JP2009237509A

JP2009237509A - 眼鏡用レンズ

Info

Publication number: JP2009237509A
Application number: JP2008087018A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Sasaki; 一之佐々木; Hiroshi Sasaki; 佐々木　　洋; Masami Kojima; 正美小島; Hiroshi Iwata; 寛岩田; Takuya Kawagishi; 拓也川岸; Fumio Ishibashi; 文雄石橋; Nobuyuki Kobuchi; 信幸小渕; Yoshihisa Ishiba; 義久石場
Original assignee: Yamamoto Kogaku Co Ltd; Kuramoto Seisakusho Co Ltd; Kanazawa Medical University
Current assignee: Yamamoto Kogaku Co Ltd; Kuramoto Seisakusho Co Ltd; Kanazawa Medical University
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】眼鏡装着時にレンズ後方や周辺の隙間から侵入し、レンズの内表面に反射して眼に入る紫外線を減ずる眼鏡用レンズを提供する。
【解決手段】レンズ基材１の内表面１ａに、λ＝２５０nm〜４１０nmを中心の波長とした反射防止膜２を成膜してなるものとしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線の反射による目への紫外線曝露を最小限にするための機能を有する眼鏡用レンズに関する。

従来から、眼鏡用レンズにおける紫外線の防御には、例えば紫外線の遮光に適した素材をレンズ自体に含有させたものが提案されている。

このような眼鏡用レンズとしては、ポリカーボネート樹脂からなる基材に、特定のベンゾオキサジン系紫外線吸収剤を添加してなるものや（特許文献１）、ポリカーボネート樹脂からなる基材に、特定のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を添加してなるものが存在する（特許文献２）。

さらに、眼鏡用レンズにおける紫外線の防御には、例えばレンズの外表面に紫外線の反射膜を装備したものが提案されている。

このような眼鏡用レンズとしては、ガラス又はプラスチックからなる基材に、高屈曲率物質と低屈曲物質と交互に繰り返し蒸着させた紫外・赤外線を遮光するための遮光膜と、この遮光膜上に、可視光の反射防止のための反射防止膜とを形成してなるものが存在する（特許文献３）。
特開２００５−２４１８１５号公報（第３頁）特開２００４−３２５５１１号公報（第３頁）実公平５−３２８２８号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、上記従来の眼鏡用レンズでは、使用者の後方からの紫外線曝露の場合、レンズの内表面で反射した紫外線に曝露し、予想以上に紫外線のダメージを受けるという問題があった。

そこで、本発明は、眼鏡装着時にレンズ後方や周辺の隙間から侵入し、レンズの内表面に反射して眼に入る紫外線を減ずる眼鏡用レンズを提供することを目的とする。

そのため、本発明の眼鏡用レンズは、レンズ基材１の内表面１ａに、λ＝２５０nm〜４１０nmを中心の波長とした反射防止膜２を成膜してなるものとしている。

そして、本発明の眼鏡用レンズは、レンズ基材１が曲率半径２５ｍｍ〜１５０ｍｍのレンズもしくは非球面レンズからなるものとしている。

さらに、本発明の眼鏡用レンズは、前記反射防止膜２が多層膜からなるものとしている。

また、本発明の眼鏡用レンズは、前記多層膜の膜層数が２層〜２０層までであるものとしている。

さらに、本発明の眼鏡用レンズは、前記多層膜の膜層数が３層〜１０層までであるものとしている。

また、本発明の眼鏡用レンズは、前記反射防止膜２が低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは屈折率が１．８〜２．４の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚及び高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚がそれぞれ１０ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。なお、光学膜厚とは、実際の膜厚に屈折率の大きさを乗じた値である。

さらに、本発明の眼鏡用レンズは、前記反射防止膜２が低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは屈折率が１．８〜２．４の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚が１０ｎｍ〜１０５ｎｍ、高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚が１２５ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

また、本発明の眼鏡用レンズは、前記反射防止膜２が低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは複素屈折率の大きさが１．８〜６．０の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚及び高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚がそれぞれ２ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

さらに、本発明の眼鏡用レンズは、前記反射防止膜２が低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは屈折率が１．８〜２．４、複素屈折率の大きさが１．８〜６．０の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚及び高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚がそれぞれ２ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

また、本発明の眼鏡用レンズは、レンズ基材１にプラスチックを使用し、表面にハードコート３を施してなるものとしている。

本発明の眼鏡用レンズは、以上のように構成されているので、眼鏡装着時にレンズ後方や周辺の隙間から侵入し、レンズ内表面に反射して眼に入る紫外線を減ずることができるものとなるので、使用者の眼への紫外線の曝露を最小限にすることができるものとなった。

以下、本発明の眼鏡用レンズを実施するための最良の形態について、詳細に説明する。

本発明の眼鏡用レンズは、レンズ基材の内表面に紫外線領域の反射防止膜が設けられたものとしている。すなわち、本発明の眼鏡用レンズは、図１に示したようにレンズ基材１の内表面１ａに、λ＝２５０nm〜４１０nmを中心の波長とした反射防止膜２を成膜してなるものとしている。反射防止膜２が、このような範囲の波長を反射防止するようにしたのは、紫外線領域でも使用者の眼に特に悪影響を与えるのが、この領域であるとされているからである。

前記レンズ基材１は、曲率半径が２５ｍｍ〜１５０ｍｍのレンズもしくは非球面レンズからなるものとしている。すなわち、眼鏡用のレンズ基材として市販されている球面レンズ及びと非球面レンズをすべて含むものとする。

さらに、前記反射防止膜２は、多層膜からなるものとしている。この多層膜の膜層数は、反射防止する波長の領域が調節し易くなるという面とコスト面との兼ね合いからすれば、２層〜２０層までであるものとするのが好ましく、３層〜１０層までであるものとするのがより好ましい。

また、前記反射防止膜２は、低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは屈折率が１．８〜２．４の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚及び高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚がそれぞれ１０ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

さらに、前記反射防止膜２は、低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは屈折率が１．８〜２．４の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚が１０ｎｍ〜１０５ｎｍ、高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚が１２５ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

また、前記反射防止膜２は、低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは複素屈折率の大きさが１．８〜６．０の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚及び高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚がそれぞれ２ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

さらに、前記反射防止膜２は、低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの交互の組み合わせであり、低屈折率層２ａは屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層２ｂは屈折率が１．８〜２．４、複素屈折率の大きさが１．８〜６．０の素材で構成し、低屈折率層２ａの各層の光学膜厚及び高屈折率層２ｂの各層の光学膜厚がそれぞれ２ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしている。

なお、前記反射防止膜２を構成する低屈折率層２ａと高屈折率層２ｂの屈折率及び各層の光学膜厚に関しては、特定の光に対する平滑な光学平面において低屈折率素材と高屈折率素材が積み重なった際に、その界面において入射した光が直進せず屈折し、また一部が反射するような現象がおきるのを利用する。このときの反射光は入射光と逆の位相を持つことが一般的にも知られている。このことからその光学膜厚及び層数を無反射の対象とする波長領域に対して適当におのおの制御すれば1次の反射光を２次、３次の別の反射光にて打ち消すことが可能になるのである。したがって、本発明では目標とする紫外線領域の波長に限定するので、波長２５０ｎｍの場合で１／４の約６０ｎｍの光学膜厚となり、波長４２０ｎｍに対してはおよそ１０５ｎｍの光学膜厚が必要になるのである。特に眼の疾患に関連のあるといわれている２８０ｎｍ〜３２０ｎｍを目標とする場合、各層の光学膜厚は約７０ｎｍ〜８０ｎｍとするものである。当然、１／２の場合はその２倍の厚みに制御すればよい。なお、各層の実際の膜厚は、上記各光学膜厚を各層の屈折率の大きさで除した値になる。また、実際には複数の層が設けてあるので多重反射が発生し、上記理論光学膜厚から大きく乖離した膜厚になる場合もある。

なお、低屈折率層、高屈折率層の各屈折率は上記のごとく、レンズ基板と空気との間に挟まれた部分に光の連続的な反射現象を起こす必要があり、多層膜の構成の場合はプラスチック基板の屈折率（１．４５〜１．７５）に対応した低屈折率層として１．３５〜１．６５の膜を与え、高屈折率層として１．８０〜２．４、複素屈折率層の場合６．０前後までの比較的高い屈折率の膜を与えるが、光線の透過率も高める必要があるため、１ｎｍ程度に調整した膜が必要となる。これらを「低」「高」「低」と交互に重ねて各界面を形成するのである。

一般に、反射防止膜は、対応する波長λの（１／４の光学膜厚の低屈折率層）＋（１／２の光学膜厚の高屈折率層）＋（１／４の光学膜厚の低屈折率層）の積層で成り立つ。この場合、多層膜基板側の第１の膜は低屈折率層であり、２層目に高屈折率層を、３層目は低屈折率層を構成することが先行技術で明らかにされているので、本発明においてもこのような積層構造とした。

さらに、前記反射防止膜２の各層を構成する素材は単体でも複合体でもかまわないし、上記の構造を満足する各層の等価膜（複数）としてもかまわない。このとき、低屈折率層２ａに使用する素材は、ＭｇＦ2 、ＳｉＯ2 などが用いられ、高屈折率層２ｂに使用する素材は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ｔｉ2 Ｏ3 、Ｔｉ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｐｒ6 Ｏ11、Ｌａ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 、ＭｇＯ、ＳｎＯ2 、ＺｒＯ2 、ＣｒＯＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ、ＮｉＷなどから適宜選択されるものが用いられる。

また、本発明の眼鏡用レンズは、レンズ基材１にプラスチックを使用し、例えば図２に示したようにレンズ基材１の内表面１ａ及び外表面１ｂ、または図３に示したようにレンズ基材１の外表面１ｂにハードコート３を施してなるものとすることができる。レンズ基材１となるプラスチック素材は、ポリカーボネート、ＣＲ３９、アクリル樹脂、繊維素系樹脂、ポリエステル樹脂などの透明材料が好ましく、なかでもポリカーボネートがより好ましい。ハードコート３は、メラミン系、アクリル系、シリコン系などの透明で、表面硬度が鉛筆硬度で２Ｈ以上のものが好ましいが、４Ｈ以上のものがより好ましい。

さらに、本発明の眼鏡用レンズは、反射防止膜２の成膜方法として、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相堆積）法、ＡＬＥ（原子層）エピタキシ法、イオンプレーティング法、ないしイオンアシスト法を使用した真空蒸着法などとすることができる。スパッタ法は、乾式の薄膜形成装置（スパッタリング装置）により成膜を行う。

次に、本発明の眼鏡用レンズを実施例によって、より詳細に説明する。

（実施例１）
先ず、ポリカーボネート樹脂としたレンズ基板の内表面（凹面）及び外表面（凸面）に、シリコン系ハードコートが約５μｍ、トータルの厚みが１．８ｍｍに仕上げられているものを用意した。

レンズ基板の曲率半径は、内表面及び外表面とも約８７ｍｍであり、その内表面に屈折率１．４８のＳｉＯ2 の層を厚さ５０ｎｍで真空蒸着により塗工した。その上に、屈折率２．２５のＴｉＯ2 の層を厚さ６７ｎｍで真空蒸着により塗工した。さらにその上に、屈折率１．４８のＳｉＯ2 の層を厚さ５０ｎｍで真空蒸着により塗工した。膜の表面は目視では、ほぼ透明な均一なものであった。

このようにして得た眼鏡用レンズを外形加工し、眼鏡フレームに装着した。

そして、この眼鏡を所定のテスト治具に装着し、全方向から紫外線（殺菌ランプ）を直射したところ、眼球に相当する部分に入射する波長２５０ｎｍ〜４１０ｎｍのＵＶ総量は、対照例として用いた反射防止膜を有さない眼鏡レンズに比べて７０％以上少ないことが確認できた。また、ランプの強度条件を、一般の太陽放射に順ずる照射絶対量２５０μＪ／ｃｍ² として、動物を使った照射実験をおこなったところ、対照例として用いた反射防止膜を有さない眼鏡レンズとは障害を受けるレベルは大きく違い、本発明の眼鏡用レンズは、明らかに角膜の損傷の程度が軽減されていた。

（実施例２〜４）
次に、ポリカーボネート樹脂としたレンズ基板の内表面（凹面）及び外表面（凸面）に、シリコン系ハードコートが約５μｍ、トータルの厚みが１．８ｍｍに仕上げられているものを用意した。

レンズ基板の曲率半径は、内表面及び外表面とも約８７ｍｍであり、その内表面に表１に示す屈曲率（ｎ）、消衰係数（ｋ）、複素屈曲率を有する表２に示す第１〜６層の膜層をこの順で、真空蒸着により塗工した。なお、複素屈曲率の大きさは、次の式で求めた。

複素屈折率の大きさ＝ √( ｎ×ｎ＋ｋ×ｋ )

このようにして得た各眼鏡用レンズを外形加工し、眼鏡フレームに装着した。

そして、この眼鏡を所定のテスト治具に装着し、全方向から紫外線（殺菌ランプ）を直射したところ、眼球に相当する部分に入射する波長２５０ｎｍ〜４１０ｎｍのＵＶ総量は、対照例として用いた反射防止膜を有さない眼鏡レンズに比べて７０％以上少ないことが確認できた。さらに、眼球への影響が大きいとされる２８０ｎｍ〜３２０ｎｍの範囲のＵＶ総量は、対照例として用いた反射防止膜を有さない眼鏡レンズに比べて８５％以上少ないことが確認できた。そして、ランプの強度条件を、一般の太陽放射に順ずる照射絶対量２５０μＪ／ｃｍ² として、動物を使った照射実験をおこなったところ、対照例として用いた反射防止膜を有さない眼鏡レンズとは障害を受けるレベルは大きく違い、本発明の眼鏡用レンズは、明らかに角膜の損傷の程度が軽減されていた。

本発明の眼鏡用レンズの一実施例の構造を示す断面図である。本発明の眼鏡用レンズの他の実施例の構造を示す断面図である。本発明の眼鏡用レンズのさらに他の実施例の構造を示す断面図である。

符号の説明

１レンズ基材
１ａ内表面
２反射防止膜
２ａ低屈折率層
２ｂ高屈折率層
３ハードコート

Claims

レンズ基材（１）の内表面（１ａ）に、λ＝２５０nm〜４１０nmを中心の波長とした反射防止膜（２）を成膜してなることを特徴とする眼鏡用レンズ。
前記レンズ基材（１）が曲率半径２５ｍｍ〜１５０ｍｍのレンズもしくは非球面レンズからなることを特徴とする請求項１記載の眼鏡用レンズ。
前記反射防止膜（２）が多層膜からなることを特徴とする請求項１記載の眼鏡用レンズ。
前記多層膜の膜層数が２層〜２０層までであることを特徴とする請求項３記載の眼鏡用レンズ。
前記多層膜の膜層数が３層〜１０層までであることを特徴とする請求項３記載の眼鏡用レンズ。
前記反射防止膜（２）が低屈折率層（２ａ）と高屈折率層（２ｂ）の交互の組み合わせであり、低屈折率層（２ａ）は屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層（２ｂ）は屈折率が１．８〜２．４の素材で構成し、低屈折率層（２ａ）の各層の光学膜厚及び高屈折率層（２ｂ）の各層の光学膜厚がそれぞれ１０〜２０５ｎｍであるものとしていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の眼鏡用レンズ。
前記反射防止膜（２）が低屈折率層（２ａ）と高屈折率層（２ｂ）の交互の組み合わせであり、低屈折率層（２ａ）は屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層（２ｂ）は屈折率が１．８〜２．４の素材で構成し、低屈折率層（２ａ）の各層の光学膜厚が１０ｎｍ〜１０５ｎｍ、高屈折率層（２ｂ）の各層の光学膜厚が１２５ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の眼鏡用レンズ。
前記反射防止膜（２）が低屈折率層（２ａ）と高屈折率層（２ｂ）の交互の組み合わせであり、低屈折率層（２ａ）は屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層（２ｂ）は複素屈折率の大きさが１．８〜６．０の素材で構成し、低屈折率層（２ａ）の各層の光学膜厚及び高屈折率層（２ｂ）の各層の光学膜厚がそれぞれ２ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の眼鏡用レンズ。
前記反射防止膜（２）が低屈折率層（２ａ）と高屈折率層（２ｂ）の交互の組み合わせであり、低屈折率層（２ａ）は屈折率が１．３５〜１．６５の素材で構成し、高屈折率層（２ｂ）は屈折率が１．８〜２．４、複素屈折率の大きさが１．８〜６．０の素材で構成し、低屈折率層（２ａ）の各層の光学膜厚及び高屈折率層（２ｂ）の各層の光学膜厚がそれぞれ２ｎｍ〜２０５ｎｍであるものとしていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の眼鏡用レンズ。
前記レンズ基材（１）にプラスチックを使用し、表面にハードコート（３）を施してなるものとしていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の眼鏡用レンズ。