(57)【要約】本発明は、部品の表面に対して平行に配置され、それぞれが密封されて、光学的特性を有する物質を含有するセル（１５）の透明な組立体を少なくとも一つ含む光学部品を製造する工程からなる、透明な光学素子（１１）を製造する方法に関する。上記光学部品は、次に、光学素子個別の形状に対応してその表面に画定される輪郭に沿って切断される。この構造体のセルは、部品の表面に対して平行で、１００μｍから５００μｍの範囲の寸法を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の表面に対して平行に配置された透明なセル（１５；２５）のアレイを少なくとも一つ有する光学部品であって、前記セルのアレイを構成する各セルが前記部品の表面に対して平行で、寸法が１００μｍから５００μｍの間であり、密封されて光学的特性を有する物質を含有する光学部品（１０）を製造する工程と、
光学素子の所定の形状に対応して画定される前記表面の輪郭に沿って前記光学部品を切断する工程と、を含んでなる透明な光学素子（１１）の製造方法。
【請求項２】
更に、前記光学素子（１１）を保持支持体に固定するために、前記光学部品（１０）に孔をあける工程を含む、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記光学部品（１０）を製造する工程が、硬質の透明基板（１６）上に前記セル（１５）のアレイを形成する工程を含む、請求項１又は請求項２の何れかに記載の製造方法。
【請求項４】
前記光学部品（１０）を製造する工程が、前記セル（２５）のアレイを軟質透明フィルム（２７）内に形成した後に、前記フィルムを硬質の透明基板（１６）上に移送する工程を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記セル（１５；２５）のアレイを受ける側の前記硬質の透明基板（１６）が凸状である、請求項３又は４記載の製造方法。
【請求項６】
前記セル（１５；２５）のアレイを受ける側の前記硬質の透明基板（１６）が凹状である、請求項３又は４記載の製造方法。
【請求項７】
前記セル（１５；２５）のアレイを受ける側の前記硬質の透明基板（１６）が平面である、請求項３又は４記載の製造方法。
【請求項８】
前記セル（１５；２５）内に含まれる光学的特性を有する前記物質が液体の状態である、請求項１から請求項７迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項９】
前記セル（１５；２５）内に含まれる光学的特性を有する前記物質がゲル状態である、請求項１から請求項８迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記光学部品（１０）を製造する工程が、前記部品の表面に対して平行に前記セル（１５）を画定する網目状の壁（１８）を基板上に形成する工程と、
前記セルを、光学的特性を有する液体又はゲル状の物質で一括して、又は個別に充填する工程と、
前記基板とは反対の側で前記セルを閉じる工程とを含む、請求項８又は請求項９の何れかに記載の製造方法。
【請求項１１】
前記光学的特性が、呈色、フォトクロミズム、偏光又は屈折率特性から選択される、請求項８から１０迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項１２】
前記光学的特性が、フォトクロミズム特性である、請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
前記セル（１５；２５）のアレイが、異なる物質を含む複数のセル群を含む、請求項１から１２迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項１４】
複数のセルのアレイが、前記部品の厚さに積層される、請求項１から１３迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項１５】
積層されたセルのアレイの少なくとも２つが、同一の光学的特性を有するか、或いはそれぞれが異なる光学的特性を有するか、或いは構成する各セルが異なる光学的特性を有する、請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記光学部品（１０）を製造する工程が、前記部品の表面に対して平行に前記セル（１５）を画定する網目状の壁（１８）を基板（１６）上に形成する工程と、
前記セルを、光学的特性を有する１以上の物質で充填する工程と、
前記基板とは反対の側で前記セルを密封する工程とを含む、請求項１から請求項１５迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項１７】
前記部品の表面に対して平行な前記セルのアレイが有する充填比が、９０％以上９９．５％以下の間である、請求項１から請求項１６迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記充填比が、９６％以上９８．５％以下の間である、請求項１７記載の製造方法。
【請求項１９】
前記部品の表面に対して平行な前記セルの寸法が約２００μｍである、請求項１から請求項１８迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項２０】
前記セル（１５；２５）が、前記部品の表面に平行で、０．１０μｍから５μｍの間の厚さを有する前記壁（１８）によって分離されている、請求項１から１９迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項２１】
前記壁（１８）の厚さが、０．１０μｍから０．３５μｍの間である、請求項２０記載の製造方法。
【請求項２２】
前記壁（１８）の厚さが、０．４０μｍから２．００μｍの間である、請求項２０記載の製造方法。
【請求項２３】
前記壁（１８）の厚さが、２．００μｍから３．５μｍの間である、請求項２２記載の製造方法。
【請求項２４】
前記セル（１５；２５）のアレイが、１μｍ以上５０μｍ以下の間の厚さを有する層を形成する、請求項１から請求項２３迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項２５】
前記セル（１５；２５）のアレイが、５μｍ以上２０μｍ以下の間の厚さを有する層を形成する、請求項２４記載の光学部品。
【請求項２６】
前記セル（１５；２５）が、前記部品の表面に平行で、約２００μｍの寸法を有し、約２μｍの厚さを有する壁（１８）によって相互に分離され、前記アレイのセルが５μｍの厚さを有する層を形成する、請求項１から１８迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項２７】
前記セル（１５；２５）が、前記部品の表面に平行で、約２００μｍの寸法を有し、約３μｍの厚さを有する壁（１８）によって相互に分離され、前記アレイのセルが２０μｍの厚さを有する層を形成する、請求項１から１８迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項２８】
前記アレイの前記セル（１５；２５）が、正方形、三角形、長方形、八角形、六角形及びそれらのいくつかを組み合わせた形状から選択した結晶構造を満たす格子状に配列された、請求項１から２７迄の何れかに記載の製造方法。
【請求項２９】
前記アレイの前記セル（１５；２５）が、六角型の格子状に配列された、請求項２８記載の製造方法。
【請求項３０】
部品の表面に対して平行に配置された透明なセル（１５；２５）のアレイを少なくとも一つ有する光学部品であって、前記セルのアレイを構成する各セルが前記部品の表面に対して平行で、寸法が１００μｍから５００μｍの間であり、密封されて光学的特性を有する物質を含有する光学部品（１０）。
【請求項３１】
更に、前記セル（１５）のアレイが形成された硬質の透明基板（１６）を含む、請求項３０記載の光学部品。
【請求項３２】
前記セル（２５）のアレイを統合した軟質透明フィルム（２７）を移送した硬質の透明基板（１６）を含む、請求項３０記載の光学部品。
【請求項３３】
前記セルのアレイを有する側の前記硬質の透明基板（１６）が凸状である、請求項３１又は請求項３２の何れかに記載の光学部品。
【請求項３４】
前記セルのアレイを有する側の前記硬質の透明基板（１６）が凹状である、請求項３１又は請求項３２の何れかに記載の光学部品。
【請求項３５】
前記セルのアレイを有する側の前記硬質の透明基板（１６）が平面である、請求項３１又は請求項３２の何れかに記載の光学部品。
【請求項３６】
前記セル（１５；２５）の少なくとも一部に含まれる光学的特性を有する前記物質が液体の状態である、請求項３０から請求項３５迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項３７】
前記セル（１５；２５）の少なくとも一部に含まれる光学的特性を有する前記物質がゲル状の状態である、請求項３０から請求項３５迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項３８】
前記光学的特性が、呈色、フォトクロミズム、偏光又は屈折率特性から選択される、請求項３０から請求項３７迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項３９】
前記光学的特性が、フォトクロミズム特性である、請求項３８記載の光学部品。
【請求項４０】
前記セル（１５；２５）のアレイが、異なる物質を含む複数のセル群を含む、請求項３０から請求項３９迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項４１】
複数のセルのアレイが、前記部品の厚さに積層される、請求項３０から請求項４０迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項４２】
積層されたセルのアレイの少なくとも２つが、同一の光学的特性を有するか、或いはそれぞれが異なる光学的特性を有するか、或いは構成する各セルが異なる光学的特性を有する、請求項４１記載の光学部品。
【請求項４３】
前記部品の表面に対して平行な前記セルのアレイが有する充填比が、９０％以上９９．５％以下の間である、請求項３０から請求項４２迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項４４】
前記充填比が、９６％以上９８．５％以下の間である、請求項４３記載の光学部品。
【請求項４５】
前記部品の表面に対して平行な前記セルの寸法が約２００μｍである、請求項３０から請求項４４迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項４６】
前記セル（１５；２５）が、前記部品の表面に平行で、０．１０μｍから５μｍの間の厚さを有する前記壁（１８）によって分離されている、請求項３０から請求項４５迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項４７】
前記壁（１８）の厚さが、０．１０μｍから０．３５μｍの間である、請求項４６記載の光学部品。
【請求項４８】
前記壁（１８）の厚さが、０．４０μｍから２．００μｍの間である、請求項４６記載の光学部品。
【請求項４９】
前記壁（１８）の厚さが、２．００μｍから３．５μｍの間である、請求項４６記載の光学部品。
【請求項５０】
前記セル（１５；２５）のアレイが、１μｍ以上５０μｍ以下の間の厚さを有する層を形成する、請求項３０から請求項４９迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項５１】
前記セル（１５；２５）のアレイが、５μｍ以上２０μｍ以下の間の厚さを有する層を形成する、請求項５０記載の光学部品。
【請求項５２】
前記セル（１５；２５）が、前記部品の表面に平行で、約２００μｍの寸法を有し、約２μｍの厚さを有する壁（１８）によって相互に分離され、前記アレイのセルが５μｍの厚さを有する層を形成する、請求項３０から請求項４４迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項５３】
前記セル（１５；２５）が、前記部品の表面に平行で、約２００μｍの寸法を有し、約３μｍの厚さを有する壁（１８）によって相互に分離され、前記アレイのセルが２０μｍの厚さを有する層を形成する、請求項３０から請求項４４迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項５４】
前記アレイの前記セル（１５；２５）が、正方形、三角形、長方形、八角形、六角形及びそれらのいくつかを組み合わせた形状から選択した結晶構造を満たす格子状に配列された、請求項３０から請求項５３迄の何れかに記載の光学部品。
【請求項５５】
前記アレイの前記セル（１５；２５）が、六角型の格子状に配列された、請求項５４記載の光学部品。
【請求項５６】
眼科用レンズ、コンタクトレンズ、眼部の移植、光学機器用レンズ、フィルタ、照準器レンズ、アイバイザー及び照明装置用光学系から選択した透明な光学素子の製造における、請求項３０から請求項５５迄の何れかに記載の光学部品の使用。
【請求項５７】
請求項３０から請求項５６迄の何れかに記載の光学部品（１０）を切断して製造した眼鏡レンズ。
【請求項５８】
レンズ（１１）を眼鏡フレームに固定するために部品（１０）に少なくとも１つの孔を穿孔して形成した、請求項５７記載の眼鏡レンズ。
【請求項５９】
前記セル（１５；２５）に含有された物質がフォトクロミック物質である、請求項６２又は請求項６３の何れかに記載の眼鏡レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的機能を組み込んだ透明な素子の製造方法に関する。本発明は、特に、数々の光学的特性を有する眼科用レンズの製造方法に適用される。
【背景技術】
【０００２】
屈折異常矯正レンズは、従来法では、空気の屈折率よりも高い屈折率を有する透明な材料を成形することによって製造される。レンズの形状は、材料／空気界面の屈折を着用者の網膜に適切に焦点を合わせるように選択される。レンズは、一般に、矯正される目の瞳孔に対して適切な位置に調整して、眼鏡フレームに適合するように切断される。
【０００３】
眼科用レンズの材料内の屈折率を変化させることより、幾何学的形状の制約を限定し得ることが知られている（例えば、欧州特許第０７２８５７２号を参照）。この方法は、特にコンタクトレンズ用に提案されている。屈折率勾配は、例えば、レンズを構成する固体の製造工程における選択照射または局部加熱もしくは拡散により得られる。これは、治療可能な屈折異常の場合毎の製造方法であるが、この方法は大量生産に向いていない。或いは、矯正する目に適したものに最も近いものを選択し、この目に適応させるために機械加工および研磨によって再成形加工を行えるように、業界規模で屈折率が段階的に異なる一連の物質を製造することが可能である。この場合、レンズに再成形加工を行う必要があることは、従来法以上の魅力の多くが失われてしまうことを意味している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
米国特許出願第２００４／０００８３１９号は、プリンタに使用される種類のインクジェット・ヘッドを使用して、眼鏡レンズ等のようなレンズ表面と平行に屈折率を調整することを提案している。これらのヘッドを制御して、物質表面上に屈折率が異なるポリマー溶液の液滴を付着させ、表面全体に所望の屈折率の変化が得られるようにする。ポリマーは、照射または溶剤を除去して固化させる。この方法は、付着させてから固化する迄の間に液滴と基板との間の相互作用により発生する物理的現象を制御する必要があるため、実行が非常に困難である。ここで再度、レンズを構成する固形物の製造の際に屈折率変調が得られ、その後の個別化工程で、このレンズに再形成加工を行うため、大規模に実行するのは困難である。
【０００５】
本発明のもう一つの応用分野は、調光レンズである。かかるレンズは、受光した光に依存する光吸収スペクトルを有する層を組み込んだ構造となっている。この層のフォトクロミック色素は通常、固体であるが、液体またはゲル状態で優れた特性を有し、特に、光度の変化に対する応答速度において優れていることが公知である。
【０００６】
感光性色素が液体またはゲル状であっても、この層の厚さに設けられ、隣接する透明な層との間に色素によって満たされた体積量を画定するスペーサーと、この体積量の周辺部分に不透過性障壁をもつレンズが知られている。かかるレンズは、特定の眼鏡フレーム用に製造される。また、このレンズを別のフレームに合うように切断することはできない。さらに、これを矯正する目の屈折異常に適応させることも困難である。
【０００７】
また、レンズの表面と平行して光吸収を変化させること、及び／又は光の偏光に合わせてこの吸収を生じさせることも有益である。
【０００８】
本発明を適用し得るその他の種類の眼科用レンズとして、電気的刺激によって光学的特性が変化するアクティブシステムをあげることができる。これは、エレクトロクロミックレンズ、あるいは屈折特性が可変のレンズの場合である（例えば、米国特許第５３５９４４４号または国際公開公報第０３／０７７０１２号を参照）。これらの技術は、一般に液晶または電気化学システムを利用する。
【０００９】
これらの様々な種類のレンズ、或いは、眼科用光学系に必ずしも限定されないその他の光学系の中で、一以上の光学的機能を、これを特定の眼鏡フレームもしくは選択したその他のものに、或いは前記光学素子を適所に保持するその他の如何なる手段に組み込むため、得られた光学素子を切断可能に保ちながら、柔軟性をもってかつモジュール組立式に導入が可能な構造体を提供できることが望ましい。
【００１０】
本発明は、この要件を満たすことを目的の一つとする。本発明のもう一つの目的は、適当な条件下において工業規模で光学素子を製造可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明は、以下の工程、即ち、部品の一表面に対して平行に配置された透明なセルのアレイを少なくとも一つ有する光学部品であって、前記セルのアレイを構成する各セルが前記部品の表面に対して平行で、寸法が１００μｍから５００μｍの間であり、密封されて光学的特性を有する物質を含有する光学部品を製造する工程と、光学素子の所定の形状に対応して画定される前記表面の輪郭に沿って前記光学部品を切断する工程とを含んでなる。
【００１２】
セルは、光学的特性、例えば、屈折率、光吸光率もしくは偏光、電気的または光刺激に対する応答性等に関連するものから選択した種々の物質を充填してもよい。
【００１３】
この構造体は、多くの用途、特に、これから生じる光学的機能を用いた用途に役立つ。光学素子の表面をピクセル毎に離散的に分割することによって、設計だけでなく、素子の用途にも大きな柔軟性を与えている。
【００１４】
特に、光学部品は周囲を所望の形状に切断し、例えば、眼鏡フレーム又はヘルメット等の様々な保持支持体に合わせて組み込めるようになっている。この加工処理は、その保持し自体に光学素子を固定するため、構造体の特性を失うことなく、光学部品を穿孔する工程も含む。
【００１５】
配置されたセルのアレイを、部品の面積当たりの、物質で充填されるセルが占める面積により定義される、充填比tが、９０％を上回るように、構成することが好ましい。換言すると、アレイのセルが、少なくともセルのアレイが提供する部品領域において、部品の面積の少なくとも９０％を占める。充填比は、９０％以上９９．５％以下の範囲であることが好ましく、９６％以上９８．５％以下の範囲であることがより好ましい。
【００１６】
したがって、構造体は、多くの用途、特に、これから生じる光学的機能を用いた用途に役立つ。光学素子の表面をピクセル毎に離散的に分割することによって、設計だけでなく、素子の用途にも大きな柔軟性を与えている。各ピクセルは、壁によって分けられた、セルを有する。この壁は、光学部品の表面において切れ目を形成し、光学部品における透明度欠落の原因となるため、この壁によって部品などを含む光学素子の透明度が低下することは明らかである。
【００１７】
本発明において、光学部品は、画像を該光学部品を介して観察する際に、コントラストを大幅に失わないと認められる場合、即ち、画像の品質を損なわずに該光学部品を介して像形成される場合に透明であると理解される。光学部品のセルを分離する壁は、光と相互作用して、光を回折する。回折は、光波（ｌｉｇｈｔ  ｗａｖｅ）が物質的に束縛されるときに観察される光散乱現象であると定義される（「Ｏｐｔｉｑｕｅ−Ｆｏｎｄｅｍｅｎｔ  ｅｔ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」［Ｏｐｔｉｃｓ：  Ｂａｓｉｃｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ］第７版、２６２頁、Ｊ．Ｐ．  Ｐｅｒｅｚ著、Ｄｕｎｏｄ、２００４年１０月出版）。続けて、壁を含む光学部品を介して認識される光点は劣化している。微視的な回折は、巨視的には散乱のように現れる。この巨視的な散乱又は、非干渉性散乱は、光学部品のピクセル化された構造体において散乱ハローとして見え、該構造体を介して観察される画像にコントラスト損失を生じる。このコントラスト損失は、上述のように定義した透明性の損失とも関連しうる。このような巨視的散乱挙動は、本発明で理解される、ピクセル化された光学部品を含む光学素子の製造において許容されない。これは、当該光学素子が、透明であると同時に、他方ではかかる光学素子を着用する人間の視力を損なうことが許されない眼科用レンズの場合ではなおさらである。
【００１８】
この巨視的散乱を減衰させるための一つの手段として、適当な寸法に合わせたセル群がある。セルのアレイの形状は、一般的に、（部品の表面に対して平行に測定した）光学部品の表面に対して平行なセルの寸法（Ｄ）、セル群を隔てる壁の高さに相当する高さ、及びこれらの壁の厚さｄに関する寸法パラメーターによって特長付けられる。表面に対して平行なセルの寸法は、セルの面積σを画定する。セルが、正方形である単純な場合において一辺の長さをＤとすると（図４）、この面積は、σ＝Ｄ２によって与えられ、充填比τは、およそt＝Ｄ２／（Ｄ＋ｄ）２によって与えられる。σ及びτに関する数式は、セルがその他の空間的構造を有しても容易に得られる。
【００１９】
回折エネルギーは、充填比と反比例して変化する。セルが占める面積の壁に占める面積に対する比rが増加すると、回折エネルギーの量は反比例して減少する。換言すると、回折エネルギーの量は、充填比t＝r／（r＋１）の減少関数となる。このため、表面に対して平行なセルの寸法（Ｄ）を１００μｍを上回るように増加させると、同一の壁の厚さに対する充填比は減少し、回折を減少させることができる。
【００２０】
このため、本発明において、部品の表面に対して平行なセルの寸法は、１００μｍから５００μｍの間である。本発明の好ましい一実施の形態において、セルの寸法は約２００mｍである。
【００２１】
セルは部品の表面に対して平行に、好ましくは、厚さが０．１０μｍから５μｍの間の壁によって分離される。本発明の第１の実施の形態において、壁は、可視スペクトルに望ましくない回折の影響をほとんど与えることのないように、０．１０μｍから０．３５μｍの厚さを有する。
【００２２】
第２の実施の形態において、壁は、０．４０μｍから２．００μｍの厚さを有する。第３の実施の形態において、壁は、２．００μｍから３．５μｍの厚さを有する。セルの壁を構成する材料は、セルが、セルを充填している物質からもはや識別できないように選択する。ここで「認識できなくなる」とは、目に見える散乱、目に見える回折及び寄生反射が発生しないことを意味する。
【００２３】
セルのアレイは、厚さが１μｍ以上５０μｍ以下の間の層を構成することが好ましい。本発明の一実施の形態において、この層の厚さは、５μｍ以上２０μｍ以下の間である。
【００２４】
セルのアレイは、硬質の透明基板の上に直接形成してもよいし、或いは、軟質の透明フィルム内に形成して、後に硬質の透明基板に移送してもよい。この硬質の透明基板は、セルのアレイを受ける側が凸状、凹状又は平面状でもよい。
【００２５】
上記処理を実施するための一つの方法において、少なくとも複数のセル内に含まれる光学的特性を有する物質は、液体又はゲル状態である。上記物質は、特に、呈色、フォトクロミズム、偏光又は屈折率から選択される少なくとも一つの光学的特性を有してもよい。
【００２６】
特にフォトクロミック色素を含有してもよい。これによって、応答が極めて迅速なフォトクロミック素子を生成できる。
【００２７】
矯正レンズを製造する用途では、光学部品を構成する様々なセルに、屈折率の異なる物質を含有させる必要がある。通常、屈折率は、矯正する目の屈折異常の評価に従って、部品の表面全体にわたって変化するように調整される。
【００２８】
光学的偏光特性を有する光学的レンズを製造する用途において、光学部品のセルは、特に液晶を含み、これに色素を組み合わせてもよく、組み合わせなくてもよい。
【００２９】
本発明のもう一つの目的は、部品の表面に対して平行にセルを画定する網目状の壁を基板上に形成する工程と、セルに、光学的特性を有する液体又はゲル状の物質をまとめて、或いは個別に充填する工程と、基板とは反対の側でセルを閉じる工程とを含んでなる上記の光学部品を製造する方法にある。
【００３０】
光学部品を構成するセルのアレイは、様々な物質を含有する複数のセル群を含んでもよい。同様に、各セルは、上述の光学的特性を１以上の有する物質で充填してもよい。或いは、部品の厚みにわたってセルのアレイを複数積層することもできる。本実施の形態において、セルのアレイは、各層内で同一、又は異なる特性を有してもよく、或いは各セルのアレイ内のセルも、異なる光学的特性を有してもよい。こうして、屈折率変化の特性を有する物質を含むセルのアレイからなる層と、フォトクロミック特性を有する物質を含む他の層、即ち、セルのアレイが想定できる。
【００３１】
本発明の他の態様は、上述の処理を用いた光学部品に関する。この光学部品は、部品の表面に対して平行に配置された透明なセルのアレイを少なくとも一つ含む。各セルは、部品の表面に対して平行で、１００μｍから５００μｍの間の寸法を有する。各セルは、密封され、光学的特性を有する物質を含有する。
【００３２】
本発明の更に他の態様は、透明な光学素子に関し、特にかかる光学部品を切断して製造される眼鏡レンズに関する。
【００３３】
以下、本発明の特長及び利点は、添付の図面を参照し、以下の非限定的な代表的な実施の形態の詳細な説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１に示す光学部品１０は、眼鏡レンズ用のブランクである。眼鏡レンズは、眼科用レンズを含む。「眼科用レンズ」という語は、目を保護し、及び／又は視界を矯正するために眼鏡フレームにはめ込まれたレンズを意味する。これらのレンズは、無限焦点、単焦点、二焦点、三焦点および可変焦点レンズから選択される。
【００３５】
眼科用の光学は、本発明の好ましい応用分野であるが、本発明の応用分野は、その他の種類の透明な光学素子、例えば、光学機器のためのレンズ、フィルタ、照準器のレンズ、アイバイザー、照明装置のための光学系等に適用できる。本発明は眼科用光学系において、眼科用のレンズだけでなく、コンタクトレンズおよび眼部の移植も含む。
【００３６】
図２は、図１において破線で示す所定の輪郭の周りにブランクを切り取って得られた眼鏡レンズ１１を示す。原則として、この輪郭は、ブランクの範囲内に含まれる限りにおいて、任意である。このようにして大量生産されるブランクを用いて、多種多様な眼鏡フレームに適合可能なレンズが得ることができる。切断されたレンズの端は、眼鏡フレームに合った、このレンズを眼鏡フレーム固定する方法、及び／又は美的目的に適う形状に、従来の方法により問題なく整えられる。また、例えば、眼鏡フレームに固定するネジを受けるため、孔１４をあけることができる。
【００３７】
ブランク１０の一般的な形状は、工業規格に合わせてもよく、例えば、直径６０ｍｍ、凸状前面１２および凹状後面１３（図３）の円形の輪郭を有するようにしてもよい。従来の切断、縁取り、及び穿孔用工具を用いて、ブランク１０からレンズ１１を得てもよい。
【００３８】
図１及び図２において、表面層は、部分的に切り取られ、ブランク１０とレンズ１１のピクセル化（ピクセルｌａｔｅｄ）された構造体が露呈されている。この構造体は、透明部品の層１７に形成されたセル又は微小空洞のアレイ１５からなる（図３）。より分かり易くするために、これらの図面において、層１７およびセル１５の寸法は、ブランク１０およびその基板１６の寸法と比較して誇張して示している。
【００３９】
セル１５の（ブランク１０の表面に対して平行な）横方向寸法Ｄは、１００μｍより大きく、５００μｍ迄の範囲でよい。好ましい寸法は２００μｍである。セルのアレイは、マイクロエレクトロニクスおよびマイクロメカニカルデバイスの分野における適切に制御された技術を用いて製造できる。
【００４０】
セル１５のアレイが組み込まれた層１７の厚さｈは、１μｍ以上５０μｍ以下の間であることがより好ましい。厚さｈは、約５μｍ以上２０μｍ以下であることが有利である。
【００４１】
壁１８が、セル１５同士を分離し、確実に密閉している。壁１８は、０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の間の厚さｄを有し、特に、光学部品の充填比を高めている。充填比が高くなることにより、セル１５に含有される物質によって得られる所望の光学機能の有効性も向上する。この充填比は、９０％以上９９．５％以下の間、好ましくは、９６％以上９８．５％以下の間である。セルの横方向寸法（Ｄ）、セルを分離する壁の厚さ（ｄ）および（高さ）ｈとの組み合わせを考慮することによって、前記セルに含有される物質の光学的特性又は性質に応じて、目に見えない光学部品の有する充填比を向上できる。
【００４２】
このため、本発明の好ましい実施の形態において、光学部品は、それぞれのセルの、部品の表面に対して平行な寸法Ｄが２００μｍであり、これらのセルを分離する壁の厚さｄが２μｍであるセルのアレイを含み、このセルのアレイが高さ５μｍの層を構成する。本発明の変形態様の光学部品は、それぞれのセルの、部品の表面に対して平行な寸法Ｄが２００μｍであり、これらのセルを分離する壁の厚さｄが３μｍであるセルのアレイを含み、このセルのアレイが高さ２０μｍの層を構成してもよい。
【００４３】
例えば、正方格子（図４）又は六方格子（図５）配置されたセルでは、厚さｄが２μｍである壁１８および寸法Ｄが２００μｍのピクセルでは、面積の２％しか吸収されない（τ≒９８％）。上述の変形態様において充填比はτ≒９７％となる。
【００４４】
図５に示したハニカム状（蜂巣状）又は六角型格子は、所定のアスペクト比でセルのアレイの機械的強度を最適化するので、好ましい配列である。しかしながら、本発明では、結晶構造を満たすあらゆる格子の配列が想定の範囲にある。したがって、長方形、三角形または八角形の格子も製造可能である。本発明の範囲を逸脱することなく、上述セルの寸法を考慮しながらも、種々の構造の格子形状を組み合わせた、セルのアレイを形成できる。
【００４５】
セル１５のアレイが組み込まれた層１７に、眼科用光学系（ｏｐｈｔａｌｍｉｃ  ｏｐｔｉｃｓ）で通常使用される複数の層１９、２０（図３）を追加して覆ってもよい。これらの層は、例えば、耐衝撃性、引掻耐性、呈色、反射防止、汚れ防止、その他の機能を有する。ここに示した例では、セルのアレイを組み込んだ層１７は、透明基板１６の直ぐ上に配置しているが、これらの層の間に、耐衝撃性、引掻耐性または呈色機能等を有する１以上の中間層を配置してもよい。
【００４６】
さらに、複数のセルのアレイから、基板上に多層積層を形成できる。したがって、例えば、多層積層が、特に素子にフォトクロミック機能を付与できる物質を含むセルのアレイを組み込んだ層の他に、素子に屈折率変化機能を付与できるもう一つの層を含ませることができる。また、セルのアレイを組み込んだこれらの層を、上記の追加層と交互に配置してもよい。
【００４７】
特に、透明な光学素子を製造する方法は、柔軟性が高いため、様々な組み合わせが可能である。したがって本発明の範囲内において、光学部品は、それぞれが、１以上の光学的特性を有する物質を充填したセルのアレイ、或いは、様々な物質を含む複数のセルのグループを含むセル１５のアレイを含んでもよい。光学部品はまた、それぞれが、同一の光学的特性を有する、又は、それぞれが異なった光学的特性を有するセルのアレイを組み込んだ、或いは、アレイ内の各セルがそれぞれ異なる光学的特性を有するセルのアレイを組み込んだ、少なくとも２つの層を含む積層から構成されてもよい。
【００４８】
透明基板１６は、眼科用の光学機器で一般的に使用されているガラスまたは種々のポリマー材料で構成していてもよい。セルのアレイを組み込んだ層１７は、その凸状前面１２上に配置して、凹状後面１３は、機械加工、研磨など、必要に応じて如何なる再成形加工もできるように、自由にしておくことが好ましい。しかしながら、透明な光学素子が矯正レンズである場合、屈折異常の矯正は、セル１５に含まれる物質の屈折率を空間的に変化させることによって達成できるため、これによって、後面に対する何れの再処理も不要にすることができ、結果的に、種々の層およびレンズに施さなければならない皮膜の設計及び／又は実施において優れた柔軟性を提供できる。また、本光学部品は、レンズの凹面上に配置してもよい。もちろん、本光学部品は、平面光学素子上に組み込んでもよい。
【００４９】
図６および図７に、セルのアレイを基板１６上に製造する第一の方法を示す。ここで説明する技術は、電気泳動ディスプレイ装置を製造するために用いる技術と類似している。かかる技術は、例えば、国際公開公報第ＷＯ００／７７５７０号、国際公開公報第ＷＯ０２／０１２８１号、米国出願第２００２／０１７６９６３号、米国特許第６３２７０７２号又は米国特許第６５９７３４０号に記載されている。また、セルのアレイは、当業者に周知のマイクロエレクトロニクスに基づく製造方法を用いても製造できる。製造方法は特に限定されないが、例えば、ホットプリント（ｈｏｔ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、熱エンボス加工、フォトリソグラフィー（ハード、ソフト、ポジティブまたはネガティブ）、マイクロコンタクトプリンティング等のマイクロデポジション、スクリーン印刷、またはその他のインクジェット・プリント等の方法が挙げられる。
【００５０】
本例においては、照射硬化可能な、例えば、紫外線硬化モノマーの溶液のフィルムを基板１６上に成膜させる。このフィルムをマスクを介して、微小空洞１５の位置に対応する格子内に分散した正方形又は六角形部分のみを紫外線照射で露光する。選択的に硬化することによって、支持体層２１上に形成された壁１８を適所に残す。次いで、モノマー溶液を除去し、部品を図６に示す状態にする。
【００５１】
同様の構造体を得るためのもう一つの可能な方法は、フォトリソグラフィー技術の応用である。これは、最初に、壁１８の所望の高さ、例えば２０μｍ、に対応する厚みをもつ材料、例えば、ポリマー、の層を基板１６上に成膜する。次に、フォトレジストのフィルムをこの層の上に成膜し、このフィルムを格子状の形態のマスクを介して露光する。露出されていない領域は、フォトレジストを現像することによって除去し、壁の位置に対して整列したマスクを残し、このマスクを介して材料の層を異方性エッチングする。このエッチングにより、所望の深さまで続く微小空洞１５を形成する。この後、マスクを化学エッチングによって除去する。
【００５２】
図６に示した状態から初めて、微小空洞１５に、液体またはゲル状態で光学的特性を有する物質を充填する。壁の材料及び微小空洞底部の表面の湿潤を容易にするため、必要に応じて、部品の前面を予め処理してもよい。光学的特性を有する物質を形成する溶液又は懸濁液は、アレイの全ての微小空洞について同一であってもよい。この場合、スクリーン印刷型の処理、スピンコーティング処理、物質をローラー若しくはドクターブレードを用いて塗り伸ばす処理、又は他にスプレー処理を用いて、部品を適当な槽に単に浸漬させることによって導入してもよい。インクジェット・ヘッドを使用して、個々の微小空洞に局所的に注入することも可能である。
【００５３】
後者の技術は、通常は、光学的特性を有する物質が微小空洞毎に異なるときに用いられ、複数台のインクジェット・ヘッドが表面を移動して、複数の微小空洞に連続して充填を行う。
【００５４】
しかしながら、特に、微小空洞が的なエッチングによって形成される場合、もう一つの可能な方法は、最初に一群の微小空洞をくり抜き、これらを第一の物質でまとめて充填し、次いでこれらを閉じる。部品の残りの表面は、これらの処理の間にマスキングしたままとする。次に、壁領域に加えて、少なくともすでに充填された微小空洞の領域を覆っているレジストマスクを介してこの選択的なエッチングを繰り返し、新しい微小空洞には異なる物質を充填して閉じる。部品の表面全体に異なる物質を分配させることが望まれる場合、この処理を一回以上回繰り返してもよい。
【００５５】
充填済みの微小空洞のアレイを密封する場合、接着剤で覆ったプラスチック薄膜を、例えば、塗布し、これを壁１８の上部に加熱溶接、又は熱積層する。または、微小空洞に含まれる光学的特性を有する物質と混ざらない溶液中の硬化性材料を、閉じる領域上に成膜させ、この材料を、例えば、熱または照射によって硬化することもできる。
【００５６】
一旦微小空洞１５のアレイが完成したら（図７）、部品に追加層または皮膜１９、２０を設けて製造を完了してもよい。こうして、このタイプの部品を大量生産し、貯蔵し、後に再び処理を開始して、顧客の要求に応じて個別に切断する。
【００５７】
光学的特性を有する物質を液体またはゲル状態で残さない場合は、物質が成膜された瞬間以降の適切な段階で、例えば、一連の加熱及び／又は照射処理等によって固形化処理を行ってもよい。
【００５８】
図８に示す変形態様では、微小空洞２５のアレイからなる光学部品は、軟質透明フィルム２７で構成される。かかるフィルム２７は、上述したものと同様の技術によって製造できる。この場合、フィルム２７は、平面、即ち、凸面でも凹面でもない基板上に製造できる。
【００５９】
上記処理工程を組み合わせて実施する際の省力化のため、フィルム２７を、例えば、工業規模で比較的大きなサイズで製造した後、適切な寸法に切断して、ブランクの基板１６上に移送してもよい。この移送は、軟質フィルムを接着することによって、フィルムを熱成形することによって、或いは真空中での物理的な接着効果によって行ってもよい。上述のケースのように、フィルム２７に数々のコーティングをしてもよいし、或いは、基板１６上に移送して、それ自体を１以上の既に説明した追加層でコーティングしてもよい。
【００６０】
本発明の応用分野において、微小空洞１５に導入した物質の光学的特性は、その屈折率にある。物質の屈折率を部品の表面全体にわたって変化させて矯正レンズを作っている。本発明の第１の実施の形態において、微小空洞１５のアレイを製造する間に、屈折率の異なる物質を導入することによって、バラツキをもたせてもよい。
【００６１】
本発明のもう一つの実施の形態では、後に照射によって屈折率する物質を微小空洞１５に導入することによって、バラツキをもたせてもよい。矯正光学機能の書き込みは、ブランク１０又はレンズ１１に、患者の視力を矯正するために好ましい屈折率プロファイルが得られるよう、表面全体にバラツキをもって光エネルギーを露光させて行われる。この光は、一般的にはレーザーによって生成され、書き込み装置は、ＣＤ−ＲＯＭ又はその他の光学的記憶媒体にエッチングするために使用するものと同様ものである。レーザーの出力及び／又は露光時間の選択に変化をもたせることによって感光性物質の露光の程度を変化させてもよい。
【００６２】
本発明で使用可能な物質として、例えば、メソ多孔物質および液晶が挙げられる。液晶は、重合反応、硬化反応、例えば、照射によって誘導されるものによって凝固してもよい。したがって、これらを選択した状態で凝固（ｆｒｏｚｅｎ）させ、それらを透過する光波の所定の光学的遅れを導入してもよい。メソ多孔物質の場合、材料の屈折率は、多孔性の変動によって制御される。他の方法として、照射に起因する硬化反応の過程全般にわたって屈折率を変化させるという周知の特性を有するフォトポリマーも使用できる。これらの屈折率は、材料密度の変遷、および化学構造の変化によって変化する。硬化反応時の体積変化が極めて小さいフォトポリマーを使用することが好ましい。
【００６３】
所望の屈折率のバラツキは、部品表面に対する照射を空間的に変え、溶液又は懸濁液を選択的に硬化させることによって得られる。この屈折率のバラツキは、矯正する患者の眼の屈折異常の評価に応じて決定する。
【００６４】
本発明のもう一つの用途において、微小空洞内に液体またはゲル状態で導入される物質は、フォトクロミック特性を有する。本発明に用いる物質として、例えば、特に、フランス特許第２７６３０７０号、欧州特許第０６７６４０１号、欧州特許第０４８９６５５号、欧州特許第０６５３４２８号、欧州特許第０４０７２３７号、フランス特許第２７１８４４７号、米国特許第６２８１３６６号、および欧州特許第１２０４７１４号の特許および特許出願等に記述されている、スピロオキサジン、スピロ−インドリン−［２，３’］ベンズオキサジン、クロメン、スピロキサジン、ホモアザアダマンタン、スピロフルオレン−（２Ｈ）−ベンゾピラン又はナフト［２，１−ｂ］−ピランのコア等の中心ユニットを含むフォトクロミック化合物を挙げてもよい。
【００６５】
本発明において、光学的特性を有する物質は、透過率の偏光可能な色素又は顔料であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の光学部品の正面図である。
【図２】上記光学部品から得られる光学素子の正面図である。
【図３】本発明の光学部品の概略断面図である。
【図４】本発明の光学部品におけるセルを配列するために使用可能な格子型を示す図である。
【図５】本発明の光学部品におけるセルを配列するために使用可能な格子型を示す図である。
【図６】２段階製造の第１段階における上記光学部品の概略断面図である。
【図７】２段階製造の第２段階における上記光学部品の概略断面図である。
【図８】本発明の光学部品を製造するもう一つの方法を示す概略断面図である。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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