Способы формирования заготовки офтальмологической линзы и линзы

Способы формирования заготовки офтальмологической линзы и линзы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящее изобретение притязает на приоритет по предварительной заявке на патент № 60/957069, поданной 21 августа 2007 г. под названием «Customized Ophthalmic Lens Fabrication», содержание которой служит основой настоящей заявки и включено в нее путем отсылки.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящая заявка описывает устройство для изготовления офтальмологических линз и, в частности, в некоторых вариантах осуществления, для изготовления линзовой заготовки, пригодной для формирования индивидуально заказываемых контактных линз.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Офтальмологические линзы часто изготавливают опрессовкой в пресс-форме, при которой мономерный материал закладывают в полость, образованную между оптическими поверхностями противоположных частей пресс-формы. Составные пресс-формы, применяемые для формования гидрогелей в полезное изделие, например, офтальмологическую линзу, могут содержать, например, первую часть пресс-формы с выпуклым участком, который соответствует кривизне задней поверхности офтальмологической линзы, и вторую часть пресс-формы с вогнутым участком, который соответствует кривизне передней поверхности офтальмологической линзы. Чтобы приготовить линзу с использованием упомянутых частей пресс-формы, неотвержденную гидрогелевую композицию для изготовления линз помещают между пластиковой одноразовой частью пресс-формы с кривизной передней поверхности и пластиковой одноразовой частью пресс-формы с кривизной задней поверхности.

Часть пресс-формы с кривизной передней поверхности и часть пресс-формы с кривизной задней поверхности обычно формируют методами литьевого прессования, в которых расплавленный пластик нагнетают в стальную технологическую оснастку, тщательно обработанную механически, по меньшей мере, с одной поверхностью оптического качества.

Части пресс-формы с кривизной передней поверхности и кривизной задней поверхности сводят для придания линзе геометрии в соответствии с искомыми параметрами линзы. Затем композицию для изготовления линзы отверждали, например, под воздействием тепла и света, с формированием тем самым линзы. После отверждения части пресс-формы разделяют, и линзу извлекают из частей пресс-формы.

Опрессовка в пресс-форме офтальмологических линз была особенно эффективной при крупных сериях линз с ограниченным числом размеров и оптических сил. Однако характер технологических процессов и оборудования литьевого прессования осложняет формование заказных линз специально для глаза конкретного пользователя или индивидуального назначения. Поэтому были разработаны другие методы, например: методы токарной обработки цилиндрической линзовой заготовки и стереолитографии. Однако токарная обработка нуждается в высокомодульном материале линзы, занимает много времени и ограничена размерами доступной поверхности, и стереолитография не обеспечивала линзы, пригодной для использования человеком.

Поэтому желательно создание дополнительных способов и устройств, подходящих для формирования офтальмологической линзы с предварительно заданными размерами и геометрией, чтобы упомянутую линзу можно было изготавливать по индивидуальному заказу для конкретных пациента или назначения, или для того и другого.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способам формирования заготовки офтальмологической линзы, при этом в некоторых вариантах осуществления, линзовую заготовку можно впоследствии использовать для формирования офтальмологической линзы. В целом, способы формирования формы линзовой заготовки содержат этап установки подложки с участком оптического качества в контакт с объемом реакционно-способной смеси и этап пропускания достаточного актиничного излучения сквозь подложку для полимеризации части объема реакционно-способной смеси. Затем линзовая заготовка может формировать первую поверхность по зоне оптического качества и участок второй поверхности, который свободно сформирован внутри объема реакционно-способной смеси и не содержит всю реакционно-способную смесь.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения содержат этап вычисления профиля распределения интенсивности; и этап пропускания актиничного излучения через подложку на основе профиля распределения интенсивности. Свободно сформированная поверхность линзовой заготовки соответственно формируется на основе профиля распределения интенсивности.

Реакционно-способная смесь может содержать поглощающий излучение компонент, способный поглощать актиничное излучение, проходящее сквозь одиночную подложку. Поглощающий излучение компонент может поглощать достаточно излучения вдоль вектора пропускания излучения для прекращения полимеризации в направлении вектора. Таким образом, вторая поверхность может формироваться соответственно группе векторов и глубине полимеризации по каждому вектору. В некоторых вариантах осуществления первая поверхность сформированной линзы будет иметь первый модуль, а вторая поверхность линзы будет иметь второй модуль.

Варианты осуществления могут также включать установление соответствия каждого вектора актиничного излучения вокселю полимеризованного или частично полимеризованного линзового материала и управление пропусканием актиничного излучения по вокселям. Пропусканием актиничного излучения по вокселям можно управлять посредством процессора, выполняющего исполняемый код, связанный с цифровым микрозеркальным устройством. Цифровое микрозеркальное устройство может содержать, например, по меньшей мере, три интегральных схемы цифрового микрозеркального устройства.

В некоторых специальных вариантах осуществления глубину проникания актиничного излучения в реакционно-способную смесь от точки на поверхности подложки можно вычислять по закону Бэра (Бугера-Ламберта).

В соответствии с другим аспектом, после того как первая и вторая поверхности сформированы, линзовую заготовку можно промывать в растворе. Раствор может содержать, в качестве неограничивающего примера, непрореагировавшую реакционно-способную смесь или гидратирующий раствор, способный вызывать набухание заготовки линзы. В некоторых вариантах осуществления на раствор можно действовать ультразвуком во время промывания.

В целом, различные варианты осуществления могут содержать пропускание актиничного излучения в течение предварительно заданного времени и по динамической схеме или статической схеме.

Офтальмологическая линза может быть сформирована растеканием части текучего материала по второй поверхности линзовой заготовки в течение периода выдержки и облучением линзовой заготовки вторым актиничным излучением. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, вторая часть текучего материала может быть впитана или отведена со второй сформированной поверхности линзовой заготовки.

В соответствии с еще одним аспектом актиничное излучение при первом облучении может пропускаться через подложку на основании предварительно заданного профиля распределения интенсивности, который обеспечивает управление актиничным излучением по вокселям. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, профиль распределения интенсивности может приводить к формированию первой поверхности заготовки офтальмологической линзы или офтальмологической линзы с более высоким модулем, чем модуль второй поверхности офтальмологической линзы.

Некоторые варианты осуществления могут также содержать способы управления источником фиксирующего актиничного излучения, подходящего для формирования офтальмологической линзы из линзовой заготовки. Другие аспекты могут содержать процессоры и запоминающие устройства для хранения программного обеспечения, способные управлять автоматизированным устройством, описанным в настоящей заявке.

Первая секция устройства для поддержки способов, описанных в настоящей заявке, обеспечивает конструктивный компонент для получения необходимых оптических параметров и их преобразования в материальное изделие, которое после последующего производства будет удовлетворять требованиям к параметрам офтальмологической линзы. Данная первая секция содержит воксельное литографическое оптическое устройство. Посредством программирования количества излучения по интенсивности цифровым способом и доставки данного количества излучения в дискретные ячейки по криволинейным поверхностям оптического компонента, устройство вызывает проведение фотохимической реакции управляемым и программируемым способом.

Одно из изделий, которое может получаться в результате процессов с использованием воксельной литографической оптической секции упомянутого устройства, называется линзовой заготовкой. Данная линзовая заготовка содержит как текучую, так и несущую области. В предпочтительном варианте осуществления несущие области задаются, в основном, работой воксельной литографической секции; а текучая область может задаваться многочисленными способами, но при этом также испытывает воздействие воксельной литографической секции. Альтернативные варианты осуществления могут формировать линзу под воздействием воксельной литографической секции, без прохождения через промежуточное изделие в виде линзовой заготовки.

Заготовку линзы можно дополнительно обрабатывать во второй подсекции нового устройства, пригодного для обработки текучего компонента. Данная впитывающая капиллярная секция содержит устройство, пригодное для регулировки и контроля количества и других характеристик текучего компонента на объекте, составляющем линзовую заготовку.

Другая дополнительная подсекция устройства содержит компоненты, которые допускают управляемую обработку упомянутого остающегося текучего материала под действием сил, которые влияют на его текучесть. При управлении течением можно в результате получать однозначно задаваемые высококачественные поверхности после того, как текучий материал фиксируется в процессе второго облучения актиничным излучением.

Линзовые изделия, производимые упомянутыми различными подсекциями, дополнительно обрабатываются в секциях, пригодных для измерения линзы как в набухшей, так и ненабухшей форме. Кроме того, устройство для гидратации и набухания линз содержит другие подсекции устройства. В результате получаются офтальмологические линзы, которые обеспечивают оптические и функциональные требования.

Некоторые варианты осуществления происходят от способов формирования линзовой заготовки с гибкой переналадкой и программированием, способом воксельной литографической обработки.

Возможность обработки линзовых заготовок различных форм для превращения в высококачественные офтальмологические линзы включает в себя другие варианты осуществления упомянутого нового устройства.

Другие дополнительные варианты осуществления используют способность воксельного литографического устройства формировать заготовки офтальмологических линз и офтальмологические линзы, которые обладают характерными конструктивными элементами в дополнение к оптическим характеристикам их участков.

Устройства, реализующие способы, описанные в настоящей заявке, дополнительно описаны в совместно рассматриваемой заявке «Apparatus for Formation of an Ophthalmic Lens Precursor and Lens», поданной одновременно с настоящей заявкой.

Соответственно, настоящее изобретение содержит способы формирования индивидуально заказываемых контактных линз с регулируемыми оптическими эксплуатационными характеристиками и с регулируемыми неоптическими характеристиками, с гибкой переналадкой и программированием. В результате получают офтальмологическую линзу, содержащую материал с регулируемыми основными свойствами материала; включая гидрогелевую линзу и, в некоторых вариантах осуществления, силиконовую гидрогелевую линзу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - этапы способа, которые можно применить для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - дополнительные этапы способа, которые можно применить для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - пример взаимосвязи между поглощением и пропусканием формирующего и фиксирующего излучения.

Фиг. 4 - пример линзы, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 - изображение компонентов устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащего воксельную литографию.

Фиг. 6 - примеры компонентов устройства источника света, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - примеры компонентов оптического устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 - примеры компонентов цифрового микрозеркального устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 - дополнительные компоненты устройства, которые можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 - пример формирующего оптического компонента, который можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 - пример емкости для мономера, которую можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 - пример устройства для удаления материала, которое можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 - системы грубых перемещений примерного устройства для удаления материала, которое можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14 - пример устройства стабилизации и фиксации, которое можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 15 - пример измерительной системы, которую можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 16 - пример системы гидратации и съема, которую можно применить при реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 17 - пример сечения линзовой заготовки.

Фиг. 18 - пример сечения комбинированной системы из оптического компонента формирования линзы и емкости для реакционно-способной мономерной смеси.

Фиг. 19 - примеры выходных данных модели для зависимости сформированной толщины от времени облучения при различных интенсивностях облучения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает способы и устройства для формирования линзы и для формирования линзовой заготовки и, предпочтительно, заготовки офтальмологической линзы. В последующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления изобретения. Описанные как предпочтительный, так и альтернативные варианты осуществления, несмотря на приведенные подробности, являются только примерными вариантами осуществления, и следует понимать, что специалистам в данной области техники могут быть очевидны варианты, модификации и изменения. Поэтому следует понимать, что упомянутые примерные варианты осуществления не ограничивают широту охвата аспектов базового изобретения.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

В настоящих описании и формуле представленного изобретения, могут применяться различные термины, для которых будут использованы следующие определения:

«Актиничное излучение» в контексте настоящей заявки означает излучение, которое способно инициировать химическую реакцию.

«Аркообразно изогнутый» в контексте настоящей заявки означает кривизну или изгиб наподобие дуги.

«Закон Бэра», упоминаемый в настоящем описании и иногда именуемый «Законом Бэра-Ламберта» (Бугера-Ламберта), выражается формулой: I(x)/I₀ = exp(-αcx), где I(x) означает интенсивность как функцию расстояния x от облучаемой поверхности, I₀ означает падающую интенсивность на поверхности, α означает коэффициент поглощения поглощающего компонента, и c означает концентрацию поглощающего компонента.

«Коллимировать» в контексте настоящей заявки означает ограничивать угол конуса расходимости излучения, например, света, который исходит на выходе из устройства, получающего излучение на входе; в некоторых вариантах осуществления, угол конуса расходимости может быть ограничен так, что исходящие лучи света являются параллельными. Соответственно, «коллиматор» включает в себя устройство, которое выполняет упомянутую функцию и «коллимированный» описывает результат воздействия на излучение.

«DMD» или цифровое микрозеркальное устройство в контексте настоящей заявки означает бистабильный пространственный модулятор света, состоящий из матрицы подвижных микрозеркал, функционально смонтированных поверх CMOS SRAM (статической оперативной памяти на КМОП-структурах). Каждым зеркалом независимо управляют загрузкой данных в ячейку памяти под зеркалом, чтобы направлять отраженный свет и тем самым пространственно отображать пиксель видеоданных в пиксель на дисплее. Данные электростатически управляют углом наклона зеркала в двоичной форме, где состояниями зеркала являются либо +X градусов (включено) или -X градусов (выключено). Для существующих устройств X может составлять либо 10 градусов, либо 12 градусов (номинально). Свет, отраженный зеркалами, пропускается затем через проекционный объектив и на экран. Свет отражается в выключенное состояние для создания темного поля и определяет минимальный уровень черного изображения. Изображения создаются модуляцией полутонов между уровнями включенного и выключенного состояния с частотой, достаточно высокой для интеграции наблюдателем. DMD (цифровое микрозеркальное устройство) иногда является проекционной системой DLP (с цифровой оптической обработкой).

«Сценарий DMD» в контексте настоящей заявки следует понимать как протокол управления пространственным модулятором света, а также управляющие сигналы любого компонента системы, например источника света или диска со светофильтрами, каждый из которых может содержать ряд временных последовательностей команд. Использование аббревиатуры DMD не означает ограничения применения приведенного термина каким-либо одним конкретным типом или размером пространственного модулятора света.

«Etafilcon» в настоящем изобретении означает примерный материал, который можно использовать в качестве реакционно-способной смеси, и который может содержать, приблизительно: ~95% HEMA (2-оксиэтилметакрилата) и 1,97% MAA (метакриловой кислоты), и 0,78% EGDMA (этиленгликольдиметакрилата), и 0,10% TMPTMA (триметилолпропантриметакрилата) в качестве сшивающего агента, и ~1% NORBLOC 7966 (бензотриазольной добавки для защиты от УФ), и ~1% фотоинициатора CGI 1700, и разбавитель BAGE (сложный борный эфир глицерина) (патент США 4495313) в отношении 52:48 (отношение реакционно-способный компонент:разбавитель).

«Фиксирующее излучение» в контексте настоящей заявки относится к актиничному излучению, достаточному, по меньшей мере, для чего-то одного из: полимеризации и сшивания, по существу, всей реакционно-способной смеси, содержащей линзовую заготовку или линзу.

«Текучая реакционно-способная среда для изготовления линзы» в контексте настоящей заявки означает реакционно-способную смесь, которая является текучей либо в ее исходной форме, либо прореагировавшей форме, либо частично прореагировавшей форме и формируется после дальнейшей обработки в часть офтальмологической линзы.

«Свободная форма», термин, используемый в контексте настоящей заявки в виде «свободно сформированный» или «со свободной формой», относится к поверхности, которая формируется сшиванием реакционно-способной смеси и не профилируется по геометрии пресс-формы для заливки.

«Точка желатинизации» в контексте настоящей заявки должна относиться к моменту, в который впервые наблюдается гель или нерастворимая фракция. Точка желатинизации означает глубину превращения, при которой жидкая полимеризуемая смесь становится твердой. Точку желатинизации можно определить экспериментально с использованием аппарата Сокслета: реакцию полимеризации прекращают в разные моменты времени, и полученный полимер анализируют для определения весовой концентрации остаточного нерастворимого полимера. Данные можно экстраполировать до точки, в которой гель отсутствует. Данная точка, в которой гель отсутствует, является точкой желатинизации. Точку желатинизации можно также определить анализом вязкости реакционной смеси во время реакции. Вязкость можно измерять с использованием реометра с параллельными пластинами, с реакционной смесью между пластинами. По меньшей мере, одна пластина должна быть прозрачной для излучения на длине волны, используемой для полимеризации. Момент, в который вязкость достигает бесконечности, является точкой желатинизации. Точка желатинизации наблюдается при одной и той же глубине превращения для данной полимерной системы и заданных условий реакции.

«Линза», в том смысле, в котором в контексте настоящей заявки служит термин «линза», относится к любому офтальмологическому устройству, которое находится в или на глазу. Упомянутые устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или могут быть косметическими. Например, термин линза может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, окулярной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, посредством которого корректируют или улучшают зрение, или посредством которого косметически улучшают физиологию глаза (например, цвет радужной оболочки), без помех для зрения. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы в соответствии с изобретением являются мягкими контактными линзами, выполненными из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые содержат, но без ограничения, силиконовые гидрогели, и фтористые гидрогели.

«Линзовая заготовка» в контексте настоящей заявки означает комбинированный объект, состоящий из формы линзовой заготовки и текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы в контакте с формой линзовой заготовки. Например, в некоторых вариантах осуществления текучую реакционно-способную среду для изготовления линзы формируют во время производства формы линзовой заготовки в объеме реакционно-способной смеси. Отделение формы линзовой заготовки и приставшей текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы от объема реакционно-способной смеси, используемой для изготовления формы линзовой заготовки, может создать линзовую заготовку. Кроме того, линзовую заготовку можно превратить в другой объект либо удалением значительных количеств текучей реакционно-способной смеси для изготовления линзы, либо превращением значительного количества текучей реакционно-способной среды для изготовления линзы в нетекучий инкорпорированный материал.

«Форма линзовой заготовки» в контексте настоящей заявки означает нетекучий объект, по меньшей мере, с одной поверхностью оптического качества, который подходит для инкорпорирования, после дополнительной обработки, в офтальмологическую линзу.

«Смесь для формирования линзы» в контексте настоящей заявки, или термин «реакционно-способная смесь», или аббревиатура «RMM» (реакционно-способная мономерная смесь) относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно отверждать и сшивать или сшивать для формирования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут содержать смеси для формирования линз, по меньшей мере, с одной добавкой, например: добавками для защиты от УФ (ультрафиолетового излучения), красителями, фотоинициаторами или катализаторами и другими добавками, которые могут потребоваться в офтальмологических линзах, например, контактных или интраокулярных линзах.

«Пресс-форма» в контексте настоящей заявки относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для формования линз из неотвержденных композиций. Некоторые предпочтительные пресс-формы содержат две части пресс-формы, формирующие часть пресс-формы с кривизной передней поверхности и часть пресс-формы с кривизной задней поверхности.

«Поглощающий излучение компонент» в контексте настоящей заявки является термином, относящимся к поглощающему излучение компоненту, который может быть подмешан в реакционно-способной композиции мономерной смеси и который может поглощать излучение в специальном диапазоне длин волн.

«Реакционно-способная смесь» (иногда называемая в настоящей заявке смесью для формирования линзы или реакционно-способной мономерной смесью и означающая то же самое, что и термин «смесь для формирования линзы»).

«Отделяться от пресс-формы» в контексте настоящей заявки означает, что линза либо полностью разделяется с пресс-формой, либо оказывается прикрепленной настолько слабо, что ее можно извлечь с помощью умеренного встряхивания или выталкиванием тампоном.

«Стереолитографическая линзовая заготовка» в контексте настоящей заявки означает линзовую заготовку, в которой форма линзовой заготовки сформирована с использованием стереолитографического метода.

«Подложка» означает физический объект, на котором размещены или сформированы другие объекты.

«Промежуточная реакционно-способная среда для изготовления линзы» в контексте настоящей заявки означает реакционно-способную смесь, которая может оставаться в текучем или нетекучем виде на форме линзовой заготовки. Однако, значительную часть промежуточной реакционно-способной среды для изготовления линзы удаляют выполнением, по меньшей мере, какого-то одного из: этапов очистки, сольватации и гидратации до того, как она включается в офтальмологическую линзу. Поэтому, для ясности, комбинация из формы линзовой заготовки и промежуточной реакционно-способной смеси для изготовления линзы не составляет линзовой заготовки.

«Воксель» или «воксель актиничного излучения» в контексте настоящей заявки означает элемент объема, представляющий значение на регулярной сетке в трехмерном пространстве. Воксель можно рассматривать как трехмерный пиксель, однако, при этом пиксель представляет данные двухмерного изображения, а воксель содержит третье измерение. Следует добавить, что воксели часто применяются при визуализации и анализе медицинских и научных данных, однако, в настоящем изобретении, воксель служит для определения границ количества актиничного излучения, достигающего конкретного объема реакционно-способной смеси и тем самым регулирующего скорость сшивания или полимеризации данного конкретного объема реакционно-способной смеси. Например, в настоящем изобретении считается, что воксели присутствуют в одном слое, конформном двухмерной формованной поверхности, при этом актиничное излучение может направляться нормально к двухмерной поверхности и в общем осевом направлении каждого вокселя. Например, конкретный объем реакционно-способной смеси можно сшивать или полимеризовать по 768×768 вокселям.

«Воксельная линзовая заготовка» в контексте настоящей заявки означает линзовую заготовку, в котором форма линзовой заготовки сформирована с использованием воксельного литографического метода.

«Xгель» в контексте настоящей заявки означает глубину химического превращения сшиваемой реакционно-способной смеси, при которой гель-фракция становится больше нуля.

Устройство

Устройство, предлагаемое в настоящем изобретении, представлено, в целом, в виде пяти основных подсекций, и первоначальное пояснение вариантов осуществления устройства организовано ниже как логическое рассмотрение на уровне подсекций. Упомянутыми подсекциями являются оптическое устройство воксельной литографии, капиллярное устройство, устройство стабилизации и фиксации, измерительное устройство и устройство гидратации. Тем не менее подсекции функционируют также как целое устройство, и данную особенность следует учитывать в свете вариантов осуществления подсекций.

Оптическое устройство воксельной литографии

Оптическое устройство воксельной литографии является компонентом, в котором применяется актиничное излучение для создания форм линз и линзовых заготовок. В настоящем изобретении устройство получает излучение с очень равномерным распределением интенсивности и управляет направлением излучения на поверхность формирующего оптического компонента во множество отдельных точек по поверхности формирующего оптического компонента, по существу, по вокселям. Упомянутое управление позволяет данному компоненту управлять степенью протекания реакции, которая происходит в реакционно-способной смеси вдоль пути распространения света в местоположении конкретного вокселя; что в конечном счете определяет объем прореагировавшего материала в данном местоположении и, следовательно, геометрию линзовой заготовки, сформированной на упомянутом пути.

Основные компоненты оптического устройства воксельной литографии изображены в примерном варианте осуществления, представленном на фиг. 5. Каждый показанный компонент подробно поясняется в последующем разделе. Далее приведен примерный общий обзор функций подсекции.

Как показано на фиг. 5, формующее устройство 500 в приведенном примере рабочего процесса может функционально начинаться с источника 520 света. В данных вариантах осуществления свет, вырабатываемый упомянутым источником 520, испускается в виде света в заданном диапазоне длин волн, но с некоторым пространственным изменением по интенсивности и направлению. Элемент 530, представляющий собой устройство управления пространственным распределением интенсивности или коллиматор, конденсирует, рассеивает и в некоторых вариантах осуществления коллимирует свет для создания пучка 540 света, который обладает высокой степенью равномерности по интенсивности. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления пучок 540 падает на цифровое зеркальное устройство DMD 510, которое разбивает пучок на пиксельные элементы интенсивности, каждому из которых можно присваивать цифровое значение включенного или выключенного состояния. Фактически зеркало на каждом пикселе просто отражает свет в один из двух путей. Путь «включенного состояния», обозначенный позицией 550, является путем, по которому фотоны направляются к реакционно-способной химической среде. И, наоборот, в некоторых вариантах осуществления, «выключенное» состояние содержит свет, отражаемый вдоль другого пути, который будет находиться между путями, обозначенными позициями 516 и 517. Упомянутый путь «выключенного состояния» направляет фотоны для попадания на ловушку 515 пучка, которая тщательно изготовлена, чтобы поглощать и улавливать любые фотоны, направленные к упомянутой ловушке. Как дополнительно показано для пути 550 «включенного состояния», свет на данном пути фактически содержит, в принципе, много разных значений пикселей, которые установлены в значение «включено» и направлены в пространстве вдоль соответствующего индивидуального пути, соответствующего их пиксельной ячейке. Усредненную по времени интенсивность каждого из пиксельных элементов вдоль их соответствующих путей 550 можно представить в виде профиля 560 пространственного распределения интенсивности на пространственной сетке, образованной DMD 510. В альтернативном варианте при постоянной интенсивности, поступающей на каждое зеркало, позиция 560 может обозначать пространственно-временной профиль облучения.

Таким образом, каждый пиксельный элемент во включенном состоянии будет направлять фотоны вдоль их пути 550. В некоторых вариантах осуществления пучок может фокусироваться фокусирующим элементом. Например, на фиг. 5 позицией 500 обозначен вариант осуществления, в котором пути 550 распространения света отображаются так, что упомянутые пути подходят, по существу, вертикально к оптической поверхности формирующего оптического компонента 580. При этом отображаемый свет проходит сквозь формирующий оптический компонент 580 в объем пространства, которое содержит реакционно-способную смесь для изготовления линзы в емкости 590. Взаимодействие упомянутого света для данной пиксельной ячейки задает воксельный элемент в состоянии включения в объеме в емкости 590 и вблизи формирующего оптического компонента 580. Соответствующие фотоны в упомянутом объеме могут поглощаться и стимулировать фотохимическую реакцию в молекуле, которая поглощает фотон, что приводит к изменению состояния полимеризации мономера в упомянутой общей близости.

На примере такого общего описания работы одного приведенного конкретного варианта осуществления можно понять функционирование оптического устройства воксельной литографии. Каждый из представленных элементов, со своей стороны, имеет характеристики и варианты осуществления, которые описывают функциональные режимы данного устройства. Дополнительное представление о составляющем основу изобретении можно получить путем более глубокого анализа отдельных усложнений.

Далее, в продолжение изучения основ вышеописанной функции устройства приведено описание всей системы в целом. В некоторых вариантах осуществления воксельные литографические системы в целом применяются для создания офтальмологических линз. (Графическое представление поверхности волнового фронта данной сформированной линзы приведено на фиг. 4.)

В некоторых вариантах осуществления возможно регулирование условий окружающей среды, включая температуру и влажность вокруг устройства 500. Другие варианты осуществления могут содержать условия окружающей среды, соответствующие лабораторным условиям, и поэтому могут отличаться.

Характер внешней газовой среды можно регулировать, например, с помощью продувочного газообразного азота. Продувку можно выполнять для повышения или снижения парциального давления кислорода до предварительно заданных уровней. Влажность также можно относительно точно выдерживать на предварительно заданных уровнях, например, на уровнях, сниженных по сравнению с учрежденческими условиями окружающей среды.

Энергетический уровень вибраций, которые допускаются до воздействия на отдельные компоненты устройства, является другим параметром условий окружающей среды, который можно регулировать в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления условия окружающей среды со сравнительно низким уровнем вибраций обеспечиваются крупногабаритными массивными опорными конструкциями. Другие варианты осуществления могут содержать установку какой-то части или всей воксельной литографической системы 500 на опорах с активной виброизоляцией. В данной области техники хорошо известно, что, без ограничения общности возможного решения, опорные штоки с пневматическими камерами могут существенно подавлять передачу вибраций в изолированную систему. Другие стандартные средства виброизоляции также могут соответствовать объему изобретения.

Макрочастицы в окружающей среде вокруг устройства могут вызывать разного рода нежелательные изменения режимов, включая внедрение в готовые линзовые заготовки и линзы. Например, макрочастицы в оптическом пути могут модулировать фактическую интенсивность, по меньшей мере, одного воксельного элемента и негативно влиять на функцию конкретного зеркального элемента. По указанным причинам, как минимум, обеспечение средства для удаления макрочастиц из окружающей среды полностью находится в пределах объема настоящего изобретения. Один пример варианта осуществления для достижения упомянутой цели будет состоять во встраивании высокоэффективных сухих воздушных (HEPA) фильтров в состав среды, окружающей устройство, и в средстве принудительного пропускания воздуха через фильтры, достаточные для создания режима ламинарного потока на открытых участках устройства. Однако любой вариант осуществления, предназначенный для значительного ограничения концентрации макрочастиц внутри и вокруг устройства, находится в пределах предполагаемого объема настоящего изобретения.