(57)【要約】均質な光学素子をアディティブ製造するためのシステム及び方法が本明細書で開示される。光の均質なパターンが、重合性液体に当てられ、光学素子の各々の重合された固体層が形成される。【選択図】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層で形成される光学素子をアディティブ製造する方法であって、
光源と光重合性液体との間に拡散器を配置するステップと、
前記層の各々に対して前記光源からの光のパターンを、前記拡散器を通して前記光重合性液体に当てて前記層を均質に重合させるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記拡散器はシリコーンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記拡散器は染料を含むシリコーン膜である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記シリコーン膜は約２００ミクロン厚である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記染料は前記シリコーン膜の重量の３％までである、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記拡散器はオパール・ガラス層を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記オパール・ガラス層は９ミクロン〜１０１ミクロンの間の厚さである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記拡散器はホログラフィック拡散器である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記拡散器は、前記光重合性液体を保持するタンクの研削面である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記拡散器は、前記光重合性液体に隣接して配置される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記拡散器は、前記光重合性液体を保持するタンクの透明部分の上に配置される、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記光源は３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記光重合性液体はＵＶ光重合性樹脂である、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
層で形成される光学素子をアディティブ製造する方法であって、
光源を横方向に振動させるステップと、
前記層の各々に対して、前記横方向に振動させた光源からの光のパターンを光重合性液体に当てて前記層を重合させるステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記光重合性液体を含んだタンクを横方向に振動させるステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記光源は３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記光重合性液体はＵＶ光重合性樹脂である、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記振動は準ランダムである、請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記光源は、ピエゾ電気装置によって２つの方向に振動される、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
前記振動はランダムな振幅を有する、請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
層で形成される光学素子をアディティブ製造する方法であって、
光重合性液体のタンクを横方向に振動させるステップと、
前記層の各々に対して、光源からの光のパターンを前記光重合性液体に当てて前記層を重合させるステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
前記光源は３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記光重合性液体はＵＶ光重合性樹脂である、請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
前記振動は準ランダムである、請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
前記光源は、ピエゾ電気装置によって２つの方向に振動される、請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
前記振動はランダムな振幅を有する、請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
層で形成される光学素子をアディティブ製造する方法であって、
前記層の各々に対して、光の均質なパターンを光重合性液体に当てて前記層を形成するステップを含む方法。
【請求項３１】
光の前記均質なパターンは無方向性である、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体に隣接する拡散器を通る光を当てることによって形成される、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記拡散器はシリコーンを含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記拡散器は、染料を含むシリコーン膜である、請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記シリコーン膜は約２００ミクロン厚である、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記染料は、前記シリコーン膜の重量の３％までである、請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記拡散器はオパール・ガラス層を含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３８】
前記オパール・ガラス層は、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの間の厚さである、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記拡散器はホログラフィック拡散器である、請求項３２記載の方法。
【請求項４０】
前記拡散器は、前記光重合性液体を保持するタンクの研削面である、請求項３２記載の方法。
【請求項４１】
光の前記均質なパターンは、前記光の光源を振動させることによって形成される、請求項３０記載の方法。
【請求項４２】
前記振動は、前記光学素子に対して横方向のランダム振幅の運動を含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
各々の振動の周期は、前記光重合性液体の重合時間の１０分の１未満である、請求項４１記載の方法。
【請求項４４】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体を保持するタンクを振動させることによって形成される、請求項３０記載の方法。
【請求項４５】
光の前記均質なパターンは、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項３０記載の方法。
【請求項４６】
光の前記均質なパターンの光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項３０記載の方法。
【請求項４７】
層で形成される光学素子であって、
前記層の各々に対して、光の均質なパターンを光重合性液体に当てて前記層を形成するステップを含むプロセスによって準備される、アディティブに製造される光学素子。
【請求項４８】
光の前記均質なパターンは無方向性である、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項４９】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体に隣接する拡散器を通る光を当てることによって形成される、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５０】
光の前記均質なパターンは、前記光の光源を振動させることによって形成される、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５１】
前記振動は、前記光学素子に対して横向きのランダムな振幅の運動を含む、請求項５０記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５２】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体を保持するタンクを振動させることによって形成される、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５３】
光の前記均質なパターンは、前記光の光源を振動させることによって形成される、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５４】
光の前記均質なパターンは、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５５】
前記光の光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項４７記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項５６】
層で形成される光学素子をアディティブに製造するためのシステムであって、
各々の層に対する光のパターンを生成するための光源と、
各々の層に対する光の前記パターンを均質化するための拡散器と、
その層のための光の前記パターンを受け取ることに応じて、各々の層を重合させるための光重合性液体と、
を備えるシステム。
【請求項５７】
光の前記均質なパターンは無方向性である、請求項５６記載のシステム。
【請求項５８】
前記光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項５６記載のシステム。
【請求項５９】
前記拡散器はシリコーンを含む、請求項５６記載のシステム。
【請求項６０】
前記拡散器は、染料を含むシリコーン膜である、請求項５６記載のシステム。
【請求項６１】
前記シリコーン膜は約２００ミクロン厚である、請求項６０記載のシステム。
【請求項６２】
前記染料は、前記シリコーン膜の重量の３％までである、請求項６０記載のシステム。
【請求項６３】
前記拡散器はオパール・ガラス層を含む、請求項５６記載のシステム。
【請求項６４】
前記オパール・ガラス層は、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの間の厚さである、請求項６３記載のシステム。
【請求項６５】
前記拡散器はホログラフィック拡散器である、請求項５６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、眼科用素子の作製、具体的にはアディティブ技術を使用することによって作製される眼鏡レンズ（eyewear lense）の品質を向上させる方法、及びそれによって得られる製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
処方箋による眼鏡レンズ（眼鏡用レンズ（spectacle lense）又は眼科用レンズ（ophthalmic lense））は、人の視覚の屈折異常を修正するために使用される。眼鏡レンズは保護のために、即ち、過剰な光から、又は機械的、化学的若しくは生物学的危険性から、眼を保護するのに使用することができる。
【０００３】
眼鏡レンズの表面を成形するために２つの主要な技術が用いられる。１つの成形技術は成型（molding）である。成型により、基準面がガラス又は他の材料で作製され、基準面は型鋳造（mold casting）又は射出成型（injection molding）によって眼鏡レンズ上に複製される。他の成形技術は、研削（grinding）及び研磨（polishing）であり、その場合、光学材料の固体片が、必要とされる表面が得られるまで機械的に研削（又はミリング）及び研磨される。
【０００４】
処方箋による眼鏡レンズは、可能的に作製することができる多数の可能な種々異なるレンズによって特徴付けられる。レンズは、レンズ材料、レンズに埋め込まれる調節剤、被覆、倍率及び倍率分布に関して異なることができる。屈折異常は、人の不鮮明知覚の区別可能な平均閾値と考えられる０．２５Ｄのステップで計測されるので、使用可能な異なる光学倍率の数には限界がある。しかし、２０００年頃から入手可能な最近のデジタル・レンズは、ユーザの特性又は必要性に対して、眼に対するレンズの実際の位置を考慮に入れて、適合させることができる。その結果、個々人のための眼鏡レンズの光学性能の最適化は、種々様々な倍率を有するレンズを生産する能力を必要とする。同様に、主として老眼者個々人に対して用いられる多焦点眼鏡レンズは、レンズ口径を横切る倍率の連続的な変化を有し、ユーザが種々異なる距離において敏感に焦点を合わせることを可能にする。やはり、これらの多焦点レンズにおける種々異なる倍率分布の数は事実上無限である。
【０００５】
最近のデジタル研削（ミリング）及び研磨技術は、任意の表面を生産するのに使用することができる。このように、これは、必要な形状可変性を有する眼鏡レンズを作成するのに良く適している。しかし、機械的研削及び研磨は、眼鏡製品に要求される精度レベルを保証するために、複雑で高価な機械を必要とするサブトラクティブ・プロセスである。機械的研削及び研磨は、高価な用具及び適切な位置合わせのための設備を必要とし、切削工具、研磨スラリー、研磨パッド、及び冷却剤を含む高価な消耗品を使用する。加えて、機械的研削及び研磨は、取り扱うこと及び除去することが難しい大量の廃棄物をも生成するエネルギー消費プロセスである。
【０００６】
成型はサブトラクティブ法ではないが、型自体の予めの製造を必要とする。必要なレンズ表面の数があまりにも多いと、各々の型から成型（又は鋳造）されるレンズ表面の数があまりにも少なく、生産して手元に保持する必要のある大量の型をもたらすので、実際的ではない。
【０００７】
光学産業は、成型及び機械的技術を組み合わせた複合方法を採用しているが、これは倍率の付加性（additive nature）のために可能である。レンズ素子は２つの研磨表面を有し、その倍率は２つの表面の間で分布することができる。表面のうちの１つは、成型によって生産される比較的少数の異なる形状に標準化でき、他の表面は、所望の倍率及び倍率分布を得るのに必要な形状に研削／研磨される。このように、眼鏡レンズの製造は２段階プロセスに分割される。第１に、半完成レンズ・ブランクが鋳造又は射出成型によって生産される。レンズ製造者は、これらのブランクを購入し、貯蔵し、又はブランクを生産する。第２に、レンズ製造者がレンズの注文を受け取ると、適切なレンズ・ブランクが選択され、ブランクの裏面が、要求されたレンズを創作するように機械的に形状を整えられる。
【０００８】
眼鏡レンズの特注性は、それらを、より分布した及び簡単な製造プロセスのための理想的製品にする。眼鏡レンズの準備のための改良されたアディティブ・プロセスが有益となる。多数の利点を有するレンズを要求に応じて作製することができるであろう。アディティブ・プロセスを用いるレンズの特注製造は、半完成ブランクを生産及び貯蔵する必要性を除き、切削につきものの材料の無駄を無くし、プロセス全体を簡単にすることによってエネルギー消費を減らす。さらに、アディティブ製造は、ミラー、プリズム、マイクロ・レンズ、回折格子、光源、及び他の技術を使用することを含む、レンズ内部の今後のテクノロジーのための構造体を付け加えるか又は埋め込むことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】光学素子の製造のためのレーザ走査ステレオリソグラフィ・システムの概略的等角図である。
【図１Ｂ】図１Ａのシステムの概略的断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａのシステムによって製造される光学素子の拡大断面図である。
【図２】図１Ａのシステムによって製造され、図１Ｃに示されるような欠陥を示す光学素子の断面の写真である。
【図３】図１Ａのシステムによって製造される光学素子を通して進行する光ビームを示す概略的等角図である。
【図４】図１Ａのシステムによって製造される光学素子を通して進行する光ビームを示す別の概略的等角図である。
【図５】光学素子を製造するためのデジタル光処理プロジェクタ・ステレオリソグラフィ・システムの概略的断面図である。
【図６】図５のシステムによって製造される光学素子を通して進行する光ビームを示す概略的等角図である。
【図７】均質な光学素子のアディティブ製造のためのシステムの概略的断面図である。
【図８】均質な光学素子のアディティブ製造のための別のシステムの概略的断面図である。
【図９】均質な光学素子のアディティブ製造のための別のシステムの概略的断面図である。
【図１０】均質な光学素子を生産するためのプロセスのフローチャートである。
【図１１】均質な光学素子を生産するための別のプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この説明を通して、図中に現れる要素には３桁の参照指示子が割り当てられ、最上位桁は図面番号であり、２つの下位桁は要素に固有である。図面に関連して説明されない要素は、同じ下位桁を有する参照指示子を有する以前に説明された要素と同じ特性及び機能を有すると仮定することができる。
【００１１】
３次元（３Ｄ）プリントされたレンズの品質及び光学性能を向上させる効果的で革新的な手法が本明細書で説明される。光学素子の均質性を向上させるためのシステム及び方法が本明細書で説明される。
【００１２】
レンズ又は眼鏡用レンズなどの光学素子は、アディティブ製造プロセスによって任意の適切な形状及び幾何学的構造に作製することができる。ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）３Ｄプリンタは１つのそのような方法である。ＳＬＡプリンタは種々異なる成長戦略に適合させることができ、種々異なる成長プラットフォーム及び／又は基板の上に用いることができ、迅速である。
【００１３】
アディティブ・プロセスによる眼鏡用レンズの製造は、レンズ製造者、眼科医、及び最終的顧客（即ち、レンズのユーザ）に対して幾つかの利益をもたらす。レンズ製造者は、何らかのブランクを購入及び貯蔵する必要なしに、あり合わせのものからレンズを作製することができる。さらに、アディティブ製造法は環境により優しく、殆ど又は全く無駄が生じない。加えて、アディティブ・プロセスによってレンズを作製することは、従来の技術より少ないエネルギーを必要とする。
【００１４】
ＳＬＡプリンタは、対象物を、ボクセルとも呼ばれる一組の３Ｄピクセルとして創作する。これらのボクセルから作製された３Ｄ対象物は、均質でない可能性がある。材料の物理的及び化学的特性は、ボクセルの間の界面を横切って変えることができる。具体的には、局所密度及び屈折率は、ボクセルの間の界面を横切って変化する２つの物理的特性であり得る。レンズ材料におけるこれらの変化の光学的効果は、ひとたびＳＬＡプリンタ内でレンズが成長すると、３Ｄプリントされたレンズを通して進行する際に光が散乱及び回折して光学的性能を低下させることである。
【００１５】
ＳＬＡプリントすることは、一般に、タンク内に含まれる液体樹脂の上に、非常に制御された仕方で紫外（ＵＶ）光（例えば、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有する）を照射することから成る。ＵＶ光は、樹脂を重合させて固体にする。所望の対象物は多くの層にスライスされたデジタル表現を有する。各々の固体層は、以前の固体層の上に、例えば、走査型ＵＶレーザ又はデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタからのＵＶ光のパターン又は像に曝すことによる液体ポリマー層の重合によって、創作することができる。走査型レーザ又はＤＬＰプロジェクタにより、樹脂に当てられるＵＶ光は高度に指向性であり、ボクセル構造体は、ＤＬＰプロジェクタ像又は走査型レーザによって作られる線によってポリマー層の上に創作される。
【００１６】
次に、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃを参照すると、走査型レーザＳＬＡシステムは、タンク１０２の内部に液体樹脂１０６、及び樹脂１０６の中に浸された光学素子１０８を支持するための支持具１０４を含む。本明細書で用いられる場合、用語「光学素子」はレンズ及び眼鏡用レンズを含む。レーザ・ビーム１１２、例えば、走査型ミラー１１８によって方向付けられたＵＶレーザ・ビームが、走査線１２０に沿って種々異なる角度で樹脂１０６に当たり、樹脂１０６を重合させて光学素子１０８の層１１０を形成する。
【００１７】
レーザ・ビーム１１２の光は指向性であり、樹脂の表面上又は内部の塵芥スポット又は泡などの何らかの欠陥１１４は、当たるレーザ・ビーム１１２の方向に沿った管状の影を作り出し、照度（irradiance）及び重合速度の変動を引き起こす可能性がある。この影に沿った照度は、他の点における照度と著しく異なる可能性がある。重合速度の変動は、図１Ｃに示されるように、欠陥１１６を有する不均質な光学素子１０８をもたらす可能性がある。図２の顕微鏡写真像は、図１Ａ及び図１Ｂに示されるような走査型レーザＳＬＡシステムによって作り出された不均質な光学素子を示す。樹脂１０６内の欠陥１１４から生じる光学素子内の欠陥１１６は、入射光の方向に沿って配向した線形形状を有することができるが、層を横切ってランダムに分布する可能性がある。再び図２を参照すると、水平な暗線２１０が層の間の境界であり、垂直線は、入射光の照度の局所的変動によって引き起こされる、成長方向に沿った屈折率の変動である。具体的には、微小気泡２１４が管状構造体２１６を作り出した。同様に、他の欠陥によって作り出された他の垂直線は、顕微鏡写真像の視野には必ずしも含まれない。結果として、光学素子１０８の屈折率が変動し、散乱光を生じ、光学的品質を抑制する可能性がある。
【００１８】
図３は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃのシステムによって製造された不均質な光学素子３０８を通して進行する光ビーム３２０を示す。光ビーム３２０が、欠陥３１６、例えば、屈折率の変動を有する不均質な光学素子３０８に当たるとき、光ビーム３２０は、光学素子３０８を通過する際に望ましくない仕方で、散乱、例えば、円錐状に散乱３２２する可能性がある。
【００１９】
再び図１Ａを参照すると、走査線１２０の重なりが照度の何らかの変動を生じる可能性がある。連続する走査に沿った照度の完全な一致は困難又は不可能であるので、レーザ・ビーム１１２の走査は、線走査１２０に垂直な方向に沿った周期的な照度パターン（例えば、一次元パターン）を生じる可能性がある。周期的な照度は、重合の周期的変動、及び屈折率などの光学素子１０８の物理的特性の変動を生じる可能性がある。図４に示されるように、光ビーム４２０が屈折率４０９の周期的変動を有する不均質な光学素子４０８に当たるとき、光ビーム４２０は、望ましくない仕方で回折されて、光ビーム４２８ａ及び４２８ｂになることになる。
【００２０】
次に図５を参照すると、ＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムは、樹脂５０６と樹脂５０６に沈められた光学素子５０８を支持するための支持具５０４とを含んだタンク５０２を含む。ＤＬＰプロジェクタ５３０は、光５４０、例えばＵＶ光のパターンを樹脂５０６の上に向け、光学素子５０８の層５１０を形成するように樹脂５０６を重合させることができる。図５に示される例において、光５４０のパターンは、タンク５０２の透明部分（例えば、タンクのガラス底５３２）を通して向けられる。光学素子５０８のポリマー層５１０は、支持具５０４（例えば、成長プラットフォーム）の上に創作され、その結果、光学素子５０８は上下逆さまに創作される。このＤＬＰプロジェクタは、任意のデジタル技術、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）フィルタ及びデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）に基づくことができる。ＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムの利点は、全体の層を同時に露光することができるためのより迅速なプリント・プロセスである。ＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムはまた、走査型レーザＳＬＡシステムより簡単で、より小型であり、より費用効果の高い機構を有する。
【００２１】
ＤＬＰプロジェクタによる光は強い指向性があり、ピクセル間の照度の局所的変動又は欠陥５１４は層５１０の上に影を投じることになり、これが屈折率などの物理的特性の局所変動を生じることになる。ガラス上の欠陥、樹脂の上又は内部の微小気泡、及びピクセルからの照度変動は、図３に示される光学素子３０８の欠陥３１６に類似の、光学素子５０８の欠陥のランダムな組みを生じる可能性がある。これらの欠陥は、重合光方向に沿って伝播し、円錐状散乱を生じる可能性がある。
【００２２】
欠陥が存在せず、すべてのピクセルが同じに照らされる場合でも、隣接するピクセル間の境界に、ＤＬＰプロジェクタ内に使用される光モジュレータの充填率が１００％未満であることに起因して照度の著しい変動が存在することになり、これが、層の屈折率に２次元の周期的変動を生じる可能性がある。それ故に、ＤＬＰプロジェクタ５３０内に使用される光モジュレータのピクセル配置が、各々の層５１０内に屈折率の規則的、周期的な２次元変動を生じる可能性がある。
【００２３】
図６は、図５のシステムによって製造された不均質な光学素子６０８を通して進行する光ビーム６２０を示す。光ビーム６２０が、屈折率６０９に２次元周期的変動を伴う不均質な光学素子６０８に当たるとき、出てくる光６３４は回折され、光学素子６０８の光学的特性を抑制することになる。
【００２４】
ＳＬＡプリンタにより、適切な光学的特性を有する光学素子を作製するためには、散乱及び回折効果を無視できる量に減らす必要がある。ＤＬＰプロジェクタＳＬＡプリンタに関して、デジタル光プロジェクタのピクセルに起因する光照度の周期的構造は最小にする必要がある。
【００２５】
樹脂に当たる光を指向性から無方向性に変化させるか又は拡散によって、散乱及び回折を最小にするＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムが図７に示される。ここで、樹脂上の照度の周期的横変動が減らされるか又は除かれる。タンク７０２は、ＤＬＰプロジェクタ７３０と、光学素子７０８のための支持具７０４との間に透明部分７３２、例えばガラス部分、を有するので、ＤＬＰプロジェクタ７３０からの光７４０はこの透明部分７３２を透過して、樹脂７０６を重合させ、光学素子７０８の各々の層７１０を形成する。拡散器７３６、例えば以下でより詳しく説明される拡散器の薄層が、透明部分７３６と樹脂７０６との間に配置されるので、光７４０は、樹脂７０６に当たる前に、透過して拡散器７３６によって拡散される。
【００２６】
拡散器７３６は、形成層７１０に接近するので、形成層７１０の形状は維持される。十分な拡散特性の拡散器７３６により、ＤＬＰプロジェクタからの光７４０の指向性は妨げられることになる。光７４０は、樹脂７０６の種々の点に異なる方向から当たることになる。例えば、拡散器７３６上の点Ａ及びＢからの光は形成層７１０の上で重なる。その結果、欠陥から樹脂上に投じられた影が減らされるか又は除かれる。拡散器はまた、ピクセル／ピクセル間構造体からの光を混合して、層７１０のための均質照度パターンを創作することができる。
【００２７】
ＳＬＡプリンタは、透明部分の上に非粘着材料、例えば、シリコーン化合物又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）膜を使用することができる。シリコーンをベースとする膜に対して、拡散材料、例えば、相容性染料、マイクロ粒子、又はナノ粒子凝集体などを膜の中に組み込んで拡散器７３６を創作することができる。例えば、２００ミクロン厚のシリコーンをベースとする膜を透明部分７３２の上に塗布することができ、ここで相容性染料が膜の重量の３％までの量で膜に組み込まれる。この膜の拡散特性は、著しい光吸収なしに、ＤＬＰプロジェクタからの光のピクセル化及び指向性の両方を減らすか又は除くのに、十分である。
【００２８】
効果的な拡散器の別の例において、透明部分７３２の上に配置された１０〜１００ミクロン厚の薄いオパール・ガラス層が拡散器７３６を形成することができる。オパール・ガラスは優れた拡散特性を有し、ランベルトの拡散器として振舞うことができる。
【００２９】
効果的な拡散器のさらに別の例において、散乱の量を正確に制御し、使用可能なパワーと光拡散との間のバランスを微細に調節するために、ホログラフィック拡散器がガラス７３２の上に配置される。例えば、ホログラフィック拡散器は、光ポリマーから形成することができる。ホログラフィック拡散器は、所望の光学的特性を有する材料の上に小規模のパターンを浮き彫りにするか又は機械仕上げすることによって形成することができる。
【００３０】
散乱及び回折効果を最小にするＤＬＰプロジェクタ・システムの別の型が図８に示される。光学素子８０８とＤＬＰプロジェクタ８３０の窓との間の、タンク８０２の透明部分８５０、例えば、ガラス部分の裏面は、適切なグリット、例えば４００グリット数を有する酸化アルミニウムの研削機によって透明部分８５０を研削することによって拡散性にすることができる。
【００３１】
散乱及び回折効果を最小にするＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムの別の型が図９に示される。ＤＬＰプロジェクタ９３０及び／又はタンク９０２の準ランダム横振動が、樹脂９０６に当たる光を指向性から無方向性又は拡散性に変え、照度の周期的横変動を減らすか又は破壊することができる。振動装置９６０、例えば、ＸＹピエゾ電気装置は、横方向９６２（例えば、Ｘ軸及び／又はＹ軸に沿って）に、１．５ピクセルのサイズのランダム振幅で動くように命令することができる。振動の周期は、層毎に重合時間の１０分の１未満にすることができる。例えば、最新のピエゾ電気アクチュエータ又はボイス・コイル・アクチュエータは、この運動を作り出すことができる。ＤＬＰプロジェクタ９３０のみの振動は、円錐状散乱を引き起こす樹脂９０６の線形欠陥の効果を除去することができない。これらの欠陥を除去するために、振動装置９７０、例えば、ピエゾ電気装置が、横方向９７２にタンク９０２をさらに振動させることが必要である。ＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムの別のタイプにおいて、これらの欠陥の除去を高めるために、ガラス９５０を振動させるための機械振動子を加えることができる。
【００３２】
図１０を参照すると、１０１０において開始し、１０４０において終了するアディティブ製造による均質な光学素子を創作するプロセス１０００が示される。１０２０において、拡散器が光源、例えば３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光源と、重合性樹脂などの重合性液体との間に配置される。１０３０において、光源からの光のパターンが拡散器を通して重合性液体の上に当てられ、光学素子の各々の層を重合させる。このプロセスは、図７及び図８において上述したＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムの１つに従って実施することができる。
【００３３】
図１１を参照すると、１１１０において開始し、１１４０において終了するアディティブ製造による均質な光学素子を創作する別のプロセス１１００が示される。１１２０において、光源、例えば３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光源が、横方向に振動される。１１３０において、重合性樹脂などの重合性液体のタンクが、横方向に振動される。１１４０において、横方向に振動される光源からの光のパターンが重合性液体に当てられ、光学素子の各々の層を重合させる。このプロセスは、図９において上述したＤＬＰプロジェクタＳＬＡシステムに従って実施することができる。
【００３４】
本明細書で説明されるシステム及び方法は、処方の眼鏡及び眼科用レンズに特に適しているが、アディティブ・プロセスによって作製される任意のレンズ又は光学素子を改善するためにも使用することができる。
【００３５】
レンズは、それが入れられるフレームの輪郭とともに生産することができ、光学的及び人間工学的基準をレンズ設計中に考慮に入れることができる。本明細書で説明されるシステム及び方法は、必要条件として、レンズの、弧、曲率など、最適化表面が計算され、当業者には既知の技術に従って適切に説明されることを有する。
【００３６】
重合性液体材料は、ＵＶ光（例えば、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有する）又は他の硬化剤の適用に応じて固体の透明ポリマーに硬化させることができるモノマー、オリゴマー、又はプレポリマーである。重合性液体材料には、モノマー、オリゴマー、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、及びエポキシ樹脂が含まれる。
【００３７】
終わりのコメント
本説明を通して、示された実施形態及び例は、開示又は特許請求される装置及び手順に関する制限ではなく、典型であると考えられるべきである。本明細書で与えられた多くの例は、方法行為又はシステム要素の特定の組み合わせを含むが、当然のことながら、それらの行為及びそれらの要素は、同じ目的を達成するように他の仕方で組み合わせることができる。フローチャートに関して、付加的なステップ又はより少ないステップを利用することができ、示されるステップは、本明細書で説明される方法を達成するように組み合わせるか又はさらに洗練することができる。１つの実施形態に関連してのみ議論された行為、要素及び特徴は、他の実施形態における類似の役割から除外されることを意図したものではない。
【００３８】
本明細書で用いられる場合、「複数」は２つ又はそれ以上を意味する。本明細書で用いられる場合、項目の「組み」は、１つ又はそれ以上のその項目を含むことができる。本明細書で用いられる場合、記述された明細書又は請求項において、用語「備える」、「含む」、「携行する」、「有する」、「含んでいる」、「関与する」などは拡張可能であり、即ち、含むがそれらに限定されないことを意味することが理解されるべきである。移行句「で構成される」及び「で基本的に構成される」のみが、それぞれ、特許請求に関する閉鎖的又は半閉鎖的移行句である。特許請求要素を修飾するための、特許請求内の「第１の」、「第２の」、「第３の」などの通常の用語の使用は、それ自体で、１つの特許請求要素の別のものに対する何らかの優先、手順、順序、又は方法の行為が実行される時間的な順番を内包するものではなく、特定の名称を有する１つの特許請求要素を同じ名称（しかし、通常の用語の使用に関してではない）を有する別の要素から区別し、特許請求要素を区別するための単なるラベルとして使用される。本明細書で用いられる場合、「及び／又は」は挙げられた項目が選択肢であることを意味するが、選択肢はまた挙げられた項目の任意の組み合わせを含む。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月12日(2018.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層で形成される光学素子をアディティブ製造する方法であって、
前記層の各々に対して、光の均質なパターンを光重合性液体に当てて前記層を形成するステップを含む方法。
【請求項２】
光の前記均質なパターンは無方向性である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体に隣接する拡散器を通る光を当てることによって形成される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記拡散器はシリコーンを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記拡散器は、染料を含むシリコーン膜である、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記シリコーン膜は約２００ミクロン厚である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記染料は、前記シリコーン膜の重量の３％までである、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記拡散器はオパール・ガラス層を含む、請求項３記載の方法。
【請求項９】
前記オパール・ガラス層は、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの間の厚さである、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記拡散器はホログラフィック拡散器である、請求項３記載の方法。
【請求項１１】
前記拡散器は、前記光重合性液体を保持するタンクの研削面である、請求項３記載の方法。
【請求項１２】
光の前記均質なパターンは、前記光の光源を振動させることによって形成される、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記振動は、前記光学素子に対して横方向のランダム振幅の運動を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
各々の振動の周期は、前記光重合性液体の重合時間の１０分の１未満である、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体を保持するタンクを振動させることによって形成される、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
光の前記均質なパターンは、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
光の前記均質なパターンの光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
層で形成される光学素子であって、
前記層の各々に対して、光の均質なパターンを光重合性液体に当てて前記層を形成するステップを含むプロセスによって準備される、アディティブに製造される光学素子。
【請求項１９】
光の前記均質なパターンは無方向性である、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２０】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体に隣接する拡散器を通る光を当てることによって形成される、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２１】
光の前記均質なパターンは、前記光の光源を振動させることによって形成される、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２２】
前記振動は、前記光学素子に対して横向きのランダムな振幅の運動を含む、請求項２１記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２３】
光の前記均質なパターンは、前記光重合性液体を保持するタンクを振動させることによって形成される、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２４】
光の前記均質なパターンは、前記光の光源を振動させることによって形成される、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２５】
光の前記均質なパターンは、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光である、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２６】
前記光の光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項１８記載のアディティブに製造される光学素子。
【請求項２７】
層で形成される光学素子をアディティブに製造するためのシステムであって、
各々の層に対する光のパターンを生成するための光源と、
各々の層に対する光の前記パターンを均質化するための拡散器と、
その層のための光の前記パターンを受け取ることに応じて、各々の層を重合させるための光重合性液体と、
を備えるシステム。
【請求項２８】
光の前記均質なパターンは無方向性である、請求項２７記載のシステム。
【請求項２９】
前記光源はデジタル光処理プロジェクタである、請求項２７記載のシステム。
【請求項３０】
前記拡散器はシリコーンを含む、請求項２７記載のシステム。
【請求項３１】
前記拡散器は、染料を含むシリコーン膜である、請求項２７記載のシステム。
【請求項３２】
前記シリコーン膜は約２００ミクロン厚である、請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
前記染料は、前記シリコーン膜の重量の３％までである、請求項３１記載のシステム。
【請求項３４】
前記拡散器はオパール・ガラス層を含む、請求項２７記載のシステム。
【請求項３５】
前記オパール・ガラス層は、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの間の厚さである、請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】
前記拡散器はホログラフィック拡散器である、請求項２７記載のシステム。
【国際調査報告】
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