JP4681073B2

JP4681073B2 - 光学レンズ

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Publication number: JP4681073B2
Application number: JP2009548119A
Authority: JP
Inventors: 誠中林
Original assignee: Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: WO2009084690A1; JPWO2009084690A1; JP2011090341A; US8854733B2; US20100271703A1; CN101910872A

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、キセノンランプや青紫レーザーを光源とする光の集光等に好適に用いることができる樹脂製の光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
透明樹脂を用いた光学レンズは、無機ガラスからなる光学レンズと比べて、軽量であり、破損しにくく、又成形が容易であるとの特徴を有するので、各種の光学機器に広く用いられている。光学レンズの成形に用いられる透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂が知られている。
【０００３】
しかし、これらの成形体は、耐光性や耐熱性が不十分であり光照射により変色する、老化する等の問題がある。又ポリメチルメタクリレートやポリカーボネートから得られる成形体は引っ掻き抵抗性が低く、その光学レンズは表面硬度が不十分であり、表面保護層が必要であるとの問題がある。
【０００４】
光学レンズを形成するための透明樹脂としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示されている透明ポリアミドも考えられる。そして、特許文献４には、高い表面硬度を有する光学レンズとして、ａ）炭素数が６から２４の少なくとも１種の環状脂肪族ジアミン、これとほぼ等モルの割合のｂ）炭素数が８から１６の少なくとも１種の芳香族ジカルボン酸、及びｃ）さらに２０モル％までのポリアミド形成性モノマー類から構成される無色、透明の共重合ポリアミド類から作られる無被覆レンズが提案されている。
【特許文献１】
特開昭６２−１２１７２６号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１７０４１８号公報
【特許文献３】
特開２００４−２５６８１２号公報
【特許文献４】
特開平９−１３７０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの透明ポリアミドを用いた光学レンズは、耐熱性にすぐれ、紫外線抵抗性には優れるものがあるものの、キセノンランプや青紫レーザー（４０５ｎｍ）を光源とし、光の照射量が高い場合、変色、変形、老化等を生じるとの問題がある。ここで、キセノンランプとは、キセノンガスを封入したガラス管の中に電圧をかけて放電させることによって光を得るランプで、消費電力が低く、長寿命であると言われている。また、可視光域の分光分布が太陽光のそれに近く、かつ始動から光束が安定するまでにほとんど時間を要しないとの特徴も有するので、所謂ストロボ等の発光装置の光源等として、広く利用されている。
【０００６】
本発明の第一の課題は、このようなキセノンランプや青紫レーザーを光源とする発光装置等に用いても、光の照射による変色、変形、老化等を生じることが少ない樹脂製の光学レンズを提供することにある。
【０００７】
光学レンズをホルダー等に組込んだ光学製品は、その出荷の際に、通常、エタノール等の有機溶媒による表面洗浄が行われる。特にフレネルレンズと呼ばれている非球面レンズ等の特殊なレンズの製造では、その最終工程で有機溶媒による洗浄が行われる。しかし、透明ポリアミドを用いた光学レンズは、この洗浄に使用される有機溶媒により、その表面が白化するとの問題もある。
【０００８】
本発明の第二の課題は、前記の樹脂製の光学レンズであって、さらに、有機溶媒による表面洗浄が行われても、表面の白化等の劣化が生じにくい光学レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意研究の結果、透明ポリアミド及び安定剤を含有する成形材料の透明樹脂成形体よりレンズを形成することにより、キセノンランプ等を光源に用いた場合でも、光の照射による変色、変形、老化等を生じることが少ない光学レンズが得られることを見出した。
【００１０】
又、本発明者は、光学レンズの表面に、無機化合物によりなる透明なコーティング膜を形成することにより、有機溶媒による表面洗浄が行われても、表面の白化等の劣化が生じにくい光学レンズが得られることを見出した。本発明は、この研究結果に基づき完成されたものである。
（００１１）
請求項１の発明は、透明ポリアミド及び安定剤を含有する成形材料の成形体よりなる光学レンズであって、前記成形体の、厚さを２ｍｍとしたときの全光線透過率が６０％以上であり、かつ、８０℃に保った前記成形体に、キセノンランプを用いて、光量１０００Ｗ／ｍ^２の光線を５００時間照射した後の前記全光線透過率が５０％以上であり、前記安定剤の配合割合が、前記透明ポリアミド１００重量部に対し、０．０１〜５重量部であることを特徴とする光学レンズである。
（００１２）
透明ポリアミドは、非晶性でかつガラス転位点の高いポリアミドであり、例えばジアミンとジカルボン酸とを縮合して得ることができる。
（００１３）
ここで用いられるジアミンとしては、
６〜１４個のＣ原子を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状の脂肪族ジアミン、例えば１，６−ヘキサメチレンジアミン、２−メチル−１，５−ジアミノペンタン、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、１，９−ノナメチレンジアミン、１，１０−デカメチレンジアミン、１，１２−デカメチレンジアミン；
６〜２２個のＣ原子を有する環状脂肪族ジアミン、例えば４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４′−ジアミノジシクロヘキシルプロパン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ビス（アミノメチル）−シクロヘキサン、２，６−ビス（アミノメチル）−ノルボルナン、又は３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミン；
８〜２２個のＣ原子を有する芳香脂肪族ジアミン、例えばｍ−キシリレンジアミン、又はｐ−キシリレンジアミン又はビス（４−アミノフェニル）プロパン等、を挙げることができる。
（００１４）
又、ジカルボン酸としては、
６〜２２個のＣ原子を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状の脂肪族ジカルボン酸、例えばアジピン酸、２，２，４−トリメチルアジピン酸、２，４，４−トリメチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、又は１，１２−ドデカン二酸；
６〜２２個のＣ原子を有する環状脂肪族ジカルボン酸、例えばシクロヘキサン−１，４−ジカルボン酸、４，４′−ジカルボキシルジシクロヘキシルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジカルボキシルジシクロヘキシルメタン、４，４′−ジカルボキシルジシクロヘキシルプロパン、又は１，４−ビス（カルボキシメチル）シクロヘキサン；
８〜２２個のＣ原子を有する芳香脂肪族ジカルボン酸、例えば４，４’−ジフェニルメタンジカルボン酸；
８〜２２個のＣ原子を有する芳香族ジカルボン酸、例えばイソフタル酸、トリブチルイソフタル酸、テレフタル酸、１，４−ナフタリンジカルボン酸、１，５−ナフタリンジカルボン酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸、２，７−ナフタリンジカルボン酸、ジフェン酸、又はジフェニルエーテル−４，４’−ジカルボン酸等、を挙げることができる。
【００１５】
透明ポリアミドは、又、ラクタムの開環重合やω−アミノカルボン酸の縮合等によっても得ることができる。このとき用いられる原料モノマーとしては、
６〜１２個のＣ原子を有するラクタムもしくは相応するω−アミノカルボン酸、ε−カプロラクタム、ε−アミノカプロン酸、カプリルラクタム、ω−アミノカプリル酸、ω−アミノウンデカン酸、ラウリンラクタム、又はω−アミノドデカン酸等、を挙げることができる。
【００１６】
透明ポリアミドとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されているような、芳香環、脂環等の環を有し、非晶性でかつガラス転位点の高いポリアミド、及び、ラクタムの開環重合やω−アミノカルボン酸の縮合により得られる炭素数が１０以上のポリアミドを、好ましく例示することができる（請求項２）。
【００１７】
芳香環、脂環等の環を有するポリアミドのより具体的な例としては、
テレフタル酸、及び２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンと２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンとの異性体混合物からなるポリアミド、
イソフタル酸及び１，６−ヘキサメチレンジアミンからなるポリアミド、
テレフタル酸／イソフタル酸、及び１，６−ヘキサメチレンジアミンからなるコポリアミド、
イソフタル酸、及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及びラウリンラクタム又はカプロラクタムからなるコポリアミド、
１，１２−ドデカンジカルボン酸又は１，１０−デカンジカルボン酸、及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、場合によってはさらにラウリンラクタム又はカプロラクタムからなる（コ）ポリアミド、
イソフタル酸、及び４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及びラウリンラクタム又はカプロラクタムからなるコポリアミド、
１，１２−ドデカン二酸、及び４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンからなるポリアミド、
テレフタル酸／イソフタル酸混合物、及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及びラウリンラクタムからなるコポリアミド、等を挙げることができる。
【００１８】
ラクタムの開環重合やω−アミノカルボン酸の縮合によって得られ炭素数が１０以上のポリアミドとしては、ナイロン１２等の商品名で市販されているポリアミド１２等を挙げることができる。
【００１９】
さらに、透明ポリアミドとしては、その合成反応（重合）を、原料モノマーとともに、後述する安定剤、架橋助剤、補強材等の存在下行って製造したものでもよい。
【００２０】
又、透明ポリアミドは、本発明の範囲内で多数の異なるポリアミドの配合物であってよい。配合物自体が透明であれば、この配合物成分に結晶性のものが含まれていてもよい。
【００２１】
上記の透明ポリアミドとしては市販品を用いることもできる。例えば、イソフタル酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン並びにラウリンラクタムからなるコポリアミドはグリルアミドＴＲ−５５（エムスケミー・ジャパン社）等の商品名で、又、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体からなるポリアミドはグリルアミドＴＲ−９０（エムスケミー・ジャパン社）等の商品名で市販されており、これらを用いることができる。その他、本発明に使用される透明ポリアミドの具体的商品例としてはトロガミドＣＸ７３２３、トロガミドＴ、トロガミドＣＸ９７０１（商品名、以上、ダイセル・デグサ社製）、グリルアミドＴＲ−１５５、グリボリーＧ２１、グリルアミドＴＲ−５５ＬＸ、グリロンＴＲ−２７（以上、エムスケミー・ジャパン社）、クリスタミドＭＳ１１００、クリスタミドＭＳ１７００（以上、アルケマ社）、シーラー３０３０Ｅ、シーラーＰＡ−Ｖ２０３１（以上、デュポン社）、イソアミドＰＡ−７０３０（以上、デュポン社）等を挙げることができる。
【００２２】
さらに又、透明ポリアミドとしては、ナイロン６等の比較的白化しやすいポリアミドに、造核剤を添加して、透明性を増加したもの等も使用することができる。造核剤とは、結晶性のポリマーに均一で微細な結晶を生成させ、剛性、熱変形温度等の機械物性を向上させるとともに、透明性を改善させるものであり、リポゾーム造核剤やパインクリスタルＫＭ１５００（荒川化学社製）との商品名で市販されている造核剤等を挙げることができる。
【００２３】
前記透明ポリアミドとしては、主分極率０．６×１０^−２３以下の化学結合のみからなるモノマーにより構成されるものが好ましい（請求項３）。モノマーの主分極率が化学結合に対する方向により異なっている場合は、そのいずれの方向についても０．６×１０^−２３以下の化学結合のみからなるものが好ましい。主分極率０．６×１０^−２３を越える化学結合を含むモノマーが、透明ポリアミドの構成モノマーに含まれると、光弾性定数が高くなり、成形や応力による複屈折が大きくなり、鮮明な像が得られにくい等の問題が生じやすくなる。
【００２４】
透明ポリアミドやポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂に安定剤を含有させた成形体よりなる光学レンズに、８０℃程度で、キセノンランプや青紫レーザーを長時間照射すると、白色の筋や黒変が発生する場合がある。しかし、上記の例示の中で、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体からなる透明ポリアミドを使用した場合は、これらの発生が小さいので好ましい。請求項４は、この好ましい態様に該当し、前記透明ポリアミドが、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学レンズを提供するものである。
【００２５】
なお、ポリアミドは極性を有するため、メッキや蒸着の密着強度が高い。従って、光学レンズに回路を形成したりする用途にも好適に用いられる。
【００２６】
本発明の光学レンズの製造に使用される成形材料は、前記の透明ポリアミドに加えて安定剤を含有することを特徴とする。ここで言う安定剤には、光や熱等による劣化を防ぐ作用を有する全ての安定剤を含み、例えば、ヒンダードフェノール等の光等による酸化を防止する作用を有する酸化防止剤等も含まれる。より具体的には、ヒンダードアミン光安定剤、紫外線吸収剤、リン系安定剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤等を挙げることができ、ヒンダードアミン光安定剤はアデカスタブＬＡ６８、ＬＡ６２（商品名、旭電化社製）等として、紫外線吸収剤はアデカスタブＬＡ３６（商品名、旭電化社製）等として、リン系安定剤はイルガフォス１６８（商品名、チバ・スペシャリティー・ケミカル社製）等として、ヒンダードフェノール系酸化防止剤はイルガノックス２４５（商品名、チバ・スペシャリティー・ケミカル社製）等として市販されているものを用いることができる。２種以上の安定剤を併用すると、安定剤としての機能が向上し、より優れた効果が得られる場合がある。
【００２７】
成形材料中への安定剤の配合割合の好ましい範囲は、安定剤の種類、併用する紫外線吸収剤や酸化防止剤の種類や量等により変動し、特に限定されない。通常、配合割合が大きい程、キセノンランプ等の照射による変色等が小さいものが得られるが、配合割合が大き過ぎると、ブルーム、曇点（ヘイズ）の悪化、透過率の低下等の問題を生じるので、通常、１種の安定剤を用いる場合は、透明ポリアミド１００重量部に対し、０．０１〜５重量部程度が好ましい。
【００２８】
本発明の光学レンズの製造に使用される成形材料には、本発明の趣旨が損なわれない範囲で、他の成分、例えば、耐候性安定剤、銅害防止剤、難燃剤、滑剤、導電剤、メッキ付与剤等を添加することができる。
【００２９】
本発明の光学レンズは、前記の成形材料を成形することにより得られる。具体的には、前記成形材料を、単軸押出機、二軸押出機、加圧ニーダー等により混練し、公知の成形方法により成形して得ることができる。混練装置は特に限定されるものではないが、特に二軸押出機が好ましく、２３０℃〜３００℃程度の混練温度、２〜１５分程度の混練時間が、一般に好ましく採用される。成形方法は特に制限されず、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法、プレス成形法、押出成形法、ブロー成形法、真空成形法等が挙げられるが、成形の容易さ及び成形の精度の観点から、射出成形法が好ましい。
【００３０】
本発明の光学レンズを形成する成形体（透明樹脂成形体）は、その成形体の厚さを２ｍｍとしたときの全光線透過率が６０％以上であることを特徴とする。ここで、全光線透過率とは、透明性を表す指標であり、その測定は、ＪＩＳＫ７３６１に規定される測定法を用いて行い、可視光線の範囲、具体的には波長４００〜８００ｎｍの範囲において、入射光量Ｔ_１と試験片を通った全光量Ｔ_２との比の百分率で示される。全光線透過率が６０％以上であることにより、本発明の光学レンズは、可視光域での透明性が高いものとなり、発光装置のレンズ等として好適に用いられる。６０％以上の全光線透過率は、成形材料を構成する組成として、前記の例示されたポリアミドを使用することにより、容易に得ることができる。
【００３１】
本発明の光学レンズを形成する成形体（透明樹脂成形体）は、８０℃に保った前記成形体に、キセノンランプを用いて、光量１０００Ｗ／ｍ^２のエネルギーの光線を５００時間照射した後の全光線透過率、即ち、前記成形体の厚さを２ｍｍとしたときの全光線透過率が５０％以上であることを特徴とする。通常、光の照射は、厚さ２ｍｍの成形体の表面から７ｍｍ離した位置に光線（キセノンランプ）を置いて行う方法が好ましい。この所定の光照射後も５０％以上の全光線透過率を有する成形体は、成形材料に、前記の安定剤を配合することにより容易に得ることができる。
【００３２】
本発明の光学レンズを形成する成形体は、２７０℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが好ましい（請求項５）。２７０℃での貯蔵弾性率を０．１ＭＰａ以上とすることにより、室温から高温まで満足する剛性が得られ、光学レンズを、鉛フリー半田を用いた半田付けや半田リフローにより実装する場合や、使用環境が高温になる場合でも熱変形の問題を生じにくく、所謂リフロー耐熱性が高いので好ましい。
【００３３】
ここで、貯蔵弾性率とは、粘弾性体に正弦的振動ひずみを与えたときの応力と、ひずみの関係を表わす複素弾性率を構成する一項（実数項）であり、粘弾性測定器（ＤＭＳ）により測定した値である。より具体的には、アイティー計測制御社製ＤＶＡ−２００による粘弾性測定器により、室温（２５℃）よりの１０℃／ｍｉｎの昇温速度にて測定される値である。
【００３４】
本発明の光学レンズを形成する成形体は、さらに補強材としてフィラーを含有することが好ましい（請求項６）。フィラーを含有することにより、容易に２７０℃での貯蔵弾性率を０．１ＭＰａ以上とすることができ、又、成形性や耐熱性が向上する。
【００３５】
フィラーとしては、成形体の透明性を損なわないためにも、その屈折率が透明ポリアミドに近い所謂透明フィラーを使用する。透明フィラーの一例として、ガラス繊維が挙げられる。添加量は、透明ポリアミド１００重量部に対して、０．１〜５０重量部が好ましく、より好ましくは１〜５０重量部である。又、充填剤の粒子径が光の波長以下であるフィラー、ヒュームドシリカ、ナノ金属フィラーやナノコンポジッドフィラーを使用することもできる。有機フィラーの例としては、バイオナノファイバー（京都大学）を挙げることもできる。
【００３６】
本発明の光学レンズを形成する成形体は、加熱や放射線照射により樹脂の架橋を行ったものでもよく、架橋することにより、より優れた耐熱性や貯蔵弾性率が得られる。架橋を促進するために、透明ポリアミドの主鎖中に２重結合を有する重合単位を挿入する、架橋助剤を含有させる等の方法が行われる。
【００３７】
架橋助剤としては、ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシム等のオキシム類；エチレンジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリル酸／酸化亜鉛混合物、アリルメタクリレート等のアクリレート又はメタクリレート類；ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルピリジン等のビニルモノマー類；ヘキサメチレンジアリルナジイミド、ジアリルイタコネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート（以下、ＴＡＩＣとする。）等のアリル化合物類；Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−メチレンジフェニレン）ジマレイミド等のマレイミド化合物類等が挙げられる。これらの架橋助剤は単独で用いてもよいし、組み合わせて使用することもできる。
【００３８】
請求項７の発明は、前記成形材料が、さらにＴＡＩＣを、透明ポリアミド１００重量部に対して２５重量部未満含有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学レンズである。
【００３９】
上記の例示された架橋助剤の中でもＴＡＩＣは、三官能のため架橋性に優れ、ＴＡＩＣを含有させることにより光学レンズのリフロー耐熱性を、放射線照射等により容易に向上できるようになるので好ましい。さらにＴＡＩＣは、透明ポリアミド（特に、後述する１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体）との相溶性に優れ透明ポリアミドに対して５０重量％程度の高濃度まで溶解させることができる（ただし、後述のように、ＴＡＩＣ濃度が高すぎる場合は、成形が困難になるとの問題がある。）、放射線照射や熱による変色が比較的少ない、人体に対する毒性が低い、等の点でも好ましい。(例えばエポキシ基、グリシジル基含有物は毒性がある。)
【００４０】
架橋助剤としてＴＡＩＣを用いる場合、その含有量は、透明ポリアミド１００重量部に対して２５重量部未満が好ましく、より好ましくは１〜２０重量部である。ＴＡＩＣの含有量が多い程、架橋を促進しリフロー耐熱性等を向上させる効果が大きいが、その含有量が前記の範囲以上となると、固化が遅くなりすぎて成形性が低下し、成形品の良い外観が得にくくなる場合がある。
【００４１】
架橋助剤を含有させる方法としては、前記成形材料に架橋助剤を添加し、前記成形材料とともに混練する方法を挙げることができる。従って、混練の方法や好ましい条件は前記成形材料の混練と同じであり、例えば二軸押出機が特に好ましい混練装置として挙げることができる。
【００４２】
請求項８の発明は、少なくとも一表面上に、無機化合物によりなり全光線透過率が８０％以上のコーティング膜を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光学レンズである。
【００４３】
この光学レンズは、その少なくとも一表面が無機化合物のコーティング膜で覆われているので、当該表面の優れた耐溶剤性が達成される。従って、光学製品の出荷の際に、通常行われるエタノール等有機溶媒による表面洗浄がされても当該表面の白化等の劣化が生じにくい。又最終工程で有機溶媒による洗浄が行われるフレネルレンズ等の特殊なレンズの製造でも、この光学レンズを適用することにより表面の白化等の劣化を防止できる。
【００４４】
光学レンズを形成する成形体に、前記の架橋を施すことにより、光学レンズの耐薬品性も向上する。しかし、前記の問題、即ち、有機溶媒による洗浄によりレンズ表面が白化するとの問題は、光学レンズを形成する成形体に架橋助剤を加えて架橋を施しても、十分に防ぐことができない。本発明者は、鋭意検討の結果、レンズ表面を無機化合物のコーティング膜で覆うことにより、この問題の発生を防止できることを見出したのである。
【００４５】
コーティング膜は、光学レンズの少なくとも一表面上に形成される。一表面上に形成した場合でも、当該表面の耐溶剤性は向上する。コーティング膜は好ましくは両表面上に形成される。
【００４６】
コーティング膜の膜厚は、優れた耐溶剤性、高い透明性、高い機械的強度が得られるように選択される。膜厚が薄すぎる場合、耐溶剤性が不十分になる場合がある。一方、膜厚が厚すぎる場合、透明性が低下する傾向がある。膜厚が薄すぎる場合、厚すぎる場合いずれも機械的強度が低下する場合があり、線膨張率の差異等に起因する膜の破損、割れ、膜の剥がれ等が生じやすくなる場合がある。又、十分な耐溶剤性を得るためには所定の値以上の厚さであればよく、それ以上厚さを増しても耐溶剤性は向上しないので、厚すぎる場合は経済的に不利となる。
【００４７】
コーティング膜の膜厚の好ましい範囲は、膜を形成する無機化合物の種類等により変動し具体的な範囲は限定されないが、通常５〜５００ｎｍ程度（コーティング膜が複層からなる場合は各層の合計）である。
【００４８】
コーティング膜には高い透明性が求められる。透明性が低いと光学レンズとしての機能を阻害する。具体的には全光線透過率８０％以上が求められる。ここで、全光線透過率とは前記の定義と同じ意味である。光学レンズとしての機能の阻害を防ぐためには、厚さ２ｍｍとしたときの全光線透過率は８０％より高いことが望まれ、９０％以上がより好ましい。
【００４９】
コーティング膜を設ける方法としては、物理蒸着法（ＰＶＤ）を挙げることができる。ＰＶＤとしては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を挙げることができる。例えば、Ａｒ等の不活性ガス中のスパッタリング法によりコーティング膜を形成すれば、緻密な機械的強度に優れたコーティング膜が得られる。無機化合物の種類によっては、化学蒸着法（ＣＶＤ）等他の方法を用いることもできる。
【００５０】
請求項９に記載の発明は、前記無機化合物が、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＣｅＦ_３、ＢａＦ_２、ＨｆＯ_２、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３及びＺｒＯ_２からなる群より選ばれることを特徴とする請求項８に記載の光学レンズである。
【００５１】
コーティング膜を形成する無機化合物は、薄くても機械的強度的に優れ、かつ優れた耐溶剤性と透明性を有する膜を形成することができる化合物から選ばれる。剥離しにくい膜を得るためには、コーティング膜（多層からなる場合はその最下層）を、光学レンズを形成する透明ポリアミドとなじみの良い材料から形成することが好ましい。
【００５２】
前記無機化合物としては、金属酸化物、金属弗化物、その他ＺｎＳ等の亜鉛化合物を例示することができるが、優れた耐溶剤性と透明性を達成するためには、中でも、ＨｆＯ_２、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３等の金属酸化物、及びＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＣｅＦ_３、ＢａＦ_２等の金属弗化物が好ましく、これらからなる群より選ばれる無機化合物を主体として形成されたコーティング膜が好ましい。なお、「主体として」とは、前記例示の化合物のみからなる、又は例示の化合物を少なくとも５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上含む場合を言う。ただし、より好ましくは、前記例示の化合物のみからなる場合（不可避的に他の物質が混入している場合を含む。）である。
【００５３】
請求項１０の発明は、前記透明なコーティング膜が、２層以上の層からなることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の光学レンズである。
【００５４】
コーティング膜は、単層であってもよいが、２層以上の層からなるコーティング膜が好ましい。コーティング膜を複層とし、異なった材料（無機化合物）を組合せることにより、より優れた特性を達成することができる。例えば、広い波長範囲にわたって光の透過性（透明性）を向上させることが可能になる。又、最下層に光学レンズとの密着性のよい材料からなる層を設けることにより、機械的強度（こすれ等による剥離の防止）を向上させることができる。
【００５５】
さらに、コーティング膜に反射防止の機能を付与することにより光の透過性を向上することができるが、反射防止に優れる（屈折率の小さい）ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３、ＳｉＯ_２などからなる上層、機械的強度に優れるＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２など（上層がＬａＦ_３でない場合は、ＬａＦ_３も使用可）からなる下層の２層構造とすることにより、光の透過性及び機械的強度がともに優れたコーティング膜とすることができる。
【００５６】
複層のコーティング膜は、前記の方法、例えばＰＶＤにより下層を形成し、同様な方法を繰り返して、下層上に他の層を形成する方法により作製することができる。
【００５７】
請求項１１に記載の発明は、前記透明なコーティング膜が、ＳｉＯ_２からなり厚さが５〜２０ｎｍの下層、前記下層上に形成されＴｉＯ_２からなり厚さが５〜２０ｎｍの中層、及び前記中層上に形成されＳｉＯ_２からなり厚さが５〜２０ｎｍの上層から構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学レンズである。
【００５８】
コーティング膜をこの３層構造とし、各層の厚さを５〜２０ｎｍの範囲とすることにより、より優れた耐溶剤性、機械的強度が得られる。又、ＳｉＯ_２層とＴｉＯ_２層間の界面では入射光の反射も少なく、その結果、優れた光の透過性が得られる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の光学レンズは、軽量であり、透明性が高いとともに、キセノンランプや青紫レーザーの照射による変色、変形、老化等を生じにくい。そこで、ストロボ用レンズ、青紫レーザー用レンズ（ブルーレイ用レンズ）として好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
次に、本発明を実施するための最良の形態につき実施例により説明する。なお、本発明は、ここに述べる実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない限り他の形態への変更も可能である。
【００６１】
実施例１〜６、及び比較例１〜２
実施例１、３〜６、及び比較例２においては、透明ポリアミドとして
・１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体（グリルアミドＴＲ−９０、エムスケミー・ジャパン社商品名）を用いた。
実施例２においては、透明ポリアミドとして
・イソフタル酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン並びにラウリンラクタムからなるコポリアミド（グリルアミドＴＲ−５５、エムスケミー・ジャパン社商品名）を用いた。
又比較例１では、透明ポリアミドの代わりにポリメチルアクリレート（デルペット８０ＮＲ、旭化成社商品名）を用いた。
【００６２】
前記透明ポリアミド又はポリメチルアクリレートのそれぞれに、表１に示す配合割合（全て重量部）で以下に示す成分を、二軸混合機（東芝機械ＴＥＭ５８ＢＳ）により配合した。その後、ＳＥ−１８（住友重機社製、電動射出成形機）により射出成形をして、厚さ２ｍｍの光学レンズ試料を成形した。射出成形は、透明ポリアミドを用いた場合は、樹脂温度２９０℃、金型温度８０℃、サイクル４０秒の条件で行った。
【００６３】
［安定剤］
・イルガフォス１６８（トリス(ジブチルフェニル)フォスファイト）（商品名：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製リン系酸化防止剤）
・イルガノックス２４５（トリエチレングリコール-ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕）（商品名：チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製ヒンダードフェノール系酸化防止剤）
・メチルエチルハイドロキノン（表中では、ＭＥＨＱと表す。）
【００６４】
［架橋助剤］ＴＡＩＣ（トリアリルイソシアヌレート：日本化成社製）
【００６５】
実施例１、２及び比較例１については、成形後の光学レンズ試料について、下記の方法で、全光線透過率、耐光テスト値、耐光テスト後の外観を測定した。比較例２では、二軸混合中に架橋しペレットが得られなかったので、全光線透過率の測定や耐光テストは行わなかった。
【００６６】
実施例３、実施例４、実施例５、実施例６及び比較例２については、成形後の光学レンズ試料に２４０ｋＧｙの電子線を照射し架橋を行った。照射後の試料について、下記の方法で、全光線透過率、耐光テスト値、耐光テスト後の外観、貯蔵弾性率（２７０℃）を測定した。これらの結果を、表１、表２に併せて示す。ただし、実施例５では全光線透過率のみ測定し、耐光テスト値、耐光テスト後の外観、貯蔵弾性率の測定は行わなかった。又、実施例６では、全光線透過率及び貯蔵弾性率のみ測定し、耐光テスト値、耐光テスト後の外観の測定は行わなかった。
【００６７】
［全光線透過率］
ＪＩＳＫ７３６１に準拠して測定した。可視光線の範囲（波長４００〜８００ｎｍの範囲）において入射光量Ｔ_１と試験片を通った全光量Ｔ_２との比を百分率で示す。
【００６８】
［耐光テスト値及び耐光テスト後の外観］
試料を厚さ２ｍｍとして、２３℃又は８０℃に保ち、試料の表面から７ｍｍ離した位置に光線（キセノンランプ）を置き、単位時間あたりの照射エネルギーを光量１０００Ｗ／ｍ^２として、５００時間照射した。その後、前記と同様にして全光線透過率を測定した。その測定値を耐光テスト値として表１、表２に示す。又、照射後のレンズ表面を目視し、その結果を表１、表２中の（耐光テスト後の外観）に示す。
【００６９】
［貯蔵弾性率］
２００℃で１０分間加熱した後の試料について、アイティー計測制御社製ＤＶＡ−２００による粘弾性測定器により、１０℃／ｍｉｎの昇温速度にて測定した２７０℃での貯蔵弾性率である。
【００７０】
【表１】

【００７１】
【表２】

【００７２】
表１、表２に示されるように、実施例１〜６の成形体では全光線透過率は約９０％であり、無機ガラスに匹敵する優れた透明性が得られている。さらに、実施例１〜３の成形体では耐光テスト値も優れており、キセノンランプを光源とする光の照射による劣化が少ないことが示されている。このようにして得られた試料について、デジタルカメラのストロボ用として、キセノンを光源とした発光試験を行ったところ、ストロボとしての機能を有することが示された。
【００７３】
ただし、透明ポリアミドとして、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体（グリルアミドＴＲ−９０）を用いた実施例１、３、４のレンズでは、耐光テストの前後で外観の変化は見られなかった（実施例３、４では、電子線の照射時に淡黄色に着色したが、耐光テストの前後では変化なし。）が、イソフタル酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン並びにラウリンラクタムからなるコポリアミド（グリルアミドＴＲ−５５）を用いた実施例２では、２３℃での耐光テストにより淡黄色の着色が、８０℃での耐光テストにより黒変が生じ、又ポリメチルメタアクリレートをレンズの材料とした比較例１では８０℃での耐光テスト後に白色の筋の発生が見られた。即ち、キセノンを光源としたストロボ等に用いられる場合のレンズの着色を防ぐ観点からは、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体である透明ポリアミドが、他の透明ポリアミドやポリメチルメタアクリレート等より優れていることが示されている。
【００７４】
又、ＴＡＩＣを透明ポリアミド１００重量部に対し２５重量部未満の範囲で添加し、放射線照射をした実施例３、４、６では、リフロー耐熱性の高い成形体が得られており、又貯蔵弾性率も高く、特に実施例４では、１０^７Ｐａ以上の貯蔵弾性率が得られている。しかし、ＴＡＩＣを添加せず放射線照射を行わなかった実施例１、２では、十分高いリフロー耐熱性は得られなかった。
【００７５】
ＴＡＩＣを透明ポリアミド１００重量部に対し３０重量部添加した実施例５では、金型での固化が遅くなり、その結果、光学的な歪みが発生してまだらが生じる、エジェクターピンで押された際に変形が生じる等により、ＴＡＩＣの添加量がそれぞれ１重量部、５重量部、２０重量部である実施例６、３、４より、成形品の外観が低下している。この結果より、ＴＡＩＣの添加量は、透明ポリアミド１００重量部に対し２５重量部未満が好ましいと考えられる。又、実施例６、３、４では成形品の良好な外観が得られていることから、ＴＡＩＣの添加量は、透明ポリアミド１００重量部に対し１〜２０重量部の範囲がより好ましいと考えられる。なお、比較例２での、ＴＡＩＣの添加量は、透明ポリアミド１００重量部に対し２０重量部であるが、安定剤を添加していないので、二軸混合中に架橋し、ペレットを得ることもできなかった。
【００７６】
実施例７〜８、及び比較例３〜４
実施例１と同様な方法により得られた厚さ２ｍｍの光学レンズ試料（試料１とする。）を用意した。又、電子線の照射量を６０ｋＧｙとしＴＡＩＣの配合量を透明ポリアミドに対し１０重量％とした以外は実施例３と同様な方法により得られた厚さ２ｍｍの光学レンズ試料（試料２とする）を用意した。
【００７７】
試料１及び試料２のそれぞれの両表面上に、Ａｒを用いたスパッタリング法により厚さ１０ｎｍのＳｉＯ_２層を形成した。その後、このＳｉＯ_２層上にＡｒを用いたスパッタリング法により厚さ１０ｎｍのＴｉＯ_２層を形成し、さらにそのＴｉＯ_２層上にＡｒを用いたスパッタリング法により厚さ１０ｎｍのＳｉＯ_２層を形成し、３層構造のコーティング膜を設けた光学レンズ試料を得た。それぞれ試料３及び試料４とする。
【００７８】
試料１〜４のそれぞれを、１００％エタノール中に３０℃で１分間浸漬後、コーティング膜表面をキムワイプで擦り、表面を目視で観察したところ、表３に示す結果となった。
【００７９】
【表３】

【００８０】
表３の結果より、レンズ試料の表面に無機化合物からなるコーティング膜を設けることにより、１００％エタノールによる洗浄がされたときでも、表面の劣化（白化）が十分防止されていることが示されている。この効果は、樹脂の架橋が行われていないレンズ試料の場合でも得られている。一方、コーティング膜を設けなかった比較例３、４では、１００％エタノールの洗浄により、表面の劣化（白化）が生じており、樹脂の架橋（比較例４）によってもこの表面の劣化（白化）を防止できないことが示されている。
【００８１】
なお、実施例７の試料について全光線透過率を測定し、実施例１の試料の測定値と比較した結果から、実施例のコーティング膜の全光線透過率が９８％であることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の光学レンズは、ストロボ用レンズ（例えば、ストロボ用フレネルレンズ）、青紫レーザー（ブルーレイ）用レンズ等の用途に、好適に用いられる。

Claims

透明ポリアミド及び安定剤を含有する成形材料の成形体よりなり、前記透明ポリアミドが放射線照射により架橋されている光学レンズであって、
前記成形体の、厚さを２ｍｍとしたときの全光線透過率が６０％以上であり、かつ、８０℃に保った前記成形体に、キセノンランプを用いて、光量１０００Ｗ／ｍ^２の光線を５００時間照射した後の全光線透過率が５０％以上であり、
前記安定剤の配合割合が、前記透明ポリアミド１００重量部に対し、０．０１〜０．２１重量部であり、
前記透明ポリアミドが、１，１０−デカンジカルボン酸及び３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタンの縮合重合体からなり、
前記安定剤が、トリス(ジブチルフェニル)フォスファイト、トリエチレングリコール-ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕及びメチルエチルハイドロキノンから選ばれることを特徴とする光学レンズ。
前記透明樹脂成形体の２７０℃での貯蔵弾性率が、０．１ＭＰａ以上であることを特徴とするに請求項１に記載の光学レンズ。
前記成形材料が、さらにフィラーを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学レンズ。
前記成形材料が、さらにトリアリルイソシアヌレートを、透明ポリアミド１００重量部に対して２５重量部未満含有することを特徴とする請求項１ないし請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学レンズ。
少なくとも一表面上に、無機化合物によりなり全光線透過率が８０％以上のコーティング膜を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光学レンズ。
前記無機化合物が、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＣｅＦ_３、ＢａＦ_２、ＨｆＯ_２、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５及びＺｒＯ_２からなる群より選ばれることを特徴とする請求項５に記載の光学レンズ。
前記透明なコーティング膜が、２層以上の層からなることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光学レンズ。
前記透明なコーティング膜が、ＳｉＯ_２からなり厚さが５〜２０ｎｍの下層、前記下層上に形成されＴｉＯ_２からなり厚さが５〜２０ｎｍの中層、及び前記中層上に形成されＳｉＯ_２からなり厚さが５〜２０ｎｍの上層から構成されることを特徴とする請求項７に記載の光学レンズ。