Заготовка офтальмологической линзы



Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы
Заготовка офтальмологической линзы

 


Владельцы патента RU 2532184:

ДЖОНСОН ЭНД ДЖОНСОН ВИЖН КЭА, ИНК. (US)

В настоящем изобретении описано устройство для изготовления заготовки линзы, которая может использоваться для изготовления индивидуальных контактных линз. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение доработки изготавливаемой офтальмологической линзы для получения индивидуальной линзы для достижения конкретной цели и (или) удовлетворения потребностей конкретного пациента. Технический результат достигается устройством заготовки офтальмологической линзы, которое включает форму для заготовки линзы, включающую способную к поперечной сшивке среду гидрогеля, содержащую фотопоглощающий компонент. Кроме того, устройство содержит первую поверхность и вторую поверхность. При этом первая поверхность содержит часть с первой степенью плотности поперечной сшивки, по меньшей мере частично полимеризованную выше точки гелеобразования по принципу трехмерного растра. Вторая поверхность содержит материал со второй степенью плотности поперечной сшивки, отвержденный приблизительно до точки гелеобразования или ниже точки гелеобразования. 15 з.п. ф-лы, 19 ил., 3 табл., 1 пр.

 

Настоящая заявка истребует приоритет по предварительной заявке на патент США c регистрационным № 12/363138, поданной 30 января 2009 года, которая является частичным продолжением заявки на патент США с регистрационным № 12/194981, поданной 20 августа 2008 года, а также частичным продолжением заявки на патент США с регистрационным № 12/195132, поданной 20 августа 2008 года, содержание каждой из которых является основой для настоящей заявки и включено в нее путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описано устройство для изготовления офтальмологических линз, более конкретно, в ряде вариантов осуществления - изготовления заготовки линзы, которая может использоваться для изготовления индивидуальных контактных линз.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Офтальмологические линзы часто изготавливают способом литьевого формования, в котором мономерный материал помещают в полость, образованную оптическими поверхностями противоположных частей формы для литья. Составные формы для изготовления изделий из гидрогеля, таких как офтальмологические линзы, могут включать в себя, например, первую часть формы с выпуклой поверхностью, соответствующей задней поверхности офтальмологической линзы, и вторую часть формы с вогнутой поверхностью, соответствующей передней поверхности офтальмологической линзы.

Для изготовления линзы с использованием таких частей формы для литья неотвержденная композиция для получения линзы из гидрогеля помещается между одноразовой пластиковой частью, формирующей переднюю поверхность линзы, и одноразовой пластиковой частью, формирующей заднюю поверхность линзы, а затем полимеризуется. Однако конструкция изготавливаемой таким образом офтальмологической линзы ограничивается конструкцией используемой формы для литья.

Поэтому необходимы дополнительные способы и устройства для изготовления офтальмологических линз заданной формы и размера, которые можно доработать для получения индивидуальной линзы для достижения конкретной цели и (или) удовлетворения потребностей конкретного пациента.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на разработку заготовки офтальмологической линзы, при этом указанная заготовка линзы может использоваться для изготовления офтальмологической линзы. Как правило, реакционная смесь, содержащая фотопоглощающий компонент, облучается источником актиничного излучением через подложку с поверхностью изогнутой формы. По меньшей мере часть изогнутой поверхности может представлять собой поверхность оптического качества. Указанное актиничное излучение контролируется таким образом, чтобы отверждать часть указанной реакционной смеси с образованием изделия заданной геометрической формы. Заданная геометрическая форма может включать одну поверхность, сформированную на поверхности оптического качества подложки, и вторую поверхность, свободно сформированную в объеме реакционной смеси.

Различные варианты осуществления настоящего изобретения могут включать устройства для контроля актиничного излучения, такие как гомогенизатор и коллиматор. Используемый источник актиничного излучения может включать пространственный модулятор светового потока, например цифровое микрозеркальное устройство. В ряде вариантов осуществления указанный носитель может представлять собой часть формы для литья офтальмологической линзы.

В дополнительных вариантах осуществления может быть предусмотрена подложка, поддерживающая заготовку линзы и устройство удаления текучего материала, при этом указанное устройство удаления текучего материала размещается таким образом, чтобы удалять один или несколько из следующих материалов: частично прореагировавшая, прореагировавшая и непрореагировавшая реакционная смесь и материал в гелеобразном состоянии. Другие аспекты настоящего изобретения могут включать элементы контроля параметров окружающей среды, например механизмы корректировки одного или нескольких из следующих параметров: температура, влажность, аэрозольный состав, газовый состав атмосферы, условия освещенности в процессе формования заготовки линзы или линзы.

Ряд вариантов осуществления может также включать источник фиксирующего актиничного излучения, который может использоваться для формования готовой офтальмологической линзы из заготовки линзы. Другие аспекты настоящего изобретения могут включать процессоры и устройства хранения приложений, которые могут управлять описанным в настоящей заявке автоматическим устройством.

Первая часть описываемого устройства представляет собой систему для ввода необходимых оптических параметров и превращения их в изделие, которое в процессе дальнейшей обработки приобретает требуемые характеристики офтальмологической линзы. Такая первая часть включает оптико-литографическое устройство, рабочее пространство которого разбито на воксели (растровая литография). Задавая в цифровой форме интенсивность излучения и фокусируя дозированное излучение в дискретные области вдоль изогнутых поверхностей оптического компонента, описываемое устройство приводит к контролируемому и программируемому протеканию реакции фотоинициируемой полимеризации.

Один из продуктов, который может быть изготовлен с помощью растрового оптико-литографического устройства, называется заготовкой линзы. Такая заготовка линзы имеет как текучие, так и структурообразующие области. В предпочтительном варианте осуществления указанные структурообразующие области в значительной степени формируются под действием растрового оптико-литографического устройства, однако указанная текучая область может быть сформирована множеством способов во время нахождения под воздействием оптико-литографическое устройства. В альтернативных вариантах осуществления линза может быть полностью сформирована под действием растрового оптико-литографическое устройства без изготовления заготовки линзы как промежуточного продукта.

Затем полученная заготовка линзы может быть обработана во второй части описываемого нового устройства, предназначенной для обработки текучего компонента заготовки линзы. Данная капиллярная часть включает устройство, позволяющее корректировать и регулировать объем и иные характеристики текучего компонента заготовки линзы.

Другая часть описываемого устройства включает компоненты для контролируемой обработки оставшегося текучего материала под действием сил, воздействующих на аспект текучести. Контролируя текучесть материала, можно получать уникальные поверхности высокого качества после фиксации текучего компонента во втором процессе актиничного облучения.

После прохождения через различные подсистемы линзы подвергаются обработке в устройствах, позволяющих измерять параметры линзы как в разбухшем, так и в неразбухшем виде. Кроме того, еще одной частью описываемого устройства является устройство для гидратации линзы и приведения ее в разбухшее состояние. В результате этого получается офтальмологическая линза с требуемыми оптическими и функциональными характеристиками.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения следуют из устройства описываемой структуры (всей структуры и отдельных компонентов), которая позволяет изготавливать индивидуальные офтальмологические линзы в свободно формируемом виде.

Другие варианты осуществления вытекают из способности описываемого устройства формировать заготовку линзы на базе растровой литографии с учетом гибкости и управляемости.

Возможность изготовления офтальмологических линз высокого качества из заготовки линз разных типов является сущностью других вариантов осуществления указанного нового устройства.

Другие варианты осуществления опираются на способность растрового литографического устройства формировать офтальмологические линзы и заготовки линз, отдельные части которых имеют дополнительные особенности, помимо требуемых оптических характеристик.

Способы применения описываемого устройства указаны более подробно в заявке, озаглавленной «Способы формирования офтальмологических линз и заготовок линз», поданной одновременно с настоящей заявкой.

В соответствии с этим настоящее изобретение включает устройство для формирования индивидуальных контактных линз с варьируемыми оптическими и неоптическими характеристиками, позволяющее осуществлять это с учетом гибкости и управляемости. Получаемые таким образом офтальмологические линзы могут быть изготовлены из различных материалов, включая линзы из гидрогеля или, в ряде вариантов осуществления, линзы из силиконового гидрогеля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На фиг. 1 представлена последовательность этапов, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления способов, составляющих предмет настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлены дополнительные этапы, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления способов, составляющих предмет настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлен пример взаимосвязи поглощения и пропускания для формирующего и фиксирующего актиничных излучений.

На фиг. 4 представлен пример линзы, изготовленной в соответствии с принципами изобретения, описываемого в настоящем документе.

На фиг. 5 представлены части устройства, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения, предусматривающих использование растровой литографии.

На фиг. 6 представлен пример компонентов системы источника излучения, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 представлен пример компонентов оптической системы, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 8 представлен пример компонентов цифрового зеркального устройства, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 9 представлен пример дополнительных компонентов устройства, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 10 представлен пример формирующих оптических элементов, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 11 представлен пример емкости для мономера, которая может использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 12 представлен пример устройства удаления материала, которое может использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 13 представлены системы грубого позиционирования для примера устройства удаления материала, которые могут использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 14 представлен пример устройства стабилизации и фиксации, которое может использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 15 представлен пример метрологической системы, которая может использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 16 представлен пример системы гидратации и отделения от формы, которая может использоваться для реализации ряда вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 17 представлен пример заготовки линзы в поперечном сечении.

На фиг. 18 представлен пример заготовки линзы с формируемыми элементами растра (вокселами) и текучим слоем реакционной среды для формирования линзы в поперечном сечении.

На фиг. 19 представлена заготовка линзы с примерами канальных артефактов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описаны способы и устройство для изготовления офтальмологических линз и формования заготовок линз, предпочтительно - заготовок офтальмологических линз. В следующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Приведенные описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления, несмотря на детальность, представляют собой лишь примеры возможных вариантов осуществления, и подразумевается, что для специалиста в данной области будет очевидна возможность вариаций, модификаций и изменений. Таким образом, необходимо понимать, что указанные примеры возможных вариантов осуществления не ограничивают широту аспектов описываемого изобретения.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В приведенном ниже описании и пунктах формулы настоящего изобретения используется ряд терминов, для которых будут использованы следующие определения.

Используемый в настоящей заявке термин «актиничное излучение» означает излучение, способное инициировать химическую реакцию.

Используемый в настоящей заявке термин «изогнутый» означает линию или изгиб, подобный согнутому луку.

Упоминаемый в настоящей заявке «закон Бэра», иногда также называемый «законом Ламберта-Бэра», говорит о том, что I(х)/I0 = exp (-αcx), где I(x) - интенсивность как функция расстояния x от входной облучаемой поверхности, I0 - интенсивность падающего на входную поверхность излучения, α - коэффициент поглощения поглощающего излучение компонента, c - концентрация поглощающего излучение компонента.

Используемый в настоящей заявке термин «коллимировать» означает ограничивать угол расходимости излучения, такого как световое излучение, которое поступает в качестве выходного потока из устройства, получающего излучение в качестве входного потока. В ряде вариантов осуществления угловая расходимость может быть ограничена таким образом, что выходящие лучи света окажутся параллельными. Таким образом, «коллиматор» представляет собой устройство, выполняющее эту функцию, а «коллимированный» описывает его воздействие на излучение.

Используемый в настоящей заявке термин «ЦМУ» (цифровое микрозеркальное устройство) относится к бистабильному пространственному модулятору света, состоящему из массива подвижных микрозеркал, функционально сопряженных и установленных на чип КМОП-памяти. Каждое зеркало управляется независимо путем загрузки данных в ячейку памяти непосредственно под данным зеркалом для направления отраженного света, позволяя отображать пиксель видеоданных на пиксель экрана. Загружаемые данные электростатически управляют углом наклона зеркала, которое может находиться в двух состояниях: под углом +X градусов (вкл.) и под углом -X градусов (выкл.). Для доступных в настоящий момент устройств номинальная величина X может составлять 10 или 12 градусов. Отраженный находящимися во «включенном» состоянии зеркалами свет проходит через проектирующую линзу и направляется на экран. Находящиеся в «выключенном» состоянии зеркала отражают свет так, чтобы создать темное поле, тем самым задавая фоновый уровень черного для изображения. Сами изображения создаются модуляцией уровня серого путем быстрого переключения зеркал между двумя состояниями с частотой, достаточной для восприятия наблюдателем. Описанное ЦМУ иногда представляет собой цифровую проекционную систему DLP.

Используемый в настоящей заявке термин «ЦМУ-скрипт» относится к протоколу управления пространственным модулятором света, а также к управляющим сигналам для любого компонента системы, например источника света или барабана с фильтрами, каждый из которых может состоять из упорядоченной по времени последовательности команд. Использование сокращения ЦМУ не предполагает ограничение использования данного термина для обозначения конкретного типа или размера пространственного модулятора света.

Используемый в настоящей заявке термин «фиксирующее излучение» означает актиничное излучение, достаточное для достижения одной или нескольких из следующих целей: по существу полная полимеризация и поперечная сшивка реакционной смеси, содержащей линзу или заготовку линзы.

Используемый в настоящей заявке термин «текучая линзообразующая реакционная среда» означает реакционную смесь, которая способна течь в первоначальной форме, прореагировавшей форме или частично прореагировавшей форме и которая при дальнейшей обработке превращается в часть изготавливаемой офтальмологической линзы.

Используемые в настоящей заявке термины «свободно образованный» и «свободно сформированный» означают поверхность, которая была образована поперечной сшивкой реакционной смеси и в формировании которой не была задействована поверхность формы для литья.

Используемый в настоящей заявке термин «точка гелеобразования» означает точку, в которой впервые наблюдается образование геля или нерастворимой фракции. Точка гелеобразования представляет собой степень превращения, при которой жидкая полимеризуемая смесь становится твердой. Точка гелеобразования может быть определена в эксперименте Сокслета: реакцию полимеризации останавливают в разные моменты времени и полимерную смесь анализируют для определения массовой доли нерастворимого полимера. Затем полученные данные экстраполируют до точки, в которой гель еще не образовался. Эта точка и является точкой гелеобразования. Точку гелеобразования также можно определить путем анализа вязкости реакционной смеси в процессе полимеризации. Вязкость может быть определена с помощью реометра с плоскопараллельным зазором, между пластинами которого помещается полимеризующаяся реакционная смесь. По меньшей мере одна пластина реометра должна быть прозрачной для излучения с длиной волны, используемой для инициации полимеризации. Точка, в которой измеряемая вязкость стремится к бесконечности, и является точкой гелеобразования. Для каждой заданной полимерной системы и условий проведения реакции точка гелеобразования всегда находится в одной степени превращения.

Используемый в настоящей заявке термин «линза» означает любое офтальмологическое устройство, расположенное в или на глазу. Подобные изделия могут использоваться для оптической коррекции или выполнять косметическую функцию. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, искусственному хрусталику, накладной линзе, глазным вставкам, оптическим вкладышам или иному устройству подобного назначения, предназначенному для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции глаз (например, для изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. В ряде вариантов осуществления предпочтительные линзы в соответствии с принципами настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, в число которых, помимо прочего, входят силиконовые гидрогели и фторгидрогели.

Используемый в настоящей заявке термин «заготовка линзы» означает составной объект, состоящий из формы для заготовки линзы и текучей линзообразующей реакционной смеси, находящейся в контакте с формой для заготовки линзы. Например, в ряде вариантов осуществления текучая линзообразующая реакционная среда формируется в процессе изготовления формы для заготовки линзы в объеме реакционной смеси. Отделение формы для заготовки линзы и находящейся в непосредственном контакте с ней текучей линзообразующей реакционной среды от остального объема реакционной смеси, использовавшейся для изготовления формы для заготовки линзы, позволяет получить заготовку линзы. Кроме того, заготовка линзы может быть преобразована в другое изделие либо путем удаления значительного количества текучей линзообразующей реакционной смеси, либо путем превращения значительного количества текучей линзообразующей реакционной среды в нетекучий материал тела линзы.

Используемый в настоящей заявке термин «форма для заготовки линзы» означает нетекучий объект с по меньшей мере одной поверхностью оптического качества, который при дальнейшей обработке может стать частью офтальмологической линзы.

Используемые в настоящей заявке термины «смесь для изготовления линзы», «линзообразующая смесь» или «реакционная смесь мономера» (РСМ) означают мономерный или преполимерный материал, который может быть отвержден и сшит или сшит с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать линзообразующие смеси с одной или несколькими добавками, такими как УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы, а также другими добавками, которые могут быть предпочтительны для использования в составе офтальмологических линз, например контактных линз или искусственных хрусталиков.

Используемый в настоящей заявке термин «форма для литья» означает жесткий или полужесткий объект, который может использоваться для формования линз из неотвержденных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья состоят из двух частей, образующей переднюю криволинейную поверхность части формы для литья и образующей заднюю криволинейную поверхность части формы для литья.

Используемый в настоящей заявке термин «поглощающий излучение компонент» означает поглощающий излучение компонент, который может быть введен в состав реакционной смеси мономера и который поглощает излучение в определенном диапазоне спектра.

Используемые в настоящей заявке термины «реакционная смесь», «линзообразующая смесь», «сшиваемая среда» и «реакционная смесь мономера» эквивалентны и имеют смысл, определенный выше для термина «смесь для изготовления линзы».

Используемый в настоящей заявке термин «отделение от формы для литья» означает, что линза либо полностью извлечена из использовавшейся формы для литья, либо слабо связана с ней и может быть извлечена при умеренном встряхивании или с помощью тампона.

Используемый в настоящей заявке термин «стереолитографическая заготовка линзы» означает заготовку линзы, форма которой была образована с использованием стереолитографии.

Используемый в настоящей заявке термин «носитель» означает физический объект, на который помещаются или на котором формируются другие объекты.

Используемый в настоящей заявке термин «промежуточная линзообразующая смесь» означает реакционную смесь, которая может оставаться текучей или нетекучей на форме для заготовки линзы. Однако промежуточная линзообразующая смесь в значительной степени удаляется при проведении одной или нескольких операций: очистка, сольватирование и гидратация, перед тем как она станет частью готовой офтальмологической линзы. Таким образом, для ясности сочетание формы для заготовки линзы и промежуточной линзообразующей смеси не будет считаться заготовкой линзы.

Используемые в настоящей заявке термины «воксел» или «воксел актиничного излучения» означают элемент объема, представляющий некоторую величину на регулярной сетке в трехмерном пространстве. Воксел может рассматриваться как трехмерный пиксел, то есть трехмерный растр, однако если пиксел представляет элемент двумерного изображения, воксел имеет и третье измерение. Кроме того, хотя вокселы часто используются для визуализации и анализа медицинских и научных данных, в настоящем изобретении воксел применяется для задания границ дозы актиничного излучения, попадающего в некоторый объем реакционной смеси и тем самым контролирующего скорость сшивки или полимеризации в конкретном элементе объема реакционной смеси. В качестве примера, в рамках настоящего изобретения вокселы считаются расположенными в один слой, прилегающими к двумерной поверхности формы для литья, при этом используемое актиничное излучение может быть направлено по нормали к данной двумерной поверхности и вдоль общей для всех вокселов оси. В качестве примера, обрабатываемый объем реакционной смеси может быть сшит или полимеризован в соответствии с разбиением на 768×768 вокселов.

Используемый в настоящей заявке термин «воксельная заготовка линзы» означает заготовку линзы, форма которой была создана с использованием литографии с разбиением рабочего пространства на воксели (растровая литография).

Используемый в настоящей заявке термин «Xgel» означает степень химического превращения сшиваемой реакционной смеси, при которой доля геля в смеси становится больше нуля.

Устройство

Описываемое в рамках настоящего изобретения устройство, в целом, может быть разбито на пять основных частей, и первое обсуждение вариантов осуществления устройства будет организовано как логическое обсуждение на уровне составляющих частей устройства. Такими частями являются растровое оптико-литографическое устройство, капиллярное устройство, устройство стабилизации и фиксации, метрологическое устройство и гидратационное устройство. Тем не менее, все перечисленные подсистемы также функционируют как единое устройство, и это необходимо принимать во внимание при рассмотрении возможных вариантов осуществления.

Растровое оптико-литографическое устройство

Растровое оптико-литографическое устройство, использующее трехмерный растр (вокселы), является компонентом, который использует актиничное излучение для создания форм для линзы и заготовок линзы. В настоящем изобретении подобное устройство использует излучение с высокой однородностью интенсивности и регулирует экспозицию поверхности формирующего оптического элемента во множестве дискретных точек на поверхности формирующего оптического элемента, работая, в сущности, по принципу трехмерного растра (от воксела к вокселу). Такое управление позволяет компоненту контролировать глубину протекания реакции в реакционной смеси вдоль светового луча для конкретного положения каждого воксела, в конечном итоге определяя объем прореагировавшего материала и, таким образом, геометрическую форму создаваемой заготовки линзы.

Основные компоненты растрового оптико-литографического устройства показаны на примере варианта осуществления, представленного на фиг. 5. Каждый обозначенный на фигуре компонент будет подробно обсуждаться далее. В данной части представим только общее описание способа функционирования устройства.

В соответствии с фиг. 5 формирующее устройство 500 в данном примере функционально начинается от источника излучения 520. В подобных вариантах осуществления излучение, генерируемое указанным источником 520, представляет собой излучение в заданном диапазоне длин волн, но с некоторыми пространственными вариациями интенсивности и направленности излучения. Элемент 530, регулятор пространственного распределения интенсивности, или коллиматор, конденсирует, рассеивает и, в ряде вариантов осуществления, коллимирует излучение для создания потока излучения 540 с высокой пространственной однородностью интенсивности. Затем в ряде вариантов осуществления полученный поток излучения 540 направляется на цифровое зеркальное устройство (ЦЗУ) 510, которое разделяет поток излучения на элементы-пикселы, интенсивность каждого из которых может принимать дискретное значение - 1 или 0 («вкл.» или «выкл.»). На самом деле зеркало в каждом из пикселей просто отражает свет вдоль одного из двух направлений. Направление «ВКЛ», элемент 550, служит направлением, вдоль которого направленные фотоны достигают реакционной химической среды. С другой стороны, в ряде вариантов осуществления в состоянии «ВЫКЛ» отраженный свет направляется вдоль другого направления, которое расположено между направлениями, указанными на фигуре элементами 516 и 517. Направленные вдоль этого направления «ВЫКЛ» фотоны попадают в световую ловушку 515, которая изготовлена так, чтобы поглощать и не выпускать попадающие в нее фотоны. Излучение, направленное вдоль «ВКЛ» 550, на практике потенциально содержит множество лучей от различных пикселов, которые были установлены в состояние «ВКЛ» и которые направлены в пространстве вдоль соответствующих путей, ведущих к соответствующим пикселам. Средняя по времени интенсивность излучения от каждого из элементов-пикселов вдоль соответствующих путей 550 может быть представлена в виде пространственного профиля интенсивности 560 на пространственной решетке, задаваемой ЦЗУ 510. В альтернативном варианте при постоянной интенсивности падающего на каждое зеркало излучения элемент 560 может быть представлен в виде пространственно-временного профиля экспозиции.

Затем каждый находящийся во включенном состоянии элемент-пиксел будет направлять фотоны вдоль соответствующего пути 550. В ряде вариантов осуществления результирующий поток излучения может быть сфокусирован с помощью фокусирующего элемента. В качестве примера, в представленной на фиг. 5 системе 500 световые пути 550 проецируются таким образом, что поток излучения падает практически вертикально на оптическую поверхность формирующего оптического элемента 580. Затем несущий изображение поток излучения проходит через формирующий оптический элемент 580 и попадает в область пространства, в которой в емкости 590 находится реакционная смесь. Именно взаимодействие прошедшего света для каждого заданного элемента-пиксела определяет состояние («ВКЛ»/«ВЫКЛ») элемента-воксела в объеме емкости 590, а также вокруг формирующего оптического элемента 580. Попадающие в заданный элемент объема фотоны могут быть поглощены и могут инициировать реакцию в поглотившей их молекуле, что приведет к изменению полимеризационного состояния реакционной смеси вокруг места поглощения.

Так в общих чертах можно описать принцип работы растрового литографического устройства в одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения. Каждый из указанных выше элементов имеет собственные характеристики и варианты осуществления, в которых описываются режимы функционирования данного устройства. Для лучшего понимания принципов изобретения желательно более глубоко разобраться в принципах работы отдельных элементов и устройств.

После приведенного выше общего описания работы устройства перейдем к обсуждению системы в целом. В ряде вариантов осуществления растровые литографические системы как единое устройство могут использоваться для получения готовых офтальмологических линз (графическое изображение поверхности волнового фронта для сформированной таким образом линзы приведено на фиг. 4).

В ряде вариантов осуществления возможен контроль условий окружающей устройство 500 среды, включая температуру и влажность воздуха. В других вариантах осуществления окружающая устройство 500 среда будет определяться условиями в лаборатории, поэтому ее условия могут изменяться.

Состав окружающей устройство 500 атмосферы может контролироваться, например, путем продувки газообразным азотом. Такая продувка может использоваться для повышения или понижения парциального давления кислорода в атмосфере до заданного уровня. Влажность также может поддерживаться на заданном относительном уровне, например на уровне относительно меньшей влажности, чем в офисном помещении.

Другим внешним параметром, который может контролироваться в ряде вариантов осуществления, является уровень вибрационной энергии, который допустим для отдельных компонентов устройства. В ряде вариантов осуществления большие и массивные поддерживающие структуры обеспечивают условия работы с относительно низкими вибрациями. В других вариантов осуществления вся растровая литографическая система 500 или часть ее компонентов могут быть размещены на несущих элементах с активным подавлением вибраций. Не ограничивая общий характер возможного решения, необходимо уточнить, что специалистам в данной области хорошо известно, что поршневая развязывающая система с воздушными демпферами может значительно ослабить передачу вибрационной энергии на изолируемую систему. Другие стандартные средства вибрационной развязки также могут соответствовать целям настоящего изобретения.

Наличие аэрозольных частиц в окружающем устройство воздухе может привести к нежелательному возникновению дефектов различных типов, включая попадание посторонних частиц в изготавливаемые линзы и заготовки для линз. Например, аэрозольные частицы могут повлиять на функционирование микрозеркала, а их попадание на пути излучения могут привести к модуляции интенсивности излучения в одном или нескольких зеркалах. По этим причинам по меньшей мере процесс обеспечения мер по контролю концентрации аэрозоля в воздухе находится в рамках сферы действия настоящего изобретения. Возможным примером варианта осуществления для достижения указанной цели может служить использование высокоэффективных аэрозольных воздушных фильтров (HEPA) в зоне установки устройства и обеспечение достаточной интенсивности продувки воздуха через фильтры для установления ламинарного режима течения воздуха на открытых элементах устройства. Тем не менее, любой вариант осуществления, позволяющий значительно снизить концентрацию аэрозоля внутри и вокруг устройства, находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Другим аспектом тщательного контроля условий работы для оптического устройства, составляющего предмет настоящего изобретения, является внешнее освещение и способы управления им. В ряде вариантов осуществления внешняя засветка может служить источником актиничного излучения, поэтому необходимо ограничивать побочные источники оптической энергии.

В соответствии с указанным выше в ряде вариантов осуществления устройство 500 может быть помещено в кожух из непрозрачного материала, позволяющий обеспечить указанные выше меры по контролю окружающей среды. В предпочтительном варианте осуществления в рабочей зоне устройства могут использоваться источники фильтрованного света, что может быть достаточным для защиты активных компонентов устройства от попадания на них содержащего актиничное излучение внешнего света.

На фиг. 6 крупным планом изображен источник излучения 600. Конкретные характеристики используемого излучения могут считаться фундаментальным аспектом любой литографической системы, и в предусматривающих растровое оптико-литографическое устройство вариантах осуществления настоящего изобретения природа используемого в системе источника излучения может оказаться важной.

В ряде вариантов осуществления предпочтительно, чтобы источник излучения 620 генерировал излучение в узком диапазоне спектра. Компоненты представленного на фигуре примера осуществления системы освещения 600 обеспечивают средства для получения указанного узкополосного излучения. В предпочтительном варианте осуществления источник света включает светодиод 620, который установлен на развязывающем держателе в кожухе 610. В качестве примера, в ряде вариантов осуществления светодиодный источник 620 может представлять собой источник света типа AccuCure ULM-2-365 с контроллером производства компании Digital Light Lab Inc. (Ноксвилль, штат Теннесси, США). Источник этой модели излучает свет в узкой области спектра с центром на длине волны 365 нм и шириной на полувысоте приблизительно 9 нм. Таким образом, данный доступный в продаже источник излучения обеспечивает излучение в желаемой узкой области спектра, при этом отсутствует необходимость в дополнительных компонентах. Необходимо понимать, что для этих целей может также использоваться любой светодиод или иной источник излучения с аналогичными характеристиками.

В альтернативном варианте могут использоваться источники 620 с более широкой областью излучения, например дуговая угольная лампа или ксеноновая лампа. В таком варианте может использоваться широкополосный источник излучения 620. Излучение генерируется внутри защитного кожуха 610 и проходит через барабан с фильтрами 630, установленный на источнике излучения 620. Указанный барабан с фильтрами 630 может содержать несколько фильтров 631 в разных рабочих положениях, и среди этих фильтров 631, например, может присутствовать полосовой фильтр, пропускающий излучение с центральной длиной волны 365 нм и шириной полосы пропускания на полувысоте приблизительно 10 нм. В таком варианте осуществления барабан с фильтрами может приводиться в движение исполнительным устройством с электродвигателем 640, позволяющим поворачивать барабан разными фильтрами в рабочую область, поэтому такой пример осуществления растровой литографической системы 500 может работать на нескольких длинах волн.

Необходимо понимать, что может быть реализовано множество альтернативных вариантов осуществления, включающих, помимо прочего, возможность постоянного закрепления фильтра 631 рядом с широкополосным источником света 620. В другом аспекте возможность работы на нескольких длинах волн может быть обеспечена в альтернативном варианте осуществления, который предусматривает, что в кожухе 610 находится несколько светодиодных источников излучения 620, которые включаются по отдельности для получения необходимой длины волны.

Если рассматривать вопрос в целом, в разных вариантах осуществления могут использоваться различные источники излучения, включая, например, лампы накаливания, лазеры, светодиоды и иные аналогичные продукты, с использованием или без использования фильтров различного типа. Кроме того, в ряде вариантов осуществления могут использоваться источники, способные генерировать излучение в регулируемой спектральной полосе, и такая возможность также находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Источник света 600 может дополнительно обладать характеристиками стабильности, однородности и относительно высокой интенсивности генерируемого излучения. В ряде предпочтительных вариантов осуществления светодиодный источник 620 типа AccuCure генерирует интенсивный световой поток и имеет внутренний управляющий контур обратной связи, поддерживающий интенсивность излучения неизменной во времени.

Источник излучения 620 может включать средства управления модуляцией интенсивности излучения, включая переключение источника между включенным и выключенным состоянием с заданной периодичностью. Таким образом, данный режим контроля интенсивности позволяет получать регулируемый средний уровень интенсивности за некоторый промежуток времени. В альтернативном варианте в дополнительном примере осуществления светодиодный источник может поддерживать возможность управления напряжением модуляции интенсивности, когда изменение интенсивности производится путем установки не зависящего от времени уровня излучаемой мощности.

Для обеспечения стабильности выходной мощности источника излучения 620 любого типа могут вводиться дополнительные элементы контроля окружающей среды источника, что приводит к возможности создания дополнительных вариантов осуществления. Примеры данного аспекта могут включать средства контроля температуры с использованием систем охлаждения. Другие элементы контроля окружающей среды источника могут приводить к созданию дополнительных вариантов осуществления, соответствующих целям настоящего изобретения.

В другом аспекте использование источника излучения 600 позволяет создать альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения с модулированием интенсивности излучения. Отдельный источник излучения 620 работает в режиме генерирования постоянной интенсивности, а барабан с фильтрами 630 приводится в движение исполнительным устройством с электродвигателем 640, вводя на пути светового потока нейтральный поглощающий фильтр 631. Таким образом, интенсивность излучения, поступающего в остальные части растровой литографической системы 500, будет модулирована в сторону уменьшения. С точки зрения общности возможных подходов необходимо отметить, что в конструкции некоторых светофильтров 631 предусмотрено множество степеней свободы, что может приводить к созданию различных аспектов их вариантов осуществления. В качестве неограничивающего примера, конструкция фильтра может обеспечивать модуляцию интенсивности проходящего светового потока с заданным пространственным профилем, так что интенсивность излучения, проходящего вдоль одного пути через фильтр, будет выше интенсивности излучения, проходящего вдоль другого пути. В качестве второго неограничивающего примера, конструкция барабана с фильтрами может обеспечивать модуляцию интенсивности светового потока, синхронизированную с работой ЦЗУ, тем самым позволяя координировать пикселы с интенсивностями потока излучения, определяемыми значениями оптической плотности каждого сегмента фильтра в барабане. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться сочетания описанных режимов работы. Также необходимо понимать, что любые средства контроля интенсивности светового потока с описанными выше характеристиками находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Независимо от варианта осуществления источника излучения 620 и его корпуса, вариант осуществления с предусмотренным барабаном с фильтрами 630 позволяет реализовать режим работы с установкой на пути светового потока элемента фильтра 631, который полностью блокирует излучение от прохождения в остальные части оптической системы 500. Наличие такой функции может быть сопряжено со значительными преимуществами, включая стабильность и увеличение срока службы находящихся на пути светового потока оптических компонентов. Кроме того, в ряде вариантов осуществления стабильность работы источника излучения 620 повышается, если источник может работать непрерывно. Блокирующий фильтр 631 может обеспечить проведение операций в остальных частях рабочей системы, которые требуют отсутствия излучения от источника 600. Специалисту в данной области будет очевидно, что, хотя для установки барабана с фильтрами 630 указано конкретное место, возможны различные точки его размещения вдоль оптического пути излучения, что приводит к созданию приемлемых вариантов осуществления, находящихся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В состав растрового оптико-литографического устройства может дополнительно входить гомогенизирующий и коллимирующий поток излучения оптический элемент. Устройство получает поток излучения с выхода источника света 520 и выдает на выходе поток излучения 540 с более однородным распределением интенсивности, которое сфокусировано на ЦЗУ 510. С точки зрения общности используемых подходов можно достичь целей настоящего изобретения и в отсутствие такого компонента, особенно если источник излучения имеет в составе соответствующие элементы.

Предпочтительный вариант осуществления такого устройства 700 изображен на фиг. 7. Как было указано выше, задача данной части системы состоит в коллимировании потока излучения от источника излучения и повышении однородности пространственного распределения его интенсивности. В предпочтительном варианте осуществления светодиодный источник излучения 620 AccuCure с длиной волны 365 нм имеет собственные оптические компоненты для коллимирования выходного потока излучения. В более общем варианте осуществления подобное коллимирующее устройство будет являться первым компонентом описываемого коллимирующего и гомогенизирующего компонента. Однако в предпочтительном варианте осуществления достаточно коллимированный в источнике 620 поток излучения проходит в устройство 700 и попадает на набор фокусирующих оптических элементов 710 диаметром приблизительно 2,54 см (1 дюйм). Оптические элементы представляют собой готовые линзы, поставляемые, например, компанией CVI Laser, Inc. (Альбукерке, штат Нью-Мехико, США).

Такие две линзы 710 фокусируют излучение источника на торец световода 720. Главная функция данного компонента 720 заключается в повышении однородности входного потока излучения путем выравнивания пространственных колебаний интенсивности. Световод 720 представляет собой шестигранный световод, изготовленный из акрилового материала УФ-класса. Несмотря на то что выше были изложены конкретные детали описываемого варианта осуществления, необходимо понимать, что любой альтернативный вариант осуществления, обеспечивающий повышение пространственной однородности излучения от источника, включает решения, подпадающие под сферу действия настоящего изобретения.

Затем выходящий из световода 720 гомогенизированный поток излучения фокусируется стандартным оптическим элементом 730, также представляющим собой готовую линзу, поставляемую, например, компанией CVI Laser, Inc. (Альбукерке, штат Нью-Мехико, США). После этого сфокусированный световой поток проходит через диафрагмирующую апертуру 740 на набор фокусирующих оптических элементов 750 диаметром приблизительно 5,08 см (2 дюйма). Такие фокусирующие элементы опять представляют собой готовые оптические компоненты, поставляемые, например, компанией Thorlabs Inc. (Ньютон, штат Нью-Джерси, США). Задача фокусирующих оптических элементов 750 состоит в направлении потока излучения в фокальную точку на цифровом зеркальном устройстве (ЦЗУ) 510. На этом оптический путь в секции освещения растровой литографической системы завершается. Возможны варианты осуществления с изменением тех или иных аспектов указанных коллимирующих и гомогенизирующих компонентов для достижения аналогичной цели - освещения ЦЗУ 510 интенсивным однородным потоком излучения с требуемой центральной длиной волны и спектральной шириной, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В предпочтительном варианте осуществления элементы системы освещения 520 и 530 направляют поток излучения (показанный как элемент 820 на фиг. 8) в область на и непосредственно вокруг активных элементов, из которых состоит цифровое зеркальное устройство компании Texas Instruments 510. Используемое в предпочтительном варианте осуществления ЦЗУ было получено в составе комплекта для разработки с использованием ЦЗУ - DMD Developer Kit: DMD Discovery 3000, поставляемого компанией DLi (Digital Light Innovations, Остин, штат Техас, США). В комплект входит плата DLi DMD Discovery 3000 с установленным чипом ЦЗУ DLPtm XGA DMD компании Texas Instruments (768 x 1024 зеркал) с диагональю 0,7 дюйма в исполнении с прозрачным для УФ-излучения окном. В комплект также входит плата высокопроизводительного процессора обработки света LP-3 High Speed light Processing, сопряженная с платой D3000 и выполняющая функцию связующего звена между компьютером и платой D3000. Эти компоненты вместе указаны как элемент 810 на фиг. 8, на котором показаны компоненты системы формирования изображения 800 описываемого предпочтительного варианта осуществления растровой литографической системы. Подробное описание ЦЗУ DLP™ XGA DMD компании Texas Instruments можно получить непосредственно в компании Texas Instruments в форме технического справочного руководства DMD Discovery™ 3000 Digital Controller (DDC3000) Starter Kit Technical Reference Manual.

Указанное ЦЗУ 810 может осуществлять функцию пространственной модуляции интенсивности излучения, поступающего из системы освещения. ЦЗУ компании Texas Instruments выполняет такую функцию цифровым способом, отражая свет отдельными микрозеркальными компонентами, каждому из которых соответствует уникальное положение на пространственной сетке активной области устройства. Поэтому интенсивность излучения, отражаемого ЦЗУ 810 и выходящего из системы формирования изображения 800, в целом, не изменяется, однако путем регулирования периодичности импульсов, переключающих зеркала из включенного состояния в выключенное и обратно, можно изменять среднюю по времени интенсивность излучения, отражаемого от отдельно взятого пиксела в рабочем направлении.

В других вариантах осуществления для контроля интенсивности доставляемого в отдельный воксел излучения может применяться пространственный световой модулятор (ПСМ), например, поставляемый немецкой компанией Fraunhofer Institut Photonische Microsysteme, который может осуществлять функцию компонента пространственной модуляции интенсивности 810. Зеркалоподобная поверхность ПСМ на самом деле состоит из множества (тысяч) крохотных подвижных зеркал, каждому из которых соответствует ячейка памяти в управляющей интегральной схеме. Изображение в виде профиля интенсивности направляется в устройство ПСМ, отдельные зеркала которого в результате этого либо искривляются, либо остаются плоскими (в отличие от ЦЗУ компании Texas Instruments, в котором зеркала поворачиваются или наклоняются). Отраженное от искривленных зеркал излучение рассеивается таким образом, что оно не проходит через оптическую систему и не доходит до фоточувствительной реакционной смеси.

На фиг. 8, как указано выше, активный компонент системы формирования изображения ЦЗУ 810 обрабатывает излучение в цифровом виде, отражая его в одном из двух направлений. Направление отражаемого в выключенном состоянии луча выбрано таким образом, что излучение никогда не попадает в область пространства с фотохимически активной реакционной смесью. Для полного поглощения света, отраженного в направлении «ВЫКЛ», в состав системы формирования изображения 800 может входить световая ловушка 830. Такая ловушка имеет поверхности с более высоким коэффициентом поглощения, которые поглощают практически все попадающее на них излучение, при этом отраженный свет направляется только вглубь ловушки. В предпочтительном варианте осуществления в качестве неограничивающего примера эти поверхности включают нейтральные поглощающие стеклянные пластины, например, поставляемые компанией Hoya Inc. (Токио, Япония).

Свет, отраженный от находящихся во включенном состоянии зеркальных элементов, направляется по другому оптическому пути и проходит до фокусирующих элементов 840. Как и другие оптические элементы, эти фокусирующие линзы диаметром приблизительно 2,54 см (1 дюйм) представляют собой готовые оптические компоненты, поставляемые, например, компанией Thorlabs Inc. (Ньютон, штат Нью-Джерси, США). Фокусирующие линзы 840 фокусируют излучение, поступающее от находящихся во включенном состоянии элементов ЦЗУ 810, в виде изображения на формирующий оптический элемент, где и протекает фотоинициируемая реакция в реакционной смеси мономера.

В ряде вариантов осуществления предпочтительно обеспечить возможность контроля формируемого изображения и состояния оптического тракта непосредственно, а не определять его по изготовленным линзам. В предпочтительном варианте осуществления описываемого растрового оптико-литографического устройства предусмотрена возможность непосредственного контроля. Фокусируемое на формирующий оптический элемент 580 излучение может быть перехвачено зеркалом 850, которое может быть установлено на пути или убрано с пути светового пучка. Направляемый таким образом поток излучения попадает на фотодетектирующее устройство визуализации 860.

Как показано на фиг. 9, компоненты формирующего устройства 900 направляют поток излучения в конечную точку в реакционной смеси мономера. Как было указано выше, в ряде вариантов осуществления излучение уже было сфокусировано с нормальной ориентацией по отношению к поверхности формирующего оптического элемента 930. В представленном на изображении варианте осуществления 900 излучение может падать практически вертикально на поверхность формирующего оптического элемента 930. В альтернативном варианте осуществления в конструкции может быть предусмотрена линза, удерживаемая кольцевым держателем или иным фиксирующим элементом, представленным под номером 921, который поддерживает требуемое положение указанной линзы по отношению к формирующему оптическому элементу 930. С точки зрения общности используемых подходов необходимо отметить, что настоящее изобретение охватывает множество вариантов осуществления, связанных с организацией оптического пути для излучения, направляемого в отдельные вокселы вдоль поверхности формирующего оптического элемента 930.

Как показано на фиг. 9, поскольку относительная ориентация емкости с реакционной смесью мономера и формирующего оптического элемента имеет большое значение, в ряде вариантов осуществления может быть предусмотрен механизм их согласованного размещения, представленный на фигуре как взаимодействие направляющего элемента 970 формирующего оптического элемента 930 и емкости 950, содержащей реакционную смесь мономера. Согласованное размещение указанных элементов также обеспечивает контроль над размещением емкости 950 путем ее центрирования по отношению к поверхности формирующего оптического элемента 930. В ряде вариантов осуществления эффективность такого позиционирования может быть повышена путем использования разделительного кольца 951. Образуемый кольцом зазор также позволяет регулировать объем реакционной смеси мономера, вводимой в емкость 950.

На фиг. 9 также проиллюстрирован дополнительный аспект варианта осуществления, связанный с контролем состава атмосферы, в которой находится реакционная смесь мономера. Поскольку в ряде вариантов осуществления присутствующий в атмосфере кислород может изменять фотохимические процессы в мономерах и выступать в роли ловушки фотогенерируемых свободных радикалов, в ряде вариантов осуществления он должен быть исключен из атмосферы, окружающей емкость 950. В представленном на фиг. 9 варианте осуществления 900 это достигается путем использования внешней оболочки 990. Продувка инертным газом, например азотом, через патрубки 960 позволяет удалить кислород из рабочей зоны устройства. В другом варианте осуществления концентрация кислорода в атмосфере может поддерживаться на необходимом уровне путем контролируемого разбавления в газе, подаваемом через патрубки 960 и продуваемом через внешнюю оболочку 990. Стандартные регуляторы расхода газа для получения постоянного уровня разбавления кислорода в поступающем в патрубки 960 газе хорошо известны специалистам и образуют варианты осуществления, подпадающие под сферу действия настоящего изобретения.

В емкость 950, содержащую реакционную смесь мономера, помещается соответствующее количество указанной смеси. В ряде вариантов осуществления заполнение емкости может производиться до уровня размещения формирующего оптического элемента 930 в рабочем положении относительно емкости 950. В других вариантах осуществления указанный формирующий оптический элемент 930 и емкость 950 могут быть помещены вовнутрь внешней оболочки 990 и продуты потоком газа, поступающего через патрубки 960. Также перед использованием реакционной смеси мономера может осуществляться фильтрование смеси. Затем в емкость 950 может подаваться необходимое количество реакционной смеси мономера 945.

Возможны различные способы подачи реакционной смеси мономера 945, включая наполнение вручную, автоматическое дозирование жидкости или подачу смеси до тех пор, пока индикатор уровня не покажет необходимый уровень заполнения емкости 950 реакционной смесью мономера 945. С точки зрения общности используемых подходов специалисту в данной области будет очевидно, что возможно множество вариантов осуществления способов подачи необходимого количества реакционной смеси мономера 945 в емкость 950, при этом все указанные способы находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Для таких вариантов осуществления, в которых содержание кислорода необходимо для протекания фотохимических реакций, необходимо понимать, что кислород может присутствовать в виде газа, растворенного в реакционной смеси мономера 945. В таком варианте осуществления необходимо использовать средства для установления определенной концентрации растворенного кислорода в реакционной смеси мономера 945. Для достижения этой цели ряд вариантов осуществления включает выдерживание смеси в атмосфере, через которую проходит поток продувочного газа 960. В альтернативных вариантах осуществления может использоваться вакуумная откачка растворенных газов в подающем сосуде со смесью мономера и восстановление необходимого уровня кислорода в момент дозирования смеси путем газового обмена с дозируемой жидкостью через соответствующую мембрану. Необходимо понимать, что в рамках настоящего изобретения любые средства достижения определенных концентраций растворенных газов на требуемом уровне являются приемлемыми. Кроме того, в более общем смысле другие материалы также могут выступать в качестве ингибиторов в присутствии или в отсутствие растворенного кислорода. С более общей точки зрения, настоящее изобретение охватывает все варианты осуществления с использованием устройства для достижения и поддержания соответствующего уровня ингибитора в реакционной смеси мономера.

На фиг. 10 представлен пример формирующего оптического элемента, а также удерживающего и позиционирующего устройства 1000. Структура, несущая формирующий оптический элемент, может представлять собой плоский стеклянный диск 1040. Формирующий оптический элемент может быть позиционирован и закреплен с помощью оптически приемлемого связующего 1020 при использовании сборочного стенда для обеспечения соответствующего взаимного расположения формирующего оптического элемента и несущего диска. Плоская поверхность диска обеспечивает прямую ориентацию в вертикальном направлении, а позиционирующая прорезь 1030 и другие, не представленные на фигуре, плоские поверхности обеспечивают радиальное и горизонтальное позиционирование.

Представленный на фиг. 11 диск 1000 сопрягается с системой емкостей для реакционной смеси мономера 1100. Плоские поверхности при этом устанавливаются на три сопряженные площадки 1130. Ряд вариантов осуществления может также включать подпружиненный позиционирующий штифт 1120, который входит в позиционирующую прорезь диска 1030. Два неподвижных позиционирующих штифта (на фигуре не показаны) при этом входят в сцепление с двумя другими плоскими поверхностями на сборке формирующего оптического элемента - такое сочетание штифтов и соответствующих им прорезей кинематически позиционирует сборку формирующего оптического элемента по всем степеням свободы, обеспечивая воспроизводимое и надежное позиционирование формирующего оптического элемента на пути излучения. В ряде вариантов осуществления может также быть предусмотрена емкость для реакционной смеси мономера 1110. С точки зрения общности используемых подходов, в рамках описываемого изобретения возможны различные варианты осуществления способов центровки формирующего оптического элемента, очевидные для специалиста в данной области, для размещения подобного оптического элемента вблизи емкости, содержащей реакционную смесь мономера, и для размещения одного или нескольких аналогичных устройств в условиях контролируемой окружающей среды.

Формирующий оптический элемент 1010 обеспечивает по меньшей мере частичное пропускание актиничного излучения в требуемой спектральной области. Соответственно, в различных вариантах осуществления формирующий оптический элемент 1010 может быть изготовлен, например, из одного или нескольких из следующих материалов: кварц, пластмасса, стекло или иной материал, прозрачный в диапазоне длин волн, используемых для отверждения реакционной смеси мономера. Также необходимо отметить, что геометрическая форма формирующего оптического элемента 1010 включает одну из поверхностей 1011 с характеристиками, передаваемыми линзе или заготовке линзы, формируемой на поверхности 1011 путем полимеризации, инициируемой формирующим актиничным излучением, которое поступает через формирующий оптический элемент 1010. Многочисленные варианты осуществления данной геометрической формы входят в сферу действия настоящего изобретения.

В рамках многочисленных вариантов осуществления, которые могут быть использованы для конструкции и характеристик формирующего оптического элемента 1010, некоторые примеры указанных элементов могут иметь уникальные аспекты, связанные, например, с использованным при изготовлении материалом, технологическим процессом, практикой и (или) иными аспектами. Указанные аспекты могут взаимодействовать или не взаимодействовать с растровой литографической системой 500, создавая уникальный комплекс смещений поэлементного профиля интенсивности излучения, необходимого для получения конечного продукта с заданными характеристиками. Таким образом, ряд вариантов осуществления может включать средства подготовки формирующих оптических элементов 1010 к работе, поддержания их в рабочем состоянии и контроля работы. В качестве примера, одним из возможных вариантов осуществления может включать нанесение кодированной идентификационной метки в машиночитаемой форме на плоскую поверхность носителя формирующего оптического элемента 1040. Дополнительные варианты осуществления могут включать, например, закрепление чипа радиочастотной идентификации с идентификационной меткой для автоматического считывания. Допустимы также иные варианты осуществления способов идентификации отдельных носителей формирующих оптических элементов 1040, которые находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Результирующий продукт, который получается при использовании описанного растрового оптико-литографического оборудования 500, может быть представлен в виде различных вариантов осуществления. В одном из вариантов осуществления, как показано на фиг. 9, изготавливаемый оптический продукт 940 формируется на поверхности формирующего оптического элемента 930, находясь при этом в объеме оставшейся реакционной химической смеси 945. Операция извлечения формирующего оптического элемента 930 с оптическим продуктом 940 из химической смеси 945 предполагает дополнительные варианты осуществления указанного устройства. В ряде вариантов осуществления формирующий оптический элемент 930 и удерживаемый на его поверхности силами адгезии оптический продукт 940 могут быть извлечены из химической смеси 945, например, с помощью автоматического робота-манипулятора.

В ряде вариантов осуществления получаемое в результате описанного процесса изделие может представлять собой объект, называемый заготовкой линзы. Данная заготовка линзы при формировании может удерживаться на поверхности формирующего оптического элемента силами адгезии. Схематическая иллюстрация 1700 показывает, из чего может состоять заготовка после отделения от носителя или формирующего оптического элемента, на котором заготовка линзы может удерживаться силами адгезии. Несмотря на схематичность, на иллюстрации представлены все основные элементы заготовки линзы. Описываемый реакционный продукт имеет твердый компонент, называемый формой для заготовки линзы и указанный под номером 1740. В данном варианте осуществления сторона, к которой заготовка крепилась на формирующем оптическом элементе (сам элемент на фигуре не показан), указана как оптическая поверхность под номером 1750. Теперь форма для заготовки линзы 1740 имеет поверхность 1730, которая была сформирована в результате работы растровой оптико-литографической системы 500. На поверхности 1730 располагается слой текучей линзообразующей реакционной смеси 1745. В таких вариантах осуществления среда 1745 остается на формирующем оптическом элементе, где она может пройти дополнительную обработку, например, как описано в настоящей заявке.

Устройство удаления текучего материала

Заготовка линзы 1700, которая в ряде вариантов осуществления была изготовлена на описанной ранее растровой оптико-литографической системе 500, определяет новый объект. Устройство удаления текучего материала (иногда называемое также капиллярным устройством) является одним комплектом устройств, которые могут воздействовать на заготовку линзы 1700, как подробно описано ниже.

На фиг. 12 схематически показаны некоторые аспекты осуществления устройства удаления текучего химического материала 1200. На изображении заготовка линзы показана закрепленной на формирующем оптическом элементе 1250, к которому прикреплена позиционирующая пластина 1260. Данное сочетание элементов показано для варианта осуществления, в котором лицевая поверхность заготовки линзы обращена вниз. Текучая линзообразующая реакционная смесь 1240 может перемещаться под воздействием различных сил, в том числе силы тяжести. Капиллярное устройство 1210 размещается в непосредственной близости от текучей линзообразующей реакционной смеси 1240, рядом с ней и в капле текучего химического материала, которая скопилась в нижней точке поверхности линзы. В предпочтительном варианте осуществления указанный капилляр может представлять собой полимерный капилляр, изготовленный из необработанной пластиковой микрогематокритической трубки типа Safecrit, модель HP8U. В альтернативном варианте данный капилляр также может быть изготовлен из стекла, металла или любого иного материала, совместимого с физическими и химическими требованиями к удалению текучего химического материала.

Текучий химический материал 1240 втягивается вовнутрь капилляра 1210 и образует объем материала 1241, который извлекается из заготовки линзы. В одном варианте осуществления описанный процесс может повторяться несколько раз. После такой обработки на поверхности формы для заготовки линзы 1750 заготовки линзы 1200 остается сниженное количество текучей линзообразующей реакционной смеси.

Такая обработка может затрагивать различные аспекты текучей линзообразующей реакционной смеси, включая, например, отделение и удаление менее вязких компонентов текучей линзообразующей реакционной смеси. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны различные варианты осуществления, связанные с деталями осуществления процесса удаления химического материала и входящие в сферу действия настоящего изобретения.

Как правило, варианты осуществления могут включать физические способы реализации процесса удаления химического материала с поверхности. Примером другого варианта осуществления может служить подключение компонента вакуумной системы 1220 для более эффективного удаления текучей линзообразующей реакционной смеси 1240. В качестве неограничивающего примера, в другом варианте осуществления могут использоваться несколько экземпляров капиллярного устройства 1210, размещенных таким образом, что концы капилляров повторяют геометрическую форму поверхности формирующего оптического элемента 1250. Кроме того, удаление химического материала может производиться с помощью материала с большой площадью поверхностью, например губки, или с помощью наноматериалов с большой площадью поверхности. Вернемся к описанной ранее концепции. В альтернативном варианте осуществления может использоваться регулирование скорости извлечения заготовки линзы, находящейся на формирующем оптическом элементе 930, из реакционной смеси 945. В этом варианте осуществления силы поверхностного натяжения могут обеспечивать механизм удаления химического материала, аналогичного этапу капиллярного удаления материала, и приводить к снижению количества текучей линзообразующей реакционной смеси 1710 на готовой заготовке линзы. С точки зрения общности используемых подходов, многочисленные варианты осуществления устройства, способного выполнять удаление части текучей линзообразующей реакционной смеси 1240, находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Компонент вакуумной системы 1220 в предпочтительном варианте осуществления также выполняет функцию, аналогичную описанной выше. При обработке множества заготовок для линз устройство удаления химического материала 1200 должно производить удаление химического материала многократно. Компонент вакуумной системы 1220 может использоваться для очистки и откачки материала из капиллярного устройства 1210. В другом варианте осуществлении может быть предусмотрено пропускание через капиллярное устройство 1210 потока очищающего растворителя в сочетании с работой компонента вакуумной системы 1220.

Как правило, представленные на фиг. 12 варианты осуществления 1200 иллюстрируют принцип функционирования системы удаления химического материала и подробно рассматривают задействованные в процессе компоненты. С другой стороны, на фиг. 13 представлен более общий вид вариантов осуществления компонентов рассматриваемой системы удаления химического материала 1300 для более простого описания как оборудования, используемого в предпочтительном варианте осуществления, так и возможных изменений конструкции системы. В представленной на фиг. 13 схеме 1300 показано устройство капиллярного удаления материала 1305 и заготовка линзы, расположенная на формирующем оптическом элементе с несущей пластиной 1306 в аналогичной конфигурации с заготовкой линзы, обращенной строго вниз.

Как показано на фиг. 13, необходимо понимать, что в альтернативных вариантах осуществления капиллярное устройство 1305 может быть смещено в сторону от центра, расположенного на формирующем оптическом элементе заготовки линзы 1306. Элементом под номером 1330 показан координатный стол, перемещаемый под одной из осей в плоскости XY. Перемещение стола используется для вывода капилляра на линию, проходящую через центр формирующего оптического элемента. В качестве примера, элемент 1330 показан в виде предпочтительного варианта осуществления - ручного верньерного механизма. Однако специалисту в данной области будет очевидно, что необходимое перемещение может производиться и автоматическим устройством, например, содержащим шаговые двигатели. В более общем смысле, в рамках настоящего изобретения для перемещения координатного стола возможно использование автоматического оборудования разного уровня сложности. В еще более общем смысле, для упрощения последующего обсуждения можно считать, что любое приводное устройство в описываемом устройстве предусматривает аналогичную свободу выбора возможного варианта осуществления.

Компонент 1320 - устройство держателя формирующего оптического элемента - включает устройство для гибкого удержания формирующего оптического элемента в заданном положении. Для позиционирования компонента формирующего оптического элемента 1000, описанного выше, могут использоваться схемы позиционирования, аналогичные используемым в растровом оптико-литографическом устройстве 500 в настоящем варианте осуществления. Альтернативные варианты осуществления могут предусматривать перемещение устройства держателя формирующего оптического элемента 1000 с использованием средств автоматизации. Необходимо понимать, что альтернативные способы удержания формирующего оптического элемента и его фиксации в необходимом положении в устройстве удаления текучего химического материала представляют собой согласующиеся аспекты настоящего изобретения.

До сих пор обсуждались варианты осуществления, в которых ось формирующего оптического элемента находилась в перпендикулярном положении относительно горизонтальной плоскости и вдоль направления силы тяжести. В альтернативных вариантах осуществления может быть предусмотрена возможность поворота оси формирующего элемента под углом к указанному перпендикулярному положению. Компонент 1350 представляет собой механизм изменения угла ориентации оси формирующего оптического элемента относительно направления силы тяжести. Фундаментальным аспектом такого изменения будет являться сбор капли текучего вещества 1710 на заготовке линзы в месте, не являющемся центром формирующего оптического элемента. В ряде вариантов осуществления такая возможность сбора жидкой среды в отличной от центра точке может быть полезной.

Ряд представленных на фиг. 13 компонентов имеет отношение к вертикальному позиционированию капиллярного устройства 1306 относительно текучей среды на заготовке линзы. Например, компонент 1340 может обеспечивать грубую установку положения по данной координате путем перемещения несущей капилляр 1306 платформы по вертикальной оси. Кроме того, компонент 1345 обеспечивает точную регулировку положения по этой координате. Также возможно регулировать положение несущей формирующий оптический элемент платформы 1310 относительно капиллярного устройства 1306 по этой же оси. Компонент 1370 представляет собой элемент точной регулировки, предназначенный для этих целей.

Для обеспечения возможности установки капилляра в различных положениях предусмотрено поворотное устройство 1360. Например, такой вариант осуществления может упростить и автоматизировать процедуру замены капиллярного устройства 1306.

Как было указано ранее, допустимо множество вариантов осуществления, относящихся к автоматизации перемещения различных компонентов устройства удаления текучего химического материала 1300. Кроме того, настоящее изобретение также предусматривает альтернативные варианты осуществления, включающие использование процесса измерения оптических характеристик для контроля над процессом удаления химического материала. Другие альтернативные варианты осуществления такого контроля могут включать, например, использование датчиков уровня жидкости различных типов. Если обобщить, то специалист в данной области должен понимать, что процесс контролируемого удаления части текучей химической смеси с твердой подложки может потребовать использования множества датчиков и измерительного устройства.

Сущность вариантов осуществления, относящихся к устройству для удаления текучей линзообразующей химической смеси, включает способы и устройство удаления части химического материала 1710 с поверхности формы для заготовки линзы 1730. Специалисту в данной области будет очевидно, что использование химической очистки может приводить к созданию вариантов осуществления с более агрессивными процедурами очистки. Использование стандартных для отрасли способов очистки позволяет частично или практически полностью удалять текучую линзообразующую химическую смесь 1710. По определению устройство, выполняющее такую очистку, изменяет форму для заготовки линзы 1700. Однако в ряде вариантов осуществления может быть предусмотрена возможность восстановления формы для заготовки линзы после такой очистки путем нанесения реакционной смеси на поверхность формы для заготовки линзы 1730, например, путем осаждения, напыления, струйной печати или с помощью капилляра.

В других вариантах осуществления удаление химического материала может производиться без использования внешнего по отношению к форме для заготовки линзы 1740 оборудования. В альтернативном варианте, поскольку геометрическая конструкция формы для заготовки линзы 1740 может быть определена в различных вариантах осуществления, существуют конструкции формы для заготовки линзы с нанесенными в определенных местах формы для заготовки линзы 1740 топографическими углублениями, или каналами (представленный на фиг. 4 компонент 440 включает примеры вариантов осуществления таких конструктивных особенностей, которые более подробно обсуждаются в других разделах настоящей заявки). Путем направления текучей линзообразующей химической смеси 1710 в указанные каналы может быть достигнуто снижение количества текучей линзообразующей химической смеси 1710 на форме для заготовки линзы 1740, что может представлять собой альтернативный вариант осуществления процедуры удаления химического материала. В целом, необходимо понимать, что в таких вариантах осуществления выбранная форма топографических элементов рельефа поверхности для выполнения указанной функции может различаться и может быть создана на свободно формируемой в объеме смеси поверхности.

Устройство стабилизации и фиксации

Заготовка линзы 1700 создает основу для разработки дополнительных вариантов осуществления устройства для изготовления индивидуальных офтальмологических линз. Текучий слой на поверхности заготовки линзы, представленный на иллюстрации для одного из вариантов осуществления как слой 1710, открывает новые возможности для формирования поверхностей офтальмологических линз оптического качества. При переворачивании заготовки линзы в вертикальном положении текучая среда может со временем перемещаться. При определенных условиях, например по прошествии определенного периода времени, указанный текучий слой может перераспределяться под действием сил тяжести и поверхностного натяжения и стабилизироваться. Поверхность стабилизированного слоя текучей линзообразующей химической смеси 1710 может быть представлена как поверхность 1720. В некоторых вариантах осуществления образующаяся таким образом поверхность 1720 может иметь более высокое оптическое качество, чем поверхность 1730 формы для заготовки линзы 1740. Множество устройств могут обеспечить функцию стабилизации слоя текучей линзообразующей химической смеси 1710.

На фиг. 14 представлен предпочтительный вариант осуществления стабилизирующего устройства 1400. Один аспект позволяет изолировать текучую систему от воздействия движения или вибрации. В системе 1400 для этого используется компонент 1450. Относительно массивный стол 1450 устанавливается на систему виброразвязки 1440. Поскольку в таких вариантах осуществления действует сила тяжести, указанный массивный стол 1450 предпочтительно должен иметь плоскую горизонтальную поверхность. Заготовка линзы 1410 может располагаться на держателе формирующего оптического элемента 1430, который может быть закреплен на держателе 1451. В ряде вариантов осуществления для установки минимального времени для достижения текучей средой относительно стабильного состояния может использоваться автоматический таймер.

В ряде вариантов осуществления в используемом для стабилизации устройстве также предусмотрены компоненты для облучения обрабатываемой заготовки линзы актиничным излучением для фиксации заготовки линзы 1700 с получением готовой офтальмологической линзы. В ряде вариантов осуществления фиксирующее излучение вызывает протекание фотохимических реакций только в слое текучей линзообразующей химической смеси 1710. В альтернативных вариантах осуществления и другие части заготовки линзы, например форма для заготовки линзы 1740, могут подвергаться одной или нескольким химическим трансформациям под воздействием фиксирующего излучения. Специалисту в данной области будут очевидны и другие варианты осуществления процедуры стабилизации и фиксации, представляющие собой варианты с учетом природы составляющих заготовку линзы материалов, которые входят в сферу действия настоящего изобретения.

В системе 1400 источник фиксирующего излучения указан под номером 1460. В качестве примера, для этих целей может использоваться источник излучения, аналогичный описанному ранее в контексте растровой оптико-литографической системы 520. Например, в ряде вариантов осуществления источник излучения AccuCure ULM-2-420 с контроллером компании Digital Light Lab Inc. (Ноксвилль, штат Теннесси, США) 1460 может представлять собой приемлемый источник фиксирующего излучения 1461. После установки необходимых значений параметров стабилизации контроллер источника фиксирующего излучения 1460 переводится во включенное состояние, направляя поток фиксирующего излучения 1461 на заготовку линзы и ее окрестности и формируя офтальмологическую линзу в соответствии с одним из вариантов осуществления. С точки зрения общности используемых подходов, возможны многочисленные варианты осуществления, относящиеся к стабилизации или иному перераспределению текучей линзообразующей химической смеси по поверхности формы для заготовки линзы 1730 с последующим облучением ее фиксирующим излучением.

В качестве примера, некоторые альтернативные варианты осуществления процедуры обработки в фиксирующем устройстве могут включать обработку формы для заготовки линзы, с которой текучий материал был удален в системе промывки. Поскольку подобная форма для заготовки линзы в фиксированной форме может представлять собой полноценную линзу с заданными характеристиками, в рамках настоящего изобретения предусмотрены варианты осуществления, в которых фиксирующее устройство может использоваться таким образом, что не предполагается использование стабилизирующего устройства. В более общем смысле, в рамках настоящего изобретения предусмотрены многочисленные варианты осуществления материалов и форм, в которых фиксирующее устройство выполняет фиксацию материалов без предварительного растекания текучего материала по поверхности, которую необходимо зафиксировать. В качестве примера, сформированная с помощью растровой оптико-литографической системы форма для заготовки линзы, с которой был смыт слой текучей линзообразующей химической смеси 1710, тем не менее, может представлять собой вариант осуществления, в котором фиксирующее устройство может выполнить фиксацию заготовки линзы с образованием готовой линзы.

Ряд вариантов осуществления включает альтернативные способы инициации перераспределения текучей линзообразующей химической смеси 1710. В качестве примера, в ряде вариантов осуществления встряхивание поверхности заготовки линзы с расположенным на ней слоем текучей линзообразующей химической смеси 1710 может обеспечить необходимое перераспределение текучей линзообразующей химической смеси 1710. Кроме того, например, в ряде вариантов осуществления желательно обеспечить вращение заготовки линзы вокруг центральной оси способом, напоминающим широко используемый в технологии пленок способ нанесения покрытия центрифугированием.

В других вариантах осуществления может использоваться минимизация действующей на слой текучей линзообразующей химической смеси 1710 силы тяжести путем контролируемого броска заготовки линзы 1410 с некоторой высоты. В дополнительных вариантах осуществления изменение интенсивности воздействия силы тяжести может достигаться путем изменения уровня поверхности 1450, на которой находятся заготовка линзы 1410, формирующий оптический элемент 1420 и держатель 1430. Изменение уровня поверхности может приводить к изменению сил, действующих в центральной оптической области текучей линзообразующей химической смеси 1710, и, таким образом, к ее перераспределению.

В другом аспекте ряд вариантов осуществления может включать химические или физические изменения текучей линзообразующей химической смеси 1710. В качестве примера, в альтернативном варианте осуществления может использоваться введение некоторого растворителя в слой и вокруг текучего реакционного материала таким образом, чтобы изменить его текучие свойства. Кроме того, указанный вводимый материал может также изменять характеристики поверхностной энергии компонентов системы заготовки линзы 1700. Свойства текучего реакционного химического материала 1710 могут быть частично изменены с помощью фиксирующего излучения 1461 для изменения характеристик текучести способом, отличным от фиксации. В рамках настоящего изобретения возможны многочисленные альтернативные варианты осуществления общей природы, относящиеся к изменению свойств текучего реакционного химического материала.

На преимущественно фундаментальном уровне природа реакционной химической смеси 945 может взаимодействовать с различными вариантами осуществления описываемого устройства для получения различных результатов. Необходимо понимать, что природа устройства стабилизации и фиксации 1400, а также различия в вариантах осуществления, связанные с изменением фундаментальных химических компонентов реакционной химической смеси, находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения. В качестве примера, такие различия могут включать, например, изменение выбранной для фиксирующего излучения длины волны и могут реализовываться в вариантах осуществления, обеспечивающих гибкость выбора длины волны фиксирующего излучения.

Поскольку материалы заготовки линзы могут содержать часть готовой линзы, специалисту в данной области будет очевидно, что контроль параметров окружающей среды внутри и вокруг устройства стабилизации и фиксации является важным аспектом настоящего изобретения. Для примера, контроль концентрации аэрозольных частиц, например, с использованием высокоэффективных аэрозольных воздушных фильтров (HEPA) для очистки воздушного потока, может представлять собой один из вариантов осуществления процесса контроля окружающей среды. Так как текучая среда чувствительна к актиничному излучению, дополнительные варианты осуществления процесса контроля окружающей среды включают контроль рассеянного света в рабочей зоне устройства. Кроме того, водные пары и иные примеси в атмосфере могут отрицательно сказываться на качестве линз, поэтому процесс контроля таких параметров окружающей среды также может являться альтернативным вариантом осуществления. Все очевидные для специалиста в данной области многочисленные аспекты контроля окружающей среды находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Продукт обработки заготовки линзы в вариантах осуществления настоящего изобретения на устройстве стабилизации и фиксации может представлять собой устройства, которые аналогичны или являются формами офтальмологических линз. Во многих смыслах этот материал имеет характеристики, похожие на характеристики готовой гидратированной офтальмологической линзы. Однако во многих вариантах осуществления в результате процедуры стабилизации и фиксации создается изделие, расположенное на формирующем оптическом элементе и держателе 1430, которое в негидратированной форме может быть измерено различными способами.

Измерительное устройство

На фиг. 15 представлен вариант осуществления измерительного устройства, позволяющего определять оптические характеристики и свойства материала изделий. Необходимо понимать, что измерения могут проводиться как с «сухими» линзами, например получаемыми в результате обработки на описанном выше фиксирующем устройстве 1400, так и с гидратированными линзами. Однако настоящий вариант осуществления концентрируется на измерениях «сухих» линз, которые предпочтительно располагаются на формирующем оптическом элементе. На фиг. 15 представлена «сухая» линза 1520, которая расположена на формирующем оптическом элементе 1530 и соответствующих компонентах его держателя 1540. Например, указанный держатель 1540 может быть закреплен на паре крепежных компонентов 1550 и 1560, которые вместе обеспечивают возможность контролируемого вращательного перемещения линзы вокруг центральной оси.

В ряде вариантов осуществления взаимодействие лазерного излучения 1515 от лазерного датчика смещения 1510, такого как модель LT-9030 компании Keyence (Осака, Япония), с поверхностью образца линзы 1520 происходит при вращении образца 1520, формирующего оптического элемента 1530 и фиксирующего держателя 1540 вокруг оси. Сервомотор вращательного привода 1570 приводит в движение установленный на подшипниках поворотный стол, на котором находится стенд с образцом. Для стабильности вращения центр масс стенда с образцом линзы в ряде вариантов осуществления устанавливается по возможности максимально близко к центральной точке. При вращении поворотного стола лазерный датчик смещения 1510 определяет смещение множества точек вдоль аксиально-симметричных колец на поверхности линзы 1520. После прохождения столом полного оборота датчик смещения 1510 перемещается по азимутальной координате. Каждое такое перемещение порождает новый круговой профиль вдоль поверхности анализируемой линзы. Описываемый в данном варианте осуществления процесс повторяется до тех пор, пока не будут получены профили для всей поверхности линзы. Путем аналогичного измерения конкретного формирующего элемента 1530 без расположенной на нем линзы 1520 может быть получена карта поверхности формирующего оптического элемента в таком же формате сферического вращения. Вычитание этого результата из результата измерения с установленной на формирующем элементе линзой дает карту толщины линзы. Уникальный способ идентификации используемого формирующего оптического элемента в электронном виде с помощью нанесенной радиочастотной метки или иными способами может являться дополнительным вариантом осуществления устройства.

В ряде вариантов осуществления такого типа связанное с вибрацией смещение поверхности анализируемого образца 1520 относительно датчика 1510 может привносить значительную погрешность в смещение, измеряемое системой. Таким образом, может быть предусмотрена виброразвязка и демпфирование. Соответственно, в ряде вариантов осуществления для сведения к минимуму воздействия вибрации может использоваться массивный стол 1580, установленный на элементах виброразвязки 1590. Одни варианты осуществления могут быть менее чувствительными к вибрационному шуму, чем другие, однако в целом различные способы сведения к минимуму эффективности возможных каналов передачи вибрационной энергии в рабочую зону различных детекторов и устройства позиционирования образца включают варианты осуществления, находящиеся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В других вариантах осуществления для определения характеристик линзы могут использоваться различные измерительные системы, в ряде случаев дополнительно к описанному выше лазерному датчику смещения. В качестве неограничивающего примера, в ряде вариантов осуществления для определения толщины массива сформированной линзы может использоваться датчик волнового фронта Шэка-Хартмана, поставляемый компанией Thorlabs Inc. (Ньютон, штат Нью-Джерси, США).

С точки зрения общности используемых подходов, в рамках настоящего изобретения возможно применение широкого разнообразия измерительных устройств, включая, частично и в качестве примера, устройство для определения коэффициента преломления, коэффициента оптического поглощения и плотности. Также предполагаются аспекты, связанные с контролем условий окружающей среды измерительной системы, например детектированием аэрозольных частиц. Различные функции могут быть реализованы непосредственно в той же рабочей зоне, где находится измерительное устройство 1500, либо, в альтернативных вариантах осуществления, они могут быть реализованы в отдельных узлах внутри или за пределами общей рабочей зоны системы.

Сбор, хранение и передача измеренных и идентификационных данных, относящихся к конкретным образцам и компонентам, используемым при изготовлении конкретных образцов, составляют общий принцип вариантов осуществления настоящего изобретения. Такие различные данные могут быть полезными при организации систем обратной связи для контроля характеристик изготавливаемых линз. В примерном и предпочтительном варианте осуществления результат работы измерительного устройства на базе лазерного датчика смещения 1500 для образца линзы 1520 передается и сохраняется в компьютерной системе. Аналогичные измерения с использованием лазерного датчика смещения могут быть проведены заранее для каждого формирующего оптического элемента, в одном варианте осуществления обозначенного под номером 1530, до его использования при изготовлении указанного образца линзы 1520. Используя систему компьютерной обработки данных, полученные результаты измерения смещений могут быть обработаны таким образом, чтобы получить некоторое представление о толщине изготовленного таким способом образца линзы.

В компьютерной системе обработки данных может выполняться сопоставление соответствующей модели образца линзы, используемой для определения исходного набора параметров для различных компонентов системы изготовления линз, с результатами обработки данных по смещениям для анализируемого образца 1520 и формирующего оптического элемента 1530. В ряде вариантов осуществления различные точки модели могут быть сопоставлены или соотнесены с отдельными элементами системы формирования изображения, а в предпочтительном варианте осуществления - с индивидуальными вокселами в растровой оптико-литографической системе. Путем корректировки параметров такого воксела следующий образец линзы или заготовки линзы может быть изготовлен с учетом скорректированных характеристик в сравнении с предыдущим образцом. В отношении различных вариантов осуществления процедуры измерения, алгоритмов расчета и устройств, специалисту в данной области будет очевидно, что альтернативные варианты осуществления способов получения, обработки, моделирования, использования для организации систем обратной связи и передачи данных находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде вариантов осуществления качество измерительных данных для системы в отношении толщины изготавливаемого образца линзы 1520 может быть повышено путем использования юстировочных элементов, введенных в профиль формы для заготовки линзы 1720. В представленном на фиг. 4 примере осуществления 400 данные толщины были получены способом, аналогичным описанному выше. Пример варианта осуществления 400 описан также в других частях настоящей заявки, однако для понимания варианта осуществления юстировочного элемента можно рассмотреть элемент 440. Элемент 440 может представлять собой углубление на поверхности образца линзы 1520 с относительно большой глубиной. Введение в конструкцию такого элемента может быть полезным для возможности ориентации изделия в ходе этапов обработки, проводимых на описываемом устройстве. В одном варианте осуществления сигнал, относящийся к элементу 400, может выделяться или распознаваться некоторым алгоритмом или во время обработки измерительных данных. Подобное выделение может быть полезным при определении положения точек различных устройств, которые находятся рядом с или производят обработку в точке изделия относительно указанного юстировочного элемента 440. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны различные варианты осуществления юстировочных элементов, включая, помимо прочего, использование маркирующих материалов и введение в конструкцию топологических элементов, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде альтернативных вариантов осуществления комплекса обработки данных измерительной системы 1500 полученные данные могут использоваться для диагностики и управления работой всей системы изготовления офтальмологических линз в целом или отдельных устройств, входящих в ее состав. В качестве неограничивающего примера, процесс сохранения указанных выше результатов измерения формирующего оптического элемента 1530 позволяет вести историю таких измерений. Используя альтернативные алгоритмы расчета и обработки данных, можно обеспечить сравнение характеристик поверхности во времени и использовать изменения таких характеристик, плавных или скачкообразных, для снижения необходимости в диагностическом вмешательстве любого рода. В одном примере возможной причиной появления таких изменений сигнала может служить царапина на поверхности формирующего оптического элемента. В дополнительных вариантах осуществления могут использоваться алгоритмы управления технологическим процессом на основе статистической обработки данных как для установления допустимых границ диапазонов измеряемых величин, так и для автоматической сигнализации статистически достоверного изменения измеряемой величины. В дополнительных вариантах осуществления могут быть предусмотрены средства для автоматического реагирования системы автоматизированного управления на подобные сигналы. Однако с точки зрения общности используемых подходов, в рамках настоящего изобретения возможно применение перечисленных и широкого разнообразия иных вариантов осуществления по использованию измерительных данных, например, полученных от системы 1500, для диагностики и управления системой в целом.

Описанные варианты осуществления измерительного устройства в целом могут использоваться для определения характеристик образцов «сухой» линзы 1520 или формирующего элемента 1530. С точки зрения общности используемых подходов, возможны аналогичные или дополнительные варианты осуществления измерительных систем для определения характеристик иных форм в составе системы. В качестве неограничивающего примера, указанная «сухая» линза в ряде вариантов осуществления может быть подвергнута последующим этапам обработки и может в результате этого стать гидратированной линзой. Определение характеристик такого нового образца 1520 может представлять собой пример обсуждения более общего варианта осуществления. Другим примером может служить процесс определения характеристик образца заготовки линзы 1700. Таким образом, в общем смысле в рамках настоящего изобретения возможны многочисленные варианты осуществления для определения характеристик материалов разных форм, используемых при изготовлении или составляющих готовое изделие в системе производства таких офтальмологических линз.

Устройство гидратации и отделения

Другая часть устройства для изготовления офтальмологических линз обеспечивает выполнение этапов отделения заготовки линзы или линзы от соответствующего формирующего оптического элемента, очистки и гидратации. В ряде вариантов осуществления этапы могут быть проведены преимущественно одновременно. На фиг. 16 представлен пример варианта осуществления устройства для выполнения этапов 1600, для простоты именуемого гидратирующее устройство. Устройство включает содержащий гидратирующую жидкость сосуд 1610, жидкостную баню 1620, в которую погружаются линза 1630 и держатель формирующего оптического элемента 1640, и устройство регулирования температуры 1650 для поддержания постоянной температуры бани.

В предпочтительном варианте осуществления указанная жидкостная баня 1620 состоит из деионизованной воды с добавкой ПАВ. В данной области техники для такой бани применимы многочисленные варианты осуществления, которые соответствуют целям настоящего изобретения. В альтернативном варианте осуществления указанная жидкостная баня 1620 может состоять из смеси с органическим спиртом, иногда - из смеси спирта с деионизованной водой и ПАВ. Таким образом, в ряде вариантов осуществления сосуд 1610 может быть изготовлен из материалов, позволяющих удерживать необходимый объем воды или органических спиртов и передавать тепловую энергию между устройством регулирования температуры 1650 и жидкостной баней 1620. С точки зрения общности используемых подходов, возможно множество вариантов осуществления такого устройства, включающих различные материалы сосуда, конструкции сосуда и способы наполнения и опорожнения сосуда, которые соответствуют целям гидратации и очистки линзы и находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде вариантов осуществления для ускорения операций гидратации, очистки и отделения используется баня с повышенной температурой. В одном из вариантов осуществления повышенная температура может поддерживаться с помощью плитки со встроенным регулятором температуры 1650. В более усовершенствованных вариантах осуществления могут использоваться альтернативные способы подогрева жидкости, включая альтернативные излучающие и теплопроводящие материалы и устройства. Кроме того, в дополнительных вариантах осуществления могут использоваться различные способы измерения температуры бани и поддержания ее в пределах заданного диапазона температур. В других, более усовершенствованных, вариантах осуществления может обеспечиваться возможность изменения или программирования температуры жидкостной бани во время работы. Специалисту в данной области будет очевидно, что доступно множество вариантов осуществления для контроля температуры гидратирующей бани и все такие варианты осуществления находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В процессе выдержки линзы 1630 и формирующего оптического элемента 1640 в жидкостной бане, сопровождающемся гидратацией линзы, в ряде вариантов осуществления линза разбухает и в конечном итоге отделяется от формирующего оптического элемента 1640, поэтому в ряде вариантов осуществления могут быть предусмотрены средства подхвата отделившейся линзы для ее переноса на соответствующие средства хранения и упаковки. В дополнительных вариантах осуществления может быть предусмотрено нахождение отделившейся линзы и ее изъятие из среды жидкостной бани 1620. В альтернативном варианте для отделения линзы от жидкости в вариантах осуществления может использоваться фильтрование указанной среды жидкостной бани 1620 в процессе слива жидкости. С точки зрения общности используемых подходов, различные способы нахождения линзы и переноса ее на соответствующие средства хранения представляют собой варианты осуществления, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Однако, как было указано выше, линза в разбухшем состоянии может иметь оптические характеристики, которые преимущественно соответствуют характеристикам линзы, которую будет носить пациент. Поэтому в ряде вариантов осуществления один или несколько измерительных этапов может выполняться на разбухших линзах. Подобные варианты осуществления могут включать все аспекты обратной связи, контроля и диагностики, которые были описаны выше для других измерительных этапов, а специалист в данной области может разработать и другие варианты осуществления, связанные с разбуханием линзы в гидратирующем устройстве.

Описанные части представляют собой пять основных частей описанного в настоящем изобретении устройства для формирования офтальмологических линз. В предпочтительном варианте осуществления для каждой из них предусмотрен отдельный вариант осуществления для определения конструкции устройства. Однако необходимо понимать, что, поскольку каждая из частей устройства может включать альтернативные варианты осуществления, в том числе на более высоком уровне, возможны альтернативные варианты осуществления с другой схемой расположения описанных частей или альтернативные варианты осуществления с опущенными одной или несколькими частями, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Способы

Методика, описанная применительно к настоящему изобретению, по существу может включать пять основных частей, поэтому обсуждение ряда вариантов осуществления способов будет организовано как логическое обсуждение на уровне основных частей. Такие части представляют собой методику изготовления заготовок для линз с использованием растровой литографии, более общую методику изготовления заготовок для линз, различные методики обработки сформированных заготовок для линз, методики постобработки линз и заготовок для линз и методику проведения измерений и организации обратной связи между разными частями. Необходимо отметить, что представленные ниже этапы и описания методик приводятся только в качестве примера и не призваны ограничить сферу действия настоящего изобретения, изложенного и сформулированного в пунктах формулы изобретения ниже.

Кроме того, возможны варианты осуществления методики, включающие все ее части или лишь некоторое подмножество частей, соответственно, порядок, а также добавление одного или нескольких этапов в общую методику не ограничивает настоящее изобретение. На фиг. 1 в соответствии с частями представлены блоки методики 100, включающие методику растровой литографии 110, альтернативную методику формирования линз 120, методику обработки заготовок для линз 130, методику постобработки 140 и методику проведения измерений и организации обратной связи между разными частями 150. На фиг. 1 два объекта помещены в овалы. Они представляют собой заготовку линзы (элемент 160) и офтальмологическую линзу (элемент 170). Одинарные стрелки показывают возможное для ряда вариантов осуществления общее направление, а двойные стрелки указывают, что материалы, данные и (или) информация могут перемещаться между различными частями описываемой методики и разделом измерения и обратной связи.

Методики растровой литографии

Способы изготовления заготовок для линз на устройстве растровой литографии включают многочисленные варианты осуществления, связанные с множеством возможных вариантов осуществления устройства, а также со множеством способов применения таких вариантов осуществления устройства при обработке заготовок для линз. На фиг. 1 представлен элемент 110, относящийся к способам растровой литографии. На изображении также показан начальный этап процесса под номером 115, который может включать первый этап изготовления линзы в системе. В алгоритм расчета могут вводиться требуемые параметры линзы. В ряде вариантов осуществления такие параметры могут быть определены заранее путем измерения оптических аберраций на оптических поверхностях офтальмологического пациента. Результаты таких измерений могут быть преобразованы в требуемые характеристики волнового фронта изготавливаемой линзы. В других вариантах осуществления могут использоваться теоретические характеристики волнового фронта, которые закладываются в алгоритм для определения требуемых параметров при изготовлении линзы. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны многочисленные варианты осуществления способов, относящиеся к первому шагу определения требуемых характеристик изготавливаемых линз.

Вернемся к элементу 115. Алгоритм получает указанные выше входные параметры и в ряде вариантов осуществления соотносит их с линзами, изготовленными ранее. На этом этапе может быть определен набор «кадров» для последовательности экспозиции, или скрипта, который будет передан на пространственный световой модулятор. Необходимо понимать, что возможны многочисленные варианты осуществления, связанные с методикой, которая определяет алгоритм обработки вводимых параметров.

Аналогичным образом, возможны множество методик, которые могут использоваться для превращения результата работы такого алгоритма для конкретного элемента-воксела в подготавливаемый временной профиль интенсивности отраженного света, включающий ЦМУ-скрипт. В качестве примера, рассчитанная в результате работы алгоритма суммарная интенсивность излучения может быть направлена в конкретный воксел реакционной смеси в виде последовательности дискретных периодов экспозиции, в течение которых падающий поток излучения от системы освещения отражается непрерывно. После этого интегральная интенсивность таких периодов непрерывной экспозиции может быть дополнена еще одним периодом экспозиции, для которого в управляющий зеркалом элемент записывается частичное значение, так что данное зеркало переводится во включенное состояние в виде последовательности импульсов с некоторой периодичностью, и в результате этого подаваемая интенсивность оказывается меньше, чем при непрерывном облучении. В течение оставшегося периода времени данный элемент может находиться в полностью выключенном состоянии. Альтернативная методика может заключаться, например, во взятии среднего значения интенсивности для нескольких периодов экспозиции, или «кадров», и использовании его для задания значения во всех кадрах, отправляемых на ЦМУ. Специалисту в данной области будет очевидно, что общность представленных при описании устройства пространственных световых модуляторов может также приводить к разработке методики, соответствующей целям контроля интенсивности и временной экспозиции.

Несмотря на то что описанные выше способы представляют собой примеры, относящиеся к модуляции попадающего на устройство пространственного освещения потока излучения фиксированной интенсивности устройством пространственного освещения, в усовершенствованных методиках может применяться модуляция интенсивности источника излучения либо в самом источнике, либо в оптической системе осветителя, использующей оптические фильтры. Дополнительные варианты осуществления могут быть получены путем сочетания контроля интенсивности как на уровне компонентов системы освещения, так и на уровне пространственного светового модулятора. Другие варианты осуществления могут быть получены путем контроля длины волны излучения.

Поэтому способ формирования ЦМУ-скрипта, который, в целом, должен рассматриваться как связанный с управляющими сигналами любого пространственного светового модулятора любого размера, а также с управляющими сигналами любого другого соответствующего компонента системы, например источника излучения, барабана с фильтрами и т.д., может, в общем, включать формирование программной временной последовательности управляющих команд. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны варианты осуществления, относящиеся к способу создания программной последовательности управляющих сигналов, которые охватывают различные варианты осуществления элементов источника актиничного излучения, используемой оптической системы и химического состава материалов, из которых изготовлена реакционная смесь мономера.

Необходимо отметить, что элементы реализации выбранного ЦМУ-скрипта и алгоритмов его подготовки могут иметь непосредственное отношение к результатам обработки. Система обратной связи по важным параметрам будет описана позднее, поэтому подробное обсуждение этих вопросов пока откладывается. Тем не менее в терминах способа создания, представленного в блоке 115 ЦМУ-скрипта, двойные стрелки, входящие и выходящие из блока методики растровой литографии и блока методики проведения измерений и системы обратной связи, частично относятся к обмену информацией в рамках способов создания ЦМУ-скрипта.

Другим источником входной информации для методики формирования заготовки линзы являются различные способы изготовления и подготовки реакционной смеси для системы. Блок под номером 111 на фиг. 1 представляет собой различные методики подготовки реакционной смеси. Специалисту в данной области будет очевидно, что описываемые в рамках настоящего изобретения варианты осуществления устройства допускают высокую степень гибкости в отношении типа и способа смешивания составляющих реакционную смесь компонентов, а в рамках настоящего изобретения предполагается широкий спектр вариантов осуществления указанного элемента - реакционной смеси, находящихся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

С точки зрения общности, например, химические компоненты, выполняющие функцию мономерных звеньев в реакционной смеси, могут представлять собой фотоактивные в ультрафиолетовой части спектра химические соединения, как было описано в ряде вариантов осуществления. Однако такие мономерные молекулы могут быть выбраны так, чтобы поглощать излучение в видимой области спектра с инициацией фотопревращений. Аналогичным образом, компоненты оптической системы также могут быть оптимизированы для работы в соответствующей области спектра электромагнитного излучения. Таким образом, необходимо понимать, что относящаяся к настоящему изобретению методика в части используемых материалов может включать молекулы, чувствительные к актиничному излучению в широкой области электромагнитного спектра.

В ряде вариантов осуществления используемая мономерная смесь в действительности представляет собой смесь одного или нескольких типов фотохимически активного мономера, к которым также добавлены другие химические составляющие. В качестве неограничивающего примера, в смесь могут быть введены другие химические соединения для поглощения актиничного излучения. Такая добавка может играть важную роль, например, в вариантах осуществления, реализующих принцип растровой литографии таким образом, что интенсивность актиничного излучения вдоль задаваемого вокселом оптического пути может быть описана законом Бугера-Ламберта-Бэра. Такой компонент может в значительной мере определять толщину фоточувствительного слоя смеси в элементе-вокселе. Специалисту в данной области будет очевидно, что в рамках настоящего изобретения возможны варианты осуществления способа введения в состав смеси мономера компонента, поглощающего излучение в соответствующей области спектра.

В других вариантах осуществления указанный поглощающий компонент в смеси мономера может обеспечивать более сложный режим поглощения излучения по сравнению с описанным. Например, в рамках настоящего изобретения находится способ введения в состав смеси подобного поглощающего компонента, состоящего из множества молекул, поглощающих свет по-разному. Дополнительные варианты осуществления могут быть получены при использовании поглощающих элементов, состоящих из молекул, которые сами способны поглощать излучение одновременно в нескольких предпочтительных областях спектра. Другие варианты осуществления описываемой методики включают введение в состав смеси мономера компонентов, которые сочетают функции мономера и поглощающего агента. Подобная комбинированная роль мономера может также позволить в ряде вариантов осуществления обеспечить функцию поглощения даже после вступления мономера в химическую реакцию. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления может быть реализована обратная концепция, когда в состав смеси вводятся соединения, которые обладают свойством изменять поглощающие характеристики после протекания фотоинициируемой реакции. С точки зрения общности используемых подходов, необходимо понимать, что возможны варианты осуществления методики введения в реакционную смесь мономера соединений для поглощения излучения в одной или нескольких предпочтительных областях спектра, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В дополнительных вариантах осуществления в способе приготовления смеси мономера может также быть предусмотрен ингибирующий компонент. Ингибирующий компонент может вступать в реакцию с химическим продуктом, образовавшимся в реакционной смеси мономера. В ряде вариантов осуществления поглощение актиничного излучения может приводить к образованию в смеси одной или нескольких свободнорадикальных частиц. Роль ингибитора может заключаться в реакции с образовавшимися свободными радикалами и, следовательно, обрыве цепи реакций полимеризации. Одним из результатов такого осуществления может быть ограничение продолжительности фотоинициированной реакции полимеризации или ограничение иным образом расстояния, до которого может распространяться реакция полимеризации от исходного поглотившего квант света фотоинициатора. Необходимо понимать, что ряд вариантов осуществления с добавлением такого ингибитора в смесь мономера может иметь отношение к пространственному разрешению процесса литографии, поскольку набор попавших в воксел фотонов в конечном итоге будет отражен в пространственной локализации инициированных ими реакций. В целом, действие ингибитора может являться предметом множества вариантов осуществления в рамках настоящего изобретения.

Типы химических соединений или компонентов реакционной смеси, которые могут выполнять функцию ингибитора, составляют множество других вариантов осуществления настоящего изобретения. Как и в случае поглощающего агента, использование ингибитора с двумя функциями для ингибирования сразу множества процессов полимеризации находится в рамках сферы действия настоящего изобретения. Более того, ингибитором может являться и часть молекулы мономера. С точки зрения возможных подходов, используемый ингибитор также может обладать термической или фоточувствительностью. Дополнительные варианты осуществления могут вытекать из природы ингибитора как химически чистого соединения, так как ингибитор может использоваться в виде растворенного в смеси соединения, но представлять собой газообразное, жидкое или твердое вещество в чистом виде.

Способ приготовления смеси мономера может быть также реализован в виде дополнительных вариантов осуществления, предусматривающих различные пути введения инициирующего компонента. Подобный инициатор может представлять собой фотопоглощающее соединение, молекула которого при поглощении фотона создает химическую частицу, инициирующую реакцию полимеризации. Инициатор может представлять собой молекулу со значительным поглощением в некоторой полосе спектра. Дополнительные варианты осуществления возможны при использовании инициатора, молекулы которого поглощают свет в нескольких областях спектра, соответствующих используемому в устройстве источнику актиничного излучения. Кроме того, поглощение может происходить в относительно широкой полосе частот, соответствующих используемому в устройстве источнику актиничного излучения. Дополнительные варианты осуществления возможны, если функции инициирующего компонента в смеси мономера выполняются группами, обладающими химической инициирующей способностью и входящими в состав молекул одного или нескольких типов мономеров, присутствующих в смеси. В рамках настоящего изобретения специалисту в данной области будет очевидно, что многочисленные альтернативные варианты осуществления могут включать методику добавления в мономерную смесь компонента, выполняющего функции инициатора.

В ряде вариантов осуществления роль описанных добавок включает функциональность в способе формирования офтальмологической линзы. В одном из примеров варианта осуществления в качестве смеси мономера была выбрана реакционная смесь мономеров этафилкон А, широко используемая в производстве офтальмологических линз. На фиг. 3 представлено, что в состав смеси этафилкон А входит мономерный компонент, который при полимеризации образует твердое вещество или гель. В состав смеси этафилкон А также входит поглощающий агент Norbloc, поглощающий УФ-излучение в полосе, являющейся коротковолновой частью спектра 300 и указанной как элемент 310. Кроме того, в состав смеси этафилкон А также входит компонент, выполняющий функцию инициатора. Значение его поглощения указано как элемент 340. Роль ингибитора в данном случае играет растворенный в смеси газообразный кислород. Таким образом, методика формирования реакционной смеси мономера в данном варианте осуществления включает как приготовление смеси жидких и (или) твердых компонентов, так и контроль уровня растворенного в смеси кислорода. Описание данного варианта осуществления дается исключительно в качестве примера и не призвано ограничить сферу действия настоящего изобретения.

Необходимо понимать, что другие варианты осуществления способа приготовления реакционной смеси мономера в рамках настоящего изобретения могут быть получены путем контроля физических аспектов используемой реакционной смеси мономера. В ряде вариантов осуществления могут добавляться растворители или разбавители для изменения вязкости смеси. Дополнительные варианты осуществления могут быть получены на основе других способов изменения вязкости смеси.

В методике приготовления смеси мономера возможны дополнительные варианты осуществления, связанные с обработкой смеси. В качестве неограничивающего примера, такая смесь может быть помещена в условия вакуумной откачки, что может привести к десорбции некоторых растворенных в ней газообразных веществ. В другом варианте осуществления реакционная смесь мономера может быть обработана путем облучения всего объема смеси актиничным излучением, что позволит изменить степень и распределение по мультимерным компонентам смеси до ее использования на последующих этапах фотоинициируемой полимеризации. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны дополнительные варианты осуществления процесса обработки реакционной смеси мономера, приводящей к изменению ее характеристик. Получаемая таким образом смесь может использоваться для изготовления офтальмологических линз и заготовок для линз.

Перейдем к блоку 112 на фиг. 1 - применяемым способам дозирования и введения реакционной смеси мономера. В ряде вариантов осуществления некоторый объем реакционной смеси может быть приведен к требуемому равновесному уровню растворенного в смеси кислорода. В ряде вариантов осуществления подобное приведение к равновесию может быть достигнуто путем хранения сосуда со значительным объемом реакционной смеси внутри кожуха, в атмосфере которого присутствует достаточное количество кислорода, требуемое для приведения к равновесию растворенного в смеси кислорода. В дополнительных вариантах осуществления может применяться автоматизированное оборудование для введения необходимого количества кислорода в поток реакционной среды с использованием технологии обмена через мембрану. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны различные способы изменения концентрации или введения необходимого количества газа в реакционную смесь для получения требуемого уровня растворенного в смеси газа, находящиеся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде вариантов осуществления дозированный объем реакционной смеси мономера может быть вручную перенесен в сосуд, содержащий емкость, в которой реакционная смесь будет находиться в непосредственной близости от поверхности формирующего оптического элемента. В других вариантах осуществления могут использоваться автоматизированные механизмы заполнения указанной емкости реакционной смесью мономера. В дополнительных вариантах осуществления также возможно дозирование смеси в одноразовые емкости, которые затем могут использоваться по мере необходимости при проведении процесса формирования линзы. Сфера действия настоящего изобретения охватывает использование некоторой методики подачи в емкость, расположенную в непосредственной близости к поверхности формирующего оптического элемента, по меньшей мере объема реакционной смеси, превышающего объем материала, из которого будет состоять сформированная линза после завершения всех этапов обработки.

Специалисту в данной области будет очевидно, что на основе имеющихся описаний различных вариантов осуществления, составляющих систему устройств, вариантов осуществления материала реакционной смеси мономера, физических вариантов осуществления природы актиничного излучения и механизма контроля на основе скрипта и поддерживающего его устройства возможно выполнить описание ряда вариантов осуществления, которые позволят создать выходной продукт с использованием методики растровой литографии. Перейдем далее по представленной на фиг. 1 технологической схеме. Элемент 116 включает способы формирования, основанные на описанных вариантах осуществления. Специалисту в данной области будет очевидно, что могут существовать иные варианты осуществления для каждого из указанных выше компонентов и что описание способов, имеющих отношение к некоторым из таких вариантов осуществления, не ограничивает сферу действия настоящего изобретения.

На данном этапе полезно рассмотреть составляющие методики 116 на микроскопическом уровне. В качестве неограничивающего примера рассмотрим способ формирования линзы, в котором в состав реакционной смеси мономера входит поглощающий элемент, так что наблюдается вызванное указанным поглощением значительное падение интенсивности формирующего изображения актиничного излучения с толщиной пройденного им слоя, что в ряде вариантов осуществления может быть описано законом Ламберта-Бэра. Например, рассмотрим представленный на фиг. 3 вариант осуществления, в котором длина волны направляемого в конкретный воксел актиничного излучения такова, что излучение попадает в область эффективного поглощения входящего в состав реакционной смеси инициатора и находится в области резко изменяющегося поглощения агента. Также в качестве неограничивающего примера предположим, что в состав смеси мономера входит ингибитор. Для простоты ссылки и описания настоящего описания указанное сочетание методик будем называть примером 3. Хотя данное сочетание методик приводится в качестве примера варианта осуществления, оно ни в коей мере не призвано ограничить сферу действия настоящего изобретения, для которого могут использоваться и другие модели.

В одном из вариантов осуществления примера 3 указанный ингибитор может присутствовать в составе смеси мономера в значительной концентрации. На микроскопическом уровне данный пример варианта осуществления обладает такой характеристикой, что попадающее актиничное излучение создает небольшую локальную область, в которой инициируемая в конкретном элементе химическая реакция протекает со скоростью, превышающей способность ингибитора, присутствующего в высокой концентрации, ингибировать ее распространение. Поскольку некоторые системы пространственной модуляции света имеют на поверхности некоторое «мертвое» пространство между отдельными модулирующими элементами, которое не отражает излучение в такой же степени, как модулирующий элемент, необходимо понимать, что в этом варианте осуществления материал, формируемый на поверхности формирующего оптического элемента, может принимать форму соответствующих каждому вокселу изолированных столбчатых элементов, которые в крайнем случае могут быть не связаны друг с другом.

В качестве продолжения неограничивающего примера варианта осуществления по примеру 3, концентрация ингибитора может быть несколько снижена, а в данном варианте осуществления, например, она может быть выбрана такой, что распространение процесса фотополимеризации в пространстве для заданного набора параметров актиничного излучения осуществляется лишь в такой степени, что каждый облучаемый воксел будет определять фотополимеризационную активность, достаточную для перекрывания границ между отдельными вокселами. В этом случае на микроскопическом уровне указанные отдельные столбчатые элементы будут пытаться объединиться друг с другом в условиях облучения, если существуют условия для значительной интенсивности облучения в соседних вокселах. В ряде вариантов осуществления оптическая система формирования изображения может работать в режиме некоторой расфокусировки, что позволяет создать другой вариант осуществления способа слияния отдельных столбчатых элементов в одно целое. В других вариантах осуществления аналогичный эффект могут обеспечить колебательные или качательные движения формирующего оптического элемента и его держателя в пространстве, так что отдельные вокселы будут перекрываться друг с другом с образованием непрерывного элемента формы.

Также будет полезно продолжить описание результатов реализации методики формирования линзы на микроскопическом уровне, распространив его на процесс измерения глубины вокселов. Из условий примера 3 очевидно, что ЦМУ-скрипт для конкретного воксела может определять интегральную интенсивность или время экспозиции, которые приводят к протеканию реакции в глубине воксела, в направлении от поверхности формирующего оптического элемента. На некоторой глубине данные условия могут включать условия протекания фотоинициированной реакции в реакционной смеси мономера, при которых степень завершения реакции определяет точку гелеобразования. В результате реакции при глубинах менее заданной может образовываться трехмерный аспект, однако при глубинах больше заданной не достигается точка гелеобразования и смесь все еще представляет собой текучую смесь компонентов, более вязкую по сравнению с окружающей исходной реакционной смесью мономера вследствие частично прошедшей реакции полимеризации. Необходимо понимать, что в таком варианте осуществления остается значительный объем исходной реакционной смеси, включающий по меньшей мере две указанные области, то есть область, в которой реакция протекла до степени превращения, большей, чем точка гелеобразования, и область, в которой материал представляет собой слой без геля, который может включать смесь частично прореагировавшей и непрореагировавшей реакционной смеси мономера. В ряде вариантов осуществления часть последнего слоя может представлять собой слой так называемой текучей линзообразующей реакционной среды. На микроскопическом уровне он образуется в объеме реакционной смеси мономера.

В других вариантах осуществления используемый ЦМУ-скрипт может использоваться для задания локальных элементов конструкции линзы в разбитом на вокселы слое, реакция в котором прошла далее точки гелеобразования. В ряде вариантов осуществления этот элемент может рассматриваться как форма для заготовки линзы. В качестве неограничивающего примера, рассмотрим воздействие ввода преимущественно линейной конструктивной особенности в ЦМУ-скрипт, которая имеет ширину в несколько вокселов и длину в множество вокселов и характеризуется низкой интегральной интенсивностью облучения для всех входящих в нее вокселов. Используя обсужденные в примере 3 варианты осуществления в качестве неограничивающего примера, можно предвидеть, что подобная линейная особенность будет сформирована в форме для заготовки линзы. На микроскопическом уровне соседним вокселам может соответствовать такая интенсивность, чтобы их толщина в форме для заготовки линзы была достаточно большой. На первом соседнем вокселе формируемой линейной конструктивной особенности толщина формы резко уменьшится, что приведет к появлению особенности на профиле толщины формы, связанной с линейной конструктивной особенностью, заданной в ЦМУ-скрипте.

В качестве примера, на элементе 400 фиг. 4 представлена толщина линзы, сформированной согласно изложенному варианту осуществления настоящего изобретения. В данном примере профиль толщины линзы имеет некоторые особенности, обладающие характеристиками описанной выше линейной конструктивной особенности. Например, элемент 440 представляет собой линейную конструктивную особенность, проходящую вдоль линзы на множество вокселов. По аналогии понятно, что аспекты настоящего изобретения включают множество вариантов осуществления, учитывающих формы и особенности профилей толщины, которые могут быть заданы в дополнение к оптическим поверхностям линзы. В качестве примера, во множестве аналогичных вариантов осуществления могут быть предусмотрены юстировочные элементы, например, подобные сформированному в описанном варианте осуществления элементу 440. В дополнительных вариантах осуществления могут быть сформированы особенности профиля толщины для создания сливных каналов - линейных конструктивных особенностей, простирающихся преимущественно в радиальном направлении к краю формы для заготовки линзы: резкие перепады вверх или вниз по сравнению с соседней средней топологией, а также плато, или преимущественно плоские участки, на подмножествах участков, определяющих профиль линзы. Указанные примеры являются лишь некоторыми вариантами осуществления, связанными с методикой формирования линзы, которые будут очевидны специалисту в данной области.

Перейдем к блоку 117 на фиг. 1. В ряде вариантов осуществления описана методика, связанная с удалением образованного после этапа 116 материала из среды реакционной смеси мономера. В ряде вариантов осуществления одним из способов удаления может являться процесс подъема формирующего оптического элемента вместе с держателем и формой для заготовки линзы из емкости, содержащей реакционную смесь мономера. В других вариантах осуществления сама емкость может быть опущена вниз относительно указанного формирующего оптического элемента с расположенной на нем формой для заготовки линзы. В дополнительных вариантах осуществления описанный процесс подъема или опускания может быть автоматизирован с использованием оборудования, способного с достаточной точностью управлять скоростью удаления. В альтернативных вариантах осуществления сама емкость с реакционной смесью мономера может быть некоторым образом опорожнена, что приведет к отделению формирующего оптического элемента с расположенной на нем формой для заготовки линзы от реакционной смеси мономера. С точки зрения общности используемых подходов, специалисту в данной области будет очевидно, что возможно множество включающих этап 117 вариантов осуществления для удаления из реакционной смеси мономера продукта, образованного после этапа 116, и все такие варианты осуществления находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

На фиг. 1 конечные и промежуточные продукты представлены в виде овалов. Так, в ряде вариантов осуществления заготовка линзы представляет собой готовый продукт. Для лучшего понимания остальных частей с обсуждением используемой методики полезно рассмотреть аспекты заготовки линзы. Заготовка линзы 1700 может состоять из двух слоев: формы для заготовки линзы 1740 и слоя текучей линзообразующей реакционной среды 1710. Эти два слоя в ряде вариантов осуществления соответствуют предшествующему обсуждению методики формирования линзы. В ряде вариантов осуществления указанная форма для заготовки линзы представляет собой материал, который был создан с помощью растровой литографической системы и в котором реакция прошла далее точки гелеобразования. Он может включать различные варианты осуществления конструкции, описанные ранее. На фиг. 17 представлен вариант осуществления, в котором столбчатые вокселы в процессе формирования перекрываются друг с другом.

Указанная текучая линзообразующая реакционная среда 1710 в ряде вариантов осуществления представляет собой сформированный в процессе растровой литографии слой из материала, расположенного дальше точки гелеобразования в реакционной среде. При извлечении формирующего оптического элемента с прореагировавшим материалом из реакционной смеси мономера на поверхности формы для заготовки линзы может оставаться вязкий материал. Затем в ряде вариантов осуществления текучая пленка может быть обработана описанными ниже способами. Подобное сочетание формы для заготовки линзы с расположенной на ней текучей линзообразующей реакционной средой 1710, которая в результате дальнейшей обработки может быть сформирована в часть устройства - офтальмологическую линзу, и составляет заготовку линзы. Необходимо понимать, что в ряде вариантов осуществления описываемая заготовка линзы имеет уникальную структуру. В его состав входит компонент с заданной пространственной геометрической формой, однако вследствие текучей природы слоя покрывающей реакционной среды весь компонент не имеет жестко заданной пространственной формы. Специалисту в данной области будет очевидно, что в рамках сферы действия настоящего изобретения находятся все варианты осуществления форм, определяемые способами формирования 116, а также варианты осуществления, связанные со способами извлечения формирующего оптического элемента из реакционной среды мономера и их влиянием на природу слоя текучей линзообразующей реакционной среды.

На фиг. 18 представлена заготовка линзы 1800, сформированная путем поэлементной растровой полимеризации с вокселами 1804. Указанная заготовка линзы имеет первую поверхность 1801, которая может быть сформирована вдоль носителя 1805, например носителя с поверхностью оптического качества. Указанная первая поверхность 1801 содержит часть реакционной среды с первой степенью плотности поперечной сшивки, по меньшей мере частично полимеризованной далее точки гелеобразования. Указанная заготовка линзы 1800 также имеет вторую поверхность 1802, вторая степень плотности поперечной сшивки при отверждении которой находится приблизительно в точке гелеобразования или не достигает точки гелеобразования.

В ряде вариантов осуществления элемент 131 включает вариант осуществления методики удаления части текучей линзообразующей реакционной среды с заготовки линзы. Как очевидно из предшествующих разделов с описанием устройств, включающих ряд вариантов осуществления данной методики, цель может быть достигнута с помощью разных вариантов осуществления. В качестве неограничивающего примера, указанная текучая линзообразующая реакционная среда может быть удалена с помощью капиллярных устройств. В ряде вариантов осуществления описываемая методика может включать этап выдержки для сбора части текучей линзообразующей реакционной среды в каплю перед выполнением капиллярного удаления материала. В других вариантах осуществлениях поверхность обрабатываемой линзы может быть расположена таким образом, что ось поверхности наклонена по отношению к направлению силы тяжести. Необходимо понимать, что возможны варианты осуществления, относящиеся к способам удаления текучей линзообразующей реакционной среды с помощью капиллярного устройства, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В других вариантах осуществления указанная методика удаления текучей линзообразующей реакционной среды может включать альтернативное устройство, отличное от описанного капиллярного оборудования. Например, в ряде вариантов осуществления может использоваться способ, заключающийся в применении впитывающей поверхности для удаления текучей среды. Дополнительные варианты осуществления могут относиться к способам использования устройства, имеющего множество капиллярных отверстий, в отличие от описанного выше устройства с одним капилляром. В дополнительных вариантах осуществления могут использоваться способы вращательной обработки заготовки линзы для удаления текучего материала. Как будет очевидно специалисту в данной области, любые способы применения устройства для удаления части текучего материала являются аспектами, находящимися в рамках сферы действия настоящего изобретения.

Другой тип варианта осуществления способа удаления материала с верхней поверхности заготовки линзы может включать способ создания топографических элементов в теле линзы. В вариантах осуществления такого типа в конструкцию линзы могут быть введены элементы, аналогичные указанным выше сливным каналам для создания точек, позволяющих стекать относительно маловязкой текучей среде, тем самым освобождая место, в которое может переместиться относительно более вязкая текучая среда. В дополнительных вариантах осуществления для удаления линзообразующей среды в дополнение к созданию топографических элементов для стока материала может также использоваться вращательная обработка. Специалисту в данной области будет очевидно, что варианты осуществления, включающие различные варианты осуществления топографических элементов, находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде вариантов осуществления возможно исключить этап удаления текучей линзообразующей реакционной среды и перейти к последующим этапам обработки. На фиг. 1 данный аспект указан пунктирной стрелкой, выходящей из элемента 160 и обходящей блок 131.

Следующий этап вариантов осуществления, включающих способы формирования офтальмологических линз, представлен на фиг. 1 под номером 132 - стабилизация. В ряде вариантов осуществления указанная новая методика включает способ обработки, который позволяет текучей линзообразующей реакционной среде течь под действием сил для достижения устойчивого, возможно, обладающего минимальной энергией состояния на поверхности формы для заготовки линзы. Необходимо понимать, что на микроскопическом уровне поверхность формы для заготовки линзы может иметь некоторые локальные неровности. Природа подобных неровностей определяется множеством аспектов варианта осуществления формирования линзы, например, в одном из случаев таковым является воздействие ингибитора для относительно резкого останова реакции вблизи точки инициации. Силы поверхностного натяжения текучей среды, силы трения и диффузии, сила тяжести и иные силы во многих вариантах осуществления, действуя совместно, обеспечивают гладкость растекающегося по поверхности покрывающего слоя. Определяющая силы методика может включать множество вариантов осуществления, которые находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В одном варианте осуществления конфигурация заготовки линзы может быть выбрана таким образом, чтобы позволить текучей линзообразующей реакционной среде течь под действием силы тяжести. Способ достижения такого эффекта может включать изменение ориентации линзы для содействия течению. В альтернативных вариантах осуществления может использоваться противоположная стратегия поддержания заготовки линзы в зафиксированном состоянии с предельно достижимым минимумом движений. В дополнительных вариантах осуществления может применяться воздействие на текучий материал силами, вызванными вращением заготовки линзы вокруг оси. В ряде вариантов осуществления такое вращение может производиться вокруг оси, проходящей через центр заготовки линзы. В альтернативных вариантах осуществления указанное вращение может представлять собой вращение заготовки линзы вокруг внешней оси с верхней частью заготовки линзы, обращенной к оси вращения или от оси вращения, а также с множеством промежуточных положений. В дополнительных вариантах осуществления для сведения воздействия силы тяжести к минимуму заготовка линзы может обрабатываться в условиях свободного падения. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны различные способы приложения обеспечивающих текучесть сил к заготовке линзы в процессе стабилизации.

В других вариантах осуществления может применяться методика изменения текучей природы самой текучей среды. В ряде вариантов осуществления вязкость среды может быть изменена путем разбавления или сольватации. В альтернативных вариантах осуществления возможно испарение части растворителя для повышения вязкости. Другим способом изменения вязкости указанных пленок является облучение некоторой дозой актиничного излучения. Возможно множество вариантов осуществления, связанных с изменением вязкости текучей среды.

В других вариантах осуществления может использоваться методика изменения сил, действующих на текучую линзообразующую реакционную среду, связанных с энергией поверхностного напряжения. В ряде вариантов осуществления это может быть достигнуто путем введения ПАВ в состав исходной реакционной смеси мономера. В альтернативных вариантах осуществления добавки или химические реагенты могут вводиться в заготовку линзы для изменения ее поверхностной энергии.

На фиг. 19 показано, что в ряде вариантов осуществления в конструкцию заготовки линзы 1901 могут быть введены артефакты 1902 для облегчения условий перемещения линзообразующей реакционной среды. В качестве неограничивающего примера, каналы 1902 могут включать средства оттока текучей линзообразующей реакционной среды из области заготовки линзы. В альтернативных вариантах осуществления способы конструирования с использованием резких изменений профиля толщины могут включать методику создания измененных стабилизированных состояний. Указанные артефакты могут быть практически любого типа, формы и комплектации, которые возможно размещать в области заготовки линзы. В ряде вариантов осуществления артефакт 1903 включает некоторую метку, например один или несколько алфавитно-цифровых символов. Среди других меток могут быть юстировочные метки. Указанные артефакты 1902 и 1903 формируются в соответствии с ЦМУ-скриптом.

С точки зрения общности используемых подходов, различные варианты осуществления не должны ограничивать общность способов создания полностью стабилизированной, частично стабилизированной или нестабилизированной текучей линзообразующей реакционной среды в методике, предусматривающей стабилизацию. Сочетания различных вариантов осуществления, например, в виде дополнительных вариантов осуществления указанной методики могут быть очевидны для специалиста в данной области техники.

После завершения стабилизации в ряде вариантов осуществления текучий материал может быть подвергнут следующему этапу обработки, показанному на фиг. 1 под номером 133 - фиксация, для перевода его в нетекучее состояние. В ряде вариантов осуществления во время фиксации возможно использование актиничного излучения различной природы. Одним из вариантов осуществления описываемой методики может быть, например, выбор соответствующей спектральной области или областей. Предметом альтернативных вариантов осуществления может являться интенсивность используемого излучения. В альтернативных вариантах осуществлениях применение различных аспектов фиксирующего излучения может учитывать временную зависимость. В качестве неограничивающего примера, на первом этапе обработки может использоваться излучение с одной длиной волны, которое затем изменяется на излучение с другой длиной волны. Все разнообразие вариантов осуществления способа определения условий актиничного облучения, которые будут очевидны специалисту в данной области, находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде вариантов осуществления блока 133 используемый способ фиксации может включать различные оптические пути, по которым проходит актиничное излучение. В примере варианта осуществления такое излучение может попадать на переднюю поверхность заготовки линзы или, в альтернативном варианте, на ее заднюю поверхность. Другие варианты осуществления могут быть получены при использовании нескольких источников излучения, предположительно, с различными характеристиками генерируемого излучения, для обеспечения различных результатов воздействия актиничного излучения на заготовку линзы. В дополнительных вариантах осуществлениях для фиксации могут использоваться формы энергии, отличные от излучения. С точки зрения общности используемых подходов, все множество способов, предусматривающих этап фиксации, находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде вариантов осуществления после фиксации обработка заготовки линзы 130 считается завершенной. В ряде вариантов осуществления готовый продукт может подвергаться дальнейшей обработке. Продукт такого типа представляет собой хороший пример продукта, показанного на фиг. 1 под номером 120 - альтернативное формирование заготовки. В качестве неограничивающего примера, ввод продукта после фиксации в устройство растровой литографии позволяет выполнить второй слой обработки. Такое выполнение множества проходов открывает широкие возможности для создания вариантов осуществления методики.

В ряде вариантов осуществления возможно формирование комплексной заготовки линзы в несколько проходов, в качестве неограничивающего примера включающих первый этап, на котором формируется поверхность офтальмологической линзы, и второй этап, в котором на сформированной поверхности вводятся топографические элементы. Другие комплексные варианты осуществления описываемой методики могут включать, например, первый проход через растровую литографическую систему при описанных в ряде предшествующих примеров условиях, обеспечивающих формирование изолированных столбчатых элементов-вокселов вдоль поверхности формы для заготовки линзы. Второй этап растровой литографии может включать заполнение промежутков между сформированными столбчатыми элементами-вокселами материалом с другими характеристиками. Третий проход через систему может окончательно сформировать офтальмологическую линзу. Необходимо понимать, что обобщение методики многопроходности через систему, в которой для каждого этапа возможно множество вариантов осуществления, может обеспечить многообразие вариантов осуществления, каждый из которых находится в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В ряде других вариантов осуществления заготовка линзы может быть сформирована путем нанесения текучей линзообразующей реакционной среды на форму для заготовки линзы. Например, сформированная растровой литографией форма для заготовки линзы может быть пропущена через систему промывки как наиболее эффективного способа удаления текучей линзообразующей реакционной среды. По окончании промывки будет получена чистая форма для заготовки линзы. В ряде вариантов осуществления на поверхность полученной формы для заготовки линзы с помощью некоторого способа может быть нанесена текучая линзообразующая реакционная среда. Методика, используемая для нанесения следующей текучей линзообразующей реакционной среды на поверхности формы, в ряде вариантов осуществления может предусматривать погружение и последующее извлечение заготовки линзы способами, аналогичными описанным в вариантах осуществления блока 117. После этого полученная заготовка линзы может иметь другое распределение мономерных и мультимерных молекул. Кроме того, в ряде вариантов осуществления возможно применение полимеров химического состава, отличного от использованного при формировании формы для заготовки линзы. Специалисту в данной области будет очевидно, что многочисленные варианты осуществления, составляющие методику нанесения текучей линзообразующей среды на форму для заготовки линзы различных вариантов осуществления, находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

В альтернативном ряду вариантов осуществления форма для заготовки линзы может быть сформирована с применением способов, отличных от растровой литографии. В первом неограничивающем примере в качестве основы для формирования формы для заготовки линзы могут применяться различные варианты осуществления способа стереолитографии. В ряде вариантов осуществления изготавливаемая стереолитографическим способом форма для заготовки линзы может иметь на поверхности текучую линзообразующую реакционную среду, полученную с помощью аналогичной описанной для блока 117 удаления текучего материала, однако в других вариантах осуществления может быть предусмотрено нанесение текучей линзообразующей реакционной среды на основу, сформированную стереолитографическим способом. Альтернативные варианты осуществления возможны при использовании процесса масочной литографии для задания формы для заготовки линзы, которая затем используется в описанных выше способах. В дополнительных вариантах осуществления возможно использование формы для заготовки линзы, изготовленной стандартными способами литьевого формования, широко применяемыми в производстве офтальмологических линз, и последующим формированием заготовки линзы по описанным выше способам. Необходимо понимать, что различные варианты осуществления для создания формы для заготовки линзы могут включать способы формирования заготовки линзы.

После формирования заготовки линзы в одном из вариантов осуществления возможных способов и последующей обработки в одном из вариантов осуществления способов в ряде вариантов осуществления результатом является офтальмологическая линза. В ряде вариантов осуществления полученная таким образом линза все еще будет находиться на поверхности формирующего оптического элемента. В большинстве вариантов осуществления для получения офтальмологической линзы в форме готового к использованию продукта, линза также должны быть очищена и гидратирована. Для этого в соответствии со стандартными для данной области способами линза и в ряде вариантов осуществления несущий ее элемент могут быть погружены в баню с водным раствором. В ряде вариантов осуществления для упрощения способа погружения содержимое указанной бани может быть нагрето до температуры от 60 до 95 градусов Цельсия. Указанные способы погружения в ряде вариантов осуществления позволяют очистить тело линзы и гидратировать линзу. В процессе гидратации линза разбухает и в ряде вариантов осуществления отделяется от несущего элемента. Необходимо понимать, что средства координации этапов обработки находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения, поэтому одинаковый носитель и одинаковые структуры для химической обработки могут включать также варианты осуществления способа гидратации линзы. Необходимо отметить, что предшествующие этапы и описание методики приводятся только в качестве примера и не призваны ограничить сферу действия настоящего изобретения.

Полученный в результате отделения от носителя продукт во многих вариантах осуществления представляет собой сформированную офтальмологическую линзу, составляющую предмет настоящего изобретения. Необходимо понимать, что для получения офтальмологических линз, приемлемых в качестве готового к использованию продукта, могут потребоваться дополнительные этапы обработки. Подобная методика в ряде вариантов осуществления может включать стандартные в данной области процедуры извлечения гидратированной линзы, ее упаковки и последующей стерилизации, как показано на фиг. 1 под номером 142. Специалисту в данной области будет очевидно, что последовательность описанных этапов относительно друг друга и относительно предшествующих этапов может включать различные варианты осуществления, соответствующие целям настоящего изобретения.

Различные варианты осуществления офтальмологических линз, показанные на фиг. 1 под номером 170, получаемых с использованием описанных в настоящей заявке устройств и способов, составляют другой аспект предмета настоящего изобретения. Специалисту в данной области будет очевидно, что получаемый из заготовки линзы продукт может иметь уникальную форму. Во-первых, такая линза на некотором уровне представляет собой композит из двух прочных слоев. Один из них - указанная форма для заготовки линзы - в ряде вариантов осуществления формируется в результате использования растрового литографического устройства и связанных с ним способов. Указанная форма для заготовки линзы может быть создана с использованием различных вариантов осуществления, некоторые примеры которых могут быть ясны из предыдущего обсуждения методики.

Например, в ряде вариантов осуществления используемых способов такая форма может включать набор относительно изолированных столбчатых элементов-вокселов, каждый из которых имеет размер, заданный в процессе растрового литографического формования. В других вариантах осуществления форма для заготовки линзы может представлять собой набор полностью связанных друг с другом столбиков из линзообразующего материала. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны различные варианты осуществления, относящиеся к конкретному составу используемой смеси мономера. Более того, как уже было указано выше в контексте методики, форма для заготовки линзы может быть сформирована с использованием других способов, помимо растровой литографии, включая, помимо прочего, стереолитографию, масочную литографию и механическую обработку. Возможны варианты осуществления, в которых изготавливаемая с использованием растровой литографии форма имеет топографические элементы, введенные растровым способом. Элементы, помимо прочего, включают линейные элементы, криволинейные элементы, лунки, элементы с высотой, равной части толщины линзы или всей толщине линзы, резкие изменения профиля толщины линзы, плоские участки и каналы.

Кроме того, изложенный выше многопроходный аспект настоящего изобретения открывает возможности для создания более комплексных вариантов осуществления. В качестве неограничивающего примера, форма для заготовки линзы может представлять собой композит, первый слой которого получен на этапе растровой литографии и задает профиль сферического типа на поверхности с резкими перепадами толщины по периметру. На втором проходе могут быть сформированы индивидуальные офтальмологические параметры оптически активной части линзы. С точки зрения общности используемых подходов необходимо понимать, что возможны различные варианты осуществления с использованием множества проходов через устройство растровой литографии и связанных с ним способов. Возможные вариации включают различные средства формирования слоя первого прохода, включая описанные выше альтернативные способы литографического формирования и, например, использование стандартных литых офтальмологических линз. Линзообразующий материал первого типа представляет собой заготовку линзы, с которой затем выполняется второй проход и которая в конечном итоге может определить новое осуществление линзы.

Природа второго компонента заготовки линзы, текучей линзообразующей реакционной среды, в ряде вариантов осуществления при встраивании в тело линзы определяет новый аспект данного варианта осуществления линзы. В результате обработки с использованием описанных выше для ряда вариантов осуществления методик и устройств, показанных на фиг. 1 под номером 130, такие варианты осуществления могут включать второй отличимый слой, который имеет ровную поверхность. Сочетание различных вариантов осуществления формы для заготовки линзы и различных вариантов осуществления текучей линзообразующей реакционной среды может определять новые варианты осуществления офтальмологической линзы.

Процесс формирования офтальмологической линзы может быть усовершенствован с использованием элементов метрологии и обратной связи, показанных на фиг. 1 под номером 150. В ряде вариантов осуществления может использоваться прямолинейный однонаправленный технологический поток от блока 116 до блока 170. Однако в более усовершенствованных вариантах осуществления для управления параметрами различных способов используются способы метрологии. На фиг. 1 такие механизмы обратной связи и потока информации схематически показаны двойными стрелками, входящими и выходящими из блока 150. Специалисту в данной области будет очевидно, что многочисленные варианты осуществления способов метрологии находятся в рамках сферы действия настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлен пример варианта осуществления способа метрологии и организации обратной связи, относящихся к профилю толщины и оптическим характеристикам варианта осуществления линзы, сформированной с использованием растровой литографии. В ряде вариантов осуществления может быть предусмотрена система обратной связи с функциями, показанными как компонент 200, начиная с блока 205, представляющего собой блок ввода требуемых параметров линзы из внешнего источника. В качестве примера, модель поверхности линзы может поступить в систему из офтальмологического измерительного устройства, примененного к глазу пациента. В других вариантах осуществления методика этапа 205 может быть представлена вводом теоретических параметров. Затем введенные параметры некоторым образом обрабатываются для приведения их в соответствие с входными требованиями блока растровой литографии 210. Соответствующим образом подготовленные входные данные поступают на различные варианты осуществления устройства и способа растровой литографии, которые в ряде вариантов осуществления с помощью некоторого алгоритма преобразуют их в рабочие параметры системы растровой литографии 211.

Перейдем дальше к фиг. 2, на котором растровая литографическая система изготавливает заготовку линзы, показанную как блок 220. После этого она может быть обработана в блоке методики обработки заготовки линзы 230, давая в результате «сухую» форму офтальмологической линзы 240. Параметры полученной «сухой» офтальмологической линзы могут быть измерены на этапе метрологии 250. В качестве примера, на этом этапе возможно применение лазерного датчика смещения. В качестве примера, построенная по результатам измерения топология поверхности в ряде вариантов осуществлений может иметь вид, представленный на фиг. 4, компонент 400. Полученные данные могут быть обработаны по алгоритмам, как показано блоками 251 и 252, для сравнения результатов с ожидаемыми для линзы, имеющей заданные на шаге 205 входные параметры. В ряде вариантов осуществления различия с входными параметрами могут быть обработаны и могут определять необходимость изменения параметров, используемых при обработке линзы в системе растровой литографии 211. Данная система обратной связи по результатам измерения и входным параметрам показана как система обратной связи 253. Полученные данные также могут быть обработаны и могут соответствовать требуемым в рамках методики обработки заготовки линзы 252 изменениям параметров. Система обратной связи по требуемым изменениям параметров в данной системе 252 показана как система обратной связи 254. Необходимо, чтобы различные методики расчета и управления могли быть реализованы на разном оборудовании, используемом для обработки данных, включая, помимо прочего, рабочие станции, персональные компьютеры, промышленные компьютеры или аналогичные компьютерные системы. Необходимо отметить, что представленные на фиг. 2 этапы и описание относящейся к ним методики приводятся только в качестве примера и не призваны ограничить сферу действия настоящего изобретения.

Результаты реализации этапа метрологии 250 и разные способы обработки данных 251 и 252 в ряде вариантов осуществления могут включать возможность принятия решения о соответствии характеристик изготовленной линзы 240 допустимым пределам изменения параметров относительно входных параметров в блоке 205. Принимаемое для данной линзы решение показано как блок 251, в котором данная линза может быть отбракована, а другая линза со скорректированными параметрами - изготовлена. В альтернативном варианте, характеристики изготовленной линзы могут находиться в допустимых пределах, и линза может перейти далее в блок 260 на обработку в соответствии с вариантами осуществления методики и устройств постобработки. После гидратации и отделения от носителя линза может пройти дополнительный этап метрологии, показанный как блок 270. В ряде вариантов осуществления результат реализации этого этапа может иметь варианты осуществления обратной связи, аналогичные указанным для этапа 250 в настоящем варианте осуществления. После получения офтальмологической линзы в форме готового к использованию продукта 280 технологический поток может быть объединен с потоком в точке отбраковки сухой линзы. Затем весь поток может вернуться обратно к блоку 205 через блок условного перехода к началу 290. Специалисту в данной области будет очевидно, что возможны варианты модификации, добавления и изменения при реализации этапа метрологии для различных продуктов в рамках настоящего изобретения и последующей организации системы обратной связи, корректирующей параметры системы на основе результатов измерения.

В ряде несколько отличающихся от описанного вариантов осуществления может использоваться дополнительный тип измерения для оценки аспектов качества линзы, используемых для организации системы глобальной обратной связи, включающей весь комплекс оборудования. В качестве неограничивающего примера, в ряде вариантов осуществления может быть создана система определения аэрозольных частиц для детектирования подобных дефектов в изготовленных заготовках линзы. Если по результатам измерения сигнализируется о наличии аэрозольных частиц, может быть создана система обратной связи, которая в ряде вариантов осуществления может обеспечить выдачу соответствующей информации оператору устройства, а также методика исправления ситуации, ставшей причиной сигнала. Специалисту в данной области будет очевидно, что в рамках настоящего изобретения возможны различные варианты осуществления этапа метрологии, результатом которого является обратная связь для оператора.

В дополнительных вариантах осуществления одним из элементов системы обратной связи могут являться идентификационные данные. Как было указано при обсуждении устройств, составляющих предмет настоящего изобретения, в ряде вариантов осуществления основные элементы устройства могут иметь идентификационные данные. Такая идентификация компонентов может в ряде случаев отслеживаться с помощью автоматического устройства. Обратная связь может заключаться, например, в отслеживании конкретного аспекта использования конкретного компонента, в том числе его срока службы. Обратная связь в ряде вариантов осуществления может поступать к оператору или вызывать автоматический ответ системы управления. В дополнительных вариантах осуществления с использованием идентификации компонентов, результатах предшествующих вариантов осуществления этапа метрологии, в которых результаты измерения толщины оказывают влияние на параметры системы, уникальная идентификация некоторого компонента, например формирующего оптического элемента, может позволить провести индивидуальную оптимизацию остальных глобальных параметров системы под конкретный компонент. Специалисту в данной области будет очевидно, что в рамках настоящего изобретения возможны многочисленные варианты осуществления разных форм получения идентификационных и метрологических данных, вариантов осуществления способов обработки таких данных по различным алгоритмам и с использованием различных устройств обработки данных, вариантов осуществления для различения этих данных от входных данных, определяющих требуемые параметры линзы, и вариантов осуществления по использованию данных для организации обратной связи внутри системы или с внешним по отношению к системе оператором. Все такие варианты осуществления считаются находящимися в рамках сферы действия настоящего изобретения.

ПРИМЕР 1

Различные варианты осуществления описываемого изобретения были реализованы на практике, в результате чего были изготовлены продукты в виде готовых к использованию линз и заготовки для линз в соответствии с описанными в настоящей заявке принципами. В настоящем разделе в качестве примера приведено обсуждение результатов ряда вариантов осуществления.

Устройство для получения описанных в данном примере результатов включало следующие общие аспекты. Для формирования заготовки линзы использовали растровое оптико-литографическое устройство. Это устройство, с точки зрения общности используемых подходов, включало источник излучения в форме предпочтительного варианта осуществления с длиной волны 365 нм. Как было указано выше, излучение от источника через гомогенизатор со световодом и фокусирующий оптический элемент освещало цифровое микрозеркальное устройство DLPtm XGA производства компании Texas Instruments. Затем система формирования изображения направляла изображение на формирующий оптический элемент показанного на фиг. 10 типа.

Профиль интенсивности излучения и значения пикселов ЦМУ рассчитывали исходя из оптического поглощения и реакционной способности применяемой реакционной среды мономера, в качестве которой использовали смесь этафилкон А. Система имеет представленные на фиг. 3 характеристики поглощения с фиксирующим пиком 320 на 365 нм и формирующим пиком 330 на 420 нм. Характеристики оптического поглощения данной системы соответствуют описанию поглощения в законе Ламберта-Бэра, что было использовано для оценки программы интенсивности и продолжительности экспозиции для каждого из приблизительно 768×1024 элементов-вокселов, распределенных по поверхности формирующего оптического элемента.

В целях иллюстрации, для моделирования требуемой интенсивности излучения использовали закон Бугера-Ламберта-Бэра. Результатом такого моделирования является параметрическая зависимость на основе указанного закона и переменных, относящихся как к используемому материалу, например этафилкон А, так и к применяемому устройству. Результат проходов при изготовлении линзы вводятся в модель таким образом, чтобы уточнить ее параметры и создать линзу. Принцип используемой модели представлен ниже.

Закон Бугера-Ламберта-Бэра:

закон утверждает, что интенсивность актиничного излучения будет экспоненциально падать при движении вглубь материала в соответствии с коэффициентом экстинкции α(λ).

Скорость падения интенсивности с расстоянием равна

где I(x) - интенсивность излучения как функция расстояния x от поверхности, на которую падает излучение, I0 - интенсивность падающего на поверхность излучения, α(λ) - коэффициент поглощения поглощающего компонента в зависимости от длины волны излучения (λ), c - концентрация поглощающего компонента в относительно прозрачной среде. Таким образом, путем выбора длины волны используемого излучения процесс может быть настроен для выбора градиента интенсивности (т.е. чем больше α, тем быстрее изменяются свойства смеси и тоньше получится линза).

На фиг. 3 приведен спектр пропускания реакционной смеси 300. На фигуре показаны связанная с поглощающим компонентом переходная область 310, перекрывание со спектром поглощения фотоинициатора 340, а также спектры испускания источников формирующего 320 и фиксирующего 330 излучения.

Скорость реакции полимеризации, опосредованной радикалами, в реакционной смеси мономера описывается общим кинетическим уравнением, в котором скорость полимеризации (Rp) равна произведению концентрации реакционных функциональных групп ([C=C]), концентрации радикалов ([•]) и константы скорости реакции (k)

Концентрация радикалов значительно зависит от скорости инициирования и механизма обрыва цепей. Как правило, основным механизмом обрыва цепи является радикал-радикальный/бимолекулярный. Определение концентрации радикалов во времени равно скорость инициирования (Ri) минус скорость обрыва цепи.

Если в квазистационарном приближении (d[•]/dt =0) найти концентрацию радикалов, можно увидеть, что концентрация радикалов изменяется как квадратный корень из интенсивности инициирования. Таким образом, скорость полимеризации зависит от скорости инициирования как квадратный корень из интенсивности инициирования.

Вводя энергию активации (E), универсальную газовую постоянную (R), температуру в градусах Кельвина (T), коэффициент масштабирования скорости полимеризации (β) и Аррениусовский предэкспоненциальный фактор (k0), скорость полимеризации можно выразить следующим образом:

Скорость реакции фотохимической инициации определяется следующим выражением:

где I - интенсивность излучения и k′ - константа, учитывающая квантовый выход процесса. Предполагая, что все параметры и концентрация фотоинициатора остаются постоянными на протяжении всей реакции, полученное выражение может быть упрощено путем учета всех постоянных параметров в виде константы k.

Скорость полимеризации представляет собой скорость изменения концентрации функциональных групп во времени (-d[C=C]/dt = Rp), поэтому можно использовать уравнение следующего вида:

Решая полученное дифференциальное уравнение и подставляя в решение степень превращения, где степень превращения определяется как X=1-[C=C]/[C=C]o, получаем:

где t - продолжительность экспозиции в секундах.

Если в составе используемой реакционной смеси есть поглощающий компонент, который поглощает излучение на длине волны актиничного излучения, рассчитанная степень превращения будет изменяться с изменением интенсивности и, следовательно, с изменением расстояния от поверхности в соответствии с законом Ламберта-Бэра. Подставляя проистекающую из закона Ламберта-Бэра интенсивность в кинетическое уравнение, мы можем рассчитать степень превращения в зависимости от расстояния до поверхности x.

Отмечая, что свободно формируемая граница будет создана на границе, на которой степень превращения равна точке гелеобразования (т.е. X=Xgel), толщину получаемой линзы xThick можно рассчитать путем разрешения полученного уравнения относительно x:

Xgel представляет собой степень превращения, при которой композиция переходит из жидкого состояния в твердое в результате образования поперечных сшивок, формирующихся в ходе фотоинициируемой реакции. Перегруппировка членов в уравнении и разрешение его относительно xThick при конкретной степени превращения Xgel позволяет рассчитать толщину образующейся пленки. Оставляя остальные параметры и характеристики неизменными, требуемая толщина в любой точке x,y на поверхности может быть оценена путем изменения интенсивности I0 и продолжительности экспозиции t. Требуемая толщина также может быть оценена на сетке вокселов, где i и j представляют собой координаты строки и столбца конкретного воксела и x T h i c k i j являются сформированной толщиной данного воксела.

Характерные значения параметров (табл. 1) в уравнении 14 могут быть оценены из анализа кинетических данных.

Таблица 1
Значения параметров 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 Константа скорости
Xgel 0,2 Степень превращения в точке гелеобразования
β 0,5 Кинетический коэффициент
I0 мВт/см2 10 Интенсивность излучения
α µм-1 1,3 Коэффициент экстинкции
с 0,01 Концентрация

Используя эту модель и приведенные в таблице 1 стандартные значения параметров, построили представленный на фиг. 19 график зависимость расстояния, на котором находится свободно формируемая граница от поверхности падения излучения, от продолжительности экспозиции и интенсивности излучения (при Xgel = 20%). Оценочное значение расстояния 1920, на котором находится свободно формируемая граница от поверхности формирующего оптического элемента, отложена в зависимости от продолжительности облучения 1930. Эти значения показаны для расчета при трех интенсивностях падающего излучения 1940. Как понятно из предшествовавшего обсуждения, поскольку результатом воздействия этого излучения будет создание заготовки линзы 1700, рассчитанное расстояние дает оценку толщины формы для заготовки линзы 1730 для данной интенсивности излучения и продолжительности экспозиции. Вернемся к приведенному выше обсуждению устройства DLPtm. Поскольку данное устройство является цифровым регулятором интенсивности излучения, рассчитанная продолжительность экспозиции относится к полному времени, которое зеркальный элемент проводит во включенном состоянии. Интенсивность реально попадающего на воксел излучения может быть точно определена любым способом, однако сильной стороной описываемого устройства является возможность сравнения результатов измерения характеристик линз первого прохода с требуемыми профилями толщины, при этом полученное различие может использоваться для изменения продолжительности экспозиции при конкретной интенсивности падающего излучения путем использования соотношения, представленного на фиг. 19. Например, если интенсивность достигающего воксел излучения при «включенном» зеркальном элементе равна 10 мВт/см2, то, обращаясь к кривой 1910 на фиг. 19, требуемая в описываемой модели коррекция может быть введена путем смещения вдоль кривой 1910 к новой требуемой толщине и определения нового параметра продолжительности экспозиции. Управляющий алгоритм может использовать определенную таким образом новую продолжительность экспозиции для корректировки продолжительности экспозиции в каждой из последовательности кадров формирования изображения, выбирая среднюю величину, в сумме по кадрам дающую новую продолжительность экспозиции. В альтернативном варианте, алгоритм может использовать максимальную продолжительность экспозиции на кадр, и последний неполный кадр может иметь лишь часть максимальной продолжительности экспозиции на кадр, при этом в остальных кадрах соответствующий элемент может находиться в выключенном состоянии. Скорректированная продолжительность экспозиции может быть использована для изготовления следующей линзы, после чего описанный процесс повторяется.

После экспозиции сформированной заготовки линзы извлекли из емкости с реакционной средой и обработали на устройстве удаления текучего химического материала, представленном на фиг. 12 и 13. Затем линзу стабилизировали, как описано в соответствующих разделах. После этого линзу зафиксировали облучением на длине волны 420 нм, на которой входящий в состав реакционной смеси этафилкон А поглощающий агент, Norbloc, уже практически не поглощает попадающее излучение. Затем измерили характеристики линзы, после чего линзу гидратировали на описанном выше устройстве.

Таким образом, из реакционной смеси мономера этафилкон А изготовили реальные линзы и определили показатели их оптической силы. Полученные при измерении значения оптические силы в диоптриях для двух линз приведены в следующей таблице.

Таблица 2
Характеристики изготовленных линз
Номер изделия Целевая оптическая сила (диоптрий) Измеренная оптическая сила (диоптрий)
1 -5,75 -5,55
2 -5,75 -5,92

Аналогичным образом, в тех же условиях обработки и используя такую же химическую систему этафилкон А, изготовили еще одну линзу и определили ее характеристики на устройстве для интерферометрического определения прошедшего волнового фронта. На фиг. 4 разностный сигнал между формирующим оптическим элементом и изготовленной линзой, карта топографии изготовленной линзы, представлен под номером 400. Необходимо отметить, что концентрические круговые линии 410 указывают на хорошо сформированную топографию оптической зоны линзы. Сформированная поверхность соответствует офтальмологическому устройству высокого качества.

В процессе производства линзы 400 и ее измерения в конструкцию линзы были встроены элементы, которые проявляются как соответствующие элементы на топографической карте линзы. Например, элементы 420 представляют собой сливные каналы, встроенные в форму для заготовки линзы путем введения в программу низкой интенсивности в соответствующих местах во время экспозиции. Элемент 440 представляет собой измеренный канал другого типа. Данный элемент 440 представляет собой длинный канал, который может использоваться как юстировочный элемент для поверхности линзы. Этот элемент воспроизведен в аналогичной форме на другой стороне линзы сразу над указанным элементом 440, четко указывая аксиальную ориентацию передней поверхности линзы в пространстве.

Таблица 3
Параметры изготовления линз 1+2
Описание Параметр
Объем реакционной смеси мономера 300 мкл
Реакционная смесь мономера Этафилкон А
Содержание O2 в реакционной смеси 7%
Содержание O2 в рабочей зоне устройства растровой литографии 7%
Содержание O2 в рабочей зоне устройства обработки заготовки линзы 0%
Интенсивность экспонирующего излучения на формирующем оптическом элементе 102 мкВт/см2
Количество кадров в последовательности экспозиции 128 кадров
Полная продолжительность экспозиции 115 секунд
Выдержка для стекания выпуклой стороной вниз 30 секунд
Количество этапов капиллярной обработки Один
Выдержка после капиллярной обработки выпуклой стороной вниз 60 секунд
Продолжительность стабилизации 200 секунд
Продолжительность фиксации 240 секунд
Интенсивность фиксирующего излучения на формирующем оптическом элементе 4 мВт/см2
Раствор для гидратации Деионизованная вода с 300 ppm Tween
Температура гидратации 90°C
Продолжительность гидратации 15 мин

Выводы

В настоящем изобретении, описанном выше и дополнительно определенном в следующих ниже пунктах формулы изобретения, предложены способы формирования заготовок для линз и офтальмологических линз и устройства для практической реализации предложенных способов, а также приведены описания сформированных таким образом заготовок для линз и офтальмологических линз.

1. Устройство для заготовки офтальмологической линзы, включающее:
форму для заготовки линзы, включающую способную к поперечной сшивке среду гидрогеля, содержащую фотопоглощающий компонент;
первую поверхность и вторую поверхность, при этом первая поверхность содержит часть с первой степенью плотности поперечной сшивки, по меньшей мере, частично полимеризованную выше точки гелеобразования по принципу трехмерного растра, и вторая поверхность содержит материал со второй степенью плотности поперечной сшивки, отвержденный приблизительно до точки гелеобразования или ниже точки гелеобразования.

2. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.1, дополнительно включающее:
текучую линзообразующую реакционную среду, находящуюся в контакте с по меньшей мере одной из указанных первой поверхности или второй поверхности формы для заготовки линзы.

3. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором первая поверхность формы для заготовки линзы представляет собой вогнутую оптическую поверхность.

4. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором вторая поверхность формы для заготовки линзы представляет собой выпуклую оптическую поверхность.

5. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором текучая линзообразующая реакционная среда по существу покрывает по меньшей мере одну из первой поверхности или второй поверхности формы для заготовки линзы.

6. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором одна из первой поверхности заготовки линзы и второй поверхности заготовки линзы закреплена на формирующем оптическом элементе.

7. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.6, в котором формирующий оптический элемент имеет поверхность оптического качества.

8. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.6, в котором формирующий оптический элемент включает отсек для размещения гидратированной офтальмологической линзы.

9. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.6, в котором формирующий оптический элемент имеет по меньшей мере оптический участок для использования при формировании одиночной линзы.

10. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.1, в котором способная к поперечной сшивке среда содержит краситель.

11. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором текучая среда содержит реакционную смесь, находящуюся в текучем состоянии, которая может быть обработана путем воздействия актиничным излучением с образованием оптической поверхности.

12. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором форма для заготовки линзы включает объем отвержденной среды, способной к поперечной сшивке, превышающий объем части текучей среды.

13. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором текучая среда содержит частично полимеризованную форму материала, содержащую заготовку линзы в более полимеризованном состоянии.

14. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором периметр устройства для заготовки офтальмологической линзы имеет несферическую форму.

15. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором периметр устройства для заготовки офтальмологической линзы имеет удлиненную форму.

16. Устройство для заготовки офтальмологической линзы по п.2, в котором периметр устройства для заготовки офтальмологической линзы имеет полиномиальную форму.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к офтальмологическим устройствам и способам их изготовления. Предложена мягкая силиконовая гидрогелевая контактная линза, которая обладает способностью доставлять гидрофобный обеспечивающий комфорт агент (фосфолипид, гликолипид, глицерогликолипид, сфинголипид, сфингогликолипид, жирный спирт, содержащий от 8 до 36 атомов углерода, или их смесь) в глаз пользователя, постепенно высвобождая его из полимерной матрицы, состоящей из гидрофобных звеньев, образованных из кремнийсодержащего мономера или макромера, и гидрофильных звеньев, образованных из гидрофильного мономера или макромера, во время ношения.

Широкий плоский твердый диск 1, называемый многоцелевой пресс-формой для формования, имеет поверхностный профиль 1а вспомогательного устройства гибки. Такая пресс-форма позволяет путем формования получить вспомогательное устройство гибки, которое с помощью вводимого материала 19а обычно образует форму поверхностного профиля 1а, которое, путем добавления ткани 19b, придаст ему хорошие механические свойства.

Изобретение относится к области технологии изготовления оптических элементов и касается способа изготовления матриц сложной формы для заготовок элементов светоотражающих систем.

Заявленное изобретение относится к способу производства офтальмических линз со вставкой, включающей микроконтроллер и к устройству для изготовления таких офтальмологических линз.

Изобретение относится к способу создания офтальмологической линзы с энергопитанием. Способ включает нанесение на первую часть формы для литья слоя связующего, размещение источника энергии на слое связующего, нанесенном на первую часть формы для литья, причем источник энергии устанавливают на гибкой подложке, а гибкую подложку размещают в физическом контакте со слоем связующего, внесение реакционной смеси в первую часть формы для литья и полимеризацию реакционной смеси с образованием офтальмологической линзы.

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления офтольмических линз. Способ включает размещение вставки-среды, содержащей процессор данных, линзу с переменным фокусным расстоянием и источник энергии, в непосредственной близости с первой частью формы для литья, при этом линза включает две несмешивающиеся жидкости с различными показателями преломления, а процессор данных выполнен с возможностью управления переменным фокусным расстоянием посредством изменения давления жидкостей в ответ на изменение электрического заряда жидкостей, внесение реакционноспособной мономерной смеси в первую часть формы для литья, размещение вставки-среды в контакте с реакционноспособной мономерной смесью, размещение первой части формы для литья в непосредственной близости со второй частью, формируя полость для линзы со вставкой-средой и реакционноспособной мономерной смеси, воздействие актиничным излучением на реакционноспособную мономерную смесь и формирование офтальмологической линзы.

Данное изобретение описывает способы и устройство для оснащения офтальмологической линзы изменяемой оптической вставкой. Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональности офтальмологических линз и обеспечение контролируемого изменения оптических характеристик офтальмологической линзы.

В настоящем изобретении описаны способы и устройство для внедрения вкладыша-субстрата с источником энергии в офтальмологическую линзу. Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональности офтальмологических линз и обеспечение контролируемого изменения оптических характеристик офтальмологической линзы.

Изобретение относится к способу изготовления офтальмологической линзы, снабженной источником энергии. Способ включает размещение на субстрате источника энергии, способного снабжать электрическим током компонент, размещенный в непосредственной близости к первой части формы для литья, причем субстрат содержит жесткий вкладыш, имеющий множество неодинаковых участков, фиксацию источника энергии на вкладыше с субстратом, размещение реакционной смеси мономера в первой части формы для литья, позиционирование источника энергии в контакт с реакционной смесью мономера, позиционирование первой части формы для литья в непосредственной близости от второй части формы, создавая, таким образом, полость, формирующую линзу с источником энергии, способным обеспечить электрическим током компонент и некоторым количеством реакционной смеси мономера в полости для линзы, и воздействие на реакционную смесь мономера актиничным излучением.

Изобретение относится к устройству для формирования заготовки офтальмологической линзы. Упомянутое устройство содержит подложку для формирования заготовки офтальмологической линзы, содержащую выпуклую поверхность оптического качества, контактирующую с реакционно-способной смесью, размещенной в емкости, вмещающей объем реакционно-способной смеси, который превышает объем сформованной заготовки офтальмологической линзы, и источник актиничного излучения, выполненный с возможностью управления для отверждения части указанного объема реакционно-способной смеси.

Офтальмологическая линза свободной формы содержит первый участок оптической зоны, содержащий множество вокселов полимеризованного способного к поперечной сшивке материала, содержащего фотопоглощающий компонент. Участок оптической зоны содержит первую область, содержащую первый показатель преломления, и вторую область, содержащую второй показатель преломления; и второй участок, содержащий слоистый объем способного к поперечной сшивке материала, полимеризованного далее точки гелеобразования способного к поперечной сшивке материала. Технический результат - получение офтальмологических линз с поверхностью свободной формы и областями с различным показателем преломления, обеспечивающих коррекцию зрения за счет изменения фокусного расстояния. 17 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к гидратированной силиконовой гидрогелевой контактной линзе. Линза обладает слоистой структурной конфигурацией. Гидрогелевое ядро в линзе обладает низким содержанием воды и полностью закрыто слоем обогащенного водой, например, обладающего содержанием воды, превышающим 80%, гидрогеля, совсем или в основном не содержащего кремния. Гидратированная силиконовая гидрогелевая контактная линза, обладает высокой проницаемостью для кислорода, которая необходима для обеспечения здорового состояния роговицы глаза, и мягкой, обогащенной водой гладкой поверхностью для обеспечения комфорта при ношении. 3 н. и 44 з.п. ф-лы, 9 ил, 11 табл., 33 пр.

Предложенная группа изобретений относится к технике изготовления полупроводниковых пластин для компонентов матрицы офтальмологической линзы. Предложенный способ формирования структуры из полупроводниковых пластин включает в себя деление конструкций цельного кольца компонентов матрицы на два или более дугообразных сегмента так, что часть каждого дугообразного сегмента содержит внутренний дугообразный край и внешний дугообразный край; формирование структуры для пластины из полупроводникового материала путем расположения дугообразных сегментов в непосредственной близости друг к другу так, что два и более дугообразных сегмента формируют кольцевой компонент матрицы; обеспечение ширины разделительной дорожки между дугообразными сегментами. В результате указанных операций образуется полупроводниковая пластина, обладающая указанными выше конструктивными особенностями. Данная группа изобретений позволяет уменьшить расход полупроводникового материала, требующегося на изготовление колец, при одновременной оптимизации количества колец, которые могут быть изготовлены из одной такой пластины. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 14 ил.

Заявленное изобретение относится к способу изготовления запитанного энергией биомедицинского устройства, в частности запитанной энергией офтальмологической линзы для световой терапии. Техническим результатом заявленного изобретения является создание офтальмологической линзы для световой терапии. Технический результат достигается способом формирования офтальмологической линзы, который содержит ряд этапов. Размещают источник энергии, электрически связанный с источником света, в непосредственной близости от первой части формы для литья. Наносят реакционноспособную мономерную смесь в первую часть формы для литья. Располагают источник энергии и источник света в контакте с реакционноспособной мономерной смесью. Размещают первую часть формы для литья в непосредственной близости от второй части формы для литья, таким образом образуя полость линзы с источником энергии и источником света и по меньшей мере некотороым количеством реакционноспособной смеси внутри полости линзы. Подвергают реакционноспособную мономерную смесь воздействию актиничного излучения. При этом полученная офтальмологическая линза включает кольцевую область вокруг периферии оптической зоны офтальмологической линзы, а источник энергии и источник света расположены в пределах этой кольцевой зоны. 26 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ изготовления линзы, которая имеет переднюю и заднюю поверхности и в которую проникают световые пучки, испускаемые оптическим элементом системы генерации светового пучка, через входную поверхность и направляются в глаз владельца для обеспечения просмотра информационного содержимого посредством прозрачной оптической вставки, образованной световодом. Вставка имеет форму, по существу, идентичную форме законченной линзы, пригодной для размещения в оправе опоры. Способ содержит этапы, на которых изготавливают вставку, форма которой меньше формы упомянутой законченной линзы согласно пропорциональному преобразованию, изготавливают заготовку линзы путем связывания пластикового материала, образующего упомянутую переднюю поверхность и упомянутую заднюю поверхность, с упомянутой вставкой и режут упомянутую заготовку линзы вокруг упомянутой вставки с расстоянием от краев упомянутой вставки, которое составляет около 1 мм на протяжении по меньшей мере 50% периметра упомянутой вставки. Технический результат - обеспечение хорошего оптического пропускания и упрощение изготовления оптического дисплея, содержащего два материала, сильно отличающихся твердостью. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к контактной линзе и к способам ее изготовления. Контактная линза содержит центральную часть, зону радужной оболочки и периферическую часть, расположенную вокруг зоны радужной оболочки. Эффективная зона перехода по краю зоны радужной оболочки формирует эффект ореола при ношении линз. Изобретение обеспечивает повышение удобства использования линз. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 пр.

Изобретение относится к регулируемому хромофору, содержащему соединение формулы В-Х. Причем В представляет собой основное хромофорное соединение и X представляет собой регулируемый химический фрагмент, который образует остаточный химический фрагмент (С) при воздействии заданного электромагнитного излучения, в результате чего образуется соединение В-С. При этом соединение В-С обеспечивает большее поглощение света в ультрафиолетовом и/или синем диапазоне, чем соединение В-Х и остаточный химический фрагмент (С) включает сопряженную двойную связь, полученную путем образования остаточного химического фрагмента, позволяя тем самым хромофорному соединению обеспечивать большее поглощение света. Указанный хромофор обладает регулируемыми характеристиками поглощения света. Изобретение также относится к линзе, содержащей указанный регулируемый хромофор, к способу регулирования линзы внутри или вне организма и к регулируемой хромофорной системе. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.

Группа изобретений относится к области медицины. Способ содержит: формирование трехмерной основы подложки с диаметром от 6 мм до 16 мм из первого изолирующего материала, трехмерная основа подложки имеет центральную оптическую зону и периферийные зоны, при этом центральная оптическая зона связана с оптической зоной офтальмологического устройства; нанесение проводящей пленки на часть поверхности трехмерной основы подложки с формированием однородного слоя проводящей пленки с толщиной от 0,25 до 1,0 микрона; и формирование обеспечивающего электрическое соединение проводника на периферийных зонах трехмерной основы подложки из проводящей пленки путем лазерной абляции окружающего материала проводящей пленки, внедрение трехмерной подложки с электрическими соединениями в офтальмологическое устройство. В другом варианте способа осуществляют: формирование трехмерной подложки из первого изолирующего материала; формирование трехмерной маски из второго материала, при этом трехмерная маска может плотно прилегать к трехмерной подложке; формирование отверстий через участки в трехмерной маске путем лазерной абляции; помещение трехмерной маски на трехмерную подложку; и нанесение проводящей пленки на комбинированную трехмерную маску и трехмерную подложку, внедрение трехмерной подложки с нанесенной проводящей пленкой в офтальмологическое устройство. Применение группы изобретений позволит формировать надежные компактные структуры электрических соединений на трехмерной поверхности для офтальмологического устройства. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к силиконовой гидрогелевой контактной линзе. Контактная линза обладает слоистой структурной конфигурацией и градиентом содержания воды от внутренней до наружной части силиконовой гидрогелевой контактной линзы. Линза включает силиконовое гидрогелевое ядро или объемный материал, полностью закрытое наружным слоем гидрогеля, обладающим толщиной, равной не менее 0,1 мкм, измеренной с помощью атомной силовой микроскопии по сечению от задней поверхности до передней поверхности силиконовой гидрогелевой контактной линзы в полностью гидратированном состоянии. Наружный гидрогелевый слой в основном не содержит кремния. Содержание воды в наружном гидрогелевом слое не менее чем в 1,2 раза больше содержания воды в силиконовом гидрогелевом объемном материале в полностью гидратированном состоянии. Изобретение обеспечивает увеличение времени ношения контактной линзы. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 9 ил., 11 табл., 33 пр.

Изобретение относится к области изготовления контактных линз и касается способа изготовления теневых масок для использования в сочетании с неплоской подложкой. Способ включает в себя изготовление оправки, включающей в себя одну или несколько форм, формирование в формах заготовок теневых масок, удаление заготовок из оправки и создание текстуры на заготовках теневых масок. Формы изготавливаются путем алмазного точения и соответствуют по форме неплоской подложке, на которую должна помещаться теневая маска. Заготовки масок формируются в формах путем электроформовки с использованием никеля. Текстуры на заготовках теневых масок создаются путем лазерной микрообработки. Технический результат заключается в повышении точности и повторяемости получаемых изделий. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх