JP5759484B2 - 光学ディスプレイを提供するレンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチメディア型の例としてのデジタル画像や、データ型の例としてのＧＰＳデータなどの光学投射を通して、情報へアクセスできるよう設計された光学結像装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅｒ）を用いて、光学ディスプレイを作成するレンズの製造方法に関する。

「レンズ」という語は、ここでは特に眼鏡のフレームに取り付けられるのに適した光学システムを示すために使用される。
この「レンズ」という語は、ここでは眼鏡のフレーム上に取り付ける準備が整っているフィニッシュレンズとして使用され、または、使用のためにトリミングによってカットや、表面仕上げ、研磨などの必要のあるアンフィニッシュレンズもしくはレンズブランクという意味で使用される。

特許文献１は、電気信号に基づき光ビームを生成する電気光学システムから発生する光ビームを形成する光学結像装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅｒ）によって構成される投射インサートを公開し、そのシステムは小型スクリーン、レーザーダイオード又は発光ダイオード型などである。
光学結像装置は、情報コンテンツを仮想イメージとして着用者に見せることが可能な光ビームを着用者の眼に向ける。

この従来技術による光学結像装置は、光ビームを着用者の目へ向けるため、特にガラスで作られた光透過鉱物基板、入光面から全反射による基板への光結合のために基板が有する波反射基板面、基板に有され、互いに平行で、基板のいずれの縁部とも平行でない複数の部分的な反射面を含む。

なぜなら、この型のディスプレイでは光学結像装置をより薄く、特に２ミリメートル以下にすることができ、ディスプレイ機能と視力補正機能を調和することができる。レンズの表面は両方の機能に関与し、例えばディスプレイ機能を損なわずに、視力補正の観点から、一つの面の屈曲の半径を変える事ができる。

特許文献２では、ディスプレイ機能と視力補正機能を分離することによって、大量生産においても確実な方法でユーザの視力を修正する事ができる、光学ディスプレイの製造方法を記載している。
この目的のため、この特許文献２では、表面と背面をもった視力補正レンズの製造方法を記載しており、光ビーム発生システムによって発射される光ビームは入光面から入射され、情報コンテンツが見えるように着用者の目に向けられ、光ビームは二つの反射面の間のレンズに入射し、そこから二つの反射面間を複数回反射しながら出射し、二つの反射面は導光体（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）によって形成される透明光学インサートの表面である。

透明光学インサートは、レンズブランク内に配置されることによって完全にレンズの中に含まれ、レンズブランクは、表面を成型するための第１のモールド部と裏面を成型するための第２のモールド部とを備えるモールドの中にモノマーを流し込むことによって成形され、これを眼鏡に取り付けるフィニッシュレンズの形に形成するため、表面を仕上げ、研磨し、トリミングによるカットによって円形のレンズブランクを得る。
この既知の工程に基づくと、透明光学インサートは長方形で、例えば４３ミリメートルの長さ、２０ミリメートルの幅である。その結果、表面は最終レンズのカットされた全ての表面よりも小さくなる。

このような方法は以下に挙げるような技術的問題を生じさせる。
モノマーの加熱鋳造中に、透明光学インサートのガラスとレンズブランクのモノマーとの間に生じて、レンズブランクの表面の仕上げや研磨による機械的付加力によって明らかとなる機械的励起（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ）によって、透明光学インサートの縁部において光学的な欠点が生じる。この欠点は、レンズの透過率の質を低下させ、これらの区間の光パワーの変異を生じさせる。

この問題を解決するため、最終レンズの表面より大きい表面を提供する透明光学インサートが考えられ、レンズブランクを構成するモノマーを配置した後、最終レンズはこの寸法のトリミングによりカットされる。

特許文献３は、最終インサートの表面が最終レンズの表面と同等となり、透明光学インサートは他の二つの基板面の間に密着して重ねられ、他の基板面の一つは外側に配置され、一つは着用者の側に配置されて、着用者の目の度数の補正機能を提供する。
このような光学ディスプレイを製造するため、ブランクの透明光学インサートは例えば長さ５７ミリメートル、幅３５ミリメートルで、同じ寸法の表面で二つのブランク基板面が透明光学インサートに重ねられ、フィニッシュレンズが眼鏡のフレームに取り付けられるよう整えるため、表面を仕上げられ、研磨され、トリミングによってカットされる。この方法により、透明光学インサートは、最終レンズの表面全体に拡張される。

このような方法は以下に挙げるような技術的問題を生じさせる。
このカッティングは、透明光学インサートのガラス、二つの基板面のプラスチック材料の二つの材料から構成される全幅の中でなされなければならない。
これら二つの材料は全く異なる硬度を持ち、トリミングによるカッティングはとても難しく、分裂や壊れ、材料の分離が起こる。

国際公開第０１／９５０２７号 国際公開第２００６／０１６０８６号 欧州特許出願公開第１７４８３０５号明細書

そこで、本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、信頼出来る方法で大量生産を行いながら、最終的にユーザの視力を補正することができ、完全な光学透過を提供し、製造が容易である光学ディスプレイの製造方法を提供することにある。

本発明に基づく工程の好ましい適用は視力補正レンズの製造に関わるものだが、眼鏡や同等の補助具のフレームに取り付けられる光学ディスプレイを得るために、光学インサートなどを含む、視力補正機能をもたないレンズへの適用も可能である。

この目的を達成するため、本発明はレンズの製造方法を提供するものであって、表面、裏面を有するレンズであり、前記レンズに、導光体（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）で構成される透明光学インサートによって、光ビーム発生システムの光学エレメントから発生する光ビームが入光面を介して入射され、着用者の目に向かって情報コンテンツを見させることができ、前記透明光学インサートは、支持体としてのフレームに取り付けるのに適した最終レンズ（ｆｉｎａｌ ｌｅｎｓ）の形と実質的に等しい形を有するレンズの製造方法であって、比例変形に従って、前記最終レンズの外形よりも小さな外形を有する前記透明光学インサートを製造するステップと、前記表面と裏面を形成するプラスチック素材と前記透明光学インサートとを結合させてレンズブランクを製造するステップと、前記透明光学インサートの周囲の前記レンズブランクをカットするステップからなり、前記レンズブランクをカットする距離は、前記透明光学インサートの周縁から１ｍｍであり、前記透明光学インサートの周囲の少なくとも５０％にあたることを特徴とする。

前記レンズブランクを製造するステップは、前記透明光学インサートの周囲に前記プラスチック素材をモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）することによって行われることが好ましい。

前記レンズブランクを製造するステップは、前記透明光学インサートを二つの平面基板の間に密着して積層することによって行われることが好ましい。

上記第１のケース（透明光学インサートの周囲にプラスチック素材をモールディングする）では、本発明に基づく工程を適用することにより、光学的欠点のある場所がレンズの最終形態の縁部の近くから取り除かれるため、レンズは一様な透過率となり、これがレンズを通してユーザによって観察される光学的ブレを最小にとどめる。
上記第２のケース（透明光学インサートを二つの平面基板の間に密着して積層する）では、本発明に基づく工程を適用することにより、カッテイングは二つの基板面のプラスチック素材へのみ行われ、硬度の違いによる問題を抑制し、光学的欠点の区間は取り除かれ、ガラスインサートの正確な機械的基準は最終レンズ上に直接アクセスできる。
本発明を用いて、トリミングによるカッティングはトリミングの標準的な機械によって行う事ができる。

本発明によるオフサルミック双眼ディスプレイの概略断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態による工程を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態による工程を説明するための図である。 本発明に係る変形例を示す正面図である。

図１に示すように、オフサルミック（ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ）双眼ディスプレイは二つのレンズ１、２から構成される。
各レンズは電気信号に基づき光ビームを発生させる電気光学システム１Ｂ、２Ｂから発生する光ビームを成形する光学結像装置１Ａ、２Ａによって構成される投射インサートを含み、このシステムは小型スクリーン、レーザーダイオード又は発光ダイオード型などである。

光学結像装置は、右レンズに点線矢印Ａで示すように情報コンテンツを見せるため、入光面Ｓ１から出光面Ｓ２へ、着用者（ｖｉｅｗｅｒ）の目に向かって光ビームを向ける。これらのレンズはシースルーで、例えば右レンズの矢印Ｂで示すように、周囲を見ることができる。
レンズ１、２は、二つのサポートブランチ３Ａ、３Ｂとノーズサポート３Ｃから成る眼鏡のフレーム３に取り付けられる。

図２の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態による工程を説明するための図である。
特許文献２（ＷＯ２００６／０１６０８６）に記載されているように、インサート（Ｉ）は、表面を成型するための第１のモールド部ＦＭと裏面を成型するための第２のモールド部ＲＭを備えたモールドにモノマーが流し込まれてモールド成形されるレンズブランク内に配置されることによって完全にレンズの中に含まれ、これにより眼鏡のフレームに取り付けられるフィニッシュレンズの形に表面を仕上げ、研磨し、トリミングによるカットを行うことで円形のレンズブランクＬＢを得る。

本発明では、外形は、眼鏡のフレームへ取り付けられるのにふさわしい形態を言う「最終レンズ」の外形と実質的に等しく、ただし比例変形に基づき図２の（ｃ）の破線Ｌによって描かれるように最終レンズの外形よりも小さい外形としてのインサートＩを製造するステップと、
上記で詳細を記したように、前面と裏面を形成するプラスチック素材とインサートとを結合させてレンズブランクを製造するステップと、
図２の（ｃ）に従って、インサートＩの周縁から距離をとった破線Ｌに沿ったインサートの周囲でレンズブランクをトリミングによりカットするステップからなり、
その距離はインサートのすべての周囲から１ミリメートルほどである。

図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態による工程を説明するための図である。
特許文献３（ＥＰ１７４８３０５）に記載されているように、インサートＩは他の二つの基板ＦＳ、ＲＳの間に密着して重ねられ、基板の一つは外側に配置され、他の一つは着用者の側に配置されて、着用者の目の度数の補正機能を提供する。

本発明は、眼鏡のフレームへ取り付けられるのにふさわしい「最終レンズ」の外形と実質的に等しく、ただし比例変形に基づき図３（ｃ）内の破線Ｌによって描かれるように最終レンズの外形よりも小さい外形を有するインサートＩを製造するステップと、上記で詳細を記したように、前面と裏面を形成するプラスチック素材とインサートとを結合させてレンズブランクを製造するステップと、図３（ｃ）に基づき、インサートＩの端から距離をとった破線Ｌに沿ったインサートの周囲でレンズブランクをトリミングによりカットするステップからなり、その距離はインサートのすべての周囲から１ｍｍほどである。

図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示すように、トリミングによるレンズの作成を説明する。
ガラスインサートの基準は、「最終レンズ」に直接、アクセス可能な（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）ことである。

上記実施形態に基づくトリミングによるカッティング、レンズブランクの表面仕上げ、研磨、トリートメントの後に、“最終”レンズ１、２の縁部は自動的に、特別な作業なしに、溝のベースを形づくる光学インサートＩの縁部とともに二つの処理された基板ＦＳ’、ＲＳ’の間に溝４を作る。
この溝４は、幅２ｍｍ、深さ１ｍｍほどで、光学インサートＩへの直接アクセスを保証し、光学インサートは着用者の目への光ビームを良好に到達させるという点で高い正確さをもって配置され、機械的基準の正確さを可能とする。

この実施形態に基づいて、「最終レンズ」は、光学インサートＩへの二つの直接アクセスを提供し、その一つはインサートＩの側面である溝４の底面であり、もう一つは「最終レンズ」のもう一つの側面上のインサートＩの前方表面５である。これらの直接アクセスは、正確な機械的基準を保証する。

上述した本実施形態に従えば、フレーム３は標準的なものであり、つまりレンズをサポートする部分は閉じられており、レンズの全周囲に形成される。
中には閉じた部分を有さないフレームも存在し、例えば、ねじを用いてレンズ上に直接固定されるブランチやノーズサポートなどがある。

このような場合、図４に従えば、インサートＩの輪郭と「最終レンズ」の輪郭との間の距離は、インサートの周囲の特定の領域に対して１ミリメートルより大きい。
このような特定領域６、７はブランチとノーズサポートの、例えば固定ねじのための穴Ｈなど、固定用の配置場所として対応し、これら穴Ｈが開けられるのをプラスチック素材の部分のみとするため、レンズブランクのトリミングによるカッティングはインサートの端からより広く距離をとったインサートの周囲でおこなわれる。

実際に、ブランチ及びノーズサポートをレンズに直接固定するような場合、このような特定領域６、７は、レンズの全周囲の５０％よりも小さな部分に配置される周辺部分に相当し、上述で詳細に説明した工程は、インサートＩの周囲の少なくとも５０％に適用される。

好ましくは、投射インサートＩは、特許文献１（ＷＯ０１／９５０２７）に記載されているようにインサートの型において、２ｍｍほどの厚さをもつ。
この光学結像装置は、光ビームを着用者の目へ向けるため、ガラスで作られた光透過基板、全反射による入光面から光透過基板への光結合のために光透過基板が有している波反射基板面、光透過基板が有していて、互いに平行で、基板のいずれの縁部のとも平行でない複数の部分的な反射面Ｓ_ｎを含む。

いうまでも無く、光学インサートＩは、フレーム３と着用者の特性に応じて、これら反射面Ｓｎによって、着用者の目へ光ビームを良好に到達させることを考慮して高い正確さをもって製造される。
上記インサートの機械的精度はまた、特にインサートの機械的基準が投影された二つの投射像の位置を合わせるのに使用される場合の双眼光学ディスプレイにおいては、必須の基準として必要である。

１、２ （最終）レンズ
１Ａ、２Ａ 光学結像装置
１Ｂ、２Ｂ 電気光学システム
３ フレーム
３Ａ、３Ｂ サポートブランチ
３Ｃ ノーズサポート
４ 溝
５ 前方表面
６、７ 特定領域
Ｈ 穴
Ｉ インサート
Ｓｎ 反射面

Claims (5)

1. 表面、裏面を有するレンズ（１、２）であり、前記レンズに、導光体（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）で構成される透明光学インサート（１Ａ、２Ａ、Ｉ）によって、光ビーム発生システムの光学エレメントから発生する光ビームが入光面（Ｓ１）を介して入射され、着用者の目に向かって情報コンテンツを見させることができ、前記透明光学インサート（Ｉ）は、支持体としてのフレーム（３）に取り付けるのに適した最終レンズ（ｆｉｎａｌ ｌｅｎｓ）の形と実質的に等しい形を有するレンズの製造方法であって、
   比例変形に従って、前記最終レンズの外形よりも小さな外形を有する前記透明光学インサート（Ｉ）を製造するステップと、
   前記表面と裏面を形成するプラスチック素材と前記透明光学インサート（Ｉ）とを結合させてレンズブランク（ＬＢ）を製造するステップと、
   前記透明光学インサート（Ｉ）の周囲の前記レンズブランク（ＬＢ）をカットするステップからなり、
   前記レンズブランク（ＬＢ）をカットする距離は、前記透明光学インサートの周縁から１ｍｍであり、前記透明光学インサートの周囲の少なくとも５０％にあたることを特徴とするレンズの製造方法。
2. 前記レンズブランク（ＬＢ）を製造するステップは、前記透明光学インサート（Ｉ）の周囲に前記プラスチック素材をモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）することによって行われることを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
3. 前記レンズブランク（ＬＢ）を製造するステップは、前記透明光学インサートを二つの平面基板（ＦＳ、ＲＳ）の間に密着して積層することによって行われることを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
4. ブランチ（３Ａ、３Ｂ）又はノーズサポート（３Ｃ）の少なくともいずれか一つによって支持される最終レンズに適応し、
   前記透明光学インサート（Ｉ）の周囲の前記レンズブランク（ＬＢ）をカットするステップは、前記最終レンズにブランチ又はノーズサポートの少なくともいずれか一つを直接固定する少なくとも一つの領域（６、７）を形成するために、前記透明光学インサートの縁部から１ｍｍより長い距離を有するよう行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズの製造方法。
5. 前記導光体は、前記光ビームを前記着用者の目へ向けるために、
   ガラスで作られた光透過基板と、
   前記入光面（Ｓ１）から全反射による前記光透過基板への光結合のため、前記光透過基板が有する（ｃａｒｒｉｅｄ ｂｙ）波反射基板面と、
   前記光透過基板に有され、互いに平行で、前記光透過基板のいずれの縁部とも平行でない複数の部分的な反射面（Ｓｎ）とを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズの製造方法。
   

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