眼科鏡片成形光學器件的制作方法

眼科鏡片成形光學器件的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于制造至少一個自由成形的眼科鏡片的成形光學器件，所述成形光學器件包括：使進入所述成形光學器件的光化輻射透射的第一平表面、以及包括光學質量成形表面的第二弓形表面(101A)，所述光學質量成形表面可被定位在包含鏡片成形材料的貯存器的腔體中；用于使所述光學質量成形表面的一個或多個點與所述光化輻射的一個或多個源對齊的對齊結構。
【專利說明】眼科鏡片成形光學器件
[0001]相關專利申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求提交于2011年8月31日的名稱為“OPHTHALMIC LENS FORMINGOPTIC”的美國臨時專利申請序列號61 / 529,605,61 / 529，617和61 / 529，623的優先權，所述專利申請的內容是可信的并且以引用方式并入本文。本專利申請還要求提交于2012年8月30日的名稱為“OPHTHALMIC LENS FORMING OPTIC”的美國臨時專利申請序列號13 / 599841和13 / 599893的優先權，所述專利申請的內容是可信的并且以引用方式并入本文。
【技術領域】
[0003]本發明描述了用于以自由形式方式制造定制眼科鏡片的成形光學器件，更具體地講，描述了其形狀、組合物、以及安裝和精確調整的方法。
【背景技術】
[0004]已知的是，經由模塑技術制造眼科鏡片，在該技術中，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，眼科鏡片)的多部件模具可包括例如第一模具部件和第二模具部件，所述第一模具部件具有與眼科鏡片的后曲面對應的凸面部分，所述第二模具部件具有與眼科鏡片的前曲面對應的凹面部分。
[0005]為了使用此類模具部件來制備鏡片，將未固化的水凝膠鏡片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使其聚合。然而，由此得到的眼科鏡片的設計局限于所利用模具的設計。作為上述的結果，該方法適合于有限數量的鏡片尺寸和形狀的大容量運行，每個尺寸和形狀與SKU編號相關聯。
[0006]因此，期望具有有利于形成聚合的眼科鏡片的額外設備和方法，使得該聚合的眼科鏡片可被塑造成不依賴于眼科鏡片模具的形狀，例如為特定患者或目的之一或二者定制的鏡片。

【發明內容】

[0007]本發明涉及用于以自由形式方式制造眼科鏡片的成形光學器件。更具體地，該成形光學器件可包括含有具有光學質量表面的芯軸的組件，用于以自由形式方式制造定制眼科鏡片。根據本發明，芯軸的成形光學質量表面可包括成形光學器件質量表面的一個或多個曲率半徑/形狀。所述成形光學器件質量表面的每個相應半徑可與用于選擇的曲率半徑和/或形狀的芯軸的陡度角相對應。
[0008]定位工件，例如溝槽、凹痕、對齊銷、或其他機械裝置或電子機械裝置或粘合劑可包括于光學成形光學器件的周圍。例如，在一些成形光學器件組件中，芯軸可包括圍繞芯軸的外側部圓周的一個或多個定位工件。所述定位工件可被用于與光化輻射源相關的成形光學器件芯軸的安裝和精確調整。[0009]在另一方面，也提出了成形光學器件的組合物。本領域的技術人員將會知道本發明所公開的示例性組合物的特性，因為它們可被用于以自由形式方式來制造眼科鏡片。例如，該特性可實現單層例如硅烷單層的鍵合，從而可用于提供更加可接受的表面能特征和透射特性以使鏡片前體的自由形式成形可用于定制鏡片的制造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1A示出了具有曲率角的示例性成形光學器件芯軸，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0011]圖1B示出了具有陡峭曲率角的另一個示例性成形光學器件芯軸，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0012]圖1C示出了具有表面結構的示例性成形光學器件芯軸，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0013]圖1D示出了具有凹形表面的另一個示例性成形光學器件芯軸，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0014]圖2為成形光學器件的特性的表格，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0015]圖3為示出了在一定頻率處芯軸的示例性組合物的透射率的圖表，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0016]圖4A示出了示例性成形光學器件組件的側視圖橫截面，該組件包括成形光學器件芯軸和安裝板，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0017]圖4B示出了另一個示例性成形光學器件組件的側視圖橫截面，該組件包括成形光學器件芯軸和安裝板，其可在眼科鏡片的自由形式制造中實現。
[0018]圖5示出了圖4A中所示的具有可用于本發明的示例性安裝/調整機構的示例性成形光學器件的俯視圖。
[0019]圖6示出了具有邊緣特征的自由成形的眼科鏡片的示例性成形光學質量表面，該邊緣特征由成形光學質量表面的預處理所得。
[0020]圖7示出了具有邊緣特征的自由成形的眼科鏡片的另一個示例性成形光學質量表面，該邊緣特征由未處理的光學質量表面所得。
[0021]圖8示出了包括可用于本發明的機械對齊裝置的又一個示例性成形光學器件的等軸視圖。
[0022]圖9示出了示例性方法步驟，其可應用于清潔和預處理成形光學器件的至少光學質量成形表面部分。
【具體實施方式】
[0023]本發明提供了用于以自由形式方式制造眼科鏡片的設備和方法。例如，其可在定制自由成形的眼科鏡片的制造中實現，如在以與本發明相同的發明實體提交的名稱為“Ophthalmic Lens Precursor and Lens” 的美國專利申請 N0.12 / 396019 中所述。在以下部分中，將給出實施例和方法的詳細描述。盡管對優選和可供選擇實施例的說明均僅為示例性的，然而應理解，其變型、修改和更改對于本領域的技術人員而言是顯而易見的。因此，應當理解，示例性實施例并不限制本發明各方面的廣度，而是由權利要求所限定。[0024]術語
[0025]如本文所用，“光化輻射”是指能夠引發化學反應的輻射。
[0026]如本文所用，“準直”是指限制輻射的錐角，所述輻射包括諸如作為來自設備的輸出而前行的光，所述設備接收輻射用作輸入；可以限制錐角，使得前行光線是平行的。因此，“準直器”包括執行此功能的設備，“準直的”則描述作用于輻射的結果。
[0027]如本文所用，“定制產品”是指包括一個或多個參數的產品，這些參數在除慣常的或標準的產品和/或設置外是可用的。定制產品參數與標準產品相比可允許更精確定向的球鏡光焦度、柱鏡光焦度、以及柱鏡軸線(例如，-3.125D / -0.47DX18。)。基于特定的產品供應和產品的預期用途，定制設置也可涉及基弧、直徑、穩定剖面和厚度剖面。
[0028]如本文所用，“膨脹系數”是指如下比率，在所述定制眼科鏡片水合和穩定化之后，鏡片前體可按該比率改變尺寸。
[0029]如本文所用，“驗配實踐”是指由眼部護理從業者(包括眼科醫師和驗光師)實施的通常最佳的眼科鏡片驗配實踐。
[0030]如本文所用，“自由形式”和“自由成形的”是指這樣的表面:其通過暴露于光化輻射使反應性混合物交聯而形成，具有或沒有流體介質層，且不是根據澆鑄模具、車床或激光燒蝕而形成。示例性自由形式制造方法和設備的詳細說明公開于美國專利申請s / N12 /194,981和美國專利申請S / N12 / 195，132中，其與本發明的發明實體相同。
[0031]如本文所用，“灰度光掩模”是指空間可變的中性密度濾光器。例如，其可為可具有部分遮擋的鍍銀區域的光刻膜。
[0032]如本文所用，“人眼部機體”包括患者的眼睛前面部分(即“前房”)的獨特形狀，眼科鏡片可針對其進行制作/定制以達到最佳匹配。
[0033]如本文所用，“鏡片前體”是指由鏡片前體形式和流體鏡片反應性混合物(也被稱為“流體鏡片反應介質”)組成的復合材料物體，所述流體鏡片反應性混合物與鏡片前體形式接觸。例如，在一定體積的反應性混合物內產生鏡片前體形式的過程中，可形成流體鏡片反應介質。從用于制備鏡片前體形式的一定體積的反應性混合物中分離出鏡片前體形式和所粘附的流體反應性介質，可產生鏡片前體。另外，鏡片前體可通過如下方式轉化為不同的實體:除去大量的流體鏡片反應性混合物或將大量的流體鏡片反應介質轉化為非流體的摻入材料，后者進而被稱為未水合的眼科鏡片。就在將流體介質轉化為非流體介質的光化輻射之前，鏡片前體在尺寸上等同于未水合的眼科鏡片。
[0034]如本文所用，“鏡片”是指位于眼睛內或眼睛上的任何眼科裝置。這些裝置可提供光學矯正或可為美容的。例如，術語鏡片可指用于矯正或改進視力或提升眼部機體美觀效果(例如虹膜顏色)而不會影響視力的接觸鏡片、眼內透鏡、覆蓋鏡片、眼部插入物、光學插入物或其他類似的裝置。在一些實施例中，優選的是軟性接觸鏡片且由有機硅彈性體或水凝膠制成，其中水凝膠包括但不限于有機硅水凝膠和含氟水凝膠。
[0035]如本文所用，“單層”是指通過鍵合的方式匯合至光學器件表面的原子或分子的涂層，其中涂層具有所用基底的一層分子的厚度。
[0036]如本文所用，“食人魚溶液” (Piranha Solution)為用于清除基底上殘余物的混合物。所述混合物可充當強氧化劑且可除去有機物質并羥化大部分表面，從而使所述表面具有親水性，即減小與水的接觸角。例如，含有四分之三硫酸和四分之一過氧化氫的混合物。[0037]如本文所用，“預處理”是指使成形光學器件表面經受一些試劑或作用以便以指定方式或樣式帶來特定效果。
[0038]如本文所用，“反應性混合物”可與“鏡片形成混合物”互換使用；且可包含鏡片形成單體；表示可以固化和/或交聯以形成眼科鏡片或眼科鏡片部分的單體或預聚物材料。鏡片形成混合物可包含一種或多種添加劑，例如:紫外阻斷劑、著色劑、光敏引發劑或催化劑和在眼科鏡片(例如，接觸鏡片或眼內透鏡)中可能需要的其他添加劑。
[0039]從最佳的眼科鏡片光學器件設計逆向推理，可使成形光學器件的特定形狀/尺寸得以確定。因素包括:人眼部機體、眼部護理從業者的一般驗配實踐、角膜地形圖測量和材料膨脹系數可用于設計自由成形的眼科鏡片。眼科鏡片的基弧半徑可為被稱作是眼前房中央光學半徑的中央后光學切面的曲率半徑。
[0040]人眼的機體可決定鏡片的曲率半徑，并決定鏡片的后彎曲應是單曲面、雙曲面還是非球面的。一般來講，正常眼睛的頂端曲率半徑可為大約7.2-8.7_。然而，在圓錐形角膜患者中各個角膜可呈現廣泛的地形形狀，這些形態被分類為“乳頭狀”、“橢圓形”和“球形”。這些分類歸因于他們眼睛的形狀和頂端曲率半徑，其導致明顯更陡的基弧和不同的形狀。例如，在乳頭狀形狀中，基弧半徑可低至5.0mm,并且需要具有各自形狀變化和更陡基弧的鏡片。因此，重要的是鏡片的形狀和曲率半徑被設計成使得其與眼睛相匹配以允許眼睛繼續執行正常的功能并相應地矯正視力缺陷。例如，對于一些患者而言，如果角膜是非球面的且從中央到周邊是平坦的，則預期要使鏡片與周邊角膜緣或鞏膜對齊的單曲面鏡片可能在周邊會過陡，且不允許發生淚液交換，淚液交換對于氧氣交換和清除殘損物很重要。
[0041]在測量眼睛之后，可能還重要的是，在設計眼科鏡片時，遵循眼部護理從業者的一般驗配實踐。通常，對于軟性接觸鏡片而言，期望鏡片的基弧半徑比前角膜表面平坦約0.Smm0這就使鏡片具有較大的直徑，從而可允許鏡片按照所期望的更平坦地覆蓋基弧到最外弧。
[0042]一些自由形式制造方法包括形成可被加工成未水合的眼科鏡片的鏡片前體，該未水合的眼科鏡片可在水合和平衡之后膨脹。經水合和平衡的眼科鏡片超出自由成形的鏡片前體的尺寸的膨脹與膨脹系數成比例。膨脹系數可根據用于使鏡片聚合的方法和環境、以及單體的固有特性而有所不同。因此，如果膨脹系數是已知的，則成形光學器件的尺寸可不受限制。
[0043]對于本發明而言，在自由形式制造方法中，成形光學器件的形狀通常可包括基于制成品的期望形狀的第一光學質量表面。在成形光學器件為光化福射投射路徑的一部分的情況下，可能需要代表性的逐體素圖像存在于眼科鏡片的成形平面中。相應地，成形光學器件可優選地為如圖1A中所示的平凸成形光學器件芯軸。作為另外一種選擇，根據自由形式的成形設備中投射光學器件的設計，其可為雙凸的、平凹的、凹凸的、或它們的任意組合，前提是:1)如果鏡片是從后曲面到前曲面形成的，則成形光學器件芯軸表面具有凸形形狀，或2)如果鏡片是從前曲面到后曲面形成的，則成形光學器件芯軸表面具有凹形形狀。
[0044]現在參見圖1A，其示出了成形光學器件的側視圖，該成形光學器件包括具有曲率半徑為7.4mm-8.0mm的凸形光學質量表面的不例性成形光學器件芯軸。光學質量表面設計的此半徑在自由成形的眼科鏡片的形成中可能是有用的。在IOlA處，示出了成形光學質量表面。對于所示的設計，所述表面可具有7.4mm至8.0mm的不同半徑。通過改變曲率半徑，形成的鏡片的后曲面部分的半徑可被改變。鏡片的后曲面部分中的變化可為按恒定比例的變化，該變化可通過測定成形光學質量表面所使用的曲率半徑和膨脹系數X來確定，膨脹系數X取決于所使用的鏡片材料配方。膨脹系數不受限制，只要其在所使用的方法中足夠恒定。例如，在使用通常已知的鏡片材料依他菲康A的情況下，膨脹系數X為大約1.11(1.09至1.12)，其恒定地存在于眼科成品鏡片的整個形成方法中。
[0045]在102A處，示出了從成形表面頂部到光學器件芯軸底部的距離。用于鏡片制造設備(在同時提交的專利申請中所述)的距離可為12.7mm+ / -0.01 ;這可提供足夠的間隙，以使得貯存器的表面不干擾成形光學器件以及反應性混合物的聚合。在103A處，示出了從光學器件表面基部到圍繞芯軸的下部橫向側的圓周的溝槽中間的距離。優選的距離為1.88mm。該距離可允許安裝板的成形光學器件芯軸的精確定位和調整，如在本說明書的其他部分中進一步描述的。在104A處，示出了側向溝槽的曲率半徑。所使用的優選半徑為
1.5_。所述優選的半徑也可允許光學器件表面的精確定位和調整，這可通過使金屬配件在固定點裝配和運行來進行，如在本說明書的其他部分中描述的。另外，側向溝槽水平部分優選具有14.00mm+0.10 / 00的長度，如在105A中所示。
[0046]在106A處，示出了中間部分。所述中間部分可包括連接到成形光學質量表面的線性光路連接部。所述連接部可產生90°的陡度角106A.1，其對應于成形光學質量表面的曲率半徑。對于在該指定范圍內的曲率半徑，光學器件芯軸側面部分90°的陡度角可允許光化輻射的充分透射。最后，在107A處，示出了可用于實施本發明的芯軸的直徑。所述直徑為例如14.6mm,以允許定位在光學器件組件的其他部件中。
[0047]現在參見圖1B，描述了具有曲率半徑為6.6mm-7.2mm的成形光學質量表面的成形光學器件芯軸設計的側視圖。圖1B中示出的成形光學質量表面設計的示例性半徑可用于例如具有陡角膜過渡的患者的自由成形的眼科鏡片的形成。在IOlB處，示出了成形光學器件表面。對于所示的設計，所述表面可具有6.6mm至7.2mm的不同半徑。與成形表面的較大曲率半徑比較，通過改變曲率半徑，所形成的鏡片的后曲面部分的半徑可成比例地變化。
[0048]在102B處，示出了從成形表面頂部到光學器件芯軸底部的距離。用于鏡片制造設備(在本文引用的專利申請中所述)的距離可為12.7mm+ / -0.01 ;同樣，這提供了間隙以使得所使用的貯存器表面不干擾反應性混合物的自由形式聚合。在103B處，示出了從光學器件表面基部到圍繞芯軸的下部橫向側圓周的溝槽中間的距離。距離可為1.88mm，該距離可允許在本發明的其他部分中成形光學器件芯軸的精確定位和調整。在104B處，示出了側向溝槽的曲率半徑。所使用的半徑可為1.5_。所述半徑也允許光學器件表面的精確定位和調整，例如通過使金屬配件在固定點裝配和運行來進行，如在此描述的。另外，側向溝槽水平部分優選具有14.00mm+0.10 / 00的長度，如在105B中所示。
[0049]在106B處，示出了中間部分。所述中間部分可包括具有半徑Y、陡度角106B.2或線性連接部的弓形表面，然而，陡度角106B.1和106B.2可彼此相關。可使用任何一個，只要其允許使用所述曲率半徑的成形表面IOlB提供用于使光化輻射相應地穿過的清晰光學孔徑。所使用的這些變量可與成形光學質量表面的曲率角成比例，以在Y和Z之間提供切點，從而確保所需的光化輻射的透射可對鏡片的形成和制造便利性所優選的方式穿過芯軸。例如，為了在Y和Z之間提供切點，具有陡度角以及6.60_半徑的成形表面可具有含由12.7mm半徑產生的角度的中間部分，其中圓周的中心點距芯軸基部的側面11.71mm且高9.45_。在另一個實施例的例子中，具有陡度角以及7.0mm半徑的成形表面可具有含由
12.7mm半徑產生的角度的中間部分，其中圓周的中心點距芯軸基部的側面12.12mm且高
9.02mm。最后，在107B處，示出了可用于本發明的芯軸的直徑。所述直徑也為14.6mm，以允許如本發明的其他部分所述的定位和調整。
[0050]使用成形光學器件中的其他形狀或結構可實現額外的眼科鏡片結構。例如，光學質量表面可具有形成鏡片邊緣的幾何結構，該幾何結構可導致鏡片邊緣與患者眼睛進行交互的方式。例如，對于一些人眼部機體可能期望改變十分靠近鏡片邊緣的后曲面半徑或剖面以提供更舒適的鏡片或實現特定功能方面。為了實現此目的，反作用形狀可用于成形光學器件的光學質量表面。此外，對于鏡片不是圓形的情況，形狀結構可在定制輪廓上或在特定的周長中形成，使得該結構在鏡片的不同半徑/部件處是不同的。因此，靠近鏡片邊緣的半徑可為平坦的或陡峭的，具體取決于所需的成品鏡片效果。
[0051]參見圖1C，示出了具有成形表面結構的示例性成形光學器件的設計的側視圖，該成形表面結構能夠形成另外的自由成形的眼科鏡片。在IOlC處，成形光學器件的基弧可提供圍繞周邊的形狀結構以引起鏡片邊緣的卷曲形狀。(為了更清晰地示出，圖中的結構為放大的。)在101C.1和102C.1處，接觸角顯示在成形光學器件表面和鏡片前體的流體介質之間。接觸角根椐成形光學器件的光學質量成形表面特性以及所使用的反應性混合物的材料而變化。在這種情況下，反應性混合物可為未反應的和部分反應的鏡片形成混合物的混合物。產生的眼科鏡片的形狀和鏡片邊緣剖面可因接觸角而受影響，因為接觸角可充當存在于表面上的鏡片前體的流體介質的最小能量狀態的邊界條件。芯軸的光學質量成形表面的預處理可以是期望的，以防止流體介質的下垂或蠕變，并因此可產生不期望的鏡片邊緣剖面形狀。
[0052]此外，表面結構的幾何形狀可根據需要在空間上變化，以為所得的自由成形的眼科鏡片提供另外的優勢。例如，在102C.1處，鏡片的成形邊緣處的平坦形狀可由該變化所得。這可產生其中鏡片邊緣不置于眼睛上的鏡片，因為其對于一些可能極度敏感的患者可為不期望的，從而為這些患者提供改善的舒適度。在103C處，示出了光化輻射源。例如，所使用的源可為DMD設備，所述DMD設備能夠為制造中的鏡片產生程序化波長的光化輻射的向量。此外，在形狀上的額外差異也可提供定制眼科鏡片(對于圓錐角膜患者為多區的)，以適應眼睛的角膜和鞏膜區域的獨特形狀。
[0053]定制眼科鏡片可由其前曲面側面形成。參見圖1D，示出了可用于本發明的凹面成形光學器件芯軸表面。該形狀可允許由前曲面側面形成定制眼科鏡片。另外，在一些方法中，可期望除去過量的液體聚合物。然而，使用該成形光學器件設計形狀可允許成形光學器件充當貯存器。在IOlD處，示出了凹形成形光學質量成形表面。如在102D處所示，所述光學質量成形表面也可包括形狀結構以根據需要適應獨特的眼部形狀和條件。
[0054]恒定光源可用作光化輻射源，這與所引用的專利申請中所述的優選DMD逐體素方法截然相反。在其中使用恒定光化輻射源的其他方法中，灰度光掩模也可并入在成形光學器件中。例如，芯軸中的灰度掩模的部分地鍍銀區域可產生鏡片的較厚區域，而較暗的區域可產生鏡片中的較薄區域，其產生于因遮光而固化較慢的更密部分。
[0055]用于形成眼科鏡片特別是定制鏡片的光學器件表面芯軸組合物可由玻璃、石英、紅寶石、藍寶石或由各種熱聚性聚合物制成。一般來講，玻璃和石英表面可具有成本效益、耐化學品性、更耐用，并提供較高的透明度和較高的尺寸穩定性。另外，重要的是所用組合物允許光化輻射的透射并抵抗與所使用的鏡片形成混合物的化學相互作用。
[0056]硼硅酸鹽玻璃可用于成形光學器件。硼硅酸鹽玻璃廣泛用于實驗室玻璃器皿，且可大量生產或定制。此外，其光學等級可供使用，例如硼硅酸鹽玻璃'(“N-BK7”)。N-BK7硼硅酸鹽玻璃可具有低膨脹系數和高軟化點的熱特性。其也提供對來自水、酸、鹽溶液、有機溶劑、鹵素以及可能期望在眼科鏡片生產中使用的其他添加劑的侵蝕的高水平抵抗性。此外，對堿性溶液的抵抗性是適中的，且其組合物特性可包括允許光化輻射穿過的透射特性，這對于所述定制鏡片的制造是期望的。
[0057]現在參見圖2，其為針對硼硅酸鹽玻璃'(“N-BK7”)特性的表格。在201處，給出了 N-BK7玻璃的光學特性。在所述定制鏡片的整個形成過程中所使用的波長可通常為λ 365和λ 420。如圖3 所示，Ν-ΒΚ7允許在這些頻率下超過90%的光化輻射透射。當光化輻射的量可成比例增加時，可使用允許在這些波長下至少30%的光化輻射透射的材料。然而，如Ν-ΒΚ7提供的，重要的是透射不會隨時間推移而改變制造的可重復性。
[0058]重新參見圖2，可能重要的另一個光學特性為折射率。1.458(石英的nd)至
1.77(藍寶石的1^)的折射率仏對于成形光學器件是可接受的。N-BK7的折射率為ndl.5168，因此可以為可接受的。另外，由于形成方法對波長敏感，因此可能期望具有低的色散。因此，還期望的是所使用的反應性混合物的折射率接近芯軸的組合物的折射率，以防止在形成方法期間圖像失真。
[0059]色散系數也示出于201處。色散系數又稱為透明材料的V-值或倒色散系數，并且為與折射率相關的材料分散性(折射率隨波長的變化)的度量。低分散性(低色差)材料具有較大值的V。可能重要的是使用低色差材料。優選地，成形光學器件芯軸的組合物的色散系數可為63.96(N-BK7)至106.18 (MgF2)。在N-BK7中，色散系數等于64.17。
[0060]在202處，給出了 N-BK7的機械特性。所使用的組合物的密度和硬度可能是重要的。密度規定了芯軸滲透性如何，且可限制用于鏡片的聚合物。例如，N-BK7具有2.51g/g/cm3的密度。可接受的范圍可為2.20g/g/cm3(UV熔融娃石)至5.27g / g / cm3(ZnSe)。硬度可規定芯軸對外力的抵抗性如何，并且對于在定位期間防止芯軸的斷裂是重要的。N-BK7的努普硬度HKa i / 2(!為:610。可接受的范圍為105kg / mm2 (ZnSe)至740kg / mm2 (結晶石英)，以耐受所述自由成形的鏡片的形成方法。
[0061]安裝架可用于保持和對齊成形光學器件的芯軸。保持所使用的光學器件芯軸的安裝架的材料熱系數可限制可用于成形光學器件芯軸的熱系數。然而，如果相同的材料用于框架和成形光學器件芯軸，則不存在由此產生的限制性。在203處，給出了 N-BK7的熱特性。優選地，保持光學器件成形芯軸的框架由不銹鋼制成。由于熱膨脹系數低于不銹鋼的系數，因此N-BK7可用于本發明中。反之則會擠壓光學器件而可能使芯軸斷裂。
[0062]最后，在204處，給出了 N-BK7的耐化學品性。一般來講，鏡片形成混合物和預處理可要求成形光學器件芯軸能抵抗混合物和光化輻射中所使用的化學品。N-BK7以恒定方式允許此種情況，從而使其適用于本發明。
[0063]如圖4A、4B和5所示，成形光學器件可包括可位于安裝架上的成形芯軸。所述框架可由諸如不銹鋼、鋁、光學材料等的金屬制成。成形光學器件組件可包括運動學安裝裝置以將成形光學器件組件保持就位。對于本領域中的技術人員而言，運動學安裝件可被定義為用于將一個物體相對于另一個物體安裝在固定位置的機構。運動學安裝件和運動學安裝技術的使用可使成形光學器件組件每次定位時在X、Y和Z位置具有小于I亞微米的偏差。這可能是很重要的，因為以下三個原因:1)當形成鏡片時，每次其恰好形成在成形光學器件上的同一個地方；2)當測量沒有鏡片的成形光學器件時，成形光學器件位于同樣的準確位置；3)當在成形光學器件上測量鏡片時，成形光學器件位于相對于建立測量參考點的位移傳感器的同樣的準確位置；以及4)鏡片的重復定位使測量的厚度變成產生的眼科鏡片的測量值和芯軸的測量值之間的點對點差值。
[0064]現在參見圖4A，其為可用于本發明的示例性運動學安裝裝置組件的側視圖。在運動學安裝件的板頂部中的鏜孔中存在三個鋼制或碳化鎢定位子彈(僅示出了其中兩個)，并且可用螺釘調整每個子彈的位置直到球頭在單點處接觸成形光學器件組件，從而將成形光學器件芯軸定位于成形光學器件組件的底部。作為另外一種選擇，子彈可用球頭取代，其也可包括球頭-子彈-推桿-螺釘組合，或能夠發揮此處所述相同功能的它們的任意組合。在401A處，示出了三個子彈之一。所述球頭可借助于螺釘和彈簧(即球頭柱塞)運轉。在402B處，示出了其余兩個子彈的系統。所述子彈可借助于在兩處的兩個固定螺釘在該系統中運轉。該系統可提供用于在相對另一個的固定位置中安裝和調整成形光學器件芯軸的機構，這可能是本發明的一些實施例中所期望的。
[0065]現在參見圖4B，成形光學器件芯軸可固定到板上以形成成形光學器件。將成形光學器件芯軸固定到保持板的一種方式可以是使用紫外光固化的環氧樹脂，其具有補償高熱膨脹差異的能力。紫外光固化的環氧樹脂可用作成形光學器件芯軸的密封劑和封裝劑。穩定性、強度和耐化學品性可接受的紫外光固化的環氧樹脂的例子為如下這樣的紫外光固化的環氧樹脂:UV15-7SP4、UV15X-2、UV15X-2GT、或 Supreme3HT(Master Bond, Inc.)。另外，在芯軸的材料的熱系數小于所使用的板的熱系數的情況下，任何粘合劑的使用對于相應的定位和調整可能是足夠的。
[0066]在401B處，示出了橡皮墊圈，其在將紫外光固化的環氧樹脂注入到對齊的地方期間可臨時用于成形光學器件芯軸的定位。在402B處，示出了將要被插入的紫外光固化的環氧樹脂的入口填充部分。這可允許在成形光學器件芯軸周圍注入和分布。在403B處，示出了成形光學器件芯軸的凹形互鎖結構；當環氧樹脂沒有完全固化時，成形光學器件芯軸可由外部裝置調整，在定位后可施加紫外光鎖定位置。作為另外一種選擇，可使用一部分或兩部分環氧樹脂，使得有足夠的工作時間進行調整。
[0067]現在參見圖5，示出了實現用于成形光學器件的運動學安裝裝置組件的示例性實施例的俯視圖。該示例性運動學安裝件可被兩個調整器球頭銷501和502以及柱塞503保持就位。柱塞503座置在一個其后有彈簧的溝槽中，其可被代表彈簧銷組件的彈簧銷組件螺釘抓住。柱塞503可自由地移進和移出并接合成形光學器件。可并入凹口以避免芯軸的旋轉。彈簧銷組件經由柱塞將成形光學器件組件推向左邊(圖5中)，其邊緣然后撞擊調整器球頭銷501和502。調整器球頭銷501和502中任何一個的調整可足以調整安裝板505內的成形光學器件芯軸504的全部X、Y和Z位置。
[0068]如本文之前所解釋的以及圖2中所述，一般來講，BK7玻璃和石英表面更耐用，提供更高的透明度和更高的尺寸穩定性，并且可允許涂層增強形狀結構，以用于形成和固化所述定制眼科鏡片。在使用如BK7玻璃或石英的組合物的情況下，眼科鏡片的形狀結構可通過預處理光學質量成形表面并施加能夠提供低表面能特征的涂層或單層而增強。例如，施加增大由成形表面提供的接觸角的涂層或單層可提供所期望的眼科鏡片的邊緣形狀。
[0069]可利用通過使用涂層來增加/降低表面的表面能、或形成更好光學質量表面。涂層可以是永久的或暫時的，且可按多種方式施加。例如，涂層可為合成的施加疏水表面的產品的應用，該產品使用擦拭或噴涂使水成珠狀，從而增大了接觸角。所述涂層的厚度可顯著變化。然而，可能重要的是涂層不以非期望的方式與反應性混合物反應，且其在所使用的方法中以恒定的方式起作用。
[0070]涂層可包括提供對于成形光學器件的光學質量成形表面可能有利的具體性能
的特定單層。一種單層可包括'
【權利要求】
1.一種用于制造至少一個自由成形的眼科鏡片的成形光學器件，其中所述成形光學器件組件包括: 使進入所述成形光學器件的光化輻射透射的第一平表面、以及第二弓形表面，其中所述第二弓形表面的至少一部分包括光學質量成形表面； 介于所述第一平表面和所述第二弓形表面之間的用于光化輻射的光學投射路徑，以用于通過所述光學投射路徑將光化輻射從所述第一平表面投射到所述第二弓形表面，其中所述光學質量成形表面能夠被定位在包含鏡片成形材料的貯存器的腔體中，并且能夠大體限定自由成形的眼科鏡片的直徑和基弧；以及 對齊結構，其用于使所述光學質量成形表面的一個或多個點與一個或多個光化輻射源對齊。
2.根據權利要求1所述的成形光學器件，其中所述第二弓形表面的所述光學質量成形表面部分的形狀為大體凸形的。
3.根據權利要求1所述的成形光學器件，其中所述第二弓形表面的所述光學質量成形表面部分的形狀為大體凹形的。
4.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中所述貯存器提供具有在繼光化輻射暴露之后除去過量的鏡片成形材料的功能的設備。
5.根據權利要求4所述的成形光學器件，其中所述設備通過從過量的鏡片成形材料中撤回所述眼科鏡片來除去所述過量的鏡片成形材料。
6.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中所述第二弓形表面的所述光學質量成形部分包括空間反作用形狀結構，用于以自由形式方式形成的眼科鏡片的邊緣的至少一部分。`
7.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中所述對齊結構進一步允許所述第一平表面以不大于5微米的偏差垂直于光化輻射的所述投射路徑來安裝和定位。
8.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中所述成形光學器件包括成形光學器件芯軸和對齊板，并且所述成形光學器件芯軸和所述對齊板兩者包括與另一者互補的對齊結構。
9.根據權利要求8所述的成形光學器件，其中所述成形光學器件芯軸和所述對齊板由相同的材料制成。
10.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中所述成形光學器件包括機械運動學定位工件。
11.根據權利要求8至9中任一項所述的成形光學器件，其中成形光學器件芯軸結構包括圍繞所述芯軸的側向圓周的溝槽，并且所述對齊板包括裝配于所述芯軸的溝槽中的3個接觸點。
12.根據權利要求8至11中任一項所述的成形光學器件，其中與所述對齊板相比，所述成形光學器件芯軸具有相同的或較低的熱膨脹系數，并且所述芯軸使用粘合劑定位。
13.根據權利要求12所述的成形光學器件，其中所述粘合劑包括紫外光固化的環氧樹脂。
14.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中至少所述光學質量成形表面包含透射至少7%的光化輻射并具有介于1.4和1.8 nd之間的折射率的組合物。
15.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中至少所述光學質量成形表面包含具有介于63.8和106.2 Ve之間的色散系數的組合物。
16.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中至少所述光學質量成形表面包含具有介于2.1和5.3 g/g/cm3之間的密度/滲透性的組合物。
17.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中至少所述光學質量成形表面包含具有介于104和717 kg/mm2之間的硬度的組合物。
18.根據前述權利要求中任一項所述的成形光學器件，其中至少所述光學質量成形表面經預處理以增強所述自由成形的眼科鏡片的形狀結構。
19.根據權利要求18所述的成形光學器件，其中所述預處理包括施加涂層以改變表面能特征。
20.根據權利要求19所述的成形光學器件，其中所述涂層為用于增大所述光學質量部分的接觸角的硅烷單層涂層。
【文檔編號】B29C33/30GK103781621SQ201280042478
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】M.F.維德曼, J.B.恩恩斯, C.維德史密斯, P.M.波維爾, P.W.斯特斯 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司