(57)【要約】      （修正有）【課題】光散乱性も含めた光学特性、耐熱性および成形性に優れた材料を提供する。【解決手段】一般式（１）で表される構造を有するラダー型ポリシルセスキオキサン、および一般式（２）で表される（メタ）アクリレートのモノマーおよび/またはオリゴマーを含む。一般式（１）2004354547.tif 000007（R１、R２はアルキル基、アルケニル基およびアリール基から選ばれる同一あるいは異なる有機基である。）一般式（２）2004354547.tif 000008（R３は水素原子またはメチル基で、R４は炭素数１以上２５以下の飽和炭化水素残基、または多価アルコールと多塩基酸とで構成されるエステルの残基である。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式（１）で表される構造を有するラダー型ポリシルセスキオキサン、および一般式（２）で表される（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーを含むことを特徴とする光学素子形成用の有機無機複合材料。
一般式（１）
【化１】
2004354547.tif 000005
（Ｒ１、Ｒ２はアルキル基、アルケニル基およびアリール基から選ばれる同一あるいは異なる有機基で、かつアルキル基の含有量が７０％以下で、ｎは平均重合度を表す正の整数である。）
一般式（２）
【化２】
2004354547.tif 000006
（Ｒ３は水素原子またはメチル基で、Ｒ４は炭素数１以上２５以下の飽和炭化水素残基、または多価アルコールと多塩基酸とで構成されるエステルの残基で、ｍは１以上１２以下の整数である。）
【請求項２】
前記ポリシルセスキオキサンが、一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２がメチル基、フェニル基、アクリレートアルキル基および（メタ）アクリレートアルキル基から選ばれる同一あるいは異なる有機基を有することを特徴とする請求項１記載の光学素子形成用の有機無機複合材料。
【請求項３】
前記ポリシルセスキオキサンが、一般式（１）において、ｎが３以上２０以下であることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子形成用の有機無機複合材料。
【請求項４】
前記有機無機複合材料が光重合開始剤を含有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子形成用の有機無機複合材料。
【請求項５】
（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーの合計量１００重量部に対して、ラダー型ポリシルセスキオキサンの含有量は５重量部以上１０００重量部以下であることを特徴とする請求項１記載の光学素子形成用の有機無機複合材料。
【請求項６】
請求項１から５記載のいずれかの有機無機複合材料で形成されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカメラ等の撮像光学系、表示デバイス等の投影光学系、画像表示装置等の観察光学系、光磁気ディスクドライブ等のレーザ光学系、導波路などに用いる光学素子、およびそのような光学素子の形成に適した有機無機複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子には、最も重要な基本性能として用いられる光学系の使用波長域において高い光透過性を有することが要求される。さらに用いられる光学系の種類、光学性能、形状などの要件によって、光学素子には高屈折率性、低複屈折性、耐熱性、耐環境性、耐溶剤性、高硬度、成形性などが要求されてくる。
【０００３】
従来、これら光学素子としては、いわゆる光学ガラスを研削・研磨加工したあるいは低融点ガラスを高温で圧縮成形したガラス製の光学素子、熱可塑性樹脂を射出成形したあるいはエネルギー硬化型樹脂を成形しつつ熱や光で重合した樹脂製の光学素子が一般的に用いられてきた。
【０００４】
また近年、光学素子用の材料として無機化合物と有機化合物を用いた有機無機複合材料からなる光学素子が提案されてきた。このような光学素子用の有機無機複合材料としては、有機成分としてのフロロ炭化水素基を有するポリシロキサン樹脂と無機成分としての平均粒径３０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを含むポリシロキサン樹脂組成物を含む無機有機複合材料が特許文献１に挙げられる。
【０００５】
この無機有機複合材料は、低屈折率を与えるフロロ炭化水素基を可能な限り凝集構造を発現させることなくポリシロキサン樹脂中に均一に分布させることで、低屈折率で低い屈折率分散性を有する。この無機有機複合材料を乾燥させて溶媒を除去して、付形し、加熱硬化して光学素子となることが記載されている。
【０００６】
一方、ラダー型ポリシルセスキオキサンを含む樹脂組成物としては、（メタ）アクリレート官能基を有するラダー型ポリシルセスキオキサン、（メタ）アクリレートおよび光重合開始剤からなる紫外線硬化性の樹脂組成物が特許文献２に挙げられる。
この樹脂組成物は、特定のアクリル官能基を有するラダー型ポリシルセスキオキサンと特定の多官能性ポリアクリレートおよび光重合開始剤とを併用することで、高硬度、耐表面損傷性、耐熱性など優れる硬化皮膜となることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１―４０２１５号公報
【特許文献２】特開平３−２８１６１６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような、光学ガラスを研削・研磨加工したガラス製の光学素子においては、その素子の光学有効面を収差補正性能の優れる非球面形状に加工することが難しい、あるいは加工に時間がかかるので量産にはむかないという欠点がある。また低融点ガラスを高温で押圧成形したガラス製の光学素子においては、その素子の光学有効面を非球面形状に加工することが容易であり低複屈折で耐環境性などに優れる利点はあるものの、大口径あるいは大偏肉形状の成形が難しい、あるいは成形機および金型が高価であるなど成形性等に欠点がある。
【０００９】
また、熱可塑性樹脂あるいはエネルギー硬化型樹脂からなる樹脂製の光学素子においては、大口径あるいは複雑形状に成形できる成形性や量産性に優れる利点があるものの、温度や湿度によって形状や光学特性が大きく変化してしまうので耐環境性や、耐熱性あるいは耐溶剤性などに問題がある。
【００１０】
また、近年、提案されてきた各種特許文献に記載の有機無機複合材料からなる光学素子あるいは硬化皮膜においては、複雑形状に成形できる成形性、透明性、耐水性、耐薬品性などに優れ、比較的簡単に量産できる利点はあるもの、得られた光学素子あるいは硬化皮膜は光学性能の要素の１つである光散乱性が劣るという問題点がある。
【００１１】
光散乱性とは、光学素子内部における光の散乱の強度を評価するものであり、光散乱性が悪い、つまり散乱光の強度が大きい光学素子では仮にその光学素子の収差がゼロであっても光学素子を透過した光による像がぼやけてしまい、優れた光学素子とはいえない。光散乱性は、光学素子を構成する材料自身に起因するもので、光学素子内部が光学的  （すなわち屈折率、透過率）に均一でない場合に光が散乱してしまうことによる。
【００１２】
従来、光学系の使用波長より小さい粒子状の不均一成分を含んだ光学素子の場合、小さい不均一成分は光学性能に影響を与えないと考えられており、およそ４００〜８００ｎｍが使用波長域である白色光学系の光学素子として、１００ｎｍ、あるいは３０ｎｍ程度の不均一成分であるナノ粒子を無機成分として含む有機無機複合材料からなる光学素子が提案されてきた。
【００１３】
したがって、特許文献１にあるように、フッ素変性ポリシロキサン樹脂に平均粒径が０．１ミクロン以下、より好ましくは平均粒径が１０〜４０ｎｍの範囲のコロイダルシリカを含む有機無機複合材料が光学材料として提案され光学素子が製造されている。
【００１４】
しかし、このように光学系の使用波長より小さい不均一成分が多量に光学素子内部に存在すると、プリズムあるいは導波路など光学素子単体内での光路長が長い光学素子、あるいは顕微鏡や高画素デジタルカメラなど光学素子自身に高性能な光学性能が要求される光学系の光学素子においては、散乱光の大きさが問題になってしまう。
【００１５】
また、特許文献２に示されるようなハードコート、防汚膜や撥水コートなどの薄い硬化皮膜を作製するためのコーティング組成物では、いわゆるバルク形状（塊状）であるレンズやプリズム等の光学素子に類似の硬化体を得ることは難しく、バルク形状の硬化体を製造する際の硬化中あるいは硬化後に該硬化体にクラックが入ったり割れたりしてしまう。
【００１６】
本発明は、前記のような問題点を解決し、光散乱性も含めた光学特性および成形性に優れた光学素子およびそのような光学素子を形成するための有機無機複合材料を提供することを課題とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子形成用の有機無機複合材料は、下記の一般式（１）で表される構造を有するラダー型ポリシルセスキオキサン、および一般式（２）で表される（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーを含むことを特徴とする。
一般式（１）
【００１８】
【化３】
2004354547.tif 000002
【００１９】
（Ｒ１、Ｒ２はアルキル基、アルケニル基およびアリール基から選ばれる同一あるいは異なる有機基で、かつアルキル基の含有量が７０％以下で、ｎは平均重合度を表す正の整数である。）
一般式（２）
【００２０】
【化４】
2004354547.tif 000003
【００２１】
（Ｒ３は水素原子またはメチル基で、Ｒ４は炭素数１以上２５以下の飽和炭化水素残基、または多価アルコールと多塩基酸とで構成されるエステルの残基で、ｍは１以上１２以下の整数である。）
また、本発明の光学素子は、上記有機無機複合材料から形成されたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の光学素子形成用の有機無機複合材料は、無機成分のラダー型ポリシルセスキオキサンと、有機成分の（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーとが分子レベルもしくはナノスケールレベルで混合され複合化されたものであり、特許文献１に記載するような平均粒径３０〜１００ｎｍのコロイダルシリカのような屈折率を不均一あるいは透過率を不均一にする成分を含んでいない、つまり無機成分と有機成分に明確な界面を生じさせる粒子のような不均一な成分を含んでいない材料である。したがってこの有機無機複合材料から形成されたバルク形状の光学素子であっても、無機成分と有機成分に界面を生じさせないので、屈折率あるいは透過率が不均一にならない。
【００２３】
本発明の光学素子の形成用に用いられる有機無機複合材料の無機成分のラダー型ポリシルセスキオキサンは、一般式（１）で表される構造を有する。式中のＲ１、Ｒ２は、アルキル基、アルケニル基およびアリール基から選ばれる同一あるいは異なる有機基である。アルキル基としてはメチル基、エチル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基などを挙げることができる。アルケニル基としては、アシル基、ビニル基、イソプロペニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などを挙げることができる。アリール基としてはフェニル基、スチリル基などを挙げることができる。好ましくはメチル基、フェニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基である。
【００２４】
また、無機成分の一般式（１）のラダー型ポリシルセスキオキサンがの有機成分と均一に混合し、無機成分と有機成分に明確な界面が存在しないようにするために、置換基Ｒ１、Ｒ２中に含まれるアルキル基の含有量が７０％以下とする。アルキル基の含有量が７０％を超えると無機成分のポリシルセスキオキサンと有機成分であるアクリレートあるいはメタアクリレート（以下、両者を含めて（メタ）アクリレートと記載）との相溶性が悪くなり、無機成分と有機成分とは均一に混合しなくなって散乱光の大きさが増大して光散乱性が悪化する。また、同様の理由で一般式（１）の平均重合度ｎは３以上２０以下が好ましい。より好ましくはが４以上１４以下である。ｎが２０を超えるとポリシルセスキオキサン分子の大きさが３０ｎｍ程度まで大きくなり、コロイダルシリカのナノ粒子とほぼ同じ大きさになってしまい、散乱光の大きさが増大して光散乱性が悪化する。一方、ｎが３より小さいとポリシルセスキオキサンを含有する効果が出ない。
【００２５】
一般式（１）のラダー型ポリシルセスキオキサンは、１種類あるいは複数種類の３官能シランの加水分解反応と縮重合反応を経て合成される。３官能シランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、トリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどを挙げることができる。
【００２６】
本発明の光学素子の形成用に用いられる有機無機複合材料の有機成分は、一般式（２）で表される単官能あるいは多官能の（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーであり、１種類あるいは複数種類を混合して得たものを用いても良い。式中のＲ３は水素原子またはメチル基である。また式中のＲ４は炭素数１以上２５以下の飽和炭化水素残基、または多価アルコールと多塩基酸とで構成されるエステルの残基であり、無機成分としてのラダー型ポリシルセスキオキサンと完全に均一に相溶するように選択する。Ｒ４の炭素数は好ましくは１以上１２以下である。炭素数が大きくなるにつれてラダー型ポリシルセスキオキサンを含む効果が小さくなるので、両成分の相溶性、加工性あるいは物性値など特性が所望の範囲内を満たす中で、できるだけＲ４の炭素数が少ない方が好ましい。またｍは１以上１２以下の整数であり、好ましくは１以上３以下の整数である。
【００２７】
（メタ）アクリレートの具体例としては、メチルメタクリルレート、ベンジルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、メタクリル酸、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジメチルロールトリシクロデカンジアクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリメチルプロパントリメタクリレートなどを挙げることができる。
【００２８】
本発明の光学素子の形成用に用いられる有機無機複合材料は、有機成分の（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーの合計量１００重量部に対して、無機成分であるラダー型ポリシルセスキオキサンの含有量は５重量部以上１０００重量部以下が好ましく、より好ましくは１０重量部以上２５０重量部以下である。ラダー型ポリシルセスキオキサンの含有量が５重量部より少ないとポリシルセスキオキサンを含有する効果が出ない。また１０００重量部より多いと有機成分であるアクリレートあるいはメタアクリレートとの相溶性が悪くなり、散乱光の大きさが増大して光散乱性が悪化する。
【００２９】
有機無機複合材料からなる光学素子の製造方法としては、３官能アルコキシシランと水および必要に応じてメタノールやエタノールなどの希釈溶剤と、硝酸や塩酸などの酸性触媒とを混合し、３官能アルコキシシランを加水分解反応させた後、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液などの塩基性触媒でｐＨを塩基性にして重縮合反応させてラダー型ポリシルセスキオキサンを合成する。合成したラダー型ポリシルセスキオキサンを酸洗浄、濃縮、再沈、乾燥などの操作してラダー型ポリシルセスキオキサンのゲルあるいは紛体を得る。次にラダー型ポリシルセスキオキサンのゲルあるいは紛体と、有機成分の（メタ）アクリレートのモノマーおよび／またはオリゴマーと、有機成分の（メタ）アクリレートのアクリロイル基、メタクリロイル基およびラダー型ポリシルセスキオキサンのビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などの重合性有機基を重合させるためのベンゾフェノンや１―ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどの光重合開始剤あるいはアゾビス―ｉ―ブチロニトリルやアゾビスメチルブチロニトリルなどの熱重合開始剤を混合して有機無機複合材料の組成物（以下、有機無機複合材料組成物と言う）を得る。この有機無機複合材料組成物を所望の形状に成形できる光学素子成形型に入れて、成形型により形状を整え、前記重合開始剤に対応して紫外線などの光照射あるいはオーブンなどの加熱によって硬化させて有機無機複合材料からなる光学素子を得る。
【００３０】
ラダー型ポリシルセスキオキサンの重合度は、酸性触媒および塩基性触媒の種類や濃度、加水分解反応および重縮合反応の温度や時間によって調整する。
【００３１】
また、３官能アルコキシシランを１種類用いるに代えて複数種類用いる場合は、それぞれの加水分解反応の反応速度が混合した種類により大きく異なることがあるので、別々に加水分解反応を起こした後に混ぜたり、あるいは時間差をもって順次に添加するなどの工夫をすることで、一般式（１）で表されるラダー型ポリシルセスキオキサンの置換基Ｒ１、Ｒ２の分布に偏りのないランダムな配置をとるようにする。
【００３２】
このようにして得られた有機無機複合材料からなる光学素子は、コロイダルシリカ、即ち無機成分と有機成分に明確な界面を生じさせるような成分を含んでいないため、光学的に均一であり光散乱性、光透過率に優れるばかりでなく、有機成分と無機成分との相互作用により、耐熱性の向上、熱膨張率の低下などの熱的特性の向上が得られる。
【００３３】
本発明の光学素子の成形方法の例を図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、両面凸形状の光学素子の成形方法の一つの例に用いる金型を示す図である。
【００３５】
この金型は、金属製下型１、フランジ部２ａを備えた紫外線透過ガラス製上型２、リング状の金属製胴型３からなっており、金属製下型１と紫外線透過ガラス製上型２の各外周面は金属製胴型３の内周面と嵌合できるようになっている。ガラス製上型２のフランジ部２ａは、金属製胴型３の上面に当接して係止される。下型１は胴型３内を上下移動するように、駆動手段（図示せず）に接続された駆動ユニットロッド１ａに取り付けられており、下型１と上型２との対向する各面と胴型３の内周面とで光学素子形成用のキャビティー４が形成されている。金属製胴型３の一部に有機無機複合材料組成物をキャビティー４内に注入するための注入口５と、注入された有機無機複合材料組成物が、光学素子の容量より余分になった分（余分量）としてあふれ出てくる排出口６が設けてある。金属製下型１と紫外線透過ガラス製上型２には、成形した光学素子の光学有効面を形成するために、それぞれ成形用光学面７ａ、７ｂが設けてある。
【００３６】
金属製下型１と紫外線透過ガラス製上型２を金属製胴型３に嵌合し、下型１を第一段階の所定の高さまで上昇して金型を閉じ、キャビティー４を形成した後、有機無機複合材料組成物を注入口５より注入してキャビティー４内に充填していく。このときキャビティー４内を負圧にしておくと、有機無機複合材料組成物の注入時の気泡の巻き込みや空気残りを防ぐことができる。排出口６から注入された、光学素子の成形に必要な量を超えた余分な量（余分量）の有機無機複合材料組成物があふれ出て来た時点で有機無機複合材料組成物の注入を止める。次いで金属製下型１を上方に移動させ、注入口５および排出口６をシールして下型１を第二段階の高さにする。次に紫外線透過ガラス製上型２の上方より紫外線を照射し有機無機複合材料組成物を硬化させる。このとき硬化にともなう収縮にあわせて金属製下型１を上方にゆっくりと移動させる。収縮に連動させて下型１を上昇することで硬化後の光学素子の内部応力を低減できる。有機無機複合材料組成物が十分に硬化した後、金属製下型１と紫外線透過ガラス製上型２をそれぞれ光学素子から離型して移動させて金型を開いて、有機無機複合材料からなる光学素子を取り出す。
【００３７】
有機無機複合材料が紫外線によって硬化しないタイプである場合は、上記の方法のキャビティー４内に有機無機複合材料組成物を充填し、注入口５および排出口６をシールし、下型１をさらに上動させて各型の成形用光学面７ａ、７ｂを前記有機無機複合材料組成物に転写した後に、この有機無機複合材料組成物に対して下型１側から加圧をしつつ、金型ごと加熱器に投入するかあるいはガラス製上型２の上方よりハロゲンランプから熱線を照射するなどして熱エネルギーを供給して有機無機複合材料組成物を硬化させて有機無機複合材料からなる光学素子を得ることができる。
【００３８】
図２は有機無機複合材料からなる光学素子の一例を示す図である。
【００３９】
有機無機複合材料からなる光学素子８は、光学有効面９ａ、９ｂとリング状の保持部１０を有する両凸面のレンズである。光学有効面９ａ、９ｂはいずれも光軸１１に対して回転対称であり、光学有効面９ａは球面、光学有効面９ｂは非球面である。光学素子８は保持部１０において光学素子保持枠（図示せず）にて固定される。なおリング状の保持部１０の平面部分と光学有効面９ａ、９ｂとの接続部分は、型成形面の転写性が該接続部分の形状により困難な場合があるので、前記平面部分と光学有効面９ａ、９ｂとの間の移動領域として、リング状の非光学有効面を設けても良い。
【００４０】
図３は有機無機複合材料からなる光学素子の別の一例を示す図である。
【００４１】
有機無機複合材料からなる光学素子１２は、６面体形状をしており、外周の隣接する３面は光学有効面１３ａ、１３ｂ、１３ｃであり、また他の対向する２平面には保持部１４を有する自由曲面プリズムである。光学有効面１３ａ、１３ｂ、１３ｃはいずれも非軸対照の自由曲面である。光学素子１２は保持部１４において光学素子保持枠（図示せず）にて固定される。
【００４２】
【実施例】
以下に、本発明を適用して光学素子を製作した実施例、本発明を適用せずに光学素子を製作した比較例とを説明する。
光学素子の評価方法は以下のようにして行った。
（成形性）
φ３０ｍｍで厚さ３ｍｍの平行平面を有する光学素子を金型を用いて成形した時の、光学有効面の外観および形状を肉眼にて評価した。外観にハガレ、シワ、クラックがなく、金型の成形用光学面の転写性が高いものを合格、それ以外を不合格とした。
（光透過率）
上記成形性の評価に用いた平行平面を有する光学素子について、分光光度計Ｕ−４１００（日立製作所製）を用いて４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の分光透過率を測定した。このうち５００ｎｍと７００ｎｍの透過率について評価した。表面反射を含んでいるので波長が短いほど透過率は低下する傾向にあるが、８５％以上あれば通常の撮像光学系、表示デバイスの投影光学系や画像表示装置の観察光学系に用いる光学素子として合格レベルである。
（光散乱性）
上記成形性の評価に用いた平行平面を有する光学素子について、上記光透過率の評価に用いた分光光度計Ｕ−４１００（日立製作所製）を用いて、透過光の光軸以外の方向に散乱されている散乱光を積分球を用いて集光して散乱光の強度を測定した。単位光路長あたりの各波長の透過率を１００としたときの相散乱光の相対強度を求めた。このうち５００ｎｍと７００ｎｍの散乱光の強度を評価した。散乱光は波長が短いほど増加する傾向にあるが、５００ｎｍでは３０×１０−４以下、７００ｎｍでは２０×１０−４以下あれば光散乱強度が低いといえ、光散乱性に優れるレベルである。
【００４３】
〔実施例１〕
（ラダー型ポリシルセスキオキサンの合成）
フェニルトリメトキシシラン９９ｇと０．１Ｎ規定硝酸７２ｇを２５℃にて１時間攪拌し、この溶液にメチルトリメトキシシラン６８ｇを加えて２５℃にて１時間攪拌した。さらにこの溶液にメチルイソブチルケトン６００ｇと、炭酸水素ナトリウム５．３ｇおよび純水３００ｇからなる混合溶液を添加して２５℃にて６時間攪拌した。その後この攪拌した溶液に１Ｎ塩酸５５ｇを添加して濃縮、メタノール添加によるによる再沈、加熱して溶剤を乾燥除去する工程を経て、一般式（１）中のＲ１、Ｒ２がそれぞれフェニル基とメチル基であるラダー型ポリシルセスキオキサンを得た。
【００４４】
（光学素子の製造）
無機成分の上記ラダー型ポリフェニルシルセスキオキサン１０ｇと、有機成分であるメチルメタクリルレート１０ｇと、紫外線硬化剤であるイルガキュアー１４９（Ｒ）（長瀬産業社）０．１ｇとを混合し攪拌して有機無機複合材料組成物を得た。この有機無機複合材料組成物を、φ３０ｍｍ肉厚３ｍｍの平行平面板を得るための金型に充填して、１ｍｗ／ｃｍ２の紫外線を２４時間照射して有機無機複合材料組成物を硬化させ、この際、一方の型を有機無機複合材料の硬化収縮に対応させつつ移動して、有機無機複合材料からなる実施例１の平行平面板の光学素子を得た。
【００４５】
金型としては、図４に要部の断面図を示す金型を用いた。
【００４６】
金型３０は、ＳＵＳ製下型３１、上方にフランジ部を３２ａを備え紫外線透過するガラス製上型３２、リング状のＳＵＳ製胴型３３から構成されている。下型３１と上型３２の各対向する成形用光学面３１ａ、３２ｂは、平行平面板の光学有効面を成形するよう高い表面精度（Ｒｍａｘ０．０２μｍ以下）で研磨加工されると共に、各型の各外周面は、胴型３３の内周面３３ａに嵌合して摺動自在に形成されている。この下型３１と上型３２の各成形用光学有効面３１ａ、３２ｂと胴型３３の内周面３３ａとで形成される空間によって、光学素子を成形するキャビティ３４が形成される。また、下型３１の下面には駆動ロッド３１ｃが取り付けられて油圧シリンダやパルスモータ等の駆動源（不図示）に接続され、下型３１が胴型３３内で上下動の位置制御がされるようになっている。胴型３３の外周には、有機無機複合材料組成物をキャビティ３４内に注入するための注入口３５と、所望の平行平面板を得る際の余分量を排出するための排出口３６が形成されている。
【００４７】
成形にあたっては、上型３２を胴型３３に嵌合させて固定した後、下型３１を胴型３３の内周面３３ａに沿って上昇させ、成形用光学面３１ａ，３２ｂの間が第１段階の高さに達した時点でその上昇を停止する。次いで注入口３５からキャビティ３４内に有機無機複合材料組成物を充填するよう注入し、その後、金型３０の周囲を密閉して負圧雰囲気状態にして、駆動ロッド３１ｃを介して下型３１を更に上昇する。このとき下型３１の外周面で注入口３５および排出口３６を閉じる。そして、下型３１が第２段階の高さに達した時点で上昇を停止する。その後、上型３２の上方から上記強度の紫外線を所定時間照射すると共に、下型３１には駆動ロッド３１ｃを介してキャビティ３４側の向きに押圧力が作用するように制御し、前述のように有機無機複合材料組成物の硬化をさせるとともに硬化収縮に対応しつつ下型３１を下方から押圧して移動させ、該材料溶液の硬化収縮が停止する時点での前記下型３１と上型３２の各成形用光学面３１ａ、３２ｂの間隔が３ｍｍとなるように設定した成形を行って、前記平行平面板からなる光学素子を形成し、その後、金型３０の周囲の密閉を解除し、下型３１を下降するとともに上型３２を胴方３３から取り外して、成形された実施例１の光学素子を得ている。
【００４８】
実施例１の光学素子を前記評価方法に従って、成形性、光透過性、光散乱性を評価した。外観にハガレ、シワ、クラックがなく、金型の転写性は良好で成形性は合格であった。５００ｎｍの透過率は９１％、７００ｎｍの透過率は９２％であり、光透過性は良好であった。５００ｎｍの散乱光の相対強度は１０×１０−４、７００ｎｍの散乱光の強度は７×１０−４であり、光散乱性は良好であった。これらの結果を表１にまとめた。
【００４９】
〔実施例２〕
（ラダー型ポリシルセスキオキサンの合成）
フェニルトリメトキシシラン１９８ｇと、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン７５ｇおよび０．１Ｎ規定硝酸７２ｇを２５℃にて５時間攪拌し、この溶液にさらにメチルイソブチルケトン６００ｇと、炭酸水素ナトリウム５．３ｇおよび純水３００ｇからなる混合溶液を添加して２５℃にて２０時間攪拌した。その後１Ｎ塩酸５５ｇを添加して濃縮、メタノールの添加による再沈、加熱して溶剤を乾燥除去する工程を経て、一般式（１）中のＲ１、Ｒ２のそれぞれがフェニル基とアクリロキシプロピル基であるラダー型ポリシルセスキオキサンを得た。
【００５０】
（光学素子の製造）
無機成分の上記ラダー型ポリフェニルシルセスキオキサン２ｇと、有機成分であるメタクリルレート９ｇと、ベンジルメタクリレート９ｇおよび紫外線硬化剤であるイルガキュアー（Ｒ）１４９（長瀬産業社）０．１ｇとを混合し攪拌して有機無機複合材料組成物を得た。この有機無機複合材料組成物を実施例１と同様の金型を用いて有機無機複合材料からなる実施例２の平行平面板の光学素子を得た。
【００５１】
実施例２の光学素子を実施例１と同様に評価した。これらの結果を表１にまとめた。成形性は合格であり、光透過性、光散乱性ともには良好であった。
【００５２】
〔実施例３〕
（ラダー型ポリシルセスキオキサンの合成）
３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン７５ｇと純水７２ｇを２５℃にて１時間攪拌し、この溶液にメチルトリメトキシシラン９６ｇを加え２５℃にて１時間攪拌した。この溶液にさらにメチルイソブチルケトン６００ｇと、炭酸水素ナトリウム５．３ｇおよび純水３００ｇからなる混合溶液を添加して２５℃にて１時間攪拌した。その後１Ｎ塩酸５５ｇを添加して濃縮、メタノール添加による再沈、加熱して溶剤を乾燥除去する工程を経て、  一般式（１）中のＲ１、Ｒ２のそれぞれがメチル基とアクリロキシプロピル基であるラダー型ポリシルセスキオキサンを得た。
【００５３】
（光学素子の製造）
無機成分の上記ラダー型ポリフェニルシルセスキオキサン１４ｇと、有機成分であるメタクリルレート３ｇと、イソボルニルメタクリレート２ｇと、トリメチルプロパントリメタクリレート１ｇおよび紫外線硬化剤であるイルガキュアー（Ｒ）１４９（長瀬産業社）０．１ｇとを混合し攪拌して有機無機複合材料組成物を得た。
【００５４】
この有機無機複合材料組成物を実施例１と同様の金型を用いて有機無機複合材料からなる実施例３の平行平面板の光学素子を得た。
【００５５】
実施例３の光学素子を実施例１と同様に評価した。これらの結果を表１にまとめた。成形性は合格であり、光透過性、光散乱性ともには良好であった。
【００５６】
〔比較例１〕
（ラダー型ポリシルセスキオキサンの合成）
メチルトリメトキシシラン１３６ｇと純水７２ｇを２５℃にて３時間攪拌し、この溶液にさらにメチルイソブチルケトン６００ｇと、炭酸水素ナトリウム５．３ｇおよび純水３００ｇからなる混合溶液を添加して２５℃にて１．５時間攪拌した。その後この溶液に１Ｎ塩酸５５ｇを添加して濃縮、メタノール添加による再沈、加熱して溶剤を乾燥除去する工程を経て、一般式（１）中のＲ１、Ｒ２がいずれもメチル基であるラダー型ポリシルセスキオキサンを得た。
【００５７】
（光学素子の製造）
無機成分の上記ラダー型ポリフェニルシルセスキオキサン１５ｇと、有機成分であるメチルメタクリルレート６ｇと、紫外線硬化剤であるイルガキュアー（Ｒ）１４９（長瀬産業社）０．１ｇを混合し攪拌して有機無機複合材料組成物を得た。
【００５８】
この有機無機複合材料の組成物をを実施例１と同様の金型を用いて有機無機複合材料からなる比較例１の平行平面板の光学素子を得た。
【００５９】
前記光学素子を実施例１と同様に評価した。外観にハガレ、シワ、クラックがなく、金型の転写性は良好で成形性は合格であった。また５００ｎｍの透過率は９１％、７００ｎｍの透過率は９２％であり、光透過性も良好であった。しかし５００ｎｍの散乱光の相対強度は２４８×１０−４、７００ｎｍの散乱光の強度は１４３×１０−４であり、光散乱性は悪かった。これは一般式（１）中のＲ１、Ｒ２の有機基中のアルキル基の含有量が７０％を超えて、ポリシルセスキオキサンとポリメタアクリレートとの相溶性が悪くなり、散乱光の大きさが増大したためである。これらの結果を表１にまとめた。
【００６０】
〔比較例２〕
無機成分として平均粒径１０〜２０ｎｍのシリカナノ粒子を３０重量％含有しているメチルエチルケトン溶液であるスノーテック（Ｒ）ＭＥＫ−ＳＴ（日産化学社）２０ｇに、有機成分であるトリメチルプロパントリアセテート３ｇとジメチロールトリシクロデカンジアクリレート３ｇ、紫外線硬化剤であるイルガキュアー（Ｒ）１４９（長瀬産業社）０．０６ｇを添加して混合し攪拌した。ｓの後、前記溶液からメチルエチルケトンを除去した有機無機複合材料組成物を得た。
【００６１】
前記有機無機複合材料組成物を実施例１と同様の金型を用いて有機無機複合材料からなる比較例２の平行平面板の光学素子を得た。
【００６２】
比較例２の光学素子を実施例１と同様に評価した。これらの結果を表１にまとめた。成形性および光透過性は合格であったが、光散乱性は悪かった。これはシリカナノ粒子とポリアクリレートとの間に明確な界面が存在するために散乱光の大きさが増大したためである。
【００６３】
【表１】
2004354547.tif 000004
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学素子形成用の有機無機複合材料を成形し硬化して得られた本発明の光学素子は、  屈折率、透過率などの光学的特性に不均一な部分がない。したがって本発明によれば光散乱性も含めた光学特性および成形性に優れた光学素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子を成形するための金型の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光学素子の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の光学素子の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の光学素子を成形するための金型の別な例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：金属製下型
２：紫外線透過ガラス製上型
３：金属製胴型
４：キャビティー
５：注入口
６：排出口
７ａ、７ｂ：光学有効面
８：光学素子
９ａ、９ｂ：成形用光学面
１０：保持部
１１：光軸
１２：光学素子
１３ａ、１３ｂ、１３、ｃ：光学有効面
１４：保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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