JPH0836101A - 合成樹脂製光学部品の反射防止膜 - Google Patents

合成樹脂製光学部品の反射防止膜

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JPH0836101A
JPH0836101A JP6192062A JP19206294A JPH0836101A JP H0836101 A JPH0836101 A JP H0836101A JP 6192062 A JP6192062 A JP 6192062A JP 19206294 A JP19206294 A JP 19206294A JP H0836101 A JPH0836101 A JP H0836101A
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antireflection film
optical
synthetic resin
silicon dioxide
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JP6192062A
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Shinichiro Gosho
真一郎 御所
Koichiro Yamazaki
皓一郎 山崎
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 合成樹脂製光学部品の表面に3層構造で形成
する反射防止膜において、簡単な光学設計で設計通りの
光学特性を得られ、耐環境性にも優れた反射防止膜を提
供する。 【構成】 アクリル樹脂基板(光学部品)1の表面に対し
て、第1層を膜厚が15nm以下(理想的には5nm以
下)のクロム層2を蒸着し、第2層として二酸化セリウム
層3、第3層として二酸化珪素層4を蒸着して反射防止膜
とする。物理的には3層構造であるが、クロム層2は極
めて薄く成膜されるため、二酸化セリウム層3と二酸化
珪素層4の屈折率と層厚のみを考慮して光学設計を行え
ば足り、設計通りの安定した光学特性(分光反射率)が得
られると共に、クロム層2のアクリル樹脂基板1に対する
優れた親和・密着性によって耐環境性能の向上が図れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は合成樹脂製光学部品の反
射防止膜に係り、CDプレーヤ等の光ピックアップに使
用される合成樹脂製対物レンズや、ビデオカメラやスチ
ルカメラ等の各種合成樹脂製光学部品に適用され、それ
ら部品の表面保護膜を兼ねた反射防止膜の構成に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来からレンズ等の光学部品には無機ガ
ラスが使用されてきたが、最近では加工が容易であると
共に軽量且つ安価である等の理由から、アクリル等の合
成樹脂が光学部品素材として適用されることが多くなっ
ている。その場合、合成樹脂製の光学部品は無機ガラス
の場合と同様に光の反射率が大きく、またその硬度が小
さいために傷付き易いことから、保護膜を兼ねた反射防
止膜が施される。
【0003】そして、単層反射防止膜としてはフッ化マ
グネシウム(MgF2)によるものが一般的であるが、分
光反射特性を改善するために3層構造の反射防止膜とし
たものが各種提案されている。例えば、アクリル樹脂製
の光学部品の表面に、その表面側から順に二酸化珪素
(SiO2)層と二酸化ジルコニウム(ZrO2)層と二酸化珪
素(SiO2)層を成膜したものや、二酸化珪素(SiO2)層
と三酸化アルミニウム(Al23)層と二酸化珪素(Si
2)層を成膜したもの(以上は特開昭59-204801号)や、
二酸化珪素(SiO2)層とフッ化マグネシウム(MgF2)層
と二酸化珪素(SiO2)層を成膜したもの(特開昭60-1297
01号)や、二酸化珪素(SiO2)層と二酸化セリウム(Ce
2)層と二酸化珪素(SiO2)層を成膜したもの等が提案
されている。
【0004】また、前記の各反射防止膜による分光反射
率が波長域740〜840nmの入射光について2.8
〜4.7%とされているのに対し、特開昭63-121801号で
は、図3に示すように、アクリル樹脂基板1の表面に対
して一酸化珪素(SiO)層12と二酸化セリウム(CeO2)
層13と二酸化珪素(SiO2)層14を成膜した反射防止膜を
提案しており、その提案内容によれば、前記と同様の波
長域の入射光について分光反射率を0.5%以下にする
ことが可能とされている。
【0005】尚、一般に反射防止膜の形成方法としては
真空蒸着法が採用されており、無機ガラスの場合には2
00〜400℃で基板を加熱して強固な蒸着膜を得るよ
うにしているが、合成樹脂の場合には加熱によって劣化
や分解を生じるため、60℃以下の温度に保った状態で
真空蒸着を行うようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭63-1
21801号の反射防止膜では極めて優れた分光反射率が得
られているようであるが、分光反射特性を設計する際に
アクリル樹脂基板1の表面に第1層として形成する一酸
化珪素(SiO)層12の屈折率が厳密に考慮されなければ
ならない。実際に、特開昭63-121801号の実施例とほぼ
同様の仕様(次の表1の仕様)に基づいて設計した3層構
造の反射防止膜を作成してみたが、屈折率や膜厚に係る
僅かな設計・製作誤差が生じると前記の分光反射特性が
得られず、また耐候試験(60℃,90%,168h)や冷
熱衝撃試験(70℃〜−30℃,1h,200サイクル)
を行ったところ、反射防止膜に多数のクラックが発生
し、実用上満足できるものが得られなかった。
【0007】
【表1】 (註) PMMA:ポリメタクリル酸メチル
【0008】特に、一酸化珪素(SiO)は準安定酸化物
であるため、珪素原子に酸素原子が1:1で結合した純
粋な化合物として構成されていることは稀であり、実際
には大気中雰囲気に曝されたときに酸素原子のモル数が
小さくなる傾向で変動しており、その変動に伴って一酸
化珪素(SiO)の層の屈折率が変化して、結果的に反射
防止膜の分光反射率が不安定化する傾向がみられた。
【0009】一方、光ピックアップの対物レンズや、ビ
デオカメラやスチルカメラ等の各種光学部品では、分光
反射率が小さいことが望ましいことは当然であるが、波
長域が700〜840nmの入射光について平均的に5
〜6%以下であれば十分であり、むしろ光学薄膜の設計
が簡単で、その設計に基づいて安定した光学的特性の反
射防止膜が形成できることの方が重要である。そこで、
本発明は、クロム(Cr)が安定した物質としてアクリル
樹脂製の光学部品の表面に構成される第1層の成膜材質
として最適であることに着目し、従来技術の問題点を解
消した反射防止膜を提供することを目的として創作され
た。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、合成樹脂製光
学部品の表面に、その表面側から順に第1層と第2層と
第3層を積層させた3層構造で形成した合成樹脂製光学
部品の反射防止膜において、前記第1層は膜厚が15n
m以下で構成されたクロム層からなり、前記第2層は二
酸化セリウム層からなり、前記第3層は二酸化珪素層か
らなることを特徴とする合成樹脂製光学部品の反射防止
膜に係る。
【0011】
【作用】第1層のクロム層は合成樹脂との密着性や親和
性が極めて良好であり、基層としてクラック(膜割れ)の
防止に寄与し、膜応力による3層全体の膜破壊に関して
は、第1層のクロム層の圧縮応力、第2層の二酸化セリ
ウム層の引張応力、及び第3層の二酸化珪素層の圧縮応
力がバランスをとり、全体として安定した状態で膜破壊
の防止が図られる。そして、二酸化セリウム層と二酸化
珪素層は使用波長における反射防止機能を有し、最表面
側となる二酸化珪素層は耐環境性を有した保護膜として
の役割を果たす。
【0012】特に、本発明の場合、第1層のクロム層を
十数nm以下にして、光学特性において無視できる程度
の薄膜として安定的に構成することができ、物理的には
3層構造であるが、第2層の二酸化セリウム層と第3層
の二酸化珪素層に係る屈折率と層厚のみを考慮して光学
的設計を行うことができ、設計の容易化が図れると共に
設計通りの安定した光学的特性を得られる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の「合成樹脂製光学部品の反射
防止膜」に係る実施例を図1及び図2を用いて詳細に説
明する。この実施例の反射防止膜は図1に示されるよう
な3層構造を有し、レンズ等の光学部品に相当するアク
リル樹脂基板1の表面側から順に、クロム(Cr)層2と、
二酸化セリウム(CeO2)層3と、二酸化珪素(SiO2)層4
が形成されている。
【0014】そして、その製造に際しては、各層を高真
空(1/105Torr以下)・常温(23〜25℃)雰囲気中
で、電子銃蒸着法によってアクリル樹脂基板1の表面に
対して第1層としてクロム層2を蒸着し、そのクロム層2
の上に第2層として二酸化セリウム層3を蒸着し、更に
その二酸化セリウム層3の上に第3層として二酸化珪素
層4を蒸着させることによって3層構造を形成する。そ
の場合、第1層のクロム層2については、15nm以下
に、望ましくは5nm以下の膜厚となるように蒸着制御
を行う。また、第2層の二酸化セリウム層3と第3層の
二酸化珪素層4の膜厚は、入射光の波長をλ(=700〜
840nm)として、その光学的膜厚(=屈折率×膜厚)
が約(λ/4)となるように蒸着制御を行う。
【0015】この実施例におけるアクリル樹脂基板1の
屈折率やクロム層2の膜厚、及び二酸化セリウム層3と二
酸化珪素層4の屈折率と膜厚は、次の表2に示す通りと
した。
【表2】
【0016】本実施例の特徴は、前記ようにクロム層2
が極めて薄く形成されており、十分な透過率を得ながら
光学的屈折率の影響を無視できるようにしている点にあ
る。即ち、クロム層2は15nm以下の範囲で可能な限
り薄く形成することによりそのような条件を実現でき、
且つクロム(Cr)自体はアクリル樹脂(PMMA)及び二
酸化セリウム(CeO2)との親和性が良好であり、アクリ
ル樹脂基板1と二酸化セリウム層3の間で優れた密着性を
発揮する。
【0017】また、二酸化セリウム層3と二酸化珪素層4
は使用入射光の波長域で反射防止機能を有し、二酸化珪
素層4は耐環境性のための保護膜となる。本実施例の反
射防止膜では前記のようにクロム層2が光学的特性に殆
ど影響を与えるものでなく、特にクロム層2の膜厚を5
nm以下にすると、物理的には3層構造になっている
が、反射防止には二酸化セリウム層3と二酸化珪素層4の
みが機能し、光学的には2層構造とみなせる。従って、
反射防止膜の設計においては、クロム層2を前記のよう
に極めて薄く形成することを条件に、二酸化セリウム層
3と二酸化珪素層4の屈折率と膜厚だけを考慮れば足り
る。
【0018】そして、前記の表2の設計仕様に基づいて
製作した本実施例の反射防止膜と上記の表1の設計仕様
に基づいて製作した特開昭63-121801号の反射防止膜に
ついて、それぞれ入射光の波長λを400〜1000n
mに変化させて透過率を計測してみた。その結果は図2
に示され、本実施例の反射防止膜は、光ピックアップの
対物レンズやビデオカメラ等の各種光学部品で対象とさ
れる波長域(λ=700〜840nm)においてほぼ94
%以上の透過率(分光反射率では6%以下に相当)を示し
ている。また、本実施例の反射防止膜について、耐候試
験(60℃,90%,168h)と(70℃,90%,504
h)、及び冷熱衝撃試験(70℃〜−30℃,1h,20
0サイクル)を行ってみたが、各試験において蒸着膜の
クラック発生率は極めて低かった。
【0019】一方、特開昭63-121801号の反射防止膜で
は、その開示内容に示されている結果(λ=780〜8
20nmで分光反射率が0.5%以下)が得られず、図2
に示されるように、むしろ前記の波長域では本実施例の
反射防止膜の方が平均的に優れた分光反射率が得られて
いる。尚、特開昭63-121801号の反射防止膜についての
耐候試験や冷熱衝撃試験の結果については、上記したよ
うにクラックの発生率が高くなっていた。
【0020】また、特開昭63-121801号の反射防止膜で
は、第1層の一酸化珪素(SiO)層の屈折率の変化によ
ると思われる分光反射率の不安定化傾向がみられたが、
本実施例の反射防止膜では設計通りの極めて安定した分
光反射率が得られ、製造した数個の反射防止膜について
前記と同条件で透過率の計測を行ってみたが、各反射防
止膜の特性は殆ど同等になり、バラツキは発生しなかっ
た。
【0021】
【発明の効果】本発明の「合成樹脂製光学部品の反射防
止膜」は、以上の構成を有していることにより、次のよ
うな効果を奏する。請求項1の発明によれば、第1層を
膜厚が15nm以下で構成されたクロム層としたことに
より、物理的には3層構造であるが、第2層の二酸化セ
リウム層と第3層の二酸化珪素層に係る屈折率と層厚の
みを考慮して実用上影響のない範囲で簡単に光学的な設
計が行え、設計通りの安定した光学的特性を有すると共
に、耐環境性能にも優れた反射防止膜が得られる。請求
項2の発明によれば、第1層のクロム層が合成樹脂製光
学部品と反射防止膜(第2層の二酸化セリウム層と第3
層の二酸化珪素層)との密着性を確保するだけで、光学
的に殆ど影響を及ぼさない反射防止膜が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る合成樹脂製光学部品の反
射防止膜の断面図である。
【図2】横軸に入射光の波長λを、縦軸に透過率をとっ
て、本発明の実施例に係る反射防止膜と従来技術に係る
反射防止膜の各透過率特性を示したグラフである。
【図3】従来技術に係る反射防止膜の断面図である。
【符号の説明】
1…アクリル樹脂基板(合成樹脂製光学部品)、2…クロム
層(第1層)、3,13…二酸化セリウム層(第2層)、4,14…
二酸化珪素層(第3層)、12…一酸化珪素層(第1層)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂製光学部品の表面に、その表面
    側から順に第1層と第2層と第3層を積層させた3層構
    造で形成した合成樹脂製光学部品の反射防止膜におい
    て、前記第1層は膜厚が15nm以下で構成されたクロ
    ム層からなり、前記第2層は二酸化セリウム層からな
    り、前記第3層は二酸化珪素層からなることを特徴とす
    る合成樹脂製光学部品の反射防止膜。
  2. 【請求項2】 第1層であるクロム層の膜厚を5nm以
    下とした請求項1の合成樹脂製光学部品の反射防止膜。
JP6192062A 1994-07-22 1994-07-22 合成樹脂製光学部品の反射防止膜 Pending JPH0836101A (ja)

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