JP2009125850A

JP2009125850A - 眼鏡レンズおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2009125850A
Application number: JP2007302649A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Kaga; 唯之加賀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】外周に鋭利なエッジの少ない眼鏡レンズおよび、エッジの面取り加工が容易な眼鏡レンズの製造方法を得ること。
【解決手段】凹面部４と面取り部５との境界６，７で、眼鏡レンズの中心Ｏから外周Ｄに向かう勾配の角度Ｔ２，Ｔ４と外周Ｄから眼鏡レンズの中心Ｏに向かう勾配の角度Ｔ１，Ｔ３が一致しているので、凹面部４と面取り部５の加工を連続して行える眼鏡レンズ１およびその製造方法を得ることができる。また、凹面部４の形状に応じて眼鏡レンズ１の外周Ｄの位置によって、面取り部５の曲線５１，５２の形状も変化しているので、エッジの形状が一定の眼鏡レンズ１およびその製造方法を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、眼鏡レンズおよび眼鏡レンズのエッジの面取り加工を含んだ製造方法に関する。

眼鏡レンズは、屈折面である凹面と凸面を備えている。ここで、眼鏡レンズの凹面の形状によって、眼鏡レンズの凹面の外周に鋭利なエッジが生じる。鋭利なエッジは、製造工程、検査工程等で人体に触れると危険であったり、眼鏡レンズの平滑処理および鏡面仕上げを行う際に使用するパット、研磨布等を傷つけ、その寿命を縮めたりする。そこで、エッジの面取り加工が行われている。
ＮＣ（Numerical control）工作機械によって、曲面を有する面取り部を創成する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−３８５９１号公報（第４項、図１、段落番号［００３７］）

しかしながら、眼鏡レンズの凹面が自由曲面であると、眼鏡レンズの外周に生じるエッジの角度が外周に沿って変化する。したがって、同じ曲面を有する面取り部を外周にわたって形成すると、面取り部とその他の部分が滑らかに繋がらず加工が困難になったり、面取り部と外周の側面との境界で、位置によっては、新たに鋭利なエッジが発生したりする。

本発明は、上述の課題の一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
外周が面取りされた眼鏡レンズであって、屈折面に凹面部と、前記外周に形成された面取り部とを備え、前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、前記凹面部と前記面取り部との境界で、前記凹面部の曲線の勾配と、前記面取り部の曲線の勾配とが等しいことを特徴とする眼鏡レンズ。
なお、凹面は自由曲面であり、自由曲面とは、非軸対称非球面や回転軸対称非球面、さらに球面等を含む、全ての曲面を指す。
また、本願では、凹面部の曲線の勾配は、面取り部の曲線の勾配より大きく、凹面部の曲線の勾配と面取り部の曲線の勾配とのなす角度は０度以上１０度以下であれば、等しいとみなすことができる。以下、この場合を「等しい」と書く。

この適用例によれば、凹面部と面取り部との境界で、眼鏡レンズ中心から外周に向かう勾配と外周から眼鏡レンズ中心に向かう勾配が一致しているので、凹面部と面取り部の加工を連続して行える眼鏡レンズが得られる。

［適用例２］
上記眼鏡レンズであって、前記面取り部の曲線の形状が前記外周の位置によって異なる部分があることを特徴とする眼鏡レンズ。

この適用例では、凹面部の形状に応じて、眼鏡レンズの外周の位置によって面取り部の曲線の形状も変化しているので、エッジの形状が一定の眼鏡レンズが得られる。

［適用例３］
上記眼鏡レンズであって、前記面取り部の曲線は、円弧であることを特徴とする眼鏡レンズ。

この適用例では、面取り部の曲線が円弧なので、面取り部の加工が行いやすい眼鏡レンズが得られる。

［適用例４］
上記眼鏡レンズであって、前記面取り部の曲線は、二次曲線であることを特徴とする眼鏡レンズ。

この適用例では、面取り部の曲線が二次曲線なので、面取り部の加工が行いやすい眼鏡レンズが得られる。

［適用例５］
上記眼鏡レンズであって、前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、前記外周の側面と、前記面取り部の曲線に接する直線であって前記外周における接線とのなす角度のうち、前記眼鏡レンズ側の角度が鈍角であることを特徴とする眼鏡レンズ。

この適用例では、眼鏡レンズ側の外周の側面に対する面取り部の角度が鈍角なので、外周に鋭利なエッジが少ない眼鏡レンズを得ることができる。

［適用例６］
外周が面取りされた眼鏡レンズの製造方法であって、前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、屈折面に形成される凹面部と、外周に形成される面取り部との境界で、前記凹面部の曲線の勾配と、前記面取り部の曲線の勾配とが等しくなる面取り加工を含むことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。

この適用例によれば、凹面部と面取り部との境界で、眼鏡レンズ中心から外周に向かう勾配と外周から眼鏡レンズ中心に向かう勾配が一致しているので、凹面部と面取り部の加工を連続して行える眼鏡レンズの製造方法が得られる。

［適用例７］
上記眼鏡レンズの製造方法であって、前記面取り部の曲線の形状が前記外周の位置によって異なる部分がある前記面取り加工を行うことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。

この適用例では、凹面部の形状に応じて眼鏡レンズの外周の位置によって、面取り部の曲線の形状も異なるように加工するので、エッジの形状を一定にできる眼鏡レンズの製造方法を得ることができる。

［適用例８］
上記眼鏡レンズの製造方法であって、前記凹面部の形成と前記面取り加工とを連続して行うことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。

この適用例では、凹面部の形成と面取り加工とを連続して行うため、後工程において面取り加工工程を設ける必要がなくなる。また凹面部の形成と同等の加工精度が、面取り加工においても得られる。さらに、凹面部の形成から面取り加工まで連続で行えるため、効率的な面取り加工を行うことが可能となる。

［適用例９］
上記眼鏡レンズの製造方法であって、前記面取り部の曲線は、円弧であることを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。

この適用例では、面取り部の曲線が円弧なので、面取り部の加工が行いやすい眼鏡レンズの製造方法が得られる。

［適用例１０］
上記眼鏡レンズの製造方法であって、前記面取り部の曲線は、二次曲線であることを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。

この適用例では、面取り部の曲線が二次曲線なので、面取り部の加工が行いやすい眼鏡レンズの製造方法が得られる。

［適用例１１］
上記眼鏡レンズの製造方法であって、前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、前記外周の側面と前記面取り部の曲線に接する直線であって前記外周における接線とのなす角度が鈍角であることを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。

この適用例では、外周の側面に対する面取り部の角度が鈍角なので、外周に鋭利なエッジが少ない眼鏡レンズの製造方法が得られる。

図１に、実施形態にかかる眼鏡レンズ１を示した。
図１（ａ）は、眼鏡レンズ１を凹面２側から見た平面図である。ここで、眼鏡レンズ１は、凹面２が円柱面を含んだ乱視用眼鏡レンズである。Ｏは、眼鏡レンズ１の中心を表している。
図１（ｂ）は、図１（ａ）における眼鏡レンズ１の中心Ｏを通るＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）における眼鏡レンズ１の中心Ｏを通るＢ−Ｂ断面図である。
ここで、Ａ−Ａは、眼鏡レンズ１の外周Ｄの厚みが最も薄い球面度数方向であり、Ｂ−Ｂは、眼鏡レンズ１の外周Ｄの厚みが最も厚い乱視度数方向である。

図１において、眼鏡レンズ１は、屈折面としての凹面２と凸面３とを備えている。また、図１（ｂ）および（ｃ）において、眼鏡レンズ１の凹面２は、凹面部４と外周Ｄに面取り部５とを備えている。図中の破線は、凹面部４と面取り部５との境界を示している。

図２に、眼鏡レンズ１の面取り部５付近の拡大断面図を示した。
図２（ａ）は、図１（ｂ）に対応する拡大部分断面図、図２（ｂ）は、図１（ｃ）に対応する拡大部分断面図である。
図２（ａ）において、凹面部４と面取り部５の境界６において、凹面部４の曲線４１の勾配の角度Ｔ１と、面取り部５の曲線５１の勾配の角度Ｔ２は等しく形成されている。

また、図２（ｂ）において、凹面部４と面取り部５の境界７において、凹面部４の曲線４２の勾配の角度Ｔ３と、面取り部５の曲線５２の勾配の角度Ｔ４は等しく形成されている。
ここで、球面度数方向の曲線４１と乱視度数方向の曲線４２とでは形状が異なるため、勾配の角度Ｔ１，Ｔ２と勾配の角度Ｔ３，Ｔ４とは異なる。

さらに、図２（ａ）における面取り部５の曲線５１の形状と図２（ｂ）におけるの面取り部５の曲線５２の形状が異なる。具体的には、本実施形態では、図２（ａ）における面取り部５の円弧の半径Ｒ１と図２（ｂ）におけるの面取り部５の円弧の半径Ｒ２とが異なる。
したがって、面取り部５の曲線の形状が外周Ｄの位置によって異なる部分がある。

さらに、外周Ｄの側面８と曲線５１，５２とのなす角度θ１および角度θ２が鈍角になるように形成されている。
これらの曲線５１，５２は、円弧以外の自由曲線であってもよいし、２次曲線であってもよい。

以下に、眼鏡レンズ１の製造方法について述べる。
眼鏡レンズ１の製造方法は、凹面２の切削加工工程を含む。また、切削加工工程には、凹面部４の形成と面取り部５の面取り加工を含む。
図３に切削加工前の眼鏡レンズ基材１０および切削加工後の眼鏡レンズ基材１１の断面図を示した。眼鏡レンズ基材１０は、樹脂等の成形によって得ることができる。樹脂の成形行程において成形型によって凸面３を光学的に仕上げたセミフィニッシュトレンズを用いる。
切削加工工程は、凸面３が形成された切削加工前の眼鏡レンズ基材１０に、凹面２を切削工具２４で切削加工によって形成することによって行う。また、凹面部４および面取り部５の面取り加工である切削加工は連続して行う。

切削加工後、眼鏡レンズ基材１１の凹面２に、研磨等によって鏡面加工を施し、その後、必要に応じてハードコート加工、反射防止加工、撥水処理加工等を施すことによって、眼鏡レンズ１が得られる。

図４は、本実施形態の面取り部５を形成する面取り加工を含む凹面２の形状形成工程の流れを表すフローチャート図である。
形状形成工程の流れは、面取り部５を形成しない凹面２の形状データを取得するステップＳ１、形状形成に必要な加工データを演算するステップＳ２、加工データを用い形状形成を行うステップＳ３の３つに分かれる。
ステップＳ１において、面取り部５を形成しない凹面２の形状のデータを得る。次に、ステップＳ２において、凹面２の形状に対し、面取り部５の形状を合成し、その合成した形状の加工データを作成する。ステップＳ３で、その加工データに基づき凹面２の形状を形成する。

図５に、本実施形態で用いるＮＣ工作機械２０の概略図を示した。
ＮＣ工作機械２０は、切削工具２４を移動させる、Ｘ軸とＹ軸とが直交する駆動機構２１，２２と、Ｃ軸を中心として、眼鏡レンズ基材１０を回転させ、かつ角度割り出し可能な回転駆動機構２３とを有している。駆動機構２２には、切削工具２４が取り付けられている。
Ｃ軸が角度割り出し可能であるため、眼鏡レンズ基材１０を回転させるＣ軸の回転角度と、工具を移動させる、Ｘ軸とＹ軸のスライド位置とを同期制御でき、非軸対称非球面の形成が可能である。したがって、複雑な非軸対称非球面に限らず、回転軸対称非球面や球面をも包含する、自由曲面の形成が可能な機構を有している。

図６に、面取り部５を形成しない凹面２の形状データを取得した後、形状形成に必要な加工データを演算する段階において、形成する形状と切削工具２４との接点位置である加工点Ｐの演算手順を表すフローチャート図を、図７に面取り部５付近の概略断面図を示した。
以下に、面取り部５を形成しない凹面２の形状の加工データと面取り加工データとを合成する過程を説明する。

図６および図７において、面取り加工する範囲である面取り部５の幅５３を定義する処理ステップＳ１１が行われる。面取り部５の幅５３は任意に設定されるものとする。

まず、面取り部５を形成しない凹面２の形状の加工点Ｐを計算するステップＳ１２をおこない、次に、加工点Ｐが面取り部５の幅５３内にあるか否かを判断するステップＳ１３を行う。
求めた加工点Ｐの位置が、面取り部５の幅５３内にある場合は、面取り加工するための加工点（以下、面取り加工点Ｐ１と呼ぶ）を求め（ステップＳ１４）、この面取り加工点Ｐ１を形成に用いる加工データとして採用する（ステップＳ１５）。
求めた加工点Ｐの位置が、面取り部５の幅５３内でなかった場合には、そのまま加工点Ｐを形成に用いる加工データとして採用する（ステップＳ１６）。
そして、加工点Ｐの計算が加工順に加工終了点まで、ステップＳ１２〜ステップＳ１７を繰り返す処理が行われる。

図７において、例えば、面取り加工する幅５３内に加工点Ｐが位置する場合は、面取り加工点Ｐ１が形成に用いる加工データとして採用される。また、面取り加工する幅５３外に加工点Ｐが位置する場合は、そのまま加工点Ｐが形成に用いる加工データとして採用される。そして、加工終了点に達するまで次の加工点計算が繰り返される。

図７に基づいて、面取り加工点Ｐ１の計算方法を、図２に示した２つの断面を例にして説明する。
境界６における、曲線５１の勾配の角度Ｔ２は、曲線４１の勾配の角度Ｔ１と等しい値とし、円弧である曲線５１の円弧の中心は、境界６における曲線４１に垂直な直線上に設定する。角度θ３は、切削工具２４の有効加工角度θＥ以下に設定する。このようにして、円弧である曲線５１の半径Ｒ１およびその位置を決定する。
同様に、境界７における、曲線５２の勾配の角度Ｔ４は、曲線４２の勾配の角度Ｔ４と等しい値とし、円弧である曲線５１の円弧の中心は、境界７における曲線４２に垂直な直線上に設定する。角度θ３は、切削工具２４の有効加工角度θＥ以下に設定する。このようにして、円弧である曲線５２の半径Ｒ２およびその位置を決定する。
円弧の半径および中心の位置は、図２に示した２つの断面のみならず、外周に沿って異なる部分があり、滑らかに連続している。

以下に、具体的な計算例を挙げる。
（実施例）
図２において、眼鏡レンズ１の球面度数−３．００Ｄ、乱視度数−６．００Ｄとし、凸面３のベースカーブ２．００Ｄとした。また眼鏡レンズ１の屈折率１．５０、外径７０ｍｍとした。
ここで、面取り部５の幅５３を２ｍｍ、θ３を６０°とした場合、Ｒ１は１．６７ｍｍ、Ｒ２は１．２６ｍｍであった。

本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）凹面部４と面取り部５との境界６，７で、勾配の角度Ｔ２，Ｔ４と勾配の角度Ｔ１，Ｔ３が一致しているので、凹面部４と面取り部５の加工を連続して行える眼鏡レンズ１およびその製造方法を得ることができる。
ハードコート工程、反射防止加工工程等においてエッジ部によって作業者がけがをすることを防止できる。また、エッジ部からの欠けを防止することができる。

（２）凹面部４の形状に応じて眼鏡レンズ１の外周Ｄの位置によって、面取り部５の曲線５１，５２の形状も変化しているので、エッジの形状が一定の眼鏡レンズ１およびその製造方法を得ることができる。

（３）面取り部５の曲線５１，５２が円弧なので、面取り部５の加工が行いやすい眼鏡レンズおよびその製造方法を得ることができる。

（４）眼鏡レンズ１側の外周Ｄの側面８に対する面取り部５の角度θ１および角度θ２が鈍角なので、外周Ｄに鋭利なエッジが少ない眼鏡レンズ１およびその製造方法を得ることができる。

（５）凹面部４の形成と面取り加工とを連続して行うため、後工程において面取り加工工程を設ける必要がなくなる。また凹面部４の形成と同等の加工精度が、面取り加工においても得られる。さらに、凹面部４の形成から面取り加工まで連続で行えるため、効率的な面取り加工を行うことが可能となる。
また、演算処理されてできた加工データは、凹面部４の形状の形成と面取り加工を連続して行える加工データとなるため、形状形成工程においてできた凹面２の形状はエッジ部のないものとなる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、凸面３が成形型で光学的に仕上げられ、凹面２が研磨加工される眼鏡レンズ１の製造工程における、累進屈折面と乱視を矯正するためのトーリック面とを融合した凹面に適用できる。また、単に累進屈折面のみの凹面を有する内面累進多焦点レンズの凹面の形状形成工程や、レンズを薄型にするための非球面形状や乱視を矯正するためのトーリック面が凹面に形成される多焦点レンズおよび単焦点レンズの凹面の形状形成工程に適用できる。さらにプリズムを有する眼鏡レンズにも適用できる。
面取り部の曲線は、上に凸な曲線であれば、三次以上の曲線でも良く、自由曲線でも良い。

また、図８に示すように、凹面部４の切削加工を行った後に、面取り部５の切削加工を別途行ってもよい。
さらに、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、楕円の玉型加工した眼鏡レンズ７０にも適用できる。図９（ａ）は、凹面２側から見た眼鏡レンズ７０の平面図、（ｂ）は断面図を示した。
元の眼鏡レンズ６０が凸レンズのように外周がエッジ状である場合、エッジ６１から割れ等が発生する可能性が高い。そこで、外周のエッジ部分を玉型加工で取り除く。
ここで、エッジ６１を取り除いても、凹面２にさらにエッジ７１が発生するので、エッジ７１を除去するために面取り部５を形成する場合に適用できる。

また、直交するスライド駆動機構２軸と、ワークを回転させ、かつ角度割りだし可能な回転駆動機構１軸で構成されたＮＣ工作機械を有する形状形成工程における、自由曲面の形成について説明しているが、直交するスライド駆動機構２軸と、ワークを回転させるのみの回転駆動機構１軸で構成されたＮＣ工作機械を有する形状形成工程における、回転軸対称非球面や球面の形成、回転工具と直交するスライド駆動機構３軸とで構成されたＮＣ工作機械を有する形状形成工程における、自由曲面の形成にも同様に適用できる。

さらに、眼鏡レンズの形状形成に限らず、眼鏡レンズの形状形成工程、または眼鏡レンズの成形型の形状形成工程、さらに眼鏡レンズの成形型の形成工程で使用する転写型の形状形成工程にも適用可能である。

（ａ）は眼鏡レンズを凹面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。（ａ）は、図１（ｂ）に対応する拡大部分断面図、（ｂ）は、図１（ｃ）に対応する拡大部分断面図。切削加工前の眼鏡レンズ基材および切削加工後の眼鏡レンズ基材の断面図。面取り部を形成する加工を含む凹面の形状形成工程の流れを表すフローチャート図。本実施形態で用いるＮＣ工作機械の概略図。切削工具との接点位置である加工点の演算手順を表すフローチャート図。面取り部付近の概略断面図。凹面部の切削加工を行った後に、面取り部の切削加工を行ったときの眼鏡レンズ基材の断面図。（ａ）は玉型加工品の平面図、（ｂ）は、断面図。

符号の説明

１…眼鏡レンズ、２…屈折面としての凹面、４…凹面部、５…面取り部、６，７…凹面部と記面取り部との境界、８…側面、４１，４２…凹面部の曲線、５１，５２…面取り部の曲線。

Claims

外周が面取りされた眼鏡レンズであって、
屈折面に凹面部と、
前記外周に形成された面取り部とを備え、
前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、
前記凹面部と前記面取り部との境界で、
前記凹面部の曲線の勾配と、
前記面取り部の曲線の勾配とが等しい
ことを特徴とする眼鏡レンズ。
請求項１に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記面取り部の曲線の形状が前記外周の位置によって異なる部分がある
ことを特徴とする眼鏡レンズ。
請求項２に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記面取り部の曲線は、円弧である
ことを特徴とする眼鏡レンズ。
請求項２に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記面取り部の曲線は、二次曲線である
ことを特徴とする眼鏡レンズ。
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の眼鏡レンズにおいて、
前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、
前記外周の側面と、前記面取り部の曲線に接する直線であって前記外周における接線とのなす角度のうち、
前記眼鏡レンズ側の角度が鈍角である
ことを特徴とする眼鏡レンズ。
外周が面取りされた眼鏡レンズの製造方法であって、
前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、
屈折面に形成される凹面部と、
外周に形成される面取り部との境界で、
前記凹面部の曲線の勾配と、
前記面取り部の曲線の勾配とが等しくなる面取り加工を含む
ことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。
請求項６に記載の眼鏡レンズの製造方法において、
前記面取り部の曲線の形状が前記外周の位置によって異なる部分がある前記面取り加工を行う
ことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。
請求項６または請求項７に記載の眼鏡レンズの製造方法において、
前記凹面部の形成と前記面取り加工とを連続して行う
ことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。
請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の眼鏡レンズの製造方法において、
前記面取り部の曲線は、円弧である
ことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。
請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の眼鏡レンズの製造方法において、
前記面取り部の曲線は、二次曲線である
ことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。
請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の眼鏡レンズの製造方法において、
前記眼鏡レンズの中心を通る断面において、
前記外周の側面と前記面取り部の曲線に接する直線であって前記外周における接線とのなす角度が鈍角である
ことを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。