(57)【要約】【課題】  脈理や白濁が生じることがない光学素子を重合性化合物の光重合によって提供する。【解決手段】  光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長λ１と、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２との間に、λ２−λ１≧４０ｎｍの関係を有する、前記重合性化合物と光重合開始剤を含む重合性組成物の光重合によって得られた光学素子。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長λ１と、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２との間に、λ２−λ１≧４０ｎｍの関係を有する、前記重合性化合物と光重合開始剤を含む重合性組成物の光重合によって得られたものであることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１よりも長波長側の光吸収領域での、重合性組成物中の濃度の光重合開始剤の吸光度が、重合性組成物中の濃度の紫外線吸収剤の吸光度よりも大きい紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２が紫外線吸収剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ３よりも大きいときには、光重合開始剤の吸収が紫外線吸収剤よりも吸収が大きい領域が、λ３とλ２の間の領域に存在することを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項４】
光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２が、紫外線吸収剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ３よりも小さいときには、光重合開始剤の吸収が紫外線吸収剤よりも吸収が大きい領域が、重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１と、λ２の間の領域に存在することを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮像光学系、表示デバイス等の投影光学系、画像表示装置等の観察光学系などの光学系に用いる光学素子に関するものであり、特に成形時の脈理、白濁を防止し、耐光性に優れる光学素子である。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯カメラのモジュール等の小型の光学素子が急速に普及してきている。小型化を進める上で、レンズ加工・成形技術だけでなく材料そのものの光学特性も重要視されている。
高屈折率の材料を用いれば、曲率半径の小さいレンズを作製できるし、低分散の材料を用いれば色収差補正用のレンズ群が不要となる。このように、高屈折・低分散の材料や安価な材料があればより、光学系の小型化や軽量化低コスト化に貢献できる。
【０００３】
また、近年、透明樹脂を所定の形状にポッティングやプレス成形によって光学素子を形成することが行われている。ところが、屋外で使用する場合には、透明樹脂は合成樹脂であるために、紫外線等によって脈理を生じたり変色する等の問題があった。そこで、紫外線吸収剤を添加して、紫外線に対する耐光性を高めることが行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、成形する光学素子の形状によっては、照射面から深さ方向へ、光源からの紫外線が充分に到達せずに、不均一な硬化により成形時の脈理や白濁が生じることを解決するものである。
また、透明樹脂に紫外線吸収剤を配合した場合には、紫外線吸収剤が光重合開始剤を活性化させるために必要な紫外線を吸収してしまうために不均一な硬化によって生じる脈理や白濁を防止することを解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１と、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２との間に、λ２−λ１≧４０ｎｍの関係を有する、前記重合性化合物と光重合開始剤を含む重合性組成物の光重合によって得られた光学素子である。
また、前記重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１よりも長波長側の光吸収領域での光重合開始剤の吸光度が紫外線吸収剤の吸光度よりも大きい紫外線吸収剤を含有する前記の光学素子である。
本発明は、以上のように光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長と、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長との関係、あるいは更に紫外線吸収剤の紫外線吸収特性と光重合開始剤と紫外線吸収特性とを特定することによって、白濁、脈理等が生じることがない光学素子を作製することが可能であることを見出したものである。
【０００６】
また、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２が紫外線吸収剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ３よりも大きいときには、光重合開始剤の吸収が紫外線吸収剤の吸収よりも吸収が大きい領域が、λ３とλ２の間の領域に存在する前記の光学素子である。
光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２が紫外線吸収剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ３よりも小さいときには、光重合開始剤の吸収が紫外線吸収剤の吸収よりも吸収が大きい領域が、前記重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１とλ２の間の領域に存在する前記の光学素子である。
【発明の効果】
【０００７】
光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長と、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長との関係、あるいは更に紫外線吸収剤の紫外線吸収特性と光重合開始剤の紫外線吸収特性とを特定することによって、白濁、脈理等が生じることがない光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、光重合によって作製した光学素子に生じる脈理、白濁が成形時の不均一な硬化によって生じることに着目し、光重合する重合性化合物および光重合開始剤の光吸収特性を所定のものとすることによって、均一な硬化反応を実現できることを見出したものである。
本発明の光学素子の光重合反応による硬化には、光源として、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が用いることができる。また、光重合開始剤の特性を選択することによって、１００ｎｍから４００ｎｍまでの紫外線のみならず、４００ｎｍから８００ｎｍまでの可視光線を用いることができる。
【０００９】
以上のような波長領域の光による光重合反応においては、光重合する重合性化合物の光吸収域と、光重合開始剤の開始波長が重なっている場合には、前記重合性化合物が吸収する光が多くなると、重合反応は起こりにくくなり、たとえ重合によって硬化したとしても、不均一な硬化となり結果として硬化物の脈理や白濁といった現象が起こる。
本発明においては、 光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１と、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２との間に、λ２−λ１≧４０ｎｍの関係を有する前記重合性化合物と光重合開始剤を用いることによって、重合反応が均一に起こる結果、脈理や白濁を防止することが可能であることを見出したものである。
【００１０】
本発明における重合性化合物の光吸収は、光学素子の製造に使用する組成物中に含まれている重合性官能基を有する化合物を、光路長１０ｍｍの測定セルによって３００ｎｍから８００ｎｍの光によって測定した光吸収曲線から求めたものであって、光重合する重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１は、具体的には、透過率が１％となる最も短い波長である。
前記組成物中に含まれている重合性化合物が一種である場合には、その重合性化合物の光吸収を上記のように測定することができるが、複数種の重合性化合物が含まれている場合には、前記組成物中の配合比と等しい配合比で配合した重合性化合物の光吸収を測定することができる。
【００１１】
また、光重合開始剤の光吸収領域の最も長波長側の波長λ２は、前記組成物中に含まれている光重合開始剤の濃度と等しい濃度の光重合開始剤のクロロホルム溶液を調製して光路長１ｃｍの測定セルによって３００ｎｍから８００ｎｍの光によって測定した光吸収曲線から求めたものであって、吸収を開始する波長のうちで最も長波長のものである。
【００１２】
本発明においては、光重合性化合物の光吸収波域の最も短波長側の波長λ１と、光重合開始剤の光吸収を開始する波長λ２との間に所定の関係とした場合には、光重合のために照射された光が光重合性化合物によって多少の吸収が生じても、光重合開始剤に対して充分な光が与えられるので、脈理、白濁等の形成されていない光学素子を提供することが可能となる。
【００１３】
光学素子の作製に使用することができる重合性化合物としては、光重合開始剤の存在下で光重合によって光硬化反応するもので、一つもしくは複数の反応基を有するものを用いることができる。
具体例としては、アクリレート、メタクリレート、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、ジメチルロールトリシクロデカンジメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリメチルプロパントリ（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、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、２−メタクリロイルオキシエチルイソシナネート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートなどを挙げることができる。
これらの重合性化合物は、単独、または複数種を混合したものであって良く、モノマーに限らず、これらのオリゴマーであってもよい。なお、本発明において、（メタ）アクリレートは、アクリレート、メタアクリレートの少なくともいずれか一方を含むものを意味する。
【００１４】
光重合開始剤としてはベンゾフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、２，２−ジメトキシ−１、２−ジフェニルエタン−１−オンなどを挙げることができる。
光学素子を形成する場合、光重合開始剤量が多いとヒケ等の成形異常が起こり易いので、２質量％以下の量とすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光学素子の形成用の組成物には紫外線吸収剤を配合しても良い。紫外線吸収剤は、前記重合性化合物の光吸収領域の最も短波長側の波長λ１よりも長波長側の光吸収領域での光重合開始剤の吸光度が紫外線吸収剤の吸光度よりも大きい領域が存在していることが必要である。ここで、紫外線吸収剤の吸光度は前記組成物中に含まれている紫外線吸収剤の濃度と等しい濃度の紫外線吸収剤のクロロホルム溶液を調製して光路長１０ｍｍの測定セルによって３００ｎｍから８００ｎｍの光によって測定した光吸収曲線から求めたものである。
紫外線吸収剤の吸光度が光重合開始剤の吸収よりも大きい場合には、光源から照射されて光重合開始剤に寄与するための光エネルギーは紫外線吸収剤によって低減し、重合反応は起こり難く、脈理や濁りといった現象を引き起こしてしまう。
【００１６】
使用可能な紫外線吸収剤としては、使用する光重合性化合物、光重合開始剤の光吸収波長との関係で上記した関係を満たすものを使用することができる。具体的には、フェニルサリシレート、ｐ−ターシャリーブチルフェニルサリシレート、ｐ−オクチルフェニルサリシレート等のサリチル酸エステル系のもの、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−アセトキシエトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４，４’−ジメトキシ−５，５’−ジスルホベンゾフェノン・２ナトリウム塩等のベンゾフェノン系のもの、２（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジターシャリーブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−３’−ターシャリーブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロルベンゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジターシャリーブチルフェニル）−５−クロルベンゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジターシャリーアミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−５’−ターシャリーブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２（２’−ヒドロキシ−５’−ターシャリーオクチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系のもの、２’，４’−ジターシャリーブチルフェニル−３，５−ジターシャリーブチル−４−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系のもの、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系のもの、ｐ−アミノ安息香酸ブチル様なアミノ安息香酸系等である。これらの中の一種または複数個を混合して用いることができる。
【００１７】
また、重合性化合物がジメチロール−トリシクロデカンジアクリレートであり、光重合開始剤が１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンの等量混合物である光学素子である。
前記重合性化合物が、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレートに加えてＮ−アリルカルバゾールを含む前記の光学素子である。
前記重合性化合物がビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物ジメタクリレートであり、光重合開始剤がビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンの等量混合物、紫外線吸収剤が２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾエートである前記の光学素子である。
前記重合性化合物が、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレートとＮ−アリルカルバゾールであり、光重合開始剤が１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンの等量混合物であり、紫外線吸収剤が４−ドデシロキシ−２−ヒドロキシベンゾフェノンである前記の光学素子である。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
【実施例】
【００１８】
実施例１
光重合する重合性化合物としてジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート（共栄社化学製  ＤＣＰ−Ａ）１０ｇに、光重合開始剤として、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンの等量混合物（チバスペシャリティーケミカルズ製  イルガキュア５００）０．２ｇを５０℃にて混合溶解し真空脱泡を行った。
【００１９】
次いで、シリコーン系離型材を塗布したガラス基材に１２０ｍｇ塗布し、直径１２ｍｍのシリコーン系離型材を塗布した金型を上方からガラス基材からの距離が１ｍｍになるようにし、基材側から高圧水銀灯にて波長３６５ｎｍの照度で１００ｍＷ／ｃｍ2 を１００ｓｅｃ間照射することにより硬化させ、金型及び、ガラス基材から硬化物を剥がし、直径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍの光学素子を得た。
【００２０】
重合性化合物の光吸収特性の測定
前記の光重合する重合性化合物としてジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート（共栄社化学製  ＤＣＰ−Ａ）を分光光度計（日立ハイテクノロジーズ製  Ｕ４１００）によって、１０ｍｍの光路長の光吸収特性を測定し、その結果を図１に示す。光吸収領域の最も短い波長：λ１は３０５ｎｍであった。
【００２１】
光重合開始剤の光吸収特性の測定
光重合開始剤として使用した１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンの等量混合物（チバスペシャリティーケミカルズ製  イルガキュア５００）の２．０質量％のクロロホルム溶液の光吸収特性を分光光度計（日立ハイテクノロジーズ製  Ｕ４１００）によって、１０ｍｍの光路長で測定し、その結果を図１に示す。光吸収領域の最も長い波長：λ２は３９０ｎｍであった。
以上の測定結果からλ２−λ１＝８５ｎｍであった。
【００２２】
光学素子の評価
得られた光学素子の脈理および白濁を目視によって観察したところ、脈理あるいは白濁は生じていなかった。
【００２３】
実施例２
実施例１における光重合する重合性化合物に加えてＮ−アリルカルバゾール(日本蒸溜工業製）０．７５ｇを加えた点を除き、実施例１と同様に光学素子を作製して評価するとともに、実施例１と同様に光重合する重合性組成物の光吸収特性を測定した。その光吸収特性の測定結果を図２に示す。また、光吸収領域の最も短い波長：λ１は３５０ｎｍであった。また、光重合開始剤の光吸収領域の最も長い波長：λ２は３９０ｎｍであった。
以上の測定結果からλ２−λ１＝４０ｎｍであった。
得られた光学素子には、脈理あるいは白濁は生じていなかった。
【００２４】
実施例３
光重合する重合性化合物としてビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物ジメタクリレート（共栄社化学製  ＢＰ−６ＥＭ）１０ｇ、光感応性重合開始剤としてビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンの等量混合物（チバスペシャリティーケミカルズ製  イルガキュア１７００）０．１ｇ、紫外線吸収剤として２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾエート（シプロ化成製  ＳＥＥＳＯＲＢ７０１）０．００２５ｇを５０℃にて混合溶解し、真空脱泡を行った後、実施例１と同様に光学素子を作製した。
【００２５】
実施例１と同様に光学素子を作製して評価するとともに、実施例１と同様に光重合する重合性組成物の光吸収特性、光重合開始剤の光吸収特性を測定した。光吸収特性の測定結果を図３に示す。また、光吸収領域の最も短い波長：λ１は３０５ｎｍであった。光重合開始剤の光吸収領域の最も長い波長：λ２は４４５ｎｍであった。
以上の測定結果からλ２−λ１＝１４０ｎｍであった。
【００２６】
また、紫外線吸収剤の濃度０．０２５質量％のクロロホルム溶液の光吸収特性を同様に測定し、その結果を図３に示す。吸収開始波長すなわち光吸収領域の最も長波長側の波長λ３は、４００ｎｍであった。また、４４５ｎｍから３９０ｎｍまでの領域で、光重合開始剤の吸光度が紫外線吸収剤の吸光度よりも大きかった。
得られた光学素子には、脈理あるいは白濁は生じていなかった。
【００２７】
実施例４
光重合する重合性化合物として実施例１と同成分を１０ｇ、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとベンゾフェノンの等量混合物（チバスペシャリティーケミカルズ製  イルガキュア５００）、紫外線吸収剤として２−（２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾエート（シプロ化成製  ＳＥＥＳＯＲＢ７０１）０．００２５ｇを５０℃にて混合溶解し、真空脱泡を行った後、実施例１と同様に光学素子を作製した。
【００２８】
実施例１と同様に光学素子を作製して評価するとともに、実施例１と同様に、光重合する重合性組成物の光吸収特性、光重合開始剤の光吸収特性を測定した。光吸収特性の測定結果を図４に示す。また、光吸収領域の最も短い波長：λ１は３０５ｎｍであった。光重合開始剤の光吸収領域の最も長い波長：λ２は３９０ｎｍであった。
以上の測定結果からλ２−λ１＝８５ｎｍであった。
【００２９】
また、紫外線吸収剤の濃度０．０２５質量％のクロロホルム溶液の光吸収特性を同様に測定し、その結果を図４に示す。吸収開始波長すなわち光吸収領域の最も長波長側の波長λ３は、４００ｎｍであった。また、３８５ｎｍから３６０ｎｍまでの領域で、光重合開始剤の吸光度が紫外線吸収剤の吸光度よりも大きかった。
得られた光学素子には、脈理あるいは白濁は生じていなかった。
【００３０】
比較例１
実施例１における光重合する重合性化合物に加えてＮ−アリルカルバゾール１ｇを加えた点を除き、実施例１と同様に光学素子を作製して評価するとともに、実施例１と同様に光重合する重合性組成物の光吸収特性を測定した。光吸収特性の測定結果を図５に示す。また、光吸収領域の最も短い波長：λ１は３６０ｎｍであり、光重合開始剤の光吸収領域の最も長い波長：λ２は３９０ｎｍであった。
以上の測定結果からλ２−λ１＝３０ｎｍであった。
得られた光学素子には、脈理および白濁が生じた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の光重合する重合性化合物に光重合開始剤を添加して重合することによって得られる光学素子は、光重合性化合物、光重合開始剤及び紫外線吸収剤の光吸収領域を所定の値としたので、硬化反応を均一に進めることが可能となり、重合時に脈理、白濁が発生せず、また太陽光による着色による劣化の防止が可能となり特性が優れた光学素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施例の光学素子の製造用組成物の各成分の光吸収領域を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例の光学素子の製造用組成物の各成分の光吸収領域を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施例の光学素子の製造用組成物の各成分の光吸収領域を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施例の光学素子の製造用組成物の各成分の光吸収領域を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の比較例の光学素子の製造用組成物の各成分の光吸収領域を説明する図である。
【図１】
2008216792.tif 000002
【図２】
2008216792.tif 000003
【図３】
2008216792.tif 000004
【図４】
2008216792.tif 000005
【図５】
2008216792.tif 000006