(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログレッシブ特性の多重焦点光学レンズであって、
第１屈折率を有する光学レンズプレフォーム（３０）を含み、
前記光学レンズプレフォームは、その表面に複数の重ね合わせ球面部分（２０）を有し、
前記複数の球面部分（２０）の各々は、順次変化する半径を有し、
前記球面部分（２０）を被覆し、かつ第２屈折率を有する樹脂中間層（４０）と、
第３屈折率を有する樹脂上層（６０）とを更に含み、
前記樹脂中間層（４０）は、前記光学レンズプレフォーム（３０）と前記樹脂上層（６０）との間に挿入されており、
前記第２屈折率は、前記第１屈折率とは異なり、前記第１屈折率よりも最大約０．０５ユニット高く、
前記光学レンズプレフォーム（３０）はジエチレングリコールビスアリルカーボネートで作られており、
前記樹脂中間層（４０）の第２屈折率は約１．５４であり、
前記樹脂上層（６０）の第３屈折率は約１．６０であり、
前記複数の球面部分（２０）の各々の幅は、約９０ミクロンであり、
前記樹脂中間層の厚さは、１ミクロン乃至２ミクロンであり、
前記樹脂中間層（４０）の前記第２屈折率は、前記光学レンズプレフォーム（３０）の前記第１屈折率よりも約０．０３乃至０．０５ユニット高い、ことを特徴とする多重焦点光学レンズ。
【請求項２】
前記球面部分（２０）は、前記プレフォーム（３０）の凸面にある請求項１に記載の多重焦点光学レンズ。
【請求項３】
前記複数の球面部分（２０）の各々のカーブは約−２．００Ｄ乃至５．９４Ｄまで変化する請求項１又は２に記載の多重焦点光学レンズ。
【請求項４】
前記光学レンズプレフォーム（３０）及び前記中間樹脂層（４０）を含む光学レンズのサブアセンブリーを用意する工程と、
前記サブアセンブリーの前記樹脂中間層（４０）の上に前記樹脂上層（６０）を被覆する工程と、
前記樹脂中間層（４０）と前記樹脂上層（６０）を重合する工程とを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多重焦点光学レンズの製造方法。
【請求項５】
前記中間樹脂層（４０）は、液滴のサイズが約１．０ミクロンの光重合性モノマーを超音波スプレーすることによって形成される請求項４に記載の多重焦点光学レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、屈折力(power)勾配を有する光学レンズに関し、さらに詳細には複数の重ね合わせ同心球面部分を表面に形成した光学レンズプレフォーム(preform)を有する光学レンズに関する。
発明の背景
用語「光学レンズ(optics)」は半製品レンズブランク、単焦点レンズまたは多重焦点レンズ、および広く知られた種々のレンズデザインを組入れた製品光学レンズを含む。プログレッシブ追加レンズのような光学レンズは、比較的小さな非点収差レベルだけを追加しながら追加屈折力が連続的に変化するチャンネルを備えて、遷移部によって作られる像の品質が許容できる状態にあるため、二焦点光学レンズに好ましい。さらに、このプログレッシブ追加光学レンズの前面は連続で滑らかな状態にあるため、遷移部が実質的に見えない状態にある。１つの矢状(sagital)曲率半径から小半径への連続的遷移によりその矢状曲率半径間の差が接線の曲率半径に必ず影響して、そのことが望ましくない非点収差として現れる。良好なプログレッシブ追加光学レンズデザインを有するためには、主要基準点を追加屈折力部の中心に接続する中央経線に沿った望ましくない非点収差を最小にすることが重要である。前にこの問題を分析的に、しかも有限要素分析の応用によってアプローチした。１個または複数の中央線が組み込まれたプログレッシブデザインが提案されている。スプライン(splines)部と円錐部が表面形状のモデル化に応用されている。現在のプログレッシブ追加光学レンズデザインでは、選択されたデザイン法における本来の欠点、すなわち、望ましくない非点収差が０．２５Ｄ未満に保持される狭いプログレッシブ追加チャンネル、視界を狭くする光学レンズ周辺での望ましくない非点収差の発生、屈折エラー（誤差）の存在などがある。
球面屈折力を変化させるために以前から屈折率勾配が使用されてきた。例えばグイリノ(Guilino)（米国特許第４，２４０，７１９号、同第５，１４８，２０５号、および同第５，０４２，９３６号）は、無機ガラスに唯一応用できるプロセスにおいて、連続プログレッシブ追加面を構成するように、イオン注入または光学レンズ材料中に重イオンを拡散することが可能な溶液に光学レンズを曝露することによって導入される連続屈折率勾配（ｎ＝ｆ｛ｚ｝）を形成する方法を開示している。グイリノ(Guilino)は屈折率の変動を矢状方向で制御する追加関数を導入することによって矢状曲率半径の変化率を変えながら矢状曲率半径と接線曲率半径との間の差を縮小することが可能であることを示した。しかしながら、望ましくない非点収差は除去されず、矢状深さに対して連続的な第１導関数および第２導関数を有する連続面を実現するために屈折率勾配のデザインと屈折率勾配を達成するプロセスが一定の屈折率（すなわちｎ（ｚ）＝ｆ（ｚ））の平面を作ることから屈折エラーが比較的低い値の視野角度で発生する。
発明の概要
望ましくない非点収差を実質的に無くしたプログレッシブ特性の多重焦点光学レンズを提供する。このプログレッシブ光学レンズはベース球面屈折力、樹脂中間層および樹脂上層を備えた光学レンズプレフォームを有する。この光学レンズプレフォームの追加屈折力部(zone)は、光学レンズプレフォームの表面に形成され順次変化する後面半径を有する一連の重ね合わせ同心球面部分を有している。この球面部分を有する光学レンズプレフォームの表面領域は高分子樹脂の薄い連続中間層で被覆されている。この中間層の樹脂は、光学レンズプレフォーム材料の屈折率より約０．０５ユニット以下高い屈折率を有している。上層がこの中間層に隣接して適用されこの光学レンズのカーブを再生する。この上層は望ましい屈折率を有して最終表面が最終光学レンズの遠用屈折力部と連続し、その屈折力部と同じ曲率半径を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による１個の光学レンズの断面図である。
図２は１個の光学レンズプレフォームの上面図である。
図３は型に取付けられた一部重合樹脂上層の断面図である。
図４は本発明による１個の光学レンズの別の実施形態の断面図である。
発明の詳細な説明
図１および図２に示したように、本発明の光学レンズ１０は光学レンズプレフォーム３０上に形成された一連の球面部分２０を備え、この球面部分２０は順次変化する曲率半径を有している。この球面部分２０は薄い樹脂中間層４０で被覆されている。それから樹脂上層６０をこの中間層４０に付けて球面部５０を形成する。各球面部５０は球面部分２０およびこの上層６０の外面の対応部分により構成される。この球面部５０の各々の屈折率は光学レンズプレフォーム３０の屈折率より高い。この構造は光学レンズの球面屈折力が徐々に傾斜することが一般に予想され、溶融三焦点レンズと同様の一連のラインを示すことが予想される。しかしながら、本発明では追加屈折力部における球面屈折力の変化は、個々の球面部５０の曲率半径と、追加屈折力部をキャストするのに使用される樹脂中間層４０および樹脂上層６０の屈折率の連続的変動を変えることにより調節される。この球面屈折力の遷移は連続的なものにし、隣接する球面部分２０の境界が全成形面に光学レンズプレフォーム３０の屈折率より最大約０．０５ユニット高い屈折率を有する樹脂中間層４０を被覆することによって隠される。従って、屈折率勾配は光学レンズプレフォーム３０と樹脂上層６０との間で発生する。この球面部分２０の曲率の中心は、主要基準点によって形成する時にはその場所に対する像の変位が最小になるようにデザインされた曲線に沿って選択される。
この球面部５０では光学レンズのベース屈折率と追加屈折率との間が滑らかに移行している。最良の結果の場合には、約０．０６Ｄまでの度数が各々許容されるが、各球面部５０は約０．０３Ｄ乃至０．０５Ｄだけ隣接球面部５０の球面屈折力を変える。樹脂中間層４０と樹脂上層６０との間に屈折率勾配があるために最終光学レンズ１０の球面屈折力プロファイルは滑らかに増加する関数を呈し、球面屈折力は不連続急増を示さない。約３．００Ｄの全追加屈折力が１２ｍｍのチャンネル内に納まれば各球面部は約０．１２ｍｍ乃至０．２０ｍｍの幅を有する。隣接球面部０．１２ｍｍ幅で示された０．０３Ｄ度のサグ(sag)高さの差は約５ミクロンになる。樹脂上層６０の空洞部最大深さは追加屈折力３．００Ｄの場合約５００ミクロンである。この空洞部の深さは、樹脂中間層４０の屈折率、光学レンズプレフォーム３０の屈折率、取付けに必要な追加屈折力、および球面屈折力の遷移を設ける光学レンズデザインにより特定されたチャンネル長さ、そして追加屈折力部の大きさによる。
球面部分２０の表面は光学レンズプレフォーム３０の材料の屈折率より約０．０３ユニット乃至０．０５ユニット高い屈折率を有する樹脂中間層４０で被覆される。この樹脂中間層４０の厚さは約１ミクロン乃至２ミクロンであろう。この樹脂中間層４０は球面部２０の境界を連続的に被覆するため一部重合される。樹脂中間層４０も樹脂上層６０で屈折率勾配を作り、そのため２層間の境界面が実質的に見えない。最終光学レンズ１０の前面に必要な機械的特性、光学的特性、熱特性を示すようにこの樹脂上層６０を重合する。
本発明の方法を使用して約１０．０ｍｍ乃至１５．０ｍｍ延在する遷移部を作り、直径が２５ｍｍを超える追加屈折力部にする。一つのアプローチでは、遷移部は球面が対称であり、すなわち、この遷移部の長さが全経線で同じ長さである。第２のアプローチでは、遷移部はレンズの周縁で長さまたは形状が変えられ、鼻側で短くすることができる。この遷移部を短縮すると中間屈折力の像強度が小さくなる。しかしながら、望ましくない非点収差は殆どないために従来のデザインより解像度が良好となる。
光学レンズプレフォーム３０上の球面部分２０は、光学レンズプレフォームを機械加工するかまたは必要な表面外形を有する型を使用して光学レンズプレフォームを成形するなどの種々の知られた技術により作ることができる。この球面部分２０はまた化学（例えばレーザー）またはプラズマエッチングプロセスを含む種々の技術で表面がエッチングできる。
この光学レンズが完成（球面、非球面またはトーリック）単焦点レンズであれば、屈折率勾配を光学レンズの両面に形成できる。また光学レンズは前面に屈折率勾配を備えることができる半製品ブランクでもよい。この場合、従来のプログレッシブ追加レンズで行なわれるように後面を処方に合わせて研削することができる。また後面を望ましい球面補正に合わせて研削してもよく、以下説明するように整合用ベース曲率および特定のトーリック曲率を有する型を使用してトーリック屈折力をキャストしてもよい。
好ましい実施形態によれば、図３に示すように樹脂上層６０が型７０への取付け層として設けられている。この型７０は再利用しても使い捨てでもよい。この樹脂上層６０は一部重合され、単官能基成分を含み、それにより約２０℃乃至６５℃の範囲、および好ましくは約４０℃乃至５０℃の範囲のガラス転移温度を有する非架橋ゲルが形成される。追加重合可能成分はこの樹脂層に拡散され、この樹脂層をさらに重合して架橋し、ガラス転移温度を７５℃より高く上げ、屈折率をその最終指定レベルまでにし、それから前面を耐引掻き性にする。この第２の重合プロセスは熱、光またはその双方によって活性化することができる。この追加重合可能成分はジペンタエリトリトールペンタクリレートあるいは二官能価メタクリレートまたは三官能価メタクリレートまたはアクリレートなどの種々の適切な重合可能な追加重合成分のいずれでもよい。
別の好ましい実施形態においては、全ての経線に沿って作られた屈折率勾配を前（凸）面に組入れて球面で屈折率勾配を有する半製品ブランクまたは単焦点レンズを作り、大きなバッチに貯蔵することができる。これらの光学レンズは視力矯正を要する人達の視力のかなりの部分に役立たせるのに必要な球面屈折力と追加屈折力の全ての可能な組み合わせ、例えば、＋４．００Ｄ乃至−４．００Ｄの球面屈折力範囲と１．００Ｄ乃至３．００Ｄの追加屈折力範囲をカバーする２８７skus（在庫保持単位）を包含している。この球面屈折力は、広い範囲の球面屈折力内に固定された後面（凹）カーブを保持しながらこれらの光学レンズの前面（凸）カーブを変えることによって変えられる。例えば３種類の後面（凹）カーブを使用することによって＋４．００Ｄ乃至−４．００Ｄの範囲をカバーすることが可能である。それから処方に従うトーリック軸を設定するように注意して所望のトーリック屈折力をその後面にキャストすることによりこの光学レンズを処方に仕上げる。トーリック型の凸側をこの光学レンズの凹面に配置することによりこのトーリック屈折力をキャストする。光学レンズのベースカーブが後面カーブに合うように型を選択する。型と光学レンズの間のスペースに重合可能な樹脂配合物を充填する前にこの型のトーリック軸を所望の処方の特定角度に設定する。続いてこの樹脂を重合して光学レンズの凹面に所望のトーリックカーブを作る。
また、屈折率勾配を使用して実質的に見えない二焦点レンズ、または三焦点レンズを作ることができ、これらのレンズではセグメントラインは見えるが、追加屈折力部を示す放射状ラインは実質的に見えない。図４に示したように、単焦点レンズまたは半製品ブランク８０を機械加工して追加屈折力部を作るのに必要な空洞部９０を作る。この空洞部９０を、半製品ブランク８０の屈折率より約０．０３ユニット乃至０．０５ユニット高い屈折率を有する薄い（約２ミクロン乃至３ミクロン）樹脂中間層１００で被覆する。次にこの薄い樹脂中間層１００をその場で重合する。この樹脂中間層１００は空洞部９０の端部に連続皮膜を形成する。その後、樹脂上層１１０を樹脂中間層１００上にキャストして光学レンズ１２０の前面曲率を再生し、追加屈折力部を形成する。この樹脂中間層１００を一部重合したままにして樹脂上層１１０で屈折率勾配を作る。
光学レンズにおける屈折率勾配の形成を以下の実施例で示す。
実施例
ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ-３９（商標））で作られ光学レンズ径７６ｍｍ、凹曲率４．１０Ｄ、凸曲率６．１０Ｄ、端部厚さ０．７ｍｍ、非トーリック屈折力、および光学的中心での測定球面屈折力２．０３Ｄの球面レンズを提供する。このレンズをブロックに取付け、前（凸）面を機械加工して各々約９０ミクロンの幅の一連の１５０の球面部分を作製する。最初の球面部分は５．９４Ｄのカーブを有し、最後の球面部分は−２．００Ｄのカーブを有する。この最後の球面部分は経線長さ２５ｍｍである。２つの隣接球面部分間の曲率の変化は０．０５５Ｄである。次にこのレンズを、乾燥窒素ガスで徹底的にフラッシュした超音波スプレーチャンバー内のチャックに取付ける。樹脂中間層を形成するためにこのレンズを超音波で発生する光重合性モノマースプレーにかける。重合前のこの液体樹脂の屈折率は１．５１であり、重合後は１．５４である。この液滴のサイズを約１．０ミクロンになるように注意深く調節する。コーティングの厚さは約２ミクロンである。この樹脂中間層を３６０ｎｍ乃至３８０ｎｍ範囲の紫外線に当て、約２秒で部分的に重合する。
次にこのコーティングされたレンズを６．００Ｄに等しい凹曲率を有するガラス型に接触させる。このガラス型は３５０ｎｍ乃至４００ｎｍの波長範囲の紫外線に透明である。このレンズと型との間のスペースに重合前屈折率１．５８の光重合性モノマー樹脂配合物を充填する。この樹脂配合物は重合して屈折率１．６０の硬化樹脂上層を形成する。得られた型アセンブリーを光硬化用チャンバー内に配置し、３６０ｎｍ乃至４００ｎｍの波長範囲の紫外線に当てる。この樹脂上層の重合が完了したら型アセンブリーをチャンバーから取出し、成形品を取出す。得られたレンズはベース屈折力２．０３Ｄで、直径２５ｍｍの追加屈折力部の追加屈折力が２．００Ｄに等しく、チャンネル長さ１３．５ｍｍのプログレッシブ追加レンズである。
この中間層用の樹脂配合物はジエチルグリコールビスアリルカーボネート６５％  ｗ／ｖ、アルコキシル化脂肪族ジアクリレートエステル１２％  ｗ／ｖ、フルフリル(Furfuryl)アクリレート１２％  ｗ／ｖ、エトキシル化ビスフェノールＡジアクリレート９％  ｗ／ｖ、および光重合開始剤２％  ｗ／ｖから構成されている。また上層用の樹脂配合物はエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレート５１％  ｗ／ｖ、スチレン２０％  ｗ／ｖ、アルコキシル化脂肪族ジアクリレートエステル１２％  ｗ／ｖ、アルコキシル化プロパントリアクリレート１５％  ｗ／ｖ、および光重合開始剤２％  ｗ／ｖから構成されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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