JP2005173326A - プラスチック製光学部品 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、低コスト、大量生産適性などに優れた特性に加え、優れた防湿性能を有し、環境に存在する水分の影響を受けても屈折率等の光学性能の変化が極めて少ないプラスチック製光学部品を提供する。
【解決手段】プラスチック製光学部品本体と、その表面全面に設けられた、下記式（１）を満足する透明な防湿皮膜とを有することにより、上記課題を解決する。
（Ｄ１／ｄ）×（Ｌ／Ｄ２）＜１０ （１）
ここで、防湿皮膜を構成する素材の水拡散係数をＤ１（ｍｍ² ／ｓ）、その厚みをｄ（ｍｍ）、光学部品本体を構成する素材の水拡散係数をＤ２（ｍｍ² ／ｓ）、その光学面の平均厚みをＬ（ｍｍ）とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック製レンズやプリズム等の光学部品の技術分野に属し、詳しくは吸湿による光学性能の変化がきわめて少ないプラスチック製光学部品に関する。

従来、カメラのレンズやファインダ、コピー機器、プリンタ、プロジェクタ、光通信等に用いられる各種のレンズやプリズム、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、拡大鏡等の光学部品は、その多くがガラスを材料として製造されている。

しかしながら、近年のプラスチック素材やプラスチック成形技術の進歩に伴い、安価な光学部品として原料が安く、軽量で、大量生産適性のあるプラスチックによってレンズやプリズム等の光学部品が製造されるようになって来ている。
ところが、プラスチックは、吸湿によって屈折率等の光学性能が変化してしまうので、高級な一眼レフカメラ用のレンズなどの、高解像度等の高い精度が要求される用途には、依然としてガラスレンズが使用されている。
このような問題点を解決するために、ポリマー構造の設計等により、高い防湿性を有する、すなわち、吸湿性が低いプラスチック素材自体の開発も行われているが、そのコストが高くなってしまい、プラスチックのコストメリットがなくなるという問題がある。

また、防湿性を有するプラスチック製光学部品を得るために、光学部品の成形段階等において疎水性物質を添加したり、光学部品を非透湿性のバリア膜で覆ったり、光学部品の反射防止膜の上表面に、撥水撥油処理した反射防止層被覆層を設けたりすることが行われている（特許文献１参照）。
また、プラスチック製光学部品の湿度安定性を向上させるために、ゲートカット部のみに吸湿調整膜を形成することも知られている（特許文献２参照）。
さらに、光学系に低吸湿性材料からできた光学ブロックを設置して吸湿による性能変化を光学的に補償することも行われている（特許文献３参照）。
特開２００２−１４８４０２号公報 特開平１１−１０９１０７号公報 特開２０００−１３７１６６号公報

しかし、上記従来技術の方法で得られた防湿性プラスチック製光学部品や特許文献１に記載のバリア膜や反射防止層および反射防止層被覆層を持つプラスチック製光学部品は、十分な防湿性を得ることができておらず、吸湿による屈折率等の光学性能の変化を防止することはできないという問題があった。
また、特許文献２に記載の技術では、ゲート部分のみに吸湿調整膜を設けても、周囲からの吸湿速度を一定化することは実質的に困難であるし、表面からの吸湿とあいまって、レンズ内部に光学的に好ましくない屈折率分布やその偏りが生じてしまうことは避けられないという問題があった。
さらに、特許文献３に記載の技術では、光学系が複雑になり、コストアップとなるという問題があった。

本発明の課題は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、プラスチック製光学部品の持つ軽量、低コスト、大量生産適性等に優れた特性に加え、優れた防湿性能を有し、環境に存在する水分の影響を受けても屈折率等の光学性能の変化が極めて少ないプラスチック製光学部品を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、プラスチック製光学部品の吸湿による光学性能の変化変化について鋭意研究を重ねた結果、プラスチック製レンズの吸湿による光学性能の変化は、主として吸湿もしくは脱湿過程におけるレンズ内部の甚だしい水分分布の偏りに起因する屈折率の分布の偏りによることを見出し、本発明に到ったものである。

すなわち、本発明は、プラスチック製光学部品本体と、その表面全面に設けられた、下記式（１）を満足する透明な防湿皮膜とを有することを特徴とするプラスチック製光学部品を提供するものである。
（Ｄ１／ｄ）×（Ｌ／Ｄ２）＜１０ （１）
ここで、前記防湿皮膜を構成する素材の水拡散係数をＤ１（ｍｍ² ／ｓ）、その厚みをｄ（ｍｍ）、前記光学部品本体を構成する素材の水拡散係数をＤ２（ｍｍ² ／ｓ）、その光学面の平均厚みをＬ（ｍｍ）とする。
ここで、前記防湿皮膜は、ＳｉＯからなるガラス質膜、もしくは、塩化ビニリデン膜であるのが好ましい。

本発明によれば、軽量、低コスト、生産性等の優れたプラスチック製光学部品の性能を維持したまま、優れた防湿性能を有し、環境に存在する水分の影響を受けても屈折率等の光学性能の変化が極めて少ないプラスチック製光学部品を容易に実現でき、提供できるという効果を奏する。

本発明のプラスチック製光学部品を添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。

図１（ａ）および（ｂ）に、本発明のプラスチック製光学部品の一実施例の概念図を示す。
図１（ａ）に示すプラスチック製光学部品（以下、光学部品とする）１０は、本発明をレンズに適用したものであって、光学部品本体（以下、本体とする）１２と、本体１２の上に形成される透明な防湿皮膜１４とを有する。
なお、本体１２は、通常のプラスチック製のレンズ、いわゆるプラスチックレンズであって、レンズ部１２ａと、レンズ部１２ａの外側のフランジ部１２ｂとから構成される。ここで、図１（ｂ）に、レンズ部１２ａのみを部分的に拡大して示す。

なお、本発明の光学部品１０に用いられる本体１２は、図示例のようなプラスチックレンズに限定されず、プラスチック製であれば、これ以外の様々な形状や機能を持つレンズ等の光学素子はもちろん、レンズの他にも、例えば、プリズム、光学フィルタ、光学スクリーン、偏向素子、偏光素子、光反射部材、ファインダ、眼鏡、コンタクトレンズ、反射鏡、曲面鏡等の光学素子や、カメラ（銀塩カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等）などの撮像装置の撮影光学系や、複写機やプリンタなどの画像形成装置、プロジェクタ、望遠鏡や双眼鏡や拡大鏡などの各種の光学機器に組み込まれ、あるいは単独で用いられ、光学機能を発揮する各種の部材や部品等の公知の光学素子を挙げることができる。
従って、本発明のプラスチック製光学部品は、上述した種々の機能を有する光学素子として使用されるものであるのは言うまでもない。

また、本体１２の形成材料にも限定はなく、公知の光学素子や通常の光学部品で利用されている、各種のプラスチック材料（樹脂材料）が利用可能である。一例として、メタクリル樹脂（例えば、ＰＭＭＡ等）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、トリシクロデカン環を含む樹脂、シクロオレフィンポリマ、ポリメチルペンテン、スチレン・ブタジエンコポリマ、フルオレン基を有するポリエステル、シクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。
特に、結像光学系において色消し効果を得るためには、分散特性の異なる少なくとも２種の材料が必要である。その一つは吸湿による屈折率変化が少なく、光学歪も少ないという特性を持つシクロオレフィン系樹脂が候補となり得る素材で、このＡｂｂｅ数は５５程度である。これに組み合わせる素材として、光学設計上Ａｂｂｅ数３０程度のポリカーボネート樹脂や芳香族ポリエステル樹脂が好適である。

さらに、本体１２の形成方法にも、特に限定はなく、使用するプラスチック材料に応じて、射出成形、射出圧縮形成、圧縮成形等、公知のプラスチックの成形方法が全て利用可能である。
なお、本体１２の形状およびサイズ（長さや直径および厚さ）も、特に限定はなく、上記光学部品の用途に応じて適宜選択すればよい。

図示例の光学部品１０においては、このような本体１２の表面全面を覆うように設けられた透明な防湿皮膜１４を有する。
ここで、防湿皮膜１４は、下記式（１）を満足する必要がある。
（Ｄ１／ｄ）×（Ｌ／Ｄ２）＜１０ （１）
すなわち、（Ｄ１/ ｄ）×（Ｌ/ Ｄ２）は、１０未満が必要であるが、好ましくは５以下、より好ましくは２以下が良い。
ここで、Ｄ１（ｍｍ² ／ｓ）は、防湿皮膜１４を構成する素材の水拡散係数であり、ｄ（ｍｍ）は、防湿皮膜１４の構成素材の厚みであり、Ｄ２（ｍｍ² ／ｓ）は、本体１２を構成する素材の水拡散係数であり、Ｌ（ｍｍ）は、本体１２の構成素材の光学面、図示例では、レンズ光学面、すなわちレンズ部１２ａの平均厚みである。

ところで、本発明においては、防湿皮膜１４の構成素材の水拡散係数Ｄ１（ｍｍ² ／ｓ）と厚さｄ（ｍｍ）の比Ｄ１／ｄは、本体１２の構成素材と同じ素材で平板サンプルを作成して、この平板サンプルに所望の防湿皮膜１４を付与した防湿皮膜付与サンプルについて、ＪＩＳＫ７２０９（ＩＳＯ６２に相当）によって吸湿速度を測定し、防湿皮膜が付与されていない平板サンプルである防湿皮膜未付与サンプルについて、吸湿速度を測定し、両者の吸湿速度の差異から求める。
また、本体１２の構成素材の水拡散係数Ｄ２（ｍｍ² ／ｓ）は、本体１２の構成素材と同一素材で平板サンプルを作成し、この平板サンプルについて、ＪＩＳＫ７２０９（ＩＳＯ６２に相当）に記載の方法によって求める。
また、本体１２の構成素材の光学面の平均厚みＬ（ｍｍ）は、本体１２の構成素材の光学的に作用する光学面の形状や寸法から正確に求めても良いが、レンズ等の形状変化が一定の光学素子の場合には、本体１２の構成素材の光学面、図示例では、レンズ部１２ａの最大厚みと最低厚みの算術平均として求めても良い。

防湿皮膜１４は、本体１２の表面全体に設けられ、かつ、上記式（１）を満足することにより、非常に優れた防湿膜として作用し、たとえ、本体１２が吸湿性のある素材で構成されたものであっても、優れた防湿性能を示し、仮に、環境に存在する水分に起因する本体１２への吸湿または脱湿があったとしても、本体１２内部の水分分布に偏り生じることがないので、本体１２の屈折率分布等の偏り等の光学性能の劣化を招くことがなく、環境に存在する水分に起因する本体１２の特性変化、すなわち屈折率等の光学性能の変化が極めて少ない。
従って、このような防湿皮膜１４で本体１２の全面を被覆してなる本発明の光学部品１０は、非常に優れた防湿性（耐湿性）を発現し、高湿度環境下に曝されて吸湿したとしても、本体内部に著しい水分分布の偏りを生じることがなく、環境に存在する水分に起因する光学性能の変化が極めて少ない。

なお、本発明の光学部品１０においては、防湿皮膜１４は、環境に存在する水分が本体１２に吸湿または脱湿されるのを完全に防止することを目的とするものではなく、仮に、防湿皮膜１４を通して、環境に存在する水分の本体への吸湿や脱湿が生じたとしても、環境に存在する水分に起因する光学性能の変化の極めて少ない光学部品として機能させることができれば良いものである。しかし、このためのは、図１（ａ）に示すように、防湿皮膜１４は、本体１２のレンズ部１２ａのみならず、フランジ部１２ｂも含めて、本体１２の表面全面に設ける必要がある。

ここで、防湿皮膜１４を上記式（１）を満足するものに限定するのは、防湿皮膜１４が上記式（１）を満足しないと、防湿皮膜１４を通して本体１２への防湿または脱湿が生じた場合、プラスチック製レンズ等の本体１２、特に、レンズ部１２ａの内部に吸湿もしくは脱湿過程における甚だしい水分分布の偏りを生じさせ、この著しい水分分布の偏りに起因する屈折率の分布の偏りがレンズ等の本体１２特に、レンズ部１２ａの内部に生じ、本体１２の吸湿や脱湿による光学性能の変化が大きくなり、光学部品１０としての光学性能を劣化させてしまうからである。
また、防湿皮膜１４は、本体１２の表面全面に設ける必要があるのは、本体１２の表面に防湿皮膜１４が設けられていない部分があると、防湿皮膜１４の有無によって本体１２の吸湿や脱湿の差が大きくなり、本体１２の内部に甚だしい水分分布の偏り、その結果、屈折率の分布の偏りが生じ、本体１２、その結果、光学部品１０の光学性能の変化が大きくなるからである。

防湿皮膜１４の膜厚ｄは、特に限定的ではなく、上述した防湿効果が得られれば、皮膜の膜質に応じて、上記式（１）を満足するように、適宜設定すればよい。なお、防湿皮膜１４の膜質に応じた膜厚ｄの好ましい範囲については、後述する。
本発明の光学部品１０は、このような防湿皮膜１４によってレンズ等の本体１２を被覆してなる構成であるので、成膜さえ可能であれば、光学特性の異なる様々な本体１２の素材（プラスチック材料）に対応して、防湿性に優れた光学部品１０を実現でき、例えば、レンズに利用することにより、光学特性の異なるレンズを組み合わせて、防湿性に優れ、かつ、色収差等の無い高精度な結像光学系を実現できる。

ここで、防湿皮膜１４は、上記式（１）を満足するものであれば、単層膜であっても良いし、多層膜であっても良い。単層膜は、無機系皮膜であっても、有機系皮膜であっても良い。さらに、多層膜も、無機系皮膜の多層膜であっても、有機系皮膜の多層膜であっても良いし、また、無機系皮膜と有機系皮膜との複合膜であっても良い。なお、多層膜の場合、防湿皮膜１４の水拡散係数Ｄ１および厚みｄは、多層膜全体としての水拡散係数および厚みを表すのはいうまでもない。

なお、本発明の光学部品１０において、防湿皮膜１４に単層膜として、または多層膜や多層複合膜の一部として用いられる無機系皮膜には、特に限定はなく、十分な透明性を有し、かつ、透湿性が低い、もしくは透湿性を示さないものであれば、無機材料を主成分とする各種の薄膜が利用可能である。
好適な無機材料の一例として、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＴｉＯ、
Ｔｉ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＣｅＯ₂ 、ＭｇＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ 、
ＭｇＦ₂ 、ＷＯ₃ 、ＩｎとＳｎの混合酸化物からなる混合物が挙げられる。
何れの皮膜であっても、無機系皮膜は、できるだけ緻密な構造を有し、かつ目的とする波長の光線の吸収が少ない皮膜であるのが好ましい。
ここで、防湿皮膜１４は、無機系皮膜を用いる場合には、ＳｉＯからなるガラス質膜であるのが好ましい。すなわち、防湿皮膜１４に単層膜として、または多層膜や多層複合膜の一部として無機系皮膜を用いる場合には、無機系皮膜は、特に、ＳｉＯからなるガラス質膜であるのが好ましい。

また、防湿皮膜１４に無機系皮膜を用いる場合、防湿皮膜１４の膜厚が上記式（１）を満足するものであれば、無機系皮膜の膜厚には特に限定はなく、無機系皮膜の組成や、単層膜としてもちいるか多層膜として用いるか、多層複合膜として有機系皮膜と組み合わせるかに応じて、必要な透明性が確保でき、かつ目的とする防湿性能を発揮できる膜厚を、適宜、設定すればよい。
無機系皮膜を防湿皮膜１４として用いる場合の膜厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ（１μｍ）であるのが好ましい。この膜厚は、特に、無機系皮膜の単層膜または無機系皮膜のみの多層膜の膜厚、もしくは有機系皮膜との多層複合膜の場合の無機系皮膜のみの合計厚さを意味する。この膜厚がこのような範囲であれば、防湿性能に影響を与えるピンホールの数が少ないからである。すなわち、無機系皮膜の膜厚を上記範囲に限定する理由は、膜厚が、１０ｎｍより薄いとピンホールの発生の懸念があるし、また、１０００ｎｍより厚くしても、防湿性という観点からは、その寄与は最早少ないし、膜厚を厚くすると、生産性が低下する、特に乾式成膜法では生産性が低下するし、また、残留応力によりクラックが入りやすくなるからである。

このような無機系皮膜の形成方法には、特に限定は無く、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 等の各種の乾式成膜法や、ゾル−ゲル法などの各種の湿式成膜法が利用可能であり、形成する無機系皮膜の組成や膜厚等に応じて、適宜、選択すればよい。特に、乾式成膜法による無機皮膜の膜厚は、上述した１０ｎｍ〜１μｍであるのがより好ましい。この理由は、上記限定理由がより顕著だからである。
さらに、ゾル−ゲル法などの湿式の成膜法を利用する際における溶液の塗布方法にも、特に限定は無く、ディップコート、スプレーコート、スピンコート等各種の塗布方法が利用可能であるが、容易に本体１２の全面に溶液を塗布、すなわち無機系皮膜を成膜できる等の点で、ディップコート（浸漬塗布）が好ましく例示される。
ゾルーゲル法による場合、無機系皮膜は、例えば、アルコキシシラン化合物を加水分解することにより得られるが、市販品では日本ダクロシャムロック社製のソルガード
（SolGard)^TM等を用いることができる。

なお、本発明の光学部品１０において、防湿皮膜１４に単層膜として、または多層膜や多層複合膜の一部として用いられる有機系皮膜には、特に限定はなく、十分な透明性を有し、かつ、透湿性が低い、もしくは透湿性を示さないものであれば、有機材料を主成分とする各種の薄膜が利用可能である。
好適な有機系皮膜の一例として、ポリ塩化ビニリデンや塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体などを主成分とする皮膜、日本ゼオン社製のゼオネックス(ZEONEX)^TMなどのシクロオレフィン系樹脂を主成分とする皮膜、旭硝子社製のサイトップ（CYTOP)^TMやデュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦ（TeflonAF）などの非晶フッ素樹脂（アモルファスフルオロポリマー）を主成分とする皮膜、住友３Ｍ社製のノベック（Novec)^TMなどのフッ素系樹脂を主成分とする皮膜、信越化学工業の信越シリコーンＫＲ２５１、ＫＲ４００、ＫＲ１１４Ａ等のシリコーン系樹脂を主成分とする皮膜等が例示される。
ここで、防湿皮膜１４は、有機質皮膜を用いる場合には、塩化ビニリデン膜であるのが好ましい。すなわち、防湿皮膜１４に単層膜としてまたは多層膜や多層複合膜の一部として有機質皮膜を用いる場合には、有機質皮膜は、特に、塩化ビニリデン膜であるのが好ましい。

また、防湿皮膜１４に有機質皮膜を用いる場合、防湿皮膜１４の膜厚が上記式（１）を満足するものであれば、有機系皮膜の膜厚には特に限定はなく、有機質皮膜の組成や、単層膜として用いるか多層膜として用いるか、多層複合膜として無機系皮膜と組み合わせるかに応じて、必要な透明性が確保でき、かつ、目的とする防湿性能を発揮できる膜厚を、適宜、設定すればよい。
有機系皮膜を防湿皮膜１４として用いる場合の膜厚は、１００ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）であるのが好ましい。この膜厚は、特に、有機系皮膜の単層膜または有機系皮膜のみの多層膜の膜厚、もしくは、無機系皮膜との多層複合膜の場合の有機系皮膜のみの合計厚さを意味する。この膜厚がこのような範囲であれば、防湿性能に影響を与えるピンホールの数が少ないからである。すなわち、有機系皮膜の膜厚を上記範囲に限定する理由は、膜厚が、１００ｎｍより薄いとピンホールができやすくなり、また、１０μｍより厚くしても、防湿性という観点からは、その寄与は最早少ないし、極端に厚いと厚みが不均一となりやすく、光学性能が低下するからである。

さらに、有機系皮膜の光学特性としては、光線透過性が良好で、屈折率が低いことが好ましい。屈折率が低いと入射光の表面反射によるロスが少なく、結果として光線透過率が向上するからである。光学的な設計を適切に行い、本発明になる防湿皮膜に、機能反射防止、ハードコート等の機能を併せ持たせることも可能である。

このような有機系皮膜の形成方法には、特に限定は無く、皮膜となる樹脂成分を溶解あるいは分散してなる塗料を調整して塗布／乾燥する成膜法などの各種の湿式成膜法や、プラズマ重合やＣＶＤなどの各種の乾式成膜法が利用可能であり、形成する皮膜の組成や膜厚等に応じて、適宜、選択すればよい。
また、塗料を用いる湿式の成膜法において、塗料の塗布方法には、特に限定はなく、スプレー塗布、刷毛による塗布、ディップコートなど、各種の方法が利用可能であるが、先と同様、容易に本体１２の全面に溶液を塗布すなわち有機系皮膜を成膜できる等の点で、ディップコートが好ましく例示される。
特に、塗布成膜法による無機皮膜の膜厚は、上述した１００ｎｍ〜１０μｍであるのがより好ましい。この理由は、上記限定理由がより顕著だからである。

なお、本発明の防湿皮膜１４として、無機系皮膜と有機系皮膜との複合皮膜を用いる場合には、有機系皮膜の成膜に先立ち、必要に応じて、無機系皮膜と有機系皮膜との密着性を向上させるために、無機系皮膜の表面にアンカーコート等の密着性向上処理を施してもよい。

本発明の光学部品１０において、防湿皮膜１４の膜厚、すなわち防湿皮膜を形成する無機系皮膜および／または有機系皮膜の膜厚は、均一であるのが最も好ましいが、特に限定的ではなく、全面にわたって皮膜が設けられ、本体１２、特にレンズ部１２ａの内部に水分分布の偏りを生じさせることのない防湿性があれば、必ずしも均一である必要はなく、目的とする防湿性が得られれば、基本的に、レンズ部１２ａ等の光学的に作用する領域のみが、光学特性に対応する所定の膜厚となっていればよく、例えば、フランジ部１２ｂ等の光線透過に関与しない縁や端部領域の膜厚が他の領域に比して厚いもしくは薄い等の構成であってもよい。また、防湿皮膜１４の膜厚は、レンズ部１２ａ等の光学的に作用する領域も、必ずしも均一な膜厚である必要はなく、要求される光学特性に対応できれば、ある程度の膜厚分布を有してもよい。防湿皮膜１４が膜厚分布を有する場合には、その厚さｄ（ｍｍ）は、本体１２の表面全面における防湿皮膜１４の平均厚さとするのが良い。

本発明において、防湿皮膜１４として、無機系皮膜と有機系皮膜とを併用した多層膜を用いる場合には、特に、優れた防湿性を発現する。その理由は定かでは無いが、無機系皮膜と有機系皮膜との両者は、互いに異なる積層原理や皮膜構成を有するので、互いの欠陥や欠点を埋め合うあるいは補い合うと共に、それぞれの皮膜が有する防湿性能を相乗的に得ることができ、その結果、非常に優れた耐湿性を得ることができると考えられる。
また、一般的に、無機系皮膜は硬質でピンホールやクラック等が多く、逆に、有機系皮膜はある程度の弾性を有する。そのため、防湿皮膜１４として多層膜を用いる場合、下層に無機系皮膜、上層に有機系皮膜を設けることにより、無機系皮膜のピンホール等を有機系皮膜が好適に埋めて、結果的に欠陥の無い皮膜を形成でき、無機系皮膜の防湿性能を完全に生かした非常に高い防湿性能を発現できる。しかも、弾性を有する有機系皮膜が、外部からのストレスに対する耐性や、熱等による本体１２の膨張／収縮に対して無機系皮膜を保護する保護膜としても作用するので、強度も十分に確保して、長期にわたって良好な耐湿性を発揮できる。

以上、本発明に係るプラスチック製光学部品について、実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上述の実施例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。

例えば、以上の例は、本体１２の上に、直接、防湿皮膜１４を形成しているが、本発明は、これに限定はされず、本体１２と防湿皮膜１４との間に、屈折率調整用の皮膜、反射防止膜、密着性向上のための皮膜等を有していてもよい。また、防湿皮膜１４を覆って、反射防止膜、屈折率調整用の皮膜、密着性向上のための皮膜、損傷防止用のバリア膜等を有していてもよい。すなわち、本発明のプラスチック製光学部品においては、本体１２の全面を防湿皮膜１４で被覆していれば、各種の皮膜を形成してなる層構成が利用可能である。

以下、本発明に係るプラスチック製光学部品の具体的実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。

本発明に係るプラスチック製光学部品の光学性能を評価するために、図２に示すようなレンズ構成の光学ユニット２０を用いた。
光学ユニット２０は、光入射側から、レンズ２２、レンズ２４、レンズである本発明の光学部品１０およびレンズ２６の４枚のレンズからなる組レンズである。レンズ２６は、光射出側のレンズである。光学部品１０は、図１（ｂ）と同様にレンズ部１２ａのみが示されているが、図１（ａ）に示すように、フランジ部１２ｂを有している。なお、レンズ２２、２４および２６も、図示しないフランジ部を有している。
ここで、レンズ２２、２４および２６の素材は、ゼオネックス（(ZEONEX)^TM：日本ゼオン社製）、光学部品１０の素材は、ポリカーボネート樹脂である。
この光学（レンズ）ユニット２０の解像度を、温度２５℃湿度３０％の環境下に１週間放置した後に測定すると、コントラスト５０％のＭＴＦ（変調伝達関数）は、光軸中心で１６０本/ ｍｍ、周辺部の平均で７５本/ ｍｍであった。

ところで、レンズ２２、２４および１６の素材であるゼオネックスは、吸湿が非常に少なく、実質的に湿度による光学性能の変化は認められないことが知られているので、吸湿性を有するポリカーボネート製のレンズである光学部品本体１２のみに防湿皮膜１４を付与して、後述する実施例１および２のように、本発明の光学部品１０を作成した。防湿皮膜１４は、スパッター法、塗布法およびこれらを組み合わせて、本体１２の表面全面に作成した。

ここで、実施例に用いた本体１２のレンズ部１２ａおよびその光学面の形状および寸法は、以下の通りである。
図１（ｂ）に示す本体１２のレンズ部１２ａの直径は、２．００ｍｍであり、下端部の厚さは、１．１８５ｍｍであり、その光学面の形状は、以下の非球面式（２）による各係数で定義される。

ここで、ｚは、光学面の形状、ｃνは、基準球面の曲率（ｍｍ）、ｃｃは、円錐係数（ｍｍ）、ｒは、基準球中心からの距離（ｍｍ）である。

図１（ｂ）に示すレンズ部１２ａの光学面のＡ面およびＢ面の形状を定義する係数を表１に示す。

なお、図１（ａ）に示す本体１２の寸法は、フランジ部１２ｂの直径が３．７９ｍｍ、その厚さ（レンズ部１２ａの最大厚さ）が１．１８５ｍｍであり、レンズ部１２ａの中心の厚さ（最小厚さ）が０．７９ｍｍ、その光学面のＡ面の曲面の直径が１．７４ｍｍ、Ｂ面の直径が２．００ｍｍであった。

レンズである本体１２に防湿皮膜１４を付与した光学部品１０を組み込んだレンズユニット２０を２５℃湿度３０％の環境下に1 週間放置した後、２５℃湿度９０％の環境下に移し、２日目、５日目、１０日目の解像度を測定した。
なお、光学部品１０の本体１２の平均厚みＬは１．００ｍｍ、その素材の水拡散係数Ｄ２は５×１０^-6ｍｍ² ／ｓｅｃであった。

（実施例１）
光学部品本体１２として、上記形状および寸法のポリカーボネート製レンズを射出成形により作製した。
この本体１２にスパッタリング法にて、ＳｉとＯからなる厚さ約１００ｎｍの防湿皮膜１４を全面に付与して、本発明の光学部品１０を作製した。成膜の際のスパッタターゲットにはシリコンプレートを用いた。スパッタリングにおいては、圧力が７×１０^-4Ｐａに到達したところでＡｒを導入し、処理圧力０．３Ｐａで５分間放電して本体１２のレンズ表面のプラズマ処理を行った。次いで、Ｓｉターゲットのプレスパッタを３分間行った。その後、放電電力を４倍に高め反応ガスとしてＯ₂ を導入し、圧力０．３Ｐａでポリカーボネート製レンズである本体１２への成膜処理を行い、厚さ１００ｎｍの透明な防湿皮膜１４を得た。
こうして得られた本体１２および防湿皮膜１４からなる実施例１の光学部品１０を得、レンズユニット２０に用いた。

（実施例２）
実施例１と同様にして作製されたポリカーボネート製レンズである本体１２の全面にアンダーコート剤（ＷＳ−５０００：三井武田ケミカル社製) を塗布した後、８０℃で３０分乾燥させた。次いで、塩化ビニリデンラッテックス（Ｌ５５１Ｂ：旭化成社製) を塗布し、１１０℃で３０分乾燥させた。その後、３５℃で２日放置して、透明な防湿皮膜１４を得た。アンダーコート層も含めた防湿皮膜１４の厚みは、８μｍであった。
こうして得られた本体１２および防湿皮膜１４からなる実施例１の光学部品１０を得、レンズユニット２０に用いた。

（比較例１）
実施例１と同様にして作製されたポリカーボネート製レンズである本体１２を、そのまま、本発明の光学部品１０の代わりに、無処理のレンズである比較例１の光学部品としてレンズユニット２０に用いた。

（比較例2 ）
実施例１と同様にして作製されたポリカーボネート製レンズである本体１２の全面に、含フッ素ポリマーの皮膜を付与するためのアンダーコート剤として、イソプロピルアルコールと、酢酸イソプチルで希釈したサイトッププライマーＣＴ−Ｐ１０（旭硝子社製）とを塗布して乾燥し、次いで、含フッ素ポリマーであるサイトップＣＴＬ−１１０Ａを塗布し、１２０℃で２時間乾燥し、フッ素系ポリマーからなる厚み５μｍの透明皮膜を形成して、比較例２の光学部品を得、本発明の光学部品１０の代わりに、レンズユニット２０に用いた。

（比較例3 ）
実施例１と同様にして作製されたポリカーボネート製レンズである本体１２に、実施例１と同質のＳｉＯ防湿皮膜１４を本体１２のレンズ部１２ａの表裏面（Ａ面およびＢ面）のみに付与し、フランジ部１２ｂの端面は無処理のままとした比較例３の光学部品を得、本発明の光学部品１０の代わりに、レンズユニット２０に用いた。

（防湿性能評価)
１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１ｍｍのポリカーボネート製の板に、実施例1 および2 の防湿皮膜１４および比較例２および３の防湿皮膜を付与した。これらの板（光学部品相当）と無処理の板（光学部品相当）を５０℃の乾燥機で７日間乾燥し、相対湿度９０％、温度２５℃の恒温高湿槽に入れて、吸湿による重量の増加速度を求めた。無処理光学部品のデータからＪＩＳＫ７２０９によってＤ２を求め、ついで無処理光学部品の吸湿速度と処理光学部品の吸湿速度の差異からＤ１／ｄを求めた。この板状サンプルでは、Ｌ＝１．００ｍｍとして（Ｄ１／ｄ）×（Ｌ／Ｄ２）が求められた。
本実施例１および２ならびに比較例２および３に用いられた本体１２の素材のポリカーボネートのＤ２は、５×１０^-6ｍｍ² ／ｓｅｃであった。

こうして得られた（Ｄ１／ｄ）×（Ｌ／Ｄ２）の値を表１に示す。

表２から明らかなように、本実施例１および２ならびに比較例３は、上記式（１）を満足するが、比較例２は、上記式（１）を満足しないことが分かる。なお、比較例３は、上記式（１）を満足するが、本体１２の表面全面に防湿皮膜１４が設けられていない。

（光学性能評価)
それぞれのレンズ（光学部品）を５０℃の乾燥機に７日間入れて充分乾燥した。このレンズ（光学部品）を他の3 種のゼオネックス製レンズ２２、２４および２６と共に、図示していない鏡銅に入れてレンズユニット２０を組み立てた。レンズの向きと各レンズ間隔を微調整して、それぞれ所定の解像度を得た。次いで、相対湿度９０％、温度２５℃の条件に置き、解像度の時間的変化を測定した。解像度測定には、トライオプティックス社製のＭＴＦ測定器を用いた。コントラスト５０％のＭＴＦとして解像度を測定した。周辺部の解像度は、接線（tangential）方向と、球欠（sagital ）方向のＭＴＦの平均値で表した。

その結果を表３に示す。

表３から明らかなように、実施例１および２は、スタート時点から時間が経過しても、レンズユニット２０の中心部でも、周辺部でも、解像度の変化、すなわち低下が極めて少ない良好な結果である。
これに対し、比較例１および２では、１０日間という長期間を経過すれば、レンズユニット２０の中心部でも、周辺部でも、スタート時点の解像度に戻る、あるいは、近くまで戻るものの、２日目や５日目では、レンズユニット２０の中心部でも、周辺部でも、スタート時点の解像度から明らかな低下が見られた。
また、比較例３では、１０日間という長期間を経過すれば、若干の回復は見られるものの、いずれの期間においても、レンズユニット２０の中心部でも、周辺部でも、スタート時点の解像度から著しい解像度の低下が見られた。

表３に示される結果より明らかなように、本体１２の表面全面を防湿皮膜１４で被覆した本発明の実施例１および２の光学部品（レンズ）１０は、比較例１、２および３の光学部品（レンズ）に比して、吸湿後の解像度の変化や低下が極めて少なく、すなわち、非常に優れた防湿性を発現する、環境水分による特性、特に、光学性能の変化が極めて少ない光学部品であることが分かる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

（ａ）は、本発明のプラスチック製光学部品の一実施例を概念的に示す断面図であり、（ｂ）は、図１に示するプラスチック製光学部品のレンズ部の概念的に示す拡大断面図である。 本発明の実施例に用いた、図１（ａ）および（ｂ）に示すプラスチック製光学部品を用いたレンズユニットの一構成例を概念的に示す断面図である。

符号の説明

１０ （プラスチック製）光学部品
１２ （光学部品）本体
１２ａ レンズ部
１２ｂ フランジ部
１４ 防湿皮膜
２０ レンズユニット
２２，２４，２６ レンズ

Claims (3)

1. プラスチック製光学部品本体と、その表面全面に設けられた、下記式（１）を満足する透明な防湿皮膜とを有することを特徴とするプラスチック製光学部品。
   （Ｄ１／ｄ）×（Ｌ／Ｄ２）＜１０ （１）
   ここで、前記防湿皮膜を構成する素材の水拡散係数をＤ１（ｍｍ² ／ｓ）、その厚みをｄ（ｍｍ）、また、前記プラスチック製光学部品本体を構成する素材の水拡散係数をＤ２（ｍｍ² ／ｓ）、その光学面の平均厚みをＬ（ｍｍ）とする。
2. 前記防湿皮膜は、ＳｉＯからなるガラス質膜である請求項１に記載のプラスチック製光学部品。
3. 前記防湿皮膜は、塩化ビニリデン膜である請求項１に記載のプラスチック製光学部品。
   

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