JPH10503604A - 光吸収性および反射防止性のサングラス用コーティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良反射防止性および透過率を有するサングラスレンズは、レンズ形状の基材およびレンズの凹状表面上に形成されたコーティングを含有する。レンズの凹状表面に隣接して配された第１層は亜酸化チタン（titanium suboxlde）材料を含有し、第２層は高屈折率を有する材料を含有し、そして第３層は低屈折率を有する材料を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】 光吸収性および反射防止性のサングラス用コーティング 発明の背景 本発明は、改良された透過率および反射防止特性を有する多層コーティングを 備えるサングラスレンズに関する。 サングラスレンズは、２つの一般的なカテゴリーである、一般目的用サングラ スおよび特殊目的用サングラスに従って分類され得る。 サングラスの両方のカテゴリーには、レンズが、所望される可視領域光の透過 率を提供することが重要である。一般目的用サングラスレンズの規格（standard ）は、レンズが８％〜40％の間の視感透過率を提供すること、およびレンズが車 の運転時に適するように赤、緑および黄色の交通信号色の認識を可能とすること である。特殊目的用サングラスはより極端な条件下で機能するように設計され、 そして一般的に、一般目的用サングラスよりも低い透過率を有する。この後者の クラスのレンズは特殊目的用に設計されるので、そのレンズは色彩認識試験に合 格する必要はない。 一般目的用サングラスレンズの１つのタイプはホトクロミックレンズである。 すなわち、透過率が入射光の強度および室温に応じて変化する。このタイプのレ ンズには、そのレンズが、通常使用条件下の一般目的用サングラスの透過性規格 に適合することが望ましい。 サングラスレンズには、凹状表面における入射光からのぎらつきを避けるため に凹状（または裏）レンズ表面における可視光の反射が十分に低いこともまた重 要である。 米国特許第4,802,755号（Hensler）は、２つの目的のホトクロミックレンズ、 すなわち、20℃では一般目的用レンズとして機能し、そして０℃では特殊目的用 レンズとして機能するレンズを記載する。上述したレンズは非常に望ましい透過 率および反射防止特性を有するサングラスレンズの例示である。より具体的には このレンズはホトクロミックガラス基材および、20℃にて明るい日光下、約10％ の透過率を有する。ここで、基材の全透過率は凸状（表）表面および凹状（裏） 表面の両表面を一酸化チタン材料でコーティングすることにより減じられる。反 射防止性のフッ化マグネシウム層は凹状表面上の一酸化チタン層に塗布される。 本発明は、改良された透過率および反射防止特性を有するサングラスレンズを 提供する。これは、光学的吸収率と干渉効果を組み合わせて、透過率およびレン ズの凹状表面の反射の両方を減じる多層コーティングを用いて達成される。 発明の要旨 本発明は以下を含有するサングラスレンズに関する：レンズの形状の基材；レ ンズの凹状表面に隣接して配される第１層であって、TiO_x（ここでｘは約0.2〜1 .5である）を含有する第１層；約1.80〜2.50の屈折率を有する材料を含有し、第 １層に隣接して配される第２層；および、第２層に隣接して配され、かつ約1.35 〜1.60の屈折率を有する材料を含有する第３層。 図面の簡単な説明 図１は本発明の好ましい実施態様の拡大部分断面図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 図面により本発明の実施態様を説明する。コーティングが塗布される基材10は レンズの形状を有している。レンズの材料はガラスまたはプラスチックであり得 る。第１層１はレンズ10の凹状(裏)表面に隣接して配される。第２層２は第１層 １に隣接して配され、そして第３層３は第２層２に隣接して配される。 層１はTiO_x（ここでｘは約0.2〜1.5である）を含有する。層１は、通過光を部 分的に吸収し、それにより、光（400nm〜700nmの可視領域光を包含する）の透過 率を減じる。好ましくは、この層は、通過光の透過率を少なくとも10％まで、よ り好ましくは少なくとも20％まで減じるように選択される。一般的に、層１の厚 さは約10nm〜40nmである。 層１の屈折率の虚部（ｋ）は、好ましくは約0.2〜2.4の範囲にあり；これは適 切な吸収を確実とする。加えて、層２の屈折率の実部（ｎ）は、好ましくは約1. 50〜2.50の範囲にあり、より好ましくは約1.60〜2.00の範囲にある。（比較のた めに、TiO₂から形成された層は全可視波長においてほぼゼロであるｋ値、および 2.2〜2.5の範囲にあるｎ値を有する）。 層１は、当該分野で一般的に公知の方法、（例えば、物理蒸着または化学蒸着 ）によりレンズ上に直接配され得る。酸素および窒素の両方が主としてTiO_xから 形成される層を得るために反応室中に含まれるが、このプロセスは、他の物質（ 例えば、窒化チタン）の形成を生じ得る。酸素および窒素の圧力を変化させるこ とにより、吸収層の組成が最適化されて所望の光学特性を有する層が得られ得る 。加えて、レンズの透過率は層１の厚さを変化させることにより制御され得る。 さらに、コートされたレンズは、８％と40％との間の視感透過率（the Americ an National Standard Institute社、ANSI Z80.3-1986、（本明細書中で参考と して援用する）により測定される）を有し、そして運転時の着用に適するように 、赤、緑および黄色の交通信号色の認識に対するこれらのANSIの必要条件に適合 することが好ましい。 層２は層１に隣接して配され、そして層３は層２に隣接して配される。層２は 高い屈折率（ｎ）（すなわち、約1.80〜2.50の屈折率）を有する材料を含有する 。代表的な材料としては、Ta₂O₅、TiO₂、ZrO₂およびHfO₂が挙げられる。層３は 低い屈折率（ｎ）（すなわち、約1.35〜1.60の屈折率）を有する材料を含有する 。代表的な材料としては、MgF₂およびSiO₂が挙げられる。高いまたは低い屈折率 を有する他の材料は、当該分野で公知である。層２および３は当該分野で公知の 方法（例えば、物理蒸着または化学蒸着）により配され得る。一般的に、第３層 は図１の実施態様に示されるように、空気との界面を有する。 第２および第３層の材料および厚さは、これらの層が効果的に凹状レンズ（裏 ）表面での反射を減じるように選択される。一般的に、層２の物理的厚さは約90 nm〜180nmであり得、そして層３の物理的厚さは約70nm〜120nmであり得る。 レンズの透過率は主として厚さおよび層１のｋ値に依存する。層１のこれらの パラメーターに基づき、標準コンピューターモデルを使用して最適フィルム厚さ および層２および３のｎ値を決定し、この結果、当業者にとって自明であるよう な反射防止性が達成され得る。 凹状（裏）レンズ表面でのぎらつきは、凹状表面における入射光の反射により 生ずる。非コーティングのレンズでは、凹状レンズ表面における入射光の一部が レンズの凹状表面から着用者の眼に対して反射し、加えて、レンズを通過する非 反射光の一部がレンズの凸状表面から着用者の眼に対して反射する。 本発明では、凹状レンズ表面における反射が最小化される。なぜなら層２およ び３が効果的な反射防止性を提供するように選択されるからである。加えて、層 １はさらに反射光を減じる。より特異的には、この吸収層は反射防止コーティン グのバンド幅を有意に拡げる。（これは、屈折率（ｋ）がゼロでない虚部（imag inary component）を有する層１の重要な結果である。）凹状表面における任意 の非反射光は層１を２度（コーティングに入る際に１度、そしてレンズを通過し 、そして凸状表面にて反射後、もう１度）通過しなければならない。層１の各々 の通過により、通過光の透過率が減じられることが理解される。 本発明によれば、上記コーティングと空気との界面における視感反射率は２％ より大きくなく、好ましくは１％よりも大きくない。視感反射率は、眼の明所視 応答（photopic response）により測定（weight）される正反射率（specular re flectance）として定義され、そして前述したANSI Z80.3-1976規格で開示された 方法により計算され得る。 特に好ましい実施態様を以下の実施例において説明する。 実施例１および２ 代表的なコーティングを表１および２に示す。それぞれのコーティングは、米 国特許第5,190,896号（Pucilowskiら）に記載された主要な着色料として酸化ネ オジムを有する、ホウケイ酸ガラスからなるレンズとして設計され、そして、こ れは550nmの設計（design）波長において約1.59の屈折率（ｎ）を有する。 実施例３ さらなる代表的なコーティングを表３に示す。このコーティングは、米国特許 第4,802,755号に記載されたホトクロミックホウケイ酸ガラスからなるレンズ用 に設計され、これは、550nmの設計波長において約1.523の屈折率（ｎ値）を有す る。 表４に視感透過率および凹状（裏）表面における視感反射率を挙げる。比較目 的のため、米国特許第4,802,755号に記載されたレンズに対する特性を比較例と して挙げる。 上記実施例は、本発明が大変望ましい透過率および反射防止特性を有するサン グラスレンズを提供することおよびコーティングが異なる屈折率（ｎ）値を有す るレンズ基材に塗布され得ることを説明する。また、実施例３のコーティングレ ンズ（本発明に対応する）は、同様の透過率を有するが、米国特許第4,802,755 号に従って作製されたレンズよりも凹状表面における視感反射率が顕著に少ない ことを示す。 広範囲の材料が、レンズ基材（特に、プラスチックまたはガラス（ホトクロミ ックガラスを包含する））用に使用され得る。一般的に、コーティングは暗くな ること（darkening）以外にはレンズ材料の視覚的外観（visible appearance） に変化を与えない。好ましくは、レンズ材料は、効果的なＵＶ阻止性（ＵＶ blo cking）を提供するように選択される。 レンズの凸状（表）表面上にコーティングは必要なく、生産コストを減じ得る ことが理解される。また、所望であれば、任意のコーティング（例えば、硬質コ ーティングまたは耐ひっかき性コーティング）が、凸状（表）表面上に容易に形 成され得る。 特定の好ましい実施態様を記載したが、本発明がこれらに限定されず、かつ改 変および変更が当業者に自明であることが理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 カンボ， マイケル ジェイ. アメリカ合衆国 ニューヨーク 14625, ロチェスター，ウエストフィールド コ モンズ 18

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．以下を含有するサングラスレンズ： レンズ形状の基材； 該レンズの凹状表面に隣接して配される第１層であって、TiO_xを含有する第１ 層、ここでｘは約0.2〜1.5である； 該第１層に隣接して配される第２層であって、約1.80〜2.50の屈折率を有する 材料を含有する第２層；および 該第２層に隣接して配される第３層であって、約1.35〜1.60の屈折率を有する 材料を含有する第３層。 ２．前記第２層が、Ta₂O₅、TiO₂、ZrO₂およびHfO₂からなる群から選択される材 料を含有する、請求項１に記載のサングラスレンズ。 ３．前記第３層が、MgF₂およびSiO₂からなる群から選択される材料を含有する、 請求項１に記載のサングラスレンズ。 ４．前記第２層がTa₂O₅を含有し、そして前記第３層がMgF₂を含有する、請求項 １に記載のサングラスレンズ。 ５．前記第１層が約1.50〜2.50の範囲のｎ値を有する、請求項１に記載のサング ラスレンズ。 ６．前記第１層が約0.2〜2.4の範囲のｋ値を有する、請求項１に記載のサングラ スレンズ。 ７．前記レンズの凸状表面上にコーティングを有さない、請求項１に記載のサン グラスレンズ。 ８．前記レンズがガラスから形成される、請求項１に記載のサングラスレンズ。 ９．前記レンズがプラスチックから形成される、請求項１に記載のサングラスレ ンズ。 １０．前記第１層が、通過光の透過率を少なくとも10％まで減じる、請求項１に 記載のサングラスレンズ。 １１．前記コーティングと空気との界面における視感反射率が２％より大きくな い、請求項１に記載のサングラスレンズ。 １２．前記サングラスレンズが８％と40％との間の視感透過率を有する、請求項 １１に記載のサングラスレンズ。 １３．前記コーティングと空気との界面における可視光の視感反射率が１％より 大きくない、請求項１に記載のサングラスレンズ。 １４．前記サングラスレンズが、８％と40％との間の視感透過率を有する、請求 項１３に記載のサングラスレンズ。