CN100543518C - 制造透明光学元件的方法及其用到的光学组件和其获得的光学元件 - Google Patents

制造透明光学元件的方法及其用到的光学组件和其获得的光学元件 Download PDF

Info

Publication number
CN100543518C
CN100543518C CNB2005800224779A CN200580022477A CN100543518C CN 100543518 C CN100543518 C CN 100543518C CN B2005800224779 A CNB2005800224779 A CN B2005800224779A CN 200580022477 A CN200580022477 A CN 200580022477A CN 100543518 C CN100543518 C CN 100543518C
Authority
CN
China
Prior art keywords
micropore
optical module
optical
manufacture method
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB2005800224779A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1981233A (zh
Inventor
让-保罗·卡诺
克里斯蒂安·博韦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EssilorLuxottica SA
Original Assignee
Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Essilor International Compagnie Generale dOptique SA filed Critical Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Publication of CN1981233A publication Critical patent/CN1981233A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100543518C publication Critical patent/CN100543518C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/10—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses
    • G02C7/102—Photochromic filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/08—Auxiliary lenses; Arrangements for varying focal length
    • G02C7/081—Ophthalmic lenses with variable focal length
    • G02C7/083—Electrooptic lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/10—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses
    • G02C7/101—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses having an electro-optical light valve
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/12—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C2202/00—Generic optical aspects applicable to one or more of the subgroups of G02C7/00
    • G02C2202/18—Cellular lens surfaces

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)

Abstract

一种透明光学元件(11)的制造方法，包括下列步骤：生产一光学组件(10)，该光学组件具有至少一个透明微孔结构(15)，该微孔结构以平行方向并列设置于光学组件的表面，其中每个微孔被紧密封闭，并且装有呈现光学特性的物质，沿着在该光学组件表面上形成的轮廓线、并对应光学元件的预定形状来切割该光学组件。在一优选实施例中，所述微孔结构形成薄层，该层在垂直于光学组件表面的高度小于100μm。

Description

制造透明光学元件的方法及其用到的光学组件和其获得的光学元件
背景技术
本发明涉及一种具有光学功能的透明元件的生产，其特别应用到具有不同光学特性的眼镜片(ophthalmic lenses)的生产中。
技术领域
传统的屈光异常矫正镜片是通过成形一其折射率高于空气的折射率的透明材料制成的。对镜片形状做出选择，从而使材料/空气界面处的折射可以在佩戴者视网膜上形成合适的聚焦。镜片通常要切割从而适合装入镜框内相对所需矫正眼睛的瞳孔的适当位置。
众所周知，改变镜片材料内的折射率，由此可以限制几何约束(例如参见EP-A-0 728 572)。上述方法首先针对隐形眼镜提出。在制造构成镜片的整个物镜(solid object)的过程中，折射率梯度可以通过诸如漫射，选择性辐射或选择性加热来得到。尽管这种方法为每个可治疗的屈光异常病例做生产准备，但该方法并不能很好地适合大规模生产。另外，该方法可在工业规模上制造一系列的具有多级折射率的物镜，在其中选择一个最接近适合待矫正眼睛的物镜，并通过机加工和抛光对其进行再次成形，以使其适合该眼睛。在这种情况下，在镜片装置上需要进行再次成形的操作使得传统的制造方法大大地失去了吸引力。
美国专利申请US 2004/0008319中提出使用打印机中所用类型的喷墨头来调整平行于例如柔性焦距透镜组(spectacle lens)的镜片表面的折射率。控制这些喷墨头用来将具有不同的折射率的聚合物溶液的液滴沉积在物镜的表面上，这样就可以获得想要的物镜表面的折射率变化量。然后聚合物通过辐射或溶剂去除来固化。在沉积和固化过程中，滴剂和基板间相互作用的物理现象的控制使这种方法很难付诸实施。此外，在此再说一遍，折射率的调整是在制造组成镜片的整个物镜的过程中获得，且随后的用户定制需要对镜片进行再成形，因此该方法是否可应用在大规模生产上还值得商榷。
本发明应用的另一领域是关于变色镜片(photochromic lenses)。该些镜片的结构结合有一薄层，该层的吸收光谱取决于接收到的光线。该层的光致变色染料通常是固体状的，尽管液体和凝胶体有上好的特性，尤其是在对发光度变化的反应速度方面的特性。
然而，已知的镜片中的光敏染料为液体或凝胶体，在所述层的厚度中设有间隔物(spacer)用来限定由相邻透明层间的染料所占的空间，在该空间外围具有不透水层。这样的镜片制造用于特殊的眼镜框。在将镜片装配到另一镜框上时不能对其切割。而且还很难将其调整为矫正屈光异常镜片。
还可能有利的是，改变平行于所述镜片表面的光的吸收和/或使这样的吸收决定于光偏振现象。
在本发明可能会应用的其它类型的眼镜片中，可能会提及有效系统(active system)，在该系统中由于电刺激导致光学特性变化。这就是电致变色镜片，或其它具有不同折射性能的镜片的情况(参见例如US-A-5359444或WO 03/077012)。这些技术通常利用液晶或电化学系统。
在上述各种类型的镜片中，或其它的不必限制在眼镜片(ophthalmicoptics)范围内的镜片中，人们希望能提供一种结构，其允许以一种能灵活的和模块化的方式引入一个或多个光学功能，同时，考虑到将光学元件装入特定的镜框或其它任何选择的地方，或装入将所述光学元件保持在合适位置的任何其它装置中，仍旧保持所得到的光学元件的切割可能性。
发明内容
本发明的一个目的在于满足上述要求。另一目的是能够在适当的条件下以工业规模生产光学元件。
为达到上述目的，本发明提供了一种生产透明光学元件的方法，包括如下步骤：
—生产一种具有至少一排透明阵列微孔(array of cells)的光学组件，该微孔平行于组件的一个表面并列设置，每个微孔被密封并且容纳具有一种光学特性的物质；以及
—沿着所述表面上设定的、相应于光学元件的预定形状的轮廓切割光学组件。
微孔可填入各种物质，所填入的物质取决于它们的光学性能，例如折射率，光吸收率或偏振现象，以及它们对电或光刺激的反应等等。
因此这样的结构可有多种应用，尤其是涉及可变光学函数(variableoptical functions)的结构。它意味着将光学元件表面划分成离散的像素，因此在设计中赋予很大的灵活性，而且在元件的运用中也同样地灵活。
特别地，值得注意的是光学组件可以被切割成所想要的外轮廓形状，使之能够与各种例如眼镜框架或是头盔的固定支架组合并安装在一起。其制造的工艺过程通常包括，在不影响结构完整性的情况下，在光学组件上钻孔以使光学元件和固定支架紧固在一起的步骤。
由上述阵列微孔形成的所述层优选具有的高度小于100μm。根据本发明的多个实施例，该高度优选为10～50μm，或优选为1～10μm。特别最佳地，高度可约为5μm。
在本发明的上下文范围内，并列设置的阵列微孔优化配置，从而填充因数τ大于90％，该填充因数定义为单位组件面积上填有所述物质的微孔所占用的面积。换句话说，微孔阵列至少占到整个组件面积的90％，至少是在设有阵列微孔的组件区域内。较佳地，填充因数介于90％～99.5％之间并包括90％和99.5％，更佳地，介于96％～98.5％之间并包括96％和98.5％。
为了不使像素结构引起不期望的衍射效应，可以设定微孔的尺寸以匹配所讨论的光谱的波长。微孔排列的几何形状是以尺寸参数为特征的，该尺寸参数通常涉及与光学组件表面平行的微孔的尺寸，和与分隔微孔的壁的高度h相应的高度，以及平行于光学组件表面测量的这些壁的厚度d。与光学组件表面平行的微孔的尺寸决定了一个微孔的面积σ。举个简单例子，微孔是正方形的，其侧边长度为D(如图4)，则面积为σ＝D2，填充因数τ可近似地通过公式D2/(D+d)2得到。σ和τ的公式可以从任何其它的微孔的空间结构容易地导出。
阵列微孔中的主要缺陷可能由栅格状的间隔壁所组成。这些间隔壁是造成光学组件有透明缺陷的主要原因。本发明的意图是，所述光学组件是透明的，当一个图像观测信号通过光学组件时，在没有明显降低对比度的情况下被感知到，也就是说通过光学组件形成的图像并没有削弱图像质量。因此，分隔光学组件微孔的壁通过光的衍射与光是相互作用的。从本发明的上下文来看，光的衍射可以定义为光波遇到障碍物时，观测到的一种光线散布的现象。(“Optique-Fondement et applications”-J.P.Perez-Dunod-7eme edition-Paris 2004-Page 262)。更明确地，冲击在壁上的光能被集中在一个立体角中。因为如此，当光发射点在穿过一个具有这种壁的光学组件时不再被观测到是一个点。这种用显微镜可见的衍射现象宏观看上去象是漫射。宏观的漫射现象，或是不相干的漫射现象，其光学组件的像素结构表现为不清晰，而且可以观察到通过该结构的对比度降低。这种对比度降低可以看作是如前面所定义的透明度降低。根据本发明，这种宏观的漫射现象不能被接受用于从像素化的光学组件得到的光学元件，尤其是不能用于必须是透明的且不能有任何削弱佩戴该眼镜者的视力的装饰性缺陷的眼镜。通过适宜的微孔尺寸，可有效减少给定波长的衍射能量。
因此，在本发明的上下文中，平行于光学组件表面的微孔尺寸可大于1μm。尤其是，这些平行于光学组件表面的微孔尺寸可在5μm到100μm之间。在眼镜片的应用中会期望避免面积过大的微孔，否则会在镜片表面形成一个可视的结构。优选地，微孔的尺寸在10μm到40μm之间。
平行于光学组件表面的微孔之间优选通过厚度在0.10～5μm之间的间隔壁来隔离。在本发明的实施例1中，间隔壁厚度在0.10～5μm之间，优选厚度在0.10～0.35μm之间，使得在可见光谱中这些间隔壁不产生实际上不期望的衍射效应。这些薄的间隔壁在填有物质的光学表面形成了很高的填充因数τ，具有更佳的光学效果。
在本发明的实施例2中，间隔壁厚度在0.40～2.00μm之间。例如，厚度为1.00μm。在本发明的实施例3中，间隔壁厚度在2.00～3.5μm之间。例如，厚度为3.0μm。所述微孔间隔壁的结构材料可以如下方式选择，即填充入所述微孔内的材料和微孔不再可辨别，这里的“无法辨别”的意思是没有可见的散射，没有可见的衍射以及没有无源反射。特别地，这种方式可通过适当地调节折射率和吸收率而在实际中获得。
微孔阵列可直接在刚性的透明基板上形成，或在柔性的透明膜层内形成，该透明膜层随后转移到刚性的透明基板上。所述刚性的透明基板在容纳所述排列微孔的侧面上可以是凸面，凹面或平面。
实施上述步骤的一种方法中，容纳在至少一些微孔中的具有光学性能的物质呈液体或凝胶状。所述物质可特别具有至少如下一种光学性能：即着色，变色，偏振和折射率。
微孔中包含的物质尤其呈液体或凝胶状，并且其可加入对光反应变色的染料，因此具有非常快速反应的光色元件可便利地生产。
对于制造矫正镜片的应用，需要光学组件的各个微孔包含有不同折射率的物质。典型的，根据推测的待矫正眼睛的屈光异常，折射率要相应地适合在光学组件表面上变化。
对于制造具有偏振光学性能的光学镜片的应用，在光学组件的微孔内尤其会含有可组合有染料的或不组合有染料的液晶。
本发明的一个目的是还提供一种上述光学组件的生产方法，该光学组件包含在基板上用来限定与所述组件表面平行的各个微孔的栅格状间隔壁的形成，用具有光学性能的、液体或凝胶形式的物质集中或单独填充微孔，并在微孔的与基板相反的侧面封闭微孔。
光学组件的阵列微孔包含几组具有不同物质的微孔。同样地，每一个微孔内所容纳的物质具有一种或多种上述光学性能。并且可以在光学组件的厚度上填入几排微孔。在本实施例中，阵列微孔还可在每一层中具有相同的或不同的性能，或在每排中的各个微孔也可具有不同的光学性能。因此这样就可以看到阵列微孔中的一层具有能获得折射率变化的物质，而另一层或阵列微孔则具有变色性能的物质。
本发明的另一方面是关于一种用在上述方法中的光学组件。该光学组件包括至少一排平行于组件表面并列设置的透明阵列微孔。每个微孔为封闭式并且包含具有光学性能的物质。优选地，各微孔被间隔壁分隔开来，间隔壁高度小于100μm，更优选地为小于50μm，并且可具有大于平行于光学组件表面的1μm的尺寸。
此外，本发明还涉及一种透明光学元件，特别是一种柔性焦距透镜组，通过切割所述光学组件来制造该镜片。
附图说明
关于本发明的其它的特性和优点将在下面参考附图对非限制性实施例的描述中变得清楚，其中：
图1为根据本发明的光学组件的正视图；
图2为由这种光学组件获得的光学元件的正视图；
图3为根据本发明的光学组件的示意性剖视图；
图4和图5为根据本发明的可用来排布光学组件中的微孔的两种类型的栅格示意图；
图6和图7为显示光学组件在其制造过程中的两个阶段时的示意性剖视图；
图8为根据本发明的光学组件另一种制造方法的示意性剖视图。
具体实施方式
如图1所示，光学组件10为用于柔性焦距透镜组的一毛坯(blank)。柔性焦距透镜组包括眼镜片。术语“眼镜片”可以被理解为是一种装配到镜框以保护眼睛和/或矫正视力的镜片。这些镜片可以是无焦点的、单一焦点的、双焦点的、三焦距的以及变焦距的镜片。
尽管本发明的较佳应用领域为眼镜片，但应当理解，本发明还可应用到其它类型的透明光学元件中去，例如光学仪器透镜，滤光器，光学视力透镜，护目镜(eye visors)，用于照明装置的镜片(optics for lighteningdevices)等等。包括在本发明范围内的眼镜片为眼科透镜(ophthalmiclenses)，隐形眼镜和眼部植入物。
图2为镜片11，其通过绕着预定的轮廓线切割毛坯10得到，在图1中该轮廓线以虚线显示。原则上，轮廓线的设定是任意的，只要其落入毛坯的范围之内。大批量生产的毛坯可以用于获得镜片，该镜片可适合多种多样的镜框。切割下来的镜片的边缘可通过传统的方式没有任何问题地进行修整，以使镜片形状能够和镜框匹配并且牢牢地扣在镜框上和/或符合审美。也可以在镜片11上钻上孔14，在小孔14上可拧上螺丝以将镜片11固定于镜框上。
毛坯10的大致形状可依照工业标准，例如具有直径为60mm的圆形轮廓，凸起的前表面12和凹入的后表面13(如图3所示)。通过传统的切割、修边和钻孔工具从毛坯10来生产镜片11。
在图1和图2中，镜片表层被部分地切割掉以显示了毛坯10和镜片11的像素结构。该结构由微孔即微小腔体15的阵列组成，该微孔形成在透明组件的薄层17中(图3)。在这些图中，相对毛坯10以及其基板16的尺寸来说，层17和微孔15的尺寸被放大，这样能够更容易地研究附图。
微孔15的侧向尺寸D(平行于毛坯10的表面)大于1微米，以避免在可见光谱中发生衍射效应。实际中，该尺寸D在10μm到100μm之间。阵列微孔可以在微电子和微观结构(micromechanical)设备的领域中运用良好控制的技术来生产。
因此在镜片11和毛坯10上，该阵列微孔是可能看不见的。
根据本发明，具有阵列微孔15的上述层17的高度h优选为小于100μm，更优选地在1μm～10μm之间并包括1μm和10μm。最佳地，该高度h约为5μm。
间隔壁18用来分隔微孔15，以确保各微孔彼此密封，间隔壁的厚度在0.10μm～5.00μm之间并包括0.10μm和5.00μm，特别使其可获得高的光学组件的填充因数(fill factor)。例如，该壁的厚度可为0.35μm。高的填充因数提供了所需光学功能的高效率，该光学功能通过容置于微孔15中的物质获得。该填充因数在90％～99.5％之间并包括90％和99.5％，优选地，在96％～98.5％之间并包括96％和98.5％。如果合理组合微孔的侧向尺寸D和隔离微孔的间隔壁的厚度d及高度h，就可获得具有高填充因数的光学组件，其不明显地取决于所述微孔中容纳的物质的一种光学性能或多种光学性能。
例如，以方形格子(图4)或六角形格子(图5)布置的微孔，间隔壁18的厚度d＝2μm，其像素尺寸D＝100μm，仅有4％的面积在吸收(absorbing)(τ＝96％)。对于厚度d＝1μm，像素尺寸D＝40μm(或d＝0.5μm，D＝20μm)的间隔壁18，仅有5％的面积在吸收(τ＝95％)。最低限度可约为T＝90％。
如图5所示，蜂窝状或是六角形的格子是优选的设置，因为它优化了给定纵横比的微孔阵列的机械强度。然而在本发明的上下文范围内，所有遵从晶体几何规律的可能的格子排列都可以考虑。因此，可以生产出矩形格子，三角形格子或八角形格子等几何形状。从本发明来看，还可能组合不同几何形状的格子来形成微孔阵列，其格子尺寸如上文所定义。
包含微孔15的阵列的所述层17可被若干附加层19，20所覆盖(如图3)，这一点在眼镜片中是普遍的。这些附加层提供例如抗冲击力，抗划伤，着色，抗反射、抗尘土等等功能。在所示例子中，具有微孔阵列的层17正巧位于透明基板16的上部，但也可理解为一个或多个中间层可以置于层17和基板16之间，例如可放置具有抗冲击，抗划伤或着色等功能的中间层。
此外，可能的是，几个微孔阵列出现在形成于基板上的多层堆叠中。因此使例如多层堆叠包括尤其是具有微孔阵列的薄层成为可能，微孔中包含的物质允许所述元件具有变色功能，而另一层则允许所述元件具有折射率变化的功能。这些包含微孔阵列的层可以与上述的附加层交替出现。
特别是由于生产透明光学元件的工艺的灵活性，各种各样的组合成为可能。从而，在本发明的上下文范围内，光学组件可以包括微孔阵列，其中在每一微孔内填入具有一种或多种光学性能的物质，或者是所述微孔15阵列包含几组装有不同物质的微孔。光学组件还可以由包括至少两个含有微孔阵列的薄层的堆叠形成，每一微孔阵列都具有相同的光学性能，或每一微孔阵列都具有不同的光学性能，或在每一微孔阵列中的各个微孔也具有不同的光学性能。
透明基板16可以由玻璃或各种通常用于眼镜片上的聚合物材料制成。在这些可用的聚合物材料中，下面的材料可作为引证而并非限定目的：聚碳酸酯材料，聚酰胺，聚酰亚胺，聚砜，聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的共聚物，聚烯烃，尤其是聚冰片烯(polynorbornens)，二(烯丙基碳酸酯)二乙二醇酯的聚合物和共聚物，(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，尤其是衍生自双酚A(A-bisphenol)、硫代(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物的(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，聚氨酯和硫代聚氨酯聚合物和共聚物，环氧聚合物和共聚物，环硫化物聚合物和共聚物。
包含有微孔阵列的上述层17优选位于其凸起的前表面12上，凹入的后表面13保持空闲，以经受任何通过机械加工和抛光而再次成形操作的必须步骤。然而，如果透明光学元件为一矫正镜片的话，屈光异常的矫正可以通过空间地改变微孔15内的物质的折射率来达到，这样就可以省却在后表面上的重复工作，并从而对在设计中和/或镜片上必须设置的不同薄层和涂层的形成都具有更好的灵活性。光学组件还可位于镜片的凹面上。当然，光学组件也可结合到一个平坦的光学元件上。
图6和图7揭示了在基板16上生产微孔阵列的第一种方式。在此所用的技术类似于制造电泳显示器时用到的技术。该技术在例如WO00/77570，WO 02/01281，US 2002/0176963，US 6 327 072或US 6 597 340的专利文本中有所介绍。微孔阵列还可以由从微电子中衍生出的制作工艺来生产，这种方法是本领域技术人员所熟知的。作为非限定性举例，提到的上述方法可以是例如热印刷，热模压，光刻技术(photolithography)，(硬的，软的，正的，负的)，微沉积，例如微接触印刷，丝网印刷，或喷墨印刷。
在所讨论的实施例中，可辐射固化，如UV固化的溶液薄膜，单体首先在基板16上沉积。该薄膜受到穿过掩膜的紫外线的作用，该掩膜屏蔽掉以栅格分布并与微小腔体15的位置相对应的方形或六角形。通过选择性的固化，向上竖立在支撑层21顶部的间隔壁18就留在了适当位置。随后移出单体溶液，所述组件如图6所示状态。
为了获得相似的结构，另一种可能性是使用光刻技术。首先，在例如聚合物的材料层的基板16上开始沉积，材料层的厚度要与所要求的间隔壁18的预期高度相适应，例如为5μm或20μm。接着，光刻胶膜在该层上进行沉积，该膜通过栅格样式的掩膜进行曝光。在显影光刻胶时，未曝光的区域去掉了，以使掩膜关于间隔壁的位置对准，由此各向异性蚀刻材料层。这种形成了微小腔体15的蚀刻，一直向下达到所想得到的深度，接着通过化学蚀刻去除掉该掩膜。
从图6所示的状态开始，微小腔体15充满具有光学性能的液体状或凝胶状物质。所述光学组件的前表面的先期处理可选择性地采用，以促进微小腔体的底部和所述材料壁的表面沾湿。对于所有阵列的微小腔体而言，形成具有光学性能的物质的溶液或悬浮液可以是相同的，在这种情况下，物质的注入可以被简单的通过将光学组件浸渍在合适的浴(bath)内，运用丝网印刷工艺，旋转涂层工艺(spin coating process)，使用辊子或刮墨刀将物质展开的工艺，或用其它的喷射工艺来完成。也可以使用喷墨头将物质局部地注入各个微小腔体内。
当各微小腔体内的具有光学性能的物质彼此不同时，最后的技术可通常采用，即几个喷墨头在上述表面上方移动，连续地对微小腔体进行填充。
然而，尤其在微小腔体是由选择性蚀刻而形成的情况下，另一种可能是首先挖出一组微小腔体，然后集中注满第一种物质，然后将该组微小腔体封闭，在进行这些操作时，剩余的组件表面仍然保持掩膜。接下来，通过将抗蚀剂掩模覆盖在至少已经被填充过的微小腔体的区域，在间隔壁区域外的区域重复进行上述选择性蚀刻，并在新的微小腔体中注满不同的物质，然后对其进行封闭。如果该光学组件的表面要填充入不同的物质时，该过程可重复一次或多次。
为封闭已被充填过的微小腔体阵列，在间隔壁18的上方，通过热焊或热层压(hot-laminated)的方式，覆盖一层带有粘胶涂层的塑料薄膜。也可以在待隔离的区域上沉积溶液形式的可固化材料，该材料不与微小腔体中的具有光学性能的物质混合，以及随后用诸如加热或辐射来固化该材料。
一旦当微小腔体阵列形成后(图7)，所述组件可接收附加层或是涂层19，20以完成其制造。这种类型的光学组件可大批量生产然后储存起来，以便日后使用，并根据客户的要求对每一光学组件进行切割。
如果具有光学性能的物质不能保持液体或凝胶状态的话，则需对其实施固化处理，例如采用加热和/或序列照射(irradiation sequence)，在物质沉积后的某一合适阶段进行该固化处理。
在图8所示的不同的实施例中，由一排微小腔体25组成的所述光学组件以柔性的透明薄膜27的形式构成。这样一种薄膜27可以用类似于上面提到的技术来制造。在本实施例中，薄膜27可以制造在一平坦的基板上，也就是既不凸起也不凹入形状的基板。
举例来说，该薄膜27是以工业规模制造的，其具有相对大的尺寸，以在工艺步骤的组合制作中做到节约，然后将该薄膜切割成合适的尺寸以转移到毛坯基板16上。该转移可以通过胶接该柔性薄膜，通过热塑型该柔性薄膜，或甚至在真空环境下通过物理黏附效应(physical adhesioneffect)来实现。随后，薄膜27可以如在前面所述的实施例中接收不同涂层，或可以传送到基板16上，该基板16如上所述本身涂覆有一层或多层的附加层。
在本发明的一个应用领域中，引入微小腔体15中的物质的光学性能主要是其折射率。物质的折射率在组件表面上是变化的以得到矫正透镜。在本发明的第一个实施例中，在微小腔体15阵列的制造过程期间，通过注入具有不同指数的物质而得到上述变化。
在本发明的另一实施例中，折射率的变化的实现是通过在微小腔体15内注入一种物质，该物质的折射率可通过辐射连续地进行调整。矫正光学功能的写入(writing)是通过将毛坯10或镜片11受光线的作用来达到的，光线的能量在镜片表面变化以获得预期的折射率分布，最终可以矫正患者的视力。典型地，该光线可以通过激光来产生，所述写入设备和用于蚀刻CD-ROM或是其它光学存储媒介的设备相类似。光敏物质的更强或者更弱的曝光可由激光能量和/或选择的曝光时间的变化引起。
在本应用所能用到的物质中，例如可以提到介孔材料(mesoporousmaterials)和液晶。液晶可通过例如一种由辐射引起的聚合反应而凝固。因此，它们可在所选择的状态中凝固，以在通过它们的光波中引入预定光学延迟。在介孔材料的情况中，材料的折射率是通过其孔隙率的变化来控制的。另一种可能的情况是利用光敏聚合物的众所周知的特性，即在辐射引起的固化反应过程中改变自身折射率的特性。这些折射率的变化是由于更改了其材料密度和更改了其化学结构而产生。更好地是利用在聚合反应过程中只有非常小的体积变化的光敏聚合物。
溶液或悬浮液的选择聚合是在辐射下进行，该辐射相对于所述组件的表面在空间范围内区分开来，以获得所要的折射率变化。该变化可根据需要矫正的患者眼睛的估算屈光异常来预先确定。
本发明的另一应用中，形成在微小腔体内的呈液体或凝胶状的物质具有对光反应变色的特性。在本应用所用到的这些物质中，作为例子可以提及包含核心单元的对光反应变色的化合物，诸如核心单元诸如螺恶嗪(spirooxazine)，螺-二氢吲哚[2，3’]苯并恶嗪，色烯，螺恶嗪高氮杂金刚烷(spiroxazine homoazaadamantane)，螺芴-(2H)-苯并吡喃，或萘并[2，1-b]吡喃核，例如在下列专利或专利申请中描述的那样：FR 2 763 070，EP 0 676401，EP 0 489 655，EP 0 653 428，EP 0 407 237，FR 2 718 447，US 6 281 366and EP 1 204 714。
从本发明的内容来看，具有光学性能的物质可以是一种染料，或是一种能够改变透射度的颜料。

Claims (62)

1.一种透明光学元件(11)的制造方法，该光学元件(11)选自：眼科透镜，光学仪器用镜片，滤光器，光学视力透镜，护目镜，该制造方法包括下列步骤：
—生产一光学组件(10)，该组件具有至少一阵列透明微孔(15；25)，该微孔平行于组件的一个表面并列设置，每个微孔被密封并且容纳具有光学特性的物质；以及
—沿着所述表面上的设定好的轮廓线切割所述光学组件，该轮廓线与所述光学元件的预定形状相对应。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述微孔阵列形成层，该层具有一垂直于所述表面的小于100μm的高度。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述由微孔阵列形成的层的高度为10～50μm。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述由微孔阵列形成的层的高度为1～10μm。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述由微孔阵列形成的层的高度约为5μm。
6.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：还包括一个步骤，即在光学组件(10)上钻孔以使光学元件(11)紧固到固定支架。
7.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述光学组件(10)的制造包括在刚性透明基板(16)上形成阵列微孔(15)。
8.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述光学组件(10)的制造包括在柔性透明薄膜(27)范围内形成阵列微孔(25)，随后将所述薄膜转移到刚性透明基板(16)上。
9.如权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于：所述刚性透明基板(16)在接收阵列微孔(15；25)的侧面为凸面，凹面，或平面。
10.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：容纳在至少一些所述阵列微孔(15；25)中的具有光学特性的物质为液体或凝胶形式。
11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于：所述光学组件(10)的制造包括在基板上形成栅格间隔壁(18)以限定平行于所述光学组件表面的微孔(15)，用液体或凝胶形式的具有光学性能的物质对所述微孔共同地或单个地填充，以及在所述微孔与基板相反的侧面上封闭微孔。
12.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述的光学性能选自着色，对光反应变色，偏振或折射率性能。
13.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：不同的微孔(15；25)装有具有不同折射率的物质。
14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于：所述具有不同折射率的物质包括光敏聚合物，液晶或介孔材料。
15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于：所述光学组件(10)的制造包括在所述基板(16)上形成的栅格间隔壁(18)以限定平行于所述光学组件表面的微孔(15)，用单体或液晶的溶液或悬浮液共同地填充所述微孔，在所述微孔与基板相反的侧面上封闭微孔，以及平行于所述组件的表面通过分散电磁辐射选择性聚合所述溶液或悬浮液。
16.如权利要求13至15之一所述的制造方法，其特征在于：所述微孔内的物质的折射率是可调节的，以根据估计的待矫正眼睛的屈光异常改变所述光学组件表面上的所述折射率。
17.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述阵列微孔(15；25)包括几组含有不同物质的微孔。
18.如权利要求17所述的制备方法，其特征在于：所述光学组件(10)的制造包括在基板(16)上形成栅格间隔壁(18)，该壁用来限定平行于所述光学组件表面的微孔(18)，使用喷墨头用具有光学性能的物质区分地填充微孔，并在所述微孔与基板相反的侧面上封闭微孔。
19.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：在所述组件厚度上堆叠几个阵列微孔。
20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于：每一陈列微孔内具有同样的光学性能，或每一阵列微孔内具有不同的光学性能，或每一阵列微孔内的各个微孔具有不同的光学性能。
21.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述填充因数τ大于90％，平行于所述组件的表面。
22.如权利要求21所述的制造方法，其特征在于：所述填充因数τ在90％到99.5％之间并包括90％和99.5％。
23.如权利要求22所述的制造方法，其特征在于：所述填充因数τ在96％到98.5％之间并包括96％和98.5％。
24.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述阵列微孔(15；25)以六角形栅格排列。
25.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述微孔(15；25)平行于所述组件表面的尺寸大于1μm。
26.如权利要求25所述的制造方法，其特征在于：所述微孔(15；25)平行于所述元件表面的尺寸在5μm～100μm之间。
27.如权利要求26所述的制造方法，其特征在于：所述微孔(15；25)平行于所述元件表面的尺寸在10μm～40μm之间。
28.如前述权利要求中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述微孔(15；25)通过间隔壁(18)隔开，间隔壁平行于所述组件表面的尺寸在0.10μm～5μm之间。
29.如权利要求28所述的制造方法，其特征在于：所述间隔壁(18)的尺寸小于0.35μm。
30.如权利要求28所述的制造方法，其特征在于：所述微孔(15；25)通过间隔壁(18)隔开，该间隔壁由不反光材料制成，并且该间隔壁的尺寸在0.40μm～3.00μm之间。
31.如权利要求30所述的制造方法，其特征在于：所述间隔壁(18)尺寸在0.40μm～1.00μm之间。
32.光学组件，包括至少一阵列透明微孔(15；25)，该微孔平行于所述组件的一个表面并列设置，每个微孔被密封并且容纳具有光学特性的物质。
33.如权利要求32所述的光学组件，其特征在于：所述阵列微孔构成层，该层具有垂直于所述表面的小于100μm的高度。
34.如权利要求33所述的光学组件，其特征在于：所述阵列微孔形成的所述层的高度为10μm～50μm。
35.如权利要求33所述的光学组件，其特征在于：所述阵列微孔形成的所述层的高度为1μm～10μm。
36.如权利要求35所述的光学组件，其特征在于：所述阵列微孔形成的所述层的高度约为5μm。
37.如权利要求32至36之一所述的光学组件，其特征在于：包括一刚性透明基板(16)，所述阵列微孔(15)形成在该基板上。
38.如权利要求32至36之一所述的光学组件，其特征在于：包括一刚性透明基板(16)，具有阵列微孔(25)的透明薄膜(27)转移到该基板上。
39.如权利要求37或38所述的光学组件，其特征在于：所述刚性透明基板(16)在接收阵列微孔(15；25)的侧面为凸面，凹面，或平面。
40.如权利要求32至39之一所述的光学组件，其特征在于：在至少一些阵列微孔(15；25)中的具有光学性能的所述物质呈液体状或凝胶状。
41.如权利要求32至40之一所述的光学组件，其特征在于：所述的光学性能选自着色，对光反应变色，偏振或折射率性能。
42.如权利要求32至41之一所述的光学组件，其特征在于：不同的微孔(15；25)包含具有不同折射率的物质。
43.如权利要求42所述的光学组件，其特征在于：所述的具有不同折射率的物质为光敏聚合物，液晶或是介孔材料。
44.如权利要求32至43之一所述的光学组件，其特征在于：所述阵列微孔(15；25)包括几组含有不同物质的微孔。
45.如权利要求32至44之一所述的光学组件，其特征在于：在所述组件的厚度上堆叠几排阵列微孔。
46.如权利要求45所述的光学组件，其特征在于：每一排微孔内具有同样的光学性能，或每一阵列微孔内具有不同的光学性能，或每一阵列微孔内的微孔具有不同的光学性能。
47.如权利要求32至46之一所述的光学组件，其特征在于：所述阵列微孔具有平行于所述组件的表面的大于90％的填充因数τ。
48.如权利要求47所述的光学组件，其特征在于：所述填充因数在90％到99.5％之间并包括90％和99.5％。
49.如权利要求32至48之一所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)成六角形栅格排列。
50.如权利要求32至49之一所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)平行于所述组件表面的尺寸大于1μm。
51.如权利要求50所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)平行于所述组件表面的尺寸在5μm～100μm之间。
52.如权利要求51所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)平行于所述组件表面的尺寸在10μm～40μm之间。
53.如权利要求32至52之一所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)通过间隔墙(18)隔开，该间隔壁平行于所述组件表面的尺寸在0.10μm～5μm之间。
54.如权利要求53所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)通过间隔壁(18)隔开，该间隔壁平行于所述组件表面的尺寸在0.10μm～0.40μm之间。
55.如权利要求54所述的光学组件，其特征在于：所述间隔壁(18)的尺寸小于0.35μm。
56.如权利要求53所述的光学组件，其特征在于：所述微孔(15；25)由所述间隔壁(18)隔开，所述间隔壁由不反光材料制成，该间隔壁的尺寸在0.40μm～3.00μm之间。
57.如权利要求56所述的光学组件，其特征在于：所述间隔壁的尺寸在0.40μm～1.00μm之间。
58.如权利要求32至57之一所述的光学组件，用于制造透明光学元件，选自：眼科透镜，光学仪器用镜片，滤光器，光学视力透镜，护目镜，以及照明设备的镜片。
59.如权利要求32至57之一所述的光学组件的用途在于透明光学元件的制造，该透明光学元件选自眼科透镜，隐形眼镜，眼部植入物，光学仪器用透镜，滤光器，光学视力透镜，护目镜，以及照明设备用镜片。
60.眼镜片，包括根据权利要求58的光学组件制得的眼科透镜，还包括在所述组件(10)上钻通的孔以将镜片(11)紧固到眼镜架上。
61.如权利要求60所述的眼镜片，其特征在于：所述微孔(15；25)内容纳的物质的光学性能是可调节的，以根据评估的待矫正眼睛的屈光异常的函数在所述镜片的表面上改变。
62.如权利要求60所述的眼镜片，其特征在于：所述微孔(15；25)内的物质为对光反应变色的物质。
CNB2005800224779A 2004-07-02 2005-06-24 制造透明光学元件的方法及其用到的光学组件和其获得的光学元件 Active CN100543518C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0407387 2004-07-02
FR0407387A FR2872589B1 (fr) 2004-07-02 2004-07-02 Procede de realisation d'un element optique transparent, composant optique intervenant dans ce procede et element optique ainsi obtenu
FR0413537 2004-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1981233A CN1981233A (zh) 2007-06-13
CN100543518C true CN100543518C (zh) 2009-09-23

Family

ID=34946720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800224779A Active CN100543518C (zh) 2004-07-02 2005-06-24 制造透明光学元件的方法及其用到的光学组件和其获得的光学元件

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN100543518C (zh)
ES (1) ES2371536T3 (zh)
FR (1) FR2872589B1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106526894A (zh) * 2016-10-31 2017-03-22 天津肯特电子有限公司 一种带有网孔的眼镜镜片的制造方法
CN108398810A (zh) * 2017-02-08 2018-08-14 和升眼镜企业股份有限公司 防眩光消散光学镜片
US11963868B2 (en) 2020-06-01 2024-04-23 Ast Products, Inc. Double-sided aspheric diffractive multifocal lens, manufacture, and uses thereof

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2872590B1 (fr) 2004-07-02 2006-10-27 Essilor Int Procede de realisation d'un verre ophtalmique et composant optique adapte pour la mise en oeuvre de ce procede
FR2888950B1 (fr) 2005-07-20 2007-10-12 Essilor Int Composant optique transparent pixellise a parois absordantes son procede de fabrication et son utilisation dans la farication d'un element optique transparent
FR2888951B1 (fr) 2005-07-20 2008-02-08 Essilor Int Composant optique pixellise aleatoirement, son procede de fabrication, et son utilisation dans la fabrication d'un element optique transparent
FR2888948B1 (fr) 2005-07-20 2007-10-12 Essilor Int Composant optique transparent pixellise comprenant un revetement absorbant, son procede de realisation et son utilisation dans un element optique
FR2888947B1 (fr) 2005-07-20 2007-10-12 Essilor Int Composant optique a cellules
FR2897164B1 (fr) 2006-02-09 2008-03-14 Commissariat Energie Atomique Realisation de cavites pouvant etre remplies par un materiau fluidique dans un compose microtechnologique optique
FR2903503B1 (fr) 2006-07-06 2009-06-12 Essilor Int Lentille ophtalmique a insert optique integre destine a permettre la projection d'informations
FR2907559B1 (fr) 2006-10-19 2009-02-13 Essilor Int Composant optique elecro-commandable comprenant un ensemble de cellules
FR2907922B1 (fr) 2006-10-30 2009-02-13 Essilor Int Procede de fabrication d'une serie de verres ophtalmiques et feuille de film utilisee dans un tel procede.
FR2910642B1 (fr) 2006-12-26 2009-03-06 Essilor Int Composant optique transparent a deux ensembles de cellules
FR2911404B1 (fr) 2007-01-17 2009-04-10 Essilor Int Composant optique transparent a cellules remplies de materiau optique
ITBO20070792A1 (it) * 2007-11-30 2009-06-01 Francesco Rambaldi Schermo di protezione
FR2928375B1 (fr) * 2008-03-05 2010-04-30 Essilor Int Composition de colorants photochromiques dans un solvant ionique.
FR2929715B1 (fr) 2008-04-04 2010-09-10 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de cavites microniques ou submicroniques
FR2933205B1 (fr) 2008-06-27 2010-08-13 Commissariat Energie Atomique Procede ameliore de realisation d'enceintes remplies de liquide et fermees par une membrane
FR2938834B1 (fr) 2008-11-27 2011-03-04 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une matrice de retention et comprenant un liquide fonctionnel
FR2939910B1 (fr) 2008-12-15 2011-04-01 Essilor Int Element optique transparent comprenant un ensemble de cellules
FR2963112B1 (fr) 2010-07-21 2013-02-15 Commissariat Energie Atomique Microstructure a parois a propriete optique determinee et procede de realisation de microstructures
FR2969313B1 (fr) 2010-12-16 2012-12-21 Essilor Int Element optique comprenant un aerogel sans fissure
FR2972814B1 (fr) 2011-03-16 2014-04-18 Essilor Int Element optique transparent a plusieurs couches constituees de pavages cellulaires
EP2848667B1 (en) * 2013-09-17 2019-04-10 Essilor International Electrochromic single and two-core viologens and optical articles containing them

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1190508B (it) * 1986-03-24 1988-02-16 Daniele Senatore Occhiali a trasparenza regolabile
DE19714434A1 (de) * 1997-04-08 1998-10-15 Armin Schaeuble Selektive elektronische Lichtschutzbrille
US6871951B2 (en) * 2000-06-23 2005-03-29 E-Vision, Llc Electro-optic lens with integrated components
TW527529B (en) * 2001-07-27 2003-04-11 Sipix Imaging Inc An improved electrophoretic display with color filters

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106526894A (zh) * 2016-10-31 2017-03-22 天津肯特电子有限公司 一种带有网孔的眼镜镜片的制造方法
CN108398810A (zh) * 2017-02-08 2018-08-14 和升眼镜企业股份有限公司 防眩光消散光学镜片
US11963868B2 (en) 2020-06-01 2024-04-23 Ast Products, Inc. Double-sided aspheric diffractive multifocal lens, manufacture, and uses thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN1981233A (zh) 2007-06-13
FR2872589B1 (fr) 2006-10-27
ES2371536T3 (es) 2012-01-04
FR2872589A1 (fr) 2006-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100543518C (zh) 制造透明光学元件的方法及其用到的光学组件和其获得的光学元件
KR101234173B1 (ko) 투명 광학 요소 생산 방법, 이 방법과 관련된 광학 부품 및생산된 광학 요소
CN101268408B (zh) 带有胞室的光学元件
CN101084465A (zh) 制造透明光学元件的方法、用于该方法的光学构件和制得的光学元件
EP1904885B1 (en) Randomly pixellated optical component, its fabrication method and its use in the fabrication of a transparent optical element
KR101293765B1 (ko) 흡수성 벽을 가진 픽셀화된 투명 광학 부품, 이의 제조방법 및 투명 광학 소자의 제조에서의 이의 용도
KR101293769B1 (ko) 흡수 코팅을 포함하는 픽셀화된 투명 광학 부품, 이의 제조방법 및 광학 소자에서의 이의 용도
US20080212023A1 (en) Pixellized Optical Component with Apodized Walls, Method for Making Same and Use thereof in Making a Transparent Optical Element
CN101268409B (zh) 具有纳米围壁的像素化光学构件
TWI410697B (zh) 光學元件及切割該光學元件所製造之鏡片
BRPI0512956B1 (pt) Method for carrying out a transparent optical element, optical component involving that process and optical element so obtained

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180402

Address after: France Sharon Ton Le Pon

Patentee after: Essilor International Ltd.

Address before: French sirloin pass

Patentee before: Essilor International General Optical Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right