JPH02148002A - 光学部品 - Google Patents

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、研磨工程を簡略化し得る光学部品の構造に関
し、特に耐候性の改善に関する。

〔従来の技術〕

従来、レンズ、プリズム等の光学部品を製作する場合、
研削、ラッピング、研磨の各工程を経て、最終的に表面
を鏡面仕上げするのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の光学部品においては、研磨工
程に多くの時間と高価な設備が必要なため、安価に製造
できない、また高温高湿度で保持すると表面が劣化する
などの重大な問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

切断、研削等によって得られた粗面状態の光学部品の光
入出射面を、粗面の凹凸を埋めて平滑化するように固体
透明膜体で被覆した構造とするとともに、この膜体とし
て、Ｒ＋Ｍ＋（ＯＲｚ）ｍの式で表わされる金属有機化
合物の７３０水分解縮重合生成物を用いる。上記式にお
いて、Ｒ１及びＲ２は炭素数１〜６の有機基、Ｍ、は金
属、ｍは自然数である。

本発明に使用できる光学部品の母材としては、プラス千
ツク、ガラス、透光性セラミックスなど任意の固体材料
が使用できるが、特にガラス、セラミックスなどの無機
材料に対して効果が大きい。

本発明において、膜体を設りる研磨前の粗面は、最大粗
さＲｍａｘ２μｍ以下、中心線平均粗さＲａで０．２μ
ｍ以下が梁ましい。面粗さが上記数値を越える場合、膜
体を設けても完全な平滑面は得られにくい。

設ける膜体の厚みは０．５〜１０／７ｍの範囲が望まし
い。膜体の厚みが０．５μｍ未満の場合、この膜体を設
けることによる平滑化の程度が低く、また１０μｍを越
えると、膜体を１回の膜形成操作で設りることか難しく
、数回の膜形成操作が必要となり、プロセスの工程が増
大する。

Ｒ＋Ｍ＋（ＯＲｚ）ｍを原料として選択した理由は、Ｍ
　Ｉ　（ｏ　Ｒ２）、、ｌ　（通常金属アルコキシドと
呼ばれ、ブルーゲル薄膜製造方法の原料として一般に用
いられている）のアルコキシド基：（ｏＲ２，Ｉ）の１
つを、加水分解・縮重合反応に対１．て不活性な有機基
：Ｒ１に置換したものを原料として用いる事により、こ
の原料から得られる加水分解・縮合体の構造的自由度が
増１〜、研磨前の粗面を、透明膜体を設けることにより
平滑化するに足る厚膜形成がはじめて可能となるためで
ある。

Ｌ述した金属有機化合物の金属Ｍ、としては、Ｓ　ｉ　
ＸＴ　１、′Ｉ″ａ、、Ｎｂ、、Ｚｒ、Δβ、Ｓｎ。

ｓｂ、Ｂ等が挙げられる。また有機基Ｒ１、Ｒ２として
は、アルキル基、アンル基、フェニル基等が挙げられる
。

本発明で使用する金属有機化合物の加水分解・縮重合膜
体は、光学部品の母体同様透光性材料であることが必要
である。該複合焼成膜の屈折率は、光学部品母体の屈折
率に対して±０．１以内で−・敗することが、光学部品
母体と膜体の界面におりる光の反射を減少させることに
なり、光学的特性に変化を与えないので好ましい。

従って、膜の屈折率、硬度等を制御するためには、Ｒ，
Ｍ、（ＯＲ２）ｍ一種類の加水分解・縮重合物よりも、
さらにもう一種類板−ＬのＲ１Ｍ２（ＯＲ４）　１゜あ
るいはＭ：＋（ＯＲ５）ｎを加えた複合縮重合物である
ことが好ましい。

１一記式で、Ｒ３、Ｒ，、Ｒ９はいずれも炭素数６以Ｆ
の有機基、Ｍ２、Ｍ、ば金属、ｆｆ、ｎは自然数である
。

本発明に係る膜体ば、縮重合反応を促進し、溶媒等の揮
発成分を蒸発させるために、焼成することが好まし２い
。

膜体の焼成温度は、光学部品母体の特性を低下させない
程度の温度以下で任意に設定できるが、焼成によって得
られる膜体の硬度および光学部品母体との付着力などの
特性を考慮すると、７０℃〜４００℃の範囲内が望まｊ
−い。

焼成温度が７０℃未満である場合、膜体中に水分が残留
し易く、充分な硬度も得られにくい。また焼成温度が４
００℃を越えると、膜体の光学部品母体からの剥離が起
りやすくなる。

〔作　用〕

本発明によれば、表面を被覆する膜体が研磨前の光学部
品母体の粗い表面凹凸を埋め、光学部品表面を平滑にす
る機能を果し、従って表面平滑化のために従来は必要で
あった研磨工程を省略化ないし大幅に簡略化することが
できる。

また本発明では、上記膜体の原料として、金属アルコキ
シドのアルコキシド基（ＯＲ基）の１つを、加水分解・
縮重合反応に対して不活性な有機基（Ｒ基）に置換した
ものを用いているため、得られる膜体の構造的自由度が
増し、研磨前の光学部品母体の粗い表面の凹凸を埋める
に足る厚膜形成がはじめて可能となり、鏡面研磨に代替
し得る表面平滑化を実現することができる。

また該膜体は、光学部品母体の保護膜の役割を果たし、
光学部品母体の耐候１吋を向上させる。

〔実施例〕

実施例１ メチルＩ・リエトキシシラン：ＣＨａＳ　１（ＯＣｚＨ
ｓ）ｓをモル比で２倍のエタノールに加えて均一溶液に
した。これに希塩酸（３ｗｔ％）を加え、室温で２０分
間撹拌することにより加水分解を行った。

ここで加える水の量は、メチルトリエトキシシランに対
してモル比で１倍とした。

次に、チタニウムテトラｎ−ブトキシド二Ｔｉ（Ｑ　ｎ
　Ｂ　ｕＬを加え、さらに２０分間攪拌を続ｉＪ、最後
に再び希塩酸を、加える水の量がメチルトリエトキシシ
ランに対し７てモル比で１倍（先に加えた量と合わせる
と２倍）となるように加え、２０分間攪拌してｍｌ−テ
ィング溶液とした。

溶液の組成は、最終焼成酸化物の８１と’ｌ’　ｉ　（
７）比が４対１　（モル比）となるようにした。最初、
メチＪし１−リコーＩ・キシシランに対してわずか１モ
ルしか水を加えなかった理由は、メチルトリエト４−ジ
シランをモル比で２倍のエタノールに加えて均一溶液と
したものに、最初の段階でメチルトリエト水を加えると
、溶液中に微粒子の生成による白濁を生じたためである
。

次に、チタニウムテトラｎ−ブトキシドを加えた後、さ
らにメチルトリエトキシシランに対して１モル倍（先に
加えた量と合せると２モル倍）となるよう水を加えた理
由は、コーティング溶液中のゾルの、光学部品母体との
ぬれ性を良くするためである。実際、このような操作を
行わないコテインク溶液を用いた場合、光学部品母体が
塗布液をばしいてしまい、均一な膜は得られない。チタ
ニウムテ１うｎ−フ用−キシトを加えた後、さらに先に
加えた量と合せると２モルとなるように水を加えても微
粒子生成ａ＝よる白濁を生じないのは、少ない水の存在
下で、メチルトリエトキシシランとチタニウムテトうｎ
−ブトキシドを反応させることにより、’Ｔ’　ｉ　−
　０−Ｓ　ｉ結合を持った鎮状無機高分子がある程度の
大きさまで熟成されているため、急激な微粒子生成を起
さないためであると考えられる。

こうして調製した該コーティング溶液を用いて、第１図
のように光学部品母体２表面−・の膜体１の形成を行な
った。

母体２としては、屈折率分布型ガラスレンズを使用し、
その光入出射端面を研磨仕−Ｌげする前の、最大粗さＲ
ｍａｘが約０．５μｍの粗面に対して適用した。

膜形成に当っては、レンズをコーティング溶液に浸漬し
た後一定速度で引きＬげるいわゆるデイツプコーティン
グ法を用いた。

コーティングの後、膜体を形成したレンズを室？ｍ＋で
乾燥し７た後毎分１℃の速度で１４０℃まで胃温し、最
終的に１４０℃で３０分保持する事により熱処理を行っ
た。

」―記の操作１回により、レンズ面」二に膜厚２．２１
１ｍで屈折率１．４７の膜体１を形成することができ、
この膜体１の形成により、レンズ面の最大組さＲｍａｘ
は０．１μｍ以下に減少して鏡面平滑状態となり、膜体
１を形成する前には解像しなかったものが解像するよう
になった。

また膜体１は、鉛筆試験硬度が４１１以上と良好な接着
性を示した。

次に上記のように１，て製作１〜た膜体付きガラスレン
ズについて耐候性試験を行った。

比較のために、膜体１を形成していないガラスし・ンズ
についても同時に耐候性試験を行った。耐候性試験は、
７０℃で相対湿度９０％の雰囲気下で１００時間保持す
ることにより行った。

耐候性試験の後、膜体を形成していないレンズには、い
わゆるヤケと呼ばれる劣化が表面乙こ認められた。一方
、膜体を形成した光学部品の表面は耐候性試験前と同様
に均一・で、劣化や析出物の発生は認められなかった。

従って、膜体１は、未研磨光学部品母体２の表面を平滑
化すると同時に、、表面の保護層として機能しているこ
とがわかる。

本実施例と同一の作製方法により、最終熱処理温度のみ
を１００℃、２００℃、３５０℃と変えて、膜体１を形
成したガラスレンズＱこついて同様の評価を行った。

その結果、熱処理温度が１００°Ｃ、２　０　０　’Ｃ
、及び３５０°Ｃのいずれの場合でも同様の光学特性、
耐候性を持ったものが得られることがわかった。

本実施例における′Ｔ”　ｉ　０□−Ｓｉ０２系膜体に
おいて、′１゛ｉとＳｉの比は、前述した２０対８０に
限られるものではなく、光学部品母体の光学的性質に合
せて任意の比に変えることができる。

本実施例においては、金属アルコキシド二Ｍ（ＯＲ”）
、、。１のアルコキシド基：ＯＲ’基の１つを、加水分
解・縮重合反応に対して不活性な有機基：Ｒに置換した
ものとして、メチルトリエトキシシラン：Ｃｌ１３Ｓｉ
　（Ｏ］ｚＨｓ）　４を用いているが、代りに、フェニ
ルトリメトキシシラン： あるいは、ヘキシルトリメトキシシラン：Ｃ６１１＋：
＋Ｓｉ（ＯＣＩＩａ）ｓなどを用いることもできる。

また屈折率制御を目的として、チタニウムテトラｎ−ブ
トキシド：′ｌ″ｉ（ＯｎＢｕ）４を用いたが、代りに
ヂタニウムテＩ・ライソプロボキシト＝］゛ｉ（ＯＣＩ
Ｈ７）４　、チタニウムアセデルアセトナート錯体：　
Ｔ　ｉ　（ＯＣ４Ｈｑ）ｚ　（ＣｓＨ７０ｚ）ｚなどを
用いることができる。

さらに、′「ｉの代りに、Ｚｒ，Ｓｎなどの金属有機化
合物を用いても良好な膜体を光学部品共Ｈに形成するこ
とができた。

本実施例で示した原理は、屈折率分布型ガラスレンズの
みに限らず、球面レンズ、プリズム等にも当然適用でき
る。

比較例−１ シリコンテトラエトキシド：　Ｓ　ｌ　（Ｏ　ＣｚＨｓ
）ｎ一種類のみの金属アルコキシドを原料に用いた場合
について検討した。

まずシリコンテトラエ１−４−シトのエタノールン容液
に、希塩酸（１ｗｔ％）を加えて一時間攪拌した。ここ
で加えた希塩酸の量は、ソリコンテトラエトキシドに対
して希塩酸中の水がモル比で６倍となるようにした。ま
た加えるエタノールの量は膜厚を変えるために変化させ
た。こうして得られた溶液は無色透明であり、該溶液を
コーティング溶液とした。

上記溶液を用いて、実施例−１と同様に屈折率分布型レ
ンズの未研磨面（最大粗さＲ　ｍａｘ−　０．　５μｍ
）への膜形成を行った。

本比較例においては、１回のコーティング操作で形成で
きる膜厚は最大０．４μｍと薄く、第２図に示すように
レンズ表面凹凸に沿った凹凸が残って平滑面には至らず
、また屈折率制御ができないため、膜体１と光学部品母
体（レンズ）２との界面の反射率が増大した。

さらに、これ以上の膜厚の膜体を形成しようとすると、
第３図に示すように膜体１にひび割れを生じた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、前述実施例及び比較例からも明らかな
通り、研磨仕上げ前の粗い表面状態の光学部品母体を平
滑化するのに十分な膜厚の膜体形成が可能となる。

従って研磨加工工程、または研削加工と研磨加工の両工
程を省略することができ、加工費の大幅な節減を図るこ
とができる。

さらに本発明に係る膜体は光学部品母体の保護層として
働くため、該膜体を設けることにより表面平滑化した光
学部品は、高い信輔性で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で得られる光学部品の要部を拡大して示
す断面図、第２図及び第３図は本発明外の膜体を用いた
場合に生じる問題を示す拡大断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）切断、研削等によって得られた粗面状態の光学部品
   の光入出射面を、粗面の凹凸を埋めて平滑化するように
   固体透明膜体を設けた光学部品であって、該膜体が、Ｒ
   ＿１Ｍ＿１（ＯＲ＿２）ｍ（Ｍ＿１：金属、Ｒ＿１、Ｒ
   ＿２：炭素数１〜６の有機基）で表わされる金属有機化
   合物の加水分解縮重合生成物を含むものであることを特
   徴とする光学部品。 ２）請求項１において、前記膜体が、Ｒ＿１Ｍ＿１（Ｏ
   Ｒ＿２）ｍと、下記式で表わされる１種以上の金属有機
   化合物との複合縮重合生成物である光学部品。 Ｒ＿３Ｍ＿２（ＯＲ＿４）ｍ又はＭ＿３（ＯＲ＿５）ｎ
   ただしＭ＿２、Ｍ＿３：金属、Ｒ＿３、Ｒ＿４、Ｒ＿５
   ：炭素数１〜６の有機基、ｍ、ｎ：自然数。