JPH0968602A

JPH0968602A - 反射防止層を有する光学物品

Info

Publication number: JPH0968602A
Application number: JP7222202A
Authority: JP
Inventors: Koji Narisawa; 孝司成澤; Kei Ishimura; 圭石村; Tetsuo Suzuki; 哲男鈴木; Kazunori Ohashi; 一記大橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】高屈折率のプラスチック基材を有する光学物
品の反射防止性能を向上させる。【構成】屈折率が１．６４〜１．７０のプラスチック
基材上に、少なくともＡｌ₂Ｏ₃からなり、膜厚が０．１
〜１．０μｍであるハードコート層、前記ハードコート
層上に単層または多層の反射防止層が形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば眼鏡レンズやカ
メラレンズ、または光学フィルター等の反射防止層を有
する光学部品に関するものである。特に本願発明の光学
物品は、屈折率が１．６７〜１．７０の高屈折率の基材
を用いたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、眼鏡レンズ、カメラ用レンズ、光
学フィルター等の光学部品に用いる基材には、無機ガラ
スが用いられていた。しかし、近年では無機ガラスに代
わりプラスチック（合成樹脂）の材料からなる基材（プ
ラスチック基材）を用いることが主流になってきてい
る。これは、プラスチックが無機ガラスに比べて軽量、
かつ加工性、耐衝撃性に優れ、また染色し易い等の利点
を備えていることに起因するものである。

【０００３】一般にプラスチックは、前記したような数
多くの利点を有しているが、その反面、１）硬度が不十
分で傷がつきやすい、２）溶媒（薬品）に侵されやす
い、３）帯電して埃が吸着し易い、４）耐熱性が不十分
である等の欠点を有している。そのため、眼鏡レンズや
カメラ用レンズ等のレンズの基材としてプラスチックを
使用する場合、プラスチックは無機ガラスに比べて実用
上使い難い材料でもあった。

【０００４】また、前記の欠点を鑑み、用途に応じて、
プラスチック基材に様々な改良を加えたものが次々に提
案されてきている。更に最近ではレンズの分野におい
て、レンズの薄型化のために、高屈折率、低色収差のプ
ラスチック材料を基材としたプラスチックレンズが数多
く提案されている。特に、レンズの基材としてプラスチ
ックを用いる場合には、前記したプラスチックの欠点の
影響が顕著に現れてしまう。これらプラスチックレンズ
特有の問題点を解決するために、解決する課題に応じ
て、通常、レンズとなるプラスチック基材の表面に、プ
ラスチック基材の欠点をカバーするようなコーティング
を施すことで問題を解決していた。

【０００５】例えば、レンズ表面の耐擦傷性を向上させ
るためには、表面硬度を増加させるために、プラスチッ
ク基材表面にハードコート層（硬化層または硬化膜とも
いう）という膜を形成させている。ハードコート層に用
いる材料としては、有機ケイ素化合物等の有機系材料が
一般的である。この有機ケイ素化合物を基材表面に塗布
する方法は通常、浸漬法と呼ばれる方法で行われる。こ
れは液状の有機ケイ素化合物中に基材を浸すことにより
膜を形成する方法であり、簡便なものである。そのため
従来では、浸漬法で形成可能な有機ケイ素化合物をハー
ドコート層として用いることが一般的であった。

【０００６】一方、真空蒸着法によりプラスチック基材
表面に無機系材料であるSiO₂からなるハードコート層を
形成し、このハードコート層の表面にMgF₂やAl₂O₃等か
らなる反射防止層を形成させたプラスチックレンズが提
案されている。例えば特開昭56-116003 号公報には、プ
ラスチック基材表面の耐擦傷性を向上させるために、0.
5 〜5.0 μｍ程度の膜厚を有するSiO₂ からなるハード
コート層を真空蒸着法により形成することが提案されて
いる。更にその上にZrO₂やSiO₂からなる反射防止層を形
成している。このSiO₂からなるハードコート層は、ＣＲ
−３９等の低屈折率（屈折率は約１．５）の透明合成樹
脂からなるプラスチック基材上に形成されている。

【０００７】そして例えば、特公平４-43561号公報に
は、屈折率が1.57〜1.63のプラスチック基材を用い、こ
の上にハードコート層を設ける場合の例が記載されてい
る。こここで記載されているハードコート層は、屈折率
が1.57〜1.63である無機物が用いられている。そして、
膜厚は１〜５μｍであり、ハードコート層は真空蒸着に
より形成されている。更に、ハードコート層の表面に反
射防止層を形成することが記載されている。ハードコー
ト層に用いられる無機物としては、Al₂O₃、SiO₂-Al₂O₃
混合物、SiO₂-Y₂O₃混合物、SiO₂-Tb₂O₃混合物、TiO₂-
SiO₂混合物、YbF₃、YF₃ を用いることが記載されてい
る。

【０００８】また特開昭57-66401号公報には、やはり屈
折率が1.58〜1.61である基材表面に屈折率が1.54〜1.65
である無機の誘電体物質から成るハードコート層を形成
することが提案されている。そして、この無機の誘電体
物質として、SiO₂とAl₂O₃の混合物層を真空蒸着により
形成する記載がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】最近では、プラスチッ
クレンズを薄型化する要求が高まってきている。プラス
チックレンズを薄型化するには、基材の屈折率を高くす
る必要がある。しかし、高屈折率の基材表面に従来のよ
うなSiO₂を形成すると干渉縞が発生し、外観上の問題が
生じてしまう。その原因は、SiO₂の屈折率は約1.47であ
り、これを高屈折率の基材表面に形成すると、SiO₂から
なるハードコート層と基材との屈折率差が生じてしまう
ことに起因している。

【００１０】このため、基材として屈折率が約1.5 を越
える屈折率を有する材料を用いる場合には、基材表面に
形成するハードコート層としてSiO₂を用いることはでき
なかった。本発明者等は、最近の眼鏡レンズの薄型化と
いう要求に対応するために、従来のものよりも屈折率が
高いプラスチック基材を用い、その表面に形成可能であ
り、かつ干渉縞等の問題点の発生しないプラスチックレ
ンズを製造するためにハードコート層に用いる材料、膜
厚、形成方法など各条件について検討した。

【００１１】屈折率が1.64〜1.70であるプラスチック基
材を用いた場合、基材上に形成するハードコート層の材
料としては、基材の屈折率と近似した屈折率を有する材
料を用いなければ、基材とハードコート層の屈折率の差
に起因する干渉縞が発生してしまう。更に、ハードコー
ト層を形成する目的が基材表面の硬度の増加であること
から、成膜後のハードコート層の硬度が高くなり、傷が
付きにくい材料を選択する必要がある。

【００１２】そこで、本発明者は、屈折率が約1.57であ
るAl₂O₃を用い、膜厚を１〜５μｍの範囲に設定し、ハ
ードコート層を形成することを試みた。しかし、やはり
レンズ表面に干渉縞が生じ、反射光が生じてしまうとい
う問題が発生した。反射光の問題を解決するためにハー
ドコート層上に無機物からなる多層膜の反射防止層を形
成させたが、反射光を減少させる効果は小さかった。

【００１３】更に、ハードコート層の材料として一般的
である有機ケイ素化合物を用いるとリップルが干渉縞と
なって現れ、反射防止性能の悪化だけでなく、外観上も
著しく劣るという問題点が生じる問題点も発生した。ま
た、屈折率が1.64〜1.70であるプラスチック基材を用い
たときに、ハードコート層の製造過程において、基材に
クラックが入ってしまう問題点も生じた。

【００１４】このように、レンズの基材としてプラスチ
ック基材の屈折率が1.64〜1.70という高屈折率のものに
なると、従来にない新たな問題点が発生する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、屈折
率が1.64〜1.70である基材を用いたときの前記問題点を
解決するために、ハードコート層として十分な硬度を有
し、かつ基材との屈折率の差が少ない材料、成膜条件、
膜厚を見い出すことにした。まず、最初にハードコート
層として一般的に用いられる有機ケイ素系材料を用いた
場合に生じるリップルの問題点について検討した。

【００１６】その結果、有機ケイ素系材料を用いてハー
ドコート層を形成する場合の形成方法に問題点があるこ
とが判った。つまり、有機ケイ素系材料から成る膜は、
一般的にディッピング法、スピンコート法により形成さ
れる。このディッピング法やスピンコート法により、膜
を形成すると膜厚が一定にならず、リップルが干渉縞と
なり反射防止性能を悪化させるのである。

【００１７】従って、従来の液状の有機ケイ素系材料を
用いることなく、ハードコート層を形成することにし
た。そこで、ディッピング法やスピンコート法を用いず
に形成可能な無機系材料によりハードコート層を形成す
ることを試みた。そして、有機系材料ではなく無機系材
料に着目することにした。更に、ハードコート層に無機
系材料を用いたときに発生するクラックについても検討
した。そして、ハードコート層形成の目的である硬度に
注目し、硬度を満足することを重視して、材料としてAl
₂O₃を選択した。しかし、Al₂O₃の屈折率は、特公平4-
43561 号に記載されているとおり高い屈折率を有する材
料と言えるものではなく、高屈折率の基材に対しては、
不都合な材料であり、屈折率の調整に関しても検討を加
えた。

【００１８】これらの検討結果から、本願発明の高屈折
率のプラスチック基材上に、特公平4-43561 号と同じ膜
厚、製造方法で形成しても本願に係わる、屈折率が1.64
〜1.70である基材を用いたときの問題を解決することは
できないことが判った。そこで本発明者は、ハードコー
ト層の役割を満足する硬度を保つ膜厚と共に、1.64〜1.
70という基材の屈折率に対応する材料とその形成方法を
見い出した。

【００１９】そして、本発明は第１に「屈折率が１．６
４〜１．７０のプラスチック基材上に、少なくともＡｌ
₂Ｏ₃からなり、膜厚が０．１〜１．０μｍであるハード
コート層、前記ハードコート層上に単層または多層の反
射防止層を有する光学物品（請求項１）」を提供する。

【００２０】

【作用】本発明は、屈折率が1.64〜1.70のプラスチック
基材上に、Al₂O₃からなるハードコート層を有し、かつ
ハードコート層の膜厚を0.1 〜1.0 μｍとするものであ
り、好ましくは、0.2 〜0.8 μｍである。ハードコート
層の膜厚を0.1 〜1.0 μｍに限定している。これは、0.
1 μｍよりも薄いと十分な硬度が得られないためであ
る。また1.0 μｍより厚い膜を形成しようとすると、膜
厚が厚い分、成膜時間がかかり、基材が高温の環境にさ
らされる時間が長くなり、そのため成膜時にレンズの温
度が上昇してしまい、変形、クラック等の問題が発生す
るためである。

【００２１】またハードコート層上に単層または多層の
反射防止層を形成することも可能である。ハードコート
層を、硬度が高く、屈折率が1.64〜1.67のAl₂O₃とする
ことにより、ハードコート層の屈折率とプラスチック基
材の屈折率との差に起因する反射光の発生を少なくする
ことができる。そのため、プラスチック基材とハードコ
ート層との間で生じた反射光と、ハードコート層と反射
防止層との間で生じた反射光とが干渉するために発生す
る干渉縞の影響を少なくすることができる。

【００２２】Al₂O₃の屈折率は一般的に約1.62である
が、本発明者の見い出した成膜条件、成膜方法の組合せ
により屈折率を1.64〜1.67に調整可能である。この調整
は、ハードコート層の蒸着時の真空槽内の圧力を制御す
ることで調整する。一般に、圧力を高くすれば、形成さ
れる膜の屈折率は低くなり、圧力を低くすれば、形成さ
れる膜の屈折率は高くなる。更に、イオンビームアシス
ト法を用いれば、膜の屈折率を更に高くすることができ
る。

【００２３】このようにして形成させたハードコート層
の上に反射防止層を設けて得られた光学物品は、分光反
射特性におけるリップルが発生せず、光学的に良好なも
のが得られる。光学物品としては、例えば、プラスチッ
クレンズ、プラスチックミラー、プラスチックプリズム
等のプラスチック物で構築できる光学物品であれば特に
限定しない。

【００２４】Al₂O₃の薄膜を形成させる方法としては、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法等の方法を用いることが好ましい。

【００２５】

【実施例１】以下、本発明の一実施例を説明するが、本
発明は、これらに限定されるものではない。市販のプラ
スチック基材（ｎｄ＝1.66）に、以下に示す条件で真空
蒸着法により成膜した。レンズを真空層内に設けられた
回転するドームにセットし、圧力が1.0 ×10^-5 torrに
なるまで排気した後、基材側から順次、第１層 Al₂O₃（屈折率１．６５）を物理的膜厚０．５
μｍ、第２層 SiO₂ （屈折率１．４７）を物理的膜厚０．０
４λ、第３層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．１
７λ、第４層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．０
４λ、第５層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．２
５λ、第６層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．２
６λ、の条件で積層した。λは、設計の中心波長で、510 ｎｍ
とした。

【００２６】このようにして得られた光学物品の性能試
験結果を表１に示す。また、反射防止膜の分光反射率特
性を、図１に示す。〔比較例１〕実施例１と同様に市販のプラスチック基材
（ｎｄ＝1.66）に、以下に示すような条件で真空蒸着法
により成膜した。基材を真空層内に設けられた回転する
ドームにセットし、圧力が1.0 ×10^-5torrになるまで排
気した後、基材側から順次、第１層 SiO₂ （屈折率１．４７）を物理的膜厚１．０
μｍ、第２層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．１
２λ、第３層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．０
６λ、第４層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．２
５λ、第５層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．２
５λ、のような条件で積層した。λは、実施例１と同様、設計
の中心波長で、510 ｎｍとした。

【００２７】このようにして得られた光学物品の性能試
験結果を表１に示す。また、反射防止膜の分光反射率特
性を、図２に示す。〔比較例２〕実施例１及び比較例１と同様に市販のプラ
スチック基材（ｎｄ＝1.66）に、以下に示すように真空
蒸着法により成膜した。レンズを真空層内に設けられた
回転するドームにセットし、圧力が1.0 ×10^-5torrにな
るまで排気した後、基材側から順次、第１層 Al₂O₃（屈折率１．６５）を物理的膜厚１．０
μｍ、第２層 SiO₂ （屈折率１．４７）を物理的膜厚０．０
４λ、第３層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．１
７λ、第４層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．０
４λ、第５層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．２
５λ、第６層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．２
６λ、とした。λは、同様に設計の中心波長で、510 ｎｍであ
る。

【００２８】このようにして得られた光学物品の性能試
験結果を表１に示す。〔比較例３〕市販のプラスチック基材（ｎｄ＝1.66）
に、以下に示すように真空蒸着法により成膜した。レン
ズを真空層内に設けられた回転するドームにセットし、
圧力が1.0 ×10^-5torrになるまで排気した後、基材側か
ら順次、第１層 Al₂O₃（屈折率１．６５）を物理的膜厚０．１
μｍ、第２層 SiO₂ （屈折率１．４７）を物理的膜厚０．０
４λ、第３層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．１
７λ、第４層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．０
４λ、第５層 ZrO₂ （屈折率２．００）を光学的膜厚０．２
５λ、第６層 SiO₂ （屈折率１．４７）を光学的膜厚０．２
６λ、で積層した。λは、同様に設計の中心波長で、510 ｎｍ
である。

【００２９】このようにして得られた光学物品の性能試
験結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】（表１の試験方法）（１）クラックの有無成膜後、目視により確認した。（２）耐擦傷性スチールウール（＃００００番）を用い、６００ｇの荷
重で、３０回塗膜表面を摩擦し、傷の付きにくさを調べ
た。

【００３２】判定は次のように行った。Ａ：傷がつかないＢ：少し傷がつくＣ：かなり傷がつく

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、反射防止性能に優れ、
干渉縞がなくかつ硬度等の耐久性に過ぎれた高屈折率の
光学物品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の分光反射率特性を示す図で
ある

【図２】本発明の比較例１の分光反射率特性を示す図で
ある以上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大橋一記東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屈折率が１．６４〜１．７０のプラスチ
ック基材上に、少なくともＡｌ₂Ｏ₃からなり、膜厚が
０．１〜１．０μｍであるハードコート層、前記ハード
コート層上に単層または多層の反射防止層を有する光学
物品。
【請求項２】前記Ａｌ₂Ｏ₃からなるハードコート層の
屈折率が１．６４〜１．６７であることを特徴とする、
請求項１記載の光学物品。
【請求項３】前記光学物品がプラスチックレンズであ
ることを特徴とする、請求項１または２記載の光学物
品。
【請求項４】前記光学物品が眼鏡レンズであることを
特徴とする、請求項１または２記載の光学物品。