(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樹脂層３とを備えたハイブリッドレンズ。ガラスレンズ基材２の樹脂層３との接合面の光学有効径外には、ガラスレンズ基材２と樹脂層３とが互いに係合する係合部を有し、この係合部において、樹脂層３を形成する樹脂組成物がガラスレンズ基材２と一体的に係合硬化されている。【選択図】  図１
2006251017.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樹脂層とを備えたハイブリッドレンズであって、
前記ガラスレンズ基材の前記樹脂層との接合面の光学有効径外には、前記ガラスレンズ基材と前記樹脂層とが互いに係合する係合部を有し、
前記係合部において、前記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、前記ガラス基材と前記樹脂層とのいずれか一方の接合面に形成された凹部と、前記ガラスレンズ基材と樹脂層とのいずれか他方の接合面に一体的に形成さ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３】
請求項２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４】
請求項２または請求項３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５】
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樹脂層とを備えたハイブリッドレンズの製造方法であって、
前記樹脂層との接合面の光学有効径外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いずれか片方の面、または両方の面に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、前記ガラスレンズ基材と前記転写型との間に樹脂を注入、硬化して前記樹脂層を形成する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスレンズ基材の片面に樹脂層を形成したハイブリッドレンズおよびその製造方法に関す。詳しくは、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。
【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樹脂層とを備えたハイブリッドレンズであって、前記ガラスレンズ基材の前記樹脂層との接合面の光学有効径外には、前記ガラスレンズ基材と前記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樹脂層とが、それぞれに一体成形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樹脂層との密着力を向上させることができる。しかも、係合部は、光学有効径外に設けられているから、光学特性に影響を与えることがない。ここで述べる光学有効径とは、図１に示すように、周辺光線が形成する光学的な最大径を表している。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も含む。
【０００７】
本発明のハイブリッドレンズにおいて、前記係合部は、前記ガラス基材と前記樹脂層とのいずれか一方の接合面に形成された凹部と、前記ガラスレンズ基材と樹脂層とのいずれか他方の接合面に一体的に形成さ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。
このように構成すれば、ガラスレンズ基材と樹脂層とが、凹部とこれと嵌合する凸部とから構成されているから、特に、両者の接合面方向へ大きな外力が作用しても、両者がずれるのを防止できる。
【０００８】
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。
【０００９】
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、凹部と凸部との嵌合が外れにくい。従って、特に、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樹脂層との結合力をより高めることができる。
【００１０】
本発明のハイブリッドレンズの製造方法は、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樹脂層とを備えたハイブリッドレンズの製造方法であって、前記樹脂層との接合面の光学有効径外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いずれか片方の面、または両方の面に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、前記ガラスレンズ基材と前記転写型との間に樹脂を注入、硬化して前記樹脂層を形成する樹脂層成形工程とを備えることを特徴とする。
このハイブリッドレンズの製造方法によれば、凹部を有するガラスレンズ基材を形成したのち、このガラスレンズ基材の凹部が形成された面に樹脂層を積層成形するだけで、ハイブリッドレンズを得ることができる。この際、樹脂層を構成する樹脂がガラスレンズ基材の凹部内に入り込んだ状態で硬化されるから、つまり、この部分でアンカー効果が期待できるから、ガラスレンズ基材と樹脂層との密着力が高いハイブリッドレンズを簡易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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）に形成された樹脂層３とを備えている。
【００１２】
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、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の光学有効径外には、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、光学有効径外であって、かつ、ガラスレンズ基材２の端面より１００μｍ以上内側位置に、深さが１００μｍ以下の凹部２３が環状に形成されている。
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。
【００１３】
樹脂層３は、ガラスレンズ基材２の出射面２１と接する接合面３１が凹球面に形成され、この面とは反対側面３２が非球面形状に形成されている。接合面３１の光学有効径外には、ガラスレンズ基材２に形成された凹部２３に嵌合する凸部３３が環状に形成されている。
凸部３３は、凹部に嵌合する形状に形成されている。この実施形態では、断面台形形状に形成されている。
【００１４】
＜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）成形型の処理工程、（ｂ）型組立工程、（ｃ）モノマー調合工程、（ｄ）注入工程、（ｅ）硬化工程、（ｆ）離型工程、（ｇ）アニーリング工程からなる。
なお、（ａ）成形型の処理工程において、樹脂層３との接合面の光学有効径外に凹部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、（ｂ）型組立工程、（ｃ）モノマー調合工程、（ｄ）注入工程、（ｅ）硬化工程において、ガラスレンズ基材２の凹部２３を有する面に、樹脂層３を積層成形する樹脂層成形工程が実行される。
【００１５】
（ａ）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と上型５を選定すると共に、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、樹脂層３を形成する出射面２１の光学有効径外に幅２０μｍ、深さ３０μｍ程度の凹部２３が全周に渡って環状に形成されている。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、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、出射面２１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５は、ガラス製で、非球面形状を転写する転写面５１と、この転写面５１と対向する外面５２とを有する。転写面５１は鏡面研磨され、外面５２が平面に形成されている。
ガラスレンズ基材２と上型５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。上型５の転写面５１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５１に離型剤を塗布しておくことにより、成形後、上型５を容易に樹脂層３から脱離することができる。
【００１６】
（ｂ）型組立工程
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、転写型である上型５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５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７が形成され、ハイブリッドレンズ成形型８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５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５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５の間の空隙を封止してハイブリッドレンズ成形型８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５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。
【００１７】
（ｃ）モノマー調合工程
樹脂層３を構成する樹脂組成物の調合を行う。樹脂組成物として、ラジカル重合性モノマーとシランカップリング剤を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ことを特徴としている。
（Ａ）一般式（Ｉ）で示されるジ（メタ）アクリレート化合物
【化１】
2006251017.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】
2006251017.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
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明のハイブリッドレンズ用樹脂組成物における（Ａ）〜（Ｃ）成分の最適含有量は、（Ａ）３０〜９０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。
【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（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】
（ｄ）注入工程
図５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７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紫外線硬化性樹脂組成物をキャビティ７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７を封止する。
【００２８】
（ｅ）硬化工程
図６に示すように、キャビティ７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５）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５）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、反射鏡を用いてガラス製の上型５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７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。
【００２９】
（ｆ）離型工程
図７に示すように、硬化成形が十分に行われた後、上型５と樹脂層３との間に正確にくさびを打ち込むようにして力を加え、樹脂層３と接合している上型５を脱離する。この離型工程の際に、上型５と樹脂層３の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。
【００３０】
（ｇ）アニーリング工程
重合歪みの低減を目的とする工程である。紫外線硬化性樹脂組成物の硬化物（樹脂層３）のガラス転移点より少し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。
【００３１】
本発明に記載のハイブリッドレンズの製造方法は、予めガラスレンズ基材２の樹脂層３との接合面にシランカップリング剤を塗布した上に、さらに樹脂組成物９中にもガラスレンズ基材２と樹脂層３との接着性付与成分であるシランカップリング剤を混合しておくことによって樹脂の硬化成形と同時にガラスレンズ基材２と樹脂層３との接合を強力にすることを特徴とする。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。シランカップリング剤は、一分子中に少なくとも２種類の反応性の異なる官能基を持っている。
シランカップリング剤のアルコキシシリル基（Ｓｉ−ＯＲ）が水または湿気により加水分解され、シラノール基になり、このシラノール基と無機質表面とが縮合反応により、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する。一方の反応基Ｘ-は有機基と結合あるいは相溶化して樹脂層との強力な結合が形成される。ガラスレンズ基材２の表面に塗布するシランカップリング剤の必要塗布量は以下の式で求められるが、希釈溶媒の種類や濃度、塗布方法などの影響も考慮し、調整して使用した方が好ましい。
シランカップリング剤処理量（ｇ）
＝基材ガラスの樹脂層との接着面の表面積（ｍ２）／シランカップリング剤の最小被覆面積（ｍ２／ｇ）
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜第２〜第４実施形態のハイブリッドレンズの説明＞
図８〜図１０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８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９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のち、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１０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。
【００３５】
また、以上の第１〜第４実施形態では、ガラスレンズ基材２側に凹部２３，２３Ａ〜２３Ｃを形成し、樹脂層３側に凸部３３，３３Ａ〜３３Ｃ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側に凸部３３，３３Ａ〜３３Ｃを形成し、樹脂層３側に凹部２３，２３Ａ〜２３Ｃを形成してもよい。
また、凹部２３，２３Ａ〜２３Ｃや凸部３３，３３Ａ〜３３Ｃを形成する位置は、ガラスレンズ基材２の端面より１００μｍ以上内側であればいずれでもよいが、ガラスレンズ基材２の端面に近すぎると、端面が破損する虞があるため、これらの問題が生じない位置であれば、問わない。
また、凹部２３，２３Ａ〜２３Ｃの深さについても、１００μｍ以下であれば、凹部２３，２３Ａ〜２３Ｃの幅に応じた深さ寸法を選択できる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例では、樹脂層への光（紫外線）の照射は、ガラスレンズ基材側および成形型側の両方から行い、成形型として光学ガラス製の透明ガラス型を用いた。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば成形型として金属製の金型を用い、透明なガラスレンズ基材２側からのみの照射でも良い。
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。
また、単量体の略号は次の通りである。
９ＢＧＤＭ  ：ノナブチレングリコールジメタクリレート
１２ＢＧＤＭ：ドデカブチレングリコールジメタクリレート
９ＥＧＤＭ  ：ノナエチレングリコールジメタクリレート
ＵＤＭ１    ：イソホロンジイソシアネートと２−ヒドロキシプロピルメタクリレー                  トとを反応させて得られたウレタンジメタクリレート
ＵＤＡ２    ：トリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチルアクリレートとを                  反応させて得られたウレタンジアクリレート
ＥＤＭ１    ：ビスフェノールＡジグリシジルエーテルとメタクリル酸とを反応させ                  たエポキシジメタクリレート
ＴＣＤＭ    ：トリシクロ（５，２，１，０2,6）デカン−８−イルメタクリレート
ＣＨＭ      ：シクロヘキシルメタクリレート
ＭＴＳ      ：γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
ＭＤＳ      ：γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン
【００３７】
＜実施例１＞
９ＢＧＤＭ（三菱レイヨン（株）製：商品名アイキュアＭ−７０）６５重量部、ＵＤＡ２（三菱レイヨン（株）製：商品名ダイヤビームＵ−１２）１０重量部、ＴＣＤＭ（日立化成工業（株）製：商品名ＦＡ−５１３ＭＳ）２２重量部、ＭＴＳ（ＧＥ東芝シリコーン（株）製：商品名オルガノシランＴＳＬ−８７３０）５重量部、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ（株）製：商品名ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ８１９）５００ｐｐｍ、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート（日本油脂（株）製：商品名パーブチルＩＢ）１２００ｐｐｍを混合し、室温でよく攪拌した後、４０ｍｍＨｇに減圧して１５分間脱気した。
【００３８】
一方、鏡面仕上げした外径１００ｍｍ（光学有効径９６ｍｍ）、曲率１２０ｍｍのガラスレンズ基材を研削盤に載置し、レンズ中心から半径４９ｍｍの位置にレンズ全周に渡って研削砥石を使って幅２０μｍ、深さ２０μｍの凹部を研削した。さらに、この凹部に沿って微量のフッ化水素酸を垂らして３分間放置した。その後、大量の流水洗浄を行ってフッ化水素酸を洗い流した。このようにして形成された凹部の形状は、幅３０μｍ、深さ４０μｍで開口部より奥へ行くほどやや大きく広がっている形状が観察された。次にこの樹脂層との接着面に５％のＭＴＳアルコール溶液を塗布した後、１２５℃のオーブンに入れ、約２０分間焼成して下地加工を行った。
【００３９】
上記の組成物を下地加工したガラスレンズ基材と、非球面形状に鏡面仕上げ加工し、転写面に離型剤を塗布した外径１００ｍｍのガラス製上型とを、中心の厚みを０．５ｍｍ、最大樹脂層厚５ｍｍとなるように組み合わせたハイブリッドレンズ成形型中に注入した。
次いで、成形型の両側から各々照射強度１００ｍＷのＵＶ照射装置により、２００秒間紫外線を照射した。ガラスレンズ基材に所定の形状の樹脂層が密着したハイブリッドレンズを得た。同様にして、上記に示した樹脂組成と同じようにして調製した樹脂組成物を厚さ２ｍｍ、外径８０ｍｍの円盤状平板に成形し、測定に必要なサイズに切り出して試験片とし、熱分析装置システムＴＭＡ−６０（島津製作所製）にて測定した樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は８４．６℃であった。
次いで、成形型の両側から各々照射強度１００ｍＷのＵＶ照射装置により、２００秒間紫外線を照射した。その後、非球面形状上型を離型し、１３５℃で１時間加熱してアニール処理した。このようにして製造したレンズを下記評価方法で評価し、表１に示した。
【００４０】
・注入作業性：成形型への単量体混合物を注入する際の難易度を判定した。
・  ：注入しやすい。
△：注入するのがやや難。
×：注入しにくい。
・転写性：成形型を離型したレンズ面の転写性を目視にて判定した。
○：転写性が良い。
△：転写性に若干の問題有り。
×：転写性が悪い。
・外観：樹脂層及び反射防止膜にクラック、腐食、気泡、剥離、著しい色の変化が認められるかどうかを目視により観察した。
・耐溶剤性：アルコール系有機溶剤をしみ込ませたレンズクリーニング用紙（小津紙業（株）製：商品名ダスパー）により反射防止膜表面を１０回こすり、外観を目視で観察した。変化のないものを良好とした。
・面精度：光学レンズの表面形状を松下電器産業（株）製３次元形状測定機ＵＡ３Ｐを用いて測定した。形状精度が３μｍ以下のものを○、３μｍ超〜１０μｍ未満のものを△、１０μｍ以上のものを×とした。
・試験片の作成：実施例に示した樹脂組成と同じようにして調製した樹脂組成物を厚さ２ｍｍまたは５ｍｍ、外径８０ｍｍの円盤状平板に成形し、測定に必要なサイズに切り出して試験片とした。
・  屈折率測定：アッベ屈折率計を用いて上記で作成した試験片の２５℃における屈折率を測定した。
【００４１】
・温度サイクル試験：硬化成形して得られたレンズを小型環境試験機（タバイエスペック株式会社製ＳＨ−２２０型）に入れ、−３０℃の低温下に２時間放置後、８０℃の高温下に２時間放置する操作を１サイクルとして１０サイクル繰り返す。本耐久試験を行った後、以下に示す項目について評価した。評価結果を表１に示した。
（ｉ）外観：樹脂層及び反射防止膜にクラック、腐食、気泡、剥離、著しい色の変化が認められるかどうかを目視により観察した。変化のないものを良好とした。
（ii）耐溶剤性：アルコール系有機溶剤をしみ込ませたレンズクリーニング用紙（小津紙業（株）製：商品名ダスパー）により反射防止膜表面を１０回こすり、外観を目視で観察した。変化のないものを良好とした。
（iii）密着性：接着テープ（ニチバン（株）製：商品名セロテープＣＴ−１２）を反射防止膜表面に接着して剥離する操作を３回繰り返し、外観を目視で観察した。変化のないものを良好とした。
【００４２】
・高温高湿保管試験：硬化成形して得られたレンズを恒温恒湿器（タバイエスペック株式会社製ＰＧＬ−２ＳＭ型）に入れ、６０℃、９０％の恒温恒湿環境下に７日間放置した。本耐久試験を行った後、以下の項目について評価し、評価結果を表１に示した。
（i）外観：樹脂層及び反射防止膜にクラック、腐食、気泡、剥離、著しい色の変化が認められるかどうかを目視により観察した。変化のないものを良好とした。
（ii）密着性：接着テープ（ニチバン（株）製：商品名セロテープＣＴ−１２）を反射防止膜表面に接着して剥離する操作を３回繰り返し、外観を目視で観察した。変化のないものを良好とした。
【００４３】
＜比較例１＞
凹部形成を行わないガラスレンズ基材を用いた以外は、実施例１と同様にしてレンズを製造し、評価した。結果を第１表に示した。
＜実施例１と比較例１との対比＞
高温高湿保管試験の外観、密着性において、実施例１では共に良好、比較例１では共に不良の結果が得られたことから、実施例１が優位であることが判る。
【００４４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４５】
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】
【００４６】
【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を示す図。
【図５】同上実施形態の注入工程を示す図。
【図６】同上実施形態の硬化工程を示す図。
【図７】同上実施形態の離型工程を示す図。
【図８】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９】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１０】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。
【符号の説明】
【００４７】
１…ハイブリッドレンズ、２…ガラスレンズ基材、３…樹脂層、２１…出射面（接合面）、２３，２３Ａ〜２３Ｃ…凹部、３１…接合面、３３，３３Ａ〜３３Ｃ…凸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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