CN101268406A - 随机像素化的光学元件、其制造方法及其在透明光学部件制造中的应用 - Google Patents

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Abstract

一种光学元件(10)，其包括至少一组平行于该元件表面并列设置的透明胞室(15)，每个胞室的大小和图形不同于与其位置相近的胞室的大小和图形，形成平行于所述元件表面的具有随机分布和随机图形的胞室的网络结构。每个胞室被密封并容纳有至少一种具有光学性能的物质。本发明还包括这种光学元件的生产方法和其在光学部件的生产中的应用。该光学部件可特别是眼镜片。

Description

随机像素化的光学元件、其制造方法及其在透明光学部件制造中的应用
背景技术
本发明涉及像素化的透明光学元件的生产，该光学元件包括至少一个图案，该图案包括具有未被规范图形(geometry)的胞室(cell)的网络结构(network)，并且该光学元件具有光学功能。本发明应用于包括这样一种光学元件的透明光学部件的生产中。这种光学部件可特别是具有不同光学特性的眼科镜片(ophthalmic lenses)。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种允许以柔性和模块方式供应一个或多个光学功能的光学元件的结构，考虑到要将其结合到所用的或在别处选择的框架中，或任何固定所述光学部件的其他装置中，要同时保持切割和/或钻孔该因此而来的光学部件的能力。另一目的是使得所述光学部件适于在合适条件下工业运作。
因此，本发明提出一种光学元件，其包括至少一组(set)平行于元件表面并列放置的透明胞室，每一胞室的尺寸和图形与那些与其位置相近的胞室不同，形成具有随机分布和随机图形的胞室网络结构，且平行于所述元件的表面。
本发明还提出一种光学元件，其包括至少一组如前所述的透明胞室，其中，每个胞室被密封并容纳至少一种具有光学性能的物质。
上述胞室填充有为它们的光学性能而选的不同物质，例如这些光学性能与它们的折射率、它们的光吸收或偏振能力、它们对电或光激励的反应等有关。
本发明还涉及一种包括这种光学元件的光学部件。作为指示，这种光学部件可包括眼镜片(spectacle lens)，其中，根据本发明的光学元件可赋予所述眼镜片一种光学性能。
因此，这种结构有助于大量的应用，特别是那些具有先进光学功能的应用。它要求光学部件的表面具有基于像素的离散化，这为设计提供了更高程度的灵活性，也为所述部件的实际应用提供了更高程度的灵活性。
基于像素的离散化的特征在于其随机特性，无论在其分布上还是其图形上。关于所述分布，随机意味着没有短距离的平移顺序(order)。在本发明框架内，短距离是指小于瞳孔直径的距离，即小于5mm，且最好小于1mm。关于所述图形，在本发明范围内，随机意味着每一胞室可具有任何包括线段和/或圆弧的有限几何形状，在每一胞室范围内的每一线段或圆弧是相同或不同的。
通过离散化来产生像素化的结构是可能的，该结构包括周期性连续的胞室，这些胞室具有规定的图形，以平面方式(plane-wise)相邻且由壁分隔。这些壁导致该光学元件具有透明缺陷，而且因此，它们导致包括这样一种元件的光学部件具有透明缺陷。
在本发明范围内，当通过所述光学元件观察图像而没有明显对比度损失时，即在没有对图像质量产生不利影响的情况下通过所述光学元件形成图像时，光学元件被理解为是透明的。词语“透明”的定义可应用到本发明范围之内所有在说明书中同样限定的物体上。
将光学元件的胞室分隔的壁通过衍射所述光而与光相互作用。衍射被定义为光的扩散效应，在光波受到物理限制时可观察到该效应(J-P.PEREZ-Optique，Fondements et applications 7th edition-DUNOD-October2004，p.262)。因此，包括这种壁的光学元件传输降质图像，所述图像由于通过所述壁引起的这一光扩散而降质。微观衍射引起宏观漫射。这种宏观漫射或非相干漫射导致光学元件的像素化结构的扩散晕，并因此导致通过所述结构观察到的图像对比度的损失。这一对比度损失可类似于如前所述的透明度损失。这种宏观漫射效应对于如本发明所述的包括像素化光学元件的光学部件的生产是不能接受的。这对于所述光学部件是眼科镜片的情况更加如此，其一方面根据前述的意图需要是透明的，而另一方面，要求不具有可能阻碍这种光学部件的佩戴者视力的装饰性缺陷。
用于减少这种宏观漫射的一个方式在于减少在壁位置(level)上的衍射。如果我们现在考虑一组壁，减少通过每个所述壁的衍射将在宏观水平上减少所述组的漫射方向。
沿光学元件的表面产生具有随机分布和图形的基于像素的离散化是获得透明光学元件的一种方式，该光学元件即使在有隔离光源存在的情况下也不发生衍射。对形成胞室网络结构的壁的组织进行解构是分散衍射优选方向的一种方式。具有随机分布和随机图形的胞室网络结构因而能够将可在具有周期性胞室图形的网络结构中观察到的衍射转换为对通过所述网络结构所观察的图像质量没影响的衍射。这一宏观漫射微观地导致被衍射能量在立体角度范围内遍布，直到获得一种晕而对衍射频率没有几何图形的感知。该衍射的传播或散布与形成胞室网络结构的壁的随机分布特性有关。因而，包括这种网络结构的光学元件的光学性能和装饰性外观的质量得以提高。
根据本发明的随机网格(meshing)可被分成三个生产变例：
■具有随机分布和随机图形的胞室的网络结构呈现大网孔(macro-mesh)图案，所述大网孔能够覆盖光学元件的整个表面；在这一变例中，根据本发明该光学元件包括单个大网孔，该大网孔包括带有随机分布和随机图形的胞室网络结构。该大网孔可以是任何图形；它可以例如是圆形的、方形的或者六边形的。
■具有随机分布和随机图形的胞室的网络结构呈现大网孔图案，所述大网孔周期性地在光学元件的整个表面上重复；在这一变例中，根据本发明该光学元件包括大量大网孔，每个大网孔包括具有随机分布和随机图形的胞室网络结构，并且每个大网孔根据周期性分布在所述元件的整个表面上重复；换句话说，这个变例允许生产周期性拼砌(tiling)的大网孔，每个包括具有随机分布和图形的胞室的网络结构。
■具有随机分布和随机图形的胞室的网络结构呈现大网孔图案，所述大网孔非周期性地在光学元件的整个表面上重复；在这一变例中，根据本发明的该光学元件包括大量大网孔，每个大网孔包括具有随机分布和随机图形的胞室网络结构，并且每个大网孔根据非周期性分布在所述元件的整个表面上重复。
在本发明的上下文中，根据周期性或非周期性分布重复的大网孔在光学元件的整个表面上是相同的或不同的。因此，在同一个光学元件内在其整个表面上具有大量大网孔是可能的，每个大网孔包括相同的随机网络结构或一个大网孔与另一个大网孔不同的随机网络结构。
在所述上下文范围内，光学元件具有带随机分布和随机图形的胞室网络结构，每个胞室的特征在于下面的尺寸参数：
■分隔每个胞室的所述壁的高度(h)，对于所述网络结构的每个胞室而言，该高度几乎是不变的并且是相同的；
■所述壁的厚度(e)(平行于元件的所述表面测量)，对于形成网络结构的胞室的每个壁而言，该厚度几乎是不变的并且是相同的；
■根据形成所述网格的每个胞室的每个节点的双向轴(x，y)的节点的数量和几何定位，节点的数量和它们的相对几何定位根据所述双向轴(x，y)随机分布。节点的数量和它们的相对几何定位使得可以限定每个胞室的表面面积。因此，该随机分布可被特征化为胞室表面面积平均值以及本发明框架范围内允许的标准偏移。
平行于所述元件的表面，所述胞室优选由具有厚度(e)的壁分隔，该厚度(e)为0.10～5μm，并包括端值。所述胞室组有利地形成具有高度(h)的层，所述高度(h)在1～50μm的范围内，并包括端值。平行于所述元件的表面，所述胞室在两个相对的壁之间的最大距离(D)为500μm。有利地，所述胞室的距离(D)为1～200μm。在大网孔范围内每个胞室的表面面积的变化范围从相同表面面积变化到±70％。有利地是，大网孔范围内的所有胞室都具有同样的表面面积，或者表面面积在±50％范围内变化，更加优选的是在±10％范围内变化。
在本发明的一个变例中，位于形成胞室网络结构的壁的一侧的直线线段被分解成非直线的连续子线段和/或分解成曲线形线段。同样地，位于形成胞室网络结构的壁的一侧的圆弧可分解成非直线的连续子线段和/或分解成曲线形线段。这一优化使得可以达到对漫射指示线可控的标准化。
在本发明的上下文范围内，并列设置的所述胞室组被优化配置，从而填充因数τ大于90％，该填充因数定义为所述元件的每单位表面面积上填充有所述物质的胞室所占用的表面面积。换句话说，所述胞室组至少在设有所述胞室组的元件区域内至少占据整个元件表面面积的90％。较佳地，填充因数介于90％～99.5％之间并包括端值。
在上下文中，光学元件具有带随机分布和随机胞室图形的胞室网络结构，每个大网孔的特征在于下面的参数：
■高度(h1)：其与分隔每个胞室的所述壁的高度(h)是相同的；
■所述大网孔的表面面积：这个数量没有规定的限值。因此，在本发明的一种实施方式中，大网孔可覆盖光学元件的整个表面。这样，大网孔的表面面积必须至少与光学元件的表面面积相同。在本发明的另一实施方式中，光学元件的表面被根据周期性或非周期性分布的许多大网孔所覆盖。这样，对大网孔表面面积的约束在于其分布，其需要虑及要覆盖的光学元件的整个表面，且不会留下未被大网孔占据的空闲空间。因此，可容易地理解为：这个大网孔的重要特性不是其相对光学元件表面面积的实际(intrinsic)表面面积，而是其分布。
■大网孔的周期性或非周期性分布能够覆盖光学元件的整个表面。在大网孔的分布是周期性的情况下，该周期代表矩形(quadratic)网孔，即，具有相同或不同长度的四个边和两个平移轴。在本质上，大网孔有利地具有方形或六边形图形。在非周期性系统的情况下，大网孔的分布在没有短距离或长距离平移顺序的情况下产生。这样一种大网孔分布可特别根据Penrose拼砌产生。
所述胞室组可直接形成在刚性透明的支撑件上，或形成在柔性透明薄膜内部，该薄膜随后被转移到刚性透明支撑件上。所述刚性透明支撑件在接收所述胞室组的一侧上可以是凸起的、凹入的或扁平的。
容纳在光学元件的至少一些胞室中的具有光学性能的物质是呈液体或凝胶状。所述物质可特别具有选自着色、光致变色、偏振和折射率的至少一种光学性能。
对于制造矫正镜片的应用，值得推荐的是光学元件的不同胞室容纳有不同折射率的物质。典型地，根据所推测的待矫正眼睛的屈光异常，折射率要适合沿光学元件表面变化。
对于制造具有偏振光学性能的光学镜片的应用，光学元件的胞室尤其会容纳有可与染料有关或无关的液晶。
上述光学元件的胞室组可包括许多组容纳有不同物质的胞室。类似地，每个胞室可填充有具有一种或多种如前所述的光学性能的物质。
本发明的一个目的还是用于生产如前所述的光学元件的方法，其包括：
-通过基于具有几何图形和周期性分布的胞室网络结构的数字模拟和/或数字优化，确定具有随机分布和随机图形的胞室网络结构，所述模拟和/或优化特别包括下面的步骤：
○形成以多边形网孔周期性重复的胞室网络结构，
○根据选自受限于空间内的任何位移的一种或多种方法，优选围绕点的位移、围绕圆的位移以及围绕正方形的位移，来移动平面(2D)内的多边形网孔的节点；
○可选地，添加新的点作为网孔节点，它们自己可根据上述方法来移动；
○通过数字模拟和/或数字优化产生能够连接网孔节点的线段和直线的直方图(histogram)；
○并且停止模拟和/或优化的迭代，直到获得所有方向，也就是说，直到获得所有衍射传播方向的表现以便获得传播衍射；
-在基板上平行于所述元件的所述表面形成胞室的网络结构，所述胞室的网络结构具有根据如前所述的数字模拟获得的随机分布和随机图形；
-用具有光学性能的液体或凝胶状的物质来共同或单独填充所述胞室；
-且在相对于基板的胞室侧面密封胞室。
根据所述方法的优选实施方式，具有随机分布和图形的胞室网格由基于矩阵的数字模拟和/或数字优化来确定，该矩阵包括周期性重复的由六边形或方形图形组成的多边形网孔。在这样一种方法中，设置在扁平基板上的所述具有周期性分布且具有规则六边形图形的网格由四个参数定义：
-周期性图案的间距(a)，该间距在三个120°对称轴上是相同的；
-两个相邻胞室之间的壁的厚度(b)；
-胞室的高度(e)；
-液体和基板介质的各个复杂指标(na，ns)。
在用于这一模拟和/或优化的模式中，胞室的高度被认为小得足以将衍射结构仅认定为简单的二维相(phase)和幅度对象。被衍射的波在佩带者的视网膜平面上成像。从光学元件到眼睛瞳孔的距离(d)不参与图像的形成。通过各个六边形图案乘以具有三角形图案(以120°的三根轴线)的二维Dirac梳的卷积，然后乘以眼睛瞳孔的盘式函数(disc function)，可表达所传送的幅度。
所述后面的表达有助于傅立叶空间内的衍射场的表达，它本身成像在眼睛的视网膜上，使得在眼睛的几何像差范围之内。
卷积运算通过傅立叶空间内的简单乘法来表达。因此，远场衍射幅度是与反间距(inverse pitch)Dirac梳卷积的眼睛瞳孔(Airy斑(disc))的傅立叶变换，它本身乘以六边形图案的傅立叶变换。
这一表达用于建立：
-与瞳孔的傅立叶变换卷积的零衍射顺序(中心Dirac峰值)结合有助于图像形成的全部能量；
-该零顺序能量必须最大化并且较高顺序的那些能量必须最小化以看见伪象。
因此，在本文如前所述的光学元件的生产方法中，基于具有周期性分布和规则图形的胞室网格的数字模拟产生具有随机分布和随机图形的胞室网格，其中：
-将所述壁的传输(transmission)最小化，以消去取决于相位的调制时间(term)；
-修正胞室的图形，从而削弱由所述壁的网孔的节点发射出的衍射线，通过每个节点在双向平面(x，y)中根据两个中心随机变量的位移来获得所述图形的修正；
-伪顺序的衍射能量根据对应于具有周期性分布和规则图形的胞室网格的衍射图像的方向在空间内不规则性(scrambling)分布。
因此，本发明方法使得形成随机的胞室网格成为可能，其中：
-优选的衍射方向被分散；
-相比于参考网格，即具有周期性分布和规则图形的胞室的网格，壁的总长以受控的方式得以增加；
-所述网孔的平均表面面积和其覆盖区被控制在参考网格和随机网格之间。
在本发明的一个变例中，具有随机分布和随机图形的胞室的网络结构由基于二维平面中点的分布的数字模拟或数字优化来确定，所述模拟用来产生能够连接不同点的所述线段和直线的直方图，可选地在二维平面内增加新的点，并且停止所述模拟的迭代，直到获得所有方向，即，直到获得衍射的所有传播方向的表现，以便获得这种衍射的分布。
因而，根据随机分布和随机图形实现像素化光学元件的方法提供一种用于获得光学元件的方式，在该光学元件中，胞室网络结构的伪晕的基本纹理(texture)类似于根据“散斑”统计的基本纹理，该“散斑”统计公知于相干光漫射。这种伪晕决不会被眼睛察觉到，并且在任何情况下都不会对包括它的光学元件的清晰感知产生任何损害。这种伪晕区别于前述的漫射晕，并且不会引起通过包含这种网络结构的光学元件所观察的图像的对比度的任何降低。
由于其像素化的结构，值得注意的是光学元件可被切割成所需的外围形状，使得它能够适于结合到各种固定支撑件上，诸如(举例)框架或头盔。所述方法还包括，在不影响结构整体性的情况下，用于钻穿光学元件以将光学部件固定到其固定支撑件上的步骤。
本发明的还有另一个方面涉及透明光学部件，特别是眼镜片，该光学部件通过切割这种光学元件而产生。眼镜片包括眼科镜片。词语眼科镜片用于指适合于镜框以保护眼睛和/或矫正视力的镜片，这些镜片选自无焦镜片、单焦点镜片、双焦距镜片、三焦点镜片和渐进式镜片。尽管眼科光学件是本发明的优选领域，其将理解的是，这一发明可应用到其它类型的透明光学部件，诸如(举例)光学仪器镜片、特别用于摄影或天文的滤色镜、光学取景镜片、护目镜、照明系统光学件等等。在本发明范围内，眼科光学件包括眼科镜片，但还包括隐形眼镜和植入目镜(ocular implants)。
附图说明
关于本发明的其它特性和优点将由参考附图对非穷举实施方式的描述而变得清楚，其中：
-图1为根据本发明的光学元件的正视图；
-图2为由这种光学元件获得的光学部件的正视图；
-图3为根据本发明第一实施方式的光学元件的示意性横截面图；
-图4为根据本发明一种实施方式的能够覆盖光学元件的整个表面的单个大网孔的正视图；该大网孔包括具有随机分布和图形的胞室的网络结构；
-图5为根据Penrose网络结构的大网孔的非周期性分布的正视图；
-图6为大网孔的正视图，其中壁的每一直线线段都分解成曲线形线段；
-图7为大网孔的正视图，其中壁的每一直线线段都分解成非直线的连续子线段。
具体实施方式
图1所示的光学元件10为用于眼镜片的坯料。眼镜片包括如前所述的眼科镜片。无疑，尽管眼科光学件是本发明的最佳领域，将被理解的是，本发明对于其他类型的透明光学部件是可适用的。
图2示出眼镜片11，其通过绕着预定的轮廓线切割坯料10获得，在图1中该轮廓线以虚线表示。这一轮廓线是先验任意的，既然其必须包含在坯料的范围之内。批量制造的坯料可以用于获得镜片，这些镜片可适合多种多样的镜框。被切割镜片的边缘可传统地、毫无困难地进行修整，以给它一种适合镜框并适合将镜片固定到该镜框的方式和/或符合审美的形状。可以在镜片11上钻上孔14，例如来接收用于固定至镜框上的螺丝钉。
坯料10的总体形状可依照工业标准，例如具有直径为70mm(毫米)的圆形轮廓，凸起的前表面12和凹入的后表面13(图3)。传统的切割、修边和钻孔工具因而可用来由坯料10生产镜片11。
在图1和图2中，镜片表层被部分切掉以显示坯料10和镜片11的像素化结构。该结构由胞室或微槽(microtank)15的网络结构组成，该胞室或微槽15形成在透明元件的层17中。在这些图中，相对坯料10以及其基板16的尺寸来说，层17和胞室15的尺寸被放大，以便能够更容易地研究该图。
胞室15的横向尺寸D(平行于坯料10的表面)大于1微米，并且其尺寸范围可高达几个毫米。因此，胞室网络结构可以采用在微电子或微机械设备领域中已经充分掌握的技术来生产。一个示例而非限制的例子将是这些方法例如热压、热压印、微成形、光刻(硬、软、正、负)、诸如通过微接触印刷的微沉积、丝网印刷术甚或材料喷射印刷。
形成壁18的上述层17的高度(h)优选为1μm和50μm之间。壁18的厚度(d)在0.1μm和5.0μm之间，特别使得能够获得高填充因数。
具有胞室15网络结构的层17可由一定数量的附加层19、20(图3)覆盖，这一点在眼科光学件是很普通的。这些层典型地提供冲击阻力、抗划伤性、着色、抗反射、防污和其他功能。在示出的例子中，具有胞室网络结构的层17置于紧接透明基板16的上方，但将被理解的是，在它们之间可放置一个或多个中间层，诸如提供冲击阻力、抗划伤性、着色功能的层。
透明基板16可以由通常用在眼科光学件中的有机玻璃或不同聚合物材料制成。可用的这些聚合物材料可包括(并不意味着穷尽列举)聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的共聚物、聚烯烃，特别是聚降冰片稀、二甘醇双(烯丙基碳酸酯)的聚合物和共聚物、(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，特别包括衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物、硫代(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物、氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯的聚合物和共聚物、环氧聚合物和共聚物、以及环硫化物(episulphide)的聚合物和共聚物。
具有胞室网络结构的层17优选位于其凸起的前表面12上，保持空闲的凹入后表面13如果需要可通过机械加工和抛光进行再成形。光学元件也可位于镜片的凹入表面上。自然地，光学元件也可结合进扁平的光学部件中。
微槽15被填充具有光学性能的液体状或凝胶状物质。对所述光学元件前表面的先期处理如果需要可应用来促进微槽的所述底部和壁材料的表面润湿。对于网络结构的所有微槽而言，形成具有光学性能物质的溶液或悬浮液可以是相同的，在这种情况下，溶液或悬浮液的注入可以简单地通过将光学元件浸没在溶池(bath)内，通过丝网印刷方式、通过旋转法、通过使用墨辊或刮刀分布物质的方法、甚或通过喷射方式来完成。也可以使用材料印刷头局部地注入单个微槽内。
为密封已被填充过的一组微槽，典型地是将塑料薄膜涂敷到、粘贴到、热焊到或热层积(hot-laminated)到壁18的顶部上。也可以在待封闭的区域上沉积以溶液形式聚合的材料，该材料不易与容纳在微槽中的具有光学性能的物质混合，接着用诸如加热或照射来使该材料聚合。
一旦微槽15的网络结构形成，所述元件可接收附加层或是涂层19，20以完成其制造。这种类型的光学元件可批量生产然后储存起来，以便日后使用，并根据客户的要求单独切割。
如果具有光学性能的物质无意保持液体或凝胶状态的话，可以在从物质已沉积时刻起的某一合适阶段期间对其实施固化处理，例如采用加热和/或连续照射。
在一种变例中，由微槽网络结构组成的所述光学元件以柔性的透明薄膜构成。这样一种薄膜可以用类似于前述的那些技术来生产。在这种情况下，薄膜可以制造在一扁平的基板上，该基板既不凸起也不凹入。
该薄膜例如是以相当大规模进行工业制造，然后被切割成适当尺寸以转移到坯料基板16上。该转移可通过粘贴该柔性薄膜、通过加热成形该柔性薄膜、甚或物理真空黏附效应来完成。随后，薄膜可以如前面所述情况中那样接收各种涂层，甚或转移到基板16上，该基板16本身被涂覆有一层或多层如前所述的附加层。
在本发明的应用领域中，引入微槽15中的物质的光学性能涉及其折射率。物质的折射率沿元件表面是可调节的以得到矫正镜片。在本发明的第一变例中，在微槽15网络结构的制造期间，通过注入具有不同折射率的物质而产生上述调节。
在本发明的另一变例中，所述调节的产生是通过在微槽15内注入一种物质，该物质的折射率可随后通过照射进行调整。接着，通过使坯料10或镜片11曝光来添加矫正光学功能，其能量沿镜片表面变化以获得所需的折射率分布，以矫正患者的视力。典型地，该光可以通过激光器产生，所述写入设备和用于蚀刻CD-ROM或其它光学存储媒介的设备相类似。感光性物质的更强或者更弱的曝光可通过调节激光器功率和/或所选的曝光时间来产生。
在可用于这一应用的物质中，有例如介孔材料或液晶。这些液晶可通过例如由照射引起的聚合反应而凝固。因而，它们可以以所选择的状态凝固，以在穿过它们的光波中引入预定光学延迟。在介孔材料的情况中，材料的折射率是通过其孔隙率的变化来控制的。另一种可能是利用光聚合物，其众所周知的特性是在由照射引起的聚合反应过程中改变折射率。这些折射率的变化是由于修正了材料密度和更改了其化学结构。优先选择使用在聚合反应过程中体积变化非常小的光聚合物。
溶液或悬浮液的选择性聚合是在有照射的情况下完成以获得所要的折射率调节，该照射相对于所述元件的表面存在空间差异(spatiallydifferentiated)。该调节可根据需要矫正的患者眼睛的估算屈光异常来预先确定。
本发明的另一应用中，引入微槽内的呈凝胶或液体状的物质具有光偏振特性。在用于这一应用的物质中特别提及液晶。
本发明的另一应用中，引入微槽内的呈凝胶或液体状的物质具有光致变色特性。在这一应用所用到的这些物质中，作为例子有包含中心模式(central pattern)的光致变色化合物，所述中心模式诸如螺嗪(spirooxazine)、螺吲哚啉[2，3’]苯并恶嗪、苯并吡喃，螺嗪均相金刚烷(spiroxazine homoazaadamantane)、螺芴杂环-(2H)-苯并吡喃(spirofluorene-(2H)-benzopyrane)、萘并[2，1-b]吡喃核。
从本发明的内容来看，具有光学性能的物质可以是一种染料，或是一种适合修正输送速度的颜料。

Claims (42)

1.一种光学元件，其包括至少一组平行于该元件表面并列设置的透明胞室，每个胞室的大小和图形不同于与其位置相近的胞室的大小和图形，形成平行于所述元件表面的具有随机分布和随机图形的胞室的网络结构。
2.根据权利要求1的光学元件，包括至少一组如前所述的透明胞室，其中，每个胞室被密封并容纳有至少一种具有光学性能的物质。
3.根据权利要求1或2的光学元件，其中所述胞室具有包括线段和/或圆弧的任何有限的几何形状，各个线段和/或圆弧在各自的胞室范围内是相同的或不同的，并且在所述光学元件的整个表面上的分布不具有短距离的平移顺序。
4.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中所述具有随机分布和随机图形的胞室网络结构呈现大网孔图案，所述大网孔能够覆盖光学元件的整个表面。
5.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中所述具有随机分布和随机图形的胞室网络结构呈现大网孔图案，所述大网孔在光学元件的整个表面上周期性地重复。
6.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中所述具有随机分布和随机图形的胞室网络结构呈现大网孔图案，所述大网孔在光学元件的整个表面上非周期性地重复。
7.根据权利要求5或6的光学元件，其中根据周期性或非周期性分布所重复的所述大网孔在光学元件的整个表面上是相同的或不同的。
8.根据权利要求4的光学元件，其中所述大网孔的表面面积至少与所述光学元件的表面面积相同。
9.根据权利要求5-7任一项的光学元件，其中所述大网孔在光学元件的整个表面上的重复包括所述大网孔的周期性或非周期性分布，所述分布没有在光学元件的所述表面上留下任何未被至少一个大网孔占据的空闲空间。
10.根据权利要求5的光学元件，其中所述大网孔分布的周期性呈现矩形网孔，具有四个相同或不同长度的边以及两个平移轴。
11.根据权利要求5的光学元件，其中所述大网孔具有选自方形和六边形的图形。
12.根据权利要求6的光学元件，其中所述大网孔分布的非周期性在不具有短距离或长距离平移顺序的情况下产生。
13.根据权利要求6的光学元件，其中所述大网孔的非周期性重复包括Penrose拼砌。
14.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中所述胞室由厚度(e)为0.10～5μm且包括端值的壁分隔。
15.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中所述胞室组有利地形成高度(h)为1～50μm并包括端值的层。
16.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，平行于所述元件的表面，所述胞室在两个相对的壁之间具有500μm的最大距离(D)。
17.根据权利要求16的光学元件，其中所述距离(D)在1～200μm并包括端值的范围内。
18.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，每个大网孔内的各个胞室的所述表面面积呈现相同数值和到±70％范围内的数值之间的表面面积。
19.根据权利要求18的光学元件，其中在大网孔范围内的各个胞室的所述表面面积呈现相同数值和到±50％范围内的数值之间的表面面积。
20.根据权利要求18的光学元件，其中在大网孔范围内的各个胞室的所述表面面积呈现相同数值和到±10％范围内的数值之间的表面面积。
21.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，填充因数为90％～99.5％，并包括端值。
22.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，位于形成胞室网络结构的壁的一侧上的所述直线线段被分解成非直线连续子线段和/或分解成曲线形线段。
23.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，位于形成胞室网络结构的壁的一侧上的所述圆弧被分解成非直线连续子线段和/或分解成曲线形线段。
24.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，所述胞室组直接形成在刚性透明支撑件上，或在柔性透明薄膜范围内，该薄膜随后被转移到刚性透明支撑件上。
25.根据权利要求24的光学元件，其中，所述刚性透明支撑件在接收所述胞室组的一侧上可以是凸起的、凹入的或扁平的。
26.根据前述权利要求任一项的光学元件，其中，所述容纳在所述光学元件的至少一些胞室内的具有光学性能的物质是液体或凝胶状的。
27.根据权利要求26的光学元件，其中，所述物质具有至少一种选自着色、光致变色、偏振和折射率的光学性能。
28.根据前述权利要求任一项的光学元件的生产方法，包括下列步骤：
-在基板上形成平行于所述元件的所述表面的胞室网络结构，所述胞室网络结构具有随机分布和随机图形；
-用具有光学性能的液体或凝胶状的物质来共同或单独填充所述胞室；
-并且在胞室的相对于基板的一侧密封胞室。
29.根据权利要求28的方法，其中，通过基于具有几何图形和周期性分布的胞室网络结构的数字模拟和/或数字优化，来确定具有随机分布和随机图形的胞室网络结构，所述模拟和/或优化特别包括下列步骤：
○形成以多边形网孔周期性重复的胞室网络结构，
○根据选自受限于空间内的任何位移的一个或多个方法来移动平面(2D)内的多边形网孔的节点，所述位移优选表现为围绕点的位移、围绕圆的位移以及围绕正方形的位移；
○可选地，添加新的点作为网孔节点，它们自己可根据上述方法来移动；
○通过数字模拟和/或数字优化产生能够连接网孔节点的线段和直线的直方图；
○并且停止模拟和/或优化的迭代，直到获得所有方向，即直到获得所有衍射传播方向的表现，以便获得传播衍射。
30.根据权利要求28和29任一项的方法，其中，具有随机分布和图形的胞室网格由基于矩阵的数字模拟和/或数字优化来确定，该矩阵包括周期性重复的由六边形或方形图形组成的多边形网孔。
31.根据权利要求28-30任一项的方法，其中，基于具有周期性分布和规则图形的胞室网格的数字模拟和/或优化产生具有随机分布和随机图形的胞室网格，其中：
-将所述壁的传输最小化，以消去取决于所述相的调制时间；
-修正胞室的图形，从而削弱由所述壁的网孔的节点发射出的衍射线，通过每个节点在双向平面(x，y)中根据两个中心随机变量的位移来获得对所述图形的修正；
-根据对应于具有周期性分布和规则图形的胞室网格的衍射图像的方向，伪顺序的衍射能量在空间内不规则性分布
32.根据权利要求28-31任一项的方法，其中，所述数字模拟导致对胞室的随机网格的界定，其中：
-优选的衍射方向被分散；
-相比于参考网格，即具有周期性分布和规则图形的胞室的网格，壁的总长以受控的方式得以增加；
-所述网孔的平均表面面积和它们的覆盖区被控制在参考网格和随机网格之间。
33.根据权利要求29的方法，其中，通过在二维平面内对点进行数字模拟，来完成确定具有随机分布和随机图形的胞室网络结构的步骤。
34.根据权利要求29的方法，其中，通过在二维平面内对点进行数字优化，来完成确定具有随机分布和随机图形的胞室网络结构的步骤。
35.根据权利要求28-34任一项的方法，其中，所述光学元件的生产包括在刚性透明支撑件上形成所述胞室组。
36.根据权利要求35的方法，其中，所述光学元件的生产包括在柔性透明薄膜范围内形成所述胞室组，然后将所述薄膜转移到刚性透明支撑件上。
37.根据权利要求28-36任一项的方法，其中，所述刚性透明支撑件在接收所述胞室组的一侧是凸起的、凹入的或扁平的。
38.透明光学部件的生产方法，包括下列步骤：
-根据权利要求28-37任一项生产透明光学元件；
-和至少一个用于沿着在所述表面上形成的轮廓来切割所述光学元件的步骤，该轮廓对应于所确定的适合所述光学部件的形状。
39.根据权利要求38的生产方法，另外包括钻穿所述光学元件以将光学部件固定到其固定支撑件上的步骤。
40.根据权利要求1-27任一项的光学元件在制造透明光学部件中的应用，所述透明光学部件选自眼科镜片、隐形眼镜、植入目镜、光学仪器用镜片、滤色镜、光学取景镜片、护目镜和照明设备光学件。
41.眼镜片，其通过切割根据权利要求1-27任一项的光学元件而得以生产。
42.根据权利要求41的眼镜片，其中，穿过所述元件钻有至少一个孔，以将镜片固定到框架上。
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