УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ И ЛИНЗЫ
METHOD OF FORMING OCULAR LENS AND LENSES THUS FORMED

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По настоящему изобретению испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент № 60/957069, поданной 21 августа 2007 г. под названием «Customized Ophthalmic Lens Fabrication», содержание которой служит основой настоящей заявки и включено в нее путем отсылки.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящая заявка предлагает устройство для изготовления офтальмологических линз и, в частности, в некоторых вариантах осуществления, для изготовления линзовой заготовки, пригодной для формирования индивидуально заказываемых контактных линз.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Офтальмологические линзы часто изготавливают опрессовкой в пресс-форме, при которой мономерный материал закладывают в полость, образованную между оптическими поверхностями противоположных частей пресс-формы. Составные пресс-формы, применяемые для формования гидрогелей в используемое изделие, например, офтальмологическую линзу, могут содержать, например, первую часть пресс-формы с выпуклым участком, который соответствует кривизне задней поверхности офтальмологической линзы, и вторую часть пресс-формы с вогнутым участком, который соответствует кривизне передней поверхности офтальмологической линзы. Чтобы подготовить линзу с использованием упомянутых частей пресс-формы, неотвержденную гидрогелевую композицию для изготовления линз помещают между пластиковой одноразовой частью пресс-формы с кривизной передней поверхности и пластиковой одноразовой частью пресс-формы с кривизной задней поверхности.
Часть пресс-формы с кривизной передней поверхности и часть пресс-формы с кривизной задней поверхности обычно формируют методами литьевого прессования, в которых расплавленный пластик нагнетают в стальную технологическую оснастку, тщательно обработанную механически, по меньшей мере, с одной поверхностью оптического качества.
Части пресс-формы с кривизной передней поверхности и кривизной задней поверхности сводят для придания линзе геометрии в соответствии с искомыми параметрами линзы. Затем, композицию для изготовления линзы отверждали, например, воздействием тепла и света, с формированием, тем самым, линзы. После отверждения, части пресс-формы разделяют, и линзу извлекают из частей пресс-формы.
Опрессовка в пресс-форме офтальмологических линз была особенно эффективной при крупных сериях линз с ограниченным числом размеров и оптических сил. Однако характер технологических процессов и оборудования литьевого прессования осложняет формование заказных линз специально для глаза конкретного пользователя или индивидуального назначения. Поэтому были разработаны другие способы, например: способы токарной обработки цилиндрической линзовой заготовки и стереолитографии. Однако токарная обработка нуждается в высокоэластичном материале линзы, занимает много времени и ограничена размерами доступной поверхности, и стереолитография не обеспечивала линзы, пригодной для использования человеком.
Поэтому, желательно создание дополнительных способов и устройств, подходящих для формирования офтальмологической линзы с предварительно заданными размерами и геометрией, чтобы упомянутую линзу можно было изготавливать по индивидуальному заказу для конкретных пациента или назначения, или для того и другого.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройству для формирования заготовки офтальмологической линзы, при этом в некоторых вариантах осуществления линзовую заготовку можно впоследствии использовать для формирования офтальмологической линзы. В целом, на реакционно-способную смесь воздействуют источником актиничного излучения через подложку с аркообразно изогнутой (выпуклой) поверхностью. По меньшей мере, участок аркообразно изогнутой поверхности может содержать поверхность оптического качества. Актиничное излучение является управляемым для отверждения части реакционно-способной смеси в виде предварительно заданной структуры. Предварительно заданная структура может содержать одну поверхность, сформированную по поверхности оптического качества подложки, и вторую поверхность, свободно сформированную внутри объема реакционно-способной смеси.
Различные варианты осуществления могут содержать устройство для управления актиничным излучением, например, выравниватель интенсивности и коллиматор. Источник актиничного излучения может содержать пространственный модулятор света, например, цифровое микрозеркальное устройство. В некоторых вариантах осуществления, подложка может содержать формовочную часть офтальмологической линзы.
Дополнительные варианты осуществления содержат подложку, служащую опорой для линзовой заготовки, и устройство для удаления текучего материала, располагаемое вблизи линзовой заготовки, при этом устройство для удаления текучего материала устанавливают для удаления, по меньшей мере, чего-то одного из: частично прореагировавшей, прореагировавшей и непрореагировавшей реакционно-способной смеси и гелеобразного материала. Другие аспекты могут содержать средства регулирования условий окружающей среды, например, механизмы для регулирования, по меньшей мере, одного из: температуры, влажности, макрочастиц, света и внешней газовой среды во время формирования линзовой заготовки или линзы.
Некоторые варианты осуществления могут также содержать источник фиксирующего актиничного излучения, пригодный для формирования офтальмологической линзы из линзовой заготовки. Другие аспекты могут содержать процессоры и запоминающие устройства для хранения программного обеспечения, способные управлять автоматическими устройствами, описанными в настоящей заявке.
Первая секция устройства обеспечивает конструктивный компонент для получения необходимых оптических параметров и их преобразования в материальное изделие, которое, после последующего производства, будет удовлетворять требованиям к параметрам офтальмологической линзы. Данная первая секция содержит воксельное литографическое оптическое устройство. Посредством программирования количества излучения по интенсивности цифровым способом и доставки данного количества излучения в дискретные ячейки по криволинейным поверхностям оптического компонента, устройство вызывает проведение фотохимической реакции управляемым и программируемым способом.
Одно из изделий, которое может получаться в результате процессов с использованием воксельной литографической оптической секции упомянутого устройства, называется линзовой заготовкой. Данная линзовая заготовка содержит как текучую, так и конструктивную области. В предпочтительном варианте осуществления, конструктивные области определяются, в основном, работой воксельной литографической секции; а текучая область может определяться многочисленными способами, но, при этом, также испытывает воздействие воксельной литографической секции. Альтернативные варианты осуществления могут формировать линзу под воздействием воксельной литографической секции, без прохождения через промежуточное изделие в виде линзовой заготовки.
Заготовку линзы можно дополнительно обрабатывать во второй подсекции нового устройства, пригодного для обработки текучего компонента. Данная впитывающая капиллярная секция содержит устройство, пригодное для регулировки и контроля количества и других характеристик текучего компонента на объекте, составляющем линзовую заготовку.
Другая дополнительная подсекция устройства содержит компоненты, которые допускают управляемую обработку упомянутого остающегося текучего материала под действием сил, которые влияют на его текучесть. При управлении течением можно получать, в результате, однозначно задаваемые высококачественные поверхности после того, как текучий материал фиксируется в процессе второго облучения актиничным излучением.
Линзовые изделия, производимые упомянутыми различными подсекциями, дополнительно обрабатываются в секциях, пригодных для измерения линзы как в набухшей, так и ненабухшей форме. Кроме того, устройство для гидратации и набухания линз содержит другие подсекции устройства. В результате получаются офтальмологические линзы, которые обеспечивают оптические и функциональные требования.
Некоторые варианты осуществления происходят от устройства, образованного таким образом по секциям и в целом, которое формирует индивидуально заказываемые офтальмологические линзы методом свободного формирования.
Дополнительные варианты осуществления возникают благодаря способности устройства формировать заготовку линзы с гибкой переналадкой и программированием, способом воксельной литографической обработки.
Возможность обработки линзовых заготовок различных форм для преобразования в высококачественные офтальмологические линзы включает в себя другие варианты осуществления упомянутого нового устройства.
Другие дополнительные варианты осуществления используют способность воксельного литографического устройства формировать заготовки офтальмологических линз и сами офтальмологические линзы, которые обладают характерными конструктивными элементами в дополнение к оптическим характеристикам их участков.
Способы использования устройства дополнительно описаны в совместно рассматриваемой заявке «Methods for Formation of an Ophthalmic Lens Precursor and Lens», поданной одновременно с настоящей заявкой.
Соответственно, настоящее изобретение содержит устройства для формирования индивидуально заказываемых контактных линз с регулируемыми оптическими эксплуатационными характеристиками и с регулируемыми неоптическими характеристиками, с гибкой переналадкой и программированием. В результате, получают офтальмологическую линзу, содержащую материал с регулируемыми основными свойствами материала; включая гидрогелевую линзу и, в некоторых вариантах осуществления, силиконовую гидрогелевую линзу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает этапы способа, которые можно применить для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 показывает дополнительные этапы способа, которые можно применить для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 показывает пример взаимосвязи между поглощением и пропусканием формирующего и фиксирующего излучения.
Фиг. 4 - пример линзы, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5 - изображение компонентов устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащего воксельную литографию.
Фиг. 6 - примерные компоненты устройства источника света, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7 - примерные компоненты оптического устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8 - примерные компоненты цифрового микрозеркального устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - дополнительные компоненты устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 - пример формирующего оптического компонента, который можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 - пример емкости для мономера, которую можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 - пример устройства для удаления материала, которое можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 - системы грубых перемещений примерного устройства для удаления материала, которое можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 14 - пример устройства стабилизации и фиксации, которое можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 15 - пример измерительной системы, которую можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 16 - пример системы гидратации и съема, которую можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 17 - примерное сечение линзовой заготовки.
Фиг. 18 - примерное сечение комбинированной системы из оптического компонента формирования линзы и емкости для реакционно-способной мономерной смеси.
Фиг. 19 - примерные выходные данные модели для зависимости сформированной толщины от времени облучения при различных интенсивностях облучения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает способы и устройства для формирования линзы и для формирования линзовой заготовки и, предпочтительно, заготовки офтальмологической линзы. В последующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления изобретения. Описанные как предпочтительный, так и альтернативные варианты осуществления, несмотря на приведенные подробности, являются только примерными вариантами осуществления, и следует понимать, что специалистам в данной области техники могут быть очевидны варианты, модификации и изменения. Поэтому, следует понимать, что упомянутые примерные варианты осуществления не ограничивают широту охвата аспектов базового изобретения.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящих описании и формуле предлагаемого изобретения, могут применяться различные термины, для которых будут использованы следующие определения:
«Актиничное излучение» в контексте настоящей заявки означает излучение, которое способно инициировать химическую реакцию.
«Аркообразно изогнутый» в контексте настоящей заявки означает кривизну или изгиб наподобие дуги.
0
0
«Закон Бэра», упоминаемый в настоящем описании, и иногда именуемый «Законом Бэра-Ламберта» (Бугера-Ламберта), выражается формулой: I(x)/I=exp(-αcx), где I(x) означает интенсивность как функцию расстояния x от облучаемой поверхности, I означает падающую интенсивность на поверхности, α означает коэффициент поглощения поглощающего компонента, и c означает концентрацию.
«Коллимировать» в контексте настоящей заявки означает ограничивать угол конуса расходимости излучения, например, света, который исходит на выходе из устройства, получающего излучение на входе; в некоторых вариантах осуществления, угол конуса расходимости может быть ограничен так, что исходящие лучи света являются параллельными. Соответственно, «коллиматор» означает устройство, которое выполняет упомянутую функцию и «коллимированный» включает в себя результат воздействия на излучение.
«DMD» или цифровое микрозеркальное устройство в контексте настоящей заявки означает бистабильный пространственный модулятор света, состоящий из матрицы подвижных микрозеркал, функционально смонтированных поверх CMOS SRAM (статической оперативной памяти на КМОП-структурах). Каждым зеркалом независимо управляют загрузкой данных в ячейку памяти под зеркалом, чтобы направлять отраженный свет и, тем самым, пространственно отображать пиксель видеоданных в пиксель на дисплее. Данные электростатически управляют углом наклона зеркала в двоичной форме, где состояниями зеркала являются либо +X градусов (включено) или -X градусов (выключено). Для существующих устройств, X может составлять либо 10 градусов, либо 12 градусов (номинально). Свет, отраженный зеркалами, пропускается затем через проекционный объектив и на экран. Свет отражается в выключенное состояние для создания темного поля и определяет минимальный уровень черного изображения. Изображения создаются модуляцией полутонов между уровнями включенного и выключенного состояния с частотой, достаточно высокой для интеграции наблюдателем. DMD (цифровое микрозеркальное устройство) иногда является проекционной системой DLP (с цифровой оптической обработкой).
«Сценарий DMD» в контексте настоящей заявки следует понимать как протокол управления пространственным модулятором света, а также управляющие сигналы любого компонента системы, например, источника света или диска со светофильтрами, каждый из которых может содержать ряд временных последовательностей команд. Использование аббревиатуры DMD не означает ограничения применения приведенного термина каким-либо одним конкретным типом или размером пространственного модулятора света.
«Фиксирующее излучение» в контексте настоящей заявки относится к актиничному излучению, достаточному, по меньшей мере, для одного из: полимеризации и сшивания, по существу, всей реакционно-способной смеси, содержащей линзовую заготовку или линзу.
«Текучая реакционно-способная среда для изготовления линзы» в контексте настоящей заявки означает реакционно-способную смесь, которая является текучей в ее либо исходной форме, либо прореагировавшей форме, либо частично прореагировавшей форме и формируется после дальнейшей обработки в часть офтальмологической линзы.
«Свободная форма», термин, используемый в контексте настоящей заявки в виде «свободно сформированный» или «со свободной формой», относится к поверхности, которая формируется сшиванием реакционно-способной смеси и не профилируется по геометрии пресс-формы для заливки.
«Точка желатинизации» в контексте настоящей заявки должна относиться к моменту, в который впервые наблюдается гель или нерастворимая фракция. Точка желатинизации означает глубину превращения, при которой жидкая полимеризуемая смесь становится твердой. Точку желатинизации можно определить экспериментально с использованием аппарата Сокслета: реакцию полимеризации прекращают в разные моменты времени, и полученный полимер анализируют для определения весовой концентрации остаточного нерастворимого полимера. Данные можно экстраполировать до точки, в которой гель отсутствует. Данная точка, в которой гель отсутствует, является точкой желатинизации. Точку желатинизации можно также определить анализом вязкости реакционной смеси во время реакции. Вязкость можно измерять с использованием реометра с параллельными пластинами, с реакционной смесью между пластинами. По меньшей мере, одна пластина должна быть прозрачной для излучения на длине волны, используемой для полимеризации. Момент, в который вязкость достигает бесконечности, является точкой желатинизации. Точка желатинизации наблюдается при одной и той же глубине превращения для данной полимерной системы и заданных условий реакции.
«Линза», в том смысле, в котором в контексте настоящей заявки служит термин «линза», относится к любому офтальмологическому устройству, которое находится в или на глазу. Упомянутые устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или могут быть косметическими. Например, термин линза может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, окулярной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, посредством которого корректируют или улучшают зрение, или посредством которого косметически улучшают физиологию глаза (например, цвет радужной оболочки), без помех для зрения. В некоторых вариантах осуществления, предпочтительные линзы в соответствии с изобретением являются мягкими контактными линзами, выполненными из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые содержат, но без ограничения, силиконовые гидрогели, и фтористые гидрогели.
«Линзовая заготовка» в контексте настоящей заявки означает комбинированный объект, состоящий из формы линзовой заготовки и текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы в контакте с формой линзовой заготовки. Например, в некоторых вариантах осуществления, текучую реакционно-способную среду для изготовления линзы формируют во время производства формы линзовой заготовки в объеме реакционно-способной смеси. Отделение формы линзовой заготовки и приставшей текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы от объема реакционно-способной смеси, используемой для изготовления формы линзовой заготовки, может создать линзовую заготовку. Кроме того, линзовую заготовку можно превратить в другой объект либо удалением значительных количеств текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы, либо превращением значительного количества текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы в нетекучий инкорпорированный материал.
«Форма линзовой заготовки» в контексте настоящей заявки означает нетекучий объект, по меньшей мере, с одной поверхностью оптического качества, который подходит для инкорпорирования, после дополнительной обработки, в офтальмологическую линзу.
«Смесь для формирования линзы» в контексте настоящей заявки, или термин «реакционно-способная смесь», или аббревиатура «RMM» (реакционно-способная мономерная смесь) относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно отверждать и сшивать или сшивать для формирования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут содержать смеси для формирования линз, по меньшей мере, с одной добавкой, например: добавками для защиты от УФ (ультрафиолетового излучения), красителями, фотоинициаторами или катализаторами и другими добавками, которые могут потребоваться в офтальмологических линзах, например, контактных или интраокулярных линзах.
«Пресс-форма» в контексте настоящей заявки относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для формования линз из неотвержденных композиций. Некоторые предпочтительные пресс-формы содержат две части пресс-формы, формирующие часть пресс-формы с кривизной передней поверхности и часть пресс-формы с кривизной задней поверхности.
«Поглощающий излучение компонент» в контексте настоящей заявки является термином, относящимся к поглощающему излучение компоненту, который может быть подмешан в реакционно-способной композиции мономерной смеси, и который может поглощать излучение в специальном диапазоне длин волн.
«Реакционно-способная смесь» (иногда называемая в настоящей заявке смесью для формирования линзы или реакционно-способной мономерной смесью и означающая то же самое, что и термин «смесь для формирования линзы»).
«Отделяться от пресс-формы» в контексте настоящей заявки означает, что линза либо полностью разделяется с пресс-формой, либо оказывается прикрепленной настолько слабо, что ее можно извлечь с помощью умеренного встряхивания или выталкиванием тампоном.
«Стереолитографическая линзовая заготовка» в контексте настоящей заявки означает линзовую заготовку, в которой форма линзовой заготовки сформирована с использованием стереолитографического метода.
«Подложка» означает физический объект, на котором размещены или сформированы другие объекты.
«Промежуточная реакционно-способная среда для изготовления линзы» в контексте настоящей заявки означает реакционно-способную смесь, которая может оставаться в текучем или нетекучем виде на форме линзовой заготовки. Однако, значительную часть промежуточной реакционно-способной среды для изготовления линзы удаляют выполнением, по меньшей мере, какого-то одного из: этапов очистки, сольватации и гидратации до того, как она включается в офтальмологическую линзу. Поэтому, для ясности, комбинация из формы линзовой заготовки и промежуточной реакционно-способной смеси для изготовления линзы не составляет линзовой заготовки.
«Воксель» или «воксель актиничного излучения» в контексте настоящей заявки означает элемент объема, представляющий значение на регулярной сетке в трехмерном пространстве. Воксель можно рассматривать как трехмерный пиксель, однако, при этом, пиксель представляет данные 2-мерного изображения, а воксель содержит третье измерение. Следует добавить, что воксели часто применяются при визуализации и анализе медицинских и научных данных, однако, в настоящем изобретении, воксель служит для определения границ количества актиничного излучения, достигающего конкретного объема реакционно-способной смеси и, тем самым, регулирующего скорость сшивания или полимеризации данного конкретного объема реакционно-способной смеси. Например, в настоящем изобретении считается, что воксели присутствуют в одном слое, конформном 2-мерной формованной поверхности, при этом, актиничное излучение может направляться нормально к 2-мерной поверхности и в общем осевом направлении каждого вокселя. Например, конкретный объем реакционно-способной смеси можно сшивать или полимеризовать по 768×768 вокселям.
«Воксельная линзовая заготовка» в контексте настоящей заявки означает линзовую заготовку, в котором форма линзовой заготовки сформирована с использованием воксельного литографического метода.
«Xгель» в контексте настоящей заявки означает глубину химического превращения сшиваемой реакционно-способной смеси, при которой гель-фракция становится больше нуля.
Устройство
Устройство, предлагаемое в настоящем изобретении, представлено, в целом, в виде пяти основных подсекций, и первоначальное пояснение вариантов осуществления устройства организовано ниже как логическое рассмотрение на уровне подсекций. Упомянутыми подсекциями являются оптическое устройство воксельной литографии, капиллярное устройство, устройство стабилизации и фиксации, измерительное устройство и устройство гидратации. Тем не менее, подсекции функционируют также как целое устройство, и данную особенность следует учитывать в свете вариантов осуществления подсекций.
Оптическое устройство воксельной литографии
Оптическое устройство воксельной литографии является компонентом, в котором применяется актиничное излучение для создания форм линз и линзовых заготовок. В настоящем изобретении, устройство получает излучение с очень равномерным распределением интенсивности и управляет направлением излучения на поверхность формирующего оптического компонента во множество отдельных точек по поверхности формирующего оптического компонента, по существу, по вокселям. Упомянутое управление позволяет данному компоненту управлять степенью протекания реакции, которая происходит в реакционно-способной смеси вдоль пути распространения света в местоположении конкретного вокселя; что, в конечном счете, определяет объем прореагировавшего материала в данном местоположении и, следовательно, геометрию линзовой заготовки, сформированной на упомянутом пути.
Основные компоненты оптического устройства воксельной литографии изображены в примерном варианте осуществления, представленном на фиг. 5. Каждый показанный компонент подробно поясняется в последующем разделе. Далее приведен примерный общий обзор функций подсекции.
Как показано на фиг. 5, формующее устройство 500 в приведенном примере рабочего процесса может функционально начинаться с источника 520 света. В данных вариантах осуществления, свет, вырабатываемый упомянутым источником 520, испускается в виде света в заданном диапазоне длин волн, но с некоторым пространственным изменением по интенсивности и направлению. Элемент 530, представляющий собой устройство управления пространственным распределением интенсивности или коллиматор, конденсирует, рассеивает и, в некоторых вариантах осуществления, коллимирует свет для создания пучка 540 света, который обладает высокой степенью равномерности по интенсивности. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, пучок 540 падает на цифровое зеркальное устройство DMD 510, которое разбивает пучок на пиксельные элементы интенсивности, каждому из которых можно присваивать цифровое значение включенного или выключенного состояния. Фактически, зеркало на каждом пикселе просто отражает свет в один из двух путей. Путь «включенного состояния», обозначенный позицией 550, является путем, по которому фотоны направляются к реакционно-способной химической среде. И, наоборот, в некоторых вариантах осуществления, «выключенное» состояние содержит свет, отражаемый вдоль другого пути, который будет находиться между путями, обозначенными позициями 516 и 517. Упомянутый путь «выключенного состояния» направляет фотоны для попадания на ловушку 515 пучка, которая тщательно изготовлена, чтобы поглощать и улавливать любые фотоны, направленные к упомянутой ловушке. Как дополнительно показано для пути 550 «включенного состояния», свет на данном пути, фактически, содержит, в принципе, много разных значений пикселей, которые установлены в значение «включено» и направлены в пространстве вдоль соответствующего индивидуального пути, соответствующего их пиксельной ячейке. Усредненную по времени интенсивность каждого из пиксельных элементов вдоль их соответствующих путей 550 можно представить в виде профиля 560 пространственного распределения интенсивности на пространственной сетке, образованной DMD 510. В альтернативном варианте, при постоянной интенсивности, поступающей на каждое зеркало, позиция 560 может обозначать пространственно-временной профиль облучения.
Таким образом, каждый пиксельный элемент во включенном состоянии будет направлять фотоны вдоль их пути 550. В некоторых вариантах осуществления, пучок может фокусироваться фокусирующим элементом. Например, на фиг. 5 позицией 500 обозначен вариант осуществления, в котором пути 550 распространения света отображаются так, что упомянутые пути подходят, по существу, вертикально к оптической поверхности формирующего оптического компонента 580. При этом, отображаемый свет проходит сквозь формирующий оптический компонент 580 в объем пространства, которое содержит реакционно-способную смесь для изготовления линзы в емкости 590. Взаимодействие упомянутого света для данной пиксельной ячейки задает воксельный элемент в состоянии включения в объеме в емкости 590 и вблизи формирующего оптического компонента 580. Соответствующие фотоны в упомянутом объеме могут поглощаться и стимулировать фотохимическую реакцию в молекуле, которая поглощает фотон, что приводит к изменению состояния полимеризации мономера в упомянутой общей близости.
На примере такого общего описания работы одного приведенного конкретного варианта осуществления можно понять функционирование оптического устройства воксельной литографии. Каждый из представленных элементов, со своей стороны, имеет характеристики и варианты осуществления, которые описывают функциональные режимы данного устройства. Дополнительное представление о составляющем основу изобретении можно получить путем более глубокого анализа отдельных усложнений.
Далее, в продолжение изучения основ вышеописанной функции устройства, приведено описание всей системы в целом. В некоторых вариантах осуществления, воксельные литографические системы в целом применяются для создания офтальмологических линз. (Графическое представление поверхности волнового фронта данной сформированной линзы приведено на фиг. 4).
В некоторых вариантах осуществления возможно регулирование условий окружающей среды, включая температуру и влажность вокруг устройства 500. Другие варианты осуществления могут содержать условия окружающей среды, соответствующие лабораторным условиям, и поэтому могут отличаться.
Характер внешней газовой среды можно регулировать, например, с помощью продувочного газообразного азота. Продувку можно выполнять для повышения или снижения парциального давления кислорода до предварительно заданных уровней. Влажность также можно относительно точно выдерживать на предварительно заданных уровнях, например, на уровнях, сниженных по сравнению с учрежденческими условиями окружающей среды.
Энергетический уровень вибраций, которые допускаются до воздействия на отдельные компоненты устройства, является другим параметром условий окружающей среды, который можно регулировать в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, условия окружающей среды со сравнительно низким уровнем вибраций обеспечиваются крупногабаритными массивными опорными конструкциями. Другие варианты осуществления могут содержать установку какой-то части или всей воксельной литографической системы 500 на опорах с активной виброизоляцией. В данной области техники хорошо известно, что, без ограничения общности возможного решения, опорные штоки с пневматическими камерами могут существенно подавлять передачу вибраций в изолированную систему. Другие стандартные средства виброизоляции также могут соответствовать объему изобретения.
Макрочастицы в среде, окружающей устройство, могут вызывать разного рода нежелательные изменения режимов, включая внедрение в готовые линзовые заготовки и линзы. Например, макрочастицы в оптическом пути могут модулировать фактическую интенсивность, по меньшей мере, одного воксельного элемента и негативно влиять на функцию конкретного зеркального элемента. По указанным причинам, как минимум, обеспечение средства для удаления макрочастиц из окружающей среды полностью находится в пределах объема настоящего изобретения. Один пример варианта осуществления для достижения упомянутой цели будет состоять во встраивании высокоэффективных сухих воздушных (HEPA) фильтров в состав среды, окружающей устройство, и в средстве принудительного пропускания воздуха через фильтры, достаточные для создания режима ламинарного потока на открытых участках устройства. Однако, любой вариант осуществления, предназначенный для значительного ограничения концентрации макрочастиц внутри и вокруг устройства, находится в пределах предполагаемого объема настоящего изобретения.
Другой аспект детального обеспечения условий окружающей среды оптического устройства в соответствии с настоящим изобретением включает в себя окружающее освещение и способы его контроля. В некоторых вариантах осуществления, окружающее освещение обеспечивает актиничное излучение, и поэтому целесообразно ограничивать источники энергии рассеянных фотонов.
Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, устройство 500 можно заключать в непрозрачные материалы, удовлетворяющие вышеописанным требованиям к условиям окружающей среды. Предпочтительный вариант осуществления может состоять в применении снабженных светофильтрами источников света в среде, окружающей устройство, что может быть достаточно для исключения освещения активных участков устройства вредной окружающей засветкой.
Далее, на фиг. 6 представлен источник света в группе, помеченной общей позицией 600. Конкретные аспекты световой энергии можно считать основным аспектом любой литографической системы, и, в вариантах осуществления настоящего изобретения, которые используют оптическое устройство воксельной литографии, может быть важен характер источника света в системе.
В некоторых вариантах осуществления требуется, чтобы источник 620 света обеспечивал свет в узком спектральном диапазоне. Компоненты примерной системы 600 освещения обеспечивают средство обеспечения упомянутой узкой спектральной характеристики. В предпочтительном варианте осуществления, источник света содержит светоизлучающий диод 620, который находится в опоре и кожухе 610 с регулируемыми условиями окружающей среды. Например, в некоторых вариантах осуществления светодиодный источник 620 может содержать источник света модели AccuCure ULM-2-365 с контроллером компании Digital Light Lab Inc. (Knoxville, TN, США). Данная модель излучает свет в узком диапазоне с центром вблизи 365 нм и дополнительно характеризуется 9-нм полной шириной на полувысоте. Следовательно, упомянутый коммерчески доступный компонент источника света уже излучает свет в требуемой узкой полосе, без дополнительного устройства. Несложно понять, что можно также применить любой светоизлучающий диод (СИД) или другое светоизлучающее изделие с подобными характеристиками.
В альтернативном варианте можно также применять источники света с более широким спектром, например, дуговые угольные лампы или ксеноновые лампы 620. В данном альтернативном варианте можно также использовать широкополосный источник 620. Свет выходит из закрытого объема 610 с регулируемыми условиями окружающей среды и проходит через диск 630 со светофильтрами, размещенный на источнике 620 света. Диск 630 со светофильтрами может содержать несколько различающихся светофильтров 631 в разных рабочих местах, и данные светофильтры 631 могут, например, содержать полосовой светофильтр, который будет пропускать свет с центром полосы пропускания в точке 365 нм, с 10-нм полной шириной на полувысоте аналогичной рабочей характеристики. В данном варианте осуществления, диск со светофильтрами может работать от электроприводного исполнительного механизма 610, который может фиксированно поворачивать диск со светофильтрами для установки разных светофильтров; и, тем самым, допускать работу примерного варианта осуществления воксельной литографической системы 500 на нескольких переключаемых длинах волн.
Несложно понять, что можно легко получить множество альтернативных вариантов осуществления, в том числе, без ограничения в каком либо отношении, что светофильтр 631 можно установить неподвижно вблизи широкополосного источника 620 света и, тем самым, обеспечить подходящий вариант осуществления. В соответствии с другим аспектом, многоволновую характеристику можно получить на основе альтернативного варианта осуществления, в котором, в составе оборудования 610, имеется несколько СИД- источников 620 света, которые включаются по отдельности на разных длинах волн.
В общем, следует понимать, что некоторые варианты могут содержать различные источники света, включая, например, лампу накаливания, лазер, светоизлучающие и другие аналогичные изделия со светофильтрами различного типа или без светофильтров. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления можно использовать источники света, способные излучать свет в управляемом спектральном диапазоне, и данные источники находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Источник 600 света может дополнительно обладать характеристикой стабильности, равномерности и относительной интенсивности. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, СИД-источник 620 света AccuCure выдает интенсивный свет и содержит цепь обратной связи внутреннего контроля для поддержки стабильной интенсивности в течение длительного времени.
Источник 620 света может содержать средство для модуляции интенсивности управляемым способом; включая модуляцию источника включением и выключением с заданным рабочим циклом. Следовательно, в течение суммарного периода времени, упомянутый режим управления интенсивностью будет давать, в результате, переключаемые, усредненные по времени уровни интенсивности. В качестве альтернативы, в дополнительном рабочем варианте осуществления, СИД-источник может модулировать интенсивность в управляемом напряжением рабочем режиме, в котором изменение интенсивности происходит на постоянный по времени уровень излучаемой интенсивности.
В отношении стабильности излучаемой мощности любого компонента 620 источника света, дополнительные признаки в условиях окружающей среды источника света, могут содержать определения дополнительных вариантов осуществления. Примеры данного аспекта могут содержать средство терморегулирования с помощью систем охлаждения. Другие средства регулирования условий окружающей среды могут содержать определения других вариантов осуществления, соответствующих цели настоящего изобретения.
В соответствии с отличающимся аспектом, устройство 600 источника света, обеспечивает альтернативный вариант осуществления для модуляции интенсивности. Отдельный источник 620 света можно применить для излучения заданной интенсивности, и диск 630 со светофильтрами можно приводить в действие электроприводным исполнительным механизмом 610, чтобы пропускать излучаемый свет через нейтральный светофильтр 631. Тем самым, интенсивность света, доставляемого в остальную часть воксельной литографической системы 500, будет модулироваться с ослаблением интенсивности. С общей точки зрения, можно отметить, что конструктивное решение отдельных светофильтров 631 может предусматривать множество степеней свободы и, сама по себе, может содержать аспекты других вариантов осуществления. В одном неограничивающем примере, светофильтр может быть выполнен с возможностью модуляции интенсивности таким пространственно-заданным способом, чтобы задавать более высокую интенсивность по одному пути сквозь вещество светофильтра, чем по другому пути. Во втором неограничивающем примере, диск со светофильтрами может быть выполнен с возможностью модуляции интенсивности таким способом, чтобы упомянутый диск был синхронизирован с работой DMD, что допускает координацию пикселей и интенсивностей, задаваемых значениями оптической плотности каждого сегмента диска со светофильтрами. Комбинации приведенных рабочих режимов обеспечивают альтернативные варианты осуществления, и следует также понимать, что любое средство управления интенсивностью света с вышеописанными характеристиками находится в пределах объема настоящего изобретения.
Независимо от варианта осуществления компонента 620 источника света и условий его окружающей среды, вариант осуществления, содержащий диск 630 со светофильтрами, может предусматривать вариант осуществления рабочего режима для вдвигания элемента 631 светофильтра, который выполняет функцию полного блокирования излучения, направляемого в остальную часть оптической системы 500. Встраивание данной функции может обеспечивать многочисленные преимущества, включая повышение стабильности и долговечности оптических компонентов дальше по ходу излучения. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, стабильность компонента 620 источника света можно повысить, если обеспечить возможность его непрерывной работы. Заграждающий светофильтр 631 может обеспечивать средство для выполнения в остальной части рабочей системы этапов, которые требуют отсутствия света от источника 600 света. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что, хотя выше описано конкретное местоположение диска 630 со светофильтрами, вдоль оптического пути могут находиться другие подходящие местоположения, которые будут содержать допустимые варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения.
Дополнительный компонент оптического устройства воксельной литографии содержит выравнивающую интенсивность и коллимационную оптику. Данное устройство выполнено с возможностью получения исходящего света от источника 520 света и формирования выходного излучения 540, которое обладает более равномерной интенсивностью и сфокусировано на DMD 510. В обобщенном смысле, достижение цели изобретения возможно в отсутствие упомянутых компонентов, в частности, если источник света содержит компоненты аналогичного назначения.
Предпочтительный вариант осуществления 700 представлен на фиг. 7. Как упоминалось, назначение данной секции устройства состоит в том, чтобы коллимировать свет от источника света, а также выравнивать интенсивность упомянутого света. Оказывается, что, в предпочтительном варианте осуществления, 365-нм СИД-источник 620 света модели AccuCure, содержит присоединенные оптические компоненты для выполнения коллимации его исходящего света. В более общем варианте осуществления, упомянутое коллимационное устройство будет содержать первый компонент данного коллимационного и выравнивающего интенсивность компонента. Однако, в предпочтительном варианте осуществления, свет, достаточно коллимируемый источником 620 света, проходит в вариант осуществления 700 и попадает в группу, приблизительно, 1-дюймовых фокусирующих оптических элементов 710. Данные оптические элементы содержатся среди готовых стандартных линзовых компонентов, выпускаемых, например, компанией CVI Laser, Inc, (Albuquerque, NM, США).
Данные две линзы 710 фокусируют свет источника на световод 720. Данный компонент 720 является ключевым для выполнения функции выравнивания интенсивности входящего света в процессе сглаживания неравномерностей пространственной интенсивности. Световод 720 содержит оптическую трубку шестигранной формы, выполненную из акрилового материала для УФ области спектра. Выше описаны конкретные подробности варианта осуществления, однако, следует понимать, что любой альтернативный вариант осуществления, который обеспечивает оптическое устройство для выравнивания пространственной неравномерности света источника, содержит решения, предусмотренные в объеме настоящего изобретения.
Выровненный свет, исходящий из световода 720, фокусируется готовым стандартным оптическим элементом 730 также такого типа, который выпускается, например, компанией CVI Laser Inc. (Albuquerque, NM, США). После этого, сфокусированный свет проходит через апертурную диафрагму 740 в группу, приблизительно, 2-дюймовых фокусирующих элементов 750. И, вновь, данные фокусирующие элементы являются стандартными готовыми оптическими элементами, которые можно приобрести, например, в компании Thorlabs Inc. (Newton NJ, США). Назначением фокусирующих оптических элементов 750, в данном случае, является направление света в местоположение фокуса на цифровом микрозеркальном устройстве (DMD) 510. В данном местоположении заканчивается путь распространения света в осветительной секции воксельной литографической системы. В пределах объема настоящего изобретения может быть множество вариантов осуществления, которые могут видоизменять аспекты компонентов коллиматора и выравнивателя интенсивности для достижения аналогичной цели при освещении DMD 510 интенсивным равномерным светом с искомой центральной длиной волны и спектральной шириной полосы.
tm
В предпочтительном варианте осуществления, составляющие осветительной системы, обозначенные позициями 520 и 530, подводят свет (обозначенный позицией 820 в системе 800 на фиг. 8) к активным элементам и точно около активных элементов, составляющих цифровое микрозеркальное устройство (DMD) 510 компании Texas Instruments. DMD, используемое в предпочтительном варианте осуществления, получали в наборе DMD Developer Kit: с платой DMD Discovery 3000, выпускаемой компанией DLi (Digital Light Innovations, Austin Texas, США). Набор содержит плату DLi DMD Discovery 3000 с интегральной схемой Texas Instruments DLP XGA DMD (768×1024 зеркал), с диагональю 0,7 дюймов, и с дополнительным окном, пропускающим УФ излучение. Кроме того, в наборе содержится плата ALP-3 для высокоскоростной обработки оптических сигналов, соединенная с платой D3000, чтобы выполнять функцию канала связи из компьютера в D3000. Данные компоненты совместно содержат устройство 810, показанное на фиг. 8 в составе компонентов системы 800 формирования изображения в данном предпочтительном варианте осуществления воксельной системы литографии. Подробное описание интегральной схемы TI DLP™ XGA DMD можно найти в техническом руководстве DMD Discovery™ 3000 Digital Controller (DDC3000) Starter Kit Technical Reference Manual, составленном в компании TI.
Устройство DMD 810 может выполнять функцию по обеспечению пространственной модуляции интенсивности света, который выходит из осветительной системы. DMD компании Texas Instruments выполняет данную функцию цифровым методом, посредством отражения света в состояние выключено от микрозеркальных компонентов, которые составляют одну адресуемую ячейку в пространственной сетке активной зоны устройства. Поэтому, интенсивность света, который отражается от DMD 810 и далее в систему 800 формирования изображения, по существу, не изменяется, однако, усредненную по времени интенсивность, которая отражается от одной пиксельной ячейки можно изменять посредством управления рабочим циклом переключения зеркал во включенное состояние или выключенное состояние.
В других вариантах осуществления можно применять пространственный модулятор света (SLM), например, такого типа, которые выпускаются предприятием Fraunhofer Institut Photonische Microsysteme, Германия, для управления излучением по вокселям, и данный модулятор может содержать функцию пространственной модуляции по интенсивности устройства 810. Зеркальная поверхность SLM, фактически, может состоять из нескольких (т.е. тысяч) миниатюрных перемещаемых зеркал, при этом каждое зеркало снабжено собственной ячейкой памяти в интегральной схеме. По мере того, как изображение с искомым профилем распределения интенсивности передается в SLM, отдельные зеркала либо изгибаются, либо остаются плоскими (в отличие от DMD компании TI, которое поворачивает или наклоняет микрозеркала). Свет, отраженный от изогнутых зеркал, рассеивается так, что не проходит сквозь и не облучает химическую смесь, реакционно-способную при актиничном излучении.
Как также показано на фиг. 8 и упоминалось выше, активный формирующий изображение элемент в DMD 810 обрабатывает свет цифровым способом путем его отражения в одном из двух направлений. Предполагается, что, в выключенном состоянии, путь распространения отраженного света никогда не должен попадать в место, содержащее химическую смесь, реакционно-способную при актиничном излучении. Для уверенности в том, что свет, отправленный в направлении выключено, никогда не распространится по упомянутому пути, часть системы 800 формирования изображения может содержать улавливатель 830 света. Упомянутый улавливатель содержит поверхности с высоким коэффициентом поглощения, которые сильно поглощают любой падающий на них свет и отражают его только дальше в глубину самого улавливателя. В предпочтительном варианте осуществления, в качестве неограничивающего примера, упомянутые поверхности содержат стеклянные листы с нейтральной (ND) спектральной характеристикой поглощения, например, листы, которые можно получить от компании Hoya Inc. (Токио, Япония).
Свет, который отражается от зеркальных элементов в положении «включено», распространяется по другому пути и направляется к фокусирующим элементам 840. Как в случае с другими оптическими элементами, упомянутые, приблизительно, 1-дюймовые фокусирующие линзы являются стандартными готовыми компонентами, которые можно приобрести, например, в компании Thorlabs Inc. (Newton NJ, США). Упомянутые фокусирующие линзы 840 фокусируют свет в состоянии «включено», выходящий из DMD 810, целенаправленно на формирующем оптическом компоненте, где происходит взаимодействие света с реакционно-способной мономерной смесью.
В некоторых вариантах осуществления, целесообразно обеспечить средство непосредственной визуализации и контроля состояния оптического пути, вместо получения логического заключения по результатам изготовления линз. В предпочтительном варианте осуществления оптического устройства воксельной литографии, средство для такого непосредственного контроля обеспечивается. Свет, который будет сфокусирован на формирующем оптическом компоненте 580, пересекает зеркало 850, которое можно переводить в траекторию и из траектории пучка. Свет, который направлен таким образом, падает затем на фотоприемное устройство 860 формирования изображения.
Как показано далее на фиг. 9, компоненты формирующего устройства 900 направляют пучок в конечную заданную зону реакционно-способной смеси. Как упоминалось выше, в некоторых вариантах осуществления, упомянутый свет уже фокусирован в нормальную ориентацию относительно поверхности самого формирующего оптического компонента 930. В варианте осуществления, обозначенном позицией 900, свет может падать, приблизительно, вертикально на поверхность формирующего оптического компонента 930. В альтернативных вариантах осуществления, в заданном месте может находиться линза, зафиксированная фиксирующим кольцом или другим крепежным устройством, обозначенным позицией 921, которое может поддерживать правильную ориентацию упомянутой линзы относительно формирующего оптического компонента 930. В общем смысле, следует отметить, что изобретение содержит многочисленные варианты осуществления, связанные с получением пути распространения света по вокселям через оптическую поверхность.
Как также видно из фиг. 9, поскольку ориентация емкости и формирующего оптического компонента относительно пучка света имеет большое значение, то в некоторых вариантах осуществления может быть задан механизм для их взаимно соединенного расположения, как показано, например, взаимодействием между элементом 970 фиксации формирующего оптического компонента и емкостью 950 для вмещения реакционно-способной мономерной смеси. Точная взаимно-относительная установка упомянутых двух элементов обеспечит также надежное управление установкой емкости 950 по центру относительно поверхности формирующего оптического компонента. В некоторых вариантах осуществления, позиционное управление можно также усовершенствовать с использованием функции дистанционного кольца 951. Упомянутая регулировка пространственного разнесения будет также регулировать объем реакционно-способной мономерной смеси, которую можно закладывать в емкость 950.
На фиг. 9 представлен также дополнительный аспект варианта осуществления, относящийся к регулированию окружающих газов по соседству с реакционно-способной мономерной смесью. Поскольку, в некоторых вариантах осуществления, присутствие кислорода может изменить фотохимию мономеров и приводить к удалению фотогенерируемых свободных радикалов, то, в некоторых вариантах осуществления, кислород следует исключать из газа, окружающего емкость 950. Данной цели достигают в устройстве 900, показанном на фиг. 9, с помощью закрытой емкости 990. Путем сквозного пропускания потока инертного газа 960, например, азота, из газовой среды можно удалить кислород. В еще одном варианте осуществления, уровень кислорода можно поддерживать на некотором уровне посредством управления его разбавлением в газе 960, пропускаемом через закрытую емкость 990. Стандартные средства, использующие регуляторы массового расхода газа для обеспечения постоянного уровня разбавления кислорода в газе 960, широко известны в технике и содержат варианты осуществления в пределах существа изобретения.
Емкость 950, которая вмещает реакционно-способную смесь, можно заполнять соответствующим объемом упомянутой реакционно-способной смеси. В некоторых вариантах осуществления, такое заполнение можно выполнять до того, как формирующий оптический компонент 930 устанавливают относительно емкости 950. В некоторых вариантах осуществления, формирующий оптический компонент 930 и емкость 950 можно поместить внутри закрытой емкости 990 и продувать газовым потоком 960. Можно также применять фильтрацию реакционно-способной смеси до использования. Затем, объем реакционно-способной смеси 945 можно вводить по количеству в емкость 950.
Существует множество средств для переноса реакционно-способной смеси 945, включая ручное заполнение, перекачивание текучей среды по количеству автоматическими средствами или заполнение до тех пор, пока датчик уровня не измерит соответствующий уровень реакционно-способной смеси 945 в емкости 950. С общей точки зрения, специалисту в данной области техники может быть очевидно, что на практике можно реализовать множество вариантов осуществления для переноса соответствующего количества реакционно-способной смеси 945, и данные методы не выходят за пределы объема настоящего изобретения.
В отношении вариантов осуществления, в которых уровень кислорода является особенно важным для этапов фотообработки, можно заметить, что кислород может присутствовать в растворенном виде в реакционно-способной мономерной смеси 945. В данном варианте осуществления требуется средство для создания концентрации кислорода в реакционно-способной мономерной смеси 945. Некоторые варианты осуществления для достижения упомянутой функции содержат выдерживание смеси в газовой среде, через которую протекает продувочный газ 960. Альтернативные варианты осуществления могут содержать вакуумную очистку от растворенных газов при подаче мономерной смеси и восстановление требуемого количества кислорода во время налива смеси методом мембранного обмена газа с жидкостью, подлежащей наливу. Следует понимать, что, в пределах объема изобретения, пригодным является любое средство для создания подходящей концентрации требуемого растворенного газа. Кроме того, с более общей точки зрения, другие материалы могут действовать как подходящие ингибиторы в присутствии или в отсутствие растворенного кислорода. В еще более общем смысле, полагают, что варианты осуществления, которые содержат устройство для создания и поддержки подходящего уровня ингибитора, не выходят за пределы объема настоящего изобретения.
На фиг. 10 изображена примерная геометрия 1000 формирующего оптического компонента и его крепежно-установочного устройства. Структура, которая удерживает формирующий оптический компонент, может содержать плоский стеклянный диск 1040. Формирующий оптический компонент можно расположить и закрепить посредством оптического клея 1020 с использованием сборочной оправки для обеспечения совмещения между диском и формирующим оптическим компонентом. Плоская поверхность диска обеспечивает точную ориентацию по вертикали, а установочный вырез 1030 и другие непоказанные плоские поверхности могут допускать позиционное управление в радиальном и горизонтальном направлении.
Как показано на фиг. 11, диск 1000 сопрягается с системой 1100 емкости. Плоские поверхности опираются на три ответные поверхности 1130. Некоторые варианты осуществления могут дополнительно содержать подпружиненный установочный штифт 1120, который принудительно сопрягается с вырезом 1030 и устанавливается в него. Два статических установочных штифта (не показанных) входят в зацепление с двумя другими плоскими поверхностями на формирующем оптическом компоненте в сборе и, в сочетании, выполняют функцию кинематической установки формирующего оптического компонента в сборе по всем степеням подвижности, что обеспечивает средство для установки формирующего оптического компонента в оптический путь с высокой повторяемостью и стабильностью. В некоторых вариантах осуществления может также содержаться емкость 1110 для вмещения реакционно-способного мономера. В более общем смысле, существует множество вариантов осуществления, которые соответствуют техническому содержанию изобретения, описанному в настоящей заявке, и которые могут быть очевидными для специалиста в данной области техники в отношении способов центрирования формирующего оптического компонента, определения местоположения упомянутого оптического компонента вблизи емкости, которая будет вмещать реакционно-способную смесь, и определения местоположения, по меньшей мере, одной упомянутой функции в среде с регулируемыми внешними условиями.
Формирующий оптический компонент 1010 является, по меньшей мере, частично пропускающим в искомой области спектра актиничного излучения. Соответственно, в различных вариантах осуществления, формирующий оптический компонент 1010 может содержать, например, по меньшей мере, что-то одно из: кварца, пластика, стекла или другого материала, прозрачного для длин волн света, выполняющего функцию отверждения используемой RMM. Кроме того, можно отметить, что геометрия формирующего оптического компонента 1010 содержит одну из поверхностей 1011 с характеристиками, которые следует сообщить линзе или линзовой заготовке, формируемым по поверхности 1011 путем полимеризации, вызываемой формирующим актиничным излучением, которое проходит через формирующий оптический компонент 1010. Многочисленные варианты осуществления геометрии могут включать в себя техническое содержание изобретения, описанное в настоящей заявке.
В пределах объема различных вариантов осуществления, которые можно применить для конструктивного решения и получения характеристик формирующего оптического компонента 1010, отдельные примеры упомянутых компонентов могут содержать характерные аспекты, связанные, например, с их исходным материалом, изготовлением, статистическими данными о применении и/или другими фактами. Данные аспекты могут или не могут взаимодействовать с общей функцией воксельной литографической системы 500, с созданием однозначных оптических сдвигов в профиле распределения интенсивности по вокселям, необходимом для получения намеченного готового изделия. Поэтому, некоторые варианты осуществления могут использовать средство для предварительной обработки формирующих оптических компонентов 1010, их сохранения и сопровождения. Например, один вариант осуществления может быть предназначен для кодирования идентификационной метки в машинно-читаемом формате на плоской поверхности детали 1040 к формирующему оптическому компоненту. Дополнительные варианты осуществления могут содержать, например, прикрепление RF (радио) идентификационного устройства вместе с упомянутой идентификационной меткой для машинного считывания. В связи с идентификацией отдельных деталей 1040 к формирующим оптическим компонентам, возможно множество других вариантов осуществления, которые могут включать в себя цель настоящего изобретения.
Изделие, производимое оптическим оборудованием 500 воксельной литографии, может содержать множество вариантов осуществления. В одном варианте осуществления, как показано в устройстве 900, реакционно-способное изделие 940 будет формироваться на поверхности формирующего оптического компонента 930, однако, все же, будет находиться в остаточной реакционно-способной химической смеси 945. Операция извлечения формирующего оптического компонента 930 вместе с реакционно-способным изделием 940 из химической смеси 945 может содержать дополнительные варианты осуществления устройства. В некоторых упомянутых вариантах осуществления, формирующий оптический компонент 930 и прилипшее реакционно-способное изделие 940 можно поднимать из химической смеси 945, например, роботизированным механизмом.
В некоторых вариантах осуществления, изделие, которое получается в результате описанного технологического процесса, может быть объектом, называемым линзовой заготовкой. Линзовая заготовка может сцепляться с формирующим оптическим компонентом при формировании. Схематическое представление заготовки 1700 показывает, что может содержаться в ней без подложки или формирующего оптического компонента, с которыми может сцепляться линзовая заготовка. Однако, данное приблизительное представление поясняет главное особенности линзовой заготовки. Реакционно-способное изделие содержит твердый компонент, именуемый формой линзовой заготовки, в данном случае обозначенный позицией 1740. В данном варианте осуществления изображена прикрепляемая поверхность (где формирующий оптический компонент не показан) с оптической поверхностью 1750. Форма 1740 линзовой заготовки в показанном состоянии будет иметь поверхность 1730, которая образована под воздействием воксельной литографической системы 500. В состоянии сцепления с данной поверхностью 1730 находится текучая реакционно-способная смесь 1745 для изготовления линзы. В данных вариантах осуществления, среда 1745 будет оставаться на формирующем оптическом компоненте, при этом упомянутую среду можно подвергать такой дополнительной обработке, которая описана в настоящей заявке.
Устройство для удаления текучего материала
Линзовая заготовка 1700, которая в некоторых вариантах осуществления изготовлена посредством ранее описанной оптической системы 500 воксельной литографии, характеризует новый объект. Устройство для удаления текучего материала (иногда именуемое капиллярным устройством) является одним из группы устройств, которые могут воздействовать на линзовую заготовку 1700, и подробно описано ниже.
Далее на фиг. 12 схематически представлены некоторые аспекты варианта осуществления устройства для удаления текучего химического вещества. В данном случае, линзовая заготовка показана в состоянии прикрепления к формирующему оптическому компоненту 1250 и закрепленной на нем выравнивающей пластине 1260. Данное сочетание показано как вариант осуществления, в котором поверхность линзовой заготовки обращена вниз. Текучая реакционно-способная смесь 1240 для изготовления линзы будет перемещаться под действием множества различных сил, включая силу тяжести. Впитывающий капилляр 1210 расположен в непосредственной близости к текучей реакционно-способной смеси 1240 для изготовления линзы, около и внутри текучего химического вещества, которое собралось в нижней точке на поверхности линзы. В предпочтительном варианте осуществления, впитывающий капилляр может содержать полимерный впитывающий образец, выполненный из необработанной пластиковой микрогематокритной трубки Safecrit, модели HP8U. В альтернативном варианте, например, капилляр может также содержать стекло, металл или другой материал, удовлетворяющий требованиям к физико-химическим свойствам материалов для удаления текучих химических веществ.
Текучее химическое вещество 1240 втягивается в капилляр 1210 и формирует объем 1241, который отводится от линзовой заготовки. В одном варианте осуществления, процесс может повторяться несколько раз. После обработки, линзовая заготовка 1200 остается с уменьшенным количеством текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы, сцепленной с формой 1750 линзовой заготовки.
Посредством данной обработки можно влиять на различные аспекты текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы; включая, например, возможность отделения и удаления менее вязких компонентов в текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы. Специалистам в данной области техники следует понимать, что существует много разных альтернативных вариантов осуществления, зависящих от того, как может выполняться процесс удаления химического вещества, при этом все упомянутые варианты соответствуют объему настоящего изобретения.
В общем, альтернативные варианты осуществления могут содержать многочисленные физические конструктивные решения для отведения химического вещества от поверхности. Примером отличающегося варианта осуществления может быть включение компонента 1220 вакуумной системы для содействия отведению текучей реакционно-способной смеси 1240 для изготовления линзы. В качестве неограничивающего примера, в другом варианте осуществления могут содержаться резервные образцы капиллярного устройства 1210, размещенные в их точках, воспроизводящих геометрию поверхности формирующего оптического компонента 1250. Кроме того, удаление химического вещества можно выполнять материалом с большой площадью поверхности, например, губкой или наноструктурными материалами с большой площадью поверхности. При повторном обращении к вышеописанному принципу, альтернативный вариант осуществления может содержать возможность управления скоростью удаления реакционно-способной смеси 945 с линзовой заготовки на формирующем оптическом компоненте 930. Силы поверхностного натяжения в данном варианте осуществления могут содержать в себе способ удаления химического вещества, имеющий сходство с этапом капиллярного впитывания; и приводят, в результате, к уменьшению количества текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы, остающейся, когда получается линзовая заготовка. С точки зрения общности, множество вариантов осуществления устройства, которое может выполнять функцию удаления частей текучей реакционно-способной смеси 1240 для изготовления линзы, содержат технические средства в пределах объема настоящего изобретения.
Компонент 1220 вакуумной системы, в предпочтительном варианте осуществления, содержит функцию, альтернативную ранее описанной функции. При обработке нескольких линзовых заготовок, устройство 1200 для удаления химического вещества будет много раз выполнять удаление химического вещества. Компонент 1220 вакуумной системы можно использовать для очистки и откачивания капиллярного устройства 1210. Другой вариант осуществления может содержать растворитель для химической чистки, пропускаемый через капиллярное устройство 1210, в сочетании с компонентом 1220 вакуумной системы.
В общем, варианты осуществления 1200, приведенные на фиг. 12, показывают, как может функционировать система удаления химического вещества, и подробно и с увеличением представляют используемые компоненты. Для сравнения, на фиг. 13 представлен более развернутый вид некоторых вариантов осуществления системы 1300 удаления химического вещества, чтобы облегчить описание как оборудования, используемого в предпочтительном варианте осуществления, так и некоторых модификаций. Система 1300 на фиг. 13 содержит капиллярный компонент 1305 для удаления и линзовую заготовку, установленную на формирующем оптическом компоненте и пластине для формирующего оптического компонента, 1306, в подобной конфигурации и с линзовой заготовкой, обращенной прямо вниз.
Как также можно видеть из фиг. 13, впитывающий капилляр 1305 в альтернативных вариантах осуществления можно устанавливать в позицию, смещенную от центра формирующего оптического компонента и линзовой заготовки 1306, а именно, центральной точки. Позиция 1330 указывает одну координату положения столика с двухкоординатным (xy) перемещением, при этом регулировка служит для смещения капилляра относительно центральной отметки формирующего оптического компонента. В качестве примера, позиция 1330 показана в предпочтительном варианте в форме ручной регулировки с помощью верньера. Однако специалисту в данной области техники может быть понятно, что регулировка может выполняться автоматикой, содержащей, например, шаговые электродвигатели; и, в более общем случае, в рамках настоящего изобретения предполагаются различные уровни усложнения автоматического оборудования для установки столика с двухкоординатным перемещением. В еще более общем смысле, и для упрощения последующего пояснения, можно принять, что любая возможность перемещения на устройстве может составлять сходную степень свободы в возможных вариантах осуществления.
Устройство крепления формирующего оптического компонента, указанное позицией 1320, содержит устройство для гибко настраиваемого закрепления формирующего оптического компонента в искомом жестком положении. Образец формирующего оптического компонента, обозначенный 1000 выше в описании, может, в данном варианте осуществления, использовать схемы установки, подобные тем, как при установке в воксельном литографическом устройстве 500. Альтернативные варианты осуществления могут предоставлять возможность переноса устройства 1000 крепления формирующего оптического компонента автоматическими средствами. Следует понимать, что многочисленные альтернативные варианты способов крепления формирующего оптического компонента и его фиксации в подходящем положении в устройстве для удаления текучего химического вещества содержат соответствующие аспекты настоящего изобретения.
Предыдущее описание относилось, в основном, к вариантам осуществления с осью формирующего оптического компонента, расположенной перпендикулярно горизонтальной плоскости и в направлении действия гравитационных сил. Альтернативные варианты осуществления могут допускать поворот оси под некоторым углом к упомянутому перпендикулярному направлению. Позиция 1350 содержит регулировочное средство для изменения угла, который составляет ось формирующего оптического компонента с направлением силы тяжести. Основной эффект упомянутого изменения будет состоять в том, что текучий материал 1710 на линзовой заготовке будет стремиться к накоплению в местоположении, смещенном от центра формирующего оптического компонента. В некоторых вариантах осуществления возможно получение преимущества отбора текучих сред в местоположении, смещенном от центра.
Ряд элементов, указанных на фиг. 13, имеет отношение к установке с вертикальной ориентацией капиллярного впитывающего устройства 1305 относительно текучей среды на линзовой заготовке. Например, элемент 1340 может содержать грубую или предварительную регулировку данной координаты положения посредством перемещения столика, соединенного с впитывающим капилляром 1305, вдоль вертикальной оси. В дополнение, элемент 1345 содержит точную регулировку уровня, относящуюся к той же возможности перемещения. Равным образом, существует возможность регулирования монтажного стола 1310 для формирующего оптического компонента относительно капиллярного впитывающего устройства 1305 вдоль той же оси. Элемент 1370 содержит устройство точной регулировки для данной цели.
С целью перемещения впитывающего капилляра в разные ориентации, элемент 1360 содержит устройство поворотного перемещения. Например, данный вариант осуществления может предусматривать упрощенную и автоматическую возможность для смены впитывающего устройства 1305.
Как упоминалось, может быть много вариантов осуществления, которые относятся к автоматизации перемещений различных компонентов устройства 1300 для удаления текучего химического вещества. Однако, кроме того, объем настоящего изобретения полностью включает в себя альтернативные варианты осуществления, содержащие оптические измерения для управления процессом удаления химического вещества. Дополнительные альтернативные варианты осуществления для упомянутого контроля могут содержать, например, датчики уровня жидкости различных типов. В порядке обобщения, специалисту в данной области техники может быть очевидно, что процесс управляемого частичного удаления текучей химической смеси с твердой опорной части может нуждаться в многочисленных сенсорных и измерительных устройствах.
Сущность вариантов осуществления, относящихся к вышеописанным устройствам для удаления текучих реакционно-способных химических веществ для изготовления линз, включает в себя способы и устройства для удаления части химического вещества 1710 с поверхности формы 1730 линзовой заготовки. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что этапы очистки от химических веществ могут содержать варианты осуществления с более агрессивными вариантами очистки. С применением промышленных стандартных методов очистки, можно частично или почти полностью удалять текучее реакционно-способное химическое вещество 1710 для изготовления линз. По определению, устройство с данным процессом очистки будет превращать линзовую заготовку 1700 в другую форму. Однако, в некоторых вариантах осуществления, линзовую заготовку можно восстанавливать после упомянутой очистки нанесением реакционно-способной смеси обратно на поверхность 1730 формы линзовой заготовки, например, методом осаждения, распыления, струйным методом или капиллярным методом.
Другие варианты осуществления удаления химического вещества могут обходиться без использования оборудования, внешнего относительно формы 1740 линзовой заготовки. В качестве альтернативы, поскольку геометрию формы 1740 линзовой заготовки можно задавать множеством вариантов осуществления, существуют конструктивные решения формы линзовой заготовки, которые могут содержать топологические выемки или канавки (элемент 440 на линзе 400 на фиг. 4 содержит некоторые примерные варианты осуществления данных конструктивных элементов и описан в других разделах настоящего описания) в некоторых местах формы 1740 линзовой заготовки. Посредством направления текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы в канавки можно обеспечить уменьшение количества текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы на форме 1740 линзовой заготовки, и данное решение может содержать упомянутый альтернативный вариант осуществления удаления химического вещества. В общем, можно представить себе, что, в вариантах осуществления данного типа, фактическая форма топографических рельефных конструктивных элементов для выполнения упомянутой функции может изменяться и создаваться в свободно сформированной поверхности.
Устройство стабилизации и фиксации
Линзовая заготовка 1700 содержит основу для дополнительных вариантов осуществления устройства для индивидуального заказного формирования офтальмологической линзы. Текучий слой линзовой заготовки, показанный на изображении одного варианта осуществления в виде слоя 1710, обеспечивает новые способы формирования поверхности с оптическим качеством на офтальмологической линзе. Когда линзовую заготовку располагают вертикально, текучая среда может перемещаться со временем. В некоторых условиях, например, за некоторый промежуток времени, текучий слой может растечься под действием как силы тяжести, так и сил поверхностного натяжения и, тем самым, достичь стабильного состояния. Поверхность стабилизированной текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы можно представить поверхностью, обозначенной позицией 1720. В некоторых вариантах осуществления, полученная поверхность 1720 может содержать оптическую поверхность более высокого качества, чем поверхность 1730 формы 1740 линзовой заготовки. Функцию, предоставляющую возможность стабилизации текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы, могут обеспечивать множество устройств.
На фиг. 14 представлен предпочтительный вариант осуществления устройства 1400 стабилизации. Один аспект допускает изоляцию текучей системы от перемещений или энергии вибраций. Данная изоляция обеспечивается в устройстве 1400 компонентом 1450. Относительно массивный стол 1450 может опираться на виброизолирующую систему 1440. Так как сила тяжести также используется в данных вариантах осуществления, то, возможно, было бы предпочтительно, чтобы массивный стол 1450 имел плоскую поверхность, которая является горизонтальной. Линзовую заготовку 1410 можно прикреплять к держателю 1430 формирующего оптического компонента, который может крепиться к крепежному устройству 1451. В некоторых вариантах осуществления, можно применять оборудование автоматической выдержки времени для регулирования минимального количества времени для того, чтобы текучая среда достигала относительно стабильного состояния.
В некоторых вариантах осуществления, устройство, применяемое для стабилизации, содержит прикрепляемые компоненты, допускающие обработку линзовой заготовки на этапе облучения актиничным излучением с целью фиксации линзовой заготовки 1700 в виде сформированной офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления, фиксирующее излучение вызывает протекание фотохимических реакций только в текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы. В альтернативных вариантах осуществления, другие части линзовой заготовки, например, форма 1740 линзовой заготовки может испытывать, по меньшей мере, одно химическое изменение под действием фиксирующего излучения. Для специалиста могут быть очевидны другие варианты осуществления, которые составляют разновидности, основанные на характере материалов, содержащих линзовую заготовку, и согласуются с сущностью настоящего изобретения.
В устройстве 1400, источник фиксирующего излучения обозначен позицией 1460. В качестве примера, можно применить источник света, аналогичный источнику света, ранее описанному в контексте оптической системы 520 воксельной литографии. Например, в некоторых вариантах осуществления, источник света модели AccuCure ULM-2-420 с контроллером компании Digital Light Lab Inc. (Knoxville, TN USA), 1460, может составлять подходящий источник фиксирующего излучения 1461. После того, как отработаны соответствующие параметры для стабилизации, контроллер источника 1460 фиксирующего света переключают во включенное положение для облучения линзовой заготовки и ее окружения фиксирующим излучением 1461 и формирования офтальмологической линзы в соответствии с одной разновидностью вариантов осуществления. С общей точки зрения, может быть много вариантов осуществления, относящихся к стабилизации или, в ином случае, перемещению текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы по поверхности 1730 формы линзовой заготовки и, затем, облучению каким-либо способом фиксирующим излучением.
В качестве примера, некоторые альтернативные варианты осуществления для обработки в устройстве фиксации могут содержать форму линзовой заготовки, в которой текучий материал может быть смыт в промывочной системе. Так как данная форма линзовой заготовки в зафиксированной форме может содержать линзу с некоторыми характеристиками самой упомянутой формы, то предполагается, что объем настоящего изобретения включает в себя варианты осуществления, которые предусматривают применение устройства фиксации таким способом, при котором, по существу, не требуется устройство стабилизации. В более общем смысле, изобретение может предусматривать многочисленные варианты осуществления материалов и форм, при которых устройство фиксации может фиксировать материалы, которые не нуждаются в предшествующем растекании текучего материала по поверхности, подлежащей фиксации. Для примера, форма линзовой заготовки, которая сформирована с использованием воксельной литографической оптической системы и лишена текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы путем смывания, все еще может содержать вариант осуществления, в котором устройство фиксации способно фиксировать линзовую заготовку в линзу.
Одна группа вариантов осуществления содержит альтернативные способы стимулирования перемещения текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы. Например, в некоторых вариантах осуществления, встряхивание поверхности линзовой заготовки, содержащей текучую реакционно-способную смесь 1710 для изготовления линзы, может создавать возможность перемещения текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы. Кроме того, например, возможно, было бы желательно, в некоторых вариантах осуществления, вращать линзовую заготовку вокруг центральной оси как при получении покрытия методом центрифугирования, обычном в технологии нанесения пленок.
Еще одни варианты осуществления могут содержать сведение к минимуму силы тяжести, действующей на текучую реакционно-способную смесь 1710 для изготовления линзы, посредством контролируемого сброса линзовой заготовки 1410 на некоторое расстояние. Дополнительные варианты осуществления могут изменять влияние тяготения посредством изменения уровня поверхности 1450, на которую опираются линзовая заготовка 1410, формирующий оптический компонент 1420 и держатель 1430. При другом уровне поверхности, силы, действующие на текучую реакционно-способную смесь 1710 для изготовления линзы в центре оптической области могут изменяться и вызывать перемещение.
В соответствии с другим аспектом, некоторые варианты осуществления могут содержать химические или физические изменения текучей реакционно-способной смеси 1710 для изготовления линзы. Например, альтернативный вариант осуществления может содержать введение растворяющего материала в текучее реакционно-способное химическое вещество и его окрестность таким образом, чтобы изменить характер его текучести. Кроме того, упомянутый привносимый материал может повлиять на поверхностно-энергетические свойства компонентов в системе 1700 линзовой заготовки. Свойства текучего реакционно-способного химического вещества 1710 можно частично изменять применением фиксирующего излучения 1461, чтобы изменять характер текучести таким образом, который отличается от фиксации. Исходя из существа настоящего изобретения, можно предположить многочисленные альтернативные варианты осуществления общего характера, относящиеся к изменению свойств текучей химической системы.
На, по существу, базовом уровне, характер реакционно-способной химической смеси 945 можно комбинировать с различными вариантами осуществления устройства для получения других результатов. Следует понимать, что характер устройства 1400 стабилизации и фиксации и изменение вариантов осуществления, которые возникают в результате изменения основных химических составляющих в реакционно-способной химической смеси, содержат варианты осуществления, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения. Например, упомянутый подход может содержать изменения используемой длины волны фиксирующего излучения и может предлагать варианты осуществления устройства, которые содержат возможность гибкого изменения упомянутой длины волны фиксирующего излучения.
Так как материалы линзовой заготовки могут содержать часть сформированной линзы, то специалисту в данной области техники может быть очевидно, что средства регулирования условий окружающей среды в составе и окрестности устройства стабилизации и фиксации содержат важные аспекты вариантов осуществления. Например, удаление микрочастиц, например, воздушным потоком, фильтруемым HEPA-фильтром, может содержать один вариант осуществления регулировки условий окружающей среды. Так как текучая среда еще чувствительна к актиничному излучению, то средства борьбы с рассеянным светом, поступающим в окружающую среду, содержат дополнительные альтернативные варианты осуществления. Влажность и другие газообразные примеси также могут влиять на качество линзы, и регулирование упомянутых условий окружающей среды может содержать альтернативные варианты осуществления. Многочисленные аспекты регулирования условий окружающей среды, которые могут быть очевидны специалисту в данной области техники, содержат технические средства, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения.
Результат обработки линзовой заготовки в соответствии с некоторым вариантом осуществления с устройством стабилизации и фиксации может содержать устройства, которые аналогичны офтальмологическим линзам или формируют их. Во многих отношениях, упомянутый материал обладает характеристиками, которые непосредственно относятся к окончательной гидратированной офтальмологической линзе. Однако, многие варианты осуществления, после стабилизации и фиксации линзы, создают объект, который, пока он в негидратированной форме находится на держателе 1430 формирующего оптического компонента, можно подвергать измерениям различного вида.
Измерительное устройство
На фиг. 15 представлено изображение варианта осуществления измерительного устройства, способного измерять оптические характеристики и характеристики материала. Можно видеть, что измерение возможно как с «сухими» линзами, которые будут получаться после обработки на вышеописанном устройстве 1400 фиксации; так и с гидратированными линзами. Однако, данный вариант осуществления относится, в основном, к измерению сухих линз, которые, желательно, еще закреплены на формирующем оптическом компоненте. Как показано на фиг. 15, сухая линза 1520 еще закреплена на формирующем оптическом компоненте 1530 и на соответствующих компонентах 1540 его крепления. Например, упомянутый крепежный компонент 1540 закреплен на паре опор 1550 и 1560, которые совместно предоставляют возможность управляемого поворотного перемещения линзы вокруг центральной оси.
В некоторых вариантах осуществления, взаимодействие лазерного света 1515 от лазерного датчика 1510 перемещения, например, датчика, выпускаемого компанией Keyence (Osaka, Япония), модели LT-9030, с поверхностью образца 1520 линзы происходит по мере того, как формирующий оптический компонент 1530 образца 1520 и крепежный зажим 1540 поворачиваются вокруг оси. Поворотный серводвигатель 1570 приводит в движение вращающийся столик на подшипниковой кинематической опоре, на котором находится узел образца. Для стабильности вращения, центр масс узла образца линзы установлен, в некоторых вариантах осуществления, как можно ближе к центральной точке. Когда столик поворачивается, лазерный датчик 1510 перемещения измеряет перемещение нескольких точек по кольцам с осевым расположением на поверхности линзы 1520. После того, как столик повернется на полный оборот, датчик 1510 перемещения перемещается в азимутальном направлении. Каждое перемещение создает новый кольцевой профиль по поверхности линзы. Процесс в данном варианте осуществления повторяется, пока не получен профиль всей поверхности линзы. Посредством измерения конкретного формирующего оптического компонента 1530 без образца 1520 линзы можно получить местоположение поверхности формирующего оптического компонента в эквивалентном формате обозначений сферической координатной системы. Вычитание данного результата из результата с линзой на оптическом компоненте дает карту распределения толщин изготовленной линзы. И вновь, однозначная идентификация формирующего оптического компонента в электронном формате с помощью прикрепленного RFID (радиочастотного идентификатора) или какого-нибудь другого средства может содержать другую форму варианта осуществления устройства.
В некоторых вариантах осуществления данного типа, свободное вибрационное смещение поверхности образца 1520 относительно датчика 1510 может вносить значительную ошибку в полученный системой результат измерения перемещения. Поэтому можно включать в состав возможность амортизации и изоляции вибраций. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления, для минимизации вибрационных эффектов можно использовать массивный опорный стол 1580, установленный на виброизолирующие опоры 1590. Некоторые варианты осуществления могут быть менее чувствительными к вибрационным шумам, чем другие; однако, в общем, различные способы сведения к минимуму режимов передачи вибрационной энергии в окружающую среду около различных видов датчиков и устройства для установки образца содержат варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения.
Другие варианты осуществления могут использовать отличающиеся измерительные системы, в некоторых случаях, в дополнение к первому описанному лазерному датчику перемещения, чтобы получать характеристики линз. В качестве неограничивающего примера, в некоторых вариантах осуществления можно также применить датчик волнового фронта Шэка-Хартмана, выпускаемый компанией Thorlabs Inc (Newton, NJ, США), для определения толщины тела линзы.
С общей точки зрения, возможно применение множества существенно различающихся измерительных устройств, которые, как ожидается, не выходят за пределы объема настоящего изобретения, включая, частично, и например, методы определения показателя преломления, коэффициента поглощения излучения и плотности. Можно также прогнозировать аспекты, относящиеся к средствам регулирования условий окружающей среды, включая, например, обнаружение макрочастиц. Упомянутые разнообразные технические средства могут находиться в той же самой окружающей среде и в том же месте, где находится примерное измерительное устройство 1500, или, в альтернативных вариантах осуществления, могут содержать дополнительные местоположения внутри или вне общей окружающей среды системы.
Сбор, хранение и передача измерительных и логистических данных, относящихся к конкретным образцам и компонентам, используемым при изготовлении конкретных образцов, содержат общий принцип вариантов осуществления изобретения. Упомянутые разнообразные данные могут быть полезны при создании цепей обратной связи для управления характеристиками линз. В примерном и предпочтительном варианте осуществления, выходные данные измерительного устройства 1500 на основе лазерного датчика перемещения для образца 1520 линзы записываются и сохраняются в компьютерной системе. Отдельный образец 1530 формирующего оптического компонента, в одном варианте осуществления, может быть измерен методом лазерного измерения перемещений еще до использования упомянутого компонента для изготовления упомянутого образца 1520. При использовании компьютерной системы обработки данных, данные перемещения можно обрабатывать каким-либо методом для формирования изображения толщины образца линзы, изготовленного упомянутым способом.
В компьютерной системе искомую модель образца линзы, полезную при обеспечении заданных значений исходных параметров для различных компонентов в системе изготовления линзы, можно сравнивать с обработкой данных перемещения образца 1520 и формирующего оптического компонента 1530. В некоторых вариантах осуществления, точки в различных местах модели можно отображать или ставить в обратное соответствие отдельным компонентам системы формирования изображения; в предпочтительном варианте осуществления, конкретному воксельному элементу в оптической системе воксельной литографии. Настройкой параметров для данного вокселя можно изготовить следующий образец линзы или линзовой заготовки с рабочими характеристиками, скорректированными по сравнению с предшествующим образцом. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что, в рамках многочисленных вариантов осуществления измерений и различных вычислительных алгоритмов и устройств, многие альтернативные варианты осуществления получения, обработки, моделирования, обратной связи и передачи данных содержат элементы, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления, измерительные данные конкретной системы, относящиеся к толщине изготовленного образца 1520 линзы можно сделать более качественными с помощью установочных конструктивных элементов, выполненных в профиле формы 1740 линзовой заготовки. В примере, показанном на фиг. 4 для линзы 400, измерительные данные толщины получены способом, аналогичным вышеописанному способу. Другие пояснения для упомянутой линзы 400 приведены далее в других местах настоящего описания; но, для понимания варианта осуществления корректировки, можно дать пояснения к конструктивному элементу, обозначенному позицией 440. Конструктивный элемент 440 может содержать выемку с относительно глубоким профилем в поверхности образца 1520 линзы. Конструктивное решение данного конструктивного элемента может способствовать ориентации на многочисленных технологических этапах в устройстве. В одном варианте осуществления, сигнал, относящийся к линзе 400, можно выделять или распознавать по алгоритму обработки измерительные данных. Такое выделение может быть полезно при установке участков различных устройств, которые находятся вблизи установочного конструктивного элемента 440 или обеспечивают обработку после установки относительно него. Специалисту в данной области техники, возможно, очевидно, что можно создать многочисленные варианты осуществления установочных конструктивных элементов, включая использование маркировочных материалов и конструктивных решений профильных конструктивных элементов, помимо прочего, содержащие техническую область в пределах объема настоящего изобретения.
Некоторые альтернативные варианты осуществления, использующие измерительные данные, получаемые измерительной системой 1500, могут использовать упомянутые данные в целях диагностики и управления для всей системы изготовления офтальмологических линз или ее различных устройств, описанных в настоящей заявке. В качестве неограничивающего примера, сохранение вышеупомянутого измерения формирующего оптического компонента 1530 может обеспечивать, в результате, архив упомянутых измерений. Посредством альтернативных вычислений и алгоритмической обработки можно сравнивать характеристики поверхности с течением времени, и изменения упомянутых характеристик, происходящие либо резко, либо равномерно, можно использовать для сигнализации о необходимости диагностического вмешательства в каком-либо виде. Один из примеров множества возможных причин упомянутого изменения сигнала может содержать сигнал, что формирующий оптический компонент испорчен какой-то поверхностной царапиной на поверхности. В дополнительных вариантах осуществления можно применить статистические алгоритмы управления процессом как для назначения допустимых пределов получаемых результатов изменений, так и для автоматической сигнализации о достоверном изменении измерения. Другие дополнительные варианты осуществления могут обеспечивать средства для автоматизации системы, чтобы реакция на упомянутую сигнализацию осуществлялась автоматическим способом. Однако, с общей точки зрения, объем настоящего изобретения предусматривает упомянутые и многочисленные другие варианты осуществления применения измерительных данных, например, из системы 1500, для диагностики и управления всей системой.
Варианты осуществления вышеописанного измерительного устройства могли относиться, в общем, к измерениям на «сухом» образце 1520 линзы или ее формирующем оптическом компоненте 1530. Однако, с еще более общей точки зрения, аналогичные или дополнительные варианты осуществления измерений могут возникать в результате измерения характеристик другого рода в интегрированной системе. В качестве неограничивающего примера, в некоторых вариантах осуществления, возможно продолжение обработки «сухой» линзы и ее гидратация. Измерение на данном вновь образованном образце 1520 может содержать пример описания более общего варианта осуществления. Дополнительный пример может содержать выполнение измерений на образце 1700 линзовой заготовки. Следовательно, в общем смысле, существует множество вариантов осуществления, которые предполагаются в объеме настоящего изобретения, для осуществления измерений на разных видах материалов, используемых при обработке или содержании изделия в составе системы изготовления офтальмологической линзы данного рода.
Устройство для гидратации и съема
Другая подсекция устройства для изготовления офтальмологической линзы включает в себя этапы съема линзы или линзовой заготовки с ее формирующего оптического компонента, ее очистки и гидратации. В некоторых вариантах осуществления, упомянутые этапы могут выполняться, по существу, одновременно. На фиг. 16 изображен вариант осуществления устройства 1600 для выполнения упомянутых этапов, для простоты именуемого устройством для гидратации. Устройство содержит емкость 1610 для вмещения гидратирующей текучей среды, раствор 1620 текучей среды, в который погружают линзу 1630 и держатель 1640 формирующего оптического компонента, и блок 1650 терморегулирования для выдерживания раствора при постоянной температуре.
В предпочтительном варианте осуществления, раствор 1620 текучей среды содержит деионизированную (DI) воду, в которую добавлено поверхностно-активное вещество. Существует множество вариантов осуществления данного раствора, которые применяются на практике в данной области техники и соответствуют объему настоящего изобретения. В альтернативном варианте осуществления, раствор 1620 текучей среды может содержать смесь органических спиртов, иногда в смеси с деионизированной водой и поверхностно-активным веществом. Поэтому, некоторые варианты осуществления емкости 1610 могут содержать материалы, которые удовлетворяют условию вмещения объема воды или органических спиртов, а также передачи тепловой энергии между блоком 1650 терморегулирования и раствором 1620 текучей среды. С точки зрения общности, возможны многочисленные альтернативные варианты осуществления, содержащие материалы емкостей, конструктивные решения емкостей и средств наполнения и опорожнения емкостей, которые находятся в рамках гидратации и очистки линзы и содержат варианты осуществления упомянутого технического содержания изобретения.
В некоторых вариантах осуществления, температуру раствора повышают для ускорения операции гидратации, очистки и съема. В одном таком варианте осуществления, температуру можно поддерживать посредством применения электроплитки с внутренним чувствительным устройством 1650. Более совершенные варианты осуществления могут содержать альтернативные способы нагрева раствора, включая альтернативные излучающие и проводящие материалы и устройства. Дополнительные варианты осуществления могут также содержать разные способы контроля температуры раствора и ее регулирования в пределах некоторой температурной зоны. Другой дополнительный и более усовершенствованный вариант осуществления может содержать возможность изменения или программирования температуры раствора текучей среды со временем. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что существуют многочисленные варианты осуществления для регулирования температуры гидратирующего раствора, которые содержат варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения.
По мере того, как происходит воздействие раствора текучей среды на линзу 1630 и формирующий оптический компонент 1640, и линза гидратируется, в некоторых вариантах осуществления тело линзы будет набухать и, в конечном счете, отделится от формирующего оптического компонента 1640. Поэтому, некоторые варианты осуществления могут содержать средство улавливания отделившейся линзы для сборки в соответствующее средство хранения и упаковки. Дополнительные варианты осуществления могут содержать определение положения и подбор отделившейся линзы из состава раствора 1620 текучей среды. В качестве альтернативы, варианты осуществления могут обеспечивать возможность процеживания упомянутого состава раствора 1620 текучей среды в процессе слива для изоляции линзы от текучей среды. С общей точки зрения, многочисленные способы определения местоположения линзы и ее переноса в средство хранения содержат соответствующие варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения.
Однако, как упоминалось выше, линза в набухшей форме может содержать оптические характеристики, которые в наибольшей степени соответствуют рабочим характеристикам линзы, когда линза используется для ношения пациентом. Поэтому, в некоторых вариантах осуществления, на набухшей линзе может выполняться, по меньшей мере, один этап измерения. Данные варианты осуществления могут содержать аспекты обратной связи, регулирования и диагностики, аналогичные аспектам, описанным для других этапов измерения, и эксперту могут быть очевидны другие дополнительные варианты осуществления, которые возникают в результате набухания линзы в устройстве гидратации.
Данные подсекции содержат пять основных подсекций устройства по настоящему изобретению для формирования офтальмологической линзы. В предпочтительном варианте осуществления, каждая подсекция характеризуется своим вариантом осуществления, отличающим устройство. Однако, можно видеть, что, поскольку каждая подсекция устройства может содержать многочисленные альтернативные варианты осуществления даже на более высоком уровне, то существует возможность альтернативных решений, которые либо имеют иную организацию подсекций, либо, наоборот, могут быть без, по меньшей мере, одной подсекции и, все же, содержат вариант осуществления в пределах объема настоящего изобретения.
Способы
Методология, предлагаемая в настоящем изобретении, по существу, может содержать пять основных подсекций, и, поэтому, описание некоторых вариантов осуществления способов организовано далее в логической последовательности на уровне подсекций. Подсекции представляют собой методологию, относящуюся к изготовлению воксельных литографических линзовых заготовок, более общую методологию изготовления линзовых заготовок, разнообразную методологию обработки линзовых заготовок, последующую обработку линз и линзовых заготовок и методологию измерений и обратной связи между различными секциями. Следует отметить, что следующие этапы и описание методологии являются примерными и не подразумевают ограничения объема изобретения, если иначе не заявлено или указано в прилагаемой формуле изобретения.
Существуют варианты осуществления методологии, которые содержат все подсекции или же их подгруппу, и, соответственно, порядок и содержание, по меньшей мере, одного описанного этапа способа не ограничивают изобретения. На фиг. 1 обозначены блоки подсекций методологии 100, содержащие: методологию воксельной литографии 110; методологию альтернативного формирования 120; методологию обработки 130 линзовой заготовки; методологию последующей обработки 140; и методологию измерения и обратной связи 150. На фиг. 1, два объекта выделены овальными блоками; данными объектами являются линзовая заготовка, обозначенная позицией 160; и офтальмологическая линза, обозначенная позицией 170. Стрелки с одним острием могут содержать общее направление, которое может приниматься в некоторых вариантах осуществления, и стрелки с двумя остриями означают, что некоторые или все материалы, данные и информация могут передаваться из различных методологических секций в основную секцию измерений и обратной связи.
Методологии воксельной литографии
Способы изготовления линзовых заготовок с использованием устройства воксельной литографии содержат многочисленные варианты осуществления, связанные с многочисленными вариантами осуществления устройств, а также многочисленными способами применения данных вариантов осуществления устройств при обработке линзовых заготовок. Как показано на фиг. 1, способы воксельной литографии, обозначенные позицией 110, содержат начальный этап, обозначенный позицией 115, который может содержать исходный этап при изготовлении линзы в данной системе. Искомые параметры линзы можно вводить в алгоритм вычислений. В некоторых вариантах осуществления данные параметры могут быть получены измерением оптических аберраций на оптических поверхностях офтальмологического пациента. Данные измерения можно преобразовать в искомые характеристики волнового фронта для линзы, подлежащей изготовлению. В других вариантах осуществления могут быть теоретические характеристики линзового волнового фронта, которые можно вводить в алгоритм для определения параметров изготовления линзы. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что возможно множество вариантов осуществления способа, связанных с исходным этапом задания искомых выходных характеристик линзы.
Как также показано в позиции 115, алгоритм получает вышеупомянутые входные параметры и, в некоторых вариантах осуществления, сопоставляет параметры с ранее изготовленными линзами. Затем может быть определена последовательность «кадров» для «кинофрагмента» или сценария облучения, который будет передаваться в пространственный модулятор света. Можно представить, что, в данном случае, возможно множество вариантов осуществления, связанных с методологией, которая задает алгоритмическую обработку требуемых параметров, которые вводятся в алгоритм.
Подобным образом, возможно множество методологий, которые можно применить для преобразования выходных данных алгоритма для конкретного воксельного элемента в запланированный профиль отражения света во времени, который будет содержать сценарий «DMD». Например, искомое суммарное значение интенсивности по алгоритму может доставляться в местоположение вокселя в реакционно-способной смеси в виде последовательности временных этапов, на которых входная интенсивность систем облучения светом отражается в течение всего времени. Затем интегральная интенсивность данных этапов полного «включения» может дополняться другим временным этапом, на котором в зеркальный элемент записывается неполное значение, и, следовательно, зеркало имеет уровень «включено» рабочего цикла ниже, чем полное включение, и, затем, в течение остающихся временных этапов, на которых будет происходить облучение реакционно-способной смеси в целом, упомянутый конкретный воксельный элемент может быть «выключенным» в течение остающегося времени. Альтернативная методология может содержать получение среднего значения интенсивности для нескольких этапов или «кадров», которые будут доставляться, и использование упомянутого значения для установки большого числа значений кадров, которые передаются в DMD. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что большинство пространственных модуляторов света, описанных ранее применительно к устройствам, также содержат варианты осуществления методологии для согласования цели создания упомянутой интенсивности и управления облучением во времени.
Выше описаны способы в виде примеров, относящихся к модуляции постоянной интенсивности, подаваемой на устройство пространственной модуляции, посредством устройства пространственной модуляции, однако, могут возникать более совершенные методологии, если модулировать интенсивность от источника света либо в источнике, либо в оптической системе с фильтрацией света. Дополнительные варианты осуществления могут возникать в результате объединения управления интенсивностью как в компонентах осветительной системы, так и в пространственном модуляторе света. Дополнительные варианты осуществления могут возникать в результате управления длиной волны освещения.
Способ формирования сценария «DMD», который следует рассматривать, в общем, как связанный с сигналами управления, подаваемыми в любой пространственный модулятор света любого размера, а также с сигналами управления любым компонентом системы, например, источником света, диском со светофильтрами и т.п., может содержать, вследствие этого, в общем, создание последовательности программных последовательностей команд во времени. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что существует множество вариантов осуществления, относящихся к способу создания программы управляющих сигналов, которая охватывает многие варианты осуществления особенностей актиничного излучения, особенностей используемой оптической системы и особенностей материалов, составляющих реакционно-способную мономерную смесь.
Можно заметить, что особенности сценария «DMD» и алгоритмов могут быть связаны с результатами, полученными после обработки. Обратная связь критических параметров поясняется в дальнейшем, и, следовательно, соответствующее подробное описание перенесено на будущее. Тем не менее, с точки зрения способа создания сценария DMD, показанного позицией 115, стрелки с двумя наконечниками, направленные от методологии воксельной литографии к методологии обратной связи и измерения и обратно, относятся, частично, к роли информационного обмена в способах создания сценария DMD.
Другой вклад в методологию формирования линзовых заготовок заключается в различных способах при составлении рецептуры и приготовлении реакционно-способной смеси для системы. На фиг. 1, позиция 111 представляет различные методологии приготовления реакционно-способной смеси. Специалисту в данной области техники может быть понятно, что описанные варианты осуществления устройства, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, обладают высокой степенью гибкости в части типа и состава компонентов в реакционно-способной смеси, и, в рамках настоящего изобретения, предполагается, что множество вариантов осуществления элемента реакционно-способной смеси содержат объем настоящего изобретения.
Без потери общности, например, химические составляющие, действующие как мономерные звенья в реакционно-способной смеси, могут содержать химические вещества, которые являются фотоактивными под действием света в ультрафиолетовом диапазоне спектра, как поясняется в некоторых вариантах осуществления. Однако, упомянутые мономерные молекулы можно аналогично выбирать для фотоактивного поглощения излучения в видимом диапазоне спектра. Подобным образом, компоненты системы можно подбирать для работы на другом участке диапазона электромагнитного спектра. Таким образом, можно понять, что методология материалов в связи с настоящим изобретением может содержать молекулы, чувствительные к актиничному излучению на большом участке диапазона электромагнитного спектра.
В некоторых вариантах осуществления, мономерная смесь является, фактически, смесью актиничных реакционно-способных мономеров, по меньшей мере, одного типа, которая смешана также с другими химическими составляющими. В качестве неограничивающего примера, другие химические вещества могут содержаться в виде поглощающих соединений. Упомянутая добавка в мономерную смесь может быть, например, существенной в вариантах осуществления, которые управляют проведением воксельной литографии таким образом, чтобы интенсивность актиничного излучения вдоль пути, заданного воксельным элементом, могла моделироваться законом Бэра-Ламберта-Бугера. Данная компонента может, в основном, определять чувствительность по толщине процесса формирования внутри воксельного элемента. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что очень много вариантов осуществления могут содержать технические средства в объеме настоящего изобретения в части введения в мономерную смесь компонента, который поглощает свет в соответствующей спектральной полосе.
В других вариантах осуществления, поглощающий компонент мономерной смеси может содержать дополнительное усложнение к тому, что описано выше. Например, объем настоящего изобретения может включать в себя способ определения поглощающего компонента, который должен содержать несколько молекул, которые поглощают свет по-разному. Дополнительные варианты осуществления могут возникать в результате применения впитывающих элементов, состоящих из молекул, которые, сами по себе, имеют несколько соответствующих полос поглощения. Другие дополнительные варианты осуществления методологии могут содержать введение в мономерную смесь компонентов, которые выполняют комплексную функцию мономера и поглотителя. Данная комплексная функция, в свою очередь, может в некоторых вариантах осуществления предусматривать также функцию поглощения, продолжающегося даже после того, как мономер подвергается химической реакции. И противоположный случай может содержать варианты осуществления способа, в котором вводят химические вещества, которые обладают свойством изменяемого поглощения по мере того, как происходят фотохимические реакции. Из общих соображений можно понять, что в пределах объема настоящего изобретения может существовать много вариантов осуществления методологии составления реакционно-способной мономерной смеси с составляющей для поглощения излучения в, по меньшей мере, одной соответствующей спектральной полосе.
Дополнительные варианты осуществления могут возникать, если в способ приготовления мономерной смеси включить введение ингибиторного компонента. В этом смысле, ингибиторное соединение будет выполнять функцию при взаимодействии с химическим материалом, который сформировался в реакционно-способной мономерной смеси. В некоторых вариантах осуществления, поглощение актиничного излучения может формировать, по меньшей мере, одно свободнорадикальное химическое соединение. Ингибитор может функционировать при взаимодействии со свободнорадикальными соединениями и, тем самым, завершать путь реакций полимеризации. Одним из эффектов данного варианта осуществления будет ограничение длительности фотохимической реакции полимеризации или, другими словами, ограничение расстояния, на которое реакция полимеризации может распространяться от исходного инициирующего события фотопоглощения. Несложно понять, что некоторые варианты осуществления введения ингибитора в мономерную смесь могут, по упомянутой причине, влиять на пространственное разрешение, с которым совокупность фотонов в воксельном элементе будет, в конечном счете, отражаться в пространственную локализацию реакций, которые они инициируют. В общем, действие ингибитора может содержать многочисленные варианты осуществления, имеющие отношение к данной области техники.
Типы химических соединений или компонентов реакционно-способной смеси, которые могут выполнять ингибиторную функцию, содержат множество других вариантов осуществления в данной области техники. Как в случае с поглощающим веществом, в рамках объема настоящего изобретения ингибитор выполняет двойную функцию при ингибировании нескольких путей реакций полимеризации. Кроме того, ингибитор может содержать участок самой мономерной молекулы. И, с общей точки зрения, ингибитор, сам по себе, может обладать тепловой или фотохимической чувствительностью. Еще одни варианты осуществления могут возникать вследствие характера ингибитора в его чистом химическом состоянии; так как ингибитор может содержаться в растворенной форме в смеси, но может обладать характеристиками газа, жидкости или твердого материала в его чистой форме.
Способ приготовления мономерной смеси может иметь дополнительные варианты осуществления, связанные с введением инициирующего компонента. Инициатор может содержать светопоглощающий компонент, который, при поглощении фотона, формирует химическое соединение, которое ускоряет реакцию полимеризации. Инициатор может содержать молекулу, которая сильно поглощает в конкретной спектральной полосе. Дополнительные варианты осуществления могут появляться с инициатором, молекулы которого поглощают свет в нескольких соответствующих устройству спектральных полосах. Поглощение инициатора может также содержать относительно широкую полосу соответствующих частот. Другие дополнительные варианты осуществления возможны, если инициирующий компонент мономерной смеси возникает также вследствие химически инициирующей реакционной способности, свойственной, по меньшей мере, одному типу молекул мономера в мономерной смеси. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что, в пределах объема изобретения, многочисленные альтернативные варианты осуществления могут содержать методологию составления мономерной смеси с компонентом, который работает как инициатор.
В некоторых вариантах осуществления, роль вышеописанных добавок включает в себя функции для реализации способа формирования офтальмологической линзы. В примерном варианте осуществления использовали мономерную смесь Etafilcon A, реакционно-способную мономерную смесь, обычно применяемую при изготовлении офтальмологических линз. Как также показано на фиг. 3, смесь Etafilcon A содержит мономерный компонент, который, при полимеризации, будет формировать твердые материалы или гели. Смесь Etafilcon A содержит также молекулу поглощающего вещества, Norbloc, которое поглощает УФ излучение в спектральной полосе, содержащей более короткие длины волн на графике 300 и обозначенной, например, позицией 310. Кроме того, смесь Etafilcon A содержит также компонент, который действует как инициатор, и его поглощение обозначено позицией 340. Роль ингибитора в смеси выполняет присутствующий растворенный газообразный кислород. Следовательно, методология формирования реакционно-способной мономерной смеси в данном варианте осуществления содержит как составление смеси твердых и/или жидких компонентов, так и дополнительно содержит управление уровнем растворенного кислорода. Описание данного варианта осуществления является примерным и, поэтому, не предполагает ограничения объема изобретения.
Может быть очевидно, что другие варианты осуществления способа формирования реакционно-способной мономерной смеси в настоящем изобретении можно получать за счет управления физическими аспектами мономерной смеси. В некоторых вариантах осуществления, упомянутое управление может содержать введение растворителей или разбавителей для изменения вязкости смеси. Дополнительные варианты осуществления могут возникать из способов, которые приводят к изменению вязкости смеси.
В рамках методологии приготовления мономерной смеси, дополнительные варианты осуществления могут определяться выполняемыми обработками возникающей смеси. В качестве неограничивающего примера, на смесь можно воздействовать вакуумной окружающей средой, что может вызывать десорбцию некоторых растворенных газообразных соединений. В другом варианте осуществления, мономерную смесь можно обрабатывать путем облучения смеси в объеме актиничным излучением, что изменяет степень и распределение совокупности мультимерных компонентов в смеси до того, как смесь используют на последующем этапе обработки фотохимической обработки. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что возможно создание множества дополнительных вариантов осуществления с целью обработки мономерной смеси для получения, в результате, измененных характеристик; при этом, полученная смесь пригодна для дальнейшей цели изготовления заготовок офтальмологических линз и офтальмологических линз.
Стрелка на фиг. 1 приводит к позиции 112, относящейся к способам дозирования и осаждения реакционно-способной мономерной смеси. В некоторых вариантах осуществления, количество реакционно-способной смеси можно уравновесить, чтобы получить искомую концентрацию растворенного кислорода. В некоторых вариантах осуществления, доведение до равновесного состояния можно выполнить выдерживанием емкости, вмещающей большое количество мономерной смеси, в закрытом объеме, в котором окружающая среда содержит искомое количество кислорода для приведения в равновесное состояние с искомой концентрацией, при растворении. Дополнительный вариант осуществления может содержать автоматическое оборудование, которое может обменивать точное количество кислорода в текучую реакционно-способную смесь по мембранной технологии. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что, в пределах объема настоящего изобретения, может существовать множество способов изменения или дозирования реакционно-способной смеси до искомого уровня внедренного газа.
В некоторых вариантах осуществления, объем дозированной реакционно-способной мономерной смеси может быть перенесен, после этого, в ручном средстве в емкость, содержащую емкость для вмещения смеси вблизи поверхности формирующего оптического компонента. Другие варианты осуществления могут содержать автоматические механизмы для наполнения емкости реакционно-способной мономерной смесью. Дополнительные варианты осуществления изобретения могут содержать наполнение одноразовых емкостей, которые можно использовать, при необходимости, для проведения процесса формирования линзы. Объем настоящего изобретения содержит применение методологии какого-либо типа для наполнения емкости вблизи поверхности формирующего оптического компонента, по меньшей мере, таким количеством реакционно-способной мономерной смеси, которое больше, чем количество материала, которое будет содержать сформированную линзу по окончании всего технологического процесса.
Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что, вместе с описанием различных вариантов осуществления устройств, вариантов осуществления материала реакционно-способной мономерной смеси, физических вариантов осуществления основных свойств актиничного излучения и вариантов осуществления формальной математической трактовки сценария и устройств управления, которые содержатся в описании, можно описать некоторые из вариантов осуществления, которые будут формировать выход методологии воксельной литографии. На принципиальной технологической схеме на фиг. 1, позиция 116 указывает способы формирования, которые будут использовать упомянутые различные варианты осуществления. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что, для каждого из вышеупомянутых компонентов могут существовать альтернативные варианты осуществления, и что описание способов, относящихся к некоторым данным вариантам осуществления, не ограничивает объем настоящего изобретения.
Возможно, полезно на микроскопическом уровне пояснить некоторые из способов, обозначенных позицией 116. Далее, в качестве неограничивающего примера, поясняется общий способ формирования, в котором мономерная смесь содержит поглощающий элемент, чтобы происходило значительное абсорбционное ослабление интенсивности по глубине, на которую распространилось отображенное актиничное излучение; как можно смоделировать в некоторых вариантах осуществления с помощью формальной математической трактовки на основе закона Бэра. Далее рассматривается, например, вариант осуществления, показанный на фиг. 3, в котором длина волны актиничного излучения, направленного на конкретный воксельный элемент, такова, что находится в диапазоне длин волн, активно поглощаемых инициатором, содержащимся в реакционно-способной смеси, и находится в диапазоне быстро изменяющегося поглощения поглощающим веществом. Кроме того, предполагается, в качестве неограничивающего примера, что мономерная смесь содержит ингибитор. Для удобства ссылок и описания, в настоящем описании данную методологическую комбинацию можно именовать примером 3. Хотя описание дается на примере варианта осуществления, предоставляющего соответствующие возможности, это не означает ограничения объема настоящего изобретения, и можно использовать другие модели.
В одном варианте осуществления примера 3, ингибитор может находиться в значительной концентрации в мономерной смеси. На микроскопическом уровне, данный примерный вариант осуществления можно характеризовать тем, что падающее актиничное излучение определяет очень ограниченную локальную область около места падения, где химическая реакция, инициируемая актиничным излучением в конкретном элементе, будет происходить со скоростью, которая превосходит возможность высококонцентрированного ингибитора ингибировать распространение реакции. Из-за того, что некоторые системы пространственных модуляторов света будут содержать участок поверхности между каждым отдельным модулирующим элементом в виде «мертвой» зоны, не отражающей свет так, как отражает модулирующий элемент, то несложно понять, что, в данном варианте осуществления, получаемый материал, который формируется на поверхности формирующего оптического компонента, может принимать форму изолированных воксельных столбчатых элементов, которые, в пределе, могут не соединяться между собой.
В продолжение неограничивающих примеров вариантов осуществления примера 3, ингибитор может присутствовать в несколько меньшей концентрации и, в данном варианте осуществления, может, например, присутствовать в концентрации, при которой пространственное распространение заданного набора параметров актиничного облучения является достаточным как раз для того, чтобы каждый из воксельных элементов определял фотохимическую активность, которая распространяется с перекрытием любой границы между воксельными элементами. В данном случае, на микроскопической основе, отдельные столбчатые элементы могут стремиться к слиянию между собой в условиях освещения, при которых соседние воксели определяют условия значительной интенсивности. В некоторых вариантах осуществления, оптическая система формирования изображения может работать в режиме, в котором система дефокусирована, в качестве другого варианта осуществления способа для управления слиянием отдельных столбчатых элементов. В других дополнительных вариантах осуществления, вибрационное или колебательное перемещение оптического компонента, формирующего линзу, и держателя в пространстве может вызывать аналогичный эффект, при котором воксельные элементы будут перекрываться между собой, с формированием детали непрерывной формы.
Полезно продолжить описание результатов методологии формирования на микроскопической основе в направлении глубины воксельного элемента. Из условия примера 3 можно видеть, что «сценарий DMD» конкретного воксельного элемента может задавать интегральную интенсивность или время облучения, которые вынуждают реакцию распространяться в глубину воксельного элемента от поверхности формирующего оптического элемента. При некоторой конкретной примерной глубине, данное условие может содержать условие реакции, управляемой интенсивностью, в мономерной смеси, в которой степень протекания реакции определяет точку желатинизации. При глубинах, которые меньше, чем упомянутая глубина, продукт реакции может быть сформирован в трех измерениях; однако, при глубинах, больших, чем упомянутая глубина, продукт реакции может не достигнуть точки желатинизации и может все еще содержать смесь компонентов, которые являются более вязкими, чем окружающая возникающая реакционно-способная мономерная смесь, из-за того, что какая-то степень реакции мономера имела место. В данном варианте осуществления, как можно понять, существовал достаточный объем возникающей реакционно-способной мономерной смеси, чтобы содержать, по меньшей мере, две области; то есть область, в которой реакция имела место в степени, более высокой, чем точка желатинизации, и область, в которой материал содержит негелеобразный слой, который может быть смесью частично прореагировавшей и непрореагировавшей мономерных смесей. В некоторых вариантах осуществления, какая-то часть данного слоя может содержать материал, который называется текучей реакционно-способной средой для изготовления линзы. На микроскопическом уровне, упомянутый материал формируется в объемном пространстве реакционно-способной смеси.
В других вариантах осуществления, «сценарий DMD» может быть полезен для ограничения локальных графических элементов в образованном вокселями слое, который прореагировал дальше точки желатинизации. Упомянутый объект может считаться формой линзовой заготовки в некоторых вариантах осуществления. В качестве неограничивающего примера, далее рассматривается эффект встраивания в сценарий DMD, по существу, линейного конструктивного элемента, который составляет несколько воксельных элементов в ширину и много воксельных элементов в длину и характеризуется слабой интегральной интенсивностью для всех воксельных элементов, которые упомянутый линейный элемент содержит. С использованием вариантов осуществления, описанных для примера 3, в качестве неограничивающего примера, можно представить, что упомянутый линейный конструктивный элемент будет физически образован в форме линзовой заготовки. На микроскопическом уровне, соседние воксельные элементы могут содержать интенсивность для ограничения их толщины в форме линзовой заготовки на некотором значительном уровне. В первом соседнем воксельном элементе линейного конструктивного элемента, толщина формы будет уменьшаться с получением, в результате, профильного конструктивного элемента, имеющего отношение к линейному конструктивному элементу в сценарии DMD.
Например, для линзы 400, показанной на фиг. 4, представлена толщина линзы, сформированная с использованием варианта осуществления настоящего осуществления в целом. В данном примере, толщина линзы отражает некоторые конструктивные элементы, которые обладают характеристикой вышеописанного линейного конструктивного элемента. Позиция 440 обозначает, например, линейный конструктивный элемент, который продолжается на длину многих воксельных элементов по линзе. Из интерференционной картины можно видеть, что аспекты изобретения содержат много разных вариантов осуществления геометрий и профильных конструктивных элементов, которые можно задавать в дополнение к определениям оптических поверхностей линз. Среди множества возможных вариантов осуществления, могут быть, например, установочные конструктивные элементы, подобные по назначению, например, варианту осуществления конструктивного элемента 440. Дополнительные варианты осуществления могут содержать профильные конструктивные элементы, которые образуют сливные канавки, линейный конструктивный элемент, продолжающийся вдоль, по существу, радиального пути к краю формы линзовой заготовки; лунки или отверстия с дном, имеющие различные геометрии и размеры; крутые ступеньки вверх и вниз относительно смежной средней топологии; и плато или, по существу, плоские конструктивные элементы через подмножество области определения линзы. Данные примеры составляют лишь небольшое число из многочисленных вариантов осуществления, которые могут быть очевидны специалисту в данной области техники и относятся к методологическому этапу формирования.
На фиг. 1 показан этап 117, для которого описаны некоторые варианты осуществления методологии, имеющей отношение к извлечению материала, получаемого с этапа 116, из окружающей среды, образованной реакционно-способной мономерной смесью. В некоторых вариантах осуществления, один способ такого извлечения может содержать процесс подъема формирующего оптического компонента вместе с его крепежной деталью и формой линзовой заготовки, вверх из емкости для реакционно-способной мономерной смеси. В других вариантах осуществления, емкость можно опускать от формирующего оптического компонента вместе с присоединенной формой линзовой заготовки. Другие дополнительные варианты осуществления могут возникать в результате автоматизации этапа либо снижения, либо подъема с помощью оборудования, способного управлять скоростью данного извлечения с некоторой точностью. В альтернативных вариантах осуществления, емкость с реакционно-способной мономерной смесью можно сливать каким-либо способом, приводящим к отделению формирующего оптического компонента с присоединенной формой линзовой заготовки от реакционно-способной мономерной смеси. В общем, специалисту в данной области техники может быть очевидно, что существует множество вариантов осуществления, которые содержат этап 117 извлечения изделия, полученного с этапа 116, из реакционно-способной мономерной смеси; при этом, данные варианты осуществления содержат технические средства в пределах объема настоящего изобретения.
На фиг. 1, изделия и промежуточные изделия указаны в овальной фигуре. Следовательно, линзовая заготовка 160 в некоторых вариантах осуществления содержит категорию устройства. Для понимания других разделов, поясняющих методологию, обеспечивается анализ аспектов линзовой заготовки. Линзовая заготовка 1700 может состоять из двух слоев; формы 1740 линзовой заготовки и текучей реакционно-способной среды 1710 для изготовления линзы. Данные слои соответствуют в некоторых вариантах осуществления ранее приведенному описанию методологии формирования. В некоторых вариантах осуществления, форма линзовой заготовки является материалом, который образован воксельной литографической системой и прореагировал за точку желатинизации. Данный материал может содержать различные вышеописанные конструктивные варианты осуществления. На фиг. 17 представлен вариант осуществления, в котором воксельные столбцы будут совмещаться между собой в процессе методологии формирования.
Текучая реакционно-способная среда 1710 для изготовления линзы в некоторых вариантах осуществления является слоем, который сформирован с использованием процесса воксельной литографии на глубину, большую, чем точка, в которой, в реакционно-способной среде проявлялась точка желатинизации. Когда формирующий оптический компонент и прореагировавший материал извлекают из реакционно-способной мономерной смеси, возможно присутствие вязкого материала, который остается приставшим к поверхности формы линзовой заготовки. Согласно техническим решениям настоящего изобретения, упомянутую текучую пленку можно, в некоторых вариантах осуществления, дополнительно обрабатывать с использованием способов, подлежащих описанию. Именно данная комбинация формы линзовой заготовки и текучего материала на упомянутой форме, который становится, после дополнительной обработки, частью линзы, составляет заготовку линзы. Можно понять, что, в некоторых вариантах осуществления, линзовая заготовка принимает специфическую структуру. Заготовка содержит компонент, который имеет трехмерную геометрию, однако, из-за текучего характера адсорбированной реакционно-способной среды, объект не имеет фиксированной трехмерной формы. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что объем настоящего изобретения содержит все различные варианты осуществления формы, которые содержат способы формирования, обозначенные позицией 116, а также различные варианты осуществления, связанные со способами извлечения формирующего оптического компонента из реакционно-способной мономерной смеси, и их влияние на характер текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы.
В некоторых вариантах осуществления, позиция 131 содержит вариант осуществления методологии удаления частей текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы с линзовой заготовки. Как можно видеть из предшествующих разделов об устройствах, содержащих некоторые варианты осуществления для выполнения данной методологии, существует ряд возможных вариантов осуществления способа для достижения данной цели. В качестве неограничивающего примера, текучую реакционно-способную среду для изготовления линзы можно удалять с использованием действия капиллярности. В некоторых вариантах осуществления, методология может содержать этап выдержки, чтобы предоставить возможность какой-то части текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы скопиться перед тем, как выполнять этап действия капиллярности. В других дополнительных вариантах осуществления, поверхность линзы можно располагать так, чтобы ось данной поверхности находилась под углом к направлению силы тяжести. Можно понять, что возможно множество вариантов осуществления, имеющих отношение к способам удаления текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы капиллярным устройством и содержащих технические средства в рамках объема настоящего изобретения.
В других вариантах осуществления, методология удаления текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы может содержать устройства, альтернативные капиллярно-впитывающему оборудованию. Например, способ, содержащий применение абсорбирующей поверхности для удаления текучей среды, может охватывать некоторые варианты осуществления. Дополнительные варианты осуществления могут относиться к способам с применением устройств с несколькими позициями капилляров вместо одной, подробно описанной позиции. Другие дополнительные варианты осуществления могут содержать способы центрифугирования линзовой заготовки, чтобы удалять текучий материал. Любые из множества способов применения устройств для удаления какой-то части текучего материала, как может быть очевидно специалисту в данной области техники, могут содержать аспекты в пределах объема настоящего изобретения.
Вариант осуществления другого типа для удаления материала с верхней поверхности линзовой заготовки может содержать способ создания рельефных конструктивных элементов в теле линзы с данной целью. В вариантах осуществления данных типов могут быть выполнены конструктивные элементы типа сливных канавок, упомянутых в предыдущем разделе, для создания места для облегчения вытекания сравнительно низковязкой текучей среды, с образованием, тем самым, пространства ниже поверхности для затекания в него сравнительно высоковязкой среды. В дополнительных вариантах осуществления, применение центрифугирования тела линзы может также содержать варианты осуществления для удаления материала линзы в связи с разработкой рельефных конструктивных элементов для затекания в них материала. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что варианты осуществления, содержащие различные варианты осуществления разных конструктивных решений рельефной поверхности, также содержат технические средства в объеме настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления можно обходить удаление текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы и переходить к дальнейшим этапам обработки. На фиг. 1, данный аспект может отражаться штриховой стрелкой, проходящей от элемента 160 вокруг этапа 131.
Следующий этап, показанный в вариантах осуществления, которые содержат способы формирования офтальмологической линзы, может быть указан на фиг. 1 позицией 132 и является этапом стабилизации. В некоторых вариантах осуществления, данная новая методология содержит способ обработки, который облегчает течение текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы под действием различных сил, чтобы находить стабильное, возможно, низкоэнергетическое, состояние по поверхности формы линзовой заготовки. На микроскопическом уровне может быть очевидно, что поверхность формы линзовой заготовки может локально иметь некоторую степень шероховатости поверхности. Многочисленные аспекты вариантов осуществления формирования могут определять характер данной шероховатости, например, в одном таком случае, влияние ингибитора для относительно резкого прекращения реакции вблизи места, где реакция начинается. Силы поверхностного натяжения текучей среды, фрикционные и диффузионные силы, сила тяжести и другие прилагаемые силы совместно действуют во многих вариантах осуществления для создания гладкого покрытия, которое растеклось по топографии. В методологии, которая определяет данные силы, существует множество возможных вариантов осуществления в рамках объема изобретения.
В одном варианте осуществления, линзовая заготовка может быть выполнена так, чтобы допускать растекание текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы под действием силы тяжести. Способ для достижения упомянутой цели может содержать перемещение линзовой заготовки в положения с разной ориентацией, чтобы способствовать растеканию. Альтернативные варианты осуществления могут содержать противоположную стратегию посредством поддержки линзовой заготовки в фиксированном состоянии с настолько малым перемещением, насколько практически осуществимо. Другие дополнительные альтернативные варианты осуществления могут содержать воздействие на текучий материал силами, обусловленными центрифугированием линзовой заготовки вокруг оси. В некоторых вариантах осуществления, упомянутое центрифугирование может осуществляться вокруг оси, расположенной по центру в середине линзовой заготовки. В альтернативных вариантах осуществления, упомянутое центрифугирование может содержать вращение линзовой заготовки вокруг внешней осевой точки в то время, как верх линзовой заготовки обращен либо к осевой точке, либо от нее, либо установлен во множество возможных ориентаций между ними. В других дополнительных вариантах осуществления, линзовую заготовку можно обрабатывать в условиях невесомости для минимизации действия силы тяжести. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что возможно существование многочисленных способов, связанных с приложением гидродинамических сил к линзовой заготовке во время выполнения способа стабилизации.
В других вариантах осуществления, текучесть текучей среды можно изменять согласно методологии. В некоторых вариантах осуществления, вязкость текучей среды можно изменять разбавлением или растворением. Альтернативные варианты осуществления могут содержать испарение какой-то части разбавителя, чтобы повышать вязкость. Облучение до некоторой степени актиничным излучением может содержать другие дополнительные способы изменения вязкости упомянутых текучих пленок. Может быть множество вариантов осуществления, связанных с изменением вязкости текучей среды.
В других вариантах осуществления, силы, вызванные поверхностной энергией, действующие на текучую реакционно-способную среду для изготовления линзы можно изменять согласно методологии. В некоторых вариантах осуществления, упомянутое изменение может содержать введение поверхностно-активных веществ в возникающую реакционно-способную мономерную смесь. В альтернативных вариантах осуществления, добавки или химические реагенты можно вводить в линзовую заготовку с целью изменения поверхностной энергии.
Конструктивное решение формы линзовой заготовки может содержать способы создания разных режимов течения текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы. Канавки, в качестве неограничивающего примера, могут содержать средство для отведения текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы из области линзовой заготовки. В альтернативных вариантах осуществления, способы конструктивного решения, имеющие отношение к крутому изменению профиля, могут содержать методологию для обеспечения изменяемых стабилизированных состояний. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что возможно множество способов конструктивного решения линзовой заготовки, которые содержат технические средства в пределах объема настоящего изобретения.
С общей точки зрения, упомянутые варианты осуществления различных типов не должны ограничивать общность способов создания свойств полной стабилизации или частичной стабилизации, или отсутствия стабилизации текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы в рамках методологии, содержащей стабилизацию. Специалисту в данной области техники могут быть очевидны, например, комбинации различных вариантов осуществления, дополнительные варианты осуществления упомянутой методологии.
После того, как методология стабилизации исполнена, текучий материал можно, в некоторых вариантах осуществления, подвергнуть обработке в соответствии с методологией следующего типа, фиксации, обозначенной позицией 133, для превращения текучего материала в нетекучее состояние. В некоторых вариантах осуществления, характер актиничного излучения, подводимого в продолжение способа фиксации, может содержать альтернативы. Применяемая спектральная полоса или полосы могут быть примером одного типа варианта осуществления методологии. Альтернативные варианты осуществления могут содержать интенсивность применяемого излучения. В альтернативных вариантах осуществления, применение различных аспектов фиксирующего излучения может содержать временную зависимость. В качестве неограничивающего примера, исходная полоса длин волн может применяться на первом этапе, и затем переключаться на другую полосу. Совокупность вариантов осуществления, которые могут быть очевидны специалисту в данной области техники в отношении способа задания условий освещения, находится в пределах объема настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления методологии, обозначенной позицией 133, способ фиксации может содержать разные пути, по которым может распространяться излучение. В варианте осуществления примерного типа, излучение направляться на переднюю поверхность линзовой заготовки; или, в качестве альтернативы, через заднюю поверхность. Другие варианты осуществления могут получаться при нескольких источниках излучения, некоторые из которых могут быть с разными характеристиками света для порождения разных эффектов актиничного излучения в объектах, составляющих линзовую заготовку. Другие дополнительные варианты осуществления могут получаться при способе фиксации, содержащем другие формы энергии, кроме излучения. Исходя из общих соображений, многочисленные способы, которые могут содержать этап фиксации, находятся в пределах объема настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления, после того, как фиксация завершилась, обработка линзовой заготовки 130 заканчивается. Данное готовое изделие можно, в некоторых вариантах осуществления, обрабатывать дополнительно. Изделие такого типа является подходящим примером технической области такого типа, который обозначен позицией 120 на фиг. 1, как альтернативное формирование заготовки. В качестве неограничивающего примера, если изделие, полученное фиксацией, подается обратно на стадию применения к нему методологии воксельной литографии, то может происходить обработка для создания второго слоя. Данный аспект многопроходности привносит много альтернатив методологии вариантов осуществления.
В некоторых вариантах осуществления можно сформировать комплексную линзовую заготовку за несколько проходов, которые могут содержать, в качестве неограничивающего примера, первый этап, на котором образуется поверхность офтальмологической линзы, и второй этап, на котором на поверхности дополнительно создаются профильные конструктивные элементы. Другие комплексные варианты осуществления методологии могут содержать, например, первый проход с использованием системы воксельной литографии в режиме, как в некоторых из ранее описанных примеров, который предназначен для создания изолированных воксельных столбцов вдоль формы линзовой заготовки. Затем, второй этап воксельной литографии может содержать наполнение конструктивных элементов между воксельными столбцами материалом с отличающейся характеристикой. После этого, продолжение обработки третьим проходом в системе может определять характеристику офтальмологической линзы. Можно заметить, что обобщение до методологии нескольких проходов через систему, каждый из которых может характеризоваться множеством описанных разных возможных вариантов осуществления, может содержать очень много различных вариантов осуществления, которые все находятся в пределах объема настоящего изобретения.
В некоторых других вариантах осуществления, линзовую заготовку можно формировать нанесением текучей реакционно-способной среды на форму линзовой заготовки. Например, линзовая заготовка, сформированная с использованием способов воксельной литографии, может обрабатываться в промывочной системе в качестве последнего способа удаления текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы. Форма линзовой заготовки будет обусловлена способом промывки. В некоторых вариантах осуществления, упомянутую форму линзовой заготовки можно обрабатывать способом нанесения следующей текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы на поверхность формы. Методология дополнительного нанесения следующей текучей среды на поверхности, в некоторых вариантах осуществления, может содержать окунание и извлечение линзовой заготовки при исполнении способов, аналогичных вариантам осуществления, описанным в позиции 117. Полученная линзовая заготовка может, при этом, иметь отличающееся распределение мономерных и мультимерных молекул, или, в некоторых вариантах осуществления, может содержать иной химический состав полимера, чем состав, использованный для формирования формы линзовой заготовки. Специалисту в данной области техники может быть понятно, что многочисленные варианты осуществления, содержащие методологию нанесения текучей среды для изготовления линзы на множество различных вариантов осуществления форм линзовой заготовки, содержат технические средства в пределах объема настоящего изобретения.
В альтернативной группе вариантов осуществления, форма линзовой заготовки может формироваться иными средствами, чем воксельная литография. В первом неограничивающем примере, возможны различные варианты осуществления, использующие стереолитографию в качестве основы для формирования формы линзовой заготовки. В некоторых вариантах осуществления, упомянутая стереолитографически сформированная форма линзовой заготовки может содержать текучую реакционно-способную среду для изготовления линзы, получаемую по методологии извлечения на этапе 117, но другие варианты осуществления могут содержать дополнительное нанесение текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы на стереолитографически сформированную основу. Альтернативные варианты осуществления возможны путем использования технологического процесса литографии через маску для задания формы линзовой заготовки и, затем, использования данного процесса в упомянутых способах. Другие дополнительные варианты осуществления могут содержать применение формы линзовой заготовки, которая сформирована по стандартной технологии литьевого формования, обычной при изготовлении офтальмологических линз, и, затем, формирования линзовой заготовки с помощью упомянутых способов. Как можно видеть, многочисленные варианты осуществления формирования формы линзовой заготовки могут содержать способы формирования линзовой заготовки.
После того, как линзовая заготовка сформирована с использованием одного из различных вариантов осуществления способов и затем обработана с использованием одного варианта осуществления способа, упомянутая заготовка может, в некоторых вариантах осуществления, формировать, в результате, офтальмологическую линзу. В некоторых вариантах осуществления, линза, после этого, будет все еще находиться на поверхности формирующего оптического компонента. В большинстве вариантов осуществления, упомянутая линза будет также нуждаться в очистке и гидратации для формирования товарной формы офтальмологической линзы. В способах, которые обычно являются стандартными в данной области техники, линзу и, в некоторых вариантах осуществления, ее прикрепленную форму можно погружать в ванну с водным раствором. В некоторых вариантах осуществления, упомянутый раствор будет нагреваться до температуры от 60 градусов до 95 градусов Цельсия для поддержки способа погружения. Упомянутые способы погружения будут, в некоторых вариантах осуществления, очищать и гидратировать тело линзы. В процессе гидратации, линза будет набухать и, в некоторых вариантах осуществления, отделяться от подложки, к которой линза присоединена. Как можно видеть, в пределах объема настоящего изобретения могут существовать средства такой координации обработки, что одни и те же опора и загрузочные конструкции для химических веществ могут также содержать варианты осуществления способа гидратации. Следует отметить, что предшествующие этапы и описание методологии являются примерными и не подразумевают ограничения объема изобретения.
Полученное изделие после отделения содержит, во многих вариантах осуществления, сформированную офтальмологическую линзу по изобретению. Как можно видеть, для изготовления подходящей товарной офтальмологической линзы пригодны другие этапы обработки данного изделия. В некоторых вариантах осуществления, методология может содержать стандартные технические средства изоляции гидратированной линзы, ее упаковки и затем стерилизационной обработки, как показано в позиции 142. Специалистам в данной области техники может быть очевидно, что порядок, в котором данные этапы следуют один относительно другого, а также относительно предыдущих этапов, может содержать разные варианты осуществления согласно изобретению.
Различные варианты осуществления офтальмологической линзы 170, получаемые с использованием устройств и способов, описанных в настоящей заявке, содержат еще один аспект технической области настоящего изобретения. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что изделие из линзовой заготовки может иметь специфические формы, предусмотренные для него. Во-первых, линза, в некоторой степени, является составным объектом из двух отвержденных слоев. Один из упомянутых слоев, а именно, форма линзовой заготовки, сформирован, в некоторых вариантах осуществления, с помощью устройств и способов воксельной литографии. Данная форма линзовой заготовки может иметь множество вариантов осуществления, некоторые примеры которых могут быть очевидны из вышеприведенных пояснений методологии.
Например, при использовании некоторых вариантов осуществления способов, форма может содержать совокупность относительно изолированных столбчатых воксельных элементов, каждый из которых имеет разную протяженность, задаваемую процессом воксельной литографии. В других вариантах осуществления, форма линзовой заготовки может содержать полностью взаимосоединенную совокупность воксельных столбиков материала. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что существует множество вариантов осуществления, связанных с фактическим составом мономерной смеси. Кроме того, как ранее упоминалось в контексте методологии, форма линзовой заготовки может быть сформирована различными другими методами, отличающимися от воксельной литографии, включая, но без ограничения, стереолитографию, литографию через маску и механическую обработку. Существуют варианты осуществления, в которых воксельная литографическая форма содержит профильные конструктивные элементы, выполненные воксельным методом; при этом, упомянутые элементы содержат, но без ограничения, линейные конструктивные элементы, криволинейные конструктивные элементы, лунки, конструктивный элемент на часть высоты или на полную высоты линзы, крутые изменения топологии, плато и канавки.
Кроме того, дополнительные, более сложные варианты осуществления могут получаться из многопроходного аспекта изобретения. Форма линзовой заготовки, в качестве неограничивающего примера, может быть составной структурой из первого прохода с этапа воксельной литографии, который задает профиль сферического типа в поверхности с крутыми конструктивными элементами по периметру профиля. Второй проход может задавать специальные офтальмологические параметры на зрительно активном участке линзы. При обобщении, можно понять, что существует множество вариантов осуществления, содержащих несколько проходов через воксельные литографические устройства и способы. Варианты изменений могут содержать разные средства для формирования первого прохода, включая упомянутые альтернативные литографические возможности и, например, формованную офтальмологическую линзу. Материал линзы данного первого типа содержит линзовую заготовку, когда данный материал обрабатывается на втором проходе, и, в конечном счете, может определять новый вариант осуществления линзы.
Характер второго компонента линзовой заготовки, а именно, текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы, в некоторых вариантах осуществления, при инкорпорации в линзу, определяет новизну варианта осуществления линзы. При обработке с использованием методологии и устройств, описанных для некоторых вариантов осуществления, смотри позицию 130, данные варианты осуществления могут содержать второй отличимый слой, который имеет гладкую поверхность. Сочетание многочисленных вариантов осуществления формы линзовой заготовки и различных вариантов осуществления текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы может содержать новые варианты осуществления офтальмологической линзы.
Формирование офтальмологической линзы можно усовершенствовать посредством измерения и обратной связи 150. Некоторые варианты осуществления могут содержать прямолинейный маршрут методологии обработки от позиции 116 до позиции 170. Однако, более совершенные варианты осуществления могут возникать при использовании способов измерения для приведение в действие средств управления параметрами различных используемых способов. На фиг. 1, данные механизмы обратной связи и поток информации схематически указаны стрелками с двумя наконечниками, проходящими к/от позиции 150. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что многочисленные варианты осуществления измерений могут содержать технические средства в пределах объема настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан примерный вариант осуществления методологии измерения и цепей обратной связи, имеющий отношение к толщине и оптическим рабочим характеристикам варианта осуществления линзы, сформированной с использованием способов воксельной литографии. В некоторых вариантах осуществления возможно использование цепи обратной связи, которая функционирует, как показано позицией 200, начиная с позиции 205, представляющей ввод искомых параметров линзы из внешнего источника. Для примера модель линзовой поверхности может поступать из глазного измерительного устройства, приложенного к глазу пациента. В других вариантах осуществления, теоретические входные параметры могут содержать методологию этапа 205. Упомянутые входные данные будут обрабатываться с использованием некоторой методологии, чтобы добиться их совместимости с входными требованиями воксельной литографии 210. Различные варианты осуществления устройств и способов будут получать упомянутые входные данные и, в некоторых вариантах осуществления, с использованием алгоритмического способа, преобразовывать их в параметры, используемые в системе 211 воксельной литографии.
Как дополнительно показано на фиг. 2, линзовая заготовка выполняется в системе воксельной литографии, как показано позицией 220. Заготовку можно затем обрабатывать с использованием методологии 230 обработки линзовой заготовки, с получением, в результате, «сухой» формы офтальмологической линзы 240. Данную сухую офтальмологическую линзу можно, после этого, измерить на этапе 250 измерения. Для примера данный этап может содержать применение лазерного датчика перемещения. Также, например, топология поверхности, полученная в результате упомянутого измерения, может, в некоторых вариантах осуществления, представляться как на фиг. 4, для линзы, обозначенной 400. Алгоритмы могут обрабатывать упомянутые данные, как показано в позициях 251 и 252, чтобы сравнивать результат с тем, что следовало бы ожидать, если бы линза соответствовала входным параметрам с этапа 205. В некоторых вариантах осуществления, расхождения с входными параметрами могут обрабатываться и соответствовать требованию изменения параметров, используемых для обработки линзы в системе 211 воксельной литографии. Упомянутая цепь обратной связи между данными и параметрической информацией отражена в виде цепи обратной связи, обозначенной позицией 253. Данные могут также обрабатываться и соответствовать искомым изменениям параметров в методологии 252 обработки линзовой заготовки. Обратная связь искомых изменений с параметрами в данной системе 252 показана цепью 254 обратной связи. Может быть очевидно, что различную методологию вычислений и управления можно исполнять на различном оборудовании для обработки данных, включая, но без ограничения, большие компьютеры, персональные компьютеры, промышленные компьютеры и другое аналогичное вычислительное оборудование. Следует отметить, что этапы, показанные на фиг. 2, и описание связанной методологии являются примерными и не предполагают ограничения объема изобретения.
Результаты этапа 250 измерения и различной обработки данных 251 и 252, в некоторых вариантах осуществления, могут содержать возможность принятия решения о том, соответствует ли изготовленная линза 240 набору допустимых пределов изменения входных параметров в позиции 205. Решение по данной линзе затем отображается на этапе в позиции 251, на котором линзу можно забраковать для изготовления другой линзы с измененными параметрами. В альтернативном варианте, линза может быть в допустимых пределах и, поэтому, передается на этап 260 для обработки с применением вариантов осуществления методологии и устройств для последующей обработки. После того, как затем линза набухает и отделяется, к ней можно применить другую методологию измерения, как показано позицией 270. В некоторых вариантах осуществления, результат данного измерения может содержать аналогичные варианты осуществления обратной связи, как указано для этапа 250 в данном варианте осуществления. После того, как товарная офтальмологическая линза 280 изготовлена, технологический маршрут может совпасть с маршрутом, на котором сухая линза была забракована. Затем весь маршрут можно возвратить к начальному этапу 205 на этапе, обозначенном позицией 290 условного возвратного этапа. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что существует множество модификаций, дополнений и альтернатив при выполнении этапа измерения на различных изделиях в соответствии с настоящим изобретением и, затем, при создании цепи обратной связи, которая включает в себя измеренные результаты и настраивает системные параметры.
В некоторых, немного отличающихся вариантах осуществления, измерение дополнительного типа может проверять аспекты качества линзы для глобальной обратной связи в оборудовании. В качестве неограничивающего примера, в некоторых вариантах осуществления можно применить схему измерения макрочастиц для измерения присутствия соответствующих дефектов в изготовленной линзовой заготовке. Если данное измерение дает результат, сигнализирующий о проблеме макрочастиц, то возможно использование цепи обратной связи, которая может, в некоторых вариантах осуществления, содержать обратную связь с оператором устройства и методологией для устранения сигнализированной проблемы. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что многочисленные варианты осуществления измерения могут содержать технические средства в объеме настоящего изобретения, посредством которых результат измерения подается обратно оператору.
В других дополнительных вариантах осуществления, применение логистических данных может содержать элемент цепи обратной связи. Как упоминалось в описании устройства в соответствии с изобретением, в некоторых вариантах осуществления, основные компоненты устройства могут иметь идентификацию. Данный идентификатор компонента может отслеживаться, в некоторых случаях, автоматическим устройством. Обратная связь может содержать, например, сведения, что конкретный компонент использован в конкретном аспекте, который включает в себя его срок нормальной эксплуатации. Обратная связь может быть, в некоторых вариантах осуществления, организована с оператором или содержать автоматические ответы системы. В других дополнительных вариантах осуществления, которые используют идентификацию компонентов, результаты предыдущих вариантов осуществления измерения, в которых результаты по толщине влияют на параметры системы, однозначный идентификатор компонента, например, детали формирующего оптического компонента, могут допускать индивидуальную подгонку глобальных, в ином случае, параметров к данному конкретному компоненту. Специалисту в данной области техники может быть очевидно, что изобретение, описанное в настоящей заявке, содержит многочисленные варианты осуществления в различных формах для получения логистических и измерительных данных, чтобы обрабатывать такие данные различными алгоритмическими средствами и с использованием различного оборудования для обработки данных, чтобы выделять такие данные из входных требований к линзе, и чтобы обеспечивать средство для передачи таких данных по цепи обратной связи в саму систему или операторам, внешним по отношению к системе; при этом, считается, что все упомянутые варианты осуществления находятся в пределах объема настоящего изобретения.
ПРИМЕР 1:
Выполнены работы по практической реализации различных вариантов осуществления и изготовлению товарных линз и линзовых заготовок с такими формами, которые описаны в настоящей заявке. В настоящем разделе приведено, для примера, описание результатов, полученным с одним набором вариантов осуществления.
tm
Устройство для получения результатов в данном примере содержало следующие общие аспекты. Для формирования линзовой заготовки применяли оптическое устройство воксельной литографии. Данное устройство, в общем, содержало источник света по типу предпочтительного варианта осуществления, работающий на длине волны 365 нм. Вышеописанный выравниватель интенсивностей со световодом и фокусирующей оптикой применяли для освещения цифрового микрозеркального устройства Texas Instruments DLP XGA. Система формирования изображения дополнительно содержала оптическую систему формирования изображения на формирующем оптическом компоненте такого типа, который показан на фиг. 10.
Профиль распределения интенсивности и значения пикселей DMD вычислялись на основе оптического поглощения и химической активности реакционно-способной мономерной смеси, которая состояла из материала Etafϊlcon A. Данная система обладала характеристиками поглощения, показанными на фиг. 3, с максимумом излучения 320 на 365 нм, и формирующим максимумом 330 на 420 нм. Характеристики поглощения данной системы соответствуют формальной математической трактовке поглощения по закону Бэра, и данная трактовка применялась для оценки надлежащей интенсивности и программы выдержки времени для каждого из, приблизительно, 768×1024 воксельных элементов, размещенных по поверхности формирующего оптического компонента.
С целью иллюстрации, для моделирования необходимой интенсивности применялась формальная математическая трактовка Бэра-Ламберта-Бугера. Модель представляет, в результате, параметрическую зависимость, основанную на данной формальной математической трактовке и переменных, зависящих как от материалов типа материала Etafilcon A, так и от устройств. Затем результаты проходов процесса изготовления линзы подавались обратно таким образом, чтобы уточнить параметры модели и сформировать линзу. Логическая схема модели приведена ниже.
Закон Бэра-Ламберта-Бугера:
Закон Бэра прогнозирует, что интенсивность актиничного излучения будет экспоненциально снижаться в материале, в зависимости от коэффициента поглощения α(λ).
0
I(x)/I=exp(-α(λ)cx) Уравнение 1
Скорость снижения интенсивности с расстоянием равна
0
dI/dx=-α(λ)cI exp(-α(λ)cx) Уравнение 2
0
Где I(x) является функцией зависимости интенсивности от расстояния x от облучаемой поверхности, I означает интенсивность, попадающую на упомянутую поверхность, α(λ) означает коэффициент поглощения поглощающего компонента в зависимости от длины волны (λ), и c означает концентрацию поглощающего компонента в, в ином случае, относительно прозрачной среде. Поэтому, посредством подбора длины волны излучения, процесс можно подстраивать для выбора градиента интенсивности (т.е., чем больше α, тем быстрее происходит изменение свойств и, следовательно, тоньше линза).
На фиг. 3 представлены график 300 спектра пропускания реакционно-способной смеси, демонстрирующий переходную область, обусловленную поглотителем 310, совмещение со спектром поглощения инициатора 340, и спектры излучения источников излучения для формирования 320 и фиксации 330.
Скорость полимеризации при радикальной полимеризации в реакционно-способной мономерной смеси соответствует общему уравнению скорости, в котором скорость (Rp) полимеризации равна концентрации реакционно-способных функциональных групп, ([C=C]), умноженной на концентрацию радикалов, ([•]), и кинетический параметр (k)
Rp=k[C=C][•] Уравнение 3
i
Концентрация радикалов сильно зависит от скорости инициирования и механизма прекращения. Обычно, радикал-радикальное/бимолекулярное прекращение является первичным механизмом прекращения. Изменение концентрации радикалов со временем равно скорости инициирования (R) минус скорость прекращения.
i
t
2
d[•]/dt=R - k[•] Уравнение 3
В предположении установившегося состояния (d[•]/dt=0), и при получении решения для концентрации радикалов, видно, что концентрация радикалов изменяется со скоростью инициирования пропорционально степени ½. Следовательно, скорость полимеризации зависит от скорости инициирования пропорционально степени ½.
i
t
1/2
[•]=(R/k) Уравнение 4
p
i
t
1/2
R=k[C=C](R/k) Уравнение 5
0
С учетом энергии (E) активации, постоянной (R) идеального газа, температуры (T) в градусах Кельвина, изменения масштаба (β) скорости полимеризации и коэффициента (k) распространения фронта, скорость полимеризации имеет вид:
p
0
i
t
-E/RT
β
R=ke[C=C](R/k) Уравнение 6
Скорость фотохимического инициирования дается выражением:
i
R=k'I Уравнение 7
Где I означает интенсивность излучения, и k' является константой, имеющей отношение к квантовому выходу. В предположении, что все параметры и концентрация инициатора остаются постоянными в течение всего времени реакции, выражение можно упростить так, что все параметры, которые являются постоянными, совокупно учитываются в k.
p
-E/RT
β
R=ke[C=C](I) Уравнение 8
Скорость полимеризации является скоростью изменения концентрации функциональных групп со временем (-d[C=C]/dt=Rp), и поэтому уравнение можно выразить следующим образом:
-E/RT
β
-d[C=C]/dt=ke[C=C](I) Уравнение 9
0
После решения дифференциального уравнения и подстановки в формулу превращения, где формула превращения имеет вид X=1 - [C=C]/[C=C];
-E/RT
β
X=1 - exp[-ke(I)t] Уравнение 10
где t означает время облучения в секундах.
Если реакционно-способная смесь содержит поглотитель, который поглощает излучение на длине волны актиничного излучения, то глубина превращения будет изменяться как функция интенсивности и, поэтому, как функция расстояния от поверхности по закону Бэра. Посредством подстановки формулы закона Бэра в кинетическое уравнение можно прогнозировать глубину превращения как функцию расстояния, x, от поверхности.
-E/RT
-αcx
β
0
X(x)=1 - exp[-ke(Ie)t] Уравнение 11
gel
Thick
С учетом того, что свободно сформированная поверхность будет создаваться на границе, где глубина превращения находится в точке желатинизации (т.е., X=X), толщину, x, линзы можно прогнозировать перегруппировкой уравнения для решения относительно x:
X
kt
E/RT
I
αcx
gel
0
Thιck
β
ln(1 - )=-exp(-)( exp(-)) Уравнение 12
Уравнение 13
Уравнение 14
x
f(I
t
Thick
0
=,) Уравнение 16
gel
Thick
gel
0
X означает глубину превращения, при которой композиция переходит из жидкой фазы в твердую фазу в результате сшивок, которые формируются во время фотостимулированной реакции. После перегруппировки уравнения и его решения относительно x при конкретной глубине превращения X, можно вычислить толщину пленки. При выдерживании постоянными всех остальных параметров и свойств, искомую толщину в любом месте с координатами x,y на поверхности можно оценить посредством изменения I и времени t облучения. Искомую толщину можно также оценивать по вокселям, когда i и j представляют координаты строки и столбца конкретного вокселя, и
означает сформированную толщину того же вокселя.
Thick
0
X(x,y)=f(I(x,y),t(x,y)) Уравнение 17
Уравнение 18
Уравнение 19
Уравнение 20
Уравнение 21
Уравнение 22
Уравнение 23
Уравнение 24
Уравнение 25
Типичные значения параметров (таблица 1) в уравнении можно оценить из анализа кинематических данных.
Таблица 1Параметры в уравнении 14
Параметр
Единицы измерения
Значение
Описание
E
кДж/моль
12,0
Энергия активации
R
Дж/К·моль
8,31451
Газовая постоянная
T
°K
333
Температура
k
1,3
Постоянная скорости
X<sub>gel</sub>
0,2
Превращение в точке желатинизации
β
0,5
Кинетический фактор
I<sub>0</sub>
мВт/см<sup>2</sup>
10
Интенсивность
α
мкм<sup>-1</sup>
1,3
Коэффициент поглощения
c
0,01
Концентрация
tm
2
С использованием данной модели и справочных параметров, показанных в таблице 1, построен график расстояния, на которое свободно сформированная поверхность отстоит от облучаемой поверхности, в форме зависимости от времени и интенсивности (в предположении, что Xgel равно 20%), смотри фиг. 19. Оценка расстояния свободно сформированной поверхности от поверхности формирующего оптического компонента, отложенная на шкале 1920, построена как функция времени облучения, отложенного на шкале 1930. И данные значения представлены как результаты вычисления для трех разных интенсивностей 1940 падающего излучения. Как можно понять из пояснений, поскольку в результате упомянутого излучения будет получаться линзовая заготовка 1700, то расстояние является оценкой толщины формы 1740 линзовой заготовки, при данных интенсивности и времени подведения интенсивности. В соответствии с вышеприведенным описанием устройства DLP, поскольку данное устройство работает как цифровое средство управления интенсивностью, то время будет связано с интегральным временем, которое зеркальный элемент проводил в состоянии включено. Интенсивность, которая фактически получалась в местоположении конкретного вокселя, может быть точно измерена каким-нибудь методом, однако, в устройстве заложена возможность того, что результат измерения линзы, полученной после первого прохода, можно сравнивать с заданной толщиной, и разность можно использовать, чтобы управлять временной разностью для получения конкретной интенсивности с учетом зависимости, показанной на фиг. 19. Например, если интенсивность, попадающая на место вокселя, при «включенном» зеркале, равна 10 мВт/см, то, с учетом кривой 1910 на фиг. 19, поправку, которая будет получаться на основе модели, можно находить сдвигом по кривой 1910 к новой заданной толщине и формированием нового временного параметра. Управляющий алгоритм может использовать упомянутое вычисленное заданное время для корректировки времени облучения на каждой последовательности кадров «кинофрагмента» и для усреднения величины, которая, в сумме, равна заданному времени. Или, иначе, управляющий алгоритм может использовать максимальное время на кадр, и, затем, последний промежуточный кадр может составлять часть максимального времени на кадр, и, после этого, остальные кадры могут иметь заданное выключенное состояние. Затем скорректированное время можно некоторым образом использовать для изготовления следующей линзы, и процесс можно повторить.
После облучения, линзовую заготовку извлекали из емкости с реакционно-способной смесью и обрабатывали с использованием устройства для удаления текучего химического вещества, как показано на фиг. 12 и 13. Затем линзу стабилизировали, как пояснялось в соответствующих разделах. После этого, линзу стабилизировали облучением излучением с длиной волны 420 нм, на которой поглотитель Norbloc в материале Etafilcon A больше не отличается значительным поглощением падающего света. Затем линзу измеряли и, впоследствии, гидратировали с использованием вышеописанного устройства.
Описанным способом изготовили реальные линзы с использованием реакционно-способной мономерной смеси Etafilcon A, и измерили их оптическую силу. Оптическая сила, измеренная в диоптриях, представлена в нижеследующей таблице для двух линз.
Таблица 2Данные изготовленных линз
Номер устройства
Заданная оптическая сила (диоптрии)
Измеренная оптическая сила (диоптрии)
1
-5,75
-5,55
2
-5,75
-5,92
Аналогичным образом, условия процесса применили для изготовления другой линзы с использованием такой же химической системы, Etafilcon A, и линзу измеряли с использованием интерферометрического устройства проходящего волнового фронта. На фиг. 4, сигнал разности между формирующим оптическим элементом и изготовленной линзой, обозначенной позицией 400, создает карту топографии изготовленной линзы. Следует отметить, что в оптической зоне линзы, концентрическими кольцевыми линиями 410 показана правильно сформированная топография. Поверхность является устройством класса офтальмологических линз.
При изготовлении линзы 400, в линзе выполнены конструктивные элементы, которые, при измерении линзы, проявляются как конструктивные элементы на топографической карте. Например, позиция 420 содержит сливные канавки, запрограммированные в форме линзовой заготовки с помощью программируемой сниженной интенсивности в течение кинофрагмента облучения. Измеренная канавка отличающегося типа обозначена позицией 440. Позиция 440 содержит длинную канавку, пригодную в качестве установочной метки для линзовой поверхности. Данный конструктивный элемент повторяется в аналогичной форме на другой стороне линзы и непосредственно над указанным конструктивным элементом 440 для создания четкой осевой ориентации передней стороны линзовой поверхности в пространстве.
Таблица 3Примерные параметры для линзы 1+2
Описание
Параметр
Доза реакционно-способной мономерной смеси
300 мкл
Реакционно-способная мономерная смесь
Etafilcon A
Концентрация O<sub>2</sub> в реакционно-способной мономерной смеси
7%
Концентрация O<sub>2</sub> в атмосфере воксельной литографии
7%
Концентрация O<sub>2</sub> в атмосфере обработки заготовки
0%
Формирующее облучение на оптическом компоненте
102 мкВт/см<sup>2</sup>
Числовая последовательность изображений
128 кадров
Суммарное время облучения
115 сек
Время слияния - выпуклостью вниз
30 сек
Этапы капиллярного впитывания
Один
Время после капиллярного впитывания - выпуклостью вниз
60 сек
Время стабилизации
200 сек
Время фиксации
240 сек
Интенсивность фиксации на оптическом компоненте
4 мВт/см<sup>2</sup>
Текучая среда гидратации
Деионизированная вода/300 ч/млн Tween
Температура гидратации
90°C
Время гидратации
15 мин
Пример 2
В данном разделе приведено описание конкретного альтернативного варианта осуществления, показанного на фиг. 18 с общей позицией 1800, для формирующего оптического компонента 580. И вновь, формирующий оптический компонент является подложкой, на которой можно создать линзовую заготовку или линзу. Для настоящего пояснения, возможно, понятнее всего воспользоваться описанием формирующего оптического компонента 1000 на фиг. 10. На фиг. 10, в одном ранее описанном варианте осуществления, мог быть изображен твердый оптический компонент со значительной массой 1010, со сформированной на нем поверхностью оптического качества 1011. В альтернативном варианте осуществления 1800, рассматриваемом в данном случае, массивный элемент 1010 заменен формованной деталью 1810, которая может иметь большое сходство с формованными деталями обычного массового производства стандартных офтальмологических линз по современным производственным стандартам. В данном случае, формованная деталь могла быть отформована литьевым прессованием до стандартной оптической формы.
Полученная пластиковая форма может иметь дополнительно придаваемую геометрию вокруг оптической поверхности, которая аналогична позиции 1011, содержащую резервуар, окружающий оптическую поверхность 1860. Дополнительное усложнение можно получить формированием, в той же пластиковой форме, трубок 1850 и 1890, которые могут служить для создания потоков текучих сред во время использования различных устройств. Аналогичным образом, формирующий оптический компонент можно расположить по центру внутри более крупной металлической детали 1840, подобной детали 1040, и ее соответствующих элементов. Однако, в данном примерном случае, периферия пластикового формованного формирующего оптического компонента может уплотняться прессовой посадкой между двумя металлическими деталями, подобными по форме детали 1040. Полученное составное крепежное приспособление будет пригодным в описанном состоянии функционировать подобно некоторым вариантам осуществления, обозначенным позицией 1000; однако, данное приспособление одно может содержать функции как оптического компонента 1000, так и емкости 1110 и 1140.
При применении, данную примерную неразъемную форму формовочного, резервуарного и крепежного устройства можно, в данном состоянии, вставить в эквивалентное положение (вблизи компонента 580 на фиг. 5) в оптическую систему 500 воксельной литографии. Некоторые варианты осуществления данного примерного альтернативного решения могут содержать верхнюю пластиковую деталь 1830, сформированную над формирующим оптическим компонентом и резервуаром. В таком случае, данная деталь будет ограничивать объем пространства, в которое вышеупомянутые трубки могут направлять поток текучих сред.
Возможен альтернативный вариант осуществления оптической системы воксельной литографии, устанавливающей путь распространения света снизу через поверхность формирующего оптического компонента 1810, а не сверху. Данное решение позволит наполнять резервуар вокруг формирующего оптического компонента поверх внутренней поверхности формирующего оптического компонента реакционно-способной смесью 1870 для формирования линзы на подходящем этапе.
На основании конструктивного решения поверхности формирующего оптического компонента и искомых оптических характеристик линзы можно вычислить последовательность программируемых изображений для облучения реакционно-способной смеси, в случае с формирующим оптическим компонентом и резервуаром в альтернативном варианте осуществления. Реакционно-способную смесь 1870 можно заправлять в резервуар каким-нибудь средством до уровня избыточного заливания поверхности формирующего оптического компонента. Те же самые заливные трубки 1850 и 1890 могут, после этого, пропускать поток пассивирующей газовой смеси поверх реакционно-способной смеси для изготовления линзы аналогично тому, как данная задача выполнялась в варианте осуществления с позициями 990 и 960. После того, как выполнен этап облучения сквозь данный вариант осуществления формирующего оптического компонента, с этого момента выпускную трубку 1890 на форме можно закрыть каким-либо средством, и тогда давление газов на впуске 1850 сможет вытеснить остающуюся реакционно-способную смесь 1870 из отводного канала 1880. В результате, на поверхности формирующего оптического компонента может, после этого, находиться линзовая заготовка 1820 такого типа, который показан в позиции 1700.
В продолжение примеров, если конструктивное решение линзовой заготовки содержало сливные канавки, достаточные для самопроизвольного капиллярного удаления с линзы достаточного количества текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы, то, возможно, линзу допустимо обрабатывать на этапе стабилизации линзы вместе с отформованным пластиковым оптическим компонентом, подложкой и резервуаром, содержащими данный альтернативный вариант осуществления.
При облучении фиксирующим излучением сквозь пластиковую форму, линзовую заготовку можно переделать в линзу аналогично тому, как изложено выше. Этап измерения, если наблюдение сквозь пластиковый слой между линзой и измерительным устройством представляется возможным, может обеспечивать соответствие характеристик линзы искомым рабочим характеристикам. После этого, проточные трубки можно использовать, чтобы пропускать поток нагретой водной среды с поверхностно-активным веществом через емкость с линзой и выполнять этап гидратации, промывки и извлечения. И, в некоторых вариантах осуществления, какая-то часть пластиковой формы или вся пластиковая форма может содержать емкость для хранения, которую наполняют подходящей средой для хранения, когда линзу упаковывают.
Заключение
Настоящее изобретение в вышеописанной форме, и дополнительно определяемое нижеприведенной формулой изобретения, обеспечивает способы формирования линзовых заготовок и офтальмологических линз и устройства для выполнения упомянутых способов, а также линзовых заготовок и офтальмологических линз, сформированных с использованием упомянутых способов.