JPH08503793A

JPH08503793A - 成形プラスチック偏光レンズおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08503793A
Application number: JP7509326A
Authority: JP
Inventors: エイチ．ダルゼル，ウィリアム; ジャンゲテンズ，ナンシー; ロシャック，イゴー; マッカーシィ，キャロルエル．グロンキィ
Original assignee: ポラロイドコーポレーシヨン
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-04-23
Also published as: WO1995008133A1; KR950704704A; US5434707A; AU678612B2; CA2146258A1; EP0669009A1; AU7835094A

Abstract

(57)【要約】実質的に光学的倍率を有せずかつその中に偏光層を有するプラスチックレンズが、対置された熱可塑性材料のシートの間に偏光層を含む複合積層品を対置された成形用金型（圧盤）の間で加熱および圧縮することにより、そして前記の圧盤は実質的に光学的倍率を有しないレンズの製造のため予め定められた曲率半径を有することにより、前記の複合積層品を成形することにより製造される。成形は、前記の熱可塑性シートの流動を起こさせかつ前記の圧盤の造形表面のそれぞれの曲率にシートを合致させるため十分な加熱および圧縮の条件の下で達成される。これらのレンズは眼鏡のサングラスレンズとして特に適する。

Description

【発明の詳細な説明】成形プラスチック偏光レンズおよびその製造方法発明の背景本発明は成形されたプラスチック偏光レンズにおよびそれらの製造方法に関する。さらに詳細には、それは光学的倍率を有せず、耐久性および耐磨耗性を有するプラスチック偏光レンズ、およびそのようなレンズを簡単なかつ効果的な仕方で成形する方法に関する。レンズとして有用な、そして一対の支持体シートまたは板の間に分子配向された偏光材料の層から成る湾曲した偏光性積層品は従来知られている。例えば、そのような特徴をもつ湾曲したレンズは米国特許第２，３２０，３７５号（１９４３年６月１日にＨ．Ｒ．Ｍｏｕｌｔｏｎに発行された）、米国特許第２，３８７，３０８号（１９４５年１０月２３日にＨ．Ｈ．Ｓｔｙｌｌに発行された）、米国特許第３，５６０，０７６号（１９７１年２月２日にＦ．Ｇ．Ｃｅｐｐｉに発行された）、および米国特許第３，９４０，３０４号（１９７６年２月２４日にＮ．Ｗ．Ｓｃｈｕｌｅｒに発行された）に記載されている。湾曲した積層品は成形用金型の間で成形されることもあり（例えば、前記の米国特許第２，３２０，３７５号、第２，３８７，３０８号および第３，５６０，０７６号に教示されている如く）、または研磨作業の結果であることもある（例えば、米国特許第２，３８７，３０８号に記載の如くである）。その代わりに、偏光子をその間に有する湾曲したレンズを、前記の米国特許第３，９４０，３０４号に教示されているように、その間に偏光子を閉じ込めた一対の成形された金型の中で重合性モノマーの現場重合により製造することができる。一般に、サングラスの製造において使用に適するようなプラスチック偏光レンズは光学的倍率を殆どまたは全く示すべきでない（即ち、無倍率または消倍率）、通例として使用と悪用の多様な条件にさらされることのあるサングラスに適した良好な耐久性と耐磨耗性を有するべきであり、そして自動化された製造工程に能率的に適合した方法により製造されねばならない。射出成形作業工程は複雑であり、また製造工程に関する限り比較的遅いことは理解されるであろう。その上、金型内の重合に基づく方法または各レンズを個々に研磨することに頼る望みのレンズ湾曲度の形成は同様に長たらしくかつ非能率的であろう。湾曲したレンズの製造を、前記のＦ．Ｇ．Ｃｅｐｐｉの米国特許第３，５６０，０７６号に示されているように、プラスチック偏光性複合物または構造物からブランクの個々の付形（成形）に頼って達成することはできるが、均一の厚さをもつレンズの成形は結果として光学的倍率を有するレンズの製造になる。その上、耐久性を増す目的でレンズの厚さを増すことは結果として光学的倍率を増すことになって望ましくない。かくして良好な耐久性、耐磨耗性およびその他の望ましい特性を有する、そして光学的倍率を殆どまたは全く示さない、また簡単かつ能率的な方法により製造できるプラスチックレンズに可なりの重要性があることは理解されるであろう。発明の要約実質的に光学的倍率を有せずかつ一対の熱可塑性支持体シートの間に一つの偏光層をもつ積層品から成る湾曲したプラスチックレンズを、前記の積層品を加熱された湾曲圧盤（金型）の間で、それらの熱可塑性支持体シートが変形されかつ流動性を与えられるように、そしてレンズの中央区域で最大の厚さをかつレンズの周辺に向かって厚さを減ずる勾配を有する複合体レンズが製造されるように成形することにより提供することができる。本発明の物品態様によれば、一方の側で凸面でありかつ他方の側で凹面である積層偏光レンズであって、前記の凹面側の熱可塑性材料から成る第一の透明シート、前記の凸面側の熱可塑性材料から成る第二の透明シート、および前記の第一および第二の熱可塑性シートの間に配置されかつそれぞれのシートに結合された偏光性材料の湾曲したシートから成り、前記の積層偏光レンズは前記レンズの中央区域でその最大の厚さを有しかつ前記レンズの周辺に向かって半径方向にしだいに厚さを減ずる、前記の積層偏光レンズが提供される。本発明の方法態様において、一方の側で凸面でありかつ他方の側で凹面であるプラスチックレンズであり、そして前記レンズの中央区域でその最大の厚さを有しかつ前記レンズの周辺に向かって半径方向にしだいに厚さを減ずるレンズを形成する方法が提供されるが、前記の方法は次の加工段階から成る。即ち、第一および第二の対置された熱可塑性材料のシートの間に配置されかつそれぞれのシートに結合された偏光性材料の層から成る積層品を供給する段階、前記の積層品の上にそれぞれ凸面と凹面を造形するための対置する凹面と凸面の圧盤の間に前記の積層品を置き、前記の凹面圧盤の曲率半径（ｒ₁）および前記の凸面圧盤の曲率半径（ｒ₂）がそれぞれ実質的に次の関係、（上式中ｔは前記の積層品の厚さを表し、そしてｎは屈折率である）に従う段階、前記の圧盤をその間の前記の積層品と共に加熱および圧縮し、前記の加熱および圧縮が前記の対置した熱可塑性材料のシートを流動可能な状態に変形するためおよび前記のシートを前記の凹面および凸面の圧盤それぞれの造形表面に合致させるために十分であり、また前記の加熱および圧縮が一方の側で凸面でありかつ他方の側で凹面であるように成形されたレンズに前記の積層品を造形するために十分であり、そして前記のレンズがその中央区域でその最大の厚さを有しかつ前記レンズの周辺に向かって半径方向にしだいに厚さを減ずるものである段階、および前記の圧盤の間から前記の成形されたレンズを取り出す段階、から成る。本発明の性質および目的をより十分に理解するため、次の説明に添付の図面と共に言及されねばならない。図面の簡単な説明図１は、本発明のプラスチック偏光レンズの一実施態様をそれから形成することができるそれぞれの層の斜視図である。図２は図１に示された各層から成る積層構造体の斜視図であり、その構造体から本発明の偏光レンズを提供することができる。図３は、本発明の偏光レンズをそれから提供することができる積層構造体の他の一つの実施態様の断面図である。図４は本発明の方法を実施するために適当な一種のプレス成形装置の斜視図である。図５は図４の装置の断面図であり、本発明の方法の一段階の実施を示す。図６は図４の装置の断面図であり、本発明の方法の加熱および圧縮段階の実施を示す。図７は図４の装置の断面図であり、本発明の方法のさらにレンズ取り出し段階を示す。および図８は本発明の完成されたプラスチック偏光レンズの好ましい一実施態様の側面図である。発明の詳細な説明前述のように、本発明はプラスチック偏光レンズに、および実質的に倍率を有しないそのようなレンズがそれにより製造される方法に向けられている。本発明のプラスチック偏光レンズに適用されるとき、実質的に光学的倍率を有しないレンズの表示するものは、一般に、拡大または反拡大の不在を意味する。従って、その倍率が人間の眼により認識できないかまたは検出できないほど実質的に低い場合かまたはその倍率が無倍率レンズについて公刊された工業標準の限界内にある場合にレンズは実質的に倍率を有しないとみなされるであろう。本発明の方法によるそのようなレンズの製造は、不均一な厚さをもつ、即ち、中央区域で最も厚い、そしてその周辺に対して半径方向に厚さを減じるプラスチックレンズの製造を本発明の方法の加熱及び圧縮条件下で可能にする予定された曲率半径を有するレンズ成形用圧盤の必要条件に対する実質的固執を要求する。従って、本発明のレンズの凸面および凹面を造形するために使用されるそれぞれの圧盤の曲率半径は、以下により詳細に説明されかつ望ましくない光学的倍率を有しないレンズを提供するために予定される重要な関係に一致する。本発明の実質的に倍率を有しないレンズの製造のための必要条件は、ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，５３版、１９７２年、ＣｈｅｍｉｃａｌＲｕｂｂｅｒＣｏ．発行、Ｆ−８５頁に記載の、厚さ（ｔ）の厚いレンズの主焦点（Ｆ）に関する次のような数式（Ｉ）を参照することにより一層良く理解されるであろう。上式中ｒ₁とｒ₂はレンズの曲率半径を表し、ｎは屈折率である。無倍率のレンズの場合に、Ｆは無限大に等しくなり、そしてその場合ｎ（ｒ₁＋ｒ₂）＝（ｎ−１）ｔ．（ＩＩ）となる。１．５の屈折率を仮定すると、曲率半径（ｒ₁とｒ₂）はレンズの厚さに次の式（ＩＩＩ）に従って関係する。ｘ₁＋ｘ₂＝ｔ／３．（ＩＩＩ）従って、０．１００インチ（１００ミル）の厚さの複合積層品が（レンズの凸面側を形成するために）３．５１４インチの曲率半径（ｒ₁）をもつ凹面を有する圧盤を使用してレンズに成形されることになっている場合に、レンズの凹面側を造形するために使用される圧盤は３．４８１インチの曲率半径（ｒ₂）をもつ凸面を有することは理解されるであろう。対照的に、そして当業界に知られているように、均一な厚さ（Ｔ）のレンズの光学的倍率（Ｐ）は式（ＩＶ）により表される。上式中Ｔはメートルで表される。もし屈折率（ｎ）は１．５であり、そして公称倍率（Ｐ・）−−対置された表面のそれぞれの倍率の積の平方根に等しい−−は６であるならば、そのとき次のようになる。およびＰ＝−48Ｔ．（ＶＩ）式（ＶＩ）から計算して次の式を得ることができる。Ｐ＝−0.00122ｔ，（ＶＩＩ）上式中厚さ（ｔ）はミルで表される。いろいろな厚さのレンズの倍率（ジオプターでの）は、式（ＶＩＩ）を用いて、容易に計算することができ、そしていろいろな均一の厚さのレンズの倍率の例が次の表Ｉに示されており、そこでは焦点距離はメートルで表されている。式（ＶＩＩ）の精密調査からおよび表Ｉに示されたデータから、均一な厚さのレンズの厚さの増加は倍率の増加を結果として生ずることが理解されるであろう。従って、例えば、改良された剛性と耐久性のような望ましい寄与の実現のためにレンズの厚さが増される場合には、付随するかつ望ましくないレンズ倍率の増加がある。倍率を有せずかつ不均一の厚さを有する本発明のレンズの製造のために使用される圧盤のレンズを造形する表面の必要条件は、均一な厚さのレンズを造形するために役立つ圧盤の曲率半径を考えることにより一層良く理解することができる。例えば、対置された凸面側と凹面側および均一な厚さを有する「タマネギ」レンズはタマネギの薄切りの同心環との類似を示すことができる。同一のかつ均一の厚さの各タマネギ環は凸面および凹面半径により定められる。これらの半径は各薄片につき異なる値を有する。各薄片のそれぞれの半径もまたタマネギ表面に対して外側に環の進むにつれて変わる。透明なプラスチック支持材料は、そのような環に類似して、均一な厚さのレンズに成形されることができ、そしてそのような「タマネギ」レンズの造形において使用される圧盤の曲率半径の必要条件はタマネギの幾何学から類推して容易に決定することができる。しかし、そのようなレンズは、前述のように、厚さと共に増す光学的倍率を有する。プラスチックの耐久性偏光レンズを前もって決定された曲率半径の圧盤および、光学的倍率の発生を取消しかつその代わりに不均一な厚さのかつ実質的に光学的倍率のないレンズの形成を促進する、熱可塑性材料および熱と圧力の成形条件を使用することにより製造できることが発見された。それらの曲率半径の特別な必要条件および本発明のレンズの製造を可能にする材料および成形条件に関する必要条件は以下に詳細に説明される。さて図１について、そこに本発明のプラスチック偏光レンズがそれから作られる積層構造体２２（図２）を形成する単層（シート）１０，１２および１４が分解組み立て式に示されている。図１に示されている層またはシート１０は、本発明のレンズの偏光機能を与える分子的に配向された偏光材料から成る。通例、偏光層１０は約０．１から３ミルまで（約０．００２５から０．０７６ｍｍまで）の範囲内の厚さを有する線状の分子配向された二色性材料から成るであろう。偏光子層１０として役立つため特に好ましい材料は、ヨウ素のような二色性色素で既知の方法により染色された約１ミル（０．０２５ｍｍ）の厚さの延伸された（配向された）ポリビニルアルコールの層である。そのような偏光性材料はまた安定性改良のためにホウ素化されることが好ましいであろう。適当な、この種の偏光層は米国特許再発行第２３，２９７号および米国特許第４，１６６，８７１号に記載の方法を利用して調製することができる。他の一つの好ましい偏光材料は、既知の方法で塩酸蒸気処理により提供されるようなポリビニレン偏光種を含む延伸されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）シートである。好ましくは、そのような偏光材料は安定性改良のためホウ素化されるであろう。そのような種類の適当な偏光材料は米国特許第２，４４５，５５５号に記載の方法で調製されることができる。しかし、その他の偏光材料も使用されることができ、そしてそれらの製造方法は米国特許第２，２３７，５６７号、第２，５２７，４００号、および第２，５５４，８５０号に見いだすことができる。偏光子の製造において、一種または数種の支持体または担体シートを偏光材料の耐久性および取扱い特性を改良するために使用することができる。セルロースアセタート、セルロースアセタートブチラート（ＣＡＢ）またはその他のポリマー材料をこの目的に使用できる。これらのプラスチックレンズの製造において、一対のセルローストリアセタート（ＣＴＡ）フイルムの間にサンドイッチにしたＰＶＡ主材の偏光材料の層を使用することにより良い結果を得ることができる。特に好ましい偏光子１０は、約１から５ミルまで（０．０２５から０．１２７ｍｍまで）の範囲内の厚さをもつ一対のセルローストリアセタートシートの間にサンドイッチにされた約０．５から１．５ミルまで（０．０１３から０．０３８ｍｍまで）の厚さをもつＰＶＡ主材の偏光材料の層から成る。泡、曇りまたはその他の可視的な欠陥を生ずることのない望みの結合を促進するために接着剤を使用することができる。適当な接着剤は当業者に知られているであろう。各層（またはシート）１２および１４は、本発明のレンズの望みの湾曲程度に型に入れて作るか又は造形することができる。光学的エレメントの製造において有用であることが知られている透明な熱可塑性樹脂、例えば、ポリ（メチルメタクリラート）、ポリスチレン、ポリカルボナートおよびセルロース系熱可塑性材料、例えば、セルロースニトラート、セルローストリアセタート（ＣＴＡ）、セルロースアセタートプロピオナート、セルロースアセタートブチラート（ＣＡＢ）およびエチルセルロースなどを層１２および１４のために使用することができる。一般に、適当な材料は、透明でありかつ良好な耐久性および成形適性を示すものであろう。さらに、シート１２および１４の樹脂材料は低い複屈折を示すことおよびそれは良好な耐熱性および防湿性を示すことが有益であろう。成形用樹脂材料のシート１２および１４は前記の樹脂材料の中から選択されることができるが、その他の材料も使用されることができる。シート１２および１４を構成する樹脂材料の成形適性および加工性を、要求される温度および圧力の成形およびレンズ造形条件がそれらのシートの間に閉じ込められた偏光子の物理的および光学的性質に影響を与えることがある限り、考慮にいれる必要があることは理解されるであろう。従って、シート１２と１４は、崩壊またはその他の偏光子１０に有害なおよび容認出来ない影響なしに本発明の湾曲レンズに成形できる熱可塑性材料から成るであろう。良好な結果をポリ（メチルメタクリラート）のシート１２と１４を使用して得ることができる。一般に、ポリ（メチルメタクリラート）樹脂は良好な耐久性、透明性および加工性を示し、そしてポリ（メチルメタクリラート）およびその他の前記材料の有益な特質および限界は、光学エレメントの製造へのそれらの適応性が関する限り、知られておりそして例えば、米国特許第４，９８６，６４８号（１９９１年、１月２２日、Ａ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉに対して発行された）および第５，０４３，４０５号（１９９１年、８月２７日、Ｔ．Ｋｏｓｅｋｉに対して発行された）に記載されている。メチルメタクリラートおよびその他のメタクリラートモノマー（例えば、ノルボルニルメタクリラート）のホモポリマーを使用することができるが、同様にメチルメタクリラートからおよびその他の共重合可能なモノマーからの反復単位を含むメタクリルコポリマーも使用できる。そのようなホモポリマーおよびコポリマーの例は前記の米国特許第４，９８６，６４８号および第５，０４３，４０５号に見いだすことができる。シート１２と１４はそれぞれ一つまたはそれ以上の層から成ることができる。良い結果はそれぞれ層１２および１４の各層につき単一のシートを使用することにより得ることができる。一般に、図１，２，３および８に示されているシート１４がシート１２の厚さよりも大きい厚さを有することは好ましいであろう。厚さにおける差は偏光子１０をレンズ５０（図８）においてレンズの凸面よりも凹面に近く位置することを可能にする。そのような配置が偏光子１０上の湾曲に誘導される応力の量を減少させかつ曇りを減少させることは、前記の米国特許第３，５６０，０７６号（１９７１年２月２日、Ｆ．Ｇ．Ｃｅｐｐｉにたいして発行された）に記載の通りである。その上、他のシートの厚さよりも実質的に大きい厚さの一枚のシートを使用することは、偏光子１０の物理的完全な状態および光学的特性に有害な影響を与えることなしに、レンズ成形作業に用いられることがあり得る加工条件（例えば、温度および圧力）のより大きな許容範囲を与える。一般に、レンズの凹面側に第１の厚さの熱可塑性材料の第１の透明シートと、そして凸面側に第１の厚さよりも約１．５倍大きい第２の厚さの熱可塑性材料の第２の透明シートを使用することは有益であるだろう。例えば、厚さ約３０ミル（０．７６ｍｍ）の第１のシートと、厚さ約６０ミル（１．５２ｍｍ）の、即ち第１のシートの厚さの約２倍の、第２のシートを使用すると良い結果が得られる。好ましい実施態様によれば、そのようなシートのそれぞれはポリ（メチルメタクリラート）から成るであろう。図１および２に示されるように、複合積層品２２はシート１２と１４を偏光子１０の対立する側に配置し、そしてそれらのシートを接着剤で互いに固定することにより形成されることができる。いろいろな接着剤をこの目的に使用できるが、但しそれらは実質的に透明であり、そして泡およびその他の許容され得ないかつ眼に見える欠陥のない曇りのない積層品を提供するものであることを条件とする。もし望ましければ、各シート１２と１４はいろいろな添加剤をそれらの既知のおよび予定された効果のために含む。安定剤、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤、潤滑剤および界面活性剤を使用することができる。灰色、黄色、青色またはその他の色素のような色素もまた望みの濃度または色のレンズを得るために使用することができる。シート１２および１４のそれぞれは、引っかき傷およびすり傷に対するレンズの耐性を改良するために耐磨耗性の層または皮膜を含むことができる。図３に示されるように、積層複合体２２はシート１２と１４のそれぞれの上に耐磨耗性材料の層または皮膜１５を含む。そのような層または皮膜は、例えば、熱硬化性、架橋性ポリマーから成ることができる。図２および３に示されている、そしてそれから図８に示されるような偏光レンズを製造することができる積層複合体構造２２はいろいろな方法で製造されかつ使用されることができる。例えば、図２と３に示された構造を有する単位のブランクは造形されてから型に入れて望みのレンズに作られる（成形される）ことができ、そして各ブランクは四角の、丸い、楕円のまたはその他の寸法の予め切断された部材１０，１２および１４の積層により製造される。そのようなブランクは熱と圧力の下にレンズに造形されることができ、そしてその縁は眼鏡のフレームの中にはめ込むためにそれらを適合させるため適当な方法で研磨することができる。好ましくは、有限のまたは無限の長さの複合構造体を連続または半連続的方法により作ることができ、その際熱可塑性シート材料のウエブまたはピースが偏光子の対立する両側に接着される。個々のブランクは次に積層品から鋸、ナイフレーザーまたはその他の切断装置を用いて切断されることができる。そのような切断作業は、プレス成形装置のような装置でその成形の前に何時でも行われることができる。個々のブランクは成形の前に望みどおりに前処理されることができる。例えば、使用される特定の造形装置に適した予定の寸法のレンズブランクは加熱されてから、直ちにまたは可なりの冷却の後に造形装置の中に置かれることができる。良い結果は、レンズがポリ（メチルメタクリラート）から作られ、レンズブランクを約２００°Ｆ（９３℃）で２０から３０分間加熱することにより造形する場合に得られることができる。しかし、その他の前処理も、造形されるべき積層品の特定の構造に応じて、使用されることができる。本発明の偏光積層品がそれにより一方で凹面そして他方で凸面の偏光装置に造形される方法が下記に図４より７までと関連して説明されるであろう。造形工程は図４に示された型の装置により行われることができる。その装置に含まれるものは凹面圧盤２４、凸面圧盤２６、圧盤を互いに圧力をかける関係に送り込んだり出したりする装置、およびそれぞれの加圧の合間に圧盤を交互に加熱および冷却する装置である。凹面圧盤２４は、滑らかな凹面を作る表面３０を有するガラス部材２８、適当な駆動装置に作用するように連結されたシャフト３２、液室３３，液入口カップリング３４、および液出口カップリング３６を含む。凸面圧盤２６は、凸面を作る表面４０を有するガラス部材３８、固定された支持装置４２、液室４３、液入口カップリング４４、および液出口カップリング４６を含む。前記に指摘されたように、それぞれ凹面と凸面を作る表面３０と４０は式（ＩＩ）に表された関係に実質的に対応する曲率半径を有するであろう。駆動装置は、圧盤２４を動かして圧盤２６との加圧関係に出入りさせるため作用するように圧盤２４に連結された適当な水圧式ピストンとシリンダー装置４７を含む。両圧盤のための加熱および冷却装置は、三方バルブ装置４９、加熱液導管５１、冷却液導管５３、および圧盤２４と２６それぞれの各液入口カップリング３４と４４に前記の三方バルブの一つを連結する液入口５５を含む。さて図５を参照すると、積層構造体２２は凹面圧盤２４の中に比較的薄いシート１２が凸面圧盤２６に面するように置かれ、それにより偏光層１０を凸面圧盤に相対的に近く位置させている。凹面および凸面の圧盤はそれから、図６に示されるように、動かされて加圧関係に入り、積層構造体２２を圧力と温度の組み合わされた効果により、凹面と凸面の対置された表面およびレンズの中央区域に最大の厚さを有することを特徴とする不均一な厚さの成形サングラスレンズに造形または成形する。適用される圧力の量は複合構造体２２の特定の性質、および特にシート１２と１４の熱可塑性材料の性質により、および造形する表面３０と４０の温度により変わるであろう。前記のポリ（メチルメタクリラート）のシートの間に積層された特に好ましい形の偏光子から成る複合体の場合には、レンズ区域の約２５０から３００１ｂｓ．／ｉｎ²まで（レンズ区域の１７．６から２１．１ｋｇ．／ｃｍ²まで）の範囲内の圧力が適当に使用されることができる。特に好ましい圧力は約２５６１ｂｓ．／ｉｎ²（約１８．０ｋｇ．／ｃｍ²）である。前記のようにして、圧力が積層構造体２２にかけられている間に、圧盤２４と２６の室３３と４３それぞれに熱い水を通すことにより圧盤は加熱される。表面３０と４０は連続的にかつ十分に加熱されてシート１２と１４の熱可塑性材料の変形と流動を起こさせ、そして圧盤２６と２４の造形表面４０と３０に積層品２２の表面を一致させる。熱可塑性流動および圧盤によりその間の積層品の上に加えられる圧力は積層品２２をして圧盤の間の空隙を埋めさせ、それにより不均一な厚さのそして実質的に倍率を有しない成形または造形されたサングラスを製造させる。熱可塑性流動を起こすために十分な条件の使用は、層１２と１４の表面が圧盤表面４０と３０にそれぞれ形を一致させることをそのような流動が保証する限り、本発明のレンズの製造に重要である。造形表面の間の空隙を埋めるため十分な温度と圧力の条件が存在しない場合には、圧盤の間に置かれた積層品の均一な厚さは変化せずに留まり、そしてそこに光学的倍率を有するレンズが製造される。前記（表Ｉ）に指摘されたように、均一な厚さのレンズの光学的倍率はその厚さと共に増加する。本発明の方法は、比較的厚い、従ってそのような厚さに伴う耐久性を有するレンズの製造のために用いることができる。広くいろいろに変わった厚さのレンズを製造することができる。しかし、本発明の方法は特に、たとえ均一の厚さのものでも、容認されない倍率を示す比較的厚いレンズの製造に応用されることができるであろう。従って、この方法は、５０ミル（１．２７ｍｍ）またはそれ以上の、例えば、約５０から１５０ミルまで（１．２７から３．８１ｍｍまで）の範囲内の、厚さの無倍率レンズの製造に特に有用である。６０から１００ミルまで（１．５２から２．５４ｍｍまで）の特に好ましい厚さを有する耐久性のあるレンズが本発明の方法を用いることにより容易に製造できる。本発明の偏光レンズの製造において、造形されるべきレンズの凸面側の予定された曲率に対応する造形表面３０を有する圧盤２４を使用すると好都合であろう。シート１４の凸面（造形表面３０に対して作られた）はサングラスの外側表面として役立つことは理解されることができる。凸面のサングラス表面を造形するために適当な表面３０の曲率半径は３．５１４インチである。光学的倍率を有しないレンズのために要求される曲率半径を計算するために適する式（ＩＩＩ）を用い、かつ造形表面３０の曲率半径（ｒ₁）は３．５１４インチであると仮定することにより、反対側のレンズ表面（および圧盤）の曲率半径がすべての公称の厚さのレンズの製造のために決定されることができる。表ＩＩに、倍率を有しないレンズの製造（与えられた厚さの積層品からの）に適する、造形表面４０の曲率半径が示されている。表ＩＩにはまた、一つの造形表面が３．５１４インチの曲率半径を有しており、そして他の表面はそれからその厚さを差し引くことにより計算される場合に、均一の厚さの（かつ光学的倍率を示す）レンズの製造のために要求される曲率半径も示されている。表ＩＩから、公称の厚さ０．１００インチ（１００ミル）の無倍率レンズは３．５１４インチの曲率半径（ｒ₁）をもつ一方の造形表面と３．４８１インチの曲率半径（ｒ²）をもつ他方の造形表面を用いて成形されることを見ることができる。本発明の方法を用いてポリ（メチルメチクリラート）から作られた偏光レンズの場合に、３．４７９インチ（計算値３．４８１インチの近似値）の曲率半径をもっ造形表面を有する圧盤を使用することにより良い結果が得られた。表ＩＩから、３．４１４インチの曲率半径をもつ造形表面は均一な１００ミルの厚さのそして光学的倍率を有するレンズの製造のため適当であろうことが判る。さらに、一つの場合に無倍率かつ不均一な厚さのレンズの、そして他の場合に倍率および均一な厚さを有するレンズの製造のための圧盤必要条件の違いは、本発明の１００ミルの厚さ、無倍率、不均一のレンズの製造のための圧盤の必要条件（曲率半径３．５１４と３．４８１インチ）が、均一な厚さ、光学的倍率および僅か３０ミルの厚さを有するレンズの製造のために適する圧盤の必要条件（曲率半径３．５１４と３．４８４）に近いことを見ることにより一層良く理解することができる。本発明のレンズの製造の間に熱可塑性層１２と１４の流動を起こさせるため十分な温度と圧力の条件は複合体レンズブランクをして圧盤の曲率半径に合致させる。結果として、１００ミルの厚さのかつ２．５インチ（６３．５ｍｍ）の直径をもつ複合体レンズブランクから製造されたレンズはそのレンズの中央でかつ最も厚い区域において約１０１ミル（２．５６５ｍｍ）の厚さを、そして約９７ミル（２．４６４ｍｍ）の厚さをもつ周辺に向かって徐々にかつ半径方向に減少する厚さを示すであろう。シート１２と１４の熱可塑性材料の変形と流動を起こさせるたるに必要な温度はその熱可塑性材料の化学組成と共に変わるであろう。ポリ（メチルメタクリラート）シート、約３００から３２０°Ｆ（１４９から１６０℃）までの成形温度を用いると良い結果を与える。特に好ましい成形温度は約３０５゜Ｆ（１５２℃ ）である。圧盤の造形表面の温度は、前記のように、熱水と冷水の通過により調節することができる。熱盤は予熱される、即ち、その間に複合積層品を置く前に、加熱されることが好ましく、そして望みの成形されたレンズを与えるため十分な加熱サイクルのため必要な造形温度に加熱されることが好ましいであろう。例えば、ポリ（メチルメタクリラート）熱可塑性材料の場合に、複合積層品を金型の中に置きそして約１０秒以内に金型を密閉する前に、圧盤の造形表面を約１８５−１９０°Ｆ（８５−８８℃）に予熱することができる。金型表面はそれから圧盤を通して加熱された水の通過により必要な造形温度にまで加熱され、そして温度は望みのレンズの造形を達成するため十分な継続期間（例えば、８０から９０秒）維持される。その後、表面３０と４０の温度は圧盤の室３３と４３に冷却液、例えば、比較的冷たい水、を通すことにより下げられる。冷却液はある継続期間、例えば、約３０秒間、圧盤を通過させられる。熱水は導管５１を通して圧盤に供給され、そして比較的冷たい水が導管５３を通して供給される。加熱サイクルの間、バルブ４９は導管５１と入口５５の間の連絡通路を開きかつ導管５３を閉じる。反対に、冷却サイクルの間、そのバルブは導管５３と入口５５の間の連絡通路を開きかつ導管５１を閉じる。加熱サイクルから冷却サイクルへの転換はバルブ４９を開いて、熱水が完全に冷水により交代されるまで冷水を熱水と混合させることにより行われる。冷却サイクルから加熱への転換は前記の操作を逆にすることにより行われる。冷却操作の後、圧盤２４と２６は分離されて積層構造体２２上の圧力を放ち、そして図７に示されるようにその除去を許す。積層構造体は圧盤の一つに粘着することもあり、その圧盤からそれは空気ノズル４８により供給される圧搾空気の流れにより除去されることができる。図８は、凸面圧盤２６により造形された側で凹面の、そして凹面圧盤２４により造形された側で凸面の、成形された偏光レンズ５０を例示している。図４に示された装置およびここに記載の条件を用いて、実質的に無倍率のかつ良好な耐久性を示す偏光レンズを提供することができる。しかし、その他の装置も使用されることができ、そして加熱および冷却サイクルのような、加工条件における変更は、複合積層品２２の製造のために使用される特定の材料に応じて、有利なように適用されることができる。サングラスレンズは速やかに、例えば、複合体ブランクを圧盤の中に仕込んでから成形されたレンズを取り出すまでの間約１３０秒以内で、作ることができる。本発明の方法は、従って、良好な耐久性を示す比較的厚い、成形された偏光レンズを製造する目的を満足させる簡単なかつ有効な手段を提供するものである。ここに含まれた本発明の範囲から逸脱することなく上記の製品と方法においてある程度の変更がなし得るであろうから、上記の説明に含まれたおよび添付の図面に示されたすべての事項は例示として解釈されるべきであり、限定する意味に解されてはならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロシャック，イゴーアメリカ合衆国 02135 マサチューセッツ州ブライトン，スパーホークストリート６ (72)発明者グロンキィマッカーシィ，キャロルエル. アメリカ合衆国 02332 マサチューセッツ州ダックスベリィ，フリントロックドライブ 151

Claims

【特許請求の範囲】１．一方の側で凸面でありかつ他方の側で凹面である積層偏光レンズであって、前記の凹面側の熱可塑性材料から成る第一の透明シート、前記の凸面側の熱可塑性材料から成る第二の透明シート、および前記の第一および第二の熱可塑性シートの間に配置されかつそれぞれのシートに結合された偏光性材料の湾曲したシートから成り、前記の積層偏光レンズは前記レンズの中央区域でその最大の厚さを有しかつ前記レンズの周辺に向かって半径方向にしだいに厚さを減ずる、前記の積層偏光レンズ。２．該偏光性材料のシートは分子配向された二色性材料から成る請求項１に記載の偏光レンズ。３．該偏光性材料のシートはヨウ素で染色されて延伸されたポリビニルアルコールから成る請求項２に記載の偏光レンズ。４．該偏光性材料のシートはポリビニレン偏光種を含む延伸されたポリビニルアルコールシートから成る請求項２に記載の偏光レンズ。５．該第一および第二の熱可塑性材料のシートのそれぞれはアクリルポリマーから成る請求項２に記載の偏光レンズ。６．アクリルポリマーの該第一および第二のシートのそれぞれはポリ（メチルメタクリラート）から成る請求項５に記載の偏光レンズ。７．該第二の熱可塑性材料のシートの厚さは該第一の熱可塑性材料のシートの厚さの約１．５倍より大きい請求項６に記載の偏光レンズ。８．該レンズの厚さは約１．２７から３．０５ｍｍまでの範囲内にある請求項１に記載の偏光レンズ。９．該偏光材料のシートは約０．００２５から０．０７６ｍｍまでの範囲内にある請求項１に記載の偏光レンズ。１０．該偏光材料のシートは一対のセルローストリアセタートシートの間にサンドイッチにされている請求項９に記載の偏光レンズ。１１．一方の側で凸面でありかつ他方の側で凹面であるプラスチックレンズであり、そして前記レンズの中央区域でその最大の厚さを有しかつ前記レンズの周辺に向かって半径方向にしだいに厚さを減ずるレンズを形成する方法において、前記の方法は次の加工段階、即ち、第一および第二の対置された熱可塑性材料のシートの間に配置されかつそれぞれのシートに結合された偏光性材料の層から成る積層品を供給する段階、前記の積層品の上にそれぞれ凸面と凹面を造形するための対置する凹面と凸面の圧盤の間に前記の積層品を置き、前記の凹面圧盤の曲率半径（ｒ₁）および前記の凸面圧盤の曲率半径（ｒ₂）がそれぞれ実質的に次の関係、（上式中ｔは前記の積層品の厚さを表し、そしてｎは屈折率である）に従う段階、前記の圧盤をその間の前記の積層品と共に加熱および圧縮し、前記の加熱および圧縮が前記の対置した熱可塑性材料のシートを流動可能な状態に変形するためおよび前記のシートを前記の凹面および凸面の圧盤それぞれの造形表面に合致させるために十分であり、また前記の加熱および圧縮が一方の側で凸面でありかつ他方の側で凹面であるように成形されたレンズに前記の積層品を造形するために十分であり、そして前記のレンズがその中央区域でその最大の厚さを有しかつ前記レンズの周辺に向かって半径方向にしだいに厚さを減ずるものである段階、および前記の圧盤の間から前記の成形されたレンズを取り出す段階、から成る前記のプラスチックレンズを形成する方法。１２．該偏光性材料のシートは分子配向された二色性材料から成る請求項１１に記載の方法。１３．該偏光性材料のシートはヨウ素で染色されたポリビニルアルコールの延伸されたシートから成る請求項１２に記載の方法。１４．該ポリビニルアルコールのシートは約０．００２５から０．０７６ｍｍまでの範囲内の厚さを有する請求項１３に記載の方法。１５．該第一および第二の対置された熱可塑性材料のシートのそれぞれはアクリルポリマーから成る請求項１１に記載の方法。１６．アクリルポリマーの該シートのそれぞれはポリ（メチルメタクリラート）から成る請求項１５に記載の方法。１７．該凹面圧盤により造形されたシートは、該凸面圧盤により造形されたシートの厚さの約１．５倍より大きい厚さを有する請求項１６に記載の方法。１８．該凹面および凸面圧盤の間に置かれる該積層品は前記積層品の無限ウェブ供給物から切断されたレンズブランクである請求項１７に記載の方法。１９．該圧盤の間に置かれる該レンズブランクは約１．２７ｍｍまたはそれより大きい厚さを有する請求項１８に記載の方法。２０．該加熱は約１４９から１６０℃までの温度で行われ、該圧盤をそれらの間のレンズブランクと共にする圧縮はレンズ区域の約１７．６から２１．１ｋｇ／ｃｍ²までの圧力で行われる請求項１９に記載の方法。