JP2013169493A - Photocatalyst member, method for manufacturing the same, and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子の表面に光触媒活性を有するコーティング膜を形成した光触媒部材、光触媒部材の製造方法および光学装置に関するものである。 The present invention relates to a photocatalyst member in which a coating film having photocatalytic activity is formed on the surface of an optical element, a method for producing the photocatalyst member, and an optical apparatus.
従来、光ピックアップ装置を構成する対物レンズ等の光学部品への汚れの付着を防止するために、光学部品の表面に、６００ｎｍ付近の波長域に対応できる可視光型の酸化チタン光触媒から成る光触媒物質層を形成し、光触媒活性によるセルフクリーニング機能を持たせることが知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, a photocatalytic substance comprising a visible-light-type titanium oxide photocatalyst capable of dealing with a wavelength region near 600 nm on the surface of an optical component in order to prevent dirt from adhering to an optical component such as an objective lens constituting an optical pickup device It is known to form a layer and to have a self-cleaning function based on photocatalytic activity (see Patent Document 1).
しかしながら、可視光型の酸化チタン光触媒として従来知られている酸化チタン粉末は、極めて凝集性が高いため、通常でも凝集した粒子（二次粒子）の直径が数１００ｎｍ以上と大きく、一般的な塗工法である静電スプレー塗工法によりこれを成膜する場合には、ますます凝集が進み、粒径が大きくなる。このため、酸化チタン粉末を用いてレンズの表面に光触媒層を形成したとしても、光触媒層の膜厚が厚くなり、光学素子の透過率が大きく減少すると共に、球面収差、コマ収差等が悪化してしまうという問題があった。また、光ピックアップ装置の対物レンズ表面に酸化チタン粉末で光触媒層を形成すると、凝集した酸化チタン粉末の粒径が光ビームのスポット径（ブルーレイディスクの場合、約５８０ｎｍ（≒１．２２×４０５ｎｍ／０．８５））に対して過大であるため、光ビームの散乱が発生するなどの問題もあった。 However, titanium oxide powders known conventionally as visible light type titanium oxide photocatalysts have extremely high agglomeration properties. Therefore, the diameter of the aggregated particles (secondary particles) is usually as large as several hundred nm or more, and a general coating is not possible. When the film is formed by the electrostatic spray coating method, which is a construction method, the agglomeration further proceeds and the particle size increases. For this reason, even if a photocatalyst layer is formed on the surface of the lens using titanium oxide powder, the photocatalyst layer becomes thicker, the transmittance of the optical element is greatly reduced, and spherical aberration, coma aberration, etc. deteriorate. There was a problem that. Further, when a photocatalyst layer is formed of titanium oxide powder on the objective lens surface of the optical pickup device, the particle diameter of the aggregated titanium oxide powder becomes the spot diameter of the light beam (in the case of a Blu-ray disc, about 580 nm (≈1.22 × 405 nm / 0.85)) is too large, and there is a problem that light beam scattering occurs.
本発明は、光学素子の光学特性に影響を与えることなく、光学素子の表面に光触媒活性を有するコーティング膜を形成した光触媒部材、光触媒部材の製造方法および光学装置を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a photocatalyst member, a photocatalyst member manufacturing method, and an optical device in which a coating film having photocatalytic activity is formed on the surface of the optical element without affecting the optical characteristics of the optical element.
本発明の光触媒部材は、光学素子と、光学素子の表面に形成されたコーティング膜と、を備え、コーティング膜は、分散性酸化チタンを含む光触媒層を、有することを特徴とする。 The photocatalyst member of the present invention includes an optical element and a coating film formed on the surface of the optical element, and the coating film has a photocatalyst layer containing dispersible titanium oxide.
この構成によれば、分散性酸化チタンは、酸化チタン粉末に比べ、粒径が極めて小さいため、光触媒層の膜厚を薄くすることができる。このため、例えばレンズの表面にコーティング膜を形成しても、光学素子の透過率がほとんど減少することがなく、球面収差、コマ収差等にほとんど影響を与えることがない。また、光ピックアップ装置の対物レンズ表面に光触媒層を形成しても、光ビームのスポット径に対して粒径が十分小さいため、光ビームの散乱等が発生することもない。
なお、光学素子としては、光ピックアップ装置、光記録再生装置、プロジェクター等の光学装置における各種のレンズ、プリズム、ミラー等が含まれる。
また、分散性酸化チタンとは、水中に均一に溶解または分散可能な酸化チタンをいう。
According to this configuration, since the dispersible titanium oxide has an extremely small particle size compared to the titanium oxide powder, the film thickness of the photocatalytic layer can be reduced. For this reason, for example, even if a coating film is formed on the surface of the lens, the transmittance of the optical element is hardly reduced, and the spherical aberration, coma aberration, etc. are hardly affected. Even if the photocatalyst layer is formed on the surface of the objective lens of the optical pickup device, the particle size is sufficiently small with respect to the spot diameter of the light beam, so that the light beam is not scattered.
The optical element includes various lenses, prisms, mirrors and the like in optical devices such as an optical pickup device, an optical recording / reproducing device, and a projector.
The dispersible titanium oxide refers to titanium oxide that can be uniformly dissolved or dispersed in water.
この場合、分散性酸化チタンが、ペルオキソ基を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンの少なくとも一方を含むことが好ましい。 In this case, the dispersible titanium oxide preferably contains at least one of an anatase type titanium oxide containing a peroxo group and an anatase type titanium oxide containing a hydroxyl group.
この構成によれば、ペルオキソ基を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンは、波長４０５ｎｍの光に対して光触媒活性を示すため、ブルーレイディスク対応の光ピックアップ装置における光学素子に好適に用いることができる。 According to this configuration, the anatase-type titanium oxide containing a peroxo group and the anatase-type titanium oxide containing a hydroxyl group exhibit photocatalytic activity with respect to light having a wavelength of 405 nm, and thus are suitable for optical elements in an optical pickup device compatible with Blu-ray discs. Can be used.
この場合、コーティング膜は、光学素子の表面に形成されており、酸化チタンで構成され、表面が親水性を有する下地層を、さらに有し、光触媒層は、下地層の上に形成されていることが好ましい。 In this case, the coating film is formed on the surface of the optical element, is made of titanium oxide, further has a base layer having hydrophilicity on the surface, and the photocatalyst layer is formed on the base layer. It is preferable.
この構成によれば、下地層の表面が親水性を有することで、分散性酸化チタンを含む水溶液または水分散液を下地層の上に均一に薄く形成することが、容易となる。また、下地層が酸化チタンで構成されていることで、下地層と分散性酸化チタンを含む光触媒層とを光学的に同一視することができ、光触媒層と下地層との界面における反射等の影響を極力少なくすることができる。 According to this configuration, since the surface of the underlayer has hydrophilicity, it becomes easy to uniformly form an aqueous solution or water dispersion containing dispersible titanium oxide on the underlayer. Further, since the underlayer is made of titanium oxide, the underlayer and the photocatalyst layer containing dispersible titanium oxide can be optically identified, and reflection at the interface between the photocatalyst layer and the underlayer can be performed. The influence can be reduced as much as possible.
この場合、コーティング膜の膜厚が、λ／２ｎの整数倍であることが好ましい。ただし、λはコーティング膜に入射する光の波長であり、ｎはコーティング膜の屈折率である。 In this case, the thickness of the coating film is preferably an integral multiple of λ / 2n. Where λ is the wavelength of light incident on the coating film, and n is the refractive index of the coating film.
この構成によれば、干渉作用による光学素子の光学特性への影響を最小限にすることができる。 According to this configuration, the influence on the optical characteristics of the optical element due to the interference action can be minimized.
この場合、光学素子が、光ピックアップ装置における対物レンズであることが好ましい。 In this case, the optical element is preferably an objective lens in the optical pickup device.
この構成によれば、対物レンズの光学特性（透過率、コマ収差、球面収差等）に影響を与えることなく、対物レンズの表面に光触媒活性を有するコーティング膜を形成することができるため、これを光ピックアップ装置に搭載した場合に、良好な光学特性を維持しつつ、対物レンズへの汚れ付着に起因する品質低下やエラーの発生等を防止することができる。 According to this configuration, a coating film having photocatalytic activity can be formed on the surface of the objective lens without affecting the optical characteristics (transmittance, coma aberration, spherical aberration, etc.) of the objective lens. When mounted on an optical pickup device, it is possible to prevent deterioration in quality or occurrence of errors due to dirt adhering to the objective lens while maintaining good optical characteristics.
本発明の光触媒部材の製造方法は、上記の光触媒部材を製造する光触媒部材の製造方法であって、光触媒層を、分散性酸化チタンを含む液体を用いて形成したことを特徴とする。 The photocatalyst member manufacturing method of the present invention is a photocatalyst member manufacturing method for manufacturing the above-mentioned photocatalyst member, wherein the photocatalyst layer is formed using a liquid containing dispersible titanium oxide.
この構成によれば、分散性酸化チタンを含む液体を用いて光触媒層を形成するため、酸化チタン粉末を用いる場合に比べ、光触媒層を均一に薄く形成することができる。
なお、液体は、分散性酸化チタンが水等に溶解したものであってもよく、分散性酸化チタンが水等に分散したものであってもよい。
According to this configuration, since the photocatalyst layer is formed using the liquid containing dispersible titanium oxide, the photocatalyst layer can be formed uniformly and thinly compared to the case where the titanium oxide powder is used.
The liquid may be one in which dispersible titanium oxide is dissolved in water or the like, or one in which dispersible titanium oxide is dispersed in water or the like.
この場合、液体が、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体または水酸化チタンを含む液体であることが好ましい。 In this case, the liquid is preferably a liquid containing a peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol or a liquid containing titanium hydroxide.
この構成によれば、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体および水酸化チタンを含む液体は、ペルオキソ基を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンの少なくとも一方を含み、ペルオキソ基を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンは、波長４０５ｎｍの光に対して光触媒活性を示すため、ブルーレイディスク対応の光ピックアップ装置における光学素子を好適に製造することができる。 According to this configuration, the liquid containing the peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol and the liquid containing titanium hydroxide contain at least one of an anatase-type titanium oxide containing a peroxo group and an anatase-type titanium oxide containing a hydroxyl group, Since the anatase-type titanium oxide and the anatase-type titanium oxide containing a hydroxyl group exhibit photocatalytic activity for light having a wavelength of 405 nm, an optical element in an optical pickup device compatible with a Blu-ray disc can be suitably manufactured.
本発明の光学装置は、上記の光触媒部材を備えたことを特徴とする。 An optical device according to the present invention includes the above-described photocatalytic member.
この構成によれば、光学素子の光学特性に影響を与えることなく、光学素子の表面に光触媒活性を有するコーティング膜を形成した光触媒部材を備えたことで、良好な光学特性を維持しつつ、光学素子への汚れ付着に起因する品質低下やエラーの発生等を防止することができる。
なお、光学装置としては、光ピックアップ装置、光記録再生装置、プロジェクター等が含まれる。
According to this configuration, by providing the photocatalyst member in which the coating film having photocatalytic activity is formed on the surface of the optical element without affecting the optical characteristics of the optical element, the optical element is maintained while maintaining the good optical characteristics. It is possible to prevent deterioration in quality and occurrence of errors due to adhesion of dirt to the element.
The optical device includes an optical pickup device, an optical recording / reproducing device, a projector, and the like.
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光触媒部材について説明する。本実施形態では、光触媒部材として、光ピックアップ装置におけるセルフクリーニングレンズ（対物レンズ）を例示する。この光ピックアップ装置は、光ディクスの記録・再生を行う光記録再生装置に搭載され、セルフクリーニングレンズ（対物レンズ）で集光した光ビームのスポットを光ディスクに照射するためのものである。 Hereinafter, a photocatalyst member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, as a photocatalyst member, a self-cleaning lens (objective lens) in an optical pickup device is illustrated. This optical pickup apparatus is mounted on an optical recording / reproducing apparatus for recording / reproducing optical discs, and irradiates an optical disc with a light beam spot collected by a self-cleaning lens (objective lens).
図１に示すように、セルフクリーニングレンズ１は、対物レンズ２と、対物レンズの表面２ａ（図外の光ディスクに対向する側の面）に形成されたコーティング膜３とを備えている。セルフクリーニングレンズ１は、その周縁部において、レンズホルダ４に支持されている。
As shown in FIG. 1, the self-
コーティング膜３は、対物レンズの表面２ａに形成された下地層５と、下地層５の上に形成された光触媒層６とを有している。
The coating film 3 has a base layer 5 formed on the
光触媒層６は、分散性酸化チタンを含んでいる。分散性酸化チタンとしては、ペルオキソ基（ペルオキシド構造）を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンの少なくとも一方を含むことが好ましく、ペルオキソ基を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンは、波長４０５ｎｍの光に対して光触媒活性を示すため、ブルーレイディスク対応の光ピックアップ装置における対物レンズ２に好適に用いることができる。
The photocatalyst layer 6 contains dispersible titanium oxide. The dispersible titanium oxide preferably contains at least one of an anatase type titanium oxide containing a peroxo group (peroxide structure) and an anatase type titanium oxide containing a hydroxyl group, and an anatase type titanium oxide containing a peroxo group and an anatase type containing a hydroxyl group Titanium oxide exhibits photocatalytic activity with respect to light having a wavelength of 405 nm, and therefore can be suitably used for the
ペルオキソ基を含むアナターゼ型酸化チタンおよび水酸基を含むアナターゼ型酸化チタンとしては、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体（水溶液または水分散液）や水酸化チタンを含む液体を用いることができる。 As an anatase type titanium oxide containing a peroxo group and an anatase type titanium oxide containing a hydroxyl group, a liquid (aqueous solution or aqueous dispersion) containing a peroxo modified anatase type titanium oxide sol or a liquid containing titanium hydroxide can be used.
ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルは、特許第２９３８３７６号や特許第３１２２６５８号に開示された製造方法にて作成することができる。具体的には、チタン含有水溶液に過酸化水素水を加えると、ペルオキソチタン錯体が溶解したペルオキソチタン酸水溶液（Ｔｉ2Ｏ5（ＯＨ）n (n-2)-＋ｍＨ2Ｏ、ｎ＞２）が生成され、あるいは、ペルオキソチタン錯体からペルオキソチタン水和物（Ｔｉ2Ｏ5（ＯＨ）2・２Ｈ2Ｏ）の沈殿が生成する。このペルオキソチタン酸水溶液やペルオキソチタン水和物の分散液を７０℃以上の温度に加熱すると、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルが得られる。 The peroxo modified anatase type titanium oxide sol can be prepared by the production methods disclosed in Japanese Patent Nos. 2938376 and 312658. Specifically, when hydrogen peroxide water is added to a titanium-containing aqueous solution, a peroxotitanic acid aqueous solution (Ti 2 O 5 (OH) n (n-2) − + mH 2 O, n> 2) in which a peroxotitanium complex is dissolved. Or a precipitate of peroxotitanium hydrate (Ti 2 O 5 (OH) 2 .2H 2 O) is formed from the peroxotitanium complex. When this peroxotitanic acid aqueous solution or a dispersion of peroxotitanium hydrate is heated to a temperature of 70 ° C. or higher, a peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol can be obtained.
このペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルには、アナターゼ型酸化チタン中に、ペルオキソ基によって修飾または結合された結晶体（過酸化チタン結晶等）や、ペルオキソチタン水和物由来の水酸基を含む結晶体が含まれていて、これによって可視光に対する光触媒活性が大幅に向上している。ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルにおける結晶体（分散性酸化チタン）は、薄い鎌形や円盤形の形状であり、その径は５ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。 This peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol includes a crystal (such as a titanium peroxide crystal) modified or bonded with a peroxo group in anatase-type titanium oxide, or a crystal containing a hydroxyl group derived from peroxotitanium hydrate. In this way, the photocatalytic activity for visible light is greatly improved. The crystal (dispersible titanium oxide) in the peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol has a thin sickle shape or a disk shape, and its diameter is about 5 nm to 10 nm.
このペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体を用いることで、酸化チタン粉末を用いる場合に比べ、光触媒層６を均一に薄く形成することができる。
ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体の市販品としては、サガンコートＴＰＸ−ＨＬ（鯤コーポレーション社製）、バイオミミックＢＭ−ハイコート（バイオミミック社製）等がある。
By using a liquid containing this peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol, the photocatalyst layer 6 can be formed uniformly and thinly compared to the case of using titanium oxide powder.
Commercially available liquid products containing peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol include Sagancoat TPX-HL (manufactured by Sakai Corporation), Biomimic BM-Hicoat (manufactured by Biomimic), and the like.
水酸化チタンを含む液体は、水酸化チタンの製造工程で、過酸化チタンが微量に含まれるため、水酸化チタンを含む液体には、アナターゼ型酸化チタン中に、水酸基を含む結晶体のほか、ペルオキソ基によって修飾または結合された結晶体が含まれる。このため、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体と同等な光触媒活性を有する。また、この場合も、光触媒層６を均一に薄く形成することができる。 Since the liquid containing titanium hydroxide contains a small amount of titanium peroxide in the production process of titanium hydroxide, the liquid containing titanium hydroxide includes an anatase-type titanium oxide in addition to a crystal containing a hydroxyl group, Crystals modified or bound by peroxo groups are included. For this reason, it has a photocatalytic activity equivalent to a liquid containing a peroxo modified anatase type titanium oxide sol. Also in this case, the photocatalyst layer 6 can be formed uniformly and thin.
なお、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体や水酸化チタンを含む液体を下地層５の表面に付与した後は、室温で乾燥させればよいが、必要に応じて、１００〜４００℃の温度での加温処理や、紫外線の照射処理を行うことが好ましい。これにより、光触媒層６と下地層５との密着力や光触媒層６の硬度が向上し、はがれ難い好適な光触媒層６を形成することができる。
また、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルと水酸化チタンの双方を含む液体を用いてもよい。
In addition, after giving the liquid containing a peroxo modified | denatured anatase type titanium oxide sol and the liquid containing a titanium hydroxide to the surface of the base layer 5, what is necessary is just to dry at room temperature, but as needed, it is 100-400 degreeC. It is preferable to perform a heating treatment at a temperature or an ultraviolet irradiation treatment. Thereby, the adhesive force of the photocatalyst layer 6 and the foundation | substrate layer 5, and the hardness of the photocatalyst layer 6 improve, and the suitable photocatalyst layer 6 which cannot peel easily can be formed.
Alternatively, a liquid containing both peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol and titanium hydroxide may be used.
下地層５は、酸化チタンで構成され、表面が親水性を有している。下地層５の形成方法としては、まず、対物レンズの表面２ａに、真空蒸着によって酸化チタンの層を形成する。下地層５を構成する酸化チタンとしては、アモルファス型酸化チタンまたはルチル型酸化チタンが好ましい。その後、紫外線を照射することで、その表面に親水性を付与する。
The underlayer 5 is made of titanium oxide and has a hydrophilic surface. As a method for forming the underlayer 5, first, a titanium oxide layer is formed on the
下地層５の表面が親水性を有することで、上記のペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体や水酸化チタンを含む液体を下地層５の上に付与すると、該液体が下地層５の表面上に均一に濡れ拡がるため、光触媒層６を均一に薄く形成することが容易となる。
なお、下地層５の表面の親水性としては、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体または水酸化チタンを含む液体に対する接触角が１２°以下となることが好ましく、１０°以下となることが更に好ましい。
Since the surface of the underlayer 5 has hydrophilicity, when a liquid containing the peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol or a liquid containing titanium hydroxide is applied on the underlayer 5, the liquid becomes the surface of the underlayer 5. Since it spreads uniformly on the top, it becomes easy to form the photocatalyst layer 6 uniformly thin.
As the hydrophilicity of the surface of the underlayer 5, the contact angle with respect to a liquid containing a peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol or a liquid containing titanium hydroxide is preferably 12 ° or less, and preferably 10 ° or less. Further preferred.
このようにして形成された下地層５および光触媒層６は、光学的には同一視することができ、下地層５および光触媒層６から成るコーティング膜３の膜厚は、干渉作用による対物レンズ２の光学特性への影響を最小限にすベく、λ／２ｎの整数倍付近の値（λ／２ｎの９０〜１１０％の値が好ましく、９５〜１０５％の値が更に好ましい）とすることが好ましい。なお、λはコーティング膜３に入射する光の波長であり、ｎはコーティング膜３の屈折率である。
The base layer 5 and the photocatalyst layer 6 formed in this way can be optically identified, and the film thickness of the coating film 3 composed of the base layer 5 and the photocatalyst layer 6 is the
具体的には、ブルーレイディスク用の光ピックアップ装置の場合、λ＝４０５ｎｍであり、コーティング膜３（下地層５および光触媒層６）の屈折率が、ｎ＝２．５であるとすると、コーティング膜３の膜厚は、８１ｎｍの整数倍（８１ｎｍ、１６２ｎｍ、２４３ｎｍ、・・・）付近であることが好ましい。もっとも、コーティング膜３があまり厚すぎると、対物レンズ２の透過率が低下し、対物レンズ２の光学特性が悪化することとなり、また、コーティング膜３を厚くするには、下地層５および光触媒層６の原材料費もかさむことから、上記の場合、コーティング膜３の膜厚を８１ｎｍ付近とすることが更に好ましい。
Specifically, in the case of an optical pickup device for a Blu-ray disc, if λ = 405 nm and the refractive index of the coating film 3 (the base layer 5 and the photocatalyst layer 6) is n = 2.5, the coating film 3 is preferably in the vicinity of an integral multiple of 81 nm (81 nm, 162 nm, 243 nm,...). However, if the coating film 3 is too thick, the transmittance of the
なお、光触媒層６の膜厚は、下地層５の表面に付与するペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体や水酸化チタンを含む液体の液量を変更することで、均一膜となる限界膜厚である２ｎｍから１００ｎｍ以上の範囲で適宜変更可能である。
また、光触媒層６および下地層５の膜厚は、断面を電子顕微鏡で観察することで測定できる。
The film thickness of the photocatalyst layer 6 is a limit film that becomes a uniform film by changing the amount of liquid containing peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol or liquid containing titanium hydroxide applied to the surface of the underlayer 5. The thickness can be appropriately changed within the range of 2 nm to 100 nm or more.
Moreover, the film thickness of the photocatalyst layer 6 and the base layer 5 can be measured by observing a cross section with an electron microscope.
このように構成されたセルフクリーニングレンズ１は、対物レンズ２の光学特性を損なうことなく、光ディスクの記録・再生を行いながら、光触媒層６の光触媒活性によって、対物レンズの表面２ａに付着した汚れ（有機物）を二酸化炭素と水等に分解消失（セルフクリーニング）させることが可能になる。
なお、セルフクリーニングレンズ１は、対物レンズ２と下地層５の間に、球面収差補正、色収差補正、コマ収差補正、表面反射防止といった目的のコーティングが別途設けられていても構わない。
The self-cleaning
In the self-cleaning
以下、本発明の実施例について説明する。まず、対物レンズの表面に、電子ビーム蒸着装置を用いて、厚さ７１ｎｍの酸化チタンの層を形成した。続いて、紫外線を照射し、酸化チタンの層の表面を親水処理して、下地層を形成した。紫外線照射は、３６５ｎｍの紫外線を、１１３０ｍＷ／ｃｍ2の強度で１５分間照射して行った。 Examples of the present invention will be described below. First, a 71 nm-thick titanium oxide layer was formed on the surface of the objective lens using an electron beam evaporation apparatus. Subsequently, ultraviolet rays were irradiated to hydrophilically treat the surface of the titanium oxide layer to form an underlayer. The ultraviolet irradiation was performed by irradiating 365 nm ultraviolet rays at an intensity of 1130 mW / cm 2 for 15 minutes.
続いて、下地層の表面に、マイクロピペットを用いて、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体であるサガンコートＴＰＸ−ＨＬ（鯤コーポレーション社製）を付与した。これを７５℃で１分間乾燥させ、厚さ５ｎｍの光触媒層を形成した。 Subsequently, Sagancoat TPX-HL (manufactured by Sakai Corporation), which is a liquid containing a peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol, was applied to the surface of the underlayer using a micropipette. This was dried at 75 ° C. for 1 minute to form a photocatalyst layer having a thickness of 5 nm.
このようにして作製したセルフクリーニングレンズについて、分光光度計を用い、波長４０５ｎｍの光に対する透過率を測定したところ、９１％であった。９０％以上の透過率が確保されていれば、球面収差、コマ収差等への影響は測定誤差範囲内となるため、対物レンズの光学特性を損なうものではない。 With respect to the self-cleaning lens thus produced, the transmittance with respect to light having a wavelength of 405 nm was measured using a spectrophotometer and found to be 91%. If the transmittance of 90% or more is ensured, the influence on spherical aberration, coma aberration, etc. is within the measurement error range, so that the optical characteristics of the objective lens are not impaired.
次に、対物レンズの代わりに７ｍｍ角のガラス板上に、光触媒層の厚さを２０ｎｍとしたこと以外は上記と同様にしてコーティング膜を形成し、セルフクリーニング効果を確認した。 Next, a coating film was formed in the same manner as above except that the thickness of the photocatalyst layer was 20 nm on a 7 mm square glass plate instead of the objective lens, and the self-cleaning effect was confirmed.
コーティング膜を形成したガラス板を、メチレンブルー（ナカライテスク社製）の１．２５×１０-5ｍｏｌ／Ｌ水溶液中に浸漬した状態で、光触媒層に、４０５ｎｍの青紫色レーザー光を１６７ｍＷ／ｃｍ2にて照射し、６６０ｎｍにおけるメチレンブルーの吸光度変化を測定した。 The glass plate on which the coating film was formed was immersed in a 1.25 × 10 −5 mol / L aqueous solution of methylene blue (manufactured by Nacalai Tesque), and 405 nm of blue-violet laser light was applied to the photocatalyst layer at 167 mW / cm 2. And the change in absorbance of methylene blue at 660 nm was measured.
図２に示すように、吸光度の減少が確認され、ペルオキソ改質アナターゼ型酸化チタンゾルを含む液体を用いて形成された光触媒層が、波長４０５ｎｍの光に対して光触媒活性を有することが確認できた。 As shown in FIG. 2, a decrease in absorbance was confirmed, and it was confirmed that the photocatalytic layer formed using the liquid containing the peroxo-modified anatase-type titanium oxide sol had photocatalytic activity with respect to light having a wavelength of 405 nm. .
また、ガラス板に代えて、オゾンクリーニング処理によって表面に親水性を持たせたシリコンウエハ上に、上記と同様にして光触媒層を形成した後、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）により分析した。なお、フーリエ変換赤外分光光度計として、ＦＴ−ＩＲ６７０（日本分光社製）を用いた。
図３に示すように、３２００〜３２５０ｃｍ-1付近に水酸基由来の吸収ピークが認められ、９００ｃｍ-1付近にペルオキソ基由来の吸収ピークが認められた。
In addition, a photocatalyst layer was formed in the same manner as described above on a silicon wafer having a hydrophilic surface by ozone cleaning treatment instead of a glass plate, and then analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). did. In addition, FT-IR670 (made by JASCO Corporation) was used as a Fourier transform infrared spectrophotometer.
As shown in FIG. 3, the absorption peak derived from the hydroxyl group was observed in the vicinity of 3200～3250Cm -1, absorption peaks derived from peroxo groups was observed near 900 cm -1.
サガンコートＴＰＸ−ＨＬに代えて、水酸化チタンを含む水溶液を用いた以外は、オゾンクリーニング処理によって表面親水性を持たせたシリコンウエハ上に、上記と同様にして光触媒層を形成した後、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）により分析した。
図４に示すように、３２００〜３２５０ｃｍ-1付近に水酸基由来の吸収ピークが認められ、９００ｃｍ-1付近にペルオキソ基由来の吸収ピークが認められた。
A photocatalyst layer was formed in the same manner as described above on a silicon wafer having surface hydrophilicity by ozone cleaning treatment except that an aqueous solution containing titanium hydroxide was used instead of Sagancoat TPX-HL. Analyzed by conversion infrared spectroscopy (FT-IR).
As shown in FIG. 4, the absorption peak derived from the hydroxyl group was observed in the vicinity of 3200～3250Cm -1, absorption peaks derived from peroxo groups was observed near 900 cm -1.
１：セルフクリーニングレンズ、２：対物レンズ、２ａ：対物レンズの表面、３：コーティング膜、５：下地層、６：光触媒層 1: Self-cleaning lens, 2: Objective lens, 2a: Surface of objective lens, 3: Coating film, 5: Underlayer, 6: Photocatalyst layer
Claims (8)
前記光学素子の表面に形成されたコーティング膜と、を備え、
前記コーティング膜は、分散性酸化チタンを含む光触媒層を、有することを特徴とする光触媒部材。 An optical element;
A coating film formed on the surface of the optical element,
The said coating film has a photocatalyst layer containing a dispersible titanium oxide, The photocatalyst member characterized by the above-mentioned.
前記光触媒層は、前記下地層の上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光触媒部材。 The coating film is formed on the surface of the optical element, is composed of titanium oxide, and further includes a base layer having a hydrophilic surface,
The photocatalyst member according to claim 2, wherein the photocatalyst layer is formed on the base layer.
ただし、λはコーティング膜に入射する光の波長であり、ｎはコーティング膜の屈折率である。 The photocatalytic member according to claim 2, wherein the coating film has a thickness that is an integral multiple of λ / 2n.
Where λ is the wavelength of light incident on the coating film, and n is the refractive index of the coating film.
前記光触媒層を、前記分散性酸化チタンを含む液体を用いて形成したことを特徴とする光触媒部材の製造方法。 It is a manufacturing method of the photocatalyst member which manufactures the photocatalyst member according to claim 2,
The method for producing a photocatalyst member, wherein the photocatalyst layer is formed using a liquid containing the dispersible titanium oxide.
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