JP6113412B2 - 光学レンズの製造方法 - Google Patents
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Description
1.第1実施形態(反射防止膜とレンズ基材との間に島状の透明パターンを設ける例)
2.第2実施形態(反射防止膜とレンズ基材との間に開口部を有する透明パターンを設ける例)
3.第3実施形態(反射防止膜の上部に島状の透明パターンを設ける例)
4.第4実施形態(レンズ基材の表面層に島状の染色パターンを設ける例)
5.第5実施形態(レンズ基材の表面層に開口部を有する染色パターンを設ける例)
尚、各実施形態において共通の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<第1実施形態の光学レンズの構成>
図1は、第1実施形態の光学レンズの構成を説明するための平面図(図1A)と、当該平面図におけるa−a’断面図(図1B)である。これらの図に示す第1実施形態の光学レンズ1aは、例えば眼鏡用の光学レンズに好適に用いられるものであって、次のように構成されている。
レンズ基材11は、光学レンズ用に用いられる一般的なプラスチック材料からなり、所定のレンズ形状に成形されている。プラスチック材料は、例えば屈折率(nD)1.50〜1.74程度のものが用いられる。このようなプラスチック材料としては、例えばアリルジグリコールカーボネート、ウレタン系樹脂、ポリカーボネート、チオウレタン系樹脂及びエピスルフィド樹脂が例示される。このようなレンズ基材11において、この光学レンズ1aを用いて構成される眼鏡の外側となる面を一主面とし、この一主面上に上述したハードコート膜13〜撥水膜17、および透明パターン19aの各層が積層されている。
ハードコート膜13は、反射防止膜15の下地として用いられる膜であり、例えば有機珪素化合物を含む材料を用いて構成されている。このハードコート膜13は、上述したプラスチック材料の屈折率に近い屈折率である。具体的には、ハードコート膜13の屈折率(nD)は1.49〜1.70程度であり、レンズ基材11の素材に応じて膜構成が選択される。
反射防止膜15は、屈折率の異なる材料膜を積層させた多層構造を有し、干渉作用によって光の反射を防止する膜である。このような反射防止膜15は、一例として低屈折率膜15aと高屈折率膜15bとを交互に積層してなる多層構造が挙げられる。低屈折率膜15aは、例えば屈折率1.43〜1.47程度の二酸化珪素(SiO2)からなる。また高屈折率膜15bは、低屈折率膜15aよりも高い屈折率を有する材料からなり、例えば酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、さらには酸化アルミニウム(Al2O3)等の金属酸化物を、適宜の割合で用いて構成される。
高屈折率膜15bの膜厚が各屈折率に応じて設定されている膜構成が挙げられる。
撥水膜17は、例えばフッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物からなる。この撥水膜17は、反射防止膜15と合わせて反射防止機能を奏するように設定された膜厚を有している。
透明パターン19aは、例えば装飾用の模様、ロゴマーク、または文字等として設けられたものであって、光透過性を有する材料で構成された島状パターンとして構成されている。本第1実施形態で用いられる透明パターン19aは、例えば可視光に対して光透過性を有していれば良いが、特には透明パターン19aを挟んで配置される各層の屈折率よりも高い屈折率を有することが好ましい。またこの透明パターン19aの膜厚は、透明パターン19aを構成する材料の屈折率と、撥水膜17側から見た場合の透明パターン19aに対して求められる視認性とによって、適宜に調整される。尚、透明パターン19aは、異なる材料層を積層させたものであっても良い。
図2は、上述した構成を有する第1実施形態の光学レンズの製造手順を示すフローチャートである。図3〜図5は、上述した構成を有する第1実施形態の光学レンズの製造手順を示す製造工程図である。以下にこれらの図に基づいて、第1実施形態の光学レンズを眼鏡用に適用する場合の製造手順を説明する。
先ず、図3Aに示すように、レンズ基材11を用意する。レンズ基材の一例として、眼鏡用単焦点レンズを挙げて説明する。
次に、図3Bに示すように、オーダーに応じて作成された光学レンズに関する三次元の外形形状Fのデータと、レンズ基材11において点マークM1〜M3で示される光学座標とから、レンズ基材11において外形形状Fの中心(フレーム中心)F.Cとなる位置を検出する。
その後、図3Cに示すように、光学中心O.Cとフレーム中心F.Cとの関係から、レンズ基材11に対して、レンズ領域の外形形状Fを確定する。そして、光学座標を示す点マークM1〜M3に基づいて、レンズ基材11上に外形形状Fの基準となる基準マークm1〜m4を形成する。これらの基準マークm1〜m4は、上下左右を識別可能である。また、眼鏡の右側レンズであるか左側レンズであるかを識別可能なデザインであると好ましい。例えば、左右を示す基準マークm2、m4を、眼鏡の中央に向く矢印として形成する。
以上のようにして基準マークm1〜m4を形成した後、図4Aの平面図、および図4Bの断面図(図4Aのa−a’断面に相当)に示すように、レンズ基材11上にハードコート膜13を成膜する(S2)。ハードコート膜13の成膜は、例えば有機珪素化合物を溶解させた溶液を用いた浸漬法によって成膜する。
次に図5Aに示すように、マスキング層21の上方から透明材料膜19の成膜を行う(S5)。これにより、ハードコート膜13に対しては、マスキング層21の開口パターン21aの底部の露出面に対して選択的に成膜処理を施す。ここでは、蒸着法によって、例えば酸化タンタル(Ta2O5)からなる屈折率2.05〜2.15の透明材料膜19を、予め設定された膜厚(例えば10nm)で成膜する。この成膜においては、イオンアシスト蒸着を行うことにより、膜質および密着性良好に透明材料膜19を成膜することが好ましい。
次いで図5Bに示すように、ハードコート膜13上からマスキング層21を除去する処理を行い、マスキング層21と共にこの上部の透明材料膜19を選択的に除去する(S6)。ここでは、例えばマスキング層21を溶解する溶剤(エタノールやアセトン)を用いたウェット処理により、マスキング層21の除去を行う。これにより、マスキング層21の開口パターン21a内に成膜された透明材料膜19部分のみを、ハードコート膜13を介してレンズ基材11上に残し、残された透明材料膜19部分を透明パターン19aとしてレンズ基材11上に形成する。このようにして形成された透明パターン19aは、マスキング層21に形成した開口パターン21aと同一の位置に形成された同一形状のものとなる。
次に図5Cに示すように、透明パターン19aが形成されたハードコート膜13上に、低屈折率膜15aと高屈折率膜15bとを交互に積層成膜した多層構造の反射防止膜15を成膜し、さらに反射防止膜15上に撥水膜17を成膜する(S7)。反射防止膜15の成膜は、イオンアシスト蒸着を適用して行うことにより、下層側の低屈折率膜15a-1から順に、低屈折率膜15a-7までの各層を、各組成および各膜厚で成膜する。
以上の後には、先の図1Aおよび図1Bに示したように、撥水膜17までが成膜されたレンズ基材11を、レンズ基材11に対して確定された外形形状Fにシェイプカットする(S8)。この際、図4Aを参照し、レンズ基材11における外形形状Fの外側に形成した基準マークm1〜m4に基づいて位置合わせされた所定位置に加工用治具を吸着させ、レンズ基材11を加工用治具に固定する。この状態で、シェイプカット加工機を用い、基準マークm1〜m4に基づいて位置合わせされた外形形状Fに、レンズ基材11をシェイプカットし、その後加工用治具を取り外して光学レンズ1aを完成させる。その後は、外観検査を経て光学レンズ1aを出荷する。
以上説明した第1実施形態の光学レンズ製造方法では、図5Aを用いて説明したように、マスキング層21の上部からの成膜処理によって、マスキング層21の開口内に処理パターンとしての透明パターン19aを形成している。このため、透明パターン19aを蒸着成膜に適する材料で構成することができる。しかも透明パターン19a(処理パターン)は、マスキング層21に形成された開口パターン21aの底部に露出するレンズ基材11上に形成される。このため、インクジェット法によるマスキング層21の形成精度に倣って、位置精度および形状精度の高い透明パターン19a(処理パターン)を得ることができる。この結果、レンズ基材11上の所定位置に、例えばインクジェット法のような高精度なパターン形成法には適さないが、蒸着成膜のような成膜には適する材料からなる透明パターン19aを、精度良好な処理パターンとして形成することが可能になる。
<第2実施形態の光学レンズの構成>
図6は、第2実施形態の光学レンズの構成を説明するための平面図(図6A)と、当該平面図におけるa−a’断面図(図6B)である。これらの図に示す第2実施形態の光学レンズ1bが、第1実施形態の光学レンズ(1a)と異なるところは、例えば装飾用の模様、ロゴマーク、または文字等を構成する処理パターンとして設けられた透明パターン19bが、開口部hを有する抜きパターンとして構成されているところにあり、他の構成は第1実施形態と同様である。
以上のような構成の第2実施形態の光学レンズ1bの製造方法は、第1実施形態と同様である。ただし、図4を用いて説明したマスキング層21の形成においては、パターンを反転させたマスキング層を、例えばインクジェット法のような精度の高い形成方法の適用によって形成すれば良い。
このような第2実施形態であっても、第1実施形態と同様の方法が適用されるため、第1実施形態の製造方法と同様に、レンズ基材11上の所定位置に、例えばインクジェット法のような高精度なパターン形成方法には適さないが、蒸着成膜のような成膜には適する材料からなる透明パターン19bを、精度良好な処理パターンとして形成することが可能になる。
<第3実施形態の光学レンズの構成>
図7は、第3実施形態の光学レンズの構成を説明するための平面図(図7A)と、当該平面図におけるa−a’断面図(図7B)である。これらの図に示す第3実施形態の光学レンズ1cが、他の実施形態の光学レンズ(1a,1b)と異なるところは、例えば装飾用の模様、ロゴマーク、または文字等を構成する島状の透明パターン29c(処理パターン)が、反射防止膜15の上部に積層して設けられているところにあり、他の構成は第1実施形態と同様である。
図8は、上述した構成を有する第3実施形態の光学レンズの製造手順を示すフローチャートである。図9および図10は、上述した構成を有する第3実施形態の光学レンズの製造手順を示す製造工程図である。以下にこれらの図面に基づいて、第3実施形態の光学レンズを眼鏡用に適用する場合の製造手順の特徴部を説明する。
先ず予め、第1実施形態において図3A〜図3Cを用いて説明した手順と同様にして、レンズ基材11の一主面側に、ここでの図示を省略した基準マーク(m1〜m4)を形成しておく(S11)。その後、先ずこのレンズ基材11の一主面上にハードコート膜13を成膜し(S12)、次いでハードコート膜13表面の濡れ性を確保するための改質処理を行い(S13)、その後多層構造の反射防止膜15を成膜する(S14)。
次に図9Bに示すように、反射防止膜15における低屈折率膜15a-7の上部に、第1実施形態と同様に、例えばインクジェット法を適用してマスキング層21をパターン形成する(S15)。ここで形成するマスキング層21は、第1実施形態と同様であり、レンズ基材11の一主面側に確定したレンズの外形形状を全体的に覆うと共に、光学レンズに形成する透明パターンに対応する開口パターン21aを備えている。またこのインクジェット法において用いるインクは、第1実施形態と同様であって、例えば硬化後にエタノールやアセトンに溶解して除去することが可能なUVキュアインクを用いる。
次いで図10Aに示すように、マスキング層21の上方から透明材料膜29の成膜を行う(S16)。これにより、反射防止膜15に対しては、マスキング層21の開口パターン21aの底部の露出面に対して選択的に成膜処理を施す。ここでは、蒸着法によって、二酸化珪素(SiO2)からなる屈折率1.43〜1.47の透明材料膜29を、予め設定された膜厚(例えば10nm)で成膜する。この成膜においては、必要に応じてイオンアシスト蒸着を行うことにより、膜質および密着性良好に透明材料膜29の成膜を行う。
その後、図10Bに示すように、反射防止膜15上からマスキング層21を除去する処理を行い、マスキング層21と共にこの上部の透明材料膜29を選択的に除去する(S17)。ここでは、例えばマスキング層21を構成するインクを溶解する溶剤(エタノールやアセトン)を用いたウェット処理により、マスキング層21を除去し、マスキング層21と共に上部の透明材料膜29の選択的な除去を行う。これにより、マスキング層21の開口パターン21a内に成膜された透明材料膜29部分のみを、ハードコート膜13および反射防止膜15を介してレンズ基材11上に残し、残された透明材料膜29部分を透明パターン29cとしてレンズ基材11上に形成する。このようにして形成された透明パターン29cは、マスキング層21に形成した開口パターン21aと同一の位置に同一形状で形成されたものとなる。
以上の後には、先の図7に示したように、透明パターン29cを覆う状態で、反射防止膜15上に撥水膜17を成膜する(S18)。次いで、撥水膜17までが成膜されたレンズ基材11を、レンズ基材11に対して確定された外形形状Fにシェイプカットする(S19)。この際、第1実施形態で説明した手順と同様に、レンズ基材11における外形形状Fの外側に形成した基準マークm1〜m4に基づいて位置合わせされた外形形状Fに、レンズ基材11をシェイプカットする。
以上説明した第3実施形態の光学レンズ製造方法であっても、図10Aを用いて説明したように、マスキング層21の上部からの成膜処理によって、マスキング層21の開口パターン21aの底部に処理パターンとしての透明パターン29cを形成している。このため、第1実施形態と同様に、レンズ基材11上の所定位置に、例えばインクジェット法のような高精度なパターン形成法には適さないが、蒸着成膜のような成膜には適する材料からなる透明パターン29cを、精度良好な処理パターンとして形成することが可能になる。
<第4実施形態の光学レンズの構成>
図11は、第4実施形態の光学レンズの構成を説明するための平面図(図11A)と、当該平面図におけるa−a’断面図(図11B)である。これらの図に示す第4実施形態の光学レンズ1dが、先の第1〜第3実施形態の光学レンズ(1a〜1c)と異なるところは、処理パターンとして島状の染色パターン31dが設けられているところにあり、他の構成は第1実施形態と同様である。
図12は、上述した構成を有する第4実施形態の光学レンズの製造手順を示すフローチャートである。図13〜図14は、上述した構成を有する第4実施形態の光学レンズの製造手順を示す製造工程図である。以下にこれらの図面に基づいて、第4実施形態の光学レンズを眼鏡用に適用する場合の製造手順の特徴部を説明する。
先ず図13Aの平面図、および図13Bの断面図(図13Aのa−a’断面に相当)に示すように、予め、レンズ基材11におけるレンズの外形形状Fを確定し、レンズ基材11の一主面側に外形形状Fの基準となる基準マークm1〜m4を形成する(S21)。この工程は、第1実施形態において図3A〜図3Cを用いて説明した手順と同様に行う。
次に図14Aに示すように、マスキング層21の上方からレンズ基材11の染色処理を行う(S24)。これにより、レンズ基材11に対しては、マスキング層21の開口パターン21aの底部の露出面に対して選択的に染色処理を施す。ここでは、例えば昇華染色を行う。この場合、例えば昇華性染料を水系溶媒に分散させたインクを基板上に塗布してなる印刷シートを用意する。この印刷シートのインク塗布面と、レンズ基材11におけるマスキング層21の形成面とを対向させて配置し、所定の減圧雰囲気下において印刷シートを加熱する。これにより、印刷シートの昇華性染料を昇華させ、マスキング層21の開口パターン21aの底部に露出するレンズ基材11を染色する。この際、マスキング層21も染色されるが、マスキング層21で覆われているレンズ基材11部分は染色されることはない。このため、開口パターン21aの底部のみに、レンズ基材11の表面層を染色処理してなる染色パターン31dが形成される。このようにして形成された染色パターン31dは、マスキング層21に形成した開口パターン21aと同一の位置に形成された同一形状のものとなる。
なお、浸漬法の場合、液体染料に浸漬させる時間や染料温度等で、濃度の制御をすることが可能である。また、浸漬法の場合、凹凸両面染色も可能であり、片面染色と両面染色でマスキングイメージの濃淡制御をすることも可能である。
次いで図14Bに示すように、レンズ基材11上からマスキング層21を除去する処理を行う(S25)。ここでは、例えばマスキング層21を溶解する溶剤(エタノールやアセトン)を用いたウェット処理により、染色されたマスキング層21の除去を行う。
その後図14Cに示すように、染色パターン31dが形成されたレンズ基材11上に、ハードコート膜13、および低屈折率膜15aと高屈折率膜15bとを交互に積層成膜した多層構造の反射防止膜15とをこの順に成膜し、さらに反射防止膜15上に撥水膜17を成膜する(S26)。反射防止膜15の成膜は、イオンアシスト蒸着を適用して行うことにより、下層側の低屈折率膜15a-1から順に、低屈折率膜15a-7までの各層を、各組成および各膜厚で成膜する。
以上の後には、先の図11Aおよび図11Bに示したように、撥水膜17までが成膜されたレンズ基材11を、レンズ基材11に対して確定された外形形状Fにシェイプカットする(S27)。この際、図13を参照し、第1実施形態で説明した手順と同様にレンズ基材11に形成した基準マークm1〜m4に基づいて位置合わせされた外形形状Fに、レンズ基材11をシェイプカットし、第4実施形態の光学レンズ1dを得る。
以上説明した第4実施形態の光学レンズ製造方法では、図14Aを用いて説明したように、マスキング層21の上部からの染色処理によって、マスキング層21の開口パターン21aの底部に処理パターンとしての染色パターン31dを形成している。つまり、処理パターンを、染色による染色パターン31dとして形成することができる。しかも染色パターン31d(処理パターン)は、マスキング層21に形成された開口パターン21a内に形成される。このため、インクジェット法によるマスキング層21の形成精度に倣って、形状精度の高い染色パターン31d(処理パターン)を得ることができる。この結果、レンズ基材11の表面層の所定位置に、形状精度の高い装飾用の模様、ロゴマーク、または文字等としての染色パターン31dを、外側から視認可能な処理パターンとして形成することが可能になる。
<第5実施形態の光学レンズの構成>
図15は、第5実施形態の光学レンズの構成を説明するための平面図(図15A)と、当該平面図におけるa−a’断面図(図15B)である。これらの図に示す第5実施形態の光学レンズ1eが、第4実施形態の光学レンズ(1d)と異なるところは、染色パターン31eが、開口部hを有する抜きパターンとして構成されているところにあり、他の構成は第4実施形態と同様である。
以上のような構成の第5実施形態の光学レンズ1eの製造方法は、第4実施形態と同様である。ただし、図13を用いて説明したマスキング層21の形成においては、パターンを反転させたマスキング層を、インクジェット法の適用によって形成すれば良い。
このような第5実施形態であっても、第4実施形態と同様の方法が適用されるため、第4実施形態の製造方法と同様の効果を得ることができる。
Claims (7)
- レンズ基材に設定されたレンズ領域の外側に、位置合わせ用のマークとして前記レンズ領域の外形形状の基準となる2以上のマークを形成する工程と、
前記レンズ基材の一主面側の上方に、前記マークを基準として形成位置を制御しながら前記レンズ領域の所定位置に開口を有するマスキング層をパターン形成する工程と、
前記マスキング層の上方からの処理により、当該マスキング層の開口底部の露出面に対して選択的な処理を施す工程と、
前記レンズ基材上から前記マスキング層を除去し、当該レンズ基材の一主面側に前記選択的な処理による処理パターンを形成する工程と、
前記位置合わせ用のマークを形成した後でマスキング層をパターン形成する前、または前記処理パターンを形成した後に、前記レンズ基材の一主面側の上方に反射防止膜を形成する工程とを行う、
光学レンズの製造方法。 - 前記選択的な処理を施す工程では、透明材料膜の成膜処理を行い、
前記マスキング層を除去する工程では、当該マスキング層上に成膜された前記透明材料膜を当該マスキング層と共に除去することにより、当該マスキング層の開口底部の露出面上のみに当該透明材料膜からなる透明パターンを前記処理パターンとして形成する
請求項1記載の光学レンズの製造方法。 - 前記処理パターンは、当該処理パターンを挟んで配置される各層の屈折率よりも高い屈折率を有する
請求項1または2に記載の光学レンズの製造方法。 - 前記マスキング層を形成する前に、前記レンズ基材の一主面上にハードコート膜を形成する工程を行う
請求項1〜3の何れかに記載の光学レンズの製造方法。 - 前記マスキング層を形成する工程の前に、当該マスキング層の下地表面に対して当該マスキング層を構成するインクに対する濡れ性を確保するための改質処理を行う
請求項1〜4の何れかに記載の光学レンズの製造方法。 - 前記処理パターンが形成された前記レンズ基材から前記レンズ領域を切り出す工程を行う
請求項1〜5の何れかに記載の光学レンズの製造方法。 - 前記マスキング層をパターン形成する工程では、インクジェット法によるパターン形成を行う
請求項1〜6の何れかに記載の光学レンズの製造方法。
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