KR20070106644A - 임베디드 광학 시스템의 제조 방법 - Google Patents

임베디드 광학 시스템의 제조 방법 Download PDF

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노아 엠. 렌싱
폴 엠. 자브락키
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마이뷰 코포레이션
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Abstract

임베디드 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만들기 위한 방법이 제공된다. 임베디드 요소는 무기, 폴리머 또는 혼성 렌즈, 거울, 빔 분할기 및 편광기 또는 다른 요소를 포함할 수 있다. 임베딩 물질은 투명한 고품질 광학 폴리머이다.

Description

임베디드 광학 시스템의 제조 방법 {MANUFACTURING METHODS FOR EMBEDDED OPTICAL SYSTEM}
본 발명은 헤드 장착 디스플레이를 위한 광학 시스템을 만드는 방법에 관한 것이다.
헤드 장착 디스플레이와 같은 광학 시스템을 제조하는 것은, 종종 다수의 광학 구성요소를 조립하는데 필요하다. 미국 특허 제 6,538,624; 6,462,882; 6,147,807호의 예를 보라. 몇몇 광학 시스템 디자인에는 광학 구성요소 간의 에어 갭이 포함된다. 이로 인해 구성요소의 내부 표면을 먼지, 기름 및 기타 오염물질로부터 보호할 방법뿐만 아니라 구성요소의 기계적 배치를 위한 하우징이 필요하게 된다. 기타 매개물로 갭을 채울 수 있도록 되어있는 광학 시스템도 있다. 예를 들어 이러한 광학 시스템은 반사성, 굴절성, 편광성 혹은 기타 광학 구성요소를 시각적으로 투명한 고체 매개물에 임베디드하여 만들 수 있다. 미국 특허 제 5,886,822; 6,091,546; 6,384,982의 예를 보라. 이러한 접근법의 장점은 결과로서 생기는 시스템이 모놀리식 고형 부품이라는 점이다. 요소의 상대적인 위치는 영구 적으로 고정되며 먼지 혹은 응축에 오염될 수 있는 노출된 내부 표면이 없다.
사실상 임베디드 광학 시스템의 실제 제조는 꽤 어려울 수 있다. 임베디드 광학 구성요소 및 임베딩 매개물의 열팽창계수의 차이, 임베디드 광학 구성요소 및 임베딩 매개물 사이에서의 접착력, 최종 생산물에서의 복굴절 및 뒤틀림, 노화 과정 등을 고려해야 한다. 그러나 여기에는 중대한 문제점들이 많이 있을 수 있다. 중합반응 및 교차결합(cross-linking) 과정 중에 발생하는 액체 모노머 혹은 프레폴리머(prepolymer)의 수축이 중요한 문제가 된다. 이것은 시각적 왜곡(distortion)을 일으킬 수 있으며 임베디드 구성요소들의 상대적 위치를 변화시킬 수 있다. 게다가 임베디드 구성요소들의 표면에서 일어나는 중합반응이 고형화된 폴리머에서 바람직한 분자 배향을 이끌 수 있다. 이것은 완성된 부품의 복굴절을 초래할 수 있다.
바람직하게, 헤드 장착 디스플레이 시스템을 제조하기 위해 경화된 임베딩 물질은 안과용 렌즈의 생산에서 사용되는 물질과 유사한 물리적, 광학적 성질을 지녀야 한다. 이 물질은 반드시 가시스펙트럼에서 높은 투명도 (적어도 85%의 전도)를 지녀야 하며 색수차를 피하기 위한 높은 아베수, FDA의 볼 드롭 테스트를 통과하기 위한 좋은 충격 강도, 낮은 색 지수 혹은 낮은 황색지수, 정적 응력 및 스크래치 저항에 대한 좋은 저항력, 낮은 물 흡수 수준을 지녀야 한다. 현재 눈 렌즈 생산에서 사용되는 가장 흔한 광학 폴리머는 CR-39라고도 알려진 디에틸렌글리콜비스 (알릴카보네이트)이다. 이 물질은 경화 수축률이 13-16%이어서 임베디드 시스템에 사용하기 어렵다.
광학 폴리머에서 경화 수축을 줄이기 위한 여러 접근법들이 있다. 예를 들어 미국 특허 제 5,952,441에서 해롤드 외 다수는 마지막 경화 과정 중에 수축을 최소화하기 위해 임베디드 시스템 배열 전에 에틸렌계 불포화화합물의 혼합물을 부분적으로 프레폴리머화하는 방법을 제안했다. 프레폴리머화 과정은 통제하기가 쉽지 않으며 프레폴리머화는 바람직한 정도의 프레폴리머화가 달성되었을 때 완전히 멈추지 않는다. 또한 낮은 점성도의 프레폴리머 물질에 대한 필요성 때문에 경화 폴리머에는 여전히 상당한 정도의 수축이 있을 수 있다.
미국 특허 제 5,114,632에서 제안된 또 다른 접근법은 경화 과정 동안 일어나는 수축을 상쇄할 수 있도록 틀에 액체 물질을 계속 공급하는 것이다. 이 접근법으로 기계상 압력을 피할 수는 있으나 이것은 장치 몸체에서 폴리머의 분자량을 여러 가지로 변화시켜 광학 지수를 일정하지 않게 하며 이미지 왜곡이 나타나게 한다. 미국 특허 제 6,380,314에서 손과 허스튼은 뒤얽힌 죽은 폴리머(entangled dead polymer) 안에 있는 반응성 가소제로부터 정형 캐스팅(near-net shape casting)을 하는 방법을 제안했다. 이 접근법에서 고체 상태의 완전하게 폴리머화된 물질은 광학 구성요소를 임베드하는 데 사용되는 폴리머화가능한 화합물 혹은 혼합물에 용해되어 뒤이어 일어나는 경화 과정에서의 수축을 감소시킨다. 그러나 이 경우 경화가능한 혼합물은 반고체 상태로 헤드 장착 디스플레이와 같은 임베디드 광학 시스템에는 사용할 수 없다.
본 발명은 헤드 장착 디스플레이를 위한 광학 시스템을 만드는 방법에 관한 것으로, 이는 투명한 중합체, 액체 또는 겔 매트릭스에 임베디드된 플레이트, 거울, 또는 렌즈와 같은 폴리머 광학 구성요소 또는 무기 광학 구성요소를 포함한다)도 1, 2). 또한, 무기, 폴리머 또는 혼성 광학 구성요소를 포함하는 안과용 렌즈를 위한 일반적인 생산 방법에 관한 것이고, 이는 캡슐로 싸는(encapsulating) 물질이 광학 경로에 위치하는 경우에 투명한 중합체, 겔 또는 액체 매트릭스에 임베디드된 렌즈, 거울, 빔 분할기 및 편광기를 포함하나 이에 제한되지 아니한다(도 3). 또한, 다른 광학 요소들은 특정의 문제들을 해결하도록 임베디드될 수 있다. 이러한 요소는 굴절 요소, 스위치 가능한 거울 및 전기변색(electrochromic) 또는 광변색(photochromic) 필름 및 요소, 굴절률의 차이에 의해 형성된 도파관(waveguide) 또는 요소, 광케이블 다발(fiberoptic bundle), 및 총 내부 반사 현상에 기초한 요소들을 포함하나 이에 제한되지 아니한다.
임베디드 광학 시스템을 만드는 단계는, 광학 요소를 세정하고 사전처리하는(선택적) 단계, 캡슐화, 몰드 어셈블리, 몰딩 또는 캡슐화 공정 이전에 광학 요소를 위치시키는 단계, 오버캐스팅하는 단계(선택적), 표면 피니쉬 또는 폴리싱 단계(선택적), 및 표면 코팅 단계(선택적)를 포함한다(도 4).
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 임베디드 광학 요소를 일체화시킨 씨-스루(see-through) 임베디드 안경 프레임이 장착된 디스플레이의 정면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 임베디드 광학 요소를 일체화시킨 씨 어라운드(see around) 임베디드 프레임이 장착된 디스플레이의 정면도이다.
도 3은 인덱스-조화된(index-matched) 겔 또는 액체가 채워진 시스템의 단면도이다.
도 4는 임베디드 광학 시스템을 위한 제조 공정의 흐름도이다.
도 5는 진공 지지를 구비한 각기둥 형태의 소자로 된 조직의 측면도이다.
도 6A는 지지 고정구(fixture)에 위치한 플레이트 소자로 된 씨-스루 시스템의 측면도이다.
도 6B는 몰드 플레이트 상에 위치한 플레이트 소자로 된 씨-스루 시스템의 측면도이다.
도 7A는 지지 고정구에 위치한 플레이트 소자로 된 씨 어라운드 시스템의 측면도이다.
도 7B는 몰드 플레이트 상에 위치한 플레이트 소자로 된 씨 어라운드 시스템의 측면도이다.
도 8은 몰드 플레이트의 프리컷(precut) 또는 미리 몰드된(premold) 개구에 위치한 씨 어라운드 소자의 단면도이다.
도 9는 렌즈 베이스의 프리컷 또는 미리 몰드된 개구에 위치한 씨 어라운드 소자의 단면도이다.
도 10은 렌즈 베이스로부터 제거된 삽입물의 단면도이다.
도 11은 광학 요소가 있는 조립된 몰드의 단면도이다.
도 12는 오버몰딩(overmolding)을 위한 경화되 렌즈 기구의 단면도이다.
도 13은 임베디드 광학 요소 및 광학 교정 소자를 가진 렌즈의 단면도이다.
도 14는 층별(layer by layer) 몰딩 공정 동안 몰드 기구의 단면도이다.
도 1은 안경 프레임(14) 내에서 지지되는 두 개의 안경 렌즈(12)를 갖는 한 쌍의 안경(10)을 도시한다. 한 렌즈에서, 광학 요소 또는 구성요소(16)가 디스플레이(18)로부터 이미지를 받고 이 이미지를 착용자의 눈으로 전달하도록 임베디드되어 있다. 도 1은 씨 스루 시스템을 도시하고, 이 시스템에서 착용자는 광학 요소를 통해 주위 장면(ambient scene)을 볼 수 있다. 도 2는 도 1과 유사하나, 임베디드 광학 요소(14')가 주위 장면으로부터의 빛의 일부를 막고 주위 장면이 광학 요소 주위로 보이는 씨 어라운드 시스템을 도시한다. 예를 들어, 렌즈, 거울, 빔 분할기(beam splitter) 및 편광기(polarizer)와 같은 광학 요소는 공지된 기술의 형태로 개별적으로 형성된다. 이후 이 소자는 이하에서 설명되는 것과 같이 렌즈에 임베디드된다.
임베디드 광학 부품의 오염을 막기 위해, 임베딩 공정 이전에 임베디드될 광학 요소를 세정하는 것이 필요할 수 있다. 도 4에서 단계 1을 보라. 세정은 이 기술분야에서 공지된 적절한 방법으로 실행될 수 있다. 소자의 형태 및 재료에 따라, 초음파 세정, 적은 거품이 나고 쉽게 린스되는 세제로 워싱하고 이후 린스하며 보풀 없는 천으로 건조시키는 방법, 또는 알콜계 세정액 또는 유기 용매로 세정 후 건조하는 방법에 의해 세정될 수 있다.
몰딩 이전에, 임베디드되는 소자들은 다양한 기술에 의해 접착성을 향상시키도록 사전처리될 수 있다. 임베디드된 소자들 및 임베딩 기판 사이의 화학적 및 물리적 결합을 향상시키는 것은, 광학적 성질을 악화시키는 공동의 형성 및 박리(delamination)를 막는다. 임베디드 광학 부품은 코로나 방전, 화염, 플라즈마로 처리될 수 있고, 기판은 알칼리 용액으로 에칭될 수 있으며, 이는 이 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 프라이머, 실록산, 실란, 붕산염, 금속유기 및 다른 커플링제로 표면 결합(grafting)이 필요하다면 이용될 수 있고, 이 역시 당업자에 의해 이해될 것이다.
이후, 광학 요소는 몰딩을 위해 위치된다. 도 4에서 단계 2를 보라. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 광학 요소들은 플레이트에 대해 정확한 상대적 위치에 이들을 고정시킴에 의해 정렬되고, 이후 이 플레이트는 캐스팅 몰드의 면들 중 하나를 형성한다. 광학 요소는 기계적 수단에 의해 또는 접착제의 사용을 통해 몰드 플레이트에 부착될 수 있다. 접착제는 열적 또는 상온 경화 접착제, UV, 가시광선 또는 복사 경화 접착제, 또는 수분 경화 접착제일 수 있다. 접착제의 굴절률은 적어도 경화된 충전 화합물의 굴절률의 0.1 이내이어야 하고 바람직하게는 0.05이내, 더욱 바람직하게는 0.01 이내이어야 한다. 충전 주물 화합물의 조성 그 자체는 소 자 위치를 부착(affix)하는데 이용될 수 있고, 이에 의해 광학적 및 기계적 성질을 더욱 정밀하게 조화시킨다.
위치시키는 단계 동안, 광학 요소는 진공에 의해 지지될 수 있다. 도 5는 빈 개구(520)를 통해 전달되는 진공에 의해 지지되는 베이스 플레이트(500) 상에 위치한 두 개의 각기둥 형태의 소자(510)를 도시한다. 이 소자는 연속적인 진공 지지로 캐스트(cast)될 수 있고, 또는 이 플레이트 상에 교착될 수 있으며 이에 의해 진공 없이 캐스팅을 가능하게 한다.
소자들은 다양한 방법으로 기계적으로 정렬될 수 있는데, 예를 들면 교착 이전에 기계적 구정구, 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 장비 또는 다른 반복(replication) 장비를 이용하여 정렬될 수 있다. 도 6A는 씨-스루 렌즈를 위한 소자의 위치에서 구정구(620)의 이용을 도시한다. 제 1 표면 거울(610), 빔 분할기(630), 만진 거울(mangin mirror, 640)이 기계적 구정구(620)의 지지로 베이스 플레이트(600) 상에 장착된다. 이후 적은 양의 광학 접착제가 각각의 광학 요소의 베이스(625)에 유입되고, 이에 의해 이를 베이스 플레이트 상에서 지지한다. 접착제가 경화된 후, 지지 구정구가 제거될 수 있고, 도 6B에서 도시된 베이스 플레이트 어셈블리는 최종 몰드에서 조립될 준비가 된다. 유사한 공정이 도 7에서 도시된 것과 같은 씨-어라운드 광학 시스템 또는 다른 바람직한 임베디드 광학 시스템에 대해 이용될 수 있다. 도 7A에서, 광학 요소(710)는 구정구(720)를 구비한 베이스 플레이트(700) 상에 장착되고 접착제가 베이스(725)에 유입된다. 접착제의 경화 후, 구정구가 제거되고 도 7B에서 도시된 것과 같은 베이스 플레이트 어셈블 리가 몰딩을 위해 준비된다. 추가적인 실시예에서, 도 8은 베이스 플레이트(800) 상의 개구(820) 안으로 위치한 두 개의 제 1 표면 거울(810)을 도시한다. 광학적 설계에 필요한 다양한 소자를 위치시키고 정렬시키는 것은 하나 이상의 단계에서 일어날 수 있다.
광학 요소를 위치시키는 것을 실행하는 다른 방법은, 캐스팅, 사출 성형, 및/또는 커팅과 같은 이 기술 분야에서 공지되거나 여기서 설명된 방법에 의해 제조된 렌즈 안으로 커팅된 개구 안으로 소자를 위치시키는 것이다. 이러한 접근은 도 9에서 도시된다. 캐스팅 이후 부품(900)에 커팅된 개구 안으로 두 개의 광학 요소(910)가 위치한다. 대안적으로, 개구는 캐스팅 몰드 안으로 하나 이상의 더미(dummy) 제거 가능한 소자(1010)를 위치시킴에 의해 만들어질 수 있고, 이후 더미 제거 가능한 소자는 도 10에서 도시된 것과 같은 경화 이후 캐스트 부품(100)으로부터 제거된다. 더미 소자는 원하는 표면 성질을 제공하도록 선택되고 만들어질 수 있다; 예를 들면 고도로 폴리싱이된 삽입물이 그 제거시 광학 품질 윈도우를 생성하도록 이용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 윈도우는 광학 시스템의 다른 부품으로부터 임베디드 광학 시스템 안으로 빛을 연결시키는데 이용될 수 있다. 유사하게 형성된 평평하거나 또는 굽은 표면이 광학적 설계에 필요한 거울을 형성하도록 코팅될 수 있다.
이러한 소자의 최초 위치는 경화 공정 동안의 수축에 의한 변경을 보상하도록 조정될 수 있다. 이러한 소자를 위치시키고 정렬시키는 것은 이러한 소자들의 정렬을 확인하기 위해 광학적 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 레이저 빔 또는 오토콜리메이터(autocollimator)가 굽은 표면의 중심화 또는 접힌 거울(fold mirror)의 각을 확인하는데 이용될 수 있다. 선택적으로, 적극적인 광학 정렬이 이용될 수 있고, 이러한 공정에서 소자들의 기게적 위치는 시스템의 광학적 실행을 모니터링 하면서 조정될 수 있다. 정렬 동안 정렬된 시스템 또는 서브시스템의 광학적 실행은 완성된 부품들의 광학적 성능과 일반적으로 다를 것이다. 이러한 경우에, 광학적 모델링이 몰드 플레이트 상에서 서브어셈블리의 기대되는 성능을 계산하고 적절한 정렬 과정을 설계하는데 필요할 수 있다.
단계 3(도 4)에서, 몰드 어셈블리가 구성된다. 이러한 공정을 위한 바람직한 몰드 형상은 도 11에서 도시된다. 몰드는 베이스 플레이트(1100) 및 제 2 커버 플레이트(1110)를 포함하고, 상기에서 설명된 것처럼 광학 요소(1120)가 베이스 플레이트 상이 위치한다. 두 플레이트는 환형 스페이서(1130)에 의해 분리된다. 일반적으로 플레이트는 평평하고 평행하며, 스페이서는 균일한 두께를 가진다; 그러나, 그 응용에 따라, 플레이트 중 하나 또는 둘 모두가 굴곡을 가질 수 있고 및/또는 스페이서가, 예를 들어 쐐기 형태의 부품을 제공하는 것과 같이, 불균일한 두께를 가질 수 있다. 스페이서는 공동을 만들고 그 안에 부품이 캐스트되며 몰드를 채우는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 개구가 제공된다. 일반적으로 임베디드되는 소자는 플레이트 중 하나에, 여기서는 베이스 플레이트로 지정됨, 부착된다. 선택적으로 추가적인 소자가 제 2 플레이트에 부착될 수 있다. 이러한 경우에, 정렬이 몰드 어셈블리 동안 필요하다. 이 부품의 두께는 스페이서의 높이에 의해 결정된다. 몰드 부품은, 예를 들어 스크류 및/또는 클램프와 같은 기계적 죔쇠에 의 해 함께 지지될 수 있다. 대안적으로 몰드 부품은 몰딩 공정의 압력을 이용하여 함께 지지될 수 있다. 바람직하게, 몰드는 경화된 충전 조성물에 대해 낮은 접착성을 갖는 물질로 조립될 수 있다. 또한, 몰드는 실리콘, 탄화수소, 플루오르화 탄화수소 또는 다른 적절한 몰드 이형제(release agent)로 사전 코팅될 수 있다. 몰드 표면 피니쉬(finish), 재료, 및 이형제는 피니쉬된 부품에서 높은 품질의 폴리싱된 표면을 만들도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 피니쉬된 부품이 표면 물질을 제거하는 방식으로 후처리될 예정이라면, 몰드 물질, 표면 피니쉬, 및 이형제는, 표면 품질을 고려함이 없이 부품의 벌크 광학적 성질 및 중합 과정을 촉진시키도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 공정의 열적 제어를 향상시키도록 금속 몰드 부품을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
이후 몰드는 적절한 낮은-수축의 중합 가능한 광학적 캐스팅 화합물로 채워진다(단계 4, 도 4). 적절한 캐스팅 화합물은 이 기술분야에서 공지되어 있다. 몰드를 채우도록 이용되는 캐스팅 화합물은 몰드를 균등하게 채우도록 낮은 점성도를 가져야하고, 균일한 광학 지수, 낮은 응력, 좋은 내구성, 낮은 결정화도(crystallinity) 등을 포함하여 상기에서 설명된 바람직한 성질을 갖는 부품을 만들어야 한다. 어떠한 중합 과정도 본 발명에서 이용될 수 있다. 이러한 방법들은 예를 들어 축합 중합, 자유 래디컬 중합, 음이온 중합 및 양이온 중합을 포함한다. 이러한 실시예에서 적절하기 위해서, 경화시 수축이 6.0% 아래이어야 하고, 바람직하게는 4.0% 아래, 가장 바람직하게는 1.5% 아래이어야 한다. 이 기술 분야에서 알려진 정지제(terminating agent)가 평균 분자량을 감소시키도록 첨가될 수 있고, 이에 의해 낮은 복굴절(birefringence)을 갖는 더욱 균일한 비정질 재료를 촉진시킨다.
고도의 비정질의 복굴절을 갖지 않는 임베딩 재료에 대한 수용 가능한 대체물은, 정밀하게 제어된 복굴절을 갖는 높은 배향성을 가진 재료일 것이다. 이러한 경우에, 이 재료는 바람직한 방향을 따라, 일반적으로(필수적인 것은 아니지만) 주요 광학축 방향과 평행한 방향을 따라 중합되는 것이 바람직하다. 이러한 형태의 재료는 높은 복굴절 성질을 가질 수 있지만, 모든 광선 경로는 동일한 광학 지수 분배를 따르기 때문에 이미지 품질 또는 빛의 편광 방향에 영향을 미치지 아니한다. 이러한 접근은, 예를 들어 광학 파이버의 제작에서 이용되고, 이 경우 파이버는 기계적 응력에 영향을 받으며 이에 의해 빛의 전파 방향을 따라 바람직한 광학축 및 재료의 중합 방향을 배향시킨다. 임베딩 매트릭스(matrix)의 바람직한 배향은, 예를 들어 사전 표면 준비, 열적 변화도, 압력 또는 응력 변화도, 또는 자성 또는 전기적 방법과 같은 이 기술 분야에서 공지된 다양한 방법에 의해 확립될 수 있다. 이러한 경우에, 캐스팅 화합물은 높은 수준의 분자 배향을 가져야만 한다.
첨가제는 이 기술분야에서 공지된 바와 같이 일정한 물성을 조절하도록 캐스팅 합성물에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 중합체의 그리고 단위체의 비활성 광학적 가소체가 합성물에 첨가될 수 있고 이에 의해 이 기술분야에서 공지된 것처럼 폴리머에서의 내부 응력을 감소시킨다. 가소제의 광학적 첨가는 굴절률을 조정하는데 이용될 수 있고, 예를 들어 임베디드 화합물의 굴절률을 조화시킨다. 이러한 가소제의 예는, 단위체 가소체들- 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phthalate), 비스 (2-에틸헥실) 세바케이트(cebacate), 트리이소헥실 트리멜리테이트(triisohexyl trimellitate), 디프로필렌글리콜 디벤조네이트(dipropyleneglycol dibenzonate), 1,2 프로판디올(propanediol) 디벤조네이트, 2-니트로페닐 옥틸 에스테르, 2-부톡시에틸 아디페이트(adipate), 오소옥틸 탈레이트(osooctyl tallate), 디이소데실 글루타레이트(diisodecyl glutarate), 디시클록시에틸 프탈레이트(dicycloxyethyl phthalate), 트리크레실포스페이트(tricresylphosphate), 중합 가소체- 에폭시데이티드 소이빈 오일(epoxidated soybean oil), 가소제 CEL 및 Ultramol® pp와 같은 바이얼스 프탈릭 폴리에스테르(Bayer's phthalic polyester), Ultramoll® I 및 Ultramoll® II와 같은 바이얼스 아디픽 폴리에스테르(Bayer's adipic polyester)를 포함한다. 또한, 폴리에틸렌 글리콜 디올레이트(dioleate), Ultramoll® M 및 카르돌라이트® NC-513이 내부적인 응력-복굴절을 경감시키고 굴절률을 조정하는데 이용될 수 있다.
가능한 경우, 경화된 캐스팅 화합물 및 임베디드 소자의 아베 상수 분산(dispersion) 및 굴절률을 조화시키는 것은 장식적(cosmetic) 그리고 광학적 이유 모두에 대해 중요하다. 이는 임베디드 소자가 코팅 또는 다른 소자의 기계적 지지를 위해 투명한 유리 또는 플라스틱 구성요소를 이용할 때 바람직하다. 예를 들면, 반사 코팅으로 코팅된 유리 플레이트가 시스템에 임베디드 된다면, 인덱스 조화된 유리 및 폴리머 매트릭스 쌍을 이용하는 것은, 유리의 외관을 감소시키고 매트릭스 내에서 지지되지 않고 떠다니는 반사 필름의 인상을 만든다. 또한, 유리 지지 소자 및 임베딩 매트릭스 사이의 인덱스의 비매치(index mismatch)는 프리즘 분해의(prismatic) 및 이와 유사한 광학적 효과에 의해 디스플레이 이미지 및 씨-스루 이미지 모두에서 비틀림을 만들 수 있다. 비광학 요소의 굴절률은 경화된 충전 화합물의 굴절률의 적어도 0.1 이내, 바람직하게는 0.05 이내, 더욱 바람직하게는 0.01 이내이어야 한다.
대안적으로, 단위체가 겔 충전된 시스템에서 이용되도록 겔 조화를 이루도록 중합될 수 있다. 이러한 시스템은 중합 반응, 부분적 중합 반응, 반응성 또는 비반응성 희석제(dilutant) 또는 가소제가 존재하는 경우의 중합 반응, 또는 가소제 또는 용매에서 폴리머를 스웰(swell)하거나 또는 용해함에 의해 형성될 수 있다. 도 3은, 상기 시스템의 예를 도시하고, 이 경우 광학 요소(320)는 캐스트 베이스 소자(300)의 개구에 위치한다. 이후 렌즈는 투명한 커버 플레이트(330)로 덮이고 결과적인 공동은 인덱스 조화된 겔 또는 액체(310)로 충전된다. 겔 또는 액체의 이용은 광학적 비틀림 및/또는 복굴절에서 중요한 감소를 가능하게 한다; 그러나 시스템의 적절한 밀봉 및 단단한 쉘 렌즈의 이용을 필요로 한다.
바람직하게, 가소제는 폴리머 매트릭스와 융화성이 있고, 표면에 대해 또는 폴리머 내에서 가소제의 이동 또는 상분해가 일어나지 않는 농도로 이용된다. 폴리머 가소제 농도는 1 내지 60%, 바람직하게는 3 내지 30%, 더욱 바람직하게는 5 내지 25%일 수 있다. 그러나, 겔에 대해서 가소제 농도는 95%만큼 높을 수 있다. 또한, 서로 다른 가소제의 혼합물이 합성물에서 이용될 수 있다. 재료에서 소수성 성질을 촉진시킬 가소제를 선택하는 것이 바람직하다. 이는 최종 폴리머에서 흡습 을 감소시킬 것이고, 이는 주위 안정성에 대해 중요하고 굴절률 변화를 막는다.
다른 첨가제들이 중합 반응 공정을 제어하는데 이용될 수 있다. 재료에서 응력-복굴절을 일으킬 수 있는 반응열을 감소시키기 위해, 억제제가 폴리머 합성물에 첨가될 수 있고, 억제제의 선택은 이 기술분야에서 공지된 것처럼 이용되는 폴리머 시스템에 따라 결정된다. 억제제 농도는 일반적으로 5.0% 아래이고, 바람직하게는 3.0% 아래이다. 폴리머 시스템에 있어서, 중합 반응을 수행하고, 높은 전환 레벨(conversion level)을 이루거나 또는 중합 반응 공정을 가속화하기 위해 촉매를 이용하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있고, 이러한 촉매는 이 기술분야에서 알려진 것처럼 이용되는 폴리머 시스템에 따라 선택된다. 시스템의 촉매 농도는 일반적으로 3.5% 아래, 바람직하게는 1.0% 아래로 떨어져야만 한다. 폴리머 시스템에서, 특히 자유 래디컬 중합 반응에 대해, 연쇄 이동체(chain transfer agent)를 첨가하는 것이 도움이 될 수 있고, 그 선택은 이 기술분야에서 공지된 것처럼 이용되는 폴리머 시스템에 따라 선택된다. 일반적으로 이들의 농도는 0.5% 아래이어야 한다.
안정제는, 이 기술 분야에서 알려진 것처럼, 시스템에서 시간 동안(over time) 폴리머의 광학적, 기계적 또는 화학적 성질에서의 변화를 막는데 이용될 수 있다. 유기실리콘 및 금속 유기 커플링제는, 이 기술분야에서 공지된 것처럼 피니쉬된 부품의 가시광선 투과에 영향을 미치지 않는 농도로 수지에 첨가될 수 있다. 이러한 첨가제들은, 굴절률 변화 및 복굴절을 일으키는, 피니쉬된 임베디드 광학 시스템에서 기계적 응력을 줄인다. 커플링제의 일반적인 농도는 0.3 내지 5.0%이 지만, 이들은 35.0%의 농도까지 첨가될 수 있고 화학 결합에 의해 폴리머에 통합될 수 있다.
폴리머에서 에어의 인트랩먼트(entrapment)를 피하기 위해, 캐스팅 화합물은 공지기술에서 알려진 것처럼 몰드로 유입 이전에 가스 제거되어야하고, 캐스팅 공정은 압력 하에서 수행되어야 한다. 또한, 이 기술분야에서 공지된 바와 같이, 에어-방출제가 캐스팅 혼합물에 첨가될 수 있다. 상기 물질에 대한 바람직한 농도는 0.1 내지 3.5%이다.
캐스팅 단계(단계 4, 도 4)는 중합 반응, 경화, 및 선택적으로 포스트 경화 공정을 포함한다. 수축에서의 추가적인 감소는, 중합 반응 공정 동안 캐스팅 혼합물에 일정한 압력을 가함에 의해 이루어질 수 있다. 이는 고형화(solidification) 이전에 프리폴리머(prepolymer)에서 일반적으로 일어나는 수축에 대해 상충되는 것이다. 다른 장점은 압력이 인트랩된 에어를 압착한다(squeeze)는 것이다.
일반적으로, 중합 반응 공정은 상온보다 높은 온도에서 일어난다. 경화 사이클 동안 차별적인 열팽창은, 시스템이 상온으로 돌아감에 따라 기계적 응력에서의 로킹을 초래할 수 있다. 열 경화 시스템에 대해, 온도는 허용 가능한 고형화 온도의 저단부에서 유지되어야만 하고, 이에 의해 광학적 및 기계적 응력을 일으킬 수 있는 발열 반응을 피하게 된다. 만일 포스트-경화가 필요하다면, 발열 반응에 의해 발생된 열이 최소가 되도록 유지하면서, 온도 프로파일은 높은 전환 레벨을 이루도록 선택되어야만 한다. 가능하다면, 상온에서 또는 대안적으로 공정에 대해 필요한 최소 온도에서 합성물의 고형화를 이루는 것이 바람직하다. 중합 반응, 경 화, 및 포스트 경화 공정 동안의 온도 램프는, 이 기술분야에서 알려진 것처럼, 피니쉬된 부품에서 기계적 응력의 유입을 제한하거나 또는 최소화하도록 제어되어야만 한다. 특정 온도 및 압력 그리고 공정 속도는 이용되는 특정 폴리머 시스템에 의존하고, 이는 당업자에 의해 이해될 것이다.
복사 경화 가능한 시스템, 예를 들어 UV 경화 가능한 시스템에 대해, 에너지 레벨은 완전한 단위체 전환을 이루도록 선택되어야만 한다. 얇은 층 증가에서 이러한 시스템을 경화시키는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 캐스팅 화합물이, 층들에서 몰드 어셈블리에 첨가되고, 각각의 층은 다음 층이 첨가되기 이전에 경화된다. 이러한 방법으로, 광학 요소는 캐스팅 화합물에 점차적으로 임베디드된다. 도 14를 참고하면, 몰드 플레이트(1420) 상에 위치한 광학 구성요소(1410)는 몰드 링(1430) 내에 위치한다. 경화되지 아니한 단위체의 증분층(1450)이 이전에 경화된 폴리머(1440)의 상부의 시스템에 추가되고, 이는 물질에 의해 요구되는 것처럼 열, 복사, 또는 화학적 경화 조건(1460)에 영향을 받는다. 이 공정은, 원하는 두께를 만드는데 필요한 많은 층 만큼에 대해 반복된다. 이후 이 부품은 기계가공되고, 그라인딩되고, 폴리싱되고 또는 후처리(post-processed)되며 이에 의해 캐스팅 공정에 의해 발생되는 평평하지 않은 표면을 제거한다. 또한, 서로 다른 물질로 된 층에 대해 서로 다른 배합물(formulation)을 이용하는 것이 가능하고, 이에 의해 원하는 장식적, 기계적, 또는 광학적 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 일정 층은 엷은 색을 띨 수 있고, 이에 의해 시스템의 전체적인 빛 투과를 감소시키며, 이는 선글라스에 대해 바람직할 것이다.
몰딩 이후, 경화된 구성요소 또는 퍽(puck)은 다양한 방법으로 선택적으로 후처리될 수 있다. 표면 결함의 나타남을 막기 위해, 경화된 퍽(1210)이 오버몰드(1200)에 위치할 수 있고, 이후 임베딩 물질에 대해 조화를 이루는 광학 인덱스를 갖는 서로 다른 물질의 또는 동일한 캐스팅 물질로 오버캐스트(overcast)될 수 있다. 선택적으로, 이 부품은 임베딩 화합물과 기계적 성질 및 서로 다른 굴절률을 갖는 폴리머 화합물로 오버캐스트될 수 있다. 예를 들면, 오버캐스팅 폴리머는 피니쉬된 부품의 내구도를 향상시키도록 임베딩 화합물보다 더 단단하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 오버캐스팅 물질의 인덱스는 계면에서 반사를 감소시키도록 메인 시스템보다 더 낮게 선택될 수 있다. 상온에서 오버캐스팅을 수행하는 것이 바람직하고, 이에 의해 서로 다른 물질의 열팽창의 차이에 의해 발생하는 표면 결함의 외관을 피할 수 있다. 또한, 동일하거나 또는 서로 다른 물질로 여러번 시스템을 오버캐스트하는 것이 가능하다. 오버캐스트 물질에 광변색 또는 전기변색 염료를 포함하는 염료를 첨가하는 것이 유익할 수 있다. 대안적인 접근에서, 메인 광학 시스템을 캐스팅하기 이전에, 먼저 몰드 플레이트 위에 추가적인 층이 캐스트될 수 있다. 오버캐스팅에 의해 추가된 층은, 광학적 수정과 같이 추가적인 광학적 성질을 제공하는 형태일 수 있다. 대안적으로, 광학적 수정은 첨가된 층을 그라인딩(grinding), 폴리싱, 또는 다이아몬드 회전함에 의해 추가될 수 있다.
선택적인 그라인딩 또는 폴리싱 단계가 바람직하다(단계 6, 도 4). 임베디드 물질 및 임베딩 합성물의 열팽창 계수의 차이 때문에 또는 임베딩 합성물의 수축 때문에 물질 표면상의 분명한 결함들이 있다면, 퍽의 표면을 폴리싱하는 것이 필요할 수 있다. 폴리싱 공정은 퍽의 표면을 평탄화하는데 이용되고, 이에 의해 불규칙한 표면에서의 굴절에 의한 비틀림을 막는다. 다른 이유는 불균일한 물질을 통한 광선의 통과에 의해 광학적 경로에서의 비틀림을 유발시키는 물질로 된 큰 응력을 받는 층을 제거할 수 있다. 캐스트 부품의 두께는 포스트 캐스팅 폴리싱을 가능하게 하도록 조정될 수 있다. 또한, 퍽은 폴리싱되고, 그라인드되며 또는 다이아몬드 회전될 수 있고, 이에 의해 광학적 수정과 같이 바람직한 광학적 성질을 위한 특정 표면 형태를 가진다.
표면 코팅 단계가 바람직할 수 있다(단계 7, 도 4). 최종 제품의 외관, 광학적 성질, 화학적 저항, 마멸 저항, 산소 및 습기 불투과성은, 컨포말(conformal), 평탄화 및 다른 형태의 코팅에 의해 향상될 수 있다. 이들은 스크래치 방지, 얼룩 방지(anti-smudge), 반사 방지 또는 평탄화 코팅 또는 다른 형태의 기능적 또는 장식적 코팅으로 코팅될 수 있다. 이러한 코팅은, 딥 코팅(dip coating), 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤-코팅(roll-coating), 진공 증착, 스퍼터링 또는 다른 방법에 의해 가해질 수 있다. 또한, 상기 형태의 코팅 중 어떤 방법으로도 선택적으로 제공될 수 있는 보호성 필름은, 최종 소자의 표면 상에 라미네이트될 수 있다.
수정 광학 요소(1310)는 도 13에서 도시된 것처럼 상기 시스템(1300)에 영원히 또는 일시적으로 부착될 수 있다. 수정 요소는, 일정한 수정 및 평면 광학 시스템을 위해 필요한 것처럼, 평볼록(plano-convex) 또는 평오목(plano-concave) 렌즈로 이루어질 수 있다. 수정 요소를 위한 다른 옵션은, 회절하거나 또는 프레 넬(Frenel) 렌즈의 이용을 포함하고, 이는 라미네이션을 가능하게 하도록 일측부가 광학 시스템의 외부 표면을 따르는 형태를 가질 수 있다. 수정 요소는 내부 출사면(viewing surface) 상에 위치할 수 있고 이에 의해 프로젝트된 그리고 주위의 이미지를 수정하거나 또는 외부 표면 상에 위치하고 이에 의해 씨-스루 모습만을 수정하거나 또는 양 표면 상의 수정을 가능하게 할 수 있는데, 예를 들어 실린더 형태의 수정을 위한 필요 또는 강한 처방의 경우에 그러하다. 수정 요소는 접착제(glue), 압력 민감 접착제, 및 표면 장력으로 부착될 수 있거나 또는 시스템 상에 몰드될 수 있다.
요소가 평면 시스템의 표면 상에 몰드된다면, 수정 요소를 오버몰드하기 이전에 접착시키고(gluing) 또는 라미네이팅에 의해 추가된 광학 요소 및 합성 광학 시스템 퍽 사이의 평면 상에 투명 필름이 위치할 수 있다. 이 중간 필름은 평면 광학 시스템을 파괴하지 않으면서 수정 광학 요소의 쉬운 제거를 가능하게 한다. 또한, 총 내부 반사(total internal reflection, TIR)를 이용하는 평면 광학 시스템에서, 중간 필름은 평면 시스템의 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있고, 이에 의해 TIR를 가능하게 하는 광학 조건을 유지시킨다.
본 발명은 여기서 특별하게 설명되고 도시된 것에 의해 제한되지 아니한다.

Claims (57)

  1. 임베디드(embedded) 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법으로서,
    몰드 공동(mold cavity)을 갖는 몰드 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 몰드 공동의 벽에 하나 이상의 광학 요소를 부착시키는 단계 - 이 광학 요소는 무기 물질, 폴리머, 또는 혼성 무기 폴리머 물질을 포함함 -;
    상기 몰드 공동 안으로 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물을 유입시키는 단계; 및
    광학 구성요소를 제공하도록 상기 캐스팅 화합물을 경화시키는 단계를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 어셈블리가, 베이스 플레이트, 커버 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 있는 스페이서 요소, -상기 몰드 공동의 충전을 가능하게 하도록 개구가 이 스페이서 요소에 배치됨-, 를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트가 평평한 플레이트 또는 성형된(shaped) 플레이트를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 커버 플레이트가 평평한 플레이트 또는 성형된 플레이트를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 스페이서 요소가 환형 요소를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 스페이서 요소가 쐐기 형태를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소가 상기 베이스 플레이트에 부착되고,
    상기 베이스 플레이트, 상기 스페이서 요소, 및 상기 커버 플레이트가 상기 몰드 공동을 형성하도록 어셈블되는(assembled),
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소가 광학 접착제로 상기 베이스 플레이트에 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소가 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물과 동일한 물질로 상기 베이스 플레이트에 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소가 진공으로 상기 베이스 플레이트에 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트가 그 안에 리세스를 포함하고, 상기 하나 이상의 광학 요소가 상기 베이스 플레이트의 리세스 안으로 삽입에 의해 상기 베이스 플레이트에 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소가 제거 가능한 기계적 고정구에 대해 상기 베이스 플레이트에 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 추가적인 광학 요소가 상기 커버 플레이트에 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 커버 플레이트가 상기 몰드 어셈블리의 어셈블리 동안 정렬되어 상기 하나 이상의 광학 요소 및 상기 하나 이상의 추가적인 광학 요소를 광학적으로 정렬시키는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소의 위치가 상기 시스템의 정해진 광학적 성능을 얻도록 조정되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소의 위치가 몰딩 또는 경화 동안 수축을 보상하도록 조정되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입 단계에서, 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 액체 또는 겔(gel)을 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소가 렌즈, 거울, 빔 분할기(beam splitter), 또는 편광기를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소 및 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 상기 광학 화합물에서 정합 굴절률(matching refractive index)을 갖도록 선택되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 정합 굴절률이 0.1 이내인,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 정합 굴절률이 0.05 이내인,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 정합 굴절률이 0.01 이내인,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 요소 및 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 정합 광학 분산을 갖도록 선택되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 낮은 결정화도를 갖도록 선택되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 낮은 복굴절(birefringence)을 제공하도록 선택되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 낮은 수축을 갖도록 선택되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 6.0% 미만의 경화시 수축을 갖는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 4.0% 미만의 경화시 수축을 갖는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 1.5% 미만의 경화시 수축을 갖는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 폴리머 캐스팅 화합물이 낮은 레벨의 분자 배향을 갖도록 선택되 는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 폴리머 캐스팅 화합물이, 균일한 복굴절 및 바람직한 광학축을 얻도록 제어된 높은 레벨의 분자 배향을 갖는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입 단계에서, 가소제가 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물로 유입되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 가소제가 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물의 굴절률과 정합을 이루는 굴절률을 갖도록 선택되어 복굴절을 줄이는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 가소제가 상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물의 굴절률과 다른 굴절률을 갖도록 선택되어 상기 광학 구성요소의 굴절률을 조정함으로써 상기 하나 이상의 광학 요소의 굴절률과 정합을 이루는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 공동으로 압력을 가하는 단계를 추가로 포함하고, 이에 의해 고형화 이전에 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물의 수축이 제어될 수 있는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 구성요소에서 응력 및 복굴절을 줄이도록 커플링제(coupling agent)로 하나 이상의 광학 요소를 사전 처리하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  37. 제 1 항에 있어서,
    미세 박리(microdelamination)를 줄이도록 상기 하나 이상의 광학 요소를 커플링제로 사전 처리하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  38. 제 1 항에 있어서,
    미세 박리를 줄이도록 상기 몰드 공동 안으로 커플링제를 유입하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  39. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 어셈블리로부터 상기 광학 구성요소를 제거하는 단계, 및 상기 광학 구성요소를 폴리싱하거나 또는 그라인딩(grinding)하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  40. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 어셈블리로부터 상기 광학 구성요소를 제거하는 단계, 및 추가적인 광학 물질로 상기 광학 구성요소를 코팅하거나 또는 오버캐스팅(overcasting)하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  41. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 구성요소에 광학 교정(ophthalmic correction)을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 구성요소의 일측부 또는 양측부에 평볼록(plano-convex) 또는 평오목(plano-concave) 렌즈를 라미네이팅(laminating) 함에 의해 상기 광학 구성요소에 광학 교정을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  43. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 구성요소에 추가적 두께를 형성하는 단계 및 광학 교정을 제공하기 위해 이 추가적 두께의 광학 표면을 그라인딩, 폴리싱 또는 초정밀 가공(diamond turning)하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 두께가 몰딩 동안 제공되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 두께가 몰딩 이후 상기 광학 구성요소를 오버캐스팅함에 의해 제공되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  46. 제 43 항에 있어서,
    상기 두께가 상기 몰드 공동에 첨가되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  47. 제 43 항에 있어서,
    상기 광학 구성요소에 중간 투명 광학 필름을 부착시키는 단계, 및 이 필름의 표면 상에 광학 교정 요소를 몰딩하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  48. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 구성요소의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 중간 투명 광학 필름이 상기 광학 구성요소에 부착되고, 이 필름에 광학 교정 요소를 부착시키는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 필름이 접착제, 압력 민감 접착제, 또는 표면 장력에 의해 부착되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  50. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물이 증분의 얇은 층의 몰드 공동 안으로 유입되고, 각각의 층이 다음 층의 유입 이전에 경화되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 모든 층이 동일한 물질로 형성되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  52. 제 50 항에 있어서,
    상기 층의 일부가 다른 물질 또는 합성물(composition)로 형성되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  53. 제 50 항에 있어서,
    상기 층의 일부가 서로 다른 공정에 의해 경화되는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  54. 제 1 항의 방법에 의해 만들어진 기구.
  55. 임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법으로서,
    몰드 공동을 갖는 몰드 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 몰드 공동의 벽에 하나 이상의 제거 가능한 요소를 부착시키는 단계;
    상기 몰드 공동 안으로 광학 중합 반응 가능한 캐스팅 화합물을 유입시키는 단계;
    광학 구성요소를 제공하기 위해 상기 캐스팅 화합물을 경화시키는 단계;
    상기 몰드 어셈블리로부터 상기 광학 구성요소를 제거하는 단계;
    상기 광학 구성요소로부터 상기 하나 이상의 제거 가능한 요소를 제거하여 공동을 남기는 단계; 및
    상기 공동 내의 상기 광학 구성요소에 하나 이상의 광학 요소를 부착시키는 단계를 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 제거 가능한 요소를 제거하는 단계가, 상기 광학 시스템과 다른 광학 시스템을 광학적으로 커플링할 수 있는 광학 윈도우를 만드는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
  57. 제 55 항에 있어서,
    상기 제거 가능한 요소를 제거하는 단계가 상기 광학 구성요소 상의 고도로 폴리싱된 표면을 형성하고, 거울을 형성하도록 상기 고도로 폴리싱된 표면을 코팅하는 단계를 추가로 포함하는,
    임베디드 광학 요소를 갖는 고형 광학 시스템을 만드는 방법.
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