CN102858521A - 浸涂透镜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浸涂透镜的方法，其包含以下步骤：将透镜(10)浸入到具有水平的涂覆溶液表面(4)的涂覆溶液浴器(2)中，以及穿过所述溶液表面(4)把透镜(10)从所述浴器(2)中取出，其中取出的步骤是如下进行的：通过移动透镜以使得从当所述透镜(10)从所述浴器(2)中开始浮现时透镜(10)的光轴(A)向上并且朝着所述透镜(10)的凹面(12)倾斜的位置、到当透镜(10)从所述浴器(2)中完成浮现时透镜(10)的光轴(A)向上并且朝着所述透镜(10)的凸面(11)倾斜的位置，透镜(10)的取向连续地变化。

Description

浸涂透镜的方法

技术领域

本发明涉及透镜(比如眼镜片)的浸涂。

背景技术

一种已知的例如用抗反射涂层涂覆透镜表面的方法是浸涂。

在浸涂中，透镜被浸入到涂覆溶液浴器中，然后从该浴器中取出。

浸涂是非常方便的，但是在透镜的顶部和底部之间，即，在透镜分别最先和最后浮现的部分之间，经常存在着涂层的厚度变化。

这样的厚度变化是通过Landau&Levich理论来解释的，其表明对于具有凸面和凹面的透镜来说，在凸面顶部的涂层比底部的涂层厚，在凹面顶部的涂层比底部的涂层薄。

导致厚度变化的另一原因是在取出步骤期间和取出步骤之后，液体涂层在透镜表面上的排出。

本发明针对一种浸涂方法，其限制了厚度变化。

发明内容

本发明因此提供一种对具有待浸涂的凸面和凹面的透镜进行浸涂的方法，该方法包含以下步骤：

-将透镜浸入到具有水平的涂覆溶液表面的涂覆溶液浴器中，以及

-穿过所述溶液表面将透镜从所述浴器中取出，

其中如下进行的：通过移动透镜以使得从其中当所述透镜从所述浴器中开始浮现时透镜的光轴向上并且朝着所述透镜的凹面倾斜的位置、到其中当所述透镜从所述浴器中完成浮现时透镜的光轴向上并且朝着所述透镜的凸面倾斜的位置，透镜的取向连续地变化。

本发明基于这样的观察：通过常规的垂直的透镜取出移动，也就是透镜的光轴保持水平，在取出移动期间的每个时刻，在与水平的涂覆溶液表面的接触线处，凹面和凸面具有非常不同的局部取向(在接触线上)。

根据本发明通过连续改变透镜的取向，凹面穿过水平的涂覆溶液表面，其中凹面的局部取向保持接近于凸面的局部取向。

归因于局部取向的接近，在凹面和凸面上的涂层厚度的差异被最小化。

应注意的是从美国专利5153027中已知的是在将挡风玻璃从浴器中取出时改变挡风玻璃的取向，取出移动使得挡风玻璃的取向保持垂直于枢轴。改变取向的目的是实现在挡风玻璃表面上的厚度梯度。

这完全不同于根据本发明的方法，因为(不限于以下)：

-挡风玻璃不是具有光轴的透镜；

-即使考虑挡风玻璃的中心轴线，美国专利5153027教导了将中心轴线保持平行于枢轴，即，将中心轴线保持平行于它本身，这与本发明的方法是相反的，在本发明中光轴具有连续变化的倾斜度；以及

-实现厚度梯度与本发明的方法中的限制厚度变化是完全相反的。

根据本发明的方法的优选特征，所述移动被执行为使得在取出移动期间水平的涂覆溶液表面与凸面和凹面所成的角度基本是相等的。

当然，该角度是在含有光轴的垂直平面内、在水平的涂覆溶液表面和凸面或者凹面在与水平的涂覆溶液表面的接触线处的的切线之间测量的。

保持在凸面侧上和在凹面侧上的角度的相同或者基本相同非常有利于获得两侧的相同厚度。

根据优选地作为实施根据本发明的方法的非常简单、便利和经济的特征，该取出移动是通过位于所述水平的涂覆溶液表面的平面中的固定的旋转中心来进行的。

根据更多优选的特征：

-所述旋转中心是透镜的所述凸面和凹面中间的、与透镜的光轴相交的圆弧参考线的圆心；

-所述圆弧参考线具有由下面的等式确定的半径：

$R_{\mathrm{reference}}=\frac{R_{\mathrm{cx}}+R_{\mathrm{cc}}}{2};$

其中：

-R_reference是参考线的半径；

-R_cx是所述凸面的曲率半径；和

-R_cc是所述凹面的曲率半径；

-所述凸面和凹面是球面的，R_cx是所述凸面的半径，R_cc是所述凹面的半径；

-所述透镜具有环面轴线，该圆弧参考线处于含有所述透镜的环面轴线的平面内，所述凸面和凹面中的每一个都具有球面部分，以及R_cx是所述凸面的球面部分的半径，R_cc是所述凹面的球面部分的半径；

-所述圆弧参考线具有由下面的等式确定的半径：

$R_{\mathrm{reference}}=\frac{2\×R_{\mathrm{cx}}\×R_{\mathrm{cc}}+\frac{T_c}{2}\×(R_{\mathrm{cx}}-R_{\mathrm{cc}})}{(R_{\mathrm{cx}}+R_{\mathrm{cc}})};$

其中：

-R_reference是参考线的半径；

-R_cx是所述凸面的曲率半径；

-R_cc是所述凹面的曲率半径；以及

-T_c是所述透镜的中心厚度；

-所述凸面和凹面是球面的，R_cx是所述凸面的半径，R_cc是所述凹面的半径，以及T_c是在透镜的光轴上测量的；和/或

-所述透镜具有环面轴线，圆弧参考线处于含有所述透镜的环面轴线的平面内，所述凸面和凹面中的每一个都具有球面部分，以及R_cx是所述凸面的球面部分的半径，R_cc是所述凹面的球面部分的半径，T_c是在透镜的光轴上测量的。

根据本发明的其他优选的特征，特别当凸面和/或凹面是复杂的形状(例如对于作为渐进式眼镜片的透镜)时有用的是，所述取出移动是在把移动的旋转中心保留在所述水平的涂覆溶液表面的平面内的情况下进行的。

根据其他优选的特征，所述取出移动是在取出速度变化的情况下进行的。

如上所述，常规的浸涂方法中的厚度变化不仅是由凹面和凸面的曲率引起的(第一原因)，而且还是由在取出步骤期间和取出步骤之后在表面上的液体涂层的排出引起的(第二原因)。

在取出期间透镜取向的变化消除了第一原因，取出速度的变化消除了第二原因。

应当注意的是同时改变透镜的取向和取出速度使得能够同时消除两种原因，并因此提供了优异的结果。

根据其他优选的特征：

-在所述透镜从所述浴器中开始浮现时的时间与在所述透镜从所述浴器中完成浮现时的时间之间，取出速度降低；和/或

-透镜是眼镜片。

附图说明

现在将用下面通过非限制性说明给出的优选实施例的详细说明并参考附图来继续说明本发明。在这些附图中：

-图1-5是在取出步骤的不同阶段，从涂覆浴器中取出的第一透镜的示意性截面图；

-图6-10是在取出步骤的不同阶段，从涂覆浴器中取出的第二透镜的示意性截面图；

-图11表示了具有环面轴线(toric axis)的眼镜片；和

-图12是表示其中旋转中心是可移动的一种实施例的局部示意图。

具体实施方式

图1-5表示了涂覆溶液2的浴器1，透镜10已经完全浸入溶液2中并且正被取出。

涂覆溶液2例如是抗反射性涂覆溶液。

浴器1具有水平的涂覆溶液表面4，穿过该表面4将透镜10取出。

该透镜是具有光轴A的眼镜片10。

这里，透镜10具有等于+8屈光度的柱镜度数(cylindrical power)。

透镜10具有凸面11和凹面12，其是光学级表面。凸面和凹面11和12是球面的和同轴的。

球面凹面的半径R_cc大约等于546mm，球面凸面的半径R_cx大约等于43mm。

透镜10具有在该透镜10的光轴A上测量的中心厚度T_c，其大约等于9mm。

从图1-5中很显然，透镜10是以弓形(曲线)移动穿过水平的涂覆溶液表面4而被取出的。

该弓形移动是用多轴机床(例如具有臂的机器人(未示出))来进行的，在臂的远端带有具有例如三个手指的夹具，一个手指是可移动的，以便拿住透镜10。

该机器适于在低角速度运行。

弓形移动是用位于水平的涂覆溶液表面4的平面内的固定的旋转中心C来进行的。

这里，旋转中心C是在透镜10的凸面和凹面11和12之间并且与透镜10的光轴A相交的圆弧参考线L的圆心。

因为C处于水平的涂覆溶液表面4的平面内的固定位置处，因此在取出移动期间圆弧参考线L与水平的涂覆溶液表面4上的同一点P连续相交。

基于透镜10的球面凸面和凹面11和12的半径R_cx和R_cc，圆弧参考线L具有半径R_reference(R_参考)。

半径R_reference是通过下面的等式来确定的：

$R_{\mathrm{reference}}=\frac{2\×R_{\mathrm{cx}}\×R_{\mathrm{cc}}+\frac{T_c}{2}\×(R_{\mathrm{cx}}-R_{\mathrm{cc}})}{(R_{\mathrm{cx}}+R_{\mathrm{cc}})};$

其中：

-R_cx是凸面11的半径；

-R_cc是凹面12的半径；和

-T_c是透镜10的中心厚度。

因此半径R_reference在这种情况中大约等于76mm。

取出步骤是通过透镜10的弓形移动来进行的，以使得透镜10的取向如图1-5所示那样连续变化，图1-5表示了透镜10如何从当它开始浮现时(图1)到当它完成浮现时(图5)的取向。

从图1中很显然，当透镜10从浴器2中开始浮现时，光轴A向上并且朝着凹面12倾斜。换句话说，光轴A向下并且朝着凸面11倾斜。

图2表示了透镜10的光轴A处于接近水平取向，并且稍微向上并朝着凹面12倾斜。

图3表示了透镜10的光轴A处于水平取向。

图4表示了透镜10的光轴A处于接近水平取向，并且稍微向上和朝着凸面11倾斜。

以及图5表示了透镜10的光轴A向上并且朝着凸面11倾斜。换句话说，透镜10的光轴A向下并且朝着凹面12倾斜。

在图5中，透镜10几乎完全从浴器2中取出。

从图1-5中很显然，弓形移动被执行为使得在取出期间水平的涂覆溶液表面4与凸面和凹面11和12所成的角度基本相同。

如上所述，所考虑的角度是在含有光轴A的垂直平面内，在水平的涂覆溶液表面4和凸面11或者凹面12在与表面4的接触线处的的切线之间的角度。

图1-5表示了水平的涂覆溶液表面4与凸面和凹面11和12所成的角度，所述角度分别是大约等于106°、98°、90°、82°和74°。

如上所述，弓形移动被执行为使得在水平的涂覆溶液表面4上的固定点P是与圆弧参考线L连续重合的。

点P在取出移动期间保持在与旋转中心C相同的距离处，如透镜10的任何点那样。

此外，该弓形移动是通过机器来进行的，以使得透镜10是以预定的取出速度变化穿过水平的涂覆溶液表面4而被取出的。

在透镜10的顶部浮现穿过表面4的时间与透镜10的底部浮现穿过表面4的时间之间，速度(更准确地，在移动方向上的速度)例如降低了20％。

适当的速度变化例如是通过一系列的试验来发现的。

由此，为了具有适当的涂覆溶液厚度而进行的弓形移动和取出速度变化的组合为透镜提供了在取出后具有基本相同的涂层厚度轮廓的凸面11和凹面12。

图6-10分别类似于图1-5，除了透镜20具有不同的曲率半径之外。

透镜是眼镜片20，其具有等于-10屈光度的柱镜度数。

透镜20具有球面的和同轴的凸面和凹面21和22，其半径R_cc和R_cx分别大约等于47mm和等于669mm。

此外，透镜20的在透镜20的光轴A上测量的中心厚度T_c大约等于2mm。

中间的圆弧参考线L具有如前面说明那样确定的半径R_reference，并且半径R_reference大约等于89mm。

图6-10表示了水平的涂覆溶液表面4与凸面和凹面21和22所成的角度，所述角度分别大约等于74°、82°、90°、98°和106°。

在本发明的另一个实施例中，圆弧参考线L具有通过下面的等式确定的半径：

$R_{\mathrm{reference}}=\frac{R_{\mathrm{cx}}+R_{\mathrm{cc}}}{2};$

其中：

-R_reference是参考线L的半径；

-R_cx是所述凸面的曲率半径；和

-R_cc是所述凹面的曲率半径。

如果凸面和凹面是球面的，则R_cx是所述凸面的半径，和R_cc是所述凹面的半径。

图11表示了具有环面轴线T的眼镜片30。

透镜30是类似于透镜10和20那样浸涂的，在含有环面轴线T的平面内具有圆弧参考线。

透镜30的凸面和凹面具有球面的部分。

上式适用于R_cx是凹面的球面部分的半径以及R_cc是凹面的球面部分的半径。

图12示出另一个实施例，其中在取出移动期间透镜的旋转中心C’也处于水平的涂覆表面4的平面内，但是在取出期间旋转中心C’是移动的(和不固定的)，如箭头M所示。

这个实施例对于具有复杂表面的透镜(例如渐进式眼镜片)是有用的。

对于在移动的旋转中心(比如C’)的情况下移动透镜而言，上述多轴机床(机械臂)是非常方便的。

在一个变型中，对于其中旋转中心和旋转半径是固定的实施例来说，该机床轴具有在一端铰接在旋转中心并在另一端携带透镜的简单刚性臂，所述简单刚性臂被围绕旋转中心旋转地驱动。

在每个上面公开例子中，透镜是眼镜片。在其他实施例中，该透镜不是眼镜片，而是例如用于光学仪器的别的目镜或者透镜。

根据情况，许多其他变化是可能的，并且就此而言，应指出本发明不限于所述和所示的例子。

Claims (14)

1.一种对具有要被浸涂的凸面(11；21)和凹面(12；22)的透镜(10；20；30)进行浸涂的方法，该方法包括以下步骤：

-将透镜(10；20；30)浸入到具有水平的涂覆溶液表面(4)的涂覆溶液浴器(2)中，以及

-穿过所述溶液表面(4)把透镜(10；20；30)从所述浴器(2)中取出，

其中，取出的步骤是如下进行的：通过移动透镜以使得从当所述透镜(10；20；30)从所述浴器(2)中开始浮现时透镜(10；20；30)的光轴(A)向上并且朝着所述透镜(10；20；30)的凹面(12；22)倾斜的位置、到当所述透镜(10；20；30)从所述浴器(2)中完成浮现时透镜(10；20；30)的光轴(A)向上并且朝着所述透镜(10；20；30)的凸面(11；21)倾斜的位置，透镜(10；20；30)的取向连续地变化。

2.根据权利要求1的方法，其中所述移动被执行为使得在取出移动期间水平的涂覆溶液表面(4)与凸面和凹面(11，12；21，22)所成的角度基本是相等的。

3.根据权利要求1和2中任一项的方法，其中所述移动是通过位于所述水平的涂覆溶液表面(4)的平面中的固定的旋转中心(C)来进行的。

4.根据权利要求3的方法，其中所述旋转中心(C)是透镜(10；20；30)的所述凸面和凹面(11，12；21，22)中间的、与透镜(10；20；30)的光轴(A)相交的圆弧参考线(L)的圆心。

5.根据权利要求4的方法，其中所述圆弧参考线(L)具有由下面的等式确定的半径(R_reference)：

$R_{\mathrm{reference}}=\frac{R_{\mathrm{cx}}+R_{\mathrm{cc}}}{2};$

其中：

-R_reference是参考线(L)的半径；

-R_cx是所述凸面(11；21)的曲率半径；以及

-R_cc是所述凹面(12；22)的曲率半径。

6.根据权利要求5的方法，其中所述凸面和凹面(11，12；21，22)是球面的，以及R_cx是所述凸面(11；21)的半径，R_cc是所述凹面(12；22)的半径。

7.根据权利要求5的方法，其中所述透镜(30)具有环面轴线(T)，其中该圆弧参考线处于含有所述透镜(30)的环面轴线(T)的平面内，所述凸面和凹面中的每一个都具有球面部分，以及R_cx是所述凸面的球面部分的半径，R_cc是所述凹面的球面部分的半径。

8.根据权利要求4的方法，其中所述圆弧参考线(L)具有由下面的等式确定的半径(R_reference)：

$R_{\mathrm{reference}}=\frac{2\×R_{\mathrm{cx}}\×R_{\mathrm{cc}}+\frac{T_c}{2}\×(R_{\mathrm{cx}}-R_{\mathrm{cc}})}{(R_{\mathrm{cx}}+R_{\mathrm{cc}})};$

其中：

-R_reference是参考线（L)的半径；

-R_cx是所述凸面(11；21)的曲率半径；

-R_cc是所述凹面(12；22)的曲率半径；以及

-T_c是所述透镜(10；20；30)的中心厚度。

9.根权利要求8的方法，其中所述凸面和凹面(11，12；21，22)是球面的，R_cx是所述凸面(11；21)的半径，R_cc是所述凹面(12；22)的半径，以及T_c是在透镜(10；20)的光轴(A)上测量的。

10.根据权利要求8的方法，其中所述透镜(30)具有环面轴线(T)，圆弧参考线处于含有所述透镜(30)的环面轴线(T)的平面内，所述凸面和凹面中的每一个都具有球面部分，以及R_cx是所述凸面的球面部分的半径，R_cc是所述凹面的球面部分的半径，T_c是在透镜(30)的光轴(A)上测量的。

11.根据权利要求1的方法，其中所述移动是在把移动的旋转中心(C’)保留在所述水平的涂覆溶液表面(4)的平面内的情况下进行的。

12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中所述移动是在取出速度变化的情况下进行的。

13.根据权利要求12的方法，其中在所述透镜(10；20；30)从所述浴器(2)中开始浮现时的时间与在所述透镜(10；20；30)从所述浴器(2)中完成浮现时的时间之间，取出速度降低。

14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中该透镜(10；20；30)是眼镜片。

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