KR20170138479A - 등급화된 마이크로렌즈를 이용한 난시 렌즈 - Google Patents

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KR20170138479A
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마이클 엘. 마샬
로드리게즈 호세 에이. 오로즈코
리차드 블랙커
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비전 이즈, 엘피
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Abstract

마이크로렌즈 에레이를 통합한 안과용 렌즈.

Description

등급화된 마이크로렌즈를 이용한 난시 렌즈
본 출원은 2015년 4월 15일자로 출원된 미국 잠정출원 일련 번호 62/148,102의 우선권을 주장하며, 그 전체가 본원에 참고로 인용된, 등급화된 마이크로렌즈를 갖는 안과용 렌즈(Ophthalmic Lens with Graded Microlenses)를 청구한다.
본 발명은 안과용 렌즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 마이크로렌즈 어레이를 사용하는 안과용 렌즈에 관한 것이다.
빛을 굴절시키기 위해, 종래의 안과용 렌즈의 공통 분모는 정면과 후면 사이의 곡률의 차이이다. 그러나 처방전 선글라스 및 프로그레시브 렌즈와 같은 특정 고급 렌즈의 디자인에는 일정한 한계가 있다. 처방전 선글라스의 경우 이러한 제한으로 인해 일반적으로 제한된 범위의 처방전이 있어야만 이용가능하다. 렌즈 앞면의 곡률(기본 곡선)의 선택은 면을 감싸는 프레임의 기하학적 모양에 따라 결정된다. 그러므로 대부분의 처방전 선글라스는 6~8 디옵터 범위의 기본 곡선을 사용해야 한다. 결과적으로, 높은 굴절률을 가진 착용자를 위한 처방전 선글라스는 근시가 많은 경우에는 극단적으로 두꺼운 가장자리를 나타내거나 높은 원거리의 경우에는 극도로 두꺼운 중심을 나타낸다. 이런 이유로 처방전 선글라스는 약 -3 디옵터에서 +3 디옵터 범위의 인구에게 가장 일반적으로 처방전이 제공된다.
예를 들어 누진 부가 렌즈, PALs과 같은 다초점 렌즈의 경우에, 이러한 설계 제한으로 인해 누진 부가 렌즈의 작은 부분만이 다른 렌즈 배율에 대해 기능적으로 된다. 연속적인 누진 표면의 기하학적 형상은 렌즈 설계자가 크고 넓은 넓이의 렌즈를 한꺼번에 설계하는 것을 불가능하게 만든다. 마찬가지로, 더 가까운 근접 지역을 갖는 디자인은 더 좁은 거리 영역을 가지게되고, 작은 프레임에 적합하도록 더 짧은 구거를 갖는 디자인은 더 많은 비지점수차를 가지게 된다.
따라서, 원하는 처방으로 제조된 비교적 얇은 처방용 투명 렌즈 및 선글라스를 제공하는 안과용 렌즈, 렌즈 설계 및 안과용 렌즈의 제조 방법이 필요하다. 또한, 다른 렌즈 배율에 대해 상대적으로 큰 광학 기능부를 갖는 다초점 렌즈를 제공하는 안과용 렌즈, 렌즈 디자인 및 안과용 렌즈를 제조하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 임의의 원하는 처방을 위해 제조된 비교적 얇은 처방 선글라스를 달성하는 안과용 렌즈, 렌즈 디자인 및 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 다른 렌즈 배율에 대해 비교적 큰 광학적 기능부를 갖는 다초점 렌즈를 달성하는 안과용 렌즈, 렌즈 디자인 및 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다. 이들 목적은 부분적으로, 전방 광학 표면 및 후방 광학 표면을 갖는 베이스 렌즈 기질; 및 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 통합된 마이크로렌즈들의 어레이를 포함한다.
이들 목적은 부분적으로, 전방 광학 표면 및 후방 광학 표면을 갖는 베이스 렌즈 기질; 및 상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 통합된 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하고, 상기 마이크로렌즈 어레이는 제 1 광 배율을 갖는 제 1 복수의 마이크로렌즈 및 상기 제 1 광 배율와 다른 제 2 광 배율을 갖는 제 2 복수의 마이크로렌즈를 포함한다.
이러한 목적들은 부분적으로, 안과용 렌즈를 형성하는 방법에 의해 달성되는데, 상기 방법은 베이스 렌즈 기질을 얻는 단계; 및 상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈 어레이를 통합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예가 가능할 수 있는 상기 및 다른 양태, 특징 및 장점들은 본 발명의 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해지고 명료해질 것이며, 첨부된 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이의 부분 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 사용하는 렌즈의 일부의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 사용하는 렌즈의 일부의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이의 일부의 평면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이의 일부의 평면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이의 일부의 평면도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 평면도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 평면도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 안과용 렌즈와 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도의 비교.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 사시도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 안과용 렌즈와 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도의 비교.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 사시도.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 채용한 렌즈의 단면도.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 이용한 렌즈의 측정된 특성을 도시하는 차트.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 이용한 렌즈의 측정된 특성을 도시하는 차트.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 이용한 렌즈의 측정된 특성을 도시하는 차트.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이를 이용한 렌즈의 측정된 특성을 도시하는 차트.
본 발명의 특정 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 여기에 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어지고 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 첨부된 도면에 도시된 실시예에 대한 상세한 설명에 사용된 용어는 본 발명을 제한하려는 것이 아니며 도면에서, 동일한 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
본 발명은 임의의 원하는 처방을 위해 제조된 비교적 얇은 단일 시력 처방 용 투명 렌즈 및 선글라스를 달성하는 안과용 렌즈, 렌즈 설계 및 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 다른 렌즈 배율에 대해 비교적 큰 광학적 기능부를 갖는 다초점 렌즈를 달성하는 안과용 렌즈, 렌즈 디자인 및 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다.
이러한 목적은 부분적으로 그 위에 또는 그 내부에 형성된 마이크로렌즈 어레이를 사용하는 안과용 렌즈를 제공함으로써 달성된다. 마이크로렌즈 어레이의 개개의 마이크로렌즈는 다른 방향으로 배향되는 전방 및 후방 표면 및/또는 다른 굴절률을 가짐으로써 광을 굴절시키는 마이크로 프리즘(microprisms)으로서 기능한다. 따라서, 마이크로렌즈 어레이의 개개의 마이크로렌즈는 동일하거나 별개의 광학 배율을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 렌즈(10)는 베이스 렌즈(12) 및 렌즈(10)의 전면 또는 전방 광학 표면(16)에 형성된; 렌즈(10)의 후면 또는 후방 광학 표면(18)에 형성된; 또는 전방 광학 표면(16) 및 후방 광학 표면(18)에 형성된 마이크로렌즈 어레이(14)를 채용한다. 마이크로렌즈 어레이(14)는 복수의 개별 마이크로렌즈(20)로 형성된다. 렌즈(10)는 필수적이지는 않으나, 광 배율을 채용할 수 있는데, 즉 렌즈(10)의 정면(16)과 후면(18)은 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다른 베이스 곡선을 가질 수 있다.
명확성 및 설명을 위해 그리고 도 4를 참조로, 마이크로렌즈 어레이(14)의 특정 기하학적 중심을 포함하는 렌즈(10)의 전방 광학 표면(16) 및 후방 광학 표면(18)의 베이스 곡선은 렌즈(10)의 표면의 "저주파수" 곡률(26)이라고 한다. 각 마이크로렌즈(20)의 광학 표면(22)의 국소 곡률은 렌즈(10)의 "유효 곡률"이라고 한다.
단일 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 단일 재료로 형성되거나, 선택적적으로 도 6에 도시된 바와 같이 둘 이상의 다른 재료로 형성된다. 개별적인 마이크로렌즈(20)는 균질한 조성물을 가질 수 있거나 이질적인 조성물을 가질 수 있다. 이질적인 조성물을 갖는 마이크로렌즈(20)의 경우, 다른 물질의 레이어(21a, 21b...21n)는 서로 적층될 수 있어 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)과 평행하게 또는 그 높이에서 보았을 때 다층 마이크로렌즈(20)를 형성하게 된다. 도 6이 렌즈베이스(12)의 정면(16)에 평행한 평면 내에서 배향된 레이어들(21a, 21b...21n)을 도시하는 동안 레이어들(21a, 21b...21n)의 배향은 마이크로렌즈(20)의 원하는 제조 방법 및 원하는 굴절 때문에 부분적으로 변할 수 있다.
본 발명의 마이크로렌즈 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 마이크로렌즈의 원하는 굴절률에 따라 및 어레이(14), 베이스 렌즈(12) 및/또는 렌즈(10)의 형성에 사용되는 제조 공정에 따라 다양한 다른 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 마이크로렌즈 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 사출 성형에 적합한 폴리머 수지 예를들어 캐스트 성형에 적합한 폴리카보네이트 또는 모노머; 약 1.9 내지 2.3의 굴절률을 갖는 산화티탄, 예를 들어 이산화 티타늄; 약 1.88 내지 2.1의 굴절률을 갖는 지르코늄 산화물, 예를들어 이산화 지르코늄; 약 2.07의 굴절률을 갖는 탄탈륨 산화물, 예를들어 오산화 탄탈륨; 약 2.1 내지 2.35의 굴절률을 갖는 산화니븀, 예를들어 오산화 니오븀; 약 1.7 내지 1.9의 굴절률을 갖는 알루미늄 산화물; 약 1.7 내지 1.9의 굴절률을 갖는 인듐 주석 산화물; 약 1.9 내지 2.0의 굴절률을 갖는 산화 주석, 예를들어 이산화 주석; 약 1.5 내지 2.0의 굴절률을 갖는 실리콘 산화질화물; 및 대략 2의 굴절률을 갖는 실리콘 질화물; 또는 이들의 조합물과 같은 벌크 렌즈 재료로 형성될 수 있다.
마이크로렌즈 어레이(14)는, 예를 들어, 동일한 재료 또는 재료들로 형성된 마이크로렌즈들(20)로 형성된다. 즉, 단일 어레이(14)의 마이크로렌즈들(20)은 균일한 재료 또는 재료들로 형성되거나, 선택적으로 단일 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)들은 이질적인 재료 또는 재료들로 형성된다. 예를 들어, 단일 어레이(14)의 개별 마이크로렌즈(20)는 다른 굴절률을 갖는 다른 재료로 형성될 수 있다.
마이크로렌즈 어레이(14)는, 예를 들어 베이스 렌즈(12)가 형성되는 것과 동일한 재료; 베이스 렌즈(12)가 형성되는 재료와 상이하거나 별개인 재료 또는 재료들 또는 베이스 렌즈(12)가 형성되는 동일한 재료 및 베이스 렌즈(12)가 형성되는 재료와 상이하거나 별개인 하나이상의 재료의 조합으로 형성된다. 예를 들어, 베이스 렌즈(12) 및 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)의 일부 또는 전부는 다른 굴절률을 갖는 다른 재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 렌즈(10)의 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)는 개개의 마이크로렌즈(20)의 광학 표면(22)이 예를 들어 도 2-6에 도시된 바와 같이 서로 실질적으로 동일한 형상을 갖도록 형성된다. 선택적으로, 어레이(14)의 개별 마이크로렌즈(20)는 단일 어레이(14) 내의 마이크로렌즈(20)가 2 개 또는 그보다 실질적으로 다른 또는 별개인 기하학적 구조를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 어레이(14)는 각각 제 1 광학 표면 형상(22a) 및 제 2 광학 표면 형상(22b)을 갖는 마이크로렌즈(20a 및 20b)를 사용한다.
도 8은 렌즈(10)의 어레이(14)가 각각 제 1 광학 표면형상(22a) 및 제 3 광학 표면형상(22c)을 갖는 마이크로렌즈(20a 및 20c)를 사용하는 다른 예를 도시한다. 마이크로렌즈(20)의 광학 표면 구조(22c)는 광학 표면 구조(22a)와는 상이하고 렌즈(10)의 전면(16)의 베이스 곡선과 실질적으로 동일한 광학 표면 구조를 갖는다. 따라서, 마이크로렌즈 제 3 광학 표면형상(22c)을 채용하는 도 20의 광학 렌즈(20)는 베이스 렌즈(12)의 광학 배율의 함수이다.
명료성을 위해, 마이크로렌즈(20)의 광학 표면(22)의 기하학적형상은 반드시 필수적일 필요는 없지만, 주로 마이크로렌즈(20)의 광학 배율을 정의하는 기능에 적합하다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어 마이크로렌즈의 광학 배율은 마이크로렌즈(20)의 광학 표면(22)의 구조보다는 마이크로렌즈(20)가 형성되는 굴절률에 의해 주로 정의될 수 있다. 예를 들어, 베이스 렌즈(12) 및 마이크로렌즈(20)의 일부 또는 전부는 다른 굴절률을 갖는 다른 재료로 형성될 수 있다.
도 9-11에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 대해 평면 또는 수직으로 보았을 때 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 형상, 즉 마이크로렌즈(20)의 주변부(24)에 의해 정의된 형상은 예를들어 육각형, 불규칙한 다각형 또는 기타 모양과 같은 직사각형, 사다리꼴, 규칙적인 다각형이다. 단일 어레이(14)는 마이크로렌즈(20)의 주변부(24)에 의해 한정된 동일하거나 다른 형상을 갖는 마이크로렌즈(20)를 사용할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(20)의 주변부(24)에 의해 한정된 형상은 약 0.001 내지 0.5mm의 범위, 예를 들어 0.4mm 또는 0.2mm이다.
렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 대해 입체 또는 실질적으로 평행하게 보았을 때 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 단면형상은 예를 들어 반원형, 만곡형, 직사각형, 사다리꼴형, 규칙형 다각형, 불규칙한 다각형, 삼각형, 계단형, 오목형, 볼록형 또는 기타 모양이 될 수 있다. 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 또는 후면(18)으로부터의 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 단면형상의 도 5 및 도 6에 도시된 최대 두께 또는 치수(32)는 부분적으로 베이스 렌즈(12)의 두께 및 마이크로 렌즈(20)가 형성되는 재료의 특성, 예를들어 굴절률에 좌우된다. 마이크로렌즈(20)의 최대 높이 또는 치수(32)는 100 옹스트롬 내지 0.1mm의 범위 일 수 있다.
어레이(14)의 마이크로렌즈(20)가 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 대해 입체 또는 실질적으로 평행하게 볼 때 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 단면형상에서 비대칭인 실시예에서, 광학 표면(22)은 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 또는 후면(18)의 평면에 대한 경사 또는 각도(34) 또는 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 또는 후면(18)의 곡률의 접선을 정의할 수 있다. 광학 표면(22)은 광학 표면(22)의 비교 부호(36)를 정의할 수 있다. 예를 들어, 도 5는 마이너스 또는 네거티브 부호(36a)를 갖는 광학 표면(22)을 갖는 개개의 마이크로렌즈(20)를 도시하고, 도 6은 플러스 또는 포지티브 부호(36b)를 갖는 광학 표면(22)을 가지는 개별 마이크로렌즈(20)를 도시한다. 당업자는 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 대해 높이 또는 실질적으로 평행하게 보았을 때 동일한 단면형상을 갖는 마이크로렌즈(20)의 부호가 렌즈의 기본 곡률에 대해 비대칭의 방향에 따라 변할 것이라는 것을 이해할 것이다.
상기 관점에서, 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 광학 배율은 개별적인 마이크로렌즈(20), 광학면(22)의 구조, 광학면(22)의 각도(34) 및 광학면(22)의 비대칭의 방향을 형성하기 위해 사용되는 재료를 포함하나 이에 제한되지 않는 마이크로렌즈(20)의 특성 중 하나 또는 조합에 의해 정의될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
본 발명에 따른 단일 어레이(14)는 동일하거나 마이크로렌즈(20)의 주변부(24)에 의해 형성된 형상이 변하는 개별적인 마이크로렌즈(20)로 형성될 수 있다.; 최대 폭, 직경 또는 치수 30; 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 대해 또는 실질적으로 평행하게 보았을 때 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 단면형상은 다음과 같다.; 최대 두께 또는 치수 32; 광학면(22)의 각도(34); 및/또는 광학 표면(22)의 부호(36)에서.
높이 또는 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 실질적으로 평행하게 보았을때
마이크로렌즈(20)가 마이크로렌즈(20)의 주변부(24)에 의해 및/또는 어레이(14)의 개별 마이크로렌즈(20)의 단면형상으로 정의된 형상에 비대칭인 실시예에서, 상기 비대칭 비대칭 마이크로렌즈(20)는 서로에 대해 어레이(14) 전체에 걸쳐 균일하게 배향될 수 있거나 서로에 대해 어레이(14) 전체에 걸쳐 비균일하게 배향될 수 있다.
단일 어레이(14)가 다른 광학 배율을 갖는 개별적인 마이크로렌즈(20)를 사용하는 실시예에서, 예를 들어 원시용 마이크로렌즈(20a); 중간 시력용 마이크로렌즈(20b); 및/또는 근시용 마이크로렌즈(20c)는 도 9에 도시된 바와 같이 어레이(14)의 영역에 걸쳐 균일하게 분포되거나, 도 10에 도시된 바와 같이 어레이(14)의 영역에 비 균일하게 분포될 수 있다. 선택적으로, 다른 광학 배율을 갖는 개별적인 마이크로렌즈(20)를 사용하는 단일 어레이(14)는 도 11에 도시된 바와 같이, 동심 원형 또는 타원형을 가질 수 있다. 예를 들어, 원시용 평면, 중간시력용 플러스 1 디옵터 및 근시용 플러스 2 디옵터인 처방을 가지는 다초점 렌즈가 요구될 수 있다. 렌즈 전면의 저주파수 곡률은 플러스 4 디옵터이다. 따라서, 마이크로렌즈의 유효 곡률은 각각 원거리, 중간 및 근거리 시야에 대해 플러스 4 디옵터, 플러스 5 디옵터, 플러스 6 디옵터이다.
어레이(14)는 도 12에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 전체를 덮거나, 위에 형성되거나, 통합될 수 있다. 선택적으로, 상기 어레이는 도 13에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 일부를 덮거나, 위에 형성되거나 통합될 수 있다. 예를들어 도 13에 도시된 바와 같이, 어레이(14)는, 어레이(14)를 사용하지 않는 렌즈(10)의 부분이 광 배율을 사용자에게 제공하고 어레이(14)를 사용하는 렌즈(10)의 부분이 하나 이상의 다른 광 배율을 사용자에게 제공하도록 렌즈(10)의 오직 하부 또는 상부에 국지화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정 실시예에서, 전형적인 이중 초점 렌즈, 삼엽 초점 렌즈 또는 실행 삼중 초점 렌즈와 동일한 광학 효과가 달성된다. 그러나, 본 발명은 종래의 다초점 렌즈에서 확대되어 보이는 예리한 단계가 없고 다른 광학 배율의 더 큰 기능 영역을 제공한다. 또한, 직업적인 특정 렌즈가 본 발명에 의해 쉽게 달성될 수 있다.
명료성을 위해, 첨부된 도면 및 도면에서, 본 발명의 특징, 예를 들어 베이스 렌즈(12), 어레이(14), 및 마이크로렌즈(20)가 이해를 용이하게 하기 위해 도시되며, 일반적 또는 서로 상대적인 스케일로 도시되지는 않는다.
본 발명에 따른 일실시예에서, 렌즈(10)의 어레이(14)의 마이크로렌즈들(20) 모두는 동일한 재료 또는 재료들로 형성된 개개의 마이크로렌즈들(20)로 형성되고 실질적으로 동일한 광학 표면 형상을 가진다. 어레이(14)는 렌즈(10)의 전방 광학 표면(16)의 전체 또는 실질적으로 전체 및/또는 렌즈(10)의 후방 광학 표면(18)의 전체 또는 실질적으로 전체에 걸쳐 균일하게 형성된다. 어레이(14)가 형성되는 재료는 필수적이지는 않지만, 렌즈 베이스(12)가 형성되는 동일한 재료 일 수 있다. 렌즈(10)는 유리하게는 비교적 얇은 단일 초점 렌즈, 예를 들어 비교적 얇은 단일 비전 썬그라스 렌즈를 제공한다.
단일 비전 처방 렌즈, 예를 들어, 선글라스 렌즈가 본 발명에 따라 설계되고 제조되는 본 실시예에서, 렌즈(10)는 예를 들어 랩 어라운드(wrap-around) 스타일의 선 글라스 프레임에 적절히 끼워지도록 플러스 7 디옵터의 저주파 곡률(26)로 제조된다. 렌즈(10)에 대한 목표 처방이 마이너스 10 디옵터이면, 렌즈(10)의 어레이(14)의 각 마이크로렌즈(20)는 표적 처방을 달성하기 위해 오목한 유효 곡률, 이 경우 마이너스 3 디옵터로 생성된다. 명료성을 위해, 상기 예시에서는 굴절률 및 렌즈 두께를 무시하고 전면 및 후면 표면 배율을 가산함으로써 렌즈 배율에 근접하는 얇은 렌즈 공식 근사치를 사용한다. 예를 들어, 마이너스 10 렌즈 배율은 마이너스 3 플러스 마이너스 7과 같다. 도 14는 본 발명에 따라, 좌측 마이너스 10 디옵터 렌즈, 우측 10 디옵터 렌즈에 대한 비교를 도시한다. 도 15는 본 발명에 따른 즈(10)의 전면(16)상의 어레이(14)를 도시한다.
본 실시예의 제 2 실시예에서, 렌즈(10)는, 예를 들어 랩 어라운드(wrap-around) 스타일의 선글라스 렌즈 프레임에 적합하게 끼워지도록 플러스 7 디옵터의 저주파 곡률(26)로 제조된다. 상기 예시의 렌즈(10)에 대한 목표 처방이 플러스 6 디옵터인 경우, 렌즈(10)의 어레이(14)의 각 마이크로렌즈(20)는 목표 처방을 달성하기 위해 13 디옵터의 유효 곡률로 생성된다. 다시, 상기 예는 굴절률 및 렌즈 두께를 무시하고 전면 및 후면 표면 배율을 가산함으로써 렌즈 배율에 근접하는 얇은 렌즈 공식 근사치를 사용한다. 예를 들어 플러스 6 렌즈 배율은 플러스 13 렌즈 배율 및 마이너스 7의 합과 같다. 도 16은 본 발명에 따른 우측 6 디옵터 렌즈(10)에 대한 좌측 전형적인 플러스 6 디옵터 렌즈의 비교를 도시한다. 도 17은 본 발명에 따른 렌즈(10)의 전면(16)상의 어레이(14)를 도시한다. 명료성을 위해, 도 15 및 도 17에 도시된 어레이(14)의 개별 마이크로렌즈(20)는 대략 0.4mm의 직경을 갖는 정사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어있다. 당업자는 본 실시예가 단일 비전 안구 선글라스에의 적용에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 어레이(14)를 갖는 렌즈(10)는 더 값 비싼 고 굴절률 렌즈 재료에 의존하지 않고 일반적으로 가능한 것보다 더 얇은 대부분의 광학 배율로 형성된 저주파수 곡률(26)을 갖는 단일 비전 렌즈의 제조를 허용한다. 따라서, 본 실시예는 프레임 및 처방 조합(현재 렌즈의 곡률에 의해 제한됨)의 선택, 임의의 프레임에서 더 얇은 렌즈의 선택, 및 외관 및 안전 기능의 최적화에 대해 증가된 유연성을 바람직하게 허용한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 렌즈(10)의 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 동일한 재료 또는 재료로 형성되지만 둘 이상의 실질적으로 다른 광학 표면 구조를 갖는 개별적인 마이크로렌즈(20)로 형성된다. 어레이(14)는 렌즈(10)의 전방 광학 표면(16)의 일부분 또는 전체에 걸쳐 통합되거나 균일하게 형성된다. 이러한 렌즈(10)는 유리하게는 다른 광학 성능의 큰 기능 영역을 가지면서 거시적으로 보이는 예리한 단계를 나타내지 않는 이중 초점 렌즈, 삼엽 초점 렌즈 또는 수행 삼중 초점 렌즈와 같은 다초점 렌즈를 제공한다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 렌즈(10)의 어레이(14)는 동일한 재료 또는 재료로 형성된 마이크로렌즈(20a 및 20b)를 채용할 수 있다. 그러나, 마이크로렌즈(20a)는 마이크로렌즈(20b)의 광학 표면 구조(22b)와는 상이하거나 구별되는 광학 표면 구조(22a)를 갖는다. 본 실시예의 상기 예시에서, 어레이는 렌즈(10)의 전면(16) 전체에 걸쳐 형성된다. 따라서, 베이스 렌즈(12) 및 어레이(14)를 형성하는데 사용되는 재료의 임의의 차이는 서로에 대해 마이크로렌즈(20a, 20b)의 광학 배율에 관련되지 않는다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 렌즈(10)의 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 실질적으로 동일한 광학 표면형상을 가지도록 형성되나 개별적인 마이크로렌즈(20)가 다르거나 구별된 재료로 형성되도록 이루어진 개별 마이크로렌즈(20)로 형성된다. 어레이(14)는 렌즈(10)의 전방 광학 표면(16)의 일부 또는 전체에 걸쳐 균일하게 형성된다. 어레이(14)의 다른 재료로 형성된 마이크로렌즈(20)는 도 9에 도시된 바와 같이 어레이(14)의 영역에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있거나 도 10에 도시된 바와 같이 어레이(14)의 영역에 걸쳐 비균일하게 분포될 수 있다. 이러한 렌즈(10)는 유리하게는 거시 스케일에서 볼 수 있는 예리한 스텝을 나타내지 않는 동안 다른 광학 배율을 가지는 이중 초점, 삼엽 초점 또는 실행 삼중 초점 렌즈와 같은 다초점 렌즈를 제공한다.
예를 들어,도 18을 참조하면, 사용자는 플러스 4 디옵터의 구 및 플러스 2 디옵터의 가산을 갖는 처방을 가질 수 있다. 이러한 사용자를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈(10)는 도 2에 도시된 것과 같이 플러스 6 디옵터의 전면(16) 저주파 곡률(26) 및 마이너스 2 디옵터의 후면(18) 저주파 곡률(26)과 함께 1.530의 굴절률을 갖는 재료로 형성된 마이크로렌즈(20d)를 사용하는 구별된 부분을 가진다. 렌즈(10)의 부가 부분의 배율에 대해, 렌즈(10)는 플러스 6 디옵터의 전면(16) 저주파 곡률(26) 및 마이너스 2 디옵터의 후면(18) 저주파 곡률(26)과 함께 1.795의 굴절률을 갖는 재료로 형성된 마이크로렌즈(20d)를 사용할 수 있다. 본 실시예의 한 예시에서, 베이스 렌즈(12)는 플러스 2 디옵터의 전방 커브와 마이너스 2 디옵터의 후방 커브를 갖는 평평한 배율의 얇은 렌즈이다. 구분된 부분의 다른 마이크로렌즈(20d) 및 어레이(14)의 배율가산의 마이크로렌즈(20e)는 도 9-11에 도시된 바와 같이 배열되거나 그룹화될 수 있다.
전술한 본 실시예의 예시에 따르면, 어레이(14) 내의 개별 마이크로렌즈(20)를 형성하기 위해 사용되는 재료의 유형은 단일 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20) 사이에서 변하고 개별 마이크로렌즈(20)는 각각 오직 하나의 재료로 구성될 수 있다. 즉, 어레이(14)를 형성하기 위해 사용된 재료는 어레이(14)에 걸쳐 변화하지만, 어레이(14)의 개별 마이크로렌즈(20)는 각각 단일 재료로만 형성된다. 본 실시예의 이러한 예시는 어레이(14) 내에서 또는 어레이(14)에 걸쳐 2 개의 다른 재료만을 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 어레이(14)는 3 개의 독특한 광 배율을 생성하도록 2 개 이상의 재료, 예를 들어 3 개의 다른 재료를 사용할 수 있다.
본 실시예의 제 2 예시에서, 본 실시예의 원하는 다초점 렌즈를 형성하기 위해, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 마이크로렌즈(20) 및/또는 베이스 렌즈(12)의 두께(32)를 가로지르는 다른 재료로 형성된다. 단일 또는 개별 마이크로렌즈(20)는 도 6에 도시된 바와 같은 다르거나 이종 재료의 하나이상의 레이어로 형성될 수 있다. 도 19를 참조하면, 렌즈(10)의 어레이(14)는 마이크로렌즈(20f) 및 마이크로렌즈(20g)로 형성된다. 마이크로렌즈(20g)는 마이크로렌즈들(20f) 사이에 및/또는 베이스 렌즈(12)의 표면(16 또는 18) 위에 사용되는 마이크로렌즈들(20f)을 형성하는데 사용되는 재료의 부재에 의해 정의되거나 형성된다. 따라서, 마이크로렌즈들(20g)의 광학 배율은 주로 베이스 렌즈(12)의 광학 배율의 함수이다.
상기 예시에서, 베이스 렌즈(12)는 대략 1.6의 굴절률을 갖는 재료로 형성된다. 따라서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20g)는 약 1.6의 굴절률을 갖는 재료로 형성되는 것으로 간주된다. 한편, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20f)는 2.2의 굴절률 및 약 1.6의 굴절률을 갖는 베이스 렌즈(12)의 표면(16 또는 18) 상에 증착된 재료로 형성된다.
원거리 부분의 다른 마이크로렌즈(20d) 및 어레이(14)의 배율 가산의 마이크로렌즈(20e)는 도 9-11에 도시된 바와 같이 배열되거나 그룹화될 수 있다. 본 실시예의 이러한 예시는 어레이(14) 내에서 또는 어레이(14)를 가로 질러 단지 2 개의 다른 재료를 사용하는 것으로 제한되지 않으며 도 9-11에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈(20)의 주변부(24)에 의해 한정된 형상을 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 어레이(14)는 3개의 독특한 광 배율을 생성하기 위해 2 개 이상의 물질, 예를 들어 3 개의 다른 물질을 사용할 수 있다.
상술한 본 실시예의 예시에서, 도 18 및 도 19에 도시된 마이크로렌즈(20d, 20e, 20f, 20g)는 각각의 마이크로렌즈(20d, 20e, 20f, 20g)의 광학면(22)이 실질적으로 동일한 광학 표면 형상을 갖도록 형성된다. 광학 표면의 기하학적 배열의 비대칭, 즉 프리즘 각도 및 이러한 비대칭 개별 마이크로렌즈(20)의 배향은 어레이 내의 마이크로렌즈(20)의 위치 및 렌즈(10) 뿐만 아니라 개개의 마이크로렌즈(20)의 원하는 광 배율에 따르게 된다. 개별 마이크로렌즈(20d, 20e, 20f 및 20g)의 광학 배율은 개별 마이크로렌즈(20d, 20e, 20f 및 20g)를 형성하기 위해 사용된 재료의 굴절률 및 프리즘 각도 및 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 표면(22)의 배향에 의해 정의된다. 본 실시예는 렌즈(10)의 전체 전면(16) 및 후면(18)에 걸쳐 실질적으로 일정한 전방 및 후방 저주파 곡률(26)을 갖는 다초점 배율 렌즈를 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 렌즈(10)의 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 상이하거나 구별되는 재료로 형성된 개별적인 마이크로렌즈(20)로 형성되고 2 개 이상의 실질적으로 다른 광학 표면 구조를 갖도록 형성된다. 어레이(14)는 렌즈(10)의 전방 광학 표면(16)의 일부 또는 전체에 걸쳐 균일하게 형성된다. 이러한 렌즈(10)는 유리하게는 이중 초점 렌즈, 삼엽 초점 렌즈 또는 실행 삼중 초점 렌즈와 같은 다초점 렌즈를 제공하며, 다른 광학 배율은 매크로-스케일에서 가시적 인 예리한 스텝을 나타내지 않는다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 어레이(14)는 베이스 렌즈(12)가 형성되고 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)가 형성되는 재료와 상이하거나 별개인 재료로 형성된다. 개개의 마이크로렌즈(20a, 20c)의 광학 표면(22a, 22c)은 2 개 이상의 실질적으로 다른 또는 다른 기하학적 구조를 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈들(20c)은 마이크로렌즈들(20a) 사이에 형성되거나 베이스 렌즈(12)의 표면(16) 위에 채용된 마이크로렌즈들(20a)을 형성하는데 사용되는 재료의 부재로 인해 정의되거나 형성된다. 따라서, 마이크로렌즈들(20c)의 광학 배율은 주로 베이스 렌즈(12)의 광학 배율의 함수이다.
본 실시예의 이러한 예시에서, 어레이는 렌즈(10)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 전체에 걸쳐 형성된다. 어레이(14)의 다른 마이크로렌즈(20a) 및 마이크로렌즈(20c)는 도 9-11에 도시된 바와 같이 배열되거나 그룹화될 수 있다. 본 실시예는 렌즈(10)의 전방 측(16) 및 후방 측(18) 전체에 걸쳐 실질적으로 일정한 전방 및 후방 저주파 곡률(26)을 갖는 다초점 배율 렌즈를 제공한다.
본 실시예의 제 2 실시예에서, 렌즈(10)의 어레이(14)는 전술한 본 실시예의 제 1 실시예에서 설명된 것과 실질적으로 동일하게 형성된다. 그러나, 도 20에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)에 대해 또는 실질적으로 평행하거나 높이에서 보았을 때 동일한 광학 표면 형상을 갖는 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20a)의 단면형상의 비대칭은 다른 또는 반대 방향으로 어레이(14)를 가로 질러 배향된다. 상기 예에서, 베이스 렌즈(12)가 평면으로 형성된다. 따라서, 마이크로렌즈(20c)의 광학 배율은 제로이고, 마이크로렌즈(20a)의 광학 배율은 예를 들어 플러스 2 디옵터이다.
본 실시예의 이러한 예시에서, 어레이는 렌즈(10)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 전체에 걸쳐 형성된다. 어레이(14)의 다른 마이크로렌즈(20a) 및 마이크로렌즈(20c)는 도 9-11에 도시된 바와 같이 배열되거나 그룹화된다. 본 실시예는 렌즈(10)의 전방 측(16) 및 후방 측(18) 전체에 걸쳐 실질적으로 일정한 전방 및 후방 저주파 곡률(26)을 갖는 다초점 배율 렌즈를 제공한다.
본 실시예의 제 3 실시예에서, 본 실시예의 원하는 다초점 렌즈를 형성하기 위해, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 마이크로렌즈(20) 및/또는 베이스 렌즈(12)의 두께(32)에 걸쳐 다른 재료로 형성되고; 2 개의 다른 광학 표면 구조를 갖도록 형성되며; 및 렌즈(10)의 표면(16 및/또는 18)과 높이 또는 실질적으로 평행하게 보았을 때 동일한 광학 표면 구조를 갖는 어레이(14)의 개개의 마이크로렌즈(20)의 단면형상의 비대칭은 다르거나 반대방향 배향의 어레이(14)에 걸쳐 배향된다. 도 21을 참조하면, 렌즈(10)의 어레이(14)는 마이너스 부호(36)를 가지는 마이크로렌즈(20a1); 플러스 부호(36)를 가지는 마이크로렌즈(20a2); 및 마이크로렌즈(20c)로 구성된다. 마이크로렌즈(20c)는 소정의 마이크로렌즈(20a1, 20a2) 사이 및/또는 베이스 렌즈(12)의 표면(16 또는 18) 위에 사용되는 마이크로렌즈(20c)를형성하기 위해 사용되는 재료의 부재에 의해 정의되거나 형성된다.
상기 예시에서, 베이스 렌즈(12)가 평면형상으로 형성된다. 따라서, 마이크로렌즈(20a1)의 광학 배율은 마이너스 1 디옵터이다. 마이크로렌즈(20a2)의 광 배율은 플러스 1 디옵터이며, 마이크로렌즈(20c)의 광 배율은 도 20의 우측에 나타낸 바와 같이 제로 디옵터이다.
본 실시예의 제 4 실시예에서, 렌즈(10)의 어레이(14)는 본 실시예의 제 2 실시예에서 설명된 것과 실질적으로 동일하게 형성된다. 그러나, 베이스 렌즈(12)는 플러스 4 디옵터의 배율로 형성된다. 따라서, 마이크로렌즈(20a1)의 광 배율은 플러스 3 디옵터이다. 마이크로렌즈(20a2)의 광 배율은 플러스 5 디옵터이며, 마이크로렌즈(20c)의 광 배율은 도 22의 우측에 나타낸 바와 같이 플러스 4 디옵터이다.
본 실시예의 제 3 및 제 4 실시예에서, 어레이는 렌즈(10)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 전체에 걸쳐 형성된다. 어레이(14)의 다른 마이크로렌즈(20)는 예를 들어 도 9-11에 도시된 바와 같이, 배열되거나 그룹화될 수 있다. 본 실시예는 렌즈(10)의 전방 측(16) 및 후방 측(18) 전체에 걸쳐 실질적으로 일정한 전방 및 후방 저주파 곡률(26)을 갖는 다초점 배율 렌즈를 제공한다.
비교를 위해, 본 실시예의 제 3 및 제 4 예시의 어레이(14)는 특정 상황에서 전술한 본 실시예의 제 2 예시 및 도 20에 도시된 어레이(14)에 걸쳐 장점을 제공 할 수 있다. 예를 들어 인접한 마이크로렌즈들(20a1 및 20a2)의 백투백 또는 대향 부호(36) 구성은 인접한 마이크로렌즈들(20)의 광학 배율의 증가된 차이를 허용하는 반면 본 실시예의 제 2 예시의 어레이(14)에 대한 각각의 마이크로렌즈(20)의 증가된 최대 두께 또는 크기를 사용한다. 즉, 예를들어, 제 2 예시의 어레이(14)가, 마이크로렌즈(20a)의 주위에 의해 정의된 형상의 최대 폭 또는 크기(30)를 증가시키지 않고 인접한 마이크로렌즈(20a 및 20c) 사이의 플러스 2 디옵터 차를 달성하기 위해, 마이크로렌즈(20a)는 제 3 및 제 4 실시예의 마이크로렌즈(20a1, 20a2)에 대해 각각의 마이크로렌즈(20a)의 증가된 최대 두께 또는 크기(32) 및 증가된 각도(34)를 가져야 한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 감산 법(subtractive method)으로 지칭되는 것으로 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)상에 형성된다. 예를 들어, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 직접 기계 가공 또는 기계적 에칭에 의해 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면에 형성된다.
특정 실시예에서, 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 직접 기계 가공 또는 기계적 에칭에 의한 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)의 형성은 다른 굴절률을 갖는 둘이상의 베이스 재료로 형성된 라미네이트 베이스 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 렌즈(12)의 전면(16)은 고 굴절률 고분자 재료의 비교적 얇은 층으로 형성되고, 후면은 저 굴절률 재료의 더 두꺼운 층으로 형성된다. 정면(16)의 직접 가공 또는 에칭 중에, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20) 중 일부는 고 굴절률의 고분자 재료의 비교적 얇은 층의 일부 또는 전체 두께의 제거에 의해형성된다. 어레이(14)의 다른 마이크로렌즈(20)는 베이스 렌즈(12)의 전면(16)으로부터 기계 가공 또는 기계적 에칭되지 않은 고 굴절률의 고분자 재료의 부분에 의해 형성된다.
선택적으로, 본 발명의 특정 실시예에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)을 형성하는 성형 표면의 직접 기계가공 또는 기계적 에칭에 의해 베이스렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)에 형성된다. 이러한 성형 표면은 사출 성형 표면 및 주조 성형 표면을 포함한다. 성형 후에, 렌즈(10)는 렌즈(10)의 전면(16) 및/또는 후면(18)의 내부 또는 상부에 직접 성형된 어레이(14)와 함께 렌즈 몰드로부터 제거된다.
본 발명의 특정 실시예에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 부가적인 방법으로 지칭되는 것으로 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)에 형성된다. 예를 들어, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는, 베이스 렌즈(12)를 형성하기 위해 사용된 것과 동일한 물질의 직접적인 첨가; 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18) 상에 베이스 렌즈(12)를 형성하기 위해 사용된 재료와 다른 재료의 첨가; 또는 이들의 조합에 의해 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)에 형성된다.
본 발명의 특정 실시예에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는, 화학적 또는 물리적 기상 증착과 같은 기상 증착 공정에 의해 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18)에 형성된다. 예를 들어, 하나의 실험에서, 디옵터가 1 내지 2의 범위인 마이크로렌즈 어레이가 평면 배율을 갖는 완성된 단일 비전 렌즈의 전면 상에 제조되면, 어레이는 각 렌즈의 광학 표면 상에 약 0.50 내지 1.00 ㎜의 최대 크기를 갖는 정사각형, 직사각형 또는 다이아몬드형 개구 중 하나를 갖는 와이어 스크린을 배치함으로써 제조된다. 마스킹된 렌즈는 약 2.1의 굴절률을 갖는 약 10,495 옹스트롬의 이산화 지르코늄의 스퍼터 증착에 적용된다. 어레이의 개별 마이크로렌즈의 두께는 회전하는 커로셀(carousel)에서 약 100 회전/분의 일정한 회전 속도로 기질과 함께 시간 및 주울/sec를 사용하여 달성된다.
국소 광학 배율 판독은 생성된 렌즈상의 어레이의 다른 영역에 걸쳐 달성된다. 서로 다른 마이크로렌즈에 대한 결과적인 광학 배율 판독은 1에서 3 디옵터의 범위에서 인접한 마이크로렌즈 사이의 변화와 함께 0에서 5 디옵터 이상까지 다양하다. 단일 마이크로렌즈에 대한 다중 광 배율 판독 값은 예를들어 수 백분의 일 범위의 디옵터 변화와 같이 거의 변화가 없다는 것이 보여진다.
또한, 도 23 내지도 26은 상술한 바와 같이 형성된 렌즈의 예시에 대한 광학 데이터를 도시한다. 특히, 도 23은 제조된 렌즈상의 어레이의 마이크로렌즈의 구면 배율 판독 값을 나타낸다. 배율 판독 값은 렌즈의 40×40mm 정사각형 영역을 커버하는 15×15 격자로 분포된다. 즉, 판독 사이의 스텝 크기는 약 40/15=2.67mm이다. 그러나, 형성된 마이크로렌즈는 폭이 1mm 미만이다. 따라서, 각각의 배율 판독 값은 각 판독 값으로 커버되는 각각 2.67mm 너비로 둘러싸인 마이크로렌즈 클러스터에 의해 제공된 결합된 배율이다. 배율 판독 값은 약 0-6 디옵터이다. 렌즈의 중심에서 구면 배율 판독 값은 1.38 디옵터이고 오른쪽 인접한 배율 판독 값은 0.19 디옵터이며 이어지는 배율 판독 값은 2.90 디옵터이다. 한 번의 판독에서 다음 판독으로의 중요한 배율 점프가 측정된 전체 영역에 걸쳐 관찰된다. 배율 점프는 형성된 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈의 다른 배율의 결과이다. 이러한 배율 점프는 전통적으로 또는 종래에 형성된 다초점 안과용 렌즈에서는 가능하지 않다.
도 25는 도 23과 관련하여 기술된 동일한 렌즈의 구면 배율 판독 값을 도시한다. 판독 값은 z 축이 구면 배율을 나타내는 3 차원 플롯으로 도시된다. 인접한 지역 사이에 상당한 배율 점프가 발생하면 많은 종유석 및 석순 모양이 함께 모여있는 3 차원 플롯이 된다.
도 24는 도 23과 관련하여 기술된 동일한 렌즈의 실린더 축 배율 판독 값을 도시한다. 실린더 축선이 전체 영역에 걸쳐 하나의 판독 값으로부터 다음 판독 값까지 현저하게 변한다는 것이 관찰된다.
도 26은 도 23과 관련하여 기술된 동일한 렌즈의 실린더 배율 판독 값을 3 차원 플롯으로 도시하며, z 축은 실린더 배율을 나타낸다.
관찰자의 눈 앞 11 내지 15mm의 전형적인 정점 거리에서, 관찰자는 마이크로렌즈의 존재로 인해 상술된 렌즈의 렌즈 표면상의 광 배율 변화를 분석할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 상술한 감산법의 조합, 상술한 가산법의 조합, 또는 상술한 가산법과 감산법의 조합에 의해 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면에 형성된다.
본 발명의 특정 실시예들에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈들(20)은 당업자에게 알려진 포토리소그래피, 광학 리소그래피 및/또는 자외선 리소그래피에 의해 베이스 렌즈(12)의 전면(16) 및/또는 후면(18) 상에 형성된다. 당업자는 상술한 기술의 정확한 프로세스에 따라, 상기 방법이 가산, 감산 또는 이들의 조합으로 고려될 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 기술은 주 광선을 원하는 방향으로 굴절시키기 위해 마이크로렌즈(20) 또는 어레이(14)의 표면의 배향을 제어할 수 있게 한다. 포토레지스트는 레이저에 의해 현상될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에서, 어레이(14)의 마이크로렌즈(20)는 본 명세서에 기술된 감산법, 가산법 도는 이들의 조합을 통해 박막의 표면 또는 박막 라미네이트의 표면에 형성된다. 그 위에 형성된 어레이(14)를 갖는 결과적인 박막 또는 박막 라미네이트는 인서트 또는 웨이퍼 사출 성형 공정 또는 인서트 또는 웨이퍼 캐스트 성형 공정을 통해 안과용 렌즈에 통합된다. 예시적인 인서트 또는 웨이퍼 사출 성형 공정은 본 출원인의 미국 특허 제 5,757,459호에 설명되어 있다. 이러한 박막 또는 박막 라미네이트는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐알콜 또는 다른 적절한 박막으로 형성될 수 있다. 박막 또는 박막 라미네이트는 베이스 렌즈(12)의 내부 또는 베이스 렌즈(12)의 광학 표면(16 및/또는 18) 상에 통합될 수 있다.
본 발명에 따른 베이스 렌즈(12)는, 예를 들면, 유리, 결정질 석영, 용융 실리카 또는 소다 석회 규산염 유리로 이루어진다. 본 발명의 특정 실시예에서 베이스 렌즈(12)는 주조 또는 사출 성형에 적합한 플라스틱 벌크 물질 또는 수지로 형성된다. 예를 들어, 상기 물질은 알릴디글리콜 카보네이트 모노머(PPG Industries, Inc. 및 SPECTRALITE 및 FINALITE Sola International Inc.로부터 입수 가능한 CR-39와 같은) 및 폴리카보네이트(General Electric Co.로부터 입수 가능한 LEXAN과 같은)를 기반으로하는 폴리머를 포함한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 본 발명에 따른 렌즈는 투명하거나 벌크 물질 또는 수지에 직접 혼합된 활성 또는 정적 착색 기질을 사용할 수 있다. 이러한 광학 제품은 코팅, 라미네이트, 박막 인서트 및/또는 박막 라미네이트의 형태로 추가적인 기능적 특성을 추가로 사용할 수 있다. 이러한 필름, 라미네이트 또는 코팅의 기능적 특성은 예를 들어 착색, 착색, 하드 코팅, 편광, 광변색, 일렉트로 크로미즘, UV 흡수, 협 대역 필터링 및 용이한 세정을 포함할 수 있다.
본 발명이 특정 실시예들 및 애플리케이션들에 관하여 설명되었지만, 당업자라면, 본 명세세에 비추어, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 추가적인 실시예들 및 변형예들을 생성할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 도면 및 설명은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 예시로서 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안됨을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 안과용 렌즈에 있어서,
    전방 광학 표면 및 후방 광학 표면을 갖는 베이스 렌즈 기질; 및
    상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 통합된 마이크로렌즈들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 렌즈 기질이 캐스트 모노머인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이는 상기 전방 광학 표면의 적어도 일부에 걸쳐 분포되어있는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이는 상기 후방 광학 표면의 적어도 일부에 걸쳐 분포되어있는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이는 제 1 재료로 형성된 제 1 마이크로렌즈 및 상기 제 1 재료와 구별되는 제 2 재료로 형성된 제 2 마이크로렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이는 다른형상을 갖는 광학 표면을 갖는 마이크로렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들의 어레이는 다른 방향들로 배치된 동일한 형상을 갖는 광학 표면들을 갖는 마이크로렌즈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들의 어레이는 베이스 렌즈 기질이 형성되는 것과 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들의 어레이는 베이스 렌즈 기질이 형성되는 것과 다른 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이는 다른 재료의 복수의 층으로 형성된 마이크로렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  11. 다초점 안과용 렌즈에 있어서,
    전방 광학 표면 및 후방 광학 표면을 갖는 베이스 렌즈 기질; 및
    상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 통합되는 마이크로렌즈 어레이를 포함하여 구성되고,
    상기 마이크로 렌즈의 어레이는 제 1 광 배율을 갖는 제 1 복수의 마이크로렌즈 및 상기 제 1 광 배율와 다른 제 2 광 배율을 갖는 제 2 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 안과용 렌즈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 복수의 마이크로렌즈는 상기 제 2 복수의 마이크로렌즈의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다초점 안과용 렌즈.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들의 어레이는 상기 베이스 렌즈 기질이 형성되는 것과 다른 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 복수의 마이크로렌즈들 및 상기 제 2 복수의 마이크로렌즈들은 상기 마이크로렌즈들의 전체 배열에 걸쳐 고르게 분포되는 것을 특징으로 하는 다초점 안과용 렌즈.
  15. 안과용 렌즈를 형성하는 방법에 있어서,
    베이스 렌즈 기질을 얻는 단계; 및
    상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈들의 어레이를 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈 어레이를 통합하는 단계는 상기 베이스 렌즈 기질의 광학 표면에 상기 마이크로렌즈 어레이를 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈 어레이를 통합하는 단계는, 상기 베이스 렌즈 기질의 제 2 다른 재료 층에 베이스 렌즈 기질의 제 1 재료 층의 적어도 일부분을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈 어레이를 통합하는 단계는 기상 증착에 의해 상기 베이스 렌즈 기질의 광학 표면상에 상기 마이크로렌즈 어레이를 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈 어레이를 통합하는 단계는 포토리소그래피에 의해 상기 베이스 렌즈 기질의 광학 표면상에 상기 마이크로렌즈 어레이를 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기베이스 렌즈 기질의 적어도 일부에 걸쳐 마이크로렌즈 어레이를 통합하는 단계는 상기 베이스 렌즈 기질내에 상기 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 필름을 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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