(57)【要約】【解決手段】  複合曲率を持つ立体視アイウェアを用いて３次元コンテンツを見るとしてよい。当該アイウェアの製造は、第１の材料を熱成形する段階と、第２の材料を熱成形する段階とを実行することによって行われるとしてよい。第１の材料および第２の材料は、熱成形の前の時点において、巻いた状態であるとしてよく、第１の層は偏光子材料であるとしてよく、第２の層は位相差板材料であるとしてよい。第１の材料および第２の材料はそれぞれ、最適化された熱成形条件を利用して熱成形されるとしてよい。また、２つの熱成形ラインは、巻いた状態の第１の材料の曲面形状が、巻いた状態の第２の材料の曲面形状と略同期するように、タイミングを調整するとしてよい。これによって、巻いた状態の第１の材料および第２の材料それぞれの曲面形状を接合するとしてよい。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合曲率を持つレンズを提供する方法であって、
第１の所定の熱成形条件で第１の層を熱成形する段階と、
第２の所定の熱成形条件で第２の層を熱成形する段階と、
熱成形された前記第１の層および前記第２の層を結合する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記第１の層は、直線偏光子材料を含み、前記第２の層は、位相差板材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記直線偏光子材料および前記位相差板材料のうち少なくとも一方は、熱成形の前の時点において、巻いた状態である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の層を熱成形する段階および前記第２の層を熱成形する段階はさらに、前記第１の層を略曲面に形成する段階および前記第２の層を略曲面に形成する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
熱成形された前記第１の層および前記第２の層を結合する段階はさらに、前記直線偏光子材料および前記位相差板材料を接着剤で結合する段階を有する請求項２に記載の方法。
【請求項６】
熱成形された前記第１の層および前記第２の層を結合する段階はさらに、紫外光源で前記接着剤を硬化させる段階を有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の層を熱成形する段階および前記第２の層を熱成形する段階は、略同時に実行される
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の層を一連の曲面に形成する段階および前記第２の層を一連の曲面に形成する段階はさらに、前記第１の層の略凸状の表面の曲率半径を、前記第２の層の略凹状の表面の曲率半径に実質的に一致させる段階を含む請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の層の加工および前記第２の層の加工を実質的に同期させて、前記第１の層の前記略凸状の表面を前記第２の層の前記略凹状の表面に接触させる段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の層および前記第２の層を結合する段階は、前記第１の層と前記第２の層との間に発生する差応力を最小限に抑えつつ行われる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第３の層を熱成形する段階をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記位相差板材料は、シクロオレフィンコポリマー材料である請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記直線偏光子材料は、ポリビニルアルコール材料である請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
複合曲率を持つレンズを製造する方法であって、
偏光子層を熱成形する段階と、
位相差板層を熱成形する段階と、
およそのレターデーション値を実質的に維持しつつ、第１面同士が接触した熱成形された前記偏光子層および前記位相差板層を組み合わせる段階と
を備える製造方法。
【請求項１５】
前記偏光子層は、前記偏光子層を熱成形するために最適化された条件下で熱成形され、前記位相差板層は、前記位相差板層を熱成形するために最適化された条件下で熱成形される請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
熱成形した前記偏光子層および前記位相差板層を組み合わせる段階はさらに、前記偏光子層および前記位相差板層を積層する段階を有する請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記偏光子層および前記位相差板層を積層する段階はさらに、少なくとも熱成形された前記偏光子層の第１の表面に、接着剤を供給する段階を含む請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記偏光子層を熱成形する段階および前記位相差板層を熱成形する段階は、略同時に実行される請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記偏光子層の熱成形および前記位相差板層の熱成形を略同期させて、前記偏光子層の略凸状の表面を前記位相差板層の略凹状の表面と接触させる段階をさらに備える
請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
第１の所定の熱成形条件を用いて形成された、直線偏光子材料を有する第１の熱成形層と、
第２の所定の熱成形条件を用いて形成された、位相差板材料を含む第２の熱成形層と
を備え、
前記第１の熱成形層および前記第２の熱成形層は、接着剤によって結合される複合曲率を持つレンズ。
【請求項２１】
前記直線偏光子材料及び前記位相差板材料を含む偏光材料は、複数の略曲面を持つ請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２２】
前記偏光材料の前記複数の略曲面は、前記第１の熱成形層の複数の略凸状の表面の曲率半径が、前記第２の熱成形層の複数の略凹状の表面の曲率半径と略一致している請求項２１に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２３】
前記第１の熱成形層および前記第２の熱成形層は、略同時に熱成形される請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２４】
結合された前記第１の熱成形層および前記第２の熱成形層は、前記第１の熱成形層と前記第２の熱成形層との間の差応力が最小限に抑えられている請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２５】
第３の熱成形層をさらに備える請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２６】
前記直線偏光子材料は、ポリビニルアルコールを有する請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２７】
前記位相差板材料は、シクロオレフィンコポリマーを有する請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２８】
前記直線偏光子材料は、偏光軸を持ち、前記位相差板材料は、レターデーション軸を持ち、前記偏光軸は、前記レターデーション軸に対する角度が、前記レンズの中心領域において、４３度と４７度との間の範囲内になるように配向されている請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項２９】
前記第１の所定の熱成形条件は、前記第２の所定の熱成形条件とは異なる請求項２０に記載の複合曲率を持つレンズ。
【請求項３０】
直交する円偏光を受光する立体視アイウェアであって、
第１のレンズと、
第２のレンズと、
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズを保持するフレームと
を備え、
前記第１のレンズは、
直線偏光子材料を含み、第１の所定の熱成形条件を用いて形成された第１の熱成形層と、
位相差板材料を含み、第２の所定の熱成形条件を用いて形成された第２の熱成形層と
を有し、
前記第１の熱成形層は、前記第２の熱成形層に結合されており、
前記直線偏光子材料は、偏光軸を持ち、前記位相差板材料は、レターデーション軸を持ち、前記偏光軸は、前記レターデーション軸に対する角度が、前記第１のレンズの中心領域において、＋４３度と＋４７度との間の範囲内になるように固定的に維持されており、
前記第２のレンズは、
直線偏光子材料を含み、前記第１の所定の熱成形条件を用いて形成された第３の熱成形層と、
位相差板材料を含み、前記第２の所定の熱成形条件を用いて形成された第４の熱成形層と
を有し、
前記第３の熱成形層は、前記第４の熱成形層に結合されており、
前記直線偏光子材料は、偏光軸を持ち、前記位相差板材料は、レターデーション軸を持ち、前記偏光軸は、前記レターデーション軸に対する角度が、前記第２のレンズの中心領域において、−４３度と−４７度との間の範囲内になるように固定的に維持されているアイウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して立体視アイウェアに関し、具体的には複合曲率を持つ立体視アイウェアに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、米国仮特許出願第６１／３００，３９６号（出願日：２０１０年２月１日、発明の名称：「複合曲率を持つ立体視アイウェア」）に対して優先権を主張する。当該仮出願の内容は全て、参照により本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
立体画像化では、画像に奥行きの錯覚を与えるべく３次元（３Ｄ）視覚情報を含む一対の画像を表示する。脳で奥行き知覚を刺激する方法の１つとして、視聴者の目に対して、両眼視で両目が自然に構成する視点と同様に、わずかなずれで、同じ被写体を２つの視点から見た様子を表す２つの異なる画像を提供する。多くの光学系では、この方法を用いて立体画像を表示する。それぞれの目に特定の画像を分配する手段として偏光がよく利用される。この場合、直交する偏光レンズが適切な画像を選択する。奥行きの錯覚は、写真、映画、ビデオゲームまたはその他の２次元（２Ｄ）画像において実現することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示によると、偏光材料を提供する方法は、第１の材料にとって最適な熱条件を採用することによって第１の材料を熱成形する段階と、第２の材料にとって最適な熱条件を採用することによって第２の材料を熱成形する段階と、熱成形された第１の材料の第１の面が熱成形された第２の材料の第１の面と接触するように、熱成形された第１の材料および熱成形された第２の材料を組み合わせる段階とを備えるとしてよい。さらに、第１の材料および第２の材料を熱成形する段階は、略同時に実行されるとしてもよい。当該方法は、第１の材料および第２の材料を実質的に曲面を持つように成形する段階を備えるとしてよく、さらに、第１の材料および第２の材料を積層する段階を備えるとしてもよい。第１の材料および第２の材料は、熱成形された第１の材料の少なくとも第１の表面に接着剤を塗布することによって、積層するとしてよい。接着剤は、紫外光源を利用することによって硬化するとしてよい。さらに、第１の材料および第２の材料を組み合わせる段階は、第１の材料と第２の材料との間に発生する差応力を最小限に抑えつつ行われるとしてよい。さらに、第３の材料を熱成形するとしてよく、第３の材料を、第１の材料の少なくとも第２の面に結合するとしてよい。第３の材料によって、実質的に最適化された表面品質を実現するとしてよい。第１の材料、第２の材料、および／または、第３の材料は、単体で、組み合わせて、または全てが、巻いた状態で、または、任意のその他の適切な状態、例えば、シート状態であるとしてよい。当該方法は、第１の材料の少なくとも第１の面にコロナ処理を適用する段階を備えるとしてよい。一実施形態によると、第１の材料は、直線偏光子であってよく、第２の材料は、位相差板であってよい。当該実施形態について説明を続けると、位相差板は、シクロオレフィンコポリマー材料であってよく、直線偏光子は、ポリ酢酸ビニル材料であってよい。
【０００５】
別の側面によると、本願は、複合曲率を持つレンズを提供する方法を開示している。当該方法は、偏光子を熱成形する段階と、位相差板を熱成形する段階と、およそのレターデーション値を略変更することなく偏光子および位相差板を組み合わせる段階とを備えるとしてよい。尚、偏光子の第１の面は、位相差板の第１の面と接触しているとしてよい。位相差板を熱成形する段階は、位相差板について実質的に最適化された熱プロセスによって実行されるとしてよく、偏光子を熱成形する段階は、偏光子について実質的に最適化された熱プロセスによって実行されるとしてよい。当該方法はさらに、偏光子および位相差板を共に一連の略曲面に形成する段階を備えるとしてよく、偏光子および位相差板を共に積層する段階を備えるとしてよい。偏光子および位相差板は、巻いた状態またはシート状態であるとしてよい。
【０００６】
本願では、複合曲率を持つ偏光材料を開示している。当該偏光材料は、第１の熱成形層と、第２の熱成形層とを備えるとしてよい。第１の熱成形層は、第１の熱成形層について最適化された第１の群の熱条件を利用して形成するとしてよい。第２の熱成形層は、第２の熱成形層について最適化された第２の群の熱条件を利用して形成するとしてよい。第１の熱成形層および第２の熱成形層は、接着剤によって結合されているとしてよい。偏光材料は、複数の略曲面を含むとしてよい。接着剤を利用して第１の熱成形層および第２の熱成形層を積層するとしてよく、接着剤を、第１の熱成形層の少なくとも第１の面に塗布するとしてよい。接着剤は、紫外光源を利用して硬化させるとしてよい。第１の熱成形層および第２の熱成形層は、略同時に熱成形されるとしてよい。第１の熱成形層および第２の熱成形層は、任意の適切な状態、例えば、これらに限定されないが、巻いた状態、シート状態等の材料として加工されるとしてよい。
【０００７】
本開示の上記およびその他の利点および特徴については、本開示の内容をすべて参照することで当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態は添付図面に一例として図示されている。添付図面では、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。図面は以下の通りである。
【０００９】
【図１】本開示に係る、曲面レンズを持つアイウェアを製造するプロセスの実施形態を説明するためのフローチャートである。
【００１０】
【図２】本開示に係る、アイウェアの実施形態を説明するための概略図である。
【００１１】
【図３】本開示に係る、プロセスの実施形態を説明するための概略図である。
【００１２】
【図４】本開示に係る、プロセスを説明するための概略図である。
【００１３】
【図５】本開示に係る、レンズの断面を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ある側面によると、偏光分析材料を提供する方法は、第１の材料について最適化された熱条件を用いて第１の材料を熱成形する段階と、第２の材料について最適化された熱条件を用いて第２の材料を熱成形する段階とを備えるとしてよい。第１の材料および第２の材料は、略同時に加工されるとしてよく、大量に製造されるとしてよい。また、第１および第２の材料の一方または両方は、巻いた状態、シート状態、または、処理条件を材料毎に個別に最適化できる任意のその他の適切な状態であるとしてよい。また、２つの加工ラインを同期させて、第１のラインの材料の曲面を第２のラインの材料の曲面と略位置合わせするとしてもよい。
【００１５】
尚、本開示の実施形態はさまざまな光学系および投影システムで利用され得ることに留意されたい。実施形態は、さまざまなプロジェクタ、投影システム、光学素子、コンピュータシステム、プロセッサ、自立型プロジェクタシステム、視覚システムおよび／または音声視覚システム、ならびに、電気デバイスおよび／または光学デバイスを含むとしてもよいし、または、これらと協働するとしてもよい。本開示の側面は、光学デバイスおよび電気デバイス、光学システム、プレゼンテーションシステムまたは任意の種類の光学システムを含む任意の装置に関連するものであれば、実質的にどのような装置とも利用可能である。したがって、本開示の実施形態は、光学システム、視覚表示および／または光学表示で用いられるデバイス、視覚周辺機器等で、そして、数多くのコンピュータ環境において利用されるとしてよい。
【００１６】
実施形態の詳細な内容を開示する前に、本開示からは他の実施形態も実施可能であるので、本開示は、図示した特定の構成の詳細な内容に従って適用または作成することに限定されないことを理解されたい。さらに、本発明の側面は、それぞれが独自に一意的な発明を定義するべく、組み合わせおよび配置を変えて説明するとしてよい。また、本明細書で用いる用語は、本発明を説明することを目的としたものであり、限定するものではない。
【００１７】
３Ｄ映画で利用されるアイウェアは、プラスチック製のフレームに、ダイカットされた平坦シート状の直線偏光子または円偏光子が実装されているとしてよい。直線偏光子は、延伸／染色を行ったポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜をトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）基板の間に積層した従来の液晶ディスプレイ偏光子を含むとしてよい。ＴＡＣ基板は、光学的な機能を持たないとしてよく、主な目的は、機械的な支持、および、外囲環境からのＰＶＡ膜の保護のためであるとしてよい。円偏光子（ＣＰ）は、延伸ポリマーの４分の１波長板を直線偏光子に粘着剤（ＰＳＡ）によって積層することによって製造されるとしてよい。円偏光膜は、フレーム凹部に載置されるとしてよく、補助フレーム部材によってレンズ材料が圧入されている。一実施形態によると、実装方式によって、外周応力が最小限に抑制されるとしてよい。外周応力は、要因として、圧迫（特に、個別の実装箇所が原因）および全周にわたって強固に実装したことによって膜の締め付けが過剰になること等、多くの問題が考えられ得る。このような問題によって、複屈折が発生したり、さらに、製品の性能に影響が出たりすることがある。この問題は、ＣＰアイウェアでも顕在するとしてよく、例えば、ポリカーボネートを材料とする位相差板にわずかな応力が加えられると、レターデーション値が大きくずれたり、光軸配向が大きくずれたりする場合がある。このように空間挙動が変化すると、偏光コントラストの損失に応じた光漏れ、または、クロストークが発生する可能性がある。
【００１８】
今日の映画用アイウェアは低コストであるが、３Ｄ体験を台無しにするような問題が存在し得る。例えば、基板材料は従来、押し出し成形または流延成形を利用して製造されるとしてよい。このプロセスでは、表面に凹凸が出来てしまい、透過する波面が不規則になってしまう場合がある。さらに、平坦なレンズは機械的安定性が無いので、平坦に載置されることはなく、実装後にシワがあり歪んでいるように見える可能性がある。
【００１９】
今日の平坦なレンズに代えて、３Ｄコントラストをほとんどまたは全く劣化させることなく所望のベースカーブを持つ、複合曲率を持つ３Ｄアイウェア用レンズを製造することが望ましいとしてよい。両方のレンズが同じ配向の偏光フィルタを持ち位相差膜を屈曲する必要がない偏光サングラスを製造する場合には熱成形プロセスが利用されてきた。また、３Ｄレンズで所望される偏光効率は、わずかな複屈折が３Ｄ体験を左右するので、偏光サングラスに必要な偏光効率よりも高い。
【００２０】
熱成形プロセスの一例では、加熱した金属成形枠にディスクを載置して、真空を加えてカップ内にディスクを即座に入れ込むとしてよい。厚みおよび機械特性が適切な材料の場合には、ディスクはカップに略コンフォーマルになるとしてよい。所定の待機時間が経過すると、真空が解除されて、ディスクが複合曲率を持つようになるとしてよい。一部の実施形態によると、ベースカーブはカップのベースカーブよりも小さいとしてよく、構造は所望の球体形状とは大幅にかけ離れているとしてよい。このプロセスを薄板材料に利用すると、真空を加えた場合にシワが発生する可能性があるため、レンズが利用できなくなってしまう場合がある。このため、この真空成形プロセスは、特定のサイズの材料には最適であるとしてよい。
【００２１】
平面状の積層体を熱成形する場合には、幾つか問題が発生し得る。このような３Ｄレンズ用の積層体は、ＰＶＡ偏光子、ＴＡＣ保護シート、位相差膜、追加の支持基板、および、１以上の接着材料を含んでいる。材料毎に、これらに限定されないが、ガラス転移点（Ｔｇ）、応力ひずみ特性、モジュラス、分子量、熱感度等の物理的特性が異なるとしてよい。例えば、高性能ＰＶＡ偏光子は通常、過剰な熱エネルギーに暴露されると、偏光効率が劣化してしまう。このため、このような積層体を熱成形すると、一因として、さまざまな構成材料のパラメータが最適値を取るようにすると、妥協して処理パラメータを選択しなければならない場合がある。一例を挙げると、最高処理温度は、特定の材料によって制限が課されるとしてよく、この温度は、別の材料のＴｇを大きく下回るものであるとしてよい。このような構造体を熱成形する場合、Ｔｇが高い材料は、大きな応力にさらされる可能性があり、剥離等のあらゆる問題によって性能に影響がおよび、製品欠陥となる可能性がある。
【００２２】
幾つかの例を挙げると、基板は、最終的に得られる製品で特に機能がないまま、積層体に含まれる場合がある。ＴＡＣは従来、自立型のＰＶＡ偏光子を保護するために追加され、追加で基板を含めて熱成形プロセスの厚さ要件を満たすとしてよい。このような基板を利用すると、コストおよび複雑性が増してしまい、異なる化学物質を含めることによって熱成形プロセスが複雑になり、熱成形によって複屈折がさらに発生する可能性がある。一例を挙げると、製品の機能を向上させる材料をレンズに組み込むとしてよい。光学的機能に関しては、偏光の制御を向上させ、透過率を高め、屈折を制御し、透過率を制御し（例えば、フォトクロミック特性）および／または透過される波面を向上させる膜を含めるとしてよい。
【００２３】
本開示は、複合曲率を持つ立体視用円偏光３Ｄレンズであって、所望の偏光制御機能および／または偏光均一性、低コスト、ならびに、高信頼性を実現した３Ｄレンズを製造するプロセスを提供する。一部の実施形態によると、利用する特定の材料について実質的に最適化された条件下で、偏光機能層を加工するとしてよい。この後、低応力接着剤を用いてレンズを組み立てるとしてよい。一実施形態によると、ウェブベースの組立プロセスを用いて各熱成形層を結合するとしてよい。この後、低温プロセスを用いて、最終製品のレンズの内面、または、内面および（例えば、等方性の）外面を形成するとしてよい。このようにすることで、レンズ構造体は、内部応力を最小限に抑え、性能および製品寿命を最大限に高めつつ製造することができる。「低温」とは、略室温で行われた場合に、構成要素であるレンズ層またはレンズ材料が、最終製品であるレンズが利用できなくなるような大きな拡張または伸縮を発生させることのない大よその範囲内の温度であるとしてよい。この大よその処理範囲の一例としては、約華氏５０度と約華氏１２０度との間の範囲が挙げられるとしてよい。
【００２４】
図１は、本開示に係る、曲面レンズを持つアイウェアを製造するプロセスの実施形態を説明するためのフローチャートである。当該フローチャートでは特定の順序で処理を図示しているが、別の順序で処理を実行することも可能であり、必要に応じて処理を省略することも可能である。図１に示したプロセス１００は、処理要素１０２において、第１の材料を熱成形することを含む。第１の材料は、巻いた状態であるとしてよく、偏光子材料であるとしてよい。プロセス１００は、処理要素１０４において、第２の材料を熱成形することを含むとしてよい。第２の材料もまた、巻いた状態であるとしてよく、位相差板材料であるとしてよい。任意の処理要素１０６では、他の機能層を熱成形するとしてよい。処理要素１０２、１０４および１０６では、それぞれの熱成形処理を、利用する特定の材料について、個別に最適化した条件で実行するとしてよい。また、第１の材料および第２の材料は巻いた状態であってもよいが、処理要素１０２および１０４はさらに、シート状態等、個別に最適化された条件下で処理対象の各材料を処理できるような任意の適切な形態で処理を行うとしてよい。
【００２５】
一実施形態によると、処理要素１０２、１０４および１０６は、同時に実行されるとしてよい。熱成形により処理要素１０２、１０４および１０６で形成された曲面状の層は、処理要素１０８において、さまざまな結合手段、例えば、接着剤による積層方式を利用して組み合わせるとしてよい。処理要素１１０において、低温処理を用いて、最終製品となるレンズの内面、または、内面および（例えば、等方性の）外面の両方を形成するとしてよい。また、処理要素１０８および１１０は、一続きのプロセスとして実行されるとしてもよいし、または、図１に示すように別箇のプロセスとして実行されるとしてもよい。一般的に、４分の１波長板および直線偏光子等の事前に形成された材料は、機械的に支持する基板の有無にかかわらず、インサート成形用の金型に載置することができる。この場合、このように事前に形成された材料は、略同時に結合され樹脂内に封止されるとしてよい。処理要素１１２においては、本開示にしたがって、最終製品であるレンズを立体視アイウェアに実装する。
【００２６】
図２は、本開示に係る、アイウェアの実施形態を説明するための概略図である。図２は、曲面レンズ２０２を含む立体視アイウェア２００を示す概略図である。曲面レンズ２０２は、映画鑑賞に適しているとしてよく、図１に図示したプロセス１００または本開示の原理にしたがった任意のその他のプロセスに従って製造されるとしてよい。曲面レンズ２０２は、レンズ全体が均一に曲面になっているとしてもよいし、曲率が曲面レンズ２０２全体で変化するとしてもよい。
【００２７】
本開示はさらに、熱成形処理を経ても所望の偏光制御特性を維持する適切な材料を利用できるようにする。譲受人が同じである米国特許出願第１２／２４９，８７６号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）は低弾性位相差板であるとしてよい。熱成形により得られたＣＯＣ物品は、米国特許出願公開広報第２００８／０３１１３７０号に記載されている。当該公開広報は、参照により本願に組み込まれ、ＣＯＣ材料およびＣＯＣの処理について説明している。ＣＯＣ膜において特定の線形レターデーションを発生させるためには、応力光学係数が低いので、比較的大きな張力を利用するとしてよい。このように、後続の熱成形処理による変化の影響が比較的少ない。熱成形時に加えられる径方向の応力によって、偏光の制御が空間的に不均一になってしまう。多くのＣＯＣ製品はＴｇ値が比較的高いので、積層体に組み込まれる場合には、積層体が破壊されてしまう可能性があるので、ＣＯＣの熱成形温度を最適化することが難しい。このように、ＣＯＣは、望ましい位相差膜であるが、形成時の温度が不十分である場合があり、積層体は常に機械的負荷にさらされることになる。
【００２８】
代替例として、より低い処理温度で形成可能な材料を利用する。譲受人が同じである米国特許出願第１２／２４９，８７６号に記載されているように、ポリカーボネート等の材料で製造される一般的なディスプレイ用レターデーション膜は、熱成形プロセスを実行すると、レターデーションの空間分布および光軸配向が大幅に変わる場合がある。この場合、非均一性が大き過ぎて、３Ｄアイウェアで望ましいコントラスト均一性を満足させることができないとしてよい。これは、ベースカーブが大きい値の場合に特に当てはまり、大半のベンダーは、ベース８製品ラインの処理を要求する（例えば、ベース８レンズを含むアイウェアスタイル）。ポリカーボネートを用いて熱成形したレンズ製品はこのように、位相差板としての性能が劣化してしまうので、ベースカーブが比較的小さい値に限定されてしまう可能性がある。
【００２９】
図３は、本開示に係るプロセスを説明するための概略図である。当該プロセスは特定の順序で処理を実行するように図示されているが、別の順序で処理を実行するとしてもよいし、必要に応じて処理を省略することも可能である。図３は、本開示に係る曲面レンズを形成するのに適した熱成形プロセスを示す図である。同図に示すように、米国特許第６，０７２，１５８号および米国特許第５，９５８，４７０号に記載されているような薄板熱成形処理は、シート状態から所望の形状へと断熱した状態で成形するために用いられるとしてよい。両特許文献は参照により本願に組み込まれる。所望の形状としては、球体形状、トロイダル形状、または、特定材料について最適化された熱パラメータに応じて決定される任意のその他の形状が挙げられるとしてよい。図３では、熱成形プロセス３００は、ロール３１０および熱成形部３２０を含むとしてよい。一実施形態によると、図３に示すように、ロール３１０は、略一続きの材料として熱成形部３２０に入るとしてよく、略一続きの材料として熱成形部３２０から出るとしてよい。熱成形部３２０は、加熱領域３２５および形成領域３３０を含むとしてよい。加熱領域３２５は、オーブン等、温度を実質的に制御可能な任意の種類のチャンバであってよい。「チャンバ」という用語を用いているが、一部分または全体が封止されている一般的なチャンバであってよく、対象の領域を取り囲む外囲構造がほとんどまたは全く無い領域であってもよい。また、図３では巻いた状態の材料を図示しているが、ロール３１０は、任意の適切な形状であるとしてよく、例えば、これらに限定されないが、シート状態、巻いた状態等であってよい。
【００３０】
図３では、ロール３１０から加熱領域３２５へと供給されることによって、ロール３１０が適切な軟化温度になるとしてよい。適切な軟化温度は、ロール３１０固有の温度であるとしてよく、ロール３１０の種類が変わるとそれぞれの特性に応じて変化するとしてよい。ロール３１０はこの後、形成領域３３０へ進むとしてよい。ロール３１０は、形成領域３３０では、アレイ状に構成された固定部３３２に固定されるとしてよい。アレイ状に構成された固定部３３２は、例えば、これらに限定されないが、球体形状、トロイダル形状、楕円形状等、任意の形状を持つとしてよい。
【００３１】
図３に示すように、金型の片側に徐々に差圧を加えるとしてよく、ロール３１０は、ある程度均一に加熱され、凹型の金型を含む固定部の開口へと徐々に移動するとしてよい。当該プロセスは、一のオーブンで実行されるとしてよい。尚、膜／工具によって２つ以上の部分に分かれているとしてもよい。膜は、フレーム内に固定されているとしてよく、差圧は、膜の温度が選択された温度になると、または、選択された温度に略到達すると、加えることができる。差圧（または、重力によるたわみ）によって、ゴム状の膜が、フレームの開口に向けておよび／またはフレームの開口内に、移動するとしてよい。これによって、風船を膨らませるのと同様に、膜を予め伸長させるとしてよい。このようなプロセスによって、膜に差圧が加えられ、均一に分配されるとしてよい。このため、良好な均一性が得られる。また、その後、凸型の工具を風船（または、アレイ状に並んだ風船）に押し入れて、最終的な形状を得るとしてもよい。実際には、膜はもたれかかるように金型を覆っているので、このステップではほとんどまたは全く延伸しないとしてよい。膜は、金型と接触しているとしてよく、非均一性につながるので、それ以上伸長しないとしてよい。風船を形成する処理では、予め伸長させた風船を反転して金型に入れるとしてよい。代替例として、材料／膜を予め伸長させ、凹型の金型に吹き込むとしてよい。一般的には、できる限り均一になるように、金型と接触させることなく膜の大半を伸長させるとしてよい。
【００３２】
図３では金型を凹形状を持つものとして図示しているが、金型は、凸形状、正方形状等の任意の形状であってよい。当該プロセスによって、材料は空間的に略同様の熱条件にさらされることになるので、差分による径方向の延伸の程度が略均一になるとしてよい。金型を利用することによって、積層された耐熱膜を材料に追加することが可能となるとしてよい。図３に示すように、ロール３１０は、形成領域３３０を出る際には、オーブン３２５に入った時点とは形状が異なっているとしてよい。また、ロール３１０は、オーブン３２５を出ると異なる形状になっているが、依然として一続きの材料であるとしてよい。さらに、オーブン３２５から出て行くロール３１０は、当該プロセスの開始時点のロール３１０と実質的に連続的に続いているとしてよい。これに代えて、処理後の材料は、その場で切断して、続いて個別に積層処理を行うべく回収されるとしてもよい。
【００３３】
図４は、本開示に係るプロセスを示す概略図である。当該プロセスは特定の順序で処理を行うものとして図示されているが、別の順序で処理を実行することも可能であり、必要に応じて処理を省略することも可能である。図４は、別の実施形態に係る、曲面レンズを形成するプロセス４００を示す図である。図４に示す実施形態によると、円偏光子を構成する機能層（例えば、ヨウ素−ＰＶＡ偏光子およびＣＯＣ４分の１波長板）はそれぞれ、個別に最適化された熱条件に応じて熱成形されるとしてよい。円偏光子を構成する機能層は、偏光子および位相差板を含むとしてよい。ＣＯＣは、応力光学係数が低いので位相差板として利用されるとしてよいが、熱成形においてレターデーションおよび光軸を維持するのであればどのような材料を利用するとしてもよい。位相差板は、正または負の一軸性であるとしてよいが、ｚ方向のレターデーションは実質的に持たないことが好ましい。例えば、ジアセテートは通常、厚みにおけるレターデーションが、面内のレターデーションよりも大きい。液晶ポリマー（例えば、Ｒｏｌｉｃ社製）、反応性メソゲン（例えば、Ｍｅｒｃｋ社製）、および、リオトロピック液晶ポリマー（例えば、Ｃｒｙｓｏｐｔｉｘ社製）等のコーティング位相差板を代わりに利用するとしてもよい。ＰＶＡ偏光子として、コーティング偏光子、例えば、Ｏｐｔｉｖａ社およびＣｒｙｓｏｐｔｉｘ社が開発したものを利用するとしてよい。一実施形態によると、偏光子は、ヨウ素−ＰＶＡで形成するとしてよく、位相差板は、ＣＯＣ４分の１波長板で形成するとしてよい。位相差板は、これらに限定されないが、ＣＯＣ、アセテート、ジアセテート、ポリカーボネート等、任意の種類の材料で形成するとしてよい。また、図４に示す偏光子および位相差板は、それぞれ別箇に並列して設けられた製造ラインで熱成形されるとしてよい。
【００３４】
図４に示すように、ロール４１０およびロール４２０はそれぞれ、形成部４１５および形成部４２５に供給されているとしてよい。ロール４１０および４２０は、異なる種類の材料であってよく、一実施形態によると、ロール４１０は、直線偏光子の材料であってよく、ロール４２０は、位相差板の材料であってよい。上述したように、図４は巻いた状態の材料を含んでいるが、ロール４１０および４２０は、これらに限定されないが、シート状態、巻いた状態等、各材料について個別に最適化した処理条件を実現することが可能な任意の適切な状態であってよい。また、形成部４１５および形成部４２５は、図３に示す熱成形部３２０の構成要素と同様の構成要素を含むとしてよい。一例を挙げると、形成部４１５および４２５はそれぞれ、加熱領域および形成領域を備えるとしてよい。
【００３５】
図４に示すように、ロール４１０および４２０は、形成部４１５および形成部４２５から出ると、形成部４１５および形成部４２５に入る前とは形状が異なっているとしてよい。続いて、接着剤供給部４３０が、成形後のロール４１０および４２５に対して接着剤を供給するとしてよい。供給された接着剤は、図４ではロール４２０の凹面に位置しているが、ロール４１０および４２０の任意の数の箇所に設けることができ、これらに限定されないが、ロール４１０の凸面、ロール４２０の凹面等に供給するとしてよい。
【００３６】
続いて図４では、ロール４１０および４２０は、プレス機４４０に入るとしてよい。プレス機４４０は、ロール４１０および４２０を共に押圧する機能を持つとしてよい。一例を挙げると、ロール４１０および４２０は、所望の形状または外形を持つように形成されるとしてよい。この例に基づいて説明を続けると、プレス機４４０は、応力を最小限に抑えつつ所望の形状を維持して、ロール４１０および４２０を互いに接触させるとしてよい。プレス機４４０を出ると、ロール４１０および４２０は、硬化領域４５０に入るとしてよい。硬化プロセスは、これらに限定されないが、紫外線（ＵＶ）、熱等を利用して行われるとしてよい。ロール４１０および４２０は、流延成形領域４６０に入り、続いて切断プロセス４７０を行うとしてよい。
【００３７】
本開示の一実施形態によると、プロセス４００は、直線状に進むプロセスであるとしてよく、２つのラインにおいて滞留時間を略一致させることができ、ロールまたはウェブを略同期させることができるとしてよい。つまり、本実施形態に基づいて説明を続けると、プロセス４００の設備は、一方のロールの材料の凸面の曲率半径が他方のロールの材料の凹面の曲率半径に一致するように構成されているとしてよい。この後、接着剤を凹面および／または凸面の一方または両方に供給して、表面同士を接触させることによって、積層を実行するとしてよい。２つのロールの材料はこの後、さまざまな方法を用いて共に押圧し、その後で硬化プロセスを実行するとしてよい。硬化プロセスは、ＵＶ、熱、または、関連技術分野で公知の任意の数の他の方法を用いて行うとしてよい。一部の実施形態によると、室温でのプロセスを利用して、内部応力を最小限に抑えるとしてもよい。このような内部応力は、２つのロールの材料の熱膨張係数の不一致が原因であるとしてよく、熱処理を利用すると応力が閉じ込められるとしてよい。一部の実施形態によると、接着剤を塗布する前にコロナ処理および／またはプラズマ処理を行うことで接着が改善されるとしてよい。
【００３８】
一般的に、米国特許出願公開広報第２００９／００９７１１７号に記載されているように、円偏光子の材料は、位相差板の光軸が偏光子の軸に対して、４５度に配向されている材料を含むとしてよい。上記の特許文献は、参照により本願に組み込まれる。ウェブベースのプロセスを用いて、このような円偏光子材料を生成するとしてよく、具体的には、位相差板または偏光子を４５度でダイカットして、シート同士を結合してロールを形成するとしてよい。本開示の一実施形態によると、Ｐｏｌａｒｏｉｄ（登録商標）  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社が開発して、日本ゼオン株式会社がさらに改良した４５度の位相差板伸長部を利用するとしてよい。正確に４５度で伸長したＣＯＣ位相差板のロールを調達することができる。当該ロールを利用することで、ウェブベースの製造ラインで、熱成形した偏光子を位相差板に結合させることが可能になるとしてよい。熱成形されたＣＰ積層体はこの後、詳細に後述するように直線状にバックエンド処理工程を経るか、または、このような追加の処理を行うべくシート状に成形されるとしてよい。
【００３９】
図５は、本開示に係る、レンズの断面を示す概略図である。図５に示すように、レンズ５００は、複数の層を備えるとしてよい。第１の材料５１０および第４の材料５４０は、光学的性質を持つ表面を有する材料であるとしてよい。一般的に、光学的性質を持つ表面とは、波面ひずみを最小限に抑え、透過時に屈折力を略維持する表面であってよい。光学的性質を持つ表面を有する材料は、レンズ５００の一部として、レンズ５００の内面および／または外面の一方または両方に含まれているとしてよい。
【００４０】
図５はさらに、偏光子材料５２０および位相差板材料５３０を示しているとしてよい。上述したように、任意の偏光子をレンズ５００に用いるとしてよい。これによって、ＰＶＡ、または、本明細書で説明したものと同様の適切な光学的機能が実現される。同様に、位相差板は、ＣＯＣ、アセテート、ジアセテート、ポリカーボネート等、適切な光学的機能を実現するものであればどのような種類であってもよい。偏光子材料５２０および位相差板材料５３０は、接着剤で結合されるとしてよい。本明細書で説明しているように、偏光子材料５２０および位相差板材料５３０は、巻いた状態であってよい。２つのロールはこの後、さまざまな方法を用いて共に押圧され、硬化プロセスが続いて行われるとしてよい。硬化プロセスは、ＵＶ、熱、または、関連技術分野で公知の任意の数の他の方法を用いて行われるとしてよい。一部の実施形態によると、室温で行われるプロセスを利用して、内部応力を最小限に抑えるとしてよい。
【００４１】
さらに、図５に示すように、第１の材料５１０および第４の材料５４０は、化学結合および／または接着結合によって、偏光子材料５２０および位相差板材料５３０に結合されているとしてよい。関連技術分野で公知の任意の種類の化学結合または接着結合を用いて材料を結合するとしてよい。また、第１の材料５１０および第４の材料５４０は、等方性の封止剤として機能するとしてよい。
【００４２】
本開示の一実施形態によると、レンズの製造に対する応力の影響を最小限に抑えるべく、米国特許出願公開広報第２００９／００７９９３４号に記載されているように、結合した偏光機能層を光学的性質を持つ２つの金型の間の固定部に載置するとしてよい。上記特許文献は参照により本願に組み込まれる。モノマーを注入するとしてよく、偏光機能層の両側で硬化させるとしてよい。これは、無色透明のＵＶ硬化性樹脂であってよく、収縮が少なく、積層体で発生するひずみが最小限に抑えられるとしてよい。さらに、硬化ポリマーには、機械的応力に対する感度が比較的低い材料を選択するとしてよい。一例を挙げると、硬化ポリマーは、応力光学係数が小さい物質であるとしてよい。ある実施形態によると、レンズを実装するプロセスによって、レンズ内で局所的に偏光コントラストが低くなる箇所として顕著となるピンチ箇所を実質的に最小限に抑えられるとしてよい。
【００４３】
本開示の実施形態の利点は、本明細書で説明した最終製品であるレンズの内部応力が最小限に抑えられる点であるとしてよい。これによって、製造時の性能を製品寿命が続く限り維持することが可能になるとしてよい。使用する接着剤によっては、内部応力が大きい場合、製品は信頼性が低く、クリープが発生する可能性がある。これには、形状／透過される波面特性の変化、偏光コントラストの低下、および、剥離等の大きな故障が含まれるとしてよい。
【００４４】
光学的性質を持つＣＰレンズは、さらに層を備えるとしてよい。これらの層は、アイウェアレンズ上に設けられるとしてよく、これらに限定されないが、ハードコーティング、曇り防止コーティング、反射防止コーティング等を含むとしてよい。一例を挙げると、樹脂をレンズの外面上で流延成形するのではなく、バリア層をＣＯＣレンズの外面上に含めるとしてよい。バリア層は、レンズを保護するための層であるとしてよい。バリア層を設けない場合、レンズは指の油分が付いて、損傷する可能性がある。半製品のレンズはこの後、加工されて、所望のフレーム内に合うように成形されるとしてよい。
【００４５】
一般的に、立体視システムは、光が不十分であるので、構成要素には、特定の所定機能を持ち、光スループットが高いものが選択されるとしてよい。サングラスメーカーは従来、ヨウ素方式の偏光子で発生し得る脱色を避けるべく、染料系偏光子について処理温度を高くしているとしてよい。これは、サングラスは通常、明所視透過率として約１０−２０％の範囲、さまざまな偏光子の色、および、中程度の偏光効率を要件とするので、問題にはならない場合がある。これに代えて、３Ｄ映画では、グレーの見え方を中程度に抑え、偏光効率を最大限に高めつつ、約４２０−６８０ｎｍの範囲の可視波長帯域の全域にわたって透過率を最高値にすることが望ましいとしてよい。一例を挙げると、ヨウ素系偏光子は、最高透過率は透過軸に沿った内部損失が約５％で、最高偏光効率は約９９．９％を超えるとしてよい。また、ヨウ素系偏光子は、低コストであり、多くのベンダーから調達され得る。本開示のある実施形態によると、ヨウ素系偏光子は、比較的低温で熱成形される一方、性能の低下を略最小限に抑えつつ実質的に所望のベースカーブを実現するとしてよい。つまり、ヨウ素系偏光子は、ＣＯＣ位相差板を形成する場合の温度よりも低い温度で熱成形されるとしてよい。
【００４６】
また、３Ｄ用アイウェアおよびサングラスという２つの役割を果たすようなアイウェアを設計するとしてもよい。この場合、能動型の調光部を含めて、各製品の最適要件を満たすとしてよい。一実施形態によると、フォトクロミック材料および／またはフォトクロミックコーティングを利用するとしてよい。一部のフォトクロミック材料および／またはフォトクロミックコーティングは、開状態では透過率が低く、閉状態では濃度が高いとしてよい。本開示の一実施形態によると、フォトクロミック材料および／またはフォトクロミックコーティングは、閉状態の内部透過率が、約４０−６０％の範囲内であるとしてよく、開状態の内部透過率が約９５％を超えるとしてよい。一実施形態によると、開状態の内部透過率は約９９％であるとしてよい。
【００４７】
本明細書で開示した原理に応じたさまざまな実施形態を上述したが、上述した実施形態は本発明を例示するに過ぎず、本発明を限定するものではないと理解されたい。このため、本開示の範囲は、上述した実施形態例のいずれによっても限定されるべきではなく、本開示内容から明らかとなる請求項およびその均等物によってのみ定義されるべきものである。また、実施形態を説明する際には利点および特徴を挙げたが、上述した利点および特徴は、請求項の適用を、上述した利点の一部または全てを持つ処理および構造に限定するものではない。
【００４８】
また、本明細書のセクション名は、米国特許法施行規則第１．７７条で規定されている内容に従って記載されたものであるか、または、読みやすさを考えて記載されている。本明細書のセクション名は、本開示内容から明らかとなる請求項に記載される発明を限定または特徴化するものではない。具体的に一例として説明すると、「技術分野」というセクション名があるが、請求項は、いわゆる技術分野を説明するためにこのセクションにおいて用いられている用語によって限定されるべきではない。さらに、「背景技術」のセクションで技術を説明しているが、所与の技術を本開示内容の発明に対する先行技術として認めたものと解釈されるべきではない。また、「発明の概要」も、請求項に記載されている発明の特徴を記載したものと解釈されるべきではない。さらに、本開示において「発明」を単数形で記載していても、本開示の新規性が１つのみであるという主張の根拠とされるべきではない。本開示から明らかとなる複数の請求項の限定事項によって複数の発明を記載することができるので、請求項は、１または複数の発明を定義しており、それらの均等物も保護される。いずれにしても、請求項の範囲は、本開示を鑑みて独立して考慮すべきであり、本明細書に記載したセクション名によって制限されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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