JPH04191801A - 光学部品 - Google Patents

光学部品

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JPH04191801A
JPH04191801A JP2323538A JP32353890A JPH04191801A JP H04191801 A JPH04191801 A JP H04191801A JP 2323538 A JP2323538 A JP 2323538A JP 32353890 A JP32353890 A JP 32353890A JP H04191801 A JPH04191801 A JP H04191801A
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dioxide
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反射防止膜を有する光学部品に関し、特にI
I!鏡レンズに好適に用いられる。
〔従来の技術〕
ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂(一
般にCR−39樹脂と呼ばれている)などのプラスチッ
ク基材の表面の反射防止特性を改善するために、このプ
ラスチック基村上に反射防止膜を成膜することは良く知
られている。このような光学部品として、例えば特開昭
56−116003号公報には、基材をCR−39樹脂
とし、CR−39樹脂上に、基材側から順に二酸化ケイ
素からなる膜厚が32λの第1層と、二酸化ジルコニウ
ム層と二酸化ケイ素層とによって構成される2層等価膜
からなる合計膜厚が約λ、4の第2層と、二酸化ジルコ
ニウムからなる膜厚が釣λ、7′2の第3層と、二酸化
ケイ素からなる膜厚が約λ、′4の第4層とを有する反
射防止膜を設けた光学部品が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前述の特開昭56−116003号公報
に開示されている光学部品は、その反射防止膜は充分な
耐擦傷性、密着性を有しているが、第3層に膜厚がλ/
′2の二酸化ジルコニウムからなる層を形成しているこ
とより耐熱性、反射防止効果が不十分であるという問題
点があり、さらに、例えば眼鏡レンズとして使用する場
合には以下の問題点を有していた。
(1)この反射防止膜を有する眼鏡レンズを例えばセル
ロースアセテート製眼鏡フレームに枠入れする際には、
前記眼鏡フレームを加熱し変形させて枠入れを行ってい
る。前記眼鏡フレームを加熱すると前記眼鏡レンズも加
熱されやすく反射防止膜にクラックか生じやすい。
(2)この反射防止膜を有する眼鏡レンズの視惑反射率
は約1.5%であり、ゴースト現象は完全には解消され
ているとは言えない。
従って本発明の目的は、耐擦傷性、密着性等の基本的性
質を満足するだけでなく、基板を透明合成樹脂としたと
きに、従来の反射防止膜よりも耐熱性に優れ、枠入れの
際加熱されてもクラックが生じることがなく、しかも反
射防止効果に優れた光学部品を提供することにある。
〔課題を解決するだめの手段〕
本発明は上述した目的を達成するためになされたもので
あり、本発明の光学部品は、透明合成樹脂基材の上に、
基材側から順に、二酸化ケイ素からなる第1層二五酸化
タンタル又は三酸化イットリウム層と、二酸化ケイ素層
゛と、五酸化タンタル又は三酸化イツトリウム層とによ
って構成される3層等1iiiIIからなる第2層、二
酸化チタンと、五酸化タンタル、二酸化ジルコニウム、
三酸化イットリウムから選ばれる1種以上の金属酸化物
との混合物からなる第3層:及び二酸化ケイ素からなる
第4層を積層してなることを特徴とするものである。こ
の本発明を以下、本発明の光学部品(A)という。
また本発明の光学部品は、透明合成樹脂基材の上に、基
材側から順に、二酸化ケイ素からなる第1層:二酸化ケ
イ素層と、五酸化タンタル又は三酸化イットリウム層と
、二酸化ケイ素層とによって構成される3層等価膜から
なる第2層:二酸化チタンと、五酸化タンタル、二酸化
ジルコニウム、三酸化イットリウムから選ばれる1種以
上の金属酸化物との混合物からなる第3層:及び二酸化
ケイ素からなる第4層を積層してなることを特徴とする
ものである。この本発明を以下、本発明の光学部品(B
)という。
先ず、本発明の光学部品(A)について説明する。
本発明の光学部品(A)は、透明合成樹脂基村上に、反
射防止効果を担う第1層、第2層、!I3層及び第4層
を順次設けてなるものである。反射防止膜は実質的にλ
、411−λ、41j−λ ′2!I−λ、’4IIを
基本製設計とするのが好ましい。
先ず第1層は、二酸化ケイ素からなり、前述のλ7・′
4膜−λ、il!−λ ′2!l−λ 4膜からなる基
本製設計において、最初のλ、4膜に相当し、その膜厚
は実用上0.24λ〜0.26λの範囲が好ましい。
第1層を構成する物質として二酸化ケイ素を選択した理
由は、二酸化ケイ素の蒸着膜は、他の蒸着膜に比ベプラ
スチックとの付着力が強く、また硬度が高いので優れた
耐擦慣性が得られ、しかも膨張係数が大きいプラスチッ
クにも良く耐え、クラックが入りにくいからである。ま
たその膜厚の実用上好ましい範囲を0.24λ〜0.2
6λとした理由は、基材と反射防止膜との密着性と、反
射防止膜の硬度を高め、反射防止膜の耐擦傷性が向上す
るだけでなく、後記の第2層、第3層及び第4層の組み
合わせからなる反射防止膜の反射防止効果を最大限に発
揮することができるからである。
なお、実質的な第1層の屈折率は1.43〜1゜47で
ある。
次に、前記の第1層の上に形成される第2層は、第1層
から数えて五酸化タンタル又は三酸化イットリウム層と
、二酸化ケイ素層と、五酸化タンタル又は三酸化イツト
リウム層の順で構成される3層等価膜である。その膜厚
は実用的には前述した基本製設計の理由より0.22λ
〜0.28λの範囲が好ましい。第2層を3層等価膜と
し構成する物質と成膜順を前述の如く選択した理由は、
以下に述べる通りである。
(イ)これらの物質からなる3層等価膜にすることによ
り、第2層の屈折率を例えば1.65〜1゜75に、そ
して膜厚を例えば0.22λ〜0.28λとそれぞれ所
望の値に贋整でき、この第2層と、第1層、第3層及び
第4層との屈折率及び膜厚の組み合わせによって優れた
反射防止効果が得られる。
(ロ)前記物質、#記成膜順からなる3膜等1aiiI
!は耐擦傷性が高く、かつ前記第1層に対しても、前記
第3層に対しても付着力がある。
次に前記第2層の上に形成される第3層は、二酸化チタ
ンと、五酸化タンタル、二酸化ジルコニウムおよび三酸
化イットリウムから選ばれる1種以上の金属酸化物との
混合物からなり、その膜厚は実用的には0.45λ〜0
.・′55λの範囲か好ましい。第3層を構成する物質
を前述の如く選択した理由は、以下に述べる通りである
(a)二酸化チタンに五酸化タンタル等の金属酸化物を
加えてなる混合物によって形成される層は耐熱性が高く
、かつ前記第2層の3層等価膜に対しても後記第4層の
二酸化ケイ素からなる層に対しても付着力がある(第2
層が耐熱性が弱い場合でも第3層によって、第2層の耐
熱性をカバーすることができる。) (b)五酸化タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸化イ
ットリウムは白色の蒸着物質であり蒸着しても第3層が
着色しない。
(C)二酸化チタンを単独で蒸着する場合に比べ、本発
明の第3層を構成する物質を用いた場合、蒸着の際、電
子ビームを当てたときに蒸着試料の破裂によるルツボか
らの飛び出しくスブラッシング)を防止することができ
る。
(d)二酸化チタンの屈折率は2.35〜2.45と高
い屈折率を有する。よって多層反射防止膜において高屈
折率膜として用いた場合、他の第1層、第2層、第4層
の屈折率、膜厚の組み合わせで優れた反射防止効果が得
られる。
二酸化チタンと、五酸化タンタル等の金属酸化物との混
合モル比は1モル+0.05〜0.1モルが特に好まし
い。その理由は、この範囲内であれば五酸化タンタル等
の金属酸化物を混合しても二酸化チタンのもつ2.35
〜2.45の屈折率を失わないからである。
なお、実用的には第31の屈折率は2.35〜2.45
の範囲で、膜厚は0.45λ〜0.55λの範囲で用い
ることが好ましい。
次に前記の第3層の上に形成される第4層は、二酸化ケ
イ素からなり、前述した膜設計の理由より、その膜厚は
実用的には0.22λ〜o、28λの範囲である。第4
層を構成する物質として、二酸化ケイ素を選択した理由
は、以下に述べる通りである。
■二酸化ケイ素は屈折率約1.46の低屈折率物質であ
り、この屈折率の二酸化ケイ素からなる第4層を、中屈
折率の第2層上に設けられた高屈折率の4層3層の上に
設けることにより、第1層、第2層、第3Mの屈折率、
膜厚の組み合わせで所望の反射防止効果が得られる。
■二酸化ケイ素膜は膜強度が強く、かつ二酸化チタンと
五酸化タンタル等の金属酸化物との混合物からなる第3
層に対する付着力が強い。
なお、実用的には第4層の屈折率は1.43〜1.47
の範囲である。
上述の如く本発明の光学部品(A)に3いて反射防止効
果を担う層か4層からなるか、4層に限定した理由は以
下の通りである。
(i)反射防止膜の層数を増してい・:と、一般に反射
防止域は広くなるが、層数が多い程、製品ごとの反射防
止膜の膜厚の再現性が低下し、干渉色の再現性も悪化す
る。例えば眼鏡レンズの場合、一対で使用するため左右
のレンズの膜厚の誤差か大きくて、干渉色の再現性も悪
化すると、商品価値が低下してしまう。
(ii)反射防止膜を構成する層の数を増していくと、
一般に反射防止膜にクラックが発生しやすくなるが、4
層からなる本発明の光学部品においてはクラックが発生
しにくい。
(iii)物質および膜厚を上述の如く設定すれば、4
層でも充分な耐擦傷性を有した反射防止効果か得られる
なお、本発明の光学部品(A)において、二酸化チタン
と、五酸化タンタル等の金属酸化物との混合物を用いる
第3層の成膜方法は、酸素イオンビームを照射しながら
成膜する方法が特に好ましい。その理由は、この方法に
よって、特に耐熱性、硬度が充分な第31を形成するこ
とができ、また二酸化チタン屈折率か2.40以上にす
ることが容易にできるからである。この方法における条
件(例えば酸素イオンビーム照射方法、原料の無光方法
など)は通常採用されている条件の中から適宜選択され
る。
本発明の光学部品(A)において反射防止膜が形成され
る透明合成樹脂基材としては、例えばセルロース系樹脂
、ジエチレンゲルコールビスアリルカーボネート単独重
合体又はジエチレングリコールビスアリルカーボネート
と1種以上の他のモノマーとの共重合体からなる樹脂、
ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウ
レタン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。
これらの透明合成樹脂基材は表面処理を施したものでも
良く、表面処理の具体例としては透明合成樹脂基材上に
有機物(例えば有機ケイ素化合物)、無機物(例えばコ
ロイダルシリカ)またはこれらの混合物からなるハード
コート膜なとの表面処理膜を形成することが挙げられる
次に本発明の光学部品(B)について説明する。
本発明の光学部品(’ B )は、第2層の膜構成が相
違する点てのみ前述の本発明の光学部品(A)と異なる
。すなわち、本発明の光学部品(A)の第2層が五酸化
タンタル又は三酸化イットリウム層と、二酸化ケイ素層
と、五酸化タンタル又は三酸化イットリウム層とlこよ
って構成される3層等gi膜からなるのに対して、本発
明の光学部品(B)の第2層は、第1層から数えて二酸
化ケイ素層と、五酸化タンタル又は三酸化イットリウム
層と、二酸化ケイ素層の順で構成される3層等価膜から
なる。
その膜厚は実用的には0.22λ〜0.28λの範囲が
好ましい。第215を3層等価膜とし構成する物質と成
g!順を前述の如く限定した理由は、以下に述べる通り
である。
(イ)これらの物質からなる3層等価膜にすることより
、第2層の屈折率を例えば1.65〜1゜75に、そし
て膜厚を例えば0.22λ〜Q、  28λとそれぞれ
所望の値に謂整でき、この第2層と、第1層、第3層及
び第4Nとの屈折率及び膜厚の組み合わせによって優れ
た反射防止効果が得られる。
(ロ)前述した物質及び成膜順て構成される3層等価膜
は耐擦傷性が高く、かつ前記第1層に対しても、前記第
3層に対しても付着力がある。
なお、本発明の光学部品(B)の第2層以外の構成は、
前述のように本発明の光学部品(A)と同一であるので
、その説明は省略する。
本発明の反射防止膜を有する光学部品(A)および(B
)は、眼鏡レンズはか、カメラ用レンズ、ワードプロセ
ッサーのデイスプレィに付設する光 、学フィルター、
自動車の窓ガラスなとに使用することが可能である。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明の詳細な説明するか、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお実施例および比較例で得られた反射防出膜付き光学
部品は、以下に示す試験方法により、諸物性を測定した
(a)耐擦!I性 :ooooのスチールウールにより表面を往復回数で1
0回こすって耐擦傷性を次にように判定した。
A:わずかに傷がつく B:多く傷がつく CHI!のはがれが生じる (b)密着性 JIs−Z−1522に従いゴバ〉目を10×10個作
りセロファン粘着テープにより剥離試験を3回行い、残
ったゴバン目の数を数えた。
(c)視線透過率、視線反射率 日立製作所層U3410型自記分光光度計を用い、視線
透過率、視線反射率を測定した。
(d)耐熱性 電気炉内にて90℃で20分同前熱しクラックの発生を
調べ、次のように判定した。
O:クラック発生せず ×:クラック発生 実施例1 (光学部品(A)の実施例)透明合成樹脂基
材として、ジエチレングリコールビスアリルカーボネー
ト重合体系プラスチックレンズ(HOYA (株)製H
i−Lux’II)を用いた。
<i)ハートコート液の1整3よびハードコート膜(n
d  1.50)の形成 マグネチックスターラーを備えたガラス製の容器にγ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン30重量部を
加え、攪拌しながら0.01規定塩酸14重量部を滴下
した。滴下終了後、24時間攪拌を行い加水分解物を得
た。ついで、メタノールコロイダルシリカ(固形分30
%、平均粒子径15ミリミクロン)200重量部、溶媒
としてイソプロピルアルコール50重量部、メチルセロ
ソルブ50重量部、さらに滑剤としてシリコーン系界面
活性MO,1重量部、硬化剤としてアルミニウムアセチ
ルアセトネート3重量部を加え、充、分に攪拌した後、
濾過を行いコーテイング液とした。
前記プラスチックレンズを45°Cの5%NaOH水溶
液に3分間浸漬して充分に洗浄を行った後、上記の方法
で調整されたコーテイング液を用いてデイツプ法(引き
上げ速度14Cm  分)でコーティングを行い、12
0’Cて3時開加熱しハートコート膜を形成した。
(反射防止膜の形成) 前記ハードコート膜の上に真空蒸着法(真空度2 X 
10−”To r r)により二酸化ケイ素からなる第
1層〔屈折率1.46、膜厚0.25λ(λは550n
mである)〕を形成した。
次に第1層の上に五酸化タンタルからなる層(膜厚0.
075λ)、二酸化ケイ素からなる層(膜厚0.096
λ)、五酸化タンタルからなる層(膜厚Q、075λ)
よりなる3層等価膜である第2層〔屈折率1.70、膜
厚0.25λ〕を形成した。
次にこの第2層の上に、プラスチックレンズに酸素イオ
ンビームを照射するイオンビームアシスト法により二酸
化チタンと五酸化タンタルとの混合物(混合モル比、二
酸化チタン:五酸化タンクル=1:0.05)からなる
第3層(屈折率2.43、膜厚0.50λ)を形成した
次にこの第3層の上に、真空蒸着法(真空度2X I 
O−’To r r)により二酸化ケイ素からなる第4
層(屈折率1.46、膜厚o625λ)を形成して、反
射防止膜付きプラスチックレンズC以下、反射防止膜付
きプラスチックレンズを光学部品と記す)を得た。
得られた光学部品の試験結果を表−1に示す。
同表に示すように、実施例1で得られた光学部品は、耐
擦傷性、密着性か良好であるだけでなく、耐熱性に優れ
、視線反射率が0.2%と反射防止効果に優れたもので
あった。なお、得られた光学部品の410nmから78
0nmに3ける反射率曲線を第1図に示す。
実施例2(光学部品(A)の実施例) 透明合成樹脂基材として、ポリウレタン系プラスチック
レンズ(HOYA (株)MHi −LUXEXC)を
用いた。
(i)ハードコート液の調整およびハードコート膜(n
d  1.56)の形成 マダネチックスターラーを備えたガラス製の容器にγ−
グリシドキシプロビルトリメトキシシラン60重量Sを
加え、攪拌しながら0.01規定塩酸14重量部を滴下
した。滴下終了後、24時同層拌を行い加水分解物を得
た。ついで、メタノール分散酸化アンチモン微粒子(固
形分30%、平均粒子径15ミリミクロン)200重量
部、溶媒としてイソプロピルアルコール20重量部、エ
チルセロソルブ80重量部、さらに滑剤としてシリコー
ン系界面活性剤0.lff1量部、硬化剤としてアルミ
ニウムアセチルアセトネート3]を蓋部を加え、充分に
撹拌した後、濾過を行いコーテイング液とした。
前記プラスチックレンズを45℃の5NNaOH水溶液
に3分向浸漬して充分に洗浄を行った後、上記の方法で
調整されたコーテイング液を用いてデイツプ法(引き上
げ速度14cm、・′分)でコーティングを行い、12
0’cで3時間加熱しハードコート膜を形成した。
さらに実施例】と同様な方法で、表−】に示す膜構成を
有する光学部品を得た。その410nmから780nm
までの反射率曲線を第2図に示す。
また、実施例2で得られた光学部品の耐熱性、反射防止
効果は表−1に示すように耐熱性に優れ、視線反射率が
013%と反射防止効果に優れたものであった。
実施例3〜8 表−1に示す基板を用い、第1.2.3.4層を表−1
に示す膜構成にした以外は実施例1.2と同様にして光
学部品を得た。
得られた実施例3〜8の光学部品は、表−1に示すよう
に耐擦傷性、密着性、耐熱性において実施例1.2のも
のと同様に優れた結果が得られた。
また実施例3.5.7の光学部品は視線反射率0゜2%
で、反射率曲線図も実施例1の光学部品の反射率曲線図
と同様であった。一方実施例4.6.8の光学部品は、
視線反射率0,3%で、反射率曲線図も実施例2の光学
部品の反射率曲線図と同様であった。
比較例1 透明合成樹脂基材として、ジエチレンクリコールビスア
リルカーボネート重合体系プラスチックレンズ(HOY
A (株>MHi−LuxI[)を用いた。このプラス
チックレンズに、実施例1と同様のハードコート膜を形
成し、さらに特開昭56−116003号公報に記載の
反射防止膜と同様に、二酸化ケイ素からなる第1層(I
I膜厚、5λ)を設けた後、二酸化ジルコニウム層(膜
厚0゜06λ)と二酸化ケイ素$1 (II厚o、of
3J)との2層等価膜からなる第2層(合計膜厚0.1
4λ)、二酸化ジルコニウムからなる第3層(I!膜厚
、5λ)および二酸化ケイ素からなる第4層(膜厚θ、
25λ)を順次設けて、本比較例の光学部品を得た。
本比較例で得られた光学部品は、耐擦傷性、密着性は良
好であったが、耐熱性が不充分で、しかも視線反射率が
1.5%と実施例1の光学部品と比べ反射防止効果が劣
るものであった。なお比較例1で得られた光学部品の4
10nmから780nmまでの反射率曲線を第3図に示
す。
比較例2 透明合成樹脂基材として、ポリウレタン系プラスチック
レンズ(HOYA (株)製Hi−LUXEXC)を用
いた。このプラスチックに、実施例2と同様のハードコ
ート膜を形成し、さらに表−Iに示す膜構成を有する光
学部品を得た。本比較例で得られた光学部品は、耐擦傷
性、密着性は良好であったが、耐熱性が不充分で、しか
も視線反射率が1.5%と実施例3の光学部品と比べ反
射防止効果が劣るものであった。なお比較例4で得られ
た光学部品の410nmから780nmまでの反射率曲
線を第4図に示す。
(以下余白) 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の反射防止膜を存する光学
部品は、特に耐熱性が良好で例えばプラスチック製眼鏡
フレームに枠入れする際、光学部品が加熱されてもクラ
ックも発生しにくく、また視線反射率を0.2〜0.3
%とすることができる、優れた反射防止効果を有する。
従って、眼鏡レンズとして用いた場合、クラックが発生
しにくく、ゴースト現象も解消される光学部品を提供す
ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の光学部品に3ける反射率曲線図、第
2図は実施例2の光学部品における反射率曲線図、第3
図は比較例1の光学部品に3ける反射率曲線図、第4図
は比較例2の光学部品における反射率曲線図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明合成樹脂基材の上に、基材側から順に、二酸
    化ケイ素からなる第1層:五酸化タンタル又は三酸化イ
    ットリウム層と、二酸化ケイ素層と、五酸化タンタル又
    は三酸化イットリウム層とによって構成される3層等価
    膜からなる第2層:二酸化チタンと、五酸化タンタル、
    二酸化ジルコニウム、三酸化イットリウムから選ばれる
    1種以上の金属酸化物との混合物からなる第3層、及び
    二酸化ケイ素からなる第4層を積層してなることを特徴
    とする光学部品。
  2. (2)透明合成樹脂基材の上に、基材側から順に、二酸
    化ケイ素からなる第1層:二酸化ケイ素層と、五酸化タ
    ンタル又は三酸化イットリウム層と、二酸化ケイ素層と
    によって構成される3層等価膜からなる第2層:二酸化
    チタンと、五酸化タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸
    化イットリウムから選ばれる1種以上の金属酸化物との
    混合物からなる第3層:及び二酸化ケイ素からなる第4
    層を積層してなることを特徴とする光学部品。
  3. (3)第1層から第4層の光学的膜厚が、設計波長をλ
    としたとき、500〜600nmにおいて、第1層0.
    24λ〜0.26λ 第2層0.22λ〜0.28λ 第3層0.45λ〜0.55λ 第4層0.22λ〜0.28λであり、 屈折率が、 第1層1.43〜1.47 第2層1.65〜1.75 第3層2.35〜2.45 第4層1.43〜1.47 であることを特徴とする請求項(1)または(2)記載
    の光学部品。
  4. (4)二酸化チタンと、五酸化タンタル、二酸化ジルコ
    ニウム、三酸化イットリウムから選ばれる1種以上の金
    属酸化物との混合物からなる第3層が、酸素イオンビー
    ムを照射下の蒸着法により成膜されたものであることを
    特徴とする請求項(1)または(2)に記載の光学部品
  5. (5)透明合成樹脂基材と第1層の間に有機ケイ素化合
    物を含むハードコート膜を設けたことを特徴とする請求
    項(1)〜(4)のいずれか一項に記載の光学部品。
  6. (6)前記光学部品が眼鏡用レンズであることを特徴と
    する請求項(1)〜(5)のいずれか一項に記載の光学
    部品。
JP2323538A 1990-11-27 1990-11-27 光学部品 Expired - Lifetime JPH07119845B2 (ja)

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