JP6311426B2

JP6311426B2 - 光学製品及び眼鏡レンズ

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Publication number: JP6311426B2
Application number: JP2014084792A
Authority: JP
Inventors: 拓郎吉田; 宏寿高橋
Original assignee: Tokai Optical Co Ltd
Current assignee: Tokai Optical Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: JP2015203856A

Description

本発明は、紫外線及び青色光線を反射し、青色光線より長波長側の可視領域における光の反射を防止する反射防止膜を備えた光学製品、及びその一例としての眼鏡レンズに関する。

紫外線又は青色光線の何れか一方を反射し、その他の可視領域における光の反射を防止する反射防止膜（光学多層膜）として、下記特許文献１，２に記載のものが知られている。
特許文献１の反射防止膜は、８層構造であり、透明基板側を第１層として、第８層が低屈折率層であって０．２２λ_０以上０．３０λ_０以下（λ_０は設計波長、例えば５２０ナノメートル（ｎｍ））の膜厚を有しており、第７層が高屈折率層であって０．１６λ_０以上０．２２λ_０以下の膜厚を有しており、紫外線を反射する。
特許文献２の多層膜は、４００〜５００ｎｍの波長範囲（青色光線）における平均反射率が２〜１０％であり、プラスチック基材の凸面上に配設された多層膜の当該平均反射率が、凹面上に配設された多層膜の当該平均反射率よりも大きくされている。

特許第４１７１３６２号公報特許第５１７３０７６号公報

特許文献１の反射防止膜では、紫外線の遮蔽機能が増すものの、青色光を充分に遮蔽しない。
特許文献２の多層膜では、４００〜５００ｎｍの波長範囲における平均反射率が２〜１０％であり、青色光をある程度反射するものの、紫外線を充分に反射しない。
近年、ＬＥＤ照明や、ＬＥＤバックライトを有するモニタ、携帯機器等の普及により、青色光線（例えば３８０〜５００ｎｍの波長の光）から目を保護することが考えられている。青色光線は、可視光線の波長領域（可視領域、例えば３８０〜７８０ｎｍ）において短波長側に位置し、エネルギーが比較的に高く、その分眼に負担をかけるものと考えられている。又、青色光線は、可視光線の中でも散乱され易く、眼の中でも比較的に良く散乱し、眩しさを比較的に強く感じるものとなっている。よって、青色光線の波長領域（青色領域）においてある程度の反射率を有する眼鏡レンズ等により青色光線をカットすることで、眼の保護を図ることが提案されている。
一方、紫外線については、特許文献１の［０００５］に記載されているように、液晶プロジェクタや紫外線ランプ、エキシマレーザを使用したステッパの光学部品に対して遮断膜が用いられているものの、眼鏡レンズ等に紫外線遮断膜を付与することで紫外線をカットすることは行われていない。紫外線については、プラスチック眼鏡レンズにおいて、プラスチック基体に紫外線吸収剤を練り込むことでカットされており、ガラスレンズではカットされていない。又、プラスチック眼鏡レンズであっても、プラスチック基体の外面に付与された各種の膜に対しては、紫外線がカットされず届いてしまう。
紫外線は、青色光線より短波長であり、更にエネルギーが高く、眼に対する負担は一層大きいものと考えられ、可視領域外の波長を有して視認に寄与しないので、できるだけカットすることが好ましい。これに対し、青色光線は、可視領域内の波長を有し、視認に用いられるので、ある程度カットしつつ、視認性に配慮する必要がある。
そこで、請求項１〜４に記載の発明は、青色光線及び紫外線の双方をカットしながら、視認性が良好である光学製品，眼鏡レンズを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学製品にあって、基体と、前記基体の表面に形成された光学多層膜を含み、前記光学多層膜は、低屈折率層と高屈折率層を交互に配置した６層以上の層を有しており、前記基体に最も近い前記層を第１層として、最終層が低屈折率層であり、前記最終層の光学膜厚Ｍと、前記光学膜厚Ｍ及び前記最終層に隣接する前記層の光学膜厚Ｎの和Ｍ＋Ｎが、設計波長λ＝５００ｎｍとして、〔１〕０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λ、〔２〕０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの双方の条件を満たし、前記光学多層膜における、波長域が２８０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下である光に係る平均反射率が５０％以上８６％以下であり、波長域が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光に係る平均反射率が１５％以上２６％以下であることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記光学多層膜における、波長域が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である光に係る平均反射率が１．０％以下であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記光学多層膜における、視感反射率（Ｄ６５光源，２°視野）が１．０％以下であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、眼鏡レンズにあって、上記の光学製品が用いられており、前記基材は眼鏡レンズ基材であることを特徴とするものである。

本発明によれば、青色光線及び紫外線の双方をカットしながら、視認性が良好である光学製品，眼鏡レンズを提供することができる、という効果を奏する。

実施例Ａ１〜Ａ３の反射率分布を示すグラフである。図１の拡大図である。実施例Ａ４〜Ａ６の反射率分布を示すグラフである。図３の拡大図である。実施例Ａ７〜Ａ９の反射率分布を示すグラフである。図５の拡大図である。実施例Ａ１０〜Ａ１２の反射率分布を示すグラフである。図７の拡大図である。比較例Ａ１〜Ａ４の反射率分布を示すグラフである。図９の拡大図である。実施例Ｂ１〜Ｂ３の反射率分布を示すグラフである。図１１の拡大図である。実施例Ｂ４〜Ｂ６の反射率分布を示すグラフである。図１３の拡大図である。実施例Ｂ７〜Ｂ９の反射率分布を示すグラフである。図１５の拡大図である。実施例Ｂ１０〜Ｂ１２の反射率分布を示すグラフである。図１７の拡大図である。実施例Ｂ１３〜Ｂ１５の反射率分布を示すグラフである。図１９の拡大図である。比較例Ｂ１〜Ｂ４の反射率分布を示すグラフである。図２１の拡大図である。

以下、本発明に係る実施の形態につき説明する。なお、本発明の形態は、以下のものに限定されない。

光学製品は、凸レンズであり、凸面（表面）と凹面（裏面）を有している。あるいは、光学製品は、フラットレンズ又は凹レンズであり、表面と裏面を有している。光学製品は、表面と裏面を有する基体と、その基体の少なくとも表面に形成された光学多層膜を含む。
基体の材質は、ガラスやプラスチックを始めとしてどのようなものであっても良いが、好適には、プラスチックが用いられる。基体の材質の例として、ポリウレタン樹脂、エピスルフィド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂が挙げられる。
光学製品の代表例として、眼鏡プラスチックレンズや眼鏡ガラスレンズを始めとする眼鏡レンズが挙げられ、他の例として、カメラレンズ、プロジェクターレンズ、双眼鏡レンズ、望遠鏡レンズ、各種フィルタが挙げられる。眼鏡レンズの場合、基体は眼鏡レンズ基体となる。
光学多層膜は、基体の表面において、直接成膜されても良いし、ハードコート層を始めとする単数又は複数の中間膜を介して成膜されても良い。ハードコート層は、例えば、オルガノシロキサン系、その他有機ケイ素化合物、アクリル化合物等から形成される。又、ハードコート層の下層にプライマー層を設けても良い。プライマー層は、例えば、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、有機ケイ素系樹脂の少なくとも何れかから形成される。

基体に形成された光学多層膜は、高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層した全６層又は全７層以上の構成を有する。高屈折率材料は、例えばチタン酸化物であり、低屈折率材料は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。なお、低屈折率材料や高屈折率材料として、ＭｇＦ_２（二フッ化マグネシウム）、Ａｌ_２Ｏ_３（三酸化二アルミニウム）、Ｙ_２Ｏ_３（三酸化二イットリウム）、ＺｒＯ_２（二酸化ジルコニウム）、Ｔａ_２Ｏ_５（五酸化二タンタル）、ＨｆＯ_２（二酸化ハフニウム）、Ｎｂ_２Ｏ_５（五酸化二ニオブ）又はこれらの組合せ等を用いることができる。
光学多層膜は、基体側を第１層として、最終層（最も外側の層）に低屈折率材料を配置する。尚、光学多層膜の外側に、撥水膜を始めとする単数又は複数の外膜を更に形成しても良い。
光学多層膜は、例えば真空蒸着法やスパッタ法等の物理気相体積法により積層される。真空蒸着法において、蒸着時に不活性ガス等の各種のガスを供給したり、当該ガスの供給条件（供給量や成膜時圧力等）を制御したり、各種イオンを所定の加速電圧や加速電流にて成膜時に導入するイオンアシストを行ったり、プラズマ処理を成膜時に行ったりして良い。

そして、光学多層膜の最終層（低屈折率層）は、光学膜厚が０．２９５λ以上０．４１５λ以下（λは設計波長であり例えば５００ｎｍ）の範囲内にあるようにされている。即ち、最終層の光学膜厚をＭとすると、
０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λ
である。
又、最終層の光学膜厚と、最終層に隣接する層（高屈折率層）の光学膜厚の和が、０．４６０λ以上０．５６０λ以下の範囲内にあるようにされている。即ち、最終層に隣接する層の光学膜厚をＮとすると、
０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λ
である。

かような光学多層膜を片面又は両面に備えた光学製品では、次のような特性を有する。
即ち、波長域が２８０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下である光に係る平均反射率（以下「紫外平均反射率」とする）が５０％以上８６％以下である。
又、波長域が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光に係る平均反射率（以下「青色光平均反射率」とする）が１５％以上２６％以下である。
更に、波長域が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である光に係る平均反射率（以下「可視領域中央部平均反射率」とする）が１．０％以下である。
加えて、視感反射率（Ｄ６５光源，２°視野）が１．０％以下である。

紫外平均反射率が５０％以上８６％以下であり、且つ青色光平均反射率が１５％以上２６％以下であることにより、青色光線と紫外線の双方をカットすることができる。
又、可視領域中央部平均反射率が１．０％以下であり、あるいは視感反射率が１．０％以下であることにより、反射防止機能を付与して視認性に優れた光学多層膜（光学製品）とすることができる。尚、波長域が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光の平均反射率が１５％以上２６％以下であることによっても、青色光線が必要以上にカットされない（中程度にカットされる）ので、良好な視認性が確保される。

以上に対し、最終層の光学膜厚Ｍが０．２９５λ未満であると、可視領域中央部平均反射率が１．０％を超えて、優れた視認性を確保することができない。
又、Ｍが０．４１５λを上回ると、可視領域中央部平均反射率が１．０％を超え、あるいは視感反射率が１．０％を超えて、優れた視認性を確保することができない。
更に、最終層の光学膜厚Ｍとその隣接層（最終層より１枚内側の層）の光学膜厚Ｎとの和Ｍ＋Ｎが０．４６０λ未満であると、可視領域中央部平均反射率が１．０％を超え、あるいは視感反射率が１．０％を超えて、優れた視認性を確保することができない。
又更に、Ｍ＋Ｎが０．５６０λを上回ると、紫外平均反射率が５０％を下回り、可視領域中央部平均反射率が１．０％を超え、あるいは視感反射率が１．０％を超えて、優れた紫外線カット性能や視認性を確保することができない。

尚、本発明の光学多層膜における各種の条件を満たしながら、最終層及びその隣接層以外の膜厚を適宜設計すれば、青色光線と紫外線の双方をカットしながら優れた視認性（反射防止性）を呈する光学製品を提供することが可能である。
又、好適には、表面に成膜される光学多層膜における反射光の色彩が、基体表面や他の膜における反射光の色彩と合うようにする。このようにすると、レンズやこれを備えるもの（眼鏡レンズの装用者等）を外から見た場合に、レンズからの反射光の色彩が調和していることでちらつかずに美しく見えるし、レンズを備えるものにとっても、レンズを媒介して観察する光における色彩のちらつきが抑えられて、レンズからの光が見易くなる。凹面（裏面）に対し、凸面（表面）と同様に成る光学多層膜を形成して、表裏で同等の膜を有するようにしても良い。

次いで、光学多層膜（光学製品）に関する各種の実施例等を説明する。

次に説明する２種類の膜種（膜種Ａ，Ｂ）において、それぞれ本発明に属する実施例及び本発明に属さない比較例を複数作成した。
膜種Ａは、全６層構成であり、低屈折率材料をＳｉＯ_２とし、高屈折材料をＺｒＯ_２として、基体側の第１層をＺｒＯ_２とした種類である。最終層はＳｉＯ_２であり、これに隣接する層はＺｒＯ_２である。
膜種Ｂは、全７層構成であり、低屈折率材料をＳｉＯ_２とし、高屈折材料をＴｉＯ_２として、基体側の第１層をＳｉＯ _２とした種類である。最終層はＳｉＯ_２であり、これに隣接する層はＴｉＯ_２である。
膜種Ａ，Ｂ（全実施例ないし全比較例）に係る光学多層膜は、何れも同じレンズ基体の両面に形成した。当該レンズ基体は、チオウレタン樹脂製で、屈折率は１．６０であり、アッベ数は４２であって、度数は−０．００（凸面と凹面が同じカーブの基板）である。

次の表１は膜種Ａに属する実施例Ａ１〜Ａ６における各層の光学膜厚（Ｌ１〜Ｌ６）や最終層及びその隣接層の光学膜厚の和（上述のＭ＋Ｎに相当するＬ５＋Ｌ６）等を示した表であり、表２は膜種Ａに属する実施例Ａ７〜Ａ１２における各層の光学膜厚等を示した表である。又、表３は膜種Ａに属する比較例Ａ１〜Ａ４における各層の光学膜厚等を示した表である。
更に、図１は実施例Ａ１〜Ａ３の紫外線領域ないし可視領域における反射率分布を示すグラフであり、図２は図１の拡大図（反射率に係る縦軸を０〜５％とし波長に係る横軸を３８０ｎｍ始まりとしたグラフ）であり、図３は実施例Ａ４〜Ａ６の反射率分布を示すグラフであり、図４は図３の拡大図であり、図５は実施例Ａ７〜Ａ９の反射率分布を示すグラフであり、図６は図５の拡大図であり、図７は実施例Ａ１０〜Ａ１２の反射率分布を示すグラフであり、図８は図７の拡大図である。又、図９は比較例Ａ１〜Ａ４の反射率分布を示すグラフであり、図１０は図９の拡大図である。

次の表４は膜種Ｂに属する実施例Ｂ１〜Ｂ５における各層の光学膜厚（Ｌ１〜Ｌ７）や最終層及びその隣接層の光学膜厚の和（上述のＭ＋Ｎに相当するＬ６＋Ｌ７）等を示した表であり、表５は膜種Ｂに属する実施例Ｂ６〜Ｂ１０における各層の光学膜厚等を示した表であり、表６は膜種Ｂに属する実施例Ｂ１１〜Ｂ１５における各層の光学膜厚等を示した表である。又、表７は膜種Ｂに属する比較例Ｂ１〜Ｂ４における各層の光学膜厚等を示した表である。
更に、図１１は実施例Ｂ１〜Ｂ３の反射率分布を示すグラフであり、図１２は図１１の拡大図であり、図１３は実施例Ｂ４〜Ｂ６の反射率分布を示すグラフであり、図１４は図１３の拡大図であり、図１５は実施例Ｂ７〜Ｂ９の反射率分布を示すグラフであり、図１６は図１５の拡大図であり、図１７は実施例Ｂ１０〜Ｂ１２の反射率分布を示すグラフであり、図１８は図１７の拡大図であり、図１９は実施例Ｂ１３〜Ｂ１５の反射率分布を示すグラフであり、図２０は図１９の拡大図である。又、図２１は比較例Ｂ１〜Ｂ４の反射率分布を示すグラフであり、図２２は図２１の拡大図である。

各表には、２８０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下・３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下・５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である各光の平均反射率や、視感反射率（Ｄ６５光源，２°視野）、ＹＩ値も示している。
ＹＩ値は、ＸＹＺ表色系に係る標準光における試料の三刺激値であるＸ，Ｙ，Ｚを用いて、次式で示される。
ＹＩ＝１００（１．２７６９Ｘ−１．０５９Ｚ）／Ｙ
ＹＩ値は、マイナスの場合青みが強くなり、プラスの場合黄・赤みが強くなる。ＸＹＺ表色系は、ＣＩＥ（国際照明委員会）において標準表色系として採用されており、光の三原色である赤・緑・青あるいはそれらの加法混色に基づく系である。ＸＹＺ表色系における刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを求める測色器は公知であり、被測定光の分光エネルギーに刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに関するそれぞれの等色関数を波長毎に乗じつつ可視領域の全波長にわたり積算することで刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚが求められる。

比較例Ａ１では、最終層の光学膜厚（Ｌ６）が０．２８７λであり、０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λの下限を少し下回っているところ、可視領域中央部平均反射率が１．８％となっており、極めて優れた可視光視認性（可視領域中央部平均反射率１％以下）を確保できていない。
比較例Ａ２では、最終層の光学膜厚（Ｌ６）が０．４２１λであり、０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λの上限を少し上回っているところ、可視領域中央部平均反射率が１．６％となっており、又視感反射率が２．４％となっており、やはり極めて優れた可視光視認性（可視領域中央部平均反射率及び視感反射率の双方が１％以下）を確保できていない。
比較例Ａ３では、最終層とその隣接層の光学膜厚の和（Ｌ５＋Ｌ６）が０．４５４λであり、０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの下限を少し下回っているところ、可視領域中央部平均反射率が２．３％となっており、又視感反射率が２．０％となっており、極めて優れた可視光視認性を確保できていない。
比較例Ａ４では、最終層とその隣接層の光学膜厚の和（Ｌ５＋Ｌ６）が０．５７６λであり、０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの上限を少し上回っているところ、紫外平均反射率が４６％となっており、可視領域中央部平均反射率が１．４％となっており、又視感反射率が２．２％となっており、紫外線の適度なカット性（紫外平均反射率が５０％以上８６％以下）や、極めて優れた可視光視認性（可視領域中央部平均反射率及び視感反射率の双方が１％以下）を確保できていない。尚、比較例Ａ４では、ＹＩ値が１０．１となっており、光学多層膜の黄みないし赤みが比較的に強く、優れた視認性や良好な外観（ＹＩ値１０以下）が確保できない。黄みや赤みが強いと、視界が黄み（赤み）がかるし、眼鏡においては、眼の周りに黄色や赤色が付与されて個性的な外観となるところ、かような外観は避けられる傾向がある。

これに対し、実施例Ａ１〜Ａ１２では、０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λと、０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの双方の条件を満たすので、紫外平均反射率が５０％以上８６％以下となり、青色光平均反射率が１５％以上２６％以下となり、可視領域中央部平均反射率が１．０％以下となる。又、視感反射率が１．０％以下となる。更に、ＹＩ値が１０．０以下となる。
従って、青色光線と紫外線の双方をカットしながら、極めて良好な視認性を確保することができ、又良好な外観を確保することもできる。青色光線と紫外線がカットされるので、眼鏡の場合には眼を保護することができる。又、基体に紫外線吸収剤を含む光学製品に実施例Ａ１〜Ａ１２の光学多層膜を付与したとしても、光学多層膜の段階で紫外線をカットすることができ、基体やハードコート膜等の中間膜を紫外線から保護することができる。更に、可視領域における優れた視認性も同時に確保することができ、眼鏡やカメラ用フィルタ、ディスプレイ用フィルム等に適している。

比較例Ｂ１では、最終層の光学膜厚（Ｌ６）が０．２８２λであり、０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λの下限を少し下回っているところ、可視領域中央部平均反射率が１．４％となっており、極めて優れた可視光視認性を確保できていない。
比較例Ｂ２では、最終層の光学膜厚（Ｌ６）が０．４３０λであり、０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λの上限を少し上回っているところ、可視領域中央部平均反射率が１．２％となっており、又視感反射率が１．２％となっており、やはり極めて優れた可視光視認性を確保できていない。尚、比較例Ｂ２では、ＹＩ値が１０．６となっており、黄みや赤みが強くなっている。
比較例Ｂ３では、最終層とその隣接層の光学膜厚の和（Ｌ５＋Ｌ６）が０．４３７λであり、０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの下限を少し下回っているところ、可視領域中央部平均反射率が２．０％となっており、又視感反射率が１．２％となっており、極めて優れた可視光視認性を確保できていない。
比較例Ｂ４では、最終層とその隣接層の光学膜厚の和（Ｌ５＋Ｌ６）が０．５６４λであり、０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの上限を少し上回っているところ、可視領域中央部平均反射率が１．１％となっており、又視感反射率が１．６％となっており、極めて優れた可視光視認性を確保できていない。

これに対し、実施例Ｂ１〜Ｂ１５では、０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λと、０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λの双方の条件を満たすので、紫外平均反射率が５０％以上８６％以下となり、青色光平均反射率が１５％以上２６％以下となり、可視領域中央部平均反射率が１．０％以下となる。又、視感反射率が１．０％以下となる。更に、ＹＩ値が１０．０以下となる。
従って、青色光線と紫外線の双方をカットしながら、極めて良好な視認性を確保することができ、又良好な外観を確保することもできる。

Claims

基体と、前記基体の表面に形成された光学多層膜を含み、
前記光学多層膜は、
低屈折率層と高屈折率層を交互に配置した６層以上の層を有しており、
前記基体に最も近い前記層を第１層として、最終層が低屈折率層であり、
前記最終層の光学膜厚Ｍと、前記光学膜厚Ｍ及び前記最終層に隣接する前記層の光学膜厚Ｎの和Ｍ＋Ｎが、設計波長λ＝５００ｎｍとして、次の条件
０．２９５λ≦Ｍ≦０．４１５λ
０．４６０λ≦Ｍ＋Ｎ≦０．５６０λ
を満たし、
前記光学多層膜における、波長域が２８０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下である光に係る平均反射率が５０％以上８６％以下であり、
波長域が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光に係る平均反射率が１５％以上２６％以下である
ことを特徴とする光学製品。
前記光学多層膜における、波長域が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である光に係る平均反射率が１．０％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学製品。
前記光学多層膜における、視感反射率（Ｄ６５光源，２°視野）が１．０％以下である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学製品。
請求項１ないし請求項３の何れかに記載の光学製品が用いられており、
前記基体は眼鏡レンズ基体である
ことを特徴とする眼鏡レンズ。