(57)【要約】  樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含む、高屈折率で高アッベ数のＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能な光学レンズ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含む、光学レンズ。
【請求項２】
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子である、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子である、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記ナノ微粒子は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子である、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項５】
前記ナノ微粒子の粒子径は、１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の光学レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣともいう）等の高精度な撮像機器においては、複数のレンズ群を有する光学系が用いられており、屈折率、アッベ数、部分分散比等の光学定数が異なる、種々の光学材料が必要である。そのため、種々の光学定数を有する光学ガラス材料や光学樹脂材料が開発され、使用されている。特に、高屈折率で高アッベ数の光学ガラス材料は、多くの撮像機器において光学性能の向上のために多用されている。【０００３】
一方、樹脂材料に特殊な光学定数を有するナノ微粒子を分散させることによって、従来の樹脂材料にはない光学定数を有する成形可能なナノコンポジット材料を合成する技術開発が盛んに行われている。光学ガラスでも実現することができないような光学定数を有するナノコンポジット材料は、高屈折率で高アッベ数の特殊な光学定数を有する光学ガラスや、耐久性の悪い光学ガラスの代替材料として期待されている。【０００４】
前記ナノコンポジット材料の中でも特に、高屈折率のナノコンポジット材料の開発が盛んに行われている。特許文献１には、無機微粒子に酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を用いた材料が開示されており、特許文献２には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｌａ等を含む材料が開示されている。【０００５】
ＤＳＣ等の高精度な撮像機器の性能を左右する、高屈折率で高アッベ数の光学ガラス材料は、図１の分類図に示すように、主にＬａ系ガラス１０（光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するガラス）であり、レアアース材料を多く含んでいる。レアアース材料を多く含む材料は、非常に高価であり、レアアース自体、地球上での存在量が極めて少なく、大量に消費すると、レアアース自体が枯渇してしまうので、代替材料の開発が急務である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０８９７０６号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、レアアース材料を含まず、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料からなる光学レンズを提供する。特に、Ｌａ系ガラスの代替材料として使用可能な、広範囲な光学定数を自由に制御することができるナノコンポジット材料からなる光学レンズを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示における光学レンズは、
樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含む
ことを特徴とする。【０００９】
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であるか、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であるか、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であることが有益である。【００１０】
光学レンズであるので、できる限り透明性が高いことが有益であり、前記ナノ微粒子の粒子径は、１００ｎｍ以下であることが有益である。
【発明の効果】
【００１１】
ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含むナノ微粒子が樹脂材料に分散されたナノコンポジット材料からなる、本開示における光学レンズは、高屈折率で高アッベ数の、光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、現有の光学ガラス材料の、ｎｄ−νｄの関係に基づく分類図である。
【図２】図２は、実施の形態における、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図である。
【図３】図３は、実施の形態における、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の含有率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図４】図４は、実施の形態における、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図である。
【図５】図５は、実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図６】図６は、実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図７】図７は、実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図８】図８は、実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図９】図９は、実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１０】図１０は、実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１１】図１１は、実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１２】図１２は、実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１３】図１３は、実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１４】図１４は、実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１５】図１５は、実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【図１６】図１６は、実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１４】
なお、発明者は、当業者が本開示を充分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１５】
（実施の形態）
以下、実施の形態について図２〜１６を参照しながら説明する。
【００１６】
［１．構成］
［１−１．光学レンズの構成］
図２に、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図を示す。光学レンズ２００は、ナノコンポジット材料から形成されている。光学レンズ２００を形成するナノコンポジット材料は、樹脂材料からなるマトリックス２０と、該マトリックス２０中に分散されたナノ微粒子２１とを含有する。該ナノ微粒子２１は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含む。
【００１７】
［１−２．ナノ微粒子］
ナノ微粒子２１は、樹脂材料からなるマトリックス２０中に均一に分散している。光の波長よりも充分に小さいナノ微粒子２１が均一に分散されているナノコンポジット材料は、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。可視光領域においては、ナノ微粒子２１の粒子径は４００ｎｍ以下であることが有益であるが、さらに、光の波長の１／４よりも粒子径を小さくすると、レイリー散乱の抑制も可能になる。したがって、より透光性を必要とする場合、可視光領域においては、ナノ微粒子２１の粒子径は１００ｎｍ以下であることが有益である。このような非常に小さなナノ微粒子を均一に分散させるには、ナノ微粒子同士の凝集を抑制するために、ナノ微粒子表面に表面修飾を施すことや、分散剤を添加することが有益である。
【００１８】
本実施の形態においてナノコンポジット材料に使用する、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含むナノ微粒子２１は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であるか、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であるか、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であることが有益である。ナノ微粒子２１の形成方法としては、特に限定はないが、共沈法、ゾルゲル法、金属錯体分解法等の液相法、又は蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の気相法を採用することができる。これらのほかにも、ボールミルあるいはビーズミルによる粉砕法により微粒子化する方法を採用することもできる。
【００１９】
以下、ＳｉＣにＣを添加したＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子について説明する。ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子は、スパッタ法を用い、ＳｉＣターゲットにＣのチップターゲットを載せて同時にスパッタすることで容易に得ることができる。該ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の組成は、Ｃのチップターゲットの面積比によって自由に制御することができる。
【００２０】
［１−３．樹脂材料からなるマトリックス］
樹脂材料からなるマトリックス２０としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エネルギー線硬化性樹脂等の樹脂の中から、透光性が高い樹脂を用いることができる。例えば、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、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等を用いることができる。そのほか、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、シリコーン樹脂等も使用することができる。さらに、これらの樹脂の混合体や共重合体を用いてもよいし、これらの樹脂の変性樹脂を用いてもよい。樹脂材料からなるマトリックス２０には特に限定がなく、本開示によって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００２１】
［２．作用］
［２−１．ナノ微粒子の光学特性］
本開示において、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の光学特性は、直径２インチ（５０．８ｍｍ）のＳｉＣターゲットに１０ｍｍ×１０ｍｍのＣのチップターゲット４枚を載せてスパッタ法により約１μｍの厚みまで成膜した状態で、非接触光学式薄膜計測システム（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社製、ＦｉｌｍＴｅｋ４０００）を用い、ＤＰＳＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）により屈折率を測定して評価した。
【００２２】
前記ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の屈折率の測定結果と、ＳｉＣ−Ｃ薄膜のＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率ｎＦ、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率ｎｄ、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）における屈折率ｎＣとを用い、以下の式（１）によりＳｉＣ−Ｃ薄膜のｄ線におけるアッベ数νｄを算出した。その結果を表１に示す。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）  ・・・（１）
【００２３】
【表１】
2014132588.tif 000003
【００２４】
表１に示すように、ＳｉＣ−Ｃ薄膜は、ｎｄが３を超えるにもかかわらず、νｄが約２３．４と非常に高い材料であることが確認された。
【００２５】
ＳｉＣ−Ｃ薄膜はＳｉＣを含む材料であるので、高屈折率であると同時に、高アッベ数であることがわかる。同じ理由で、ＺｎＳを含む材料及びＳｉ３Ｎ４を含む材料も、高屈折率で高アッベ数である。
【００２６】
以下、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４各々を含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料の光学特性について説明する。
【００２７】
［２−２．ナノコンポジット材料の光学特性：ＳｉＣ］
樹脂材料からなるマトリックス２０として、市販のポリオレフィン系紫外線硬化性樹脂に市販の重合開始剤を添加し、これにＵＶランプで紫外線を照射して重合処理を行い、硬化させて硬化ポリマー得た。硬化ポリマーの光学特性（ｎＦ、ｎｄ、ｎＣ、νｄ）を表２に示す。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
波長λにおけるナノコンポジット材料の平均屈折率ｎＸは、この波長λにおける、ナノ微粒子２１の屈折率ｎ１、樹脂材料からなるマトリックス２０の屈折率ｎ０、ナノコンポジット材料全体に対するナノ微粒子２１の体積比ｋを用い、ローレンツの理論より、以下の式（２）にて概算することができる。
（ｎＸ２−１）／（ｎＸ２＋２）
＝ｋ×（ｎ１２−１）／（ｎ１２＋２）＋（１−ｋ）×（ｎ０２−１）／（ｎ０２＋２）
・・・（２）
【００３０】
通常ナノコンポジット材料には、樹脂材料からなるマトリックス２０及びナノ微粒子２１以外に、分散剤等が含まれるので、実際のナノコンポジット材料の光学特性は前記式（２）にて概算される値と同じではないが、それほど大きなずれはなく、大小関係は式（２）でほぼ評価することができる。
【００３１】
直径２インチ（５０．８ｍｍ）のＳｉＣターゲットに１０ｍｍ×１０ｍｍのＣのチップターゲット４枚を載せてスパッタ法により約１μｍの厚みまで成膜したＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の光学特性と、市販のポリオレフィン系樹脂の屈折率データとから、それぞれナノ微粒子の含有率を０ｖｏｌ．％〜４０ｖｏｌ．％と順次１０ｖｏｌ．％ずつ増加させていったときのナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの変化を調べた。その結果を図３のグラフに示す。
【００３２】
図３において、線３０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線３０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ３１は、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示し、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の含有率が０、１０、２０、３０及び４０ｖｏｌ．％のときの値を線でつないでいる。図３より、例えば、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を２０ｖｏｌ．％含有するナノコンポジット材料の場合、ｎｄ＝１．７でνｄ＝５０であり、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の含有率が約１０ｖｏｌ．％を超えると、Ｌａ系ガラス（光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するガラス）の属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００３３】
ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子を用いた場合も、前記ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子と同じように、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られる。前記ＳｉＣ−Ｃ薄膜と同一条件で成膜したＳｉＣ薄膜について、前記非接触光学式薄膜計測システムを用い、ＤＰＳＤにより屈折率を測定し、このＳｉＣ薄膜の屈折率と、Ｃ薄膜の屈折率データ（ＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘ．ＩＮＦＯ−Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｄａｔａｂａｓｅからのデータ）とを用い、前記式（１）によりＳｉＣ薄膜及びＣ薄膜のνｄを算出した。その結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
2014132588.tif 000005
【００３５】
図４に、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図を示す。光学レンズ４００は、ナノコンポジット材料から形成されている。光学レンズ４００を形成するナノコンポジット材料は、樹脂材料からなるマトリックス４０と、該マトリックス４０中に分散された１種類のナノ微粒子４１及びもう１種類のナノ微粒子４２とを含有する。該ナノ微粒子４１は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子であり、ナノ微粒子４２は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子である。
【００３６】
樹脂材料からなるマトリックス４０には、例えば、前記樹脂材料からなるマトリックス２０に用いる樹脂として例示した樹脂を使用することができる。樹脂材料からなるマトリックス４０には特に限定がなく、本開示によって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００３７】
波長λにおけるナノコンポジット材料の平均屈折率ｎＸは、この波長λにおける、１種類のナノ微粒子４１の屈折率ｎ１、もう１種類のナノ微粒子４２の屈折率ｎ２、樹脂材料からなるマトリックス４０の屈折率ｎ０、ナノコンポジット材料全体に対する１種類のナノ微粒子４１の体積比ｋ１、ナノコンポジット材料全体に対するもう１種類のナノ微粒子４２の体積比ｋ２を用い、ローレンツの理論より、以下の式（３）にて概算することができる。
（ｎＸ２−１）／（ｎＸ２＋２）
＝ｋ１×（ｎ１２−１）／（ｎ１２＋２）＋ｋ２×（ｎ２２−１）／（ｎ２２＋２）
＋（１−ｋ１−ｋ２）×（ｎ０２−１）／（ｎ０２＋２）  ・・・（３）
【００３８】
図５は、前記式（３）から概算した値を用い、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００３９】
図５において、線５０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線５０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ５１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ５２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００４０】
図５において、グラフ５１とグラフ５２とで囲まれた網掛けの領域５３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域５３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４１】
さらに、図５に示すように、線５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域５３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４２】
また、前記図３に示した、市販のポリオレフィン系樹脂にＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を分散させたナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの値が、この領域５３内に入っていることが確認された。このように、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を用いても、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子を用いても、同じように、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００４３】
このように高屈折率かつ高アッベ数で、しかも種々の組み合わせのｎｄ及びνｄを有するナノコンポジット材料を得るには、ＳｉＣが必要であると考えられる。グラフ５２に示すように、Ｃのみではアッベ数をあまり変化させることができないからである。すなわち、ＳｉＣに添加するＣの量を変化させると、Ｌａ系ガラス（光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するガラス）の属する領域のほぼ全領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４４】
次に、図６〜８を用い、ＳｉＣにＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加した場合のナノコンポジット材料の光学特性について説明する。ｎｄ−νｄの関係は、前記式（３）から概算した値を用い、図５と同様にして示した。
【００４５】
図６は、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００４６】
図６において、線６０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線６０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ６１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ６２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００４７】
図６において、グラフ６１とグラフ６２とで囲まれた網掛けの領域６３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域６３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４８】
さらに、図６に示すように、線６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域６３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４９】
図７は、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００５０】
図７において、線７０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線７０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ７１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ７２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｒＯ２ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｒＯ２ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００５１】
図７において、グラフ７１とグラフ７２とで囲まれた網掛けの領域７３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域７３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５２】
さらに、図７に示すように、線７０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域７３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線７０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５３】
図８は、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００５４】
図８において、線８０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線８０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ８１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ８２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌＮナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌＮナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００５５】
図８において、グラフ８１とグラフ８２とで囲まれた網掛けの領域８３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域８３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５６】
さらに、図８に示すように、線８０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域８３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線８０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５７】
図６〜８より明らかなように、ＳｉＣを含むナノ微粒子を用いた場合には、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。また、ＳｉＣにＣを添加した場合と同様に、ＳｉＣにＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加することで、さらに広範囲のＬａ系ガラスの属する領域に含まれるナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００５８】
このように、ＳｉＣを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、例えば、樹脂材料中のナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％以上、さらには１２ｖｏｌ．％以上とすることが、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得ることができる点で有益である。また、ＳｉＣとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、目的とする光学ガラスの屈折率及びアッベ数を考慮し、ＳｉＣとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとの割合を適宜調整することが有益である。
【００５９】
［２−３．ナノコンポジット材料の光学特性：ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４］
ＳｉＣを含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料と同じように、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得るには、ＺｎＳを含むナノ微粒子やＳｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を用いることができる。ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４の光学特性を表４に示す。
【００６０】
【表４】
2014132588.tif 000006
【００６１】
まず、ＺｎＳを含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料について説明する。
【００６２】
図９は、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００６３】
図９において、線９０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線９０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ９１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ９２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００６４】
図９において、グラフ９１とグラフ９２とで囲まれた網掛けの領域９３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域９３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００６５】
さらに、図９に示すように、線９０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域９３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線９０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００６６】
図１０は、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００６７】
図１０において、線１００は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１００よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１０１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１０２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００６８】
図１０において、グラフ１０１とグラフ１０２とで囲まれた網掛けの領域１０３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１０３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００６９】
さらに、図１０に示すように、線１００よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１０３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１００よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７０】
図１１は、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００７１】
図１１において、線１１０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１１０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１１１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１１２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｒＯ２ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｒＯ２ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００７２】
図１１において、グラフ１１１とグラフ１１２とで囲まれた網掛けの領域１１３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１１３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７３】
さらに、図１１に示すように、線１１０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１１３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１１０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７４】
図１２は、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００７５】
図１２において、線１２０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１２０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１２１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１２２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌＮナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌＮナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００７６】
図１２において、グラフ１２１とグラフ１２２とで囲まれた網掛けの領域１２３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１２３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７７】
さらに、図１２に示すように、線１２０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１２３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１２０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７８】
図９〜１２より明らかなように、ＺｎＳを含むナノ微粒子を用いた場合には、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。また、ＺｎＳにＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加することで、さらに広範囲のＬａ系ガラスの属する領域に含まれるナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００７９】
このように、ＺｎＳを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、例えば、樹脂材料中のナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％以上、さらには１２ｖｏｌ．％以上とすることが、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得ることができる点で有益である。また、ＺｎＳとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、目的とする光学ガラスの屈折率及びアッベ数を考慮し、ＺｎＳとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとの割合を適宜調整することが有益である。
【００８０】
次に、Ｓｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料について説明する。
【００８１】
図１３は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００８２】
図１３において、線１３０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１３０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１３１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１３２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００８３】
図１３において、グラフ１３１とグラフ１３２とで囲まれた網掛けの領域１３３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１３３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８４】
さらに、図１３に示すように、線１３０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１３３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１３０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８５】
図１４は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００８６】
図１４において、線１４０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１４０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１４１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１４２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００８７】
図１４において、グラフ１４１とグラフ１４２とで囲まれた網掛けの領域１４３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１４３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８８】
さらに、図１４に示すように、線１４０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１４３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１４０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８９】
図１５は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００９０】
図１５において、線１５０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１５０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１５１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１５２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｒＯ２ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｒＯ２ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００９１】
図１５において、グラフ１５１とグラフ１５２とで囲まれた網掛けの領域１５３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１５３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９２】
さらに、図１５に示すように、線１５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１５３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９３】
図１６は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００９４】
図１６において、線１６０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１６０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１６１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１６２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌＮナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌＮナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００９５】
図１６において、グラフ１６１とグラフ１６２とで囲まれた網掛けの領域１６３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１６３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９６】
さらに、図１６に示すように、線１６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１６３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９７】
図１３〜１６より明らかなように、Ｓｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を用いた場合には、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。また、Ｓｉ３Ｎ４にＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加することで、さらに広範囲のＬａ系ガラスの属する領域に含まれるナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００９８】
このように、Ｓｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、例えば、樹脂材料中のナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％以上、さらには１２ｖｏｌ．％以上とすることが、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得ることができる点で有益である。また、Ｓｉ３Ｎ４とＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、目的とする光学ガラスの屈折率及びアッベ数を考慮し、Ｓｉ３Ｎ４とＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとの割合を適宜調整することが有益である。
【００９９】
［３．効果］
以上のように、本開示における光学レンズは、樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、該ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含んでいる。このような構成であるので、該ナノコンポジット材料は高屈折率で高アッベ数の材料であり、本開示における光学レンズは、図１に示した光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能である。
【０１００】
さらに、前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であってもよく、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であってもよく、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であってもよい。ナノ微粒子をこのような複数種のナノ微粒子や複合ナノ微粒子とした場合も、得られるナノコンポジット材料は高屈折率で高アッベ数の材料であり、本開示における光学レンズは、図１に示したＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能である。
【０１０１】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１０２】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１０３】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本開示は、ＤＳＣ等の撮像装置に適用可能である。本開示は、具体的には、ビデオムービーカメラ、カメラ機能付き携帯電話機、カメラ機能付きスマートフォン、監視カメラ等に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
２００  ナノコンポジット材料からなる光学レンズ
２０    樹脂材料からなるマトリックス
２１    ナノ微粒子
４００  ナノコンポジット材料からなる光学レンズ
４０    樹脂材料からなるマトリックス
４１    １種類のナノ微粒子
４２    もう１種類のナノ微粒子
【図２】
2014132588.tif 000007
【図３】
2014132588.tif 000008
【図４】
2014132588.tif 000009
【図５】
2014132588.tif 000010
【図６】
2014132588.tif 000011
【図７】
2014132588.tif 000012
【図８】
2014132588.tif 000013
【図９】
2014132588.tif 000014
【図１０】
2014132588.tif 000015
【図１１】
2014132588.tif 000016
【図１２】
2014132588.tif 000017
【図１３】
2014132588.tif 000018
【図１４】
2014132588.tif 000019
【図１５】
2014132588.tif 000020
【図１６】
2014132588.tif 000021
【図１】
2014132588.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月21日(2015.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣともいう）等の高精度な撮像機器においては、複数のレンズ群を有する光学系が用いられており、屈折率、アッベ数、部分分散比等の光学定数が異なる、種々の光学材料が必要である。そのため、種々の光学定数を有する光学ガラス材料や光学樹脂材料が開発され、使用されている。特に、高屈折率で高アッベ数の光学ガラス材料は、多くの撮像機器において光学性能の向上のために多用されている。
【０００３】
一方、樹脂材料に特殊な光学定数を有するナノ微粒子を分散させることによって、従来の樹脂材料にはない光学定数を有する成形可能なナノコンポジット材料を合成する技術開発が盛んに行われている。光学ガラスでも実現することができないような光学定数を有するナノコンポジット材料は、高屈折率で高アッベ数の特殊な光学定数を有する光学ガラスや、耐久性の悪い光学ガラスの代替材料として期待されている。
【０００４】
前記ナノコンポジット材料の中でも特に、高屈折率のナノコンポジット材料の開発が盛んに行われている。特許文献１には、無機微粒子に酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を用いた材料が開示されており、特許文献２には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｌａ等を含む材料が開示されている。
【０００５】
ＤＳＣ等の高精度な撮像機器の性能を左右する、高屈折率で高アッベ数の光学ガラス材料は、図１の分類図に示すように、主にＬａ系ガラス１０（光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するガラス）であり、レアアース材料を多く含んでいる。レアアース材料を多く含む材料は、非常に高価であり、レアアース自体、地球上での存在量が極めて少なく、大量に消費すると、レアアース自体が枯渇してしまうので、代替材料の開発が急務である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０８９７０６号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、レアアース材料を含まず、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料からなる光学レンズを提供する。特に、Ｌａ系ガラスの代替材料として使用可能な、広範囲な光学定数を自由に制御することができるナノコンポジット材料からなる光学レンズを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示における光学レンズは、樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなる。
【０００９】
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であるか、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されてなる複合ナノ微粒子であるか、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されてなる複合ナノ微粒子である。
【００１０】
光学レンズであるので、できる限り透明性が高いことが有益であり、前記樹脂材料中に分散されたナノ微粒子の粒子径は、１００ｎｍ以下であることが有益である。
【発明の効果】
【００１１】
ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含むナノ微粒子が樹脂材料に分散されたナノコンポジット材料からなる、本開示における光学レンズは、高屈折率で高アッベ数の、光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】現有の光学ガラス材料の、ｎｄ−νｄの関係に基づく分類図
【図２】実施の形態における、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図
【図３】実施の形態における、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の含有率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図４】実施の形態における、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図
【図５】実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図６】実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図７】実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図８】実施の形態における、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図９】実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１０】実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１１】実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１２】実施の形態における、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１３】実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１４】実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１５】実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【図１６】実施の形態における、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、ナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１４】
なお、発明者は、当業者が本開示を充分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１５】
（実施の形態）
以下、実施の形態について図２〜１６を参照しながら説明する。
【００１６】
［１．構成］
［１−１．光学レンズの構成］
図２に、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図を示す。光学レンズ２００は、ナノコンポジット材料から形成されている。光学レンズ２００を形成するナノコンポジット材料は、樹脂材料からなるマトリックス２０と、該マトリックス２０中に分散されたナノ微粒子２１とを含有する。該ナノ微粒子２１は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含む。
【００１７】
［１−２．ナノ微粒子］
ナノ微粒子２１は、樹脂材料からなるマトリックス２０中に均一に分散している。光の波長よりも充分に小さいナノ微粒子２１が均一に分散されているナノコンポジット材料は、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。可視光領域においては、ナノ微粒子２１の粒子径は４００ｎｍ以下であることが有益であるが、さらに、光の波長の１／４よりも粒子径を小さくすると、レイリー散乱の抑制も可能になる。したがって、より透光性を必要とする場合、可視光領域においては、ナノ微粒子２１の粒子径は１００ｎｍ以下であることが有益である。このような非常に小さなナノ微粒子を均一に分散させるには、ナノ微粒子同士の凝集を抑制するために、ナノ微粒子表面に表面修飾を施すことや、分散剤を添加することが有益である。
【００１８】
本実施の形態においてナノコンポジット材料に使用する、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含むナノ微粒子２１は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であるか、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であるか、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であることが有益である。ナノ微粒子２１の形成方法としては、特に限定はないが、共沈法、ゾルゲル法、金属錯体分解法等の液相法、又は蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の気相法を採用することができる。これらのほかにも、ボールミルあるいはビーズミルによる粉砕法により微粒子化する方法を採用することもできる。
【００１９】
以下、ＳｉＣにＣを添加したＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子について説明する。ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子は、スパッタ法を用い、ＳｉＣターゲットにＣのチップターゲットを載せて同時にスパッタすることで容易に得ることができる。該ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の組成は、Ｃのチップターゲットの面積比によって自由に制御することができる。
【００２０】
［１−３．樹脂材料からなるマトリックス］
樹脂材料からなるマトリックス２０としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エネルギー線硬化性樹脂等の樹脂の中から、透光性が高い樹脂を用いることができる。例えば、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、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等を用いることができる。そのほか、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、シリコーン樹脂等も使用することができる。さらに、これらの樹脂の混合体や共重合体を用いてもよいし、これらの樹脂の変性樹脂を用いてもよい。樹脂材料からなるマトリックス２０には特に限定がなく、本開示によって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００２１】
［２．作用］
［２−１．ナノ微粒子の光学特性］
本開示において、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の光学特性は、直径２インチ（５０．８ｍｍ）のＳｉＣターゲットに１０ｍｍ×１０ｍｍのＣのチップターゲット４枚を載せてスパッタ法により約１μｍの厚みまで成膜した状態で、非接触光学式薄膜計測システム（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社製、ＦｉｌｍＴｅｋ４０００）を用い、ＤＰＳＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）により屈折率を測定して評価した。
【００２２】
前記ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の屈折率の測定結果と、ＳｉＣ−Ｃ薄膜のＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率ｎＦ、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率ｎｄ、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）における屈折率ｎＣとを用い、以下の式（１）によりＳｉＣ−Ｃ薄膜のｄ線におけるアッベ数νｄを算出した。その結果を表１に示す。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）  ・・・（１）
【００２３】
【表１】
2014132588.tif 000023
【００２４】
表１に示すように、ＳｉＣ−Ｃ薄膜は、ｎｄが３を超えるにもかかわらず、νｄが約２３．４と非常に高い材料であることが確認された。
【００２５】
ＳｉＣ−Ｃ薄膜はＳｉＣを含む材料であるので、高屈折率であると同時に、高アッベ数であることがわかる。同じ理由で、ＺｎＳを含む材料及びＳｉ３Ｎ４を含む材料も、高屈折率で高アッベ数である。
【００２６】
以下、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４各々を含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料の光学特性について説明する。
【００２７】
［２−２．ナノコンポジット材料の光学特性：ＳｉＣ］
樹脂材料からなるマトリックス２０として、市販のポリオレフィン系紫外線硬化性樹脂に市販の重合開始剤を添加し、これにＵＶランプで紫外線を照射して重合処理を行い、硬化させて硬化ポリマー得た。硬化ポリマーの光学特性（ｎＦ、ｎｄ、ｎＣ、νｄ）を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2014132588.tif 000024
【００２９】
波長λにおけるナノコンポジット材料の平均屈折率ｎＸは、この波長λにおける、ナノ微粒子２１の屈折率ｎ１、樹脂材料からなるマトリックス２０の屈折率ｎ０、ナノコンポジット材料全体に対するナノ微粒子２１の体積比ｋを用い、ローレンツの理論より、以下の式（２）にて概算することができる。
（ｎＸ２−１）／（ｎＸ２＋２）
＝ｋ×（ｎ１２−１）／（ｎ１２＋２）＋（１−ｋ）×（ｎ０２−１）／（ｎ０２＋２）
・・・（２）
【００３０】
通常ナノコンポジット材料には、樹脂材料からなるマトリックス２０及びナノ微粒子２１以外に、分散剤等が含まれるので、実際のナノコンポジット材料の光学特性は前記式（２）にて概算される値と同じではないが、それほど大きなずれはなく、大小関係は式（２）でほぼ評価することができる。
【００３１】
直径２インチ（５０．８ｍｍ）のＳｉＣターゲットに１０ｍｍ×１０ｍｍのＣのチップターゲット４枚を載せてスパッタ法により約１μｍの厚みまで成膜したＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の光学特性と、市販のポリオレフィン系樹脂の屈折率データとから、それぞれナノ微粒子の含有率を０ｖｏｌ．％〜４０ｖｏｌ．％と順次１０ｖｏｌ．％ずつ増加させていったときのナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの変化を調べた。その結果を図３のグラフに示す。
【００３２】
図３において、線３０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線３０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ３１は、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示し、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の含有率が０、１０、２０、３０及び４０ｖｏｌ．％のときの値を線でつないでいる。図３より、例えば、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を２０ｖｏｌ．％含有するナノコンポジット材料の場合、ｎｄ＝１．７でνｄ＝５０であり、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子の含有率が約１０ｖｏｌ．％を超えると、Ｌａ系ガラス（光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するガラス）の属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００３３】
ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子を用いた場合も、前記ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子と同じように、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られる。前記ＳｉＣ−Ｃ薄膜と同一条件で成膜したＳｉＣ薄膜について、前記非接触光学式薄膜計測システムを用い、ＤＰＳＤにより屈折率を測定し、このＳｉＣ薄膜の屈折率と、Ｃ薄膜の屈折率データ（ＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘ．ＩＮＦＯ−Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｄａｔａｂａｓｅからのデータ）とを用い、前記式（１）によりＳｉＣ薄膜及びＣ薄膜のνｄを算出した。その結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
2014132588.tif 000025
【００３５】
図４に、ナノコンポジット材料及び該ナノコンポジット材料からなる光学レンズの断面模式図を示す。光学レンズ４００は、ナノコンポジット材料から形成されている。光学レンズ４００を形成するナノコンポジット材料は、樹脂材料からなるマトリックス４０と、該マトリックス４０中に分散された１種類のナノ微粒子４１及びもう１種類のナノ微粒子４２とを含有する。該ナノ微粒子４１は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子であり、ナノ微粒子４２は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子である。
【００３６】
樹脂材料からなるマトリックス４０には、例えば、前記樹脂材料からなるマトリックス２０に用いる樹脂として例示した樹脂を使用することができる。樹脂材料からなるマトリックス４０には特に限定がなく、本開示によって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００３７】
波長λにおけるナノコンポジット材料の平均屈折率ｎＸは、この波長λにおける、１種類のナノ微粒子４１の屈折率ｎ１、もう１種類のナノ微粒子４２の屈折率ｎ２、樹脂材料からなるマトリックス４０の屈折率ｎ０、ナノコンポジット材料全体に対する１種類のナノ微粒子４１の体積比ｋ１、ナノコンポジット材料全体に対するもう１種類のナノ微粒子４２の体積比ｋ２を用い、ローレンツの理論より、以下の式（３）にて概算することができる。
（ｎＸ２−１）／（ｎＸ２＋２）
＝ｋ１×（ｎ１２−１）／（ｎ１２＋２）＋ｋ２×（ｎ２２−１）／（ｎ２２＋２）
＋（１−ｋ１−ｋ２）×（ｎ０２−１）／（ｎ０２＋２）  ・・・（３）
【００３８】
図５は、前記式（３）から概算した値を用い、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００３９】
図５において、線５０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線５０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ５１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ５２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００４０】
図５において、グラフ５１とグラフ５２とで囲まれた網掛けの領域５３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域５３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４１】
さらに、図５に示すように、線５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域５３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４２】
また、前記図３に示した、市販のポリオレフィン系樹脂にＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を分散させたナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの値が、この領域５３内に入っていることが確認された。このように、ＳｉＣ−Ｃ複合ナノ微粒子を用いても、ＳｉＣナノ微粒子とＣナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子を用いても、同じように、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００４３】
このように高屈折率かつ高アッベ数で、しかも種々の組み合わせのｎｄ及びνｄを有するナノコンポジット材料を得るには、ＳｉＣが必要であると考えられる。グラフ５２に示すように、Ｃのみではアッベ数をあまり変化させることができないからである。すなわち、ＳｉＣに添加するＣの量を変化させると、Ｌａ系ガラス（光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するガラス）の属する領域のほぼ全領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４４】
次に、図６〜８を用い、ＳｉＣにＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加した場合のナノコンポジット材料の光学特性について説明する。ｎｄ−νｄの関係は、前記式（３）から概算した値を用い、図５と同様にして示した。
【００４５】
図６は、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００４６】
図６において、線６０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線６０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ６１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ６２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００４７】
図６において、グラフ６１とグラフ６２とで囲まれた網掛けの領域６３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域６３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４８】
さらに、図６に示すように、線６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域６３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００４９】
図７は、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００５０】
図７において、線７０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線７０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ７１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ７２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｒＯ２ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｒＯ２ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００５１】
図７において、グラフ７１とグラフ７２とで囲まれた網掛けの領域７３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域７３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５２】
さらに、図７に示すように、線７０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域７３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線７０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５３】
図８は、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００５４】
図８において、線８０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線８０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ８１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ８２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌＮナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌＮナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００５５】
図８において、グラフ８１とグラフ８２とで囲まれた網掛けの領域８３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域８３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５６】
さらに、図８に示すように、線８０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域８３は存在している。すなわち、ＳｉＣナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線８０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００５７】
図６〜８より明らかなように、ＳｉＣを含むナノ微粒子を用いた場合には、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。また、ＳｉＣにＣを添加した場合と同様に、ＳｉＣにＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加することで、さらに広範囲のＬａ系ガラスの属する領域に含まれるナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００５８】
このように、ＳｉＣを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、例えば、樹脂材料中のナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％以上、さらには１２ｖｏｌ．％以上とすることが、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得ることができる点で有益である。また、ＳｉＣとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、目的とする光学ガラスの屈折率及びアッベ数を考慮し、ＳｉＣとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとの割合を適宜調整することが有益である。
【００５９】
［２−３．ナノコンポジット材料の光学特性：ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４］
ＳｉＣを含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料と同じように、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得るには、ＺｎＳを含むナノ微粒子やＳｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を用いることができる。ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４の光学特性を表４に示す。
【００６０】
【表４】
2014132588.tif 000026
【００６１】
まず、ＺｎＳを含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料について説明する。
【００６２】
図９は、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００６３】
図９において、線９０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線９０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ９１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ９２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００６４】
図９において、グラフ９１とグラフ９２とで囲まれた網掛けの領域９３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域９３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００６５】
さらに、図９に示すように、線９０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域９３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線９０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００６６】
図１０は、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００６７】
図１０において、線１００は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１００よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１０１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１０２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００６８】
図１０において、グラフ１０１とグラフ１０２とで囲まれた網掛けの領域１０３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１０３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００６９】
さらに、図１０に示すように、線１００よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１０３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１００よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７０】
図１１は、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００７１】
図１１において、線１１０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１１０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１１１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１１２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｒＯ２ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｒＯ２ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００７２】
図１１において、グラフ１１１とグラフ１１２とで囲まれた網掛けの領域１１３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１１３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７３】
さらに、図１１に示すように、線１１０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１１３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１１０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７４】
図１２は、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００７５】
図１２において、線１２０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１２０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１２１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｎＳナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１２２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌＮナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌＮナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００７６】
図１２において、グラフ１２１とグラフ１２２とで囲まれた網掛けの領域１２３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１２３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７７】
さらに、図１２に示すように、線１２０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１２３は存在している。すなわち、ＺｎＳナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１２０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００７８】
図９〜１２より明らかなように、ＺｎＳを含むナノ微粒子を用いた場合には、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。また、ＺｎＳにＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加することで、さらに広範囲のＬａ系ガラスの属する領域に含まれるナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００７９】
このように、ＺｎＳを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、例えば、樹脂材料中のナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％以上、さらには１２ｖｏｌ．％以上とすることが、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得ることができる点で有益である。また、ＺｎＳとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、目的とする光学ガラスの屈折率及びアッベ数を考慮し、ＺｎＳとＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとの割合を適宜調整することが有益である。
【００８０】
次に、Ｓｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料について説明する。
【００８１】
図１３は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００８２】
図１３において、線１３０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１３０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１３１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１３２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＣナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＣナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００８３】
図１３において、グラフ１３１とグラフ１３２とで囲まれた網掛けの領域１３３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１３３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８４】
さらに、図１３に示すように、線１３０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１３３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＣナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１３０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８５】
図１４は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００８６】
図１４において、線１４０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１４０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１４１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１４２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００８７】
図１４において、グラフ１４１とグラフ１４２とで囲まれた網掛けの領域１４３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１４３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８８】
さらに、図１４に示すように、線１４０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１４３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌ２Ｏ３ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１４０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００８９】
図１５は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００９０】
図１５において、線１５０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１５０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１５１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１５２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＺｒＯ２ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＺｒＯ２ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００９１】
図１５において、グラフ１５１とグラフ１５２とで囲まれた網掛けの領域１５３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１５３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９２】
さらに、図１５に示すように、線１５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１５３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＺｒＯ２ナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１５０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９３】
図１６は、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させたときの、形成されるナノコンポジット材料のｎｄ−νｄの関係を示したグラフである。
【００９４】
図１６において、線１６０は、Ｌａ系ガラスの属する領域とその他のガラスの領域との境界を示し、線１６０よりも左上がＬａ系ガラスの属する領域である。グラフ１６１は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。グラフ１６２は、樹脂材料からなるマトリックス中にＡｌＮナノ微粒子のみを分散させたナノコンポジット材料において、ナノコンポジット材料中に含有されるＡｌＮナノ微粒子の体積を変化させた場合のｎｄ−νｄの関係を示すグラフである。
【００９５】
図１６において、グラフ１６１とグラフ１６２とで囲まれた網掛けの領域１６３は、樹脂材料からなるマトリックス中にＳｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子とが分散されたナノコンポジット材料において、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を変化させた場合に取り得る光学特性を示す領域である。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、領域１６３内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９６】
さらに、図１６に示すように、線１６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域にも、領域１６３は存在している。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４ナノ微粒子とＡｌＮナノ微粒子との体積分率を適宜調整することで、線１６０よりも左上のＬａ系ガラスの属する領域内の光学特性を有するナノコンポジット材料を得ることができる。
【００９７】
図１３〜１６より明らかなように、Ｓｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を用いた場合には、Ｌａ系ガラスの属する領域に含まれる、目的とする高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料が得られることがわかる。また、Ｓｉ３Ｎ４にＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２又はＡｌＮを添加することで、さらに広範囲のＬａ系ガラスの属する領域に含まれるナノコンポジット材料が得られることがわかる。
【００９８】
このように、Ｓｉ３Ｎ４を含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、例えば、樹脂材料中のナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％以上、さらには１２ｖｏｌ．％以上とすることが、高屈折率で高アッベ数のナノコンポジット材料を得ることができる点で有益である。また、Ｓｉ３Ｎ４とＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとを含むナノ微粒子を樹脂材料に分散させる場合には、目的とする光学ガラスの屈折率及びアッベ数を考慮し、Ｓｉ３Ｎ４とＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＡｌＮの少なくとも１つとの割合を適宜調整することが有益である。
【００９９】
［３．効果］
以上のように、本開示における光学レンズは、樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、該ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つを含んでいる。このような構成であるので、該ナノコンポジット材料は高屈折率で高アッベ数の材料であり、本開示における光学レンズは、図１に示した光学ガラス分類のＬａＫガラス、ＬａＦガラス及びＬａＳＦガラスに属するＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能である。
【０１００】
さらに、前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であってもよく、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であってもよく、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されている複合ナノ微粒子であってもよい。ナノ微粒子をこのような複数種のナノ微粒子や複合ナノ微粒子とした場合も、得られるナノコンポジット材料は高屈折率で高アッベ数の材料であり、本開示における光学レンズは、図１に示したＬａ系ガラスからなるレンズの代替レンズとして使用可能である。
【０１０１】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１０２】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１０３】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本開示は、ＤＳＣ等の撮像装置に適用可能である。本開示は、具体的には、ビデオムービーカメラ、カメラ機能付き携帯電話機、カメラ機能付きスマートフォン、監視カメラ等に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
２００  光学レンズ
２０    マトリックス
２１    ナノ微粒子
４００  光学レンズ
４０    マトリックス
４１    １種類のナノ微粒子
４２    もう１種類のナノ微粒子
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子と、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つで形成されたナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子である、光学レンズ。
【請求項２】
樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、
前記ナノ微粒子は、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つに、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つが添加されてなる複合ナノ微粒子である、光学レンズ。
【請求項３】
樹脂材料と、該樹脂材料中に分散されたナノ微粒子とを含有するナノコンポジット材料からなり、
前記ナノ微粒子は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃ及びＡｌＮから選択される少なくとも１つに、ＳｉＣ、ＺｎＳ及びＳｉ３Ｎ４から選択される少なくとも１つが添加されてなる複合ナノ微粒子である、光学レンズ。
【請求項４】
前記樹脂材料中に分散されたナノ微粒子の粒子径は、１００ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光学レンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2014132588.tif 000027
【図３】
2014132588.tif 000028
【図４】
2014132588.tif 000029
【図１】
2014132588.tif 000030
【図５】
2014132588.tif 000031
【図６】
2014132588.tif 000032
【図７】
2014132588.tif 000033
【図８】
2014132588.tif 000034
【図９】
2014132588.tif 000035
【図１０】
2014132588.tif 000036
【図１１】
2014132588.tif 000037
【図１２】
2014132588.tif 000038
【図１３】
2014132588.tif 000039
【図１４】
2014132588.tif 000040
【図１５】
2014132588.tif 000041
【図１６】
2014132588.tif 000042
【国際調査報告】
2014132588.tif 000043
2014132588.tif 000044
2014132588.tif 000045
2014132588.tif 000046