JPH0442201A - プラスチック製光学部品の反射防止膜とその形成方法 - Google Patents

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 本発明はプロジェクションテレビ、ビデオカメラ、スチ
ルカメラ等の光学系に使用されるプラスチック製光学部
品の反射防止膜とその形成方法に関するものである。

従来の技術 従来、レンズなどの光学部品には無機ガラスが多く使用
されてきたが、近年、軽量で加工が容易であり、かつ量
産に適している等で優れているプラスチックがレンズ等
の光学部品の素材として用いられるようになってきた。

しかしながら、プラスチック製光学部品も、無機ガラス
と同様に表面での光の反射が大きいという欠点がある。

この欠点を解消するために、プラスチック製光学部品の
表面に無機ガラスと同様の反射防止膜を形成する。反射
防止膜は通常、真空蒸着法によって形成される。

以下、図面を参照しながら従来のプラスチック製光学部
品の反射防止膜とその形成方法について説明する。単層
反射防止膜としてはフッ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）か
らなるものが−船釣であり、その構造を第２図に示し、
プラスチック製光学部品として屈折率１．４９のアクリ
ル樹脂（ポリメチルメタクリレート）製プラスチックレ
ンズの表面に形成したときの分光反射特性を第３図の７
に示す。

比較のための第３図の８は反射防止膜を形成していない
場合のプラスチックレンズの分光反射特性を示す図であ
る。第２図において、１はプラスチックレンズ、５はフ
ッ化マグネシウムよりなる反射防止膜である。前記反射
防止膜５は、通常真空蒸着法によって形成される。この
反射防止膜は１種類の蒸着物資を使用したものであるが
、他に１種類の蒸着物質を用いたものでは１酸化ケイ素
（Ｓｉｎ）のみを用いた反射防止膜も知られている（　
ＵＳＰ４４９７５３９号公報）。２種類の蒸着物質を用
いたものでは、二酸化ケイ素（ＳｉＯｚ）とフッ化マグ
ネシウムを用いて３層構造にしたもの（特開昭６０１２
９７０１号公報）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）と酸化ケ
イ素（Ｓｉｎ）の２層構造の反射防止膜（特開昭６３１
７２２０１号公報）などがある。さらに、３種類以上の
　蒸着物質を用いたものとしては、二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏｚ）と酸化アルミニウム（Ａ１２０３）と酸化セリウ
ムの３層構造の反射防止膜（特開昭６３−８１４０２号
公報）などがある。

発明が解決しようとする課題 従来のフッ化マグネシウムからなる反射防止膜を形成す
る例では、プラスチックの流動温度、熱変形温度が低い
ため、無機ガラスに反射防止膜を形成する時のような基
板加熱（通常３００″Ｃ〜４００″Ｃ）を行って強固な
反射防止膜が形成できない。従って、５０〜６０°Ｃ以
下の低温でプラスチック製光学部品の表面に反射防止膜
の形成を行う。しかし、このように低温で形成された反
射防止膜はフッ化マグネシウムの結晶製が低く、非常に
軟らかい膜であるために傷つきやすく、耐久性も低いも
のである。そのため最近では反射防止膜とプラスチック
製光学部品表面との密着性や耐久性を向上させるために
、プラスチック製光学部品を６０〜８０°Ｃに加熱して
真空蒸着する方法や、ＲＦイオンブレーティング方法を
用いて反射防止膜を形成する方法が行われている。とこ
ろがこのような方法は蒸着条件の制御が微妙であり、形
成時に反射防止膜にクラックができやすい。反射防止膜
にクランクができないよう形成条件を一定にし、かつプ
ラスチック表面の状態を一定に保つことは困難であり、
量産にも適するものではない。さらに、光学部品の素材
としてよく使われるポリメチルメタクリレ−）　（ＰＭ
ＭＡ）　、ジアリルグリコールカーボネート（ＣＲ３９
）のようなプラスチックでは屈折率がそれぞれ訳１．４
９．１．５０と低くフッ化マグネシウム（屈折重訳１．
３８）の単層膜では第３図の７に示すように、残留反射
率が約１．５％あり反射防止膜として十分な特性ではな
い。また従来提案されている。−酸化ケイ素のみを用い
た３層反射防止膜（ＵＳＰ４４９７５３９号公報）に関
しては、蒸着物質のＳｉＯは蒸着条件によって屈折率が
大きく変化することが知られており、その範囲は約１．
５０〜１．９０である。

しかしながら、ＳｉＯの屈折率は経時的に変化しやすく
、従って反射防止膜としての光学特性も不安定であると
いう問題がある。

フッ化マグネシウムと二酸化ケイ素の３層反射防止膜（
特開昭６０−１２９７０１号公報）は、フッ化マグネシ
ウムの層を二酸化ケイ素の層が挟んでいるためにクラッ
クも生じな（耐久性も比較的良い。

しかし、残留反射率が単層膜と同程度であり十分な特性
ではない。

酸化セリウムと酸化ケイ素の２層反射防止膜（特開昭６
３−１７２２０１号公報）は薄膜物質のＳｉＯの屈折率
が経的時に変化しやすいので光学特性の安定性に問題が
ある。また、３種類以上の蒸着物質を使用した反射防止
膜（特開昭６３−８１４０２号公報）は材料管理の必要
上それたけ製造コストの上昇を招く。以上のように従来
のプラスチック製光学部品の反射防止膜には、プラスチ
ック表面との密着性が悪い、耐久性にも劣る、反射防止
膜としての光学特性が十分でない、光学特性の安定性に
欠ける、あるいは量産に適していないという課題を有し
ていた。

本発明は上記課題に鑑み、プラスチック製光学部品に対
しての密着性、耐久性、光学特性および量産性に優れた
反射防止膜を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は前記課題を解決するために、プラスチック製光
学部品の表面に、表面側から順に第１層、第２層、第３
層の３層構造の蒸着膜を形成して反射防止膜を構成する
構造であって、第１層、第２層は酸化ハフニウム、第３
層は二酸化ケイ素からなる反射防止膜と前記３層構造の
反射防止膜を形成する際、第１層の酸化ハフニウムの層
を酸素ガス雰囲気中で形成することを特徴とする反射防
止膜の形成方法を提供するものである。

作用 本発明はプラスチック製光学部品の表面に形成する反射
防止膜であって、表面側から順に第１層、第２層、第３
層の３層構造を有し、第１、第２層は酸化ハフニウムか
らなり、第３層は二酸化ケイ素からなる３層反射防止膜
であり、第１層の酸化ハフニウムを形成する際に酸素（
０゜）ガスを導入し酸化ガス雰囲気中で形成することに
より第１層の酸化ハフニウムの屈折率を第２層の酸化ハ
フニウムの屈折率より小さくなるように制御し、かつプ
ラスチック製光学部品との密着製を向上させる。

この結果、密着性、耐久性、光学特性および量産性に優
れた反射防止膜を得ることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例のプラスチック製光学部品の反
射膜とその形成方法について図面を参照しながら説明す
る。第１図は本発明はプラスチック製光学部品の反射防
止膜の構成図（断面図）であり、第３図の６はその分光
反射特性を示す。本実施例ではプラスチック製光学部品
は、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート）製プラ
スチックレンズである。第１図において、１はプラスチ
ックレンズ、２．３は酸化ハフニウムからなる第１層と
第２層、４は二酸化ケイ素からなる第３層であり、本発
明における具体的内容は第１表に示す通りである。

（以下余白） 第１表 （λ。−５００ｎ１１１） 各層の形成条件は以下の通りである。第１層は真空層無
いを１．０Ｘ１０−’Ｔｏｒｒまで排気した後、酸素ガ
スを５．０Ｘ１０−’Ｔｏｏｒないし１．０Ｘ１０　’
Ｔｏｏｒまで導入し酸化ハフニウムを電子ビーム蒸着法
によって光学的膜厚λ。／４（λ。−５００ｎｍ　）の
厚さに蒸着速度、約１２〜１５人／ｓｅｃで形成した。

このときの酸化ハフニウムの屈折率は１．７０であった
。

次に酸素ガスの導入を停止し真空度１．５Ｘ１０−５Ｔ
。

ｒｒ以下で酸化ハフニウムを電子ビーム蒸着法によって
光学的膜厚λ。／４の厚さに蒸着速度、約３〜７人／ｓ
ｅｃ形成した。このときの酸化ハフニウムの屈折率は２
．００であった。次に二酸化ケイ素を同様に電子ビーム
蒸着法によって光学的膜厚λ。

／４の厚さに蒸着速度、約７〜１５人／ｓｅｃで形成し
た。このときの二酸化ケイ素の屈折率は１．４６であっ
た。

本発明の実施例の反射防止膜の密着性、耐久性を確認す
るために次の項目の試験を行った。（１）剥離試験：温
度４０°Ｃ１相対湿度８５％の高温・高湿雰囲気中に１
０００時間放置した後、粘着テープをプラスチック製光
学部品表面に密着し、引き剥がす。

（２）耐湿試験：４０°Ｃ１相対湿度９５％の高温・高
温雰囲気中に１ｏｏｏ時間放置する。（３）熱衝撃試験
：温度３０°Ｃ，７０’Ｃの低温・高温雰囲気中に交互
に３０分間ずつ放置を約１００時間くり返す。

試験結果は第２表に示す通りである。

第２表 第２表から分かるように本発明の反射防止膜は、密着性
、耐久性に優れている。さらに従来は反射防止膜形成時
にクランクの発生が見られるものもあったが、本発明の
実施例においては常時安定していた。分光反射特性に関
しても第３図の６から分かるように中心波長（λ。＝　
５００ｎｍ）で、反射率は０．１％以下であり、およそ
４２５〜６１０ｎｍの帯域において反射率１．０％以下
の特性が得られた。

なお、前記実施例では、各膜厚を第１表に示すものにし
たが、膜厚は特に上記の値に限定されるものではなく、
設計波長に応じて変化させればよく、構造が第１図に示
すものであればよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のプラスチック
製光学部品の反射防止膜は、酸化ハフニウムからなる第
１層と第２層、二酸化ケイ素からなる第３層という３Ｎ
構造であり、また第１層目の酸化ハフニウムの層を形成
する際に酸素ガスを導入して酸素雰囲気中で形成するこ
とによりプラスチック製光学部品との密着性を高め、反
射防止膜の耐久性の向上と共に、分光反射特性にも優れ
、クラックの発生も妨げ、従来例のもつ欠点を解消する
効果を有する。また、本発明のプラスチック製光学部品
の反射防止膜は量産にも適しているため、その実用上の
価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチック製光学部品の反射防止膜
の構成断面図、第２図は従来のプラスチック製光学部品
の反射防止膜の構成図、第３図は分光反射特性を示すグ
ラフである。 １・・・・・・プラスチックレンズ、２．３・・・・・
・酸化ハフニウムからなる層、４・・・・・・二酸化ケ
イ素からなる層、５・・・・・・フッ化マグネシウムか
らなる層、６・・・・・・本発明の実施例におけるプラ
スチックレンズの反射防止膜の特性、７・・・・・・従
来のプラスチックレンズの反射防止膜の特性（フッ化マ
グネシウムからなる単層膜）、８・・・・・・反射防止
膜を形成していないプラスチックレンズの特性。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）プラスチック製光学部品の表面に形成する反射防
   止膜であって、前記表面側から順に第１層、第２層、第
   ３層の３層構造を有し、前記第１層と第２層は酸化ハフ
   ニウム（ＨｆＯ＿２）からなり、第３層は二酸化ケイ素
   （ＳｉＯ＿２）からなることを特徴とするプラスチック
   製光学部品の反射防止膜。（２）第１層の酸化ハフニウ
   ムの屈折率が第２層の酸化ハフニウムの屈折率よりも小
   さいことを特徴とする請求項（１）記載のプラスチック
   製光学部品の反射防止膜。 （３）第１層の酸化ハフニウム（ＨｆＯ＿２）の層を形
   成する際に酸素ガスを導入することを特徴とするプラス
   チック製光学部品の反射防止膜の形成方法。