DE102012020452A1

DE102012020452A1 - Fertigung von Brillengläsern mit geschützten Mikrostrukturen

Info

Publication number: DE102012020452A1
Application number: DE102012020452.3A
Authority: DE
Inventors: Stephan Trumm; Herbert Schuster; Reiner Beck; Werner Müller
Original assignee: Rodenstock GmbH
Current assignee: Rodenstock GmbH
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-04-17
Also published as: WO2014060097A1; EP2909016A1; US20150277144A1; JP2016500842A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Brillengläsern, die auf mindestens einer Seite eine Mikrostruktur, insbesondere eine diffraktive Mikrostruktur zur Farbsaumkorrektur, aufweisen, wobei die Erfindung insbesondere ein Vorgehen bereitstellt, das eine Beeinträchtigung der Mikrostruktur durch Beschädigung oder Verunreinigung während der Herstellung eines Brillenglases und während dessen Verwendung wesentlich verringert. So umfasst einer erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Brillenglases ein Bereitstellen einer Mikrostruktur an zumindest einer ersten Oberfläche eines Brillenglaskörpers und ein Aufbringen zumindest einer Schutzschicht auf den Brillenglaskörper derart, dass sie die Mikrostruktur zumindest teilweise bedeckt, wobei die Schutzschicht einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Brechungsindex des Brillenglaskörpers unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Brillengläsern, die auf mindestens einer Seite eine Mikrostruktur, insbesondere eine diffraktive Mikrostruktur zur Farbsaumkorrektur, aufweisen, wobei die Erfindung insbesondere ein Vorgehen bereitstellt, das eine Beeinträchtigung der Mikrostruktur durch Beschädigung oder Verunreinigung während der Herstellung eines Brillenglases und während dessen Verwendung wesentlich verringert.
Ein Brillenglas mit einer refraktiven Vorderfläche und einer refraktiven Rückfläche, welches aus einem dispergierenden Material aufgebaut ist, erzeugt in der Peripherie immer eine Farbsaum. Dies gilt unabhängig davon, unter welchen monochromatischen Kriterien die Brillenglasflächen zunächst bestimmt worden sind. Insbesondere dann, wenn die Flächen durch eine individuelle Optimierung monochromatisch gesehen den bestmöglichen Kompromiss zwischen verschiedenen Anforderungen verwirklichen, so wie es etwa durch die Minimierung einer Zielfunktion geschieht, besitzt ein Glas mit diesen Flächen unter polychromatischen Bedingungen einen Farbsaum. Dieser Farbsaum kann beispielsweise durch den Einsatz eines diffraktiven Gitters zumindest teilweise kompensiert werden. Einige Beispiele für ein Design von diffraktiven Strukturen zur Farbsaumkorrektur in Brillengläsern sind beispielsweise aus DE 10 2010 051 627 A1 , DE 10 2010 051 637 A1 , DE 10 2010 051 645 A1 und DE 10 2010 051 762 A1 bekannt.
Solche Mikrostrukturen sind aufgrund ihrer Dimension (typischerweise 0,3–5 μm axial, 1–500 μm lateral) oft sehr empfindlich und werden durch Verschmutzungen und/oder Beschädigungen (Verkratzen) in ihrer optischen Wirkung leicht beeinträchtigt. Letzteres gilt in besonderem Maße, wenn die Struktur auf organischen Materialien aufgebracht wird, die durch mechanische Krafteinwirkung vergleichsweise leicht deformierbar sind. Um eine unerwünschte Beeinträchtigung der Mikrostrukturen, insbesondere deren Beschädigung zumindest während eines Herstellungsprozesses des Brillenglases möglichst gering zu halten, könnte man versuchen, die Ausbildung der Mikrostrukturen im gesamten Herstellungsprozess des Brillenglases möglichst weit zum Ende des Prozesses hin zu verlagern. Man könnte also versuchen, so viele Bearbeitungsschritte wie möglich vor der Erzeugung der Mikrostrukturen auszuführen. Dadurch ist dann allerdings die Erzeugung der Mikrostrukturen auf spezielle Technologien beschränkt. Beispielsweise können dann die Mikrostrukturen nicht mehr bereits in einem Gießprozess für die Herstellung eines Brillenglasrohlings (Blanks) erzeugt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beeinträchtigung von insbesondere diffraktiven Mikrostrukturen in Brillengläsern durch Beschädigung oder Verunreinigung zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Brillenglas mit den im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Somit bietet die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brillenglases. Dabei wird zunächst an zumindest einer ersten Oberfläche, insbesondere der Vorderfläche, eines Brillenglases bzw. eines Brillenglaskörpers eine Mikrostruktur bereitgestellt. Diese Mikrostruktur dient insbesondere als diffraktives Gitter für sichtbares Licht, vorzugsweise zur Farbsaumkorrektur im Brillenglas. Außerdem umfasst das Verfahren ein Aufbringen zumindest einer Schutzschicht auf den Brillenglaskörper, insbesondere auf die erste Oberfläche des Brillenglaskörpers, derart, dass sie die Mikrostruktur zumindest teilweise bedeckt, wobei die Schutzschicht einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Brechungsindex des Brillenglaskörpers unterscheidet.
Auf diese Art und Weise wird mittels der Schutzschicht verhindert, dass die im Brillenglas, also an der ersten Oberfläche des Brillenglaskörpers, ausgebildete Mikrostruktur (insbesondere in Form eines diffraktiven Gitters) durch nachfolgende Prozessschritte der Brillenglasherstellung beschädigt oder während dieser Prozesse verunreinigt wird. Aufgrund des Brechungsindexunterschieds bleibt die Mikrostruktur optisch wirksam, insbesondere kann die Mikrostruktur als diffraktives Gitter (insbesondere für sichtbares Licht) wirken. Dabei wird die Schutzschicht insbesondere mit einer ausreichenden optischen Transparenz vorgesehen, um die Verwendung des Brillenglases einschließlich der Schutzschicht nicht zu sehr zu beeinträchtigen. Die Schutzschicht kann also auf dem Brillenglas verbleiben und damit die Mikrostruktur beispielsweise auch für nachfolgende Arbeitsschritte beim Optiker (z. B. Randen der Brillengläser) sowie während des Tragens der fertigen Brille vor Beschädigungen und Verunreinigungen schützen. Dazu weist die Schutzschicht auf der der Mikrostruktur abgewandten Seite der Schutzschicht eine weitgehend glatte Fläche auf, die insbesondere nicht der Topographie der Mikrostruktur sondern lediglich der globalen Krümmung des Brillenglases folgt. Diese im Wesentlichen glatte Oberfläche der Schutzschicht ist damit wesentlich weniger empfindlich gegen Beschädigungen oder Verschmutzungen. Außerdem bietet dies die Möglichkeit, sehr einfach zusätzliche Schichten (z. B. Antireflexschichten, Topcoating, Hartschichten) aufzubringen, die auf der nicht-ebenen Fläche der Mikrostruktur nicht (so leicht) aufgebracht werden könnten oder deren Wirkung negativ beeinflussen könnten.
Damit bietet die Erfindung ein technisch wenig aufwändiges und besonders wirtschaftliches Verfahren zur Lösung einer komplexen Fertigungsaufgabe. Insbesondere können bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise mittels einer Schutzschicht selbst für die Erzeugung der Mikrostrukturen technologisch und wirtschaftlich sehr effiziente Prozesse genutzt werden, ohne dass eine Beschädigung oder Verschmutzung der Mikrostrukturen zu befürchten ist. So können die Mikrostrukturen beispielsweise bereits beim Gießen der Brillengläser bzw. Brillenglasrohlinge (Blanks) erzeugt werden, indem beispielsweise bereits zumindest eine Gießformschale mit entsprechenden (negativen) Mikrostrukturen versehen wird. Obwohl dies ein sehr frühes Stadium der Brillenglasherstellung darstellt und das Brillenglas in der Regel noch einer Vielzahl weiterer Prozessschritte unterworfen wird, gewährleistet die vorzugsweise kurz oder unmittelbar nach dem Gießen auf die Mikrostruktur aufgebrachte Schutzschicht einen dauerhaften Schutz der Mikrostruktur vor Beschädigungen oder Verunreinigungen. Dieser Vorteil äußert sich in besonderer Weise bei der Anwendung von Prozessschritten, bei denen große Kräfte, scharfe Kanten, hohe Temperaturen oder aggressive Chemikalien auf das herzustellende Brillenglas einwirken, oder die Struktur Verschmutzungen (z. B. Staub) ausgesetzt sein könnte. Prominente Beispiele dafür sind das Blocken, Schneiden, Schleifen oder Polieren, die Formrandung sowie Veredelungsschritte. Außerdem schützt die Schutzschicht die Mikrostruktur bei der Verarbeitung des Brillenglases durch den Optiker – insbesondere beim Einschleifen sowie dem dazu notwendigen Blocken.
Duroplastische Werkstoffe (z. B. Perfalit 1.67) sind als Grundmaterialien für Brillengläser weit verbreitet. Diese Klasse von Polymeren widersetzt sich in den allermeisten Fällen einer nachträglichen (thermischen) Umformung. Daher ist es für viele Prozessabläufe notwendig, eine gewünschte Mikrostruktur bereits bei der Polymerisation des Blanks bzw. des Brillenglases durch Abformung einer strukturierten Gießform einzubringen. Entsprechend steht in diesen Fällen die Mikrostrukturierung naturgemäß an der ersten Stelle in der Prozesskette, so dass die Struktur zwangsläufig den besagten „aggressiven” Nachfolgearbeitsgängen bzw. Umgebungen ausgesetzt ist. Die Erfindung bietet gerade in diesen Fällen eine sehr wirkungsvolle und wirtschaftlich effiziente Lösung durch das Aufbringen der Schutzschicht nach der Mikrostrukturierung und noch vor den „aggressiven” Bearbeitungsschritten bzw. dem Aussetzen derartiger Umgebungen.
Diese Schutzschicht dient dann nicht nur dem Schutz der Struktur während der Fertigung (bis zur Fertigstellung der kompletten Brille) sondern auch als integraler Bestandteil des Brillenglases dem Schutz des Produkts während des Gebrauchs durch den Brillenträger.
Bereits bei der Auslegung der Mikrostruktur wird die Schutzschicht und ihre optischen Eigenschaften – insbesondere der Brechungsindex – berücksichtigt. Vorzugsweise beträgt eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schutzschicht und dem Brechungsindex des Brillenglaskörpers (für sichtbares Licht) zumindest etwa 0,05, vorzugsweise zumindest etwa 0,1, noch mehr bevorzugt zumindest etwa 0,15, am meisten bevorzugt zumindest etwa 0,2. So könnte beispielsweise der Brillenglaskörper einen Brechungsindex von etwa 1,6 aufweisen, während die Schutzschicht mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 vorgesehen wird. In einem anderen Beispiel könnte der Brechungsindex des Brillenglaskörpers bei etwa 1,67 liegen, während der die Schutzschicht mit einem Brechungsindex von etwa 1,6 vorgesehen wird. Um eine größere Differenz im Brechungsindex zu erreichen, könnte der Brillenglaskörper beispielsweise einen Brechungsindex von 1,67 aufweisen, während die Schutzschicht mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 bereitgestellt wird. Für eine noch größere Differenz im Brechungsindex ist auch eine beispielhafte Kombination mit einem Brechungsindex von etwa 1,74 für den Brillenglaskörper und etwa 1,5 für die Schutzschicht möglich.
Weiterhin ist es bevorzugt wenn das Material der Schutzschicht optisch klar und – falls nicht anderweitig gewünscht – im sichtbaren Bereich des Lichts gleichmäßig transparent ist. Die Schutzschicht selbst muss an sich nicht besonders hart sein, da auch eine zusätzliche Hartschicht aufgebracht werden kann, sollte aber vorzugsweise dennoch eine ausreichende Haft- und Verschleißfestigkeit für die weitere Bearbeitung gewährleisten. Ferner wird das Material bzw. die Beschaffenheit der Oberfläche der Schutzschicht vorzugsweise so gewählt, dass es selbst auf dem Volumenmaterial haftet und – falls gewünscht – gut haftende weitere Beschichtungen auf die Schutzschicht aufgebracht werden können.
Während die Schutzschicht auf der dem Brillenglaskörper zugewandten Fläche der Topographie der Mikrostruktur folgt, wird diese Mikrostruktur auf der dem Brillenglaskörper abgewandten Seite der Schutzschicht vorzugsweise nicht abgebildet. Bevorzugt weist die dem Brillenglaskörper abgewandte Fläche der Schutzschicht eine Geometrie, bei der die Schutzschicht im Wesentlichen der Form der entsprechenden Fläche des Brillenglases (beispielsweise also einer sphärischen, einer asphärischen aber rotationssymmetrischen Fläche oder einer Freiformfläche) folgt (besonders bevorzugt äquidistant), ohne dabei die Struktur abzubilden. Bevorzugt wird ferner eine auf der der Mikrostruktur abgewandten Seite glatte Schutzschicht oder eine Schutzschicht, die speziellen Anforderungen (z. B. definierte Rauhigkeiten zur Verbesserung der Haftung der folgenden Schicht) genügt.
Die Dicke der Schicht wird vorzugsweise derart gewählt, dass sie über der Wellenlänge des verwendeten Lichts liegt. Sollen dagegen durch die Mikrostruktur andere (optische) Effekte erzielt werden (z. B. Erzeugung eines effektiven Brechungsindex), kann die Dicke entsprechend diesen Anforderungen ausgelegt werden. Besonders bevorzugt weist die Schutzschicht eine Dicke von zumindest etwa 5 μm, vorzugsweise zumindest etwa 20 μm, besonders bevorzugt zumindest etwa 100 μm, am meisten bevorzugt zumindest etwa 200 μm auf. Damit werden insbesondere Interferenzerscheinungen (hauptsächlich Fabry-Perot-Interferenzen) innerhalb der Schutzschicht wirkungsvoll unterdrückt oder verhindert. Dies lässt sich dadurch erklären, dass bei diesen Schichtdicken die typische Kohärenzlänge des üblichen Umgebungslichts (zumindest teilweise) kürzer wird als die Schichtdicke, weshalb Interferenzeffekte vernachlässigbar werden.
Die Schutzschicht wird wenigstens auf der mikrostrukturierten Seite des Brillenglases bzw. des Blanks aufgebracht. Dazu können unterschiedliche Prozesstechnologien eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Schutzschicht an die Mikrostruktur angegossen (sogenannter „Compound-Prozess”). Damit lassen sich auch vergleichsweise dicke Schichten erzielen, sowie Schichten mit definierter Dicke. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Gießform können auch in einfacher Weise Schutzschichten hergestellt werden, deren Oberflächen definierte Formen (Geometrie) und Strukturen (z. B. Rauhigkeiten) aufweisen.
Eine wenig aufwändige Lösung zur Herstellung der Schutzschicht gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt ein einfacher oder mehrfacher Tauchprozess dar. Sollte die Beschichtung der der Struktur abgewandten Seite (z. B. in Hinblick auf nachfolgende Prozesse) nicht erwünscht sein, kann bei der Verwendung von Tauchbädern entweder diese Seite entsprechend geschützt (zum Beispiel durch „Abkleben”) oder die Schicht später von dieser Seite entfernt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der – besonders im Bereich der Photolithographie – verbreitete Prozess des einfachen oder mehrfachen Aufspinnens zur Herstellung der Schutzschicht eingesetzt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform nutzt einen Sputter-Prozess zur Herstellung der Schutzschicht. Dieser eignet sich vor allem für spezielle Schichtmaterialien (z. B. Quarz) besonders.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen nutzen auch eine Sprühbeschichtung (Aufsprühen) und/oder Floating (Fließbeschichtung).
Wie bereits ausgeführt, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur Herstellung der gewünschten Mikrostrukturen einzusetzen, ohne die nachträgliche Beeinträchtigung der Mikrostrukturen befürchten zu müssen. So erfolgt die Herstellung der Mikrostruktur in einer bevorzugten Ausführungsform durch ein Abgießen (auch Spritzgießen) der Mikrostruktur, insbesondere während der Polymerisation des Volumenmaterials (also des Brillenglaskörpers), bei der Fertigung des Blanks bzw. Brillenglases. Besonders bevorzugt finden aber auch Gießverfahren Anwendung, bei denen das Polymer bereits polymerisiert ist, z. B. Spritzgießen bei PC und PMMA.
Es kann allerdings auch bei der Verwendung anderer Techniken vorteilhaft sein, den Strukturierungsschritt vor anderen Schritten (z. B. Schneiden oder Veredeln) durchzuführen, auch wenn dies – anders als bei der Abformung – nicht a priori zwingend erscheint. Beispielhaft hierfür steht das Umformen, das sich – auf Grund der dazu notwendigen Kräfte bzw. Temperaturen – nachteilig auf eine bereits gefertigte Fläche (z. B. „Rezeptglasfläche”) auswirken kann. Bei einigen Flächen (insbesondere PAL oder Freiformfläche) kann auch die Halterung des Glases/Blanks für die Strukturierung schwierig sein, da die zu fixierende Fläche unregelmäßig ist.
Unter dem Umformen wird in diesem Zusammenhang insbesondere ein Präge- oder Stempelvorgang verstanden, der durch Druck mittels eines mikrostrukturierten Stempels auf die zu strukturierende Oberfläche des Brillenglaskörpers die Mikrostruktur überträgt. Durch zusätzliche Einwirkung einer erhöhten Temperatur kann die erforderliche Verformung der Oberfläche des Brillenglaskörper begünstigt werden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Herstellung der Mikrostruktur in der ersten Oberfläche des Brillenglaskörper mechanisch spanend, z. B. durch Diamantfräsen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Mikrostruktur per Laserablation in den Blank bzw. das Brillenglas (in die erste Oberfläche des Brillenglaskörpers) eingebracht. Die Struktur kann dabei in einem zweiten Prozess geglättet werden. Dies geschieht bevorzugt durch Aufschmelzen mittels Lasersystemen.
Insbesondere bei individuell gefertigten Brillengläsern wird vorzugsweise die Rückfläche des Brillenglases individuell berechnet und vorzugsweise durch Fräsen und/oder Schleifen und/oder Polieren bearbeitet, um die individuell berechnete und optimierte Flächenwirkung zu erreichen. Bei Nutzung der vorliegenden Erfindung erfolgen derartige Bearbeitungsschritte einer zweiten Oberfläche des Brillenglaskörpers vorzugsweise nach dem Aufbringen der Schutzschicht, welche damit die vorzugsweise bereits zuvor gefertigte Mikrostruktur während der späteren Bearbeitungsschritte schützt. Somit umfasst das Verfahren vorzugsweise nach dem Aufbringen der Schutzschicht außerdem ein mechanisches Bearbeiten einer der ersten Oberfläche abgewandten zweiten Oberfläche (insbesondere der Rückfläche) des Brillenglases (d. h. des Brillenglaskörpers). In diesem Schritt erhält die der Mikrostruktur abgewandte Seite die gewünschte Oberflächengeometrie. Dieser Schritt könnte auch entfallen, wenn die der Mikrostruktur abgewandte Seite nicht weiter verarbeitet werden muss. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn auch diese Fläche bereits nach dem Abgießen in der gewünschten Geometrie vorliegt.
Soweit eine mechanische Bearbeitung der zweiten Oberfläche gewünscht ist kommen hierfür vorzugsweise Techniken wie Fräsen-Schleifen-Polieren (klassische RGF) oder Schneiden-Polieren („cut to polish”) zum Einsatz. Dazu wird der Blank üblicherweise geblockt. Das mechanische Bearbeiten der zweiten Oberfläche umfasst somit vorzugsweise ein Befestigen eines Halteelements (sog. Block) an der ersten Oberfläche des Brillenglases bzw. an der Schutzschicht. Anschließend wird die zweite Oberfläche mechanische bearbeitet während das Brillenglas mittels des Halteelements gehalten oder manipuliert (also kontrolliert bewegt) wird. Um das Halteelements an der ersten Oberfläche des Brillenglases bzw. an der Schutzschicht zu befestigen können beispielsweise Klebefolien oder spezielle Lackschichten in Kombination mit niedrig schmelzenden Metalllegierungen (sogenanntes „Alloy”) zum Einsatz kommen. Bei der Wahl des Klebstoffs bzw. des Lacks sollte darauf geachtet werden, dass dieser einerseits ausreichend stark an der Schutzschicht haftet, um den Blank sicher zu halten, andererseits aber auch nach der Bearbeitung von diesem gelöst werden kann, ohne die Schutzschicht zu zerstören.
Nach der Bearbeitung der zweiten Oberfläche wird vorzugsweise das Halteelement von der ersten Oberfläche des Brillenglases bzw. von der Schutzschicht wieder entfernt, wobei die Schutzschicht im Wesentlichen am Brillenglaskörper erhalten bleibt (Abblocken). Vorzugsweise wird die Schutzschicht nach dem Abblocken und vor der weiteren Verarbeitung gereinigt und/oder zu geglättet. In anderen bevorzugten Ausführungsformen bleibt das Brillenglas bzw. der Brillenglasrohling aber zunächst noch geblockt, um damit weitere Bearbeitungsschritte durchzuführen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn damit auf eine aufwändige Neupositionierung des Glases verzichtet werden kann. Vorzugsweise umfasst das Herstellungsverfahren auch ein Formranden des Brillenglases. Auch während dieses Schrittes bleibt die Schutzschicht vorzugsweise an der ersten Oberfläche bestehen. Der Brillenglasrohling bzw. das Brillenglas kann für diesen Schritt auch geblockt bleiben.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren nach dem Aufbringen der Schutzschicht außerdem ein Abscheiden einer weiteren funktionalen Schicht, insbesondere einer Haftschicht und/oder einer Hartschicht und/oder einer Antireflexschicht und/oder einer hydrophoben und/oder lipophoben Schicht (wasser- und/oder schmutzabweisend) und/oder einer Färbungsschicht. Diese weitere funktionale Schicht wird vorzugsweise zumindest teilweise auf der Schutzschicht abgeschieden.
In einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein insbesondere gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Brillenglas, welches umfasst:

– einen Brillenglaskörper mit einer Mikrostruktur an zumindest einer ersten Oberfläche des Brillenglaskörpers; und
– eine am Brillenglaskörper angeordnete Schutzschicht, welche die Mikrostruktur zumindest teilweise bedeckt, wobei die Schutzschicht einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Brechungsindex des Brillenglaskörpers unterscheidet. Damit wird, wie bereits oben dargelegt, eine gewünschte Mikrostruktur in sehr effizienter Weise vor Beeinträchtigungen durch Beschädigungen und/oder Verschmutzungen zu schützen.

Vorzugsweise beträgt eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schutzschicht und dem Brechungsindex des Brillenglaskörpers zumindest etwa 0,05, vorzugsweise zumindest etwa 0,1, noch mehr bevorzugt zumindest etwa 0,15, am meisten bevorzugt zumindest etwa 0,2.
Vorzugsweise weist die Schutzschicht eine Dicke von zumindest etwa 5 μm, vorzugsweise zumindest etwa 20 μm, besonders bevorzugt zumindest etwa 100 μm, am meisten bevorzugt zumindest etwa 200 μm auf. Damit werden insbesondere Interferenzerscheinungen (hauptsächlich Fabry-Perot-Interferenzen) innerhalb der Schutzschicht wirkungsvoll unterdrückt oder verhindert. Dies lässt sich dadurch erklären, dass bei diesen Schichtdicken die typische Kohärenzlänge des üblichen Umgebungslichts (zumindest teilweise) kürzer wird als die Schichtdicke, weshalb Interferenzeffekte vernachlässigbar werden.
Vorzugsweise umfasst das Brillenglas außerdem eine weitere funktionale Schicht, insbesondere eine Haftschicht und/oder eine Hartschicht und/oder eine Antireflexschicht und/oder eine hydrophobe Schicht (wasser- und/oder schmutzabweisend) und/oder eine Färbungsschicht.
Nachfolgend sind konkrete Beispiele für bevorzugte Materialien für den Brillenglaskörper sowie für die Schutzschicht angegeben. So eignen sich für den Brillenglaskörper, also den hauptsächlichen Bestandteil des Brillenglases, welche aus einem Brillenglasrohling (Blank) gewonnen wird insbesondere folgende Materialien:
– Perfalit 1.5

– Chemische Bezeichnung: Polyethylenglycolbisallylcarbonat
– Grundlage ist CR 39 (Columbia Resin 39) von PPG.
– Brechungsindex 1,5; Abbezahl 58
– Duroplast

– PCM 1.54 (Photochrom)

– Chemische Bezeichnung: Copolymere, die u. a. Polyethylenglycoldimethacrylat enthalten
– Brechungsindex 1,54; Abbezahl 43
– Duroplast

– Polycarbonat

– Brechungsindex 1,59; Abbezahl 29
– Absolut bruchfest! (Sport-, Kinderbereich)
– Schlechte Lösemittelbständigkeit (Alkohol, Aceton)
– Thermoplast

– Perfalit 1.6

– Chemische Bezeichnung: Polythiourethan
– Brechnugsindex 1,60; Abbezahl 41
– Duroplast

– Perfalit 1.67

– Chemische Bezeichnung: Polythiourethan
– Brechnugsindex 1,67; Abbezahl 32
– Duroplast

– Perfalit/Cosmolit 1.74

– Chemische Bezeichnung: Polyapisulfid
– Brechnugsindex 1,74; Abbezahl etwa 32
– Duroplast

Insbesondere in Verbindung mit einem oder mehreren der oben genannten bevorzugten Materialien des Brillenglaskörpers werden für die Schutzschicht vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien verwendet:

– TS56T von Tokuyama: Dieser Lack mit einem Brechungsindex von 1,49 wird für herkömmliche Brillengläser vorzugsweise für Perfalit 1.5 verwendet. Durch einen Tauchprozesse entstehen vorzugsweise Dicken um 2,2 μm.
– IM-9200 von SDC Technologies: Dieser Lack besitzt eine Brechkraft zwischen 1,585 und 1,605 und wird bei herkömmlichen Brillengläsern vorzugsweise nach einer Oberflächenaktivierung auf Perfalit 1,6 und 1.67 aufgebracht. Vorzugsweise werden durch Tauchprozesse Dicken um 2,8 μm erreicht. Variationen von 1,5 μm bis 3,2 μm sind möglich.
– Transhade von Tokuyama: Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein photochromes Lacksystem. Dabei wird vorzugsweise auf den Brillenglaskörper (Perfalit 1.6 oder 1.67) ein Primer (Transhade-SC-P) als Haftvermittler und danach der photochrome Photolack (Transhade-SC-L4 Brown oder Gray) mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,50 bis 1,55 aufgebracht und vorzugsweise von einer Hartlackschicht überzogen. Durch Spincoating werden vorzugsweise Dicken zwischen 30 μm bis 50 μm erreicht. Typisch sind dabei etwa 39 μm. Darüber hinaus könnten auch Angießprozesse verwendet werden, mit denen sich Dicken über 200 μm erreichen lassen. Dieser Lack ist auch ohne photochrome Farbstoffe erhältlich und kann sowohl thermisch als auch mit UV gehärtet werden.
– Hi Guard 1080 von PPG und Produkte von Tokuyama Diese Lacke könnten als Alternative zum TS56T (3) von Tokuyama zum Aufbringen auf Perfalit 1.5 verwendet werden.
– Quarzglas In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf Perfalit 1.5 als Hartschicht Quarzglas aufgedampft. Dabei werden vorzugsweise Schichtdicken von bis zu 3 μm erreicht. Diese Schicht kann auch auf Perfalit 1.6 und 1.67 aufgebracht werden. Auf diesen hochbrechenden Materialien haftet die Schicht jedoch nicht direkt, weshalb vorzugsweise eine Zwischenschicht aus Hartlack eingesetzt wird.

Besonders bevorzugt ist es, eine möglichst niedrig brechende Schutzschicht (niedriger Brechungsindex n_S) auf ein möglichst hoch brechenden Gläsern (hoher Brechungsindex des Brillenglaskörpers n_K insbesondere einschließlich der Mikrostruktur) aufzubringen. Damit wird ein möglichst hoher Brechungsindexsprung erreicht. Bevorzugte Kombinationen sind beispielsweise n_S = 1,5 auf n_K = 1,6 oder auf n_K = 1,67 oder auf n_K = 1,74, usw. aber auch n_S = 1,6 auf auf n_K = 1,67 oder auf n_K = 1,74, usw. aber auch n_S = 1,67 auf n_K = 1,74, usw.. Besonders bevorzugt sind Kombinationen mit einem noch höheren Unterschied im Brechungsindex, insbesondere zumindest 0,2 oder höher.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschreiben. Dabei zeigen:
1 schematische Darstellungen von Brillengläsern bzw. Brillenglasrohlingen mit einer diffraktiven Mikrostruktur an einer ersten Oberfläche gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung einzelner Verfahrensschritte in einem Herstellungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 veranschaulicht Beispiele von Brillengläsern 10 unterschiedlicher Wirkung und Flächenkrümmung. Dabei weist ein Brillenglaskörper 12 jeweils eine Vorderfläche 14 und eine Rückfläche 16 (augenseitige Fläche) auf. An der Vorderfläche 14 ist jeweils eine diffraktive Mikrostruktur 18 ausgebildet. Die Darstellung der diffraktiven Mikrostruktur 18 soll als rein schematisch angesehen werden. Insbesondere ist die jeweilige Mikrostruktur 18 nicht maßstabsgetreu dargestellt. Üblicherweise ist die Mikrostruktur 18 im Vergleich zum Brillenglaskörper 12 wesentlich kleiner. Typische Dimensionen diffraktiver Mikrostrukturen liegen vorzugsweise bei etwa 0,3 bis 5 μm in axialer Richtung (also in Dickenrichtung des Brillenglases) und bei etwa 1 bis 500 μm in lateraler Richtung. Von links nach rechts sind in 1 nacheinander beispielhaft eine Pluslinse mit konvexer Basiskurve (Vorderfläche 14), eine Minuslinse mit konvexer Basiskurve (Vorderfläche 14), eine Pluslinse mit planer Basiskurve (Vorderfläche 14) und eine Minuslinse mit planer Basiskurve (Vorderfläche 14) dargestellt.
Außerdem weist ein Brillenglas 10 in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform auch eine an der Vorderfläche 14 des Brillenglaskörpers 12 eine Schutzschicht 20 auf. Wie die Mikrostruktur 18 ist auch die Schutzschicht 20 in 1 nicht maßstabsgetreu dargestellt. Vorzugsweise ist die Schutzschicht wesentlich dünner als der Brillenglaskörper. So ist die Schutzschicht 20 vorzugsweise dünner als etwa 1 mm, weiter bevorzugt nicht dicker als etwa 0,5 mm, noch mehr bevorzugt nicht dicker als etwa 0,2 mm. In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist die Schutzschicht nicht dicker als etwa 0,1 mm oder sogar nicht dicker als etwa 50 μm. Die Schutzschicht ist aber vorzugsweise zumindest so dick, dass sie die Mikrostruktur 18 an der Vorderfläche 14 (erste Oberfläche des Brillenglaskörpers) bedeckt und damit vor Beschädigungen und Verunreinigungen schützt.
Vorzugsweise wird die Schutzschicht 20 bei der Brillenglasherstellung kurz oder unmittelbar nach der Herstellung der Mikrostruktur 18 aufgebracht und bleibt während der gesamten weiteren Bearbeitung des Brillenglasrohlings bis hin zum fertigen Brillenglas, insbesondere bis hin zur fertigen Brille am Brillenglaskörper 12 und bedeckt und schützt dabei die Mikrostruktur 18.
2 veranschaulicht schematisch ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Brillenglases gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. So wird in dieser bevorzugten Ausführungsform zunächst in einem Schritt ST10 ein Brillenglaskörper (Brillenglasrohling) mit einer diffraktiven Mikrostruktur an zumindest einer ersten Oberfläche, vorzugsweise der Vorderfläche bereitgestellt. Die Herstellung der Mikrostruktur erfolgt vorzugsweise in einem der voran beschriebenen Verfahren (z. B. während des Gießens des Brillenglasrohlings und/oder durch ein Präge-/Stempelverfahren und/oder durch Fräsen, ...).
In einem weiteren Schritt ST12 wird dann zumindest auf die erste Oberfläche eine Schutzschicht derart aufgebracht, dass diese die Mikrostruktur vorzugsweise vollständig bedeckt. Die Schutzschicht weist dabei einen Brechungsindex auf, sich vom Brechungsindex des Brillenglaskörpers unterscheidet, vorzugsweise zumindest um etwa 0,05. Besonders bevorzugt ist der Brechungsindex der Schutzschicht kleiner als der Brechungsindex des Brillenglaskörpers. Vorzugsweise wird die Schutzschicht mit einem der voran beschriebenen Verfahren aufgebracht (z. B. durch einen Tauchprozess und/oder durch Aufspinnen und/oder durch Sputtern und/oder durch Aufsprühen und/oder durch Foating, ...).
In der in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren außerdem einen Schritt ST14 eines mechanischen Bearbeitens einer zweiten Oberfläche des Brillenglaskörpers, insbesondere der Rückfläche, welche der Mikrostruktur abgewandt ist. Dies ist vor allem für individuell gefertigte Brillengläser vorteilhaft. Solche Bearbeitungsschritte umfassen insbesondere Fräsen und/oder Schleifen und/oder Polieren der Rückfläche eines Brillenglases, insbesondere eines individuell gefertigten Progressivglases. Dazu wird vorzugsweise an der ersten Oberfläche des Brillenglases bzw. an der Schutzschicht ein Halteelement (Block) befestigt, um den Brillenglasrohling präzise halten bzw. manipulieren zu können. Insbesondere nach Abschluss aller Bearbeitungsschritte, für die der Block genutzt wird, wird dieser wieder entfernt, wobei die Schutzschicht an der ersten Oberfläche des Brillenglaskörpers erhalten bleibt.
Außerdem umfasst das in 2 dargestellte bevorzugte Verfahren einen Schritt ST16 des Veredelns des Brillenglases insbesondere durch Abscheiden einer oder mehrerer weiterer funktionaler Schichten, insbesondere einer Hartschicht und/oder einer Haftschicht und/oder einer AR-Schicht und/oder einer hydrophoben und/oder lipophoben Schicht und/oder einer Färbungsschicht. Soweit diese weitere(n) Schicht(en) nur auf der Rückfläche (zweite Oberfläche) des Brillenglases abgeschieden werden soll(en), kann dies auch erfolgen, solange der Brillenglasrohling noch gebockt ist. Falls aber eine weitere Beschichtung der Vorderfläche erfolgen soll, wird diese weitere Schicht vorzugsweise direkt oder indirekt auf die Schutzschicht aufgebracht.
Schließlich umfasst das in 2 dargestellt Verfahren gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung noch einen Schritt ST18 des Randens des Brillenglases, wobei vorzugsweise auch während dieses Schrittes, welcher beispielsweise vom Optiker ausgeführt wird, sowie für einen anschließenden Einbau des Brillenglases in die Fassung und für das Tragen der Brille die Schutzschicht erhalten bleibt.
Bezugszeichenliste

10: Brillenglas(rohling)
12: Brillenglaskörper
14: Vorderfläche (Basiskurve) des Brillenglases
16: Rückfläche des Brillenglases
18: Mikrostruktur
20: Schutzschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010051627 A1 [0002]
DE 102010051637 A1 [0002]
DE 102010051645 A1 [0002]
DE 102010051762 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Brillenglases – Bereitstellen einer Mikrostruktur an zumindest einer ersten Oberfläche eines Brillenglaskörpers; – Aufbringen zumindest einer Schutzschicht auf den Brillenglaskörper derart, dass sie die Mikrostruktur zumindest teilweise bedeckt, wobei die Schutzschicht einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Brechungsindex des Brillenglaskörpers unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schutzschicht durch Angießen und/oder durch einen einfachen oder mehrfachen Tauchprozess und/oder durch einfaches oder mehrfaches Aufspinnen und/oder durch Sputtern und/oder Aufsprühen und/oder durch Fließbeschichtung aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mikrostruktur an der ersten Oberfläche des Brillenglaskörpers – durch Abgießen der Mikrostruktur bei der Fertigung des Brillenglaskörpers; und/oder – durch Umformen der ersten Oberfläche mittels eines Stempels; und/oder – durch ein spanendes Verfahren; und/oder – durch Laserablation bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, welches nach dem Aufbringen der Schutzschicht außerdem ein mechanisches Bearbeiten einer der ersten Oberfläche abgewandten zweiten Oberfläche des Brillenglases umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das mechanische Bearbeiten der zweiten Oberfläche umfasst: – Befestigen eines Halteelements an der ersten Oberfläche des Brillenglases bzw. der Schutzschicht; – mechanisches Bearbeiten der zweiten Oberfläche während das Brillenglas mittels des Halteelements gehalten oder manipuliert wird; und – Entfernen des Halteelements von der ersten Oberfläche des Brillenglases bzw. von der Schutzschicht, wobei die Schutzschicht im Wesentlichen am Brillenglaskörper erhalten bleibt.
Verfahren nach Anspruch 5, welches nach dem Entfernen des Halteelements ein Reinigen und/oder Glätten der Schutzschicht umfasst.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, welches nach dem Aufbringen der Schutzschicht außerdem ein Abscheiden einer weiteren funktionalen Schicht, insbesondere einer Haftschicht und/oder einer Hartschicht und/oder einer Antireflexschicht und/oder einer hydrophoben und/oder lipophoben Schicht und/oder einer Färbungsschicht umfasst.
Brillenglas, umfassend: – einen Brillenglaskörper mit einer Mikrostruktur an zumindest einer ersten Oberfläche des Brillenglaskörpers – eine am Brillenglaskörper angeordnete Schutzschicht, welche die Mikrostruktur zumindest teilweise bedeckt, wobei die Schutzschicht einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Brechungsindex des Brillenglaskörpers unterscheidet.
Brillenglas nach Anspruch 8, wobei eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schutzschicht und dem Brechungsindex des Brillenglaskörpers zumindest etwa 0,05, vorzugsweise zumindest etwa 0,1, noch mehr bevorzugt zumindest etwa 0,15, am meisten bevorzugt zumindest etwa 0,2 beträgt.
Brillenglas nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schutzschicht eine Dicke von zumindest etwa 5 μm, vorzugsweise zumindest etwa 20 μm, besonders bevorzugt zumindest etwa 100 μm, am meisten bevorzugt zumindest etwa 200 μm aufweist.