專利名稱：復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物、復(fù)合透鏡的制造方法、復(fù)合透鏡及透鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在玻璃透鏡母材上粘接有樹(shù)脂層的復(fù)合透鏡的制造方法。
背景技術(shù)：
迄今，對(duì)于各種光學(xué)儀器，為了謀求透鏡或反射鏡等光學(xué)元件的高性能化、小型輕質(zhì)化、低成本化，盛行使用具有非球面的光學(xué)元件。特別是液晶投影儀用投射透鏡，其必須在近距離極大程度地放大圖像，是高精度的光學(xué)系統(tǒng)，并且需要多個(gè)必要的透鏡來(lái)校正誤差。此外，光學(xué)系統(tǒng)中最后面一片透鏡應(yīng)是大口徑的。
與只用球面透鏡構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)時(shí)相比，使用非球面透鏡構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，可以大幅減少校正誤差所必需的透鏡的片數(shù)。若增大非球面透鏡的非球面量，則增加了可減少的透鏡的片數(shù)，但是迄今難以制造非球面量大的非球面透鏡，特別是難以制造大口徑的非球面透鏡。
作為非球面透鏡的制造方法，雖然有對(duì)玻璃透鏡精磨、精密拋光的方法，但存在制造成本非常高的問(wèn)題。
作為其他的非球面透鏡的制造方法，已知有在球面玻璃透鏡上重疊非球面形狀的樹(shù)脂層來(lái)形成非球面透鏡的制造方法，并將如此得到的非球面透鏡稱為復(fù)合透鏡。
復(fù)合透鏡的制造方法中，一般將球面玻璃透鏡作為母材，將球面玻璃透鏡與轉(zhuǎn)制非球面形狀的成型模具相組合，在母材和成型模具之間填充紫外線固化性樹(shù)脂組合物，從母材一側(cè)照射紫外線使紫外線固化性樹(shù)脂組合物固化后，剝離成型模具，將通過(guò)成型模具轉(zhuǎn)制形成了非球面形狀的樹(shù)脂層粘接在母材上。
特開(kāi)昭62-258401號(hào)公報(bào)、特公平6-93043號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平5-34509號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2002-228805號(hào)公報(bào)公開(kāi)了這種制造復(fù)合透鏡的方法。
但是，使用現(xiàn)有的紫外線固化性樹(shù)脂組合物時(shí)，使樹(shù)脂在玻璃母材上固化之后，剝離成型模具時(shí)，玻璃透鏡母材可能破裂。此外，由于保管時(shí)環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生了熱應(yīng)力，玻璃透鏡母材面和樹(shù)脂層可能分離，有時(shí)不能維持光學(xué)特性。在大口徑且樹(shù)脂層厚的情況下，該問(wèn)題尤其嚴(yán)重，迄今，實(shí)際上還未制得口徑大于等于60mm且最大樹(shù)脂層厚度大于等于850μm的復(fù)合透鏡。因此，如專利文獻(xiàn)4所述，必須對(duì)固化成型為非球面形狀時(shí)所用的成型模具進(jìn)行研究。進(jìn)一步，對(duì)于諸如最大樹(shù)脂層厚度大于等于最小樹(shù)脂層厚度的4倍的透鏡，即對(duì)于所謂厚度偏差性大的復(fù)合透鏡幾乎不可能進(jìn)行固化成型。關(guān)于樹(shù)脂層的厚度，迄今為10μm～300μm，即使最大也只有1mm。而且，作為厚度偏差，迄今最大厚度/最小厚度的比小于等于3。
因此，通過(guò)形成樹(shù)脂層不能制造具有非球面量大的樹(shù)脂層的復(fù)合透鏡，從而非球面透鏡的性能不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題提出的，目的在于提供一種復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物；利用所述復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
此外，本發(fā)明的目的也在于提供復(fù)合透鏡的制造方法；所述復(fù)合透鏡的制造方法可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能復(fù)合透鏡。
另外，本發(fā)明的目的也在于提供具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
進(jìn)一步，本發(fā)明的目的還在于提供使用非球面量大的高性能的所述復(fù)合透鏡的透鏡系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的方案1提供一種復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，其是用于復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層的樹(shù)脂組合物，其含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑；所述復(fù)合透鏡是將所述樹(shù)脂層粘接到玻璃透鏡母材來(lái)形成的。
硅烷偶聯(lián)劑不僅可以提高玻璃透鏡母材和樹(shù)脂層的粘著性，并且提高了樹(shù)脂層的表面硬度，以防止為了減小聚合收縮時(shí)對(duì)玻璃透鏡母材的應(yīng)力而使樹(shù)脂層軟化后所產(chǎn)生的不良影響，這樣硅烷偶聯(lián)劑增加了產(chǎn)品的實(shí)用性。結(jié)果，可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能復(fù)合透鏡。
本發(fā)明的方案2提供方案1所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述自由基聚合性單體含有下述A成分和B成分；所述A成分為下述通式(I)表示的雙(甲基)丙烯酸酯化合物；所述B成分為下述通式(II)表示的單(甲基)丙烯酸酯化合物； 通式(I)中，R1為氫或甲基，m為2～5的整數(shù)，n表示1～16的整數(shù)； 通式(II)中，R2為氫或甲基，R3表示碳原子數(shù)為5～16的脂環(huán)烴基。
A成分的雙(甲基)丙烯酸酯化合物具有使樹(shù)脂層軟化、減小聚合收縮時(shí)對(duì)玻璃透鏡母材的應(yīng)力、增加耐久性的功能，B成分的單(甲基)丙烯酸酯化合物具有提高復(fù)合透鏡所需要的面精度的功能?？梢酝ㄟ^(guò)使用這些丙烯酸酯化合物作為自由基聚合性單體來(lái)制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
本發(fā)明的方案3提供方案2所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述自由基聚合性單體還含有下述C成分；所述C成分是1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的尿烷聚(甲基)丙烯酸酯或者1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯。
通過(guò)配合該C成分，可以對(duì)樹(shù)脂層提供必要的耐熱性。
本發(fā)明的方案4提供如方案2所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述A成分的含量為30重量份～90重量份，所述B成分的含量為5重量份～40重量份。
通過(guò)將A成分作為主要成分，并適當(dāng)?shù)嘏浜螧成分，可以使樹(shù)脂層軟化，減小聚合收縮時(shí)對(duì)玻璃透鏡母材的應(yīng)力，同時(shí)還可以確保必要的面精度，從而可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
本發(fā)明的方案5提供如方案3所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述C成分的含量為5重量份～50重量份。
通過(guò)適當(dāng)?shù)嘏浜螩成分，可以對(duì)樹(shù)脂層提供必要的耐熱性，也可以使樹(shù)脂層的硬度增大。
本發(fā)明的方案6提供如方案1所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑的含量為1重量份～10重量份。
硅烷偶聯(lián)劑的含量過(guò)少則可能不會(huì)表現(xiàn)出效果，含量過(guò)多則聚合反應(yīng)的速度快，有時(shí)向模腔的注入操作性極差。
本發(fā)明的方案7提供一種復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，其具有模具組裝工序；所述模具組裝工序中，將所述玻璃透鏡母材和玻璃模具對(duì)向配置，在所述玻璃透鏡母材和玻璃模具的側(cè)面張貼粘性膠帶來(lái)密封所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙，組裝復(fù)合透鏡成型模具；所述玻璃模具用于轉(zhuǎn)制非球面形狀，并具有與所述玻璃透鏡母材基本相同的直徑。
通過(guò)將轉(zhuǎn)制非球面形狀的成型模具作為玻璃模具，可以將紫外線從玻璃透鏡母材和玻璃模具的兩側(cè)進(jìn)行照射。通過(guò)從兩側(cè)進(jìn)行紫外線的照射，由于即使對(duì)于較厚的部分，也能向其中心提供充分的量的紫外線，從而盡可能地抑制了聚合變形的產(chǎn)生，也抑制了樹(shù)脂層的剝離或在樹(shù)脂層上產(chǎn)生裂紋等，還抑制了光學(xué)失真。如此可以形成較厚的樹(shù)脂層。此外，通過(guò)用粘性膠帶來(lái)密封的方法，可以容易地形成用于形成較厚的樹(shù)脂層的模腔；所述用粘性膠帶來(lái)密封的方法如下，將玻璃透鏡母材和具有與所述玻璃透鏡母材基本相同的直徑玻璃模具對(duì)向配置，在所述玻璃透鏡母材和玻璃模具的側(cè)面張貼粘性膠帶來(lái)密封所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙，從而組裝復(fù)合透鏡成型模具。進(jìn)一步，由于粘性膠帶不會(huì)遮斷從兩側(cè)的紫外線照射，從而即使對(duì)于樹(shù)脂層的周緣部分也可以進(jìn)行充分量的紫外線照射，即使在周緣部分形成較厚的樹(shù)脂層時(shí)，也可以抑制聚合變形的產(chǎn)生。
本發(fā)明的方案8提供如方案7所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述玻璃透鏡母材與所述玻璃模具之間的空隙的最大寬度為1mm～10mm，并且在有效直徑內(nèi)的所述玻璃透鏡母材與所述玻璃模具之間的空隙的最大寬度/最小寬度的比為4～20。
通過(guò)將成型模具作為玻璃模具，可以將紫外線從玻璃透鏡母材和玻璃模具的兩側(cè)進(jìn)行照射，即使對(duì)于較厚的部分，也能向其中心提供充分量的紫外線。結(jié)果，對(duì)于填充于厚度偏差大的模腔且較厚的紫外線固化性樹(shù)脂組合物，盡可能地抑制了聚合變形的產(chǎn)生，也抑制了剝離或裂紋等的產(chǎn)生，還抑制了光學(xué)失真，從而可以形成較厚的、厚度偏差性大的樹(shù)脂層。
本發(fā)明的方案9提供如方案7所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述模具組裝工序后，具有澆注工序和固化工序；所述澆注工序中，將紫外線固化性樹(shù)脂組合物填充在所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙；所述固化工序中，將紫外線從所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具的兩側(cè)向填充在所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙的所述紫外線固化性組合物進(jìn)行照射，以固化所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物。
通過(guò)將紫外線從玻璃透鏡母材和玻璃模具的兩側(cè)進(jìn)行照射，即使對(duì)于較厚的部分，也能向其中心提供充分量的紫外線。結(jié)果，將填充于厚度偏差大的模腔且較厚的紫外線固化性樹(shù)脂組合物固化時(shí)，盡可能地抑制了聚合變形的產(chǎn)生，也抑制了剝離或裂紋等的產(chǎn)生，還抑制了光學(xué)失真，從而可以形成較厚的、厚度偏差性大的樹(shù)脂層。
本發(fā)明的方案10提供如方案9所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述固化工序后，具有熱處理工序；所述熱處理工序中，一邊加熱到大于等于所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，一邊施加壓力使所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具接近。
通過(guò)紫外線進(jìn)行聚合固化后，通過(guò)一邊加熱到大于等于所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，一邊施加壓力，可以使樹(shù)脂層軟化的同時(shí)較高精度地轉(zhuǎn)制玻璃模具的非球面形狀。
本發(fā)明的方案11提供如方案9所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述固化工序前，具有預(yù)固化工序；所述預(yù)固化工序中，照射紫外線使所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物凝膠化。
通過(guò)進(jìn)行預(yù)固化，對(duì)紫外線固化性樹(shù)脂組合物照射紫外線，使其在紫外線照射基本完全固化前凝膠化，由于這樣可以使聚合均勻地進(jìn)行，從而可以進(jìn)一步地抑制聚合變形的發(fā)生。
本發(fā)明的方案12提供如方案7所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，使用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過(guò)的所述玻璃透鏡母材。
僅僅在樹(shù)脂組合物中配合硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，對(duì)于不同的玻璃透鏡母材的種類，有時(shí)樹(shù)脂層對(duì)玻璃透鏡母材的粘著性可能不佳，因此，優(yōu)選預(yù)先用硅烷偶聯(lián)劑來(lái)處理玻璃透鏡母材。
本發(fā)明的方案13提供一種復(fù)合透鏡，其特征在于，其是在玻璃透鏡母材的表面上粘接樹(shù)脂層來(lái)形成的；所述樹(shù)脂層是由含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物形成的。
通過(guò)使用配合了硅烷偶聯(lián)劑的樹(shù)脂組合物，可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
本發(fā)明的方案14提供如權(quán)利要求13所述的復(fù)合透鏡，其特征在于，所述樹(shù)脂層的最大厚度為1mm～10mm。
通過(guò)使用配合了硅烷偶聯(lián)劑的樹(shù)脂組合物，可以形成有如此厚度的樹(shù)脂層。
本發(fā)明的方案15提供如權(quán)利要求14所述的復(fù)合透鏡，其特征在于，在所述樹(shù)脂層的有效直徑內(nèi)，所述樹(shù)脂層的最大厚度/最小厚度的比為4～20。
通過(guò)使用配合了硅烷偶聯(lián)劑的樹(shù)脂組合物，可以形成有如此大的厚度偏差的樹(shù)脂層。
本發(fā)明的方案16提供一種透鏡系統(tǒng)，其特征在于，其使用復(fù)合透鏡；所述復(fù)合透鏡是在玻璃透鏡母材的表面上粘接樹(shù)脂層來(lái)形成的；所述樹(shù)脂層是由含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物形成的。
通過(guò)在透鏡系統(tǒng)使用通過(guò)配合硅烷偶聯(lián)劑形成的具有較厚的樹(shù)脂層、且厚度偏差大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡，例如，在構(gòu)成廣角非常大的投射透鏡時(shí)，可以減少校正誤差所必需的透鏡的片數(shù)，并且可以構(gòu)成高性能、精密的投射透鏡。
本發(fā)明的方案17提供如權(quán)利要求16所述的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層的最大厚度為1mm～10mm。
通過(guò)使用這種具有較厚的樹(shù)脂層、并且非球面量大的復(fù)合透鏡，可以減少校正誤差所必需的透鏡的片數(shù)，并且可以構(gòu)成高性能、精密的光學(xué)系統(tǒng)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物可以用于形成復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層；所述復(fù)合透鏡是在球面玻璃透鏡上重疊非球面形狀的樹(shù)脂層來(lái)形成的。
此外，本發(fā)明的復(fù)合透鏡的制造方法可以用于制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡由于是具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的非球面透鏡，例如，可以用作構(gòu)成液晶投影儀用投射透鏡的透鏡。
本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)由于使用具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡，例如，可以用作液晶投影儀用投射透鏡。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的復(fù)合透鏡的一個(gè)實(shí)施方式的剖面圖。
圖2(a)～圖2(d)是說(shuō)明本發(fā)明復(fù)合透鏡的制造方法工序的流程圖。
圖3(e)～圖3(g)是說(shuō)明本發(fā)明復(fù)合透鏡的制造方法工序的流程圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)例子的投射透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是圖4的投射透鏡的誤差圖。
具體實(shí)施例方式
下文，對(duì)本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物、復(fù)合透鏡的制造方法，復(fù)合透鏡以及透鏡系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于下述實(shí)施方式。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物用于形成復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層；所述復(fù)合透鏡通過(guò)在球面玻璃透鏡上重疊非球面形狀的樹(shù)脂層形成。本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑。
自由基聚合性單體是通過(guò)自由基聚合、固化來(lái)形成復(fù)合透鏡樹(shù)脂層的主要成分。本發(fā)明中的自由基聚合性單體優(yōu)選含有下述通式(I)表示的雙(甲基)丙烯酸酯化合物作為A成分；A成分 通(I)式中，R1表示氫或甲基，m表示2～5的整數(shù)，n表示1～16的整數(shù)。
A成分的通式(I)所示的雙(甲基)丙烯酸酯化合物是本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物的主成分，其具有使樹(shù)脂層軟化成橡膠狀，減小聚合收縮時(shí)對(duì)玻璃透鏡母材的應(yīng)力的功能，還具有提供耐久性的功能。
作為通式(I)所示的雙(甲基)丙烯酸酯化合物的具體例子，可以舉出，乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、五乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、九乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯等聚乙二醇的雙(甲基)丙烯酸酯化合物；丙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、九丙二醇雙(甲基)丙烯酸酯等聚丙二醇的二(甲基)丙烯酸酯化合物；1，4-丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯、二丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯、三丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯、四丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯、九丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯、十二丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯等聚丁二醇的雙(甲基)丙烯酸酯化合物；1，3-丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇雙(甲基)丙烯酸酯、1，14-正十四烷二醇雙(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇雙(甲基)丙烯酸酯、羥基三甲基乙酸新戊二醇的己內(nèi)酯加合物的雙(甲基)丙烯酸酯化合物等。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物中的A成分的含量為30重量份～90重量份，優(yōu)選50重量份～80重量份。若A成分的含量過(guò)少，則樹(shù)脂層不具有充分的柔軟性，對(duì)于環(huán)境溫度變化的耐熱性不充分，并且可能不能抑制吸水量。另一方面，若含量過(guò)多，則表面硬度可能顯著降低。
此外，本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物中的自由基聚合性單體優(yōu)選含有下述通式(II)所示的單(甲基)丙烯酸酯化合物作為B成分； 通式(II)中，R2表示氫或甲基，R3表示碳原子數(shù)為5～16的脂環(huán)烴基。
B成分的通式(II)所示的單(甲基)丙烯酸酯化合物具有提高聚合固化的樹(shù)脂層的作為復(fù)合透鏡所必要的面精度的功能。
作為單(甲基)丙烯酸酯化合物的具體例子，可以舉出環(huán)戊基(甲基)丙烯酸酯、環(huán)己基(甲基)丙烯酸酯、三甲基環(huán)己基(甲基)丙烯酸酯、降冰片基(甲基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、金剛烷基(甲基)丙烯酸酯、二環(huán)戊烯基(甲基)丙烯酸酯、三螺(5，2，1，02，6)癸烷-8-基(甲基)丙烯酸酯。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物中的B成分的含量為5重量份～40重量份，優(yōu)選為10重量份～30重量份。若B成分的含量過(guò)少，則可能得不到充分的面精度，另一方面，若含量過(guò)多，則透鏡的耐熱性可能降低。
優(yōu)選本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物中的自由基聚合性單體含有1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的尿烷聚(甲基)丙烯酸酯，或1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯作為C成分。C成分向樹(shù)脂層提供耐熱性、適當(dāng)?shù)挠捕取?br> 作為C成分的1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的尿烷聚(甲基)丙烯酸酯，可以舉出含有羥基的(甲基)丙烯酸酯與分子內(nèi)具有至少2個(gè)異氰酸酯基的異氰酸酯化合物的尿烷化反應(yīng)產(chǎn)物。
作為分子內(nèi)具有至少具有2個(gè)異氰酸酯基的聚異氰酸酯基的聚異氰酸酯化合物的具體例子，可以舉出脂肪族、芳香族或脂環(huán)族的異氰酸酯，例如，四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、2，2，4-三亞甲基六亞甲基二異氰酸酯、環(huán)己烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、亞芐基二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯、1，3-二(α，α’-二甲基異氰酸酯甲基)苯、二苯基甲烷二異氰酸酯、間亞苯基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、聯(lián)苯二異氰酸酯等。也可以使用通過(guò)這些異氰酸酯類和具有至少2個(gè)氨基、羥基、羧基等的活潑氫原子的化合物反應(yīng)得到的分子內(nèi)具有至少2個(gè)異氰酸酯基的化合物或上述二異氰酸酯化合物類的3聚物～5聚物等。
此外，作為1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯，可以舉出分子內(nèi)具有至少2個(gè)縮水甘油基的環(huán)氧化合物與(甲基)丙烯酸或分子內(nèi)具有(甲基)丙烯酰氧基和羧基的化合物的縮水甘油基開(kāi)環(huán)反應(yīng)產(chǎn)物。作為上述開(kāi)環(huán)反應(yīng)中使用的分子內(nèi)具有至少2個(gè)縮水甘油基的環(huán)氧化合物，有1，6-環(huán)己二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、三乙二醇二縮水甘油醚、四乙二醇二縮水甘油醚、九乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、二丙二醇二縮水甘油醚、三乙二醇二縮水甘油醚、四乙二醇二縮水甘油醚、九丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、新戊二醇羥基三甲基乙酸酯的二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、二內(nèi)三醇三縮水甘油醚、季戊四醇二縮水甘油醚、季戊四醇四縮水甘油醚、二季戊四醇五縮水甘油醚、二季戊四醇六縮水甘油醚、山梨糖醇四縮水甘油醚、三(2-羥基乙基)異氰尿酸酯的二縮水甘油醚、三(2-羥基乙基)異氰尿酸酯的二縮水甘油醚、三(2-羥基乙基)異氰尿酸酯的二縮水甘油醚、三(2-羥基乙基)異氰尿酸酯的三縮水甘油醚等脂肪酸環(huán)氧化合物；異佛爾酮二醇的二縮水甘油醚、1，4-二(羥基甲基)環(huán)己烷的二縮水甘油醚、二-2，2-羥基環(huán)己基丙烷的二縮水甘油醚等脂肪族環(huán)氧化合物；間苯二酚二縮水甘油醚；雙酚A、雙酚F、雙酚S和表氯醇縮合所得的雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚、四溴雙酚A二縮水甘油醚；二(3，5-二甲基-4-羥基苯基)砜、二(3-甲基-4-羥基苯基)砜、二(3-苯基-4-羥基苯基)和表氯醇的縮合物；2，6-二甲苯酚二聚物和表氯醇的縮合物；鄰苯二甲酸二縮水甘油醚、苯酚醛聚縮水甘油醚、甲酚醛聚縮水甘油醚等芳香族環(huán)氧化合物等。
作為與這些環(huán)氧化合物反應(yīng)的化合物，除了丙烯酸、甲基丙烯酸之外，還可以舉出羥基乙基(甲基)丙烯酸酯與鄰苯二甲酸酸酐等酸酐反應(yīng)所得的含有羧基的(甲基)丙烯酸酯、縮水甘油(甲基)丙烯酸酯與己二酸等分子內(nèi)具有至少2個(gè)羧基的化合物反應(yīng)所得的含有羧基的(甲基)丙烯酸酯。對(duì)于進(jìn)行環(huán)氧化合物與含有羧基的(甲基)丙烯酸酯的反應(yīng)，例如，混合兩者，添加二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯等叔胺化合物或芐基三甲基氯化銨等季胺鹽作為催化劑后，在60℃～110℃加熱進(jìn)行反應(yīng)。
本發(fā)明中，雖然可以使用單獨(dú)的1種尿烷聚(甲基)丙烯酸酯或環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯，或至少2種尿烷聚(甲基)丙烯酸酯或環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯混合使用，但是考慮到固化所得復(fù)合透鏡的無(wú)色透明性、耐熱性，作為尿烷聚(甲基)丙烯酸酯特別優(yōu)選異佛爾酮二異氰酸酯、2，2，4，-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯、1，3-二(α，α’-二甲基異氰酸酯甲基)苯、亞芐基二異氰酸酯或萘二異氰酸酯和2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯的加合物。此外，作為環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯，優(yōu)選1，6-己二醇二縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、三(2-羥基甲基)異氰尿酸酯的三縮水甘油基、2，2-二(4-縮水甘油基氧代環(huán)己基)丙烷、雙酚A二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚或四溴雙酚A二縮水甘油醚與丙烯酸或甲基丙烯酸的反應(yīng)產(chǎn)物。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物中C成分的含量在0重量份～50重量份的范圍，特別優(yōu)選在5重量份～50重量份的范圍，最優(yōu)選在10重量～30重量份的范圍。對(duì)復(fù)合透鏡不要求這樣程度的耐熱性時(shí)，也可以不含C成分。為了提供適當(dāng)?shù)哪蜔嵝?，?yōu)選C成分是上述范圍的含量。若含量過(guò)多，則樹(shù)脂層過(guò)硬，玻璃透鏡母材可能裂開(kāi)，并且組合物的粘度可能升高，鑄型時(shí)的作業(yè)性降低。
硅烷偶聯(lián)劑是本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物的必須成分，其是提供玻璃透鏡母材和樹(shù)脂層的粘著性的成分。同時(shí)，也是可以提高樹(shù)脂層的表面硬度，提供實(shí)用性的成分。即，通過(guò)配合上述A成分雙(甲基)丙烯酸酯化合物，可以軟化樹(shù)脂層，減小聚合收縮時(shí)對(duì)玻璃透鏡母材的應(yīng)力，提供耐久性，從而可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能復(fù)合透鏡，而硅烷偶聯(lián)劑具有對(duì)表面硬度過(guò)低、缺乏實(shí)用性的缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充的功能。
一般地，硅烷偶聯(lián)劑的構(gòu)造如下，在同一分子中具有帶有與有機(jī)材料結(jié)合的取代基的有機(jī)官能團(tuán)，還具有與無(wú)機(jī)材料反應(yīng)的水解性基團(tuán)。作為有機(jī)官能性基團(tuán)，有乙烯基、環(huán)氧丙氧基、異丁烯醛基、氨基、巰基，水解性基團(tuán)主要是氯和烷氧基。作為硅烷偶聯(lián)劑的具體例子，可以舉出乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡用組合物中，硅烷偶聯(lián)劑的含量為1重量份～10重量份，特別優(yōu)選3重量份～5重量份。若含量過(guò)少，則可能不能表現(xiàn)出效果，另一方面，若含量過(guò)多，則可能自身交聯(lián)，單體溶液的粘度增大，向模腔的注入時(shí)的操作性極差。
作為本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物固化時(shí)使用的聚合引發(fā)劑，可以舉出例如，光聚合引發(fā)劑，例如2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、甲基苯基二羥乙酸酯、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯膦氧化物、二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯膦氧化物等；有機(jī)過(guò)氧化物，例如過(guò)氧化苯甲酰、叔丁基過(guò)氧化異丁酸酯、叔丁基過(guò)氧化-2-乙基己酸酯等；偶氮化合物，例如2，2’-偶氮二丁腈、2，2’-偶氮(2，4-二甲基戊腈)等。這些聚合引發(fā)劑中，更優(yōu)選使用光聚合引發(fā)劑來(lái)對(duì)紫外線固化性樹(shù)脂組合物進(jìn)行固化，這是由于這樣的固化速度快，并且可常溫下固化?？梢允褂?種這些聚合引發(fā)劑或混合至少2種這些聚合引發(fā)劑來(lái)使用，為了提高固化速度，也可添加助催化劑、感光劑。相對(duì)于100重量份單體成分總量，該聚合物引發(fā)劑的配比通常為0.005重量份～5重量份。
對(duì)于本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，必要時(shí)，在不損害本發(fā)明作用的范圍內(nèi)也可以配合抗氧劑、防黃變劑、紫外線吸收劑、染料、顏料等添加劑。
使用常規(guī)方法混合攪拌自由基聚合性單體成分和硅烷耦合劑，并且必要時(shí)配合各種添加劑，從而可以配制得到本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物由于含有硅烷耦合劑，不僅可以提高玻璃透鏡母材和樹(shù)脂層的粘著性，還提高了樹(shù)脂層的表面硬度，以防止下述情況下樹(shù)脂層的過(guò)度軟化，所述情況為采用A成分即通式(I)表示的雙(甲基)丙烯酸酯化合物為主要成分來(lái)來(lái)減小復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物聚合收縮時(shí)對(duì)玻璃透鏡母材的應(yīng)力，這樣提供了實(shí)用性。而且，由于含有B成分即通式(II)表示的單(甲基)丙烯酸酯化合物而可以使非球面的轉(zhuǎn)制精度較高。因此，可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能復(fù)合透鏡。
具體地，可以制造如圖1所示的本發(fā)明復(fù)合透鏡。該復(fù)合透鏡1的構(gòu)造如下，在球面玻璃透鏡母材2的一面或兩面上粘接有外面形狀為非球面的樹(shù)脂層3。球面玻璃透鏡母材2可為凸透鏡、凹透鏡的任意一種。透鏡有效徑范圍內(nèi)的樹(shù)脂層3最大厚度Tmax為1mm～10mm，優(yōu)選為2mm～8mm。與現(xiàn)有的復(fù)合透鏡相比，圖1所示的本發(fā)明復(fù)合透鏡具有較厚的樹(shù)脂層3。而且，樹(shù)脂層3的厚度指的是玻璃透鏡母材2法線方向的厚度。若樹(shù)脂層3的最大厚度Tmax過(guò)小則作為非球面透鏡的性能不充分，若樹(shù)脂層3的最大厚度Tmax過(guò)大，則由于玻璃與樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)的不同，樹(shù)脂層與玻璃透鏡母材的粘著性不充分，容易剝離。
此外，透鏡有效徑范圍內(nèi)的樹(shù)脂層3的最小厚度Tmax/最大厚度Tmax的比小于等于1/4，即若定義厚度偏差＝Tmax/Tmin，則厚度偏差大于等于4，特別優(yōu)選大于等于5，上限值為20。若厚度偏差過(guò)小，則樹(shù)脂層3的非球面量減小，作為非球面透鏡的光學(xué)性能的改善效果變小。另一方面，若厚度偏差超過(guò)20，則由于透鏡形狀復(fù)雜，而難以制造。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡1，其不僅樹(shù)脂層3的厚度比現(xiàn)有復(fù)合透鏡的厚，還可達(dá)到60mm～150mm左右的大口徑。以往不存在大于等于60mm的大口徑的復(fù)合透鏡。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡1由于具有較厚的樹(shù)脂層，可以增大非球面量，因此其校正誤差能力優(yōu)異，同時(shí)可以被制成大口徑。由于與現(xiàn)有的復(fù)合透鏡相比具有更高的校正誤差能力，可更進(jìn)一步減小透鏡的構(gòu)成片數(shù)，得到小型、輕質(zhì)的光學(xué)系統(tǒng)。因此在用途方面，可以用于例如液晶投影儀用投射透鏡，特別是液晶投影儀用投射透鏡中最接近物體一側(cè)的透鏡；攝影機(jī)或照相機(jī)的透鏡；復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、雙目鏡、顯微鏡、CD或DVD等用于光學(xué)拾波器的透鏡等。
接著，對(duì)于適用于如圖1所示的具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能復(fù)合透鏡的制造的本發(fā)明的復(fù)合透鏡的制造方法參照?qǐng)D2和圖3加以說(shuō)明。本發(fā)明的復(fù)合透鏡制造方法中，優(yōu)選使用上述本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物。通過(guò)組合本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物和本發(fā)明的復(fù)合透鏡的制造方法可以容易地制得具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能復(fù)合透鏡。但是，本發(fā)明的復(fù)合透鏡制造方法中，也可以使用其它的樹(shù)脂組合物。
本發(fā)明的復(fù)合透鏡的制造方法具有(a)成型模具的處理工序、(b)模具組裝工序、(c)注入工序、(d)預(yù)固化工序、(e)固化工序、(O熱處理工序、(g)脫模工序。
首先，如圖2所示，(a)成型模具的處理工序是在復(fù)合透鏡成型過(guò)程中進(jìn)行必要的前處理的工序，在選定必需的玻璃透鏡母材2和玻璃模具4的同時(shí)進(jìn)行該工序。
玻璃透鏡母材2是對(duì)兩面易拋光的球面進(jìn)行了鏡面拋光的透鏡，可以為凸透鏡或凹透鏡。將形成樹(shù)脂層的面作為成型面21。圖1和圖2(a)所示的玻璃透鏡母材2被用作液晶投影儀用投射透鏡的最接近物體的凹透鏡。因此，在玻璃透鏡母材2的凸面一側(cè)的全部范圍形成成型面21，與成型面21對(duì)向的凹面的球面比成型面21小，具有大的曲率。此外，在與光軸垂直相交的平面上形成凹面的外周側(cè)。確定玻璃材質(zhì)時(shí)要考慮折射率和分散性。另一方面，玻璃模具4具有轉(zhuǎn)制非球面形狀的轉(zhuǎn)制面41和與轉(zhuǎn)制面對(duì)向的外表面42，將轉(zhuǎn)制面41進(jìn)行鏡面研磨。圖2(a)所示的玻璃模具4中，與轉(zhuǎn)制面41對(duì)向的外表面42為平面。玻璃透鏡母材2和玻璃模具4的外徑基本相等，兩者都具有圓周面狀的側(cè)面。這些玻璃透鏡母材2和玻璃模具4的外徑大概在30mm～150mm范圍內(nèi)。
洗凈形成玻璃透鏡母材2的樹(shù)脂層的成型面21，以改良樹(shù)脂層3的粘著性為目的，在成型面21上，例如，涂布含有如上述硅烷偶聯(lián)劑的液體，然后將其干燥烘制。在復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物中配合硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，也可以不需進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑的涂布，但是根據(jù)玻璃的材質(zhì)，若對(duì)玻璃透鏡母材進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑處理的同時(shí)，復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物不含硅烷偶聯(lián)劑，則可能得不到必要的粘著性。對(duì)玻璃模具4的轉(zhuǎn)制面41進(jìn)行洗凈的同時(shí)優(yōu)選預(yù)先用脫模劑涂布。通過(guò)在轉(zhuǎn)制面41上涂布脫模劑，成型后，玻璃模具4可以容易地從樹(shù)脂層剝離。
接著，如圖2(b)所示進(jìn)行(b)模具組裝工序。將玻璃模具4的轉(zhuǎn)制面41朝上并且使玻璃模具4保持水平，將玻璃透鏡母材2的成型面21朝下并且使其與玻璃模具4的轉(zhuǎn)制面41相對(duì)配置、保持規(guī)定的距離。然后，用粘性膠帶5將這些玻璃透鏡母材2和玻璃模具4的側(cè)面纏繞，纏繞的長(zhǎng)度超過(guò)1周，從而形成粘性膠帶5重疊的區(qū)域。通過(guò)纏繞粘性膠帶5，使玻璃透鏡母材2和玻璃模具4相互固定，同時(shí)密封了玻璃透鏡母材2的成型面21和玻璃模具4的轉(zhuǎn)制面41之間的空隙。如此，形成由這些成型面21和轉(zhuǎn)制面41以及粘性膠帶5圍成的模腔6，從而可組裝復(fù)合透鏡成型模具7。
對(duì)于該模腔6，在玻璃透鏡母材2的成型面21法線方向上的玻璃透鏡母材2的成型面21與玻璃模具4轉(zhuǎn)制面41之間的空隙的最大厚度在透鏡有效徑的范圍內(nèi)為1mm～10mm，優(yōu)選為2mm～8mm，最小厚度小于等于最大厚度的1/4，優(yōu)選為最大厚度的1/5～1/20。
粘性膠帶5具有在膠帶基材上形成有粘合劑層的結(jié)構(gòu)。作為膠帶基材的材質(zhì)，可以舉出例如，聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等聚鹵化乙烯；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二酸乙二酯等聚酯；聚酰胺類；聚酰亞胺類、聚碳酸酯類等。作為粘合劑，可以使用丙烯酸類、橡膠類、硅酮類等。對(duì)于粘合劑，選擇不會(huì)在紫外線固化性樹(shù)脂組合物中溶出，也不會(huì)對(duì)聚合有阻礙作用的粘合劑。
由于在模具組裝工序中，需要能精度較高地固定玻璃模具4和玻璃透鏡母材2，所以膠帶基材的厚度為大于等于10μm，優(yōu)選大于等于20μm，最優(yōu)選大于等于30μm。最大限度的厚度為2000μm。
粘性膠帶5的寬度只要能固定玻璃透鏡母材2和玻璃模具4的側(cè)面，將兩者之間空隙密封即可。粘性膠帶5的寬度也可超過(guò)上述寬度。
粘性膠帶密封方法，比起現(xiàn)有的使用套管或模具框來(lái)固定玻璃透鏡母材2和玻璃模具4的方法，可以更容易地且簡(jiǎn)便地形成較厚的模腔，所述粘性膠帶密封方法中，將玻璃透鏡母材2和玻璃模具4對(duì)向配置，在兩者的側(cè)面張貼粘性膠帶來(lái)密封玻璃透鏡母材2和玻璃模具4之間的空隙，組裝復(fù)合透鏡成型模具7。
然后，如圖2(c)所示，進(jìn)行(c)注入工序。剝離粘性膠帶5的重疊部分，對(duì)模腔6形成小的開(kāi)口部，從該開(kāi)口部通過(guò)注射針等較細(xì)的注入管8向模腔6注入預(yù)先通過(guò)單體混合工序配制的紫外線固化性樹(shù)脂組合物9，再將剝離部分的粘性膠帶5張貼上，從而密封模腔6。
接著，如圖2(d)所示，進(jìn)行(d)預(yù)固化工序。由于通過(guò)紫外線的預(yù)照射，使聚合均一化，并且抑制了聚合變形的產(chǎn)生，該工序?qū)π纬奢^厚的樹(shù)脂層是有效的。預(yù)照射中，使用例如高壓汞燈或金屬鹵化物燈等紫外線照射源來(lái)照射紫外線UV1。照射時(shí)間為2秒～20秒，不加熱在室溫下進(jìn)行該工序，紫外線的強(qiáng)度為100W～140W，照射量為0.05J/cm2～30J/cm2。通過(guò)預(yù)照射，使紫外線固化性樹(shù)脂組合物9凝膠化。對(duì)于預(yù)照射，可以如圖2(d)所示，隔著玻璃模具4照射紫外線，也可以隔著玻璃透鏡母材2照射紫外線，還可以從兩側(cè)照射。預(yù)固化工序并非必要的，可以被省略。
接著，如圖3(e)所示，進(jìn)行(e)固化工序。本發(fā)明中，使用玻璃模具4，通過(guò)兩面的成形模具2、4從兩側(cè)對(duì)于模腔6中的紫外線固化性樹(shù)脂組合物9照射紫外線。在成形模具2、4的兩側(cè)配置高壓汞燈或金屬鹵化物燈等紫外線照射源，或者使用反射鏡，隔著玻璃模具4和玻璃透鏡母材2，在兩個(gè)方向上對(duì)在內(nèi)部的模腔6的紫外線固化性樹(shù)脂組合物9照射紫外線，從而紫外線固化性樹(shù)脂組合物9可以基本完全固化。
紫外線的照射時(shí)間為50秒～300秒，可以在環(huán)境溫度為室溫下進(jìn)行，也可以在加熱至120℃加熱氛圍氣下進(jìn)行。對(duì)于紫外線的照射強(qiáng)度，從玻璃模具4一側(cè)的紫外線UV2為50mv～150mv，從玻璃透鏡母材2一側(cè)的紫外線UV3為50mw～150mw，優(yōu)選兩側(cè)的照射強(qiáng)度大致相等。紫外線的照射量無(wú)特別的限制，為1J/cm2～500J/cm2。此外，也可以從兩側(cè)交替進(jìn)行紫外線照射。
以往認(rèn)為在玻璃透鏡母材上不能形成較厚的樹(shù)脂層的主要原因如下，若樹(shù)脂層的厚度增厚，樹(shù)脂層薄的部分和厚的部分的厚度偏差增大，則通過(guò)紫外線聚合時(shí)，樹(shù)脂層厚的部分和薄的部分的聚合速度不同，從而在樹(shù)脂層上產(chǎn)生聚合變形，由于該聚合變形容易使樹(shù)脂層剝離或在樹(shù)脂層上產(chǎn)生裂紋，同時(shí)光學(xué)上也產(chǎn)生雙折射，最終樹(shù)脂層的光學(xué)性能降低。
因此，通過(guò)紫外線聚合時(shí)為了盡可能均一地對(duì)厚的部分和薄的部分照射紫外線，用與玻璃透鏡母材2對(duì)向的用于轉(zhuǎn)制非球面形狀的成型模具作為玻璃模具4，隔著玻璃模具4和玻璃透鏡母材2從兩側(cè)照射紫外線，從而即使對(duì)于填充于較厚模腔6中的紫外線固化性樹(shù)脂組合物9的中心也能充分地照射紫外線。結(jié)果，使模腔6的厚的部分和薄的部分聚合速度均一化，從而可以盡可能地抑制聚合變形的產(chǎn)生。由于可以抑制聚合變形的發(fā)生，因此可以抑制樹(shù)脂層剝離或在樹(shù)脂層上產(chǎn)生裂紋，同時(shí)也可抑制光學(xué)失真的產(chǎn)生。這樣就可以在玻璃透鏡母材2上形成較厚的樹(shù)脂層。
此外，由于粘性膠帶5薄，粘貼在玻璃模具4和玻璃透鏡母材2的側(cè)面，而且具有光透過(guò)性，不會(huì)妨礙從兩側(cè)的紫外線照射，從而即使對(duì)模腔6的周緣部分也可以充分地照射紫外線。因此，即使對(duì)于圖1所示的中心部分薄、周緣部分厚形狀的樹(shù)脂層3，也可以使模腔6全部的聚合速度均一化，從而可以抑制聚合變形的產(chǎn)生。
然后，如圖3(f)所示，進(jìn)行(f)熱處理工序。該熱處理工序目的在于消除聚合變形和提高轉(zhuǎn)制精度。在比紫外線固化性樹(shù)脂組合物的固化物(樹(shù)脂層)3的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的溫度的氛圍氣下，優(yōu)選比玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高至少10℃的溫度的氛圍氣下，加壓使玻璃模具4和玻璃透鏡母材2相互接近。這樣，一邊使固化物3軟化一邊壓接玻璃模具4，將玻璃模具4的轉(zhuǎn)制面41的形狀充分地壓在固化物上，從而提高轉(zhuǎn)制精度。同時(shí)，通過(guò)熱處理可以消除聚合變形。
對(duì)于熱處理，例如在高壓釜內(nèi)，配置復(fù)合透鏡成形模具7使下側(cè)為玻璃透鏡母材2，上側(cè)為玻璃模具4，在上述溫度氛圍氣下加3×10-3atm～10×10-3atm壓力處理30分鐘～2小時(shí)。加壓時(shí)當(dāng)然可以機(jī)械施加使玻璃模具4和玻璃透鏡母材2接近的壓力來(lái)進(jìn)行加壓。此外，也可以不加壓，只是在加熱爐中進(jìn)行加熱處理。熱處理工序不是必要的。此外，還可以將玻璃模具4脫模后進(jìn)行只加熱的熱處理工序。接著，如圖3(g)所示，進(jìn)行(g)脫模工序。剝離粘性膠帶5，通過(guò)沖擊玻璃模具4，使玻璃模具4從樹(shù)脂層3剝離，從而得到在玻璃透鏡母材2上粘著了樹(shù)脂層3的復(fù)合透鏡1。該復(fù)合透鏡1的特征在于，通過(guò)采用粘性膠帶密封方法，其具有樹(shù)脂層3的端緣和玻璃透鏡母材2的端緣一致的結(jié)構(gòu)。而且，必要時(shí)(f)熱處理工序和(g)脫模工序可以互換。
對(duì)于得到的復(fù)合透鏡1，必要時(shí)，為了向樹(shù)脂層3提供耐擦傷性，可以進(jìn)行硬涂層處理和/或形成防反射膜的處理，并且可以在玻璃透鏡母材2上進(jìn)行形成防反射膜的處理。
而且，下文的實(shí)施例使用的化合物的簡(jiǎn)稱如下A成分9BGDM九丁二醇二甲基丙烯酸酯12BGDM十二丁二醇二甲基丙烯酸酯9EGDM九乙二醇二甲基丙烯酸酯B成分TCDM三螺(5，2，1，02，6)癸烷-8-基丙烯酸酯CHM環(huán)己基甲基丙烯酸酯C成分UDM1異佛爾酮二異氰酸酯與2-羥基丙基甲基丙烯酸酯反應(yīng)所得的尿烷二甲基丙烯酸酯UDA2亞芐基二異氰酸酯與2-羥基乙基丙烯酸酯反應(yīng)所得的尿烷二丙烯酸酯EDM1雙酚A二縮水甘油醚和甲基丙烯酸反應(yīng)所得的環(huán)氧二甲基丙烯酸酯硅烷偶聯(lián)劑MTSγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷MDSγ-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷(實(shí)施例1)將65重量份9BGDM(三菱麗陽(yáng)(株)制商品名ICURE M-70)、12重量份TCDM(日立化成工業(yè)(株)制商品名FA-513MS)、20重量份UDA2(三菱麗陽(yáng)(株)制商品名DIABEAM U-12)、3重量份MTS(GE東芝硅酮(株)制商品名有機(jī)硅烷T(mén)SL-8730)、300ppm二(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯膦氧化物(Chiba Specialty Chemicals(株)制商品名IRGACURE 819)、1000ppm叔丁基過(guò)氧化異丁酯(日本油脂(株)制商品名PERBUTYL IB)混合，室溫下充分?jǐn)嚢韬?，減壓至50mmHg脫氣15分鐘，從而得到復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物。
進(jìn)行鏡面精加工，使用粘性膠帶組合玻璃透鏡母材((株)制Ohara玻璃材料種類S-LAM 54、折射率nd＝1.76)和玻璃模具，以能夠使中心厚度為0.5mm，最大樹(shù)脂層厚為5mm，組裝成復(fù)合透鏡的成型模具。其中，玻璃透鏡母材經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理(包括用10％MTS的乙醇溶液涂布工序和在120℃烘制處理30分鐘的工序)，外徑為100mm、曲率為120mm；玻璃模具是鏡面加工成非球面形狀的外徑100mm的玻璃模具。將上述復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物注入該復(fù)合透鏡成型模具中。
接著，調(diào)整UV照射裝置以從復(fù)合透鏡成型模具的兩側(cè)用100W的UV燈照射，將注入了復(fù)合透鏡用組合物的復(fù)合透鏡成型模具投入該UV照射裝置，照射6000mJ/cm2的紫外線來(lái)對(duì)樹(shù)脂層固化成型。其后，將玻璃模具脫模，在135℃下加熱1小時(shí)來(lái)進(jìn)行熱處理。然后，通過(guò)蒸鍍?cè)跇?shù)脂表面上粘著SiO2/ZrO2類防反射膜，將這樣制造的復(fù)合透鏡用下述評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1所示。
外觀肉眼觀察在樹(shù)脂層和防反射膜上是否存在裂紋、腐蝕、氣泡、剝離、顯著的顏色變化。
面精度使用松下電器產(chǎn)業(yè)(株)制3維形狀測(cè)定儀UA3P測(cè)定復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層的表面形狀。形狀精度小于等于3μm的復(fù)合透鏡為○；3μm～10μm的復(fù)合透鏡為△，大于10μm的復(fù)合透鏡為×。
耐溶劑性用含有烷醇類有機(jī)溶劑的透鏡清潔用紙(小津紙業(yè)(株)制商品名DUSPER)對(duì)防反射膜的表面擦10次，肉眼觀察外觀。沒(méi)有變化的復(fù)合透鏡為良好。
轉(zhuǎn)制性肉眼判定從玻璃模具脫模了的透鏡面的轉(zhuǎn)制性。
○轉(zhuǎn)制性良好。
△轉(zhuǎn)制性方面稍有問(wèn)題。
×轉(zhuǎn)制性差。
注入操作性判定向復(fù)合透鏡成型模具注入復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物時(shí)的難易程度。
○易注入。
△注入稍困難。
×難以注入。
試驗(yàn)片的制作配制樹(shù)脂組合物時(shí)其組成與實(shí)施例所示的樹(shù)脂組成一樣，使配制所得的樹(shù)脂組合物成型為厚度為2mm或5mm、外徑為75mm的圓盤(pán)狀平板，將所述圓盤(pán)狀平板切成測(cè)定所需要的大小作為試驗(yàn)片，進(jìn)行下述測(cè)定。
折射率使用阿貝折射率計(jì)，測(cè)定上述制得的試驗(yàn)片的25℃下的折射率。
硬度測(cè)定鉛筆硬度。
溫度循環(huán)試驗(yàn)將得到的復(fù)合透鏡放入小型環(huán)境試驗(yàn)儀(Tabaiespekku株式會(huì)社制SH-220型)，將在-30℃的低溫下放置2小時(shí)后，在80℃的高溫下放置2小時(shí)的操作作為1次循環(huán)，重復(fù)10次循環(huán)。進(jìn)行該耐久試驗(yàn)后，對(duì)下文所示的項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。
外觀肉眼觀察在樹(shù)脂層和防反射層上是否存在裂紋、腐蝕、氣泡、剝離、顯著的顏色變化。沒(méi)有變化的復(fù)合透鏡為良好。
耐溶劑性用含有烷醇類有機(jī)溶劑的透鏡清潔用紙(小津紙業(yè)(株)制商品名DUSPER)對(duì)防反射膜的表面擦10次，肉眼觀察外觀。沒(méi)有變化的復(fù)合透鏡為良好。
粘著性將用粘性膠帶(Nichiban(株)制商品名CELLOTAPE CT-12)張貼在防止反射膜的表面然后剝離作為1次操作，重復(fù)該操作3次，肉眼觀察。沒(méi)有變化的復(fù)合透鏡為良好。
(實(shí)施例2～5)使用如表1所示比例的單體、硅烷偶聯(lián)劑，除了玻璃透鏡母材的玻璃材料的變更和有無(wú)經(jīng)使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行襯底處理，其他與實(shí)施例1同樣地操作來(lái)制造透鏡，然后對(duì)其評(píng)價(jià)。結(jié)果如表1所示。
(實(shí)施例6～10)使用如表2所示比例的單體、硅烷偶聯(lián)劑，除了玻璃透鏡母材的玻璃材料的變更和有無(wú)經(jīng)使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行襯底處理，其他與實(shí)施例1同樣地操作來(lái)制造透鏡，然后對(duì)其評(píng)價(jià)。結(jié)果如表2所示。
(比較例1～6)使用如表3所示比例的單體、硅烷偶聯(lián)劑，除了玻璃透鏡母材的玻璃材料的變更和有無(wú)經(jīng)使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行襯底處理，其他與實(shí)施例1同樣地操作來(lái)制造透鏡，然后對(duì)其評(píng)價(jià)。結(jié)果如表3所示。




對(duì)于通過(guò)使用在自由基聚合性單體中配合了硅烷偶聯(lián)劑的本發(fā)明的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，并且運(yùn)用本發(fā)明的復(fù)合透鏡的制造方法來(lái)得到的復(fù)合透鏡，外觀、面精度、轉(zhuǎn)制性、樹(shù)脂層與玻璃透鏡母材的粘著性都較好，在溫度循環(huán)試驗(yàn)后或高溫高濕保管后也沒(méi)有變化。此外，硬度大于等于HB，在實(shí)用上是足夠的。
但是，如比較例1～3所示，若不對(duì)玻璃透鏡母材用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，對(duì)于某些種類的玻璃透鏡，玻璃透鏡母材與樹(shù)脂層的粘著性可能不充分。
此外，如比較例4、5所示，使用不配合硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物所得到的復(fù)合透鏡，由于以A成分為主要成分，硬度為2B，硬度不充分。此外，即使對(duì)玻璃透鏡母材用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，玻璃透鏡母材與樹(shù)脂層的粘著性也不充分。
(實(shí)施例11)圖4是說(shuō)明在液晶投影儀用投射透鏡100中采用了圖1所示的本發(fā)明的復(fù)合透鏡的透鏡系統(tǒng)的剖面圖。Ri(i是大于等于1的整數(shù))所示的符號(hào)是表示從擴(kuò)大一側(cè)到縮小一側(cè)透鏡面依次的編號(hào)。Di(i是大于等于1的整數(shù))所示的符號(hào)是表示從擴(kuò)大一側(cè)到縮小一側(cè)在主光線軸上依次的透鏡的中心厚度和透鏡間的空氣間隔(mm)。G1表示第1透鏡組，G2表示第2透鏡組。二向棱鏡等色彩合成單元110合成通過(guò)3個(gè)液晶顯示裝置等顯示裝置的3種顏色，被表示為塊狀物。
表4表示了圖4的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。表4表示了圖4的透鏡剖面圖中各透鏡面Ri的曲率半徑R(mm)、各透鏡的中心厚和各透鏡間的空氣間隔di(mm)，還給出了對(duì)從擴(kuò)大一側(cè)到縮小一側(cè)依次編號(hào)i的光學(xué)材料的d線的折射率Nd和阿貝數(shù)Vd。此外，表4下面的表格中表示了下述非球面公式中的非求面系數(shù)k、A4、A6、A8、A10。
z=cr21+1-(1+k)c2r2+A4r4+A6r6+A8r8+A10r10]]>
其中，z是曲面的坐標(biāo)值，r是在與光軸垂直相交的方向上與光軸的距離，c是透鏡頂點(diǎn)處的曲率，k、A4、A6、A8、A10分別是非球面系數(shù)。
此外，圖5是圖4的投射透鏡的誤差圖。誤差圖的球面誤差圖表示了對(duì)于c線、d線、g線的誤差。散光圖表示了對(duì)于徑向(S)和切線(T)的誤差。而且，誤差圖中的ω為半視場(chǎng)角。


非球面數(shù)據(jù)

構(gòu)成該投射透鏡100的第1透鏡組G1的第1片透鏡L1和第2片透鏡L2構(gòu)成復(fù)合透鏡，并且面向第1片透鏡L1的擴(kuò)大一側(cè)的第1面是非球面量大于等于0.5mm的非球面。
該復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層的中心厚度約為0.5mm，最大樹(shù)脂層厚約5mm。而且，將光圈R10配置在構(gòu)成第2透鏡組G2的第2片透鏡L5和第3片透鏡L6之間。
設(shè)計(jì)的規(guī)格如下視角2ω為121℃，焦點(diǎn)距離為6.82，第1組G1和第2組G2的間隔為53.6mm。其是達(dá)到視角121度的超廣角透鏡，并且由圖5誤差圖可知其具有所規(guī)定的光學(xué)性能。此外，由于復(fù)合透鏡具有非常大的非球面，相對(duì)于不使用非球面透鏡時(shí)構(gòu)成第1透鏡組G1的透鏡必需用5片，第1透鏡組G1只用了2片，減少3片。因此，這種投射透鏡100達(dá)成了小型化、低成本。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，其是用于復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層的樹(shù)脂組合物，其含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑；所述復(fù)合透鏡是將所述樹(shù)脂層粘接到玻璃透鏡母材來(lái)形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述自由基聚合性單體含有下述A成分和B成分；所述A成分為下述通式(I)表示的雙(甲基)丙烯酸酯化合物；所述B成分為下述通式(II)表示的單(甲基)丙烯酸酯化合物； 通式(I)中，R1為氫或甲基，m為2～5的整數(shù)，n表示1～16的整數(shù)； 通式(II)中，R2為氫或甲基，R3表示碳原子數(shù)為5～16的脂環(huán)烴基。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述自由基聚合性單體還含有下述C成分；所述C成分是1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的尿烷聚(甲基)丙烯酸酯或者1分子中具有至少2個(gè)(甲基)丙烯酰氧基的環(huán)氧聚(甲基)丙烯酸酯。
4.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述A成分的含量為30重量份～90重量份，所述B成分的含量為5重量份～40重量份。
5.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述C成分的含量為5重量份～50重量份。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑的含量為1重量份～10重量份。
7.一種復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，其具有模具組裝工序；所述模具組裝工序中，將玻璃透鏡母材和玻璃模具對(duì)向配置，在玻璃透鏡母材和玻璃模具的側(cè)面張貼粘性膠帶來(lái)密封所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙，組裝復(fù)合透鏡成型模具；所述玻璃模具用于轉(zhuǎn)制非球面形狀，并具有與所述玻璃透鏡母材基本相同的直徑。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述玻璃透鏡母材與所述玻璃模具之間的空隙的最大寬度為1mm～10mm，并且在有效直徑內(nèi)的所述玻璃透鏡母材與所述玻璃模具之間的空隙的最大寬度/最小寬度的比為4～20。
9.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述模具組裝工序后，具有澆注工序和固化工序；所述澆注工序中，將紫外線固化性樹(shù)脂組合物填充在所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙；所述固化工序中，將紫外線從所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具的兩側(cè)向填充在所述玻璃透鏡母材和所述玻璃模具之間的空隙的所述紫外線固化性組合物進(jìn)行照射，以固化所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物。
10.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述固化工序后，具有熱處理工序；所述熱處理工序中，一邊加熱到大于等于所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，一邊施加壓力使所述玻璃透鏡母材和所述玻璃型接近。
11.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，所述固化工序前，具有預(yù)固化工序；所述預(yù)固化工序中，照射紫外線使所述紫外線固化性樹(shù)脂組合物凝膠化。
12.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合透鏡的制造方法，其特征在于，使用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過(guò)的所述玻璃透鏡母材。
13.一種復(fù)合透鏡，其特征在于，其是在玻璃透鏡母材的表面上粘接樹(shù)脂層來(lái)形成的；所述樹(shù)脂層是由含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物形成的。
14.如權(quán)利要求13所述的復(fù)合透鏡，其特征在于，所述樹(shù)脂層的最大厚度為1mm～10mm。
15.如權(quán)利要求14所述的復(fù)合透鏡，其特征在于，在所述樹(shù)脂層的有效直徑內(nèi)，所述樹(shù)脂層的最大厚度/最小厚度的比為4～20。
16.一種透鏡系統(tǒng)，其特征在于，其使用了復(fù)合透鏡；所述復(fù)合透鏡是在玻璃透鏡母材的表面上粘接樹(shù)脂層來(lái)形成的；所述樹(shù)脂層是由含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物形成的。
17.如權(quán)利要求16所述的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)合透鏡的樹(shù)脂層的最大厚度為1mm～10mm。
全文摘要
提供含有自由基聚合性單體和硅烷偶聯(lián)劑的復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物。作為自由基聚合性單體，優(yōu)選使用特定的雙(甲基)丙烯酸酯化合物和特定的單(甲基)丙烯酸酯化合物。使用將玻璃透鏡母材和轉(zhuǎn)制非球面形狀的玻璃模具對(duì)向配置的復(fù)合透鏡成型模具，在兩者間填充復(fù)合透鏡用樹(shù)脂組合物，然后從玻璃透鏡母材和玻璃模具的兩側(cè)照射紫外線來(lái)在玻璃透鏡母材上粘接樹(shù)脂層，從而制得復(fù)合透鏡。根據(jù)該方法，可以制造具有較厚的樹(shù)脂層、厚度偏差性大、非球面量大的高性能的復(fù)合透鏡。
文檔編號(hào)C08L35/00GK1777823SQ20048001073
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者兒島忠雄, 清水章弘, 小松朗 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社