JP3999284B2 - 光学装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に言えば光学装置のための支持基材の薄膜コーティングに関する。もっと具体的に言えば、本発明は、支持基材を含む光学装置であって、この支持基材が、所定の屈折率と第一の組の機械的及び／又は化学的特性とを有する材料からなる表面を持ち、この支持基材の表面はコーティングを施されていて、このコーティングの当該支持基材の表面から隔たった表面が第一の組の特性とは異なる第二の組の機械的及び／又は化学的特性を持つ光学装置に関する。
本発明は更に、プラズマ重合により光学基材にコーティングを施すための方法に関する。
【０００２】
この明細書を通じて、次の定義を使用する。
「プロセス雰囲気」とは、プラズマ重合を行う雰囲気の組成を意味する。
「プロセスパラメーター」とは、プラズマ重合プロセスを制御する物理量、例えばプラズマ重合プロセス領域の全圧、その領域において優勢である磁場のひずみ、その領域においてプラズマ発生電極間に適用されるＲＦパワー等のことである。
【０００３】
【従来の技術】
コーティングを設けることにより基材表面の機械的及び／又は化学的特性が変更される被覆された装置はよく知られている。機械的又は化学的特性の語のもとで、特性とは機械的な耐摩耗性、化学的な摩耗又は腐食特性、付着特性、拡散特性、湿潤特性等として理解される。
【０００４】
コーティングがそのコーティングが適用されている基材表面の機械的及び／又は化学的特性を変更する光学装置は知られており、ここで考えられているコーティングは基材の表面へ直接付着させるものであり、あるいはそれは基材表面に直接適用した別のコーティング上に適用されるものである。表面にコーティングが適用される本体は一般に、以下の説明を通して「基材」と見なされる。
【０００５】
ラッカーを用いた光学プラスチック体の機械的摩耗保護硬質材料コーティングは、平らなプラスチック基材の保護のために、また眼科用途において、通例のものである。それに関しては、屈折率がいろいろのラッカーが使用される。
【０００６】
プラズマ重合により様々な基材上に機械的及び化学的に耐摩耗性のコーティングを製造するための方法も、ずっと以前から知られている。「プラズマ重合」というのは、一般に、プラズマ放電中において有機モノマー又は有機金属モノマーの蒸気からコーティングを形成することと解される。そのようなコーティング法に関しては、Ｒ．Ｄ． Ａｇｏｓｔｉｎｏ， “ＰＬＡＳＭＡ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＡＮＤ ＥＴＣＨＩＮＧ ＯＦ ＰＯＬＹＭＥＲＳ”，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， １９８９， ＩＳＢＮ ０−１２−２００４３０−２や、Ｈ． ｖ． Ｂｏｈｎｉｎｇ， “ＰＬＡＳＭＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ”， Ｃｏｒｎｅｌｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， １９８２， ＩＳＢＮ ０−８０１４−１３５６−７が注目される。
【０００７】
ヨーロッパ特許出願公開第０１７７５１７号明細書及びＩＫＶ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ “Ｐｌａｓｍａｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ” ｆｒｏｍ Ｋ． Ｔｅｌｇｅｎｂｕｓｃｈｅｒ， Ｊ． Ｌｅｉｂｅｒ， Ｍａｙ １９， １９９３， Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｐｌａｓｔｉｃ ＭａｔｅｒｉａｌＴｒｅａｔｍｅｎｔ， Ｄ−Ａａｃｈｅｎから、パワーあるいはプロセス雰囲気のような特定のコーティングプロセスパラメーターを変更することにより、例えば酸素を遅れて入れることによって、コーティングの良好な付着を達成する方法が知られている。それに関しては、金属含有モノマーとして専らケイ素含有有機化合物が使用される。その変更により、機械的特性を変えることが企てられる。
【０００８】
例えば、コーティングの成長は、比較的軟質であり、しかも酸素を入れずにケイ素含有有機金属化合物を含有しているプロセス雰囲気において生じさせられる、基材上の比較的軟質の付着促進コーティングでそれを開始するように制御される。その後、段階的にあるいは連続的に、酸素流を増加させ、それによりコーティング中のＳｉ／Ｏ比を低下させてコーティングの固さを増加させ、そしてそれにより機械的な耐摩耗性を増加させる。
【０００９】
十分に高い酸素含有量のプロセス雰囲気で且つ十分厚く仕上コーティングを適用すれば、プラスチック材料基材の申し分のない機械的な耐摩耗性を得ることができる。
【００１０】
プラズマ重合によりＴｉＯ₂ コーティング又はＴｉＯ₂ 含有コーティングを堆積させることに関しては、別の基礎的研究、例えばＨ．Ｊ． Ｆｒｅｎｃｋ， Ｗ． Ｋｕｌｉｓｃｈ ｅｔ ａｌ．， Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，２０１（１９９１）３２７−３３５や、Ｊ．Ｐ． Ｂａｒｋｅｒ， Ｐ．Ｊ．Ｒａｄｃｌｉｆｆ ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １１ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ａｕｇｕｓｔ ２２−２７（１９９３）１１５４−１１５９， ＩＳＢＮ ０−９５２２１−４９３−８が注目される。
【００１１】
基本的に、例えばレンズのためのような眼科用途のためにプラスチック基材を使用し、そしてそのような基材に摩耗保護層を設けることが更に知られている。
眼科用途向けにしばしば用いられる一つのプラスチック材料は、良好な光学特性を持つ、比較的軽量のプラスチック材料ＣＲ−３９である。このプラスチック材料の屈折率は１．５である。
【００１２】
通常、そのようなプラスチック材料物体は、屈折率がおよそ１．５の有機ケイ素物質を含有するコーティングで耐摩耗被覆される。
こうして、そのようなコーティングで被覆されたそのような基材は本質的に、段階的な屈折率を持たず、従って支障となる干渉模様がなく透過率の低下がない光学装置をもたらす。それゆえ、段階的屈折率が実際に生じる場合には解決すべきであるそのような段階的屈折率の問題に注意を払わなくてよい。
【００１３】
それにもかかわらず、より高い屈折率を有する基材を用いることは、結果として基材の厚さが低下することから最も望ましいことであろう。しかし、そのように高い屈折率を用いることが知られているが、それにより得られる厚さの減少のゆえに干渉の障害の起こるのは大目に見られている。
【００１４】
このほかの参考文献を挙げると、次のとおりである。
１）１９９１年１０月１６日公開のヨーロッパ特許出願公開第０４５１６１８号明細書（ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ）。その第８欄５５〜５８行、第９欄１〜２０行、第１５〜１６Ｂ図参照。
２）ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＤ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， Ｂｄ．５９， Ｎｒ．１−３， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９３， ｐ．３６５−３７０のＰＯＬＬ ＥＴ ＡＬ， “Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｌａｓｍａ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｆｉｌｍｓ”。この文書全体を参照。
３）１９９３年６月８日発行の米国特許第５２１７７４９号明細書（ＤＥＮＴＯＮら）。この文書全体を参照。
４）１９７９年１１月２７日発行の米国特許第４１７６２０８号明細書（ＭＯＲＡＶＥＣら）。この文書全体を参照。
５）１９９０年６月１９日発行の米国特許第４９３４７８８号明細書（ＳＯＵＴＨＷＥＬＬ）。この文書全体を参照。
６）ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ．， Ｂｄ．６０， Ｎｒ．２１， Ｍａｙ ２５， １９９２， ニューヨーク（米）， ｐ．２５９５−２５９７のＴＯＢＩＮ ＥＴ ＡＬ， “Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘ ｉｎ Ｐｌａｓｍａ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ Ｆｉｌｍｓ”。その文書全体を参照。
７）１９９２年１０月１３日発行の米国特許第５１５４９７８号明細書（ＮＡＫＡＹＡＭＡら）。この文書全体を参照。
８）ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨＥ ＳＰＩＥ， Ｂｄ．５０， Ａｕｇｕｓｔ １９， １９７４， サンディエゴ（米）， ｐ．２２９−２３７のＨＯＬＬＡＨＡＮ ＥＴ ＡＬ， “Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔａｎｄ Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ Ｐｌａｓｍａ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ”。この文書全体を参照。
９）１９８５年１０月２４日公開の国際公開第８５／０４６０１号パンフレット（ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ）。この文書全体を参照。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
コーティング、例えば耐摩耗性コーティングを適用することにより、支持基材とこれに適用されたコーティングに沿うと考えられる段階的な屈折率特性が生じるということが、上述の被覆された光学装置の顕著な不都合である。例えば、光学的特性以外の特性を変えるために、すなわち基材の機械的及び／又は化学的特性を変えるために、主にターゲットを用いて適用されたコーティングによって、得られた光学装置の光学特性も変更される。
【００１６】
従って、コーティングが専らその特性を変えるために、例えば機械的又は化学的な耐摩耗特性、付着特性、腐食特性、拡散特性又は湿潤特性のために適用される光学装置と、そのような装置を製造する方法とを提供することが、本発明の一般的な目的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、支持基材を含み、この支持基材が、所定の屈折率と第一の機械的及び／又は化学的特性とを有する材料からなる表面を持ち、この支持基材の表面にコーティングが施されていて、そしてこの基材の表面から隔たったコーティングの表面が上述の第一の特性とは異なる第二の機械的及び／又は化学的特性を持っている光学装置であって、更に、支持基材の表面材料の上記の所定の屈折率から変化してゆく屈折率が、周囲に露出したコーティングの表面の最終の屈折率に至るまで当該コーティングの少なくとも一部分を通して、無段階的に推移して変化する本発明による光学装置によって達成される。上述の目的を果たす光学装置の製造方法を提供するという目的は、プラズマ重合の雰囲気の組成を制御することにより及び／又はプラズマ重合被覆プロセスのための少なくとも一つのプロセスパラメーターを制御することにより、成長するコーティングに沿って基材の屈折率から変化してその表面のコーティングの所期の最終屈折率に至るまで無段階に変化するように屈折率を制御する工程を含む、プラズマ重合によって光学基材にコーティングを施すための方法により達成される。
【００１８】
本発明の光学装置とそのような装置を製造するための方法の全ての目的、利点及び好ましい特徴は、この明細書の説明と特許請求の範囲の記載を読めば当業者にとって明らかになろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
このように、本発明は、その全ての側面の下でよりよく理解され、また上記以外の目的は、以下の詳しい説明を検討すれば当業者にとって明白になろう。その説明は添付の図面を参照してなされる。
【００２０】
第１図は、ヨーロッパ特許出願公開第０５５０００３号明細書又は米国特許第５３１０６０７号明細書に記載された装置に一致する装置であって、米国特許第５２２７２０２号明細書に対応するドイツ国特許出願公開第３９３１７１３号明細書に従って運転されるプラズマ重合装置を模式的に示すものである。これらの参考文献は、本発明を実施するために使用されるプラズマ重合装置の好ましい構成に関して、またそのような装置の運転に関して、この明細書の本質的部分を構成する。
【００２１】
上述のように、図１は、本発明の光学装置を製造する本発明の方法のために好ましく使用される従来技術のプラズマ重合装置を模式的に示している。この装置は、バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフトのタイプＰＰＶ １００、ＰＰＶ５００又はＰＰＶ １０００の装置に対応している。
【００２２】
処理領域（プロセス領域）１は、環状の形状をしている。その内壁は、少なくとも一部分は、第一の電極アレンジメント３により構成され、その外壁は第二の電極アレンジメント４により構成される。処理領域１内において、ＲＦ−プラズマ放電が発生され、好ましくは１３．５６ＭＨｚのＲＦ信号を、電気的に供給される。それによって放電は、環状の処理領域１の全体に沿って均一に分布される。処理領域１の中央には、環状の基材支持具５が設けられ、基材７はこれに、それらの縁に沿って保持される。基材支持具５は環状の処理領域１内をゆっくり回転する。それにより、またヨーロッパ特許出願公開第０５５０００３号明細書とこれに対応する米国特許第５３１０６０７号明細書、及びドイツ国特許出願公開第３９３１７１３号明細書とこれに対応する米国特許第５２２７２０２号明細書に記載されたように、これらの基材がそれらに沿って基材支持具５に保持されている基材表面を除いて、基材の全面に少なくともほぼ等しいプラズマ重合コーティングが同時に得られる。
【００２３】
処理領域１のプロセス雰囲気は、ガス供給器９を通してガス類又はガス混合物を処理領域へ供給することによって供給される。コイル１１が、この環状装置構成の中央の軸線Ａに関して実質的に平行な磁界の線を持つ磁界Ｂを処理領域に発生させる。
【００２４】
Ｇは、調節可能な出口を有するガスタンクを模式的に示し、Ｍはモノマータンクを示している。プロセス雰囲気は、所望の組成にオープンループ制御されあるいは負フィードバック制御される。好ましくは、プロセス雰囲気はよく知られているやり方で監視され、負フィードバック制御される。
【００２５】
次に掲げる表Ｉに、下記の例において使用した図１による装置の特性データを示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表ＩＩには、７種類のプロセス雰囲気の設定を、上記の如き装置におけるプロセスパラメーターと、ＰＰＶ １００装置で実施されたプラズマ重合の結果得られたコーティングの屈折率とともに示す。これらの異なる設定と結果として得られた屈折率は、基本的に、プロセス雰囲気及び／又はプロセスパラメーターを変更することにより、付着したコーティングの屈折率の精密で且つ少量の変更を実現することができることを示している。
【００２８】
【表２】

【００２９】
表ＩＩにおいて、Ｍ１はジメチルジエトキシシランを表しており、Ｍ２はトルエンを表しており、Ｍ３はチタン（ＩＶ）イソプロピラートを表しており、ＲＧはＯ₂ を表している。
【００３０】
これらの記号Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＲＧは、以下の説明を通じて上記の意味で使用される。とは言え、下記においても記載するように、本発明の方法を実施しそして本発明の光学装置を製造するのにこのほかのガス又はモノマーを使用してもよい。
【００３１】
好ましくは、十分な安定性を有し、蒸気圧が比較的高くて、更に毒性が低い、一般的であってそれゆえに比較的安価なモノマーが使用される。例えば、基本的に、また本発明の方法を実施するために、次に掲げるモノマーを使用することができる。
１）純粋に有機系の物質、すなわちアルカン、アルケン、アルキン、アルコール類、アミン類、ケトン類、環式化合物、非環式化合物、芳香環式化合物、脂肪族化合物、脂環式化合物、あるいは芳香族化合物。
２）有機金属化合物。これに関しては、特に下記の構造を持つケイ素含有化合物及びチタン含有化合物。
２−１）ＴｉＲ_x （ＯＲ）_y （この式において、ｘ≧０、ｙ≦４、ｘ＋ｙ＝４であり、Ｒは有機基を表す）。例としてＴｉＲ₄ 、Ｔｉ（ＯＲ）₄ の如きもの。
２−２）Ｒ_x1（ＯＲ）_y1ＳｉＯＳｉＲ_x2（ＯＲ）_y2（この式では、ｘ１≧０、ｙ１≦３、ｘ１＋ｙ１＝３であり、ｘ２≧０、ｙ２≦３、ｘ２＋ｙ２＝３であり、Ｒは有機基を表す）。例としてＲ₃ ＳｉＯＳｉＲ₃ 、（ＲＯ）₃ ＳｉＯＳｉ（ＯＲ）₃ のようなもの。
【００３２】
１又は２以上の有機基ＲをＨ原子で置換してもよく、金属原子に異なった有機基Ｒを結合させても及び／又は金属原子に１又は２以上のＨ原子を結合させてもよい。
【００３３】
例えば、表ＩＩの番号１〜７の下に定義されたプロセス制御工程に従って被覆プロセスを制御すると、この表に掲げたようにそれぞれの屈折率ｎ_D が得られ、このことから、コーティングの成長（付着）中に屈折率の所望のプロファイルを制御するようそれぞれのプロセス制御工程を選び及び／又はそのような工程間に挿入することができる。
【００３４】
先に記載したように、本発明の方法は、表ＩＩに示し且つ先に定義されたモノマーＭ１、Ｍ２、Ｍ３又は反応性ガスＲＧを使用することに限定されず、このほかの物質を、コーティングのために１．４〜２．２の、殊に１．４５〜２の、それぞれ所望の値の屈折率を得ることができるように使用してもよい。所望ならば、気体状態のモノマーのほかに、１又は２種以上のガス、特に酸素又は窒素のようなものを、プロセス雰囲気に供給してもよい。
【００３５】
次に、下記で説明する被覆したプラスチック材料物体で実施した試験を明らかにする。
【００３６】
１．光学特性
１．１ 透過率
透過率は、光学波長λ＝５５０ｎｍの試験光を用いて試験した。これに関しては、次のことを考慮すべきである。
周囲空気中で９０°で当たる光に対する均質体の最小の反射はその物体の表面での屈折率ｎ_D の段階（飛躍）により与えられる。物体が被覆されて、基材とコーティングとの間に屈折率の段階がある場合には、結果として生じる反射はコーティング／周囲界面の特性により定められる反射よりもたくさんになるので透過率は低下する。これは、本発明については次のことを意味する。すなわち、コーティングと基材とを通しての試験光線の進路に沿って考えられる屈折率の段階が少なくなればなるほど、測定される透過率はコーティング／周囲界面での屈折率により単純に定められる透過率により近くなるということを意味する。
【００３７】
１．２ ニュートンリングパターン
被覆した、すなわちコーティングを施した物体が段階的に推移する屈折率を持ち、その段階が特にコーティング／基材界面にある場合には、そのような物体を肉眼で調べるといわゆるニュートンリングパターンが現れる。そのようなパターンは干渉の現象によって引き起こされる。
【００３８】
２．機械的な耐性の試験
ＤＩＮ ５８１９６−４又はＩＳＯ ９２１１−４，ＭＩＬ ６５７によるゴム−ガム試験を行った。
【００３９】
【実施例】
例１（従来技術）
ＰＰＶ １０００装置を用いて、ＣＲ−３９プラスチック材料の基材を摩耗保護コーティングで被覆した。ＣＲ−３９の屈折率は１．５である。表ＩＩＩに、コーティングパラメーターとそれらを制御する時間経過をまとめて掲載する。
【００４０】
【表３】

【００４１】
これに関しては、次に掲げる次元を使用し、これは後に説明する例においても同様である。
時間： 秒
圧力： １０^-2ｍｂａｒ
磁界： ｍＴ
ＲＦパワーＰ： ｍＷ／ｃｍ² −電極表面
流量： １０^-3ｓｃｃｍ／ｃｍ² −電極表面
ランプ上昇時間： 秒
【００４２】
被覆したＣＲ−３９基材の光学試験から、これらの被覆した基材は９２％という高い透過率を有することが示された。ニュートンリングパターンは認めることができなかった。被覆した基材のゴム−ガム試験によって損傷は生じなかったが、対照的に未被覆のＣＲ−３９基材ではゴム−ガム試験でかなりの損傷が生じた。
【００４３】
有機ケイ素摩耗保護コーティングの屈折率はおよそ１．５であり、従ってＣＲ−３９プラスチック材料のそれに等しいことが知られている。
従って、コーティング／周囲空気界面は８％の反射をもたらし、そして測定された９２％の透過率は、基材と摩耗保護コーティングを通して屈折率が１．５の値で連続して一様に推移することをはっきりと示している。これは、有機ケイ素摩耗保護コーティングを施したＣＲ−３９プラスチック材料基材に関して先に示した実験と一致している。
【００４４】
下記に記載するタイプのような、例えば屈折率ｎ_D ＞１．６の、より高屈折率のプラスチック材料基材は、このような材料の光学レンズはより薄くてより軽量になることから、広く使用されている。これらの利点は、これまでは、両方とも基材／コーティング界面において一般に見られる屈折率の段階に起因する透過率の低下と干渉の影響という不都合を大目に見ながら利用することができるに過ぎなかった。
【００４５】
その上、そのように高屈折率の基材は低屈折率の基材よりも軟質であるから、そのように高屈折率の基材のための、例えば下記に記載される、すなわちＨＩプラスチック材料の基材のための、摩耗保護コーティングが必要とされている。
【００４６】
上記の従来技術の方法と光学装置についての表ＩＩＩによる被覆方法の時間経過を図２に示す。
【００４７】
例２（本発明の方法及び装置の例）
ＰＰＶ １０００プラズマ重合装置を使って、高屈折率の、すなわちｎ_D ＝１．６のＨＩプラスチック材料の基材を、例１に従って摩耗保護コーティングで被覆した。被覆処理のパラメーターを表ＩＶにまとめて示す。
【００４８】
【表４】

【００４９】
図４に、例１（従来技術）と例２（本発明）による光学装置の屈折率の推移とこれらの例についての相対固さを、コーティング厚さに関して定性的に示す。はっきりと示すために、付着及び屈折率適合用コーティングの領域は、硬質の摩耗保護コーティングの領域と比べて、また実際のコーティングの厚さと比べて、ずっと厚く示されている。
【００５０】
図２と表ＩＩＩに示したように、例１では屈折率適合用コーティングの領域はない。図４に破線で示した例１の屈折率は、基材から離れそして摩耗保護コーティングを通して１．５である。
【００５１】
例２の屈折率適合用コーティング領域によって、ＨＩ基材の１．６の屈折率は、後には１．５になる摩耗保護コーティングの屈折率に連続的に適合させられている。
【００５２】
測定された透過率はやはり９２％であって、これは基材と摩耗保護コーティングとで屈折率が異なるにもかかわらず、測定される全透過率が９２％より小さくなるであろう基材／コーティング界面での反射が起きないことを示している。９２％という屈折率の値は、ｎ_D ＝１．５の摩耗保護コーティングのコーティング／周囲界面での反射に一致している。更に、被覆した基材の目視の検査によってニュートンリングパターンは示されなかった。
【００５３】
これらの被覆した基材を、やはり上述の機械的試験にかけた。
ＨＩプラスチック材料基材表面でのゴム−ガム試験ではかなりの損傷が生じたのと対照的に、コーティングにはゴム−ガム試験の跡は現れなかった。
【００５４】
例３
屈折率ｎ_D ＝１．６７のＨＩプラスチック材料製の光学レンズを、例２に関連して記載したのと同様に被覆したが、但し屈折率を適合させる間はＭ２の代わりにモノマーＭ３を使用した。
【００５５】
やはり、摩耗保護コーティングを施したレンズは非常に透明であって、すなわち９２％の透過率を持ち、そして摩耗保護コーティングの最終屈折率はｎ_D ＝１．５であった。ニュートンリングパターンと機械的な試験に関しては、例２に関連して説明したのと同じ結果が得られた。
【００５６】
基本的に、高屈折率の基材材料と低屈折率のコーティングとの屈折率の適合のためには、所定のプラズマ重合に個別にかけるとより屈折率の高いコーティング材料を堆積することになるモノマーガスの雰囲気含有量を減少させるのと、そのプラズマ重合に個別にかけるとより屈折率の低いコーティング材料になるモノマーガスの含有量を増加させるのとを同時に行うことによって、屈折率適合用コーティングモジュール又は領域に沿っての屈折率の適合を達成するのが本質的なことである。
【００５７】
例４
例２又は例３による被覆した基材を、別のコーティングモジュールで更に被覆した。
これに関しては、ジメチルジエトキシシラン（Ｍ１）に対する酸素の比を更に上昇させ、そして最後に被覆処理を、少なくとも５の、最高で無限大に及ぶ「酸素対ジメチルジエトキシシラン」比で行った。これによって、例２又は例３による摩耗保護被覆上に、付着促進コーティングを堆積させ、次いで反射防止コーティングを、４層ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ −広帯域反射防止層系の形でもって適用した。この反射防止コーティングは、周知の「クロスハッチテープ試験」で試験しても塩水煮沸試験でも剥がれ落ちる傾向を示さなかった。
【００５８】
本発明によって、最終的に全部の被覆した基材についてのコーティング表面が同じ特性になるように個々の被覆処理を制御することにより異なる材料の基材にコーティングを施すことができることから、更に別の本質的な利点がもたらされる。そのような特性は、機械的特性、化学的特性及び／又は光学的特性であることができる。例えば、異なる材料の基材が被覆後に同じ表面特性を持つという単なる事実により、これらのコーティングを施した全ての基材を後に同様に処理することが可能になる。
【００５９】
ここに記載された方法は、光学プラスチック材料のレンズにコーティングを施すのに殊に適している。これに関しては、種々の屈折率のレンズ本体又は基材を、屈折率が基材材料のそれぞれの屈折率からコーティングの単一の最終屈折率に至るまで無段階に変化するように摩耗保護コーティングで被覆することができる。こうして、後の被覆処理において、特に後の反射防止コーティングを施す処理において、光学的に異なる基材材料のレンズを共通に反射防止処理することができる。それにより、生産能力の活用を相当に増進することができ、このことから工場設備能力を小さくすることさえできて、これは例えば小さなバッチの被覆作業において重要なことである。
【００６０】
現在までに知られているプラズマ重合コーティング法と対照的に、本発明の異なるモノマーガスと異なるそのほかのガスを使用すること及び、そのようなガスにより時間の関数としてなされるプロセス雰囲気の変更によって、機械的なもの、化学的なもの又は光学的なものである種々の特性をコーティングの厚さ方向に沿って同時に変化させることができる。特にチタンモノマー類を使用することによって、高屈折率の眼科用プラスチック材料に屈折率が一致した耐摩耗性の非常に透明な（吸収が少ない）コーティングを適用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヨーロッパ特許出願公開第０５５０００３号明細書又は米国特許第５３１０６０７号明細書に記載された装置に一致する装置であって、米国特許第５２２７２０２号明細書に対応するドイツ国特許出願公開第３９３１７１３号明細書に従って運転されるプラズマ重合装置を模式的に示す図である。
【図２】屈折率ｎ_D ＝１．５のプラスチック材料レンズの従来技術の抵抗性コーティングのためにプロセス雰囲気を時間に関して制御するのを定性的に示すグラフである。
【図３】ｎ_D ＞１．５のプラスチック材料基材について本発明によるプロセス過程を図２のそれと類似の表現で示すグラフである。
【図４】本発明の方法に従って好ましく実施された本発明のコーティングを施された光学装置のコーティングの厚さ方向に沿って、屈折率ｎ_D の推移と相対固さの推移を示すグラフである。光学装置は、例２又は例３によるプロセス制御によって得られたものである。
【符号の説明】
１…処理領域
３、４…電極アレンジメント
５…基材支持具
７…基材
９…ガス供給器
１１…コイル
Ｇ…ガスタンク
Ｍ…モノマータンク

Claims (18)

1. プラスチック材料の支持基材とその上の耐摩耗性硬質材料コーティングとを有する光学装置であって、当該支持基材の被覆されていない表面は屈折率ｎ＞１．５である材料でできていて、当該コーティングはプラズマ重合により付着され、当該コーティングの屈折率は、前記表面の前記支持基材の屈折率の値から、当該支持基材から隔たった表面における当該耐摩耗性硬質材料コーティングの前記支持基材の屈折率より低い最終の屈折率に至るまで、無段階に変化していることを特徴とする光学装置。
2. 前記支持基材の屈折率が１．６に等しいかこれより大きい、請求項１記載の装置。
3. 前記支持基材が光学レンズの本体である、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記耐摩耗性硬質材料コーティングの上に適用された反射防止コーティングを含む、請求項１から３までのいずれか１つに記載の光学装置。
5. 前記耐摩耗性硬質材料コーティングと前記反射防止コーティングの間に付着促進用の中間コーティングが設けてある、請求項４記載の装置。
6. 前記耐摩耗性硬質材料コーティングが少なくとも１種の酸化チタン化合物を含む、請求項１から５までのいずれか１つに記載の装置。
7. 前記支持基材が、前記耐摩耗性硬質材料コーティングを付着させるための被覆処理の間に当該支持基材を保持していた少なくとも一つの領域を除いて全面に均一にコーティングを施されている、請求項１から６までのいずれか１つに記載の装置。
8. 前記支持基材の屈折率より低い最終の屈折率が少なくともおよそ１．５である、請求項１から７までのいずれか１つに記載の装置。
9. 屈折率ｎ＞１．５である材料表面を有するプラスチック材料の支持基材とその上の耐摩耗性硬質材料コーティングとを有する光学装置を製造する方法であって、当該耐摩耗性硬質材料コーティングを、当該耐摩耗性硬質材料コーティングの屈折率が、当該支持基材の屈折率から始まり、当該耐摩耗性硬質材料コーティングの前記支持基材の屈折率より低い最終屈折率に至るまで無段階に変化するように、プラズマ重合により付着させる工程を含む、光学装置の製造方法。
10. 前記プラズマ重合の雰囲気の少なくとも１種の第一のモノマーガスの含有量の増加と当該雰囲気中の少なくとも１種の第二のモノマーガスの含有量の低減とを同時に行う工程を含み、当該第一と第二の少なくとも２種のモノマーガスは前記プラズマ重合に独立してかけられると屈折率を異にする材料のコーティングをもたらすものである、請求項９記載の方法。
11. 前記支持基材の屈折率から変化する前記耐摩耗性硬質材料コーティングの屈折率を、前記プラズマ重合に独立してかけられると屈折率のより高いコーティング材料となるよう前記少なくとも１種の第二のモノマーガスを選ぶことにより低下させる、請求項１０記載の方法。
12. 前記少なくとも１種の第二のモノマーガスが少なくとも１種のチタン化合物を含む、請求項１１記載の方法。
13. 前記チタン化合物をチタン（ＩＶ）イソプロピラートであるように選ぶ、請求項１２記載の方法。
14. 前記支持基材の屈折率が１．６に等しいかあるいはこれより大きく、前記耐摩耗性硬質材料コーティングの前記最終の屈折率がより小さい、請求項１３記載の方法。
15. 前記耐摩耗性硬質材料コーティングへ更に別のコーティングを適用し、そして前記耐摩耗性硬質材料コーティングの屈折率を当該更に別のコーティングの屈折率の値に無段階に到達するよう制御する工程を更に含む、請求項９記載の方法。
16. 前記プラズマ重合の雰囲気が、少なくとも所定の時間の間、ガスの形態の１又は２種以上のモノマー及び／又は少なくとも１種の更に別のガス、好ましくは酸素及び／又は窒素、を含む、請求項９記載の方法。
17. 次に挙げるモノマー、すなわちアルカン、アルケン、アルキン、アルコール、アミン、ケトン、環式化合物、非環式化合物、芳香環式化合物、有機金属化合物、のうちの１種以上を前記プラズマ重合の雰囲気へ供給する、請求項９記載の方法。
18. 少なくとも前記プラズマ重合の雰囲気を変える間、それがジメチルジエトキシシラン、トルエン及び／又はチタン（ＩＶ）イソプロピラートのうちの少なくとも一つを含む、請求項９記載の方法。

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