JP2014194530A

JP2014194530A - 光学素子

Info

Publication number: JP2014194530A
Application number: JP2014022572A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Murakami; 貴章村上; Teppei Konishi; 哲平小西; Kensuke Fujii; 健輔藤井; Akihiko Yoshihara; 明彦吉原
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2014-10-09

Abstract

【課題】良好な反射防止機能を有しながら、耐擦傷性にも優れる光学素子を提供する。
【解決手段】透光性材料からなる光学部材１０と、光学部材１０の表面に形成された、スティフィネス定数Ｃ_３３が１３×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上の誘電体材料からなる高屈折率層２１と、Ｓｉを含む誘電体材料からなる低屈折率層２２とを交互に積層してなる反射防止層２０と、反射防止層２０上に形成された、下記一般式（Ａ）で表わされるフッ素含有有機化合物を含む防汚コーティング層３０と
を備える光学素子。
Ｒf−Ｒ^１−Ｚ …（Ａ）
［式（Ａ）中、Ｒ^１はエーテル結合を含む炭素数２〜１２のアルキレン基であり、Ｚはケイ素原子を含有する１価の有機基、または１価の環状オルガノポリシロキサン基であり、Ｒｆはパーフルオロアルキル基である。］
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子に関する。

光学機器に用いられるレンズやカバーガラス等の光学素子は、ガラス等の光を透過する透明な材料により形成されているが、所定の屈折率を有しているため、表面または裏面において約８％の光が反射し、その反射分、光の透過率が低下する。このため、一般に、光学素子の表面または裏面に反射防止層を形成して、光の反射を抑制するととともに、光の透過率を高めている（例えば、特許文献１参照）。ここで、光学機器に用いられるカバーガラスとはカメラ等の撮像機器に使われる光学素子の中で最も外側に配置されるものをいう。

しかしながら、反射防止層を設けた光学素子は、耐擦傷性に乏しく、表面が傷つきやすいという問題があった。すなわち、一般に、反射防止層は、誘電体等からなる低屈折率材料層と高屈折率材料層を交互に積層することにより形成されており、最表面となる最上層は低屈折率材料、例えばフッ化マグネシウム、酸化ケイ素等で構成されている。しかしながら、フッ化マグネシウム等のフッ化物は、柔らかく、擦れると傷つきやすい。また、酸化ケイ素もフッ化物程ではないが、擦れると傷つきやすい。表面に傷がつくと、光学素子の光学特性は大きく低下し、意匠性も低下する。

近時、携帯電話や携帯端末等の電子機器にも、撮像装置が搭載されデジタルカメラ等のカメラ機能を有するものがあり、レンズやカバーガラス等の光学素子が用いられている。このような電子機器、なかでも携帯電話や携帯端末等においては、その使用形態から、光学素子の表面は様々なものと頻繁に接触する。このため、反射防止層を設けた光学素子の表面は傷つきやすかった。

特開平７−８１９７７号公報

本発明は、良好な反射防止機能を有しながら、耐擦傷性にも優れる光学素子の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る光学素子は、透光性材料からなる光学部材と、前記光学部材の表面に形成された、スティフィネス定数Ｃ_３３が１３×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上の誘電体材料からなる高屈折率層と、Ｓｉを含む誘電体材料からなる低屈折率層とを交互に積層してなる反射防止層と、前記反射防止層上に形成された、下記一般式（Ａ）で表わされるフッ素含有有機化合物を含む防汚コーティング層とを備えることを特徴としている。

Ｒf−Ｒ^１−Ｚ …（Ａ）

［式（Ａ）中、Ｒ^１はエーテル結合を含む炭素数２〜１２のアルキレン基であり、Ｚは下記一般式（Ｂ１）で表わされるケイ素原子を含有する１価の有機基、または下記一般式（Ｂ２）で表わされる１価の環状オルガノポリシロキサン基であり、Ｒｆは下記一般式（Ｄ）で表わされるパーフルオロアルキル基である。］

−Ｓｉ（Ｒ^ａ）_３−ｋＸ_ｋ …（Ｂ１）

［式（Ｂ１）中、Ｘは互いに独立にアルコキシ基、オキシアルコキシ基、アシロキシ基、アルケニルオキシ基、及びハロゲン基からなる群より選ばれる基であり、Ｒ^ａは炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基であり、ｋは２または３である。］

−Ｓｉ_ｎ（Ｒ^ｂ）_２ｎー１Ｏ_ｎ …（Ｂ２）

［式（Ｂ２）中、Ｒ^ｂは互いに独立に水素原子、炭素数１〜８のアルキル基またはフェニル基であって、その少なくとも１つは下記一般式（Ｃ）で表わされる基に置換されており、ｎは２〜４０の整数である。

−Ｒ^ｃ−Ｓｉ（Ｒ^ａ）_３−ｋＸ_ｋ …（Ｃ）

（式（Ｃ）中、Ｒ^ｃは炭素数１〜５のアルキレン基であり、Ｒ^ａ、Ｘ及びｋは式（Ｂ１）における定義と同じである。）］

Ｆ−（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｒ−（ＣＦ_２Ｏ）_ｓ− …（Ｄ）

［式（Ｄ）中、ｒ及びｓはそれぞれ１〜２００の整数であり、かつｒ＋ｓ（平均）は２〜２００である。］

本発明によれば、良好な表面反射防止機能を有しながら、耐擦傷性にも優れる光学素子を提供できる。

本発明の一実施形態の光学素子を示す断面図である。例１の光学素子を作製する際に設計した反射率特性図である。例２の光学素子を作製する際に設計した反射率特性図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に何ら限定されない。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、厚みの比率等は実際のものとは異なることに留意されたい。さらに、以下の説明において、同一もしくは略同一の機能及び構成を有する構成用途については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態の光学素子を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の光学素子１は、光学部材１０と、光学部材１０の表面の少なくとも一部に形成された反射防止層２０と、反射防止層２０上に設けられた防汚コーティング層３０とを備える。

（光学部材）
光学部材１０は、ガラス等の光を透過する材料により形成されており、例えば、レンズや基板、カバー部材等である。ガラスの場合、基材強度の観点からは、化学強化ガラス等の強化ガラスで形成されていることが好ましい。

光学部材１０の形成材料として好ましい化学強化ガラスとしては、例えば、以下の組成のものが挙げられる。
（１）酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２６２〜６８％、Ａｌ_２Ｏ_３６〜１２％、ＭｇＯ７〜１３％、Ｎａ_２Ｏ９〜１７％、Ｋ_２Ｏ０〜７％を含み、但し、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量の合計からＡｌ_２Ｏ_３含有量を減じた差が１０％未満であり、ＺｒＯ_２を含有する場合、その含有量が０．８％以下である化学強化ガラス。
（２）酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３を６〜１４％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜１５％、Ｌｉ_２Ｏを０〜１５％、Ｎａ_２Ｏを０〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜８％、ＣａＯを０〜１０％、ＺｒＯ_２を０〜５％、ＳｎＯ_２を０〜１％、ＣｅＯ_２を０〜１％、Ａｓ_２Ｏ_３を５０ｐｐｍ未満、Ｓｂ_２Ｏ_３を５０ｐｐｍ未満含有し、但し、１２％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０％および０％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０％である化学強化ガラス。
（３）酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６３．０〜６７．５％、Ａｌ_２Ｏ_３を９．５〜１２．０％、Ｎａ_２Ｏを８．５〜１５．５％、Ｋ_２Ｏを２．５〜４．０％、ＭｇＯを３．０〜９．０％、Σ（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）を０〜２．５％、ＴｉＯ_２を０．５〜１．５％、ＣｅＯ_２を０．０２〜０．５％、Ａｓ_２Ｏ_３を０〜０．３５％、ＳｎＯ_２を０〜１．０％、Ｆ_２を０．０５〜２．６％含有し、但し、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の含有量の比が５．３〜６．８５、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏの含有量の比が３．０〜５．６、Ａｌ_２Ｏ_３とＫ_２Ｏの含有量の比が２．８〜３．６、Ａｌ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２＋ＣｅＯ_２の含有量の比が７．６〜１８．５である化学強化ガラス。

市販の化学強化ガラスを使用することもできる。光学部材１０の形成材料として好ましい化学強化ガラスの市販品を例示すると、例えば、ドラゴントレイルガラス（旭硝子（株）製商品名）、ゴリラガラス（コーニング社製商品名）、ショットセンセーションカバー（ショット社製商品名）、ショットセンセーションカバースリーディー（ショット社製商品名）等が挙げられる。

なお、光学部材１０は、前述したように、光を透過する材料により形成されていればよく、例えば、ソーダガラス等の汎用ガラス、石英ガラス、水晶ガラス、サファイアガラス等の他、アクリルやポリカーボネート等の樹脂材料で形成されていてもよい。これらの材料の中でも、サファイアガラスは、基材の強度の観点から、好ましい。

また、光学部材１０は、ガラス等からなる基材の表面乃至裏面に、紫外・赤外光反射膜等の光学機能を有する膜が形成されていてもよい。

（反射防止層）
反射防止層２０は、高屈折率層２１と低屈折率層２２とを交互に積層して構成される。
高屈折率層２１を構成する材料としては、スティフィネス定数Ｃ_３３が１３×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上、好ましくは２０×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上、より好ましくは３０×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上の誘電体材料が使用される。スティフィネス定数Ｃ_３３が１３×１０^１０Ｎ／ｍ^２未満では、耐擦傷性が低下する。具体的には、チタニア（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等が使用される。高屈折率層２１を構成する材料は、屈折率が１．７以上が好ましく、２．０以上がより好ましい。

低屈折率層２２を構成する材料としては、Ｓｉを含む誘電体材料が使用される。具体的には、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、ＳｎとＳｉの混合酸化物（ＳｎＯ_２／ＳｉＯ_２）、ＺｒとＳｉとの混合酸化物（ＺｒＯ_２／ＳｉＯ_２）、ＡｌとＳｉとの混合酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２）等が使用される。低屈折率層２１を構成する材料は、屈折率が１．６以下が好ましく、１．２〜１．６がより好ましい。ここで、屈折率は、波長６００ｎｍの光に対する屈折率をいう。

表１に、高屈折率層２１及び低屈折率層２２に使用される材料の具体例を、それぞれのスティフィネス定数Ｃ_３３及び屈折率とともに示す。

高屈折率層２１及び低屈折率層２２は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等によって形成できる。なかでも、スパッタリング法や、真空蒸着法、イオンプレーティング法は生産性の観点から好ましい。高屈折率層２１及び低屈折率層２２は構造がアモルファスであることが好ましい。

なお、図１の例では、高屈折率層２１と低屈折率層２２が２層ずつ、すなわち高屈折率層２１ａ、低屈折率層２２ａ、高屈折率層２１ｂ、低屈折率層２２ｂの順に積層されているが、高屈折率層２１と低屈折率層２２が交互に積層されていれば、積層数は特に限定されるものではない。但し、最上層には、低屈折率層２２が配置されることが好ましい。

（防汚コーティング層）
防汚コーティング層３０は、ＡＦＰ（ＡｎｔｉＦｉｎｇｅｒＰｒｉｎｔ）と呼ばれるものであり、下記一般式（Ａ）で表わされるフッ素含有有機化合物で構成される。

Ｒf−Ｒ^１−Ｚ …（Ａ）

上記式（Ａ）において、Ｒ^１はエーテル結合を含む炭素数２〜１２のアルキレン基であり、例えば、−ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−等が挙げられる。これらのなかでも、−ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−が好ましい。

上記式（Ａ）において、Ｚは下記一般式（Ｂ１）で表わされるケイ素原子を含有する１価の有機基、または下記一般式（Ｂ２）で表わされる１価の環状オルガノポリシロキサン基である。

−Ｓｉ（Ｒ^ａ）_３−ｋＸ_ｋ …（Ｂ１）

−Ｓｉ_ｎ（Ｒ^ｂ）_２ｎー１Ｏ_ｎ …（Ｂ２）

式（Ｂ１）において、Ｘは互いに独立にアルコキシ基、オキシアルコキシ基、アシロキシ基、アルケニルオキシ基、及びハロゲン基からなる群より選ばれる基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基等のオキシアルコキシ基、アセトキシ基等のアシロキシ基、イソプロペノキシ基等のアルケニルオキシ基、クロル基、ブロモ基、ヨード基等のハロゲン基等が挙げられる。これらのなかでも、メトキシ基、エトキシ基、イソプロペノキシ基、クロル基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。

式（Ｂ１）において、Ｒ^ａは炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基であり、これらのなかでもメチル基が好ましい。ｋは２または３であり、反応性、基材に対する密着性等の観点から、３が好ましい。

式（Ｂ２）において、Ｒ^ｂは互いに独立に水素原子、炭素数１〜８のアルキル基またはフェニル基であって、その少なくとも１つは下記一般式（Ｃ）で表わされる基に置換されており、ｎは２〜４０、好ましくは２〜１０の整数である。

−Ｒ^ｃ−Ｓｉ（Ｒ^ａ）_３−ｋＸ_ｋ …（Ｃ）

式（Ｃ）において、Ｒ^ｃは炭素数１〜５のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基である。Ｒ^ａ、Ｘ及びｋは式（Ｂ１）におけるものと同じである。

上記式（Ａ）において、Ｒｆは下記一般式（Ｄ）で表わされるパーフルオロアルキル基である。

Ｆ−（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｒ−（ＣＦ_２Ｏ）_ｓ− …（Ｄ）

式（Ｄ）において、ｒ及びｓはそれぞれ１〜２００の整数であり、かつｒ＋ｓ（平均）は２〜２００である。ｒ＋ｓ（平均）は好ましくは１０〜１００であり、より好ましくは２０〜６０であり、より一層好ましくは３５〜４５である。また、ｒ／ｓはパーフルオロエーテル鎖が適度な柔軟性を有する範囲である０．８０〜０．９５であることが好ましい。

防汚コーティング層３０の形成材料としては、特に、下記一般式（Ａ−１）および（Ａ−２）で表される化合物が好ましい。これらの化合物を、前述した反射防止層に組み合わせることで、光学素子に高い耐擦傷性を付与できる。なお、これらの化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。

上記一般式（Ａ−１）および（Ａ−２）中、Ｍｅはメチル基を示す。また、ｒ及びｓは前記と同じである。

防汚コーティング層３０の形成にあたっては、上記フッ素含有有機化合物を真空槽内で蒸発させて、反射防止層２０の表面に付着させる真空蒸着法（乾式法）や、上記フッ素含有有機化合物を有機溶剤に溶解させ、所定の濃度になるように調整し、反射防止層２０の表面に塗布する方法（湿式法）等を用いることができる。後述の実施例で具体的に記載するように、生産性等の観点から、真空蒸着法による形成が好ましい。

なお、防汚コーティング層３０の厚さは、１５ｎｍ以下が好ましい。厚さが１５ｎｍを超えると、ヘーズ（白濁）値が大きくなるおそれがある。但し、あまり薄いと、耐擦傷性が低下することから、１ｎｍ以上がより好ましく、２〜１０ｎｍがより一層好ましい。

本実施形態の光学素子１においては、透光性材料からなる光学部材１０上に、スティフィネス定数Ｃ_３３が１３×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上という特定の誘電体材料からなる高屈折率層２１と、Ｓｉを含む誘電体材料からなる低屈折率層２２とを交互に積層してなる反射防止層２０を設け、その上に前述の一般式（Ａ）で表わされるフッ素含有有機化合物を含む防汚コーティング層を設けたことにより、良好な表面反射防止機能を有しながら、優れた耐擦傷性を具備できる。

以上、本発明の一実施形態及びその変形例について説明してきたが、本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。

次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は当然にこれらの実施例に限定されない。なお、例１−２は実施例、例３−４は比較例であり、いずれの例においても、基材となる光学部材には化学強化されたガラスを用いた。

［例１］
（基材の前処理）
光学部材を、アルカリ洗浄、純水洗浄、乾燥の順に前処理した。
この光学部材を薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。

（反射防止層の形成）
薄膜形成装置内部に、アルゴンガスに１０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、酸化ニオブターゲット（ＡＧＣセラミックス（株）製、商品名ＮＢＯターゲット）を用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数２０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、反転パルス幅５μｓｅｃの条件でパルススパッタリングを行い、光学部材上に、厚さ１２ｎｍ、屈折率（ｎ）２．３のニオブ酸化物（Ｎｂ_２Ｏ_５）からなる高屈折率層（第１層）を形成した。

次いで、装置内部に、アルゴンガスに４０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数２０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、反転パルス幅５μｓｅｃの条件でパルス幅５μｓｅｃの条件でパルススパッタリングを行い、高屈折率層（第１層）上に、厚さ３５ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４５の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる低屈折率層（第２層）を形成した。

次いで、低屈折率層（第２層）上に、上記高屈折率層（第１層）の場合と同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さ１１５ｎｍの高屈折率層（第３層）を形成し、さらに、その上に、上記低屈折率層（第２層）の場合と同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さ８５ｎｍの低屈折率層（第４層）を形成し、４層構造の反射防止層を形成した。

（防汚コーティング層の形成）
次いで、反射防止層を形成した光学部材を、基体を搬送する搬送手段、前室、真空チャンバー、基体取り出し室を有し、真空チャンバー内の上流側に直流電源に接続されたリニアイオンソースを設置し、下流側に縦型蒸着源を設置した縦型インライン成膜装置（（株）アルバック製、型名：ＳＤＰ−８５０ＶＴ）の前室にセットし、光学部材の搬送速度１５ｍｍ／秒、真空チャンバー内の圧力０．０７Ｐａの条件で、低屈折率層（第４層）上に、一般式（Ａ−２）（但し、ｒ＋ｓ（平均）＝４０、ｒ／ｓ＝０．８０〜０．９５）で示すフッ素含有有機化合物（フッ素含有有機化合物Ａと表記）からなる膜を成膜し、厚さ２．４ｎｍの防汚コーティング層を形成した。

なお、真空蒸着前の光学部材に対し行うリニアイオンソースによる光学部材の表面クリーニングでは、リニアイオンソースの導入ガスとして酸素ガスのみを用いた。導入ガス量はリニアイオンソースが安定に放電する最低流量とした。６００Ｗの電力を直流電源によりリニアイオンソースへ供給し、生成したプラズマの正イオンビームを光学部材の被処理面に照射した。リニアイオンソースの前面と光学部材の被処理面との距離を５０ｍｍとした。

また、膜厚の管理は、水晶振動子モニタで膜厚を測定しながら成膜速度を調整しつつ蒸着することで行い、成膜後、最終的な膜厚を、分光エリプソメータ（（株）堀場製作所製、装置名ＵＶＩＳＥＬ）により測定した。

防汚コーティング層形成用のフッ素含有有機化合物を収容した加熱容器を２４０℃程度まで加熱し、２４０℃程度に到達した後、温度が安定するまで１０分間、その状態を保持した。その後、リニアイオンソースで表面処理した光学部材を所定の位置まで搬送し、蒸着を行った。

その後、縦型インライン成膜装置から取り出された反射防止層および防汚コーティング層が形成された光学部材を、恒温槽（タバイエスペック（株）製装置名ＰＬ−４ＫＰＨ）を用い、大気中で９０℃、６０分間の熱処理を行い、光学素子を得た。

［例２］
（基材の前処理）
光学部材を純水洗浄し、乾燥させた。
この光学部材を薄膜形成装置の基板ホルダーにセットした。

（反射防止層の形成）
薄膜形成装置内部の圧力を２×１０^−４Ｐａとした後、装置内部に、アルゴンガスに５５体積％の窒素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを用いて、投入電力６ｋＷにてスパッタリングを行い、光学部材上に、厚さ１５ｎｍ、屈折率（ｎ）２の窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）からなる高屈折率層（第１層）を形成した。

次いで、装置内部に、アルゴンガスに６４体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットには電力６ｋＷを、６２ａｔｍ％Ｓｎ含有Ｓｉターゲットには電力０．６ｋＷを投入してスパッタリングを行い、高屈折率層（第１層）上に、厚さ３５ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４９の錫（Ｓｎ）含有酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる低屈折率層（第２層）を形成した。

次いで、低屈折率層（第２層）上に、上記高屈折率層（第１層）の場合と同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さ１３３ｎｍの高屈折率層（第３層）を形成し、さらに、その上に、上記低屈折率層（第２層）の場合と同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さ８５ｎｍの低屈折率層（第４層）を形成し、４層構造の反射防止層を形成した。

（防汚コーティング層の形成）
次いで、低屈折率層（第４層）上に、フッ素含有有機化合物Ａに代えて、一般式（Ａ−１）（但し、ｒ＋ｓ（平均）＝４０、ｒ／ｓ＝０．８０〜０．９５）で示すフッ素含有有機化合物（フッ素含有有機化合物Ｂと表記）を用い、かつその膜厚を７．０ｎｍとした以外は、例１の場合と同様にして、防汚コーティング層を形成した。
その後、反射防止層および防汚コーティング層が形成された光学部材を、恒温槽（ＰＬ−４ＫＰＨ）を用い、大気中で９０℃、６０分間の熱処理を行い、光学素子を得た。

［例３］
防汚コーティング層の形成材料として、フッ素含有有機化合物Ａに代えて、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業（株）製商品名；フッ素含有有機化合物Ｃと表記）を用い、かつその膜厚を７．０ｎｍとした以外は、例１の場合と同様の材料を用いて同様の方法により、光学素子を得た。

［例４］
防汚コーティング層は形成せず、例２と同様にして光学部材に反射防止層を形成して、光学素子を得た。

上記例１〜４で得られた光学素子について、以下に示す擦り試験を行い、耐擦傷性を評価した。結果を、光学素子の構成とともに、表２に示す。また、図２及び図３に、例１及び例２の光学素子を作製する際に設計した各反射率特性図を示す。
［擦り試験］
底面が１０ｍｍ×１０ｍｍである平面金属圧子の表面に、スチールウール＃００００を装着して、光学素子を擦る摩擦子とした。この摩擦子を用い、平面摩耗試験機３連式（大栄科学精器製作所製）に装着して摩耗試験を行った。具体的には、摩擦子の底面が光学素子の防汚コーティング層（例４では、反射防止層）の表面に接触するように摩耗試験機に取り付け、摩擦子への加重が１０００ｇとなるように重りを載せ、平均速さ４８００ｍｍ／分、片道３０ｍｍで往復摺動した。往復１回で擦り回数１回とし、擦り試験（１）については、擦り回数５０回後の表面の外観を目視にて観察し、下記の基準により評価した。
○：擦り傷なし
×：擦り傷あり
擦り試験（２）〜（４）については、擦り回数３０００回、５０００回、８０００回後の表面の水の接触角を測定し、水の接触角が１００°以上を「○」、１００°以下を「×」として評価した。防汚コーティング層表面の水の接触角の測定は、自動接触角計ＤＭ−５０１（協和界面科学（株）製）を用いて、純水１μＬを滴下して行った。防汚コーティング層表面における水接触角の測定箇所５箇所として、その平均値を算出して評価に用いた。

表２から明らかなように、フッ素含有有機化合物Ａまたはフッ素含有有機化合物Ｂを最上層に成膜した例１及び例２で得られた光学素子では、擦り回数が５０００回に達しても接触角が１００°以上で、良好な耐擦傷性を有していた。特に、フッ素含有有機化合物Ｂを最上層に成膜し、かつ反射防止層の高屈折率層形成材料としてスティフィネス定数が３０×１０^１０Ｎ／ｍ^２のＳｉ_３Ｎ_４を用い、低屈折率層にＳｎとＳｉとの混合酸化物を用いた例２の光学素子では、擦り回数８０００回でも接触角が１００°以上で、より良好な耐擦傷性を有していた。これに対し、フッ素含有有機化合物Ｃを最上層に成膜した例３の光学素子では、擦り回数３０００回で接触角が１００°以下で、反射防止層のみが設けられた例４の光学素子では、僅か５０回の擦り回数で傷が見られ、いずれも耐擦傷性が低かった。

本発明の光学素子は、良好な反射防止機能を有しながら、耐擦傷性にも優れており、かかる特性が要求される用途に広く用いることができる。例えば、携帯電話や携帯端末等のカメラ機能部における光学素子では、反射防止機能とともに厳しい耐擦傷性が要求されるため、特に有用である。

１…光学素子、１０…光学部材、２０…反射防止層、２１，２１ａ，２１ｂ…高屈折率層、２２，２２ａ，２２ｂ…低屈折率層、３０…防汚コーティング層。

Claims

透光性材料からなる光学部材と、
前記光学部材の表面に形成された、スティフィネス定数Ｃ_３３が１３×１０^１０Ｎ／ｍ^２以上の誘電体材料からなる高屈折率層と、Ｓｉを含む誘電体材料からなる低屈折率層とを交互に積層してなる反射防止層と、
前記反射防止層上に形成された、下記一般式（Ａ）で表わされるフッ素含有有機化合物を含む防汚コーティング層と
を備えることを特徴とする光学素子。

Ｒf−Ｒ^１−Ｚ …（Ａ）

［式（Ａ）中、Ｒ^１はエーテル結合を含む炭素数２〜１２のアルキレン基であり、Ｚは下記一般式（Ｂ１）で表わされるケイ素原子を含有する１価の有機基、または下記一般式（Ｂ２）で表わされる１価の環状オルガノポリシロキサン基であり、Ｒｆは下記一般式（Ｄ）で表わされるパーフルオロアルキル基である。］

−Ｓｉ（Ｒ^ａ）_３−ｋＸ_ｋ …（Ｂ１）

［式（Ｂ１）中、Ｘは互いに独立にアルコキシ基、オキシアルコキシ基、アシロキシ基、アルケニルオキシ基、及びハロゲン基からなる群より選ばれる基であり、Ｒ^ａは炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基であり、ｋは２または３である。］

−Ｓｉ_ｎ（Ｒ^ｂ）_２ｎー１Ｏ_ｎ …（Ｂ２）

［式（Ｂ２）中、Ｒ^ｂは互いに独立に水素原子、炭素数１〜８のアルキル基またはフェニル基であって、その少なくとも１つは下記一般式（Ｃ）で表わされる基に置換されており、ｎは２〜４０の整数である。

−Ｒ^ｃ−Ｓｉ（Ｒ^ａ）_３−ｋＸ_ｋ …（Ｃ）

（式（Ｃ）中、Ｒ^ｃは炭素数１〜５のアルキレン基であり、Ｒ^ａ、Ｘ及びｋは式（Ｂ１）における定義と同じである。）］

Ｆ−（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｒ−（ＣＦ_２Ｏ）_ｓ− …（Ｄ）

［式（Ｄ）中、ｒ及びｓはそれぞれ１〜２００の整数であり、かつｒ＋ｓ（平均）は２〜２００である。］
前記低屈折率層が、ＳｉとＳｎとの混合酸化物、ＳｉとＺｒとの混合酸化物、及びＳｉとＡｌとの混合酸化物のいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
前記光学部材が、カバーガラス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。
前記光学部材が、レンズ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。
前記防汚コーティング層の厚さが１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
前記光学部材は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６２〜６８％、Ａｌ_２Ｏ_３を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ_２Ｏを９〜１７％、Ｋ_２Ｏを０〜７％含有し、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有量の合計からＡｌ_２Ｏ_３含有量を減じた差が１０％未満であり、ＺｒＯ_２を含有する場合、その含有量が０．８％以下である化学強化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
前記光学部材は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３を６〜１４％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜１５％、Ｌｉ_２Ｏを０〜１５％、Ｎａ_２Ｏを０〜２０％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜８％、ＣａＯを０〜１０％、ＺｒＯ_２を０〜５％、ＳｎＯ_２を０〜１％、ＣｅＯ_２を０〜１％、Ａｓ_２Ｏ_３を５０ｐｐｍ未満、Ｓｂ_２Ｏ_３を５０ｐｐｍ未満含有し、かつ１２％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０％および０％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０％である化学強化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
前記光学部材は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を６３．０〜６７．５％、Ａｌ_２Ｏ_３を９．５〜１２．０％、Ｎａ_２Ｏを８．５〜１５．５％、Ｋ_２Ｏを２．５〜４．０％、ＭｇＯを３．０〜９．０％、Σ（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）を０〜２．５％、ＴｉＯ_２を０．５〜１．５％、ＣｅＯ_２を０．０２〜０．５％、Ａｓ_２Ｏ_３を０〜０．３５％、ＳｎＯ_２を０〜１．０％、Ｆ_２を０．０５〜２．６％含有し、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の含有量の比が５．３〜６．８５、Ｎａ_２ＯとＫ_２Ｏの含有量の比が３．０〜５．６、Ａｌ_２Ｏ_３とＫ_２Ｏの含有量の比が２．８〜３．６、Ａｌ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２＋ＣｅＯ_２の含有量の比が７．６〜１８．５である化学強化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
前記光学部材がサファイヤからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。