JP6207622B2 - アイウエア用偏光レンズの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、特許文献3の図5等にも、レンズ内部に偏光フィルムが埋設された偏光レンズ、詳しくは、偏光フィルターフィルム(polarized filter film)がプラスチック等の二層に挟まれた構成の偏光レンズ、を備えた水泳用ゴーグルが開示されている。
アイウエアとは、フレームに取り付けられた左右のレンズの少なくとも一方のレンズが、光学的に処方度数を充足する視力補正機能を有するレンズ(眼鏡レンズ)である視力補正用のアイウエア、即ち眼鏡、に加えて、サングラス(ファショングラスも含む)、ゴーグル等の眼鏡以外の各種アイウエアを含む意味で使用する。また、左右のレンズの少なくとも一方が光学的に処方度数を充足する視力補正機能を有するレンズ(眼鏡レンズ)であるサングラスやゴーグルも、アイウエアに包含される。
眼鏡レンズとは、メニスカス形状を有し、フィニシュトレンズ(両面が最終処方面である)またはセミフィニシュトレンズ(片面のみ最終処方面をもつ)であって、レンズ形状がアンカットまたはカット状態のレンズを意味するものとして使用する。
フレームについて、レンズの全周にリム(レンズ枠)が形成されたタイプのフレームをフルリムフレーム、レンズ端面が一部または全部露出しているタイプのフレームをリムレスフレームと定義し、すべてのフレームがこの定義のどちらかに含まれ、ゴーグルも含む意味で使用する。従って、リムバーを有し、レンズ端面に溝を形成し、その溝部にナイロンや合成樹脂、細線等で勘合、レンズ端面を保持するリムロンタイプはリムレスフレームである。更に、スポーツタイプやゴーグルタイプのフレームも上記のレンズ端面の露出状態により、上記定義にて区分して使用する。
更に、偏光レンズがフレームに取り付けられた後であっても、フレームがリムレスフレームであると、先に記載したようにリムのない部分で偏光フィルムが露出するため、同様の現象が発生し得る。従って、通常、偏光レンズを備えた眼鏡やサングラスでは、フレームデザインとしてフルリムタイプを選択する。即ち、偏光レンズ用のフレームデザインには、暗黙の制約があった。
本発明者らは上記目的を達成するために検討を重ねる中で、フィルムを構成するPVAは水酸基を有し親水性が高い樹脂である点に着目した。そして更なる鋭意検討を重ねた結果、偏光ポリビニルアルコールフィルムのレンズ端面に露出する領域を疎水化することにより偏光ポリビニルアルコールフィルムの外周部に水等が滲入することを防ぐことができ、これにより偏光ポリビニルアルコールフィルムの変質を防ぐことが可能になることを新たに見出した。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
偏光ポリビニルアルコールフィルムが2枚のレンズ基材間に配置された偏光レンズであって、
前記偏光ポリビニルアルコールフィルムは、端面を含む外周部の少なくとも一部の領域に、該領域以外の他の領域より疎水性の高い疎水化領域を有し、
前記疎水化領域が、レンズ端面の少なくとも一部に露出している偏光レンズ、
に関する。
偏光ポリビニルアルコールフィルムが2枚のレンズ基材間に配置され、かつレンズ端面の少なくとも一部に偏光ポリビニルアルコールフィルムを露出した偏光レンズを作製すること、および、
前記レンズ端面に露出した偏光ポリビニルアルコールフィルムに疎水化処理を施すこと、
を含む偏光レンズの製造方法、
に関する。
注型重合法により作製された偏光レンズにおいては、レンズが変形することにより非点収差(astigmatism)が生じることがある。これは、製造工程中の加熱により、レンズ内部に埋設された偏光フィルムが変形し、この変形の影響を受け、レンズ表面形状が変化することによるものである。非点収差が生じた眼鏡レンズを通して物体を観察する眼鏡装用者は、非点収差に起因する装用感不良(像のぼやけ等)を感じることとなる。そのため、良好な装用感を有する眼鏡レンズを提供するためには、非点収差を防止ないし低減すべきである。
一方、上記一態様にかかる偏光レンズの製造方法では、曲面加工後の偏光フィルムを、成形型内部に配置する前に、105℃以上150℃未満の加熱温度で加熱する。このように加熱することで、曲面加工された偏光フィルムは、成形型内部に配置される前に予め変形(収縮)し、その後の工程では、レンズ表面形状を変形させるような収縮を起こさないか、または収縮の程度は小さいと考えられる。これにより、収差の少ない偏光レンズの提供が可能となる。
偏光ポリビニルアルコールフィルムが2枚のレンズ基材間に配置された偏光レンズであって、前記偏光ポリビニルアルコールフィルムは、端面を含む外周部の少なくとも一部の領域に、該領域以外の他の領域より疎水性の高い疎水化領域を有し、前記疎水化領域が、レンズ端面の少なくとも一部に露出している偏光レンズ、
に関する。以下、上記偏光レンズについて、更に詳細に説明する。
レンズ基材としては、特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、チオウレタン系樹脂、チオエポキシ系樹脂、メタクリル系樹脂、アリル系樹脂、エピスルフィド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等のプラスチック製のレンズ基材を例示することができる。レンズの成形法としては、注型重合法、射出成形法を挙げることができ、注型重合法が好ましい。いずれの成形法でも、レンズ基材間に偏光ポリビニルアルコールフィルム(または後述するように、このフィルムを含む積層フィルム)が挟み込まれるように成形を行う。例えば注型重合法によるレンズの成形では、偏光ポリビニルアルコールフィルムを成形型内に配置した後、レンズ原料液の重合反応を行う。ここで成形型内に配置される偏光フィルムの好ましい態様としては、以下に記載の曲面加工を施した偏光フィルムが挙げられ、曲面加工後に上述の範囲の加熱温度で加熱処理を施した偏光フィルムがより好ましい。
上記偏光レンズは、偏光ポリビニルアルコールフィルムが2枚のレンズ基材間に配置された偏光レンズである。このように、2枚のレンズ基材間に偏光フィルムが挟み込まれ偏光フィルムが埋設されている偏光レンズは、好ましくは、成形型内に偏光フィルムを配置して行われる注型重合法により得ることができる。詳細は後述する。
以上のフィルムは、市販品を用いることができ、または公知の方法で作製することができる。
以上の処理1、処理2は、レンズ端面を含む領域に対して行われるため、以下において、「端面処理」とも記載する。以下、各処理について、更に詳細に説明する。
処理1は、ポリビニルアルコールフィルムを構成するポリビニルアルコールの水酸基を、水酸基と反応性を有する官能基と反応させる処理である。水酸基と反応性を有する官能基を含む化合物(以下、「疎水化剤」と記載する。)をレンズ端面に露出した偏光ポリビニルアルコールフィルムと接触させることにより、ポリビニルアルコールと疎水化剤の官能基とを反応させることができる。例えば、疎水化剤を、溶媒と、必要に応じて反応触媒等の添加剤と混合し溶液(疎水化剤溶液)として、疎水化剤溶液にレンズ端面を浸漬するかレンズ全体を浸漬する方法、疎水化剤溶液を公知の塗布方法によりレンズ端面に塗布する方法等により、レンズ端面に露出したポリビニルアルコールフィルムを疎水化剤と接触させることができる。塗布装置の好ましい一例としては、特許第5149809号に詳述されているコーティング液塗布具を挙げることができる。また、レンズの一部または全体を疎水化剤溶液に浸漬すると疎水化剤溶液の溶媒によりレンズ光学面が変質する可能性がある場合には、レンズ光学面を保護フィルム(アルミ箔等)などでシールした後に浸漬を行うことが好ましい。疎水化剤溶液が水溶液の場合には、通常、シールなしで処理可能である。
処理2は、偏光ポリビニルアルコールフィルムが露出した部分を含むレンズ端面に撥水剤を塗布する処理である。撥水剤は、必要に応じて希釈溶媒により希釈し塗布液として用いることができる。処理2によれば、レンズ端面に露出した偏光ポリビニルアルコールフィルムは、撥水性コーティングにより保護され疎水化される。撥水剤の塗布は、レンズ端面の少なくとも偏光ポリビニルアルコールフィルムが露出した部分に行えばよいが、当該部分を含むレンズ端面全面に塗布を行うことも、もちろん可能である。
以下、本発明の一態様にかかる偏光レンズがリムレスフレームに取り付けられた眼鏡の具体的態様について、図面を参照し説明する。ただし本発明は、下記具体的態様に限定されるものではない。
レンズ端面の全周にわたり設けられた勘合溝にはめ込まれたレンズ支持部材11(例えば、ナイロン製糸や金属細線)によりレンズ1を保持し、眉部に位置するリムバー10により支持部材11を係止し、リムバー10により偏光レンズ1を吊下する構造となっている。リムバー10は、レンズの眉部に対応する上方部にリムが形成され、図示しないレンズ支持部材を固定する係止部が配設され、一端はブリッジ51、他端は丁番61に接続されている。
次に、本発明の一態様にかかる偏光レンズの製造方法において好適に実施され得る偏光フィルムの曲面加工について説明する。
例えば、温度調整手段(ヒ−ター、冷却媒体等)と加圧手段とを備え、雄型と雌型とが一対となった成形型(母型)を有するプレス成形装置に、平面シートの偏光フィルムを挟み込んで、押圧して、偏光フィルムを成形型面の形状に曲面加工する。雄型、雌型としては、成形面が球面のものを用いることが好ましい。球面であって複雑な形状でないので、特別なプレス装置を必要とせず、通常のプレス成形装置を使用でき、カービングが容易である。
母型部161の湾曲面の曲率は、製造されるレンズの凸面側屈折面のベースカーブに応じて設定されている。
この雄型の母型部に、偏光ポリビニルアルコールフィルムを長方形形状にカットした平板状のフィルム部材110を載置させ、図示しない雌型の母型部を有するプレス手段で、例えば室温(20〜25℃程度)にてプレスすることで、湾曲面112a、112bの形状を偏光フィルムに転写し、曲面114a、114bを有する偏光フィルムを得ることができる。
そして、図8(B)に示すようにフィルム部材110を曲面加工したら、好ましくは、ガラス型160とフィルム部材110とを分離せずに、そのまま加熱を行う。すなわち、曲面加工された偏光フィルム(フィルム部材110)を、ガラス型160の曲面161で保持して加熱する。1軸延伸された偏光フィルムは方向によって収縮の程度が異なるので、湾曲面の形状が、設定した形状から変化してしまう場合がある。これに対し、ガラス型160の曲面161で保持すれば、フィルム部材110をガラス型160の曲面161の形状に沿って収縮させることができるので、ガラス型160を用いずに加熱する場合よりも、湾曲面112の曲率や形状をより精度良く成形できる。
図10に示す保護部301は、溝部302に嵌合する嵌合部を偏光レンズ端面の全周にわたり被覆させた被覆部を備えている。被覆部は、端面の幅と略同じ幅に設けられる。さらに、保護部301は溝部に嵌合されているので、ずれてしまうことがなく、偏光フィルムを確実に覆い、保護することができる。図10に示すように、保護部301は、偏光レンズの物体側の面および眼球側の面には設けられていないため、眼鏡の外観を損なうことはない。
図11に示す保護部401は、溝部402に嵌合する嵌合部が偏光レンズ端面から突出することなく設けられている。このように嵌合部を設ければ、レンズの外周形状が変わらないので、保護部により眼鏡の外観が変化することがない。
図12に、実施例における偏光レンズの製造フローの説明図を示す。偏光フィルムには、成形型内に配置される前に曲面加工が施される。その詳細は、先に記載した通りである。母型部161の湾曲面の曲率は、製造されるレンズの凸面側屈折面のベースカーブ(6ベース)に応じて設定した。
キャスティング法に用いる成形型(モールド成形鋳型)は、以下のように組み付けた。
まず、ガスケット203の偏光フィルム装着部に曲面加工された偏光フィルム7を保持し、偏光フィルム付きのガスケット203を準備した。
次に、ガスケット内で、上型モールド201と下型モールド202との距離が所定のキャビティを形成するように、上型モールド201を、偏光フィルムの凸面側に対向させ配置し、下型モールド202を、偏光フィルム7の凹面側に対向させ配置した。キャビティの形成では、レンズモノマー(レンズ原料液)の重合収縮等の材質特性を考慮し、結果として、レンズ設計に基づく所定のレンズ厚が充足されるように、上下型モールドの間隔を設定した。
組み立てた成形型に、レンズモノマーを攪拌、真空脱泡した後に注入した。その後、成形型を加熱炉(大気重合炉)に配置し、加熱炉内で、30℃から120℃まで21時間かけて昇温し、レンズモノマーを加熱硬化させた。
加熱硬化後、成形型を加熱炉より取り出し、ガスケット203を剥離し、上型モールド201および下型モールド202からレンズを離型させて、図14に示す偏光レンズを得た。離型して取り出されたレンズには、2枚のレンズ基材間に偏光フィルム7が挟み込まれている。得られたレンズは、屈折率1.67、アッベ数32のポリウレタン製レンズ基材に偏光フィルムが挟み込まれた偏光レンズであり、レンズ度数は1.00ディオプターである。
表面処理として、以下の方法により、ハードコートおよび反射防止膜の形成を行った。
有機珪素化合物をマトリック成分としてコロイダルシリカを含んだコーティング液を用いて浸漬法にて、前記偏光レンズ7にハードコート処理を行った。引き上げ速度は、26cm/minとした。塗布後80℃で20分間風乾した後130℃で120分間焼成を行った。このようにして得られた硬化被膜の厚みは約2μmであった。
次に、ハードコート処理を施した偏光レンズ7に、レンズ基材から大気に向かって順に、SiO2、ZrO2、SiO2、ZrO2、SiO2の5層からなる反射防止多層膜を真空蒸着法にて形成した。
各層の光学的膜厚は、最初のSiO2層、次のZrO2とSiO2の等価膜層および次のZrO2層、最上層のSiO2層がそれぞれλ/4となるように形成した。なお、設計波長λは520nmとした。
次に、上記の表面処理が施された円形形状のレンズを指定された眼鏡フレーム(図1)の玉型形状に合致するように、玉型加工装置(HOYA製GE−5000)を使用して縁摺り加工を行い、カットレンズを得た。
縁摺り加工後の偏光レンズ全体を浸漬したホルムアルドヒド水溶液(濃度7質量%)60mlへ32質量%塩酸を12ml添加し、70℃で20分間放置した。ここで任意に、水溶液を撹拌してもよい。塩酸の添加によりアセタール化が開始され、レンズ端面に露出している部分から、ポリビニルアルコールのアセタール化が進行する。
その後、ホルムアルデヒド水溶液から取り出した偏光レンズを水酸化ナトリウム水溶液で中和し、純水で洗浄した。こうして、レンズ端面において、疎水化(アセタール化)された偏光ポリビニルアルコールフィルム端面が露出した領域を有し、その他の領域には透明な研磨加工が施された領域を有する偏光レンズを得た。
疎水化処理を行わなかった点以外、実施例1と同様の工程により、偏光レンズを得た。
レンズモノマーとして、屈折率1.60、アッベ数42の市販のポリウレタン製レンズ基材を形成可能なモノマーを使用した点以外、実施例1と同様の工程により、偏光レンズを得た。
疎水化処理を行わなかった点以外、実施例2と同様の工程により、偏光レンズを得た。
水温が90℃に設定された恒温水槽中に、実施例、比較例で作製した偏光レンズを浸漬させ、一定時間ごとにレンズを引き上げて変化を観察した。耐水性が不十分な場合、偏光フィルムが脱色されて変色が生じる。さらに水の滲入が進行すると、偏光フィルムが恒温水槽中に溶け出す。このように水の滲入が観察された場合については、マイクロスコープを使用して、レンズの端縁から中心部に向けて変化した部分の寸法(変質幅)をミリ単位で計測した。結果を表1に示す。
また、図15は、耐水性試験(24時間)後の実施例1で作製した偏光レンズの一部を切り出しデジタルカメラで撮影した写真である。
図16は、耐水性試験(24時間)後の比較例1で作製した偏光レンズの一部を切り出しデジタルカメラで撮影した写真である。
図15に示すように、実施例1で作製した偏光レンズは、24時間の耐水性試験後も均質である。これに対し図16に示すように、比較例1で作製した偏光レンズは、24時間の耐水性試験後、レンズ外周部で偏光フィルムが脱色されて変色が生じている。
以上の通り、本発明によれば、レンズ端面に偏光ポリビニルアルコールフィルムが露出している偏光レンズにおいて、露出した部分から水が滲入しフィルムが変質することを防ぐことができる。
実施例1、実施例2の方法で作製した偏光レンズをツーポイントフレームに組み付けリムレス眼鏡を得た。
尚、レンズがセミフィニシュトレンズの場合は、離型後、凹面をカーブジェネレーターおよび研磨装置にて研削/研磨加工して、凹面を処方度数に合致させて、視力補正用眼鏡レンズとする。
<サンプルレンズ1の作製>
1.偏光フィルムの湿潤処理、曲面加工、その後の加熱処理
市販のPVA製二色染料系の偏光フィルムを、恒湿高温装置内に配置し湿潤処理し、曲面加工開始時の含水率が約4%となるよう湿潤させた。湿潤させた偏光フィルムを、室温(20〜25℃)に2分程度放置した後、図8に基づき説明した前述の方法により曲面加工した。曲面加工も、同様に室温で行った。
次いで、曲面加工した偏光フィルムを、市販の熱風循環式オーブンを用い、120℃で30分間加熱した。加熱は、曲面加工台(ガラス型)160を用いずに行った。
プラスチックレンズ原料として、m−キシレンジイソシアネートを50.6g、4,8−ジメルカプトメチル−1,11−ジメルカプト−3,6,9−トリチアウンデカン49.4gを混合し、十分に撹拌を行った。
そこに紫外線吸収剤として商標名「SEESORB701」(シプロ化成工業製)を1.2g、内部離型剤として商標名「MR用内部離型剤」(三井化学社製)を0.1g添加し、混合した後、十分に撹拌して、完全に分散または溶解させたプラスチックレンズ原料中に、触媒としてジブチル錫ジクロライドを100ppm添加し、室温で十分に撹拌して均一液とし、その組成物を5mmHgに減圧して攪拌しながら30分間脱気を行い、レンズモノマーを作製した。
上記1.の加熱処理後の偏光フィルムを内部に配置した成形型に、作製したレンズモノマーを注入した。上型モールドおよび下型モールドの表面形状は球面であり、内径は80mm、曲率半径は130.4mmであった。
その後、成形型を加熱炉に配置し、30℃で7時間保持し、その後30〜120℃まで10時間かけて昇温し、加熱硬化を行った。
加熱硬化後、成形型を加熱炉より取り出し、成形型からレンズを離型させて、レンズ(セミフィニッシュレンズ)を得た。このレンズの凹面をカーブジェネレーターおよび研磨装置にて研削/研磨加工することで、処方度数に合致した視力補正用眼鏡レンズを得ることができる。
離型後のレンズ(円形のアンカットの状態)のレンズ変形を評価するために、以下の項目により、光学性能の評価を行った。尚、目視による検査は、レンズ検査業務3年以上の検査者により実施した。評価結果は表2に示す通りであった。
(1)形状変形
レンズの凸面幾何学中心位置(=光学中心)での最大曲率半径(mm)(Rmax)と最小曲率半径(mm)(Rmin)を曲率半径測定装置「FOCOVISON」(Automation&Robotics社製)で測定した。
最大曲率半径(mm)と最小曲率半径(mm)との曲率差(Rmax−Rmin)をレンズの変形(非点収差)の指標とし、以下の通り評価した。なお、レンズの凸面は球面設計であり、凸面幾何学中心とは、レンズを平面視でみた円の中心を通る垂線とレンズ凸面側との交点である。
曲率差が、0以上3mm未満:○(合格)、3mm以上4mm未満:△(やや変形がみられるが眼鏡装用上、支障なし、4mm以上:×(実用上、支障あり)
レンズ中の偏光フィルム7の変色の有無を目視にて確認した。
変色なし:○
色相が変わらない程度の変色が見られる:△
色相が明らかに異なる変色が見られる:×
レンズ中の偏光フィルムの歪み(面形状の変形)を目視(レンズ検査業務3年以上の検査者)にて確認した。
全く歪みが見られない:○
レンズの周縁部の一部に歪みが見られるが眼鏡装用上問題なし:△
一見して歪みが見られる:×
レンズの変形、偏光フィルムの変色、偏光フィルムの歪みのいずれにも×判定がないものを○、×判定が1つでもあるものを×とした。全ての評価項目が○であるものを◎とした。
表2に示す条件で、曲面加工した偏光フィルムの加熱を行った点以外は、サンプルレンズ1の作製と同様にして各種サンプルレンズおよび参照レンズを作製した。なお、参照レンズ1では、偏光フィルムを加熱しないで用いた。
サンプルレンズ1の作製において、市販のPVA製二色染料系偏光フィルムの代わりに、TAC製保護膜をPVA製二色染料系偏光フィルムの両面に持つ市販の積層偏光フィルム(TAC/PVA)を用い、表2の条件で偏光フィルムの加熱を行った以外はサンプルレンズ1の作製と同様にして各種サンプルレンズおよび参照レンズを作製した。
曲面加工に使用した曲面加工台160で偏光フィルムを保持して加熱を行った以外は、サンプルレンズ2の作製と同様にしてレンズを作製した。
また、120℃〜130℃で加熱することで、レンズの変形や偏光フィルムの変色がより少ない、光学性能および外観がより優れたレンズが得られることがわかった。
積層偏光フィルムを使用したサンプルレンズ6、7も同様の結果であったので、PVAフィルムに限らず他のフィルムにおいても、同様の条件で加熱した偏光フィルムを使用することで、レンズの形状変形を抑制できることがわかった。
また、参照レンズ4および参照レンズ6では、偏光フィルムを150℃で加熱したため、レンズの変形は抑制できたが、偏光フィルムが変質し、変色が生じた。
したがって、曲面加工台160で偏光フィルムを保持して加熱することで、偏光フィルムの形状変形および歪みを好適に抑制でき、より外観の良好なレンズを得られることがわかった。
Claims (6)
- 偏光ポリビニルアルコールフィルムが2枚のレンズ基材間に配置された偏光レンズを作製し、前記作製された偏光レンズに縁摺り加工を施すことにより、レンズ端面の少なくとも一部に偏光ポリビニルアルコールフィルムを露出した偏光レンズを得ること、
を含み、
前記レンズ端面に露出した偏光ポリビニルアルコールフィルムに疎水化処理を施すこと、
を更に含むアイウエア用偏光レンズの製造方法。 - 前記疎水化処理を、前記レンズ端面に露出した偏光ポリビニルアルコールフィルムに、水酸基と反応性を有する官能基を含む疎水化剤を接触させることにより行う、請求項1に記載のアイウエア用偏光レンズの製造方法。
- 前記疎水化剤は、ポリビニルアルコールと、架橋反応、脱水反応およびハロゲン化からなる群から選択される反応を起こし得る化合物である、請求項2に記載のアイウエア用偏光レンズの製造方法。
- 前記疎水化剤は、ポリビニルアルコールと架橋反応し得る架橋剤である、請求項3に記載のアイウエア用偏光レンズの製造方法。
- 前記架橋剤はアルデヒドであり、前記架橋反応はアセタール化である、請求項4に記載のアイウエア用偏光レンズの製造方法。
- 前記アイウエア用偏光レンズは眼鏡用偏光レンズである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のアイウエア用偏光レンズの製造方法。
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