JP2019128478A

JP2019128478A - 眼鏡用レンズ及び眼鏡

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Publication number: JP2019128478A
Application number: JP2018010477A
Authority: JP
Inventors: 晴彦諸井; Haruhiko Moroi; 和宏小林; Kazuhiro Kobayashi
Original assignee: ETSUMI KOGAKU KK; INUI LENS KK
Current assignee: ETSUMI KOGAKU KK; INUI LENS KK
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: JP7129781B2

Abstract

【課題】レンズ背面からの反射光を適切に抑制することができる眼鏡用レンズ及び眼鏡を提供する。【解決手段】眼球に対面するレンズ基材の背面側に、高屈折材料で形成された第１層と、低屈折材料で形成された第２層と、金属材料で形成された第３層と、低屈折材料で形成された第４層と、をこの順番に設けることで、背面入射光に対する反射率を、波長２８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて１０％未満に抑制した。【選択図】なし

Description

本発明は、眼鏡前方からの可視域及び紫外域の透過光を最適に制御すると共に、背面からの反射光を抑制する眼鏡用レンズに関する。

出願人は、既に、可視域の短波長側の透過率を抑制することで、眩しさを抑制する眼鏡用レンズを提案しており（特許文献１）、サングラス用レンズなどとして好評を博している。この発明では、レンズ裏面の全体に、クロム及びクロム酸化物の混合物を蒸着させることで（以下、クロム層という）、人体に影響が大きいと言われている可視域の短波長側の透過率を低減化している。そして、紫外線吸収（ＵＶカット）効果のあるレンズ基材と組み合わせることで、人体への悪影響を最小化したサングラスを実現している。

特許第５０６６６４４号公報

しかし、上記した発明では、レンズ裏面全体にクロム層を設けた関係から、裏面側の反射率が増大することになり、レンズ背面からの反射光が人体に影響を与えるおそれがあった。例えば、眼鏡前方からの紫外線であれば、ＵＶカット効果のあるレンズ基材を使用すれば足りるが、一方、背面側から入射する紫外線には、レンズ基材のＵＶカット効果が全く機能しない。

ここで、波長域３１５〜３８０ｎｍの紫外線Ａ波と、波長域２８０〜３１５ｎｍの紫外線Ｂ波のうち、地球に到達する紫外線の９０％強を占める紫外線Ａ波は、細胞の物質交代の進行に関係しており、例えば、シミやシワなどの美容上の問題だけでなく、白内障を引き起こす要因にもなるとも言われている。

したがって、眼鏡前方からの透過光だけでなく背面反射光についても、波長域２８０〜３８０ｎｍの近紫外線を適切に抑制すべきところ、本発明者の実験によれば、レンズ基材にクロム層を設けた場合の裏面反射率は、波長域２８０〜３８０ｎｍにおいて、クロム層を設けないレンズ基材の反射率の３．５倍〜５．２倍に達することが確認された。

レンズ裏面側の曲率半径が小さい８カーブや９カーブのレンズであれば、反射光が眼に至る可能性が殆どないものの、一方、曲率半径が大きい６カーブから０カーブの場合には、反射光が眼に至る可能性が生じる。なお、レンズの曲率半径Ｒ［ｍｍ］と、屈折率Ｎと、カーブ番号Ｃには以下の関係式（１）が成立する。Ｒ＝（Ｎ−１）＊１０００／Ｃ・・・（式１）

そのため、例えば、屈折率１．５２３のレンズ基材の場合、第４カーブの曲率半径Ｒは、（１．５２３−１）＊１０００／４＝１３０．７５ｍｍ、第８カーブの曲率半径Ｒは、（１．５２３−１）＊１０００／８＝６５．３７５ｍｍとなる。

図４（ｂ）は、入射光とレンズ裏面との関係を図示したものであり、入射角５°〜４５°程度の入射光が、レンズのカーブによっては、レンズ裏面で反射して、眼に至る可能性があることを示している。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、レンズ背面からの反射光を適切に抑制することができる眼鏡用レンズ及び眼鏡を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る眼鏡用レンズは、眼球に対面するレンズ基材の背面側に、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．６〜２．５である高屈折材料で形成された第１層と、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３〜１．５である低屈折材料で形成された第２層と、クロムＣｒ，チタンＴｉ，ニッケルＮｉ，又はアルミニウムＡｌの何れかの金属、前記金属の酸化物、又は前記金属の合金から選択される一種又は複数の金属材料で形成された第３層と、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３〜１．５である低屈折材料で形成された第４層と、をこの順番に設けることで、ＪＩＳＺ８７２２で規定する反射物体の測定方法（ａ）において、入射角５°の背面入射光に対する反射率を、波長２８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて１０％未満に抑制したことを特徴とする。

本発明は、図４（ａ）に示す通り、高屈折材料と、低屈折材料と、金属材料と、低屈折材料を、この順番にレンズ基材に真空蒸着させたことを特徴とする。本発明は、眼鏡用のレンズであり、鏡面仕上げされたレンズ基材の裏面に、蒸着膜が形成されることでレンズ裏面が鏡面状態となる。したがって、「ＪＩＳＺ８７２２」で規定する「５．３反射物体の測定方法」における、二光路の分光測光器を用いて置換方法による反射率測定法（ａ）において、レンズ裏面での散乱は問題にならない。

なお、本発明では、高屈折材料、及び、低高屈折材料が、各々の屈折率で特定されるが、屈折率は波長依存性を有するので、便宜上、波長５５０ｎｍにおける屈折率で特定している。

本発明の金属材料は、クロムＣｒ，チタンＴｉ，ニッケルＮｉ，又はアルミニウムＡｌの何れかの金属、前記金属の酸化物、又は前記金属の合金から選択される一種又は複数の材料である。これらの金属材料であれば、背面からの反射率について、いずれも同等の性能を発揮することを実験的に確認している。しかし、これらの材料のうち、可視域において、波長６００ｎｍ以下の可視光線光透過率が、短波長光であるほど低下する単調減少特性を実現するクロムが好適である。

そのため、実施例の金属材料は、クロムおよびクロム酸化物の混合物であり、クロム酸化物として、ＣｒＯ_３、及び、Ｃｒ_２Ｏ_３を使用している。

本発明では、上記した第１層〜第４層の蒸着膜を、この順番に設けることで、入射角５°の背面入射光に対する反射率が、波長２８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて１０％未満に抑制される。

なお、レンズ基材としてガラス材やプラスチック材を使用する限り、それらの屈折率は何れも１．５前後であって殆ど差異が無いので、レンズ基材の組成や物性に拘わらず、上記の反射率に差異が生じない。また、眼鏡用レンズとしての透過率と、数ミリ程度の板厚である限り、レンズ基材の板厚も上記の反射率に関係しない。

但し、眼鏡前方からの紫外線の透過を阻止するためには、ＵＶカット機能を付加したレンズ基材を使用するべきである。プラスチックレンズの素材としては、何ら限定されず、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂や、アリルジグリコールカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリチオウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が使用される。このうち、ＣＲ−３９などとも称されているアリルジグリコールカーボネート樹脂が特に好適である。

また、本発明の眼鏡レンズは、度付きであっても良いし、度付きなしでも良い。但し、何れのレンズであっても、本発明は、裏面の曲率半径が大きいレンズに好適に適用され、カーブ番号と、曲率半径Ｒと、屈折率Ｎとの関係において、前記した関係式（１）から算出されるカーブ番号８未満が好適である。

波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．６〜２．５である高屈折材料として、好適には、ジルコニアＺｒＯ_２，五酸化タンタルＴａ_２Ｏ_５，酸化チタンＴｉＯ_２，酸化ハフニウムＨｆＯ_２，酸化イットリウムＹ_２Ｏ_３，酸化亜鉛ＺｎＯ，五酸化ニオブＮｂ_２Ｏ_５，酸化クロムＣｒ_２Ｏ_３，酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３から選択される一種又は複数の組み合わされたものが使用される。

このうち、相対的に屈折率が高いジルコニアＺｒＯ_２、酸化チタンＴｉＯ_２、五酸化ニオブＮｂ_２Ｏ_５が特に好適である。

波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３〜１．５である低屈折材料として、好適には、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２，フッ化マグネシウムＭｇＦ_２，フッ化バリウムＢａＦ_２から選択される一種又は複数の組み合わせたものが使用される。このうち、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２が特に好適である。

特に限定されないが、好適には、金属層である第３層の膜厚は、０．３ｎｍ〜１．０ｎｍ、より好適には、０．３ｎｍ〜０．８ｎｍとすべきである。

この膜厚に対応して、第１層の膜厚は、第３層の膜厚の１０倍以上であるのが好適であり、より好適には２０倍以上、更に好適には、１０〜３０ｎｍとすべきである。

第２層と第４層の膜厚は、第１層の膜厚の２倍以上であるのが好適であり、より好適には４倍以上、更に好適には、６０ｎｍ〜９０ｎｍとすべきである。

何れにしても、第１層〜第４層の全体として、１５０ｎｍ〜２００ｎｍとするのが好適である。

上記した本発明によれば、眼鏡レンズの曲率半径に拘わらず、レンズ背面からの反射光を適切に抑制することができるので、眼に優しい眼鏡を実現することができる。

供試サンプルと対比サンプルの透過率を示す図面である。供試サンプルと対比サンプルの裏面反射率を入射角５°について示す図面である。供試サンプルと対比サンプルの裏面反射率を入射角４５°について示す図面である。反射防止膜の構成、及び、入射光とレンズ裏面との関係を図示したものである。

以下、実施例について更に詳細に説明する。但し、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。

レンズ基材として、板厚１．９ｍｍのＣＲ−３９のプラスチックレンズにＵＶカット機能を付加したものを使用し、これに以下の４層を真空蒸着させた。なお、レンズ基材は、表裏面とも０カーブの平坦面である。

上記のレンズ基材に、第１層：ＺｒＯ_２１３ｎｍ、第２層：ＳｉＯ_２７７ｎｍ、第３層：Ｃｒ０．５ｎｍ、第４層目：ＳｉＯ_２７７ｎｍを設けてＵＶ反射防止膜を設けた供試サンプルとした。

また、同じレンズ基材に、Ｃｒ０．５ｎｍを設けて対比サンプルとした。なお、供試サンプル及び対比サンプルにおいて、Ｃｒとは、クロムおよびクロム酸化物の混合物を意味し、クロム酸化物として、ＣｒＯ_３、及び、Ｃｒ_２Ｏ_３を使用している。

上記の４層を設けた眼鏡レンズ用の供試サンプルについて、ＪＩＳＺ８７２２に基づいて、分光反射率係数と、分光透過率係数を測定した。測定機は、紫外可視近赤外分光光度計Ｕ−４１００（日立ハイテクサイエンス製）である。

供試サンプルと、対比サンプルについて、各々、分光透過率と、入射角５°及び入射角４５°の分光反射率を計測した。なお、入射角４５°の場合には、偏光子を使用して、Ｓ偏光とＰ偏光の反射率を別々に計測して、その平均値を反射率とした。

図１は、入射角５°におけるレンズ基材の前面から背面への透過率を示している。図示の通り、供試サンプルは、ＵＶ反射防止膜を設けたことで、可視域における透過率がやや低下するが、可視域４００〜８００ｎｍにおいて、透過率６４％〜７７％程度となっておりサングラス用のレンズ基材としての仕様を満足する。

しかも、供試サンプルは、対比サンプルと同様に、可視域の短波長域において、波長に対応して透過率が低下しており、眼へのストレスを効果的に緩和している。すなわち、光のエネルギーＥは、波長λに逆比例するところ（Ｅ=ｈ・ｃ/λ）、波長に対応して透過率が低下することで、眼への悪影響を解消している。なお、供試サンプル及び対比サンプルは、レンズ基材のＵＶカット機能によって、近紫外線域での透過率は、１０％以下となっている。

図２は、入射角５°におけるレンズ基材の背面からの反射率を示している。図示の通り、供試サンプルの背面反射率は、ＵＶ反射防止膜を設けたことで、対比サンプルと比較して、波長５２０ｎｍ以下で有意に反射率が下回っている。

供試サンプルは、特に、波長３８０ｎｍ以下の近紫外線域で６％以下の反射率を維持しており、反射率が１５％以上となる対比サンプルと顕著に相違する。なお、別の実験により、レンズ基材そのものの反射率を測定したが、供試サンプルの背面反射率は、近紫外線域（波長２８０〜３８０ｎｍ）において、レンズ基材の反射率を下回っていた。

図３は、入射角４５°におけるレンズ基材の背面からの反射率を示している。図示の通り、供試サンプルは、入射角４５°の光に対して、波長２８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて、７％以下の反射率を維持しており、１１％以上となる対比サンプルと顕著に相違する。

以上、ＵＶカット機能を付加したプラスチックレンズについての実験結果を示したが、ＵＶカット機能を付加しない場合には、波長２８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて反射率がごく僅か増加する。これは、レンズ裏面からレンズ基材に進入したＵＶ光が、レンズ表面で４％程度反射するためと思われるが、本発明の反射防止膜のＵＶ抑制機能も相まって、反射率への影響は１％未満であり、図１〜図３に示す反射防止膜の効果を左右するものではない。

また、プラスチックレンズの素材を変えたり、或いは、ガラスレンズを使用しても、各レンズ基材の屈折率が１．５前後であって大差がないので、レンズ裏面からレンズ基材に進入したＵＶ光が、レンズ表面で反射することの影響は、事実上、皆無である。この点は、眼鏡用レンズにおいて、その素材の板厚を変えた場合も同様である。

Claims

眼球に対面するレンズ基材の背面側に、
波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．６〜２．５である高屈折材料で形成された第１層と、
波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３〜１．５である低屈折材料で形成された第２層と、
クロムＣｒ，チタンＴｉ，ニッケルＮｉ，又はアルミニウムＡｌの何れかの金属、前記金属の酸化物、又は前記金属の合金から選択される一種又は複数の金属材料で形成された第３層と、
波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．３〜１．５である低屈折材料で形成された第４層と、をこの順番に設けることで、
ＪＩＳＺ８７２２で規定する反射物体の測定方法（ａ）において、入射角５°の背面入射光に対する反射率を、波長２８０ｎｍ〜３８０ｎｍにおいて１０％未満に抑制したことを特徴とする眼鏡用レンズ。
波長２８０ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、入射角５°の背面入射光に対する反射率の偏差が、１０％未満である請求項１に記載の眼鏡用レンズ。
入射角５°の背面入射光に対する反射率が、波長３８０ｎｍ〜８００ｎｍにおいて１２％未満である請求項１又は２に記載の眼鏡用レンズ。
第３層の膜厚は、０．３ｎｍ〜１．０ｎｍである請求項１〜３の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
第１層の膜厚は、第３層の膜厚の１０倍以上である請求項１〜４の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
第１層の膜厚は、１０ｎｍ〜３０ｎｍである請求項５に記載の眼鏡用レンズ。
第２層及び第４層の膜厚は、高屈折率層の膜厚の２倍以上である請求項１〜６の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
第２層及び第４層の膜厚は、６０ｎｍ〜９０ｎｍである請求項７に記載の眼鏡用レンズ。
第１層は、ジルコニアＺｒＯ_２，五酸化タンタルＴａ_２Ｏ_５，酸化チタンＴｉＯ_２，酸化ハフニウムＨｆＯ_２，酸化イットリウムＹ_２Ｏ_３，酸化亜鉛ＺｎＯ，五酸化ニオブＮｂ_２Ｏ_５，酸化クロムＣｒ_２Ｏ_３，酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３から選択される一種又は複数の組み合わせで構成される請求項１〜８の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
第２層及び第４層は、二酸化ケイ素ＳｉＯ_２，フッ化マグネシウムＭｇＦ_２，フッ化バリウムＢａＦ_２から選択される一種又は複数の組み合わせで構成される請求項１〜９の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
前記レンズ基材は、ＵＶカット機能を有している請求項１〜１０の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
レンズ基材の背面は、カーブ番号８未満に形成されている請求項１〜１１の何れかに記載の眼鏡用レンズ。
請求項１〜請求項１２の何れかのレンズを使用した眼鏡。