(57)【要約】実質的に集光力を有さないレンズを形成する方法が記載される。この方法は、インサイチュ重合を介して、不均一な厚さの、光学的に透明な高い引掻き耐性のポリマー材料の層（５１）をレンズの凸面上に形成する工程を包含する。本発明の方法により提供されるレンズは、そのレンズの中心領域に最大厚さを有し、そしてその厚さが、このレンズの周辺部に向かって半径方向に漸減することを特徴とする。成形したかまたは湾曲された、実質的に集光力を有さないプラスチックレンズが、インサイチュ重合を介して、光学的に透明な高い引掻き耐性のポリマー材料の層をレンズの凸面に形成することにより、本発明に従って提供され得る。
2005504999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックレンズを形成する方法であって、該レンズは、一方の側で凸状でありかつ他方の側で凹状であり、そして該レンズの中心領域において該レンズの最大厚さを有し、そして該レンズの周辺部に向かって半径方向に厚さが漸減しており、
該方法は、以下の工程：
少なくとも１層の熱可塑性材料を含む、実質的に均一な厚さのレンズブランクを提供する工程；
該レンズブランクに凸面および凹面をそれぞれ形成するために、対向した凹状プラテンと凸状プラテンとの間に該レンズブランクを配置する工程であって、該凹状プラテンは、モノマーまたはオリゴマーを含む一定量の重合可能な組成物を、その形成表面上に保持しており、そしてここで該凸状プラテンの曲率半径および該凹状プラテンの曲率半径が、それぞれ、
【数１】
2005504999.tif 000008
の関係に対応する、工程；
該凹状プラテンおよび凸状プラテンを、該プラテンの間にある該レンズブランクと一緒に加熱およびプレスする工程であって、該加熱およびプレスが、該レンズブランクを変形させ、そして該重合可能な組成物の重合を生じて、該変形されたレンズブランクの凸面に不均一な厚さの層を与えるのに十分であり、該不均一な厚さの層は、その中心領域に最大の厚さを有し、そして該層の周辺部に向かって半径方向に厚さが漸減しており、それにより、一方の側で凹状でありかつ他方の側で凸状である成形されたレンズが形成され、該レンズは、その中心領域において最大の厚さを有し、かつ該レンズの周辺部に向かって半径方向に厚さが漸減している、工程；ならびに
該成形されたレンズを該プラテンの間から取り外す工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記レンズブランクが、熱可塑性材料の第１層と第２層との間に配置され、かつ該第１層および第２層に接着されている光偏光材料の層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱可塑性材料の第１層が、酢酸酪酸セルロースまたは三酢酸セルロースを含み、そして前記熱可塑性材料の第２層が、ポリカーボネートを含み、そしてここで該第２層が、前記レンズの前記凹面を形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、前記熱可塑性材料の第１層が、酢酸酪酸セルロースまたは三酢酸セルロースを含み、そして前記熱可塑性材料の第２層が、ポリカーボネートの着色層および高い引掻き耐性の材料の外側層を有するポリカーボネートの透明層を含み、そしてここで該ポリカーボネートの透明層が、前記レンズの前記凹面を形成する、方法。
【請求項５】
前記光偏光層が、前記レンズの凹面よりも該レンズの凸面に対してより近くに位置付けられる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記重合可能な組成物がテトラエチレングリコールジメタクリレートおよびジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
一方の側で凸状でありかつ他方の側で凹状であり、実質的に集光力を有さない成形されたプラスチックレンズであって、該レンズは、熱可塑性ポリマー材料の第１の実質的に均一な厚さの層および不均一な厚さでかつ高い引掻き耐性を有する熱可塑性ポリマー材料の第２の層を含み、該第２の層は、その中心領域において最大の厚さを有し、そしてその周辺部に向かって半径方向に厚さが漸減しており、そしてここで該第１の実質的に均一な厚さの層は、該レンズの該凹状の側を形成し、そして該第２層は、該レンズの該凸状の側を形成する、成形されたプラスチックレンズ。
【請求項８】
前記レンズの前記第１層に位置付けられた光偏光材料の層をさらに含む、請求項７に記載の成形されたプラスチックレンズ。
【請求項９】
前記熱可塑性材料の第１層が、三酢酸セルロースまたは酢酸酪酸セルロースを含み、そして前記熱可塑性材料の第２層が、ポリカーボネートを含み、そして前記光偏光層が、該三酢酸セルロースまたは酢酸酪酸セルロースの層と該ポリカーボネート層との間に位置付けられており、そして該ポリカーボネート層が、前記レンズの前記凹状の側を形成する、請求項８に記載の成形されたプラスチックレンズ。
【請求項１０】
前記レンズの前記ポリカーボネート層が、ポリカーボネートの着色層および高い引掻き耐性の材料を有する外面を有するポリカーボネートの透明層を含み、該高い引掻き耐性の材料が、該レンズの前記凹面を形成する、請求項９に記載の成形されたプラスチックレンズ。
【請求項１１】
前記光偏光層が、前記レンズの前記凹状の側よりも、前記凸状の側に対してより近くに位置付けられる、請求項１０に記載の成形されたプラスチックレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本出願は、成形されたプラスチックレンズおよびそれらの製造方法に関する。より詳細には、本出願は、実質的に集光力（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｗｅｒ）を有さず、高い衝撃耐性特性および耐磨耗性を有するプラスチックレンズ、ならびにこのようなレンズを形成するための方法に関し、この方法において、レンズの高い引掻き耐性の凸面が、この方法の間にインサイチュで形成される。
【背景技術】
【０００２】
レンズとして有用な湾曲した光偏光性積層体であって、一対の基材シートの間に配置された分子配向した光偏光性材料の層を含む光偏光性積層体が周知である。成形された光偏光性部材の各側に光学品質のポリマー材料の層を含む、光偏光性複合レンズを製造することが公知である。米国特許第３，９４０，３０４号は、光学品質のポリマー材料層を鋳型においてインサイチュで重合することを含む技術を記載する。光学品質のモノマー材料は、光偏光性材料の両面を覆うように成形型中に挿入され、そして加熱されて、モノマー材料の重合が引き起こされ、それにより光偏光性複合ポリマーレンズ構造体が形成される。
【０００３】
さらに、実質的に集光力を有さないレンズを、複合レンズブランクを鋳型で成形することにより製造することが公知である。例えば、米国特許第５，４３４，７０７号は、実質的に集光力を有さない成形プラスチックレンズを形成するための方法を教示し、このレンズは、一対の熱可塑性基材シートの間に配置された光偏光性層の積層体を含む。この方法によれば、複合レンズブランクは、加熱された湾曲したプラテンを有する鋳型中に挿入され、そして熱可塑性基材シートが変形されそして流動性を付与されるように加熱およびプレスにかけられ、結果として、実質的に集光力を有さない複合レンズが生成される。この方法は、所定の曲率半径を有するレンズ形成プラテンを必要とし、この所定の曲率半径を有するレンズ形成プラテンにより、加熱およびプレス条件下で、不均一な厚さのプラスチックレンズ（すなわち、中心領域で最も厚く、そしてその周辺部に向かって半径方向に厚さが減少するレンズ）の製造を可能にする。この‘７０７号特許により教示される方法は、実質的に集光力を有さずかつ良好な耐久性を有する成形されたプラスチックレンズを提供するが、これは、全ての状況について完全に満足できるものではない。
【０００４】
技術水準が進歩するにつれて、新しい性能要件を満たし得る新しいプラスチックレンズを提供し、そして先行技術の材料の望ましくない特性のいくつかを低減するか排除しようとする努力がなされている。例えば、スポーツ競技のような種々の用途のための、実質的に集光力を有さない高い衝撃耐性のプラスチックレンズに対する要求が継続して存在している。単に、高い衝撃耐性のプラスチック材料から作られたレンズブランクを鋳型で成形することにより高い衝撃耐性のプラスチックレンズを作製することは、完全に満足できるものではない。なぜなら、このような高衝撃耐性の材料は、代表的に、高い光学的応力（ｏｐｔｉｃ  ｓｔｒｅｓｓ）特性を示し、そしてレンズを成形するのに必要な加熱および圧力の条件下でひび割れを生じる傾向があるからである。従って、実質的に集光力を有さずそして高い衝撃強度を有し、そして眼鏡における用途に適切である、成形されたレンズを作製するための方法を得ることが有利である。実質的に集光力を有さず、かつ高い引掻き耐性の凸状表面を有する成形されたレンズもまた有利である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の要旨）
成形したかまたは湾曲された、実質的に集光力を有さないプラスチックレンズが、インサイチュ重合を介して、光学的に透明な高い引掻き耐性のポリマー材料の層をレンズの凸面に形成することにより、本発明に従って提供され得ることが、今や見出されている。本発明の方法は、加熱された湾曲したプラテンを備える鋳型において実施される。モノマーまたはオリゴマーを含む適切な重合可能組成物の適切な量を、一方のプラテンの凹面上に挿入する。実質的に均一な厚さの平らなレンズブランクを、これらのプラテンの間に置き、次いで、これらを一緒に加熱およびプレスする。この重合可能組成物は、これにより成形されたレンズ構造体の凸面を覆うようにされて、そして重合して不均一な厚さの層を形成し、この層は、中心領域で最も厚く、そしてこのレンズの周辺部に向かって半径方向に漸減する厚さ勾配を有する。
【０００６】
好ましい実施形態において、利用されるレンズブランクは、複数の熱可塑性基材層の間に光偏光性材料の層を含む複合構造体である。従って、本発明によれば、サングラスに適切なレンズが提供される。
【０００７】
このようにして形成された有利な成形プラスチックレンズは、一方の側で凸状でありかつ他方の側で凹状であり、実質的に集光力を有さず、そして凹状の側に実質的に均一な厚さの１つ以上の透明層を含み、そして凸状の側に、高い引掻き耐性および不均一な厚さを有する熱可塑性材料の透明層を含み、この層の最大厚さは、このレンズの中心領域にあり、そしてその厚さは、このレンズの周辺部に向かって半径方向に漸減する。従って、本発明の有利なレンズ構造は、全体的に不均一な厚さを有し、そのレンズの最大厚さは中心領域にあり、そしてその厚さは、このレンズの周辺部に向かって半径方向に漸減する。
【０００８】
さらに本発明に従って、実質的に集光力を有さない、一方の面が凸状でもう一方の面が凹状であり、その中心領域でその最大厚を有し、かつその周縁部の厚みが半径方向に向かって徐々に減少している、成形プラスチックレンズを形成するための方法が提供される。この方法は、以下の工程を包含する：
レンズブランクを配置する工程であって、このレンズブランクは、そこに凸状表面および凹状表面をそれぞれ形成するための対向する凹状プラテンと凸状プラテンとの間に、熱可塑性材料の１以上の透明な実質的に均一な厚層を含み、その凹状プラテンの曲率半径（ｒ１）および凸状表面プラテンの曲率半径（ｒ２）は、実質的に以下の関係：
ｒ１＋ｒ２＝ｔ（（ｎ−１）／ｎ）
に各々対応し、式中ｔは、レンズブランクの厚みを表し、そしてｎは、屈折率である、工程；
重合化能な組成物の容量をこの凹状表面プラテンに配置する工程；ならびに、
これらの間のレンズブランクと一緒に、プラテンを加熱およびプレスする工程であって、このレンズブランクが、凸状プラテンに対して一方の面を変形および適合され、重合可能な組成物が重合し、そして凹状プラテンに適合される不均一厚の透明層を形成し、従って、レンズの中心領域で最大厚を有しかつそのレンズの周縁部の厚みが半径方向に向かって徐々に減少する層がインサイチュで形成されるように、加熱およびプレスする、工程。
【０００９】
本発明の有利な方法は、高い衝突強度および高いひっかき耐性（ｓｃｒａｔｃｈ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）の凸状表面を有するレンズの製造を可能にする。
【００１０】
（好ましい実施形態の説明）
以前に記載したように、本発明は、実質的に集光力を有さない形成プラスチックレンズ、およびこのようなレンズを製造するための方法に関する。本発明のプラスチックレンズに適用される場合、実質的に集光力を有さないレンズとの言及は、一般に、倍率がないことまたは倍率低下（ｄｅｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）をいう。従って、ヒトの眼によって識別もしくは検出することができないほど集光力が実質的に低い場合、または集光力を有さないレンズについて公開された産業基準の制限の範囲内に集光力がある場合、レンズは、実質的に集光力を有さないとみなされる。本発明に従うこのようなレンズの製造は、所定の曲率半径表面を有するレンズ形成プラテンの必要条件である実質的な接着性を必要とし、その結果、本発明の方法に従って利用される加熱条件および圧力条件下で、不均一厚を有する形成プラスチックレンズが形成され、その最大厚はレンズ中心領域であり、そしてレンズの周縁部は半径方向に向かって徐々に減少する。従って、本発明のレンズの凹凸状表面を形成するために使用されるそれぞれのプラテンの曲率半径は、本明細書中以後により詳細に記載され、そして実質的に集光力を有さないレンズを提供するために予め決定された、重要な関係に従う。
【００１１】
実質的に集光力を有さない本発明のレンズを製造するための必要条件は、以下のＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｕｂｂｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆ−８５頁によって公開された、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  第５３版（１９７２）に開示される、厚レンズの厚み（ｔ）の主焦点（Ｆ）に対する数学式（Ｉ）に対する参照によって、よりよく理解され得る：
【００１２】
【数２】
2005504999.tif 000003
式中、ｒ１およびｒ２は、レンズの曲率半径を表し、そしてｎは、屈折率である。
【００１３】
ゼロ集光力のレンズの場合には、Ｆは、無限大に等しく、これは、以下の場合である：
ｎ（ｒ１＋ｒ２）＝（ｎ−１）ｔ                    （ＩＩ）
屈折率（ｎ）が１．５であると仮定した場合、曲率半径（ｒ１およびｒ２）は、以下の式に従うレンズの厚みに関係する：
ｒ１＋ｒ２＝ｔ／３                                （ＩＩＩ）
従って、（レンズの凸状表面を形成するために）曲率半径（ｒ１）が３．５１４インチである凹状表面を有するプラテンを使用して、０．００１インチ（１００ミル）の厚みの複合積層がレンズ内に形成される場合、レンズの凹状表面側を形成するために使用されるプラテンは、３．４８１インチの曲率半径（ｒ２）を有する凸状表面を有することが理解される。
【００１４】
対照的に、そして当該分野で公知であるように、均一厚（Ｔ）のレンズの集光力（Ｐ）は、以下の式：
【００１５】
【数３】
2005504999.tif 000004
によって表され、式中Ｔは、メートルで表される。屈折率（ｎ）が１．５であり、そして公称集光力（Ｐ）（これは、対向する表面の各々の集光力の積の平方根に等しい）が６である場合、以下である：
【００１６】
【数４】
2005504999.tif 000005
式ＶＩから、以下であると算出され得る：
Ｐ＝−０．００１２２ｔ                          （ＶＩＩ）
ここで、厚み（ｔ）は、ミルで表される。（ジオプターにおける）異なる厚みのレンズの集光力は、式ＶＩＩを使用して容易に算出され得、そして均一な、異なる厚みのレンズの集光力の例は、以下の表Ｉに記載され、ここで、焦点距離は、メートルで表される。
【００１７】
【表１】
2005504999.tif 000006
式ＶＩＩのインスペクションおよび表１のデータから、均一の厚みのレンズ厚が増加すると集光力が増加することが、理解される。従って、レンズ厚が、改善された剛性および耐久性のような所望の特性の実現のために増加される場合、それに付随したレンズ集光力の望ましくない増加が生じる。
【００１８】
実質的に集光力を有さずかつ不均一厚を有する本発明のレンズの製造のために使用されるプラテンのレンズ形成表面についての必要条件は、均一厚のレンズを形成するために有用なプラテンの曲率半径を考慮することによって、よりよく理解され得る。例えば、対向する凹凸状表面および均一厚を有する「オニオン」レンズは、オニオンスライスの同心環に類似し得る。同一でかつ均一厚の各オニオンリングは、凹凸半径によって規定される。これらの半径は、各スライスで異なる値を有する。各スライスについてのそれぞれの半径はまた、このオニオン表面の外側方向へのリングの進行とともに変化し得る。透明のプラスチック基板材料は、このようなリングとの類似性によって、均一厚のレンズに成形され得、そしてプラテンに対する曲率半径の必要条件は、オニオンの幾何学との類似性によって容易に決定され得る。しかし、このようなレンズは、以前に記載されるように、厚みの増加した集光力を有する。
【００１９】
高いひっかき耐性の熱可塑性材料の凸状表面を有するプラスチックレンズは、所定の異なる曲率半径のプラテンおよび熱可塑性基板材料を使用して、インサイチュ重合化による不均一厚の層の形成と組み合わせて、熱条件および圧力条件を決定する（ｓｈａｐｅ）ことによって、本発明に従って製造され得、これは、集光力の発生を打ち消して、その代わりに全体的な不均一厚を有しかつ実質的に集光力を有さない、レンズの形成を促進する。曲率半径の特定の必要条件およびその材料に関する必要条件および本発明のレンズの製造を可能にする成形条件は、本明細書中以後に詳細に記載されている。
【００２０】
以前に記載されるように、本発明の方法は、一般に、実質的に集光力を有さない、不均一厚の成形プラスチックレンズの形成に関し、ここで、不均一厚の層が、インサイチュ重合化によって形成される。従って、一般に、本発明に従うレンズを形成するために使用されるレンズブランクは、実質的に均一な厚みの層または適切な熱可塑性材料の層を含む、平面構造であり得る。本発明の方法は、本発明の好ましい実施形態に関して、以下にさらに詳細に記載されており、ここで、本発明に従うレンズを形成するために使用されるレンズブランクは、熱可塑性材料層の間に光偏光材料の層を含む複合構造である。
【００２１】
ここで図１を参照すると、層の積層構造１０（すなわち、シート１２、１４、１６および１８）が示されており、これらによって、本発明に従うプラスチック光偏光レンズが形成され得る。層（すなわち、シート１２）は、本発明の好ましい成形レンズの光偏光機能を提供する、分子的に配向された光偏光材料を含む。代表的には、光偏光層１２は、約０．１〜約３ミル（約０．００２５〜約０．０７６ｍｍ）、そして好ましくは、約０．５ミル（約０．０１２５ｍｍ）の範囲内の厚みを有する、分子的に配向された線状の二変色性材料を含む。
【００２２】
光偏光層１２としての使用のための好ましい材料は、二色性色素（例えば、ヨウ素）を用いて公知の方法に従って染色された約５ミルの厚みの延伸されたかまたは配向されたポリ（ビニルアルコール）の層である。このような偏光材料はまた、好ましくは、改善された安定性のためにホウ酸塩処理される。このタイプの適切な偏光層は、米国再発行特許第２３，２９７号、および米国特許第４，１６６，８７１号に記載される方法を使用して調製され得る。別の好ましい偏光材料は、ポリビニレン光偏光種を含む延伸ポリ（ビニルアルコール）シートであり、これは、公知の方法に従って塩酸蒸気処理によって提供され得る。好ましくは、このような偏光材料は、改善された安定性のためにホウ酸塩処理される。このタイプの適切な光偏光材料は、米国特許第２，４４５，５５５号に記載される方法によって調製され得る。しかし、他の光偏光材料が使用され得、そしてそれらの作製のための方法は、米国特許第２，２３７，５６７号、米国特許第２，５２７，４００号および米国特許第２，５５４，８５０号に見出され得る。
【００２３】
光偏光材の作製において、１つ以上の支持体、またはキャリア、シートは、光偏光材料の耐久性および取り扱い特性を改善するために使用され得る。酢酸セルロース、三酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、または他のポリマー材料の支持シートが、この目的のために使用され得る。気泡、ヘーズまたは他の視覚的な欠陥を形成することなしに所望の結合を促進するために接着剤が使用され得る。適切な接着剤は、当該分野において公知である。
【００２４】
層１４および１６は、熱可塑性材料を含み、これは、本発明のレンズのための所望の曲率に成型または成形され得る。光学素子の作製に有用であることが公知の透明熱可塑性樹脂は、層１４および１６のために使用され得る。代表的な適切な熱可塑性材料としては、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスチレン、ポリカルボネートおよびセルロース熱可塑性材料（例えば、硝酸セルロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロースおよびエチルセルロース）が挙げられる。一般的に、適切な材料は、透明であり、そして良好な耐久性および成型性を示す材料である。さらに、層１４および１６の樹脂材料が、低い複屈折を示し、そしてそれらが、良好な耐熱性および耐湿性を示すことが有益である。層１４および１６の樹脂材料は、先に記載された樹脂材料から選択され得るが、他の材料が使用され得る。層１４および１６を構成する樹脂材料の成型性または加工性は、必要とされる成型またはレンズ成形の温度および圧力の条件がこのような層の間に閉じ込められる光偏光材の物理的および光学的特性に影響し得る範囲で、考慮されなければならないことが理解される。従って、層１４および１６は、光偏光層１２に対して、分解または他の有害かつ望ましくない影響なしに、本発明に従って、湾曲したレンズに成型可能な熱可塑性材料を含む。
【００２５】
一般的に、ポリ（メタクリル酸メチル）樹脂は、ポリ（メタクリル酸メチル）および上記材料のうちの他のものの良好な耐久性、透明性および加工性ならびに有益な性質および制限（光学素子の作製に対するそれらの適合性に関する範囲）を示し、これは、公知であり、そして例えば、米国特許第４，９８６，６４１号および同第５，０４３，４０５号に記載される。メタクリル酸メチルのホモポリマーおよび他のメタクリレートポリマー（例えば、メタクリル酸ノルボルニル）が使用され得、これは、メタクリル酸メチル由来および他の重合可能モノマー由来の繰り返し単位を含むメタクリルコポリマーであり得る。このようなホモポリマーおよびコポリマーの例は、上記米国特許第４，９８５，６４８号および同第５，０４３，４０５号に見出され得る。
【００２６】
層１４および１６に好ましい材料は、酢酸酪酸セルロースおよびポリカーボネートである。酢酸酪酸セルロースは、低い応力係数を有するので、層１４における使用に好ましい。ポリカーボネートは、その高い耐衝撃特性に起因して、層１６に好まし材料である。特に好ましい実施形態において、層１４は、酢酸酪酸セルロースの約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）の厚みの層を含み、そして層１６は、着色ポリカーボネートの約０．０１５〜０．０３０インチ（０．３８１〜０．７６２ｍｍ）の厚みの層を含む。着色は、コントラスト特性および審美的特性を提供するために、層１６内に可視性色素を組み込むことによって提供され得る。必要に応じて、そして好ましくは、レンズブランクは、約０．０１５〜０．０３０インチ（０．３８１〜０．７６２ｍｍ）の厚みの透明ポリカーボネート層１８を備える。この好ましい実施形態において、レンズの凹面は、好ましくは、ポリカーボネートが、代表的に容易に引っかき傷ができるので、ハードコート、または高い引っ掻き抵抗性層を含む。層１８としてハードコート層を有する透明なポリカーボネート層を使用することが好ましい。
【００２７】
層１４、１６、および１８は、各々、１つ以上の層を備え得る。良好な結果は、それぞれの層１４、１６および１８の各々のために１つの層を使用して得られ得る。一般的に、層１６および任意の層１８（存在する場合）が、層１４の厚みより厚い厚みを有することが好ましい。厚みの差によって、光偏光材料１２が、レンズの凹面よりも凸面により近くに、レンズ５０内（図７）に位置付けられ得る。光が、偏光の吸収を妨害するための光偏光材料に当たる前に、光が通過しなければならない材料が最も少ない可能性になるように、光偏光材料の１２層が、レンズの凸面にできるだけ近くに配置されることが有利である。別の方法において、光偏光材料に当たる前に光が通過する材料は、任意の実質的な複屈折を有すべきである。さらに、他の層の厚みよりも実質的に厚い厚みの１つ以上の層の使用は、より大きな程度の加工性、例えば、温度および圧力、光偏光材１２の物理的完全性および光学的特性に対して有害な影響なしに、レンズ成形操作において使用され得る条件を提供する。任意の層１８は、層１６と同じ厚みであり得るか、または異なる厚みであり得る。
【００２８】
本発明の特に好ましい成形されたレンズにおいて、層１４は、酢酸酪酸セルロースの約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）の厚みの層を含み、層１６は、着色ポリカーボネートの約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）の厚みの層を含み、そして層１８は、外面にハードコート層（すなわち、高い引っ掻き抵抗性材料の層）を有する透明なポリカーボネートの約０．０３０インチ（０．７６２）の厚みの層を含む。
【００２９】
先に記載されるように、レンズブランクの層は、接着剤によって互いに接着され得る。種々の接着剤が、この目的のために使用され得るが、但し、これらは、実質的に透明であり、気泡および他の受容可能でない可視的欠損のない、ヘーズのない積層を提供する。それぞれの層１４、１６および存在する場合、１８は、望ましい場合、それらの公知の所定の効果のために種々の添加剤を含み得る。安定化剤（例えば、紫外線光吸収剤、抗酸化剤、離型剤、潤滑剤、表面活性剤およびエラストマー）が存在し得る。色素（例えば、灰色、黄色、青色または他の着色色素）がまた、所望の密度または色のレンズを得るために使用され得る。層１６、または層１８（存在する場合）は、摩耗抵抗性層、またはコーティングを含み得、引っ掻き傷および摩耗に対してレンズの凹面の抵抗性を改善する。このような層は、例えば、熱硬化性架橋ポリマー性材料を含み得る。
【００３０】
図１に示され、図６に示されるような光偏光レンズ構造５０を作製し得る積層複合構造１０は、種々の様式で作製および使用され得る。例えば、図１に示される構造を有する単位ブランクが形成され得、次いで所望のレンズに成型または成形され得、各々のブランクが、四角、丸、楕円または他の形状のプレカット成分１２、１４、１６および１８の積層によって作製される。このようなブランクは、本発明に従って、熱および圧力下で、レンズに形成され得、その縁部は、眼鏡フレームへの配置に適合させるのに適切な公知の方法で磨かれ得る。好ましくは、有限または終わりのない長さの複合構造が、熱可塑性シート材料のウェブまたはピースが光偏光層の反対側に接着される連続的または半連続的方法によって形成され得る。次いで、個々のブランクが、ノコギリ、ナイフ、レーザーなどのような切断装置を使用して積層構造から切断され得る。このような切断操作は、圧力形成装置のような装置においてその成形の前に、任意の時間で実施され得る。
【００３１】
個々のブランクは、成形の前に所望のように前処理され得る。例えば、使用される特定の形成装置に適切な所定の寸法のレンズブランクが加熱され、そして形成装置へすぐに配置され得るか、または実質的な冷却後に配置され得る。
【００３２】
実質的に集光力を有さないレンズが形成される本発明の方法は、ここで、図２〜図５と組み合わせて記載される。
【００３３】
形成プロセスは、図２に示されるタイプの装置によってであり得る。この装置は、凹面プラテン２４、凸面プラテン２６、これらのプラテンを互いに圧力付与関係に駆動し、そして圧力付与関係から外すための手段、および各々の圧力付与間隔の間にプラテンを交互に加熱および冷却するための手段を備える。
【００３４】
凹面プラテン２４は、平滑な凹面形成表面３０を有するガラス部材２８、適切な駆動手段に作動可能に接続されたシャフト３２、流体チャンバ３３、流体入口カップリング３４および流体出口カップリング３６を備える。
【００３５】
凸面プラテン２６は、凸面形成表面４０を有するガラス部材３８、固定支持手段４２、流体チャンバ４３、流体入口カップリング４４および流体出口カップリング４６を備える。
【００３６】
先に考察されるように、それぞれの凹面形成表面３０および凸面形成表面４０は、異なる曲率半径を有し、これは、式ＩＩによって示される関係に実質的に対応する。
【００３７】
駆動手段は、プラテン２４をプラテン２６との圧力付与関係へとおよび圧力付与関係から外れるように移動させるためにプラテン２４に作動可能に接続される、液圧ピストンおよびシリンダーの配置４７を備える。
【００３８】
両方のプラテンのための加熱および冷却の手段は、三方向弁手段４９、加熱流体導管５１、冷却流体導管５３および流体入口５５（プラテン２４および２６のそれぞれの流体入口カップリング３４および４４の各々に三方向弁の１つを接続する）を備える。
【００３９】
ここで、図３を参照して、積層レンズブランク構造２２は、相対的に薄いシート１４が、凹面プラテン２４に面し、それによって、凹面プラテンの相対的に近くに光偏光層１２を配置するように、凹面プラテン２４に配置される。また、プラテン２４の平滑な凹面形成表面３０には、モノマーまたはオリゴマーおよび重合開始剤を含む、ある容積の重合可能組成物５７が配置される。一般的に、重合可能組成物５７の容積は、レンズブランク２２の表面に十分な適用を得るための要件によって決定され、そしてレンズ湾曲およびサイズの関数である。代表的に、約０．１〜約０．８ｍｌの重合可能組成物の容積が十分である。先に考察されるように、成型装置によって適用される熱および圧力の条件下で、重合可能組成物５７は、実質的に集光力を有さないレンズを提供するように、レンズの凸面に不均一な厚みの層を形成する。
【００４０】
本発明の方法に従って、不均一な厚さの、光学的に透明な、耐久性の、引っ掻き耐性の、高衝撃耐性のポリマーフィルムを提供する、任意の適切なモノマーまたはオリゴマーが、使用され得る。代表的な適切なモノマー材料またはオリゴマー材料としては、例えば、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、アミンおよび無機材料（例えば、ポリシロキサン）が挙げられる。重合可能な組成物は、単一のモノマーを含有しても、オリゴマーを含有しても、これらの混合物を含有してもよい。任意の適切な重合開始剤が使用され得る。重合可能な組成物はまた、それらの公知または予め決定された効果を提供するために、他の添加剤を含有し得る。例えば、ニトロセルロースまたは酢酸酪酸セルロースのようなエラストマーを含有して、重合可能な組成物から形成される不均一な厚さの層の亀裂を抑制することが好ましい。本発明に従う使用のために特に好ましい重合可能な組成物は、テトラエチレングリコールメタクリレートおよびジペンタエリスリトールペンタアクリレートモノマーの混合物を含有する。この重合可能な組成物は、好ましくは、ヒドロキノンのような抑制剤を含有する。
【００４１】
モノマー材料またはオリゴマー材料の重合は、任意の適切な重合技術（例えば、フリーラジカル重合、カチオン重合、紫外線重合および熱硬化重合）によって実施され得る。フリーラジカル重合を使用することが好ましい。
【００４２】
本発明の方法に従って、次いで、凹状プラテンおよび凸状プラテンが、図４に示されるような圧力を付与する関係にされて、熱および圧力の組み合わせの影響下で、成形された構造に、積層レンズブランク構造２２を形成し（すなわち、成形し）、そして重合可能な組成物から不均一な厚さの層を形成し、これによって、実質的に集光力を有さない、成形されたレンズ５０（図６）を形成する。不均一な厚さの層は、層の中心領域で最大の厚さを有し、従って、レンズの中心領域において最大の厚さを同様に有するレンズ５０を提供することによって特徴付けられる。
【００４３】
任意の特定の例において付与される圧力の量は、レンズブランク（例えば、レンズブランク２２）の構造の特定の性質（特に、レンズブランク構造体における熱可塑性材料の性質）、ならびに形成表面３０および４０の温度と共に変動する。酢酸酪酸セルロースのシートとポリカーボネートのシートとの間に積層された、上に記載された好ましい型の軽量の偏光子を備える複合材料構造体の場合には、約２５０〜約８００ｌｂ／レンズの面積ｉｎ２（１７２４〜５５１６キロパスカル）の範囲の圧力が、適切に使用され得る。好ましい圧力は、４２５ｌｂ／ｉｎ２（２９３０ｋＰａ）である。
【００４４】
記載されるように、積層構造体２２に圧力が付与される間に、プラテンは、プラテン２４および２６のそれぞれのチャンバ３３および４３に熱水を通すことによって、加熱される。表面３０および４０は、偏光子層１２ならびに熱可塑性層１４および１６、ならびに存在する場合には層１８の変形を引き起こすため、ならびに層１６、または存在する場合には層１８の表面の、プラテン２６の形成表面４０への順応、および層１４の表面の、本発明に従ってインサイチュで形成された高衝撃耐性のポリマー材料の不均一な厚さの層への順応、そして不均一な厚さの層の外側表面の、プラテン２４の形成表面３０への順応を引き起こすために十分に、連続的に加熱される。従って、熱および圧力の付与は、ブランクの１つの表面がプラテン２６の形成表面４０に順応し、そして本発明に従ってインサイチュで形成された、不均一な厚さの高衝撃耐性のポリマー材料の層の外側表面が、プラテン２４の形成表面３０に順応し、そしてレンズブランクの他の表面を、不均一な厚さの層の内側表面に順応させるように、レンズブランク２２の変形を引き起こすために十分である。
【００４５】
高衝撃耐性の材料の不均一な厚さの層の形成を伴う、レンズブランクの変形および重合可能な組成物の重合を引き起こすために十分な条件の使用は、本発明に従って製造されるレンズが、全体的に不均一な厚さを有することを保証する。
【００４６】
本発明の方法は、比較的厚く、従って、望ましくは、このような厚さに付随する耐久性を有するレンズの製造のために使用され得る。厚さが広く変動するレンズが、本発明に従って製造され得る。この方法は、均一な厚さである場合に認容不可能な集光力を示す、比較的厚いレンズの製造に特に適切である。この方法は、約５０ミル（１．２７ｍｍ）以上、例えば、約５０〜１５０ミル（１．２７〜３．８１ｍｍ）の範囲の厚さの、集光力を実質的に有さないレンズの製造に特に有用である。
【００４７】
本発明によるレンズの製造において、形成されるべきレンズの凸側の予め決定された曲率に対応する形成表面３０を有するプラテン２４を利用することが、好都合である。形成表面３０に対して形成される層５１（図６）の凸状表面は、レンズ５０（図６）の外側表面として働くことが理解される。凸状のレンズ表面を形成するための形成表面３０についての、１つの好ましい曲率半径は、３．５１４インチである。
【００４８】
実質的に集光力を有さないレンズに必要とされる曲率半径を計算するために適切な、式ＩＩＩを使用し、そして形成表面３０の曲率半径（ｒ１）が３．５１４インチであると仮定して、対向するレンズ表面（およびプラテン）の曲率半径が、任意の公称厚さのレンズの製造に対して決定され得る。
【００４９】
表ＩＩは、本発明の方法に従って製造され得る種々のレンズについての、凸状および凹状の形成表面の曲率半径、中心の厚さ、縁部の厚さ、ジオプターおよび集光力を示す。
【００５０】
【表２】
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本発明に従うレンズの製造の間に、レンズブランクの変形を引き起こし、そして重合可能な組成物の重合を引き起こすために十分な、温度および圧力の条件は、完成したレンズを、プラテンの形成表面の曲率半径に一致させる。レンズブランクの変形および重合可能な組成物の重合を引き起こして、不均一な厚さの層を形成するために必要とされる温度は、重合可能な材料の化学組成によって変動する。酢酸酪酸セルロースのシートおよびポリカーボネートのシートを使用する場合、成型温度は約１５０°Ｆ〜約２００°Ｆである。好ましい成型温度は、１７０°Ｆで７０秒間の加熱である。
【００５１】
プラテンの形成表面の温度は、先に記載されたように、加熱された水および冷却された水の通過によって制御され得る。これらのプラテンは、好ましくは、予熱され（すなわち、これらの間にレンズブランクを配置する前）、そして所望の形状のレンズを形成するために十分な加熱サイクルにわたって、必要とされる形成温度に加熱される。例えば、プラテンの形成表面は、酢酸酪酸セルロースおよびポリカーボネート材料の場合には、約１７０°Ｆで約２０秒間予熱され得、その後、レンズブランクを鋳型に入れ、そして加熱の間、約７０秒間、この鋳型を閉じる。次いで、鋳型表面が、プラテンを通しての熱水の通過によって、所望の形成温度に加熱され、そしてこの温度が、所望のレンズ形成のために十分な時間（例えば、約７０秒間）維持される。その後、形成表面３０および４０の温度が、冷却流体（例えば、比較的冷たい水）をプラテンのチャンバ３３および４３に通すことによって、低下される。この冷却流体は、例えば、約５０秒間にわたってプラテンを通過され、その後、プレスが開かれる。
【００５２】
熱水は、導管５１を通してプラテンに供給され、そして比較的冷たい水は、導管５３を通して供給される。加熱サイクルの間、弁４９は、導管５１と入口５５との間の接続通路を開き、そして導管５３を閉じる。逆に、冷却サイクルの間、弁４９は、導管５３と入口５５との間の接続通路を開き、そして導管５１を閉じる。加熱サイクルから冷却サイクルへの移行は、弁４９を開いて、熱水が冷水によって完全に置き換わるまで冷水を熱水と混合することによって、実施される。冷却サイクルから加熱サイクルへの移行は、この操作を逆にすることによって実施される。
【００５３】
冷却操作の後、プラテン２４および２６は分離されて、成形されたレンズに対する圧力を解放し、そして図５に示されるように、このレンズの取り外しを可能にする。この成形されたレンズは、一方の形成表面に接着しているかもしれず、この場合は、空気ノズル４８によって供給される圧縮空気の流れによって、取り外され得る。
【００５４】
図６は、成形された光偏光レンズ５０を示し、これは、凸状プラテン２６によって形成された面が凹状であり、そして凹状プラテン２４によって形成された面が凸状である。不均一な厚さの層５１が見え、これは、高引っ掻き耐性を有し、そしてレンズ５０の凸状表面を形成する。
【００５５】
図２に示される装置を使用し、そして本明細書中で上記された圧力および温度の条件を使用して、実質的に集光力を有さない、成形されたレンズ（これは、高引っ掻き耐性および高衝撃耐性の材料の凸状表面を有する）が、有利に提供され得る。しかし、他の装置が使用され得、そしてプロセス条件（例えば、加熱サイクルおよび冷却サイクル）における変動が、レンズブランクおよび重合可能な組成物に存在する特定の材料に依存して、使用され得ることが、明らかである。
【００５６】
本発明は、その種々の好ましい実施形態に関して詳細に記載されたが、本発明は、それらに限定されず、むしろ、当業者は、バリエーションおよび改変が本発明においてなされ得ることを認識し、これらは、本発明の意図および添付の特許請求の範囲の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明ならびにその他の目的およびさらなる特徴のよりよい理解のために、添付の図面とともに種々の好ましい実施形態の以下の詳細な説明に対して参照がなされる。
【図１】図１は、レンズブランクの好ましい実施形態の、部分的に概略した側面断面図であり、これは、実質的に集光力を有さない本発明に従うプラスチックレンズの製造に使用され得る。
【図２】図２は、本発明の方法を実施するのに適切なプレス形成装置の１つの型の部分的に概略した斜視図である。
【図３】図３は、本発明の方法の１工程の実施を示した、図２に例示される装置の部分的に概略した側面断面図である。
【図４】図４は、本発明の方法の加熱工程およびプレス工程の実施を示した、図２に例示される装置の部分的に概略した側面断面図である。
【図５】図５は、本発明の方法に従うレンズ取り外し工程を示した、図２に例示される装置の部分的に概略した側面断面図である。
【図６】図６は、実質的に集光力を有さない本発明の形成プラスチックレンズの好ましい実施形態の部分的に概略した側面断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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