用于制造光学镜片的方法和制造系统与流程

本发明总体上涉及光学镜片、特别是眼科镜片的制造。

更精确地，本发明涉及一种用于使用增材制造技术来制造光学镜片的方法和制造系统。

背景技术：

使用增材制造技术来制造光学镜片、特别是眼科镜片是令人感兴趣的，因为所获得的光学镜片被直接成形为配合要支承光学镜片的镜架和/或所获得的光学镜片符合配戴者的光学处方。

然而，通过增材制造逐层制造完整的光学镜片消耗大量时间。

建议用累积构建(buildover)技术来面对此限制。该技术包括通过增材制造在现有光学元件上添加材料以制造光学镜片。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于使用增材制造技术来制造光学镜片的方法。该方法的目的是通过增材制造来提高光学镜片的制造效率。

更精确地，本发明包括一种用于制造在给定点处至少具有参考光焦度的光学镜片的方法。所述方法包括以下步骤：

-在固定数量的光学元件中选择一个光学元件来制造所述光学镜片，根据所述光学镜片的给定点处的参考光焦度来执行所述选择步骤，所述选择步骤被执行使得所述选择的光学元件具有的光焦度的绝对值小于或等于所述光学镜片的给定点处的参考光焦度的绝对值，以及

-通过在所述选择的光学元件上沉积补充部分，使用增材制造技术来制造所述光学镜片。

由于本发明，用于制造光学镜片的光学元件是从受限的一组光学元件中选择的。因此，这个受限的光学元件组允许使用于制造的可用光学元件的数量最小化。然后，选择适当的光学元件允许对制造光学镜片所添加的材料加以限制。

所述方法的其他有利特征是以下特征：

-所述光焦度是球镜度；

-所述光焦度是柱镜度；

-所述固定数量的光学元件中的至少一个具有非零柱镜度；

-所述固定数量的光学元件包括分别具有第一光焦度和第二光焦度的第一光学元件和第二光学元件，所述第二光焦度不同于所述第一光焦度；

-所述选择的光学元件包括第一面和第二面，所述补充部分沉积在所述第一面或所述第二面中的至少一个上；

-所述选择的光学元件的第一面和第二面分别具有第一曲率和第二曲率，所述第一曲率小于所述第二曲率，所述补充部分沉积在所述第一面上；

-所述选择的光学元件的第一面是凹形的，所述第一面在所述制造步骤期间保持基本上凹形的；

-所述选择的光学元件的第一面是凸形的，所述第一面在所述制造步骤期间保持基本上凸形的；

-所述固定数量的光学元件中的至少一个包括分别具有第一聚散度和第二聚散度的第一面和第二面，所述第一聚散度和所述第二聚散度的总和至少基本上等于零；

-所述固定数量的光学元件中的至少一个是非球面的或复曲面的，或者具有渐进表面或渐进光焦度分布。

本发明还包括用于制造在给定点处具有参考光焦度的光学镜片的制造系统。所述制造系统包括：

-选择单元，所述选择单元被设计为在固定数量的光学元件中并且根据所述光学镜片的给定点处的参考光焦度来选择光学元件，所述选择单元被配置为使得所述选择的光学元件具有的光焦度的绝对值小于或等于所述光学镜片的给定点处的参考光焦度的绝对值，以及

-制造单元，所述制造单元被设计为通过在所述选择的光学元件上沉积补充部分，使用增材制造技术来制造所述光学镜片。

具体实施方式

结合通过非限制性示例方式给出的附图给出的以下说明将允许理解组成本发明的内容及如何才能实施本发明。

在附图中：

-图1示出了适于制造根据本发明的光学镜片的示例性制造系统；

-图2和图3示出了根据本发明的光学元件的第一实施例；

-图4示出了根据本发明的光学元件的第二实施例；

-图5示出了根据本发明的光学元件的第三实施例；

-图6、图7、图8和图9示出了根据本发明的光学元件的第四实施例；

-图10示出了根据本发明的光学元件的第五实施例；以及

-图11a、图11b、图12a、图12b、图13a和图13b示出了根据本发明的光学元件的第六实施例。

图1示出了适于制造光学镜片的制造系统1。在此处描述的示例中，光学镜片是眼科镜片。作为替代方案，光学元件可以是眼科镜片的部件，例如在电致变色镜片的情况下是晶片。

制造系统1包括装置3和支撑件5。装置3适用于使用增材制造技术来制造光学镜片。表述“增材制造技术”是指通过并置体积元素或体素来制造实物的过程。因此，在本发明的情况下，通过在光学元件2上逐层地、逐体积元素地添加来制造光学镜片。实际上，该体积可以直接添加到光学元件2上。作为替代方案，所添加的体积可以单独制造，然后层压在光学元件上。实际上，增材制造技术可以是立体光刻(sla)或聚合物喷射(或喷墨打印)。优选地，使用聚合物喷射。

装置3包括控制单元(图1中未示出)。此控制单元包括微处理器和存储器。存储器存储指令，当微处理器执行这些指令时，这些指令允许制造系统1实现如下所述的用于制造光学镜片的方法。特别地，存储器存储表征光学元件2的数据。这些数据还包括限定要沉积在光学元件2上以由光学元件2形成光学镜片100的补充部分20的数据。

制造系统1还包括比如选择单元和制造单元等单元的组件(未表示出)。这些单元实际上由硬件元件和软件元件的组合制成。每个单元实现根据本发明的方法所描述且下文所解释的功能。对于每个单元，制造系统1存储例如可以由微处理器实现以便使用材料元件并因此执行与相关单元相关联的功能的软件指令。

光学元件2是在实现根据本发明的方法之前获得的。作为示例，光学元件2可以通过用不同方法制造(比如，模制或增材制造)来获得。作为另一个示例，光学元件2可以是有源光学透视部件。作为示例，有源光学透视部件可以是用于封装电致变色溶液的电致变色单元。关于眼科镜片中包括的电致变色单元的更多细节可以在例如文件us2018/0196283中找到。作为另一个示例，有源透视部件可以是增强现实装置或任何电活性部件。

实际上，光学元件2包括具有不同折射率的不同材料。光学元件2还可以包括非透明基材(比如光致变色物、偏振晶片或着色基材)或沉积在光学元件2上的另一个元件、比如硬涂层。此另一个元件实际上可以沉积在光学元件2的不同于在其上打印补充部分20的表面上。

光学元件2是用于制造光学镜片100的基本元件。光学元件2是最终光学镜片的一部分。换言之，光学元件2包括在光学镜片100中、例如在光学镜片100的正面与第二面之间。作为替代方案，光学元件2可以是光学镜片100的正面或背面之一的一部分。

光学元件2被设计成具有限定光学镜片100所需的一些特性。作为示例，光学元件2是透明的。

光学元件2被选择成与配戴者的处方相符合，即使该光学元件没有提供光学镜片100(在此如已经提到的眼科镜片)所期望的准确矫正。特别地，配戴者的处方包括用于制造光学镜片100的、光学镜片100(在此为眼科镜片)的给定点处的参考光焦度。给定点处的参考光焦度为正或负。作为示例，给定点处的参考光焦度可以对应于视远处方(给定点对应于视远区域)。作为另一个示例，给定点处的参考光焦度可以被评估为整个光学镜片100上预期的最大光焦度值的绝对值。

实际上，处方包括关于光学镜片(在此为眼科镜片)的光焦度的数据。根据一些实施例，光焦度在整个光学镜片上可以是恒定的。作为替代方案，光学镜片100中的光焦度例如在光学镜片100的所限定的几何或光学中心处可以是局部恒定的。作为另一个替代方案，光焦度可以沿着光学镜片100变化。

然而，光学元件2可能没有完全配置成具有与配戴者的所要求的处方相容所需的所有属性，或者可能没有成形为具有将它安装在镜架中所需的最终镜片轮廓。特别地，光学元件2在一些区域中的光焦度可能与光学镜片100的参考光焦度不同。然后，在制造过程期间对光学元件2与光学镜片100之间的光焦度差进行补偿。在本说明书中，光焦度是球镜度或柱镜度。

根据图2和图3所示的第一实施例，光学元件2的厚度沿着光学元件2基本上相同。实际上，可以限定光学镜片100的一组厚度阈值，以允许光学镜片100(因此包括光学元件2和补充部分20)的边缘的机械抵抗力或后处理。为了控制光学镜片的最终厚度，需要限制光学元件2的厚度。在此实际上，光学元件2的厚度(严格地)小于光学镜片100的厚度阈值组中所包括的厚度阈值的最小值。为了满足在光学元件2的厚度方面的限制与光学镜片100的机械抵抗力之间的折衷，光学元件2的厚度例如大于0.3毫米(mm)、例如在0.3mm至1mm之间、在此大约为0.5mm。

在此第一实施例中，此光学元件2的曲率基本上是平坦的。第一实施例例如适于正视眼视力。它也可以适用于近视视力(图2)或远视视力(图3)。

根据图4所表示的第二实施例，光学元件2的光焦度为负。光学元件2在其中心42处比在其边缘44处更薄。此第二实施例例如适用于近视视力。作为替代方案，光学元件2也可以在其一个表面上包括柱镜。

根据图5所表示的第三实施例，光学元件2的光焦度为负。光学元件2在其中心52处比在其边缘54处更薄。优选地，光学元件2在其中心处的厚度基本上等于1mm。

在此实施例中，光学元件2具有非零曲率。作为替代方案，光学元件2也可以在其一个表面上包括柱镜。此第三实施例也适用于近视视力。

图6和图7表示光学元件2的第四实施例。在这种情况下，光学元件2的光焦度为正。光学元件2在其中心62、72处比在其边缘64、74处更大。实际上，不同的光学元件2可以具有不同的直径d，以便使边缘64、74的厚度最小化。例如，用于制造光学镜片的光学元件2可以是具有能够匹配光学镜片的最终轮廓的直径d的光学元件。

边缘64、74的厚度优选地小于1mm。实际上，边缘64、74的厚度基本上等于0.3mm或0.5mm。

此第四实施例例如适用于远视视力。

作为图8和图9所表示的替代方案，光学元件2可以包括外部区域84、94和中心部分82、92。中心部分82、92具有正光焦度。外部区域84、94的厚度保持基本上恒定。优选地，外部区域的厚度的范围在0.3mm至0.5mm之间。

图10示出了光学元件2的第五实施例。在这种情况下，光学元件2是复曲面的或非球面的。作为替代方案，光学元件2可以具有复曲面的第一面和非球面的第二面(两种形状是相关联的)。此第五实施例适于需要渐进式光学设备的配戴者。

根据图11a和图11b所表示的第六实施例，光学元件2具有恒定的曲率和恒定的厚度。

作为替代方案，光学元件2可以具有弯曲的中心部分和平坦的边缘(图12a和图12b)。在这种情况下，光学元件2是非球面的。作为示例，光学元件2可以具有渐进表面或渐进光焦度分布。

作为另一个替代方案(图13a和图13b)，光学元件2的厚度可以沿其延伸部而变化。在这种情况下，光学元件2的曲率也可以变化。

图1所示且先前所述的制造系统1适用于执行用于使用增材制造技术来制造光学镜片100的方法。

在执行此方法之前，确定一组固定数量的光学元件。在制造光学镜片100的方法中，仅可以使用包括在此组中的光学元件。

确定此组是为了使可以用于制造光学镜片的光学元件的数量最小化。选择包括在该组中的光学元件是为了减少制造时间或减少添加的用于制造光学镜片的材料的体积。

然而，包括在该组中的光学元件也被仔细选择，以便能够制造任何处方的任何镜片。换言之，固定数量被确定为在使可用的光学元件的数量最小化与在随后的步骤中添加更少材料之间的折衷。

实际上，光学元件2的先前介绍的不同实施例可以引入固定数量的光学元件的组中。作为示例，固定数量的光学元件的组可以包括具有不同光焦度的光学元件、至少一个具有非零柱镜度的光学元件、或者至少一个非球面的或复曲面的光学元件。作为另一个示例，并且考虑到光学元件具有具有第一聚散度的第一面和具有第二聚散度的第二面，固定数量的光学元件的组可以包括至少一个光学元件，其中第一聚散度和第二聚散度的总和基本上等于零。

用于制造光学镜片100的方法包括从先前确定的固定数量的光学元件的组中选择一个光学元件的步骤s2。如先前所述，该方法目的是制造在给定点处具有参考光焦度的光学镜片100。因此，根据光学元件2的光焦度来执行选择。实际上，制造系统1中包括的选择单元基于相关联的光焦度的比较来选择适当的光学元件2。

执行选择光学元件2的步骤s2，使得所选择的光学元件的光焦度的绝对值小于或等于光学镜片100的给定点处的参考光焦度的绝对值。实际上，所选择的光学元件可以是具有最高光焦度绝对值的光学元件，该最高光焦度绝对值仍然保持小于光学镜片100的给定点处的参考光焦度的绝对值。

该方法以步骤s4继续。在此步骤期间，将补充部分20沉积在所选择的光学元件上，以便制造光学镜片100。使用增材制造技术来执行补充部分20的沉积。

实际上，考虑到所选择的光学元件的第一面和第二面，将补充部分20沉积在第一面和第二面中的至少一个上。作为替代方案，可以将补充部分20沉积在所选择的光学元件的第一面和第二面两者上。

根据本发明，可以区分沉积步骤s4的各种实施例。步骤s4的不同实施例是基于先前针对光学元件所介绍的实施例。

如果所选择的光学元件是先前的第一实施例和第二实施例(如图2和图4所示)中的一个，并且适用于近视视力，则将补充部分20沉积在所选择的光学元件的一个面上。作为示例，如果第一面是所选择的光学元件的背面，并且第二面是所选择的光学元件的正面，则在此将补充部分20沉积在所选择的光学元件的背面上。然而，如图2和图4所示，没有将补充部分20沉积在所选择的光学元件的整个背面上。这个所选择的光学元件的边缘24、44被保留，以便将光学镜片100(在此如已经提到的眼科镜片)安装在镜架中。

实际上，补充部分20以使光学镜片100的中心的厚度最小化的方式被打印。因此，制造步骤s4取决于应该添加到所选择的光学元件上的补充部分20的厚度。

作为替代方案，如果所选择的光学元件对应于图5所表示的第三实施例(并且也适用于近视视力)，则将补充部分20沉积在所选择的光学元件的正面上。由于所选择的光学元件的光焦度为负，并且小于给定点处的参考光焦度，因此补充部分20具有负光焦度。实际上，此状况包括减小补充部分20沉积在其上的面(在此是所选择的光学元件的正面)的曲率。

实际上，可以评估所沉积的补充部分20的厚度，以便补偿出于美学原因可以包括在背面中的柱镜部件。

如果所选择的光学元件是先前的第一实施例和第四实施例(如图3、图6和图8所示)中的一个，并且适用于远视视力，则将补充部分20沉积在所选择的光学元件的一个面上。作为示例，在此将补充部分20沉积在所选择的光学元件的正面上。

实际上，补充部分20以使光学镜片100的边缘厚度最小化同时保持光学镜片(在此是眼科镜片)的后表面与配戴者的眼睛之间的预定距离的方式被打印。

作为替代方案，如果所选择的光学元件对应于图7和图9所表示的第四实施例(并且也适用于远视视力)，则将补充部分20沉积在所选择的光学元件的背面上。实际上，考虑到所选择的光学元件的第一面和第二面分别具有第一曲率和第二曲率，并且第一曲率小于第二曲率，所以将补充部分20沉积在第一面上。在此，第一面对应于背面。换言之，将补充部分20沉积在具有最小曲率的面上。

在这种情况下，所选择的光学元件的背面是凹形的。补充部分20的沉积不会改变整体曲率，并且背面在制造步骤s4期间保持凹形。然而，例如对于渐进光学镜片，此背面可以是局部凸形的。

作为另一个替代方案(未表示)，所选择的光学元件的背面可以是凸形的。在这种情况下，补充部分20的沉积不会改变整体曲率，并且背面在制造步骤s4期间保持凸形的。然而，此背面可以是局部凹形的。

如果所选择的光学元件对应于先前的第五实施例(如图10所示)，并且适用于渐进视力，则将补充部分20沉积在所选择的光学元件的一个面上(在此是在所选择的光学元件的正面上)。

作为替代方案，所选择的光学元件的背表面可以包括复曲面部件。选择此复曲面部件是为了使(补充部分的)所添加材料的体积最小化。

实际上，所有先前介绍的实施例可以在所选择的光学元件的一个面中包括柱镜部件，以便满足美学条件。例如，在近视视力的情况下，小柱镜部件可以包括在正面中。此小柱镜部件范围是例如0.25到1屈光度。然而，对于远视视力，应该包括最低的柱镜部件。

实际上，可以使用复曲面光学元件，以便使光学镜片(尤其是具有高柱镜部件)的制造更容易。

如果所选择的光学元件对应于先前的第六实施例(如图11a、图11b、图12a、图12b、图13a和图13b所示)，补充部分20包括两个部分，第一部分200和第二部分202。第一部分200例如沉积在正面上，第二部分202打印在背面上。这些配置允许制造大光焦度范围的光学镜片。