JPS6290601A - 多焦点レンズ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は球面レンズの一部にこのレンズと焦点距離の異
なる小レンズ部分を一体に埋め込み形成した多焦点レン
ズに関する。

［従来技術の説明コ 人口の高齢化が急速に進行しつつある近年、二重焦点や
多焦点あるいは累進多焦点のメガネの需要は急激に増加
しつつある。

従来、二重焦点あるいは多焦点メガネレンズは、複雑な
機械加工や特殊なメガネレンズ型により、一定の曲率半
径をもつメガネレンズ」二に異なる曲率半径の小レンズ
部分を形成して製造されている。

また、最近注目されている累進多焦点メガネレンズは、
曲率半径が一定のメガネレンズを後加工して非球面形状
にしたり、特殊な非球面形状のメガネレンズ型を用いた
りして製造されている。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記従来の二重焦点あるいは多焦点レンズは、親レンズ
表面上に小レンズ部分の突起が１」立ち、このためファ
ツション性も重視されるメガネにあっては大きな問題と
なっていた。

また、累進多焦点レンズも含めて複雑な機械加工を要し
、製造コストが非常に高くつくため製品が高価なものと
なり、潜在的な需要の多さにもかかわらす許及が遅れて
いる大きな原因となっていた。

［問題点を解決するための手段］ 屈折率が一様な透明体から成る球面レンズ（親レンズ）
の一部に、屈折率勾配をもった一つまたは二つ以上の小
レンズ部分を−・体的に埋め込み形成する。

上記のような構成の多焦点（二重焦点を含む）レンズは
、球面レンズ基材の表面を一部の開口を残してマスキン
グし、上記開口を通してレンズ基材内に該基材の屈折率
に変化を与える物質を拡散侵入させるとともに固定し、
この拡散物質の濃度分布によって球面レンズの一部に屈
折率勾配をもった小レンズ部分を７体に形成する方法に
よって容易に製造することができる。

例えば、合成樹脂材を用いた場合は、特定の屈折率Ｎａ
の重合体を形成する単量体を一部重合させてゲル状の親
レンズ体を成形し、この親レンズ体の表面の一部を通し
て上記Ｎａよりも大きいか又は小さい屈折率Ｎｂの重合
体を形成する単量体を、例えば親レンズ表面を覆うマス
ク材に設けた小開口を通して、上記親レンズ体内に拡散
侵入させ、しかる後加熱等により重合を完結させること
により本発明の多焦点レンズを製作することができる。

また、ガラスを用いた場合は、例えば親レンズ体の表面
を小開口を設けたマスク材で被覆し、このマスキング面
に上記ガラスの屈折率を増大又は減少させる効果のある
ＴＩ、　Ｃｓ、　Ｋ　　等のイオンを含む溶融塩等の媒
質を接触させて、ガラス中のイオンとのイオン交換によ
って上記媒質中のイオンをレンズガラス材内に拡散侵入
させることによって製作することができる。

［作　用］ 本発明の多焦点レンズは、従来のように表面曲率を親レ
ンズと相違させることによって独立小レンズを形成する
のではな（、表面曲率は親レンズと同一のままとし、親
レンズ内の一部に屈折率勾配を付与してこの屈折率勾配
に基づく他部分とは異なる光の屈折作用によって独立の
小レンズ部分を構成しているから、従来品のように親レ
ンズ表面に小レンズ部分の突起が生じることもなく、全
体が単一曲率の面の通常のメガネレンズと変わらない多
焦点メガネレンズを得ることができる。

また特殊な機械加工、研磨を必要とせず、さらに小レン
ズ部は屈折率勾配型レンズで構成しているので、拡散法
を用いて、安価なコストで量産することができる。　　
・ ［実施例］ 以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る多焦点レンズの断面図を示し、透
明で屈折率が一様なプラスチック又はガラスで成形され
た球面レンズから成る親レンズ体１の一部分に、屈折率
勾配をもった領域から成る小レンズ２が一体的に埋め込
み形成しである。

小レンズ２は、その光軸２Ａが親レンズ体１のレンズ面
ＩＡの法線と一致しており、その一方のレンズ面２Ｂは
親レンズ体のレンズ面ＩＡと連続した同一面を成してい
る。そして屈折率が、光軸２Ａとレンズ面２Ｂとの交点
０付近で最大（又は最小）で、０点を中心とし親レンズ
肉厚内に向は略半球状に屈折率が次第に減少（又は増加
）する屈折率勾配を有していて、屈折率が一様となる略
半球状の境界面で他方のレンズ面２Ｃが形成されている
。

すなわち、屈折率勾配をもった小レンズ２は親レンズ体
１の肉厚内に一体的に埋め込み形成されている。

上記の屈折率勾配により、小レンズ部２は、観レンズ体
１とは異なる焦点距離すなわち親Ｃンズ体１よりも高屈
折率なら親レンズよりも短焦点、現レンズ体１よりも低
屈折率なら親レンズよりも長焦点となる。

次にプラスチック材料により本発明の多焦点レンズを製
造する好適な方法について説明する。

第２図（イ）に示すようにまず図外のメガネレンズ型枠
中に、屈折率Ｎａの網状重合体（共重合体を含む）　　
Ｐａを形成するｔ４量体（単量体混合物を含む）　　Ｈ
ａを充填し、この単量体Ｍａを　一部重合させて透明ゲ
ル体ｌＯをつくる。

本発明で使用する単量体Ｍａは、プラスチックメカネレ
ンズとして大量に使用されているジエ千レンゲリコール
ビスアリルカーボネートは勿論のこと、メガネとしての
基本性能を満足する透明な網状重合体を生成する単量体
であれば、如何なるものも使用することが可能である。

上記のようにして成形した型枠中の透明ゲル体ＩＯの表
面をマスク材■で被覆する。

このマスク材０には、小レンズ部を形成すべき位置に対
応させて円形の小開口■Ａを設けておく。

次いでマスク材の開口１１Ａを通して、上記屈折率Ｎａ
とは異なる屈折率Ｎｂの重合体（共重合体を含む）　Ｐ
ｂを形成する単量体（単量体混合物を含む）Ｍｂをゲル
体１１中に拡散させる。単量体肚はマスク開口１１Ａを
中心として放射状に透明ゲル体Ｕ内に侵入し、これによ
り透明ゲル体中にはマスク開口１１Ａから遠ざかるにつ
れてＭｂの濃度が連続的に減少する略半球状の屈折率勾
配領域１２から成る第１図の小レンズ部２が形成される
。

この場合　Ｎａ＞Ｎｂ　　であれば形成される屈折率勾
配型レンズ２は凹レンズ作用を存し、Ｎａ＜Ｎｂであれ
ば凹レンズ作用を示す。

本発明で使用する単量体柿としては、それか重合して線
形重合体を形成するものであっても、網状重合体を形成
するものであってもよい。

このような単量体重として、スチレン、メタクリル酸エ
ステル、アクリル酸エステル、酢酸ビニル、塩化ビニル
、アクリロニトリル、ブタジェンまたはこれらの混合物
が好適に使用できる。

上述の方法は最も簡便である一方、マスク材とゲル体と
の密着性が問題となる。

この密着性が悪いと単量体柿がマスクとゲル体との間か
ら侵入して単量体柿がマスク開口部以外のゲル体表面広
範囲に拡散してしまう虞れがある。

上記マスキングの密着性を高める有効な方法としては、
フォトレジストをゲル体に所定のマスキング形状に塗布
し感光させて、これを前述のマスク材Ｕとする方法が考
えられる。

また、上記透明ゲル体表面のマスキングを施すべき区域
に限定して光又は電子線を照射し部分的に硬化させてこ
れをマスク材１１とする方法も考えられる。照射区域を
限定する方法として、レンズ母材ゲル体に対して付着性
を持たない材質で遮光マ　・スフを作り、透明ゲル体上
に保持するか又は遮光マスクを透明ゲル体面から若干離
して保持し、これに光又は電子線を照射する。

このように光または電子線を照射された部分では表面領
域における重合が最も効率良（進み、内部領域において
は光または電子線の滅裂の為に重合開始率か表面領域よ
りも低い。線形分子鎖を形成する単量体の溶液などでは
分子鎖が溶液に溶けた状態なので動き易く、従って、表
面で重合が進行した分子鎖は内部へと動いて均一な高分
子溶液ができることになる。ところが、網状重合体を形
成する単量体Ｍａに依って形成されたゲル物体の場合に
は高分子鎖が移動することが起こらず、照射した領域に
おいてのみ、また主として表面においてより効率に硬化
してしまうことになる。従って、この透明ゲル物体は、
光または電子線が照射された部分の表面層が主として硬
化したものとなる。

この硬化部分が単量体Ｍｂの拡散を妨げるマスクの機能
を果たすことになる。この場合、必要ならば、透明ゲル
体中に増感剤を添加しておいてもよい。

更に、マスクと透明ゲル体の密着性の問題をなくす為に
透明ゲル体自身にマスクとしての機能を果たすような構
造を持たせることも考えられる。

すなわち、透明ゲル体を製作する時に第３図（イ）のよ
うに屈折率分布型レンズを形成させる場所に対応して透
明ゲル体１０に下底か尖鋭な凹み部１３を設ける。

この透明ゲル基盤面上の下底が尖鋭な凹み部Ｉ３を設け
た場合は、この凹み部下底が従来におけるマスキングの
開口部に相当し、この下底部より上に位置する基盤部分
がマスキング機能を果たし、第３図（ロ）に示されるよ
うな半球状の屈折率勾配領域１２か形成されるので、第
３図（ロ）の１４に示す而まで表面層を削り落とせばよ
い。

この場合、円形レンズを形成する場合は、凹み部の形状
は円錐型とする。

また、ガラスレンズの場合についても、チタン等の金属
膜を蒸着等の真空技術によりガラス面に付着させて、プ
ラスチックレンズの場合と同様にマスクを施し、イオン
交換（自然拡散又は電界移入拡散）することによって同
様な屈折率分布を形成することができる。

以上のようにして、プラスチック及びガラスメガネレン
ズにかかわらず、一定の曲率半径の形状を変えることな
く多焦点レンズを製造することかできる。

更に、一定の曲率半径を変えることなく累進多焦点レン
ズを製造する場合について述べる。

プラスチックにおいては、上述したマスキングを施すべ
き区域に限定して光又は電子線を照射する場合には、第
４図（イ）のように遮光マスク１５を置いた透明ゲル体
ＩＯ上の点の法線方向上方がら光又は電子線１Ｂを照射
し、その間に遮光マスク■５を前記法線方向上方に移動
させることによって、表面硬化しマスクとして使用され
る場合の開口部にあたる部分の透明ゲル体の重合転化率
を開口部の中心から周辺に向けて連続的に増加させるこ
とができる。この開口部に対して前記ψ−量体肚を拡散
させると透明ゲル体間ｌコ部の転化率が連続的に変化し
ているため、＃４量体肚の拡散係数は、開口部の中心か
ら周辺に向けて連続的に減少するので第３図（ロ）に示
すようななだらかな分布をもった屈折率勾配領域１２が
形成され、一定の曲率半径を変えることなく累進多焦点
レンズを製造することができる。

また、透明ゲル体に下底が尖鋭な凹み部を設はマスキン
グ機能を持たせる場合には、凹み部の形状を円錐形から
第５図（イ）に示すようなラッパ状の凹み部１３にする
と’Ｊｊｆｆｉ体Ｍｂの拡散状態は第４図（ロ）に示す
ようにゆるやかなカーブの曲面になり第４図（ロ）の１
４に示す面まで研磨すると屈折率分布曲線が徐々に変化
しているので、一定の曲率半径を変えることなく累進多
焦点レンズを製造することができる。

そしてガラスにおいて一定の曲率半径を変えることなく
累進多焦点レンズを製造する場合は、初め開口部の大き
なマスクを施し、短時間イオン交換した後、次にそのマ
スクより小さな開口部を有したマスクを真空技術によっ
て前のマスクの上に施し、一定時間イオン交換させる。

この操作を繰り返すと屈折率分布曲線の形状を連続的に
変化させることができるため、一定の曲率平径を変える
ことなく、累進多焦点メガネレンズを製造することがで
きる。

以下に本発明の具体的数値例について説明する。

実施例１ プラスチックメガネレンズとして大鍛に使用されている
重合体の屈折率が１．５００１であるジエチレングリコ
ールビスアリルカーボネート（ＣＲ−３９）に重合開始
剤として過酸化ベンゾイルを３重量％及び光増感剤とし
てベンゾフェノンを４重量％加え、第６図（イ）に示す
ように、これをメガネレンズ型１７に注入して８０℃２
時間加熱し、上部の型をはずして透明なゲル体ＩＯを得
た。

このゲル体の表面に直径３酊高さ１ｆｆｌＩＩ＋の真鍮
ブロックを乗せて遮光マスク１５とした。この面に超高
圧水銀燈を用いて紫外線１Ｂを遮光マスク１５を置いた
点の法線方向から１５時間照射してから、遮光マスクを
取り除くと第５図（ロ）のように遮光マスク以外の部分
の表面は硬化し、密着性の優れたマスク！ｌとなってい
た。・その後、この透明ゲル体を重合体の屈折率が１．
５８７　　であるベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）
から成る拡散物質１９の溶液中に浸漬し、５０℃で５時
間保持し、次いで８０’Ｃに昇温しで１５時間放置した
。取り出して表面層だけ研磨すると、第５図（ハ）に示
すように、直径１５關、焦点距ｊｉｌ　３００ｍｍの屈
折率分布型凸レンズ２が形成されており曲率半径一定な
二重焦点メガネレンズが製造された。

実施例２ ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−
３９）に過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）を３重量％加え、
型に注入して８０°Ｃで９０分間加熱し、第７図（イ）
において人ロ径り工：３ｍ＋ａｔ深さＨ１＝２市＋　　
Ｄ２　＝　４ｍｍ、　Ｈｌ　＝　２關の尖鋭な下底を何
する円錐状の凹み部１３Ａ、１３Ｂを有する透明ゲル体
ＩＯを製造した。この透明ゲル体の表面に拡散物質１９
としてベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）を接触させ
て５０°Ｃて６０分保持し、そのまま８０°Ｃに昇温し
で１５時間保持したところ、第７図（ロ）に示すような
屈折率分布か形成された。

次に第７図（ロ）の而１４の位置まで研磨する七焦点距
離の異なった２つの屈折率勾配型小レンズ２（ＩＡ、　
２０Ｂが形成されており、曲率半径一定な多焦点メガネ
レンズが製造された。

実施例３ ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−
３９）に過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）を３重Ｍ％及びベ
ンゾフェノンを４重量％加え、第８図（イ）に示すよう
にこれをメガネレンズ型に注入して８０°Ｃ２時間加熱
し、上部の型をはずして透明ゲル体！０を得た。このゲ
ル体の表面に直径４■高さ１　＋ｎｍのテフロンブロッ
クを乗せて遮光マスクＩ５とした。この而に超高圧水銀
燈を用いて紫外線１６を遮光マスク１５を置いた点の法
線方向から１５時間照射し、その間に遮光マスクＩ５を
前記法線方向に０．５ｍｍ／ｈｒの速度で上昇させた。

その結果、第７図（ロ）のように遮光マスク以外の部分
の表面は硬化し、密着性の優れたマスク１１となってお
り、ま、た、遮光マスクの存在していた部分には、中心
から周辺に向けて転化率が徐々に上昇している開［Ｊ　
ｉ！（目Ａが形成された。

その後、この透明ゲル体に拡散物質１９としてベンジル
メタクリレート（ＢｚＭＡ　）を接触させて５０℃で６
時間保持し、次いで８０°Ｃに昇温して、１５時間放置
した。取り出して表面層たけ研磨すると第７図（ハ）に
示すように屈折率分布曲線が開口部の中心から離れるに
従って徐々に変化している屈折率勾配領域Ｉ２が形成さ
れており、曲率半径一定な累進多焦点メガネレンズが製
造された。

実施例４ ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−
３９）に過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）を３重量％加え、
型に注入してｓ　ｏ　’ｃて９０分間加熱し、第８図（
イ）に示すようなラッパ状の凹み部Ｉ３を有する透明ゲ
ル体１０を製造した。

この透明ゲル体の表面に拡散物質」９としてベンジルメ
タクリレート（ＢｚＭＡ）を接触させて５０°Ｃで７０
分間保持し、そのまま８０°Ｃに昇温して１５時間保持
したところ、第８図（ロ）に示すような屈折率分布が形
成された。その後第８図（ハ）の而（３８）の位置まで
研磨すると屈折率分布曲線が開口部の中心から離れるに
従って徐々に変化している屈折率分布（３９）が形成さ
れており、曲率半径一定な累進多焦点メガネレンズが製
造された。

［発明の効果〕 本発明によれば、ファ、ジョン性も重視されるメガネに
おいて、従来問題であった突き出たような複雑な形状を
持たす、通常のメガネレンズと同様に一定の曲率半径だ
けを有する二重焦点又は多焦点メガネレンズを簡単に製
造することができる。

また、累進多焦点レンズを製造する場合も、非球面形状
への後加工も、また特別な非球面形状のメガネレンズ型
を使用することもなく、従来のメガネレンズ型を使用す
ることが出来るので簡単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はゲル
体のレンズ母材をマスキングしてマスク開口を通しｔＪ
’−ｆａ体を拡散させて球面レンズ中に屈折率勾配型小
レンズを形成する方法の例を示す要部断面図、第３図は
レンズ母材ゲル体に円錐状の凹みを設け、この底部を通
じた放射状の単量体拡散部分を１−記小レンズとする方
法の例を示す断面図、第４図は光又は電子線の照射でマ
スク１部をレンズＬｖ材に形成して累進多焦点レンズを
製作する方法の例を示す断面図、第５図は第３図図示の
方法の変形例として凹みの形状を変えることによって累
進多焦点レンズを製作する方法を示す断面図、第６図は
光又は紫外線の照射によってマスクをレンズ母材に形成
する方法を示す断面図、第７図はゲル状のレンズ母材に
設けた凹みを通しての中量体拡散で、屈折率勾配型小レ
ンズを二個持つ多焦点レンズを製作する方法の例を示す
断面図、第８図は累進多焦点レンズを製作する他の方法
例を示す断面図、第９図は累進多焦点レンズを製作する
別の方法例を示す断面図である。 １・・・親レンズ体　　２　、２０Ａ　、　２０Ｉ３・
・・屈折率勾配型レンズ　　ＩＡ、２Ｂ、２Ｃ・・・レ
ンズ面ＩＯ・・・透明ゲル体　　１１・・・マスク材　
　＋１Ａ・・・開口Ｍａ　、Ｍｂ・・・単量体　　１２
・・・屈折率勾配領域　　１３゜１３Ａ、１３Ｂ・・・
凹み部　　１４・・・切断面　　１５・・・遮光マスク
　　１６・・・光又は電子線　　１７・・・型枠１９・
・・拡散物質 第１図 第２図 第３図 （ロ） 第５図 第６図 １　νぺ 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）屈折率が一様な透明体から成る球面レンズの一部
   に、屈折率勾配をもった小レンズ部分を一体的に埋め込
   み形成したことを特徴とする多焦点レンズ。
2. （２）球面レンズ基材の表面の一部を通してレンズ基材
   内に該基材の屈折率に変化を与える物質を拡散侵入させ
   るとともに固定し、この拡散物質の濃度分布によって球
   面レンズの一部に屈折率勾配をもった小レンズ部分を一
   体に埋め込み形成することを特徴とする多焦点レンズの
   製造方法。