(57)【要約】【課題】透明でかつ屈折率を高くすることができる有機無機複合体、その製造方法及びそれを用いた光学素子を得る。【解決手段】−Ｍ−Ｏ−Ｍ−結合（Ｍは金属原子）を有する有機金属重合体と、親水性基を有するアクリル系モノマーまたはオリゴマーと、無機粒子とから形成されたことを特徴としており、有機金属重合体のＭとしてはＳｉが好ましく、有機金属重合体は、光または熱で重合する基を有するトリアルコキシシランと、フェニル基を有するジアルコキシシランを加水分解及び重縮合して形成されるものであることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−Ｍ−Ｏ−Ｍ−結合（Ｍは金属原子）を有する有機金属重合体と、親水性基を有するアクリル系モノマーまたはオリゴマーと、無機粒子とを含むことを特徴とする有機無機複合体形成用材料。
【請求項２】
前記有機金属重合体のＭがＳｉであり、前記有機金属重合体が、光または熱で重合する基を有するシラン化合物と、フェニル基を有するシラン化合物を加水分解及び縮重合して形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の有機無機複合体形成用材料。
【請求項３】
前記有機金属重合体のＭがＳｉであり、前記有機金属重合体が、光または熱で重合する基を有するトリアルコキシシランと、フェニル基を有するジアルコキシシランを加水分解及び縮重合して形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の有機無機複合体形成用材料。
【請求項４】
前記アクリル系モノマーまたはオリゴマーの親水性基が、水酸基であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機無機複合体形成用材料。
【請求項５】
前記有機金属重合体３３〜９５重量％、前記アクリル系モノマーまたはオリゴマー４〜１７重量％、及び前記無機粒子１〜５０重量％から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機無機複合体形成用材料。
【請求項６】
前記無機粒子が、Ｎｂ２Ｏ５またはＴｉＯ２から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機無機複合体形成用材料。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機無機複合体形成用材料を重合させて得られることを特徴とする有機無機複合体。
【請求項８】
請求項７に記載の有機無機複合体を用いたことを特徴とする光学素子。
【請求項９】
請求項８に記載の光学素子を用いたことを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の有機無機複合体を製造する方法であって、
前記無機粒子が分散された分散液中で、前記有機金属重合体形成用材料を重合させた後、前記アクリル系モノマーまたはオリゴマーを添加して縮重合させることを特徴とする有機無機複合体の製造方法。
【請求項１１】
前記有機金属重合体のＭがＳｉであり、前記有機金属重合体が、光または熱で重合する基を有するシラン化合物と、フェニル基を有するシラン化合物を加水分解及び縮重合して形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機無機複合体の製造方法。
【請求項１２】
前記有機金属重合体のＭがＳｉであり、前記有機金属重合体が、光または熱で重合する基を有するトリアルコキシシランと、フェニル基を有するジアルコキシシランを加水分解及び縮重合して形成されることを特徴とする請求項１０に記載の有機無機複合体の製造方法。
【請求項１３】
前記アクリル系モノマーまたはオリゴマーの親水性基が、水酸基であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の有機無機複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、回折格子、光導波路、発光素子などの光学素子用材料として用いることができる有機無機複合体形成用材料、有機無機複合体及びその製造方法並びにそれを用いた光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ付き携帯電話、デジタルカメラなどにおいて、樹脂製の非球面レンズ、あるいは複合型非球面レンズに対する需要が増加している。
【０００３】
複合型非球面レンズは、ガラスレンズの上に非球面形状を有する樹脂レンズを形成したレンズであり、樹脂製の非球面レンズに比べ、樹脂部分が数百μｍ程度と薄いため、温度などの影響による形状変化が小さく、耐熱性に優れている。携帯電話に使用される複合型非球面レンズは、高い耐環境性が要求されるため、１５０℃程度の耐熱性が要求される。また、ガラスレンズ上に樹脂を硬化して形成する工程において硬化収縮を抑えるためには、光硬化性である必要がある。さらに、機器の小型化、薄型化のためには、ガラスレンズとして高屈折レンズを使用した場合においても、レンズの厚みを薄くする必要があり、ガラスレンズの材質とともに、樹脂部自体の屈折率も高くする必要がある。
【０００４】
樹脂の屈折率を高くする方法として、高屈折率の酸化物微粒子を樹脂中に混合する方法がある。特許文献１においては、金属アルコキシ基を有する有機重合体に金属酸化物の粒子を混合させた有機−無機ハイブリッド高分子材料が耐熱性に優れた樹脂として開示されている。しかしながら、特許文献１においては、溶融混練により有機−無機ハイブリッド高分子材料が合成されており、複合型非球面レンズを作製するためには、ガラスレンズ上に加熱成形により樹脂部を形成しなければならない。また、複合型非球面レンズにおいて要求される耐熱性、及び高い屈折率を有する光学用樹脂については何ら記載されていない。
【０００５】
特許文献２においては、アルコキシシランの加水分解・縮重合した樹脂を用い、さらに酸化ニオブなどの金属酸化物微粒子を含有させた光学用樹脂が提案されている。しかしながら、高い屈折率を得るため金属酸化物微粒子を多量に配合した場合に、これらを安定に分散させる方法については何ら記載されていない。多量に金属酸化物微粒子を配合すると、樹脂中において金属酸化物微粒子が凝集し、凝集した粒子により光散乱が発生するため、樹脂が白濁するという問題を生じる。
【特許文献１】国際公開第２００２／０８８２５５号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−２９８７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、透明でかつ屈折率を高くすることができる有機無機複合体形成用材料、有機無機複合体、その製造方法及びそれを用いた光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機無機複合体形成用材料は、−Ｍ−Ｏ−Ｍ−結合（Ｍは金属原子）を有する有機金属重合体と、親水性基を有するアクリル系モノマーまたはオリゴマーと、無機粒子とを含むことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、アクリル系モノマーまたはオリゴマーが有する親水性基が無機粒子の周囲を取り囲み、無機粒子同士の凝集を抑制する効果を奏する。このため、本発明によれば無機粒子同士の凝集により生じる白濁を抑制できるので、透明でかつ屈折率の高い有機無機複合体とすることができる。このため、例えば、カメラ付き携帯電話などで用いられる複合型非球面レンズにおける樹脂部を形成するのに適した、高い耐熱性及び高い屈折率を有する有機無機複合体とすることができる。
【０００９】
本発明において、有機金属重合体形成用材料の−Ｍ−Ｏ−Ｍ−結合におけるＭは、好ましくは、Ｓｉ、Ｔｉ、ＮｂまたはＺｒもしくはこれらの金属の組み合わせであり、特に好ましくはＳｉである。有機金属重合体形成用材料のＭがＳｉである場合、有機金属重合体形成用材料は、光または熱で重合する基を有するトリアルコキシシランなどのシラン化合物（第１のシラン化合物）と、フェニル基を有するジアルコキシシランなどのシラン化合物（第２のシラン化合物）を加水分解及び縮重合して形成されるものであることが好ましい。光または熱で重合する基としては、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、スチリル基、ビニル基などが挙げられる。トリアルコキシシランなどのシラン化合物（第１のシラン化合物）と、ジアルコキシシランなどのシラン化合物（第２のシラン化合物）を用いて有機金属重合体形成用材料を形成することにより、これを重合して２００℃以上の耐熱性を有する有機無機複合体を得ることができる。
【００１０】
光または熱で重合する基を有するシラン化合物（第１のシラン化合物）の例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリル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−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。また、フェニル基を有するシラン化合物（第２のシラン化合物）の例としては、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどが挙げられる。
【００１１】
上記トリアルコキシシランを用いると、合成の過程において加水分解することにより３個の水酸基が生じ、このうち２個が重合して１個が水酸基として残る。この水酸基も無機粒子と水素結合することによって無機粒子の周囲を取り囲み、無機粒子同士の凝集を抑制する効果を奏する。
【００１２】
また、上記ジアルコキシシランを用いると、２個のフェニル基を有しているために、高い屈折率を有する有機無機複合体とすることができる。
【００１３】
本発明において用いる無機粒子としては、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの金属酸化物微粒子が挙げられる。特に、平均粒子径１００ｎｍ以下のいわゆるナノ粒子と呼ばれる無機微粒子が好ましく用いられる。金属酸化物微粒子の中でも、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２及びＺｒＯ２が特に透明性が得られ、高い屈折率が得られるので好ましく用いられる。上記各無機粒子の屈折率及び透明波長（光吸収の少ない波長帯）は、以下の通りである。
【００１４】
Ｎｂ２Ｏ５（屈折率２．３、透明波長０．３５〜９μｍ）
ＴｉＯ２（屈折率２．２〜２．７、透明波長０．３５〜１２μｍ）
ＣｅＯ２（屈折率２．２、透明波長０．４〜１６μｍ）
ＺｒＯ２（屈折率２．１、透明波長０．３５μｍ以上）
ＳｎＯ２（屈折率１．９、透明波長０．３５〜１．５μｍ）
ＺｎＯ（屈折率２．１、透明波長０．４〜１６μｍ）
本発明において用いられるアクリル系モノマーまたはオリゴマーは、親水性基を有するものである。このような親水性基を有するアクリル系モノマーまたはオリゴマーを用いることにより、無機粒子を多量に配合した場合に生じる白濁やクラックの発生を防止することができる。親水性基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基などが挙げられ、特に水酸基であることが好ましい。
【００１５】
水酸基を有するアクリル系モノマーとしては、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレートなどの水溶性モノマーが挙げられる。また、アミノ基を有するアクリル系モノマーとしては、２−ジメチルアミノエチルメタクリレートなどが挙げられる。
【００１６】
本発明において用いるオリゴマーは、上記アクリル系モノマーのオリゴマーであり、例えば、上記アクリル系モノマーの二量体や三量体などが挙げられる。
【００１７】
また、本発明におけるアクリル系モノマーには、親水性基を有するアクリレート及びメタクリレートなどが含まれる。
【００１８】
本発明の有機無機複合体形成用材料は、有機金属重合体と、アクリル系モノマーまたはオリゴマーと、無機粒子とから形成されるものであり、好ましくは、有機金属重合体３３〜９５重量％、アクリル系モノマーまたはオリゴマー４〜１７重量％、無機粒子１〜５０重量％から形成されることが好ましい。これらの含有割合は、これらの成分の合計を１００重量％としたときの値である。有機無機複合体形成用材料を形成する組成物としては、これらの成分以外に、例えば、重合開始剤や、光安定剤、紫外線吸収剤などを含有させてもよい。
【００１９】
有機金属重合体の含有量は、上述のように３３〜９５重量％であることが好ましく、さらに好ましくは３３〜６５重量％である。有機金属重合体の含有量が少なすぎると、機械的強度が不十分となる場合がある。また、有機金属重合体の含有量が多すぎると、相対的に無機粒子の含有量が低下するため、高い屈折率を得ることができない場合がある。
【００２０】
有機金属重合体を、上述のように、第１のシラン化合物と第２のシラン化合物から形成する場合、第１のシラン化合物：第２のシラン化合物の配合割合は、重量比で、５０：５０〜２５：７５の範囲内とすることが好ましい。第１のシラン化合物の配合割合が多すぎると、相対的に第２のシラン化合物の含有量が少なくなるので、有機金属重合体の屈折率が相対的に低くなり、高い屈折率を有する有機無機複合体が得られない場合がある。第１のシラン化合物の配合割合が少なすぎると、有機無機複合体の機械的強度や耐熱性が低下する場合がある。
【００２１】
アクリル系モノマーまたはオリゴマーの含有量は、上述のように４〜１７重量％であることが好ましい。アクリル系モノマーまたはオリゴマーの含有量が少なすぎると、無機粒子の凝集が生じやすくなり、白濁を生じる場合がある。また、アクリル系モノマーまたはオリゴマーの含有量が多すぎると、有機無機複合体の耐熱性が低下する場合がある。
【００２２】
無機粒子の含有量は、上述のように、１〜５０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは５〜５０重量％の範囲内である。無機粒子の含有量が少なすぎると、高い屈折率を得ることができにくくなる。また、無機粒子の含有量が多すぎると、有機無機複合体形成用材料の粘性が高くなり、成形する際に気泡などが取り込まれるおそれがある。
【００２３】
本発明の有機無機複合体は、上記本発明の有機無機複合体形成用材料を重合させて得られることを特徴としている。すなわち、本発明の有機無機複合体は、上記本発明の有機無機複合体形成用材料を重合させて硬化させたものである。
【００２４】
本発明の光学素子は、上記本発明の有機無機複合体を用いたことを特徴としている。光学素子としては、例えば、光学レンズ、回折格子、ホログラム素子、プリズム素子、反射防止多層膜、導波路素子などが挙げられる。
【００２５】
本発明の光学装置は、上記本発明の光学素子を用いたことを特徴としている。光学装置としては、例えば、光スイッチ、光送受信モジュール、光カプラなどの光通信デバイス；液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プロジェクター、映写機などの表示装置；マイクロレンズアレイ、インテグレータ、導光板などの光学部品；デジタルカメラ等の写真機；ビデオカメラなどの撮像装置；ＣＣＤカメラモジュール、ＣＭＯＳカメラモジュールなどの撮像モジュール；望遠鏡、顕微鏡、虫眼鏡などの光学機器などが挙げられる。
【００２６】
本発明の製造方法は、上記本発明の有機無機複合体を製造することができる方法であり、無機粒子が分散された分散液中で、上記有機金属重合体を重合させた後、上記アクリル系モノマーまたはオリゴマーを添加して重合させることを特徴としている。
【００２７】
本発明の製造方法によれば、透明でかつ屈折率の高い有機無機複合体を製造することができる。
【００２８】
有機金属重合体が、上記第１のシラン化合物と上記第２のシラン化合物を加水分解及び重縮合して形成されるものである場合には、無機粒子が分散された分散液中で、上記第１のシラン化合物と上記第２のシラン化合物を加水分解し、縮重合させた後、上記アクリル系モノマーまたはオリゴマーを添加後、トリアルコキシシランの重合性基と、アクリル系モノマーまたはオリゴマーの重合性基を重合させ、架橋結合を形成することにより有機無機複合体を調製する。
【００２９】
本発明の製造方法によれば、無機粒子が分散された分散液中で有機金属重合体及びアクリル系モノマーまたはオリゴマーを重合させているので、無機粒子を良好に分散させた状態で有機無機複合体を製造することができ、透明でかつ屈折率の高い有機無機複合体を製造することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高い耐熱性及び高い屈折率を有する透明性の高い有機無機複合体とすることができる。従って、例えば、カメラ付き携帯電話などに用いられる複合型非球面レンズの樹脂部に用いる材料として適した有機無機複合体とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３２】
以下の各実施例及び各比較例において、無機粒子としては、以下の金属酸化物ナノ粒子分散液を用いた。
【００３３】
＜Ｎｂ２Ｏ５ナノ粒子分散液＞
商品名：バイラールＡＣ−２０Ｅ（多木化学社製、エタノール分散型、ナノ粒子の平均粒子径１０ｎｍ、ナノ粒子含有量２０重量％）
＜ＴｉＯ２ナノ粒子分散液＞
商品名：タイノックＳＡＭ−０１（多木化学社製、イソプロピルアルコール分散型、ナノ粒子の平均粒子径６ｎｍ、ナノ粒子含有量２０重量％）
（実施例１〜１４及び比較例１〜２）
（１）撹拌したＮｂ２Ｏ５ナノ粒子分散液中に、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）及びジフェニルジメトキシシラン（ＤＰｈＤＭＳ）を滴下し、１５分程度撹拌し続けた後、２Ｎ塩酸：エタノール＝１：１の混合液を滴下した。ＭＰＴＭＳ、ＤＰｈＤＭＳ、及びＮｂ２Ｏ５の含有量が、表１に示す含有量となるように各成分を用いた。滴下後、さらに３０分程度撹拌した後、７２時間放置して、ＭＰＴＭＳ及びＤＰｈＤＭＳの加水分解・縮重合を進行させ、有機金属重合体を重合させた。
【００３４】
（２）（１）において重合させた有機金属重合体と無機粒子を含む液中に、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（２ＨＥＭＡ）及び重合開始剤（商品名：イルガキュア１８４）を、表１に示す含有量となるように添加し、撹拌しながら１００℃で加熱して、液中のエタノールを除去した。
【００３５】
２ＨＥＭＡを添加した実施例１〜１４においては、エタノールを除去する工程において、樹脂中のエタノールが蒸発しても、樹脂の透明度は保たれていた。これに対し、２ＨＥＭＡを添加していない比較例１及び２においては、樹脂中のエタノールが蒸発していくとともに、樹脂中のＮｂ２Ｏ５ナノ粒子が凝集し始め、樹脂が白濁し始めた。特に、樹脂溶液の表面近傍においてＮｂ２Ｏ５ナノ粒子の析出が多く認められた。
【００３６】
（３）（２）においてエタノールを除去した後の樹脂液を、２枚のガラス基板の間に注入した。２枚のガラス基板の間には１４０μｍの厚みのスペーサを入れ、基板間の間隔を１４０μｍにしている。ガラス基板間に注入した樹脂に紫外線を照射して重合させた。紫外線照射装置としては、アズワン社製「ＬＵＶ−１６」を用い、照射時間は２０分とした。
【００３７】
照射後に一方のガラス基板を剥がし、硬化後の樹脂の状態を観察した。
【００３８】
２ＨＥＭＡを添加した実施例１〜１４においては、透明でかつクラックのない状態で、樹脂が硬化されていた。これに対し、２ＨＥＭＡを添加していない比較例１及び２においては、Ｎｂ２Ｏ５ナノ粒子の凝集と、多数発生した細かいクラックによる光の乱反射によって、白濁した状態であった。実施例１〜１４については、樹脂硬化物の屈折率を測定し、測定結果を表１に示した。比較例１及び２については白濁状態であったので、屈折率を測定することができなかった。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
実施例１〜１４におけるＮｂ２Ｏ５含有量と有機無機複合体形成用材料の硬化物（有機無機複合体）の屈折率との関係を図１に示す。
【００４１】
表１及び図１に示すように、本発明に従う実施例１〜１４においては、透明でかつ高い屈折率を有する有機無機複合体を得ることができる。図１に示すように、条件Ａ〜Ｅにおいて、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が多くなるとともに屈折率の高い有機無機複合体が得られることがわかる。本発明によれば、Ｎｂ２Ｏ５などの無機粒子を多量に配合して透明な有機無機複合体を得ることができるので、無機粒子の配合量を調整することにより、種々の屈折率の有機無機複合体を得ることができる。
【００４２】
（実施例１及び１５並びに比較例３〜５）
アクリル系モノマーとして、表２に示すモノマーを用い、かつ表２に示す含有量で各成分を用いる以外は、上記実施例の（１）及び（２）の工程により有機無機複合体形成用材料を合成した。合成工程における樹脂の状態を表２に示した。表２においては、アクリル系モノマーを添加し混合した後の状態を「混合後」、エタノールを除去した後の状態を「エタノール除去後」、エタノールを除去した後１２時間放置した後の状態を「１２時間放置後」として示した。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
表２に示すように、本発明に従い水酸基を有するアクリル系モノマーを用いた実施例１及び実施例１５においては、樹脂が透明な状態であった。これに対し、水酸基などの親水性基を有しないアクリル系モノマーを用いた比較例３〜５においては、樹脂が白濁した状態であった。
【００４５】
（実施例１６）
Ｎｂ２Ｏ５ナノ粒子分散液に代えて、ＴｉＯ２ナノ粒子分散液を用い、上記実施例における（１）〜（３）の工程により有機無機複合体を作製した。配合割合は、ＭＰＴＭＳ０．２１ｇ、ＤＰｈＤＭＳ０．４４ｇ、ＴｉＯ２ナノ粒子０．５２ｇ、２ＨＥＭＡ０．１１ｇ、重合開始剤０．０２ｇ、光安定剤チヌビン２９２  ０．２ｇ、紫外線吸収剤チヌビン４００  ０．０４ｇとした。従って、２ＨＥＭＡの濃度は８．２重量％であり、ＴｉＯ２ナノ粒子の濃度は３３．９重量％である。
【００４６】
得られた有機無機複合体の屈折率は１．６３であった。
【００４７】
（実施例１７）
図２は、本発明に従う光学素子である複合型非球面レンズを示す模式的断面図である。図２に示す複合型非球面レンズ１は、高屈折率ガラスからなる光学基材２の一方面の上に、本発明に従う有機無機複合体からなる樹脂部３を形成することにより構成されている。樹脂部３を形成する光学基材２の一方面の上には、好ましくはシランカップリング剤を塗布し、その上に樹脂部３を形成することが好ましい。
【００４８】
光学基材２としては、例えば、ＯＨＡＲＡ社製の高屈折率ガラス（商品名「Ｓ−ＴＩＨ６」、屈折率約１．８）からなる球面ガラスレンズを用いることができる。この上に、例えば表１に示す実施例７の有機無機複合体からなる樹脂部３を形成する。樹脂部３の屈折率は１．６１２であるので、無機粒子を含有していない場合の有機無機複合体（屈折率１．５２程度）の樹脂部を形成する場合に比べ、光学基材２と樹脂部３との間の屈折率差を小さくすることができ、光学基材２と樹脂部３との間における反射率を小さくすることができる。
【００４９】
また、安価なガラス製の球面レンズの上に、簡単な工程で樹脂部を形成して非球面レンズを製造することができるので、低コストで非球面レンズを製造することが可能となる。
【００５０】
上記実施例では、本発明に従う光学素子として複合型非球面レンズを示したが、本発明における光学素子はこれに限定されるものではなく、その他のレンズ、回折格子、光導波路、発光素子等にも用いることができるものである。
【００５１】
（実施例１８）
図３は、図２に示すような複合型非球面レンズを用いたカメラモジュール１０を示す模式的断面図である。図３に示すように、撮像素子１４の上には、３枚の非球面レンズ１１、１２及び１３が設けられており、これらの非球面レンズは、オートフォーカス機構１５により保持されている。カメラモジュール１０はこのように３枚の非球面レンズ１１〜１３を有するものであり、携帯電話用の２〜５メガピクセルのカメラモジュールとして用いることができるものである。
【００５２】
本実施例では、非球面レンズ１１〜１３に、図２の複合型非球面レンズを用いている。図２に示す複合型非球面レンズは、樹脂部３に、本発明の高い屈折率を有する有機無機複合体を用いているため、レンズ枚数を通常の４枚から３枚に減らすことが可能である。このため、本実施例のカメラモジュールの高さは、約７．５ｍｍとすることができる。
【００５３】
また、本実施例では、レンズ１１〜１３の全てを非球面レンズとしているが、カメラモジュールの設計により全てのレンズを非球面レンズとする必要はなく、少なくとも１個のレンズを非球面レンズとすればよい。図３に示すカメラモジュールは、複数のレンズからなる組み合わせのレンズと、撮像素子と、これらを保持するためのホルダーを有し、複数のレンズの内少なくとも１つが、本発明の光学素子である非球面レンズであることを特徴としている。
【００５４】
従来の携帯電話用カメラモジュールにおいては、カメラモジュールに設置したレンズの光学樹脂層の屈折率が１．６１以下にしかならず、レンズの枚数を４枚にする必要があるため、従来のカメラモジュールではその高さが約１０ｍｍ程度となってしまう。
【００５５】
図４は、高さ１０ｍｍの従来のカメラモジュールを配置した２つ折りタイプの携帯電話を示す断面図である。
【００５６】
図４（ａ）及び（ｂ）に示す２つ折り状態における高さＨは２５ｍｍである。図４（ａ）に示す携帯電話においては、上方部の高さｈ１及び下方部の高さｈ２は、それぞれ１２．５ｍｍであり、同じ高さになっている。上方部には、カメラモジュール１０が備えられており、ＴＶチューナー２１、ハードディスクドライブ２２、及びディスプレイ２３などが内蔵されている。図４（ａ）では上方部の高さｈ１が１２．５ｍｍと低いので、カメラモジュール１０の存在が障害となり、小さなディスプレイ２３が備えられている。下方部には、キーボード２４及び電池２５などが内蔵されている。
【００５７】
図４（ｂ）に示す携帯電話では、上方部の高さｈ１が１４．５ｍｍであり、下方部の高さｈ２が１０．５ｍｍである。上方部の高さｈ１が高くなるように設計されているので、大きなディスプレイ２３を配置することができる。一方、下方部の高さｈ２が１０．５ｍｍであるので、電池２５の容積が小さくなり、電池容量が小さくなるという問題がある。
【００５８】
図５は、本発明に従う一実施例の携帯電話を示す断面図である。
【００５９】
図５（ａ）及び（ｂ）に示す携帯電話においては、本発明の光学装置であるカメラモジュール１０が内蔵されている。本発明のカメラモジュール１０は、その高さを例えば８ｍｍ程度に低くすることができるので、図５（ａ）に示すように、大きなディスプレイ２３を配置しても、上方部の高さｈ１を高くする必要がなく、下方部の高さｈ２を上方部の高さｈ１と同じ１２．５ｍｍとすることができる。このため、大きな容量の電池２５を内蔵することができる。
【００６０】
また、図５（ｂ）に示すように、上方部及び下方部にそれぞれカメラモジュール１０を配置することが可能になる。このため、立体視画像の撮影が可能となり、また自分の顔も高画質で撮影することが可能となる。さらには複数のカメラを用いたパノラマ撮影や複数のカメラの出力信号を電気的に合成して実質的に感度を上げるなどの応用も可能になる。
【００６１】
（実施例１９）
また、図３に示すカメラモジュールは車載用バックモニターのカメラモジュールとして用いることができるものである。車載用のカメラモジュールにおいては、温度変化に対する耐久性が要求され、例えば、図２の非球面レンズを用いることができる。また、図２の非球面レンズは、高い屈折率を有しているので、視野角を広くすることができる。
【００６２】
（実施例２０）
図６は、本発明の光学素子の実施例である回折格子を示す模式的断面図である。ガラス基板３１の上には、シランカップリング剤層３２が形成されており、シランカップリング剤層３２の上に、本発明の有機無機複合体から形成された回折格子層３３が形成されている。シランカップリング剤層３２は、基板３１の上にシランカップリング剤を塗布することにより形成することができる。また、回折格子層３３は、本発明の有機無機複合体形成用材料を用いてスタンプ法によって成形して形成することができる。本発明の有機無機複合体は、上述のように高い屈折率を有しており、回折格子を大きくすることができる。このため、回折格子を形成する材料として適するものである。
【００６３】
回折格子３０は、例えば、光ピックアップ、分光器、光通信用デバイス、フレネルレンズなどの光学部品など幅広い分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に従う実施例の有機無機複合体におけるＮｂ２Ｏ５含有量と屈折率との関係を示す図。
【図２】本発明に従う光学素子である複合型非球面レンズの一例を示す模式的断面図。
【図３】本発明に従う実施例の光学装置であるカメラモジュールを示す模式的断面図。
【図４】従来のカメラモジュールを配置した２つ折りタイプの携帯電話を示す断面図。
【図５】本発明に従う実施例の携帯電話を示す断面図。
【図６】本発明の光学素子の実施例である回折格子を示す模式的断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１…複合型非球面レンズ
２…光学基材
３…樹脂部
１０…カメラモジュール
１１，１２，１３…複合型非球面レンズ
１４…撮像素子
１５…オートフォーカス機構
２０…携帯電話
２１…ＴＶチューナー
２２…ハードディスク
２３…ディスプレイ
２４…キーボード
２５…電池
３０…回折格子
３１…基板
３２…シランカップリング剤層
３３…回折格子層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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