WO2014060098A1 - Creation of microstructured casting moulds or punches - Google Patents

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WO2014060098A1
WO2014060098A1 PCT/EP2013/003112 EP2013003112W WO2014060098A1 WO 2014060098 A1 WO2014060098 A1 WO 2014060098A1 EP 2013003112 W EP2013003112 W EP 2013003112W WO 2014060098 A1 WO2014060098 A1 WO 2014060098A1
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Stephan Trumm
Werner Müller
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Rodenstock Gmbh
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00317Production of lenses with markings or patterns
    • B29D11/00326Production of lenses with markings or patterns having particular surface properties, e.g. a micropattern

Abstract

The present invention relates to a method for producing a lens, particularly an ophthalmic lens, with a microstructure on at least one curved lens surface. The method according to the invention comprises the following steps: provision of a substantially planar film (20); generation of a microstructure (18, 18') in or on the substantially planar film; deformation of the film to create a curved surface which determines the at least one curved lens surface of the lens (10) to be manufactured with the microstructure; and transfer of the microstructure from the shaped film onto the lens to be manufactured.

Description

Erzeugung mikrostrukturierter Gießformen oder Stempel  Production of microstructured molds or stamps
Beschreibung description
Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Linse, insbesondere eines Brillenglases, die auf mindestens einer Seite eine insbesondere diffraktive Mikrostruktur aufweist. Dabei wird die gewünschte Mikrostruktur insbesondere durch Verwendung einer entsprechend strukturierten Gießform bei der Herstellung des Halbfertigproduktes (Blanks) oder Fertigproduktes (Brillenglas) durch Abgießen erzeugt oder die gewünschte Mikrostruktur wird insbesondere durch die Verwendung eines entsprechend strukturierten Stempels in das Halbfertigprodukt (Blank) oder Fertigprodukt (Brillenglas) umformend eingebracht. Diffraktive Optiken nutzen oft eine Kombination eines refraktiven und eines diffraktiven Effekts an zumindest einer Oberfläche oder Grenzfläche. Damit lassen sich selbst in komplexen Optiken mit hoher Funktionsdichte bereits mit vergleichsweise wenigen Linsenelementen sehr gute Abbildungsqualitäten erreichen. Vor allem für Anwendungen, in denen nur eine einzige Linse genutzt wird, können durch eine Kombination aus refraktiver und diffraktiver Wirkung Abbildungsfehler reduziert werden, die ansonsten nur durch mehrschichtige Linsen oder durch Linsen mit Brechungsindexgradienten unterdrückt werden können. Insbesondere bei Linsen, wie z.B. Brillengläsern, welche aus einem dispergierenden Material aufgebaut sind, werden gelegentlich diffraktive Mikrostrukturen an einer Linsenoberfläche genutzt, um beispielsweise Farbsäume aufgrund chromatischer Fehler der Linse zu reduzieren. Einige Beispiele für ein Design von diffraktiven Strukturen zur Farbsaumkorrektur sind beispielsweise aus DE 10 2010 051 627 A1 , DE 10 2010 051 637 A1 , DE 10 2010 051 645 A1 und DE 10 2010 051 762 A1 bekannt. The presented invention relates to a method for producing a lens, in particular a spectacle lens, which has a particularly diffractive microstructure on at least one side. In this case, the desired microstructure is produced in particular by use of a correspondingly structured casting mold during the production of the semi-finished product (blanks) or finished product (spectacle lens) by casting or the desired microstructure is produced in particular by the use of a suitably structured stamp in the semi-finished product (blank) or finished product (blank). Spectacle lens) introduced forming. Diffractive optics often use a combination of a refractive and a diffractive effect on at least one surface or interface. This makes it possible to achieve very good imaging qualities even in complex optics with high functional density even with comparatively few lens elements. Especially for applications in which only a single lens is used, a combination of refractive and diffractive effects can reduce aberrations which can otherwise only be suppressed by multilayer lenses or by refractive index gradient lenses. In particular, with lenses such as e.g. Spectacle lenses constructed of a dispersive material sometimes utilize diffractive microstructures on a lens surface, for example, to reduce color fringes due to chromatic aberrations of the lens. Some examples of a design of diffractive structures for color fringe correction are known, for example, from DE 10 2010 051 627 A1, DE 10 2010 051 637 A1, DE 10 2010 051 645 A1 and DE 10 2010 051 762 A1.
Eine der Herausforderungen bei der Nutzung diffraktiver Strukturen ist jedoch deren großer Fertigungsaufwand. Insbesondere für die Fertigung rotationssymmetrischer Strukturen haben sich spanende Bearbeitungsverfahren (z.B. Diamantdrehen) etabliert. Dabei kann entweder die herzustellende Linse direkt spanend bearbeitet werden, oder es wird eine Gießform oder ein Stempel spanend bearbeitet, um darin ein Negativ der auf der Linse vorzusehenden Mikrostruktur auszubilden, die dann durch Gießen der Linse oder durch Stempeln bzw. Prägen auf die entsprechende Linsenfläche übertragen wird. Diese spanenden Verfahren haben allerdings gewisse Grenzen in Bezug auf die erreichbaren Strukturgrößen und in der Freiheit einer Abweichung von der Rotationssymmetrie. However, one of the challenges of using diffractive structures is theirs large production costs. In particular for the production of rotationally symmetric structures, machining processes (eg diamond turning) have become established. In this case, either the lens to be produced can be machined directly, or a casting mold or a punch is machined to form therein a negative of the microstructure to be provided on the lens, which is then cast by casting the lens or by stamping on the corresponding lens surface is transmitted. However, these machining methods have certain limits with respect to the achievable feature sizes and freedom from deviation from rotational symmetry.
Ein anderer Ansatz liegt in einer optischen Strukturierung mittels Laserdirektbelichtung, wie sie beispielsweise in „Diffraktive Strukturen auf gekrümmten Oberflächen für hybride Abbildungssysteme" von Rene Reichle et al., Photonik 4/2010, Seiten 36 - 40. Die Laserdirektbelichtung bietet einerseits eine recht hohe Strukturauflösung und ermöglicht vor allem große Freiheiten bezüglich der Form der Strukturen. Dabei wird ein Substrat (z.B. eine zu strukturierende Linse) mit Photolack beschichtet, welcher dann insbesondere mittels eines fokussierten Laserstrahls lokal belichtet wird. Nach der Entwicklung des Photolacks können die entstandenen Strukturen in das Substrat geätzt werden. Für eine Mikrostrukturierung gekrümmter Linsenflächen beispielsweise von Brillengläsern ist entscheidend, dass während der Belichtung des Photolacks die zu strukturierende Fläche stets im Fokus des Laserlichts bleibt. Dies kann beispielsweise mittels eines Autofokussystems erreicht werden. Aber auch bereits die gleichmäßige Abscheidung des Photolacks auf einer gekrümmten Fläche stellt gewisse Anforderungen an das Abscheideverfahren. Insgesamt ist somit durch ein optisches Verfahren mittels Laserdirektbelichtung bei Einsatz eines entsprechenden technologischen Aufwands eine sehr hohe Strukturqualität für Mikrostrukturen selbst auf gekrümmten Flächen und bei einem hohen Freiheitsgrad bezüglich der Form der Mikrostrukturen erreichbar. Bei diesem Verfahren ist die Krümmung (meist) begrenzt. Another approach is optical structuring by means of laser direct exposure, as described, for example, in "Diffractive Structures on Curved Surfaces for Hybrid Imaging Systems" by Rene Reichle et al., Photonik 4/2010, pages 36-40. Laser direct exposure on the one hand offers a relatively high structural resolution In the process, a substrate (eg, a lens to be patterned) is coated with photoresist, which is then locally exposed, in particular by means of a focused laser beam For the microstructuring of curved lens surfaces, for example of spectacle lenses, it is crucial that the surface to be structured remains always in the focus of the laser light during the exposure of the photoresist, for example by means of an autofocus system The uniform deposition of the photoresist on a curved surface also places certain demands on the deposition process. Overall, a very high structural quality for microstructures, even on curved surfaces and with a high degree of freedom with respect to the shape of the microstructures, can therefore be achieved by an optical method by means of laser direct exposure using a corresponding technological outlay. In this method, the curvature is (usually) limited.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von Linsen, insbesondere von Brillengläsern, mit einer insbesondere diffraktiven Mikrostruktur an zumindest einer gekrümmten Fläche der Linse zu vereinfachen. Object of the present invention is the production of lenses, in particular of spectacle lenses, with a particular diffractive microstructure on at least to simplify a curved surface of the lens.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method having the features specified in claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Somit bietet die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Linse, insbesondere eines Brillenglases, mit einer Mikrostruktur auf zumindest einer gekrümmten Linsenfläche. Die zumindest eine Linsenfläche, an der die gewünschte Mikrostruktur ausgebildet werden soll, kann dabei insbesondere eine konvexe oder eine konkave Fläche sein. Es kann sich dabei also entweder um die Vorderfläche oder die Rückfläche eines Brillenglases handeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform könnten auch sowohl an der Vorderfläche als auch an der Rückfläche eines Brillenglases entsprechende Mikrostrukturen vorgesehen werden. Thus, the invention provides a method for producing a lens, in particular a spectacle lens, with a microstructure on at least one curved lens surface. The at least one lens surface on which the desired microstructure is to be formed may in particular be a convex or a concave surface. It may thus be either the front surface or the back surface of a spectacle lens. In a further preferred embodiment, corresponding microstructures could also be provided both on the front surface and on the rear surface of a spectacle lens.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei ein Bereitstellen einer im Wesentlichen planaren Folie und ein Erzeugen einer Mikrostruktur in oder auf der im Wesentlichen planaren Folie. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an zumindest einer Oberfläche der im Wesentlichen planaren Folie eine Mikrostruktur erzeugt. Je nachdem wie im Herstellungsverfahren genau weiter vorgegangen wird, also insbesondere je nachdem, wie viele Zwischenschritte einer nachfolgenden Übertragung der Mikrostruktur noch erfolgen, stellt die an der zumindest einen Oberfläche der im Wesentlichen planaren Folie erzeugte Mikrostruktur im Wesentlichen eine Positiv- oder Negativkopie der endgültigen, an der gekrümmten Linsenfläche auszubildenden Mikrostruktur dar. In this case, the method according to the invention comprises providing a substantially planar foil and generating a microstructure in or on the substantially planar foil. In other words, a microstructure is produced on at least one surface of the substantially planar film. Depending on how exactly the production process proceeds, ie, in particular depending on how many intermediate steps of a subsequent transfer of the microstructure still take place, the microstructure produced on the at least one surface of the essentially planar film substantially forms a positive or negative copy of the final, is to be formed on the curved lens surface microstructure.
Das Erzeugen einer Mikrostruktur an der zumindest einen Oberfläche der Folie erfolgt vorzugsweise mittels lithographischer Technik. Dabei kann die Lithographie in einer bevorzugten Ausführungsform direkt an der Folie ausgeführt werden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird Lithographie an einem im Wesentlichen planaren Strukturtransfersubstrat ausgeführt und die dabei erzeugte Mikrostruktur anschließend insbesondere mechanisch auf die planare Folie übertragen. Nachdem die Mikrostruktur an der Oberfläche der im Wesentlichen planaren Folie erzeugt wurde, umfasst das Verfahren ein Umformen der Folie zur Erzeugung einer gekrümmten Fläche, welche die zumindest eine gekrümmte Linsenfläche der herzustellenden Linse mit der Mikrostruktur festlegt oder nachbildet. Das nach Erzeugung der Mikrostruktur in zumindest einer Oberfläche der Folie entstandene planare Produkt wird also durch Umformung in die gewünschte globale Form (z.B. Sektor einer Sphäre) gebracht. Das Resultat kann dann vorzugsweise direkt als Gießform bzw. Stempel für die herzustellende Linse (insbesondere ein Brillenglas) verwendet oder als Master für einen oder mehrere konsekutive Replikationsschritte eingesetzt werden. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren somit ein Übertragen der Mikrostruktur von der umgeformten Folie auf die herzustellende Linse (insbesondere durch Gießen und/oder durch einen Präge- oder Stempelprozess). Bei der hier vorgestellten Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Bereitstellung von Linsen, insbesondere Brillengläsern, die auf mindestens einer Seite eine Mikrostruktur aufweisen. Dabei wird die Struktur insbesondere durch Verwendung einer entsprechend mikrostrukturierten Gießform bei der Herstellung des Halbfertigproduktes (Blanks) oder Fertigproduktes (Brillenglas) durch Abgießen erzeugt. Alternativ dazu kann die Struktur insbesondere auch durch die Verwendung eines entsprechend mikrostrukturierten Stempels in das Halbfertigprodukt (Blank) oder Fertigprodukt (Brillenglas) umformend eingebracht werden. The production of a microstructure on the at least one surface of the film is preferably carried out by means of lithographic technology. In this case, in a preferred embodiment, the lithography can be carried out directly on the film. In another preferred embodiment, lithography is carried out on a substantially planar structure transfer substrate, and the microstructure produced in this case is subsequently transferred, in particular mechanically, to the planar film. After the microstructure has been formed on the surface of the substantially planar film, the method comprises reshaping the film to create a curved surface which defines or replicates the at least one curved lens surface of the lens to be fabricated having the microstructure. The resulting after production of the microstructure in at least one surface of the film planar product is thus brought by transformation in the desired global shape (eg sector of a sphere). The result can then preferably be used directly as a casting mold or stamp for the lens to be produced (in particular a spectacle lens) or used as a master for one or more consecutive replication steps. According to the invention, the method thus comprises transferring the microstructure from the formed film to the lens to be produced (in particular by casting and / or by a stamping or stamping process). The invention presented here is a method for providing lenses, in particular spectacle lenses, which have a microstructure on at least one side. In this case, the structure is produced in particular by use of a correspondingly microstructured casting mold in the production of the semi-finished product (blanks) or finished product (spectacle lens) by casting. Alternatively, the structure can also be introduced into the semifinished product (blank) or finished product (spectacle lens) by the use of a correspondingly microstructured stamp.
Zwar ist auch mit herkömmlichen mechanischen Verfahren eine Erzeugung von Mikrostrukturen an gekrümmten Flächen von Gießformen und Stempeln mit hoher Genauigkeit möglich, jedoch weisen die Strukturen auf Grund der Ausdehnung des Werkzeugs naturgemäß tote Zonen auf, die für die Anwendung nachteilig sein können. Diesen Nachteil hat andererseits eine lithographische Darstellung nicht. Allerdings sind lithographische Verfahren (wie ein- und mehrstufige Maskenbelichtung, Laserdirektbelichtung) auf gekrümmten Substraten nur mit dem oben beschriebenen, vergleichsweise hohen technologischen Aufwand möglich, und selbst dann ist die Lithographie nur auf leicht gekrümmten Substraten technisch zuverlässig realisierbar. Insbesondere im Brillenglasbereich ist es jedoch wünschenswert, eine Mikrostruktur auf eine Fläche (vorzugsweise Vorderfläche) des Brillenglases aufzubringen, welche jedoch typischerweise so stark gekrümmt ist, dass eine Erzeugung der notwendigen Gießform bzw. des notwendigen Stempels mit herkömmlichen lithographischen Methoden alleine oft nicht oder nur unzureichend möglich ist. Although it is possible to produce microstructures on curved surfaces of molds and dies with high accuracy even with conventional mechanical methods, the structures naturally have dead zones due to the expansion of the tool, which may be disadvantageous for the application. On the other hand, this disadvantage does not have a lithographic representation. However, lithographic processes (such as single and multi-level mask exposure, laser direct exposure) on curved substrates are possible only with the comparatively high technological complexity described above, and even then lithography is technical only on slightly curved substrates reliably realizable. Particularly in the field of spectacle lenses, however, it is desirable to apply a microstructure to a surface (preferably front surface) of the spectacle lens which, however, is typically so strongly curved that the generation of the necessary mold or the necessary stamp by conventional lithographic methods alone is often insufficient or not sufficient is possible.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es hingegen sogar möglich, ein ganzflächig lithographisches Verfahren mit sehr einfachem Mitteln und mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit anzuwenden, um die gewünschte Mikrostruktur zu definieren. Nachdem die Mikrostruktur erfindungsgemäß zunächst auf einer im Wesentlichen planaren Fläche einer umformbaren Folie erzeugt wird, treten dort weder „tote" (unzugängliche) Zonen auf, wie dies beispielsweise bei der herkömmlichen spanenden Bearbeitung gekrümmter Flächen bekannt ist, noch muss eine aufwendige, sehr schnelle Autofokusregelung eingesetzt werden, wie dies beispielsweise bei herkömmlichen lokalen Laserdirektbelichtungen gekrümmter Flächen notwendig ist. Vielmehr kann die im Wesentlichen planare Folie mit sehr einfachen Mitteln vorzugsweise sogar ganzflächig (also über die gesamte zu strukturierende Fläche gleichzeitig) lithographisch strukturiert werden, bevor die Folie dann umgeformt wird, um die erforderliche globale Flächenkrümmung einzuführen. On the other hand, with the aid of the present invention, it is even possible to use a whole-area lithographic process with very simple means and with high precision and reproducibility in order to define the desired microstructure. After the microstructure according to the invention is first generated on a substantially planar surface of a deformable film, there occur neither "dead" (inaccessible) zones, as is known for example in the conventional machining of curved surfaces, nor has a complex, very fast autofocus control Rather, the substantially planar film can be lithographically patterned with very simple means, preferably even over the entire surface (that is to say over the entire surface to be structured simultaneously), before the film is then formed, to introduce the required global surface curvature.
Wie man erkennen kann, ist es dabei nicht unbedingt notwendig, dass die bereitgestellte Folie (bzw. deren zu strukturierende Oberfläche) vollständig planar ist. Statt dessen wird die erfindungsgemäße Verbesserung auch bereits erreicht, wenn die globale Krümmung der Folie während der Erzeugung der Mikrostruktur deutlich kleiner ist als die globale Krümmung der herzustellenden Linsenfläche (z.B. Brillenglasfläche), welche die gewünschte Mikrostruktur aufweisen soll. Als globale Krümmung wird dabei vorzugsweise eine mittlere Krümmung angesehen, welche insbesondere die Mikrostrukturen außer Acht lässt. Insbesondere kann als globale Krümmung die Krümmung einer Sphäre oder die mittlere Krümmung eines Toms angesehen werden, die bzw. der die bereitgestellte Folie bzw. die herzustellende Linsenfläche insbesondere auf Basis mittlerer Abstandsquadrate am besten annähern. As can be seen, it is not absolutely necessary that the provided film (or its surface to be structured) is completely planar. Instead, the improvement according to the invention is already achieved if the global curvature of the film during the production of the microstructure is significantly smaller than the global curvature of the lens surface to be produced (eg spectacle lens surface), which should have the desired microstructure. As a global curvature, an average curvature is preferably considered, which disregards in particular the microstructures. In particular, the curvature of a sphere or the mean curvature of a tom can be regarded as the global curvature, and the foil or the lens surface to be produced, in particular on the basis of average square squares, is the best approach.
In diesem Sinne wird die Folie in einem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dann als „im Wesentlichen planar" angesehen, wenn die Krümmung der bereitgestellten Folie (also vor der Umformung) nicht mehr als etwa ein Fünftel, vorzugsweise nicht mehr als etwa ein Zehntel, noch mehr bevorzugt nicht mehr als etwa ein Zwanzigstel, weiter bevorzugt nicht mehr als etwa ein Fünfzigstel, am meisten bevorzugt nicht mehr als etwa ein Hundertstel der Krümmung der herzustellenden Linsenfläche aufweist. Besonders bevorzugt ist die Abweichung der zu strukturierenden Fläche der Folie von einer Ebene vor der Umformung nicht größer als etwa 1 mm, weiter bevorzugt nicht größer als etwa 0,5 mm, noch weiter bevorzugt nicht größer als etwa 0,2 mm, besonders bevorzugt nicht größer als etwa 0,1 mm, noch weiter bevorzugt nicht größer als etwa 50 μηη oder sogar nicht einmal größer als etwa 10 μιη, weiter bevorzugt nicht größer als etwa 1 μηη, am meisten bevorzugt nicht größer als etwa 0,1 μιη oder sogar nicht einmal größer als etwa 0.05 μιη oder sogar nicht einmal größer als etwa 10 nm. In this sense, in a method according to the invention, the film is considered to be "substantially planar" in particular if the curvature of the film provided (ie before forming) is not more than about one-fifth, preferably not more than about one-tenth, more preferably not more than about one-twentieth, more preferably not more than about one-fiftieth, most preferably not more than about one-hundredth of the curvature of the lens surface to be made, most preferably not deviating the area of the film to be patterned from a plane prior to forming greater than about 1 mm, more preferably no greater than about 0.5 mm, even more preferably no greater than about 0.2 mm, more preferably no greater than about 0.1 mm, even more preferably no greater than about 50 μm or even not even greater than about 10 μιη, more preferably not greater than about 1 μηη, most preferably not large he μιη than about 0.1 μιη or not even greater than about 0.05 or even not even greater than about 10 nm.
Als Mikrostruktur werden insbesondere Strukturen vorgesehen, die als diffraktive Gitter für sichtbares Licht dienen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Mikrostruktur mittels Lithographie direkt in oder auf der Folie erzeugt. Dazu wird vorzugsweise direkt auf die Folie eine Schicht Photolack aufgebracht, der beispielsweise mittels eines fokussierten Laser und/oder mittels einer lithographischen Schattenmaske und/oder mittels holographischer Interferenzstrukturen belichtet und anschließend entwickelt wird. Danach erfolgt vorzugsweise ein Ätzschritt, der die im Photolack erzeugte Mikrostruktur auf die Folie überträgt. Insbesondere nach einem Entfernen des restlichen Photolacks kann die Folie der weiteren Umformung unterzogen werden. In particular structures are provided as a microstructure, which serve as diffractive gratings for visible light. In a preferred embodiment, the microstructure is produced by means of lithography directly in or on the film. For this purpose, a layer of photoresist is preferably applied directly to the film, which is exposed for example by means of a focused laser and / or by means of a lithographic shadow mask and / or by means of holographic interference structures and then developed. Thereafter, an etching step is preferably carried out, which transfers the microstructure produced in the photoresist to the film. In particular, after removal of the remaining photoresist, the film can be subjected to further forming.
In einer anderem bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lithographie nicht direkt an der umzuformenden Folie, sondern an einem im Wesentlichen planaren Substrat, von dem die Mikrostruktur dann direkt oder indirekt beispielsweise durch einen Präge- oder Stempelprozess auf die im Wesentlichen planare Folie übertragen wird. Dieses Substrat dient somit zum Transfer der Mikrostruktur von der planaren Lithographie zur Folie. Das Substrat soll daher im folgenden als Strukturtransfersubstrat bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform umfasst das Erzeugen einer Mikrostruktur in oder auf der Folie somit vorzugsweise ein Erzeugen einer Mikrostruktur mittels Lithographie in oder auf einem Strukturtransfersubstrat und ein Übertragen der auf dem Strukturtransfersubstrat erzeugten Mikrostruktur in oder auf die im Wesentlichen planare Folie. Wie bereits erwähnt kann hierbei insbesondere ein Präge- oder Stempelverfahren eingesetzt werden. Dabei wird insbesondere durch mechanischen Druck die im Strukturtransfersubstrat erzeugte Mikrostruktur in die im Wesentlichen planare Folie geprägt. Dazu ist es erforderlich, dass sich die Folie deutlich leichter verformen lässt als das Strukturtransfersubstrat. Das Strukturtransfersubstrat muss also eine mechanische Stabilität aufweisen, die sicherstellt, dass die darin erzeugte Mikrostruktur während des Prägevorgangs nicht Wesentlich verformt wird. Die Folie wiederum sollte sich plastisch verformen lassen, so dass die eingeprägte Mikrostruktur nach dem Prägevorgang an zumindest einer Oberfläche der Folie erhalten bleibt. In another preferred embodiment, the lithography is not carried out directly on the film to be formed, but on a substantially planar substrate, from which the microstructure is then transferred directly or indirectly, for example by an embossing or stamping process on the substantially planar film. This substrate thus serves to transfer the microstructure from the planar lithography to the film. The substrate should therefore be referred to below as a structure transfer substrate. In this embodiment, the production of a microstructure in or on the film thus preferably comprises producing a microstructure by means of lithography in or on a structure transfer substrate and transferring the microstructure generated on the structure transfer substrate into or onto the substantially planar film. As already mentioned, in particular an embossing or stamping method can be used. In this case, in particular by mechanical pressure, the microstructure produced in the structure transfer substrate is embossed into the substantially planar film. For this it is necessary that the film can deform much easier than the structure transfer substrate. The structure transfer substrate must therefore have a mechanical stability which ensures that the microstructure produced therein is not significantly deformed during the embossing process. In turn, the film should be plastically deformable so that the embossed microstructure is retained on at least one surface of the film after the embossing process.
Die bevorzugte Ausführungsform mittels eines im Wesentlichen planaren Strukturtransfersubstrats bietet eine größere Auswahl bei den zur verwendenden Materialien insbesondere für die umzuformende Folie, da die Lithographie und das Umformen in die gekrümmte Form voneinander entkoppelt werden. Dadurch wird es einerseits möglich, in der Lithographie (also für das Strukturtransfersubstrat) nicht- umformbare Materialien (wie z.B. relativ dicke Substrate aus Nickel, Aluminium oder ähnliches) einzusetzen, während zur Umformung (also als Folie) anderseits auch lithographisch nicht bearbeitbare Materialien (z.B. spezielle organische Verbindungen wie PMMA oder PC) verwendet werden können. The preferred embodiment by means of a substantially planar structure transfer substrate offers a greater choice in the materials to be used, in particular for the film to be formed, since the lithography and the forming into the curved shape are decoupled from one another. This makes it possible on the one hand, in the lithography (ie for the Strukturtransfersubstrat) non-deformable materials (such as relatively thick substrates of nickel, aluminum or the like) to use while for forming (ie as a film) on the other hand, lithographically non-workable materials (eg special organic compounds such as PMMA or PC) can be used.
Besonders bevorzugt wird mittels eines einzigen, lithographisch strukturierten Strukturtransfersubstrats eine Vielzahl von Folien geprägt, welche dann jeweils zur Umformung genutzt werden. Dies kann direkt oder wiederum über ein oder mehrere Zwischenschritte („Väter") geschehen. Die späteren Ausführungen zu möglichen nachgelagerten Ab- und Umformschritten gelten hier analog. Unabhängig von diesem Zwischenschritt mittels eines Strukturtransfersubstrats können die jeweiligen Produkte (d.h. die Ergebnisse des ersten Schrittes bzw. des Zwischenschrittes) Prozessen zur Optimierung bestimmter Eigenschaften unterzogen werden. Beispiele hierfür sind chemische oder thermische Härtungsschritte oder spezielle Beschichtungen vor dem Einsatz als Gießform bzw. Stempel in der Ab- bzw. Umformung, sowie Weichmachung vor der Umformung. Particularly preferably, a plurality of films are embossed by means of a single, lithographically structured structure transfer substrate, which are then used in each case for forming. This can be done directly or again via one or more intermediate steps ("fathers") .The later remarks on possible downstream down- and forming steps apply here analogously. Regardless of this intermediate step by means of a structure transfer substrate, the respective products (ie the results of the first step or the intermediate step) can be subjected to processes for optimizing certain properties. Examples of this are chemical or thermal curing steps or special coatings before use as a casting mold or stamp in the forming or forming, as well as plasticization before forming.
Insgesamt wird also zunächst die Mikrostruktur insbesondere durch lithographische Verfahren in eine plane (oder nur mäßig gekrümmte) Folie eingebracht. Unter Folie wird dabei ein für die Umformung im nachfolgenden Schritt hinreichend flexibles Substrat verstanden. Beispiele hierfür sind dünne Folien aus organischem Material oder (Halb-)Metallen (z.B. Silizium, Aluminium, Nickel) mit einer bevorzugten Dicke bis etwa 200 pm (besonders bevorzugt 10-50pm). Overall, therefore, first the microstructure is introduced, in particular by lithographic processes, into a plane (or only moderately curved) film. In this case, a film is understood as meaning a substrate which is sufficiently flexible for the deformation in the subsequent step. Examples include thin sheets of organic material or (semi-) metals (e.g., silicon, aluminum, nickel) having a preferred thickness of up to about 200 microns (more preferably 10-50pm).
Das daraus resultierende planare (oder nur mäßig gekrümmte) Produkt wird in einem nachfolgenden Schritt durch Umformung in die gewünschte globale Form (z.B. Basiskurve der gewünschten Brillenglasfläche) gebracht. Eine geeignete Möglichkeit hierzu stellt beispielsweise ein Umformprozess unter thermischer Einwirkung dar. So kann durch entsprechendes Erhitzen der Folie eine falten- und rissfreie Umformung begünstigt werden. The resulting planar (or only moderately curved) product is reshaped into the desired global shape (e.g., base curve of the desired spectacle lens area) in a subsequent step. A suitable possibility for this is, for example, a forming process under thermal action. Thus, by appropriate heating of the film, a wrinkle-free and crack-free deformation can be promoted.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die bereitgestellte Folie eine Dicke von nicht mehr als etwa 0,5 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,2 mm, noch mehr bevorzugt nicht mehr als etwa 0,1 mm, am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 10 pm bis etwa 50 pm auf. Bei diesen Dicken ist einerseits insbesondere eine gute Ausbildung diffraktiver Mikrostrukturen und andererseits eine gute, beschädigungsfreie Umformung der Folie besonders effizient möglich. Beispielsweise bei Verwendung weicher Metalle für die Folie aber auch für manche organischen Folien könnten durchaus auch noch deutlich dickere Folien bis wenige Millimeter verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die bereitgestellte Folie organisches Material, insbesondere PMMA und/oder PC, und/oder Metall, insbesondere Aluminium und/oder Nickel, und/oder ein Halbmetall und/oder einen Halbleiter, insbesondere Silizium. In diesen Materialien ist einerseits die Ausbildung von diffraktiven Mikrostrukturen mit hoher Präzision und andererseits eine gute, beschädigungsfreie Umformung der Folie besonders effizient möglich. In a preferred embodiment, the provided film has a thickness of not more than about 0.5 mm, preferably not more than about 0.2 mm, more preferably not more than about 0.1 mm, most preferably in the range of about 10 pm up to about 50 pm. At these thicknesses, on the one hand, in particular a good formation of diffractive microstructures and, on the other hand, a good, damage-free deformation of the film is possible in a particularly efficient manner. For example, when using soft metals for the film but also for some organic films, it would certainly also be possible to use significantly thicker films down to a few millimeters. In a preferred embodiment, the film provided comprises organic material, in particular PMMA and / or PC, and / or metal, in particular aluminum and / or nickel, and / or a semimetal and / or a semiconductor, in particular silicon. In these materials, on the one hand, the formation of diffractive microstructures with high precision and, on the other hand, a good, damage-free deformation of the film is possible in a particularly efficient manner.
Im einfachsten Fall wird die Folie nach dem Umformen direkt als (zumindest ein Teil einer) Gießform bzw. als (zumindest ein Teil eines) Stempel(s) eingesetzt. Da diese Folie jedoch vorzugsweise relativ dünn ist, ist es besonders bevorzugt, sie auf ein festeres Substrat aufzubringen, das eine entsprechende Krümmung bzw. Form aufweist. Dieses Substrat (im Folgenden auch Trägersubstrat bezeichnet) kann dabei nicht nur zur Stärkung der mechanischen Stabilität eingesetzt werden, sondern beispielsweise auch zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften beim Gieß- bzw. Abformprozess dienen. Dabei kann das Trägersubstrat bereits Teil der Gießform oder der Stempel sein, der zur Vorgabe der Krümmung bzw. der Form der herzustellenden Linse eingesetzt wird. Ein derartiges Vorgehen hat den zusätzlichen Vorteil, dass eine entsprechende Entformung nach dem Umformen der Folie entfällt. Somit umfasst das Umformen der Folie vorzugsweise ein Anordnen der Folie auf einem Trägersubstrat mit einer gekrümmten Trägerfläche. Dabei wird die Folie mit der der zumindest einen mikrostrukturierten Oberfläche der Folie abgewandten Oberfläche an die gekrümmte Trägerfläche des Trägersubstrats angeordnet, so dass sie insbesondere daran anhaftet. Die zumindest eine mikrostrukturierte Oberfläche des Folie ist damit dem Trägersubstrat abgewandt, so dass die exponierte Mikrostruktur auf die herzustellende Linse übertragen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform dient das mit der Folie versehene Trägersubstrat somit direkt als Gießform oder als Stempel für die herzustellende Linse. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse somit ein Gießen der Linse mittels einer Gießform derart, dass die zur Erzeugung einer gekrümmten Fläche umgeformte Folie eine Innenfläche der Gießform bildet, welche die zumindest eine gekrümmte Linsenfläche der herzustellenden Linse mit der Mikrostruktur festlegt. Besonders bevorzugt wird somit direkt das Trägersubstrat mit der daran anhaftenden Folie als eine Gießformschale verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch die zweite Fläche der herzustellenden Linse mittels einer analog gefertigten Gießformschale gebildet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist lediglich eine der beiden Linsenfläche, insbesondere die Vorderfläche eines Brillenglases, eine entsprechende diffraktive Mikrostruktur auf, während die andere Fläche (insbesondere die Rückfläche eines Brillenglases) nach dem Gießen durch entsprechende Schleifprozesse einer weiteren Bearbeitung unterzogen wird. In the simplest case, the film is used after forming directly as (at least part of) a mold or as (at least part of) a stamp (s). However, since this film is preferably relatively thin, it is particularly preferred to apply it to a stronger substrate having a corresponding curvature or shape. This substrate (also referred to below as the carrier substrate) can not only be used to strengthen the mechanical stability, but also serve, for example, to improve the thermal properties during the casting or molding process. In this case, the carrier substrate may already be part of the casting mold or the punch, which is used to specify the curvature or the shape of the lens to be produced. Such a procedure has the additional advantage that a corresponding demolding after forming the film is eliminated. Thus, the forming of the film preferably comprises arranging the film on a carrier substrate with a curved carrier surface. In this case, the film with the surface facing away from the at least one microstructured surface of the film is arranged on the curved carrier surface of the carrier substrate, so that it adheres to it in particular. The at least one microstructured surface of the film is thus remote from the carrier substrate, so that the exposed microstructure can be transferred to the lens to be produced. In a preferred embodiment, the carrier substrate provided with the film thus serves directly as a casting mold or as a stamp for the lens to be produced. In a preferred embodiment, transferring the microstructure from the curved foil to a lens thus comprises casting the lens by means of a mold such that it is shaped to produce a curved surface Film forms an inner surface of the mold, which defines the at least one curved lens surface of the lens to be produced with the microstructure. Thus, the carrier substrate with the film adhering thereto is particularly preferably used directly as a casting shell. In a further preferred embodiment, the second surface of the lens to be produced can also be formed by means of an analogous manufactured mold shell. In a preferred embodiment, only one of the two lens surfaces, in particular the front surface of a spectacle lens, has a corresponding diffractive microstructure, while the other surface (in particular the rear surface of a spectacle lens) is subjected to further processing after casting by appropriate grinding processes.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse ein Prägen mittels eines Stempels derart, dass die zur Erzeugung der gekrümmten Fläche umgeformte Folie eine Stempelfläche des Stempels bildet, welche die zumindest eine gekrümmte Linsenfläche der herzustellenden Linse mit der Mikrostruktur festlegt. Besonders bevorzugt wird somit direkt das Trägersubstrat mit der daran anhaftenden Folie als ein Stempel zum Ausbilden der gewünschten Mikrostruktur in der herzustellenden Linse verwendet. In another preferred embodiment, transferring the microstructure from the curved sheet to a lens comprises stamping such that the sheet formed to create the curved surface forms a stamp face of the stamp containing the at least one curved lens surface of the lens to be produced Microstructure determines. It is thus particularly preferred to use directly the carrier substrate with the film adhering thereto as a stamp for forming the desired microstructure in the lens to be produced.
Unabhängig vom Einsatz des besagten rückseitigen Substrats können ein oder mehrere zusätzlicher Bearbeitungsschritt (z.B. chemische oder thermische Härtung, Beschichtung) vor dem Einsatz als Gießform bzw. Stempel durchgeführt werden. Abweichend von einer direkten Verwendung der umgeformten Folie als Teil einer Gießform oder eines Stempels können aber auch weitere Ab- und/oder Umformschritte zwischengelagert werden. So kann es aus mehreren Gründen vorteilhaft sein, die Folie nach deren Umformung nicht wie vorher beschrieben direkt als (Teil einer) Gießform bzw. als (Teil eines) Stempel(s) einzusetzen, sondern die Gießform bzw. den Stempel durch zusätzliche Ab- oder Umformschritte aus der umgeformten Folie zu erzeugen. So dient die umgeformte Folie (evtl. zusammen mit einem entsprechenden Trägersubstrat) vorzugsweise als Master. Dieser Master kann dann dazu dienen, davon direkt eine Gießform oder einen Stempel abzuformen (Master -> Gießform bzw. Stempel) oder es wird ein oder mehrere Abformschritte dazwischengeschaltet (Master -> Vater -> Gießform bzw. Stempel oder Master -> Vater -> ... -> Gießform bzw. Stempel). Regardless of the use of said back substrate, one or more additional processing steps (eg, chemical or thermal curing, coating) may be performed prior to use as a mold or stamp. Notwithstanding a direct use of the formed film as part of a casting mold or a stamp but also further Ab- and / or forming steps can be stored. Thus, it may be advantageous for a number of reasons not to use the film after its forming directly as (part of) a mold or as (part of) a stamp (s) as described above, but rather the mold or the stamp by additional Ab- or Forming steps to produce from the formed film. Thus, the reshaped film (possibly together with a corresponding carrier substrate) preferably serves as a master. This master can then serve to directly mold a casting mold or a stamp from it (master -> casting mold or stamp) or one or more molding steps are interposed (master -> father -> casting mold or stamp or master -> father -> .. -> casting mold or stamp).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse somit ein direktes oder indirektes Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Gießform (gegebenenfalls über einen oder mehrere Zwischenschritte) und ein Gießen der Linse mittels der Gießform. Analog umfasst in einer anderen bevorzugten Ausführungsform das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse ein direktes oder indirektes Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf einen Stempel (gegebenenfalls über einen oder mehrere Zwischenschritte und ein Prägen der Linse mittels des Stempels. In a preferred embodiment, transferring the microstructure from the curved foil to a lens thus involves directly or indirectly transferring the microstructure from the curved foil to a casting mold (optionally via one or more intermediate steps) and casting the lens by means of the casting die. Similarly, in another preferred embodiment, transferring the microstructure from the curved foil to a lens involves directly or indirectly transferring the microstructure from the curved foil to a punch (optionally via one or more intermediate steps and embossing the lens by means of the punch.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Abformen der Gießform (bzw. des Stempels) oder eines Vaters per Galvanik. Ein technischer Vorteil dieses Vorgehens besteht in der Entkopplung der Umformung der Folie vom eigentlichen Gieß- bzw. Prägeprozess. Damit können Materialien verwendet werden, die für die einzelnen Prozessschritte besonders geeignet sind (langlebiger, stabiler, besser zu reinigen, ...). So können nicht- oder schlecht umformbaren Materialien (wie z.B. dicke Substrate aus Nickel, Aluminium oder ähnliches) als Gießform bzw. Stempel für die Linsen (Brillengläser bzw. Blanks) fungieren, die dazu besonders geeignet sind. Andererseits können zur Umformung der Folie Materialien (z.B. organische Verbindungen wie PMMA oder PC) verwendet werden, die für das Abgießen bzw. Stempeln von Brillengläsern bzw. Blanks weniger geeignet sind. In a preferred embodiment, the method comprises molding the mold (or the stamp) or a father by electroplating. A technical advantage of this procedure is the decoupling of the deformation of the film from the actual casting or embossing process. This material can be used, which are particularly suitable for the individual process steps (durable, stable, better to clean, ...). Thus, non- or poorly formable materials (such as thick substrates of nickel, aluminum, or the like) can act as molds for the lenses (spectacle lenses or blanks) which are particularly suitable. On the other hand, for forming the film, materials (e.g., organic compounds such as PMMA or PC) which are less suitable for the molding of spectacles or blanks can be used.
Ferner kann dieses Verfahren einen wirtschaftlichen Vorteil bieten. So sind die zusätzlichen Abformschritte oft günstiger als die direkte Fertigung mittels lithographischer Prozesse und einer Umformung der Folie. Furthermore, this method can offer an economic advantage. Thus, the additional molding steps are often cheaper than the direct production by means of lithographic processes and a deformation of the film.
Analog zu der oben beschriebenen Vorgehensweise können auch hier ein oder mehrere zusätzliche Bearbeitungsschritte (z.B. chemische oder thermische Härtung, Beschichtung) vor den jeweiligen Ab- oder Umformschritten durchgeführt werden. Analogous to the procedure described above can also be here or several additional processing steps (eg chemical or thermal curing, coating) are performed before the respective Ab- or forming steps.
Um in der herzustellenden Linse (z.B. Brillenglas bzw. Blank) die gewünschte Struktur zu erhalten, sollten beim Design der Struktur für die Lithographie insbesondere folgende Punkte berücksichtigt werden. Je nach Anzahl der Ab- bzw. Umformprozesse (zur Erzeugung der Mikrostruktur an der Folie und zur Übertragung der Mikrostruktur von der Folie auf die Linsenfläche) wird die lithographisch erzeugte Struktur die für die herzustellende Linse vorgesehene Struktur als Negativ (keine oder eine gerade Anzahl an Abformschritten) oder als Positiv (ungerade Anzahl) wiedergeben. In order to obtain the desired structure in the lens to be manufactured (e.g., spectacle glass or blank), the following points should particularly be considered in the design of the structure for lithography. Depending on the number of Ab- or forming processes (to create the microstructure on the film and transfer of the microstructure from the film to the lens surface), the lithographically generated structure is provided for the lens to be produced structure as a negative (no or an even number Impression steps) or as a positive (odd number) play.
Vorzugsweise wird auch der Einfluss der Umformung der Folie auf die Geometrie der Mikrostruktur bereits bei der Erzeugung der Mikrostruktur an der planaren Folie berücksichtigt, indem die durch die Umformung bewirkte Verformung der Mikrostruktur bereits vorkompensiert wird. So wird durch die Umformung die ursprünglich plane Struktur gekrümmt. Die Effekte dieser Verkrümmung sowie die mit der Umformung einhergehende Dehnung bzw. Stauchung der Fläche werden bei der insbesondere lithographisch erzeugten Struktur ebenfalls bereits berücksichtigt. Nachdem diffraktive Mikrostrukturen insbesondere bei Brillengläsern meist im Wesentlichen in tangentialer Richtung verlaufen (d.h. Mikrorippen und Mikrogräben solcher diffraktiver Strukturen verlaufen meist im Wesentlichen quer zur radialen Richtung eines Brillenglases), kann die Umformung der Folie ohnehin derart erfolgen, dass die gegenseitigen Abstände der diffraktiven Strukturen sich beim Umformen kaum ändern. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet vor allem Brillengläser mit diffraktiven Strukturen (insbesondere zur Farbsaumkorrektur) sehr effizient herzustellen. Preferably, the influence of the deformation of the film on the geometry of the microstructure is already taken into account in the generation of the microstructure on the planar film by already precompensating the deformation of the microstructure caused by the deformation. Thus, the original plane structure is curved by the deformation. The effects of this distortion as well as the expansion or compression of the surface associated with the forming are likewise already taken into account in the structure produced in particular by lithography. Since diffractive microstructures, in particular in the case of spectacle lenses, generally run substantially in the tangential direction (ie micro-ribs and micro-trenches of such diffractive structures generally run essentially transversely to the radial direction of a spectacle lens), the reshaping of the film can in any case take place such that the mutual distances of the diffractive structures are present hardly change when forming. Thus, the method according to the invention is particularly well suited, above all, to produce spectacle lenses with diffractive structures (in particular for color fringe correction) very efficiently.
Vorzugsweise werden auch eventuelle Einflüsse weiterer, fakultativer Prozessschritte (z.B. Zwischenschritte bei der Abformung), welche zu Änderungen der Struktur führen (z.B. Gießschrumpf, leichte Änderungen an der Struktur beim Abgießen bzw. Stempeln, Verformung bei Beschichtungsschritten) bereits vorab berücksichtigt. Damit schafft es die Erfindung in letzter Konsequenz, insbesondere Brillengläser, die eine gewünschte diffraktive Mikrostruktur aufweisen, mit einfachen Mitteln sehr effizient und präzise bereitzustellen. Entsprechend können auch Änderungen der Struktur, die bei den Fertigungsschritten des Brillenglases auftreten können, berücksichtigt werden. Derartige Verformungen können beispielsweise bereits beim Abgießen bzw. Stempeln des Brillenglases bzw. Blanks entstehen, bei der Weiterverarbeitung (z.B. Verzüge durch das Blocken bzw. Generieren (schleifen, schneiden, polieren, ...) der Rezeptfläche auf der der Mikrostruktur abgewandten Seite) sowie der Veredelung (z.B. Verformungen beim Aufbringen von Beschichtungen). Da diese Einflüsse von den für das Brillenglas verwendeten Materialien und Prozessen abhängen können, können diese Korrekturen auch produkt-, material- (z.B. bei unterschiedlichen Schrumpfungskoeffizienten) oder prozessspezifisch (z.B. Temperaturen bei Beschichtungsschritten) gewählt werden. Preferably, also possible influences of further, optional process steps (eg intermediate steps in the impression), which lead to changes in the structure (eg casting shrinkage, slight changes to the structure during casting or stamping, deformation in coating steps) are already considered in advance. Thus, the invention makes it possible in the last consequence, in particular spectacle lenses which have a desired diffractive microstructure, to provide very efficiently and precisely with simple means. Accordingly, changes in the structure which can occur during the production steps of the spectacle lens can also be taken into account. Such deformations can already occur, for example, during casting or stamping of the spectacle lens or blanks, during further processing (eg delays due to the blocking or generation (grinding, cutting, polishing, etc.) of the prescription surface on the side facing away from the microstructure) and the finishing (eg deformations during the application of coatings). Since these influences can depend on the materials and processes used for the spectacle lens, these corrections can also be selected in terms of product, material (eg with different shrinkage coefficients) or process-specific (eg temperatures during coating steps).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschreiben. Dabei zeigen: The invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Showing:
Fig. 1 schematische Darstellungen von Linsen (Brillengläsern bzw. 1 schematic representations of lenses (eyeglass lenses or
Brillenglasrohlingen) mit einer diffraktiven Mikrostruktur an einer ersten Oberfläche der jeweiligen Linse; und  Lens blanks) having a diffractive microstructure on a first surface of the respective lens; and
Fig. 2A - 2D schematische Darstellungen einzelner Verfahrensschritte in einem 2A-2D are schematic representations of individual method steps in one
Herstellungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.  Manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
Fig. 1 veranschaulicht Beispiele von Brillengläsern 10 unterschiedlicher Wirkung und Flächenkrümmung. Dabei weist ein Brillenglaskörper 12 jeweils eine Vorderfläche 14 und eine Rückfläche 16 (augenseitige Fläche) auf. An der Vorderfläche 14 ist jeweils eine diffraktive Mikrostruktur 18 ausgebildet. Die Darstellung der diffraktiven Mikrostruktur 18 soll als rein schematisch angesehen werden. Insbesondere ist die jeweilige Mikrostruktur 18 nicht maßstabsgetreu dargestellt. Üblicherweise ist die Mikrostruktur 18 im Vergleich zum Brillenglaskörper 12 wesentlich kleiner. Typische Dimensionen diffraktiver Mikrostrukturen liegen bei etwa 0,3 bis 5 pm in axialer Richtung (also in Dickenrichtung des Brillenglases) und bei etwa 1 bis 500 pm in lateraler Richtung. Fig. 1 illustrates examples of spectacle lenses 10 of different effect and surface curvature. In this case, a spectacle glass body 12 in each case has a front surface 14 and a rear surface 16 (eye-side surface). On the front surface 14, a diffractive microstructure 18 is formed in each case. The representation of the diffractive microstructure 18 should be regarded as purely schematic. In particular, the respective microstructure 18 is not shown to scale. Usually that is Microstructure 18 compared to the lens body 12 is much smaller. Typical dimensions of diffractive microstructures are approximately 0.3 to 5 μm in the axial direction (ie in the thickness direction of the spectacle lens) and approximately 1 to 500 μm in the lateral direction.
Von links nach rechts sind in Fig. 1 nacheinander beispielhaft eine Pluslinse mit konvexer Basiskurve (Vorderfläche 14), eine Minuslinse mit konvexer Basiskurve (Vorderfläche 14), eine Pluslinse mit planer Basiskurve (Vorderfläche 14) und eine Minuslinse mit planer Basiskurve (Vorderfläche 14) dargestellt. Gerade die Herstellung von Brillengläsern mit gekrümmter (z.B. konvexer) Basiskurve und diffraktiven Strukturen 18 wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren besonders effizient möglich. From left to right, in Fig. 1, one after the other, a plus lens with a convex base curve (front surface 14), a minus lens with a convex base curve (front surface 14), a plus lens with a flat base curve (front surface 14) and a minus lens with a flat base curve (front surface 14) shown. The production of spectacle lenses with a curved (for example convex) base curve and diffractive structures 18 is made particularly efficient by a method according to the invention.
In Fig. 2A bis 2D ist ein Beispiel eines Herstellungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. So wird in dieser bevorzugten Ausführungsform zunächst eine im Wesentlichen planare Folie 20 bereitgestellt, welche eine im Wesentlichen planare Vorderfläche 22 und eine Rückfläche 24 aufweist. Zumindest an der Vorderfläche 22 wird vorzugsweise mittels einer planaren Lithographie eine Mikrostruktur 18' ausgebildet, die im Wesentlichen eine im herzustellenden Brillenglas auszubildende Mikrostruktur 18 bereits definiert. Die Mikrostruktur 18' ist in axialer Richtung (Dickenrichtung der Folie 20) vorzugsweise deutlich kleiner als die Dicke der Folie 20, weshalb sie in Fig. 2A bis 2D nicht als sichtbare Struktur dargestellt wird. Außerdem wird die Mikrostruktur 18' vorzugsweise im Wesentlichen nur an der Vorderfläche 22 nicht aber an der Rückfläche 24 der Folie 20 erzeugt. Je nachdem wie viele Zwischenschritte bei einer nachfolgenden Übertragung der Mikrostruktur auf das Brillenglas erfolgen sollen, stellt die Mikrostruktur 18' ein Positiv oder ein Negativ der im Brillenglas auszubildenden Mikrostruktur 18 dar. Im Beispiel des hier schematisch dargestellten bevorzugten Verfahrens ist es ein Negativ, da in diesem Beispiel die Übertragung der Mikrostruktur direkt erfolgt. FIGS. 2A to 2D illustrate an example of a manufacturing method according to a preferred embodiment of the invention. Thus, in this preferred embodiment, initially a substantially planar foil 20 is provided which has a substantially planar front surface 22 and a rear surface 24. At least on the front surface 22, a microstructure 18 'is preferably formed by means of a planar lithography, which essentially already defines a microstructure 18 to be formed in the spectacle lens to be produced. The microstructure 18 'in the axial direction (thickness direction of the film 20) is preferably significantly smaller than the thickness of the film 20, which is why it is not shown in FIG. 2A to 2D as a visible structure. In addition, the microstructure 18 'is preferably generated substantially only at the front surface 22 but not at the rear surface 24 of the film 20. Depending on how many intermediate steps are to take place during a subsequent transfer of the microstructure to the spectacle lens, the microstructure 18 'constitutes a positive or a negative of the microstructure 18 to be formed in the spectacle lens. In the example of the preferred method shown schematically here, it is a negative, since In this example, the transmission of the microstructure is done directly.
Nach dem Erzeugen der Mikrostruktur 18' in oder auf der im Wesentlichen planaren Folie 20, insbesondere an deren Vorderfläche 22, wird die Folie 20 so umgeformt, dass sie im Wesentlichen der Basiskurve des herzustellenden Brillenglases folgt, wie dies in Fig. 2C veranschaulicht ist. In der hier gezeigten Ausführungsform erfolgt die Umformung vorzugsweise durch ein Anordnen der Folie 20 an einem Trägersubstrat 26 mit einer gekrümmten Trägerfläche, welche im Wesentlichen die Basiskurve des herzustellenden Brillenglases festlegt. Dabei wird die Folie 20 mit deren Rückfläche 24 an das Trägersubstrat 26 angeordnet, so dass die Mikrostruktur 18' frei liegt. Das Trägersubstrat 26 mit der daran angeordneten Folie 20 wird dann vorzugsweise als eine Gießschale für einen Brillenglasrohling bzw. ein Brillenglas 10 genutzt. Dabei bildet die Vorderfläche 22 der Folie 20 mit der Mikrostruktur 18' die Gießfläche für die Vorderfläche (Basiskurve) 14 des herzustellenden Brillenglases 10. Nach dem Aushärten des Brillenglasrohlings 10 wird dieser wieder aus der Gießform genommen, wobei vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) auch die Folie 20 wieder von der Vorderfläche 14 des Brillenglasrohlings 10 entfernt wird. After creating the microstructure 18 'in or on the substantially planar Film 20, in particular on its front surface 22, the foil 20 is reshaped so that it substantially follows the base curve of the spectacle lens to be produced, as illustrated in FIG. 2C. In the embodiment shown here, the deformation preferably takes place by arranging the film 20 on a carrier substrate 26 with a curved carrier surface, which essentially defines the base curve of the spectacle lens to be produced. In this case, the film 20 is arranged with its rear surface 24 to the carrier substrate 26, so that the microstructure 18 'is exposed. The carrier substrate 26 with the film 20 arranged thereon is then preferably used as a casting shell for a lens blank or a spectacle lens 10. In this case, the front surface 22 of the film 20 with the microstructure 18 'forms the casting surface for the front surface (base curve) 14 of the produced spectacle lens 10. After curing of the lens blank 10 this is again taken out of the mold, preferably (but not necessarily) Film 20 is removed again from the front surface 14 of the lens blank 10.
In einer anderen, hier nicht gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird das Trägersubstrat 26 zusammen mit der daran angeordneten Folie 20 als Stempel für ein Prägeverfahren verwendet. In another preferred embodiment, not shown here, the carrier substrate 26 is used together with the foil 20 arranged thereon as a stamp for an embossing process.
Bezugszeichen 10 Brillenglas(rohling) Reference numeral 10 spectacle lens (blank)
12 Brillenglaskörper  12 spectacle glass body
14 Vorderfläche (Basiskurve) des Brillenglases  14 front surface (base curve) of the spectacle lens
16 Rückfläche des Brillenglases  16 rear surface of the spectacle lens
18, 18' Mikrostruktur 18, 18 'microstructure
20 Folie 20 foil
22 Vorderfläche der Folie  22 front surface of the film
24 Rückfläche der Folie  24 back surface of the film
26 Trägersubstrat  26 carrier substrate

Claims

Patentansprüche . Verfahren zur Herstellung einer Linse mit einer Mikrostruktur auf zumindest einer gekrümmten Linsenfläche, umfassend:  Claims. A method of manufacturing a lens having a microstructure on at least one curved lens surface, comprising:
Bereitstellen einer im Wesentlichen planaren Folie;  Providing a substantially planar film;
Erzeugen einer Mikrostruktur in oder auf der im Wesentlichen planaren Folie;  Creating a microstructure in or on the substantially planar film;
Umformen der Folie zur Erzeugung einer gekrümmten Fläche, welche die zumindest eine gekrümmte Linsenfläche der herzustellenden Linse mit der Mikrostruktur festlegt;  Deforming the curved surface forming film defining the at least one curved lens surface of the microstructured lens to be made;
Übertragen der Mikrostruktur von der umgeformten Folie auf die herzustellende Linse.  Transferring the microstructure from the formed film to the lens to be produced.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Mikrostruktur mittels Lithographie direkt in oder auf der Folie erzeugt wird. 2. The method of claim 1, wherein the microstructure is produced by means of lithography directly in or on the film.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen einer Mikrostruktur in oder auf der Folie umfasst: 3. The method of claim 1, wherein creating a microstructure in or on the film comprises:
Erzeugen einer Mikrostruktur mittels Lithographie in oder auf einem Strukturtransfersubstrat; und  Generating a microstructure by means of lithography in or on a pattern transfer substrate; and
Übertragen der auf dem Strukturtransfersubstrat erzeugten Mikrostruktur in oder auf die im Wesentlichen planare Folie.  Transferring the microstructure created on the pattern transfer substrate into or onto the substantially planar film.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Umformen der Folie ein Anordnen der Folie auf einem Trägersubstrat mit einer gekrümmten Trägerfläche umfasst. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the forming of the film comprises arranging the film on a carrier substrate having a curved support surface.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse ein Gießen der Linse mittels einer Gießform derart umfasst, dass die zur Erzeugung einer gekrümmten Fläche umgeformte Folie eine Innenfläche der Gießform bildet, welche die zumindest eine gekrümmte Linsenfläche der herzustellenden Linse mit der Mikrostruktur festlegt. 5. The method of claim 1, wherein transferring the microstructure from the curved foil to a lens comprises casting the lens by means of a casting mold such that the foil formed to create a curved surface forms an inner surface of the casting mold comprising the at least one Defines curved lens surface of the lens to be produced with the microstructure.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse umfasst: 6. The method of claim 1, wherein transferring the microstructure from the curved foil to a lens comprises:
Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Gießform; und  Transferring the microstructure from the curved film to a mold; and
Gießen der Linse mittels der Gießform.  Pour the lens through the mold.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse ein Prägen mittels eines Stempels derart umfasst, dass die zur Erzeugung der gekrümmten Fläche umgeformte Folie eine Stempelfläche des Stempels bildet, welche die zumindest eine gekrümmte Linsenfläche der herzustellenden Linse mit der Mikrostruktur festlegt. 7. The method of claim 1, wherein transferring the microstructure from the curved film to a lens comprises embossing by means of a stamp such that the film formed to create the curved surface forms a stamp surface of the stamp comprising the at least one stamp Defines curved lens surface of the lens to be produced with the microstructure.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf eine Linse umfasst: 8. The method of claim 1, wherein transferring the microstructure from the curved foil to a lens comprises:
Übertragen der Mikrostruktur von der gekrümmten Folie auf einen Stempel; und  Transferring the microstructure from the curved film to a stamp; and
Prägen der Linse mittels des Stempels.  Embossing of the lens by means of the punch.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die bereitgestellte Folie eine Dicke von nicht mehr als etwa 0,5 mm, vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,2 mm, noch mehr bevorzugt nicht mehr als etwa 0,1 mm, am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 10 m bis etwa 50 pm aufweist. A method according to any one of the preceding claims, wherein the provided film has a thickness of not more than about 0.5 mm, preferably not more than about 0.2 mm, more preferably not more than about 0.1 mm, most preferably ranging from about 10 m to about 50 pm.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die bereitgestellte Folie organisches Material, insbesondere PM A und/oder PC, und/oder Metall, insbesondere Aluminium und/oder Nickel, und/oder ein Halbmetall und/oder einen Halbleiter, insbesondere Silizium, umfasst. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the film provided organic material, in particular PM A and / or PC, and / or metal, in particular aluminum and / or nickel, and / or a semi-metal and / or a semiconductor, in particular silicon, includes.
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