JP2010211115A - Composite optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学系において色収差およびその他の収差の低減に効果がある樹脂のみからなる複合光学素子に関するものである。 The present invention relates to a composite optical element made of only a resin effective in reducing chromatic aberration and other aberrations in an optical system.
近年、カメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話、テレビ電話あるいはカメラ付ドアホンなど用いられる撮像モジュールなどに用いられる光学系の小型化且つ高性能化、また軽量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収差をなくすため、接合レンズや積層型回折素子などの複合素子が多く用いられている。これらの複合素子は、収差の中でも特に色収差低減に効果があり、効果の大きさは用いるレンズ材料の光学特性の組み合わせにより決定される。 In recent years, downsizing, high performance, and weight reduction of optical systems used in cameras, video cameras, camera-equipped mobile phones, videophones, camera-equipped doorphones, and the like have become major issues. Therefore, in order to eliminate aberrations in these optical systems, composite elements such as a cemented lens and a laminated diffractive element are often used. These composite elements are particularly effective in reducing chromatic aberration among aberrations, and the magnitude of the effect is determined by the combination of the optical characteristics of the lens material used.
そこで従来は合成樹脂のみでは実現可能な光学特性に限りがあるため、少なくとも複合素子の一方の材料としてガラスを用いていたが、加工性が良く、軽量であるという合成樹脂製の光学材料をこれらの目的に使用することが求められている。
しかしながら、これまでの合成樹脂製の光学材料の光学的特性には不充分な面があった。例えば、色収差補正が可能となる特定の光学特性を発現するために、フッ素樹脂など低屈折率で低分散なものを用いており、高屈折率樹脂による複合光学素子の実現が難しかった(例えば、特許文献1参照)。
また、複合光学素子で色収差以外の収差低減効果とともに、光学系の小型を行うためには、接合面に加えて、接合面以外の面も球面、非球面などとして活用することが有効であり、これらの球面や非球面の曲率半径を大きく、素子厚を薄くするためには樹脂として高屈折率なものが望ましい。
Conventionally, glass has been used as at least one material of the composite element because optical properties that can be realized only with synthetic resin are limited. However, these optical materials made of synthetic resin have good workability and are lightweight. It is required to be used for the purpose.
However, the optical properties of the synthetic resin optical materials so far have been insufficient for the optical characteristics. For example, in order to express a specific optical characteristic capable of correcting chromatic aberration, a low refractive index and low dispersion material such as a fluororesin is used, and it is difficult to realize a composite optical element using a high refractive index resin (for example, Patent Document 1).
In addition to the aberration reduction effect other than chromatic aberration in the composite optical element, in order to reduce the size of the optical system, it is effective to use a surface other than the cemented surface in addition to the cemented surface as a spherical surface, an aspherical surface, etc. In order to increase the curvature radius of these spherical and aspherical surfaces and reduce the element thickness, it is desirable that the resin has a high refractive index.
従来の合成樹脂のみを使用した複合光学素子では、色収差補正が可能となる特定の光学特性を発現するために、フッ素樹脂など低屈折率で低分散なものを用いており、高屈折率樹脂による複合光学素子の実現が難しくなっている。
また、複合光学素子で色収差以外の収差低減効果を付与するとともに、光学系の小型化を実現するためには、接合面に加えて、接合面以外の面も球面、非球面などとして活用することが有効であり、これらの球面や非球面の曲率半径を大きく、素子厚を薄くするためには樹脂として高屈折率なものが不可欠であった。
本発明は、光学系の小型化と高性能化を可能にする合成樹脂からなる複合光学素子を提供することを課題とするものである。
In conventional composite optical elements using only synthetic resins, low refractive index and low dispersion materials such as fluororesin are used to express specific optical characteristics that enable chromatic aberration correction. Realization of a composite optical element has become difficult.
In addition to providing an aberration reduction effect other than chromatic aberration with a composite optical element and realizing a compact optical system, in addition to the joint surface, surfaces other than the joint surface should be used as spherical surfaces, aspheric surfaces, etc. In order to increase the radius of curvature of these spherical and aspherical surfaces and reduce the element thickness, a resin having a high refractive index is indispensable.
It is an object of the present invention to provide a composite optical element made of a synthetic resin that enables downsizing and high performance of an optical system.
本発明は、繰り返し単位に硫黄を含有する合成樹脂層と、繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有し硫黄を含有しない合成樹脂層の2層を密着して積層した複合光学素子である。
前記硫黄を含有する合成樹脂層がエピスルフィド化合物を含有する重合性組成物を重合したものである前記の複合光学素子である。
前記エピスルフィド化合物がアルキルエピスルフィド化合物を含有する前記の複合光学素子である。
In the present invention, two layers of a synthetic resin layer containing sulfur in a repeating unit and a synthetic resin layer not containing sulfur having a cyclic structure of any one of a benzene ring, a naphthalene ring and an anthracene ring in the repeating unit are adhered to each other. It is a laminated composite optical element.
In the composite optical element, the synthetic resin layer containing sulfur is obtained by polymerizing a polymerizable composition containing an episulfide compound.
In the composite optical element, the episulfide compound contains an alkyl episulfide compound.
また、前記繰り返し単位に硫黄を含有する合成樹脂層のd線の屈折率ndがnd>1.60、アッベ数が40>νd>30、異常分散性θgFが −0.015≦ΔθgF≦0.075である前記の複合光学素子である。
前記繰り返し単位に硫黄を含有する合成樹脂層のd線の屈折率ndがnd>1.66、アッベ数が38>νd>28、異常分散性θgFが −0.015≦ΔθgF≦0.075である前記の複合光学素子である。
前記繰り返し単位に硫黄を含有する合成樹脂層の1mm厚での透過率が450nmで70%以上である前記の複合光学素子である。
前記繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有し、硫黄を含有しない合成樹脂層が繰り返し単位に窒素を含む前記の複合光学素子である。
前記合成樹脂を積層した面が非球面である前記の複合光学素子である。
前記合成樹脂を積層した面が回折面である前記の複合光学素子である。
Further, the refractive index nd of the d-line of the synthetic resin layer containing sulfur in the repeating unit is nd> 1.60, the Abbe number is 40>νd> 30, and the anomalous dispersion θgF is −0.015 ≦ ΔθgF ≦ 0. The composite optical element is 075.
The refractive index nd of the d-line of the synthetic resin layer containing sulfur in the repeating unit is nd> 1.66, the Abbe number is 38>νd> 28, and the anomalous dispersion θgF is −0.015 ≦ ΔθgF ≦ 0.075. The composite optical element described above.
In the composite optical element, the transmittance at 1 mm thickness of the synthetic resin layer containing sulfur in the repeating unit is 70% or more at 450 nm.
In the composite optical element, the synthetic resin layer having any one of a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring in the repeating unit and containing no sulfur in the repeating unit.
In the composite optical element, the surface on which the synthetic resin is laminated is an aspherical surface.
In the composite optical element, the surface on which the synthetic resin is laminated is a diffraction surface.
本発明は、2層の合成樹脂層を密着して積層した複合光学素子において、いずれかの合成樹脂層は繰り返し単位に硫黄を含有する合成樹脂層としたことで、光学系において色収差およびその他の収差の低減に効果のある複合光学素子が得ることが可能となることを見出したものである。
ここでいう2層の合成樹脂層を密着して積層した複合光学素子とは、密着した2層の合成樹脂層からなり、光学系において光の進む方向、光量を制御している素子を言う。密着した合成樹脂層の接合面としては、回折面、平面、球面、非球面、自由曲面、シリドリカル面などが挙げられ、同時にナノオーダの微細構造を有していても良い。具体例としては、接合レンズ、回折素子などが挙げられる。また、2層の密着した合成樹脂層が以上のような合成樹脂を積層したものであって、更に他の光学的な層が積層されていても良い。
According to the present invention, in a composite optical element in which two synthetic resin layers are adhered and laminated, any one of the synthetic resin layers is a synthetic resin layer containing sulfur as a repeating unit. It has been found that a composite optical element effective in reducing aberration can be obtained.
Here, the composite optical element in which two synthetic resin layers are laminated in close contact refers to an element that is composed of two intimate synthetic resin layers and that controls the light traveling direction and the amount of light in the optical system. Examples of the bonded synthetic resin layer bonding surface include a diffractive surface, a flat surface, a spherical surface, an aspherical surface, a free-form surface, and a cylindrical surface, and may have a nano-order fine structure at the same time. Specific examples include a cemented lens and a diffraction element. In addition, the two synthetic resin layers in close contact may be obtained by laminating the above synthetic resins, and another optical layer may be further laminated.
接合レンズ、回折素子などの複合光学素子では色収差低減効果を発現するために、そのレンズ材料の光学特性の組み合わせとして、高屈折率・低分散であるレンズ材料と相対的にそのレンズ材料よりも低屈折率・高分散であるレンズ材料を用いる必要がある。
本発明は、光学系の軽量化を可能にするために、合成樹脂のみでこれらの複合光学素子を実現する場合には、高屈折率・低分散の合成樹脂材料として、硫黄含有重合性組成物の重合によって得られた合成樹脂層が有効であることを見出した。
In order to exhibit a chromatic aberration reduction effect in a compound optical element such as a cemented lens or a diffractive element, the combination of optical characteristics of the lens material is relatively lower than that of the lens material having a high refractive index and low dispersion. It is necessary to use a lens material having a refractive index and high dispersion.
The present invention provides a sulfur-containing polymerizable composition as a synthetic resin material having a high refractive index and low dispersion when realizing these composite optical elements only with a synthetic resin in order to reduce the weight of the optical system. It was found that the synthetic resin layer obtained by the polymerization of was effective.
また、本発明の複合光学素子において色収差以外の収差低減効果を持たせる為には、接合面及び、接合面以外の面を平面ではなく、球面、非球面、自由曲面、シリドリカル面など光が屈折する面(パワーのある面)とする事が有効となる。これらの面の形状を設計することにより色収差以外の収差を低減する事ができる。収差をより低減するためには接合面、接合面以外の両面すべてを屈折面とするとより好ましい。このような屈折面を有した複合光学素子においては、高屈折率の樹脂材料を用いる事で素子の小型化が可能となるため、高屈折率材料を用いる事が重要となり、樹脂において低分散でありながら高屈折率となる硫黄をその繰り返し単位に含む樹脂を用いるメリットが特にでてくる。 In addition, in order to have an effect of reducing aberrations other than chromatic aberration in the composite optical element of the present invention, light such as a spherical surface, an aspherical surface, a free-form surface, or a cylindrical surface is refracted on a cemented surface and a surface other than the cemented surface. It is effective to make the surface (surface with power). By designing the shape of these surfaces, aberrations other than chromatic aberration can be reduced. In order to further reduce the aberration, it is more preferable that all the surfaces other than the joint surface and the joint surface are refracting surfaces. In a composite optical element having such a refractive surface, since it is possible to reduce the size of the element by using a high refractive index resin material, it is important to use a high refractive index material. The merit of using a resin containing sulfur having a high refractive index in its repeating unit is particularly remarkable.
本発明の複合光学素子においては、その接合面が回折面若しくは非球面であることがより好ましい。色収差低減に効果がある複合光学素子において、回折素子はその色収差補正の効果が通常接合レンズと比べて逆になるため、色収差低減素子として非常に有用となる。また、その接合面が非球面であると色収差以外の収差低減に大きく効果があるため有用である。
繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂としては、チオウレタン樹脂、エピスルフィド構造をもつ合成樹脂等の、繰り返し単位の主鎖および側鎖に硫黄を含み、それ以外に重合性官能基を有している樹脂などが挙げられる。ここで、重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基を含んでいるとより好ましい。
In the composite optical element of the present invention, it is more preferable that the joint surface is a diffractive surface or an aspherical surface. In a composite optical element that is effective in reducing chromatic aberration, the diffractive element is very useful as a chromatic aberration reducing element because the effect of correcting the chromatic aberration is reverse to that of a normal cemented lens. Further, it is useful that the cemented surface is aspherical because it has a great effect on reducing aberrations other than chromatic aberration.
Synthetic resins containing sulfur in the repeating unit include resins containing sulfur in the main chain and side chain of the repeating unit, such as thiourethane resins and synthetic resins having an episulfide structure, and other polymerizable functional groups. Etc. Here, it is more preferable that the polymerizable functional group includes an acryloyl group, a methacryloyl group, and a vinyl group.
また、繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂中には、脂環構造を含んでいないことが望ましい。脂環構造は、直鎖または分岐鎖構造に比べ、分散を大きくし易い傾向があり、高屈折率・低分散を実現しにくくなってしまう。
また、繰り返し単位には、硫黄以外に複素環やベンゼン環構造を含むことが望ましい。複素環やベンゼン環構造を含んでいると、分散は高くなってしまうが高屈折率化に有効である。
これらの、繰り返し単位に硫黄を含む樹脂の中でも、エピスルフィド化合物を硬化してなる樹脂が高屈折率・低分散とするには最適である。
特に、エピスルフィド化合物の中でも、アルキルエピスルフィド化合物は、その構造単位に分散性を高くする脂環構造、ベンゼン環構造を含まないため低分散性が保てるので高屈折率でありながら低分散が必要となる用途において有効となる。
ここで、アルキルエピスルフィド化合物としては、そのアルキル基が直鎖でも分岐鎖でも構わない。
また、前記の繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂層および前記繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有し、硫黄を含有しない合成樹脂層は、単一の合成樹脂から構成されているものでも、複数の合成樹脂を混合したものでも良い。また、単一の重合性組成物の重合によって形成されたもの、硫黄を含む重合性組成物と硫黄を含まない重合性組成物を含む組成物を重合したもの、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有し、硫黄を含有しない重合性組成物とその他の重合性組成物を含む組成物を重合した組成物から製造したものであっても良い。
Moreover, it is desirable that the synthetic resin containing sulfur in the repeating unit does not contain an alicyclic structure. The alicyclic structure tends to increase the dispersion as compared with the linear or branched structure, and it becomes difficult to realize a high refractive index and a low dispersion.
The repeating unit preferably contains a heterocyclic ring or a benzene ring structure in addition to sulfur. When a heterocyclic ring or a benzene ring structure is included, the dispersion increases, but it is effective for increasing the refractive index.
Among these resins containing sulfur as a repeating unit, a resin obtained by curing an episulfide compound is optimal for achieving a high refractive index and low dispersion.
In particular, among the episulfide compounds, the alkyl episulfide compound does not contain an alicyclic structure or a benzene ring structure that increases dispersibility in its structural unit, so low dispersibility can be maintained, and thus low dispersion is required while having a high refractive index. Effective in applications.
Here, as an alkyl episulfide compound, the alkyl group may be linear or branched.
In addition, the synthetic resin layer containing sulfur in the repeating unit and the synthetic resin layer having a cyclic structure of any one of a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring in the repeating unit, and containing no sulfur are a single synthetic resin. Or a mixture of a plurality of synthetic resins. Also, those formed by polymerization of a single polymerizable composition, those obtained by polymerizing a composition containing a polymerizable composition containing sulfur and a polymerizable composition not containing sulfur, a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring It may be produced from a composition obtained by polymerizing a composition containing any of the above ring structures and containing no polymerizable composition containing sulfur and other polymerizable compositions.
本発明の複合光学素子の硫黄を含む樹脂は、d線における屈折率ndがnd>1.60、分散の大きさを表す数値であるアッベ数νdが55>νd>41、短波長域(青〜紫の波長)での分散の大きさを表す数値である異常分散性ΔθgFが −0.015≦ΔθgF≦0.075 であることが望ましい。
ここで、分散の大きさを表す数値であるアッベ数νdと短波長域(青〜紫の波長)での分散の大きさを表す異常分散性ΔθgFの値は、以下の方法により算出したものである。
vd=(nd−1)/(nF−nc) 式1
θgF=(ng−nF)/(nF−nc) 式2
nd:d線に対する屈折率
nC:C線に対する屈折率
nF:F線に対する屈折率
ng:g線に対する屈折率
上記の式2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、光学ガラスのうちF7(νd=60.5、θgF=0.547)およびK2(νd=36.3、θgF=0.583)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)が、短波長域(青〜紫の波長)での分散の大きさを表す異常分散性ΔθgFとなる。
In the composite optical element of the present invention, the sulfur-containing resin has a refractive index nd of d-line of nd> 1.60, an Abbe number νd representing a dispersion magnitude of 55>νd> 41, a short wavelength region (blue It is desirable that the anomalous dispersion ΔθgF, which is a numerical value representing the magnitude of dispersion at (˜violet wavelength), is −0.015 ≦ ΔθgF ≦ 0.075.
Here, the Abbe number νd, which is a numerical value representing the magnitude of dispersion, and the value of the anomalous dispersion ΔθgF representing the magnitude of dispersion in the short wavelength region (blue to purple wavelength) are calculated by the following method. is there.
vd = (nd-1) / (nF-nc)
θgF = (ng−nF) / (nF−nc)
nd: Refractive index with respect to d-line nC: Refractive index with respect to C-line nF: Refractive index with respect to F-line ng: Refractive index with respect to g-line By the
屈折率ndが1.6より大きいと、光学素子として用いるときに同じ屈折力を得るためには屈折面の曲率を小さくすることが可能となるので、光学素子の厚みを薄くすることができる。一方、1.6以下であるとこの効果があまりみられない。また、アッベ数はより高い方が分散が小さく色収差低減の効果が大きくなり望ましい。しかし、複合光学素子においては、色収差の低減を2層の樹脂の光学特性の組み合わせにより行っているため、大きすぎるとバランスが悪くなり、収差の補正が大きくなりすぎてしまう。
屈折率nd>1.6の屈折率の領域では、41>νd>31が色収差を低減するために最適な範囲となる。同様な考え方で、短波長域での分散の大きさを表すΔθgFも−0.015≦ΔθgF≦0.075であるときに色収差低減が良好に行える。可視域全体での色収差補正を行う為には、アッベ数に加えて異常分散性の値も重要となっている。
更に、nd>1.66であるような高屈折率では、光学系をより小型化する事ができる。この屈折率の領域では、アッベ数νdは38>νd>28、異常分散性ΔθgFは −0.015≦ΔθgF≦0.075の範囲が、組み合わせにより収差を低減するためには適した範囲となる。
If the refractive index nd is greater than 1.6, the curvature of the refractive surface can be reduced in order to obtain the same refractive power when used as an optical element, so that the thickness of the optical element can be reduced. On the other hand, if it is 1.6 or less, this effect is not seen so much. A higher Abbe number is desirable because the dispersion is small and the effect of reducing chromatic aberration is large. However, in the composite optical element, since the chromatic aberration is reduced by the combination of the optical characteristics of the two layers of resin, if it is too large, the balance becomes worse and the correction of aberration becomes too large.
In the refractive index region where the refractive index nd> 1.6, 41>νd> 31 is the optimum range for reducing chromatic aberration. In the same way, chromatic aberration can be satisfactorily reduced when ΔθgF representing the magnitude of dispersion in the short wavelength region is also −0.015 ≦ ΔθgF ≦ 0.075. In addition to the Abbe number, the value of anomalous dispersion is also important for correcting chromatic aberration over the entire visible range.
Furthermore, the optical system can be further miniaturized at a high refractive index such that nd> 1.66. In this refractive index region, the Abbe number νd is in the range of 38>νd> 28 and the anomalous dispersion ΔθgF is in the range of −0.015 ≦ ΔθgF ≦ 0.075, which is a suitable range for reducing aberration by combination. .
本発明の複合光学素子の硫黄を含む樹脂層は、1mm厚での透過率が450nmで70%以上であることが望ましい。本発明の複合光学素子で用いるような高屈折率の樹脂では、その繰り返し単位に硫黄やベンゼン環などを含んでおり、それらの構造により着色しやすくなる。特に、硫黄原子が直接結合をもつと着色が大きくなるため、1mm厚での透過率を450nmで70%以上とするために、硫黄原子は炭素との結合をもたせる事が望ましい。また、これらの構造は紫外線などの照射によって着色するため、エネルギー硬化型の樹脂を用いる場合には熱硬化を行う方が好ましい、 The resin layer containing sulfur of the composite optical element of the present invention desirably has a transmittance of 1% in thickness of 70% or more at 450 nm. The high refractive index resin used in the composite optical element of the present invention contains sulfur, a benzene ring or the like in its repeating unit, and is easily colored by their structure. In particular, since coloring increases when a sulfur atom has a direct bond, it is desirable that the sulfur atom has a bond with carbon in order to make the transmittance at 1 mm thickness 70% or more at 450 nm. In addition, since these structures are colored by irradiation with ultraviolet rays or the like, it is preferable to perform thermosetting when using an energy curable resin.
ここで、光学素子を得るための樹脂の加工方法には、主に熱可塑性樹脂を流動性が生じるまで加熱してから金型で射出成形する方法とモノマーを型に注入して所定の形状としてエネルギー線硬化する方法等が挙げられる。
エネルギー線硬化の方法としては、紫外線硬化と熱硬化があるが、紫外線硬化は短時間での硬化が可能で、光学素子を生産性良く製造できるという利点がある。また、熱硬化は合成樹脂が紫外線により着色し易い場合、合成樹脂の紫外線域の透過率が低い場合、また紫外線硬化に比べて与えるエネルギー量が小さいため反応制御がし易いなどで利点がある。
Here, the resin processing method for obtaining an optical element mainly includes heating a thermoplastic resin until fluidity occurs and then injection molding with a mold and injecting a monomer into the mold to obtain a predetermined shape. Examples include energy ray curing.
As energy ray curing methods, there are ultraviolet curing and thermal curing, but ultraviolet curing has an advantage that it can be cured in a short time and an optical element can be manufactured with high productivity. Thermosetting is advantageous in that the synthetic resin is easily colored by ultraviolet rays, the synthetic resin has a low transmittance in the ultraviolet region, and the amount of energy applied is small compared to ultraviolet curing, so that the reaction control is easy.
光重合開始剤の例としては、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、べ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種以上を併用しても良い。 Examples of photopolymerization initiators include 4-dimethylaminobenzoic acid, 4-dimethylaminobenzoic acid ester, alkoxyacetophenone, benzyldimethyl ketal, benzophenone and benzophenone derivatives, alkyl benzoylbenzoate, bis (4-dialkylaminophenyl) ketone , Benzyl and benzyl derivatives, benzoin and benzoin derivatives, benzoin alkyl ether, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, thioxanthone and thioxanthone derivatives, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl Examples include phosphine oxide. These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
熱重合開始剤の例としては、過酸化ベンゾイル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスカルボアミド、イソプロピルヒドロペルオキシド、ターシャリーブチルヒドロペルオキシド、クミルヒドロペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビスヘキサンなどが挙げられる。 Examples of thermal polymerization initiators include benzoyl peroxide, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2,2-azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscarboxamide , Isopropyl hydroperoxide, tertiary butyl hydroperoxide, cumyl hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-bishexane and the like.
また、エピスルフィド化合物の重合には、触媒を用いると効果的である。触媒の例としては、アミン類、ホスフィン類、チオールのリチウム・ナトリウム・カリウム塩類およびそれらのクラウンエーテル錯体、第4級アンモニウム塩類、第4級ホスホニウム塩類、第3級スルホニウム塩類、第2級ヨードニウム塩類、鉱酸類、ルイス酸類、有機酸類、ケイ酸類、四フッ化ホウ酸などが挙げられる。
また、本発明の複合光学素子の樹脂層には、上記の樹脂成分の他に、さらに紫外線吸収剤や酸化防止剤を添加して耐久性を向上させても良い。
In addition, it is effective to use a catalyst for the polymerization of the episulfide compound. Examples of catalysts include amines, phosphines, thiol lithium / sodium / potassium salts and crown ether complexes thereof, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, tertiary sulfonium salts, secondary iodonium salts. Mineral acids, Lewis acids, organic acids, silicic acids, tetrafluoroboric acid and the like.
In addition to the above resin components, the resin layer of the composite optical element of the present invention may be further added with an ultraviolet absorber or an antioxidant to improve durability.
紫外線吸収剤の例としては、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など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ナトリウム塩等の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’−ターシャリーオクチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系のもの、2’,4’−ジターシャリーブチルフェニル−3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等の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等のアミノ安息香酸系等を挙げることができる。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。
酸化防止剤の例としては、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が挙げられる。
Examples of ultraviolet absorbers include salicylic acid ester-based compounds 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 ′ Benzophenone series such as dihydroxy-4,4′-dimethoxy-5,5′-disulfobenzophenone disodium salt, 2 (2′-hydroxy-5′-methylphenyl) benzotriazole, 2 (2′- Hydroxy-3 ', 5'-ditasi Libutylphenyl) benzotriazole, 2 (2′-hydroxy-3′-tertiarybutyl-5′-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2 (2′-hydroxy-3 ′, 5′-ditertiarybutyl Phenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2 (2′-hydroxy-3 ′, 5′-ditertiary amylphenyl) benzotriazole, 2 (2′-hydroxy-5′-tertiarybutylphenyl) benzotriazole, 2 ( Benzotriazoles such as 2′-hydroxy-5′-tertiary octylphenyl) benzotriazole, benzoates such as 2 ′, 4′-ditertiarybutylphenyl-3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxybenzoate Such as ethyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylate Examples include anoacrylate-based compounds and aminobenzoic acid-based compounds such as butyl p-aminobenzoate. One or more of these can be selected and mixed for use.
Examples of the antioxidant include hindered phenol-based, hindered amine-based, phosphate ester-based, and sulfur-based antioxidants.
本発明の複合光学素子においては、繰り返し単位に硫黄を含まない合成樹脂層は、繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂層に比べ相対的に低屈折率・高分散である必要があり、前記繰り返し単位に硫黄を含まない樹脂層がその繰り返し単位内にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環構造、または窒素を含んでいることが好ましい。
また、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環構造を含んでいると樹脂の疎水性が高まり、光学素子の材料として用いる際に吸水の影響が抑えられ望ましく、窒素を含んでいると、通常炭素、酸素、水素からなる樹脂と異なる波長分散性、特に高い異常分散性を発現することができるので望ましい。
また、本発明の複合光学素子の繰り返し単位に硫黄を含まない合成樹脂層は、繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有する単一の合成樹脂、あるいはこれらの複数種を混合したもの、あるいはその他の合成樹脂を加えても良い。
In the composite optical element of the present invention, the synthetic resin layer not containing sulfur in the repeating unit needs to have a relatively low refractive index and high dispersion as compared with the synthetic resin layer containing sulfur in the repeating unit. It is preferable that the resin layer not containing sulfur contains a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring structure, or nitrogen in the repeating unit.
In addition, if it contains a benzene ring, naphthalene ring, or anthracene ring structure, the hydrophobicity of the resin increases, and it is desirable to suppress the effect of water absorption when used as a material for optical elements. When nitrogen is included, carbon, oxygen It is desirable because it can exhibit wavelength dispersibility different from that of a resin made of hydrogen, particularly high anomalous dispersibility.
Further, the synthetic resin layer containing no sulfur in the repeating unit of the composite optical element of the present invention is a single synthetic resin having a cyclic structure of any one of a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring, or a plurality of these. A mixture of seeds or other synthetic resin may be added.
以下に図面を参照して複合光学素子の製造方法について説明する。
図1は、複合光学素子の基板となる光学素子を成形する成形装置の一例を示す図である。
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3A1を有する金属製の上型3A、所望の光学面3B1を有する金属製の下型3b、上型3Aを上下に駆動するための駆動棒5、下型3Bから硬化した光学素子を離型するための離型筒6を備えており、金属製胴型2の周囲には加熱手段4が配置されている。
A method for manufacturing a composite optical element will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a molding apparatus that molds an optical element serving as a substrate of a composite optical element.
The optical
筒状の金属製胴型2には、重合性組成物を注入するための注入口7と、過剰の重合性組成物を排出するための排出口8が設けられている。駆動棒5は図示しない駆動源によって、金属製胴型2内で上型3Aを上下に摺動する。また離型筒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3Aおよび下型3B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3Aと下型3Bを、光学面3A1、3B1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3Aを、駆動棒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3Aが排出口8より上部に位置する高さである。上型3A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
次に熱重合開始剤を含有させた本発明の重合性組成物を、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、重合性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から重合性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重合性組成物の注入を停止する。
Next, the polymerizable composition of the present invention containing a thermal polymerization initiator is injected from the
注入口7を塞ぎ、上型3Aを下方に押圧して第二段階の高さにする。このとき、さらに過剰の重合性組成物が排出口8から流出する。次に加熱手段4により加熱して重合性反応によって硬化させる。次いで重合性組成物の硬化にともなう収縮にあわせて、上型3Aを下方にゆっくりと移動させる。収縮に連動させて上型3A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。重合性組成物が十分に硬化した後、駆動棒5を上昇させて上型3Aを離型させる。次に離型筒6を上に移動させて、下型3Bから硬化物を離型させる。このようにして重合性組成物の硬化物を、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1において、光学面3A1、3B1がいずれも球面であれば球面レンズが、光学面3A1、3B1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3A1、3B1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、光学素子として製造できる。 In FIG. 1, if the optical surfaces 3A1, 3B1 are both spherical, a spherical lens is used. If either or both of the optical surfaces 3A1, 3B1 are aspheric, an aspheric lens is used, whichever of the optical surfaces 3A1, 3B1 is used. Alternatively, if both are diffractive surfaces, a diffractive lens can be manufactured as an optical element.
また、複合光学素子は、先に硬化した上記の光学素子が繰り返し単位に硫黄を有する硬化物である場合には、繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環の少なくも一種の環構造を有する単一の硬化物を形成する重合性組成物を、上記の光学素子の表面に載置した状態で硬化させて、光学素子と当該重合性組成物とを積層させることによって製造することができる。
また、先に作製した光学素子が繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環の少なくとも一種の環構造を有する単一の合成樹脂あるいはこれらの複数種を含む硬化物である場合には、繰り返し単位に硫黄を有する硬化物を形成する重合性組成物を用いて同様に複合素子を作製することができる。
複合光学素子は、異種の硬化物の界面が、球面、非球面、自由曲面あるいは回折面である複合光学素子となる。
In addition, when the above-cured optical element is a cured product having sulfur as a repeating unit, the composite optical element has at least one ring structure of a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring in the repeating unit. It can be produced by curing a polymerizable composition forming a single cured product in a state of being placed on the surface of the optical element, and laminating the optical element and the polymerizable composition.
Further, when the previously produced optical element is a single synthetic resin having a cyclic structure of at least one of a benzene ring, a naphthalene ring and an anthracene ring, or a cured product containing a plurality of these, the repeating unit A composite element can be similarly produced using a polymerizable composition that forms a cured product having sulfur.
The composite optical element is a composite optical element in which the interface between different kinds of cured products is a spherical surface, an aspherical surface, a free-form surface, or a diffraction surface.
また、先に硬化した光学素子の表面に所望の組成の重合性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、先に硬化した光学素子の反対面から紫外線を照射して当該重合性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、先に硬化した光学素子の側から紫外線を照射し前記重合性組成物を硬化させる。 Further, a polymerizable composition having a desired composition is placed on the surface of the previously cured optical element by a method such as coating, and a mold is brought into contact with the upper surface so as to have a desired shape. The mold used in this case may be made of metal or glass. However, when the polymerizable composition is cured by irradiating ultraviolet rays from the opposite surface of the previously cured optical element, a glass mold is used. When a metal mold is used, the polymerizable composition is cured by irradiating ultraviolet rays from the side of the previously cured optical element.
このような方法により、例えば、図2のような複合光学素子を製造することができる。図2で示す複合光学素子10は、先に作製した光学素子11が繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂である場合には、その表面の硬化物13として、繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有する単一の合成樹脂を積層させることによって製造することができる。
また、先に作製した光学素子11が繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環の少なくともいずれかの環構造を有する単一の合成樹脂あるいはこれらの複数種を含む場合には、その表面に繰り返し単位に硫黄を含む硬化物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. 2 can be manufactured. The composite
Further, when the previously produced
以下、複合光学素子の製造方法について説明する。
図3は、複合光学素子の製造装置の一例を説明する図である。
繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂、あるいは繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環の少なくともいずれかを有する単一の合成樹脂あるいはこれらの複数種を混合した重合性組成物を硬化した光学素子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。
次いで、光学素子11の表面11aに、光学素子11が繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂である場合には、繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有する硬化物を形成可能な重合性組成物12を、あるいは光学素子11が繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環の少なくともいずれか一種の環構造を有する合成樹脂である場合には、繰り返し単位に硫黄を含む硬化物を形成可能な重合性組成物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、重合性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ことが好ましい。
Hereinafter, a method for manufacturing the composite optical element will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a composite optical element manufacturing apparatus.
An
Next, when the
支持台21に支持手段35が支持柱36によって結合されており、支持手段35にはシリンダ37が取り付けられている。シリンダ37は、上型3Aを下降させて、上型3Aの光学面3A1を、光学素子11の表面11Aに吐出された重合性組成物12に当接させる。さらに下降を続けることで、重合性組成物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3A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、光学素子11を少なくとも1回転させる。
A support means 35 is coupled to the
その後、再びシリンダ37を作動させて、再び上型3Aを下降させる。そして、重合性組成物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3Aの下降を停止し、光学素子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3Aと光学素子11の間にある重合性組成物が硬化し、重合性組成物の硬化物13を光学素子11の表面11Aに−体に形成することができる。このとき、重合性組成物の硬化物13の表面には、上型3Aの光学面3A1が転写された光学面が形成される。そして、重合性組成物の硬化物13の表面から上型3Aの光学面3A1から硬化物を離型することにより、所望の形状を有する複合光学素子を得ることができる。
As a result, the polymerizable composition between the upper mold 3 </ b> A and the
実施例1
光学特性評価用試料1−1の作製
ビシクロ(2.2.1)−2,3,5,6−テトラチアヘプタン20gに、重合開始剤として、トリブチルアミンを0.2g加えて60℃に加温・攪拌し、間隔を1mmとした2枚のガラス板からなる型中に注入して、80℃で1時間加熱して、厚さ1mmの繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂からなる試料1−1を作製した。
Example 1
Preparation of Sample 1-1 for Optical Characteristic Evaluation Add 0.2 g of tributylamine as a polymerization initiator to 20 g of bicyclo (2.2.1) -2,3,5,6-tetrathiaheptane and heat to 60 °
光学特性評価用試料1−2の作製
N−アリルカルバゾール20gに光開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキシド0.1gを配合して60℃に加温・攪拌した後に、間隔を1mmとした2枚のガラス板からなる型中に注入して、405nmの紫外線を200mW/cm2の強度100sの条件で照射して硬化し、厚さ1mmの繰り返し単位に環状構造を有し硫黄を含まない合成樹脂からなる試料1−2を作製した。
Preparation of Sample 1-2 for Optical Characteristic Evaluation 20 g of N-allylcarbazole was mixed with 0.1 g of bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide as a photoinitiator and heated to 60 ° C. with stirring. Then, it is injected into a mold made of two glass plates with a distance of 1 mm, cured by irradiating 405 nm ultraviolet light under the condition of 200 mW / cm 2 intensity of 100 s, and cyclically forming a repeating unit having a thickness of 1 mm. Sample 1-2 made of a synthetic resin having a structure and containing no sulfur was prepared.
光学特性評価
得られた試料1−1および試料1−2について以下の評価方法によって評価を行い、その結果を1に示す。
(1)屈折率の測定
試料のd線、C線、F線、g線に対する屈折率を精密屈折率計(島津デバイス製造製KPR−200)を用いて測定した。測定環境は20℃60%RHであった。
(2)アッベ数νdの算出
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、アッべ数vdは以下の式2から計算した。
vd=(nd−1)/(nF−nC) … 式3
Optical property evaluation The obtained sample 1-1 and sample 1-2 were evaluated by the following evaluation method.
(1) Measurement of refractive index The refractive index with respect to the d-line, C-line, F-line, and g-line of the sample was measured using a precision refractometer (KPR-200 manufactured by Shimadzu Device Manufacturing Co., Ltd.). The measurement environment was 20 ° C. and 60% RH.
(2) Calculation of Abbe number νd When the refractive indexes for the obtained d-line, C-line, F-line, and g-line are nd, nC, nF, and ng, respectively, the Abbe number vd is calculated from
vd = (nd-1) / (nF-nC) Equation 3
(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4から計算した。
θgF=(ng−nF)/(nF−nC) …式4
(4)異常分散性ΔθgFの算出
上記式3および式4により、それぞれの硬化物のアッベ数νd、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、光学ガラスのうちF7(νd=60.5、θgF=0.547)およびK2(νd=36.3、θgF=0.583)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硬化物のθgFおよびνdを示す座標との縦座標の差(ΔθgF)を異常分散性とした。
すなわち、基準分ガラス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5で示される。式3から求めた硬化物のアッペ数をνd、式4から求めた硬化物の部分分散比をθgFとすると、異常分散性ΔθgFは式6から計算した。
θgFo=−0.0149×νd0+0.637 … 式5
ΔθgF=θgF−θgF0
=θgF−(−0.0149×νd+0.637) …式6
(5)透明性の評価
各試料の300nm〜800nmの透過率を分光光度計(日立ハイテクノロジーズ製U−4100)を用いて測定した。450nmにおける透過率が70%以上であれば「良好」、それ未満の場合は「不良」とした。
(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)
(4) Calculation of anomalous dispersion ΔθgF According to the
In other words, the relationship between the straight lines connecting the two types of reference glass is expressed by Equation 5 assuming that the Abbe number νd0 and the partial dispersion ratio θgF0. The anomalous dispersion ΔθgF was calculated from Equation 6 where νd was the Appe number of the cured product obtained from Equation 3 and θgF was the partial dispersion ratio of the cured product obtained from
θgFo = −0.0149 × νd0 + 0.637 Equation 5
ΔθgF = θgF−θgF0
= ΘgF − (− 0.0149 × νd + 0.637) Equation 6
(5) Evaluation of transparency The transmittance | permeability of 300 nm-800 nm of each sample was measured using the spectrophotometer (Hitachi High-Technologies U-4100). When the transmittance at 450 nm was 70% or more, it was judged as “good”, and when it was less than that, it was judged as “bad”.
複合光学素子の作製
接合面および接合面以外の3面が球面である図2に示すような複合光学素子を、2層目の樹脂層を紫外線硬化方向で作製した。
まず、光学特性評価用試料1−1の作製と同様にして、図1で示した成形装置を用いて、曲率半径R1=16mm、曲率半径R2=16mm、L3=1mmである両凹光学素子を作製した。
次に、得られた光学素子上に、図3に示した成形装置を用いて光学特性評価用試料1−2の作製で使用した重合性組成物を塗布した後に上型を下降した状態で紫外線照射をして硬化を行った後、上型を上げて、成形装置から図2に示すような曲率半径R3=26mm、L4=1mmの複合光学素子を取り出した。
得られた複合光学素子の焦点距離は−11.6mmとなる。
Production of Composite Optical Element A composite optical element as shown in FIG. 2 in which the joint surface and the three surfaces other than the joint surface are spherical surfaces was produced in the ultraviolet curing direction.
First, the biconcave optical element having the curvature radius R1 = 16 mm, the curvature radius R2 = 16 mm, and L3 = 1 mm using the molding apparatus shown in FIG. Produced.
Next, after applying the polymerizable composition used in the preparation of the optical property evaluation sample 1-2 on the obtained optical element using the molding apparatus shown in FIG. After curing by irradiation, the upper mold was raised, and a composite optical element having curvature radii R3 = 26 mm and L4 = 1 mm as shown in FIG. 2 was taken out from the molding apparatus.
The focal length of the obtained composite optical element is −11.6 mm.
実施例2
光学特性評価用試料2−1の作製
重合性組成物を1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン20gとし、重合開始剤として、トリエチルアミンを0.1gを用いた点を除き、実施例1に記載の試料1−1と同様にして繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂からなる光学特性評価用試料2−1を作製した。
Example 2
Preparation of Sample 2-1 for Optical Property Evaluation The polymerizable composition was 20 g of 1,4-bis (β-epithiopropylthiomethyl) benzene, and 0.1 g of triethylamine was used as a polymerization initiator, In the same manner as Sample 1-1 described in Example 1, Sample 2-1 for optical property evaluation made of a synthetic resin containing sulfur as a repeating unit was produced.
光学特性評価用試料2−2の作製
重合性組成物を1−アクリロキシ−4−メトキシナフタレン20gとし、光開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド0.1gを用いて405nmの紫外線を100mW/cm2の強度で200秒間の照射をした点を除き、実施例1に記載の試料1−2と同様にして繰り返し単位に環状構造を有し硫黄を含まない合成樹脂からなる光学特性評価用試料2−2を作製した。
光学特性評価
得られた試料2−1および試料2−2について実施例1に記載の評価方法と同様に評価を行い、その結果を表1に示す。
Preparation of Sample 2-2 for Evaluation of Optical Properties The polymerizable composition is 20 g of 1-acryloxy-4-methoxynaphthalene, and 0.1 g of bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide is used as a photoinitiator. A synthetic resin having a cyclic structure in the repeating unit and containing no sulfur in the same manner as Sample 1-2 described in Example 1, except that irradiation with ultraviolet rays of 405 nm was performed at an intensity of 100 mW / cm 2 for 200 seconds. A sample 2-2 for evaluating optical properties was prepared.
Optical property evaluation The obtained sample 2-1 and sample 2-2 were evaluated in the same manner as the evaluation method described in Example 1, and the results are shown in Table 1.
複合光学素子の作製
実施例1において、試料1−1および試料1−2を、それぞれ試料2−1および試料2−2に変えた点を除き実施例1と同様にして複合光学素子を作製してその評価結果を表1に示す。
得られた複合光学素子の焦点距離は−14.2mmとなる。
Production of Composite Optical Element A composite optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that Sample 1-1 and Sample 1-2 in Example 1 were changed to Sample 2-1 and Sample 2-2, respectively. The evaluation results are shown in Table 1.
The focal length of the obtained composite optical element is -14.2 mm.
実施例3
光学特性評価用試料3−1の作製
重合性組成物をビス(2−メタクリロイルチオエチル)スルフィドとスチレンを7:3の比で混合したもの20gとし、重合開始剤として、2,2−アゾビスイソブチロニトリル0.1gを加えて攪拌し、60℃で15時間加熱して重合した点を除き実施例1に記載の試料1−1と同様にして繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂からなる光学特性評価用試料3−1を作製した。
Example 3
Preparation of Sample 3-1 for Optical Characteristic Evaluation The polymerizable composition was 20 g obtained by mixing bis (2-methacryloylthioethyl) sulfide and styrene in a ratio of 7: 3, and 2,2-azobis was used as a polymerization initiator. It consists of a synthetic resin containing sulfur in the repeating unit in the same manner as Sample 1-1 described in Example 1, except that 0.1 g of isobutyronitrile was added, stirred, and heated and polymerized at 60 ° C. for 15 hours. Sample 3-1 for optical property evaluation was produced.
光学特性評価用試料3−2の作製
重合性組成物を9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンとジメチロールトリシクロデカンジアクリレートを7:3の比で混合したもの20gとし、光開始剤としてビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシド0.1gと2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン0.1gを用い、405nmの紫外線を300mW/cm2の強度で70秒間照射して硬化した点を除き、実施例1に記載の試料1−2と同様にして繰り返し単位に環状構造を有し硫黄を含まない合成樹脂からなる光学特性評価用試料3−2を作製した。
Preparation of Sample 3-2 for Optical Property Evaluation The polymerizable composition was mixed with 9,9-bis [4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene and dimethyloltricyclodecane diacrylate in a ratio of 7: 3. 20 g, 0.1 g of bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one as a photoinitiator The repeating unit has a cyclic structure in the same manner as Sample 1-2 described in Example 1 except that 0.1 g was used and cured by irradiating UV light of 405 nm with an intensity of 300 mW / cm 2 for 70 seconds. A sample 3-2 for evaluating optical properties made of a synthetic resin containing no sulfur was produced.
光学特性評価
得られた試料3−1および試料3−2について実施例1に記載の評価方法と同様に評価を行い、その結果を表1に示す。
Optical Property Evaluation The obtained sample 3-1 and sample 3-2 were evaluated in the same manner as the evaluation method described in Example 1, and the results are shown in Table 1.
複合光学素子の作製
実施例1において、試料1−1および試料1−2を、それぞれ試料3−1および試料3−2に変えた点を除き実施例1と同様にして複合光学素子を作製してその評価結果を表1に示す。
得られた複合光学素子の焦点距離は−15.9mmとなる。
Production of Composite Optical Element A composite optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that Sample 1-1 and Sample 1-2 were changed to Sample 3-1 and Sample 3-2, respectively. The evaluation results are shown in Table 1.
The focal length of the obtained composite optical element is −15.9 mm.
実施例4
光学特性評価用試料4−1の作製
重合性組成物を1,6−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ヘキサン20gとし、重合開始剤としてトリエチルアミン0.2gを加えて撹拌し、80℃において6時間の硬化反応を行った点を除き、実施例1に記載の試料1−1と同様にして繰り返し単位に硫黄を含む合成樹脂からなる光学特性評価用試料4−1を作製した。
Example 4
Preparation of Sample 4-1 for Optical Property Evaluation The polymerizable composition is 20 g of 1,6-bis (β-epithiopropylthio) hexane, 0.2 g of triethylamine is added as a polymerization initiator, and the mixture is stirred. A sample 4-1 for optical property evaluation made of a synthetic resin containing sulfur as a repeating unit was produced in the same manner as the sample 1-1 described in Example 1 except that the time-hardening reaction was performed.
光学特性評価用試料4−2の作製
重合性組成物をN−(β−アクリロイルオキシエチル)カルバゾールとジメチロールトリシクロデカンジアクリレートを84:16の質量比で配合したもの20gに、光開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキシド0.1gを加えて、60℃に加温して攪拌し、405nmの紫外線を200mW/cm2 の強度で100秒間照射して硬化した点を除き、実施例1に記載の試料1−2と同様にして繰り返し単位に環状構造を有し硫黄を含まない合成樹脂からなる光学特性評価用試料4−2を作製した。
光学特性評価
得られた試料4−1および試料4−2について実施例1に記載の評価方法と同様に評価を行い、その結果を表1に示す。
Preparation of Sample 4-2 for Optical Characteristic Evaluation 20 g of a polymerizable composition in which N- (β-acryloyloxyethyl) carbazole and dimethyloltricyclodecane diacrylate were blended at a mass ratio of 84:16 was used as a photoinitiator. Bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide 0.1 g as follows, heated to 60 ° C. and stirred, and irradiated with 405 nm ultraviolet light at an intensity of 200 mW / cm 2 for 100 seconds. A sample 4-2 for optical property evaluation made of a synthetic resin having a cyclic structure in the repeating unit and containing no sulfur was prepared in the same manner as in Sample 1-2 described in Example 1 except for the cured point.
Optical Property Evaluation The obtained sample 4-1 and sample 4-2 were evaluated in the same manner as the evaluation method described in Example 1, and the results are shown in Table 1.
複合光学素子の作製
実施例1において、試料1−1および試料1−2を、それぞれ試料4−1および試料4−2に変えた点を除き実施例1と同様にして複合光学素子を作製してその評価結果を表1に示す。
得られた複合光学素子の焦点距離は−13.4mmとなる。
Production of Composite Optical Element A composite optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that Sample 1-1 and Sample 1-2 in Example 1 were changed to Sample 4-1 and Sample 4-2, respectively. The evaluation results are shown in Table 1.
The focal length of the obtained composite optical element is -13.4 mm.
比較例1
光学特性比較評価試料比較1−1の作製
2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン18g、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトプロピオネート9g、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン23g、またジメチルスズジクロライド0.005gを加えて混合攪拌し、60℃で15時間の加熱を行って硬化物を得た。硬化物の屈折率nd=1.6、アッベ数νd=40であった。
Comparative Example 1
Optical characteristics comparison evaluation Preparation of sample comparison 1-1 2,5-dimercaptomethyl-1,4-dithiane 18 g, pentaerythritol tetrakismercaptopropionate 9 g, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane 23 g, and dimethyltin 0.005 g of dichloride was added, mixed and stirred, and heated at 60 ° C. for 15 hours to obtain a cured product. The refractive index of the cured product was nd = 1.6 and the Abbe number νd = 40.
光学特性比較評価試料比較1−2の作製
重合性組成物をメチルメタクリレートとスチレンを3:7の比で混合したもの20gとし、重合開始剤として、2,2−アゾビスイソブチロニトリル0.1gを加えて攪拌し、60℃で15時間加熱を行って硬化物を得た。硬化物の屈折率nd=1.57、アッベ数νd=34であった。
得られた複合光学素子の焦点距離は−16.0mmとなる。
Optical characteristics comparison evaluation Preparation of sample comparison 1-2 The polymerizable composition is 20 g obtained by mixing methyl methacrylate and styrene at a ratio of 3: 7, and 2,2-azobisisobutyronitrile is used as a polymerization initiator. 1 g was added and stirred, and heated at 60 ° C. for 15 hours to obtain a cured product. The refractive index of the cured product was nd = 1.57, and the Abbe number νd = 34.
The focal length of the obtained composite optical element is −16.0 mm.
実施例1〜4の本発明の実施例では、高屈折率な硬化物が得られており、それを用いて作成した複合光学素子では、比較例に比べ同レンズ形状でも光学系の小型化・収差低減に有効なパワーの大きな光学素子を得る事ができることが分かった。 In Examples 1 to 4 of the present invention, a cured product having a high refractive index is obtained, and in a composite optical element made using the same, the optical system is reduced in size even in the same lens shape as compared with the comparative example. It has been found that an optical element having a large power effective for aberration reduction can be obtained.
本発明のように、複数の合成樹脂から形成される複合光学素子として、繰り返し単位に硫黄を含有する合成樹脂層と、繰り返し単位にベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環のいずれかの環構造を有し硫黄を含有しない合成樹脂層の2層を密着して積層したので、光学系において色収差およびその他の収差の低減に効果のある複合光学素子を提供することができる。 As in the present invention, a composite optical element formed from a plurality of synthetic resins has a synthetic resin layer containing sulfur in the repeating unit and a ring structure of any one of a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring in the repeating unit. Since two layers of synthetic resin layers not containing sulfur are adhered and laminated, a composite optical element that is effective in reducing chromatic aberration and other aberrations in the optical system can be provided.
1…複合光学素子成形装置、2…金属製胴型、3A…上型、3B…下型、3A1…光学面、3B1…光学面、4…加熱手段、5…駆動棒、6…離型筒、7…注入口、8…排出口、9…成形室、10…複合光学素子、11…光学素子、11A…表面、12…重合性組成物、13…硬化物、21…支持台、23…保持筒、25…係合縁、27…モータ、35…支持手段、36…支持柱、37…シリンダ
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