DE69901054T2

DE69901054T2 - Brillenlinse und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69901054T2
Application number: DE69901054T
Authority: DE
Inventors: Etsuo Tagawa
Original assignee: AOYAMA OPTICAL CO
Current assignee: AOYAMA OPTICAL CO
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2019-04-29
Also published as: HK1029628A1; JP2000047147A; EP1042700A1; EP1042700B1; CN1140832C; JP3005607B1; CN1266501A; DE69901054D1; ID27684A; WO2000007064A1; BR9906529A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Brillenlinse und ein Verfahren zu deren Herstellung, genauer gesagt, die Linse und ein Verfahren, das Augenerkrankungen verhüten kann, indem es insbesondere infrarote Strahlen, die für unser Sehvermögen gefährlich sind, daran hindert, in die Augen einzudringen.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmlicherweise ist als Brillenlinse zum Schutz unserer Augen gegen gefährliche Strahlung eine Linse bekannt, die mit einer lichtdurchlässigen Schicht versehen ist, die mit Pigmenten gefärbt ist, welche ultraviolette Strahlung absorbieren, um das Eindringen der Strahlung in die Augen zu verhindern. Als ein weiteres Beispiel ist außerdem eine Licht polarisierende Linse bekannt, die eine Überanstrengung der Augen verhindern soll, indem sie den Einfluß von Streulicht vermindert, das von Wasser- und Schneeoberflächen auf die Augen zurückgestrahlt wird.
Solche bekannten Brillenlinsen wie die oben erwähnten können den Einfluß von Ultraviolettstrahlung oder Streulicht auf die Augen einschränken, reichen jedoch bei weitem nicht aus, um die Augen gegen Infrarotstrahlung zu schützen. Eine sogenannte Strahlung im nahen Infrarot mit einer Wellenlänge im Bereich von 720 bis 1000 nm dringt in die Augen oder tief in den Augenhintergrund von Menschen ein, die regelmäßig einen Fernsehbildschirm, Betriebsautomatisierungseinrichtungen wie z. B. einen Computer usw. oder Versuchs- und Beobachtungseinrichtungen betrachten. Wenn unsere Augen langfristig einer solchen Infrarotstrahlung ausgesetzt sind, leiden wir nicht nur an einer Überanstrengung der Augen, sondern auch an Entzündung der Iris, des Ziliarhörpers und der Choroidea, die in der mittleren Schicht des Augapfels liegen, sowie der Netzhaut, die in der innersten Augapfelschicht liegt, Wenn sich diese Entzündung verschlimmert, kann sie schwerwiegende Störungen unserer Sehkraft verursachen. Es wird befürchtet, daß derartige Störungen auch durch Freiluftsportarten wie z. B. Skilaufen oder Sportsegeln oder durch Arbeiten im Freien verursacht werden könnten. Der Schutz unserer Augen gegen Infrarotstrahlung ist ein weiteres Problem, das mit gleicher Dringlichkeit wie der Schutz gegen Ultraviolettstrahlung zu lösen ist.
EP 409719-A offenbart eine Brillenlinse, die auf ihrer Objektseite sowohl mit einem dichroitischen IR-Filter als auch mit einem dichroitischen UV-Filter versehen ist. GB 1265831-A offenbart ein Filter für IR- und UV-Strahlung, das aus einer Goldschicht besteht, die auf eine der Flächen einer Brillenlinse auflaminiert ist.
Die vorliegende Erfindung soll eine Brillenlinse, die nicht nur, wie oben erwähnt, das Eindringen solcher gefährlicher Infrarotstrahlung in unsere Augen auf geeignete Weise einschränken, sondern auch genügend Licht durchlassen kann, um Dinge sichtbar zu machen, sowie ein Verfahren zu Herstellung dieser Linse bereitstellen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Das bei der vorliegenden Erfindung angewandte Mittel zur Lösung der obigen Aufgaben ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der Augenseite einer Brillenlinse halbreflektierende und halbdurchlässige Dünnschichten rasterpunktartig aufgebracht werden, um Infrarotstrahlung zu absorbieren.
Konkreter ausgedrückt, das Mittel ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Schichten im wesentlichen aus verschiedenen Chromoxiden zusammengesetzt sind.
Um ein anderes konkretes Beispiel anzugeben, das Mittel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten mit halbdurchlässigen Dünnschichten überzogen sind.
Noch wesentlich konkreter ausgedrückt, das Mittel ist dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten hexagonal auf der Augenseite der Linse angeordnet sind.
Noch konkreter ausgedrückt, das Mittel ist dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten in Länge und Breite auf den Bereich von 0,2 bis 0,3 mm beschränkt sind und der Abstand zwischen benachbarten Schichten innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,25 mm festgesetzt ist.
Andererseits ist das bei der vorliegenden Erfindung gewählte Verfahren zur Herstellung der obigen Linse dadurch gekennzeichnet, daß eine Maskierungsfolie mit einer Anzahl von rasterpunktartig darin angebrachten Öffnungen im wesentlichen parallel zur Augenseite der Linse angebracht wird und daß durch diese Maskierungsfolie hindurch Infrarotstrahlung absorbierendes Material auf die Augenseite der Linse aufgedampft wird.
Um ein weiteres konkretes Beispiel anzugeben, das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufdampfen des absorbierenden Materials ein halbdurchlässiges Material und/oder eine Schutzschicht aufgedampft wird.
Nachstehend wird die beste Ausführungsart der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Brillenlinse nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Struktur und Funktion der Brillenlinse darstellt;
Fig. 2 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht von Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten, die deren Anordnung auf der Linse nach der ersten Ausführungsform darstellt;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht von Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten, die deren Anordnung auf der Linse nach der zweiten Ausführungsform darstellt;
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 4;
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch die innere Struktur einer bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Aufdampfvorrichtung darstellt;
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Brillenlinse, um zu erläutern, wie diese hergestellt wird;
Fig. 8 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung der Linse nach der vorliegenden Erfindung zur Darstellung einer modifizierten Ausführungsform, und
Fig. 9 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung der Linse nach der vorliegenden Erfindung zur Darstellung einer weiteren modifizierten Ausführungsform.

BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG

(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)

Bei einer Brillenlinse (1) nach dieser Ausführungsform wird eine Anzahl von Dünnschichten (3) zur Absorption von Infrarotstrahlung rasterpunktartig durch Aufdampfen auf der augenseitigen Oberfläche (der Seite, die beim Tragen der Linse dem Auge zugewandt ist) der eigentlichen Linse (2) aufgebracht, die aus Glas oder Kunststoff besteht. Die Schichten (3) bestehen aus Chromdioxid (CrO&sub2;). Diese Schichten sind, wie in Fig. 2 dargestellt, jeweils hexagonal bzw. sechseckförmig auf der Oberfläche angeordnet, und benachbarte Schichten sind in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Konkret sind die Schichten, wie in Fig. 2 dargestellt, so angeordnet, daß die Länge (L) bzw. die Breite (W) jeder Schicht 0,2-0,3 mm bzw. 0,14-0,18 mm betragen, während der Teilungsabstand in Längenrichtung (p 1) 0,13-0,33 mm und der Teilungsabstand in Breitenrichtung (p2) 0,15-0,38 beträgt.
Wegen der obenerwähnten Anordnung und Größen entsteht, wenn Lichtstrahlen von der beim Tragen nach außen gewandten Seite her in die Linse (1) eingedrungen sind, in der Nähe der Augenseite der Linse entsprechend der Schichtenanordnung auf der Linse ein Feld mit abgeschwächter Infrarotstrahlung, in dem Schattenräume (4), wie in Fig. 1 dargestellt, zum Ausfiltern von Infrarotstrahlung gebildet werden, während die Lichtstrahlen, die durch die Spalte zwischen benachbarten Schichten (3) hindurchtreten, an diesen Spalten zu den Schattenräumen (4) hin gebeugt werden. Die durch die Spalte hindurchtretenden Infrarotstrahlen interferieren so mit den durch die Schichten gelangten Reststrahlen in den Räumen (4), daß die Wellenlänge der ersteren die der letzteren auslöscht, so daß die Infrarotstrahlung geschwächt wird, was vom Erfinder speziell als "Auslöschungseffekt" bezeichnet wird.
Das heißt, da bei der Brillenlinse (1) gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch die Synergie zwischen der Filterung von Infrarotstrahlung und einem sogenannten "Auslöschungseffekt" die auf die Augenseite der Linse auftreffende oder in die Augen eintretende Strahlung stark verringert wird, vermindert sich der obenerwähnte Einfluß auf die Iris, den Ziliarkörper, die Choroidea und die Netzhaut der Augen beträchtlich, so daß die Linse eine Schädigung der Augen sicher verhindern kann.
Die obenerwähnte optische Funktion der Linse läßt sich anhand von Fig. 1 wie folgt weiter erläutern: wenn ein Sonnenstrahl (Sb) in die Linse (1) eingedrungen ist, werden Infrarotstrahlen durch die Schichten (3) herausgefiltert, so daß der durchgelassene Lichtstrahl weniger Infrarotstrahlung enthält. Dabei wird ein bestimmter Anteil des in die Linse einfallenden Lichts entsprechend dem Reflexionsvermögen der Schicht (3) in den äußeren Raum zurückgeworfen. Da die Infrarotstrahlen des Sonnenstrahls (Sb'), der in die entsprechenden Spalte bzw. Lücken zwischen benachbarten Schichten (3) eingedrungen ist, dort gebeugt werden, interferieren sie außerdem mit den nach dem Durchgang durch die Schichten (3) verbliebenen Infrarotstrahlen in den Schattenräumen (4) und werden geschwächt. Auf diese Weise wird die durch die Linse (1) hindurchtretende Infrarotstrahlung, insgesamt gesehen, extrem vermindert. Die Linse gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die im Sonnenlicht enthaltene Infrarotstrahlung stark abschwächen und dabei ausreichend sichtbares Licht sicherstellen, um Objekte für uns sichtbar zu machen. Bei der Linse nach der vorliegenden Ausführungsform werden die Schattenräume (4) auf geeignete Weise erzeugt, nicht nur weil die Dünnschichten (3) hexagonal angeordnet sind, sondern auch, weil die Länge (L) und die Breite (W) jeder Schicht (3) in einer solchen Anordnung in Bereichen von 0,2 bis 0,3 mm bzw. von 0,14 bis 0,18 mm liegen, während der Teilungsabstand in Längenrichtung (p 1) 0,13-0,33 mm und der Teilungsabstand in Breitenrichtung (p2) 0,15-0,38 beträgt. Da außerdem die Schichten (3) hexagonal ähnlich einer Honigwabe angeordnet sind, sind benachbarte Schichten gleichmäßig voneinander beabstandet.

(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)

Bei der Brillenlinse (1) gemäß dieser Ausführungsform sind infrarotabsorbierende Dünnschichten (3) jeweils kreisförmig ausgebildet, wie in Fig. 4 dargestellt, und benachbarte Reihen dieser Schichten sind um einen halben Teilungsabstand gegeneinander versetzt. Daher sind diese Schichten gleichmäßig auf der Linse verteilt. Der Durchmesser (E) jeder Schicht liegt im Bereich von 0,2 bis 0,3 mm, während der Teilungsabstand in Längenrichtung (p1) und der Teilungsabstand in Breitenrichtung (p2) beide im Bereich von 0,15 bis 0,4 mm liegen. Wegen der obenerwähnten Anordnung und der Größen werden erfolgreich die obenerwähnten Schattenräume (4) erzeugt. Da die Funktionsweise der Brillenlinse nach der vorliegenden Ausführungsform die gleiche ist wie die nach der obigen Ausführungsform, wird ihre Beschreibung weggelassen, um unnötige Wiederholungen der Erläuterung zu vermeiden.
Nach der Beschreibung der obigen Ausführungsformen wird im folgenden ein Verfahren zur Herstellung der obigen Linse beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht einer zur Herstellung der Brillenlinse verwendeten Aufdampfvorichtung, die schematisch deren Struktur darstellt.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird zunächst eine eigentliche Linse (2), die gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden soll, auf einem Auflagetisch (5) fixiert, der in einer Aufdampfvorrichtung (D) vorgesehen ist, und eine Maskierungsfolie (5) mit einer Anzahl von Öffnungen (5A), die so darin angebracht sind, daß sie mit einer Anordnung von Infrarotstrahlung absorbierenden Dünnschichten (3) übereinstimmen, die auf der Linsenoberfläche auszubilden sind, wird an der eigentlichen Linse montiert. Statt dieser Anordnung kann die Maskierungsfolie, wie in Fig. 7 dargestellt, mit einem bestimmten Abstand zwischen Linse und Folie angeordnet werden. Durch Erhitzen und Verdampfen von Chromdioxid (CrO&sub2;), das auf einer Schale (V) aufgebracht ist, erfolgt dann eine Bedampfung der Linsenoberfläche durch die Folie (5) hindurch. Diese Arbeitsweise ermöglicht auf der Linsenoberfläche die effektive Ausbildung einer Dünnschicht (3), die gut mit der Form der Öffnungen (5A) übereinstimmt, durch Bedampfen und gleichzeitiges Abkühlen der Oberfläche auf eine Temperatur, die mit dem zu verwendenden Linsenmaterial variiert. Auf diese Weise verbessert sich die Produktivität mit Hilfe des Vakuumbedampfungsverfahrens selbst bei Dünnschichten (3), die auf der Linsenoberfläche fein verteilt sind. Die Form einer Öffnung (5A) der Maskierungsfolie (5) ist nicht auf Sechsecke oder Kreise beschränkt, wie in den obigen Ausführungsformen offenbart, sondern läßt sich zu anderen Formen modifizieren, wie z. B. Rechtecken oder Dreiecken.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf verschiedene Arten modifiziert werden kann. Zum Beispiel sind in den verschiedenen, oben erwähnten Ausführungsformen nur die Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten (3) auf der Linsenoberfläche ausgebildet; aber wie in Fig. 8 dargestellt, sind die Schichten (3) außerdem mit halbdurchlässigen Dünnschichten (6) überzogen, beispielsweise aus Glimmer, die Licht polarisieren können, und die Schichten (6) sind ferner mit lichtdurchlässigen Schutzüberzügen (7) überschichtet. Wie in Fig. 9 dargestellt, kann außerdem nach dem Überschichten der auf der Linsenoberfläche ausgebildeten Schichten (3) mit den Schichten (6) die gesamte Oberfläche mit einer Harzschicht (8) überzogen werden. Zusätzlich zu den Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten (3) können auf der Linsenoberfläche mehrere in den Zeichnungen nicht dargestellte, Ultraviolettstrahlung absorbierende Dünnschichten von jeweils 20 um bis 600 um Dicke, ausgebildet werden, die aus Verbindungen wie z. B. ZrO&sub2;, TiO, Ti&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub5;, CeO&sub3; bestehen. In den obigen Ausführungsformen wird als Beispiel nur die Verwendung von Chromdioxid als Material für die Schicht (3) angeführt, aber es sind auch andere Verbindungen verfügbar, wie z. B. Wolframhexachlorid, Molybdänpentachlorid oder Eisen(III)-oxid. Außerdem sind in den obigen Ausführungsformen die Infrarotstrahlung absorbierenden Dünnschichten gleichmäßig auf der Linsenoberfläche verteilt, aber diese Verteilung muß nicht unbedingt eingehalten werden. Sofern die Schattenräume (4) in der Nähe der Linsenoberfläche erzeugt werden, brauchen sie nicht gleichmäßig verteilt zu sein.

ANWENDBARKEIT IN DER INDUSTRIE

Gemäß der bisherigen Beschreibung wird durch die Ausbildung von jeweils halbdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden Dünnschichten auf der Linsenoberfläche das Eindringen von Infrarotstrahlung in die Augen wirksam eingeschränkt, ohne uns an der Erkennung von Gegenständen zu behindern. Die Verwendung einer Brille, in der die bei der vorliegenden Erfindung offenbarten Linsen eingesetzt sind, bei Gelegenheiten wie z. B. beim langdauernden Beobachten eines Bildschirms einer Betriebsautomatisierungsanlage, beim Sport im Freien oder beim Arbeiten im Freien verhindert eine Schädigung der Augen durch gefährliche Infrarotstrahlen.
Außerdem wird bei der vorliegenden Erfindung preisgünstiges Chromoxid als Material für eine Infrarotstrahlung absorbierende Dünnschicht gewählt, so daß die bei der vorliegenden Erfindung offenbarte Linse auf dem Markt zu einem vernünftigen Preis geliefert werden kann.
Infrarotstrahlung absorbierende Schichten sind mit halbdurchlässigen Schichten überzogen, so daß die Anwendbarkeit der bei der vorliegenden Erfindung offenbarten Linse auf verschiedene Tätigkeitsfelder ausgedehnt wird.
Die Infrarotstrahlung absorbierenden Dünnschichten sind auf der Linsenoberfläche wabenartig hexagonal angeordnet, so daß die Strahlen über die gesamte Oberfläche der Linse gleichmäßig abgeschirmt werden können.
Ferner werden gegebenenfalls die Länge und Breite einer Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht in Bereichen festgesetzt, wie sie beispielsweise in den obigen Ausführungsformen beschrieben werden, so daß die aus der Interferenz des Lichts resultierende Schwächung gefährlicher Infrarotstrahlen maximiert wird.
Mit der Wahl eines Verfahrens zur Herstellung der obigen Brillenlinse, bei dem eine Maskierungsfolie mit einer Anzahl von darin angebrachten Öffnungen im wesentlichen parallel zur Augenseite der eigentlichen Linse angeordnet wird und das Aufdampfen von Infrarotstrahlung absorbierendem Material auf die Linsenoberfläche durch die Maskierungsfolie hindurch ausgeführt wird, ermöglicht das Verfahren andererseits eine mühelose Reproduktion der gleichen Anordnung von Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten, die aus einem feinen, rasterpunktartigen Muster besteht, auf der Linsenoberfläche, was zu einer rationellen Massenproduktion einer solchen Linse sowie zur Senkung ihrer Herstellungskosten fährt.
Darüberhinaus wird auf Infrarotstrahlung absorbierendes Material, das nach diesem Abscheidungsverfahren rasterpunktartig auf die Linsenoberfläche aufgebracht wird, ferner ein halbdurchlässiges Material und/oder einer Schutzschicht aufgedampft, so daß eine Brillenlinse realisiert wird, die sowohl mit infrarotabsorbierenden als auch mit halbdurchlässigen Eigenschaften ausgestattet ist, wodurch ein Brillenlinsenprodukt zur Mehrzwecknutzung entsteht.
Angesichts des Vorstehenden weist die vorliegende Erfindung, praktisch ausgedrückt, eine hohe bzw. vielseitige Anwendbarkeit auf.

Claims

1. Brillenlinse (1) mit einer Anzahl von Infrarotstrahlung absorbierenden Dünnschichten (3), die durch eine Anordnung von Punkten auf der augenseitigen Oberfläche der Linse gebildet werden, wobei die Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten (3) halb reflektierend und halb durchlässig sind.

2. Brillenlinse nach Anspruch 1, wobei die Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten im wesentlichen aus Chromoxid bestehen.

3. Brillenlinse nach Anspruch 1, wobei halbdurchlässige Dünnschichten (6) über die Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten geschichtet sind.

4. Brillenlinse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die verschiedenen Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten in der Draufsicht hexagonal geformt sind, wobei die Schichten als Ganzes bezüglich der Linsenoberfläche wie eine Honigwabe angeordnet sind.

5. Brillenlinse nach Anspruch 4, wobei sowohl die Länge als auch die Breite der Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht im Bereich von 0,2 bis 0,3 mm liegen, während ein Abstand zwischen benachbarten Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten im Bereich von 0,05 bis 0,25 mm liegt.

6. Brillenlinse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Infrarotstrahlung absorbierenden Schichten zusammen mit Ultraviolettstrahlung absorbierenden Schichten auf der Linsenoberfläche angeordnet sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Brillenlinse (1) mit Infrarotfiltereigenschaften, mit den folgenden Schritten:

Anbringen einer Maskierungsfolie (5), deren Oberfläche mit einer Anzahl von Öffnungen (5A) versehen ist, im wesentlichen parallel zur augenseitigen Oberfläche einer Brillenlinse (2);

Aufdampfen von Infrarotstrahlung absorbierendem Material (3) durch die Maskierungsfolie auf die Oberfläche.

8. Verfahren zur Herstellung einer Brillenlinse nach Anspruch 7, mit den folgenden Schritten:

Aufdampfen des Infrarotstrahlung absorbierenden Materials auf die Linsenoberfläche;

weiteres Aufdampfen eines halbdurchlässigen Materials (6) und/oder eines Schutzüberzugs (8) auf das Infrarotstrahlung absorbierende Material.