EP2909016A1 - Fertigung von brillengläsern mit geschützten mikrostrukturen - Google Patents

Fertigung von brillengläsern mit geschützten mikrostrukturen

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Publication number
EP2909016A1
EP2909016A1 EP13788669.3A EP13788669A EP2909016A1 EP 2909016 A1 EP2909016 A1 EP 2909016A1 EP 13788669 A EP13788669 A EP 13788669A EP 2909016 A1 EP2909016 A1 EP 2909016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protective layer
microstructure
spectacle lens
spectacle
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13788669.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Trumm
Herbert Schuster
Reiner Beck
Werner Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rodenstock GmbH
Original Assignee
Rodenstock GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rodenstock GmbH filed Critical Rodenstock GmbH
Publication of EP2909016A1 publication Critical patent/EP2909016A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00317—Production of lenses with markings or patterns
    • B29D11/00326—Production of lenses with markings or patterns having particular surface properties, e.g. a micropattern
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/022—Ophthalmic lenses having special refractive features achieved by special materials or material structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00865—Applying coatings; tinting; colouring
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00932—Combined cutting and grinding thereof
    • B29D11/00942—Combined cutting and grinding thereof where the lens material is mounted in a support for mounting onto a cutting device, e.g. a lathe, and where the support is of machinable material, e.g. plastics

Definitions

  • the present invention relates to a method for providing spectacle lenses which have a microstructure on at least one side, in particular a diffractive microstructure for color fringe correction, the invention in particular providing a procedure which interferes with the microstructure by damage or contamination during the production of a spectacle lens and significantly reduced during its use.
  • a spectacle lens with a refractive front surface and a refractive rear surface which is constructed of a dispersing material, always generates a fringe of color in the periphery. This applies regardless of which monochromatic criteria the spectacle lens surfaces were initially determined. In particular, when the surfaces achieve the best possible compromise between different requirements by monochromatic individual optimization, as is done, for example, by minimizing a target function, a glass with these surfaces has a color fringe under polychromatic conditions. This color fringe can be at least partially compensated, for example, by the use of a diffractive grating.
  • Some examples of a design of diffractive structures for color fringe correction in spectacle lenses are known, for example, from DE 10 2010 051 627 A1, DE 10 2010 051 637 A1, DE 10 2010 051 645 A1 and DE 10 2010 051 762 A1.
  • microstructures are often very sensitive due to their dimension (typically 0.3-5 pm axial, 1-500 pm lateral) and are easily impaired in their optical effect by soiling and / or damage (scratching). The latter is especially true when the structure is on organic materials is applied, which are relatively easily deformed by mechanical force.
  • the microstructures In order to minimize undesired impairment of the microstructures, in particular their damage, at least during a manufacturing process of the spectacle lens, one could try to shift the formation of the microstructures as far as possible towards the end of the process in the entire production process of the spectacle lens. So one could try to execute as many processing steps as possible before the microstructures are created.
  • the object of the present invention is therefore to reduce damage to particular diffractive microstructures in spectacle lenses by damage or contamination.
  • the invention provides a method for producing a spectacle lens.
  • a microstructure is firstly provided on at least one first surface, in particular the front surface, of a spectacle lens or of a spectacle lens body.
  • This microstructure serves in particular as a diffractive grating for visible light, preferably for color fringe correction in the spectacle lens.
  • the method comprises applying at least one protective layer to the spectacle glass body, in particular to the first surface of the spectacle glass body such that it at least partially covers the microstructure, wherein the protective layer has a refractive index which differs from the refractive index of the spectacle glass body.
  • the protective layer in the Spectacle lens, so formed on the first surface of the lens body, formed microstructure (especially in the form of a diffractive grating) damaged by subsequent process steps of the production of spectacle glasses or contaminated during these processes. Due to the refractive index difference, the microstructure remains optically effective, in particular the microstructure can act as a diffractive grating (in particular for visible light).
  • the protective layer is provided in particular with a sufficient optical transparency in order not to impair the use of the spectacle lens including the protective layer too much.
  • the protective layer can therefore remain on the spectacle lens and thus protect the microstructure from damage and contamination, for example, also for subsequent work steps at the optician (eg edges of the spectacle lenses) and while wearing the finished spectacles.
  • the protective layer on the side of the protective layer facing away from the microstructure has a largely smooth surface which, in particular, does not follow the topography of the microstructure but only the global curvature of the spectacle lens.
  • This substantially smooth surface of the protective layer is therefore much less sensitive to damage or contamination.
  • this offers the possibility of very easily applying additional layers (eg antireflection layers, topcoating, hard layers) which could not be applied (so easily) on the non-planar surface of the microstructure or could adversely affect their effect.
  • the invention provides a technically less complex and particularly economical method for solving a complex manufacturing task.
  • the procedure according to the invention by means of a protective layer itself, it is possible to use technologically and economically very efficient processes for the generation of the microstructures without fear of damaging or contaminating the microstructures.
  • the microstructures can already be produced during the casting of the spectacle lenses or spectacle lens blanks (blanks), for example, in that at least one casting shell is already provided with corresponding (negative) microstructures.
  • this is a very early stage of lens manufacturing represents and the spectacle lens is usually subjected to a variety of other process steps, which ensures preferably shortly or immediately after the casting applied to the microstructure protective layer permanent protection of the microstructure from damage or contamination.
  • the protective layer protects the microstructure during the processing of the spectacle lens by the optician - especially when Einschieifen and the necessary blocking.
  • Thermoset materials are widely used as base materials for ophthalmic lenses.
  • This class of polymers in the vast majority of cases opposes a subsequent (thermal) transformation. Therefore, it is necessary for many processes to introduce a desired microstructure already during the polymerization of the blanks or of the spectacle lens by molding a structured casting mold. Accordingly, in these cases, the microstructuring naturally comes in the first place in the process chain, so that the structure is inevitably exposed to the said "aggressive" successor operations or environments.
  • the invention offers a very effective and economically efficient solution through the application, especially in these cases the protective layer after the microstructuring and even before the "aggressive" processing steps or the exposure of such environments.
  • This protective layer then serves not only the protection of the structure during manufacture (until the completion of the complete spectacles) but also as an integral part of the spectacle lens the protection of the product during use by the wearer.
  • a difference between the refractive index of the protective layer and the refractive index of the spectacle lens body (for visible light) is at least about 0.05, preferably at least about 0.1, more preferably at least about 0.15, most preferably at least about 0.2.
  • the spectacle glass body could have a refractive index of about 1.6, while the protective layer with a refractive index of about 1.5 is provided.
  • the refractive index of the briquette body could be about 1.67, during which the protective layer having a refractive index of about 1.6 is provided.
  • the lens body could have a refractive index of 1.67, while providing the protective layer with a refractive index of about 1.5.
  • an exemplary combination with a refractive index of about 1.74 for the spectacle glass body and about 1.5 for the protective layer is also possible.
  • the material of the protective layer is optically clear and - if not otherwise desired - uniformly transparent in the visible region of the light.
  • the protective layer itself does not have to be particularly hard per se, since an additional hard layer can also be applied, but should nevertheless nevertheless ensure adequate adhesion and wear resistance for further processing.
  • the material or the nature of the surface of the protective layer is preferably selected so that it adheres itself to the bulk material and - if desired - well-adhering further coatings can be applied to the protective layer.
  • the protective layer on the surface facing the spectacle lens body follows the topography of the microstructure
  • this microstructure is preferably not imaged on the side of the protective layer facing away from the spectacle glass body.
  • the surface of the protective layer facing away from the spectacle lens body preferably has a geometry in which the protective layer essentially corresponds to the shape of the corresponding surface of the spectacle lens (for example, a spherical lens).
  • an aspherical but rotationally symmetric surface or a free-form surface) follows (particularly preferably equidistant), without imaging the structure.
  • a protective layer which is smooth on the side facing away from the microstructure or a protective layer which satisfies special requirements eg defined roughnesses to improve the adhesion of the following layer
  • the thickness of the layer is preferably chosen to be above the wavelength of the light used. On the other hand, if other (optical) effects are to be obtained by the microstructure (e.g., generation of an effective refractive index), the thickness can be designed according to these requirements.
  • the protective layer has a thickness of at least about 5 ⁇ , preferably at least about 20 pm, more preferably at least about 100 pm, most preferably at least about 200 pm.
  • interference phenomena mainly Fabry-Perot interferences
  • the protective layer is applied at least on the microstructured side of the spectacle lens or of the blanks. For this purpose, different process technologies can be used.
  • the protective layer is cast onto the microstructure (so-called "compound process”) .
  • compound process comparatively thick layers can be achieved, as well as layers with a defined thickness. whose surfaces have defined shapes (geometry) and structures (eg roughness).
  • a less expensive solution for the production of the protective layer according to a further preferred embodiment of the invention provides a simpler or If the coating of the side facing away from the structure (eg with regard to subsequent processes) is not desirable, either this side can be suitably protected when using immersion baths (for example by "masking") or the layer later from this side be removed.
  • the process which is widespread, in particular in the field of photolithography, of single or multiple spinning is used for producing the protective layer.
  • Another preferred embodiment uses a sputtering process to produce the protective layer. This is especially suitable for special layer materials (for example quartz). Further preferred embodiments also use spray coating (spraying) and / or floating (flow coating).
  • the present invention makes it possible to use a large number of different methods for producing the desired microstructures, without having to fear the subsequent impairment of the microstructures.
  • the microstructure is produced by pouring off (also injection molding) the microstructure, in particular during the polymerization of the bulk material (ie the spectacle lens body) during the production of the blank or spectacle lens.
  • casting methods in which the polymer is already polymerized, for example are also particularly preferred. Injection molding with PC and PMMA.
  • the microstructure is laser ablated into the blank or spectacle lens (into the first surface of the spectacle lens) englas stresses) introduced.
  • the structure can be smoothed in a second process. This is preferably done by melting using laser systems.
  • the rear surface of the spectacle lens is preferably calculated individually and preferably machined by milling and / or grinding and / or polishing in order to achieve the individually calculated and optimized surface effect.
  • processing steps of a second surface of the spectacle lens body preferably take place after the application of the protective layer, which thus protects the preferably already previously fabricated microstructure during the later processing steps.
  • the method preferably further comprises, after the application of the protective layer, a mechanical treatment of a second surface (in particular the back surface) of the spectacle lens (ie the spectacle lens body) facing away from the first surface. In this step, the side facing away from the microstructure receives the desired surface geometry.
  • This step could also be omitted if the side facing away from the microstructure does not need to be further processed. This is the case, for example, although this surface is already present in the desired geometry after casting. If mechanical machining of the second surface is desired, techniques such as milling-grinding-polishing (classic RGF) or cut-to-polishing are preferably used for this purpose, and the blank is usually blocked for this purpose.
  • the second surface is mechanically processed while the spectacle lens is held or manipulated (ie, controlledly moved) by means of the retaining element
  • adhesive films or special paint layers in combination with low-melting metal alloys can be used on the first surface of the spectacle lens or on the protective layer. When choosing the adhesive or the paint should be taken to ensure that on the one hand sufficiently strong adheres to the protective layer to keep the blank safely, but on the other hand can be solved even after processing of this, without destroying the protective layer.
  • the retaining element is preferably removed from the first surface of the spectacle lens or from the protective layer, wherein the protective layer is essentially retained on the spectacle lens body (blocking off).
  • the protective layer is cleaned and / or smoothed after blocking and prior to further processing.
  • the spectacle lens or the spectacle lens blank initially remains blocked in order to carry out further processing steps. This is particularly advantageous if it can be dispensed with an expensive repositioning of the glass.
  • the manufacturing method also includes a molding rim of the spectacle lens.
  • the protective layer preferably remains on the first surface. The spectacle lens blank or the spectacle lens can also remain blocked for this step.
  • the method comprises after the application of the protective layer also a deposition of a further functional layer, in particular an adhesive layer and / or a hard layer and / or an antireflection layer and / or a hydrophobic and / or lipophobic layer (water and / or dirt repellent) and / or a coloring layer.
  • This further functional layer is preferably deposited at least partially on the protective layer.
  • the invention provides a spectacle lens produced in particular according to a method according to the invention, which comprises:
  • a spectacle glass body having a microstructure on at least a first surface of the spectacle lens body
  • a protective layer arranged on the spectacle glass body which at least partially covers the microstructure, wherein the protective layer has a refractive index which differs from the refractive index of the spectacle glass body.
  • a difference between the refractive index of the protective layer and the refractive index of the spectacle lens body is at least about 0.05, preferably at least about 0.1, more preferably at least about 0.15, most preferably at least about 0.2.
  • the protective layer has a thickness of at least about 5 pm, preferably at least about 20 pm, more preferably at least about 100 pm, most preferably at least about 200 pm.
  • interference phenomena mainly Fabry-Perot interferences
  • the typical coherence length of the usual ambient light becomes (at least partially) shorter than the layer thickness, which is why interference effects become negligible.
  • the spectacle lens also comprises a further functional layer, in particular an adhesive layer and / or a hard layer and / or an antireflection layer and / or a hydrophobic layer (water and / or dirt repellent) and / or a coloring layer.
  • a further functional layer in particular an adhesive layer and / or a hard layer and / or an antireflection layer and / or a hydrophobic layer (water and / or dirt repellent) and / or a coloring layer.
  • a further functional layer in particular an adhesive layer and / or a hard layer and / or an antireflection layer and / or a hydrophobic layer (water and / or dirt repellent) and / or a coloring layer.
  • one or more of the following materials are preferably used for the protective layer:
  • This varnish with a refractive index of 1.49 is used for conventional spectacle lenses, preferably for Perfalit 1.5.
  • a dip process preferably thicknesses arise by 2.2 pm.
  • This varnish has a refractive power between 1.585 and 1.605 and is preferably applied to Perfalit 1, 6 and 1.67 in conventional spectacle lenses after a surface activation. Dipping processes preferably achieve thicknesses of around 2.8 ⁇ m. Variations from 1, 5 pm to 3.2 pm are possible.
  • a primer Transhade-SC-P
  • the photochromic photoresist Transhade SC-L4 Brown or Gray
  • Range of 1, 50 to 1, 55 applied and preferably coated by a hardcoat layer By spin coating preferably thicknesses between 30 pm to 50 pm are achieved. Typical are about 39 pm.
  • casting processes could be used to achieve thicknesses above 200 pm.
  • This paint is also available without photochromic dyes and can be cured both thermally and with UV.
  • quartz glass is vapor-deposited on Perfalit 1.5 as a hard layer.
  • This layer can also be applied on Perfalit 1.6 and 1.67. However, the layer does not adhere directly to these high-index materials, which is why an intermediate layer of hard lacquer is preferably used.
  • a protective layer low refractive index ns
  • Particularly preferred are combinations with an even higher difference in the refractive index, in particular at least 0.2 or higher.
  • Spectacle lens blanks having a diffractive microstructure on a first surface in accordance with preferred embodiments of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of individual process steps in one
  • Fig. 1 illustrates examples of spectacle lenses 10 of different effect and surface curvature.
  • a spectacle glass body 12 in each case has a front surface 14 and a rear surface 16 (eye-side surface).
  • a diffractive microstructure 18 is formed in each case.
  • the representation of the diffractive microstructure 18 should be regarded as purely schematic. In particular, the respective microstructure 18 is not shown to scale.
  • the microstructure 18 is substantially smaller in comparison to the spectacle glass body 12.
  • Typical dimensions of diffractive microstructures are preferably about 0.3 to 5 ⁇ m in the axial direction (ie in the thickness direction of the spectacle lens) and about 1 to 500 ⁇ m in the lateral direction. From left to right, in Fig.
  • a plus lens with a convex base curve front surface 14
  • a minus lens with a convex base curve front surface 14
  • a plus lens with a flat base curve front surface 14
  • a minus lens with a flat base curve front surface 14
  • a spectacle lens 10 in the illustrated preferred embodiment also has a protective layer 20 on the front surface 14 of the spectacle lens body 12.
  • the protective layer 20 in FIG. 1 is not shown to scale.
  • the protective layer is substantially thinner than the spectacle glass body.
  • the protective layer 20 is preferably thinner than about 1 mm, more preferably no thicker than about 0.5 mm, even more preferably no thicker than about 0.2 mm.
  • the Protective layer not thicker than about 0.1 mm or even thicker than about 50 ⁇ .
  • the protective layer is preferably at least so thick that it covers the microstructure 18 on the front surface 14 (first surface of the spectacle lens body) and thus protects it against damage and impurities.
  • the protective layer 20 is applied in the manufacture of spectacle lenses shortly after or immediately after the production of the microstructure 18 and remains during the entire further processing of the lens blank up to the finished spectacle lens, in particular up to the finished spectacles on the spectacle body 12 and covers and protects the microstructure 18 ,
  • Fig. 2 schematically illustrates a corresponding method for producing a spectacle lens according to a preferred embodiment of the invention.
  • a spectacle glass body (spectacle lens blank) with a diffractive microstructure is provided on at least one first surface, preferably the front surface.
  • the preparation of the microstructure is preferably carried out in one of the methods described above (for example during the casting of the lens blank and / or by a stamping / stamping method and / or by milling, etc.).
  • a protective layer is then applied to at least the first surface in such a way that it preferably completely covers the microstructure.
  • the protective layer has a refractive index, which differs from the refractive index of the spectacle lens body, preferably at least about 0.05.
  • the refractive index of the protective layer is smaller than the refractive index of the spectacle glass body.
  • the protective layer is applied by one of the methods described above (e.g., by a dipping process and / or by spinning and / or by sputtering and / or by spraying and / or by foating, ).
  • the method further comprises a step ST14 of mechanically machining a second one Surface of the lens body, in particular the back surface, which faces away from the microstructure.
  • processing steps include, in particular, milling and / or grinding and / or polishing of the rear surface of a spectacle lens, in particular of a custom-made progressive lens.
  • a holding element (block) is preferably attached to the first surface of the spectacle lens or to the protective layer in order to hold or manipulate the spectacle lens blank precisely. In particular, after completion of all processing steps for which the block is used, this is removed again, wherein the protective layer is retained on the first surface of the lens body.
  • the preferred method illustrated in FIG. 2 comprises a step ST16 of the lens of the spectacle lens, in particular by depositing one or more further functional layers, in particular a hard layer and / or an adhesion layer and / or an AR layer and / or a hydrophobic and / or lipophobic layer and / or a coloring layer.
  • this further layer (s) is to be deposited only on the back surface (second surface) of the spectacle lens (s), this can also take place as long as the spectacle lens blank is still tucked.
  • this further layer is preferably applied directly or indirectly to the protective layer.
  • the method shown in Fig. 2 still includes a step ST18 of the edge of the lens, preferably also during this step, which is performed for example by the optician, as well as for a subsequent installation of the lens in the socket and the protective layer is retained for wearing the glasses.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Brillengläsern (10), die auf mindestens einer Seite eine Mikrostruktur (18), 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 (20) 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

"Fertigung von Brillengläsern mit geschützten Mikrostrukturen"
Beschreibung
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 pm axial, 1 - 500 pm 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 s 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 Einschieifen 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 Briilenglaskörpers 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 μιτι, vorzugsweise zumindest etwa 20 pm, besonders bevorzugt zumindest etwa 100 pm, am meisten bevorzugt zumindest etwa 200 pm 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„AHoy") 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 pm, vorzugsweise zumindest etwa 20 pm, besonders bevorzugt zumindest etwa 100 pm, am meisten bevorzugt zumindest etwa 200 pm 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,
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 .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 pm.
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 pm erreicht. Variationen von 1 ,5 pm bis 3,2 pm 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 pm bis 50 pm erreicht. Typisch sind dabei etwa 39 pm. Darüber hinaus könnten auch Angießprozesse verwendet werden, mit denen sich Dicken über 200 pm 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 pm 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 ns) auf ein möglichst hoch brechenden Gläsern (hoher Brechungsindex des Brillenglaskörpers ηκ insbesondere einschließlich der Mikrostruktur) aufzubringen. Damit wird ein möglichst hoher Brechungsindexsprung erreicht. Bevorzugte Kombinationen sind beispielsweise ns = 1 ,5 auf n« = 1 ,6 oder auf n« = 1 ,67 oder auf n« = 1 ,74, usw. aber auch ns = 1 ,6 auf auf nK = 1 ,67 oder auf nK = 1 ,74, usw. aber auch ns = 1 ,67 auf nK = 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: Fig. 1 schematische Darstellungen von Brillengläsern bzw.
Brillenglasrohlingen mit einer diffraktiven Mikrostruktur an einer ersten Oberfläche gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einzelner Verfahrensschritte in einem
Herstellungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 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 pm in axialer Richtung (also in Dickenrichtung des Brillenglases) und bei etwa 1 bis 500 pm in lateraler Richtung. Von links nach rechts sind in Fig. 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 Fig. 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 μηι. 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.
Fig. 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 Brillengiaskörper (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 ST 2 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 Fig. 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 Fig. 2 dargestellte bevorzugte Verfahren einen Schritt ST16 des Veredeins 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 Fig. 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.
Bezugszeichen Brillenglas(rohling)
Brillenglaskörper
Vorderfläche (Basiskurve) des Brillenglases Rückfläche des Brillenglases
Mikrostruktur
Schutzschicht

Claims

Patentansprüche
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. Verfahren nach Anspruch 5, welches nach dem Entfernen des Halteelements ein Reinigen und/oder Glätten der Schutzschicht umfasst.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Brillenglas nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schutzschicht eine Dicke von zumindest etwa 5 μιη, vorzugsweise zumindest etwa 20 μιη, besonders bevorzugt zumindest etwa 100 μιη, am meisten bevorzugt zumindest etwa 200 μιη aufweist.
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