JP2011202067A - Nanocomposite material, optical lens or window material having nanocomposite material, and method of manufacturing nanocomposite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光透過性の無機化合物粒子と有機材料とのナノコンポジット材料およびナノコンポジット材料とナノコンポジット材料の製造方法を備えた光学レンズ又は窓材に関するものである。 The present invention relates to an optical lens or window material provided with a nanocomposite material of light-transmitting inorganic compound particles and an organic material and a method for producing the nanocomposite material and the nanocomposite material.
近年、光学レンズにおいて、樹脂レンズとガラスレンズとの性能を併せ持つナノコンポジット材料の開発が注目を集めている。そして、ナノコンポジット材料は、ガラスに代わる安価なレンズや窓材としての利用が期待されている。 In recent years, the development of nanocomposite materials having both the performance of resin lenses and glass lenses has been attracting attention in optical lenses. Nanocomposite materials are expected to be used as inexpensive lenses and window materials instead of glass.
ナノコンポジット材料とは、有機化合物が重合したポリマー樹脂中に無機粒子が分散した有機無機複合化材料である。 The nanocomposite material is an organic-inorganic composite material in which inorganic particles are dispersed in a polymer resin obtained by polymerizing an organic compound.
ナノコンポジット材料は、ガラス並みの光学性能と柔軟で容易な加工性を有する光学材料として知られている。例えば、ナノコンポジット材料を用いた光学レンズは、ナノコンポジット材料中に存在する無機粒子の平均粒子径を光の波長よりも小さくすることで、光学レンズに入射した光が粒子に当たって散乱するのを防ぐ。その結果、光がナノコンポジット材料中を透過できるようになる。 Nanocomposite materials are known as optical materials having optical performance comparable to glass and flexible and easy workability. For example, an optical lens using a nanocomposite material prevents the light incident on the optical lens from colliding with the particle by making the average particle diameter of the inorganic particles present in the nanocomposite material smaller than the wavelength of the light. . As a result, light can be transmitted through the nanocomposite material.
このような光学レンズとして、特許文献1には、アッベ数が80以上で粒子径が400nmよりも小さい無機微粒子と有機高分子材料とが複合化された有機無機複合化材料が記載されている。 As such an optical lens, Patent Document 1 describes an organic-inorganic composite material in which inorganic fine particles having an Abbe number of 80 or more and a particle diameter of less than 400 nm are combined with an organic polymer material.
また、特許文献2には、分子量2000以下のアクリルアミド誘導体からなる有機材料と粒子径10nm〜15nmの無機微粒子とを複合化した有機無機複合組成物からなるレンズ基材が記載されている。 Patent Document 2 describes a lens substrate made of an organic-inorganic composite composition obtained by combining an organic material made of an acrylamide derivative having a molecular weight of 2000 or less and inorganic fine particles having a particle diameter of 10 nm to 15 nm.
しかし、特許文献1で用いられる無機粒子、及び特許文献2で用いられる無機微粒子は、凝集しやすい。それは、一般的に平均粒子径400nm以下である無機粒子は凝集しやすいからである。無機粒子が凝集すると、有機無機複合化材料中に存在する凝集した粒子の直径(以後、平均二次粒子径という)が400nm以上となる。その結果、光が光学レンズを透過する性能(以後、光透過性能という)が低くなる。 However, the inorganic particles used in Patent Document 1 and the inorganic fine particles used in Patent Document 2 tend to aggregate. This is because inorganic particles generally having an average particle diameter of 400 nm or less tend to aggregate. When the inorganic particles are aggregated, the diameter of the aggregated particles existing in the organic-inorganic composite material (hereinafter referred to as an average secondary particle diameter) is 400 nm or more. As a result, the ability of light to pass through the optical lens (hereinafter referred to as light transmission performance) is lowered.
また、凝集を防ぐために、無機微粒子の濃度を低くしても、屈折率の制御が困難である。 Further, even if the concentration of the inorganic fine particles is lowered to prevent aggregation, it is difficult to control the refractive index.
そこで、本発明は光透過性能の高いナノコンポジット材料を実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize a nanocomposite material having high light transmission performance.
本発明のナノコンポジット材料は、重合開始剤と、分子量400以上1000以下のビスフェノールAアクリレートもしくはビスフェノールAメタクリレートを含む重合性単量体が重合開始剤によって重合されたポリマー樹脂と、ポリマー樹脂に分散された平均1次粒子径が40nm以下の無機粒子と、
からなることを特徴とする。
The nanocomposite material of the present invention comprises a polymerization initiator, a polymer resin obtained by polymerizing a polymerizable monomer containing bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate having a molecular weight of 400 or more and 1000 or less by a polymerization initiator, and dispersed in the polymer resin. Inorganic particles having an average primary particle size of 40 nm or less,
It is characterized by comprising.
本構成により、重合単量体が重合したポリマー樹脂に無機粒子が均一に分散するため、無機粒子の凝集は抑制される。その結果、光の散乱が低減され、高い光透過性能を維持した光学レンズ及び窓材を実現することができる。 With this configuration, since the inorganic particles are uniformly dispersed in the polymer resin obtained by polymerizing the polymerization monomer, aggregation of the inorganic particles is suppressed. As a result, light scattering is reduced, and an optical lens and window material that maintains high light transmission performance can be realized.
本発明におけるナノコンポジット材料を備えた光学レンズ3および回折レンズ11について、以下の実施の形態で詳細に説明する。 The optical lens 3 and the diffractive lens 11 provided with the nanocomposite material in the present invention will be described in detail in the following embodiments.
<実施の形態1>
1、光学レンズ
図2は、実施の形態1の光学レンズ3の断面図である。図2に示すように、光学レンズ3は、ナノコンポジット材料30を備える。本発明の第1の実施形態におけるナノコンポジット材料30ついて、図を用いて説明する。
<Embodiment 1>
1. Optical Lens FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical lens 3 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the optical lens 3 includes a nanocomposite material 30. The nanocomposite material 30 in the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
ナノコンポジット材料30は、ビスフェノールAアクリレートもしくはビスフェノールAメタクリレートを含む重合性単量体(以下、モノマーという)が重合された樹脂(以下、ポリマー樹脂という)と、ポリマー樹脂に分散された平均1次粒子径が40nm以下の無機粒子と、からなることを特徴とする。 The nanocomposite material 30 includes a resin (hereinafter referred to as a polymer resin) in which a polymerizable monomer (hereinafter referred to as a monomer) containing bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate is polymerized, and average primary particles dispersed in the polymer resin. It comprises inorganic particles having a diameter of 40 nm or less.
ナノコンポジット材料30を構成する各化合物について、以下に詳細に説明する。 Each compound constituting the nanocomposite material 30 will be described in detail below.
1−1、ポリマー樹脂
本発明の実施の形態1におけるナノコンポジット材料30を構成するポリマー樹脂2について説明する。
1-1. Polymer Resin The polymer resin 2 constituting the nanocomposite material 30 in the first embodiment of the present invention will be described.
ポリマー樹脂2の一構成単位となるモノマーの分子式を図1に示す。実施の形態1で用いるポリマー樹脂2のモノマーは、図1に示すように、2個のベンゼン環を持つビスフェノールとアクリル基からなるビスフェノールAアクリレートである。
このビスフェノールAアクリレートが重合されて、ポリマー樹脂2が生成する。
FIG. 1 shows the molecular formula of the monomer that is one constituent unit of the polymer resin 2. The monomer of the polymer resin 2 used in Embodiment 1 is bisphenol A acrylate composed of bisphenol having two benzene rings and an acrylic group, as shown in FIG.
This bisphenol A acrylate is polymerized to produce a polymer resin 2.
なお、モノマーは、ビスフェノールAアクリレートのアクリル基をメタクリル基に置換したビスフェノールAメタクリレートであっても良い。 The monomer may be bisphenol A methacrylate obtained by replacing the acrylic group of bisphenol A acrylate with a methacryl group.
実施の形態1におけるナノコンポジット材料30において、モノマーの分子量は、400以上1000以下である。この場合、図1に示したビスフェノールAアクリレートでは、アクリル基と結合しているエトキシ鎖の官能基数(m+n)は、2以上15以下の場合に相当する。 In the nanocomposite material 30 in the first embodiment, the molecular weight of the monomer is 400 or more and 1000 or less. In this case, in the bisphenol A acrylate shown in FIG. 1, the number of functional groups (m + n) of the ethoxy chain bonded to the acrylic group corresponds to 2 or more and 15 or less.
ナノコンポジット材料30の体積を体積百分率で100とすると、ビスフェノールAアクリレートまたはビスフェノールAメタアクリレートは、70vol%以上95vol%以下を満たす。 When the volume of the nanocomposite material 30 is 100 as a volume percentage, bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate satisfies 70 vol% or more and 95 vol% or less.
1−2、無機粒子
次に、無機粒子1について説明する。
1-2, Inorganic Particle Next, the inorganic particle 1 will be described.
実施の形態1におけるナノコンポジット材料30は無機粒子1として、酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO2)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化イットリウム(Y2O3)、フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化バリウム(BaF2)等から適宜選択して用いることができる。 The nanocomposite material 30 in Embodiment 1 includes, as the inorganic particles 1, zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon dioxide (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), calcium fluoride (CaF 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), barium fluoride (BaF 2 ) and the like can be appropriately selected and used.
実施の形態1におけるナノコンポジット材料30において、無機粒子1は、屈折率やアッベ数の設計仕様に応じて適宜選択される。そして、適宜選択される無機粒子1の平均一次粒子径は、40nm以下であることが好ましい。なお、平均一次粒子径は、ナノコンポジット材料30中において、全く凝集しない無機粒子1の粒子径を平均して求めた値である。 In the nanocomposite material 30 in the first embodiment, the inorganic particles 1 are appropriately selected according to the design specifications of the refractive index and the Abbe number. And it is preferable that the average primary particle diameter of the inorganic particle 1 selected suitably is 40 nm or less. The average primary particle diameter is a value obtained by averaging the particle diameters of the inorganic particles 1 that do not aggregate at all in the nanocomposite material 30.
実施の形態1では、平均一次粒子径が40nm以下の無機粒子1を用いている。その結果、モノマーが重合硬化する際、無機粒子1の凝集が抑えられ、ポリマー樹脂2に均一に分散する。 In Embodiment 1, the inorganic particle 1 with an average primary particle diameter of 40 nm or less is used. As a result, when the monomer is polymerized and cured, the aggregation of the inorganic particles 1 is suppressed, and the monomers are uniformly dispersed in the polymer resin 2.
また、実施の形態1におけるナノコンポジット材料30において、分散した無機粒子1の平均二次粒子径は、400nm以下である。 Moreover, in the nanocomposite material 30 in Embodiment 1, the average secondary particle diameter of the dispersed inorganic particles 1 is 400 nm or less.
平均二次粒子径とは、ナノコンポジット材料30中において、無機粒子1が凝集している無機粒子群の粒子径を平均して求めた値である。 The average secondary particle diameter is a value obtained by averaging the particle diameters of the inorganic particle group in which the inorganic particles 1 are aggregated in the nanocomposite material 30.
これらの無機粒子1を用いることで、高い透過性能を維持した光学レンズ3および窓材を実現することができる。 By using these inorganic particles 1, it is possible to realize the optical lens 3 and the window material that maintain high transmission performance.
また、無機粒子1の濃度は、ナノコンポジット材料30の体積を体積百分率で100とすると、5vol%以上30vol%以下が好ましい。無機粒子1の濃度が5vol%以上30vol%以下の場合、屈折率の温度変化を抑制することができる。一方、無機粒子1の濃度が30vol%を超えると、光学レンズ3の光透過率が70%以下となり、光学レンズ3への使用には適さない。さらに、無機粒子1の濃度が5vol%未満である場合、光学レンズ3が熱膨張してしまうため、光学レンズ3への使用は適さない。 Further, the concentration of the inorganic particles 1 is preferably 5 vol% or more and 30 vol% or less, where the volume of the nanocomposite material 30 is 100 as a volume percentage. When the concentration of the inorganic particles 1 is 5 vol% or more and 30 vol% or less, the temperature change of the refractive index can be suppressed. On the other hand, when the concentration of the inorganic particles 1 exceeds 30 vol%, the light transmittance of the optical lens 3 becomes 70% or less, which is not suitable for use in the optical lens 3. Furthermore, when the concentration of the inorganic particles 1 is less than 5 vol%, the optical lens 3 is thermally expanded, so that it is not suitable for use with the optical lens 3.
1−3、重合開始剤
光重合開始剤は、重合硬化する重合性単量体の種類に応じてラジカル性光重合開始剤、カチオン性光重合開始剤を用いることが出来る。
1-3, Polymerization Initiator As the photopolymerization initiator, a radical photopolymerization initiator or a cationic photopolymerization initiator can be used depending on the type of polymerizable monomer to be polymerized and cured.
実施の形態1では、ラジカル性光重合開始剤として、ビス(η5−2、4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2、6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム(Ciba製 IRGACURE 784)を用いた。 In Embodiment 1, bis (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl)-is used as a radical photopolymerization initiator. Phenyl) titanium (Ciba IRGACURE 784) was used.
また、上記のラジカル性光重合開始剤以外に選択された1種類を用いてもよく、2種類以上を適宜組み合わせてもよい。ラジカル性光重合剤の含有量は、ナノコンポジット材料30中のポリマー樹脂が占める体積を体積百分率で100とすると、0.1wt%以上10wt%以下であることが望ましい。この範囲を満たす場合、ナノコンポジット材料30の特性・信頼性を低下させずに安定的にモノマーが重合硬化して樹脂層2ができる。
2、光学レンズの製造方法
次に、実施の形態1における、ナノコンポジット材料30を備えた光学レンズ3の製造方法について、工程順に説明する。
分子量468(図1の分子式においてm=1、n=2)のビスフェノールAアクリレート(新中村化学工業製 2官能アクリレート ABE−300)からなるモノマー64gに、平均一次粒子径10nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1を10wt%(35g)含有したエタノールの分散液350gと、重合開始剤(Ciba製 IRGACURE 784)1gと、を混合した。この混合物をエタノールのスラリーとする。次に、エタノールのスラリーを温度50℃まで加熱する。その後、攪拌機で30分間攪拌する。すると、酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1は、エタノールのスラリー中に均一に分散する。次に、エタノールのスラリーをシャーレ状の広口ガラス容器に入れ、真空乾燥炉内で減圧しながら溶媒留去法により、エタノールが揮発される。エタノールが完全に揮発されると、酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1とモノマーと重合開始剤との混合物100gを得ることができる。
Moreover, one type selected other than the above radical photopolymerization initiator may be used, or two or more types may be appropriately combined. The content of the radical photopolymerization agent is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less when the volume occupied by the polymer resin in the nanocomposite material 30 is 100 as a volume percentage. When satisfying this range, the monomer is stably polymerized and cured without deteriorating the properties and reliability of the nanocomposite material 30, thereby forming the resin layer 2.
2. Manufacturing method of optical lens Next, the manufacturing method of the optical lens 3 provided with the nanocomposite material 30 in Embodiment 1 is demonstrated in order of a process.
Into 64 g of a monomer composed of bisphenol A acrylate (bifunctional acrylate ABE-300 manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) having a molecular weight of 468 (m = 1, n = 2 in the molecular formula of FIG. 1), zirconium oxide (ZrO 2 with an average primary particle size of 10 nm) is added. ) 350 g of an ethanol dispersion containing 10 wt% (35 g) of particles 1 and 1 g of a polymerization initiator (IRGACURE 784 made by Ciba) were mixed. This mixture is made into a slurry of ethanol. Next, the ethanol slurry is heated to a temperature of 50 ° C. Then, it stirs for 30 minutes with a stirrer. Then, the zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 are uniformly dispersed in the slurry of ethanol. Next, the ethanol slurry is put in a petri dish-shaped wide-mouth glass container, and ethanol is volatilized by a solvent distillation method while reducing the pressure in a vacuum drying furnace. When ethanol is completely volatilized, 100 g of a mixture of zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1, a monomer and a polymerization initiator can be obtained.
次に、混合物100gを光学レンズ3用のガラス型に流し込み、強度70mW/cm2の紫外線を2分間照射する。紫外線照射により、混合物中のモノマーが重合硬化して、ポリマー樹脂2が生成する。その結果、ポリマー樹脂2に酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1が分散したナノコンポジット材料30ができる。
このナノコンポジット材料30は、さらにガラス型から取り出され、酸化ジルコニウム粒子を35wt%含有した光学レンズ3を得る。
Next, 100 g of the mixture is poured into a glass mold for the optical lens 3 and irradiated with ultraviolet rays having an intensity of 70 mW / cm 2 for 2 minutes. By the ultraviolet irradiation, the monomer in the mixture is polymerized and cured, and the polymer resin 2 is generated. As a result, a nanocomposite material 30 in which zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 are dispersed in the polymer resin 2 can be obtained.
This nanocomposite material 30 is further taken out of the glass mold to obtain the optical lens 3 containing 35 wt% of zirconium oxide particles.
なお、光学レンズ3における酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1の比重は5.49、ポリマー樹脂の比重は1.14である。 The specific gravity of the zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 in the optical lens 3 is 5.49, and the specific gravity of the polymer resin is 1.14.
つまり、体積濃度に換算すると、10vol%の酸化ジルコニウム粒子を含有するナノコンポジット材料30となる。 That is, in terms of volume concentration, the nanocomposite material 30 containing 10 vol% zirconium oxide particles is obtained.
実施の形態1における光学レンズ3は、分子量が400以上1000以下を満たすビスフェノールAアクリレートをモノマーとして用いている。そのため、モノマーが重合硬化してポリマー樹脂2が生成する際、ポリマー樹脂2と酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1とが絡み合う。そのため、重合硬化したポリマー樹脂2に酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1同士が凝集した二次粒子の発生を抑制することができる。その結果、酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1が硬化したポリマー樹脂2に均一分散したナノコンポジット材料30を得ることができる。 The optical lens 3 in Embodiment 1 uses bisphenol A acrylate having a molecular weight of 400 or more and 1000 or less as a monomer. Therefore, when the monomer is polymerized and cured to produce the polymer resin 2, the polymer resin 2 and the zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 are intertwined. Therefore, it is possible to suppress the generation of secondary particles in which zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 are aggregated in polymer resin 2 that has been polymerized and cured. As a result, a nanocomposite material 30 that is uniformly dispersed in the polymer resin 2 in which the zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 are cured can be obtained.
なお、均一分散とは、ナノコンポジット材料3に偏析の無い状態で酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1が存在することを示している。さらに、作製したナノコンポジット材料30を備える光学レンズ3について、屈折率および光透過性能の測定を行った。
3、屈折率
次に、第1の実施形態における光学レンズ3の温度に対する屈折率変化について説明する。光学レンズ3を屈折率計(アタゴ製、多波長アッベ屈折計 DR−M4)を用いて、各温度における屈折率を測定した。なお、各温度は、光学レンズにおける温度を示している。
The uniform dispersion indicates that zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 are present in the nanocomposite material 3 without segregation. Furthermore, the refractive index and light transmission performance of the optical lens 3 including the produced nanocomposite material 30 were measured.
3. Refractive Index Next, the refractive index change with respect to the temperature of the optical lens 3 in the first embodiment will be described. The refractive index at each temperature was measured for the optical lens 3 using a refractometer (manufactured by Atago, multi-wavelength Abbe refractometer DR-M4). Each temperature indicates a temperature in the optical lens.
図3(a)は、1mmの厚みaを有する光学レンズ3において、波長587.6nm(d線)の光を入射したときの、屈折率の温度に対する変化を示す。なお、厚みaとは、光学レンズ3に光が入射する面から出射する面までの一番厚い距離を示している。 FIG. 3A shows a change in refractive index with respect to temperature when light having a wavelength of 587.6 nm (d-line) is incident on the optical lens 3 having a thickness a of 1 mm. The thickness a indicates the thickest distance from the light incident surface to the light emitting surface of the optical lens 3.
図3(b)は、1℃のレンズ温度低下に対する屈折率変化量を示す。屈折率変化量は、図3(a)の屈折率の測定結果をもとに最小二乗法で求めた温度−屈折率の1次回帰直線の傾きの値である。 FIG. 3B shows the amount of change in refractive index with respect to a lens temperature drop of 1 ° C. The amount of change in refractive index is the value of the slope of the linear regression line of temperature-refractive index obtained by the least square method based on the measurement result of the refractive index in FIG.
各図中の(A)は、実施の形態1におけるナノコンポジット材料30を備えた光学レンズ3の屈折率を示す。 (A) in each figure shows the refractive index of the optical lens 3 provided with the nanocomposite material 30 in the first embodiment.
一方、各図中の(B)は、ビスフェノールAアクリレートのポリマー樹脂のみからなる光学レンズの屈折率を示している。すなわち、(B)の光学レンズに無機粒子は含まれていない。 On the other hand, (B) in each figure shows the refractive index of an optical lens made only of a polymer resin of bisphenol A acrylate. That is, the optical lens (B) contains no inorganic particles.
図3(a)に示すように、温度25℃において、実施の形態1における光学レンズ3は、屈折率が1.6134であった。
一方、(B)の光学レンズは、屈折率が1.5668であった。
As shown in FIG. 3A, the refractive index of the optical lens 3 in the first embodiment was 1.6134 at a temperature of 25 ° C.
On the other hand, the refractive index of the optical lens of (B) was 1.5668.
さらに、25℃以外の温度においても、実施の形態1における光学レンズ3の屈折率の方が、(B)の光学レンズの屈折率よりも大きい。 Furthermore, even at a temperature other than 25 ° C., the refractive index of the optical lens 3 in Embodiment 1 is larger than the refractive index of the optical lens (B).
すなわち、ナノコンポジット材料30に平均一次粒子径10nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1が含まれることで、ナノコンポジット材料30からなる光学レンズ3は高屈折率を示すことがわかった。 That is, it was found that the optical lens 3 made of the nanocomposite material 30 exhibits a high refractive index when the nanocomposite material 30 contains zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 having an average primary particle diameter of 10 nm.
さらに、実施の形態1の光学レンズ3は、(B)の光学レンズに比べて、温度に対する屈折率変化量が小さい。 Furthermore, the optical lens 3 of Embodiment 1 has a smaller refractive index change with respect to temperature than the optical lens (B).
次に、図3の(a)の各温度における屈折率の測定結果をもとに、屈折率変化量を求めると、図3の(b)に示す結果となった。 Next, when the amount of change in the refractive index was determined based on the measurement result of the refractive index at each temperature in FIG. 3A, the result shown in FIG. 3B was obtained.
図3(b)に示すように、実施の形態1の光学レンズ3は、(B)の光学レンズと比べて、温度に対する屈折率の変化は、約1/2に抑えられている。 As shown in FIG. 3B, the optical lens 3 according to Embodiment 1 has a change in refractive index with respect to temperature being suppressed to about ½ as compared with the optical lens shown in FIG.
つまり、実施の形態1におけるナノコンポジット材料30を備えた光学レンズは、温度変化による屈折率の変化を低減することができる。
4、光透過性能
次に、実施の形態1における光学レンズ3の光透過性能について説明する。
That is, the optical lens provided with the nanocomposite material 30 in Embodiment 1 can reduce the change in the refractive index due to the temperature change.
4. Light transmission performance Next, the light transmission performance of the optical lens 3 according to the first embodiment will be described.
図4は、10vol%の酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1を含有するナノコンポジット材料30からなる厚み1mmの光学レンズ3において、モノマーの分子量と、波長400nm〜700nmにおける光透過率の関係を示している。 FIG. 4 shows the relationship between the molecular weight of the monomer and the light transmittance at wavelengths of 400 nm to 700 nm in the optical lens 3 having a thickness of 1 mm made of the nanocomposite material 30 containing 10 vol% zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1. Yes.
なお、光学レンズ3の光透過率は透過率計(島津製作所製、紫外可視近赤外分光光度計 UV−3150)を用いて測定した。 In addition, the light transmittance of the optical lens 3 was measured using a transmittance meter (manufactured by Shimadzu Corporation, ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer UV-3150).
図4に示すように、光透過率は、モノマーの分子量によって大きく変化するのがわかる。
図4に示すように、モノマーの分子量が500付近で最も光透過率が高くなる。しかし、光学レンズ3として使用するためには、光透過率が70%以上は必要である。そのため、分子量の範囲が400以上1000以下を満たすモノマーである場合、光透過率は、70%以上となる。この分子量の範囲では、酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1の凝集が抑制される。たとえ、酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1が無機粒子群を形成した場合であっても、無機粒子群の最大二次粒子径が400nm以下となるので、入射光が酸化ジルコニウム(ZrO2)粒子1に当たって散乱するのを防止する。
As shown in FIG. 4, it can be seen that the light transmittance varies greatly depending on the molecular weight of the monomer.
As shown in FIG. 4, the light transmittance is highest when the molecular weight of the monomer is around 500. However, in order to use as the optical lens 3, the light transmittance needs to be 70% or more. Therefore, when the monomer has a molecular weight range of 400 or more and 1000 or less, the light transmittance is 70% or more. In this molecular weight range, aggregation of zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 is suppressed. Even if the zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1 form an inorganic particle group, the maximum secondary particle diameter of the inorganic particle group is 400 nm or less, so that the incident light is zirconium oxide (ZrO 2 ) particles 1. To prevent scattering.
実施の形態1において、平均一次粒子径と透過率の関係を見た場合には、平均一次粒子径が40nm以下のときに、透過率が70%以上となる。 In the first embodiment, when the relationship between the average primary particle size and the transmittance is observed, the transmittance is 70% or more when the average primary particle size is 40 nm or less.
したがって、ポリマー樹脂2に分散する酸化ジルコニウム1は、平均一次粒子径が40nm以下であることが好ましい。 Therefore, the zirconium oxide 1 dispersed in the polymer resin 2 preferably has an average primary particle size of 40 nm or less.
このように、モノマーの分子量を400以上1000以下、さらに、無機粒子の平均一次粒子径で40nm以下にすることで、高い透過性能を維持した光学レンズ3を作製することができる。 Thus, the optical lens 3 which maintained the high permeation | transmission performance is producible by making the molecular weight of a monomer into 400-1000, and also making the average primary particle diameter of an inorganic particle into 40 nm or less.
<実施の形態2>
本発明の実施の形態2について、図面を用いて説明する。
1、回折レンズ
実施の形態2は、ガラスレンズ4の表面に樹脂層5が形成された二層構造の回折レンズ11である。本発明の実施の形態2における、回折レンズ11の概略図を図5に示す。
つまり、表面に回折格子を持つガラスレンズ4の回折格子面上において、無機粒子1がポリマー樹脂2の内部に均一に分散したナノコンポジット材料30からなる樹脂層5が形成されている。このような二層構造の回折レンズ11は、各層に異なる屈折率と異なるアッベ数の材料を用いることで、色収差の発生を打ち消し合うことができる。
<Embodiment 2>
Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Diffractive Lens The second embodiment is a diffractive lens 11 having a two-layer structure in which a resin layer 5 is formed on the surface of a glass lens 4. FIG. 5 shows a schematic diagram of the diffractive lens 11 in Embodiment 2 of the present invention.
That is, the resin layer 5 made of the nanocomposite material 30 in which the inorganic particles 1 are uniformly dispersed inside the polymer resin 2 is formed on the diffraction grating surface of the glass lens 4 having a diffraction grating on the surface. The diffractive lens 11 having such a two-layer structure can cancel out the occurrence of chromatic aberration by using materials having different refractive indexes and different Abbe numbers for each layer.
したがって、さらに収差補正用レンズを備える必要がなくなるので、カメラ等の撮像装置のレンズ枚数を削減でき、撮像装置の小型化や製造コスト低減を実現できる。 Accordingly, since it is not necessary to further provide an aberration correction lens, the number of lenses of the imaging device such as a camera can be reduced, and the imaging device can be reduced in size and manufacturing cost.
実施の形態2における樹脂層5として、ナノコンポジット材料30を用いた。 Nanocomposite material 30 was used as resin layer 5 in the second embodiment.
つまり、無機粒子1として、平均一次粒子径が40nm以下の酸化亜鉛粒子(ZnO)1が、分子量400以上1000以下のビスフェノールAアクリレートまたはビスフェノールAメタクリレートが重合したポリマー樹脂2に分散しているナノコンポジット材料30である。 That is, nanocomposites in which zinc oxide particles (ZnO) 1 having an average primary particle size of 40 nm or less are dispersed as an inorganic particle 1 in a polymer resin 2 in which bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate having a molecular weight of 400 to 1000 is polymerized. Material 30.
実施の形態2の光学レンズ30において、樹脂層5に無機粒子1が分散しているため、樹脂層5の熱膨張が抑えられる。そのため、温度による屈折率変化が低減し、温度変化による収差発生を防ぐことができる。 In the optical lens 30 according to the second embodiment, since the inorganic particles 1 are dispersed in the resin layer 5, thermal expansion of the resin layer 5 is suppressed. Therefore, the refractive index change due to temperature is reduced, and the occurrence of aberration due to temperature change can be prevented.
また、ポリマー樹脂2が、分子量400〜1000のモノマーが重合することで、樹脂層5の光透過率を高く維持することができる。そのため、光透過性の良い二層構造の回折レンズ11を実現することができる。
2、回折レンズの製造方法
次に、実施の形態2における、二層構造の回折レンズ11の製造方法について、工程順に説明する。
Moreover, the polymer resin 2 can maintain the light transmittance of the resin layer 5 high because a monomer having a molecular weight of 400 to 1000 is polymerized. Therefore, the diffractive lens 11 having a two-layer structure with good light transmittance can be realized.
2. Manufacturing Method of Diffraction Lens Next, a manufacturing method of the diffractive lens 11 having a two-layer structure according to the second embodiment will be described in the order of steps.
分子量776(図1の分子式においてm=5、n=5)のビスフェノールAアクリレートからなるモノマー53gに対し、平均一次粒子径10nmの酸化亜鉛粒子(ZnO)10wt%を含有したエタノールの分散液460gと、重合開始剤1gをモノマーへ混合した。 460 g of an ethanol dispersion containing 10 wt% of zinc oxide particles (ZnO) having an average primary particle diameter of 10 nm with respect to 53 g of a monomer composed of bisphenol A acrylate having a molecular weight of 776 (m = 5, n = 5 in the molecular formula of FIG. 1) 1 g of the polymerization initiator was mixed into the monomer.
そして、モノマーと酸化亜鉛粒子(ZnO)1と重合開始剤との混合物を含有したエタノールのスラリーを作製した。 And the slurry of the ethanol containing the mixture of a monomer, the zinc oxide particle (ZnO) 1, and a polymerization initiator was produced.
さらに、エタノールのスラリーを温度50℃に加熱して、攪拌機で30分間攪拌し、酸化亜鉛粒子(ZnO)1をエタノールのスラリー中に均一に分散させた。次に、エタノールのスラリーをシャーレ状の広口ガラス容器に入れ、真空乾燥炉内で減圧しながら溶媒留去法により、エタノールを揮発させた。エタノールを完全に揮発させると、酸化亜鉛粒子(ZnO)1とモノマーと重合開始剤の混合物100gを得ることができた。 Further, the ethanol slurry was heated to a temperature of 50 ° C. and stirred with a stirrer for 30 minutes to uniformly disperse the zinc oxide particles (ZnO) 1 in the ethanol slurry. Next, the ethanol slurry was put in a petri dish-shaped wide-mouth glass container, and ethanol was volatilized by a solvent distillation method while reducing the pressure in a vacuum drying furnace. When ethanol was completely volatilized, 100 g of a mixture of zinc oxide particles (ZnO) 1, a monomer and a polymerization initiator could be obtained.
さらに、金型成形により、図5に示すような、ガラスレンズ4の表面に格子高さ10μm、格子ピッチ150μmの回折格子を持つ、厚みaが2mmのガラスレンズ4を作製した。なお、波長587.6nmにおける、ガラスレンズ4の屈折率は1.670、アッベ数は55であった。 Further, a glass lens 4 having a thickness a of 2 mm having a grating height of 10 μm and a grating pitch of 150 μm on the surface of the glass lens 4 as shown in FIG. The refractive index of the glass lens 4 at a wavelength of 587.6 nm was 1.670, and the Abbe number was 55.
次に、ガラスレンズ4の表面上に、混合物100gを100μmの厚さで塗布し、強度70mW/cm2の紫外線を2分間照射した。このとき、混合物中のモノマーが重合硬化反応し、ポリマー樹脂2が生成する。重合硬化反応の後、混合物100gから、酸化亜鉛粒子(ZnO)1を46wt%含有したナノコンポジット材料30が生成する。
そして、ガラスレンズ4の表面に樹脂層5が形成された二層構造の回折レンズ11が作製される。
Next, 100 g of the mixture was applied to the surface of the glass lens 4 at a thickness of 100 μm, and irradiated with ultraviolet rays having an intensity of 70 mW / cm 2 for 2 minutes. At this time, the monomer in the mixture undergoes a polymerization and curing reaction, and a polymer resin 2 is generated. After the polymerization curing reaction, a nanocomposite material 30 containing 46 wt% of zinc oxide particles (ZnO) 1 is produced from 100 g of the mixture.
Then, a diffractive lens 11 having a two-layer structure in which the resin layer 5 is formed on the surface of the glass lens 4 is produced.
なお、樹脂層5は、酸化亜鉛粒子(ZnO)1の比重が5.47、ポリマー樹脂2の比重が1.13である。よって、樹脂層5は、体積濃度に換算すると、15vol%の酸化亜鉛粒子(ZnO)1を含有するナノコンポジット材料30となる。
また、波長587.6nmにおける、樹脂層5の屈折率は1.595、アッベ数は24となる。
The resin layer 5 has a specific gravity of zinc oxide particles (ZnO) 1 of 5.47 and a specific gravity of the polymer resin 2 of 1.13. Therefore, the resin layer 5 becomes the nanocomposite material 30 containing 15 vol% zinc oxide particles (ZnO) 1 in terms of volume concentration.
Further, the refractive index of the resin layer 5 at a wavelength of 587.6 nm is 1.595 and the Abbe number is 24.
このように、高屈折率、高アッベ数のガラスレンズ4と、低屈折率、低アッベ数の樹脂層5を組み合わせることで、色収差の発生を打ち消し、色ずれが発生しない高性能な二層構造の回折レンズ11を作製できる。なお、回折レンズ11では、ガラスレンズ4と樹脂層5との屈折率差は0.05〜0.1、アッベ数差は20〜40であることが好ましい。その場合、実施の形態2の回折レンズ11は、色収差の発生を低減し、色ずれの発生を防ぐことができる。 Thus, by combining the glass lens 4 having a high refractive index and a high Abbe number and the resin layer 5 having a low refractive index and a low Abbe number, a high-performance two-layer structure that cancels out chromatic aberration and does not cause color misregistration. The diffractive lens 11 can be produced. In the diffractive lens 11, the difference in refractive index between the glass lens 4 and the resin layer 5 is preferably 0.05 to 0.1, and the Abbe number difference is preferably 20 to 40. In that case, the diffraction lens 11 of Embodiment 2 can reduce the occurrence of chromatic aberration and prevent the occurrence of color misregistration.
次に、実施の形態2における二層構造の回折レンズ11の光透過性能について説明する。 Next, the light transmission performance of the diffractive lens 11 having a two-layer structure according to the second embodiment will be described.
図6は、15vol%の酸化亜鉛粒子(ZnO)を含有するナノコンポジット材料30からなる実施の形態2の光学レンズ(中心の厚み2mm)において、モノマーの分子量と、波長400nm〜700nmにおける光透過率の関係を示したものである。光透過率は、実施の形態1と同様、モノマーの分子量によって大きく変化し、分子量が500付近で最も光透過率が高くなる。 FIG. 6 shows the molecular weight of the monomer and the light transmittance at wavelengths of 400 nm to 700 nm in the optical lens (thickness 2 mm) of Embodiment 2 made of the nanocomposite material 30 containing 15 vol% zinc oxide particles (ZnO). This shows the relationship. As in the first embodiment, the light transmittance varies greatly depending on the molecular weight of the monomer, and the light transmittance is highest when the molecular weight is around 500.
実施の形態2のように、光学レンズを回折レンズ11として使用するためには、光透過率が少なくとも90%以上は必要である。そのため、90%以上の光透過率を満たすモノマーの分子量の範囲は、400以上1000以下となる。この分子量の範囲では、酸化亜鉛粒子(ZnO)1の凝集が抑制されて、平均二次粒子径が400nm以下となる。 In order to use the optical lens as the diffractive lens 11 as in the second embodiment, the light transmittance is required to be at least 90%. Therefore, the range of the molecular weight of the monomer that satisfies the light transmittance of 90% or more is 400 or more and 1000 or less. In this molecular weight range, aggregation of zinc oxide particles (ZnO) 1 is suppressed, and the average secondary particle diameter is 400 nm or less.
その結果、入射光が酸化亜鉛粒子(ZnO)1に当たって散乱するのを防止できる。 As a result, it is possible to prevent incident light from hitting the zinc oxide particles (ZnO) 1 and being scattered.
このように、実施の形態2においても、モノマーの分子量を400以上1000以下にすることで、高い透過性能を維持した回折レンズ11を作製することができる。 Thus, also in Embodiment 2, the diffraction lens 11 maintaining high transmission performance can be produced by setting the molecular weight of the monomer to 400 or more and 1000 or less.
また、酸化亜鉛粒子(ZnO)1の平均粒子径に関しては、平均一次粒子径で40nm以下であることが好ましい。 The average particle diameter of the zinc oxide particles (ZnO) 1 is preferably 40 nm or less in terms of the average primary particle diameter.
また、酸化亜鉛粒子(ZnO)1の体積百分率は、5vol%以上30vol%以下であることが好ましい。 Further, the volume percentage of the zinc oxide particles (ZnO) 1 is preferably 5 vol% or more and 30 vol% or less.
実施の形態2では、酸化亜鉛粒子(ZnO)1として、アッベ数が低い酸化亜鉛(νd=13)を用い、ガラスレンズ4と異なるアッベ数の樹脂層5を形成した。しかし、ガラスレンズ4の屈折率やアッベ数に応じて、最適な組合せとなる屈折率やアッベ数の樹脂層5を形成する必要がある。 In the second embodiment, as the zinc oxide particles (ZnO) 1, zinc oxide having a low Abbe number (ν d = 13) is used, and the resin layer 5 having an Abbe number different from that of the glass lens 4 is formed. However, depending on the refractive index and Abbe number of the glass lens 4, it is necessary to form the resin layer 5 having the optimal refractive index and Abbe number.
一般的に、樹脂層5は、ガラスレンズ4に比べて、アッベ数が低くなるので、使用する無機粒子1としては、アッベ数が低い、酸化亜鉛(ZnO)または、酸化チタン(TiO)が好ましい。
<実施の形態の特徴>
上記実施の形態において特徴的な部分を以下に列記する。なお、上記実施形態に含まれる発明は、以下に限定されるものではない。なお、各構成の後ろに括弧で記載したものは、各構成の具体例である。各構成はこれらの具体例に限定されるものではない。
(1)
ナノコンポジット材料(30)は、重合開始剤と、分子量400以上1000以下のビスフェノールAアクリレートもしくはビスフェノールAメタクリレートを含む重合性単量体(モノマー)が重合開始剤によって重合されたポリマー樹脂(2)と、ポリマー樹脂(2)に分散された平均1次粒子径が40nm以下の無機粒子(1)と、から構成されることを特徴とする。
In general, since the resin layer 5 has a lower Abbe number than the glass lens 4, the inorganic particles 1 to be used are preferably zinc oxide (ZnO) or titanium oxide (TiO) having a low Abbe number. .
<Features of the embodiment>
Characteristic parts in the above embodiment are listed below. In addition, the invention included in the said embodiment is not limited to the following. In addition, what was described in parentheses after each component is a specific example of each component. Each configuration is not limited to these specific examples.
(1)
The nanocomposite material (30) includes a polymerization initiator and a polymer resin (2) obtained by polymerizing a polymerizable monomer (monomer) containing bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate having a molecular weight of 400 to 1000 with the polymerization initiator. And inorganic particles (1) having an average primary particle diameter of 40 nm or less dispersed in the polymer resin (2).
これにより、重合単量体(モノマー)が重合したポリマー樹脂(2)に無機粒子(1)が均一に分散する。そのため、無機粒子(1)の凝集は抑制される。その結果、光の散乱が低減され、可視光を含む光が高い透過率で光学レンズ(3)及び窓材を透過することが可能となる。その結果、高性能な光学レンズ及び窓材を実現することが出来る。
(2)
(1)のナノコンポジット材料(30)において、ポリマー樹脂に分散された平均2次粒子径が400nm以下の無機粒子をさらに含むことを特徴とする。
Thereby, the inorganic particles (1) are uniformly dispersed in the polymer resin (2) obtained by polymerizing the polymerization monomer (monomer). Therefore, aggregation of inorganic particles (1) is suppressed. As a result, light scattering is reduced, and light including visible light can be transmitted through the optical lens (3) and the window material with high transmittance. As a result, a high-performance optical lens and window material can be realized.
(2)
The nanocomposite material (30) of (1) is characterized by further containing inorganic particles having an average secondary particle diameter of 400 nm or less dispersed in a polymer resin.
これにより、無機粒子(1)がナノコンポジット材料(30)中に400nmをこえる無機粒子群が形成されないため、可視光を高効率に透過することができる。
(3)
(1)のナノコンポジット材料(30)において、無機粒子(1)は、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウムから少なくとも1つ以上選択される粒子であることを特徴とする。
Thereby, since the inorganic particle group in which the inorganic particle (1) exceeds 400 nm is not formed in the nanocomposite material (30), visible light can be transmitted with high efficiency.
(3)
In the nanocomposite material (30) of (1), the inorganic particles (1) are composed of silicon dioxide, zinc oxide, titanium oxide, barium titanate, yttrium oxide, zirconium oxide, calcium fluoride, magnesium fluoride, and barium fluoride. At least one or more particles are selected.
これにより、屈折率やアッベ数の設計仕様に応じて無機粒子(1)を適宜選択することが可能となる。
(4)
(1)のナノコンポジット材料(30)において、無機粒子(1)が、ナノコンポジット材料(30)における体積百分率が、5vol%以上30vol%以下である。
Thereby, it becomes possible to appropriately select the inorganic particles (1) according to the design specifications of the refractive index and the Abbe number.
(4)
In the nanocomposite material (30) of (1), the inorganic particles (1) have a volume percentage in the nanocomposite material (30) of 5 vol% or more and 30 vol% or less.
これにより、屈折率の温度変化を抑制することができる。
(5)
(1)〜(4)のいずれかに記載のナノコンポジット材料(30)を備える光学レンズ(3)であることを特徴とする。
Thereby, the temperature change of a refractive index can be suppressed.
(5)
It is an optical lens (3) provided with the nanocomposite material (30) in any one of (1)-(4), It is characterized by the above-mentioned.
これにより、光透過性能の高い光学レンズ(3)を実現することが出来る。特に、無機粒子(1)として、SiO2を用いた場合、光透過性能がより高い光学レンズ(3)を実現することができる。
また、無機粒子(1)として、ZrO2を用いた場合、屈折率が依り高い光学レンズ(3)を実現することができる。
さらに、無機粒子(1)としてMgF2等のフッ化物を用いた場合、近赤外線を含めた広範囲波長で光を透過することができる。
(6)
(1)〜(4)のいずれかに記載のナノコンポジット材料(30)は、回折ガラスレンズ(4)の表面に形成されることを特徴とする回折レンズ(11)である。
Thereby, an optical lens (3) with high light transmission performance can be realized. In particular, when SiO 2 is used as the inorganic particles (1), an optical lens (3) with higher light transmission performance can be realized.
Moreover, when ZrO 2 is used as the inorganic particles (1), an optical lens (3) having a high refractive index can be realized.
Furthermore, when a fluoride such as MgF 2 is used as the inorganic particles (1), light can be transmitted in a wide range of wavelengths including near infrared rays.
(6)
The nanocomposite material (30) according to any one of (1) to (4) is a diffractive lens (11) formed on the surface of a diffractive glass lens (4).
これにより、光透過性能の高い回折レンズ(11)を実現することが出来る。特に、無機粒子(1)として、SiO2を用いた場合、光透過性能がより高い光学レンズを実現することができる。
また、無機粒子(1)として、ZrO2を用いた場合、屈折率が依り高い光学レンズを実現することができる。
さらに、無機粒子(1)としてMgF2等のフッ化物を用いた場合、近赤外線を含めた広範囲波長で光を透過することができる。
(7)
(1)〜(4)のいずれかに記載のナノコンポジット材料を備える窓材であることを特徴とする。
Thereby, a diffractive lens (11) with high light transmission performance can be realized. In particular, when SiO 2 is used as the inorganic particles (1), an optical lens with higher light transmission performance can be realized.
When ZrO 2 is used as the inorganic particles (1), an optical lens having a high refractive index can be realized.
Furthermore, when a fluoride such as MgF 2 is used as the inorganic particles (1), light can be transmitted in a wide range of wavelengths including near infrared rays.
(7)
(1) It is a window material provided with the nanocomposite material in any one of (4), It is characterized by the above-mentioned.
これにより、光透過性能の高い窓材を実現することが出来る。
(8)
(7)の回折レンズ(11)において、無機粒子(1)は、酸化亜鉛または酸化チタンであることを特徴とする。
Thereby, a window material with high light transmission performance is realizable.
(8)
In the diffraction lens (11) of (7), the inorganic particles (1) are zinc oxide or titanium oxide.
これにより、ガラスレンズに比べて、アッベ数が低い樹脂層が形成されるため、より高性能な回折レンズを実現することが出来る。
(9)
ナノコンポジット材料(30)の製造方法において、ビスフェノールAアクリレートもしくはビスフェノールAメタクリレートを含む重合性単量体(モノマー)と平均1次粒子径が40nm以下の無機粒子(1)と重合開始剤を備える混合物を用意する準備ステップと、混合物に含まれる重合性単量体(モノマー)を紫外線照射で重合硬化反応させる反応ステップと、を備えることを特徴とする。
Thereby, since a resin layer having a lower Abbe number is formed as compared with a glass lens, a higher-performance diffractive lens can be realized.
(9)
In the method for producing a nanocomposite material (30), a mixture comprising a polymerizable monomer (monomer) containing bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate, inorganic particles (1) having an average primary particle size of 40 nm or less, and a polymerization initiator. And a reaction step in which a polymerizable monomer (monomer) contained in the mixture is polymerized and cured by irradiation with ultraviolet rays.
これにより、重合単量体(モノマー)が重合したポリマー樹脂(2)に無機粒子(1)が均一に分散するため、無機粒子(1)の凝集は抑制される。その結果、光の散乱が低減され、高い光透過性能を維持した光学レンズ及び窓材を実現することができる。
(10)
(9)のナノコンポジット材料(30)の製造方法において、準備ステップは、無機粒子(1)がエタノール液に分散しているエタノール分散液を用意することを特徴とする。
Thereby, since inorganic particle (1) disperse | distributes uniformly in polymer resin (2) which the polymerization monomer (monomer) superposed | polymerized, aggregation of inorganic particle (1) is suppressed. As a result, light scattering is reduced, and an optical lens and window material that maintains high light transmission performance can be realized.
(10)
In the method for producing the nanocomposite material (30) according to (9), the preparation step is characterized by preparing an ethanol dispersion liquid in which the inorganic particles (1) are dispersed in the ethanol liquid.
これにより、準備ステップにおける混合物が均質にエタノール中に混合される。
(11)
回折レンズ(11)の製造方法において、準備ステップと前記反応ステップとの間に、ガラスレンズ(4)の表面に混合物を塗布する塗布ステップをさらに備えることを特徴とする。
Thereby, the mixture in the preparation step is homogeneously mixed in ethanol.
(11)
The manufacturing method of the diffractive lens (11) is characterized by further comprising an application step of applying a mixture to the surface of the glass lens (4) between the preparation step and the reaction step.
これにより、より効率的に異なる素材を備えたガラスレンズ(4)と樹脂層(5)とからなる回折レンズ(11)を製造することが出来る。 Thereby, the diffraction lens (11) which consists of a glass lens (4) and a resin layer (5) provided with different materials more efficiently can be manufactured.
屈折率やアッベ数のコントロールおよび加工が容易で安価な光学材料として、撮像カメラ、光ピックアップ装置等の光学レンズや窓材として利用することができる。 As an optical material that is easy and inexpensive to control and process the refractive index and Abbe number, it can be used as an optical lens or window material for an imaging camera, an optical pickup device, or the like.
1 無機粒子
2 ポリマー樹脂
3 光学レンズ
4 ガラスレンズ
5 樹脂層
11 回折レンズ
22 金型
30 ナノコンポジット材料
33 紫外線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inorganic particle 2 Polymer resin 3 Optical lens 4 Glass lens 5 Resin layer 11 Diffraction lens 22 Mold 30 Nanocomposite material 33 Ultraviolet rays
Claims (11)
前記ポリマー樹脂に分散された平均1次粒子径が40nm以下の無機粒子と、
を備えるナノコンポジット材料。 A polymer resin obtained by polymerizing a polymerization initiator and a polymerizable monomer containing bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate having a molecular weight of 400 or more and 1000 or less with the polymerization initiator;
Inorganic particles having an average primary particle diameter of 40 nm or less dispersed in the polymer resin;
A nanocomposite material comprising:
二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウムから少なくとも1つ以上選択される粒子であることを特徴とする請求項1に記載のナノコンポジット材料。 The inorganic particles are
2. The particles according to claim 1, wherein the particles are selected from at least one selected from silicon dioxide, zinc oxide, titanium oxide, barium titanate, yttrium oxide, zirconium oxide, calcium fluoride, magnesium fluoride, and barium fluoride. The nanocomposite material described.
前記ナノコンポジット材料における体積百分率が、5vol%以上30vol%以下であることを特徴とする請求項1に記載のナノコンポジット材料。 The inorganic particles are
2. The nanocomposite material according to claim 1, wherein a volume percentage in the nanocomposite material is 5 vol% or more and 30 vol% or less.
酸化亜鉛または酸化チタンであることを特徴とする請求項6に記載の回折レンズ。 The inorganic particles are
The diffractive lens according to claim 6, wherein the diffractive lens is zinc oxide or titanium oxide.
前記混合物に含まれる前記重合性単量体を紫外線照射で重合硬化反応させる反応ステップと、
を備えるナノコンポジット材料の製造方法。 A preparation step of preparing a mixture comprising a polymerizable monomer containing bisphenol A acrylate or bisphenol A methacrylate, inorganic particles having an average primary particle size of 40 nm or less, and a polymerization initiator;
A reaction step of polymerizing and curing the polymerizable monomer contained in the mixture by ultraviolet irradiation;
A method for producing a nanocomposite material.
前記無機粒子がエタノール液に分散しているエタノール分散液を用意することを
特徴とする請求項9に記載のナノコンポジット材料の製造方法。 The preparation step includes
The method for producing a nanocomposite material according to claim 9, wherein an ethanol dispersion liquid in which the inorganic particles are dispersed in an ethanol liquid is prepared.
ガラスレンズの表面に前記混合物を塗布する塗布ステップをさらに備えることを特徴とする回折レンズの製造方法。 Between the preparation step and the reaction step,
The manufacturing method of the diffraction lens further provided with the application | coating step which apply | coats the said mixture to the surface of a glass lens.
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