(57)【要約】 【課題】  ガラスレンズ基材と樹脂層との密着力を向上させたハイブリッドレンズおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ガラスレンズ基材２と、このガラスレンズ基材２の片方の面に設けられた第１樹脂層３と、この第１樹脂層３の上に設けられた第２樹脂層３とを備える。ガラスレンズ基材２の接合面に凹部２３が形成され、第１樹脂層３の接合面には凹部２３に嵌合する凸部３３が形成されている。第１樹脂層３は、ガラスレンズ基材２と略同じ屈折率を有する。【選択図】  図１
2006251024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスレンズ基材と、
このガラスレンズ基材の入射面および出射面のいずれか片方の面、または両方の面に密着形成された第１樹脂層と、
この第１樹脂層の上に設けられた第２樹脂層とを備えたハイブリッドレンズであって、
前記ハイブリッドレンズは、前記ガラスレンズ基材の前記第１樹脂層との接合面に前記ガラスレンズ基材と前記第１樹脂層とが互いに係合する係合部が設けられ、
前記係合部において、前記第１樹脂層を形成する樹脂組成物が前記ガラスレンズ基材と一体的に係合硬化され、
前記第１樹脂層が、前記ガラスレンズ基材と略同じ屈折率を有していることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッドレンズにおいて、
前記係合部は、ハイブリッドレンズの光学有効径内に設けられていることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のハイブリッドレンズにおいて、
前記係合部は、前記ガラスレンズ基材と前記第１樹脂層とのいずれか一方の接合面に設けられた凹部と、前記ガラスレンズ基材と前記第１樹脂層とのいずれか他方の接合面に設けられ前記凹部に嵌合する凸部とから構成されていることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のハイブリッドレンズにおいて、
前記凸部および凹部は、環状に形成されていることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のハイブリッドレンズにおいて、
前記凹部は、開口部の最大幅寸法より開口部奥部の最大幅寸法の方が大きい蟻溝形状に形成されていることを特徴とするハイブリッドレンズ。
【請求項６】
入射面および出射面の片方の面、または両方の面に凹部を有するガラスレンズ基材を形成するガラスレンズ基材形成工程と、
前記ガラスレンズ基材の入射面および出射面の片方の面、または両方の面に第１の転写型を対向した状態で配置し、前記ガラスレンズ基材と前記第１の転写型との側面全周へ粘着テープを巻き付けてキャビティを形成し、前記ガラスレンズ基材と前記第１の転写型との間にガラスレンズ基材と略同じ屈折率を有する樹脂を注入、硬化して第１樹脂層を積層成形する第１樹脂層成形工程と、
前記第１樹脂層の成形面に対向した状態で第２の転写型を配置し、前記第１樹脂層と前記第２の転写型の側面全周へ粘着テープを巻き付けてキャビティを形成し、前記第１樹脂層と前記第２の転写型との間に樹脂を注入、硬化することにより前記第１樹脂層の上に前記第２樹脂層を積層成形する第２樹脂層成形工程とを備えることを特徴とするハイブリッドレンズの製造方法。
【請求項７】
ガラス基材と、
このガラス基材の片方の面、または両方の面に密着形成された第１樹脂層と、
この第１樹脂層の上に設けられた第２樹脂層とを備えた複層ガラスであって、
前記複層ガラスは、前記ガラス基材と前記第１樹脂層との接合面に互いに係合する係合部を有し、
前記係合部において前記第１樹脂層を形成する樹脂組成物が、前記ガラスレンズ基材と一体的に係合硬化され、
前記第１樹脂層が、前記ガラス基材と略同じ屈折率を有していることを特徴とする複層ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドレンズ、その製造方法および複層ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスレンズ基材の片方の面に樹脂層を形成した、いわゆる、ハイブリッドレンズとして、ガラスレンズ基材の片方の面に樹脂層が形成され、この樹脂層がガラスレンズ基材の片方の面と隣合う他の面（ガラスレンズ基材の端面）にも連続して形成された複合型光学部材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１１０４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された複合型光学部材では、樹脂層がガラスレンズ基材の片方の面と隣合う他の面（ガラスレンズ基材の端面）を覆っているため、温度変化に伴う樹脂層の膨張収縮力に対応できるものの、レンズの位置決め、あるいは、レンズ偏芯を無くすため、ガラスレンズ基材の端面を使おうとするには、大きな障害となる。
【０００５】
本発明の目的は、ガラスレンズ基材の端面を樹脂層で被覆することなく、ガラスレンズ基材と樹脂層との密着力を向上させたハイブリッドレンズおよびその製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ガラス基材と、このガラス基材の少なくとも片方の面に設けられた樹脂層との密着力を向上させた複層ガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッドレンズは、ガラスレンズ基材と、このガラスレンズ基材の入射面および出射面のいずれか片方の面、または両方の面に密着形成された第１樹脂層と、この第１樹脂層の上に設けられた第２樹脂層とを備えたハイブリッドレンズであって、前記ハイブリッドレンズは、前記ガラスレンズ基材の前記第１樹脂層との接合面に前記ガラスレンズ基材と前記第１樹脂層とが互いに係合する係合部が設けられ、前記係合部において、前記第１樹脂層を形成する樹脂組成物が前記ガラスレンズ基材と一体的に係合硬化され、前記第１樹脂層が、前記ガラスレンズ基材と略同じ屈折率を有していることを特徴とする。
この発明によれば、ガラスレンズ基材と第１樹脂層とが、それぞれに一体形成され互いに係合する係合部によって結合されているから、つまり、それぞれに形成された物理的手段によって結合されているから、ガラスレンズ基材と第１樹脂層との密着力を向上させることができる。しかも、第１樹脂層と第２樹脂層とは共に樹脂であるから、密着しやすい。その結果、ガラスレンズ基材に対して第１樹脂層が物理的手段で結合され、この第１樹脂層に対して同じ樹脂からなる第２樹脂層が接合される構造であるから、ガラスレンズ基材に対する樹脂層の密着力を向上させることができる。
また、第１樹脂層は、ガラスレンズ基材と略同じ屈折率を有しているから、係合部によって光学的特性が変化するのを防げる。
【０００７】
本発明のハイブリッドレンズにおいて、前記係合部は、ハイブリッドレンズの光学有効径内に設けられていることが好ましい。
この発明によれば、係合部がハイブリッドレンズの光学有効径内に設けられているから、ハイブリッドレンズの略全面に渡って係合部を設けることができる。つまり、ハイブリッドレンズの略全面に渡って物理的結合手段を均一に設けることができるから、密着力を均一にできる。
【０００８】
本発明のハイブリッドレンズにおいて、前記係合部は、前記ガラスレンズ基材と前記第１樹脂層とのいずれか一方の接合面に設けられた凹部と、前記ガラスレンズ基材と前記第１樹脂層とのいずれか他方の接合面に設けられ前記凹部に嵌合する凸部とから構成されていることが好ましい。
この発明によれば、ガラスレンズ基材と第１樹脂層とが、凹部とこれに嵌合する凸部とによって結合されているから、特に、両者の接合面方向へ外力が作用しても、両者がずれるのを防止できる。従って、接合面方向への外力に対して、ガラスレンズ基材と第１樹脂層との密着力を向上させることができる。
【０００９】
本発明のハイブリッドレンズにおいて、前記凸部および凹部は、環状に形成されていることが好ましい。
このように構成すれば、温度変化などの外的要因によって、樹脂層が外力を受けた場合でも、その外力を均一に分散することができるから、一部に集中応力がかかるのを防止でき、耐久性を向上させることができる。
【００１０】
本発明のハイブリッドレンズにおいて、前記凹部は、開口部の最大幅寸法より開口部奥部の最大幅寸法の方が大きい蟻溝形状に形成されていることが好ましい。
このように構成すれば、凹部は、開口部における最大寸法より開口部奥部における最大寸法が大きい蟻溝形状に形成されているから、両者の接合面に対して交差する方向へ外力が作用しても、凹部と凸部との嵌合が外れにくい。従って、接合面に対して交差する方向への外力に対して、ガラスレンズ基材と第１樹脂層との密着力を向上させることができる。
【００１１】
本発明のハイブリッドレンズの製造方法は、入射面および出射面の片方の面、または両方の面に凹部を有するガラスレンズ基材を形成するガラスレンズ基材形成工程と、前記ガラスレンズ基材の入射面および出射面の片方の面、または両方の面に第１の転写型を対向した状態で配置し、前記ガラスレンズ基材と前記第１の転写型との側面全周へ粘着テープを巻き付けてキャビティを形成し、前記ガラスレンズ基材と前記第１の転写型との間にガラスレンズ基材と略同じ屈折率を有する樹脂を注入、硬化して第１樹脂層を積層成形する第１樹脂層成形工程と、前記第１樹脂層の成形面に対向した状態で第２の転写型を配置し、前記第１樹脂層と前記第２の転写型の側面全周へ粘着テープを巻き付けてキャビティを形成し、前記第１樹脂層と前記第２の転写型との間に樹脂を注入、硬化することにより前記第１樹脂層の上に前記第２樹脂層を積層成形する第２樹脂層成形工程とを備えることを特徴とする。
この製造方法によれば、ガラスレンズ基材の凹部を有する面に、第１樹脂層を積層成形したのち、第２樹脂層を積層成形すればよいので、上述した効果が期待できるハイブリッドレンズを簡単な工程で得ることができる。
【００１２】
本発明の複層ガラスは、ガラス基材と、このガラス基材の片方の面、または両方の面に密着形成された第１樹脂層と、この第１樹脂層の上に設けられた第２樹脂層とを備えた複層ガラスであって、前記複層ガラスは、前記ガラス基材と前記第１樹脂層との接合面に互いに係合する係合部を有し、前記係合部において前記第１樹脂層を形成する樹脂組成物が、前記ガラスレンズ基材と一体的に係合硬化され、前記第１樹脂層が、前記ガラス基材と略同じ屈折率を有していることを特徴とする。
この複層ガラスによっても、上述したハイブリッドレンズと同様な効果を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態のハイブリッドレンズの説明＞
図１は、本実施形態のハイブリッドレンズを示す断面図である。
本実施形態のハイブリッドレンズ１は、ガラスレンズ基材２と、このガラスレンズ基材２の入射面および出射面のいずれか片方の面（本実施形態では出射面）に設けられた第１樹脂層３と、この第１樹脂層３の上に設けられた第２樹脂層４とを備えている。
【００１４】
ガラスレンズ基材２は、入射面２２および出射面２１が研磨しやすい球面に鏡面研磨されたレンズであり、凸レンズでも凹レンズでも良い。図１に示すガラスレンズ基材２は、液晶プロジェクタ用投射レンズの最も対物側の凹レンズとして用いられるものを示している。出射面２１は、ガラスレンズ基材２の凸面側に形成され、第１樹脂層３と接する接合面を構成している。入射面２２は、凹球面状に形成され、出射面２１より大きな曲率を有する。ガラスの材質は屈折率と分散性を考慮して決定される。
ガラスレンズ基材２の出射面２１には、その光学有効径内（例えば、ガラスレンズ基材２の端面から約２〜３ｍｍ内の領域）に、凹部２３が形成されている。ここでは、ガラスレンズ基材２の出射面２１において、光学有効径内に深さが３０μｍ以下の複数条の凹部２３が環状にかつ所定間隔隔てて形成されている。
凹部２３は、開口部における最大寸法より開口部奥部における最大寸法が大きい蟻溝形状に形成されている。この実施形態では、幅寸法が、開口部より開口部奥部に向かうに従って次第に大きくなる、断面台形形状に形成されている。
【００１５】
第１樹脂層３は、ガラスレンズ基材２との密着性に優れ、かつ、ガラスレンズ基材２と略同じ屈折率を有する樹脂によって、ガラスレンズ基材２の出射面２１に一様の厚み、具体的には５０μｍ以下の厚みに形成されている。第１樹脂層３のガラスレンズ基材２との接合面３１には、光学有効径内に、ガラスレンズ基材２に形成された凹部２３に嵌合する複数条の凸部３３が環状にかつ所定間隔隔てて形成されている。凸部３３は、凹部２３に嵌合する形状で、この実施形態では、断面台形形状に形成されている。ここに、ガラスレンズ基材２に形成された凹部２３と第１樹脂層３に一体形成された凸部３３とにより、互いに係合する係合部が形成されている。
【００１６】
第２樹脂層４は、第１樹脂層３の接合面３１とは反対側面３２と接する接合面４１が凹球面に形成され、この面とは反対側面４２が非球面形状に形成されている。第２樹脂層４は、レンズとして実用上耐えうる表面硬度を有する樹脂によって構成されている。この実施形態では、第１樹脂層３と類似の樹脂組成物が用いられているが、第１樹脂層３と類似の樹脂組成物でなくてもよい。
【００１７】
＜第１実施形態のハイブリッドレンズの製造方法の説明＞
図２は、ハイブリッドレンズの製造方法を示す工程図である。本実施形態におけるハイブリッドレンズの製造方法は、（ａ）モノマー調合工程、（ｂ）成形型の処理工程、（ｃ）型組立工程Ｉ、（ｄ）注入工程Ｉ、（ｅ）硬化工程Ｉ、（ｆ）型組立工程II、（ｇ）注入工程II、（ｈ）硬化工程II、（ｉ）離型工程、（ｊ）アニーリング工程からなる。
なお、（ｂ）成形型の処理工程において、片方の面に凹部２３を有するガラスレンズ基材２を形成するガラスレンズ基材形成工程が実行される。また、（ｃ）型組立工程Ｉ、（ｄ）注入工程Ｉ、（ｅ）硬化工程Ｉにおいて、ガラスレンズ基材２の凹部２３を有する面に第１樹脂層３を積層成形する第１樹脂層成形工程が、（ｆ）型組立工程II、（ｇ）注入工程II、（ｈ）硬化工程IIにおいて、第１樹脂層３の上に第２樹脂層４を積層成形する第２樹脂層成形工程が実行される。
【００１８】
（ａ）モノマー調合工程
この工程は、ガラスレンズ基材２との最接の樹脂層（第１樹脂層３）と第１樹脂層３の上に形成される樹脂層（第２樹脂層４）を構成するハイブリッドレンズ樹脂組成物を調合する工程である。ハイブリッドレンズ樹脂組成物の構成要素は、その相溶性を考えて、基本的には類似の樹脂組成物を使う方が好ましい。本発明に用いる第１樹脂層用樹脂モノマーと第２樹脂層用樹脂モノマーには、ラジカル重合性モノマーとシランカップリング剤をそれぞれある特定の割合で混合した樹脂組成物を用いることができる。
本発明に用いるラジカル重合性モノマーは、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の重合性モノマー混合物から構成される。
（Ａ）一般式（Ｉ）で示されるジ（メタ）アクリレート化合物
【化１】
2006251024.tif 000003
（式中、Ｒ1は水素またはメチル基、ｍは０〜４の整数、ｎは１〜１６の整数を表す。）
（Ｂ）１分子中に（メタ）アクリロイルオキシ基を２個以上有するウレタンポリ（メタ）アクリレートあるいはエポキシポリ（メタ）アクリレート
（Ｃ）一般式（II）で示されるモノ（メタ）アクリレート化合物
【化２】
2006251024.tif 000004
（式中、Ｒ2は水素またはメチル基、Ｒ3は炭素原子数が５〜１６の脂環式炭化水素基を表す。）
の中、少なくとも１種のラジカル重合性モノマー
【００１９】
上記記載の組成物の第１成分である一般式（Ｉ）で示されるジ（メタ）アクリレート化合物の具体例としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリエチレングリコールのジ（メタ）アクリレート化合物；プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ノナプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリプロピレングリコールのジ（メタ）アクリレート化合物；ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ノナブチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリブチレングリコールのジ（メタ）アクリレート化合物；１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，１４−テトラデカメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのカプロラクトン付加物のジ（メタ）アクリレート化合物等が挙げられる。
【００２０】
上記記載の組成物の第２成分である１分子中に（メタ）アクリロイルオキシ基を２個以上有するウレタンポリ（メタ）アクリレートとしては、ヒドロキシル基を含有する（メタ）アクリレートと分子内に２個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物とのウレタン化反応生成物が挙げられる。また、１分子中に（メタ）アクリロイルオキシ基を２個以上有するエポキシポリ（メタ）アクリレートとしては、分子内に２個以上のグリシジル基を有するエポキシ化合物と、（メタ）アクリル酸または分子内に（メタ）アクリロイルオキシ基及びカルボキシル基を有する化合物とのグリシジル基開環反応物が挙げられる。この第２成分は第１成分であるジ（メタ）アクリレート化合物だけでは不足する耐熱性を付与する成分である。
【００２１】
分子内に少なくとも２個のイソシアネート基を有するポリイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物の具体例としては、脂肪族、芳香族または脂環族のイソシアネート、例えばテトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチレンヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、１，３−ビス（α，α’−ジメチルイソシアネートメチル）ベンゼン、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート等が挙げられる。これらイソシアネート類とアミノ基、水酸基、カルボキシル基等の活性水素原子を少なくとも２個有する化合物との反応により得られる分子内に少なくとも２個のイソシアネート基を有する化合物あるいは前記ジイソシアネート化合物類の３量体から５量体なども用いることができる。また、上述の開環反応に用いるエポキシ化合物（分子内に少なくとも２個のグリシジル基を有するエポキシ化合物）としては、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ノナエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ノナプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルのジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジグリセロールトリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル、ソルビトールテトラグリシジルエーテル、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのジグリシジルエーテル、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのジグリシジルエーテル、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリグリシジルエーテルなどの脂肪酸エポキシ化合物、イソホロンジオールのジグリシジルエーテル、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサンのジグリシジルエーテル、ビス−２，２−ヒドロキシシクロヘキシルプロパンのジグリシジルエーテル等の脂環族エポキシ化合物、レゾルシンジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳとエピクロルヒドリンとの縮合で得られるビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、テトラブロモビス��ェノールＡジグリシジルエーテル、ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）とエピクロルヒドリンとの縮合物、２，６−キシレノールダイマーとエピクロルヒドリンとの縮合物、オルトフタル酸ジグリシジルエステル、フェノールノボラックポリグリシジルエーテル、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテルなどの芳香族エポキシ化合物等がある。
【００２２】
これらのエポキシ化合物と反応させる化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸の他、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートとｏ−無水フタル酸等の酸無水物とを反応させて得られるカルボキシル基含有（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートとアジピン酸等の分子内に２個以上のカルボキシル基を有する化合物を反応させて得られるカルボキシル基含有（メタ）アクリレートが挙げられる。
エポキシ化合物とカルボキシル基含有（メタ）アクリレートとの反応は、例えば、両者を混合し、触媒としてジメチルアミノエチルメタクリレート等の３級アミノ化合物またはベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等の４級アミン塩を加え、６０℃〜１１０℃に加熱することにより行われる。
【００２３】
本発明においてはウレタンポリ（メタ）アクリレートあるいはエポキシポリ（メタ）アクリレートは１種を単独であるいは２種以上を混合して用いることができるが、硬化して得られるハイブリッドレンズの無色透明性、耐熱性の点から、イソホロンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、１，３−ビス（α，α’−ジメチルイソシアネートメチル）ベンゼン、トリレンジイソシアネートまたはナフタレンジイソシアネートと、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートとの付加物であるウレタンポリ（メタ）アクリレート、あるいは１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリグリシジル、２，２−ビス（４−グリシジルオキシシクロヘキシル）プロパン、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテルまたはテトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテルと、アクリル酸またはメタクリル酸との反応物であるエポキシポリ（メタ）アクリレートを用いるのが特に好ましい。
【００２４】
上記記載の組成物の第３成分である一般式（II）で示されるモノ（メタ）アクリレート化合物は、第１成分、第２成分のみの使用では得られないレンズ成形時の面精度を向上させる効果を発揮する成分である。
モノ（メタ）アクリレート化合物の具体例としては、シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、トリメチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ノルボルニル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、トリシクロ（５，２，１，０２，６）デカン−８−イル（メタ）アクリレートが特に好ましい。
【００２５】
本発明に用いる樹脂組成物であるシランカップリング剤はガラスレンズ基材と樹脂層との接着性を付与する成分である。
本発明におけるシランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−グリドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどを用いたが、ガラス基板に結合させる樹脂層である有機高分子の性質に応じて、他のシランカップリング剤を用いることもできる。
本発明において第１樹脂層３に用いられるハイブリッドレンズ樹脂組成物はガラスレンズ基材２との密着性を主目的として構成されたものであり、硬化完了時にガラスレンズ基材２の屈折率にほぼ等しい屈折率を有する樹脂組成から構成されるのが好ましい。たとえば、本願ハイブリッドレンズ用樹脂組成物においては、（Ａ）〜（Ｃ）成分の最適含有量は、（Ａ）２０〜５０重量部、（Ｂ）２０〜６０重量部、（Ｃ）５〜３０重量部、さらにシランカップリング剤  ０．１〜1５重量部である。
【００２６】
本発明のハイブリッドレンズ用樹脂組成物は、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料等の添加剤が本発明の効果を損なわない範囲で配合されても良い。
本発明のハイブリッドレンズ用樹脂組成物の硬化に際して使用される重合開始剤としては、例えば、（ａ）２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、メチルフェニルグリオキシレート、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などの光重合開始剤、（ｂ）過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物、（ｃ）２，２’―アゾビスブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物が挙げられる。これらの重合開始剤の中でも、硬化速度が速く、常温硬化が可能であることから、光重合開始剤を用いることがより好ましい。これらの重合開始剤は１種もしくは２種以上の混合系で使用し、硬化速度を向上させるため、助触媒、増感剤を添加しても良い。この重合開始剤の配合割合はモノマー成分の合計１００重量部に対して、通常、０．００５〜５重量部である。
本発明のハイブリッドレンズ用樹脂組成物は、ラジカル重合性モノマー成分並びにシランカップリング剤を常法により混合撹拌し、さらに必要に応じて各種添加剤を配合して製造することができる。
【００２７】
本発明において第２樹脂層４に用いられるハイブリッドレンズ樹脂組成物は第１樹脂層３に用いられる樹脂組成物の特性だけでは実用上不足する表面硬度などの樹脂強度を向上させることを主目的として構成されたものである。たとえば、本願のハイブリッドレンズ樹脂組成物における（Ａ）〜（Ｃ）成分の最適含有量は、（Ａ）４０〜９０重量部、（Ｂ）５〜５０重量部、（Ｃ）５〜４０重量部、さらにシランカップリング剤  ０．０５〜１０重量部である。（Ａ）成分が３０重量部未満ではレンズに十分な耐衝撃性が得られず、環境温度変化に対応する耐熱性が不十分であり、かつ吸水量の抑制もできない。一方、９０重量部を超えると表面硬度の低下が著しく望ましくない。好ましくは５０〜８０重量部が良い。また、（Ｂ）成分が５重量部未満では十分な耐熱性を与えることができず、５０重量部を超えると組成物の粘度が高くなり、注型による作業性が低下する。好ましくは１０〜３０重量部が良い。また、（Ｃ）成分が５重量部未満では十分な面精度を得ることができず、４０重量部を超えるとレンズの耐熱性が低下し望ましくない。好ましくは１０〜３０重量部が良い。シランカップリング剤は、硬化成形時に基材ガラスと樹脂層を接着する成分である。シランカップリング剤の含有量が１０重量部より多いと樹脂組成物中でゲル化する可能性があり、樹脂組成物のポットライフの低下の危険性が生じ、ゲル化による増粘によって注入時の作業性の低下も危惧される。好ましくは、３〜５重量部が良い。
【００２８】
本発明のハイブリッドレンズ用樹脂組成物の硬化に際して使用される重合開始剤としては、例えば、（ａ）２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、メチルフェニルグリオキシレート、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などの光重合開始剤、（ｂ）過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物、（ｃ）２，２’―アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物が挙げられる。これらの重合開始剤の中でも、硬化速度が速く、常温硬化が可能であることから、光重合開始剤を用いることがより好ましい。これらの重合開始剤は１種もしくは２種以上の混合系で使用し、硬化速度を向上させるため、助触媒、増感剤を添加しても良い。この重合開始剤の配合割合はモノマー成分の合計１００重量部に対して、通常、０．００５〜５重量部である。
本発明に用いる第１樹脂層用樹脂モノマーと第２樹脂層用樹脂モノマーには、ラジカル重合性モノマー成分並びにシランカップリング剤を常法により混合撹拌し、さらに必要に応じて各種添加剤を配合して製造することができる。
【００２９】
（ｂ）成形型の処理工程
図３に示すように、ハイブリッドレンズの成形に必要なガラスレンズ基材２と、第１樹脂層３を転写する上型５Ａおよび第２樹脂層４を転写する上型５Ｂを選定するとともに、必要な前処理を行う。
ガラスレンズ基材２は、図１に示したように、第１樹脂層３との接合面（出射面２１）に幅２０μｍ、深さ３０μｍ程度の凹部２３が環状にかつ２条形成されている。凹部２３が形成されたガラスレンズ基材２を洗浄し、出射面２１に、第１樹脂層３の密着性を改良する目的で、シランカップリング剤を３〜１０％程度含む液体を塗布し、加熱焼成する。シランカップリング剤の塗布は、接合面に出来るだけ均一に塗布する必要があり、スピンコーターを用いたスピン塗布装置や、引き上げ速度を制御したディップ装置などを用いて行うことが好ましい。シランカップリング剤については後述する。
上型５Ａは、ガラス製で、球面形状を転写する転写面５１Ａと、この転写面５１Ａと対向する外面５２Ａとを有する。上型５Ｂは、ガラス製で、非球面形状を転写する転写面５１Ｂと、この転写面５１Ｂと対向する外面５２Ｂとを有する。転写面５１Ａ，５１Ｂは鏡面研磨され、外面５２Ａ，５２Ｂが平面に形成されている。
ガラスレンズ基材２と上型５Ａ，５Ｂの外径はほぼ同じであり、両者とも円周面状の側面を有する。第１の転写型である上型５Ａ，５Ｂの転写面５１Ａ，５１Ｂは、洗浄を行うと共に離型剤を予め塗布しておくことが好ましい。転写面５１Ａ，５１Ｂに離型剤を塗布しておくことにより、成形後、上型５Ａ，５Ｂを容易に樹脂層から脱離することができる。  特に、第１樹脂層３を形成する際に用いる上型５Ａの転写面５１Ａには、離型剤濃度を高くした離型剤を塗布して離型を容易にできるようにしておく。
【００３０】
（ｃ）型組立工程Ｉ
図４に示すように、ガラスレンズ基材２の出射面２１を上にしてガラスレンズ基材２を水平に保持し、上型５Ａの転写面５１を下にしてガラスレンズ基材２の出射面２１と所定の距離離間させて対向配置して保持する。そして、これらのガラスレンズ基材２と上型５Ａの側面に跨って粘着テープ６を巻き付け、１周より余分に巻き付け、粘着テープ６が重なる領域を形成する。これによって、出射面２１と転写面５１と粘着テープ６とで囲まれたキャビティ７Ａが形成され、ハイブリッドレンズ成形型８Ａを組み立てることができる。
粘着テープ６は、テープ基材に粘着剤層が形成されている構造を有する。テープ基材の材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリハロゲン化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリカーボネート類などが用いられる。粘着剤としてはアクリル系、ゴム系、シリコーン系等が使用される。粘着剤は、樹脂組成物中に溶け出したり、重合を阻害したりしないものが選定される。
粘着テープ６の幅は、ガラスレンズ基材２と上型５Ａの側面を保持してこれらの空隙を密封できればよく、これらから突出するような幅広でも差し支えない。
ガラスレンズ基材２と上型５Ａとを対向配置し、これらの側面に粘着テープ６を貼着してガラスレンズ基材２と上型５Ａの間の空隙を封止してハイブリッドレンズ成型型８Ａを組み立てる粘着テープ封止方法は、従来のスリーブや型枠を用いてガラスレンズ基材２と上型５Ａを保持する方法よりも、厚みのあるキャビティを容易にかつ簡便に形成することができる。
【００３１】
（ｄ）注入工程Ｉ
図５に示すように、第１樹脂層３に相当する樹脂層部へハイブリッドレンズ樹脂組成物を注入する。粘着テープ６同士が重なっている部分を剥がし、キャビティ７Ａへの小さな開口部を形成し、この開口部から注射針などの細い注入管９を介して予めモノマー調合工程で調整された第１樹脂層用樹脂組成物をキャビティ７Ａへ注入し、剥がした部分の粘着テープ６を再び貼り付け、キャビティ７Ａを封止する。
【００３２】
（ｅ）硬化工程Ｉ
図６に示すように、キャビティ７Ａ中の紫外線硬化性樹脂組成物に対してガラスレンズ基材２側から紫外線を照射する。ガラスレンズ基材２側に高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の紫外線照射源を配置し、あるいは反射鏡を用いてガラス製の上型５Ａとガラスレンズ基材２の両方を通して内部のキャビティ７Ａの紫外線硬化性樹脂組成物に紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂組成物をほぼ完全に硬化させる。
紫外線の照射時間は５０〜３００秒、環境温度は室温で行っても良く、１２０℃までの加熱雰囲気下で行っても良い。紫外線の照射強度は、片側５０〜１５０ｍＷ程度であり、両側から照射する場合は照射強度は概ね等しくすることが好ましい。紫外線の照射量は、特に制限されないが、１〜５００Ｊ／ｃｍ２程度である。
【００３３】
（ｆ）型組立工程II
図７に示すように、第１樹脂層３を形成後、不要となった上型５Ａを取り外してできるガラスレンズ基材を用いる。第１樹脂層３の成形面（上部面）を上にしてガラスレンズ基材２を水平に保持し、第２の転写型である上型５Ｂの転写面５１Ｂを下にして第１樹脂層３と所定の距離離間させて対向配置して保持する。そして、これらの第１樹脂層３形成済みのガラスレンズ基材２と上型５Ｂの側面に跨って粘着テープ６を巻き付け、１周より余分に巻き付け、粘着テープ６が重なる領域を形成する。これによって、第１樹脂層３と転写面５１Ｂと粘着テープ６とで囲まれたキャビティ７Ｂが形成され、ハイブリッドレンズ成型型８Ｂを組み立てることができる。
【００３４】
（ｇ）注入工程II
図８に示すように、粘着テープ６同士が重なっている部分を剥がし、キャビティ７Ｂへの小さな開口部を形成し、この開口部から注射針などの細い注入管９を介して予めモノマー調合工程で調整された第２樹脂層用樹脂組成物をキャビティ７Ｂへ注入し、剥がした部分の粘着テープ６を再び貼り付け、キャビティ７Ｂを封止する。
【００３５】
（ｈ）硬化工程II
図９に示すように、キャビティ７Ｂ中の紫外線硬化性樹脂組成物に対して両面の成形型（ガラスレンズ基材２および上型５Ｂ）を通して両側から紫外線を照射する。成形型（ガラスレンズ基材２および上型５Ｂ）の両側に高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の紫外線照射源を配置し、あるいは反射鏡を用いて上型５Ｂとガラスレンズ基材２の両方を通して内部のキャビティ７Ｂの紫外線硬化性樹脂組成物に紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂組成物をほぼ完全に硬化させる。
紫外線の照射時間は５０〜３００秒、環境温度は室温で行っても良く、１２０℃までの加熱雰囲気下で行っても良い。紫外線の照射強度は、片側５０〜１５０ｍＷ程度であり、両側から照射する場合、照射強度は概ね等しくすることが好ましい。紫外線の照射量は、特に制限されないが、１〜５００Ｊ／ｃｍ２程度である。
【００３６】
（ｉ）離型工程
図１０に示すように、硬化成形が十分に行われた後、上型５Ｂと第２樹脂層４との間に正確にくさびを打ち込むようにして力を加え、第２樹脂層４と接合している上型５Ｂを脱離する。この離型工程の際に、上型５Ｂと第２樹脂層４表層部に温風を当てるなどして局部的に加温すると、くさびに加える力を減少させることができる。
【００３７】
（ｊ）アニーリング工程
重合歪みの低減が目的である。紫外線硬化性樹脂組成物の硬化物（第２樹脂層３）のガラス転移点より低い温度雰囲気下で、好ましくはガラス転移点より２〜３℃低い温度雰囲気下で、３０分〜２時間程度加熱処理を行うことで重合歪みを低減することができる。
得られたハイブリッドレンズには、必要に応じて、樹脂層にハードコート処理、反射防止コート処理を行い、ガラスレンズ基材に反射防止コート処理を行う。
【００３８】
上述したように、樹脂組成物中のシランカップリング剤含有量を増加することによってもガラスレンズ基材２との接着力の増加は可能であるが、増粘やポットライフの低下、上型の離型性の低下といった欠点が大きくなり、実際上は、量産時の実用性は低い。
ガラスレンズ基材２面にシランカップリング剤を塗布し、さらに、１００℃〜１２０℃で加熱焼成することでガラスレンズ基材２の面上にＳｉ−Ｏ基を強固に結合する。
【００３９】
本発明に記載された製造方法に基づいて作られたハイブリッドレンズは、例えば、レンズ、プリズム、回折格子などとして使われるが、非球面レンズとして適用した場合、優れた効果を得ることができる。すなわち、従来のハイブリッドレンズと比較してより高い収差補正能力が得られるため、レンズ構成枚数をより一層削減でき、小型で軽量な光学系を実現することが出来る。
さらに、上記のハイブリッドレンズを構成要素とする光学レンズ素子は、投影機用非球面レンズとして適用された場合に、最も優れた効果を発揮することができるが、その他にスチルカメラや、ビデオカメラ、それらの交換レンズ、眼鏡レンズ、望遠鏡、双眼鏡、顕微鏡、光ディスク／光磁気ディスク読取用ピックアップレンズ等の光学部品にも適用できる。
本発明のハイブリッドレンズの樹脂層は、成形面が上述の樹脂形状の反転形状となっている成形型により形成することができる。
本発明の成形型の材質としては、一般的な金型材質を用いることもできるが、特に樹脂層厚の厚いレンズや樹脂層厚の差が大きい（いわゆる偏肉性の強い）レンズを成形する場合にはＳ−３（ショット株式会社製）やＢＫ７などの光学ガラスを研削加工したガラス型を用いて、紫外線を樹脂層の上下両面から照射するようにして成形した方が光学歪み防止のためにも好ましい。
【００４０】
＜第２〜第４実施形態のハイブリッドレンズの説明＞
図１１〜図１３は、第２〜第４実施形態のハイブリッドレンズを示す断面図である。
これら第２〜第４実施形態のハイブリッドレンズ１は、第１実施形態のハイブリッドレンズ１に対して、凹部２３および凸部３３の形状が異なる。
第２実施形態の凹部２３Ａは、図１１に示すように、凹部内壁のうち、外側内壁がガラスレンズ基材２の端面と平行に形成され、内側内壁が外側内壁に対して次第に離れる方向へ傾斜する断面直角三角形状に形成されている。
第３実施形態の凹部２３Ｂは、図１２に示すように、凹部内壁（外側内壁および内側内壁）が、開口部から奥部に向かうに従って次第に離れる方向へ湾曲した後、次第に接近する方向へ湾曲する断面円形状に形成されている。
第４実施形態の凹部２３Ｃは、図１３に示すように、凹部内壁（外側内壁および内側内壁）が、開口部から奥部に向かうにガラスレンズ基材２の端面と平行にかつ互いに平行に形成された断面矩形溝形状に形成されている。
なお、第２〜第４実施形態の凸部３３Ａ〜３３Ｃは、凹部２３Ａ〜２３Ｃに嵌合する形状に形成されている。
これらの形状によっても、第１実施形態で述べた効果が期待できる。
【００４１】
＜第５〜第６実施形態の複層ガラスの説明＞
図１４〜図１５は、第５〜第６実施形態の複層ガラスを示す断面図である。
第５実施形態の複層ガラス１０１Ａは、図１４に示すように、平板状のガラス基材１０２と、このガラス基材１０２の少なくとも片方の面に設けられた第１樹脂層１０３と、この第１樹脂層１０３の上に設けられた第２樹脂層１０４とを備え、ガラス基材１０２と第１樹脂層１０３との接合面には、互いに係合する係合部が一体形成されている。係合部は、ガラス基材１０２の接合面に形成された凹部１２３と、第１樹脂層１０３の接合面に形成された凸部１３３とから構成されている。第１樹脂層１０３は、ガラス基材１０２と略同じ屈折率を有している。つまり、ガラス基材１０２、第１樹脂層１０３、第２樹脂層１０４が平面板状である点が、第１実施形態のハイブリッドレンズ１に対して異なるのみである。
第６実施形態の複層ガラス１０１Ｂは、図１５に示すように、ガラス基材１０２の両面に、第１樹脂層１０３および第２樹脂層１０４が設けられている点が、第５実施形態と異なる。
この複層ガラス１０１Ａ，１０１Ｂによっても、第１実施形態で述べた効果が期待できる。
【００４２】
＜各実施形態の変形例の説明＞
以上の第１〜第４実施形態および第５〜第６実施形態では、ガラスレンズ基材２やガラス基材１０２側に凹部２３，１２３を形成し、第１樹脂層３側に凸部３３，１３３を形成したが、これらは逆でもよい。つまり、ガラスレンズ基材２やガラス基材１０２側に凸部３３，１３３を形成し、第１樹脂層３側に凹部２３，１２３を形成してもよい。
また、凹部２３や凸部３３を形成する位置は、上記実施形態で述べたように、光学有効径内に限られない。たとえば、光学有効径外であってもよい。この場合、レンズ端面より１００μｍ以上内側が好ましい。
また、凹部２３，１２３の深さについても、上記各実施形態で述べた寸法に限定されるものでなく、凹部の幅に応じて深くしてもよい。たとえば、５０μｍ以下でもよい。
また、本発明は、ガラスレンズ基材の入射面および出射面の両面に樹脂層を形成する両面ハイブリッドレンズへも適用が可能であり、レンズ基材の両面に成形型を用いて樹脂層を形成する両面ハイブリッドレンズの製造方法も含む。更に、本発明は、予め作成したガラスレンズ基材の凹部と、樹脂層の凸部とを嵌合させてハイブリッドレンズを形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、液晶プロジェクタ用投射レンズのほか、スチルカメラや、ビデオカメラ、それらの交換レンズ、眼鏡レンズ、望遠鏡、双眼鏡、顕微鏡、光ディスク／光磁気ディスク読取用ピックアップレンズ等の光学部品として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるハイブリッドレンズを示す断面図。
【図２】同上実施形態のハイブリッドレンズの製造工程を示すフローチャート。
【図３】同上実施形態の成形型の処理工程を示す図。
【図４】同上実施形態の型組立工程Ｉを示す図。
【図５】同上実施形態の注入工程Ｉを示す図。
【図６】同上実施形態の硬化工程Ｉを示す図。
【図７】同上実施形態の型組立工程IIを示す図。
【図８】同上実施形態の注入工程IIを示す図。
【図９】同上実施形態の硬化工程IIを示す図。
【図１０】同上実施形態の離型工程を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかるハイブリッドレンズを示す断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかるハイブリッドレンズを示す断面図。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかるハイブリッドレンズを示す断面図。
【図１４】本発明の第５実施形態にかかる複層ガラスを示す断面図。
【図１５】本発明の第６実施形態にかかる複層ガラスを示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１…ハイブリッドレンズ、２…ガラスレンズ基材、３…第１樹脂層、４…第２樹脂層、２１…出射面（接合面）、２３,２３Ａ〜２３Ｃ…凹部、３１…接合面、３３…凸部、１０１Ａ，１０１Ｂ…複層ガラス、１０２…ガラス基材、１０３…第１樹脂層、１０４…第２樹脂層、１２３…凹部、１３３…凸部。
【図１】
2006251024.tif 000005
【図２】
2006251024.tif 000006
【図３】
2006251024.tif 000007
【図４】
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【図５】
2006251024.tif 000009
【図６】
2006251024.tif 000010
【図７】
2006251024.tif 000011
【図８】
2006251024.tif 000012
【図９】
2006251024.tif 000013
【図１０】
2006251024.tif 000014
【図１１】
2006251024.tif 000015
【図１２】
2006251024.tif 000016
【図１３】
2006251024.tif 000017
【図１４】
2006251024.tif 000018
【図１５】
2006251024.tif 000019