KR20100048962A - 렌즈 및 그것을 사용한 광학 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 복굴절이 작고, 굴절이 크며, 투명성 및 내열성이 우수한 렌즈, 그 렌즈를 사용한 광학 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명은, 하기 식

(식 중, R¹ ∼ R⁴ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 탄화수소기, 또는 할로겐 원자이다)

로 나타내는 단위 (A) 와, 하기 식

(식 중, 복수의 R⁵, R⁶ 은 각각 독립적으로, 수소 원자 등을 나타낸다. 또한, R⁷ 및 R⁸ 은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 알킬기를 나타낸다. 단, R⁷ 및 R⁸ 의 탄소 원자수의 합계는 9 또는 10 이다)

로 나타내는 단위 (B) 로 구성되고, 전체 단위 중 단위 (A) 의 비율이 50 ∼ 80 몰％ 인 폴리카보네이트 공중합체 (I) 로 이루어지는 렌즈 및 그 렌즈를 사용한 광학 유닛이다.

렌즈, 폴리카보네이트 공중합체, 광학 유닛

Description

렌즈 및 그것을 사용한 광학 유닛{LENS AND OPTICAL UNIT USING THE SAME}

기술분야

본 발명은, 폴리카보네이트 공중합체로 이루어지는 렌즈 및 그것을 포함하는 광학 유닛에 관한 것이다. 상세하게는, 복굴절이 매우 작고, 투명성이 우수한 폴리카보네이트 공중합체로 이루어지는 렌즈 및 그것을 갖는 광학 유닛에 관한 것이다.

배경기술

폴리메틸메타크릴레이트는, 양호한 투명성과 낮은 복굴절 특성을 가지므로, 렌즈나 도광판 등의 광학 재료로서 많이 사용되고 있다. 그러나, 최근 전자 기기의 고밀도화나 안전성의 관점에서 수지의 내열성 향상의 요구가 높아지는 가운데, 폴리메틸메타크릴레이트는 충분한 내열성을 가지고 있다고는 말하기 어렵다.

한편, 비스페놀 A 로부터의 폴리카보네이트는, 투명성, 내열성, 기계적 특성, 치수 안정성이 우수하고, 광학 재료를 비롯하여 각종 용도에 이용되고 있다. 그러나, 비스페놀 A 로부터의 폴리카보네이트는, 분자 사슬의 배향에 의해 발생하는 복굴절이 크고, 또한 성형시의 잔류 응력에 의해 발생하는 광학 변형도 크기 때문에, 광학적 정밀도가 요구되는 렌즈에 대한 적용은 간단하지 않았다.

폴리카보네이트의 복굴절을 개량하는 방법으로서, 스티렌계 수지와 그래프트 공중합하는 방법이 제안되어 있다 (특허 문헌 1, 2). 그러나, 폴리카보네이트 와 스티렌계 수지의 그래프트 공중합체는, 기계 강도가 낮아, 매우 무르다. 또한, 열안정성이 나빠 성형이 곤란하기 때문에, 기계 강도를 향상시키기 위해서는 분자량을 높게 할 필요가 있다. 단, 분자량을 높게 하면 성형성이나 표면 정밀도가 악화되어, 실용적인 렌즈는 얻어지지 않는다는 결점이 있었다.

이 점을 개량한 것으로, 비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판으로부터의 폴리카보네이트와 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 혼합하는 방법이 제안되어 있다 (특허 문헌 3). 그러나, 이 수지 조성물은 투명성이나 복굴절은 개선되지만, 열안정성이 낮고, 성형이 매우 곤란하다는 결점이 있었다.

한편, 내열성이 우수하고, 높은 굴절률을 갖는, 플루오렌 골격을 함유하는 폴리카보네이트 공중합체를 렌즈에 이용하는 것이 제안되어 있다 (특허 문헌 4). 그러나, 이 폴리카보네이트 공중합체는 복굴절이 높다는 결점이 있다.

한편, 플루오렌 골격을 함유하는 폴리카보네이트 공중합체를 사용한, 흡수성 및 고속 회전시의 변형을 개량한 광 디스크가 제안되어 있다 (특허 문헌 5 및 6).

또한, 복수의 렌즈에 의해 구성되는 광학 유닛으로서, 지환식 폴리올레핀으로 이루어지는 플라스틱 렌즈와, 플루오렌 골격을 함유하는 폴리카보네이트 공중합체로 이루어지는 렌즈를 조합함으로써 색 수차를 보정하는 것이 제안되어 있다 (특허 문헌 7). 그러나, 이 폴리카보네이트 공중합체는, 플루오렌 골격의 함유량을 증가시키면 복굴절은 저하되지만, 복굴절이 가장 낮아지는 영역에서는 유리 전이 온도가 높아져 성형성이 악화된다는 결점이 있다.

(특허 문헌 1) 일본 공개특허공보 소61-19630호

(특허 문헌 2) 일본 공개특허공보 소63-15822호

(특허 문헌 3) 일본 공개특허공보 평05-027101호

(특허 문헌 4) 일본 공개특허공보 평06-018701호

(특허 문헌 5) 일본 공개특허공보 2005-272691호

(특허 문헌 6) 일본 공개특허공보 2006-328106호

(특허 문헌 7) 일본 공개특허공보 2005-309109호

발명의 개시

본 발명의 목적은, 복굴절이 작고, 높은 굴절률을 갖는 렌즈를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은, 투명성 및 내열성이 우수한 렌즈를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은, 색 수차가 보정되어 높은 해상도를 갖는 광학 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명자는, 플루오렌 고리를 함유하는 단위 (A) 와, 비스페놀 A 의 알킬리덴 부위를 장사슬 알킬로 변성한 단위 (B) 로 이루어지는 폴리카보네이트 공중합체 (I) 은, 복굴절이 매우 작고, 굴절률이 높은 것을 발견하였다. 또한 폴리카보네이트 공중합체 (I) 은, 단위 (A) 를 50 ∼ 80 몰％ 라는 높은 비율로 함유하고 있어도, 용융 점도가 낮고, 성형하기 쉬워, 렌즈 소재로서 매우 우수한 것을 발견하였다. 또한, 폴리카보네이트 공중합체 (I) 은 플루오렌 고리를 높은 비율로 함유하므로, 내열성이 우수한 것도 판명되었다.

또한, 폴리카보네이트 공중합체 (I) 로 이루어지는 렌즈는 아베수가 20 ∼ 30 정도로, 아베수가 45 ∼ 60 인 렌즈와 조합하면 색 수차가 보정되어 높은 해상 도를 갖는 광학 유닛이 얻어지는 것을 발견하였다. 본 발명은 이들의 지견에 기초한다.

즉 본 발명은, (I) 하기 식

(식 중, R¹ ∼ R⁴ 는 각각 독립적으로, 수소 원자, 방향족기를 함유해도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 탄화수소기, 또는 할로겐 원자이다)

로 나타내는 단위 (A) 와, 하기 식

(식 중, R⁵, R⁶ 은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 6 ∼ 10 의 아릴기, 또는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알콕시기를 나타낸다. R⁷ 및 R⁸ 은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 알킬기를 나타낸다. 단, R⁷ 및 R⁸ 의 탄소 원자수의 합계는 9 또는 10 이다.)

로 나타내는 단위 (B) 로 구성되고, 전체 단위 중 단위 (A) 의 비율이 50 ∼ 80 몰％ 인 폴리카보네이트 공중합체 (I) (이하, PC (I) 로 약칭하는 경우가 있다.) 로 이루어지는 렌즈이다.

또한 본 발명은, 상기 렌즈 및 아베수가 45 ∼ 60 인 플라스틱 렌즈를 포함하는 광학 유닛을 포함한다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 렌즈를 홀더에 의해 일체화된 광학 유닛을 도시하는 개략도이다.

도 2 는 광학 유닛에 있어서의 해상도의 평가 시스템이다.

부호의 설명

1 제 1 렌즈

2 제 2 렌즈

3 제 1 홀더

4 제 2 홀더

5 접합면

6 광축

7 렌즈 유닛

8 MTF 측정 유닛

9 퍼스널 컴퓨터

10 비디오 출력

11 평가용 화상

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명을 이하에 상세하게 설명한다.

<폴리카보네이트 공중합체 (I) : PC (I)>

(단위 (A))

PC (I) 은, 하기 식으로 나타내는 단위 (A) 를 갖는다.

단위 (A) 중의 R¹, R², R³ 및 R⁴ 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이다. 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 탄화수소기로서, 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 알킬기, 탄소 원자수 6 ∼ 12 의 아릴기를 들 수 있다. 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기, 옥틸기 등을 들 수 있다. 아릴기로서, 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다. 할로겐 원자로서 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 등을 들 수 있다. R¹, R², R³ 및 R⁴ 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 3 의 알킬기 또는 페닐기인 것이 바람직하다.

바람직한 단위 (A) 의 구체예로는, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-에틸페닐)플루오렌, 및 9,9-비스(4-히드록시-2-메틸페닐)플루오렌 등으로부터 유도되는 단위를 들 수 있다.

(단위 (B))

PC (I) 은, 하기 식으로 나타내는 단위 (B) 를 갖는다.

단위 (B) 중, R⁵, R⁶ 은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 6 ∼ 10 의 아릴기, 또는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알콕시기를 나타낸다. 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기로서 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 등을 들 수 있다. 탄소 원자수 6 ∼ 10 의 아릴기로서 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다. 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알콕시기로서 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 헥실옥시기 등을 들 수 있다.

R⁷ 및 R⁸ 은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 알킬기를 나타낸다. 단, R⁷ 및 R⁸ 의 탄소 원자수의 합계는 9 또는 10 이다. 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기, 옥틸기 등을 들 수 있다.

단위 (B) 로서 R⁵, R⁶ 이 수소 원자인 단위가 바람직하다. 단위 (B) 로서 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸, 1,1-비스(3-메틸-4-히드로시페닐)데칸, 1,1-비스(2,3-디메틸-4-히드록시페닐)데칸으로부터 유도되는 단위를 들 수 있다.

PC (I) 은, 단위 (A) 가 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 단위 (B) 가 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸으로부터 유도된 단위인 것이 바람직하다.

또한, 전체 단위 중 단위 (A) 의 비율은, 바람직하게는 50 ∼ 80 몰％, 보다 바람직하게는 55 ∼ 75 몰％, 더욱 바람직하게는 65 ∼ 75 몰％ 이다. 단위 (A) 의 비율이 50 몰％ 미만인 경우, 유리 전이 온도가 낮아져 성형성은 향상되지만, 고유 복굴절의 절대값 및 광탄성 계수는 커져 복굴절이 커진다. 또한 단위 (A) 의 비율이 80 몰％ 를 초과하는 경우, 광탄성 계수는 작아지지만, 고유 복굴절 값의 절대값이 커지기 때문에, 결과적으로 복굴절이 커진다. 또한, 유리 전이 온도가 높아지기 때문에 렌즈로 하기에는 성형성이 불충분하다. 단위 (A) 와 단위 (B) 는 고유 복굴절값의 정부 (正負) 부호가 상이하여, 이들이 공존함으로써, 배향에서 기인되는 복굴절을 저감시킬 수 있다.

(PC (I) 의 제조 방법)

PC (I) 은, 단위 (A) 를 유도하는 2 가 페놀 및 단위 (B) 를 유도하는 2 가 페놀을 카보네이트 전구체와, 용액 중합법 또는 용융 중합법에 의해 반응시킴으로써 제조할 수 있다. PC (I) 은, 용액 중합법, 즉 계면 중합법에 의해 제조된 것이 바람직하다. 이러한 2 종류의 2 가 페놀은 카보네이트 전구체와 동시에 반응시켜도 되고, 종류마다 순차 반응시켜도 된다.

또 다른 2 가 페놀로부터 유도되는 단위를, 본 발명의 목적 및 특성을 손상시키지 않는 한, 10 몰％ 이하의 비율, 바람직하게는 5 몰％ 이하의 비율로 공중합시켜도 된다. 이러한 다른 2 가 페놀의 대표적인 예로는, 하이드로퀴논, 레조르시놀, 4,4' -디히드록시디페닐, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스{(4-히드록시- 3,5-디메틸)페닐}메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀-A), 2,2-비스{(4-히드록시-3-메틸)페닐}프로판, 2,2-비스{(4-히드록시-3,5-디메틸)페닐}프로판, 2,2-비스{(3,5-디브로모-4-히드록시)페닐}프로판, 2,2-비스{(3-이소프로필-4-히드록시)페닐}프로판, 2,2-비스{(4-히드록시-3-페닐)페닐}프로판, 2,2-비스(4-히드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)-3-메틸부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)-3,3-디메틸부탄, 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)펜탄, 3,3-비스(4-히드록시페닐)펜탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-4-이소프로필시클로헥산, 1,1-(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1'-비스-(4-히드록시페닐)-o-디이소프로필벤젠, 1,1'-비스-(4-히드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠, 1,1'-비스-(4-히드록시페닐)-p-디이소프로필벤젠, 1,3-비스(4-히드록시페닐)-5,7-디메틸아다만탄, 4,4'-디히드록시디페닐술폰, 4,4'-디히드록시디페닐술폭시드, 4,4'-디히드록시디페닐술피드, 4,4'-디히드록시디페닐케톤, 4,4'-디히드록시디페닐에테르, 4,4'-디히드록시디페닐에스테르, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸프로판, 및 2,2-비스(4-히드록시페닐)-4-메틸펜탄 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

카보네이트 전구체로는, 카르보닐할라이드, 카보네이트에스테르 또는 할로포르메이트 등을 들 수 있다. 구체적으로는 포스겐, 디페닐카보네이트 또는 2 가 페놀의 디할로포르메이트 등을 들 수 있다. 특히, 포스겐 또는 디페닐카보네이트가 바람직하다. 2 가 페놀과 카보네이트 전구체를 계면 중합법 또는 용융 중 합법에 의해 반응시켜 폴리카보네이트를 제조하는 데에 있어는, 필요에 따라 촉매, 말단 정지제, 및 2 가 페놀이 산화되는 것을 방지하기 위한 산화 방지제를 사용해도 된다.

계면 중합법에 의한 반응은 2 가 페놀과 포스겐의 반응으로, 산 결합제 및 유기 용매의 존재 하에 반응시킨다. 산 결합제로는, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속 수산화물 또는 피리딘 등의 아민 화합물이 사용된다. 유기 용매로는, 예를 들어 염화메틸렌, 클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소가 사용된다. 또한, 반응 촉진을 위해서, 예를 들어 트리에틸아민, 테트라-n-부틸암모늄브로마이드, 테트라-n-부틸포스포늄브로마이드 등의 제 3 급 아민, 제 4 급 암모늄 화합물, 제 4 급 포스포늄 화합물 등의 촉매를 사용할 수도 있다. 그 때, 반응 온도는 통상적으로 0 ∼ 40 ℃, 반응 시간은 10 분 ∼ 5 시간 정도, 반응 중의 pH 는 9 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.

(말단 정지제)

또한, 중합 반응에 있어서, 통상적으로 말단 정지제가 사용된다. 이러한 말단 정지제로서 단관능 페놀류를 사용할 수 있다. 단관능 페놀류는 말단 정지제로서 분자량 조절을 위해서 일반적으로 사용되고, 또한 얻어진 폴리카보네이트는 말단이 단관능 페놀류에 기초하는 기에 의해 봉쇄되어 있으므로, 그렇지 않은 것과 비교하여 열안정성이 우수하다. 이러한 단관능 페놀류로는, 폴리카보네이트의 말단 정지제로서 사용되는 것이면 되고, 일반적으로는 페놀 혹은 저급 알킬 치환 페놀로서, 하기 일반식으로 나타내는 단관능 페놀을 나타낼 수 있다.

(식 중, A 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 9 의 직사슬 또는 분기의 알킬기 혹은 아릴알킬기를 나타내고, r 은 1 ∼ 5, 바람직하게는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다)

단관능 페놀류의 구체예로는, 예를 들어 페놀, p-tert-부틸페놀, p-쿠밀페놀 및 이소옥틸페놀을 들 수 있다.

또한, 다른 단관능 페놀로서, 장사슬의 알킬기 혹은 지방족 에스테르기를 치환기로서 갖는 페놀류 또는 벤조산 클로라이드류, 혹은 장사슬의 알킬카르복실산 클로라이드류를 사용할 수 있다. 이들을 사용하여 폴리카보네이트 공중합체의 말단을 봉쇄하면, 이들은 말단 정지제 또는 분자량 조절제로서 기능할 뿐만 아니라, 수지의 용융 유동성이 개량되어 성형 가공이 용이해지고, 또한 기판으로서의 물성도 개량된다. 특히 수지의 흡수율을 낮게 하는 효과가 있어, 바람직하게 사용된다. 이들은 하기 일반식 [I-a] ∼ [I-h] 로 나타낸다.

각 식 중, X 는 -R-O-, -R-CO-O- 또는 -R-O-CO- 이다. 여기서 R 은 단결합 또는 탄소수 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 의 2 가의 지방족 탄화수소기를 나타낸다. T 는 단결합 또는 X 와 동일한 결합을 나타낸다. n 은 10 ∼ 50 의 정수를 나타낸다.

Q 는 할로겐 원자 또는 탄소수 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 의 1 가의 지방족 탄화수소기를 나타낸다. p 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. Y 는 탄소수 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 의 2 가의 지방족 탄화수소기를 나타낸다. W¹ 은 수소 원자, -CO-R¹³, -CO-O-R¹⁴ 또는 R¹⁵ 이고, 여기서 R¹³, R¹⁴ 및 R¹⁵ 는, 각각 탄소수 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 의 1 가의 지방족 탄화수소기, 탄소수 4 ∼ 8, 바람직하게는 5 ∼ 6 의 1 가의 지환족 탄화수소기 또는 탄소수 6 ∼ 15, 바람직하게는 6 ∼ 12 의 1 가의 방향족 탄화수소기를 나타낸다.

l 은 4 ∼ 20, 바람직하게는 5 ∼ 10 의 정수를 나타낸다. m 은 1 ∼ 100, 바람직하게는 3 ∼ 60, 특히 바람직하게는 4 ∼ 50 의 정수를 나타낸다. Z 는 단결합 또는 탄소수 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 의 2 가의 지방족 탄화수소기를 나타낸다. W² 는 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 5 의 1 가의 지방족 탄화수소기, 탄소수 4 ∼ 8, 바람직하게는 5 ∼ 6 의 1 가의 지환족 탄화수소기 또는 탄소수 6 ∼ 15, 바람직하게는 6 ∼ 12 의 1 가의 방향족 탄화수소기를 나타낸다.

이들 중, 특히 바람직한 것은, [I-a] 및 [I-b] 의 치환 페놀류이다. 이 [I-a] 의 치환 페놀류로는, n 이 10 ∼ 30, 특히 10 ∼ 26 인 것이 바람직하다. 그 구체예로는, 데실페놀, 도데실페놀, 테트라데실페놀, 헥사데실페놀, 옥타데실페놀, 에이코실페놀, 도코실페놀 및 트리아콘틸페놀 등을 들 수 있다.

또한, [I-b] 의 치환 페놀류로는 X 가 -R-CO-O- 이고, R 이 단결합인 화합물이 적당하고, n 이 10 ∼ 30, 특히 10 ∼ 26 인 것이 바람직하다. 그 구체예로는, 히드록시벤조산데실, 히드록시벤조산도데실, 히드록시벤조산테트라데실, 히드록시벤조산헥사데실, 히드록시벤조산에이코실, 히드록시벤조산도코실 및 히드록시벤조산트리아콘틸을 들 수 있다.

식 [I-a] ∼ [I-g] 로 나타나는 치환 페놀류 또는 치환 벤조산클로라이드에 있어서 치환기의 위치는, 파라 위치 또는 오르토 위치가 일반적으로 바람직하고, 그 양자의 혼합물이 바람직하다.

단관능 페놀류는, 얻어진 PC (I) 의 전체 말단에 대해 적어도 5 몰％, 바람직하게는 적어도 10 몰％ 말단에 도입되는 것이 바람직하고, 또한 단관능 페놀류는 단독으로 혹은 2 종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

용융 중합법에 의한 반응은 2 가 페놀과 카보네이트에스테르의 에스테르 교환 반응이 대표적으로, 불활성 가스의 존재 하에 2 가 페놀과 카보네이트에스테르를 가열하면서 혼합하여, 생성되는 알코올 또는 페놀을 유출 (留出) 시키는 방법에 의해 행해진다. 반응 온도는 생성되는 알코올 또는 페놀의 비점 등에 따라 상이한데, 통상적으로 120 ∼ 350 ℃ 의 범위이다. 반응 후기에는 계를 1,300 Pa ∼ 13 Pa (10 ∼ 0.1 Torr) 정도로 감압하여 생성되는 알코올 또는 페놀의 유출을 용이하게 한다. 반응 시간은 통상적으로 1 ∼ 4 시간 정도이다.

카보네이트에스테르로는, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 6 ∼ 10 의 아릴기, 탄소 원자수 6 ∼ 10 의 아르알킬기 혹은 탄소 원자수 1 ∼ 4 의 알킬기 등의 에스테르를 들 수 있다. 구체적으로는 디페닐카보네이트, 디톨릴카보네이트, 비스(클로로페닐)카보네이트, m-크레딜카보네이트, 디나프틸카보네이트, 비스(디페닐)카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디부틸카보네이트 등을 들 수 있고, 그 중에서도 디페닐카보네이트가 바람직하다.

또한, 중합 속도를 빨리 하기 위해서 중합 촉매를 사용할 수 있다. 중합 촉매로는, 예를 들어 수산화나트륨이나 수산화칼륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 토금속의 수산화물, 붕소나 알루미늄의 수산화물, 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 제 4 급 암모늄염, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속의 알콕시드, 알칼리 금속의 유기산염, 알칼리 토금속의 유기산염, 아연 화합물, 붕소 화합물, 규소 화합물, 게르마늄 화합물, 유기 주석 화합물, 납 화합물, 안티몬 화합물, 망간 화합물, 티탄 화합물, 지르코늄 화합물 등의 통상적으로 에스테르화 반응이나 에스테르 교환 반응에 사용되는 촉매를 들 수 있다. 촉매는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 조합하여 사용해도 된다. 이들 중합 촉매의 사용량은, 원료의 2 가 페 놀 1 몰에 대해, 바람직하게는 1 × 10^-9 ∼ 1 × 10^-5 당량, 보다 바람직하게는 1 × 10^-8 ∼ 5 × 10^-6 당량의 범위에서 선택된다.

또한, 이러한 중합 반응에 있어서, 페놀성의 말단기를 감소시키기 위해서, 중축 반응의 후기 혹은 종료 후에, 예를 들어 2-클로로페닐페닐카보네이트, 2-메톡시카르보닐페닐페닐카보네이트, 2-에톡시카르보닐페닐페닐카보네이트 등을 첨가하는 것이 바람직하다. 특히 2-메톡시카르보닐페닐페닐카보네이트가 바람직하게 사용된다.

또한 용융 에스테르 교환법에서는 촉매의 활성을 중화하는 실활제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 실활제의 양으로는, 잔존하는 촉매 1 몰에 대해 0.5 ∼ 50 몰의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 중합 후의 폴리카보네이트에 대해, 0.01 ∼ 500 ppm 의 비율, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 300 ppm, 특히 바람직하게는 0.01 ∼ 100 ppm 의 비율로 사용한다. 실활제로는, 도데실벤젠술폰산 테트라부틸포스포늄염 등의 포스포늄염, 테트라에틸암모늄도데실벤질술페이트 등의 암모늄염 등을 바람직하게 들 수 있다. 상기 이외의 반응 형식의 상세한 것에 대해서도, 각종 문헌 및 특허 공보 등에서 잘 알려져 있다.

(수지 펠릿의 제조)

PC (I) 은, 그 사용 목적이 렌즈인 것을 생각하면, 종래 공지된 통상적인 방법 (용액 중합법, 용융 중합법 등) 에 의해 제조한 후, 용액 상태에 있어서 여과 처리를 실시하여 미반응 성분 등의 불순물이나 이물질을 제거하는 것이 바람직하 다. 또한 사출 성형 (사출 압축 성형을 포함한다) 에 제공하기 위한 펠릿 형상 폴리카보네이트를 얻는 압출 공정 (펠릿화 공정) 에 있어서도, 용융 상태일 때에 소결 금속 필터를 통과시키는 등 이물질을 제거하는 것이 바람직하다. 필터로는 여과 정밀도 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하게 사용된다. 어쨌든 사출 성형 (사출 압축 성형을 포함한다) 전의 원료 수지는 이물질, 불순물, 용매 등의 함유량을 최대한 낮게 해 둘 필요가 있다.

또한 이러한 이물질이 적은 펠릿을 제조하기 위해서는, 상기 이외에도 압출기나 펠릿타이저 등의 제조 장치를 청정 공기의 분위기 하에 설치하는 것, 냉각 배스용 냉각수를 이물질량이 적은 것으로 하는 것, 그리고 원료의 공급 호퍼, 공급 유로, 및 얻어진 펠릿의 저장 탱크 등을 보다 청정한 공기 등으로 채우는 것이 바람직하다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평11-21357호에 제안되어 있는 것과 동일한 방법을 취하는 것이 적당하다. 또한 압출기 내에 질소 가스로 대표되는 불활성 가스를 흘려넣고 산소를 차폐하는 방법도, 색상의 개선 수단으로서 바람직하게 이용할 수 있다.

그리고 이러한 펠릿의 제조에 있어서는, 이미 제안되어 있는 여러가지 방법을 이용하여, 펠릿의 형상 분포의 협소화, 미스컷물의 추가적인 저감, 운송 또는 수송시에 발생하는 미소 분말의 추가적인 저감, 그리고 스트랜드나 펠릿 내부에 발생하는 기포 (진공 기포) 의 저감을 적절히 실시할 수 있다. 이들 처방에 의해 성형의 하이 사이클화 및 실버와 같은 불량 발생 비율의 저감을 한층 더 실시할 수 있다.

또한 펠릿의 형상은, 원 기둥, 각 기둥, 및 구 형상 등 일반적인 형상을 취할 수 있지만, 보다 바람직하게는 원 기둥 (타원 기둥을 포함한다) 이다. 이러한 원 기둥의 직경은 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎜, 보다 바람직하게는 1.5 ∼ 4 ㎜, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 3.3 ㎜ 이다. 타원 기둥에 있어서 장경에 대한 단경의 비율은, 바람직하게는 60 ％ 이상, 보다 바람직하게는 65 ％ 이상이다. 한편, 원 기둥의 길이는 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎜, 보다 바람직하게는 2 ∼ 5 ㎜, 더욱 바람직하게는 2.5 ∼ 3.5 ㎜ 이다.

(인계 안정제)

PC (I) 은, 인산, 아인산, 포스폰산, 아포스폰산 및 이들의 에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 인 화합물을 PC (I) 에 대해 0.0001 ∼ 0.05 중량％ 의 비율로 함유해도 된다. 이 인 화합물을 배합함으로써, PC (I) 의 열안정성이 향상되고, 성형시에 있어서의 분자량의 저하나 색상의 악화가 방지된다.

인 화합물로는, 인산, 아인산, 포스폰산, 아포스폰산 및 이들의 에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 인 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는 하기 식 (1) ∼ (4) 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 인 화합물이다.

여기서, R¹ ∼ R¹² 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 헥사데실, 옥타데실 등의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 페닐, 톨릴, 나프틸 등의 탄소수 6 ∼ 15 의 아릴기 또는 벤질, 페네틸 등의 탄소수 7 ∼ 18 의 아르알킬기를 나타낸다. 또한 1 개의 화합물 중에 2 개의 알킬기가 존재하는 경우에는, 그 2 개의 알킬기는 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.

식 (1) 로 나타내는 인 화합물로는, 예를 들어 트리페닐포스파이트, 트리스노닐페닐포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 트리데실포스파이트, 트리옥틸포스파이트, 트리옥타데실포스파이트, 디데실모노페닐포스파이트, 디옥틸모노페닐포스파이트, 디이소프로필모노페닐포스파이트, 모노부틸디페닐포스파이트, 모노데실디페닐포스파이트, 모노옥틸디페닐포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페 닐)옥틸포스파이트, 비스(노닐페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디쿠밀페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스파이트 등을 들 수 있다. 상기 식 (2) 로 나타내는 인 화합물로는, 예를 들어 트리부틸포스페이트, 트리메틸포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리에틸포스페이트, 디페닐모노오르속세닐포스페이트, 디부틸포스페이트, 디옥틸포스페이트, 디이소프로필포스페이트 등을 들 수 있다. 상기 식 (3) 으로 나타내는 인 화합물로는, 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)-4,4-디페닐렌포스포나이트 등을 들 수 있다. 또한 상기 식 (4) 로 나타내는 화합물로는, 벤젠포스폰산디메틸, 벤젠포스폰산디에틸, 벤젠포스폰산디프로필 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스파이트, 트리에틸포스페이트, 벤젠포스폰산디메틸, 비스(2,4-디쿠밀페닐)펜타에리트리톨디포스파이트가 바람직하게 사용된다.

이러한 인 화합물의 함유량은, PC (I) 에 대해, 바람직하게는 0.0001 ∼ 0.05 중량％, 보다 바람직하게는 0.0005 ∼ 0.02 중량％, 더욱 바람직하게는 0.001 ∼ 0.01 중량％ 이다. 함유량이 0.0001 중량％ 미만에서는 상기 효과를 얻기 어렵고, 0.05 중량％ 를 초과하면, 반대로 PC (I) 의 열안정성에 악영향을 미치고, 또한 내가수 분해성도 저하되므로 바람직하지 않다.

(산화 방지제)

PC (I) 은, 산화 방지의 목적으로 산화 방지제를 함유하고 있어도 된다. 산화 방지제로는, 페놀계 산화 방지제, 락톤계 산화 방지제를 들 수 있다. 페 놀계 산화 방지제로는, 구체적으로는 예를 들어, 트리에틸렌글리콜-비스(3-(3-tert-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트), 1,6-헥산디올-비스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트), 펜타에리트리톨-테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트), 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, N,N-헥사메틸렌비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시-히드로신나마이드), 3,5-디-tert-부틸-4-히드록시-벤질포스포네이트-디에틸에스테르, 트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 3,9-비스{1,1-디메틸-2-[β-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸}-2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸 등을 들 수 있다.

또한 락톤계 산화 방지제로는, 5,7-디-t-부틸-3-(3,4-디메틸페닐)-3H-벤조푸란-2-온, 5,7-디-t-부틸-3-(2,3-디메틸페닐)-3H-벤조푸란-2-온 등을 들 수 있다. 이들 산화 방지제의 함유량은, 폴리카보네이트 공중합체에 대해, 0.0001 ∼ 0.05 중량％ 이다.

(이형제)

PC (I) 은, 이형제로서 1 가 또는 다가 알코올의 고급 지방산 에스테르를 함유하고 있어도 된다. 1 가 또는 다가 알코올의 고급 지방산 에스테르를 배합함으로써, PC (I) 의 성형시의 금형으로부터의 이형성이 개량되고, 광학 부품의 성형에 있어서는, 이형 하중이 적어 이형 불량에 의한 성형품의 변형을 방지할 수 있다. 또한, PC (I) 의 용융 유동성이 개선되는 이점도 있다.

이러한 고급 지방산 에스테르로는, 탄소 원자수 1 ∼ 20 의 1 가 또는 다가 알코올과, 탄소 원자수 10 ∼ 30 의 포화 지방산의 부분 에스테르 또는 전체 에스테르가 바람직하다.

또한, 이러한 1 가 또는 다가 알코올과, 포화 지방산의 부분 에스테르 또는 전체 에스테르로는, 스테아르산 모노글리세리드, 스테아르산 모노소르비테이트, 베헤닌산 모노글리세리드, 펜타에리트리톨모노스테아레이트, 펜타에리트리톨테트라스테아레이트, 프로필렌글리콜모노스테아레이트, 스테아릴스테아레이트, 팔미틸팔미테이트, 부틸스테아레이트, 메틸라우레이트, 이소프로필팔미테이트, 2-에틸헥실스테아레이트 등을 들 수 있고, 그 중에서도 스테아르산 모노글리세리드, 펜타에리트리톨테트라스테아레이트가 바람직하게 사용된다.

이형제의 함유량은, PC (I) 에 대해, 바람직하게는 0.01 ∼ 2 중량％, 보다 바람직하게는 0.015 ∼ 0.5 중량％, 더욱 바람직하게는 0.02 ∼ 0.2 중량％ 이다. 함유량이 0.01 중량％ 미만에서는 상기 효과가 얻어지지 않고, 2 중량％ 를 초과하면 성형시에 있어서의 금형 표면의 오염의 원인이 된다.

PC (I) 에는, 추가로 광 안정제, 착색제, 대전 방지제, 활제 등의 첨가제를 내열성이나 투명성을 해치지 않는 범위에서 함유하고 있어도 된다. 폴리카보네이트 공중합체에 첨가제를 혼합하는 데에는, 임의의 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들어 텀블러, V 형 블렌더, 나우터 믹서, 밴버리 믹서, 혼련 롤, 압출기 등으로 혼합하는 방법이 적절히 사용된다.

(비점도)

PC (I) 은, 그 0.7 g 을 100 ㎖ 의 염화메틸렌에 용해시켜 20 ℃ 에서 측정한 비점도가, 바람직하게는 0.17 ∼ 0.55, 보다 바람직하게는 0.21 ∼ 0.45 의 범위이다. 비점도가 0.17 미만에서는 성형품이 약해지고, 0.55 보다 높아지면 용융 점도 및 용액 점도가 높아져 취급이 곤란해진다.

(유리 전이 온도)

PC (I) 은, 승온 속도 20 ℃/min 에서 측정한 유리 전이 온도 (Tg) 가, 바람직하게는 150 ℃ ∼ 250 ℃, 보다 바람직하게는 160 ∼ 245 ℃ 이다. Tg 가 150 ℃ 이하에서는, PC (I) 를 사용하여 형성한 광학 부품의 사용하는 용도에 따라서는 내열성이 충분하지 않고, 한편 Tg 가 250 ℃ 이상에서는 용융 점도가 높아져, 성형이 곤란해진다.

(광탄성 계수)

PC (I) 의 광탄성 계수는, 바람직하게는 45 × 10¹³ ㎠/dyne 이하, 보다 바람직하게는 40 × 10¹³ ㎠/dyne 이하이다. 광탄성 계수가 45 × 10¹³ ㎠/dyne 보다 큰 경우, 성형시에 생기는 성형 변형이 커져, 광학 부재로서 사용하기 곤란해진다.

(배향 복굴절률)

PC (I) 의 후술하는 방법에 의해 측정한 배향 복굴절률의 절대값은, 바람직하게는 1.0 × 10^-3 미만, 보다 바람직하게는 0.5 × 10^-3 미만이다. 이러한 범위 내의 복굴절률의 값을 가지면 배향에서 기인되는 복굴절이 작아져, 렌즈 등의 광학 부재에서는 화상 저하 없이 고해상도가 얻어진다.

(흡수율)

PC (I) 은, ASTM D-570 에 따라, Φ45 ㎜ 성형 플레이트를 수중 침지시켜 중량 변화율 (중량％) 에 의해 구한 24 시간 후에 있어서의 흡수율이 0.25 ％ 이하인 것이 바람직하다. 0.25 ％ 보다 큰 경우, 흡수에 의한 렌즈의 치수 변화에 따라 화상 저하가 생기기 때문에, 바람직하지 않다.

(아베수)

PC (I) 은, 589 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 1.600 ∼ 1.650 인 것이 바람직하다. PC (I) 은, 아베수가 20 ∼ 35 인 것이 바람직하다. PC (I) 은, 589 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 1.600 ∼ 1.650 이고, 아베수가 20 ∼ 35 인 것이 바람직하다. PC (I) 은, 589 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 1.610 ∼ 1.650 이고, 아베수가 20 ∼ 30 인 것이 보다 바람직하다. 589 ㎚ 에 있어서의 굴절률 및 아베수는, JIS-K7142 에 준거하여 광원에 파장 선택 필터를 갖는 아베 굴절계를 사용하여 파장을 C 선 (656 ㎚), D 선 (589 ㎚), F 선 (486 ㎚) 으로 바꾸어 굴절률을 측정하고, 얻어진 값으로부터 다음 식에 의해 구한다.

υ_D : 아베수

n_D : 파장 589 ㎚ 에 대한 광의 굴절률

n_F : 파장 486 ㎚ 에 대한 광의 굴절률

n_C : 파장 656 ㎚ 에 대한 광의 굴절률

(렌즈)

본 발명에 있어서의 렌즈란, 광학 기기용 부품이 되는 광학 소자인 픽업 렌즈, 카메라 렌즈, 마이크로어레이 렌즈, 프로젝터 렌즈 및 프레넬 렌즈 등을 가리킨다. 구체적으로는, 렌즈로는 두 개의 구면 혹은 비구면의 굴절 표면을 갖고 광을 투과시킬 수 있는 것을 가리키고, 이것을 만족시키는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구면 렌즈, 비구면 렌즈, 픽업 렌즈, 카메라 렌즈, 마이크로어레이 렌즈, 프로젝터 렌즈 및 프레넬 렌즈 등의 종류를 들 수 있다.

본 발명의 렌즈는, 사출 성형법, 압축 성형법, 사출 압축 성형법, 압출 성형법, 용액 캐스팅법 등에 의해 성형된다. 성형의 용이성이나 비용면에서 특히 사출 성형법 혹은 사출 압축 성형법에 의해 성형되는 것이 바람직하다.

(렌즈의 광선 투과율)

본 발명의 렌즈는, 성형판의 550 ㎚ 에 있어서의 전체 광선 투과율이 80 ％ 이상인 것이 바람직하다. 나아가서는 85 ％ 이상인 것이 바람직하다. 투과율이 80 ％ 보다 낮으면 광학 부재로서 사용하기 곤란하다.

(렌즈의 복굴절)

또한, 본 발명의 렌즈는, 성형판의 550 ㎚ 에 있어서의 리타데이션을 Re₅₅₀ (㎚), 투과율 및 리타데이션의 측정 부위의 두께를 d (㎜) 로 했을 때,

Re₅₅₀ (㎚)/d (㎜)

10 × 10^-6

을 만족시키고 있는 것이 바람직하다. 일반적인 비스페놀 A 타입의 폴리카보네이트로 이루어지는 광학 소자는 리타데이션이 크다. 성형 조건에 따라 그 값을 저감시킬 수 있는 경우도 있지만, 통상적으로 그 조건 폭은 매우 작고, 따라서 성형이 매우 어려워져, 대부분의 경우 상기 식을 만족시킬 수 없다. 본 발명에 있어서의 PC (I) 은, 수지의 배향에 의해 생기는 리타데이션이 작고, 또한 성형 변형도 작기 때문에, 성형 조건을 엄밀하게 설정하지 않아도 양호한 광학 소자를 얻을 수 있다.

<광학 유닛>

본 발명의 광학 유닛은, 제 1 렌즈로서 전술한 PC (I) 로 이루어지는 렌즈, 그리고 제 2 렌즈로서 아베수가 45 ∼ 60 인 렌즈를 포함한다. 제 2 렌즈의 아베수는 바람직하게는 50 ∼ 60 이다.

제 2 렌즈로서 PC (I) 로 이루어지는 렌즈와는 아베수가 상이하고, 또한 복굴절이 낮은 렌즈를 사용함으로써, 색 수차를 보정하는 효과가 얻어진다. 제 1, 제 2 렌즈의 복굴절은, 두께 0.8 ㎜ 의 평볼록 렌즈의 수직 입사에 의한 위상차가 100 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.

제 2 렌즈로서 지환식 폴리올레핀, 폴리메틸메타크릴레이트, 올레핀·말레이미드 공중합체, 폴리(1,3-시클로헥사디엔) 으로 이루어지는 렌즈가 바람직하다. 특히 지환식 폴리올레핀 수지가 바람직하다.

지환식 폴리올레핀 수지로는, 구체적으로는, 일본 공표특허공보 2001-072870호 등에 개시된 노르보르넨계의 지환식 폴리올레핀 수지, 일본 공개특허공보 2004-51949호 등에 개시된 메타크릴기 함유 노르보르넨계의 지환식 폴리올레핀 수지, 일본 공개특허공보 2001-26693호 등에 개시된 에틸렌과 시클로올레핀의 공중합체로 이루어지는 지환식 폴리올레핀 수지를 들 수 있다. 또한, 시판품으로는, 닛폰 제온사 제조의 제오넥스 (ZEONEX) 등록 상표, JSR 주식회사 제조의 아톤 (ARTON) 등록 상표, 미츠이 화학 주식회사 제조의 아펠 (APEL) 등록 상표 등을 들 수 있다.

지환식 폴리올레핀의 파장 589 ㎚ (Na-D 선) 에 있어서의 굴절률이 1.450 ∼ 1.550 이고, 또한 아베수가 45 ∼ 60 인 것이 바람직하다.

복수의 렌즈를 홀더에 의해 일체화시킨 광학 유닛은, 소형 경량화, 비용 절감이 요구되고 있어, 플라스틱 렌즈가 바람직하게 사용되고 있다. 특히, 광학 특성이 양호한 지환식 폴리올레핀이 사용되고 있다. 단, 지환식 폴리올레핀으로 이루어지는 렌즈를 사용하여 광학 유닛을 형성하는 경우, 아베수가 크고 상이한 소재로 이루어지는 렌즈와 조합하여 색 수차를 보정하는 광학 설계를 실시할 필요가 있다. 지환식 폴리올레핀은, 아베수가 45 ∼ 60 정도이기 때문에, 아베수가 낮은 PC (I) 로 이루어지는 렌즈를 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 광학 유닛은, 예를 들어, 사출 성형시의 배향에 의한 복굴절을 상쇄하기 위해서, 복수의 렌즈의 조합 방향을 설정한 상태에서 통 형상의 홀더에 장착하여 제조할 수 있다. 또한, 렌즈를 홀더에 장착할 때에 새로운 응력, 예를 들어 접착 고정이면 접착제의 경화 수축에 수반되는 응력, 또한 끼움 고정이면 홀 더에 의한 체결 응력과 같은 것이 가해져, 이 응력에 기초하여 새로운 복굴절이 발생한다. 그 때문에 제 1 렌즈가 배치되는 홀더와, 제 2 렌즈가 배치되는 홀더를 따로 따로 형성하여, 일방의 홀더를 타방의 홀더에 맞닿게 하고, 이어서 홀더의 일방의 광축을 회전축으로 하여 회전시켜, 배향 복굴절을 상쇄시킨 후에, 양 홀더를 접속 고정시키는 방법도 이용할 수 있다.

광학 유닛은, 복수의 아베수가 45 ∼ 60 인 플라스틱 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 광학 유닛은, 휴대전화, 디지털 카메라 등의 광학 유닛으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 한 이것에 전혀 한정되지 않는다. 실시예 및 비교예에 있어서 「부」는 중량부이다. 또한 평가는 하기 방법에 따랐다.

(1) 비점도

폴리머 0.7 g 을 100 ㎖ 의 염화메틸렌에 용해시키고 20 ℃ 의 온도에서 측정하였다.

(2) 유리 전이점 (Tg)

티·에이·인스트루먼트·재팬 (주) 사 제조 2910 형 DSC 를 사용하여, 승온 속도 20 ℃/min 로 측정하였다.

(3) 흡수율

폴리카보네이트 수지 4.0 g 을 45 ㎜Φ 의 금형에 투입하고, 온도 280 ℃ 의 압축 성형기에 1 분 유지한 후, 가압한 상태에서 실온까지 냉각시켜, 45 ㎜Φ 압축 성형 플레이트를 얻었다. 그 후, ASTM D-570 에 따라, Φ45 ㎜ 압축 성형 플레이트를 24 시간, 온도 23 ℃ 의 수중에 침지시켜, 침지 전후의 중량 변화율 (중량％) 에 의해 흡수율을 측정하였다.

(4) 광탄성 계수

염화메틸렌 100 ㎖ 에 폴리카보네이트 공중합체 (I) 펠릿 5 g 을 용해시키고, 그 용액을 평탄한 유리판 상에 캐스트하여 하룻밤 방치하고, 캐스트 필름을 제조하였다. 그 필름을 60 ℃, 2 시간 건조시킨 후, 길이 50 ㎜, 폭 20 ㎜, 평균 두께 150 ㎛ 의 필름을 제조하여, 닛폰 분광 (주) 제조 엘립소미터 M-220 에 광탄성 스테이지를 세트하여 측정하였다. 측정 조건은, 필름에 1N 이하의 하중을 가하고, 그 때의 위상차를 측정하였다. 측정은 5 점 실시하고, 하기 산출식에 의해 광탄성 계수를 산출하였다.

Re = F × c × d

Re : 위상차 [㎚]

F : 응력 [N/㎡]

c : 광탄성 상수 [㎡/N]

d : 두께 [㎚]

(5) 아베수

상기 (4) 에서 제조한 캐스트 필름을 사용하고 JIS-K7142 에 준거하여, 광원에 파장 선택 필터를 갖는 아베 굴절계를 사용하여, 파장을 C 선 (656 ㎚), D 선 (589 ㎚), F 선 (486 ㎚) 으로 바꾸어 굴절률을 측정하고, 얻어진 굴절률을 이용하여 아베수를 측정하였다.

(6) 배향 복굴절률

폴리카보네이트 공중합체 (I) 를 염화메틸렌에 용해시켜, 15 중량％ 의 염화메틸렌 용액을 평탄한 유리판 상에 캐스트하여 평균 두께 60 ㎛, 폭 방향의 두께 편차가 1.1 ㎛ 인 필름을 제조하였다. 얻어진 필름의 단부를 잘라 내어 폭 10 ㎜, 길이 100 ㎜ 로 하고, 염화메틸렌 용액을 제거하기 위해 그 필름을 120 ℃, 2 시간 건조시켰다. 얻어진 필름을 소정 연신 온도 (유리 전이 온도 +10 ℃) 에서 길이 방향으로 연신 속도 15 ㎜/min 로 1 축 연신을 실시하여, 폭 7.1 ㎜, 평균 두께 42 ㎛, 길이 200 ㎜ 의 2 배 연신 필름을 얻었다. 그 필름을 편광판에서 관찰한 바, 균일하게 연신되어 있는 것을 확인하였다. 그 후, 닛폰 분광 (주) 제조 엘립소미터 (형식 : M-220) 에 복굴절 스테이지를 세트하여, 위상차를 측정하였다. 얻어진 위상차로부터 하기 식에 의해 배향 복굴절률을 산출하였다.

Δn × 10^-3 = Ret/d

Δn : 배향 복굴절률

Ret : 위상차 [㎚]

d : 필름 두께 [㎛]

(7) 전체 광선 투과율 (％ T)

(주) 닛폰 제강소 제조 사출 성형기 N-20C 를 사용하여 두께 1.0 ㎜, 폭 1.0 ㎜, 길이 2.0 ㎜ 의 성형편을 사출 성형하였다. 성형편의 550 ㎚ 에 있어서의 전체 광선 투과율을 히타치 제작소 (주) 제조 U-4001 형 분광 광도계에 의해 측정하였다.

(8) 위상차 (Re₅₅₀)

상기 (7) 에서 제조한 성형편의 550 ㎚ 에 있어서의 수직 입사 복굴절을 닛폰 분광 (주) 제조 M-220 형 엘립소미터에서 측정하였다.

(9) 평볼록 렌즈의 복굴절 평가

(주) 닛폰 제강소 제조 사출 성형기 N-20C 를 사용하여 표 2 에 나타낸 성형 조건에서 외경 2.0 ㎜, 중심 두께 0.8 ㎜, 초점 거리 2.0 ㎜ 의 평볼록 렌즈를 사출 성형하였다. 성형된 것에 대해서는, (주) 오지 계측 기기 제조, 미소 면적 위상차 측정 장치 KOBRA-CCD 를 사용하여 파장 590 ㎚ 에 있어서의 중심 부분의 위상차를 측정하였다.

(10) 광학 유닛의 제조

도 1 에 도시하는 광학 유닛을 이하의 요령으로 제조하였다. 제 1 렌즈 (1) 를, 폴리카보네이트 공중합체 (I) 를 사출 성형하여 제조하였다. 제 2 렌즈 (2) 를, 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온 (주) 제조, 제품명 ZEONEX^TM480R) 을 사출 성형하여 제조하였다. 제 1 렌즈 (1) 를 제 1 홀더 (3) 에 장착하고, 제 2 렌즈 (2) 를 제 2 홀더 (4) 에 장착하였다. 제 1 홀더 (3) 와 제 2 홀더 (4) 를 접합하는 구조로 하였다. 광축 (6) 을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 2 개의 렌즈 (1), 렌즈 (2) 의 조합, 광학 특성을 최적화한 후에, 접착제로 접속 고정시켜 일체화하였다. 얻어진 렌즈 유닛의 사양은, 초점 거리 5.8 ㎜, F 값 2.0, 수광 사이즈 직경 7.2 ㎜, 렌즈 전체 길이 15.4 ㎜, 렌즈 직경 14 ㎜ 이다.

(11) 렌즈 유닛의 평가

도 2 에 도시하는 평가 시스템으로 렌즈 유닛 (7) 을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 렌즈 유닛 (7) 을 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 10 개/㎜ 와 30 개/㎜ 에 있어서의 공간 주파수 특성을 컴퓨터 (9) 로 화상 해석하여 측정하였다. MTF 특성에 있어서 10 개/㎜ 가 1 에 가까울수록 콘트라스트 특성이 좋고, 30 개/㎜ 가 1 에 가까울수록 고해상력을 구비한 렌즈이다.

실시예 1

(폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 합성)

온도계, 교반기 및 환류 냉각기가 장착된 반응기에 48 ％ 수산화나트륨 수용액 69.1 부 및 이온 교환수 301.6 부를 넣고, 이것에 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 51.5 부, 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸 23.9 부 및 하이드로술파이트 0.15 부를 용해시킨 후, 염화메틸렌 231.5 부를 첨가하여, 교반 하, 15 ∼ 25 ℃ 에서 포스겐 28.0 부를 약 60 분에 걸쳐 불어넣었다. 포스겐을 불어넣은 후, 48 ％ 수산화나트륨 수용액 8.6 부 및 p-tert-부틸페놀 1.41 부를 첨가하여 교반을 재개, 유화 후 트리에틸아민 0.07 부를 첨가하고, 다시 28 ∼ 33 ℃ 에서 1 시간 교반하여 반응을 종료하였다. 반응 종료 후, 생성물을 염화메틸렌으로 희 석하여 수세한 후, 염산 산성으로 하여 수세하고, 다시 수상 (水相) 의 도전율이 이온 교환수와 거의 동일해질 때까지 수세를 반복하여, 폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 염화메틸렌 용액을 얻었다.

이어서, 이 용액을 메시 0.3 ㎛ 의 필터에 통과시키고, 또한 베어링부에 이물질 취출구를 갖는 격리실이 형성된 니더 중의 온수에 적하, 염화메틸렌을 증류 제거하면서 폴리카보네이트 공중합체 (I) 를 플레이크화하고, 이어서, 액체 함유 플레이크를 분쇄·건조시켜 분말을 얻었다. 이러한 분말에 비스(2,4-디쿠밀페닐)펜타에리트리톨디포스파이트 0.050 ％, 펜타에리트리톨테트라스테아레이트를 0.10 ％ 첨가하고, 벤트가 형성된 Φ30 ㎜ 단축 압출기를 사용하여 펠릿화하였다. 얻어진 폴리카보네이트 공중합체 (I) (BCF : DED = 65 몰％ : 35 몰％) 의 물성값을 표 1 에 나타낸다.

(성형편)

그 후, 120 ℃ 에서 5 시간 건조 후, (주) 닛폰 제강소 제조 사출 성형기 N-20C 를 사용하여 두께 1.0 ㎜, 폭 1.0 ㎜, 길이 2.0 ㎜ 의 성형편을 표 2 에 기재된 성형 조건에서 사출 성형하였다. 성형편의 550 ㎚ 에 있어서의 전체 광선 투과율 및 복굴절을 측정하여, 표 2 에 나타낸다.

(렌즈)

또한, 동일한 펠릿, 동일한 성형기를 사용하여 표 2 에 도시하는 성형 조건에서 외경 2.0 ㎜, 중심 두께 0.80 ㎜, 초점 거리 2.0 ㎜ 의 평볼록 렌즈를 사출 성형하였다. 성형된 것에 대해서는, (주) 오지 계측 기기가 제조한 미소 면적 위상차 측정 장치 KOBRA-CCD 를 사용하여 파장 590 ㎚ 에 있어서의 위상차를 측정하여, 결과를 표 3 에 나타내었다.

(광학 유닛)

제 1 렌즈 (1) 로서 폴리카보네이트 공중합체 (I) 로 이루어지는 렌즈를 사용하고, 제 2 렌즈 (2) 로서 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온 (주) 제조, 제품명 ZEONEX^TM480R) 으로 이루어지는 렌즈 (아베수 56) 를 사용하여 광학 유닛을 제조하였다. 제 1 렌즈 (1) 를 제 1 홀더 (3) 에 장착하고, 제 2 렌즈 (2) 를 제 2 홀더 (4) 에 장착하였다. 제 1 홀더 (3) 와 제 2 홀더 (4) 를 접합하는 구조로 하였다. 광축 (6) 을 중심축으로 하여 회전시킴으로써 2 개의 렌즈 (1), 렌즈 (2) 의 조합, 광학 특성을 최적화한 후에, 접착제로 접속 고정시켜 일체화하였다.

얻어진 광학 유닛의 사양은, 초점 거리 5.8 ㎜, F 값 2.0, 수광 사이즈 직경 7.2 ㎜, 렌즈 전체 길이 15.4 ㎜, 렌즈 직경 14 ㎜ 였다. 광학 유닛을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 공간 주파수 특성을 측정하여, 결과를 표 4 에 기재하였다.

실시예 2

9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 55.4 부, 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸 20.5 부로 한 것 이외에는 모두 실시예 1 과 동일하게 하여, 표 1 에 기재된 특성을 갖는 폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 펠릿을 얻었다 (BCF : DED = 70 몰％ : 30 몰％). 또한, 표 2 및 표 3 에 기재된 성형 조건에서 성형편 및 평볼록 렌즈를 성형한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 평가하여, 결과를 표 2 및 표 3 에 병기하였다.

또한, 도 1 에 도시하는 광학 유닛을 제 1 렌즈 (1) 에 상기 폴리카보네이트 공중합체 (I), 제 2 렌즈 (2) 를 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온 (주) 제조, 제품명 ZEONE^TM480R) 을 사용하여 사출 성형에 의해 제조하였다 (아베수 56). 제조한 광학 유닛을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 공간 주파수 특성을 측정하여, 결과를 표 4 에 기재하였다.

실시예 3

9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 59.4 부, 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸 17.1 부로 한 것 이외에는 모두 실시예 1 과 동일하게 하여, 표 1 에 기재된 특성을 갖는 폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 펠릿을 얻었다 (BCF : DED = 75 몰％ : 25 몰％). 또한, 표 2 및 표 3 에 기재된 성형 조건에서 성형편 및 평볼록 렌즈를 성형한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 평가하여, 결과를 표 2 및 표 3 에 병기하였다. 또한, 도 1 에 도시하는 광학 유닛을 제 1 렌즈 (1) 에 상기 폴리카보네이트 공중합체 (I), 제 2 렌즈 (2) 를, 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온사 제조, 제품명 ZEONEX^TM480R) 을 사용하여 사출 성형에 의해 제조하였다 (아베수 56). 제조한 광학 유닛을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 공간 주파수 특성을 측정하여, 결과를 표 4 에 기재하였다.

비교예 1

9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 31.7 부, 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸 41.0 부로 한 것 이외에는 모두 실시예 1 과 동일하게 하여, 표 1 에 기재된 특성을 갖는 폴리카보네이트 공중합체의 펠릿을 얻었다. 또한, 표 2 및 표 3 에 기재된 성형 조건에서 성형편 및 평볼록 렌즈를 성형한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 평가하여, 결과를 표 2 및 표 3 에 병기하였다. 또한, 도 1 에 도시하는 광학 유닛을 제 1 렌즈 (1) 에 상기 폴리카보네이트 공중합체 (I), 제 2 렌즈 (2) 를, 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온 (주) 제조, 제품명 ZEONEX^TM480R) 을 사용하여 사출 성형에 의해 제조하였다 (아베수 56). 제조한 광학 유닛을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 공간 주파수 특성을 측정하여, 결과를 표 4 에 기재하였다.

비교예 2

9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 71.2 부, 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸 6.8 부로 한 것 이외에는 모두 실시예 1 과 동일하게 하여, 표 1 에 기재된 특성을 갖는 폴리카보네이트 공중합체의 펠릿을 얻었다. 또한, 표 2 및 표 3 에 기재된 성형 조건에서 성형편 및 평볼록 렌즈를 성형한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 평가하여, 결과를 표 2 및 표 3 에 병기하였다. 또한, 도 1 에 도시하는 광학 유닛을 제 1 렌즈 (1) 에 상기 폴리카보네이트 공중합체 (I), 제 2 렌즈 (2) 를 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온사 제조, 제품명 ZEONEX^TM480R) 을 사용하여 사출 성형에 의해 제조하였다 (아베수 56). 제조한 광학 유닛을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 공간 주파수 특성을 측정하여, 결과를 표 4 에 기재하였다.

비교예 3

2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판에서 얻어진 폴리카보네이트 (데이진 카세이 (주) 제조 판라이트 AD-5503) 를 사용하고, 또한, 표 2 및 표 3 에 기재된 성형 조건에서 성형편 및 평볼록 렌즈를 성형한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 평가하여, 결과를 표 2 및 표 3 에 병기하였다. 또한, 도 1 에 도시하는 광학 유닛을 제 1 렌즈 (1) 에 상기 폴리카보네이트 수지 (I), 제 2 렌즈 (2) 를, 지환식 폴리올레핀 (닛폰 제온 (주) 제조, 제품명 ZEONEX^TM480R) 을 사용하여 사출 성형에 의해 제조하였다 (아베수 56). 제조한 광학 유닛을 아큐트로직사 제조 MTF (Modulation Transfer Function) 측정 유닛 (8) 에 세트하고, ISO12233 에 기재된 해상도 측정 방법에 준거하여 평가용 화상 (11) 에 있어서의 공간 주파수 특성을 측정하여, 결과를 표 4 에 기재하였다.

발명의 효과

본 발명의 렌즈는 복굴절이 작고, 높은 굴절률을 가지고 있다. 본 발명의 렌즈는 투명성 및 내열성이 우수하다. 또한 본 발명의 광학 유닛은 색 수차가 보정되어, 높은 해상도를 갖는다.

산업상이용가능성

본 발명의 광학 유닛은 양호한 광학 특성을 가지고 있기 때문에, 휴대전화, 디지털 카메라 등의 광학 유닛으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (14)

1. (I) 하기 식

   

   (식 중, R¹ ∼ R⁴ 는 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 탄화수소기, 또는 할로겐 원자이다)

   로 나타내는 단위 (A) 와, 하기 식

   

   (식 중, R⁵, R⁶ 은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 6 ∼ 10 의 아릴기, 또는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알콕시기를 나타낸다. R⁷ 및 R⁸ 은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 ∼ 9 의 알킬기를 나타낸다. 단, R⁷ 및 R⁸ 의 탄소 원자수의 합계는 9 또는 10 이다)

   로 나타내는 단위 (B) 로 구성되고, 전체 단위 중 단위 (A) 의 비율이 50 ∼ 80 몰 ％인 폴리카보네이트 공중합체 (I) 로 이루어지는, 렌즈.
2. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 전체 단위 중 단위 (A) 의 비율이 65 ∼ 75 몰％인, 렌즈.
3. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 단위 (A) 가 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌으로부터 유도되는 단위인, 렌즈.
4. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 단위 (B) 가 1,1-비스(4-히드록시페닐)데칸으로부터 유도되는 단위인, 렌즈.
5. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 파장 589 ㎚ (Na-D 선) 에 있어서의 굴절률이 1.600 ∼ 1.650 인, 렌즈.
6. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 아베수가 20 ∼ 35 인, 렌즈.
7. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 파장 589 ㎚ (Na-D 선) 에 있어서의 굴절률이 1.600 ∼ 1.650 이고, 아베수가 20 ∼ 35 인, 렌즈.
8. 제 1 항에 있어서,

   폴리카보네이트 공중합체 (I) 의 복굴절률이 0.3 × 10^-4 ∼ 1 × 10^-4인, 렌즈.
9. 제 1 항에 기재된 렌즈 및 아베수가 45 ∼ 60 인 플라스틱 렌즈를 포함하는, 광학 유닛.
10. 제 9 항에 있어서,

    아베수가 45 ∼ 60 인 플라스틱 렌즈가 지환식 폴리올레핀으로 이루어지는 렌즈인, 광학 유닛.
11. 제 9 항에 있어서,

    지환식 폴리올레핀의 파장 589 ㎚ (Na-D 선) 에 있어서의 굴절률이 1.450 ∼ 1.550 이고, 또한 아베수가 45 ∼ 60 인, 광학 유닛.
12. 제 9 항에 있어서,

    복수의, 아베수가 45 ∼ 60 인 플라스틱 렌즈를 포함하는, 광학 유닛.
13. 제 9 항에 있어서,

    광학 유닛이 휴대전화용인, 광학 유닛.
14. 제 9 항에 있어서,

    광학 유닛이 디지털 카메라용인, 광학 유닛.

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