JP2009249542A - Material composition for use in optics, and optical element using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子を形成するに適した光学用の材料組成物およびその硬化生成物を用いた光学素子に関するものであり、特に異常分散性を有する材料組成物と前記材料組成物の硬化生成物からなる光学レンズに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical material composition suitable for forming an optical element and an optical element using the cured product thereof, and in particular, a material composition having an anomalous dispersion and a cured product of the material composition. The present invention relates to an optical lens made of an object.
近年、カメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話、テレビ電話をはじめとする撮像モジュール等に用いられる光学系の小型化、高性能化が大きな課題となっている。そこでこれらの光学系では様々な収差を補正するため、非球面レンズや異常分散ガラスからなるレンズを多用するようになってきた。異常分散ガラスは色収差の低減、特に2次スペクトルの補正に用いられている。異常分散性をもつ光学材料は、光学機器の光学系の小型化、高性能化ができるため非常に有用な光学材料である。 In recent years, downsizing and high performance of optical systems used in cameras, video cameras, camera-equipped mobile phones, videophones and other imaging modules have become major issues. Therefore, in order to correct various aberrations in these optical systems, aspherical lenses and lenses made of anomalous dispersion glass have been frequently used. Anomalous dispersion glass is used for reducing chromatic aberration, particularly for correcting secondary spectra. An optical material having anomalous dispersion is a very useful optical material because the optical system of an optical apparatus can be reduced in size and performance.
従来、異常分散ガラスとしては、弗リン酸系、B2O3―Al2O3―PbO系、SiO2― B2O3―ZrO2―Nb2O5系などの光学ガラスが知られている。これらの異常分散ガラスをレンズなどの光学素子として用いるには研削および研磨加工が必要となる。
近年、低融点な異常分散ガラスが開発され、高温で押圧成形することによって光学素子を得ることが可能となってきた。また、紫外線硬化樹脂あるいはN−ポリビニルカルバゾールに、無機酸化物ナノ微粒子であるTiO2を分散させた異常分散性を有する光学材料が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
Conventionally, the abnormal as a dispersion glass, fluorophosphate phosphate, B 2 O 3 -Al 2 O 3 -PbO based, SiO 2 - B 2 O 3 -ZrO 2 -
In recent years, anomalous dispersion glass having a low melting point has been developed, and it has become possible to obtain an optical element by press molding at a high temperature. In addition, an optical material having anomalous dispersibility in which TiO 2 that is an inorganic oxide nanoparticle is dispersed in an ultraviolet curable resin or N-polyvinylcarbazole has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、従来の異常分散ガラスでは、所望の形状の光学素子を得るには研削および研磨加工が必要であり、加工に時間がかかるので量産にはむかない、あるいは加工工程においてガラスが柔らかいため、欠けたり表面が変色するなど加工性に問題があった。
一方、高温で押圧成形可能な低融点な異常分散ガラスでは、高温での成形中に失透やにごりを生じることがあった。また特許文献1に提案されている光学材料では、異常分散性があまりにも大きいため光学系において過剰な補正になりやすく、効果的に適用できるところが制限される、また用いている樹脂および無機酸化物ナノ微粒子の着色が大きく透明性が悪いという問題があった。
On the other hand, anomalous dispersion glass having a low melting point capable of being press-molded at a high temperature sometimes causes devitrification and dust during molding at a high temperature. Further, in the optical material proposed in
本発明は、適当な異常分散性を有するとともに、加工が容易である光学用の材料組成物および光学素子を提供することを課題とするものであって、適当な異常分散性を有し、加工性も良好な光学用の材料組成物およびその硬化生成物を用いた光学素子を提供することを課題とするものである。 It is an object of the present invention to provide an optical material composition and an optical element that have appropriate anomalous dispersibility and are easy to process. It is an object of the present invention to provide an optical material composition having good properties and an optical element using the cured product thereof.
本発明は、酸化タンタル(V)の微粒子(A)5質量%以上50質量%以下と、1分子中に1個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B)49質量%以上94質量%以下と、重合開始剤(C)0.05質量%以上5質量%以下である材料組成物である。
また、酸化タンタル(V)の微粒子(A)と、1分子中に1個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B)と、重合開始剤(C)とを含む材料組成物の硬化生成物において、アッベ数νd、F線とg線の異常分散度ΔθgFとしたとき、10≦νd≦40 かつ 0.002≦ΔθgF≦0.050である材料組成物である。
有機化合物(B)はビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基から選ばれる官能基の少なくとも1つを有する前記の材料組成物である。
また、有機化合物(B)は1分子中に1個の重合性官能基を有する有機化合物(B1)と1分子中に2個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B2)からなり、質量比(B1)/(B2)が0.1以上100以下である前記の材料組成物である。
In the present invention, the tantalum (V) fine particles (A) are 5% by mass or more and 50% by mass or less and the organic compound (B) having 1 or more polymerizable functional groups in one molecule is 49% by mass or more and 94% by mass. And a material composition that is 0.05% by mass or more and 5% by mass or less of the polymerization initiator (C).
Moreover, the hardening production | generation of the material composition containing the fine particle (A) of a tantalum oxide (V), the organic compound (B) which has a 1 or more polymerizable functional group in 1 molecule, and a polymerization initiator (C) When the Abbe number νd and the anomalous dispersion ΔθgF of the F-line and the g-line are 10 ≦ νd ≦ 40 and 0.002 ≦ ΔθgF ≦ 0.050, the material composition.
The organic compound (B) is the material composition having at least one functional group selected from a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and an oxetane group.
The organic compound (B) is composed of an organic compound (B1) having one polymerizable functional group in one molecule and an organic compound (B2) having two or more polymerizable functional groups in one molecule. In the above-described material composition, the ratio (B1) / (B2) is 0.1 or more and 100 or less.
また、有機化合物(B)はイオウ含有有機化合物である前記の材料組成物である。
また、有機化合物(B)は芳香環、縮合多環、カルバゾール環、フルオレン環から選ばれる官能基の少なくとも1つを有する化合物を少なくても1種含む前記の材料組成物である。
酸化タンタル(V)の微粒子(A)5質量%以上50質量%以下と、1分子中に1個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B)49質量%以上94質量%以下と、重合開始剤(C)0.05質量%以上5質量%以下である材料組成物の硬化物からなる光学素子である。
酸化タンタル(V)の微粒子(A)と、1分子中に1個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B)と、重合開始剤(C)である材料組成物の硬化物において、アッベ数νd、F線とg線の異常分散度ΔθgFとしたとき、10≦νd≦40 かつ 0.002≦ΔθgF≦0.050である材料組成物の硬化物からなる光学素子である。
光学素子が光学基材の表面に、光硬化反応によって光学用の材料組成物の硬化物を積層した複合型光学素子である前記の光学素子である。
Further, the organic compound (B) is the above-described material composition which is a sulfur-containing organic compound.
The organic compound (B) is the above-described material composition containing at least one compound having at least one functional group selected from an aromatic ring, a condensed polycycle, a carbazole ring, and a fluorene ring.
Tantalum (V) fine particles (A) 5% by mass or more and 50% by mass or less, organic compound (B) 49% by mass or more and 94% by mass or less having one or more polymerizable functional groups in one molecule, polymerization It is an optical element which consists of hardened | cured material of the material composition which is 0.05 mass% or more and 5 mass% or less of initiator (C).
In a cured product of a tantalum (V) fine particle (A), an organic compound (B) having one or more polymerizable functional groups in one molecule, and a material composition which is a polymerization initiator (C), Abbe It is an optical element made of a cured product of a material composition of 10 ≦ νd ≦ 40 and 0.002 ≦ ΔθgF ≦ 0.050, where anomalous dispersion ΔθgF of several νd and F-line and g-line.
The optical element is a composite optical element in which a cured product of an optical material composition is laminated on the surface of an optical substrate by a photocuring reaction.
本発明の光学用の材料組成物を硬化した硬化物は、光学素子として要求される適当な異常分散性を有するとともに、材料組成物を成形型に充填して重合することによって得られた成形体、あるいは他の光学基材の表面に光硬化反応によって形成した光学素子を提供することができる。 The cured product obtained by curing the optical material composition of the present invention has a suitable anomalous dispersion required for an optical element, and is a molded product obtained by filling a mold with a material composition and polymerizing the mold. Alternatively, an optical element formed on the surface of another optical substrate by a photocuring reaction can be provided.
本発明は、金属酸化物のなかでも、高屈折率でありながら、異常分散性が低い酸化タンタル(V)に着目したものである。
酸化タンタル(V)は、異常分散性を示すガラスである、弗リン酸系、B2O3―Al2O3―PbO系、SiO2― B2O3―ZrO2―Nb2O5系などの光学ガラスは必要以上の異常分散性を有している。酸化タンタル(V)は、これらの異常分散性を示すガラスと同等以上の高屈折率でありながら、異常分散性が低い。したがって、酸化タンタル(V)を用いることによって有機化合物の過剰な異常分散性を抑制することが可能となる。
The present invention focuses on tantalum oxide (V) that has a high refractive index and low anomalous dispersion among metal oxides.
Tantalum oxide (V) is a glass showing anomalous dispersion, fluorophosphate phosphate, B 2 O 3 -Al 2 O 3 -PbO based, SiO 2 - B 2 O 3 -ZrO 2 -Nb 2
無機粒子成分である酸化タンタル(V)は、下記の化学式1で表されるタンタルアルコキシドあるいはその加水分解物を重合させたものから製造したものを用いることができる。
化学式1
R1 a Ta(OR2 a)5-a
(R1 は有機基で、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基、あるいはシクロアルキル基、R2 は炭素数1から6のアルキル基またはアリール基、aは0ないし1)。
R1 の有機基では、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。ハロゲン化アルキル基としては、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタクロロエチ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、フェニル基である。
As the tantalum oxide (V), which is an inorganic particle component, a tantalum alkoxide represented by the following
R 1 a Ta (OR 2 a ) 5-a
(R 1 is an organic group, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an aryl group, a halogenated aryl group, or a cycloalkyl group, R 2 is an alkyl or aryl group having 1 to 6 carbon atoms, and a is 0 to 1) .
In the organic group of R 1 , examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a normal butyl group, and an isobutyl group. Examples of the halogenated alkyl group include a trichloromethyl group, a trifluoromethyl group, and a pentachloroethyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group and a styryl group. A methyl group and a phenyl group are preferable.
タンタルアルコキシドあるいはその加水分解物としては、ペンタメトキシタンタル、ペンタエトキシタンタル、ペンタプロポキシタンタル、ペンタブトキシタンタル、メチルテトラメトキシタンタル、メチルテトラエトキシタンタル、メチルテトラブトキシタンタル、フェニルテトラメトキシタンタル、フェニルテトラエトキシタンタルあるいはそれらの加水分解物などを用いることができる。 Tantalum alkoxide or its hydrolyzate includes pentamethoxy tantalum, pentaethoxy tantalum, pentapropoxy tantalum, pentaboxy tantalum, methyl tetramethoxy tantalum, methyl tetraethoxy tantalum, methyl tetrabutoxy tantalum, phenyl tetramethoxy tantalum, phenyl tetraethoxy tantalum Alternatively, a hydrolyzate thereof can be used.
タンタルアルコキシドから製造する無機粒子成分を用いる場合、タンタルアルコキシドの縮重合反応における希釈溶剤の種類や量、触媒の種類や量、反応温度、時間を適宜調整することで、粒子径にかかわる分子量や、屈折率および分散にかかわる結晶性や密度を調整可能となる。
また、タンタルアルコキシドの加水分解によって製造する以外に、液相中で合成したり沈殿によって製造する方法、プラズマ、アーク等を利用した気相法、あるいは大粒子を粉砕する粉砕法等によって製造することができる。
When using inorganic particle components produced from tantalum alkoxide, by adjusting the type and amount of the dilution solvent in the condensation polymerization reaction of tantalum alkoxide, the type and amount of the catalyst, the reaction temperature, and the time, the molecular weight related to the particle size, Crystallinity and density related to the refractive index and dispersion can be adjusted.
In addition to production by hydrolysis of tantalum alkoxide, production by a method of synthesis in a liquid phase or production by precipitation, a gas phase method using plasma, arc, or the like, or a grinding method of pulverizing large particles Can do.
このようなタンタル酸化物微粒子を用いる場合、酸化タンタル(V)の含有量は5質量%以上50質量%以下が好ましい。5質量%未満では十分なアッベ数および異常分散性を有する樹脂組成物を得ることができず、50質量%以下を超えて含有させると、材料組成物の流動性がなくなり、後述する光学素子の加工には適さなくなる。 When such tantalum oxide fine particles are used, the content of tantalum oxide (V) is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less. If it is less than 5% by mass, a resin composition having a sufficient Abbe number and anomalous dispersibility cannot be obtained, and if it is contained in excess of 50% by mass or less, the fluidity of the material composition is lost, and the optical element described later Not suitable for processing.
酸化タンタル(V)の微粒子の大きさ(1次粒子径)は平均粒子径が20nm以下で、かつ90%粒子径が30nm以下であることが好ましい。より好ましくは平均粒子径が15nm以下で、かつ90%粒子径が20nm以下である。ここで粒子径は動的光散乱法よって求めたもので平均粒子径とは粒子径分布の中心値を、また90%粒子径とは全粒子の90%が含まれる範囲の粒子径のことを言う。いずれの粒子径より大きい場合は透過率や光散乱が大きくなってしまう。つまり、たとえ平均粒子径が20nm以下で小さくても、粒子径分布の幅が広く30nmより大きな粒子径の粒子が全粒子の10%を超えた割合で存在してしまうと光散乱が大きくなってしまう。 As for the size (primary particle size) of the fine particles of tantalum oxide (V), the average particle size is preferably 20 nm or less and the 90% particle size is preferably 30 nm or less. More preferably, the average particle size is 15 nm or less and the 90% particle size is 20 nm or less. Here, the particle diameter is determined by a dynamic light scattering method. The average particle diameter is a central value of the particle diameter distribution, and the 90% particle diameter is a particle diameter in a range including 90% of all particles. To tell. If it is larger than any particle size, the transmittance and light scattering become large. That is, even if the average particle size is 20 nm or less, light scattering increases if particles having a wide particle size distribution and a particle size larger than 30 nm are present in a proportion exceeding 10% of the total particles. End up.
有機化合物(B)における重合性官能基は、重合して硬化物となる官能基であれば良い。好ましくはビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、エポキシ基、オキセタン基である。硬化のしやすさ、化合物の選択の自由度からより好ましくはビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基である。 The polymerizable functional group in the organic compound (B) may be a functional group that is polymerized to become a cured product. A vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and an oxetane group are preferable. A vinyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group are more preferable from the viewpoint of easy curing and the degree of freedom in selecting a compound.
さらに、上記重合性官能基を有するだけでなく、分子内に芳香環、ナフタレン環やアントラセン環などの縮合多環、カルバゾール環、フルオレン環を有するものが特に好ましい。これらの環状構造を有する有機化合物は、分子内の特異な電子密度分布により直鎖状や飽和環状の構造を有する有機化合物とは異なるアッベ数および異常分散性を有することをつきとめた。 Further, those having not only the polymerizable functional group but also having a condensed polycycle such as an aromatic ring, a naphthalene ring or an anthracene ring, a carbazole ring or a fluorene ring in the molecule are particularly preferred. These organic compounds having a cyclic structure have been found to have an Abbe number and an anomalous dispersibility different from those of organic compounds having a linear or saturated cyclic structure due to a unique electron density distribution in the molecule.
具体例としては、メタクリル酸、アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ノニルフェニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレート、イソボルニル(メタ)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、ノニルフェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ビスフェノールA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、2−フェニル−フェニル(メタ)アクリレート、1−アクリロイルオキシ−4−メトキシナフタレンや10−アクリロイルオキシ−10−メチルベンジイルアントロンなどの縮合多環(メタ)アクリレート、9−フルオレニルアクリレートや9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどのフルオレン環を有する(メタ)アクリレート、アリルカルバゾールなどのカルバゾール(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、3−エチル−3−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタンや3−エチル−3−(メタクリロイルオキシメチル)オキセタンなどのオキセタン、ビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、9−アントラセンカルボン酸ビニル、2−メタクリロイルオキシエチルイソシナネート、エチレンオキサイド付加ビスフェノールAジメタクリレートなどを挙げることができる。 Specific examples include methacrylic acid, acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, and nonyl. Phenyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, dimethylol tricyclodecane dimethacrylate, isobornyl (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, nonylphenyl (meth) acrylate, Cyclohexyl (meth) acrylate, bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 2-phenyl-phenyl (meth) acrylate , Condensed polycyclic (meth) acrylates such as 1-acryloyloxy-4-methoxynaphthalene and 10-acryloyloxy-10-methylbenzyldianthrone, 9-fluorenyl acrylate and 9,9-bis [4- ( (Meth) acrylate having a fluorene ring such as 2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, carbazole (meth) acrylate such as allylcarbazole, urethane acrylate, epoxy acrylate, 3-ethyl-3- (methacryloyloxymethyl) oxetane and 3 -Oxetane such as ethyl-3- (methacryloyloxymethyl) oxetane, vinylbenzene, divinylbenzene, vinyl 9-anthracenecarboxylate, 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, ethylene oxide Such as pressurized bisphenol A dimethacrylate and the like.
また、硫黄含有化合物としては、S,S’−(チオジエチレン)ビス(チオメタクリレート)、ビス(4−ビニルチオフェニル)スルフィド、S,S−(チオジ−p−フェニレン)ビス(チオメタクリレート),ビス(4−メタクリロイルチオフェニル)スルフィド等が挙げられる。 Examples of the sulfur-containing compound include S, S ′-(thiodiethylene) bis (thiomethacrylate), bis (4-vinylthiophenyl) sulfide, S, S- (thiodi-p-phenylene) bis (thiomethacrylate), And bis (4-methacryloylthiophenyl) sulfide.
なお、(メタ)アクリレートは、アクリレート、メタクリレートの少なくもといずれか一方を含むものを意味する。これらの物質から一種、もしくは複数の成分を選択し、混合して用いてもよい。また、これらは、モノマーであっても、オリゴマーであっても良い。 In addition, (meth) acrylate means what contains at least one of acrylate and methacrylate. One or a plurality of components may be selected from these substances and mixed for use. These may be monomers or oligomers.
また、有機化合物(B)の含有量は、49質量%以上94質量%以下が好ましい。49質量%より少ない場合は酸化タンタル(V)の含有量が多くなり光学素子の加工が難しくなり、94質量%より多い場合は酸化タンタル(V)の含有量が少なくなり色収差を補正できる十分な異常分散性を有する材料組成物を得ることが難しくなる。 The content of the organic compound (B) is preferably 49% by mass or more and 94% by mass or less. When the content is less than 49% by mass, the content of tantalum oxide (V) is increased, making it difficult to process the optical element. When the content is more than 94% by mass, the content of tantalum oxide (V) is decreased and sufficient to correct chromatic aberration. It becomes difficult to obtain a material composition having anomalous dispersibility.
また、有機化合物(B)は1分子中に1個の重合性官能基を有する有機化合物(B1)と1分子中に2個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B2)からなり、質量比(B1)/(B2)が0.1以上100以下であることが好ましい。重合性官能基の数によって重合反応の速度を調整し、得られる硬化生成物の硬化度や強度、耐熱性を変えることができる。 The organic compound (B) is composed of an organic compound (B1) having one polymerizable functional group in one molecule and an organic compound (B2) having two or more polymerizable functional groups in one molecule. The ratio (B1) / (B2) is preferably 0.1 or more and 100 or less. The rate of polymerization reaction can be adjusted by the number of polymerizable functional groups, and the degree of cure, strength, and heat resistance of the resulting cured product can be changed.
硬化生成物は、光学素子として適当な硬化度、強度、耐熱性、耐久性を有する必要がある。硬化度や耐熱性が低すぎると、やわらかい状態なので強度が得られないし、温湿度の変化により変形し光学面の形状を保てなくなるなどの問題が出てくる。また、硬化度が必要以上に高すぎると、応力がたまりやすく、温湿度変化によりレンズが割れるなど耐久性が良くない、光学特性が不均一になる要因となったりする。 The cured product needs to have a degree of curing, strength, heat resistance, and durability suitable for an optical element. If the degree of cure or heat resistance is too low, strength is not obtained because it is in a soft state, and problems such as deforming due to changes in temperature and humidity and maintaining the shape of the optical surface arise. On the other hand, if the degree of curing is too high, the stress tends to accumulate, and the lens may break due to changes in temperature and humidity, resulting in poor durability and non-uniform optical characteristics.
適当な硬化度や耐熱性を有し耐久性の良い硬化生成物を得るには、重合性官能基の数の異なる複数種の有機化合物を配合することが有効な手段である。特に光学基材の上に積層した複合型光学素子の場合、本発明の材料組成物の硬化生成物と光学基材との間で強度、耐熱性、温湿度の変化による変形などの特性に差があるので、光学素子の強度、耐熱性、耐久性を確保するため質量比(B1)/(B2)は重要になってくる。 In order to obtain a cured product having an appropriate degree of curing and heat resistance and good durability, it is an effective means to blend a plurality of types of organic compounds having different numbers of polymerizable functional groups. Particularly in the case of a composite optical element laminated on an optical substrate, there are differences in properties such as deformation due to changes in strength, heat resistance, temperature and humidity between the cured product of the material composition of the present invention and the optical substrate. Therefore, the mass ratio (B1) / (B2) becomes important in order to ensure the strength, heat resistance, and durability of the optical element.
1分子中に1個の重合性官能基を有する有機化合物(B1)は、その硬化生成物の高分子鎖は2次元構造を有しており、硬化生成物の硬化度や強度、耐熱性を低下させるが、硬化による応力を低減し、耐久性を高める効果がある。一方、1分子中に2個以上の重合性官能基を有する有機化合物(B2)は、その硬化生成物の高分子鎖は3次元構造を有しており、硬化生成物の硬化度や強度、耐熱性を高める効果があり、温度変化よる変形も小さくなる。従って、レンズ材料としての実用性が得られて良い。 In the organic compound (B1) having one polymerizable functional group in one molecule, the polymer chain of the cured product has a two-dimensional structure, and the degree of cure, strength, and heat resistance of the cured product are improved. Although lowering, there is an effect of reducing stress due to curing and increasing durability. On the other hand, in the organic compound (B2) having two or more polymerizable functional groups in one molecule, the polymer chain of the cured product has a three-dimensional structure, the degree of cure and strength of the cured product, It has the effect of increasing heat resistance, and deformation due to temperature change is also reduced. Therefore, practicality as a lens material may be obtained.
光学素子として用いるのに適した特性を得るためには、質量比(B1)/(B2)が0.1以上100以下が好ましい。より好ましくは質量比(B1)/(B2)が0.1以上10以下である。100より大きい場合は硬化生成物の硬化度や強度、耐熱性が低くなり、0.1より小さい場合は硬化による応力が大きくなりすぎたり、温湿度変化による耐久性が悪化したりする。 In order to obtain characteristics suitable for use as an optical element, the mass ratio (B1) / (B2) is preferably 0.1 or more and 100 or less. More preferably, the mass ratio (B1) / (B2) is 0.1 or more and 10 or less. If it is greater than 100, the degree of cure, strength, and heat resistance of the cured product will be low, and if it is less than 0.1, the stress due to curing will be too great, or the durability due to changes in temperature and humidity will deteriorate.
重合開始剤の含有量は、0.05質量%以上5質量%以下が好ましい。0.05質量%未満では十分な硬化性を有する材料組成物が得られず硬化度の低い硬化物になってしまう。5質量%を超えると硬化物の透明性が低下したり、太陽光による黄変が大きくなるという問題が生じる。 The content of the polymerization initiator is preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less. If it is less than 0.05% by mass, a material composition having sufficient curability cannot be obtained, resulting in a cured product having a low degree of curing. If it exceeds 5% by mass, the transparency of the cured product is lowered, and problems such as yellowing due to sunlight increase.
重合開始剤は、熱重合開始剤、光重合開始剤のいずれも用いることが可能であるが、光重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤は加熱等の時間を要する工程が不要であって、効率的な硬化が可能であるとともに、他の光学部材との複合光学素子を製造する場合にも、加熱に伴って発生する問題による影響を受けにくい。 As the polymerization initiator, either a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator can be used, but a photopolymerization initiator is preferable. The photopolymerization initiator does not require a time-consuming process such as heating, and can be efficiently cured, and also occurs when heating a composite optical element with another optical member. Less susceptible to problems.
光重合開始剤は、具体的には、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸エステル、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノンおよびベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス(4−ジアルキルアミノフェニル)ケトン、ベンジルおよびベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾイン誘導体、ベンゾインアルキルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。これらの光重合開始剤は、1種のみで用いても、2種以上を併用することもできる。 Specific examples of photopolymerization initiators include 4-dimethylaminobenzoic acid, 4-dimethylaminobenzoic acid ester, alkoxyacetophenone, benzyldimethyl ketal, benzophenone and benzophenone derivatives, alkyl benzoylbenzoate, bis (4-dialkylaminophenyl). ) Ketones, benzyl and benzyl derivatives, benzoin and benzoin derivatives, benzoin alkyl ethers, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, thioxanthone and thioxanthone derivatives, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine And oxides. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
また、これらの光重合開始剤の中でも、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物を用いると、十分な硬化性および硬化物の透明性が得られるので特に好ましい。 Of these photopolymerization initiators, it is sufficient to use acylphosphine oxide compounds such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and phenylbis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide. Is particularly preferable since it provides excellent curability and transparency of the cured product.
本実施形態の光学用の材料組成物には、上記の成分の他に、さらに紫外線吸収剤を添加して耐久性を向上させることができる。 In addition to the above components, the optical material composition of the present embodiment can be further improved in durability by adding an ultraviolet absorber.
紫外吸収剤としては、フェニルサリシレート、p−ターシャリーブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート等サリチル酸エステル系のもの、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−アセトキシエトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5,5’−ジスルホベンゾフェノン・2ナトリウム塩などベンゾフェノン系のもの、2(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジターシャリーブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−3’−ターシャリーブチル−5’−メチルフェニル)−5− クロルベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジターシャリーブチルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジターシャリーアミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−5’−ターシャリーブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2’−ヒドロキシ−5’−ターシャリィオクチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどベンゾトリアゾール系のもの、2’,4’−ジターシャリィブチルフェニル−3,5−ジターシャリィブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなどベンゾエート系のもの、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレートなどシアノアクリレート系のもの、p−アミノ安息香酸ブチル様なアミノ安息香酸系などをあげることができる。これらの中から一種ないし複数選択し混合しても用いることができる。 Examples of ultraviolet absorbers include salicylic acid esters such as phenyl salicylate, p-tertiary butylphenyl salicylate, p-octylphenyl salicylate, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-acetoxyethoxybenzophenone, 2-hydroxy- 4-methoxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy-4,4′-dimethoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2,2′-dihydroxy Benzophenone series such as -4,4'-dimethoxy-5,5'-disulfobenzophenone disodium salt, 2 (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) benzotriazole, 2 (2'-hydroxy-3) ', 5' -Tributylbutyl) benzotriazole, 2 (2′-hydroxy-3′-tertiarybutyl-5′-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2 (2′-hydroxy-3 ′, 5′-ditertiary Butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2 (2′-hydroxy-3 ′, 5′-ditertiary amylphenyl) benzotriazole, 2 (2′-hydroxy-5′-tertiarybutylphenyl) benzotriazole, 2 (2'-hydroxy-5'-tertiaryoctylphenyl) benzotriazole and other benzotriazoles, 2 ', 4'-ditertiarybutylphenyl-3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxybenzoate and other benzoates Ethyl-2-cyano-3,3- Examples thereof include cyanoacrylate-based compounds such as diphenyl acrylate and aminobenzoic acid-based compounds such as butyl p-aminobenzoate. One or more of these can be selected and mixed for use.
さらに、本実施形態の光学用の材料組成物には、上記の成分の他に、さらにヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、リン酸エステル系、あるいは硫黄系などの酸化防止剤を添加して耐久性を向上させても良い。 Furthermore, in addition to the above components, the optical material composition of the present embodiment is further added with a hindered phenol-based, hindered amine-based, phosphate ester-based, or sulfur-based antioxidant for durability. May be improved.
本実施形態の材料組成物の調製方法としては、有機化合物(B)および重合開始剤(C)に酸化タンタル(V)の微粒子(A)を添加して、ビーズミルやボールミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどの公知の分散装置によって全成分を均一に分散させて材料組成物を得る方法が挙げられる。分散に用いるビーズやボールなどのメディアの材質や大きさ、分散装置の条件設定で材料組成物の分散状態を調整する。この時、材料組成物の分散状態によっては異常分散性や加工性を損なわない分量であれば分散剤を添加しても良いし、一時的に溶媒も添加しても良い。ただし、この溶媒は最終的に光学素子として加工する前に除去する必要がある。 As a method for preparing the material composition of the present embodiment, fine particles (A) of tantalum oxide (V) are added to the organic compound (B) and the polymerization initiator (C), and a bead mill, ball mill, jet mill, homogenizer, etc. A method of obtaining a material composition by uniformly dispersing all components with a known dispersion apparatus. The dispersion state of the material composition is adjusted by setting the material and size of the media such as beads and balls used for dispersion and the conditions of the dispersion device. At this time, depending on the dispersion state of the material composition, a dispersant may be added as long as it is in an amount that does not impair the abnormal dispersibility and workability, and a solvent may be temporarily added. However, it is necessary to remove this solvent before finally processing as an optical element.
また別の材料組成物の調製方法としては、あらかじめ酸化タンタル(V)の微粒子(A)をシラン系やチタン系などのカップリング剤からなる粒子表面修飾剤によって処理した後に公知の分散装置によって全成分を均一に分散させて材料組成物を得る方法が挙げられる。 As another method for preparing the material composition, the fine particles (A) of tantalum (V) are previously treated with a particle surface modifier composed of a coupling agent such as a silane or titanium, and then are all treated by a known dispersing device. A method of obtaining a material composition by uniformly dispersing the components can be mentioned.
本実施形態において、異常分散性の度合いを表す異常分散度ΔθgFの値は、以下の方法により算出したものである。すなわち、下記の式1により、それぞれの部分分散比θgFを求め、横軸にアッベ数(νd)、縦軸に部分分散比θgFをとり、異常分散性を示さない正常な光学ガラスのうちNSL7(νd=60.5、θgF=0.5346:オハラ)およびPBM2(νd=36.3、θgF=0.5828:オハラ)を基準分散ガラスとして選び、これら2種類の光学ガラスの座標(νd、θgF)を直線で結び、この直線と、比較するガラスのθgFおよびνdを示す座標との縦座標の差(ΔθgF)を、異常分散性を示す度合い、すなわち異常分散度とした。
θgF=(ng−nF)/(nF−nC) 式1
(ng:g線に対する屈折率、nF:F線に対する屈折率、nC:C線に対する屈折率である)
In the present embodiment, the value of the anomalous dispersion ΔθgF representing the degree of anomalous dispersion is calculated by the following method. That is, the respective partial dispersion ratios θgF are obtained by the
θgF = (ng−nF) / (nF−nC)
(Ng: refractive index for g line, nF: refractive index for F line, nC: refractive index for C line)
そして、アッベ数をνd、F線とg線における異常分散度をΔθgFとしたとき、本実施形態の樹脂組成物は、その硬化生成物において
10≦νd≦40 かつ 0.002≦ΔθgF≦0.050
であるのが好ましい。言い換えると、本実施形態の樹脂組成物としては、その硬化生成物が上記条件を満足する樹脂組成物であるのが好ましい。このようにすると、C線からg線までの広い可視光の範囲において、色収差の低減が効果的に行うことができる。
When the Abbe number is νd and the anomalous dispersion in the F-line and g-line is ΔθgF, the resin composition of the present embodiment is 10 ≦ νd ≦ 40 and 0.002 ≦ ΔθgF ≦ 0. 050
Is preferred. In other words, as the resin composition of the present embodiment, the cured product is preferably a resin composition that satisfies the above conditions. In this way, chromatic aberration can be effectively reduced in a wide visible light range from C line to g line.
既存の樹脂組成物の硬化生成物や有機化合物、光学ガラスはいずれも、部分分散比θgFを縦軸、アッベ数νdを横軸にとるグラフにおいて、アッベ数νdが40以下の領域では、一様に異常分散度が大きくなる傾向にある。光学系を設計する際に光学材料として選択できる異常分散度の範囲が狭くなるので、色収差の補正が効果的に行なえず、小型軽量化あるいは高性能化を制限しまっていた。 In the graph in which the cured product of the existing resin composition, the organic compound, and the optical glass all have a partial dispersion ratio θgF on the vertical axis and the Abbe number νd on the horizontal axis, the Abbe number νd is uniform in the region of 40 or less. The anomalous dispersion tends to increase. Since the range of anomalous dispersion that can be selected as an optical material when designing an optical system is narrowed, correction of chromatic aberration cannot be performed effectively, limiting the reduction in size and weight or performance.
本実施形態の材料組成物からなる硬化生成物は、アッベ数や異常分散度の異なる酸化タンタル(V)(A)と有機化合物とのハイブリッド材料となっており、酸化タンタル(V)(A)と有機化合物の含有量を調整することで、アッベ数と異常分散度を光学系の色収差の補正を効果的に行うことができる所望な値に調整することができる。また、従来の有機化合物単独および光学ガラスでは有していないアッベ数と異常分散度を実現することも可能であり、これまでにない小型軽量あるいは高性能な光学系を実現できる。また従来の光学ガラスと同様なアッベ数と異常分散度であっても、光学ガラスでは実現できない優れた加工性を実現可能である。 The cured product comprising the material composition of the present embodiment is a hybrid material of tantalum oxide (V) (A) and an organic compound having different Abbe numbers and anomalous dispersion, and tantalum oxide (V) (A). By adjusting the content of the organic compound, the Abbe number and the anomalous dispersion can be adjusted to desired values that can effectively correct the chromatic aberration of the optical system. Further, it is possible to realize Abbe number and anomalous dispersion which are not possessed by conventional organic compounds alone and optical glass, and it is possible to realize a small, light and high performance optical system which has never been achieved. In addition, even with an Abbe number and anomalous dispersion similar to those of conventional optical glass, it is possible to realize excellent workability that cannot be realized with optical glass.
アッベ数νdが10未満ではC線からF線までの波長範囲で色収差低減の効果が過大になり好ましくない。アッベ数νdが40より大きい場合は、C線からF線までの波長範囲で色収差低減の効果が小さく好ましくない。 If the Abbe number νd is less than 10, the effect of reducing chromatic aberration becomes excessive in the wavelength range from the C line to the F line, which is not preferable. When the Abbe number νd is larger than 40, the effect of reducing chromatic aberration is small in the wavelength range from the C line to the F line, which is not preferable.
また、異常分散度ΔθgFが0.002未満では既存の樹脂組成物と大きな差がなく酸化タンタル(V)を含有する効果が小さいので好ましくない。異常分散度ΔθgFが0.050より大きい場合は、酸化タンタル(V)の添加量が50質量%より多く必要になり材料組成物の粘度が高くなるので光学素子の加工が難しくなり好ましくない。 Also, if the anomalous dispersion ΔθgF is less than 0.002, it is not preferable because there is no significant difference from existing resin compositions and the effect of containing tantalum oxide (V) is small. When the anomalous dispersion ΔθgF is larger than 0.050, the amount of tantalum oxide (V) to be added is more than 50% by mass, and the viscosity of the material composition becomes high.
次に、本実施形態の材料組成物を利用した実施例と、利用しない比較例を示す。実施例では、本実施形態の材料組成物の硬化生成物を光学素子とし、この光学素子を光学系に用いている。 Next, an example using the material composition of the present embodiment and a comparative example not using are shown. In the examples, the cured product of the material composition of the present embodiment is used as an optical element, and this optical element is used in an optical system.
図1は使用例の無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での断面図である。なお、レンズ断面図に記載されているr1,r2、…における数字、及びd1,d2…における数字は、後述する数値データにおける面番号の欄の数字に対応している。 FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views along the optical axis showing an optical configuration at the time of focusing on an object point at infinity, in which FIG. 1A is a wide angle end, FIG. 1B is an intermediate focal length state, and FIG. FIG. The numbers in r1, r2,... And the numbers in d1, d2,... Described in the lens cross-sectional views correspond to the numbers in the surface number column in the numerical data described later.
図2は、使用例の無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離状態、(c)は望遠端での状態を示している。また、FIYは像高を示している。 2A and 2B are diagrams showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification at the time of focusing on an object point at infinity in a usage example, where (a) is a wide angle end, (b) is an intermediate focal length state, ( c) shows a state at the telephoto end. FIY represents the image height.
この使用例では、物体側から5枚目のレンズに、本実施形態の材料組成物の硬化生成物を用いている。この使用例では、5枚目のレンズにおけるアッベ数νdは23で、異常分散度ΔθgFは0.061である。本実施形態の材料組成物(その硬化生成物)の適正な異常分散性によって、軸上色収差および倍率色収差が小さく抑えられ高品質な光学系を実現している。 In this use example, the cured product of the material composition of the present embodiment is used for the fifth lens from the object side. In this usage example, the Abbe number νd of the fifth lens is 23, and the anomalous dispersion ΔθgF is 0.061. Due to the appropriate anomalous dispersion of the material composition (cured product) of this embodiment, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration are suppressed to a small level, and a high-quality optical system is realized.
次に、図3に、従来例の光学系における光軸に沿う断面図を示す。また、図4に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。なお、従来例における収差図は、良好に各種収差が補正された状態を示している。 Next, FIG. 3 shows a cross-sectional view along the optical axis in the conventional optical system. FIG. 4 shows spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration. The aberration diagrams in the conventional example show a state in which various aberrations are satisfactorily corrected.
図3に示す光学系のレンズ構成は、図1に示す使用例の光学系と同じである。また、焦点距離、Fナンバー、変倍比等のスペックも、図1に示す光学系と同じである。ただし、物体側から5枚目のレンズを、光学ガラスのS−NPH2(株式会社オハラ製)に変えている点が、使用例の光学系と異なる。従来例において、S−NPH2は、アッベ数νdが18.9で、異常分散度ΔθgFが0.032という値を持つ。このように、S−NPH2は上記の条件を満足しているので、適正な異常分散性を有しているといえる。そして、図4から分かるように、軸上色収差および倍率色収差が小さく抑えられ高品質な光学系であると言える。但し、レンズの厚みが、使用例に比べて厚くなっている。 The lens configuration of the optical system shown in FIG. 3 is the same as the optical system of the usage example shown in FIG. The specifications such as the focal length, F number, and zoom ratio are the same as those of the optical system shown in FIG. However, the fifth lens from the object side is different from the optical system of the usage example in that the lens is changed to S-NPH2 (manufactured by OHARA INC.) Of optical glass. In the conventional example, S-NPH2 has an Abbe number νd of 18.9 and an anomalous dispersion ΔθgF of 0.032. Thus, since S-NPH2 satisfies the above conditions, it can be said that it has appropriate anomalous dispersion. As can be seen from FIG. 4, it can be said that this is a high-quality optical system in which axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration are suppressed to a small level. However, the thickness of the lens is thicker than in the usage example.
ここで、使用例の収差図(図2)と従来例の収差図(図4)を比べてみる。すると、使用例においても、従来例と遜色ない程度に収差が良好に補正されている。このように、本実施形態の材料組成物の硬化生成物を光学系に用いても、従来の収差が良好に補正された光学系を実現できる。 Here, the aberration diagram of the usage example (FIG. 2) and the aberration diagram of the conventional example (FIG. 4) will be compared. Then, also in the usage example, the aberration is corrected satisfactorily to the extent that it is comparable to the conventional example. Thus, even when the cured product of the material composition of the present embodiment is used in an optical system, an optical system in which conventional aberrations are favorably corrected can be realized.
次に、上記使用例と比較例の数値データを掲げる。なお、各数値データにおいて、rの欄は各レンズ面の曲率半径、dの欄は各レンズの肉厚または空気間隔、ndの欄は各レンズのd線での屈折率、νdの欄各レンズのアッべ数をそれぞれ表している。また、*印は非球面をそれぞれ示している。 Next, numerical data of the above usage examples and comparative examples will be listed. In each numerical data, the r column represents the radius of curvature of each lens surface, the d column represents the thickness or air spacing of each lens, the nd column represents the refractive index of each lens at the d-line, and the νd column represents each lens. Represents the Abbe number. Also, * indicates an aspheric surface.
また、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をK、非球面係数をA4、A6、A8、A10としたとき、次の式で表される。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+K)(y/r)2}1/2]
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10…
ここで、非球面データにおいて、Eは10のべき乗を表している。また、非球面係数が記載されていないものは、その非球面係数における値はゼロである。
The aspherical shape is expressed by the following equation when the optical axis direction is z, the direction orthogonal to the optical axis is y, the conical coefficient is K, and the aspherical coefficients are A4, A6, A8, and A10. .
z = (y 2 / r) / [1+ {1− (1 + K) (y / r) 2 } 1/2 ]
+ A4y 4 + A6y 6 + A8y 8 + A10y 10 ...
Here, in the aspheric data, E represents a power of 10. In addition, when the aspheric coefficient is not described, the value of the aspheric coefficient is zero.
(使用例)
面データ
面番号 r d nd νd
物面 INF INF
1 26.4564 0.9000 1.84666 23.78
2* 10.0742 3.0000
3 INF 12.0000 1.80610 40.92
4 INF 0.2000
5* 34.9519 2.4000 1.80610 40.92
6 -24.2855 0.9999
7* -26.2710 0.6000 1.74320 49.34
8* 10.2309 0.9000 1.63494 23.22
9* 34.1807 11.9143
10(絞り) INF 8.6026
11* 11.4252 4.0000 1.83481 42.71
12 -7.3175 0.6000 1.80810 22.76
13 -24.0548 2.3393
14 12.3855 1.0000 1.84666 23.78
15 6.3411 1.5001
16* 11.3148 2.0000 1.49700 81.54
17 24.7330 2.7930
18 INF 1.5000 1.54771 62.84
19 INF 0.8000
20 INF 0.7500 1.51633 64.14
21 INF 1.3601
像面 INF
(Example of use)
Surface data Surface number rd nd νd
Object INF INF
1 26.4564 0.9000 1.84666 23.78
2 * 10.0742 3.0000
3 INF 12.0000 1.80610 40.92
4 INF 0.2000
5 * 34.9519 2.4000 1.80610 40.92
6 -24.2855 0.9999
7 * -26.2710 0.6000 1.74320 49.34
8 * 10.2309 0.9000 1.63494 23.22
9 * 34.1807 11.9143
10 (Aperture) INF 8.6026
11 * 11.4252 4.0000 1.83481 42.71
12 -7.3175 0.6000 1.80810 22.76
13 -24.0548 2.3393
14 12.3855 1.0000 1.84666 23.78
15 6.3411 1.5001
16 * 11.3148 2.0000 1.49700 81.54
17 24.7330 2.7930
18 INF 1.5000 1.54771 62.84
19 INF 0.8000
20 INF 0.7500 1.51633 64.14
21 INF 1.3601
Image plane INF
非球面データ
第2面
K=-0.3690,A2=0.0000E+00,A4=2.9951E-05,A6=5.3453E-07,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第5面
K=-0.3428,A2=0.0000E+00,A4=6.9553E-06,A6=1.0625E-07,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第7面
K=-0.2849,A2=0.0000E+00,A4=-3.0138E-04,A6=4.0578E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第8面
K=-0.0281,A2=0.0000E+00,A4=6.9302E-04,A6=-3.1732E-05,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第9面
K=-0.1005,A2=0.0000E+00,A4=-5.3088E-04,A6=1.1655E-05,A10=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第11面
K=0.0728,A2=0.0000E+00,A4=-2.2619E-04,A6=-4.6980E-08,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第16面
K=-1.5301,A2=0.0000E+00,A4=1.1271E-04,A6=4.0725E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
Aspheric data 2nd surface
K = -0.3690, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 2.9951E-05, A6 = 5.3453E-07, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
5th page
K = -0.3428, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 6.9553E-06, A6 = 1.0625E-07, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
7th page
K = -0.2849, A2 = 0.0000E + 00, A4 = -3.0138E-04, A6 = 4.0578E-06, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
8th page
K = -0.0281, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 6.9302E-04, A6 = -3.1732E-05, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
9th page
K = -0.1005, A2 = 0.0000E + 00, A4 = -5.3088E-04, A6 = 1.1655E-05, A10 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
11th page
K = 0.0728, A2 = 0.0000E + 00, A4 = -2.2619E-04, A6 = -4.6980E-08, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
16th page
K = -1.5301, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 1.1271E-04, A6 = 4.0725E-06, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
各種データ
ズーム比 3.00
広角 中間 望遠
焦点距離 5.99960 10.40020 17.99975
Fナンバー 2.8002 3.3565 4.7748
画角 31.6° 17.7° 10.3°
像高 3.320 3.320 3.320
レンズ全長 60.1593 60.1589 60.1593
BF 1.36009 1.36009 1.36009
d6 0.99985 8.01310 11.51443
d9 11.91428 4.90098 1.39971
d10 8.60265 6.26147 1.19997
d13 2.33934 1.73193 0.80014
d15 1.50009 4.50020 11.23470
d17 2.79301 2.74144 2.00025
Various data Zoom ratio 3.00
Wide angle Medium telephoto Focal length 5.99960 10.40020 17.99975
F number 2.8002 3.3565 4.7748
Angle of view 31.6 ° 17.7 ° 10.3 °
Image height 3.320 3.320 3.320
Total lens length 60.1593 60.1589 60.1593
BF 1.36009 1.36009 1.36009
d6 0.99985 8.01310 11.51443
d9 11.91428 4.90098 1.39971
d10 8.60265 6.26147 1.19997
d13 2.33934 1.73193 0.80014
d15 1.50009 4.50020 11.23470
d17 2.79301 2.74144 2.00025
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 29.87719
2 7 -17.20296
3 11 9.65903
4 14 -16.60629
5 16 39.98504
Zoom lens group data Group Start focal length
1 1 29.87719
2 7 -17.20296
3 11 9.65903
4 14 -16.60629
5 16 39.98504
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本使用にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
ガラス 587.56 656.27 486.13 435.83 404.66
L10 1.547710 1.545046 1.553762 1.558428 1.562261
L5 1.634940 1.627290 1.654640 1.672908 1.689875
L11 1.516330 1.513855 1.521905 1.526214 1.529768
L9 1.496999 1.495136 1.501231 1.504507 1.507205
L2,L3 1.806098 1.800248 1.819945 1.831174 1.840781
L6 1.834807 1.828975 1.848520 1.859548 1.868911
L4 1.743198 1.738653 1.753716 1.762047 1.769040
L7 1.808095 1.798009 1.833513 1.855904 1.876580
L1,L8 1.846660 1.836488 1.872096 1.894189 1.914294
[Glass material refractive index table] ... List of refractive indices by wavelength of medium used in this use Glass 587.56 656.27 486.13 435.83 404.66
L10 1.547710 1.545046 1.553762 1.558428 1.562261
L5 1.634940 1.627290 1.654640 1.672908 1.689875
L11 1.516330 1.513855 1.521905 1.526214 1.529768
L9 1.496999 1.495136 1.501231 1.504507 1.507205
L2, L3 1.806098 1.800248 1.819945 1.831174 1.840781
L6 1.834807 1.828975 1.848520 1.859548 1.868911
L4 1.743198 1.738653 1.753716 1.762047 1.769040
L7 1.808095 1.798009 1.833513 1.855904 1.876580
L1, L8 1.846660 1.836488 1.872096 1.894189 1.914294
(従来例)
面データ
面番号 r d nd νd
物面 INF INF
1 27.3626 0.9000 1.84666 23.78
2* 10.1121 3.0000
3 INF 12.0000 1.80610 40.92
4 INF 0.2000
5* 34.1036 2.4000 1.80610 40.92
6 -24.1842 0.9999
7* -19.6695 0.6000 1.74320 49.34
8 13.9199 1.3000 1.92286 18.903
9 28.1720 11.9098
10(絞り) INF 8.5816
11* 11.6806 4.0000 1.83481 42.71
12 -7.0606 0.6000 1.80810 22.76
13 -22.4815 2.3411
14 14.0648 1.0000 1.84666 23.78
15 6.7601 1.5001
16* 10.6451 2.0000 1.49700 81.54
17 21.4972 2.8264
18 INF 1.5000 1.54771 62.84
19 INF 0.8000
20 INF 0.7500 1.51633 64.14
21 INF 1.3601
像面 INF
(Conventional example)
Surface data Surface number rd nd νd
Object INF INF
1 27.3626 0.9000 1.84666 23.78
2 * 10.1121 3.0000
3 INF 12.0000 1.80610 40.92
4 INF 0.2000
5 * 34.1036 2.4000 1.80610 40.92
6 -24.1842 0.9999
7 * -19.6695 0.6000 1.74320 49.34
8 13.9199 1.3000 1.92286 18.903
9 28.1720 11.9098
10 (Aperture) INF 8.5816
11 * 11.6806 4.0000 1.83481 42.71
12 -7.0606 0.6000 1.80810 22.76
13 -22.4815 2.3411
14 14.0648 1.0000 1.84666 23.78
15 6.7601 1.5001
16 * 10.6451 2.0000 1.49700 81.54
17 21.4972 2.8264
18 INF 1.5000 1.54771 62.84
19 INF 0.8000
20 INF 0.7500 1.51633 64.14
21 INF 1.3601
Image plane INF
非球面データ
第2面
K=-0.4019,A2=0.0000E+00,A4=2.8028E-05,A6=7.9587E-07,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第5面
K=-0.3464,A2=0.0000E+00,A4=3.5796E-06,A6=1.4808E-07,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第7面
K=-0.2881,A2=0.0000E+00,A4=3.7992E-05,A6=-1.0002E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第11面
K=0.0773,A2=0.0000E+00,A4=-2.2695E-04,A6=-2.0319E-07,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
第16面
K=-1.5302,A2=0.0000E+00,A4=8.9552E-05,A6=6.6136E-06,A8=0.0000E+00,A10=0.0000E+00
Aspheric data 2nd surface
K = -0.4019, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 2.8028E-05, A6 = 7.9587E-07, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
5th page
K = -0.3464, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 3.5796E-06, A6 = 1.4808E-07, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
7th page
K = -0.2881, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 3.7992E-05, A6 = -1.0002E-06, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
11th page
K = 0.0773, A2 = 0.0000E + 00, A4 = -2.2695E-04, A6 = -2.0319E-07, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
16th page
K = -1.5302, A2 = 0.0000E + 00, A4 = 8.9552E-05, A6 = 6.6136E-06, A8 = 0.0000E + 00, A10 = 0.0000E + 00
各種データ
ズーム比 3.00
広角 中間 望遠
焦点距離 5.99921 10.40005 17.99950
Fナンバー 2.8002 3.2959 4.6552
画角 31.9° 17.8° 10.3°
像高 3.320 3.320 3.320
レンズ全長 60.5689 60.5692 60.5689
BF 1.36013 1.36013 1.36013
d6 0.99987 8.02133 11.51068
d9 11.90975 4.88919 1.39897
d10 8.58156 6.29409 1.20000
d13 2.34114 1.76093 0.80033
d15 1.50010 4.46452 11.24871
d17 2.82637 2.72871 2.00010
Various data Zoom ratio 3.00
Wide angle Medium telephoto Focal length 5.99921 10.40005 17.99950
F number 2.8002 3.2959 4.6552
Angle of view 31.9 ° 17.8 ° 10.3 °
Image height 3.320 3.320 3.320
Total lens length 60.5689 60.5692 60.5689
BF 1.36013 1.36013 1.36013
d6 0.99987 8.02133 11.51068
d9 11.90975 4.88919 1.39897
d10 8.58156 6.29409 1.20000
d13 2.34114 1.76093 0.80033
d15 1.50010 4.46452 11.24871
d17 2.82637 2.72871 2.00010
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 29.23916
2 7 -17.11132
3 11 9.60458
4 14 -16.40287
5 16 39.98276
Zoom lens group data Group Start focal length
1 1 29.23916
2 7 -17.11132
3 11 9.60458
4 14 -16.40287
5 16 39.98276
〔硝材屈折率テーブル〕・・・ 本従来例にて使用した媒質の波長別屈折率一覧
ガラス 587.56 656.27 486.13 435.83 404.66
L10 1.547710 1.545046 1.553762 1.558428 1.562261
L11 1.516330 1.513855 1.521905 1.526214 1.529768
L9 1.496999 1.495136 1.501231 1.504507 1.507205
L2,L3 1.806098 1.800248 1.819945 1.831174 1.840781
L6 1.834807 1.828975 1.848520 1.859548 1.868911
L4 1.743198 1.738653 1.753716 1.762047 1.769040
L7 1.808095 1.798009 1.833513 1.855904 1.876580
L5 1.922860 1.909158 1.957996 1.989717 2.019763
L1,L8 1.846660 1.836488 1.872096 1.894189 1.914294
[Glass Material Refractive Index Table] ... List of refractive indexes by wavelength of medium used in this conventional example Glass 587.56 656.27 486.13 435.83 404.66
L10 1.547710 1.545046 1.553762 1.558428 1.562261
L11 1.516330 1.513855 1.521905 1.526214 1.529768
L9 1.496999 1.495136 1.501231 1.504507 1.507205
L2, L3 1.806098 1.800248 1.819945 1.831174 1.840781
L6 1.834807 1.828975 1.848520 1.859548 1.868911
L4 1.743198 1.738653 1.753716 1.762047 1.769040
L7 1.808095 1.798009 1.833513 1.855904 1.876580
L5 1.922860 1.909158 1.957996 1.989717 2.019763
L1, L8 1.846660 1.836488 1.872096 1.894189 1.914294
以下に図面を参照して光学素子、および複合型光学素子について説明する。この光学素子及び複合型光学素子は、本実施形態の材料組成物の硬化生成物を素材としている。
図5は、光学素子を成形する成形装置の一例を示す図である。
なお、光学素子は、上述のように、本実施形態の材料組成物を重合させた硬化物のみから構成される素子である。光学素子成形装置1は、筒状の金属製胴型2、所望の光学面3aを有する金属製の上型3、所望の光学面4aを有する紫外線を透過するガラスからなる下型4、上型3を上下に駆動するための駆動ロッド5、下型4から硬化した光学素子を離型するための離型筒6を備えている。
The optical element and the composite optical element will be described below with reference to the drawings. The optical element and the composite optical element are made of a cured product of the material composition of the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a molding apparatus for molding an optical element.
In addition, an optical element is an element comprised only from the hardened | cured material which superposed | polymerized the material composition of this embodiment as mentioned above. An optical
筒状の金属製胴型2には、材料組成物を注入するための注入口7と、過剰の材料組成物を排出するための排出口8が設けられている。駆動ロッド4は図示しない駆動源によって、金属製胴型2内で上型3を上下に摺動する。また離型リング6は金属製胴型2の内周面に接して上下に摺動する。上型3および下型4の各光学面と、金属製胴型2の内周面とで光学素子成形用の成形室9が形成されている。
The cylindrical
光学素子の成形は以下の手順で行う。金属製の上型3とガラス製の下型4を、光学面3a、4aが対向するように金属製胴型2内に載置する。この時、上型3を、駆動ロッド5によって第一段階の所定高さに保持する。この第一段階の所定高さは、上型3が排出口8より上部に位置する高さである。上型3をこの高さに保持することによって、成形室9を形成する。
The optical element is molded by the following procedure. The metal
次に光重合開始剤を含有させた本発明の材料組成物を、注入口7より注入して成形室9内に充填していく。この時、成形室9内を負圧にしておくと、材料組成物の注入時における気泡の巻き込みや、成形室内の空気残りを防ぐことができる。また材料組成物を注入しやすい粘度になるように温度調整すると良い。排出口8から材料組成物があふれ出てきた時点で成形室9内が充填されたものと判断して、材料組成物の注入を停止する。
Next, the material composition of the present invention containing a photopolymerization initiator is injected from the
注入口7を塞ぎ、上型3を下方に押圧して第二段階の高さにする。このとき、さらに過剰の材料組成物が排出口8から流出する。次に下型4の下方より、紫外線を照射し材料組成物を硬化させる。なお、紫外線照射装置は離型リング6の下方に配置されているが、図示を省略している。材料組成物の硬化にともなう収縮にあわせて、上型3を下方にゆっくりと移動させる。収縮に連動させて上型3を下降させることで、硬化後の光学素子の内部応力を低減できる。材料組成物が十分に硬化した後、駆動ロッド5を上昇させて上型3を離型させる。次に離型リング6を上に移動させて、下型4から硬化物を離型させる。このようにして材料組成物の硬化物を、所望の形状を有する光学素子として取り出すことができる。
The
なお、図5において、光学面3a、4aがいずれも球面であれば球面レンズが、光学面3a、4aのいずれかあるいは両方が非球面であれば非球面レンズが、光学面3a、4aのいずれかあるいは両方が回折面であれば回折レンズがそれぞれ、光学素子として製造できる。
In FIG. 5, a spherical lens is used if both of the
また、複合型光学素子は、上記の材料組成物を光学基材の表面に載置した状態で硬化させて、光学基材と当該材料組成物の硬化物とを積層させることによって製造することができる。この複合型光学素子は、光学基材と材料組成物の硬化物の界面が、球面、非球面、自由曲面あるいは回折面である複合型光学素子となる。 In addition, the composite optical element can be manufactured by curing the above-described material composition placed on the surface of the optical base material and laminating the optical base material and a cured product of the material composition. it can. This composite optical element is a composite optical element in which the interface between the optical substrate and the cured product of the material composition is a spherical surface, an aspherical surface, a free-form surface, or a diffractive surface.
複合型光学素子に用いる光学基材としては、所望の形状に加工するときに欠け、表面変色、失透やあるいは濁り等の問題が起きない通常の光学用ガラス、光学用樹脂あるいは透明セラミックスを用いることができる。光学用ガラスとしては、石英、BK7(SCHOOT)、BACD11(HOYA)、BAL42、LAH53(オハラ社)等を挙げることができる。光学用樹脂としては非晶質ポリオレフィンであるゼオネックス(日本ゼオン)、ARTON(JSR)、アペル(三井化学)等、アクリル樹脂であるアクリペット(三菱レイヨン)、デルペット(旭化成)等を挙げることができる。 As an optical base material used for the composite optical element, ordinary optical glass, optical resin, or transparent ceramic that does not cause problems such as chipping, surface discoloration, devitrification, or turbidity when processed into a desired shape is used. be able to. Examples of the optical glass include quartz, BK7 (SCHOOT), BACD11 (HOYA), BAL42, LAH53 (Ohara). Examples of optical resins include amorphous polyolefins such as Zeonex (Nippon Zeon), ARTON (JSR), Appel (Mitsui Chemicals), acrylic resins such as Acrypet (Mitsubishi Rayon) and Delpet (Asahi Kasei). it can.
光学基材の表面に本実施形態の光学用材料組成物を塗布等の方法によって載置し、所望の形になるようにその上面に型を接触させる。この際に用いる型は、金属製でもガラス製でも良いが、光学基材の反対面から紫外線を照射して当該材料組成物を硬化させる場合は、ガラス製の型を用いる。また、金属製の型を用いた場合は、光学基材の側から紫外線を照射して材料組成物を硬化させる。 The optical material composition of the present embodiment is placed on the surface of the optical substrate by a method such as coating, and the mold is brought into contact with the upper surface so as to have a desired shape. The mold used at this time may be made of metal or glass. However, when the material composition is cured by irradiating ultraviolet rays from the opposite surface of the optical substrate, a glass mold is used. When a metal mold is used, the material composition is cured by irradiating ultraviolet rays from the side of the optical substrate.
このような方法により、例えば、図6のような複合型光学素子を製造することができる。図6で示す複合型光学素子10は、光学基材11の表面に材料組成物の硬化物13が一体に形成されている。
By such a method, for example, a composite optical element as shown in FIG. 6 can be manufactured. In the composite
以下、複合型光学素子の製造方法について説明する。
図7は、複合型光学素子の製造装置の一例を説明する図であり、光軸から左側は断面を示す。複合型光学素子の製造装置20は、支持枠(図示しない)、支持台21、受け部22および保持筒23を備えている。支持台21は、支持枠により支持されている。受け部22は筒状の形状であって、支持台21に取り付けられている。受け部22には、ベアリングを内蔵した軸受け24が設けられている。
Hereinafter, a method for manufacturing the composite optical element will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a composite optical element manufacturing apparatus, and the left side of the optical axis shows a cross section. The composite optical
保持筒23は、この軸受24を介して受け部22に取り付けられており、保持筒23は、この軸受24の作用によって受け部22に対して回転自在になっている。また、保持筒23には、その内周上部に、光学基材11の外縁部を受ける環状の係合縁25が設けられている。また、保持筒23の下部には、プーリ26が−体に形成されている。
The holding
一方、支持台21の下側には、モータ27が固定されている。モータ27の駆動軸28には、プーリ29が取り付けられている。そして、プーリ29とプーリ26の間にベルト30が巻き掛けられている。これらにより、保持筒23を回転する回転機構を構成している。
On the other hand, a
なお、軸受24は、それぞれ押さえリング31、32によって固定されている。すなわち、押さえリング31は受け部22のねじ部22aに、また押さえリング32は、保持筒23のねじ部23aにそれぞれ螺合している。これにより、受け部22と保持筒23の間に、軸受24を固定することができる。
The
また、前記支持台21の上方には、支持手段35が設けられている。支持手段35は、上部金型3を上下動して、上部金型3を所望の位置に支持する支持手段35の支持柱36は支持台21の上面に固定されており、支持柱36にはシリンダ37が設けられている。そして、シリンダ37にはシリンダロッド38が取り付けられている。さらに、シリンダロッド38の先端には、上部金型3が取り付けられている。また、保持筒23の係合縁25に光学基材11を載置した状態で、光学基材11の光軸39と上部金型3の軸が一致するように、上部金型3が支持されている。
A support means 35 is provided above the
以上に説明した複合型光学素子の製造装置を使用した複合型光学素子の製造方法を説明する。
所望の光学特性を有するレンズからなる光学基材11を、保持筒23の係合縁25によって位置決めされるように載置する。なお、光学基材11の表面11aの材料組成物形成面には、材料組成物とガラス製の光学基材との密着性を向上させるためのカップリング処理を施しても良い。次いで、光学基材11の表面11aに、材料組成物12を吐出手段(図示しない)によって所要量を吐出する。この時、材料組成物を吐出しやすい粘度になるように温度調整しておくと良い。
A composite optical element manufacturing method using the composite optical element manufacturing apparatus described above will be described.
The
次に、シリンダ35を作動させて、上型3を下降させて、上型3の光学面3aを、光学基材11の表面11aに吐出された材料組成物12に当接させる。さらに下降を続けることで、材料組成物12は所定の形状に展延される。なお、所定の形状まで展延する前に、上型3の下降を停止させる。この状態で、モータ27を作動させて保持筒23を回転させることによって、光学基材11を少なくとも1回転させる。
Next, the
図8は、材料組成物の展延状態を説明する図である。
光学基材11の表面11aに載せられた材料組成物12に、光学基材11の光軸39と上型3の軸が一致するように上型3を押し当てて、光学基材11側を少なくとも1回転させる。このようにすることで、材料組成物12は光学基材11の表面11aと上型3との間の空間を均一に延びて材料組成物層が形成される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a spread state of the material composition.
The
その後、再びシリンダ37を作動させて、再び上型3を下降させる。そして、材料組成物12の層が所望の厚みと直径に達して所定の形状となったところで、上型3の下降を停止し、光学基材11の下側から紫外線照射装置(図示しない)にて紫外線を照射する。
Thereafter, the
その結果、上型3と光学基材11の間にある材料組成物が硬化し、材料組成物の硬化生成物13を光学基材11の表面11aに−体に形成することができる。このとき、材料組成物の硬化生成物13の表面には、上型3の光学面3aが転写された光学面が形成される。そして、材料組成物の硬化生成物13の表面から上型3の光学面3aから硬化生成物を離型することにより、所望の形状を有する複合型光学素子を得ることができる。
As a result, the material composition between the
実施例1
(酸化タンタル(V)粒子の調製)
酸化タンタル(V)微粒子成分として平均粒子径(一次粒径)が9nmで、90%粒子径が20nmの酸化タンタル(V)を水中に分散させた20質量%の濃度の水溶液40gとメタノール8gを混合した溶液に、メタクリロプロピルトリメトキシシラン3.5gを添加して、25℃で24時間撹拌して酸化タンタル(V)粒子表面を表面処理した酸化タンタル(V)−シリカゾル溶液を調製した。
材料組成物に占める酸化タンタル(V)換算の割合を50質量%となるように、この酸化タンタル(V)−シリカゾル溶液322gにエチレンオキサイド6モル付加ビスフェノールAジメタクリレート(共栄社化学製製BP−6EM)24gと、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート24gと、光重合開始剤(長瀬産業製イルガキュア500)を2.0gを混合して1時間撹拌した後、水、メタノールおよび副生成物を50℃での蒸発操作で取り除いた。
Example 1
(Preparation of Tantalum (V) Particles)
40 g of an aqueous solution having a concentration of 20 mass% in which tantalum oxide (V) having an average particle diameter (primary particle diameter) of 9 nm and a 90% particle diameter of 20 nm is dispersed in water as a tantalum oxide (V) fine particle component and 8 g of methanol. To the mixed solution, 3.5 g of methacrylopropyltrimethoxysilane was added and stirred at 25 ° C. for 24 hours to prepare a tantalum (V) -silica sol solution in which the surface of the tantalum (V) particles was surface-treated.
Ethylene oxide 6 mol addition bisphenol A dimethacrylate (BP-6EM manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) was added to 322 g of this tantalum oxide (V) -silica sol solution so that the proportion of tantalum oxide (V) in the material composition was 50% by mass. 24 g, 24 g of 1,6-hexanediol diacrylate and 2.0 g of photopolymerization initiator (Irgacure 500 manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd.) were mixed and stirred for 1 hour, and then water, methanol and by-products were mixed at 50 ° C. It was removed by the evaporation operation at
(光学素子の作製)
材料組成物を、直径20mm、厚さ1mmの大きさに成形し、波長400nmにおける紫外線を照度100mW/cm2 で100秒間照射し、さらに80℃で1時間加熱し、硬化生成物を作製した。得られた硬化生成物について、屈折率を測定し、アッベ数νd、部分分散比θgFおよび異常分散度ΔθgFを以下の方法により求めた。その結果を表2に示す。
(Production of optical elements)
The material composition was molded into a size of 20 mm in diameter and 1 mm in thickness, irradiated with ultraviolet rays at a wavelength of 400 nm for 100 seconds at an illuminance of 100 mW / cm 2 , and further heated at 80 ° C. for 1 hour to prepare a cured product. The obtained cured product was measured for refractive index, and Abbe number νd, partial dispersion ratio θgF and anomalous dispersion ΔθgF were determined by the following methods. The results are shown in Table 2.
(1)屈折率の測定
硬化生成物のd線、C線、F線、g線における屈折率を精密屈折率計(島津デバイス製造製KPR−200)を用いて20℃60%RHの測定環境で測定した。
(2)アッベ数νdの算出
測定して得られたd線、C線、F線、g線に対する屈折率をそれぞれ、nd、
nC、nF、ngとするとき、アッベ数νdは以下の式2から計算した。
νd=(nd−1)/(nF−nC) …式2
(3)部分分散比θgFの算出
測定して得られたd線、C線、F線、g線に対する屈折率をそれぞれ、nd、nC、nF、ngとするとき、部分分散比θgFは以下の式3から計算した。
θgF=(ng−nF)/(nF−nC)……式3
(1) Measurement of refractive index The refractive index of the cured product at d-line, C-line, F-line, and g-line is measured at 20 ° C. and 60% RH using a precision refractometer (KPR-200 manufactured by Shimadzu Device Manufacturing Co., Ltd.). Measured with
(2) Calculation of Abbe number νd The refractive indexes for the d-line, C-line, F-line, and g-line obtained by measurement are nd,
The Abbe number νd was calculated from the
νd = (nd−1) / (nF−nC)
(3) Calculation of partial dispersion ratio θgF When the refractive indexes for the d-line, C-line, F-line, and g-line obtained by measurement are nd, nC, nF, and ng, respectively, the partial dispersion ratio θgF is Calculated from
θgF = (ng−nF) / (nF−nC) (Formula 3)
(4)異常分散度ΔθgFの算出
上記式2および式3により、それぞれの硬化生成物のアッベ数νd、部分分散比θgFをもとめ、横軸にアッベ数νd、縦軸に部分分散比θgFをとり、異常分散性を示さない正常な光学ガラスのうちNSL7(νd=60.5、θgF=0.5346:オハラ)およびPBM2(νd=36.3、θgF=0.5828:オハラ)基準分散ガラスとして選び、これら2種類の光学ガラスの座標(νd、θgF)を直線で結び、この直線と比較する硬化生成物のθgFおよびνdを示す座標との縦座標の差(ΔθgF)を異常分散度とした。
すなわち、基準分散ガラス2種を結ぶ直線の関係は、アッベ数νd0と部分分散比θgF0とすると式4で示される。式2から求めた硬化生成物のアッベ数をνd、式3から求めた硬化生成物の部分分散比をθgFとすると、異常分散度ΔθgFは式5から求めた。
θgF0=−0.001989×νd0+0.6551……式4
ΔθgF=θgF−θgF0
=θgF−(−0.001989×νd+0.6551)……式5
(4) Calculation of anomalous dispersion ΔθgF By the
That is, the relationship between the straight lines connecting the two types of reference dispersion glass is expressed by
θgF 0 = −0.001989 × νd 0 +0.6551
ΔθgF = θgF−θgF 0
= ΘgF − (− 0.001989 × νd + 0.6551) ……
(複合型光学素子の作製)
材料組成物とBK7(SCH00T製)ガラスからなる基材を図7に示した成形装置を用いて、図6に示すような形状の複合型光学素子を作製した。いずれの場合でも波長400nmでの紫外線を照度100mW/cm2 の強度で100秒間照射し、さらに、80℃で1時間加熱して、図6に示す形状の複合光学素子を作製した。
なお、図6において、基材のガラスレンズは曲率半径R1=16mm、曲率半径R2=16mm、L1=20mm、L3=5mmである。この基材上に曲率半径R3=26mm、口径L2=16mmとなるように複合型光学素子を作製した。作製した複合型光学素子について、加工性を以下の方法で評価した。
(Production of composite optical elements)
A composite optical element having a shape as shown in FIG. 6 was prepared using a molding apparatus shown in FIG. 7 with a base material composed of the material composition and BK7 (manufactured by SCH00T) glass. In either case, ultraviolet light at a wavelength of 400 nm was irradiated for 100 seconds at an intensity of 100 mW / cm 2 , and further heated at 80 ° C. for 1 hour to produce a composite optical element having the shape shown in FIG.
In FIG. 6, the glass lens of the base material has a radius of curvature R1 = 16 mm, a radius of curvature R2 = 16 mm, L1 = 20 mm, and L3 = 5 mm. A composite optical element was fabricated on this substrate so that the curvature radius R3 = 26 mm and the aperture L2 = 16 mm. The fabricated composite optical element was evaluated for processability by the following method.
(5)加工性の評価
加工性は、作製した複合型光学素子の材料組成物の硬化した面について、表面形状粗さ測定機(テーラーホブソン社製 フォームタリサーフ PGIプラス)にて曲率半径を測定し、目的の曲率半径R3に対しての変形量を求めた。変形量が±2μm以内であれば「良好」、それ以上の場合は「不良」とした。
(5) Evaluation of workability Processability is measured by measuring the radius of curvature of the cured surface of the composite optical element material composition using a surface shape roughness measuring machine (Form Talysurf PGI Plus, manufactured by Taylor Hobson). Then, the deformation amount with respect to the target curvature radius R3 was obtained. If the deformation amount was within ± 2 μm, it was judged “good”, and if it was more than that, it was judged “bad”.
実施例2〜4
材料の配合を表1に記載の配合比に変えた点を除き実施例1と同様に調製し、実施例1と同様に光学素子の作製を行い、実施例1と同様に評価を行いその結果を表2に示した。
Examples 2-4
Prepared in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of the materials was changed to the blending ratios shown in Table 1, optical elements were prepared in the same manner as in Example 1, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Are shown in Table 2.
比較例1
表1に記載の種類と量の物質を配合して実施例1と同様に材料組成物を調製し、実施例1と同様に光学素子の作製を行い、実施例1と同様に評価を行いその結果を表2に示した。
Comparative Example 1
The materials of the types and amounts listed in Table 1 were blended to prepare a material composition in the same manner as in Example 1, an optical element was prepared in the same manner as in Example 1, and the evaluation was made in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
本発明の材料組成物は、紫外線等の照射により容易に硬化生成物とすることができるので生産性が高く、その硬化生成物は十分な異常分散性を有するため、光学素子に用いることで色収差の少ない光学素子を得ることができる。また得られた光学用材料組成物は加工性に優れている。この硬化生成物からなる光学素子は、各種の光学機器に好適であり、光学系の色収差を小さくすることができ、また小型軽量化も図ることができる。 Since the material composition of the present invention can be easily made into a cured product by irradiation with ultraviolet rays or the like, the productivity is high, and the cured product has sufficient anomalous dispersibility. An optical element with less can be obtained. Moreover, the obtained optical material composition is excellent in workability. The optical element made of the cured product is suitable for various optical devices, can reduce chromatic aberration of the optical system, and can be reduced in size and weight.
1…光学素子成形装置、2…金属製胴型、3…上型、3a…光学面、4…下型、4a…光学面、5…駆動ロッド、6…離型筒、7…注入口、8…排出口、9…成形室、10…複合型光学素子、11…光学基材、11a…表面、12…材料組成物、13…材料組成物の硬化物、20…複合型光学素子の製造装置、21…支持台、22…受け部
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2008
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