JPH07301701A

JPH07301701A - 防曇性光学素子

Info

Publication number: JPH07301701A
Application number: JP6114254A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yamazaki; 大山崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】透明性を有する熱可塑性樹脂を用いて防曇性
光学素子を得る。【構成】ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に対
し、ヘキサン酸モノグリセリド０．２重量％を混練す
る。混練物を射出成形し、プリズム１を一体的に形成す
る。ＰＭＭＡに混練されたヘキサン酸モノグリセリド
は、その一部がプリズム１の全表面２〜８にブリードア
ウトし、均一な親水性を形成して全表面２〜８の濡れ性
を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結露等によって曇るの
を防止した防曇性光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学素子は高い透明性が要求される。し
かし、使用される環境によっては、光学素子の表面に水
滴が付着したり結露して曇りが生じ、光学素子の透明性
が失われ、例えば光学機器において鮮明な観察視野が得
られないということがあった。

【０００３】そこで近年、射出成形法によって得られた
透明性を有する光学素子に、防曇性を付与させて使用す
ることが提案されている。従来、レンズ表面に界面活性
剤や親水性樹脂を塗布して薄層を設けることによって、
レンズ表面の濡れ性を向上させる防曇処理の試みがなさ
れており、例えば特公平４−２１５８８号公報、特開昭
５８−１３７８０１号公報に開示されるような機能性薄
膜コーティングを施したものが提案されている。また、
特開昭５６−１５０７０１号公報に開示されるような光
学素子基材の表面に親水性樹脂層を一体的に形成するも
のや、特公平５−２４４８８号公報に開示されるよう
に、光学素子より熱伝導率の率い光学部材を光学素子の
表面に接合し、光学素子の曇りを防止したものが提案さ
れている。さらに、特開昭５１−１０７８４１号公報に
開示されるように、樹脂素材に防曇性を付与する化合物
を添加したメガネレンズが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の防曇性付与には以下のような問題点があった。例え
ば、特公平４−２１５８８号公報のように機能性薄膜を
光学素子にコーティングするものでは、コーティング前
に光学素子の洗浄が必要であり、光学素子の製造工程が
非常に長くなり、さらにコーティング工程自体がコスト
アップの要因となっていた。また、特開昭５８−１３７
８０１号公報のように成形後に防曇剤等を塗布すると、
面精度が劣化し、光学素子には使用できなかった。さら
に、特開昭５６−１５０７０１号公報のように一体的に
光学素子を成形するには成形工程が複雑でコストアップ
を招いていた。また、特公平５−２４４８８号公報の光
学素子にあっては、光学部材同士の接触により静電気が
発生し、ゴミ，ホコリ等が付着しやすくなるということ
があった。そして、特開昭５１−１０７８４１号公報の
防曇メガネレンズにあっては、モノマーと界面活性剤等
を混合したものを型内に流し込み、加熱して重合させて
成形しているため、成形に時間がかかりすぎるというこ
とがあった。さらに、熱可塑性樹脂には、この成形方法
が使えないという問題があった。

【０００５】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、素材である透明性を有する熱可塑性樹
脂に、少なくとも一種類以上の、防曇性を付与する化合
物を、混練により添加することで、成形品単体で長期に
わたって安定した防曇性を有し、光学素子表面が結露等
によって曇ることを抑制し、光学機器等に用いても、鮮
明な観察視野が維持できる防曇性光学素子を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本願の請求項１の発明は、透明性を有する熱可塑
性樹脂からなる防曇性光学素子において、前記熱可塑性
樹脂に、少なくとも一種類以上の防曇性を付与する化合
物を添加して構成した。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１記載の防曇性
光学素子において、少なくとも炭素数が６以上の脂肪族
炭化水素鎖Ｒ¹と水酸基ｎ個（２≦ｎ）を含む炭化水素
鎖Ｒ²とがエステル結合をなし、その分子式がＲ¹−Ｃ
ＯＯ−Ｒ²（ＯＨ）_nで表される化合物を、少なくとも
一種類以上添加して構成した。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１記載の防曇性
光学素子において、少なくとも炭素数１以上の非置換あ
るいは／及び任意の置換基を有する脂肪族炭化水素鎖Ｒ
³が、化１で示すエチレンオキシド

【化１】の重合体とエーテル結合をなし、その分子式が
Ｒ³−Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨ（１≦ｎ≦５０）で表
される化合物を、少なくとも一種以上添加して構成し
た。

【０００９】請求項４の発明は、請求項３記載の防曇性
光学素子において、少なくとも１以上の任意の置換基を
有する芳香環からなる疎水基Ｒ⁴と請求項３記載のエチ
レンオキシド重合体が、芳香環内のいずれかの炭素と前
記重合体との間でエーテル結合をなし、その分子式がＲ
⁴−Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨ（１≦ｎ≦５０）で表さ
れる化合物を、少なくとも一種以上添加して構成した。

【００１０】請求項５の発明は、請求項３記載の防曇性
光学素子において、請求項２記載の脂肪族炭化水素鎖Ｒ
¹と請求項３記載のエチレンオキシド重合体との間でエ
ステル結合をなし、その分子式がＲ¹−ＣＯＯ（ＣＨ₂
ＣＨ₂Ｏ）_nＨ（１≦ｎ≦５０）で表される化合物を、
少なくとも一種以上添加して構成した。

【００１１】前記本発明においては、透明性を有する熱
可塑性樹脂に、防曇性を付与する化合物を混練により添
加し、射出成形法により、一体的に成形する手段を用い
た。そして、熱可塑性樹脂には、特にポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）が望ましいが、他にポリカーボネ
イト（ＰＣ）、ポリメチルペンテン、非晶質ポリオレフ
ィン、ポリスチレン等でも良い。

【００１２】

【作用】

（請求項１の作用）透明性を有する熱可塑性樹脂に、少
なくとも一種類以上の、親水基と疎水基を合わせ持つ化
合物（以下、添加剤と略す）を添加し、射出成形法にて
光学素子を成形すると、樹脂内部に混練された添加剤が
前記光学素子表面にブリードアウトし、光学素子表面に
薄い均一層を形成する。この均一層は親水性基が表面に
配列するので親水性を示し、光学素子表面の濡れ性が向
上する。その結果、光学素子表面に付着した、曇りの要
因である微小水滴等を合着せしめ、曇りのない均一透明
な面とすることができる。これらは例えば、グリセリド
（脂肪酸のグリセリンエステル）、エチレングリコール
脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステ
ル、ソルビタン脂肪酸エステル等が用いられる。

【００１３】（請求項２の作用）請求項２における添加
剤は、親水基として水酸基（ＯＨ基）含んでいる。水酸
基は親水性が非常に高いため、光学素子表面の濡れ性を
向上させ、光学素子表面は曇りがなく、均一透明な面と
なる。これらでは、ソルビタンモノオレエート、オレイ
ン酸グリセリド、ヘキサン酸モノグリセリド、ステアリ
ン酸ジグリセリド、デカン酸プロピレンモノグリセリ
ド、デカン酸−２−ヒドロキシプロピル等が用いられ
る。

【００１４】（請求項３の作用）請求項３における添加
剤は、親水基としてポリオキシエチレン基（（ＣＨ₂Ｃ
Ｈ₂Ｏ）_n基）という非常に親水性の高い官能基を含ん
でいるため、前記均一層は親水性を示し、光学素子表面
の濡れ性が向上する。その結果、光学素子表面に付着し
た、曇りの要因である微小水滴等を合着せしめ、光学素
子表面全面を、曇りがなく、均一透明な面とすることが
できる。これらは例えば、ポリオキシエチレンオレイル
エーテル、ポリオキシエチレンウラリルエーテル、ポリ
オキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシプロピレ
ンオレイルエーテル等がある。

【００１５】（請求項４の作用）請求項４における添加
剤は、親水基として親水性が非常に高いポリオキシエチ
レン基だけでなく、疎水基として任意の置換基を有する
フェニル基を含んでいる。このため、ポリオキシエチレ
ン基により、光学素子表面は親水性化され曇りのない均
一透明な面となる。また、疎水基として含まれるフェニ
ル基が添加剤に耐熱性を付与するので、光学素子の生産
の際、射出成形時の添加剤の劣化が起こり難く、光学素
子表面の親水性層が失われることもない。これらは例え
ば、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポ
リオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキ
シプロピレンドデシルアリルエーテルなどが用いられ
る。

【００１６】（請求項５の作用）請求項５における添加
剤は、親水基としてポリオキシエチレン基、疎水基とし
て炭素数６以上のアシルオキシ基を含んでいる。ポリオ
キシエチレン基は親水性基であるため、光学素子表面を
親水性化し、光学素子表面を曇りにくくする。また、親
水性を示すエステル結合を有するので、光学素子表面
を、安定した曇りのない均一透明な面とすることができ
る。これらは例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノオレエート、ポリオキシエチレンオレイン酸エステ
ル、ポリオキシエチレンミリスチン酸ジエステル等が用
いられる。

【００１７】前記請求項１から５での添加剤は全て樹脂
に混練しているため、安定な長期防曇性を有する光学素
子が得られる。また、成形後に光学素子表面への後加工
処理を必要としないので、光学素子の面精度を損なうこ
ともない。

【００１８】

【実施例１】図１および図２は本発明に係る防曇性光学
素子の実施例１を示し、図１は斜視図、図２は図１にお
けるＡ矢視図である。本実施例では、熱可塑性樹脂に透
明なポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡとい
う）及び添加剤に化２で示す化学式のヘキサン酸モノグ
リセリドを用い、プリズム１を構成した。

【００１９】

【化２】

【００２０】図１及び図２に示すプリズム１は、ＰＭＭ
Ａにヘキサン酸モノグリセリド（Ｃ₃Ｈ₅（ＯＣＯ（Ｃ
Ｈ₂）₄ＣＨ₃）（ＯＨ）₂）を、ＰＭＭＡに対し、
０．２重量％混練したもの及び０．１重量％混練したも
のを２種類用い、それぞれ射出成形方により、一体的に
成形して構成した。プリズム１の第１面２及び第２面３
はＳＡ加工が施されている。また第３面４、第４面５、
第５面６及び第６面７は、鏡面加工が施されている。第
５面６は非球面の凸レンズ形状であり、その端部には、
カメラに装着する際のあて付け部材９が設けられてい
る。第３面４及び第６面７の表面には、それぞれ反射防
止膜１０及び１１が設けられている。ここでは反射防止
膜の構成については説明を省略する。また、第６面７に
はＳＡ面１２が設けられている。また第７面８には、成
形時にスプルと成形品をつないでいたゲート部１３が残
存している。また第７面８はプリズム１の構成上、重要
ではないので、特に加工は施されていない。

【００２１】（作用）ＰＭＭＡに混練されたヘキサン酸
モノグリセリドは、その一部がプリズム１の全表面２〜
８にブリードアウトする。ヘキサン酸モノグリセリド
は、分子末端あるいは／及び側鎖に親水性基の水酸基
（ＯＨ基）を有するため、ブリードアウトしたヘキサン
酸モノグリセリドはプリズム１の全表面２〜８において
均一な親水性層を形成し、プリズム１の全表面２〜８の
濡れ性を向上させる。このため、プリズム１の全表面２
〜８に付着した微小な水滴等は、濡れ性の良いプリズム
１の全表面上では個々の微小水滴として存在できず、各
微小水滴は互いに合着するのでプリズム１の全表面２〜
８は曇りの無い均一透明な面となる。

【００２２】（効果）効果を確認するために、曇りの度
合いを見る試験を行った。試験は、−１０℃の環境下に
プリズム１を４時間静置した後、２５℃下にさらして、
曇りの発生の有無及び曇り消失までの時間を測定する方
法で行った。評価は秒単位で測定した曇り消失までの時
間を用いた。なお、以下に述べる実施例２〜４も同様で
ある。表１に吸気試験の結果を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】ヘキサン酸モノグリセリドを添加した本実
施例のプリズム１では、添加量が０．２重量％及び０．
１重量％の両プリズムとも曇りが生じなかった。従っ
て、プリズム１の表面が、結露等により曇ること抑制
し、光学機器等において鮮明な観察視野を維持できる。

【００２５】

【実施例２】図３は本発明に係る防曇性光学素子の実施
例２を示す斜視図である。本実施例では、熱可塑性樹脂
に紫外線吸収剤を含有する透明なＰＭＭＡ及び添加剤に
化３で示す光学式のデカン酸−２−ヒドロキシプロピル
を用い、一般的にダンベルと呼称される透明光学部材か
らなる光学素子１４を構成した。

【００２６】

【化３】

【００２７】図３に示す光学素子１４は、前記紫外線吸
収剤を含有するＰＭＭＡに、デカン酸−２−ヒドロキシ
プロピル（ＣＨ₃（ＣＨ₂）₈ＣＯＯＣＨ₂ＣＨ（Ｏ
Ｈ）ＣＨ₃）０．２重量％を混練により添加したものを
用い、長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ２ｍｍの一枚
板状の光学部材に形成した。光学部材１４の片面には、
射出成形時に、金型内より成形品を排出せしめるイジェ
クトピンに対応する位置に、イジェクトピン痕１５が刻
印されている。また、光学素子１４の短方側面の片面に
は、射出成形時の樹脂導入口であるゲート部１６が存在
する。このイジェクトピン痕１５及びゲート部１６は、
金型の構造上、成形時に必然的に残るもので、作用につ
いては説明を省略する。

【００２８】（作用）実施例１と同様に、光学素子１４
の表面は曇りのない均一透明な面となる。

【００２９】（効果）実施例１と同様に、防曇性向上し
た光学素子１４が得られた。従って、光学機器等におい
て、光学素子が結露等によって曇ることを抑制され、鮮
明な観察視野を維持することができた。

【００３０】

【実施例３】図４は本発明に係る防曇性光学素子の実施
例３を示す斜視図である。本実施例では、熱可塑性樹脂
にポリカーボネイト樹脂（以下、ＰＣという）および添
加剤に化４で示す化学式のソルビタンモノオレエートを
用い、プリズム１７を構成した。

【００３１】

【化４】

【００３２】図４に示すプリズム１７は、ＰＣ樹脂に、
ソルビタンモノオレエート（以下、脂肪酸エステルとい
う）を、ＰＣに対し０．５重量％を混練により添加した
ものを用いて形成した。プリズム１７は、鏡面加工され
た第１面１８、第２面１９、第３面２０、第４面２１、
第５面２２、第６面２３及び非処理面２４の７面から構
成されている。非処理面２４には、射出成形時の樹脂導
入口であるゲート部２５が配置されている。第１面１８
は第２面１９との交角２６が９０℃となるように設計さ
れている。

【００３３】ＰＣに混練された脂肪酸エステルは、その
一部がダンベル表面にブリードアウトする。脂肪酸エス
テルは、側鎖末端に親水性基である水酸基（−ＯＨ基）
を数多く保有しているため、ブリードアウトした脂肪酸
エステルは、プリズム１７の全表面１８〜２４におい
て、均一な親水性層を形成し、プリズム１７の全表面１
８〜２４の濡れ性を向上させる。このため、プリズム１
７の全表面１８〜２４に付着した微小な水滴等は、濡れ
性の良いプリズム１７の全表面１８〜２４上では個々の
微小水滴として存在できず、各微小水滴は互いに合着す
るので、プリズム１７の全表面１８〜２４は、実施例１
と同様に、曇りのない均一透明な面となる。また、ソル
ビタンはＤ−グルコースの環元体であるＤ−ソルビトー
ルの分子内脱水により得られる化合物であり、オレイン
酸はグリセリドとして多くの動植物油中に含まれるの
で、これらのエステルからなる化合物を添加しても環境
衛生上、何等問題はない。

【００３４】（効果）実施例１と同様に防曇効果の向上
が認められた。よって、光学機器等において、光学素子
表面が結露等によって曇ることを抑制し、鮮明な観察視
野が維持することができる。

【００３５】

【実施例４】図５は本発明に係る防曇性光学素子の実施
例４を示す断面図である。本実施例では、熱可塑性樹脂
にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及び添加剤に
化５で示す化学式のポリオキシエチレン−ｐ−プロピル
フェニルエーテルを用い、プラスチックレンズ２７を構
成した。

【００３６】

【化５】

【００３７】図５に示すプラスチックレンズ２７は、Ｐ
ＭＭＡに、ポリオキシエチレン−ｐ−プロピルフェニル
エーテル（ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂（Ｃ₆Ｈ₄）Ｏ（ＣＨ₂
ＣＨ₂Ｏ）_nＨ）（１≦ｎ≦５０）の混合物０．５重量
％を混練により添加し、射出成形法により一体的に成形
した。このプラスチックレンズ２７はφ２０ｍｍの外周
面２８と、φ１２．５ｍｍの内周面２９とから構成さ
れ、最大肉厚２．５ｍｍ、最小肉厚２．３ｍｍに形成さ
れている。

【００３８】（作用）ＰＭＭＡに混練されたポリオキシ
エチレン−ｐ−プロピルフェニルエーテルはその一部が
レンズ２７表面にブリードアウトする。ポリオキシエチ
レン−ｐ−プロピルフェニルエーテルは、分子主鎖の両
末端に、親水基のポリオキシエチレン基と疎水基のｐ−
プロピルフェニル基を持っているため、非イオン性の活
性作用を示す。従って、レンズ２７の全表面において、
ブリードアウトしたポリオキシエチレン−ｐ−プロピル
フェニルエーテルが均一な親水性層を形成し、レンズ２
７表面の濡れ性を向上させる。このため、レンズ２７の
全表面に付着した微小な水滴等は、濡れ性の良いレンズ
２７の全表面上では個々の微小水滴として存在できず、
各微小水滴は互いに合着するので、レンズ２７の全表面
は実施例１同様に、曇りのない均一透明な面となる。ま
た、ポリオキシエチレン鎖長は１≦ｎ≦５０の範囲で種
々変化が可能である。また、フェニル基に結合している
アルキル基は、鎖長、構造とも任意であり、置換基の数
も一つに限定されるものではない。さらに、置換基の位
置も、ｐ位に限定されず、ｏ位、ｍ位あるいは／及びそ
れらの複合でも何等問題はない。また、ポリオキシエチ
レン基とエーテル結合、あるいはエステル結合する疎水
基は、アシル基やアルキル基等であってもよい。また、
これらの疎水基に任意の置換基が結合するものなど、種
々変形可能なのは言うまでもない。

【００３９】（効果）実施例１と同様に、防曇性の向上
が認められた。従って、光学機器等において、レンズが
結露等によって曇ることを抑制し、観察不良といった不
具合を防止することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の効果としては、光学機器等において、光学素
子の表面が、大気中の水分の結露等によって曇ったりす
ることを抑制し、観察不良等の不具合を防止できる。請
求項２及び請求項３の効果としては、親水基として特
に、分子中あるいは／及び分子末端に、水酸基（ＯＨ
基）またはポリオキシエチレン基（（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）
_n基）を有する化合物を添加剤として用いたことによ
り、より光学素子表面における結露等による曇りの発生
を抑制し、光学機器等において観察障害等の不具合を
防止できる。請求項４の効果としては、疎水基としてフ
ェニル化合物を導入することで、添加剤自体に耐熱性を
付与したことで、射出成形時の添加剤の劣化が防止で
き、従って成形された光学素子にあっては結露等による
光学素子面が曇ることを抑制し、光学機器等における観
察不良等の不具合を防止できる。請求項５の効果として
は、光学素子表面の親水性を向上せめる要素として、親
水性基のポリオキシエチレン基に加えて、これと疎水基
をつなぐエステル結合の存在が、より親水性を向上させ
るので、光学素子表面において結露等によって曇ること
が抑制でき、光学機器等における観察不良等の不具合を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す斜視図である。

【図２】図１におけるＡ矢視図である。

【図３】本発明の実施例２を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例３を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例４を示す断面図である。

【符号の説明】

１プリズム１４光学素子１７プリズム２７プラスチックレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性を有する熱可塑性樹脂からなる防
曇性光学素子において、前記熱可塑性樹脂に、少なくと
も一種類以上の防曇性を付与する化合物を添加したこと
を特徴とする防曇性光学素子。
【請求項２】請求項１記載の防曇性光学素子におい
て、少なくとも炭素数が６以上の脂肪族炭化水素鎖Ｒ¹
と水酸基ｎ個（２≦ｎ）を含む炭化水素鎖Ｒ²とがエス
テル結合をなし、その分子式がＲ¹−ＣＯＯ−Ｒ²（Ｏ
Ｈ）_nで表される化合物を、少なくとも一種類以上添加
して成る防曇性光学素子。
【請求項３】請求項１記載の防曇性光学素子におい
て、少なくとも炭素数１以上の非置換あるいは／及び任
意の置換基を有する脂肪族炭化水素鎖Ｒ³が、化１で示
すエチレンオキシド【化１】の重合体とエーテル結合をなし、その分子式がＲ³−Ｏ
（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨ（１≦ｎ≦５０）で表される化
合物を、少なくとも一種以上添加してなる防曇性光学素
子。
【請求項４】請求項３記載の防曇性光学素子におい
て、少なくとも１以上の任意の置換基を有する芳香環か
らなる疎水基Ｒ⁴と請求項３記載のエチレンオキシド重
合体が、芳香環内のいずれかの炭素と前記重合体との間
でエーテル結合をなし、その分子式がＲ⁴−Ｏ（ＣＨ₂
ＣＨ₂Ｏ）_nＨ（１≦ｎ≦５０）で表される化合物を、
少なくとも一種以上添加してなる防曇性光学素子。
【請求項５】請求項３記載の防曇性光学素子におい
て、請求項２記載の脂肪族炭化水素鎖Ｒ¹と請求項３記
載のエチレンオキシド重合体との間でエステル結合をな
し、その分子式がＲ¹−ＣＯＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨ
（１≦ｎ≦５０）で表される化合物を、少なくとも一種
以上添加してなる防曇性光学素子。