CN106415330A - 光学制品、眼镜镜片和眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可见区域的防反射性能更高、近红外线光的透过率更低、成本更低廉、耐久性更高的光学制品等。在光学制品中，在基体的单面或双面具有交替层积有低折射率层和高折射率层的7层结构的光学多层膜，所述低折射率层使用SiO2而形成，所述高折射率层使用对于波长500nm的光的折射率为2.145以上的材料形成，以最靠近所述基体的层为第1层，作为所述低折射率层的第5层的物理膜厚为145nm以上165nm以下，第4层至第6层的光学膜厚(λ＝500nm)的总和为1.3λ以上1.5λ以下。

Description

光学制品、眼镜镜片和眼镜
技术领域
本发明涉及以眼镜镜片(包括太阳镜镜片)为首的光学制品和使用该眼镜镜片的眼镜(包括太阳镜)，其具有近红外线反射功能。
背景技术
作为截断近红外线的过滤器，已知有下述专利文献1、2的过滤器。该过滤器是对于基体的双面形成电介质多层膜而成的，可用于摄像元件用的过滤器、或相机、音乐播放器中的显示器、汽车用玻璃等，所述电介质多层膜共计40层，在基体的双面分别交替层积有二氧化硅(SiO2、Silica)和二氧化钛(TiO2、Titania)20层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-106836号公报
专利文献2：日本特开2011-100084号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1、2的过滤器中虽然能够截断近红外线，但电介质多层膜的层数为40层，这导致成本较高。
此外，若为20层以上，则电介质多层膜的膜厚变厚，由于膜应力、成膜中的辐射热的影响，有可能产生裂纹，对基体的密合性有可能相对降低，有可能发生基体变形，耐久性有可能相对较差。
进一步在专利文献1、2的过滤器中，存在使可见区域(例如400～780nm(纳米)或400～800nm)中的透过率(防反射性)更加良好的余地。
特别是，在眼镜镜片中，要求可见区域中的防反射性能。
此外，在眼镜镜片中，与紫外线、蓝色光的截断相比，未讨论近红外线的截断，但由下述理由，最好进行近红外线的截断。即，眼睛的晶状体约70％(百分比)为水，水容易吸收近红外线(水的近红外线吸收系数高)，以温度上升为首，有可能一点点地给眼睛带来不良影响。例如作为眼疾之一的白内障有可能是由于紫外线、蓝色光线通过因近红外线导致高温的晶状体而产生的。近红外线为例如800～2000nm波长区域的光，与紫外线、可见光线同样地从太阳放射，倾注到地面。与紫外线、蓝色光线相比，近红外线波长较长，到达地面的量相应较少，但是靠近可见区域的近红外线到达地面的量比紫外线到达地面的量稍微减少(可以说是同等量的程度)。
为了对眼镜镜片赋予免受近红外线影响的保护效果，将专利文献1、2的多层膜施加在镜片基体上时，可能存在成本不匹配、在耐久性上不令人满意、可见区域的防反射性不充分、无法满足视认性。
因此，技术方案1、4、5中记载的发明的目的在于提供一种可见区域的防反射性能更高、近红外线光的透过率更低、成本更低廉、耐久性更高的光学制品、眼镜镜片、眼镜。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，技术方案1的发明为一种光学制品，其特征在于，(1)在基体的单面或双面具有交替层积有低折射率层和高折射率层的7层结构的光学多层膜，(2)所述低折射率层使用SiO2(Silica、二氧化硅)而形成，(3)所述高折射率层使用对波长500nm的光的折射率为2.145以上的材料而形成，(4)以最靠近所述基体的层为第1层，作为所述低折射率层的第5层的物理膜厚为145nm以上165nm以下，(5)第4层至第6层的光学膜厚(λ＝500nm)的总和为1.3λ以上1.5λ以下。
技术方案2的发明如上述发明，其特征在于，所述光学多层膜进一步满足(6)波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光在单面的平均反射率为35％以上，(7)波长1000nm的光在单面的反射率为50％以上。
技术方案3的发明如上述发明，其特征在于，所述光学多层膜进一步满足(8)视感度反射率为2％以下这样的条件。
技术方案4的发明为一种眼镜镜片，其特征在于，其使用有上述发明的光学制品。
技术方案5的发明为一种眼镜，其特征在于，其使用有上述发明的眼镜镜片。
发明效果
根据本发明，能够起到下述效果：提供一种对近红外线具有充分保护性能的光学制品、眼镜镜片、眼镜，同时其可见区域的防反射性能足够高、成本低廉、耐久性也充分。
附图说明
图1为示出实施例1～3的可见区域至近红外区域的分光反射率分布的曲线图。
图2为示出实施例1～3的可见区域的分光反射率分布的曲线图。
图3为示出实施例4～6的可见区域至近红外区域的分光反射率分布的曲线图。
图4为示出实施例4～6的可见区域的分光反射率分布的曲线图。
图5为示出实施例7～9的可见区域至近红外区域的分光反射率分布的曲线图。
图6为示出实施例7～9的可见区域的分光反射率分布的曲线图。
图7为示出实施例10～12的可见区域至近红外区域的分光反射率分布的曲线图。
图8为示出实施例10～12的可见区域的分光反射率分布的曲线图。
图9为示出比较例1～2的可见区域至近红外区域的分光反射率分布的曲线图。
图10为示出比较例1～2的可见区域的分光反射率分布的曲线图。
图11为示出比较例3～4的可见区域至近红外区域的分光反射率分布的曲线图。
图12为示出比较例3～4的可见区域的分光反射率分布的曲线图。
具体实施方式
以下，适当使用附图对本发明的实施方式例进行说明。需要说明的是，本发明的方式不限于以下内容。
在本发明的眼镜镜片中，对基体的单面或双面形成有光学多层膜。
在本发明中，基体可以为任何材质，优选具有透光性。作为基体的材料(基材)，可以采用例如聚氨酯树脂、硫代聚氨酯树脂、环硫树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸系树脂、聚醚砜树脂、聚4-甲基戊烯-1树脂、二乙二醇双烯丙基碳酸酯树脂。此外，作为折射率高(特别是用作眼镜镜片)且优选的材质，可以举出将环硫基与多元硫醇和/或含硫多元醇加成聚合而得到的环硫树脂。
此外，在本发明中，光学多层膜满足下述条件。需要说明的是，光学多层膜形成于双面的情况下，优选任一膜均满足下述条件，进一步优选任一膜均为相同的层积结构。
首先，光学多层膜为交替层积有低折射率层和高折射率层的7层结构。以最基体侧的层(最靠近基体的层)为第1层时，奇数层为低折射率层，偶数层为高折射率层。
接着，低折射率层使用二氧化硅(Silica、SiO2)形成，高折射率层使用对于波长500nm的光的折射率为2.145以上的材料形成。需要说明的是，如在普通薄膜中已知的那样，高折射率层的折射率可以根据材质以及蒸镀时的真空度、每单位时间的氧气供给量、有无各种辅助、成膜速度等成膜条件而变化。与由于材质的差异导致的折射率的差异相比，由于成膜条件而导致的折射率的差异较小，由于成膜条件而导致的折射率变化维持在较微量，从而可利用成膜条件对高折射率层的折射率进行微调整。
进一步，第5层(低折射率层)的物理膜厚为145nm以上165nm以下。
并且，第4层(高折射率层)、第5层(低折射率层)和第6层(高折射率层)的光学膜厚(λ＝500nm)的总和为1.3λ以上1.5λ以下。
上述光学多层膜可适当利用真空蒸镀法、溅射法等形成。
此外，作为高折射率层的材料的示例，可以举出二氧化钛(Titania、TiO2)、二氧化锆(Zirconia、ZrO2)、二氧化钽(TaO2)、二氧化铌(NbO2)、二氧化铪(HfO2)或它们的组合。
在本发明中，可以在光学多层膜与基体之间和/或光学多层膜的表面附加硬涂层膜、防水膜等其他膜，将光学多层膜形成于双面的情况下，可以使所附加的其他膜的种类彼此不同，或者使有无膜彼此不同。
采用硬涂层膜作为附加于光学多层膜与基体之间的膜的情况下，硬涂层膜优选通过在基体表面均匀施加硬涂层液来形成。
此外，作为硬涂层膜，可以优选使用含有无机氧化物微粒的有机硅氧烷系树脂。有机硅氧烷系树脂优选通过使烷氧基硅烷水解缩聚而得到。此外，作为有机硅氧烷系树脂的具体例，可以举出γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、硅酸乙酯或它们的组合。这些烷氧基硅烷的水解缩聚物可通过将该烷氧基硅烷化合物或它们的组合在盐酸等酸性水溶液中水解来制造。
另一方面，作为无机氧化物微粒的材质的具体例，可以举出氧化锌、二氧化硅(Silica微粒)、氧化铝、氧化钛(Titania微粒)、氧化锆(Zirconia微粒)、氧化锡、氧化铍、氧化锑、氧化钨、氧化铈的单独或者任2种以上的混晶。从确保硬涂层膜的透明性的观点出发，无机氧化物微粒的直径优选为1nm以上100nm以下，更优选为1nm以上50nm以下。此外，从以适当的程度确保硬涂层膜的硬度、强韧性的观点出发，无机氧化物微粒的混配量(浓度)优选在硬涂层膜的总成分中占有40重量％以上60重量％以下。并且，可以在硬涂层液中附加作为固化催化剂的乙酰丙酮金属盐和/或乙二胺四乙酸金属盐等，进一步可以根据对基体的密合性的确保、形成的容易化、所需的(半)透明色的赋予等需要而添加表面活性剂、着色剂、溶剂等。
硬涂层膜的物理膜厚优选为0.5μm(微米)以上4.0μm以下。对于该膜厚范围的下限，根据若比其薄则不易得到充分的硬来确定下限。另一方面，对于上限，根据若比其厚则产生涉及物性的问题(裂纹、脆化的产生等)的可能性显著增高来确定上限。
进一步可以在硬涂层膜与基体表面之间附加底涂层。作为底涂层的材质，可以举出例如聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂、有机硅系树脂或它们的组合。
具有上述光学多层膜的光学制品具有7层光学多层膜，因此与20层左右的光学多层膜相比，形成容易、成本低廉，能够降低由于应力、辐射热而产生裂纹的可能性，或者提高对于基体的密合性而降低产生剥离、基体的变形的可能性，从而耐久性提高。
此外，上述光学制品在可见区域(例如400nm以上800nm以下、450nm以上800nm以下或450nm以上750nm以下等)中的透过率高，具有防反射性能。例如波长450nm以上750nm以下的波长区域的光中的最大反射率为4％以下。此外，视感度反射率为2％以下。
并且，上述光学制品在近红外区域的波长的光的透过率低，具有反射并截断近红外线的功能。需要说明的是，在本申请中，光的截断不仅表示完全遮蔽光的情况(透过率0％)，也包括为规定透过率(例如90％或80％)以下(换言之，反射率为10％以上或20％以上)的情况。
在上述光学多层膜中，波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光在基材单面的平均反射率为35％以上，且波长1000nm的光在基材单面的反射率为50％以上。
此外，在上述光学多层膜中，满足上述条件的同时，对可见区域中稍微反射的(微量的)反射光的颜色，可以调节为以绿色为首的各种颜色。
在上述光学制品中，优选基体为眼镜镜片基体，光学制品为眼镜镜片。此外，使用该眼镜镜片，制作的眼镜能够防止可见区域的光的反射，同时能够截断近红外线。
实施例
[实施例1～12和比较例1～4]
接着，对上述实施方式的本发明的实施例以及不属于本发明的比较例进行说明。需要说明的是，本发明的实施方式不限于以下实施例。
对于彼此相同的两个以上的眼镜镜片基体，在各眼镜镜片基体的双面上分别形成种类不同的中间膜、光学多层膜，制作涉及眼镜镜片的实施例1～12、比较例1～4。
眼镜镜片基体为硫代氨基甲酸酯系树脂制，是度数为S-2.00的球面镜片基体，折射率为1.60，阿贝数为41，制成作为眼镜镜片的标准大小的圆形。
此外，中间膜采用经硬涂层液的涂布而形成的硬涂层膜。
硬涂层液如下制作。
首先，向容器中滴加甲醇206g(克)、甲醇分散二氧化钛系溶胶(日挥触媒化成株式会社制、固形物30％)300g、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷60g、γ-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷30g、四乙氧基硅烷60g，向该混合液中滴加0.01N(当量浓度)的盐酸水溶液并搅拌，从而进行水解。
接着，加入流量调节剂0.5g和催化剂1.0g，在室温搅拌3小时。
对眼镜镜片基材的各面如下涂布硬涂层液。
即，利用旋涂法使硬涂层液均匀遍布，在120℃的环境中放置1.5小时，由此使硬涂层液发生热固化。
如此形成的硬涂层膜的物理膜厚均为2.5μm。
进一步，光学多层膜在同一眼镜镜片基体中，双面均具有相同的膜结构，均为交替蒸镀有低折射率层(二氧化硅)与高折射率层的7层结构的光学多层膜。在实施例1～12、比较例1～4中，低折射率层或高折射率层的至少任一膜厚、高折射率层的折射率(材质、成膜法)彼此不同。
实施例1～12、比较例1～4的光学多层膜均利用真空蒸镀法形成。
奇数层(第1、3、5、7层)为低折射率层，由二氧化硅形成，偶数层(第2、4、6层)为高折射率层，由折射率大于二氧化硅的高折射材料形成。
高折射率层的折射率基本上由选择的材料而定，但可以通过成膜速率(形成膜的速度)、成膜时压力、离子辅助处理等进行调整。
在实施例1～4、7～10中，选择二氧化钛作为高折射率层的材料，改变成膜时压力和离子辅助条件，由此制成折射率彼此不同的层。成膜时压力根据蒸镀腔内的真空度、微量导入氧气和/或氩气时的每单位时间的导入量等进行调节。此外，对于离子辅助条件，在利用离子枪等将氧气和/或氩气中的氧分子或氩分子制成氧离子或氩离子的情况下，可以根据离子枪的工作模式(开闭的方式)、电压或各种气体的导入量进行变更。
在实施例5、6、11、12、比较例1～4中，选择二氧化锆作为高折射率层的材料，与二氧化钛的情况同样地变更成膜时压力和离子辅助条件，由此制成折射率彼此不同的层。
在实施例1～12、比较例1～4中，在可见区域具有防反射功能，但稍微(以最大3％以下左右的反射率)存在反射光。在实施例1～6、比较例1、2中，该反射光的颜色设计为绿色，在实施例7～12、比较例3、4中，该反射光的颜色设计为蓝色。
下述的[表1]～[表12]中，列出实施例1～12的光学多层膜的各层的折射率、膜厚等，[表13]～[表16]中，列出比较例1～4的光学多层膜的各层的折射率、膜厚等。
【表1】
第4层、第5层、第6层光学膜厚的总和：1.478λ
【表2】
第4层、第5层、第6层光学膜厚的总和：1.475λ【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】
【表10】
【表11】
【表12】
【表13】
【表14】
【表15】
【表16】
[可见区域至近红外区域中的反射率分布]
将实施例1～12、比较例1～4中的、可见区域至近红外区域的分光反射率分布示于图1、3、5、7、9、11，将可见区域中的分光反射率分布示于图2、4、6、8、10、12。
实施例1～3见图1、2；实施例4～6见图3、4；实施例7～9见图5、6；实施例10～12见图7、8；比较例1、2见图9、10；比较例3、4见图11、12。
在这些图中所示的反射率分布中均可知以下说明的可见区域的防反射性能、近红外区域的截断性能。
[可见区域的防反射性]
下述的[表17]中，列出实施例1～6、比较例1～2的反射光下的反射色、CIE表色系中的x值和y值以及视感度反射率，[表18]中，列出实施例7～12、比较例3～4的反射光下的反射色、CIE表色系中的x值和y值以及视感度反射率。
根据同一表的反射色、x值和y值可知，在实施例1～6、比较例1、2中，反射色为绿色，在实施例7～12、比较例3、4中，反射色为蓝色。
此外，根据同一表的视感度反射率可知，在任一示例中，视感度反射率均为1.2％以下，若适当合并图1～12的反射率分布来看，则在可见区域呈现防反射性。需要说明的是，视感度反射率若为2％以下，则能够赋予足以使视认性良好的防反射性。
【表17】
【表18】
[近红外线的截断性]
下述的[表19]中，列出实施例1～6、比较例1～2的近红外区域(波长800nm以上1500nm以下)中的平均反射率和波长1000nm下的反射率，[表20]中，列出实施例7～12、比较例3～4的近红外区域(波长800nm以上1500nm以下)中的平均反射率和波长1000nm下的反射率。
根据同一表、图1～12可知，在比较例1～4中，近红外区域的平均反射率为30％左右，最大才为31.92％(比较例3)，与此相对，在实施例1～12中，即使最低的反射率也为35.27％(实施例10)，均为35％以上，在实施例1～12中，具备充分的近红外线的截断性能。
【表19】
【表20】
在比较例1中，第5层的物理膜厚(154.84nm)在145nm以上165nm以下的范围内，且第4～6层的光学膜厚的总和(1.323λ)在1.3λ以上1.5λ以下的范围内，但高折射率层的折射率(2.1071)小于2.145，因此波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光的平均反射率(31.88％)小于35％，且波长1000nm的光的反射率(46.88％)小于50％，近红外线的截断性能较差。
在比较例2中，第5层的物理膜厚(155.40nm)在145nm以上165nm以下的范围内，但第4～6层的光学膜厚的总和(1.279λ)在1.3λ以上1.5λ以下的范围外，高折射率层的折射率(2.0577)小于2.145，因此波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光的平均反射率(29.12％)小于35％，且波长1000nm的光的反射率(44.31％)小于50％，近红外线的截断性能较差。
与此相对，在实施例1～6中，第5层的物理膜厚均在145nm以上165nm以下的范围内，且第4～6层的光学膜厚的总和在1.3λ以上1.5λ以下的范围内，进一步高折射率层的折射率为2.145以上，因此波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光的平均反射率为35％以上，且波长1000nm的光的反射率为50％以上，近红外线的截断性能良好。
此外，在比较例3中，第5层的物理膜厚(145.11nm)在145nm以上165nm以下的范围内，且第4～6层的光学膜厚的总和(1.394λ)在1.3λ以上1.5λ以下的范围内，但高折射率层的折射率(2.1071)小于2.145，因此波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光的平均反射率(31.92％)小于35％，且波长1000nm的光的反射率(47.65％)小于50％，近红外线的截断性能较差。
在比较例4中，第5层的物理膜厚(147.51nm)在145nm以上165nm以下的范围内，第4～6层的光学膜厚的总和(1.412λ)在1.3λ以上1.5λ以下的范围外，但高折射率层的折射率(2.0577)小于2.145，因此波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光的平均反射率(30.17％)小于35％，且波长1000nm的光的反射率(44.86％)小于50％，近红外线的截断性能较差。
与此相对，在实施例7～12中，第5层的物理膜厚均在145nm以上165nm以下的范围内，且第4～6层的光学膜厚的总和在1.3λ以上1.5λ以下的范围内，进一步高折射率层的折射率为2.145以上，因此波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光在单面的平均反射率为35％以上，且波长1000nm的光在单面的反射率为50％以上，近红外线的截断性能良好。
需要说明的是，第5层的物理膜厚小于145nm时，近红外线的截断率较不充分，超过165nm时，包括可见区域的防反射性的赋予而变得不易设计，且材料、形成等成本增高。对于第4～6层的光学膜厚的总和的下限、上限也与第5层的物理膜厚同样。
[总结等]
如实施例1～12，在交替层积有低折射率层和高折射率层的7层结构的光学多层膜中，在低折射率层中使用二氧化硅(Silica、SiO2)，在高折射率层中使用对于波长500nm的光的折射率为2.145以上的材料，且将第5层(低折射率层)的物理膜厚设为145nm以上165nm以下，第4～6层(高折射率层)的光学膜厚(λ＝500nm)的总和为1.3λ以上1.5λ以下时，能够提供一种眼镜镜片，其形成容易，能够提高耐久性，能够使成本低廉，在可见区域具有充分的防反射性能，在近红外区域具有充分的截断性能。
并且，如实施例1～6，可以使反射色为(极浅)绿色，或者如实施例7～12，可以使反射色为(极浅)蓝色。也可以在满足上述光学多层膜中的层结构的条件下，使反射色为其他颜色。
使用实施例1～12的眼镜镜片，能够制作兼具可见区域的防反射性和近红外线的截断的眼镜。此外，能够制作具有与实施例1～12同样的特性的窗用膜(建筑物、车辆等)、相机镜头用过滤器等光学制品。

Claims (5)

1.一种光学制品，其特征在于，在基体的单面或双面形成有满足所有下述各条件的光学多层膜，
(1)交替层积有低折射率层和高折射率层的7层结构，
(2)所述低折射率层使用SiO2而形成，
(3)所述高折射率层使用对于波长500nm的光的折射率为2.145以上的材料形成，
(4)以最靠近所述基体的层为第1层，作为所述低折射率层的第5层的物理膜厚为145nm以上165nm以下，
(5)第4层至第6层的光学膜厚的总和为1.3λ以上1.5λ以下，λ＝500nm。
2.如权利要求1所述的光学制品，其特征在于，所述光学多层膜进一步满足所有下述各条件，
(6)波长800nm以上1500nm以下的波长区域的光在单面的平均反射率为35％以上，
(7)波长1000nm的光在单面的反射率为50％以上。
3.如权利要求1或2所述的光学制品，其特征在于，所述光学多层膜进一步满足下述条件，
(8)视感度反射率为2％以下。
4.一种眼镜镜片，其特征在于，其使用权利要求1至3中任一项所述的光学制品。
5.一种眼镜，其特征在于，其使用权利要求4所述的眼镜镜片。
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