JPH06324213A - 複合光学フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 近赤外領域の波長光を有効にカットし、視感
度補正能に優れ、かつ光学的ローパスフィルター機能を
有し、軽量で、吸湿性が小さく、加工研磨性にも優れた
複合光学フィルターを提供することにある。 【構成】 下記化１で表される単量体と、これと共重合
可能な単量体とを共重合して得られる合成樹脂に銅化合
物を主成分とする金属化合物を含有してなるプラスチッ
ク製光学フィルターと複屈折板からなることを特徴とす
る。 【化１】ＰＯ（ＯＨ）_nＲ_3ーn 〔但し、Ｒは ＣＨ₂＝ＣＸＣＯＯ（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_m−（Ｘ
は水素原子又はメチル基を示し、ｍは１〜５の整数であ
る。）を示し、ｎは１または２である。〕

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合光学フィルターに
関する。更に詳細には、近赤外領域の波長光を有効にカ
ットし、視感度補正能を有し、かつ光学的ローパスフィ
ルター機能を持つプラスチック製の複合光学フィルター
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラの測光用フィルターや視感
度補正用フィルターにはガラス製のフィルターが用いら
れてきた。このガラス製フィルターは特殊なリン酸系ガ
ラスに銅イオンを含有したものである。しかし、これら
のガラス製フィルターは、重く、吸湿性が大きく、経時
的に失透しやすく、加工研磨が難しい等、多くの問題を
抱えている。そのため軽くて、吸湿性が小さく、加工研
磨が容易、かつ光学的ローパスフィルター機能を有する
プラスチック製の光学フィルターの出現が強く望まれて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に基づいてなされたものであって、その目的は、近
赤外領域の波長光を有効にカットし、視感度補正能を有
し、かつ光学的ローパスフィルター機能を有する、軽量
で、吸湿性が小さく、加工研磨の容易なプラスチック製
の複合光学フィルターを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の複合光学フィル
ターは、下記化２で表される単量体と、これと共重合可
能な単量体とを共重合して得られる合成樹脂に銅化合物
を主成分とする金属化合物を含有してなるプラスチック
製光学フィルターと複屈折板からなることを特徴とす
る。

【０００５】

【化２】ＰＯ（ＯＨ）_nＲ_3ーn 〔但し、Ｒは ＣＨ₂＝ＣＸＣＯＯ（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_m−（Ｘ
は水素原子又はメチル基を示し、ｍは１〜５の整数であ
る。）を示し、ｎは１または２である。〕

【０００６】以下本発明について詳細に説明する。本発
明の複合光学フィルターの主要部分は、化２で表される
特定なリン酸基を含有している単量体からなる共重合体
中に銅イオンを特定量含有したプラスチック材料からな
るものである。

【０００７】本発明の複合光学フィルターを構成してい
る樹脂成分である共重合体は、先ず、化２で表される単
量体が必須成分として用いられる。この単量体は、ラジ
カル重合性の官能基としてアクリル基またはメタクリル
基を含有しており、極めて共重合性にとみ、種々の単量
体との共重合が可能である。 さらに、この単量体分子
中にはリン酸基が結合しており、このリン酸基が銅イオ
ンと結合し、可視光域の透過率が高く、かつ近赤外領域
の波長光を効率よく吸収する重合体となることが本発明
の最大の特徴である。又、この重合体からなる光学フィ
ルターと複屈折板とを組み合わせることにより、新た
に、効果的な光学的ローパスフィルタリング機能をも併
せ持つ複合光学フィルターが可能となる。

【０００８】上記化２において、Ｒは繰り返し数がｍで
あるエチレンオキサイド基が結合したアクリル基または
メタクリル基である。Ｒ中のＸは水素原子またはメチル
基であり、ｍは１〜５の整数である。ｍが５を越えて大
きくなると得られる共重合体の硬度が大幅に低下し、フ
ィルターとしての実用性に欠けたものしか得られない。
又、水酸基の数ｎは、使用目的に応じて１または２のい
ずれかの値を採ることができる。ｎの値が２では、銅塩
との結合性が大きく、ラジカル重合性の官能基の数が１
個の単量体である。一方、ｎの値が１では、ラジカル重
合性の官能基の数が２個となり、架橋重合性を有する単
量体となる。

【０００９】従って、本発明の複合光学フィルターを構
成する光学フィルターを熱可塑性樹脂の一般的な成形加
工法である射出成形或いは押出成形により製造するには
ｎが２である単量体を用いることが好ましいが、成形法
はこれらに限定されるものではない。このように、光学
フィルターの性能や成形法或いは使用目的に応じてｎの
値を選択することができるが、ｎの値が１である単量体
と、ｎの値が２である単量体とを併用することが銅イオ
ンの溶解性を高める点で好ましい。

【００１０】本発明の複合光学フィルターの主要部を構
成する重合体には、化２で示される単量体の単独重合体
は用いられず、共重合体が用いられる。その理由は、単
独重合体では吸湿量が極めて大きく、かつ柔軟性にと
み、形状保持性に優れた成形物を得ることが出来ないた
めである。本発明において、この化２で示される単量体
が共重合体用単量体混合物１００重量部に占める割合
は、好ましくは３〜６０重量部である。この割合が３重
量部未満では、本発明の好ましい光吸収特性を得ること
が出来ない。一方、６０重量部を越えると上述のよう
に、柔軟で吸湿性の大きな成形物しか得られず好ましく
ない。

【００１１】次に本発明において、化２で示される単量
体と共重合される単量体は、以下のような特性を有する
ものが必要である。即ち、（１）化２で表される単量体
と単量体同士で均一に溶解混合すること、（２）化２の
単量体とラジカル共重合性が良好であること、（３）得
られる共重合体が光学的に透明であること等を満足させ
ることが必要である。これらの特性を満たすものであれ
ば特に限定はされない。

【００１２】これらの具体例を以下に示す。メチルアク
リレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレー
ト、エチルメタクリレート、２ーヒドロキシエチルアク
リレート、２ーヒドロキシエチルメタクリレート、ｎー
プロピルアクリレート、ｎープロピルメタクリレート、
２ーヒドロキシプロピルアクリレート、２ーヒドロキシ
プロピルメタクリレート、ｎーブチルアクリレート、ｎ
−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イ
ソブチルメタクリレート、２ーヒドロキシブチルアクリ
レート、２ーヒドロキシブチルメタクリレート、ｎーヘ
キシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、ｎ
ーヘプチルアクリレート、ｎ−ヘプチルメタクリレー
ト、ｎ−オクチルアクリレート、ｎーオクチルメタクリ
レート、２ーエチルヘキシルアクリレート、２ーエチル
ヘキシルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グ
リシジルメタクリレート、２ーヒドロキシー３ーフェノ
キシピロピルアクリレート、２ーヒドロキシー３ーフェ
ノキシプロピルメタクリレート、フェノキシポリエチレ
ングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレング
リコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコ
ールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメ
タクリレート、３ークロロー２ーヒドロキシプロピルア
クリレート、３ークロロー２ーヒドロキシプロピルメタ
クリレート等の単官能アクリレートやメタクリレート
（以下、単官能（メタ）アクリレートともいう。）類。

【００１３】エチレングリコールジアクリレート、エチ
レングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコー
ルジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレ
ート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエ
チレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレング
リコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジ
メタクリレート、１，３ーブチレングリコールジアクリ
レート、１，３ーブチレングリコールジメタクリレー
ト、１，４ーブタンジオールジアクリレート、１，４ー
ブタンジオールジメタクリレート、１，６ーヘキサンジ
オールジアクリレート、１，６ーヘキサンジオールジメ
タクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、２ーヒ
ドロキシー１，３ージメタクリロキシプロパン、２，２
ービス〔４ー（メタクリロキシエトキシ）フェニル〕プ
ロパン、２ーヒドロキシー１ーアクリロキシー３ーメタ
クリロキシプロパン、トリメチロールプロパントリメタ
クリレート、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、ペンタエリトリットトリアクリレート、ペンタエリ
トリットトリメタクリレート、ペンタエリトリットテト
ラアクリレート、ペンタエリトリットテトラメタクリレ
ート等の多官能アクリレートあるいはメタクリレート
類。

【００１４】アクリル酸、メタクリル酸、２ーメタクリ
ロイルオキシエチルコハク酸、２ーメタクリロイルオキ
シエチルフタル酸等のカルボン酸、スチレン、αーメチ
ルスチレン、クロルスチレン、ジブロムスチレン、メト
キシスチレン、ジビニルベンゼン、ビニル安息香酸、ヒ
ドロキシメチルスチレン、トリビニルベンゼン等の芳香
族ビニル化合物を挙げることができ、これら単独で、或
いは２種以上混合して用いることができる。

【００１５】本発明の複合光学フィルター主要部に用い
られる共重合体は化２で示される単量体とこれらと共重
合可能な上記単量体とをラジカル重合することによって
得られる。この際、本発明の必須構成成分である後述の
金属イオンを単量体混合物に溶解混合させてラジカル重
合を行うことも可能である。ラジカル重合方法は、本発
明では、特に限定されるものではなく通常のラジカル重
合開始剤を用いた、塊状（キャスト）重合、懸濁重合、
乳化重合、溶液重合等公知の方法が使用可能である。

【００１６】本発明に用いられる共重合体に含有されて
いる金属イオンは、共重合体中のリン酸基との相互作用
により近赤外領域の波長光を効率よく吸収する作用を有
する。 この金属イオンは２価の銅イオンを主成分と
し、他の金属イオンが少量含まれていても差し支えない
が、近赤外領域の波長光を効率よく吸収するためには銅
イオン量が全金属イオン量の８０重量％以上であること
が必要である。

【００１７】この銅イオンを主成分とする金属イオン
は、好ましくは本発明の共重合体１００重量部当たり
０．１〜２０重量部で用いられる。この金属イオン量が
０．１重量部未満では、近赤外領域の波長光を効率よく
吸収することができない。一方、２０重量部を越えると
共重合体中に均一に分散させることが困難になる。

【００１８】本発明における銅イオンは、種々の銅化合
物から供給されるもので、その一例として酢酸銅、塩化
銅、ギ酸銅、ステアリン酸銅、安息香酸銅、エチルアセ
ト酢酸銅、ピロリン酸銅、ナフテン酸銅、クエン酸銅等
の無水物や水和物を挙げることができる。なお、これら
のみに限定されるものではない。また、本発明において
全金属イオン量の２０重量％未満の範囲でナトリウム、
カリウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバルト、マグ
ネシウム、ニッケル、亜鉛等の金属イオンを目的に応じ
て用いることができる。

【００１９】これら銅イオンを主成分とする金属イオン
を、本発明を構成する共重合体に含有させる方法は特に
限定はされないが、以下の２通りの方法が好ましく用い
られる。先ず、この共重合体を構成する単量体混合物に
上記銅化合物を溶解して、ラジカル重合を行う方法であ
る。この方法では、得られた共重合体中に、銅イオンを
主成分とする金属イオンが含有されており、この重合体
そのままで或いは目的とする形状（例えば板状）に成形
研磨することで本発明の複合光学フィルターに用いるこ
とができる。他の方法は、化２で示される単量体とこれ
と共重合可能な単量体とを予め重合しておき、得られた
共重合体に銅イオンを主成分とする金属イオンを供給す
る金属化合物を混合する方法である。

【００２０】この重合後の添加法としては、共重合体を
溶融し、金属化合物を混合する方法、共重合体を水又は
有機溶剤に溶解又は分散し、金属化合物を添加混合する
方法等を用いることができる。以上のような方法で本発
明の複合光学フィルターを構成する銅イオンを主成分と
する金属イオンを含有する共重合体を得ることができ
る。 この共重合体を目的、用途に応じて、板状に成
形、研磨して本発明の複合光学フィルターに用いること
ができる。

【００２１】次に、本発明では、このプラスチック製の
光学フィルターにローパスフィルター機能を賦与するた
めに、この光学フィルターの表面に複屈折板を積層す
る。この複屈折板を使用することで被写体光の高空間周
波数成分を制限することができ、擬似信号の発生に伴う
被写体と異なる色成分を除去することが可能となる。従
って、本発明の複合光学フィルターは、特定なプラスチ
ック製光学フィルターと複屈折板を主構成要素とするこ
とで、視感度補正に優れ、近赤外領域の波長光の吸収率
が大きく、かつ光学的ローパスフィルター機能も有する
特徴をもつものである。

【００２２】本発明の複合光学フィルターでは、この光
学的ローパスフィルター機能を発揮させるために積層す
る複屈折板は、プラスチック製光学フィルターの表面で
あれば入射光側（図１）または透過光側の何れに配され
ていても良い。また、必要に応じて補正板を図２乃至図
３に示すように複屈折板より入射光側に配することで、
複屈折板により分離される被写体光の正常光線と異常光
線との強度を等しくする配慮も可能であり、本発明では
これらのいずれも使用することができる。この補正板と
しては、一般的な１／４波長板を用いることができる
が、非偏光とするための偏光解消板を用いることも有効
である。この偏光板は特に限定はないが、通常は水晶板
が多用される。

【００２３】本発明の複合光学フィルターでは、プラス
チック製光学フィルターと複屈折板、必要に応じて補正
板を積層するときに、接着剤を必須構成要件とはしない
が、熱硬化型或いは光硬化型の透明性に優れた接着剤、
例えば、エポキシ系、ウレタン系或いはアクリル系等の
接着剤を用いることが望ましい。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明を実施例で説明するが、本発
明がこれらによって限定されるものではない。

【００２５】［実施例１］下記化３で表される特定リン
酸基含有単量体３２重量部と、下記化４で表される特定
リン酸基含有単量体１３重量部と、メチルメタクリレー
ト３４重量部と、ジエチレングリコールジメタクリレー
ト２０重量部と、αーメチルスチレン１重量部とを良く
混合し、これに無水安息香酸銅３２重量部（銅イオン量
は全単量体１００重量部に対して６．６重量部）を添加
し、８０℃で攪拌混合することによって、十分に溶解さ
せ、無水安息香酸銅が混合単量体中に溶解してなる単量
体組成物を得た。

【００２６】

【化３】

【００２７】

【化４】

【００２８】以上のようにして調整された単量体組成物
に、ｔ−ブチルパーオキシ（２ーエチルヘキサノエー
ト）２重量部を添加し、ガラスモールドに注入し、５５
℃で１６時間、次いで７０℃で８時間、更に１００℃で
２時間と順次異なる温度で加熱して注型重合を行なうこ
とにより、銅化合物が含有された架橋共重合体を得た。
得られた架橋共重合体を厚み１ｍｍの板状体に切削し、
銅化合物とリン酸基との反応生成物である安息香酸を抽
出除去し、表面研磨を行い光学フィルターを作製した。

【００２９】この光学フィルターの片側に市販の厚み
３．５ｍｍの水晶製の複屈折板をエポキシ系の接着剤を
用いて接着し、６０℃で硬化させた。接着層の厚みは約
１０μであった。この水晶製の複屈折板を積層した複合
光学フィルター（図１参照）をビデオカメラに組み込
み、実写テストを行ったところ、有効な光学的ローパス
フィルター機能ならびに適当な色補正機能を有すること
が認められた。尚、この複合光学フィルターの分光光度
計による分光透過率曲線の測定結果を図４に示す。図４
の実線ａに示すように、本実施例の複合光学フィルター
は、可視領域の透過率が高く、近赤外領域（７００〜１
０００ｎｍ）の波長光を効率よく吸収していることが分
かる。

【００３０】［実施例２］実施例１で用いた化３で表さ
れる特定リン酸基含有単量体４９重量部と、化４で表さ
れる特定リン酸基含有単量体２１重量部と、メチルメタ
クリレート２７重量部と、ジエチレングリコールジメタ
クリレート２重量部と、αーメチルスチレン１重量部と
を良く混合し、この混合単量体に無水酢酸銅２０重量部
（銅イオン量は全単量体１００重量部に対して７．０重
量部）を添加し、４０℃にて攪拌混合して均一に溶解し
た。以上のようにして調整された単量体混合物にｔ−ブ
チルパーオキシピバレート３重量部添加し、ガラスモー
ルドに注入し、４５℃で１６時間、６０℃で２８時間、
更に９０℃で３時間と順次異なる温度で加熱して注型重
合を行なうことにより、銅化合物が含有された架橋共重
合体を得た。 得られた架橋共重合体を厚み１ｍｍの板
状体に切削し、銅化合物とリン酸基との反応生成物であ
る酢酸を抽出除去し、表面研磨を行い光学フィルターを
作製した。

【００３１】この光学フィルターの表面に図２に示すよ
うに補正板と複屈折板をエポキシ系接着剤を用いて実施
例１と同様にして接着した。ここで用いた補正板は市販
の１／４波長板（厚み：３．５ｍｍ）である。この複合
光学フィルターをビデオカメラに組み込み実写テストを
行ったところ、有効な光学的ローパスフィルター機能が
認められた。又、実施例１と同様にして測定した分光光
度計による分光透過率曲線を図４に破線ｂで示した。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の複合光学フィル
ターは、これを構成する基材がリン酸基を含有する（メ
タ）アクリレート系単量体を必須成分とする共重合体に
銅化合物を均一に分散させたものからなるプラスチック
製光学フィルターで、軽量、かつ吸湿量が小さく、経時
的に失透することもなく、加工研磨も容易であり、しか
も近赤外領域の波長光を効率よくカットすることがで
き、視感度補正能にも優れ、かつ光学的ローパスフィル
ター機能を有し、ビデオカメラ等に極めて有効な光学的
機能を有するものである。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】乃至

【図３】は本発明の複合光学フィルターの模式断面図で
ある。

【図４】は実施例１および実施例２の複合光学フィルタ
ーの分光透過率曲線である。

【符号の説明】

１；入射光、２；透過光、３；光学フィルター、４；複
屈折板、５；補正板。 ａ；実施例１の複合光学フィルターの分光透過率曲線 ｂ；実施例２の複合光学フィルターの分光透過率曲線

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【手続補正書】

【提出日】平成６年３月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記化１で表される単量体と、これと共重
   合可能な単量体とを共重合して得られる合成樹脂に銅化
   合物を主成分とする金属化合物を含有してなるプラスチ
   ック製光学フィルターと複屈折板からなることを特徴と
   する複合光学フィルター。 【化１】ＰＯ（ＯＨ）_nＲ_3ーn 〔但し、Ｒは ＣＨ₂＝ＣＸＣＯＯ（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_m−（Ｘ
   は水素原子又はメチル基を示し、ｍは１〜５の整数であ
   る。）を示し、ｎは１または２である。〕