JP5840823B2 - レンズ及びそれを有する照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、カメラのフラッシュランプ等から暗がりの被写体へ発するフラッシュ光や、暗がりを投光器等の照明ランプで照らす高輝度の光が、所望の方向へ収束、又は発散されて、効率よく透過する樹脂製のレンズと、それを有する照明器具とに関する。

被写体を綺麗に撮影できる高画素のデジタルカメラや、携帯電話に組み込まれ被写体を手軽に撮影できるカメラ等が、汎用されている。これらのカメラには、暗がりでも十分に撮影できるように、十分な光量のフラッシュ光を被写体に照射するキセノン管や白色発光ダイオード等のフラッシュランプが組み込まれている。

フラッシュランプから発せられたフラッシュ光は、エポキシ樹脂やフッ素含有樹脂やシリコーン樹脂等でできたレンズを透過して所望の方向へ収束又は発散されつつ、被写体へ到達する。

フラッシュ光は、持続時間が短く光量が多い閃光である。熱を伴ってそのフラッシュ光で、樹脂製のレンズの表面が、炭化する。そのため、レンズの表面が黒ずみ、レンズの光透過率が低下する。また、樹脂、特にエポキシ樹脂製のレンズが、熱や酸素により黄変して劣化する。その結果、所望の波長を含む十分な光量のフラッシュ光が被写体に到達せず、被写体を綺麗に撮影することができなくなる。

フラッシュ光を効率よく被写体へ到達させるために、特許文献１には、ポリパラキシリレン樹脂層、銀薄膜層、透明高分子フィルム、接着層、板状成形体の順に形成された反射板を用いたストロボ用の反射傘が記載されている。反射傘で反射させてフラッシュ光がレンズを通して効率よく所期の方向に導かれると、そのレンズへの光量が一層増大し、レンズの黒ずみや黄変等の劣化を助長してしまう。

特開平１０−２０６６１３号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、高輝度のフラッシュ光や照明光等をレンズで所望の方向へ収束又は発散させて効率よく透過させ、このような光に長期間頻繁に曝されても樹脂製レンズ表面が黒化せず、それ自身が黄変せず、耐久性に優れたレンズ、及びこのレンズとこのような光を発するランプとを有する照明器具を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載のレンズの製造方法は、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物が硬化したシリコーン樹脂とシリコーンゴムとから選ばれるシリコーンである樹脂で成形し、その光透過面に、ポリパラキシリレン類及びフッ素含有樹脂の何れかの被膜を付すレンズの製造方法であって、前記被膜には紫外線吸収材が含有されておらず、成形された前記シリコーンゴム製の前記レンズにあっては、有機溶媒で低分子シロキサンを洗浄し、又は減圧し若しくは加熱して低分子シロキサンを揮発させる前処理を施し、前記光透過面に、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、及び紫外線照射処理の何れかの処理で改質をしてから、前記被膜を付すことを特徴とする。

請求項２に記載のレンズの製造方法は、請求項１に記載されたもので、前記成形されて凸レンズ又はフレネルレンズとすることを特徴とする。

請求項３に記載のレンズの製造方法は、請求項１に記載されたもので、前記ポリパラキシリレン類が、塩素含有ポリパラキシリレンであることを特徴とする。

請求項４に記載のレンズの製造方法は、請求項３に記載されたもので、前記塩素含有ポリパラキシリレンが、-(ＣＨ_２)-Ｃ_６Ｈ_３Ｃｌ-(ＣＨ_２)-をパラキシリレン繰返し単位としていることを特徴とする。

請求項５に記載のレンズの製造方法は、請求項１に記載されたもので、前記シリコーンが、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、又はオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの付加反応硬化型シリコーンであることを特徴とする。
請求項６に記載のレンズの製造方法は、請求項１に記載されたもので、前記光透過面に、前記処理で改質をしてから、蒸着、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、又は塗布によって前記ポリパラキシリレン類の前記被膜を付すことを特徴とする。
請求項７に記載のレンズの製造方法は、請求項１に記載されたもので、入光面側と出射面側との前記光透過面に、前記被膜を付すことを特徴とする。

請求項８に記載の照明器具の製造方法は、請求項１に記載のレンズの製造方法で製造した前記レンズを、前記光を発するフラッシュランプ又は照明ランプの光出射方向に配置することを特徴とする。

本発明のレンズは、摩擦係数や誘電率が小さいポリパラキシリレン類の被膜又はフッ素含有樹脂の被膜でレンズの表面を被覆したものであるので、強いフラッシュ光に曝されたりそれによりレンズ表面で静電気、熱、又はプラズマが発生したりしても、レンズを構成する樹脂の変質、レンズ表面の劣化等を起こし難い。そのため、高光量のフラッシュ光等に頻繁に曝されても、黒ずんで汚れたり劣化したりする恐れがなく、光を効率よく透過させる。しかも、ポリパラキシリレン類の被膜は、均質に蒸着されるうえ、熱安定性、光透過性、耐擦傷性、耐寒性、耐薬品性、耐紫外線性に優れるので、レンズは、耐久性に優れる。特にレンズがシリコーンで形成されていると、レンズ自体の黄変等の劣化がない。

このレンズは、凸レンズ、フレネルレンズであっても、被膜が均質に付されている。

さらにこのレンズは、ポリパラキシリレン類の被膜の光路距離に応じ、透過させるべき波長の表面反射を防止したり、特定の波長の透過を遮断したりする。

このレンズを有する照明器具を用い暗がりでカメラ撮影すると、被写体に十分な光量のフラッシュ光を照射することができるので、撮像が綺麗である。しかも長期間、黒ずむことなく安定して十分な光量のフラッシュ光を照射できるので、面倒な部品交換の必要がない。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態の一例であるレンズ１の側面を示す図１を参照しながら説明する。

本発明のレンズ１は、塩素含有ポリパラキシリレンである「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；パリレンは登録商標）の被膜３ａ・３ｂで、シリコーン樹脂製のレンズ１の両表面を被覆したものである。照明器具２は、ランプ４であるフラッシュランプの光出射方向に、このレンズ１を配置し、組み込んで固定したものである。

このレンズ１は、以下のようにして製造される。

シリコーン樹脂であるポリジメチルシロキサンで成形して平凸レンズ１を得る。レンズ１の表面に、「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；パリレンは登録商標；-[(ＣＨ_２)-Ｃ_６Ｈ_３Ｃｌ-(ＣＨ_２)]_ｎ- ）の被膜３ａ・３ｂを形成する。例えば、「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類二量体を気化室に入れ減圧下で加熱し、蒸発したダイマーを熱分解室に誘導し、反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、レンズに蒸着させて重合させると、ポリパラキシリレン類の被膜が形成され、レンズが得られる。

このレンズ１を用いた照明器具２は、以下のようにして製造される。例えばカメラに内蔵されたキセノン管であるフラッシュランプ４からの光出射方向に合わせて、このレンズ１を固定して組み込むと、カメラのフラッシュ機構である照明器具２となる。

なお、レンズが「パリレンＣ」であるポリパラキシリレン類の被膜３ａ・３ｂで蒸着された例を示したが、「パリレンＣ」に代えて、パラキシリレンダイマー（ＤＰＸ）から得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）を用いてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類の被膜３ａ・３ｂを形成してもよい。中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類の被膜３ａ・３ｂが蒸着されていると一層好ましい。これらポリパラキシリレン類の屈折率ｎ_d ²³は、例えば「パリレンＮ」が１.６６１、「パリレンＣ」が１.６３９であり、シリコーン樹脂の屈折率１.４３やエポキシ樹脂の屈折率１.５５〜１.６１より、高い。そのため、可視光例えば波長λの光を透過させる光学部品素材の樹脂と、被膜素材のこれらパリレン及びλの整数倍となる光学距離とを適宜選択することにより、表面反射防止等の光学特性を調整できる。

ポリパラキシリレン類の被膜３ａ・３ｂは、原料のダイマーの量や蒸着時間を調節することにより、均一に所望の厚さに調製できる。

このようなポリパラキシリレン類の蒸着によれば、基材であるレンズを加熱する必要がないので、レンズを熱変形させてしまう恐れがない。また、ジパラキシリレンラジカルのレンズへの付着と重合とが同時に進行して蒸着されているため、製造工程が短く簡易である。

ポリパラキシリレン類は、蒸着によりレンズに付された例を示したが、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、塗布により付されていてもよい。

レンズ１を成形するために用いられる樹脂が、シリコーン樹脂であるポリジメチルシロキサンの例を示したが、ポリジフェニルシロキサンのような別なシリコーン樹脂であってもよい。

このようなシリコーン樹脂は、例えばシリコーン樹脂組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン樹脂組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。

上記付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサン及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。

上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
Ｒ_ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２}
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、或いはシアノ基で置換された２−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、照明用光学部品の耐熱性及び透明性の点から好ましい。

また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうちの１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましく用いられる。

一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましい。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、又はオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜決定すればよい。

シリコーン樹脂は、特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。

また、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。

上記シリコーン樹脂組成物としては、信越化学工業株式会社製のＫＪＲ６３２等の市販品を用いることができる。

レンズは、上記シリコーン樹脂組成物を成形してシリコーン樹脂成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、射出成形、押出成形、注型成形等により成形することができる。なお、レンズの硬度は、ＪＩＳ Ｋ ７２１５（プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法）の方法により測定されるショアＤ硬度で、２０°〜９０°、特に５０°〜８０°であることが好ましい。

ポリジメチルシロキサンで成形したレンズの透過率は約９４％、ポリジフェニルシロキサンで成形したレンズの透過率は約９２％であり、エポキシ樹脂で成形したレンズの透過率９２％と同等である。レンズ１は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂で成形されていると、膨張し難いうえ、紫外線などの低波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。レンズ１は、ショアＤ硬度を５０°〜７０°程度とすることがより一層好ましい。

また、この樹脂は、このようなシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーンゴムであってもよい。シリコーンゴム製のレンズを、１−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は例えば１５０〜２００℃、好ましくは１５０〜１７０℃に加熱し、シリコーンゴム中の低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。

特に、レンズ１がシリコーンゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。

また、レンズ１がシリコーン製である場合、レンズと被膜との密着性を向上させるため、レンズが、プライマー処理剤を塗布したプライマー処理、大気圧下又は減圧下でコロナ放電したコロナ処理、減圧下でグロー放電したプラズマ処理、バーナーの火炎で炙ったフレーム処理、紫外線ランプによる紫外線照射処理の何れかで改質され、その後、ポリパラキシリレン類の被膜で蒸着されていてもよい。

プライマー処理剤は、例えばシリコーンの表面に光反射部位を強固に設けることができるものであれば特に限定はしないが、強い光や熱に長時間晒されても光学的に劣化しない材料として、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートなどようなプライマー処理剤が好ましい。これらをシリコーン製レンズに塗布してプライマー処理することが好ましい。

レンズは、光を入射し又は出射すべき部位以外に内面反射（全反射）する金属メッキや低屈折率の透明体で覆われていてもよい。これによりレンズに入射した光の一部を、この金属メッキ等に反射させてレンズの所望の方向へ屈折させ、効率よく出射させることができる。

照明器具２は、ランプ４からレンズ１への光出射方向との略反対側へ反射板（不図示）を設けていてもよい。

照明器具２は、以下のようにして使用される。ランプ４であるキセノン管のフラッシュランプを発光させる。するとランプ４から発した光５がレンズ１に入射され、レンズ１の作用によって発散する光となって、照射すべき被写体等の所望の方向に到達する。

レンズ１が、凸レンズの一例として平凸レンズである例を示したが、図２に示すようにフレネルレンズであってもよい。フレネルレンズの入光面側の被膜３ａも、出射面側の被膜３ｂの凹凸の隅々までも、ポリパラキシリレン類の被膜、又はフッ素含有樹脂で均一に被覆されるので、ランプ４から発した光５が、レンズ１の作用によって発散する光となって、照射すべき被写体等に効率よく到達する。

本発明を適用するレンズ及び照明器具を試作した例を実施例１及び２に示す。

（実施例１）
レンズの調製方法は、以下の通りである。レンズの原材料として、付加硬化タイプであるジメチルシリコーンLPS-L400A/B（信越化学株式会社製：商品名）を使用した。そのＡ液１０ｇ、Ｂ液１０ｇを混合し、真空脱泡した後、レンズ金型に流し込み、１５０℃で２０分間加熱して硬化させ、２００℃で２時間オーブンで加熱処理を行い、シリコーンの凸レンズを得た。

これを、以下のようなポリパラキシリレン類の蒸着により被膜した。ポリパラキシリレン類の蒸着を、次の３工程により、行なった。即ち、固体の原料ダイマーであるジパラキシリレンを、１０^−３〜１Ｔｏｒｒの真空度で、１００〜２００℃にて、気化させる第一工程；原料ダイマーの熱分解によるジラジカルパラキシリレンを、１０^−３〜１Ｔｏｒｒの真空度で、４５０〜７００℃にて、発生させる第二工程；１０^−３〜１Ｔｏｒｒの真空度で、室温にて、基材であるシリコーンの凸レンズへ、ジラジカルパラキシリレンの被膜を形成させる第三工程により行なった。これによりポリパラキシリレン類が０．３μｍの膜厚で蒸着されたフラッシュカメラ用のシリコーンの凸レンズを、得た。このレンズに、枠体を嵌め、フラッシュ光源のホルダーを有する照明器具を得た。

（実施例２）
レンズの原材料として、付加硬化タイプであるジメチルシリコーン（LPS-L400A/B；信越化学工業株式会社製）を、金型に流し込み、１７０℃で１時間加熱して硬化させ、フレネルレンズを基材として、得た。含フッ素有機物質ターゲットである「サイトップ」（旭硝子株式会社製の登録商標）と、イオンビームスパッタリングによって堆積させる物質としてＳｉＯ_２とを、それぞれ準備して、成膜装置を用いて、このレンズにコーティングした。前記と同様にして照明器具を得た。

本発明のレンズは、カメラにフラッシュ光用照明器具の部材として組み込まれて用いられる。また、ストロボ、サーチライト、プロジェクター等の高輝度の投光器のような照明器具に組み込まれて用いられる。

このレンズを有する照明器具は、撮影や投影の際に被写体に十分な光を照射するのに有用である。

本発明を適用するレンズ及びそれを有する照明器具の実施途中を示す概要図である。 本発明を適用する別なレンズ及びそれを有する照明器具の実施途中を示す概要図である。

符号の説明

１はレンズ、２は照明器具、３ａ・３ｂはポリパラキシリレン類被膜、４はランプ、５は光である。

Claims (8)

1. 液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物が硬化したシリコーン樹脂とシリコーンゴムとから選ばれるシリコーンである樹脂で成形し、その光透過面に、ポリパラキシリレン類及びフッ素含有樹脂の何れかの被膜を付すレンズの製造方法であって、
   前記被膜には紫外線吸収材が含有されておらず、
   成形された前記シリコーンゴム製の前記レンズにあっては、有機溶媒で低分子シロキサンを洗浄し、又は減圧し若しくは加熱して低分子シロキサンを揮発させる前処理を施し、
   前記光透過面に、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、及び紫外線照射処理の何れかの処理で改質をしてから、前記被膜を付すことを特徴とするレンズの製造方法。
2. 前記成形されて凸レンズ又はフレネルレンズとすることを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
3. 前記ポリパラキシリレン類が、塩素含有ポリパラキシリレンであることを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
4. 前記塩素含有ポリパラキシリレンが、-(ＣＨ_２)-Ｃ_６Ｈ_３Ｃｌ-(ＣＨ_２)-をパラキシリレン繰返し単位としていることを特徴とする請求項３に記載のレンズの製造方法。
5. 前記シリコーンが、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、又はオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの前記付加反応硬化型シリコーンであることを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
6. 前記光透過面に、前記処理で改質をしてから、蒸着、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、又は塗布によって前記ポリパラキシリレン類の前記被膜を付すことを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
7. 入光面側と出射面側との前記光透過面に、前記被膜を付すことを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
8. 請求項１に記載のレンズの製造方法で製造した前記レンズを、前記光を発するフラッシュランプ又は照明ランプの光出射方向に配置することを特徴とする照明器具の製造方法。

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