JP2004279512A - 多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】通常のガラスレンズの優れた光学用性質を保持しながら樹脂レンズの安全性、美しさ、加工特性をもち、従来のガラスレンズの重大な欠点を克服したガラスレンズ改良品である多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズを提供すること。
【解決手段】中央部厚さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの二枚の光学用に研磨されたガラスレンズ要素１、２はカリウムイオン侵入によって硬化され、耐粉砕レンズを形成するために中間に耐破断ポリマー膜３をもって重ね合わされるために接着剤４、５を付け加えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全で美しく優れた光学用性質をもち、特別な技能や装置がなくても通常のレンズ工場や眼鏡工場で容易に処理される多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在市場で入手できるガラスレンズは眼鏡産業において広く認識されたままになっている次のような不具合を抱えている。
【０００３】
１．ガラスレンズは染色することができない。従来ガラスレンズに所望の色をつける実用的方法はない。
【０００４】
２．ガラスレンズは紫外線防護性に欠ける。通常のガラスレンズは有害な放射された紫外線をブロックできない。市場には特殊な紫外線吸収ガラスがある。しかしこれは、最近の市場の４００ｎｍまでの紫外線遮断の要求に対して、３８０ｎｍ以下の光学振動数での紫外線を遮断できるだけである。最近のコーニング社の新しいガラス製品（コーニング社製品コードＮｏ．８０１０）は４００ｎｍの紫外線を遮断している。しかしその化学的不安定性、劣等な耐酸・アルカリ性、高価であるために眼鏡産業では広く使用されていない。
【０００５】
３．ガラスレンズは樹脂レンズより重い。ガラスレンズの光学的性質は樹脂レンズのそれに比べてはるかに優れるが、重さゆえに着用時に快適でない。
【０００６】
４．ガラスレンズは加工が難しい。小売市場で売られるガラスレンズは欧州、米国、豪州、日本などの国や地域の耐衝撃基準に適合するように、熱的または化学的に硬化させることが必要である。これらの硬化処理は特別な技術と設備を要する。さらに化学的硬化処理で使用される化学薬品は適切に取り扱わないと破裂する危険性がある。一方、熱的硬化処理は温度を６００〜８００℃の間に上げる必要がある。これは取り扱いに危険な温度である。普通のガラスレンズラボ、眼鏡ショップまたはガラスレンズ加工所でもこのような処理をする装置がない。
【０００７】
５．ガラスレンズは破損や粉砕しやすい。ガラスレンズは耐衝撃基準に合致するように適切に硬化されても、ガラスレンズに負荷される外力が耐衝撃強さを超えるときにはひび割れしたり、粉々に壊れて目や顔を傷つける可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、この発明の目的は、通常のガラスレンズの優れた光学用性質を保持しながら樹脂レンズの安全性、美しさ、加工特性をもち、上記のガラスレンズの重大な欠点を克服したガラスレンズ改良品である多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズでは、中央部厚さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの二枚の光学用に研磨されたガラスレンズ要素はカリウムイオン侵入によって硬化され、耐粉砕レンズを形成するために中間に耐破断性ポリマー薄膜層をもって前記二枚のガラスレンズ要素が重ね合わされていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズでは、前記ポリマー薄膜は異なる色と異なる可視光線透過率をもつレンズを得るように染色されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズでは、前記重ね合わせのための接着剤には有害な紫外線防護機能をレンズに与えるためにベンゾトリアゾール（ＢＴＡ） のような紫外線吸収剤が添加されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズでは、前記レンズの凹面は半仕上げ製品として使用されるためにより厚いレンズ要素でもって重ね合わされていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明の目的、特徴、効果は下記の図を参照して、以下の推奨実施例の詳細においてより明らかになる。
【００１４】
この発明は高強度をもつ熱硬化したポリマー薄膜が柔軟光学グレード接着剤によって接合される二枚のガラスレンズ要素の間で重ね合わされることを特徴とする。図１に示すように、１と２は光学用に研磨されたガラスレンズ要素であり、３は高強度の球面ポリマー薄膜であり、４と５は柔軟光学グレード接着剤（ ｓｏｆｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｇｒａｄｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ）である。
【００１５】
本発明は次の特徴を有している。
１．染色されるガラスレンズ：
この発明のレンズの色は主に染料中に浸漬して所望の色を固着したポリマー薄膜からくる。無色のガラスレンズが使用されるとポリマー薄膜の色が完璧に透けて見える。色付きのレンズ要素が使用されると色付きのポリマー薄膜はレンズ要素の色を修正してより魅力的な新しい色になる。
【００１６】
２．紫外線防護性：
ガラスレンズ自体が紫外線吸収特性をもたない、またはそれが不十分な場合には、要求される紫外線防護レベルにまで到達するように紫外線吸収剤が接着剤に添加される。
【００１７】
３．裁断および端部加工後にさらなる硬化が要求されないこと：
本発明のガラスレンズは重ね合わせ前に化学的硬化している。大きなナトリウムイオンが残す空孔を埋めるために小さなカリウムイオンがガラス分子構造の内層中に熱エネルギーによって強制的に導入されて、表面ガラス組織がより緻密になりその結果レンズの耐衝撃性が上る。レンズ表面層の断面を示す図２のように硬化前のガラス表面は低い耐衝撃特性をもつ粗な構造のナトリウムイオン（○印）からなるだけである。図３はカリウムイオン（●印）の侵入後のより緻密なガラスの表面構造を示す。カリウムイオンの侵入深さが深いほど、表面は硬く、耐衝撃性は高い。
【００１８】
４．薄くて軽いレンズ：
通常のガラスレンズは化学硬化で処理される両面をもつだけである。そしてレンズ自体が眼鏡用ガラスレンズの耐衝撃基準を充たすために普通２ｍｍ以上の大きな厚さをもつ。しかしながら、本発明の重ね合わせレンズは化学的硬化処理のために四つの表面をもつ二枚のレンズ要素をもつ。二枚の硬化レンズ要素が一枚のレンズとして重ね合わされた後、その衝撃強さは向上する。さらに間に入る接着剤と耐破断膜によって固められて合計耐衝撃強さは通常の完全硬化厚ガラスレンズの２倍以上になる。このようにして、レンズ要素は厚さを薄くでき、０．６ｍｍで、欧州、米国、豪州、日本などで規定された耐衝撃基準に適合できる。
【００１９】
５．粉々にならないこと：
本発明のレンズが優れた耐衝撃特性もつとしても、外力がこの種のレンズの高められた耐衝撃強さを超えるときには、表面レンズ要素にひびや割れが入る。しかしながら、レンズは粉々に壊れずに、破片は柔軟接着剤によってポリマー薄膜にくっついている。
【００２０】
発明の特徴
本発明の特徴の一つは、二枚の光学用に研磨された中央部厚さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのガラスレンズ要素がカリウムイオン浸透によって硬化され、耐粉砕レンズを形成するために間に耐破断ポリマー薄膜の層を重ね合わされることである。
本発明の二つめの特徴は前記ポリマー薄膜は光吸収能をもつ全ての種類の美しい色合いのレンズを作るように染色できることである。
【００２１】
本発明の三つめの特徴は接着剤には有害な放射された紫外線に対する最大防護能力を持つレンズを提供するためにベンゾトリアゾール（ＢＴＡ） のような有害な紫外線の吸収剤が添加されることである。
本発明の四つめの特徴は後側レンズ要素はより厚いガラス板を使うことによって半仕上げ加工のレンズ素板として製造されることで、この場合さらに処方眼鏡レンズとして加工処理される。
【００２２】
発明の材料
この発明で使用されるポリマー薄膜は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ） などの２０〜２００μｍ厚の耐破壊ポリマー薄膜であり、これらは重ね合わせ前に熱によって球面形状に整えることが必要である。
【００２３】
本発明のレンズは前側レンズと後側レンズの二枚のレンズ要素からなり、次のような組み合わせをもつ。
１．仕上げ平面レンズ：
前側および後側レンズ要素は中央部厚さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの仕上げレンズで、二枚のレンズ要素の二つの重ね合わせた表面間のジオプトリ差（ ｄｉｏｐｔｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ） は０．１０ジオプトリ（ ｄｉｏｐｔｒｅ ）より大きくない。こうして重ね合わせた後の複合レンズはやはり０ジオプトリである。前側レンズと後側レンズ要素は化学硬化されて、カリウムイオンの浸透深さは１０μｍ以上であることが必要である。
【００２４】
２．半仕上げレンズ素板：
前側レンズ要素は中央部厚さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの両面仕上げ球面レンズで、光学的曲率は−０．１５〜＋０．１５ジオプトリである。この仕上げレンズはカリウムイオンの浸透深さが２０μｍ以上になるように化学硬化しなければならない。後側レンズ要素は光学用に仕上げられた単なる凸面の半仕上げレンズ素板で、中央部厚さが５ｍｍ〜１５ｍｍである。二つの重ね合わされた面の間の曲率差は０．１０ジオプトリを超えない。
【００２５】
この発明で使用される接着剤には、それが良好な接着性をもち、養生後（＝硬化後） の硬さが前側と後側レンズ要素のそれを超えないかぎり制約はない。エポキシまたはポリウレタン（ＰＵ）タイプの接着剤、紫外線または熱による養生は許容される。接着剤は使用前にその中の全ての気泡および湿気を除去するために脱ガスおよび脱水されねばならない。
使用されるレンズ要素が紫外線吸収性をもたない通常のガラスで作られる場合には、目の保護のために、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ） のような紫外線吸収剤が３６０ｎｍ〜４００ｎｍの波長をもつ有害な紫外線放射を効率よく吸収するために添加されてよい。
【００２６】
推奨実施例の詳細
（実施例１）
この発明の実施例を述べる。図４及び図５に発明の第１の実施例として８−基本曲線（ ８−ｂａｓｅ ｃｕｒｖｅ ）平面濃灰色サングラスレンズの構造を示す。図４は重ね合わせ後のガラスレンズの構造を示し、図５は重ね合わせ前のレンズの以下の要素を示す。
【００２７】
１．薄膜６：
灰色染料に３０μｍのＰＥＴ 薄膜を浸漬し、可視光線の１５％が透過するようになったとき取り出して、色を固定した後乾燥する。灰色ＰＥＴ 薄膜を曲率半径６６．０７５ｍｍの球面金型をもつ真空成形装置にかける。
【００２８】
２．前側レンズ要素７：
紫外線吸収能をもたない通常の無色ガラス（ コーニング社のガラスコードＮｏ．８３６１）を次の規定まで研磨する。凸面の曲率半径６５．９５２ｍｍ、凹面の曲率半径６６．２７６ｍｍ、中央部厚さ０．９ｍｍである。重ね合わせ前に化学硬化される。
【００２９】
３．後側レンズ要素８：
前側レンズ要素と同じガラス材料を使用する。凸面の曲率半径６６．０７５ｍｍ、凹面の曲率半径６５．３７５ｍｍ、中央部厚さ０．８ｍｍである。重ね合わせ前に化学硬化される。
【００３０】
４．接着剤９：
ポリウレタン二液形接着剤紫外線吸収熱養生タイプ。
仕上がったレンズは０ジオプトリで、接着剤とポリマー薄膜を含めて中央部厚さは１．９ｍｍで、可視光線透過率１８％の濃灰色である。
【００３１】
（実施例２）
図６及び図７に発明の実施例２として８−基本曲線（８−ｂａｓｅ ｃｕｒｖｅ）平面ホトクロミズムの灰色サングラスレンズの構造を示す。図６は重ね合わせ後のガラスレンズの構造を示し、図７は重ね合わせ前のレンズの以下の要素を示す。
【００３２】
１．薄膜１０：
灰色染料に１２０μｍのＰＣ薄膜を浸漬し、可視光線の４０％が透過するようになったとき取り出して、色が固定するまで熱風乾燥する。薄膜を曲げるために、前記ポリカーボネート（ＰＣ）のガラス転移点以下の３０℃を超えない温度まで暖める。薄膜が十分軟化した後、球面金型でもってプレスする。球面金型は第一例と同じ曲率半径をもつ。
【００３３】
２．前側レンズ要素１１：
コーニングサンシティブ（Ｓｕｎｓｉｔｉｖｅ） 灰色ガラス（ コーニング社のガラスコードＮｏ．８１２５１） を実施例１と同じ規定まで研磨する。ガラス材料は３８０ｎｍの紫外線を遮断し、周囲の光の強さで色相が変化する。
【００３４】
３．後側レンズ要素８：実施例１と同じ。
【００３５】
４．接着剤１２：
エポキシ二液形熱養生硬化型：紫外線吸収は要求されず。
仕上がったレンズは０ジオプトリで、接着剤とポリマー薄膜を含めて中央部厚さは１．９ｍｍであり、色変化前の淡灰色の際は可視光線透過率３６％で、強い光に十分曝された後では濃灰色で可視光線透過率１０％である。
【００３６】
（実施例３）
図８及び図９に発明の実施例３として６−基本曲線（６−ｂａｓｅ ｃｕｒｖｅ）平面淡青色サングラスレンズの構造を示す。図８は重ね合わせ後のガラスレンズの構造を示し、図９は重ね合わせ前のレンズの以下の要素を示す。
【００３７】
１．薄膜１３：
淡青色染料に５０μｍのナイロン薄膜を浸漬し、可視光線の３５％が透過するようになったとき取り出して、色を固定し、乾燥した後、前記ナイロンのガラス転移点以下の４０℃を超えない温度に達するために熱風で暖める。軟化した薄膜を表面半径８８．７７６ｍｍの球形の鋼製ダイスをもつ成形装置に固定する。高圧力下で鋼ダイスに向かう膜表面に熱風を激しく吹きつけ、圧力を維持して、膜が固体になるまでそのまま冷却する。得られた膜の凸面の曲率半径はそのとき８８．７６６ｍｍである。
【００３８】
２．前側レンズ要素１４：
コーニング社の通常の（ｎｏｎ−ＵＶ）紫外線を吸収しない無色ガラスを次の規定まで研磨する。凸面の曲率半径８７．７５１ｍｍ、凹面の曲率半径８８．７６６ｍｍ、中央部厚さ０．８ｍｍである。重ね合わせ前に化学硬化される。
【００３９】
３．後側レンズ要素１５：
後側レンズ要素は、前側レンズ要素と同じガラス材料を使用するが、異なる曲率をもつ。凸面の曲率半径８８．５６７ｍｍ、凹面の曲率半径８７．１６６ｍｍである。
【００４０】
４．接着剤１６：
４００ｎｍまでの紫外線吸収のためにＢＴＡ が添加された紫外線養生タイプのＰＵ（ポリウレタン）接着剤。
仕上がったレンズは０ジオプトリで、接着剤とポリマー薄膜を含めて中央部厚さは１．７ｍｍで、可視光線透過率３４％の淡青色で、４００ｎｍまで紫外線を遮断する。
【００４１】
（実施例４）
図１０及び図１１に発明の実施例４として濃褐色半仕上げレンズ素板の構造を示す。図１０は重ね合わせ後のガラスレンズの構造を示し、図１１は重ね合わせ前のレンズの以下の要素を示す。
【００４２】
１．薄膜１７：
濃褐色染料に８０μｍのＰＥＴ 薄膜を浸漬し、可視光線の１５％が透過するようになったとき取り出して、曲率半径８８．５６７ｍｍをもつ球面状表面の薄膜を得るために実施例１と同じ方法で薄膜を曲げる。
【００４３】
２．前側レンズ要素１４：
実施例３の前側レンズ要素と同じ。
【００４４】
３．後側レンズ要素１８：
後側レンズ要素は前側レンズ要素と同じ材料で作られる。凸面の曲率半径は８８．５６７ｍｍ、一方凹面は曲率半径は８５ｍｍで良好な透明度を得るために表面研磨される。後側レンズ要素１８の中央部厚さは１０ｍｍである。
【００４５】
４．接着剤９：
実施例１と同じ接着剤が使用される。
重ね合わされた半仕上げレンズ素板の凹面１８は粉砕しない、紫外線防護、美的感覚のある処方眼鏡レンズを作るために、ある一定ジオプトリまでさらに加工される。
【００４６】
（実施例５）
図１２、図１３及び図１４に発明の実施例５として半仕上げ二焦点レンズ素板の構造を示す。図１２はレンズ前側外観を、図１３は重ね合わせ後のレンズ構造を示し、図１４は重ね合わせ前のレンズの以下の要素を示す。
【００４７】
１．薄膜１９：
透明で無色の粒状ＰＥＴ を直径８８．７６６ｍｍで皮膜厚０．２ｍｍの球面状孔に吹き込み成形法によって加工する。二つの球状の薄膜要素にするために球体を二つに分割する。
【００４８】
２．前側レンズ要素２０：
通常の平面二焦点レンズ素板から作られて、それを中央部厚さ０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの光学用品質に研磨する。薄いほど好ましいが、老眼レンズ２１の部分のみはそのまま完全に残す。凸面の曲率半径を８７．７５１ｍｍ、凹面の曲率半径を８８．７６６ｍｍに調節する。
【００４９】
３．後側レンズ要素１８：
実施例４と同じ規格で通常の（ｎｏｎ−ＵＶ）紫外線を吸収しない無色ガラスで作られる。
【００５０】
４．接着剤２２：ＰＵ（ポリウレタン）二液形紫外線吸収熱養生接着剤
重ね合わされた製品は半仕上げ二焦点レンズ素板である。レンズ要素１８の凹面は耐粉砕性および紫外線吸収性をもつ所望の処方の仕上げ加工された二焦点レンズになるためにさらに加工される。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズによれば、通常のガラスレンズの優れた光学用性質を保持しながら樹脂レンズの安全性、美しさ、加工特性をもち、従来のガラスレンズの重大な欠点を克服したガラスレンズ改良品である多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズの構造図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるレンズ表面層の断面で、ガラス中の隙間のあるナトリウムイオン（○）構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるレンズ表面層の異なる断面で、ガラス中の元のナトリウムイオンの間にカリウムイオン（●）の侵入を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における実施例１で、重ね合わせ後のレンズ構造を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における図４の重ね合わせ前の要素の集合を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における実施例２で、重ね合わせ後のレンズ構造を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における図６の重ね合わせ前の要素の集合を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における実施例３で、重ね合わせ後のレンズ構造を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における図８の重ね合わせ前の要素の集合を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における実施例４で、重ね合わせ後のレンズ構造を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における図１０の重ね合わせ前の要素の集合を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における実施例５で、レンズの前側片の前面を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における図１２の断面を示し、重ね合わせ後のレンズ構造を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態における図１３の重ね合わせ前の要素の集合を示す図である。
【符号の説明】
１ ガラスレンズ要素
２ ガラスレンズ要素
３ 球面ポリマー薄膜
４ 接着剤
５ 接着剤

Claims (4)

1. 中央部厚さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの二枚の光学用に研磨されたガラスレンズ要素はカリウムイオン侵入によって硬化され、耐粉砕レンズを形成するために中間に耐破断性ポリマー薄膜層をもって前記二枚のガラスレンズ要素が重ね合わされていることを特徴とする多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズ。
2. 前記ポリマー薄膜は異なる色と異なる可視光線透過率をもつレンズを得るように染色されていることを特徴とする請求項１記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズ。
3. 前記重ね合わせのための接着剤には有害な紫外線防護機能をレンズに与えるためにベンゾトリアゾール（ＢＴＡ） のような紫外線吸収剤が添加されていることを特徴とする請求項１記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズ。
4. 前記レンズの凹面は半仕上げ製品として使用されるためにより厚いレンズ要素でもって重ね合わされていることを特徴とする請求項１記載の多機能耐粉砕安全眼鏡用ガラスレンズ。

Images