WO2015080160A1 - 眼鏡レンズ - Google Patents
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Abstract
Description
これに対し、特開2013-11711号公報には、レンズ基材上に金属または金属合金膜(以下、「金属薄膜」と記載する。)を含む多層の無機蒸着膜を設けることにより、780~2500nmの広い波長域の光をカットすることが提案されている。しかるに金属薄膜による手段は金属に起因しレンズの着色を引き起こすため視感透過率の低下を招き、やはり眼鏡レンズに対して適用することは望ましくない。
以上の通り、特開平7-92301号公報および特開2013-11711号公報に記載の方法では、眼鏡レンズに求められる高い視感透過率と赤外線低減とを両立することは困難である。
従来の赤外線低減手段は、広範な波長域を対象とするものであった。例えば、上記の特開2013-11711号公報では、750~2500nmの波長域が対象とされている。また、特開2013-11711号公報のほかに、特開2012-208282号公報(その全記載はここに特に開示として援用される)では、750~1800nmという広範な波長域が対象とされている。
これに対し本発明者らは、太陽光に含まれる赤外線は広範な波長域にわたって一様に高強度で照射されるものではなく、赤外領域の中で比較的短波長領域に大きなピークがあり、ピーク波長より長波長側では強度が単調に減少することに着目した。そのため、太陽光による眼への負担を効果的に低減するためには、広範な赤外領域の光を対象とする必要は必ずしもないと言える。この点は、従来の眼鏡レンズの赤外線低減手段においてまったく考慮されていなかった、本発明者らにより新たに着目された点である。
そして本発明者らは上記の点に着目したうえで更に鋭意検討を重ねた結果、以下の本発明の一態様にかかる眼鏡レンズ:
レンズ基材の少なくとも片面に直接または間接的に蒸着膜(金属膜および金属合金膜を除く)の多層膜を有する眼鏡レンズであって、
前記多層膜は、高屈折率層および低屈折率層をそれぞれ1層以上含み、
高屈折率層の総光学膜厚は、波長λ=780nmにおいてλ/4以上であり、
前記多層膜を有する表面において380~2000nmの波長域で測定される反射スペクトルが、反射率最大値を800~1350nmの波長域に有する眼鏡レンズ、
を新たに見出した。多層膜を構成する蒸着膜から金属膜および金属合金膜を除く理由は、これら金属薄膜を含む多層膜はレンズの着色を引き起こし、視感透過率を低下させるからである。ここで金属膜とは、蒸着材料として金属単体を用いて形成される蒸着膜をいい、金属合金膜とは、蒸着材料として金属合金を用いて形成される蒸着膜をいう。また、反射率最大値とは、上記の通り、380~2000nmの波長域で測定される反射スペクトルにおける最大反射率をいう。本発明の一態様は、可視光線から近赤外線領域にわたる上記波長域において、赤外線反射能を得るべく高屈折率層の総光学膜厚をλ/4以上(λ=780nm)としたうえで太陽光赤外線の中で高強度な光が照射される800~1350nmの波長域に反射率最大値を持つように多層蒸着膜の膜設計を行うという、従来の赤外線低減手段とは別異の技術思想に基づき完成されたものである。
プラスチックレンズ基材の少なくとも片面に直接または間接的に蒸着膜(金属膜および金属合金膜を除く)の多層膜を有する眼鏡レンズであって、
前記多層膜は、高屈折率層および低屈折率層をそれぞれ1層以上含み、高屈折率層および低屈折率層の総層数は9層以下であり、高屈折率層の総光学膜厚は、波長λ=780nmにおいてλ/4以上であり、かつ、
前記多層膜を有する表面において380~2000nmの波長域で測定される反射スペクトルが、反射率最大値を800~1350nmの波長域に有する眼鏡レンズ、
に関する。
太陽光赤外線低減率(%)
=100-(太陽光赤外線の透過率)
=100-∫dλ[I(λ)×T(λ)]/∫dλI(λ)
(上記において、λは、780~2000nmの範囲、I(λ)は、太陽光スペクトル、T(λ)は、眼鏡レンズの透過率スペクトルを意味する。)
レンズ基材の少なくとも片面に直接または間接的に蒸着膜(金属膜および金属合金膜を除く)の多層膜を有する眼鏡レンズであって、前記多層膜は、高屈折率層および低屈折率層をそれぞれ1層以上含み、高屈折率層の総光学膜厚は、波長λ=780nmにおいてλ/4以上であり、前記多層膜を有する表面において380~2000nmの波長域で測定される反射スペクトルが、反射率最大値を800~1350nmの波長域に有する眼鏡レンズ、
に関する。
プラスチックレンズ基材の少なくとも片面に直接または間接的に蒸着膜(金属膜および金属合金膜を除く)の多層膜を有する眼鏡レンズであって、前記多層膜は、高屈折率層および低屈折率層をそれぞれ1層以上含み、高屈折率層および低屈折率層の総層数は9層以下であり、高屈折率層の総光学膜厚は、波長λ=780nmにおいてλ/4以上であり、かつ、前記多層膜を有する表面において380~2000nmの波長域で測定される反射スペクトルが、反射率最大値を800~1350nmの波長域に有する。
レンズ基材としては、眼鏡レンズに通常用いられるレンズ基材、例えばプラスチックレンズ基材やガラスレンズ基材を用いることができる。通常、レンズ基材の厚さは1~30mm程度、直径は50~100mm程度であるが、厚さおよび直径は、特に限定されるものではない。
反射率最大値における反射率は、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは35%以上、一層好ましくは40%以上である。また、反射率最大値における反射率は、例えば70%以下、更には60%以下または50%以下程度で、人の眼への負担を十分効果的に低減することができる。
本発明の一態様にかかる眼鏡レンズにおいて、レンズ基材の少なくとも片面に直接または間接的に設けられる多層膜は、金属膜および金属合金膜を除く蒸着膜の積層体である。蒸着膜は、金属および金属合金を除く無機化合物、例えば、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物、またはこれらの2種以上の混合物等の無機化合物の蒸着膜であることができ、無機化合物および有機化合物を含む蒸着材料の蒸着膜であってもよい。詳細は後述する。多層膜を構成する蒸着膜に金属膜および金属合金膜が含まれないため、眼鏡レンズに求められる高い視感透過率を実現することができる。本発明の一態様にかかる眼鏡レンズは、例えば80%以上の視感透過率を示すことができ、90%以上の視感透過率を示すこともできる。視感透過率は、例えば99%以下であるが、視感透過率は高いほど好ましく、上限は特に限定されるものではない。なお、多層膜の総積層数を低減することは、視感透過率を更に向上することにも寄与し得る。
上記多層膜は、少なくとも一層の高屈折率層を含む。高屈折率層の総層数は、好ましくは2層以上であり、3層、4層、5層または6層以上であってもよい。先に記載したように、高屈折率層の総光学膜厚をλ/4(0.250λ)以上(λ=780nm)とすることにより、太陽光に含まれる赤外線による眼への負担を効果的に低減可能な多層膜を得ることができる。
低屈折率層は、上記高屈折率層よりも低い屈折率を示す層であればよい。好ましくは、波長780nmにおける屈折率が1.2以上1.8以下、より好ましくは1.233~1.746の範囲の低屈折率材料の蒸着膜である。好適な低屈折率材料としては、例えば、ケイ素酸化物(例えばSiO2)、アルミニウム酸化物(例えばAl2O3)、マグネシウムフッ化物(例えばMgF2)、カルシウムフッ化物(例えばCaF2)、アルミニウムフッ化物(例えばAlF3)等を挙げることができる。
上記多層膜に含まれる低屈折率層の層数は、1層以上であり、好ましくは2層以上であり、より好ましくは3層以上であり、4層、5層または6層以上であってもよい。低屈折率層の総光学膜厚および各層の膜厚は、所望の反射特性が得られるように適宜調整すればよく、特に限定されるものではない。なお低屈折率材料は一般に比較的低融点であるため、低屈折率層の成膜時にプラスチックレンズ基材が変形や熔融を起こすほど高温に晒される可能性は低いか、またはほとんどないと言える。
本発明の一態様にかかる眼鏡レンズは、上記の多層膜を有する表面において測定される反射スペクトルにおいて、800~1350nmの波長域に反射率最大値を有する。一方、太陽光に含まれる赤外線は、先に記載した通り、比較的短波長領域に大きなピークがあり、ピーク波長より長波長側では強度が単調に減少する。例えば波長1800nm以上の波長域での赤外線の強度はピーク波長における強度と比べて低いため、波長1800nm以上の波長域での反射率が大きくないとしても、太陽光赤外線による眼への負担を効果的に低減することは可能である。この点から、本発明の一態様にかかる眼鏡レンズにおいて、上記多層膜を有する表面の波長1800nmにおける反射率は、30%以下であってもよく、更には、波長1800nm以上の長波長領域における反射率が30%以下であってもよい。上記反射率は、例えば2%以上であるが、下限について特に限定はない。
青色光低減率(%)=100-{∫dλ T(λ)}/∫dλ
(ここで、λは380~500nmの範囲、T(λ)は、レンズの透過率スペクトルを意味する。)
(1)ハードコート層付プラスチックレンズ基材の作製
紫外線吸収剤を含むウレタン樹脂製プラスチックレンズ基材(使用したウレタン樹脂のガラス転移温度Tg=90℃)を、中性洗剤による超音波洗浄の後、アルコール、純水でそれぞれ超音波洗浄を行い、その後乾燥処理を行った。乾燥処理後のプラスチックレンズ基材両面に、シリカゾル入りのハードコート層をディップ法により成膜した。
プラスチックレンズ基材の両面(上記(1)で作製したハードコート層表面)において、それぞれ表1に示す蒸着材料を用いて表2に示すイオンアシスト条件で、イオンアシストを使用した真空蒸着法により低屈折率層と高屈折率層が交互に合計7層積層された多層膜を成膜した。また、成膜時のプラスチックレンズ基材温度を、プラスチックレンズ基材にサーモシールを貼り付けて蒸着処理を行うことにより測定した。
以上により、プラスチックレンズ基材の両面に、それぞれ多層膜を有する眼鏡レンズ1を得た。
表1に示す蒸着材料を用いて表2に示すイオンアシスト条件で、イオンアシストを使用した真空蒸着法により低屈折率層と高屈折率層が交互に合計5層~10層積層された多層膜を成膜した点以外、実施例1と同様に眼鏡レンズを作製した。
(1)反射特性の評価
日立分光光度計U-4100を用いて、眼鏡レンズ1~7の凸面(物体側表面)における反射スペクトルを得た。凹面反射の影響を排除するために、凹面を黒く塗りつぶして反射率の測定を行った。得られた反射スペクトルから、各眼鏡レンズの凸面において、380~2000nmの波長域における反射率最大値となる波長を求めた。なお本評価では、凸面側で反射スペクトルを得たが、凹面側にも同じ成膜条件で多層膜を成膜したため、凹面側で測定しても同様の反射スペクトルが得られる。
(2)透過特性の評価
上記分光光度計を用いて、眼鏡レンズ1~7で作製した眼鏡レンズの透過スペクトルを測定した。得られた透過スペクトルを、図1に示す。各眼鏡レンズについて、透過スペクトルの測定結果から600~780nmの波長域における平均透過率を求めた。更に、得られたスペクトルから太陽光赤外線低減率を前述の式により算出した。また、得られたスペクトルから、前述の式により青色光低減率を算出し、JIS T 7330に従い視感透過率を求めた。
(3)主波長の算出
眼鏡レンズ1~7の主波長を、JIS Z 8105に従い求めた。
(4)基材温度の測定
多層膜成膜時のプラスチックレンズ基材の最高温度をサーモシールにより測定した。
(5)成膜クラック有無の評価
眼鏡レンズ1~7を目視で観察し、多層膜成膜後の基材クラックの有無を評価した。
表3に示す結果から、眼鏡レンズ1~6は、高い視感透過率を有するとともに、太陽光赤外線の低減率が高く、更に青色光低減率も高いことが確認できる。
また、眼鏡レンズ1~5は、多層膜の総積層数が9層以下と少ないため、成膜時の基材温度が高温になることを防ぐことができた結果、プラスチックレンズ基材におけるクラックの発生を防ぐことができた。なお眼鏡レンズ1~5は、表3に示すように600~780nmの波長域における平均透過率が高く、かつ視覚透過率も高い。かかる眼鏡レンズは、600~780nmの波長域における平均反射率は10%未満となるため着色が少ない点でも好ましい。
眼鏡レンズ6は、眼鏡レンズ1~5と比べ多層膜の積層数が10層と多いため太陽光赤外線低減率は高いが、積層数が多いことに起因し600~780nmの範囲の透過率が低くなり(赤色の反射が発生)、これに伴い視感透過率は低下傾向を示した。
一方、眼鏡レンズ7の多層膜は、従来、反射防止膜として用いられていた多層膜の構成を有するものであるが、表3に示すように太陽光赤外線低減率が低く、太陽光に含まれる赤外線による眼への負担を効果的に低減できるものではなかった。
以上の結果から、本発明の一態様によれば、高い太陽光赤外線低減率を示すことができ、更には青色光による眼への負担も効果的に軽減可能な眼鏡レンズが得られることが実証された。
Claims (12)
- レンズ基材の少なくとも片面に直接または間接的に蒸着膜(金属膜および金属合金膜を除く)の多層膜を有する眼鏡レンズであって、
前記多層膜は、高屈折率層および低屈折率層をそれぞれ1層以上含み、
高屈折率層の総光学膜厚は、波長λ=780nmにおいてλ/4以上であり、かつ、
前記多層膜を有する表面において380~2000nmの波長域で測定される反射スペクトルが、反射率最大値を800~1350nmの波長域に有する眼鏡レンズ。 - 高屈折率層および低屈折率層の総層数は9層以下である、請求項1に記載の眼鏡レンズ。
- 前記レンズ基材は、プラスチックレンズ基材である請求項1または2に記載の眼鏡レンズ。
- 太陽光赤外線低減率が25%以上である請求項1~3のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 前記多層膜を有する表面は、波長1800nmにおける反射率が30%以下である請求項1~4のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 前記多層膜を有する表面は、600~780nmの波長域における平均反射率が10%未満である請求項1~5のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 600~780nmの波長域における平均透過率が75%以上である請求項1~6のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 視感透過率が80%以上である請求項1~7のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 主波長を400~500nmの範囲に有する請求項1~8のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 前記多層膜を、前記レンズ基材の両面に直接または間接的に有する請求項1~9のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 前記高屈折率層は、波長780nmにおける屈折率が2.0以上2.4未満の高屈折率材料の蒸着膜である請求項1~10のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
- 前記低屈折率層は、波長780nmにおける屈折率が1.2以上1.8以下の低屈折率材料の蒸着膜である請求項1~11のいずれか1項に記載の眼鏡レンズ。
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