特表 2023-546292 拡散光による積層造形技術を用いたアイウェア用レンズ作製法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-01

(54)【発明の名称】拡散光による積層造形技術を用いたアイウェア用レンズ作製法

(51)【国際特許分類】

   C08F 2/02 20060101AFI20231025BHJP

   C08F 2/44 20060101ALI20231025BHJP

   G02C 13/00 20060101ALI20231025BHJP

   B29C 64/129 20170101ALI20231025BHJP

   B29C 64/264 20170101ALI20231025BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20231025BHJP

   B29C 64/286 20170101ALI20231025BHJP

   B29C 64/35 20170101ALI20231025BHJP

   B29C 64/379 20170101ALI20231025BHJP

   B33Y 40/10 20200101ALI20231025BHJP

   B33Y 40/20 20200101ALI20231025BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20231025BHJP

   B29C 64/386 20170101ALI20231025BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20231025BHJP

   B33Y 50/00 20150101ALI20231025BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20231025BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231025BHJP

   B29C 64/371 20170101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

C08F2/02

C08F2/44 B

G02C13/00

B29C64/129

B29C64/264

B33Y10/00

B29C64/286

B29C64/35

B29C64/379

B33Y40/10

B33Y40/20

B33Y80/00

B29C64/386

B29C64/393

B33Y50/00

B33Y50/02

B33Y30/00

B29C64/371

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023548536

(86)(22)【出願日】2021-10-15

(85)【翻訳文提出日】2023-04-14

(86)【国際出願番号】 US2021055273

(87)【国際公開番号】W WO2022082040

(87)【国際公開日】2022-04-21

(31)【優先権主張番号】17/072,456

(32)【優先日】2020-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523142308

【氏名又は名称】インディゼン オプティカル テクノロジーズ エス．エル

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＩＺＥＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ Ｓ．Ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パスカル，エドゥアルド

(72)【発明者】

【氏名】フェルナンデス，ホセ アロンソ

(72)【発明者】

【氏名】カンガ，イグナシオ

(72)【発明者】

【氏名】キローガ メラド，フアン アントニオ

(72)【発明者】

【氏名】バスケス，ダニエル クレスポ

【テーマコード（参考）】

2H006

4F213

4J011

【Ｆターム（参考）】

2H006DA01

4F213AA44

4F213AB04

4F213AH74

4F213AJ03

4F213AJ06

4F213AJ09

4F213AM28

4F213AP05

4F213AQ01

4F213AR06

4F213AR12

4F213WA25

4F213WA54

4F213WA62

4F213WA73

4F213WA87

4F213WB01

4F213WE01

4F213WE10

4F213WF41

4F213WL06

4F213WL14

4F213WL43

4F213WL67

4F213WL74

4F213WL76

4F213WL82

4F213WL85

4F213WL87

4F213WL95

4J011DA05

4J011DB08

4J011DB18

4J011FA01

4J011FB01

4J011PA33

4J011PB24

4J011QA03

4J011QA12

4J011QA23

4J011QA37

4J011QA38

4J011QA40

4J011QB19

4J011SA02

4J011SA12

4J011SA13

4J011SA16

4J011SA20

4J011SA22

4J011SA61

4J011SA84

4J011SA87

4J011WA07

4J011WA10

(57)【要約】

レンズ作製のためのシステムおよび方法が開示されている。該方法は、光源から拡散器を通して、樹脂と基材を保持する容器に光の透過を開始させるステップを含む。光の透過は、樹脂内の各点が拡散器の少なくとも１０％によって照らされる照射パターンに従って行われる。これにより、レンズが形成される。この照度を実現するために、拡散器の少なくとも１５％が光源からの光を受ける。さらに、拡散器の直径は、基材の直径よりも大きいかそれに等しい。該システム方法を実行するシステムは、重合装置を含み、樹脂調整・貯留装置と、計測ユニットと、樹脂排出装置と、任意選択で２次硬化装置と、を含むことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レンズ作製のためのシステムであって、
樹脂を保持および維持するための樹脂調整・貯留装置と、
前記樹脂調整・貯留装置に結合された重合装置と、
を備え、
前記重合装置は、光源からの光を拡散器に透過させ、前記拡散器を通して前記樹脂と基材とを含む前記重合装置内のチャンバに透過させて、形成されたレンズを作製し、この光の透過は、前記樹脂における各点が前記拡散器の少なくとも１０％からの光によって照らされるような照射パターンに従っている、
システム。

【請求項2】

前記拡散器の少なくとも１５％が前記光源からの光を受ける、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記拡散器の直径は、前記基材の直径よりも大きいかそれに等しい、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記形成されたレンズから残存樹脂を除去するための回転機を含む排出装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

ヒーターおよび光放出器からなる群から選択される少なくとも１つを含む２次硬化装置をさらに備える、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記２次硬化装置は、内部チャンバをさら備え、前記内部チャンバ内に真空を生じさせるように構成されている、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記樹脂調整・貯留装置は、前記樹脂を撹拌および／または混合するための混合装置を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記樹脂調整・貯留装置は、前記樹脂調整・貯留装置に含まれるチャンバ内のガス雰囲気を制御するためのコントローラおよびベント要素を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記樹脂調整・貯留装置は、ヒーターおよび脱酸素機構のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記樹脂調整・貯留装置は、温度、酸素濃度、および／または窒素濃度を含む物理的および化学的パラメータを測定するためのセンサを少なくとも１つ含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記樹脂調整・貯留装置は、レンズ形成および／またはレンズ品質を阻害する可能性のある前記樹脂内の粒子を取り除くためのフィルタ装置を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記重合装置は、前記ベント要素と共に、前記チャンバ内に真空を生じさせ、前記チャンバ内の所望のガス雰囲気を維持するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記重合装置に結合された計測装置をさらに備え、前記計測装置は、レンズ形成中の光および／または熱のリアルタイム測定を行う少なくとも１つのカメラおよび／または熱センサを含み、前記測定は、重合プロセス中の光入力パターンを修正または改善するために、前記重合装置内のコントローラによって使用される、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

眼鏡用レンズを作製するための方法であって、
レンズ処方箋および着用者情報を含む入力情報を受け取るステップと、
前記入力情報に基づいて作製指示を計算するステップであって、前記作製指示は、照射パターンおよび樹脂組成を含む、ステップと、
光源から拡散器を介して、樹脂と基材とを含む容器への光の透過を開始するステップであって、前記光の透過は、前記照射パターンに従って実施され、前記樹脂の各点が前記拡散器の少なくとも１０％によって照らされる、ステップと、
形成されたレンズが作製指示を満たしたときに、前記光の透過を停止させるステップと、
を含む、方法。

【請求項15】

前記拡散器の少なくとも１５％が前記光源からの光を受ける、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記拡散器の直径は、前記基材の直径よりも大きいかそれに等しい、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記樹脂の容器を排出させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項18】

残存樹脂を取り除くために、前記形成されたレンズを回転させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記形成されたレンズに熱および／または光を加えて、前記形成されたレンズの効果を完了させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記形成されたレンズを前記基材から取り除くステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項21】

前記樹脂組成は、重合禁止剤、光重合開始剤、およびモノマーまたはオリゴマーの量、部分、または濃度の指定を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項22】

前記モノマーは、アクリレート、エポキシ、メタクリレート、イソシアネート、ポリチオール、チオアクリレート、およびチオメタクリレートからなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記重合禁止剤は、酸素およびヒドロキノンからなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

前記光重合開始剤は、ベンゾフェノン、ＢＡＰＯ（ビスアシルホスフィンオキシド）、アセトフェノン、１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル］－２－ヒドロキシ－２－メチル－１－プロパン－１－オン（ＣＩＢＡによるＩｒｇａｃｕｒｅ２９５９（ｃ））、アルファアミノケトン、ＨＡＰ（２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニル－プロパン－１－オン）、およびＴＰＯ（ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド）、アリールジアゾニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、フェロセニウム塩、およびジアリールヨードニウム塩からなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。

【請求項25】

前記拡散器は、オパールガラス、白色ガラス、または光拡散性添加剤を含むアクリレートシートである、請求項２１に記載の方法。

【請求項26】

前記基材は、ＣＲ－３９（登録商標）、ポリカーボネート、ポリウレタンベースのプラスチック、およびガラスからなる群から選択される、請求項２１に記載の方法。

【請求項27】

前記基材には、電子回路または画像形成システムが埋め込まれる、請求項２１に記載の方法。

【請求項28】

前記基材は、偏光性またはフォトクロミック性である、請求項２１に記載の方法。

【請求項29】

前記基材は、その凸状表面に反射防止コーティングまたはハードコーティング処理が施される、請求項２１に記載の方法。

【請求項30】

前記形成されたレンズを回転させてハードコーティングを施すステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、眼科用レンズの作製に関し、より詳細には、積層造形技術を用いた眼科用レンズの作製に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の眼鏡レンズの作製技術は、「フリーフォーム」と呼ばれる切り出し・研磨技術に基づいている。このプロセスには、遮断器、発生器、および研磨器などの複数の機械を必要とする。これらの機械は高価でかさばり、メンテナンスには多大な専門知識が必要である。また、この技術では多くの廃棄物が発生し、多数の消耗品も必要であるが、その中には有害なものもある。また、この技術では、半製品のレンズの在庫を多くもつ必要がある。すなわち、フリーフォーム用製造施設を立ち上げるには、多額の経済的投資と多くの労働力、および大きな施設が必要である。このため、レンズ製造は大企業の領域にあり続けている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

３Ｄプリントの登場により、３Ｄプリント技術を用いたレンズ作製の取り組みが始まっている。しかしながら、現在のレンズ作製用３Ｄプリントシステムは、サイズが大きく、非常に高価である。さらに、１枚のレンズを作製するのに１５分かかるなど、非常に時間がかかる。また、ＳＬＡ（ステレオリソグラフィー）のバリエーションに基づくアプローチは安価ではあるが、やはりかさばり、時間がかかる。

【0004】

レンズ作製に使われる３Ｄプリント技術のひとつに、「レジン（樹脂）ジェット」と呼ばれるものがある。これは、平らな表面の上に層を１つずつ重ねて作製することに基づいている。これらの層は、ＵＶ硬化性の小さな液滴で構成され、作製された表面を滑らかにすることで、十分な光学的品質をもつ表面を得ることができる。しかしながら、レジンジェット技術には大きな欠点がある。その１つが、製造時間である。レジンジェットによるレンズ１枚のプリント時間は、およそ１時間だと言われている。層を１つずつ積み重ねていくため、時間がかかる。さらに、レジンジェット技術を実現するための機械は大きく、設置面積が大きくなる。また、「フリーフォーム」の減法製造技術に必要なセット遮断装置、発生装置、および研磨装置よりも高価である。

【0005】

レジンジェット技術の別の欠点として、平らな表面を有するレンズしか作製できないことが挙げられる。眼鏡用レンズは通常湾曲しているか凹凸形状を有するので、これは問題である。そこで、解決策の１つとして、平らな表面を有する２つのレンズを重ね合わせて１つの凹凸形状レンズを作製することが挙げられる。ただし、これには２回のプリントが必要であり、時間がかかる。また、得られたレンズが著しく厚くなる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

レンズの作製を眼科医の医局および中小企業でもレンズの作製を可能にするには、単純、迅速且つ安価な、設置面積の小さいレンズ作製システムが必要である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】指向性光ビームを示す図である。

【図1B】無指向性光ビームを示す図である。

【図2】樹脂内の光伝播を示す図である。

【図3】樹脂内のパターン光の伝播を示す図である。

【図4】指向性光で作製したレンズの写真である。

【図5】光拡散器による指向性光への影響を示す図である。

【図6】レンズ作製用のモノマー重合のためのシステムの模式図である。

【図7A】重合装置の第１の態様の模式図である。

【図7B】重合装置の第２の態様の模式図である。

【図8】入射した放射照度パターンを示す画像である。

【図9】フリンジパターンの偏向を示す画像である。

【図10】例示的な計測装置の模式図である。

【図11】例示的な樹脂排出装置の模式図である。

【図12】例示的な２次硬化装置の模式図である。

【図13】本明細書に記載のシステムおよび方法を用いてレンズを形成するためにとられる動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本明細書に記載の方法およびシステムは、着用者の処方および使用要件に基づいた作製指示に従って、積層造形技術および拡散器を通過した光を使用して眼鏡用レンズを作製するためのシステムである。作製指示には、照射パターンの仕様も含まれる。本明細書に記載のシステムおよび方法によれば、光は光源から拡散器を介して、樹脂および基材を保持する容器に透過される。光の透過は、照射パターンに従って行われる。照射パターンには、樹脂の各点が拡散器の少なくとも１０％によって照らされることを指定する指示が含まれる。一部の実施形態において、この照度を達成するために、拡散器の少なくとも１５％が光源から光を受ける。さらに、一部の実施形態において、拡散器の直径は、基材の直径よりも大きいかそれに等しい。該システムおよび方法に関する追加の詳細は後述する。

【0009】

本明細書に記載の方法およびシステムは、現在の「フリーフォーム」技術よりも単純な眼鏡用レンズ作製のためのシステムである。本明細書に記載のシステムは、軽量であり、可動部分が限られており、「フリーフォーム」作製と比較して廃棄物が少なく、消耗品の使用も非常に少なくなっている。この結果、眼鏡店を含む中小企業が眼鏡用レンズ作製の事業に参入することができるようになる、より安価なシステムを実現することができる。

【0010】

本明細書に記載のシステムおよび方法をより良く理解するためには、指向性光ビームおよび無指向性光ビームの理解が有用である。図１Ａおよび図１Ｂは、指向性光ビームと無指向性光ビームとの間の比較結果を示している。指向性光ビームとは、ビーム内の任意の点における放射輝度が、単一方向の周りの狭い立体角内で無視できない値を有する光のビームのことである。指向性光ビームの例として、平行ビーム、または点光源からの球状ビームが挙げられる。無指向性（または拡散）光ビームは、ビーム内の任意の点における放射輝度が、有限の範囲の方向について無視できない値を有する光のビームのことである。本明細書に記載のシステムおよび方法によれば、無指向性ビームは、光が光拡散器を通過することによって生じる。

【0011】

ここで図１Ａを参照すると、指向性光ビーム（１００Ａ）が示されている。指向性光ビーム（１００Ａ）内の任意の点（１０１Ａ）に対して、放射輝度は、単一方向（１０２Ａ）に沿って無視できない値である。近い方向（１０３Ａ）において、放射輝度は、ゼロまたは低い値となり、その他の方向ではゼロとなる。ここで図１Ｂを参照すると、指向性光ビーム（１００Ｂ）が光拡散器（１０４）を通過する場合、指向性光ビームは、無指向性または拡散性（１０５）のものとなる。これは、拡散光ビーム（１０１Ｂ）内の任意の点に対する方向（１０２Ｂ）、（１０３Ｂ）の多数のセットで無視できない放射輝度を有することを特徴とする。本明細書に記載のシステムおよび方法は、眼鏡用レンズを作製するために樹脂中の重合反応を生じさせるために光を導く拡散器を含む。

【0012】

［光硬化性樹脂の重合］
光重合とは、光を用いて重合反応を開始させる重合の一種である。これには、フリーラジカルとイオンの２つのルートがある。本発明のほとんどの例は、フリーラジカル重合に基づいているが、イオン重合も使用することができる。この反応は、液体モノマー内に混合された開始剤と呼ばれる感光性成分によって誘発される。典型的には、光の波長は、紫外線範囲（例えば、ＵＶ－Ａまたは化学線ＵＶなど）にある。ただし、一部の開始剤は、可視光または他の波長で活性化する。一部の実施形態において、開始剤は、３６０ｎｍ～３９０ｎｍの範囲の吸収帯を有する。

【0013】

本明細書で使用される「樹脂（レジン）」という用語は、モノマーベース、開始剤、および一部の実施形態では重合禁止剤を含む混合物を指す。すなわち、重合禁止剤は任意選択のものである。樹脂は、液体状態であり、安定剤や光吸収剤などの他の成分を含んでもよい。例示的な樹脂ベースとして、アクリレート、エポキシ、メタクリレート、イソシアネート、ポリチオール、チオアクリレート、およびチオメタクリレートが挙げられる。例示的なアクリレート樹脂として、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、および１，１０－デカンジオールジアクリレートなどが挙げられる。開始剤は、フリーラジカル系であってもよく、カチオン系であってもよい。フリーラジカル重合を用いる場合、例示的な開始剤として、ベンゾフェノン、ＢＡＰＯ（ビスアシルホスフィンオキシド）、アセトフェノン、１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル］－２－ヒドロキシ－２－メチル－１－プロパン－１－オン（ＣＩＢＡによるＩｒｇａｃｕｒｅ２９５９（ｃ））、アルファアミノケトン、ＨＡＰ（２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニル－プロパン－１－オン）およびＴＰＯ（ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド）などが挙げられる。カチオン性光重合開始剤を用いる場合、例示的な開始剤として、アリールジアゾニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、フェロセニウム塩、およびジアリールヨードニウム塩などが挙げられる。例示的な重合禁止剤として、ヒドロキノンが挙げられる。

【0014】

開始剤分子が紫外光子を吸収すると、分子はフリーラジカルに分離され、モノマーと反応する。この反応の結果、フリーラジカルに結合したモノマーが得られる。これはその後さらに多くのモノマー分子と反応し、分子量が増大したポリマーが生成される。この反応は、フリーラジカルの鎖末端が中和されることで終了する。これは、典型的には、終結または重合禁止剤への連鎖移動によって生じてもよい。

【0015】

重合中に生じる反応は、解離、開始、伝播、終結、および重合禁止剤への連鎖移動である。これらは、次式によって示される。

【0016】

【数1】

【0017】

ここで、［Ａ］は開始剤の濃度、［Ｒ・］はフリーラジカルの濃度、［Ｍ］はモノマーの濃度、［Ｍ・］_ｉはｉ個のモノマーからなる活性（フリーラジカルが付着している）ポリマー、［Ｍ］_ｉはｉ個のモノマーからなる安定したポリマー、［Ｚ］は存在する可能性のある特定の重合禁止剤、［Ｍ_ｎＺ］は重合禁止剤と反応したポリマーの濃度を表す。パラメータｋ_ｄ、ｋ_ｉ、ｋ_ｐ、ｋ_ｔ、およびｋ_ｚは、各反応に関する運動定数を表す。Ｉ_ａｂｓは、開始剤が吸収したＵＶ放射のエネルギー量を表す。

【0018】

これらの反応は、一般に定常状態を仮定して実現され、光重合開始剤の解離により生じたフリーラジカルは、重合終結反応（再結合と阻害の両方）により消費される。モノマー濃度の変化率は、次式によって求められる。

【0019】

【数2】

【0020】

この式において、重合禁止剤の濃度［Ｚ］は、時間に依存してもよい。変数φは、開始剤の量子効率を表す。また、ｋ_ｚ、ｋ_ｔ、およびｋ_ｐは、アレニウスの関係を通じて温度に依存する。例えば、ｋ_ｐは、次式で求められる。

【0021】

【数3】

【0022】

ここで、ｋ_ｐｏは定数、Ｅ_ｐは伝播反応に関わるエネルギー、Ｒはガス定数を表す。ポリマー伝播反応は発熱性であるため、運動定数は時間と共に変化することが予想される。

【0023】

微分方程式（２）を解くには数値積分アルゴリズムが必要であるが、特定の近似のもとでは、解析解が本明細書に記載の方法を示す。本明細書に記載の方法を適用する場合、式（２）の数値解を使用することができ、必要な精度に応じて、近似的な解析解を使用することもできる。重合禁止剤がなく、温度が一定である場合、経時的なモノマー濃度は、次式によって求められる。

【0024】

【数4】

【0025】

ここで、Ｍ_０は初期モノマー濃度である。モノマーと同時に作製されたポリマーは、重合中に消費される。変換度ｃは、ポリマーに変換されたモノマーの割合であり、次式によって求められる。

【0026】

【数5】

【0027】

変換率が高くなると、媒体の粘度が高くなる。変換が臨界変換ｃ_ｃｒと呼ばれる点に達すると、粘度が指数関数的に高くなり、大きいポリマー分子の低い移動度および／またはポリマー鎖間の高い架橋密度により、混合物が固化する。

【0028】

光硬化性樹脂に指向性光を照射した場合、樹脂中の深さｚを伝播した後に開始剤によって吸収される単位長さあたりの放射照度は、ランベルト・ベールの法則から、次式によって求められる。

【0029】

【数6】

【0030】

ここで、αは開始剤のモル吸収係数、ｚは材料内部の深さ、γは開始剤を含まない樹脂の吸収係数、Ｉ_０は入力強度を表す。そのため、吸収は、材料の初期で最大となり、内部で指数関数的に減衰する。

【0031】

容器内の樹脂に指向性光を照射すると、重合速度は、材料の界面に近いほど速く、材料の内部では指数関数的に減衰する。図２に示すように、所与の時間において材料の特定の部分が臨界変換に達する。この地点よりも下の材料はすべて固体となり、それよりも上の材料は液体となる。この領域を「重合フロント」と呼び、参照符号２４０によって示されている。ここで図２を参照すると、樹脂２３０を保持する容器２１０内の透明基材２２０を通過する光２００の伝播が示されている。破線２５０は、同じ放射照度をもつ表面を表す。

【0032】

光への曝露中に、重合フロントは、樹脂２３０内を対数速度で伝播する。曝露が停止すると、曝露時間に依存した厚さの層が生じる。硬化した材料の厚さは、次式によって求められる。

【0033】

【数7】

【0034】

この式（７）は、すべてのパラメータが時間に対して一定である場合にのみ指向性光で適用され得る。

【0035】

図３に示すように、投射した光がパターン化されると、重合フロントの形状が放射輝度パターンに従う。図３は、容器３１０内の樹脂３３０を通る光３００の伝播を示している。ここで、光は指向性をもつが、重合フロント３４０の形状だけでなく、同じ放射照度３５０をもつ表面の形状を修正する横方向の分布を示している。

【0036】

曝露時間と入力されたＵＶ放射照度パターンとの組み合わせが正しく調整されると、重合フロントの形状は、式（７）に従って制御することができ、式（２）の数値積分によってより精密に制御することができる。この技術を使用することで、様々な立体物を作製することができる。しかしながら、後述するように、得られた立体物は、典型的には自己収束のため、透明性や光学的品質が不足する。そのため、指向性光を利用するこの技術だけでは、眼鏡用レンズを作製することができない。

【0037】

本明細書で使用される「眼鏡用レンズ」は、着用者の目から少し距離をおいて着用される任意のタイプのアイウェアを指す。眼鏡用レンズとして、球状レンズ、非球状レンズ、累進付加レンズ、遠近両用レンズ、三焦点レンズ、レンチキュラーレンズ、スラブオフレンズなどが挙げられる。形成された典型的な眼鏡用レンズは、４０ｍｍ～８０ｍｍの直径、および２ｍｍ～８ｍｍの厚さを有してもよい。また、本明細書に記載のシステムおよび方法は、より大きなレンズおよびより小さなレンズ、ならびにより薄いレンズおよびより厚いレンズを作製するために使用されてもよい。

【0038】

本明細書に記載のシステムおよび方法は、固定表面またはフリーフォーム表面を有することができる眼鏡用レンズを作製するために使用される。固定表面レンズの場合、レンズは、基材に付着する樹脂から作製される。図２および図３に示すように、基材２２０および３２０の固定表面は平坦であるが、基材は任意の形状を有することができる。眼鏡用レンズに最も便利な基材形状は球面である。しかしながら、非球面、トーラス状、非トーラス状、多焦点など、より複雑な基材表面を使用することも可能である。一部の実施形態において、電子回路または画像形成システムを基材内に埋め込むことができる。他の実施形態において、基材は、大きな縁厚を有するレンズの作製を可能にするように構成されるか増強される。そのような一実施形態において、基材は、保持できる樹脂の量を増やすために、縁に向けて、非球面化、またはレンチキュラーレンズ化され得る。別のそのような一実施形態において、保持できる樹脂の量を増やすために、円筒形の壁が基材の縁に取り付けられる。基材は、ポリカーボネート、アリルジグリコールカーボネート、ポリウレタンベースのプラスチック、ガラス、または同様の材料から作製され得、オハイオ州クリーブランド市のＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ社によるＣＲ－３９（登録商標）またはＴＲＩＶＥＸ（登録商標）であってもよい。

【0039】

本明細書に記載の実施形態において、固定表面は、目から最も遠い表面を表す。他の実施形態において、固定表面が目に最も近い表面を表すように、順序を逆転させることができる。フリーフォーム表面は、重合フロントの位置によって決定される表面である。以下の実施形態において、フリーフォーム表面は、目に最も近い表面である。

【0040】

［自己収束］
上述したように、適切な放射照度の分布をもつ指向性光ビームを使用することで樹脂の重合フロントが制御されるため、フリーフォーム表面の形状が所望の眼鏡用レンズを提供することができる。しかしながら、指向性光ビームは、いわゆる自己収束効果のために、重合体に強い欠陥を生じさせやすい。このポリマーの屈折率は、通常、液体樹脂の屈折率よりもわずかに大きい。液体樹脂に入射する放射照度の局所的な値に微小なずれが生じると（そのずれは、指向性光では避けられないノイズとしてプロファイル上に存在することもあれば、樹脂を保持する透明表面の塵埃や欠陥によることもあり、投射器の画素構造から生じることもある）、屈折率の局所的な変化が生じ、放射照度を局所的に集光する。これが正のフィードバックループとなり、放射光の伝播方向に沿った針のような形状の特徴的な欠陥が生じる。その結果、生成されたポリマーは透明性を失い、フリーフォーム表面が荒くなる。これにより、得られる物体には光学的品質が全くないか、低くなる。これは、指向性光で作製したレンズの画像を含む図４に示されている。ここで、４１０Ａが上面図、４１０Ｂが斜視図である。これを克服するために、本明細書に記載の方法およびシステムは、指向性光の代わりに拡散光を使用する。

【0041】

［光拡散器］
光拡散器を投射器と樹脂の間に配置すると、各放射画素からの光は投射器からの最初の方向に従わないように複数の角度に散乱する（上記図１Ａおよび図１Ｂの説明を参照）。本明細書に記載の方法を実現するために、ランベルトの余弦則に可能な限り近似する特性をもつ拡散板を用意することが望ましい。後述するように、拡散器の特性は、双方向透過分布関数（ＢＴＤＦ）を用いて、拡散器が理想的なランベルトにどれだけ近いかを測定するために評価される。理想的な拡散器では、放射輝度はランベルトの余弦則に従う。ＢＴＤＦを用いた測定は、拡散器の特性を評価するために行われる。拡散器は、ガラス、および光拡散性添加剤で製造されたポリマーを含む光拡散材から形成される。より具体的には、拡散器は、オパールガラス、白色ガラス、および炭酸カルシウム添加剤を含むアクリレートシートなどから形成されてもよい。一実施形態において、例示的な光拡散器として、３．３ｗｔ％のＣａＣＯ_３添加剤から形成された厚さ２ｍｍのアクリレートシートが挙げられる。

【0042】

ここで図５を参照すると、光拡散器５０１が光５０２に与える影響を示す模式図が示されている。光源５００は、放射エネルギー（すなわち、光）５０２を拡散器５０１に向けて送る。光源５００は、例えば、紫外線デジタル光処理（ＵＶ ＤＬＰ）投射器または走査型ＵＶレーザであってもよい。例えば、投射器５００は、３８５ｎｍにピークを有する放射線（すなわち、ＵＶ光）を放出してもよい。光源によって放出された光５０２は、高い指向性を有する。拡散器５０１は、全方向に光を散乱させるので、拡散器上の任意の点Ｑは全方向に光を放出することになる。散乱した光の放射輝度は、拡散器の双方向透過分布関数に依存する。したがって、拡散器の後方の任意の点Ｐに到達する光束は、拡散器上の複数の点５０３からの寄与を有する。

【0043】

本明細書に記載のシステムおよび方法によれば、拡散器は、樹脂の容器、バットまたはチャンバの内部、好ましくはその底部に配置される。拡散器が樹脂で満たされた容器の底部に位置する場合、樹脂内の各点は、拡散器上の複数の点から、また複数の方向から光を受ける。一実施形態において、樹脂内の各点は、拡散器の面積の少なくとも１０％から光を受ける。このように、拡散器から樹脂に透過する光は指向性がなく、上述した自己焦点の問題が解消される。これを達成するため、すなわち、樹脂のあらゆる点が拡散器の少なくとも１０％の複数の光源位置から光を受けるように、拡散器の大部分が照らされる。具体的には、一部の実施形態において、拡散器の面積の少なくとも１５％が光源によって照らされる。このようにしないと、自己収束が残ってしまうか、完全に取り除けなくなる。拡散器の少なくとも１５％の照射という方法を使用して、拡散器からの光の少なくとも１０％で樹脂の各点を照らすと、滑らかで透明、且つ低ヘイズを有するフリーフォーム表面を有する重合レンズが得られる。得られたレンズは、光学的品質が良好である。この技術の利点は、投射器、または投射器と樹脂容器との間の媒体の埃や汚れなどの欠陥に強いということである。

【0044】

［重合フロントの形状の制御］
所望の眼鏡用レンズを作製するために、重合フロントの形状を制御する必要がある。樹脂の容器内での重合を精密にモデル化するためには、以下の各項目を考慮する必要がある。
・ 拡散器から基材、レンズへの放射照度の伝播
・ ポリマー、開始剤、重合禁止剤の濃度の経時的変化
・ 熱の拡散と温度の経時的変化
・ モノマー、開始剤、および重合禁止剤の拡散
・ 光拡散器の双方向透過分布関数（ＢＴＤＦ）
拡散光を使用する場合、式（７）はもはや適用されない。また、式（３）は、反応速度、開始剤、重合禁止剤の濃度などのパラメータが経時的に変化する場合には適用できない。そのため、拡散光を使用する場合、反応（１）の丁寧なモデル化が必要である。

【0045】

フリーフォームのレンズ表面の所望の形状は、ｚ_Ｌ（ｘ，ｙ）として示される場合がある。式（１）に対応する微分方程式を、入力された所与の放射照度パターンＩに対して数値的に求めて、重合フロントｚ_Ｐ（ｘ，ｙ，Ｉ）が得られる。制御点（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）の固定セットに対して、次のようなメリット関数が計算される。

【0046】

【数8】

【0047】

メリット関数は，入力された放射照度パターン（略して「入力パターン」）を定義するパラメータに関して最小化される。光源がＤＬＰの場合、拡散器に入射する放射照度パターンは画素単位で定義され、マトリックスＩ_ｎｍで表される。ここで、指数ｎおよびｍは、デジタル画像の行と列にわたっている。また、ターゲット（フリーフォーム表面）と重合フロントとの曲率の差の総和など、他のメリット関数を用いてもよい。

【0048】

モノマー重合のプロセスの間、容器内の樹脂および重合フロントの成長を測定するために使用される１つまたは複数のセンサまたはセンサシステムから得られる情報で、入力パターンＩ_ｎｍを変更することができる。このリアルタイムのクローズループ・プロセスにより、重合フロントを厳密に制御し、その形状に影響を与える可能性のある不安定性を回避または相殺することができる。重合プロセスで使用されるセンサおよびセンサシステムには、視覚検査システム（ＶＩＳ）カメラ、赤外線（ＩＲ）カメラ、超音波トポグラフィシステム、トモグラフィシステム、モアレトポグラフィシステム、干渉トポグラフィシステム、温度センサ、およびその他の同様のデバイスおよびシステムのうちの１つまたは複数が含まれる。これらの技術は、図７Ａおよび図７Ｂに関して後述する重合装置、および図１０に関して後述する計測システムで使用される。

【0049】

［システムおよびそれを構成する装置の説明］
本明細書に記載のレンズ作製システムは、以下の構成要素を含むが、これらに限定されるものではない：
・ 樹脂調整・貯留装置、
・ 重合装置、
・ 計測装置、
・ 樹脂排出装置、および
・ ２次硬化装置。

【0050】

［樹脂調整・貯留装置］
重合フロントの作製と変化は、上述したように、複数のパラメータに依存する。そのため、樹脂の配合は厳密に管理されている。樹脂には、重合禁止剤と光重合開始剤の組み合わせが含まれる。重合禁止剤および光重合開始剤は、特定の温度で保管および使用する必要がある。

【0051】

鎖状光重合反応の重合禁止剤の１つに酸素がある。酸素は、周囲の空気から樹脂内に拡散し、樹脂内に濃度勾配を生じさせる場合がある。この勾配により、樹脂が不均一になり、重合フロントの形状が乱れる可能性がある。そのため、酸素を含む樹脂内のあらゆる重合禁止剤の濃度は、既知の適切な一定レベルに保たれる必要がある。入力パターンを投射する前に、樹脂の成分が均質であることが必要である。

【0052】

適切な酸素濃度をもつ均質な樹脂を実現するために、考えられる選択肢の一部は以下の通りである。
・ 樹脂は、酸素を含まない雰囲気（例えば窒素）の容器に保管する。
・ 樹脂と相性の良い脱酸素剤を使用する。
・ 樹脂を酸素で飽和させる。
・ 酸素を一定割合含むガス（例えば空気）で樹脂を飽和させ、飽和以下の酸素濃度を一定に保つ。
・ 樹脂を脱ガスする。

【0053】

液体樹脂を保持し、その化学組成を適切且つ一定に保つために、樹脂調整・貯留装置が用いられる。樹脂調整・貯留装置６００の一実施形態を図６に示す。液体樹脂６０１は、密閉タンク６０２内に保持される。センサ、アクチュエーター、およびタンク内外を走るパイプのセットとそれに対応するバルブおよびポンプは、電子機器およびソフトウェアを含むコントローラ６１３によって制御される。混合機構６０３がタンク６０２内に設けられ、樹脂の成分を活性させ、撹拌し、および／または混合する。これにより、樹脂の成分は完全に混合され、均一に分布した状態に保たれる。導管６０７を介して、酸素、清浄な乾燥した空気、または任意の好ましい混合ガスを樹脂に送り込むか泡立てて、溶解度を高め、混合を助けることができる。また、好ましいガスをタンク６０２内に導入して、導管６０８を介してチャンバ内の雰囲気中の各ガスの分圧を制御することができる。タンク内の雰囲気成分の組成の変化を許容し、内圧を制御するために、ベント機構が設けられる。ベント機構は、パイプ、バルブ、ポンプを含む構成要素を含んでもよい。図６に示す実施形態において、ベントは、コントローラ６１３と接続され且つコントローラ６１３によって制御されるパイプ６０６Ａおよび６０６Ｃ、ならびにバルブ６０６Ｂで実現され得る。センサ６０４は、タンク６０２に含まれる。一実施形態において、典型的なセンサアレイにより、温度、酸素濃度、窒素濃度などの物理的および化学的パラメータを測定することができる。パイプ６０８および／または６０６Ａのいずれかまたは両方を使用して、樹脂を脱ガスするためにタンク内に真空を作り出すことができる。樹脂を脱ガスするために、脱酸素機構（図示せず）が任意選択でタンク内に含まれてもよい。樹脂６０１の温度を制御するために、タンク６０２内にヒーター６０５が含まれてもよい。パイプ６０９は、樹脂を取り出し、後述する図７Ａおよび図７Ｂに示すような重合装置にそれを供給するために使用される。

【0054】

ポンプ／バルブ機構とフィルタとからなるフィルタシステム６１０がタンク６０２に接続される。これは、レンズの作製を妨げ且つレンズの形成を阻害および／またはレンズ品質を低下させるような粒子を除去する。一実施形態において、０．５ミクロン超のサイズを有する粒子がフィルタシステム６１０によって除去される。また、フィルタシステム６１０は、自発的な重合によって、またはプリントプロセス中に形成されたゲル型ポリマーを除去してもよい。フィルタシステム６１０は、樹脂および重合プロセスの特定の特性に応じて、持続的に動作してもよいし、所定の時間間隔で動作してもよい。フィルタシステムは、コントローラ６１３に結合され、コントローラ６１３によって制御されてもよい。

【0055】

樹脂回収システム６１２が樹脂調整・貯留装置６００に含まれてもよい。以前の重合プロセスからの液体樹脂の残骸がタンク６１２に注がれてもよく、フィルタ６１１を介して濾過され、調整・貯留装置に組み込まれてもよい。残渣をタンク６１２に導入する前に、または樹脂がタンク上に配置される際に、樹脂の残渣において（例えば、周知の分光学的技術により）開始剤および重合禁止剤の濃度を測定することができる。樹脂を調整／貯蔵タンク６０２に導入する前に、適切な量の重合禁止剤、開始剤および／またはモノマー／オリゴマーを添加することによって、樹脂の成分の濃度を調整してもよい。

【0056】

［重合装置］
ここで図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、重合装置の２つの例示的な実施形態が示されている。重合装置は、チャンバ７００Ａ／７００Ｂから構成される。ここには、ＵＶ光が底部ガラス板７０５、光拡散器７０４Ａ／７０４Ｂ、および基材７０１を通過して樹脂７０２を照射するように、樹脂７０２が置かれる。レンズの形成は、重合装置内で行われる。チャンバ７００Ａ／７００Ｂは、ＵＶ源７０８を除く重合を実現するために必要な構成要素を保持および封入する。上部７１１および底部７０５は、ガラス板または他の適切な透明材料である。チャンバ７００Ａ／７００Ｂ内では、基材７０１がベッド、テーブル、溝付き領域または他の支持構造（図示せず）に置かれ、および／またはクリップ、タブまたはその他の締結デバイス（図示せず）によってチャンバ７００Ａ／７００Ｂの壁またはその壁への延長部に固定されてもよい。基材７０１の凹部には樹脂７０２が注がれる。光源７０８から硬化放射線（すなわち、ＵＶ光）７０９が放出される。光源７０８は、走査型レーザであってもよく、ＤＬＰであってもよい。硬化放射線は、底部透明板７０５を通過し、光拡散器７０４Ａ／７０４Ｂによって拡散される。拡散された光は、その後、基材７０１を伝播し、樹脂７０２に入り、レンズ７０３が形成される。

【0057】

図７Ａおよび図７Ｂに示す重合装置の両実施形態において、チャンバ７００Ａ／７００Ｂ内のガス雰囲気および圧力は、入出力パイプ７０６および７０７を含むベント要素を介して制御される。これらのパイプは、窒素、酸素、空気、これらのガスの混合物および／または他のガスを、チャンバ７００Ａ／７００Ｂ内に導く。また、これらのパイプは、樹脂７０２を脱ガスするために、チャンバ内に真空を作り出すためにも使用されてもよい。ベント要素は、バルブおよびポンプと、ガスの入出力のためのパイプ７０６および７０７を含む。ベント要素のバルブおよびポンプならびに光源は、コントローラ７１０によって制御される。ガスの適切な選択は、樹脂の配合によって異なる。例えば、単官能モノマーと二官能モノマーの混合率が５０％で、開始剤が０．５％、重合禁止剤が１％のアクリル樹脂を使用することができる。本実施例において、重合禁止剤があるので、酸素は調整・貯留装置６００から除去され、重合チャンバ７００Ａ／７００Ｂに窒素を通気することによっても除去される。重合は、重合レンズ７０３内に気泡が生じるのを避けるために、低圧の窒素雰囲気で実施されてもよい。

【0058】

動作時に、硬化放射線がガラス板７０５を通して樹脂７０２に入ると、レンズ７０３となる重合部分から液体樹脂７０２を分離する重合フロントが発生する。重合が進むと、重合フロントは基材表面から離れ、成長するレンズは厚くなる。

【0059】

形成されたレンズ７０３を作製するために使用される光源７０８によって放出される放射照度パターンは、式（１）（上記参照）および拡散器７０４のＢＴＤＦを用いて計算される。これは、樹脂内の硬化光子の体積密度を提供する。形成されたレンズ７０３の厚さがターゲット値に達すると、最適化アルゴリズム（８）（上記参照）に従って、重合フロントがターゲット表面の形状になり、レンズが完成し、光源７０８はオフにされる。

【0060】

図７Ａに示す実施形態において、拡散器７０４Ａは平坦であり、底部７０５の上方で隣接して配置される。図７Ｂに示す実施形態において、拡散器７０４Ｂは湾曲しており、基材７０１の凸面側の曲率と同様の曲率を有する。さらに、図７Ｂに示す実施形態において、拡散器７０４Ｂは、基材７０１の下方で隣接して配置される。一実施形態において、湾曲した拡散器７０４Ｂは、炭酸カルシウム、ガラス、チタンなどの光分散添加物を有する透明樹脂から構成されてもよい。一部の実施形態において、光分散添加物は、１ミクロン～３ミクロンのサイズの粒子を有する。拡散器７０４Ａ／７０４Ｂの直径は、基材７０１の直径よりも大きいかそれに等しいことが好ましい。すなわち、拡散器７０４Ａ／７０４Ｂの直径は、基材７０１の直径より小さくないことが好ましい。

【0061】

これらの実施形態の変形例において、図７Ａに示す実施形態における基材７０１と拡散器７０４Ａとの間の空間、または図７Ｂに示す実施形態における拡散器７０１と底部板７０５との間の空間に、異なる表面間の指数整合を確保してこれらの表面における反射を除去または低減するための物質、好ましくは液体を充填することができる。この指数整合液は、透明であり、基材および拡散器の屈折率に近いかまたはそれに一致する屈折率を有するという特性を有する。一実施形態において、基材がＣＲ－３９（登録商標）で、アクリレートが拡散器である場合、指数整合液であるグリセリン（屈折率１．４７）が使用されてもよい。

【0062】

一部の実施形態において、上部窓ガラス７１１が取り除かれる。

【0063】

ここで図８を参照すると、図７Ａに示す重合装置を介して適用される可能性のある入力光パターン８００の一例が示されている。このパターンは、６０秒、または他の適切な時間、投射されて、曲率が変化する重合フロントを生成し、累進付加レンズとしてのレンズ７０３を作製することができる。ここで図９を参照すると、図８に示す入力パターンで図７Ａに示す重合装置を用いて本明細書に記載の方法を適用した結果得られたレンズ９００が示されている。

【0064】

［計測装置］
図７Ａおよび図７Ｂに示す重合装置に追加モジュールを取り付けて、リアルタイム測定を行い、重合プロセス中に光入力パターンを修正または改善するためのフィードバックを提供することができる。ここで図１０を参照すると、計測装置１０００の一実施形態が示されている。計測装置１０００には、図７Ａに示す重合装置が含まれる。本実施形態において、図７Ａに示す重合装置は、上部ガラス７１１を用いずに使用される。計測装置１０００は、樹脂７０２内の熱放射１００６を感知して樹脂７０２の温度分布をリアルタイムで監視するように、温度カメラ１００５を含む。重合は発熱反応であるため、空間的に依存する光入力パターンは、より高い光子密度を提供するところにより高い重合速度をもたらす。したがって、光入力パターン、重合フロントの経時的な形状、および樹脂内の温度分布は、相関がある。樹脂内の温度分布の予期せぬ変動は、同様に、樹脂の均質性の欠如、ゲル型沈殿物の存在、または他の不純物と相関することになる。温度カメラ１００５を使用するために、重合チャンバの上部ガラス板は、熱放射１００６に対して不透明であるため、取り外される。

【0065】

一部の実施形態において、計測装置１０００が含む追加の２次システムは、重合プロセス中に変化する重合フロントの形状を監視するために使用される。この２次システムは、超音波でトポグラフィを評価する。

【0066】

図１０に示す計測装置１０００を再び参照すると、カメラ１００４を用いた光学系が示されている。カメラ１００４は、樹脂を重合できない低波長の光を用いて、レンズの形成および／または重合フロントを評価する。例えば、カメラ１００４は、波長６３５ｎｍの赤色光、または波長７８０ｎｍの近赤外線を使用してもよい。カメラ１００４は、樹脂の重合を妨げない他の波長を有する光を使用してもよい。計測装置の一実施形態において、構造化光の投射器が、構造化された低波長光を上方から樹脂７０２に照射するフリンジパターンを投射し、カメラ１００４が、重合フロントからの反射光を撮像する。重合フロントは、液体樹脂とポリマーとの屈折率の変化により反射する。

【0067】

計測装置１０００は、追加的または代替的に、構造化低波長光ビーム１００３を下方から送るための光源１００２を含んでもよい。これは、カメラ１００４で検出されるレンズ７０３を介した測定用光ビーム１００３の透過によって実現されてもよい。本実施形態において、測定用光ビーム１００３と硬化光７０９は、ビームスプリッタ１００１、例えば硬化光の投射量に影響を与えないダイクロイックビームスプリッタで混合される。

【0068】

計測装置１０００の他の実施形態は、ＩＲカメラ、超音波センサなどのその他のまたは追加のセンサを含んでもよい。

【0069】

［樹脂排出装置］
重合装置によりレンズが形成された後、残った樹脂を排出して再利用してもよい。より具体的には、重合装置によりターゲット形状が完成し、ターゲット厚さを有するレンズが形成された後、投射器がオフされて、入力パターンの投射が停止される。次いで、レンズを含む基材と残存する非重合樹脂を重合装置から取り出す。これは、手動または自動化されたシステムで行うことができる。レンズの完成後、樹脂の不要な重合を避けるために、重合装置から残りの液体樹脂を取り除くなどしてそれを排出する。

【0070】

ここで図１１を参照すると、例示的な樹脂排出装置１１００が示されている。形成されたレンズ１１１４および残存液体樹脂１１１２を有する基材１１１６は、ベース１１１０に置かれ、しっかりと取り付けられ、回転機１１０１に載せられる。ベース１１１０、基材１１１６、レンズ１１１４、および残存樹脂１１１２は、回転機１１０１によって回転される。遠心力により、残存液体樹脂はレンズ１１１４と基材１１１６から離れ、円錐形の棚１１０２で形成された受け皿に移動する。回転機１１０１の速度、および温度に大きく依存する樹脂１１１２の粘度は、レンズ上に残存する樹脂の量を決定する。カバー１１０３は、樹脂排出装置１１００から樹脂が飛び出すのを阻止する。円錐形の棚１１０２の上部の回転機で収集された樹脂は、図６に関して上述したように、排出パイプ１１２０で回収され、リサイクルおよび再利用される。リサイクルと再利用のための残存樹脂の回収は、自動で行うことも可能である。ここで、樹脂は、図１１に示す樹脂排出装置１１００から図６に示すシステムへ排出パイプ１１２０から送り込まれる。

【0071】

残存樹脂量が多い場合は、回転前に基材を傾けて余分な樹脂を捨てることができる。ゲル化した樹脂の量が多い樹脂配合の場合は、残った樹脂を捨て、適切な溶剤を使って基材とレンズのペアから非硬化樹脂を除去することができる。

【0072】

別の実施形態において、樹脂がパイプ１１２０を通って排出された後、レンズ表面の上の残留液体樹脂の薄い層の事前硬化が、カバー１１０３の下側に含まれる拡散ＵＶ光源１１０４を介して達成することができる。本実施形態によれば、この層が事前硬化されると、カバー１１０３に統合され得るアプリケータ１１０５を介して、少量の液体ハードコートラッカーをレンズ上に注ぐことができる。ラッカーは、回転機１１０１の追加の回転サイクルによって回転して落とすことができ、樹脂排水装置１１００に含まれ得るヒーター（図示せず）によってさらに光硬化または熱硬化させることができる均一な層を残す。

【0073】

［２次硬化装置］
特定のレンズに対する樹脂の配合と特性、および関連するプロセスパラメータに応じて、２次硬化動作が実行されてもよい。ここで図１２を参照すると、２次硬化装置１２００の一実施形態が示されている。２次硬化装置１２００は、図１１の回転式樹脂排出装置１１００において残留液体樹脂が排出された後に使用されてもよい。一部の実施形態において、樹脂排出装置１１００は、ＵＶ源および／または熱源を内蔵していないため、樹脂排出装置１１００を用いた動作を実施した後に形成されたレンズの上の残留液体樹脂の膜は、別の装置を用いて硬化させる必要がある。特に、樹脂排出装置１１００は、無酸素雰囲気を提供するようなベントシステムを欠いている場合がある。この場合、レンズの上に残された薄い層は、数ミクロンの厚さであり、大気から酸素が連続的に拡散されるため、硬化させることができない。この場合、２次硬化装置という追加の装置が必要になる場合がある。

【0074】

図１２を参照すると、２次硬化装置１２００は、基材１２１７およびレンズ１２１５が、ＵＶ放射に対して透明な密閉蓋１２０１を伴って入れられるチャンバ１２１２を含む。入出力パイプ１２０２Ａおよび１２０３Ａは、チャンバ１２１２内の適切な雰囲気（すなわち、ガス状混合物）の維持および制御を可能にするために、制御バルブ１２０２Ｂおよび１２０３Ｂと共にチャンバ１２１２の壁を通して含まれる。樹脂によっては、レンズ１２１５上での気泡形成を避けるために、高圧で中性窒素雰囲気を使用してもよい。樹脂が適切に脱ガスされていれば、低圧の窒素または真空を使用して、樹脂から酸素を追い出すことができる。チャンバ１２１２内の雰囲気およびレンズ１２１５が酸素から解放された後、硬化放射線１２０５の源１２０４（例えば、ＵＶ光源）を活性化して、レンズ１２１５上の残りの層を硬化する。任意選択で、ヒーター１２１６が、チャンバ１２１２の底部に含まれ、一体化されてもよい。ヒーター１２１６は、ポリマーマトリックス内の非反応モノマーの移動度を改善し、変換度ｃ（上記式５参照）を増加させるために使用されてもよい。

【0075】

からレンズ１２１５上の液体樹脂の薄層に到達する放射照度１２０５を均一化するために、蓋１２０１に拡散器１２０６を組み込んでもよい。

【0076】

［出力製品：レンズ］
本明細書に記載のシステムおよび方法の出力製品は、レンズ、すなわち基材／形成されたレンズ複合体である。場合によっては、形成されたレンズは基材から切り離され、形成されたレンズは最終的なレンズとなる。他の場合では、形成されたレンズは基材から分離されず、２つの構成要素が一緒になってアイウェア用レンズを形成するようになる。この場合、アイウェア用レンズは基材から受け継いだ光学特性をもつ可能性がある。例えば、十分な量の硬化放射線が基材を通過して形成レンズを重合させることができる限り、基材は偏光、着色、フォトクロミックにすることができる。また、基材は、その凸面上に反射防止コーティングまたはハードコーティングを組み込むことができる。さらに、基材は、電力を供給することができる。基材と形成されたレンズを組み合わせることで、重合樹脂の光学特性に限定されない眼鏡用レンズの作製が可能となり、大きな利点がある。

【0077】

別の実施形態において、形成されたレンズは、基材から切り離される。その結果、重合樹脂のみで構成された形成されたレンズが得られる。この実施形態の利点は、基材を再利用できることである。

【0078】

［方法］
ここで図１３を参照すると、上述した装置および方法を用いて眼鏡用レンズを作製するために使用される方法１３００が示されている。ブロック１３０１を参照すると、入力ジョブが受信される。入力ジョブは、フリーフォーム表面の幾何学形状、予想または好ましい厚さ、固定表面の幾何学形状、予想または好ましい屈折率、レンズ直径または輪郭形状、ユーザパラメータ、ユーザライフスタイルのパラメータなど、レンズの製造に必要な情報を含む。入力ジョブは、列挙された情報の一部または全部を含んでもよい。入力ジョブで使用されるように、ユーザパラメータは、鼻孔距離、フレームパントスコーピック、ラップ角度、フレーム頂点距離などのフレーム特性、視野、読書距離、作業距離、年齢、健康、およびその他のパラメータを含む。入力ジョブで使用されるように、ユーザライフスタイルは、屋外、屋内、水泳やランニングなどの特定のスポーツを含むスポーツ、運転、読書、デスクワーク、および／または例えばシェフ、教師、弁護士、バス運転手などのキャリアを含む、ユーザの主要活動または活動の指定であってもよい。

【0079】

入力ジョブを受信すると、レンズ作製指示が決定される。レンズ作製指示（または要件）は、ＵＶ光および樹脂組成物に対する入力パターンを含む。照射パターンまたは入力パターンは、所定の曝露時間に対する重合フロントがフリーフォームのレンズ表面の所望の形状に一致するように（ブロック１３０２に示すように）計算される。この入力パターンの計算は、拡散器からの複数の点によって照射される樹脂内のあらゆる点に対する最適化プロセスからなる。

【0080】

具体的には、入力ジョブで指定されたレンズ面を起点に計算を開始する。時間「ｔ」後の重合フロントが、以下の評価を含めて対物面に一致するように、光の入力パターンが計算される。
（ａ）拡散器は、光源からの指向性光を受け、拡散器の各点は、そのＢＴＤＦ関数に従って各方向に放出する。
（ｂ）樹脂の各点は、拡散器内の複数の光源位置から光を受ける。
（ｃ）樹脂が受けた光は、式１で表される光化学反応を開始させる。
（ｄ）光化学反応により、樹脂の各点で式５に従って変換度が変化する。
（ｅ）樹脂内で変換度ｃが臨界変換値に等しくなる点として重合フロントが定義される。

【0081】

また、計算（１３０２）中に、作製指示が照射パターンと樹脂組成を含むように、樹脂組成が決定される。樹脂組成は、樹脂の組成を定義する。また、計算（１３０２）は、必要な直径を有する形成されたレンズを作製するために必要とされる液体樹脂の量を決定する。樹脂の組成は、入力ジョブの情報に応じて、特定の量の光重合開始剤と重合禁止剤（任意選択）を含む。例えば、より厚いレンズは、光重合開始剤の量を少なくするか、重合禁止剤の量を多くすることで得られる光吸収を少なくする必要がある場合がある。そのため、作製指示には、照射パターンと樹脂組成の両方を決定することが含まれる。次いで、図６に関して上述した手順に従い（ブロック１３０３に示すように）、樹脂を調整および保存する。樹脂の組成は、光重合開始剤および／または重合禁止剤の濃度を変更することにより、作製指示の要件を満たすように調整することができる。

【0082】

次いで、（ブロック１３０５に示すように）重合が行われる。重合は、重合チャンバに新しい清浄な基材を置くことから始まり、次いで、（ブロック１３０４に従って）重合チャンバに樹脂を注ぐ。作製指示の照射パターンに従って、入力ジョブで指定されたレンズ表面を実現するために、樹脂内に正しい光子密度分布を提供する入力パターンで拡散器を放射することで、重合が継続する。重合中（１３０５）に、計測装置からの情報は、（ブロック１３０９に示すように）入力パターンを調整および／または修正するために使用されてもよい。

【0083】

重合チャンバ内で形成レンズが作製されると、（ブロック１３０６に示すように）重合チャンバから樹脂が排出され、ゲル層で覆われた基材と形成レンズからなる物体が得られる。

【0084】

（ブロック１３０７に示すように）２次硬化中に、ゲル層は重合される。形成されたレンズは、その後、基材から分離されてもよい。その結果、（ブロック１３０８に示すように）アイウェア用レンズが得られる。一部の実施形態において、形成されたレンズが基材から分離されない場合、出力製品は、基材と形成されたレンズの複合体である。

【0085】

取り外した後、着用されるフレームにレンズを設置する前に、形成されたレンズを切り出してもよい。反射防止コーティングまたはハードコーティングを施すなど、形成されたレンズに他の処置を施してもよい。

【0086】

［おわりに］
本明細書において、示された実施形態および実施例は、例示として考慮されるべきであり、開示されたか特許請求の範囲に記載の装置および手順に対する限定を行うものではない。本明細書に記載の実施例の多くは、方法行為、装置、構成要素、またはシステム要素の特定の組み合わせを含むが、これらは、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わされてもよいことに留意されたい。方法、プロセス、およびフローチャートに関して、追加の行為およびより少ない行為が行われてもよく、図示および説明されたような行動は、本明細書に記載の方法を達成するために組み合わされてもよく、さらに改良されてもよい。一実施形態について説明した行動、構成要素、装置、要素、および特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図していない。

【0087】

本明細書で使用される「複数」は、２つ以上を意味する。本明細書で使用される要素の「セット」は、そのような要素を１つまたは複数を含んでもよい。本明細書または特許請求の範囲で使用される「備える」、「含む」、「もつ」、「有する」、「含む」、および「関する」などの用語は、オープンエンドであり、すなわち、「含む」を意味するがそれに限定されないことに留意されたい。「からなる」および「から本質的になる」という表現のみが、特許請求の範囲に対してクローズエンドまたはセミクローズエンドである。特許請求の範囲における「第１」、「第２」および「第３」などの用語は、特許請求の範囲に記載の要素を修飾するために使用され、それ自体が優先順位、先行順位、または方法における時間的順序を意味するものではなく、単に。特定の名称の構成要素と同じ名称を有する構成要素を区別するために付けられたラベルとして使用される。本明細書で使用される「および／または」は、列挙された要素が代替案であるが、それらの組み合わせを含んでもよいことを意味する。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【国際調査報告】