(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体または景色の鮮明な視界を光学素子を介して可能にする透明な光学素子（１００）であって、
基準面（Ｓ１）を有する基板（１０）と、
前記基準面に平行に並置され、分離した複数のセル（１）の集合体を形成しており、前記基準面によって支えられている壁（２）のネットワークであって、前記壁が、前記基準面から測定される一定の高さ（ｈ０）のところに位置するそれぞれの頂部（Ｔ２）を有する、壁（２）のネットワークと、
前記基準面に平行な、前記壁の前記頂部上に配置されており、前記複数のセル（１）を密封するための膜（３）とを含み、
前記複数のセル（１）のそれぞれが、横方向に前記壁の面によって制限され、前記基準面（Ｓ１）に垂直な方向（Ｎ）に沿って前記密封膜（３）とセル底部（Ｂ１）との間に制限され、前記壁の前記頂部（Ｔ２）と前記セル（１）の前記底部との間を前記垂直方向に測定される前記セル（１）の内部の深さ（ｈ）を有し、透明媒体を含み、
前記光学素子が、前記複数のセル（１）の少なくともいくつかが異なる深さ（ｈ）を有し、透明な固体材料の追加部分（４）が前記セルのそれぞれの前記セル底部（Ｂ１）と前記基準面（Ｓ１）との間に配置されていることを特徴とし、
前記追加部分（４）の前記固体材料、および前記複数のセル（１）の少なくとも１つに含まれる前記透明媒体が、それぞれの異なる光屈折率の値を有し、
前記複数のセル（１）の内部の深さの分布は、前記分布が巨視的な屈折効果を前記透明な光学素子に提供するように適合される、透明な光学素子。
【請求項２】
前記壁（２）が、前記追加部分（４）の前記材料と同じ材料によって、少なくとも部分的に構成されている、請求項１に記載の透明な光学素子。
【請求項３】
前記追加部分（４）の前記材料がリソグラフィーの樹脂である、請求項１または２に記載の透明な光学素子。
【請求項４】
それぞれの異なる深さ（ｈ）を有するいくつかの複数のセル（１）が、それぞれ同一の媒体を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の透明な光学素子。
【請求項５】
前記同一の媒体が、空気、不活性ガス、または真空である、請求項４に記載の透明な光学素子。
【請求項６】
それぞれの異なる深さ（ｈ）を有するいくつかの複数のセル（１）に含まれる前記媒体が、前記複数のセル（１）の少なくともいくつかの間で変化し得る比率を有する、前記複数のセル（１）を充填するための少なくとも２つの成分の混合物をそれぞれ含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の透明な光学素子。
【請求項７】
前記複数のセル（１）を充填するための前記成分が、それぞれの異なる光屈折率の値を有する、請求項６に記載の透明な光学素子。
【請求項８】
前記複数のセル（１）の前記深さ（ｈ）が、５μｍから３０μｍの間で異なる、請求項１から７のいずれか一項に記載の透明な光学素子。
【請求項９】
隣接する複数のセル（１）の中心が、前記基準面（Ｓ１）に対して平行に、１０μｍから２００μｍの間からなる距離（Ｄ）で分離されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の透明な光学素子。
【請求項１０】
前記複数のセル（１）の前記深さ（ｈ）及び前記複数のセル（１）に含まれる前記媒体は、分離したセルの間の多様性を示し、これらの多様性は、光学レンズ効果と同様の屈折力を前記光学素子に与えるのに適している、請求項１から９のいずれか一項に記載の透明な光学素子。
【請求項１１】
前記基板（１０）がベース膜を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の透明な光学素子。
【請求項１２】
ベース光学部品（２００）と、前記ベース光学部品の面（Ｓ２００）に固定されている請求項１１に記載の透明な光学素子とを含む、透明な光学部品。
【請求項１３】
矯正用眼鏡の着用者に対して視力の矯正をもたらすことができる前記矯正用眼鏡を形成する、請求項１２に記載の透明な光学部品。
【請求項１４】
前記ベース光学部品（２００）が、それ自体、矯正用眼鏡である、請求項１３に記載の透明な光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルの集合体を含む透明な光学素子に関する。特に眼への使用、特に眼鏡の製造を意図している。
【０００２】
本明細書の枠組みの中では、透明度とは、光学素子、特にセル集合体を通じて任意の物体または景色を鮮明に見るための能力を意味する。すなわち、セル集合体を通過する光は、視界が不鮮明になり得るようには変更されない。特に、その光は拡散も回折もしないため、光学素子からある距離に位置する点光源は、セル集合体を通じて点として知覚される。
【背景技術】
【０００３】
光学特性を有する物質部分を光学素子のセル内に導入し、次にそのセルを密封することによって、その光学素子を製造することが知られている。そのため、セルに含まれる物質部分は互いに恒久的に分離され、隣接するセル間で混ざり合うことがなく、また拡散することがない。それにより、セルに封入された物質によって光学素子に与えられる1つまたは複数の特性は、その光学素子の全耐用寿命にわたって恒久的である。
【０００４】
このため、図1に示されているように、このような透明な光学素子は、
- 基準面S1を有する基板10と、
- 面S1に平行に並置され、分離したセル1の集合体を形成しており、この面によって支えられている壁2のネットワークであって、その壁2が、基準面S1から測定された一定の高さh0のところに位置するそれぞれの頂部T2を有する、壁2のネットワークと、
- 基準面S1に平行な、壁2の頂部T2上に配置されており、セル1を密封するための膜3とを含む。
【０００５】
したがって、各セル1は、横方向に壁2の面によって制限され、また面S1に垂直なN方向に沿って、密封膜3とセル底部B1との間に制限される。本発明以前の利用可能なセルを有する光学素子では、各セル1の底部B1は、基板10の基準面S1と併合されている。そのため、頂部T2と底部B1の間でN方向に測定される壁2の高さh0は、セルの内部の深さに等しい。この深さは、光学素子の全てのセル1に対して同一である。
【０００６】
さらに、各セル1は透明媒体を含む。
【０００７】
特に、壁2は、リソグラフィーの樹脂によって構成することができる。さらに、これらの壁のネットワークは、マスクを介して樹脂の層に選択的に照射を行い、次にその樹脂を硬化する(cure)ことによって形成可能である。壁2の寸法は、それぞれの壁によって個々に生じ得る光のあらゆる拡散を防止または低減するように選択される。同時に、壁2のネットワークのパターンは、特定方向におけるそうした個々の拡散から生じ得る構造上の干渉を防止するように選択される。このように、壁2のネットワークは、上記で定義した意味において光学素子の透明度を低下させない。
【０００８】
光学特性を有し、それぞれのセル1に導入される物質部分は、セル内に含まれる透明媒体を構成する。
【０００９】
特定の用途のために、光学レンズのジオプトリ屈折力と同様のジオプトリ屈折力である光学効果が、素子に対して要求される。このため、巨視的な屈折率分布が光学素子の面S1上に形成されるように、セル1に含まれる透明媒体が光屈折率に対するそれぞれの可変値を有する。これらの屈折率分布は、要求される屈折力を生み出すために公知の方法で選択される。この屈折力Pは、以下の関係によって与えられる。
P=-2・h0・Δn/R2  (1)
ここで、Rは基板10の円形の輪郭Cの半径であり、Δnは、素子の中心Oと輪郭Cの間の、セル1に含まれる媒体の光屈折率の差である。すなわち、Δn=n(R)-n(O)である。Δnの符号によって、光学素子に相当するレンズは、収束するか(nの値が中心Oでより高い)、または発散する(nの値が輪郭Cに近いとより高い)。したがって、このように光学素子に生じ得る屈折力は、セル1に含まれる透明媒体の光屈折率の変化の大きさによって制限される。これらの透明媒体を構成するために使用に適した材料は、要求される屈折力が高い場合には特に、その屈折力を得るのに不十分な範囲に変化する屈折率の値を有する場合がある。
【００１０】
利用可能な透明材料に起因するこの制限を克服するために、隣接するセル間で屈折率の不連続性を作ることが知られている。これらの不連続性は、光の波長の倍数となる光路長の急激な増加をもたらす。したがって、素子の屈折力は、フレネルレンズと同様に位相折りたたみ効果(phase folding effect)によって、この波長に対して増大し得る。しかし、光路長の急激な増加は、可視光範囲内の単一波長に対して好適であるに過ぎないため、光学素子はそれによって著しい色収差を有する。
【００１１】
さらに、光学特性を有し、異なるセル間で可変の組成を有する物質部分をセル1に導入する効率的で安価な方法は、インクジェットタイプの材料注入ヘッドを用いることによって、これらの部分をセルに注入することからなる。例えば、注入ヘッドは、透明媒体の2つの成分を別々に含む2つのタンクから供給を受け、タンクの一方または他方から一定量のドロップ(drop)を発生させるように設計されている。各セル1の充填は、全てのセルに対して同一である最大数のドロップに相当するため、充填された各セルは、成分の一方について全ての数のドロップを含み、他方の成分によって最大数のドロップに仕上げられる。このように、セル1に含まれる透明媒体は、各セルにおいてドロップの最大数の逆数の倍数である値に制限される比率を有する、2つの成分の混合物である。このため、セルに含まれる透明媒体の光学特性は、一定の増加分で変化し、限られた数の値だけを採り入れることができる。この光学特性が光屈折率である場合、このような増加分の変化は、等価なレンズが均一材料から構成されていれば、そのレンズに対する厚さステップの効果と同一の効果を有する。別の解釈によれば、これらの増加分の変化は、等価なレンズの粗さの原因となる。それゆえ、増加分の変化は、光学素子の透明度を低下させる光の拡散を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
セルを有する公知の光学素子のこれらの制限および欠点を考慮すると、本発明の第1の目的は、互いに隔てられているいくつかのセルの間で増加する、光屈折率の見掛け変化を有する素子を提案することにある。
【００１３】
本発明の第2の目的は、色収差を低減させた、先のタイプのセルを有する透明素子を提案することにある。
【００１４】
本発明の第3の目的は、セルの中身が同じように得られる場合に、異なるセル間の屈折率の変化を従来技術の公知素子の変化よりも小さくできる、セルを有する透明素子を提案することにある。本発明のうち、この第3の目的は、材料を注入するためにインクジェットタイプの注入ヘッドを使用することによって、セルが混合物で充填された光学素子に特に関係し得る。
【００１５】
最後に、本発明の第4の目的は、光の拡散を低減させる、セルを有する透明な光学素子を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このため本発明では、セルの少なくともいくつかが異なる深さを有し、透明な固体材料の追加部分が、これらのセルのそれぞれの底部と基板の基準面との間に配置されることを特徴とする、先に述べたような、セルを有する透明な光学素子を提案する。さらに、追加部分の材料と、セルの少なくとも1つに含まれる媒体とは、異なるそれぞれの光屈折率の値を有する。
【００１７】
本発明の光学素子は、既に説明した意味において透明である。そのため、オブザーバー(observer)が素子の一方の側にある距離で位置している場合、この素子の他方の側に位置し、またその光学素子との間に離隔距離を有する景色について、オブザーバーは鮮明な視界を有する。
【００１８】
したがって、本発明による光学素子のいくつかのセルは、多様な深さによって差別化される。これらの多様な深さは、異なるセルにおける素子を通過する光線に対して、光路長の変化を生み出す。このように、セルの深さの分布が光学素子の表面にでき、その分布は、光学素子に巨視的な屈折効果を与えることができる。特に、セルの深さ、およびセルに含まれる媒体は、レンズの光学効果と同様の光学効果を素子に与えるために、適合された多様性を有することができる。さらに、素子は、それ自体が屈折力を有する。
【００１９】
本発明によって導入される複数のセルの多様な深さは、一定の深さを有する複数のセルに含まれる仮想のセル媒体(virtual cell medium)の屈折率の変化と理論的に等価である。そして、このような仮想の屈折率の変化(virtual index variation)は、セルに含まれる透明材料を変えることによってのみ生じる屈折率の変化よりも大きくすることができる。
【００２０】
複数のセルの多様な深さが、各セルの底部における光線の屈折を伴うと想定すると、生じる色収差は低くなる。特に、その色収差は、位相折りたたみから生じる色収差よりもはるかに低い。
【００２１】
さらに、本発明による可変のセルの深さは、容易に、また正確に調整することができる。特に、その深さはデジタル的に調整可能である。このため特に、このような光学素子は、高度の再現性をもって大量生産することができる。
【００２２】
特に、複数のセルの多様な深さは容易に小さくすることができ、それによって異なるセルにおける素子を通過する光ビームの光路長の変化が小さくなる。特に、光路長のこれらの変化は、材料を注入するためにインクジェットタイプの注入ヘッドによって作り出された混合物から生じる光路長の変化よりも小さくすることができる。
【００２３】
本発明の第1の実施形態によれば、それぞれの異なる深さを有するいくつかのセルは、それぞれ同一の媒体を含むことができる。そのため、セルの充填は特に簡単である。特に、この充填は、全てのセルが単一組成を有する共通の物質で同時に充填される一括充填であってもよい。
【００２４】
本発明の第2の実施形態によれば、異なる深さを有するいくつかのセルに含まれる媒体は、これらのセルの少なくともいくつかの間で変化し得る比率を有する、少なくとも2つのセル充填成分の混合物をそれぞれ含むことができる。この場合には、複数のセルにおける多様な深さは、各セルに含まれる媒体の多様性と組み合わせられる。特に、セル充填成分は、異なる光屈折率の値を有することができる。そのため、多様な深さと、セルに含まれる媒体の多様性の組合せによって、セルに含まれる媒体の多様性のみから生じる光路長の変化よりも小さい光路長の変化を得ることができる。このように、光学素子に相当する均一レンズの粗さを低減することができる。したがって、光学素子の透明度が増加する。
【００２５】
さらに本発明では、ベース光学部品と、先に述べたような透明な光学素子とを含む透明な光学部品を提案する。透明な光学素子はベース部品の面に固定される。このため、光学素子は平行な面を有する薄い多層構造であってもよく、その多層構造のプライマリレイヤーの1つはセル集合体を組み込んでいる。
【００２６】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照した、非限定的な実施形態に関する以下の説明において明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】既に説明した、本発明より前に知られている、セルを有する光学素子の断面図である。
【図２ａ】本発明による、セルを有する光学素子の断面図である。
【図２ｂ】本発明による、セルを有する光学部品の断面図である。
【図３】本発明を用いずに、また本発明を用いて得られた、2つの光学素子の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
これらの図では、理解しやすいように、図1、図2a、および図2bに示されている素子の寸法は、実際の寸法および寸法比に比例していない。さらに、異なる図面に示されている同一の参照記号は、同一の要素または同一の機能を有する要素を示す。加えて、Nは基板表面に垂直な方向を示しており、本発明はその基板表面上に実施される。
【００２９】
例示として、以下の説明は、本発明の眼科分野への適用に関する。より詳細には、得られる光学部品は、眼鏡の着用者に視力矯正をもたらすことができる矯正用眼鏡である。
【００３０】
図2aによれば、多層構造の形態の光学素子100は、基板を形成するベース膜10、セル集合体1、および密封膜3を含む。セル1は、N方向に沿って測定された厚さh0を有するリソグラフィーの樹脂の中間層に形成することができる。S1は、樹脂の層を支える膜10の面である。
【００３１】
セル1はリソグラフィーによって形成することができるため、壁2は、架橋され、セルを形成するために溶解した樹脂部分の間に恒久的に残されている樹脂部分に相当する。さらに、壁2を画定するために使用されるリソグラフィーのマスクは、セル1に相当するゾーンにおいて、これらのゾーンで可変の吸収レベルで吸収することができる。このように、セル1の位置に最初に位置決めされるリソグラフィーの樹脂部分は、この場所におけるマスクの吸収が少なければ、より多く照射される。次に、その樹脂部分は、樹脂の硬化(curing)の間によりゆっくりと溶解し、それによって樹脂の残留部分4が、硬化後に、形成されたセルの底部に残る。そのため、このセルは、残留部分4の厚さだけ減らされた深さを有する。任意で、部分4を架橋してそれによって恒久的に固定するために、樹脂がさらに照射ビームにさらされてもよい。一般には、それぞれの残留部分4は固体であり、すなわち、その残留部分は変形せず、クリープ(creep)せず、流れず、また対応するセル1の中身と混ざり合うことはない。さらに、残留部分4は、セル1に含まれる透明媒体に対して、有利には不活性であり不浸透性である。このように、素子100にはセル1の集合体が設けられており、個々のセルの深さは異なり得る。セル1のこれらの個々の深さは、hとして総称的に参照記号がつけられている。それぞれのセル1の下に残されている樹脂部分4の厚さは、pとして参照記号がつけられており、そのため、そのセル1が何であれh+p=h0となる。このため、各部分4は、対応するセル1の追加部分と呼ばれ、また面S1は基準面と呼ばれる。
【００３２】
説明したセル1を形成する方法によって、壁2および部分4は、リソグラフィーの樹脂によって全て構成される。任意で、1つまたは複数の被膜を壁2に施すことができ、その結果、これらの壁は部分4の材料と同一の材料から部分的に構成される。
【００３３】
可変の深さのセル1を形成する他の方法としては、追加部分4のみをリソグラフィーの樹脂から作ることが可能である。壁2は、例えばシリカ(SiO2)またはアルミナ(Al2O3)から作ることができる。最後に、壁2および部分4は、リソグラフィーの樹脂以外の同一材料から少なくとも部分的に構成することができる。一般に、セル1の集合体は、フォトリソグラフィー、ステレオリソグラフィー、エンボス加工、レーザ彫刻などの技法のうちの1つによって製造することができる。
【００３４】
いずれにしても、追加部分4の材料は透明である。
【００３５】
面S1に平行な隣接するセル1のそれぞれの中心は、10μm(マイクロメートル)から200μmの間、好ましくは40μmから75μmの間からなる距離Dで分離することができる。このように、セル1は、セル1が個々に見えないように十分に小さいと同時に、光の拡散を引き起こさないように十分に大きい。さらに、光学素子100は見た目に美しく透明である。また距離Dは、膜10の面S1に平行なセル1の寸法である。
【００３６】
膜3は、壁2の頂部T2に直接、または、図示されていないゲルもしくは接着材料の中間層を用いて施すことができる。いずれにしても、厚さh0は、基準として用いられる膜10の面S1から測定された壁2の高さである。各セル1の深さhは、壁2の頂部T2から、下にある追加部分4の上側表面に一致する、このセルの底部B1まで測定される。
【００３７】
図2bに示されているように、説明した透明な光学素子100は、ベース光学部品200の面S200上に加えることができる。このように、ベース部品200および素子100を含む新たな光学部品が得られる。ベース部品200は、それ自体がレンズであってもよく、特に矯正用眼鏡であってもよい。この場合、素子100およびベース眼鏡200のそれぞれの屈折効果は、新たな光学部品に対する全体の屈折効果を生み出すように組み合わせられる。このように、素子100は、ベース眼鏡200の屈折力に加えて、関係(1)によって与えられる屈折力Pを生み出す。図2bでは、Rは、輪郭Cによって限定される、面S200の直径を示す。この直径は、ベース眼鏡200が眼鏡フレームの台座の寸法にまだ切り出されていない場合には、例えば、60mm(ミリメートル)に等しくてもよい。
【００３８】
十分な屈折力Pを生み出すために、セル1の深さhは、5μmから30μmの間、好ましくは15μmから25μmの間で異なってもよい。
【００３９】
次に説明する第1の実施形態では、全てのセル1は同じ透明媒体を含む。この媒体は、例えば、空気、不活性ガス、または真空であってもよい。不活性ガスは、素子100のあらゆる物質と化学的に反応しない任意のガスを意味し、それによって素子100の寿命の間は不変である。真空は、光学素子100の外側に存在する圧力と比べて、セル1内部の圧力が低い媒体を意味する。ガス状媒体の利点は、それらの光屈折率の値が1.0に近いことであり、それらの屈折率の値は、追加部分4の屈折率の値との著しい開きを示す。事実、追加部分4は固体であり、その光屈折率の値は一般に1.6よりも大きい。
【００４０】
より一般的には、N方向に平行である、基準面S1と壁2の頂部T2との間の光路の長さLは、
L=p・n4+h・n1=[n4+(n1-n4)・h/h0]・h0
であり、ここでn1はセル1の1つに含まれる透明媒体に対する光屈折率の値であり、n4は追加部分4の透明材料に対する光屈折率の値である。長さLは、光ビームが通過するセル1の関数として変化する。すなわち、同じ光路長をもたらし、h0に等しい一定のセルの深さを有する、図1に示されている光学素子のセルに含まれる均一材料の屈折率neqは、
neq= n4+(n1-n4)・h/h0 (2)
となる。この屈折率は、そのセル1に対する等価屈折率、または見掛け屈折率と呼ばれる。
【００４１】
本発明の第2の実施形態では、セルは、2つの成分AおよびBが光屈折率の異なる値nAおよびnBをそれぞれ有する混合物で、それぞれ充填されていることを想定する。この場合には、セル1に含まれる透明媒体の屈折率は、
n1=nA・xA+nB・(1-xA)=nB+ΔnAB・xA
となり、ここでxAは、そのセル1に含まれる混合物の成分Aの比率を示し、ΔnABは、混合物の2つの成分AおよびBの屈折率間の差(ΔnAB=nA-nB)を示す。そのため、このセルに対して、関係(2)によって与えられる見掛け屈折率は、
neq=n4+ΔnB4・h/h0+ΔnAB・xA・h/h0 (3)
となり、ここでΔnB4=nB-n4である。それぞれが関係(3)によって与えられる、2つの異なるセル1および1'の見掛け屈折率間の差は、
Δneq=ΔnB4・Δh/h0+ΔnAB・(xA・h-xA'・h')/h0
=[ΔnB4+ΔnAB・xA]・Δh/h0+ΔnAB・(h'/h0)・ΔxA (4)
となり、ここでh'はセル1'の深さであり、Δhはセル1および1'間の深さの差異(Δh=h-h')であり、ΔxAはセル1および1'間の成分Aの比率の差異である(ΔxA=xA-xA'、xA'はセル1'に対する成分Aの比率である)。
【００４２】
全てのセルが同じ深さhを有する場合、関係(4)において、深さの差異Δhに比例するΔneqの第1項はゼロとなる。そして、Δneq=ΔnAB・(h/h0)・ΔxAだけが残り、ΔxA=1およびh=h0の場合に最大、すなわちΔneqMAX=ΔnABとなる。
【００４３】
本発明による、セルの多様な深さの導入によって、セルの見掛け屈折率の変化に、関係(4)の第1項が加えられる。n4がnAよりも大きく、それ自体がnBよりも大きい場合、neqの最大変化はh=0、h'=h0、およびxA'=0に対して得られる。その最大変化は、ΔneqMAX=ΔnB4となり、絶対値においてΔnABよりも大きい。
【００４４】
したがって本発明は、関係(1)によって、素子100に関して達成可能な絶対屈折力を増加させることができる。
【００４５】
このため、本発明より前に知られている光学素子の場合と同じように、光学素子100の中心Oにおける値に対して、各セルの見掛け屈折率の値の差異Δneqが、
Δneq(r)-Δneq(O)=[Δneq(R)-Δneq(O)]・(r/R)2 (5)
の関係に従うことが好ましい。ここでrは、中心Oから、または中心Oまで測定されたセル1の半径方向の距離である(図2b)。
【００４６】
さらに、セルの深さと混合物の比率とが増加的に変化する場合、複数のセルの多様な深さは、関係(4)によって、0とΔneqMAXとの中間にある、Δneqに対する付加的な値を加える。そのため、見掛け屈折率の差異Δneqに対する達成可能な値は、一定のセル深さを有し、混合物の同じ成分AおよびBに基づき、また混合物の比率について同じ増加分に基づく光学素子と比べて、より多数になる。したがって、式(5)によって計算される値に関して、Δneqの値の差を小さくすることができる。そのため、本発明は、隣接するセル間に存在する光路長における急激な増加を低減することも可能である。それによって、光学素子100に相当する均一材料のレンズでは、粗さが低減する。このため、可変の深さのセルを有する光学素子100は、より透明となる。
【００４７】
本発明者らは、等価な均一レンズの方形面粗さが、各セルに対する2つの寄与の組合せから生じることを確認した。
【００４８】
各セル1に対するこの方形面粗さへの第1の寄与は、見掛け屈折率neqがそれぞれにおいて均一であるセルの使用から生じる。すなわち、第1の寄与は、一般にピクセル化(pixellation)と呼ばれる、離散セルへの面S1のブレークダウン(breakdown)から生じる。第1の寄与は、基板10の面S1に平行なセル1の寸法Dの2乗に比例する。さらに、この第1の寄与は、一定であるセルの寸法Dに対して、素子100の輪郭Cに近いとより高くなる。事実、関係(5)によれば、Δneqの差異は輪郭Cに近いとより大きくなり、そのため、一定の寸法Dによって、半径方向の距離rに応じて増加する光路長の急激な増加が生じる。実際には、本発明は、従来技術の公知の光学素子に関して等価なレンズの方形面粗さに対する、この第1の寄与を変えない。
【００４９】
各セル1に対する第2の寄与は、実際の値Δneqと、光学素子100の中心Oからこのセルの中心を隔てている半径方向の距離rの関数としての、このセルの中心に対して式(5)によって計算される理論値との間の、このセルに対する差から生じる。事実、実際の値は、セルに導入される2つの成分AおよびBの混合物を形成するために用いられる技法に依存する。先に説明した注入ヘッドが、セルに導入される混合物成分AおよびBの一方または他方のドロップ毎に一定量で材料を注入するのに用いられる場合、この第2の寄与は主に、このドロップ量の2乗に比例して変化する。事実、このドロップ量は、達成可能な混合物の比率を離散値に制限し、結果として、見掛け屈折率の値における実際の差Δneqもまた制限する。既に説明したように、本発明は、光学素子100に相当するレンズの方形面粗さに対して、この第2の寄与を減らすことが可能である。
【００５０】
しかし、この第2の寄与は、ドロップ量と、セル1の個々の容量の両方に依存している。事実、セル自体がより小さい場合、混合物の比率に対する達成可能な離散値の数はより小さくなる。したがって、方形面粗さに対する第2の寄与は、同時にセルの寸法Dの2乗に逆比例する。
【００５１】
レンズの方形面粗さ平均ρmoyは、全てのセルの寄与の方形面値の平均を計算することによって得られる。先に与えられた第1のセル寄与のために、レンズの一定の直径Rに対して、方形面粗さ平均ρmoyは、セルの寸法Dが十分に大きく、通常は80μmより大きい場合、セルの寸法Dに比例して変化する。さらに、セルの寸法Dがゼロに向かう傾向がある場合は、同様に先に説明した第2のセル寄与のために、方形面粗さ平均ρmoyは無限大になる。これらの極端な変化によって、レンズの方形面粗さ平均ρmoyは、セルの寸法Dにおける変化に関して最小値を有する。
【００５２】
図3は、セルの寸法Dの関数としての、光学素子100に相当する均一レンズの方形面粗さ平均の変化を示す。マイクロメートル(μm)で表されている寸法Dの値は、x軸に示されている。方形面粗さ平均ρmoyの値はナノメートル(nm)で表されており、y軸に示されている。図に示されている2つの曲線は、R=10mm、P=1.0ジオプトリ、neq(R)-neq(O)=0.25、およびドロップ量6pl(ピコリットル)の値に対応しており、それぞれ、一定であるセルの深さに対する曲線(本発明より前の従来技術に対応する破線の曲線)と、可変の深さに対する曲線(本発明の使用に対応した実線)である。セルの深さが可変の場合に得られる方形面粗さの最小値は、約133nmである。その最小値は、約50μmのセル1の寸法Dに対して得られる。比較として、セルの深さが可変でない方形面粗さの最小値は約170nmであり、70μm値であるセル1の寸法Dに対して得られる。
【００５３】
本発明の先の説明において引用された多くの数値は、単に例示として与えられたことが理解される。当業者には、光学素子に対して意図された用途に従って数値を適応させる方法がわかるであろう。さらに、光学素子のセルを製造する方法、ならびにセルを充填するために用いられる技法は、変更することができる。
【符号の説明】
【００５４】
1  セル
1  セル集合体
2  壁
3  密封膜
4  残留部分
4  追加部分
4  樹脂部分
10  ベース膜
10  基板
100  光学素子
200  ベース光学部品
200  ベース眼鏡
B1  セル底部
h  深さ
N  方向
S1  基準面
S200  面
T2  頂部
C  輪郭
D  距離、セルの寸法
h0  厚さ
L  長さ
p  厚さ
P  屈折力
R  直径
neq  屈折率
A  成分
B  成分
O  中心
r  半径方向の距離
ρmoy  方形面粗さ
【図１】
0005808251.tif 000002
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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