JP2945141B2 - 透明な、変色しない着色レンズ - Google Patents

透明な、変色しない着色レンズ

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JP2945141B2
JP2945141B2 JP7520143A JP52014395A JP2945141B2 JP 2945141 B2 JP2945141 B2 JP 2945141B2 JP 7520143 A JP7520143 A JP 7520143A JP 52014395 A JP52014395 A JP 52014395A JP 2945141 B2 JP2945141 B2 JP 2945141B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、透明な、変色しない（fixed）着色ガラス
レンズに関し、さらに詳細には、高濃度の着色剤を含有
するアルカリケイ酸塩（alkali silicate）組成物に由
来し、そして厚さが約1.0mm〜約1.8mmである透明な、変
色しない着色レンズに関する。
従来技術の開示 透明な、変色しない着色レンズは、長年の間、多くの
異なる会社によりサングラスとして売られている。例え
ば、本出願の譲受人は、1940年代以来登録商標Ｇ−15の
下で販売される2.2mm厚さのガラスレンズを市販してき
た。これらのレンズは、中性灰色レンズの実際の実物通
りの色視野を提供し、そして代表的には衝撃耐性を改善
するために空気焼き戻し（air−tempered）されてい
る。Ｇ−15レンズは、独特の色で知られており、この色
は、完全な中性レンズ（neutral lens）と本質的に同等
の実物通りの色視野を提供する一方、同時に、完全中性
レンズの平坦でさえない外観を避けている。これは、わ
ずかに縁の方へ中性スペクトル透過率からわずかに外れ
ていることにより達成される。このわずかに縁への透過
率は、完全な中性スペクトル吸収をわずかに越える青お
よび赤の吸収に起因する。この吸収が、完全に中性のレ
ンズを通した視野と比較したとき、より高いコントラス
ト、または「より鮮明な」視野をもたらす。多くのサン
グラス着用者は、しばしば従来の中性灰色レンズに付随
する平坦な視野に対してこの鮮明な視野を好む。中性度
（neutrality）と緑色の完全なバランスを可能にするの
は、ガラス中の着色剤、すなわち第VIII群の金属酸化物
（例えば、鉄酸化物、コバルト酸化物、およびニッケル
酸化物）の正確な調節である。その結果、鮮明な灰色の
Ｇ−15レンズが商業的に成功し、そしてこれらのレンズ
を含む数百万のサングラスが毎年売れている。
2.2mm厚さのガラスレンズが商業的に成功している一
方で、一般に、ガラスレンズに関してのいくつかの欠点
がある。従来のガラスレンズのサングラスレンズは、代
表的には2.0mm〜2.2mm以上の厚さを有する。この様なガ
ラスレンズの重さは、何人かのサングラス着用者には不
利であると考えられる。この重さに関する１つのアプロ
ーチは、ガラスレンズをプラスチックレンズに代えるこ
とである。なぜなら、匹敵するプラスチックレンズの重
さは、そのガラスの相当物よりも実質上軽いからであ
る。しかし、このアプローチは、完全に満足するもので
あることは証明されていない。なぜなら、プラスチック
レンズはより傷つきやすく、透明度が不完全であり、そ
して時折、不安定な着色剤を有するからである。着色剤
濃度をはかる従来のBeerの法則を利用して現在の2.2mm
厚さのＧ−15レンズと実質的に同一の光学的性質を有す
るより薄いガラスレンズを生産する試みは成功しなかっ
た。このアプローチは、減少した透過率（暗すぎる）お
よび黄緑の方へシフトした主な波長（黄緑すぎる）を有
するガラスレンズをもたらした。
本明細書中で開示するように、ガラスレンズが現在開
発された。このレンズは、従来のレンズよりも薄く、そ
れに伴い減少した重量を有し、そしてサングラスのレン
ズ、または特定の適用において眼科用レンズとして適切
である。しかし、これらのレンズは、所望の視覚的特性
を達成するために正確な濃度の着色剤および酸化剤を有
しなければならないことが見出された。本発明のレンズ
は、約1.0mmと約1.8mmの間の厚さを有し、そして少なく
とも6.2重量％の鉄酸化物、少なくとも0.03重量％のコ
バルト酸化物、および少なくとも0.12重量％のニッケル
酸化物、および酸化剤を含有するアルカリケイ酸塩組成
物に由来する。これらのレンズは、好ましくは380nmで
１％を越えない紫外線透過率を有する。中性灰色で、変
色しない着色ガラスレンズを有する多くのサングラスが
市販されているが、これらのレンズには、本発明のレン
ズと同様の光学的特性または組成物を有するものはな
く、そして約1.0mmと約1.8mmの間の厚さを有するものは
ない。
従って、本発明はサングラスおよび変色しない着色眼
科用レンズに使用するのに適した薄いガラスレンズに関
し、このレンズは、以前に入手可能なものとは異なり、
鮮明な灰色、変色しない着色透過率を表す。
発明の要旨 本発明は、最終的に約1.0mmから約1.8mmまでの間の厚
さである場合に、「鮮明な灰色」のレンズ（例えば、2.
2mm厚さのＧ−15レンズ）の実質的に全ての光学的特性
を有するレンズに関する。特に焦点をおく特性は、色、
可視スペクトル領域での透過率レベル、および紫外スペ
クトル領域での透過率レベルである。
従って、本発明はアルカリケイ酸塩ガラス組成物に由
来する透明な変色しない着色ガラスレンズに関し、この
組成物は、酸化剤の存在下で必須の着色剤として少なく
とも6.2重量％の鉄酸化物、少なくとも0.03重量％のコ
バルト酸化物、および少なくとも0.12重量％のニッケル
酸化物を含有する。これらのガラスレンズ組成物は、約
1.0mmと約1.8mmの間の厚さを有し、好ましくは380nmの
波長の紫外線を１％より多く透過させず、そして鮮明な
灰色の変色しない可視透過率を示す。
発明の詳細な説明 本発明は、約1.0mmと約1.8mmの間の厚さを有し、そし
て好ましくは380nmの波長の紫外線を１％より多く透過
させない、透明で鮮明な灰色の変色しない着色ガラスレ
ンズに関する。レンズの元となるガラス組成物は、アル
カリケイ酸塩組成物であり、そして適切な酸化剤の存在
下で必須の着色剤として少なくとも6.2重量％の鉄酸化
物、好ましくは6.3重量％の鉄酸化物、少なくとも0.03
重量％のコバルト酸化物、および少なくとも0.12重量％
のニッケル酸化物を含有する。吸収特性を有する少量の
他の酸化物が用いられ得るが、この様な酸化物の濃度ま
たは効果は、本発明のレンズのスペクトル透過率に実質
的に測定可能な効果を全く有しないように制限されるべ
きである。好ましくは、このガラス組成物は、スペクト
ル透過率に対して測定可能な効果を有する別の着色剤の
存在を本質的に必要としない。
本発明の好適な実施態様では、ガラスレンズは約1.0m
mと約1.8mmの間の厚さ、380nmの波長で紫外線の１％を
越えない透過率、および酸化物を基礎にした重量％で本
質的に以下で表される組成を有する： SiO2 65.0％−72.0％ Al2O3 ０％− 2％ Na2O ５％−15 ％ K2O ５％−10 ％ ZnO ４％− 8 ％ B2O3 ０％− 6 ％ Fe2O3 6.2％− 9.0％ Co3O4 0.03％−0.06％ NiO 0.12％−0.30％ As2O3 0.1％−0.5 ％ それぞれの金属酸化物、そして特に鉄酸化物、ニッケル
酸化物、およびコバルト酸化物着色剤の濃度は、最終的
なレンズの厚さにより変化することを理解すべきであ
る。例えば、相当する透過率を維持するために、より薄
いレンズでは上記範囲内でより高い着色剤濃度が必要で
ある。
表Ｉは、化学的焼き戻し（chem−tempering）前の本
発明の1.8mmと1.0mmのレンズのガラス組成（実験的溶融
物）を列挙している。組成物は、酸化物を基礎にした重
量部で表される。実際のバッチ成分は、一緒に溶融した
場合、適切な比率で所望の酸化物に変換される任意の物
質からなり得る。表Ｉに示されるようなガラス組成物
（実験的溶融物）の調製においては、バッチ成分を計量
し、ボールミルで粉砕して均質な混合物を得、次いでプ
ラチナ製のるつぼに充填し、このるつぼを成分を溶融す
るために約1450℃の溶融炉に約４時間置いた。溶融が完
了したら、均質性を確実にするためにプラチナ製の撹拌
機を使用して、さらに約４時間混合物を混ぜた。次い
で、それぞれの溶融組成物を鋼鉄製鋳型中で鋳造し、矩
形の板を得、そして調節された速度で冷却することによ
り焼きなました。サンプルを、焼きなましたガラス板か
ら切り出し、研いで、そして所望の厚さに磨き上げ、そ
してそれぞれのサンプルのスペクトル透過率を分光光度
計で測定した。ハンターの色座標（color coordinate
s）を分光光度計の測定値から計算した。
当業者に明らかであるように、上記の記載は研究室で
の溶融および成形方法（実験的溶融物）に関する。本発
明のパラメーターおよび要求に適合するガラス組成物
は、従来のガラス溶融タンクおよびガラス成形装置およ
び周知の技術を使用してより大きな量で容易に調製され
得る。
2.2mm厚さの空気焼き戻しＧ−15ガラスレンズの色お
よび視感透過率（luminous transmittance）は、本発明
の鮮明な灰色レンズのレンズ仕様を明記するための公知
の測定スキームにより定量化される。視感透過率は、CI
E（1931）により定義される明度または暗度に関する知
覚される可視透過率である。ハンター係数は、黄−青
（ａ因子）および赤−緑（ｂ因子）についての色を定義
する。このスキームは、透過率および色特性を特徴付け
るために有用である。なぜなら、ａ、ｂ、および視感透
過率により定義される１に等しい半径を有する色空間の
球が、平均的な観察者が色および透過率の差異を区別し
得ない空間を示すことが周知だからである。半径４の球
の中にあるレンズが、所望の特性を示すことが見出され
た。2.2mm厚さの空気焼き戻しＧ−15レンズは、14.5％
の視感透過率（Ｙ）、−5.5のハンター「ａ」値、およ
び5.2のハンター「ｂ」値を有する。鮮明な灰色レンズ
を達成するための条件は、以下のようである： ΔＥ≦４、ここで、 ΔＥ＝［（14.5−Ｙ）（0.93）］２＋［−5.5−ａ］
２［5.2−ｂ］２ 従って、本発明のレンズは、ΔＥ≦４という条件で10.2
と18.8との間の「Ｙ」値、−1.5と−9.5の間の「ａ」
値、および1.2と9.2の間の「ｂ」値を有する。380nmで
の紫外線透過率（T380）の目標は、行われた実施態様に
おける紫外線の本質的な排除を示すために１％を越えな
いように設定された。
Ｇ−15タイプのガラスレンズの視感透過率は、空気焼
き戻しに際し減少し、そして色がより黄緑になることが
見出された。特に興味があるのは、380nmでの透過率（T
380）により定量される紫外線透過率に対する空気焼き
戻しの効果である。T380は、空気焼き戻し後、約３倍減
少する。これは、白内障の原因に寄与し得る紫外光に関
して健康面で有利である。
しかし、空地焼き戻しのプロセスは、一般に、本発明
のレンズに用いられない。化学的焼き戻しプロセスを用
いることが好ましい。なぜなら、空気焼き戻しプロセス
は、一般に、2.0mmより薄い厚さを有するレンズで必要
となる所望の衝撃耐性を提供しないからである。従っ
て、従来の化学的焼き戻しプロセス（すなわち溶融アル
カリ硝酸塩浴）が本発明のレンズに使用される。空気焼
き戻しは2.2mm厚さのレンズのT380を減少させるが、化
学的焼き戻しはより薄いレンズのT380を増大させる。好
ましい制限された紫外線透過率を得るためには、焼き戻
し前にこの化学的焼き戻し効果を補償する必要がある。
焼き戻されたレンズで最大１％のT380にするには、焼き
戻しされていないガラス組成物のT380を最大0.7％の維
持する必要がある。好ましくは、１％を越えないT380を
達成するためには、焼き戻しされていないガラス組成物
が0.7％を越えないT380を有すべきである。
鉄酸化物は一般に２つの形態でガラス組成物中に存在
する；すなわち、３価の鉄（Fe3+）および２価の鉄（Fe
2+）である。３価の鉄は、主として紫外および青のスペ
クトル領域で透過率を減少させると考えられており、そ
の一方、２価の鉄は、主として赤および赤外スペクトル
領域で透過率を減少させると考えられている。３価の鉄
の濃度の増大は、ガラスをより黄緑にする傾向があり、
その一方、２価の鉄の濃度の増大は、ガラスをより青緑
にする。３価の鉄に対する２価の鉄の比は、総鉄酸化物
濃度、溶融物を取り巻く雰囲気、溶融の行われる温度、
および還元／酸化反応で活性であり得る溶融物中の他の
成分を包含する種々の因子により影響される。
砒素酸化物はガラス組成物中で酸化剤ならびに清澄剤
として機能し、そして透過率のレベルに影響を有するこ
とが示されている。砒素酸化物の存在により、２価の鉄
に対する３価の鉄の比を増大させ、それによって380nm
での紫外線透過率を減少させることが示されている。表
Ｉの実験番号７および実験番号８は、２つのレベルの砒
素酸化物の効果を示す。より高い砒素酸化物を有するガ
ラス（実験番号８）はより低いT380を有し、そして実験
番号７よりも黄緑である。砒素酸化物は好ましい酸化剤
であるが、アンチモン酸化物および硝酸塩（例えばアル
カリ硝酸塩）を包含するが、これに限定されない他の酸
化剤も用いられ得る。
より薄いレンズで2.2mmのＧ−15レンズと同等の透過
率を提供するために必要である着色剤の濃度のBeerの法
則による計算は、着色剤酸化物に適用される場合は有効
ではない。Beerの法則を使用する、より薄いレンズで所
望の色を提供するために計算される濃度は、所望の透過
率から有意に離れていることが見出された。
この薄いレンズで必要とされる色および透過率を達成
するためには、鉄酸化物、コバルト酸化物、およびニッ
ケル酸化物の濃度を増大させてガラス組成物を暗色化さ
せる（視感透過率を減少させる）。鉄酸化物レベルのBe
erの法則の推定は、暗すぎるガラス組成物を生じる。ガ
ラス組成物は、鉄酸化物の濃度を減少させることによっ
てより明るく（視感透過率を増大）され得る。しかし、
鉄酸化物の濃度の減少は、ガラスが明るくなるにつれて
T380を増大させる。より低いT380は、上記のように砒素
酸化物の添加により回復させられる。ニッケル酸化物の
濃度は、黄緑すぎる色を補償するために増大させられる
か、あるいは黄緑が少なすぎる色を補償するために減少
させられる。コバルト酸化物の濃度は、赤すぎる色を補
償するために増大させられるか、あるいは青すぎる色を
補償するために減少させられる。任意の着色剤の濃度を
減少させるとガラスがより明るくなる傾向にある一方
で、着色剤および砒素酸化物を、所望の色、透過率、お
よびT380を提供するために本明細書中に記載した正確な
濃度で組み合わされる。
本発明のレンズの好ましいスペクトル透過率を得るた
めに、コバルト酸化物に対する鉄酸化物の重量比は、約
1:140〜約1:250であるべきである。ニッケル酸化物に対
する鉄酸化物の比は、約1:25〜約1:50であるべきであ
る。コバルト酸化物に対するニッケル酸化物の比は、好
ましくは約1:3.5〜約1:5である。
鉄酸化物、ニッケル酸化物、およびコバルト酸化物着
色剤および砒素酸化物の臨界範囲を記載した。他のガラ
ス成分は、当業者に公知のように同一の透過率および色
を達成する着色剤および酸化剤の濃度を提供することに
より有意に改変され得る。
例えば、鉄酸化物、コバルト酸化物、およびニッケル
酸化物以外の成分を従来の機能および通例の機能を果た
すためにガラス中に存在させ得る。SiO2は、ガラスのネ
ットワーク構成物または「骨格」である。Al2O3は、ネ
ットワーク構成物としてのSiO2のネットワークを広げる
役割を果たすが、通常これ単独ではこの役割に使用され
ない。Na2OおよびK2Oは、ガラス溶融物に充分な流動性
を提供して効果的な均質化を可能にすることを促進す
る。Na2OまたはK2Oはいずれも単独で必要な流動性を提
供し得るが、２つを混合すると液体から固体への変化が
より緩慢である溶融物が得られ、その結果レンズ半加工
品への成形がより容易である。ZnOはガラスの構造を変
化させ、そして化学薬品に対する良好な耐性を提供す
る。それは、主としてCaOまたはMgOにより、実質的に得
られるガラスを変化させずに置換され得る。As2O3は、
可視および紫外線透過率における役割に加えて、「清澄
剤」としての役割（すなわち、泡の除去を促進する）を
果たす。
本発明の好ましい実施態様を本明細書中で完全に例示
および記載したが、本発明の意図または範囲から離れる
ことなく改変および変形がなされ得ることは当業者には
明らかでありかつ理解され得る。本発明は本明細書中に
呈示された実施態様および図面によって限定されず、添
付した請求の範囲内にある全ての改変物、変形物、およ
び同等物を包含することを理解すべきである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｃ 7/10 Ｇ０２Ｃ 7/10 (56)参考文献 特開 昭63−225552（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−132335（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−34638（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−196337（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−48140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−248738（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−8723（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03C 3/00 - 4/20

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸化剤の存在下で、必須の着色剤として少
    なくとも6.2重量％の鉄酸化物、少なくとも0.03重量％
    のコバルト酸化物、および少なくとも0.12重量％のニッ
    ケル酸化物を含有するアルカリケイ酸塩ガラス組成物に
    由来する、透明な、変色しない着色ガラスレンズであっ
    て、約1.0mmと約1.8mmの間の厚さを有する、レンズ。
  2. 【請求項２】前記酸化剤がAs2O3である、請求項１に記
    載のレンズ。
  3. 【請求項３】1.0mmの厚さを有する請求項１に記載のレ
    ンズ。
  4. 【請求項４】1.8mmの厚さを有する請求項１に記載のレ
    ンズ。
  5. 【請求項５】前記組成物がまた、酸化シリコン、酸化ア
    ルミニウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、および酸
    化亜鉛を含有する、請求項１に記載のレンズ。
  6. 【請求項６】前記鉄酸化物が少なくとも6.3重量％の量
    で存在する、請求項１に記載のレンズ。
  7. 【請求項７】約1.0mmと約1.8mmの間の厚さ、および波長
    380nmで１％を越えない紫外線透過率を有する、透明
    な、変色しない着色ガラスレンズであって、酸化物を基
    礎にした重量％で表される、本質的に以下からなる組成
    物に由来する、レンズ： SiO2 65.0％−72.0％ Al2O3 ０％− 2％ Na2O ５％−15 ％ K2O ５％−10 ％ ZnO ４％− 8 ％ B2O3 ０％− 6 ％ Fe2O3 6.2％− 9.0％ Co3O4 0.03％−0.06％ NiO 0.12％−0.30％ As2O3 0.1％−0.5 ％
  8. 【請求項８】厚さが約1.0mm〜約1.8mmの間であり、380n
    mの波長で１％を越える紫外線を透過しない着色ガラス
    レンズであって、必須の着色剤として少なくとも6.2重
    量％の鉄酸化物、少なくとも0.03重量％のコバルト酸化
    物、および少なくとも0.012重量％のニッケル酸化物を
    含有し、そして少なくとも0.1重量％の砒素酸化物を有
    するアルカリケイ酸塩組成物に由来する、レンズ。
  9. 【請求項９】前記組成物に、スペクトル透過率に対して
    測定可能な効果を有する別の着色剤が本質的に存在しな
    い、請求項８に記載のレンズ。
  10. 【請求項１０】サングラスに用いられる、請求項８に記
    載のレンズ組成物。
  11. 【請求項１１】厚さ1.8mmである、請求項８に記載のレ
    ンズ。
  12. 【請求項１２】厚さ1.0mmである、請求項８に記載のレ
    ンズ。
  13. 【請求項１３】前記レンズが、透明な、鮮明な灰色の変
    色しない着色レンズである請求項８に記載のレンズであ
    って、ΔＥ＝［（14.5−Ｙ）（0.93）］２＋［−5.5−
    ａ］２［5.2−ｂ］２であるときΔＥが４を越えないと
    いう条件で、10.2〜18.8の間の視感透過率、−1.5〜−
    9.5の間のハンターの「ａ」値、および1.2〜18.8の間の
    ハンターの「ｂ」値を有するレンズ。
JP7520143A 1994-01-28 1995-01-25 透明な、変色しない着色レンズ Expired - Lifetime JP2945141B2 (ja)

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CA (1) CA2181983A1 (ja)
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