DE2553325A1

DE2553325A1 - Linsen mit mehrfach-brennweite und verfahren zum herstellen derselben

Info

Publication number: DE2553325A1
Application number: DE19752553325
Authority: DE
Inventors: Emil Wolfgang Deeg
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-11-25
Publication date: 1976-07-01
Also published as: JPS5184266A; CA1044930A; FR2294990A1; JPS5838766B2

Description

PATENTANWALT „., _BERL|N £ ^ _in .₁₉75

MANFREDMIEHE falkenr.ed 4

Telefon: (030) 760950 < 8 311950 >

Diplom-Chemiker Telegramme: Indusprop Berlin

Telex: 0185443

US/02/2251 AO-2362

Λ M E R I C A r

AN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

j-iinsen mit Mehrfach-Brennweite und Verfahren zum Herstellen derselben

Es wird eine Linse mit Mehffach-Brennweite hergestellt aus laminierten, thermoplastischen, ophthalmischen Linsenmaterialien mit hohem und relativ niedrigem Brechungsindex, r-ian läßt sich einen flachen Schichtkörper unter Sbhwerkrafteinwirkung in eine sphärische oder asphärische Meniskusform verformen oder derselbe wird in diese Form geprejt oder ansonsten überführt, wodurch in ähnlicher Wese die Grenzfläche mit dem hohen-niedrigen Brechungsindex des Schichtkörpers verformt wird. Die okularen und Objektivoberflächen der Linse mit Mehrfach-Brennweite werden auf vorgewählte spärische und/oder torische Krümmungen geschnitten, die in vorgewählten Winkelverhältnissen und Äbstandsverhältnissen zu der Grenzfläche und zueinander liegen gemäß den speziellen angestrebten Mehrfach-Brennweiteneigenschaften der Linse. Das Produkt wirdfertiggestellt durch Polieren der Oberflächen und Randbearbeitung der Linse auf eine angestrebte Umfangskonfiguration.

Die Erfindung betrifft das Herstellen von Linsen mit Mehrfach-Brennweite und hat besonderen Bezug auf derartige Linsen mit Mehffach-Brennweite, die aus Schichtkörpern bestehend aus thermoplastischen Linsenmaterialien gefertigt sind, sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Linsen.

Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von Linsen mit Mehrfach-Brennweite wird ein Linsensegment bestehend aus einem oder mehreren Bestandteilen aus Glas mit hohem Brechungsindex

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auf die vordere oder hintere Fläche eines Teils mit niedrigem Brechungsindex, das üblicherv7eiee Meniskusform aufweist, geschmolzen. Die Oberfläche des letzteren Teils, auf die das Aufschmelzen erfolgt, muß optische Qualität besitzen und bestimmten Bedingungen der Krümmung, der Glätte und der Sauberkeit entsprechen. Weiterhin muß die Oberfläche des Segmentes mit hohem Brechungsindex eine ähnliche optische Qualität in der Fläche besitzen, wo das Aufschmelzen auf das andere Teil erfolgt. Dieses Erfordernis bezüglich zweier oder mehr einzelner Stücke für jede Linse, wobei die oben angegebene Behandlung aller durch Schmelzen zu verbindender Oberflächen erfolgt, macht dieses Verfahren zeitraubend., anfällig für eine hohe Ausschußquote und kostspielig.

Bei Versuchen wenigstens einige dieser kostspieligen Faktoren bezüglich der aufzuwendenden Zeit, Arbeitskraft und Bevorratung auszuräumen, bedingte das Schleifen, Polieren und Lagern von zwei oder mehr Glassfücken für jede Linse mit Mehrfach-Brennweite, und nach dem Stallt der Technik sind Linsenrohling-Segmentteile direkt in vorgebildete Formen der Linsenhauptteile gegossen worden. Dies jedoch bedingt den ernsthaften Nachteil, daß das Mehffach-Brennweitensegment in jedem Fall vollständig aus einem Glas mit einem einzigenBrechungsxndex bestehen und vollständig rund sein muß. Ein einschlägiges Beispiel für diese Arbeitsweise findet sich in der US-PS 2 992 518.

Weitere Arbeitsweisen nach dem Staiö der Technik bestanden darin, daß die Haupt- und Nebenstücke aus Glas gegossen und zusammengepreßt wurden, wobei das eine starr- ist und man das andere darüber fließen läßt. Diese Arbeitsweise findet sich beispielsweise beschrieben in den üS-PSen 2 026 606, 2 433 013 und 3 149 948, Diese Arbeitsweise ist jedoch im wesentlichen aufgegeben worden zugunsten der weiter oben als erste beschriebenen Verfahrensweise, wobei zwei Stücke geschliffen, poliert und mechanisch zusammengesetzt werden. Eine übermäßige Verzerrung der Grenzflächen zwischen den Haupt- und Segmentteilen, Luftbläschen, Streifenbildung, Schraeizwellen und Fehlern in Form von Glassprüngen haben jedoch dazu geführt, daß die Endprodukte mangel-

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haft und im wesentlichen nicht handelsgängig sind.

Bs ist ebenfalls vorgeschlagen worden, siehe z.B. die US-PS (US-Patentanmeldung Ser.No. 354 599) diese Schwierigkeiten dadurch auszuräumen, daß entweder ein Hauptteil aus Glas über ein starres Segmentteil mit höherem Brechungsindex gegossen wird, oder indem das starre Segment in ein viskoses Hauptteil mit relativ niedrigem Brechungsindex eingepreßt wird.

Nach jedem dieser angegebenen Verfahren hergestellte Linsen mit Mehffrachbrennweite bestehen aus einer großen Fläche für das Fernsehen und einer relativ kleinen Teil für das Nahsehen.

Um die Größe des Nahsichtteils einer ophthalmisehen Linse mit Mehrfach-Brennweit e zu vergrößern, sind nunmehr aus einem Stück gefertigte einschlägige Linsen mit erhöhter Kante in Benutzung. Bei derartigen Linsen, die auch allgemein als Franklin-Linsen bezeichnet werden, wird das Nahsichtteil oder "Leseteil" hergestellt ausgehend von einem Rohling mit niedrigem Brechungsindex, und zwar vermittels Schleifen des unteren Teils der vorderen Fläche des Linsenrohlings mit einem kürzeren Krümmungsradius. Hierdurch wird auch die erhöhte Kante zwischen den unteren und oberen Teilen der vorderen Oberfläche der Linse ausgebildet, und in den meisten Fällen erstreckt sich die erhöhte Kante geradlinig von Kante zu Kante über die Linse hin.

Das Herstellen derartiger einstückiger, eine erhöhte Kante aufweisender Mehrfach-Brennweitenlinsen erfordert das Anwenden einer speziellen und kostspieligen Linsenbearbeitungsausrüstung. Weiterhin erfordern die nach den derzeitig benutzten Verfahren hergestellten Linsen eine größere als übliche mittlere Dicke, um so sicherzustellen, daß deren Schlagfestigkeit den heutigen Anforderungen entspricht, nachdem ein Härten an der Luft oder ein Härten im Ionenaustausch ausgeführt worden ist. Zusätzlich zu dessen Neigung die Linsen zu schwächen, kann die freiliegende erhöhte Kante in störender Weise gegenüber dem Licht reflektieren und Staub oder andere Verunreinigungen zu sammeln.

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Wenn auch einige der Schwierigkeiten, die mit Mehrfach-Brennweitenlinsen dieser Art verbunden sind, dadurch ausgeräumt werden können, daß zwei ilalblinsensegmente mit unterschiedlichen Brechungsindices in einem Kante-an-Kante Verhältnis mit-einander verklebt oder verschmolzen v/erden sowie kontinuierliche Objekt- und Okularoberflächen auf der zusammengeschmolzenen Kombination der Segmente geschliffen werden, ergeben sich doch andere Nachteile. So liegt z.B. der wesentliche Nachteil einer Begrenzung der Linsen auf Oberflächenkrümmungen vor, die lediglich erhebliche Stärke ergeben, sowie das Erfordernis nach extrem breiten Schwankungen der Gläser mit hohem und niedrigem Brechungsindex aber diejenigen Grenzen hinausgehend, die normalerweise handelsgängig sind, um so Kombinationen der Fernsicht- und i.iahsichtteilstärke zu erzielen, wie sie normalerweise erforderlich sind.

Zusätzlich zu den oben angegebenen Nachteilen der Herstellungsverfahren für einschlägige Linsen, wobei bis jetzt nicht die Schwierigkeiten erläutert worden sind, die mit sogenannten "Linsen mit progressiver Stärke" auftreten, gibt es noch die laufenden Probleme einer wirksamen wirtschaftlichen und verläßlichen Herstellung derartiger Linsen mit progressiver Stärke.

Linsen mit progressiver Stärke weisen eine oder mehrere Oberflächen auf, die allmählich ihre Krümmungsradien von der Mittezu-Kante verändern, wodurch sich eine progressive Veränderung der Brechungskraft der Linse ergibt. Bisher hat das Herstellen derartiger Linsen verwickelte und übermäßig kostspielige Herstellungsverfahren und Ausrüstungen erforderlich gemacht und zwar trotz des Effordernisses einer ungewöhnlichen Kunstfertigkeit des einschlägigen Technikers. Es wurden entweder mechanisch oder manuell die einschlägigen Oberflächen ausgebildet, wobei langwierige, langweilige und kostspielige mehrfache Schleif- und Wiederschleifvorgänge erforderlich waren, oder es erfolgte ein Gießen von Kunststoff in Formen mit einer negativen Gießoberfläche der angestrebten asphärischen Krümmung. In dem letzteren Fall erforderte die negative asphärische Oberfläche der Form langwierige, lang-

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weilige und schwierige Herstellungsverfahren. Nach der Fertigstellung kann weiterhin eine derartige Gießoberfläche lediglich eine begrenzte Anzahl an guten Gußstücken liefern, bevor dieselbe für die v/eitere Verwendung dadurch ungeeignet wird, daß Kratzer, Sprünge, ein Abplatzen oder allgemeine Abnutzung eintreten.

Im Hinblick auf diese Nachteile und verwandte Probleme oder Schwierigkeiten im Zusammenhang mit deia Herfetellen einschlägiger Linsen mit Mehrfach-Brennweite nach dem Stand der Technik ist es die wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein neuartiges einfaches und wirksames Verfahren zum Herstellen verbesserter Linsen mit ilehrfacn-Brennweite verschiedener vorgewählter Typen zu schaffen, wobei alle Linsen aus laminierten Rohlingen bestehen, die die gleiche einfache grundlegende Geometrie besitzen, und die vermittels herkömmlicher, einfacher Werkzeuge für einfache Linsen bearbeitet werden können, wobei die erforderlichen Vorrichtungen lediglich durchschnittliche Geschicklichkeit für ihren Betrieb erfordern.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Linsen mit Mehrfach-Brennweite geschaffen werden, die aus Schichtkörpern bestehen, welche aus thermoplastischen, ophthalmischen Linsenmaterialien mit hohem und relativ niedrigem Brechungsindex gebilde-c werden.

Das zum Herstellen der Rohlinge der erfindungsgemäßen Linsen mit 2'lehrfacn-Brennweite angewandte grundlegende Bauelement ist ein Schichtkörper, der aus einer Schicht eines Ilaterials mit hohem Brechungsindex verschmolzen oder verklebt auf einer Schicht eines Materials mit niedrigem Brechungsindex vorliegt. Wenn z.B. als die thermoplastischen Materialien Oxidgläser angewandt werden, ist ein Verschmelzen gegenüber eineiü Verkleben bevorzugt.

Die Scnichten des Schichtkörpers werden gestanzt, geschnitten oder in anderer Weise auf scheibenartige Formen gebracht, bevor die überführung in einen Schichtkörper oder anschließende Überführung in eine Einheit erfolgt. In jedem Fall werden flache Rohlinge ausgebildet, von denen ausgehend die Linsen mit Mehrfach-Brennweite hergestellt werden.

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Man läßt sich die Rohlinge durch Schwerkrafteinwirkung, durch Pressen oder sonstige VErformung auf die sphärische oder asphärische Meniskuskonfigurationen verformen, wodurch in ähnlicher Weise in jedem Fall eine Verformung der Grenzflächen zwischen hohem und niedrigem Brechungsindex erfolgt.

Okular (konkav) und Objektiv (konvex) Oberflächen der Linsen mit Mehrfach-Brennweite, die ausgehend von den Rohlingen hergestellt werden sollen, werden sodann auf vorgewählte sphärische und/oder torische Oberflächenkrümmungen geschliffen, die^ in vorherbestimmten Winkelverhältnissen und Nachbarschaftsverhältnissen zu den Rohlinggrenzflächen gemäß der in den Linsen angestrebten Mehrfach-Brennweiten-Eigenschaften angestrebt werden, die ausgehend hiervon zur Herstellung kommen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Linse mit Mehrfach-Brennweite;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht,allgemein längs der Linie 2-2 nach der Figur 1, wobei eine Schraffierung weggelassen ist zwecks deutlicher Darstellung wichtiger erfindungsgemäßer Einzelheiten;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Art eines Linsenrohlings von dem ausgehend die Linse nach der Figur 1, wiedergegeben durch die gestrichelte Umrißlinie hergestellt werden kann; eine Schraffierung ist auch hier zwecks deutlicher Darstellung nicht gegeben;

Fig. 4, 5 und 6, Fig. 7, 8, 9 und Fig. 10, 11, 12 sind Ansichten, die denjenigen nach den Figuren 1, 2, 3 entsprechen und geben wahlweise Ausführungsformen der Linsen mit Mehrfach-Brennweite wieder, wie sie erfindungsgemäß hergestellt werden können;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von Linsenrohlingen nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines abgewandelten Systems zum Herstellen äer Linsenrohlinge;Q

Fig. 15 eine perspektivische Darstellung eines beispielsweisen Linsenrohlings;

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Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer wahlweisen Ausführngsform des Linsenrohlings;

Fig. 17, 18, 19 und 20 Querschnittsdarstellungen von Vorrichtungen und Arbeitsweisen, wie sie zum Herstellen von Linsenrohlingen für die Gewinnung der verschiedenen Arten der erfindungsgemäßen Linsen mit Mehrfach-Brennweite angewandt werden.

Das Grundelement, wie es zum Herstellu der erfindungsgemäßen Linsen mit Mehrfach-Brennweite angewandt wird, ist ein Schichtkörper, der aus einer Schicht eines thermoplastischen, ophthalmischen Linsenmaterials mit hohem Brechungsindex verschmolzen oder verklebt auf eine Schicht eines Linsenmaterials mit niedrigem Brechungsindex besteht.

Insbesondere unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind die Rohlinge 30, 30a, 30b und 30c (Figuren 3,6,9 und 12) Beispiele für Schichtkörper, die zum Herstellen der Linsen 32, 32a, 32b und 32c (Figuren 1, 4,7 und 10) angewandt werden können.

Die Linsen 32, 32a, 32b und 32c weisen lediglich ein Minimum der zahlreichen Abwandlungsmöglichkeiten einer Linse mit I-iehrfach-Brennweite auf, die erfindungsgemäß hergestellt werden kann. Dieselben sind beispielsweise zu verstehen bezüglich der allgemeineren Arten derartiger Linsen, d.h. derjenigen, wie sie sich besonders leicht und somit instruktiv für die Erläuterung des Erfindungsgegenstandes erweisen.

Die Linse 32 (siehe Fig. 1) weist ein größeres unteres Teil R und ein kleineres oberes Teil D auf.

Die Figur 4 zeigt eine Linse 32a ähnlich der Linse 32, die jedoch ein Nahsicht- oder Leseteil R aufweist, das in der mehr herkömmlichen Weise eine wesentlich geringere Fläche der Linse bedeckt als das Fernsehsicht D, und hierbei weist das Teil R eine größere Brechungskraft als das Teil D auf als dies z.B. bei einschlägigen Linsen für Weitsichtigkeit.

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Die Linse 32b (siehe Fig. 7 und 8) ist eigentümlich dahingehend, daß dieselbe eine praktisch gerade Unterteilungslinie 34 zwischen deren Leseteil R und Fernsehsichtteil D aufweist, wobei sich diese Teile vollständig von Kante-zu-Kante über die Linse unter bzw. über der Linie 34 erstrecken. Die Linie 34 wird durch eine relativ scharfe Stufe längs der inneren Grenzfläche der Teile derselben ausgebildet, siehe die Figur 8. Diese Stufe ähnelt der freiliegenden Kante einer herkömmlichen und aus einem Stück bestehenden Linse mit Mehrfach-Brennweite der Franklin-Type. Somit wird die Linse 32b in Folgenden als eine Linse der "Franklin-Type" bezeichnet, jedoch lediglich zwecks deutlichen Aufzeigens der Unterschiedlichkeit gegenüber anderen Formen der erfindungsgeuiäß in Betracht gezogenen Linsen. Durch die nachfolgende Benutzung des Begriffes Linsen mit eruohter Kante soll keinerlei bezug auf herkömmliche derartige Linsen genommen werden.

Eine v/eitere erfindungsgemäß herstellbare Type einer Linse 32c (Fig. 10) mit Mehrfach-Brennweite ist eine derartige, die sich progressiv verändernde optische Stärken in Richtungen aufweist, die von dem iiittelpunkt aus nach unten und außen in Richtung auf die Kanten derselben verlaufen. Im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit dieser Linse, die ähnlich der Linsen mit progressiver Stärke nach dem Stand der Technik ist, die durch asphärische Formung ihrer äußeren Oberflächen ausljdbildet werden, wird die Linse 32 nachfolgend als eine Linse mit Mehrfach-Brennweite bezeichnet, die eine "progressive Stärke" aufweist.

Bezüglich der Herstellungsweisen für Linsen der oben in Betracht gezogenen Art sowie Abwandlungen derselben wird bezug genommen auf die Figuren 13 bis 20, die Arbeitsweisen und entsprechende Ausrüstungen wiedergeben, die zum Herstellen der Grundlinsenelemente, z.B. der laminierten Linsenrohlinge 30, 30a, 30b und 30c geeignet sind.

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Die Linsenrohlinge 30, 30a, 30b, 30c, die aus einer Schicht eines Materials mit hohem Brechnungsindex verschmolzen auf eine Schicht eines Materials mit niedrigeia Brechungsindex bei Anwenden von Oxidgläsern als die thermoplastischen Linsenrnaterialien bestehen, können einzeln wie in der Figur 13 dargestellt, zur Herstellung kommen. Es wird eine Scheibe aus Glas 36 mit hohem Brechungsindex, z.B. Flintglas mit einem Brechungsindex von z.B. 1,66 axt einer gut polierten Oberfläche 38 auf eine in ähnlicher V7eise gut polierte Oberfläche 40 ainer Scheibe 42 aus Glas mit niedrigem Brechungsindex, z.3. optisches Kronglas nit einein Brechungsindex von 1,523 gebracht. Die Scheiben 36 und 42 v/erden χλ Inneren eines Ofens 44 zusammengesetzt unter Anwenden eines Abstandshalters 4o aus Aluminium, Stahl, Platin oder einem Keil aus einem hochschmelzenäen Glas, der zwischen den Elementen 36 und 42 benachbart zu einer Kante derselben angeordnet wird. Die Anordnung aus den Stücken 36, 42 wird allmählich auf eine Sclunelztemperatur, z.B. von etwa 740 bis 76O°C dadurch gebracht, daß herkömmliche Erhitzungseinheiten 48 durch Thermoelemente oder entsprechende ilittel gesteuert werden, wobei die Thermoelemente benachbart zu den Glasanordnungen vorliegen. Während dieses Erhitzens des Glases führt ein allmähliches Absacken der Scheibe 36 auf die Scheibe 42 in einer diametralen Richtung von einer Kante in Richtung auf den /Abstandshalter 46 dazu, daß zwischen den Oberflächen 38 und 40 vorliegende Gase in Richtung auf den Abstandshalter 46 und aus der Anordnung heraus gedruckt werden, wodurch sich eine saubere und keine Gasblasen aufweisende Schmelzgrenzfläche bildet.

Ein wahlweises Verfahren zum Herstellen in ähnlicher Weise verschmolzener Linsenrohlinge ist in der Figur 14 gezeigt. Es liegt der Ofen 52 mit einem Temperofen 54 vor, durch den eine Scheibe 56 eines optischen Glases mit niedrigem Brechungsindex wie z.B. Kronglas, kontinuierlich vermittels Transportrollen 58 bewegt wird. Die Glasscheibe 56 kann vermittels üblicher einschlägiger Arbeitsweisen, z.B. Schwimmglasverfahren, hergestellt und unmittelbar im Anschluß hieran in den Ofen 52 eingeführt werden. Das Glasband 56 liegt vorzugsweise im viskosen Zustand vor, in

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dem dasselbe aus den Tank gezogen wird, so daß eine obere Oberfläche vorhanden ist, die für das anschließende Verschmelzen mit dem Glas 64 geeignet ist. Bei Abkühlen in den starren Zustand wird die obere Oberfläche 60 zunächst poliert, bevor ein Eintritt in den Ofen 52 erfolgt. Ein Feuerpolieren unter Anwenden der Wärme der Glasbrenner 62 führt zu geeigneten Ergebnissen. Es können auch verschiedene andere Anordnungen wie Laserstrahlen herangezogen werden zwecks Ausbilden der erforderlichen intensiven Erhitzung.

Die Glasscheibe 56 tritt unter eine Zuführung 64 eines geschmolzenen weiteren optischen Glases, z.B. Flintglas mit hohem Brechungsindex, das man auf die Oberfläche 60 der Scheibe 56 fließen läßt unter einer Grenzflächenverschmelzung. Das Glas 64 kann gegebenenfalls auch in gekörnter Form aufgebracht werden.

Die so gebildete obere Scheibe 66 wird zusammen mit der Scheibe 56 durch den Ofen 54 geführt, wobei der sich ergebende Glasschichtkörper auf eine Temperatur entsprechend einer Viskosität von 10⁷ bis 10⁴ P abgekühlt wird.

Nach Verlassen des Ofens 54 wird der Schichtkörper 68 in dem Preßkopf 69 unter Ausbilden von Linsenrohlingen 70 gepreßt. Die Rohlinge 70 können, wie in der Figur 15 gezeigt, kreisförmig sein oder sie können auch verschiedene andere Formen aufweisen, z.B. allgemein rechtwinklig, wie in dr Figur 16 gezeigt, sein, und zwar unabhängig davon, ob dieselben in der in der Figur 14 gezeigten Weise massenproduziert oder wie in der Figur 13 gezeigt, individuell ausgebildet werden. Während dieses Preßvorgangs kann die in den Figuren 17 bis 19 gezeigte Grenzflächenkurve ausgebildet v/erden. Die Rohlinge werden sodann in einen Temperofen überführt, wie dies allgemein bekannt ist.

Einzelheiten bezüglich Glasverschmelzungsöfen und Arbeitsweisen für das Ausbilden von Glasschichtkörpern der oben angegeben Art finden sich z.B. in den US-PSen 3 148 046 und 3 256 081.

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Meniskuslinsenrohlinge 30 (Fig. 3) können dadurch hergestellt werden, daß man das Glas unter Schwerkrafteinwirkung verformen läßt oder, wie in der Figur 17 gezeigt, individuell verschmolzene Rohlinge 70 gepreßt werden. Das Verformen unter SChwerkrafteinv/irkung kann dadurch bewerkstelligt werden, daß einer der flachen Rohlinge 70 auf eine Stütze 72 aus Graphit, Gußeisen oder anderem geeigneten Material für die Glasbearbeitung gebracht wird. Der Rohling wird sodann ausreichend erhitzt, so daß derselbe unter seinem eigenen Gewicht deformiert wird, d.h. durch die Schwerkrafteinwirkung gegen die gekrümmte Oberfläche 74 und die Meniskusform der Oberfläche 74 als Linsenrohling 30 einnimmt. Der Verformungsvorgang kann gegebenenfalls durch Anwenden eines Stempels 76 unterstützt werden. Wahlweise kann der Rohling 30 vollständig durch Pressen mit dem Stempel 76 geformt werden und dies bei einer wesentlich niedrigeren Arbeitstemperatur als sie durch eine Verformung mittels Schwerkrafteinwirkung erforderlich ist.

Der Linsenrohling 30a (siehe Figur 6) ist praktisch identisch mit dem Rohling 30 und kann ebenfalls mit der Vorrichtung nach der Figur 17 geformt werden.

In ähnlicher Weise kann der Rohling 30b (siehe Fig. 7) aus einem beliebigen der flachen Rohlinge 70 ausgebildet werden vermittels Verformung durch Schwerkrafteinwirkung und/oder Pressen in der Stutζanordnung 78 nach der Figur 18. Gegebenenfalls findet hier für den Preßvorgang der Stempel 80 Anwendung.

Die Stützanordnung 82 und der Stempel 84 (Fig. 19) geben eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Figur 18 wieder, und nach der Figur 19 kann ein abgewählter Linsenrohling 30b der Franklin Type hergestellt werden. Der Rohling 30b¹, siehe Figur 19, wird mit einem Zwischenabschnitt 86 versehen, aus dem ein Zwischensehteil einer abschließend hieraus hergestellten Linse hergestellt werden kann. Zusätzlich zu dem Vorsehen der Fernseh- und Leseteile kann somit der Linsenrohling 30b¹ dazu angewandt werden, Linsen mit Mehrfach-Brennweite der Franklin-Type herzustellen, die ein zwischengeordnetes oder Zwischensehteil besitzen.

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Die Stützanordnung 88 und der Stempel 90 nach der Figur 20 weisen asphärisch gekrümmte Oberflächen 92 bzw. 94 auf und können dazu angewandt werden, einen vorgewählten flachen Rohling 70 in die Form des Linsenrohlings 30c (siehe die Figur 12) vermittels Verformung durch Schwerkrafteinwirkung und/oder Verpressen zu überführen.

Es versteht sich, daß die Stützanordnungen 73, 82, 88 und die Stempel 80, 84, 90 allesamt aus Materialien gefertigt werden, die üblicherweise auf dem Gebiet der Glasverformung angewandt werden, so daß dieselben ohne Schwierigkeiten von dem Fachmann ausgewählt werden können. Weiterhin können die flachen Rohlinge 70 durch Schwerkrafteinwirkung oder Verpressen so verformt werden, daß deren Schichten mit hohem Brechungsindex nach unten gerichtet sind, siehe die Figur 17 oder nach oben gerichtet sind, siehe die Figuren 18-20.

Eine für die Verformung eines flachen Rohlings 70, siehe Figuren 15 oder 16 vermittels Schwerkrafteinwirkung gegen die Traganordnungen 72,78,82 oder 88 geeignete Temperatur beläuft sich z.B. auf einen Bereich von 740 bis 76O°C für einen Schichtkörper aus einem οphthalmischen Kronglas mit einem Brechungsindex von 1,523 und einem ophthalmischen Flintglas mit einem Brechungsindex von 1,66.

Ein Preßverfahren, das eine schnellere Produktion ermöglicht als dies durch Verformung vermittels Schwerkrafteinwirkung erreicht werden kann und größere Möglichkeiten bietet verwickeitere Formen herzustellen,, wie sie durch die Linsenrohlinge 30b und 30c, siehe Figuren 9 und 12 gezeigt werden, kann mit Graphitformen und Stempeln in der üblichen Weise zur Durchführung kommen.

Die gesamte Anordnung aus Traganordnung, zu verformendem Rohling 70 und Stempel wird in einen geeigneten Ofen gebracht und auf angenähert 710 C erhitzt, wobei eine Kraft von 5 kg auf den Stempel während des gesamten Erhitzungszyklus beaufschlagt wird.

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Die Verformung des Rohlings ist abgeschlossen, sobald eine Temperatur von etwa 710 C erreicht worden ist. Der Arbeitsvorgang wird abgeschlossen durch anschließendes und sich über mehrere Stunden z.B. 6 bis 10 Stunden erstreckendes langsames Abkühlen auf etwa 100⁰C. Eine wesentliche Verringerung dieser Preßzeit kann durch Vorerhitzen des flachen Rohlings 70 und der speziellen Preßstützanordnung 72, 78, 82, 88 und/oder des Stempels 76, 80, 84 erzielt v/erden.

Die Meniskuslinsenrohlinge 30, 30a, 30b und 30c, deren Grenzflächen 86 gekrümmte Formen aufweisen entsprechend deren äußeren Oberflächenformen werden für das Herstellen der Linsen 32, 32a, 32b und 32c angewandt.

Die Fertigstellung der ophthalmisehen Linsen 32, 32a, 32b und 32c erfolgt dergestalt, daß zunächst alle Teile der Rohlinge 30, 30a, 30b, 30c weggeschnitten oder weggeschliffen werden mit Ausnahme derjenigen, die innerhalb der gestrichelten ümrißlinien nach den Figuren 3, 6, 9 und 12 liegen. Diese verbleibenden Teile der Linsenrohlinge 30, 30a, 30b und 30c werden, wie gezeigt, in spezielle, vorherbestimmte Winkelverhältnisse und Abstandsverhältnisse zu den Grenzflächen 96 gebracht, und zv/ar gemäß den in den fertigen Linsen 32, 32a, 32b und 32c angestrebten Mehrfach-Brennweiteneigenschaften.

Nach dem Schleifen werden diese Teile der Rohlinge 30, 30a, 30b und 30c, die insbesondere deutlich in den Figuren 2, 5, 8 und 11 wiedergegeben sind, auf ein hohes Maß der Glätte poliert, wie dies normalerweise bei ophthalmischeön Linsen der Fall ist.

Einzelheiten bezüglich Vorrichtungen zum Linsenschleifen und Polieren, wie sie bezüglich des oben angegebenen Wegschneidens und Wegschleifens und Polierens der Linsenrohlinge 30, 30a, 30b und 30c auf die gestrichelt wiedergegebenen Umrißlinien der Konfigurationen nach den Figuren 3, 6, 9 und 12 geeignet sind, finden sich z.B. in den US-PSen 3 117 396, 3 093 939, und 2 994 164.

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Wenn auch diese Schleif- und Poliervorgänge als solche in herkömmlicher Weise ausgeführt werden, besteht doch ein spezielles neuartiges und wichtiges Merkmal des Schleifens und Polierens in der Herstellung der Linsen 32, 32a, 32 b und 32c ausgehend von den Teilen 31, 31a, 31b und 31c der meniskusförmigen Schichtkörper, siehe die Rohlinge 30, 30a, 30b und 30c, die in den wiedergegebenen speziellen vorherbestimmten Xtfinkelverhältnissen und Abstandsverhältnissen zu der Grenzfläche 96 vorliegen. Einige dieser verbleibenden Teile der Rohlinge 30, 30a, 30b und 30c erstrecken sich vollständig über die Grenzfläche 96, siehe die Figuren 3 und 6, ein weiteres allgemein parallel zu der Grenzfläche 96, siehe Fig. und ein weiteres lediglich teilwese über die Grenzfläche 96, siehe die Figur 12.

Beispielsweise Ausführungsformen der Linsen 32, 32a, 32b und 32c, die in erfindungsgemäßer Weise hergestellt werden können, sind wie folgt angegeben:

I Linse 32 (Figuren 1 und 2)

1. Brechungsindex des Glases 66 = 1,523

2. Brechungsindex des Glases 56 = 1,66

3. Mittelpunktdicke t = 3,4 mm

4. Radius der Objektseite

(konvexe Krümmung r-) =235 mm

5. Radius der Okularseite

(konkave Krümmung r₂) =167 mm

6. Brechungsstärke des Fernsehteils D = —2,1 Dioptrien

7. Brechungsstärke des Leseteils oberer Teil R = - 2,1 Dioptrien

8. Brechungsstärke des unteren

Teils des Leseteils R = - 2,0 Dioptrien

II. Linse 32a (Figuren 4 und 5)

1. Brechungsindex des Glases 66 = 1,523

2. Brechungsindex des Glases 56 = 1,66

3. Mittelpunktdicke t = 3,4 mm

4. Radius der Okularseite

(konkave Krümmung r,) = 167 ram .

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5. Radius der Objektseite

(konkave Krümmung r*) = 235 mm

6. Brechungsstärke des oberen

Teils D angenähert = 2,1 Dioptrien

7. Brechungsstärke des unteren

Teils R angenähert = 2,8 Dioptrien

III. Linse 32b (Figuren 7 und 8)

1. Brechungsindex des Glases 56 = 1,53

2. Brechungsindex des Glases 66 = 1,70

3. Radius der Objektseite

(konvexe Krümmung r^) = 81,5 mm

4. Radius der Okularseite

(konkave Krümmung r₂) = 70,7 mm

5. Brechungskraft des Fernsehteils D = angenähert = -1,65 Dioptrien

6. Brechungskraft des Leseteils

R = angenähert - -1,00 Dioptrien

(r₃ und r^ mit entsprechender unterschiedlicher Krümmung)

IV. Linse 32c (Figuren 10 und 11)

1. Brechungsindex des Glases 56 = 1,523

2. Brechungsindex des Glases 66 = 1,66

3. Radius der Objektseite

(konvexe Krümmung r-) = 235 mm

4. Radius der Okularseite

(konkave Krümmung r,) =167 mm

Anhand der obigen Beschreibung ergibt sich ,daß der Erfindungsgegenstand die Probleme und Schwierigkeiten überwindet, die mit dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Herstellung von Linsen mit Mehrfach-Brennweiten vorliegen, indem das bisherige Erforäernis eines Schleifens und Polierens oder anderweitiger Zubereitung der einzelnen Linsensegmente und von Hauptteilen der miteinander verschmolzenen Teile derartiger Linsen in Fortfall gebracht werden.

Erfindungsgemäß werden Schichtkörper aus Materialien mit hohem und niedrigem Brechungsindex angewandt, wobei Grenzflächen vorliegen, die durch Schwerkrafteinwirkung im heißen Zustand oder Heißpressen gemäß den in den fertigen Linsen angestrebten Mehrfach-Brennpunktweiten-Eigenschaften geformt werden. Die Schichtkörper

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werden so ausgeformt, daß die Richtungen aller Krümmungen ihrer äußeren Oberflächen und Grenzflächen ähnlich sind, d.h. die Krümmungsmittelpunkte der äußeren Oberflächen der Grenzflächen sind, in jedem Fall jedes Linsenrohlings, allesamt an lediglich einer Seite des Rohlings angeordnet.

Diese Schichtkörper werden unter Anwenden einfacher und preiswerter Bearbeitungswerkzeuge und Vorrichtung® fertiggestellt, wie sie für die Verarbeitung von Linsen mit einem einzigen Sehbereich Verwendung finden. So wird die Anwendung von z.B. verwickelten Werkzeugen, Vorrichtungen und Arbeitsweisen vermieden, wie sie für die Herstellung herkömmlicher Linsen mit Mehffach-Brennweite der Franklin-Type und/oder herkömmlicher Linsen mit .lehf fach-Brennweite und progressiver Stärke erforderlich sind und das Gleiche trifft auch auf das Erfordernis einer ungewöhnlichen Geschicklichkeit der Bearbeitungsperson zu.

Die oben beschriebene Arbeitsweise für das Herstellen von Schichtkörpergläsern mit hohem und relativ niedrigem Brechungsindex sind lediglich erläuternd bezüglich des Erfindungsgegenstandes.zu verstehen. Erfindungsgemäß wird auch das Anwenden von Schichtkörpern in Betracht gezogen, die direkt aus geschmolzenen Materialien, wie Oxidgläsern,hergestellt worden sind, und die sofort in die gewünschte Meniskusform und/oder andere Formen verpreßt werden können, ohne daß ein erneutes Erhitzen erfolgt. Diese Arbeitsweise dient der Einsparung von sowohl Zeit als auch Energie.

Erfindungsgemäß wird weiterhin in Betracht gezogen, daß die Schichtkörper, d.h. die Linsenrohlinge, aus mehr als zwei Schichten aus Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex in denjenigen Fällen bestehen können, wo stärkere Gradienten des Brechungsindex in den fertigen Linsen erforderlich sind. So können z.B. Schichtkrper aus verschiedenen Schichten an Linsenmaterialien mit stufenweiser Zunahme oder Verringerung des Brechungsindex angewandt v/erden. Weiterhin können derartige Mehrschicht-Schichtkörper zwecks Verringern der Dicke deren Schichten um entsprechende Beträge gezogen ader gereckt werden, und deren gezogene Teile können in Segmente zerschnitten, erneut zusammengesetzt und erneut herun-

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tergezogen werden, wodurch sich eine weitere Verringerung der Dicke der einzelnen Schichten ergibt, sowie und/oder deren Anzahl durch sich wiederholendes erneutes Zusammensetzen und erneutes Herunterziehen verdoppelt, verdreifacht usw. werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Linse mit Mehrfach-Brennweite, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Laminieren einer Schicht eines ophthalmischen Linsenmaterials mit hohem Brechungsindex auf eine Schicht eines ophthalraischen Linsenraaterials mit einen relativ niedrigen Brechungsindex unter Ausbilden einer Grenzfläche zwischen denselben mit einem hoch-niedrigen Brechungsindex,

b) Verformen wenigstens eines Teils des Schichtkörpers aus diesen Schichten in die Kofifiguration eines allgemein meniskusförmigen Linsenrohlings, dessen Grenzfläche in entsprechender meniskusförmig verformt ist,

c) Schleifen der gegenüberliegenden Seiten des Rohlings auf Krümmungsradien, wie sie bezüglich der konvexen Objekt- und konkaven Okular-Oberflachen der auszubildenden Linsen mit Mehrfach-Brennweite angestrebt werden, wobei das Schleifen an jeder Seite des Rohlings bis zu einer Tiefe und in einer Richtung in denselben in Richtung auf die Grenzfläche fortgesetzt wird gemäß dem Abstandsverhältnis und der Orientierung, wie sie bezüglich der Objekt- und Okularoberflachen der Linse erforderlich sind relativ · zu der Grenzfläche und zueinander unfler Ausbilden der angestrebten Mehrfach-Fokussierungseigenschaften der Linse und

d) Polieren der so geschliffenen Oberflächen.

2.Verfahren nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet , daß die Schichten des Linsenmaterials mit dem hohen und niedrigen Brechungsindex aus Glas bestehen und miteinander längs der Grenzfläche verschmolzen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Linsenmaterials mit hohem und niedrigem Brechungsindex des Schichtkörpers miteinander längs der Grenzfläche verklebt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich des Verformens Wärme auf den Schichtkörper mit ausreichender Intensität unter Erweichen der Materialien desselben beaufschlagt wird. _S 0 9 8 2 7 / 0 6 9 0

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennz e ichnet, daß der Schichtkörper auf einer Traganordnung angeordnet wird, die eine Oberflächenform aufweist, welche bezüglich der Krümmung der angestrebten Meniskusform des Rohlings entspricht, sowie die Intensität der auf den Schichtkörper beaufschlagten Wärme ausreichend ist, dergestalt, daß derselbe sich an diese Form der Oberfläche der Traganordnung anpaßt unter der Einwirkung der Schwerkraft.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper auf einer Traganordnung angeordnet ist, deren Oberflächenform bezüglich der Krümmung der angestrebten Meniskusform des Rohlings entspricht und gegen diese Oberfläche der Traganordnung gepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß das Verformen des Schichtkörpers in die Konfiguration eines allgemein menkusförmigen Linsenrohlings, dessen Grenzfläche entsprechend meniskusförmig geformt ist, das Ausbilden einer Stufe über den Rohling hin einschließt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformen des Schichtkörpers in die Konfiguration eines allgemein meniskusförmigen Linsenrohlings, dessen Grenzfläche entsprechend meniskusförmig gefiormt ist, das Formen des Rohlings in eine allgemein gesamte, kugelförmige Meniskuskonfiguration einschließt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß das Verformen des Schichtkörpers in die Konfiguration eines allgemein meniskusförmigen Linsenrohlings, dessen Grenzfläche entsprechend meniskusförmig geformt ist, das Formen des Rohlings in eine asphärische Meniskuskonfiguration einschließt.

(10 ./Linsen mit Mehrf ach-Brennweite, dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe aus einem Schichtkörper mit Materialien hohen und relativ niedrigen Brechungsindex besteht, der Schichtkörper eine meniskusförmige Grenzfläche mit hoch-niedrigem Brechungsindex aufweist, eine konvex gekrümmte, lichtbrechende äußere Oberfläche

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ORIGINAL INSPECTED

benachbart zu einer Seite der Grenzfläche und eine konkav gekrümmte lichtbrechende Oberfläche benachbart zu der gegenüberliegenden Seite der Grenzfläche vorliegt, die Richtungen aller Krümmungen der äußeren Oberflächen und der Grenzfläche ähnlich sind, die äußeren Oberflächen weiterhin eine kontinuierliche Krümmung von Kante-zuKante aufweisen und poliert sind.

11. Linse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche mit hoch-niedrigem Brechungsindex eine spMarische Konfiguration aufweist.

12. Linse nach iVnspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Greniflache mit hoch-niedrigem Brechungsindex eine relativ scharfe Stufe längs einer Linie aufweist, die sich allgemein querseitig über die Linse in dem Inneren derselben erstreckt.

13. Linse nach Anspruch 10, dadurch gekenn ζ eichnet, daß die Grenzfläche mit dem hoch-niedrigen Brechungsindex mit einer Mehrzahl relativ scharf definierter paralleler Stufen versehen ist, die sich querseitig über die Linse im Inneren derselben erstrecken.

14. Linse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche mit dem hoch-niedrigen Brechungsindex asphärisch gekrümmt ist.

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