて凸の第２光学面２１ｂを有する。両光学面２１ａ，２１ｂは、例えば非球面となっている。支持部２０ｂは、平板状の部分であり、各レンズ要素２０ａの周りをそれぞれ囲むように複数の周囲部分２０ｃを備える。
【００１９】
第１及び第２アレイレンズ１０，２０は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれかを基材として形成されている。熱可塑性樹脂は、例えばＣＯＰ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥＴ等の光学系で透明な樹脂である。熱硬化性樹脂には、例えばアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、シリコーン樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等が含まれる。光硬化性樹脂には、例えばアクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂等が含まれる。なお、第１及び第２アレイレンズ１０，２０は、同様の構成であるため、以下、主に第１アレイレンズ１０について説明する。
【００２０】
第１アレイレンズ１０は、ナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を内部に分散させた熱可塑性その他の樹脂の成形によって作製される。ここで、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩とは、平均外径をａ、平均長さをｂとしたとき、ａとｂとの比率（ｂ／ａ）が１０以上である化合物である。ａとｂとの比率（ｂ／ａ）は、１０００以下であることが好ましい。また、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の平均長さは２０〜３０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜１５００ｎｍである。ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の長さが比較的長いと、図２に示すように、第１アレイレンズ１０内でナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩ＡＳが網目構造を形成する。そのため、衝撃を受けても、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩ＡＳが第１アレイレンズ１０にかかる力を分散させやすくなり、第１アレイレンズ１０にクラックが生じ難くなる。なお、樹脂にナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩ＡＳを添加しても、光学系において、当該樹脂は、十分な光透過性する。
【００２１】
ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、主な構成元素が、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）、および水素（Ｈ）である化合物であり、≡Ｓｉ−Ｏ−Ａｌ≡で表される構造を有する和水ケイ酸アルミニウムである。ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の組成は、典型的には、ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３・２Ｈ２Ｏ又は（ＯＨ）３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯＨで表される。
【００２２】
また、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、イモゴライトであることが好ましい。イモゴライトは、火山灰や軽石等の降下火山噴出物を母材とする土壌に現れる天然の粘土成分の一種であるが、人工的に製造されるものもこれに該当する。イモゴライトは、平均外径が２．０〜３．０ｎｍ、平均内径が０．５〜１．５ｎｍ、平均長さが数十ｎｍ〜数μｍである粒子が好ましい。
【００２３】
第１アレイレンズ１０を形成する樹脂に含まれるナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩（イモゴライトを含む）の濃度は、成形後において、３体積％以上５０体積％未満であることが好ましい。また、より好ましくは５体積％以上１０体積％以下であることが好ましい。この場合、第１アレイレンズ１０の脆さの改良効果が最適になり、落下衝撃に非常に強くなる。なお、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の濃度は、例えば示差熱熱重量同時測定装置（エスアイアイナノテクノロジー社製  ＴＧ/ＤＴＡ６２００）を用いて測定することができる。具体的には、成形後の第１アレイレンズ１０を６００℃まで昇温させ、樹脂成分が全て焼けて残った残渣であるナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩を測定し、濃度を算出する。
【００２４】
［ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の調製方法］
上記ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、天然の鉱物から得ることもできるが、例えば以下の２つの工程を経て調製することもできる（図３のステップＳ１）。
（ｉ）無機ケイ素化合物溶液をイオン交換体で処理し、上記のように電気伝導率５〜５００μＳ／ｃｍ、ｐＨ３．５〜７．５のオルトケイ酸溶液を調製する第１工程
（ｉｉ）オルトケイ酸溶液、無機アルミニウム化合物溶液、及び尿素又はアンモニアを混合し、ｐＨ２．８〜７．５に調整した後に加熱する第２工程
【００２５】
（ｉ）第１工程
上記（ｉ）第１工程では、無機ケイ素化合物溶液中の無機ケイ素化合物をイオン交換体にてイオン交換処理し、電気伝導率５〜５００μＳ／ｃｍ、ｐＨ３．５〜７．５のオルトケイ酸溶液を調製する（図３のステップＳ１１）。ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、通常、オルトケイ酸から調製される。ただし、オルトケイ酸は一般には流通しておらず入手が困難である。そこで、無機ケイ素化合物をイオン交換体にてイオン交換処理し、オルトケイ酸を調製することが好ましい。
【００２６】
（無機ケイ素化合物溶液）
オルトケイ酸を調製するための無機ケイ素化合物溶液には、無機ケイ素化合物及び溶媒が含まれる。無機ケイ素化合物は、溶媒和した際にケイ酸イオンが生じるものであれば特に制限されず、無機ケイ素化合物の例には、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、水ガラス等が含まれる。
【００２７】
一方、無機ケイ素化合物溶液に含まれる溶媒は、上記無機ケイ素化合物と混和しやすいものであれば、特に制限されない。溶媒の例には、水、アルコール類等が含まれる。得られるナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の溶解性、及び加熱時の溶液の取扱い性の観点から、溶媒は水であることが好ましい。また、イオン交換時にケイ酸が重合してポリケイ酸が生成することを抑制するとの観点から、無機ケイ素化合物溶液中のケイ素濃度は２０ｍＭ以下であることが好ましい。
【００２８】
（イオン交換体）
無機ケイ素化合物のイオン交換処理に用いられるイオン交換体は、陰イオン交換体又は陽イオン交換体のいずれを用いてもよい。イオン交換体は、無機ケイ素化合物溶液のイオン交換後に得られるオルトケイ酸溶液の電気伝導率が上記のように５〜５００μＳ／ｃｍ、ｐＨが上記のように３．５〜７．５となるものが適宜選択される。
【００２９】
理論純水の電気伝導率は、約０．０５５μＳ／ｃｍの絶縁体である。したがってオルトケイ酸溶液の溶媒が水である場合、電気伝導率は溶液中の全イオン量を示す指標といえる。オルトケイ酸溶液の電気伝導率は、一般的な電気伝導率計によって測定される。電気伝導率計の例には、ＥＳ−５１（株式会社堀場製作所）があり、常温（２５℃）で測定される。
【００３０】
（ｉｉ）第２工程
第２工程は、前述の第１工程で得られたオルトケイ酸溶液に、無機アルミニウム化合物溶液と、尿素又はアンモニウムとを混合し、ｐＨ２．８〜７．５に調整した後に加熱する工程である（図３のステップＳ１２）。第２工程において、オルトケイ酸溶液と、無機アルミニウム化合物溶液と、尿素又はアンモニウムとを混合した混合液のＳｉとＡｌとの元素モル比（Ｓｉ／Ａｌ）は、０．３〜１．０であることが好ましい。混合液の元素モル比（Ｓｉ／Ａｌ）が当該範囲内であると、目的のナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩（イモゴライト）が高純度で得られ、ベーマイト、ギブサイト、非結晶シリカ及びアロフェン等の副生成物の生成が抑制される。
【００３１】
（無機アルミニウム化合物溶液）
オルトケイ酸溶液を混合する無機アルミニウム化合物溶液には、無機アルミニウム化合物及び溶媒が含まれる。無機アルミニウム化合物は、溶媒和した際にアルミニウムイオンが生じるものであれば特に制限されず、例えば、塩化アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミニウムｓｅｃ−ブトキシド等である。無機アルミニウム化合物溶液に含まれる溶媒は、無機アルミニウム化合物と混和しやすいものであれば特に制限されない。溶媒は、水、アルコール類等でありうるが、得られるナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の溶解性及び加熱時の取り扱いやすさの観点から、水が好ましい。
【００３２】
（尿素又はアンモニア）
第２工程では、尿素又はアンモニアのうち、いずれか一方を前述のオルトケイ酸塩溶液等と混合すればよい。オルトケイ酸溶液と混合する際、尿素又はアンモニアは溶媒と混合されて、所定の濃度に調整されていてもよい。溶媒は、上記無機アルミニウム化合物溶液に含まれる溶媒と同様の溶媒を用いてよい。
【００３３】
（加熱処理）
上記ｐＨ調整後、混合液を加熱する。このときの加熱温度は特に制限されないが、より高純度なナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得るとの観点から、加熱温度は８０〜１２０℃であることが好ましい。ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、中性〜弱酸性で生成するが、加熱温度が高すぎると、尿素が急速に熱分解する。その結果、混合液中のアンモニア濃度が急上昇してｐＨがアルカリ性側にシフトしやすくなり、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩が得られ難くなる。また、加熱温度が１２０℃以下であれば、副生成物であるベーマイト（一水和アルミニウム酸化物）の析出が抑制される。一方、加熱温度が８０℃以上であると、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の合成速度が早くなり、生産性よく、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩が調製される。上記混合液の加熱時間は特に制限されないが、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩を効率良く得る観点から１２時間以上、１００時間以内であることが好ましい。
【００３４】
加熱後の混合液では、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩が前述の溶媒に分散されており、当該混合液はゲル状を呈する。ここで、溶媒が水である場合、水をアルコール等の溶媒に置換してもよい。
【００３５】
溶媒置換は、加熱後の混合液（ゲル）に有機溶媒を添加し、撹拌、遠心分離を行い、上澄みを取り除く。再度、有機溶媒を添加し、撹拌・分散させた後に、遠心分離を行う。上記の操作を適度な回数行い、ゲルの水相を有機溶媒相に置換する。また、半透膜及びメンブレンフィルター等によって、溶媒置換することもできる。
【００３６】
水と置換する溶媒、つまりナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩を分散させる溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル等の有機溶媒が挙げられる。
【００３７】
上記方法により、所望のナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩が調製されたか否かは、Ｘ線回折による測定と、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定とによって確認できる。
【００３８】
（ｉｉｉ）その他の工程
ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法では、上記第１工程及び第２工程の他に、第２工程で得られた生成物を固体分離及び脱塩する回収工程をさらに有してもよい。当該回収工程において、脱塩の方法は特に限定されないが、例えば、透析膜や限外濾過等により脱塩することができる。なお、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の調製の際には、必要に応じて、溶媒置換、粉末乾燥等の他の工程を有していてもよい。
【００３９】
［イモゴライト（ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩）の調製］
以下、上述した第１及び第２工程をより制限された条件下で行うことによるイモゴライト（ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩）の調製方法の一例について説明する。
【００４０】
（第１の工程）
オルトケイ酸ナトリウムをイオン交換水に溶解し、３．０ｍＭオルトケイ酸ナトリウム水溶液を１０Ｌ調製する。当該オルトケイ酸ナトリウム水溶液を、陽イオン交換樹脂を充填したカラムに流入させて、３．０ｍＭのオルトケイ酸水溶液を得る。なお、カラム内での流速は、得られるオルトケイ酸水溶液の電気伝導率が５００μＳ／ｃｍ以下になるように設定されている。
【００４１】
（第２の工程）
得られた３．０ｍＭのオルトケイ酸水溶液を２Ｌと、３０ｍＭの硝酸アルミニウム水溶液を１Ｌと、２８ｍＭの尿素水溶液を１Ｌと、３．８ｍＭの水酸化ナトリウム水溶液を１Ｌと、イオン交換水２Ｌとを混合して、ＳｉとＡｌのモル濃度が１：２の比になるように混合液を調製する。当該混合液のｐＨが、ｐＨ４．０〜７．０の範囲になるよう、上記水酸化ナトリウム水溶液の添加によって調整する。
【００４２】
当該混合液を充分に撹拌した後、混合液をオートクレーブにて１００℃で７２時間加熱する。混合液を室温に戻した後、混合液に対して１／１０体積量の５Ｍの塩化ナトリウム水溶液を加えてゲル化させ、遠心分離することで透明なナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩のゲルを得る。得られたゲルに含まれる塩（ＮａＣｌ）を透析膜により除去し、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得る。
【００４３】
以上の方法により得られるイモゴライトの平均長さは１５０ｎｍであり、平均外径は２．２ｎｍであり、平均内径は１．０ｎｍである。
【００４４】
［ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の表面処理方法］
以上の方法で得られたナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の表面は、表面処理が施されていることが好ましい（図３のステップＳ２）。表面処理をすることにより、母材樹脂との混和性を上げ、分散性を上げることができる。なお、表面処理をする方法は、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。
【００４５】
ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩の紛体（無機粒子）の表面処理に用いる表面処理剤としては、例えば、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、シクロペンチルトリメトキシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、ベンジルジメチルエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジクロロシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩及びアミノシラン配合物等が挙げられる。また、上記化合物において、シランに代えてアルミニウム、チタン、ジルコニア等を有するものを用いることもできる。その場合、表面処理剤としては、例えば、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロキシド等が挙げられる。
【００４６】
また、表面処理剤として、イソステアリン酸、ステアリン酸、シクロプロパンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンプロピオン酸、オクチル酸、パルミチン酸、ベヘン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ヘキサヒドロフタル酸等の脂肪酸やそれらの金属塩、さらに有機リン酸系表面処理剤のいずれの表面処理剤が使用可能である。また、これらを単独、又は２種以上を混合して用いることができる。
【００４７】
以上で例示した化合物は、反応速度等の特性が異なり、表面処理の条件等に適した化合物を用いることができる。また、１種類のみを用いても、複数種類を併用してもよい。さらに、用いる化合物によって得られる表面処理微粒子の性状は異なることがあり、例えば表面処理する際に用いる化合物を選択することによって複合材料を得るにあたって用いる光硬化性樹脂との親和性を図ることも可能である。
【００４８】
表面処理剤の割合は特に限定されるものではないが、表面処理後の無機粒子に対して、好ましくは１０〜９９質量％であり、より好ましくは３０〜９８質量％である。
【００４９】
［ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩含有樹脂（有機無機複合材料）の作製方法］
アルミニウムケイ酸塩含有樹脂（イモゴライト含有樹脂を含む）は、アルミニウムケイ酸塩を樹脂に混合させることで得ることができる（図３のステップＳ３）。アルミニウムケイ酸塩含有樹脂は、溶融中の樹脂に対して、アルミニウムケイ酸塩を添加及び混練することで作製してもよいし、溶媒に溶解した樹脂とアルミニウムケイ酸塩とを混合してその後有機溶媒を除去することで作製してもよい。アルミニウムケイ酸塩を混合させる樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂から選択可能である。
【００５０】
本実施形態では、有機無機複合材料は溶融混練法で作製している。溶融混練法では、既成の手法で作製した樹脂やアルミニウムケイ酸塩を混合することで有機無機複合材料を作製できるため、通常安価な有機無機複合材料の作製が可能になる。溶融混練において、有機溶剤を使用することもできる。有機溶剤を使用することにより、溶融混練の温度を下げることができ、樹脂の劣化を抑制しやすくなる。この場合、溶融混練後に脱揮を行い、有機無機複合材料中から有機溶剤を除去することが好ましい。
【００５１】
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又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ることもできる。
【００５２】
処理後のアルミニウムケイ酸塩と樹脂との混合方法で用いられる具体的な混練機としては、ＫＲＣニーダー（栗本鉄工所社製）、ポリラボシステム（ＨＡＡＫＥ社製）、ナノコンミキサー（東洋精機製作所社製）、ナウターミキサーブス・コ・ニーダー（Ｂｕｓｓ社製）、ＴＥＭ型押し出し機（東芝機械社製）、ＴＥＸ二軸混練機（日本製鋼所社製）、ＰＣＭ混練機（池貝鉄工所社製）、三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー（井上製作所社製）、ニーデックス（三井鉱山社製）、ＭＳ式加圧ニーダー、ニダールーダー（森山製作所社製）、バンバリーミキサー（神戸製鋼所社製）が挙げられる。
【００５３】
有機無機複合材料の製造方法において、溶融混練を用いる場合、樹脂とアルミニウムケイ酸塩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。この場合、押出機等の溶融混練装置では、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できる。
【００５４】
溶融混練による複合化を行う場合、アルミニウムケイ酸塩は粉体又は凝集状態のまま添加することができ、液中に分散した状態で添加することもできる。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。
【００５５】
第１及び第２アレイレンズ１０，２０は、例えば金型による射出成形や金型や樹脂型等によるプレス成形又はキャスト成形によって成形される（図３のステップＳ４）。以上の工程によって得たアルミニウムケイ酸塩樹脂は、成形型を用いた射出成形、熱硬化処理、又は光硬化処理によって所望の形状を有するレンズ又はアレイレンズに加工される。具体的には、図１（Ａ）等に示す第１及び第２アレイレンズ１０，２０が得られる。
【００５６】
以上の第１及び第２アレイレンズ１０，２０は、重ねた状態でアライメントされ、例えば光硬化性樹脂等の接着剤によって互いに接合又は接着されている。このような接合又は接着によって、２次元的にマトリックス状に配列された多数の合成レンズ１ａを備えるアレイレンズユニット１００が得られる。このアレイレンズユニット１００と図１（Ａ）等に示すセンサーアレイ６０等がケース５０に収納され、撮像装置１０００が得られる。各合成レンズ１ａの光軸ＯＡは、全体の中心軸ＡＸに平行になっている。格子点上に２次元的に配列された複数の合成レンズ１ａは、視野分割方式又は超解像方式の個眼レンズに相当するものとなっている。ここで、視野分割方式とは、個々の複合光学系である各合成レンズ１ａによって結像された、異なる視野の画像を画像処理によって各視野の画像をつなぎ合わせることで１つの画像を得る方式である。また、超解像方式とは、個々の複合光学系である各合成レンズ１ａによって結像された、同じ視野の画像から画像処理によって１つの高解像度の画像を得る方式である。
【００５７】
アレイレンズユニット１００を収納するケース５０の物体側には、ケース５０への接着等によって固定された入射絞り板４５が配置されている。ケース５０や入射絞り板４５には、詳細な説明を省略するが、各レンズ要素１０ａ等に対応して多数の開口が形成されている。なお、第１アレイレンズ１０と第２アレイレンズ２０との間や第２アレイレンズ２０の像側に薄い遮光性の絞り板を設けてもよい。
【００５８】
上記撮像レンズによれば、樹脂にナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を混合することにより、ナノ微粒子を混合する場合よりも少ない添加量で撮像素子のバックフォーカス変動を抑えることができる。また、アルミニウムケイ酸塩が自己組織化することで添加量以上の膨張抑制効果を有するため、樹脂の脆さを解消し、強度を向上させることができる。特に、２次元的に配列された複数のレンズ要素１０ａ，２０ａを有する第１及び第２アレイレンズ１０，２０では、各レンズ要素１０ａ，２０ａのバックフォーカス変動を抑えることができる。さらに、第１及び第２アレイレンズ１０，２０は、それぞれ樹脂で一体成形されている場合、アルミニウムケイ酸塩が第１及び第２アレイレンズ１０，２０の面に沿った方向に分散するため、少量の添加量で面に沿った方向の線膨張によるピッチ変動を抑えることができる。また、樹脂の強度が向上することにより、落下試験等の環境試験についてもアルミニウムケイ酸塩を添加しない場合よりも良好な結果を得ることができる。
【００５９】
なお、撮像素子等のセンサーは、シリコン製であるためピッチ変動が小さい。そのため、撮像素子のピッチ変動とレンズ要素のピッチ変動とに差が生じると、画像取り込みにエラーが生じる。
【００６０】
〔実施例１〕
以下、本実施形態の実施例１について説明する。
本実施例１において、試料として熱可塑性樹脂を用いてアレイレンズを射出成形によって成形した。熱可塑性樹脂は、ＡＰＬ５５１４ＭＬ（三井化学社製）を用いた。溶融混錬法により、所望量のイモゴライト含有樹脂を作製した。このイモゴライト含有樹脂を用いて図１（Ａ）等に示すアレイレンズを射出成形によって成形した。図１（Ｂ）に示す第１アレイレンズ１０において、右側の１列のレンズ要素１０ａうち、１行目のレンズ要素１０ａの中心（光軸ＯＡ）と４行目のレンズ要素１０ａの中心（光軸ＯＡ）との間の距離ｄを顕微鏡を用いて測定した。具体的には、基準温度である２０℃のときの距離ｄを１０ｍｍとして、アレイレンズの実際の使用時の最高温度である６０℃のときの距離ｄを測定した。また、高さ１．５ｍからアレイレンズを落下させるという自由落下試験を行った。
【００６１】
表１は、実施例１のアレイレンズの性能を示す。表１の「レンズ要素間距離（ｄ）」において、６０℃のときの距離ｄが１０．０２ｍｍ未満の場合を良好「○」とし、１０．０２ｍｍ以上の場合を不良「×」とした。また、表１の「脆さ（落下試験）」において、４００回落下試験を行ってもアレイレンズに破損（破壊又は亀裂）が生じない場合を最良好「◎」とし、３００回落下試験を行ってもアレイレンズに破損（破壊又は亀裂）が生じない場合を良好「○」とし、３００回未満でアレイレンズに破損が生じた場合を不良「×」とした。
〔表１〕
2015230480.tif 000003
表１に示すように、イモゴライトの含有量が３〜５０体積％の場合、レンズ要素間の距離ｄが１０．０２ｍｍ未満であり、アレイレンズの面に沿った方向の線膨張を抑えることができた。また、イモゴライトの含有量が３〜５０体積％（より好ましくは５〜１０体積％）の場合、落下試験においても破損が生じず、アレイレンズの強度が高いことがわかる。一方、イモゴライトを含有しない場合、レンズ要素間の距離ｄが１０．０２ｍｍ以上となり、アレイレンズの面に沿った方向の線膨張が大きくなった。また、イモゴライトを含有しない場合、落下試験において、破損が生じ、アレイレンズが脆いことがわかる。
【００６２】
〔比較例１〕
比較例１において、試料を形成する樹脂は、熱可塑性樹脂（具体的にはＡＰＬ５５１４ＭＬ）にナノ微粒子（具体的にはシリカ  ＲＸ−３００（日本アエロジル社製））を混錬したものを用いた。なお、シリカ  ＲＸ−３００の粒径は粒径７ｎｍとなっている。比較例１において、アレイレンズの成形方法、評価方法等は、実施例１と同様である。
【００６３】
表２は、比較例１のアレイレンズの性能を示す。
〔表２〕
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表２に示すように、シリカの含有量が実施例１で良好な濃度であった１０体積％であっても、アレイレンズの線膨張変化が大きく、かつ脆いことがわかる。以上のことにより、ナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩であるイモゴライトは、ナノ微粒子であるシリカよりも少ない添加量で、アレイレンズの線膨張変化を抑え、かつ強度を向上させることができることがわかる。
【００６４】
〔実施例２〕
以下、本実施形態の実施例２について説明する。
本実施例において、試料として硬化性樹脂のうち熱硬化性樹脂を用いてアレイレンズを成形した。熱可塑性樹脂は、熱硬化性アクリル樹脂を用いた。具体的には、２−アルキル−２−アダマンチル−（メタ）−アクリレートを用いた。熱重合開始剤として、パーロイルＬ（１時間半減期７９．５℃）を１体積％添加した。なお、熱重合開始剤としてラジカル系熱重合開始剤（例えば有機過酸化物）のいずれも使用することができる。溶融混錬法により、所望量のイモゴライト含有樹脂を作製した。実施例２において、アレイレンズの成形方法、評価方法等は、実施例１と同様である。
【００６５】
表３は、実施例２のアレイレンズの性能を示す。
〔表３〕
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表３に示すように、アレイレンズの樹脂がアクリル樹脂であっても、イモゴライトの含有量が３〜５０体積％の場合、アレイレンズの面に沿った方向の線膨張を抑えることができた。また、イモゴライトの含有量が３〜５０体積％（より好ましくは５〜１０体積％）の場合、落下試験においても破損が生じなかった。一方、イモゴライトを含有しない場合、アレイレンズの面に沿った方向の線膨張が大きくなった。また、イモゴライトを含有しない場合、落下試験において、破損が生じた。
【００６６】
〔比較例２〕
比較例２において、試料を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂（具体的には２−アルキル−２−アダマンチル−（メタ）−アクリレート）にナノ微粒子（具体的にはシリカ  ＲＸ−３００（日本アエロジル社製））を混錬したものを用いた。比較例２において、アレイレンズの成形方法、評価方法等は、実施例１と同様である。
【００６７】
表４は、比較例２のアレイレンズの性能を示す。
〔表４〕
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表４に示すように、シリカの含有量が実施例２で良好な濃度であった１０体積％であっても、アレイレンズの線膨張変化が大きく、かつ脆いことがわかる。以上のことにより、ナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩であるイモゴライトは、硬化性樹脂に混錬させた場合でも、実施例１と同様に、ナノ微粒子であるシリカよりも少ない添加量で、アレイレンズの線膨張変化を抑え、かつ強度を向上させることができることがわかる。
【００６８】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る撮像レンズについて説明する。なお、第２実施形態に係る撮像レンズは、第１実施形態の撮像レンズを一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。
【００６９】
図４に示すように、撮像レンズ２００は、カメラモジュール７０に組み込まれる。
カメラモジュール７０は、被写体像を形成する撮像光学系である撮像レンズ２００と、撮像レンズ２００によって形成された被写体像を検出する撮像素子７１と、この撮像素子７１を背後から保持するとともに配線等を有する配線基板７２と、撮像レンズ２００等を保持するとともに物体側からの光線束を入射させる開口部ＯＰを有する鏡筒部７４とを備える。撮像レンズ２００は、被写体像を撮像素子７１の像面又は撮像面（被投影面）Ｉに結像させる機能を有する。このカメラモジュール７０は、不図示の撮像装置に組み込まれて使用されるが、単独で撮像装置としてもよい。
【００７０】
撮像レンズ２００は、撮像素子７１の撮像面（被投影面）Ｉに被写体像を結像させるものであって、物体側から順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４とを備える。開口絞りＳは、第１レンズＬ１の物体側面側に配置されている。
【００７１】
撮像素子７１は、固体撮像素子からなるセンサーチップである。配線基板７２は、撮像素子７１を他の部材（例えば鏡筒部７４）に対してアライメントして固定する役割を有する。撮像素子７１の撮像レンズ２００側には、不図示のホルダー部材によって、平行平板Ｆが撮像素子７１等を覆うように配置・固定されている。鏡筒部７４は、撮像レンズ２００を収納し保持している。鏡筒部７４は、撮像レンズ２００を構成するレンズＬ１〜Ｌ３のうちいずれか１つ以上のレンズを光軸ＡＸ２に沿って移動させることにより、撮像レンズ２００の合焦の動作を可能にするため、例えば駆動機構７５ａを有している。第４レンズＬ４の光射出面と撮像面（像面）Ｉとの間には、適切な厚さの平行平板Ｆが配置されている。
【００７２】
撮像レンズ２００を構成する第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂のいずれかで形成されている。第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、中心軸ＡＸ方向から見て略円形の輪郭を有する。
【００７３】
本実施形態において、第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４は、第１実施形態と同様に、ナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩を混錬した樹脂で形成されている。
【００７４】
本実施形態の撮像レンズによれば、撮像レンズ２００を構成する第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４を形成する樹脂にナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を混合することにより、ナノ微粒子を混合する場合よりも少ない添加量で撮像素子のバックフォーカス変動を抑えることができる。また、アルミニウムケイ酸塩が自己組織化することで添加量以上の膨張抑制効果を有するため、樹脂の脆さを解消し、強度を向上させることができる。
【００７５】
なお、第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４の全てのレンズがナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩を含む樹脂で形成されている必要はなく、１つ以上のレンズにナノチューブ状のアルミニウムケイ酸塩が含まれていればよい。
【００７６】
以上、本実施形態に係るアレイレンズ等について説明したが、本発明に係るアレイレンズ等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１及び第２光学面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂの形状及び大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。また、第１及び第２アレイレンズ１０，２０の外形を四角形としたが、円形等の他の形状としてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態において、アレイレンズを２枚積層したが、積層せず、１枚のみの単層としてもよい。また、アレイレンズを３枚以上積層してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態において、アレイレンズを樹脂によって一体成形したが、例えばガラス製の基板上に複数の樹脂製のレンズ部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０，２０…アレイレンズ、  １０ａ，２０ａ…レンズ要素、  １１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ…光学面、  ５０…ケース、  ７０…カメラモジュール、  ７１…撮像素子、  ６０…センサーアレイ、  １００…アレイレンズユニット、  １００…撮像装置、  ２００…撮像レンズ、  １０００…撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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