(57)【要約】【課題】優れた耐擦傷性を有する反射防止層および、その製造方法、さらには、該反射防止層が形成されたプラスチックレンズを提供する。【解決手段】本発明の光学物品は、基材上に反射防止層を備えた光学物品であって、前記反射防止層は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された９層からなり、前記反射防止層を構成する各屈折率層のうち最も基材側にある層を第１層として順に外側に向けて連続的に１ずつ増える層番号をつけて、奇数番号層を低屈折率層とし、偶数番号層を高屈折率層とし、設計主波長λ０を４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲として、前記各屈折率層の光学膜厚をλｋ（ｋは前記層番号）としたときに、以下の式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする。      ０．８λ０≦λ１≦１．２λ０          （１）      ０．８λ０≦λ３≦１．２λ０          （２）【選択図】図１
2010102157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に反射防止層を備えた光学物品であって、
前記反射防止層は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された９層からなり、
前記反射防止層を構成する各屈折率層のうち最も基材側にある層を第１層として順に外側に向けて連続的に１ずつ増える層番号をつけて、奇数番号層を低屈折率層とし、偶数番号層を高屈折率層とし、
設計主波長λ０を４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲として、前記各屈折率層の光学膜厚をλｋ（ｋは前記層番号）としたときに、以下の式（１）および式（２）の少なくともいずれかを満たす
ことを特徴とする光学物品。
０．８λ０≦λ１≦１．２λ０          （１）
０．８λ０≦λ３≦１．２λ０          （２）
【請求項２】
請求項１に記載の光学物品において、
前記低屈折率層が酸化ケイ素からなる
ことを特徴とする光学物品。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学物品において、
前記高屈折率層が酸化ジルコニウムからなる
ことを特徴とする光学物品。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の光学物品において、
前記基材がプラスチックからなる
ことを特徴とする光学物品。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の光学物品がプラスチックレンズである
ことを特徴とする光学物品。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の光学物品の製造方法であって、
前記高屈折率層と前記低屈折率層とを蒸着により形成する蒸着工程を備え、
前記高屈折率層がイオンアシスト蒸着により形成される
ことを特徴とする光学物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に反射防止層を備えた光学物品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、眼鏡用のプラスチックレンズの表面には、傷付き防止のためにハードコート層や反射防止層が設けられている。ハードコート層は、レンズ基材表面に形成され、反射防止層はハードコート層表面に形成される。反射防止層としては、異なる屈折率を持つ物質を交互に積層してなるいわゆる反射防止層が一般的である。
このような反射防止層としては低屈折率層および高屈折率層の膜厚を大きくする反射防止層が知られている（例えば、特許文献１参照）。この反射防止層によれば、内部応力が圧力方向へ傾くことになり、良好な耐久性が得られるとの記載がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９４９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の眼鏡レンズにおいても、耐擦傷性は必ずしも十分ではない。
そこで、本発明の目的は、優れた耐擦傷性を有する光学物品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基材上に反射防止層を備えた光学物品であって、前記反射防止層は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された９層からなり、前記反射防止層を構成する各屈折率層のうち最も基材側にある層を第１層として順に外側に向けて連続的に１ずつ増える層番号をつけて、奇数番号層を低屈折率層とし、偶数番号層を高屈折率層とし、設計主波長λ０を４８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲として、前記各屈折率層の光学膜厚をλｋ（ｋは前記層番号）としたときに、以下の式（１）および式（２）の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする光学物品である。
０．８λ０≦λ１≦１．２λ０          （１）
０．８λ０≦λ３≦１．２λ０          （２）
この発明によれば、第１層および第３層の少なくともいずれかの光学膜厚が０．８λ０以上１．２λ０以下の範囲で形成されるので、反射防止層の耐擦傷性を格段に向上させることができる。
【０００６】
本発明では、前記低屈折率層が酸化ケイ素からなることが好ましい。
この発明では、低屈折率層が酸化ケイ素を含有するので、耐擦傷性を格段に向上させることができる。
【０００７】
本発明では、前記高屈折率層が酸化ジルコニウムからなることが好ましい。
この発明では、高屈折率層が酸化ジルコニウムを含有するため、高屈折率層を硬くすることができる。このため、耐擦傷性を格段に向上させることができる。
【０００８】
本発明では、前記基材がプラスチックからなることが好ましい。
この発明では、基材にプラスチックを用いるので、耐擦傷性を格段に向上させたプラスチック製の光学物品が得られる。
【０００９】
本発明では、上記の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光学物品である。
この発明では、レンズ基材の上に、前述の反射防止層を形成しているので、耐擦傷性の高いプラスチックレンズを得ることができる。
【００１０】
本発明は、上記の光学物品の製造方法であって、前記高屈折率層と前記低屈折率層とを蒸着により形成する蒸着工程を備え、前記高屈折率層がイオンアシスト蒸着により形成されることを特徴とする光学物品の製造方法である。
この発明では、高屈折率層をイオンアシスト法にて形成するので、高屈折率層の密度を効果的に高くすることができ、耐擦傷性を格段に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
本実施形態における光学物品は眼鏡用プラスチックレンズである。
図１には、本実施形態に係る眼鏡用プラスチックレンズ１０の概略断面図が示されている。眼鏡用プラスチックレンズ１０の基材１の表面には、傷を防止するためのハードコート層２が設けられている。また、ハードコート層２の表面には、９層からなる光学多層膜である反射防止層３が設けられている。
【００１２】
・  基材）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
基材１としては、例えば、透明なプラスチックであるアクリル樹脂、チオウレタン系樹脂、メタクリル系樹脂、アリル系樹脂、エピスルフィド系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−３９）、ポリ塩化ビニル、ハロゲン含有共重合体、好ましくはイオウ含有共重合体が使用される。
基材１の屈折率は、１．６以上が好ましい。特に、アリルカーボネート系樹脂、アクリレート系樹脂、メタクリレート系樹脂、チオウレタン系樹脂、あるいはエピスルフィド系樹脂が好ましい。これらの中では、屈折率の点でチオウレタン系樹脂またはエピスルフィド系樹脂が特に好ましい。
【００１３】
・  ハードコート層）
ハードコート層２は、有機材料単体、無機材料単体若しくはそれらの複合材料で形成されるが、高い硬度が得られる点と屈折率の調整が可能な点とから複合材料が好ましい。ハードコート層２の屈折率を基材１の屈折率と同程度に調整することによって、ハードコート層２と基材１との界面での反射で生じる干渉縞および透過率の低下を防ぐことができる。
具体的には、ハードコート層２を形成するためのハードコート液が以下の（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを含んでいると、硬化後のハードコート層として十分な硬度を持つことができるので好ましい。なお、レンズ基材としては、ハードコート層を含めることもある。
（Ａ）一般式：Ｒ１ＳｉＸ１３で示される有機ケイ素化合物
（式中、Ｒ１は、重合可能な反応基を有する有機基であり、例えば、炭素数１〜６の炭化水素基である。Ｘ１は、加水分解性基を示す。）
（Ｂ）ルチル型の結晶構造を有する酸化チタンを含有する無機酸化物粒子
【００１４】
（Ｂ）成分としては、粒子径１〜２００μｍのルチル型の酸化チタン粒子であることが好ましい。屈折率の調整の点から、これらの粒子のほかに、粒子径１〜２００μｍのケイ素、錫、ジルコニウム、アンチモンの金属酸化物粒子、あるいはこれらの複合酸化物粒子を組み合わせてハードコート層として複合材料を形成するのがよい。
また、無機材料としてチタンを使用する際は、その光活性に起因するハードコート層２および基材１の耐光性の低下（具体的には、黄変による透過率の低下や界面の劣化による層はがれの発生）を防ぐために、ルチル型結晶構造を持つチタン酸化物やチタン酸化物の周りを二酸化ケイ素が包む構造の複合酸化物粒子を使用するのが好ましい。ハードコート層２の厚さは、傷つき難さの点から０．５〜１０μｍが好ましい。
なお、基材１とハードコート層２との密着性を得るために、基材１とハードコート層２との界面にプライマ層を設けてもよい。
【００１５】
・  反射防止層）
図１に示すように、反射防止層３は、低屈折率層３Ｌ１、３Ｌ２、３Ｌ３、３Ｌ４、３Ｌ５と高屈折率層３Ｈ１、３Ｈ２、３Ｈ３、３Ｈ４とが交互に積層された９層構造を有している。
低屈折率層３Ｌ１、３Ｌ２、３Ｌ３、３Ｌ４、３Ｌ５は、本実施形態では酸化ケイ素層（ＳｉＯ２層）である。
【００１６】
高屈折率層３Ｈ１、３Ｈ２、３Ｈ３、３Ｈ４に使用可能な物質としては、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、ＴｉＯ２（酸化チタン）等が挙げられるが、本実施形態で使用される酸化ジルコニウム層は、硬質であり、少ない層数で目的とする耐擦傷性を向上させることができるので最も好ましい。
【００１７】
反射防止層３を基材１あるいはハードコート層２の上に形成するには、イオンアシスト電子ビーム蒸着装置が用いられる。但し、低屈折率層を形成する際には、必ずしもイオンアシスト電子ビーム蒸着装置を用いる必要はない。
図２は、本実施形態の反射防止層３の製造に用いる蒸着装置１００の模式図である。図２において、蒸着装置１００は、真空容器１１、ターボ分子ポンプ２１と圧力調整バルブ２２とを有する排気装置２０、ガスシリンダー３１と流量制御装置３２とを有するガス供給装置３０および真空容器１１内の圧力を指示する圧力計５０を備えている。
【００１８】
真空容器１１は、真空容器１１内に蒸着材料がセットされた蒸発源（るつぼ）１２，１３、蒸発源１２、１３の蒸着材料を加熱溶解（蒸発）する加熱手段１４、基材１が載置される基材支持台１５、基材１を加熱するための基材加熱用ヒータ１６、フィラメント１７、および、導入したガスをイオン化し加速して基材１に照射するイオン銃１８等を備えている。また、必要に応じて真空容器１１内に残留した水分を除去するためのコールドトラップや、層厚を管理するための装置等が具備される。
【００１９】
蒸発源１２、１３は、蒸着材料がセットされたるつぼであり、真空容器１１の下部に配置されている。
加熱手段１４は、フィラメント１７の発熱によって発生する熱電子を、イオン銃１８により加速、偏向して、蒸発源１２、１３にセットされた蒸着材料に照射し蒸発させる。いわゆる電子ビーム蒸着が行われる。加速電流値に特に制限はないが、加速電流値は蒸着速度との密接な関係があるため必要な蒸着速度に応じて調整できる。
また、蒸着材料を蒸発させる他の方法として、タングステン等の抵抗体に通電し蒸着材料を溶融／気化する方法（いわゆる、抵抗加熱蒸着）、高エネルギーのレーザー光を蒸発させたい材料に照射する方法等がある。
【００２０】
基材支持台１５は、所定数の基材１を載置する支持台であり、蒸発源１２、１３と対向した真空容器１１内の上部に配置されている。基材支持台１５は、基材１に形成される反射防止層３の均一性を確保し、かつ量産性を高めるために回転機構を有するのが好ましい。
【００２１】
基材加熱用ヒータ１６は、例えば赤外線ランプからなり、基材支持台１５の上部に配置されている。基材加熱用ヒータ１６は、基材１を加熱することにより基材１のガス出しあるいは水分とばしを行い、基材１の表面に形成される層の密着性を確保する。
なお、赤外線ランプの他に抵抗加熱ヒータ等を用いることができる。但し、基材１の材質がプラスチックの場合には、赤外線ランプを用いるのが好ましい。
【００２２】
以上に説明した真空容器１１内の基材支持台１５に、ハードコート層２の形成された基材１が載置されて、蒸着装置１００を稼動して反射防止層３の形成が行われる。
蒸着する条件は加速電圧７００〜１０００Ｖ、加速電流５００〜１２００ｍＡであることが好ましい。
ここで、膜厚の厚薄は、加速電圧または加速電流の強弱、ならびに、蒸着時間の長短により容易に制御することができる。
なお、反射防止層３の上には、必要に応じて防汚層や防曇性を有する層を形成してもよい。
【００２３】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
反射防止層３は９層からなり、低屈折率層３Ｌ１または３Ｌ３が０．８λ０以上１．２λ０以下の範囲で形成されるので、反射防止層３の耐擦傷性を格段に向上させることができ、耐擦傷性に優れた眼鏡用プラスチックレンズ１０を提供できる。
【００２４】
反射防止層３を構成する高屈折率層３Ｈ１、３Ｈ２、３Ｈ３、３Ｈ４が酸化ジルコニウムであるため、高屈折率層を硬くすることができる。このため、より耐擦傷性に優れた反射防止層を提供できる。
【００２５】
また、反射防止層３を構成する高屈折率層がイオンアシスト真空蒸着法によって形成されるので、高屈折率層の密度を効果的に高くすることができ、反射防止層３の耐擦傷性を格段に向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本実施形態では、高屈折率層の構成物質としてＺｒＯ２を用いたが、その他、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５等を用いてもよい。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。なお、各符号は、前記実施形態と共通である。
具体的には、以下に示すようにして反射防止層３等を備えた眼鏡用プラスチックレンズ１０を製造し、耐擦傷性の評価を行った。
【００２８】
［実施例１］
〔眼鏡用プラスチックレンズの製造〕
（ハードコート層の形成）         
ハードコート液は、プロピレングリコールモノメチルエーテル１３６０ｇ、メタノール分散二酸化チタン−二酸化ジルコニウム−二酸化ケイ素複合微粒子ゾル（触媒化成工業（株）製、商品名「オプトレイク１１２０Ｚ（Ｓ−７・Ａ８）、固形分濃度２０重量％」６４５０ｇおよびγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１７００ｇを混合し、この混合液に０．０５Ｎ塩酸水溶液５００ｇを撹拌しながら滴下し、４時間撹拌後一昼夜熟成させた後、Ｆｅ（III）アセチルアセトネート１０ｇ、シリコン系界面活性剤（日本ユニカー（株）製、商品名「Ｌ−７００１」）３ｇを添加し４時間撹拌後一昼夜熟成させて調整した。
【００２９】
このようにして得られたハードコート液で、アルカリ処理を施した屈折率１．６７の眼鏡レンズ（セイコーエプソン（株）製、セイコースーパーソブリンレンズ生地）に浸漬法にて塗布を行った。引き上げ速度は、２０ｃｍ／ｍｉｎとした。塗布後８０℃で２０分間風乾した後１３０℃で１２０分間焼成を行いハードコート層２を形成した。
【００３０】
（反射防止層の形成）
図２に示す蒸着装置１００を用い、上記で得られたハードコート層２の表面に表１に示す光学的膜厚で反射防止層３を形成した。反射防止層３は、ハードコート層２側から低屈折率層と高屈折率層とを順に積層させ、合計９層とした。
このとき、低屈折率層として酸化ケイ素を、高屈折率層として酸化ジルコニウムを用いた。また、真空度は低屈折率層を８．０×１０−４Ｐａで蒸着し、高屈折率層は６．０×１０-３Ｐａでイオンアシスト蒸着によって成膜した。イオンアシスト蒸着の条件は加速電圧８００Ｖ、加速電流２５０ｍＡ、酸素ガス２０ｓｃｃｍとした。
ここで、第１層の低屈折率層３Ｌ１の光学膜厚は１．０００λ0であり、９層中、最も厚く形成されている。表１に反射防止膜３の光学膜厚を示す。
【００３１】
（防汚層の形成）
信越化学工業株式会社製のフッ素含有有機ケイ素化合物（製品名ＫＹ−１３０）を用いた。ここで、ＫＹ−１３０を、フッ素系溶剤（住友スリーエム株式会社製：ノベックＨＦＥ−７２００）に希釈して固形分濃度３質量％溶液を調製し、これを多孔質セラミックス製のペレットに１ｇ含浸させ乾燥させたものを蒸着源として使用した。
この蒸着源を図２の蒸着装置１００にセットした後、ハロゲンランプで加熱して、フッ素含有有機ケイ素化合物を蒸発させ、反射防止層３の上に防汚層を形成した。
【００３２】
［実施例２］
実施例２では、第３層の低屈折率層３Ｌ２の光学膜厚を１．１６λ0と、９層中、最も厚く形成した。その他の製造条件は実施例１と同様である。表１に反射防止膜３の光学膜厚を示す。
【００３３】
［比較例１］
比較例１では、ハードコート層２側から低屈折率層と高屈折率層とを順に積層させ、合計５層からなる反射防止層３を形成した。比較例１は、第１層の低屈折率層３Ｌ１が０．４３λ0であり、５層中、最も厚く形成されるが、実施例１の第１層の低屈折率層３Ｌ１の光学膜厚の半分に満たない。
また、比較例１は、イオンアシスト蒸着ではなく、真空蒸着により反射防止層３を形成した。その他の製造条件は実施例１と同様である。反射防止層３の膜厚構成を表１に示す。
【００３４】
［比較例２］
比較例２では、比較例１同様に合計５層の反射防止層３であり、光学膜厚も比較例１と同様の構成である。その他の製造条件は実施例１と同様である。反射防止層３の膜厚構成を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2010102157.tif 000003
λ0は、設計中心波長であり、λ0＝５００ｎｍである。
【００３６】
〔評価方法〕
以下に示す方法で、眼鏡用プラスチックレンズ１０の耐擦傷性を測定した。
（耐擦傷性試験）
ＣＯＬＴＳ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製ベイヤー試験機を用い、上記の製造条件で作成された実施例１，２および比較例１，２の試験品と標準レンズ（株式会社サンルックス製：ＣＲ３９）を５００ｇのメディアで６００回往復させて同時に傷をつけた（ＣＯＬＴＳ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社の指定する標準条件）。
その傷の付いた眼鏡用プラスチックレンズ１０のヘーズ値Ｈ（試験機：スガ試験機株式会社製自動ヘーズコンピューター）を測定して、以下に示す算出式によりベイヤー値Ｒを求め、耐擦傷性の評価を行った。
2010102157.tif 000004
式中の記号は、Ｒ：ベイヤー値、Ｈ：ヘーズ値、ＳＴ：標準レンズ、ＳＡ：試験品の眼鏡レンズである。つまり、ベイヤー値Ｒは大きい方が耐擦傷性が良好である。
【００３７】
〔評価結果〕
（耐擦傷性試験）
耐擦傷性試験の結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2010102157.tif 000005
【００３９】
実施例１および実施例２は、ともにベイヤー値Ｒが１４．０以上であり、高い耐擦傷性を有していることがわかった。
これに対し、比較例１，２は、ベイヤー値Ｒが１０．０未満であり、実施例１，２に比べ耐擦傷性が低いことがわかった。また、イオンアシスト蒸着により成膜したほうが耐擦傷性の点で好ましいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、眼鏡用プラスチックレンズに利用できる他、防塵ガラス、防塵水晶、コンデンサレンズ、プリズム、光ディスクの反射防止、ディスプレイの反射防止、太陽電池の反射防止、光アイソレータにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかる眼鏡用プラスチックレンズの概略断面図。
【図２】前記実施形態における蒸着装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００４２】
１…基材（レンズ基材）、２…ハードコート層、３…反射防止層、３Ｌ１、３Ｌ２、３Ｌ３、３Ｌ４、３Ｌ５…低屈折率層（酸化ケイ素層、ＳｉＯ２層）、３Ｈ１、３Ｈ２、３Ｈ３、３Ｈ４…高屈折率層（酸化ジルコニウム層、ＺｒＯ２層）、１１…真空容器、１２、１３…蒸発源、１４…加熱手段、１５…基材支持台、１６…基材加熱用ヒータ、１７…フィラメント、１８…イオン銃、２０…排気装置、２１…ターボ分子ポンプ、２２…圧力調節バルブ、３０…ガス供給装置、３１…ガスシリンダー、３２…流量制御装置、５０…圧力計、１００…蒸着装置
【図１】
2010102157.tif 000006
【図２】
2010102157.tif 000007