JP2006276123A - プラスチック製眼鏡レンズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性の向上したプラスチック製眼鏡レンズを提供すること。
【解決手段】レンズ基材と、レンズ基材の物体側の面及び眼球側の面に反射防止膜を備え、物体側の面に備えられた反射防止膜が圧縮応力を有し、かつ眼球側の面に備えられた反射防止膜が、物体側の面に備えられた反射防止膜に比べ小さい圧縮応力を有することを特徴とする。圧縮応力が高いと耐熱性は高くなるが、生産性を低下させる。そのため物体側の面は高い圧縮応力を持つ反射防止膜を形成し、眼球側の面は物体側の面に比べ小さい圧縮応力を有する反射防止膜を形成することによって、耐熱性と生産性を両立することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射防止膜を有するプラスチック製眼鏡レンズに関する。

近年、コストダウン、軽量、小型化のニーズから、レンズ等の光学部品の材料として、プラスチックが多く使用されるようになってきた。それに伴い、プラスチック製眼鏡レンズの反射防止膜への要求特性も、次第に厳しくなっている。

プラスチック製眼鏡レンズには、一般的にハードコート（金属酸化物を分散した樹脂）がコートされ、最表面には反射防止を目的とした金属酸化物の積層体が形成されている。金属酸化物は、高屈折率材料として、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコン、酸化ニオブ等が主に用いられ、低屈折率材料として、酸化ケイ素等が用いられている。一般的な反射防止膜の膜構成は、上記高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積み重ねることによって構成されている。また、層数を低減するために、中屈折率材料を用いる場合もある。中屈折率材料としては、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等が用いられている。

これらプラスチック製眼鏡レンズの表面に形成する反射防止膜は、反射防止特性が優れていることは言うまでもなく、強度、密着性、耐熱性等に関する信頼性も重要な要素になっている。特にプラスチックは熱に弱く、膨張や変形を起こしやすく、この性質に起因した品質の劣化が問題になることが多い。とりわけ、真空蒸着等で形成される金属酸化物薄膜から成る反射防止膜は、熱膨張率がプラスチックに比べ極めて小さいことから、基材となるプラスチックの、熱による膨張変形に起因する反射防止膜のクラック（割れ）が発生しやすく、日常生活において遭遇しうる温度、たとえば直射日光の当たる場所、車の中、あるいは風呂場等において、クラックが発生する可能性がある。

耐熱温度を上げる方法として、特許文献１には、有機金属化合物のプラズマ重合法による反射防止膜の製造方法が、記載されている。また、特許文献２には、オルガノシラン類の加水分解物を反射防止膜として利用する方法が、記載されている。

特開平８−６２４０１号公報 特開平１１−２０２１０２号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、プラズマ重合は装置コストを含めたランニングコストが高くなる、という問題点がある。このような方法では、安価なレンズの製造を行うことが困難である。

更に、特許文献２の方法では、金属酸化物の多層膜から成る反射防止膜と比べ、反射防止特性が不十分である等の問題点がある。また蒸着法と異なり、膜の均一性、再現性を得ることが難しい。

また、金属酸化物の多層膜から成る反射防止膜を形成する方法としては、反射防止膜を構成する物質を、真空雰囲気中で加熱および溶融して物質を蒸散させ、基材上に堆積させる真空蒸着法が一般に使用されている。

本発明の目的は、耐熱性が向上したプラスチック製眼鏡レンズを、生産性良く容易に提供することにある。

本発明のプラスチック製眼鏡レンズは、レンズ基材の物体側の面及び眼球側の面に反射防止膜を備えたプラスチック製眼鏡レンズであって、前記レンズ基材の物体側の面に備えられた反射防止膜が圧縮応力を有し、かつ前記レンズ基材の眼球側の面に備えられた反射防止膜が前記物体側の面に備えられた反射防止膜に比べ、小さい圧縮応力または引っ張り応力を有することを特徴とする。

耐熱性の向上は以下の機構によるものと考えられる。

プラスチックである眼鏡レンズの基材は、熱膨張率が大きく（２〜１２×１０^-5／℃）、一方、反射防止膜を構成する無機物質は熱膨張率が小さい（二酸化ケイ素で５×１０^-7／℃）。そのため、熱により基材が膨張すると、その膨張に耐えられずに反射防止膜にクラック（割れ）が生じると考えられる。従って出来るだけ圧縮応力を強くした反射防止膜を形成する必要がある。

更に、眼鏡レンズの場合、多くは金属製のフレームで締め付けられている。そのためレンズ基材の物体側の面側と眼球側の面側とでクラックの発生する温度が異なることが、鋭意研究の結果、解った。すなわち、レンズ基材の物体側の面と眼球側の面とでは、同じ耐熱温度を得るための応力の強さが異なることが解った。

従って、レンズ基材の物体側の面側に備えられる反射防止膜の圧縮応力に比べ、レンズ基材の眼球側の面側の圧縮応力が、小さい、または引っ張り応力を有する反射防止膜を形成することによって、耐熱性が高く、生産性の高いプラスチック製眼鏡レンズを形成することが出来る。

本発明のプラスチック製眼鏡レンズは、レンズ基材の物体側の面に備えられた反射防止膜の応力が、０から−４００ＭＰａであり、前記レンズ基材の眼球側の面に備えられた反射防止膜の応力が、１００から−３５０ＭＰａであることを特徴とする。マイナスが圧縮、プラスが引っ張りの応力を意味する。

この発明によれば、レンズ基材の物体側の面及び眼球側の面の圧縮応力が必要量保たれるため、耐熱性の高いプラスチック製眼鏡レンズを生産性よく形成することが出来る。

本発明のプラスチック製眼鏡レンズは、反射防止膜を構成する材料が、酸化シリコン、酸化チタン、チタン酸ランタン、酸化タンタル、酸化ニオブの中の少なくとも１種類以上を含むことを特徴とする。

この発明によれば、耐熱性を向上するのに必要な圧縮応力を得ることが出来る。

本発明のプラスチック製眼鏡レンズの製造方法は、上記プラスチック製眼鏡レンズに備えられる反射防止膜を、イオンアシスト蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜することを特徴とする。

この発明によれば、イオンアシスト蒸着法又はイオンプレーティング法を用いることによって、酸化シリコン、酸化チタン、チタン酸ランタン、酸化タンタル、酸化ニオブ等の材料を−４００ＭＰａ程度の高い応力を有する膜として成膜することが可能である。イオンアシスト蒸着法又はイオンプレーティング法を用い無いずに成膜する場合、−４００ＭＰａ程度の高い応力を得ることが難しく、応力が±１００ＭＰａ程度の膜を得ることしかできない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本実施形態に係る光学部品であるプラスチック製眼鏡レンズ１の拡大断面図が示されている。この配列は、低屈折率層５が基材２側である。

図１において、プラスチック製眼鏡レンズ１の基材２の表面には、傷を防止するためのハードコート層３が設けられている。また、ハードコート層３の表面には、７層からなる反射防止膜４が設けられている。

ここで、反射防止膜４は、低屈折率層５，７，９，１１と高屈折率層６，８，１０とが交互に積層されて形成されている。

基材２には、透明なプラスチックを使用することができる。たとえばアリルカーボネート系樹脂、アクリレート系樹脂、メタクリレート系樹脂、およびチオウレタン系樹脂が好ましい。

ハードコート層３は、有機材料単体、無機材料単体若しくはそれらの複合材料で形成されるが、硬度が得られる点と屈折率の調整が可能な点とから、複合材料が好ましい。ハードコート層３の屈折率を基材２の屈折率と合わせることによって、ハードコート層３と基材２との界面での反射により生じる透過率の低下、および干渉色の発生を防ぐことができる。

具体的には、ハードコート層３には、粒径１〜２００μｍの、チタン、ケイ素、錫、ジルコニウム、アンチモンの金属酸化物等が含まれている。

ハードコート層３の厚さは、傷つき難さの点から数μｍが好ましい。また、基材２とハードコート層３との密着性を得るために、基材２とハードコート層３との間にプライマー層を設けるのが好ましい。

低屈折率層５，７，９，１１には、低屈折率層を形成後に圧縮応力を有するものが使用される。低屈折率層は、プラスチックが変形しない温度領域で、通常の真空蒸着法によって形成することができ、圧縮応力を有する物質として、二酸化ケイ素が使用される。二酸化シリコンを用いた場合、１×１０^-2Ｐａ以下の圧力下で蒸着を行えば、容易に圧縮応力を有する低屈折率層を得ることが出来る。

高屈折率層６，８，１０には、一般的に酸化チタンが用いられる。

ここで、酸化チタンからなる高屈折率層６，８，１０は、高屈折率層形成後に可視光の吸収がなく、圧縮応力を有することが好ましい。可視光の吸収が無く、高圧縮の膜を得る方法として、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法または、成膜速度を遅くする方法が考えられる。成膜速度を遅くする方法としては、電子ビームの電流値を小さくする方法が考えられる。

反射防止膜４の層構成としては、３層膜の場合には、各層の光学厚みをそれぞれλ／４（設計波長λ）とする構成や、第１層、第３層をλ／４、第２層のみをλ／２とする構成が挙げられる。設計波長λは、可視光線の中心波長であって、５００ｎｍ付近である。

図１に示した反射防止膜４は、低屈折率層５、高屈折率層６、低屈折率層７とで形成された中屈折率層と等価なλ／４膜厚の層と、次いで、高屈折率層８、低屈折率層９、高屈折率層１０とで形成された高屈折率層と等価なλ／４膜厚の層と、λ／４膜厚の低屈折率層１１とから構成されている。ここで、真空蒸着時の基材２の温度を変化させると、屈折率が多少変化するので、温度が変わる場合には、設計層厚を調整することが好ましい。

図２は、本実施形態の反射防止膜４の製造に用いる真空蒸着装置６０の模式図である。

図２において、真空蒸着装置６０は、真空容器６１、排気装置２０、およびガス供給装置３０を備えている、いわゆる電子ビーム真空蒸着装置である。

真空容器６１は、真空容器６１内に蒸着材料がセットされた蒸発源（るつぼ）１２，１３、蒸発源１２，１３の蒸着材料を加熱溶解（蒸発）する加熱手段１４、基材２が載置される基材支持台１５、基材２を加熱するための基材加熱用ヒータ１６等を備えている。また、必要に応じて真空容器６１内に残留した水分を除去するためのコールドトラップや、膜厚を管理するための装置等が具備される。

蒸発源１２，１３は、蒸着材料がセットされたるつぼであり、真空容器６１の下部に配置されている。

加熱手段１４は、フィラメント１７の発熱によって発生する熱電子を、電子銃により加速、偏向して、蒸発源１２，１３にセットされた蒸着材料に照射し蒸発させる。いわゆる電子ビーム蒸着が行われる。電子ビームの電流値に特に制限はないが、当該電流値は、蒸着速度との密接な関係があるため、必要な蒸着速度に応じて調整することができる。

また、蒸着材料を蒸発させる他の方法として、タングステン等の抵抗体に通電し、蒸着材料を溶融／気化する方法（いわゆる、抵抗加熱蒸着）や、高エネルギーのレーザー光を、蒸発させたい材料に照射する方法等がある。

イオンアシスト蒸着に用いられるイオン銃１８は、供給された酸素をプラズマ化し、イオン化した酸素分子、あるいは原子を基材２に加速、照射する装置であり、酸化チタン層の成膜時、および成膜前のクリーニング時にのみ動作させる。図に記載していないが、イオンプレーティング法を用いるために、基材支持台１５に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印可するための装置も具備している。

基材支持台１５は、所定数の基材２を載置する支持台であり、蒸発源１２，１３と対向した真空容器６１内の上部に配置されている。基材支持台１５は、基材２に形成される反射防止膜４の均一性を確保し、かつ量産性を高めるために回転機構を有するのが好ましい。

基材加熱用ヒータ１６は、例えば赤外線ランプからなり、基材支持台１５の上部に配置されている。基材加熱用ヒータ１６は、基材２を加熱することにより基材２のガス出しあるいは水分とばしを行い、基材２の表面に形成される層の密着性を確保する。

なお、赤外線ランプの他に抵抗加熱ヒータ等を用いることができる。但し、基材２の材質がプラスチックの場合には、赤外線ランプを用いるのが好ましい。

排気装置２０は、真空容器６１内を高真空に排気する装置であり、ターボ分子ポンプ２１と、真空容器６１内の圧力を一定に保つ圧力調節バルブ２２を備えている。

ガス供給装置３０は、Ａｒ，Ｎ₂，Ｏ₂等のガスを内蔵するガスシリンダ３１と、ガスの流量を制御する流量制御装置３２とを備えている。ガスシリンダ３１に内蔵されたガスは、流量制御装置３２を介して真空容器６１内に導入される。図に記載していないが、イオン銃１８を用いる場合はイオン銃１８内部にガスを供給する装置も具備している。

圧力計５０は、真空容器６１内の圧力を検出する。圧力計５０によって検出された圧力値に基づき、排気装置２０の圧力調節バルブ２２が、制御部（図示せず）からの制御信号により制御されて、真空容器６１内の圧力が所定の圧力値に保たれる。

圧力の調整としては、排気口のコンダクタンスを変化させる方法とガスを導入して導入量を変化させる方法等があるがどちらでもかまわない。したがって、真空容器６１内の圧力は、ガス供給装置３０のガスシリンダ３１から供給されるガスの流量を制御する流量制御装置３２を制御する方法でも可能である。

また、特に調整をしないで排気後の残圧で圧力を調整する場合は、屈折率が変化する場合があるので膜厚の調整が必要になる。とくに圧力制御を行わない場合には蒸着中に大きく圧力が変化する場合がある。

以上に説明した真空容器６１内の基材支持台１５に、ハードコート層３の形成された基材２が載置されて、真空蒸着装置６０を稼動して反射防止膜４の形成が行われる。

基材２のレンズ基材の物体側の面又は眼球側の面に反射防止膜を形成した後に、条件を変更し反対側の面にも反射防止膜を形成する。レンズ基材の物体側の面側は強い圧縮応力が必要なため、イオン銃１８の出力を上げるか、基材支持台１５に印可する高周波電力を増加するか、電子ビーム電流値を低下させて成膜速度を低下する方法を用いる。レンズ基材の眼球側の面側は圧縮応力を弱くできるためイオン銃の出力電圧を低下するか、基材支持台１５に印可する高周波電力を低下するか、電子ビーム電流値を増加させて成膜速度を早くすることが出来る。ここでレンズ基材の物体側の面及び眼球側の面の反射防止膜はどちらを先に形成してもかまわない。

このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）反射防止膜が圧縮応力を持つために、熱により基材２が膨張しても、その膨張に対するマージンが大きいために、反射防止膜にクラックが発生しにくくなる。すなわち耐熱性が向上する。またレンズ基材の眼球側の面側の成膜においてはプラスチック製眼鏡レンズの耐熱性を損なうことなく、イオン銃の出力を低下する、高周波電力を低下する、または成膜速度を向上する事が出来るので、メンテナンスサイクルの向上または生産性の向上を両立することが出来る。
（２）レンズ基材の物体側の面に備えられた反射防止膜の応力が０から−４００ＭＰａであり、レンズ基材の眼球側の面に備えられた反射防止膜の応力が１００から−３５０ＭＰａであれば十分な耐熱性もつプラスチック製眼鏡レンズを形成することが出来る。また物体側の面の反射防止膜が４００ＭＰａを越える場合、反射防止膜が膜ハガレを発生しやすくなる。
（３）反射防止膜が酸化シリコン、酸化チタン、チタン酸ランタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、の中の少なくとも１種類以上を含む多層膜であれば適当な成膜条件を選ぶことによって圧縮応力を持った反射防止膜を形成できる。

次に、本発明の実施例について説明する。

なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

［実施例１〜１３］
プラスチック製眼鏡レンズ１の基材２には、製品名セイコーエプソン（株）製セイコースーパーソブリン用レンズ（屈折率１．６７）を用いた。この基材２に、以下に述べるコーティング液を塗布および硬化してハードコート層３を形成し、その後、反射防止膜４形成した。

（１）コーティング液の調製
撹拌子を備えた反応容器にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン７４．９ｇ、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン３７．６ｇ、０．１規定塩酸水溶液３８．２ｇを投入し、６０分撹拌した。次に、蒸留水２７５．１ｇを投入し、さらに６０分撹拌した。その後、ルチル型酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化スズの複合ゾル（触媒化成工業株式会社製、商品名「オプトレイク１１２０Ｚ（１１ＲＵ−７／Ａ８）」）５８４．４ｇ、シリコン系界面活性剤（日本ユニカー（株）製、商品名「Ｌ−７６０４」）０．３ｇを添加し、充分撹拌した後、コーティング液とした。

（２）コーティング液の塗布および硬化
コーティング液を、基材２の物体側の面にスピンコート法により塗布し、１３５℃で０．５時間加熱・硬化した。その後、基材２の眼球側の面についても同様の操作をおこなった後、１３５℃で２．５時間加熱・硬化して、ハードコート層３が形成された基材２を得た。

（３）反射防止膜４の形成
真空蒸着装置６０には、（株）シンクロン製連続式真空蒸着機を使用した（電子銃は、ＪＥＯＬ社製、ＪＥＢＧ−１０２ＵＨ０）。

ハードコート層３が形成された基材２を真空蒸着装置６０内の基材支持台１５に載置した。次に、ハードコート層３の表面にイオンクリーニング処理（（株）シンクロン製イオン銃ＲＩＳ−１２０Ｄを用いて酸素ガスをプラズマ分解した後にイオンを加速して引き出し基材２表面に照射する）した。処理条件は、酸素流量が２０ｓｃｃｍ、酸素イオンの加速電圧は５００Ｖ、加速電流は３００ｍＡ、処理時間は１２０秒であった。

次に、蒸発源１２，１３に配置された二酸化ケイ素、酸化チタン原料を交互に電子ビームにより溶融気化させて低屈折率層５，７，９，１１および高屈折率層６，８，１０を形成した。高屈折率層６，８，１０形成時は、イオン銃１８を動作させ酸素イオンをアシストしながら蒸着を行った。また、層形成時の基材２の温度は５０℃に設定した。二酸化ケイ素の形成条件は、電子ビーム電流値１００ｍＡ、酸素流量５ｓｃｃｍ、圧力２ｘ１０^-3Ｐａとした。酸化チタン層の成膜条件はイオン銃側の酸素流量３０ｓｃｃｍ、圧力６ｘ１０^-3Ｐａ、イオン銃加速電圧５００Ｖ、イオン銃加速電流２５０ｍＡとし電子ビーム電流値を約２２５から約４００ｍＡまで変化させた。このとき酸化チタン層の成膜速度は約５から約３９ｎｍ／ｍｉｎであった。（図４参照）

実施例１〜１３の反射防止膜を構成する酸化チタン層の成膜時における電子ビームの電流値を表２に示す。

本実施例の反射防止膜４の構成は、設計波長λは５００ｎｍで、基材２に近い側から二酸化ケイ素（１８．１ｎｍ）／酸化チタン（１５．０ｎｍ）／二酸化ケイ素（３１．２ｎｍ）／酸化チタン（５１．５ｎｍ）／二酸化ケイ素（１４．２ｎｍ）／酸化チタン（３５．９ｎｍ）／二酸化ケイ素（９１．８ｎｍ）の膜構成であった。ここで二酸化珪素の屈折率は約１．４６、酸化チタンの屈折率は約２．３８であった。ただし形成条件によって屈折率が若干変化するため膜厚の調整を行った。

（４）評価
実施例で得られたプラスチック製眼鏡レンズの評価を以下の方法で評価した。

（反射防止膜の応力評価）
シリコンウェハ（直径１０ｃｍ、厚さ５２５μｍ）上に成膜速度を変化させて反射防止膜を形成し、層形成前後の反り量の変化から応力を算出した。（ニデック社製、ＦＴ−９００）。

（耐熱性）
眼鏡のフレーム内に収まるようにプラスチック製眼鏡レンズ１の外周を削り、削ったプラスチック製眼鏡レンズ１をフレームにはめ込む。この状態で大気オーブン内にいれて、一定の温度で加熱してクラックの発生する温度を耐熱温度とした。オーブンでの加熱は、５０℃から５℃おきに温度を上昇させ、各温度に３０分放置した後にクラックの観察を行った。クラックの判別は、通常の蛍光灯にレンズをかざし目視によりクラックの有無を判別した。サンプル数を５枚とし、５枚の平均を耐熱温度とした。

［実施例１４〜１６］
実施例１〜１３と同じ方法で（１）コーティング液の調製、（２）コーティング液の塗布および硬化、行った後、（３）反射防止膜の形成において、レンズ基材の眼球側の面側の反射防止膜の酸化チタンの蒸着時の電子ビーム電流値を２７５ｍＡに固定し、イオン銃のイオン加速電流値を０〜２５０ｍＡまで変化した場合のサンプルを作成し（４）評価を行った。レンズ基材の物体側の面の形成時のイオン銃加速電流値は２５０ｍＡ一定とした。実施例１４〜１６の反射防止膜の酸化チタン形成時のイオン銃加速電流値を表４に示す。

［実施例１７〜１９］
実施例１〜１３と同じ方法で（１）コーティング液の調製、（２）コーティング液の塗布および硬化、行った後、（３）反射防止膜の形成において、レンズ基材の眼球側の面側の反射防止膜の酸化チタン蒸着時の電子ビーム電流値を２７５ｍＡに固定し、イオンプレーティング法を用いて酸化チタンの成膜を行った。イオンプレーティングは図２の基材支持台１５に高周波電力を印加し真空蒸着装置６０内にプラズマを発生させる方法を用いた。酸素流量は３０ｓｃｃｍで高周波電力を０〜１０００Ｗまで変化した場合のサンプルを作成し（４）評価を行った。レンズ基材の物体側の面の形成時の高周波電力は１０００Ｗ一定とした。実施例１７〜１９の反射防止膜の酸化チタン形成時の高周波電力を表６に示す。

［比較例１〜２２］
実施例１〜１３と同じ方法で（１）コーティング液の調製、（２）コーティング液の塗布および硬化、行った後、（３）反射防止膜の形成において、レンズ基材における眼球側の面側に設けられた反射防止膜を構成する酸化チタン層の蒸着時の電流値を２２５〜４００ｍＡまで変化した場合のサンプルを作成し（４）評価を行った。比較例１〜２２の反射防止膜を構成する酸化チタン層の成膜時における電子ビームの電流値を表３に示す。

［比較例２３〜２５］
実施例Ｂと同じ方法で（１）コーティング液の調製、（２）コーティング液の塗布および硬化、行った後、（３）反射防止膜の形成において、レンズ基材の眼球側の面側の反射防止膜の酸化チタンの蒸着時の電流値を２７５ｍＡに固定し、イオン銃加速電流値を０〜２５０ｍＡまで変化した場合のサンプルを作成し（４）評価を行った。レンズ基材の物体側の面の形成時のイオン銃加速電流値は２５０ｍＡ一定とした。比較例２３〜２５の反射防止膜の酸化チタン形成時のイオン銃加速電流値を表５に示す。

［比較例２６〜２８］
実施例１７〜１９と同じ方法で（１）コーティング液の調製、（２）コーティング液の塗布および硬化、行った後、（３）反射防止膜の形成において、レンズ基材の眼球側の面側の反射防止膜の酸化チタン蒸着時の電子ビーム電流値を２７５ｍＡに固定し、イオンプレーティング法を用いて酸化チタンの成膜を行った。高周波電力を０〜１０００Ｗまで変化した場合のサンプルを作成し（４）評価を行った。レンズ基材の物体側の面の形成時の高周波電力は１０００Ｗ一定とした。比較例２６〜２８の反射防止膜の酸化チタン形成時の高周波電力を表７に示す。

図３は、酸化チタン層成膜時における電子ビームの電流値を変化させた場合の、反射防止膜の応力変化を示す。横軸を酸化チタン層形成時の成膜速度、縦軸を反射防止膜の応力として評価結果を示した。縦軸の応力はマイナスが圧縮、プラスが引っ張りを表す。

成膜速度は電子ビームの電流値によって制御した。二酸化シリコンの成膜条件は、電子ビーム電流値１００ｍＡ、酸素流量５ｓｃｃｍ、圧力２ｘ１０^-3Ｐａに固定した。このときの成膜速度は約７０ｎｍ／ｍｉｎであった。酸化チタン層の成膜条件は、イオン銃側の酸素流量３０ｓｃｃｍ、圧力６ｘ１０^-3Ｐａ、イオン銃加速電圧５００Ｖ、イオン銃加速電流２５０ｍＡとし、電子ビーム電流値を約２２５〜約４００ｍＡまで変化させて成膜速度を制御した。

図３から、応力は、成膜速度に大きく依存し、成膜速度が速くなると引っ張り側に、成膜速度が遅くなると圧縮側に応力が変化することが解る。

表１に、実施例１〜１９および比較例１〜２８の耐熱性の評価結果を示す。この表は、レンズ基材における物体側の面および眼球側の面に設けられた反射防止膜を構成する酸化チタン層の成膜時における電子ビーム電流値と、各々の耐熱温度と、その温度でどちらの面でクラックが発生したかを示している。クラック発生面に物体側の面および眼球側の面の両方が記載されているのは、サンプル５個の中で、眼球側の面でクラックが発生した場合と、物体側の面とでクラックが発生した場合の両方が含まれたことを意味する。

物体側の面に設けられた反射防止膜を構成する酸化チタン層の成膜時における電子ビーム電流値が２７５ｍＡである場合（実施例５，６、比較例１２〜１５）を例として説明すると、レンズ基材の眼球側の面を成膜する時の電子ビーム電流値が２７５から３２５ｍＡの場合、耐熱温度が約１００℃であるのに対し、３５０から４００ｍＡの場合耐熱性が徐々に低下していることがわかる。また電子ビーム電流値２７５から３００ｍＡまでは、物体側の面のクラックが耐熱性を律速しているのに対し、３５０から４００ｍＡでは、眼球側の面のクラックが耐熱性を律速している。また、電流値３２５ｍＡでは、物体側の面がほぼ同じ温度でクラックを発生するために、サンプルによってクラックが発生する面が異なっている。ここで示した傾向は、物体側の面を形成する時の電流値が異なる、ほかの場合でも成り立っていることが、表１からわかる。

また、実施例６の場合、眼球側の面に設けられた反射防止膜の成膜に要する時間は、約８．７ｍｉｎであり、比較例１２の場合は、１１．９ｍｉｎであることから、同じ耐熱性を有するプラスチック製眼鏡レンズを形成するのに要する時間を短縮することが出来る。ここで、成膜に要する時間とは、実際に膜が形成されている時間であり、成膜の準備、たとえば真空排気時間、蒸着材の予備加熱時間等は含んでいない。

図４は酸化チタン形成時のイオン銃加速電流値を変化させた場合の反射防止膜の応力の変化を示す。酸化チタンの形成条件はイオン銃側の酸素流量３０ｓｃｃｍ、圧力６ｘ１０^-3Ｐａ、イオン銃加速電圧５００Ｖ、電子ビーム電流値２７５ｍＡとし、イオン銃加速電流を０〜２５０ｍＡまで変化させて成膜を行った。酸化シリコンの成膜条件は、電子ビーム電流値１００ｍＡ、酸素流量５ｓｃｃｍ、圧力２ｘ１０^-3Ｐａに固定した。縦軸の応力はマイナスが圧縮、プラスが引っ張りを表す。この図からイオン銃加速電流値が大きくなると圧縮応力が強くなることがわかる。

電子ビーム電流値を変化させた場合と同様の方法で耐熱性を評価した結果を表８に示す。
レンズ基材の物体側の面形成時のイオン銃加速電流を２５０ｍＡ一定とし、レンズ基材の眼球側の面形成時のイオン銃加速電流を変化した場合、１００〜２５０ｍＡの範囲では耐熱性が約１００℃で変化がないことがわかる。すなわちこの実施例の場合、レンズ基材の眼球側の面形成時のイオン銃加速電流値が１００ｍＡ以上２５０ｍＡ以下の範囲であれば、高い耐熱性を維持することができることがわかる。イオン銃加速電流を小さくすることができれば電極の消耗を抑えることができ、生産性の向上に役立つ。

図５は酸化チタン形成時の高周波電力を変化させた場合の反射防止膜の応力の変化を示す。酸化チタンの形成条件は酸素流量３０ｓｃｃｍ、圧力６ｘ１０^-3Ｐａ、電子ビーム電流２７５ｍＡとし、高周波電力を０〜１０００ｗまで変化させて成膜を行った。酸化シリコンの成膜条件は、電子ビーム電流値１００ｍＡ、酸素流量５ｓｃｃｍ、圧力２ｘ１０^-3Ｐａに固定した。縦軸の応力はマイナスが圧縮、プラスが引っ張りを表す。この図から高周波電力値が大きくなると圧縮応力が強くなることがわかる。

電子ビーム電流値を変化させた場合と同様の方法で耐熱性を評価した結果を表９に示す。
レンズ基材の物体側の面形成時の高周波電力を１０００Ｗ一定とし、レンズ基材の眼球側の面形成時の高周波電力を変化した場合、４００〜１０００Ｗの範囲では耐熱性が約１０５℃で変化がないことがわかる。すなわちこの実施例の場合、レンズ基材の眼球側の面形成時の高周波電力が４００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲であれば、高い耐熱性を維持することができることがわかる。高周波電力を小さくすることができればパーティクルの発生を抑えることができ、生産性の向上に役立つ。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、反射防止膜４の設計は、必要な反射特性等に依存し、膜厚等を変更してもかまわない。

また、反射防止膜４の表面に、撥水性、防曇性を有する膜を塗布しても良い。

さらに、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載に限定されるものではない。すなわち、本発明は、特に、主に特定の実施形態に関して図示、説明されているが、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、プラスチック製眼鏡レンズに利用できる他、防塵ガラス、防塵水晶、コンデンサレンズ、プリズム、光ディスクの反射防止、ディスプレイの反射防止、太陽電池の反射防止、光アイソレータにも利用することができる。

本発明の光学部品の概略断面図。 本発明の反射防止膜形成装置の概略断面図。 本発明の酸化チタン層成膜時における反射防止膜の応力変化を表す図。 本発明の酸化チタン層成膜時の電流値と堆積速度との関係を表す図。 酸化チタン層成膜時のイオン銃加速電流値と堆積速度との関係を表す図。 酸化チタン層成膜時の高周波電力と堆積速度との関係を表す図。

符号の説明

１…プラスチック製眼鏡レンズ、２…基材、３…ハードコート層、４…反射防止膜、５，７，９，１１…低屈折率層、６，８，１０…高屈折率層、６０・・・真空蒸着装置、６１・・・真空容器、２０・・・排気装置、３０・・・ガス供給装置、１２，１３・・・蒸発源（るつぼ）、１４・・・加熱手段、１５・・・基材支持台、１６・・・基材加熱用ヒータ、１７・・・フィラメント、１８・・・イオン銃、２１・・・ターボ分子ポンプ、２２・・・圧力調節バルブ、３１・・・ガスシリンダ、３２・・・流量制御装置、５０・・・圧力計。

Claims (4)

1. レンズ基材の物体側の面及び眼球側の面に反射防止膜を備えたプラスチック製眼鏡レンズであって、
   前記レンズ基材の物体側の面に備えられた反射防止膜が圧縮応力を有し、かつ前記レンズ基材の眼球側の面に備えられた反射防止膜が前記物体側の面に備えられた反射防止膜に比べ、小さい圧縮応力または引っ張り応力を有することを特徴とするプラスチック製眼鏡レンズ。
2. 請求項１に記載のプラスチック製眼鏡レンズにおいて、
   前記レンズ基材の物体側の面に備えられた反射防止膜の応力が０から−４００ＭＰａであり、前記物体側の面に備えられた反射防止膜の応力が−３５０から１００ＭＰａであることを特徴とするプラスチック製眼鏡レンズ。
3. 請求項１または２に記載のプラスチック製眼鏡レンズにおいて、
   前記反射防止膜が酸化シリコン、酸化チタン、チタン酸ランタン、酸化タンタル、酸化ニオブの中の少なくとも１種類以上を含むことを特徴とするプラスチック製眼鏡レンズ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製眼鏡レンズに備えられる反射防止膜を、イオンアシスト蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜することを特徴とするプラスチック製眼鏡レンズの製造方法。
   

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