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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024160608
(43)【公開日】2024-11-14
(54)【発明の名称】光学部材及びその製造方法並びに光学機器
(51)【国際特許分類】
G02B 1/115 20150101AFI20241107BHJP
B32B 7/023 20190101ALI20241107BHJP
B32B 15/08 20060101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
G02B1/115
B32B7/023
B32B15/08 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023075799
(22)【出願日】2023-05-01
(71)【出願人】
【識別番号】000104652
【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 安紘
(72)【発明者】
【氏名】内山 真志
【テーマコード（参考）】
2K009
4F100
【Ｆターム（参考）】
2K009AA02
2K009BB11
2K009CC03
2K009DD07
2K009DD08
4F100AA06C
4F100AA19C
4F100AA20C
4F100AA21C
4F100AB01B
4F100AB16B
4F100AK01A
4F100AK02A
4F100AK03A
4F100AK12A
4F100AK25A
4F100AK41A
4F100AK42A
4F100AK45A
4F100AK51A
4F100AK54A
4F100AK55A
4F100AT00A
4F100BA04
4F100BA04C
4F100BA05
4F100BA05C
4F100BA31
4F100BA31A
4F100BA31B
4F100EH66
4F100EJ59
4F100EJ61
4F100GB41
4F100GB61
4F100JA05
4F100JA05A
4F100JB13A
4F100JB14A
4F100JD03
4F100JD04
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4F100JN01
4F100JN01C
4F100JN06
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4F100JN08C
4F100JN18
4F100JN18C
4F100YY00B
4F100YY00C
(57)【要約】
【課題】樹脂基材を用いた光学部材の光学性能を維持しながら耐久性を高めることを目的とする。
【解決手段】樹脂基材と、樹脂基材上に形成された金属膜と、金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備える。樹脂基材と金属膜とが一次結合によって結合していること。
【選択図】図１
【解決手段】樹脂基材と、樹脂基材上に形成された金属膜と、金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備える。樹脂基材と金属膜とが一次結合によって結合していること。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂基材と、
前記樹脂基材上に形成された金属膜と、
前記金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備え、
前記樹脂基材と前記金属膜とが一次結合によって結合していることを特徴とする光学部材。
前記樹脂基材上に形成された金属膜と、
前記金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備え、
前記樹脂基材と前記金属膜とが一次結合によって結合していることを特徴とする光学部材。
【請求項2】
前記金属膜を構成する金属元素をＭ、前記樹脂基材の炭素原子をＣとしたとき、
前記樹脂基材と前記金属膜との前記一次結合はＣ－Ｏ－Ｍで表されることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
前記樹脂基材と前記金属膜との前記一次結合はＣ－Ｏ－Ｍで表されることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
【請求項3】
前記金属膜は連続膜であることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
【請求項4】
前記光学膜は複数の屈折率の薄膜の積層構造を有し、
前記金属膜は、前記光学膜を形成する薄膜のうち最も薄い薄膜よりも薄いことを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
前記金属膜は、前記光学膜を形成する薄膜のうち最も薄い薄膜よりも薄いことを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
【請求項5】
前記金属膜の厚さが３ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
【請求項6】
前記金属膜は原子層が堆積した膜であることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
【請求項7】
前記金属膜は前記樹脂基材の両面に形成されており、
５５０ｎｍにおける光透過率が６０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
５５０ｎｍにおける光透過率が６０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の光学部材。
【請求項8】
樹脂基材と、
前記樹脂基材上に形成された、厚さ３ｎｍ以下の金属膜と、
前記金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜と、
を備えることを特徴とする光学部材。
前記樹脂基材上に形成された、厚さ３ｎｍ以下の金属膜と、
前記金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜と、
を備えることを特徴とする光学部材。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光学部材と、前記光学部材を通過した光の像を撮像する撮像素子と、を備える光学機器。
【請求項10】
光学部材の製造方法であって、
樹脂基材上に原子層堆積法により金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に、特定波長に透光性を有する光学膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
樹脂基材上に原子層堆積法により金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に、特定波長に透光性を有する光学膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学部材及びその製造方法並びに光学機器に関し、特に樹脂基材に光学膜を積層する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
レンズ及び光学フィルタなどの光学部材には、従来から光学膜が形成されている。例えば、薄膜の光干渉を利用して、反射防止又は赤外カットなどの機能を有する光学膜が知られている。光学部材には光学膜によって特有の機能が付与される。また、光学膜として反射防止膜を形成することで、光学部材のゴースト及びフレアを抑制することができる。さらに、光学膜として赤外カット膜を形成することで、光学部材を光学機器に組み込んだ際に、撮像素子に不要な光（例えば赤外光）が入射することを抑制することができる。このように、撮影光学系において、光学膜を形成した光学部材は画像の劣化抑制のために用いることができる。
【0003】
近年は、重量及びコストの観点から、光学部材の基材として樹脂性の材料が使用されるようになっている。例えば、特許文献１は、プラスチック基板に反射防止膜を形成する際に、密着性の向上を目的に、真空蒸着法によりプラスチック基板と反射防止膜との間に金属膜を設けることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－２７０４０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、過酷な条件では反射防止膜の密着力が不十分であり、クラック及び剥離などが発生する可能性があった。一方で、反射防止膜の密着性を高めるために金属膜の膜厚を大きくすると、透過率等の光学性能が低下するという課題があった。
【0006】
本発明は、樹脂基材を用いた光学部材の光学性能を維持しながら耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係る光学部材は、以下の構成を備える。すなわち、
樹脂基材と、
前記樹脂基材上に形成された金属膜と、
前記金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備え、
前記樹脂基材と前記金属膜とが一次結合によって結合している。
樹脂基材と、
前記樹脂基材上に形成された金属膜と、
前記金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備え、
前記樹脂基材と前記金属膜とが一次結合によって結合している。
【発明の効果】
【0008】
樹脂基材を用いた光学部材の光学性能を維持しながら耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態に係る光学部材の断面図。
【図2】一実施形態に係る接合レンズ及び接合部の拡大図。
【図3】一実施形態に係る接合レンズ及び接合部の拡大図。
【図4】実施例１に係る光学部材の断面図及び光学特性を示す図。
【図5】実施例２に係る光学部材の断面図及び光学特性を示す図。
【図6】一実施形態に係る光学機器の構成図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0011】
本発明の一実施形態に係る光学部材は、樹脂基材と、樹脂基材上に形成された金属膜と、金属膜上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜とを備える。ここで、樹脂基材と金属膜とは一次結合によって結合している。図１は、一実施形態に係る光学部材の断面図を示す。図１に示す光学部材４は、樹脂基材１上に形成された金属膜２と、金属膜２上に形成された光学膜３とからなる。
【0012】
（樹脂基材）
樹脂基材１の種類は特に限定されず、様々な樹脂材料を用いることができる。樹脂基材１の材料の例としては、ポリエステル系、オレフィン系、ポリエーテル系、アクリル系、スチレン系、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）系、ポリスルホン系、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）系、ＰＣ（ポリカーボネート）系、又はポリイミド系の樹脂が挙げられる。また、樹脂基材１の材料としては、熱又は光硬化性樹脂を用いてもよく、例えば、芳香族デンドリマーのような多分岐構造を持つ多官能反応性ポリマーを用いることができる。
樹脂基材１の種類は特に限定されず、様々な樹脂材料を用いることができる。樹脂基材１の材料の例としては、ポリエステル系、オレフィン系、ポリエーテル系、アクリル系、スチレン系、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）系、ポリスルホン系、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）系、ＰＣ（ポリカーボネート）系、又はポリイミド系の樹脂が挙げられる。また、樹脂基材１の材料としては、熱又は光硬化性樹脂を用いてもよく、例えば、芳香族デンドリマーのような多分岐構造を持つ多官能反応性ポリマーを用いることができる。
【0013】
また、樹脂基材１はレンズであってもよい。このレンズの材料も特に限定されないが、成形性及び屈折率特性の観点から、オレフィン系、ＰＣ系、アクリル系、スチレン系、ポリエステル系、又はポリウレタン系の樹脂を用いることができる。また、上記のような熱又は光硬化性樹脂を用いることもできる。レンズの性能を向上させるために、樹脂基材１の材料として、高屈折率でアッベ数の小さい材料、例えばＰＣ系又はフルオレン含有ポリエステル樹脂などを用いることができる。もっとも、樹脂基材１の形状は特に限定されない。例えば、光学部材４が赤外カットフィルタ又はＵＶカットフィルタのようなフィルタであってもよく、この場合、樹脂基材１は平面状の基板であってもよい。
【0014】
樹脂基材は、ガラスなどの無機基材と比較すると、柔軟で軽く、加工性が良い一方で、熱による変形又は変質を起こしやすい。熱による変形又は変質を抑制するために、一実施形態における樹脂基材１は、高耐熱性（高ガラス転移温度Ｔｇ）を有しており、例えばガラス転移温度Ｔｇが１２０℃以上又は１４０℃以上である。また、吸水による樹脂基材１の変形を抑制するために、樹脂基材１の材料としては、オレフィン系、特にシクロオレフィン系の材料を用いることができる。
【0015】
一実施形態において、樹脂基材１の、ｅ線についての０℃における屈折率と８０℃における屈折率との差は０．８％以下であり、又は０．６％以下である。このように、温度による屈折率変化が小さい樹脂基材１は、車載カメラ又は監視カメラ等の使用温度範囲が広い用途に適している。また、一実施形態において、樹脂基材１の、１２０℃で１５００時間経過後の黄変度（ＹＩ：イエローインデックス）と初期ＹＩとの差であるΔＹＩの値は１０以下であり、又は８以下である。このように、高温による光学特性変化、すなわち黄変（ΔＹＩ）が小さい樹脂基材１も、車載カメラ又は監視カメラ等の高温環境に設置される用途に適している。また、光学部材の透光性を高めるために、一実施形態において樹脂基材１の可視光波長透過率は８０％以上であり、１２０℃で１５００時間経過後の可視光波長透過率は６０％以上である。ここで、可視光波長とは４００～７００ｎｍの波長を指す。
【0016】
本実施形態に係る光学部材は複数種類の樹脂基材１を有していてもよい。例えば、レンズユニットなどのように、複数の基材が同一光学機器に使用される場合、屈折率又はアッベ数の異なる複数の樹脂基材１を用いることにより、収差などの光学特性を調整することができる。樹脂基材１は、異なる樹脂のレンズが接合された接合レンズであってもよい。接合レンズとは、異なる屈折率のレンズが接合されて一体化したレンズであり、同じ曲率の凸面と凹面とを接合することにより作製することができる。このような接合レンズを用いることにより、収差補正を向上することができる。
【0017】
樹脂基材１が接合レンズである場合、樹脂種によらず、各樹脂と金属膜２とが一次結合を形成することができる。このように、レンズの表裏で樹脂の材質が異なっていても、双方において強固な結合を得ることができる。さらに、後述する原子層堆積法（ＡＬＤ法）はコンフォーマルな膜が形成できる特徴を有するため、接合レンズの主面に加えて、接合レンズの接合部を覆うように金属膜２を形成することができる。このように金属膜２を形成することにより、接合レンズにおけるレンズ同士の接合強度を高めることができる。
【0018】
接合レンズにおけるレンズ同士の接合には、光学用接着剤を使用することができる。ところで、接合レンズの樹脂から光学接着剤がはみ出ていると、接合レンズを光学系に配置する場合に光軸に対する位置合わせが難しくなる。このため、光学接着剤は、接合レンズを形成する各樹脂の位置出し面の端面とつらがあうように（すなわち樹脂の端面と接着剤の端面が揃う）、又は各樹脂の端面に対してやや凹となるように（接着剤が樹脂の端面よりも突出しないように）、塗布されることが多い。ＡＬＤ法で形成された金属膜２は、微細な構造にも追従して成膜される特性があるので、このように光学接着剤が形成されていても光学接着剤を覆うことができる。例えば、図２に示すように、位置出し面６に対して光学接着剤５が凹に形成されている（すなわち樹脂の端面より内側に接着剤の端面が位置する）場合であっても、光学接着剤５に直接金属膜２が形成される。このため、光学接着剤５に水蒸気などが侵入し、接着強度が低下するのを効果的に抑制することができる。
【0019】
このように、ＡＬＤ法で形成された金属膜２は、接合部への水蒸気又は酸素の侵入を抑制することができるため、樹脂基材の黄変抑制のために効果的である。より効果的に接着剤の劣化又は樹脂基材の黄変を抑制するためには、後述する光学膜も接合部を覆うようにＡＬＤ法で成膜することができる。なお、接合レンズにおける、光学接着剤の接着強度低下、又は接合部から侵入する酸素若しくは水蒸気による樹脂基材の黄変抑制の効果は、ＡＬＤ法によって金属膜以外の膜を形成することでも得ることができる。
【0020】
なお、図２では接合される各樹脂の端部が揃っているが、必ずしもこれらの端部が揃っている必要はなく、例えば図３に示すように一方の樹脂レンズの方が他方の樹脂レンズより大きくなっていてもよい。このような場合、ＡＬＤ法によれば、樹脂レンズ間の接合部周辺の、大きい樹脂レンズの影となっている部分に対してもコーティングが可能であるため、このような場合であっても接合部及び光学接着剤５を覆うように金属膜２を成膜することが容易である。図３のように、接合部が光軸との位置合わせに影響しない場合、光学接着剤は、位置合わせに影響しない程度に接合部からはみ出していてもよい。なお、ＡＬＤ法で得られた膜は単原子層の積み重ねであるため、膜厚が略均一である。したがって、金属膜２の膜厚のばらつきによる位置合わせへの影響は少ない。
【0021】
樹脂基材１は、例えば射出成形法で成形することができる。具体的には、固定側鏡面駒及び可動側鏡面駒を突き合わせることで形成される、レンズ部、外周部、及びゲート部などを含むキャビティに、ゲート部より樹脂材料を充填し、樹脂が固化したら金型を開き、基材を取り出す。最後に、ゲート部を切断する。このような方式で、非球面レンズ又は高曲率レンズのような、ガラス材料を用いた場合には加工が難しい形状を有するレンズも比較的容易に作製することができる。なお、樹脂基材１の成形方法は射出成型法には限られず、射出圧縮成型法又は注型重合法などの様々な方法を用いることができる。
【0022】
なお、樹脂基材１が吸着した水分の除去又は成形による内部応力の解放を目的として、金属膜２及び光学膜３を形成する前に、樹脂基材１に対してアニール処理を行うことができる。アニール処理は、８０℃程度以上、樹脂基材１のＴｇ程度以下、好ましくは樹脂基材のＴｇより１５℃低い程度の温度以下で、０．５時間以上、より好ましくは１時間以上、２４時間以下、より好ましくは１２時間以下、行うことが好適である。
【0023】
（金属膜）
金属膜２は、樹脂基材１上に形成されている。金属膜２を構成する金属に特に限定されないが、コストを低減するために卑金属を用いることができる。金属膜２を構成する金属としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、及びＨｆなどが挙げられる。なお、金属膜２は一種類の金属の分子層から形成されていてもよいし、異なる複数の種類の金属の分子層から形成されていてもよい。
金属膜２は、樹脂基材１上に形成されている。金属膜２を構成する金属に特に限定されないが、コストを低減するために卑金属を用いることができる。金属膜２を構成する金属としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、及びＨｆなどが挙げられる。なお、金属膜２は一種類の金属の分子層から形成されていてもよいし、異なる複数の種類の金属の分子層から形成されていてもよい。
【0024】
金属膜２は金属同士の金属結合によって形成されている。金属結合で形成された膜は、延性に優れ、比較的自由に変形可能である。金属結合においては、特定の原子核の近傍に留まらず全体に非局在化した自由電子と、正電荷をもつ金属の原子核と、の間のクーロン力により金属原子が結びついている。自由電子の移動範囲が広いために、原子核の移動が起きても結合が破壊されにくい。このため、例えば樹脂基材１が熱又は吸水により伸縮しても、金属膜２はこれに追従して変形しやすいため、クラック又は剥離の発生を抑制できる。
【0025】
金属膜２は層（連続膜）を形成している。このように、樹脂基材１と接する金属膜２が層となっていることで、樹脂基材１への酸素及び水蒸気の侵入を抑制することができる。このように樹脂基材１と金属膜２との界面から酸素又は水蒸気の侵入を抑制することにより、樹脂基材１の黄変を抑制することができる。また、このように金属膜２が層を形成することにより、樹脂基材１と光学膜の１層目とが接触する界面が生じることが抑制され、この領域においてクラック又は剥離が発生することも抑制される。このような構成によれば、使用する温度帯域の影響により、大気中の酸素又は水蒸気が樹脂基材１に到達し、樹脂基材１が酸化することにより、光学部材４において可視光波長の短波長領域における吸収が発生することを抑制することができる。
【0026】
ここで、金属膜２がその厚みのために連続膜、すなわち層となっているか否かは、例えば面積抵抗Ｒｓと表面付着重量密度ｔとの関係から判断することができる。ここで、膜厚は面積当たりの重量に基づいて求めることができる。面積抵抗Ｒｓの対数目盛を縦軸、表面付着重量密度ｔを横軸とした片対数グラフにおいて、金属膜２が層となっている場合には、表面付着重量密度ｔにかかわらずＲｓ＝ρ/ｔが成り立つ。ここで、ρは比抵抗を示す。すなわち、ｌｎ Ｒｓ＝ｌｎ ρ－ｌｎ ｔが成り立ち、表面付着重量密度ｔの変化が狭い範囲では、ｌｎ ｔの変化は非常に小さく、面積抵抗Ｒｓは片対数グラフにおいて横軸に略平行となる。一方、金属膜２が層を形成していないとき、Ｒｓは核密度、核の寸法、及び核と核との間の距離等によって決まるため、膜厚依存性を示さない。したがって、面積抵抗Ｒｓは片対数グラフにおいて縦軸に略平行な曲線となる。
【0027】
上記のように、金属膜２は樹脂基材１上に形成されている。一実施形態において、上記のように樹脂基材１を保護するために、金属膜２は樹脂基材１の光学主面を完全に覆っている。一方で、一実施形態において、金属膜２は樹脂基材１の光学主面だけではなく樹脂基材１の端部も覆っている。ここでいう光学主面とは、光学系に光学部材４を搭載した際に光が入射する面及びその対面を指す。樹脂基材１の端部までを金属膜２で覆うことで、樹脂基材１の端部から酸素又は水蒸気が侵入することを抑制できる。このような構成によれば、樹脂基材１の黄変をより効果的に抑制できる。また、このような構成によれば、樹脂基材１が吸湿することによる膨張を抑制できるため、よりクラックが発生しにくくなる。
【0028】
金属膜２は、光学部材４の光学特性（例えば光学膜がＡＲ膜であるときは低反射化特性）を達成するための主な要素ではなくてもよい。このため、金属膜２は光学膜３を形成する各薄膜よりも薄くすることができる。より具体的には、金属膜２は、光学膜３を形成する薄膜のうち最も薄い薄膜より薄くてもよい。具体的には、金属膜２の厚みは５ｎｍ以下とすることができる。特に、光学部材４に透光性が求められる場合には、金属膜２を形成することによる光損失、すなわち金属膜２による光吸収は小さい方が好ましい。このような観点から、金属膜２の厚みは３ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以下であることがさらに好ましい。また、一実施形態において、金属膜２は、ＡＬＤ法により成膜されているため、少なくとも１原子層の厚みを有する。このような薄さの連続層（樹脂基材１の光学主面を破綻なく覆う層）は、後述するＡＬＤ法により形成することができる。
【0029】
一実施形態において、金属膜２は樹脂基材の両面に形成されており、５５０ｎｍにおける光透過率が６０％以上である。このような光学部材４は、例えば、金属膜２の膜厚を３ｎｍ以下程度とすることにより得ることができる。なお、光学膜がＡＲ膜ではない場合であっても、光学膜３の持つ光透過領域における金属膜２の光吸収は小さいことが好ましい。例えば、光学膜３が赤外領域に透過領域を有する場合、この透過領域（例えば７００ｎｍ～１２００ｎｍの赤外領域）における、光学部材４の分光透過率が６０％以上となるように、金属膜２の膜厚を選択することができる。
【0030】
（一次結合）
金属膜２は、樹脂基材１と一次結合によって結合している。一次結合とは、化学的結合力であって、一般的には共有結合、イオン結合、及び金属結合を指す。もっとも、樹脂基材１と金属膜２とが金属結合することはないので、この一次結合は実質的には共有結合又はイオン結合であり、好ましくは共有結合である。一次結合は、アンカー効果のような機械的結合及び分子間力のような二次結合とは区別される。もっとも、金属膜２と樹脂基材１とが、一次結合に加えてこれらの結合により結合していてもよい。一実施形態において、金属膜２と樹脂基材１との結合には一次結合が主要な役割を果たしており、すなわち金属膜２は樹脂基材１と主に一次結合によって結合している。
金属膜２は、樹脂基材１と一次結合によって結合している。一次結合とは、化学的結合力であって、一般的には共有結合、イオン結合、及び金属結合を指す。もっとも、樹脂基材１と金属膜２とが金属結合することはないので、この一次結合は実質的には共有結合又はイオン結合であり、好ましくは共有結合である。一次結合は、アンカー効果のような機械的結合及び分子間力のような二次結合とは区別される。もっとも、金属膜２と樹脂基材１とが、一次結合に加えてこれらの結合により結合していてもよい。一実施形態において、金属膜２と樹脂基材１との結合には一次結合が主要な役割を果たしており、すなわち金属膜２は樹脂基材１と主に一次結合によって結合している。
【0031】
樹脂基材１と金属膜２との結合は、例えばＸＰＳ（Ｘ－ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって評価できる。金属膜２を構成する金属元素をＭ、樹脂基材１の炭素原子をＣとしたとき、樹脂基材１と金属膜２との一次結合はＣ－Ｏ－Ｍで表すことができる。したがって、光学部材４においては、樹脂基材１と金属膜２との界面において、一次結合の結果生じるＯ－Ｍ結合及びＣ－Ｏ結合がそれぞれ検出される。例えば、ＸＰＳによって樹脂基材１と金属膜２との界面を含む領域の測定を行った場合に、Ｏ－Ｍ結合が検出された場合、樹脂基材１と金属膜２とは一次結合によって結合していると評価できる。
【0032】
また、全てのＭを含む結合のうち、Ｏ－Ｍ結合の割合をＰＯ－Ｍ、全てのＣを含む結合のうち、Ｃ－Ｏ結合の割合をＰＣ－Ｏとする。このとき、ＰＯ－Ｍ／ＰＣ－Ｏが０．１以上であることが好ましく、０．２以上であることがより好ましい。また、ＰＯ－Ｍ／ＰＣ－Ｏが１０．０以下であることが好ましく、５．０以下であることがより好ましい。樹脂基材１と金属膜２とが主に一次結合により結合している場合、ＰＯ－Ｍ／ＰＣ－Ｏはこのような範囲をとることができる。なお、ＰＯ－Ｍは、樹脂基材１の分子骨格にＣ－Ｏ結合を含む場合は、分子骨格に由来するＣ－Ｏ結合を差し引くことにより求められる。
【0033】
樹脂基材１と金属膜２との結合は、密着強度によって評価することもできる。密着強度は例えば、超薄膜スクラッチ試験機（ＣＳＲ－２０００：レスカ社製）を使用したマイクロスクラッチ法で評価することができる。マイクロスクラッチ法はレコード針型のセンサに取り付けられた触針に荷重を増加させながら試料を触針で引っ掻き、薄膜のはく離が生じる荷重値を取得するものである。ここで得られた荷重値に基づいて樹脂基材１と金属膜２との密着強度を評価することができる。樹脂基材１と金属膜２とが一次結合で結びついている場合には、真空蒸着法にて樹脂基材１上に金属膜２を成膜した場合と比較して、荷重値が大きくなる。また、樹脂基材１と金属膜２とが主に一次結合で結びついている場合には、真空蒸着法にて樹脂基材１上に金属膜２を成膜した場合と比較して、荷重値が１２０％以上となり、好ましくは１５０％以上となる。なお、真空蒸着法にて樹脂基材１上に金属膜２を成膜した場合には、樹脂基材１と金属膜２とは主に一次結合で結びついていない。
【0034】
ＸＰＳによる分析と、マイクロスクラッチ法による評価の、いずれか一方により、樹脂基材１と金属膜２との結合が一次結合であると評価される場合、樹脂基材１と金属膜２との結合が一次結合であると考えられる。双方の評価において樹脂基材１と金属膜２との結合が一次結合であると評価されることは、樹脂基材１と金属膜２との結合が一次結合であるとより強く考えられる点で好ましい。
【0035】
（金属膜の形成方法）
樹脂基材１に一次結合によって結合するように金属膜２を形成する方法としては、原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が挙げられる。ここで、ＡＬＤ法について説明する。ＡＬＤ法はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と類似の気相薄膜形成法である。ＣＶＤでは反応チャンバー内に２種のプリカ―サーを同時に導入し、反応生成物が基板に堆積していくのに対し、ＡＬＤで反応チャンバー内に導入するプリカ―サーは１種のみ（第一のプリカ―サー）であり、基板に吸着されなかった第一のプリカ―サーは、チャンバー外に排出される。その後、基材と吸着している第一のプリカ―サーは、第二のプリカ―サー、酸素、又はプラズマなどの作用により、酸化又は還元されて層となる。この時、基材１と形成される層とは一次結合により結び付き、すなわち樹脂基材１と金属膜との間には一次結合（共有結合又はイオン結合）が形成される。
樹脂基材１に一次結合によって結合するように金属膜２を形成する方法としては、原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が挙げられる。ここで、ＡＬＤ法について説明する。ＡＬＤ法はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と類似の気相薄膜形成法である。ＣＶＤでは反応チャンバー内に２種のプリカ―サーを同時に導入し、反応生成物が基板に堆積していくのに対し、ＡＬＤで反応チャンバー内に導入するプリカ―サーは１種のみ（第一のプリカ―サー）であり、基板に吸着されなかった第一のプリカ―サーは、チャンバー外に排出される。その後、基材と吸着している第一のプリカ―サーは、第二のプリカ―サー、酸素、又はプラズマなどの作用により、酸化又は還元されて層となる。この時、基材１と形成される層とは一次結合により結び付き、すなわち樹脂基材１と金属膜との間には一次結合（共有結合又はイオン結合）が形成される。
【0036】
なお、樹脂基材１上に金属膜２を形成する場合は、第一のプリカ―サーをチャンバー内に導入する前に、プラズマ又はオゾン処理などにより、樹脂基材１の表面に水酸基（ＯＨ基）を形成する。すなわち、樹脂基材１の表面の炭素原子をＣとした時、樹脂基材１の表面にはＣ－ＯＨの構造が形成される。金属膜２の原料となる第一のプリカ―サーの金属種をＭとした時、第一のプリカーサーをチャンバー内に導入すると、樹脂基材１の表面のＣ－ＯＨのＯＨとＭとが結びつきＭ－ＯＨ結合を形成するように、Ｍは樹脂基材１の表面に吸着される。そして、第二のプリカ―サー、酸素、又はプラズマなどの作用により、Ｍの配位子又はＭ－ＯＨの水素が脱離させる。このようにして、樹脂基材１と金属膜２の間にはＣ－Ｏ－Ｍで表される一次結合が生じる。このように、金属膜２のうち、樹脂基材１と金属膜２との界面層である１層目は、主に共有結合又はイオン結合により結合する。一方で、金属膜２を形成する２層目以降の層は、金属同士の結合、すなわち金属結合を形成していると考えられる。
【0037】
ところで、ＡＬＤ法では、露出している基材全面にプリカ―サーが吸着される一方で、プリカ―サー同士での反応は基本的に起きない。このため、成膜領域の全面で単原子層が均一に形成される。すなわち、ＡＬＤ法により形成された金属膜２は、原子層が堆積した層であるといえる。すなわち、ＡＬＤ法によれば、形状追従性が良好な膜を形成することができ、膜厚制御精度も非常に高くなる。また、ＡＬＤ法により成膜された金属膜２は、膜厚が薄い場合であっても連続した層を形成しやすいため、他のプロセスで成膜した金属膜よりもガスバリア性が高い。
【0038】
ここで、ＡＬＤ法としては、熱により反応を促進するサーマルＡＬＤ法と、プラズマにより反応を促進するＰＥＡＬＤ法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とが知られている。樹脂基材１の耐熱性及び使用するプリカ―サーなどを考慮して、適宜最適な手法を選択すればよい。
【0039】
なお、樹脂基材と主に一次結合によって結合していない金属膜は、真空蒸着法又はスパッタリング法などの物理蒸着（以下ＰＶＤ）により形成できる。ＰＶＤによる金属膜の成超過程としては、核成長型、単層成長型、及びその複合型の３タイプが存在することが知られている。ここで、単層成長型及び複合型は、ある特殊な条件の時のみ起きる。前者の条件は、例えば基材が原子レベルで平滑である、基材表面原子格子間隔と金属膜原子格子間隔とが等しい又は小さい整数比をとる、又は基材に入射する金属原子の表面移動が盛んである（基材温度が高温である）時である。また、後者の条件は、例えば金属基材に金属膜を特定の条件で成膜する時などである。すなわち、樹脂基材に成膜を行う場合、基本的に金属膜は核成長型の成長を行う。
【0040】
核成長においては、樹脂基材の表面に入射した金属原子は、一部は反射し、一部は基材に吸着される。吸着された金属原子は、基材の表面を移動しながら、一部は再蒸発し、一部は別の金属原子との２体粒子を形成する。これを繰り返すことにより、複数個の金属原子の結合体であるクラスタが形成される。クラスタは基材表面に存在する金属原子との衝突及び単原子の放出を繰り返し、クラスタ構成原子数がある臨界値を超えると安定核（島）となる。安定核はさらに成長を続け、隣接する安定核と合体することで連続膜（層）となる。ここで、安定核が連続膜になる膜厚は、基材、膜種、又は成膜条件にもよるが、およそ６ｎｍ程度である。すなわち、ＰＶＤで樹脂基材上に層として金属膜を形成する場合には、金属膜は６ｎｍ程度以上の厚みを有することとなる。しかしながら、樹脂基材の両面に厚さ６ｎｍ程度の金属膜を形成すると、光学部材全体の５５０ｎｍにおける光透過率が６０％未満になる可能性が高い。
【0041】
（光学膜）
光学膜３は、金属膜上に形成されており、特定波長に透光性を有する。透光性を有するとは、特定波長における透過率が８０％以上であることを指す。光学膜３の種類は、例えばＡＲ膜、赤外カット膜、紫外線カット膜、又は赤外パス膜などである。これらの膜においては、屈折率の異なる薄膜の光干渉によって所望の分光特性を得ることができる。このように、光学膜３は、複数の薄膜を積層した構成を有することができる。例えば、光学膜３は、複数の屈折率の薄膜の積層構造を有していてもよい。光学部材４の主な光学特性は、光学膜３によって得られる。
光学膜３は、金属膜上に形成されており、特定波長に透光性を有する。透光性を有するとは、特定波長における透過率が８０％以上であることを指す。光学膜３の種類は、例えばＡＲ膜、赤外カット膜、紫外線カット膜、又は赤外パス膜などである。これらの膜においては、屈折率の異なる薄膜の光干渉によって所望の分光特性を得ることができる。このように、光学膜３は、複数の薄膜を積層した構成を有することができる。例えば、光学膜３は、複数の屈折率の薄膜の積層構造を有していてもよい。光学部材４の主な光学特性は、光学膜３によって得られる。
【0042】
例として、ＡＲ膜（反射防止膜）について説明する。ＡＲ膜では、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層することで、所望の波長領域における低反射が実現される。なお、ＡＲ膜の最表層（反射防止層）は低屈折率層とすることができる。ＡＲ膜に用いる低屈折率層及び高屈折率層としては、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７（ＬａＴｉＯ３）、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、又はＴｉＯ２等を用いることかできる。
【0043】
ＡＲ膜全体の応力が極力小さくなるように、低屈折率層及び高屈折率層としては、互いに異なる方向の応力を持つ材料を選択することができる。例えば、相反する応力を持ち且つ屈折率差が大きい材料として、低屈折率材料としては圧縮応力を持つＳｉＯ２を、高屈折率材料としては引張応力を持つＴｉＯ２を選択することができる。屈折率差が大きいことは、所望の分光特性を得るために必要な積層数（膜厚）を減らすことができるために、クラック抑制に寄与する。
【0044】
光学膜３の少なくとも１層をＡｌ２Ｏ３の層とすることができる。Ａｌ２Ｏ３はガスバリア性が高いため、樹脂基材１を用いた光学部材４において、樹脂基材１が酸素などの影響で酸化することで発生する光学特性の変化（例えば黄変）を抑制することができる。Ａｌ２Ｏ３の層は複数層設けてられていてもよい。この場合、ガスバリア性を有効に活用するために、Ａｌ２Ｏ３の層は、基材に近い場所及び表面に近い場所に配置することができ、特にＡＲ膜の１層目及び最表層である反射防止層の直下に設けることができる。
【0045】
樹脂基材１を用いる場合、ＡＲ膜は４層以上で構成されることが好ましくは、６層以上で構成されることがより好ましい。一方で、ＡＲ膜は１２層以下で構成されることが好ましくは、１０層以下で構成されることがより好ましい。ＡＲ膜のような積層体は、積層数が増えるほどガスバリア性能が高くなる傾向がある。これは、仮に積層体を形成する層に欠陥があっても、他の層において同じ領域に欠陥が無ければ樹脂基材１に酸素又は水蒸気などのガスが到達しにくいからである。すなわち、積層数が多い方が、ＡＲ膜を形成する層に微小な膜欠陥が生じた場合であっても樹脂基材１の黄変などの変質を抑制しやすい。一方で、積層数を増やし過ぎると、特にレンズのように曲率を有する樹脂基材１を用いたとき、膜応力によってＡＲ膜にクラックが入りやすくなる。ここでいう積層数とは、光干渉を発現する薄膜の積層数を指す。
【0046】
ＡＲ膜の膜厚は、２００ｎｍ以上であることが好ましく、２５０ｎｍ以上であることがより好ましい。一方で、６００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。膜厚を厚くすることにより、薄膜の干渉効果による反射防止効果を得やすくなり、またＡＲ膜によるガスバリア効果が向上する。一方で、膜厚を薄くすることにより、クラックが発生しにくくなる。
【0047】
また、最表層である反射防止層を除く、低屈折率層及び高屈折率層の各層の膜厚は８０ｎｍ以下であることが好ましい。各層の膜厚を薄くすることにより、その層の応力を小さくすることができ、特にレンズ基板に成膜した場合にクラック又は剥離が発生することを抑制できる。最表層は反射防止のため、対象波長λにおける光学膜厚が略λ／４となるように形成することができる。
【0048】
ここまで、レンズ基板にＡＲ膜を形成する場合の好適な条件を説明した。もっとも、形成する光学膜に合わせて適宜好適な条件を選択することができる。例えば、赤外カット膜又は赤外パス膜のように、光学特性を得るために多くの積層数及び膜厚を必要とする光学膜を形成する場合は、クラックが発生しない程度に積層数及び膜厚を決定することができる。
【0049】
光学膜３は、金属膜２と同様に、ＡＬＤ法で成膜してもよい。一方で、光学膜３は、ＣＶＤ法、又はスパッタリング法、イオンプレーティング法、若しくは真空蒸着法などのＰＶＤ法により成膜してもよい。樹脂基材１としてレンズを用いる場合など、コンフォーマル性が重要視される用途では、光学膜３をＡＬＤ法で成膜することは有利である。一方で、生産性を重視する場合には、ＡＬＤ法よりも成膜速度が速い、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法を選択することができる。また、必要に応じて、光学膜３を複数の方法を用いて成膜してもよく、例えばＡＲ膜の一部をＡＬＤ膜、残りの部分をＣＶＤ法又はＰＶＤ法で成膜してもよい。
【0050】
ここまで、光学膜３の各層が単一の物質で構成される場合について説明した。一方で、ＡＬＤ法の特性を利用して、光干渉を発現しないレベルの分子層を積層することにより光学膜３を形成してもよい。例えば、屈折率が互いに異なる分子層を積層することで、その中間的な屈折率を有する層を形成することができる。このような手法によれば、膜設計の自由度が上がる。また、応力方向が互いに反対の分子層を積層することで、膜応力が非常に小さい層を形成することができ、光学膜３にクラックが発生することを抑制することができる。
【0051】
本発明の一実施形態に係る光学部材４は、樹脂基材１と一次結合によって結合する金属膜２を有することにより、上記のように耐クラック及び耐黄変性のような耐久性が向上する。特に、光学部材４は、過酷環境下での耐久性が向上する。過酷環境下での耐久性は、例えば、高温試験（１２０℃／３０００ｈｒ）又は高温高湿試験（８５℃８５％／２０００ｈｒ）後により生じるクラック及び黄変度（ΔＹＩ）を評価することにより確認することができる。
【0052】
ΔＹＩは以下のように算出することができる。ΔＹＩは試験後のＹＩから試験前のＹＩを引くことにより得られる値であり、試験前後のＹＩは式（１）に従って算出される。式（１）において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、スペクトルデータ（Ｔ）にＤ６５イルミナントの相対出力（Ｓ）と心理物理量である標準観測者の三刺激値（ｘ、ｙ、ｚ）を波長（λ）ごとに掛け合わせて得られる値の総量である。ＹＩは２度視野で算出し、Ｃｘ及びＣｚは以下に示す係数を使用している。スペクトルデータ（Ｔ）は分光光度計（例えばＵ－４１００：日立ハイテク社製）を用いて測定することができる。
【数1】
【数2】
【0053】
本発明の一実施形態に係る、樹脂基材１と一次結合によって結合する金属膜２を有する光学部材４は、例えば、高温試験（１２０℃／３０００ｈｒ）及び高温高湿試験（８５℃８５％／２０００ｈｒ）後にクラックが確認されない。とりわけ、樹脂基材上に真空蒸着法によって形成された金属膜を有し、光学部材４と同様の層構成を有する光学部材において、高温試験（１２０℃／３０００ｈｒ）又は高温高湿試験（８５℃８５％／２０００ｈｒ）によってクラックが確認される場合であっても、本発明の一実施形態に係る光学部材４には、同様の高温試験又は高温高湿試験後にクラックが確認されない。本発明の一実施形態によれば光学部材にクラックが発生しにくくなり、これは金属膜２の樹脂基材１に対する密着性が良好となるためと考えられる。
【0054】
また、本発明の一実施形態に係る、樹脂基材１と一次結合によって結合する金属膜２を有する光学部材４は、例えば、高温試験（１２０℃／３０００ｈｒ）及び高温高湿試験（８５℃８５％／２０００ｈｒ）後におけるΔＹＩが低く、例えば４以下である。とりわけ、樹脂基材上に真空蒸着法によって形成された金属膜を有し、光学部材４と同様の層構成を有する光学部材において、高温試験（１２０℃／３０００ｈｒ）又は高温高湿試験（８５℃８５％／２０００ｈｒ）にΔＹＩが高く、例えば９以上となる場合であっても、本発明の一実施形態に係る光学部材４では、同様の高温試験又は高温高湿試験後のΔＹＩがより低く、例えば４以下になる。このように、本発明の一実施形態によれば光学部材の黄変が抑制され、これは膜欠陥の少ない良質な金属膜２が設けられるためと考えられる。
【0055】
また、本発明の別の一実施形態に係る光学部材４は、樹脂基材１と、樹脂基材１上に形成された、厚さ３ｎｍ以下の金属膜２と、金属膜２上に形成された、特定波長に透光性を有する光学膜３と、を備える。このような光学部材４は、例えば、上述のように連続膜である金属膜２をＡＬＤ法により設けることにより、作製することができる。このような構成によれば、上述のように、光学部材４の光透過性を維持しながら、耐久性（例えば過酷環境下での耐クラック及び耐黄変性）を高めることができる。
【0056】
（製造方法）
本発明に係る光学部材４の製造方法について説明する。以下では、金属膜２及びＡＲ膜である光学膜３を共にＡＬＤ法で成膜する場合について説明する。しかしながら、光学部材４の製造方法は以下の方法には限定されず、例えば、光学膜３はＡＲ膜以外の膜であってもよいし、ＡＲ膜を他の手法で成膜してもよい。以下では、金属膜２はＮｉであり、ＡＲ膜の１層目はＡｌ２Ｏ３、以降はＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互積層体である場合について説明する。
本発明に係る光学部材４の製造方法について説明する。以下では、金属膜２及びＡＲ膜である光学膜３を共にＡＬＤ法で成膜する場合について説明する。しかしながら、光学部材４の製造方法は以下の方法には限定されず、例えば、光学膜３はＡＲ膜以外の膜であってもよいし、ＡＲ膜を他の手法で成膜してもよい。以下では、金属膜２はＮｉであり、ＡＲ膜の１層目はＡｌ２Ｏ３、以降はＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互積層体である場合について説明する。
【0057】
まず、樹脂基材１を成膜冶具にセットし、チャンバーに投入する。樹脂基材１を反応チャンバーに投入したら、真空ポンプを用いてチャンバー内を所望の圧力とする。また、必要に応じてヒータを用いて樹脂基材１又はチャンバー内の温度を調整する。ここで、アニール処理として、成膜開始前に樹脂基材１を一定時間チャンバー内で保持してもよい。
【0058】
成膜の準備が出来たら、樹脂基材１上に金属膜２の第一のプリカ―サーが吸着できるサイト、例えばＯＨ基を設ける。ＯＨ基を設けるには、例えばプラズマ又はＵＶ／Ｏ３などを用いることができる。また、例えば水分子をプリカ―サーとして用いることにより基板にＯＨ基を吸着させてもよい。次に、形成する金属膜２の原料ガスである第一のプリカ―サー（この例では、Ｎｉ（Ｃｐ）２：ビス（シクロペンタジエニル）ニッケル（ＩＩ））を基板に吸着させる。この時、第一のプリカ―サーが吸着できるのは樹脂基材１に形成されたＯＨ基が露出している箇所であるから、吸着された第一のプリカ―サーは樹脂基材１の形状にかかわらず成膜面に単分子層を形成する。
【0059】
次に、成膜面に吸着されなかった余剰の第一のプリカ―サー及び第一のプリカ―サーが成膜面に吸着される際に生成したガスをパージ（排除）する。そして、成膜面に吸着された第一のプリカ―サーを酸化又は還元する第二のプリカ―サー、若しくはラジカル・オゾン・プラズマを用いて、樹脂基材１に吸着された第一のプリカ―サーから配位子を取り除く。こうして、樹脂基材１上に金属層２を構成するＮｉの単分子膜が形成される。
【0060】
続けて、樹脂基材１上に形成されたＮｉ膜に、さらに第一のプリカーサーを吸着させる。２回目以降は、必ずしもＯＨ基のような第一のプリカ―サーが吸着するサイトを設けなくても金属層２の形成は進行する。この場合は、成膜面、すなわち樹脂基材１上に既に形成されている金属層に、第一のプリカ―サーが、例えば配位子の一部を脱離しながら吸着される。既に形成されている金属層に第一のプリカ―サーが十分に吸着されたら、余剰の第一のプリカ―サー及び第一のプリカ―サーが成膜面に吸着される際に生成したガスをパージする。さらに、成膜面に吸着された第一のプリカ―サーを酸化若しくは還元させる第二のプリカ―サー、又はラジカル・オゾン・プラズマなどを用いて、成膜面に吸着された第一のプリカ―サーから配位子を取り除く。こうして、さらなる金属膜２を構成するさらなるＮｉ膜が形成される。２回目以降においては、Ｎｉ膜は既に形成されているＮｉ膜と金属結合を形成するものと考えられる。このプロセスを繰り返すことにより、所望の膜厚を有する金属膜２を形成することができる。
【0061】
この例では第一のプリカ―サーとしてＮｉ（Ｃｐ）２を使用したが、第一のプリカ―サーはこれに限定されない。第一のプリカ―サーとしては、例えば、Ｎｉ（ｄｍａｍｂ）２、Ｎｉ（ｈｆｉｐ）２、Ｎｉ（ｉＰｒＭｅＣＯＣＮｔＢｕ）２、Ｎｉ（ａｃａｃ）２、Ｎｉ（ａｃａｃ）２（ｔｍｅｄａ）、又はＮｉ（Ｃｈｅｘ）（Ｃｐ）などの有機ニッケル錯体を使用することができる。上記の例では金属膜２としてＮｉを用いたが、他の金属を用いる場合には、これに応じた有機金属錯体を第一のプリカーサーとして使用できる。
【0062】
また、第二のプリカ―サーとしては、例えば、Ｈ２、ＮＨ３、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｈ４、又はＣＨ３ＯＨなどを、単独で、又は適宜混合して使用することができる。なお、各プリカ―サーの導入時にはキャリアーガス、例えばＮ２又はＡｒなどの不活性ガスを利用することができる。
【0063】
上記のサイクルを繰り返すことにより所望の膜厚の金属膜２を得た後は、光学膜３としてＡＲ膜を成膜する。まず、金属膜２に、ＡＲ膜の１層目であるＡｌ２Ｏ３層を形成するための第一のプリカ―サー（ＴＭＡ：トリメチルアルミニウム）が吸着するサイトであるＯＨ基を設ける。ＯＨ基を設けるためには、例えばプラズマ又はＵＶ／Ｏ３などを用いてもよいし、例えば水分子をプリカ―サーとして用いてもよい。
【0064】
次に、反応チャンバー内にＴＭＡを供給する。この時、ＴＭＡはＣＨ４を脱離しながら、金属膜上のＯＨ基と結びつく。次に、余剰のＴＭＡ及び生成したＣＨ４をパージにより排除する。パージには、例えばＮ２やＡｒなどの不活性ガスを用いることができる。次に水分子を第二のプリカ―サーとし成膜チャンバー内に供給する。すると、金属膜２に吸着されている第一のプリカ―サーが有する未脱離のメチル基がＯＨ基に入れ替わる。この後、さらに第一のプリカーサーであるＴＭＡを供給することで、再びＣＨ４を生成しながらＯＨ基にＴＭＡが吸着する。このサイクルを繰り返すことにより、所望の膜厚のＡｌ２Ｏ３層が形成される。
【0065】
次に、ＳｉＯ２層を成膜する。ＳｉＯ２層は、第一のプリカ―サーとしてＴＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）を、第二のプリカ―サーとして水分子を使用することで、上述のＡｌ２Ｏ３層と略同様の成膜プロセスで成膜できる。
【0066】
所望の膜厚を有するようにＳｉＯ２層を成膜したら、ＴｉＯ２層を成膜する。ＴｉＯ２層は、例えば第一のプリカ―サーとしてＴＤＭＡＴ（テトラキス（ジメチルアミノ）チタン）を、第二のプリカ―サーとして水分子を用いることで、上述のＡｌ２Ｏ３層と略同様の成膜プロセスで成膜できる。
【0067】
上記の例では、Ａｌ２Ｏ３層、ＳｉＯ２層、及びＴｉＯ２層を形成するための第一のプリカ―サーとして、それぞれＴＭＡ、ＴＤＭＡＳ、及びＴＤＭＡＴを用いたが、第一のプリカ―サーはこれらには限られない。例えば、Ａｌ２Ｏ３層を形成するためには、第一のプリカーサーとして三塩化アルミニウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、クロロジメチルアルミニウム、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロキシド、又はアルミニウムセクブトキシドなどを用いることができる。また、ＳｉＯ２層を形成するためには、第一のプリカーサーとして四塩化シラン、ビスジイソプロピルアミノシラン、ビスジエチルアミノシランなどを用いることができる。また、ＴｉＯ２層を形成するためには、第一のプリカーサーとして、四塩化チタン、テトラキス（エチルメチルアミド）チタン、又はチランイソプロキシドビス（アセチルアセトナート）などを用いることができる。
【0068】
（光学機器）
一実施形態に係る光学機器は、光学部材４と、光学部材を通過した光の像を撮像する撮像素子と、を備える。図６は、このような光学機器の一例である光学機器２１を示す。光学機器２１は、レンズ鏡筒１１、レンズ１３～１６、及び絞り１７を備えるレンズユニット２０を含み、さらに保護フィルタ１２、カバーガラス１８、及び撮像素子１９を備える。レンズユニットに入射した光は、レンズ１３～１６により、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのような撮像素子１９に集光される。撮像素子１９に集光された光は、撮像素子１９において電気信号に変換され、必要に応じて映像化される。
一実施形態に係る光学機器は、光学部材４と、光学部材を通過した光の像を撮像する撮像素子と、を備える。図６は、このような光学機器の一例である光学機器２１を示す。光学機器２１は、レンズ鏡筒１１、レンズ１３～１６、及び絞り１７を備えるレンズユニット２０を含み、さらに保護フィルタ１２、カバーガラス１８、及び撮像素子１９を備える。レンズユニットに入射した光は、レンズ１３～１６により、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのような撮像素子１９に集光される。撮像素子１９に集光された光は、撮像素子１９において電気信号に変換され、必要に応じて映像化される。
【0069】
ここで、レンズユニット２０が有するレンズ１３～１６のうち、少なくとも１つは、上記の光学部材４である。すなわち、レンズユニット２０を構成するレンズのうち少なくとも１つのレンズは、樹脂基材１上に少なくとも金属膜２と光学膜３が形成された構造を有する。レンズユニット２０に搭載されるレンズ１３～１６は、ガラスレンズ及び樹脂レンズ等の様々なレンズの組み合わせでありうる。ガラスレンズを使用する場合、撮像素子１９から最も遠いレンズ１３が最も酸素及び水蒸気と接しやすいことから、レンズ１３として劣化しにくいガラス製レンズを用いることができる。
【0070】
絞り１７は、撮像素子１９に不要な光が入射するのを防ぐ機能を持つ。絞り１７は、レンズ１３～１６のそれぞれの間に設けてもよいし、レンズ１３～１６の間の一部のみに設けてもよい。光学機器２１が車載カメラ又は監視カメラなどのように過酷な温度条件で使用する場合には、金属製の基板で形成された絞り１７を用いることができる。このような金属製の絞り１７の材料としては、例えば、陽極酸化により黒化された金属板、又は光吸収機能を有する膜を蒸着などにより形成された金属板を用いることができる。
【0071】
保護フィルタ１２は、レンズユニット２０を紫外線、汚れ、又は破損から保護するためのフィルタである。保護フィルタ１２は、ＵＶカット、撥水、撥油、親水、又はハードコートなどの機能を有することができる。更に、保護フィルタ１２は、可視領域の波長のうち一部をカットする機能を有していてもよい。
【0072】
レンズ１３～１６の材料として樹脂基材を使用する場合、黄変により、主に可視領域の短波長領域において、光吸収が発生することがある。樹脂基材の黄変前後で透過率のばらつき、すなわち撮像素子１９に入射する光量のばらつきを抑えるためには、この領域における光透過を予め制限することができる。例えば、黄変の影響を大きく受ける光波長４５０ｎｍ程度以下の波長をカットすることで、効果的に黄変前後の撮像素子１９に入射する光のばらつきを小さくすることができる。このようなカット機能は、例えば低屈折率層と高屈折率層を交互に複数層積層させることで、光干渉効果により得ることができる。なお、保護フィルタ１２は必ずしも設ける必要はない。一方で、最も撮像素子１９から遠いレンズ１３が保護フィルタ１２の機能を有していてもよい。
【0073】
カバーガラス１８は、撮像素子１９に異物などが付着するのを防止するために設けられる。カバーガラス１８の材料は、ガラス材であってもよいし、水晶基板などを用いることもできる。なお、カバーガラス１８は近赤外カット機能を有していてもよい。撮像素子１９に入射した光を映像化する場合、撮像素子１９が近赤外領域における感度を有していると、映像の色合いと人の目に見える色合いとの間に差異が出ることがある。このような時には、近赤外領域の光が撮像素子１９に入射するのを抑制するために、カバーガラス１８に赤外カット膜等を形成することができる。赤外カット膜は、光干渉効果を用いて実現することができ、例えば低屈折率層と高屈折率層とを交互に複数層積層させることで設けることができる。また、カバーガラス１８の材料として、近赤外領域に吸収を有する金属イオンなどの材料が練り込まれた赤外吸収ガラスを用いてもよい。
【0074】
樹脂基材の黄変を抑制するために、レンズ鏡筒１１内は窒素やアルゴンなどの不活性ガスで充填してもよい。また、レンズ鏡筒１１内に、鉄などの脱酸素剤を、光路に入らないように配置してもよい。このような構成によれば、樹脂基材が酸素と接触する機会が抑制され、酸化による変色、例えば黄変を抑制できる。
【0075】
図６に示すレンズユニット２０は４枚のレンズで構成されているが、レンズの枚数に制限はなく、４枚より多くてもよいし、少なくてもよい。なお、図６に示す光学機器２１は、レンズである光学部材４を有しているが、レンズ以外の、赤外カットフィルタ又はＵＶカットフィルタのような光学部材４を有していてもよい。
【0076】
［実施例１］
図４（Ａ）は実施例１に係る光学部材の構成図を、図４（Ｂ）は実施例１に係る光学部材の分光特性を、それぞれ示す。なお、図４では説明のために樹脂基材の片面に光学膜が形成された様子が示されているが、実際には同じ光学膜が樹脂基材の反対面にも成膜されている。実施例１において、基材はシクロオレフィン系樹脂製の平板樹脂基材（Φ＝２０ｍｍ、ｔ＝２ｍｍ）又は樹脂レンズであり、樹脂基材１上にＰＥＡＬＤ法によりＮｉ膜を、Ｎｉ膜上に同じくＰＥＡＬＤ法でＡＲ膜を成膜している。Ｎｉ膜の膜厚は１ｎｍである。ＡＲ膜の１層目はＡｌ２Ｏ３膜であり、ＡＲ膜の２層目以降はＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互積層構造である。
図４（Ａ）は実施例１に係る光学部材の構成図を、図４（Ｂ）は実施例１に係る光学部材の分光特性を、それぞれ示す。なお、図４では説明のために樹脂基材の片面に光学膜が形成された様子が示されているが、実際には同じ光学膜が樹脂基材の反対面にも成膜されている。実施例１において、基材はシクロオレフィン系樹脂製の平板樹脂基材（Φ＝２０ｍｍ、ｔ＝２ｍｍ）又は樹脂レンズであり、樹脂基材１上にＰＥＡＬＤ法によりＮｉ膜を、Ｎｉ膜上に同じくＰＥＡＬＤ法でＡＲ膜を成膜している。Ｎｉ膜の膜厚は１ｎｍである。ＡＲ膜の１層目はＡｌ２Ｏ３膜であり、ＡＲ膜の２層目以降はＴｉＯ２とＳｉＯ２との交互積層構造である。
【0077】
実施例１に係る光学部材の透過率の評価結果によれば、光学部材は可視光波長領域において８０％以上の透過率を保つ。また、実施例１に係る光学部材の反射率の評価結果によれば、反射率は可視光波長領域において１．５％以下となっている。
【0078】
［実施例２］
図５（Ａ）は実施例２に係る光学部材の構成図を、図５（Ｂ）は実施例２に係る光学部材の分光特性を、それぞれ示す。実施例２において、基材はシクロオレフィン系の平板樹脂基材（Φ＝２０ｍｍ、ｔ＝２ｍｍ）又は樹脂レンズであり、樹脂基材１上にＡＬＤ法によりＮｉ膜を、Ｎｉ膜上にイオンプレーティング法によりＡＲ膜を成膜している。本実施例では、ＡＬＤ法などと比較して、異なる膜材料を積層することが容易である真空蒸着法の１つであるイオンプレーティング法を、ＡＲ膜の成膜のために用いている。Ｎｉ膜の膜厚は１ｎｍである。ＡＲ膜はＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互積層構成と、ガスバリア性向上を目的に最表層の直下に設けられたＡｌ２Ｏ３層と、反射防止層として機能するように最表層として設けられた、屈折率が低いために低反射化のために有利なＭｇＦ２層とを含む。
図５（Ａ）は実施例２に係る光学部材の構成図を、図５（Ｂ）は実施例２に係る光学部材の分光特性を、それぞれ示す。実施例２において、基材はシクロオレフィン系の平板樹脂基材（Φ＝２０ｍｍ、ｔ＝２ｍｍ）又は樹脂レンズであり、樹脂基材１上にＡＬＤ法によりＮｉ膜を、Ｎｉ膜上にイオンプレーティング法によりＡＲ膜を成膜している。本実施例では、ＡＬＤ法などと比較して、異なる膜材料を積層することが容易である真空蒸着法の１つであるイオンプレーティング法を、ＡＲ膜の成膜のために用いている。Ｎｉ膜の膜厚は１ｎｍである。ＡＲ膜はＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互積層構成と、ガスバリア性向上を目的に最表層の直下に設けられたＡｌ２Ｏ３層と、反射防止層として機能するように最表層として設けられた、屈折率が低いために低反射化のために有利なＭｇＦ２層とを含む。
【0079】
実施例２に係る光学部材の透過率の評価結果によれば、光学部材は可視光波長領域において８０％以上の透過率を保つ。また、実施例２に係る光学部材の反射率の評価結果によれば、反射率は可視光波長領域において１．０％以下となっている。
【0080】
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
【符号の説明】
【0081】
１：樹脂基材、２：金属膜、３：光学膜、４：光学部材、５：光学接着剤、６：位置出し面、１１：レンズ鏡筒、１２：保護フィルタ、１３～１６：レンズ、１７：絞り、１８：カバーガラス、１９：撮像素子、２０：レンズユニット、２１：光学機器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】