JP7378924B2 - 光学素子、その製造方法、撮像装置、および光学機器 - Google Patents
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Description
本発明の光学素子の製造方法は、基材上に、Alを含む突起またはSiを含む粒子を含む多孔質な層を有する膜を形成する工程と、次いで、有機系アミン化合物を前記突起または前記粒子に付着させる工程と、を有し、TOF-SIMSで測定される前記突起または前記粒子のポジティブイオンスペクトルにおいて、Al+またはSi+のピーク強度に対するCmHnN+(mは1以上8以下の整数で、nは2以上16以下の整数)のピーク強度の割合が1E-04以上1E-02以下にすることを特徴とする。
本発明の撮像装置は、上記の光学素子を通過した光を受光する撮像素子を備えることを特徴とする。
本発明の光学機器は、上記の光学素子を通過した光によって画像を生成することを特徴とする。
上述したように、本発明の光学素子は、基材、および前記基材上に設けられた、多孔質な層を有する膜を有し、前記多孔質な層は、Alを含む突起またはSiを含む粒子を有する光学素子であって、前記突起または前記粒子は、その表面に有機系アミン化合物が付着しており、TOF-SIMSで測定される前記突起または前記粒子のポジティブイオンスペクトルにおいて、Al+またはSi+のピーク強度に対するCmHnN+(mは1以上8以下の整数、nは2以上16以下の整数)のピーク強度の割合が1E-04以上1E-02以下であることを特徴とする。
また、本発明の光学素子の製造方法は、基材上に、多孔質な層を有する膜であって、前記多孔質な層がAlを含む突起またはSiを含む粒子を有する膜を形成する工程と、次いで、有機系アミン化合物を前記突起または前記粒子に付着させる工程とを有し、TOF-SIMSで測定される前記突起または前記粒子のポジティブイオンスペクトルにおいて、Al+またはSi+のピーク強度に対するCmHnN+(mは1以上8以下の整数で、nは2以上16以下の整数)のピーク強度の割合が1E-04以上1E-02以下にすることを特徴とする。
本発明の光学部材で用いられる基材1としては、ガラス、プラスチック基材、ガラスミラー、プラスチックミラー等が挙げられる。
(有機系アミン化合物が付着した凹凸構造を有する層を有する反射防止膜)
本発明の一実施形態に係る光学素子は、基材表面に反射防止膜が形成された光学素子であって、該反射防止膜の最表層が酸化アルミニウムの結晶を含む凹凸構造を有する結晶層を有する。該結晶層の表面は凹凸構造(突起構造)となっている。そして、該結晶層の一部あるいは全部に有機系アミン化合物を含有することを特徴とする。
上記実施形態において、凹凸構造を有する結晶層2を構成する酸化アルミニウムの結晶は、アルミニウムの酸化物または水酸化物またはそれらの水和物により形成される。特に好ましい結晶はベーマイトである。また、これらの結晶を配することで、その端部が微細な突起を形成するので、その突起の高さを大きくし、その間隔を狭めるために、結晶は基材の表面に対して選択的に特定の角度で配置される。
微細凹凸構造を有する結晶層は多孔質であるため、排気ガス濃度が高い環境に長期間晒され続けると、排気ガス中に含まれるSO2などの有害ガスが内部に吸収されやすい。すると、結晶層全体の屈折率などの特性が変化する、外観に曇りが発生するなどの問題が起き易くなる。
本発明の一実施形態に係る光学素子の製造方法は、基材表面に反射防止膜が形成されてなる光学素子の製造方法であって、以下の3工程A、B、Cを含むことを特徴としている。
B.前記酸化アルミニウム層を60℃以上100℃以下の温水あるいは水蒸気に接触させて凹凸構造を有する結晶層を形成する工程。
C.前記結晶層上に、有機系アミン化合物を付着させる工程。
上記の酸化アルミニウムの結晶層とは、酸化アルミニウムを含む膜を温水あるいは水蒸気に接触させることより、酸化アルミニウム膜の表層が解膠作用等を受け、膜の表層に析出、成長した結晶層2のことを言い、その形態は微細な凹凸構造となる。凹凸構造からなる結晶層2には大小様々な結晶がランダムに配置され、その上端部が突起を形成する。そのため、突起の高さや大きさ、角度、突起同士の間隔を変化させるためには結晶の析出、成長を制御する必要がある。
本発明において、上記結晶層2上に付着させる有機系アミン化合物3は、ケチミン系誘導体を含有する硬化剤材料から選択されることが望ましい。具体的には、三菱ケミカル(株)製硬化剤jERキュアH30(商品名)、(株)ADEKA製硬化剤EH-235R-2(商品名)などが挙げられる。ケチミン基を有する硬化剤は水と加水分解反応してアミンを生成し易い。そのため、適度な長さの脂肪族炭化水素基を側鎖に持つアミンが形成され、結晶層の表面に付着する。そして、結晶層の主成分である酸化アルミニウムとは反応することなく、SO2などの排気ガス中有害物質を吸着する性能を発揮する。
また、中間屈折率層をウエット工程で作製する場合、適宜、乾燥工程を加えてもよい。
(有機系アミン化合物が付着した多孔質層を有する反射防止膜)
図6を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。図6において、1は基材、12は多孔質層、3は有機系アミン化合物を示す。図6に示す本発明の第二の実施形態に係る光学素子は、第一の実施形態で説明した、凹凸構造を有する結晶層2(図4参照)に代えて、多孔質層12を有するものである。凹凸構造を有する層に代えて多孔質層を用いても同様の効果を得ることができる。本実施形態は、凹凸構造を有する結晶層2に代えて多孔質層12を用いること以外は第一の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。多孔質層の例としては、酸化シリコンの微粒子や中空粒子が堆積した層が挙げられる。かかる粒子を水や溶媒に分散した分散液をスピンコートなどで塗布することができ、その際、粒子間にできる空隙により膜の密度が低下し、低屈折率層を形成することができる。多孔質層の層厚は、好ましくは30nm以上300nm以下であり、より好ましくは50nm以上200nm以下である。
図7は、本発明の光学機器の一例であるレンズ鏡筒(交換レンズ)が結合された、本発明の撮像装置の好適な実施形態の一例である一眼レフデジタルカメラの構成を示している。また、図8は、本発明の撮像装置の好適な実施形態の一例である、ネットワークカメラの構成を示している。
反射防止膜を形成したモニターガラスについて、排気ガス試験後の外観評価(曇りの発生の有無を目視で確認する)および排気ガス試験の前後での反射率評価(絶対反射率測定装置(USPM-RU(商品名)、オリンパス(株)製)を用い、波長400nm~700nmの範囲の光の入射角が0°である時の反射率を測定する)を行った。
(凹凸構造を有する反射防止膜の形成)
評価用のモニターガラスとして、材質がS-LaH55(nd=1.83;(株)オハラ製)であり、形状が直径30mm、厚さ1mmのものを用いた。
アミン系硬化剤材料として三菱ケミカル(株)製硬化剤jERキュアH30(商品名)1.0gをアルミホイルカップに秤量し、大型シャーレの中にサンプルと共に封入した。その後、大型シャーレごとオーブンで90℃、2時間、加熱処理を行った。この処理により、硬化剤から揮発した有機系アミン化合物が反射防止膜の表面に付着した。
CSE規格に基づき、SO2濃度を5ppmに調整した空間にサンプルを封入し、温度25℃・湿度65%の環境に10時間置いた。
・サンプルの排気ガス試験後の外観は、曇りが発生していなかった。
・サンプルの排気ガス試験前の平均反射率は0.06であり、試験後の平均反射率は0.09であった。
サンプル表面についてTOF-SIMS分析を行い、得られたポジティブイオンスペクトルからAl+とCmHnN+に対応するピークを選択し、そのピーク強度の比を算出した。測定条件を以下に示す。装置:ION-TOF社製TOF-SIMSIV;一次イオン:Ga+;加速電圧:25kV
実施例2では、用いるアミン系硬化剤材料を(株)ADEKA製硬化剤EH-235R-2(商品名)に代えた以外は実施例1と同様の条件、操作でサンプルを作製し、性能評価を行った。
・サンプルの排気ガス試験前の平均反射率は0.12であり、試験後の平均反射率は0.18であった。
実施例3では、jERキュアH30の0.5gをPGMEの100gに混合させた溶液をモニターガラス表面に適量滴下し、回転数を4000rpmとして20秒間スピンコートを行った以外は実施例1と同様の条件、操作でサンプルを作製し、性能評価を行った。
・サンプルの排気ガス試験前の平均反射率は0.15であり、試験後の平均反射率は0.21であった。
実施例4では、反射防止膜をゾルゲル膜のウエットコートではなくスパッタ成膜で作製した。具体的には、ターゲットはアルミニウムを用い、ArガスとO2ガスをそれぞれ10sccm流し、成膜圧力は0.4Pa、DC電源で300Wを印加し、50分間成膜した。それ以外は実施例1と同様の条件、操作でサンプルを作製し、性能評価を行った。
・サンプルの排気ガス試験前の平均反射率は0.07であり、試験後の平均反射率は0.10であった。
比較例1では、有機系アミン化合物を付着させない以外は実施例1と同様の条件、操作でサンプルを作製し、性能評価を行った。
・サンプルの排気ガス試験前の平均反射率は0.11であり、試験後の平均反射率は0.62であった。
比較例2では、用いる有機系アミン化合物jERキュアH30の分量を10gにした以外は実施例3と同様の条件、操作でサンプルを作製し、性能評価を行った。
・サンプルの排気ガス試験前の平均反射率は0.44であり、試験後の平均反射率は0.46であった。
2 結晶層
3 有機系アミン化合物
4 中間屈折率層
5 酸化アルミニウム層
6 突起
7 傾斜方向
8 基材表面
9 接線
10 反射防止膜
11 空間
Claims (10)
- 基材、および
前記基材上に設けられた、多孔質な層を有する膜を有し、
前記多孔質な層は、Alを含む突起またはSiを含む粒子
を有する光学素子であって、
前記突起または前記粒子は、その表面に有機系アミン化合物が付着しており、
TOF-SIMSで測定される前記突起または前記粒子のポジティブイオンスペクトルにおいて、Al+またはSi+のピーク強度に対するCmHnN+(mは1以上8以下の整数、nは2以上16以下の整数)のピーク強度の割合が1E-04以上1E-02以下であることを特徴とする光学素子。 - 前記多孔質な層はAlを含む突起を含み、前記ポジティブイオンスペクトルにおいてAl+のピーク強度に対するCmHnN+のピーク強度の割合が、1.6E-04以上9.5E-03以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 前記CmHnN+のピークがC6H12N+またはC3H6N+のピークであることを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子。
- 前記膜は、前記層と前記基材の間に、ポリマー層を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光学素子。
- 基材上に、多孔質な層を有する膜であって、前記多孔質な層がAlを含む突起またはSiを含む粒子を有する膜を形成する工程、および
有機系アミン化合物を前記突起または前記粒子に付着させる工程
を含み、
TOF-SIMSで測定される前記突起または前記粒子のポジティブイオンスペクトルにおいて、Al+またはSi+のピーク強度に対するCmHnN+(mは1以上8以下の数で、nは2以上16以下の整数)のピーク強度の割合が1E-04以上1E-02以
下にすることを特徴とする光学素子の製造方法。 - 光学素子、および
レンズ
を有する光学機器であって、
前記光学素子は基材、および前記基材上に設けられた、多孔質な層を有する膜を有し、
前記多孔質な層は、Alを含む突起またはSiを含む粒子を有し、
前記突起または前記粒子は、その表面に有機系アミン化合物が付着しており、
TOF-SIMSで測定される前記突起または前記粒子のポジティブイオンスペクトルにおいて、Al+またはSi+のピーク強度に対するCmHnN+(mは1以上8以下の整数で、nは2以上16以下の整数)のピーク強度の割合が1E-04以上1E-02以下であることを特徴とする光学機器。 - 前記多孔質な層は、Alを含む突起を含み、前記ポジティブイオンスペクトルにおいてAl+のピーク強度に対するCmHnN+のピーク強度の割合が、1.6E-04以上9.5E-03以下であることを特徴とする請求項6に記載の光学機器。
- 前記光学素子がレンズまたはカバーである請求項6または7に記載の光学機器。
- 前記CmHnN+のピークがC6H12N+またはC3H6N+のピークである請求項6から8のいずれか1項に記載の光学機器。
- 前記膜は、前記層と前記基材の間に、ポリマー層を含むことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の光学機器。
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