JP4898569B2 - レンズ又はレンズ前駆体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は眼鏡用レンズ、カメラ用レンズあるいは望遠鏡用レンズ等のレンズの製造に広く使用可能なレンズ又はレンズ前駆体の製造方法に関するものである。

眼鏡用レンズ、カメラ用レンズあるいは望遠鏡用レンズ等のレンズ一般はガラスレンズであればガラスブロックからこれを直接削り出し、また、プラスチックレンズであればモールド（母型）内に調合されたモノマー（重合原料）を充填し、これを硬化させてレンズを成形し、モールドから離型させることでレンズ前駆体を得るようにしている。また、プラスチックレンズでもプラスチックブロックから直接削り出しをすることもある。一般にはこのようにして得られたレンズ前駆体に対して更に所定の光学特性を与えるような加工を施し、眼鏡用レンズであればフレーム形状に合わせて周囲をカットする加工をして製品化する。
このような従来のレンズの製造方法の一例について特許文献１を挙げる。
特開平３−１４７８１２号公報

しかしながら、特許文献１を含め従来のレンズの製造方法には次のような課題が発生していた。
１）一品製作的であるため、全般に製造コストがかり、そのコスト高が製品の販売価格に反映されてしまうこととなっていた。
２）ガラスブロックあるいはプラスチックブロックからの削り出しではレンズ経が小さい場合ではかなり切削しなければならず、切削によって発生する加工屑は基本的に廃棄処分とするため、原料の無駄がかなり生じていた。
３）顧客からの所定サイズのレンズ（レンズ前駆体）の要望があっても、１つずつ削り出しをしていたのでは同時に多数の製造ができないため時間がかかってしまう。また、モールド成形によるプラスチックレンズでは多数の製造は可能であっても、硬化させるための時間が必要であるためやはり製造には時間がかかってしまう。
そのため、これらの課題を解決するための手段が求められていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、コストダウンに貢献し、顧客からの所定サイズのレンズの要請に迅速に応じることができるレンズ又はレンズ前駆体の製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するために請求項１の発明では、断面形状が軸方向に沿って同じに現れる棒状透明体を異なる断面サイズで複数種類を前もって用意するとともに、ユーザーからのサイズ指定に応じて所定の同棒状透明体を選択する選択工程と、同選択工程において選択された同棒状透明体を一端側から所定の厚みに順次カットしてカット体を得る一次加工工程と、同一次加工工程でカットされたカット体の表面及び裏面に対して研削あるいは研磨加工を施す二次加工工程とを備えたレンズ又はレンズ前駆体の製造方法であって、前記一次加工工程において前記棒状透明体内部に三次元的に集光点を合わせるように超短光パルスレーザー光を照射することで前記カット体の表面が凸形状となり裏面が凹形状となるように前記棒状透明体をカットし、順次カットを重ねることでメニスカス形状のカット体を得るようにしたことをその要旨とする。
また請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記二次加工工程において顧客固有の装用データに応じた加工を施すことをその要旨とする。

上記のような構成においては、まず断面形状が軸方向に沿って同じに現れる棒状透明体を異なる断面サイズで複数種類を前もって用意する。つまり、ユーザーからのサイズ指定に応じられるように何種類ものレンズ径のサイズを前もって製造してストックしておくようにする。レンズの断面形状は一般には円形形状（つまり棒状透明体は円柱形状）であるが例えばこれ以外の断面形状となっても構わない。二次加工工程以下で周縁をカットすれば所望のレンズ外形形状を得られるからである。また、棒状透明体はガラス又はプラスチックの両方を使用することが可能である。
そして、ストックした棒状透明体からユーザーからのサイズ指定に応じて所定の同棒状透明体を選択する。
次いで、そのように選択された棒状透明体を一端側から所定の厚みで順次カットしてカット体を得る。カット量は常に同じ厚みである必要は必ずしもない。棒状透明体の端部は２つ（両端）あるのでどちらからカットしても構わない。また、必ずしも一方の端部からしかカットしてはいけないわけではない。カット手段としては特に限定されることはなく、例えばレーザー加工装置、丸鋸盤、フライス盤、ウォータージェット装置のような切断装置を広く用いることができる。

特に、作製するカット体の表裏を凸又は凹形状に加工する場合は当初から製品となるレンズ形状に近いため加工に伴って出る加工屑が少なくなり原料の無駄がなくなる。但し、カット体の表裏を凸又は凹形状に加工するためには棒状透明体の内部に三次元的な立体曲面でカットしていかなければならないため超短光パルスレーザー光を照射できるレーザー加工装置を用いる必要がある。このようなレーザー加工装置によってカット予定の立体曲面位置に集光点を合わせて改質することで棒状透明体の表面を損傷させずに所望の凸又は凹形状に加工（カット）することが可能である。
このような加工方法であればカット体の表裏面は同方向に凸又は凹であるメニスカス形状に加工することも可能である。
メニスカス形状に加工する場合には基本的にカット体の表裏面に形成される凸又は凹形状は同じ曲率（つまりおなじカーブ値）に構成されることが、効率的なカット作業のためには好ましい。

一次加工工程でカットされたカット体の表面及び裏面には二次加工工程で研削あるいは研磨加工を施すようにする。これによって一次加工工程でカットされたカット面を整えることができる。また、一次加工工程では超短光パルスレーザー光を用いる場合以外ではカット面は平面形状に形成されることとなるため、この二次加工工程でレンズ面（曲面）に加工することも可能である。特に、上記切断装置で切断した状態では切断面が粗く白濁して透明ではないことが多いため、この二次加工工程で切断面を研削して透明な面を出すことが望ましい。
二次加工工程を実行する具体的な加工装置は特に限定されるものではないが、ここでは例えば周知の切削加工機や研削加工機、あるいはＣＡＭ（computer aided manufacturing）装置等を使用しての加工が可能である。
また、表裏面が同じカーブ形状にカットされたメニスカス形状のカット体では表裏いずれか一方のみのカーブ形状を変更することで表裏のカーブ形状の異なるカット体を成形することができる。これによって例えば従来からセミフィニッシュとして流通されるレンズ前駆体をこのような工程で製造することが可能である。
更に、二次加工工程で顧客固有の装用データに応じた加工を施すことも可能である。つまり、セミフィニッシュの段階から一歩進んでよりレンズとしての完成品に近い状態の光学特性を与えるようにすることも可能ということである。顧客固有の装用データとは例えば、眼鏡装用者の処方度数、レンズカーブ、レンズ中心厚、瞳孔間距離、頂間距離、近用内寄せ量、近用物点距離等が挙げられる。

上記各請求項の発明では、顧客からの所定サイズのレンズの要請に応じてストックしてある棒状透明体を選択して一次加工工程及び二次加工工程を経ることで所望のサイズのレンズ又はレンズ前駆体を比較的速く安価に供給できることとなり、なおかつ棒状透明体から必要な分の厚さのカット体をカットし、これをベースとしてレンズ又はレンズ前駆体を作製すればよいため原材料の無駄もなくなる。

以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施の形態の累進屈折力レンズの製造工程は一次加工工程とそれに続く二次加工工程からなる２つの工程から成り立っている。一次加工工程ではカット体を形成することが目的であり、二次加工工程ではカット体からいわゆる「セミフィニッシュ」と呼ばれる十分な厚みを有するレンズ前駆体としての円形のメニスカスレンズ形状のレンズ用ブロックを製造することが目的である。

＜一次加工工程＞
図２に示すような、アクリルを主原料として成形した円柱形状のコラム１１を用意する。コラム１１は径のサイズによって複数種類が前もって成形されてストックされている。また、ある１つのコラム１１はすべて同じカーブ形状でカットするようにしてるため、同じ径のコラム１１も複数本数がストックされている。例えば、径のサイズ６０ｍｍを２０本、径のサイズ７０ｍｍを３０本ストックし、更にユーザーからの要請のあるレンズカーブの種類に応じるように例えば１カーブ用に５本、３カーブ用に５本、４カーブ用に５本というように振り分けておく。
ユーザーからの要請（Ｅｘ．径のサイズ７０ｍｍ、表側をベースカーブとする、カーブ値は３カーブ、凹レンズ用）に基づいて対応するコラム１１を選択する。図３に示すように、コラム１１を上方から順にカットしてカット体１２を得る。カット体１２は表面（図２における上面）も裏面も同じカーブ形状に形成されたブロック体とされる。

図４は本実施例のカット体１２の製造方法の概略を説明する説明図である。本実施例ではカット体１２は図４に示すようなレーザー加工装置１３によってカットされる。レーザー加工装置１３はレーザー装置本体１５、増幅アンプ１６、ミラー１７、集光レンズ１８及びコントローラ２０を基本構成とする。コラム１１はカットされる面を上部に向けた状態で三次元移動装置２１のホルダー２２に保持されている。コラム１１は第１のモータ２３による回転駆動によってホルダー２２とともに周方向に回動させられるとともに、第２のモータ２４によるボールねじ２５の駆動によってコラム１１の中心が集光レンズ１８の焦点の直下に配置される位置とそれから離間する位置へと水平移動させられるようになっており、第３のモータ２６によるボールねじ２７の駆動によってコラム１１がホルダー２２とともに上下方向に移動させられるようになっている。レーザー加工装置１３のコントローラ２０と三次元移動装置２１の第１〜第３のモータ２３，２４，２６はそれぞれ併設されたコンピュータ２８に接続されている。コンピュータ２８はコントローラ２０を介してレーザー加工装置１３のレーザー照射を制御するとともに第１〜第３のモータ２３，２４，２６の駆動を制御する。

図４に示すように、コンピュータ２８による制御下でレーザー加工装置１３を制御し超短光パルスレーザー光（本実施例では光源としてチタンサファイアレーザーを使用）を照射して集光レンズ１８から所定距離にある集光位置において集光させる。集光位置では多光子吸収現象が生じ改質領域が形成される。集光位置に存在するコラム１１の素材は所定領域内において改質が行われることからプラスチックが燃焼して空隙が構成されることとなる。コンピュータ２８はレーザー加工装置１３からのレーザー光の集光位置の積分がコラム１１のカットしたい面形状となるように（つまりここでは上に凸状に）第１〜第３のモータ２３，２４，２６を駆動制御してコラム１１を所定の移動経路で立体的に移動させていく。
より具体的なカット方法としてはまず、図５（ａ）に示すようにカットしたい面の外周位置を基準点Ｏとし、ここを集光位置の基点とする。そして、レーザー光の照射開始と同時に第１のモータ２３を駆動させてコラム１１を回動（自転）させるようにする。すると図５（ｂ）のようにカットしたい面の最も外周位置が改質されてカットされていく。以下は、前もって入力されたデータに基づいて第２のモータ２４及び第３のモータ２６を駆動させて第１周目よりも若干内側でかつ若干上側に集光位置が移動するようにコラム１１を移動させる。このようにして図５（ｃ）に示すように集光位置を徐々に加工予定の曲面（球面）形状に沿わせるように内側に徐々に移動させていき、ちょうど集光レンズ１８の焦点位置にコラム１１中心が移動した時点でその回のカット処理は終了する。

＜二次加工工程＞
上記のような工程で得られたカット体１２は図６（ａ）に示すようにレーザー光の照射によってプラスチックの改質が生じているため表裏面は不透明な粗面２９のままである。これを図示しない研削加工機によって表面にカット段階よりもカーブが浅くなるように（ここでは１カーブ設定となるように）研削するとともに、裏面は現状のカーブのまま透明な面が露出するまで研削する。これによって図６（ｂ）に示すような凹レンズ形状のセミフィニッシュと呼ばれるレンズ用ブロック３１が得られる。

上記のように構成することで、本実施の形態では次のような効果が奏される。
（１）前もってコラム１１をストックすることで、ユーザの要望に応じた径のレンズ用ブロック３１を比較的短時間でまとまった数を供給することが可能である。
（２）レーザー加工装置１３を使用してコラム１１を略レンズ用ブロック３１に近い形状でカットすることができるため、二次加工工程における加工時間が短縮できる。
（３）レーザー加工装置１３を使用することによってコラム１１を略レンズ用ブロック３１に近い立体曲面形状でカットすることができるため、コラム１１から極力無駄なくカット体１２をカットすることができ、加工に伴う加工屑の発生を抑制することができる。

尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記二次加工工程において例えば、眼鏡装用者の処方度数、レンズ中心厚、瞳孔間距離、頂間距離、近用内寄せ量、近用物点距離等を考慮した光学特性を与えセミフィニッシュではなくフレーム入れ直前のレンズ（いわゆる丸レンズ）として加工するようにしてもよい。
・上記実施例ではレーザー加工装置１３によってコラム１１をカットしてカット体１２を得るようにしていたが、このような立体的な曲面（凹凸面）でカットできるカット手段でなく、平面でカットし二次加工工程においてレンズ表裏に凹凸面を形成するような加工であっても構わない。
・上記図６（ａ）及び（ｂ）では表面側を浅くなるように加工したが、表裏面を当初同じカーブ値（例えば１カーブ）で構成し、裏面を深くなるように（例えば３カーブ）で加工して凹レンズ形状のセミフィニッシュを得るようにしてもよい。
・二次加工工程において凸レンズ形状のセミフィニッシュを得るようにしてもよい。
・コラム１１の素材は他のプラスチックやガラス製であっても構わない。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。

本発明の実施の形態における加工工程を説明するフローチャート。 カット体のカット面を等高線を図示して示したコラムの斜視図。 コラム上方から順にカット体を得ていくことを説明する説明図。 カット体の製造方法の概略を説明する説明図。 （ａ）コラムにおけるレーザー加工装置の集光位置の基点位置を説明する説明図、（ｂ）はコラム外周をカットしてる状態の説明図、（ｃ）はコラムの中心方向に集光位置が移動することを説明する説明図。 （ａ）はカット体の断面図、（ｂ）はカット体を加工した後のレンズ用ブロックの断面図。

符号の説明

１１…棒状透明体としてのコラム、１２…カット体、３１…レンズ前駆体としてのレンズ用ブロック。

Claims (2)

1. 断面形状が軸方向に沿って同じに現れる棒状透明体を異なる断面サイズで複数種類を前もって用意するとともに、ユーザーからのサイズ指定に応じて所定の同棒状透明体を選択する選択工程と、
   同選択工程において選択された同棒状透明体を一端側から所定の厚みに順次カットしてカット体を得る一次加工工程と、
   同一次加工工程でカットされたカット体の表面及び裏面に対して研削あるいは研磨加工を施す二次加工工程とを備えたレンズ又はレンズ前駆体の製造方法であって、
   前記一次加工工程において前記棒状透明体内部に三次元的に集光点を合わせるように超短光パルスレーザー光を照射することで前記カット体の表面が凸形状となり裏面が凹形状となるように前記棒状透明体をカットし、順次カットを重ねることでメニスカス形状のカット体を得るようにしたことを特徴とするレンズ又はレンズ前駆体の製造方法。
2. 前記二次加工工程において顧客固有の装用データに応じた加工を施すことを特徴とする請求項１に記載のレンズ又はレンズ前駆体の製造方法。

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