JPH0782510A

JPH0782510A - 光学部材の内面反射防止用塗料及び光学部材

Info

Publication number: JPH0782510A
Application number: JP5186984A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsumoto; 研二松本; Hiroyuki Takawa; 宏行高和; Yasuko Kato; 泰子加藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】内面反射防止膜と光学部材との境界面での全
反射が少なく、かつ光学部材の洗浄に用いるイソプロピ
ルアルコールにも充分耐性のある内面反射防止用塗料及
び内面反射防止膜を有する光学部材の提供。【構成】粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折率
が１．５以上である黒色無機微粒子を含有する光学部材
の内面反射防止用塗料。粒子径が０．１μｍ以下であ
り、かつ屈折率が１．５以上である非黒色無機微粒子と
黒色顔料とを含有する光学部材の内面反射防止用塗料。
内面反射防止膜を有する光学部材であって、前記内面反
射防止膜は、粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折
率が１．５以上である黒色無機微粒子を含有するか、ま
たは粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折率が１．
５以上である非黒色無機微粒子と黒色顔料とを含有し、
かつ前記内面反射防止膜の屈折率が、前記光学部材の屈
折率と０．１以下の差である光学部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学部材の内面反射防
止用塗料及び、該内面反射防止用塗料を用いて形成した
内面反射防止膜を有する光学部材に関する。さらに詳し
くは、本発明は、レンズ、プリズム等の光学部材のフレ
ア、ゴースト等の発生を防止するため、光学部材の光を
透過しない側面に塗布する内面反射防止用塗料及び内面
反射防止膜を有する光学部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にカメラや顕微鏡等の光学機器に使
用されるレンズやプリズム等の光学部材は、光学部材へ
の入射光が光学部材側面により内面反射し、フレア、ゴ
ースト等を発生させ、光学機器の光学特性を低下させて
いる。この内面反射を防止するため、光学部材側面に黒
色の内面反射防止用塗料を塗布して、内面反射防止膜を
形成することが知られている。この黒色の内面反射防止
用塗料には、カーボンブラックをビヒクルに分散した黒
色塗料が一般に使用されている。

【０００３】図１は、光学部材の内面反射に関する説明
図である。図１において、光学部材２０への入射光０１
は、内面反射防止膜１０との境界面で全反射光０３と屈
折光０５になり、屈折光０５は黒色の内面反射防止膜１
０に吸収される。

【０００４】光学部材の屈折率が１．５程度の場合は、
前記のようなカーボンブラックを用いた黒色の内面反射
防止用塗料は内面反射を有効に防止できる。しかし、光
学部材の屈折率が１．７以上と高くなると、内面反射防
止効果は著しく低下する。これは、内面反射防止膜と光
学部材との屈折率差が大きくなり、内面反射防止膜と光
学部材との境界面での全反射が増大するためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、光学部材として
用いられている大半の材料の屈折率は、１．４５から
１．８５の範囲にある。また、一部の用途では、屈折率
が１．８５以上の光学部材も使用されている。それに対
して、内面反射防止用塗料に使用されるビヒクルの多く
は、屈折率が１．４５から１．６０の範囲にある。その
結果、このような比較的低い屈折率のビヒクルを用いた
黒色塗料では、高屈折率の光学部材の内面反射を有効に
防止することはできなかった。即ち、カーボンブラック
を主顔料とした黒色塗料では、カーボンブラックの屈折
率が低く内面反射防止膜と光学部材との境界面での全反
射光を減少できなかった。

【０００６】そこで、高屈折率光学部材に使用可能な内
面反射防止用塗料が提案されている。例えば、特開昭５
７−８２６４号公報には、四三酸化鉄、三二酸化鉄、二
酸化マンガン等の金属酸化物をスチレン化メラミン樹脂
とアクリル樹脂からなるビヒクルに混合した内面反射防
止用塗料を開示している。ここで用いられている四三酸
化鉄、三二酸化鉄、二酸化マンガン等の黒色金属酸化物
は比較的高い屈折率を有する。

【０００７】しかし、特開昭５７−８２６４号公報に記
載の内面反射防止用塗料のように、単に黒色金属酸化物
の屈折率を高くしただけでは、この塗料を用いて形成し
た内面反射防止膜と光学部材との境界面での全反射を有
効に減少させることはできなかった。これは以下のよう
な理由による。内面反射防止膜と光学部材との境界面で
の全反射を詳細に検討すると、全反射光となる光は、一
度内面反射防止用塗料層にもれ出し（しみ出し）、再び
光学部材中に戻り全反射光となる。このもれ出し光の深
さは約１／４波長である。このもれ出し光の深さにおい
て、内面反射防止膜の屈折率と光学部材の屈折率差を少
なくするこが全反射光を少なくするのに有効である。

【０００８】しかし、特開昭５７−８２６４号公報に記
載の内面反射防止膜では、もれ出し光の深さに対し黒色
金属酸化物の粒子径が大きい過ぎるため、内面反射防止
膜と光学部材との境界面での全反射を減少させることが
できなかった。この状態を模式的に図２に示す。図２に
おいて、金属酸化物微粒子３０は、しみ出し深さｍに対
し大きく、しみ出し深さｍの領域では、金属酸化物３０
が有効に存在しない。このため、内面反射防止膜と光学
部材との境界面のしみ出し深さｍの領域では、ビヒクル
が多く存在するため、内面反射防止膜と光学部材との境
界面での全反射光を減少できない。

【０００９】それに対して、特公昭５５−３４８３７公
報には、コールタールを不飽和脂肪酸の重金属塩の重合
体からなるビヒクルに混合し塗料化した内面反射防止用
塗料が開示されている。この内面反射防止用塗料は、も
れ出し光の深さにおいて屈折率が高く、全反射を防止す
るのに有効である。しかし、コールタールを用いている
ため、光学部材の密着性が不十分であり、かつ光学部材
の洗浄に用いるイソプロピルアルコール等の有機溶剤に
溶解し、内面反射防止膜としての役目を維持できないと
いう問題があった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、内面反射防止膜
と光学部材との境界面での全反射が少なく、かつ光学部
材の洗浄に用いるイソプロピルアルコール等の有機溶剤
にも充分耐性のある内面反射防止膜を形成できる内面反
射防止用塗料を提供することにある。

【００１１】さらに本発明は、内面反射防止膜と光学部
材との境界面での全反射が少なく、かつ光学部材の洗浄
に用いるイソプロピルアルコール等の有機溶剤にも充分
耐性のある内面反射防止膜を有する光学部材を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、粒子径が０．
１μｍ以下であり、かつ屈折率が１．５以上である黒色
無機微粒子を含有することを特徴とする光学部材の内面
反射防止用塗料に関する。

【００１３】さらに本発明は、粒子径が０．１μｍ以下
であり、かつ屈折率が１．５以上である非黒色無機微粒
子と黒色顔料とを含有することを特徴とする光学部材の
内面反射防止用塗料に関する。

【００１４】また、本発明は、内面反射防止膜を有する
光学部材であって、前記内面反射防止膜は粒子径が０．
１μｍ以下であり、かつ屈折率が１．５以上である黒色
無機微粒子を含有するか、又は粒子径が０．１μｍ以下
であり、かつ屈折率が１．５以上である非黒色無機微粒
子と黒色顔料とを含有し、かつ前記内面反射防止膜の屈
折率が、前記光学部材の屈折率と０．１以下の差である
ことを特徴とする光学部材に関する。

【００１５】本発明の第１の態様の塗料は、粒子径が
０．１μｍ以下であり、かつ屈折率が１．５以上である
黒色無機微粒子を含有する。また、本発明の第２の態様
の塗料は、粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折率
が１．５以上である非黒色無機微粒子を含有する。本発
明で用いる無機微粒子の粒子径が０．１μｍ以下である
理由は以下のとおりである。波長４００ｎｍから７００
ｎｍの可視光のもれ出し光の深さは０．１から０．１８
μｍ程度である。本発明者らは、このもれ出し光の深さ
以下の粒子径を有する無機微粒子を用いることにより、
内面反射防止膜と光学部材との境界面での全反射を減少
させることができることを見出した。尚、無機微粒子の
粒子径の下限には特に制限はない。しかし、実用的な観
点からは、無機微粒子の粒子径の下限は０．０１μｍ程
度である。

【００１６】さらに、本発明では、屈折率が１．５以
上、好ましくは１．７以上、より好ましくは１．９以上
の高屈折率の無機微粒子を用いる。無機微粒子は、イソ
プロピルアルコール等の有機溶剤に充分耐性があるた
め、本発明の塗料を用いて形成した内面反射防止膜は光
学部材の洗浄に用いるイソプロピルアルコール等の有機
溶剤にも充分耐性がある。

【００１７】屈折率が１．５以上である黒色無機微粒子
としては、例えば、金属ニッケル微粒子（屈折率３．
３）、金属鉄微粒子（屈折率３．２）、炭化シリコン
（屈折率２．６５）、窒化シリコン（屈折率２．２）、
チタンブラック（屈折率２．７前後）を挙げることがで
きる。また、これらの無機微粒子の２種以上の混合物を
用いることもできる。特に、チタンブラックは屈折率が
２．７前後と高く、かつチタンブラックの黒色のため、
内面反射防止膜と光学部材との境界面での全反射が極め
て少なくなり、優れた内面反射防止用塗料が得られる。

【００１７】屈折率が１．５以上である非黒色無機微粒
子としては、例えば、硫酸バリウム微粒子（屈折率１．
６２から１．６４）、炭酸バリウム微粒子（屈折率１．
５３から１．６７）、炭酸カルシウム微粒子（屈折率
１．５１から１．６４）、水酸化アルミニウム微粒子
（屈折率１．５１から１．５６）、クレー（屈折率１．
５６）、パリウム黄（ＢａＣｒＯ₄、屈折率１．６２か
ら１．６４）、酸化アルミニウム微粒子（屈折率１．７
６）、酸化亜鉛微粒子（屈折率２．０）酸化チタン微粒
子（屈折率２．５から２．９）、硫化亜鉛微粒子（屈折
率２．３７）、チタン酸鉛微粒子（屈折率２．７）、酸
化ジルコニウム微粒子（屈折率２．４）、ベンガラ微粒
子（屈折率２．７８から３．０１）、硫化カドミウム微
粒子（屈折率２．３５から２．４８）、チタンイエロー
（屈折率２．６から２．９）、ストロンチウム黄（Ｓｒ
ＣｒＯ₄、屈折率１．９）、酸化クロム（屈折率２．
５）、コバルト青（ＣｏＯ・ｎＡｌ₂Ｏ₃、屈折率１．
７）、コバルト紫〔Ｃｏ₃（ＰＯ₄）₂、屈折率１．６
７から１．７９〕、マンガン紫〔（ＮＨ₄）２Ｍｎ（Ｐ
₂Ｏ₇）₂、屈折率１．６７から１．７２〕等の無機顔
料を挙げることができる。また、これらの無機微粒子の
２種以上の混合物を用いることもできる。

【００１８】非黒色無機微粒子と共存させる黒色顔料と
しては、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラ
ファイト等を例示できる。また、黒色顔料として、前記
の屈折率１．５以上の黒色無機微粒子を用いることもで
きる。内面反射防止用塗料の黒色度は用途により異な
り、従って、黒色顔料の添加量も、用途により変化させ
ることができる。但し、一般に非黒色無機微粒子及び黒
色顔料を含有する塗料の光学密度が１以上となるように
することが適当である。

【００１９】屈折率が１．５以上である黒色無機微粒子
又は非黒色無機微粒子の塗料への添加量は、該塗料を用
いて得られる内面反射防止膜の屈折率と該内面反射防止
膜を設ける光学部材の屈折率との差が０．１以内となる
にうよ調製することが好ましい。内面反射防止膜の屈折
率と該内面反射防止膜を設ける光学部材の屈折率との差
が、より好ましくは０．０５以下である。内面反射防止
膜と光学部材屈折率差を小さくすることで、両者の境界
面での全反射を極めて少なくすることができるからであ
る。尚、内面反射防止膜の屈折率は、エリプソメーター
で測定するのが最適である。

【００２０】上記のように、黒色無機微粒子又は非黒色
無機微粒子の添加量は用いる光学部材の屈折率と前記内
面反射防止膜の屈折率の関係により決定される。但し、
内面反射防止用塗料の固形分に対し、その添加量は、１
０重量％から６０重量％の範囲にすることが適当であ
る。添加量が１０重量％未満では、塗料に使用するピヒ
クルの屈折率にもよるが、内面反射防止膜の屈折率を上
げることが容易でないからである。一方、添加量が６０
重量％を超えると、内面反射防止用塗料の流動性が悪く
塗布しにくくなり、この塗料を用いて形成した内面反射
防止膜の塗膜強度が弱くなる傾向があるからである。

【００２１】本発明の内面反射防止用塗料は、前記黒色
無機微粒子又は非黒色無機微粒子等以外にビヒクルを含
有する。ビヒクルとしては、光学部材の洗浄に用いるイ
ソプロピルアルコールに耐性のある樹脂であれば、特に
制限はない。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
イミド樹脂、あるいはこれらの樹脂の混合物等一般に知
られている塗料用ビヒクルが用いられる。さらに本発明
の内面反射防止用塗料は、溶剤を含み、さらに必要によ
り分散助剤等の塗料用の公知の添加剤を含有することも
できる。

【００２２】本発明では、上記塗料を用いて形成した内
面反射防止膜を有する光学部材も提供する。前記内面反
射防止膜は粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折率
が１．５以上である黒色無機微粒子を含有するか、又は
粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折率が１．５以
上である非黒色無機微粒子と黒色顔料とを含有し、かつ
前記内面反射防止膜の屈折率が、前記光学部材の屈折率
と０．１以下の差である。粒子径が０．１μｍ以下であ
り、かつ屈折率が１．５以上である黒色無機微粒子、粒
子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈折率が１．５以上
である非黒色無機微粒子及び黒色顔料については前記と
同様である。さらに、本発明の光学部材では、内面反射
防止膜の屈折率と光学部材の屈折率との差を０．１以下
とすることにより、内面反射防止膜と光学部材との境界
面での全反射を少なくすることができる。内面反射防止
膜の屈折率と光学部材の屈折率との差は、より好ましく
は０．０５以下である。

【００２３】上記のように、内面反射防止膜中への黒色
無機微粒子又は非黒色無機微粒子の添加量は光学部材の
屈折率と前記内面反射防止膜の屈折率の関係により決定
される。但し、内面反射防止膜に対して１０重量％から
６０重量％の範囲にすることが適当である。添加量が１
０重量％未満では、内面反射防止膜の屈折率を上げるこ
とが容易でないからである。一方、添加量が６０重量％
を超えると、内面反射防止膜の塗膜強度が弱くなる傾向
があるからである。

【００２４】内面反射防止膜は、レンズやプリズム等の
光学部材の側面、外周面又はコバ面に設ける。内面反射
防止膜の膜厚は、という観点から約１０〜１０００μｍ
の範囲であることが適当である。内面反射防止膜の形成
は、内面反射防止用塗料を常法により塗布乾燥して行
う。本発明の内面反射防止用塗料を用いて形成された内
面反射防止膜は、光学部材との境界面での全反射が少な
く、かつ光学部材の洗浄に用いるイソプロピルアルコー
ルにも充分な耐性を有する。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明する。実施例１（１）ビヒクルの調製窒素導入管を付した４径セパラブルフラスコにスチレン
モノマー２０重量部とヒドロキシメタクリレート５重量
部、過酸化ラウリル０．１５重量部、メチルケトン７５
重量部を添加し、窒素雰囲気下８０℃で８時間重合を行
い、ビヒクルのメチルエチルケトン溶液を得た。

【００２６】（２）内面反射防止用塗料の調製上記ビヒクル溶液１００ｇに、レーザー散乱型粒度測定
装置で測定した平均粒子径が０．０７μｍの酸化アルミ
ニウム微粒子１０ｇ、カーボンブラック１ｇを添加し、
サンドミルで分散後、架橋剤としてメラミン化スチレン
１０ｇを添加し、内面反射防止用塗料を調製した。得ら
れた内面反射防止用塗料を光学ガラス外周部に塗布後、
１３０℃、１時間加熱硬化して、内面反射防止膜を有す
る光学部材を得た。また、内面反射防止膜の屈折率は、
エリプソメーターで測定した結果、１．６２であった。
光学濃度は１．６であった。

【００２７】実施例２実施例１の酸化アルミニウム微粒子１０ｇを走査型電子
顕微鏡で測定した平均粒子径が０．０２μｍの酸化ジル
コニウム微粒子５ｇに変える以外は同様にして内面反射
防止用塗料を得た。得られた内面反射防止用塗料を光学
ガラス外周部に塗布後、１３０℃、１時間加熱硬化し
て、内面反射防止膜を有する光学部材を得た。内面反射
防止膜をの屈折率は、エリプソメーターで測定した結
果、１．６７であった。光学濃度は２．６であった。

【００２８】実施例３実施例１で調製したビヒクル溶液１００ｇに、走査型電
子顕微鏡で測定した平均粒子径が０．０１μｍの炭化硅
素微粒子を添加し、サンドミルで分散後、メラミン化ス
チレン１０ｇを添加し、内面反射防止用塗料を調製し
た。得られた内面反射防止用塗料を光学ガラス外周部に
塗布後、１８０℃、１時間加熱硬化して、内面反射防止
膜を有する光学部材を得た。内面反射防止膜の屈折率
は、エリプソメーターで測定した結果、１．７０であっ
た。光学濃度は３．０以上であった。

【００２９】実施例４実施例１の酸化アルミニウム微粒子を平均粒子径が２５
ｎｍのチタンブラック（三菱マテリアル（株）製商品名
“１０Ｓ”）に変える以外は同様にした内面反射防止用
塗料を得た。得られた内面反射防止用塗料を光学ガラス
外周部に塗布後、１３０℃、１時間加熱硬化して、内面
反射防止膜を有する光学部材を得た。内面反射防止膜の
屈折率は、エリプソメーターで測定した結果、１．７０
であった。光学濃度は３．０以上であった。

【００３０】比較例１実施例１で調製したビヒクル溶液１００ｇに、カーボン
ブラック２ｇ添加し、サンドミルで分散後、メラミン化
スチレン１０ｇを添加し、内面反射防止用塗料を調製し
た。

【００３１】比較例２実施例１の平均粒子径が０．０７μｍの酸化アルミニウ
ム微粒子を、平均粒子径が０．４５μｍの酸化アルミニ
ウム微粒子に変えた以外は同様にして内面反射防止用塗
料を得た。

【００３２】比較例３実施例１で調製したビヒクル溶液１００ｇに、コールタ
ール１０ｇ添加し、超音波ホモジナシザーで分散後、メ
ラミン化スチレン１０ｇを添加し、内面反射防止用塗料
を調製した。

【００３３】評価試験１実施例１で得られた内面反射防止用塗料を硝材ＦＤ２
（ホーヤ（株）社製、屈折率１．６５２）の直角三角プ
リズム４０（図３参照）の荒摺りした底面ａに塗布し
た。この直角三角プリズム４０に、図３に示すようにプ
リズム面ｂから光０７を照射し、プリズム面ｃから透過
される透過光０９を測定した。内面反射防止用塗料を塗
布する前の透過光の強度を１００としたときの各内面反
射防止用塗料を塗布した透過光の強度を反射率とし、そ
の値を表１に示した。実施例２から実施例４で得られた
内面反射防止用塗料と比較例１から３の内面反射防止用
塗料についても同様にして反射率を算出して表１に示
す。

【００３４】評価試験２直角三角プリズムとして硝材ＦＤ４（ホーヤ（株）社
製、屈折率１．７６１）を使用した以外は評価試験１と
同様にして得られた反射率を表１に示した。

【００３５】評価試験３上記評価試験１で得た試料について、イソプロピルアル
コールの蒸気で３０分洗浄後の外観変化を肉眼で観察
し、その結果を表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明による内面反射防止用塗料を用い
て形成した内面反射防止膜を有する光学部材は、内面反
射防止膜と光学部材との境界面での全反射が少なく、か
つ光学部材の洗浄に用いるイソプロピルアルコールにも
充分耐性があり、極めて実用性に優れたものである。。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学部材の内面反射防止膜における内面反射の
説明図である。

【図２】内面反射防止膜と光学部材との境界面付近での
全反射を模式図に示した説明図である。

【図３】評価試験において内面反射防止膜の反射率測定
に用いたプリズムの断面図である。

【００２８】

【符号の説明】

０１、０７・・・入射光０３・・・全反射光０５・・・屈折光０９・・・透過光１０・・・内面反射防止膜２０・・・光学部材３０・・・粒子径が大きい金属酸化物４０・・・直角三角プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈
折率が１．５以上である黒色無機微粒子を含有すること
を特徴とする光学部材の内面反射防止用塗料。
【請求項２】黒色無機微粒子の屈折率が１．７以上で
ある請求項１記載の塗料。
【請求項３】塗料中に黒色無機微粒子を、前記塗料が
適用される光学部材の屈折率との差が０．１以下になる
量に含有させた請求項１又は２記載の塗料。
【請求項４】粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈
折率が１．５以上である非黒色無機微粒子と黒色顔料と
を含有することを特徴とする光学部材の内面反射防止用
塗料。
【請求項５】非黒色無機微粒子の屈折率が１．７以上
である請求項４記載の塗料。
【請求項６】塗料中に非黒色無機微粒子を、該塗料が
適用される光学部材の屈折率との差が０．１以下になる
量に含有させた請求項４又は５記載の塗料。
【請求項７】塗料中に黒色顔料を、該塗料の光学濃度
が１以上になるように含有させた請求項４〜６のいずれ
か１項記載の塗料。
【請求項８】内面反射防止膜を有する光学部材であっ
て、前記内面反射防止膜は粒子径が０．１μｍ以下であ
り、かつ屈折率が１．５以上である黒色無機微粒子を含
有するか、又は粒子径が０．１μｍ以下であり、かつ屈
折率が１．５以上である非黒色無機微粒子と黒色顔料と
を含有し、かつ前記内面反射防止膜の屈折率が、前記光
学部材の屈折率と０．１以下の差であることを特徴とす
る光学部材。