(57)【要約】【課題】ガラス基材と樹脂層からなる複合型光学素子を１回の成形により製造すると共に、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えた特性を付与する。【解決手段】平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子を有機化合物を分散媒としたオルガノゾルとし、このオルガノゾルをアクリル樹脂中に混練した後、分散媒を除去して光学素子用樹脂組成物を作製する。この組成物をガラス基材に塗布した後、型を位置出しして光学素子用樹脂組成物に接触させて光学形状を転写し、この状態で光学素子用樹脂組成物を硬化して成形することにより、ガラス基材と光学素子用樹脂とが界面を形成して一体化した複合型光学素子を作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子を有機化合物を分散媒としたオルガノゾルとし、このオルガノゾルをアクリル樹脂中に混練した後、分散媒を除去して光学素子用樹脂組成物を作製し、これをガラス基材に塗布した後、型を位置出しして光学素子用樹脂組成物に接触させて光学形状を転写し、この状態で光学素子用樹脂組成物を硬化して成形することにより、ガラス基材と光学素子用樹脂とが界面を形成して一体化した複合型光学素子を作製することを特徴とする複合型光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記金属酸化物微粒子が、球状の酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１記載の複合型光学素子の製造方法。
【請求項３】
少なくとも平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子及びアクリル樹脂からなる光学素子用樹脂組成物とガラス基材とが界面を形成して一体化していることを特徴とする複合型光学素子。
【請求項４】
前記ガラス基材として、ガラスプリズムを用いることを特徴とする請求項１または２記載の複合型光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス基材が、ガラスプリズムであることを特徴とする請求項３記載の複合型光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基材と光学素子用樹脂とが界面を形成して一体化した構成となっている複合型光学素子の製造方法及び複合型光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基材と光学素子用樹脂とからなる複合型光学素子については、従前より種々提案されている。この複合型光学素子において、ガラス基材と樹脂層との界面では、ガラス基材表面への樹脂層の成形時における樹脂の硬化収縮や、成形後のガラス基材や樹脂の熱膨張・収縮に伴う応力や経時変化に対して充分な接着強度を有することが必要となる。特に、複合型光学素子を構成する樹脂層が比較的厚い層を形成する場合や樹脂層の中心側と周辺側との厚み偏差が大きい場合には、成形時における樹脂の硬化収縮や熱膨張・収縮に伴う応力により、樹脂層にヒケ、歪みが発生する等の転写不良や、樹脂層内に気泡が混入する等の成形不良が生じやすい。
【０００３】
このような成形不良を生じることなく複合型光学素子を製造する方法として、特許第２８４９２９９号公報には、次のような方法が提案されている。この方法は、樹脂層を成形加工するための型に、樹脂層の完成形状に対して反転した光学形状を形成してキャビティーとし、このキャビティー内に、該キャビティーと略同体積の反応硬化型液状樹脂を充填して硬化させることにより第１の樹脂層を形成する第１の成形工程と、第１の樹脂層の開放側の硬化面上に前記反応硬化型液状樹脂を少量滴下し、該反応硬化型液状樹脂の上にガラス基材を載置して硬化させることにより第２の樹脂層を形成する第２の成形工程と、ガラス基材と第１の樹脂層と第２の樹脂層とが一体化された成形品を型から離型する離型工程とを具備するものである。
【特許文献１】特許第２８４９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した方法のように成形工程を２度に分けて行うことは、成形工数が大幅に増大する上、第２の樹脂層の上面が光学曲面を有する場合には、先に形成した第１の樹脂層の下面とその後に形成する第２の樹脂層の上面との高精度な位置出しが不可欠になり、成形操作が煩雑となる。
【０００５】
また、樹脂層の屈折率がガラスの屈折率よりもかなり高く、この屈折率差によってガラス基材と樹脂層との界面では光の損失が顕著に生じる。
【０００６】
さらに、ガラス基材としてガラスプリズムを用い、このガラスプリズムの表面に樹脂層を形成する場合、プリズムの縁部側（尖端側）と基部側（肉厚側）とでは極端に厚さが異なることから、樹脂層の熱膨張・収縮や硬化収縮等により、プリズムの光学面における縁部側で面形状の変化が生じやすくなる問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した背景技術における成形工程を２度に分けて行うことにより、あるいは第１の樹脂層と第２の樹脂層との高精度な位置出しが必要になることにより、成形工数が大幅に増大するという課題と、ガラス基材と樹脂層との屈折率差によるガラス基材と樹脂層との界面での光の損失が生じるという課題に鑑みてなされたものであり、樹脂層が比較的厚い層を形成する場合や樹脂層の厚み偏差が大きい場合でも、１回の成形工程での成形を可能とすると共に、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑え、特にガラス基材がガラスプリズムの場合であってもガラスプリズムの面形状の変化を低減することが可能な複合型光学素子の製造方法及び複合型光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の複合型光学素子の製造方法は、平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子を有機化合物を分散媒としたオルガノゾルとし、このオルガノゾルをアクリル樹脂中に混練した後、分散媒を除去して光学素子用樹脂組成物を作製し、これをガラス基材に塗布した後、型を位置出しして光学素子用樹脂組成物に接触させて光学形状を転写し、この状態で光学素子用樹脂組成物を硬化して成形することにより、ガラス基材と光学素子用樹脂とが界面を形成して一体化した複合型光学素子を作製することを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明では、特定の平均一次粒子径の金属酸化物微粒子を有機化合物中に分散したオルガノゾルをアクリル樹脂に混合した後、分散媒を除去するため、混合する際には液状の有機化合物中に分散した状態で金属酸化物微粒子をアクリル樹脂中に分散することができる。このため、二次的な凝集を起こすことなくアクリル樹脂中に均一に分散することができ、金属酸化物微粒子の偏在等によって光学的特性が損なわれることがなくなる。
【００１０】
アクリル樹脂は、液状状態で金属酸化物微粒子と混合でき、且つ硬化後に光学樹脂として透明性が高いものが得られる上、他の樹脂に比べて所望の機械的・熱的物性を得るための配合がし易いという利点がある。
【００１１】
また、ガラス基材の表面に塗布する光学素子用樹脂組成物中に、平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子を均一に含有していることにより、ガラス基材上に形成した光学素子用樹脂の熱膨張係数及び硬化反応による収縮が、アクリル樹脂単体を硬化させた場合よりも低減できるため、樹脂層が比較的厚い層を形成する場合や樹脂層の厚み偏差が大きい場合においても、１回の成形工程で成形できると共に、成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがなくなる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の複合型光学素子の製造方法であって、前記金属酸化物微粒子が、球状の酸化ケイ素からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、金属酸化物微粒子として、球状の酸化ケイ素を用いることにより、アクリル樹脂への分散性が良好となると共に、適宜の処理によってアクリル樹脂との相溶性や化学結合性を発現させることができる。
【００１４】
請求項３の発明の複合型光学素子は、少なくとも平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子及びアクリル樹脂からなる光学素子用樹脂組成物とガラス基材とが界面を形成して一体化していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、光学素子用樹脂組成物が金属酸化物微粒子とアクリル樹脂とによって形成されているため、ガラス基材上に形成した光学素子用樹脂の熱膨張係数及び硬化反応による収縮が、アクリル樹脂単体を硬化させた場合よりも低減できるため、成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがなくなる。また、ガラス基材の表面に成形した光学素子用樹脂の表面硬度も、アクリル樹脂単体を硬化させたよりも向上させることができる。さらに、アクリル樹脂とは異なる屈折率を有する金属酸化物微粒子を光学素子用樹脂組成物中に混入することにより、基材のガラスと硬化後の光学素子用樹脂との屈折率差を小さくすることができるため、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の複合型光学素子の製造方法であって、前記ガラス基材として、ガラスプリズムを用いることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項３記載の複合型光学素子であって、前記ガラス基材が、ガラスプリズムであることを特徴とする。
【００１８】
ガラス基材がガラスプリズムである場合には、プリズムの縁部側（尖端側）と基部側（肉厚側）とにおける基材の厚さが不均一である場合が多く、このため縁部側では部分的に薄く、光学素子用樹脂に残留する応力に対抗できない剛性となっている部位を有するこが多いが、請求項４及び５の発明では、光学素子用樹脂の熱膨張係数及び硬化反応による収縮がアクリル樹脂単体を硬化させた場合よりも低減できるため、プリズムのような不均一な厚さを有する基材表面にも光学素子用樹脂を形成できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合型光学素子の製造方法によれば、二次的な凝集を起こすことなく金属酸化物微粒子をアクリル樹脂中に均一に分散することができ、金属酸化物微粒子の偏在等によって光学的特性が損なわれることがなくなる。また、ガラス基材上に形成した光学素子用樹脂の熱膨張係数及び硬化反応による収縮を低減できるため、樹脂層が比較的厚い層を形成する場合や樹脂層の厚み偏差が大きい場合においても、１回の成形工程で成形できると共に、成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがなくなる。しかも、基材のガラスと硬化後の光学素子用樹脂との屈折率差を小さくすることができるため、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができる。
【００２０】
本発明の複合型光学素子によれば、ガラス基材上の光学素子用樹脂の熱膨張係数及び硬化反応による収縮を低減できるため、成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがなくなる。また、ガラス基材の表面に成形した光学素子用樹脂の表面硬度を向上させることができる。さらに、基材のガラスと硬化後の光学素子用樹脂との屈折率差を小さくすることができるため、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この実施の形態では、有機化合物を分散媒とした金属酸化物微粒子のオルガノゾルを作製し、このオルガノゾルをアクリル樹脂中に混練した後に分散媒を除去して光学素子用樹脂組成物を作製する。金属酸化物微粒子は、平均一次粒子径が１〜２０ｎｍであり、光学素子用樹脂組成物は、上記粒径の金属酸化物微粒子、アクリル樹脂及び反応開始剤を含有している。反応開始剤は、有機化合物に添加しても良く、アクリル樹脂に添加しても良く、分散媒を除去中あるいは除去した後に添加しても良い。
【００２２】
このように作製した光学素子用樹脂組成物をガラス基材の表面に塗布した後、樹脂組成物を光学形状に成形するための型をガラス基材に対して位置出しして光学素子用樹脂組成物に接触させ、光学形状を転写する。この状態で樹脂組成物を、硬化して成形する。これにより、ガラス基材と硬化後の光学素子用樹脂とが界面を形成して一体化した複合型光学素子が作製される。
【００２３】
上記光学素子用樹脂組成物を作製する際に、アクリル樹脂中での金属酸化物微粒子の分散性を良好なものとする。これにより、成形時や硬化後における経時変化でも光学面の面形状の変化を生ずることがなくなる。また、複合型光学素子を１回の成形工程でガラス基材上に成形できる。さらに、樹脂層に含有される金属酸化物微粒子によって樹脂層の屈折率が低下することから、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができ、透明性、表面硬度に優れ、耐久性にも優れた所望の形状、厚さの複合型光学素子が得られる。
【００２４】
このような実施の形態では、平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子を有機化合物からなる分散媒中に分散したオルガノゾルを、アクリル樹脂中に分散し、反応開始剤を加えて混練した後、金属酸化物微粒子の分散媒として使用した有機化合物を加熱、減圧蒸留等の方法で除去して粘度の高い光学素子用樹脂組成物とする。あるいは、金属酸化物微粒子を有機化合物からなる分散媒中に分散したオルガノゾルを、アクリル樹脂中に分散した後、金属酸化物微粒子の分散媒として使用した有機化合物を加熱、減圧蒸留等の方法で除去した後に反応開始剤を添加して混練することにより光学素子用樹脂組成物とする。
【００２５】
そして、これらの粘度の高い樹脂組成物をガラス基材上に塗布後、ガラス基材と型とを位置出ししてガラス基材上の光学素子用樹脂組成物に型を接触させ、光学素子用樹脂組成物に型の光学形状を転写し、樹脂層を硬化、成形して複合型光学素子とするものである。
【００２６】
平均一次粒子径が１〜２０ｎｍの金属酸化物微粒子としては、ケイ素酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物、アンチモン酸化物、ニオブ酸化物、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物等の微粒子を使用することができる。粒子の形状は、球状、多角形状、不定形状、フレーク状、ファイバー状、針状、鎖状等を用いることができるが、アクリル樹脂との均質で高充填な分散が実現でき、透明性を確保するためには球状が好ましい。
【００２７】
金属酸化物微粒子としては、以上のような成分の複数を含む複合酸化物微粒子であっても良く、金属酸化物微粒子表面を他の金属酸化物、有機ケイ素化合物、有機金属化合物等により処理した表面修飾微粒子であっても良い。
【００２８】
複合酸化物微粒子としては、例えば、セリウム酸化物とチタン酸化物との複合酸化物微粒子、ケイ素酸化物、セリウム酸化物、チタン酸化物との複合酸化物微粒子等を用いることができる。表面修飾微粒子としては、例えば、チタン酸化物微粒子の分散媒中において表面にケイ素酸化物を析出させることによって得ることができる。金属酸化物表面を有機ケイ素化合物、有機金属化合物により処理する一例を挙げると、金属酸化物微粒子を含む分散媒中で所望の有機ケイ素化合物、有機金属化合物を添加して加熱攪拌することによって処理する方法がある。
【００２９】
また、金属酸化物微粒子の表面を修飾することによって、元の金属酸化物微粒子の性質を調整することが可能になる。例えば、酸化ケイ素微粒子の場合には、各種官能基含有ポリイソシアネートによって前処理することにより、アクリル樹脂との相溶性及び化学結合性を発現させることが可能となる。また、チタン酸化物微粒子においては、その形態によっては光触媒作用が大きく、光学素子用樹脂組成物中に混合すると樹脂を経時的に分解するような悪影響を及ぼす場合、表面修飾することによってそのような作用を小さくすることが可能である。
【００３０】
金属酸化物微粒子は、アクリル樹脂との親和性を有した液体からなる有機化合物を分散媒としたオルガノゾルの形態で混練する。このことによって、アクリル樹脂中への均一な分散を可能とするとともに、粉末を取り扱う場合に要求される除塵設備等が不要となり、作業環境が良好となるという効果も得られる。
【００３１】
分散媒として使用する有機化合物としては、アクリル樹脂と相溶性が大きければ、一般に有機溶剤はもとよりアクリルモノマー等の粘度の低い有機化合物でも良い。また、分散媒として使用する有機化合物が、アクリル樹脂と相溶性が大きくない有機化合物の場合や、アクリル樹脂の粘度が大きくて混練が困難な場合には、加熱によって分散性を高めても良い。
【００３２】
アクリル樹脂と金属酸化物微粒子を分散した後に、混練、加熱さらには減圧して分散媒としての有機化合物を除去することによって、金属酸化物微粒子が分散した光学素子用樹脂組成物を得ることができる。この加熱、減圧の際に、アクリル樹脂中で気泡が発生した場合には、アクリル樹脂の増粘と発泡が生じて透明体が得られなくなるため、気泡が発生しないように温度、減圧度を調整することが好ましい。
【００３３】
金属酸化物微粒子が有機化合物を分散媒としたオルガノゾルを得るために、水系ゾルを用いても良い。水系ゾルの方が、より微細な微粒子を含有するゾルや、シリカ以外のゾルを入手し易いためである。水系ゾルを用いる場合には、水系の分散媒を、アクリル樹脂と相溶性を有するアクリルモノマー等の粘度の低い有機化合物に溶媒置換し、結果として、有機化合物を分散媒としたオルガノゾルとすれば良い。水系ゾルをアクリル樹脂と相溶性を有する有機化合物に溶媒置換する際には、金属酸化物微粒子が二次凝集を起こさないように行うことが必要であり、このためには、例えば、濃度が４０重量％を超えないように溶媒で充分に希釈しながら行う方法が挙げられる。
【００３４】
本発明に使用する金属酸化物微粒子としては、平均粒子径１〜２０ｎｍのものが使用されるが、平均粒子径が１〜１０ｎｍであるものがさらに好ましい。金属酸化物微粒子の粒子径が１ｎｍ未満であると、金属酸化物微粒子が一次粒子のまま安定に存在し難く、安定した品質の光学素子用樹脂組成物が得られない、一方、２０ｎｍを超える場合には、不透明性が発現し易くなる。
【００３５】
また、可視光の波長である４００ｎｍないし６００ｎｍにおいては、金属酸化物微粒子とアクリル樹脂との屈折率差が０．１５程度までであれば、ガラス素材上で光学素子用樹脂を厚さ数十ｍｍに成形したものでも透明性を発現することができる。金属酸化物微粒子として、屈折率が１．４５程度の酸化ケイ素を使用した場合には、通常のアクリル樹脂の屈折率が１．５５±０．０５の範囲内であるため、酸化ケイ素とアクリル樹脂との組み合わせにより、屈折率が１．４５を超えて１．５０未満もしくは１．６０未満の範囲にすることができるため、ほとんどの透明硬化物を成形することができる。
【００３６】
金属酸化物微粒子の配合量は、光学素子用樹脂組成物中の固形分の１０〜７０重量％であることが好ましい。１０重量％未満では、光学素子用樹脂組成物の熱膨張係数及び硬化反応による収縮が、アクリル樹脂単体を硬化させた場合よりも充分に低減できない上、表面硬度や無機蒸着膜との密着性も不充分となる。一方、７０重量％を超えると、クラックが生じたり、白濁し易くなり、透明性が不充分となる。
【００３７】
用いるアクリル樹脂としては、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレート等の各種オリゴマーや、脂肪族アクリレート、脂環式アクリレート、芳香族アクリレート、各種官能基含有アクリレート等の単官能アクリレート及び多官能アクリレート等、各種モノマー等を選択することができ、これらの内の１種又は２種以上を併用することができる。これらのアクリル樹脂は、十分に精製されており、液状ではできる限り無色透明な状態のものを使用することが好ましい。
【００３８】
反応開始剤としては、アゾイソブチロニトリルなどの各種アゾ化合物や、過酸化ベンゾイルなどの各種過酸化物などのラジカル反応用熱重合開始剤を使用することができるが、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、チオキサントン系、その他ベンジル、アシルホスフィンオキサイド、カンファーキノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン（ＢＴＴＢ）などの光重合開始剤が形状転写性や量産性に優れる点で良好である。反応開始剤の光学素子用樹脂組成物中に占める割合は、好ましくは０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜７重量％である。１０重量％を超えると、組成物の保存安定性や硬化物の特性に悪影響を及ぼすことがあり、０．０１重量％未満では、硬化速度が低下することがある。
【００３９】
以上に加えて、色素系増感剤やアミン系増感剤等の硬化促進剤を加えても良く、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、非イオン系界面活性剤を加えても良い。また、チキソトロピー性を与えるために、シリカ微粉末、ケイ酸アルミニウム、タルク等の無機質粉体等のチキソトロピー剤を加えることができるが、光学的特性に影響を及ぼさない量及び粒径とすることが必要である。また、滑り性を与えるためのスリップ剤としてシリコーンオイルや帯電防止剤等を添加しても良い。
【００４０】
さらに、耐候性を向上させるために、紫外線吸収剤や酸化防止剤を併用しても良く、着色剤、カップリング剤、変性剤、低応力化剤、離型剤等の添加剤を併用しても良い。この場合、カップリング剤は、光学素子用樹脂組成物中に添加することなく、ガラス基材の表面を予めカップリング剤で処理することによる使用でも良い。
【００４１】
ガラス基材が接着性の乏しい硝材の場合には、予めガラス基材の表面に酸化ケイ素や酸化アルミニウムの蒸着層を設けたり、シリルイソシアネート化合物、クロロシラン化合物、パーヒドロポリシラザン、アルミニウム有機化合物、アルミナゾル、チタネート化合物、ジルコニウムアルコレート化合物等によって表面処理することが望ましい。
【００４２】
本発明において、ガラス基材上に光学素子用樹脂組成物を硬化して成形する複合型光学素子は、金属酸化物微粒子を均一に分散させたアクリル樹脂に、反応開始剤を所定量添加して攪拌・混合した後、脱泡して、ガラスプリズム等のガラス基材上に塗布した後、所定の型を位置出しし、光学素子用樹脂組成物に接触させ、光学形状を転写し、硬化して成形することにより、ガラス基材と光学素子用樹脂とが界面を形成して一体化して得られる。塗布する光学素子用樹脂組成物を、粘度調整のために適当な沸点の溶剤によって若干希釈し、硬化前あるいは硬化過程初期に溶剤分を揮発除去する工程を実施しても良い。調整する粘度範囲としては、転写する形状にもよるが、数百ｍＰａ・ｓから数千ｍＰａ・ｓが好ましい。
【００４３】
なお、ガラスプリズム等の一つの光学素子に光学面が複数ある場合には、上記の塗布工程から硬化工程までを、一つの光学素子の各面において、同時にあるいは順次行って複合型光学素子を作製しても良い。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
金属酸化物微粒子として、平均一次粒径が約１５ｎｍであるシリカ球形微粒子をメチルエチルケトン中に２０重量％含有したオルガノシリカゾル（商品名「ＭＥＫ−ＳＴ−ＵＰ」、日産化学工業（社）製）５０ｇに、アクリル樹脂として１，６−へキサンジオールジアクリレート（商品名「ＨＤＯＤＡ」、ダイセル化学（社）製）１０ｇを添加し、カップリング剤として３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（商品名「ＭＰＴＭＯＳ」）１０ｇを添加し、ロータリーエバポレーターで溶剤分を除去してから、８０℃のホットプレート上で５時間攪拌した。増粘した時点で、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトンとベンゾフェノンの混合物からなる光重合開始剤（商品名「イルガキュア５００」、チバ・スペシャリティケミカルズ（株）製）０．１ｇを添加し、脱泡することにより光学素子用樹脂組成物を得た。
【００４５】
次に、この光学素子用樹脂組成物を塗布機に充填し、図１（ａ）で示すように、硝材がＢＳＬ−７（（株）オハラ製）からなり、真空蒸着によって形成された金属薄膜により斜面がミラー面５となっているガラス三角プリズム２を成形機にセットし、一方の光学面であるＡ面に光学素子用樹脂組成物１を塗布した。
【００４６】
次に、図１（ｂ）で示すように、離型性を有する凹レンズ型３を光学素子用樹脂組成物１に気泡が混入しないように接触させ、凹レンズ型３内に光学素子用樹脂組成物１を充填後、凹レンズ型３をガラス三角プリズム２の所定位置に位置出しし、他方の光学面であるＢ面より紫外線を照射した。紫外線の照射によって光学素子用樹脂組成物１を硬化させて凹レンズ部分６を成形後、凹レンズ型３を離型して、図１（ｃ）で示す複合型光学素子４を得た。
【００４７】
用いたガラス三角プリズム２は、Ａ、Ｂ各光学面は約１ｃｍ角であった。ガラス三角プリズム２のＡ面に形成した凹レンズ部６の硬化物は、直径約１０ｍｍ、中心肉厚約０．５ｍｍ、周辺肉厚約４．５ｍｍ、曲率半径約４．５ｍｍの凹レンズ形状であった。また、照射した紫外線の積算光量は約４０００ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００４８】
光学素子用樹脂組成物１を用い、同様の成形工程によって、直径２０ｍｍ、厚み５ｍｍの物性測定用の円盤を作製した。得られた成形体の４００ｎｍないし６００ｎｍの全光線透過率は９５％であった。また、得られた凹レンズ部分も透明性が良好で鉛筆硬度は７Ｈであった。物性測定用の円盤では、熱膨張係数は約７０ｐｐｍ、紫外線による硬化収縮率は約７％であった。使用したアクリル樹脂の屈折率は、ｎｄ＝１．５１０、酸化ケイ素微粒子の屈折率は、ｎｄ＝１．４５７、光学素子用樹脂組成物１の硬化物の屈折率は、ｎｄ＝１．４９２であった。
【００４９】
一方、上述したアクリル樹脂単体を同じ光重合開始剤（商品名「イルガキュア５００」を用いて硬化させた硬化物は、鉛筆硬度は２Ｈで、熱膨張係数は約１２０ｐｐｍ、紫外線による硬化収縮率は約１１％であった。
【００５０】
上記工程で用いた光学素子用樹脂組成物１の代わりに、アクリル樹脂単体と光重合開始剤のみを用いて同様の処理によって比較例としての複合型光学素子を成形した。この凹レンズ面の面形状の変化を上述した実施例の複合型光学素子４と比較した。その結果、アクリル樹脂単体を使用した比較例の複合型光学素子では、成形直後でもニュートン縞が見えないほど面形状が崩れていたが、この実施例の複合型光学素子４では、ニュートン縞が判別可能であった。さらに、比較例及び実施例の複合型光学素子を、２０℃で３０分維持〜８０℃で３０分維持の冷熱サイクルを１サイクルとして１０サイクル投入したところ、アクリル樹脂単体を使用した比較例の複合型光学素子はガラス基材と樹脂層の界面が剥がれ始めていたが、この実施例の複合型光学素子では剥がれが認められず、またニュートン縞の判別も可能であった。
【００５１】
さらに、得られた本実施例の複合型光学素子４における凹レンズ部分６の表面及び円盤の表面のそれぞれを、アルゴンプラズマを用い、出力４０Ｗ、処理時間６０秒間の条件でプラズマ処理を行なった後、外側に向かって順に、ケイ素酸化物／ジルコニウム酸化物／ケイ素酸化物／ジルコニウム酸化物／ケイ素酸化物の５層からなる反射防止多層膜を真空蒸着法により形成した。各層の光学的膜厚は、最初のケイ素酸化物層、次のジルコニウム酸化物層とケイ素酸化物層とを合わせた等価膜層、次のジルコニウム酸化物層、最上層のケイ素酸化物層がそれぞれλ／４となるように形成し、設計波長λを５２０ｎｍとした。得られた多層膜の反射干渉色は緑色を呈した。
【００５２】
以上のようにして施した反射防止膜の密着性を、円盤に対する碁盤目剥離試験（ＪＩＳＤ−０２０２）に基づいて検査した。この検査では、ガラス基材表面に１ｍｍ間隔に切れ目を入れて１平方ｍｍのます目を１００個形成し、その上へセロハン製粘着テープ（商品名「セロテープ」、ニチバン（社）製）を強く押し付けた後、表面から９０度方向へ急に引っ張り剥離した後、反射コート被膜の残っているます目をもって密着性指標とした。その結果、ます目１００個全て残っており、密着性も優れていることが分かった。
【００５３】
このような実施例では、合成樹脂の成形の容易性という特徴を失うことなく、１回の成形工程で成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがない複合型光学素子を成形することができた。また、複合型光学素子では、各種光学素子用材料としての透明性を有しながら、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができ、しかもその表面に保護層や反射防止薄膜を形成することが可能な密着性や表面便度も確保することが可能となっている。
【００５４】
（実施例２）
実施例１に用いた金属酸化物微粒子（商品名「ＭＥＫ−ＳＴ−ＵＴ」）に代えて、平均一次粒径が９ｎｍのシリカ球形微粒子をイソプロピルアルコール中に２５重量％含有したオルガノシリカゾル（商品名「ＩＰＡ−ＳＴ−Ｓ」、日産化学工業（社）製）４０ｇを用いた点以外は、実施例１と同様にして複合型光学素子及び透過率測定用の円盤を作製した。
【００５５】
得られた透過率測定用の円盤を用いて実施例１と同様に、４００ｎｍないし６００ｎｍの全光線透過率を測定したところ９６％であった。また、得られた凹レンズ部分も透明性が良好であった。また、鉛筆便度は７Ｈであり、物性測定用の円盤では、熱膨張係数は約７０ｐｐｍ、紫外線による硬化収確率は約７％であった。
【００５６】
さらに、実施例１と同様に、円盤に形成した反射防止膜の剥離試験、成形直後及び冷熱試験後の面形状の観察を行ったところ、実施例１と同様の結果となった。
【００５７】
これにより、この実施例においても、合成樹脂の成形の容易性という特徴を失うことなく、１回の成形工程で成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがない複合型光学素子を成形することができた。また、複合型光学素子では、各種光学素子用材料としての透明性を有しながら、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができ、しかもその表面に保護層や反射防止薄膜を形成することが可能な密着性や表面便度も確保することが可能となっている。
【００５８】
（実施例３）
実施例１に用いた金属酸化物微粒子（商品名「ＭＥＫ−ＳＴ−ＵＰ」）に代えて、平均一次粒径が５ｎｍのシリカ球形微粒子を水中に２０重量％含有したシリカゾル（商品名「ＳＴ−ＯＸＳ」、日産化学工業（社）製）５０ｇ中の水を、過剰のｎ−プロピルアルコールを添加した後に、水−アルコールの共沸混合物として蒸留して水を除去して溶媒置換したものを用いた以外は、実施例１と同様にして複合型光学素子と透過率測定用の円盤を作製した。
【００５９】
得られた透過率測定用の円盤を用いて実施例１と同様に、４００ｎｍないし６００ｎｍの全光線透過率を測定したところ、９８％であった。また、得られた凹レンズ部分も透明性が良好であった。また、鉛筆硬度は８Ｈであり、物性測定用の円盤では、熱膨張係数は約６０ｐｐｍ、紫外線による硬化収縮率は約６％であった。
【００６０】
さらに、実施例１と同様に、円盤に形成した反射防止膜の剥離試験、成形直後及び冷熱試験後の面形状の観察を行ったところ、実施例１と同様の結果となった。
【００６１】
これにより、合成樹脂の成形の容易性という特徴を失うことなく、１回の成形工程で成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがない複合型光学素子を成形することができた。また、複合型光学素子では、各種光学素子用材料としての透明性を有しながら、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができ、しかもその表面に保護層や反射防止薄膜を形成することが可能な密着性や表面便度も確保することが可能となっている。
【００６２】
（実施例４）
実施例１における複合型光学素子４での凹レンズ部分６を成形した後、図２（ａ）で示すように、他方の光学面であるＢ面を上にして成形機にセットし、実施例１で使用した光学素子用樹脂組成物１を用いて、実施例１と同様に、Ｂ面上に光学素子用樹脂組成物１を塗布した。そして、図２（ｂ）で示すように、離型性に優れ紫外線透過性を有する自由曲面型７を光学素子用樹脂組成物１に気泡が混入しないように接触させて自由曲面型７内に光学素子用樹脂組成物１を充填した後、自由曲面型７を凹レンズ部分６と光学芯出し調整機にて位置出し調整し、自由曲面型７側より紫外線を照射することにより光学素子用樹脂組成物１を硬化した。光学素子用樹脂組成物１の硬化によって自由曲面レンズ部分８を成形した後、自由曲面型７を離型することにより図２（ｃ）で示す複合型光学素子１０を得た。
【００６３】
この実施の形態においても、合成樹脂の成形の容易性という特徴を失うことなく、１回の成形工程で成形時や経時変化での光学面の面形状の変化を生ずることがない複合型光学素子を成形することができた。また、複合型光学素子では、各種光学素子用材料としての透明性を有しながら、ガラス基材と樹脂層との界面での光の損失を小さく抑えることができ、しかもその表面に保護層や反射防止薄膜を形成することが可能な密着性や表面便度も確保することが可能となる。
【００６４】
（比較例１）
実施例１の金属酸化物微粒子（商品名「ＭＥＫ−ＳＴ−ＵＰ」）に代えて、平均一次粒径が７５ｎｍであるシリカ球形微粒子をイソプロピルアルコール中に３０重量％含有したオルガノシリカゾル（商品名「ＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ」「日産化学工業（株）製」）を３３ｇ用いた点以外は、実施例１と同様にして成形した。得られた硬化物は完全に白濁化しており、透明性は確保できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、実施例１の製造工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、実施例４の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  光学素子用樹脂組成物
２  ガラス基材
３  凹レンズ型
４  複合型光学素子
６  凹レンズ部分
【図１】
2005131917.tif 000003
【図２】
2005131917.tif 000004