JP2010169708A - Composite optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば2つの光学基材をエネルギー硬化型樹脂を用いて積層した複合型光学素子に関し、特に高屈折率であるエネルギー硬化型樹脂を用いた複合型光学素子に関する。 The present invention relates to a composite optical element in which, for example, two optical substrates are laminated using an energy curable resin, and more particularly to a composite optical element using an energy curable resin having a high refractive index.
近年、カメラ、ビデオカメラ、カメラ付携帯電話、テレビ電話、又はカメラ付ドアホンなどの撮像モジュールに用いられる光学系の小型化、高性能化が益々要望されている。
このため、これらの光学系では様々な収差をなくすため、多くの枚数のレンズを使用するようになってきた。
In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization and high performance of an optical system used for an imaging module such as a camera, a video camera, a mobile phone with a camera, a video phone, or a door phone with a camera.
For this reason, in order to eliminate various aberrations in these optical systems, a large number of lenses have been used.
なかでも、エネルギー硬化型樹脂を光学基材の上に積層した複合型光学素子は、薄いレンズで高い収差補正能力を実現できるため有用な光学素子である。
特に、2枚の光学基材の間にエネルギー硬化型樹脂が積層された3層構造の複合型光学素子では、エネルギー硬化型樹脂を光学基材の上に積層した2層構造の複合型光学素子にくらべ、収差補正能力がより高いので非常に有用な光学素子とされている。
In particular, a composite optical element in which an energy curable resin is laminated on an optical substrate is a useful optical element because it can realize high aberration correction capability with a thin lens.
In particular, in a composite optical element having a three-layer structure in which an energy curable resin is laminated between two optical substrates, the composite optical element having a two-layer structure in which an energy curable resin is laminated on the optical substrate. On the other hand, it has a higher aberration correction capability and is therefore a very useful optical element.
このような複合型光学素子では、成形時における樹脂の硬化収縮により、樹脂層にヒケや歪みが発生する等の転写不良が生じる。また、樹脂層の光学面の形状精度が低下する等の成形不良が生じやすい。 In such a composite optical element, transfer failure such as sink or distortion occurs in the resin layer due to curing shrinkage of the resin during molding. Also, molding defects such as a decrease in the shape accuracy of the optical surface of the resin layer are likely to occur.
さらに、光学基材と成形用型、又は光学基材と光学基材同士の位置精度を確保して積層することが難しかった。そこで、樹脂の硬化条件、硬化方法、光学基材や成形用型の形状の検討がなされている。 Furthermore, it was difficult to ensure the positional accuracy between the optical substrate and the molding die or between the optical substrate and the optical substrate. Then, examination of the curing conditions of the resin, the curing method, the shape of the optical base material and the molding die has been made.
例えば、特許文献1では、レンズ接合面の外周部の一方又は双方に接着剤の溜り部を設け、接着剤を介して2枚のレンズを積層した接合レンズが提案されている。
また、特許文献2では、レンズ周端部に他方のレンズを所定位置で支持する位置決めフランジと、接着剤を排出する接着剤排出路とを設けた貼り合わせレンズが提案されている。
For example,
この貼り合わせレンズによれば、2枚のレンズを嵌め合わせるだけで簡単に位置決めでき、かつ接着剤の量の多少の影響なく所定の光学特性が得られるというものである。
一方、特許文献3では、硬化収縮を低減する樹脂組成物として、所定のモノマーとそのオリゴマーの少なくとも一方を含有する放射線硬化性樹脂組成物が提案されている。所定のモノマーとは、シリカ粒子とウレタン結合又はヒドロキシアルキレン基を含有するモノマーである。特許文献3では、モノマーとオリゴマーの少なくとも一方が酸性基を有することによって、透明性、高密着性、十分な強度及び低硬化収縮性である樹脂組成物を実現している。
According to this bonded lens, positioning can be performed simply by fitting two lenses, and predetermined optical characteristics can be obtained without any influence of the amount of adhesive.
On the other hand, Patent Document 3 proposes a radiation curable resin composition containing at least one of a predetermined monomer and its oligomer as a resin composition for reducing curing shrinkage. The predetermined monomer is a monomer containing silica particles and a urethane bond or a hydroxyalkylene group. In patent document 3, at least one of a monomer and an oligomer has an acidic group, thereby realizing a resin composition having transparency, high adhesion, sufficient strength, and low curing shrinkage.
さらに、特許文献4では、硬化収縮を低減する樹脂組成物として、アルコキシシランのオリゴマーの加水分解物からなるシリカ粒子を含む無機成分と、モノマーとオリゴマーの少なくとも一方を含有し、25℃における粘度が1,000〜10,000センチポアズである放射線硬化性樹脂組成物が提案されている。 Furthermore, in patent document 4, as a resin composition which reduces cure shrinkage, the inorganic component containing the silica particle which consists of a hydrolyzate of the oligomer of alkoxysilane, and the viscosity in 25 degreeC contain at least one of a monomer and an oligomer. A radiation curable resin composition having a thickness of 1,000 to 10,000 centipoise has been proposed.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2では、接着剤の量の多少に関わりなく、2枚のレンズを積層できるという利点を有しているが、接着剤の硬化収縮については考慮されていない。
However,
すなわち、特許文献1及び特許文献2では、レンズと接着剤との界面の光学面の形状が、接着剤の硬化収縮に伴って生じた応力によって変形してしまうおそれがある。
また、特許文献3及び特許文献4では、光学素子用の樹脂組成物として、光学系における収差補正能力にかかわる屈折率やアッベ数といった光学特性が考慮されていない。このため、光学系の小型化、高性能化に貢献することは困難である。
In other words, in
In Patent Document 3 and Patent Document 4, optical characteristics such as a refractive index and an Abbe number related to aberration correction capability in an optical system are not considered as a resin composition for an optical element. For this reason, it is difficult to contribute to miniaturization and high performance of the optical system.
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、光学基材とエネルギー硬化型樹脂との界面の光学面の変形を抑制できかつ収差補正能力の高い複合型光学素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a composite optical element capable of suppressing deformation of the optical surface at the interface between the optical base material and the energy curable resin and having high aberration correction capability. Objective.
前記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、
本発明の複合型光学素子は、光学有効径の外周部に位置決め用の嵌合部を有する少なくとも2つの光学基材を、エネルギー硬化型樹脂を用いて積層した複合型光学素子において、
前記嵌合部が前記少なくとも2つの光学基材の夫々の周囲に形成され、前記エネルギー硬化型樹脂の硬化収縮率が1%以上8%以下である。
In order to achieve the object, the invention according to
The composite optical element of the present invention is a composite optical element in which at least two optical base materials having a positioning fitting portion on the outer peripheral portion of the optical effective diameter are laminated using an energy curable resin.
The fitting portion is formed around each of the at least two optical base materials, and the curing shrinkage rate of the energy curable resin is 1% or more and 8% or less.
この複合型光学素子は、さらに前記嵌合部の内周部でかつ光学有効径の外周部に、前記エネルギー硬化型樹脂の滞留部を有している。
前記エネルギー硬化型樹脂は、平均粒子径1nm以上20nm以下である無機粒子(A)が5質量%以上30質量%以下と、分子内に重合性官能基を1個有する単官能化合物(B)と、分子内に重合性官能基を2個以上有する多官能化合物(C)と、重合開始剤(D)が0.05質量%以上5質量%以下からなり、前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との合計質量((B)+(C))が70質量%以上95質量%以下であり、かつ前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)が0.5以上100以下である組成物の硬化物である。
The composite optical element further includes a retention portion of the energy curable resin on the inner peripheral portion of the fitting portion and on the outer peripheral portion of the optical effective diameter.
The energy curable resin comprises 5% by mass to 30% by mass of inorganic particles (A) having an average particle diameter of 1 nm or more and 20 nm or less, a monofunctional compound (B) having one polymerizable functional group in the molecule, and The polyfunctional compound (C) having two or more polymerizable functional groups in the molecule and the polymerization initiator (D) are 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, and the monofunctional compound (B) and the above The total mass ((B) + (C)) with the polyfunctional compound (C) is 70% by mass or more and 95% by mass or less, and the mass of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C). A cured product of the composition having a ratio (B) / (C) of 0.5 or more and 100 or less.
また、前記エネルギー硬化型樹脂は、平均粒子径1nm以上20nm以下である無機粒子(A)が5質量%以上30質量%以下と、分子内に重合性官能基を1個有する単官能化合物(B)と、分子内に重合性官能基を2個以上有する多官能化合物(C)と、重合開始剤(D)が0.05質量%以上5質量%以下と、単官能化合物(B)及び多官能化合物(C)に溶解可能なポリマー(E)が5質量%以上30質量%以下からなり、前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との合計質量((B)+(C))が50質量%以上80質量%以下であり、かつ前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)が0.5以上100以下である組成物の硬化物である。 The energy curable resin comprises a monofunctional compound (B) having 5 to 30% by mass of inorganic particles (A) having an average particle size of 1 to 20 nm and one polymerizable functional group in the molecule. ), A polyfunctional compound (C) having two or more polymerizable functional groups in the molecule, a polymerization initiator (D) of 0.05% by mass to 5% by mass, a monofunctional compound (B) and a polyfunctional compound (B) The polymer (E) that can be dissolved in the functional compound (C) comprises 5% by mass or more and 30% by mass or less, and the total mass of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) ((B) + ( C)) is 50 mass% or more and 80 mass% or less, and mass ratio (B) / (C) of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) is 0.5 or more and 100 or less. It is a cured product of a composition.
前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)の少なくとも一方は、芳香環、縮合多環及び脂環から選ばれる少なくても1つの環状構造を有している。 At least one of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) has at least one cyclic structure selected from an aromatic ring, a condensed polycyclic ring and an alicyclic ring.
本発明によれば、光学基材とエネルギー硬化型樹脂との界面の光学面の変形を抑制できかつ収差補正能力の高い複合型光学素子を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the deformation | transformation of the optical surface of the interface of an optical base material and energy curable resin can be suppressed, and the composite type optical element with a high aberration correction capability can be obtained.
まず、図面に基づき本発明の概要を説明する。
[発明の概要]
本発明の概要を、後述する実施例1における図2を用いて説明する。
First, an outline of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Summary of Invention]
The outline of the present invention will be described with reference to FIG.
この図2は、複合型光学素子10の断面図を示している。
この複合型光学素子10は、2つの光学基材(第1の光学基材1と第2の光学基材2)をエネルギー硬化型樹脂3を用いて積層した3層構造をなしている。この複合型光学素子は、第1の光学基材1と第2の光学基材2の両方の光学有効径D1の外周部に、互いの位置を決めるための嵌合部1a,2aを有している。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the composite
The composite
第1と第2の光学基材1、2として、所望の形状に嵌合部1a,2a及び光学面を加工できる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。
As the first and second
光学用ガラスとしては、石英、BACD11(HOYA)、BSL7、BAL42、LAH53(オハラ)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(三菱レイヨンル)、デルペット(旭化成)等、ポリカーボネートであるユーピロン(三菱エンジニアプラスチックス)を挙げることができる。
Examples of the optical glass include quartz, BACD11 (HOYA), BSL7, BAL42, LAH53 (Ohara) and the like.
Optical resins include amorphous polyolefins such as ZEONEX (Nippon ZEON), ARTON (JSR), Apel (Mitsui Chemicals), acrylic resins such as Acrypet (Mitsubishi Rayon Le), and Delpet (Asahi Kasei). A certain Iupilon (Mitsubishi Engineer Plastics) can be mentioned.
さらに、嵌合部1a,2aの内周側でかつ光学有効径D1の外周部に、滞留部9を形成するのが好ましい。この滞留部9は、余分なエネルギー硬化型樹脂3を滞留させ、外部に漏れ出るのを防止する機能を有する。 Further, the fitting portion 1a, the outer peripheral portion of the inner and peripheral side and the optical effective diameter D 1 of the 2a, preferably formed a retaining portion 9. This staying part 9 has a function of retaining excess energy curable resin 3 and preventing leakage to the outside.
次に、複合型光学素子10の製造方法を説明する。
第1の光学基材1の貼り合わせ側の光学面上に、エネルギー硬化型樹脂3を所要量吐出する。次に、吐出したエネルギー硬化型樹脂3の上方から、第2の光学基材2を下降接近させ、エネルギー硬化型樹脂3に当接させる。
Next, a method for manufacturing the composite
A required amount of energy curable resin 3 is discharged onto the optical surface on the bonding side of the first
さらに、第1の光学基材1と第2の光学基材2の夫々に形成された嵌合部1a、2aが互いに嵌合するまで、第2の光学基材2の下降接近を続ける。こうして、エネルギー硬化型樹脂3を所定の形状に展延する。
Further, the second
エネルギー硬化型樹脂3の展延にともない、余分のエネルギー硬化型樹脂3が光学有効径D1の外周部の滞留部9に滞留する。これは、エネルギー硬化型樹脂3の吐出量や吐出位置のばらつきにより、余分のエネルギー硬化型樹脂3が発生するためである。この滞留部9により、エネルギー硬化型樹脂3の外部への漏れ出しが防止される。 With the spread of the energy curable resin 3, extra energy curable resin 3 is retained in the retaining part 9 of the outer peripheral portion of the optical effective diameter D 1. This is because extra energy curable resin 3 is generated due to variations in the discharge amount and discharge position of energy curable resin 3. The staying portion 9 prevents leakage of the energy curable resin 3 to the outside.
また、この嵌合部1a、2aの嵌合によって、エネルギー硬化型樹脂3が所定の形状に展延されるとともに、第1の光学基材1と第2の光学基材2の光軸O−Oが一致し、両者の位置合わせが完了する。
In addition, the fitting of the
第1の光学基材1と第2の光学基材2を嵌合した後、エネルギー硬化型樹脂3を所定の硬化条件にて硬化させる。こうして、所望の形状を有する複合型光学素子10を得ることができる。
After fitting the first
滞留部9の形状は、複合型光学素子10の光学面、又はエネルギー硬化型樹脂3の形状やその吐出量、あるいは吐出位置のばらつきの大きさによって適宜に調整することができる。しかし、製品及び光学系の小型化のニーズから考えれば、滞留部9の大きさを極力小さくすることが望まれる。
The shape of the staying portion 9 can be adjusted as appropriate depending on the optical surface of the composite
例えば、滞留部9の大きさは、光学有効径を形成するのに必要なエネルギー硬化型樹脂3の体積の約4%から12%の範囲に設定する。
このように、嵌合部1a、2aによって未硬化のエネルギー硬化型樹脂3の形状は規制される。この場合、硬化収縮に伴うエネルギー硬化型樹脂3の形状変化は、第1の光学基材1及び第2の光学基材2を変形させるおそれがある。そこで、硬化収縮率の小さいエネルギー硬化型樹脂3を用いるのが望ましい。
For example, the size of the staying portion 9 is set in the range of about 4% to 12% of the volume of the energy curable resin 3 necessary for forming the optically effective diameter.
Thus, the shape of the uncured energy curable resin 3 is regulated by the
しかし、エネルギー硬化型樹脂3の硬化収縮率が、あまりにも小さいと硬化反応が進んでいないことになる。この場合は、第1の光学基材1又は第2の光学基材2の密着性が低下して剥離してしまうおそれがある。さらに、機械的強度の不足、耐久性の不足などの問題が発生する。このため、エネルギー硬化型樹脂3の硬化収縮率は少なくても1%以上が必要である。
However, if the curing shrinkage rate of the energy curable resin 3 is too small, the curing reaction does not proceed. In this case, there is a possibility that the adhesion of the first
一方、第1の光学基材1及び第2の光学基材2を変形から守るため、硬化収縮率は8%以下である必要がある。
なお、硬化収縮率とは、JIS K6901(1999)に準じて求めたものである。この硬化収縮率(%)は、エネルギー硬化型樹脂3の硬化前の密度(d1)と硬化後の密度(d2)とを測定し、以下の式により求めた。
On the other hand, in order to protect the 1st
The cure shrinkage is determined according to JIS K6901 (1999). This curing shrinkage (%) was obtained by measuring the density (d1) before curing and the density (d2) after curing of the energy curable resin 3 and obtaining the following formula.
硬化収縮率率(%)={(硬化後の密度(d2)−硬化前の密度(d1))/硬化前の密度(d2)}×100
また、第1の光学基材1及び第2の光学基材2の変形を小さく抑えたい場合、前述したような滞留部9を形成するのが好ましい。
Curing shrinkage rate (%) = {(density after curing (d2) −density before curing (d1)) / density before curing (d2)} × 100
Moreover, when it is desired to suppress the deformation of the first
この滞留部9に滞留したエネルギー硬化型樹脂3により、未硬化のエネルギー硬化型樹脂3が硬化収縮することによる形状変化が吸収される。こうして、第1の光学基材1及び第2の光学基材2の変形を小さく抑えることができる。
The energy curable resin 3 staying in the staying portion 9 absorbs the shape change caused by curing and shrinking of the uncured energy curable resin 3. In this way, the deformation of the first
この場合、滞留部9の体積は、光学有効径D1を形成するのに必要なエネルギー硬化型樹脂3の体積の約4%から12%の範囲に設定するのが好ましい。このため、エネルギー硬化型樹脂3の硬化条件を調整することが重要となる。 In this case, the volume of the retention portion 9, to set the range of about 4% to 12% of the volume of the energy curable resin 3 required to form an optical effective diameter D 1 is preferred. For this reason, it is important to adjust the curing conditions of the energy curable resin 3.
例えば、硬化収縮率が8%以下であれば、滞留部9に滞留したエネルギー硬化型樹脂3によって、光学有効径D1内のエネルギー硬化型樹脂3の変形を吸収することができる。
こうして、滞留部9は、余分なエネルギー硬化型樹脂3が外部に漏れるのを防ぐ機能を有する。このため、得られた複合型光学素子10を精度良く鏡枠に保持することができる。
For example, if is less than 8% cure shrinkage, the energy curable resin 3 staying in the retention unit 9, it is possible to absorb the deformation of the energy curable resin 3 within the optical effective diameter D 1.
Thus, the stay part 9 has a function of preventing excess energy curable resin 3 from leaking to the outside. For this reason, the obtained composite
エネルギー硬化型樹脂3に用いる無機粒子(A)は、平均粒子径1nm以上20nm以下である。また、この無機粒子(A)は、複合型光学素子10の使用波長範囲において実質的に透明な無機粒子である。ここで、平均粒子径とは、動的光散乱法によって求めた粒子径において粒子径分布の中心値のことである。
The inorganic particles (A) used for the energy curable resin 3 have an average particle diameter of 1 nm or more and 20 nm or less. Further, the inorganic particles (A) are substantially transparent inorganic particles in the use wavelength range of the composite
無機粒子(A)の具体例としては、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物、アンチモン酸化物、ニオブ酸化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、タンタル酸化物、ビスマス酸化物、イットリウム酸化物、ランタン酸化物、ITO、ATO等の粒子をあげることができる。 Specific examples of the inorganic particles (A) include zirconium oxide, titanium oxide, tin oxide, antimony oxide, niobium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, tantalum oxide, and bismuth oxide. And particles of yttrium oxide, lanthanum oxide, ITO, ATO, and the like.
これらの粒子のなかでも、高屈折率かつ透明性に優れるジルコニウム酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物、ニオブ酸化物、亜鉛酸化物、タンタル酸化物、ビスマス酸化物、イットリウム酸化物が好ましい。 Among these particles, zirconium oxide, titanium oxide, tin oxide, niobium oxide, zinc oxide, tantalum oxide, bismuth oxide, and yttrium oxide having a high refractive index and excellent transparency are preferable.
粒子の形状は、球状、多角形状、不定形状、フレーク状、ファイバー状、針状、鎖状等を用いることができるが、粒子による光散乱を抑えるため球状が好ましい。
また、無機粒子の表面を修飾することによって、エネルギー硬化型樹脂3への分散のしやすさを調整することが可能である。例えば、各種官能基含有ポリイソシアネートによって前処理することにより、アクリル樹脂との相溶性及び化学結合性を発現させることが可能となる。
As the shape of the particles, a spherical shape, a polygonal shape, an indefinite shape, a flake shape, a fiber shape, a needle shape, a chain shape, and the like can be used, but a spherical shape is preferable in order to suppress light scattering by the particles.
Moreover, it is possible to adjust the ease of dispersion in the energy curable resin 3 by modifying the surface of the inorganic particles. For example, pretreatment with various functional group-containing polyisocyanates makes it possible to develop compatibility and chemical bonding with an acrylic resin.
また、チタン酸化物粒子のような光触媒作用を有する無機粒子の場合は、エネルギー硬化型樹脂3を経時的に分解するような悪影響を及ぼすことがある。このため、粒子表面をケイ素化合物など別の無機成分で表面修飾することによって、光触媒作用を小さくすることが可能である。 In addition, in the case of inorganic particles having a photocatalytic action such as titanium oxide particles, there is a possibility that the energy curable resin 3 may be adversely affected by decomposition over time. For this reason, it is possible to reduce the photocatalytic action by surface-modifying the particle surface with another inorganic component such as a silicon compound.
無機粒子(A)は、組成物の硬化収縮を小さくするため、及び樹脂の屈折率を高くするため必須の成分である。無機粒子(A)の含有量は、5質量%以上30質量%以下である。無機粒子(A)の含有量が、5質量%より少ない場合は、硬化収縮を十分に小さくしたり樹脂の屈折率を高くすることができない。また、無機粒子(A)の含有量が、30質量%より多い場合は、光散乱が多くなるなどの問題がある。 The inorganic particles (A) are essential components for reducing the curing shrinkage of the composition and for increasing the refractive index of the resin. Content of an inorganic particle (A) is 5 to 30 mass%. When the content of the inorganic particles (A) is less than 5% by mass, curing shrinkage cannot be sufficiently reduced or the refractive index of the resin cannot be increased. Moreover, when there is more content of an inorganic particle (A) than 30 mass%, there exists a problem that light scattering increases.
エネルギー硬化型樹脂3に用いる単官能化合物(B)は、重合してポリマーになることができる重合性官能基を分子内に1個有している化合物である。この重合性官能基としては、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、オキセタン基をあげることができる。 The monofunctional compound (B) used for the energy curable resin 3 is a compound having one polymerizable functional group in the molecule that can be polymerized into a polymer. Examples of the polymerizable functional group include a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and an oxetane group.
なお、エネルギー硬化型樹脂3の硬化のしやすさ、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。
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、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノニルフェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、10−アクリロイルオキシ−10−メチルベンジルアントロン、アリルカルバゾール、ビニルベンゼン、−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などを挙げることができる。
In view of ease of curing of the energy curable resin 3 and the degree of freedom in selecting a compound, a vinyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group are more preferable.
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, isobornyl (meth) acrylate, nonylphenyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-phenyl-phenyl (meth) acrylate, 1 -Acryloyloxy-4-methoxynaphthalene, 10-acryloyloxy-10-methylbenzylanthrone, allylcarbazole, vinylbenzene, -vinyl anthracenecarboxylate, - such as methacryloyloxyethyl iso Sina sulfonate can be exemplified.
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 more components may be selected from these substances and mixed for use. These may be monomers or oligomers.
さらに、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、アントラセン環などの縮合多環、カルバゾール環、フルオレン環などの環状構造を有する有機化合物は高屈折率であるので特に好ましい。 Furthermore, organic compounds having not only a polymerizable functional group but also a condensed polycyclic ring such as an aromatic ring, naphthalene ring and anthracene ring in the molecule, a carbazole ring, a fluorene ring and the like have a high refractive index. preferable.
エネルギー硬化型樹脂3に用いる多官能化合物(C)は、重合してポリマーになることができる重合性官能基を分子内に2個以上有している化合物である。この重合性官能基としては、単官能化合物(B)と同様にビニル基、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、オキセタン基をあげることができる。 The polyfunctional compound (C) used for the energy curable resin 3 is a compound having in the molecule two or more polymerizable functional groups that can be polymerized into a polymer. Examples of the polymerizable functional group include a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and an oxetane group as in the case of the monofunctional compound (B).
エネルギー硬化型樹脂3の硬化のしやすさ、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。
具体例としては、ジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、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、9−フルオレニルアクリレート、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、ジビニルベンゼンなどを挙げることができる。
More preferred are vinyl group, acryloyl group, and methacryloyl group from the viewpoint of easy curing of the energy curable resin 3 and the degree of freedom in selecting a compound.
Specific examples include dimethylol tricyclodecane dimethacrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, bisphenol A di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 9-fluorenyl acrylate, 9,9-bis. [4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, divinylbenzene and the like can be mentioned.
エネルギー硬化型樹脂3の全体に占める単官能化合物(B)と、多官能化合物(C)との合計質量は、エネルギー硬化型樹脂3にポリマー(E)を含まない場合は、70質量%以上95質量%以下である。また、ポリマー(E)を含む場合は、50質量%以上80質量%以下である。 The total mass of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) in the entire energy curable resin 3 is 70% by mass or more when the polymer (E) is not included in the energy curable resin 3. It is below mass%. Moreover, when a polymer (E) is included, it is 50 to 80 mass%.
また、単官能化合物(B)と多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)は、0.5以上100以下である。この質量比(B)/(C)によって、エネルギー硬化型樹脂3の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。 Moreover, mass ratio (B) / (C) of a monofunctional compound (B) and a polyfunctional compound (C) is 0.5 or more and 100 or less. By this mass ratio (B) / (C), the rate of the polymerization reaction of the energy curable resin 3 can be adjusted, and the degree of cure, strength, and heat resistance of the resulting cured product can be changed.
エネルギー硬化型樹脂3としては、適当な硬化度、強度、耐熱性、耐久性を有する必要がある。この場合、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。また、温湿度の変化により、光学面の形状や第1の光学基材1及び第2の光学基材2の位置精度を保てなくなるおそれがある。
The energy curable resin 3 needs to have an appropriate degree of curing, strength, heat resistance, and durability. In this case, if the degree of curing and heat resistance are too low, the strength cannot be obtained because it is in a soft state. Moreover, there is a possibility that the position accuracy of the shape of the optical surface and the first
さらに、エネルギー硬化型樹脂3の硬化度が必要以上に高すぎると、応力がたまりやすい。さらに、温湿度変化により、第1の光学基材1及び第2の光学基材2が割れたり、光学面が変形するなど耐久性が良くない等の問題が生じる。
Furthermore, if the degree of cure of the energy curable resin 3 is too high than necessary, stress tends to accumulate. Furthermore, problems such as poor durability, such as cracking of the first
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単官能化合物及び多官能化合物を適当に配合することが有効な手段である。この場合、単官能化合物(B)と多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)は重要な指標である。 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 appropriately mix monofunctional compounds and polyfunctional compounds having different numbers of polymerizable functional groups. In this case, the mass ratio (B) / (C) between the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) is an important index.
1分子中に、1個の重合性官能基を有する単官能化合物(B)は、その硬化生成物の高分子鎖は2次元構造を有している。この単官能化合物(B)は、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。 In the monofunctional compound (B) having one polymerizable functional group in one molecule, the polymer chain of the cured product has a two-dimensional structure. This monofunctional compound (B) reduces the degree of cure, strength, and heat resistance of the cured product, but has the effect of reducing stress due to curing and enhancing durability.
一方、1分子中に2個以上の重合性官能基を有する多官能化合物(C)は、その硬化生成物の高分子鎖は3次元構造を有している。この多官能化合物(C)は、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。 On the other hand, in the polyfunctional compound (C) having two or more polymerizable functional groups in one molecule, the polymer chain of the cured product has a three-dimensional structure. This polyfunctional compound (C) has the effect of increasing the degree of cure, strength, and heat resistance of the cured product, and deformation due to temperature change is also reduced.
エネルギー硬化型樹脂3として、単官能化合物(B)と多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)が0.5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。また、単官能化合物(B)と多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)が100より大きい場合は、硬化度や強度、耐熱性が低くなる。 When the mass ratio (B) / (C) of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) is less than 0.5 as the energy curable resin 3, the stress due to curing becomes too high, Durability due to humidity changes may deteriorate. Moreover, when mass ratio (B) / (C) of a monofunctional compound (B) and a polyfunctional compound (C) is larger than 100, a hardening degree, intensity | strength, and heat resistance become low.
エネルギー硬化型樹脂3に用いる重合開始剤(D)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。
この光重合開始剤は、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。また、光重合開始剤は、硬化条件の調整がしやすく、硬化収縮にともなう第1の光学基材1及び第2の光学基材2の光学面の変形を極力小さくすることが可能になる。また、他の光学部材との複合型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。
The polymerization initiator (D) used for the energy curable resin 3 can be either a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator, but is preferably a photopolymerization initiator.
This photopolymerization initiator does not require a time-consuming process such as heating, and can be efficiently cured. In addition, the photopolymerization initiator can easily adjust the curing conditions, and the deformation of the optical surfaces of the first
さらに、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、ベンゾフェノン及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、ベンジル及びベンジル誘導体、ベンゾイン及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、チオキサントン及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。 Furthermore, photopolymerization initiators specifically include 4-dimethylaminobenzoic acid, 4-dimethylaminobenzoic acid ester, alkoxyacetophenone, benzyldimethyl ketal, benzophenone and benzophenone derivatives, alkyl benzoylbenzoate, bis (4-dialkyl). Aminophenyl) 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-trimethylbenzoyl And diphenylphosphine oxide.
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。
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、十分な硬化性及び硬化物の透明性が得られるので特に好ましい。
These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
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.
エネルギー硬化型樹脂3の全体に占める重合開始剤(D)の含有量は、0.05質量%以上5質量%以下が好ましい。若しも、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。また、5質量%を超えると硬化物の透明性が低下してしまう。 The content of the polymerization initiator (D) in the entire energy curable resin 3 is preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less. Even 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. Moreover, when it exceeds 5 mass%, transparency of hardened | cured material will fall.
エネルギー硬化型樹脂3に用いるポリマー(E)は、単官能化合物(B)及び多官能化合物(C)に溶解するポリマーで各種モノマーの重合物である。
ポリマー(E)の具体例としては、単官能化合物(B)と多官能化合物(C)の少なくとも一方と同様のモノマーが重合した重合体、あるいは共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどがあげられる。
The polymer (E) used for the energy curable resin 3 is a polymer that dissolves in the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C), and is a polymer of various monomers.
Specific examples of the polymer (E) include a polymer obtained by polymerizing the same monomer as at least one of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C), a copolymer, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, and the like. can give.
ポリマー(E)は、組成物の硬化収縮を小さくするため添加する成分である。ポリマー(E)の種類及び分子量は、エネルギー硬化型樹脂3に求められる光学特性(屈折率やアッベ数など)、加工性(粘度や硬化条件など)、耐久性(強度、耐光性、耐環境など)に応じて適宜選択することができる。 The polymer (E) is a component added to reduce the curing shrinkage of the composition. The type and molecular weight of the polymer (E) are optical characteristics (refractive index, Abbe number, etc.) required for the energy curable resin 3, processability (viscosity, curing conditions, etc.), durability (strength, light resistance, environment resistance, etc.) ) Can be selected as appropriate.
エネルギー硬化型樹脂3の全体に占めるポリマー(E)の含有量は、5質量%以上30質量%以下が好ましい。若しも、ポリマー(E)の含有量が5質量%より小さいと、添加した効果が小さく硬化収縮率を十分に小さくできない。また、ポリマー(E)の含有量が30質量%より多いと、高粘度になりすぎ加工性が低下したり密着性が低下したりする。 The content of the polymer (E) in the entire energy curable resin 3 is preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less. If the content of the polymer (E) is less than 5% by mass, the effect of addition is small and the curing shrinkage rate cannot be sufficiently reduced. Moreover, when there is more content of a polymer (E) than 30 mass%, it will become high viscosity too much and workability will fall or adhesiveness will fall.
次に、表1を参照しながら、エネルギー硬化型樹脂3の組成物の調整について説明する。
(エネルギー硬化型樹脂3の組成物の調整)
表1は、エネルギー硬化型樹脂3の組成物の構成を示している。
Next, adjustment of the composition of the energy curable resin 3 will be described with reference to Table 1.
(Adjustment of composition of energy curable resin 3)
Table 1 shows the composition of the energy curable resin 3 composition.
無機粒子(A)として、平均粒径15nmの五酸化ニオブの微粒子を、単官能化合物(B)としてイソボニルメタクリレートと9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンを、多官能化合物(C)としてジメチロールトリシクロデカンジアクリレートを、重合開始剤(D)として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンを用いた。表1には、各成分の配合比率が示されている。
As inorganic particles (A), fine particles of niobium pentoxide having an average particle diameter of 15 nm, isobornyl methacrylate and 9,9-bis [4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene as monofunctional compounds (B), Dimethylol tricyclodecane diacrylate was used as the polyfunctional compound (C), and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one was used as the polymerization initiator (D). Table 1 shows the blending ratio of each component.
単官能化合物(B)、多官能化合物(C)及び重合開始剤(D)を混合した後、五酸化ニオブの微粒子とともに湿式ビーズミルに投入し、約60℃に温度を保った状態でビーズ径0.03mmのビーズを用いて2時間全成分を均一混合しエネルギー硬化型樹脂の組成物を得た。
(エネルギー硬化型樹脂3の測定試料の作製)
組成物を、直径20mmで厚さ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時間加熱し硬化させ測定試料とした。
After the monofunctional compound (B), polyfunctional compound (C) and polymerization initiator (D) are mixed, the mixture is put into a wet bead mill together with niobium pentoxide fine particles, and the bead diameter is 0 while maintaining the temperature at about 60 ° C. All components were uniformly mixed for 2 hours using 0.03 mm beads to obtain an energy curable resin composition.
(Preparation of measurement sample of energy curable resin 3)
The 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 and cured at 80 ° C. for 1 hour to obtain a measurement sample.
得られた測定試料について、屈折率nd、アッベ数νd、硬化収縮率を以下の方法により求めた。
その結果を表1に示している。
(1)屈折率の測定
組成物のフラウンホーファーのd線(589.2nm)、C線(656.3nm)、F線(486.1nm)、g線における屈折率を精密屈折率計KPR−200(島津デバイス製造)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
測定して得られたフラウンホーファーの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、以下の式から計算した。
About the obtained measurement sample, refractive index nd, Abbe number νd, and curing shrinkage were determined by the following methods.
The results are shown in Table 1.
(1) Measurement of refractive index The refractive index of Fraunhofer's d-line (589.2 nm), C-line (656.3 nm), F-line (486.1 nm), and g-line of the composition is a precision refractometer KPR-200. It was measured using (Shimadzu Device Manufacturing). The measurement environment was 20 ° C. and 60% RH.
(2) Calculation of Abbe number νd When the refractive indexes of the Fraunhofer d-line, C-line, F-line, and g-line obtained by measurement are nd, nC, nF, and ng, respectively, the Abbe number νd is Calculated from the following formula.
νd=(nd−1)/(nF−nC)
(3)硬化収縮率
硬化収縮率は、JIS K6901に準じて求めた。
νd = (nd−1) / (nF−nC)
(3) Curing shrinkage The curing shrinkage was determined according to JIS K6901.
エネルギー硬化型樹脂の硬化前の組成物の密度(d1)は、JIS K2249に準じて、比重瓶を用いて求めた。
比重瓶の容量V ml、組成物の重量G gとすると、硬化前の組成物の密度(d1)は、下記式により求めた。
The density (d1) of the composition before curing of the energy curable resin was determined using a specific gravity bottle according to JIS K2249.
Assuming that the capacity V ml of the specific gravity bottle and the weight G g of the composition, the density (d1) of the composition before curing was obtained by the following formula.
硬化前の組成物の密度(d1)= 容量V/重量G
硬化後の組成物の密度(b)は、空気中と水中での浮力の差から求めた。空気中の質量m1 g、水中での質量m2 g 水の密度を(dH2O=0.998)とすると硬化後の組成物の密度(d2)は、下記式により求めた。
Density of composition before curing (d1) = capacity V / weight G
The density (b) of the composition after curing was determined from the difference in buoyancy between air and water. Mass m1 g in the air, mass m2 g in the water If the density of water is (d H2O = 0.998), the density (d2) of the composition after curing was determined by the following formula.
硬化後の組成物の密度(d2)=m1・dH2O /(m1−m2)
そして、下記式により硬化収縮率(%)を求めた。
硬化収縮率率(%)=(d2−d1)/d2×100
(エネルギー硬化型樹脂の組成物の調整)
表1に示した処方実施例2及び処方実施例5のものを、処方実施例1と同様の方法にて混合して、エネルギー硬化型樹脂の組成物を得た。
(エネルギー硬化型樹脂の測定試料の作製)
処方実施例1と同様の試料を作製し、同様の評価を実施した。
Density of composition after curing (d2) = m1 · dH2O / (m1−m2)
And hardening shrinkage rate (%) was calculated | required by the following formula.
Curing shrinkage rate (%) = (d2−d1) / d2 × 100
(Adjustment of energy curable resin composition)
Formulation Example 2 and Formulation Example 5 shown in Table 1 were mixed in the same manner as Formulation Example 1 to obtain an energy curable resin composition.
(Preparation of energy curable resin measurement sample)
Samples similar to those in Formulation Example 1 were prepared and subjected to the same evaluation.
その結果を表1に記載した。
次に、本実施の形態の複合型光学素子について具体的に説明する。
The results are shown in Table 1.
Next, the composite optical element of this embodiment will be specifically described.
図1及び図2は、実施例1の複合型光学素子10の製造工程を示している。
なお、本実施例の複合型光学素子10は、前述した発明の概要で説明したものと基本的に同一であり、一部重複して説明する。
1 and 2 show the manufacturing process of the composite
The composite
図1は、貼り合わせる2つの光学基材1、2の断面図であり、図2は、2つの光学基材1、2をエネルギー硬化型樹脂3を用いて貼り合わせた3層構造の複合型光学素子10の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of two
図1に示すように、第1の光学基材1は両凹レンズ形状をなしている。また、第2の光学基材2はメニスカスレンズ形状をなしている。
第1の光学基材1はアクリル樹脂からなっている。この第1の光学基材1は、光学面41と光学面51とを有している。また、第2の光学基材2はポリカーボネートからなっている。この第2の光学基材2は、光学面42と光学面52とを有している。
As shown in FIG. 1, the first
The first
さらに、第1と第2の光学基材1、2の両方の光学有効径D1の外周部には、互いの位置を決めるための嵌合部1a、2aが夫々の外周側の全周に形成されている。
すなわち、第1の光学基材1は、凹状の光学面41の外周部に光軸O−Oと直交する平面61を有している。さらに、その外周部に、平面61よりも基材本体側から突出する凸状の嵌合部1aを有している。
Further, the outer peripheral portions of the optical effective diameters D 1 of both the first and second
That is, the first
また、第2の光学基材2は、凸状の光学面42の外周部に光軸O−Oと直交する平面62を有している。この平面62は、第1の光学基材1の平面61に対応して形成されている。さらに、平面62の外周部に、平面62から基材本体側に段差状に退避する嵌合部2aを有している。この嵌合部2aは、第1の光学基材1の嵌合部1aに対応して形成されている。
The second
次に、本実施例の複合型光学素子10の製造方法を説明する。
図1に示すように、第1の光学基材1に対し第2の光学基材2を上方に離間させる。
この状態で、第1の光学基材1の光学面41上に、表1の「処方実施例1」のエネルギー硬化型樹脂3を所要量吐出する。次に、吐出したエネルギー硬化型樹脂3の上方から第2の光学基材2を下降接近させる。
Next, a method for manufacturing the composite
As shown in FIG. 1, the second
In this state, the first upper optical surface 4 1 of the
そして、図2に示すように、第1の光学基材1と第2の光学基材2の夫々に形成された嵌合部1a、2aが互いに嵌合するまで、第2の光学基材2の下降接近を続ける。こうして、エネルギー硬化型樹脂3を所定の形状に展延させる。
Then, as shown in FIG. 2, the second
エネルギー硬化型樹脂3の展延にともない、余分のエネルギー硬化型樹脂3が光学有効径D1の外周部に形成された滞留部9に滞留される。これは、エネルギー硬化型樹脂3の吐出量や吐出位置にばらつきが生じるためである。こうして、滞留部9により、エネルギー硬化型樹脂3が外部に漏れ出るのが防止される。 With the spread of the energy curable resin 3, extra energy curable resin 3 is retained in the retaining part 9 formed on the outer periphery of the optical effective diameter D 1. This is because variations occur in the discharge amount and discharge position of the energy curable resin 3. Thus, the staying part 9 prevents the energy curable resin 3 from leaking outside.
また、この嵌合部1a、2aの嵌合によって、第1の光学基材1と第2の光学基材2の光軸O−Oが一致し、両者の位置合わせが完了する。
第1の光学基材1と第2の光学基材2を嵌合させた後、エネルギー硬化型樹脂3を所定の硬化条件にて硬化させる。
Moreover, the optical axis OO of the 1st
After fitting the first
本実施例では、エネルギー硬化型樹脂3として紫外線硬化型樹脂を用いた。このエネルギー硬化型樹脂3に、波長405nmにおける紫外線を照度100mW/cm2で100秒間照射して硬化させた。 In this example, an ultraviolet curable resin was used as the energy curable resin 3. The energy curable resin 3 was cured by irradiating ultraviolet rays at a wavelength of 405 nm with an illuminance of 100 mW / cm 2 for 100 seconds.
こうして、所望の形状を有する複合型光学素子10を得た。
一般に、エネルギー硬化型樹脂3は、硬化に伴い硬化収縮し外周部には硬化収縮率に応じたヒケ3aが形成される。
Thus, a composite
Generally, the energy curable resin 3 cures and shrinks as it cures, and sink
ここで、本実施例では、エネルギー硬化型樹脂3の硬化収縮率が十分に低いものを用いた。すなわち、本実施例では、前述したように、硬化収縮率が1%以上8%以下であるエネルギー硬化型樹脂3を用いた。このため、第1の光学基材1及び第2の光学基材2の光学面41,42は、品質に影響するほど大きくは変形しなかった。
Here, in this example, the energy curable resin 3 having a sufficiently low curing shrinkage was used. That is, in this example, as described above, the energy curable resin 3 having a curing shrinkage rate of 1% or more and 8% or less was used. For this reason, the optical surfaces 4 1 and 4 2 of the first
なお、本実施例では、第1の光学基材1と第2の光学基材2の2つの光学基材を積層した場合について説明したが、これに限らない。例えば、3つ以上の光学基材を積層する場合にも適用することができる。この点は、後述する実施例2及び実施例3においても同様である。
In addition, although the present Example demonstrated the case where two optical base materials, the 1st
本実施例によれば、エネルギー硬化型樹脂3として硬化収縮率が十分に低いものを用いるとともに、硬化に伴い滞留部9に滞留したエネルギー硬化型樹脂3が変形することで、第1及び第2の光学基材1、2とエネルギー硬化型樹脂3との界面の光学面41,42の変形を小さく抑制することができた。
According to the present embodiment, the energy curable resin 3 having a sufficiently low curing shrinkage rate is used, and the energy curable resin 3 staying in the staying portion 9 is deformed as the resin is cured. The deformation of the optical surfaces 4 1 and 4 2 at the interface between the
図3及び図4は、実施例2の複合型光学素子20の製造工程を示している。
図3は、貼り合わせる2つの光学基材11、12の断面図であり、図4は、2つの光学基材11、12をエネルギー硬化型樹脂13を用いて貼り合わせた3層構造の複合型光学素子20の断面図である。
3 and 4 show a manufacturing process of the composite
FIG. 3 is a cross-sectional view of the two
図3に示すように、第1の光学基材11は両凹レンズ形状をなしている。また、第2の光学基材12はメニスカスレンズ形状をなしている。
第1の光学基材11はアクリル樹脂からなっている。この第1の光学基材11は、光学面141と光学面151とを有している。また、第2の光学基材12はポリカーボネートからなっている。この第2の光学基材12は、光学面142と光学面152とを有している。
As shown in FIG. 3, the first
The first
さらに、第1と第2の光学基材11、12の両方の光学有効径D2の外周部には、互いの位置を決めるための嵌合部11a、12aが夫々の外周側の全周に形成されている。
すなわち、第1の光学基材11は、凹状の光学面141の外周部に光軸O−Oと直交する平面161を有している。また、その平面161の外周部には、溝18が形成されている。この溝18は、平面161よりも基材本体側に退避するように形成されている。
Further, the outer peripheral portion of both of the optical effective diameter D 2 of the first and second
That is, the first
さらに、その溝18の外周部には、嵌合部11aが形成されている。この嵌合部11aは、平面161よりも基材本体側から突出するように凸状に形成されている。
また、第2の光学基材12は、凸状の光学面142の外周部に光軸O−Oと直交する平面162を有している。この平面162は、第1の光学基材11の平面161及び溝18に対応して形成されている。
Further, a
The second
さらに、その外周部には、嵌合部12aが形成されている。この嵌合部12aは、平面162から基材本体側に退避する段差状に形成されている。この嵌合部12aは、第1の光学基材11の嵌合部11aに対応して形成されている。
Furthermore, the
なお、実施例1と同様に、第1の光学基材11としてアクリル樹脂を用い、第2の光学基材12としてポリカーボネートを用いた。
次に、本実施例の複合型光学素子20の製造方法を説明する。
As in Example 1, acrylic resin was used as the first
Next, a method for manufacturing the composite
図3に示すように、第1の光学基材11に対し第2の光学基材12を上方に離間させる。この状態で、第1の光学基材11の光学面141上に、表1の「処方実施例3」の組成物からなるエネルギー硬化型樹脂13を所要量吐出する。次に、吐出したエネルギー硬化型樹脂13の上から第2の光学基材12を下降接近させる。
As shown in FIG. 3, the second
そして、図4に示すように、第1の光学基材11と第2の光学基材12の夫々に形成された嵌合部11a、12aが互いに嵌合するまで、第2の光学基材12の下降接近を続ける。こうして、エネルギー硬化型樹脂13を所定の形状に展延させる。
And as shown in FIG. 4, until the
エネルギー硬化型樹脂13の展延に伴い、余分なエネルギー硬化型樹脂13が光学有効径D2の外周部に形成された滞留部19に滞留される。こうして、滞留部19により、エネルギー硬化型樹脂13が外部に漏れるのが防止される。
With the spread of the energy
なお、本実施例では、滞留部19は、第1の光学基材11の溝18によって第1の実施の形態の滞留部9よりも大きく形成されている。
また、この嵌合部11a、12aの嵌合によって、第1の光学基材11と第2の光学基材12の光軸O−Oが一致し、両者の位置合わせが完了する。
In the present embodiment, the staying
Further, by fitting the
第1の光学基材11と第2の光学基材12を嵌合させた後、エネルギー硬化型樹脂13を所定の硬化条件にて硬化させる。
本実施例では、波長405nmにおける紫外線を照度100mW/cm2で100秒間照射してエネルギー硬化型樹脂13を硬化させた。
After fitting the first
In this example, the energy
エネルギー硬化型樹脂13は、硬化に伴い硬化収縮して外周部には硬化収縮率に応じたヒケ13aが形成される。しかし、エネルギー硬化型樹脂13の硬化収縮率は十分に低い。しかも、硬化に伴い滞留部19に滞留したエネルギー硬化型樹脂13が変形してくれる。このため、第1及び第2の光学基材11、12の光学面141,142には応力が生じない。
The energy
こうして、図4のような所望の形状を有する複合型光学素子20を得た。
本実施例によれば、硬化収縮率の低いエネルギー硬化型樹脂13を用いるとともに、滞留部19に滞留したエネルギー硬化型樹脂13が変形することで、第1及び第2の光学基材11、12とエネルギー硬化型樹脂13との界面の光学面141,142の変形は、実施例1よりも小さくすることができた。
Thus, a composite
According to the present embodiment, the energy
図5及び図6は、実施例3の複合型光学素子30の製造工程を示している。
図5は、貼り合わせる2つの光学基材21、22の断面図であり、図6は、2つの光学基材21、22をエネルギー硬化型樹脂23を用いて貼り合わせた3層構造の複合型光学素子30の断面図である。
5 and 6 show the manufacturing process of the composite
FIG. 5 is a cross-sectional view of the two
図5に示すように、第1の光学基材21はメニスカスレンズ形状をなしている。また、第2の光学基材22は両凸レンズ形状をなしている。
第1の光学基材21は、ゼオネックスE48R(日本ゼオン)からなっている。この第1の光学基材21は、光学面241と光学面251とを有している。
As shown in FIG. 5, the first
The first
また、第2の光学基材22は、光学ガラスS−LAH59(オハラ)からなっている。この第2の光学基材22は、光学面242と光学面252とを有している。
さらに、第1と第2の光学基材21、22の両方の光学有効径D3の外周部には、互いの位置を決めるための嵌合部21a、22aが夫々の外周側の全周に形成されている。
Moreover, the 2nd
Further, the outer peripheral portion of both of the optical effective diameter D 3 of the first and second
すなわち、第1の光学基材21は、凹状の光学面241の外周部に光軸O−Oと直交する平面261を有している。また、その平面261の外周部に、平面261から基材本体側に退避する溝28が形成されている。さらに、その溝28の外周部に、平面261よりも基材本体側から突出する凸状の嵌合部21aが形成されている。
That is, the first
また、第2の光学基材22は、凸状の光学面242の外周部に光軸O−Oと直交する平面状の嵌合部22aを有している。この嵌合部22aは、第1の光学基材21の嵌合部21a等に対応して形成されている。
The second
次に、本実施例の複合型光学素子30の製造方法を説明する。
図5に示すように、第1の光学基材21に対し第2の光学基材22を上方に離間させる。この状態で、第2の光学基材21の光学面241上に、表1の「処方実施例5」の組成物からなるエネルギー硬化型樹脂23を所要量吐出する。次に、吐出したエネルギー硬化型樹脂23の上方から第2の光学基材22を下降接近させる。
Next, a method for manufacturing the composite
As shown in FIG. 5, the second
そして、図6に示すように、第1の光学基材21と第2の光学基材22の夫々に形成された嵌合部21a、22aが互いに嵌合するまで、第2の光学基材22の下降接近を続ける。こうして、エネルギー硬化型樹脂23を所定の形状に展延させる。
Then, as shown in FIG. 6, the second
エネルギー硬化型樹脂23の展延に伴い、余分なエネルギー硬化型樹脂23が学有効径D3の外周部に形成された滞留部29に滞留される。こうして、滞留部29により、余分なエネルギー硬化型樹脂23が外部に漏れるのが防止される。
Along with the spreading of the energy
まお、この滞留部29は、第1の光学基材21の溝28によって第1の実施の形態の滞留部9よりも大きく形成されている。
また、この嵌合部21a、22aの嵌合によって、第1の光学基材21と第2の光学基材22の光軸O−Oが一致し、両者の位置決めが行われる。
The
Moreover, the optical axes OO of the 1st
この後、波長405nmにおける紫外線を照度100mW/cm2で100秒間照射してエネルギー硬化型樹脂23を硬化させる。
エネルギー硬化型樹脂23は、硬化に伴い硬化収縮するがその硬化収縮率は十分に低い。しかも、硬化に伴い滞留部29に滞留したエネルギー硬化型樹脂23が変形してくれる。このため、第1及び第2の光学基材21、22の光学面241,242には応力が生じない。
Thereafter, the energy
The energy
こうして、図6のような所望の形状を有する複合型光学素子30を得た。
本実施例によれば、硬化収縮率の低いエネルギー硬化型樹脂23を用いるとともに、滞留部29に滞留したエネルギー硬化型樹脂23が変形することで、第1の光学基材21及び第2の光学基材22とエネルギー硬化型樹脂23との界面の光学面241,242の変形を小さく抑制することができた。
Thus, a composite
According to the present embodiment, the energy
1 第1の光学基材
1a 嵌合部
2 第2の光学基材
2a 嵌合部
3 エネルギー硬化型樹脂
3a ヒケ
41 光学面
42 光学面
51 光学面
52 光学面
61 平面
62 平面
9 滞留部
10 複合型光学素子
11 第1の光学基材
11a 嵌合部
12 第2の光学基材
12a 嵌合部
13 エネルギー硬化型樹脂
13a ヒケ
141 光学面
142 光学面
151 光学面
152 光学面
161 平面
162 平面
18 溝
19 滞留部
20 複合型光学素子
21 第1の光学基材
21a 嵌合部
22 第2の光学基材
22a 嵌合部
23 エネルギー硬化型樹脂
241 光学面
242 光学面
251 光学面
252 光学面
261 平面
28 溝
29 滞留部
30 複合型光学素子
D1 光学有効径
D2 光学有効径
D3 光学有効径
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記嵌合部が前記少なくとも2つの光学基材の夫々の周囲に形成され、前記エネルギー硬化型樹脂の硬化収縮率が1%以上8%以下である
ことを特徴とする複合型光学素子。 In a composite optical element in which at least two optical base materials having positioning fitting portions on the outer periphery of the optical effective diameter are laminated using an energy curable resin,
The composite optical element, wherein the fitting portion is formed around each of the at least two optical base materials, and the curing shrinkage rate of the energy curable resin is 1% or more and 8% or less.
前記嵌合部の内周部でかつ光学有効径の外周部に、前記エネルギー硬化型樹脂の滞留部を有する
ことを特徴とする複合型光学素子。 The composite optical element according to claim 1,
The composite-type optical element characterized by having a staying part of the energy curable resin on the inner peripheral part of the fitting part and on the outer peripheral part of the optical effective diameter.
前記エネルギー硬化型樹脂は、平均粒子径1nm以上20nm以下である無機粒子(A)が5質量%以上30質量%以下と、分子内に重合性官能基を1個有する単官能化合物(B)と、分子内に重合性官能基を2個以上有する多官能化合物(C)と、重合開始剤(D)が0.05質量%以上5質量%以下からなり、前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との合計質量((B)+(C))が70質量%以上95質量%以下であり、かつ前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)が0.5以上100以下である組成物の硬化物である
ことを特徴とする複合型光学素子。 The composite optical element according to claim 1 or 2,
The energy curable resin comprises 5% by mass to 30% by mass of inorganic particles (A) having an average particle diameter of 1 nm or more and 20 nm or less, a monofunctional compound (B) having one polymerizable functional group in the molecule, and The polyfunctional compound (C) having two or more polymerizable functional groups in the molecule and the polymerization initiator (D) are 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, and the monofunctional compound (B) and the above The total mass ((B) + (C)) with the polyfunctional compound (C) is 70% by mass or more and 95% by mass or less, and the mass of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C). A composite optical element, characterized in that it is a cured product of a composition having a ratio (B) / (C) of 0.5 or more and 100 or less.
前記エネルギー硬化型樹脂は、平均粒子径1nm以上20nm以下である無機粒子(A)が5質量%以上30質量%以下と、分子内に重合性官能基を1個有する単官能化合物(B)と、分子内に重合性官能基を2個以上有する多官能化合物(C)と、重合開始剤(D)が0.05質量%以上5質量%以下と、単官能化合物(B)及び多官能化合物(C)に溶解可能なポリマー(E)が5質量%以上30質量%以下からなり、前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との合計質量((B)+(C))が50質量%以上80質量%以下であり、かつ前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)との質量比(B)/(C)が0.5以上100以下である組成物の硬化物である
ことを特徴とする複合型光学素子。 The composite optical element according to claim 1 or 2,
The energy curable resin comprises 5% by mass to 30% by mass of inorganic particles (A) having an average particle diameter of 1 nm or more and 20 nm or less, a monofunctional compound (B) having one polymerizable functional group in the molecule, and A polyfunctional compound (C) having two or more polymerizable functional groups in the molecule, a polymerization initiator (D) of 0.05% by mass to 5% by mass, a monofunctional compound (B) and a polyfunctional compound The polymer (E) that can be dissolved in (C) comprises 5% by mass or more and 30% by mass or less, and the total mass ((B) + (C) of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C). ) Is 50 mass% or more and 80 mass% or less, and the mass ratio (B) / (C) of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) is 0.5 or more and 100 or less. A composite optical element, which is a cured product of a product.
前記単官能化合物(B)と前記多官能化合物(C)の少なくとも一方は、芳香環、縮合多環及び脂環から選ばれる少なくとも1つの環状構造を有している
ことを特徴とする複合型光学素子。
The composite optical element according to claim 3 or 4,
At least one of the monofunctional compound (B) and the polyfunctional compound (C) has at least one cyclic structure selected from an aromatic ring, a condensed polycyclic ring and an alicyclic ring. element.
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