DE69402900T2

DE69402900T2 - Aufnahmeblock für optische Linsen

Info

Publication number: DE69402900T2
Application number: DE69402900T
Authority: DE
Inventors: Thomas William Wardle
Original assignee: EUROPTICA INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: EUROPTICA INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: DE69402900D1; GB2275633B; US5421771A; GB9304468D0; EP0613756A1; EP0613756B1; GB2275633A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Bereitstellung eines Aufnahmeblocks, der insbesondere, aber nicht ausschließlich, zum Aufnehmen optischer Linsen auf dem Aufnahmeblock verwendbar ist, über welchen die optische Linse für nachfolgende Bearbeitungsvorgänge gehalten wird.
Annähernd 40 % der Menschen, die eine Brille brauchen, benotigen maßgefertigte Brillengläser, womit eine optische Linse mit einer Beschaffenheit gemeint ist, die in einem Maße individuell ist, daß es unwahrscheinlich ist, daß ein fertiges Brillenglas standardmäßig auf Lager ist. Einer der Hauptgründe dafür, daß von der Norm abweichende Brillengläser benötigt werden, ist Astigmatismus, der eine Punktallinse erforderlich macht.
Zur Herstellung von der Norm abweichender Brillengläser haben die Bearbeitungslabors für optische Linsen gewöhnlich einen Vorrat an serienmäßig vorgefertigten Brillengläsern, d. h. optische Linsen, bei denen eine Seite geschliffen und poliert (d. h. fertig bearbeitet) ist, deren andere Seite aber individuell bearbeitet werden kann. Für ein kosmetisch besseres Aussehen ist die fertig bearbeitete Fläche gewöhnlich diejenige, die später die nach außen gewandte konvexe Linsenfläche in der fertigen Brille ist.
Um die vorgefertigte optische Linse während des Erzeugungsstadiums (wenn die Linse geschnitten oder geschliffen wird), des Glättungs- und Polierstadiums zu halten, die bei der Herstellung der nach Maß gefertigten optischen Linse nötig sind, ist es erforderlich, die Linse auf einer Aufnahmeblockanordnung (Aufnahmeblock und Befestigungssubstanz) zu befestigen, wobei dieses Verfahren als Blockaufnahme bekannt ist. Die in diesem Verfahren verwendete Vorrichtung wird Blockaufnehmer genannt (Beispiele dafür sind die Autoflow 300 Serie: Coburn 900: LOH 2000). Es ist üblich, daß die fertig bearbeitete Seite (normalerweise konvex/Vorderseite) der optischen Linse durch Klebeband oder Lack geschützt ist. Ein Hartmetallblock wird in den Blockaufnehmer eingelegt, danach die Linse in eine vorgeschriebene Position in Ausrichtung mit dem Metallblock gebracht und ein Zwischenraum zwischen dem Aufnahmeblock und der geschützten Linsenfläche mit einer Substanz gefüllt, wie z. B. eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, die beim Erhärten eine Verbindung zwischen dem Hartmetallblock und der geschützten Linsenfläche bildet.
Die Vorderseiten der vorgefertigten Brillengläser weisen viele verschiedene Formen und Krümmungen auf, und damit eine mechanische Verbindung von ausreichender Stärke zwischen der Linsenfläche und dem Aufnahmeblock erhalten wird, ist es erforderlich, ein Bindematerial zu verwenden, das sich der Oberfläche der optischen Linse anpaßt. Ferner sind moderne Kunststoffgläser hitzeempfindlich, was die Wahl von Bindemitteln auf solche beschränkt, die nicht bei hoher Temperatur aufgebracht werden müssen. Wie weiter oben erwähnt, besteht die am häufigsten verwendete Technik zur Verbindung während des Aufnahmeverfahrens darin, eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt zu benutzen, die in einen Hohlraum zwischen dem Aufnahmeblock und der optischen Linse eingelassen wird. Die Legierung erhärtet dann rasch und bildet an einer vorgeschriebenen Stelle eine Bindeschicht zwischen der Innenfläche des Aufnahmeblocks und der geschützten Fläche der optischen Linse. Nachdem die Linse fertig bearbeitet ist, können die Legierung und der Aufnahmeblock durch Eintauchen in ein Warmwasserbadsystem (bekannt als Regenerierbehälter) entfernt werden, wo die Legierung erneut geschmolzen wird, wobei die Legierung zur Wiederverwendung durch Ableiten aus dem Boden des Regenerierbehälters über eine Rohrleitung und ein Auslaufventil wieder zurückgewonnen wird. Bei Kunststoffgläsern können der Aufnahmeblock und die optische Linse durch einen mechanischen Stoß getrennt werden, bevor der Aufnahmeblock mit der festen Legierung in dem Legierungsregenerierbehälter plaziert wird.
Leider weisen Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt Stoffe auf, die eine potentielle Gefahr für die Gesundheit der damit umgehenden Personen hervorrufen können, beispielsweise Blei, Cadmium und Indium. Anstelle der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt wurden andere Substanzen verwendet, aber sie werden allgemein als dürftiger Ersatz angesehen.
Die FR-1499242 zeigt einen Aufnahmeblock zum Abstützen einer sphärischen Linse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, der einen starren Umfangsträger und ein zusammendrückbares Kissen aus Silikon-Kautschuk sowie eine biegsame Membran innerhalb des starren Randes aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, ein alternatives Verfahren zum Verbinden der optischen Linse mit dem Aufnahmeblock bereitzustellen, mit welchem das obige Problem eines möglicherweise gefährlichen Kontaktes mit der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt beseitigt wird.
Demgemäß sieht die Erfindung einen Aufnahmeblock für optische Linsen vor, wobei der Aufnahmeblock einen starren Abschnitt, eine an dem starren Abschnitt befestigte biegsame Membran und eine verformbare Substanz aufweist, die von der biegsamen Membran gehalten ist, wobei sich diese Unregelmäßigkeiten in der Linsenfläche anpaßt, wenn die biegsame Membran mit einer Linse in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Substanz eine Substanz mit induzierbarern Fließverhalten umfaßt, die durch Materialfluß kurzzeitig verformbar ist, um sich an unterschiedliche Linsenkrümmungen anzupassen und anschließend erhärtbar ist, um der angepaßten Membran und dem ganzen damit in Kontakt stehenden Teil der Linsenfläche stabilen Halt zu geben.
Bevorzugt besteht die fließfähige Substanz aus einem Material, das über Umgebungstemperatur zum Schmelzen gebracht wird, aber bei Umgebungstemperatur erhärtet, und die Substanz wird über Umgebungstemperatur erwärmt, damit der biegsame Teil der Kapsel sich der Linsenfläche anpassen kann.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Aufnehmen einer optischen Linse bereit, wobei ein Aufnahmeblock auf eine Linsenfläche mit einer Substanz mit niedrigem Schmelzpunkt geklebt wird, die sowohl von der Außenluft als auch der Linsenfläche in einer Kapsel isoliert ist, wobei die Kapsel eine biegsame Membran aufweist, die beim Schmelzen der Substanz mit der Linsenfläche in Eingriff gebracht wird und sich daran anpaßt und wieder härtet, um der angepaßten biegsamen Membran und dem ganzen damit in Kontakt stehenden Teil der Linsenfläche stabilen Halt zu geben, wobei die Substanz vor, während und nach dem Lösen des Eingriffs mit der Linse gänzlich innerhalb der Kapsel gehalten ist und die Kapsel zur Befestigung an einer anderen Linse wiederverwendbar ist, indem die Substanz an Ort und Stelle innerhalb der Kapsel erneut geschmolzen wird.
Das Befestigungssystem ist besonders für das Aufnehmen optischer Linsen geeignet, kann aber auch zum Befestigen an anderen empfindlichen Gegenständen verwendet werden.
Mit "Umgebungstemperatur" ist die Temperatur gemeint, bei der die Einrichtung verwendet wird. Diese liegt gewöhnlich um Raumtemperatur, aber in einigen Fällen kann die Umgebungstemperatur bei der Bearbeitung höher oder niedriger sein.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1A eine schematische Schnittansicht einer optischen Linse und eines Aufnahmeblocks gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Verbinden ist;
Fig. 1B eine schematische Schnittansicht einer optischen Linse und eines anderen Aufnahmeblocktyps gemäß der Erfindung vor dem Verbinden ist;
Fig. 2A eine schematische Schnittansicht der optischen Linse und des Aufnahmeblocks gemäß Fig. 1A nach dem Verbinden ist;
Fig. 2B eine schematische Schnittansicht der optischen Linse und des Aufnahmeblocks gemäß Fig. 1B nach dem Verbinden ist;
Fig. 3A eine Draufsicht auf den Aufnahmeblock gemäß Fig. 1A vom von der optischen Linse weg liegenden Ende aus gesehen ist;
Fig. 3B eine Draufsicht auf den Aufnahmeblock gemäß Fig. 1B vom von der optischen Linse weg liegenden Ende aus gesehen ist;
Fig. 4A eine Draufsicht auf die Membran gemäß Fig. 1A vom an die Linse angrenzenden Ende aus gesehen ist; und
Fig. 4B eine Draufsicht auf die Membran gemäß Fig. 1B vom an die Linse angrenzenden Ende aus gesehen ist.
In den zeichnungen stellen Fig. 1A, 2A, 3A und 4A die Erfindung in Verbindung mit einem Aufnahmeblock vom Typ "Coburn" dar. Fig. 1B, 2B, 3B und 4B stellen die Erfindung unter Verwendung eines Aufnahmeblocks vom Typ "LOH" dar. Für entsprechende Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet, und auf die Figuren A und B wird nachfolgend gemeinsam Bezug genommen.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 wird in einer bevorzugten Ausführungsform des Linsenbefestigungssystems der vorliegenden Erfindung ein Aufnahmeblock 1 verwendet, der eine Kapsel 2 mit einer Membran 3 mit biegsamer Front trägt, die geeignet ist, sich der Form einer optischen Linse oder eines anderen empfindlichen Gegenstands anzupassen, mit welchen sie in Kontakt gebracht wird. Die Kapsel 2 ist mit einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt, typischerweise einem, das im Bereich von 45 bis 65ºC schmilzt. Geeignete Materialien sind u. a. Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt und Wachse. Alternativ können Substanzen verwendet werden, die unter entsprechenden Bedingungen fließfähig sind.
Wenn das Material in der Kapsel fließfähig ist, kann die biegsame Membran 3 an eine geschützte Linsenfläche 4 angelegt werden, um sich daran anzupassen, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Membran und die geschützte Linsenfläche werden bevorzugt mit einem Haftmittel dazwischen zusammengebracht. Sobald das Material in der Kapsel erhärtet ist, wird die Struktur starr, und die Membran 3 behält ihre angepaßte Form. Dieses Verfahren stellt eine Aufnahmeblockbefestigung einer Form dar, die an die Form der Linsenfläche in einer bestimmten Linsenposition am Element 3 angepaßt ist. Mit diesem Verfahren erfolgt der Verbindungsprozeß gleichzeitig mit der Anpassung der Kapsel an die Linsenfläche, aber es ist möglich, die Stadien zu trennen, zuerst die Membran anzupassen und dann anschließend das Haftmittel einzufügen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird als Bindematerial 5 ein elastisches doppelseitiges Klebeband oder -Einlage verwendet. Diese Einlage wird auf die Schutzfläche, die selbst auch eine Klebeschicht sein kann, der fertig bearbeiteten Seite der optischen Linse geklebt. In einer Abwandlung kann das die Linsenfläche bedeckende Schutzband doppelseitiges Klebeband oder -Substanz enthalten oder daraus bestehen. Zum Zwecke der Ausrichtung und Positionierung ist die Mitte der Membran mit einem Fadenkreuz markiert, und der Mittenbereich (ca. 15 mm Durchmesser) des Linsenhaftmediums muß adhäsionsfrei sein.
Die Kapsel 2 kann aus Gummi, Kunststoff oder einem Mischstoff bestehen. Den Anwendungsbedingungen entsprechend kann die Kapsel ganz aus biegsamem Material oder aus einer Kombination aus biegsamem und hartem Material bestehen. Je nach verwendetem Aufnahmeverfahren können die Seiten der Kapsel biegsam oder starr sein. Die Wand der Kapsel 2 kann eine andere Flexibilität, Beschaffenheit, Dicke aufweisen als die Membran 3. Ein Teil der Kapselwand kann durch einen Abschnitt eines einteiligen Aufnahmeblocks gebildet sein. Da die biegsame Fläche 3 so gebogen wird, daß sie sich an die Linsenfläche anpaßt, wenn das Füllmaterial der Kapsel zum Schmelzen gebracht wird, ist die Membran selbst über Raumtemperatur und kann in vorteilhafter Weise aus einem Material bestehen, das bei höherer Temperatur größere Flexibilität aufweist, aber bei Raumtemperatur weniger Flexibilität besitzt, um Abscherung in der Membran während der Bearbeitungsvorgänge zu minimieren. Ein Stützring aus Metall oder einem anderen starren Material kann in die Kapsel auf der Unterseite der Membran um den inneren Umfangsrand eingefügt werden, um der Tendenz der Kapselwand zu begegnen, durch Herunterdrücken der Membran in der Mitte zur Mitte hin zu ziehen.
Wenn die Membran sich an die Linsenfläche angepaßt hat, wird das fließende Füllmaterial nach innen verschoben, und dies wird von der biegsamen Rückseite 6 der Kapsel ausgeglichen, die sich nach außen ausweitet, wie in Fig. 2 dargestellt. Der Metallteil des Aufnahmeblocks wird in geeigneter Weise belüftet, damit Luft entweichen kann, wenn sich der hintere Teil der Kapsel ausweitet.
Die Kapsel wird vor dem Füllen mit Füllmaterial mit dem Aufnahmeblock aus Metall gebildet oder verbunden. Sobald die Kapsel mit dem Aufnahmeblock ausgebildet ist, wird die Kapsel über eine der Öffnungen 7 oder 8 mit geschmolzenem Füllmaterial gefüllt, wobei die andere Öffnung das Entweichen der verdrängten Luft ermöglicht. Sobald die Kapsel gefüllt ist, werden die Öffnungen unter Verwendung von Dübeln oder ähnlichem verstöpselt, die auch als Sicherungsvorrichtung auf dem erhärteten Füllmaterial wirken können.
Zur Unterstützung der Flexibilität kann die Membran verschiedene Dickenbereiche aufweisen. Fig. 4 zeigt die Oberfläche einer Membran mit Nuten oder Einkerbungen 9, die die Membranstabilität verbessern, wenn das Füllmaterial der Kapsel erhärtet ist. Nicht alle Membranflächen müssen mit Nuten versehen sein. In der dargestellten Ausführungsform hat die Membran eine Dicke von 1 mm, wobei die Nuten eine Tiefe von 3 mm aufweisen.
Ein besonders bevorzugtes Kapsel-Füllmaterial ist eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, wie eine Wismut/Zinn/Blei/Cadmium/ Indium-Legierung. Obwohl diese Legierung potentiell toxisch ist, werden die schädlichen Auswirkungen dank ihrer Einkapselung ausgeschaltet, im Gegensatz zur Situation des Standes der Technik, wo ein Kontakt mit der Legierung möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Einkapselung ist, daß die Legierung nicht oxidiert, was zu einer längeren Lebensdauer der Legierung führt. Es hat sich auch herausgestellt, daß die Einfügung der Membran zwischen das erwärmte Kapsel-Füllmaterial und die optische Linse den Temperaturschock für die Linse verringert. In einigen Fällen ermöglicht dies auch die Verwendung von Füllmitteln mit etwas höherem Schmelzpunkt als in direkten Kontakt mit der geschützten Fläche der Linse gebracht werden könnten.
Auch Wachs oder andere Stoffe können als Kapsel-Füllmaterial verwendet werden. Da Wachs nicht so schnell abkühlt wie eine Legierung (aufgrund geringerer Wärmeleitfähigkeit), erhöht es den Zeitbedarf für das Abschließen des Bindevorgangs. Bei Wachs, einer Legierung oder einem anderen Kapsel-Füllstoff können das Abkühlen und Erhärten dadurch beschleunigt werden, daß tief gekühltes Wasser oder eine andere Kühlflüssigkeit durch einen hohlen Kühlring oder eine andere Vorrichtung zirkuliert, die mit der Seitenwand die Grenzfläche der Kapsel 2 bildet. Bevor die Aufnahmeblock-Kapsel-Anordnung auf einer optischen Linse befestigt wird, kann sie bei der Temperatur aufbewahrt werden, die zum Schmelzen des Kapsel-Füllmaterials erforderlich ist, z. B. in einem beheizten Wasserbadsystem.
Sobald der Linsenbearbeitungsvorgang abgeschlossen ist, werden die optische Linse und die Kapsel getrennt und die Kapsel und der Aufnahmeblock zur Wiederverwendung erwärmt. Für den Fall, daß eine andere Behandlung als Erwärmen die Fließfähigkeit verursacht, werden geeignete andere Verfahren zum Induzieren der Fließfähigkeit verwendet.
Es versteht sich, daß das Befestigungssystem neben der Verringerung des toxischen Risikos im Blockaufnahmestadium auch die Notwendigkeit zur Rückgewinnung von Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt und zum Füllen der Blockaufnehmervorrichtung aufhebt, was den Umgang mit Legierungen weiter reduziert. Auch erleichtert das System einen einfacheren Aufbau der Blockaufnehmervorrichtung, da Legierungslagertanks, Heizung und Legierungszuführung nicht mehr als integrale Bauteile benötigt werden.
Eine Abwandlung der Grundform der Membran kann verwendet werden, um die Anpassung, insbesondere an stark gekrümmte oder nichtsphärische Oberflächen, zu erleichtern. Beispielsweise kann die Membran eine konvexe Form oder, zur Anbringung an der Vorderseite der optischen Linse, eine konkave Form aufweisen.

Claims

1. Aufnahmeblock für optische Linsen, wobei der Aufnahmeblock einen starren Abschnitt (1), eine an dem starren Abschnitt (1) befestigte biegsame Membran (3) und eine verformbare Substanz aufweist, die von der biegsamen Membran (3) gehalten ist, wobei sich diese Unregelmäßigkeiten in einer Linsenfläche (4) anpaßt, wenn die biegsame Membran (3) mit der Linsenfläche (4) in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß

die verformbare Substanz eine Substanz mit induzierbarem Fließverhalten umfaßt, die durch Materialfluß kurzzeitig verformbar ist, um sich an unterschiedliche Linsenkrümmungen anzupassen und anschließend erhärtbar ist, um der angepaßten Membran (3) und dem ganzen damit in Kontakt stehenden Teil der Linsenfläche (4) stabilen Halt zu geben.

2. Aufnahmeblock nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Membran (3) einen vorderen Abschnitt und einen biegsamen Seitenwandabschnitt aufweist, der sich von der Linsenfläche (4) weg rückwärts erstreckt.

3. Aufnahmeblock nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein stabiles Stützelement um die Innenumfangsfläche des Seitenwandabschnitts angeordnet ist, um einer Verschiebung des Seitenwandabschnitts nach innen entgegenzuwirken, wenn der vordere Abschnitt der Membran (3) von einer Linsenfläche (4) niedergedrückt wird.

4. Aufnahmeblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substanz mit induzierbarem Fließverhalten einen Stoff umfaßt, der über der Umgebungstemperatur zum Schmelzen gebracht wird.

5. Aufnahmeblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen die biegsame Membran (3) und die Linsenfläche (4) ein Bindematerial (5) eingefügt ist, und

die biegsame Membran (3) über das Bindematerial mit der Linsenfläche (4) in Kontakt steht.

6. Auf nahmeblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die biegsame Membran (3) einen nicht für den Kontakt mit der Linsenfläche (4) bestimmten Abschnitt aufweist, der die Fließbewegung aufnimmt, wenn die Membran (3) der Linsenkrümmung entspricht.

7. Aufnahmeblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die biegsame Membran (3) eine separate biegsame Kapsel (2) aufweist, die mit dem starren Abschnitt (1) des Aufnahmeblocks in lösbarem Eingriff steht.

8. Aufnahmeblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die biegsame Membran (3) Bereiche mit größerer oder geringerer Dicke und/oder erhabene oder vertiefte Ausformungen (9) aufweist.

9. Aufnahmeblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die fließfähige Substanz eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt umfaßt.

10. Verfahren zum Aufnehmen einer optischen Linse, wobei ein Aufnahmeblock auf eine Linsenfläche (4) mit einer Substanz mit niedrigem Schmelzpunkt geklebt wird, die sowohl von der Außenluft als auch der Linsenfläche (4) in einer Kapsel (2) isoliert ist, wobei die Kapsel (2) eine biegsame Membran (3) aufweist, die beim Schmelzen der Substanz mit der Linsenfläche (4) in Eingriff gebracht wird und sich daran anpaßt und wieder härtet, um der angepaßten biegsamen Membran (3) und dem ganzen damit in Kontakt stehenden Teil der Linsenfläche (4) stabilen Halt zu geben, wobei die Substanz vor, während und nach dein Lösen des Eingriffs mit der Linse gänzlich innerhalb der Kapsel (2) gehalten ist und die Kapsel (2) zur Befestigung an einer anderen Linse wiederverwendbar ist, indem die Substanz an Ort und Stelle innerhalb der Kapsel (2) erneut geschmolzen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Substanz mit induzierbarem Fließverhalten eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt umfaßt, die über der Umgebungstemperatur zum Schmelzen gebracht wird, aber bei Umgebungstemperatur erhärtet, und die Legierung über die Umgebungstemperatur erwärmt wird, damit die biegsame Membran (3) der Kapsel (2) sich an die Linsenfläche (4) anpassen kann.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei zwischen die biegsame Membran (3) und die Linsenfläche (4) ein Bindematerial (5) eingefügt wird, und die biegsame Membran (3) über das Bindematerial (5) mit der Linsenfläche (4) in Kontakt geht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Kapsel (2) einen weiteren biegsamen oder elastischen Abschnitt aufweist, der die Fließbewegung aufnimmt, wenn die biegsame Membran (3) der Oberfläche entspricht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Kapsel (2) einen separaten biegsamen Körper umfaßt, der mit einem starren Abschnitt (1) des Aufnahmeblocks in Eingriff steht.