JP2561955B2 - プラスチックレンズ用多層反射防止膜 - Google Patents

プラスチックレンズ用多層反射防止膜

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光学素子の表面反射を防止する反射防止膜
に係り、特に、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層
してなる多層反射防止膜に関する。
[従来の技術] 光学レンズ、フィルター、偏光子、半透鏡等の光学素
子は、従来より主として無機ガラスを材料としてきた
が、近年では、軽量である点、耐衝撃性に優れる点等か
ら、プラスチックが多用されるようになってきている。
このような光学素子において、表面反射は光学系の透
過率を低下させるとともに、結像に寄与しない光の増加
をもたらして、像のコントラストを低下させる原因とな
る。このため、無機ガラスからなる光学素子およびプラ
スチックからなる光学素子ともに、多くの光学素子では
その表面に反射防止膜を設けて、表面反射を減少させて
いる。
反射防止膜は、一般には金属または金属酸化物を原料
とする蒸着膜として形成され、蒸着膜が一層の単層反射
防止膜と、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層した
多層反射防止膜とに大別される。そして、単層反射防止
膜と多層反射防止膜のいずれについても、所望の屈折率
を有すること、光学的に均質であること、透明性に優れ
ていること等の光学的特性は勿論、耐擦傷性に優れてい
ること、密着性に優れていること等の機械的特性や、耐
酸性に優れていること、耐熱性に優れていること等の化
学的特性が要求される。
無機ガラスからなる光学素子に設ける多層反射防止膜
の高屈折率膜としては、上記特性を満足するものとして
従来より酸化ジルコニウム(ZrO2)を原料とする蒸着膜
が広く用いられており、プラスチックからなる光学素子
に設ける多層反射防止膜の高屈折率膜についても、透明
性に優れる点、高屈折率である点等から、例えば特開昭
56−116003号公報に開示されているように、ZrO2を原料
とする蒸着膜が用いられている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、ZrO2を原料とする蒸着膜は、プラスチ
ックレンズのように成膜時の基板温度を十分に高くする
ことができない基板に蒸着させた場合、経時変化に伴う
耐熱性の低下が実用上十分に小さいとは言い難いという
問題があった。
したがって本発明の目的とするところは、上記課題を
解決して、低温で蒸着させた場合でも、光学的特性、機
械的特性および化学的特性に優れ、かつこれら特性の耐
久性が向上された多層反射防止膜を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するためになされたもので
あり、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層してなる
プラスチックレンズ用多層反射防止膜において、前記低
屈折率膜が、硅素酸化物膜を少なくとも含む蒸着膜から
なり、前記高屈折率膜が、タンタル、ジルコニウムおよ
びイットリウムを含む金属酸化物の焼結体を蒸着源とす
る蒸着膜からなることを特徴とするプラスチックレンズ
用多層反射防止膜を要旨とする。
本発明のプラスチックレンズ用多層反射防止膜におい
て、低屈折率膜としては、膜硬度、耐熱性等の面から特
に二酸化硅素(SiO2)膜を用いることが好ましいが、後
掲の表−1からも明らかなように、硅素酸化物膜と3成
分蒸着膜とによって低屈折率膜を形成してもよい。すな
わち本発明の反射防止膜において、低屈折率膜は、硅素
酸化物膜を少なくとも含む蒸着膜とすることができる。
本発明の反射防止膜において、高屈折率膜を構成する
タンタル、ジルコニウムおよびイットリウムを含む金属
酸化物の蒸着膜は、酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末、酸
化タンタル(Ta2O5)粉末および酸化イットリウム(Y2O
3)粉末を混合し、加圧プレス、焼結によりペレット状
にした焼結体を電子ビーム加熱法にて蒸着させたものが
好適である。各粉末を混合してなる混合原料の組成比
は、モル比において、ZrO2が1.0に対し、Ta2O5が0.8〜
1.8、Y2O3が0.05〜0.3であることが好ましい。
このようにして得られる蒸着膜(以下、3成分蒸着膜
と称す)は、Ta2O5膜と同様に、ZrO2膜に比べ化学的に
極めて安定であり、かつZrO2膜に匹敵する透明性を有し
ている。さらに屈折率において、例えば2.05の高い数値
を示し、膜設計上からも有効である。
なお、1モルのZrO2に対して、Ta2O5が0.8モル未満の
場合や1.8モルを越える場合には、得られる3成分蒸着
膜に吸収が生じ易く、Y2O3が0.3モルを超えると、蒸着
速度が早くなり、得られる3成分蒸着膜に吸収が生じ易
くなるとともに、蒸着原料の飛散が生じ易くその制御が
難しい。
本発明における多層反射防止膜の膜構成は、λ/2−λ
/4の2層膜、λ/4−λ/4−λ/4あるいはλ/4−λ/2−λ
/4の3層膜とすることが実用的には良いが、反射特性の
用途から4層膜以上の多層膜でも可能である。ここで、
3層膜の基板側から数えて第1層のλ/4膜は、上記3成
分蒸着膜とSiO2膜を使用した3層対称等価膜、あるいは
2層のコンポジットの等価膜であってもよい。
本発明の多層反射防止膜の基材となる光学素子の材料
はプラスチックレンズに限定される。
プラスチックレンズに本発明の多層反射防止膜を設け
る場合には、プラスチックレンズ表面に有機硅素重合体
を含ハードコート層をディッピング法、スピンコート法
等の塗布法により成膜し、このハードコート膜上に本発
明の多層反射防止膜を設けることが好ましい。また、プ
ラスチックレンズと多層反射防止膜との密着性、耐擦傷
性等の向上を図るうえで、プラスチックレンズと多層反
射防止膜との間、あるいはプラスチックレンズ表面に成
膜したハードコード膜と多層反射防止膜との間に下地層
を介在させることは好ましく、このような下地層として
は、例えば硅素酸化物等の蒸着膜を使用することができ
る。
なお、本明細書において「蒸着膜」とは、反射防止膜
構成成分を真空蒸着法により成膜した膜以外に、反射防
止膜構成成分をターゲット材料としてスパッタリング法
やイオンプレーティング法等により成膜した膜を含むも
のとする。
[実施例] 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 まず、多層反射防止膜を設けるプラスチックレンズと
して、ポリエチレングリコールビスアリルカーボネート
を主成分とし、紫外線吸収剤として2−ヒドロキシ−4
−n−オプトキシベンゾフェノンを、前者/後者の重量
比が99.97/0.03となるように含有する、屈折率が1.499
のプラスチックレンズを用意した。
次に、このプラスチックレンズに設ける下地層および
低屈折率膜の蒸着構造原料として、SiO2の焼結体を、ま
た高屈折率膜の蒸着原料としてZrO2粉末、Ta2O5粉末お
よびY2O3粉末をモル比で1:1.3:0.2の割合で混合し、プ
レス成形したのち1200℃で焼結してペレット状にしたも
のを用い、前述のプラスチックレンズを蒸着槽に入れ、
排気しながら85℃に加熱し、2×10-5Torrまで排気した
後、電子ビーム加熱法にて上記蒸着原料をプラスチック
レンズ表面に蒸着させて、表−1に示すように、硅素酸
化物膜からなる下地層、3成分蒸着膜と硅素酸化物膜と
のコンポジット等価膜からなる第1層の低屈折率膜、3
成分蒸着膜からなる2層の高屈折率膜および硅素酸化物
膜からなる第3層の低屈折率膜を順次成膜してなる膜構
成の多層反射防止膜を成膜した。
このようにして成膜した多層反射防止膜およびこの多
層反射防止膜を有するプラスチックレンズの、機械的特
性、化学的特性およびこれら特性の耐久性を評価するに
あたり、レンズの外観、耐擦傷性、密着性、耐熱性、耐
アルカリ性、耐酸性および耐候性を下記の要領で評価、
測定した。
・外観 螢光灯を光源とする照明装置を用い、目視にて下記
1)〜4)を満足するか否か観察した。
1)透明であること。
2)表面に不規則性がないこと。
3)脈理がないこと。
4)表面に異物、傷がないこと。
・耐擦傷性 スチールウール#0000で多層反射防止膜表面を擦っ
て、傷のつきにくさを目視で判断した。判断基準は以下
のようにした。
A…強く擦ってもほとんど傷がつかない。
B…強く擦るとかなり傷がつく。
C…レンズ基板と同等の傷がつく。
・密着性 多層反射防止膜の設けたレンズ表面を1mm間隔で100目
クロスカットし、セロファンテープを強く貼り付けた
後、急速に剥がして、多層反射防止膜、下地層および硬
化膜の剥離の有無を調べた。
・耐熱性 多層反射防止膜を設けたレンズをオーブンに1時間入
れて加熱し、クラックの発生の有無を調べた。加熱温度
は、70℃より始め、5℃づつ上げて、クラックが発生す
る温度により優劣を判定した。
・耐アルカリ性 10wt%NaOH水溶液に、多層反射防止膜を設けたレンズ
を24時間浸漬し、多層反射防止膜表面の侵食状態を観察
した。
・耐酸性 10wt%HCl水溶液および10wt%H2SO4水溶液に、多層反
射防止膜を設けたレンズを3時間浸漬し、多層反射防止
膜表面の侵食状態を観察した。
・耐候性 耐久性を調べるために多層反射防止膜を設けたレンズ
を1箇月屋外暴露し、この後、外観、耐擦傷性、密着
性、耐熱性、耐アルカリ性および耐酸性を上記の要領で
評価、測定した。
この結果、本実施例の多層反射防止膜およびこの多層
反射防止膜を有するプラスチックレンズにおいては、い
ずれの項目についても良好な評価、測定結果が得られ、
機械的特性、化学的特性に優れるとともに、これら特性
が耐久性に優れていることが確認された。
なおこれらの評価、測定結果のうち、外観、耐擦傷
性、密着性、耐熱性、耐アルカリ性および耐酸性の6項
目の評価、測定結果を表−2に、耐候性すなわち屋外暴
露1箇月後の上記6項目の評価結果を表−3に示す。
また、本実施例で得られた多層反射防止膜を有するプ
ラスチックレンズの、380〜780nm波長域におけるレンズ
両面での反射率を、日立製作所製340型自記分光光度形
を用いて測定したところ、第1図にその分光反射率曲線
を示すように、本実施例で得られた多層反射防止膜を有
するプラスチックレンズは、優れた反射防止特性を有し
ていることが確認された。
実施例2 ジエチレングリコールビスアリルカーボネート30重量
部、ベンジルメタクリレート20重量部、ジアリルイソフ
タレート45重量部およびメチルメタクリレート5重量部
を出発原料とする、屈折率が1.549のプラスチックレン
ズを用意し、このプラスチックレンズの表面に、硅素化
合物として80mol%のコロイダルシリカと20mol%のγ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシランとを含有する
コーティング液を用いてハードコート層を設けた後、実
施例1と同様にして、実施例1と同様の膜構成の多層反
射防止膜を成膜した。
このようにして成膜した多層反射防止膜およびこの多
層反射防止膜を有するプラスチックレンズの外観、耐擦
傷性、密着性、耐熱性、耐アルカリ性、耐酸性および耐
候性を、実施例1と同様にして評価、測定したところ、
いずれの項目についても良好な評価、測定結果が得ら
れ、本実施例で得られた多層反射防止膜およびこの多層
反射防止膜を有するプラスチックレンズは、機械的特
性、化学的特性に優れているとともに、これら特性が耐
久性に優れていることが確認された。
なお、これらの評価、測定結果のうち、外観、耐擦傷
性、密着性、耐熱性、耐アルカリ性および耐酸性の6項
目の評価、測定結果を表−2に、また耐候性すなわち屋
外暴露1箇月後の上記6項目の評価結果を表−3に、そ
れぞれ示す。
また、本実施例で得られた多層反射防止膜を有するプ
ラスチックレンズの、380〜780nm波長域におけるレンズ
両面での反射率を、実施例1と同様にして測定したとこ
ろ、第2図にその分光反射率曲線を示すように、本実施
例で得られた多層反射防止膜を有するプラスチックレン
ズは、優れた反射防止特性を有していることが確認され
た。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の多層反射防止膜は、比
較的低温で蒸着させた場合でも、光学的特性、機械的特
性および化学的特性に優れているとともに、これら特性
が耐久性に優れている。
したがって本発明を実施することにより、反射防止膜
の成膜時における、基板温度を高くすることができない
プラスチックレンズについても、光学的特性、機械的特
性および化学的特性に優れ、かつこれら特性が耐久性に
優れている多層反射防止膜を設けて、光学素子の光学的
特性を長期に亘って高いレベルに維持させることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で得られた多層反射防止膜を有するプ
ラスチックレンズの分光反射率曲線、第2図は実施例2
で得られた多層反射防止膜を有するプラスチックレンズ
の分光反射率曲線である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層し
    てなるプラスチックレンズ用多層反射防止膜において、 前記低屈折率膜が、硅素酸化物膜を少なくとも含む蒸着
    膜からなり、 前記高屈折率膜が、タンタル、ジルコニウムおよびイッ
    トリウムを含む金属酸化物の焼結体を蒸着源とする蒸着
    膜からなることを特徴とするプラスチックレンズ用多層
    反射防止膜。
  2. 【請求項2】タンタル、ジルコニウムおよびイットリウ
    ムを含む金属酸化物の焼結体の組成比が、モル比におい
    て、酸化ジルコニウムが1.0に対して、酸化タンタル
    が、0.8から1.8、酸化イットリウムが0.05から0.3であ
    ることを特徴とする請求項1記載のプラスチックレンズ
    用多層反射防止膜。
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