(57)【要約】レンズ構成方法が開示される。方法は、レンズを所定の消去温度に加熱して、前記レンズを消去するステップと、指向性紫外線（ＵＶ）光の露光パターンを用いて、前記レンズに屈折率空間分布を書き込むステップと、を含む。前記レンズは、眼科用レンズまたは産業界で使用されるレンズとして使用することができる。レンズは、例えば、液晶を含む書き換え可能な材料を備える。レンズは、所定の温度の熱を使用して消去されてもよい。レンズは、ＵＶ光を使用して、レンズに他の露光パターンを適用することによって書き換えることができる。【選択図】図１
2021514072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを所定の消去温度に加熱することで、前記レンズを消去するステップと、
指向性紫外線光の第一の露光パターンを用いて、前記レンズに第一の屈折率空間分布を書き込むステップと、
を含む、レンズ構成方法。
【請求項２】
前記レンズが、書き換え可能な材料を備える、請求項１に記載のレンズ構成方法。
【請求項３】
前記書き換え可能な材料が、液晶、ポリマー分散液晶、ポリマー安定化液晶、カプセル化液晶、双安定液晶、ポリマー分散双安定液晶、ポリマー安定化双安定液晶、カプセル化双安定液晶を含む群から選択される、請求項２に記載のレンズ構成方法。
【請求項４】
第二の露光パターンを用いて、前記レンズに第二の屈折率空間分布を書き込むステップをさらに含み、前記第二の屈折率が前記第一の屈折率とは異なる、請求項１に記載のレンズ構成方法。
【請求項５】
前記第一の屈折率空間分布は、第一の屈折度数分布に対応し、前記第二の屈折率空間分布は、第二の屈折度数分布に対応する、請求項４に記載のレンズ構成方法。
【請求項６】
前記第一の屈折率空間分布は、患者の第一の眼科用処方箋に対応し、前記第二の屈折率空間分布は、患者の第二の眼科用処方箋に対応する、請求項４に記載のレンズ構成方法。
【請求項７】
前記レンズが、受動材料をさらに備える、請求項２に記載のレンズ構成方法。
【請求項８】
前記レンズが、眼鏡レンズ、フェイスシールド、アイシールド、ゴーグル、インサートレンズ、呼吸器用レンズ、ヘルメット用レンズ、眼内レンズ、屈折レンズおよび回折レンズを含む群から選択される、請求項１に記載のレンズ構成方法。
【請求項９】
前記第一の露光パターンが空間分布および時間分布を有する、請求項１に記載のレンズ構成方法。
【請求項１０】
液晶を含む特殊材料から書き換え可能なレンズを作成するステップと、
ＵＶ光の第一の露光パターンを用いて、前記書き換え可能なレンズに第一の屈折率空間分布を書き込むステップと、
前記書き換え可能なレンズを所定の消去温度まで加熱することによって前記屈折率を消去するステップと、
を含む、書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１１】
ＵＶ光の第二の露光パターンを用いて、前記書き換え可能なレンズに第二の屈折率空間分布を書き込むステップをさらに含み、前記第二の屈折率が前記第一の屈折率とは異なる、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１２】
前記所定の消去温度が７０℃以上１３０℃以下である、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１３】
前記第一の屈折率空間分布は、第一の屈折度数分布に対応し、前記第二の屈折率空間分布は、第二の屈折度数分布に対応する、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１４】
前記第一の屈折率空間分布は、患者の第一の眼科用処方箋に対応し、前記第二の屈折率空間分布は、患者の第二の眼科用処方箋に対応する、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１５】
前記液晶が、液晶、ポリマー分散液晶、ポリマー安定化液晶、カプセル化液晶、双安定液晶、ポリマー分散双安定液晶、ポリマー安定化双安定液晶、カプセル化双安定液晶を含む群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１６】
前記書き換え可能なレンズは、受動材料をさらに備える、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１７】
前記作成するステップは、前記書き換え可能なレンズに磁場、電場、または電磁場を印加することを含む、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１８】
前記書き換え可能なレンズは、眼鏡レンズ、フェイスシールド、アイシールド、ゴーグル、インサートレンズ、呼吸器用レンズ、ヘルメット用レンズ、眼内レンズ、屈折レンズおよび回折レンズを含む群から選択される、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項１９】
前記第一の露光パターンが空間分布および時間分布を有する、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項２０】
前記消去するステップは、前記書き換え可能なレンズの特定領域に向けられた加熱によって達成される、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項２１】
前記加熱が、所定の期間にわたって、赤外線を照射することによって達成される、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【請求項２２】
前記加熱は、前記書き換え可能なレンズを炉内に所定の期間にわたって配置することによって達成される、請求項１０に記載の書き換え可能なレンズ作成および構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学の分野に関する。特に、本開示は、修正可能で書き換え可能な特徴を有するレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科用レンズは、眼の収差または視覚欠損を矯正することによって視力矯正機能を提供するように設計される。眼科用レンズは、視力を改善させることで、生活の質を高めている。固定度数の眼科用レンズは何年も前から知られており、技術の進歩により、視力の誤差をより正確に矯正できるようになっている。しかしながら、個人にとって必要な視力矯正は、老眼の発症および進行などの加齢に伴う生理的変化により、経時的に変化する。さらに、個人が必要とする矯正は、ストレス、疾病、事故、医療、環境条件、および個人の好みによって変化し得る。したがって、光学度数をその全値で変化させること、および／またはレンズ上の度数の分布もしくは配置で変化させることのいずれかができるレンズが必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
同様に、レンズは、導光板、位相差板、ビーム整形器、望遠鏡、顕微鏡などを含む多くの目的のために科学および産業において使用される。ここでは、眼科用レンズと同様に、変化する要件がある場合、レンズは歴史的に交換されている。この多くは、レンズの取り外しおよび再取り付けを含むか、または必要とする。これは、新しい要件を満たすレンズを取得するためのコストと、レンズを取り外したり、再び取り付けたりすることによるコストの増加をもたらし、これは、用途に応じて、容易ではない場合がある。したがって、取り付け位置とも取り付け状態とも無関係に、光学度数を、その合計値および／またはレンズ上の度数分布もしくは配置のいずれかで、変化させることのできるレンズが必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】書き換え可能なレンズを作成し、書き換えるために取られるアクションのフローチャートである。
【図２】レンズを消去することを含む、処方箋が変更されたときに、書き換え可能な眼科用レンズを作成し、書き換えるために取られるアクションのフローチャートである。
【図３】処方箋が変更されたときに、書き換え可能な眼科用レンズを構成し、再構成するために取られるアクションのフローチャートである。
【図４Ａ】初期作成後の書き換え可能なレンズ内の液晶のブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ａにおける液晶レンズの初期空間屈折率分布を示すグラフである。
【図５Ａ】レンズの一部分に紫外線を照射した後の、中間状態の書き換え可能なレンズ内の液晶のブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおける液晶レンズの空間屈折率分布を示すグラフである。
【図６Ａ】レンズを構成するためにレンズの一部分に紫外線を照射した後の、書き換え可能なレンズ内の液晶のブロック図である。
【図６Ｂ】図６Ａにおける液晶レンズの空間屈折率分布を示すグラフである。
【図７Ａ】レンズを消去するためにレンズに熱を加えた後の、書き換え可能なレンズ内の液晶のブロック図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおける液晶レンズの空間屈折率分布を示すグラフである。
【図８Ａ】構成時の例示的な液晶書き換え可能なレンズの円形暗視野画像である。
【図８Ｂ】消去時の例示的な液晶書き換え可能なレンズの円形暗視野画像である。
【図８Ｃ】再構成時の例示的な液晶書き換え可能なレンズの円形暗視野画像である。
【図８Ｄ】消去時の例示的な液晶書き換え可能なレンズの円形暗視野画像である。
【図９】本明細書で説明される書き換え可能なレンズを作成し、書き換えるための方法を実施するために使用される計算装置および環境を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
液晶の新しい革新的な応用を使用して、レンズ着用者およびレンズユーザの変化するニーズに対処する書き換え可能なレンズを作成こともできる。本明細書で説明される方法は、修正および再使用のために、レンズ再構成を可能にする書き換え可能なレンズをどのように製造するかを詳述する。本明細書に記載のレンズは、既存のレンズの再使用を可能にする。この再使用によって、物理的な製品の無駄が削減できる。さらに、本明細書に記載の書き換え可能なレンズは、迅速に再構成することも、あるいは書き換えることもでき、その結果、顧客満足度が高くなる。例えば、ユーザが眼科用処方箋に従ってレンズを製造した場合、患者の処方箋が変更されたとき、レンズは、新しい、より最近の眼科用処方箋に適合するように書き換えられてもよい。例えば、産業的、実験室的、または技術的環境において、レンズは、新しいレンズ特性要件を満たすように書き換えることができる。
【０００６】
本明細書に提示される方法は、液晶の使用に基づく。本明細書に記載されるレンズは、液晶から製造される。用語「液晶」は、本明細書ではＬＣと呼ばれる。レンズは、書き換え可能な材料と、不変な受動材料との両方から構成され、その両方を含むことができる。受動材料は、任意である。書き換え可能な材料は、ＬＣから製造される。本明細書に記載されるレンズに使用されるＬＣベースの材料には、ポリマー分散液晶、ポリマー安定化液晶、カプセル化液晶、双安定液晶、ポリマー分散双安定液晶、ポリマー安定化双安定液晶、カプセル化双安定液晶が含まれる。本明細書に記載されるレンズを調製する際に使用されるＬＣは、熱可逆的な露光誘起極性位置合わせ（ＥＰＡ）を有するＬＣ混合物であってもよい。いくつかの実施態様では、例えば、Ｍｅｒｃｋ  ＫＧａＡ社（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ、ドイツ）から入手可能なＬＣであるＭＬＣ２１３２、ＭＬＣ２１７１、またはＭＬＣ２１７２か、Ｑｉｎｇｄａｏ  ＱＹ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．社（山東省、中国）から入手可能なＬＣであるＱＹＰＤＬＣ−１４２およびＱＹＴＮ８０２か、あるいはＳＹＮＴＨＯＮ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧ社（Ｗｏｌｆｅｎ、ドイツ）から入手可能なＬＣである５ＣＢが使用される。ＭＬＣ２１３２、ＭＬＣ２１７１、またはＭＬＣ２１７２は、熱可逆的な露光誘起極性位置合わせ（ＥＰＡ）を有するＬＣの混合物である。ＱＹＰＤＬＣ−１４２、ＱＹＴＮ８０２および５ＣＢのＬＣは、ＥＰＡ特性をＬＣに追加する特別な成分と混合される。添加される特別な成分は、ＵＶ光に対して高い応答性を有する高複屈折フェニルトランＬＣモノマーである。例えば、ＱＹＰＤＬＣ−１４２、ＱＹＴＮ８０２および５ＣＢなどの「非ＥＰＡ」ＬＣをビフェニルトランＬＣモノマーと混合する場合、ＵＶ露光すると、ＥＰＡ活性になる。これらの成分の例は、株式会社ＬＣＣ（富士吉田市、日本）からの液晶モノマーＰＴ３Ｆ、ＰＴ４０１およびＰＴ５０２である。
【０００７】
ここでいう「書き込み可能」とは、レンズに特定の光学特性を書き込んだり、構成したりすることができることを意味し、「書き換え可能」とは、レンズに書き込まれた光学特性を有することもでき、次いで、レンズの光学特性を複数回変化させることもできることを意味する。本明細書に記載される書き換え可能なレンズは、レンズの研削、切断、または成形などの外部の修正または物理的な修正を必要としない。本明細書に記載される書き換え可能なレンズは、安定したままであり、それらに書き込まれる光学特性を、一般的な温度および典型的な照明および使用状態で維持する。これは、エネルギー源が除去されたときに、前の状態または休止状態に戻る材料とは異なる。すなわち、本明細書に記載される方法によれば、書き換え可能なレンズが構成された後、レンズの光学特性は一定のままであり、変化しない。書き換え可能なレンズが眼科用レンズに使用される場合、書き換え可能なレンズが構成（または再構成）された後に、レンズの光学特性は一定のままであり、摩耗したとき、あるいは患者によって使用されたときに変化しない。この例では、眼科用レンズは、眼鏡用であってもよいし、眼内レンズであってもよい。本明細書に記載される書き換え可能なレンズは、埋め込み眼内レンズで特に有用である。その理由は、書き換え可能な眼内レンズの眼内再構成を達成する能力によって、追加の手術の必要性が減るからである。書き換え可能なレンズが、例えば、カメラ、顕微鏡、望遠鏡、ライトハウス、導波路、位相差板などとともに、技術的環境において、または「定位置」レンズとして使用される場合、書き換え可能なレンズが構成（または再構成）された後、レンズの光学特性は、一定のままであり、それらの技術的環境、または定位置において使用される場合に変化しない。
【０００８】
書き換え可能なレンズは、可視光または不可視光の露光パターンに露光されると、書き込まれることも、あるいは書き換えられることもある。一実施形態では、ＵＶ光が使用される。露光は時間による放射照度の積であり、屈折率変化は各点における露光の関数である。露光と屈折率との間の関係は、使用される特定のＬＣ材料について較正される。露光パターンは、レンズ内の複数の位置に対する時間の長さとＵＶ放射照度との組合せを含む。例えば、露光量Ｈ＝１０Ｊ／ｃｍ２は、時間ｔ＝１秒の間、放射照度Ｅ＝１０Ｗ／ｃｍ２を用いて得ることができ、別の例では、露光量は、時間ｔ＝１０秒の間、放射照度Ｅ＝１Ｗ／ｃｍ２によって得ることができる。いずれの例でも、露光量Ｈ＝Ｅ＊ｔ＝１０Ｊ／ｃｍ２である。さらなる例を以下に説明する。
【０００９】
書き換え可能なレンズは、熱に曝されたときに消去されることもある（すなわち、元の状態または透明な状態に戻されることもある）。熱を用いてレンズを消去するためには、レンズは、消去すべき所定の消去温度に達しなければならない。すなわち、レンズを所定の消去温度まで加熱する。所定の消去温度は、７０℃以上１３０℃以下の範囲の単一値である。例えば、いくつかの実施形態では、所定の消去温度は、摂氏７０℃、９２℃、１３０℃、７５℃、８６℃、または７８℃である。この所定の温度に到達するために、レンズが必要とされる所定の消去温度に到達するのであれば、レンズを炉内で加熱しても、あるいは熱風に曝してもよい。熱風に加えて、赤外線放射を使用して、レンズを所定の消去温度まで加熱することもできる。
【００１０】
本明細書に記載される方法は、液晶（ＬＣ）ベースの材料を使用して、屈折率空間分布を変化させることによって、レンズ、特に、屈折率分布型レンズ、すなわちＧＲＩＮレンズを作成し、書き換える。本明細書に記載される技術に従ってレンズに書き込まれ得る光学特性、またはレンズに構成され得る光学特性には、屈折率、複屈折、およびジオプトリー度数を含み、球、円柱、軸配向、プリズム、および他の視力矯正属性を含む。これらの光学特性は、レンズ内で段階的に、階段状に、または位置決めされてもよく、レンズの観察領域または使用領域の全部または一部に影響を及ぼしてもよい。２つ以上の光学特性が書き込み可能である場合、そのような各特性は、レンズの１つ以上のエリアに書き込まれてもよく（および書き換えられてもよく）、書き込み可能な光学特性の様々な組合せが、レンズの異なる領域に存在してもよい。全ての変更は、レンズの外面または外側部分を物理的に変更することなく行われる。むしろ、レンズ材料の屈折率は、ＵＶビームの使用によって変化する。
【００１１】
次に、図１を参照すると、レンズを作成し、構成するための方法におけるアクションのフローチャートが示される。まず、ブロック１１０に示すように、レンズを取得または作成する。次に、ブロック１１２に示すように、使用可能なブランクレンズを作成する。これは、レンズを消去または透明にするために、加熱またはＵＶ光を使用して達成することができる。例えば、一実施形態では、レンズは、ＬＣ材料を石英スライドの間に配置すること、あるいは石英、ガラス、またはプラスチックの容器内に配置することによって作成される。容器は、特定の眼科用途または技術用途に適合するように構成され、大きさが決められる。レンズ自体は、米国特許出願公開第２０１６／０３７７８８６号に記載されている方法に従って作成することができる。次いで、ＬＣ材料を位置合わせして、均質なセルを形成する。位置合わせは、重要である。一実施形態では、ＬＣ材料を位置合わせするために磁場を印加する。これは、図４Ａに示すように、方位角θ＝０および極角φ＝９０°をそれぞれ有する水平に位置合わせされた配向子を有する均質なセルを生成する。
【００１２】
ブロック１１４に示すように、レンズパラメータを取得する。レンズパラメータは、近用度数、遠用度数、およびプリズムの値を含み、さらに、累進プロファイル、コリドー長、累進開始位置、累進終了位置、遠方領域および近方領域におけるフィールド分布、非点収差ローブ（ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ｌｏｂｅｓ）における非点収差分布、不要な非点収差の最大値、インセットの分布などのための１つまたは複数のレンズ設計値を含むことができる。眼科的実施において、レンズパラメータは、眼科用レンズ処方箋に提供されること、および／または眼科用レンズ処方箋から導出されることもある。レンズは、ブロック１１６に示すように、レンズパラメータに基づいて露光パターンにレンズを露光することで屈折率空間分布を書き込むことによって、レンズパラメータに従って構成される。露光パターンは、一実施形態では、紫外線（ＵＶ）光を使用して書き込むことができる。レンズはこれと同じ方法で再構成することができ、現在の屈折率を大きくまたは小さく改造、修正、またはその他の方法で変更して、露光パターンに従ってＵＶ光を照射して異なる屈折率に従うレンズを構成することにより、新しい要件に適合させることができる。ブロック１１８に示すように、熱を用いてレンズを消去することができる。他の実施形態では、レンズを加熱するために赤外線放射を使用してもよい。
【００１３】
ここで図２を参照すると、レンズの消去を含む、処方箋が変更されたときに書き換え可能な眼科用レンズを作成し、書き換えるために取られるアクションのフローチャートが示されている。この方法は、レンズの屈折率の要求または要件が変化するときに、技術的または他のレンズに使用することもできる。眼科の状況で使用される場合、書き換え可能なレンズは、眼鏡レンズ、フェイスシールド、アイシールド、ゴーグル、インサートレンズ、呼吸器用レンズ、ヘルメット用レンズ、眼内レンズ、屈折レンズおよび回折レンズとして使用されることもある。図２を参照すると、ブロック２１０に示すように、患者の眼科用処方箋情報を受信する。眼科用処方箋を、紙上で受信し、次いで、情報をコンピュータシステムに入力しても、あるいはコンピュータ通信によって送信してもよい。次に、ブロック２１２に示すように、処方箋のレンズパラメータを生成する。次に、ブロック２１４に示すように、患者の眼科用処方箋のレンズパラメータに基づいてレンズを書き込む。具体的には、レンズパラメータに基づいてレンズを露光パターンに露光することにより、レンズに屈折率空間分布を書き込む。露光パターンは、紫外線（ＵＶ）光を用いて生成される。典型的には、年１回または他の眼科検査など、後のある時点で、更新または修正された患者の眼科用処方箋を取得する。ブロック２２０に示すように、修正または更新された患者の眼科用処方箋情報を受信する。ブロック２２２に示すように、修正され更新された眼科用処方箋のレンズパラメータを、修正され更新された眼科用処方箋に基づいて生成する。この実施形態では、ブロック２３０に示すように、レンズを消去する。消去は、加熱または赤外線で達成される。次に、ブロック２３２に示すように、修正され更新された患者の眼科用処方箋に対するレンズパラメータに基づいて、レンズを書き換える。具体的には、屈折率空間分布は、修正され更新された患者の眼科用処方箋に対するレンズパラメータから導出されたレンズパラメータに基づいて、レンズを露光パターンに露光することによってレンズに書き込まれる。露光パターンは、紫外線（ＵＶ）光を用いて生成される。
【００１４】
ここで図３を参照すると、処方箋が変更されたときに、書き換え可能な眼科用レンズを構成し、再構成するために取られるアクションのフローチャートが示されている。この同じ方法は、レンズの屈折率の要求または要件が変化するときに、技術的または他のレンズに使用することができる。図３を参照すると、ブロック３１０に示すように、患者の眼科用処方箋情報を受信する。眼科用処方箋を、紙上で受信し、次いで、情報をコンピュータシステムに入力しても、あるいはコンピュータ通信によって送信してもよい。次に、ブロック３１２に示すように、処方箋のレンズパラメータを生成する。次に、ブロック３１４に示すように、患者の眼科用処方箋のレンズパラメータに基づいて、ＵＶ光を用いてレンズを構成する。具体的には、レンズパラメータに基づいてレンズを露光パターンに露光することにより、レンズに屈折率空間分布を書き込む。露光パターンは、紫外線（ＵＶ）光を用いて書き込まれる。典型的には、年１回または他の眼科検査など、後のある時点で、更新または修正された患者の眼科用処方箋を取得する。ブロック３２０に示すように、修正または更新された患者の眼科用処方箋情報を受信する。ブロック３２２に示すように、修正され更新された眼科用処方箋のレンズパラメータを、修正され更新された眼科用処方箋に基づいて生成する。この実施形態では、再構成パラメータを、ブロック３３０に示すように、修正され更新された処方箋と、当初または以前の処方箋との間の差の評価に基づいて生成する。レンズを、再構成パラメータに基づいて、ＵＶ光を用いて再構成する。これは、加熱またはＵＶ光を用いて達成される。レンズを、再構成パラメータに基づいて制限された部分の露光パターンに露光することにより、レンズに屈折率空間分布の制限された部分を書き込むことにより、レンズを再構成する。制限された部分の露光パターンは、紫外線（ＵＶ）光を用いて書き込まれる。
【００１５】
本明細書に記載されるレンズには、ＡｄＶａｌｕｅ  Ｉｎｃ．社製のＵＶグレードの溶融シリカ（石英）スライドを使用して構築されたＬＣセルを含む。ＵＶ源は、例えば、Ｔｈｏｒｌａｂｓ  Ｉｎｃ．社（ニュージャージー州ニュートン）製の高出力プラズマ光源モデルＨＰＬＳ３４３のような任意の高出力プラズマ光であってもよい。高プラズマ光において、ランプによって生成される白色光スペクトルは、フィルタリングされ得る。一構成では、光は、帯域通過領域が２７５〜３７５ｎｍで、ピーク透過率が３２５ｎｍである帯域通過ＵＶフィルタモデルＦＧＵＶ１１Ｍ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ  Ｉｎｃ．社（ニュージャージー州ニュートン）製）を用いてフィルタリングされる。プラズマ光源は、集束すると、ＬＣレンズ上の典型的な放射照度がＥ＝１００ｍＷ／ｃｍ２となる。
【００１６】
レンズに書き込むために、十分な光出力を有する３８５ｎｍ以下を放出するＵＶ源を使用する。波長が短いほど、書き込み処理が効率的になる。３６５ｎｍの波長が、低コストで光パワーが大きいソリッドステートエミッタで実現できるより短い波長であるため、一部の実装では推奨される。例えば、Ｌｕｍｉｎｕｓ，Ｉｎｃ．社（カリフォルニア州サニーベール）製で、発光ピークが３６５ｎｍで、帯域幅が約３０ｎｍのＬｕｍｉｎｕｓ  ＣＢＭ−４０−ＵＶ  ＬＥＤのような装置を使用することができる。このＵＶ  ＬＥＤは、１２Ｗの出力光パワーを備えており、集束すると、放射照度をＥ＝２Ｗ／ｃｍ２にすることができる。
【００１７】
この方法の一つのバージョンでは、露光量および時間に関して、ＭＬＣ−２１３２で満たされた５０μｍギャップの液晶セルを使用する場合、露光量Ｈ＝１００〜１２０Ｊ／ｃｍ２を適用して、ＬＣ配向子を９０°から０°に回転させる。これをＨ９０と呼ぶ。この回転は、ｎｅからｎ０への屈折率の変化を意味し、書き込みプロセスの基礎となる。Ｈ９０の値は、試料に所望の屈折率を書き込むのに必要な時間を決定する。一つの実装例では、Ｈ９０＝１００Ｊ／ｃｍ２の場合、放射照度がＥ＝０．１Ｗ／ｃｍ２のプラズマ光ＵＶ源＋ＵＶバンドパスフィルタ（例えば、上述のＴｈｏｒｌａｂｓ構成）からなるシステムでは、書き込みプロセスには、１つの点で時間
【数１】
2021514072.tif 000003
が必要である。別の実装例では、放射照度がＥ＝２Ｗ／ｃｍ２のＵＶ  ＬＥＤ源（例えば、上述のＬｕｍｉｎｕｓ構成）が使用される場合、同じ書き込みプロセスには、時間
【数２】
2021514072.tif 000004
が必要である。
【００１８】
ここで、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａを参照すると、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）ＬＣレンズの状態が、図１、図２および図３に示され、それらに関して説明された方法の段階で示されている。最初に、ブロック１１０のようにレンズを形成した後、図１のブロック１１２に示すように、使用可能なブランクレンズを形成する。ＬＣセルを、ＰＭＭＡ配向層４１４で被覆された２つの石英スライド４１２の間に閉じ込められたＬＣ材料４１０を用いて構成する。この初期状態のレンズを図４Ａに示す。図示の実施形態では、ＬＣ配向子の極角は、全ての位置に対して９０°（ｄとラベル付けされている）であり、実効屈折率は、ＬＣレンズ全体に対して、ｎｅｆｆ＝ｎｅである。ＬＣ配向子ｄの極角φは、レンズに対してゼロである。実効屈折率は、ｎｅである。その理由は、Ｘ方向に配向された方位角（偏光状態を示す矢印４１６によって示される）で直線偏光が使用されるためである。液晶分散液を使用する実施形態では、偏光は必要ではなく、むしろ自然光が使用される。図４Ｂは、図４Ａにおける液晶レンズの空間屈折率分布４２０を示すグラフである。レンズがブランクであるので、初期空間屈折率分布ｎ０（Ｘ）は、一定である。
【００１９】
ここで、図５Ａを参照すると、中間状態のレンズの一部分に紫外線光を照射した後の、書き換え可能なレンズ内の液晶のブロック図が示されている。露光量Ｈ１でレンズのマーキングセクションをＵＶ光に露光した後、レンズの照射エリアにおけるＬＣ配向子の極角は、そのエリアにおける屈折率が中間値ｎ（φ）に変化するように変化する。すなわち、ＬＣ材料５１０のＵＶ露光セクション５３０において、配向子ｄの極角は９０°から所与の値φに変化する。しかしながら、照射エリア５３０の左右のセクションの屈折率は、初期状態と同じままである。その結果は、図５Ｂに示すグラフに反映された空間依存屈折率ｎ１（Ｘ）を有するＬＣレンズであり、これが屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを構成する。適切な屈折率分布を用いて、この方法を用いて所望のレンズ処方箋を作成することができる。
【００２０】
ここで、図６Ａを参照すると、レンズを構成するために、レンズの一部分に紫外線光を照射した後の、書き換え可能なレンズ内の液晶のブロック図が示されている。露光量が十分に大きく、Ｈ２である場合、ＬＣ配向子の極角が０°に達し、照射エリアの有効反射率がｎｅｆｆ＝ｎ０に変化することがある。これは、屈折率の最大変化である。図６Ａに示すように、ＬＣ材料６１０の照射エリア６３０の内側の屈折率はｎ０で、外側の屈折率は、ｎｅである。屈折率の新しい空間分布ｎ２（Ｘ）はｎ１（Ｘ）とは異なり、このようにして生成されたＧＲＩＮレンズは、図５Ａに示されるものとは異なる。これは、レンズが図１のブロック１１６および図２Ｂのブロック２３２に関して説明されたように構成される方法である。図６Ｂは、図６Ａの液晶レンズの空間屈折率分布６２０を示すグラフである。空間屈折率分布６２０は、屈折率ｎ２（Ｘ）である。
【００２１】
ここで、図７Ａを参照すると、レンズを消去するためにレンズに熱を加えた後の、書き換え可能なレンズ内の液晶セルのブロック図が示されている。網掛けエリア７３０に示すように、十分大きな温度でレンズが十分に長い時間にわたって加熱されると、極角は９０°に戻り、屈折率は消去され、レンズは、空間的に一定の屈折率を有するＬＣ７１０に示すように、その初期状態に戻る。これは、図１のブロック１１８および図２のブロック２３０における消去を達成する方法である。消去時間に関して、一つの実装例では、５０μｍギャップのＬＣセルを有するレンズの場合、７５℃で１０時間を使用することができる。いくつかの実施形態では、より高い温度は消去を加速するが、レンズを加熱しすぎないように注意しなければならない。図７Ｂは、図７Ａの液晶レンズの空間屈折率分布７２０を示すグラフである。レンズはブランクであるので、空間屈折率分布ｎ０（Ｘ）は一定である。
【００２２】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄは、それぞれ図１のブロック１１６、１１８、１１６および１１８、またはそれぞれ図２のブロック２１４、２３０、２３２、２３０で取られたアクションの結果に対応するレンズの構成、消去、再構成および消去の際に生成された例示的なＧＲＩＮ液晶レンズの円形暗視野画像である。これらの画像は、本明細書に記載の方法の影響および有効性を示す。例えば、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄに示されるＧＲＩＮレンズは、ＰＭＭＡ配向層を使用して、ＬＣ  ＭＣＬ２１３２で充填された５１μｍギャップを有するＬＣセルを使用して作成された。ＧＲＩＮレンズは、３６５ｎｍのＵＶ光を用いて記録した。露光量Ｈ＝１３２Ｊｃｍ−２を図８Ａに示すＧＲＩＮレンズの第一の状態に使用し、露光量Ｈ＝１０６Ｊｃｍ−２を図８Ｃに示すＧＲＩＮレンズの第二の書き込み状態に使用した。図８Ｂに示すレンズ状態になる第一の消去動作は、ＬＣレンズを７５℃で１０時間にわたって加熱することによって行われ、図８Ｄに示す状態になるレンズの第二の消去動作は、レンズを７５℃で１０時間にわたって加熱することによって達成された。
【００２３】
図１、図２、および図３で上述した方法は、通信のためにネットワークに結合することができるパーソナルコンピュータまたはコンピュータワークステーションなどの計算装置を使用して達成または制御することができる。計算装置は、パラメータ、屈折率、露光パターン、および温度を計算して、書き換え可能なレンズを構成することができる。計算装置は、書き換え可能なレンズを書き込むために使用される装置を制御するために必要な計測を計算してもよく、また、書き換え可能なレンズに屈折率を書き込むために使用される装置を制御するために使用されてもよい。計算装置は、書き換え可能なレンズを書き込み、書き換え、構成し、再構成し、消去するために使用されるＵＶ光および熱を制御することができる。
【００２４】
次に図９を参照すると、本方法を実施することができるコンピューティング環境９００の図が示されている。本明細書で説明される方法は、計算装置に格納され、計算装置によって実行されるソフトウェアで実装され得る。ソフトウェアは、時間、温度、角度、ＵＶ光、ならびに記載される方法の他の態様および特徴を制御し得る。本明細書で使用される計算装置は、プロセッサ、メモリ、および命令を実行する記憶装置を有する任意の装置を意味するが、これらに限定されるものではなく、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ９１６、サーバコンピュータ９１０、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、スーパーコンピュータ、コンピュータワークステーション、コンピューティングタブレットおよびスマートフォンなどのモバイル装置、ポータブルコンピュータ、およびラップトップコンピュータ９１４が含まれる。これらの計算装置は、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）、およびＡｐｐｌｅ  Ｍａｃ（登録商標）のオペレーティングシステムのバリエーションを含むオペレーティングシステムを実行することができ、仮想マシンを含有または実行することができる。
【００２５】
ソフトウェアは、計算装置に含まれるか、あるいは他の方法で結合または装着される記憶装置内の機械可読記憶媒体に記憶される。すなわち、ソフトウェアは、電子的な機械可読媒体に記憶される。これらの記憶媒体には、例えば、ハードディスクのような磁気媒体、コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭおよびＣＤ−ＲＷ）のような光媒体、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤおよびＤＶＤ±ＲＷ）およびＢＬＵ−ＲＡＹ（登録商標）のような光媒体、ソリッドステートドライブ（またはシリコン記憶装置）（ＳＳＤ）およびフラッシュメモリカードを含むシリコンベースの記憶媒体、ならびに他の磁気、光およびシリコン記憶媒体が含まれる。本明細書で使用されるように、記憶装置とは、記憶媒体に対する読取りおよび／または書込みを可能にする装置である。記憶装置には、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ、ＤＶＤドライブ、フラッシュメモリデバイスなどがある。
【００２６】
計算装置は、本明細書で説明する機能および特徴を提供するためのソフトウェアを含むことができる。計算装置は、ロジックアレイ、メモリ、アナログ回路、デジタル回路、ソフトウェア、ファームウェア、およびマイクロプロセッサなどのプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ならびにプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）のうちの１つまたは複数を含むことができる。計算装置の構成要素は、ここに記載される機能および特徴を提供するための特殊化されたユニット、回路、ソフトウェアおよびインタフェースを含むことができる。本明細書に記載するプロセス、機能性および特徴は、全体または一部が、計算装置上で動作するソフトウェアにおいて具体化される。このソフトウェアは、ファームウェア、アプリケーションプログラム、アプレット（例えば、Ｊａｖａ（登録商標）アプレット）、ブラウザプラグイン、ＣＯＭオブジェクト、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、スクリプト、１つまたは複数のサブルーチン、オペレーティングシステムコンポーネントまたはサービス、またはこれらの組合せの形態であってもよい。ハードウェアおよびソフトウェアとそれらの機能は、一部の構成要素が１つの計算装置によって実行され、他の構成要素が他の複数の計算装置によって実行されるように分散されてもよい。その１つの計算装置は、複数の特殊な計算装置、データベースソフトウェアのようなソフトウェア、および１つまたは複数のデータベースサーバ９２０であっても、または含んでも、あるいはそれらと直接的に、またはネットワーク９３０を介して、それらと結合されてもよい。データベースサーバは、レンズ構成情報、レンズ処方箋情報、レンズ作成パラメータなどを記憶することができる。ネットワーク９３０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、これらの組合せであってもよく、インターネットであってもよい。
【００２７】
（結言）
本説明を通して、示された実施形態および例は、開示または特許請求される装置および手順に関する制限ではなく、例示であると考えられるべきである。本明細書で提示される例の多くは、方法動作またはシステム要素の特定の組み合わせを含むが、これらの動作およびこれらの要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることができることを理解されたい。フローチャートに関して、ステップは追加されても、より少なくしてもよく、示されるステップは、本明細書に記載される方法を達成するために組み合わされてもよく、またはさらに洗練されてもよい。１つの実施形態に関連してのみ議論される行為、要素、および特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図したものではない。
【００２８】
本明細書で用いられる場合、「複数」とは、２つ以上を意味する。本明細書で用いられる場合、項目の「セット」とは、１つまた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、記述された明細書または請求項において、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」および「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また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、請求項における「第一の」、「第二の」、「第三の」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、または方法の行為が実行される時間的順序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、「および／または」は挙げられた項目が選択肢であることを意味するが、選択肢は挙げられた項目の任意の組合せも含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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