WO2009133833A1 - 光学素子及び反射防止膜 - Google Patents

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less
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antireflection film
optical element
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足立　誠
常男 村木
和生 川俣
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Hoya株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical element and an antireflection film in which an antireflection film formed by alternately laminating low refractive index layers and high refractive index layers is formed on at least one surface of a light-transmitting substrate.
  • an optical element using a light-transmitting substrate is provided with an antireflection film for suppressing reflected light with respect to incident light.
  • an antireflection film for suppressing reflected light with respect to incident light.
  • the transmittance of light from the vertical direction can be controlled to be high by controlling the reflectance with respect to incident light that is incident perpendicularly to the substrate.
  • the user can be prevented from feeling flicker due to reflection.
  • This antireflection film has a problem that the reflection characteristics differ depending on the incident angle of light with respect to the optical element.
  • Optical elements such as a spectacle lens and a display plate of a display are more frequently viewed from an oblique direction than from the front. Usually, most of the flickering from the oblique direction is suppressed by controlling the reflectance with respect to the light from the vertical direction.
  • the reflected light from the optical element takes into account not only the intensity (reflectance) of the light but also the color tone (interference color) of the light reflected on the optical element.
  • the intensity reflectance
  • the color tone interference color
  • the reflected light from the optical element takes into account not only the intensity (reflectance) of the light but also the color tone (interference color) of the light reflected on the optical element.
  • the reflectance is lowered, if the image slightly projected on the surface of the optical element has a unique color, it may feel unsatisfactory.
  • the interference color related to the reflection of an optical element such as sunglasses with a color tone has a specific color tone, the fashionability of the sunglasses may deteriorate.
  • unnecessary coloring occurs in the displayed image or mark.
  • the reflectance is extremely reduced, the color tone of the interference color, specifically, the stimulus purity of the interference color is not considered at all. Therefore, when the viewing angle from the surrounding people changes with the movement of the wearer like a spectacle lens, not only the reflectance of the oblique incident light but also the stimulation purity of the interference color of the oblique incident light is sufficient.
  • the spectacle lens has a relatively large curvature compared to other optical elements, that is, the curvature radius is often small, and is composed of a spherical surface or an aspherical curved surface. There is a problem that the color tone such as completely different red is tinged. For this reason, even in an optical element having a small curvature radius, an antireflection film that is unlikely to cause unnecessary coloring when viewed from the lateral direction is required.
  • an object of the present invention is to provide an optical element and an antireflection film in which a specific color tone is prevented from appearing in an interference color with respect to incident light from an oblique direction.
  • an optical element according to the present invention has an antireflection film in which low refractive index layers and high refractive index layers are alternately laminated on at least one surface of a light-transmitting substrate.
  • This antireflection film is for visible light with a wavelength of 380 nm or more and 780 nm or less that is incident at an incident angle in the range of 0 ° or more and 45 ° or less when the direction perpendicular to the surface of the substrate is 0 °.
  • the reflectance is 10% or less
  • the stimulation purity range is 10% or less.
  • the antireflection film according to the present invention has a low refractive index layer and a high refractive index layer alternately laminated, and an incident angle in the range of 0 ° to 45 ° when the direction perpendicular to the surface is 0 °.
  • the reflectance is 10% or less and the stimulus purity range is 10% or less for visible light having a wavelength of 380 nm or more and 780 nm or less incident at an angle.
  • the optical element and the antireflection film of the present invention are incident at an incident angle in the range of 0 ° to 45 ° when the direction perpendicular to the surface is 0 °, and the wavelength is 380 nm to Since the reflectance is 10% or less for light in the visible region of 780 nm, reflection can be sufficiently suppressed even for incident light from an oblique direction.
  • the incident angle is in the range of 0 ° to 45 ° and the stimulation purity range of light in the visible light range of 380 nm to 780 nm is set to 10% or less, the interference color becomes almost white, that is, It is possible to reliably suppress a specific color tone from appearing in the interference color.
  • an optical element and an antireflection film in which a specific color tone is prevented from appearing in an interference color with respect to incident light from an oblique direction.
  • FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view of an optical element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the incident angle of light.
  • FIG. 3 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 0 ° of the optical element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 15 ° of the optical element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 30 ° of the optical element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 45 ° of the optical element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view of an optical element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the incident angle of light.
  • FIG. 3 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of
  • FIG. 7 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 0 ° of the optical element according to the comparative example of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 15 ° of the optical element according to the comparative example of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing the reflection spectral characteristics at an incident angle of 30 ° of the optical element according to the comparative example of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing reflection spectral characteristics at an incident angle of 45 ° of the optical element according to the comparative example of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing chromaticity coordinates on the chromaticity diagram of optical elements according to examples and comparative examples of the present invention.
  • the present invention is not limited to the following examples.
  • an example in which the present invention is applied to a plastic lens for spectacles will be described as an optical element.
  • the optical element and the antireflection film according to the present invention are limited to spectacle lenses or an antireflection film for spectacle lenses. Is not to be done.
  • FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view of an optical element 1 according to an embodiment of the present invention.
  • Optical transparency that is, wear resistance, weather resistance, etc. on the substrate 10 that is transparent to light in the visible region (in accordance with JIS (Japanese Industrial Standards) -Z-8701) having a wavelength of 380 nm to 780 nm.
  • An antireflection film 2 is formed through a cured film (so-called hard coat) 11 to be strengthened.
  • the antireflection film 2 is formed as a laminated film in which a low refractive index layer having a relatively low refractive index and a high refractive index layer having a relatively high refractive index are alternately laminated.
  • the low refractive index layer 21, the high refractive index layer 22, the low refractive index layer 23, the high refractive index layer 24, the low refractive index layer 25, the high refractive index layer 26, the low refractive index as the antireflection film 2 are illustrated.
  • An example composed of seven layers 27 is shown. The total number of each layer of the antireflection film 2 is not limited to this.
  • a base layer for enhancing impact resistance may be interposed between the cured film 11 and the substrate 10, and another protective layer or the like is formed on the antireflection film 2. May be.
  • a plastic lens material can be used as the substrate 10.
  • the constituent material of the plastic lens is not particularly limited, but episulfide resin, thiourethane resin, polyester methacrylate resin, polycarbonate resin, polyurethane methacrylate resin, urethane resin (for example, TRIVEX: registered trademark), allyl diglycol carbonate (CR39) , Trade name), diallyl carbonate and the like.
  • an organic silicon compound in which inorganic fine particles are dispersed in a colloidal form can be used as a material of the cured film (hard coat) 11.
  • the inorganic fine particles include silica, zirconia, titania, and alumina.
  • the inorganic fine particles are selected according to the refractive index of the plastic substrate. For example, when the substrate 10 having a relatively low refractive index is employed, silica that is an inorganic substance having a low refractive index is used. Further, when the substrate 10 having a high refractive index is employed, it is desirable to add titania or zirconia that increases the refractive index.
  • the antireflection film 2 is usually alternately laminated in the order of a low refractive index layer, a high refractive index layer, a low refractive index layer, a high refractive index layer,.
  • the outermost layer is composed of a low refractive index layer.
  • silica or a co-oxide of aluminum and silicon can be used as a material for the low refractive index layer of the antireflection film 2.
  • Silica is preferably used in view of properties such as strength, refractive index and cost, and is most commonly used.
  • a high refractive index inorganic compound of niobium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and titanium oxide can be suitably used.
  • Other materials for the antireflection film 2 include magnesium fluoride, aluminum fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, cryolite, thiolite, silicon oxide, neodymium fluoride, lanthanum fluoride, and fluoride.
  • a material selected from a mixture group consisting of two or more and a complex compound group is preferably used. These materials are appropriately selected according to the combination of the refractive indexes of the optical substrate and the medium.
  • This antireflection film is formed by a vacuum deposition method. Moreover, you may form into a film by the vacuum evaporation method which employ
  • the film forming method is not limited to this, and other film forming methods such as an RF sputtering method, an ion beam sputtering method, an ion plating method, a CVD (chemical vapor deposition) method, and a sol-gel method can be adopted. .
  • Example a a plastic lens is used as the light-transmitting substrate 10 shown in FIG. 1, and specifically, a plastic lens mainly composed of a polythiol-based resin (trade name: Iias, manufactured by HOYA). Prepared.
  • the hard coat material contains metal oxide fine particles mainly composed of tin (Sn) oxide as inorganic fine particles, and ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane as a silane coupling agent.
  • the composition liquid was used.
  • the substrate 10 described above was immersed in the hard coat composition liquid, and then cured by ultraviolet irradiation to form a cured film 11 on the substrate 10 made of a plastic lens.
  • the first low-refractive index layer (first layer) 21 that also functions as an underlayer of the antireflection film 2 is formed on the surface of the substrate 10 made of the plastic lens having the cured film 11. did. Subsequently, the second high refractive index layer (second layer) 22, the third low refractive index layer (third layer) 23, the fourth high refractive index layer (fourth layer) 24, The fifth low refractive index layer (fifth layer) 25, the sixth high refractive index layer (sixth layer) 26, and the seventh low refractive index layer (seventh layer) 27 are formed, An antireflection film 2 was formed.
  • silicon oxide (SiO 2 ) was used as the low refractive index layers 21, 23, 25 and 27, and niobium oxide (Nb 2 O 3 ) was used as the high refractive index layers 22, 24 and 26.
  • niobium oxide (Nb 2 O 3 ) was used as the high refractive index layers 22, 24 and 26.
  • Each of the layers 21 to 27 was formed by ion-assisted vapor deposition.
  • the layer structure, material, refractive index, optical film thickness, and physical film thickness of the antireflection film 2 formed in this manner are shown in Table 1 below.
  • the film thickness management at the time of film-forming of each layer was performed by the optical film thickness measuring method which calculates an optical film thickness from the reflectance measured with a reflectance measuring device.
  • the materials of the substrate and the cured film are the same among the configurations of the above examples, and the antireflective film has the same material for the low refractive index layer and the high refractive index layer, but the film thickness Optical elements having different configurations were produced.
  • Table 2 below shows the layer structure, material, refractive index, optical film thickness, and physical film thickness of the antireflection film in the comparative example.
  • the vertical direction is 0 ° with respect to the surface of the substrate 1 (the surface of the antireflection film 2 is substantially parallel to the surface of the substrate 1).
  • the spectral reflectance characteristics when light having a wavelength of 380 nm to 780 nm (visible region) was incident at incident angles of 15 °, 30 °, and 45 ° were evaluated by simulation.
  • the results of the examples are shown in FIGS. 3 to 6, and the results of the comparative examples are shown in FIGS.
  • the reflectivity for incident light with a wavelength of 380 nm to 780 nm in the range of incident angles of 0 ° to 45 ° in the embodiment is 10% or less from FIG. 3 to FIG. . It can be seen that although there is a region where the reflectance is suppressed in the vicinity of the wavelength of 420 nm, the overall reflectance is maintained substantially flat (plateau). That is, a substantially constant reflectance is maintained in the entire wavelength band in the visible region. For this reason, the interference color is kept white.
  • the reflectance for incident light with a wavelength of 380 nm to 780 nm in the incident angle range of 0 ° to 45 ° in the comparative example is 10% or less as shown in FIGS. Is larger than the embodiment and shows a substantially W-shaped distribution with waviness as a whole.
  • the antireflection film of the comparative example exhibits a green interference color because the reflectances near 400 nm and 640 nm are extremely suppressed.
  • the stimulation purity pt2 and the chromaticity coordinates x2 and y2 were calculated from the spectral characteristics with respect to the light at each incident angle.
  • the stimulus purity is an index indicating the color density calculated from chromaticity coordinates obtained from spectral characteristics, and is calculated according to a method defined in JIS-Z-8701. Specifically, the spectral tristimulus net values (X, Y) for the standard light source D65 (representing daylight with color temperature D6504K, a light source determined by CIE (International Commission on Illumination) and ISO (International Organization for Standardization)).
  • the intersection of the straight line passing through the chromaticity coordinates (x2, y2) from the origin of the standard light source (indicated by symbol ⁇ ) with the spectral locus S on the chromaticity coordinates is the main in each example.
  • the wavelength that is, the dominant wavelength of the reflected light at each incident angle.
  • the stimulus purity pt2 can be obtained from the ratio between the distance between the origin of the standard light source and the intersection and the distance between the origin and the chromaticity coordinates (x2, y2).
  • the above-described spectral tristimulus pure value is a value in the XYZ color system (CIE color system) based on the two-degree field of view recommended by the CIE.
  • Table 4 shows the difference ⁇ pt2 between the stimulation purity pt2 and the incident angle 0 ° (normal incidence) in the examples and comparative examples calculated from the chromaticity coordinates.
  • the stimulus purity value is small, it is indicated by a light color (color closer to white), and when the stimulus purity value is large, it indicates a dark color (color farther from white).
  • the reflectance is 10% or less in the visible region with a wavelength of 380 nm or more and 780 nm or less, the stimulation purity pt2 is 10 or less, the reflectance is sufficiently low, and the color tone of the interference color Was found to be a pale color.
  • ⁇ pt2 indicating the difference for each angle is naturally suppressed to 10 or less, and it has been clarified that the interference color hardly changes depending on the incident angle of light.
  • the color tone of the interference color is kept thin. It can be made difficult to change depending on the direction of viewing the impression of the person.
  • the spectacle lens worn by the user can be viewed from various angles, and the spectacle lens has a relatively small radius of curvature and is composed of a spherical or aspheric curved surface.
  • a phenomenon occurs in which the incident angle of light differs depending on the point.
  • the optical element and the antireflection film according to the present invention suppress reflection not only in the vertical direction but also in the oblique direction of 45 ° from the surface, and have low stimulation purity. That is, since the interference color is configured to be closer to white, it is very suitable for a spectacle lens, and an effect of not hindering the color tone of a colored spectacle lens can be obtained. Therefore, it is possible to increase the added value by applying to a spectacle lens colored on the lens substrate.
  • the stimulation purity in the vertical direction (0 °) was a very large value of 51.9.
  • ⁇ pt2 which indicates the difference for each angle, varies greatly, and it can be seen that the color shade varies greatly depending on the viewing angle.
  • the impression of the color of the lens is likely to change due to the interference color, so when the optical element and the antireflection film of the comparative example are applied to such a colored lens, the change in the incident angle of light Since the color tone changes and the color tone of the interference color increases depending on the angle, the impression of the colored lens may change.
  • the antireflection film according to the present invention is not limited to this material, the number of layers, and the optical film thickness.
  • silicon oxide is used as the low-refractive index layer and niobium oxide is used as the high-refractive index layer, the same applies even if the optical film thickness is changed within the range shown in Table 5 below corresponding to the variation in the refractive index. Therefore, it is considered that the purity of the stimulus can be kept low and the interference color can be suppressed.
  • each layer of the antireflection film is formed by ion-assisted vapor deposition.
  • the refractive index varies to some extent.
  • the refractive index of silicon oxide varies from about 1.46 to 1.48
  • the refractive index varies from about 2.2 to 2.3.
  • Table 5 in addition to the optical film thickness and physical film thickness (nm) of the design values, the optical film thicknesses for the lower limit and the upper limit where the refractive index varies are shown as “refractive index low” and “refractive index high”, respectively. ".
  • optical film thickness when the film thickness control accuracy varies by + 5% and ⁇ 5% is shown as “low refractive index ⁇ 5%” and “high refractive index + 5%”, respectively, and the allowable optical film thickness The lower and upper limits are considered.
  • SiO 2 is used as the low refractive index layer and Nb 2 O 3 is used as the high refractive index layer, it is more preferably 0.05 ⁇ or more and 0.08 ⁇ or less.
  • the thickness of the third layer is particularly large in the examples and the difference is large.
  • the low refractive index layer of the third layer compensates for the thin thickness of the low refractive index layer which is the first layer.
  • the reflection characteristics with respect to the incident angle of 0 ° to 45 ° described above may vary depending on the substrate material.
  • the refractive index of the substrate is in the range of 1.5 to 1.8. Therefore, it is desirable to use a light-transmitting material having a refractive index of 1.5 to 1.8 as the substrate material.

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Abstract

　斜め方向からの入射光に対する干渉色に特定の色調が出ることを抑制する。 　低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されて成る反射防止膜が形成され、表面に対して垂直方向を０°とした場合に、０°以上４５°以下の範囲の入射角で入射される波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域の光に対して、反射率が１０％以下とされ、かつ、刺激純度（ｐｔ２）の範囲が１０％以下とされて成る。

Description

光学素子及び反射防止膜
　本発明は、光透過性の基板の少なくとも一方の面に、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されて成る反射防止膜が形成された光学素子及び反射防止膜に関する。
　一般に、光透過性の基板を用いている光学素子は、入射光に対する反射光を抑制するために反射防止膜が備えられている。
　例えば眼鏡用等のプラスチックレンズの場合、反射防止膜を設けることによって、以下のような利点がある。例えば基板に対して垂直に入射する入射光に対しての反射率を制御することにより、垂直方向からの光の透過率を高く制御することができる。また、目と対面する側のレンズ表面の反射を防止することにより、使用者が反射によるちらつきを感じることを抑制することができる。
　この反射防止膜は、光学素子に対する光の入射角により、反射特性が異なるという問題がある。眼鏡用レンズやディスプレイの表示板等の光学素子は、真正面からよりも斜め方向から見られる頻度が高い。通常は、垂直方向からの光に対する反射率を制御することにより、斜め方向からのちらつきも殆どが抑制されている。
　しかしながら、光学素子やこれを組み込む光学装置に対する種々の高機能化により、垂直方向からの光の反射率をより低減化すると共に、斜め方向の光に対する反射率も同様に低減化することが要望されている。これに対して、反射防止膜全体の反射率を極力低下させることにより、斜め方向から入射する光に対する反射率も低下させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１－７４９０３号公報
　上述した眼鏡レンズやディスプレイ等に用いられる光学素子の場合、光学素子からの反射光は、その光の強さ（反射率）だけではなく、光学素子に映った光の色調（干渉色）を考慮しなければならない。反射率を低くしても、光学素子の表面に僅かに映された像に独特な色が付いていると、見た目が悪く感じられてしまうからである。例えば、色調を伴うサングラスのような光学素子の反射に係る干渉色に特定の色調が付いていると、そのサングラスのファッション性が低下する恐れがある。また、ディスプレイの表示板等においては、表示する画像やマーク等に不必要な着色が生じてしまうこととなる。
　上記特許文献１に開示されている技術では、反射率を極端に低下させているものの、干渉色の色調、具体的には干渉色の刺激純度に関しては全く考慮されていない。したがって、眼鏡レンズのように、装着者の移動に伴い周りの人からの視認角度が変化するような場合は、斜め入射光の反射率だけでなく、斜め入射光の干渉色の刺激純度を充分に考慮することが求められる。また眼鏡レンズは他の光学素子と比べて比較的曲率が大きく、すなわち曲率半径が小さい場合が多く、球面又は非球面の曲面で構成されており、斜め方向から見ると垂直方向から見る色とは全く異なる赤色等の色調を帯びてしまうという問題がある。このため、曲率半径の小さい光学素子においても、横方向から見て不要な着色が生じにくい反射防止膜が求められている。
　以上の問題に鑑みて、本発明は、斜め方向からの入射光に対する干渉色に特定の色調が出ることを抑制した光学素子及び反射防止膜を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明による光学素子は、光透過性の基板の少なくとも一方の面に、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されて成る反射防止膜が形成され、この反射防止膜は、基板の表面に対して垂直方向を０°とした場合に、０°以上４５°以下の範囲の入射角で入射される波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域の光に対して、反射率が１０％以下とされ、かつ、刺激純度範囲が１０％以下とされて成る。
　また、本発明による反射防止膜は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層され、表面に対して垂直方向を０°とした場合に、０°以上４５°以下の範囲の入射角で入射される波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域の光に対して、反射率が１０％以下とされ、かつ、刺激純度範囲が１０％以下とされて成る。
　上述したように、本発明の光学素子及び反射防止膜は、表面に対して垂直方向を０°とした場合、入射角が０°～４５°の範囲の入射角で入射され、波長が３８０ｎｍ～７８０ｎｍの可視領域の光に対して、反射率が１０％以下とされるので、斜め方向からの入射光に対しても十分反射を抑えることができる。そして特に、この入射角が０°～４５°の範囲とされ、波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの可視光域の光の刺激純度範囲を１０％以下とすることによって、干渉色がほぼ白に近くなり、すなわち干渉色に特定の色調が出ることを確実に抑制することが可能となる。
　本発明によれば、斜め方向からの入射光に対する干渉色に特定の色調が出ることを抑制した光学素子及び反射防止膜を提供することができる。
図１は本発明の実施の形態例に係る光学素子の概略拡大断面図である。 図２は光の入射角の説明図である。 図３は本発明の実施例に係る光学素子の入射角度０°における反射分光特性を示す図である。 図４は本発明の実施例に係る光学素子の入射角度１５°における反射分光特性を示す図である。 図５は本発明の実施例に係る光学素子の入射角度３０°における反射分光特性を示す図である。 図６は本発明の実施例に係る光学素子の入射角度４５°における反射分光特性を示す図である。 図７は本発明の比較例に係る光学素子の入射角度０°における反射分光特性を示す図である。 図８は本発明の比較例に係る光学素子の入射角度１５°における反射分光特性を示す図である。 図９は本発明の比較例に係る光学素子の入射角度３０°における反射分光特性を示す図である。 図１０は本発明の比較例に係る光学素子の入射角度４５°における反射分光特性を示す図である。 図１１は本発明の実施例及び比較例に係る光学素子の、色度図上の色度座標を示す図である。
　以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。以下の例においては、光学素子として、眼鏡用のプラスチックレンズに本発明を適用した例を説明するが、本発明による光学素子及び反射防止膜は、眼鏡レンズ又は眼鏡レンズ用の反射防止膜に限定されるものではない。
　図１は、本発明の実施の形態例に係る光学素子１の概略拡大断面図である。光透過性、すなわち波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域（ＪＩＳ（日本工業規格）－Ｚ－８７０１による）の光に対して透過性を有する基板１０の上に、例えば耐摩耗性、耐候性等を強化する硬化膜（いわゆるハードコート）１１を介して反射防止膜２が形成される。反射防止膜２は、比較的屈折率の低い低屈折率層と比較的屈折率の高い高屈折率層とが交互に積層された積層膜として形成される。図示の例においては、反射防止膜２として低屈折率層２１、高屈折率層２２、低屈折率層２３、高屈折率層２４、低屈折率層２５、高屈折率層２６、低屈折率層２７の７層より構成する例を示す。反射防止膜２の各層の総数はこれに限定されるものではない。また、光学素子１には、硬化膜１１と基板１０との間に例えば耐衝撃性を強化する下地層等が介在されていてもよく、反射防止膜２の上に他の保護層等が形成されていてもよい。
　ここで基板１０としては、例えばプラスチックレンズ材料を用いることができる。
　プラスチックレンズの構成材料は特に限定されないが、エピスルフィド系樹脂、チオウレタン系樹脂、ポリエステルメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタンメタクリレート樹脂、ウレタン系樹脂（例えば、ＴＲＩＶＥＸ：登録商標）、アリルジグリコールカーボネート（ＣＲ３９、商品名）、ジアリルカーボネート等が挙げられる。
　また、硬化膜（ハードコート）１１の材料としては、無機微粒子がコロイド状に分散している有機ケイ素化合物を用いることができる。無機微粒子として、例えば、シリカ、ジルコニア、チタニア、及び、アルミナが挙げられる。無機微粒子は、プラスチック基板の屈折率に応じて選択される。例えば、比較的屈折率の低い基板１０を採用した場合には、屈折率の低い無機物であるシリカが用いられる。また、屈折率の高い基板１０を採用した場合には、屈折率を高めるチタニアやジルコニアが添加されることが望ましい。
　反射防止膜２は、図１に示す例のように、通常、基板１０側から低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、・・・の順で交互に積層されており、最も表面の層が低屈折率層で構成される。
　そして反射防止膜２の低屈折率層の材料としては、例えば、シリカ、又は、アルミとケイ素の共酸化物を用いることができる。強度や屈折率、コスト等の特性からシリカを用いることが好ましく、最も一般的に用いられている。
　また、反射防止膜２の高屈折率層の材料としては、例えば、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウム酸化物、及び、チタン酸化物の高屈折率無機化合物を好適に用いることができる。
　反射防止膜２を構成する材料としてはその他、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、クリオライト、チオライト、酸化ケイ素、フッ化ネオジム、フッ化ランタン、フッ化ガドリニウム、フッ化ディスプロシウム、フッ化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化タンタル、及び酸化ニオブの群と、該群から選ばれた二つ以上から成る混合物群と複合化合物群と、から選ばれた材料が好ましく用いられる。これらの材料は光学基板と媒質の屈折率の組み合わせに応じて適宜選ばれる。
　この反射防止膜は、真空蒸着法により成膜される。また、反射防止膜の膜構成や、蒸着物の物性により、イオンアシスト法を採用した真空蒸着法により成膜してもよい。成膜方法としてはこれに限定されるものではなく、その他ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、ゾルゲル法、等の成膜方法を採用し得る。
　次に、本発明による反射防止膜付の光学素子の実施例と比較例について説明する。
（１）実施例
ａ．基板
　この例においては、図１に示す光透過性の基板１０として、プラスチック基材を用い、具体的にはポリチオール系樹脂（ＨＯＹＡ（株）製、商品名：アイアス）を主成分としたプラスチックレンズを用意した。
ｂ．硬化膜
　上述したポリチオール系樹脂より成る基板１０の上に、ハードコート用組成液を塗布して硬化し、硬化膜１１を形成した。
　具体的には、ハードコートの材料に、無機微粒子として錫（Ｓｎ）酸化物を主体とする金属酸化物微粒子、シランカップリング剤としてγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシランが含まれているハードコート用組成液を採用した。ついで、このハードコート用組成液に上述した基板１０を漬浸した後、紫外線照射により硬化して、プラスチックレンズより成る基板１０上に硬化膜１１を成膜した。
ｃ．反射防止膜
　上述したように硬化膜１１を有するプラスチックレンズより成る基板１０の表面に、反射防止膜２の下地層としても機能する１層目の低屈折率層（第１層）２１を成膜した。続いてその上に２層目の高屈折率層（第２層）２２、３層目の低屈折率層（第３層）２３、４層目の高屈折率層（第４層）２４、５層目の低屈折率層（第５層）２５、６層目の高屈折率層（第６層）２６、７層目の低屈折率層（第７層）２７を成膜して、反射防止膜２を形成した。この例においては、低屈折率層２１，２３，２５及び２７として珪素酸化物（ＳｉＯ２）を用い、また高屈折率層２２，２４及び２６としてニオブ酸化物（Ｎｂ２Ｏ３）を用いた。各層２１～２７はイオンアシスト蒸着法により成膜した。このようにして形成した反射防止膜２の層構成、物質、屈折率、光学膜厚、物理膜厚を下記の表１に示す。なお、各層の成膜時の膜厚管理は、反射率測定器で測定される反射率から光学膜厚を算出する光学膜厚測定法で行った。反射率測定器は、オリンパス光学工業株式会社製のＵＳＰＭ－ＲＵ型を使用した。また、表１中の光学膜厚は、λ＝５００ｎｍの波長における光学膜厚（計算値ｎｄ／λ）を示しており、物理膜厚はこの値から算出される膜厚を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（２）比較例
　比較例として、上記実施例の構成のうち基板及び硬化膜の材料を同様とし、反射防止膜については低屈折率層及び高屈折率層の材料は同じであるが、膜厚構成が異なる光学素子を作製した。比較例における反射防止膜の層構成、物質、屈折率、光学膜厚及び物理膜厚を下記の表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記実施例及び比較例の光学素子において、図２に示すように、基板１の表面（反射防止膜２の表面は基板１の表面に対し略平行である）に対して垂直方向を０°とし、そこから、１５°、３０°、４５°の入射角度で波長３８０ｎｍから７８０ｎｍ（可視領域）の光を入射させたときの分光反射率特性をシミュレーションにより評価した。実施例の結果を図３～図６に示し、比較例の結果を図７～図１０に示す。
　これら図３～図１０を比較検討すると、実施例における入射角度０°～４５°の範囲の波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの入射光に対する反射率は、図３～図６より、全域で１０％以下である。そして波長４２０ｎｍ付近で反射率が抑制されている領域があるものの、全体的な反射率はほぼ平坦（プラトー）に維持されていることがわかる。つまり、可視領域の全波長帯域において略一定の反射率が保たれている。このため、干渉色が白色に保たれる。
　一方、比較例における入射角度０°～４５°の範囲の波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの入射光に対する反射率は、図７～図１０に示すように、反射率が１０％以下であるものの、波長による変動が実施例よりも大きく、全体的にうねりを伴う略Ｗ字形の分布を示している。この結果、比較例の反射防止膜は、４００ｎｍ付近と６４０ｎｍ付近の反射率が極端に抑制されているため、緑色の干渉色を示す。
　また、図３～図１０中にも示すように、各入射角度の光に対する分光特性から、刺激純度ｐｔ２及び色度座標ｘ２及びｙ２を算出した。刺激純度とは、分光特性から求まる色度座標から算出される色の濃さを示す指標であり、ＪＩＳ－Ｚ－８７０１で定められる方法に従って算出される。具体的には、標準光源Ｄ６５（色温度Ｄ６５０４Ｋの昼光の代表で、ＣＩＥ（国際照明委員会）・ＩＳＯ（国際標準化機構）で決められている光源）に対するスペクトル三刺激純値（Ｘ、Ｙ及びＺ）を、上記ＪＩＳ－Ｚ－８７０１に定義される公式を用いて各例の反射率分光特性から求め、この三刺激純値の和（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）に対するＸ成分及びＹ成分の割合を算出して色度座標ｘ２及びｙ２が求められる。実施例及び比較例の各入射角度の分光特性に対応する色度座標（ｘ２，ｙ２）の値を表３に示す。また、色度図上に記した各色度座標を図１１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１１に示す色度図において、標準光源の原点（記号◇で示す）から各色度座標（ｘ２，ｙ２）を通る直線の、色度座標上のスペクトル軌跡Ｓとの交点が、各例における主波長、すなわち各入射角度での反射光の主波長となる。刺激純度ｐｔ２は、標準光源の原点と交点との距離と、原点と色度座標（ｘ２，ｙ２）との距離との比から求めることができる。なお、上述したスペクトル三刺激純値は、ＣＩＥが推奨する２度視野に基づくＸＹＺ表色系（ＣＩＥ表色系）における値である。このようにして色度座標から算出した実施例及び比較例における刺激純度ｐｔ２と、入射角０°（垂直入射）との差Δｐｔ２を下記の表４に示す。刺激純度の値が小さいと薄い色（より白色に近い色）で示され、刺激純度の値が大きいと濃い色（より白色から遠い色）であることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記結果から、実施例では、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域で反射率が１０％以下であり、かつ、刺激純度ｐｔ２がいずれも１０以下であり、反射率が十分低いと共に、干渉色の色調が薄い色であることがわかった。また、角度毎の差を示す△ｐｔ２も当然１０以下に抑えられており、光の入射角によって干渉色が変化しにくいことが明らかとなった。本実施例の光学素子及び反射防止膜を用いて眼鏡用のプラスチックレンズを構成する場合は、干渉色の色調が薄く保たれているので、干渉色による眼鏡の外観や、この眼鏡を装着した使用者の印象を見る方向によって変化しにくくすることができる。
　上述したように、使用者に装着された眼鏡レンズは、いろいろな角度から見られること、また、眼鏡用レンズは曲率半径が比較的小さく、球面又は非球面の曲面で構成されているため、表面のポイントにより光の入射角が異なる現象が生じる。本発明による光学素子及び反射防止膜は、上述したように、表面から垂直方向のみではなく４５°の斜め方向からの入射光に対しても反射が抑えられており、且つ、刺激純度が低く、すなわち干渉色がより白色に近くなるように構成されているので、眼鏡レンズに非常に適しており、特に着色した眼鏡レンズの色調を妨げないという効果が得られる。したがって、レンズ基板に着色する眼鏡レンズに適用することによって、付加価値を高めることが可能となる。
　一方、比較例では、垂直方向（０°）の刺激純度が５１．９と非常に大きな値になった。また、角度毎の差を示す△ｐｔ２も大きく変動しており、見る角度により色の濃淡が大きく異なることがわかる。比較例に係る光学素子を用いて眼鏡用のプラスチックレンズを構成する場合、この眼鏡の装着者を正面から見るとレンズ表面に緑色の干渉色が生じるが、４５°の角度から見るとほぼ白色の干渉色が見えることとなる。レンズ基板に着色するサングラス等においては、干渉色によりレンズの色味の印象が変りやすいので、このような着色レンズに比較例の光学素子及び反射防止膜を適用すると、光の入射角の変化により色調が変化してしまい、角度によっては干渉色の色調が強くなってしまうので、着色レンズの印象が変化してしまう恐れがある。
　ところで、上記実施例においては、反射防止膜２の低屈折率層として珪素酸化物、高屈折率層としてニオブ酸化物を用い、また各層の総数を７層として構成した。しかしながら本発明による反射防止膜はこの材料及び層数、光学膜厚に限定されるものではない。例えば低屈折率層として珪素酸化物、高屈折率層としてニオブ酸化物を用いる場合は、屈折率のばらつきに対応して、下記の表５に示す範囲で光学膜厚を変更しても、同様に刺激純度を低く抑え、干渉色を抑えることができると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上述の実施例においては反射防止膜の各層をイオンアシスト蒸着法により成膜したものであるが、無機材料の酸化物を蒸着等によって成膜する場合、その屈折率にはある程度ばらつきが生じる。蒸着の場合は珪素酸化物の屈折率が１．４６～１．４８程度にばらつき、ニオブ酸化物の場合は屈折率が２．２～２．３程度にばらつきが生じる。上記表５においては、設計値の光学膜厚、物理膜厚（ｎｍ）の他、この屈折率がばらつく下限の場合と上限の場合の光学膜厚をそれぞれ「屈折率低」及び「屈折率高」として示す。これに加えて膜厚制御の精度が＋５％、－５％ばらついた場合の光学膜厚をそれぞれ「低屈折率－５％」及び「高屈折率＋５％」として示し、許容される光学膜厚の下限と上限と考えられる。
　つまり、低屈折率層として珪素酸化物、高屈折率層としてニオブ酸化物を用いて、積層する屈折率層の総数を７層とする場合、基板側から第１層から第７層までの各層の光学膜厚の許容範囲は以下の通りとなる。
　第１層：０．０６４～０．０７２
　第２層：０．０６５～０．０７５
　第３層：０．１３７～０．１５３
　第４層：０．１５４～０．１７８
　第５層：０．０８８～０．０９８
　第６層：０．１３９～０．１６１
　第７層：０．２７３～０．３０６
　なお、この光学膜厚の値は波長λ＝５００ｎｍでの計算値（ｎｄ／λ）である。
　そして、これらの光学膜厚の許容範囲は、低屈折率層及び高屈折率層の材料や総積層数によって変化すると考えられるが、上述の実施例と比較例とを比較検討すると、特に第１層の低屈折率層の膜厚については、実施例においては比較例と比べて格段に小さい値となっていることがわかる。したがって、上述したような、入射角度０°～４５°に対する反射特性において刺激純度を十分低く、１０以下に抑える構成は、この第１層の低屈折率層の光学膜厚を比較的小さく、０．１λ（λ＝５００ｎｍ）以下程度とすることによって達成されると推測することができる。
　したがって、本発明においては、反射防止膜の基板側の第１層である低屈折率層の光学膜厚を、波長λ＝５００ｎｍの光に対して０．１λ以下とすることが好ましい。
　一方でこの第1層の低屈折率層の厚さが薄くなり過ぎると十分な硬さが得られず、このため物理的強度の面で問題となる。十分な硬度を保持するには、物理的厚さとして１５ｎｍ程度以上、すなわち０．０３λ以上（λ＝５００ｎｍ）であることが好ましい。
　このため、この第１層の光学膜厚としては、０．０３λ以上０．１λ以下（λ＝５００ｎｍ）とすることが好ましいといえる。特に、低屈折率層としてＳｉＯ２、高屈折率層としてＮｂ２Ｏ３を用いる場合は、０．０５λ以上０．０８λ以下とすることがより好ましい。
　また、第１層以外の層についても上述の実施例及び比較例における反射防止膜の各層の膜厚を比較すると、第３層の膜厚は特に実施例において厚く、違いが大きいことがわかる。これは、実施例においては、第１層である低屈折率層の厚さが薄い分を、この第３層の低屈折率層で補っているといえる。表１、表２及び表５の結果からは、この第３層の厚さは０．１λ以上０．２λ以下（λ＝５００ｎｍ）であれば第１層の膜厚の薄さを補い、好ましいといえる。特に、低屈折率層及び高屈折率層としてそれぞれＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３を用いる場合は、０．１２λ以上０．１７λ以下（λ＝５００ｎｍ）とすることがより好ましいといえる。
　更に、第２層についても、実施例における反射防止膜の方がやや薄い膜厚となっている。表１、表２及び表５の結果から、この第２層の光学膜厚は０．０６λ以上０．０９λ以下（λ＝５００ｎｍ）とすることが好ましいといえる。
　また、上述した入射角度０°～４５°に対する反射特性は、基板の材料によっても異なってくると思われる。本発明者の試算の結果、基板の屈折率が１．５以上１．８以下の範囲では、上述の実施例と同等の効果が得られることがわかった。したがって、基板の材料としては、屈折率が１．５以上１．８以下の光透過性の材料を用いることが望ましい。
　なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形例または応用例を含むものであることはいうまでもない。
　１．光学素子、２．反射防止膜、１０．基板、１１．硬化膜、２１．低屈折率層、２２．高屈折率層、２３．低屈折率層、２４．高屈折率層、２５．低屈折率層、２６．高屈折率層、２７．低屈折率層

Claims (7)

  1. 　光透過性の基板の少なくとも一方の面に、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されて成る反射防止膜が形成され、
    　前記反射防止膜は、前記基板の表面に対して垂直方向を０°とした場合に、０°以上４５°以下の範囲の入射角で入射される波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域の光に対して、反射率が１０％以下とされ、かつ、刺激純度範囲が１０％以下とされて成る
    　光学素子。
  2. 　前記反射防止膜の前記基板側から第１層が低屈折率層であり、その光学膜厚が０．０３λ以上０．１λ以下（λ＝５００ｎｍ）である請求項１に記載の光学素子。
  3. 　前記反射防止層の前記基板側から第３層が低屈折率層であり、その光学膜厚が０．１λ以上０．２λ以下（λ＝５００ｎｍ）である請求項２に記載の光学素子。
  4. 　前記反射防止膜は、低屈折率層が珪素酸化物であり、高屈折率層がニオブ酸化物である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。
  5. 　前記基板の屈折率が１．５以上１．８以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。
  6. 　前記反射防止膜と前記基板との間に、更に、硬化膜が形成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学素子。
  7. 　低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層され、
    　表面に対して垂直方向を０°とした場合に、０°以上４５°以下の範囲の入射角で入射される波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の可視領域の光に対して、反射率が１０％以下とされ、かつ、刺激純度範囲が１０％以下とされて成る
    　反射防止膜。
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