JP2014517333A - 曲面状レンズ及び当該レンズに関連する方法 - Google Patents

Abstract

曲面状レンズ及び曲面状レンズの作製方法が記載されている。曲面状レンズの作製方法に係る一の実施例は、複数のポリマー層と共に積層された直線偏光子層で構成されたレンズブランクを曲げる工程を有する。前記レンズブランクを凸面部材と凹面部材との間で加熱しながら第1圧力で押圧し、前記圧力を長時間にわたってより高い圧力へS字状に上昇させ、かつ、前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるのに十分な期間、前記より高い圧力を維持することによって、前記レンズブランクは曲げられる。本発明の方法は、様々な偏光特性及び曲率を有する曲面状レンズを作製するのに用いられて良い。

Description

本発明は偏光眼鏡類の分野に関し、より詳細には、曲面状偏光レンズ及び曲面状偏光レンズを備える眼鏡類に関する。

偏光レンズ−たとえばサングラス又は他の眼鏡類に組み込まれるようなもの−は、ファッションの流行に適合し、その偏光レンズが組み込まれたサングラス又は他の眼鏡類を装着する人の周辺の視野を妨害する恐れのある光の量を抑制し、かつ、反射の出現を抑制するような形状をとることが好ましい。残念なことに、平面状のレンズブランク材料を曲面状レンズに変換することのできる方法は現在のところ非常に少ない。既存の方法は、屈折力を有するレンズが生成されること、効率的な自動化に適合しないこと、時間のかかる研磨処理が含まれること、又は、生成プロセスが直線偏光子を損傷させる、といった問題に悩まされている。

米国特許第5434707号明細書 米国再発行特許第23297号明細書 米国特許第4166871号明細書 米国特許第2445555号明細書 米国特許第2237567号明細書 米国特許第2527400号明細書 米国特許第2554850号明細書

前述の観点から、本発明の目的は、繊細な直線偏光子材料に与える損傷を抑制する効率的に自動化されたプロセスに従って生成されうる、屈折力を実質的に有していない曲面状偏光レンズを供することである。

本発明の方法態様によると、生成されたレンズは、複数のポリマー層と共に積層された偏光軸を有する直線偏光子層で構成されたレンズブランクから調製される。前記レンズブランクは、凸面部材と凹面部材との間で加熱されながら第1圧力で押圧される。前記圧力は、上昇期間にわたってS字状により高い圧力に上昇する。前記より高い圧力は、前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるのに十分な期間維持される。

本発明の他の方法態様では、生成されたレンズは、複数のポリマー層と共に積層された偏光軸を有する直線偏光子層で構成されたレンズブランクから調製される。前記レンズブランクは、該レンズブランクを凸面部材と凹面部材との間で第1圧力に押圧することによって生成温度にまで加熱される。前記凸面部材と凹面部材はいずれも前記生成温度である。前記圧力は、前記生成温度で加熱しながら、第2圧力に上昇する。前記第1圧力から前記第2圧力への上昇は、S字状の圧力プロファイルに従って実行される。前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるように前記生成温度で加熱する間、前記第2圧力は維持される。前記レンズブランクを、凸面と凹面を有する剛性レンズにできるように前記第2圧力を維持する間、前記温度は、より低い温度にまで低下する。その後前記剛性レンズは、前記凸面部材と凹面部材との間から取り外される。

本発明の他の方法態様では、生成されたレンズは、複数のポリマー層と共に積層された偏光軸を有する直線偏光子層で構成された第1レンズと第2レンズから調製される。前記第1レンズと第2レンズは以下の工程に従って、複数のレンズブランクから所望の形状に形成される。前記以下の工程は、(i)凹面部材と凸面部材との間で前記複数のレンズブランクを別個に第1圧力で押圧する工程、(ii)上昇期間にわたって前記圧力をS字状により高い圧力に上昇させる工程、(iii)前記より高い圧力を、前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるのに十分な期間維持する工程を有する。その後前記の形成された第1レンズと第2レンズは、眼鏡フレーム内に設置される。

以下は、本発明の方法において任意で用いられ得る好適な形成パラメータである。加熱は、約70℃〜約200℃で実行されることが好ましい。前記第1圧力は約0.75〜約2.5Mpaである。前記第2圧力は約1.5〜約32Mpaである。前記上昇期間は約5秒〜約150秒であることが好ましい。

一部の実施例では、方法は、前記第2圧力を維持しながら前記レンズブランクを冷却する工程を有して良い。冷却は約20℃〜約90℃で実行されて良い。

一部の実施例では、方法は、前記凹面部材と凸面部材との間に前記レンズブランクを設置して、前記レンズブランクを前記第1圧力で押圧する前に前記レンズブランクを約20℃〜約150℃の温度に加熱する工程を有して良い。

ある実施例では、前記ポリマー層のうちの少なくとも1層は速い軸と遅い軸を有する光波リターダーで、かつ、前記速い軸は前記偏光子の軸に対して、ある角度で位置合わせされている。前記角度は、前記レンズを直線偏光子、楕円偏光子、又は円偏光子にするように選ばれて良い。

前記レンズが円偏光子である実施例では、反射防止コーティングが、前記の生成されたレンズの凸面と凹面に堆積される。これにより有利となるように、前記の生成されたレンズは、90%以上の平行偏光子透過率及び0.5%以下の直交偏光子透過率を有することが可能となる。

一部の実施例では、前記凹面部材と凸面部材の形状は、球状、ドーナツ状、又は円筒状の形状のレンズを生成するように調節されて良い。球状の形状のレンズは、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する。前記第1曲率半径と前記第2曲率半径とは等しい。ドーナツ状の形状のレンズは、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する。前記第1曲率半径と前記第2曲率半径とは等しくない。円筒状の形状のレンズは、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する。前記第1曲率半径はゼロではなく、前記第2曲率半径はゼロである。

一部の実施例では、前記凹面部材と凸面部材の形状は、厚さが均一ではないレンズを生成する。前記レンズの厚さが最大となる場所は、前記レンズの中心付近に位置する。これにより、前記レンズは、屈折力を実質的に有しないことが可能となる。

本発明の実施例は、本発明の方法態様によって作製された眼鏡レンズをも含む。

本発明の上記及び他の目的、態様、並びに利点は、好適実施例を表す図面と詳細な説明によって明らかにされる。

本発明の実施例によるレンズを生成するのに用いることが可能な好適な複合偏光子シートの側面図である。 本発明の実施例によるレンズを生成するのに用いることが可能な他の好適な複合偏光子シートの側面図である。 本発明の実施例によるレンズを生成するのに用いることが可能な他の好適な複合偏光子シートの側面図である。 レンズブランクから切り出された好適複合偏光子シートの上面図である。また直線偏光子の透過軸とリターダー層の速い軸との位置合わせも示している。 複合偏光子シートの一部の上面図である。またレンズブランクがどのようにして切り出されうるのか示している。 図4の複合偏光子シートの一部から取り出されたレンズブランクの上面図である。 本発明の方法態様によってレンズブランクを曲げてレンズにするのに用いることが可能な装置の断面図である。 本発明の方法態様の圧力段階中での図7の装置の断面図である。 図7の装置の断面図である。当該装置から取り外される曲面状レンズが図示されている。 本発明の方法態様によってレンズブランクを曲面状レンズとなるように生成するのに用いることが可能な典型的なS字状圧力プロファイルを示す線グラフである。 A-Cはそれぞれ、本発明の方法態様によって作製される球状、ドーナツ状、及び円筒状の形状のレンズの概略図である。 本発明のレンズを組み込む眼鏡の斜視図である。 本発明の実施例によるハードコーティングを含む曲面状レンズの断面図である。 本発明の実施例による反射防止コーティングを含む曲面状レンズの断面図である。

「本発明の概要」と「発明を実施するための形態」では、本発明の特定の重要部分（方法の工程を含む）が参照される。本明細書での本発明の開示は、係る特定の重要部分のすべての考えられ得る組合せを含むことに留意して欲しい。たとえば特定の重要部分が、本発明の特定の態様又は実施例中に開示されている場合、この重要部分は、可能な限り、本発明の他の特定の態様及び実施例と併用されても良いし、かつ/又は、本発明の他の特定の態様及び実施例において用いられても良い。またこの重要部分は、本発明一般に用いられても良い。

本発明は多くの異なる形態で実施されて良く、説明する実施例に限定するものと解されてはならない。

典型的な曲面状レンズの課題は、係るレンズであって均一な厚さのものは屈折力を有してしまうことである。屈折力は、レンズの厚さ及び曲率と共に増大するので、そのレンズの耐久性を増大させる目的として、レンズの厚さ及び/又は曲率を増大させると、意図せずして屈折力が増大してしまう。実質的に屈折力を有しない曲面状偏光レンズの作製方法が特許文献1に記載されている。特許文献1の方法は、1回の圧力付与工程で2つの加熱されたガラスの鋳型間でレンズ作製材料を押圧する工程を有する。残念なことに、本願発明者等は、特許文献1の方法が、「分裂ヘイズ」(split haze)として知られている欠陥をレンズ内に生成してしまうことを発見した。この分裂ヘイズは、熱と圧力が加えられるときに繊細な直線偏光子材料が破壊する結果生じる。レンズが厚くかつその曲率が大きくなると、直線偏光子材料への損傷は、より重要となる。分裂ヘイズは、レンズの光学的透明度を減少させ、かつ、そのレンズの偏光効率をも減少させる。

後述するように、本発明はこれらの課題を解決する。本願発明者等は有利となるように、多数の圧力印加段階においてレンズブランクを押圧する工程を含む独自のプロセスを用いることによって、直線偏光子材料への損傷を（ほとんど）起こすことなく、厚くて耐久性のある曲面状レンズを開発してきた。

図1〜3は、本発明の曲面状偏光レンズが生成されうる典型的な複合偏光シートを表している。最初に図1を参照すると、典型的なシート1は、第1ポリマー層14と第2ポリマー層16との間に積層された偏光子層12を有する。保護ハードコート層5がポリマー層14と16の両方の上部にコーティングされる。図2を参照すると、他の典型的なシート10は、第1ポリマー層14と第2ポリマー層16との間に積層された偏光子層12、及び、第2ポリマー層16に積層されたリターダー層18を有する。ここで図3を参照すると、他の例であるシート20は、一の面では第1ポリマー層14に積層され、かつ、他の面ではリターダー層18に積層される偏光子層12を有する。第2ポリマー層16は、リターダー層18の面のうち偏光子層12とは反対側の面に積層される。

偏光子層12は直線偏光子であることが好ましい。直線偏光子は、任意の種類の適切な直線偏光子材料−たとえばH型又はK型の偏光子−で作られて良い。好適な例では、偏光子材料は、直線状に分子が配向した二色性偏光子材料から作られる。係る材料は一般的に約0.025〜0.076mmの厚さを有する。偏光子として機能する好適材料は、厚さが約0.025mmの伸長した（配向した）ポリビニルアルコール層である。このポリビニルアルコール層は、たとえばヨウ素のような二色性色素によって染色される。任意で偏光子は、安定性を改善させるようにホウ酸塩で処理されて良い。この種類の偏光子は特許文献2と3に開示されている。

あるいはその代わりに、偏光子材料は、ポリビニレン偏光子材料を含む伸長ポリビニルアルコール(PVA)シートであって良い。伸長PVAシートは、典型的な塩酸気相処理によって供されて良い。好適には係る偏光子材料は、安定性を改善されるためにホウ酸塩で処理される。この種類の適切な偏光子材料は、特許文献4に従って調製されて良い。他の偏光子材料−たとえば特許文献5〜7に記載されたもの−が用いられても良い。使用される偏光子材料の種類にかかわらず、偏光子材料は、偏光子層12に機械的強度を与えるため、1層以上の支持層−たとえばポリマー材料層14,16−に挟まれて良い。

ポリマー層14,16は、1層以上の熱可塑性ポリマーで作られることが好ましい。熱可塑性ポリマーとは、温度及び/又は圧力を加えることによって所望の形状となるように形成することが可能なポリマーである。適切なポリマーには、セルロース誘導体（たとえばセルロースアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、又は酢酸ラク酸セルロース）、アクリラート誘導体（たとえばポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)）、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、又は、シクロオレフィンを主成分とするポリマー若しくはコポリマーが含まれるが、これらに限定されない。ポリマー材料層14,16は、1種類のポリマーで構成される1層、複数の種類のポリマーを混合したもので構成される1層、1種類のポリマーの層を複数積層したもの、又は、各異なるポリマー若しくは複数の種類のポリマーを混合したものから作られる層を複数積層したもので作られて良い。

ポリマー層14,16は、シート12とシート12から作られる完成した曲面状レンズに耐久性、機械的強度、及びスクラッチ耐性を与えることが好ましい。場合によっては、形成プロセスにおいて用いられる温度と圧力にも耐えうるポリマー性ハードコーティング5のような適切な保護コーティングを有するか、又は、係る適切な保護コーティングが供されるポリマーを用いることが有利となりうる。適切な保護コーティングには、ポリウレタン、ポリアクリレート、又は尿素を主成分とする樹脂が含まれる。

リターダー層18は、複屈折材料−たとえばシクロオレフィンを主成分とするポリマー又はコポリマー−から作られることが好ましい。リターダー層の生成に用いられ得る他の適切な材料には、アクリレートを主成分とするポリマー、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロースアセテートを主成分とするポリマー、PVA、ポリスチレン、ポリカーボネート、並びに、ノルボルネンを主成分とするポリマー及びコポリマーが含まれる。

1種類以上の添加剤が、偏光子層12、ポリマー層14,16、及び/又はリターダー層18内に含まれて良い。たとえば安定剤、UV吸収体、及び着色剤が、完成した曲面状光学フィルタの所望の特性に依存して用いられて良い。

偏光子層12とリターダー層18は、所望の偏光効果を発生させるため、互いに位置合わせ可能な複数の軸を有して良い。図4を参照すると、偏光子層12とリターダー層18を有する典型的なシート30が図示されている。偏光子層12は、角度θで位置合わせされる透過軸Tを有する。リターダー層18の速い軸Rは、角度φ=θ+βで位置合わせされている。βは、偏光子層12の透過軸Tに対するリターダー層18の速い軸Rの角度のオフセットである。β=(n-1)π/2（nは整数）であるとき、2つの軸は互いに平行であるか又は直交し、かつ、シート30は直線偏光子として振る舞う。β=(2n-1)π/4（nは整数）であるとき、シート30は円偏光子として振る舞う。βが他の値をとるとき、シート30は楕円偏光子として振る舞う。

より詳細には、直線偏光子層12は、θ方向を向き、かつ、次式で表されるストークスベクトルによって定義される透過軸を有する。

偏光子は、θ方向を向く透過軸Tを有する直線偏光子層12と、次式で表されるストークスベクトルによって定義されるφで位置合わせされた速い軸Rを有するリターダー層を含む。

ここで、Sはシートを透過する光のストークスベクトルである。

これらの関係式を用いることによって、任意の数のシート1,10,20,30の構成が、シート1,10,20,30及び完成した曲面状レンズの所望の偏光特性に依存して生成されて良い。実際には、シート10,20,30の所望の偏光特性を予め決定し、その後、所望の偏光特性を実現するために、リターダー層18の速い軸Rが、偏光子層12の偏光軸Tに対して所望の角度で位置合わせされるように、シート10,20,30を形成することによって所望の偏光特性を有するシート10,20,30が形成されうる。

曲面状レンズの作製の際の調製においては、レンズブランクは、本発明の複合偏光子シートから、所望のレンズの製造に適したサイズ及び形状のブランクを切断並びに除去することによって調製されうる。レンズが形成されるようにブランクを調製する好適方法が図4に図示されている。図4は、ブランク42,44が切断及び除去されるシート40の一部の上面図である。ブランク42,44は、シート40の一部を46のように切断することによって調製される。切断46は、図5に図示されているようにブランク48が除去可能な個々のブランク42,44の周囲を画定する。切断46を行う適切な方法には、回転ナイフカッター、逆スタンプカッター(reciprocal stamping cutter)、ストレートエッジ型ナイフ(straight edge cutting knife)、回転ダイ、又はレーザーカッターの使用が含まれる。

個々のブランク−たとえば図5に図示されたブランク48−は、後述するようにしてレンズとなりうる。ある実施例では、ブランク48には、必要であれば、1つ以上の形成前処理−たとえば清浄、コーティング、研磨−が施されて良い。

ここで本発明のブランク48を、一の面では凸面で他の面では凹面のレンズにする方法が、図7〜図9と関連させながら説明する。

形成プロセスは、図7に図示された型の装置50によって実行されて良い。当該装置は、凹面状圧板52、凸面状圧板54、圧力を印加するように凹面状圧板52と凸面状圧板54を互いに押したり引いたりするように駆動させる機構、及び、各圧力印加期間中に凹面状圧板52と凸面状圧板54を交互に加熱及び冷却する機構を有する。

凹面状圧板52は、金属部材56、固定された支持部60、流体チャンバ62、流体流入結合部64、及び、流体流出結合部66を有する。金属部材56は、滑らかな凹面を形成する表面58を有する。

凸面状圧板54は、金属部材68、適切な駆動機構と操作可能なように結合するシャフト72、流体チャンバ74、流体流入結合部76、及び、流体流出結合部78を有する。金属部材68は、滑らかな凸面を形成する表面70を有する。

金属部材56,68の利用は、特許文献1に記載されているガラス製の鋳型のような従来のレンズ押圧用鋳型よりも有利である。壊れやすくて複雑なため、ガラス製の鋳型は、球面レンズしか作ることができない。しかも凹面状のガラス製の鋳型と凸面状のガラス製の鋳型は、現在のより厚くて強い曲面状レンズの一部−たとえば本発明のレンズ−を形成するのに必要な、より高い圧力に耐えることができない。さらに各異なる形状を有する金属部材56,68は、所望のレンズ曲率と一致するように交換されて良い。従って従来のガラス製の鋳型で作られてきた球状の曲面レンズを形成することが可能なだけではなく、本発明は、金属部材56,68の適切な形状の組を選択することによって、ドーナツ状又は円筒状の形状のレンズを単純に形成することを可能にする。さらに金属部材56,68は、幾何学上の中心から離れた位置に光学中心を有するレンズを形成することを可能にする中心の外れた曲率を備えるように設計されても良い。これは、ラップアラウンド型眼鏡フレームに曲率の高い厚いレンズを設けるときに発生する恐れのあるプリズムパワー効果を抑制する点で特に興味深い。ガラスの壊れやすさ及び低い熱伝導率のため、ガラス製の鋳型でレンズの中心を外すことは難しい。

好適な駆動機構は、凸面状圧板54を、凹面状圧板52に対して圧力を印加するように動かすため、凸面状圧板54と操作可能なように接続する適切な油圧式ピストン−シリンダ装置80を有する。

圧板52,54の両方にとっての好適な加熱及び冷却機構は、三方バルブ82、加熱用流体導管84、冷却用流体導管86、及び、三方バルブ82のバルブの一と、圧板52,54の流体流入結合部64,76の各々とをそれぞれ接続する流体流入部88を有する。

曲面状レンズを形成する際、ブランク48は、滑らかな凹面を形成する表面58上に設けられる。続いて滑らかな凹面を形成する表面58と滑らかな凸面を形成する表面70は、図8に図示されているように、ブランク48と接触するように移動する。

本願発明者等は、前述した意図しない「分裂ヘイズ」効果が、複数の圧力印加段階においてブランク48に圧力を印加することによって回避可能であることを発見した。第1圧力段階では、ブランク48への効率的な熱伝導を可能にするため、相対的に低い圧力が印加される。この後第2圧力段階が続く。第2圧力段階では、圧力が所定期間にわたって上昇し、ブランク48の材料を滑らかに流すことが可能になることで、偏光子層12への損傷が防止される。

第1圧力段階では、表面58,70からブランク48へ熱を伝えるため、相対的に低い圧力が印加される。第2圧力段階では、ブランク48を、圧力と温度の相乗効果によって、凹面と凸面が対向して中心領域で厚さが最大となる厚さの不均一なレンズにするため、圧力が上昇する。

印加される圧力の大きさ、圧力プロファイル、及び、第1圧力段階と第2圧力段階との間での時間遅延は、ブランク48の特性に依存して調節されて良い。このときの温度は表面58と70を形成するときの温度で、曲率はブランク48に与えられることが意図されている。

典型的な圧力上昇プロファイルが図10に表されている。好適実施例では、第1圧力段階中にブランク48に印加される圧力は約0.75〜約2.50Mpaの範囲で、かつ、第2圧力段階中にブランク48に印加される圧力は約1.50〜約32Mpaの範囲である。圧力は、図示されたS字の圧力プロファイルに従って、第1圧力と第2圧力との間で上昇することが好ましい。上昇時間の好適範囲は1秒以上であり、より好適には約5秒〜約150秒である。

第1圧力段階と第2圧力段階の間、圧板52,54は、圧板52の流体チャンバ62と圧板54の流体チャンバ74にそれぞれ熱い流体を流すことによって加熱される。レンズブランク48の材料の変形及び流れが生じ、並びに、形成表面58,70に対してブランク48の表面が適合するのに十分となるように、表面58と70は連続的に加熱される。熱可塑性の流れと圧板52と54との間での圧板52と54によるブランク48への圧力の印加により、ブランク48は変形して、圧板52と54との間の空間を満たす。それにより厚さが不均一で実質的に屈折力のない曲面状偏光子が生成される。

温度と圧力の条件が、ブランク48が形成表面58と70との間の空間を満たすのに不十分である場合、ブランク48は均一な厚さを維持する。その結果レンズは屈折力を有してしまう。

本発明の曲面状レンズの生成においては、形成されるレンズの凸面の所定の曲率に相当する形成表面58を有する圧板52を利用するのが便利である。形成表面58に抗して形成されるレンズの凸面は、眼鏡レンズの外側表面として機能して良い。凸レンズ表面を形成する表面58の適切な曲率半径は約50〜約270mm又は約65〜約90mmである。特別な実施例では、曲率半径は約87.2mmである。

ブランク48を変形させるのに十分な温度は、ブランク48の複合構造の化学組成と共に変化しうる。好適な加熱温度の範囲は約70℃〜約200℃である。他の好適な加熱温度の範囲は約90℃〜約110℃である。一の特別な加熱温度は約105℃である。

場合によっては、圧力を印加する前にブランク48を事前加熱することが助けになりうる。適切な事前加熱温度は約20℃〜約150℃の範囲内である。

圧板52,54の形成表面58,70の温度は、前述したように、加熱流体と冷却流体の通過によって制御されうる。圧板52,54は、圧板52と54との間にブランクを設ける前に、所望の形状のレンズを供するのに十分な加熱サイクルで所望の形成温度にまで事前加熱されることが好ましい。所望の形成温度は、所望のレンズ形成を実現させるのに十分な期間維持される。限定ではないが、適切な期間は約80秒〜約90秒である。その後形成表面58,70の温度は、冷却流体に圧板52,54の流体チャンバ62,74を通過させることによって減少する。冷却流体は、形成されたレンズを冷却させるのに十分な期間、圧板52,54を通過する。限定ではないが、適切な冷却期間は約30秒である。約20℃〜約35℃の冷却温度が良好な結果を与えるが、他の冷却温度も考えられる。

熱い流体が、加熱流体用導管84を通って圧板52,54へ供給される。相対的に冷たい流体は、冷却流体用導管86を通って供給される。加熱サイクルの間、バルブ82は、加熱流体用導管84とそれに対応する流入口64,76との間の接続流路を開き、冷却流体用導管86を閉じる。冷却サイクルの間、バルブ82は、冷却流体用導管86とそれに対応する流入口64,76との間の接続流路を開き、加熱流体用導管84を閉じる。加熱サイクルから冷却サイクルへの遷移は、熱い流体が完全に冷たい流体に入れ替わるまで冷たい流体と熱い流体とを混合させるようにバルブ82を操作することによって実行される。冷却サイクルから加熱サイクルへの遷移は動作を逆転させることによって実行される。

冷却動作の後、圧板52,54は、形成されたレンズ90での圧力を開放するように分離し、図9に図示されているように取り外しを可能にする。形成されたレンズ90が圧板52,54のうちの一に接合する場合、形成されたレンズ９0は、圧縮空気流を印加することによって取り外されて良い。

1層以上のコーティングが、従来の真空堆積法を用いることによって、形成されたレンズ90の凹面及び/又は凸面に堆積される。本願発明者等は、本発明の円偏光レンズの凹面と凸面に反射防止コーティングを堆積することで、完成した円偏光子レンズの透過率が顕著に改善されたことを発見した。

上述した方法はまた、ブランク48を一連の凸レンズ表面の各々に成型するため、一連の凹面状圧板52と凸面状圧板54を用いるこれらの工程を繰り返す工程を有する。係る表面の各々は、所望の曲率の範囲内で各異なる曲率を有する。そのため所望の曲率の範囲内で各異なる凸面を有する一連のレンズが供される。

本発明のレンズはまた、前記工程を繰り返し、各繰り返しの前に圧板の曲率を徐々に増大させることによって所望の形状に成型されても良い。これは、一連の圧板52,54を用いることによって実現されうる。一連の圧板に含まれる各組は、その組の前の組よりも大きな曲率を有する。

本発明の形成されたレンズの形状は、形成表面58,70の形状と実質的に対応する。従って各異なる形状の形成表面58,70は、各異なる曲率を有するレンズを形成するのに用いられ得る。たとえば球形状、円筒形状、又は、ドーナツ形状の形成表面58,70の対はそれぞれ、球状の曲面、円筒状の曲面、及びドーナツ状の曲面を有する偏光子レンズを形成するのに用いられ得る。

球状の曲面、円筒状の曲面、及びドーナツ状の曲面を有するレンズでは、第1主経線に沿ったレンズの形状は、関係式(n-1)[1/r11-1/r21+((n-1)/n)t/(r11r21)]=0に実質的に対応し、前記第1主経線に垂直な第2主経線に沿ったレンズの形状は、関係式(n-1)[1/r12-1/r22+((n-1)/n)t/(r12r22)]=0に実質的に対応する。ここで、tはブランク48の厚さを表し、nは屈折率で、r11とr12は凹面を形成する表面58の各主経線の曲率半径で、かつ、r21とr22は凸面を形成する表面70の各主経線の曲率半径である。好適実施例では、r11,r12,r21,r22は典型的には約1〜約10ジオプターである。厚さは典型的には約0.2mm〜約2.5mmである。球状の曲面レンズを形成するためには、r11はr12と等しく、r21はr22と等しい。ドーナツ形状の曲面レンズを形成するためには、r11はr12と異なり、r21はr22と異なる。円筒形状の曲面レンズを形成するためには、r11はr12と異なり、r12は約0ジオプターである。この関係は他の形状の曲率にも適用されうる。

図11A〜図11Cは、形成された球面レンズ90’、 形成されたドーナツ形状レンズ90’’、及び形成された円筒形レンズ90’’’をそれぞれ表している。各レンズ90’,90’’,90’’’の曲率は、第1曲率半径r11と第2曲率半径r12によって特徴付けられる。r11とr12が決定される際に沿う線が示されている。球状の曲面レンズ90’では、r11はr12と等しい。ドーナツ形状の曲面レンズ90’’では、r11はr12と異なる。円筒形状の曲面レンズ90’’’では、r11はr12と異なり、r12は約0ジオプターである。

本発明の他の目的は、本発明の2つのレンズを有する偏光眼鏡類を供することである。図12を参照すると、眼鏡類100は、眼鏡フレーム102、第1レンズ104、及び第2レンズ106を有する。第1レンズ104と第2レンズ106とは、眼鏡類100の所望の用途に依存して同一であっても良いし、又は異なっても良い。直線偏光眼鏡類の製造については、第1レンズ104と第2レンズ106は同一である。これらのレンズに用いられるシートは、式1で表されたストークスベクトルを有する。このとき偏光子軸は水平方向（θ=0）に対して平行である。望遠鏡で利用する場合の好適実施例では、いずれのレンズも、式1で表されたストークスベクトルを有する直線偏光子シートで作られる。このとき、第1レンズ104の偏光子軸はθの方向を向き、第2レンズ106の偏光子軸はθ+π/2の方向を向く。望遠鏡で利用する場合の別な好適実施例では、シート材料は、リターダー層18を含み、かつ、式2で表されたストークスベクトルを有する。第1レンズ104は、θの方向を向く偏光子軸T及びφ=θ+βの方向を向くリターダーの速い軸Rを有する。第2レンズ106は、θの方向を向く偏光子軸T及びφ=θ-βの方向を向くリターダーの速い軸Rを有する。

以降では、本発明の実施例が記載される。これらは単なる例示として供されるのであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の球形状の直線偏光子レンズが、上述の方法及び装置を用いて調製された。レンズ112の構造は、図13を参照することによってより明確になる。第1ポリマー層14、第2ポリマー層16、第3ポリマー層118、第1ハードコート層114、及び第2ハードコート層116を含む合計6層の材料からレンズ112は形成される。レンズは、中心部分で最大の厚さを有する。レンズ112を作製するのに用いられる材料、圧板の特性、及び形成パラメータはすべて、表1で特定されている。

反射防止コーティングが280〜700nmの波長の範囲−これは可視光スペクトルを含む−内で透過率(%)を改善しうるか否かを判断するため、本発明の円偏光子レンズは、凸面と凹面の両面で反射防止コーティングによってコーティングされた。反射防止コーティングを含む円偏光子レンズの構造は、図14を参照することでより明確になる。図14では、レンズ120は、偏光子層12、第1ポリマー層14、第2ポリマー層16、リターダー層18、第1反射防止コーティング層122、及び第2反射防止コーティング層124を有する。

表2は典型的な透過率(%)の改善結果を示している。

反射防止コーティングの堆積は、眼鏡類製品によく用いられる。サングラスと補正眼鏡類のいずれについても、装着者の後方に位置する光源からのレンズ上での邪魔な後方反射を抑制するように、レンズの背面に反射防止コーティングが堆積される。補正眼鏡類については、美容上の理由−特にレンズ前面からの反射を防止するため−により、レンズの前面にも反射防止コーティングが堆積される。それにより眼鏡類は目立たなくなる。

反射防止コーティングが、この実施例において前述した望遠鏡用の眼鏡類に堆積されるとき、コーティングは、レンズが阻止するように設計された光の透過率を増大させることなく、レンズが透過させるように設計された光の透過率を有利となるようにかつ顕著に増大させる。この場合、レンズは、平行偏光子透過率を最大にすると同時に、直交偏光子透過率を最小にした。結果が示すことは、反射防止コーティングは、直交偏光子透過率の増加を最小限に抑制しながら、平行偏光子透過率を8%増大させることを可能にすることである。このことは、3D投影のオペレータ−たとえば映画のオペレータ−にとって特に重要である。その理由は、相当量の光が3D表示装置では失われるからである。眼鏡類がより多くの光を透過させることが可能となることで、オペレータは、出力の大きくない光源を利用することが可能となる。その結果、コストの節約となる。

本発明について、好適実施例が図示された添付図面を参照しながらこれまで説明してきた。明示的に定義されていない場合、本明細書で用いられるすべての科学技術用語は当業者が本願優先日時点において通常用いる用語と同一の意味である。本願明細書の実施例と均等である様々な方法及び材料が、本発明の実施に用いることができるが、本願明細書では適切な方法と材料が記載されている。当業者は、上記の均等である様々な方法及び材料も本発明の一例であり、本発明で利用するのに適切なものは一つだけではないことを理解する。

従って本発明は、多くの異なる形態での実施が可能であり、本明細書で述べた実施例に限定されない。本発明はある程度詳細に説明されたが、様々な修正型及び変化型も、本発明の技術的範囲内に属しうる。

Claims (38)

1. 生成されたレンズの作製方法であって：
   複数のポリマー層と共に積層された偏光軸を有する直線偏光子層を重ね合わせられた状態で有するレンズブランクを取得する工程；
   前記レンズブランクを凸面部材と凹面部材との間で加熱しながら第1圧力で押圧する工程；
   前記圧力を上昇期間にわたってS字状に、より高い圧力へ上昇させる工程；
   前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるのに十分な期間、前記より高い圧力を維持される工程；
   を有する方法。
2. 前記加熱は70℃乃至200℃で実行される、請求項1に記載の方法。
3. 前記第1圧力が0.75MPa乃至2.5Mpaである、請求項1に記載の方法。
4. 前記第2圧力が1.Mpa乃至32Mpaである、請求項1に記載の方法。
5. 前記上昇期間が5秒乃至150秒である、請求項1に記載の方法。
6. 前記第2圧力を維持しながら前記レンズブランクを冷却する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
7. 前記冷却が20℃乃至90℃で実行される、請求項6に記載の方法。
8. 前記第1圧力を印加する前に前記レンズブランクを20℃乃至150℃の温度に事前加熱する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
9. 前記ポリマー層のうちの少なくとも1層は速い軸を有する光波リターダーで、かつ、
   前記速い軸は前記偏光子の軸に対して、ある角度で位置合わせされている、
   請求項1に記載の方法。
10. 前記角度が前記レンズを直線偏光子にする、請求項9に記載の方法。
11. 前記角度が前記レンズを楕円偏光子にする、請求項9に記載の方法。
12. 前記角度が前記レンズを円偏光子にする、請求項9に記載の方法。
13. 前記生成されたレンズの凸面と凹面に反射防止コーティングをコーティングする工程をさらに有する、請求項9に記載の方法。
14. 前記生成されたレンズが、90%以上の平行偏光子透過率及び0.5%以下の直交偏光子透過率を有する、請求項13に記載の方法。
15. 前記凹面部材と凸面部材の形状が、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する球状レンズを生成し、
    前記第1曲率半径と前記第2曲率半径とは等しい、
    請求項1に記載の方法。
16. 前記凹面部材と凸面部材の形状が、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有するドーナツ形状レンズを生成し、
    前記第1曲率半径と前記第2曲率半径とは等しくない、
    請求項1に記載の方法。
17. 前記凹面部材と凸面部材の形状が、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する円筒状の形状のレンズを生成し、
    前記第1曲率半径はゼロではなく、
    前記第2曲率半径はゼロである、
    請求項1に記載の方法。
18. 前記凹面部材と凸面部材の形状は、厚さが均一ではないレンズを生成する、請求項1に記載の方法。
19. 請求項1に記載の方法によって作製された眼鏡レンズ。
20. 生成されたレンズの作製方法であって：
    複数のポリマー層と共に積層された偏光軸を有する直線偏光子層を重ね合わせられた状態で有するレンズブランクを取得する工程；
    前記レンズブランクは、該レンズブランクを凸面部材と凹面部材との間で第1圧力に押圧することによって生成温度にまで加熱する工程であって、前記凸面部材と凹面部材はいずれも前記生成温度である、工程；
    前記生成温度で加熱しながら、前記圧力を第2圧力に上昇させる工程であって、前記第1圧力から前記第2圧力への上昇は、S字状の圧力プロファイルに従って実行される、工程；
    前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるように前記生成温度で加熱する間、前記第2圧力を維持する工程；
    前記レンズブランクを、凸面と凹面を有する剛性レンズにできるように前記第2圧力を維持する間、前記温度を、より低い温度にまで低下させる工程；並びに、
    前記凸面部材と凹面部材との間から前記剛性レンズを取り外す工程；
    を有する方法。
21. 前記生成温度が70℃乃至200℃である、請求項20に記載の方法。
22. 前記第1圧力が0.75MPa乃至2.5MPaである、請求項20に記載の方法。
23. 前記第2圧力が1.MPa乃至32MPaである、請求項20に記載の方法。
24. 前記第1圧力から前記第2圧力への上昇期間が5秒乃至150秒である、請求項20に記載の方法。
25. 前記より低い温度が20℃乃至90℃である、請求項20に記載の方法。
26. 前記第1圧力を印加する前に前記レンズブランクを20℃乃至150℃の温度に事前加熱する工程をさらに有する、請求項20に記載の方法。
27. 前記ポリマー層のうちの少なくとも1層は速い軸を有する光波リターダーで、かつ、
    前記速い軸は前記偏光子の軸に対して、ある角度で位置合わせされている、
    請求項20に記載の方法。
28. 前記角度が前記レンズを直線偏光子にする、請求項27に記載の方法。
29. 前記角度が前記レンズを楕円偏光子にする、請求項27に記載の方法。
30. 前記角度が前記レンズを円偏光子にする、請求項27に記載の方法。
31. 前記生成されたレンズの凸面と凹面に反射防止コーティングをコーティングする工程をさらに有する、請求項27に記載の方法。
32. 前記生成されたレンズが、90%以上の平行偏光子透過率及び0.5%以下の直交偏光子透過率を有する、請求項31に記載の方法。
33. 前記凹面部材と凸面部材の形状が、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する球状レンズを生成し、
    前記第1曲率半径と前記第2曲率半径とは等しい、
    請求項20に記載の方法。
34. 前記凹面部材と凸面部材の形状が、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有するドーナツ形状レンズを生成し、
    前記第1曲率半径と前記第2曲率半径とは等しくない、
    請求項20に記載の方法。
35. 前記凹面部材と凸面部材の形状が、第1曲率半径と、該第1曲率半径に対して垂直な第2曲率半径を有する円筒状の形状のレンズを生成し、
    前記第1曲率半径はゼロではなく、
    前記第2曲率半径はゼロである、
    請求項20に記載の方法。
36. 前記凹面部材と凸面部材の形状は、厚さが均一ではないレンズを生成する、請求項20に記載の方法。
37. 請求項20に記載の方法によって作製された眼鏡レンズ。
38. 眼鏡類の作製方法であって：
    第1レンズと第2レンズを取得する工程であって、前記第1レンズと第2レンズは、複数のポリマー層と共に積層された偏光軸を有する直線偏光子層を重ね合わせられた状態で有し、前記第1レンズと第2レンズは、
    (i)凹面部材と凸面部材との間で前記複数のレンズブランクを別個に第1圧力で押圧する工程、
    (ii)上昇期間にわたって前記圧力をS字状により高い圧力に上昇させる工程、
    (iii)前記より高い圧力を、前記レンズブランクを前記凸面部材と凹面部材の形状に適合させうるのに十分な期間維持する工程、
    によって、複数のレンズブランクから所望の形状に形成される、
    工程；並びに、
    前記第1レンズと第2レンズを眼鏡フレーム内に設置する工程；
    を有する方法。
    

Images