DE102010062023A1 - Verfahren zum Messen einer Filmdicke und Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse - Google Patents

Verfahren zum Messen einer Filmdicke und Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, das mehrere Filme aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse mit Mehrschichtstruktur, die mehrere Filme einschließlich eines polarisierenden Films aufweist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, und insbesondere ein Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, das einen polarisierenden Film umfasst, mittels optischer Interferometrie.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse (polarisierenden Linse) mit Mehrschichtstruktur, die mehrere Filme aufweist, die einen polarisierenden Film umfassen, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse, die einen Film mit einer gewünschten Dicke umfasst, unter Verwendung des obigen Verfahrens zum Messen einer Dicke eines Films.
  • STAND DER TECHNIK
  • Optische Interferometrie (auch als Spektral-Ellipsometrie bekannt) wird weit und breit verwendet, um die Dicke individueller Schichten zu messen, die in Mehrschicht-Dünnfilmen enthalten sind. Zum Beispiel schlägt die japanische Offenlegungsschrift (KOKAI) Heisei Nr. 7-294220 ein Verfahren zum Bestimmen der Dicke individueller Dünnfilme mittels optischer Interferometrie durch Bestrahlen einer Messprobe in Form eines Mehrschicht-Dünnfilms mit weißem Licht, Streuen des reflektierten Lichts und Wellenformverarbeitung des erhaltenen Energiespektrums mittels schneller Fourier-Transformation des so erhaltenen Spektrums vor.
  • Eine Augenglas-Linse wird im Allgemeinen hergestellt, indem mehrere Funktionsfilme auf einem Linsensubstrat ausgebildet werden. Ein bekannter derartiger Funktionsfilm ist ein polarisierender Film, der einen dichroitischen Farbstoff enthält. Augenglas-Linsen, die polarisierende Filme enthalten, werden polarisierende Linsen genannt und werden zum Beispiel als Blendschutzgläser in Industrien wie z. B. der Schweißindustrie, bei medizinischer Behandlung und bei verschiedenen Sportarten wie z. B. Skifahren verwendet. Polarisierende Filme werden außer für Augengläser auch in Flüssigkristallanzeigen verwendet.
  • Bei polarisierenden Filmen variiert der Brechungsindex normalerweise stark mit der Wellenlänge. Dies liegt daran, dass die Brechungsindex-Wellenlängendispersion infolge der Wirkung der Absorptionseigenschaften des dichroitischen Farbstoffs größer wird. Als Folge davon ist es für Laminate, die polarisierende Filme enthalten, möglicherweise schwierig, die Daten zu analysieren, wenn die Dicke individueller Schichten auf Basis von Reflexionsspektren gemessen wird, und bei der Messung der Filmdicke treten manchmal tendenziell Fehler auf. In manchen Fällen ist es schwierig, die Filmdicke individueller Schichten zu berechnen.
  • Wenn bei Augenglas-Linsen mit mehreren Funktionsfilmen der Unterschied der Brechungsindizes der individuellen Funktionsfilme groß ist, wird manchmal ein Interferenzstreifen erzeugt, der die optischen Eigenschaften beeinträchtigt. Daher gibt es Fälle, in denen es wünschenswert ist, den Unterschied der Brechungsindizes für sichtbares Licht der individuellen Funktionsfilme zu vermindern. Dementsprechend gibt es bei Augenglas-Linsen (polarisierenden Linsen) mit Mehrschichtstruktur, denen eine polarisierende Eigenschaft verliehen worden ist, zum Beispiel durch Ausbilden eines polarisierenden Films auf einem Linsensubstrat, Fälle, in denen der Brechungsindex einer benachbarten Schicht nahe an den Brechungsindex des polarisierenden Films heran gebracht wird.
  • Andererseits wird bei der Messung der Filmdicke mittels optischer Interferometrie die Tatsache, dass verschiedene Schichten getrennte Schichten sind, mittels Brechungsindexunterschieden erkannt und analysiert. Ist der Unterschied zwischen den Brechungsindizes benachbarter Schichten klein, kann dementsprechend die Genauigkeit beim Erkennen und Analysieren von individuellen Schichten als einzelne Schichten kleiner werden, was tendenziell in einem Messfehler resultiert. Auch gibt es Fälle, in denen es schwierig wird, die Dicke individueller Schichten zu berechnen.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel für genaue Messung der Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, das einen polarisierenden Film umfasst, mittels optischer Interferometrie bereitzustellen.
  • Polarisierende Filme haben die Eigenschaft, Polarisationskomponenten in bestimmten Richtungen selektiv durchzulassen/aufzuhalten. Der vorliegende Erfinder hat ein polarisierendes Element zwischen einem Laminat wie z. B. einer polarisierenden Linse, welches einen polarisierenden Film mit der obigen Eigenschaft als einen von mehreren Filmen umfasste, und einem Lichtemissionselement, das einen Mess-Strahl emittiert, und/oder einem Lichtempfangselement, das reflektiertes Licht empfängt, angeordnet, was in der Entdeckung resultierte, dass die Amplitude des Reflexionsspektrums geändert werden konnte. Dies wurde dem Folgenden zugeschrieben:
    • (1) Aufgrund von Anisotropie des polarisierenden Films zeigte selbst Licht mit identischer Wellenlänge unterschiedliche Brechungsindizes für Licht mit unterschiedlichen Schwingungsrichtungen (diese Eigenschaft wird die ”Doppelbrechungseigenschaft” genannt). Wurde daher ein polarisierendes Element zwischen dem Laminat und einer Lichtquelle angeordnet, um die Schwingungsrichtung des das Laminat bestrahlenden Lichts zu steuern (um einfallendes Licht zu selektieren, das in einer bestimmten Richtung schwingt), so wurde eine Brechungsindexänderung erzeugt. Diese Brechungsindexänderung wurde für den Grund für die Änderung der Amplitude des Reflexionsspektrums, wenn das polarisierende Element zwischen dem Laminat und dem Lichtemissionselement angeordnet wurde, gehalten.
    • (2) Außerdem zeigte der polarisierende Film unabhängig davon, ob das zur Beleuchtung verwendete Licht ungerichtetes Licht (auch als ”natürliches Licht” oder ”regellos polarisiertes Licht” bezeichnet) oder polarisiertes Licht war, auf Basis seiner Doppelbrechungseigenschaft mehrere Brechungsindizes. Dementsprechend waren Komponenten mit mehreren Brechungsindizes in dem vom polarisierenden Film reflektierten Licht enthalten. Wenn das polarisierende Element zwischen dem Laminat und dem Lichtempfangselement angeordnet wurde und reflektiertes Licht mit einer bestimmten Schwingungsrichtung in dem vom polarisierenden Film reflektierten Licht selektiert wurde, resultierte eine Brechungsindexänderung. Diese Brechungsindexänderung wurde für den Grund für die Änderung der Amplitude des Reflexionsspektrums gehalten, die durch Anordnen des polarisierenden Elements zwischen dem Laminat und dem Lichtempfangselement verursacht wurde.
  • Dementsprechend hat der vorliegende Erfinder umfangreiche Untersuchungen auf Basis dieser Entdeckung durchgeführt und hat entdeckt, dass die Dicke individueller Schichten mit hoher Genauigkeit mittels optischer Interferometrie gemessen werden konnte, indem ein polarisierendes Element so angeordnet wurde, dass die Amplitude des Reflexionsspektrums relativ zu der Amplitude des in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet war, erhaltenen Reflexionsspektrums geändert wurde. Der vorliegende Erfinder vermutet im Hinblick auf diesen Punkt das Folgende:
    • (A) Je kleiner die Amplitude des mit dem angeordneten polarisierenden Element erhaltenen Reflexionsspektrums verglichen mit der Amplitude des Reflexionsspektrums, wenn das polarisierende Element nicht angeordnet war, desto größer die Abschwächung der Wirkung der Brechungsindex-Wellenlängendispersion. Diese Tatsache trug zur Verbesserung der Genauigkeit der Filmdickenmessung bei Laminaten bei, die ohne das polarisierende Element beträchtliche Brechungsindex-Wellenlängendispersion des polarisierenden Films aufweisen und schwierig zu analysieren waren.
    • (B) Je größer die Amplitude des mit dem angeordneten polarisierenden Element erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu der Amplitude des Reflexionsspektrums mit dem nicht angeordneten polarisierenden Element, desto leichter war es, die Reflexionsspektrum-Komponenten individueller Filme zu separieren. Diese Tatsache trug zur Verbesserung der Genauigkeit der Filmdickenmessung bei Laminaten mit kleinen Brechungsindexunterschieden zwischen benachbarten Schichten bei.
  • Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis der obigen Erkenntnis ersonnen.
  • Das heißt, die obige Aufgabe konnte durch die folgenden Mittel gelöst werden:
    • [1] Ein Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, das mehrere Filme aufweist, umfasst: einen Reflexionsspektrum-Messschritt, in dem ein Reflexionsspektrum erhalten wird, indem das Laminat mit einem Mess-Strahl bestrahlt wird und von dem Laminat reflektiertes Licht empfangen wird; einen Filmdicke-Berechnungsschritt, in dem die Dicke des gerade vermessenen Films auf Basis des erhaltenen Reflexionsspektrums berechnet wird; wobei das Laminat einen polarisierenden Film als einen der mehreren Filme umfasst; in dem Reflexionsspektrum-Messschritt ein polarisierendes Element zwischen einem Lichtemissionselement, das den Mess-Strahl ausstrahlt, und/oder einem Lichtempfangselement, das das reflektierte Licht empfängt, und dem Laminat angeordnet ist; und das polarisierende Element so angeordnet ist, dass eine Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums geändert wird.
    • [2] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß [1], wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass die Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums vermindert wird.
    • [3] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß [2], wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass eine Polarisationsachse des polarisierenden Elements annähernd parallel zu einer Polarisationsachse des polarisierenden Films ist.
    • [4] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß [2] oder [3], wobei als der Mess-Strahl sichtbares Licht verwendet wird.
    • [5] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß [1], wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass die Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums vergrößert wird.
    • [6] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß [5], wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass eine Polarisationsachse des polarisierenden Elements annähernd senkrecht zu einer Polarisationsachse des polarisierenden Films ist.
    • [7] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß [5] oder [6], wobei als der Mess-Strahl Licht im nahen Infrarot verwendet wird.
    • [8] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß irgendeinem von [5] bis [7], wobei unter den in den mehreren Filmen enthaltenen Filmen ein Unterschied zwischen einem Brechungsindex für ungerichtetes Licht in einem Gebiet sichtbaren Lichts des polarisierenden Films und jenem des dem polarisierenden Film benachbarten Films gleich oder kleiner als 0,05 ist.
    • [9] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß irgendeinem von [1] bis [8], wobei ein Kurvenpassungsverfahren in dem Filmdicke-Berechnungsschritt verwendet wird.
    • [10] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß irgendeinem von [1] bis [9], wobei der polarisierende Film einen dichroitischen Farbstoff umfasst.
    • [11] Das Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß irgendeinem von [1] bis [10], wobei das Lichtemissionselement und das Lichtempfangselement vertikal über dem Laminat angeordnet sind.
    • [12] Ein Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse mit Mehrschichtstruktur, die mehrere Filme einschließlich eines polarisierenden Films aufweist, umfasst: nach Ausbilden von zwei oder mehr Schichten, die mindestens einen polarisierenden Film umfassen, in einem Laminierschritt zum Ausbilden der mehreren Filme oder nach dem Laminierschritt, Messen einer Dicke eines oder mehrerer der Filme, die in einem Laminat enthalten sind, das mittels des Verfahrens gemäß irgendeinem von [1] bis [11] ausgebildet worden ist; im Falle, dass die Filmdicke, die gemessen worden ist, aus einem vorbestimmten Messbereich heraus fällt, Durchführen eines Filmdicke-Abstimmschritts, in dem der Film, der ausgebildet worden ist, entfernt wird und ein neuer Film ausgebildet wird oder die Dicke des Films, der ausgebildet worden ist, geändert wird; und nicht Durchführen des Filmdicke-Abstimmschritts, wenn die Filmdicke, die gemessen worden ist, in den vorbestimmten Referenzbereich hinein fällt.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt die sehr zuverlässige Messung der Dicke verschiedener Schichten von Filmen in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur, das einen polarisierenden Film enthält. Auf dieser Basis kann die vorliegende Erfindung eine Augenglas-Linse mit einem Funktionsfilm von gewünschter Dicke bereitstellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Skizze einer Filmdicken-Messvorrichtung, die eine Verwendung des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung erlaubt.
  • 2(a) ist eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Filters, und
  • 2(b) ist eine schematische Schnittansicht des Endabschnitts des in 1 gezeigten Lichtemissions- und -empfangselements.
  • 3 ist eine schematische Skizze einer Filmdicken-Messvorrichtung, die eine Verwendung des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung erlaubt.
  • 4 ist eine Zeichnung, die das Prinzip der Messung der Dicke individueller Filmschichten in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur veranschaulicht.
  • 5 ist ein Beispiel für die Schichtstruktur einer polarisierenden Linse.
  • 6 ist eine Schichtstruktur einer in einem Beispiel hergestellten polarisierenden Linse.
  • 7 sind in einem Beispiel und Vergleichsbeispielen erhaltene spektrale Reflexionsspektren.
  • 8 ist eine Schichtstruktur einer in einem Beispiel hergestellten polarisierenden Linse.
  • 9 sind in einem Beispiel und Vergleichsbeispielen erhaltene spektrale Reflexionsspektren.
  • 10 ist ein Prozessfluss in einem Beispiel in Bezug auf die Herstellung einer Augenglas-Linse.
  • 11 ist ein Prozessfluss in einem Beispiel in Bezug auf die Herstellung einer Augenglas-Linse.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR NACHARBEITUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, das mehrere Filme aufweist (nachfolgend einfach als ”Filmdicken-Messverfahren” oder ”Messverfahren” bezeichnet).
  • Das Filmdicken-Messverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst einen Reflexionsspektrum-Messschritt, in dem ein Reflexionsspektrum erhalten wird, indem das Laminat mit einem Mess-Strahl bestrahlt wird und von dem Laminat reflektiertes Licht empfangen wird, und einen Filmdicke-Berechnungsschritt, in dem die Dicke des gerade vermessenen Films auf Basis des erhaltenen Reflexionsspektrums berechnet wird. Bei dem obigen Verfahren umfasst das Laminat einen polarisierenden Film als einen der mehreren Filme; in dem Reflexionsspektrum-Messschritt ist ein polarisierendes Element zwischen einem Lichtemissionselement, dass den Mess-Strahl ausstrahlt, und/oder einem Lichtempfangselement, das das reflektierte Licht empfängt, und dem Laminat angeordnet; und das polarisierende Element ist so angeordnet, dass eine Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums geändert wird.
  • Der Grund, weshalb Anordnen des polarisierenden Elements zwischen dem Laminat, das den polarisierenden Film enthält, und dem Lichtemissionselement und/oder Lichtempfangselement die Amplitude des Reflexionsspektrums ändert, und der Grund, weshalb Anordnen des polarisierenden Elements in der obigen Position, so dass sich die Amplitude des Reflexionsspektrums relativ zu der Amplitude des Reflexionsspektrums, das erhalten wird, wenn das polarisierendes Element nicht so angeordnet ist, ändert, erlaubt sehr genaue Messung der Dicke individueller Filmschichten mittels optischer Interferometrie, wie oben angegeben.
  • Das Filmdicken-Messverfahren der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
  • 1 und 3 sind schematische Skizzen einer Filmdicken-Messvorrichtung, die eine Verwendung des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung erlaubt.
  • Bei der in 1 gezeigten Filmdicken-Messvorrichtung ist ein Lichtemissions- und -empfangselement 12, in das ein Lichtemissionselement und ein Lichtempfangselement integriert sind, das mit einem Lichtquellenelement 15 und einem Operativelement 14 verbunden ist, vertikal über einem Laminat 10 angeordnet. Licht (Mess-Strahl A), das vom Lichtemissions- und -empfangselement 12 vertikal (Einfallswinkel θ = 0°) in Richtung auf das Laminat gestrahlt wird, durchläuft ein Filter 11 und wird dann vom Laminat weg reflektiert. Reflektiertes Licht B durchläuft ein Filter 11 und wird vom Lichtemissions- und -empfangselement 12 empfangen. Als eine Ausführungsform des Filters 11 kann ein Filter verwendet werden, bei dem der Abschnitt, den das reflektierte Licht durchläuft, ein leeres Loch oder ein transparenter Film ist, sodass nur der Mess-Strahl das polarisierende Element durchläuft. 2(a) zeigt eine schematische Schnittansicht so eines Filters. Das Filter 11 ist aber nicht auf die in 2(a) gezeigte Ausführungsform beschränkt. Der Abschnitt, den der Mess-Strahl durchläuft, kann aus einem leeren Loch oder einem transparenten Film bestehen, und der Abschnitt, den das reflektierte Licht durchläuft, kann ein polarisierendes Element sein. Eine Konfiguration, in der die ganze Oberfläche aus einem polarisierenden Element besteht, wobei sowohl der Mess-Strahl als auch das reflektierte Licht das polarisierende Element durchlaufen, ist ebenfalls möglich. Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung kann das Lichtemissions- und -empfangselement 12 auf der Außenseite durch ein Lichtemissionselement, das einen Mess-Strahl ausstrahlt, und auf der Innenseite durch ein Lichtempfangselement, das Licht empfängt, gebildet sein, wie in der schematischen Schnittansicht des Endabschnitts in 2(b) gezeigt. Das Lichtemissionselement kann mindestens einen Leuchtfleck haben und hat wünschenswert mehrere in regelmäßigen Abständen angeordnete Leuchtflecken. Der Durchmesser jedes Leuchtflecks ist wünschenswert ungefähr 0,5 bis 1,5 mm, aus der Perspektive, es zu ermöglichen, eine angemessene Menge reflektiertes Licht zu erhalten.
  • Die in 1 gezeigte Vorrichtung bestrahlt das Laminat mit einem Mess-Strahl in einem Einfallswinkel θ = 0°. Bei dem Messverfahren der vorliegenden Erfindung ist der Einfallswinkel θ des Mess-Strahls nicht auf 0° beschränkt. Zum Beispiel kann er ungefähr 0,1 bis 60° sein und ist wünschenswert ungefähr 5 bis 10°. 3 zeigt ein Beispiel für eine Messvorrichtung, die im Stande ist, einen Mess-Strahl in so einem Einfallswinkel auszustrahlen.
  • Bei der in 3 gezeigten Filmdicken-Messvorrichtung wird ein Mess-Strahl A vom Lichtemissionselement 17 ausgestrahlt, das mit dem Lichtquellenelement 15 verbunden ist, und vom Laminat reflektiertes Licht B wird vom Lichtempfangselement 16 empfangen, das mit dem Operativelement 14 verbunden ist. Bei der in 3 gezeigten Messvorrichtung durchläuft der Mess-Strahl A ein polarisierendes Element 11a, und das reflektierte Licht B durchläuft ein polarisierendes Element 11b. Doch genügt es, mindestens eines dieser polarisierenden Elemente anzuordnen; es ist nicht notwendig, beide polarisierenden Elemente 11a und 11b anzuordnen.
  • Wie oben angegeben, umfasst das Messverfahren der vorliegenden Erfindung einen Reflexionsspektrum-Messschritt und einen Filmdicke-Berechnungsschritt. Jeder dieser Schritte wird nachfolgend nacheinander beschrieben.
  • Reflexionsspektrum-Messschritt
  • In diesem Schritt wird ein Mess-Strahl auf das Laminat gestrahlt, das den Film enthält, dessen Dicke zu messen ist, und das vom Laminat reflektierte Licht wird empfangen, um ein Reflexionsspektrum zu erhalten. Der obige Mess-Strahl ist ein zusammengesetzter Strahl, der mehrere monochromatische Strahlen enthält, und ist wünschenswert ein zusammengesetzter Strahl, der kontinuierliche Wellenlängenbänder in einem vorgeschriebenen Wellenlängengebiet umfasst. Zum Beispiel kann das obige Wellenlängengebiet das Gebiet nahen Infrarots (ungefähr 1.000 bis 1.600 nm) oder das Gebiet sichtbaren Lichts (ungefähr 360 bis 830 nm) umfassen.
  • Das reflektierte Licht, das vom Lichtempfangselement empfangen wird, wird zum Operativelement übertragen, um ein Reflexionsspektrum zu erhalten. Das Lichtempfangselement kann über eine bekannte Übertragungseinrichtung wie z. B. eine Signalleitung, einen Lichtwellenleiter und dergleichen mit dem Operativelement verbunden sein, oder es ist auch die Konfiguration möglich, in der optische Informationen über ein optisches System wie z. B. einen Spiegel, eine Linse und dergleichen übertragen werden. Das Operativelement kann ein Spektroskop, eine Einrichtung zum Berechnen von Reflexionsgrad oder Intensität und eine Einrichtung zum Berechnen einer Filmdicke umfassen. 1 und 3 zeigen die Ausführungsformen, in denen das Lichtempfangselement und das Operativelement separat konfiguriert sind, doch können diese Elemente integriert sein. Außerdem kann das Spektroskop in dem Operativelement enthalten sein, wie oben beschrieben, und kann mit dem Lichtempfangselement integriert sein oder kann auch als ein Lichtempfangselement dienen. Alternativ können das Spektrokop und das polarisierende Element integriert sein.
  • Das reflektierte Licht wird durch das Spektroskop in individuelle Wellenlängen zerstreut. Die Reflexionsgrad- oder Intensitäts-Berechnungseinrichtung berechnet den Reflexionsgrad oder die Intensität jeder Wellenlänge, was ein Reflexionsspektrum ergibt, das den Reflexionsgrad oder die Intensität bei jeder Wellenlänge anzeigt. Das Reflexionsspektrum ist wünschenswert ein spektrales Reflexionsspektrum, wenn Kurvenanpassung als der operative Prozess verwendet wird, und wünschenswert ein Leistungsspektrum, wenn schnelle Fourier-Transformation als der operative Prozess verwendet wird.
  • Der Relationsausdruck, der den Reflexionsgrad eines Mehrschichtfilm-Systems liefert, ist in der Technik allgemein bekannt. Zum Beispiel bei dem in 4 gezeigten Laminat mit Mehrschichtstruktur ist der Amplituden-Reflexionsgrad Rj des Films der j-ten Schicht durch nachfolgende Gleichung (1) gegeben.
  • Figure 00110001
  • In Gleichung (1) sind nj: der Brechungsindex der j-ten Schicht, dj: die Dicke des j-ten Films; θj: der Einfallswinkel der j-ten Schicht, rj: der Fresnel-Koeffizient der j-ten Schicht; und δj: (2π/λ)nj dj cosθj. Wenn Absorption durch individuelle Schichten vernachlässigt wird, kann der Gesamt-Amplituden-Reflexionsgrad R durch nachfolgende Gleichung (2) approximiert werden.
    Figure 00110001
  • Das heißt, in dem vom Laminat mit Mehrschichtstruktur reflektierten Licht sind Brechungsindex-Informationen und Filmdicken-Informationen enthalten. Mittels verschiedenartiger operativer Verarbeitung ist es daher möglich, das Reflexionsspektrum in die Komponenten jeder Schicht zu separieren und die Dicke jeder Schicht aus den Spektralinformationen zu erhalten, die separiert werden.
  • Bei einem Laminat, das einen polarisierenden Film enthält, ist jedoch der Brechungsindexunterschied auf Wellenlängenbasis in dem polarisierenden Film manchmal groß, so dass es Fälle gibt, in denen es schwierig ist, die Daten zu analysieren, wenn die Dicke individueller Schichten aus Reflexionsspektren gemessen wird. Dies verursacht Messfehler und macht es manchmal unmöglich, die Dicke der individuellen Schichten zu berechnen. Dementsprechend wird in einer Ausführungsform des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung (nachfolgend ”Ausführungsform 1”) ein polarisierendes Element zwischen dem Laminat, dem Lichtemissionselement und/oder dem Lichtempfangselement derart angeordnet, dass die Amplitude des Reflexionsspektrums relativ zu der Amplitude des Reflexionsspektrums in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht so angeordnet ist, kleiner wird. Wie oben angegeben, wird der Grund, weshalb die Verwendung eines polarisierenden Elements die Amplituden des Reflexionsspektrums ändert, in dem Zusammenhang mit der Anisotropie (Doppelbrechungseigenschaft) des polarisierenden Elements vermutet. In Ausführungsform 1 genügt es, das polarisierende Element derart anzuordnen, dass ein Reflexionsspektrum mit niedrigerer Amplitude als die Amplitude des in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht so angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums erhalten wird. Wie in weiter unten beschriebenen Beispielen angegeben, kann Anordnen des polarisierenden Elements derart, dass seine Polarisationsachse annähernd parallel zur Polarisationsachse des polarisierenden Films ist, die Amplitude des Reflexionsspektrums minimieren. Dementsprechend ist es in Ausführungsform 1 wünschenswert, dass die Polarisationsachse des polarisierenden Elements annähernd parallel zur Polarisationsachse des polarisierenden Films ist. Bei der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff ”annähernd”, wie angewendet, einen Unterschied von ±5°.
  • Um in Ausführungsform 1 die Wirkung auf die Analyse der Wellenlängendispersion des Brechungsindex des polarisierenden Films zu vermindern, wird das polarisierende Element so angeordnet, dass die Amplitude des Reflexionsspektrums vermindert wird.
  • Wie oben angegeben, kann jedoch bei Filmdickenmessung mittels optischer Interferometrie die Genauigkeit beim Erkennen und Analysieren der verschiedenen Schichten als einzelne Schichten kleiner werden, wenn der Brechungsindexunterschied zu der benachbarten Schicht klein ist, was tendenziell Messfehler erzeugt. Um in Ausführungsform 1 Messfehler zu reduzieren, ist dementsprechend der Unterschied im Brechungsindex der dem gerade vermessenen Laminat benachbarten Schicht wünschenswert gleich oder größer als 0,1 als ein Brechungsindexunterschied für ungerichtetes Licht im Gebiet sichtbaren Lichts.
  • Andererseits, je kleiner die Amplitude des Reflexionsspektrums, desto größer der Fehler beim Herausseparieren der Komponenten der verschiedenen Schichten aus dem Reflexionsspektrum. Dieser Fehler kann bewirken, dass die berechnete Filmdicke stark vom tatsächlichen Messwert abweicht, wenn der Brechungsindexunterschied zu der benachbarten Schicht klein ist. Und wenn der Brechungsindexunterschied zwischen benachbarten Schichten klein ist, gibt es Fälle, in denen die verschiedenen Schichten nicht als einzelne Schichten erkannt werden können, wie oben angegeben, was Filmdickenmessung manchmal ausschließt. Dementsprechend wird in einer anderen Ausführungsform des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung (nachfolgend ”Ausführungsform 2”) ein polarisierendes Element zwischen dem Laminat und dem Lichtemissionselement und/oder dem Lichtempfangselement derart angeordnet, dass die Amplitude des Reflexionsspektrums relativ zu der Amplitude des Reflexionsspektrums, das in einem Zustand erhalten wird, in dem das polarisierende Element nicht so angeordnet ist, größer wird. In Ausführungsform 2 genügt es, das polarisierende Element anzuordnen, wie oben angegeben, so dass ein Reflexionsspektrum mit einer größeren Amplitude als die Amplitude des Reflexionsspektrums, das erhalten wird, wenn das polarisierende Element nicht so angeordnet ist, erhalten wird. Wie in Beispielen weiter unten angegeben, kann die Amplitude des Reflexionsspektrums maximiert werden, indem das polarisierende Element derart angeordnet wird, dass seine Polarisationsachse annähernd senkrecht zur Polarisationsachse des im Laminat enthaltenden polarisierenden Films ist. Dementsprechend wird in Ausführungsform 2 die Polarisationsachse des polarisierenden Elements wünschenswert annähernd senkrecht zur Polarisationsachse des polarisierenden Films gemacht. Ein Beispiel für ein Laminat, das für die Anwendung der Ausführungsform 2 geeignet ist, ist eines, bei dem der Brechungsindexunterschied für ungerichtetes Licht im Gebiet sichtbaren Lichts zwischen dem polarisierenden Film und dem dem polarisierenden Film benachbarten Film gleich oder kleiner als 0,05 ist.
  • Bei dem Messverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Stellung des polarisierenden Elements relativ zum Laminat auf Basis der bekannten Positionen der Polarisationsachsen des polarisierenden Films und des polarisierenden Elements bestimmt werden. Unter Verwendung einer Messvorrichtung mit einem Halteelement (in 1 und 3 nicht gezeigt), das im Stande ist, das polarisierende Element und/oder das Laminat auf drehbare Weise zu halten, kann weiterhin das polarisierende Element relativ zu dem polarisierenden Film gedreht werden, sobald das polarisierende Element montiert worden ist, so dass sich die Amplitude des Reflexionsspektrums relativ dazu, wenn das polarisierende Element fehlt, ändert, und/oder die Position der Polarisationsachse abgestimmt werden kann. Das letztere Verfahren ist geeignet, wenn die Position der Polarisationsachse des polarisierenden Elements und/oder des polarisierenden Films nicht im Voraus bestimmt worden ist.
  • Wie in nachfolgender Gleichung (3) gezeigt, enthält der Energie-Reflexionsgrad R von Licht, das von einer in Luft angeordneten Substanz reflektiert wird, Variablen in Form des Brechungsindex n und des Dämpfungskoeffizienten k.
    Figure 00140001
  • Der Dämpfungskoeffizient k ist durch μ = 4πk/λ mit dem Absorptionskoeffizienten μ bei einer Wellenlänge λnm verknüpft und wird mit Absorption größer. In Gleichung (2) oben wird die Absorption der individuellen Schichten vernachlässigt. Doch wird k wesentlich, wenn die Absorption größer wird, und Vernachlässigen der Absorption führt zu großen Messfehlern. Um daher die Messgenauigkeit in den obigen Ausführungsformen zu erhöhen und um den durch Vernachlässigen von k erlittenen Messfehler zu vermindern, ist es wünschenswert, die Messung in einem Wellenlängengebiet durchzuführen, in dem es wenig Absorption gibt. Aus dieser Perspektive wird wünschenswert Licht im nahen infraroten Gebiet als der Mess-Strahl bei der vorliegenden Erfindung verwendet. Doch auch wenn Licht im sichtbaren Gebiet als der Mess-Strahl in Ausführungsform 1 verwendet wird, ist es noch möglich, die Wirkung auf den Messwert der Absorptionseigenschaften des Farbstoffs zu vermindern, indem die Amplitude des Reflexionsspektrums vermindert wird, wie oben angegeben. Daher ist auch Licht im sichtbaren Gebiet als der Mess-Strahl geeignet.
  • Filmdicke-Berechnungsschritt
  • In diesem Schritt wird das Reflexionsspektrum, das im Reflexionsspektrum-Messschritt erhalten wird und welches eine andere Amplitude als jenes hat, das in Abwesenheit des polarisierenden Elements erhalten wird, zur Berechnung der Dicke des zu vermessenden Films verwendet. Speziell kann die Filmdicke durch die Filmdicke-Berechnungseinrichtung des Operativelements berechnet werden, indem das erhaltene Reflexionsspektrum verschiedenen operativen Prozessen unterzogen wird. Aus der Perspektive der Messgenauigkeit sind die operativen Prozesse, die hier verwendet werden, wünschenswert schnelle Fourier-Transformation und Kurvenanpassung, wobei Kurvenanpassung bevorzugt wird. Für Details in Bezug auf Filmdickenberechnung mittels schneller Fourier-Transformation seien zum Beispiel die Absätze [0025] bis [0032] in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Heisei Nr. 7-294220 erwähnt. Für Details in Bezug auf Kurvenanpassungsverfahren seien zum Beispiel die Absätze [0079] bis [0086] in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 2003-114107 erwähnt.
  • Das Messverfahren der vorliegenden Erfindung wie oben angegeben macht es möglich, den Messfehler während Filmdickenmessung mittels optischer Interferometrie in einem Laminat, das einen polarisierenden Film als einen von mehreren Filmen enthält, wie z. B. einer polarisierenden Linse, zu vermindern, wodurch sehr genaue Messung der Dicke jeder Schicht ermöglicht wird. Wie oben angegeben, kann in Ausführungsform 1 das Vermindern der Wirkung auf die Analyse der Brechungsindex-Wellenlängendispersion des polarisierenden Films die Messgenauigkeit verbessern. Ausführungsform 2 kann die Separierung der Komponenten individueller Schichten aus dem Reflexionsspektrum auch bei einem Laminat mit wenig Brechungsindexunterschied zwischen dem polarisierenden Film und benachbarten Schichten erleichtern, wie z. B. bei einer polarisierenden Linse, die einen polarisierenden Film enthält, bei dem der Brechungsindexunterschied zu einer benachbarten Schicht vermindert worden ist, um einen Interferenzstreifen zu verhindern. Daher kann optische Interferometrie verwendet werden, um die Dicke der individuellen Schichten mit hoher Genauigkeit zu messen.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch eine Filmdicken-Messvorrichtung bereitstellen, die bei dem Filmdicken-Messverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird und folgendes umfasst:
    ein Lichtemissionselement, das einen Mess-Strahl auf das Laminat strahlt;
    ein Lichtempfangselement, das von dem Laminat reflektiertes Licht empfängt;
    ein Operativelement, das einen Filmdicke-Berechnungsschritt durchführt; und
    ein Halteelement, das im Stande ist, das polarisierende Element und/oder das Laminat auf drehbare Weise zu halten. Die Details sind wie oben angegeben.
  • Als Nächstes wird ein für die Anwendung des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung geeignetes Laminat beschrieben.
  • Das Messverfahren der vorliegenden Erfindung eignet sich als ein Verfahren zum Messen der Dicke von Filmen auf einer Augenglas-Linse (polarisierenden Linse) mit Mehrschichtstruktur, die mehrere Filme einschließlich eines polarisierenden Films umfasst, wie oben angegeben. 5 zeigt ein Beispiel für die Schichtstruktur einer polarisierenden Linse. Bei der in 5 gezeigten polarisierenden Linse sind auf einem Linsensubstrat 21 aufeinander folgend eine Hartbeschichtung 22, ein Orientierungsfilm 23, ein polarisierender Film 24, ein Primer 25 und eine Hartbeschichtung 26 vorhanden.
  • Das Linsensubstrat 21 ist nicht spezifisch beschränkt; Beispiele sind Kunststoff und anorganisches Glas. Beispiele für Kunststoffe sind Methylmethacrylat-Homopolymer, Copolymere von Methylmethacrylat und einem oder mehreren anderen Monomeren, Diethylenglycobisallylcarbonat-Homopolymer, Copolymere von Diethylenglycobisallylcarbonat und einem oder mehreren anderen Monomeren, Schwefel enthaltende Copolymere, Halogen-Copolymere, Polycarbonate, Polystyrene, Polyvinylchlorid, ungesättigtes Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyurethane, Polythiourethane, Polymere aus Materialen einschließlich eine Epithio-Gruppe enthaltenden Verbindungen, Homopolymere von Monomeren mit Sulfid-Bindungen, Copolymere eines Sulfids und einem oder mehreren anderen Monomeren, Copolymere eines Polysulfids und einem oder mehreren anderen Monomeren und Copolymere eines Polydisulfids und einem oder mehreren anderen Monomeren.
  • Die Form der polarisierenden Linse und des Linsensubstrats sind nicht spezifisch beschränkt. Die bestrahlte Oberfläche, die den Mess-Strahl reflektiert, kann irgendeine Form haben, z. B. eben, konvex und konkav.
  • Die Hartbeschichtungen 22 und 26 sind nicht spezifisch beschränkt. Geeignet ist ein Film in Form eines Mikropartikel-Metalloxids, das einer organischen Siliziumverbindung hinzugefügt ist. Statt einer organischen Siliziumverbindung kann eine Acryl-Verbindung verwendet werden. Der Brechungsindex der Hartbeschichtung kann mittels des Typs und der Menge des Mikropartikel-Metalloxids abgestimmt werden. Ein bekanntes UV-aushärtbares oder EB-aushärtbares Harz wie z. B. ein Acrylat-Monomer oder -Oligomer kann als die Beschichtungszusammensetzung zum Ausbilden der Hartbeschichtung verwendet werden.
  • Das Primer 25 ist eine Haftschicht zur Haftungsverbesserung. Beispiele sind Beschichtungsfilme, ausgebildet durch Aufbringen von Harzlösungen auf Olefin-Basis, Acryl-Basis, Epoxy-Basis und Urethan-Basis in Form von Polyurethanharzen, Vinylacetat und Ethylenvinyl-Copolymeren.
  • Im Allgemeinen wird ein polarisierender Film 24 verwendet, der die polarisierende Eigenschaft eines dichroitischen Farbstoffs ausnutzt. Die polarisierende Eigenschaft von dichroitischen Farbstoffen wird im Allgemeinen realisiert, weil sich dichroitische Farbstoffe selbst einachsig orientieren. Wie in 5 gezeigt, wird dementsprechend ein Orientierungsfilm (Orientierungsfilm 23 in 5) für einachsige Orientierung des dichroitischen Farbstoffs im Allgemeinen als die Schicht unterhalb eines Farbstoff-Films (dichroitischer Farbstoff-Film) vorgesehen.
  • Der Orientierungsfilm kann durch Abscheiden eines filmbildenden Materials mittels eines bekannten Filmbildungsverfahrens wie z. B. Dampfabscheidung oder Sputtern ausgebildet werden oder kann durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren wie z. B. Tauch- oder Schleuderbeschichten ausgebildet werden. Beispiele für geeignete filmbildende Materialen sind Siliziumoxide, Metalloxide und Komplexe und Verbindungen davon.
  • Ein Beispiel für den Orientierungsfilm, der durch das obige Beschichtungsverfahren ausgebildet wird, ist ein Sol-Gel-Film, der ein anorganisches Oxid-Sol enthält. Beispiele für Beschichtungsflüssigkeiten, die zum Ausbilden eines Sol-Gel-Films geeignet sind, sind Beschichtungsflüssigkeiten, die minimal entweder ein Alkoxysilan oder ein Hexaalkoxydisiloxan und ein anorganisches Oxid-Sol enthalten. Aus der Perspektive der Leichtigkeit der Verleihung der Funktion eines Orientierungsfilms ist das Alkoxysilan wünschenswert eines, das durch die nachfolgende allgemeine Formel (1) gekennzeichnet wird, und das Hexaalkoxydisiloxan ist wünschenswert eines, das durch die nachfolgende allgemeine Formel (2) gekennzeichnet wird. Die Beschichtungsflüssigkeit kann entweder ein Alkoxysilan oder ein Hexaalkoxydisiloxan oder beides enthalten. Wie erforderlich, ist es auch möglich, das Alkoxysilan aufzunehmen, das eine Funktionsgruppe enthält, die durch die nachfolgende allgemeine Formel (3) gekennzeichnet wird. Si(OR1)a(R2)4-a (1) (R3O)3Si-O-Si(OR4)3 (2) R5-Si(OR6)b(R7)3-b (3)
  • Jedes R1 in der allgemeinen Formel (1) und R3 und R4 in der allgemeinen Formel (2) oben kennzeichnet unabhängig eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, welche linear, verzweigt oder zyklisch sein kann. Spezielle Beispiele für die Alkyl-Gruppe sind: eine Methyl-Gruppe, Ethyl-Gruppe, n-Propyl-Gruppe, Isopropyl-Gruppe, n-Butyl-Gruppe, Isobutyl-Gruppe, sec-Butyl-Gruppe, tert-Butyl-Gruppe, Pentyl-Gruppe und Cyclopenthyl-Gruppe. Davon ist eine Methyl-Gruppe oder eine Ethyl-Gruppe wünschenswert.
  • In der allgemeinen Formel (1) oben kennzeichnet R2 eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Spezielle Beispiele sind die oben beispielshalber angegebenen Alkyl-Gruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Hexyl-Gruppe, eine Heptyl-Gruppe, eine Oktyl-Gruppe und eine 2-Ethylhexyl-Gruppe. Davon ist eine Methyl-Gruppe, Ethyl-Gruppe, Propyl-Gruppe oder Butyl-Gruppe wünschenswert. In der allgemeinen Formel (1) oben kennzeichnet a 3 oder 4.
  • In der allgemeinen Formel (3) kennzeichnet R5 eine organische Gruppe mit einer oder mehreren Funktionsgruppen, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Glycidoxy-Gruppen, Epoxy-Gruppen, Amino-Gruppen und Isocyanat-Gruppen besteht. Jedes R6 und R7 kennzeichnet unabhängig eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, und b kennzeichnet 2 oder 3. Spezielle Beispiele für die Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind wie oben angegeben.
  • Ein Oxid aus einem oder mehreren Elementen, ausgewählt aus Mg, Ca, Sr, Ba, Al, In, Ge, Bi, Fe, Cu, Y, Zr, Ni, Ta, Si und Ti, ist ein Beispiel für das anorganische Oxid, das das obige anorganische Oxid-Sol bildet. Aus der Perspektive der Leichtigkeit der Herstellung des Mikropartikel-Sols und der Stabilität sind SiO2, TiO2, ZrO2, CeO2, ZnO, SnO2 und Indiumzinnoxid (ITO) wünschenswert. Aus der Perspektive der Erzielung sowohl von chemischer Beständigkeit als auch einer vergrößerten Filmhärtungswirkung ist ein Siliziumdioxid-Sol (SiO2) wünschenswert. Das anorganische Oxid-Sol kann genau einen Typ anorganische Oxidpartikel oder zwei oder mehr Typen enthalten. Aus der Perspektive der vergrößerten Filmhärte und Unterdrückung von Trübung (Schleierbildung) des Film selbst ist die Größe der anorganischen Oxidpartikel, die das anorganische Oxid-Sol bilden, wünschenswert 1 bis 100 nm, vorzugsweise 5 bis 50 nm.
  • Die Beschichtungsflüssigkeit kann durch Beimischen der verschiedenen obigen Bestandteile mit verschiedenen Additiven wie z. B. Lösungsmitteln und Katalysatoren hergestellt werden. In der Beschichtungsflüssigkeit ist der Gehalt des anorganischen Oxid-Sols als ein Feststoffbestandteil wünschenswert 0,1 bis 60 Molprozent, bevorzugt 5 bis 55 Molprozent, eher bevorzugt 15 bis 50 Molprozent und noch mehr bevorzugt 25 bis 40 Molprozent der kombinierten Feststoffbestandteile der Beschichtungsflüssigkeit. Innerhalb dieses Bereichs ist es möglich, einen Orientierungsfilm mit geeigneter Härte auszubilden. Die Gehalte der anderen Bestandteile können unter Berücksichtigung der Härte des Orientierungsfilms, der Haftung an anderen Filmen wie z. B. dem polarisierenden Film und dergleichen geeignet festgesetzt werden. Zum Beispiel, kennzeichnet man das anorganische Oxid-Sol als ”Bestandteil (A)”, das durch die allgemeine Formel (1) gekennzeichnete Alkoxysilan und das durch die allgemeine Formel (2) gekennzeichnete Hexaalkoxydisiloxan gemeinsam als ”Bestandteil (B)” und das Alkoxysilan, das eine Funktionsgruppe enthält, die durch die allgemeine Formel (3) gekennzeichnet wird, als ”Bestandteil (C)”, so ist aus den Perspektiven der Härte des Orientierungsfilms und der Haftung an anderen Filmen der Anteil des Bestandteils (B) wünschenswert 40 bis 99,9 Molprozent, vorzugsweise 45 bis 90 Molprozent, eher bevorzugt 50 bis 80 Molprozent und noch mehr bevorzugt 60 bis 75 Molprozent der kombinierten molaren Menge des Feststoffbestandteils des Bestandteils (A) und Bestandteils (B). Das Molverhältnis ((B)/(A) (Feststoffbestandteil)) des Bestandteils (B) zum Feststoffbestandteil des Bestandteils (A) ist wünschenswert 99,9/0,1 bis 40/60, vorzugsweise 90/10 bis 45/55, eher bevorzugt 80/20 bis 50/50 und noch mehr bevorzugt 75/25 bis 60/40. Weiterhin ist das Molverhältnis der kombinierten Menge des Feststoffbestandteils des Bestandteils (A) und Bestandteils (B) zum Bestandteil (C), (((A) (Feststoffbestandteil) + (B))/(C), wünschenswert 99,0/0,1 bis 85/15, vorzugsweise 98/2 bis 85/15.
  • Im Anschluss an die Filmbildung wird in dem Orientierungsfilm ein Schritt der Ausbildung von Rillen in einer bestimmten Richtung durchgeführt. Wenn eine Beschichtungsflüssigkeit, die einen dichroitischen Farbstoff enthält, auf die Oberfläche des Orientierungsfilm aufgebracht wird, in dem in diesem Schritt Rillen ausgebildet worden sind, richtet sich der dichroitische Farbstoff auf die Rillen aus oder orientiert sich selbst in einer Richtung senkrecht zu den Rillen. Daher kann der dichroitische Farbstoff einachsig orientiert werden, und seine polarisierende Eigenschaft kann richtig erzielt werden. Die Rillen werden zum Beispiel durch einen Schleifprozess, der ein Schleifmittel verwendet, oder durch einen Reibeschritt, der zum Orientieren von Flüssigkristallmolekülen durchgeführt wird, ausgebildet.
  • Als Nächstes wird der polarisierende Film (dichroitische Farbstoff-Film) beschrieben, der über dem Orientierungsfilm ausgebildet wird.
  • Dichroitische Farbstoffe haben eine langgestreckte Molekülform und haben die Eigenschaft, Licht zu absorbieren, das in der Längsrichtung der Farbstoffmoleküle schwingt, und Licht in der zu der obigen Richtung senkrechten Richtung durchzulassen. Unter dichroitischen Farbstoffen, wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, zeigen bekanntermaßen einige in bestimmten Konzentrations- und Temperaturbereichen Flüssigkristallzustände. Solche Flüssigkristallzustände werden als lyotropische Flüssigkristalle bezeichnet. Durch Verwendung der Flüssigkristallzustände dieser dichroitischen Flüssigkristalle, um zu bewirken, dass sich die Farbstoffmoleküle selbst in einer einzigen spezifizierten Richtung ordnen, ist es möglich, intensiveren Dichroismus zu erzielen. Durch Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit, die einen dichroitischen Farbstoff enthält, auf den Orientierungsfilm, in dem Rillen ausgebildet worden sind, kann der dichroitische Farbstoff einachsig orientiert werden und kann daher der polarisierende Film mit guter polarisierender Eigenschaft ausgebildet werden. Die Steuerung der Positionsbeziehung der Polarisationsachse des polarisierenden Films und der Polarisationsachse des polarisierenden Elements auf Basis von Ausführungsform 1 wie oben angegeben macht es möglich, die Dicke der individuellen Schichten mit hoher Genauigkeit mittels optischer Interferometrie zu messen, selbst wenn es beträchtliche Brechungsindex-Wellenlängendispersion auf Grund der Wirkung der Absorptionseigenschaften des dichroitischen Farbstoffs gibt. Die Steuerung der Positionsbeziehung der Polarisationsachse des polarisierenden Films und der Polarisationsachse des polarisierenden Elements auf Basis von Ausführungsform 2 wie oben angegeben macht es außerdem möglich, die Dicke der individuellen Schichten mit hoher Genauigkeit mittels optischer Interferometrie zu messen, selbst wenn der Brechungsindex des polarisierenden Films nahe am Brechungsindex einer benachbarten Schicht liegt.
  • Die dichroitischen Farbstoffe, die in dem polarisierenden Film enthalten sind, sind nicht spezifisch beschränkt. Es können verschiedene dichroitische Farbstoffe verwendet werden, die in üblichen polarisierenden Elementen verwendet werden. Beispiele sind Azo-, Anthraquinon-, Merocyanin-, Styryl-, Azomethin-, Quinon-, Quinophtalon-, Perylen-, Indigo-, Tetrazin-, Stilben- und Benzidin-Farbstoffe. Die im US-Patent 2,400,877 und der veröffentlichen japanischen Übersetzung (TOKUHYO) Nr. 2002-527786 einer internationalen PCT-Anmeldung beschriebenen Farbstoffe sind weitere Beispiele.
  • Als ein Beispiel für ein Laminat, das für Anwendung des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist oben eine Augenglas-Linse (polarisierende Linse) beschrieben worden. Das Laminat, auf das das Messverfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist aber nicht auf eine Augenglas-Linse beschränkt und braucht nur einen polarisierenden Film zu enthalten. Zum Beispiel kann das Messverfahren der vorliegenden Erfindung auf Flüssigkristallanzeigen angewendet werden. Das Messverfahren der vorliegenden Erfindung ist für Fälle geeignet, in denen der Film, dessen Dicke zu messen ist, ein Dünnfilm mit einer Dicke gleich oder kleiner als 5 μm, insbesondere ein Dünnfilm mit einer Dicke von 0,1 bis 1 μm ist.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse mit Mehrschichtstruktur, die mehrere Filme einschließlich eines polarisierenden Films aufweist, umfassend:
    nach Ausbilden von zwei oder mehr Schichten, die mindestens einen polarisierenden Film umfassen, in einem Laminierschritt zum Ausbilden der mehreren Filme oder nach dem Laminierschritt, Messen einer Dicke eines oder mehrerer der Filme, die in einem Laminat enthalten sind, das mittels des obigen Verfahrens zum Messen einer Dicke eines Films ausgebildet worden ist;
    im Falle, dass die Filmdicke, die gemessen worden ist, aus einem vorbestimmten Messbereich heraus fällt, Durchführen eines Filmdicke-Abstimmschritts; und
    nicht Durchführen des Filmdicke-Abstimmschritts, wenn die Filmdicke, die gemessen worden ist, in den vorbestimmten Referenzbereich hinein fällt.
  • In einer Ausführungsform ist der Filmdicke-Abstimmschritt ein Schritt, in dem der Film, der ausgebildet worden ist, entfernt wird und ein neuer Film ausgebildet wird. In einer anderen Ausführungsform ist der Filmdicke-Abstimmschritt ein Schritt, in dem die Dicke des Films, der ausgebildet worden ist, geändert wird. Auf Basis des Messwerts wird der Film erforderlichenfalls entweder von neuem ausgebildet oder wird die Filmdicke geändert. Dies kann eine Augenglas-Linse mit der gewünschten Filmdicke bereitstellen.
  • Die Details des Laminierschritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung sind wie oben angegeben. Erwähnt seien die Absätze [0011] bis [0038] und die beschriebenen Beispiele in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 2009-237361 in Bezug auf den Prozess zur Herstellung einer Augenglas-Linse, der einen Laminierschritt umfasst.
  • Die Filmdickenmessung in dem Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung wird mindestens nach dem Ausbilden des polarisierenden Films durchgeführt, muss aber nicht nach dem Ausbilden aller Filme (Funktionsfilme), die die Augenglas-Linse bilden, durchgeführt werden. Das Messverfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt die sehr genaue Messung der Filmdicke in einem Laminat, das mindestens einen polarisierenden Film enthält. Daher wird in einer Ausführungsform das Messverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Filmdicke mindestens nach dem Ausbilden von zwei oder mehr Filmen einschließlich eines polarisierenden Films in dem Laminierschritt zu messen. Es ist auch möglich, die Filmdicke nach dem Ausbilden sämtlicher Filme zu messen. Daher wird die Ausführungsform, in der die Filmdickenmessung nach dem Laminierschritt durchgeführt wird, ebenfalls von dem Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
  • Die Details der Filmdickenmessung in dem Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung sind wie oben für das Messverfahren der vorliegenden Erfindung angegeben. Der Film, der vermessen wird, besteht aus mindestens einer Schicht, doch ist es auch möglich, die Dicke mehrerer Filme zu messen (und deren Dicke erforderlichenfalls abzustimmen). Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung kann der Herstellungsprozess fortgesetzt werden, um eine fertige Linse zu erhalten, solange die Filmdicke, die gemessen wird, in einen vorbestimmten Referenzbereich hinein fällt. Und wenn die Filmdicke, die gemessen wird, aus dem vorbestimmten Referenzbereich heraus fällt, wird ein Filmdicke-Abstimmschritt durchgeführt, um die gewünschte Filmdicke zu erzielen.
  • Wenn die Filmdicke, die gemessen worden ist, nach unterhalb des vorbestimmten Referenzbereich fällt, besteht der Filmdicke-Abstimmschritt wünschenswert in Neuausbildung eines Films über dem Film, der ausgebildet worden ist (zum Beispiel durch Aufbringen einer Beschichtungsflüssigkeit), um die Dicke des Films zu vergrößern. Und wenn ein Film auf eine Dicke ausgebildet worden ist, die den vorbestimmten Referenzbereich übersteigt, ist es wünschenswert, einen Teil des Films, der ausgebildet worden ist, zu entfernen oder den Film, der ausgebildet worden ist, zu entfernen und einen neuen Film auszubilden. Der Film, der ausgebildet worden ist, kann zum Beispiel durch Auflösen eines Teils des Films oder des ganzen Films mit einem Lösungsmittel entfernt werden.
  • Im Anschluss an die Filmdickenabstimmung kann der Herstellungsprozess fortgesetzt werden, um eine fertige Linse zu erhalten, oder die Filmdicke kann erneut gemessen werden, um zu bestätigen, dass ein Film mit der gewünschten Dicke ausgebildet worden ist, bevor die fertigen Linsen abgesendet werden. Die letztere Ausführungsform ist im Sinne des Versands von fertigen Linsen wünschenswert, die Auslegungswerten entsprechen. Wenn Neumessung der Filmdicke zeigt, dass der Referenzbereich wieder verfehlt worden ist, ist es wünschenswert, den Filmdicke-Abstimmschritt von neuem durchzuführen.
  • Wie oben angegeben, macht es das Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung möglich, fertige Linsen zu versenden, bei denen die Ausbildung von Filmen mit der gewünschten Dicke bestätigt worden ist. Daher ist es möglich, fehlerhafte Filmdicke bei den fertigen Linsen zu verhindern. Dies kann die Rate fehlerhafter Produkte senken, was aus der Perspektive der Herstellungskosten und der Umweltbelastung vorteilhaft ist. Das heißt, das Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse der vorliegenden Erfindung kann die Kosten und die Umweltbelastung während der Herstellung von polarisierenden Linsen vermindern.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mittels Beispielen detaillierter beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf Beispiele beschränkt.
  • A. Beispiel und Vergleichsbeispiel für Filmdickenmessung (Ausführungsform 2)
  • 1. Fertigen einer polarisierenden Linse
  • (1) Herstellen einer Beschichtungsflüssigkeit für die Orientierungsschicht
  • 4,9 g Siliziumdioxid-Sol (Methanol-Lösungsmittel, Feststoffbestandteil 30 Gewichtsprozent, mittlerer primärer Partikeldurchmesser 12 nm) wurden einander folgend 29,2 g Ethanol, 10,4 g Tetraethoxysilan (TEOS) (Molekulargewicht 208,3) und 2,1 g γ-Glycidoxypropyl-Trimethoxysilan (γ-GPS) hinzugefügt, und die Mischung wurde gerührt. Als Nächstes wurden 2,9 g von 0,01 mol/L Salzsäure (18,4 Molprozent der Gesamt-Beschichtungsflüssigkeit) hinzugefügt, und die Mischung wurde gerührt. Dem wurden 0,5 g (0,18 Molprozent der Gesamt-Beschichtungsflüssigkeit) eines Aluminium-Katalysators (Aluminium-Acetylacetonat) hinzugefügt, die Mischung wurde gründlich gerührt. Die Mischung wurde durch ein 0,5-μm-Filter passiert, um eine Orientierungsschicht-Beschichtungsflüssigkeit zu erhalten.
  • (2) Ausbilden eines Orientierungsfilms
  • Eine Polyurethan-Urea-Linse (ein Produkt mit dem Namen Phoenix, hergestellt von der HOYA Corporation, Brechungsindex 1,53, ausgestattet mit Hartbeschichtung, 70 mm im Durchmesser, Basis-Kurve 4) wurde als das Linsensubstrat verwendet. Die Hartbeschichtung der konvexen Oberfläche des Linsensubstrats wurde mit der in (1) oben hergestellten Orientierungsschicht-Beschichtungsflüssigkeit schleuderbeschichtet (bei 800 U/min zugeführt und 60 s lang gehalten), und es wurde eine einstündige Wärmebehandlung bei 85°C durchgeführt, um den Film zu härten, wobei ein Orientierungsfilm (Sol-Gel-Film) ausgebildet wurde. Ein Schleifmaterial in Form eines Schleifmittel enthaltenden Urethan-Schaums (Schleifmittel: Aluminiumoxid Al2O3 Körner mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 5 μm; Urethan-Schaum: annähernd von derselben Gestalt wie die Krümmung der konvexen Oberfläche) wurde in einem Schleifprozess verwendet, um Rillen auszubilden. Die geschliffene Linse wurde mit reinem Wasser gewaschen und getrocknet.
  • (3) Ausbilden eines polarisierenden Films
  • Die konvexe Linsenoberfläche im Anschluss an (2) oben wurde mit einer Menge von 2 bis 3 g von ungefähr 5 Gewichtsprozent wässrige Lösung eines dichroitischen Farbstoffs (Produktname ”Varilight Solution 2S”, hergestellt von Sterling Optics, Inc.) schleuderbeschichtet, um einen polarisierenden Film auszubilden. Das Schleuderbeschichten bestand in Zuführen der wässrigen Lösung des Farbstoffs bei einer Drehzahl von 300 U/min, 8 s lang gehalten; Zuführen bei einer Drehzahl von 400 U/min, 45 s lang gehalten; und Zuführen bei 1.000 U/min, 12 s lang gehalten. Als Nächstes wurde eine wässrige Lösung von pH 3,5 mit einer Eisenchlorid-Konzentration von 0,15 M und einer Kalciumhydroxid-Konzentration von 0,2 M hergestellt. Die oben erhaltene Linse wurde ungefähr 30 s lang in die wässrige Lösung eingetaucht, herausgezogen und in reinem Wasser gründlich gespült. Dieser Schritt (Unlöslichmachung) wurde verwendet, um den Farbstoff unlöslich in Wasser zu machen. Dieser Schritt wird auch als Wasserunlöslichmachung bezeichnet. Er ist ein wirksamer Schritt zur Vergrößerung der Stabilität des Films. Um die Filmstabilität und die Filmfestigkeit zu vergrößern, kann im Anschluss an die Unlöslichmachung eine Immobilisierungsbehandung des dichroitischen Farbstoffs (das Ausbilden einer Schutzschicht zum Immobilisieren des Farbstoffs) durchgeführt werden. Im Anschluss an die Immobilisierungsbehandung ist die Schutzschicht im Wesentlichen mit dem polarisierenden Film integriert. Ein spezielles Beispiel für die Immobilisierungsbehandung ist unten angegeben.
  • Im Anschluss an die obige Unlöslichmachung wurde die Linse 15 Minuten lang in eine 10 Gewichtsprozent wässrige Lösung von γ-Aminopropyl-Triethoxysilan getaucht, drei mal mit reinem Wasser gewaschen, 30 Minuten lang in einem Heizofen (Innentemperatur 85°C) wärmebehandelt und dann aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Im Anschluss an das Abkühlen wurde die Linse 30 Minuten lang in eine 2 Gewichtsprozent wässrige Lösung von γ-Glycidoxypropyl-Trimethoxysilan getaucht. Im Anschluss an den obigen Unlöslichmachungsprozess wurde die Linse 30 Minuten lang in einem Heizofen (Innentemperatur 60°C) wärmebehandelt, aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Die Absätze [0035] bis [0036] und Beispiele der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 2009-237361 liefern Einzelheiten der Wasserunlöslichmachungsbehandlung und Immobilisierungsbehandlung. Die obigen Behandlungen können durch Hinzuziehen dieser Beschreibungen bei der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
  • (4) Ausbilden eines Primers
  • Vier Gewichtsteile UV-aushärtbares Harz (hergestellt von Adeka, Produktname ”Adeka Bontier HUX”) wurden mit 100 Gewichtsteilen Polypropylenmonomethylether (PGM) verdünnt. Die erhaltene Lösung wurde mit einem 0,5-μm-Filter gefiltert, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erhalten. Beide Oberflächen der in (3) erhaltenen Linse wurden mit der Beschichtungszusammensetzung schleuderbeschichtet (1.000 U/min, 30 s lang gehalten). Im Anschluss an das Beschichten wurde unter den Bedingungen 60°C und 30 Min. lang Aushärten durchgeführt, um ein Primer auszubilden.
  • (5) Ausbilden einer Hartbeschichtung
  • Auf beiden Oberflächen der Linse über dem in (4) oben ausgebildeten Primer wurde mittels des nachfolgend angegebenen Verfahrens eine Hartbeschichtung ausgebildet.
  • Zehn Gewichtsteile von Kayarad DPCA-20, hergestellt von der Nippon Kayaku Co., Ltd., wurden mit 30 Gewichtsteilen Ethylacetat und zwei Gewichtsteilen eines Fotoinitiators (Irgacure 184, hergestellt von Ciba Speciality Chemicals Corp.) verdünnt. Die Mischung wurde mittels Schleuderbeschichten aufgebracht (1.500 U/min, 30 s lang gehalten). Die Beschichtung wurde mit einem UV-Bestrahlungspegel von 60 J/cm2 mit einer UV-Bestrahlungsvorrichtung ausgehärtet, um einen Hartbeschichtungsfilm auszubilden.
  • Durch die obigen Schritte wurde das Laminat (polarisierende Linse) mit der in 8 gezeigten Schichtstruktur erhalten. In dem obigen Prozess zum Ausbilden der polarisierenden Linse wurde der Brechungsindex für ungerichtetes Licht mit einer Wellenlänge von 546,07 nm aufeinander folgend für jede Schicht gemessen, wenn sich die bestimmte Schicht auf der äußersten Oberfläche befand. Der Brechungsindex des polarisierenden Films war 1,496. Der Brechungsindex des benachbarten Orientierungsfilms war 1,465 (Unterschied zum Brechungsindex des polarisierenden Films: 0,031). Und der Brechungsindex des Primers war 1,510 (Unterschied zum Brechungsindex des polarisierenden Films: 0,014).
  • 2. Messen spektraler Reflexionsgrad-Spektren
  • Das spektrale Reflexionsgrad-Spektrum der in 1. oben hergestellten polarisierenden Linse wurde mit der in 1 und 2 schematisch gezeigten Messvorrichtung gemessen. Die Messung wurde mit einem zusammengesetzten Strahl mit einem kontinuierlichen Wellenlängenband im Gebiet nahen Infrarots durchgeführt. Mit dem Filter 11 an Ort und Stelle wurde ein polarisierendes Element zwischen dem Lichtemissionselement und der polarisierenden Linse angeordnet. 9 zeigt die spektralen Reflexionsgrad-Spektren, gemessen für die folgenden Zustände: (i) ohne Filter 11; (ii) mit der Polarisationsspektrale des im Filter 11 enthaltenen polarisierenden Elements parallel zu der in der polarisierenden Linse enthaltenen Polarisationsachse; (iii) mit der Polarisationsachse des im Filter 11 enthaltenen polarisierenden Elements senkrecht zu der in der polarisierenden Linse enthaltenen Polarisationsachse.
  • 3. Berechnen der Filmdicke aus spektralen Reflexionsgrad-Spektren
  • Die nächstkommende Profilanpassung unter den aus den physikalischen Modellen von Filmen abgeleiteten theoretischen Reflexionsgrad-Profilen wurde mittels Kurvenanpassung bestimmt, und zwar durch das Verfahren (Kurvenanpassungsverfahren), beschrieben in den Absätzen [0079] bis [0086] in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 2003-114107 , für die verschiedenen in 2. oben erhaltenen spektralen Reflexionsgrad-Spektren. Die Filmdicken des Orientierungsfilms und des polarisierenden Films wurden aus einem auf dieser Basis erstellten Modell erhalten. Tabelle 1 zeigt die aus den in den Zuständen (i) bis (iii) oben erhaltenen spektralen Reflexionsgrad-Spektren bestimmten Filmdicken des Orientierungsfilms und des polarisierenden Films. Die in Tabelle 1 angegebenen Referenzwerte sind die Dicken der verschiedenen Schichten, wie mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) gemessen. Tabelle 1
    Referenzwert (tatsächlicher Messwert mittels TEM) (i) Kein polarisierendes Element vorhanden (ii) Parallele Polarisationsachsen (iii) Senkrechte Polarisationsachsen
    Orientierungsfilm 186 nm 170 nm Messung war unmöglich 170 nm
    Polarisierender Film 997 nm 1102 nm Messung war unmöglich 1026 nm
  • Wie in 9 gezeigt, zeigte verglichen mit der Abwesenheit eines polarisierenden Elements ”(ii) Parallele Polarisationsachsen” eine niedrige Amplitude des spektralen Reflexionsgrad-Spektrums, und ”(iii) Senkrechte Polarisationsachsen” zeigte ein hohes spektrales Reflexionsgrad-Spektrum. Durch Steuerung der Positionsbeziehung zwischen der Polarisationsachse des polarisierenden Films und der Polarisationsachse des polarisierenden Elements auf Basis dieser Ergebnisse konnte bestätigt werden, dass die Amplitude der spektralen Reflexionsgrad-Spektren vergrößert werden konnte. Wie in Tabelle 1 gezeigt, waren in ”(iii) Senkrechte Polarisationsachsen”, wobei die Amplitude des spektralen Reflexionsgrad-Spektrums groß war, der berechnete Wert der Dicke des polarisierenden Films und der berechnete Wert der Dicke des benachbarten Orientierungsfilms beide äquivalent zu den tatsächlich gemessenen Werten. Im Gegensatz dazu gab es in ”(i) Kein polarisierendes Element vorhanden” eine beträchtliche Abweichung zwischen der berechneten Dicke des polarisierenden Films und dem tatsächlich gemessenen Wert, und die Messgenauigkeit war niedrig. In ”(ii) Parallele Polarisationsachsen” konnten die verschiedenen individuellen Schichten nicht erkannt werden, was Dickenmessung ausschloss.
  • Die obigen Ergebnisse zeigten an, dass es durch Steuerung der Positionsbeziehung zwischen der Polarisationsachse des polarisierenden Films und der Polarisationsachse des polarisierenden Elements derart, dass die Amplitude der spektralen Reflexionsgrad-Spektren größer wurde, möglich war, die Dicke der verschiedenen Schichten mittels optischer Interferometrie sehr zuverlässig zu berechnen, wenn es wenig Unterschied zwischen den Brechungsindizes des polarisierenden Films und des benachbarten Films gab. Wie in 9 gezeigt, zeigte der Energie-Reflexionsgrad R des Lichts mehrere Maxima und Minima, wenn sich die Wellenlänge λ des Mess-Strahls änderte, und zeigte periodische Änderung auf Basis der Filmdicke. Kennzeichnet man die Zahl der Maxima (oder Minima), die zwischen einer Wellenlänge λa, bei der ein (Zahlwort) Maximum (oder Minimum) auf der Seite kurzer Wellenlängen gezeigt wurde, und einer Wellenlänge λb, bei der ein anderes Maximum (oder Minimum) auf der Seite langer Wellenlängen gezeigt wurde, vorhanden sind, als N, kennzeichnet man die Dicke des gerade vermessenen Films als d und kennzeichnet man den Brechungsindex als n, so genügt die Filmdicke d bekanntermaßen der nachfolgenden Gleichung (4). d = N + 1 / 2n × λa × λb / λb – λa 4
  • Der Brechungsindex, der durch Einsetzen der berechneten Filmdicke und der in 9 gezeigten Ergebnisse in Gleichung (4) berechnet wurde, war gleich 1,670 für den polarisierenden Film. Wie oben angegeben, war der Brechungsindex des polarisierenden Films für ungerichtetes Licht im sichtbaren Bereich gleich 1,496. Steuerung der Positionsbeziehung zwischen den Polarisationsachsen, wie oben angegeben, machte es daher möglich, den Brechungsindex des polarisierenden Films zu vergrößern, und als Ergebnis wurde geglaubt, dass die Genauigkeit der mittels optischer Interferometrie berechneten Filmdicke in dem Fall, in dem es einen kleinen Unterschied in den Brechungsindizes des polarisierenden Films und des benachbarten Films in ungerichtetem Licht im Gebiet sichtbaren Lichts gab, vergrößert wurde.
  • B. Beispiel und Vergleichsbeispiele für Filmdickenmessung (Ausführungsform 1)
  • 1. Fertigen einer polarisierenden Linse
  • Ein Laminat (polarisierende Linse) mit der in 6 gezeigten Schichtstruktur wurde erhalten, indem die Beschichtungsflüssigkeit zum Ausbilden eines polarisierenden Films in dem obigen Beispiel von Ausführungsform 2 geändert wurde und nicht eine Hartbeschichtung nach dem Ausbilden des Primers ausgebildet wurde. Der Brechungsindexunterschied zu der benachbarten Schicht was stets gleich oder mehr als 0,1, wenn der Brechungsindex für ungerichtetes Licht mit einer Wellenlänge von 546,07 nm jeder Schicht gemessen wurde, wobei sich jede Schicht auf der äußersten Oberfläche in dem Prozess zum Ausbilden der polarisierenden Linse befand.
  • 2. Messen spektraler Reflexionsgrad-Spektren
  • Das spektrale Reflexionsgrad-Spektrum der in 1. oben hergestellten polarisierenden Linse wurde mit der in 1 und 2 schematisch gezeigten Messvorrichtung gemessen. Die Messung wurde mit einem zusammengesetzten Strahl mit einem kontinuierlichen Wellenlängenband im Gebiet sichtbaren Lichts durchgeführt. Mit dem Filter 11 an Ort und Stelle wurde ein polarisierendes Element zwischen dem Lichtemissionselement und der polarisierenden Linse angeordnet. 7 zeigt die spektralen Reflexionsgrad-Spektren, gemessen für die folgenden Zustände: (i) ohne Filter 11; (ii) mit der Polarisationsachse des im Filter 11 enthaltenen polarisierenden Elements parallel zu der in der polarisierenden Linse enthaltenen Polarisationsachse; (iii) mit der Polarisationsachse des im Filter 11 enthaltenen polarisierenden Elements senkrecht zu der in der polarisierenden Linse enthaltenen Polarisationsachse.
  • 3. Berechnen der Filmdicke aus spektralen Reflexionsgrad-Spektren
  • Die nächstkommende Profilanpassung unter den aus den physikalischen Modellen von Filmen abgeleiteten theoretischen Reflexionsgrad-Profilen wurde mittels Kurvenanpassung bestimmt, und zwar durch das Verfahren (Kurvenanpassungsverfahren), beschrieben in den Absätzen [0079] bis [0086] in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 2003-114107 , für die verschiedenen in 2. oben erhaltenen spektralen Reflexionsgrad-Spektren. Die Filmdicken des Orientierungsfilms und des polarisierenden Films wurden aus einem auf dieser Basis erstellten Modell erhalten. Tabelle 1 zeigt die aus den in den Zuständen (i) bis (iii) oben erhaltenen spektralen Reflexionsgrad-Spektren bestimmten Filmdicken des Orientierungsfilms und des polarisierenden Films. Die in Tabelle 2 angegebenen Referenzwerte sind die Dicken der verschiedenen Schichten, wie mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) gemessen. Tabelle 2
    Referenzwert (tatsächlicher Messwert mittels TEM) (i) Kein polarisierendes Element vorhanden (ii) Parallele Polarisationsachsen (iii) Senkrechte Polarisationsachsen
    Orientierungsfilm 186 nm Messung war unmöglich 170 nm Messung war unmöglich
    Polarisierender Film 997 nm Messung war unmöglich 1050 nm Messung war unmöglich
  • Wie in 7 gezeigt, zeigte verglichen mit der Abwesenheit eines polarisierenden Elements ”(ii) Parallele Polarisationsachsen” eine niedrige Amplitude des spektralen Reflexionsgrad-Spektrums, und ”(iii) Senkrechte Polarisationsachsen” zeigte ein hohes spektrales Reflexionsgrad-Spektrum. Wie in Tabelle 2 gezeigt, waren in ”(ii) Parallele Polarisationsachsen”, wobei die Amplitude der spektralen Reflexionsgrad-Spektren klein war, der berechnete Wert der Dicke des polarisierenden Films und der berechnete Wert der Dicke des benachbarten Orientierungsfilms beide äquivalent zu den tatsächlich gemessenen Werten. Im Gegensatz dazu war in ”(i) Kein polarisierendes Element vorhanden” und in ”(iii) Senkrechte Polarisationsachsen” die Brechungsindex-Wellenlängendispersion des polarisierenden Films groß und war die Analyse schwierig, was die Berechnung der Dicke individueller Filme ausschloss.
  • Die obigen Ergebnisse zeigten an, dass es durch Steuerung der Positionsbeziehung zwischen der Polarisationsachse des polarisierenden Films und der Polarisationsachse des polarisierenden Elements derart, dass die Amplitude der spektralen Reflexionsgrad-Spektren kleiner wurde, möglich war, die Dicke der verschiedenen Schichten mittels optischer Interferometrie sehr zuverlässig zu berechnen, selbst bei beträchtlicher Brechungsindex-Wellenlängendispersion im polarisierenden Film (Farbstoff-Film).
  • C. Beispiel in Bezug auf die Herstellung einer Augenglas-Linse (1)
  • Mit der Ausnahme, dass eine Immobilisierungsbearbeitung auf Basis des obigen speziellen Beispiels durchgeführt wurde und eine Hartbeschichtung über dem Primer durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 2 ausgebildet wurde, wurden eine große Zahl von polarisierenden Linsen durch Ausbilden der verschiedenen Schichten einer polarisierenden Linse durch dieselben Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 1 produziert. Wie in 10 gezeigt, wurde in der Massenproduktion im Anschluss an die Aufbringung der Beschichtungsflüssigkeit für den polarisierenden Film die Dicke des polarisierenden Films durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 1 (mit parallelen Polarisationsachsen) gemessen. Wenn die Dicke des polarisierenden Films innerhalb eines Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden dann die Unlöslichmachung und der nachfolgende Schritt durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten. Wenn die Dicke des polarisierenden Films kleiner als (der Auslegungswert – 10 Prozent) war, wurde zusätzliche Beschichtungsflüssigkeit für den polarisierenden Film aufgebracht und wurde die Filmdicke erneut gemessen. Nach Bestätigung, dass die Filmdicke innerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die Unlöslichmachung und die nachfolgenden Schritte durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten. Umgekehrt, wenn die Dicke des polarisierenden Films (den Auslegungswert + 10 Prozent) überstiegt, wurde Lösungsmittel aufgebracht, um den polarisierenden Film zu entfernen. Nachfolgend wurde die Beschichtungsflüssigkeit für den polarisierenden Film von neuem aufgebracht und wurde die Filmdicke neu gemessen. Nach Bestätigung, dass die Filmdicke innerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die Unlöslichmachung und die nachfolgenden Schritte durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten.
  • Messung der Filmdicke, wobei auf die Weise des vorliegenden Beispiels der Film auf der äußersten Oberfläche vermessen wird, ist insofern vorteilhaft, als die Abstimmung leicht ist, wenn Filmdickenabstimmung nötig wird. Weiterhin ist Messung der Filmdicke vor Unlöslichmachung auf die Weise des vorliegenden Beispiels insofern vorteilhaft, als das Entfernen leicht ist, wenn der polarisierende Film zum Abstimmen der Filmdicke entfernt wird.
  • D. Beispiel in Bezug auf die Herstellung einer Augenglas-Linse (2)
  • Mit der Ausnahme, dass eine Immobilisierungsbearbeitung auf Basis des obigen speziellen Beispiels durchgeführt wurde und eine Hartbeschichtung über dem Primer durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 2 ausgebildet wurde, wurden eine große Zahl von polarisierenden Linsen durch Ausbilden der verschiedenen Schichten einer polarisierenden Linse durch dieselben Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 1 produziert. Wie in 11 gezeigt, wurde in der Massenproduktion nach Aufbringen der Hartbeschichtung die Dicke des polarisierenden Films durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 1 (mit parallelen Polarisationsachsen) gemessen. Wenn die Dicke des polarisierenden Films innerhalb eines Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die nachfolgenden Herstellungsschritte (verschiedene Prüfungen und die Ausbildung eines Antireflexfilms (AR-Beschichtung)) durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten. Wenn die Dicke des polarisierenden Films außerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden durch Behandlung mit einem Lösungsmittel Schichten von dem polarisierenden Film bis zur Hartbeschichtung abgezogen, und die Filmbildung wurde von neuem durchgeführt. Nachfolgend wurde die Filmdicke erneut gemessen. Sobald bestätigt worden ist, dass die Filmdicke innerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die nachfolgenden Schritte durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten.
  • E. Beispiel in Bezug auf die Herstellung einer Augenglas-Linse (3)
  • Mit der Ausnahme, dass eine Immobilisierungsbearbeitung auf Basis des obigen speziellen Beispiels durchgeführt wurde, wurden eine große Zahl von polarisierenden Linsen durch Ausbilden der verschiedenen Schichten einer polarisierenden Linse durch dieselben Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 2 produziert. Wie in 10 gezeigt, wurde in der Massenproduktion im Anschluss an die Aufbringung der Beschichtungsflüssigkeit für den polarisierenden Film die Dicke des polarisierenden Films durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 2 (mit senkrechten Polarisationsachsen) gemessen. Wenn die Dicke des polarisierenden Films innerhalb eines Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden dann die Unlöslichmachung und der nachfolgende Schritt durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten. Wenn die Dicke des polarisierenden Films kleiner als (der Auslegungswert – 10 Prozent) war, wurde zusätzliche Beschichtungsflüssigkeit für den polarisierenden Film aufgebracht und wurde die Filmdicke erneut gemessen. Nach Bestätigung, dass die Filmdicke innerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die Unlöslichmachung und die nachfolgenden Schritte durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten. Umgekehrt, wenn die Dicke des polarisierenden Films (den Auslegungswert + 10 Prozent) überstiegt, wurde Lösungsmittel aufgebracht, um den polarisierenden Film zu entfernen. Nachfolgend wurde die Beschichtungsflüssigkeit für den polarisierenden Film von neuem aufgebracht und wurde die Filmdicke neu gemessen. Nach Bestätigung, dass die Filmdicke innerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die Unlöslichmachung und die nachfolgenden Schritte durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten.
  • F. Beispiel in Bezug auf die Herstellung einer Augenglas-Linse (4)
  • Mit der Ausnahme, dass eine Immobilisierungsbearbeitung auf Basis des obigen speziellen Beispiels durchgeführt wurde, wurden eine große Zahl von polarisierenden Linsen durch Ausbilden der verschiedenen Schichten einer polarisierenden Linse durch dieselben Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 1 produziert. Wie in 11 gezeigt, wurde in der Massenproduktion nach Aufbringen der Hartbeschichtung die Dicke des polarisierenden Films durch dasselbe Verfahren wie im Beispiel von Ausführungsform 2 (mit senkrechten Polarisationsachsen) gemessen. Wenn die Dicke des polarisierenden Films innerhalb eines Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die nachfolgenden Herstellungsschritte (verschiedene Prüfungen und die Ausbildung eines Antireflexfilms (AR-Beschichtung)) durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten. Wenn die Dicke des polarisierenden Films außerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden durch Behandlung mit einem Lösungsmittel Schichten von dem polarisierenden Film bis zur Hartbeschichtung abgezogen, und die Filmbildung wurde von neuem durchgeführt. Nachfolgend wurde die Filmdicke erneut gemessen. Sobald bestätigt worden ist, dass die Filmdicke innerhalb des Bereichs (des Auslegungswertes ± 10 Prozent) lag, wurden die nachfolgenden Schritte durchgeführt, um fertige Linsen zu erhalten.
  • Durch Messen der Filmdicke im Herstellungsprozess auf die Weise der obigen Beispiele kann die Rate fehlerhafter Produkte vermindert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung bei der Herstellung von polarisierenden Linsen geeignet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (10)

  1. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films, der in einem Laminat mit Mehrschichtstruktur enthalten ist, das mehrere Filme aufweist, umfassend: einen Reflexionsspektrum-Messschritt, in dem ein Reflexionsspektrum erhalten wird, indem das Laminat mit einem Mess-Strahl bestrahlt wird und von dem Laminat reflektiertes Licht empfangen wird; einen Filmdicke-Berechnungsschritt, in dem die Dicke des gerade vermessenen Films auf Basis des erhaltenen Reflexionsspektrums berechnet wird; wobei das Laminat einen polarisierenden Film als einen der mehreren Filme umfasst; in dem Reflexionsspektrum-Messschritt ein polarisierendes Element zwischen einem Lichtemissionselement, das den Mess-Strahl ausstrahlt, und/oder einem Lichtempfangselement, das das reflektierte Licht empfängt, und dem Laminat angeordnet ist; und das polarisierende Element so angeordnet ist, dass eine Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums geändert wird.
  2. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß Anspruch 1, wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass die Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums vermindert wird.
  3. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß Anspruch 2, wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass eine Polarisationsachse des polarisierenden Elements annähernd parallel zu einer Polarisationsachse des polarisierenden Films ist.
  4. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei als der Mess-Strahl sichtbares Licht verwendet wird.
  5. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß Anspruch 1, wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass die Amplitude des erhaltenen Reflexionsspektrums relativ zu einer Amplitude eines in einem Zustand, in dem das polarisierende Element nicht angeordnet ist, erhaltenen Reflexionsspektrums vergrößert wird.
  6. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß Anspruch 5, wobei das polarisierende Element so angeordnet ist, dass eine Polarisationsachse des polarisierenden Elements annähernd senkrecht zu einer Polarisationsachse des polarisierenden Films ist.
  7. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei als der Mess-Strahl Licht im nahen Infrarot verwendet wird.
  8. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, wobei unter den in den mehreren Filmen enthaltenen Filmen ein Unterschied zwischen einem Brechungsindex für ungerichtetes Licht in einem Gebiet sichtbaren Lichts des polarisierenden Films und jenem des dem polarisierenden Film benachbarten Films gleich oder kleiner als 0,05 ist.
  9. Verfahren zum Messen einer Dicke eines Films gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der polarisierende Film einen dichroitischen Farbstoff umfasst.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Augenglas-Linse mit Mehrschichtstruktur, die mehrere Filme einschließlich eines polarisierenden Films aufweist, umfassend: nach Ausbilden von zwei oder mehr Filmschichten, die mindestens einen polarisierenden Film umfassen, in einem Laminierschritt zum Ausbilden der mehreren Filme oder nach dem Laminierschritt, Messen einer Dicke eines oder mehrerer der Filme, die in einem Laminat enthalten sind, das mittels des Verfahrens gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet worden ist; im Falle, dass die Filmdicke, die gemessen worden ist, aus einem vorbestimmten Messbereich heraus fällt, Durchführen eines Filmdicke-Abstimmschritts, in dem der Film, der ausgebildet worden ist, entfernt wird und ein neuer Film ausgebildet wird oder die Dicke des Films, der ausgebildet worden ist, geändert wird; und nicht Durchführen des Filmdicke-Abstimmschritts, wenn die Filmdicke, die gemessen worden ist, in den vorbestimmten Referenzbereich hinein fällt.
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