(57)【要約】 【課題】  近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の光を効率よくカットすることができ、かつ、吸湿によるレンズへの影響のない光学フィルター付レンズ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  表層部１、中間層部４、裏層部３の積層構造からなり、該中間層部４が光学フィルター機能を有し、外気と遮断されている光学フィルター付レンズ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層部、中間層部、裏層部の積層構造からなり、該中間層部が光学フィルター機能を有し、外気と遮断されていることを特徴とする光学フィルター付レンズ。
【請求項２】
表層部と裏層部が合成樹脂からなり、前記中間層部は表層部及び裏層部とは異なる材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルター付レンズ。
【請求項３】
表層部と裏層部が、脂環式合成樹脂、ポリカーボネートから選ばれる少なくとも１種以上の合成樹脂を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルター付レンズ。
【請求項４】
前記中間層部が、銅イオンを主体とするイオン性金属成分を含有したリン酸基含有共重合体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学フィルター付レンズ。
【請求項５】
表層部及び裏層部の少なくとも一方に光学的ローパスフィルター機能を付与したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学フィルター付レンズ。
【請求項６】
表層部又は裏層部のいずれか一方にフィルター材可容部を形成し、該フィルター材可容部に光学フィルター機能を有するフィルター材を充填し、表層部と裏層部を組み合わせてフィルター材を重合して中間層部を形成し、表層部、中間層部、裏層部を一体型レンズとして形成することを特徴とする光学フィルター付レンズの製造方法。
【請求項７】
表層部又は裏層部にフィルター材可容部を成形加工によって一体的に成形するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の光学フィルター付レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学フィルター付レンズに関する。詳細には、光学フィルター機能を有するＣＣＤ用レンズ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズは、軽量で球面、非球面を問わず自由な形状に成形できるため、光学部品としてカメラ類、映像情報機器、複写機、眼鏡、コンタクトレンズ等の広い分野で使用されている。
【０００３】
最近では、光学的性能を向上させるために、レンズを非球面形状にしたり、光学的収差を抑制するためレンズを複層化する光学設計を用いたり、反射防止コート（ＡＲコート）等の機能を付与している。ＣＣＤ用レンズでは、視感度補正の目的で近赤外線カットフィルター（ＩＲフィルター）を使用するが、ＩＲフィルターはレンズの前か後ろに組み込んで用いるため、高性能なレンズユニットになるほどレンズモジュールが複雑かつ大きくなる傾向があり、省スペース化と低コスト化の上で最大の課題となっている。
また、ＡＲコートなどを施す場合には、レンズやフィルター毎に行うこととなり、さらに光軸等の調整工程も必要となり手間がかかり低コスト化は難しかった。
【０００４】
従来の近赤外線カット機能を有する材料として、特殊なリン酸系ガラスに銅イオンを含有したガラス製のＩＲフィルターや干渉タイプのガラス製フィルターがある。しかしながら、ガラスは成形、加工において複雑な工程が必要となるため高価なものとなり、その点で有利なプラスチック材料が望まれている。
【０００５】
特開平６-118228号公報や特開平7-134209号公報では、リン酸基含有単量体と銅塩からなる合成樹脂製の光学フィルターを提案し、リン酸系ガラス製光学フィルターの種々の問題点を改善している。この技術は各種機能を有する光学フィルターとするために、透明基板を対向させ該基板の側面外周をガスケット等でキャビティを形成し、該キャビティ中で重合成形し、離型して使用するものである（特許文献１，２参照）。しかし、得られるＩＲフィルターはリン酸基含有単量体からなる材料であり、該材料は極性が高いために吸湿性が大きく経時的に形状が変化する欠点を有する。
【０００６】
また、特開平7-56006号公報では、ガラス又はプラスチックのレンズに有機染料等によって分光調整機能を付与した樹脂を一体に成形した２層のハイブリットレンズを提案している（特許文献３参照）。この方法は、分光調整機能を有する樹脂層をレンズ表面に設けているため、樹脂層が空気に接する側の面にあり、吸湿性やレンズ形状の転写性での制約を有している。
【０００７】
一般にレンズの球面上に薄い樹脂層を設けるハイブリットレンズは、２Ｐ（Photoreplication  Process）法ハイブリッド成形と呼ばれる製造方法で作られる。例えば、特開2000-180602号公報や特開2001-121554号公報では、ベースレンズとなるガラスまたはプラスチックレンズと型部材および側材からなるキャビティ部分に樹脂材を充填し紫外線重合等で硬化させる。その後、型部材等の離型工程を経てハイブリットレンズとしている（特許文献４，５参照）。この製法では、分光フィルター機能を有するハイブリッド型非球面レンズを製造することが可能であるが、樹脂層は依然としてレンズの外側にあるため吸湿性や形状転写性の課題を有している。また、少なくとも一方向から紫外線等を照射する必要があるため、ベースレンズには効率的に紫外線を透過する材料が要求され、かつ、硬化させる樹脂面に均一に照射エネルギーを伝達できる光学特性を有する必要があり、その材質の選択には制限がある。さらに、成形後に型部材等からレンズを離型しなければならず、その際にレンズにストレスがかかったり、レンズ表面にキズが入ったりするため製造工程が繁雑であった。また、型部材と側枠をレンズ成形時（樹脂レンズの重合時）に組み立てる必要があり、生産性においては効率の悪いものである。
【０００８】
一方、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いるカメラ光学系の場合、画像の劣化を引き起こす偽信号の発生を防止する為に、被写体の高周波成分を制限する目的で光学的ローパスフィルターを使用する。光学的ローパスフィルターとしては水晶の複屈折を利用したものや、回折格子を設けたプラスチック板が用いられている。しかしながら、水晶は生産性が悪く高価であり、また、水晶板およびプラスチック板いずれも異種素材同士の接着が困難であるという問題点があった。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１１８２２８号公報
【特許文献２】特開平７−１３４２０９号公報
【特許文献３】特開平７−５６００６号公報
【特許文献４】特開２０００−１８０６０２号公報
【特許文献５】特開２００１−１２１５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の光を効率よくカットすることができ、かつ、吸湿によるレンズへの影響のない光学フィルター付レンズを提供することである。さらに、本発明は、光学フィルター付レンズの省スペース化と低コスト化を両立する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、表層部、中間層部、裏層部の積層構造からなり、該中間層部が光学フィルター機能を有し、外気と遮断されていることを特徴とする光学フィルター付レンズを提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、表層部と裏層部が合成樹脂からなり、前記中間層部は表層部及び裏層部とは異なる材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルター付レンズを提供するものである。
【００１３】
また、本発明は、表層部と裏層部が、脂環式合成樹脂、ポリカーボネートから選ばれる少なくとも１種以上の合成樹脂を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルター付レンズを提供するものである。
【００１４】
また、本発明は、前記中間層部が、銅イオンを主体とするイオン性金属成分を含有したリン酸基含有共重合体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学フィルター付レンズを提供するものである。
【００１５】
また、本発明は、表層部及び裏層部の少なくとも一方に光学的ローパスフィルター機能を付与したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学フィルター付レンズを提供するものである。
【００１６】
また、本発明は、表層部又は裏層部のいずれか一方にフィルター材可容部を形成し、該フィルター材可容部に光学フィルター機能を有するフィルター材を充填し、表層部と裏層部を組み合わせてフィルター材を重合して中間層部を形成し、表層部、中間層部、裏層部を一体型レンズとして形成することを特徴とする光学フィルター付レンズの製造方法を提供するものである。
【００１７】
また、本発明は、表層部又は裏層部にフィルター材可容部を成形加工によって一体的に成形するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の光学フィルター付レンズの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光学フィルター付レンズは、表層部、中間層部、裏層部の積層構造からなり、該中間層部が光学フィルター機能を有し、外気と遮断されている構成を有することにより、光学フィルター機能を有する中間層部を外気と遮断して保護することができる。特に、中間層部が近赤外線カット機能を有するリン酸基含有樹脂からなる場合に、リン酸基含有樹脂の欠点である耐湿熱性を改善できる。また、本発明の製造方法によれば、レンズ内部に光学フィルター機能を組み込んだ一体成形が容易にできるので、省スペース化と低コスト化が達成できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明に係る光学フィルター付レンズは、表層部１、中間層部４、裏層部３の積層構造からなり、該中間層部４が光学フィルター機能を有し、外気と遮断されている。
【００２０】
図２に示すように、表層部１と裏層部３をフィルター材２の成形型として使用する。表層部１にフィルター材２を充填し、裏層部３を表層部１に嵌合し、フィルター材２を重合し一体成形する。フィルター材２にはリン酸基含有単量体およびこれと共重合可能な単量体と、リン酸基と結合可能な、銅イオンを主体とするイオン性金属成分とを含有してなる混合単量体を使用する。
【００２１】
図１に示す表層部１と裏層部３の少なくとも一方には、光学的ローパスフィルター機能を発現させるための回折格子を設けることができる。
例えば、本発明の場合、成形金型に予め回折格子模様を設けて表層部と裏層部を成形することにより容易に光学的ローパスフィルター機能を得られる。
【００２２】
表層部１と裏層部３の形状は、いずれか一方にフィルター材可容部５を形成し、他方をフィルター材可容部５に組み合わせて中間層部４を形成するようにしてある。図示の実施例では、表層部１のフィルター材可容部５をカップ形状にし、裏層部３をフィルター材可容部５に嵌合する形状にした成形型を用いるが、型の上面、底面は凹面や凸面の球面形状や平面形状など目的とするレンズ性能によって適宜選択できる。表層部１及び裏層部３の成形は、目的とする形状の金型を用いた各種成形方法が採用でき、具体的には射出成形や圧縮成形、注型成形等が挙げられるが、これらのうち、射出成形が好ましい。本発明では射出成形の常法に従い成形することで、表層部１と裏層部３が容易に得られる。
【００２３】
表層部１と裏層部３としては、良好な透明性と成形加工性を有する材料を用いる。具体的には合成樹脂として、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、脂環式ポリオレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂等から選ばれる少なくとも１種以上の合成樹脂が挙げられるが、その中でも脂環式の樹脂とポリカーボネートが好ましく、特に高温高湿下でも形状変化が少ない点から脂環式ポリオレフィン樹脂がより好ましい。具体的には日本ゼオン株式会社製のZEONEX（登録商標）やZEONOR（登録商標）、三井化学株式会社製のアペル（登録商標）、ＪＳＲ株式会社製のＡＲＴＯＮ（登録商標）などが挙げられる。
【００２４】
フィルター材２は、表層部１と裏層部３に包含されて中間層部４を形成するが、材料としてはリン酸基含有単量体およびこれと共重合可能な単量体、リン酸基と結合可能な銅イオンを主体とするイオン性金属成分とを含有してなる混合単量体が好ましい。
一般的には化１で表わされるリン酸基含有単量体を用いた。特開平6-118228号公報や特開平7-134209号公報に記載された光学フィルター用合成樹脂を用いることができる。
【００２５】
【化１】
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【００２６】
混合単量体を構成する共重合体成分の具体例としては、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、ブチル（メタ）アクリレート、t-ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル（メタ）アクリレートや、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、n-プロピルスチレン、i-プロピルスチレン、n-ブチルスチレン、t-ブチルスチレン等のアルキルスチレンが挙げられる。さらに、材料の強度や密着性を向上させる場合には、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、テトレエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチルグリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン等の多官能性単量体を使用することもできる。さらに、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、フルオロアルキル（メタ）アクリレートなどを共重合成分として使用することもできる。
【００２７】
フィルター材２からなる中間層部４の重合は一般的な加熱による重合や、紫外線による重合を行うことができるが、電子線やγ線照射等の放射線による重合法も可能である。
また、中間層部４を構成する樹脂に銅イオンを導入することで、リン酸基と銅イオンの相互作用により近赤外線領域部に光学特性を有するようになる。銅イオンを導入する為の銅化合物としては、酢酸銅、塩化銅、安息香酸銅、ギ酸銅、硫酸銅、硝酸銅、クエン酸銅、炭酸銅、ピロリン酸銅などが挙げられる。
【００２８】
さらに、可視光を調光する目的で、銅以外の金属イオン化合物も使用することができる。具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、ネオジム、マンガン、ナトリウム、カリウム、カルシウム等が挙げられる。
本発明により得られた３層構造の光学フィルター付レンズにはＡＲコート等のコーティングも可能である。
【００２９】
次に、本発明による実施例を以下に示すが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１及び図２に示す表層部１と裏層部３に相当する材料として、日本ゼオン株式会社製ZEONEX（登録商標）480Rを使用し、一般的な射出成形方法に従って成形した。中間層部４を構成するフィルター材２である単量体混合物は、下記化２で表される特定のリン酸基含有単量体２７部と、下記化３で表される特定のリン酸基含有単量体１３部と、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート３０部と、メチルメタクリレート２９部と、α−メチルスチレン１部とを良く混合して調製した。この単量体混合物に無水安息香酸銅１７部（単量体混合物１００部に対する銅の含有量が３．５部）を添加し、５５℃で攪拌混合することによって十分に溶解させ、無水安息香酸銅を均一に溶解させた。得られた混合物を−２０℃で24時間冷却することにより、遊離安息香酸を濾別分離した。この組成物にｔ−ブチルパーオキシ（２−エチルヘキサノエート）２．０部を添加し、均一になるまで撹拌し、中間層部４を構成する単量体混合物を得た。次いで、該単量体混合物を図１に示す様に表層部１と裏層部３の間に包含させた後に重合槽へ移し、５５℃で１６時間、６０℃で８時間、９０℃で３時間加熱して重合体を得た。
【００３１】
【化２】
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【００３２】
【化３】
2005084156.tif 000005
【００３３】
得られた重合体の３層の密着性は良く、気泡や剥がれは見られず、光学フィルターとして十分良好なものであった。また、この光学フィルターの分光光度計による分光透過率曲線を測定したところ、近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の光を効率よく吸収していた。
【実施例２】
【００３４】
表層部１に相当する材料に日本ゼオン株式会社製ZEONEX（登録商標）480Rを裏層部３に相当する材料にZEONEX（登録商標）480RとビスフェノールＡ型のポリカーボネートのブレンドポリマーを用いて実施例１と同様に、実施例１と同じ単量体組成で同様に重合を行った。
【００３５】
実施例１同様に、得られた重合体の３層の密着性は良く、気泡や剥がれは見られず、光学フィルターとして十分良好なものであった。また、この光学フィルターの分光光度計による分光透過率曲線を測定したところ、近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の光を効率よく吸収していた。
【実施例３】
【００３６】
表層部１に相当する材料を日本ゼオン株式会社製ZEONEX（登録商標）480R、裏層部３に相当する材料をビスフェノールＡ型のポリカーボネートを用いて実施例１と同様に、実施例１と同じ単量体組成で同様に重合を行った。
【００３７】
実施例１と同様に、得られた重合体の３層の密着性は良く、気泡や剥がれは見られず、光学フィルターとして十分良好なものであった。また、この光学フィルターの分光光度計による分光透過率曲線を測定したところ、近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の光を効率よく吸収していた。
【実施例４】
【００３８】
表層部１と裏層部３に相当する材料は、日本ゼオン株式会社製ZEONEX（登録商標）480Rを用い、予め回折格子模様を施した金型を用いて射出成形によって成形した。中間層部４を構成する単量体混合物は、化２で表される特定のリン酸基含有単量体（単量体Ａ）２７部と、化３で表される特定のリン酸基含有単量体１３部と、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート３０部と、メチルメタクリレート１９部、エチルアクリレート１０部と、α−メチルスチレン1部とを良く混合して単量体成分を調製した。この単量体成分に無水安息香酸銅１７部（単量体混合物１００部に対する銅の含有量が３．５部）を添加し、５５℃で攪拌混合することによって十分に溶解させ、無水安息香酸銅を均一に溶解させた。得られた混合物を−２０℃で２４時間冷却することにより、遊離安息香酸を濾別分離した。この組成物にダロキュアー4265（登録商標：チバスペシャリティーケミカル製）３．０部を添加し、均一になるまで撹拌し、中間層部４を形成する単量体混合物を得た。次いで、該単量体混合物を図１に示す様にレンズ型に充填し、積算光量20000mj/cm2の紫外線を照射し重合を行った。
実施例１同様、得られた重合体の３層の密着性は良く、気泡や剥がれは見られず、ローパスフィルター機能やＩＲフィルター等の光学フィルターとしての機能を十分に発揮していた。得られた３層構造プラスチックレンズをカメラに取り込み、実写テストを行ったところ、モアレパターンなどによるノイズが少なく、有効な光学的ローパスフィルター機能が確認できた。
【００３９】
また、この光学フィルターの分光光度計による分光透過率曲線を測定したところ、近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の光を効率よく吸収していた。
【００４０】
（評価）
実施例１〜４で得られた３層構造プラスチックレンズを温度８０℃・相対湿度９５％に放置することにより、光学特性の変化を評価した。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
本発明の３層構造プラスチックレンズの分光透過曲線図を図３に示す。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明光学フィルター付レンズの一実施例を示す断面図
【図２】本発明光学フィルター付レンズの製造工程の一実施例を示す断面図
【図３】実施例１，２，３及び４の光学フィルター付レンズの分光透過率曲線図
【符号の説明】
【００４４】
１  表層部
２  フィルター材
３  裏層部
４  中間層部
５  フィルター材可容部
【図１】
2005084156.tif 000007
【図２】
2005084156.tif 000008
【図３】
2005084156.tif 000009