JPS5838766B2 - タシヨウテンレンズノセイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多焦点レンズ、特に熱塑性レンズ材料の積層物
から作られる多焦点レンズとその製法に関連する。

多焦点レンズの従来の製法では、１個又は２個以上の高
屈折率ガラスのレンズセグメントを、通常メニスカス形
状の低屈折率ガラス本体の前面又は背面に融着する。

融着が起きた本体の表面区域は特定の曲率、平滑度及び
透明度要求に合致する光学性能を持たなければならない
。

又高屈折率セグメントの表面は本体上に融着すべき区域
で同様な光学性能を持っていなげればならない。

融着すべき全ての表面の上記の準備工程を含めて、各レ
ンズに使用する２個又は３個以上の個々のレンズ片に対
する上記の要求のため、従来の多焦点レンズの製法は歩
留りが悪くて時間がかかり、又コストが高くなる。

多焦点レンズを使るのに使用する２種又は３種以上のレ
ンズ片の研削と研摩に要する時間及びこれらのレンズ片
の在庫で発生する高コストの問題を幾分でも解決しよう
とする目的で、従来レンズ本体に予め形成された皿孔内
に直接レンズセグメントを鋳造することが試みられた。

しかしこの方法は、谷多焦点用セグメントが完全に単一
折率ガラスと融和しなげればならないこと、及び完全に
円形でなげればならないことのため重大な制約がある。

この技術の一例は米国特許第２９９２５１８号明細書に
記載されている。

他の従来の方法は、硬い状態のガラス本体上に小さいガ
ラス片を流動させ、これらを鋳造と加圧によって接合す
る方法である。

この方法は米国特許第２０２６６０６号；第２４３３０
１３号及び第３１４９９４８号明細書に記載されている
。

しかし最初に挙げた方法、即ち２レンズ片の研削、研摩
及び機械的組立操作法が有利なためこれらの特許は大部
分が放棄されている。

本体とセグメント間の界面の過度のゆがみ、気泡、ひず
み、融着による起伏（ｆｕｓｉｎｇ ｗａｖｅ ）
及びクラッキング欠陥のため最終製品は品質が悪く、殆
ど市販品にならない。

上記の難点を克服するため、高屈折率の硬いセグメント
上に本体を鋳造する方法、又は硬いセグメントを比較的
低屈折率の流動状態の本体内に押込む方法も提案された
。

上記の方法で作られた多焦点レンズは何れも大面積の遠
視部と比較的小面積Ｑ近視部で構成される。

多焦点眼鏡レンズの近視部を拡大する目的で現在では段
付一体多焦点レンズが使用されている。

この種のレンズは通常フランクリンレンズと呼ばれるが
、この近視部、即ち“１読書部“は、低屈折率のレンズ
ブランク（生成品）の前面の下方部分を短い曲率半径に
研摩することによって作られる。

この方法ではレンズ前面の下方部と上方部との間に突出
段が形成され、多くの場合この突出段はレンズ両側間を
直線状に延びている。

上記の一体構造の突出段多焦点レンズの製造には特殊か
つ高価なレンズ製造装置が必要である。

又現用の製造法で作られたレンズは、熱風硬化処理又は
イオン交換硬化処理後、所定の衝撃強度が得られるよう
に通常のものより大きい中心厚にする必要がある。

レンズを弱化する傾向のほかに、露出した露出段は光線
を反射したりごみその他の汚染物質が付着し易い。

段付多焦点レンズの欠点の一部は、異なる屈折率の２個
の半レンズセグメントの両縁を接して接着又は融着した
後、これらの融着結合セグメントの連続した対物面と接
眼面とを研摩することによって除去できるが別の欠点を
生じる。

例えば、強い屈折力のみを与える表面曲率に対するレン
ズの制約、及び通常この分野で必要とされる遠視部と近
視部の屈折力の組合わせ特性を得るため、市販されてい
る範囲外の極端に広範囲の高−低屈折率ガラスの組合わ
せが必要なことが主な欠点である。

いわゆる１１連続変倍レンズ１′については上記に説明
しなかったが、従来の多焦点レンズ製造法には上記欠点
のほかに、この連続変倍レンズの効率的、経済的かつ信
頼性のある製造法に現在問題がある。

連続変倍レンズは、レンズの屈折力を連続的に変えるた
め、中心から縁部までの曲率半径が漸進的に変わる１個
又は２個以上の表面を有する。

従来この種のレンズの製造゛には熱線技術者がいても複
雑かつ極端にコストの高い製造工程が必要であった。

この工程は、時間と手間がかかりかつコストの高い多段
研摩及び再研摩作業によるか、又は所望の非球面曲率の
雌型鋳造面を有する鋳型内にプラスチックを流し込むこ
とによって機械的又は手作業的に表面を形成した。

何れの場合でも鋳型の雌型非球面表面を作ること自体が
面倒で時間がかかりかつ困難な作業であった。

その上たとえ完成しても、引掻き傷、割れ目、破損又は
その他一般の摩耗で使用不適となる以前に良好な鋳造面
を有する鋳造物の製造数量は限定される。

上記のような従来の多焦点レンズ製造法の欠点及び問題
点を考慮し、本発明の主目的は、種々の所定型式の改良
型多焦点レンズを簡単かつ能率的に作る新規な製造法を
提供することにあり、これに使用される積層生成品、即
ち積層ブランクは全て同一の簡単な基本的幾何学形状を
有し、又従来の簡単な単一視力レンズ加工用工具、及び
通常の技術者が操作できる装置を使用して加工できる。

上記の目的と利点は、高屈折率と比較的低屈折率の熱塑
性眼鏡レンズ材料や積層物の多焦点レンズを作る本発明
によって達成することができる。

本発明の多焦点レンズの生成品、即ちブランクを製造す
るのに使用される基本的素子は、低屈折率材料層上に融
着又は接着された高屈折率材料層からなる積層物である
。

例えば酸化物ガラスを熱塑性材料として使用する場合に
は接着よりも融着がよい。

上記の積層物は積層前、又はユニットに積層後にパンチ
、切断その他の操作で平板状のブランクを作る。

何れの場合でも多焦点レンズを作る扁平なブランクを形
成する。

これらのブランクは何れも高−低屈折率界面が同じよう
な形状になるように、球面又は非球面のメニスカス形状
に落込み成形又はプレス底形その他の成形法で成形する
。

上記のブランクから製造すべき多焦点レンズの接眼面（
凹面）と対物面（凸面）は次に所定の球面及び／又は円
環面曲率に研摩し、これらの面は製造すべきレンズに必
要な特定の多焦点性に従ってブランク界面に対して所定
の角度関係位置と近接位置に配置される。

本発明を以下添付図面について詳細に説明する。

本発明の多焦点レンズ製造に使用される基本的素子は、
低屈折率のレンズ材料層上に高屈折率の熱塑性眼鏡レン
ズ材料層を融着又は接着した積層物である。

図面について詳細に説明すると、半或品、即ちブランク
３０ ｐ ３０ａ 、３０ｂ及び３０ｃ（第３゜６．９
及び１２図）はレンズ３２．３２ａ。

３２ｂ及び３２ｃ（第Ｌ４，７及び１０図）を作るのに
使用される積層物の例である。

レンズ３２．３２ａ 、３２ｂ及び３２ｃは本発明で作
られる多種の多焦点レンズ設計例のほんの一部にすぎな
い。

これらは最も普通な型式の例で換言すれば最も容易に作
られる型式であるが本発明の原理の理解に有効である。

レンズ３２（第１図）は大きい下方部分、即ち近視部Ｒ
と小さい上方部分、即ち遠視部りとを有する。

第４図はレンズ３２と類似のレンズ３２ａを示すがこの
レンズは近視部りよりも表面積がかなり小さい近視部又
は読書部Ｒを有し、この近視部は、例えば遠視用多焦点
レンズの通常の設計通り、遠視部りよりも屈折力が大き
い。

レンズ３２ｂ（第７及び８図）は近視部Ｒと遠視部りと
の間に直線の分割線３４を有することが特徴で、両部分
はこの分割線の上下で完全に両側縁に達する。

分割線３４は両部分の内側界面に沿う比較的鋭い段状部
によって形成される（第８図）。

この段状部は従来のフランクリン型の一体多焦点レンズ
の露出した突出段に類似している。

従ってレンズ３２ｂを以下１１フランクリン型１１と称
するがこれは説明の便宜上本発明の他の型式のレンズと
区別するために使用するものである。

本明細書中のこの用語の使用は従来の突出段レンズとは
これ以上の関係はない。

本発明によって作られる別型式の多焦点レンズ３２ｃ（
第１０図）は、中心から下方かつ両側縁に向って屈折力
が漸進的に変わるものである。

このレンズの性能が従来の非球面外面形状で形状される
連続変倍レンズの性能と類似しているから本明細書では
レンズ３２を以下゛連続変倍“多焦点レンズと称する。

上記の例に示す型式のレンズの製造法について説明する
と、第１３−２０図は基本的レンズ素子、例えば積層レ
ンズブランク３０，３０ａ、３０ｂ及び３０ｃの形成に
使用される操作と装置とを示す。

レンズブランク３０，３０ａ、３０ｂ及び３０ｃは低屈
折率材料層上に融着された高屈折率材料層で構成され、
熱塑性レンズ材料として酸化物ガラスが使用される際は
これらのブランクは第１３図に示されるように別個に形
成される。

高度研摩面３８を有する高屈折率ガラス（例えば屈折率
１．６６のフリントガラス）の平板３６を、低屈折率ガ
ラス（例えば屈折率１．５２３の光学クラウンガラスの
平板４２の高度研摩面４０上に載せる。

両平板３６と４２を、これらの一方の隣接縁間に配置し
た、アルミニウム、白金のスペーサ４６又は高融点ガラ
スの楔を使用して炉４４内で組合わせる。

この平板組立体の温度を通常型式の加熱装置４８によっ
て融着温度（例えば約７４００７６０℃）まで次第に上
昇するが、この加熱装置の操作は平板組立体に隣接して
配置された熱電対等によって制御される。

この加熱間は平板４２上の平板３６は一方の縁部からス
ペーサ４６に向って漸進的に融着するから両面３８，４
０間に存在するガスはスペーサ４６に向って移動して排
出され、気泡のない界面が得られる。

同様な融着レンズブランクの別の製造法は第１４図に示
される。

この方法では徐冷ガマ５４を有する炉５２を使用し、低
屈折率光学ガラスのシート５６はこのカマを通してコン
ベヤローラ５８で連続的に移動される。

ガラスシート５６は従来の種々のシートガラス製造法の
任意の一つ（例えばフロートガラス法）で作られ、直接
炉５２の内部に送られる。

ガラスシート５６は移動の際粘性状態にあるからこの上
面にガラス６４を融着することができる。

固体状態に冷却するとシートの上面６０は炉に入る前、
又は入った後研摩される。

ガスバーナ６２による加熱研摩で良好な結果が得られる
。

レーザービームを利用する方法等の他の方法でも必要な
加熱効果が得られる。

ガラスシート５６は他の光学ガラス（例えば高屈折率フ
リントガラス）の融解源６４の下方を通り、この融解ガ
ラスはシートガラス５６の上面６０上に流下されこれに
融着する。

ガラス６４は必要に応じて粒状で供給してもよい。

上記のように形成された上面ガラスシート６６はシート
５６と共に徐冷ガマ５４に送られ、このガラス積層物は
粘度１０７ないし１０４ボイズに対応する温度まで冷却
される。

炉５２を出た後、積層物６８はプレスヘッド６８で打抜
いてレンズブランク７０を作る。

ブランク７０は第１５図に示すように円形でもよく、又
他の形状、例えば第１６図に示すようにほぼ正方形でも
よく、これらのブランクは第１４図に示すように大量生
産してもよく、又１３図に示すように個々に作ってもよ
い。

第１７−１９図に示す界面曲線は上記のプレス加工の際
に作られる。

次にこれらのブランクは公知の焼鈍炉に送られる。

上記型式のガラス積層物製造に使用されるガラス融解炉
と技術の詳細は、例えば米国特許第３１４８０４６号と
第３２５６０８１号明細書に記載されている。

メニスカスレンズブランク３０（第３図）は第１７図に
示されるように個々の融着ブランク７０を落込み成形（
ｓｌｕｍｐｉｎｇ ）又はプレス成形によって作ること
ができる。

落込み成形は扁平ブランク７０を、黒鉛、鋳鉄又は他の
適当なガラス加工用材料で作られた支持体７２上に配置
することによって行われる。

ブランク１０を加熱すると自重によって湾曲面７４に向
けて落込みブランク３０のメニスカス面７４が形状され
る。

必要に応じてグランジャ７６を使用してこの成形操作を
促進することができる。

別法ではプランジャ１６の加圧で、落込み成形温度より
もかなり低い温度で成形が行われる。

ブランク３０とほぼ同一のブランク３０ａ（第６図）も
第１７図の装置で作られる。

同様にブランク３０ｂ（第７図）も第１８図の支持体７
８内の落込み成形又はプレス成形で作られ、プランジャ
８０は必要に応じてプレスに使用される。

支持体８２とプランジャ８４（第１９図）は第１８図の
装置の一変型で、この第１９図の装置ではフランクリン
型レンズブランク３０ｂの一変型が作られる。

ブランク３０ｂ′には中間部８６が設けられ、この中間
部からレンズの中間視力部が最終的に形成される。

従ってブランク３０ ｂ’は遠視部と近視部のほかに、
中間視力部を有するフランクリン型多焦点レンズを製造
するのに使用される。

それぞれ非球面湾曲面９２と９４を有する第２０図の支
持体８８とプランジャ９０は所定の扁平ブランク７０を
落込み成形及び／又はプレス成形によってレンズブラン
ク３０ｃ（第１２図）を作るのに使用される。

勿論、支持体７８，８２，８８及びプランジャ８０．８
４．９０は通常ガラス成形に用いられる材料で作られ、
これらは当業者によって適当に選択できよう。

又扁平ブランク７０は、第１Ｔ図に示すように高屈折率
層を下に向けて、又は第１８２０図に示すように上に向
けて成形することができる。

任意の支持体７２，７８，８２又は８８上で扁平ブラン
ク７０（第１５又は１６図）を落込み成形するのに使用
される温度は、屈折率１．５２３の眼鏡用クラウンガラ
スと屈折率１．６６の眼鏡用フリントガラスとの積層物
に対して７４０°ないし７６０℃である。

３０ｂ及び３０ｃ（第９図と第１２図）のような複雑な
形状を有するレンズブランクを落込み成形よりも能率よ
く作るプレス成形法は下記のように黒鉛鋳型とプランジ
ャを使用して行われる：支持体、成形すべきブランク７
０、及び適当な炉内に置かれかつ全加熱操作間約５ｋｇ
の荷重が加えられるプランジャの全組立体を使用すると
、このブランクの成形は約７１０℃の温度に達すると完
了する。

数時間、例えば６−１０時間、約１００℃まで徐冷する
と操作が終了する。

このプレス時間は、扁平ブランク７０の予熱、及び特定
の支持体７２，７８，８２，８８及び／又はプランジャ
７６．８０．８４を使用することによってかなり短縮さ
れる。

外面形状に対応する湾曲形状の界面９６を有するメニス
カスレンズブロック３０，３０ａ。

３０ｂ及び３０ｃはそれぞれレンズ３２．３２ａ。

３２ｂ及び３２ｃを作るのに使用される。

例示した完成多熱眼鏡レンズ３２，３２ａ。

３２ｂ及び３２ｃを作る最初の操作は、ブランク３０．
３０ ａ 、３０ ｂ ｔ ３０ ｃの、第３．６．９
及び１２図の鎖線外の部分を切断又は研摩によって除去
することである。

レンズブランク３０゜３０ａ、３０ｂ及び３０ｃの残り
の部分は図示のように、完成レンズ３２．３２ａ、３２
ｂ及び３２ｃの所望の多焦点性に従って界面９６に対し
て所定の特殊角度関係と近接関係位置にある。

研摩後、第２．５．８及び１１図にそれぞれ示されるよ
うなブランク３０ ＝ ３０ａ 、３０ｂ及び３０ｃは
通常の眼鏡レンズに要求される高度の平滑度まで精密研
摩される。

上記のように、ブランク３０．３０ ａ 、３０ ｂ及
び３０ｃを第３．６．９及び１２図の鎖線で示すように
切断、研摩及び精密研摩するのに使用される装置の詳細
は例えば米国特許第３１１７３９６号：第３０９３９３
９号及び第２９９４１６４号明細書に記載されている。

上記の研摩及び精密研摩作業自体は従来の方法で行われ
るが、本発明の研摩作業の重要な特徴は、界面９６に対
して図示のような特定の角度関係及び近接関係装置にあ
るレンズ３２，３２ａ。

３２ｂ及び３２ｃをメニスカス形状の積層物（フランク
３０，３０ａ、３０ｂ及び３０ｃ）から研摩で作り出す
ことである。

これらのブランク３０゜３０ａｔ３０ｂ及び３０ｃの研
摩で残った部分の一部は完全に界面９６を横切り（第３
及び６図）、他の一部は界面９６にほぼ平行で、更に他
の一部は界面９６の一部を横切っている（第１２図）。

本発明で作られるレンズの実施例の一部は下記の通りで
ある； 上記説明から本発明は、融着型多焦点レンズの個々のレ
ンズセグメント及び本体を作るのに必要な研削及び研摩
その他の作業の必要性を避けることによって従来の多焦
点レンズ製造に付随する問題と困難を克服するものであ
ることが理解できよう。

本発明は完成レンズに要求される多焦点性に従って落込
み成形又は高温プレスによって成形された界面を有する
高−低屈折率材料を組合わせた積層物を利用する。

この積層物はその外面及び界面の全曲率は全く同じ湾曲
変形方向であり、換言すれば各ブランクで外面と界面の
間車中心は全てブランクの一側面にある。

上記積層物は簡単かつあまり高価でない単一視力レンズ
加工工具及び装置を使用して施工することができる。

例えば従来のフランクリン型多焦点レンズ及び／又は従
来の変倍多焦点レンズの製造に必要な複雑な工具、装置
及び手順は勿論、熟練技術者の必要もない。

又上記に説明した高−低屈折率ガラスの積層法は実施に
使用できる例示にすぎず限定を意味するものではない。

本発明は酸化物ガラスのような融解材料から直接作られ
る積層物を使用するもので、この積層物は時間と燃料エ
ネルギーを必要とする再加熱操作を行うことなく、所定
のメニスカス及び／又は他の形状に直接プレス成形する
ことができる。

又この積層物（レンズブランク）は完成レンズに大きい
屈折率勾配が要求される場合には異なる屈折率材料の２
層以上で構成することもできる。

例えば、階段的に増加又は減少する屈折率を有するレン
ズ材料の数層積層物も使用できる。

又この種の多層積層は引延ばし操作によって厚さを任意
に減少し、この薄くした積層物をセグメントに切断し、
再組立した後再び引延ばして厚さを減少し、再組立と再
延伸を反復することによって２層、３層又はこれ以上に
積層することもできる。

本発明の実施の態様を列挙すれば下記の通りである： ■、特許請求範囲記載の製法で、高−低屈折率レンズ材
料の両層がガラスで界面に沿って融着されている多焦点
レンズの製法。

２、特許請求範囲記載の製法で、積層物の高−低屈折率
レンズ材料の両層が界面に沿って接合されている多焦点
レンズの製法。

３、特許請求範囲記載の製法で、成形工程が積層物材料
を軟化するのに十分な加熱操作を含む多焦点レンズの製
法。

４、特許請求範囲記載の製法で、積層物がブランクの所
望メニスカス形状の曲率に対応する表面形状を有する支
持体上に配置され、又積層物に加えられる熱が十分に強
く、該積層物は落込み成形によって該支持体の表面形状
に一致するまで変形する、多焦点レンズの製法。

５、第３項記載の製法で、積層物がブランクの所望メニ
スカス形状の曲率に対応する表面形状を有する支持体上
に配置され、又積層物が該保持体の該表面に加圧される
、多焦点レンズの製法。

６、特許請求範囲記載の製法で、積層物を対応メニスカ
ス形状の界面を有するほぼメニスカス状のレンズブラン
クに成形する操作によって該ブランクを横切る段状部が
形成される、多焦点レンズの製法。

７、特許請求範囲記載の製法で、積層物を対応メニスカ
ス形状の界面を有するほぼメニスカス状のレンズブラン
クに成形する操作によって該ブランクがほぼ球面メニス
カス形状に成形される、多焦点レンズの製法。

８、特許請求範囲記載の製法で、積層物を対応メニスカ
ス形状の界面を有するほぼメニスカス状のレンズブラン
クに成形する操作によって該フランクが非球面メニスカ
ス形状に成形される、多焦点レンズの製法。

９、高屈折率と比較的低屈折率の材料の積層物からなり
、該積層物はメニスカス状の高−低屈折率界面、該界面
の一面に隣接する凸面の光屈折外面、及び該界面の反対
面に隣接する凹面の光屈折外面を有し、上記両外面と界
面の湾曲方向は全て同一で、更に上記両外面は縁部から
縁部まで連続した曲率を有し、かつ研摩されている多焦
点レンズ。

１０、第９項記載のレンズで、高−低屈折率界面が球面
状の多焦点レンズ。

１１、第９項記載のレンズで、高−低屈折率界面がレン
ズ内部を横方向に延びる直線に沿って比較的鋭い段状部
に形成されている多焦点レンズ。

１２、第９項記載のレンズで、高−低屈折率界面に、レ
ンズ内部を横方向に延びる複数の、比較的鋭い平行段状
部が設けられている多焦点レンズ。

１３、第９項記載のレンズで、高−低屈折率界面が非球
面状に湾曲している多焦点レンズ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の多焦点レンズの正面図：第
２図は第１図の線２−２による断面図で、本発明の特徴
を明瞭にするため断面斜線は省略して示し；第３図はレ
ンズブランクの一型式で、波線でこのブランクから第１
図のレンズが作られる状態を示し、この図でも断面斜線
は省略され：第４．５．６図：第７，８，９図：及び第
１０゜１１．１２図は第し２，３図と類似の、本発明の
原理で作られる多焦点レンズの変型実施例を示し：第１
３図は本発明の一方法によりレンズブランクを作る装置
の断面図で；第１４図はレンズブランク製造に用いられ
る変型装置の断面図で；第１５図はレンズブランクの一
例を示す斜視図で：第１６図は変型レンズブランクの斜
視図で；第１７．１８．１９及び２０図は本発明の原理
によって種々の型式の多焦点レンズのレンズブランクを
作るのに使用される装置の断面図と製造技術を示す。 ３６・・・・・・高屈折率ガラス平板、４２・・・・・
・低屈折率ガラス平板、４６・・・・・・スペーサ、５
４・・・・・・徐冷ガマ、７０・・・−・・レンズブラ
ンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高屈折率の光学レンズ材料層を低屈折率光学レンズ
   材料層に積層して高−低屈折率界面をこの間に作る工程
   ： 該両層積層物の少くとも一部を成形し、対応するメニス
   カス形状界面を有するメニスカスレンズブランクを作る
   工程； 形成すべき多焦点レンズの所望の凸面対物面と凹面接眼
   面の曲率半径に上記ブランクの両面を研摩し、この研摩
   作業を、上記界面に対して該レンズに必要な対物面と接
   眼面との間の接近距離及び方位に従って上記界面に向け
   て継続し、レンズの所望多焦点性を達成する工程：及び 上記研摩面を精密研摩する工程： からなる多焦点レンズの製造法。