制作眼科鏡片坯件的設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種形成眼科鏡片坯件的設備，所述設備包括具有光學質(zhì)量表面的基板以及按預定方式固化所述光學質(zhì)量表面上的一部分反應混合物的可控光化輻射。
【專利說明】制作眼科鏡片坯件的設備
[0001] 本申請是申請?zhí)?00880112596. 7、申請日2008年8月21日、發(fā)明名稱"制作眼科 鏡片坯件的設備"的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關專利申請的奪叉引用
[0003] 本專利申請要求于2007年8月21日提交的名稱為"CustomizedOphthalmicLens Fabrication"（定制眼科鏡片的制造）的臨時專利申請S/N60/957, 069的優(yōu)先權，其內(nèi)容 作為依據(jù)并以引用方式并入本文。
[0004] 伸用領域
[0005] 本發(fā)明介紹了制造眼科鏡片的設備，更具體地講，在一些實施例中描述了用于定 制隱形鏡片的鏡片坯件的制造。
[0006] 發(fā)明背景
[0007] 眼科鏡片通常通過注塑成型制成，其中將單體材料沉積在相對的模具部件的光學 表面之間限定的腔體中。用于將水凝膠塑造成可用制品（例如，眼科鏡片）的多部件模具可 以包括（例如）具有與眼科鏡片的后曲面對應的凸面部分的第一模具部件以及具有與眼科 鏡片的前曲面對應的凹面部分的第二模具部件。為用此類模具部件來制作鏡片，將未固化 的水凝膠鏡片制劑放置在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。
[0008] 前曲面模具部件和后曲面模具部件通常采用注模技術形成，其中迫使熔化的塑料 進入具有至少一個光學質(zhì)量表面的精加工鋼質(zhì)模具中。
[0009] 根據(jù)所需的鏡片參數(shù)將前曲面和后曲面模具部件結合在一起形成鏡片形狀。隨后 (例如通過暴露于熱和光）使鏡片制劑固化，從而制成鏡片。固化之后，分開模具部件，從中 取出鏡片。
[0010] 對于鏡片大小和焦度種類不多但批量很大的情況，注塑成型眼科鏡片尤其有用。 然而，注模工藝的特性和設備使得很難根據(jù)具體患者的眼睛或具體應用來定制鏡片。因此， 已研宄出其他技術，例如車制鏡片紐和立體光刻等技術。然而，車制需要高模量的鏡片材 料，費時且可用表面范圍有限，而立體光刻技術尚未制造出適合人眼使用的鏡片。
[0011] 因此，最好有其他有利于制造預定大小和形狀的眼科鏡片的方法和設備，使得可 針對具體患者和/或目的來定制鏡片。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明涉及形成眼科鏡片坯件的設備，其中在一些實施例中，鏡片坯件可隨后用 于形成眼科鏡片。通常，反應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質(zhì)量表面。光化輻射是可控的，能以預定構型固化反應混合物 的一部分。預定構型可包括沿著光學質(zhì)量基板表面形成的一個表面以及在反應混合物體積 內(nèi)自由形成的第二表面。
[0013] 多個實施例可包括控制光化輻射的設備，例如勻化器和準直儀。光化輻射可包括 空間光調(diào)制器，例如數(shù)字微鏡器件。在一些實施例中，基板可包括眼科鏡片模具部件。
[0014] 其他實施例包括支撐鏡片坯件的基板和緊鄰鏡片坯件的流體移除裝置，其中流體 移除裝置被定位成可移除部分反應、已反應以及未反應的反應混合物和凝膠材料中的一種 或多種。其他方面可包括環(huán)境控制裝置，例如用于調(diào)節(jié)鏡片坯件或鏡片形成過程中溫度、濕 度、粒度、光和氣體環(huán)境中的一種或多種的機構。
[0015] -些實施例還可包括適于由鏡片坯件形成眼科鏡片的固化光化輻射源。其他方面 可包括能夠控制本文所述自動化設備的處理器和軟件存放裝置。
[0016] 設備的第一部分提供用于提取所需光學參數(shù)并將參數(shù)轉(zhuǎn)化為材料產(chǎn)品的結構，該 材料產(chǎn)品將在后續(xù)制造時滿足所需的眼科鏡片參數(shù)。此第一部分包括基于體素的光刻光學 設備。通過以數(shù)字方式對強度照射編程并將該照射傳遞到光學元件曲面上的離散位置，該 設備使得光化反應以可控和可編程的方式進行。
[0017] 通過使用該設備的體素光刻光學部分的工序可得到的產(chǎn)品之一稱為鏡片坯件。該 鏡片坯件具有流體和結構兩個區(qū)域。在一個優(yōu)選實施例中，結構區(qū)域在很大程度上由體素 光刻部分的操作決定；然而流體區(qū)域盡管也受到體素光刻部分的影響，但可由多種方式?jīng)Q 定。在備選實施例中，可以由體素光刻部分的作用來形成鏡片，而無需經(jīng)過鏡片坯件這一中 間產(chǎn)品。
[0018] 鏡片坯件可在用于加工流體組分的這種新型設備的第二分部中進一步加工。該芯 吸部分包括用于調(diào)節(jié)和控制鏡片坯件實體的流體組分的量和其他特性的設備。
[0019] 該設備的另一個分部包括用于在影響其流動形態(tài)的作用力下的此剩余流體材料 的受控加工的部件。通過控制流動情況，當流體材料在第二光化輻射工序中固化之后，可以 得到極高質(zhì)量的表面。
[0020] 由這些不同分部得到的鏡片進一步在用于測量鏡片的部分以溶脹或非溶脹方式 進行加工。此外，用于水合和溶脹鏡片的設備還包括該設備的其他分部。從而得到達到光 學和功能要求的眼科鏡片。
[0021] -些實施例得自一種以其若干部分和整體形成的設備，該設備以自由成形的方式 形成可定制眼科鏡片。
[0022] 另一些實施例來自一種設備以靈活且可編程的方式通過體素光刻工藝形成鏡片 坯件的能力。
[0023] 以多種方式將鏡片坯件加工為高質(zhì)量眼科鏡片的能力涵蓋所述新型設備的其他 實施例。
[0024] 又有些實施例利用體素光刻設備的能力來形成眼科鏡片坯件和鏡片，這些眼科鏡 片坯件和鏡片具有除其各部分光學特性之外的特征。
[0025] 利用該設備的方法在與本文同時提交的名稱為"MethodsforFormationofan OphthalmicLensPrecursorandLens"（形成眼科鏡片還件和鏡片的方法）的共同待審 的專利申請中進一步公開。
[0026] 因此，本發(fā)明包括一種以靈活且可編程的方式形成具有不同光學性能和非光學特 性的定制隱形鏡片的設備。結果得到的眼科鏡片包含多種材料種類；包括水凝膠鏡片，在一 些實施例中包含硅氧烷水凝膠鏡片。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的方法步驟。
[0028] 圖2示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的另外一些方法步驟。
[0029] 圖3不出一例成形福射和固化福射時吸光率和透射率之間的關系。
[0030] 圖4示出一例利用本文所公開的發(fā)明制作的鏡片。
[0031] 圖5示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的設備部件，包括基于體素的光刻部 件。
[0032] 圖6示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性光源設備部件。
[0033] 圖7示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性光學設備部件。
[0034] 圖8示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性數(shù)字反射鏡設備部件。
[0035] 圖9示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的附加設備部件。
[0036] 圖10示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性成形鏡片。
[0037] 圖11示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性單體貯存器。
[0038] 圖12示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性材料移除設備。
[0039] 圖13示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性材料移除設備的總運動系 統(tǒng)。
[0040] 圖14示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性穩(wěn)定和固化設備。
[0041] 圖15示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性測量系統(tǒng)。
[0042] 圖16示出了可用于實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的示例性水合和移除系統(tǒng)。
[0043] 圖17示出了鏡片坯件的示例性橫截面圖。
[0044] 圖18示出了鏡片成形鏡片和反應單體混合物貯存器的組合示例性橫截面圖。
[0045] 圖19示出了在多種照射強度下形成的厚度對照射時間的示例性模型輸出。

【具體實施方式】
[0046] 本發(fā)明提供形成鏡片和鏡片坯件（優(yōu)選地為眼科鏡片坯件）的方法和設備。以下 章節(jié)將詳細說明本發(fā)明的實施例。雖然作了詳述，但優(yōu)選和備選實施例均僅為示例性實施 例，應理解其變化、修改和更改對于本領域技術人員而言是顯而易見的。因此應當了解所述 的示例性實施例并不會限制下述發(fā)明的各個方面的廣泛性。
[0047] 術語表
[0048] 在針對本發(fā)明的本【具體實施方式】和權利要求中，可以使用適用以下定義的多個術 語：
[0049] 文中所用的"光化輻射"是指能夠激發(fā)化學反應的輻射。
[0050] 文中所用的"弓形"是指象弓一樣的曲面或彎曲。
[0051] 文中提及的"比爾定律"以及有時稱"比爾_朗伯定律"是：I(x)/I〇 =exp(-acx)， 其中I(x)是強度，其為距照射表面的距離x的函數(shù)，10是表面處的入射強度，a是吸收組 分的吸收系數(shù)，c是吸收組分的濃度。
[0052] 文中所用的"使準直"表示限定輻射的錐角，例如接收輻射作為輸入的設備作為輸 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，"準直儀"包 括執(zhí)行此功能的設備，"已準直"則描述作用于輻射的結果。
[0053] 文中所用的"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 各反射鏡使反射光轉(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)以二元 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）。對于當前 的器件，X可為10度或12度（標稱）。由開反射鏡反射的光隨后通過投射透鏡并投射到屏 幕上。光在反射關閉時產(chǎn)生暗視場，并確定圖像的暗電平基準。圖像通過開電平與關電平 之間的灰度調(diào)制來形成，開關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)。
[0054] 文中所用的"DMD腳本"應指空間光調(diào)制器的控制協(xié)議以及任何系統(tǒng)部件的控制信 號，系統(tǒng)部件例如光源或濾光器轉(zhuǎn)輪，其中任何一個可包括一系列時序命令。使用首字母縮 寫DMD并不表示將該術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。
[0055] 文中所用的"固化輻射"是指足以共聚或交聯(lián)包括鏡片坯件或鏡片的基本上所有 反應混合物中的一個或多個的光化輻射。
[0056] 文中所用的"流體鏡片反應介質(zhì)"表示反應混合物，在其天然形態(tài)、反應后的形態(tài) 或部分反應后的形態(tài)是可流動的，并且可進一步加工成為眼科鏡片的一部分。
[0057] 文中所用的"自由成形"是指由反應混合物交聯(lián)形成的表面，而不是按照注模成形 的。
[0058] 文中所用的"凝膠點"應指第一次觀察到凝膠或不溶物的點。凝膠點是轉(zhuǎn)化程度， 在該點液態(tài)聚合混合物變?yōu)楣虘B(tài)。凝膠點可用索氏實驗確定：在不同時間點停止聚合物反 應，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期間反應混合物的粘度 來確定?？墒褂闷叫邪辶髯儍x將反應混合物放在板之間來測量粘度。至少一塊板應透過聚 合反應所用波長的輻射。粘度接近無限大的點為凝膠點。對于給定的聚合物系統(tǒng)和指定的 反應條件，凝膠點發(fā)生在相同的轉(zhuǎn)化度上。
[0059] 文中所用的"鏡片"是指位于眼睛內(nèi)或眼睛上的任何眼科裝置。這些裝置可提供 光學矯正或可以起到美容作用。例如，術語鏡片可以指用于矯正或改進視力或用于眼部機 體美容（如虹膜顏色）而不會影響視力的隱形鏡片、眼內(nèi)鏡片、覆蓋鏡片、眼植入物、光學植 入物或其他類似的裝置。在一些實施例中，本發(fā)明的優(yōu)選鏡片是由硅氧烷彈性體或水凝膠 制成的隱形鏡片，其中水凝膠包括不但不限于硅氧烷水凝膠和氟化水凝膠。
[0060] 文中所用的"鏡片坯件"表示由鏡片坯形和與鏡片坯形接觸的流體鏡片反應混合 物組成的復合物。例如，在一些實施例中，在大量反應混合物內(nèi)制作鏡片坯形的過程中，會 形成流體鏡片反應介質(zhì)。從用于制作鏡片坯形的大量反應混合物中分離出鏡片坯形和所粘 附的流體反應介質(zhì)，即可得到鏡片坯件。另外，鏡片坯件可通過移除大部分流體鏡片反應介 質(zhì)或?qū)⒋蟛糠至黧w鏡片反應介質(zhì)轉(zhuǎn)化成非流體復合材料而轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌膶嶓w。
[0061] 文中所用的"鏡片坯形"表示具有至少一個光學質(zhì)量表面的非流體物，其經(jīng)進一步 加工即可相容地復合到眼科鏡片中。
[0062] 文中所用的術語"鏡片形成混合物"或"反應混合物"或"RMM"（反應單體混合物） 是指可固化并交聯(lián)或可交聯(lián)形成眼科鏡片的單體或預聚物材料。多個實施例可包括鏡片形 成混合物，其中鏡片形成混合物具有一種或多種添加劑，例如紫外線隔離劑、著色劑、光引 發(fā)劑或催化劑以及眼科鏡片（例如隱形鏡片或眼內(nèi)鏡片）可能需要的其他添加劑。
[0063] 文中所用的"模具"是指可以用于利用未固化的制劑來形成鏡片的剛性或半剛性 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。
[0064] 文中所用的術語"輻射吸收組分"是指可與活性單體混合制劑組合并且可在特定 波長范圍吸收輻射的輻射吸收組分。
[0065] 反應混合物（在本文中有時也稱為鏡片形成混合物或反應單體混合物，與"鏡片 形成混合物"的意思相同）
[0066] 文中所用的"從模具脫離"表示鏡片完全從模具分離，或者只是松松地連接著，使 得可通過輕輕晃動取出或用藥簽推出。
[0067] 文中所用的"立體光刻鏡片坯件"表示一種其鏡片坯形是使用立體光刻技術制成 的鏡片坯件。
[0068] "基板"是一種物理實體，其他實體可在其上面放置或形成。
[0069] 文中所用的"暫態(tài)鏡片反應介質(zhì)"表示可以在鏡片坯形上保持流體或非流體形態(tài) 的反應混合物。然而，在復合到眼科鏡片中之前，暫態(tài)鏡片反應介質(zhì)可通過清洗、溶劑化和 水合步驟中的一個或多個而被大部分移除。因此，說得明確點，鏡片坯形和暫態(tài)鏡片反應混 合物的組合不構成鏡片坯件。
[0070] 文中所用的"體素"或"光化輻射體素"是一種體積元，表示三維空間中規(guī)則格網(wǎng) 上的值。但是，體素可看成三維的像素，其中像素代表二維圖像數(shù)據(jù)而體素包含第三維。此 夕卜，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，體素用于限定到達特定 體積的反應混合物的光化輻射量的邊界，從而控制該具體體積的反應混合物的交聯(lián)或聚合 反應速度。舉例來說，本發(fā)明中體素被認為存在于正形投影到二維模具表面的單層上，其中 光化輻射可垂直地直接指向二維表面并以各體素的共同軸向尺度表示。例如，具體體積的 反應混合物可以按768X768個體素交聯(lián)或聚合。
[0071] 文中所用的"基于體素的鏡片坯件"表示鏡片坯形是使用基于體素的光刻形成的 鏡片還件。
[0072] 文中所用的"Xgel"是可交聯(lián)反應混合物的化學轉(zhuǎn)化率，其中混合物中凝膠份額大 于零。
[0073] 設各
[0074] 本發(fā)明所公開的設備在本文中通常分為五個主要分部，設備實施例的首次討論將 安排為在分部層面上進行邏輯討論。這些分部為基于體素的光刻光學設備、芯吸設備、穩(wěn)定 和固化設備、測量設備和水合設備。然而，這些分部也作為整體設備工作，這應根據(jù)分部實 施例加以考慮。
[0075] 基于體素的光刻光學設各
[0076]基于體素的光刻光學設備是使用光化輻射來制作鏡片形狀和鏡片坯件的設備部 件。在本發(fā)明中，設備接收高均勻強度的輻射，并且在整個成形鏡片表面的眾多離散點上 (大體上以逐個體素的方式）控制對形鏡片表面的照射。這種控制讓該設備部件能夠控制 反應混合物中沿著特定體素位置的光路的反應程度；最終確定其中已反應材料的體積，進 而確定其上所形成的鏡片坯件的形狀。
[0077]基于體素的光刻光學設備的主要設備部件在圖5中的示例性實施例中示出。示出 的各設備部件將在后續(xù)章節(jié)中詳細說明。現(xiàn)在示例性地概述分部功能。
[0078] 現(xiàn)在參照圖5,在此示例性操作中，成形設備500可在光源520處開始起作用。在 此類實施例中，此光源520產(chǎn)生的光為限定波長段內(nèi)的光，但在強度和方向上有一些空間 變化。單元530為空間強度控制器或準直儀，可聚集、擴散以及在一些實施例中使光平行 以形成強度高度均勻的光束540。此外，在一些實施例中，光束540照射數(shù)字微鏡器件DMD 510,該器件將光束劃分為強度像素，每個強度像素可被分配一個開或關的數(shù)字值。實際上， 各像素上的反射鏡僅反射兩個光路之一中的光。"開"光路（即550)是導致光子行進到活 性化學介質(zhì)的光路。相反地，在一些實施例中，"關"狀態(tài)包括沿不同光路反射的光，所述光 路位于示為516和517的光路之間。此"關"光路導引光子照射光束收集器515,光束收集 器是經(jīng)過精加工的，可吸收并捕獲導向它的任何光子。再來看"開"光路550,此光路中所示 的光實際包括設置成"開"值的可能許多不同的像素值，并且沿著對應于其像素位置的相當 的單個光路空間導向。沿著各自光路550的各像素的時均強度可表示為在整個由DMD510 限定的空間格網(wǎng)上的空間強度分布560。作為另外一種選擇，如果使用固定的強度照射各反 射鏡，則560可表不空間時間照射分布。
[0079] 接著，處于開狀態(tài)的各像素將光子沿著其光路550導引。在一些實施例中，光束可 以通過聚焦元件聚焦。舉例來說，圖5的500示出一實施例，其中光路550被成像，使得它 們基本上垂直地照射成形鏡片580的光學表面。被成像光這時通過成形鏡片580并進入貯 存器590中包含活性鏡片混合物的空間。對于給定像素位置，正是此光的相互作用確定了 貯存器590中以及成形鏡片580周圍的體積中的開狀態(tài)體素元。此體積中的這些光子會被 吸收并且在吸收它的分子中促成光化學反應，從而導致大致位于該鄰近處的單體的聚合反 應狀態(tài)發(fā)生改變。
[0080] 通過這種對于一個特定實施例的一般方式，可理解基于體素的光刻光學功能。這 些體素元中的每一個都能獨自具有描述此設備功能模式的特性和實施方式。深宄該單個體 素元的復雜內(nèi)容可悟出對本發(fā)明基礎的進一步理解。
[0081] 在對上述設備功能基本理解的基礎上，現(xiàn)將把整個系統(tǒng)作為一個整體來討論。在 一些實施例中，基于體素的光刻系統(tǒng)作為整體用于生產(chǎn)眼科鏡片。（此類成形鏡片的波陣面 圖形表示如圖4所示）。
[0082] 在一些實施例中，可控制設備500周圍的環(huán)境，包括溫度和濕度。其他實施例可包 括與實驗室環(huán)境相一致的環(huán)境，因此可以有變化。
[0083] 可控制周圍氣體環(huán)境的性質(zhì)，例如通過使用吹掃氮氣來進行控制。進行吹掃可以 增大或減少氧氣分壓，使之達到預定值。濕度也可相對保持在的預定值上，例如比辦公室環(huán) 境相對低的值。
[0084] 在一些實施例中，使得可與各個設備部件相互作用的振動能量值是可以得到控制 的另一環(huán)境參數(shù)。在一些實施例中，巨大的支承體結構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中的一些部分或全部由主動振動支承體支撐的 情況。本領域眾所周知的是，氣囊支承活塞可顯蓍減少傳遞到隔離系統(tǒng)的振動，這并不限制 可能解決方案的一般性。其他標準的振動隔離裝置也能可符合本發(fā)明的范圍。
[0085] 設備環(huán)境中的顆?？赡芤氩豢扇〉亩喾N缺陷類型，包括進入鏡片坯件和鏡片 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，至少控制環(huán)境粒狀物質(zhì)的裝置之提供完全在本發(fā)明范圍內(nèi)。達到 這一點的實施例的一個例子是將高效顆?？諝猓℉EPA)過濾器集成到設備環(huán)境的主體中， 以及強制足量的空氣通過過濾器以在設備的露出部分建立層流系統(tǒng)的裝置。然而，顯著限 制設備中及其周圍的顆粒水平的任何實施例都在本發(fā)明的既定范圍內(nèi)。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明的光學設備的詳細環(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。
[0087] 因此，在一些實施例中，設備500可封閉在符合前述環(huán)境需求的不透明材料中。一 個優(yōu)選實施例中，可在設備環(huán)境中使用濾光光源，這足以避免設備的有源部分暴露于環(huán)境 照明污染。
[0088] 現(xiàn)在參照圖6,考慮以突顯方式示出的光源600。光能量的具體方面可作為任何光 刻系統(tǒng)的基礎方面進行考慮，而且在本發(fā)明使用基于體素的光刻光學設備的實施例中，系 統(tǒng)的光源性質(zhì)可能很重要。
[0089] 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的若 干部分通過了實現(xiàn)所述窄光譜帶特性的手段。在一個優(yōu)選實施例中，光源包括存在于環(huán)境 支承體和機罩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DigitalLightLabInc. (Knoxville,TNUSA)提供的帶控制器的AccuCure ULM-2-365型光源。此型號發(fā)出中心在365nm附近并且具有大約9nm的半峰全寬特性的窄 帶光。因此，這種市售的光源部件已可發(fā)出期望的窄帶光，因而不需要額外的設備。應當清 楚還可以使用任何LED或具有類似特性的其他發(fā)光產(chǎn)品。
[0090] 作為另外一種選擇，也可以使用更寬光譜范圍的光源，例如碳弧燈或氙燈620。在 此替代選擇中，可使用寬帶光源620。光從環(huán)境容器610發(fā)出并透過設置在光源620上的濾 光器轉(zhuǎn)輪630繼續(xù)傳輸。濾光器轉(zhuǎn)輪630可在不同的工作位置包含多個不同的濾光器631， 這些濾光器631可以例如包括帶通濾光器，帶通濾光器可透射中心為365nm并且半峰全寬 類似于10nm性能的光。在此實施例中，濾光器轉(zhuǎn)輪可通過將濾光器輪轉(zhuǎn)指向不同濾光器的 電機致動器610來致動，因此允許示例性的體素光刻系統(tǒng)實施例500在在多個可選波長上 工作。
[0091] 應當清楚不難導出多個備選實施例，包括在非限制性透視圖中，實際上濾光器631 可以按固定方式安裝在寬帶光源620附近并提供合適的實施例。在另一方面，可以從備選 實施例導出多波長能力，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。
[0092] 更一般地，一些實施例可以包括多種光源，包括例如白熾燈、激光、發(fā)光以及其他 帶有或不帶各種濾光器的類似產(chǎn)品，這應當是顯而易見的。此外，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)明的范圍之內(nèi)。
[0093] 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， AccuCureLED光源620輸出強光并且包括內(nèi)部監(jiān)控反饋環(huán)路，以在一定時間段內(nèi)保持穩(wěn)定 的強度。
[0094] 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。因此，經(jīng)過完整的周期后，這種強度控制的模式將導致可選的時間平均強度等級。 作為另外一種選擇，在另一工作實施例中，LED光源可通過電壓控制工作模式來調(diào)制強度， 在該模式中，強度改變發(fā)生以實現(xiàn)與時間無關的發(fā)光強度等級。
[0095] 為了穩(wěn)定任何光源部件620的輸出，光源環(huán)境中的其他特征可以包括附加的實施 方式限定。這方面的例子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方式限定。
[0096] 在本發(fā)明的一個不同的方面，光源設備600提供一個用于強度調(diào)制的備選實施 例。單個光源620可工作而發(fā)出給定的強度，濾光器轉(zhuǎn)輪630可由電動元件610致動，從而 使用中性密度濾光器631截斷發(fā)出的光。這樣，向體素光刻系統(tǒng)500的其他部分提供的光 強度便可調(diào)制到更低的強度。根據(jù)一般性觀點，注意到各個光濾光器631的設計可以涉及 多個自由度，并且可獨自包括不同的實施例形態(tài)。作為非限制性實例，濾光器可以設計為按 空間限定方式調(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，濾光器轉(zhuǎn)輪可以設計為與DMD的工作同步的方式來調(diào)制強 度，從而允許協(xié)調(diào)由各濾光器轉(zhuǎn)輪部分的密度值限定的像素和強度。這些工作方式的組合 提供了若干備選實施例，并且應當清楚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)。
[0097] 不論光源部件620及其環(huán)境的實施例如何，包括濾光器轉(zhuǎn)輪630的實施例可為一 個工作模式實施例中遮閉濾光元件631創(chuàng)造條件，這樣做的目的是完全阻斷來自光學系統(tǒng) 500其他部分的照射。集成這樣的功能具有眾多優(yōu)點，包括改善下游光學元件的穩(wěn)定性和 使用壽命。此外，在一些實施例中，如果允許光源部件620連續(xù)工作，其穩(wěn)定性可以提高。 阻斷濾光器631可考慮到在工作系統(tǒng)的其他部分執(zhí)行步驟的裝置，該裝置不需要來自光源 600的光。對本領域技術人員可能顯而易見，已經(jīng)描述濾光器轉(zhuǎn)輪630的具體位置后，但也 可能存在沿著光路的不同合適位置，這些位置將包括本發(fā)明范圍之內(nèi)的可接受實施方式。
[0098] 基于體素的光刻光學設備的附加部件包括均化和準直光學器件。該設備被設計為 從光源520取光并生成強度更均勻且聚焦在DMD510上的輸出輻射540。根據(jù)一般性觀點， 沒有該設備也可以達到本發(fā)明的意圖，光源具有類似意圖的部件時更是如此。
[0099] 圖7中700所示為優(yōu)選實施例。如上文所述，該設備中此部分的目的是既要使來 自光源的光平行，又要使光在強度上均勻。在該優(yōu)選實施例中可發(fā)現(xiàn)，AccuCure365nmLED 光源620已經(jīng)裝有使其光輸出平行的光學元件。在一個更一般性的實施例中，這種光準直 設備包括此用于準直的第一元件和均化元件。然而在優(yōu)選實施例中，被光源620充分準直 的光進入700并照射一組約1英寸的聚焦光學元件710。這些光學元件包括市售的透鏡元 件，例如可購自CVILaser,Inc, (Albuquerque,NMUSA) 〇
[0100] 這兩個透鏡710將光源光聚焦到光管720中。該元件720在消除空間強度不均勻 性的過程中，對均化輸入光起著重要的作用。光管720包括由UV等級的丙烯酸系材料制成 的六邊形光管。描述完該實施例的具體細節(jié)后，應當顯而易見的是，任何提供用于均化光源 空間一致性的光學設備的備選實施例均包括本發(fā)明范圍所預期的解決方案。
[0101] 發(fā)自光管720的均化光輸出由市售等級的光學元件730聚集，該類型的光學元件 又可購自例如CVILaserInc. (Albuquerque,NMUSA)。聚焦的光這時穿過孔徑光闌740到 一組約2英寸的聚焦元件750上。這些聚焦元件又是標準的市售等級的光學元件，例如可 購自ThorlabsInc.(NewtonNJUSA)。聚焦元件750在這里的用途是將光導向數(shù)字微鏡 器件（DMD)510的焦點位置。如此便完成了基于體素的光刻系統(tǒng)中照明部分的光路。可能 存在多個在準直儀和勻化器部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時達到相似的目的，這些實施例均在本發(fā)明的范圍之 內(nèi)。
[0102] 在優(yōu)選實施例中，照射系統(tǒng)的520和530將光（在圖8中800中標識為820)施加 在包括TexasInstruments的數(shù)字微鏡器件510的有源元件上及其周圍。該優(yōu)選實施例中 所用的DMD獲得時配有DMD開發(fā)套件：DMDDiscovery3000,該開發(fā)套件購自DLi(Digital LightInnovations,AustinTexas,USA)。該套件包括DLiDMDDiscovery3000 板，其配 備TexasInstrumentsDLPtmXGADMD芯片（768X1024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-3高速光處理板，作為從計算機到D3000的連接。 將這些元件合在一起包括圖8的成像系統(tǒng)元件800中的810,該成像系統(tǒng)元件來自此基于體 素的光刻系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。TIDLP?XGADMD的詳細說明可以從TexasInstruments的 DMDDiSC〇VeryTM3000數(shù)字控制器（DDC3000)起動器套件的技術參考手冊得到。
[0103]DMD裝置810可用于對從照射系統(tǒng)發(fā)出的光強度進行空間調(diào)制。得自Texas Instruments的DMD通過將光從微鏡器件反射出去以數(shù)字方式執(zhí)行此功能，這些微鏡器件 在器件有效區(qū)域的空間格網(wǎng)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入開狀態(tài)或關狀態(tài)的占空 比，從單個像素位置反射的時均強度可以改變。
[0104] 在其他實施例中，例如可購自德國FraunhoferInstitutPhotonische Microsysteme的空間光調(diào)制器（SLM)可用于逐個體素地控制輻射，并且可包括對強度功能 元件810進行空間調(diào)制。SLM的似鏡面表面實際上可以由多個（即成千上萬個）微小的可移 動反射鏡構成，每個反射鏡在集成電路內(nèi)都有自己的存儲單元。當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TIDMD不同，TIDMD是旋轉(zhuǎn)或傾斜微鏡）。 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活性的化學混合物。
[0105] 現(xiàn)在再來看圖8,如上文所述，有源成像元件DMD810以數(shù)字方式在一個或兩個方 向反射來處理光。在關狀態(tài)下，旨在讓光的反射光路總是見不到有光化學活性的化學混合 物的位置。為了確保在關方向上導引的光總是見不到該光路，成像系統(tǒng)800的一部分可包 括光收集器830。該收集器包括可有效吸收任何入射在其上的光并且只向收集器的更深處 反射光的高吸收性表面。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。
[0106] 在"開"位置時從反射鏡反射的光取不同的光路前往聚焦元件840。與其他光學元 件一樣，這些大約1英寸的聚焦透鏡為市售元件，例如可能購自ThorlabsInc.(NewtonNJ USA)。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鏡片上，光與 反應單體混合物在其上發(fā)生反應。
[0107] 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)所產(chǎn) 生的鏡片進行推斷。在基于體素的光刻光學設備的優(yōu)選實施例中，提供了進行此直接監(jiān)控 的條件。使用可在光束光路進行進出切換的反射鏡850截取將要聚焦到成形鏡片580上的 光。如此引導的光隨后入射到可檢測光的成像裝置860上。
[0108] 現(xiàn)在繼續(xù)參照圖9,成形設備900的元件將光束投射到反應混合物的最終目標區(qū) 域。如上文所述，在一些實施例中，此光聚焦到與成形鏡片930本身的表面垂直的方向上。 在示出的實施例900中，光可以大致豎直的方式投射到成形鏡片930的表面上。在備選實 施例中，鏡片可通過保持環(huán)或其他固定裝置固定到位，如921所示，固定裝置可以使所述鏡 片相對于成形鏡片930保持在正確方向上。從廣義上考慮，應當指出的是，本發(fā)明包括多個 涉及在整個鏡片表面930上逐個體素地取光的光路的實施例。
[0109] 繼續(xù)參照圖9,由于貯存器和成形鏡片相對于光束的方向非常重要，可在一些實施 例中限定用于其聯(lián)鎖位置的機構，如成形鏡片保持構件970和包含反應單體混合物的貯存 器950之間的相互制約所示。這兩個構件之間的對齊還便于有效控制貯存器950,使其在成 形鏡片表面930上居中。在一些實施例中還可以利用間隔環(huán)951的功能來增強位置控制能 力。該間隔環(huán)同樣將控制可加入貯存器950的反應單體混合物的體積。
[0110] 圖9還示出了涉及反應單體混合物附近環(huán)境氣體控制方面的附加實施例。由于在 一些實施例中，氧氣的存在可改變單體的光化學并且作為光生自由基的清除劑，在一些實 施例中需要從貯存器950周圍的氣體中排除氧氣。在圖9的900中可通過密封容器990來 實現(xiàn)此目的?？梢酝ㄟ^使惰性氣體（例如氮氣）流過960來從環(huán)境中排除氧氣。在另一個 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中的稀釋度來將氧氣含量 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 的標準方法為熟知的技術，并且包括本發(fā)明精神之內(nèi)的實施例。
[0111] 包含反應混合物的貯存器950可被填充適量體積的所述反應混合物。在一些實施 例中，這種填充可在成形鏡片930相對于貯存器950定位之前進行。在其他實施例中，成形 鏡片930和貯存器950可以設置在密封容器990內(nèi)部并且使用氣流960進行凈化。也可以 在使用之前過濾反應混合物。此后，可以將一定體積的反應混合物945定量填充到貯存器 950 中。
[0112] 可以有多種轉(zhuǎn)移反應混合物945的方法，包括手動填充、由自動裝置進行定量流 體轉(zhuǎn)移或填充，直到液位檢測器測量到貯存器950中反應混合物945達到合適的液位。根據(jù) 一般性觀點，對本領域技術人員可能顯而易見，實際上可使用多個轉(zhuǎn)移適量反應混合物945 的實施例，并且此類技術完全在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0113] 在氧氣含量對光學加工步驟至關重要的實施例中，應當清楚氧氣在反應單體混合 物945中可能以溶解形式存在。在這種實施例中，需要有用來確定反應單體混合物945中 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。備選實施例可能涉及單體混合物源中溶解氣體的真空凈化，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氧氣量。在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，任何可將所 需的溶解氣體確定在合適濃度上的裝置顯然均可接受。此外，根據(jù)較普遍的觀點，存在或不 存在溶解氧時，其他材料也可以作為合適的抑制劑。根據(jù)更一般性的觀點，在本發(fā)明的范圍 之內(nèi)預期會有包括建立并保持合適的抑制劑含量的設備的實施例。
[0114] 現(xiàn)在再參照圖10,該圖示出了成形鏡片的示例性形狀及其保持與定位設備1000。 保持成形鏡片的結構可包括平玻璃盤1040。成形鏡片可使用光學上穩(wěn)定的粘結劑1020進 行定位和固定，該方法使用裝配夾具來確保盤和成形鏡片之間對齊。盤的平坦面用作豎直 方向的正向，而定位凹口 1030和未示出的其他平整表面可用于徑向和水平方向的位置約 束。
[0115] 現(xiàn)在參照圖11，盤1000與貯存器系統(tǒng)1100配合。該平坦面坐落在三個配合面 1130上。一些實施例可以額外包括彈簧支承的定位銷軸1120,該銷軸與1030可靠配合并 定位于其上。兩個靜止的定位銷軸（未示出）接合成形鏡片組件上的另兩個平坦面，該組 合起到在全部自由度上動態(tài)地定位成形鏡片組件的作用，從而確?？芍貜颓曳€(wěn)定地在光路 中定位成形鏡片。在一些實施例中，還可包括容納活性單體的貯存器1110。根據(jù)更一般性 的觀點，有多個實施例符合本文所公開的本發(fā)明技術，這些技術對于本領域技術人員顯而 易見，這些實施例可用于對中成形鏡片、將此類鏡片定位在裝有反應混合物的貯存器附近， 以及將一個或多個此類功能設置在環(huán)境可控的環(huán)境中。
[0116] 成形鏡片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，成形 鏡片1010可以包含例如以下材料中的一種或多種：石英、塑料、玻璃或可透射固化RMM所用 光的波長的其他材料。還可注意到，成形鏡片1010的形狀包括具有可轉(zhuǎn)移到鏡片或鏡片坯 件的特性的若干表面1011之一，其中鏡片或鏡片坯件通過透過成形鏡片1010的成形光化 輻射造成的聚合反應沿著表面1011而成形。多種形狀實施例可以包括本文所述的本發(fā)明 技術。
[0117] 在可被用于成形鏡片1010的設計和特性的多個實施例中，所述各項的例子可以 具有獨特的形態(tài)，例如涉及其庫存材料、制造、使用歷史和/或其他原因的方面。這些形態(tài) 可以跟或不跟體素光刻系統(tǒng)500的整體功能相互聯(lián)系，從而形成實現(xiàn)最終產(chǎn)品目的所需的 逐個體素的強度分布的獨特光學偏置。因此一些實施例可能使用調(diào)整成形鏡片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器可讀格式在成形鏡片1040的 平坦面上編碼識別標記。另一些實施例可包括（例如）射頻識別裝置附件及所述識別標記 以供機器讀取?？捎卸鄠€其他實施例可標識各個成形鏡片1040,這些實施例可以包括本發(fā) 明的意圖。
[0118] 基于體素的光刻光學設備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，成形鏡片930的表面上將形成反應產(chǎn)品940,雖然它們?nèi)匀淮嬖谟跉堄嗟幕?性化學混合物945中。從化學混合物945中取出成形鏡片930及反應產(chǎn)品940的操作可以 包括該設備的附加實施例。在一些此類實施例中，成形鏡片930和所附的反應產(chǎn)品940可 以通過例如機器人自動化操作從化學混合物945中提起。
[0119] 在一些實施例中，利用所述方法得到的制品可以是稱為鏡片坯件的實體。鏡片坯 件一經(jīng)形成就可附到成形鏡片上。示意圖1700表示在沒有鏡片坯件可以附著的基板或成 形鏡片的情況下坯件中可包括什么。然而，此粗略的示意圖仍示出了鏡片坯件的關鍵特征。 反應產(chǎn)品具有固體組分，稱之為鏡片坯形，現(xiàn)標識為1740。在此實施例中，被附著面（成形 鏡片未不出）與光學表面一起標識為1750。鏡片還形1740現(xiàn)將具有由基于體素的光刻系 統(tǒng)500的操作所確定的表面1730。附著到此表面1730上的是流體鏡片反應混合物1745。 在此類實施例中，介質(zhì)1745仍將保留在成形鏡片上，如本文所述，它們可以在那里接受照 射以進行附加的加工。
[0120] 可流動材料務除設各
[0121] 在一些實施例中由前文所述基于體素的光刻光學系統(tǒng)500制作的鏡片坯件1700 限確定了一種新穎的實體?？闪鲃硬牧弦瞥O備（有時稱為芯吸設備）是一套可用于鏡片 坯件1700上的設備，將在下文中詳述。
[0122] 參照圖12的1200,該示意圖示出了可流動化學品移除設備的一個實施例的一些 形態(tài)。鏡片坯件現(xiàn)附在成形鏡片1250上示出，對準板1260也附在其上。該組合作為一個實 施例來說明，其中鏡片坯件的表面朝下。流體鏡片反應混合物1240將在包括重力在內(nèi)的多 種力的作用下移動。芯吸毛細管1210設置在流體反應混合物1240附近，在沿著鏡片表面低 點匯聚的流體化學品的周圍和中間。在一優(yōu)選實施例中，芯吸毛細管可以包括由Safecrit 的HP8U型未處理塑性微量血細胞比容管制成的聚合物芯吸型毛細管。作為可供選擇的例 子，毛細管還可以包括玻璃、金屬或其他符合流體化學品移除的物理和化學/材料要求的 材料。
[0123] 流體化學品1240被吸入毛細管1210,然后形成從鏡片坯件抽走的體積1241。在 一個實施例中，該過程可以重復多次。經(jīng)過該過程后，鏡片坯件1200保留的附在鏡片坯形 1750上的流體鏡片反應混合物的量減少。
[0124] 流體鏡片反應混合物的多個方面可能受到此過程的影響，包括例如流體鏡片反應 混合物中粘性較差的組分可能會被分離和去除。本領域技術人員應當清楚有許多不同的實 施例涉及執(zhí)行化學品去除過程的方法，這些實施例全部都符合本發(fā)明的范圍。
[0125] 通常，實施例可以包括多種從表面抽走化學品的物理設計。不同實施例的一個例 子可以是真空系統(tǒng)部件1220進行致動以協(xié)助抽走流體鏡片反應混合物1240。作為非限制 性實例，還可包括涉及毛細管設備1210的冗余拷貝的另一個實施例，這些冗余拷貝各點的 設置模仿成形鏡片表面1250的形狀。另外，例如可使用海綿之類的大表面積材料或具有大 表面積的納米級材料來進行化學移除。重申前文所述的概念，一個備選實施例可以包括控 制從反應混合物945取出成形鏡片930上鏡片坯件的速度。在此實施例中，表面張力可以 包括與毛細管芯吸步驟相似的化學品移除形式，從而導致形成鏡片坯件后留下的流體鏡片 反應混合物1710的量減少。根據(jù)一般性的觀點，可進行流體鏡片反應混合物1240部分移 除功能的多個設備實施例均包括本發(fā)明范圍之內(nèi)的技術。
[0126] 在優(yōu)選實施例中，真空系統(tǒng)部件1220具有替換前文所定義功能的另一功能。在多 個鏡片坯件的加工過程中，化學品移除設備1200將多次進行化學品移除。真空系統(tǒng)部件 1220可以用于清洗和排空毛細管設備1210。不同的實施例可以包括流經(jīng)毛細管設備1210 的清洗溶劑，與真空系統(tǒng)部件1220結合使用。
[0127] 圖12中所示的實施例1200通常示出化學品移除系統(tǒng)如何工作，并注重所涉及部 件的細節(jié)和近距離視圖。通過比較，圖13示出了化學品移除系統(tǒng)1300的一些實施例的更 全局化的視圖，以幫助描述在優(yōu)選實施例中使用的設備以及某些變更。圖13中的1300包 括毛細管移除部件1305和以類似構型安裝在成形鏡片和成形鏡片板上的鏡片坯件1306， 其中鏡片坯件朝正下方。
[0128] 現(xiàn)再參照圖13,顯然在若干備選實施例中，芯吸毛細管1306可以設置在偏離成形 鏡片坯件1305中心（即中點）的位置。1330指示xy轉(zhuǎn)移臺的單一尺度，可在其上進行調(diào) 節(jié)以補償毛細管到成形鏡片的中心對齊。1330以舉例的方式描述了優(yōu)選實施例中的手動游 標調(diào)節(jié)形式。然而，本領域技術人員應當清楚可通過包括例如步進電機的自動方式來進行 調(diào)節(jié)；更一般地說，用于XY轉(zhuǎn)移臺定位的自動設備的各種等級的完善改進均應被預計在本 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。
[0129] 1320為成形鏡片夾持設備，包括將成形鏡片靈活地夾持在所需穩(wěn)定位置的設備。 成形鏡片，在前文中標示為1〇〇〇,在此實施例中可以采用與位于基于體素的光刻光學設備 500上時類似的定位方案。在若干備選實施例中，可以使成形鏡片夾持設備1000的轉(zhuǎn)移以 自動方式進行。應當清楚，將成形鏡片夾持并鎖定到流動化學品移除設備上合適位置的多 種備選方式包括符合本發(fā)明的各個方面。
[0130] 到目前為止的討論已一般性地示出了其中成形鏡片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。若干備選實施例可以允許軸線圍繞此垂直方向旋轉(zhuǎn) 一定角度。1350包括一個用于改變成形鏡片與重力所夾角度的調(diào)節(jié)裝置。這種改變的基本 效果是鏡片坯件上的流體物質(zhì)1710趨于在偏離成形鏡片中心的位置處聚集。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。
[0131] 圖13中示出多個部件涉及毛細管芯吸設備1306到鏡片坯件上流體介質(zhì)的豎直位 置。例如1340可以包括使附連到芯吸毛細管1306上的工作臺沿豎直軸線移動來粗略調(diào)節(jié) 此尺度。另外1345包括同一運動可能性的精細調(diào)節(jié)。換句話說，可以沿著同一軸線相對于 毛細管芯吸設備1306來調(diào)節(jié)成形鏡片安裝工作臺1310。1370包括用于此目的的精細調(diào)節(jié) 設備。
[0132] 為了將芯吸毛細管移到不同的方向，1360包括轉(zhuǎn)動裝置。例如，這樣的實施例可考 慮到簡單自動地更換芯吸裝置1306。
[0133] 如前文所述，可能有多個實施例涉及流體化學品移除設備1300的多個部件的自 動移動。此外，若干備選實施例涉及對于移除化學品過程的光學測量的控制，這也完全在本 發(fā)明的范圍之內(nèi)。用于此類監(jiān)控的其他備選實施例可以包括例如多種類型的液位傳感器。 概言之，本領域技術人員顯然應知，可控地從固體支承體部分移除流體化學混合物的過程 可能需要多個傳感和測量設備。
[0134] 到目前為止所討論的涉及流體鏡片活性化學品移除設備的實施例的實質(zhì)包括用 于從鏡片坯形1730的表面移除部分化學品1710的方法和設備。本領域技術人員應當清楚 化學品凈化步驟可以包括具有更有效凈化方案的實施例。通過使用行業(yè)標準凈化技術，流 體鏡片活性化學品1710可以部分地或幾乎全部地移除。根據(jù)定義，具有此類凈化措施的設 備會將鏡片坯件1700轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)。然而，在一些實施例中，例如通過沉積、噴灑、噴墨 或芯吸，將反應混合物再次施加到鏡片坯形的表面1730,可以在所述凈化技術之后重新構 成鏡片還件。
[0135] 化學品移除的其他實施例可以不使用鏡片坯形1740外部的設備。作為另外一種 選擇，由于鏡片坯形1740的形狀可被多個實施例限定，有的鏡片坯形的設計可在鏡片坯形 1740的某些位置可包括形狀上的凹陷或溝槽（圖4的400之440包括此類特征的一些示例 性實施例，在本文的其他部分進行討論）。通過將流體鏡片反應混合物1710導向溝槽，可使 鏡片坯形1740 "上"的流體鏡片反應混合物1710的量減少，這方面可包括涉及化學品移除 的所述備選實施例。一般可以明顯看出，此類實施例中，以這種方式進行的外形貌起伏特征 的實際形狀可以變化，并且可形成為自由形態(tài)的表面。
[0136] 穩(wěn)宙和固化設各
[0137] 鏡片坯件1700包括用于定制眼科鏡片的設備的附加實施例的基礎。在一實施例 的描述中示為層1710的鏡片坯件的流體層提供了形成光學質(zhì)量眼科鏡片表面的新穎方 式。豎式放置鏡片坯件時，流體介質(zhì)可能會流動一段時間。在某些條件（例如時間的長短） 下，流體層可能在重力和表面張力的共同作用下綿延開，從而獲得穩(wěn)定的實體。穩(wěn)定后的流 體鏡片反應混合物1710可用1720來表示。在某些實施例中，所得的表面1720可以包括比 鏡片坯形1740的表面1730的光學性能更出眾的表面。許多設備均可提供穩(wěn)定流體鏡片反 應混合物1710的能力。
[0138] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖14,該圖示出了一優(yōu)選實施例中的穩(wěn)定設備1400。其一種形態(tài)允許流 動系統(tǒng)與運動或振動能量隔尚。在1400中利用部件1450實現(xiàn)這一點。振動隔尚系統(tǒng)1440 之上可支撐相對大型的工作臺1450。由于此類實施例中還應用了重力，大型工作臺1450最 好具有水平的平坦表面。鏡片坯件1410可附接到可以與夾持設備1451連接的成形鏡片夾 持器1430。在一些實施例中，可以使用自動計時設備來控制流體介質(zhì)達到相對穩(wěn)定狀態(tài)的 最短時間。
[0139] 在一些實施例中，用于穩(wěn)定的設備包括便于鏡片坯件暴露在光化輻射中的附屬部 件，以便將鏡片坯件1700固化為成形眼科鏡片。在一些實施例中，固化輻射只在流體鏡片 反應混合物1710中引起光化學反應。在若干備選實施例中，鏡片坯件的其他部分，例如鏡 片坯形1740,可在固化輻射經(jīng)歷一個或多個化學變化。專業(yè)人士應當清楚，構成基于包含鏡 片坯件的材料性質(zhì)的變型的其他實施例也符合本發(fā)明。
[0140] 在1400中，固化輻射源標示為1460。例如，可以采用前文在體素光刻光學系統(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DigitalLightLabInc. (Knoxville,TNUSA)的帶有控制器的AccuCureULM-2-420光源1460可以構成合格的固化 輻射源1461。執(zhí)行適當?shù)膮?shù)設定使之穩(wěn)定后，固化光源1460的控制器切換到開位置，使 鏡片坯件及其環(huán)境暴露在固化輻射1461下，進而形成一種實施例形態(tài)的眼科鏡片。根據(jù)一 般性的觀點，可以有多個涉及穩(wěn)定或者移動鏡片坯形1730表面上的鏡片反應混合物并隨 后以某些方式使用固化輻射來進行照射的實施例。
[0141] 例如，一些用于固化設備中加工的備選實施例可包括鏡片坯形，其中流體材料可 能已在清洗系統(tǒng)中清洗掉。由于固化形式的此鏡片坯形可以包括具有某些獨特特性的鏡 片，預見到在本發(fā)明的范圍之內(nèi)有涉及固化設備使用的實施例，其中涉及到固化設備以本 質(zhì)上不要求穩(wěn)定設備的方式被使用。根據(jù)更一般性的觀點，本發(fā)明可以預見到多個材料和 形態(tài)的實施例，其中固化設備可固化材料，這些材料不需要待固化表面上先前有流體材料 流過。例如，用基于體素的光刻光學系統(tǒng)形成的并清洗掉流體鏡片反應混合物1710的鏡片 坯形，還可以包括一個其中固化設備能夠?qū)㈢R片坯件固化到鏡片中的實施例。
[0142] 一組實施例包括可供選擇的方式以引起流體鏡片反應混合物1710運動。例如，在 一些實施例中晃動包括流體鏡片反應混合物1710的鏡片坯件表面可以讓流體鏡片反應混 合物1710運動。另外，例如在一些實施例中可能期望按膜加工常用的旋轉(zhuǎn)涂層方式使鏡片 坯件繞中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0143] 還有一些其他實施例可包括通過將鏡片坯件1410以可控的方式下落一定距離， 使流體鏡片反應混合物1710受到的重力成為最小。另一些實施例可以通過改變鏡片坯件 1410、成形鏡片1420和夾持器1430被支承的表面1450的水平來改變重力的影響。當表面 水平不同時，中心鏡片區(qū)域中流體鏡片反應混合物1710上的作用力可能會改變并引起運 動。
[0144] 在另一方面，一些實施例可以包括流體鏡片反應混合物1710的物理和化學變化。 例如，有一備選實施例可包括在流體活性化學品中或周圍引入溶劑材料，其引入方式可改 變其流體的本質(zhì)。另外，所述增加的材料可以影響鏡片坯件系統(tǒng)1700中組分的表面能量性 質(zhì)。可以通過使用固化輻射1461來部分改變流體活性化學品1710的性質(zhì)，從而以完全不 同于固化的方式改變流體的本質(zhì)?？赏ㄟ^本發(fā)明的性質(zhì)來預見到多個涉及改變流體化學品 系統(tǒng)性質(zhì)的關于一般性質(zhì)的備選實施例。
[0145] 在非?；A的水平上，活性化學品混合物945的性質(zhì)可以與設備的多個實施例相 互配合，以能夠得到不同的結果。顯然，穩(wěn)定和固化設備1400的性質(zhì)以及由改變活性化學 品混合物中基礎化學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 可包括例如改變固化輻射所使用的波長，以及可以引入在所述固化輻射波長上具有靈活性 的設備實施例。
[0146] 由于鏡片坯件的材料可包括已形成鏡片的部分，因此對本領域技術人員應當顯而 易見，穩(wěn)定和固化設備中及其周圍的環(huán)境控制包括重要的實施例形態(tài)。例如，用例如ffiPA 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 染物可能會影響鏡片的質(zhì)量，而控制這些環(huán)境條件可涵蓋一些備選實施例。對本領域技術 人員顯而易見的許多環(huán)境控制方面均涵蓋本發(fā)明的范圍之內(nèi)的技術。
[0147] 用穩(wěn)定和固化設備處理一些實施例的鏡片坯件的產(chǎn)物可以包括眼科鏡片的類似 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科鏡片的特性。然而，許多實施 例在鏡片穩(wěn)定和固化之后仍然在成形鏡片和夾持器1430上形成實體，該實體的非水合形 式可被以多種形式測量。
[0148] 測量設各
[0149] 繼續(xù)參照圖15,該圖示出了可測量光學和材料特性的測量設備的實施例的示意 圖。應當清楚可以對"干"鏡片和水合鏡片進行測量，其中"干"鏡片測量應在使用前文所述 的固化設備1400處理之后進行。然而，此實施例關注干鏡片的測量，這些干鏡片最好仍附 連在成形鏡片上。參照圖15,干鏡片1520仍然附連在成形鏡片1530及其合適的夾持部件 1540上。例如，此夾持部件1540附連在一對安裝座1550和1560上，其組合在一起便可控 制鏡片繞中心軸的旋轉(zhuǎn)運動。
[0150] 在一些實施例中，當鏡片樣品1520、成形鏡片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 會與鏡片樣品1520的表面相互作用。轉(zhuǎn)動的伺服電機1570驅(qū)動一個旋轉(zhuǎn)支承的運動載物 臺，樣品組件位于該載物臺上。為了穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，在一些實施例中鏡片樣品組件的質(zhì)量中心盡 量設置在靠近中心點的地方。載物臺旋轉(zhuǎn)時，激光位移傳感器1510會測量多個點沿著鏡片 1520表面軸向環(huán)的位移。載物臺旋轉(zhuǎn)完一整周后，位移傳感器1510會按方位角移動。每次 運動都會在鏡片表面周圍形成新的環(huán)形輪廓。重復此實施例中的過程直至整個鏡片表面獲 得其輪廓。通過測量沒有鏡片樣品1520的特定成形鏡片1530,獲得以按等效球面標記格式 給出的成形鏡片的表面位置。從成形鏡片上有鏡片的測量結果中減去此結果，便得到該鏡 片產(chǎn)品的厚度測量圖。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鏡 片的獨有標識，可以涵蓋該設備的另一實施例形式。
[0151] 在一些此類實施例中，樣品表面1520相對于探測器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誤差。因此，可以包括減振和隔離。因此，在一些實施例 中，可利用位于振動隔離安裝座1590上的大型支撐工作臺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，使進入各種形式的 探測器以及設備上的樣品的周圍環(huán)境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。
[0152] 其他實施例可以使用不同的測量系統(tǒng)，在一些情況下使用除前述的激光位移傳感 器之外的測量系統(tǒng)以獲取鏡片特性。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波前傳感器，以確定所形成的鏡片主體 的厚度。
[0153] 根據(jù)一般性的觀點，預見到在本發(fā)明范圍之內(nèi)的測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。還可以預見到涉及環(huán)境 控制的方面，例如包括顆粒檢測。這些不同的技術可以用于與示例性測量裝置1500相同的 環(huán)境和位置，或者在備選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。
[0154] 涉及特定樣品生產(chǎn)時所用的特定樣品和部件的測量和邏輯數(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)可用于建立用以控制鏡片特性的反饋環(huán) 路。在一個示例性的優(yōu)選實施例中，鏡片樣品1520的來自基于激光位移傳感器的測量設備 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，單個成形鏡片在用于生產(chǎn) 所述樣品1520之前可以進行類似的激光位移測量。通過使用數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)，位移數(shù)據(jù)可通 過一些方式進行處理，以生成如此生產(chǎn)的鏡片樣品的厚度表示。
[0155] 在計算系統(tǒng)內(nèi)，用于提供鏡片制造系統(tǒng)中多個元件的開始參數(shù)設定點的鏡片樣品 的所需模型可以與樣品1520和成形鏡片1530的位移數(shù)據(jù)的處理進行比較。在一些實施例 中，一個模型中的不同位置點可映射或關聯(lián)到成像系統(tǒng)的各個部件，在優(yōu)選實施例中為基 于體素的光刻光學系統(tǒng)的特定體素元。通過對該體素進行參數(shù)調(diào)節(jié)，下一個鏡片或鏡片坯 件樣品可以制成具有與前一樣品相比經(jīng)調(diào)整的性能。在測量以及多種算法和設備的多個實 施例中，本領域技術人員應當清楚，許多數(shù)據(jù)獲得、處理、建模、反饋以及通信的備選實施例 包括本發(fā)明范圍內(nèi)的要素。
[0156] 在一些實施例中，涉及所生產(chǎn)出的鏡片樣品1520的厚度的具體系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù) 可以通過使用鏡片坯形1720的輪廓中所設的對準特征得以加強。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測量。關于400的其他討論將在本公開 的其他章節(jié)展開；但在理解一對準實施例時，可以考慮440。440可以包括在鏡片樣品1520 的表面上的相對較深的輪廓凹進。此類特征的設計可以用于確定設備中的眾多加工步驟的 方向。在一個實施例中，與400相關的信號可以通過算法或測量數(shù)據(jù)的處理來提取或識別。 這種提取可用于定位不同設備的一些部分，這些部分鄰近于對準特征440或?qū)ο鄬τ趯?特征440的部位實施加工。本領域技術人員應當清楚，除了別的以外，包括標記材料的使用 和輪廓特征設計等的多個不同的對準特征實施例都是可行的，并且涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的技 術。
[0157] -些備選實施例使用測量系統(tǒng)1500生成的測量數(shù)據(jù)，從而可以利用該數(shù)據(jù)診斷 和控制整個眼科鏡片生產(chǎn)系統(tǒng)或其中的多種設備。作為非限制性實例，存儲成形鏡片1530 的上述測量結果可形成此類測量的歷史記錄。通過備選的計算和算法處理，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)定變化都可用于標記某種診斷干預的需要。這種 信號變化的多種可能原因中的一個例子可能包括成形鏡片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定所得測量結果的可接受限值以及自 動地標記測量中的有效變化。又一些實施例可在系統(tǒng)內(nèi)設置自動化裝置，以在自動化裝置 內(nèi)對這些標記作出反應。然而，根據(jù)一般性的觀點，本發(fā)明的范圍預見到這些以及多個其他 實施例，其中使用來自例如系統(tǒng)1500的測量數(shù)據(jù)來診斷和控制整個系統(tǒng)。
[0158] 到目前為止，所述測量設備的實施例通常適合在"干"鏡片樣品1520或其成形鏡 片1530上進行測量。然而根據(jù)更一般性的觀點，類似的或附加的測量實施例可能導出自整 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"鏡片可以繼續(xù)加 工并成為水合物。在這樣的新確定樣品1520上的測量可以包括一例更一般性的實施例討 論。另一例子可以包括在鏡片坯件樣品1700上進行測量。因此，一般來說，存在多個預見 到在本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例，在加工或包含此類眼科鏡片生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)品的多種形態(tài)的材料 上進行測量。
[0159] 水合和務除設各
[0160] 眼科鏡片生產(chǎn)設備的另一個分部包括從其成形鏡片上分離鏡片或鏡片坯件、凈化 以及水合的步驟。在一些實施例中，這些步驟可以基本上同時進行。轉(zhuǎn)到圖16的1600,該 圖示出了執(zhí)行這些步驟的設備實施例，所述設備簡稱為水合設備。該設備由容納水合流體 的容器1610和流體浴1620組成，鏡片1630和成形鏡片夾持器1640浸在該流體浴中，熱控 裝置1650用于將流體浴保持在恒定溫度。
[0161] 在一優(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 多個此流體浴的實施例實際應用于本領域并且符合本發(fā)明的范圍。在一替代實施例中，可 包括有機醇混合物的流體浴1620,有時是在去離子水和表面活性劑的混合物中。因此，可以 包括材料容器1610的一些實施例，這些材料符合包含一定體積的水或有機醇并且在溫度 控制裝置1650與流體浴1620之間傳遞熱量的材料。根據(jù)一般性的觀點，存在多個備選實 施例，包括屬于水合和凈化鏡片范圍的容器材料、容器設計以及填充和排空容器的方法，并 且包括本發(fā)明領域的實施例。
[0162] 在一些實施例中，升高該流體浴的溫度以加快水合、凈化和脫離操作的速度。在一 個這樣的實施例中，可以通過使用具有內(nèi)部感應設備1650的熱板來保持溫度。更高級的實 施例可以包括加熱流體的替代方式，其中包括可供選擇的輻射和傳導材料和設備。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范圍內(nèi)。又一 個更高級的實施例可包括及時改變或編程設定流體浴溫度的能力。本領域技術人員應當清 楚存在多個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。
[0163] 當鏡片1630和成形鏡片1640暴露在流體浴中并且鏡片成為水合物時，在一些實 施例中，鏡片主體將溶脹并最終從成形鏡片1640上分離開來。因此一些實施例可以包括抓 住分離的鏡片并裝入合適存放位置的裝置以及封裝裝置。更多的實施例可以包括找到并拾 取從流體浴介質(zhì)1620分離的鏡片。作為另外一種選擇，實施例可以提供在使鏡片與流體分 離的排放過程期間過濾所述流體浴介質(zhì)1620的能力。從一般的角度來看，定位鏡片并將其 搬運到存放裝置中的多種方式涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的符合實施例。
[0164] 然而，如上所述，處于溶脹形態(tài)的鏡片可能包括患者佩戴鏡片時最匹配鏡片性能 的光學特性。因此，在一些實施例中，可以在溶脹的鏡片上進行一個或多個測量步驟。此類 實施例可以包括如其他測量步驟已經(jīng)討論過的反饋、控制和診斷的類似方面，并且專業(yè)人 士應當清楚還存在導出自水合設備中鏡片溶脹的一些附加實施例。
[0165] 本發(fā)明包括用于眼科鏡片形成的設備的五個主要分部。在一個優(yōu)選實施例中，每 個分部都有其自身的實施方式來限定設備。然而，應當清楚由于設備的每個分部可以包括 多個備選實施例，即使在更高層級也可能存在其他選擇，其可具有不同的分部構造，或作為 另外一種選擇可省略一個或多個分部，并且仍然涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例。
[0166] 方法
[0167] 本發(fā)明中公開的方法基本上可以包括五個主要分部，因此該方法一些實施例的討 論將并入分部層級的邏輯討論。這些分部分別是涉及基于體素的光刻鏡片坯件生產(chǎn)的方 法、鏡片坯件生產(chǎn)的更普遍方法、加工鏡片坯件的各種方法、鏡片和鏡片坯件的后加工，以 及多個部分中的測量和反饋方法。應當指出的是，以下步驟和方法說明均為示例性的，并不 旨在限制另外提出的或在本文所附權利要求中所述的發(fā)明范圍。
[0168] 還有包括所有分部或其子集的方法實施例，因此將所述的一個或多個方法步驟包 含在內(nèi)以及它們的順序并不會限制本發(fā)明。參照圖1，其中標識了方法100的分部框，方法 100包括：基于體素的光刻過程110 ;可供選擇的成形方法120 ;鏡片坯件加工方法130 ;后 加工方法140 ;以及測量和反饋方法150。在圖1中，在橢圓形框中標示兩個實體，它們分別 為鏡片坯件160和眼科鏡片170。單箭頭可以包括一些實施例可以采取的一般方向，雙箭頭 則表示材料、數(shù)據(jù)和信息中的一些或全部可在多個方法部分與核心測量和反饋部分之間來 回流動。
[0169] 基于體素的光刻討稈
[0170] 利用基于體素的光刻光學設備制作鏡片坯件的方法包括多個涉及許多設備實施 例以及許多在加工鏡片坯件時使用這些設備實施例的方法的實施例。參照圖1，110為基于 體素的光刻過程，框115表示開始步驟，其可能包括利用此系統(tǒng)制作鏡片的起始步驟?？梢?在算法計算中輸入所需的鏡片參數(shù)。在一些實施例中，可以通過測量眼科患者光學表面上 的光學像差來獲得這些參數(shù)。這些測量可轉(zhuǎn)變?yōu)榇谱麋R片的所需波前特性。在其他實施 例中，可能存在可輸入到算法中以確定鏡片生產(chǎn)參數(shù)的理論鏡片波前特性。對本領域技術 人員應當顯而易見，可能有多個方法實施例涉及限定所需輸出鏡片特性的初始步驟。
[0171] 繼續(xù)步驟115, 一種算法接受上述輸入?yún)?shù)，在一些實施例中使這些參數(shù)與之前制 得的鏡片相關?，F(xiàn)在可確定用于將與空間光調(diào)制器通信的照射"影片"即腳本的一系列的 "幀"。應當清楚，可能有多個實施例涉及確定輸入到算法中的所需參數(shù)的算法處理的方法。
[0172] 類似地，可能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步發(fā)送到反應 混合物處的體素位置，在該處反映出整個時間段內(nèi)光照射系統(tǒng)的輸入強度。全"開"步的整 體強度可以隨后由另一個時步補充，在該時步給反射鏡元件寫入一個部分數(shù)值，因此在將 整體照射反應混合物的剩余時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"?？晒┻x擇的方法可包括，取得準備發(fā)送的多個步或"幀"的強度平均 值，然后使用該值設定發(fā)送到DMD的大部分幀值。本領域技術人員應當清楚，在前面的設備 討論中論及的空間光調(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的方法 實施例。
[0173] 雖然上述方法是涉及通過空間照射裝置的動作調(diào)制施加到空間照射裝置的固定 強度的給定例，如果來自光源的強度在光源或帶濾光的光學系統(tǒng)中得到調(diào)制，則可得到更 高級的方法?？梢詫⒄丈湎到y(tǒng)部件和空間照射調(diào)制器這兩者中的強度控制結合而得出更多 另一些實施例。還可以從照射波長控制得到更多實施例。
[0174] 形成"DMD"腳本的方法一般來說應視為涉及發(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)部件的控制信號，系統(tǒng)部件例如光源、濾光器轉(zhuǎn)輪及類似 部件，因此該方法通?？梢园▌?chuàng)建一系列編程的時序命令。對本領域技術人員應當顯而 易見，有多個實施例涉及創(chuàng)建控制信號程序的方法，其中涵蓋涉及光化輻射詳細信息的、所 使用光學系統(tǒng)詳細信息的以及包括反應單體混合物的材料詳細信息的實施例。
[0175] 應當指出"DMD"腳本和算法的詳細信息可能與處理后獲得的結果有關系。關鍵參 數(shù)的反饋將在稍后討論，因此此類詳細討論將后推。然而，就創(chuàng)建方框115所示的DMD腳 本的方法而言，在基于體素的光刻過程與反饋和測量方法之間指向的雙箭頭部分涉及創(chuàng)建 DMD腳本方法中此信息交換。
[0176] 系統(tǒng)反應混合物的配制及準備中的許多方法均包括進入制作鏡片坯件方法的另 一輸入。在圖1中，111是表示反應混合物制作中包括的多種不同方法的方框。本領域技術 人員應當清楚，所述在本發(fā)明范圍之內(nèi)討論的設備實施例涵蓋關于反應混合物內(nèi)組分的構 成類型的高度靈活性，并且預見到（作為本發(fā)明的一部分）反應混合物組分的多個實施例 涵蓋本發(fā)明的范圍。
[0177] 不失一般性，例如作為反應混合物中單體單位的化學品成分可以（如一些實施例 中所述那樣）包括對紫外光譜的光具有光反應性的化學品。然而，這些單體分子同樣可選 擇，使其可通過光化學反應吸收可見光譜的輻射。系統(tǒng)內(nèi)的組分同樣可以定制，使其與電磁 頻譜的另一部分相一致。因此，應當理解涉及本發(fā)明的材料方法可以包括對大部分電磁頻 譜敏感的分子。
[0178] 在一些實施例中，單體混合物實際上是與其他化學品成分混合的一種或多種光化 學活性單體類型的混合物。由于為非限制性實例，因此可以包括其他化學品作為吸收化合 物。此類單體混合物的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。該組分可以極大地限定體素元內(nèi)制造過程的厚度敏感度。對本領域技術人員可能顯而 易見，多個實施例可以包括將本發(fā)明范圍之內(nèi)的技術用于向吸收相應光譜區(qū)域內(nèi)光線的單 體混合物中添加組分。
[0179] 在其他實施例中，單體混合物的吸收組分會給剛討論的方法增加復雜性。例如，限 定由以不同方式吸收光線的多分子吸收劑組分的方法可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。另一些實 施例可從由分子構成的吸收劑單元得到，這些分子本身具有多個相關的吸收頻帶。還有更 多方法實施例可包括向具有組合單體和吸收劑作用的單體混合物中添加組分。這種組合繼 而可在一些實施例中還可以便于在單體進行化學反應后繼續(xù)起到吸收作用。此外，相反的 情況下可能包括這樣的方法實施例，該方法中添加發(fā)生光化學反應時具有變更的吸光率性 質(zhì)的化學品。根據(jù)一般性的觀點，應當清楚有多個方法實施例包括具有可吸收一個或多個 相關光譜帶輻射的組分的反應單體混合物，并且這些實施例可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0180] 如果在制作單體混合物的方法中包括添加抑制劑組分，則可以得出附加實施例。 在這種情況下，抑制劑化合物的作用是與反應單體混合物中形成的化學產(chǎn)物進行反應。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物質(zhì)。一種抑制劑可與自 由基物質(zhì)反應，從而結束聚合反應的光路。此類實施例的一個效果是限制光化學聚合反應 的持續(xù)時間，或者以其他方式限制聚合反應可以在距原始光吸收引發(fā)劑事件多遠的距離發(fā) 生。顯然，向單體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)的反應空間位置進行反射。通常抑制劑的作用可以 涵蓋多個涉及本領域的實施例。
[0181] 可按抑制方式起作用的反應混合物化學物質(zhì)或組分的類型涵蓋本領域的多個其 他實施例。與吸收劑一樣，在多個聚合反應光路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。而且，在一般性的其他方式中，抑制劑 本身可以具有熱或光反應的敏感性。還可從處于純化學狀態(tài)的抑制劑的性質(zhì)得出又一些實 施例，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。
[0182] 制作單體混合物的方法可以具有關于引發(fā)劑組分添加的附加實施例。引發(fā)劑可以 包括光吸收組分，該組分在吸收光子過程中生成促成聚合反應的化學物質(zhì)。引發(fā)劑可以包 括在特定頻帶吸收性顯著的分子?？赡軙霈F(xiàn)具有在設備的多個相關頻帶內(nèi)有光吸收性的 引發(fā)劑分子的更多實施例。其吸收還可包括相對較寬的相關頻率頻帶。如果單體混合物的 引發(fā)劑組分也是導出自存在于該單體混合物中一個或多個單體分子類型的化學引發(fā)劑反 應性，則還可能有更多實施例。在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，對本領域技術人員可能顯而易見，多 個備選實施例可以包括包含具有充當引發(fā)劑的組分的單體混合物的方法。
[0183] 在一些實施例中，這些所述的添加劑包括有利于眼科鏡片形成方法的功能。在一 個示例性實施例中，使用的單體混合物是依他菲康（Etafilcon)A，其為眼科鏡片生產(chǎn)中具 有一般用途的反應單體混合物。再參照圖3,依他菲康A包括在聚合反應中會形成固體或凝 膠的單體組分。依他菲康A還包括吸收劑分子Norbloc，其可吸收包含300中較短波長的頻 帶中的紫外輻射，并且示為例如310。此外，依他菲康A還包括充當引發(fā)劑的組分，其吸光率 以340來表示。在混合物中，溶解氣態(tài)氧的存在涵蓋一種抑制劑作用。因此在此實施例中 形成反應單體混合物的方法包括固體混合物和/或液體組分的配制，而且還包括控制溶解 氧的含量。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。
[0184] 應當清楚形成本發(fā)明中反應單體混合物方法的其他實施例可由對該單體混合物 物理性質(zhì)的控制導出。在一些實施例中，這可能涉及添加溶劑或稀釋劑以改變混合物的粘 度。更多實施例可從導致混合物粘度改變的其他方法得出。
[0185] 在制作單體混合物的方法中，對新生混合物進行的處理可能會確定其他實施例。 作為非限制性實例，混合物可以處于可能導致某些溶解氣體物質(zhì)解吸的抽空環(huán)境下。在另 一個實施例中，單體混合物的處理方法可以為，將大量混合物暴露在光化輻射的照射下，從 而在用于后續(xù)的光化學工序之前改變混合物中多聚物組分的度分布和總體分布。對本領域 技術人員應當顯而易見，可以有多個附加實施例用于處理單體混合物以得到改變的特性； 所得混合物可進一步用于制作眼科鏡片坯件和鏡片。
[0186] 在圖1中沿著箭頭移到方框112,該框涉及反應單體混合物的定量給料和沉積方 法。在一些實施例中，可以使反應混合物的量達到平衡，以具有所需的溶解氧濃度。在一些 實施例中，可以通過在機罩中放置包含大量單體混合物的容器來達到平衡，機罩中的環(huán)境 包括與溶解時所需濃度平衡的所需氧氣量。附加實施例可包括可以通過膜技術將正確的氧 氣量交換到流動的反應混合物中的自動設備。對本領域技術人員應當顯而易見，可以有多 種方式來改變或定量配給反應混合物，以使所需的組合氣體量符合本發(fā)明的范圍。
[0187] 在一些實施例中，某個容量的定量配給的反應單體混合物這時可以手動轉(zhuǎn)移到成 形鏡片表面附近的貯存器中，貯存器具有包含混合物的容器。其他實施例可包括將反應單 體混合物填充到貯存器中的自動機構。還有更多本發(fā)明的實施例可包括填充在鏡片形成過 程中需要時使用的一次性容器。本發(fā)明的范圍包括使用某些類型的方法填充成形鏡片表面 附近的貯存器，所填充的反應單體混合物的量至少大于全部加工過程后所得到的成形鏡片 的材料量。
[0188] 本領域技術人員應當清楚，通過多個設備實施例、反應單體混合物的材料實施例、 光化輻射本質(zhì)的物理實施例以及所包括腳本和設備的控制形式系統(tǒng)實施例的具體實施方 式，現(xiàn)在可以描述一些形成基于體素的光刻過程的輸出的實施例。來看流程圖，圖1的116 示出了將使用這些不同的實施例的成形方法。本領域技術人員應當清楚，可能存在上文所 述各部件的備選實施例，而且適合某些此類實施例的方法說明并不會限制本文中本發(fā)明的 范圍。
[0189] 從微觀層面上考慮116的一些方法可能會有用。以非限制性實例的方式來考慮一 個總體形成方法，其中單體混合物包含吸收元素，使得吸收性由于強度及成像的光化輻射 經(jīng)過的深度而顯著降低；在一些實施例中，可以通過比爾定律形式系統(tǒng)進行模擬。此外，例 如考慮圖3所示的實施例，其中根據(jù)特定體素元導向光化輻射的波長，使得其處于反應混 合物中所包含的引發(fā)劑的主動吸收波長區(qū)域，而且處于吸收劑快速變化吸收度的區(qū)域。還 作為非限制性實例考慮了單體混合物包含抑制劑的情況。為了便于參照和說明，在此討論 中該方法組合可以稱為例3。雖然這通過實施例的實現(xiàn)來展示，但它并不旨在限制本發(fā)明的 范圍和可使用的其他模型。
[0190] 在例3的一個實施例中，可以發(fā)現(xiàn)單體混合物中抑制劑的濃度很大。在微觀層面 上，此示例性實施例可以具有入射光化學照射在其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學照射引發(fā)的化學反應將以超出高濃度抑制劑抑制其 進展能力的速度進行。由于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"空間的表面部分，"死"空間不會以與調(diào)制單元相同的方式反射光，因此應當清楚在此 實施例中，在成形鏡片表面上所得的材料可以具有分離的基于體素的柱狀單元形態(tài)，在極 端情況下柱狀單元相互之間可以不相連。
[0191] 作為例3的一些后續(xù)的非限制性實施例，抑制劑濃度可以具有在某種程度上更 低的濃度，在此實施例中，其濃度可以是，例如對于給定的一組光化學照明參數(shù)，在該濃度 下空間傳播剛好足夠充分，使得各體素元將限定使體素元之間的任何邊沿重疊的光化學活 性。在此類著眼于微觀層面的情況下，各個柱狀單元可以趨于相互混合，以得到由相鄰體素 確定重要強度條件的照射條件。在一些實施例中，光學成像系統(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)使各個柱狀單元混合在一起。在更多實施例中，成形鏡片和夾 持器的空間振動或搖晃動作可以造成類似的效果，其中體素元將相互重疊，從而形成連續(xù) 的成形部件。
[0192] 繼續(xù)微觀層面上描述該成形方法在體素元深度尺寸的效果可能會有用。應當清 楚，根據(jù)例3的條件，特定體素元的"DMD腳本"可以限定引起反應遠離成形鏡片表面而在體 素元的一定深度上發(fā)生的積分強度或照射時間。在某個特定的示例性深度上，該條件可以 包括單體混合物中受強度控制的反應條件，該條件下反應的程度可決定凝膠點。在深度小 于此深度時，反應產(chǎn)物可以形成三維形態(tài)；而在深度大于此深度時，反應產(chǎn)物可能未達到凝 膠點，并且由于已經(jīng)發(fā)生的某些程度的單體反應，可能仍然包括比周圍新生的反應單體混 合物更粘稠的組分混合物。在此實施例中，應當清楚有足夠體積的新生的反應混合物以至 少包括以下兩個區(qū)域：即其中所發(fā)生反應的程度比凝膠點高的區(qū)域，以及其中材料包括可 以混合有部分反應和未反應單體混合物的非凝膠層的區(qū)域。在一些實施例中，該層的一些 部分可以包括所謂的流體鏡片反應介質(zhì)。在微觀層面上，它是在反應混合物的體積空間內(nèi) 形成的。
[0193] 在其他實施例中，"DMD腳本"可用于在已超過凝膠點而發(fā)生反應的體素限定層中 確定局部設計元素。在某些實施例中，此實體可認為是鏡片坯形。作為非限制性實例，考慮 在DMD腳本中嵌入基本上線狀特征的效果，該DMD腳本的寬度為若干體素元，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)。使用針對例3所述的實施例， 作為非限制性實例，可以設想這樣的線狀特征將被有形地確定在鏡片坯形中。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鏡片坯形中的厚度的強度。在線狀特征 的第一相鄰體素元處形厚下降，從而導致與DMD腳本中限定的線狀特征相關的輪廓特征。
[0194] 參照圖4中的400,以舉例的方式示出了通過本發(fā)明的一個完整實施例制得的鏡 片的厚度。在此例中，鏡片厚度顯示了具有如此所述線狀特征特性的一些特征。440例如是 在整個鏡片上延伸許多體素元的線狀特征。通過經(jīng)推論顯見，除了鏡片的光學表面限定，本 發(fā)明的多個方面包括可以限定的形狀和輪廓特征的多個不同實施例。在多個可能的實施例 中，例如可能有對準特征，與例如特征440的實施例類似。附加實施例可以包括限定排出溝 槽的輪廓特征，沿著基本上徑向的通路朝向鏡片坯形邊緣延伸的線狀特征；多種形狀和大 小的凹下部分或底孔；與相鄰平均形貌相比上下突出的臺階；以及在鏡片限定區(qū)域分部的 平臺或基本上平坦的特征。這些實例只是多個實施例中的幾個，本領域技術人員應當清楚 這些實施例與成形步驟方法有關。
[0195] 接著參照圖1的步驟117,在一些實施例中描述了由步驟116產(chǎn)生的、涉及從反應 單體混合物環(huán)境移除材料的方法。在一些實施例中，該移除的一種方法可以包括將成形鏡 片連同其固定件以及鏡片坯形從反應單體混合物貯存器升高的過程。在其他實施例中，可 以降低貯存器，使其遠離成形鏡片及所附的鏡片坯形。還可從用能夠控制這種移除速度的 設備以一定精度自動降低或升高的步驟得出更多實施例。在若干備選實施例中，反應單體 混合物的貯存器可以某些方式排空，導致成形鏡片與所附的鏡片坯形從反應單體混合物中 分離。根據(jù)一般性的觀點，對本領域技術人員應當顯而易見，有多個實施例包括從反應單體 混合物移除步驟116的產(chǎn)品的步驟117 ;這些實施例組成本發(fā)明范圍內(nèi)的技術。
[0196] 圖1中，產(chǎn)品和中間產(chǎn)品在橢圓形框中示出。因此，在一些實施例中，鏡片坯件160 包括一種裝置實體。為了通過方法討論來理解其他部分，有理由再來考察鏡片坯件的形態(tài)。 鏡片坯件1700可以包括兩層：鏡片坯形1740和流體鏡片反應介質(zhì)1710。這些層在一些實 施例中對應于前述成形方法。在一些實施例中，鏡片坯形是由基于體素的光刻系統(tǒng)確定并 且在超過凝膠點處發(fā)生反應的材料。其可以具有前述的多個結構實施例。圖17中，示出了 其中體素柱在成形方法期間彼此重疊的實施例。
[0197] 在一些實施例中，流體鏡片反應介質(zhì)1710是由基于體素的光刻過程形成的層，該 層比在反應介質(zhì)中出現(xiàn)凝膠點的點更深。從反應單體混合物中移除成形鏡片和反應材料 后，可能有粘稠材料粘附在鏡片坯形的表面。在本文所述的本發(fā)明中，此流體膜在一些實施 例中可用下文所述方法進一步加工。這個鏡片坯形和其上的流體材料的組合在進一步加工 后成為鏡片的一部分，即鏡片坯件的組成部分。應當清楚在一些實施例中，鏡片坯件采用了 獨特的結構。它具有包括三維形狀的部分，然而，由于所吸收反應介質(zhì)的流體性質(zhì)，該實體 并沒有固定的三維形態(tài)。對于本領域技術人員應當顯然知道顯而易見的是，本發(fā)明的范圍 包括所有不同形式的實施例，其中成形方法116還包括涉及從反應單體混合物中移除成形 鏡片的方法的不同實施例及其對流體鏡片反應介質(zhì)性質(zhì)的影響。
[0198] 在一些實施例中，131包括從鏡片坯件移除流體鏡片反應介質(zhì)部分的方法實施例。 根據(jù)與包括執(zhí)行此方法的一些實施例的設備相關的前文章節(jié)，應當清楚有許多方法實施例 可用于此目的。作為非限制性實例，可以通過毛細管操作來移除流體鏡片反應介質(zhì)。在一 些實施例中，該方法可包括聚集步驟，讓一些流體鏡片反應介質(zhì)在進行毛細管操作步驟之 前匯聚在一起。在又一些實施例中，鏡片表面可設置成使得其表面軸線與重力方向成一定 角度。顯然，涉及使用基于毛細管的設備移除流體鏡片反應介質(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。
[0199] 在其他實施例中，移除流體鏡片反應介質(zhì)的方法可以包括毛細管芯吸設備的替代 設備。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管點的設備而不是所詳述的設備。又一些實施例還可包括旋轉(zhuǎn) 處理鏡片坯件來移除流體材料的方法。使用設備移除一些流體材料的多種方法中的任何一 種對于本領域技術人員均應當顯而易見，并且這些方法可涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的形態(tài)。
[0200] 從鏡片坯件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鏡片主 體起伏特征的方法。在這些類型的實施例中，可以設計諸如前文所述的排放溝槽等特征來 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。在更多實施例中，旋轉(zhuǎn)鏡片主體的使用還可以包括結合設計用于材料流入的形 貌起伏特征來分離鏡片材料的實施例。對本領域技術人員應當顯而易見，包括具有不同形 貌表面設計的各種實施例也涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的技術。
[0201] 在一些實施例中，可以跳過流體鏡片反應介質(zhì)的移除而進入后續(xù)加工步驟。圖1 中，可用從元件160出發(fā)且繞著框131的虛線箭頭來說明這種情況。
[0202] 實施例（包括可以在圖1框中示出的眼科鏡片形成方法）中所示的下一個步驟為 132,即穩(wěn)定化。在一些實施例中，此新穎方法涵蓋能夠使流體鏡片反應介質(zhì)在各種力下流 動以尋求穩(wěn)定（或許是沿鏡片坯形表面的低能狀態(tài)）的加工方式。在微觀層面上，應當清 楚坯形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決定該粗糙的 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。在許多實施 例中，在流體介質(zhì)的表面力、摩擦和擴散力、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。在決定這些力的方法中，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)有多個可能的實施 例。
[0203] 在一個實施例中，鏡片坯件可以被成形為允許流體鏡片反應介質(zhì)在重力作用下流 動。實現(xiàn)這一點的方法可以包括將鏡片坯件移動到不同方向以幫助流動。若干備選實施例 可以包括相反的對策，即將鏡片坯件維持在固定狀態(tài)，在實際可行的范圍內(nèi)少移動。還有一 些備選實施例可以包括使流體材料經(jīng)受與鏡片坯件繞軸線旋轉(zhuǎn)相關的力。在一些實施例 中，可以圍繞位于鏡片坯件中心的軸線進行旋轉(zhuǎn)。在若干備選實施例中，所述旋轉(zhuǎn)可以包括 當鏡片坯件頂部面向或遠離軸點或者在這之間的無數(shù)可能的方向上時，將鏡片坯件圍繞外 部軸點進行旋轉(zhuǎn)。在其他實施例中，可以在自由下落的環(huán)境中加工鏡片坯件，以盡量減小重 力的影響。本領域技術人員應當清楚，在穩(wěn)定化方法期間可以有多種涉及將流體力施加到 鏡片坯件上的方法。
[0204] 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。若干備選實施例可以包括蒸發(fā)一些稀釋 劑來提高粘度。受到一定程度的光化輻射的照射可包括進一步的方法來改變所述流體薄膜 的粘度?？赡艽嬖诙鄠€涉及改變流體介質(zhì)粘度的實施例。
[0205] 在其他實施例中，可以通過方法來改變流體鏡片反應介質(zhì)上的表面能相關力。在 一些實施例中，這可以包括在新生的反應單體混合物中添加表面活性劑。在若干備選實施 例中，可以在鏡片坯件中加入添加劑或化學反應物來改變表面能。
[0206] 鏡片坯形的設計可包括建立流體鏡片反應介質(zhì)的不同流動條件的方法。溝槽（作 為非限制性實例）可以涵蓋將流體鏡片反應介質(zhì)從鏡片坯件的區(qū)域中抽出的裝置。在若干 備選實施例中，涉及突然輪廓改變的設計方法可包括提供更改的穩(wěn)定狀態(tài)的方法。對于本 領域的專家，應當清楚鏡片坯件的設計中可能有許多方法包括本發(fā)明范圍內(nèi)的技術。
[0207] 從總體來看，這些各種各樣的實施例類型不應限制方法的普遍性，以便在包括穩(wěn) 定化的方法中得到流體鏡片反應介質(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域的專家可能顯而易見，存在所述方法的附加實施例。
[0208] 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 (固化）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，在固化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。光譜帶或應用的頻帶可以作為一例方法實施例的類 型。若干備選實施例可以包括所施加的福射強度。在備選實施例中，固化福射各方面的應 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域?qū)τ诒绢I域技術人員可能顯而易見，并 且在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0209] 在133中的一些實施例中，固化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，照射可以在鏡片坯件的前表面上進行，或者也可以通過后表面。可以從多個 照射源導出另外一些實施例，一些可能具有不同的光特性以便在鏡片坯件實體中產(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化方法。作為一 般性方式，多個可能包括固化步驟的方法均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0210] 在一些實施例中，進行了固化后，鏡片坯件130的加工即告完成。在一些實施例 中，此成品可以進行進一步加工。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 類型，即坯件的替代形成。作為非限制性實例，如果固化產(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。
[0211] 在一些實施例中，可以通過多道步驟來制作復雜的鏡片坯件，作為非限制性實例， 可能包括限定眼科鏡片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，這形成沿鏡片坯形的孤立體素柱。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 隨后界定眼科鏡片。可能顯而易見，多道步驟通過系統(tǒng)的方法十分普遍，討論的每種方法都 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。
[0212] 在一些其他實施例中，可以將流體反應介質(zhì)施加到鏡片坯形上以形成鏡片坯件。 例如，由基于體素的光刻過程形成的鏡片坯件可以經(jīng)受住洗滌系統(tǒng)，這是流體鏡片反應介 質(zhì)移除的一種極端方法。鏡片坯形將得自洗滌方法。在一些實施例中，此鏡片坯形接下來 可以經(jīng)受在其表面添加下一個流體鏡片反應介質(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漬和分離鏡片坯件。所 得鏡片坯件這時可以具有不同的單體和多聚物分子分布，或在一些實施例中可以包括不同 于形成鏡片坯形所用的聚合物化學品。對本領域技術人員可能顯而易見，很多包括將流體 鏡片介質(zhì)施加到多種鏡片坯形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。
[0213] 在一組備選實施例中，可以使用除基于體素的光刻之外的其他方法來形成鏡片坯 形。在第一個非限制性實例中，通過使用立體光刻技術作為形成鏡片坯形的基礎可得到各 種實施例。在一些實施例中，此立體光刻技術形成的鏡片坯形可以利用如117中的移除方 法將流體鏡片反應介質(zhì)移除，但是其他實施例可以包括向立體光刻技術形成的基礎中添加 流體鏡片反應介質(zhì)。使用基于掩模的光刻方法確定鏡片坯形，然后將其用于所提到的方法 中，如此可以得到備選實施例。還有其他實施例可以使用由眼科鏡片制造中常用的標準注 塑成型工藝制作的鏡片坯形，然后用所提到的方法制作鏡片坯件?？赡茱@而易見的是，許多 形成鏡片坯形的實施例可以包括形成鏡片坯件的方法。
[0214] 由各種方法實施例中的一種形成鏡片坯件并以方法實施例進行加工之后，該坯件 可在一些實施例中最終制成眼科鏡片。在一些實施例中，該鏡片此時仍在成形鏡片表面上。 在大多數(shù)實施例中，還需要進行凈化和水合以形成眼科鏡片的產(chǎn)品形式。在本領域通常的 標準方法中，鏡片以及在一些實施例中的其附加形式可以浸漬于水溶液浴中。在一些實施 例中，此浴將被加熱到60至95攝氏度之間以利于浸漬。在一些實施例中，所述浸漬法將凈 化鏡片主體并將其水合。在水合過程中，鏡片將溶脹，在一些實施例中其將從其鄰接的支承 體分離。顯而易見，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)可以存在協(xié)調(diào)加工的裝置，使得相同的支承體和化 學處理結構也可涵蓋水合方法的實施例。應當指出，上述步驟和方法的【具體實施方式】均為 示例性的，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0215] 在許多實施例中，分離后所得產(chǎn)品包括本發(fā)明的成形眼科鏡片。顯而易見，該產(chǎn)品 的其他步驟在合格的成品眼科鏡片生產(chǎn)中是可用的。一些實施例中的方法可以包括隔離水 合鏡片、封裝后消毒處理（即142)的標準技術。對本領域技術人員顯而易見，這些步驟的 順序（包括彼此相對的順序，也包括相對于之前步驟的順序）可以涵蓋符合本發(fā)明的不同 實施例。
[0216] 由本文所述的設備和方法所得的眼科鏡片（170)的各種實施例涵蓋本發(fā)明技術 的其他方面。本領域內(nèi)技術人員應當清楚，鏡片坯件的產(chǎn)品可以具有其獨特形態(tài)。首先，鏡 片在一定程度上是兩個硬化層的復合物。其中一層為鏡片坯形，在一些實施例中其通過基 于體素的光刻設備和方法形成。此鏡片坯形可以具有多個實施例，根據(jù)關于方法的前述討 論，其中一些例子可能是顯而易見的。
[0217] 例如，對于一些方法實施例，該形態(tài)可以包括一組相對孤立的圓柱體素元，每個體 素元具有由體素光照過程確定的不同延伸。在其他實施例中，鏡片坯形可以包括一組完全 互連的基于體素的圓柱材料。對本領域技術人員顯而易見，存在多個涉及單體混合物的實 際組合物的實施例。此外，如之前在關于方法的上下文中提到的那樣，鏡片坯形可以由除基 于體素的光刻之外的多種其他技術形成，這些技術包括但不限于立體光刻、基于掩模的光 刻和機械加工。存在這樣的實施例，其中基于體素的光刻形態(tài)具有使用基于體素的技術設 計出的輪廓特征；這些特征包括但不限于線狀特征、曲線特征、凹下部分、鏡片部分高度或 全高度中的特征、形貌突變、平臺和溝槽。
[0218] 本發(fā)明的多道方式還可以衍生出更多復雜的實施例。作為非限制性實例，鏡片坯 形可以為以下兩道步驟的復合物，第一道步驟通過基于體素的光刻步驟，限定表面的球型 輪廓及其周邊的突兀特征。第二道步驟可以將自定義的眼科參數(shù)限定到鏡片的視覺有效部 分中。作為一般性原則，應當清楚，有大量實施例包括通過基于體素的光刻設備和方法的多 個步驟。變型可以包括形成第一道步驟的不同裝置，包括所討論的備選光刻方案，例如模制 的眼科鏡片。此第一鏡片類型材料在第二道步驟中被加工時包含鏡片坯件，并且最終可以 確定一個新的鏡片實施例。
[0219] 在一些實施例中，鏡片坯件第二組分（即流體鏡片反應介質(zhì)）的性質(zhì)在復合到鏡 片中后可限定鏡片實施例中的新穎性。以所討論的方法和設備處理一些實施例后（130)，這 些實施例可以包括具有平滑表面的第二個可分辨層。鏡片坯形的多個實施例與流體鏡片反 應介質(zhì)的各種實施例的組合可以涵蓋眼科鏡片的新型實施例。
[0220] 眼科鏡片的成形可由測量和反饋150進行增強。一些實施例可以包括從116至 170的直接加工方法流程。然而更好的實施例可以得自使用測量方法，以推動對所采用的各 種方法的參數(shù)的控制。圖1中，從150中發(fā)出和進入其中的雙頭箭頭示意性地指示出這些 反饋機制和信息流。對本領域技術人員可能顯而易見，多個測量實施例可以包括本發(fā)明范 圍內(nèi)的技術。
[0221] 參照圖2,該圖描述了涉及由基于體素的光刻方法形成的鏡片實施例的厚度和光 學性能的測量和反饋環(huán)路方法的示例性實施例。在一些實施例中可以存在功能如200所描 述的那樣的反饋環(huán)路，其從205開始，表示從外部源輸入所需的鏡片參數(shù)。出于示例性目 的，鏡片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 參數(shù)可以包括步驟205的方法。用一些方法處理這些輸入，以使其與基于體素的光刻210 的輸入要求相一致。各種設備和方法實施例將接收此輸入，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)。
[0222] 繼續(xù)參照圖2,鏡片坯件在基于體素的光刻系統(tǒng)中制成，如220所示。隨后可以通 過鏡片坯件加工方法230對其進行處理，從而得到"干"式眼科鏡片240。此干眼科鏡片這 時可以在測量步驟250中進行測量。出于示例性目的，此步驟可以包括使用激光位移傳感 器。再例如，由此測量產(chǎn)生的表面形貌可以在一些實施例中顯示為如圖4所示，即400?？?用一些算法處理數(shù)據(jù)，如251與252中所示，將結果與鏡片與步驟205的輸入?yún)?shù)相匹配條 件下的預期結果進行比較。在一些實施例中，與輸入?yún)?shù)的差異可以被處理并符合需要，以 相應改變用于在基于體素的光刻系統(tǒng)211中處理鏡片的參數(shù)。253的反饋環(huán)路中描述了此 數(shù)據(jù)和參數(shù)信息反饋環(huán)路。數(shù)據(jù)也可以進行處理并符合鏡片坯件加工方法252中所需的參 數(shù)變化。反饋環(huán)路254描述了此系統(tǒng)252中所需參數(shù)變化的反饋。顯而易見的是，可以在各 種數(shù)據(jù)處理設備上執(zhí)行各種計算和控制方法，這些設備包括但不限于大型主機、個人電腦、 工業(yè)電腦以及其他類似計算環(huán)境。應該指出，圖2中所示的步驟以及相關方法的具體實施 方式均出于示例性目的，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0223] 測量步驟250以及各種數(shù)據(jù)處理251和252的結果，在一些實施例中可以包括對 于所制成的鏡片240是否在205中輸入?yún)?shù)附近的可接受限度內(nèi)的判定能力。對于此鏡片 的判斷隨后將示于251中，其中鏡片可能被廢棄以用經(jīng)更改的參數(shù)制作另一鏡片。作為另 外一種選擇，鏡片可能在可接受限度內(nèi)，因此進入到步驟260,在后加工方法和設備實施例 中進行加工。然后待鏡片溶脹和分離后，可以使其經(jīng)受如270中所示的另一種測量方法。在 一些實施例中，此測量結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。 得到眼科鏡片產(chǎn)品（280)之后，加工流程可同干鏡片被廢棄的流程會合。因此，整個流程可 以在由290的條件返回步驟指示的步驟中返回至步驟205。對于本領域技術人員可能顯而 易見，在對本發(fā)明的各種產(chǎn)品執(zhí)行測量步驟、然后設計出結合測量結果并調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的 反饋環(huán)路之中，存在許多修改形式、附加形式和替代形式。
[0224] 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備反饋評估鏡片的 質(zhì)量狀況。作為非限制性實例，在一些實施例中可以設置微粒檢測方案以測量所生產(chǎn)鏡片 坯件中存在的此類缺陷。如果這樣的測量給出標記微粒問題的結果，則會有這樣的反饋環(huán) 路，其在一些實施例中可能涉及給設備操作員反饋并補救所標記問題的方法。對本領域技 術人員可能顯而易見，將測量結果反饋給操作員的多個測量實施例可涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的 技術。
[0225] 在更多的實施例中，邏輯數(shù)據(jù)的使用可以涵蓋反饋環(huán)路的一個要素。如對本發(fā)明 設備的討論中所提及的那樣，在一些實施例中，設備的關鍵部件可以具有標識。在一些情況 下，自動化設備可以追蹤此部件標識。反饋可以包括例如特定部件已被用于包括其使用壽 命在內(nèi)的具體方面。在一些實施例中，反饋可以反饋給操作員，或者包括系統(tǒng)的自動響應。 在使用部件標識的更多實施例中，之前測量實施例的結果（其中厚度結果影響系統(tǒng)參數(shù)）、 部件（例如成形鏡片）的唯一標識可便于為該特定部件個別定制否則則為全局性的參數(shù)。 對本領域技術人員可能顯而易見，本文所述的本發(fā)明包括各種形式的大量實施例，以獲得 邏輯和測量數(shù)據(jù)、用各種算法和各種數(shù)據(jù)處理設備處理數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)與輸入鏡片要求相區(qū) 另IJ，以及提供裝置用以將數(shù)據(jù)反饋給系統(tǒng)自身或系統(tǒng)外部的操作員；所有這些均被視為在 本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0226]實例 1:
[0227] 本發(fā)明的各種實施例已經(jīng)過實踐，并且本文所討論形式的鏡片產(chǎn)品和鏡片坯件均 已生產(chǎn)。在本節(jié)中，提供對來自一組實施例的結果的討論，作為實例。
[0228] 在本例中用于執(zhí)行結果的設備包括以下的通用方面?；隗w素的光刻光學設備用 于形成鏡片坯件。根據(jù)一般性的觀點，該設備包括在365nm處工作的優(yōu)選實施例類型的光 源。使用如討論所述的具有光管和聚焦光學器件的勻化器來照射得自TexasInstruments 的DLPtmXGA數(shù)字微鏡器件。成像系統(tǒng)還包括圖10中所示類型的成形鏡片的成像光學器 件。
[0229] 根據(jù)吸光率和由依他菲康A組成的反應單體混合物的反應性計算強度分布和DMD 像素值。該系統(tǒng)具有如圖3所示的吸光率特性，365nm處為輻射峰320,420nm處為成形峰 330。該系統(tǒng)的吸光率特性符合比爾定律的吸光率公式，此特性用于在整個成形鏡片表面展 開上的約768X1024的體素元中的每一個估算正確的強度和時間程序。
[0230] 出于舉例說明的目的，使用比爾-朗伯-波格公式來建立所需強度的模型。此模 型會導致基于該公式的參數(shù)依賴性以及與材料（類似于依他菲康A)和設備都相關的變量。 來自鏡片制造階段的結果隨后以這種方式反饋以改進模型參數(shù)并形成鏡片。模型的邏輯如 下。
[0231] 比爾-朗伯-波格宙律:
[0232] 比爾定律根據(jù)消光系數(shù)a(X)預測光化輻射的強度將在材料中呈指數(shù)下降。

【權利要求】
1. 一種眼科鏡片坯件設備，所述設備包括： 鏡片坯形，包括具有在第一和第二相對表面之間延伸的光吸收部件的交聯(lián)介質(zhì)，其中 該第一表面是光學質(zhì)量凹表面，該鏡片坯形以逐個體素的方式在凝膠點上至少部分地聚 合，以便改變聚合的深度，使得該第二表面具有變化的表面輪廓；以及大體上覆蓋所述鏡片 坯形的第二表面的流體的鏡片反應介質(zhì)，該流體的鏡片反應介質(zhì)包括流體的反應混合物， 其通過暴露到光化輻射可加工從而形成凸的光學質(zhì)量表面。
2. 根據(jù)權利要求1的眼科鏡片坯件設備，其中所述鏡片坯形包括基于體素的柱狀單 J 1_1 〇
3. 根據(jù)權利要求2的眼科鏡片坯件設備，還包括具有抑制劑的單體混合物，該抑制劑 能夠結束聚合反應的光路，其中，所述柱狀單元由抑制劑的作用形成。
4. 根據(jù)權利要求1-3中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述鏡片坯形的第一表面 連接到成形鏡片。
5. 根據(jù)權利要求4的眼科鏡片坯件設備，其中所述成形鏡片包括光學質(zhì)量表面。
6. 根據(jù)權利要求1-5中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述交聯(lián)介質(zhì)包括著色 劑。
7. 根據(jù)權利要求1-6中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述鏡片坯形包括的固化 的交聯(lián)介質(zhì)的體積大于所述流體的鏡片反應介質(zhì)的體積。
8. 根據(jù)權利要求1-7中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述流體的鏡片反應介質(zhì) 包括部分反應的單體混合物。
9. 根據(jù)權利要求1-8中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述眼科鏡片坯件設備的 表面輪廓包括非球型的形狀。
10. 根據(jù)權利要求1-8中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述眼科鏡片坯件設備 的表面輪廓包括橢圓形的形狀。
11. 根據(jù)權利要求1-8中任意一項的眼科鏡片坯件設備，其中所述眼科鏡片坯件設備 的表面輪廓包括多邊形的形狀。
【文檔編號】B29D11/00GK104441711SQ201410811145
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2008年8月21日 優(yōu)先權日:2007年8月21日
【發(fā)明者】F. 維曼 M., B. 恩斯 J., M. 鮑威爾 P., W. 塞斯 P. 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司