JPH02291502A

JPH02291502A - プラスチックレンズ用多層反射防止膜

Info

Publication number: JPH02291502A
Application number: JP1111499A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 弘次佐藤; Tokio Suzuki; 鈴木　時夫; Hajime Kamiya; 神谷　肇
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-12-03
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2561955B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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１・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（Ｚｒ０２）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、例えは特開
昭５６１１６００３号公報に開示されているように、Ｚ
ｒＯ２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、Ｚｒ０２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」二十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−｝１記目的を解決するためになされたもので
、本発明の多層反射防止膜は、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おいて、前記
高屈折率膜が、タンタル、ジルコニウムおよびイッ１・
リウムを含む金属酸化物の蒸着膜からなることを特徴と
するものである。

なお、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（Ｓ　ｉ　０２　）膜を用いることが好
ましい。

本発明において、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
（Ｚｒ０２）粉末、酸化タンタル（Ｔａ２　０５　）粉
末および酸化イットリウム（Ｙ２０３）粉末を混合し、
加圧プレス、焼結によりペレッ１・状にしたものを電子
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、
Ｚｒ０２が１．０に対し、Ｔａ２　０５が０．８〜１．
８、Ｙ２０３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？着膜と
称す）は、Ｔａ２０，膜と同様に、ＺｒＯ■膜に比べ化
学的に極めて安定であり、かつＺｒ０２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、Ｔａ２０５が０．８
モル未満の場合や１．８モルを超える場合には、得られ
る３成分蒸着膜に吸収が生じ易く、Ｙ２０３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、上記の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祠となる光学素子の祠料は
特に限定されるものではなく、本発明の多層反射防止膜
は、無機ガラス、プラスチック等、従来から用いられて
いる材料からなる光学素了に対して適用可能である。

プラスチック製光学素子に本発明の多層反射防止膜を設
ける場合には、光学素子表面にＹ１機硅素重合体を含む
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、光学素
子と多層反射防止膜との密着性、耐擦傷性等の向」二を
図るうえで、光学素子と多層反射防止膜との間、あるい
は光学素子表面に成膜したハードコート膜と多層反射防
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、本発明の多層反射防止膜を成膜するにあたっては
、真空蒸着法の他、同様の焼結体を夕一ゲット材料とす
るスパッタリング法や、イオンブレーティング法等の方
法を用いることもできる。

［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光学素子として、ポリジ
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１．４
９９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
屈折率膜の蒸着原料として、Ｓｉ０２の焼結体を、また
高屈折率膜の蒸着原料としてＺｒＯ２粉末、Ｔａ２０５
粉末およびＹ２０３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　Ｘ　１　０−５Ｔｏｒｒ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
らなる第２層の高屈折率膜および硅素酸化物からなる第
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。

（以下、余白）表−１＊：第１層の低屈折率膜は、コンボジット等価膜である
。

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を設けたレンズ表面を１ｍｍ間隔で１０
０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％ＨＣＩ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、ホリ定結果が得られ、
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、３８０〜７　８　０　ｎｍ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
自記分光光度計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、ペ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％のコロイダルシリ力と
２０ｍｏｌ％のγ−グリシドキシプ口ピルトリメトキシ
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。

（以下、余白）［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、プラスチック
製光学素子のように、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光学素子についても、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

【特許請求の範囲】

（１）低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層してなる
多層反射防止膜において、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蒸着膜からなることを特徴
とする多層反射防止膜。