(57)【要約】【課題】製造時に、溶剤を使用する必要がなく、表面に着色層を有する眼鏡レンズを提供すること。【解決手段】眼鏡レンズ１０は、基材１の上に着色層３Ｌ１を有し、この着色層３Ｌ１は、金属酸化物およびフッ化物の少なくともいずれかを主成分とし、さらに、Ａｕ、Ｃｒ、ＭｎおよびＳｉの少なくともいずれかから選ばれた金属微粒子を含有する。金属微粒子が、金属酸化物層あるいはフッ化物層の中で発色するため、所望の着色が表面に施された眼鏡レンズ１０を提供できる。このようなカラー眼鏡レンズ１０は、蒸着等の乾式法により容易に製造することができる。【選択図】図１
2008224710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に少なくとも１層の着色層を有する光学物品であって、
前記着色層は、金属酸化物およびフッ化物の少なくともいずれかを主成分とし、
さらに、金属微粒子を含有することを特徴とする光学物品。
【請求項２】
請求項１に記載の光学物品において、
前記金属微粒子は、Ａｕ、Ｃｒ、ＭｎおよびＳｉの少なくともいずれかであ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、
前記着色層における前記金属微粒子の含有量が、１〜５質量％であることを特徴とする光学物品。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学物品において、
前記金属微粒子の平均粒径が１〜１０ｎｍであることを特徴とする光学物品。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学物品において、
前記金属酸化物が、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ２、Ｔａ２Ｏ２およびＳｉＯ２の少なくともいずれかであることを特徴とする光学物品。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光学物品において、
前記フッ化物が、ＭｇＦ２およびＣａＦ2の少なくともいずれかであることを特徴とする光学物品。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学物品において、
前記着色層が反射防止層を形成する少なくとも１層であることを特徴とする光学物品。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光学物品において、
該光学物品がレンズであることを特徴とする光学物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に着色層を有するプラスチックレンズ等の光学物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡レンズのカラー化手段としては、レンズ基材上にハードコート層形成などの表面処理を行う前に、レンズ基材を適当な染色液に浸漬する浸染法が主に用いられてきた。具体的には、分散染料を溶解させた水性染色液にベンジルアルコール等のキャリアー剤を０．１〜２０重量部配合して６０〜８０℃に加温した後、レンズ基材を浸漬する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２９５９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のような浸染法では、通常の表面処理工程に加え、染色工程が新たに増えることになるため、眼鏡レンズの生産性が低下してしまう。また、近年、眼鏡レンズの薄型化の要請に応えるために、レンズ基材の高屈折率化が進んでいるが、基材種によっては染色が困難であり、高濃度に着色するには極めて長時間を要するという問題もある。また、高温の溶剤を使用するため作業危険性も高く、さらに染色液の廃棄処理の問題も発生する。
【０００５】
そこで、本発明は、製造時に前記課題に記載したような問題を起こさずに、表面に着色層を有する光学物品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】
【０００６】
本発明は、基材上に少なくとも１層の着色層を有する光学物品であって、前記着色層は、金属酸化物およびフッ化物の少なくともいずれかを主成分とし、さらに、金属微粒子を含有することを特徴とする。
ここで、基材としては、特に限定されないが、例えば、眼鏡レンズ、カメラ用レンズを始め各種光学レンズや、記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ）、液晶パネルなどの基材に好ましく適用できる。
本発明の光学物品によれば、基材上に、金属酸化物およびフッ化物の少なくともいずれかを主成分とし、さらに金属微粒子を含有する層を設けて発色させるという簡易な構成であるため、蒸着等の乾式法により容易に基材上に着色層を形成することができる。それ故、浸染法のように高温の薬剤を用いる必要もないため、作業者にとって危険性もなく、また、染色液の廃棄処理のような問題もない。
【０００７】
本発明では、前記金属微粒子は、Ａｕ、Ｃｒ、ＭｎおよびＳｉの少なくともいずれかであることが好ましい。
この発明によれば、Ａｕ、Ｃｒ、ＭｎおよびＳｉの少なくともいずれかの金属微粒子を存在させるだけという簡易な構成で着色層を形成できる。ちなみに、金属としてＣｒ、ＭｎおよびＳｉでは、茶色を、Ｃｒでは黒色を、Ａｕではピンク色を発色可能である。
【０００８】
本発明では、着色層における前記金属微粒子の含有量が１〜５質量％であることが好ましい。
この発明によれば、金属微粒子の含有量が１〜５質量％と適度な範囲にあるので、着色層として適度の濃さの発色が可能となる。
【０００９】
本発明では、前記金属微粒子の平均粒径が１〜１０ｎｍであることが好ましい。
この発明によれば、金属微粒子の平均粒径が１〜１０ｎｍと適度の範囲にあるので、着色層として適度の濃さの発色が可能となる。
【００１０】
本発明では、前記金属酸化物が、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ２、Ｔａ２Ｏ２およびＳｉＯ２の少なくともいずれかであることが好ましい。
この発明によれば、金属酸化物が、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ２、Ｔａ２Ｏ２およびＳｉＯ２の少なくともいずれかであるので、前記した金属微粒子を分散させることで適度の発色が可能となり、基材上の着色層として優れた性能を発揮できる。
【００１１】
本発明では、前記フッ化物が、ＭｇＦ2およびＣａＦ2の少なくともいずれかであることが好ましい。
この発明によれば、フッ化物がＭｇＦ2およびＣａＦ2の少なくともいずれかであるので、前記した金属微粒子を分散させることで適度の発色が可能となり、基材上の着色層として優れた性能を発揮できる。
【００１２】
本発明では、前記着色層が反射防止層を形成する少なくとも１層であることが好ましい。また、反射防止層としては、無機反射防止層であることが特に好ましい。無機反射防止層は、例えば、ＳｉＯ２やフッ化物のような低屈折率物質からなる低屈折率層と、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ２、あるいはＴａ２Ｏ２のような高屈折率物質からなる高屈折率層とを交互に４層〜７層程度積層して形成することができる。
この発明によれば、着色層が反射防止層を兼ねているので、光学物品を製造する際に、着色工程（染色工程）を新たに設ける必要がない。特に無機反射防止層は蒸着等の乾式法により基材表面に容易に形成されるが、その際に、前記した金属粒子も併せて蒸着することで極めて容易に着色層とすることができる。この着色層は１層でもよく複数層であってもよい。なお、基材と反射防止層の間にハードコート層を設けてもよい。さらに、基材上にプライマー層を設け、その上にハードコート層および反射防止層を形成してもよい。
【００１３】
本発明では、該光学物品がレンズであることが好ましい。
この発明によれば、レンズ基材の上に、前述の着色層を形成しているので、カラーレンズとして提供できる。なお、この発明では、基材とは、プラスチック等のレンズ用材料を意味するが、その表面にプライマー層やハードコート層が存在する場合にはそれらも含む概念である。基材の材質としては、特に限定されないが、プラスチック眼鏡レンズ用としては、屈折率が１．６以上の透明な素材を使用することが好ましい。例えば、イソシアネート基またはイソチオシアネート基を持つ化合物と、メルカプト基を持つ化合物を反応させることによって製造されるチオウレタン系プラスチック、エピスルフィド基を持つ化合物を含む原料モノマーを、重合硬化して製造される、エピスルフィド系プラスチックを基材の素材として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の光学物品は、透明なプラスチック製の基材１と、この基材１の上に形成されたハードコート層２と、このハードコート層２の上に形成された無機反射防止層３とを備えた眼鏡用プラスチックレンズ１０である。この無機反射防止層３は、５層からなる光学多層層であり、その中の１層が着色層を兼ねている。
【００１５】
（１．基材）
基材１には、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、イオウ含有共重合体が好適に使用される。
基材１の屈折率は、酸化チタンを含んだハードコート層２の屈折率と合わせるためには、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、およびチオウレタン系樹脂が好ましい。
【００１６】
（２．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、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げる。
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
【００１７】
（Ｂ）成分としては、粒径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数μｍ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ー層を設けてもよい。
【００１８】
（３．無機反射防止層）
図１には、本実施形態における無機反射防止層３として、低屈折率層（Ｌ）および高屈折率層（Ｈ）からなる多層構成が開示されている。具体的には、無機反射防止層３は、ハードコート層２に接する側から、低屈折率層３Ｌ１がまず積層され、その上面に高屈折率層３Ｈ１が積層され、以下、これらの層が交互に３Ｌ２、３Ｈ２、３Ｌ３のように積層されて、計５層の無機反射防止層３を形成している。
無機反射防止層３は、例えば、ＳｉＯ２やフッ化物のような低屈折率物質からなる低屈折率層と、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ２、あるいはＴａ２Ｏ２のような高屈折率物質からなる高屈折率層とを交互に５層積層したものであるが、積層数としては、これより多くても少なくともよい。例えば、４層〜７層程度積層して形成して無機反射防止層としてもよい。これらの少なくともいずれかの層に、金属微粒子を分散させることで所望の発色を実現でき、着色層として利用できる。
【００１９】
このような金属微粒子としては、Ａｕ、Ｃｒ、ＭｎおよびＳｉの少なくともいずれかであることが好ましい。金属としてＣｒ、ＭｎおよびＳｉでは、茶色を、Ｃｒでは黒色を、Ａｕではピンク色を発色可能である。
着色層における金属微粒子の含有量は、１〜５質量％であることが好ましい。金属微粒子の含有量が１質量％未満では、発色が十分ではなく、５質量％を越えると、有色透明であることが必要な光学物品に対して透明性を阻害するおそれがある。
また、金属微粒子の平均粒径は、１〜１０ｎｍであることが好ましい。金属微粒子の平均粒径が１ｎｍ未満であると、金属としての反応性が強く出過ぎ、基材を劣化させるおそれがある。また、金属微粒子の平均粒径が１０ｎｍを越えると、光の反射が強すぎて着色性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００２０】
（４．蒸着装置の構成）
多層反射防止層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、通常のイオンアシスト（ＩＡＤ）電子ビーム蒸着装置が好適に用いられる。
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、排気装置２０、およびガス供給装置３０を備えているいわゆる電子ビーム蒸着装置である。
【００２１】
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。
【００２２】
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。着色に用いられる金属は、予め金属酸化物やフッ化物に混ぜられている。
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、電子銃により加速、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
上述した真空容器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、蒸着装置１００を稼動して無機反射防止層３の形成が行われる。
なお、無機反射防止層の上には、必要に応じて撥水層や防曇性を有する層を形成してもよい。
【００２６】
このような本実施形態によれば、例えば、１層目の低屈折率層３Ｌ１に、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｎ等の金属原子からなる微粒子を分散させることで所望の発色を行わせて着色層３Ｌ１とし、が可能となり、容易にカラーのプラスチック眼鏡レンズとすることができる。
また、イオンアシスト真空蒸着法のような乾式法によって、簡便に無機反射防止層３を形成できるので、浸染法のように廃液の問題もなく、カラーレンズ製造時の環境負荷が低い。さらに、屈折率が高く、染色性に劣るレンズ基材を用いた場合でも、何ら問題なく所望のカラーレンズを提供することができる。
【００２７】
なお、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。
例えば、無機反射防止層３の形成方法に制限はなく、電子ビーム蒸着法以外にも、高周波スパッタリング法、直流スパッタリング法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）イオンプレーティング法等種々の方法が採用できる。
【実施例】
【００２８】
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。
［実施例１］
眼鏡用プラスチックレンズ１０の基材１として、製品名セイコーエプソン株式会社製セイコースーパーソブリン用レンズ（屈折率１．６７）を用いた。この基材１に、以下に述べるコーティング液を塗布および硬化してハードコート層２を形成した。その後、無機反射防止層３を形成した。
【００２９】
（１）コーティング液の調製
撹拌子を備えた反応容器にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン７４．９３ｇ、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン３７．６１ｇ、０．１規定塩酸水溶液３８．２ｇを投入し、６０分撹拌した。次に、蒸留水２７５．１１ｇを投入し、さらに６０分撹拌した。その後、アナターゼ型酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化スズの複合ゾル（触媒化成工業株式会社製、商品名「オプトレイク１８２０Ｚ（Ｕ２５・Ａ８）」）５８４．３９ｇ、シリコーン系界面活性剤（東レ・ダウシリコーン製、商品名「Ｌ−７６０４」）０．３０ｇを添加し、充分撹拌した後、コーティング液とした。
【００３０】
（２）コーティング液の塗布および硬化
上記（１）の調製によって得られたコーティング液を、基材１の凸面にスピンコート法により塗布し、１３５℃で０．５時間加熱・硬化した。その後、凹面についても同様の操作をおこなった後、１３５℃で２．５時間加熱・硬化して、ハードコート層２が形成された基材１を得た。
【００３１】
（３）無機反射防止層３の形成
実施形態において説明したＩＡＤ（イオンアシスト）電子ビーム蒸着装置（図２）を用い、上記（２）の操作で得られたハードコート層２が形成された基材１を蒸着装置１００内の基材支持台１５に載置した。
次に、蒸着源１２，１３に載置されたＳｉＯ２、ＺｒＯ２を交互に電子ビームにより溶融気化させて、図１に示すような５層からなる無機反射防止層３を形成した。低屈折率層（ＳｉＯ２層）３Ｌ１、３Ｌ２、３Ｌ３および高屈折率層（ＺｒＯ２層）３Ｈ１、３Ｈ２の具体的な成層条件は下記の通りである。また、１層目のＳｉＯ２層３Ｌ１には発色源としてＣｒ原子からなる微粒子が含まれるように１層目のＳｉＯ２層蒸着の際は、蒸着源１３にＣｒインゴットも載置した。そして、ＳｉＯ２層３Ｌ１におけるＣｒ原子の含有量が０．６質量％となるように成層条件を設定した。なお、比較用として、Ｃｒ原子の蒸着を行わない以外は同様にして、無機反射防止層付きのプラスチック眼鏡レンズ１０’を製造した。
【００３２】
＜ＳｉＯ２層の成層条件＞
導入ガス：なし
ＩＡＤ  ：なし
圧力    ：３．０×１０-３Ｐａ（初期圧力  ５．０×１０-４Ｐａ）
電子ビーム電流値：１１０ｍＡ
【００３３】
＜ＺｒＯ２層の成層条件＞
導入ガス：なし
ＩＡＤ：
加速電圧：４００Ｖ
加速電流：２００ｍＡ
Ｏ２ガス流量：２０ｓｃｃｍ
圧力        ：７．５×１０-３Ｐａ
電子ビーム電流値：２７０ｍＡ
【００３４】
［結果］
最終的に得られたＳｉＯ２層３Ｌ１の５００ｎｍにおける屈折率は１．４８であり、ＳｉＯ２層３Ｌ２、３Ｌ３の５００ｎｍにおける屈折率はともに１．４６であった。ＺｒＯ２層３Ｈ１、３Ｈ２の５００ｎｍにおける屈折率はともに２．０５であった。
無機反射防止層３の具体的層構成は、設計波長λを５００ｎｍとして、基材１側よりＣｒ含有ＳｉＯ２（０．０９λ、３０ｎｍ）／ＺｒＯ２（０．１５５λ）／ＳｉＯ２（０．０５３λ）／ＺｒＯ２（０．２６５λ）／ＳｉＯ２（０．２７０λ）の５層構成であった。図３に、得られたプラスチック眼鏡レンズ１０の反射防止特性を示す。
プラスチック眼鏡レンズ１０は、Ｃｒ微粒子を含まないプラスチック眼鏡レンズ１０’に比較して２〜３％の光線透過率（全光線透過率  JIS K7105  準拠）の低下が起こっており、全体に薄く灰色がかった色調であった。なお、各波長別に光線透過率の低下割合を示すと以下の通りである。
４００ｎｍ：３．２４％
５００ｎｍ：３．０１％
６００ｎｍ：２．８３％
７００ｎｍ：２．６１％
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、眼鏡用プラスチックレンズに利用できる他、カメラ用レンズを始め各種光学レンズや、記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ）、液晶パネル等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【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。
【図３】本発明の実施例における無機反射防止層の反射特性を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１…基材（レンズ基材）、２…ハードコート層、３…無機反射防止層、３Ｌ１…低屈折率層（着色層）、３Ｌ２、３Ｌ３…低屈折率層、３Ｈ１、３Ｈ２…高屈折率層、１０、１０’…プラスチック眼鏡レンズ、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、３２…流量制御装置、５０…圧力計、１００…蒸着装置
【図１】
2008224710.tif 000003
【図２】
2008224710.tif 000004
【図３】
2008224710.tif 000005