JPH05288901A - 屈折率勾配を有するプラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 眼鏡用レンズに適用可能な大きさを有する領
域に容易に屈折率勾配が形成された成形体、眼鏡用プラ
スチックレンズレンズとして用いることができる曲面が
一様な球面形状でありながら球面収差を補正したレン
ズ、乱視矯正用レンズ、または多重焦点レンズ等提供す
ることを目的とする。 【構成】 （ａ）第一の成形型を用いて、屈折率Ｎａを
有するポリマーＰａのレンズ予備成形体を形成する工
程、（ｂ）第二の成形型および前記予備成形体を、予備
成形体の少なくとも一部分の表面とそれに対向させた前
記第二の成形型との間に所定の空隙を生じるように、配
置する工程、（ｃ）前記屈折率Ｎａとは異なる屈折率Ｎ
ｂを有するポリマーＰｂを生成することができるモノマ
ーＭｂを前記空隙に充填する工程、および（ｄ）前記空
隙部分内のモノマーＭｂを前記成形体の中に拡散侵入さ
せ、その後にまたはそれと同時にモノマーＭｂを重合さ
せる工程、を含む屈折率勾配を有するプラスチックレン
ズの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は屈折率勾配を有するプラ
スチックレンズの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】屈折率分布によってレンズパワーを得る
手段は特にファイバーや、ロッド、平板レンズ等の両端
面が平面である媒質に用いられ一部は実用化されてい
る。

【０００３】具体的にはロッドレンズの製造方法として
は二段階共重合法、光共重合法などが知られている。二
段階共重合法は高屈折率ポリマーを与えるジビニルモノ
マー（Ｍａ）を円筒容器中で一部重合して得られるゲル
ロッドを、低屈折率ポリマーを与えるビニルモノマー
（Ｍｂ）中に浸漬加温してから窒素雰囲気下で熱処理す
るものである。浸漬工程ではゲルロッド中にＭｂが浸入
・拡散し、さらに熱処理中にＭｂが拡散しながら共重合
することでロッド内部から外部に向かって屈折率分布が
形成される。

【０００４】また、光共重合法では、高屈折率となるビ
ニルモノマー（Ｍ１）と低屈折率ポリマーとなるビニル
モノマー（Ｍ２）のうちからモノマー反応性比ｒ１＜
１，ｒ２＞１の組合せを選んで、Ｍ１とＭ２の混合モノ
マーをガラス管に満たし、これを回転させながら周囲よ
り紫外線を照射する。光共重合によって生成した共重合
体はガラス管内壁に析出し、次第にその厚さを増すとと
もにＭ１モノマー単位の含有率が高くなって行くことで
屈折率分布が形成される。

【０００５】上記の方法を用いて作製した全体に屈折率
分布を有するロッドあるいは部分的に屈折率分布を有す
る成形体を母材として切削、研磨加工によって曲面形状
を有するコンタクトレンズを作製する方法が特開昭６３
−２０４２２９，特開平１−１４４０１３に提案されて
いる。

【０００６】ところで、口径の大きいレンズ、例えば眼
鏡用レンズの場合でも屈折率分布を利用する提案がなさ
れている（英国特許ＧＢ２１９１０１０７Ａ）。そし
て、眼鏡用レンズに用いることができる口径の大きなレ
ンズに屈折率分布を形成させる具体的な方法としては特
開平３−４５６１３などに提案されているように、その
手法は前述の二段階共重合法であり、大口径のレンズ母
材にモノマーを拡散侵入させるものである。

【０００７】また、他の屈折率分布を形成する手段とし
て多重焦点レンズに関しては特開昭６２−９０６０１
に、曲面形状の型を用いて作製したレンズ形状のゲル状
物質の表面をマスク材で被覆し、所定の位置にモノマー
を拡散侵入させる方法が提案されている。

【０００８】一方、眼鏡用レンズ形状に関しては、球面
レンズに特有の収差によるレンズ周辺での像の歪曲をな
くすために非球面曲面を有するレンズがある。また、従
来の二重焦点あるいは多重焦点の眼鏡用レンズではレン
ズの一部を異なる曲面形状として焦点距離の異なる小レ
ンズ部を形成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の二段階
共重合法、光共重合法においてはモノマーの拡散の進入
深さ、あるいは紫外線の進入深さの制約によって実用的
には外径２０ｍｍ程度のものまでしか作ることができな
い。

【００１０】さらに、上記の眼鏡用レンズに関する方法
は屈折率勾配を形成するためのモノマー拡散工程に極め
て長い時間を要することや、取り扱いが困難なゲル状物
質を扱うことがあり、またマスク材で被覆するような煩
雑な操作が必要であるなど実用的な製造手段ではないと
いう問題があった。

【００１１】また、眼鏡用レンズ形状に関しては二重焦
点あるいは多重焦点レンズでは親レンズ表面上に小レン
ズが突出するような形状となり、ファッション性も重視
される眼鏡のあっては大きな問題となっていた。

【００１２】加えて、球面収差を解消する非球面レンズ
はもとより、累進多焦点レンズでは、複雑な機械加工を
要する型を用いてガラス型を成形する必要性や、突起部
分の成形性や離型性は単一のカーブを持つ球面レンズに
比べて歩留まりを悪化させるため、製造コストが非常に
高くなることが多く、潜在的な需要の多さにもかかわら
ず普及が遅れている大きな原因となっていた。

【００１３】本発明の目的は眼鏡用レンズに適用可能な
大きさを有する領域に容易に屈折率勾配が形成された成
形体の製造方法と、眼鏡用プラスチックレンズレンズと
して用いることができる曲面が一様な球面形状でありな
がら球面収差を補正したレンズ、乱視矯正用レンズ、ま
たは多重焦点レンズ等の製造方法を提供するものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）第一の
成形型を用いて、屈折率Ｎａを有するポリマーＰａのレ
ンズ予備成形体を形成する工程、（ｂ）第二の成形型お
よび前記予備成形体を、予備成形体の少なくとも一部分
の表面とそれに対向させた第二の成形型の部分との間に
所定の空隙を生じるように、配置する工程、（ｃ）前記
屈折率Ｎａとは異なる屈折率Ｎｂを有するポリマーＰｂ
を生成することができるモノマーＭｂを前記空隙に充填
する工程、および（ｄ）前記空隙部分内のモノマーＭｂ
を前記成形体の中に拡散侵入させながらモノマーＭｂを
重合させる工程、を含む、屈折率勾配を有するプラスチ
ックレンズの製造方法である。

【００１５】以下、本発明の製造方法について説明す
る。

【００１６】本発明において、まず、第一の成形型を用
いて、屈折率Ｎａを有するポリマーＰａのレンズ予備成
形体を形成する。重合成形の方法としては注型重合、射
出成形等が用いられる。該予備成形体の形状は得ようと
する最終的プラスチックレンズ成形体の屈折率勾配を考
慮して決める。注型重合によりレンズ予備成形体を形成
する場合は、第一の成形型としてぞれぞれその表面が球
面凸面と球面凹面を有する一対のものを使用し、屈折率
ＮａのポリマーＰａを生成するモノマーＭａを注型重合
により凸レンズまたは凹レンズ作用をもつ形状の予備成
形体を重合成形するのが一般的である。例えば図１に示
すようにＲ１の曲率半径をもつ球面凸面を有する第一成
形凸型１とＲ２の曲率半径をもつ球面凹面を有する第一
成形凹型２とを中心間の距離が所定の値になるように対
向配置し、その周面をガスケット３で取り囲み、その内
部に形成された空間４にモノマーＭａを注入して重合す
ることにより凸レンズ（Ｒ１＞Ｒ２の場合）、凹レンズ
（Ｒ１＜Ｒ２）、又はレンズ作用なし（Ｒ１＝Ｒ２の場
合）の作用をもつ予備成形体が形成される。また射出成
形によりレンズ予備成形体を形成する場合は、屈折率Ｎ
ａのポリマーＰａとして熱可塑性ポリマーを用い、第一
の成形型としてぞれぞれその表面が球面凸面と球面凹面
を有する一対のものが用いられる。

【００１７】本発明において、レンズ予備成形体の成形
に用いられるモノマーＭａは透明なポリマーを形成する
ものであれば１種類あるいは２種類以上の混合物でも良
いが、後工程で用いられるモノマーの拡散進入がスムー
ズに行われるものが好ましい。使用するモノマーＭａま
たはポリマーＰａとしては、得ようとする成形体の屈折
率勾配に適するポリマーの屈折率を有するものが選ばれ
る。

【００１８】即ち注型重合によって予備成形体を成形す
る場合には、モノマーＭａとして重合性炭素−炭素２重
結合を１個有するものが必要である。重合性炭素−炭素
２重結合を２個以上有するモノマーのうち架橋密度が高
く、重合後に、後工程で用いられるモノマーの拡散侵入
が行われないものは単独では使用することができない
が、ポリエチレングリコールジメタクリレートのような
架橋密度の低いものは単独でも使用することができる。
しかし、単独使用でなければ、重合性炭素−炭素２重結
合を２個以上有するモノマーを、重合性炭素−炭素２重
結合を１個有するモノマーに最大１０重量％まで混合し
て使用することができる。重合性炭素−炭素２重結合と
してはビニル基、アクリル基、メタクリル基、アリル基
等が挙げられる。またモノマーＭａとして重合性炭素−
炭素２重結合を１個有するモノマーに非重合性有機化合
物を最大９００重量％まで混合したものも使用すること
ができる。重合性炭素−炭素２重結合を有するモノマー
として、例えば、ポリエステルメタクリレート、ポリオ
ールポリメタクリレート、変性ポリオールポリメタクリ
レート、イソシアヌル酸骨格のポリメタクリレート、メ
ラミンアクリレート、ヒダントイン骨格のポリメタクリ
レート、エポキシメタクリレート、ウレタンメタクリレ
ート、２，２−ビス（メタクリロイルオキシフェニル）
プロパン、２，２−ビス（メタクリロイルオキシエトキ
シフェニル）プロパン、２，２−ビス（メタクリロイル
オキシエトキシフェニル）メタン、２，２−ビス（メタ
クリロイルオキシエトキシ−３，５−ジブロムフェニ
ル）プロパン等の多官能メタクリレートおよびこれらに
対応するアクリレート類、スチレン、ｐ−メチルスチレ
ン、ｐ−クロルスチレン、ｏ−クロルスチレン、ｐ−ブ
ロムスチレン、ｏ−ブロムスチレン、ｐ−ジビニルベン
ゼン、ｏ−ジビニルベンゼン、ビニルアセテート、ビニ
ルプロピオネート、ビニルベンゾエート、ジビニルイソ
フタレート、ジビニルテレフタレート、アクリロニトリ
ル、Ｎ−ビニルピロリドン等のビニル化合物、メチルメ
タクリレート、ブチルメタクリレート、フェニルメタク
リレート、ベンジルメタクリレート、ブロムメタクリレ
ート、クロルメタクリレート、２，２，２−トリフルオ
ロエチルメタクリレート、２，２，３，３−テトラフル
オロプロピルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オク
タフルオロペンチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２
Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート等
の単官能メタクリレートおよびこれらに対応するアクリ
レート類、、ジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ート、ジアリルイソフタレート、ジアリルフタレート、
ジアリルテトラクロロフタレート、ジアリルジフェネー
ト、トリアリルイソシアヌレート、ジアリリデンペンタ
エリスリトール等のアリル化合物等を挙げることができ
る。また、前記モノマー類を加熱重合させる場合にはラ
ジカル重合開始剤を加えることができる。ラジカル重合
開始剤としては有機過酸化物またはアゾ化合物を用いる
ことができ、例えば、ジイソプロピルペルオキシジカー
ボネート、ｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノ
エート、ｔ−ブチルペルオキシピバレート、過酸化ラウ
ロイル、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルペルオキシベン
ゾエート、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げること
ができ、これらの１種類あるいは混合物を用いることが
できる。ラジカル重合開始剤の使用量はモノマー１００
重量部に対して、５重量部以下、特に好ましくは１重量
部以下である。

【００１９】また、射出成形によって予備成形体を成形
する場合には、透明な熱可塑性ポリマーが用いられる
が、後工程でのモノマーの拡散進入がスムーズに行われ
るものが好ましく、例えばポリ（メタ）アクリルポリマ
ー、ポリスチレンなどが挙げられる。

【００２０】前記非重合性有機化合物としては、得られ
たレンズの経時的安定性などの実用性を考慮すれば、透
明性を有し、蒸気圧が小さく、熱、光に対して安定であ
るものが好ましい。例えば、可塑剤として用いられるブ
チルベンジルフタレート、ジベンジルフタレート、ジフ
ェニルフタレート、りん酸トリフェニル、りん酸トリク
レジル等や他の有機薬品としてはブロモベンゼン、ｐ−
ブロモトルエン、１−ブロモナフタレン等の芳香族ハロ
ゲン化物、ジトリフルオロエチルアジペート、ジテトラ
フルオロプロピルアジペート等のフッ化アルキル基を有
するエステル類等が挙げられる。

【００２１】次に、前記予備成形体を第二の成形型内
に、その予備成形体の少なくとも一部分の表面とそれに
対向する第二の成形型の部分との間に所定の空隙を生じ
るように配置する。第二の成形型は、予備成形体の表面
と同一または異なる曲率半径を有する表面をもち、予備
成形体の表面に対向して配置されるのが一般的である。
例えば、図２に示すように図１のＲ１の曲率半径をもつ
球面凸面を有する第一成形凸型１と同じ形状を有する凸
型５とＲ３の曲率半径をもつ球面凹面を有する第二成形
凹型６とを中心間の距離が所定の値になるように、か
つ、予備成形体８をその凹面が凸型５に接するように配
置し、それらの周面をガスケット７で取り囲み、予備成
形体８の凸表面１０と第二成形凹型６の凹表面１１とガ
スケット７とで囲まれた空隙９に、前記屈折率Ｎａとは
異なる屈折率Ｎｂを有するポリマーＰｂを生成すること
ができるモノマーＭｂをガスケット７に設けた注入孔１
２から注入する。

【００２２】そして、前記空隙９内のモノマーＭｂを前
記予備成形体の中に拡散侵入させた後にまたは拡散侵入
させながらモノマーＭｂを予備成形体中でまたは第二の
成形型の中で重合させる。重合のための加熱の前に、前
記モノマーＭｂを注入した状態で、モノマーＭｂによる
予備成形体中への拡散侵入・膨潤を促進するために、第
二の成形型を一定温度下に静置する。この際、膨潤によ
り空隙９の容積が減少するが、その分だけモノマーＭｂ
が予備成形体に移行しているので、空隙９と予備成形体
の合計体積の変化は殆どない。その後、モノマーＭｂを
重合させるため所定温度で前記モールド内部を所定時間
加熱すると、第二の成形型内の空隙部分１２中のモノマ
ーＭｂが予備成形体２の表面１０を通って予備成形体２
中に拡散侵入した膨潤予備成形体の中でモノマーＭｂの
重合が進み、同時に狭められた空隙部分１２中に残留し
たモノマーＭｂの重合が進む。予備成形体の膨潤は、予
備成形体内へのモノマーＭｂの移行に伴って、成形体の
表面１０部分から次第に内部に進行するが、膨潤率の高
い領域においてもモノマーＭｂの拡散に比較してポリマ
ーＰａの拡散は非常に遅いため、ポリマーＰａの組成分
布は予備成形体の形状を反映した分布となる。

【００２３】成形時に使用される３種の曲面形状の曲率
半径をレンズ凹面側から凸面側に向かってｒ１，ｒ２，
ｒ３とし、それぞれの組合せにおいて、球面収差が小さ
くなる屈折率の組合せを表１に示した。

【００２４】 表１ 最終レンズが凹レンズの場合 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ｒ2＜ｒ1＜ｒ3 ｒ1＜ｒ2＜ｒ3 ｒ1＝ｒ2＜ｒ3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 予備 ｒ2＜ｒ1 ｒ1＜ｒ2 ｒ1＝ｒ2 成形体 凸 凹 平面 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 収差補正 補正される 個々のケース 補正される の効果 による −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 屈折率の ｎa＞ｎb −− ｎa＞ｎb 組合わせ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 表１（つづき） 最終レンズが凹レンズの場合 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ｒ1＜ｒ2＝ｒ3 ｒ1＜ｒ3＜ｒ2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 予備 ｒ1＜ｒ2 ｒ1＜ｒ2 成形体 凹 凹 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 収差補正 補正される 補正される の効果 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 屈折率の ｎa＜ｎb ｎa＜ｎb 組合わせ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 表１（つづき） 最終レンズが凸レンズの場合 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ｒ2＞ｒ1＞ｒ3 ｒ1＞ｒ2＞ｒ3 ｒ1＝ｒ2＞ｒ3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 予備 ｒ2＞ｒ1 ｒ1＞ｒ2 ｒ1＝ｒ2 成形体 凹 凸 平面 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 収差補正 補正される 個々のケース 補正される の効果 による −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 屈折率の ｎa＜ｎb −−− ｎa＜ｎb 組合わせ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 表１（つづき） 最終レンズが凸レンズの場合 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ｒ1＞ｒ2＝ｒ3 ｒ1＞ｒ3＞ｒ2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 予備 ｒ1＞ｒ2 ｒ1＞ｒ2 成形体 凸 凸 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 収差補正 補正される 補正される の効果 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 屈折率の ｎa＞ｎb ｎa＞ｎb 組合わせ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 一般に、内部屈折率が一定である球面レンズの球面収差
はレンズの中心付近を通過する光によって生じることは
なく、レンズ周辺部の光によって生じる。つまり、レン
ズの中心付近のレンズ度数はほぼ一定であるが、レンズ
周辺部では次第にレンズ度数が大きくなっていく。レン
ズ度数はその媒体の屈折率によって変化し、同一曲面形
状のレンズを比較すると、レンズの屈折率が小さくなる
にしたがってレンズ度数も小さくなる。従って屈折率を
レンズ中心部よりもレンズ周辺部になるにつれて所定の
割合で低下させることにより、レンズ周辺部のレンズ度
数の上昇が抑制され、従って球面レンズの球面収差が小
さくなる。

【００２５】以下に例をあげて、球面レンズについて球
面収差が減少するかを説明する。

【００２６】最終レンズが凹レンズ（ｒ１＜ｒ３）にな
るもののうち、例えばｒ１＝ｒ２＜ｒ３の作製方法につ
いて説明する。

【００２７】曲率半径ｒ１の第一成形凸型と曲率半径ｒ
２の第一成形凹型を中心間隙が１．６ｍｍとなるように
ガスケットで保持する。その内部に形成された空間４に
注入するモノマーとしてベンジルメタクリレートを使用
すると、屈折率：１．５６８の予備成形体が成形され
る。この予備成形体自体はｒ１とｒ２が等しいのでレン
ズ度数はゼロでレンズ作用を持たない。予備成形体の凸
面側に曲率半径ｒ２の第二成形凹型を予備成形体表面と
の中心間隙がゼロとなるように保持し、その間隙に、ベ
ンジルメタクリレートの屈折率よりも小さな屈折率を有
するメチルメタクリレート（ポリマー屈折率：１．４９
０）を充填する。メチルメタクリレートは予備成形体内
部に浸入し、予備成形体は膨潤する。充填してから時間
が経過するにつれてこの浸入量は増大するが、十分に時
間が経過してメチルメタクリレートがすべて予備成形体
に侵入した場合を考える。なお、侵入に応じて予備成形
体は膨らむのでトータルのレンズ厚さの変化は小さいの
で無視できる。またメチルメタクリレートの予備成形体
への侵入により次第に膨潤が進むにしたがって、予備成
形体とメチルメタクリレート液との境界はメタクリレー
ト液の方に移行するがその分だけメチルメタクリレート
の量は減少するので最初の間隙は小さくなっていくもの
の、その中には依然としてメチルメタクリレートが充満
している。従ってメチルメタクリレートの間隙内の移動
は殆ど生じないと考えられる。中心（レンズ光軸）から
半径方向に膨潤体の組成をみるとポリベンジルメタクリ
レートの含有量は中心から外周に向かって次第に減少し
ている。すなわち、膨潤状態において、メチルメタクリ
レートおよびポリベンジルメタクリレートの半径方向の
拡散は小さく、膨潤体中の中心と周辺との間のような長
距離の組成の均一化現象は殆ど生じない。そして間隙へ
の注入時にメチルメタクリレートは、間隙の単位体積あ
たり、中心から半径方向の距離によって定められた量、
すなわち中心から外周に向かって次第に増大する量（間
隙の厚みに比例する）が与えられているが、ポリベンジ
ルメタクリレートは予備成形体によって半径方向に一定
量（間隙厚み一定）与えられているため、完成した膨潤
体中のポリベンジルメタクリレート含有量は半径方向に
減少することになる。そして膨潤体中のメチルメタクリ
レートの重合が終了した後にも、ポリベンジルメタクリ
レート含有量は半径方向に減少し、逆にポリメチルメタ
クリレートの含有量は半径方向に増大し、屈折率につい
ては、中心から半径方向に周辺に向かって次第に低下す
ることになる。この屈折率の中心から周辺に向かっての
減少はレンズの周辺でのレンズ度数を減少する方向に作
用するが、レンズの周辺でのレンズ度数があまり減少し
すぎると、レンズ中心部のレンズ度数よりも小さくなっ
て逆に収差が増大することにもなるので、最終のレンズ
の球面収差が小さくなる条件は、各成形型の表面の曲率
半径、各成形型間の間隔、ポリマーＰａ、モノマーＭｂ
の種類の選択、モノマーＭｂの拡散侵入処理の条件など
を制御することにより決定される。

【００２８】予備成形体の屈折率Ｎａと第２工程で充填
されるモノマーのポリマーの屈折率Ｎｂの大小関係の選
択は、半径方向の位置における予備成形体のポリマーの
厚み（または予備成形体の単位表面績あたりの予備成形
体厚み方向に測ったポリマーの体積）と充填されたモノ
マーの厚み（または充填間隙の単位表面績あたりのモノ
マーの体積）との比率を考え、［屈折率の高い方のポリ
マー（またはモノマー）の厚み］／［屈折率の低い方の
モノマー（またはポリマー）の厚み］の値がレンズ中心
から外周方向に向かうにしたがって所定の割合で減少す
るように設定すればよい。両者の比率の関係は予備成形
体と最終成形体の形状に依存する。

【００２９】また、予備成形体の中心部の厚みが外周部
に比して大きく、、モノマーＭｂの層の厚みが外周部に
比して中心部で小さくなる場合には、予備成形体の中心
部分ではモノマーＭｂの侵入量が少なく、予備成形体の
外周部ではモノマーＭｂの侵入量が多くなって高いＭｂ
濃度が保持されて、モールド内に保持した成形体の形状
に応じたＰｂの濃度勾配を有する成形体が得られる。そ
の成形体にはその中心から外周方向に向かって屈折率勾
配が形成されている。ここで、Ｍａ，Ｍｂの重合後のポ
リマーＰａおよびＰｂの屈折率をそれぞれＮａ，Ｎｂと
すると、Ｎａ＞Ｎｂのときは外周に向かって次第に屈折
率が減少し、Ｎａ＜Ｎｂのときには屈折率が増大する成
形体を得ることができる。従ってＮａ＞Ｎｂのときは外
周に向かって所定の割合で屈折率が減少するようにする
ことにより最終のレンズの球面収差が小さくなる。

【００３０】以上は説明を単純にするために、主とし
て、各成形型の表面曲率半径がｒ１＝ｒ２＜ｒ３であ
り、かつ前記空隙に充填するモノマーＭｂのすべてが前
記成形体中への拡散侵入した特殊の場合について述べた
が、他の場合例えばｒ１、ｒ２、ｒ３の関係が上記と異
なったり、充填するモノマーＭｂのすべてが完全には前
記成形体中へ拡散侵入せずにモノマーＭｂが間隙に残留
している場合でも、同様にレンズの球面収差を小さくす
ることができる。

【００３１】以上のようにして得られた成形体は曲面レ
ンズ状であるが、成形用の型の形状は限定されるもので
はなく、非球面曲面を有するものであってもよい。

【００３２】つぎに、眼鏡用多重焦点プラスチックレン
ズとする場合について説明する。

【００３３】図３に示した小さな凸レンズ１３を前記同
様にして、注型重合あるいは射出成形によってＰａから
成形する。

【００３４】次に、所望のレンズ度数となるガラス型１
４，１５とガスケット１６とからなるモールド内に小レ
ンズ１３を図４のように小レンズ１３の凹面がガラス型
１５の凸面に接するように保持する。モールド内の空隙
部分１７にモノマーＭｂを充填し、重合を行うことで、
図５に示した屈折率分布を有する眼鏡用プラスチックレ
ンズ１８が得られる。この場合には親レンズ部１９と小
レンズ部２０のレンズ度数が異なる二重焦点レンズとな
る。予め成形した小レンズ部の形状によって小レンズ部
の度数が複数あるいは連続的に変化する多重焦点レンズ
となる。

【００３５】図６、図７に示すような凸レンズを形成す
る場合、小レンズ２１を予備成形体として成形する場合
には予備成形体ｎｐの屈折率を充填モノマー２２の屈折
率ｎｓよりも高く、逆に小レンズ部２３が欠けた予備成
形体２４を成形する場合には充填モノマー２３の屈折率
ｎｓを予備成形体２４の屈折率ｎｐよりも高くすればよ
い。同様に凹レンズを形成する場合には小レンズ部の形
状が異なるだけである。

【００３６】レンズ内に屈折率勾配が形成されていると
きに球面収差が補正されることは光線追跡法によるシミ
ュレーションで示すことができる。図８のＡは屈折率が
均一な場合であり、Ｂはレンズ半径方向に屈折率勾配を
有している一例である。図８のＢに示したようにレンズ
半径方向の屈折率分布を形成させたときに、曲率半径１
１７．６ｍｍと６９ｍｍの球面からなり中心部の厚みが
１．５ｍｍである凹レンズの半径方向のジオプター変化
は、均一の屈折率を有するレンズでは図９のＡに示した
ようにジオプターが外周に近ずくにしたがって連続的に
大きく変化するが、図８のＢの屈折率勾配がある場合で
は図９のＢに示すようにジオプター変化がない球面収差
が小さいことを示している。

【００３７】本発明において、モールド内の空隙部分に
注入するモノマーは、前記予備成形体ポリマーＰａの屈
折率Ｎａとは異なる屈折率Ｎｂを有する透明ポリマーＰ
ｂを生成することができる、１種類のモノマーＭｂある
いは２種類以上のモノマー混合物（Ｍｂ1、Ｍｂ2・・）
である。

【００３８】モノマー組成物Ｍｂに使用されるモノマー
としては前記のポリマーＰａのレンズ予備成形体に使用
するモノマーと同様のものが挙げられる。また、ラジカ
ル重合開始剤においても同様である。

【００３９】モノマーＭｂとしては、Ｐａの屈折率Ｎａ
がＰｂの屈折率Ｎｂと少なくとも０．００５異なるよう
に、モノマーＭｂ、またはモノマー混合物を選ぶことが
好ましい。注入するモノマーが２種類以上の混合物であ
る場合は、それを構成するおのおののモノマーの分子体
積によって予備成型体中への拡散侵入速度が異なるた
め、おのおのモノマーの屈折率との関係で種々の屈折率
勾配が形成される。

【００４０】２種類のモノマーの分子体積が互いに相違
する場合についてさらに詳しく説明する。ここでモノマ
ーＭｂがＭｂ１，Ｍｂ２の２種類のモノマーで構成さ
れ、各々のモノマーの屈折率をＮｂ１，Ｎｂ２、その分
子体積をＶｂ１，Ｖｂ２とし、それぞれの大小関係が
Ｎｂ１＞Ｎｂ２＞ＮａでＶｂ１＞Ｖｂ２である場合を考
える。ポリマー中への低分子の拡散はその分子体積が小
さいものの方が速いため、分子体積の小さな方のモノマ
ーＭｂ２は分子体積の大きな方のモノマーＭｂ１よりも
予備成型体の内部に速く侵入するから、Ｍｂ１単独を使
用する場合に比べて屈折率勾配が早期に形成される。か
つ、分子体積の小さなモノマーＭｂ２が速く予備成型体
内に侵入することから予備成型体の膨潤とともに注入し
たＭｂのＭｂ１／Ｍｂ２比は次第に大きくなり、Ｍｂの
屈折率も次第に大きくなる。このように予備成型体の膨
潤とＭｂ１の濃縮が次第に進むことで連続的な屈折率勾
配が形成される。初めに注入されるＭｂのＭｂ１／Ｍｂ
２比は所望する屈折率勾配を考慮して決める。

【００４１】前記の屈折率と分子体積の大小関係も含め
て、各種の大小関係の場合にどの様な屈折率勾配が形成
されるかの例を下に例示した。形成される屈折率勾配は
ＭｂのＭｂ１／Ｍｂ２比および大小の差の大きさによっ
て変わってくるが、Ｎａ，Ｎｂ１，Ｎｂ２間の差が等し
く、Ｍｂ１／Ｍｂ２＝５０である場合に期待される場合
を示した。ただし、屈折率においてＮａ＝Ｎｂ１＝Ｎｂ
２の場合は意味がないので除外する。

【００４２】 １ Ｎａ≧Ｎｂ１≧Ｎｂ２ Ｖｂ１≧Ｖｂ２ ２ Ｎａ≧Ｎｂ１≧Ｎｂ２ Ｖｂ１≦Ｖｂ２ ３ Ｎｂ１≧Ｎａ≧Ｎｂ２ Ｖｂ１≧Ｖｂ２ ４ Ｎｂ１≧Ｎａ≧Ｎｂ２ Ｖｂ１≦Ｖｂ２ ５ Ｎｂ１≧Ｎｂ２≧Ｎａ Ｖｂ１≧Ｖｂ２ ６ Ｎｂ１≧Ｎｂ２≧Ｎａ Ｖｂ１≦Ｖｂ２ 図１０には断面形状が平たい円錐台状（半径方向にみて
楔状）の予備成型体に同様の形状の間隙に混合モノマー
組成物を注入した場合に形成されるであろう屈折率勾配
を図示した。

【００４３】図の２と５の場合に屈折率の極大あるいは
極小を持たない連続的に変化する屈折率勾配を形成する
ことができる。レンズの球面収差補正あるいは多重焦点
レンズの形成にはこの組合せが好ましいが、極大あるい
は極小を持つ屈折率勾配が必要とされるレンズにおいて
は２、５以外の屈折率、分子体積の組合わせを用いるこ
とができる。

【００４４】またモノマーＭｂとして重合性炭素−炭素
２重結合を１個有するモノマーに非重合性有機化合物を
最大９００重量％まで混合したものも使用することがで
きる。非重合性有機化合物を使用する場合には、前記混
合モノマー組成物の場合と同様に考えることができる。
つまり、前記したＭｂ１あるいはＭｂ２を非重合性有機
化合物で置換した場合を考えればよい。さらに非重合性
有機化合物の溶解性パラメーターδs(Solubility Para
meter)とモノマー組成物Ｍａから生成するポリマーの溶
解性パラメーターδaとの差、およびδsとＭｂから生成
するポリマーの溶解性パラメーターδbの差が共に５（c
al/cm³）^1/2未満であることが、最終のレンズのヘーズ
を小さくするために好ましい。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、モノマーの拡散工程に
長時間を要することなく、また取扱困難なゲル状物質を
使用することもなく、眼鏡用レンズに適用可能な大きさ
を有する領域に容易に屈折率勾配が形成された成形体を
製造することができる。

【００４６】さらに眼鏡用レンズにおいては、小レンズ
部分の突起がない一定の曲率半径を有する多重焦点レン
ズを簡単に製造することができ、また、球面レンズ特有
の球面収差を補正する場合においても、非球面形状のレ
ンズ型を使用することなく、従来のレンズ型を使用する
ことができるので簡単に製造することができる。

【００４７】

【実施例】以下本発明を実施例によって詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【００４８】実施例１ 半径３７ｍｍの円形平板ガラス型と凸面側が曲率半径２
００ｍｍの球面ガラス型のそれぞれの円周部を、中心部
の間隙が１．３ｍｍとなるように、ガスケットで封じ
る。平板ガラス型表面、球面ガラス型表面とガスケット
で構成されるモールド中にメチルメタクリレート（ポリ
マーの屈折率：ｎ＝１．４９０）１００重量部とエチレ
ングリコールジメタクリレート０．１重量部、ベンゾイ
ルパーオキシド０．０８重量部からなる重合性組成物を
注入した後、７０℃に保ったエアーオーブン中に９５分
間保持し、組成物を硬化させ一方面が平面で他方面が凹
形状で中心部の厚みが１．３ｍｍの予備成形体（屈折
率：１．４９０）を作製する。オーブンから取り出した
モールドは氷水中で２０分間冷却し、球面ガラス型を取
り除く。次に取り除いたガラス型の代わりに円形平板ガ
ラス型をその周辺部が予備成形体の周辺部と接触するよ
うにガスケットに装着する。予備成形体と平板ガラス型
との間に生じた空隙部分にベンジルメタクリレート（ポ
リマーの屈折率：ｎ＝１．５６８）１００部とベンゾイ
ルパーオキシド０．３部からなる重合性組成物を注入し
た後、５０℃に保ったエアーオーブン中に１２時間保持
し、予備成形体へのベンジルメタクリレートの拡散侵入
と重合反応を行わせる。次にエアーオーブンの温度を１
００℃に上げ、６時間保持し、未反応モノマーの重合を
進める。その後、モールドを氷水中で冷却してガラス型
とガスケットを取り外すと半径３７ｍｍ、厚さが９ｍｍ
の平板状プラスチックレンズが得られた。

【００４９】作製したレンズから切削研磨により厚み方
向の中央部分を切り出して厚さ２ｍｍの試験片を作製
し、カールツァイス・イエナ社製インターファコを使用
してシャリング干渉法によって屈折率勾配を測定した。
その結果を図１１に示す。横軸はレンズ中心からレンズ
周辺方向に向かう半径方向距離を示し、縦軸はレンズ中
心の屈折率を基準とした屈折率差を示す。なお、レンズ
はベンジルメタクリレートとメチルメタクリレートの共
重合体であり、中心からレンズ周辺方向に向かってポリ
ベンジルメタクリレートの濃度は次第に減少し、逆にポ
リメチルメタクリレートの濃度は次第に増大することが
たしかめられ、また、レンズの厚み方向には屈折率勾配
は殆ど生じておらず、空隙部分のベンジルメタクリレー
トはほぼ全量、予備成形体の内部に拡散浸入しているこ
とが確かめられた。

【００５０】実施例２ 半径３７ｍｍの円形平板ガラス型と凹面側が２００ｍｍ
の曲率半径をもつ球面ガラス型を用い、中心部の間隙が
７．７ｍｍとなるようにする以外は実施例１と同様にし
て、凸形状の予備成形体を作製した。次に取り除いたガ
ラス型の代わりに円形平板ガラス型を成形体との間隙が
１．３ｍｍとなるようにガスケットに装着し、以下実施
例１と同様にして半径３７ｍｍ、厚さが９ｍｍの平板状
プラスチックレンズを得た。

【００５１】得られたレンズの屈折率勾配を実施例１と
同様にして測定したところ、図１２に示す屈折率勾配が
得られた。

【００５２】実施例３ ６９ｍｍの曲率半径の凹面を有する半径３７ｍｍの球面
ガラス型と曲率半径６９ｍｍの凸面を有する球面ガラス
型との円周部を中心部の間隙が１．６ｍｍとなるように
ガスケットで封じたモールド中にベンジルメタクリレー
ト（ポリマーの屈折率：ｎ＝１．５６８）１００重量部
とエチレングリコールジメタクリレート０．１重量部、
ベンゾイルパーオキシド０．０８重量部からなる重合性
組成物を注入した後、７０℃に保ったエアーオーブン中
に９５分間保持し、組成物を硬化させ、厚さが１．６ｍ
ｍの両面が球面形状の予備成型体（屈折率：１．５６
８）を作製する。オーブンから取り出したモールドは氷
水中で２０分間冷却し、両方のガラス型を取り除く。次
に、凹面側が曲率半径１１７．６ｍｍの球面ガラス型と
凸面側が曲率半径６９ｍｍの球面ガラス型との間に予備
成型体をその凹面が凸面ガラス型と接し予備成型体の凸
面中心部が凹面ガラス型中心部と接するするように挿入
した状態でガスケットを装着する。

【００５３】予備成型体と球面ガラス型との間に生じた
空隙部分にメチルメタクリレート（ポリマーの屈折率：
ｎ＝１．４９０）１００部とベンゾイルパーオキシド
０．３部からなる重合性組成物を注入した後、５０℃に
保ったエアーオーブン中に１２時間保持し、予備成型体
へのメチルメタクリレートの拡散侵入と重合反応を行わ
せる。次にエアーオーブンの温度を１００℃に上げ、６
時間保持し、未反応モノマーの重合を進める。その後、
モールドを氷水中で冷却してガラス型とガスケットを取
り外すと半径３７ｍｍ、中心厚が１．６ｍｍの球面プラ
スチックレンズが得られた。

【００５４】屈折率勾配は作製したレンズから切削研磨
により厚さ２ｍｍの試験片を作製し、カールツァイス・
イエナ社製インターファコを使用してシャリング干渉法
によって測定した。その結果を図１３のＡに示す。横軸
はレンズ中心からの距離を示し、縦軸はレンズ中心の屈
折率を基準とした屈折率差を示す。なお、レンズの厚み
方向には屈折率勾配は殆ど生じておらず、空隙部分のメ
チルメタクリレートはほぼ全量、予備成形体の内部に拡
散浸入していることが確かめられた。

【００５５】また、このレンズの半径方向のレンズ度数
であるジオプターの変化を半径方向に測定すると図１４
のＡのように変化が少なく、球面収差が小さいことが分
かる。しかし、上記空隙部分にメチルメタクリレート重
合性組成物を注入する代わりに、上記のベンジルメタク
リレート重合性組成物を注入して得た図１３のＢに示す
均一の屈折率を有するレンズでは図１４のＢに示したよ
うにレンズ外周に近ずくに従って大きく変化し球面収差
が大きいことを示している。 比較例１ 半径３７ｍｍの凹面側が曲率半径６９ｍｍの球面ガラス
型と凸面側が曲率半径６９ｍｍの球面ガラス型の円周部
を中心部の間隙が１．６ｍｍとなるガスケットで封じた
モールド中にベンジルメタクリレート（ポリマーの屈折
率：ｎ＝１．５６８）１００重量部とエチレングリコー
ルジメタクリレート０．１重量部、ベンゾイルパーオキ
シド０．１重量部からなる重合性組成物を注入した後、
７０℃に保ったエアーオーブン中に９５分間保持し、さ
らに１００℃に温度を上げて６時間保持して十分に組成
物を硬化させ、厚さが１．６ｍｍの両面が球面形状のプ
ラノレンズを作製する。オーブンから取り出したモール
ドは氷水中で２０分間冷却し、両ガラス型を取り除く。

【００５６】次に、半径３７ｍｍの凹面側が曲率半径１
１７．６ｍｍの球面ガラス型と凸面側が曲率半径６９ｍ
ｍの球面ガラス型の円周部を中心部の間隙が１．６ｍｍ
となるガスケットで封じたモールド中にメチルメタクリ
レート（ポリマーの屈折率：ｎ＝１．４９０）１００重
量部とエチレングリコールジメタクリレート０．１重量
部、ベンゾイルパーオキシド０．１重量部からなる重合
性組成物を注入した後、７０℃に保ったエアーオーブン
中に９５分間保持し、さらに１００℃に温度を上げて６
時間保持して十分に組成物を硬化させ、厚さが１．６ｍ
ｍの両面が球面形状のレンズを作製する。オーブンから
取り出したモールドは氷水中で２０分間冷却し、ガラス
型を取り除く。作製した二つのレンズを同一曲面の凹凸
部分で光学接着剤で接着し、屈折率勾配のないレンズを
作製した。

【００５７】このレンズの半径方向のジオプター変化を
半径方向に測定すると図１４のＣのようにジオプター変
化が大きく、球面収差が大きいことが分かる。

【００５８】実施例４ 半径３７ｍｍの円形平板ガラス型と凸面側が曲率半径２
００ｍｍの球面ガラス型の円周部を中心部の間隙が１．
３ｍｍとなるガスケットで封じた、モールド中にメチル
メタクリレート（ポリマーの屈折率：ｎ＝１．４９０、
溶解性パラメーターδ：９．５）１００重量部とエチレ
ングリコールジメタクリレート０．１重量部、ベンゾイ
ルパーオキシド０．０８重量部からなる重合性組成物を
注入した後、７０℃に保ったエアーオーブン中に９５分
間保持し、組成物を硬化させ片面が凹形状の予備成型体
を作製する。オーブンから取り出したモールドは氷水中
で２０分間冷却し、球面ガラス型を取り除く。次に取り
除いたガラス型の代わりに円形平板ガラス型をガスケッ
トに装着する。予備成型体と平板ガラス型との間に生じ
た空隙部分にメチルメタクリレート１００部とｎ−ブチ
ルベンジルフタレート（屈折率：ｎD＝１．５３４、溶
解性パラメーターδ：９．８）５０部、ベンゾイルパー
オキシド０．３部からなる重合性組成物を注入した後、
５０℃に保ったエアーオーブン中に１２時間保持し、予
備成型体へのｎ−ブチルベンジルフタレートとメチルメ
タクリレートの拡散侵入と重合反応を行わせる。次にエ
アーオーブンの温度を１００℃に上げ、６時間保持し、
未反応モノマーの重合を進める。その後、モールドを氷
水中で冷却してガラス型とガスケットを取り外すと半径
３７ｍｍ、厚さが９ｍｍの平板状プラスチックレンズが
得られた。

【００５９】屈折率勾配は作製したレンズから切削研磨
により厚さ２ｍｍの試験片を作製し、カールツァイス・
イエナ社製インターファコを使用してシャリング干渉法
によって測定した。その結果を図１５に示す。横軸はレ
ンズ中心からの距離を示し、縦軸はレンズ中心の屈折率
を基準とした屈折率差を示す。

【００６０】実施例５ 予備成型体と平板ガラス型との間の空隙部分に注入する
組成物をメチルメタクリレート１００部とブロモベンゼ
ン（屈折率：ｎD＝１．５６３、溶解性パラメーター
δ：９．９）５０部、ベンゾイルパーオキシド０．３部
からなる重合性組成物に変えた以外は実施例１と同様に
して半径３７ｍｍ、厚さが９ｍｍの平板状プラスチック
レンズを得た。

【００６１】得られたレンズの屈折率勾配を実施例１と
同様にして測定したところ、図１６に示す屈折率勾配が
得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の１工程を示す断面図

【図２】本発明の１実施例の図１の次の工程を示す断面
図

【図３】本発明の他の実施例の１工程を示す断面図

【図４】本発明の他の実施例の図３の次の工程を示す断
面図

【図５】本発明の実施例の図３によって作られた多重焦
点の眼鏡用レンズを示す断面図

【図６】本発明の実施例の他の実施例を示す断面図

【図７】本発明の実施例の他の実施例を示す断面図

【図８】本発明の１実施例で得られたレンズの内部の屈
折率の分布を示すグラフ

【図９】本発明の１実施例で得られたレンズの半径方向
のレンズ度数の分布を示すグラフ

【図１０】本発明の他の実施例で得られたレンズの内部
の屈折率の分布を示すグラフ

【図１１】本発明の他の実施例で得られたレンズの内部
の屈折率の分布を示すグラフ

【図１２】本発明の更に異なる実施例で得られたレンズ
の内部の屈折率の分布を示すグラフ

【図１３】本発明の更に異なる実施例で得られたレンズ
の内部の屈折率の分布を示すグラフ

【図１４】本発明の他の実施例で得られたレンズの半径
方向のレンズ度数の分布を示すグラフ

【図１５】本発明の１実施例で得られたレンズの内部の
屈折率の分布を示すグラフ

【図１６】本発明の１実施例で得られたレンズの内部の
屈折率の分布を示すグラフ

【符号の説明】

１、２−−第一の成形型 ４−−レンズ予備成形体 ６−−第二の成形型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二瓶 栄輔 川崎市中原区下小田中６−15−29 グリー ンキャピタル205 (72)発明者 石塚 聡 大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本 板硝子株式会社内 (72)発明者 栢木 久往 大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本 板硝子株式会社内 (72)発明者 松浦 秀昭 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化学 工業株式会社内 (72)発明者 横尾 和宏 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化学 工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）第一の成形型を用いて、屈折率Ｎ
   ａを有するポリマーＰａのレンズ予備成形体を形成する
   工程、（ｂ）第二の成形型および前記予備成形体を、予
   備成形体の少なくとも一部分の表面とそれに対向させた
   前記第二の成形型との間に所定の空隙を生じるように、
   配置する工程、（ｃ）前記屈折率Ｎａとは異なる屈折率
   Ｎｂを有するポリマーＰｂを生成することができるモノ
   マーＭｂを前記空隙に充填する工程、および（ｄ）前記
   空隙部分内のモノマーＭｂを前記成形体の中に拡散侵入
   させ、その後にまたはそれと同時にモノマーＭｂを重合
   させる工程、を含む、屈折率勾配を有するプラスチック
   レンズの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ポリマーＰａは（１）熱可塑性ポリ
   マー、（２）重合性炭素−炭素２重結合を１個有するモ
   ノマーを重合したもの、（３）重合性炭素−炭素２重結
   合を１個有するモノマーに重合性炭素−炭素２重結合を
   少なくとも２個有するモノマーを最大１０重量％まで混
   合したものを重合したもの、又は（４）重合性炭素−炭
   素２重結合を１個有するモノマーに非重合性有機化合物
   を最大９００重量％まで混合したものを重合したもので
   ある請求項１記載のプラスチックレンズの製造方法。
3. 【請求項３】 前記第一の成形型および第二の成形型と
   して、それぞれ球面曲面を有するものを使用する請求項
   １記載のプラスチックレンズの製造方法。
4. 【請求項４】 前記モノマーＭｂは、そのポリマーＰｂ
   が有する屈折率ＮｂがポリマーＰａが有する屈折率Ｎａ
   と少なくとも０．００５異なるものである請求項１記載
   のプラスチックレンズの製造方法。
5. 【請求項５】 前記モノマーＭｂは、モノマーＭｂ1に
   非重合性有機化合物を最大９００重量％まで混合したも
   のからなるものである請求項１記載のプラスチックレン
   ズの製造方法。