(57)【要約】【課題】反射防止性能を有しながら、膜形成のための材料の種類が少なく、膜構成がシンプルであるために、膜の形成が容易でコストが低廉であり、更に充分な耐熱性を有する光学製品等を提供する。【解決手段】光学製品において、ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した５層構造の光学多層膜を基体の片面又は両面に具備させ、当該光学多層膜における前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上４以下であるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の各条件を全て満たす光学多層膜を基体の片面又は両面に対して形成したことを特徴とする光学製品。
（１）ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した５層構造である。
（２）前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上４以下である。
【請求項２】
前記光学多層膜は、上記（２）の条件に代えて、下記の（３）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学製品。
（３）前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上３以下である。
【請求項３】
前記光学多層膜は、上記（２）の条件に代えて、下記の（４）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学製品。
（４）前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上２以下である。
【請求項４】
前記光学多層膜は、上記（２）の条件に代えて、下記の（５）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学製品。
（５）前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上１．５以下である。
【請求項５】
請求項１ないしは請求項４の何れかに記載の光学製品を用いた
ことを特徴とする眼鏡レンズ。
【請求項６】
請求項５に記載の眼鏡レンズを用いた
ことを特徴とする眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡レンズ（サングラスレンズを含む）を始めとする光学製品、及び当該眼鏡レンズを用いた眼鏡（サングラスを含む）に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐熱性を向上した眼鏡レンズとして、下記特許文献１，２のものが知られている。
特許文献１の眼鏡レンズは、レンズ基材の物体側及び眼球側の面に反射防止膜を備えており、その反射防止膜において、酸化シリコン、酸化チタン、チタン酸ランタン、酸化タンタル、酸化ニオブの中の少なくとも１種類以上が含まれるものであって、物体側の反射防止膜に圧縮応力を具備させると共に、眼球側の反射防止膜に物体側の反射防止膜より小さい圧縮応力あるいは引っ張り応力を具備させるものである。
又、特許文献２のものでは、酸化シリコン、酸化チタンと酸化ランタンとチタンの焼結混合体、及び酸化シリコンより屈折率の高い材料という３元系材料の組合せにより、反射防止膜を形成することで、耐熱性能を付与させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７６１２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２３４１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のものでは、酸化シリコン等について所定の圧縮応力や引っ張り応力を呈する状態で反射防止膜を形成しなければならず、反射防止性能を有しながら充分な耐熱性を備えるための膜構成が複雑となり、コストが嵩む。
又、特許文献２のものでは、反射防止膜が上述の通り３元系材料の組合せにより形成されるため、膜の設計や形成時の制御において難易度が上がり、膜形成のコストが嵩む。
そこで、請求項１〜４，５，６に記載の発明は、反射防止性能を有しながら、膜形成のための材料の種類が少なく、膜構成がシンプルであるために、膜の形成が容易でコストが低廉であり、更に充分な耐熱性を有する光学製品，眼鏡レンズ，眼鏡を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学製品にあって、（Ａ）ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した５層構造の光学多層膜を基体の片面又は両面に有し、（Ｂ−１）当該光学多層膜における前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上４以下であることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、光学製品にあって、（Ａ）ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した５層構造の光学多層膜を基体の片面又は両面に有し、（Ｂ−２）当該光学多層膜における前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上３以下であることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、光学製品にあって、（Ａ）ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した５層構造の光学多層膜を基体の片面又は両面に有し、（Ｂ−３）当該光学多層膜における前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上２以下であることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、光学製品にあって、（Ａ）ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した５層構造の光学多層膜を基体の片面又は両面に有し、（Ｂ−４）当該光学多層膜における前記基体に最も近い層を１層目として、ＺｒＯ２である４層目の物理膜厚を、ＺｒＯ２である２層目の物理膜厚で除算した商が、１以上１．５以下であることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、眼鏡レンズにあって、上記発明の光学製品を用いたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、眼鏡にあって、上記発明の眼鏡レンズを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、膜形成のための材料の種類が少なく、膜構成がシンプルであるために、膜の形成が容易でコストを抑制可能であり、且つ反射防止性と耐熱性を両立することが可能な光学製品，眼鏡レンズ，眼鏡を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１〜５及び比較例６における、可視領域に係る分光反射率分布を示すグラフである。
【図２】比較例１〜５における、可視領域に係る分光反射率分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施の形態の例につき、適宜図面を用いて説明する。尚、本発明の形態は、以下のものに限定されない。
【０００９】
本発明に係る眼鏡レンズでは、基体の片面あるいは両面に対し、光学多層膜が形成されている。
本発明において、基体はどのような材質であっても良く、好ましくは透光性を有する。基体の材料（基材）として、例えばポリウレタン樹脂、チオウレタン樹脂、エピスルフィド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂を採用することができる。又、屈折率が高く（特に眼鏡レンズ用として）好適なものとして、エピスルフィド基とポリチオール及び／又は含硫黄ポリオールとを付加重合して得られるエピスルフィド樹脂を挙げることができる。
【００１０】
又、本発明において、光学多層膜は、下記の条件を満たす。尚、光学多層膜は、両面に形成される場合、好ましくは何れの膜も下記の条件を満たし、更に好ましくは何れの膜も同一の積層構造となるようにする。
まず、光学多層膜は、低屈折率層と高屈折率層を交互に積層した５層構造である。最も基体側の層（基体に最も近い層）を１層目とすると、奇数層目が低屈折率層であり、偶数層目が高屈折率層である。
次に、低屈折率層は、シリカ（二酸化ケイ素，ＳｉＯ２）を用いて形成され、高屈折率層は、ジルコニア（二酸化ジルコン，ＺｒＯ２）を用いて形成される。
更に、４層目（高屈折率層）の物理膜厚を２層目（高屈折率層）の物理膜厚で除算した際の商が、１以上４以下の範囲である。尚、当該商（除算の解）は、好ましくは１から３の範囲であり、より好ましくは１から２の範囲であり、更に好ましくは１から１．５（３／２）の範囲である。
上記商が１より小さくなり、２層目の物理膜厚が４層目の物理膜厚より大きくなると、可視領域（例えば波長４００ナノメートル（ｎｍ）以上８００ｎｍ以下、あるいは４００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）における反射率が大きくなり易くなって、可視領域における光の反射を防止するための光学多層膜の設計が困難になる。これに対し、本発明では上記商が１以上であり、２層目の物理膜厚が４層目の物理膜厚より小さいため、可視領域における透過率を大きくし易く、充分な反射防止性能を提供することができる。
一方、上記商が４より大きくなると、４層目の物理膜厚が２層目の物理膜厚の４倍を超えることとなり、加熱時に発生する２層目における応力と４層目における応力がうまく釣り合わず、一方の応力が他方の応力に比べて大きくなり過ぎて、加熱時に光学多層膜や基体に余分な力がかかって、ひずみやクラックの発生の原因となり、耐熱性が比較的に充分でなくなる。これに対し、本発明では上記商が４以下であり、加熱時に発生する２層目における応力と４層目における応力のバランスが取れ、加熱時においても光学多層膜や基体に余分な力がかかることが防止され、ひずみやクラックを防止し、充分な耐熱性能を提供することができる。更に、上記商が１に近づくほど応力のバランスが更に良くなって耐熱性がより高くなり、好ましくは上記商が３以下であり、より好ましくは上記商が２以下であり、更に好ましくは上記商が１．５以下である。
上記の光学多層膜は、好適には真空蒸着法やスパッタ法等により形成される。
【００１１】
本発明において、光学多層膜と基体の間、及び／又は光学多層膜の表面に、ハードコート膜や防汚膜（撥水膜）等の別種の膜を付加しても良く、光学多層膜を両面に形成する場合には、付加する別種の膜の種類を互いに変えたり、膜の有無を互いに変えたりして良い。
光学多層膜と基体の間に付加する膜として、ハードコート膜を採用する場合、ハードコート膜は、好適には基体の表面にハードコート液を均一に施すことで形成される。
又、ハードコート膜として、好ましくは無機酸化物微粒子を含むオルガノシロキサン系樹脂を用いることができる。オルガノシロキサン系樹脂は、アルコキシシランを加水分解し縮合させることで得られるものが好ましい。又、オルガノシロキサン系樹脂の具体例として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルシリケート、又はこれらの組合せが挙げられる。これらアルコキシシランの加水分解縮合物は、当該アルコキシシラン化合物あるいはそれらの組合せを、塩酸等の酸性水溶液で加水分解することにより製造される。
一方、無機酸化物微粒子の材質の具体例として、酸化亜鉛、二酸化ケイ素（シリカ微粒子）、酸化アルミニウム、酸化チタン（チタニア微粒子）、酸化ジルコニウム（ジルコニア微粒子）、酸化スズ、酸化ベリリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化セリウムの各ゾルを単独であるいは何れか２種以上を混晶化したものが挙げられる。無機酸化物微粒子の直径は、ハードコート膜の透明性確保の観点から、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるとより好ましい。又、無機酸化物微粒子の配合量（濃度）は、ハードコート膜における硬度や強靱性の適切な度合での確保という観点から、ハードコート膜の全成分中の４０重量％以上６０重量％以下を占めることが好ましい。加えて、ハードコート液には、硬化触媒としてアセチルアセトン金属塩、及び／又はエチレンジアミン四酢酸金属塩等を付加することができ、更に基体に対する密着性確保や形成の容易化、所望の（半）透明色の付与等の必要に応じて界面活性剤、着色剤、溶媒等を添加することができる。
ハードコート膜の物理膜厚は、０．５μｍ（マイクロメートル）以上４．０μｍ以下とすると好ましい。この膜厚範囲の下限については、これより薄いと充分な硬度を得難いことから定まる。一方、上限については、これより厚くするとクラックや脆さの発生等、物性に関する問題の生ずる可能性が飛躍的に高まることから定まる。
更に、ハードコート膜と基体表面の間に、プライマー層を付加しても良い。プライマー層の材質として、例えばポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル樹脂、有機ケイ素系樹脂、又はこれらの組合せが挙げられる。
【００１２】
上記光学製品の光学多層膜は、低屈折率層と高屈折率層を交互に積層した５層の構成を有する。低屈折率層は、ＳｉＯ２を用いて形成され、高屈折率層は、ＺｒＯ２を用いて形成される。従って、シンプルな膜構成となり、形成が容易で、コストが低廉である。
又、上記の光学製品は、４層目の物理膜厚を２層目の物理膜厚で除算した際の商が、１以上４以下の範囲であり、好ましくは１以上３以下の範囲であり、より好ましくは１以上２以下の範囲であり、更に好ましくは１以上１．５（３／２）以下の範囲である。よって、可視領域（例えば光の波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下、４５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下、又は４５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下等）において反射防止性を確保しながら、充分な耐熱性を付与することができる。
【００１３】
上記の光学製品において、好適には基体は眼鏡レンズ基体であり、光学製品は眼鏡レンズである。又、当該眼鏡レンズを用いて、可視領域の光の反射を防止しつつ、耐熱性に優れた眼鏡を比較的低廉に作製することができる。
【実施例】
【００１４】
［実施例１〜５及び比較例１〜６］
次いで、上記実施形態に係る本発明の実施例、及び本発明に属さない比較例１〜６を説明する。尚、本発明の実施形態は、以下の実施例に限定されない。
互いに同じ複数の眼鏡レンズ基体に対し、各眼鏡レンズ基体の両面においてそれぞれ異なる種類の中間膜や光学多層膜を形成して、眼鏡レンズに係る実施例１〜５及び比較例１〜６を作製した。
【００１５】
眼鏡レンズ基体は、チオウレタン系樹脂製で、度数がＳ−２．００である球面レンズ基体であり、屈折率は１．６０であり、アッベ数は４１であって、眼鏡レンズとして標準的な大きさの円形のものとした。
【００１６】
又、中間膜は、ハードコート液の塗布により形成したハードコート膜とした。
ハードコート液は、次のように作製した。
まず、容器中にメタノール２０６ｇ（グラム）、メタノール分散チタニア系ゾル（日揮触媒化成株式会社製，固形分３０％）３００ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン６０ｇ、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン３０ｇ、テトラエトキシシラン６０ｇを滴下し、その混合液中に０．０１Ｎ（規定度）の塩酸水溶液を滴下、撹拌して加水分解を行った。
次いで、フロー調整剤０．５ｇ及び触媒１．０ｇを加え、室温で３時間撹拌した。
ハードコート液は、眼鏡レンズ基材の各面に対し、次のように塗布した。
即ち、スピンコート法によりハードコート液を均一に行き渡らせ、１２０℃の環境に１．５時間置くことで、ハードコート液を加熱硬化させた。
このようにして形成されたハードコート膜は、何れも物理膜厚が２．５μｍとなった。
【００１７】
更に、光学多層膜は、同じ眼鏡レンズ基体においては両面とも同じ膜構造を有しており、何れも低屈折率層と高屈折率層を交互に蒸着した５層構造の光学多層膜である。実施例１〜５や比較例では、低屈折率層や高屈折率層の少なくとも何れかの膜厚が互いに相違する。尚、ＳｉＯ２の屈折率は、実施例１〜５ないし比較例１〜６において同じであり、ＺｒＯ２の屈折率も同様である。
実施例１〜５及び比較例の光学多層膜は、何れも真空蒸着法により形成した。
奇数層目（１，３，５層目）は低屈折率層で、二酸化ケイ素により形成され、偶数層目（２，４層目）は高屈折率層で、二酸化ジルコンで形成される。
次の［表１］において実施例１〜５及び比較例６に係る光学多層膜の各層の屈折率や膜厚等を示す。又、［表２］において比較例１〜５に係る光学多層膜の各層の屈折率や膜厚等を示す。
実施例１では、４層目の物理膜厚を２層目の物理膜厚で除算した商が約１．０９であって、およそ１である。尚、当該商がおよそ１であることは、［表１］の「２層目：４層目ＺｒＯ２物理膜厚比率」の欄に示すように、２層目の物理膜厚に対する４層目の物理膜厚の比がおよそ１：１であると言い換えることができる。
同様に、実施例２では、上記商が約１．３０で、上記比がおよそ２：３である。又、実施例３では、上記商が２．００であり、上記比が１：２である。更に、実施例４では、上記商が約２．９８であり、上記比がおよそ１：３である。加えて、実施例５では、上記商が約３．９８であり、上記比がおよそ１：４である。
一方、［表２］に示すように、比較例１では、上記商が約０．６７で、上記比がおよそ３：２である。又、比較例２では、上記商が０．５０であり、上記比が２：１である。更に、比較例３では、上記商が０．６６であり、上記比がおよそ３：２である。又更に、比較例４では、上記商が約０．３３であり、上記比がおよそ３：１である。加えて、比較例５では、上記商が０．２０であり、上記比が５：１である。
又、［表１］に示すように、比較例６では、上記商が約４．８８であり、上記比がおよそ１：５である。
【００１８】
【表１】
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【表２】
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【００１９】
［可視領域での反射防止性］
実施例１〜５，比較例１〜６において、測定機により可視領域に係る分光反射率分布をそれぞれ計測した。実施例１〜５，比較例６における、可視領域に係る分光反射率分布を図１に示し、比較例１〜５における、可視領域に係る分光反射率分布を図２に示す。
図１で示された反射率分布によれば、実施例１〜５ないし比較例６の何れにあっても、可視領域（４２０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下）における最大透過率が３％以下であり、より詳しくは実施例１における波長５１８ｎｍでの２．２％が最大である。よって、実施例１〜５ないし比較例６の何れにあっても、可視領域において反射防止性能を有することが分かる。
これに対し、図２で示された反射率分布によれば、比較例１〜５では、可視領域における最大透過率が５〜１５％程度となってしまい、可視領域において充分な反射防止性能を有するとは言い難い。
即ち、実施例１〜５や比較例６のように、４層目の物理膜厚を２層目の物理膜厚で除算した商が１以上であれば、可視域における充分な反射防止機能を付与することができる。一方、比較例１〜５のように、４層目の物理膜厚を２層目の物理膜厚で除算した商が１未満であれば、可視域における反射防止機能を充分に付与することが困難である。
【００２０】
［耐熱性］
実施例１〜５，比較例６について、耐熱試験と促進耐熱試験によって耐熱性を調べた。尚、比較例１〜５については、反射防止性が不充分であったため、耐熱性について調べなかった。
まず、耐熱試験について述べる。次の［表３］における「耐熱試験結果」の隣に記載した温度に設定したオーブン内に、実施例１〜５や比較例６をそれぞれ投入した。投入と共に投入時間の計測を開始し、投入時間が５分間を経過する毎に投入時間の計測を一時停止してオーブンから取り出し、クラックが発生しているか否かを目視で確認した。クラックが発生した時点で、実施例１〜５や比較例６に対するそれぞれの耐熱試験を終了した。一方、クラックが発生しない場合には、オーブンに戻して投入時間の計測を再開し、温度毎の投入時間が通算で３０分間に至ると、その温度での投入を終了し、一段階（１０℃）上の温度において、投入時間を最初から計測し直して同様にオーブンに投入した。
［表３］において、耐熱試験の結果も示す。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
［表３］によれば、比較例６（上記商が約４．８８，上記比がおよそ１：５）は、６０℃から投入して１００℃の５分間経過までは耐えたものの、１００℃の１０分間経過時にクラックが発生した。
これに対し、実施例５（上記商が約３．９８，上記比がおよそ１：４）では、６０℃から投入して１１０℃の３０分間経過時までクラックが発生しなかった。又、実施例４（上記商が約２．９８，上記比がおよそ１：３）でも、１１０℃の３０分間経過時までクラックが発生しなかった。更に、実施例３（上記商が２．００，上記比が１：２）では、１２０℃の１０分間経過時までクラックが発生しなかった。又更に、実施例２（上記商が約１．３０，上記比がおよそ２：３）では、１２０℃の２０分間経過時までクラックが発生しなかった。加えて、実施例１（上記商が約１．０９，上記比がおよそ１：１）では、１３０℃の５分間経過時までクラックが発生しなかった。
よって、比較例に対し、実施例５は耐熱性が高く、実施例４，３，２，１の順で更に耐熱性がより高いことが分かる。
【００２３】
次いで、促進耐熱試験について述べる。温度６０℃、湿度９５％に保たれた恒温恒湿試験機（エスペック株式会社製ＬＨＵ−１１３）内に、実施例１〜５や比較例を投入し、３日間（７２時間）連続で置いた。その後、恒温恒湿試験機から取り出し、次の［表４］における「促進耐熱試験結果」の隣に記載した温度に設定したオーブンを用いて上記耐熱試験と同様の手順を実施した。恒温恒湿試験機への投入は、長い期間を経た状態と同様の状態を短期に得られるものである。
［表４］において、促進耐熱試験の結果も示す。
【００２４】
【表４】
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【００２５】
［表４］によれば、比較例６（上記商が約４．８８）は、６０℃から投入して８０℃の５分間経過までは耐えたものの、８０℃の１０分間経過時にクラックが発生した。
これに対し、実施例５（上記商が約３．９８）では、６０℃から投入して８０℃の１５分間経過時までクラックが発生しなかった。又、実施例４（上記商が約２．９８）でも、８０℃の１０分間経過時までクラックが発生しなかった。更に、実施例３（上記商が２．００）では、９０℃の５分間経過時までクラックが発生しなかった。又更に、実施例２（上記商が約１．３０）では、９０℃の１０分間経過時までクラックが発生しなかった。加えて、実施例１（上記商が約１．０９）では、９０℃の３０分間経過時までクラックが発生しなかった。
よって、比較例に対し、実施例４は長期経過後の耐熱性（耐熱性能の持久力）が同等であり、実施例５は長期経過後の耐熱性がやや高く、実施例３，２，１の順で更に年月経過後の耐熱性がより高いことが分かる。
【００２６】
［まとめ等］
実施例１〜５のように、光学多層膜の４層目の物理膜厚を２層目の物理膜厚で除算した商が４以下であれば、ＳｉＯ２とＺｒＯ２を用いた５層構造というシンプルで形成し易い光学多層膜において、可視領域における反射防止機能を付与しながら、充分な耐熱性を付与することができる。尚、比較例１〜５のように、当該商が１未満であると、可視領域において充分な反射防止機能を備えさせるための光学多層膜の設計が行い難い。
又、実施例５から実施例１にかけて見ていくと分かるように、当該商が１に近づくほど（２層目の物理膜厚に対する４層目の物理膜厚の比が１：１に近づくほど）、反射防止機能を維持しながら、より一層耐熱性を良好なものとすることができる。
実施例１〜５の眼鏡レンズを用いて、可視領域の反射防止性と耐熱性を両立した眼鏡を作製することができる。又、実施例１〜５と同様の特性を有する窓用フィルム（建物や車両等）やカメラレンズ用フィルタ等の光学製品を作製することができる。
【図１】
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【図２】
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