(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３（Ａは、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種、Ｂ１は、Ｉｎ、Ｙ、ＺｎおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種、Ｂ２は、ＴａおよびＮｂの少なくとも一方、ならびに、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種である。）で表されるペロブスカイト構造を有する酸化物を主成分とし、かつ副成分として少なくともＦｅおよびＣｕを含む、透光性セラミックからなるレンズ母材と、
前記レンズ母材の表面に形成される紫外線硬化樹脂からなる樹脂膜と
を備え、
前記透光性セラミック中のＦｅの含有量をｘとし、同じくＣｕの含有量をｙとするとき、３ｘ＋ｙが４０重量ｐｐｍ以下であり、
前記透光性セラミックが、波長６３３ｎｍの可視光の、試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が９０％以上であり、かつ波長３６５ｎｍの紫外線の、試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が６０％以上であり、
さらに、前記透光性セラミックが、可視光のｄ線（波長が５８７．５６ｎｍ）における屈折率が２．０１以上である
ことを特徴とする、ハイブリッドレンズ。
【請求項２】
前記樹脂膜を構成する前記紫外線硬化樹脂中に、平均粒径５０ｎｍ以下のセラミック粒子が分散されている、請求項１に記載のハイブリッドレンズ。
【請求項３】
前記紫外線硬化樹脂中に分散される前記セラミック粒子は、その主成分組成が、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３系、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系および酸化チタン系から選ばれる少なくとも１種である、請求項２に記載のハイブリッドレンズ。
【請求項４】
厚み３０μｍの前記樹脂膜を平板状の前記透光性セラミックの表面上に形成した、厚みが０．６ｍｍの平板状試料について、波長６３３ｎｍの可視光の内部透過率は９０％以上であり、前記樹脂膜についての可視光のｄ線（波長が５８７．５６ｎｍ）における屈折率は２．０１以上である、請求項３に記載のハイブリッドレンズ。
【請求項５】
前記レンズ母材は、球面レンズ形状を有する、請求項１ないし４のいずれかに記載のハイブリッドレンズ。
【請求項６】
当該ハイブリッドレンズは、非球面レンズを構成する、請求項５に記載のハイブリッドレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性セラミックと透光性を有する樹脂との接合により構成されるハイブリッドレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラ等に用いられる光学部品であるレンズには、ガラス材料、樹脂材料、単結晶、透光性セラミック等の材料が用いられている。特に、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の用途においては、光学系の小型化が急務であり、レンズの小型化もしくはレンズ枚数の削減が求められている。【０００３】
レンズ枚数を削減するための手段として、レンズ形状を非球面にすることが挙げられる。これは、非球面レンズは、球面レンズと比較して、そのレンズ材料の特性値を生かしながら球面収差等の種々の収差補正が可能となるからである。さらに、レンズ材料の屈折率を高くすることにより、レンズ自体を小型化することができる。【０００４】
非球面レンズを作製するには、ガラス材料、透光性セラミック等を用いたレンズ母材となる球面レンズ上に、非球面形状の透光性樹脂膜を積層、接合させると良い。この方法を用いれば、たとえレンズ母材の材料がモールド成形による非球面加工が不可能なものであっても、非球面レンズを作製することが可能である。この方法にて作製したレンズをハイブリッドレンズと言う。【０００５】
ここで、非球面のハイブリッドレンズを作製する一般的な方法について説明する。所望の非球面形状に対応する転写層を備える非球面金型に、一定量の紫外線硬化樹脂液を流し込み、その上に、レンズ母材の非球面にしようとする面を、金型との間隔を一定に保つように金型面に向けて固定し、レンズ母材側から紫外線を照射し、樹脂を硬化させる。この場合、紫外線はレンズ母材を透過して樹脂に照射されることになる。従来例として、特許文献１には、ガラス材料からなる球面レンズ上に非球面形状の紫外線硬化樹脂膜を積層した複合非球面レンズが開示されている。【０００６】
紫外線硬化樹脂以外の樹脂としては熱硬化樹脂があるが、この場合には、形成した非球面の寸法精度が比較的悪いという問題がある。また、加熱−冷却条件の精密な管理を必要とするため、量産性の観点からも好ましくない。したがって、前述の紫外線硬化樹脂が一般的に用いられる。【０００７】
また、レンズ母材および紫外線硬化樹脂の屈折率を高くすることができれば、ハイブリッドレンズの小型化が可能となり、光学系の小型化が促進される。特許文献２には、屈折率が２．０以上と高い、Ｂａ｛Ｓｎ，Ｚｒ（Ｍｇ，Ｔａ）｝Ｏ3系ペロブスカイト型酸化物からなる透光性セラミックが開示されている。なお、本明細書に記載の「屈折率」は、特に断りがない限り、可視光ｄ線（波長が５８７．５６ｎｍ）における屈折率のことを言う。【０００８】
しかしながら、特許文献１に代表されるようなガラスからなるレンズ材料は、一般に屈折率が２未満と低く、レンズの小型化に不利である。屈折率が２．００程度の高屈折率ガラス材料も存在するが、これらはレンズ母材として用いた場合、紫外線の透過率が悪いという問題がある。【０００９】
すなわち、紫外線硬化樹脂に向けて紫外線を照射する際、レンズ母材は場所によって肉厚が異なるため、樹脂液に到達する紫外線の強度が場所によって異なることになり、樹脂硬化度の場所依存性が生じる。これにより、硬化後の樹脂は均質性に欠けるものとなり、完成品となるハイブリッドレンズの光学特性、すなわち屈折率および透過率に場所依存性が生じるため、望ましくない。また、不均一な応力が発生し、クラックが生じることがある。【００１０】
一方、仮にレンズ母材の紫外線の透過率が十分高い場合は、レンズ母材の場所による肉厚差が多少あっても、樹脂の硬化にはほとんど影響しない。
【特許文献１】特公平６−９３０４３号公報
【特許文献２】特開２００４−７５５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、レンズ母材の材料として、屈折率が２．０１以上と高く、かつ紫外線の透過率の高い透光性セラミックを用いながら、光学特性の均質性に優れ、かつクラックの生じにくい、ハイブリッドレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るハイブリッドレンズは、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３（Ａは、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種、Ｂ１は、Ｉｎ、Ｙ、ＺｎおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種、Ｂ２は、ＴａおよびＮｂの少なくとも一方、ならびに、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種である。）で表されるペロブスカイト構造を有する酸化物を主成分とし、かつ副成分として少なくともＦｅおよびＣｕを含む、透光性セラミックからなるレンズ母材と、このレンズ母材の表面に形成される紫外線硬化樹脂からなる樹脂膜とを備え、上記透光性セラミック中のＦｅの含有量をｘとし、同じくＣｕの含有量をｙとするとき、３ｘ＋ｙが４０重量ｐｐｍ以下であり、また、透光性セラミックが、波長６３３ｎｍの可視光の、試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が９０％以上であり、かつ波長３６５ｎｍの紫外線の、試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が６０％以上であり、さらに、透光性セラミックが、可視光のｄ線（波長が５８７．５６ｎｍ）における屈折率が２．０１以上であることを特徴としている。【００１３】
本発明に係るハイブリッドレンズに備える樹脂膜は、これを構成する紫外線硬化樹脂中に、平均粒径５０ｎｍ以下のセラミック粒子が分散されているものであることが好ましい。【００１４】
上記紫外線硬化樹脂中に分散されるセラミック粒子は、その主成分組成が、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３系（Ａは、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種、Ｂ１は、Ｉｎ、Ｙ、ＺｎおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種、Ｂ２は、ＴａおよびＮｂの少なくとも一方、ならびに、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種である。）、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系および酸化チタン系から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。【００１５】
上述の場合、厚み３０μｍの上記樹脂膜を平板状の上記透光性セラミックの表面上に形成した、厚みが０．６ｍｍの平板状試料について、波長６３３ｎｍの可視光の内部透過率は９０％以上であり、樹脂膜についての可視光のｄ線（波長が５８７．５６ｎｍ）における屈折率は２．０１以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るハイブリッドレンズにおいて、レンズ母材は、球面レンズ形状を有していることが好ましい。【００１７】
また、本発明に係るハイブリッドレンズは、好ましくは、非球面レンズを構成する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、透光性セラミックからなるレンズ母材において、屈折率を２．０１以上と高く、かつ紫外線の透過率を高くすることができるので、光学特性の均質性に優れ、かつクラックの生じにくいハイブリッドレンズを得ることができる。【００１９】
したがって、本発明に係るハイブリッドレンズは、デジタルスチルカメラなどの光学装置において、レンズの小型化あるいはレンズ枚数の削減を可能とし、そのため、光学装置の小型化に寄与することができる。【００２０】
本発明に係るハイブリッドレンズに備える樹脂膜を構成する紫外線硬化樹脂中に、平均粒径５０ｎｍ以下のセラミック粒子が分散されていると、屈折率を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるハイブリッドレンズに備えるレンズ母材を構成する、透光性セラミックからなる球面レンズの一例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した球面レンズをレンズ母材として用いて構成したハイブリッドレンズを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  球面レンズ
２  樹脂膜
３  ハイブリッドレンズ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、本発明に係るハイブリッドレンズに備えるレンズ母材を構成する透光性セラミックの組成について説明する。【００２４】
透光性セラミックは、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３（Ａは、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種、Ｂ１は、Ｉｎ、Ｙ、ＺｎおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種、Ｂ２は、ＴａおよびＮｂの少なくとも一方、ならびに、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種である。）で表されるペロブスカイト構造を有する酸化物を主成分とし、かつ副成分として少なくともＦｅおよびＣｕを含んでいる。この透光性セラミック中のＦｅの含有量をｘとし、同じくＣｕの含有量をｙとするとき、３ｘ＋ｙが４０重量ｐｐｍ以下である。また、この透光性セラミックは、波長６３３ｎｍの可視光の、試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が９０％以上である。【００２５】
ここで、内部透過率とは、試料の理論透過率、および試料の実測値である直線透過率より、以下の式（１）〜（３）に従って求められるものである。【００２６】
内部透過率[％]＝直線透過率／理論透過率×１００        …（１）
理論透過率[％]＝（１−Ｒ）２  ／（１−Ｒ２）×１００    …（２）
Ｒ＝（ｎ−１）２／（ｎ＋１）２                          …（３）
ただし、式（３）において、Ｒは反射率を表し、ｎは屈折率を表す。【００２７】
すなわち、屈折率の大きい試料に大気中から光が侵入する際、界面にて屈折率の違いによる反射が必ず生じるため、実測値である直線透過率が１００％になることはない。理論透過率とは、このような屈折率の違いによる反射の影響を除去し、試料内部のみにおける透過率を１００％と仮定したときの透過率である。ここで、実測値である直線透過率の理論透過率に対する比をとることで、反射の影響を取り除いた試料内部の透過率のみを評価することができる。これらの反射は、必要に応じて反射防止膜の形成などにより大部分を除去することができる。したがって、試料の透過率については、反射の影響のない内部透過率で評価することが望ましい。【００２８】
また、本発明に係るハイブリッドレンズにおけるレンズ母材の材料として用いられる透光性セラミックは、波長３６５ｎｍの紫外線の、試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が６０％以上である。【００２９】
一般に、透光性材料は、波長が短くなるに従い、内部透過率が低下する傾向にある。しかし、上述のように、ＦｅとＣｕの含有量３ｘ＋ｙを４０重量ｐｐｍ以下に抑えるよう制御することにより、紫外線のような短波長の光の透過率も向上させることができる。【００３０】
ただし、Ｆｅの含有量を限りなく０に近くしても、Ｃｕの含有量が多いと、紫外線の内部透過率は悪くなる。ＦｅとＣｕとの関係が逆の場合もまた同じである。つまり、ＦｅとＣｕとの両方の含有量を同時に制御する必要がある。本発明では、透光性セラミックの紫外線の透過率の向上には、Ｆｅ含有量を３倍したものとＣｕ含有量の和を一定値以下に制御することが最も効果的であることを見出したのである。【００３１】
前述の３ｘ＋ｙを２０重量ｐｐｍ以下に制御した場合、波長が３６５ｎｍである紫外線の試料厚み０．６ｍｍにおける内部透過率が８０％以上となり、より好ましい。【００３２】
透光性セラミック中にＦｅやＣｕが存在すると、紫外線の内部透過率が悪くなる理由としては、結晶中の原子の一部を置換したＦｅイオンおよびＣｕイオンの固有吸収ピークのエネルギーが、紫外線のエネルギーにほぼ相当するためと考えられる。上述のように、ＣｕよりＦｅの方が紫外線に与える影響が３倍大きいわけであるが、この理由は定かではない。【００３３】
本発明では、透光性セラミックの主成分が、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３（Ａは、Ｂａ、ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種、Ｂ１は、Ｉｎ、Ｙ、ＺｎおよびＭｇから選ばれる少なくとも１種、Ｂ２は、ＴａおよびＮｂの少なくとも一方、ならびに、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種である。）で表されるペロブスカイト型酸化物であるため、紫外線の透過率と３ｘ＋ｙの相関がより強くなり、３ｘ＋ｙの制御の効果がより顕著になるものと考えられる。【００３４】
また、上述のようなペロブスカイト型酸化物を主成分とする透光性セラミックは、可視光のｄ線（波長が５８７．５６ｎｍ）における屈折率が２．０１以上と高い値を示す。このことはレンズを小型化するのに非常に有利である。【００３５】
次に、本発明に係るハイブリッドレンズにおけるレンズ母材を構成する透光性セラミックの製造方法について説明する。【００３６】
透光性セラミックの主成分としてのＡ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３で表されるペロブスカイト型酸化物については、特許文献２と実質的に同じ製造方法によって製造することができる。【００３７】
セラミック中に、ＦｅおよびＣｕは、通常、不純物として含まれている。セラミック中のＦｅ量およびＣｕ量を制御するためには、主として、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）}Ｏ３を合成するためのＢａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、Ｔａ２Ｏ５等の素原料に含まれるＦｅ量とＣｕ量とを、精製を繰り返す等して、予め抑えておくことが有効である。また、Ｆｅ量およびＣｕ量の異なる複数種類の素原料を用意し、これらを混合して用いることで、セラミック中のＦｅ量およびＣｕ量のばらつきを抑えることができる。【００３８】
また、セラミックの製造工程においてＦｅやＣｕの混入を防ぐことも重要である。たとえば、粉砕機の羽根などにＦｅやＣｕからなる材質を用いている場合などにおいては、羽根の摩耗によりＦｅやＣｕが混入しないよう、粉砕を強くしすぎない等の措置が重要である。【００３９】
次に、上述したような透光性セラミックを用いたハイブリッドレンズの構成および製造方法について説明する。【００４０】
本発明に係るハイブリッドレンズは、上述した透光性セラミックからなるレンズ母材の表面に、紫外線硬化樹脂からなる樹脂膜を形成することによって構成される。【００４１】
特に球面収差等の種々の収差補正に有利な非球面レンズを作製する場合は、球面加工した透光性セラミックをもってレンズ母材と構成し、その球面上に透光性の紫外線硬化樹脂からなる樹脂膜を形成し、非球面を形成する。セラミックは非球面加工が困難であるが、樹脂ならば金型に硬化前の樹脂液を流し込んでモールド成形することができるため、非球面加工が容易である。この透光性セラミックからなるレンズ母材とその上に形成された非球面の樹脂膜との複合体がハイブリッドレンズを形成する。【００４２】
樹脂に紫外線硬化樹脂を用いるため、熱硬化樹脂に特有の加熱−冷却工程が不要である。当然、温度管理の必要もなく、また熱膨張・収縮による応力発生によって生じるクラックおよび／または寸法誤差の問題もない。【００４３】
ただし、紫外線硬化樹脂の場合は、紫外線がレンズ母材を透過して樹脂液に照射されるため、前述のようにレンズ母材の紫外線の内部透過率が高いことが要求される。これは、レンズ母材の形状が、光軸付近と外周付近とで肉厚差がかなりある場合が多いためである。紫外線の内部透過率が低いと、レンズの光軸付近と外周付近とで樹脂の硬化速度がかなり異なってくるため、硬化後の樹脂膜が光学特性の均質性に乏しいものとなり、また樹脂膜にクラック不良が生じる。０．６ｍｍ厚のレンズ母材における波長３６５ｎｍの紫外線の内部透過率が６０％以上であると、レンズ母材が一般的な球面形状である場合、ほとんど前述のようなクラック不良の問題は生じない。特に、前記内部透過率が８０％以上であると、レンズ母材がたとえば曲率半径の小さい両凸レンズなどの特殊な形状であっても、樹脂膜のクラック不良を確実に防ぐことができる。【００４４】
また、紫外線硬化樹脂としては、主として、アクリレートモノマー、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、シリコーンアクリレート、ポリブタジエンアクリレートなどといったアクリル系モノマーやオリゴマーを適宜組み合わせて作製したものが用いられる。また、ポリエチレン−チオール系オリゴマーやビニルエーテル系といったものも使用可能である。さらに、ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤といった光重合開始剤を添加することにより、紫外線照射による硬化効率が向上される。【００４５】
ハイブリッドレンズは、光学特性の均一性を考慮すると、レンズ母材と樹脂膜の屈折率が同じであることが好ましい。本発明に係るハイブリッドレンズに備えるレンズ母材を構成する透光性セラミックは、前述のように、屈折率が２．０１以上と高い。このため、紫外線硬化樹脂膜の屈折率も２．０１以上とすることが望ましい。【００４６】
しかし、紫外線硬化樹脂膜単体では、屈折率は２未満であることが多い。このため、樹脂中に平均粒径５０ｎｍ以下のセラミック粒子（以下、「ナノ粒子」と言う。）を分散させることにより、樹脂膜の屈折率を向上させることができる。【００４７】
特に、レンズ母材を構成する透光性セラミックが、前述したように、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）Ｏ３で表されるペロブスカイト酸化物を主成分とする場合、ナノ粒子のセラミック主成分組成は、Ａ{Ｍ，（Ｂ１，Ｂ２）Ｏ３系、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系または酸化チタン系であることが望ましい。また、ナノ粒子は、これらの組成からなる複数種のナノ粒子の混合物であってもよい。【００４８】
ナノ粒子の平均粒径は５０ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒径が５０ｎｍを超える場合、樹脂膜の可視光の透過率が低下するため、好ましくない。すなわち、平板状の透光性セラミック上に樹脂膜を形成した厚さ０．６ｍｍの平板状複合体（うち樹脂膜の厚さ３０μｍ）における、波長６３３ｎｍの可視光の内部透過率が９０％未満となる。この場合、当然、ハイブリッドレンズの可視光透過率も低くなる。【００４９】
また、ナノ粒子を構成する組成の種類によって樹脂膜の屈折率が異なるが、ナノ粒子の添加量が増加するに従い、樹脂膜の屈折率が向上する傾向にある。【００５０】
ただし、ナノ粒子の樹脂膜中における均一性が悪化すると、内部透過率が低下することがある。このため、ナノ粒子の平均粒径を小さくしたり、添加量を増加させたりする際は、できる限り均一に分散させるよう工夫が必要である。ナノ粒子を樹脂液に混合する際、分散方法はボールミル等の一般的な方法でもよいが、できる限り分散剤を併用することが望ましい。分散剤としては、例えばヘキサメタリン酸塩、ポリオールといったノニオン系の分散剤が適用可能であり、また、ポリカルボン酸、ポリマレイン酸、ポリスルホン酸といった高分子タイプのアニオン系分散剤も使用可能である。【００５１】
また、レンズ母材の球面と樹脂膜との界面における接着性を向上させるために、シランカップリング剤を用いることも可能である。【００５２】
また、上記の説明では、樹脂膜表面を非球面形状としたが、本発明はこれに限られるものではなく、通常の球面形状にしてもよい。
［実験例１］
本実験例は、特定の主成分からなる透光性セラミック中のＦｅおよびＣｕの各含有量と、ハイブリッドレンズにおけるクラックの有無との関係を調査するために実施したものである。【００５３】
素原料として、２Ｎ（９９％以上）〜５Ｎ（９９．９９９％以上）の様々な純度をもつＢａＣＯ3、ＭｇＣＯ3、Ｔａ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2を準備した。これら各素原料は、予めＦｅとＣｕの含有量をＩＣＰ-ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析）により分析したものである。そして、Ｂａ｛（Ｓｎ0.67Ｚｒ0.33）0.16Ｍｇ0.29Ｔａ0.55｝1.02Ｏ3で表される組成になるよう、またＦｅおよびＣｕの各含有量が表１に示す数値になるよう各素原料を秤量し、ボールミルで１６時間湿式混合した。この混合物を乾燥させた後、１３００℃で３時間仮焼し、ペロブスカイト構造を示す合成物からなる原料粉末を得た。【００５４】
この原料粉末を水およびエチルセルロースからなるバインダとともにボールミルに入れ、１６時間湿式粉砕した。この粉砕した原料粉末を含むスラリーを乾燥させた後、５０メッシュの網（篩）を通して造粒し、得られた粉末を１９６ＭＰａの圧力で押圧することにより、直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状の成形体を得た。【００５５】
次に、上記成形体を、これと同組成の粉末中に埋め込んだ。この同組成粉末は、上記成形体と同じ組成となるように調製した原料を仮焼し、粉砕して得られたものである。【００５６】
上記同組成粉末中に埋め込んだ成形体を焼成炉に入れ、大気雰囲気中で加熱し、３００〜５００℃の温度にて脱バインダを行った。引き続き、昇温しながら炉内に酸素を注入し、最高温度域の１６００℃または１６５０℃において、焼成雰囲気の酸素濃度を約９８％まで上昇させた。この焼成温度および酸素濃度を維持し、上記成形物を２０時間焼成して焼結体を得た。こうして得られた焼結体を鏡面加工し、厚さ０．６ｍｍの円板状に仕上げて、透光性セラミックの試料とした。【００５７】
これらの試料について、厚さ０．６ｍｍにおける、波長６３３ｎｍの可視光および波長３６５ｎｍの紫外線の内部透過率を、島津製作所製分光光度計（ＵＶ−２００Ｓ）を用いて測定した。その結果を表１に示す。【００５８】
試料番号５、９、１１、１４、２３、２７、２９および３２のように、３ｘ＋ｙが４０を超えるものは、紫外線の内部透過率が６０％未満となり、本発明の範囲外である。【００５９】
次に、ナノ粒子として平均粒径２０ｎｍのＴｉＯ2粒子、およびＢａＴｉＯ3粒子を共沈法により作製した。また、ポリメタクリル酸メチル樹脂にベンゾインエーテル誘導体からなる光重合開始剤を添加することで、アクリル系の紫外線硬化樹脂液を用意した。これらのナノ粒子を表１に示す量だけ秤量し、前記樹脂液にヘキサメタリン酸塩からなる分散剤とともに混合させ、ボールミルにより均一に分散させた。これらのナノ粒子の分散した紫外線硬化樹脂の屈折率をＭｅｔｒｉｃｏｎ社製プリズムカプラー（ＭＯＤＥＬ２０１０）により測定した。結果を表１に示す。すべての試料において、屈折率が２．０１以上と良好な値を示した。【００６０】
これらのナノ粒子が分散した硬化前の紫外線硬化樹脂液を、前述のように作製した表１の透光性セラミック試料（厚さ０．６ｍｍ）上にスピンコート法によって成膜し、波長３６５ｎｍの紫外線を照射して硬化させた。硬化後の樹脂膜は厚さが３０μｍであった。この樹脂膜を形成した平板状の複合体試料の波長６３３ｎｍの可視光における内部透過率を測定した。その結果を表１に示す。すべての試料において、内部透過率が９０％以上と良好な値を示した。【００６１】
次に、表１に示す透光性セラミック試料およびナノ粒子を分散させた紫外線硬化樹脂を用いて、ハイブリッドレンズを以下の方法により作製した。【００６２】
すなわち、表１に示した透光性セラミック試料を、研磨加工により、すべて図１に示すような球面レンズ１に加工した。なお、この球面レンズ１の直径は５ｍｍ、凸面の曲率半径は７．５ｍｍ、凹面の曲率半径は３．４ｍｍ、最薄部の肉厚は０．２７ｍｍ、レンズ有効径における最厚部の肉厚は０．７４ｍｍであった。すなわち、最厚部の厚みは最薄部の厚みの２．７倍であった。【００６３】
この透光性セラミック製球面レンズと表１に示すナノ粒子を分散させた紫外線硬化樹脂を用いて、複合非球面レンズの作製法として一般的なよく知られた下記の製法によって、非球面のハイブリッドレンズを作製した。【００６４】
すなわち、所望の非球面形状に対応する転写層を備える非球面金型に、所定量のナノ粒子を分散させた紫外線硬化樹脂液を流し込み、その上に、レンズ母材となる球面レンズ１の凸面を、金型との間隔を一定に保つように金型面に向けて固定し、レンズ母材側から波長３６５ｎｍの紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させ、非球面の紫外線硬化樹脂膜２を形成した。得られた非球面のハイブリッドレンズ３を図２に示す。樹脂膜の表面は、図２のように光軸に対して軸対称となる非球面形状である。【００６５】
上述のようにして作製したハイブリッドレンズ３の硬化後の樹脂膜２の表面状態を光学顕微鏡にて観察した。樹脂膜２のクラックの有無を確認した結果を表１に示す。【００６６】
【表１】
0004552940.tif 000002
【００６７】
前述のように、レンズ母材である透光性セラミックの３ｘ＋ｙが４０重量ｐｐｍを超えるもの、すなわち波長３６５ｎｍでの紫外線の内部透過率が６０％未満である、試料番号５、９、１１、１４、２３、２７、２９および３２の試料では、樹脂膜にクラックが発生した。
［実験例２］
本実験例は、透光性セラミックの主成分、紫外線硬化樹脂の種類、またナノ粒子の主成分、粒径もしくは添加量について、種々に変更したときの光学特性を評価したものである。【００６８】
表２に示す種々の材料系の透光性セラミックを、実験例１の場合と同様の作製方法により作製した。すべての試料は、ＦｅおよびＣｕの各含有量をともに１〜２ｐｐｍと低くなるよう制御してある。これらの試料の屈折率を実験例１の場合と同様の方法にて測定した。結果を表４および表５に示す。いずれの試料も屈折率は２．０１以上と高い値を示した。【００６９】
また、表３に示す物質を主成分とする、種々の平均粒径をもったナノ粒子を用意した。これを表４および表５に示すアクリル系あるいはエポキシ系の紫外線硬化樹脂材料に、所定の含有量にて分散させた。アクリル系の樹脂材料は実験例１の場合と同じであり、エポキシ系の樹脂材料は、ビスフェノールＡ型樹脂に芳香族スルホニウム塩からなる光重合開始剤が添加されたものである。これらの屈折率を実験例１の場合と同様に測定した。結果を表４および表５に示す。いずれの試料も屈折率は２．０１以上と高い値を示した。【００７０】
さらに、実験例１の場合と同様に、表４および表５の厚み０．６ｍｍの透光性セラミック試料に表４および表５の紫外線硬化樹脂膜を形成し、平板状の複合体試料を作製した。実験例１の場合と同様に波長６３３ｎｍの可視光における内部透過率を測定した。その結果を表４および表５に示す。試料番号５３、５７、６１、６４、６７、７０、７３、７６、７９、８３、８６、９０および９３のように、ナノ粒子の平均粒径が５０ｎｍを超えるものは、内部透過率が９０％未満であった。【００７１】
次いで、表４および表５に示す透光性セラミックと紫外線硬化樹脂とを用いて、実験例１の場合と同様の非球面形状のハイブリッドレンズを同様の製法にて作製した。すべての試料において、クラックの発生はなかった。【００７２】
【表２】
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【００７３】
【表３】
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【００７４】
【表４】
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【００７５】
【表５】
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【００７６】
以上、実験例２より種々の組成の透光性セラミック、紫外線硬化樹脂およびナノ粒子材料を用いて、優れた光学特性を示すハイブリッドレンズが得られた。このことから、本発明を実施するにあたっては、実験例の条件のみに限定されるものではないことが理解される。
【図１】
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【図２】
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