用于制造透射光学系统的方法与流程

文档序号:19152413发布日期:2019-11-16 00:14阅读:163来源:国知局
用于制造透射光学系统的方法与流程

本发明涉及一种用于由坯件来制造透射光学系统的方法。在此,透射光学系统通常是透镜。本发明尤其涉及眼内透镜、隐形眼镜、折射植入物或眼镜镜片的制造。此外,本发明也涉及对光学表面的加工,这些光学表面部分地是镜像的并且部分地是辐射透过的。



背景技术:

在wo96/31315中描述了借助于激光对任意的3d型面的处理。在这种情况下尤其涉及在模具上制造精确的密封面。

wo2012/119761a1涉及一种用于通过利用能量辐射、优选地利用激光辐射进行加工来制造光学元件的方法。在这种情况下,由石英玻璃构成的坯件首先通过粗略剥蚀(grobabtrag)来处理并且然后通过抛光和精细剥蚀来处理。具有多个方法步骤的该重复过程尤其适合于硬材料,如玻璃或钢。

de102007058105a1描述了一种用于利用剥蚀激光来制造透射光学系统的方法。但是,在该方法中,不是利用激光在坯件处实现材料剥蚀,而是利用剥蚀剂,所述剥蚀剂被单独地利用汽化器输送给待加工的表面。因此,在该方法中,利用剥蚀剂来实现材料剥蚀,并且激光不作用于坯件的表面而是作用于剥蚀剂,该剥蚀剂在激光与坯件之间作为蒸汽相或以冷凝的液相来吸收激光辐射。在本申请中说明的低于500fs的脉冲时长涉及射到蒸汽态的或液态的剥蚀剂上的激光辐射,并且不涉及导致在坯件处的材料剥蚀的激光束。这种方法适合于特别硬的材料。

us5143660a描述了一种用于制造塑料透镜的注塑工艺。在此,在透镜中构造特殊的孔,这些孔用于容纳液体、如尤其是药物。



技术实现要素:

因而,本发明所基于的任务在于:提出一种类型的方法,该方法也可用于由更软的材料构成的坯件。该方法尤其应该能够实现快速的成本低廉的制造。

该任务通过具有专利权利要求1的特征的方法来解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

剥蚀激光的极小的脉冲时长导致:坯件的在脉冲期间蒸发的材料在蒸发之后不阻碍能量输入,并且在每个脉冲之后,在两个脉冲之间的短暂中断内,蒸汽也可以从加工区最大程度地逸出或者激光可以对准另一加工区。这能够实现精确的表面加工,其中在坯件的表面上可以产生彼此非常靠近的小的凹穴。

短的脉冲时长导致:在熔液之间或者坯件的在激光辐射下蒸发的材料几乎没有发生相互作用。材料剥蚀通过直接蒸发来实现并且由此所处理的材料几乎无损。具有几飞秒直至几皮秒或几纳秒时长的超短激光脉冲允许新的加工方法,所述新的加工方法利用常规的工具是不可能的。这些激光闪烁导致极高的峰值强度,所述峰值强度由于强烈的时间压缩而已经可以用相对低的脉冲能量来实现。这能够实现高度精确的材料剥蚀和对温度敏感的材料的加工。

有利的是,坯件由塑料制成。单体和聚合物适合于此,并且它们构成的组合以及尤其是透明的塑料也适合于此。

特别优选地,坯件具有丙烯酸酯。在此,坯件也可以由不同的塑料制成。丙烯酸酯优选是透明的或者部分地透明的。可以使用具有或没有增塑剂的丙烯酸酯。适合的材料例如是hi56specs®、pmma、ci26®或者contaflexci18®、水凝胶、硅树脂或者还有由胶原和聚合物构成的组合、诸如collamer®。

坯件可以从基体、如尤其是圆柱形杆或板切下或者剪下。特别有利的是,坯件通过注塑或挤压来制造。

一个特别有利的实施变型方案规定:坯件通过增材(additiv)制造(3d打印)由粉末状、液态或气态材料制成。在此,坯件已经可具有与最终形状匹配的三维形状,该三维形状也可以不对称地来构造。这里,不仅可以应用构造方法而且可以应用与所描述的剥蚀方法的组合。

一个有利的实施变型方案规定:使用具有密度梯度的坯件。这种密度梯度在坯件内导致位置上不同的光学折射特性。这导致,通过调整在坯件内的光密度,可以制造和使用如下坯件,所述该坯件以更小的表面曲率引起与均匀的坯件相同的光折射。

可替代地或累积地提出:坯件由不同的材料或材料类型制成。由此形成多材料坯件,该多材料坯件由于材料选择和位置上的材料布置而导致特定的折射特性。由于对具有不同密度的材料的特定选择,也可以实现一密度梯度,该密度梯度确定了坯件和光学系统的折射特性。

如果例如在圆柱的情况下外壳区域具有与核心区域不同的光密度,则射到圆柱的平坦侧面上的辐射根据材料的光密度被偏转,而表面不必弯曲地来构造。由此,密度梯度在圆形透镜的情况下沿径向能够实现表面曲率的减小。这导致,利用激光束来使对弯曲较小的表面的加工变得容易,因为由于曲率更小,激光束可以更容易近似以直角地相对于在表面曲率处的法线来引导。然而,坯件也可以已经具有折射特性,该折射特性接近透镜的所希望的额定形状。由此降低了透镜的加工花费。

因而扩展地提出:使用在横截面中为圆形的坯件,该坯件朝向中心具有与朝向边缘不同的光密度。

在透镜处的密度梯度能够实现制造曲率更低的或者甚至没有曲率的透镜。这导致能柔性地并且可卷起地制造的透镜。由此变得可能的是,将透镜折叠或卷起得很小,以便将该透镜通过特别小的开口引入到眼睛中。因此,在角膜处的很小的截面就足以取出旧的可损坏的透镜并且将新透镜引入到眼睛中,该新透镜然后才在眼睛中展开或展平。

关于不同的材料和密度梯度的实施方案每个本身也与在专利权利要求1中说明的脉冲时长无关地对于本发明是重要的。

有利的是:脉冲能量在剥蚀期间和/或在抛光期间被改变。因此提出,激光的能量在时间上被改变。这能够实现在特定的表面区域中以比在其它表面区域中更高的脉冲能量来进行剥蚀或者抛光。如果激光束例如在曲折的线上被引导经过坯件的表面,则例如可以在偏转区域中降低能量输入。

只要剥蚀材料是用于改变坯件的形状的基础,就谈及剥蚀或剥蚀激光。而只要形状应尽可能保持不变并且仅仅应使表面平滑,就谈及抛光或抛光激光。

特别有利的是:在每个激光脉冲之后,测量在经加工表面的区域中的经加工的光学系统的形状。在此,要么可以确定每个面区域的总剥蚀,要么甚至可以确定凹穴形状。为此优选地使用光学相干断层扫描。这能够实现存储位置数据,并且在随后加工面或者加工邻接面时考虑这些位置数据。在此,要么在一个脉冲之后直接进行测量要么在直至重复加工所测量的面或者直至加工邻接面的时间中进行测量。这能够实现在微米范围中或甚至在亚微米范围中的精度。

除了测量经加工的表面之外,还有利的是:在加工期间,利用测量系统、优选地利用高温计或者热成像摄像机来监视过程温度。这使得能够也对过程温度进行调节,以便在所限定的带宽内保持过程温度。

激光脉冲通常在面上方具有高斯强度分布。然而,在加工表面时的特别的精度通过如下方式来实现:脉冲的脉冲能量分布在位置上是不对称的。与矩形脉冲有偏差地,因而矩形的边沿可以不同地来构造。脉冲尤其可以在一侧朝向中心升高得比该脉冲在另一侧远离脉冲降低得更强烈。由此,激光束面上的能量分布可以被改变,使得在光束射到弯曲的面上时实现与该弯曲的面匹配的蒸发。尤其也可以减小通过激光脉冲产生的凹穴的深度,而不在该脉冲期间减少被蒸发的体积。

这能够实现在待处理的面上方的几乎恒定的剥蚀。此外,剥蚀轮廓可以任意被改变和操纵。

此外,凹穴深度也应该在整个待加工面上基本上恒定。在这种情况下“基本上”意味着:激光束的强度分布被调整为使得例如在照射具有半径r的圆形面时在具有半径r/2的圆形面上的平均凹穴深度是在r/2至r范围中的环形面中的平均凹穴深度的最大两倍那么深。优选地,偏差甚至在亚微米范围中。

一个实施方式规定:在一个脉冲期间的脉冲能量分布在圆形的或椭圆形的面上沿径向具有至少一个最大值。脉冲的强度分布例如可以被构造为火山口的形状,使得在圆形的椭圆形的面的边缘区域中比在中央区域中有更高的强度起作用。这使得能够视任务而定单独地被改变脉冲在该脉冲所遇到的面上的强度分布。脉冲形状可以一次性地被调整或者在加工期间被改变。因而提出:在加工期间,脉冲能量分布与辐射方向垂直地被改变。

关于位置上的能量分布和关于时间上的能量分布的实施方案每个本身也与在专利权利要求1中说明的脉冲时长无关地对于本发明是重要的。

视激光束是垂直地还是以一角度射到待加工面上而定,激光束的影响是不同的。这导致:激光束相对于经加工表面的取向也影响剥蚀结果。为了限制这些区别提出:在加工弯曲的光学系统期间,保持激光束的取向基本上垂直于在激光束和光学系统的交点的切平面。“基本上”在这里意味着:在偏差小于40%并且优选地小于10%的情况下。因为垂直描述了激光束相对于切平面的角度为90°,所以基本上垂直例如描述了激光束相对于切平面的角度大于70°。可替代地或累积地,激光束的强度或强度分布也可以根据入射角被改变。

为了可以使激光束尽可能以直角射到待加工的面上,光束可以通过反射镜来偏转。然而,也可以改变激光和待加工光学系统相对于彼此的位置。因而提出:在加工期间,移动坯件或激光的位置和/或取向。

通过如下方式可以大大减少加工花费:使用如下坯件,该坯件已经在一侧或多侧具有所限定的形状、如尤其是凸形或凹形并且只还在一侧用激光来加工。一个优选的实施变型方案规定:坯件在一侧对称地成型并且在另一侧不对称地被加工或者被加工为自由形状。

关于激光束的取向和关于坯件的形状的实施方案每个本身也与在专利权利要求1中说明的脉冲时长无关地对于本发明是重要的。

对光学系统的精确加工使得能够针对患者单独地来制造助视器,如尤其是眼内透镜或者隐形眼镜。为此提出:首先测量患者的眼睛并且因此产生数据组,并且然后基于所述数据组的数据来控制剥蚀激光和/或抛光激光。

在此,可以通过生物测量和/或地形测量(topometrie)来测量眼睛,以便确定眼球的轴向长度、角膜前表面、角膜后表面、角膜厚度和/或角膜的折射率。地形测量允许利用检眼计或角膜散光计来除了中央半径之外也检测外围的角膜半径,以便获得有说服力的表面参数,例如用于匹配隐形眼镜或眼内透镜。地形测量提供单个测量值,根据这些单个测量值可以近似推断出表面特性,并且角膜摄影术提供完整的表面轮廓。从中得到用于额定形状的数据组,该数据组使得能够单独地制造透镜或其它助视器。在此,视觉缺陷可能源自眼睛的所有元素。对各个元素的测量或者借助光线跟踪(ray-tracing)来确定延伸经过眼睛的辐射束的衍射允许定义视力矫正,以便利用视力矫正装置补偿这些缺陷。

有利的是:在测量时已经产生数据组,该数据组可以以简单的方式和方法被转化成用于制造透镜的计算机控制程序。

可以使用不同的单独制造的助视器或者视力矫正装置,或者可以将标准助视器与单独制造的视力矫正装置相组合。然而也可能的是,只由经矫正的眼内透镜来替换透镜,以便尽可能多地对眼睛的所有缺陷进行矫正。

这种方法已在ep0954255b1中予以描述。提出了:用激光来修剪人工透镜。该方法在经济上并不能实现,因为用激光来修剪透镜使得该透镜正好对应于特殊的额定形状并且平滑得使得没有形成不想要的光折射是花费高昂的。只有该方法与塑料材料(如尤其是丙烯酸酯)和使塑料蒸发的激光的组合才导致了经济的方法。该方法尤其是作为利用用于材料剥蚀的剥蚀激光和用于抛光步骤的抛光激光的两阶段方法也与之前提到的方法步骤无关地对于本发明是重要的。

在此,该透镜也可具有多焦功能。此外,利用透镜也可以矫正由于眼睛中的散射、如尤其是在玻璃体中的由年龄引起的散射中心所引起的缺陷。此外,在眼睛中的反射、局部的吸收、在眼睛中的偏振的变化和单独的弱视可以被矫正为使得矫正的质量达到或者甚至超过视网膜的光学分辨率(视网膜质量iol(retina-quality-iol))。

还提出:通过剥蚀和/或抛光,有针对性地改变光学系统的表面的光密度,使得被改变的折射率阻止反射。尤其是通过极度抛光可以将光折射、如法布里-珀罗效应和多重反射最小化。抛光由此像防反射涂层(anti-relex-coating)那样起作用。这尤其也可以通过如下方式来实现:在不同的层中折射率被改变。

尤其是为了消除散射并且为了可以制造具有增大的焦深和多焦iol的透镜,提出:利用激光辐射来改变坯件的材料,使得制成的透镜具有光密度梯度。密度梯度的变化可以通过剥蚀和增材方法来实现。例如,可以通过激光光斑或激光焦点的径向共同旋转的取向来实现密度梯度。尤其是,密度梯度也可以通过所限定的光束分布来实现。这样,在径向内部区域中可以比在径向上更外部的区域中利用激光束的更高的强度来工作,以便实现密度梯度或者不同密度的区域。相对应地,在径向内部区域中也可以比在径向上更外部的区域中利用激光束的更低的强度来工作,以便实现密度梯度或者不同密度的区域。该梯度或密度梯度可以在计算透射光学系统的折射特性时被考虑。有利地,在透镜的两个区域之间的光密度差为至少0.01。因此,可以产生任意的、优选径向上对称的折射率梯度作为密度跳跃或者作为连续的密度过渡。

因而,所述方法的一个特别重要的应用领域在于眼内透镜的光学系统的制造。

在方法技术上已经被证明为有利的是:剥蚀激光被运行为使得该剥蚀激光引起每脉冲0.01μm至10μm并且优选地0.02μm至5μm并且特别优选地每脉冲0.02μm至0.5μm的材料剥蚀。根据所需要的材料剥蚀,也可以在多个步骤中执行剥蚀,其中每层的剥蚀应该小于20μm并且优选地小于2μm,特别优选地小于1μm。在此,首先可以以更大的剥蚀来工作,并且在接近额定形状时可以减小每层的剥蚀。这导致,首先以较大的强度或者也以较大的照射面引起较大的剥蚀,并且然后每脉冲引起较小的剥蚀,以便使表面尽可能平滑并且不那么必须被抛光。

已经被证明为有利的是:剥蚀激光以100nm至1200nm并且优选地小于400nm、如尤其是在193nm与370nm之间的激光波长来运行。优选的波长是193nm、248nm、266nm、343nm和355nm。

在剥蚀期间,剥蚀激光的聚焦直径应该在5μm与50μm之间并且优选地应该约为20μm。

剥蚀激光的扫描速度为100mm/s至5000mm/s并且优选地为500mm/s至5000mm/s并且特别优选地约为1000mm/s。

剥蚀激光的脉冲能量可以为0.1μj至10μj并且优选地可以约为1μj。

剥蚀激光的重复速率可以为5khz至5000khz并且优选地可以是50khz至200khz或10khz至500khz。

一个有利的方法变型方案规定:利用所述剥蚀激光的激光束首先与额定形状有间隔地除去材料,直至除去材料的至少50%,并且只有在那时才在更接近额定形状的区域中除去材料。在此,激光可以被引导向上和向下。在向上进行激光引导时,首先在径向上非常外部地只剥蚀一块并且然后通常剥蚀更小的在径向上继续向内伸展的一块。“向下”意味着首先从外部径向剥蚀一大块直至最终形状,并且然后在下面剥蚀一较小的块。

还已经被证明为有利的是:通过在表面上的各个激光脉冲在剥蚀层内产生的剥蚀凹穴的距离不是恒定的。为了调整所剥蚀的平均层密度,也可以使该距离改变。由此,每面的剥蚀通过待加工的光学系统上的脉冲出现面的距离来改变。彼此紧靠的脉冲出现面引起较大的剥蚀,而彼此分开得远的脉冲出现面引起较小的剥蚀。

针对抛光提出:抛光激光以1s以上的脉冲时长脉冲化地或经调制地来运行。由此,可以例如在塑料的情况下实现最优的抛光。

对于抛光来说优选的激光波长在0.1μm与100μm之间并且优选地在9μm与11μm之间或者在0.1μm与0.4μm之间或者在1μm至12μm之间的范围中。

一个特殊的方法实施方案规定:抛光激光连续地运行。因此,激光在抛光期间没有被脉冲化,而是光束相对于光学系统的表面移动,优选地甚至以改变的强度移动。因此,与脉冲化的激光相反,始终存在一定的激光功率。

对于抛光来说已经被证明为有利的是:抛光激光在工件处具有小于10mm并且优选地在0.1mm与8mm之间的光束直径。抛光过程可以通过如下方式被简化:抛光激光在工件处具有大于或等于待抛光面的光束直径。因此变得可能的是:一次性地对该面进行抛光,而不使激光在该面上来回移动。

抛光激光的有利的进给速度在1mm/s与100mm/s之间。

还有利的是:抛光激光通过相对于“准线”具有500mm/s至20000mm/s的扫描速度的扫描移动来成型。因此,通过激光束的来回移动,即使在脉冲化的激光的情况下也不形成单个的凹穴,而是形成加深的面或沟槽。

抛光激光可以以1w至500w、优选地约100w至300w的平均激光功率来运行。有利的是:利用抛光激光来执行少于30次并且优选地仅仅1至10次的穿过,以便对光学系统进行抛光。

抛光激光也可以用线性长度来运行,该线性长度至少与待抛光面的延伸一样长。因此,激光束作为线被引导经过待抛光表面,并且在此注意:在此由激光束来检测整个表面。

本发明所基于的任务也由透镜来解决,该透镜在一个区域中具有比在该透镜的另一区域中低1%的密度。这种密度梯度导致特殊的折射特性,由此该透镜不仅通过其形状而且尤其是也通过其密度在不同的区域中引起不同的光折射。有利的是:区别为2%至5%或者甚至超过此例如超过10%。

还有利的是:透镜具有表面区域和核心区域,并且在表面区域中的密度大于在核心区域中的密度。累积地或可替代地,透镜可具有圆形的横截面和径向密度梯度。

视使用目的而定,可以是有利的是:所述透镜反射小于5%并且优选地小于1%的射上的辐射。

关于激光在剥蚀和抛光时的参数的实施方案每个本身也与在专利权利要求1中说明的脉冲时长和之前提到的其它特征无关地对于本发明是重要的。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下文予以描述。其中:

图1示意性地示出了用于制造透镜的坯件;

图2示意性地示出了在激光加工期间的坯件;

图3示意性地示出了在激光加工之后的经加工的坯件;

图4示意性地示出了激光束射到透镜表面上;

图5示意性地示出了在遇到激光束之后的熔液和所产生的蒸汽;

图6示意性地示出了所产生的蒸汽的蒸发;

图7示意性地示出了在透镜表面上产生的凹穴;

图8示意性地示出了利用激光束对透镜表面的平滑;

图9示意性地示出了未经处理的透镜坯件的表面;

图10示意性地示出了在激光剥蚀之后的透镜表面;

图11示意性地示出了在抛光之后的透镜表面;

图12示意性地示出了在加工期间激光的进给;

图13示意性地示出了进给速度与激光功率的关系;

图14示意性地示出了对具有密度梯度的透镜的俯视图;

图15示意性地示出了经过在图14中示出的透镜的截面;

图16示意性地示出了脉冲强度关于时间的变化;

图17示意性地示出了脉冲强度随位置的变化;

图18示意性地示出了具有中央强度降低的脉冲;

图19示意性地示出了激光束相对于透镜的取向;

图20示意性地示出了在透镜内部的激光加工;

图21示意性地示出了在透镜表面上的不同地间隔开的剥蚀凹穴;

图22示意性地示出了在透镜内部具有被提高的密度的透镜;

图23示意性地示出了在透镜的表面处具有被提高的密度的透镜;

图24示意性地示出了对在图23中示出的透镜的俯视图;

图25示意性地示出了在透镜的径向外部区域具有被提高的密度的透镜;

图26示意性地示出了对在图25中示出的透镜的俯视图;

图27示意性地示出了具有沿径向变化的密度的透镜;以及

图28示意性地示出了对图27中示出的透镜的俯视图。

具体实施方式

图1示出了透镜坯件2作为透射光学系统1。图2示出了该坯件2如何借助于剥蚀激光3来加工。在此,在图2中示出的示例中,已经在透镜2的左侧用激光3实现了所勾画的材料剥蚀4。在材料剥蚀之后,利用测量装置5来测量在经加工的表面区域中的透镜2的形状6。这使得能够基于测量值、优选地还在加工期间作用于激光3的脉冲的类型。此外,在加工期间已经利用高温计7来监视过程温度。过程温度也可以通过作用于激光3的激光束类型来影响并且必要时甚至被调节。

在剥蚀之后,坯件2具有在图3中示出的体积减小的形状,该体积能归因于材料剥蚀4。

坯件是塑料并且在当前情况下是丙烯酸酯8。该坯件也可具有其它材料、诸如其它塑料或玻璃。然而,坯件的待精加工的表面由塑料构成。图4示出激光束9如何射到丙烯酸酯8的表面10上并且在此在区域11中杯状地侵入到丙烯酸酯中。剥蚀激光的脉冲时长约为100飞秒并且由此在区域11中使丙烯酸酯蒸发。在此,形成丙烯酸酯熔液的杯状区域12并且在该杯状区域12内形成由蒸汽构成的区域13。

图6示出熔液12如何重新硬化以及蒸汽13如何挥发。由此,在该过程结束时,在丙烯酸酯区域8中留下在图7中示出的凹穴14。

通过彼此紧密地布置多个这种凹穴,实现了扁平的材料剥蚀4。在此所产生的表面结构由于凹穴接连排列而是粗糙的。通过将凹穴深度最小化并且将在凹穴之间的距离最小化,可以减小在塑料表面上的粗糙度。

对于表面平滑来说有利的是:激光强度被最小化和/或激光在待加工表面上的出现面积被增大,使得仅有材料被熔化并且尽可能没有材料蒸发。为此,通常使用抛光激光20,该抛光激光沿着线21以扫描速度(vscan)和出现宽度22、23扫描地被引导经过表面24。在此,抛光激光20以进给速度(vfeed)朝着垂直于线21的箭头25方向向前移动。

这导致,如在图9至11中示出的那样,首先以剥蚀激光对坯件2进行加工,以便实现材料剥蚀4,由此形成坯件2的粗糙的表面。通过随后的激光抛光,形成坯件2的在图11中示出的平滑表面26。

在该实施例中,在眼内透镜2处根据在图9中示出的原始形状借助于选择性的材料剥蚀来产生在图10中示出的材料表面,并且然后通过激光抛光来使该材料表面平滑,直至该材料表面透明。在此,形成在图11中示出的材料表面。

在用剥蚀激光3来进行材料剥蚀4期间注意:通过约为100或200飞秒的超短脉冲化的激光辐射的作用,只在激光在该表面上的出现位置处在没有对周围材料热损坏的情况下实现选择性地在位置上受限的材料剥蚀。在该实施例中,使用为343nm的激光波长,使得激光辐射通过该激光波长的小的光学渗入深度在丙烯酸酯中接近表面地被吸收。

通过将表面的原始形状与目标形状进行比较,确定必要的剥蚀深度并且因此确定在该表面的每个位置处的激光脉冲的必要数目。因此,在激光辐射的类型没有变化的情况下,可以通过每面积的激光脉冲的数目来规定材料剥蚀4。在此,激光束30、尤其是用于激光材料剥蚀的激光束30可以曲折地被引导经过待加工表面。基于每面积的激光脉冲的所计算出的数目,在穿过待加工表面期间接通和关断激光。

在图12中示出的实施例中,使用激光辐射在材料表面处的约为20μm的光束直径31、为100khz的重复速率和为1000mm/s的扫描速度32。由此形成进给速度33(vfeed),以该进给速度引导激光30经过透镜34。

对于随后的激光抛光来说,使用具有波长为10.6μm的激光,因为该波长也在材料中接近表面地被吸收。激光连续地运行并且激光功率在50至100瓦特的范围中。这导致:在通过激光辐射的作用来进行激光抛光期间,材料表面被熔化并且然后在该材料表面重新变硬之前由于表面张力而被平滑。

在图12中示出的实施例中,执行20次重复(穿过的次数),以便逐步地对该表面进行抛光,其中每次重复都降低表面粗糙度,直至实现目标粗糙度。在这些重复之间设置20秒的间歇,以便防止样本的过热。

在图12中示出的用于重复的加工策略的特点在于:使用具有5000mm/s的扫描速度的双向扫描策略并且由此产生准线聚焦。该准线聚焦35以30至40mm/s的进给速度33被引导经过待抛光表面。在该实施例中,工件处的光束直径31为6mm。优选地,也使用温度调节,以便还改善激光抛光的稳定性。

在平均激光功率较高的情况下可使用更高的进给速度,并且在平均激光功率减小的情况下,进给速度被降低。因此,该过程是能缩放的。在图13中示出了进给速度33与平均激光功率36之间的关系。在此,得到划影线的优选的工作区域37。

图14示出了特殊的坯件40,该特殊的坯件通过注塑来制成。作为注塑方法的结果,该坯件具有密度梯度。在这种情况下,中心区域41构造得比边缘区域42具有更高密度。该密度梯度可以在注塑时通过在注射过程期间的压缩比或者也可以通过多成分注塑来产生,在所述多成分注塑情况下使用不同的塑料。尤其是即使在由粉末状、液态或气态材料来进行增材制造的情况下,也可以以简单的方式和方法来制造具有密度梯度的坯件或者由不同的材料来制造坯件。该密度梯度导致光在透镜40处的特殊折射。为了坯件40的不同密度不妨碍材料剥蚀和抛光的过程,也可以在透镜40的内部设置具有其它密度的区域,而具有对于加工来说相关的表面区域的待加工表面具有一致的密度。

有利的是:脉冲能量在剥蚀期间和/或在抛光期间被改变。为此,图16示出了不同的时间上相继的脉冲50至55的强度,这些脉冲具有不同的强度56但是具有相同的脉冲时长57(只是示范性地用数字标明)。因此,脉冲50至55的强度56随时间58波动。相对应地,各个脉冲50至55的脉冲时长57也可以被改变,而脉冲强度保持恒定。最后,强度56和脉冲时长57也可以关于时间被改变并且优选地被调节,以便对剥蚀或抛光过程最优地起作用并且实现没有过热的快速加工。

在图17中示例性地示出了脉冲60在空间轴61和63上的随位置的强度分布。该脉冲在左侧示出了比在右侧在位置上受限制的更高的脉冲能量62。在此,脉冲例如可以沿着表面64缓慢地下降或者沿着弯曲表面65强烈地下降,使得脉冲的右侧具有比其左侧低得多的能量集中。这使得能够例如在激光束在面上方移动的情况下,改变在该时间期间被引入到面区域上的辐射强度。

图18示出了脉冲70的特殊的随位置的能量分布,其中在脉冲70的边缘区域71中存在比中央的中心区域72中更高的能量。这导致:在脉冲射到透镜的表面上时,在所形成的凹穴的边缘区域中施加比在凹穴的中心区域中更高的能量。因而,凹穴较少地获得碗形,而更多地获得矩形,使得多个并排防止的凹穴形成近似平坦的表面。

为了优化这一点提出:在加工期间,脉冲能量分布与辐射方向垂直地被改变。

为了实现对透镜81的透镜状表面80的均匀加工,有利的是,激光束82基本上垂直于切线83地保持在激光束82与透镜81的交点84。这可以通过如下方式来实现:激光束的取向在加工期间被改变并且透镜81的位置保持恒定,或者通过如下方式来实现:透镜81相对于激光束82的取向被改变,其方式是在加工期间使透镜81移动。当然,也可以使透镜和激光移动,以便实现激光束82相对于透镜表面上的法线83的尽可能垂直的取向。此外,在激光的移动的位置处,也可以利用反射镜来使激光束取向为使得该激光束尽可能垂直地射到透镜表面上。

如以在图14和15中示出的透镜为例,透镜的密度可以通过坯件的材料选择或材料加工来改变。然而,密度也可以在加工期间通过材料剥蚀和/或抛光来改变。这使得能够通过激光束的类型在位置上受限制地并且作为在透镜表面处的梯度来设置不同的密度。在此,在材料表面处的密度可以被提高为使得通过经改变的折射率来防止反射。然而,所述密度可以利用激光束或者借助于多个激光束91、92也在透镜93的内部90中被改变为,使得制成的透镜的光折射不是作为透镜的表面形状的结果而得到,而是也作为在透镜93的表面区域94中和/或在透镜93的内部区域90中的密度梯度的结果而得到。

在图21中示出了在透镜102的表面101上的剥蚀凹穴100的布局。在此,剥蚀凹穴100在边缘区域103中比在中央区域104中间隔开得更远。这只是一个示例,用来示出也可以如何通过每面积凹穴的数目来改变对表面的加工的方式。

在图22中示出的透镜110具有中央的中心区域111,该中央的中心区域具有比径向外部区域112更高的密度。

在图23中示出的透镜120中实现了相反的密度分布。在那里,外部区域在图形上更暗地被示出,以便表明更好的密度,而内部区域122更亮地被示出,以便表明减小的密度。

因此,在图24中示出的俯视图中,只要仅考虑可见的表面,就看出一致的密度。因此,在两个实施例中,在光轴113或123的方向上都存在密度梯度。

图25示出了具有径向的密度梯度的透镜130。在光轴133的区域中,区域132具有比在径向上更位于外面的区域131更低的密度。因而,在图26中的俯视图示出了较暗的径向外部区域131和具有更低密度的较亮的中央区域132。

图27示出了具有多焦(multivokal)密度梯度的透镜140。在这种情况下,具有较低光密度的区域143和144沿径向从光轴142处的中央的中心区域141出发交替,具有较高光密度的区域145位于所述区域143和144之间。

图28以俯视图示出了:较高和较低光密度的区域环形地来构造。

在所有被示出的实施例中,光密度都可以作为梯度转变为被改变的光密度,并且可替代地不同光密度的区域可以清楚分界地彼此相邻。在此,利用变化的光密度可以影响在有激光束穿透并且该激光束偏转时透镜的折射特性。可替代地或累积地,通过透镜表面的密度和通常伴随于此的硬度也可以影响反射特性、尤其是在该透镜表面的分界面处的反射特性。

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