JP6153614B2 - 多構成要素光学システム素材を製作するためのモールドおよび方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般的に、光学システムの製造のためのプロセスおよびデバイスに関する。より詳細には、本開示は、多構成要素光学システムおよびデバイス、ならびに２つ以上の光学構成要素を備える複合物から、多構成要素光学システムおよびデバイスを製造するためのプロセスに関する。

従来の方法を使用してハイブリッドまたは多構成要素光学システムを製造するために、各構成要素部分または形状は、例えば旋盤加工またはフライス加工といったさまざまな技法を使用してさまざまな形状に切断することにより処理されるロッドまたは素材（ｂｌａｎｋｓ）から製造され、その後、例えば接着組立プロセスを使用することよって構成要素を接合することにより組み立てられることを必要としうる。このタイプの組立プロセスは、問題をはらむ可能性がある。というのは、このタイプの組立プロセスは、いくつかの例を列挙すると、接着層における（気泡、脱接着および収縮、応力複屈折、シュリーレンなどの）光学的不均一性の形成による組み立てられたシステム内の光学的歪み、組立体に接着不良を呈させる可能性がある接着不完全性、位置合わせ問題、およびシステムの光学特性に有害な歪みをもたらす場合があるからである。

上記のように、多構成要素光学システムを製造するための現在のプロセスは、光学特性に有害な場合がある、高い割合の接着不良および位置合わせ問題に起因して、商業的に魅力がない。したがって、進化しつつある小型多構成要素光学システムの、ますます厳しくなる光学的精度要件は、そのような改善されたプロセスを容易にするため、改善された製造プロセスおよびデバイスを必要とする。

さまざまな実施形態によれば、多構成要素光学システムを生成する能力は、コンタクトレンズの形での光学システムなど、多構成要素光学システムを構築するためのデバイスおよびプロセスを提供することにより改善される。下でより詳細に記載されるように、本明細書に開示される実施形態のデバイスおよびプロセスのさまざまな利点は、多構成要素光学システムで使用されるさまざまな光学材料または構成要素をより正確に構成し配置する能力を含む。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材を製作するためのモールドは、カップ部分とアタッチメント部分とを備える。さまざまな実施形態によれば、モールドは、生成するためにモールドが使用される素材と一体型の（すなわち、素材の部分となる）、第１の光学材料を備える。さらなる態様によれば、カップ部分は、カップ部分の内壁により画定される空洞を備える。さまざまな実施形態では、モールドは、追加の光学構成要素をさらに備えてよく、モールドの空洞は、追加の空洞または区画をさらに備えてよい。

さまざまな実施形態によれば、多構成要素光学システム素材は、少なくとも第１の光学構成要素と第２の光学構成要素とを備える。さまざまな実施形態では、第１の光学構成要素は、アタッチメント部分と、内壁により画定される空洞を有するカップ部分とを備え、素材の第２の光学構成要素は、第１の構成要素の空洞内にある。さまざまな実施形態では、素材は、追加の光学構成要素をさらに備えてよい。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材製作プロセスは、第１の光学材料から光学システムの第１の構成要素としての機能を果たすことになる多構成要素光学システム素材モールドを準備するステップと、多構成要素光学システム素材モールドに第２の光学構成要素を追加するステップと、任意選択で、モールドに追加の光学構成要素を追加するステップとを含む。さまざまな実施形態では、プロセスは、素材に追加されてよい各光学構成要素のための成形ステップを、任意選択でさらに含んでよい。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材を製作するプロセスは、第１の光学材料から作られた一体型モールドに第２の光学構成要素を追加するステップを含み、モールドが、アタッチメント部分および内壁により画定される空洞を有するカップ部分を備え、第２の光学構成要素が、モールドの空洞内に追加される。さまざまな実施形態では、プロセスは、モールドの空洞に追加の光学構成要素を追加するステップ、ならびに素材に追加されてよい各構成要素のための任意選択の成形ステップを、任意選択でさらに含んでよい。

さまざまな実施形態によれば、異なる特性を有する少なくとも２つの光学構成要素を備える多構成要素光学システムが生成される。さまざまな実施形態では、多構成要素光学システムは、第１の光学構成要素が少なくとも第２の光学構成要素のためのモールドとしての機能を果たす、製造プロセスにより生成される。少なくとも２つの光学構成要素は、材料除去ステップによって多構成要素光学システムへと成形されてよい。

本開示の主題は、本明細書の結びの部分に、具体的に指摘され、明確に主張される。しかし、さまざまな実施形態のより完全な理解は、図面と共に検討されたとき、詳細な記載を参照することによって最もよく得られる。

凹状の内壁を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 底面および軸面を備える内壁を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの空洞内に第２の光学構成要素を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの空洞内に第２、第３、および第４の光学構成要素を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 第３の光学構成要素内に埋め込まれる第２の光学構成要素として予備成形された光学要素を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの第１の空洞内に第２および第３の空洞を画定する第２の軸壁を備える内壁を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの第１の空洞内に第２および第３の空洞を画定する第２の軸壁を備える内壁を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する上面図である。 モールドの軸において、内壁の底面に対して凹状にされる内壁を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの軸から離れたところで、内壁の底面に対して凹状にされる内壁を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの第１の空洞内に第２および第３の空洞を画定する第２の軸壁を備える内壁を有し、モールドの第２および第３の空洞内に追加の光学構成要素を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの空洞内に第２、第３、および第４の光学構成要素を有し、第４の光学構成要素が、第１の空洞内ならびに第２および第３の構成要素内に形成される第２の空洞内に配置される、多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの第１の空洞内に配置される第２、第３、および第４の空洞を有し、第２、第３、第４、および第５の光学構成要素が、モールドの空洞内にさまざまに配置される、多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 第２の光学構成要素内に形成される第２および第３の空洞、ならびにモールドの第１、第２、および第３の空洞内の第３の光学構成要素を有する、多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの空洞内に複数の追加の空洞および光学構成要素を有する多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 モールドの空洞内に第２、第３、第４および第５光学構成要素を有し、第２および第３の光学構成要素が、モールドの軸に対して、非対称かつ中心を外して配置される、多構成要素光学システム素材モールドを図示する断面図である。 図４に図示されるものなどの素材モールドから形成される、多構成要素光学システム素材またはボタンを図示する断面図である。 図６Ａに図示されるものなどの素材から形成される、多構成要素光学システムを図示する断面図である。 多構成要素光学システム素材を製作するためのプロセスを図示する図である。

本明細書のさまざまな実施形態の詳細な記載は、限定ではなく例示および最良の形態として、さまざまな実施形態およびその実装形態を示す、添付して図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするために十分詳細に記載されるが、他の実施形態が実現されてよく、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、機械的および他の変更がなされてよいことを理解されたい。むしろ、以下の開示は、さまざまな実施形態および任意の等価な実施形態の両方の実装形態を教示することが意図される。さらに、単数形への任意の言及が複数の実施形態を含み、２つ以上の構成要素への任意の言及が単数の実施形態を含んでよい。さらに、明記された特徴を有する複数の実施形態の記載は、追加の特徴を有する他の実施形態または明記された特徴の異なる組合せを組み込んだ他の実施形態を除外することを意図していない。本開示で使用する、用語「または（ｏｒ）」は、論理選言（例えば、および／または）として規定されると理解されるものであり、明示的に示されない限り排他的選言を示さないものとする。

下でより詳細に記載されるように、本明細書に記載されるさまざまな実施形態は、詳細には、接着組立に依拠するプロセスと比較して、多構成要素光学システムを安定して生成する能力に関して、従来技術のプロセスを超える著しい進歩をもたらす。さらに、本明細書に開示されるデバイスおよびプロセスは、光学構成要素のより正確な構成および位置合わせ、ならびに拡張した光学精度および特性の能力を有する多構成要素光学システムの製造を容易にする。その上、ボタンを仕様に合わせて成形するため機械加工プロセスを利用する既存のコンタクトレンズ製造プロセスは、多くの場合に本開示で提供されるデバイスおよび本明細書に開示されるプロセスの生成物と適合性があり、したがって、本開示が提供する多くの商業的な利点を実現することができる可能性がある。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材を製作するためのモールドは、アタッチメント部分およびカップ部分を備える。カップ部分は、内壁をさらに備えてよい。モールドのカップ部分の内壁が、第１の空洞を画定してよい。さまざまな実施形態では、モールドが第１の光学構成要素を備える。さらなる態様によれば、モールドは、素材と一体型であり、言い換えると、素材の構成成分を含む。

例えば、図１Ａ〜図１Ｂは、多構成要素光学システム素材モールドのさまざまな実施形態を図示する。実施形態によれば、多構成要素光学システム素材モールド１００Ａおよび１００Ｂは、モールドが生成する光学システム素材の部分になりうる第１の光学構成要素からなる。別の形で説明すると、モールドは、形成するためにモールドが使用される多構成要素光学システム素材と一体型であり、素材の一部ならびに作り出すために素材が使用される多構成要素光学システムの一部を含む。

さまざまな実施形態では、モールドは、１つまたは複数の光学材料を含む。本明細書に使用される、用語「光学材料」とは、柔軟または固体であってよく、ボタンまたは光学システムの製作中に旋盤で機械加工するのに好適なものであってよい、例えば、フルオロシリコンアクリレート、シリコンアクリレート、ポリメチルメタクリレート、シリコンヒドロゲル、生体適合材料、透明材料などのうちの１つまたは複数が挙げられる。

さまざまな実施形態では、モールドは、カップ部分１０１およびアタッチメント部分１０２を有するように成形または形成される。カップ部分１０１は、追加の光学構成要素を受けるように構成される空洞１０３を有するように、さらに成形または形成されてよい。カップ部分１０１および空洞１０３の形状および寸法は、追加の製作ステップに適応するように選択されうる。追加の特徴がそれに対して配向および／または配置されうる対照平面として有用な場合がある、基準面としての機能を果たす少なくとも１つの面を有する円筒部をカップ部分が備えてよい。さまざまな実施形態では、カップ部分は、底壁１０４および軸壁１０５を有してよい。カップ部分１０１の空洞１０３は、内壁１０６により画定されてよい。内壁１０６は、例えば、図１Ａに図示されるような、空洞１０３を画定する凹状の面といった単一の面を備えてよい。他の実施形態では、空洞１０３は、例えば、図１Ｂに図示されるような、底面１０６ａおよび軸面１０６ｂといった、２つ以上の面を備える内壁１０６により画定されてよい。モールドは、円形の断面を有する、放射対称性であってよい。さまざまな実施形態によれば、モールドには、モールドから製作される、レンズの前面またはレンズの構成要素を備える面が設けられない。

さまざまな実施形態では、アタッチメント部分１０２は、モールドのさらなる製作に使用されうる旋盤、フライス盤、機械、または他のデバイスにアタッチメント部分１０２が取り付けられることを可能にするように成形または形成されてよい。例えば、アタッチメント部分１０２は、旋盤のコレットへの取り付けに好適であるように成形されてよい。追加の特徴がそれに対して配向および／または配置されうる対照平面として有用な場合がある、基準面としての機能を果たす少なくとも１つの面を有する円筒部をアタッチメント部分が備えてよい。モールドのアタッチメント部分は、モールドのさらなる製作に使用されうる任意の機械または他のデバイスへの取り付けに好適な任意の形状または構成を有してよい。さまざまな実施形態によれば、モールドのさらなる製作に使用されるアタッチメント部分は、第１の光学構成要素ならびにカップ部分からなり、アタッチメント部分は、第１の光学構成要素に追加される第２の光学構成要素を備えない。他の実施形態では、モールドのアタッチメント部分は、モールドの第１の光学構成要素に追加される光学構成要素を備えてよい。

さまざまな実施形態によれば、上に記載されるように、基準面がモールドのカップ部分１０１上、またはアタッチメント部分１０２上に配置されてよい。さらに他の実施形態では、モールドが２つ以上の基準面を有してよく、基準面は、モールドのカップ部分の上または中、ならびにモールドのアタッチメント部分の上に、さまざまに配置されてよい。さまざまな実施形態では、モールドの軸は、製作プロセス中にモールドの特徴の配向および配置を制御するための基準線としての機能も果たしてよい。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材モールドは、モールドのカップ部分の空洞内に追加の構成要素を備えてよい。さまざまな実施形態では、図２Ａを参照すると、モールド２００Ａは、空洞２０３内に含まれる第２の光学構成要素２１０を備えてよい。同様に、さまざまな実施形態では、モールドが追加の光学構成要素を備えてよく、ｎ番目の光学構成要素まで備えてよい。例として、図２Ｂでは、モールド２００Ｂは、空洞２０３内に、第２の光学構成要素２１０、第３の光学構成要素２１１、および第４の光学構成要素２１２を含む。

本明細書で使用する、用語「光学構成要素」は、上に規定された用語のように、任意のタイプの光学材料または「予備成形光学素子」を意味し、その用語としては、例えば偏光フィルタ、屈折性小型レンズ、回折性小型レンズ、選択的色フィルタ、帯域通過フィルタ、円偏光フィルタ、直線偏光子フィルタ、グレーアッテネータフィルタ、複屈折フィルタ、ゾーンプレート、鏡、電子回路、電子デバイス、マイクロディスプレイ、センサ、アンテナ、またはナノワイヤが挙げられる。さまざまな実施形態によれば、多構成要素光学システム素材モールドは、光学材料と予備成形光学素子の複合物を備えてよい。例として、図２Ｃに図示されるように、多構成要素光学システム素材モールド２００Ｃは、第２の光学構成要素として、例えば、小型レンズなどの、予備成形光学素子２１５を有するモールドを備えてよい。予備成形光学素子２１５は、空洞２０３内の第３の光学構成要素２１１内に密閉されてよい。本開示に使用される、用語「予備成形光学素子」は、例えば、小型レンズ内に埋め込まれるセンサまたはフィルタも備える小型レンズといった、複合物または多構成要素デバイスをそれ自体が備える、素子またはデバイスも含んでよい。

さまざまな実施形態では、図３Ａ〜図３Ｄに図示されるように、多構成要素光学システム素材モールドは、空洞３０３内に、複数の区画または追加の空洞を有するカップ部分３０１を備えてよい。例えば、カップ部分の内壁は、図３Ａ〜図３Ｂ内のモールド３００Ａおよび３００Ｂについて図示されるように、実質的に同軸で、カップ部分の空洞３０３内に第２の空洞３０７および第３の空洞３０８を画定する、突起または壁３０６を備えてよい。追加の空洞を画定する突起または壁の面は、モールドの軸に平行であってよく、または突起または壁の面は、モールドの軸に対する角度を規定してよい。他の実施形態では、突起または壁の面は、軸の次元において、曲面、角度、または他の非直線的な形を規定してよい。

同様に、他の実施形態では、図３Ｃ〜図３Ｄに示されるモールド３００Ｃおよび３００Ｄについて図示されるように、内壁の底面は、内壁の底面の残りのかなりの部分に対して内壁が凹状にされる領域を有し、それによって、第２の空洞３０７を形成してよい。この第２の空洞３０７は、図３Ｃ内のモールド３００Ｃ（ならびに、図３Ａ〜図３Ｂに示されるモールド３００Ａおよび３００Ｂ）について図示されるように、モールドの軸にあってよく、または図３Ｄ内のモールド３００Ｄについて図示されるように、軸からある程度の距離にあって、実質的に同軸で、壁により画定されるチャネルを本質的に形成してよいが、壁は、曲面、角度、または他の非直線的な形を規定してもよい。同様にして、さまざまな実施形態では、凹状の内壁により画定される空洞３０３を有するモールドは、カップ部分の空洞３０３内に追加の空洞を同様に画定する突出したまたは凹状にされた部分または領域も有してよい。さまざまな実施形態では、追加の空洞は、モールドの軸に対して対称的および／または中心に位置してよく、一方他の実施形態では、追加の空洞は、非対称的および／または中心を外してよい。

さまざまな実施形態では、図３Ａ〜図３Ｄに関して前に記載されたように、追加の区画または空洞は、１つまたは複数の光学構成要素を備えるモールドについて、モールド空洞の内壁に対して存在してよい。図４は、複数の空洞および複数の構成要素を備えるモールドを図示する。図４に示されるように、モールド４００は、第１の空洞４０３、ならびに第２の空洞４０７および第３の空洞４０８を備える。モールド４００は、第１の光学構成要素から作られるカップ部分４０１およびアタッチメント部分４０２を備える。

さまざまな実施形態では、図４に図示されるように、第２の空洞４０７は、第２の光学構成要素４１０で部分的に充填されてよく、第３の空洞４０８は、第３の光学構成要素４１１で部分的に充填されてよい。第１の空洞４０３は、第４の光学構成要素４１２でさらに充填され、または部分的に充填されてよく、第４の光学構成要素４１２は、第２の空洞４０７および第３の空洞４０８を追加で充填し、または部分的に充填してよい。一般的に、複数のモールド空洞を有する実施形態では、各空洞は、異なる、または別個の光学構成要素を含んでよい。例えば、第２のモールド空洞が第３のモールド空洞と異なる光学構成要素を含んでよく、または第２のモールド空洞が複数の光学構成要素を含んでよく、一方、第３のモールド空洞が単一の光学構成要素を含んでよい。

図３Ａ〜図４に示されるモールドの第２および第３の空洞が、第１の光学構成要素の中に、または第１の光学構成要素から形成されるように図示されるが、さまざまな実施形態では、追加の空洞は、例えば、モールドの第１の空洞内の光学構成要素の層内に、または層を通して空洞を機械加工することによって、モールドの第１の空洞に第２、第３、またはｎ番目の光学構成要素を追加した後に、形成されてよい。本開示から認識されるように、追加の空洞の数、形、および／または構成の任意の数の可能な置換を有するモールドは、光学構成要素の任意の数の可能な置換をさらに含みうるが、本開示の範囲内である。

さらに、図示されないが、２つ以上の空洞を備えるモールドは、モールドの空洞のうちの１つの中に予備成形光学素子も備えてよい。同様に、さまざまな実施形態によるモールドは、完全には固体材料からならなくてよく、モールド内の未充填空洞または空洞の部分により作り出されうるような空隙または空間を備えてよい。例えば、予備成形光学素子として追加される光学構成要素は、モールドのカップ部分の空洞内に形成される第２の空洞などの空洞を塞ぎ、したがって、重合されていない液体としてその後追加される光学構成要素が塞がれた空洞を充填するのを防止し、こうしてモールド内に空隙を作り出すように追加されてよい。他の実施形態では、予備成形光学素子は空隙を備え、それで、予備成形光学素子を備えるモールド内に空隙を作り出してよい。任意のやり方で作り出されたモールド内の空隙は、本開示の範囲内である。

例として、図５Ａ〜図５Ｅに示されるように、モールド５００Ａ〜５００Ｅは、第２の光学構成要素５１０、第３の光学構成要素５１１、第４の光学構成要素５１２、第５の光学構成要素５１３、および第６の光学構成要素５１４をさまざまに有する、空洞および追加の光学構成要素のさまざまな構成を含むさまざまな実施形態を図示する。示される実施形態は、空洞および構成要素の可能な構成の範囲を説明する目的のためだけのものであって、制限する目的ではない。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材は、少なくとも第１の光学構成要素および第２の光学構成要素を備える。図６Ａは、モールドの第１の空洞内に複数の空洞を有し、モールドの空洞内に追加の光学構成要素を有する、図４に図示されるモールドから導出されうるものなどの、多構成要素光学システム素材の実施形態の例を図示する。さまざまな実施形態によれば、図６Ａに図示されるように、多構成要素光学システム素材６００Ａは、第１の光学構成要素６０９を含む。素材６００Ａは、少なくとも第２の光学構成要素６１０をさらに備え、図６Ａに説明のために示される、第３の光学構成要素６１１および第４の光学構成要素６１２などの、ｎ番目の追加の光学構成要素を備えてよい。図示されるように、素材６００Ａの第１の光学構成要素６０９は、追加の構成要素が配置される空洞を有するカップ部分を備えてよい。さまざまな他の実施形態では、第１の光学構成要素６０９は、空洞を有するカップ部分を備えなくてよく、追加の構成要素が第１の光学構成要素６０９の層に関連する層を備える。多構成要素光学システム素材のさまざまな構成要素の構成は、図６Ａに図示されるもののような素材を製作するために使用されうる図１〜図５Ｅに図示される光学システム素材モールドに関し以前に上で記載された形状または形のいくつかの置換のうちのいずれかを有してよい。さまざまな実施形態では、素材６００Ａは、下でより詳細に記載されるプロセスによってそのようなモールドから形成されてよい。

さらなる態様によれば、素材６００Ａは、レンズまたは光学システムへと素材をさらに成形または機械加工することを容易にするためのアタッチメント部分を有してよく、または素材６００Ａは、図６Ａに図示されるもののような「ボタン」を備えてよい。素材またはボタンは、下に議論されるもののような、光学レンズまたは他の光学システムへとさらに処理するために好適な任意の形状を有してよい。

さまざまな実施形態では、異なる特性を有する少なくとも２つの光学構成要素を備える多構成要素光学システムが提供される。さまざまな実施形態による多構成要素光学システム、および素材６００Ａから導出されうるものなどが、図６Ｂに図示される。素材６００Ａを参照して上に記載されたように、素材６００Ａをさらに製作することにより導出されうる多構成要素光学システム６００Ｂは、第１の光学構成要素６０９、第２の光学構成要素６１０、第３の光学構成要素６１１、および第４の光学構成要素６１２を備える。以前に記載されたように多構成要素光学システムは、素材の製造中に、追加の光学構成要素のためのモールドとしての機能を果たす第１の光学構成要素６０９を備えてよい。第２の光学構成要素６１０、第３の光学構成要素６１１、および第４の光学構成要素６１２の配置構成および配置は、本開示に提供される一体型のモールドを使用する利点に起因して、お互い、第１の光学構成要素６０９、ならびに多構成要素光学システム６００Ｂ内のそれらの最終的な配置および形態に関して、正確に予め定められてよい。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材を製作するプロセスは、第１の光学構成要素を含む一体型光学システム素材モールドを準備するステップ、少なくとも第２の光学構成要素を追加するステップ、任意選択で、素材モールドの空洞を成形するステップ、追加の光学構成要素を追加するステップ、および／または素材を光学システムまたは光学システム素材、ボタン、もしくは他の光学システム前駆体に成形するステップを含む。

図７は、多構成要素光学システムを製造するための、多構成要素光学システム製作プロセス７００を図示する。さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム製作プロセス７００は、一体型光学システム素材モールドを準備するステップ７２０、光学構成要素を追加するステップ７３０、任意選択の、仕様に合わせて成形するステップ７４０、任意選択の、ステップ７３０およびステップ７４０を繰り返すステップ７５０、ならびに任意選択の、素材を光学システムへと成形するステップ７６０を含む。

さまざまな実施形態によれば、一体型光学システム素材モールドを準備するステップ７２０は、モールドを成形または形成するステップを含んでよい。モールドは、第１の光学材料から成形または形成されてよい。さまざまな実施形態では、モールドは、例えば、旋盤上の機械加工、レーザミリング、または他の材料除去法によって、第１の光学材料を含む素材またはボタンから成形されてよい。あるいは、モールドは、例えば、注型成形、射出成形、またはスピン鋳造などのプロセスによって第１の光学材料から形成されてよい。さまざまな実施形態では、モールドは、例えば、成形および機械加工といった方法の組合せによって、提供または製造されてよい。

多構成要素光学システム素材製作プロセスで使用するために、光学システム素材モールドが準備された、またはその他の方法で提供された後、第２の光学システム素材構成要素が、光学構成要素を追加するステップ７３０内で追加されてよい。さまざまな実施形態では、プロセス７００は、光学構成要素を追加するステップ７３０内で重合されていない光学材料を追加するステップを含んでよく、かつ／またはプロセスは、光学構成要素を追加するステップ７３０内で予備成形光学素子を追加するステップを含んでよい。さまざまな実施形態によれば、光学構成要素を追加するステップ７３０は、光学システム素材モールドの前部または凸曲面に第２の光学構成要素を追加するステップを含まない。

さまざまな実施形態によれば、第２の光学構成要素は、光学材料の重合されていないモノマーであってよい。さまざまな実施形態では、図１Ａ〜図１Ｂを再び参照すると、第２の光学構成要素は、重合されていない液体としてカップ部分の空洞１０３に追加されてよい。第２の光学構成要素は、空洞１０３内で重合され、追加の接着層なしに第１の光学構成要素を含むモールドに結合されてよく、第２の光学材料の硬化収縮は、硬化収縮が頂部から底部に進行するように制御されてよい。というのは、重合されるモノマーは、重合されるモノマーがモールドの空洞を充填するように追加されてよく、さもなければモールドの空洞を過剰充填することによって、過度に追加されるからである。過度の第２の光学材料は、下でより詳細に記載されるように、後で物理的な処理によって除去されうる。

他の実施形態では、第２の光学構成要素は、第２の光学構成要素がモールドのカップ部分の空洞を充填せず、空洞を単に部分的に充填するように追加されてよい。そのような実施形態では、第２の光学材料が依然として過剰に存在する場合があり、そのため、第２の光学材料の寸法を仕様に適合させるために、追加の成形するステップ、例えば機械加工するステップが必要である。さらに他の実施形態では、モールドの空洞内で重合した状態である第２の光学材料が追加の成形するステップまたは機械加工するステップを必要としないように、第２の光学構成要素が追加または硬化されてよい。例えば、第２の光学構成要素が均一な層として追加されてよく、または、一体型光学システム素材モールドのカップ部分の空洞内の第２のモールドの追加によって、重合中に第２の光学構成要素が追加および形成されてよい。第２のモールドは、追加の光学材料を含んでも含まなくてもよく、第２の光学材料の重合の後に除去されても除去されなくてもよい。

他の実施形態では、光学構成要素を追加するステップ７３０内で素材モールドに追加される第２の光学構成要素は、図２Ｃに関連して上で記載された予備成形光学素子であってよい。予備成形光学素子は、懸垂要素によってモールドの空洞の内壁に吊され、または取り付けられてよく、ここで、懸垂要素は、モールド空洞の内壁から、またはモールドの基準面から所定の距離に予備成形光学素子を吊す。さまざまな実施形態では、懸垂要素は、重合可能な液体が硬化した後で、モールドの空洞内の予備成形光学素子を密閉するために使用される重合可能な液体の屈折率にほぼ等しい屈折率を有する、柔軟または固体の重合した材料を含む。他のそのような実施形態では、予備成形光学素子は、多構成要素光学システム素材モールドの軸または幾何学的中心、およびそれにより形成される任意の後続の多構成要素光学システムに対して中心を外して吊され、または取り付けられてよい。さまざまな実施形態では、予備成形光学素子は、第３、第４、またはｎ番目の光学構成要素を備えてよい。

さまざまな実施形態では、予備成形光学素子は、製作プロセスの後のステップで追加される単一の追加光学構成要素により、モールドの空洞内に完全に密閉されてよい。例えば、予備成形光学素子が第２の光学構成要素としてモールドの空洞に追加される実施形態では、予備成形光学素子のレベルを上回ってモールドの空洞を充填する、または部分的に充填するレベルに、重合可能な液体として第３の光学構成要素がモールドの空洞に追加されてよく、そのため、第３の光学構成要素が重合されたとき、予備成形光学素子が第３の光学構成要素によって密閉され、または第３の光学構成要素内に埋め込まれる。さまざまな他の実施形態では、予備成形光学素子は、２つ以上の光学構成要素の追加によりモールドの空洞内に密閉されてよい。例えば、予備成形光学素子が第２の光学構成要素としてモールドの空洞に追加される実施形態では、予備成形光学素子を部分的に密閉するレベルにモールドの空洞を部分的に充填するレベルに、第３の光学構成要素が追加されてよい。重合化後に、第４および／または追加の光学構成要素が空洞に追加され、モールドの空洞内に予備成形光学素子を密閉するレベルにモールドの空洞を部分的に充填、または充填してよい。

さまざまな実施形態では、光学構成要素は、光学構成要素を追加するステップ７３０内で、光学構成要素と、予め存在するまたは追加された構成要素のうちの任意の１つまたは複数との間に、空隙または空間を作り出す、または残すように追加されてよい。あるいは、予備成形光学素子は、予備成形光学素子内に空隙を含んで追加されてよい。別の形で表現すれば、本開示による多構成要素光学システムは、光学構成要素内または光学構成要素間に空隙を備えてよく、完全に固体材料からなる必要はない。例えば、予備成形光学素子は、光学構成要素で充填されなかった第２の空洞への開口を塞ぎ、後で追加される光学構成要素が空洞を充填することを防止し、こうしてモールド内に空隙を作り出すように、モールドのカップ部分の空洞内に配置されてよい。プロセス７００で生成される多構成要素光学システム内の空隙を作り出す結果となる、光学構成要素を追加するステップ７３０内の光学構成要素の追加の任意のやり方は、本開示の範囲内である。

さまざまな実施形態では、光学構成要素を追加するステップ７３０は、２つ以上の光学構成要素を備える予備成形光学素子の追加を含んでよい。例えば、予備成形光学素子は、第３の光学構成要素を含むフィルタ組立体に取り付けられる第２の光学構成要素を含む重合可能な液体モノマーを使用して形成される小型レンズを備えてよく、これによって、多構成要素予備成形光学素子を形成する。この多構成要素予備成形光学素子は、上に記載されたように、第２および第３の光学構成要素として、光学構成要素を追加するステップ７３０内で、多構成要素素材に追加されてよい。

光学構成要素を追加するステップ７３０における素材モールドへの光学構成要素の追加に続き、モールドの内壁は、任意選択の、仕様に合わせて成形するステップ７４０において、仕様に合わせて成形されてよい。さまざまな実施形態では、追加される光学構成要素は、成形により仕様に合わせて成形されてよい。例えば、追加される光学構成要素が光学材料の重合されていないモノマーを含む実施形態では、モールドの空洞内の第２の光学材料の面を成形するために、モールドのカップ部分の空洞内で重合されていないモノマーと接触する第２の除去可能なモールドを配置することによって、モノマーが重合化中に成形されうる。そのような実施形態では、第２のモールドは、第２の光学材料の重合化後に除去されてよい。追加される光学構成要素は、下に記載されるように、材料除去ステップを使用して、モールドの重合化および除去後にさらに成形されてよく、または成形されなくてよい。

他の実施形態では、任意選択の、仕様に合わせて成形するステップ７４０は、例えば、フライス加工または他の材料除去ステップを含んでよい。さまざまな実施形態では、過剰な量の、光学材料の重合されていないモノマーが、モールドの空洞内に追加される場合がある。光学材料は、多構成要素素材の追加の光学構成要素を形成するために、硬化または重合される。過剰な光学材料が除去され、空洞の内壁が、例えば、旋盤加工またはフライス加工といったさまざまな技法のうちのいずれかにより仕様に合わせて成形されてよい。空洞の内壁は、例えば、それに対して素材の特徴の深さおよび場所が決定されうる、１つもしくは複数の基準面および／または中心軸といった、モールドのさまざまな制御の特徴に対して仕様に合わせて成形されてよく、そのため、光学構成要素の位置は、互いに関して、および仕上がった多構成要素光学システムに関して予め決定されてよい。

多構成要素光学システム素材を製作するプロセスのさまざまな実施形態では、図７を続けて参照して、光学構成要素を追加するステップ７３０、および任意選択の、仕様に合わせて成形するステップ７４０は、任意選択のステップ７５０において任意の回数繰り返されてよい。さまざまな実施形態では、光学構成要素が素材製作プロセスで追加されるとき、空洞の内壁が、第１の光学構成要素（すなわち、多構成要素光学システム素材モールド）の部分、ならびに、例えば、第２、第３、またはｎ番目の光学構成要素といった追加の光学構成要素の部分を備えてよい。図３Ａ〜図３Ｄを参照して上に記載されたように、空洞の内壁は、モールドのカップ部分の第１の空洞内に追加の空洞を備えるように、成形または機械加工されてよい。これは、例えば、第１の空洞内に第２の空洞を形成するために、空洞の内壁の底面に凹みまたは凹状にされた部分を機械加工することにより達成されてよい。さまざまな実施形態では、そのような第２の空洞は、例えば、同軸のチャネルを形成するために、モールドの軸に、またはモールドの軸から離れたところに形成されてよい。他の実施形態では、第２の空洞は、モールドの軸に対して中心を外して形成されてよい。さらに他の実施形態では、例えば第２、第３、およびｎ番目の空洞を含む、いくつかの追加の空洞が、モールドの第１の空洞の内壁に形成されてよい。追加の空洞は、さまざまな形状、深さ、体積、または構成のいずれかであってよい。例えば、追加の空洞は、軸方向である壁、またはモールドの軸に対して角度のある、曲面の、もしくは非直線的である壁を有してよい。第１の光学構成要素を備えるモールドに関して図３Ａ〜図３Ｄに図示されるが、表される追加の空洞の基本的な構成は、モールドに任意の数の光学構成要素を追加した後、仕様に合わせて成形するステップ７４０において材料を除去することによって製作されてよい。上に記載し、図５Ａ、図５Ｃ、および図５Ｅに図示されるように、追加の光学構成要素は、モールドのカップ部分の１次空洞内に追加の空洞を備えるように成形または成形されてよい。

さまざまな実施形態では、重合されていないモノマーを追加する場合の重合化の後、かつ、任意選択の成形の前または後のいずれかに、第２、第３、またはｎ番目の光学材料の面が空洞の内壁を備えてよい。そのような実施形態では、モールドのカップ部分の元の空洞は、第２、第３、およびｎ番目の光学構成要素の追加により変更されてよく、内壁により画定される新規または変形された空洞が、カップ部分の面および／または第２、第３もしくはｎ番目の光学構成要素の面を備える。例えば、第２の光学構成要素の追加および重合化、ならびに任意の後続の成形ステップの後に、第２の光学構成要素の面は、カップ部分の空洞の内壁のすべてまたは一部を備えてよい。さまざまな実施形態では、カップ部分は、底壁、軸壁、ならびに、底壁に実質的に平行な底面および軸壁に実質的に平行な第１の軸面を有する内壁により画定されるカップ部分を有する。さまざまな実施形態では、第２の光学構成要素は、底壁に実質的に平行な上面を有する層を形成してよく（例えば、第２の光学構成要素により形成される層の上面が、モールドの軸に実質的に垂直であってよい）、第２の光学構成要素の上面は、変更された空洞を画定するのに寄与して、空洞の底面を備えてよい。別の形で表現すれば、モールドのカップ部分の空洞は、多構成要素光学システム素材の各新規構成要素の追加のときに、体積および形態が変化されてよく、各追加光学構成要素は、モールドのカップ部分の空洞を画定する、または画定に寄与する。

追加の光学構成要素の層との界面を備えることになる空洞の面は、以前に記載されたさまざまな方法のいずれかを使用して、用途に応じて、異なる構成、曲面、および寸法を有するように成形または機械加工されてよい。さらに、例えば、重合されていない形で追加される上に記載されたような光学材料といった、追加される光学構成要素の硬化または重合化中に発生しうる寸法変化の影響は、それにより、生成される光学システムの光学特性に悪影響を及ぼすことなく除去されうる。１つもしくは複数の基準面および／または円筒部の軸は、そのような界面の位置の場所の正確な決定を容易にし、そのため、光学構成要素の位置および構成は、お互いに関して、および仕上がった多構成要素光学システムに関して予め決定されてよい。

さまざまな実施形態では、多構成要素光学システム素材を製作するプロセスは、任意選択の、素材を光学システムへと成形するステップ７６０を含む。さまざまな実施形態では、少なくとも２つの光学構成要素を含む、プロセス７００により生成される多構成要素光学システム素材またはボタンは、例えば、ハイブリッドまたは強膜コンタクトレンズといったコンタクトレンズに成形されてよい。光学構成要素は、異なる光学特性を有してよい。さまざまな実施形態では、素材および素材から生成されるレンズは、湾曲されうる少なくとも１つの光学構成要素を有する。レンズは、例えば、レンズの光学材料に密閉されるアパーチャまたはフィルタといった、予備成形光学素子を備えてよい。さまざまな実施形態によれば、本明細書に開示されるように製作される素材は、２焦点レンズ素材でない。素材は、固体であってよく、任意選択の、素材を光学システムへと成形するステップ７６０において、素材を仕上がった光学システムに成形するのを容易にするため、プロセス７００中に、旋盤加工またはフライス加工に好適な材料から作られてよい。さまざまな実施形態によれば、プロセス７００中に生成される素材は、任意選択の、素材を光学システムへと成形するステップ７６０で、正確な成形、フライス加工、または機械加工を容易にする、一定の参照もしくは対照面および／または軸を備えてよく、そのため、素材の光学構成要素は、結果として得られる多構成要素光学システム内の所定の位置に正確に配置されうる。

本開示で使用される用語「一体型」は、この用語を使用して記載される、または特徴付けられる要素が、最終の光学システム素材、またはその後で素材から生成される光学システムに組み込まれること、または構成成分の部分であることを意味する。

本記載中で使用する用語「光学システム」は、本明細書に規定されるような光学構成要素を有し、眼組織と接触する任意のデバイスを含む。これは、例えば、任意のハイブリッド、ガス透過性、ソフト、ハード、角膜、または強膜コンタクトレンズ、および任意の角膜内または眼球内デバイスを含む。コンタクトレンズに関してさまざまな実施形態が記載されうるが、当業者なら本開示を読んだ後に、本開示の範囲または原理から逸脱することなく、上に記載された光学システムのいずれかがコンタクトレンズの代わりに使用されうることを理解されよう。

用語「フィルタ」は、電磁放射を選択的に透過する装置を含む。
上に記載された開示は、独自の有用性を備える、少なくとも１つの明確な発明を包含すると考えられる。さまざまな実施形態が開示されてきたが、本明細書に開示され図示されるようなそれらの具体的な実施形態は、多数の変形形態が可能であるので、限定的な意味で考えられるべきでない。本開示の主題は、本明細書に開示される、さまざまな要素、特徴、機能、および／または特性、ならびにそれらの等価物の、すべての新規で自明でない組合せおよび部分的な組合せを含む。

本明細書に記載されるデバイスおよびプロセスは、改善された品質および特徴を有する多構成要素光学システムを製造するために使用されうる。本デバイスおよびプロセスの他の利点および特徴は、本明細書の開示ならびにデバイスおよびプロセスの実装形態から理解されるであろう。
（項目１）
多構成要素光学システム素材を製作するモールドであって、
内壁および前記内壁により画定された第１の空洞を備えたカップ部分と、
アタッチメント部分と
を備え、
第１の光学構成要素を備え、
前記素材の一部を備えた、
モールド。
（項目２）
基準面をさらに備えた、項目１に記載のモールド。
（項目３）
前記カップ部分が底壁および第１の軸壁をさらに備えた、項目１に記載のモールド。
（項目４）
前記内壁が凹状である、項目３に記載のモールド。
（項目５）
前記内壁が第１の底面および第１の軸面をさらに備えた、項目３に記載のモールド。
（項目６）
前記第１の空洞が第２の光学構成要素を含む、項目１に記載のモールド。
（項目７）
前記第１の空洞がｎ番目の光学構成要素を含む、項目６に記載のモールド。
（項目８）
少なくとも１つの光学構成要素が、偏光フィルタ、屈折性小型レンズ、回折性小型レンズ、選択的色フィルタ、帯域通過フィルタ、円偏光フィルタ、直線偏光子フィルタ、グレーアッテネータフィルタ、複屈折フィルタ、ゾーンプレート、鏡、電子回路、電子デバイス、マイクロディスプレイ、センサ、アンテナ、およびナノワイヤからなる群から選択された、項目７に記載のモールド。
（項目９）
前記内壁が仕様に合わせて成形された、項目８に記載のモールド。
（項目１０）
前記第１の空洞が、
前記第１の空洞内で第２の軸壁および第２の底面により画定された第２の空洞と、
前記第１の空洞内で前記第２の軸壁および第３の底面により画定された第３の空洞と
をさらに備えた、項目９に記載のモールド。
（項目１１）
前記第１の空洞が、前記第１の空洞内で第２の軸面および第２の底面により画定された第２の空洞をさらに備えた、項目９に記載のモールド。
（項目１２）
前記第１の空洞が、前記第１の空洞内で第２の軸面、第３の軸面、および第２の底面により画定された第２の空洞をさらに備えた、項目９に記載のモールド。
（項目１３）
前記第２の空洞と前記第３の空洞が別個の光学構成要素を含む、項目１０に記載のモールド。
（項目１４）
前記アタッチメント部分が、コレット内の締結用に構成され、基準面を備えた、項目１に記載のモールド。
（項目１５）
多構成要素光学システム素材を製作する方法であって、
第１の光学構成要素を備えた一体型モールドに第２の光学構成要素を追加するステップを含み、
前記一体型モールドが、
内壁により画定された空洞を備えたカップ部分、および
アタッチメント部分
を備え、
前記第２の光学構成要素が、前記一体型モールドの前記空洞内に追加された
方法。
（項目１６）
前記一体型モールドの前記空洞内にｎ番目の光学構成要素を追加するステップをさらに含む、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
少なくとも１つの光学構成要素が、偏光フィルタ、帯域通過フィルタ、選択的色フィルタ、円偏光フィルタ、直線偏光子フィルタ、グレーアッテネータフィルタ、複屈折フィルタ、屈折性小型レンズ、回折性小型レンズ、ピンホールアパーチャ、ゾーンプレート、鏡、電子回路、電子デバイス、マイクロディスプレイ、センサ、アンテナ、およびナノワイヤからなる群から選択された、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記カップ部分が底壁および第１の軸壁をさらに備えた、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記内壁が凹状である、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
異なる特性を有する少なくとも２つの光学構成要素を備えた多構成要素光学システムであって、
前記多構成要素光学システムの製造プロセス中に、第１の光学構成要素が少なくとも第２の光学構成要素のためのモールドとしての機能を果たし、
前記製造プロセス中に、前記少なくとも２つの光学構成要素が、材料除去ステップによって前記多構成要素光学システムへと成形され、
前記少なくとも２つの光学構成要素が、前記多構成要素光学システム内の所定の場所にある
多構成要素光学システム。

Claims (19)

1. 多構成要素光学システム素材を製作するためのモールドであって、
   第１の光学構成要素と、
   前記素材の一部と
   を備え、
   前記第１の光学構成要素は、
   内壁、前記内壁により画定された第１の空洞、および、前記第１の空洞内で第２の軸壁および第２の底面により画定された第２の空洞を備えたカップ部分と、
   アタッチメント部分と
   を備え、
   前記第２の空洞の上端は前記第１の空洞の底面に位置し、前記第２の空洞の深さは前記カップ部分の厚さよりも浅い、
   モールド。
2. 基準面をさらに備えた、請求項１に記載のモールド。
3. 前記カップ部分が底壁および第１の軸壁をさらに備えた、請求項１に記載のモールド。
4. 前記内壁が凹状である、請求項３に記載のモールド。
5. 前記内壁が第１の底面および第１の軸面をさらに備えた、請求項３に記載のモールド。
6. 前記第１の空洞が第２の光学構成要素を含む、請求項１に記載のモールド。
7. 前記第１の空洞が少なくとも２つの光学構成要素を含む、請求項６に記載のモールド。
8. 少なくとも１つの光学構成要素が、偏光フィルタ、屈折性小型レンズ、回折性小型レンズ、選択的色フィルタ、帯域通過フィルタ、円偏光フィルタ、直線偏光子フィルタ、グレーアッテネータフィルタ、複屈折フィルタ、ゾーンプレート、鏡、電子回路、電子デバイス、マイクロディスプレイ、センサ、アンテナ、およびナノワイヤからなる群から選択された、請求項７に記載のモールド。
9. 前記内壁が仕様に合わせて成形された、請求項８に記載のモールド。
10. 前記第１の空洞が、
    前記第１の空洞内で前記第２の軸壁および第３の底面により画定された第３の空洞
    をさらに備えた、請求項９に記載のモールド。
11. 前記第１の空洞が、前記第１の空洞内で第２の軸面および第２の底面により画定された第２の空洞をさらに備えた、請求項９に記載のモールド。
12. 前記第１の空洞が、前記第１の空洞内で第２の軸面、第３の軸面、および第２の底面により画定された第２の空洞をさらに備えた、請求項９に記載のモールド。
13. 前記第２の空洞と前記第３の空洞が別個の光学構成要素を含む、請求項１０に記載のモールド。
14. 前記アタッチメント部分が、コレット内の締結用に構成され、基準面を備えた、請求項１に記載のモールド。
15. 多構成要素光学システム素材を製作する方法であって、
    第１の光学構成要素を備えた一体型モールドに第２の光学構成要素を追加するステップを含み、
    前記第１の光学構成要素が、
    内壁により画定された第１の空洞、および、前記第１の空洞内で第２の軸壁および第２の底面により画定された第２の空洞を備えたカップ部分、および
    アタッチメント部分
    を備え、
    前記第２の空洞の上端は前記第１の空洞の底面に位置し、前記第２の空洞の深さは前記カップ部分の厚さよりも浅く、
    前記第２の光学構成要素が、前記第１の光学構成要素の前記空洞内に追加された
    方法。
16. 前記一体型モールドの前記空洞内に少なくとも１つの光学構成要素を追加するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 少なくとも１つの光学構成要素が、偏光フィルタ、帯域通過フィルタ、選択的色フィルタ、円偏光フィルタ、直線偏光子フィルタ、グレーアッテネータフィルタ、複屈折フィルタ、屈折性小型レンズ、回折性小型レンズ、ピンホールアパーチャ、ゾーンプレート、鏡、電子回路、電子デバイス、マイクロディスプレイ、センサ、アンテナ、およびナノワイヤからなる群から選択された、請求項１６に記載の方法。
18. 前記カップ部分が底壁および第１の軸壁をさらに備えた、請求項１７に記載の方法。
19. 前記内壁が凹状である、請求項１８に記載の方法。

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