耐擦傷性反射防止層付き光学レンズ
【課題】優れた反射防止特性を有すると同時に機械的作用を受けないコーティングの付いた光学レンズを提供する。
【解決手段】本発明は、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチックから製作されているレンズ基材１２と、少なくとも１つの高屈折率層１８を含む複数の層１５を含むコーティング１４とを有する光学レンズ１０に関する。さらに、レンズ基材１２に隣接してハードコート層２０が形成されており、レンズ基材１２とは反対側においてコーティング１４が超撥水性層１６で完結している。少なくとも１つの高屈折率層１８は４０ｎｍ未満の厚さをもっており、コーティング１４は全体で約３８０ｎｍを超える厚さをもつ。
【解決手段】本発明は、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチックから製作されているレンズ基材１２と、少なくとも１つの高屈折率層１８を含む複数の層１５を含むコーティング１４とを有する光学レンズ１０に関する。さらに、レンズ基材１２に隣接してハードコート層２０が形成されており、レンズ基材１２とは反対側においてコーティング１４が超撥水性層１６で完結している。少なくとも１つの高屈折率層１８は４０ｎｍ未満の厚さをもっており、コーティング１４は全体で約３８０ｎｍを超える厚さをもつ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチック製のレンズ基材と、少なくとも１つの高屈折率層を含む複数の層を含むコーティングとを有する光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学レンズは、例えば、下記特許文献１から周知である。
光学レンズの材料として最近よく使われるようになってきているのが、特に眼鏡レンズの場合には、ケイ酸塩ガラスの代わりとして、可視スペクトル範囲で透明なプラスチックである。ケイ酸塩ガラスに比べて、プラスチックは軽く、破壊強度が大きく、着色性があり、縁なしフレームに装着できるという利点をもたらす。しかし、プラスチック製光学レンズの周知の欠点は、表面が機械的作用、特に擦り傷をはるかに受けやすいことである。
【０００３】
プラスチック製光学レンズのこの機械的作用の受けやすさを最小限にするために、プラスチックにコーティングが施されて、機械的事象から光学レンズを保護することが意図されている。一般的にいうと、この保護機能はハードコートが担っている。高い光学的透明性を確保しながら、不要な色干渉を防止するためには、ハードコートは同じく可視範囲で透明でなければならず、かつ光学レンズに近い屈折率をもたなければならない。ハードコートの典型的な材料はシロキサンまたは有機修飾セラミックであるが、この有機修飾セラミックはポリシロキサンマトリックスを有しており、金属原子、例えばチタンは、酸素原子の代わりにポリシロキサンマトリックスに組み込まれる。
【０００４】
さらに、分裂反射を防止するために、光学レンズに反射防止層と呼ばれる層を設けることも周知である。通常、これは第１屈折率を有する層と、前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する層とが交互に塗布されている一連の層により達成される。前述の特許文献１では、例えば、無機材料、酸化物材料および光学的に透明な材料から構成されるこれら反射防止層を、機械的作用に対する保護のためにコーティングの設計に組み込む提案がすでになされていた。
【０００５】
下記特許文献１は、レンズにＰＶＤ（物理気相成長）法によってホウケイ酸塩ガラスを含むコーティングを塗布する提案をしている。このコーティングは擦傷保護として最大３μｍの厚さをもつといわれている。このような層は擦傷などの機械的な影響からプラスチックレンズを保護はするが、擦傷保護の提供を目的としたこの層の下または上の層、すなわち、特に反射防止層自体が擦傷されて、やがて光を散乱させる曇層になる可能性をなくすわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０ ６９８ ７９８ Ａ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、本発明の目的は、優れた反射防止特性を有すると同時に機械的作用を受けないコーティングの付いた光学レンズ、より具体的には眼鏡レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのため、本発明によると、冒頭に明記した光学レンズを、超撥水性（超疏水性）層で、特にレンズ基材とは反対側において、コーティングを完結させるようにさらに開発し、少なくとも１つの高屈折率層、特に全体が４０ｎｍ未満、より具体的には３６ｎｍ未満の厚さをもち、かつ、さらにコーティング全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつことが提案される。
【０００９】
そのため、高屈折率層の総層厚（層厚の合計）が４０ｎｍ未満、特に３６ｎｍ未満であることが提供される。高屈折率層が１つだけの場合、１つだけの高屈折率層の厚さは４０ｎｍ未満であり、高屈折率層が１より多い（つまり、少なくとも２つの高屈折率層の）場合、高屈折率層は合わせて（つまり、合計でまたは全体で）４０ｎｍ未満の総厚をもつ。
したがって、一方では、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチック製のレンズ基材と、１つの高屈折率層を含む複数の層を含むコーティングとを有する光学レンズであって、前記レンズ基材に隣接してハードコート層が形成されており、前記コーティングが超撥水性層で完結しており、前記１つの高屈折率層が４０ｎｍ未満の厚さをもち、前記コーティング全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつ光学レンズを提供する。
【００１０】
さらに、他方では、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチック製のレンズ基材と、少なくとも２つの高屈折率層を含む複数の層を含むコーティングとを有する光学レンズであって、前記レンズ基材に隣接してハードコート層が形成されており、前記コーティングが超撥水性層で完結しており、前記少なくとも２つの高屈折率層が４０ｎｍ未満の総厚をもち、前記コーティング全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつ光学レンズを提供する。
【００１１】
Ｃｏｌｔｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社のベイヤー試験（Ｂａｙｅｒ ｔｅｓｔ）として知られる試験を使用して、眼鏡レンズの製造において光学面の擦傷の受けやすさを測定する。この試験では、規定量の鋭角を有する粒子を眼鏡レンズの表面に通してから、眼鏡レンズに光学的評価を施す。このＣｏｌｔｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社のベイヤー試験では、試験用レンズと、光学強度が０ジオプトリーの未被覆ＣＲ３９標準眼鏡レンズの対照レンズとを揺動台のベースに固定した状態で、小型揺動台の横移動によって、これらレンズの上に研磨剤を案内する。その後、試験用レンズを評価する、つまり擦傷のために発生した散乱光の量を測定する。試験結果は未被覆ＣＲ３９対照レンズに対して試験用レンズがどの程度高い耐性をもつかを示す数値である。ＣＲ３９の材料はアリルジグリコールカーボネート（ＡＤＣ）（またはポリアリルジグリコールカーボネート）である。
【００１２】
ここで提示する発明は、プラスチック製の光学レンズの機械的耐久性の問題を、ベイヤー試験を施したときに、＞１７のベイヤー値で表現される、最小限の上昇レベルの散乱光しか生じないような特定の光学的広帯域反射防止層で解決する。
当のコーティングを施した光学レンズは、従来のＰＶＤプロセスによって製造できる。あるいは、当該薄層システムを得るための他の周知のプロセスも考えられ、例としてＣＶＤ（化学蒸着）プロセス、および前述のプロセスのイオンアシストまたはプラズマアシストバージョンがあげられる。
【００１３】
「高屈折率」とは、特に波長５５０ｎｍで、屈折率がｎ＞１．６５の材料、特に材料の層と現在理解されている。この屈折率より低いと、また１．６または１．６７の屈折率を有する使用されるレンズ基材物質のことも考えると、層は光の散乱媒質としてほとんど、またはまったく影響しない。特に、以下の材料の層は高屈折率層であり、高屈折率層を形成してもよい。すなわち、ＣｅＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＩＴＯ，Ｌａ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５混合物，Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２混合物，Ｎｂ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３−Ｐｒ６Ｏ１１混合物，Ａｌ２Ｏ３−Ｐｒ６Ｏ１１混合物，Ｓｃ２Ｏ３，ＳｉＯ，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３混合物，Ｔｉ−Ｐｒ酸化物，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ，ＺｒＯ２，ＺｒＯ２−ＴａＯ２混合物，ＺｒＯ２−ＴｉＯ２混合物，ＺｎＳ，ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３混合物，ＳｉＯｘＮｙ，ＳｉＮｘ，Ｓｉ３Ｎ４，ならびにこれら材料の混合物の層および／またはこれら材料の過剰化学量論種または準化学量論種（亜化学量論種）である。
【００１４】
１より多くの高屈折率層が提供される場合、高屈折率層のすべてを同じ材料から作ってもよい。ただし、高屈折率層は前述の材料のうちの異なる材料から作ることも提供できる。
「中屈折率」とは、波長５５０ｎｍで屈折率が１．５＜ｎ＜＝１．６５の材料の層と現在理解することができる。特に、以下の材料の層は高屈折率層であり、中屈折率層を形成するかもしれない。すなわち、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３−Ｐｒ６Ｏ１１混合物，ＷＯ３，ならびにこれら材料の混合物の層および／またはこれら材料の過剰化学量論種または準化学量論種である。
【００１５】
「低屈折率」とは、波長５５０ｎｍで屈折率がｎ＜＝１．５の材料の層と現在理解することができる。特に、以下の材料の層は低屈折率層であるか、低屈折率層を形成するかもしれない。すなわち、ＳｉＯ２，ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３混合物，ＢａＦ２，ＣａＦ２，Ｎａ３ＡｌＦ６，ＭｇＦ２，ＹｂＦ３，ＹｂＦ３−ＣａＦ２混合物，ＹＦ３，ＹＦ３−ＢａＦ２混合物，ならびにこれら材料の混合物の層および／またはこれら材料の過剰化学量論種または準化学量論種である。
【００１６】
したがって、上記提示した目的は完全に達成される。
そのため、優れた反射防止特性、すなわち可視波長範囲で、特に４５０ｎｍないし６５０ｎｍの範囲で実質的に２．５％未満の反射率と、高耐擦傷性、すなわちベイヤー値＞１７とを兼ね備えるためには、光学レンズはまず適したハードコートで被覆しなければならない。このハードコートはさらに、総厚が約３８０ｎｍを超える、より具体的には約４００ｎｍを超える反射防止層の多層構造を施してもよい。これら反射防止層内で、高屈折率層は合計でできる限り薄くしておかなければならない。特に、少なくとも１つの高屈折率層は合計して４０ｎｍを超えない、より具体的には３５ｎｍを超えない厚さをもつようにする。
【００１７】
さらに、プラスチックから構成されるレンズ基材とは反対側において、コーティングを超撥水性層で完結させるべきである。
好適な実施形態では、超撥水性層は水が９０°を超える接触角をとる材料から作り、より具体的には超撥水性層は水が９５°を超える、より具体的には１００°を超える接触角をとる材料で作る。
【００１８】
この種の超撥水性層があると、層表面と層表面上に存在する粒子との滑り摩擦は最小限になり、これは、一方では光学レンズから水の水滴形成を改善する効果をもち、他方で層表面とベイヤー試験中に使用される粒子との滑り摩擦を最小限にするので、よりよい試験結果が得られる。
好適な実施形態では、コーティングが、１つだけの高屈折率層をもつことが可能である。この場合、より具体的には、１つだけの高屈折率層が２０ｎｍ未満、より具体的には１５ｎｍ未満の厚さをもつことが可能である。この結果、機械的作用に関して大幅に改善された特性が得られる。
【００１９】
別の好適な実施形態では、コーティングが２つの高屈折率層をもつことが可能である。より具体的には、２つの高屈折率層のうちの一方が約１０ｎｍの厚さをもってもよい。さらに、２つの高屈折率層全体の厚さまたは合わせた厚さが、４０ｎｍを超えない、より具体的には３５ｎｍを超えない。
好適な実施形態では、少なくとも１つの高屈折率層をＺｒＯ２，ＴｉＯ２またはＴａ２Ｏ５から作ることができる。
【００２０】
さらに、好適な実施形態では、コーティングは少なくとも１つの低屈折率層および／または少なくとも１つの中屈折率層を含む。少なくとも１つの低屈折率層は、特に、ＳｉＯ２またはＭｇＦ２から作ってもよい。このように、機械的に安定した構造と組み合わせると特に優れた反射防止効果が得られる。
本発明の特に有利な実施形態では、少なくとも１つの高屈折率層は、２つの低屈折率層の間、または２つの中屈折率層の間、または１つの低屈折率層と１つの中屈折率層との間に配設または埋設されている。
【００２１】
本発明の好適な実施形態では、複数の層の硬度は、ハードコート層から超撥水性層の方向に増大する。すなわち、コーティングの硬度の勾配は、ハードコート層から超撥水性層の方向に上昇するべきである。この場合、ベイヤー値を大幅に改善できることがわかっている。
本発明の実施形態では、少なくとも２つの低屈折率層および少なくとも２つの中屈折率層は、最下層の高屈折率層とハードコート層との間に交互に配置されていることが提供される。特に、そこで、３つの中屈折率層および２つの低屈折率層を、少なくとも１つの高屈折率層の最下層とハードコート層との間に配置されていることが提供できる。あるいは、２つの中屈折率層および３つの低屈折率層を、少なくとも１つの高屈折率層の最下層とハードコート層との間に配置されていることが提供できる。
【００２２】
さらに、ある実施形態では、超撥水性層から最下層の高屈折率層を含めたそこまでの層に、少なくとも１つの低屈折率層と、少なくとも１つの中屈折率層と、少なくとも１つの高屈折率層とを含むことが提供できる。
本発明の好適な実施形態では、超撥水性層とハードコート層との間に、ＳｉＯ２から作られている少なくとも２つの層とＡｌ２Ｏ３から作られている少なくとも３つの層とが交互に配設されており、Ａｌ２Ｏ３から作られている３つの層のうちの１つはハードコート層に隣接している。この構造をもつとともに、本発明により様々な層およびコーティングに規定されている厚さに従えば、優れた反射防止特性、すなわち可視スペクトル範囲で実質的に２．５％以下の反射率をもちながら、ベイヤー試験で優れた試験結果を得ることが可能である。
【００２３】
本発明の別の改良形態では、少なくとも１つの高屈折率層はｎ＞１．６５の屈折率をもつことが提供できる。さらに、少なくとも１つの中屈折率層は１．５＜ｎ＜＝１．６５の屈折率をもつとともに、少なくとも１つの低屈折率層がｎ＜＝１．５の屈折率をもつことを提供できる。
本発明の別の改良形態では、ハードコート層を除くコーティングの総厚を約３８０ｎｍ以上にすることが提供できる。この場合、コーティングの最低厚さの条件はハードコート層を除いて適用する。しかも超撥水性層と、反射防止層、すなわち低屈折率層、中屈折率層、および高屈折率層とは、全体で３８０ｎｍを超える厚さをもたなければならない。
【００２４】
上記述べた特徴および以下これから説明する特徴は示したそのままの組み合わせだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせまたは単独でも使用できることは認識されるであろう。
本発明の実施形態を図面に示し、以下の説明でより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】広帯域反射防止層がない状態とある状態とで、屈折率ｎ＝１．６のプラスチック製の先行技術の眼鏡レンズの反射率曲線を示している。
【図２】本発明による光学レンズの模式図を示している。
【図３】本発明による光学レンズの別の実施形態の模式図を示している。
【図４】図３の光学レンズの反射率曲線を示している。
【図５】本発明による光学レンズの別の実施形態の模式図を示している。
【図６】図５の光学レンズの反射率曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、未被覆プラスチック製眼鏡レンズと比較した、広帯域反射防止コーティングを施した屈折率ｎ＝１．６の先行技術のプラスチック製眼鏡レンズの反射率曲線を示している。
この種の周知の光学レンズのコーティングは、典型的には各々が低い屈折率および高い屈折率を有し、各々が精密に画定された厚さの連続した複数の層を有する。特に高屈折率の眼鏡レンズの場合、当該広帯域反射防止コーティングは分裂反射を低減するために重要で、また非常に優れた透過率をもたせるためにも重要である。通常このような場合、相対的に高い屈折率をもつ複数の層が設けられており、相対的に低い屈折率をもつ層と合わせて所望の反射防止効果を生じさせる。このような構成で高い屈折率をもつ層の総層厚は約５０〜１５０ｎｍである。したがって、同様に優れた反射率値をもつことに加えて、できるだけ高いベイヤー値をもつ光学レンズを提供することが本発明の目的である。
【００２７】
これに応じて、図２は本発明の教示に従い設計されている光学レンズ１０を示している。光学レンズ１０は可視スペクトル範囲で透明で、プラスチックから製作したレンズ基材１２を有している。このレンズ基材１２にはコーティング１４が施されており、コーティング１４は複数の層１５を有している。コーティング１４はレンズ基材１２の上に重ねられている。レンズ基材１２とは反対側において、コーティング１４は超撥水性層１６で完結している。したがって、超撥水性層１６は、レンズ基材１２が「最下部」にあるといわれるなら、コーティング１４の最上層を形成している。この超撥水性層は、水が９０°を超える、特に１００°を超える接触角をとる材料から作られている。
【００２８】
また、複数の層１５は少なくとも１つの高屈折率層１８を含む。本文において高屈折率層とは、屈折率ｎ＞１．６５の材料を意味する。
レンズ基材１２に隣接して形成されているのが、ハードコート層２０である。このハードコート層２０の代表的な材料は当業者には周知であり、すでに先行技術で使用に供されている。
【００２９】
最後に、複数の層１５はさらに追加の反射防止層２２を含んでおり、反射防止層２２は低屈折率層と中屈折率層とさらに高屈折率層とをともに含んでもよい。ただし、図示する実施形態では、これら追加の反射防止層２２の正確な構造にそれ以上の重要性は付与しておらず、構造も任意に選択できる。
コーティング１４内のハードコート層２０の機能の１つは、ハードコート層２０が無機系反射防止層１８，２２の間の応力補償に役立つことである。反射防止層１８，２２は熱膨張係数が相対的に低い一方で、有機プラスチックから製作するレンズ基材１２は高い熱膨張係数をもつ。さらに、ハードコート層２０のレンズ基材１２とは反対に向く側は、反射防止層２２にとって優れた接着強度をもつ面を形成している。
【００３０】
ベイヤー値を最大化するために、複数の層１５はレンズ基材１２から超撥水性層１６に向かって増大する硬度勾配を付けて塗布するとよいことがわかってきた。実験では、最下層に近づく、すなわちレンズ基材１２に向かう方向に近い方に位置している層を、最上部に近づく、すなわち超撥水性層１６に向かう方向に近い方に位置している層よりも硬くすると、原則的には得られるベイヤー値が低くなることが明らかになっている。これは特に、超撥水性層１６に近い方に位置している層が、コーティング１４の場合と同じく、少なくとも１つの高屈折率層１８を含む場合に現れる。したがって、複数の層１５の硬度をハードコート層２０から超撥水性層１６の方向に増大させるための手段を設けるべきである。
【００３１】
これに応じて、ハードコート層２０は、硬度に関して、相対的に柔らかいプラスチック面と硬い反射防止層との間の中間位置を占める。さらに、ハードコート層２０は反射防止層１８，２２を支持している。
コーティング１４の総厚は約３８０ｎｍより厚く、特に約４００ｎｍより厚くするべきである。特に、ハードコート層２０を除くコーティング１４、すなわち層１６，１８，２２だけで、約３８０ｎｍを超える、特に約４００ｎｍを超える厚さをすでにもつ。これにより、例えば、ベイヤー試験の過程で研磨試験エレメントにより生じる機械的負荷の場合のような機械的負荷のかかった状態でのコーティングの破壊を防止するので、その保護機能および／または反射防止機能の損失を防止する。しかし、少なくとも１つの高屈折率層１８の総厚は、できる限り薄くしなければならない。少なくとも１つの高屈折率層１８の存在は、十分な反射防止効果のために必要である。しかし＞１７のベイヤー値を得るためには、少なくとも１つの高屈折率層の総厚は４０ｎｍより厚く、特に３５ｎｍより厚くするべきではない。例えば、ベイヤー試験の研磨剤による、その周囲にある残りの反射防止層２２と合わせた少なくとも１つの高屈折率層１８の損傷は、損傷の質および量に呼応して、光の散乱効果が増幅する領域を生むことが明らかになっている。損傷および少なくとも１つの高屈折率層１８の厚さによって、この散乱効果は多かれ少なかれ曇りをもつ表面を生じさせ、それによって全体としてのコーティング１４が達成できる最高ベイヤー値が低下する。少なくとも１つの高屈折率層１８の最大厚さに対して強制的な制限を課すことにより、この効果を最小限にでき、所与のコーティング１４で最適なベイヤー値を達成できる。
【００３２】
図３に、本発明による光学レンズ１０の第１の実施形態を示している。
この実施形態では、酸化チタン（ＴｉＯ２）の蒸着によって製作した１つだけの高屈折率層１８をコーティング１４に形成している。さらにコーティング１４内に設けられているのは、石英（ＳｉＯ２）で作った低屈折率層２４および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で作った中屈折率層２６である。
【００３３】
レンズ基材１２上に形成されているのは、まずは、ハードコート層２０で、厚さが１〜１０μｍである。ハードコート層上に配設されているのが、まずは、酸化アルミニウム製の層２６’で、厚さが２５ｎｍである。この層上に今度配列されているのが石英製の層２４’で、厚さが同じく２５ｎｍである。この層上に配列されているのが酸化アルミニウム製の第２層２６’’で、厚さが５０ｎｍで、その上に今度は石英製の第２層２４’’が配列されており、厚さが６０ｎｍである。この層の次にさらに厚さ１１５ｎｍの酸化アルミニウム製の第３層２６’’’がくる。この酸化アルミニウム製の第３層２６’’’の上に設けられているのが酸化チタン製の高屈折率層１８で、厚さが１３ｎｍである。コーティング１４全体で高屈折率層１８は１つしかもたない。この層に今度さらに設けられているのが、厚さ１０ｎｍの酸化アルミニウム製の別の層２６’’’’である。この次に厚さ１０１ｎｍの石英製の別の第４層２４’’’’がきて、その上の最後に配列されているのが超撥水性層１６で、厚さが５ｎｍであり、最上部でコーティング１４を完結させている。
【００３４】
石英の層２４と酸化アルミニウムの層２６とを交互に配列することにより、層１５の剥離に至らない全体的な固有応力を達成することが可能である。これはこの例では、内部で引張応力が支配的である酸化アルミニウムの層２６と、内部で圧縮応力が支配的である石英の層２４とを交互にすることによって達成される。そのため、複数の層２４および２６の多重層構造は、受ける全体的な応力の点で機械的に有益であり、コーティング１４の反射防止効果にも寄与する。原則的に、層２４および２６の多重層構造は任意に複数の層および様々な厚さの組み合わせを含んでもよく、図示する実施例に限定されない。これらは反射防止効果とベイヤー値との特に有利な組み合わせの１つを提供する好適な実施例にすぎない。
【００３５】
図４は、図３で模式的に示した光学レンズ１０の反射率曲線を示している。図３に示すコーティングによって、本発明の第１の実施形態による光学レンズ１０は、２０を超えるベイヤー値を達成できる。また、反射率曲線から明らかなように、光学レンズ１０は非常に優れた反射防止特性を有している。可視スペクトル範囲では、透過率は９８％を超える。したがって、第１の実施形態による光学レンズ１０は反射防止効果の要件を満たすだけでなく、高いベイヤー値の要件も満たしている。
【００３６】
図５は、本発明の第２の実施形態における光学レンズ１０を示している。図５に示す実施形態は、特に図５に図示する第２の実施形態が２つの高屈折率層１８，１８’を有している点で、図３に示す実施形態とは異なる。これら２つの高屈折率層のうちの一方１８’は厚さが約１０ｎｍ、より具体的には図示する本実施例では正確に８．５ｎｍである。したがって、他方の高屈折率層１８の厚さは、高屈折率層１８，１８’全体で厚さが４０ｎｍ未満、特に３６ｎｍ未満になるように作られることになる。そのため、図５に図示する実施形態では、高屈折率層１８は２２ｎｍの厚さで形成されている。
【００３７】
図示する光学レンズ１０の第２の実施形態では、ハードコート層２０がまずレンズ基材１２に塗布されており、厚さは１〜１０μｍである。この層２０上に配置されているのが酸化アルミニウム製の層２６’で、厚さが５７ｎｍである。今度はこの層に塗布されているのが石英製の層２４’で、厚さが２５ｎｍである。その上に配置されているのが厚さ４４ｎｍの酸化アルミニウム製の第２層２６’’で、この次に厚さ６１ｎｍの石英製の第２層２４’’が設けられている。この層の上に配置されているのが酸化アルミニウム製の第３層２６’’’で、厚さが６０ｎｍである。その層にさらに設けられているのが、酸化チタン製の第１高屈折率層１８’で、厚さが８．５ｎｍである。今度はこの層の上に配置されているのが厚さ４５ｎｍの酸化アルミニウム製の層２６’’’’で、さらに今度は厚さ２２ｎｍの酸化チタン製の第２高屈折率層１８’’が設けられている。その層に設けられているのが、厚さ１０６ｎｍの石英製の第３層２４’’’で、レンズ基材１２とは反対側の最上部において厚さ５ｎｍの超撥水性層１６でコーティング１４が完結している。この種の構造のコーティング１４も同様に、優れたベイヤー値を達成できる。図５に示すコーティング１４は１７を超えるベイヤー値を達成できる。
【００３８】
図６は、図５に示す光学レンズ１０の反射率曲線を示している。ここでも、可視スペクトル範囲で、光学レンズは優れた反射防止特性を有し、透過率は９８％を超える。
最後に、図３および図５を見ると、コーティング１４の総厚は、特にハードコート層２０を除いても、いずれの事例でも４００ｎｍよりも厚いことがわかる。さらに、高屈折率層１８，１８’、１８’’が２つの低屈折率層２４の間、または２つの中屈折率層２６の間、または１つの低屈折率層２４と１つの中屈折率層２６との間に必ず埋設された手段が施されている。図３および図５の実施例では、高屈折率層は酸化チタンから製作している。しかし、原則的には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）もしくは酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）または当初述べた材料のうちの他のいずれのものから製作してもよい。図示する実施形態の低屈折率層は石英（ＳｉＯ２）から作製し、中屈折率層は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から作製している。より具体的には、これら２つの材料はコーティング１４内の機械的応力を補償するために交互に使用されている。しかし、あるいは、材料として例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）も提供できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチック製のレンズ基材と、少なくとも１つの高屈折率層を含む複数の層を含むコーティングとを有する光学レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学レンズは、例えば、下記特許文献１から周知である。
光学レンズの材料として最近よく使われるようになってきているのが、特に眼鏡レンズの場合には、ケイ酸塩ガラスの代わりとして、可視スペクトル範囲で透明なプラスチックである。ケイ酸塩ガラスに比べて、プラスチックは軽く、破壊強度が大きく、着色性があり、縁なしフレームに装着できるという利点をもたらす。しかし、プラスチック製光学レンズの周知の欠点は、表面が機械的作用、特に擦り傷をはるかに受けやすいことである。
【０００３】
プラスチック製光学レンズのこの機械的作用の受けやすさを最小限にするために、プラスチックにコーティングが施されて、機械的事象から光学レンズを保護することが意図されている。一般的にいうと、この保護機能はハードコートが担っている。高い光学的透明性を確保しながら、不要な色干渉を防止するためには、ハードコートは同じく可視範囲で透明でなければならず、かつ光学レンズに近い屈折率をもたなければならない。ハードコートの典型的な材料はシロキサンまたは有機修飾セラミックであるが、この有機修飾セラミックはポリシロキサンマトリックスを有しており、金属原子、例えばチタンは、酸素原子の代わりにポリシロキサンマトリックスに組み込まれる。
【０００４】
さらに、分裂反射を防止するために、光学レンズに反射防止層と呼ばれる層を設けることも周知である。通常、これは第１屈折率を有する層と、前記第１屈折率よりも高い第２屈折率を有する層とが交互に塗布されている一連の層により達成される。前述の特許文献１では、例えば、無機材料、酸化物材料および光学的に透明な材料から構成されるこれら反射防止層を、機械的作用に対する保護のためにコーティングの設計に組み込む提案がすでになされていた。
【０００５】
下記特許文献１は、レンズにＰＶＤ（物理気相成長）法によってホウケイ酸塩ガラスを含むコーティングを塗布する提案をしている。このコーティングは擦傷保護として最大３μｍの厚さをもつといわれている。このような層は擦傷などの機械的な影響からプラスチックレンズを保護はするが、擦傷保護の提供を目的としたこの層の下または上の層、すなわち、特に反射防止層自体が擦傷されて、やがて光を散乱させる曇層になる可能性をなくすわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０ ６９８ ７９８ Ａ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、本発明の目的は、優れた反射防止特性を有すると同時に機械的作用を受けないコーティングの付いた光学レンズ、より具体的には眼鏡レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのため、本発明によると、冒頭に明記した光学レンズを、超撥水性（超疏水性）層で、特にレンズ基材とは反対側において、コーティングを完結させるようにさらに開発し、少なくとも１つの高屈折率層、特に全体が４０ｎｍ未満、より具体的には３６ｎｍ未満の厚さをもち、かつ、さらにコーティング全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつことが提案される。
【０００９】
そのため、高屈折率層の総層厚（層厚の合計）が４０ｎｍ未満、特に３６ｎｍ未満であることが提供される。高屈折率層が１つだけの場合、１つだけの高屈折率層の厚さは４０ｎｍ未満であり、高屈折率層が１より多い（つまり、少なくとも２つの高屈折率層の）場合、高屈折率層は合わせて（つまり、合計でまたは全体で）４０ｎｍ未満の総厚をもつ。
したがって、一方では、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチック製のレンズ基材と、１つの高屈折率層を含む複数の層を含むコーティングとを有する光学レンズであって、前記レンズ基材に隣接してハードコート層が形成されており、前記コーティングが超撥水性層で完結しており、前記１つの高屈折率層が４０ｎｍ未満の厚さをもち、前記コーティング全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつ光学レンズを提供する。
【００１０】
さらに、他方では、プラスチック製、より具体的には可視スペクトル範囲で透明なプラスチック製のレンズ基材と、少なくとも２つの高屈折率層を含む複数の層を含むコーティングとを有する光学レンズであって、前記レンズ基材に隣接してハードコート層が形成されており、前記コーティングが超撥水性層で完結しており、前記少なくとも２つの高屈折率層が４０ｎｍ未満の総厚をもち、前記コーティング全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつ光学レンズを提供する。
【００１１】
Ｃｏｌｔｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社のベイヤー試験（Ｂａｙｅｒ ｔｅｓｔ）として知られる試験を使用して、眼鏡レンズの製造において光学面の擦傷の受けやすさを測定する。この試験では、規定量の鋭角を有する粒子を眼鏡レンズの表面に通してから、眼鏡レンズに光学的評価を施す。このＣｏｌｔｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社のベイヤー試験では、試験用レンズと、光学強度が０ジオプトリーの未被覆ＣＲ３９標準眼鏡レンズの対照レンズとを揺動台のベースに固定した状態で、小型揺動台の横移動によって、これらレンズの上に研磨剤を案内する。その後、試験用レンズを評価する、つまり擦傷のために発生した散乱光の量を測定する。試験結果は未被覆ＣＲ３９対照レンズに対して試験用レンズがどの程度高い耐性をもつかを示す数値である。ＣＲ３９の材料はアリルジグリコールカーボネート（ＡＤＣ）（またはポリアリルジグリコールカーボネート）である。
【００１２】
ここで提示する発明は、プラスチック製の光学レンズの機械的耐久性の問題を、ベイヤー試験を施したときに、＞１７のベイヤー値で表現される、最小限の上昇レベルの散乱光しか生じないような特定の光学的広帯域反射防止層で解決する。
当のコーティングを施した光学レンズは、従来のＰＶＤプロセスによって製造できる。あるいは、当該薄層システムを得るための他の周知のプロセスも考えられ、例としてＣＶＤ（化学蒸着）プロセス、および前述のプロセスのイオンアシストまたはプラズマアシストバージョンがあげられる。
【００１３】
「高屈折率」とは、特に波長５５０ｎｍで、屈折率がｎ＞１．６５の材料、特に材料の層と現在理解されている。この屈折率より低いと、また１．６または１．６７の屈折率を有する使用されるレンズ基材物質のことも考えると、層は光の散乱媒質としてほとんど、またはまったく影響しない。特に、以下の材料の層は高屈折率層であり、高屈折率層を形成してもよい。すなわち、ＣｅＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＩＴＯ，Ｌａ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５混合物，Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２混合物，Ｎｂ２Ｏ５，Ａｌ２Ｏ３−Ｐｒ６Ｏ１１混合物，Ａｌ２Ｏ３−Ｐｒ６Ｏ１１混合物，Ｓｃ２Ｏ３，ＳｉＯ，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３混合物，Ｔｉ−Ｐｒ酸化物，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ，ＺｒＯ２，ＺｒＯ２−ＴａＯ２混合物，ＺｒＯ２−ＴｉＯ２混合物，ＺｎＳ，ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３混合物，ＳｉＯｘＮｙ，ＳｉＮｘ，Ｓｉ３Ｎ４，ならびにこれら材料の混合物の層および／またはこれら材料の過剰化学量論種または準化学量論種（亜化学量論種）である。
【００１４】
１より多くの高屈折率層が提供される場合、高屈折率層のすべてを同じ材料から作ってもよい。ただし、高屈折率層は前述の材料のうちの異なる材料から作ることも提供できる。
「中屈折率」とは、波長５５０ｎｍで屈折率が１．５＜ｎ＜＝１．６５の材料の層と現在理解することができる。特に、以下の材料の層は高屈折率層であり、中屈折率層を形成するかもしれない。すなわち、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３−Ｐｒ６Ｏ１１混合物，ＷＯ３，ならびにこれら材料の混合物の層および／またはこれら材料の過剰化学量論種または準化学量論種である。
【００１５】
「低屈折率」とは、波長５５０ｎｍで屈折率がｎ＜＝１．５の材料の層と現在理解することができる。特に、以下の材料の層は低屈折率層であるか、低屈折率層を形成するかもしれない。すなわち、ＳｉＯ２，ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３混合物，ＢａＦ２，ＣａＦ２，Ｎａ３ＡｌＦ６，ＭｇＦ２，ＹｂＦ３，ＹｂＦ３−ＣａＦ２混合物，ＹＦ３，ＹＦ３−ＢａＦ２混合物，ならびにこれら材料の混合物の層および／またはこれら材料の過剰化学量論種または準化学量論種である。
【００１６】
したがって、上記提示した目的は完全に達成される。
そのため、優れた反射防止特性、すなわち可視波長範囲で、特に４５０ｎｍないし６５０ｎｍの範囲で実質的に２．５％未満の反射率と、高耐擦傷性、すなわちベイヤー値＞１７とを兼ね備えるためには、光学レンズはまず適したハードコートで被覆しなければならない。このハードコートはさらに、総厚が約３８０ｎｍを超える、より具体的には約４００ｎｍを超える反射防止層の多層構造を施してもよい。これら反射防止層内で、高屈折率層は合計でできる限り薄くしておかなければならない。特に、少なくとも１つの高屈折率層は合計して４０ｎｍを超えない、より具体的には３５ｎｍを超えない厚さをもつようにする。
【００１７】
さらに、プラスチックから構成されるレンズ基材とは反対側において、コーティングを超撥水性層で完結させるべきである。
好適な実施形態では、超撥水性層は水が９０°を超える接触角をとる材料から作り、より具体的には超撥水性層は水が９５°を超える、より具体的には１００°を超える接触角をとる材料で作る。
【００１８】
この種の超撥水性層があると、層表面と層表面上に存在する粒子との滑り摩擦は最小限になり、これは、一方では光学レンズから水の水滴形成を改善する効果をもち、他方で層表面とベイヤー試験中に使用される粒子との滑り摩擦を最小限にするので、よりよい試験結果が得られる。
好適な実施形態では、コーティングが、１つだけの高屈折率層をもつことが可能である。この場合、より具体的には、１つだけの高屈折率層が２０ｎｍ未満、より具体的には１５ｎｍ未満の厚さをもつことが可能である。この結果、機械的作用に関して大幅に改善された特性が得られる。
【００１９】
別の好適な実施形態では、コーティングが２つの高屈折率層をもつことが可能である。より具体的には、２つの高屈折率層のうちの一方が約１０ｎｍの厚さをもってもよい。さらに、２つの高屈折率層全体の厚さまたは合わせた厚さが、４０ｎｍを超えない、より具体的には３５ｎｍを超えない。
好適な実施形態では、少なくとも１つの高屈折率層をＺｒＯ２，ＴｉＯ２またはＴａ２Ｏ５から作ることができる。
【００２０】
さらに、好適な実施形態では、コーティングは少なくとも１つの低屈折率層および／または少なくとも１つの中屈折率層を含む。少なくとも１つの低屈折率層は、特に、ＳｉＯ２またはＭｇＦ２から作ってもよい。このように、機械的に安定した構造と組み合わせると特に優れた反射防止効果が得られる。
本発明の特に有利な実施形態では、少なくとも１つの高屈折率層は、２つの低屈折率層の間、または２つの中屈折率層の間、または１つの低屈折率層と１つの中屈折率層との間に配設または埋設されている。
【００２１】
本発明の好適な実施形態では、複数の層の硬度は、ハードコート層から超撥水性層の方向に増大する。すなわち、コーティングの硬度の勾配は、ハードコート層から超撥水性層の方向に上昇するべきである。この場合、ベイヤー値を大幅に改善できることがわかっている。
本発明の実施形態では、少なくとも２つの低屈折率層および少なくとも２つの中屈折率層は、最下層の高屈折率層とハードコート層との間に交互に配置されていることが提供される。特に、そこで、３つの中屈折率層および２つの低屈折率層を、少なくとも１つの高屈折率層の最下層とハードコート層との間に配置されていることが提供できる。あるいは、２つの中屈折率層および３つの低屈折率層を、少なくとも１つの高屈折率層の最下層とハードコート層との間に配置されていることが提供できる。
【００２２】
さらに、ある実施形態では、超撥水性層から最下層の高屈折率層を含めたそこまでの層に、少なくとも１つの低屈折率層と、少なくとも１つの中屈折率層と、少なくとも１つの高屈折率層とを含むことが提供できる。
本発明の好適な実施形態では、超撥水性層とハードコート層との間に、ＳｉＯ２から作られている少なくとも２つの層とＡｌ２Ｏ３から作られている少なくとも３つの層とが交互に配設されており、Ａｌ２Ｏ３から作られている３つの層のうちの１つはハードコート層に隣接している。この構造をもつとともに、本発明により様々な層およびコーティングに規定されている厚さに従えば、優れた反射防止特性、すなわち可視スペクトル範囲で実質的に２．５％以下の反射率をもちながら、ベイヤー試験で優れた試験結果を得ることが可能である。
【００２３】
本発明の別の改良形態では、少なくとも１つの高屈折率層はｎ＞１．６５の屈折率をもつことが提供できる。さらに、少なくとも１つの中屈折率層は１．５＜ｎ＜＝１．６５の屈折率をもつとともに、少なくとも１つの低屈折率層がｎ＜＝１．５の屈折率をもつことを提供できる。
本発明の別の改良形態では、ハードコート層を除くコーティングの総厚を約３８０ｎｍ以上にすることが提供できる。この場合、コーティングの最低厚さの条件はハードコート層を除いて適用する。しかも超撥水性層と、反射防止層、すなわち低屈折率層、中屈折率層、および高屈折率層とは、全体で３８０ｎｍを超える厚さをもたなければならない。
【００２４】
上記述べた特徴および以下これから説明する特徴は示したそのままの組み合わせだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせまたは単独でも使用できることは認識されるであろう。
本発明の実施形態を図面に示し、以下の説明でより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】広帯域反射防止層がない状態とある状態とで、屈折率ｎ＝１．６のプラスチック製の先行技術の眼鏡レンズの反射率曲線を示している。
【図２】本発明による光学レンズの模式図を示している。
【図３】本発明による光学レンズの別の実施形態の模式図を示している。
【図４】図３の光学レンズの反射率曲線を示している。
【図５】本発明による光学レンズの別の実施形態の模式図を示している。
【図６】図５の光学レンズの反射率曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、未被覆プラスチック製眼鏡レンズと比較した、広帯域反射防止コーティングを施した屈折率ｎ＝１．６の先行技術のプラスチック製眼鏡レンズの反射率曲線を示している。
この種の周知の光学レンズのコーティングは、典型的には各々が低い屈折率および高い屈折率を有し、各々が精密に画定された厚さの連続した複数の層を有する。特に高屈折率の眼鏡レンズの場合、当該広帯域反射防止コーティングは分裂反射を低減するために重要で、また非常に優れた透過率をもたせるためにも重要である。通常このような場合、相対的に高い屈折率をもつ複数の層が設けられており、相対的に低い屈折率をもつ層と合わせて所望の反射防止効果を生じさせる。このような構成で高い屈折率をもつ層の総層厚は約５０〜１５０ｎｍである。したがって、同様に優れた反射率値をもつことに加えて、できるだけ高いベイヤー値をもつ光学レンズを提供することが本発明の目的である。
【００２７】
これに応じて、図２は本発明の教示に従い設計されている光学レンズ１０を示している。光学レンズ１０は可視スペクトル範囲で透明で、プラスチックから製作したレンズ基材１２を有している。このレンズ基材１２にはコーティング１４が施されており、コーティング１４は複数の層１５を有している。コーティング１４はレンズ基材１２の上に重ねられている。レンズ基材１２とは反対側において、コーティング１４は超撥水性層１６で完結している。したがって、超撥水性層１６は、レンズ基材１２が「最下部」にあるといわれるなら、コーティング１４の最上層を形成している。この超撥水性層は、水が９０°を超える、特に１００°を超える接触角をとる材料から作られている。
【００２８】
また、複数の層１５は少なくとも１つの高屈折率層１８を含む。本文において高屈折率層とは、屈折率ｎ＞１．６５の材料を意味する。
レンズ基材１２に隣接して形成されているのが、ハードコート層２０である。このハードコート層２０の代表的な材料は当業者には周知であり、すでに先行技術で使用に供されている。
【００２９】
最後に、複数の層１５はさらに追加の反射防止層２２を含んでおり、反射防止層２２は低屈折率層と中屈折率層とさらに高屈折率層とをともに含んでもよい。ただし、図示する実施形態では、これら追加の反射防止層２２の正確な構造にそれ以上の重要性は付与しておらず、構造も任意に選択できる。
コーティング１４内のハードコート層２０の機能の１つは、ハードコート層２０が無機系反射防止層１８，２２の間の応力補償に役立つことである。反射防止層１８，２２は熱膨張係数が相対的に低い一方で、有機プラスチックから製作するレンズ基材１２は高い熱膨張係数をもつ。さらに、ハードコート層２０のレンズ基材１２とは反対に向く側は、反射防止層２２にとって優れた接着強度をもつ面を形成している。
【００３０】
ベイヤー値を最大化するために、複数の層１５はレンズ基材１２から超撥水性層１６に向かって増大する硬度勾配を付けて塗布するとよいことがわかってきた。実験では、最下層に近づく、すなわちレンズ基材１２に向かう方向に近い方に位置している層を、最上部に近づく、すなわち超撥水性層１６に向かう方向に近い方に位置している層よりも硬くすると、原則的には得られるベイヤー値が低くなることが明らかになっている。これは特に、超撥水性層１６に近い方に位置している層が、コーティング１４の場合と同じく、少なくとも１つの高屈折率層１８を含む場合に現れる。したがって、複数の層１５の硬度をハードコート層２０から超撥水性層１６の方向に増大させるための手段を設けるべきである。
【００３１】
これに応じて、ハードコート層２０は、硬度に関して、相対的に柔らかいプラスチック面と硬い反射防止層との間の中間位置を占める。さらに、ハードコート層２０は反射防止層１８，２２を支持している。
コーティング１４の総厚は約３８０ｎｍより厚く、特に約４００ｎｍより厚くするべきである。特に、ハードコート層２０を除くコーティング１４、すなわち層１６，１８，２２だけで、約３８０ｎｍを超える、特に約４００ｎｍを超える厚さをすでにもつ。これにより、例えば、ベイヤー試験の過程で研磨試験エレメントにより生じる機械的負荷の場合のような機械的負荷のかかった状態でのコーティングの破壊を防止するので、その保護機能および／または反射防止機能の損失を防止する。しかし、少なくとも１つの高屈折率層１８の総厚は、できる限り薄くしなければならない。少なくとも１つの高屈折率層１８の存在は、十分な反射防止効果のために必要である。しかし＞１７のベイヤー値を得るためには、少なくとも１つの高屈折率層の総厚は４０ｎｍより厚く、特に３５ｎｍより厚くするべきではない。例えば、ベイヤー試験の研磨剤による、その周囲にある残りの反射防止層２２と合わせた少なくとも１つの高屈折率層１８の損傷は、損傷の質および量に呼応して、光の散乱効果が増幅する領域を生むことが明らかになっている。損傷および少なくとも１つの高屈折率層１８の厚さによって、この散乱効果は多かれ少なかれ曇りをもつ表面を生じさせ、それによって全体としてのコーティング１４が達成できる最高ベイヤー値が低下する。少なくとも１つの高屈折率層１８の最大厚さに対して強制的な制限を課すことにより、この効果を最小限にでき、所与のコーティング１４で最適なベイヤー値を達成できる。
【００３２】
図３に、本発明による光学レンズ１０の第１の実施形態を示している。
この実施形態では、酸化チタン（ＴｉＯ２）の蒸着によって製作した１つだけの高屈折率層１８をコーティング１４に形成している。さらにコーティング１４内に設けられているのは、石英（ＳｉＯ２）で作った低屈折率層２４および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で作った中屈折率層２６である。
【００３３】
レンズ基材１２上に形成されているのは、まずは、ハードコート層２０で、厚さが１〜１０μｍである。ハードコート層上に配設されているのが、まずは、酸化アルミニウム製の層２６’で、厚さが２５ｎｍである。この層上に今度配列されているのが石英製の層２４’で、厚さが同じく２５ｎｍである。この層上に配列されているのが酸化アルミニウム製の第２層２６’’で、厚さが５０ｎｍで、その上に今度は石英製の第２層２４’’が配列されており、厚さが６０ｎｍである。この層の次にさらに厚さ１１５ｎｍの酸化アルミニウム製の第３層２６’’’がくる。この酸化アルミニウム製の第３層２６’’’の上に設けられているのが酸化チタン製の高屈折率層１８で、厚さが１３ｎｍである。コーティング１４全体で高屈折率層１８は１つしかもたない。この層に今度さらに設けられているのが、厚さ１０ｎｍの酸化アルミニウム製の別の層２６’’’’である。この次に厚さ１０１ｎｍの石英製の別の第４層２４’’’’がきて、その上の最後に配列されているのが超撥水性層１６で、厚さが５ｎｍであり、最上部でコーティング１４を完結させている。
【００３４】
石英の層２４と酸化アルミニウムの層２６とを交互に配列することにより、層１５の剥離に至らない全体的な固有応力を達成することが可能である。これはこの例では、内部で引張応力が支配的である酸化アルミニウムの層２６と、内部で圧縮応力が支配的である石英の層２４とを交互にすることによって達成される。そのため、複数の層２４および２６の多重層構造は、受ける全体的な応力の点で機械的に有益であり、コーティング１４の反射防止効果にも寄与する。原則的に、層２４および２６の多重層構造は任意に複数の層および様々な厚さの組み合わせを含んでもよく、図示する実施例に限定されない。これらは反射防止効果とベイヤー値との特に有利な組み合わせの１つを提供する好適な実施例にすぎない。
【００３５】
図４は、図３で模式的に示した光学レンズ１０の反射率曲線を示している。図３に示すコーティングによって、本発明の第１の実施形態による光学レンズ１０は、２０を超えるベイヤー値を達成できる。また、反射率曲線から明らかなように、光学レンズ１０は非常に優れた反射防止特性を有している。可視スペクトル範囲では、透過率は９８％を超える。したがって、第１の実施形態による光学レンズ１０は反射防止効果の要件を満たすだけでなく、高いベイヤー値の要件も満たしている。
【００３６】
図５は、本発明の第２の実施形態における光学レンズ１０を示している。図５に示す実施形態は、特に図５に図示する第２の実施形態が２つの高屈折率層１８，１８’を有している点で、図３に示す実施形態とは異なる。これら２つの高屈折率層のうちの一方１８’は厚さが約１０ｎｍ、より具体的には図示する本実施例では正確に８．５ｎｍである。したがって、他方の高屈折率層１８の厚さは、高屈折率層１８，１８’全体で厚さが４０ｎｍ未満、特に３６ｎｍ未満になるように作られることになる。そのため、図５に図示する実施形態では、高屈折率層１８は２２ｎｍの厚さで形成されている。
【００３７】
図示する光学レンズ１０の第２の実施形態では、ハードコート層２０がまずレンズ基材１２に塗布されており、厚さは１〜１０μｍである。この層２０上に配置されているのが酸化アルミニウム製の層２６’で、厚さが５７ｎｍである。今度はこの層に塗布されているのが石英製の層２４’で、厚さが２５ｎｍである。その上に配置されているのが厚さ４４ｎｍの酸化アルミニウム製の第２層２６’’で、この次に厚さ６１ｎｍの石英製の第２層２４’’が設けられている。この層の上に配置されているのが酸化アルミニウム製の第３層２６’’’で、厚さが６０ｎｍである。その層にさらに設けられているのが、酸化チタン製の第１高屈折率層１８’で、厚さが８．５ｎｍである。今度はこの層の上に配置されているのが厚さ４５ｎｍの酸化アルミニウム製の層２６’’’’で、さらに今度は厚さ２２ｎｍの酸化チタン製の第２高屈折率層１８’’が設けられている。その層に設けられているのが、厚さ１０６ｎｍの石英製の第３層２４’’’で、レンズ基材１２とは反対側の最上部において厚さ５ｎｍの超撥水性層１６でコーティング１４が完結している。この種の構造のコーティング１４も同様に、優れたベイヤー値を達成できる。図５に示すコーティング１４は１７を超えるベイヤー値を達成できる。
【００３８】
図６は、図５に示す光学レンズ１０の反射率曲線を示している。ここでも、可視スペクトル範囲で、光学レンズは優れた反射防止特性を有し、透過率は９８％を超える。
最後に、図３および図５を見ると、コーティング１４の総厚は、特にハードコート層２０を除いても、いずれの事例でも４００ｎｍよりも厚いことがわかる。さらに、高屈折率層１８，１８’、１８’’が２つの低屈折率層２４の間、または２つの中屈折率層２６の間、または１つの低屈折率層２４と１つの中屈折率層２６との間に必ず埋設された手段が施されている。図３および図５の実施例では、高屈折率層は酸化チタンから製作している。しかし、原則的には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）もしくは酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）または当初述べた材料のうちの他のいずれのものから製作してもよい。図示する実施形態の低屈折率層は石英（ＳｉＯ２）から作製し、中屈折率層は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から作製している。より具体的には、これら２つの材料はコーティング１４内の機械的応力を補償するために交互に使用されている。しかし、あるいは、材料として例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）も提供できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック、特に、可視スペクトル範囲で透明なプラスチックから製作されたレンズ基材（１２）と、少なくとも１つの高屈折率層（１８）を含む複数の層（１５）を含むコーティング（１４）とを有する光学レンズ（１０）であって、
前記レンズ基材（１２）に隣接してハードコート層（２０）が形成されており、前記コーティング（１４）が超撥水性層（１６）で完結しており、前記コーティング（１４）全体が約３８０ｎｍを超える厚さを有しており、高屈折率層（１８）が１つだけの場合には、前記１つだけの高屈折率層（１８）は４０ｎｍ未満の厚さをもち、複数の高屈折率層（１８）がある場合には、前記高屈折率層（１８）は合わせて４０ｎｍ未満の厚さをもつことを特徴とする、光学レンズ（１０）。
【請求項２】
前記超撥水性層（１６）は、水が９０°を超える接触角をとる材料から作られていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項３】
前記コーティングは、１つだけの高屈折率層（１８）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項４】
前記高屈折率層（１８）は、１５ｎｍ未満の厚さをもつことを特徴とする、請求項３に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項５】
前記コーティング（１４）は、２つの高屈折率層（１８）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項６】
前記２つの高屈折率層（１８）のうちの一方は、約１０ｎｍ以下の厚さをもつことを特徴とする、請求項５に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの高屈折率層（１８）は、ＺｒＯ２，ＴｉＯ２またはＴａ２Ｏ５から作られていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項８】
前記コーティング（１４）は、少なくとも１つの低屈折率層（２４）および／または少なくとも１つの中屈折率層（２６）を有することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの低屈折率層（２４，２６）は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３またはＭｇＦ２から作られていることを特徴とする、請求項８に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの高屈折率層（１８）は、２つの低屈折率層（２４）の間、または２つの中屈折率層（２６）の間、または１つの低屈折率層（２４）と１つの中屈折率層（２６）との間に埋設されていることを特徴とする、請求項８または９に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１１】
前記複数の層（１５）の硬度は、前記ハードコート層（２０）から前記超撥水性層（１６）の方向に増大していることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１２】
少なくとも２つの低屈折率層および少なくとも２つの中屈折率層が、最下層の前記高屈折率層（１８）と前記ハードコート層（２０）との間に交互配列で配置されていることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの高屈折率層（１８）の屈折率がｎ＞１．６５であることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの中屈折率層（２６）の屈折率が１．５＜ｎ＜＝１．６５であり、少なくとも１つの低屈折率層（２４）の屈折率がｎ＜＝１．５であることを特徴とする、請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１５】
前記コーティング（１４）は、前記ハードコート層（２０）を除いた全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつことを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１】
プラスチック、特に、可視スペクトル範囲で透明なプラスチックから製作されたレンズ基材（１２）と、少なくとも１つの高屈折率層（１８）を含む複数の層（１５）を含むコーティング（１４）とを有する光学レンズ（１０）であって、
前記レンズ基材（１２）に隣接してハードコート層（２０）が形成されており、前記コーティング（１４）が超撥水性層（１６）で完結しており、前記コーティング（１４）全体が約３８０ｎｍを超える厚さを有しており、高屈折率層（１８）が１つだけの場合には、前記１つだけの高屈折率層（１８）は４０ｎｍ未満の厚さをもち、複数の高屈折率層（１８）がある場合には、前記高屈折率層（１８）は合わせて４０ｎｍ未満の厚さをもつことを特徴とする、光学レンズ（１０）。
【請求項２】
前記超撥水性層（１６）は、水が９０°を超える接触角をとる材料から作られていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項３】
前記コーティングは、１つだけの高屈折率層（１８）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項４】
前記高屈折率層（１８）は、１５ｎｍ未満の厚さをもつことを特徴とする、請求項３に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項５】
前記コーティング（１４）は、２つの高屈折率層（１８）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項６】
前記２つの高屈折率層（１８）のうちの一方は、約１０ｎｍ以下の厚さをもつことを特徴とする、請求項５に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの高屈折率層（１８）は、ＺｒＯ２，ＴｉＯ２またはＴａ２Ｏ５から作られていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項８】
前記コーティング（１４）は、少なくとも１つの低屈折率層（２４）および／または少なくとも１つの中屈折率層（２６）を有することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの低屈折率層（２４，２６）は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３またはＭｇＦ２から作られていることを特徴とする、請求項８に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの高屈折率層（１８）は、２つの低屈折率層（２４）の間、または２つの中屈折率層（２６）の間、または１つの低屈折率層（２４）と１つの中屈折率層（２６）との間に埋設されていることを特徴とする、請求項８または９に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１１】
前記複数の層（１５）の硬度は、前記ハードコート層（２０）から前記超撥水性層（１６）の方向に増大していることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１２】
少なくとも２つの低屈折率層および少なくとも２つの中屈折率層が、最下層の前記高屈折率層（１８）と前記ハードコート層（２０）との間に交互配列で配置されていることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの高屈折率層（１８）の屈折率がｎ＞１．６５であることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの中屈折率層（２６）の屈折率が１．５＜ｎ＜＝１．６５であり、少なくとも１つの低屈折率層（２４）の屈折率がｎ＜＝１．５であることを特徴とする、請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【請求項１５】
前記コーティング（１４）は、前記ハードコート層（２０）を除いた全体が約３８０ｎｍを超える厚さをもつことを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の光学レンズ（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８８７００（Ｐ２０１２−８８７００Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２１４７４０（Ｐ２０１１−２１４７４０）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（５０５１５２２９５）カール ツァイス ビジョン ゲーエムベーハー (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４７４０（Ｐ２０１１−２１４７４０）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（５０５１５２２９５）カール ツァイス ビジョン ゲーエムベーハー (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]