具有折射率變化的自由成形透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了眼用透鏡，所述眼用透鏡的至少一部分包含聚合的可交聯(lián)材料的多個體素(1704)。另外，本發(fā)明提供用于制備眼用透鏡的設(shè)備，所述眼用透鏡的一個或多個區(qū)域具有不同的折射率，且其表面具有凸起區(qū)域和凹陷區(qū)域中的一者或兩者。
【專利說明】具有折射率變化的自由成形透鏡
[0001]相關(guān)專利申請
[0002]本專利申請要求提交于2010年3月23日的美國專利申請N0.12/729，334和提交于2009年3月31日的美國專利申請N0.61/164,995的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明描述了用于制造眼用透鏡的設(shè)備，更具體地講，在一些實施例中，描述了具有自由成形表面和不同折射率的區(qū)域的眼用透鏡的形成。

【背景技術(shù)】
[0004]已知的是經(jīng)由注塑成型技術(shù)制造眼用透鏡，在該技術(shù)中，將單體材料沉積在兩個或更多個相對的模具部件的光學(xué)表面之間所限定的腔體中。用于將水凝膠塑造成可用制品(例如，眼用透鏡)的多部件模具可以包括(例如)第一模具部件和第二模具部件，第一模具部件具有與眼用透鏡的后曲面對應(yīng)的凸面部分，第二模具部件具有與眼用透鏡的前曲面對應(yīng)的凹面部分。
[0005]為用此類模具部件來制備透鏡，將未固化的水凝膠透鏡制劑放置在介于一次性塑性前曲面模具部件與一次性塑性后曲面模具部件之間并且將其聚合。然而，由此得到的眼用透鏡的設(shè)計局限于所用模具的設(shè)計。
[0006]因此，期望有其他有利于形成預(yù)定大小和形狀的眼用透鏡的方法和設(shè)備，使得可針對具體患者和/或目的來定制透鏡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及眼用透鏡，眼用透鏡包括第一部分和第二部分，第一部分包含聚合的可交聯(lián)材料的多個體素，第二部分具有在凝膠點以上聚合的一定體積的分層可交聯(lián)材料。另外，根據(jù)本發(fā)明形成的透鏡的不同區(qū)域可包括不同的折射率以進(jìn)一步有利于矯正視力。
[0008]一般來講，將包含光吸收性組分的反應(yīng)性混合物通過具有弓形表面的基板暴露于光化輻射源。弓形表面的至少一部分可包括光學(xué)性能表面。光化輻射是可控的，能以預(yù)定圖案固化反應(yīng)性混合物的一部分。預(yù)定圖案可包括第一表面和第二表面，第一表面沿著光學(xué)性能基板表面形成，第二表面在反應(yīng)性混合物體積內(nèi)自由形成。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的透鏡可包含光吸收性組分。光吸收性組分可用于形成多個體素。每一個體素都可以包括第一末端和第二末端，并且并且第二部分基本覆蓋每一個第二末端，第二部分可以包含一定體積的分層可交聯(lián)材料，一定體積的分層可交聯(lián)材料在凝膠點以上聚合。各種實施例可在第一部分和第二部分中的一者或兩者中包括光學(xué)表面。
[0010]聚合的透鏡材料的體素可以通過將可交聯(lián)的材料暴露于多條光化輻射射線來形成，每一條光化輻射射線都源于輻射源，并且朝反應(yīng)性混合物的預(yù)定的部分反射預(yù)定的時間。朝反應(yīng)性混合物的預(yù)定的部分反射預(yù)定的時間的每一條光化輻射射線都可具有預(yù)定的波長。在一些實施例中，第二部分通過將反應(yīng)性混合物暴露于多條光化輻射射線來形成，所述多條光化輻射射線源于多個點。
[0011]一些另外的實施例可包括具有(例如)以下一個或多個特征的透鏡:由聚合的可交聯(lián)材料的體素形成的槽；由聚合的可交聯(lián)材料的體素形成的一個或多個高位區(qū)域。
[0012]根據(jù)本發(fā)明形成的透鏡可為球面或非球面。第一表面可包括光學(xué)性能視區(qū)，第二表面可包括人工痕跡。
[0013]在一些實施例中，透鏡可由包括流體區(qū)域和結(jié)構(gòu)區(qū)域二者的透鏡前體形成。在一個優(yōu)選的實施例中，結(jié)構(gòu)區(qū)域在很大程度上由體素光刻部分的操作確定；然而流體區(qū)域盡管也受到體素光刻部分的影響，但可以多種方式確定。在可供選擇的實施例中，可以由體素光刻部分的作用來形成透鏡，而無需經(jīng)過透鏡前體這一中間產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的方法步驟。
[0015]圖2示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的另外一些方法步驟。
[0016]圖3示出成形輻射和固定輻射時吸光率和透射率之間的關(guān)系的實例。
[0017]圖4示出利用本文所公開的發(fā)明制備的透鏡的實例。
[0018]圖5示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的設(shè)備元件，包括基于體素的光刻元件。
[0019]圖6示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性光源設(shè)備元件。
[0020]圖7示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性光學(xué)設(shè)備元件。
[0021]圖8示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性數(shù)字反射鏡設(shè)備元件。
[0022]圖9示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的附加設(shè)備元件。
[0023]圖10示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性成形光學(xué)器件。
[0024]圖11示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性單體貯存器。
[0025]圖12示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性材料移除設(shè)備。
[0026]圖13示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性材料移除設(shè)備的總體運動系統(tǒng)。
[0027]圖14示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性穩(wěn)定和固定設(shè)備。
[0028]圖15示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性計量系統(tǒng)。
[0029]圖16示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的示例性水合和移除系統(tǒng)。
[0030]圖17示出了透鏡前體的示例性橫截面圖，該透鏡前體具有體素形成物和一定體積的分層流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)。
[0031]圖18示出了具有示例性人造槽的透鏡前體。
[0032]圖19示出了通過使透鏡前體暴露于光化輻射而形成的透鏡。

【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明提供用于形成透鏡和用于形成透鏡前體的方法和設(shè)備。在以下段落中，將提供本發(fā)明實施例的詳細(xì)描述。雖然作了詳述，但優(yōu)選實施例和可供選擇的實施例均僅為示例性實施例，并且應(yīng)當(dāng)理解，其變化、修改和更改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可能是顯而易見的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，示例性實施例并不限制本發(fā)明各方面的廣度，而是由權(quán)利要求所限定。
[0034]術(shù)語表
[0035]在涉及本發(fā)明的本【具體實施方式】和權(quán)利要求書中，可以使用將適用以下定義的多個術(shù)語:
[0036]如本文所用，“光化輻射”是指能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的輻射。
[0037]如本文所用，“弓形”是指象弓一樣的彎曲形狀。
[0038]如本文所稱，“比爾定律”以及有時所稱的“比爾-朗伯定律”為:100/10 =eX(-aCX)，其中I(X)為強度，其為距照射表面的距離X的函數(shù)，1為在表面處的入射強度，α為吸收組分的吸收系數(shù)，c為吸收組分的濃度。
[0039]如本文所用，“使準(zhǔn)直”表示限定輻射的錐角，例如接收輻射作為輸入的設(shè)備作為輸出而發(fā)射的光；在一些實施例中，可以限定錐角，使得發(fā)出的光線平行。因此，“準(zhǔn)直儀”包括執(zhí)行此功能的設(shè)備，“已準(zhǔn)直”則描述作用于輻射的結(jié)果。
[0040]如本文所用，“DMD ”是數(shù)字微鏡器件，一種由功能性地安裝在CMOS SRAM上的可移動微鏡陣列組成的雙穩(wěn)態(tài)空間光調(diào)制器。通過將數(shù)據(jù)載入反射鏡下的存儲單元來獨立控制每一面反射鏡使反射光轉(zhuǎn)向，從而將視頻數(shù)據(jù)的像素空間映射到顯示器上的像素。數(shù)據(jù)以二進(jìn)制方式靜電地控制反射鏡的傾角，其中反射鏡狀態(tài)為+X度(開)或-X度(關(guān))。對于當(dāng)前的器件，X可為10度或12度(標(biāo)稱)。由開反射鏡反射的光隨后通過投影透鏡并投射到屏幕上。光在反射關(guān)閉時產(chǎn)生暗視場，并限定用于圖像的暗電平基準(zhǔn)。圖像通過介于開電平與關(guān)電平之間的灰度調(diào)制來形成，開關(guān)速率快到足以讓觀看者將其視為完整圖像。DMD (數(shù)字微鏡器件)有時是DLP投影系統(tǒng)。
[0041]如本文所用，“DMD腳本”應(yīng)指空間光調(diào)制器的控制協(xié)議以及任何系統(tǒng)元件的控制信號，系統(tǒng)元件例如為光源或濾光輪，其中任何者都可以包括一系列時序命令。使用首字母縮寫詞DMD并不表示將該術(shù)語的使用限于空間光調(diào)制器的任何一種具體類型或大小。
[0042]如本文所用，“固定輻射”是指足以使包括透鏡前體或透鏡的基本上所有反應(yīng)性混合物中的一種或多種聚合并且交聯(lián)的光化輻射。
[0043]如本文所用，“流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)”表示反應(yīng)性混合物，在其天然形態(tài)、反應(yīng)后的形態(tài)或部分反應(yīng)后的形態(tài)是可流動的，并且可在進(jìn)一步加工時形成眼用透鏡的一部分。
[0044]如本文所用，“自由成形”是指由反應(yīng)性混合物交聯(lián)形成的表面，而不是按照注模成形的。
[0045]如本文所用，“凝膠點”應(yīng)指第一次觀察到凝膠或不溶物的點。凝膠點是液態(tài)聚合混合物交聯(lián)至變成固體的程度時的轉(zhuǎn)化率量值。凝膠點可用索氏實驗確定:在不同時間點停止聚合物反應(yīng)，分析所得聚合物以確定殘余不溶性聚合物的重量比例。這些數(shù)據(jù)可外推至不存在凝膠的點。該不存在凝膠的點就是凝膠點。凝膠點還可以通過分析反應(yīng)期間反應(yīng)性混合物的粘度來確定。可使用平行板流變儀將反應(yīng)性混合物放在板之間來測量粘度。至少一塊板應(yīng)透過聚合反應(yīng)所用波長的輻射。粘度接近無窮大的點為凝膠點。對于給定的聚合物體系和指定的反應(yīng)條件，凝膠點以相同的轉(zhuǎn)化度發(fā)生。
[0046]如本文所用，“透鏡”是指位于眼睛內(nèi)或眼睛上的任何眼科裝置。這些器件可提供光學(xué)矯正作用或可以起到美容的作用。例如，術(shù)語透鏡可以指用于矯正或改進(jìn)視力或用于增進(jìn)眼部生理美容(如虹膜顏色)而不會影響視力的接觸透鏡、眼內(nèi)透鏡、覆蓋透鏡、眼用膜劑、光學(xué)植入物或其他類似器件。在一些實施例中，本發(fā)明的優(yōu)選透鏡是由有機(jī)硅彈性體或水凝膠制成的軟質(zhì)接觸透鏡，其中水凝膠包括(但不限于)有機(jī)硅水凝膠和含氟水凝膠。
[0047]如本文所用，“透鏡前體”表示由透鏡前體構(gòu)件和與透鏡前體構(gòu)件接觸的流體透鏡反應(yīng)性混合物組成的復(fù)合物。例如，在一些實施例中，在一定體積的反應(yīng)性混合物內(nèi)制備透鏡前體構(gòu)件的過程中，會形成流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)。從用于制備透鏡前體構(gòu)件的一定體積的反應(yīng)性混合物中分離出透鏡前體構(gòu)件和所粘附的流體反應(yīng)性介質(zhì)，可得到透鏡前體。另夕卜，透鏡前體可通過移除大量流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)或?qū)⒋罅苛黧w透鏡反應(yīng)性介質(zhì)轉(zhuǎn)化成非流體復(fù)合材料而轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌膶嶓w。
[0048]如本文所用，“透鏡前體構(gòu)件”表示具有至少一個光學(xué)性能表面的非流體物，其經(jīng)進(jìn)一步加工即可相容地復(fù)合到眼用透鏡中。
[0049]如本文所用，“透鏡成形混合物”可與“反應(yīng)性混合物”互換使用；“反應(yīng)性單體混合物”或“可交聯(lián)材料”是指單體或預(yù)聚物材料，其可固化和/或交聯(lián)以形成眼用透鏡或眼用透鏡的一部分。各種實施例可包括透鏡成形混合物，其中透鏡成形混合物具有一種或多種添加劑，例如紫外線阻擋劑、著色劑、光引發(fā)劑或催化劑以及眼用透鏡(例如接觸透鏡或眼內(nèi)透鏡)中可能需要的其他添加劑。
[0050]如本文所用，“模具”是指可以用于利用未固化的制劑來形成透鏡的剛性或半剛性物體。一些優(yōu)選的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的兩個模具部件。
[0051 ] 如本文所用，術(shù)語“輻射吸收組分”是指可與反應(yīng)性單體混合制劑組合并且可在特定波長范圍內(nèi)吸收輻射的輻射吸收組分。
[0052]“反應(yīng)性混合物”(本文中有時也稱為透鏡成形混合物、可交聯(lián)介質(zhì)或反應(yīng)性單體混合物，與“透鏡成形混合物”的含義相同。
[0053]如本文所用，“從模具脫離”表示透鏡完全從模具分離，或僅松弛地附連，以使得可通過輕輕晃動取出或用藥簽推出。
[0054]如本文所用，“立體光刻透鏡前體”表示透鏡前體構(gòu)件是使用立體光刻技術(shù)制成的透鏡前體。
[0055]“基板”為物理實體，其他實體可在其上面放置或形成。
[0056]如本文所用，“瞬態(tài)透鏡反應(yīng)性介質(zhì)”表示可以在透鏡前體構(gòu)件上保持流體或非流體形態(tài)的反應(yīng)性混合物。然而，在復(fù)合到眼用透鏡中之前，瞬態(tài)透鏡反應(yīng)性介質(zhì)可通過清洗、溶劑化和水合步驟中的一個或多個而被大量移除。因此，為清楚起見，透鏡前體構(gòu)件和瞬態(tài)透鏡反應(yīng)性混合物的組合不構(gòu)成透鏡前體。
[0057]如本文所用，“體素”或“光化輻射體素”為體積元，表示三維空間中規(guī)則網(wǎng)格上的值。但是，體素可看成三維的像素，其中像素表示二維圖像數(shù)據(jù)而體素包含第三維。此外，其中體素常用于可視化以及醫(yī)療和科研數(shù)據(jù)分析，在本發(fā)明中，體素用于限定到達(dá)特定體積的反應(yīng)性混合物的光化輻射量的邊界，從而控制該具體體積的反應(yīng)性混合物的交聯(lián)或聚合反應(yīng)速度。舉例來說，本發(fā)明中的體素被視為存在于與二維模具表面共形的單層內(nèi)，其中光化輻射可垂直地輻射到二維表面并以每一個體素的共同軸向尺寸表示。例如，具體體積的反應(yīng)性混合物可以按768X768個體素交聯(lián)或聚合。
[0058]如本文所用，“基于體素的透鏡前體”表示透鏡前體構(gòu)件是使用基于體素的光刻技術(shù)形成的透鏡前體。
[0059]如本文所用，“Xgel ”是可交聯(lián)反應(yīng)性混合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化率，在該化學(xué)轉(zhuǎn)化率下，混合物中凝膠份額變得大于零。
[0060]參見圖1，該圖示出本發(fā)明的一些實施例的框圖100。各個方面包括(例如):基于體素的光刻法110 ;可供選擇的成形方法120 ;透鏡前體加工方法130 ;后加工方法140 ；以及計量和反饋方法150?？驁D中標(biāo)識了兩個制品，該制品包括透鏡前體160和眼用透鏡170。
[0061]用于形成透鏡前體和眼用透鏡170的方法和設(shè)備在以下共同待審的美國專利申請中有詳細(xì)描述:N0.12/194，981 (名稱為 “Apparatus for Format1n of an OphthalmicLens Precursor and Lens”(用于形成眼用透鏡前體和透鏡的設(shè)備)，2008年8月20日提交)、N0.12/195，132 (名稱為 “Methods for Format1n of an Ophthalmic LensPrecursor and Lens”(用于形成眼用透鏡前體和透鏡的方法)，2008年8月20日提交)、N0.12/363，138 (名稱為“Ophthalmic Lens Precursor and Lens”(眼用透鏡前體和透鏡),2009 年 I 月 30 日提交)、N0.12/396,019(名稱為“Free Form Ophthalmic Lens”(自由成形眼用透鏡)，2009年3月2日提交)，其中每一個專利申請的內(nèi)容都以引用的方式并入本文。
[0062]如圖所示，單箭頭可包括一些實施例可采取的一般方向，雙箭頭則表示材料、數(shù)據(jù)以及信息中的一些或全部可以在各種方法部分與核心測量和反饋部分之間來回流動。
[0063]基于體素的光刻法
[0064]現(xiàn)在再參見圖1，基于體素的光刻法110是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例制備透鏡的初始步驟，包括將透鏡參數(shù)輸入計算機(jī)或用于執(zhí)行算法計算的其他處理器中。在一些實施例中，此類參數(shù)可通過測量眼科患者的光學(xué)表面上的光學(xué)像差或者患者視力系統(tǒng)的其他物理或神經(jīng)方面來獲得。這些測量值可被轉(zhuǎn)換為要形成的透鏡的所需波前特性。在其他實施例中，可能存在可輸入到算法中以確定透鏡制備參數(shù)的理論透鏡波前特性。
[0065]在步驟115處，算法接受上述輸入?yún)?shù)，在一些實施例中使參數(shù)與此前制備的透鏡相關(guān)?，F(xiàn)在可確定一系列“幀”以用于曝光“影片”或腳本，其將被傳輸至空間光調(diào)制器。
[0066]可能還有多個方法可用于將特定體素元的算法輸出及時轉(zhuǎn)換為應(yīng)當(dāng)包括“DMD”腳本的計劃光反射分布。舉例來說，算法所要求的總強度值可作為一系列時間步發(fā)送到在反應(yīng)性混合物處的體素位置，其中在整個時間段內(nèi)光照明系統(tǒng)的輸入強度被反射。全“開”步的整體強度可以隨后由另一個時間步補充，在該時間步向反射鏡元件寫入一個部分?jǐn)?shù)值，因此在將反應(yīng)性混合物整體曝光的剩余時間步中，反射鏡具有小于全開的占空比“開”度，然后此特定體素元可在剩余期間“關(guān)”?？晒┻x擇的方法可包括，取得將被遞送的多個步或“幀”的強度平均值，然后使用該值設(shè)定發(fā)送到DMD的大部分幀值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚的是，在此前進(jìn)行的設(shè)備討論中討論的空間光調(diào)制器一般也具有與創(chuàng)建此強度和時間照射控制之意圖相關(guān)的方法實施例。
[0067]雖然上述方法是涉及通過空間照明裝置的動作調(diào)制施加到空間照明裝置的固定強度的給定實例，但如果來自光源的強度在光源或帶濾光的光學(xué)系統(tǒng)中得到調(diào)制，則可得到更先進(jìn)的方法。可以從照明系統(tǒng)元件和空間照明調(diào)制器這兩者中的強度控制組合中得出更多實施例。還可以從照明波長控制中得到其他實施例。
[0068]形成“DMD”腳本的方法一般來說應(yīng)視為涉及發(fā)送給任何大小的任何空間光調(diào)制器的控制信號以及發(fā)送給任何系統(tǒng)元件的控制信號，如(例如)光源、濾光輪等等，因此該方法通?？梢园▌?chuàng)建一系列編程的時序命令。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，有許多實施例涉及創(chuàng)建控制信號程序的方法，其中涵蓋涉及光化輻射詳情、所使用光學(xué)系統(tǒng)詳情以及包括反應(yīng)性混合物的材料詳情的多個實施例。
[0069]應(yīng)當(dāng)指出“DMD”腳本和算法詳情可能與處理后獲得的結(jié)果有關(guān)系。關(guān)鍵參數(shù)的反饋將在稍后討論，因此此類詳細(xì)討論將后推。然而，就創(chuàng)建如方框115所示的DMD腳本的方法而言，在基于體素的光刻法與反饋和計量法來回指向的雙箭頭部分地是指在創(chuàng)建DMD腳本的方法中的此信息交換中的作用。
[0070]輸入形成透鏡前體的方法中的另一項內(nèi)容包括為系統(tǒng)配制和制備反應(yīng)性混合物。例如，在反應(yīng)性混合物中充當(dāng)單體單元的化學(xué)組分可以包括對紫外光譜中的光具有光反應(yīng)性的化學(xué)品(如在實施例中的一些中所述的那樣)。然而，與不考慮比爾-朗伯-波格定律效應(yīng)的一些其他方法不同，本發(fā)明中的反應(yīng)性混合物包括以光反應(yīng)性方式吸收光化輻射的分子。系統(tǒng)內(nèi)的組分同樣可被調(diào)控，使其與電磁譜的另一部分相一致。因此，分子在電磁譜的大部分上對光化輻射敏感。
[0071]在一些實施例中，反應(yīng)性混合物包括與其他化學(xué)組分混合的一種或多種光化反應(yīng)性單體。作為非限制性實例，可以包括其他化學(xué)品作為吸收化合物。例如，反應(yīng)性混合物的此類添加劑在一些實施例中可能很重要，這些實施例運用基于體素的光刻法而使得沿著由體素元限定的光路的光化輻射強度可通過比爾-朗伯-波格定律模擬得出。一種或多種此類組分可在很大程度上限定體素元內(nèi)的形成工藝的厚度敏感性。另外，一些實施例可包括向反應(yīng)性混合物中添加吸收相關(guān)光譜區(qū)域內(nèi)的光的組分。
[0072]在其他實施例中，反應(yīng)性混合物的吸收組分會增加剛討論的方法的復(fù)雜性。例如，在本發(fā)明的一些實施例的范圍內(nèi)，光化輻射吸收劑組分可包括吸收不同方式和/或波長的光的多個分子。另一些實施例可從由分子構(gòu)成的吸收劑單元得到，這些分子本身具有多個相關(guān)的吸收譜帶。更多方法實施例可包括向反應(yīng)性混合物中添加具有組合的單體和吸收劑作用的組分。這種組合作用繼而可在一些實施例中還允許甚至在單體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后繼續(xù)起到吸收作用。作為另外一種選擇，另一些實施例可向反應(yīng)性混合物中添加在生化反應(yīng)進(jìn)行時具有一種或多種改變的吸收性質(zhì)的化學(xué)品。根據(jù)一般的觀點，可以清楚的是，用于該方法的多個實施例包括反應(yīng)性混合物，該反應(yīng)性混合物具有吸收一個或多個相關(guān)光譜帶輻射的組分，這些實施例可在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0073]如果在制備反應(yīng)性混合物的方法中包括添加抑制劑組分，則可以得出另外的實施例。在這個意義上，抑制劑化合物的作用應(yīng)當(dāng)在于與反應(yīng)性混合物中形成的化學(xué)產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)。在一些實施例中，光化輻射的吸收可以生成一種或多種自由基化學(xué)物類。抑制劑可與自由基物類反應(yīng)，從而結(jié)束聚合反應(yīng)的路徑。此類實施例的一個效果應(yīng)當(dāng)是限制光化學(xué)聚合反應(yīng)的持續(xù)時間，或者以其他方式限制聚合反應(yīng)可以在距原始光吸收引發(fā)劑事件多遠(yuǎn)的距離發(fā)生?？梢燥@而易見的是，向反應(yīng)性混合物中添加抑制劑的一些實施例可能因此具有空間分辨率的關(guān)聯(lián)性，其中體素元中的光子集合將最終在其引發(fā)的反應(yīng)空間定位中進(jìn)行反射。通常抑制劑的作用可以涵蓋許多涉及本領(lǐng)域的實施例。
[0074]可按抑制方式起作用的反應(yīng)性混合物的化學(xué)物類或組分的類型包括本領(lǐng)域的許多其他實施例。與吸收劑一樣，在多個聚合反應(yīng)路徑中具有雙重作用的抑制劑也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，抑制劑可包括單體分子本身的一部分。抑制劑可具有熱或光反應(yīng)性敏感性。還可從處于純化學(xué)狀態(tài)的抑制劑的性質(zhì)得出其他實施例，因為它可以包括在混合物中的溶解形態(tài)，但呈現(xiàn)其純形態(tài)的氣體、液體或固體特性。
[0075]制備反應(yīng)性混合物的方法可以具有相對于添加引發(fā)劑組分的另外的實施例。反應(yīng)性混合物可以包含光吸收性組分，該組分在吸收光子過程中生成促成聚合反應(yīng)的化學(xué)物類。在一些實施例中，引發(fā)劑還可包括在特定頻帶內(nèi)顯著吸收的分子?？赡軙霈F(xiàn)具有在用于設(shè)備的多個相關(guān)頻帶內(nèi)為光吸收性的引發(fā)劑分子的更多實施例。其吸收也可能包括相對較寬的相關(guān)頻帶。如果反應(yīng)性混合物的引發(fā)劑組分衍生自單體混合物單體分子類型中的一種或多種的化學(xué)引發(fā)劑反應(yīng)性，則還可能有更多實施例。
[0076]現(xiàn)在再參見圖1，在步驟112處，可將一定量的反應(yīng)性混合物定量給料到成形光學(xué)器件可進(jìn)入的貯存器中。在一些實施例中，貯存器將為開放式容器，在其他實施例中，貯存器可包括模具部件，該模具部件適合于與另一模具部件配合。具有多個模具部件的實施例可能類似于注塑成型系統(tǒng)，然而與注塑成型不同的是，本發(fā)明將以自由成形方式形成所得透鏡一個表面的至少一部分，其不遵循包括模制系統(tǒng)的模具部件中的至少一個的曲率。
[0077]在一些實施例中，無論是開放式的還是閉合式的，都可對包含在貯存器中的反應(yīng)性混合物進(jìn)行平衡，以使其具有所需濃度的溶解氧或其他氣體。在一些實施例中，所述平衡可這樣實現(xiàn):將包含一定體積的反應(yīng)性混合物的容器儲存在機(jī)罩中，所述機(jī)罩內(nèi)的大氣環(huán)境包含預(yù)定量的氧氣(或其他氣體)，以在溶解時平衡至所需濃度。另外的實施例可包括可以通過膜技術(shù)將正確量的氧氣交換到流動的反應(yīng)性混合物中的自動化設(shè)備。采用對反應(yīng)性混合物進(jìn)行定量給料以達(dá)到所需氣體摻入含量的其他方法也符合本發(fā)明的范圍。
[0078]在一些實施例中，一定體積的定量給料的反應(yīng)性混合物這時可以手動方式轉(zhuǎn)移到成形光學(xué)器件表面附近的貯存器中，該貯存器包括容納所述混合物的容器。其他實施例可包括用反應(yīng)性混合物填充貯存器的自動化機(jī)構(gòu)。還有更多本發(fā)明的實施例可包括填充在透鏡形成過程中需要時可能使用的一次性容器。本發(fā)明的范圍包括使用某種方法填充成形光學(xué)器件表面附近的貯存器，其填充量為至少大于全部加工過程后將包括的成形透鏡的材料量。
[0079]在步驟116處形成透鏡。通常，反應(yīng)性混合物包含吸收元素，使得引導(dǎo)到反應(yīng)性混合物中的光化輻射的強度基于成像的光化輻射所經(jīng)過的深度而存在顯著的吸收性降低；如在一些實施例中可以采用比爾定律體系進(jìn)行模擬。
[0080]在一些實施例中，在將一定體積的反應(yīng)性混合物暴露于光化輻射的DMD腳本之后，將從剩余體積的反應(yīng)性混合物取出呈現(xiàn)腳本的成形光學(xué)器件。一些實施例可包括只是將成形光學(xué)器件從反應(yīng)性混合物的貯存器中升起。在其他實施例中，可將貯存器降低以遠(yuǎn)離成形光學(xué)器件。各種實施例還可包括從所述體積的反應(yīng)性混合物取出附接到成形光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體可包括(例如)透鏡前體構(gòu)件、透鏡前體或透鏡。
[0081]還可從用能夠控制這種移除速度的設(shè)備以一定精度自動降低或升高的步驟得出更多實施例。在可供選擇的實施例中，反應(yīng)性混合物的貯存器可以某種方式排空，導(dǎo)致成形光學(xué)器件與所附的透鏡前體構(gòu)件從反應(yīng)性混合物分離。
[0082]本發(fā)明提供在視區(qū)中形成的包括多個區(qū)的眼用透鏡的設(shè)備和方法。所述多個區(qū)包括由折射率變化以及視區(qū)中的透鏡區(qū)域的形狀變化帶來的光學(xué)特性中的一者或兩者。在一些實施例中，折射率不同的區(qū)域以空間方式分布在視區(qū)內(nèi)，以與患者的視力矯正需要相對應(yīng)。
[0083]本發(fā)明可利用光化輻射的調(diào)制，以基于不均勻固化來產(chǎn)生折射率不同的一個或多個區(qū)域，并且還根據(jù)反應(yīng)性混合物的光吸收特性調(diào)制光化輻射，以形成具有光學(xué)性能的表面。在另一方面，本發(fā)明提供調(diào)制或減小紫外光以實現(xiàn)整塊反應(yīng)性混合物材料的不均勻固化的方法。因此，一些實施例包括兩個或更多個光學(xué)區(qū)，其中每一個光學(xué)區(qū)都可通過不同的折射率和不同的光學(xué)曲率中的一者或二者形成。
[0084]除非另有定義，否則本文所用的所有科學(xué)技術(shù)術(shù)語的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。通常，本文所用的命名以及制備工序是本領(lǐng)域熟知且常用的。常規(guī)的方法用于這些工序，例如本領(lǐng)域以及各種一般參考文獻(xiàn)中所提供的那些。凡是術(shù)語以單數(shù)形式提供的，本發(fā)明人還設(shè)想該術(shù)語的復(fù)數(shù)形式。
[0085]“可交聯(lián)和/或可聚合材料”是指能夠通過光化輻射聚合和/或交聯(lián)以獲得生物相容性交聯(lián)和/或聚合材料的材料。光化輻射的實例為紫外線輻照、電離輻射(如伽馬射線或X射線照射)、微波照射等等。
[0086]“聚合物”表示通過聚合一個或多個單體而形成的材料。
[0087]“預(yù)聚物”是指起始聚合物，該起始聚合物能夠通過光化輻射聚合和/或交聯(lián)以獲得分子量比該起始聚合物高許多的交聯(lián)的聚合物。
[0088]本發(fā)明通常涉及接觸透鏡的制造和設(shè)計。在一個方面，本發(fā)明提供這樣的方法，該方法通過根據(jù)照明方案調(diào)制能源以產(chǎn)生變化的光強度來生成具有所需光焦度的透鏡光學(xué)區(qū)。根據(jù)本發(fā)明，照明方案可與反應(yīng)性混合物的光吸收特性相結(jié)合。變化的光強度可對反應(yīng)性混合物進(jìn)行不均勻固化，以在固化的透鏡內(nèi)形成透鏡光學(xué)區(qū)中的折射率空間分布。例如，能源(例如紫外光)的強度變化，以調(diào)控光學(xué)波前?？筛鶕?jù)指定模式調(diào)控光學(xué)波前，例如Zernike多項式基本集或遠(yuǎn)視眼像差模式。光學(xué)波前可來源于像差儀數(shù)據(jù)、角膜地形圖數(shù)據(jù)，或者像遠(yuǎn)視眼矯正波前一樣計算。
[0089]本發(fā)明的軟質(zhì)接觸透鏡優(yōu)選地由具有允許調(diào)制折射率的材料性質(zhì)的反應(yīng)性混合物(例如含硅或氟水凝膠或HEMA)制成。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的接觸透鏡的制備中可使用任何反應(yīng)性混合物。適合于此應(yīng)用的優(yōu)選材料和制劑優(yōu)選地由純水凝膠或經(jīng)特別改性的水凝膠組成，優(yōu)選為包含輻射活化的可交聯(lián)官能團(tuán)的聚乙烯醇(PVA)，其在暴露于特定波長時可被光引發(fā)。
[0090]根據(jù)一些實施例，眼用透鏡可通過雙面模制(DSM)工藝，結(jié)合利用光吸收性工藝的自由成形法和設(shè)備來制備，諸如本文中與比爾定律有關(guān)地描述的那些。
[0091]透鏡的設(shè)計可包括在透鏡幾何形狀內(nèi)、在材料本體內(nèi)形成一個區(qū)或多個區(qū)。透鏡幾何形狀可包含透鏡光學(xué)區(qū)中的單個折射率或多個折射率，這取決于所需矯正的類型。通常，最通行的透鏡具有基本上均勻的折射率。
[0092]本發(fā)明提供具有空間分布的折射率的透鏡。另外，透鏡可包括具有變化的折射率梯度的區(qū)。所述折射率(結(jié)合或代替表面幾何形狀光學(xué)設(shè)計)優(yōu)選地生成透鏡的光焦度。這些區(qū)的位置由透鏡的所需光學(xué)設(shè)計確定。具有恒定或變化的折射率梯度的區(qū)可用于制備單視透鏡、復(fù)曲面透鏡、雙焦透鏡、多焦透鏡或其任何組合。
[0093]透鏡的光焦度是前表面和后表面的曲率的函數(shù)。具體地講，透鏡的光焦度以屈光度來測量，其可視為是透鏡焦距的倒數(shù)。
[0094]在一些實施例中，透鏡的表面可變化，以改變矯正視力的焦距；另外，本發(fā)明提供折射率的改變，并且眼用透鏡的表面被塑造成改變穿過透鏡的光的焦距。
[0095]本發(fā)明提供為球面或非球面的光學(xué)表面或形狀。球體可以光軸為中心。標(biāo)準(zhǔn)球面的“垂度”或z坐標(biāo)由下式給出:標(biāo)準(zhǔn)球面z = cr21+l-(l+k).times.c2.times.r2,其中c=曲率(半徑的倒數(shù))，r =透鏡單元中的徑向坐標(biāo)，k = 二次曲線常數(shù)；二次曲線常數(shù)對于雙曲線而言為小于-1，對于拋物線而言為-1，對于橢圓而言為介于-1和O之間，對于球體而言為O,對于扁橢球而言為大于O。
[0096]本發(fā)明中包括的一些透鏡設(shè)計可消除或矯正光學(xué)像差和離焦。用于矯正離焦的兩個基本方法涉及對透鏡表面輪廓進(jìn)行設(shè)計，或者通過固化改變折射率。本發(fā)明提供透鏡光學(xué)區(qū)中以空間方式分布折射率，以一起補償一個透鏡中的透鏡表面的缺陷和設(shè)計?？蓪⑼哥R設(shè)計作為一般的透鏡進(jìn)行預(yù)先設(shè)計，或者可針對用戶進(jìn)行特別設(shè)計。在針對用戶設(shè)計眼用透鏡的具體實施例中，可使用眼科波前傳感器來測量眼睛的不規(guī)則性，諸如(例如)Shack-Hartman波前傳感器。
[0097]在視網(wǎng)膜處開始，生成理想波前，其穿過眼睛的光路。波前傳感器用窄束光源(通常為激光二極管或LED)照射中央凹坑，并通過小透鏡陣列記錄散射光的位置。當(dāng)波前(來自光學(xué)元件的電磁波的光學(xué)波前)離開眼睛時，其包含眼睛像差的完整映射以供傳感器分析之用。小透鏡陣列將近似準(zhǔn)直的光束分割成數(shù)字照相機(jī)(通常為CXD或CMOS成像器)上的點。一旦傳感器接收到波前，就可進(jìn)行一系列復(fù)雜的分析，從而得到更完整的眼睛光路圖。然后，將數(shù)據(jù)擬合為Zernike基本集。
[0098]在完成用于接觸透鏡的光學(xué)和機(jī)械設(shè)計之后，透鏡設(shè)計優(yōu)選為中性文件格式(例如(諸如)IGES或VDA)或者專有文件格式。在已知缺陷被擬合成Zernike或類似數(shù)學(xué)表示之后，該數(shù)學(xué)表示被轉(zhuǎn)換為光焦度。
[0099]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，反應(yīng)性混合物(諸如水凝膠)將固化，以生成折射率的空間分布。這種空間分布優(yōu)選地以與光強度和照明方案等同的模式形成。折射率差值與輻照度分布成比例，因此與光密度(OD)成反比。材料的折射率越大，透鏡的各個光學(xué)區(qū)中的光焦度差值越大。如前所述，為了提供視力矯正，瞳孔上方的折射率必須均勻。通過改變透鏡特定已知區(qū)域中的透鏡折射率，以補償存在于未矯正的眼睛中的已知缺陷，折射率可歸一化。
[0100]在本發(fā)明的一些實施例中，可經(jīng)由灰度掩模來提供調(diào)制能源?；叶妊谀？砂ㄗ兓?D，變化的OD控制進(jìn)入模具的紫外光或其他能源的強度，從而形成不同的折射率或折射率梯度。在一些實施例中，使用灰度掩模，所述掩?？衫昧Ⅲw光刻技術(shù)來制成，該技術(shù)允許掩模設(shè)計內(nèi)的高精度。用于允許或多或少的光能量穿透的掩模設(shè)計以及掩模的某些部件的能力可取決于所述設(shè)計和制造工藝。掩模設(shè)計優(yōu)選地對應(yīng)于所考慮的透鏡的所需設(shè)計，其中材料中賦予的所需折射率依賴于掩模所允許的穿透到透鏡模具腔體內(nèi)的光能的量。掩模還可受光強度的影響。
[0101]在一些實施例中，材料改性可包括基于PVA制劑的形成材料。第二材料制劑優(yōu)選地包含化學(xué)地附接到水凝膠主鏈的折射率增強改性劑，其可為與PVA的羥基反應(yīng)成環(huán)狀乙縮醛的取代的苯甲醛。將芳族部分引入聚合物基體中可用于增加基質(zhì)的總折射率，這導(dǎo)致聚合物密度不同的區(qū)域之間的折射率差值增大。
[0102]還可通過芳族/聚合物相互作用來促使折射率差值額外地增大，其增強高密度區(qū)域中的聚合物鏈的堆砌順序，以及實現(xiàn)更高的效率。由于改性劑化學(xué)鍵合到聚合物基體，所以材料保持生物相容性，而無需透鏡制備之后的另外的萃取步驟。
[0103]在另一優(yōu)選實施例中，可交聯(lián)和/或可聚合流體材料是一種或多種預(yù)聚物以及可選的一種或多種乙烯單體的水溶液，其中所述水溶液包括低分子量添加劑(例如NaCl)，所述添加劑與從所述可交聯(lián)和/或可聚合物流體材料得到的聚合物顯示具有有限的相容性，而與水顯示具有良好的相容性。由于有限的相容性，所述添加劑引起包括所得聚合物基體的收縮的滲透梯度。
[0104]現(xiàn)在參見圖2，在本發(fā)明的一些實施例的另一方面，可經(jīng)由計量和反饋來增強眼用透鏡的形成。應(yīng)當(dāng)指出的是，圖2中所示的步驟以及相關(guān)方法的描述均出于示例性目的，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。例如，在步驟205處，可從外部源輸入一個或多個所需透鏡參數(shù)。出于示例性目的，透鏡表面的模型可以來自施用到患者眼睛的眼部測量裝置。在其他實施例中，理論輸入?yún)?shù)可包括步驟205的方法。將以一些方法處理這類輸入，以使其與基于體素的光刻法210的輸入要求相一致。各種設(shè)備接收此類輸入，并且在一些實施例中，在基于體素的光刻系統(tǒng)211中利用算法將此輸入轉(zhuǎn)化成可用的參數(shù)。
[0105]在圖2中進(jìn)一步向前，可在逐體素的基礎(chǔ)上形成透鏡前體(220)。隨后可用透鏡前體處理方法230處理透鏡和/或透鏡前體，以塑造“干”式眼用透鏡240?，F(xiàn)在可在計量步驟250中測量干式眼用透鏡。出于示例性目的，此步驟可以包括使用激光位移傳感器。
[0106]算法可處理該數(shù)據(jù)，如果透鏡匹配步驟205的輸入?yún)?shù)，如步驟251與252中所示將結(jié)果與可能預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行比較。在一些實施例中，輸入?yún)?shù)之間的差值可以進(jìn)行處理并與需要相對應(yīng)，以改變用于在基于體素的光刻系統(tǒng)211中處理透鏡的參數(shù)。步驟253的反饋回路中描述了此數(shù)據(jù)和參數(shù)信息的反饋回路。該數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行處理并對應(yīng)透鏡前體加工方法252中所需的參數(shù)變化。反饋回路254描述了此系統(tǒng)252中所需參數(shù)變化的反饋?？梢燥@而易見的是，可以在各種數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行各種計算和控制方法，這些設(shè)備包括(但不限于)主機(jī)、個人計算機(jī)、工業(yè)計算機(jī)以及其他類似的計算環(huán)境。
[0107]計量步驟250以及各種數(shù)據(jù)加工步驟251和252的結(jié)果，在一些實施例中可以包括對于所制成的透鏡240是否在步驟205中輸入?yún)?shù)附近的合格的限度內(nèi)的決定能力。對于此透鏡的判斷隨后將示于步驟251中，其中該透鏡可能被廢棄以用經(jīng)更改的參數(shù)制備另一透鏡。作為另外一種選擇，透鏡可能在合格的限度內(nèi)，因此進(jìn)行到步驟260，在后加工方法和設(shè)備實施例中進(jìn)行加工。然后待透鏡溶脹和釋放之后，可以使其經(jīng)受如步驟270中所示的另一種測量方法。在一些實施例中，此計量的結(jié)果可具有類似于本實施例中已經(jīng)為步驟250示出的反饋實施例。
[0108]在步驟280中實現(xiàn)眼用透鏡產(chǎn)品之后，加工流程可同干式透鏡被廢棄的流程會合。因此，整個流程可以在由條件返回步驟290指示的步驟中返回至步驟205。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，在對本發(fā)明的各種產(chǎn)品執(zhí)行計量步驟、然后設(shè)計出結(jié)合測量結(jié)果并調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的反饋回路之中，存在許多修改形式、附加形式和替代形式。
[0109]在一些略有不同的實施例中，另一種類型的測量可以為整個設(shè)備反饋評估透鏡的質(zhì)量方面。作為非限制性實例，在一些實施例中可以設(shè)置微粒檢測方案，以測量制備的透鏡前體中存在的此類缺陷。如果這樣的測量給出標(biāo)記微粒問題的結(jié)果，則會有這樣的反饋回路，其在一些實施例中可能涉及給設(shè)備操作員反饋并補救所標(biāo)記問題的方法。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，將測量結(jié)果反饋給操作員的許多計量實施例可涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的技術(shù)。
[0110]現(xiàn)在參見圖3，圖表300示出介于示例性反應(yīng)性混合物(包含依他菲康A(chǔ)的制備眼用透鏡時常用的反應(yīng)性混合物)的輻射頻率的透射率和輻射吸光率之間的關(guān)系。依他菲康A(chǔ)包含在聚合時能夠形成固體和凝膠中的一者或兩者的單體組分。依他菲康A(chǔ)還包含吸收劑分子Norbloc，其吸收包含較短波長的頻帶中的紫外輻射。成形輻射320被示出為頻帶，固定輻射330也被示出為頻帶。引發(fā)劑吸光率被示出為臺階340，吸收劑310被示出為平臺。在圖示依他菲康混合物中，溶解的氣態(tài)氧的存在起到抑制劑的作用。因此，反應(yīng)性混合物可包括固體組分和液體組分中的一者或兩者的混合物制劑，并且還包括對溶解氧含量的控制。此實施例的【具體實施方式】為示例性的，因此并不旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0111]在制備反應(yīng)性混合物的方法中，其他實施例可以從對新生混合物進(jìn)行的處理來限定。作為非限制性實例，混合物可以處于可能導(dǎo)致某些溶解氣體物類解吸的抽空環(huán)境下。在另一個實施例中，反應(yīng)性混合物的處理方法可以為:將整塊混合物暴露在光化輻射的照射下，從而在用于后續(xù)的光化工序之前改變混合物中多聚物組分的度分布和總體分布。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，可以有許多另外的實施例用于處理反應(yīng)性混合物以導(dǎo)致改變的特性；所得混合物可進(jìn)一步用于制備眼用透鏡前體和透鏡。
[0112]圖表中示出了示例性輻射吸收，其中根據(jù)特定體素元引導(dǎo)光化輻射的波長，使得其處于反應(yīng)性混合物中所包含的引發(fā)劑的主動吸收波長區(qū)域中，而且處于用于吸收劑快速變化吸收度的區(qū)域中。還作為非限制性實例考慮了反應(yīng)性混合物包含抑制劑的情況。雖然可通過可實現(xiàn)的實施例來展示這一點，但它并不旨在限制本發(fā)明的范圍和可使用的其他型號。
[0113]在微觀層面上，示出的示例性實施例可以具有入射光化照射在其本身周圍限定非常有限的局部區(qū)域的特性，在該區(qū)域中由特定體素元中的光化輻射引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)將以超出高濃度抑制劑抑制其進(jìn)展能力的速度進(jìn)行。因為實際上一些空間光調(diào)制系統(tǒng)在各個調(diào)制單元之間具有被稱為“死”空間(不會以與調(diào)制單元相同的方式反射光)的其表面的一部分，所以可能清楚的是，在此實施例中，在成形光學(xué)器件表面上所得的材料可以呈分離的基于體素的柱狀元件形態(tài)，在一些實施例中柱狀元件可以彼此不相連。其他實施例可包括使交聯(lián)材料的體素重疊。
[0114]可利用DMD或用于將光化輻射射線朝成形光學(xué)器件引導(dǎo)的其他器件的控制來影響聚合體素的間距，因此影響聚合體素之間的重疊或分離的發(fā)生率。
[0115]另外，在一些實施例中，抑制劑濃度可影響給定一組光化照射參數(shù)的空間傳播。因此，在一些實施例中，體素元將限定趨于覆蓋體素元之間的任何邊界的光化學(xué)活性。在此類著眼于微觀層面的情況下，各個柱狀元件可以趨于混合到彼此中，以用于其中相鄰體素限定重要強度條件的照明條件。在一些實施例中，光學(xué)成像系統(tǒng)的運行模式可以使其散焦成為另一個方法實施例，以驅(qū)使各個柱狀元件混合在一起。在其他實施例中，成形透鏡光學(xué)器件和夾持器的空間振動或搖晃移動可以驅(qū)動類似的效果，其中體素元將彼此重疊，從而形成連續(xù)的成形件。
[0116]在本發(fā)明的另一方面，特定體素元的“DMD腳本”可以限定引起反應(yīng)遠(yuǎn)離成形光學(xué)器件表面而在體素元的一定深度處發(fā)生的積分強度或暴露時間。在某個特定的示例性深度處，該條件可以包括反應(yīng)性混合物中的強度驅(qū)動的反應(yīng)條件，該條件下反應(yīng)的程度限定凝膠點。
[0117]在深度小于此深度時，反應(yīng)產(chǎn)物可以形成三維形態(tài)；而在深度大于此深度時，反應(yīng)產(chǎn)物可能未達(dá)到凝膠點，并且由于已經(jīng)發(fā)生的某些程度的單體反應(yīng)，可能仍然包括比周圍新生的反應(yīng)性混合物更粘稠的組分的混合物。
[0118]在此類實施例中，足夠體積的新生反應(yīng)性混合物可包括發(fā)生反應(yīng)的程度高于凝膠點的區(qū)域以及其中的材料包括未凝膠層的區(qū)域，所述未凝膠層可能是部分反應(yīng)的反應(yīng)性混合物和未反應(yīng)的反應(yīng)性混合物的混合物。在一些實施例中，該層中的一些可以包括所謂的流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)。在微觀層面上，其形成在反應(yīng)性混合物的體積空間內(nèi)，但并非不可避免地是兩個模具部件之間的整個體積。
[0119]在其他實施例中，“DMD腳本”可用于在已超過凝膠點而發(fā)生反應(yīng)的體素限定層中限定局部設(shè)計元素。在某些實施例中，此實體可以視為透鏡前體構(gòu)件。作為非限制性實例，考慮在DMD腳本中嵌入基本上線性特征的效果，該DMD腳本的寬度為多個體素元，長度為許多體素元，并且其包括的所有體素元都具有較低積分強度的性質(zhì)。使用針對實例3所述的實施例，作為非限制性實例，可以設(shè)想這樣的線性特征將被物理地限定到透鏡前體構(gòu)件中。在微觀層面上，相鄰的體素元可以包括在很大程度上限定其在透鏡前體構(gòu)件中的厚度的強度。在線性特征的第一相鄰體素元處，構(gòu)件厚度下降，從而導(dǎo)致與DMD腳本中限定的線性特征有關(guān)的輪廓特征。
[0120]現(xiàn)在參見圖4，該圖示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例形成的透鏡400。在此實例中，透鏡示出了在整個透鏡上延伸過多個體素元的線性特征440。通過推論可能明顯的是，除了透鏡的光學(xué)表面限定，本發(fā)明的多個方面還包括可以限定的形狀和輪廓特征的多個不同實施例。在許多可能的實施例中，以舉例的方式可能有定向特征、凸起表面部分和浮雕表面部分。另外的實施例可以包括一個或多個輪廓特征物，諸如(例如):限定排出槽的特征物，沿著基本上徑向的通路朝向透鏡前體構(gòu)件邊緣延伸的線性特征物；多種形狀和大小的凹槽或有底的孔；與相鄰平均形貌相比上下突出的臺階；以及在透鏡限定區(qū)域分部的平臺或基本上平坦的特征物。這些實例只是許多實施例中的幾個，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚的是，這些實施例與成形步驟方法有關(guān)。
[0121]現(xiàn)在參見圖5，透鏡成形設(shè)備500包括光源520。光源520所產(chǎn)生的光顯現(xiàn)為限定的波長譜帶內(nèi)的光，并且在強度和方向方面有一些空間變化。在一些實施例中，限定的波長譜帶包括用于形成透鏡的反應(yīng)性混合物所用的光化輻射。
[0122]空間強度控制器530 (或準(zhǔn)直器)可用于使來自光源320的光會聚、發(fā)散，并且在一些實施例中對其準(zhǔn)直，以生成強度高度均勻的光束540。另外，在一些實施例中，光束540照射數(shù)字反射鏡器件(“DMD”)510，該器件將光束劃分為強度像素，強度像素中的每一個都可被分配一個開或關(guān)的數(shù)字值。在每一個像素處的反射鏡在兩個光路之一中將光反射。“開”光路(550項)是導(dǎo)致光子朝活性化學(xué)介質(zhì)行進(jìn)的光路。
[0123]反之，在一些實施例中，“關(guān)”狀態(tài)包括沿著不同光路反射的光，該光路位于介于如516項和517項所示的光路之間?！瓣P(guān)”光路可用于引導(dǎo)光子撞擊到光束收集器515上，該收集器功能性地吸收或者說捕集朝其引導(dǎo)的光子。
[0124]現(xiàn)在再參見“開”光路550，開光路中示出的光可包括多個不同電勢的像素值，該像素值已被設(shè)定為“開”值，并且沿著與像素位置對應(yīng)的各個光路以空間的方式導(dǎo)向。沿著各自光路550的像素中的每一個的時均強度可表示為在整個由DMD510限定的空間網(wǎng)格上的空間強度分布560。作為另外一種選擇，如果使用恒定的強度照射每一面反射鏡，則560可表示空間時間照射分布。
[0125]處于開狀態(tài)下的像素將具有沿其各自光路550導(dǎo)向的光子。在一些實施例中，光束(或光線)可通過聚焦元件聚焦。以舉例的方式，光路550可成像，使得其以大致正交于或垂直于表面的方式照射在成形光學(xué)器件580的光學(xué)表面上。成像光可穿過成形光學(xué)器件580并進(jìn)入容納反應(yīng)透鏡混合物590的貯存器中。
[0126]與給定像素位置相關(guān)的光線的相互作用在容納在貯存器590中且圍繞成形光學(xué)器件580的一定體積的反應(yīng)性介質(zhì)或可交聯(lián)材料中限定開狀態(tài)體素元。此體積的反應(yīng)性介質(zhì)中的光子可能被吸收，并且在吸收它的分子中促成光化反應(yīng)，從而導(dǎo)致在分子附近的單體的聚合反應(yīng)狀態(tài)發(fā)生變化。
[0127]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，基于體素的光刻系統(tǒng)可用于形成眼用透鏡。圖4示出了這樣形成的透鏡的波前表面的圖形表示。
[0128]在一些實施例中，可控制設(shè)備500周圍的環(huán)境，包括溫度和濕度?？煽刂浦車鷼怏w環(huán)境的性質(zhì)，例如通過使用吹掃氮氣來進(jìn)行控制?？梢赃M(jìn)行吹掃，以將氧氣分壓增大或減少到預(yù)定的水平。濕度也可相對保持在預(yù)定的水平上，諸如比辦公室環(huán)境相對低的水平。
[0129]在一些實施例中，允許與各個設(shè)備元件相互作用的振動能量水平是可以得到控制的另一環(huán)境參數(shù)。在一些實施例中，巨大的支承體結(jié)構(gòu)限定了相對較低的振動環(huán)境。其他實施例可以包括基于體素的光刻系統(tǒng)500中的一些或全部由主動振動支承體支撐的情況。本領(lǐng)域熟知的是，氣囊支承活塞可顯著減少傳遞到隔離系統(tǒng)中的振動，這并不限制可能解決方案的一般性。其他標(biāo)準(zhǔn)的振動隔離裝置也能符合本發(fā)明的范圍。
[0130]設(shè)備環(huán)境中的顆?？赡芤氩豢扇〉亩喾N缺陷類型，包括進(jìn)入透鏡前體和透鏡制品中。例如，在光路中，顆粒會改變一個或多個體素元的實際強度和/或影響特定反射鏡元件的功能。由于這些原因，環(huán)境粒狀物質(zhì)控制裝置的供給至少完全在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實現(xiàn)此項的實施例的一個實例是將高效顆粒空氣(HEPA)過濾器集成到設(shè)備環(huán)境的主體中，以及強制足量的空氣通過過濾器以在設(shè)備的暴露部分中建立層流狀況的裝置。然而，顯著限制設(shè)備中及其周圍的顆粒含量的任何實施例都在本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)。
[0131]根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的詳細(xì)環(huán)境支持的另一方面包括環(huán)境光及其控制方式。在一些實施例中，環(huán)境照明提供光化輻射，因此要慎重限制光子能量的漫射源。
[0132]因此，在一些實施例中，設(shè)備500可封閉在符合前述環(huán)境需求的不透明材料中。優(yōu)選的實施例可在設(shè)備環(huán)境中使用濾光光源，這可以足以避免設(shè)備的有源部分暴露于環(huán)境照明污染。
[0133]現(xiàn)在參見圖6，考慮以突顯方式示出的光源600。光能的具體方面可作為任何光刻系統(tǒng)的基礎(chǔ)方面進(jìn)行考慮，而且在本發(fā)明使用基于體素的光刻光學(xué)設(shè)備的實施例中，用于該系統(tǒng)的光源性質(zhì)可能是重要的。
[0134]在一些實施例中，期望光源620提供較窄光譜帶內(nèi)的光。示例性光系統(tǒng)600的元件提供了實現(xiàn)所述窄光譜帶特性的手段。在一個優(yōu)選的實施例中，光源包括存在于環(huán)境支承體和機(jī)罩610中的發(fā)光二極管620。出于不例性目的,在一些實施例中，發(fā)光二極管光源 620 可包括 Digital Light Lab Inc.(Knoxville, TN USA)提供的帶控制器的 AccuCureULM-2-365型光源。此型號發(fā)出在365nm附近居中并且還具有大約9nm的半峰全寬特性的窄帶光。因此，這種市售的光源元件已可發(fā)出期望的窄帶光，因而不需要額外的設(shè)備?？梢郧宄氖?，還可以使用任何LED或具有類似特性的其他發(fā)光產(chǎn)品。
[0135]作為另外一種選擇，也可以使用更寬光譜范圍的光源，諸如(例如)碳弧燈或氙燈620。在這種可供選擇的情況下，可利用寬帶光源620。光從環(huán)境容器610發(fā)出，然后穿過部署在光源620上的濾光輪630。濾光輪630可含有位于不同操作位置的多個不同的濾光器631，并且這些濾光器631可(例如)包括帶通濾光器，該濾光器將透射在365nm處居中并且具有類似1nm性能的半峰全寬的光。在此實施例中，濾光輪可通過將濾光輪指向不同濾光器的電機(jī)致動器610來致動，因此允許示例性的體素光刻系統(tǒng)實施例500在多個可選波長上操作。
[0136]可以清楚的是，易于衍生許多可供選擇的實施例，包括在非限制性透視圖中，實際上濾光器631可以按固定方式鄰近寬帶光源620安裝并提供合適的實施例。在另一方面，可以從可供選擇的實施例衍生多波長能力，在該實施例中，環(huán)境610中有多個可獨立啟動以得到不同波長的LED光源620。
[0137]更一般地說，應(yīng)當(dāng)是顯而易見的是，一些實施例可以包括多種光源，包括(例如)白熾燈、激光器、發(fā)光以及其他帶有或不帶各種濾光器的類似產(chǎn)品。另外，在一些實施例中，可使用能夠在受控光譜帶內(nèi)發(fā)光的光源，且這些光源在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0138]光源600還可以具有穩(wěn)定、均勻以及強度較大的特性。在一些優(yōu)選實施例中，AccuCure LED光源620輸出強光并且包括內(nèi)部監(jiān)控反饋回路，以在一定時間段內(nèi)保持穩(wěn)定的強度。
[0139]光源620可包括以可控方式調(diào)制強度的裝置；包括使用限定的占空比來調(diào)節(jié)光源的開關(guān)。因此，經(jīng)過完整的周期后，這種強度控制的模式將導(dǎo)致可選的時均強度等級。作為另外一種選擇，在其他可操作的實施例中，LED光源可通過電壓控制的操作模式來調(diào)制強度，在該模式中，強度改變發(fā)生以實現(xiàn)與時間無關(guān)的發(fā)光強度等級。
[0140]為了穩(wěn)定任何光源元件620的輸出，光源環(huán)境中的其他特征可以包括附加的實施例限定。這方面的實例可包括通過冷卻系統(tǒng)的溫度控制裝置。其他環(huán)境控制可以包括符合本發(fā)明意圖的不同的實施例限定。
[0141]在本發(fā)明的一個不同的方面，光源設(shè)備600提供用于強度調(diào)制的可供選擇的實施例。各個光源620可以操作以發(fā)出給定的強度，濾光輪630可由電動元件610致動，以使用中性密度濾光器631截斷發(fā)出的光。因此，向體素光刻系統(tǒng)500的其余提供的光強度可調(diào)制到更低的強度。根據(jù)一般性觀點，可以注意的是，各個濾光器631的設(shè)計可以涉及多個自由度，并且可獨自包括不同的實施例方面。作為非限制性實例，濾光器可以設(shè)計為按空間限定的方式調(diào)制強度，使得濾光器限定沿著經(jīng)過其主體的光路比其他光路具有更高的強度。在第二個非限制性實例中，濾光輪可以設(shè)計為與DMD的操作同步的方式來調(diào)制強度，從而允許協(xié)調(diào)由每一個濾光輪部分的密度值限定的像素和強度。這些操作方式的組合提供了可供選擇的實施例，并且還應(yīng)當(dāng)清楚的是，具有如此描述的特性的任何光強度控制裝置都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0142]在一些實施例中，濾光輪630可關(guān)閉濾光器兀件631,以使得其阻斷對光學(xué)系統(tǒng)500的其余的照射。集成這樣的功能可存在許多優(yōu)點，包括改善下游光學(xué)元件的穩(wěn)定性和使用壽命。另外，在一些實施例中，如果允許光源元件620連續(xù)操作，其穩(wěn)定性可以提高。阻光濾光器631可允許在操作系統(tǒng)的其余中執(zhí)行步驟的裝置，該裝置不需要來自光源600的光。盡管已經(jīng)描述了濾光輪630的特定位置，但是實施例可包括沿著光路的其他適當(dāng)位置。
[0143]在另一方面，在一些實施例中，基于體素的光刻光學(xué)設(shè)備可包括勻化和/或準(zhǔn)直光學(xué)器件。該設(shè)備被設(shè)計為接收光源520的光輸出，產(chǎn)生具有更均勻的強度并且聚焦在DMD510上的輸出輻射540。
[0144]現(xiàn)在參見圖7，該圖示出一些優(yōu)選實施例。如上所述，所述設(shè)備可準(zhǔn)直來自光源520的光，并且還可使該光的強度勻化。一些特定實施例包括ACCuCure365nm LED光源620，其附接到光學(xué)元件，以進(jìn)行光源620輸出的準(zhǔn)直。
[0145]準(zhǔn)直設(shè)備可包括準(zhǔn)直元件和勻化元件。在該優(yōu)選的實施例中，通過光源620對光充分準(zhǔn)直，以傳播到元件700中并照射一組大致I英寸的聚焦光學(xué)器件710。光學(xué)器件710可包括可得自(例如)CVI Laser, Inc, (Albuquerque, NM USA)的透鏡元件。
[0146]一個或多個透鏡710可用于將源光聚焦到光管720上。光管720的功能是使輸入光勻化，并消除空間強度的不均勻性。光管720可包括由UV等級的丙烯酸系材料制成的六邊形光管。可供選擇的實施例可包括用于使源光空間均勻度勻化的光學(xué)設(shè)備。
[0147]發(fā)自光管720的均化光輸出由成品等級的光學(xué)元件730聚集，該類型的光學(xué)元件同樣可購自(例如)CVI Laser Inc.(Albuquerque,NM USA)。聚焦的光現(xiàn)在穿過孔徑光闌740到一組大約2英寸的聚焦元件750上。這些聚焦元件同樣是標(biāo)準(zhǔn)的成品等級的光學(xué)元件，如可得自(例如)Thorlabs Inc.(Newton NJ USA)。聚焦光學(xué)元件750的現(xiàn)有用途是將光導(dǎo)向在數(shù)字反射鏡器件(DMD) 510處的焦點位置。這便完成了基于體素的光刻系統(tǒng)照射部分中的光路?？赡艽嬖诙鄠€在準(zhǔn)直儀和勻化器元件方面有所更改的實施例，以在使用具有所需中心波長和光譜帶寬的強烈均勻的光照射DMD510時實現(xiàn)相似的目的，這些實施例均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0148]在優(yōu)選的實施例中，照明系統(tǒng)520和530將光(在圖8 800中標(biāo)示為820)施加到包括 Texas Instruments 的 Digital Mirror Device (數(shù)字反射鏡器件)510 的有源元件上并且正好在其周圍。該優(yōu)選實施例中所用的DMD通過得自DLi (DigitalLight Innovat1ns (Austin Texas, USA))的 DMD Developer Kit (DMD 開發(fā)套件)DMDDiscovery3000 獲得。該套件包括 DLi DMD Discovery3000 板,其配備 Texas InstrumentsDLP? XGA DMD芯片(768X 1024反射鏡)0.7"，與紫外透射窗口選配件成對角。還包括與D3000板配套的ALP_3High Speed light Processing (ALP-3高速光處理)板作為從計算機(jī)到D3000的鏈路。將這些部件合在一起包括成像系統(tǒng)元件的圖8元件800中的元件810，成像系統(tǒng)元件來自此基于體素的光刻系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。TI DLP? XGA DMD的詳細(xì)說明可以從 Texas Instruments 的 DMD Discovery?3000Digital Controller (DDC3000) StarterKit Technical Reference Manual (DMD Discovery?3000 數(shù)字控制器(DDC3000)起動器套件的技術(shù)參考手冊)獲得。
[0149]DMD元件810可用于對從照明系統(tǒng)發(fā)出的光強度進(jìn)行空間調(diào)制。得自TexasInstruments的DMD通過將光從微鏡元件反射出去以數(shù)字方式執(zhí)行此功能，這些微鏡元件在該器件有效區(qū)域的空間網(wǎng)格中形成單一可尋址位置。因此，從DMD810以及更下面的成像系統(tǒng)800反射的光強度本質(zhì)上并不變化，然而通過控制反射鏡進(jìn)入開狀態(tài)或關(guān)狀態(tài)的占空比，從單個像素位置反射的時均強度可以改變。
[0150]在其他實施例中，Spatial Light Modulator(SLM)(空間光調(diào)制器(SLM),諸如可得自德國Fraunhofer Institut Photonische Microsysteme的那些)可用于在逐體素的基礎(chǔ)上控制輻射，并且可包括對強度功能元件810進(jìn)行空間調(diào)制。SLM的類似反射鏡表面實際上可以由多個(即成千上萬個)微小的可移動反射鏡組成，在集成電路內(nèi)每一個反射鏡都有其自身的儲存單元。當(dāng)所需強度分布的圖像發(fā)送到SLM時，各個反射鏡或彎曲或保持平直(與旋轉(zhuǎn)或傾斜微鏡的TI DMD不同)。從彎曲的反射鏡反射出去的光被散射，使得光不會通過和照射光化學(xué)活性的化學(xué)混合物。
[0151]現(xiàn)在再來參見圖8，如上文所述，有源成像元件DMD810以數(shù)字方式在兩個方向之一反射來處理光。在關(guān)狀態(tài)下，旨在讓光的反射光路總是見不到有光化學(xué)活性的化學(xué)混合物的位置。為確保在關(guān)方向?qū)虻墓庥肋h(yuǎn)見不到此光路，成像系統(tǒng)800的部分可包括光收集器830。該收集器包括高度吸收性表面，該表面顯著吸收入射到其上的任何光，并且只向收集器自身的更深處反射光。在優(yōu)選實施例中，作為非限制性實例，這些表面包括可購自Hoya Inc.(Tokyo, Japan)的吸收性ND玻璃片材。
[0152]從“開”位置的反射鏡元件反射的光采用不同光路，并且朝聚焦元件840前進(jìn)。與其他光學(xué)器件一樣，這些約I英寸的聚焦透鏡為可(例如)得自Thorlabs Inc.(Newton NJUSA)的成品元件。這些聚焦透鏡840將從DMD810發(fā)出的“開”狀態(tài)光作為物聚焦到成形光學(xué)器件上，光與反應(yīng)性單體混合物在其上發(fā)生反應(yīng)。
[0153]在一些實施例中，希望提供可直接成像并監(jiān)控光路狀態(tài)的裝置，而不是根據(jù)制備的透鏡進(jìn)行推斷。在基于體素的光刻光學(xué)設(shè)備的優(yōu)選實施例中，提供了進(jìn)行此直接監(jiān)控的條件。使用可在光束光路進(jìn)行進(jìn)出切換的反射鏡850截取將要聚焦到成形光學(xué)器件580上的光。如此導(dǎo)向的光隨后入射到可檢測光的成像裝置860上。
[0154]現(xiàn)在參見圖9，成形設(shè)備900的元件將光束投射到反應(yīng)性混合物的最終目標(biāo)區(qū)域。如上文所述，在一些實施例中，此光聚焦到與成形光學(xué)器件930本身的表面垂直的取向上。在實施例不出的成形設(shè)備900中，光可以大約垂直的方式照射到成形光學(xué)器件930的表面。在可供選擇的實施例中，可通過保持環(huán)或其他扣緊裝置將透鏡保持就位，如921所示，扣緊裝置可以使所述透鏡相對于成形光學(xué)器件930保持在正確取向上。根據(jù)廣義的觀點，應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明包括多個涉及在整個透鏡表面930上在逐體素的基礎(chǔ)上取光的光路的實施例。
[0155]從圖9繼續(xù)，由于貯存器和成形光學(xué)器件相對于光束的取向很重要，因此其互鎖位置的機(jī)構(gòu)可能在一些實施例中限定，如成形光學(xué)器件保持構(gòu)件970以及用于容納反應(yīng)性單體混合物950的貯存器部件之間的相互作用所示。這兩個構(gòu)件之間的對齊還可有效控制貯存器950，使其在成形光學(xué)器件表面930上居中。在一些實施例中，還可通過間隔環(huán)951的功能加強定位控制。該間隔同樣將控制可向貯存器950中添加的反應(yīng)性單體混合物的體積。
[0156]圖9還示出了涉及反應(yīng)性單體混合物附近環(huán)境氣體控制方面的另外的實施例。由于在一些實施例中，氧氣的存在可改變單體的光化學(xué)并且充當(dāng)光生自由基的清除劑，因此在一些實施例中，需要從圍繞貯存器950的氣體中排除氧氣。在圖9元件900中通過密封容器990來實現(xiàn)此目的?？梢酝ㄟ^使惰性氣體(諸如氮氣)流過960來從環(huán)境中排除氧氣。在又一個實施例中，可以通過控制氧氣在流經(jīng)密封容器990后在氣體960中的稀釋度來將含氧量保持在一定水平。通過使用氣體質(zhì)量流量控制器獲得氧氣在氣體960中的穩(wěn)定稀釋度水平的標(biāo)準(zhǔn)方法為熟知的技術(shù)，并且包括在本發(fā)明精神之內(nèi)的實施例。
[0157]包含反應(yīng)性混合物的貯存器950可被填充適量體積的所述反應(yīng)性混合物。在一些實施例中，可在相對于貯存器950定位成形光學(xué)器件930之前執(zhí)行此填充。在其他實施例中，成形光學(xué)器件930和貯存器950可以設(shè)置在密封容器990內(nèi)部，并且使用氣流960進(jìn)行吹掃。也可以在使用反應(yīng)性混合物之前進(jìn)行過濾。此后，可以將一定體積的反應(yīng)性混合物945定量填充到貯存器950中。
[0158]可能存在多種轉(zhuǎn)移反應(yīng)性混合物945的方法，包括手動填充、自動化裝置定量流體輸送或填充直到液位檢測器測量到貯存器950中反應(yīng)性混合物945達(dá)到合適的液位。根據(jù)一般的觀點，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，輸送適量反應(yīng)性混合物945的多個實施例可能實際可行，并且此類技術(shù)完全在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0159]在含氧量對于光學(xué)加工步驟至關(guān)重要的實施例中，可以顯而易見的是，氧氣在反應(yīng)性單體混合物945中可能以溶解的物質(zhì)存在。在此類實施例中，需要在反應(yīng)性單體混合物945中達(dá)到氧氣濃度的裝置。一些實現(xiàn)此功能的實施例包括讓混合物駐留在有吹掃氣體960流過的氣體環(huán)境中?？晒┻x擇的實施例可能涉及單體混合物源中溶解氣體的真空吹掃，以及在混合物分配時通過氣體與待分配液體的膜交換重建所需的含氧量。在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，任何可將所需的溶解氣體以合適的濃度形成的裝置應(yīng)當(dāng)顯然都是合格的。此外，根據(jù)更一般的觀點，在存在或不存在溶解氧的情況下，其他材料也可以充當(dāng)合適的抑制劑。根據(jù)甚至更一般的觀點，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)預(yù)期會有包括建立并保持合適的抑制劑含量的設(shè)備的實施例。
[0160]現(xiàn)在再參見圖10，該圖示出了成形光學(xué)器件的示例性形狀及其保持與定位設(shè)備1000。保持成形光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)可包括平玻璃盤1040。成形光學(xué)器件可使用光學(xué)上穩(wěn)定的粘結(jié)劑1020進(jìn)行定位和固定，該方法使用裝配夾具來確保介于盤和成形光學(xué)器件之間對齊。盤的平坦表面在垂直方向提供正向，而定位凹口 1030和未示出的其他平坦表面可允許用于徑向和水平方向的位置約束。
[0161]現(xiàn)在參見圖11，盤1000與貯存器系統(tǒng)1100配合。該平坦表面位于三個配合表面1130之上。一些實施例可以額外包括彈簧支承的定位銷軸1120，銷軸與元件1030完全配合并位于其上。兩個靜止的定位銷軸(未示出)接合成形光學(xué)組件上的兩個其他平坦表面，整個組合起到以全部自由度以運動的方式定位成形光學(xué)器件組件的作用，從而確保以可重復(fù)并且穩(wěn)定的方式將所述成形光學(xué)器件定位在光學(xué)光路中。在一些實施例中，還可包括容納反應(yīng)性單體的貯存器1110。根據(jù)更一般的觀點，有多個實施例符合本文所公開的本發(fā)明技術(shù)，這些技術(shù)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見，這些實施例可用于對中成形光學(xué)器件、將此類透鏡定位在裝有反應(yīng)性混合物的貯存器附近，以及將一個或多個此類功能設(shè)置在環(huán)境可控的環(huán)境中。
[0162]成形光學(xué)器件1010至少部分地透射所需的光化輻射光譜。因此，在多個實施例中，以舉例的方式，成形光學(xué)器件1010可以包含以下材料中的一種或多種:石英、塑料、玻璃或可透射固化反應(yīng)性單體混合物所用光的波長的其他材料。還可注意到，成形光學(xué)器件1010的形狀包括具有可轉(zhuǎn)移到透鏡或透鏡前體的特性的表面1011之一，其中透鏡或透鏡前體通過透過成形光學(xué)器件1010的成形光化輻射所得的聚合反應(yīng)沿著表面1011而形成。許多形狀實施例可以包括本文所述的本發(fā)明技術(shù)。
[0163]在可被用于成形光學(xué)器件1010的設(shè)計和特性的多個實施例中，所述各項的實例可以具有獨特的形態(tài)，例如涉及其庫存材料、制造、使用過程和/或其他原因的方面。這些形態(tài)可以與或不與體素光刻系統(tǒng)500的整體功能相互作用，從而形成實現(xiàn)最終產(chǎn)品目的所需的逐體素強度分布的獨特光學(xué)偏移。因此，一些實施例可能使用調(diào)整成形光學(xué)器件1010、保持并追蹤它們的裝置。舉例來說明原因，一個實施例可以按機(jī)器可讀的格式在成形光學(xué)器件部件1040的平坦表面上編碼識別標(biāo)識。附加的實施例可包括(例如)RF識別裝置附件及所述識別標(biāo)識，以用于機(jī)器讀取。可有多個其他實施例可標(biāo)識各個成形光學(xué)器件1040，這些實施例可以包括本發(fā)明的意圖。
[0164]基于體素的光刻光學(xué)設(shè)備500的輸出產(chǎn)品可以包括許多實施例。在一個實施例中，如900所示，反應(yīng)性產(chǎn)品940將在成形光學(xué)器件930的表面上形成，然而它們?nèi)匀淮嬖谟跉堄嗟姆磻?yīng)性化學(xué)混合物945中。從化學(xué)混合物945中取出成形光學(xué)器件930及反應(yīng)性產(chǎn)品940的操作可以包括設(shè)備的另外的實施例。在一些此類實施例中，成形光學(xué)器件930和所附的反應(yīng)性產(chǎn)品940可以通過例如機(jī)器人自動化操作從化學(xué)混合物945中提出。
[0165]參見圖12元件1200，該示意圖示出了可流動化學(xué)品移除設(shè)備的實施例的一些方面。透鏡前體現(xiàn)示出為附接到成形光學(xué)器件1250上，對準(zhǔn)板1260也附接在其上。該組合作為實施例來說明，其中透鏡前體的表面朝下。流體透鏡反應(yīng)性混合物1240將在包括重力在內(nèi)的多種力的作用下移動。芯吸毛細(xì)管1210設(shè)置在流體反應(yīng)性混合物1240附近，在沿著透鏡表面低點匯聚的流體化學(xué)品的周圍和中間。在一優(yōu)選實施例中，芯吸毛細(xì)管可以包括由 Safecrit 的 Model HP8U Untreated Plastic Microhematocrit (HP8U 型未處理塑性微量血細(xì)胞比容)管制成的聚合物芯吸型毛細(xì)管。作為可供選擇的實例，毛細(xì)管還可以包括玻璃、金屬或其他符合流體化學(xué)品移除的物理和化學(xué)/材料要求的材料。
[0166]流體化學(xué)品1240被吸入毛細(xì)管1210中，然后形成從透鏡前體抽走的體積1241。在一個實施例中，該過程可以重復(fù)多次。經(jīng)過該過程后，透鏡前體1200保留的附在透鏡前體構(gòu)件1750上的流體透鏡反應(yīng)性混合物的量減少。
[0167]流體透鏡反應(yīng)性混合物的多個方面可能受到此過程的影響，包括(例如)流體透鏡反應(yīng)性混合物中粘性較差的組分可能會被分離和去除。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，有許多不同的實施例涉及執(zhí)行化學(xué)品去除過程的方法，這些實施例全部都符合本發(fā)明的范圍。
[0168]通常，實施例可以包括多種從表面抽走化學(xué)品的物理設(shè)計。不同實施例的實例可以是致動真空系統(tǒng)元件1220以協(xié)助抽走流體透鏡反應(yīng)性混合物1240。以非限制性實例的方式，另一個實施例可包括毛細(xì)管設(shè)備1210的備用品，其各點的設(shè)置模仿成形光學(xué)器件表面1250的形狀。另外，例如可使用高表面積材料(類似海綿)或具有高表面積的納米級材料來進(jìn)行化學(xué)品移除。重申前文所述的概念，可供選擇的實施例可包括控制從反應(yīng)性混合物945吸取成形光學(xué)器件930上透鏡前體的速度。在此實施例中，表面張力可包括與毛細(xì)管芯吸步驟相似的化學(xué)品移除形式，從而導(dǎo)致形成透鏡前體后留下的流體透鏡反應(yīng)性混合物1710的量減少。根據(jù)一般的觀點，可進(jìn)行流體透鏡反應(yīng)性混合物1240部分移除功能的多個設(shè)備實施例均包括本發(fā)明范圍之內(nèi)的技術(shù)。
[0169]在優(yōu)選實施例中，真空系統(tǒng)元件1220具有替換前文所定義功能的另一功能。在多個透鏡前體的加工過程中，化學(xué)品移除設(shè)備1200將多次進(jìn)行化學(xué)品移除。真空系統(tǒng)元件1220可以用于清洗和排空毛細(xì)管設(shè)備1210。不同的實施例可以包括流經(jīng)毛細(xì)管設(shè)備1210的清洗溶劑，與真空系統(tǒng)元件1220結(jié)合使用。
[0170]圖12中所示的實施例1200通常示出化學(xué)品移除系統(tǒng)如何操作，并注重所涉及元件的細(xì)節(jié)和近距離視圖。通過比較，圖13示出了化學(xué)品移除系統(tǒng)1300的一些實施例的更全局化的視圖，以有助于描述在優(yōu)選實施例中使用的設(shè)備以及某些變更。圖13元件1300包括毛細(xì)管移除元件1305和以類似構(gòu)型安裝在成形光學(xué)器件和成形透鏡板上的透鏡前體1306，其中透鏡前體朝正下方。
[0171]現(xiàn)再參見圖13，可以顯而易見的是，在可供選擇的實施例中，芯吸毛細(xì)管1306可以設(shè)置在偏離成形透鏡前體1305中心(即中心點)的位置處。元件1330指示xy平移臺的單一尺寸，可在其上進(jìn)行調(diào)節(jié)以補償毛細(xì)管到成形光學(xué)器件的中心對齊。元件1330以舉例的方式描述了優(yōu)選實施例中的手動游標(biāo)調(diào)節(jié)形式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚的是，可通過包括(例如)步進(jìn)電機(jī)的自動化方式來進(jìn)行調(diào)節(jié)；更一般地說，用于XY平移臺定位的自動化設(shè)備的各種等級的完善改進(jìn)均應(yīng)被預(yù)計在本發(fā)明范圍之內(nèi)。從更高層次的一般性來看，并且為了簡化以下的討論，可以假定設(shè)備上的任何移動能力在可能的實施例中都具有類似的自由度。
[0172]元件1320為成形光學(xué)器件固定設(shè)備，包括將成形光學(xué)器件靈活地固定在所需穩(wěn)定位置的設(shè)備。成形光學(xué)器件，如在前文中標(biāo)示為元件1000，在此實施例中可以采用與位于基于體素的光刻光學(xué)設(shè)備500上時類似的定位方案。在可供選擇的實施例中，可以使成形光學(xué)器件固定設(shè)備1000的傳送以自動化方式進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)清楚，將成形光學(xué)器件固定并鎖定到流動化學(xué)品移除設(shè)備上合適位置的多種可供選擇的方式包括符合本發(fā)明的各個方面。
[0173]到目前為止的討論已一般性地示出了其中成形光學(xué)器件的軸線被定位成使得其與水平面垂直并且沿著重力方向的實施例。可供選擇的實施例可以允許軸線圍繞此垂直方向旋轉(zhuǎn)一定角度。元件1350包括用于改變成形光學(xué)器件與重力所夾角度的調(diào)節(jié)裝置。這種改變的基本效果是透鏡前體上的流體物質(zhì)1710趨于在偏離成形光學(xué)器件中心的位置處聚集。在一些實施例中，可能具有在偏離中心的位置處抽走流體介質(zhì)的優(yōu)點。
[0174]圖13中示出多個部件涉及毛細(xì)管芯吸設(shè)備1306到透鏡前體上流體介質(zhì)的豎直位置。例如，元件1340可以包括使附連到芯吸毛細(xì)管1306上的操作臺沿豎直軸線移動來粗略調(diào)節(jié)此尺寸。另外，元件1345包括同一運動可能性的精細(xì)調(diào)節(jié)。換句話說，可以沿著同一軸線相對于毛細(xì)管芯吸設(shè)備1306來調(diào)節(jié)成形光學(xué)器件安裝操作臺1310。元件1370包括用于此目的的精細(xì)調(diào)節(jié)設(shè)備。
[0175]現(xiàn)在參見圖14，固定輻射源1460可包括可以采用前文在體素光刻光學(xué)系統(tǒng)520的章節(jié)中所述的類似光源。例如，在一些實施例中，得自Digital Light Lab Inc.(Knoxville, TN USA)的帶有控制器的AccuCure ULM-2-420光源1460可構(gòu)成合格的固定輻射源1461。執(zhí)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)定使之穩(wěn)定后，固定光源1460的控制器切換到開位置，從而使透鏡前體及其環(huán)境暴露在固定輻射1461下，進(jìn)而形成實施例形態(tài)的眼用透鏡。根據(jù)一般的觀點，可以有多個涉及穩(wěn)定或者移動在整個透鏡前體構(gòu)件1730表面上的流體透鏡反應(yīng)性混合物并隨后以某種方式使用固定輻射來進(jìn)行照射的實施例。
[0176]例如，一些用于固定設(shè)備中加工的可供選擇的實施例可包括透鏡前體構(gòu)件，其中流體材料可能已在清洗系統(tǒng)中清洗掉。由于固定形式的此透鏡前體構(gòu)件可以包括具有某些獨特特性的透鏡，預(yù)見到在本發(fā)明的范圍之內(nèi)有涉及固定設(shè)備使用的實施例，其中涉及到固定設(shè)備以本質(zhì)上不要求穩(wěn)定設(shè)備的方式被使用。根據(jù)更一般的觀點，本發(fā)明可以預(yù)見到多個材料和形態(tài)的實施例，其中固定設(shè)備可固定材料，這些材料不需要待固定表面上先前有流體材料流過。例如，用基于體素的光刻光學(xué)系統(tǒng)形成的并清洗掉流體透鏡反應(yīng)性混合物1710的透鏡前體構(gòu)件，還可以包括其中固定設(shè)備能夠?qū)⑼哥R前體固定到透鏡中的實施例。
[0177]一些實施例包括引起流體透鏡反應(yīng)性混合物1710移動的替代方式。以舉例的方式，在一些實施例中，晃動包括流體透鏡反應(yīng)性混合物1710的透鏡前體表面可允許流體透鏡反應(yīng)性混合物1710能夠移動。另外，例如，在一些實施例中可能期望以薄膜加工中常用的旋涂方式使透鏡前體繞中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0178]還有其他實施例可包括通過將透鏡前體1410以可控的方式下落一定距離，使流體透鏡反應(yīng)性混合物1710受到的重力成為最小。另一些實施例可以通過改變透鏡前體1410、成形光學(xué)器件1420和夾持器1430被支承的表面1450的水平來改變重力的影響。當(dāng)表面水平不同時，中心光學(xué)區(qū)域中流體透鏡反應(yīng)性混合物1710上的作用力可能會改變并引起移動。
[0179]在另一方面，一些實施例可以包括流體透鏡反應(yīng)性混合物1710的化學(xué)或物理變化。以舉例的方式，可供選擇的實施例可包括在流體活性化學(xué)品中或周圍引入溶劑材料，其引入方式可改變其流體性質(zhì)。另外，所述增加的材料可以影響透鏡前體系統(tǒng)1700中元件的表面能量性質(zhì)?？梢酝ㄟ^使用固定輻射1461來部分改變流體活性化學(xué)品1710的性質(zhì)，從而以完全不同于固定的方式改變流體性質(zhì)。可通過本發(fā)明的性質(zhì)來預(yù)見到多個涉及改變流體化學(xué)品系統(tǒng)性質(zhì)的關(guān)于一般性質(zhì)的可供選擇的實施例。
[0180]在非?；A(chǔ)的水平上，反應(yīng)性化學(xué)混合物945的性質(zhì)可以與設(shè)備的多個實施例相互配合，以能夠得到不同的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，穩(wěn)定和固定設(shè)備1400的性質(zhì)以及由改變反應(yīng)性化學(xué)混合物中基礎(chǔ)化學(xué)組分而衍生出的實施例變型均包括本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例。例如，這可包括(例如)改變固定輻射所使用的波長，以及可以引入在所述固定輻射波長上具有靈活性的設(shè)備實施例。
[0181]由于透鏡前體的材料可包括已形成透鏡的部分，因此對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，穩(wěn)定和固定設(shè)備中及其周圍的環(huán)境控制包括重要的實施例方面。例如，用例如HEPA過濾的空氣流控制顆粒物質(zhì)可以涵蓋一個環(huán)境控制的實施例。由于流體介質(zhì)仍然對光化輻射敏感，控制雜散光線進(jìn)入環(huán)境可以涵蓋一些附加的實施例選擇。此外，濕度和其他氣體污染物可能會影響透鏡的質(zhì)量，而控制這些環(huán)境條件可涵蓋一些可供選擇的實施例。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的許多環(huán)境控制方面均涵蓋本發(fā)明的范圍之內(nèi)的技術(shù)。
[0182]用穩(wěn)定和固定設(shè)備處理一些實施例的透鏡前體的產(chǎn)物可以包括眼用透鏡的類似物或形態(tài)。在許多意義上，此材料具有直接涉及最終水合眼用透鏡的特性。然而，許多實施例在透鏡穩(wěn)定和固定之后仍然在成形光學(xué)器件和夾持器1430上形成實體，該實體的非水合形式可被以多種形式測量。
[0183]參見圖15，該圖示出了可測量光學(xué)和材料特性的測量設(shè)備的實施例的示意圖?？梢燥@而易見的是，可以對“干”式透鏡和水合透鏡均進(jìn)行計量，其中“干”式透鏡測量應(yīng)當(dāng)在使用前文所述的固定設(shè)備1400處理之后進(jìn)行。然而，此實施例關(guān)注干式透鏡的計量，這些干式透鏡最好仍附連到成形光學(xué)器件上。參見圖15，干式透鏡1520仍附連到成形光學(xué)器件1530以及其適當(dāng)?shù)墓潭ㄔ?540上。例如，此固定元件1540附連到一對安裝座1550和1560上，其一起允許控制的透鏡能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)移動。
[0184]在一些實施例中，當(dāng)透鏡樣品1520、成形光學(xué)器件1530和夾持器1540軸向旋轉(zhuǎn)時，來自激光位移傳感器1510 (例如由Keyence (Osaka, Japan)制造的LT-9030型)的激光1515會與透鏡樣品1520的表面相互作用。轉(zhuǎn)動的伺服電機(jī)1570驅(qū)動旋轉(zhuǎn)支承的動態(tài)承載臺，樣品組件位于該承載臺上。為了穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，在一些實施例中透鏡樣品組件的質(zhì)量中心盡量設(shè)置在靠近中心點的地方。承載臺旋轉(zhuǎn)時，激光位移傳感器1510會測量沿著透鏡1520表面軸環(huán)的多個點的位移。承載臺旋旋轉(zhuǎn)整圈后，位移傳感器1510會按方位角運動。每一次移動都會在透鏡表面周圍形成新的圓形輪廓。重復(fù)此實施例中的過程直至整個透鏡表面被成型。通過測量沒有透鏡樣品1520的特定成形光學(xué)器件1530，獲得以按等效球面標(biāo)記格式給出的成形光學(xué)器件的表面位置。從成形光學(xué)器件上有透鏡的測量結(jié)果中減去此結(jié)果，便得到該透鏡產(chǎn)品的厚度繪圖。還有，通過所連接的RFID或通過其他手段以電子格式給出的成形光學(xué)器件的獨有標(biāo)識，可以涵蓋該設(shè)備的另一實施例形式。
[0185]在一些此類實施例中，樣品表面1520相對于傳感器1510的自由振動位移會包含系統(tǒng)獲得的位移測量值上的有效位錯誤。因此，可以包括阻尼和隔離。因此，在一些實施例中，可利用位于振動隔離安裝座1590上的大型支撐操作臺1580使振動的影響降至最小。一些實施例可能比其他實施例對振動噪聲的敏感度更?。蝗欢话銇碚f，使進(jìn)入各種形式的探測器以及樣品定位設(shè)備的周圍環(huán)境中的振動能量傳遞模式最小化的多種方法涵蓋本發(fā)明范圍之內(nèi)的實施例。
[0186]除前述的激光位移傳感器之外，在一些情況下，其他實施例還可以使用不同的測量系統(tǒng)，以提取透鏡特性。作為非限制性實例，還可以在一些實施例中使用購自ThorlabsInc.(Newton, NJ, USA)的 Shack-Hartmann Wavefront Sensor (Shack-Hartmann 波前傳感器)，以確定所形成的透鏡主體的厚度。
[0187]根據(jù)一般的觀點，預(yù)見到在本發(fā)明范圍之內(nèi)的計量裝置可以有顯著的差異，部分地且舉例地包括:用來表征折射指數(shù)、輻射吸收度和密度的技術(shù)。還可以預(yù)見到涉及環(huán)境控制的方面，例如包括顆粒檢測。這些不同的技術(shù)可以用于與示例性計量裝置1500相同的環(huán)境和位置，或者在可供選擇的實施例中可以包括普通系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)或外部的其他位置。
[0188]涉及特定樣品生產(chǎn)時所用的特定樣品和元件的計量和邏輯數(shù)據(jù)的收集、存儲和通信涵蓋本發(fā)明的一般實施例原理。這些不同的數(shù)據(jù)可用于建立用來控制透鏡特性的反饋回路。在示例性的優(yōu)選實施例中，用于透鏡樣品1520的來自基于激光位移傳感器的計量設(shè)備1500的輸出將記錄并存儲在計算系統(tǒng)中。在一個實施例1530中，單個成形光學(xué)器件在用于制備所述樣品1520之前可以進(jìn)行類似的激光位移計量。通過使用數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)，可以某種方式對位移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到由此制備的透鏡樣品的厚度表示。
[0189]在該計算系統(tǒng)內(nèi)，用于透鏡樣品的所需型號(可用于提供透鏡制造系統(tǒng)中各種元件的起始參數(shù)設(shè)定點)可與用于樣品1520和成形光學(xué)器件1530的位移數(shù)據(jù)的處理進(jìn)行比較。在一些實施例中，型號中的各個位置點可映射或關(guān)聯(lián)到成像系統(tǒng)的獨立元件；在優(yōu)選的實施例中，為基于體素的光刻光學(xué)系統(tǒng)中的具體體素元。通過對該體素進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，下一個透鏡或透鏡前體樣品可以制成具有與前一樣品相比經(jīng)調(diào)節(jié)的性能。在計量以及多種算法和設(shè)備的多個實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，許多數(shù)據(jù)獲得、處理、建模、反饋以及通信的可供選擇的實施例包括本發(fā)明范圍內(nèi)的要素。
[0190]在一些實施例中，涉及制得的透鏡樣品1520的厚度的具體系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)可以通過使用透鏡前體構(gòu)件1720的輪廓中所設(shè)的對準(zhǔn)特征得以加強。在示例性的圖4的400中，獲得通過與上文所述相似的方式所得到的厚度計量。關(guān)于400的其他討論將在本公開的其他章節(jié)展開；但在理解對準(zhǔn)實施例時，可以考慮元件440。元件440可在透鏡樣品1520的表面包括相對較深的輪廓凹槽。此類特征的設(shè)計可用于確定設(shè)備中的許多加工步驟的取向。在一個實施例中，與400相關(guān)的信號可以通過算法或計量數(shù)據(jù)的處理來提取或識別。此類提取可用于定位各種設(shè)備的部分，所述設(shè)備靠近相對于對齊特征440的位置或?qū)υ撐恢眠M(jìn)行加工。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，除了別的以外，包括標(biāo)記材料的使用和輪廓特征設(shè)計的對齊特征的多個不同實施例都是可行的并且包括在本發(fā)明范圍之內(nèi)的技術(shù)。
[0191]一些可供選擇的實施例使用計量系統(tǒng)1500生成的計量數(shù)據(jù)，從而可以利用該數(shù)據(jù)診斷和控制整個眼用透鏡制備系統(tǒng)或其中的多種設(shè)備。作為非限制性實例，存儲成形光學(xué)器件1530的上述測量結(jié)果可形成此類測量的過程記錄。通過可供選擇的計算和算法處理，可比較一段時間內(nèi)的表面特性，而這些特性的突然或穩(wěn)定變化都可用于標(biāo)記某種診斷干預(yù)的需要。這種信號變化的多種可能原因中的一個實例可能包括成形光學(xué)器件在其表面上受到某種表面劃痕。在其他實施例中，基于統(tǒng)計的過程控制算法可用于設(shè)定所得計量結(jié)果的合格的限值以及自動化感測測量中的有效變化。其他實施例可在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置自動化裝置，以在自動化裝置內(nèi)對這些標(biāo)記作出反應(yīng)。然而，根據(jù)一般的觀點，本發(fā)明的范圍預(yù)見到這些以及許多其他實施例，其中使用來自例如系統(tǒng)1500的計量數(shù)據(jù)來診斷和控制整個系統(tǒng)。
[0192]到目前為止所討論的測量設(shè)備的實施例可能通常適合在“干”式透鏡樣品1520或其成形光學(xué)器件1530上進(jìn)行計量。然而，根據(jù)更一般的觀點，類似的或附加的計量實施例可能衍生自整個系統(tǒng)中其他形式的測量特性。作為非限制性實例，在一些實施例中“干”式透鏡可以繼續(xù)加工并成為水合物。在這樣的新限定的樣品1520上的計量可以包括更一般性的實施例討論的實例。另一實例可包括在透鏡前體樣品1700上進(jìn)行計量。因此，一般來說，存在許多預(yù)見到在本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例，在用于加工或構(gòu)成此類眼用透鏡制備系統(tǒng)產(chǎn)品的多種形態(tài)的材料上進(jìn)行計量。
[0193]現(xiàn)在參見圖16，該圖示出用于執(zhí)行這些步驟的設(shè)備(簡稱為水合設(shè)備)的實施例1600。該設(shè)備包括用于容納水合流體的容器1610。透鏡1630和成形光學(xué)器件夾持器1640浸入流體浴1620中，熱控制單元1650將流體浴維持在恒溫下。
[0194]在一個優(yōu)選實施例中，流體浴1620含有其中加有表面活性劑的去離子(DI)水。有許多用于此流體浴的實施例實際應(yīng)用于本領(lǐng)域并且符合本發(fā)明的范圍。在替代實施例中，可包括有機(jī)醇混合物的流體浴1620，有時是在去離子水和表面活性劑的混合物中。因此，容器1610的一些實施例可以含有與下述材料相符的材料，即含有一定體積的水或有機(jī)醇并且還在介于溫控裝置1650和流體浴1620之間傳遞熱能的材料。根據(jù)一般的觀點，可能有許多可供選擇的實施例，包括屬于水合和凈化透鏡范圍內(nèi)的容器材料、容器設(shè)計以及填充和排空容器的方法，并且包括本發(fā)明領(lǐng)域的實施例。
[0195]在一些實施例中，升高該流體浴的溫度以加快水合、凈化和移除操作的速度。在一個此類實施例中，可通過使用具有內(nèi)部感測設(shè)備1650的加熱板來保持溫度。更高級的實施例可以包括加熱流體的替代方式，包括可供選擇的輻射和傳導(dǎo)材料和設(shè)備。此外，其他實施例可以包括不同的方法來監(jiān)控流體浴的溫度并將溫度控制在一定溫度區(qū)內(nèi)。又一個更高級的實施例可包括及時改變或編程設(shè)定流體浴溫度的能力。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚的是，存在許多控制水合流體浴溫度的實施例，其中包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例。
[0196]當(dāng)透鏡1630和成形光學(xué)器件1640暴露在流體浴中并且透鏡成為水合物時，在一些實施例中，透鏡主體將溶脹并最終從成形光學(xué)器件1640分離。因此，一些實施例可以包括抓住分離的透鏡，以用于裝入適當(dāng)?shù)膬Υ嫜b置以及封裝裝置。更多的實施例可以包括定位并拾取從流體浴介質(zhì)1620分離的透鏡。作為另外一種選擇，在使透鏡與流體分離的排放過程期間，實施例可以提供過濾所述流體浴介質(zhì)1620的能力。從一般的角度來看，定位透鏡并將其搬運到儲存裝置中的許多方式涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的一致實施例。
[0197]現(xiàn)在參見圖17，透鏡前體1700示為通過在逐體素1704的基礎(chǔ)上的聚合反應(yīng)而形成。一些實施例可包括這樣的透鏡前體，其包含通過逐體素聚合形成的流體透鏡反應(yīng)性混合物或可交聯(lián)材料1704。當(dāng)從反應(yīng)性混合物的貯存器中取出成形光學(xué)器件和反應(yīng)的材料的逐體素結(jié)構(gòu)時，可能存在粘附到逐體素結(jié)構(gòu)或透鏡前體構(gòu)件的表面的粘稠材料。透鏡前體構(gòu)件和其上的流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)1704的此組合可進(jìn)一步加工形成眼用透鏡器件的一部分，即透鏡前體的組成部分。
[0198]在一些實施例中，透鏡前體呈現(xiàn)三維形狀，然而，因為所吸收反應(yīng)性介質(zhì)的流體性質(zhì)，所以該實體并沒有固定的三維形態(tài)。
[0199]所述透鏡前體還可包括第一表面1701，第一表面1701可以沿著基板1705(諸如(例如)具有光學(xué)性能表面的基板)形成。第一表面1701包括介質(zhì)的一部分，具有在凝膠點以上至少部分聚合的第一交聯(lián)密度。透鏡前體1700還包括第二表面1702，第二表面1702具有在約凝膠點或小于凝膠點處固化的第二交聯(lián)密度。
[0200]在一些實施例中，可從透鏡前體移除部分流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)。作為非限制性實例，可以通過毛細(xì)管操作來移除流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)。在一些實施例中，該方法可包括聚集步驟，以允許流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)中的一些在進(jìn)行毛細(xì)管操作步驟之前匯聚在一起。在其他實施例中，透鏡表面可設(shè)置成使得其表面軸線與重力方向成一定角度?？梢燥@而易見的是，涉及使用基于毛細(xì)管的設(shè)備移除流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)方法的多個實施例是可能的，并且這些實施例涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的技術(shù)。
[0201]在其他實施例中，移除流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)的方法可以包括毛細(xì)管芯吸設(shè)備的替代設(shè)備。例如，包括使用吸附性表面移除流體介質(zhì)的方法可以包括一些實施例。其他實施例可能涉及使用具有多個毛細(xì)管點的設(shè)備而不是所詳述的設(shè)備。其他實施例還可包括旋轉(zhuǎn)處理透鏡前體來移除流體材料的方法。使用設(shè)備移除一些流體材料的多種方法中的任何一種對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員均應(yīng)當(dāng)顯而易見，并且這些方法可涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的形態(tài)。
[0202]從透鏡前體的上表面移除材料的不同類型實施例可以包括為此目而限定透鏡主體起伏特征的方法。在這些類型的實施例中，可以設(shè)計諸如前文所述的排放槽等特征來形成使粘度相對較低的流體介質(zhì)流出的位置，從而形成向下坡度空間以使粘度相對較高的物質(zhì)流入。在其他實施例中，旋轉(zhuǎn)透鏡主體的使用還可以包括結(jié)合設(shè)計用于材料流入的形貌起伏特征來分離透鏡材料的實施例。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，包括具有不同形貌表面設(shè)計的各種實施例也涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的技術(shù)。
[0203]在穩(wěn)定期間，流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)可在各種力的作用下流動，以沿著透鏡前體構(gòu)件的表面找到低能量和相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0204]在微觀層面上，可以清楚的是，前體的表面可以局部地具有一定程度的粗糙。成形實施例的很多方面可以確定該粗糙的性質(zhì)，例如這樣一種情況，抑制劑的作用較為突然地阻止了在附近開始的反應(yīng)。在許多實施例中，在流體介質(zhì)的表面力、摩擦和擴(kuò)散力、重力以及其他施加力的共同作用下，形成流過整個外形的光滑覆蓋面。在確定這些力的方法中，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)有多個可能的實施例。
[0205]在一些實施例中，透鏡前體可以被構(gòu)造為允許流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)在重力作用下流動。實現(xiàn)這一點的方法可以包括將透鏡前體移動到不同方向以有助于流動?？晒┻x擇的實施例可以包括相反的對策，即將透鏡前體維持在固定狀態(tài)，在實際可行的范圍內(nèi)少移動。其他可供選擇的實施例可以包括使流體材料經(jīng)受與透鏡前體繞軸線旋轉(zhuǎn)相關(guān)的力。在一些實施例中，可以圍繞位于透鏡前體中心的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在可供選擇的實施例中，所述旋轉(zhuǎn)可以包括當(dāng)透鏡前體頂部面向或遠(yuǎn)離軸點或者在這之間的無數(shù)可能的方向上時，將透鏡前體圍繞外部軸點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在其他實施例中，可以在自由下落的環(huán)境中加工透鏡前體，以盡量減小重力的影響。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚的是，在穩(wěn)定化方法期間可以有多種涉及將流體力施加到透鏡前體上的方法。
[0206]在其他實施例中，可以通過成套方法來改變流體介質(zhì)的流體性質(zhì)。在一些實施例中，可以使用稀釋或溶解來改變流體介質(zhì)的粘度。可供選擇的實施例可以包括蒸發(fā)稀釋劑中的一些來提高粘度。受到一定程度的光化輻射的照射可包括進(jìn)一步的方法來改變所述流體薄膜的粘度?？赡艽嬖谠S多涉及改變流體介質(zhì)粘度的實施例。
[0207]在其他實施例中，可以通過方法來改變流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)上的表面能相關(guān)力。在一些實施例中，這可以包括在新生的反應(yīng)性混合物中添加表面活性劑。在可供選擇的實施例中，可以在透鏡前體中加入添加劑或化學(xué)反應(yīng)物來改變表面能。
[0208]現(xiàn)在參見圖18，在一些實施例中，透鏡前體1801的設(shè)計可包括人工痕跡1802以有利于流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)的流動狀況。槽1802(作為非限制性實例)可以涵蓋將流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)從透鏡前體的區(qū)域中抽出的裝置。在可供選擇的實施例中，涉及突然輪廓改變的設(shè)計方法可包括提供更改的穩(wěn)定狀態(tài)的方法。人工痕跡的形式可以為透鏡前體領(lǐng)域所支持的幾乎任何種類、形狀和分類。在一些實施例中，人工痕跡1803包括標(biāo)記，諸如一個或多個數(shù)字字母混合的字符。其他標(biāo)記可包括對齊標(biāo)志。人工痕跡1802-1803根據(jù)DMD腳本形成。
[0209]從總體來看，這些各種各樣的實施例類型不應(yīng)當(dāng)限制方法的普遍性，以在包括穩(wěn)定化的方法中得到流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)的完全穩(wěn)定或部分穩(wěn)定或不穩(wěn)定的性質(zhì)。例如，各種實施例的組合對本領(lǐng)域的專家可以顯而易見的是，存在所述方法的另外的實施例。
[0210]執(zhí)行穩(wěn)定化方法之后，可以在一些實施例中使流體材料經(jīng)受如133(固定)所示的下一個方法類型，以將其轉(zhuǎn)變至非流體狀態(tài)。在一些實施例中，在固定方法期間所施加的光化輻射的性質(zhì)可以涵蓋一些替代選擇。光譜帶或應(yīng)用的頻帶可以作為一例方法實施例的類型?？晒┻x擇的實施例可以包括所施加的輻射強度。在可供選擇的實施例中，固定輻射各方面的應(yīng)用可以包括時間依存性。作為非限制性實例，初始波長帶可包括隨后會被改變?yōu)椴煌ㄩL帶的第一梯級。限定光線條件的方法實施例的領(lǐng)域?qū)τ诒绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見，并且在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0211]在133中的一些實施例中，固定方法可以包括可能發(fā)生照射的不同路徑。在一例實施例類型中，照射可以在透鏡前體的前表面上進(jìn)行，或者也可以通過后表面進(jìn)行?？梢詮亩鄠€照射源導(dǎo)出另外一些實施例，一些可能具有不同的光特性以便在透鏡前體實體中產(chǎn)生不同的光化輻射效果。還有其他實施例可出自包括除輻射外其他能量形式的固定方法。作為一般性方式，多個可能包括固定步驟的方法均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0212]在一些實施例中，進(jìn)行了固定后，透鏡前體130的加工即告完成。在一些實施例中，此成品可以進(jìn)行進(jìn)一步加工。此產(chǎn)品類型包括圖1的方框120中所示的一例優(yōu)良技術(shù)類型，即前體的替代形成。作為非限制性實例，如果固定產(chǎn)品被重新引入基于體素的光刻過程中，則會出現(xiàn)第二個處理層。此多道方式引入許多實施例方法選擇。
[0213]在一些實施例中，可以通過多道步驟來制備復(fù)雜的透鏡前體，作為非限制性實例，可能包括限定眼用透鏡表面的第一步驟和向表面添加輪廓特征的第二步驟。所述方法的其他復(fù)雜實施例可以包括，例如，第一道步驟有條件地通過基于體素的光刻系統(tǒng)，如之前的一些實例所述，這形成沿透鏡前體構(gòu)件的孤立體素柱。然后第二個基于體素的光刻步驟可以包括使用不同特性的材料填充體素柱之間的特征。然后繼續(xù)第三道通過系統(tǒng)的步驟，其可以隨后界定眼用透鏡。可以顯而易見的是，多道步驟通過系統(tǒng)的方法十分普遍，討論的方法中的每一種都可以具有大量不同的可能實施例，并且可以包括全部都在本發(fā)明范圍之內(nèi)的許多不同實施例。
[0214]在一些其他實施例中，可以將流體反應(yīng)性介質(zhì)施加到透鏡前體構(gòu)件上以形成透鏡前體。例如，由基于體素的光刻過程形成的透鏡前體可以經(jīng)受住洗滌系統(tǒng)，這是流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)移除的一種極端方法。透鏡前體構(gòu)件將得自洗滌方法。在一些實施例中，此透鏡前體構(gòu)件接下來可以經(jīng)受在其表面添加下一個流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)的方法。在一些實施例中，向表面添加下一個流體介質(zhì)的方法可以包括以類似于117中所述實施例的方法浸潰和移除透鏡前體。所得透鏡前體現(xiàn)在可以具有不同的單體和多聚分子分布，或在一些實施例中可以包括不同于形成透鏡前體構(gòu)件所用的聚合物化學(xué)品。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見的是，很多包括將流體透鏡介質(zhì)施加到多種透鏡前體構(gòu)件實施例上的方法的實施例均包括本發(fā)明范圍內(nèi)的技術(shù)。
[0215]在一組可供選擇的實施例中，可以使用除基于體素的光刻法之外的其他方法來形成透鏡前體構(gòu)件。在第一個非限制性實例中，通過使用立體光刻技術(shù)作為形成透鏡前體構(gòu)件的基礎(chǔ)可得到各種實施例。在一些實施例中，此立體光刻技術(shù)形成的透鏡前體構(gòu)件可以利用如117中的移除方法將流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)移除，但是其他實施例可以包括向立體光刻技術(shù)形成的基礎(chǔ)中添加流體透鏡反應(yīng)性介質(zhì)。使用基于掩模的光刻方法確定透鏡前體構(gòu)件，然后將其用于所提到的方法中，如此可以得到可供選擇的實施例。還有其他實施例可以使用由眼用透鏡制造中常用的標(biāo)準(zhǔn)注塑成型工藝制備的透鏡前體構(gòu)件，然后用所提到的方法制備透鏡前體?？梢燥@而易見的是，許多形成透鏡前體構(gòu)件的實施例可以包括形成透鏡前體的方法。
[0216]現(xiàn)在參見圖20，該圖示出透鏡2001，其由透鏡前體通過暴露于足夠的光化輻射以使未反應(yīng)的聚合可交聯(lián)材料聚合來形成。實施例可包括:第一部分2003，其包含聚合的可交聯(lián)材料的多個體素；和第二部分2002，其具有在可交聯(lián)材料的凝膠點以上聚合的一定體積的分層可交聯(lián)材料。
[0217]光化輻射源2004可包括(例如)生成輻射2005的光源2004，所述輻射具有足夠的強度，且波長對可交聯(lián)材料而言是光化學(xué)性的。在一些實施例中，光化輻射可包括多個光線源點(如圖所示)。其他實施例可包括提供光化輻射的單個光源。
[0218]在一些實施例中，形成或固定的透鏡可粘附到成形光學(xué)器件的表面。在一些實施例中，所述透鏡可水合。水合可包括(例如)浸入溶液中，諸如水溶液或IPA溶液。在一些實施例中，溶液可被加熱至介于60 V和95°C之間的溫度。
[0219]在一些實施例中，所述浸潰法可凈化透鏡主體并將其水合。在水合處理中，透鏡可溶脹并從其所粘附至的成形基板上脫離。
【權(quán)利要求】
1.一種形成前體構(gòu)件的方法，由所述前體構(gòu)件能夠制成眼用透鏡，所述方法包括: 定位包括表面的基板，所述表面具有弓形光學(xué)性能區(qū)域，所述弓形光學(xué)性能區(qū)域與包含在容器內(nèi)的一定體積的可交聯(lián)的反應(yīng)性混合物接觸，其中所述反應(yīng)性混合物包括光吸收性組分，其中所述容器的形狀不會影響所形成的前體構(gòu)件的形狀； 利用數(shù)字反射鏡器件將調(diào)制的光化輻射光束劃分成多個光束，其中所述光化輻射的一個或多個波長包括至少部分地被所述光吸收性組分吸收的波長； 使劃分的光束的第一光化輻射透射通過所述基板第一計算的時間和強度以便將所述一定體積的反應(yīng)性混合物的第一部分聚合到始于所述基板的光學(xué)性能區(qū)域的表面并且延伸進(jìn)入所述一定體積的反應(yīng)性混合物的固化的相應(yīng)深度，其中所述第一光化輻射的透射形成包括第一折射率的透鏡前體的第一區(qū)域；以及 使劃分的光束的第二光化輻射透射通過所述基板第二計算的時間和強度以便將所述一定體積的反應(yīng)性混合物的第二部分聚合到始于所述基板的光學(xué)性能區(qū)域的表面并且延伸進(jìn)入所述一定體積的反應(yīng)性混合物的固化的相應(yīng)深度，其中所述第二光化輻射的透射形成包括第二折射率的透鏡前體的第二區(qū)域； 其中在光學(xué)區(qū)內(nèi)空間分布所述透鏡前體的第一區(qū)域和第二區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，又包括形成附加區(qū)域的步驟，所述附加區(qū)域包括不同的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中聚合的一定體積的可交聯(lián)材料包括交聯(lián)逐體素圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一部分又包括到輻射的一個或多個波長的光吸收性組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一部分或第二部分又包括有機(jī)硅組分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一部分包括第一光學(xué)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二部分包括第二光學(xué)表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一部分通過將反應(yīng)性混合物暴露于多條光化輻射射線來形成，其中每一條光化輻射射線都源于源，并且每一條射線都朝所述可交聯(lián)材料的預(yù)定部分被反射預(yù)定的時間段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中朝所述可交聯(lián)材料的預(yù)定部分被反射預(yù)定的時間段的每一條光化輻射射線包括預(yù)定波長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第二部分通過將反應(yīng)性混合物暴露于源于多個點的多條光化輻射射線來形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，又包括形成聚合的可交聯(lián)材料的一個或多個凹陷區(qū)域的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，又包括形成聚合的可交聯(lián)材料的一個或多個高位區(qū)域的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述一定體積的可交聯(lián)材料包括超過凝膠點聚合的分層體積，使得它與由聚合的可交聯(lián)材料的體素形成的所述凹陷區(qū)域為共形的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述一定體積的可交聯(lián)材料包括超過凝膠點聚合的分層體積，使得它與由聚合的可交聯(lián)材料的體素形成的所述凹陷區(qū)域為非共形的。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中每一個體素都包括第一末端和第二末端,并且包括在凝膠點以上聚合的分層的一定體積的可交聯(lián)材料的所述第二部分基本覆蓋每一個A-Ap ~.—H 上山弟一末?而。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一部分包括沿著所述基板的表面形成的非鄰接的圖案。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括由所述前體形成透鏡的步驟，其中所述透鏡的周邊實質(zhì)上包括非圓形的形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括由所述前體形成透鏡的步驟，其中所述透鏡的周邊實質(zhì)上包括橢圓形的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括由所述前體形成透鏡的步驟，其中所述透鏡包括復(fù)曲面的形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一區(qū)域和第二區(qū)域的至少部分是在所述透鏡前體的光學(xué)區(qū)部分中。
【文檔編號】G02C7/04GK104228092SQ201410389226
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2009年3月31日
【發(fā)明者】F. 維曼 M., B. 恩斯 J., M. 鮑威爾 P., W. 賽特斯 P. 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司