利用基于体素的光刻技术形成带有插入件的眼科镜片的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于加工眼科镜片的装置、系统和方法，更具体地，涉及加工带有嵌入 插入件的镜片，其中所述镜片的至少一部分可按照自由成形方式来形成。甚至更具体地，本 发明涉及利用基于体素的光刻的自由成形工艺。
【背景技术】
[0002] 传统上，眼科镜片可通过浇铸成型来制成，其中可在相对模具部件的光学表面之 间限定的腔体中沉积单体材料。用于将水凝胶塑造成可用制品（诸如，眼科镜片）的多部 件模具可包括第一模具部件和第二模具部件，所述第一模具部件具有与眼科镜片的后曲面 对应的凸面部分，所述第二模具部件具有与眼科镜片的前曲面对应的凹面部分。为了使用 此类模具部件来制备镜片，可将未固化的水凝胶镜片制剂放置在一次性塑性前曲面模具部 件与一次性塑性后曲面模具部件之间。
[0003] 前曲面模具部件和后曲面模具部件通常可经由注塑技术形成，其中可迫使熔化的 塑料进入具有至少一个光学质量表面的精加工钢质模具中。可根据期望的镜片参数将前曲 面和后曲面模具部件结合在一起以成形镜片。随后可（例如通过暴露于热和光）使镜片制 剂固化，从而形成镜片。在固化之后，可将模具部件分离并且可将镜片从模具部件取出。
[0004] 对于镜片大小和光焦度种类不多但批量很大的情况，浇铸模塑眼科镜片尤其有 用。然而，注塑工艺的特性和设备可使得很难根据具体患者的眼睛或具体应用来形成定制 镜片。因此，已研究出其他技术，例如车床加工镜片纽和立体光刻技术。然而，车床加工可 能需要高模量镜片材料，可能耗时，并且可用表面的范围可能有限，立体光刻还未生产出适 用于人使用的镜片。
[0005] 近来，已提出可包括插入件的新型眼科镜片，其中所述插入件可被结合到标准眼 科镜片材料（例如，水凝胶）中。目前的模塑技术可能不适合于制造这些示例性眼科镜片， 与车床加工和立体光刻相关联的问题可能由于插入件的增加而加重。例如，在眼科镜片表 面中车床加工过于深可能损坏封装的插入件。
[0006] 与标准眼科镜片不同，可能需要附加制造步骤以允许标准眼科镜片附着或封装插 入件。通过典型的模塑技术，将前曲面模具部件从后曲面模具部件牵拉的应力可能使镜片 材料与插入件分离。因此，可能可取的是开发另选的技术来形成带有插入件的眼科镜片。
【发明内容】
[0007] 能够执行根据本发明的这些制造方法的自由成形方法和相应设备克服如上面简 要描述的与现有技术相关联的缺点。另外，本发明公开了利用基于体素的光刻技术制造带 有插入件的眼科镜片的方法，其中一个表面的至少一部分可由反应性混合物自由形成。在 一些实施例中，可经由可控制的光化辐射源在具有光学质量表面的基片上形成眼科镜片前 体，所述可控制的光化辐射可使一定体积的反应性混合物的可限定部分固化。
[0008] 在示例性实施例中，在前曲面模具块或后曲面模具块上形成眼科镜片可限制在从 自由成形设备取出时施加在带有插入件的眼科镜片上的应力。类似地，在其它示例性实施 例中，自由成形技术可与传统的模塑方法集成，其中所述自由成形技术可降低在两个模具 部件之间形成镜片所需的压力。
【附图说明】
[0009] 下文是附图所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明 的上述及其他特征和优点将显而易见。
[0010] 图1示出可用于实现本发明的一些示例性实施例的自由成形设备的示例性实施 例。
[0011] 图2示出可用于实现本发明的一些示例性实施例的凸模具芯轴上的自由成形镜 片或自由成形镜片前体的实施例。
[0012] 图3A示出眼睛上的可通电眼科镜片的示例性实施例的剖面图。
[0013] 图3B示出可通电眼科镜片的示例性实施例的前视图。
[0014] 图4示出介质插入件的示例性实施例的前视图，其中可通电眼科镜片可包括示例 性介质插入件。
[0015] 图5A-5F示出利用自由成形方法将介质插入件封装在生物相容性聚合材料内的 工艺流程的示例性实施例。
[0016] 图6A-6D示出利用自由成形方法将介质插入件封装在生物相容性聚合材料内的 工艺流程的另选的示例性实施例。
[0017] 图7示出带有插入件的镜片的示例性实施例，其中可通过在可根据本发明的一些 实施例形成的自由成形处理的生物相容性聚合材料上生成的特征结构来捕集所述插入件。
[0018] 图8示出图7所示的装置的示例性附加工艺，其中在装置上添加附加捕集特征结 构。
[0019] 图9示出利用基于自由成形的工艺来封装被置于生物相容性聚合材料上的插入 件的设备的示例性实施例。
[0020] 图10示出采用环形插入件的设备的示例性实施例，其中可利用自由成形方法生 成定制的光学区。
[0021] 图11示出可用于实现本发明的一些实施例的形成带有插入件凹坑限定特征结构 的光学器件的设备的示例性实施例。
[0022] 图12A-12F示出可用于实现本发明的一些实施例的利用带有插入件凹坑限定特 征结构的成形光学器件的工艺流程的示例性实施例。
[0023] 图13A-13F示出可用于实现本发明的一些实施例的形成包含眼科装置的插入件 的示例性方法。
【具体实施方式】
[0024] 本发明提供用于形成带有嵌入或部分嵌入的插入件的镜片的方法、装置和系统。 以下章节将详细说明本发明的实施例。虽然作了详述，但优选和可供选择的实施例均仅为 示例性实施例，可理解其变化、修改和更改对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此应 该理解示例性实施例并不限制下述发明的各个方面的广泛性。
[0025] 术语表
[0026] 在涉及本发明的该说明书和权利要求书中，所使用的各个术语定义如下：
[0027] 光化辐射：如本文所用，是指能够引发化学反应的辐射。
[0028] 弧形：如本文所用，是指象弓一样的弯曲形状。
[0029] 比尔定律（Beer's Law)或比尔朗伯定律（Beers-Lambert Law):如本文所用，是 指I (X)/Itl= exp (_acx)，其中I (X)可以是作为距受辐照表面的距离X的函数的强度，I河 以是表面处的入射强度，a可以是吸收组分的吸收系数，c可以是吸收组分的浓度。
[0030] 准直：如本文所用，是指限制辐射的锥角，所述辐射包括诸如作为来自设备的输出 而行进的光，所述设备接收辐射用作输入。在一些示例性实施例中，可限制锥角，使得行进 的光束是平行的。因此，准直器包括执行此功能的设备，准直的则描述作用于辐射的结果。
[0031] 远侧：如本文所用，是指在远离成形光学器件的位置的表面。例如，镜片前体的远 端可以是与接触成形光学器件的表面相比更远离成形光学器件的表面。
[0032] DMD :如本文所用，是指数字微镜装置，其可以是由功能性地安装在CMOS SRAM之 上的活动微镜阵列组成的双稳态空间光调制器。可通过将数据载入反射镜下的存储单元来 独立控制各个反射镜以引导反射光转向，从而将视频数据的像素空间映射到显示器上的像 素。数据以二进制方式静电地控制反射镜的倾斜角，其中反射镜状态为+X度（开）或-X度 (关）。对于当前的装置，X可为10度或12度（标称）。然后由开反射镜反射的光可通过 投影镜片并投射到屏幕上。光可在反射关闭时产生暗视场，并确定图像的暗电平基准。图 像通过介于开电平与关电平之间的灰度调制来形成，开关速率快到足以让观看者将其视为 完整图像。DMD (数字微镜装置）可包括DLP投影系统。
[0033] DMD脚本：如本文所用，是指空间光调制器的控制协议以及任何系统部件的控制 信号，系统部件例如为光源或滤光轮，其中任何者都可包括一系列时序命令。使用首字母缩 写DMD可能并不表示将该术语的使用限于空间光调制器的任何一种具体类型或尺寸。
[0034] 依他菲康：如本文所用，是指可用作反应性混合物的示例性材料，并且可包括约 95% HEMA(2-甲基丙烯酸羟乙酯）、1· 97% MAA(甲基丙烯酸）、0· 78% EGDMA(乙二醇二甲 基丙烯酸酯）和〇. 10% TMPTMA(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）-交联剂、约1% N0RBL0C 7966( -种苯并三唑类紫外线阻滞剂）和约1 %光引发剂CGI 1700以及稀释剂-BAGE(甘 油硼酸酯）（US 4, 495, 313)，并且活性组分：稀释剂的比率为52 : 48。
[0035] 固化辐射：如本文所用，是指足以进行下列一者或多者的光化辐