JPS5813501B2 - ガラス被覆眼鏡用メニスカスレンズの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は眼鏡用レンズの改良、特に衝撃に対しすぐれた
抵抗力を有すると共にレンズの中心坦と面曲率半径とに
無関係に、全体が均一密度で着色できる適応性を有する
ガラス被覆ガラスレンズの製造に関連する。

新しく作られたガラス溶融材料の熱圧成形のような普通
のレンズ成形法で得られるレンズの表面には傷と“オレ
ンジはだ”（くぼみ）が残る。

この種のレンズは光を伝導する集光レンズとしては使用
できるが、眼鏡用レンズ特性又は像を伝導する対物レン
ズ特性を持っていない。

眼鏡用レンズ及び他の像伝導用レンズに必要な面の平滑
度は、レンズ面に直接接触する加圧工具を使用しては得
られない。

加圧工具上にごみその他の粒状物、又はかき傷、隆起等
の欠陥があると成形によってくぼみ、隆起及び溝が加圧
レンズ面に生ずる。

従って従来の眼鏡用レンズの製造においては、加圧成形
レンズを研削研摩して眼鏡特性を有する完成面は仕上げ
た。

この作業はレンズの衝撃抵抗を低下する単調な作業で、
時間と手間のかかる方法である。

この作業は研摩によっては完全に除去することができな
い顕微鏡的及び顕微鏡的以下の割れ目又はひびを生ずる
。

従って上記の作業は単調性と高コストの欠点のほかに、
眼鏡用レンズの衝撃抵抗を低下するから、この種のレン
ズに必要な最小衝撃抵抗基準値まで回復及び／又は増強
する別の処理が必要である。

従来この処理は各レンズの熱処理、又は化学的処理によ
ってレンズの内部を引張状態にする加圧表面効果を利用
するものであった。

本発明は非常に簡単かつ経済的にすぐれたレンズ製造法
を提供するもので、従来の化学処理又は加熱処理による
眼鏡用レンズの製法の上記欠点を克服し、又このレンズ
製造法は研削研摩作業を省略できるばかりでなく自動的
に衝撃抵抗を増加する。

又本発明によれば、全体に均一な着色密度を有する着色
レンズを自由に製造できる。

従来レンズ本体のガラスは顔料で着色したが、レンズの
中心から縁までレンズ厚が変わるため厚さに応じて着色
変化（淡色化又は暗色化）が起こる。

前記の本発明の目的は、新規なガラス被覆ガラスレンズ
の製法によって達成される。

このレンズの事前成形品は、レンズ本体となる中央主要
部と、該主要部を引張状態にしてすぐれた衝撃抵抗性を
与えるため該主要部の膨張係数よりかなり低い膨張係数
を有する、予め選択された比較的薄いガラスの被覆と、
除去可能（化学的浸出）のガラスの比較的薄い外層とで
構成され、この外層は事前成形品をレンズの所望最終形
状に成形する操作間にこの外層の下のガラスを傷つけな
いように保護する。

完成レンズの所望寸法に等しいか、又はこれより大きい
長さ、幅及び厚さを有する事前成形品は加熱軟化状態の
型押及び／又は加圧によって所望最終形状レンズに成形
する。

前記方法の一工程、通常事前成形品の製造間に、事前成
形品の内側と外側の被覆はそれぞれガラス主要部及び被
覆相互間の界面で融着される。

この融着間、又は融着後、この事前成形品の界面の精密
な平 化はロール加工又は“フロート”加工で行われ、
内側被覆、即ち第１被覆ガラス上に眼鏡特性を有する完
成品が能率よく得られる。

着色剤は第１被覆ガラスに添加されて完成レンズが着色
される。

均一な厚さの被覆ガラスのためレンズ全体の着色が均一
になる。

本発明を以下添附図面によって詳細に説明する。

次の記述では特に完成眼鏡レンズ、例えば第７，８及び
９図に示される型式のレンズとこのレンズの製造法を説
明する。

しかしこれらのレンズは“完成”レンズと称するが、勿
論これらのレンズは、常法通り眼鏡枠のリムに嵌合する
特定形状周縁が研削及び／又は研摩される。

これらのレンズ周縁研摩及び枠取付操作は本発明に関係
がないから省略する。

本発明の明細書で使用する“完成”及び“眼鏡仕上”及
び“眼鏡特性”の用語は異常な平滑性を有するレンズ面
を意味し、この平滑度は眼鏡使用の際に最適視覚尖鋭度
を生ずるのに必要なものとされている。

この用語は高性能眼鏡用レンズに必要な現行基準に合致
し、又はこの基準以上の表面組織、即ち平滑性を意味す
るものである。

この種の表面は光沢面で、殆どへこみ、汚染、かき傷、
小さいくぼみ（“オレンジはだ”）等の欠陥がない。

第７，８及び９図に示される型式のレンズの製法を第１
−６図で説明する。

第１図はガラスの基礎構造体、即ち事前成形品１２の製
造装置１０を示し、この事前成形品から完成レンズを作
る。

第１図の装置には第１層となるガラス管１８で包まれた
ガラス棒１６からなるアセンブリ１４が使用され、この
ガラス管は更に第２層となるガラススリーブ２０で包ま
れる。

アセンブリ１４は、この構成要素１６，１８及び２０が
融解する温度に局部的かつ漸進的に加熱され、断面寸法
が縮小するように縦方向に延伸される。

環状加熱要素２２は加熱区域２４を生じ、アセンブリは
この加熱区域内で延伸ローラ２８によって下方に引かれ
、２６の部分で細くなる。

加熱要素２２は一般にガラス製品作業技術に使用される
任意型式の帯域加熱装置でよく、例えば電熱器又は環状
配置の火焔発生ガスジェット装置である。

アセンブリ１４（第１図）について詳細に説明すると、
ガラスロツド１６は断面が円形、玉子形又は矩形状のも
のでもよく、本発明で作られる装置レンズのガラス本体
に通したガラス（例えば眼鏡用クラウンガス）で構成さ
れる。

ロツド１６の断面が矩形の場合にはガラス管１８の代り
にスラブガラスが使用でき、又このガラス管又はスラブ
はロツド１６の屈折率とほぼ同じ屈折率であるがこれよ
りかなり低い膨張係数を有するガラスで構成され、この
ガラスは完成レンズの被覆となり、この被覆体のためレ
ンズ本体は引張状態になって衝撃に対し優れた抵抗性を
有するレンズが得られる。

スリーブ２０のガラスは本発明のレンズ製造間にこのス
リーブの下のガラスが損傷しないように保護するために
設けられ、通常化学的可溶性（浸出可能）のガラスで、
被覆ガラス管１８に対して滑らかさで本質的にもずみを
生じない融着が行われるような膨張係数を有する。

アセンブリ１４のロツド１６、管１８及びスリーブ２０
はすべて加熱区域２４で融着され、２６の部分で下方に
延伸され、次にこの融体はローラ２８によって事前成形
品１２に必要な厚さと幅まで平坦化され、この事前成形
品から第７，８及び９図に示されるような完成ガラス被
覆レンズが作られる。

しかし第１図の装置にはローラ２８と同様な別のローラ
を使用し、又ローラ又は事前成形品１２を直接加熱する
別の加熱装置を使用し、事前成形品１２の所望の平坦化
又は別の成形を容易にすることもできる。

第３図に示される事前成形品１２は本体ガラス１６′被
覆ガラス１８′及び保護外装ガラス２０′を有する。

事前成形品の融着ガラスはローラ２８を通過後、融着界
面の精密平坦化のため、例えば錫の溶融浴上に送られ水
平に浮遊される。

この種のガラス平坦化技術に使用される融解金属フロー
ト浴及び浮遊装置は本明細書では省略する。

“浮遊ガラス”法の詳細は米国特許第３２２０８１６号
、第３３５６４７８号又は第３４１３１０７号に記載さ
れている。

事前成形品１２の製造に使用される第１図のロッド−管
−スリーブのアセンブリ１４の変型製造装置が第２図に
示される。

第２図の装置のタンク３４は本体ガラス１６′、被覆ガ
ラス１８′及び保護外装ガラス２０′の融解ガラスを入
れた３個の区画３６，３８及び４０を有し、このタンク
には三重押出オリフイス４２が設けられ、このオリフイ
スを通ってこれらの融解ガラスは押出され、ローラ２８
′によって事前成形品１２と同様の、第３図に示される
型式の事前成形品１２′に延伸成形される。

第１図の装置による事前成形品１２の製造と同様に、第
２図の装置で得られる事前成形品１２′は別のローラ及
び／又は融解金属浴を使用して精密な平坦化を行っても
よい。

第１図又は第２図の装置で形成される第３図の事前成形
品１２は切断してレンズ半完成品４４（第４図）にする
。

このレンズ半完成品は穴あけ、鋸切断、又は筒鋸切断等
の作業で線４６に沿って事前成形品１２を切断して得ら
れる。

事前成形品１２から半完成品４４を筒鋸切断又は鋸切断
等で切断する場合には事前成形品は通常冷却した硬い状
態で行われる。

又穴あけの場合は事前成形品は通常比較的柔軟な予熱状
態の間に行われる。

本発明によるレンズの完成は、次に半完成品４４をレン
ズに必要な形状、即ち通常はメニスカスレンズに成形す
ることである。

これは適当に熱軟化した状態で半完成品４４を所望形状
に型押するか、又は加熱軟化半完成品４４の加圧によっ
て所望形状に成形することによって行われる。

第５図には、完成レンズの一側面に必要な曲率又は形状
の成形面５０を有する成形型４８が示され、この成形面
上に半完成品４４が配置され加熱による変形を利用する
が、又は型４８に押込まれるブランジャ５２による加圧
で型押される。

型押の場合には、ブランジャ５２の成形面５４は半完成
品４４に形成される完成レンズの所定凸面に一致した形
状を有する。

第７，８及び９図には３種の完成レンズ基本型が示され
る。

第７図の完成レンズＬは厚さが均一なメニスカスレンズ
で屈折力はない。

レンズＬ′（第８図）は正レンズで、第９図のレンズＬ
″は負レンズである。

第７−９図に示される種々の基本型レンズの任意の最終
形状に又特に特定の凹凸面曲率半径に、半完成品４４（
第５図）を成形することは、型４８とブランジャ５２の
各成形面、即ち５０と５４の曲率を適当に選択して達成
される。

型４８とブランジャ５２は鋳鉄、耐熱鋼又は非金属性セ
ラミック、更に又炭化ケイ素耐火物等で構成することが
できる。

レンズ半完成品４４を所望の特定形状、例えばレンズＬ
、Ｌ′又はＬ″のような形状に成形した後、このレンズ
半完成品の外装保護ガラス２０′を除去して、この下の
被覆ガラス１８′を露出させる。

これらの眼鏡特性を有する表面は、更に加工する必要が
なく、このままガラス被覆眼鏡用レンズの完成外面にな
る。

保護外装ガラス２０′の除去は、第６図に示されるよう
に、レンズ半完成品４４を適当な浸出液５６、例えば塩
酸溶液に浸漬することで行われる。

前記説明から、事前成形品１２（第１−５図）の全処理
工程間、界面３２におけるガラス１８′の表面は完全に
ガラス２０′で保護され、従ってかき傷、くぼみ（“オ
レンジはだ”）のような欠陥を生ぜず、又粒状物質を含
有することが防止され、この粒状含有物は、通常くぼみ
と同様に欠陥の一原因になる。

例えば型４８とプランジャ５２の表面５０と５４にごみ
その他の粒状物質、かき傷又は隆起があると、もし保護
の外装ガラス２０′がなければレンズ半完成品の面にこ
れらの粒状物質又は欠陥に応じてくぱみ、陸起及び溝を
生ずるこの保護外装ガラスがあるため浸出界面３２は上
記欠陥の発生が防止され、界面３２にあるガラス２０′
の表面に傷ができることはない。

従って、この保護外装ガラス２０′を除去すると（例え
ば第６図に示されるように）、ガラス１８′の露出面（
第７，８及び９図）は所望眼鏡特性を有し、それ以上の
加工を必要としない。

又本発明の一重要特徴はレンズＬ，Ｌ′又はＬ″の被覆
ガラス１８′がレンズの本体ガラス１６′を引張状態に
するため、完成レンズにすぐれた衝撃抵抗性が得られる
事実である。

本体レンズ１６′と被覆ガラス１８′の膨張係数の差異
のためレンズにすぐれた衝撃抵抗性が得られるほかに、
通常のガラス着色剤、例えば鉄、銅ネオジム及び／又は
他の金属の酸化物を被覆ガラス１８′のバッチ組成物に
添加してレンズを着色することができる。

従って、本発明で作られるレンズは、中心厚と曲面形状
とは無関係に、被覆レンズガラス１８′が本体ガラス１
６′全体を均一な厚さで包んでいるから、着色剤はレン
ズ全体に均一に分布する。

本発明の実施に有用なガラスは、ペンシルベニア州のＳ
ｃｈｏｔｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｇｌａｓｓ．Ｉｎｃ社に
よって製造されかつ販売されている。

これらのガラスの例を次に示す。

本体ガラス１６′； （１）光学クラウンガラスＫ３−５１８５９０：屈折率
約１．５１８、線膨張係数約９８×１０−７／℃（＋２
０°〜＋３０℃）変態温度約５２１℃。

（２）光学クラウンガスＫ５−５２２５９５：屈折率約
１．５２２、線膨張係数約９６×１０−７／℃（＋２０
°〜＋３００℃）、変態温度約５４３℃。

被覆用ガラス１８′ （１）硼ケイ酸塩クラウンガスＢＫ３−４９８５５１：
屈折率約１．４９８、線膨張係数約６１×１０−７／℃
（＋２０°〜＋３００℃）、変態温度約５５３℃。

（２）硼ケイ酸塩クラウンガスＢＫ１０−４９８６７０
：屈折率約１．４９７、線膨張係数約６６×１０−７／
℃（＋２０°〜＋３００℃）、変態温度約５３２℃。

除去可能の保護外装ガラス２０′ 下記重量百分率のランタン硼ケイ酸ガラス：概略重量％ ＳｉＯ２ １２．７ Ｂ２Ｏ３ １７．２ ＢａＯ ４６ Ａｌ２Ｏ２ ３ Ｌａ２Ｏ３ １２ ＴｈＯ２ ９．５ ＡＳ２Ｏ３ ０．５ 外装用ガラス２０′として有用な他の化学的可溶性（浸
出性）ガラスは米国特許第３００４３６８号及び第３６
２４８１６号に記載されている。

浸出液５６（第６図）は５ないし１０容量％の塩酸溶液
で、通常温度約６５℃に維持される。

必要に応じ酸はこれより高濃度又は低濃度が使用でき、
又温度も上記温度よりも高く又は低くすることができる
。

上記説明のように、本発明によるレンズの製造間に保護
ガラス２０′は被覆ガラス１８′の表面を保護し、この
保護ガラスを除去するとこの下の表面が露出し、この表
面はこれ以上の研削研摩処理を必要としない眼鏡用レン
ズ表面になる。

しかし、第７，８及び９図に示される型式のレンズの保
護ガラス２０′の除去は、レンズに対するすべての加工
作業を完了するまで延期することができる。

換言すれば、眼鏡枠に装着するのに必要な形と寸法にレ
ンズ線を切断又は研摩する作業は保護ガラス２０′を除
去する前に行うことができる。

第７，８及び９図に示される型式の完成レンズの厚さは
一般に数ｍｍで、このレンズの両面には１０分の数ｍｍ
厚の被覆ガラス１８′がある。

余分の保護ガラス２０′（第３，４及び５図）はどの場
所でも１０分の数ｍｍ厚以上の厚さを必要としない。

しかし、これらの寸法は例示に過ぎず場合によってはか
なり増減できる。

本発明による上記例示ガラスの種々の加工作業、例えば
浮遊、延伸、融着、加熱変形及び／又はメニスカス形状
の加圧等に使用される温度は上記には詳述しないが、熟
練技術者は選択された特定のガラスの変態温度からこれ
らの加工作業の適温を決定できよう。

しかし、上記のガラスに対して適当な加工温度範囲は通
常約１０５０℃ないし１３５０℃である。

これらのガラスの押出、及び浮遊には通常前記温度範囲
より高温度が必要である。

しかし延伸及び成形（加圧）操作は上記温度範囲より抵
温度で行うことができる。

上記説明から、本発明によれば眼鏡用レンズの製造にお
いて表面の研削研摩操作を省略することができ、又ガラ
スの強化操作を必要としないことが理解できよう。

本発明によりすぐれた衝撃抵抗性を有すると共に均一に
着色できるレンズを作ることができる。

本発明の実施の態様を列挙すれば次の通りである。

（１）所定の屈折率及び膨張係数を有し、かつ眼鏡用レ
ンズに必要な光屈折特性に従って予め選択された両面形
と中心厚とを有する本体ガラスと、該本体ガラスの少く
とも一面を被覆し、かつ該ガラスの膨張係数よりかなり
低い膨張係数を有する比較的薄い被覆ガラスとで構成さ
れ、該被覆ガラスと本体ガラスは界面に沿って、それぞ
れ引張状態と加圧状態で融着され、このためすぐれた衝
撃抵抗性を有する眼鏡用レンズ。

（２）第１項記載のレンズで、両面がメニスカスレンズ
を形成し、かつ中心厚が最大になる形状を有する正屈折
力眼鏡用レンズ。

（３）第１項記載のレンズで、両面がメニスカスレンズ
を形成し、かつ中心厚が最小になる形状を有する負屈折
力眼鏡用レンズ。

（４）第１項記載のレンズで、両面がレンズ全体で同一
の厚さを有する形状を有し、実質的に屈折力のない眼鏡
用レンズ。

（５）第１項記載のレンズで、被覆用ガラスがレンズの
全体でほぼ均一な厚さを有し、かつ着色剤を含有する眼
鏡用レンズ。

（６）特許請求の範囲記載のガラス被覆眼鏡用レンズの
製法で、前記第１、第２及び第３ガラス層の融着アセン
ブリが剛体状態に構成することによって形成され、この
アセンブリは前記レンズの事前成形品に必要な断面寸法
よりかなり大きい断面寸法を有するが各ガラス構成要素
は事前成形品の所要断面積にほぼ比例した断面区域をそ
れぞれ占有し、該アセンブリは前記事前成形品に必要な
形状に加熱軟化、延伸及び成形されるガラス被覆眼鏡用
レンズの製法。

（７）特許請求範囲記載のガラス被覆眼鏡用レンズの製
法で、前記第１、第２及び第３ガラス層の融着アセンブ
リが、押出アセンブリの中央の第２及び第１ガラス層を
包囲する第３ガラス層と共に押出すことによって形成さ
れ、該押出アセンブリの各ガラス構成要素は前記事前成
形品の断面積にほぼ比例する断面区域を占有し、該押出
アセンブリは次に前記事前成形品に必要な形状に成形さ
れるガラス被覆眼鏡用レンズの製法。

（８）特許請求範囲記載のガラス被覆眼鏡用レンズの製
法で、前記事前成形品の一部を成形する工程が、事前成
形品を平坦化する準備操作とメニスカスレンズ形状に平
坦化成形品を成形する操作を含むガラス被覆眼鏡用レン
ズの製法。

（９）第８項記載の製法で、前記事前成形品の平化操作
が、これを所定の厚さまでローラ加工する工程を含み、
又前記事前成形品のメニスカス成形操作が前記平坦化事
前成形品を加圧してメニスカス形状にする工程を含むガ
ラス被覆眼鏡用レンズの製法。

【図面の簡単な説明】

第１及び第２図は本発明に従ってレンズを製作するガラ
ス事前成形品の製造装置と製造技術との説明図；第３図
は第１図の線３−３による断面図で、第１図に示される
技術に従って製作されたレンズ事前成形品の詳細を示し
；第４図は第３図に示される事前成形品の一部の断面図
；第５図及び６図は第４図の事前成形品の加工作業に使
用され、本発明による完成レンズを製作する装置と技術
との説明図で、第７，８及び９図は本発明に従って製作
された完成レンズの例示型式の断面図である。 １０・・・・・・加熱−平坦化装置、１２・・・・・・
ガラス事前成形品、１６・・・・・・本体レンズ、１８
・・・・・・被覆ガラス層、２０・・・・・・保護ガラ
ス層、４２・・・・・・三重押出オリフイズ、４４・・
・・・・レンズ半完成品、５６・・・・・・浸出液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス被覆眼鏡用メニスカスレンズの製法で該レン
   ズの主要部に必要な長さ、幅及び厚さを有し、かつ所定
   の屈折率と膨張係数を有するガラスで作った、厚い第１
   ガラス層を形成する工程；該第１ガラス層の少くとも一
   側面を、該第１ガラス層の膨張係数よりかなり低い膨張
   係数を有する比較的薄い第２ガラス層で被覆する工程；
   該第２ガラス層を、除去できる保護ガラスの第３層で被
   覆する工程； 上記第１、第２及び第３ガラス層を加熱により上記第１
   ガラス層が引張状態に、又上記第２ガラス層が圧縮状態
   になるようにこれら各層の界面を融着する加熱工程； 該加熱融着したアセンブリを延伸してレンズの事前成形
   品である溶融結合体を形成する延伸工程；該事前成形品
   を、第３層に隣接する第２ガラス層上に眼鏡特性の仕上
   界面を生ずる平滑度に平坦化する工程； 少くとも上記事前成形品の一部を所望のメニスカスレン
   ズ形状に加圧成形する工程；及び上記保護ガラスである
   第３層を事前成形品から除去して第２ガラス層の表面を
   完成レンズ表面として露出し、圧縮状態の第２ガラス層
   と引張状態の第１ガラス層により衝撃に対してすぐれた
   抵抗力を有する完成レンズを得る工程； からなるガラス被覆眼鏡用メニスカスレンズの製法。