(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、酸化インジウムスズとＡｇ又はＡｕとを含む、色収差の補正性能が向上されており、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能な光学レンズ。
2014129175.tif 000002
【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、酸化インジウムスズとＡｇ又はＡｕとを含む、光学レンズ。
【請求項２】
前記ナノ微粒子は、酸化インジウムスズにＡｇ又はＡｕ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３】
前記ナノ微粒子は、Ａｇ又はＡｕに酸化インジウムスズ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、酸化インジウムスズナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕ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】
樹脂材料に特殊な光学定数を有する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。【０００３】
特許文献１は、アモルファスポリオレフィンあるいはメタクリル酸メチルとスチレンとの共重合体と、酸化インジウムスズ（以下、ＩＴＯともいう）とのナノコンポジット材料を開示している。【０００４】
特許文献２は、媒体材料にＩＴＯ、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＢａＴｉＯ３のいずれか１つ以上を含む無機微粒子を分散させた混合体からなる光学素子を開示している。【０００５】
一般的に光学ガラスの多くは、部分分散比（ＰｇＦ）とｄ線におけるアッベ数（νｄ）との間にほぼ直線関係が成り立つ。このような硝種は正常部分分散ガラス（ノーマルガラス）と呼ばれ、この直線関係から離れた硝種は異常部分分散ガラス（アブノーマルガラス）と呼ばれている。異常分散性（ΔＰｇＦ）の大きさは、ノーマルガラスの基準となる硝種Ｃ７（ｄ線における屈折率ｎｄ：１．５１、νｄ：６０．５、ＰｇＦ：０．５４）と硝種Ｆ２（ｎｄ：１．６２、νｄ：３６．３、ＰｇＦ：０．５８）とを結んで得られる標準線からの部分分散比の偏差で表わす。ＩＴＯはΔＰｇＦが−０．１６（文献値より算出）という非常に大きな負の異常分散性を有するので、樹脂材料とＩＴＯとのナノコンポジット材料から得られる光学レンズを用いることで、従来のレンズ鏡筒に比べて、コンパクトサイズで色収差の補正が可能なレンズ鏡筒を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０７４９０１号公報
【特許文献２】特開２００５−３１６１８６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】佐藤勝昭、金属の色の物理的起源：金属学会セミナー「金属材料と人間の共生−金属の色彩と質感の科学と工学−」、２００７．４．１７、ｐ．２
【非特許文献２】田中佑宜・鉢村浩徳・伊原学、金属ナノ粒子分散膜の塗布による半導体太陽電池の高効率化要因の検討、ＳＣＥＪ  ７５ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ（Ｋａｇｏｓｈｉｍａ，２０１０）、ｐ．６０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示は、負の異常分散性が非常に大きな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】
【０００９】
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、酸化インジウムスズとＡｇ又はＡｕとを含む
ことを特徴とする。【００１０】
前記ナノ微粒子は、酸化インジウムスズにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子であるか、Ａｇ又はＡｕに酸化インジウムスズが添加されている複合ナノ微粒子であるか、酸化インジウムスズナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であることが有益である。【００１１】
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】
【００１２】
Ａｇ又はＡｕが有する吸収領域でＩＴＯの屈折率を低下させることで、ＩＴＯの負の異常分散性をさらに大きくすることができる。したがって、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕと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、色収差の補正性能が向上されており、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料からなる光学レンズと比べて、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１における、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図である。
【図２】図２は、実施の形態１における、ＩＴＯ薄膜の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、実施の形態１における、ＩＴＯ薄膜を粉砕して得られたＩＴＯ微粒子の粒度分布を示すグラフである。
【図４】図４は、実施の形態１における、ナノ微粒子の含有率とナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、市販のＩＴＯナノ微粒子の含有率とナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施の形態２における、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図である。
【図７】図７は、Ａｇ及びＡｕの、波長と反射率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
なお、発明者らは、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。
【００１６】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１について図１〜５を参照しながら説明する。
【００１７】
［１−１．構成］
［１−１−１．光学レンズの構成］
図１に、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図を示す。光学レンズ１００は、色収差の補正が可能なように、両凸ガラスレンズ１００ａと、本実施の形態１に係るナノコンポジット材料からなる光学レンズ１００ｂとのハイブリッドレンズである。色収差の補正のために、従来は複数のガラスレンズが必要であったが、このような構成のハイブリッドレンズは、それのみで色収差の補正ができるので、ダウンサイズが可能である。
【００１８】
図１では、ハイブリッドレンズの例を示しているが、別体のレンズと組み合わせても同一効果が得られることはいうまでもない。
【００１９】
図１に示す光学レンズ１００ｂ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１０と、該マトリックス１０中に分散されたナノ微粒子１１とを含有する。該ナノ微粒子１１は、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕとを含む。
【００２０】
［１−１−２．ナノ微粒子］
ナノ微粒子１１は、樹脂材料からなるマトリックス１０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１１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１１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１１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。
【００２１】
本実施の形態１においてナノコンポジット材料に使用する、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕとを含むナノ微粒子１１は、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子であるか、Ａｇ又はＡｕにＩＴＯ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。複合ナノ微粒子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、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合化合物を、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。
【００２２】
本開示においては、スパッタ法を用い、得られた薄膜を粉砕することで複合ナノ微粒子を作製した一例を示す。
【００２３】
図２に、スパッタ法により作製したＩＴＯ薄膜の表面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図２より、このＩＴＯ薄膜は、粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍのＩＴＯナノ微粒子２０が集まった薄膜であることがわかる。このＩＴＯ薄膜をボールミルによって粉砕することで、図３の粒度分布グラフ３０で示されるＩＴＯナノ微粒子の粉体を得ることができる。
【００２４】
ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子は、例えば、前記と同様にスパッタ法により、ＩＴＯターゲットにＡｇ又はＡｕ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。
【００２５】
［１−１−３．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１０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１０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。
【００２６】
［１−２．作用］
［１−２−１．ナノ微粒子の光学特性］
本開示において、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子の光学特性は、スパッタ法により成膜した状態で、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。
【００２７】
前記複合ナノ微粒子の屈折率の測定結果と、比較例であるＡｇが添加されていないＩＴＯ薄膜の屈折率データ（ＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘ．ＩＮＦＯ−Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｄａｔａｂａｓｅからのデータ）とから、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子とＡｇが添加されていないＩＴＯ薄膜とについて、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）における屈折率ｎｇ、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、ＨＯＹＡ（株）の基準に基づく、正常部分分散ガラスの標準線として硝種Ｃ７（ｎｄ：１．５１、νｄ：６０．５、ＰｇＦ：０．５４）と硝種Ｆ２（ｎｄ：１．６２、νｄ：３６．３、ＰｇＦ：０．５８）との座標を通る直線を用い、ΔＰｇＦを算出した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2014129175.tif 000003
【００２９】
表１に示すように、Ａｇが有する吸収領域（４００ｎｍ近傍の短波長領域）でＩＴＯの屈折率を低下させることで、ＩＴＯの負の異常分散性をさらに大きくすることができることが確認された。
【００３０】
Ａｕも４００ｎｍ近傍の短波長領域で吸収が大きくなるので、Ａｇと同様に、ＩＴＯの屈折率を低下させる効果があり、ＩＴＯの負の異常分散性をさらに大きくすることができる。
【００３１】
前記ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子の組成比は、Ｉｎ：Ｓｎ：Ａｇ＝８９．９５：８．１５：１．８９であった。前記屈折率の測定には透過光を用いているので、屈折率の測定が可能であることは、複合ナノ微粒子が透光性を有することを示している。複合ナノ微粒子におけるＡｇ含有率が１０％を超えると、屈折率の測定ができないほど透光性が低下するので、実用的には、Ａｇ含有率が１０％以下、さらには１〜５％であることが有益である。
【００３２】
Ａｕも同様に、ＩＴＯにＡｕが添加されている複合ナノ微粒子におけるＡｕ含有率が１０％を超えると、屈折率の測定ができないほど透光性が低下するので、実用的には、Ａｕ含有率が１０％以下、さらには１〜５％であることが有益である。
【００３３】
［１−２−２．ナノコンポジット材料の光学特性］
樹脂材料からなるマトリックス１０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（ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣ、ΔＰｇｆ）を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2014129175.tif 000004
【００３５】
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１１の屈折率ｎ１、樹脂材料からなるマトリックス１０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１１の体積比ｋを用い、ローレンツの理論より、以下の式（１）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）
・・・（１）
【００３６】
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１０及びナノ微粒子１１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（１）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（１）でほぼ評価することができる。
【００３７】
ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子及びＡｇが添加されていないＩＴＯナノ微粒子の光学特性と、市販のポリオレフィン系紫外線硬化性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．％〜１００ｖｏｌ．％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ΔＰｇＦの変化を調べた。その結果を図４のグラフに示す。
【００３８】
ＩＴＯナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のグラフ４０、及びＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のグラフ４１から、いずれも、ナノ微粒子の含有率が増加するにしたがって、負の異常分散性（ΔＰｇＦ）が大きくなっていくことがわかる。いずれにおいても、ナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％程度まで増加させると、ナノコンポジット材料のΔＰｇＦは急激に、ナノ微粒子のΔＰｇＦ（表１に示す値：−０．１６５４６）に近づき、その後は緩やかに大きくなる。このことから、ナノコンポジット材料のΔＰｇＦは、ナノ微粒子が有するΔＰｇＦに大きく依存することがわかる。
【００３９】
本開示のグラフ４１から明らかなように、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のΔＰｇＦは、該複合ナノ微粒子の含有率が２〜３ｖｏｌ．％程度のとき、Ａｇが添加されていないＩＴＯナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のΔＰｇＦとほぼ同じとなり、該複合ナノ微粒子を１０ｖｏｌ．％の含有率で分散させたナノコンポジット材料は、Ａｇが添加されていないＩＴＯナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料の約３倍の負の異常分散性を有することがわかる。
【００４０】
図５は、市販のＩＴＯナノ微粒子の含有率とナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）との関係を示すグラフである。図５において、ＩＴＯナノ微粒子を市販のポリオレフィン系樹脂に分散させ、硬化させて得たナノコンポジット材料の実測データから算出したΔＰｇＦの、ＩＴＯナノ微粒子の含有率（ｗｔ．％）ごとのプロット５１と、前記式（１）にて概算した値を用いたグラフ５０とが示されている。分散剤の影響等で、式（１）にて概算した値を用いたグラフ５０よりも、実測データに基づくプロット５１のほうが、少し異常分散性が大きくなっているが、プロット５１は、ほぼグラフ５０上に載っていることがわかる。したがって、実際にナノ微粒子の屈折率とその含有率とがわかれば、ナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）を、前記式（１）によりかなり正確に算出することができることがわかる。
【００４１】
すなわち、本開示のように、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子は、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有するので、この複合ナノ微粒子を用いることで、負の異常分散性（ΔＰｇＦ）が大きいナノコンポジット材料を提供することができる。
【００４２】
［１−３．効果］
以上のように、本実施の形態１において、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有する複合ナノ微粒子を提供することができるようになった。該複合ナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料からなる光学レンズは、色収差の補正性能が向上されており、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いた材料からなる光学レンズと比べて、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能であり、レンズ鏡筒の光学性能の向上に非常に有効である。
【００４３】
例えば、ナノ微粒子による散乱光の低減効果について、前記図４を用いて説明する。グラフ４０に示すとおり、従来のＩＴＯナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料の場合は、ΔＰｇＦを−０．１にするには、約１０ｖｏｌ．％のＩＴＯナノ微粒子を分散させなければならない。これに対し、グラフ４１に示すとおり、本実施の形態１のＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料の場合は、ΔＰｇＦを−０．１にするには、約３ｖｏｌ．％の複合ナノ微粒子を分散させればよく、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料の約１／３の量でよいことがわかる。すなわち、本開示のナノコンポジット材料により、散乱による光量のロスが従来の約１／３になるという効果が発現されることがわかる。
【００４４】
なお、本実施の形態１では、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を用いた場合の効果について説明したが、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有するナノ微粒子を用いると、同じ効果が得られることはいうまでもない。
【００４５】
したがって、本開示のように、４００ｎｍ近傍の短波長領域に吸収のあるＡｇ又はＡｕを用い、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子や、Ａｇ又はＡｕにＩＴＯが添加されている複合ナノ微粒子といった、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕとを含むナノ微粒子を、樹脂材料中に分散させてナノコンポジット材料とすることで、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いた材料よりも、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能であり、レンズ鏡筒の光学性能の向上に非常に有効な光学レンズを提供することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２について図６〜７を参照しながら説明する。
【００４７】
［２−１．構成］
［２−１−１．光学レンズの構成］
図６に、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図を示す。光学レンズ６００は、色収差の補正が可能なように、両凸ガラスレンズ６００ａと、本実施の形態２に係るナノコンポジット材料からなる光学レンズ６００ｂとのハイブリッドレンズである。色収差の補正のために、従来は複数のガラスレンズが必要であったが、このような構成のハイブリッドレンズは、それのみで色収差の補正ができるので、ダウンサイズが可能である。
【００４８】
図６では、ハイブリッドレンズの例を示しているが、別体のレンズと組み合わせても同一効果が得られることはいうまでもない。
【００４９】
図６に示す光学レンズ６００ｂ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６０と、該マトリックス６０中に分散された、ＩＴＯナノ微粒子６１とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とを含有する。
【００５０】
［２−１−２．ナノ微粒子］
ＩＴＯナノ微粒子６１とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とは、樹脂材料からなるマトリックス６０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６１、６２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６１、６２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６１、６２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。
【００５１】
本実施の形態２においてナノコンポジット材料に使用する、ＩＴＯナノ微粒子６１とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とからなる複数種のナノ微粒子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。
【００５２】
［２−１−３．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６０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６０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。
【００５３】
［２−２．作用］
［２−２−１．Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子の光学特性］
前記［非特許文献１］（図７に示す、Ａｇ及びＡｕの、波長と反射率との関係を示すグラフ）や前記［非特許文献２］に開示されているように、Ａｇ及びＡｕは４００ｎｍ近傍の短波長領域で吸収を有する。Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子をＩＴＯナノ微粒子と混合し、これを樹脂材料に分散させて製造したナノコンポジット材料は、実施の形態１に係るナノコンポジット材料と同様に、ＩＴＯの短波長領域での屈折率を低下させる効果がある。したがって、Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とＩＴＯナノ微粒子６１とを混合した複数種のナノ微粒子を樹脂材料６０に分散させて得られたナノコンポジット材料からなる、図６に示す光学レンズ６００ｂが、負の大きな異常分散性（ΔＰｇＦ）を有することは、いうまでもない。
【００５４】
ＩＴＯナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子との割合には、場合に応じて最適値があるが、目的とする光学レンズの透光性を考慮すると、ＩＴＯナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子における、Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子の含有率が、１０％以下、さらには１〜５％であることが有益である。ただし、樹脂材料の種類やＩＴＯの組成に合わせて、ＩＴＯの短波長領域での屈折率のみを大きく低下させることが可能な量のＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子を用いればよい。
【００５５】
［２−３．効果］
以上のように、本実施の形態２において、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有する、ＩＴＯナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子を提供することができるようになった。該複数種のナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料からなる光学レンズは、色収差の補正性能が向上されており、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いた材料からなる光学レンズと比べて、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能であり、レンズ鏡筒の光学性能の向上に非常に有効である。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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】
【００５９】
本開示は、デジタルスチルカメラ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】
【００６０】
１００    光学レンズ
１００ａ  両凸ガラスレンズ
１００ｂ  ナノコンポジット材料からなる光学レンズ
１０      樹脂材料からなるマトリックス
１１      ナノ微粒子
６００    光学レンズ
６００ａ  両凸ガラスレンズ
６００ｂ  ナノコンポジット材料からなる光学レンズ
６０      樹脂材料からなるマトリックス
６１      ＩＴＯナノ微粒子
６２      Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子
【図１】
2014129175.tif 000005
【図３】
2014129175.tif 000006
【図４】
2014129175.tif 000007
【図６】
2014129175.tif 000008
【図７】
2014129175.tif 000009
【図２】
2014129175.tif 000010
【図５】
2014129175.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月20日(2015.8.20)
【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】
樹脂材料に特殊な光学定数を有する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。
【０００３】
特許文献１は、アモルファスポリオレフィンあるいはメタクリル酸メチルとスチレンとの共重合体と、酸化インジウムスズ（以下、ＩＴＯともいう）とのナノコンポジット材料を開示している。
【０００４】
特許文献２は、媒体材料にＩＴＯ、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＢａＴｉＯ３のいずれか１つ以上を含む無機微粒子を分散させた混合体からなる光学素子を開示している。
【０００５】
一般的に光学ガラスの多くは、部分分散比（ＰｇＦ）とｄ線におけるアッベ数（νｄ）との間にほぼ直線関係が成り立つ。このような硝種は正常部分分散ガラス（ノーマルガラス）と呼ばれ、この直線関係から離れた硝種は異常部分分散ガラス（アブノーマルガラス）と呼ばれている。異常分散性（ΔＰｇＦ）の大きさは、ノーマルガラスの基準となる硝種Ｃ７（ｄ線における屈折率ｎｄ：１．５１、νｄ：６０．５、ＰｇＦ：０．５４）と硝種Ｆ２（ｎｄ：１．６２、νｄ：３６．３、ＰｇＦ：０．５８）とを結んで得られる標準線からの部分分散比の偏差で表わす。ＩＴＯはΔＰｇＦが−０．１６（文献値より算出）という非常に大きな負の異常分散性を有するので、樹脂材料とＩＴＯとのナノコンポジット材料から得られる光学レンズを用いることで、従来のレンズ鏡筒に比べて、コンパクトサイズで色収差の補正が可能なレンズ鏡筒を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０７４９０１号公報
【特許文献２】特開２００５−３１６１８６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】佐藤勝昭、金属の色の物理的起源：金属学会セミナー「金属材料と人間の共生−金属の色彩と質感の科学と工学−」、２００７．４．１７、ｐ．２
【非特許文献２】田中佑宜・鉢村浩徳・伊原学、金属ナノ粒子分散膜の塗布による半導体太陽電池の高効率化要因の検討、ＳＣＥＪ  ７５ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ（Ｋａｇｏｓｈｉｍａ，２０１０）、ｐ．６０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示は、負の異常分散性が非常に大きな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】
【０００９】
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、酸化インジウムスズとＡｇ又はＡｕとを含む
ことを特徴とする。
【００１０】
前記ナノ微粒子は、酸化インジウムスズにＡｇ又はＡｕが添加されてなる複合ナノ微粒子であるか、Ａｇ又はＡｕに酸化インジウムスズが添加されてなる複合ナノ微粒子であるか、酸化インジウムスズナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子であることが有益である。
【００１１】
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】
【００１２】
Ａｇ又はＡｕが有する吸収領域でＩＴＯの屈折率を低下させることで、ＩＴＯの負の異常分散性をさらに大きくすることができる。したがって、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕと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、色収差の補正性能が向上されており、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料からなる光学レンズと比べて、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図
【図２】実施の形態１における、ＩＴＯ薄膜の表面の走査型電子顕微鏡写真
【図３】実施の形態１における、ＩＴＯ薄膜を粉砕して得られたＩＴＯ微粒子の粒度分布を示すグラフ
【図４】実施の形態１における、ナノ微粒子の含有率とナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）との関係を示すグラフ
【図５】市販のＩＴＯナノ微粒子の含有率とナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）との関係を示すグラフ
【図６】実施の形態２における、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図
【図７】Ａｇ及びＡｕの、波長と反射率との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
なお、発明者らは、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。
【００１６】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１について図１〜５を参照しながら説明する。
【００１７】
［１−１．構成］
［１−１−１．光学レンズの構成］
図１に、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図を示す。光学レンズ１００は、色収差の補正が可能なように、両凸ガラスレンズ１００ａと、本実施の形態１に係るナノコンポジット材料からなる光学レンズ１００ｂとのハイブリッドレンズである。色収差の補正のために、従来は複数のガラスレンズが必要であったが、このような構成のハイブリッドレンズは、それのみで色収差の補正ができるので、ダウンサイズが可能である。
【００１８】
図１では、ハイブリッドレンズの例を示しているが、別体のレンズと組み合わせても同一効果が得られることはいうまでもない。
【００１９】
図１に示す光学レンズ１００ｂ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１０と、該マトリックス１０中に分散されたナノ微粒子１１とを含有する。該ナノ微粒子１１は、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕとを含む。
【００２０】
［１−１−２．ナノ微粒子］
ナノ微粒子１１は、樹脂材料からなるマトリックス１０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１１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１１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１１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。
【００２１】
本実施の形態１においてナノコンポジット材料に使用する、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕとを含むナノ微粒子１１は、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子であるか、Ａｇ又はＡｕにＩＴＯ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。複合ナノ微粒子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、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合化合物を、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。
【００２２】
本開示においては、スパッタ法を用い、得られた薄膜を粉砕することで複合ナノ微粒子を作製した一例を示す。
【００２３】
図２に、スパッタ法により作製したＩＴＯ薄膜の表面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図２より、このＩＴＯ薄膜は、粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍのＩＴＯナノ微粒子２０が集まった薄膜であることがわかる。このＩＴＯ薄膜をボールミルによって粉砕することで、図３の粒度分布グラフ３０で示されるＩＴＯナノ微粒子の粉体を得ることができる。
【００２４】
ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子は、例えば、前記と同様にスパッタ法により、ＩＴＯターゲットにＡｇ又はＡｕ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。
【００２５】
［１−１−３．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１０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１０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。
【００２６】
［１−２．作用］
［１−２−１．ナノ微粒子の光学特性］
本開示において、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子の光学特性は、スパッタ法により成膜した状態で、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。
【００２７】
前記複合ナノ微粒子の屈折率の測定結果と、比較例であるＡｇが添加されていないＩＴＯ薄膜の屈折率データ（ＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘ．ＩＮＦＯ−Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｄａｔａｂａｓｅからのデータ）とから、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子とＡｇが添加されていないＩＴＯ薄膜とについて、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）における屈折率ｎｇ、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、ＨＯＹＡ（株）の基準に基づく、正常部分分散ガラスの標準線として硝種Ｃ７（ｎｄ：１．５１、νｄ：６０．５、ＰｇＦ：０．５４）と硝種Ｆ２（ｎｄ：１．６２、νｄ：３６．３、ＰｇＦ：０．５８）との座標を通る直線を用い、ΔＰｇＦを算出した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2014129175.tif 000012
【００２９】
表１に示すように、Ａｇが有する吸収領域（４００ｎｍ近傍の短波長領域）でＩＴＯの屈折率を低下させることで、ＩＴＯの負の異常分散性をさらに大きくすることができることが確認された。
【００３０】
Ａｕも４００ｎｍ近傍の短波長領域で吸収が大きくなるので、Ａｇと同様に、ＩＴＯの屈折率を低下させる効果があり、ＩＴＯの負の異常分散性をさらに大きくすることができる。
【００３１】
前記ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子の組成比は、Ｉｎ：Ｓｎ：Ａｇ＝８９．９５：８．１５：１．８９であった。前記屈折率の測定には透過光を用いているので、屈折率の測定が可能であることは、複合ナノ微粒子が透光性を有することを示している。複合ナノ微粒子におけるＡｇ含有率が１０％を超えると、屈折率の測定ができないほど透光性が低下するので、実用的には、Ａｇ含有率が１０％以下、さらには１〜５％であることが有益である。
【００３２】
Ａｕも同様に、ＩＴＯにＡｕが添加されている複合ナノ微粒子におけるＡｕ含有率が１０％を超えると、屈折率の測定ができないほど透光性が低下するので、実用的には、Ａｕ含有率が１０％以下、さらには１〜５％であることが有益である。
【００３３】
［１−２−２．ナノコンポジット材料の光学特性］
樹脂材料からなるマトリックス１０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（ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣ、ΔＰｇｆ）を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2014129175.tif 000013
【００３５】
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１１の屈折率ｎ１、樹脂材料からなるマトリックス１０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１１の体積比ｋを用い、ローレンツの理論より、以下の式（１）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）
・・・（１）
【００３６】
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１０及びナノ微粒子１１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（１）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（１）でほぼ評価することができる。
【００３７】
ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子及びＡｇが添加されていないＩＴＯナノ微粒子の光学特性と、市販のポリオレフィン系紫外線硬化性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．％〜１００ｖｏｌ．％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ΔＰｇＦの変化を調べた。その結果を図４のグラフに示す。
【００３８】
ＩＴＯナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のグラフ４０、及びＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のグラフ４１から、いずれも、ナノ微粒子の含有率が増加するにしたがって、負の異常分散性（ΔＰｇＦ）が大きくなっていくことがわかる。いずれにおいても、ナノ微粒子の含有率を１０ｖｏｌ．％程度まで増加させると、ナノコンポジット材料のΔＰｇＦは急激に、ナノ微粒子のΔＰｇＦ（表１に示す値：−０．１６５４６）に近づき、その後は緩やかに大きくなる。このことから、ナノコンポジット材料のΔＰｇＦは、ナノ微粒子が有するΔＰｇＦに大きく依存することがわかる。
【００３９】
本開示のグラフ４１から明らかなように、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のΔＰｇＦは、該複合ナノ微粒子の含有率が２〜３ｖｏｌ．％程度のとき、Ａｇが添加されていないＩＴＯナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料のΔＰｇＦとほぼ同じとなり、該複合ナノ微粒子を１０ｖｏｌ．％の含有率で分散させたナノコンポジット材料は、Ａｇが添加されていないＩＴＯナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料の約３倍の負の異常分散性を有することがわかる。
【００４０】
図５は、市販のＩＴＯナノ微粒子の含有率とナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）との関係を示すグラフである。図５において、ＩＴＯナノ微粒子を市販のポリオレフィン系樹脂に分散させ、硬化させて得たナノコンポジット材料の実測データから算出したΔＰｇＦの、ＩＴＯナノ微粒子の含有率（ｗｔ．％）ごとのプロット５１と、前記式（１）にて概算した値を用いたグラフ５０とが示されている。分散剤の影響等で、式（１）にて概算した値を用いたグラフ５０よりも、実測データに基づくプロット５１のほうが、少し異常分散性が大きくなっているが、プロット５１は、ほぼグラフ５０上に載っていることがわかる。したがって、実際にナノ微粒子の屈折率とその含有率とがわかれば、ナノコンポジット材料の異常分散性（ΔＰｇＦ）を、前記式（１）によりかなり正確に算出することができることがわかる。
【００４１】
すなわち、本開示のように、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子は、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有するので、この複合ナノ微粒子を用いることで、負の異常分散性（ΔＰｇＦ）が大きいナノコンポジット材料を提供することができる。
【００４２】
［１−３．効果］
以上のように、本実施の形態１において、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有する複合ナノ微粒子を提供することができるようになった。該複合ナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料からなる光学レンズは、色収差の補正性能が向上されており、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いた材料からなる光学レンズと比べて、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能であり、レンズ鏡筒の光学性能の向上に非常に有効である。
【００４３】
例えば、ナノ微粒子による散乱光の低減効果について、前記図４を用いて説明する。グラフ４０に示すとおり、従来のＩＴＯナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料の場合は、ΔＰｇＦを−０．１にするには、約１０ｖｏｌ．％のＩＴＯナノ微粒子を分散させなければならない。これに対し、グラフ４１に示すとおり、本実施の形態１のＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を含有するナノコンポジット材料の場合は、ΔＰｇＦを−０．１にするには、約３ｖｏｌ．％の複合ナノ微粒子を分散させればよく、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料の約１／３の量でよいことがわかる。すなわち、本開示のナノコンポジット材料により、散乱による光量のロスが従来の約１／３になるという効果が発現されることがわかる。
【００４４】
なお、本実施の形態１では、ＩＴＯにＡｇが添加されている複合ナノ微粒子を用いた場合の効果について説明したが、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有するナノ微粒子を用いると、同じ効果が得られることはいうまでもない。
【００４５】
したがって、本開示のように、４００ｎｍ近傍の短波長領域に吸収のあるＡｇ又はＡｕを用い、ＩＴＯにＡｇ又はＡｕが添加されている複合ナノ微粒子や、Ａｇ又はＡｕにＩＴＯが添加されている複合ナノ微粒子といった、ＩＴＯとＡｇ又はＡｕとを含むナノ微粒子を、樹脂材料中に分散させてナノコンポジット材料とすることで、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いた材料よりも、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能であり、レンズ鏡筒の光学性能の向上に非常に有効な光学レンズを提供することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２について図６〜７を参照しながら説明する。
【００４７】
［２−１．構成］
［２−１−１．光学レンズの構成］
図６に、ナノコンポジット材料、該ナノコンポジット材料からなる光学レンズ、及び該光学レンズを用いたハイブリッドレンズの断面模式図を示す。光学レンズ６００は、色収差の補正が可能なように、両凸ガラスレンズ６００ａと、本実施の形態２に係るナノコンポジット材料からなる光学レンズ６００ｂとのハイブリッドレンズである。色収差の補正のために、従来は複数のガラスレンズが必要であったが、このような構成のハイブリッドレンズは、それのみで色収差の補正ができるので、ダウンサイズが可能である。
【００４８】
図６では、ハイブリッドレンズの例を示しているが、別体のレンズと組み合わせても同一効果が得られることはいうまでもない。
【００４９】
図６に示す光学レンズ６００ｂ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６０と、該マトリックス６０中に分散された、ＩＴＯナノ微粒子６１とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とを含有する。
【００５０】
［２−１−２．ナノ微粒子］
ＩＴＯナノ微粒子６１とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とは、樹脂材料からなるマトリックス６０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６１、６２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６１、６２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６１、６２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。
【００５１】
本実施の形態２においてナノコンポジット材料に使用する、ＩＴＯナノ微粒子６１とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とからなる複数種のナノ微粒子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。
【００５２】
［２−１−３．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６０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６０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。
【００５３】
［２−２．作用］
［２−２−１．Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子の光学特性］
前記［非特許文献１］（図７に示す、Ａｇ及びＡｕの、波長と反射率との関係を示すグラフ）や前記［非特許文献２］に開示されているように、Ａｇ及びＡｕは４００ｎｍ近傍の短波長領域で吸収を有する。Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子をＩＴＯナノ微粒子と混合し、これを樹脂材料に分散させて製造したナノコンポジット材料は、実施の形態１に係るナノコンポジット材料と同様に、ＩＴＯの短波長領域での屈折率を低下させる効果がある。したがって、Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子６２とＩＴＯナノ微粒子６１とを混合した複数種のナノ微粒子を樹脂材料６０に分散させて得られたナノコンポジット材料からなる、図６に示す光学レンズ６００ｂが、負の大きな異常分散性（ΔＰｇＦ）を有することは、いうまでもない。
【００５４】
ＩＴＯナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子との割合には、場合に応じて最適値があるが、目的とする光学レンズの透光性を考慮すると、ＩＴＯナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子における、Ａｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子の含有率が、１０％以下、さらには１〜５％であることが有益である。ただし、樹脂材料の種類やＩＴＯの組成に合わせて、ＩＴＯの短波長領域での屈折率のみを大きく低下させることが可能な量のＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子を用いればよい。
【００５５】
［２−３．効果］
以上のように、本実施の形態２において、ＩＴＯナノ微粒子に比べて非常に大きな負の異常分散性（ΔＰｇＦ）を有する、ＩＴＯナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕナノ微粒子とからなる複数種のナノ微粒子を提供することができるようになった。該複数種のナノ微粒子を用いたナノコンポジット材料からなる光学レンズは、色収差の補正性能が向上されており、従来のＩＴＯナノ微粒子を用いた材料からなる光学レンズと比べて、レンズ鏡筒のさらなるサイズダウンが可能であるほか、透明性の向上や、ナノ微粒子による散乱光の低減が可能であり、レンズ鏡筒の光学性能の向上に非常に有効である。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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】
【００５９】
本開示は、デジタルスチルカメラ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】
【００６０】
１００    光学レンズ
１００ａ  両凸ガラスレンズ
１００ｂ  光学レンズ
１０      マトリックス
１１      ナノ微粒子
６００    光学レンズ
６００ａ  両凸ガラスレンズ
６００ｂ  光学レンズ
６０      マトリックス
６１      ＩＴＯナノ微粒子
６２      Ａｇナノ微粒子又はＡｕ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、酸化インジウムスズとＡｇ又はＡｕとを含む、光学レンズ。
【請求項２】
前記ナノ微粒子は、酸化インジウムスズにＡｇ又はＡｕが添加されてな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３】
前記ナノ微粒子は、Ａｇ又はＡｕに酸化インジウムスズが添加されてな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、酸化インジウムスズナノ微粒子とＡｇナノ微粒子又はＡｕ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。
【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７】
2014129175.tif 000014
【図１】
2014129175.tif 000015
【図２】
2014129175.tif 000016
【図３】
2014129175.tif 000017
【図４】
2014129175.tif 000018
【図５】
2014129175.tif 000019
【図６】
2014129175.tif 000020
【国際調査報告】
2014129175.tif 000021
2014129175.tif 000022
2014129175.tif 000023