JPH092841A

JPH092841A - 複合型光学素子

Info

Publication number: JPH092841A
Application number: JP17933595A
Authority: JP
Inventors: Noriko Kurihara; 紀子栗原; Akiyoshi Tanaka; 彰美田中; Kazuaki Kato; 和明加藤; Masahiro Yoshida; 昌弘吉田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラスと樹脂層界面が剥離しにくい複合型光
学素子を提供する。【構成】ガラス基材の表面に所望の形状の光学樹脂層
を接合形成してなる複合型光学素子において、光学樹脂
中にリンを含む化合物を存在させる。あるいは、光学樹
脂として２官能ウレタン（メタ）アクリレートを用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基材表面に樹脂
層を接合形成してなる複合型光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラやビデオカメラ等の光学系
に使用されるレンズとして、レンズ枚数を削減し、光学
系をコンパクト化する目的で、非球面レンズが使用され
るようになってきた。非球面レンズは、表面形状が球面
からずれているレンズの総称であり、球面レンズで生じ
る球面収差を取り除くため表面形状を非球面としたもの
である。非球面レンズには、プラスチック非球面レンズ
（プラスチックモールドレンズ）とガラス非球面レンズ
（ガラスモールドレンズ）とがあり、さらに、球面ガラ
スレンズの表面に薄い非球面樹脂層を接合した構造から
なる複合型非球面レンズが開発され、一般にレプリカレ
ンズと呼ばれている。

【０００３】このような複合型非球面レンズでは、多く
の場合、樹脂の重合時の硬化収縮や樹脂とガラスの熱膨
張係数等の違いなどのため、樹脂とガラスの界面に応力
が残留している。従って、樹脂とガラスの接着強度が不
充分であると、残留応力によって樹脂とガラスの界面で
剥離を起こしやすい。

【０００４】従来より、界面での接着強度を高める手段
として、ガラス表面をシランカップリング処理する方法
（特開昭５４−６００６号公報等）が多く採用されてい
る。また、樹脂としては、高耐熱性、高弾性、高硬度、
強靱性などの特徴を有することからウレタンアクリレー
トまたはウレタンメタクリレート（以下、ウレタン（メ
タ）アクリレートと略記する）が多く採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のレプリカレンズ等の複合型光学素子には、以下
に示すような問題がある。

【０００６】第一に、ガラス表面をシランカップリング
処理する方法にあっては、ＳｉＯ₂含有率の少ないガラ
スでは、シランカップリング処理の効果がほとんど得ら
れないという問題がある。この問題の解決方法として、
ＳｉＯ₂含有率の少ないガラスの表面にＳｉＯ₂膜等を蒸
着し、その上にシランカップリング処理を行う方法（特
開平５−２２１６９３号公報等）も提案されているが、
この方法では、ＳｉＯ₂膜と基材ガラスの界面で剥離を
起こしやすいという問題がある。

【０００７】さらに、非球面を形成する樹脂部を別個
に成型し、光硬化型接着剤でガラスレンズに貼り合わせ
る技術も提案されているが（特開平４−２３５０２５号
公報）、この方法によると硬化工程が２回となりコスト
高になる。また、樹脂部の重合が終了した後に接着させ
るため、光学樹脂と接着剤との間で共重合させることが
できず、光学樹脂と接着剤界面で充分な接着強度が得ら
れないという問題がある。

【０００８】第二に、従来多く採用されているウレタン
（メタ）アクリレートは、接着強度が充分とはいえず、
上述した残留応力による剥離の問題が残る。また、一般
に、ウレタン（メタ）アクリレートは、高粘性液体、場
合によっては固体ワックス状であるため、成型によって
樹脂部を形成するレプリカレンズ等の用途に使用するに
当たっては、成型性の悪さが問題となる。

【０００９】詳しくは、レプリカレンズ等にはウレタン
（メタ）アクリレートが多く使用されるが、多官能のウ
レタン（メタ）アクリレートは硬化後に歪みが残りやす
い傾向にある。したがって、樹脂とガラスとの界面で大
きな残留応力が発生するため、ガラスと樹脂との接着力
が弱いと剥離を起こしやすいという問題が発生する。さ
らに、多官能ウレタン（メタ）アクリレートの場合、未
重合の官能基が残留しやすいため、成型後に重合が進む
ことによって成型面の精度が悪くなるという問題があ
る。この場合、加熱により未重合の官能基の重合を完了
させることは可能であるが、工程数が増加する上、長時
間の加熱工程を必要とするため、大幅なコストアップに
つながる。

【００１０】なお、ウレタン（メタ）アクリレートを複
合型光学素子に用いた例としては、特開平４−１９８３
１２号公報などが知られている。これによれば、光学樹
脂として、ウレタン変成ポリエステル（メタ）アクリレ
ート、３官能ウレタン（メタ）アクリレート、および単
官能ウレタン（メタ）アクリレートを含む樹脂を用いて
いる。ウレタン変成ポリエステル（メタ）アクリレート
を用いる理由は、強靱性や耐衝撃性を樹脂部に持たせる
ためであるが、ポリエステル構造を含んでいるため樹脂
は高粘度となり、単官能ウレタン（メタ）アクリレート
を加えて１０〜４０％に希釈し粘性を下げる必要が出て
いる。また、ポリエステル構造は結晶性であるため、白
濁を起こしやすく光学材料としてはふさわしくない。さ
らに、３官能ウレタン（メタ）アクリレートを加えてい
るが、上述したように３官能ウレタン（メタ）アクリレ
ートは硬化後に歪みが残りやすく、未重合の官能基が残
留しやすいという問題がある。

【００１１】本発明は上述した問題点にかんがみてなさ
れたものであり、ガラスと樹脂層界面が剥離しにくい複
合型光学素子の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者らは、鋭意研究を行った結果、光学樹脂中に
リンを含む化合物を存在させることによって、ガラス組
成、特にＳｉＯ₂含有率によらず樹脂とガラスの界面に
充分な接着強度が得られ、その結果、樹脂層が剥離しに
くい複合型光学素子が得られることを見出し第一発明を
完成するに至った。

【００１３】また、種々のウレタン（メタ）アクリレー
トの構造と残留歪みの関係を調べたところ、２官能ウレ
タン（メタ）アクリレートが最も歪みが小さく、低粘度
で成型性が良く、ガラスとの接着力が高いことを見出し
第二発明を完成するに至った。

【００１４】すなわち、第一発明の複合型光学素子は、
ガラス基材の表面に所望の形状の光学樹脂層を接合形成
してなる複合型光学素子において、前記光学樹脂層がリ
ン化合物を含む樹脂を少なくとも一成分以上含有する樹
脂からなる構成としてある。

【００１５】また、第一発明の複合型光学素子は、上記
複合型光学素子において、上記リン化合物を含む樹脂
が、リン酸もしくはリン酸エステルを構造中に含むアク
リレートもしくはメタクリレートである構成、上記リン
化合物を含む樹脂が、下記に示す一般式（１）で表され
るアクリレートもしくはメタクリレートである構成、

【００１６】

【化２】

【００１７】［式中、Ｒ₁はＨ、フェニル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₀
のアルキル基またはシクロアルキル基を示し、Ｒ₂はＨ
またはＣＨ₃を示す。また、ｍは１〜５の整数を示し、
ｎは１または２を示す。］上記リン化合物を含む樹脂が、樹脂中に無機リン化合物
もしくは有機リン化合物を添加混合することによって調
製されたものである構成、上記リン化合物を含む樹脂
が、０．０５重量％以上２０重量％以下のリンを含む構
成、ガラス基材の表面に所望の形状の光学樹脂層を接合
形成してなる複合型光学素子において、リン化合物を含
む樹脂によってガラス基材表面に第一層を形成し、この
第一層上に光学樹脂を重ねて重合することによって、光
学樹脂層を多層構造とした構成、あるいは、ガラス基材
の表面に所望の形状の光学樹脂層を接合形成してなる複
合型光学素子において、リン化合物を含む樹脂を光学樹
脂に添加混合したものによって、光学樹脂層を形成する
構成としてある。

【００１８】第二発明の複合型光学素子は、主鎖骨格が
分岐を有する脂肪族炭化水素であって、末端に官能基を
２個有するウレタンアクリレートまたはウレタンメタク
リレートを含有する光硬化型光学用樹脂組成物を、ガラ
ス基材表面上で所望の形状で硬化してなる構成としてあ
る。

【００１９】また、第二発明の複合型光学素子は、上記
複合型光学素子において、上記光硬化型光学用樹脂組成
物が、末端官能基間の脂肪族炭化水素の炭素数が３〜２
０であるウレタンアクリレートまたはウレタンメタクリ
レートを含有する構成、上記光硬化型光学用樹脂組成物
が、ジイソシアネートに水酸基を１個有するアルコール
を２分子反応させて得られる２官能ウレタンアクリレー
トまたは２官能ウレタンメタクリレートを含有する構
成、あるいは、上記光硬化型光学用樹脂組成物が、末端
に水酸基を２個有するジオールにモノイソシアネートを
２分子反応させて得られる２官能ウレタンアクリレート
または２官能ウレタンメタクリレートを含有する構成と
してある。

【００２０】

【作用】第一発明では、光学樹脂中にリンを含む化合物
を存在させることによって、ガラス側はリン酸基による
強固な結合を形成し、一方樹脂側はリン化合物と共重合
して化学結合を形成するため、ガラス組成によらず樹脂
とガラスの界面に充分な接着強度が得られる。したがっ
て、樹脂層が剥離しにくい複合型光学素子が得られる。

【００２１】第二発明では、光学樹脂として主鎖骨格が
分岐を有する脂肪族炭化水素である２官能ウレタン（メ
タ）アクリレートを用いていおり、この樹脂は成型性が
良いという利点を有するとともに、樹脂層内の歪み（残
留応力）が小さく、ガラスとの接着力が高い。したがっ
て、樹脂層が剥離しにくい複合型光学素子が得られる。

【００２２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２３】まず、第一発明について説明する。

【００２４】第一発明は、複合型光学素子における光学
樹脂層がリン化合物を含む樹脂を少なくとも一成分含有
する樹脂からなることを特徴とする。

【００２５】ここで、リン化合物を含む樹脂は、ガラス
側とリン酸基等による強固な結合を形成し、一方樹脂側
と化学結合を形成する樹脂であればよく、樹脂の構造式
中にリン（化合物）を含むものの他、樹脂中に無機リン
化合物（リン酸、ピロリン酸、五酸化リン、三リン酸、
メタリン酸、ペルオキソリン酸、リンアミド、リンイミ
ドなど）を添加したものであってもよく、樹脂中に有機
リン化合物（リン酸エステル、リンイレン化合物など）
を添加したものであってもよい。

【００２６】リン化合物を構造中に含む樹脂としては、
具体的には例えば、下記一般式（１）に示すような化合
物が挙げられる。

【００２７】

【化３】

【００２８】［式中、Ｒ₁はＨ、フェニル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₀
のアルキル基またはシクロアルキル基を示し、Ｒ₂はＨ
またはＣＨ₃を示す。また、ｍは１〜５の整数を示し、
ｎは１または２を示す。］この化合物はリン酸エステルを有する化合物（モノマ
ー）であり、アクリル酸基の二重結合部分で光学樹脂と
共重合する。

【００２９】リン化合物を含む樹脂は、単独成分からな
る樹脂であってもよいが、リン化合物を含む構造の異な
る複数の樹脂からなる樹脂であってもよい。また、リン
化合物を含む樹脂は、メチルアクリレート、エチルアク
リレートなどの光硬化性モノマーで希釈したものであっ
てもよい。

【００３０】上記リン化合物を含む樹脂は、主体となる
光学樹脂に添加混合して使用するか、あるいは、後述す
るように光学樹脂層を多層構造とする場合には光学樹脂
とガラスとの間の層として使用する。

【００３１】ここで、主体となる光学樹脂としては、ウ
レタン（メタ）アクリレート（系樹脂）、エポキシ（メ
タ）アクリレート（系樹脂）等が挙げられる。

【００３２】ウレタン（メタ）アクリレートは、モノマ
ー（単官能モノマー、多官能モノマー）、オリゴマー
（プレポリマー）、ポリマー（ポリウレタン（メタ）ア
クリレートなど）等のいずれであってもよい。

【００３３】ウレタン（メタ）アクリレートとしては、
具体的には例えば、下記一般式（２）に示すような化合
物が挙げられる。

【００３４】

【化４】

【００３５】［式中、Ｒ₁はＨまたはＣＨ₃を示し、Ｒ₂
はフェニル基、Ｃ₄〜Ｃ₂₀のアルキル基、シクロアルキ
ル基またはアリール基を示す。］

【００３６】また、ウレタン（メタ）アクリレートとし
ては、例えば、ＵＡ−１０１Ｈ（共栄社化学（株）社
製）、Ｕ−４ＨＡ（新中村化学工業（株）社製）などの
市販の各種ウレタン（メタ）アクリレート樹脂（紫外線
硬化樹脂、光学用接着剤、樹脂改質剤などとして市販）
から選定して使用することもできる。

【００３７】なお、これらの主体となる光学樹脂は、一
種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよ
い。

【００３８】本発明では、ガラスとの接着力はリン酸基
がガラスに対して結合を生成するすることによって生じ
るため、リン化合物を含む樹脂は、主体となる光学樹脂
の全体を占める必要はなく、光学樹脂とガラスの接着面
を覆っていればよい。したがって、ガラス表面をリン化
合物を含む樹脂でコーティングした後、この上に光学樹
脂を重ね、光学樹脂層を多層構造としてもよい。

【００３９】高い接着強度を得るためには、光学樹脂中
にリンを０．０５重量％以上含ませる必要があるが、ガ
ラス表面をコーティングする場合にはコーティング層内
に０．０５重量％以上リンを含ませれば充分であり、光
学樹脂層全体に対するリンの割合は問題とならない。

【００４０】光学樹脂の水分吸収率の増大を防ぐために
は、光学樹脂中に含まれるリンを２０重量％以下にする
必要がある。

【００４１】重合開始剤は、必要に応じ樹脂中に添加さ
れる。重合開始剤による重合は、光る重合、熱重合さら
には放射線重合などによって開始できる。光重合開始剤
としては、ベンゾフェノン、ベンゾインエチルエーテ
ル、ベンジルメチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン、２−クロロチオキサゾリン、ｐ
−ジメチルアミノ安息香酸エチルなど、熱重合開始剤と
しては、クメンヒドロキシパーオキサイド、過酸化ベン
ゾイル、アゾビスイソブリトニトリル、アゾビスジメチ
ルバレロニトリルなどを用いることができる。

【００４２】光学樹脂層におけるその他の添加成分とし
ては、離型剤、希釈樹脂成分などが挙げられる。

【００４３】本発明の複合型光学素子は、上述したリン
化合物を含む樹脂を含有する光学樹脂を、ガラス基材の
表面に所望の形状で接合成型して光学樹脂層を形成す
る。ここで、光学樹脂層を所望の形状にするには、金型
等を用いればよい。

【００４４】複合型光学素子におけるガラス基材は、必
要とされる光学特性を満たすガラスであれば特に制限さ
れない。また、ガラス基材の形状も特に制限されず、板
状、レンズ状、プリズム状など各種光学素子に応じた形
状のものが使用される。

【００４５】第一発明においては、ブレンド、コーティ
ングなどの簡便な方法を用いることができ、コーティン
グする場合であっても予備重合を行う必要がないため、
工程としては一度の光照射で光学樹脂の成型、光学樹脂
とコーティング層の共重合およびコーティング層とガラ
スとの接着を全て達成できる。したがって、非球面を形
成する樹脂部を別個に成型し、光硬化型接着剤でガラス
レンズに貼り合わせる技術（特開平４−２３５０２５号
公報）と比較して、短時間かつ低コストである。また、
シランカップリング処理を行う方法と比較しても、乾燥
工程や熱処理工程が不要であるため、本発明の方が短時
間かつ低コストであり、しかも、本発明ではガラスの硝
種によらず高い接着強度を得ることができる。

【００４６】次に、第二発明について説明する。

【００４７】第二発明は、複合型光学素子における光学
樹脂として、主鎖骨格が分岐を有する脂肪族炭化水素で
あって、末端に官能基を２個有するウレタンアクリレー
トまたはウレタンメタクリレートを含有する光硬化型光
学用樹脂組成物を用いたことを特徴とする。

【００４８】ここで、２官能ウレタン（メタ）アクリレ
ートは、他の多官能ウレタン（メタ）アクリレートに比
べ、最も歪みが小さく、低粘度で、ガラスとの接着力が
高い。歪み（応力）が小さい理由は、本発明の構造を有
する樹脂の特殊な重合硬化収縮特性が関係している。本
発明の構造の樹脂を重合した場合、他の樹脂に比べ重合
収縮が弾性率の増大よりもかなり先行して起こる。ま
た、このような重合特性を有する樹脂は、重合による歪
みが小さいことが有限要素法による応用解析の結果明ら
かになった。

【００４９】本発明で用いる２官能ウレタン（メタ）ア
クリレートは、未重合の官能基が残留しないという特徴
を有し、このため成型後に未重合の官能基の重合が進む
ことによって成型面の精度が悪くなるという問題が生じ
ない。

【００５０】ウレタン（メタ）アクリレートの主鎖が分
岐を有する脂肪族炭化水素である場合、樹脂が低粘度と
なるため成型性が向上する。通常のウレタン（メタ）ア
クリレートは、高粘性流体あるいはワックス状の固体で
あることが多いが、本発明で用いる樹脂は、低粘度すな
わち成型性がよく、このことはモノマーの成型により樹
脂部を作製するレプリカレンズなどの複合型光学素子を
製造する上で非常に好ましい。

【００５１】本発明の構造の樹脂は、他の樹脂に比べ、
ガラスとの接着力が高いことが実験により明らかとなっ
ている。また、強靱性、耐衝撃性についても、ポリエス
テル構造を含まない本発明の構造の樹脂で充分な特性が
得られる。

【００５２】本発明で用いる２官能ウレタン（メタ）ア
クリレートの合成方法としては、例えば、主鎖が分岐し
た脂肪族炭化水素であるジイソシアネートに、水酸基を
１個有するアルコールを２分子付加させるか、あるい
は、主鎖が分岐した脂肪族炭化水素であり、両末端に水
酸基を２個有するジオールに、モノイソシアネートを２
分子付加させて合成する。

【００５３】このほかに、本発明で用いる２官能ウレタ
ン（メタ）アクリレートとして、市販の２官能ウレタン
（メタ）アクリレート（主鎖が分岐した脂肪族炭化水素
であるもの）を使用しても差し支えない。この場合、光
重合により樹脂部を硬化成型するために、１−ヒドロキ
シシクロヘキシルフェニルケトン（東京化成工業（株）
社製）などの光重合開始剤を適当量添加して使用する。
すでに光重合開始剤が添加してある市販の２官能ウレタ
ン（メタ）アクリレート系光学用接着剤を使用する場合
には、光重合開始剤をさらに添加する必要はない。

【００５４】なお、本発明で用いる２官能ウレタン（メ
タ）アクリレートにおける主鎖の脂肪族炭化水素の炭素
数は、３〜２０であることが好ましい、これは、樹脂の
粘度、樹脂の重合硬化収縮特性、重合後の歪みなどの特
性を調整するためである。

【００５５】本発明では、接着強度をより高めるため、
必要に応じ、ガラス基材表面をシランカップリング処理
することもできる。

【００５６】なお、本発明（第一、第二発明）の利用分
野はレプリカレンズに限定されるものではなく、樹脂と
ガラスを接合して製造するいかなる複合型光学素子（複
合型光学部品を含む）に対しても本発明の接合技術を利
用可能である。

【００５７】具体的には、例えば、カメラレンズ、ビデ
オ用レンズ、写真用レンズ、光通信用光源レンズ、大口
径レンズ、眼鏡レンズ、コンパクトディスクプレイヤー
のピックアップレンズ、プロジェクションテレビのレン
ズ、位相格子型ローパスフィルター、色フィルター、位
相格子フィルター、アナモルフィックレンズ、レンチキ
ュラーレンズ、グレーティング、プリズム、ゾーンプレ
ート、フレネルレンズ、ホログラフィックレンズなどの
複合型光学素子について利用できる。

【００５８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００５９】まず、第一発明に関する実施例を説明す
る。

【００６０】実施例１〜４光学樹脂としては、ヘキサメチレンジイソシアネート
に、下記構造式（３）に示すアルコールが付加すること
によって生成する４官能ウレタンメタクリレート（以
下、樹脂Ａという）を使用した。

【００６１】

【化５】

【００６２】また、ガラスとしては、白板（ＨＯＹＡ
（株）社製：ＳｉＯ₂含有率７５モル％）、ＢａＣＤ５
（同じく５５モル％）、ＴａＦ１（同じく５モル％）、
ＦＣＤ１（同じく０モル％;フツリン酸ガラス）を３０
×２０×５ｍｍの板状に加工したものを使用した。

【００６３】両面研磨した上記ガラス試験片を充分に洗
浄し、光重合開始剤（１−ヒドロキシシクロヘキシルフ
ェニルケトン：東京化成工業（株）社製）を添加したリ
ン含有化合物（ＭＲ−１００：共栄社化学（株）社製）
（リンを換算値で１４．７６重量％含む）を、二枚ずつ
の各種ガラス表面にスピンコート（３６００ｒｐｍ×５
秒）した。

【００６４】光重合開始剤（１−ヒドロキシシクロヘキ
シルフェニルケトン：東京化成工業（株）社製）を添加
した樹脂Ａを、二枚のガラスのコーティング面の間に面
積５×２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍとなるように挿入し、
紫外線（高圧水銀灯：白板ガラス試料の下で照度２１．
９ｍＷ／ｃｍ²）を５分間照射して、樹脂部を光硬化さ
せて接着強度測定用試料とした。

【００６５】実施例５〜８リン含有化合物をスピンコートせずに、光重合開始剤
（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）を添
加した樹脂Ａに対し、樹脂Ａの５モル％にあたるリン含
有化合物（ＭＲ−１００：共栄社化学（株）社製）を添
加した樹脂（リンを換算値で０．７４重量％含む）をガ
ラス間に挟み光硬化させて試料としたこと以外は実施例
１〜４と同様にして試料を得た。

【００６６】実施例９〜１２リン含有化合物として、リンを含むウレタンアクリレー
ト系の光硬化型接着剤（ＯＰ−３０１０Ｐ：電気化学工
業（株）社製）を用いこれをスピンコートしたこと以外
は実施例１〜４と同様にして試料を得た。

【００６７】なお、プラズマ発光分光分析装置（ＳＰＳ
１２００ＶＲ：セイコー電子工業（株）社製）によって
光硬化型接着剤（ＯＰ−３０１０Ｐ）の成分を分析した
結果では、リンを０．０８重量％含有していた。

【００６８】実施例１３〜１６リン含有化合物として、リン含有化合物（ＭＲ−１０
０：共栄社化学（株）社製）（リンを換算値で１４．７
６重量％含む）を、光硬化性モノマー（メチルアクリレ
ート）で希釈し、リンの含有率を０．０５重量％とした
樹脂を用いこれをスピンコートしたこと以外は実施例１
〜４と同様にして試料を得た。

【００６９】比較例１〜４リン含有化合物として、リン含有化合物（ＭＲ−１０
０）を、光硬化性モノマーで希釈し、リンの含有率を
０．０３重量％とした樹脂を用いこれをスピンコートし
たこと以外は実施例１３〜１６と同様にして試料を得
た。

【００７０】比較例５〜８リン含有化合物をスピンコートせずに未処理のガラス間
に、光重合開始剤（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン）を添加した樹脂Ａ挟み光硬化させて試料と
したこと以外は実施例１〜４と同様にして試料を得た。

【００７１】比較例９〜１２リン含有化合物をスピンコートせずに、各ガラス表面を
シランカップリング剤（シランカップラーＫＢＭ５０
３：信越化学工業（株）社製）でシランカップリング処
理した後に、シランカップリング処理したガラス面の間
に樹脂Ａ挟み光硬化させて試料としたこと以外は実施例
１〜４と同様にして試料を得た。

【００７２】剪断強度の測定上記実施例１〜１６および比較例１〜１２で得られた試
料を、図１に示す装置に装着し、接着界面２にガラス板
１を介して剪断力３を加えて接着部が剥離したときの荷
重を測定した。なお、各試料について３〜９点の測定を
行い、平均値により剪断強度を算出した。この結果を表
１に示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】表１から明らかなように、本発明（実施例
１〜１６）によれば、ガラス種（ＳｉＯ₂含有率）によ
らず、樹脂とガラスの界面に高い接着強度が得られるこ
とがわかる。

【００７５】次に、第二発明に関する実施例を説明す
る。

【００７６】実施例１７〜２０光学樹脂としては、主鎖が分岐した脂肪族炭化水素（Ｃ
₉：2,2,4−トリメチル−ヘキサメチレン基）であるジイ
ソシアネートに、２−ヒドロキシエチルメタアクリレー
トを２分子付加して合成した２官能ウレタンメタクリレ
ートに、光重合開始剤（１−ヒドロキシシクロヘキシル
フェニルケトン）を添加した樹脂組成物を使用した。

【００７７】また、ガラスとしては、白板（ＨＯＹＡ
（株）社製）、ＢａＣＤ５（ＨＯＹＡ（株）社製）、Ｔ
ａＦ１（ＨＯＹＡ（株）社製）、ＦＣＤ１（ＨＯＹＡ
（株）社製）フッリン酸ガラス）を３０×２０×５ｍｍ
の板状に加工したものを使用した。

【００７８】両面研磨した上記ガラス試験片を充分に洗
浄し、各ガラス表面をシランカップリング剤（シランカ
ップラーＫＢＭ５０３：信越化学工業（株）社製）の１
重量％エタノール溶液に浸漬し、８０℃で２０分間乾燥
してシランカップリング処理した。シランカップリング
処理したガラス面を内側にして間隔が０．６ｍｍとなる
ようにスペーサーを介して二枚のガラスを向かい合わ
せ、上記で調製した樹脂組成物二枚のガラス間に面積５
×２０ｍｍとなるように挿入し、紫外線（高圧水銀灯：
白板ガラス試料の下で照度２１．９ｍＷ／ｃｍ²）を５
分間照射して、樹脂組成物を光硬化させて接着強度測定
用試料とした。

【００７９】実施例２１〜２４光学樹脂として、両末端に水酸基を２個有する主鎖が分
岐した脂肪族炭化水素（Ｃ₁₆：名称3,6,7,10−テトラメ
チル−ドデカン基）であるジオールに、メタクリロイル
イソシアネートを２分子付加させて合成した２官能ウレ
タンメタクリレートに、光重合開始剤（１−ヒドロキシ
シクロヘキシルフェニルケトン）を添加した樹脂組成物
を使用したこと以外は実施例１７〜２０と同様にして試
料を得た。

【００８０】比較例１３〜１６光学樹脂として、ヘキサメチレンジイソシアネートに、
ヒドロキシプロピルジメタクリレートを２分子付加して
合成した４官能ウレタンメタクリレートに、光重合開始
剤（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）を
添加した樹脂組成物を使用したこと以外は実施例１７〜
２０と同様にして試料を得た。

【００８１】比較例１７〜２０光学樹脂として、ＡＴ−６００（共栄社油脂化学工業
（株）社製：トリレンジイソシアネートにフェニルグリ
シジルエーテルアクリレートが２分子付加した構造）
に、光重合開始剤（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン）を添加した樹脂組成物を使用したこと以外
は実施例１７〜２０と同様にして試料を得た。

【００８２】剪断強度の測定上記実施例１７〜２４および比較例１３〜２０で得られ
た試料を、図１に示す装置に装着し、接着界面２にガラ
ス板１を介して剪断力Ｗを加えて接着部が剥離したとき
の荷重を測定した。なお、それぞれ複数の試料（３〜９
点）について測定を行い、平均値により剪断強度を算出
した。この結果を表２に示す。なお、使用した樹脂の粘
度を併せて示した。

【００８３】

【表２】

【００８４】表２から明らかなように、本発明（実施例
１７〜２４）によれば、樹脂とガラスの界面に高い接着
強度が得られることがわかる。なお、ガラスの破壊が優
先して起こる実施例においては、界面の接着強度よりも
ガラスそのものの強度が弱く、接着強度は測定値よりも
さらに高いことを示している。

【００８５】実施例２５〜３２および比較例２１〜２８実施例１７〜２４および比較例１３〜２０と同様の樹脂
を用い、同様にシランカップリング処理を行い、平板お
よび丸板の白板ガラス表面上に、各樹脂を３０ｍｍφ×
３００μｍ厚に接合形成してレプリカレンズを作製した
こと以外は実施例１７〜２４および比較例１３〜２０と
同様にして試料を得た。

【００８６】その結果、本発明（実施例２５〜３２）で
用いた樹脂は比較例に比べ粘度が低く、成型性が良好で
あった。また、得られた試料についてレプリカレンズの
樹脂中の歪みを精密歪み計により測定し、さらに±４０
℃の温度サイクルを２０回加えてガラスと樹脂の界面に
おける剥離の有無について調べた。この結果を表３に示
す。

【００８７】

【表３】

【００８８】表３から明らかなように、本発明（実施例
２５〜３２）によれば、明らかに歪み量が少なく、温度
サイクルをかけた後も剥離を起こさないレプリカレンズ
が得られることがわかる。

【００８９】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。

【００９０】例えば、実施例２５〜３２において、シラ
ンカップリング処理の代わりに、チタネート系カップリ
ング剤、アルミニウム系カップリング剤を使用すること
もできる。

【００９１】また、実施例２５〜３２において、シラン
カップリング処理を行なわずに複合型光学素子を作製す
ることもできる。

【００９２】さらに、第一発明と第二発明を組み合わせ
て実施することも可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、第一発明の複合型
光学素子は、光学樹脂中にリンを含む化合物を存在させ
ることによって、ガラス組成によらず樹脂とガラスの界
面に充分な接着強度が得られる。したがって、樹脂層が
剥離しにくい。

【００９４】また、第二発明の複合型光学素子は、光学
樹脂として２官能ウレタン（メタ）アクリレートを用い
ていおり、この樹脂は成型性が良いという利点を有する
とともに、樹脂層内の歪み（残留応力）が小さく、ガラ
スとの接着力が高い。したがって、樹脂層が剥離しにく
い複合型光学素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】剪断（剥離）強度を測定するための装置を示す
側面図である。

【符号の説明】

１ガラス板２接着界面３剪断力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田昌弘東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基材の表面に所望の形状の光学樹
脂層を接合形成してなる複合型光学素子において、前記
光学樹脂層がリン化合物を含む樹脂を少なくとも一成分
以上含有する樹脂からなることを特徴とする複合型光学
素子。
【請求項２】前記リン化合物を含む樹脂が、リン酸も
しくはリン酸エステルを構造中に含むアクリレートもし
くはメタクリレートであることを特徴とする請求項１記
載の複合型光学素子。
【請求項３】前記リン化合物を含む樹脂が、下記に示
す一般式（１）で表されるアクリレートもしくはメタク
リレートであることを特徴とする請求項２記載の複合型
光学素子。【化１】［式中、Ｒ₁はＨ、フェニル基、Ｃ₁〜Ｃ₁₀のアルキル基
またはシクロアルキル基を示し、Ｒ₂はＨまたはＣＨ₃を
示す。また、ｍは１〜５の整数を示し、ｎは１または２
を示す。］
【請求項４】前記リン化合物を含む樹脂が、樹脂中に
無機リン化合物もしくは有機リン化合物を添加混合する
ことによって調製されたものであることを特徴とする請
求項１記載の複合型光学素子。
【請求項５】前記リン化合物を含む樹脂が、０．０５
重量％以上２０重量％以下のリンを含むことを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合型光学素
子。
【請求項６】ガラス基材の表面に所望の形状の光学樹
脂層を接合形成してなる複合型光学素子において、リン
化合物を含む樹脂によってガラス基材表面に第一層を形
成し、この第一層上に光学樹脂を重ねて重合することに
よって、光学樹脂層を多層構造としたことを特徴とする
請求項１〜５のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
【請求項７】ガラス基材の表面に所望の形状の光学樹
脂層を接合形成してなる複合型光学素子において、リン
化合物を含む樹脂を光学樹脂に添加混合したものによっ
て、光学樹脂層を形成することを特徴とする請求項１〜
５のいずれか一項に記載の複合型光学素子。
【請求項８】主鎖骨格が分岐を有する脂肪族炭化水素
であって、末端に官能基を２個有するウレタンアクリレ
ートまたはウレタンメタクリレートを含有する光硬化型
光学用樹脂組成物を、ガラス基材表面上で所望の形状で
硬化してなることを特徴とする複合型光学素子。
【請求項９】光硬化型光学用樹脂組成物が、末端官能
基間の脂肪族炭化水素の炭素数が３〜２０であるウレタ
ンアクリレートまたはウレタンメタクリレートを含有す
ることを特徴とする請求項８記載の複合型光学素子。
【請求項１０】光硬化型光学用樹脂組成物が、ジイソ
シアネートに水酸基を１個有するアルコールを２分子反
応させて得られる２官能ウレタンアクリレートまたは２
官能ウレタンメタクリレートを含有することを特徴とす
る請求項８又は９記載の複合型光学素子。
【請求項１１】光硬化型光学用樹脂組成物が、末端に
水酸基を２個有するジオールにモノイソシアネートを２
分子反応させて得られる２官能ウレタンアクリレートま
たは２官能ウレタンメタクリレートを含有することを特
徴とする請求項８又は９記載の複合型光学素子。