JP4704175B2 - 光学レンズ用組成物及び光学レンズ並びに光学部品 - Google Patents

Description

本発明は、光学レンズ用組成物及び光学レンズ並びに光学部品に関し、更に詳しくは、可視光線に対する光透過率が高く、屈折率及び靭性を向上させることが可能な光学レンズ用組成物、及び、この光学レンズ用組成物によりレンズ本体を構成することで、光透過率、屈折率及び靭性に優れた光学レンズ、並びに、この光学レンズを備えた光学部品に関するものである。

従来、カメラ、レンズ付フィルム等のフィルム一体型カメラ、ビデオカメラ等の各種カメラ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ等の光ピックアップ、複写機、プリンター等のＯＡ機器等の各種機器に用いられる光学素子には、高い光透過率、高い屈折率等の基本的な光学特性が必要とされ、さらには、高い熱安定性、高い硬度、低い吸水率、高い耐候性、耐溶剤性等、様々な特性が要求される。
これらの光学素子の１つに、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂を用いて成形した光学レンズがある（例えば、特許文献１参照）。特に、耐熱性および耐薬品性に優れた光学レンズとしては、ポリエチレングリコールビスアリルカーボネートを用いたプラスチックレンズが提案されている。
特開２００１−８９６６０号公報

ところで、従来の樹脂製の光学レンズでは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリカーボネート（ＰＣ）等を用いているために、熱安定性が低く、吸水性も高く、環境、特に高温高湿の環境下により光学特性が変動する等の欠点を有しており、従来より要求されている高い熱安定性、低い吸水率、高い耐候性等に対処することが難しいという問題点があった。
また、耐熱性および耐薬品性に優れているとされたプラスチックレンズにおいても、屈折率が低く、耐熱性もそれほど高いものではなく、高い熱安定性、高屈折率等の要求に応えることは難しいものであった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、透明性が高く、屈折率及び靭性を向上させることが可能な光学レンズ用組成物及び光学レンズ並びに光学部品を提供することを目的とする。

本発明者等は、無機フィラーとしてのジルコニア粒子、特に、正方晶ジルコニアを複合材料の第２相として添加した場合に、この複合材料がマルテンサイト変態と称される体積膨張により高い靭性を示すことに着目し、従来のジルコニア粒子が有する、一次粒径が数μｍの粗大なものから数ｎｍの微細なものまでのいずれであっても凝集が激しく、樹脂中に混練しても数μｍの径の粗大粒の状態で存在し、封止材料の透明性が失われるという欠点を克服するために鋭意検討を重ねた結果、ジルコニア粒子として分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子を用い、この正方晶ジルコニア粒子と透明樹脂とを含む光学レンズ用組成物によりレンズ本体を構成すれば、高光透過率、高屈折率、高い熱安定性、高硬度および耐候性を満足することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の光学レンズ用組成物は、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子と、透明樹脂とを含有してなることを特徴とする。
前記正方晶ジルコニア粒子は、樹脂中に分散してなることが好ましい。
前記正方晶ジルコニア粒子の含有率は１重量％以上かつ８０重量％以下であることが好ましい。

本発明の光学レンズは、少なくとも光透過領域が、本発明の光学レンズ用組成物からなることを特徴とする。

本発明の光学部品は、本発明の光学レンズを備えてなることを特徴とする。

本発明の光学レンズ用組成物によれば、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子と、透明樹脂とを含有したので、透明性を維持することができ、屈折率及び靭性を向上させることができる。

本発明の光学レンズによれば、少なくとも光透過領域を、本発明の光学レンズ用組成物により構成したので、この光透過領域の透明性を維持することができ、屈折率、熱安定性、硬度および耐候性を向上させることができる。したがって、長期に亘って信頼性を向上させることができる。

本発明の光学部品によれば、本発明の光学レンズを備えたので、部品としての性能を向上させることができ、長期に亘って光学部品の信頼性を向上させることができる。

本発明の光学レンズ用組成物及び光学レンズ並びに光学部品を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

「第１の実施形態」
図１は、本発明の第１の実施形態の光学レンズを示す断面図である。
図において、１は平板状の透明複合体からなる透明基材、２は透明基材１の表面（一方の面）に形成された略半球状の微小な凸レンズ部であり、透明基材１および凸レンズ部２全体が光透過領域とされている。

この透明複合体は、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子を透明な樹脂中に分散した透明複合体である。
ここで、ジルコニア粒子を正方晶ジルコニア粒子に限定した理由は、微粒子合成の立場からは微粒子の粒径が２０ｎｍ以下のように小さくなると、正方晶の方が従来知られている単斜晶よりも安定になることと、硬度が高く、透明複合体の機械的特性を向上させることができる上に、ジルコニア粒子を樹脂中に分散させた透明複合体においては、正方晶ジルコニアを透明複合体の第２相として添加すると、単斜晶ジルコニア粒子を添加した場合と比べて、マルテンサイト変態と称される体積膨張により高い靭性を示すからである。

また、正方晶ジルコニア粒子の分散粒径を１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下と限定した理由は、分散粒径が１ｎｍ未満であると、結晶性が乏しくなり、屈折率等の粒子特性を発現することが難しくなるからであり、一方、分散粒径が２０ｎｍを超えると、分散液や透明複合体とした場合に透明性が低下するからである。
このように、正方晶ジルコニア粒子は、ナノサイズの粒子であるから、樹脂と複合化した透明複合体においても、光散乱が小さく、複合体の透明性を維持することが可能である。

樹脂としては、可視光線、あるいは近赤外線、近紫外線等の所定の波長帯域の光に対して透明性を有する樹脂であればよく、熱可塑性、熱硬化性、可視光線や紫外線や赤外線等による光（電磁波）硬化性、電子線照射による電子線硬化性等の硬化性樹脂が好適に用いられる。

この樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリシクロヘキシルメタクリレート等のアクリレート、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアクリル酸エステル、ポリアミド、フェノール−ホルムアルデヒド（フェノール樹脂）、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、メチルメタクレート・スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）、ポリ−４−メチルペンテン、ノルボルネン系ポリマー、ポリウレタン、エポキシ、シリコーン等が挙げられる。

ここで、上記の樹脂のうちアクリレート樹脂、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂について詳細に説明する。
「アクリレート樹脂」
アクリレート樹脂としては、単官能アクリレートおよび／または多官能アクリレートが用いられ、これらのうち１種または２種以上が用いられる。
単官能アクリレート及び多官能アクリレートそれぞれの具体例について次に挙げる。
（ａ）脂肪族単官能（メタ）アクリレートとしては、
ブチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート
メトキシプロピレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート等のアルコキシアルキレングリコール（メタ）アクリレート
（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド等のＮ−置換アクリルアミド等が挙げられる。

（ｂ）脂肪族多官能（メタ）アクリレートとしては、
１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１．４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリブタンジオールジ（メタ）アクリレート、等のアルキレングリコールジ（メタ）アクリレート
ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート等のトリ（メタ）アクリレート
ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート等のテトラ（メタ）アクリレート
ジペンタエリスリトール（モノヒドロキシ）ペンタアクリレート等のペンタ（メタ）アクリレート
等が挙げられる。

（ｃ）脂環式（メタ）アクリレートのうち、単官能型としては、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等が、また、多官能型としては、ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
（ｄ）芳香族（メタ）アクリレートのうち、単官能型としては、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート等が、また、多官能型としては、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート等のジアクリレート類、ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

（ｅ）ポリウレタン（メタ）アクリレートとしては、ポリウレタンエーテル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
（ｆ）エポキシ（メタ）アクリレートとしては、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ノボラック型エポキシアクリレート等が挙げられる。

ラジカル重合開始剤としては、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート等の過酸化物系重合開始剤、あるいは２，２’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤が挙げられる。

「シリコーン樹脂」
シリコーン樹脂は、少なくとも下記の（ａ）〜（ｃ）の成分から構成されることが好ましい。
（ａ）１分子中のケイ素原子に結合した官能基のうち少なくとも２つがアルケニル基であるオルガノポリシロキサン
（ｂ）１分子中のケイ素原子に結合した官能基のうち少なくとも２つが水素原子であるか、または分子鎖の両端が水素原子で封鎖された直鎖状のオルガノポリシロキサン
（ｃ）ヒドロシリル化反応用触媒

（ａ）成分中のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられ、特に、ビニル基が好ましい。
また、このアルケニル基以外のケイ素原子に結合した官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。

（ｂ）成分中の水素原子以外のケイ素原子に結合した官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。
また、（ｂ）成分の含有量は、（ａ）成分に含まれている合計アルケニル基１モルに対して水素原子が０．１〜１０モルの範囲内となる量であることが好ましく、より好ましくは０．１〜５モルの範囲内となる量であり、さらに好ましくは０．５〜２モルの範囲内となる量である。

（ｃ）成分のヒドロシリル化反応用触媒は、（ａ）成分中のアルケニル基と、（ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子とのヒドロシリル化反応を促進するための触媒である。この様な触媒としては、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒等が挙げられ、特に、白金系触媒が好ましい。
この白金系触媒としては、白金微粉末、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金カルボニル錯体等が挙げられ、特に、塩化白金酸が好ましい。

また、（ｃ）成分の含有量は、本組成物の硬化を促進させることのできる量、すなわち（ａ）成分中のアルケニル基と（ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子とのヒドロシリル化反応を促進させることのできる量であればよく、特に限定されることはないが、具体的には、本組成物に対して本成分中の金属原子が重量単位で０．０１〜５００ｐｐｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜５０ｐｐｍの範囲内である。

本成分中の金属原子の含有量を上記のように限定した理由は、含有量が０．０１ｐｐｍ未満であると、本組成物が十分に硬化しない虞があるからであり、一方、含有量が５００ｐｐｍを超えると、得られた硬化物に着色等の問題が生じる虞があるからである。
このシリコーン樹脂については、本発明の目的を損なわないかぎり、その他任意の成分として、耐熱剤、染料、顔料、難燃性付与剤等を含有してもよい。

「エポキシ樹脂」
エポキシ樹脂としては、
（ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等の２官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、
（ｂ）フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂等の多官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、
（ｃ）テトラグリシジルジアミニジフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、アニリン型エポキシ樹脂、トルイジン型エポキシ樹脂等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂
等が挙げられる。

エポキシ樹脂の硬化剤としては、重付加型、触媒型、縮合型のいずれのタイプのものでも使用可能であり、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ポリアミド、ジシアンジアミド、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
これらの樹脂に対しては、その特性を損なわない範囲において、酸化防止剤、離型剤、カップリング剤、無機充填剤等を添加してもよい。

この透明複合体における正方晶ジルコニア粒子の含有率は、１重量％以上かつ８０重量％以下が好ましく、より好ましくは１０重量％以上かつ８０重量％以下、さらに好ましくは１０重量％以上かつ５０重量％以下である。
ここで、正方晶ジルコニア粒子の含有率を１重量％以上かつ８０重量％以下と限定した理由は、下限値の１重量％は屈折率及び機械的特性の向上が可能となる添加率の最小値であるからであり、一方、上限値の８０重量％は樹脂自体の特性（柔軟性、比重）を維持することができる添加率の最大値であるからである。

この透明複合体では、正方晶ジルコニア粒子の含有率を２５重量％とした場合、光路長を１ｍｍとしたときの可視光透過率は９０％以上が好ましく、より好ましくは９２％以上である。
この可視光透過率は、透明複合体における正方晶ジルコニア粒子の含有率により異なり、正方晶ジルコニア粒子の含有率が１重量％では、９５％以上、正方晶ジルコニア粒子の含有率が４０重量％では、８０％以上である。

正方晶ジルコニア粒子の屈折率は２．１５であるから、この正方晶ジルコニア粒子を樹脂中に分散させることにより、アクリレート樹脂、シリコーン樹脂の屈折率１．４程度、エポキシ樹脂の屈折率１．５程度と比べて、樹脂の屈折率をそれ以上に向上させることが可能である。
また、正方晶ジルコニア粒子は、単斜晶ジルコニア粒子に比べてマルテンサイト変態による靭性値の向上が期待でき、しかも、靭性、硬度が高く、複合体の機械的特性向上に適している。
また、正方晶ジルコニア粒子は、ナノサイズの粒子であるから、樹脂と複合化させた場合においても、光散乱が小さく、複合材料の透明性を維持することが可能である。

この光学レンズでは、平板状の透明基材１及び凸レンズ部２を、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子を透明な樹脂中に分散した透明複合体により構成したので、透明性が維持されるとともに、屈折率及び靭性も向上する。
これにより、透明性、屈折率、熱安定性、硬度および耐候性が向上し、よって、長期に亘って信頼性が向上する。

次に、この光学レンズの製造方法について説明する。
この光学レンズを作製する際に、次に示すジルコニア透明分散液を用いる。
「ジルコニア透明分散液」
このジルコニア透明分散液は、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子と、分散媒とを含む分散液である。
分散媒は、基本的には、水、有機溶媒、液状の樹脂モノマー、液状の樹脂オリゴマーのうち少なくとも１種以上を含有したものである。

上記の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの溶媒のうち１種または２種以上を用いることができる。

上記の液状の樹脂モノマーとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等のアクリル系またはメタクリル系のモノマー、エポキシ系モノマー等が好適に用いられる。
また、上記の液状の樹脂オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、アクリレート系オリゴマー等が好適に用いられる。

正方晶ジルコニア粒子の含有率は、１重量％以上かつ７０重量％以下が好ましく、より好ましくは１重量％以上かつ５０重量％以下、さらに好ましくは５重量％以上かつ３０重量％以下である。
ここで、正方晶ジルコニア粒子の含有率を１重量％以上かつ７０重量％以下と限定した理由は、この範囲が正方晶ジルコニア粒子が良好な分散状態を取りうる範囲であり、含有率が１重量％未満であると、正方晶ジルコニア粒子としての効果が低下し、また、７０重量％を超えると、ゲル化や凝集沈澱が生じ、分散液としての特徴を消失するからである。

このジルコニア透明分散液は、上記以外に、その特性を損なわない範囲において、他の無機酸化物粒子、分散剤、分散助剤、カップリング剤、樹脂モノマー等を含有していてもよい。
正方晶ジルコニア粒子以外の無機酸化物粒子としては、単斜晶または立方晶のジルコニア粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化スズ、アンチモン添加酸化スズ（ＡＴＯ）、スズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）等が挙げられる。
分散剤としては、リン酸エステル系分散剤等が挙げられる。

このジルコニア透明分散液は、正方晶ジルコニア粒子の含有率を５重量％とした場合、光路長を１０ｍｍとしたときの可視光透過率が９０％以上が好ましく、より好ましくは９５％以上である。
この可視光透過率は、正方晶ジルコニア粒子の含有率により異なり、正方晶ジルコニア粒子の含有率が１重量％では、９５％以上、正方晶ジルコニア粒子の含有率が４０重量％では、８０％以上である。

「光学レンズの製造方法」
上述したジルコニア透明分散液と、樹脂のモノマーやオリゴマーを、ミキサー等を用いて混合し、流動し易い状態の樹脂組成物を作製する。
次いで、この樹脂組成物を金型を用いて所定の形状に成形し、平板状の樹脂組成物からなる基材の表面（一方の面）に微小な凸レンズ部が形成された成形体を作製する。
次いで、この成形体を加熱、あるいは紫外線や赤外線等の照射を施し、この成形体を硬化させ、光学レンズとする。

ここで、樹脂のモノマーやオリゴマーが、反応性を有する炭素二重結合（Ｃ＝Ｃ）を有する場合、単に混合するだけでも、重合・樹脂化させることができる。
特に、アクリル樹脂等の紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂を含む樹脂組成物を硬化させる方法としては、様々な方法があるが、代表的には、加熱または光照射により開始されるラジカル重合反応を用いたモールド成形法、トランスファー成形法等が挙げられる。このラジカル重合反応としては、熱による重合反応（熱重合）、紫外線等の光による重合反応（光重合）、ガンマ線による重合反応、あるいは、これらの複数を組み合わせた方法等が挙げられる。

また、シリコーン樹脂を用いた場合、１種または複数種のオルガノポリシロキサン、硬化剤及び触媒を金型に入れ、金型中で熱硬化させることにより、光学レンズを作製することができる。熱硬化反応としては、縮合架橋、パーオキサイド架橋、白金付加架橋等の反応を用いることができる。特に、白金触媒を用いた付加重合反応による熱硬化が好ましい。
以上により、図１に示す本実施形態の光学レンズを作製することができる。

以上説明したように、本実施形態の光学レンズによれば、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子を樹脂中に分散した透明複合体を用い、この透明複合体からなる平板状の透明基材１の表面に微小な凸レンズ部２を形成したので、光透過率、屈折率、熱安定性、硬度および耐候性を向上させることができる。
したがって、高光透過率、高屈折率、高い熱安定性、高硬度および耐候性に優れた光学レンズを提供することができる。

「第２の実施形態」
図２は、本発明の第２の実施形態のマイクロレンズアレイ（光学部品）を示す断面図である。
このマイクロレンズアレイは、凸レンズ部２が透明基材１の表面（一方の面）にマトリックス状に複数個形成された構成である。
このマイクロレンズアレイにおいても第１の実施形態の光学用レンズと全く同様の効果を奏することができる。
しかも、このマイクロレンズアレイは、高光透過率、高屈折率、高い熱安定性、高硬度および耐候性に優れたものであるから、高解像度及び高信頼性が要求される複写機、プリンター等のＯＡ機器等に好適である。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
「実施例１」
（ジルコニア透明分散液の作製）
オキシ塩化ジルコニウム８水塩２６１５ｇを純水４０Ｌ（リットル）に溶解させたジルコニウム塩溶液に、２８％アンモニア水３４４ｇを純水２０Ｌに溶解させた希アンモニア水を攪拌しながら加え、ジルコニア前駆体スラリーを調整した。
次いで、このスラリーに、硫酸ナトリウム３００ｇを５Ｌの純水に溶解させた硫酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら加えた。このときの硫酸ナトリウムの添加量は、ジルコニウム塩溶液中のジルコニウムイオンのジルコニア換算値に対して３０重量％であった。

次いで、この混合物を、乾燥器を用いて、大気中、１３０℃にて２４時間、乾燥させ、固形物を得た。
次いで、この固形物を自動乳鉢等により粉砕した後、電気炉を用いて、大気中、５００℃にて１時間焼成した。
次いで、この焼成物を純水中に投入し、攪拌してスラリー状とした後、遠心分離器を用いて洗浄を行い、添加した硫酸ナトリウムを十分に除去した後、乾燥器にて乾燥させ、正方晶ジルコニア粒子を作製した。
次いで、この正方晶ジルコニア粒子１０ｇに、分散媒としてトルエンを８７ｇ、分散剤としてＣＳ−１４１Ｅ（旭電化工業（株）社製）を３ｇ加え、０．１ｍｍφのジルコニアビーズを用いたビーズミルにより分散処理を行い、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下のジルコニア透明分散液（Ｚ１）を作製した。

（光学レンズの作製）
上記のジルコニア透明分散液（Ｚ１）１００ｇに、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート５ｇ、ペンタエリスリトールトリアクリレート２．５ｇ、ペンタエリスリトールテトラアクリレート２ｇ、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド０．５ｇを加え、樹脂組成物を作製した。
次いで、この樹脂組成物を光学レンズ用金型に流し込み、６０℃にて５時間、続いて１２０℃にて２時間加熱して硬化させ、実施例１の光学レンズを作製した。この光学レンズのジルコニアの含有率は５０重量％であった。

「実施例２」
実施例１のジルコニア透明分散液（Ｚ１）１００ｇに、シリコーンオイル（メチルハイドロジェンポリシロキサンと両末端に各々ビニル基を有するオルガノポリシロキサンとの混合物）１０ｇを加え、さらに塩化白金酸をシリコーンオイル１００重量部に対して２０ｐｐｍとなるように加え、次いで真空乾燥により脱溶剤化し、樹脂組成物を作製した。
次いで、この樹脂組成物を光学レンズ用金型に流し込み、１５０℃にて２時間加熱して硬化させ、実施例２の光学レンズを作製した。この光学レンズのジルコニアの含有率は５０重量％であった。

「実施例３」
実施例１のジルコニア透明分散液（Ｚ１）１００ｇに、エポキシレジン：エピコート８２８を７ｇおよび硬化剤としてエピキュア３０８０を３ｇ（いずれもジャパンエポキシレジン（株）社製）を加え、真空乾燥により脱溶剤化し、樹脂組成物を作製した。
次いで、この樹脂組成物を光学レンズ用金型に流し込み、８０℃にて３０分間加熱して硬化させ、実施例３の光学レンズを作製した。この光学レンズのジルコニアの含有率は５０重量％であった。

「比較例１」
ジルコニア粒子として単斜晶及び正方晶ジルコニア粒子を含むＲＣ−１００（第一希元素（株）社製）を用いた以外は、実施例１に準じて分散処理を行い、比較例１のジルコニア分散液（Ｚ２）を作製した。ちなみに、このジルコニア粒子の平均分散粒径は１００ｎｍであった。
このジルコニア分散液（Ｚ２）に、実施例１で用いた１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイドを加え、樹脂組成物を作製した。この樹脂組成物中のジルコニアの含有率を５０重量％とした。
次いで、この樹脂組成物を実施例１に準じて処理し、比較例１の光学レンズを作製した。

「比較例２」
比較例１のジルコニア分散液（Ｚ２）に、実施例２で用いたシリコーンオイル（メチルハイドロジェンポリシロキサンと両末端に各々ビニル基を有するオルガノポリシロキサンとの混合物）及び塩化白金酸を加え、次いで真空乾燥により脱溶剤化し、樹脂組成物を作製した。この樹脂組成物中のジルコニアの含有率を５０重量％とした。
次いで、この樹脂組成物を実施例２に準じて処理し、比較例２の光学レンズを作製した。

「比較例３」
比較例１のジルコニア分散液（Ｚ２）に、実施例３で用いたエポキシレジン：エピコート８２８および硬化剤としてエピキュア３０８０を加え、真空乾燥により脱溶剤化し、樹脂組成物を作製した。この樹脂組成物中のジルコニアの含有率を５０重量％とした。
次いで、この樹脂組成物を実施例３に準じて処理し、比較例３の光学レンズを作製した。

「比較例４」
比較例１に準じて樹脂組成物を作製した。ただし、この樹脂組成物中のジルコニア粒子の含有率を２重量％とした。
次いで、この樹脂組成物を実施例１に準じて処理し、比較例４の光学レンズを作製した。

「比較例５」
比較例２に準じて樹脂組成物を作製した。ただし、この樹脂組成物中のジルコニア粒子の含有率を２重量％とした。
次いで、この樹脂組成物を実施例２に準じて処理し、比較例５の光学レンズを作製した。

「比較例６」
比較例３に準じて樹脂組成物を作製した。ただし、この樹脂組成物中のジルコニア粒子の含有率を２重量％とした。
次いで、この樹脂組成物を実施例３に準じて処理し、比較例６の光学レンズを作製した。

「光学レンズの評価」
実施例１〜３及び比較例１〜６それぞれの光学レンズについて、可視光透過率、屈折率および硬度の３点について、下記の装置または方法により評価を行った。

（１）可視光透過率
分光光度計（日本分光社製）を用いて可視光線の透過率を測定した。
ここでは、測定用試料を１００×１００×１ｍｍの大きさのバルク体とし、透過率が８０％以上を「○」、８０％未満を「×」とした。
（２）屈折率
日本工業規格：ＪＩＳ Ｋ ７１４２「プラスチックの屈折率測定方法」に準拠し、アッベ屈折計により測定した。
ここでは、ジルコニアを添加していない樹脂を基準として、屈折率が０．０５以上向上した場合を「○」、屈折率が０．０５未満しか向上しなかった場合を「×」とした。

（３）硬度
日本工業規格：ＪＩＳ Ｋ ７２１５「プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法」に準拠し、デュロメータを用いてＪＩＳ−Ａ硬度を測定した。
ここでは、比較例１のジルコニア分散液（Ｚ２）を用いた比較例１〜３の樹脂組成物を用いて作製され、ジルコニアの含有率が５０重量％である光学レンズの硬さを基準とし、この基準値より高い場合を「○」、この基準値より低い場合を「×」とした。
以上の評価結果を表１に示す。

これらの評価結果によれば、実施例１〜３では、可視光透過率、屈折率、硬度ともに良好であることが分かった。
一方、比較例１〜６では、可視光透過率、屈折率、硬度のいずれかの特性が実施例１〜３と比べて劣っていた。

本発明の光学レンズ用組成物は、分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子を含有したことにより、透明性を維持するとともに、屈折率及び靭性を向上させることができたものであるから、カメラ、レンズ付フィルム等のフィルム一体型カメラ、ビデオカメラ等の各種カメラ、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ等の光ピックアップ、複写機、プリンター等のＯＡ機器等の各種機器はもちろんのこと、光学レンズが適用される様々な工業分野においても、その効果は大である。

本発明の第１の実施形態の光学レンズを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態のマイクロレンズアレイを示す断面図である。

符号の説明

１ 透明基材
２ 凸レンズ部

Claims (5)

1. 分散粒径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の正方晶ジルコニア粒子と、透明樹脂とを含有してなることを特徴とする光学レンズ用組成物。
2. 前記正方晶ジルコニア粒子は、樹脂中に分散してなることを特徴とする請求項１記載の光学レンズ用組成物。
3. 前記正方晶ジルコニア粒子の含有率は１重量％以上かつ８０重量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の光学レンズ用組成物。
4. 少なくとも光透過領域は、請求項１、２または３記載の光学レンズ用組成物からなることを特徴とする光学レンズ。
5. 請求項４記載の光学レンズを備えてなることを特徴とする光学部品。

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