防曇性被覆およびこれを用いた光学部品
【課題】 結露の発生する条件下でも曇りを発生しない防曇性効果を有し、耐久性に優れた防曇性被覆および該被覆を施した光学部品を提供する。
【解決手段】 光学用基材１の表面に施された防曇性被覆が多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする。
【解決手段】 光学用基材１の表面に施された防曇性被覆が多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板の水分による曇りを防止する防曇性被覆および、この防曇性被覆を、レンズ、プリズム、ミラー等の光学用基材に適用した光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レンズ、フィルター、ミラー等のくもり防止といえば、表面に界面活性剤を塗布する方法が一般的である。
【０００３】また最近では、界面活性剤に変わって、吸水性の物質をレンズ、フィルター、ミラー等の基材に塗布成膜することにより、くもり防止を行うことも知られている。従来、吸水性の物質といえば、天然高分子類としては、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体加水分解物のようなデンプン系、セルロース−アクリロニトリルグラフト重合体のようなセルロース系、また合成高分子類としては、ポリビニルアルコール架橋重合体のようなポリビニルアルコール系、ポリアクリル酸ナトリウム架橋体のようなアクリル系、ポリエチレングリコール・ジアクリレート架橋重合体のようなポリエーテル系等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来技術に記載の防曇性光学物品には、次のような問題点がある。
【０００５】まず、くもり防止として界面活性剤を用いた場合、この効果の持続力は極めて短く、数時間、もしくは数日で、再び界面活性剤を塗布しなければ、その効果を持続することはできない。また水等で化学物品の表面の汚れをふいた場合、界面活性剤の膜がとれてしまい、その効果がなくなってしまう。
【０００６】また、くもり防止として種々の吸水性物質を塗布成膜して防曇膜とした場合、その効果の持続性は界面活性剤の場合と比較して格段に向上する。しかしながら、発明者等の検討によれば、前記吸水性の物質を防曇膜として用いる場合、その膜上に低屈折率物質層を反射防止効果を得るためにコートした場合、そのものの防曇性は損なわれる傾向にある。また前記吸水性層を薄膜化し、その光学膜厚を反射防止対象波長の１／４の奇数倍に調整し反射防止膜とした場合、吸水性膜の厚みが薄すぎ、十分な防曇性を得られなくなる傾向にある。
【０００７】本発明は、上記従来の防曇性膜の欠点を解決するものであり、その目的は、優れた防曇効果を持つ防曇性被覆を提供することにある。
【０００８】また、本発明の他の目的は、膜強度および耐摩耗性に優れた防曇性被覆を提供することにある。
【０００９】また、本発明の他の目的は、反射防止効果を有する防曇性被覆を提供することにある。
【００１０】また、本発明は、上記の防曇性被覆を有する光学部品を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、基材の表面に形成される防曇性被覆において、該防曇性被覆が多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする防曇性被覆である。
【００１２】本発明による多孔質ＭｇＦ2膜による防曇作用を簡単に述べれば、以下の通りである。多孔質ＭｇＦ2膜の表面近くの水蒸気が、環境条件により過飽和状態になっている場合、その表面に吸着した水蒸気が再蒸発せず、液滴の核となる。この核に雰囲気中の水の分子が衝突し核が成長する。液滴がある程度の大きさになると、多孔質ＭｇＦ2膜の微細な孔（管）により膜の内部へと吸収され防曇効果を生ずる。
【００１３】多孔質ＭｇＦ2膜としては、真空プロセスで形成された無機多孔質膜が好適である。真空プロセスとしては、真空蒸着法、ＥＢ法およびスパッタリング法などがある。
【００１４】また多孔質ＭｇＦ2膜の膜質充填率は２０〜８０％の範囲にあることが好ましい。膜質充填率が２０％以上にすることで、多孔質ＭｇＦ2膜の強度を高くすることができ、膜質充填率が８０％以下とすることで、多孔質ＭｇＦ2膜中に水分が進入し易くして十分な防曇効果を得ることができる。多孔質ＭｇＦ2膜の膜質充填率を調整するためには、上記真空プロセスにおける、真空度および成膜温度を調整することによって行なうことができる。例えば、真空ＥＢ法において、プロセス中の真空度を低くし、成膜温度を低くすれば、膜質充填率は低下していく傾向にある。膜質充填率は屈折率から求めることができる。図１は膜質充填率と屈折率（測定波長＝６８０ｎｍ）との関係を示しているグラフである。膜質充填率が高い程、膜の組成が緻密であり、屈折率は高くなる。
【００１５】また、本発明において、基板の表面に多孔質ＭｇＦ2膜を形成してなる光学部品において、基板としては、レンズ、プリズム、カバーガラス、フィルターおよびミラーなどがある。また、光学部品の場合、多孔質ＭｇＦ2膜が反射防止膜になっていることが特に好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例１２ｍｍのガラス（ＢＫ７）のフィルターにＥＢ法によりＭｇＦ2の膜を光学モニターで５３０ｎｍの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００１７】その際、第２の比較例の真空度を４×１０-5ｔｏｒｒから１×１０-4ｔｏｒｒに変更し調整した。
【００１８】気体種はアルゴンである。
【００１９】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で８４ｎｍの膜厚のＭｇＦ2の膜をつけた。基材の温度を１５０℃に調整した。ＭｇＦ2膜の充填率は７５％であった。屈折率は１．２８であった。
【００２０】表１に膜の構成を示す。
【００２１】防曇特性は１．防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２．５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇りをみる。で評価した。その結果防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけると表面が濡れた様になり曇らない。５℃から室温（３０℃８０％）に出しても表面が濡れた様になり曇らない。
【００２２】（比較例１）２ｍｍのガラス（ＢＫ７）のフィルターにＥＢ法によりＭｇＦ2の膜を光学モニターで５３０ｎｍの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００２３】その際、アルゴンにより真空度を４×１０-5ｔｏｒｒに調整した。
【００２４】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で９０ｎｍの膜厚のＭｇＦ2の膜をつけた。
【００２５】基材の温度を３００℃に調整した。ＭｇＦ2膜の充填率は９５％であった。屈折率は１．３６であった。
【００２６】表１に膜の構成を示す。
【００２７】防曇特性は１．防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２．５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇りをみる。で評価した。その結果防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇り、５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇った。
【００２８】（比較例２）２ｍｍのガラス（ＢＫ７）のフィルターにＥＢ法によりＭｇＦ2の膜を光学モニターで５３０ｎｍの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００２９】その際、アルゴンにより真空度を４×１０-5ｔｏｒｒに調整した。
【００３０】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で９０ｎｍの膜厚のＭｇＦ2の膜をつけた。その際、第一の比較例の基材温度３００℃を１５０℃に変更して行った。ＭｇＦ2膜の充填率は９０％であった。屈折率は１．３４であった。
【００３１】表１に膜の構成を示す。
【００３２】防曇特性は１．防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２．５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇りをみる。で評価した。その結果防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけてはじめに曇り、その後、濡れた様になる、乾燥後、曇った様な痕が残る。５℃から室温（３０℃８０％）に出してもはじめに曇り、その後濡れた様になる、乾燥後、曇った様な痕が残る。
【００３３】水に対しては剥げる。
【００３４】
【表１】
（第２の実施例）２ｍｍのガラス（BK7）のフィルターにEB法によりMgF2の膜を光学モニターで530nmの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００３５】その際、第1の実施例の真空度を１×１０-5torrから２×１０-4torrに変更し調整した。
【００３６】気体種はアルゴンである。
【００３７】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で66nmの膜厚のMgF2の膜をつけた。
【００３８】基材の温度を150℃に調整した。
【００３９】MgF2膜の屈折率は1.23で充填率は60%であった。
【００４０】防曇特性は１.防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２.5℃から室温（30℃80％）に出しても曇りをみる。で評価した。
【００４１】上記サンプルは防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけると表面が濡れた様になり曇らない。5℃から室温（30℃80％）に出しても表面が濡れた様になり曇らない。
【００４２】（第３の実施例）２ｍｍのガラス（BK7）のフィルターにEB法によりMgF2の膜を光学モニターで530nmの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００４３】その際、第1の実施例の真空度を１×１０-5torrから４×１０-4torrに変更し調整した気体種はアルゴンである。
【００４４】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で58nmの膜厚のMgF2の膜をつけた基材の温度を150℃に調整した。
【００４５】MgF2膜の屈折率は1.19で充填率は50%であった。
【００４６】防曇特性は１.防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２.5℃から室温（30℃80％）に出しても曇りをみる。で評価した。
【００４７】上記サンプルは防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけると表面が濡れた様になり曇らない5℃から室温（30℃80％）に出しても表面が濡れた様になり曇らない。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、レンズ、フィルターなど光学素子の表面に防曇性被覆を施すことにより、通常なら結露が発生する条件下でも、曇りが発生せず、また、本発明による防曇性被覆は耐摩耗性に優れ、撮影レンズ、双眼鏡など光学機器の継続的使用が可能となる。
【００４９】また、本発明は、光学条件を選ぶことにより防曇性能に加えて反射防止効果を有する耐久性に優れた光学部品を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭｇＦ2膜の膜質充填率と屈折率との関係図である。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板の水分による曇りを防止する防曇性被覆および、この防曇性被覆を、レンズ、プリズム、ミラー等の光学用基材に適用した光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レンズ、フィルター、ミラー等のくもり防止といえば、表面に界面活性剤を塗布する方法が一般的である。
【０００３】また最近では、界面活性剤に変わって、吸水性の物質をレンズ、フィルター、ミラー等の基材に塗布成膜することにより、くもり防止を行うことも知られている。従来、吸水性の物質といえば、天然高分子類としては、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体加水分解物のようなデンプン系、セルロース−アクリロニトリルグラフト重合体のようなセルロース系、また合成高分子類としては、ポリビニルアルコール架橋重合体のようなポリビニルアルコール系、ポリアクリル酸ナトリウム架橋体のようなアクリル系、ポリエチレングリコール・ジアクリレート架橋重合体のようなポリエーテル系等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来技術に記載の防曇性光学物品には、次のような問題点がある。
【０００５】まず、くもり防止として界面活性剤を用いた場合、この効果の持続力は極めて短く、数時間、もしくは数日で、再び界面活性剤を塗布しなければ、その効果を持続することはできない。また水等で化学物品の表面の汚れをふいた場合、界面活性剤の膜がとれてしまい、その効果がなくなってしまう。
【０００６】また、くもり防止として種々の吸水性物質を塗布成膜して防曇膜とした場合、その効果の持続性は界面活性剤の場合と比較して格段に向上する。しかしながら、発明者等の検討によれば、前記吸水性の物質を防曇膜として用いる場合、その膜上に低屈折率物質層を反射防止効果を得るためにコートした場合、そのものの防曇性は損なわれる傾向にある。また前記吸水性層を薄膜化し、その光学膜厚を反射防止対象波長の１／４の奇数倍に調整し反射防止膜とした場合、吸水性膜の厚みが薄すぎ、十分な防曇性を得られなくなる傾向にある。
【０００７】本発明は、上記従来の防曇性膜の欠点を解決するものであり、その目的は、優れた防曇効果を持つ防曇性被覆を提供することにある。
【０００８】また、本発明の他の目的は、膜強度および耐摩耗性に優れた防曇性被覆を提供することにある。
【０００９】また、本発明の他の目的は、反射防止効果を有する防曇性被覆を提供することにある。
【００１０】また、本発明は、上記の防曇性被覆を有する光学部品を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、基材の表面に形成される防曇性被覆において、該防曇性被覆が多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする防曇性被覆である。
【００１２】本発明による多孔質ＭｇＦ2膜による防曇作用を簡単に述べれば、以下の通りである。多孔質ＭｇＦ2膜の表面近くの水蒸気が、環境条件により過飽和状態になっている場合、その表面に吸着した水蒸気が再蒸発せず、液滴の核となる。この核に雰囲気中の水の分子が衝突し核が成長する。液滴がある程度の大きさになると、多孔質ＭｇＦ2膜の微細な孔（管）により膜の内部へと吸収され防曇効果を生ずる。
【００１３】多孔質ＭｇＦ2膜としては、真空プロセスで形成された無機多孔質膜が好適である。真空プロセスとしては、真空蒸着法、ＥＢ法およびスパッタリング法などがある。
【００１４】また多孔質ＭｇＦ2膜の膜質充填率は２０〜８０％の範囲にあることが好ましい。膜質充填率が２０％以上にすることで、多孔質ＭｇＦ2膜の強度を高くすることができ、膜質充填率が８０％以下とすることで、多孔質ＭｇＦ2膜中に水分が進入し易くして十分な防曇効果を得ることができる。多孔質ＭｇＦ2膜の膜質充填率を調整するためには、上記真空プロセスにおける、真空度および成膜温度を調整することによって行なうことができる。例えば、真空ＥＢ法において、プロセス中の真空度を低くし、成膜温度を低くすれば、膜質充填率は低下していく傾向にある。膜質充填率は屈折率から求めることができる。図１は膜質充填率と屈折率（測定波長＝６８０ｎｍ）との関係を示しているグラフである。膜質充填率が高い程、膜の組成が緻密であり、屈折率は高くなる。
【００１５】また、本発明において、基板の表面に多孔質ＭｇＦ2膜を形成してなる光学部品において、基板としては、レンズ、プリズム、カバーガラス、フィルターおよびミラーなどがある。また、光学部品の場合、多孔質ＭｇＦ2膜が反射防止膜になっていることが特に好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例１２ｍｍのガラス（ＢＫ７）のフィルターにＥＢ法によりＭｇＦ2の膜を光学モニターで５３０ｎｍの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００１７】その際、第２の比較例の真空度を４×１０-5ｔｏｒｒから１×１０-4ｔｏｒｒに変更し調整した。
【００１８】気体種はアルゴンである。
【００１９】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で８４ｎｍの膜厚のＭｇＦ2の膜をつけた。基材の温度を１５０℃に調整した。ＭｇＦ2膜の充填率は７５％であった。屈折率は１．２８であった。
【００２０】表１に膜の構成を示す。
【００２１】防曇特性は１．防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２．５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇りをみる。で評価した。その結果防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけると表面が濡れた様になり曇らない。５℃から室温（３０℃８０％）に出しても表面が濡れた様になり曇らない。
【００２２】（比較例１）２ｍｍのガラス（ＢＫ７）のフィルターにＥＢ法によりＭｇＦ2の膜を光学モニターで５３０ｎｍの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００２３】その際、アルゴンにより真空度を４×１０-5ｔｏｒｒに調整した。
【００２４】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で９０ｎｍの膜厚のＭｇＦ2の膜をつけた。
【００２５】基材の温度を３００℃に調整した。ＭｇＦ2膜の充填率は９５％であった。屈折率は１．３６であった。
【００２６】表１に膜の構成を示す。
【００２７】防曇特性は１．防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２．５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇りをみる。で評価した。その結果防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇り、５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇った。
【００２８】（比較例２）２ｍｍのガラス（ＢＫ７）のフィルターにＥＢ法によりＭｇＦ2の膜を光学モニターで５３０ｎｍの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００２９】その際、アルゴンにより真空度を４×１０-5ｔｏｒｒに調整した。
【００３０】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で９０ｎｍの膜厚のＭｇＦ2の膜をつけた。その際、第一の比較例の基材温度３００℃を１５０℃に変更して行った。ＭｇＦ2膜の充填率は９０％であった。屈折率は１．３４であった。
【００３１】表１に膜の構成を示す。
【００３２】防曇特性は１．防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２．５℃から室温（３０℃８０％）に出しても曇りをみる。で評価した。その結果防曇特性は室温（３０℃８０％）の雰囲気中で息をかけてはじめに曇り、その後、濡れた様になる、乾燥後、曇った様な痕が残る。５℃から室温（３０℃８０％）に出してもはじめに曇り、その後濡れた様になる、乾燥後、曇った様な痕が残る。
【００３３】水に対しては剥げる。
【００３４】
【表１】
（第２の実施例）２ｍｍのガラス（BK7）のフィルターにEB法によりMgF2の膜を光学モニターで530nmの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００３５】その際、第1の実施例の真空度を１×１０-5torrから２×１０-4torrに変更し調整した。
【００３６】気体種はアルゴンである。
【００３７】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で66nmの膜厚のMgF2の膜をつけた。
【００３８】基材の温度を150℃に調整した。
【００３９】MgF2膜の屈折率は1.23で充填率は60%であった。
【００４０】防曇特性は１.防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２.5℃から室温（30℃80％）に出しても曇りをみる。で評価した。
【００４１】上記サンプルは防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけると表面が濡れた様になり曇らない。5℃から室温（30℃80％）に出しても表面が濡れた様になり曇らない。
【００４２】（第３の実施例）２ｍｍのガラス（BK7）のフィルターにEB法によりMgF2の膜を光学モニターで530nmの光で反射率が最低になるまで成膜を行った。
【００４３】その際、第1の実施例の真空度を１×１０-5torrから４×１０-4torrに変更し調整した気体種はアルゴンである。
【００４４】水晶振動子膜厚計においてバルク換算で58nmの膜厚のMgF2の膜をつけた基材の温度を150℃に調整した。
【００４５】MgF2膜の屈折率は1.19で充填率は50%であった。
【００４６】防曇特性は１.防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけて曇りを見る。
２.5℃から室温（30℃80％）に出しても曇りをみる。で評価した。
【００４７】上記サンプルは防曇特性は室温（30℃80％）の雰囲気中で息をかけると表面が濡れた様になり曇らない5℃から室温（30℃80％）に出しても表面が濡れた様になり曇らない。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、レンズ、フィルターなど光学素子の表面に防曇性被覆を施すことにより、通常なら結露が発生する条件下でも、曇りが発生せず、また、本発明による防曇性被覆は耐摩耗性に優れ、撮影レンズ、双眼鏡など光学機器の継続的使用が可能となる。
【００４９】また、本発明は、光学条件を選ぶことにより防曇性能に加えて反射防止効果を有する耐久性に優れた光学部品を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭｇＦ2膜の膜質充填率と屈折率との関係図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 基材の表面に形成される防曇性被覆において、該防曇性被覆が多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする防曇性被覆。
【請求項２】 多孔質ＭｇＦ2膜が真空プロセスにより形成されたものである請求項１記載の防曇性被覆。
【請求項３】 多孔質ＭｇＦ2膜の充填率が２０〜８０％である請求項１記載の防曇性被覆。
【請求項４】 基材の表面に防曇性被覆を有する光学部品において、該防曇性被覆が、多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする光学部品。
【請求項５】 多孔質ＭｇＦ2膜が真空プロセスで形成された充填率２０〜８０％の多孔質膜である請求項４記載の光学部品。
【請求項６】 基材が、レンズ、プリズム、カバーガラス、フィルターおよびミラーからなる群から選ばれたものである請求項５記載の光学部品。
【請求項７】 多孔質ＭｇＦ2膜が反射防止膜になっている請求項４記載の光学部品。
【請求項１】 基材の表面に形成される防曇性被覆において、該防曇性被覆が多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする防曇性被覆。
【請求項２】 多孔質ＭｇＦ2膜が真空プロセスにより形成されたものである請求項１記載の防曇性被覆。
【請求項３】 多孔質ＭｇＦ2膜の充填率が２０〜８０％である請求項１記載の防曇性被覆。
【請求項４】 基材の表面に防曇性被覆を有する光学部品において、該防曇性被覆が、多孔質ＭｇＦ2膜であることを特徴とする光学部品。
【請求項５】 多孔質ＭｇＦ2膜が真空プロセスで形成された充填率２０〜８０％の多孔質膜である請求項４記載の光学部品。
【請求項６】 基材が、レンズ、プリズム、カバーガラス、フィルターおよびミラーからなる群から選ばれたものである請求項５記載の光学部品。
【請求項７】 多孔質ＭｇＦ2膜が反射防止膜になっている請求項４記載の光学部品。
【図１】
【公開番号】特開平１１−７７８７６
【公開日】平成１１年（１９９９）３月２３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−９４６５５
【出願日】平成１０年（１９９８）４月７日
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【公開日】平成１１年（１９９９）３月２３日
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年（１９９８）４月７日
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
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