(57)【要約】【課題】反射防止機能付きレンズを歩留まり良く製造する。【解決手段】レンズ本体１２の一方の面１２ａに誘電体多層膜３を形成し、レンズ本体１２の他方の面１２ｂにアルミニウムを含む膜１４ａを形成し、アルミニウムを含む膜１４ａを温水に浸漬させることにより、アルミニウムを含む膜１４ａをアルミナ水和物を主成分とする微細凹凸構造膜に変化させることにより、両面１２ａ、１２ｂに反射防止機能を備えたレンズを製造する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ本体の一方の面に誘電体多層膜を形成し、
前記レンズ本体の他方の面にアルミニウムを含む膜を形成し、
前記アルミニウムを含む膜を温水に浸漬させることにより、該アルミニウムを含む膜をアルミナ水和物を主成分とする微細凹凸構造膜に変化させるレンズの製造方法。
【請求項２】
前記誘電体多層膜の最表面がＭｇＦ２である請求項１記載のレンズの製造方法。
【請求項３】
前記温水に浸漬する時間が１分以上である請求項１または２記載のレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止機能付きレンズの製造方法に関し、特には一方の面に誘電体多層膜からなる無反射コーティング、他方の面に構造化無反射コーティングを施したレンズの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス、プラスチックなどの透光性媒質を用いた光学素子(レンズ）には、表面反射が多いとフレアーやゴーストが多く発生し、また透過率が低下するので表面に薄膜の誘電体膜よりなる反射防止膜が施されている。この反射防止膜には、光学素子に入射する光束の入射角度範囲が広くても、良好なる反射防止効果が得られることが要望されている。広い入射角度範囲で高い反射防止効果を得るには、空気と層との間や、層と層との間の界面を構成する膜の屈折率差が小さいことが必要である。これを実現する方法として、可視光の波長以下の微細凹凸を表面に形成することにより反射防止機能を付与する構造化無反射コーティングが知られている（特許文献１など）。
【０００３】
一方で、凹凸構造を持つ反射防止膜は広帯域であり低〜高角度からの光線に対して反射率を低く抑えることが可能であるが凹凸の形状であるがゆえに擦りに対して弱いという問題がある。
【０００４】
特許文献２には、一方の面に誘電体多層膜、他方の面にベーマイトによる凹凸構造膜が形成されたレンズが開示されている。特許文献２の実施例２ではレンズの一方の面に誘電体膜を形成後、他方の面にアルミナを成膜し、その後温水中に浸漬することにより微細凹凸構造膜を形成する製造方法が採用されている。
特許文献３には、一方の面はノンコート（未処理）の状態で、他方の面にアルミナを成膜し、その後水熱処理を行い微細凹凸構造膜を形成する方法が開示されている。特許文献３には微細凹凸構造膜形成後の処理について記載されていないが、微細凹凸構造膜を形成後に、一方の面に誘電体多層膜を成膜すれば、一方の面に誘電体多層膜からなる反射防止膜、他方の面に微細凹凸構造膜からなる反射防止膜が形成されてなるレンズを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７５３７２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６９９５７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４５６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のように、一方の面に誘電体多層膜を形成後、他方の面にアルミニウムを形成して温水処理を行うと、誘電体多層膜によっては、分光特性が変化してしまうという問題が生じることが本発明者らの検討により明らかになった。
【０００７】
特許文献３のように、先に他方の面に温水処理を伴う微細凹凸構造膜の形成を行い、その後、一方の面に誘電体多層膜を形成すれば、上記問題は生じない。しかしながら、微細凹凸構造膜は破損し易いものであるため、誘電体多層膜の成膜処理工程時に微細凹凸構造膜に器具、ヒトの手等が触れることにより凹凸構造膜の剥がれ、欠陥等が生じて部分的に分光特性が劣化し、不良品となってしまう危険性が高く、結果的に製造歩留まりが低下してしまう。
【０００８】
本願発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、一方の面に誘電体多層膜、他方の面に微細凹凸構造膜からなる反射防止コートを備えた反射防止機能付きレンズを歩留まり良く製造する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の反射防止機能付きレンズの製造方法は、レンズ本体の一方の面に誘電体多層膜を形成し、レンズ本体の他方の面にアルミニウムを含む膜を形成し、
アルミニウムを含む膜が形成された面のみを温水に浸漬させることにより、アルミニウム含む膜をアルミナ水和物を主成分とする微細凹凸構造膜に変換させて反射防止機能付きのレンズを製造する方法である。
【００１０】
微細凹凸構造膜の凹凸の周期（平均ピッチ）は使用される光の波長よりも十分に小さいものとする。
【００１１】
誘電体多層膜の最表面をＭｇＦ２からなる層とすることができる。
【００１２】
温水に浸漬する時間は、１分以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の反射防止機能付きレンズの製造方法によれば、レンズ本体の一方の面に誘電体多層膜からなる反射防止膜を形成した後に、他方の面に微細凹凸構造膜からなる反射防止膜を形成するので、ハンドリング性が高く、微細凹凸構造膜に欠陥が生じるリスクを低減し、歩留まり良く製造することが可能である。
【００１４】
また、微細凹凸構造膜を形成する際に、先に形成されている誘電体多層膜を温水中に浸漬させることなく、アルミニウムを含む膜が形成されている面のみを温水中に浸漬させるので、誘電体多層膜は水熱処理の影響を受けず、水熱処理工程においても分光特性をさせることなく良好な反射防止膜性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の製造方法により製造されるレンズを示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態の製造方法を説明する斜視図である。
【図３】図２の断面を示す図である。
【図４】実施例の製造方法において異なる処理時間で水熱処理して製造したレンズの誘電体多層膜の反射率の波長依存性を示す図である。
【図５】比較例の製造方法において異なる処理時間で水熱処理して製造したレンズの誘電体多層膜の反射率の波長依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る反射防止機能付きレンズの製造方法により製造される反射防止機能付きレンズ１の断面模式図である。
図１に示すように、無反射防止膜付きレンズ１は、レンズ本体２と、その一方の面２aに設けられた誘電体多層膜３からなる反射防止膜と、他方の面２ｂに設けられた微細凹凸構造膜４からなる反射防止膜とから構成される。
【００１８】
反射防止機能付きレンズの製造方法は、レンズ本体２を用意し、レンズ本体２の一方の面２ａに誘電体多層膜３を形成し、他方の面２ｂにアルミニウムを含む膜を形成し、その後、アルミニウムを含む膜が形成された面２ｂのみを温水（沸騰水）に浸漬させてアルミニウムを含む膜をアルミナ水和物を主成分とする微細凹凸構造膜に変化させることにより両面２ａ、２ｂに反射防止膜を備えた反射防止付きレンズを製造する方法である。
【００１９】
アルミニウムを含む膜としては、アルミニウム膜、アルミナ膜などが挙げられ、水熱処理によりベーマイト化されてアルミナ水和物を主成分とする微細凹凸構造膜に変化するものであればよい。
【００２０】
面２ｂの温水への浸漬は、一方の面２ａに形成された誘電体多層膜３が水に浸らないようにレンズ本体２を保持して行う。温水への浸漬時間は１分以上とすることが好ましい。
【００２１】
図２は温水処理時のレンズ本体保持状態を説明するための斜視図であり、図３は液面とレンズの浸水域を説明するための断面図である。図２、３においては、単一のレンズではなくレンズを多数個、同時に水熱処理を行う例を示しているが、単一のレンズを水熱処理する場合も同様である。一方の面１２ａには、誘電体多層膜１３が形成され、他方の面１２ｂには、アルミニウムを含む膜１４ａが形成されているレンズ１２を、図２、３に示すように、複数個のレンズ１２を同時に保持可能なレンズホルダー３１にアルミニウムを含む膜１４ａが形成されている面が液面側（下面）となるようにセットする。図２に示すように、レンズホルダー３１はその四隅で吊るし具３０により水平に保持され液面にレンズ１２の片面１２ｂのみ触れる状態とされている。この状態で温水中（沸騰水中）に一定時間保持されることにより、アルミニウムを含む膜１４ａはアルミナ水和物を主成分とする透明な微細凹凸構造膜に変化する。
【００２２】
図２に示す吊るし具３０は４本の糸により構成されており、レンズホルダー３１の四隅に設けられた穴に糸を挿入して結びつけて固定し、４本の糸の長さを調整して水平に保持する構成となっている。本実施形態においてレンズホルダー３１と吊るし具３０とからなる水熱処理時のレンズ保持具の構成は、水熱処理の際にレンズの片面のみを浸水させるように保持することができるものであれば特に制限なく、例えば、レンズ本体の端部を挟んで保持する構成であってもよい。
【００２３】
アルミナの水和物とは、アルミナ１水和物であるベーマイト（Ａｌ2Ｏ3・Ｈ2ＯあるいはＡｌＯＯＨと表記される。）、アルミナ３水和物（水酸化アルミニウム）であるバイヤーライト（Ａｌ2Ｏ3・３Ｈ2ＯあるいはＡl(ＯＨ)3と表記される。）などである。
【００２４】
この微細凹凸構造膜４の凹凸の周期（平均ピッチ）は使用される光（例えば、可視光、赤外光）の波長より十分に小さいものとする。具体的には、微細凹凸の周期は数１０ｎｍ〜数１００ｎｍオーダーである。微細凹凸構造膜４において、ピッチは凹部を隔てた最隣接凸部の頂点同士の距離であり、深さは凸部頂点から隣接する凹部の底部までの距離である。
【００２５】
微細凹凸構造膜は、基材から離れるほど疎になる（凹部に相当する空隙の幅が大きくなり、凸部の幅が小さくなる）構造を有しており、基材から離れるほど屈折率は小さくなる。
【００２６】
凹凸の平均的なピッチは、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で微細凹凸構造の表面画像を撮影し、画像処理をして２値化し、統計的処理によって求めることができる。同様に、凹凸構造膜の膜厚は、微細凹凸構造膜の断面画像を撮影し、画像を処理することによって求めることができる。
【００２７】
一方の面２ａに形成される誘電体多層膜３は、低屈折率層と高屈折率層を交互に積層して構成するのが一般的である。低屈折率層としては、ＭｇＦ２,ＳｉＯ２,Ａｌ２Ｏ３高屈折率層としては、ＴｉＯ２,ＺｒＯ２,Ｔａ２Ｏ５,Ｎｂ２Ｏ５等を用いることができる。特には、誘電体多層膜３の最表面をＭｇＦ２からなる層とすることが好ましい。
【００２８】
本発明の製造方法によれば、誘電体多層膜３を水に浸けることなく、微細凹凸構造膜を形成するための水熱処理を行うので、誘電体多層膜３の分光特性を変化させることなく、誘電体多層膜３の良好な反射防止膜性能を維持することができる。
【００２９】
本発明者らの検討によれば、ＭｇＦ２からなる層は、水耐性が低く、水熱処理がなされることによる分光特性の変化が非常に大きい、特に水熱処理時間が１分以上となったときには、その変化は著しい。従って、ＭｇＦ２からなる層を最表面とする誘電体多層膜を備えている場合には、本発明の製造方法は顕著な効果を奏する。
【００３０】
また、誘電体多層膜を形成した後に、微細凹凸構造膜を形成するので、ハンドリング性が高く、微細凹凸構造膜に欠陥が生じるリスクを低減し、歩留まり良く製造することが可能である。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例および比較例の反射防止機能付きレンズの製造方法について説明する。
【００３２】
（実施例）
実施例の反射防止機能付きレンズの製造方法は、次の手順で行った。
【００３３】
まず、レンズ硝材（ＢＫ７）から研磨またはモールドすることによってレンズ本体２を形成し、レンズ本体２の一方の面２ａに誘電体多層膜からなる反射防止膜を形成した。ここでは、レンズ面２ａに蒸着法でＡｌ２Ｏ３を８１ｎｍ、ＺｒＯ２を１３１ｎｍ、ＭｇＦ２を９８ｎｍこの順に成膜した。
【００３４】
その後、レンズ本体２の他方の面２ｂにスパッタ法にてＡｌ２Ｏ３を８０ｎｍ成膜した。
次に、レンズ本体２の他方の面２ｂのみ温水に触れされるように湯浴の液面上方にレンズをセットしたホルダーを置き、液面近傍に固定することによって、レンズ面２ｂのみを湯浴に浸漬させた。沸騰水中に一定時間（実施例１：０．５分、実施例２：１分、実施例３：２分、実施例４：３分、実施例５：４分、実施例６：５分）の浸漬後にレンズを引き上げ冷却後にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）に浸漬させ乾燥させた。この処理により、各実施例１〜６において、他方の面２ｂに形成されていたＡｌ２Ｏ３はベーマイト化されて微細凹凸構造膜に変化した。
【００３５】
以上の工程により、レンズ本体２の両面２ａ、２ｂにそれぞれ反射防止膜が形成されてなる反射防止機能付きレンズを得た。
【００３６】
水熱処理時間を変化させて処理した各実施例１〜６のレンズについて、誘電体多層膜の反射防止機能の測定を行った。反射防止機能の測定として、反射分光測定装置（大塚電子製  ＦＥ３０００）にて分光スペクトルを測定した。
図４は、その結果を示すものであり、各例における反射率の波長依存性を示すグラフである。水熱処理の時間にかかわらず、いずれの実施例のレンズの誘電体多層膜の反射率も同一の波長依存性を示す結果が得られた。誘電体多層膜を温水に浸けていないので、特性の変化がなかったと考えられる。
【００３７】
（比較例）
比較例の反射防止機能付きレンズの製造方法は、次の手順で行った。
【００３８】
まず、レンズ硝材（ＢＫ７）から研磨またはモールドすることによってレンズ本体２を形成し、レンズ本体２の一方の面２ａに誘電体多層膜からなる反射防止膜を形成した。ここでは、レンズ面２ａに蒸着法でＡｌ２Ｏ３を８１ｎｍ、ＺｒＯ２を１３１ｎｍ、ＭｇＦ２を９８ｎｍこの順に成膜した。
【００３９】
その後、レンズ本体２の他方の面２ｂにスパッタ法にてＡｌ２Ｏ３を８０ｎｍ成膜した。次に、既述の特許文献２に開示されているようにレンズ全体が温水に触れるように湯浴中へレンズ全体を浸漬させた。沸騰水中に一定時間（比較例１：０．５分、比較例２：１分、比較例３：２分、比較例４：３分、比較例５：４分、比較例６：５分）の浸漬後にレンズを引き上げ冷却後にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）に浸漬させ乾燥させた。この処理により、各実施例１〜６において、他方の面２ｂに形成されていたＡｌ２Ｏ３はベーマイト化されて微細凹凸構造膜に変化した。
【００４０】
以上の工程により、レンズ本体２の両面２ａ、２ｂにそれぞれ反射防止膜が形成されてなる反射防止機能付きレンズを得た。
【００４１】
実施例と同様に、水熱処理時間を変化させて処理した各比較例１〜６のレンズについて、誘電体多層膜の反射防止機能の測定を行った。
図５は、その結果を示すものであり、各例における反射率の波長依存性を示すグラフである。温水処理プロセス前後でレンズの誘電体多層膜の反射率の波長依存性は大きく変化し、温水処理後に反射率が大きく上昇した。特に１分以上で反射率の上昇率が大きく、処理時間が長いほど、処理後の反射率が大きくなるという結果が得られた。これは、誘電体多層膜も同時に温水処理されることにより、誘電体多層膜の反射特性が変化することを示す結果である。
【符号の説明】
【００４２】
１  反射防止機能付きレンズ
２  レンズ本体
３  誘電体多層膜
４  微細凹凸構造膜
１２  レンズ
１３  誘電体多層膜
１４ａ  アルミニウムを含む膜
２０  浴槽
２１  温水（沸騰水）
２５  液面
３０  吊るし具
３１  レンズホルダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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