(57)【要約】熱可塑性樹脂を射出して熱可塑性樹脂製のレンズを製造する新規な方法は、特に急峻な曲面をまたは薄い中心部分の一方または双方を有するレンズ（１０１）に適用される。溶融した熱可塑性樹脂材料は二つの成型型（５００）の間の成型キャビティ内に導入され、各成型型は所定の強制停止点（６００）まで移動される。この成型キャビティ内の圧力を制御しつつ、成型型を強制停止点の静止位置（７００）で維持し、熱可塑性樹脂材料がレンズ要素（８００）として取り出し可能な状態に凝固する。
2004508223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
急峻な曲面を有する熱可塑性樹脂製の眼鏡用レンズ要素の製造方法であって、
（ａ）　雄型の半分と雌型の半分とを備える成型型を準備し、前記各半分は、型閉めされたときに、前記成型型は、急峻な曲面を有するレンズ要素の形状をなす成型キャビティを規定し、
（ｂ）　前記成型キャビティ内に、急峻な曲面を有する前記レンズ要素の成型に充分となる容量の溶融した熱可塑性樹脂材料を導入し、
（ｃ）　前記各半分の少なくとも一つを所定の強制停止点まで移動し、溶融した前記熱可塑性樹脂材料により成型されるべき急峻な曲面を有する前記レンズ要素の最も薄い部位で前記熱可塑性樹脂材料が凝固する前に、前記各半分の少なくとも一つを前記強制停止点で停止し、
（ｄ）　前記成型キャビティの圧力を制御しつつ、前記各半分を前記強制停止点における静止位置において維持し、
（ｅ）　前記熱可塑性樹脂材料が凝固して、急峻な曲面を有する前記レンズ要素を成型する、
以上の工程を具備することを特徴とする熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項２】
急峻な曲面を有する前記レンズ要素の光学面の一部は、少なくとも半径が３５ｍｍ以下の曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項３】
急峻な曲面を有する前記レンズ要素は、少なくとも８ｍｍの最大の中空深さを有することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項４】
急峻な曲面を有する前記レンズ要素は、中心部の厚さが２ｍｍ以下を有する負のレンズであることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項５】
前記成型キャビティ内に導入される溶融した前記熱可塑性樹脂材料の容量は、成型されるべき急峻な曲面を有する前記レンズ要素に必要な容量より顕著に大きいことを特徴とする請求項４に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項６】
前記雄型の半分と前記雌型の半分の一方または双方を前記強制停止点に移動することにより、パーティングラインまたは樹脂流れ跡を成型されるべき前記レンズ要素の中心部から押し出すことを特徴とする請求項５に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項７】
前記成型キャビティ内に導入される溶融した前記熱可塑性樹脂材料の容量は、成型されるべき急峻な曲面を有する前記レンズ要素に必要な容量の１２０％から１６０％の間であることを特徴とする請求項５に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂材料は、ポリカーボネイト、ポリエチレン、テレフタレン（ＰＥＴ）、ポリアクリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリチオレンの樹脂材料グループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂材料は、ポリカーボネイトであることを特徴とする請求項８に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１０】
前記成型キャビティ内の圧力は、少なくとも一つの注入装置で前記成型キャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂材料を注入することで増加されることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１１】
前記成型キャビティ内の圧力は、前記熱可塑性樹脂材料を注入するための一つまたはそれ以上の数のネジ、ピストン、ピン、またはリングにより増加されることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１２】
急峻な曲面を有する熱可塑性樹脂製の眼鏡用レンズ要素の製造方法であって、
（ａ）　可動部分を備える成型型を準備し、前記可動部分は、型閉めされたときに、半径方法に沿う面において約３５ｍｍ以下の部分的な半径を有する曲面の光学面を有するレンズ要素の形状をなす成型キャビティを規定し、
（ｂ）　前記成型キャビティ内に、少なくとも前記レンズ要素の成型に充分となる容量分の溶融した熱可塑性樹脂材料を導入し、
（ｃ）　前記可動部分の少なくとも一つを所定の強制停止点まで移動し、溶融した前記熱可塑性樹脂材料により成型されるべき前記レンズ要素の最も薄い部位で前記熱可塑性樹脂材料が凝固する前に、前記可動部分の少なくとも一つを前記強制停止点で停止し、
（ｄ）　前記成型キャビティ内に注入装置または注入手段により圧力を加えながら、前記可動部分を前記強制停止点における静止位置において維持して前記成型キャビティ内で一定な体積を維持し、
（ｅ）　前記熱可塑性樹脂材料が凝固して、前記急峻な曲面を有するレンズ要素を成型する、
以上の工程を具備することを特徴とする熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１３】
前記成型キャビティは、中空深さが少なくとも１３ｍｍを有するレンズブランクの形状であることを特徴とする請求項１２に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１４】
前記成型キャビティは、最小厚さが２ｍｍ以下のレンズ要素の形状であることを特徴とする請求項１２に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂材料は、温度が５７５度Ｆ以上で溶融したポリカーボネイト系樹脂材料であることを特徴とする請求項１２に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１６】
前記可動部は、雄型の半分と雌型の半分であることを特徴とする請求項１２に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１７】
前記成型キャビティ内の圧力は、前記成型キャビティ内に溶融した前記熱可塑性樹脂材料を注入することで増加されることを特徴とする請求項１２に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１８】
急峻な曲面を有する熱可塑性樹脂製のレンズ要素の製造方法であって、
（ａ）　可動部分を有する成型型を準備し、前記可動部分は、所定位置に移動されたときに急峻な曲面を有するレンズ要素が成型されるべき形状の成型キャビティを規定し、
（ｂ）　前記成型キャビティ内に、前記レンズ要素の成型に必要となる容量より過剰な容量の溶融した熱可塑性樹脂材料を導入し、
（ｃ）　前記レンズ要素の最も薄い部位で前記熱可塑性樹脂材料が凝固するガラス転移温度以下に前記熱可塑性樹脂材を冷却する前に、前記可動部分を互いに所定位置まで移動して、前記成型キャビティ内で成型されるべき急峻な曲面を有する前記レンズ要素の体積分に略等しいキャビティを規定し、
（ｄ）　前記可動部分を前記所定位置で保持して、前記成型キャビティ内の前記熱可塑性樹脂材料に対して水圧力を与えて、前記熱可塑性樹脂材料が凝固することで、急峻な曲面を有する前記レンズ要素を成型する、
以上の工程を具備することを特徴とする熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項１９】
急峻な曲面を有する前記レンズ要素の光学面の一部は、半径方向に沿う面で半径が３５ｍｍ以下の曲面を少なくとも有するこうことを特徴とする請求項１８に記載の熱可塑性樹脂レンズの成型方法。
【請求項２０】
請求項１８の記載による方法により作られた急峻な曲面を有する射出成型眼科用レンズ要素。
【請求項２１】
射出成型されて急峻な曲面を有したレンズ要素であって、前記レンズ要素の光学面はその一部において最大の基本的曲面をレンズ表面の範囲内に形成し、前記基本的曲面は約３５ｍｍ以下の半径の曲面であり、前記レンズ要素は最小厚さが２ｍｍ以下を有し、パーティングラインまたは樹脂流れ跡が使用されるべき中心部に発生せずに形成されることを特徴とするレンズ要素。
【請求項２２】
前記レンズ要素は、縁部を有するとともに中空深さが少なくとも８ｍｍを有するレンズの製造用のレンズブランクであることを特徴とする請求項２１に記載のレンズ要素。
【請求項２３】
前記レンズ要素は、少なくとも約３５ｍｍ以下の半径の曲面の半球状面を少なくとも有するレンズブランクから作られることを特徴とする請求項４に記載のレンズ要素。
【請求項２４】
前記レンズブランクは１３ｍｍ以上の中空深さを有することを特徴とする請求項２３に記載のレンズ要素。
【請求項２５】
前記レンズ要素は、負の倍率レンズ要素であることを特徴とする請求項２１に記載のレンズ要素。
【請求項２６】
請求項２１に記載のレンズ要素であって、前記レンズ要素は、縁部を有するレンズであり少なくとも一つの光学面を有し、前記光学面は互いの半径が２ｍｍ以上の長さ分異なる二つの同心状の核の内部に存在しており、小さい核の反省は５０ｍｍ以上の長さであり、少なくとも光学面の対向する点Ｏと点Ｑを通過する角度ＯＰＱが前記核の中心Ｐに対して８０度以上であることを特徴とするレンズ要素。
【請求項２７】
前記角度ＯＰＱは、１００度以上であることを特徴とする請求項２６に記載のレンズ要素。
【請求項２８】
前記レンズ要素は、比較的に低いＲＭＳ倍率誤差を少なくとも眼球回転の角度の４０度の範囲にもたらすことを特徴とする請求項２１に記載のレンズ要素。
【請求項２９】
前記レンズ要素は、縁部を有するレンズであり、瞬間的縁部から鼻先縁部の間で処方されたレンズ倍率から０．５Ｄ以下の変動範囲となる均一倍率を有することを特徴とする請求項２１に記載のレンズ要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、熱可塑性物質のレンズ成型による新規な製造方法に係り、特に急峻な曲面を有する眼科用レンズと薄い中心部を有するレンズの製造に適用可能な技術に関する。また、この発明では、結果として得られるレンズも含まれる。
【０００２】
（レンズ成型）
例えば、顕微鏡やめがねのような光学機器において、種々の目的でレンズが使用される。ここ数年において、伝統的なガラスレンズに対抗して、眼科用の視力矯正用のレンズまたは規範的（Ｒｘ）めがね用レンズを熱可塑性物質を使用して、準備することが劇的に増加しているが、その理由としては熱可塑性物質レンズはガラスレンズよりもいくつかの利点があることが挙げられる。例えば、プラスチックはガラスよりも軽いことから、プラスチックレンズを付けためがねであって、特に名目レンズ厚さが代表的に２．０から２．２ｍｍである場合には、装着してより軽快になる。熱可塑性物質レンズへの要求が増加した他の要因としては、これらのレンズが引っ掻きと摩滅に強くなり、しかも広い範囲のファッション性のある色を有し、かつ製造方法が改善されて、現在ではレンズがより効率良くかつ自動化されて製造できるようになった理由が挙げられる。
【０００３】
多くの熱可塑性物質レンズの内で、ポリカーボネイト系熱可塑性プラスチック製のものは、例えば個別の鋳造型から成型される熱硬化性の過酸化物質のアクリル樹脂製のレンズとの比較において、魅力的となりつつある。このポリカーボネイト系熱可塑性プラスチックレンズが好まれる要因としては、熱硬化性の鋳造製プラスチックとの比較で、より低い密度と高い反射指数が含まれる。この結果、１．５から２．０ｍｍの範囲の厚さを有するより薄いレンズを作ることができる。さらに加えて、名目で同じ厚さのポリカーボネイト系熱可塑性プラスチック製のレンズは、熱硬化性の過酸化物質のアクリル樹脂製のレンズと比較して、低い密度のためにより軽量であることから、装着するものに快適性を与えられる。さらにまた、ポリカーボネイト系熱可塑性プラスチックレンズは、他の光学用高分子材料よりもより大きな耐衝撃性と耐破壊性を有している。
【０００４】
これまでは、熱可塑性プラスチックを射出成型したレンズは、圧縮力なしかまたは圧縮力を加えて射出成型で製造されている。圧縮力のない射出成型は、成型工程を通じて、固定された表面を有する成型キャビティを使用する工程を代表的に含んでいる。このような工程では、平均的な可塑に比べてかなり長い成型工程と、高い成型表面温度とかが必要となり、所定樹脂の溶融温度と、制御された遅い充填率と、ゲート凝固が完了するまで実施されるかなり高い圧力とが必要となる。
【０００５】
上記のような固定された成型キャビティを使用するタイプでは、通常のゲートとランナーシステムよりも大きなタイプのものが使用されており、ゲート凝固の起こる前に最大の充填圧力の印加と材料分布を可能にすることで、ゲート凝固が起こった時点では、ランナーシステムの間または硬化ユニットとキャビティとの間で、さらに溶融高分子の転移が発生しないようにしている。固定された成型キャビティを使用する射出成型装置において発生するゲート凝固は、その前面と後面において異なる半径の曲面を有する倍率レンズにおいて問題となる。このことから、精密レンズにおいて異なる断面の厚さを有してしまう。その結果、成型キャビティ内で成型部分が成型されるときに不均一な収縮を招き、乏しい光学的、歪の双方または一方の原因となる冷却状態となる問題がある。加えて、最も厚いレンズ部分は、ヒケによりわずかに凹んだ部分または凹マークを形成してしまうので、欠損部分となるかまたは不均一なレンズ半径曲面となってしまう。この欠損部分は、部分的に光を屈折してしまう偏向部分を凹部に形成する。
【０００６】
このように、射出された高分子の所定質量分が、固定された成型キャビティの表面、輪郭と、寸法の各部分とに対して完璧に一致させるように多くの注意が払われているにもかかわらず、ゲート凝固が一旦起こってしまうと、追加の充填圧力と材料転移とが阻害されてしまい、異なる状態の収縮が溶融高分子でおき始め、高分子肌面が成型面から後退してしまう状態になる。このような後退のために、成型レンズの輪郭と表面は成型面に対して接触する状態にできないので、精密光学レンズの成型面と硬化した輪郭とを反映した正確な複製品を得ることができず、光学特性が損なわれることとなる。また、固定された成型キャビティの成型工程によれば、レンズの中央の厚さ如何に制限されることになる。約２ｍｍ以下の場合には、溶融樹脂は厚い縁部の周辺を流れてしまい、本来成型されるべき中央部分において空間部と溶着ラインの双方または一方を残す結果となる。
【０００７】
このような固定された成型キャビティの成型工程における問題に対処するために、圧縮成型技術が使われてきている。この圧縮成型技術は、次の２つのタイプに分類される。（ｉ）　クランプエンド射出・圧縮型と、（ｉｉ）補助的手段付き射出・圧縮型である。このクランプエンド射出・圧縮型による方法によれば、溶融高分子材料は、可動式成型プラテンと所定位置に置かれる成型型とにより形成される成型空間（キャビティ）内に射出される。射出間とその後に、溶融高分子質量は所定時間の間、冷却され、射出成型装置は可動プラテンの型閉め動作を開始する。この型閉め動作は、溶融高分子が凝固する間に発生する収縮の補正を行うことになる。クランプにより得られた圧縮力の作用により、成型キャビティ内の内容物は冷却と固形化を続け、やがてガラス転移温度以下、または凝固温度以下に到達し、射出された高分子は成型品として光学的な歪によるリスクなしに安全に排出される。しかしながら、高いクランプ圧力に鑑みて、残りの範囲の成型部位が溶融高分子状態のままで、中心の薄いレンズは破損する場合がある。
【０００８】
この方法は、厳格な制限がある。第１に、時間間隔に沿うように射出圧力と充填率を注意深く制御することが重要となる。例えば、注入される溶融樹脂は、表面肌を成型しなければならず、溶融高分子が所望のランナー成型キャビティ構成部分から漏れないようにするために部分的に凝固させる必要があるので、コスト的に高くなる成型金型の微調整が必要となる。第２に、溶融樹脂が急激に凝固すると、最大のクランプ圧力によりあばれまたはパーテイングラインにおいて接合する面の変形を生じてしまう結果、金型セットを損傷してしまう。第３に、もしも圧縮が長すぎると、最終クランクアップを通じて圧縮圧力が開始されたときに、溶融高分子の過剰な凝固が発生してしまうこととなり、溶融高分子に対して強制的な再配置とプラスチックに対する冷間状態での成型を招くこととなり、乱反射と好ましくない成型品の内圧レベル状態となり、部分的に光屈折率の異なるものとなってしまう。
【０００９】
補助的手段付き射出・圧縮型を用いた方法によれば、圧縮力は補助スプリングと、シリンダのようなものを介して対向する光学面に対して与えられ、これらの圧縮手段は成型金型内または周辺装置として準備される。この種の初期のタイプの熱可塑性レンズ成型装置によれば、単純なスプリング負荷式の機構と金型セットの内部の可動式光学ダイとを備える。これは、米国特許番号２、４４３、８２６号として１９４８年６月２２日に「圧縮ユニット」で、ジョンソン他により提案されている。このような装置によれば、成型キャビティに可変な容積をもたらすこととなったが、抗するスプリング圧力に対向して可動ダイに広がる高い溶融高分子圧力に依存していた。凝固しようとする溶融樹脂の容積部分に対して充分に高い圧縮力を与えるために、スプリング力は大きく設定された。しかしながら、スプリング力が大きければ大きいほど、可変キャビティが充満する間にスプリングを圧縮するために用いられる注入圧力を大きくしなければならない。より高い注入圧力となればなるほど、成型品の内圧レベル状態の度合いが高くなり光学的に不十分な二重屈折となる。また、成型レンズの倍率が高くなればなるほど、前後曲面の間における不同性が大きくなる結果、厚さ方向の断面の変動が大きくなる。このために、この方法は、最小の直径と最小の厚さ変動を有する低倍率レンズの製造に限られている。
【００１０】
他の補助的手段付き射出・圧縮型を用いた方法としては、米国特許番号４、００８、０３１号として１９７７年２月１５日に「射出成型レンズ装置」で、ウェバーにより提案されているものと、米国特許番号４、０９１、０５７号として１９７８年５月２３日に「射出成型レンズの方法」で、ウェバーにより提案されているものに代表される。ウェバーは、注入溶融樹脂で形成される可変容積キャビティと、少なくとも一つの可動式雄ダイと雌ダイとが後退することで得られる圧力を備え、所定時間経過後に前進させることで可動式ダイに対して一対一の関係で設けられる補助的な油圧シリンダによる圧力を加えることを教えている。圧縮圧力下において、レンズキャビティから過剰な溶融高分子材料を強制的に引き出すための複数の流路が設けられる。ウェバーもまた注入が充填され圧縮圧力が開始されるまでの間の時間経過に依存している。このため、この方法もまた上記の不十分な圧縮または過剰に遅延した圧縮が原因となる欠点を呈している。加えて、この方法では不均一な厚さのレンズを製造してしまう。
【００１１】
この他の補助的手段付き射出・圧縮型を用いた方法はラリバートにより記載されている。米国特許番号４、３６４、８７８号として１９８２年１２月２１日に「眼科用レンズの成型方法」で、ラリバートより提案されている。この方法は、補助油圧シリンダに接続される可動式ダイを含む。金型がクランプ圧力下で閉じられると、合致するダイ部品が溶融高分子の注入により離れる。その後に、充分に圧縮されている成型キャビティシステム中に、決められた容積分の高分子が注入される。この方法によれば、通常の厚さのレンズの制御が充分に可能となり、廃棄される材料と余分な部分を取り除く作業が不要となる。しかしながら、ラリバートはレンズ厚さの制御について、中心厚さが３．０ｍｍに関する開示のみに留まり、この厚さは所望のレンズ厚さよりかなり厚いものである。
【００１２】
上述した圧縮射出成型方法におけるこの他の主たる欠点としては、特に中心厚さが約１ｍｍを有するマイナス熱可塑性レンズまたは中心厚さ以上の縁部厚さを有するようなＲｘレンズの製造には適さない点が挙げられる。この理由は、注入された溶融高分子は、縁部で凝固するより先にマイナス熱可塑性レンズの薄い中心部分で凝固することによる。この結果、金型の半分（光学挿入物）で発生した圧縮力はこの凝固時点では、凝固の中心部分に集中することとなりこの部分のレンズに歪を発生させてしまう。このような凝固中心点における破損または歪は、約１ｍｍ以下の中心厚さを有するレンズまたは縁部厚さが大きいレンズの場合には、全体的な圧縮力が小さい直径の薄い中心部の凝固点に集中することとなるので、特に問題となる。さらに、この力は凝固した材料の圧縮強度を超えることがある。しかし、明白なように、約１ｍｍ以下の中心厚さを有するマイナスレンズの場合には、従来からの約１ｍｍ以上（例えば、１．５ｍｍ）の中心厚さを有するマイナスレンズの重さ以下にすることが望まれる。
【００１３】
中心厚さの薄いマイナスレンズを圧縮成形方法で準備できないことに鑑みて、このようなレンズは研磨、磨きをすることで従来より製造されてきた。このような方法によれば、光学面を生成する研磨要素と磨き要素と、仕上と磨きのための装置が必要となり、研磨または磨きのための残留物がレンズ表面に残るか、通常の表面の下に仕上マーク（キズ）を残すことがあった。
【００１４】
急減な曲面レンズ
本願出願人は、非倍率レンズ、サングラス用レンズ、視力矯正用のプラスまたはマイナスレンズを含む急減な曲面を有する種々のレンズの開発並びに製造に拘わっている。このようなレンズは、従来のオストワルト（Ｏｓｔｗａｌｔ）レンズよりも全面または重要な部位において、より急激な曲面を有している。急減な曲面を有するレンズは、目の保護と増加された視野を含む多くの利益を提供できる潜在能力を備えている。このようなレンズは、美容上に好ましいめがね用として使用されるであろう。
【００１５】
急減な曲面や、広い視野を有する種々のタイプのレンズについて上記の特許出願番号０９／２２３、００６号において開示されている。急激な曲面を有する他のタイプのレンズについては、国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９９／００４３０号（国際公開番号ＷＯ９９／６３３９２）において、モリス他がここに参考として合体する内容として開示している。とりわけ、これらの開示によれば全面または重要な部位においてより急激な曲面を有した新規の眼科用レンズについて開示している。例えば、特許出願番号０９／２２３、００６号によれば約３５ｍｍの半径の曲面を少なくとも表面に設けた眼科用の倍率レンズについて開示している。他には、国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９９／００４３０号は「ボール型（ｂｏｗｌｓ）」と「オーバル型（ｏｖａｌｉｆｏｒｍｓ）」を含む種々のレンズ形状が開示されており、少なくとも一部は急減な曲面である。これらのレンズは、大きな矢尻形状または大きな深さを有するレンズとして特定される。
【００１６】
本願出願人は、成型工程により急減な曲面を有するレンズを製造する方法について調査してきた。いくらかの使用可能なレンズを作れたが、急減な曲面、大きな矢尻形状と薄い範囲を有するレンズを従来の成型方法により製造するときに困難に遭遇した。
【００１７】
したがって、本願発明の目的は、成型工程により急減な曲面、薄い中心部位の一方または双方を有するレンズを製造する方法の提供にある。
【００１８】
また、本願発明の他の目的は、急減な曲面、薄い中心部位の一方または双方を有するレンズにおいて、表面または内部において従来の成型方法に起因する欠点のないレンズの提供にある。
【００１９】
本願発明のこれらの目的と他の目的について、実施例の説明と添付の図面において明白にすることとする。
発明の要約
この本発明は、成型工程により急減な曲面、薄い中心部位の一方または双方を有する熱可塑性レンズを製造する新規な方法の提供に向けられる。この方法は、特に中心厚さが約２ｍｍ以下のレンズの製造方法に特に好適である。この発明の方法によれば、パーティグライン（ｋｎｉｔ ｌｉｎｅｓ）、樹脂流れ跡（ｗｉｔｎｅｓｓ ｍａｒｋｓ）または過剰な応力を、レンズの最も薄い部分に有しない熱可塑性樹脂レンズを作ることができる。
【００２０】
好適な実施例では、この発明は急減な曲面を薄い中心部位に持つレンズを成型で準備する成型方法にかかるものである。この方法では、成型キャビティ内のレンズ成型部分に溶融樹脂を過剰に充填し、凝固が始まる前に圧縮する。これに続き、上下金型はそのままの状態に置かれ、熱可塑性樹脂に対する圧力が高められて成型キャビティ内で発生する凝固時の収縮を補正する。これに続く金型の冷却により新規な特性を有するレンズ要素を得る結果となる。
【００２１】
この発明による方法によれば、特に薄いレンズの損傷が成型工程において防止できる成型工程となり有利である。この方法は、さらにパーティグラインと樹脂流れ跡の形成を防止することができる。
【００２２】
以上から、この方法の一例としての熱可塑性レンズ要素の製造方法は、
（ａ）　可動部分を備える金型を準備し、前記可動部分は、型閉めされたときに、光学面と最大の曲率の曲面とを一領域に有する熱可塑性レンズ要素の成型キャビティを規定し、前記曲面の半径は約３５ｍｍ以下であって、
（ｂ）　前記熱可塑性レンズ要素の成型に充分な容量の溶融した熱可塑性樹脂材料を、前記成型キャビティ中に導入し、
（ｃ）　少なくとも前記可動部分を、所定の停止点まで移動し、前記溶融熱可塑性材料が前記熱可塑性レンズ要素の最も薄い部位で凝固する前に、少なくとも前記可動部分の半分を前記停止点で停止し、
（ｄ）　前記成型キャビティの圧力を制御して、前記成型キャビティを一定の体積に維持しながら、前記可動部分の半分を、前記停止点で静止状態に保持し、
（ｅ）　前記熱可塑性材料材料が凝固して、前記曲面が急峻になった眼科用のレンズ要素を成型する、以上の工程を具備する。
【００２３】
また、第２の一例としての熱可塑性レンズ要素の製造方法は、
（ａ）　可動部分を備える金型を準備し、前記可動部分は、所定の位置に移動されたときに、光学面と急峻な曲面とを有する熱可塑性レンズ要素の成型キャビティを規定し、
（ｂ）　前記熱可塑性レンズ要素の成型にとって過剰な容量の溶融した熱可塑性樹脂材料を、前記成型キャビティ中に導入し、
（ｃ）　前記溶融熱可塑性樹脂材料が前記熱可塑性レンズ要素の最も薄い部位においてガラス転移温度以下で凝固する前に、前記可動部分を、互いに移動して、前記成型キャビティにおいて前記急峻な曲面を有する前記熱可塑性レンズ要素の成型に略等しい体積分の位置となる位置に移動し、
（ｄ）　前記可動部分を前記位置に維持し、前記成型キャビティ内の前記熱可塑性樹脂材料に水圧力を与え、前記熱可塑性材料が前記急峻な曲面を有するレンズに凝固するように成型する、以上の工程を具備する。
【００２４】
この発明は、さらに光学面と最大の曲率の曲面であって半径が約３５ｍｍ以下の前記曲面とを一領域に有する成型された熱可塑性レンズ要素を含み、前記熱可塑性レンズ要素は、パーティグラインと樹脂流れ跡がレンズの中心部位に形成されることがないレンズを含む。好ましい実施例では、このレンズ要素は、大きな矢尻状または「中空」深さを有する縁部を設けたレンズを作るためのレンズブランクに適用される。このレンズブランクは、半球体であって少なくとも約３５ｍｍ以下の半径を有する一つの球面を有する。
【００２５】
縮小倍率レンズの場合には、レンズ要素は最小厚さが２ｍｍ以下の薄い中央断面部位を有する。このレンズ要素は、少なくとも二つの同心の球面であって各半径が２ｍｍ以上異なる球面を備え、小さい半径は全長が５０ｍｍ以下であり、少なくともＯ点とＱ点の縁部において角度ＯＰＱが核の中心Ｐ点に対して角度８０度以上である。
【００２６】
特許出願番号０９／２２３、００６号の設計を使用することで、本発明の方法では、例えば基本曲率が１６．０Ｄ±約０．５Ｄのレンズ要素の成型に使用でき、このレンズによれば比較的に低いＲＭＳ倍率誤差を少なくとも眼球の中心から約４０度の回転範囲に確保できる。このようなレンズ要素は、端部から頂部にかけて０．５Ｄ以下の倍率で変動する均一な倍率を有する。
【００２７】
上記のことは、本発明の一つの側面として提供される。しかし、本発明は特許請求の範囲に規定される範囲内において広く規定される。
（好適な実施例の詳細な説明）
上記のように、本発明は、成型工程により急減な曲面、薄い中心部位を有する熱可塑性樹脂レンズを製造する新規な方法の提供に向けられる。本発明の詳細な説明の前に以下の事項について規定する。
【００２８】
定義
ここで使用する以下の事項は以下の意味を有する。
【００２９】
「溶融熱可塑性高分子」または「溶融」は、非結晶状態または結晶状態の熱可塑性高分子が物理的に軟化した状態であることを意味する。好ましくは、溶融熱可塑性樹脂材料は、そのガラス転移点（Ｔｇ）以上または溶解温度（Ｔｍ）に夫々加熱されたときに圧力下で流れる材料である。
【００３０】
「凝固」または「凝固する」とは、溶融熱可塑性高分子が、それ以上流れることのない温度までに冷却することを意味する。
【００３１】
「流れる」または「流れることができる」とは、溶融熱可塑性高分子がＡＳＴＭ試験番号Ｄ１２３８で規定される少なくとも３ｍｆｉ（ｍｅｌｔ ｆｌｏｗ ｉｎｄｅｘ）の流れ速度で流れることを意味し、押し出し測定器により流れ率または流れ指標として測定される。
【００３２】
「熱可塑性樹脂」は、可逆的に加熱されたときに軟化または融合し、冷却されたときに硬化する高分子を意味する。好適な熱可塑性樹脂としては、例えばポリカーボネイト、ポリエチレン、テレフタレン（ＰＥＴ）、ポリアクリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリチオレン他の高い指数材料が挙げられる。好ましくは、この熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネイトが良い。
【００３３】
「静止位置」とは、成型部分または一方の金型が実質的に固定された空間内において成型位置にあることを意味し、各金型は、約±０．０５ｍｍ以上は動かないことを意味する。好ましくは金型の半分は静止位置にあるときに不動状態であると良い。金型の半分を静止位置に位置させるためには、力が必要となる一方で、金型の半分の双方を近接させるために追加の力が加えられる。
【００３４】
成型方法
この発明の方法は、熱可塑性レンズの準備のための成型方法に関する。これらの方法は、雄型と雌型の夫々の金型の半分を具備する従来からの金型を使用し、型閉めされると、レンズ形状の成型キャビティが接合面に規定されることとなる。この従来からの金型が使用可能である。この発明は、さらに上記のように急峻な曲面を有するレンズ要素の成型のために使用される金型も含む。
【００３５】
この発明の方法によれば、薄い熱可塑性樹脂レンズであって、厚さが約２ｍｍ以下を有し、破損または歪なしで薄いレンズを製造することも含む。このような薄いレンズは、金型の半分を熱可塑性樹脂の注入後に固定し、冷却時における樹脂収縮を補正するために拡張圧力を加えることで達成できる。
【００３６】
この発明の方法では、成型キャビティは、雌雄の各金型の半分を型閉めして形成される。初期段階では、金型は各金型の半分の間の距離が最終の所望のレンズの厚さより大きい位置になるように型閉めされる。この型閉め工程は、少なくとも一方または双方の雌雄の各金型の半分が移動して拡大された成型キャビティを正確に規定する。続いて、好ましくはＴｇ点以上に加熱された溶融樹脂が成型キャビティ中に注入される。好ましい実施例では、溶融樹脂を型内部に注入するために短いホットランナーが使用されて、樹脂温度が注入工程において溶融状態が確保される。また、他の実施例では、熱可塑性樹脂材料は加熱された注入孔またはさらには上記のホットランナーと加熱された注入孔の組み合わせを備えている。
【００３７】
他の実施例では、好ましくは雌雄の各金型の半分が熱可塑性材料のＴｇ点以上の温度に加熱されることで、注入工程においては溶融高分子の不十分な凝固が発生しないようにしている。より好ましくは、例えばポリカーボネイトの場合には、雌雄の各金型の半分が約２７５度Ｆ以上、より好ましくは約２９０度Ｆから約３４０度Ｆの間の温度に加熱される。この他の熱可塑性材料についても各Ｔｇ点以上の温度に加熱される。
【００３８】
レンズを形成するために必要となる少なくとも充分な容量の溶融高分子材料が続いて上記の成型キャビティ内に追加される。ある場合には、ごく少量の溶融高分子がキャビティ内の完全な充填状態を確保するために加えられる。明らかに、このような特定の量の材料を追加することで、従来から匠等により加工されていたような成型されるべきレンズの寸法部分を形成できることとなる。
【００３９】
これに続き、少なくとも雌雄の各金型の半分の一方が、他方の半分に向けて移動されることで熱可塑性材料を圧縮し、成型キャビティ中において溶融状態を維持したままで成型キャビティに集中圧力を加える。この型閉めは、各半分の間の強制停止点に各半分が移動するまで続けられる。この強制停止点と各雌雄の各金型の半分の間の距離は、所望の中心厚さのマイナスＲｘレンズであって２ｍｍ以下のレンズの厚さ寸法に合致する。このレンズは１．５ｍｍ以下、または好ましくは約０．７ｍｍから１．５ｍｍであり、さらに好ましくは約０．８ｍｍから１．３ｍｍである。積層が予定されるレンズウエハーの場合には、これらの厚さはさらに薄くされ、マイナスレンズの最も好ましい厚さは０．５ｍｍから１．０ｍｍの間である。再度、圧縮工程では、成型キャビティ内の熱可塑性樹脂材料は、溶融状態に維持され、強制停止点に移動したときには溶融状態は成型されるべきレンズの最も薄い部分においても維持される。
【００４０】
この強制停止点では、雌雄の各金型の半分の夫々が静止位置に維持され、成型キャビティ中の圧力を制御して成型キャビティ中で成型される熱可塑性材料が凝固して収縮することを補正する。成型キャビティ中の圧力は、拡張圧力による成型キャビティ内の圧力増加により好ましくは制御される。好ましい実施例では、この拡張圧力は、成型キャビティ内に必要に応じて追加の溶融樹脂材料を一つまたは二つの注入装置を使用することで得られる。これに先立ち、ひとつまたは二つの注入装置と一つまたは二つの注入孔が補助的に加熱されて、追加の熱可塑性材料が溶融状態になることを保証する。この拡張圧力は、凝固が完了したか実質的に凝固が終了するまで加えられる。
【００４１】
他の実施例では、拡張圧力は成型キャビティ内において一つまたは一つ以上のネジと第２のピストンと、ピンと、可撓性圧縮リングと、ベローズなどを使用して加えられる。これらのネジと、ピンまたはピストンは熱可塑性材料が凝固する間に縮小を補正する力を与える。この力は、成型キャビティの側面から内側に与えられるか金型の開閉する方向に対して実質的に垂直に与えられる。
【００４２】
このような拡張圧力は、成型キャビティ内に発生されることで、熱可塑性材料が冷却され、凝固するときに適当なレンズが形成される。一つの実施例では、冷却とこれに続く熱可塑性材料の凝固は、成型部を冷却することで達成される。上記のように、拡張圧力を製造工程のこの時点で使用することで、最初に凝固する最も薄い部分の損傷を防止できる。
【００４３】
図１は、本発明の方法の一実施例を示したフローチャートである。図２−図６は、本発明の各工程を一つの成型システムを事例にして示した図である。
【００４４】
この発明の実施例において熱可塑性樹脂レンズを形成するための工程はステップ１００で始まり、このとき雌雄の各金型の半分の夫々が型開き位置に移動されており、先に形成されている製品を取り除き、注入装置は熱可塑性材料が充満している。ステップ２００では、雌雄の各金型の半分の夫々が移動され、最終的に形成されるレンズのザイズよりも大きい空間を維持するように所定位置に型閉めされる。ステップ３００では、型閉めの途中とその後において、成型型が好ましくは余熱される。これに加えるか、またはこの成型型の余熱の代わりに、注入装置を加熱しても良い。余熱の間またはその後においてステップ４００では、熱可塑性材料の注入装置が前進されて、成型型の入口に接触するようにして、熱可塑性材料の注入の準備をする。または、加熱に先立ち注入装置は成型キャビティに対して係合されて、ステップ３００とステップ４００とが逆にされる。ステップ５００では、熱可塑性材料が高圧で注入される。この熱可塑性材料の注入に続き、ステップ６００では、部分加圧またはコイニング加圧をするために雌雄の各金型の夫々の半分が互いに移動されて最終厚さを成型できるようになり、注入された材料のいくらかが注入装置バレル側に押し戻される。ステップ７００では、成型キャビティ中の熱可塑性材料に対して拡張圧力が与えられる。上記のように、この拡張圧力は冷却する間に熱可塑性材料をさらに注入することで得られる。最後にステップ８００では、部品の最終冷却と、型開きと、製品の取り出しが実施される。一旦、製品が取り出されると、他の製品の成型のためにステップ１００に戻る。
【００４５】
図２は、成型装置１０の雌雄の各金型の半分の夫々が型開き位置にある開始位置にある状態を示している。この成型装置１０は、受け台板１４に固定される上方成型キャビティ半分１２を含む。この上方成型キャビティ半分１２には受け台板１４に同様に固定される上方成型部材１６を有する。この代わりに、上方成型部材１６は上方成型キャビティ半分１２の内部で移動可能に設けても良い。この成型装置１０は、さらに可動される下方成型部材２０を有する下方成型キャビティ半分１８を含む。この下方成型キャビティ半分１８は、複数の連結棒２２を介して上記の上方成型キャビティ半分１２の上方に設けられた水圧シリンダ２４に連結されている。連結棒２２は、上記の上方成型キャビティ半分１２を貫通しており、上記の下方成型キャビティ半分１８が上方成型キャビティ半分に対して移動するようにしている。下方成型部材２０は、下方成型キャビティ半分１８の中で下方成型部材の下方に位置する第２水圧シリンダ２６により可動するように構成されている。図２に示した開始位置では、下方成型キャビティ半分１８と下方成型部材２０の双方とも、先に成型された製品３０を除去できるようにするために降下される。
【００４６】
成型装置１０には、注入ユニットまたは可塑性材料ペレットを溶融して熱可塑性材料４２を準備するためのバレル４０を有し成型キャビティ中に樹脂注入する注入装置３２がさらに設けられている。上方と下方成型部材１６、２０は、好ましくは成型部材の流路を通過する加熱液体により加熱されると良い。他の好ましい実施例では、補助的に加熱された流路に熱的に接続される電気カートリッジヒータにより発生する電気的熱を使用できる。成型部材１６、２０を加熱することで、注入されるべき熱可塑性材料４２が冷却し始める前に完全に注入できる。
【００４７】
図３は、成型装置１０の雌雄の各金型の半分の夫々が、型閉め位置になっており成型キャビティ中に熱可塑性材料４２の充填をする準備段階であることを示している。図３に示すように、下方成型キャビティ半分１８と下方成型部材２０が上方水圧シリンダ２４により型閉め位置に移動される。下方成型キャビティ半分１８を上方成型キャビティ半分１２に対して型閉めすることで、成型装置のパーティングライン４６が閉じられる。図３に示した位置では、上方成型部材１６と下方成型部材２０との間の距離は、最終製品の厚さより大きい。好ましくは、この各部材の間の距離は最終製品の厚さより約１から５ｍｍ以上大きく設定される。図３は、さらに注入装置３２が成型キャビティ４４の充填穴３４に対して移動されて、注入のための準備段階であることを示している。このときに、成型装置は図３に示す準備位置であり成型装置と注入ユニット３２の一方または双方が余熱されており、注入工程において熱可塑性材料４２が溶融状態を維持できるようにしている。
【００４８】
図４は、成型装置１０の成型キャビティ４４中に熱可塑性材料４２の注入がされていることを示している。この注入段階では、上方成型部材１６と下方成型部材２０との間の空間は、好ましくは、最終製品の厚さより大きい距離を維持するように位置する。好ましくは、雌雄の各金型の半分は成型キャビティ内への注入時まてたは注入工程においては静止状態に保持される。注入装置３２は、バレル４０内でネジ４８を回転駆動することで動作される。成型キャビティ充填は、１０、０００ｐｓｉから２０，０００ｐｓｉのように高圧Ｆ１で実施される。
【００４９】
図５は、成型キャビティ４４中に熱可塑性材料４２の注入後に、上方成型部材１６と下方成型部材２０とが互い近づくように移動された部分加圧工程を示している。図２−図６に示した成型装置では、下方成型部材２０を上方成型部材１６に向けて移動するために、下方水圧シリンダ２６を動作して圧縮工程を行っている。この工程では、二つの成型部材が最終位置に移動し、上方成型部材１６と下方成型部材２０との間の空間が、最終製品の厚さと実施的に同じ距離になったときに終了する。図５に示す成型装置では、圧縮工程の終了またはボトムアウト点（ｂｏｔｔｏｍ ｏｕｔ ｐｏｉｎｔ）は、下方水圧シリンダ２６の移動量を物理的に制限することで決定される。好ましくは、圧縮工程においては注入装置３２は補助的に停止されることで追加の熱可塑性材料４２の注入が行えないようにすると良い。他の実施例では、熱可塑性材料４２の幾分かは注入装置３２に押し戻すと良い。この圧縮工程が一旦終了すると、成型部材１６、２０は静止状態に保持される。この工程の後に、製品の冷却のために冷却空気が成型キャビティ内に流入される。この冷却空気は、下方成型キャビティ半分１８と上方成型キャビティ半分１２に設けられた流路から噴射される。このような冷却空気または他の流体を使用すると良いが、自然放熱により製品を冷却しても良い。
【００５０】
図６には、成型装置１０が最終保持状態と冷却位置にあることを示している。この位置では、成型キャビティ４４内の熱可塑性材料４２が冷却時において製品になるまでに収縮することを補正するために拡張圧力が加えられる。図２〜図６に示した各実施例によれば、拡張圧力は、製品が固形化するにつれて低い注入圧力で追加の熱可塑性材料４２が注入されることで発生される。上方と下方成型部材１６、２０はこの拡張圧力を与える間は、静止状態に維持される。この拡張圧力を与える間の注入装置３２による注入圧力は、好ましくは約３０００ｐｓｉから７０００ｐｓｉの間の低い圧力であると良い。所定の冷却時間経過の後に、拡張圧力の印加は、注入装置３２の動作を停止することで中止され、最終冷却が起こり、成型装置は製品取り出しのために型開きされる。
急峻な曲面を有する眼科用レンズを含む成型レンズ要素
一般的に、本発明は視力矯正のためのめがね、サングラス、眼球保護用めがねに使用される眼科用レンズ要素に関連する。眼科用レンズ要素には、状況に応じて、仕上後または縁部を形成した眼科用レンズと、半仕上状態のレンズと、レンズブランクと成型製品とが含まれる。上記の成型方法における重要な応用分野としては、急峻な曲面を有する眼科用レンズ要素を作ることがある。図７（ａ）から（ｃ）は急峻な曲面を有する眼科用レンズの事例の断面図である。図７（ａ）のレンズ１０１については、国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９９／００４３０において詳細に記載されている。このレンズは、光軸Ｏ−Ｏを有している。前と後の光学面の曲率は、レンズの各部位において変化している。従来のオストワルト断面レンズとの比較で、このレンズの少なくとも一部は、比較的に急峻な曲面を有していることが特徴である。このような領域は、図７（ａ）で「Ａ」で示されている。少なくとも、この範囲ではレンズの光学面は、半径方向の面Ｐにおいて約３５ｍｍ以下の曲率半径Ｒを有することが望まれる。このことは、曲率半径が範囲Ａで一定であることを意味しない。むしろ、この事例は、一般的な光学面の急峻度合いを示している。
【００５１】
図７（ｂ）と、（ｃ）は、急峻な曲面を有する眼科用レンズの他の事例の断面図である。一般的なタイプのレンズは、ときどきボール型（ｂｏｗｌｓ）またはオーバル型（ｏｖａｌｏｉｄｓ）として参照される。ここで、縁部が加工されるとボール型レンズは、めがねフレームまたは所望の取付部に対して使用できる非−円弧状リムを有することとなる。
【００５２】
図７（ｂ）に示す球面ボール１０２は、縁部またはリム１０３を有する。ここで上記の米国出願番号０９／２２３、００６によれば図７（ｂ）に示したレンズ形状を有することが理解されよう。このようなレンズ要素は、着用状態において眼球の回転中心点１０４から一定な曲率半径が約３５ｍｍ以下であることが特徴である。レンズの光軸Ｏ−Ｏは、回転中心点１０４と交差することが示されている。この球面ボール１０２は、半径方向に光軸Ｏ−Ｏの回りに対称である。このために、着用したときに、視野の軸に対して光軸の傾斜またはオフセットが不要となる。
【００５３】
図７（ｃ）は、偏球型のボールレンズを示す。このボール形状のレンズ要素１０６においても半径方向に光軸Ｏ−Ｏの回りに対称である。このレンズでは、レンズ要素表面の光軸Ｏ−Ｏと交差する部位の球面点１０８において穏かな瞬間的な球体曲面を有することが特徴である。この曲面は、光軸Ｏ−Ｏから半径方向に外側に行くにつれて急峻となる。このレンズの作用は破線図示の参考曲面１１０で示される。この参考曲面１１０は、上記の球面点１０８において形成された穏かな瞬間的な球体曲面と同じ曲面である。図７（ｃ）に図示のように、このレンズ要素は、この参考曲面から半径方向距離が増加するにつれて逸れている。
【００５４】
図７（ａ）から（ｃ）に示されるレンズ要素の形状は、図示のように各レンズは中空深さＺＨを有することにより特徴付けられる。この中空深さは、光軸Ｏ−Ｏに対してレンズの後面において、レンズ要素の半径方向に最も離れている縁部となる点１１２に直交する面から測定できるであろう。成型技術面からは、曲面の急峻度合と大きな中空状の深さは、成型レンズを従来の射出成型技術を用いて成型する難易度の尺度となる。特に、互いに押付けられる下方成型キャビティ半分と上方成型キャビティ半分とを用いた成型工程によれば、成型圧力は実質的にレンズ要素の異なる部位に不均一にかかることとなる。この問題は図８に示される。
【００５５】
図８（ａ）は、倍率を有する急峻な曲面レンズ１２０と、同じ倍率のゆるい曲面のオストワルトレンズ１２２とを比較のために示した断面図である。１組のマイナスレンズ（−６Ｄ、−３Ｄ）とプラスレンズ（＋３Ｄ）とが示されている。
【００５６】
図８（ｂ）、（ｃ）は倍率を有する急峻な曲面レンズ１２０’と、同じ倍率のゆるい曲面のオストワルトレンズ１２２’とを比較のために示した断面図である。この図８（ｂ）、（ｃ）において、従来成型方法によれば雄成型部材１２４は軸Ｘ−Ｘに沿う方向のベクトル力Ｆがレンズに対して押付けられる。図８（ｂ）に示す従来のレンズ１２２’の場合には、レンズ表面に垂直な力Ｎは縁部においてレンズ１２２’の中心部位の表面に垂直な力Ｍと略同様となる。これとの比較において、図８（ｃ）に示す急峻な曲面レンズ１２０’の場合には、レンズ表面に垂直な力Ｎは縁部においてレンズ１２２’の中心部位の表面に垂直な力Ｍよりも実施上は小さくなる。このような不均一な力は、軸Ｘ−Ｘから半径方向の外側に向かう範囲における成型輪郭面からの剥離、または歪の結果となる。このことは、さらに過剰な力と応力とがレンズ要素の中心部位を歪める結果となる。このような困難性は、レンズ曲率と中空深さが増えるにつれ増加することが理解されよう。
【００５７】
この発明における好適な実施例では、広角視野球面レンズについて上記の特許出願番号０９／２２３、００６号において記載されている。このようなレンズの基本的な幾何学的特徴について以下に述べる。図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は本発明による縁部を有するレンズ２０１の正面図、側面図、平面図を夫々模式的に示した図である。図９（ａ）において、座標原点２０２はレンズ着用状態において眼球の瞳の位置となる光学的中心点の位置である。縁部を有するレンズの輪郭２０４は、図９（ａ）において正面から見た様子として示されている。図９（ｂ）では、レンズの側頭縁部２０６と鼻先縁部２０８が示されている。図９（ｃ）では、レンズの上方縁部２１０と下方縁部２１２が示されている。図９に示す実施例のレンズの場合には、最も右側の度合いが線２１４で示されるようにレンズの前面は急峻な球面状曲面である。
【００５８】
本発明の実施例である急峻な球面状曲面は、レンズにおいて種々の方法で設計に取り込むことができる。好ましい実施例では、上述したようにレンズ要素の前面は、眼球の回転中心またはその近くから一つの半径で形成される球面である。この他には、一連のレンズ要素の後面が眼球の回転中心またはその近くから一つの半径で形成される急峻な球面状表面を有しても良い。これらの実施例では、他の表面は変動する曲面を形成し、この曲面は少なくとも着用者のレンズ倍率に適する曲面から選ばれる。例えば、もしも１６Ｄ球面状前面曲面が一連のレンズ要素として選ばれた場合には、主子午線に沿う後面表面は２０Ｄの曲率であり、副子午線に沿う曲率は１８Ｄとすることで、ａ−４Ｄのａ−２Ｄサイクルの倍率を持つこととなる。この他には、一定の半径表面がレンズ素子の後面表面に形成される場合には、前面側にもこれに該当するように選択された特定の表面が使用されるであろう。
【００５９】
他の場合には、レンズ要素、またはその表面は、球面状の核の内部に留められることになる。この幾何学的特徴は図１０に示される。二つの同心円上の球面２５４と２５６とが、点Ｐを中心として規定されており、ｒ２＞ｒ１の関係である半径ｒ１と半径ｒ２を有している。これらの同心円が合体して球面は核Ｓを規定している。縁部を有するレンズ２５８は、鼻先端部点Ｑと縁部点Ｏ（ｔｅｍｐｏｒａｌ−ｍｏｓｔ ｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔｓ）とを有することが示されている。レンズの前表面２６０が核Ｓの内部に位置している。
【００６０】
この発明による光学レンズ要素の前表面は、球面状、円環状、回転方向に対称な球面状であろう。さらに視界を改善するために、本発明のレンズ要素によれば前または後の一方または双方の表面は、光学的性能または美容上の外観の一方または双方を改善するために、球面状から偏ることになる。上述したように、前または後の一方または双方の表面は、装着者が見る光収差を尺度として測定される選択された有利な機能を最適化する問題点の解決をするために決定される。修正により、さらにレンズの外観が美容上向上される。または、核内における表面は以下に詳しく述べる多焦点レンズとなる。
【００６１】
好ましい実施例では、半径ｒ１と半径ｒ２の長さの差は２ｍｍ以下であり、またより好ましい実施例では一つの半径は約３５ｍｍであり、半径ｒ１と半径ｒ２の長さの差は約．１ｍｍまたはこれ以下である。前表面は、角度ＯＰＱの弦をなし、その角度は７５度以上であり、好ましくは８０度以上、より好ましくは９０度以上である。この角度は、レンズにより提供される広い視野の尺度となる。
【００６２】
これに代えて、図１０の核Ｓに似た方法て規定される核の内部でレンズが完全に規定され、このとき半径ｒ１と半径ｒ２の長さの差は６ｍｍ以下であるようにしてもよい。
【００６３】
さらに、そしてこれに代えて、図１０に示す核が半径ｒ１の球面状の部分ＯＱのような急峻な曲面を含むようにレンズを規定してもよい。参照球面は、レンズ要素の前後表面の間に存在する球面であろう。本発明の実施例では、この急峻な曲面の球面は、ここに参照のために記載した米国特許番号５，１８７，５０５によっても作ることのできる二つのレンズウエハーの突出した面を規定することとなる。このような場合には、視力矯正用レンズまたはレンズブランクは、前後のウエハーの積層体として形成される。ウエハーから突出する面は球面状であることから、一方の面に円筒状の矯正をした方向付けをするためにウエハーを回転することが良いことが理解されよう。この方法は、段階的に漸進するレンズを提供するときに特に有効である。一実施例では、装着者の乱視を矯正するために必要な段階的に漸進する反射倍率と矯正倍率は、レンズの後面上に形成できる。このことは、特に急峻な曲面を有するレンズに有利となる。すなわち、もしも段階的に漸進する矯正部が、前面に形成された場合には、１）表面の反射状態の変化が目に付くようになり、２）顕著な曲面変化による大きな「追加された」段階的に漸進する矯正部は、めがね枠体に固定することを困難にする。
【００６４】
さらに他には、急峻な曲面を有するレンズ要素は半仕上されたブランクとして成型することができる。後面は形成後に高速ダイヤモンドカッターで切削加工できる。後面は前面との組み合わせにより適度な反射倍率と乱視矯正部とが装着者に提供されよう。
【００６５】
本発明のレンズ要素の新規な幾何学的特徴の一面が図１１に示されている。急峻な球状曲面を有するレンズ２７０は眼球の回転中心２７２から略同心円状に形成されることが示されている。前面に平行な面Ｐはレンズの球状曲面に接している。このレンズの光軸２７６は、この面Ｐに対して直角であり眼球の回転中心２７２を通過している。後面は、２７８で示されている。このレンズは、瞬間的縁部２８０に指向するように延設される。このレンズの新規な幾何学的特徴は、レンズの光軸上の後面２７８と縁部２８０との間の距離として規定される中空深さＺＨによりその特徴の一部が規定されることとなる。これに関連する距離であるＺＦは、縁部２８０と前面に平行な面Ｐとの間の距離となる。
【００６６】
図１２には、本発明になるレンズ要素の製造に適する成型装置が示されている。この成型装置には前成型部分３０１と。後成型部分３０２と閉じ用フランジ部分３０４とが含まれる。このレンズ要素は、各成型半分の間に形成されるキャビティ中に、孔部３０８を介して溶融レンズ材料を注入して形成される。空気は孔部３１０を介して逃げる。レンズ要素が硬いと、各成型半分は型開きされる。ここで、レンズ要素が成型装置から離れるときに半径方向のフランジ３１２を有することが分かるが、これは後に切り離される。
【００６７】
図１２の成型装置は、上記の急峻な曲面を有するレンズブランクを形成する成型工程において使用される。このように形成されるレンズブランクの一例が図１３において番号３１４で示されている。このレンズブランクは、概ね球面形状であり、レンズランナー３１６を有している。使用に際しては、レンズリムとその周辺部は削除されてレンズに縁部を形成する。図１３に示したレンズブランクは負レンズであり、好適な実施例において厚さｔである１．５ｍｍ±１ｍｍの薄い中心範囲３１８を有している。負に急峻な曲面を有するレンズではこの厚さは２ｍｍ以下であり、この実施例では１．８ｍｍ±０．１ｍｍである。この負に急峻な曲面を有するレンズではこの厚さを、約１ｍｍ以下に削減することが望まれる。図１３に示したレンズブランクの中空深さＺＨは、倍率とブランクの基礎曲率に応じて約１３から２０ｍｍに形成されるであろう。
【００６８】
図１４（ａ）と（ｂ）は、図１３に示されるようなレンズブランクの薄い中心部分に注入工程でどのようにして樹脂流れ跡が発生するを示している。図示のように、溶融した熱可塑性樹脂が注入装置の導管５２０を介して注入される。溶融した樹脂は、キャビティ内の分厚い部分５２２の周辺に沿うように流れて、５２４で示されるような流れ端部を形成する。場合によっては、中心の範囲の部分は、最初に溶融した熱可塑性樹脂で充填されない。また、他の場合には、溶融した熱可塑性樹脂を追加注入することで、最終レンズ要素には、図１５（ａ）に示した樹脂流れ跡５２６または図１５（ｂ）において示されたようなパーティングライン５２８が形成される。加えて、従来の工程では凝固した後に、レンズの中央部分が圧縮されるであろうが、こうするとこの部分に偏向された光の元で表れるひびわれまたは応力部分が生じる。このような作用は、急峻な曲面を有するレンズにおいて顕著となる。これらの全ての作用は好ましくない。
【００６９】
これらの欠点は、特に急峻な曲面を有するレンズの成型において、成型キャビティの適当な充填と、型閉めと圧縮によって削減または解消できるものと出願人は、確信した。特に、本発明の好適な実施例によれば成型キャビティ内に、例えば成型キャビティ内に最終的に注入されるべき溶融樹脂材料の容積の１２０から１６０％の溶融樹脂材料を「超過サイズのショット」として成型キャビティ内に導入する。最も好ましくは、溶融樹脂材料の４０％の過剰分が成型キャビティ内に導入される。これに続き、型の可動部分が所定位置まで移動されて、成型キャビティ内に成型されるべきレンズブランクの形状と体積を規定する。この工程により、過剰な材料分が成型キャビティから外に押し出されて、再加熱されるであろう注入装置側のキャビティに戻される。好ましい実施例では、依然として溶融している材料は注入装置側の導管中に矯正的に戻されて次のレンズ要素の成型に使用可能となる。過剰な熱可塑性樹脂材料を使用するは、熱可塑性樹脂レンズの特性を改善する結果となる。すなわち、過剰な熱可塑性樹脂材料を使用することで、大きな容量分が注入された熱可塑性樹脂により提供されるより大きな熱容量を得ることができるので、レンズの中心部が凝固または固化する前に、長い作業時間または工程時間を得ることができる。作業時間または工程時間が長くなればなるほど、従来の製造技術によれば熱可塑性樹脂がその中心部が既に凝固していたであろう成型中心部から外側に向けて流れ続けるようにできる。このようにして、レンズ製造中に代表的に発生する樹脂流れ跡またはパーティングラインは、特に負レンズブランクが成型される場合に、有効な光学範囲に熱可塑性樹脂材料が流れるときにレンズの縁部から効果的に押し出されることになる。強制停止点の所定位置に各型を維持した状態で、続いて水圧力が注入装置の導管を介して成型キャビティに対して加えられる。熱可塑性樹脂は、成型キャビティ内で凝固するようになる結果、成型キャビティの形状に一致した光学面を有する急峻な曲面を有するレンズブランクの形成がなされる。上述したように過剰な材料とより長い処理時間を達成することで、本発明によればまた従来の成型技術よりもより温度の低い成型金型の使用を可能にする。温度の低い成型金型によれば、レンズの成型型との間の付着状態を減少できるので、成型工程の終了後にレンズを取り出す作業が簡単になる。成型されたレンズブランクは、成型型から取り出された後に、樹脂流れ跡またはパーティングラインがその中心の使用される範囲に形成されることがなくなる。この手法を用いることで、例えば半球面状のレンズブランクであって、少なくとも一つの光学面において半径が約３５ｍｍ以下の曲率の球状の光学面と、最小中心厚さが２ｍｍ以下のレンズブランクを成型することが可能となる。
【００７０】
上記の各実施例において本発明の多くの特徴と利益点について述べたが、これに限定されず種々の構成が可能であり、当業者は特許請求の範囲に規定される範囲内において多くの変形例と修正が可能であることが解釈されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法を示したフローチャートである。
【図２】
開始位置になっている成型装置の模式的側面図である。
【図３】
図２の成型装置が、充填位置に位置している模式的側面図である。
【図４】
図２の成型装置が、充填中の模式的側面図である。
【図５】
図２の成型装置が、圧縮中の模式的側面図である。
【図６】
図２の成型装置が、最終冷却位置にある模式的側面図である。
【図７】
（ａ）から（ｃ）は、急峻な曲面を有する眼科用レンズの事例の断面図である。
【図８】
（ａ）から（ｃ）は、倍率を有する急峻な曲面レンズと、同じ倍率のゆるい曲面レンズとの比較のための断面図である。
【図９】
（ａ）から（ｃ）は、急峻な曲面を有するレンズ要素の種々の特性を模式的に示した図である。
【図１０】
急峻な曲面を有するレンズ要素の種々の特性を模式的に示した図である。
【図１１】
急峻な曲面を有するレンズ要素の種々の特性を模式的に示した図である。
【図１２】
急峻な曲面と、薄い中心部とを有するレンズ要素を成型するために使用される成型金型の側面断面図である。
【図１３】
図１２の成型金型で成型される広角縮小レンズブランクと、成型方法を示した側面断面図である。
【図１４】
（ａ）、（ｂ）は、パーティグラインと樹脂流れ跡の形成状態と除去状態とを示した図である。
【図１５】
（ａ）、（ｂ）は、パーティグラインと樹脂流れ跡の形成状態と除去状態とを示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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