[发明专利]通过加法制造来生产同质均匀的光学元件

说明书

本文公开了用于加法制造同质均匀的光学元件的系统和方法。将同质均匀的光图案照射到可聚合液体上以形成光学元件的各个聚合固体层。

技术领域

本发明涉及眼科元件的制造，尤其涉及一种改善通过加法技术制造的眼镜镜片质量的方法，以及通过所述方法得到的产品。

背景技术

处方眼镜镜片(眼镜镜片或眼科镜片)用于矫正人类视力的屈光不正。眼镜镜片可用于保护眼睛，即保护眼睛免受过量光线或机械、化学或生物伤害。

通常有两个主要的技术用于成型眼镜镜片的曲面。一个成型技术是模制。通过模制，用玻璃或其他材料来制造基准曲面，并且通过成型铸造或注射制模将基准曲面复制到眼镜镜片上。另一种成型技术是打磨及抛光，其将固体光学材料机械研磨(或碾磨)并抛光直到得到所需的曲面。

处方眼镜镜片的特征在于可以尽可能地制造出大量不同的镜片。镜片可以根据镜片材料、嵌入镜片中的改性剂、涂层、功率及功率分布的不同而不同。由于屈光不正以0.25D的步长进行测量，其被认为是人类模糊感知的可辨别平均阙值，因此在可以使用的不同光学功率的数量方面具有限制。尽管如此，考虑到镜片相对于眼睛的实际位置，自2000年左右以来可以根据用户的特征或需要来定制现代数字镜片。因此，针对每个个体的眼镜镜片的光学性能的优化需要能够生产大量具有不同光学功率的镜片的能力。类似地，主要用于老花眼人员的多焦点眼镜镜片在透镜的孔径上具有连续的变化，以允许用户在不同距离处进行清晰聚焦。同样地，在这些多焦点镜片中分布的不同光学功率的数量实际也是无限的。

现代数字研磨(碾磨)及抛光技术可以用于制造任意曲面。这种方法非常适用于制造对形状可变性有要求的眼镜镜片。然而，机械研磨及抛光是一种减法工艺，其需要复杂和昂贵的机器来保证眼镜产品所需的准确度。机械研磨和抛光需要有用于准确对准的昂贵的工具和设备，以及使用昂贵的消耗品，包括切割工具、抛光浆料、抛光垫和冷却剂。另外，机械研磨和抛光是一种能量消耗工艺，其会产生大量难以处理及消灭的废弃物。

模制不是一种减法工艺，但是其需要事先制作模具本身。当所需的镜片曲面量庞大时，模制变得不切实际，因为从每个模具中成型的(或浇注成型)的镜片曲面的数量太少，其结果是必须生产大量的模具并保存在手边。

光学行业已经采用了结合模制和机械技术相结合的混合方法，其成为可能要归功于光学功率的附加性质。镜片元件具有两个抛光曲面，并且其光学功率可以在两个曲面之间分布。其中一个曲面可以标准化为相对少量的不同形状，这可以通过模制制成，另一个曲面被研磨/抛光成所需的形状以得到想要的光学功率和光学功率分布。通过这种方式，眼镜镜片的制造可以分为两个步骤。第一，可以通过浇注成型或注射成型制造半成品镜片毛胚。镜片制造商采购并储存这些毛胚或制造这些毛胚。第二，当镜片制造商收到镜片订单时，其可以选择一种合适的镜片毛胚，然后机械地计算毛胚的后曲面来生产所需的镜片。

眼镜镜片的定制属性使其成为更加分散和简单的制造工艺的理想产品。一种改善的加法工艺对眼镜镜片的制备来说将是有利的。其可以根据需求来制造镜片，这具有多种优点。使用加法工艺制造定制镜片无需生产和储存半成品毛胚，消除了研磨中固有材料的浪费，并通过简化整个工艺降低了能耗。此外，加法制造允许添加或嵌入未来技术的结构于镜片中，所述未来技术包括使用反射镜、棱镜、微透镜、衍射光栅、光源及其他技术。

附图说明

图1A示出了用于制造光学元件的激光扫描立体光刻系统的等距示意图。

图1B示出了图1A的系统的横截面示意图。

图1C示出了通过图1A的系统制造的光学元件的横截面放大图。

图2示出了通过图1A的系统制造的光学元件的横截面照片，其示出了如图1C所示的缺陷。

图3示出了光束穿过通过图1A的系统制造的光学元件的等距示意图。