JP7540904B2 - 光学部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学部材の製造方法および光学部材に関する。

眼鏡レンズとして、レンズ基材の光学面上がハードコート膜や反射防止膜等の薄膜に被覆されて構成されたものがある。近年では、薄膜に対するレーザ照射によって、薄膜の一部の層を部分的に除去することで、眼鏡レンズにマーキングを行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１９－５２３４４７号公報

従来のレーザ照射によるマーキングでは、薄膜の一部の層の部分的な除去に伴って当該薄膜の剥がれが生じてしまうおそれがあり、また除去された層の下層部分にダメージを与えてしまうおそれもある。そのため、眼鏡レンズの製品に適用すると、品質の低下が懸念される。

本開示は、光学部材の品質の低下を招くことなく当該光学部材にマーキングを行える技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、
光学基材の光学面を被覆するように形成された、低屈折率層と高屈折率層とが積層された多層構造の反射防止膜に対して、超短パルスレーザの照射による非加熱加工を行って、前記多層構造の最表層の前記低屈折率層を部分的に除去して前記高屈折率層を露出させる除去工程
を備える光学部材の製造方法である。

本発明の第２の態様は、
前記超短パルスレーザは、パルス幅が０．１ピコ秒以上１００ピコ秒未満である
第１の態様に記載の光学部材の製造方法である。

本発明の第３の態様は、
前記反射防止膜に対する前記超短パルスレーザの照射をデフォーカス設定で行う
第１または第２の対象に記載の光学部材の製造方法である。

本発明の第４の態様は、
前記最表層は、前記低屈折率層としてのＳｉＯ_２層であり、
前記低屈折率層の除去によって露出する層は、前記高屈折率層としてのＺｒＯ_２層である
第１から第３のいずれか１態様に記載の光学部材の製造方法である。

本発明の第５の態様は、
前記光学部材は、眼鏡レンズである
第１から第４のいずれか１態様に記載の光学部材の製造方法である。

本発明の第６の態様は、
前記除去工程では、前記最表層の前記低屈折率層の部分的な除去によって前記光学部材の加飾パターンを形成する
第１から第５のいずれか１態様に記載の光学部材の製造方法である。

本発明の第７の態様は、
光学面を有する光学基材と、
前記光学基材の前記光学面を被覆する反射防止膜と、を備え、
前記反射防止膜は、低屈折率層と高屈折率層とが積層された多層構造を有するとともに、前記多層構造の最表層の前記低屈折率層が部分的に除去されて前記高屈折率層が露出するように構成されている
光学部材である。

本発明の第８の態様は、
前記低屈折率層の除去によって露出する前記高屈折率層は、前記低屈折率層の除去箇所の厚さｔ１と前記最表層の非除去箇所の厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が０．９０以上１．００以下の範囲内に属する
請求項７に記載の光学部材である。

本発明の第９の態様は、
前記最表層は、前記低屈折率層としてのＳｉＯ_２層であり、
前記低屈折率層の除去によって露出する層は、前記高屈折率層としてのＺｒＯ_２層である
第７または第８の対象に記載の光学部材である。

本発明の第１０の態様は、
前記光学部材は、眼鏡レンズである
第７から第９のいずれか１態様に記載の光学部材である。

本発明の第１１の態様は、
前記最表層の前記低屈折率層の除去箇所は、前記光学部材の加飾パターンを構成する
第７から第１０のいずれか１態様に記載の光学部材である。

本発明によれば、光学部材の品質の低下を招くことなく、当該光学部材にマーキングを行うことができる。

本発明の一実施形態に係る眼鏡レンズの加工例を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る眼鏡レンズの製造方法の手順の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る眼鏡レンズにおける薄膜の積層構造の一例を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る眼鏡レンズの製造方法で用いるレーザ加工装置の概略構成例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る眼鏡レンズの要部構成例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

本実施形態では、光学部材が眼鏡レンズである場合を例に挙げて、以下の説明を行う。

眼鏡レンズは、光学面として、物体側の面と眼球側の面とを有する。「物体側の面」は、眼鏡レンズを備えた眼鏡が装用者に装用された際に物体側に位置する表面である。「眼球側の面」は、その反対、すなわち眼鏡レンズを備えた眼鏡が装用者に装用された際に眼球側に位置する表面である。物体側の面は凸面であり、眼球側の面は凹面であること、つまり眼鏡レンズはメニスカスレンズであることが一般的である。

図１は、本実施形態に係る眼鏡レンズの加工例を示す平面図である。
本実施形態においては、平面視円形状（例えば、外径φ６０～８０ｍｍ）の眼鏡レンズ１に対して、装用者が装用する眼鏡フレームのフレーム形状２に合わせてレンズ外形を削る玉形加工（フレームカット加工）を行うとともに、フレームカット後のレンズ領域内に位置するようにロゴやハウスマーク等を表す加飾パターン３の光学面上へのマーキングを行うものとする。

加飾パターン３のマーキングは、例えば、デジタルデータに基づいて照射位置を精緻に制御可能なレーザ照射加工を利用して行うことが考えられるが、マーキングに起因してレンズ品質の低下を招いてしまうことは好ましくない。そこで、本実施形態においては、加飾パターン３のマーキングを、以下に説明する加工手順によって行う。

（１）眼鏡レンズの製造方法
ここで、加飾パターンのマーキングを含む眼鏡レンズの加工手順、すなわち本実施形態に係る眼鏡レンズの製造方法の手順について、具体的に説明する。
図２は、本実施形態に係る眼鏡レンズの製造方法の手順の一例を示すフロー図である。

眼鏡レンズの製造にあたっては、まず、光学基材であるレンズ基材を用意し、そのレンズ基材に対して眼鏡装用者の処方情報に応じた研磨処理を行うとともに、必要に応じて染色処理を行う（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す。）。
レンズ基材としては、例えば、屈折率（ｎＤ）１．５０～１．７４程度の樹脂材料が用いられる。具体的には、樹脂材料として、例えば、アリルジグリコールカーボネート、ウレタン系樹脂、ポリカーボネート、チオウレタン系樹脂およびエピスルフィド樹脂が例示される。ただし、これらの樹脂材料ではなく、所望の屈折度が得られる他の樹脂材料によって構成してもよいし、また無機ガラスによって構成したものであってもよい。また、レンズ基材は、所定のレンズ形状を構成するための光学面を、物体側の面と眼球側の面とのそれぞれに有する。所定のレンズ形状は、単焦点レンズ、多焦点レンズ、累進屈折力レンズ等のいずれを構成するものであってもよいが、いずれの場合も各光学面が眼鏡装用者の処方情報を基に特定される曲面によって構成される。光学面は、例えば研磨処理によって形成されるが、研磨処理を要さないキャスト（成形）品であってもよい。
なお、レンズ基材に対する研磨処理および染色処理については、公知技術を利用して行えばよく、ここではその詳細な説明を省略する。

その後は、レンズ基材の少なくとも一方の光学面上、好ましくは両方の光学面上に、ハードコート膜（ＨＣ膜）を成膜する（Ｓ１０２）。
ＨＣ膜は、例えば、ケイ素化合物を含む硬化性材料を用いて構成されたもので、３μｍ～４μｍ程度の厚さで形成された膜である。ＨＣ膜の屈折率（ｎＤ）は、上述したレンズ基材の材料の屈折率に近く、例えば１．４９～１．７４程度であり、レンズ基材の材料に応じて膜構成が選択される。このようなＨＣ膜の被覆によって、眼鏡レンズの耐久性向上が図れるようになる。
ＨＣ膜の成膜は、例えば、ケイ素化合物を含む硬化性材料を溶解させた溶液を用いた浸漬法（Dipping method）によって行えばよい。

ＨＣ膜の成膜後は、続いて、そのＨＣ膜に重ねるように、反射防止膜（ＡＲ膜）を成膜する（Ｓ１０３）。
ＡＲ膜は、屈折率の異なる膜を積層させた多層構造を有し、干渉作用によって光の反射を防止する膜である。具体的には、ＡＲ膜は、低屈折率層と高屈折率層とが積層された多層構造を有して構成されている。低屈折率層は、例えば、屈折率１．４３～１．４７程度の二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる。また、高屈折率層は、低屈折率層よりも高い屈折率を有する材料からなり、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、これらの混合物（例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））等を用いて構成される。ただし、多層構造のＡＲ膜の最表層は、必ず低屈折率層（例えば、ＳｉＯ_２層）となるように構成されているものとする。このようなＡＲ膜の被覆によって、眼鏡レンズを透した像の視認性向上が図れるようになる。
ＡＲ膜の成膜は、例えば、イオンアシスト蒸着を適用して行えばよい。

ＡＲ膜の最表層である低屈折率層上には、撥水膜を製膜するようにしてもよい。
撥水膜は、表面に撥水性を与える膜で、例えばメタキシレンヘキサフロライド等のフッ素系化合物溶液を塗布することによって構成することができる。
撥水膜の成膜は、ＡＲ膜の場合と同様に、例えば、イオンアシスト蒸着を適用して行えばよい。

以上のような成膜処理を経ることで、レンズ基材の光学面上には、図３に示すような積層構造の薄膜が形成される。
図３は、本実施形態に係る薄膜の積層構造の一例を示す側断面図である。
図例の積層構造は、レンズ基材１１の光学面上に、ＨＣ膜１２、ＡＲ膜１３、撥水膜１４が順に積層されて構成されている。そして、ＡＲ膜１３は、低屈折率層であるＳｉＯ_２層１３ａと高屈折率層であるＳｎＯ_２層１３ｂおよびＺｒＯ_２層１３ｃとが積層された多層構造を有しており、最表層（すなわち撥水膜１４の側の表層）がＳｉＯ_２層１３ａとなるように構成されている。

薄膜形成後は、続いて、図２に示すように、その薄膜が形成された眼鏡レンズに対して、フレームカット加工および加飾パターンのマーキングを行う。例えば、フレームカット後に加飾加工を行う場合であれば（Ｓ１０４：カット後）、まず、加工対象となる眼鏡レンズの一方の光学面（具体的には、後述する加飾加工が施されない光学面）を専用治具に装着する治具ブロッキングを行う（Ｓ１０５）。そして、ブロッキングされた眼鏡レンズを玉形加工機にセットして、その眼鏡レンズに対する玉形加工（フレームカット加工）を行い、その眼鏡レンズの外形をフレーム形状にカットする（Ｓ１０６）。治具ブロッキングおよびフレームカット加工については、公知技術を利用して行えばよいため、ここでは詳細な説明を省略する。

フレームカット加工後は、次いで、加飾加工（すなわち、加飾パターンのマーキング）を行う。加飾加工にあたっては、まず、ブロッキングされた状態のまま、加工対象となる眼鏡レンズの被加工面（具体的には、ブロッキングされていない側の光学面）について、その加工エリアのレンズ高さ（すなわち、被加工面における加工エリアの三次元形状）を計測する（Ｓ１０７）。計測手法は特に限定されないが、例えば非接触タイプの三次元測定機を用いて行うことが考えられる。

加工エリアのレンズ高さの計測後は、続いて、加工エリアにレーザ光を照射するレーザ加工を行うとともに、レーザ光の照射位置を予め用意されたパターンデータに基づいて移動させるラスタースキャンを行う（Ｓ１０８）。ラスタースキャンではなく、ベクタースキャンであってもよい。これにより、眼鏡レンズの被加工面の加工エリアには、加飾パターンのマーキングがされることになる。なお、加飾パターンのマーキングのためのレーザ加工の詳細については後述する。

加飾パターンのマーキング後は、専用治具から眼鏡レンズを取り外す治具デブロッキングを行い（Ｓ１０９）、取り外した眼鏡レンズについてマーキングの際の残存物や付着物（異物）等を除去するためのレンズ洗浄を行う（Ｓ１１０）。そして、最終的なレンズ外観検査（Ｓ１１１）を経て、眼鏡レンズの製造が完了する。

一方、例えば、加飾加工後にフレームカットを行う場合であれば（Ｓ１０４：カット前）、まず、加工対象となる眼鏡レンズの被加工面について、その加工エリアのレンズ高さ（すなわち、被加工面における加工エリアの三次元形状）を計測する（Ｓ１１２）。計測手法は、上述したフレームカット後に加飾加工を行う場合と同様である。

加工エリアのレンズ高さの計測後は、続いて、加工エリアにレーザ光を照射するレーザ加工を行うとともに、レーザ光の照射位置を予め用意されたパターンデータに基づいて移動させるラスタースキャンを行う（Ｓ１１３）。ラスタースキャンではなく、ベクタースキャンであってもよい。これにより、眼鏡レンズの被加工面の加工エリアには、加飾パターンのマーキングがされることになる。なお、加飾パターンのマーキングのためのレーザ加工の詳細については後述する。

加飾パターンのマーキング後は、そのマーキング後の眼鏡レンズに対してフレームカット加工を行う。フレームカット加工にあたっては、まず、加工対象となる眼鏡レンズの一方の光学面を専用治具に装着する治具ブロッキングを行った上で（Ｓ１１４）、ブロッキングされた眼鏡レンズを玉形加工機にセットして、その眼鏡レンズに対する玉形加工（フレームカット加工）を行い、その眼鏡レンズの外形をフレーム形状にカットする（Ｓ１１５）。フレームカット加工後は、専用治具から眼鏡レンズを取り外す治具デブロッキングを行い（Ｓ１１６）、取り外した眼鏡レンズについて加工の際の残存物や付着物（異物）等を除去するためのレンズ洗浄を行う（Ｓ１１７）。そして、最終的なレンズ外観検査（Ｓ１１８）を経て、眼鏡レンズの製造が完了する。

（２）レーザ加工の詳細
次に、加飾パターンをマーキングする際のレーザ加工について、さらに詳しく説明する。

本実施形態においては、レンズ基材１１の光学面を被覆するＡＲ膜１３に対してレーザ光を照射し、これによりＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを部分的に除去することで、加飾パターンのマーキングを行う。つまり、レーザ光を照射するレーザ加工によって最表層のＳｉＯ_２層１３ａを部分的に除去して、その下層側の高屈折率層を露出させる除去工程を経て、加飾パターンのマーキングがされるようになっている。露出させる高屈折率層は、例えば、ＺｒＯ_２層１３ｃである。高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出していれば、その上層側の高屈折率層であるＳｎＯ_２層１３ｂについては、最表層のＳｉＯ_２層１３ａと共に除去されていてもよい。ＳｎＯ_２層１３ｂの除去が許容されれば、そのＳｎＯ_２層１３ｂについては、薄厚（例えば、５ｎｍ程度）に形成することが可能となる。

ここで、レーザ加工に用いるレーザ加工装置について簡単に説明する。
図４は、本実施形態に係る眼鏡レンズの製造方法で用いるレーザ加工装置の概略構成例を示す説明図である。

本実施形態において用いるレーザ加工装置は、図４（ａ）に示すように、レーザ光源部２１と、ＡＯＭ（Acousto Optics Modulator）システム部２２と、ビームシェイパー部２３と、ガルバノスキャナ部２４と、光学系２５とを備え、これらの各部２１～２５を経てレーザ光をＡＲ膜１３に対して照射するように構成されている。

レーザ光源部２１は、レーザ加工に用いるレーザ光を出射するものであり、超短パルスレーザを出射するように構成されている。
本実施形態において、超短パルスレーザは、例えば、パルス幅が０．１ピコ秒以上１００ピコ秒未満であるもの、好ましくはパルス幅が０．１ピコ秒以上３０ピコ秒以下であるもの、より好ましくはパルス幅が０．１ピコ秒以上１５ピコ秒以下であるものをいう。パルス幅の下限値については、特に限定されるものではなく０フェムト秒を超えるものであればよいが、上述のように例えば０．１ピコ秒以上のもの（１ピコ秒以上のものを含む。）を好適に用いることができる。
超短パルスレーザの波長は、例えば、３５５ｎｍのＴＨＧ（Third Harmonic Generation）または５３２ｎｍのＳＨＧ（Second Harmonic Generation）である。ただし、これに限らず、例えば、１０６４ｎｍの基本波長または２６６ｎｍのＦＨＧ（Forth Harmonic Generation）であってもよい。超短パルスレーザのパルスエネルギーは、例えば、５０ｋＨｚで０．１μＪ以上３０μＪ以下（最大６０μＪ程度）である。超短パルスレーザのビーム径は、例えば、１０μｍ以上３０μｍ以下である。
このような超短パルスレーザを出射可能であれば、レーザ光源部２１の具体的な構成については、特に限定されるものではない。

ＡＯＭシステム部２２は、ガルバノスキャナ部２４の動作開始直後および動作終了間際におけるレーザ光のビーム出力をキャンセルすることで、レーザ加工の際の加工ムラの原因となるレーザ光の過大照射を抑制するものである。

ビームシェイパー部２３は、レーザ光源部２１からのレーザ光について、ガウシアン型のエネルギー分布からトップハット型のエネルギー分布に変換することで、均一なエネルギー分布のレーザ光によるレーザ加工を実現可能にするものである。

ガルバノスキャナ部２４は、レーザ光源部２１からのレーザ光の照射位置を二次元または三次元で移動させることで、そのレーザ光による走査を実現可能にし、これにより所望パターンのマーキングをレーザ加工によって行えるようにするものである。なお、ガルバノスキャナ部２４によるレーザ光の走査可能範囲（すなわち、レーザ最大加工エリア）４は、加工対象となる眼鏡レンズの外形を完全に包含し得る大きさおよび形状に設定されているものとする（図１参照）。

光学系２５は、テレセントリックレンズ等の光学レンズやミラーを組み合わせて構成されたもので、レーザ光源部２１からのレーザ光が眼鏡レンズの被加工箇所に到達するように、そのレーザ光を導くものである。

また、本実施形態において用いるレーザ加工装置は、図４（ｂ）に示すように、光学系２５等を経て行うＡＲ膜１３へのレーザ光（すなわち、超短パルスレーザ）の照射を、デフォーカス設定で行い得るように構成されている。デフォーカス設定とは、照射するレーザ光の焦点位置Ｆが、当該レーザ光による被加工箇所であるＡＲ膜１３の表面から所定のデフォーカス距離の分だけ離れて設定されていることをいう。このようなデフォーカス設定でレーザ光の照射を行えば、当該レーザ光が照射されるＡＲ膜１３の表面ではビームエネルギーを分散させることができ、これにより均一な膜除去加工を行うことが実現可能となる。このことは、特に、ＡＲ膜１３の表面形状の影響で被照射箇所の高さに変動が生じ得る場合に非常に有用である。ただし、必ずしもデフォーカス設定に限定されることはなく、例えば、焦点位置ＦがＡＲ膜１３の表面に合致するフォーカス設定、またはデフォーカス設定とは逆方向に焦点位置Ｆが離れるインフォーカス設定で、レーザ光の照射を行うようにしても構わない。

続いて、以上のような構成のレーザ加工装置を用いて行うレーザ加工の手順について説明する。

レーザ加工にあたっては、まず、加工対象となる眼鏡レンズをレーザ加工装置にセットする。このとき、眼鏡レンズの光学面、さらに詳しくは当該光学面におけるＡＲ膜１３の表面が被加工面となるように、当該眼鏡レンズのセットを行う。被加工面となる光学面は物体側の面と眼球側の面とのいずれであってもよいが、ここでは例えば眼球側の面を被加工面とする。

眼鏡レンズのセット後は、予め用意されたパターンデータ（すなわち、加飾パターンを特定するパターンデータ）に基づいて、レーザ光源部２１およびガルバノスキャナ部２４を動作させる。これにより、眼鏡レンズの被加工面の加工エリアには、加飾パターンに対応するパターン形状で、超短パルスレーザが照射される。

超短パルスレーザが照射されると、その超短パルスレーザは、眼鏡レンズの被加工面における撥水膜１４を透過し、その被加工面におけるＡＲ膜１３に到達する。超短パルスレーザが到達すると、ＡＲ膜１３では、超短パルスレーザであるが故の非加熱加工が行われることになる。

非加熱加工とは、例えばアブレーション加工とも呼ばれ、超短パルスレーザの多光子吸収現象により非加熱で加工を行う技術である。さらに詳しくは、非加熱加工は、加工箇所周辺の熱の影響を極力抑え、大気圧下でかなりの高温でしか溶融しない材料でもレーザ光の照射箇所が瞬時に溶融し、蒸発、飛散することで行われる除去加工である。このような非加熱加工によれば、溶融された箇所が瞬時に蒸発、飛散し除去されるため、加工箇所周辺への熱影響が少なく、熱損傷（熱による変形等）を抑えた加工を行うことができる。

超短パルスレーザの照射による非加熱加工が行われると、ＡＲ膜１３では、そのＡＲ膜１３を構成する多層構造のうちの最表層であるＳｉＯ_２層１３ａが、加飾パターンに対応するパターン形状で部分的に除去される。また、これに伴って、撥水膜１４の対応部分についても除去される。さらに、ＳｉＯ_２層１３ａの除去に伴って、そのＳｉＯ_２層１３ａの下層側に位置するＳｎＯ_２層１３ｂも部分的に除去される。これにより、ＳｉＯ_２層１３ａの除去箇所では、ＳｎＯ_２層１３ｂの下層側に位置するＺｒＯ_２層１３ｃが露出することになる。このとき、高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出していれば、その上層側の高屈折率層であるＳｎＯ_２層１３ｂについては、最表層のＳｉＯ_２層１３ａと共に除去されていてもよい。ＳｎＯ_２層１３ｂの除去が許容されれば、そのＳｎＯ_２層１３ｂについては、薄厚（例えば、５ｎｍ程度）に形成することが可能となる。

一般に、薄膜の部分除去を行うためのレーザ加工としては、上述した非加熱加工ではなく、パルス幅がナノ秒以上のオーダーのレーザ光を用いた加熱加工が広く用いられている。加熱加工では、レーザ光と薄膜の透過（吸収）性の関係で当該レーザ光のエネルギーを薄膜の被加工箇所に吸収させ、これにより薄膜の除去を行うようになっている。ところが、このような加熱加工をＡＲ膜１３に対して適用した場合には、そのＡＲ膜１３を構成する多層構造の各層がレーザ光の吸収性を有するため、多層構造の最表層のみならず、最表層を含む複数層が除去されることになる。しかも、除去された加工箇所周辺には熱損傷が生じてしまうおそれがある。特に、除去後に露出することになる下層の表面には、熱損傷によるダメージが残ってしまうことが懸念される。

これに対して、上述したような非加熱加工によれば、レーザ光の吸収エネルギー効果よりもパルス幅の効果によって除去加工を行うため、ＡＲ膜１３を構成する多層構造のうちの最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを除去することが可能となる。しかも、非加熱加工であるが故に、加工箇所周辺への熱影響が少なく、熱損傷が生じてしまうのを抑えることができる。具体的には、例えば、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを除去すると、これに伴いＳｉＯ_２層１３ａの直下の層であるＳｎＯ_２層１３ｂも除去され、これにより高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出することになるが、そのＺｒＯ_２層１３ｃの露出表面にダメージが生じるのを抑制することができる。

以上のようなレーザ加工を行うことで、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａが部分的に除去されて、高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出するので、これにより眼鏡レンズの被加工面に対して加飾パターンのマーキングがされることになる。

（３）眼鏡レンズの構成
次に、以上の説明した手順の製造方法によって得られる眼鏡レンズの構成、すなわち本実施形態に係る眼鏡レンズの構成について、具体的に説明する。
図５は、本実施形態に係る眼鏡レンズの要部構成例を示す説明図である

図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る眼鏡レンズは、レンズ基材１１の光学面上に、ＨＣ膜１２、ＡＲ膜１３、撥水膜１４が順に積層されて構成されている。そして、ＡＲ膜１３は、低屈折率層であるＳｉＯ_２層１３ａと高屈折率層であるＳｎＯ_２層１３ｂおよびＺｒＯ_２層１３ｃとが積層された多層構造を有しており、その多層構造の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａが部分的に除去されて、高屈折率層であるＺｒＯ_２層１３ｃが露出するように構成されている。これに伴い、ＡＲ膜１３を被覆する撥水膜１４およびＳｉＯ_２層１３ａの直下の層であるＳｎＯ_２層１３ｂについても、最表層であるＳｉＯ_２層１３ａと同様に、部分的に除去されている。つまり、本実施形態に係る眼鏡レンズは、レンズ基材１１の光学面がＨＣ膜１２、ＡＲ膜１３および撥水膜１４によって被覆されている非加工領域１５と、ＡＲ膜１３における最表層のＳｉＯ_２層１３ａ、その直下の層であるＳｎＯ_２層１３ｂおよび撥水膜１４が部分的に除去されて、高屈折率層であるＺｒＯ_２層１３ｃｂが露出することになるレーザスキャン領域（パターン化領域）１６と、を備えて構成されている。

非加工領域１５とレーザスキャン領域１６とは、一方はＳｉＯ_２層１３ａで覆われ他方はＺｒＯ_２層１３ｃが露出しているので、ＳｉＯ_２層１３ａの有無により、それぞれにおける光の反射率が相違する。そのため、眼鏡レンズを外観視したときに、レーザスキャン領域１６が形成するパターン形状を視認し得るようになる。つまり、加飾パターンに対応するパターン形状でレーザスキャン領域１６が形成されていれば、その加飾パターンを視認することができる。このように、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａの除去箇所は、加飾パターンを構成するものとして利用することが可能となる。加飾パターンとして視認可能にするためには、ＳｉＯ_２層１３ａを除去したレーザスキャン領域１６について、高屈折率層が露出していればよい。したがって、レーザスキャン領域１６において、高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出していれば、その上層側の高屈折率層であるＳｎＯ_２層１３ｂについては、最表層のＳｉＯ_２層１３ａと共に除去されていてもよい。

加飾パターンを構成するレーザスキャン領域１６は、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａと、その直下の層であるＳｎＯ_２層１３ｂとが除去されて形成されている。つまり、除去対象が、ＳｉＯ_２層１３ａを含む最低限の層に止められている。そのため、ＡＲ膜１３を構成する多層構造の各層について、レーザスキャン領域１６の形成に起因して剥がれが生じてしまうのを抑制することができる。例えば、レーザ光の吸収性を利用したレーザ加工を行う場合、多層構造の最表層のみならず当該最表層を含む複数層が除去されることになるが、当該複数層の層数が増えるほど、すなわち除去箇所の溝深さが深くなるほど、これに伴って膜の剥がれが生じてしまうリスクが高くなる。これに対して、本実施形態におけるレーザスキャン領域１６のように、除去箇所を最表層のＳｉＯ_２層１３ａを含む最低限に止めておけば、その下層側には何ら影響が及ばないので、除去箇所の形成に伴う膜の剥がれが生じてしまうのを抑制することができる。

ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａの除去は、既述のように、超短パルスレーザの照射による非加熱加工によって実現可能である。このような非加熱加工によれば、加工箇所周辺への熱影響が少なく、熱損傷が生じてしまうのを抑えることができる。そのため、加飾パターンを構成するレーザスキャン領域１６では、ＳｉＯ_２層１３ａの除去に伴って、そのＳｉＯ_２層１３ａの直下の層であるＳｎＯ_２層１３ｂも除去され、これにより高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出することになるが、そのＺｒＯ_２層１３ｃの露出表面にダメージが生じるのを抑制することができる。

ＺｒＯ_２層１３ｃの露出表面へのダメージを抑制できれば、そのＺｒＯ_２層１３ｃでは、ＳｉＯ_２層１３ａの除去加工に伴う膜厚の減少についても抑制することができる。ＳｉＯ_２層１３ａ、ＳｎＯ_２層１３ｂ、ＺｒＯ_２層１３ｃ等の膜厚については、ＡＲ膜１３の断面の電子顕微鏡画像を取得し、その取得画像を解析することによって特定することが可能である。

図５（ｂ）は、ＡＲ膜１３の断面の電子顕微鏡による観察結果の一具体例を示している。図例は、図５（ａ）中におけるＡ部およびＢ部を拡大表示したものでレーザスキャン領域１６および非加工領域１５の電子顕微鏡画像を示している。なお、非加工領域１５では、ＳｉＯ_２層１３ａ、ＳｎＯ_２層１３ｂおよびＺｒＯ_２層１３ｃが積層されているが、ＳｎＯ_２層１３ｂが薄厚（例えば５ｎｍ程度）のため、画像中においては認識し難くなっている。一方、レーザスキャン領域１６では、ＳｉＯ_２層１３ａおよびＳｎＯ_２層１３ｂが除去されて、これによりＺｒＯ_２層１３ｃが露出している。

図例の電子顕微鏡画像によれば、ＳｉＯ_２層１３ａの除去によって露出することになるＺｒＯ_２層１３ｃにおいて、ＳｉＯ_２層１３ａが除去されたレーザスキャン領域１６の部分の厚さｔ１と、ＳｉＯ_２層１３ａに被覆された非加工領域１５の部分の厚さｔ２とで、それぞれに大きな違いがないことが分かる。さらに具体的には、ＳｉＯ_２層１３ａの除去箇所の厚さｔ１とＳｉＯ_２層１３ａの非除去箇所の厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が、例えば、０．９０以上１．００以下の範囲内、好ましくは０．９５以上１．００以下の範囲内、より好ましくは０．９９以上１．００以下の範囲内に属するようになっている。

このように、露出する高屈折率層であるＺｒＯ_２層１３ｃでは、ＳｉＯ_２層１３ａの除去加工に伴う膜厚の減少が生じていないか、または減少が生じていてもその減少量が極めて小さくなるように抑制されている。レーザスキャン領域１６が超短パルスレーザの照射による非加熱加工によって形成され、下層であるＺｒＯ_２層１３ｃにダメージが生じないからである。このことは、露出するＺｒＯ_２層１３ｃの厚さの比ｔ１／ｔ２が上述の範囲内に属していれば、そのＺｒＯ_２層１３ｃにダメージが及ぶことなくレーザスキャン領域１６が形成されており、そのレーザスキャン領域１６の形成が超短パルスレーザによる非加熱加工を利用して行われたものと推定できることを意味する。

以上のように構成された眼鏡レンズによれば、加飾パターンがマーキングされていても、多層構造のＡＲ膜１３を構成する各層の剥がれが生じてしまうのを抑制でき、また露出するＺｒＯ_２層１３ｃにダメージが生じてしまうこともない。そのため、眼鏡レンズの製品に適用した場合であっても、その製品の品質の低下を招くことなく、眼鏡レンズに対する加飾パターンのマーキングを行うことが実現可能である。

（４）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。

（ａ）本実施形態においては、レンズ基材１１の光学面を被覆する薄膜の一つであるＡＲ膜１３に対して、そのＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを部分的に除去し、これにより高屈折率層であるＺｒＯ_２層１３ｃを露出させることで、眼鏡レンズに加飾パターンのマーキングを行う。このように、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを含む最低限の層の除去であれば、当該除去に起因してＡＲ膜１３を構成する多層構造の各層に剥がれが生じてしまうのを抑制することができる。

（ｂ）本実施形態においては、超短パルスレーザの照射による非加熱加工を行って、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを部分的に除去し、これにより高屈折率層であるＺｒＯ_２層１３ｃを露出させることで、眼鏡レンズに加飾パターンのマーキングを行う。このような非加熱加工によれば、レーザ光の吸収エネルギー効果よりもパルス幅の効果によって除去加工を行うため、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを含む最低限の層を除去することが可能となる。しかも、非加熱加工であるが故に、加工箇所周辺に熱損傷が生じてしまうのを抑えることができ、これによりＳｉＯ_２層１３ａの除去によって露出するＺｒＯ_２層１３ｃの露出表面にダメージが生じるのを抑制することができる。

（ｃ）以上のように、本実施形態においては、超短パルスレーザを利用しつつＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａを除去し、高屈折率層であるＺｒＯ_２層１３ｃを露出させることで、眼鏡レンズに加飾パターンのマーキングを行う。したがって、本実施形態によれば、ＡＲ膜１３の各層に剥がれが生じてしまうことを抑制でき、また露出するＺｒＯ_２層１３ｃにダメージが生じてしまうこともないので、眼鏡レンズの製品に適用した場合であっても、その製品の品質の低下を招くことなく、眼鏡レンズに対する加飾パターンのマーキングを行うことが実現可能となる。

（ｄ）本実施形態においては、超短パルスレーザのパルス幅が０．１ピコ秒以上１００ピコ秒未満、好ましくはパルス幅が０．１ピコ秒以上３０ピコ秒以下、より好ましくはパルス幅が０．１ピコ秒以上１５ピコ秒以下である。このようなパルス幅であれば、確実に非加熱加工を行うことが可能となる。つまり、レーザ光の吸収エネルギー効果よりもパルス幅の効果によってＳｉＯ_２層１３ａを除去することになり、その結果として上述の効果が確実に得られるようになる。

（ｅ）本実施形態においては、超短パルスレーザの照射による非加熱加工にあたり、ＡＲ膜１３に対する超短パルスレーザの照射をデフォーカス設定で行う。このようなデフォーカス設定でレーザ光の照射を行えば、当該レーザ光が照射されるＡＲ膜１３の表面ではビームエネルギーを分散させることができ、これにより均一な膜除去加工を行うことが実現可能となる。このことは、特に、ＡＲ膜１３の表面形状の影響で被照射箇所の高さに変動が生じ得る場合に非常に有用である。

（ｆ）本実施形態においては、超短パルスレーザの照射による非加熱加工を行うので、ＳｉＯ_２層１３ａの除去によって露出することになる高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃの露出表面のダメージを抑制することができる。そのため、そのＺｒＯ_２層１３ｃでは、ＳｉＯ_２層１３ａの除去加工に伴う膜厚の減少についても抑制することができる。具体的には、ＳｉＯ_２層１３ａを部分的に除去し、これに伴いＳｎＯ_２層１３ｂも除去した場合において、ＳｉＯ_２層１３ａ等の除去箇所におけるＺｒＯ_２層１３ｃの厚さｔ１とＳｉＯ_２層１３ａ等の非除去箇所におけるＺｒＯ_２層１３ｃの厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が、例えば、０．９０以上１．００以下の範囲内、好ましくは０．９５以上１．００以下の範囲内、より好ましくは０．９９以上１．００以下の範囲内に属するようになる。このように、ＺｒＯ_２層１３ｃでは、ＳｉＯ_２層１３ａの除去加工に伴う膜厚の減少が生じていないか、または減少が生じていてもその減少量が極めて小さくなるように抑制されている。したがって、眼鏡レンズの製品に適用した場合に、その製品の品質の低下を招くことなく、眼鏡レンズに対する加飾パターンのマーキングを行う上で、非常に好ましいものとなる。

（５）変形例等
以上に本発明の実施形態を説明したが、上述した開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、光学部材が眼鏡レンズである場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。つまり、眼鏡レンズ以外の光学部材についても、全く同様に適用することが可能である。

上述の実施形態では、超短パルスレーザを用いた非加熱加工によって加飾パターンのマーキングを行う場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。つまり、超短パルスレーザを用いた非加熱加工は、光学部材の光学面に何らかのパターニングを行うためのものであればよく、加飾パターンのマーキング以外にも全く同様に適用することが可能である。

上述の実施形態では、ＡＲ膜１３の最表層が低屈折率層としてのＳｉＯ_２層１３ａであり、ＳｉＯ_２層１３ａの下方側の層が高屈折率層としてのＳｎＯ_２層１３ｂおよびＺｒＯ_２層１３ｃであり、ＳｉＯ_２層１３ａを部分的に除去すると、これに伴いＳｎＯ_２層１３ｂも除去され、これにより高屈折率層としてのＺｒＯ_２層１３ｃが露出する場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。ＡＲ膜１３は、ＳｉＯ_２層１３ａ、ＳｎＯ_２層１３ｂ、ＺｒＯ_２層１３ｃ以外の各層が積層されて構成されたものであってもよい。また、ＡＲ膜１３の最表層は、低屈折率層であれば、ＳｉＯ_２層１３ａ以外の物であってもよい。その下方側の層についても同様に、高屈折率層であれば、ＳｎＯ_２層１３ｂまたはＺｒＯ_２層１３ｃ以外の物であってもよい。例えば、ＳｉＯ_２層１３ａとともに除去されるＳｎＯ_２層１３ｂについては、該ＳｎＯ_２層１３ｂに代わって導電性を有する薄厚のＩＴＯ層としてもよい。

上述の実施形態では、超短パルスレーザを用いた非加熱加工によって、ＡＲ膜１３の最表層であるＳｉＯ_２層１３ａと、その直下の層であるＳｎＯ_２層１３ｂとを除去する場合を例に挙げている。これにより、既述のように、膜剥がれを抑制できるという効果を奏する。このように、超短パルスレーザを用いた非加熱加工は、最表層を含む複数層を除去するように行うことが実現可能である。最表層を含む複数層を除去する場合であっても、超短パルスレーザを用いた非加熱加工によれば、除去によって露出することになる層の露出表面へのダメージを抑制できるので、除去加工に伴う膜厚の減少についても抑制することができる。つまり、最表層を含む複数層を除去する場合であっても、除去された層の直下の層について、除去箇所の厚さｔ１と非除去箇所の厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が、例えば、０．９０以上１．００以下の範囲内、好ましくは０．９５以上１．００以下の範囲内、より好ましくは０．９９以上１．００以下の範囲内に属するようになる。このことは、本開示が以下のような発明概念を含むことを意味する。
すなわち、本開示によれば、
光学面を有する光学基材と、
前記光学基材の前記光学面を被覆する反射防止膜と、を備え、
前記反射防止膜は、多層構造を有するとともに、前記多層構造を構成する少なくとも一つの層が部分的に除去されて構成されており、
前記少なくとも一つの層の直下の層は、前記少なくとも一つの層の除去箇所の厚さｔ１と前記少なくとも一つの層の非除去箇所の厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が０．９０以上１．００以下の範囲内に属するように構成されている
光学部材。

１…眼鏡レンズ（光学部材）、２…フレーム形状、３…加飾パターン、４…走査可能範囲、１１…レンズ基材（光学基材）、１２…ＨＣ膜、１３…ＡＲ膜、１３ａ…ＳｉＯ_２層（低屈折率層）、１３ｂ…ＳｎＯ_２層（高屈折率層）、１３ｃ…ＺｒＯ_２層（高屈折率層）、１４…撥水膜、１５…非加工領域、１６…レーザスキャン領域（パターン化領域）、２１…レーザ光源部、２２…ＡＯＭシステム部、２３…ビームシェイパー部、２４…ガルバノスキャナ部、２５…光学系

Claims (9)

1. 光学基材の光学面を被覆するように形成された、低屈折率層と高屈折率層とが積層された多層構造の反射防止膜に対して、超短パルスレーザの照射による非加熱加工を行って、前記多層構造の最表層の前記低屈折率層を部分的に除去して前記高屈折率層を露出させる除去工程
   を備える光学部材の製造方法であって、
   前記光学部材は、眼鏡レンズであり、
   前記超短パルスレーザは、パルス幅が０．１ピコ秒以上１００ピコ秒未満であり、
   前記最表層は、前記低屈折率層としてのＳｉＯ _２ 層であり、
   前記除去工程では、前記最表層の前記低屈折率層の部分的な除去によって前記光学部材の加飾パターンを形成する際、前記低屈折率層の除去によって露出する前記高屈折率層における前記低屈折率層の除去箇所の厚さｔ１と前記低屈折率層の非除去箇所の厚さｔ２との比ｔ１／ｔ２が０．９０以上１．００以下の範囲内に属する光学部材の製造方法。
2. 前記超短パルスレーザは、パルス幅が０．１ピコ秒以上３０ピコ秒以下である
   請求項１に記載の光学部材の製造方法。
3. 前記除去工程の前に、加工対象となる眼鏡レンズの被加工面における加工エリアの三次元形状を計測し、前記被加工面に対して前記除去工程を行う
   請求項１または２に記載の光学部材の製造方法。
4. 前記超短パルスレーザの波長は、２６６ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、または１０６４ｎｍである
   請求項１から３のいずれか１項に記載の光学部材の製造方法。
5. 前記超短パルスレーザのビーム径は１０μｍ以上３０μｍ以下である
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光学部材の製造方法。
6. 前記ｔ１／ｔ２が０．９５以上１．００以下の範囲内に属する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の光学部材の製造方法。
7. フレームカット後のレンズ領域内に位置するように加飾パターンのマーキングを行う
   請求項１から６のいずれか１項に記載の光学部材の製造方法。
8. 加工対象となる眼鏡レンズの一方の光学面を治具に装着する治具ブロッキングを行い、ブロッキングされた眼鏡レンズに対する玉形加工を行い且つ前記除去工程を行う
   請求項１から７のいずれか１項に記載の光学部材の製造方法。
9. 前記反射防止膜に対する前記超短パルスレーザの照射をデフォーカス設定で行う
   請求項１から８のいずれか１項に記載の光学部材の製造方法。