專利名稱：制造眼用透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的制造眼用透鏡的方法。
技術(shù)背景用于制造接觸透鏡的許多技術(shù)工藝基于單體混合物的光化學(xué)誘導(dǎo)聚合 和/或功能聚合物的交聯(lián)，所述聚合物放置在模具腔內(nèi)，該模具通常包括陽 半才莫和陰半才莫，所形成的腔位于兩個半才莫的成形表面間。通常，用于分解 原料中包含的光敏引發(fā)劑的光源是熒光光管或者7K銀燈(中等或者高壓力 水銀燈)。特別是，7jC銀燈具有高的能量輸出，從而特別適合高產(chǎn)量制造， 例如在單一用途透鏡制造中所要求的，所述單一用途透鏡在磨損之后被丟 棄。然而，與電源輸入比較，水銀燈具有在紫外波長范圍內(nèi)能量輸出較低 的缺點(diǎn)。另一方面，在接觸透鏡制造中使用的許多光敏引發(fā)劑吸收在紫外 波長范圍內(nèi)的光。中等或者高壓力水銀燈的另 一個缺點(diǎn)是，所消耗的大部分電能轉(zhuǎn)化成 熱量，從燈處耗散。此類燈的再一個缺點(diǎn)是工作條件。石英燈泡通常溫度高于1000K。雖然所述燈在石英燈泡能夠承受的最高溫度下最優(yōu)地運(yùn)行， 但是電極必須保持在低得多的溫度。這要求復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。從水銀燈發(fā)出的光被傳輸?shù)侥＞呋蛘吣＞呓M，在所述模具中形成透鏡。 在WO 01/000393中示出了將來自7JC銀燈的光傳輸?shù)侥＞邔?shí)例。在多個光 導(dǎo)的幫助下，單個水銀燈可用對多個模具供應(yīng)光，然而，為了確保在包含 用于形成透鏡的原料的模具腔內(nèi)具有均勻的光強(qiáng)度分布，需要復(fù)雜的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，所提出的工藝應(yīng)該克服上面提到的現(xiàn)有技術(shù)制造工藝的缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的工藝的特征在于獨(dú)立權(quán)利要求的特征。所述工藝有利 實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。發(fā)明內(nèi)容特別是，根據(jù)本發(fā)明，用于制造例如接觸透鏡的眼用透鏡的方法包括以下步驟-將含光敏引發(fā)劑的可聚合和/或可交聯(lián)原料分配到模具中， -用紫外光曝光模具中的原料，以使模具中的原料聚合和/或交聯(lián)，以 形成眼用透鏡，以及-通過^(吏用至少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片(die)以紫外光曝光原料。 使用固態(tài)紫外光發(fā)射晶片(通常，但不限于，以LED的形式提供，所 述LED包拾沒置在殼體中的固態(tài)光發(fā)射晶片)包括許多優(yōu)點(diǎn)。首先，它發(fā) 射在非常窄的波長范圍內(nèi)光(近似單色)，并且相比于目前使用的光源， 特別是水4艮燈，具有更高的將電能轉(zhuǎn)化為光的效率。其次，與水4艮燈相比， 固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或者LED或多或少是冷光源，因此冷卻系統(tǒng)可完全忽 視或者比在水銀燈中的復(fù)雜度大大降低。另一個優(yōu)點(diǎn)是，固態(tài)紫外光發(fā)射 晶片或者LED的小尺寸允許在光殼體的才幾械設(shè)置中有更高的靈活性。由于 固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或者UV-LED的高效率，在用于透鏡的原料中，提供 與合適的光敏引發(fā)劑組合的固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或者UV-LED，這允許在 時鐘循環(huán)的批量制造中，對每個獨(dú)立的模具設(shè)置廉價(jià)并且技術(shù)簡單的光源， 其中，將多個模具同時膝光于紫外光，而維持用于透鏡形成步驟的短交聯(lián) 時間。根據(jù)本發(fā)明的方法的變化還包括以下步驟，在原料中均勻化光劑量分 布，以使原料均勻地光誘導(dǎo)聚合和/或者交聯(lián)。在大多數(shù)情形下，由固態(tài)紫 外光發(fā)射晶片或者UV-LED發(fā)射的紫外光束中的光強(qiáng)空間分布基本上不同 于均勻(或均衡)分布。另一方面，為了獲得優(yōu)良的制造透鏡質(zhì)量，在原 料的不同位置被原料吸收的光劑量應(yīng)該基本上均勻。從而，優(yōu)選，提供在 原料中均勻光劑量分布的步驟，并且這可通過不同的方法實(shí)現(xiàn)，在下面將進(jìn)4亍更詳細(xì)的描述。根據(jù)所述方法的一個變化，為了在原料中均勻化光劑量分布的目的，使用由光^:射材料制成的模具，并且相對于至少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片 或者UV-LED移動該模具，從而可在曝光原料的時間內(nèi)^f吏光強(qiáng)均勻。這在雙邊模制工藝中尤其是一個選擇，在所述工藝中，聚合過程和/或者交聯(lián)過 程持續(xù)較長時間，例如可能持續(xù)數(shù)分鐘。根據(jù)所述方法的另一變化，為了在原料中均勻化光劑量的分布，在至 少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或UV-LED和模具之間設(shè)置光散射裝置。特別 是，當(dāng)使用光學(xué)清晰模具(例如，玻璃模具)和原料時，其聚合時間和/ 或交聯(lián)時間非常短，因?yàn)槠淅缭谥圃靻我挥猛窘佑|透鏡的高度自動化制 造中使用，通過模具和固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或者UV-LED的相對移動均勻 化光強(qiáng)分布可能并不容易，因于聚合和/或者交聯(lián)過程太快。因此，除了模 具，在至少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或者UV-LED和模具之間設(shè)置光散射 裝置，以獲得在原料中均勻的光劑量分布。所述光"^射裝置可包括漫射器、 聚光器、透鏡陣列(柱形、圓形、方形、矩形)、TIR透鏡或者衍射光束 成形元件或其組合。在所述方法的另一變化中，使用多個UV-LED的配置。當(dāng)希望高能強(qiáng) 度時，這具有特別優(yōu)勢。另外，可以選擇不同LED的配置，從而疊加的單 個LED的不均勻強(qiáng)度的分布形成基本均勻的強(qiáng)度分布。并且，例如漫射器、 聚光器或者TIR透鏡的均勻化元件可進(jìn)一步提高強(qiáng)度分布的均勻性。在所述方法的另 一變化中，使用相鄰設(shè)置的固態(tài)紫外光發(fā)射晶片的陣 列(其可設(shè)置在共用殼體中)。當(dāng)希望高能強(qiáng)度時，同樣有利的是，該陣 列包括多個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片，另外，從該晶片陣列發(fā)出的光束也可具 有基本均勻的強(qiáng)度分布，從而無需附加的均勻化元件。然而，為了進(jìn)一步 提高強(qiáng)度分布的均勻性，仍然可提供附加的均勻化元件。


參考附圖，從下面本發(fā)明實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的更多優(yōu)勢方面變得顯而易見。在所述附圖中圖l示出了根據(jù)本發(fā)明方法的第一變化，其中多個UV-LED在模具傳 送帶上相互間隔排列；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明方法的第二變化，其中，在UV-LED和模具之 間的光錐內(nèi)設(shè)置有漫射器；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明方法的第三變化，其中，在UV-LED和模具之 間設(shè)置有透鏡系統(tǒng)和漫射器；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明方法的第四變化，其中，在UV-LED和模具之 間設(shè)置有衍射光束成形器；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明方法的第五變化，其中提供了彼此相鄰設(shè)置的 多個UV-LED，并且其中，在UV-LED和模具之間設(shè)置有透鏡系統(tǒng)和漫射 器；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明方法的笫六變化，其中提供了彼此隔開放置的 多個UV-LED，并且在UV-LED和模具之間設(shè)置有透鏡系統(tǒng)和漫射器；以 及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明方法的笫七變化，其中提供了固態(tài)紫外光發(fā)射 晶片(每個都沒有殼體)陣列，并且在固態(tài)紫外光發(fā)射晶片和模具之間設(shè) 置有透鏡系統(tǒng)和漫射器。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明方法的第一變化在圖1中示出。多個UV-LED 1被設(shè)置在 傳送帶3上，在所述傳送帶上設(shè)置有多個模具2。每個模具2包括陽半模 20和陰半模21,所述陽半模20和陰半模21在其各自的透鏡成形表面之間 構(gòu)成模具腔。通常，通過組裝陽半模20和陰半模21,可在閉合模具2之 前將包含光敏引發(fā)劑的原料填充入陰半模21中。模具2由半透明的光散射 材料制成，例如聚丙烯。圖1中所示的實(shí)施例為所謂的雙邊模制(DSM)工藝。所使用的原料 具有較低的聚合和/或交聯(lián)速率，也就是說，聚合和/或交聯(lián)過程持續(xù)較長時間，例如，可在一到數(shù)分鐘的范圍內(nèi)。移動模具2通過UV-LED1發(fā)出的 各個光錐中。為了獲得高質(zhì)量的制造透鏡，在模具腔內(nèi)不同位置的原料所 吸收的光劑量應(yīng)該基本上均勻。然而，由于在單個UV-LED1發(fā)出的光錐 中，強(qiáng)度分布基本上不均勻，因此，通過使模具2移動通過所述UV-LED 1 的各個光錐，在各個位置膝光原料，從而在時間上平均強(qiáng)度，以獲得在模 具腔內(nèi)不同位置的原料吸收的光劑量基本均勻。盡管在圖1中示例示出僅 僅一行UV-LED,沿著預(yù)計(jì)的傳送路徑可設(shè)置更多個LED1，并且然后模 具2沿著該路徑移動通過各個LED1的光錐，這也是可行的。應(yīng)注意，該 實(shí)施例特別適合于聚合和/或交聯(lián)速率較低的工藝。根據(jù)本發(fā)明方法的第二變化在圖2中示出。根據(jù)該變化，漫射器4被 設(shè)置在UV-LED1和模具2之間。在圖2所示的變化中，漫射器4基本不 改變UV-LED 1發(fā)射的光錐角度，而是實(shí)現(xiàn)在光錐中光強(qiáng)度分布基本均勻。 因此，在模具腔內(nèi)被原料所吸收的光劑量也基本均勻，從而提供高質(zhì)量的 制造透鏡。在高度自動化的接觸透鏡制造中，例如在制造單一用途透鏡的 過程中，參考圖1，通過模具2和UV-LED 1的相對運(yùn)動可能不能夠均勻 化光強(qiáng)分布。然而，根據(jù)圖2的變化非常適合這樣的過程，因?yàn)槁淦? 不需要在模具2和UV-LED 1之間任何的相對運(yùn)動就實(shí)現(xiàn)了基本均勻的光 強(qiáng)分布。根據(jù)本發(fā)明方法的第三變化在圖3中示出。在上面所述的高度自動化 的過程中，將使用的玻璃模具安裝到具有通道的外部金屬安裝件上，所述 通道用于將光從陰半模引導(dǎo)到原料，例如，這在WO 03/035376中示出。 然而，僅僅進(jìn)入通道的光被傳送到原料，因此，在圖2所示的變化中，一 些光不會被引導(dǎo)到原料，而是^^射，結(jié)果其中所包含的能量未被利用。 為了或多或少將所有從UV-LED 1發(fā)出的光引導(dǎo)到在模具腔內(nèi)包含的原 料，將透鏡系統(tǒng)5設(shè)置在漫射器4前的光路中，以將全部光錐的光引導(dǎo)進(jìn) 入到通道中，通過該通道光可到達(dá)原料。這增加了光強(qiáng)，因此更好的利用 了包含在光錐中的能量。漫射器4還用于光強(qiáng)的均勻分布。根據(jù)本發(fā)明方法第四變化在圖4中示出。根據(jù)該變化，衍射光束成形器6 (例如全息散射板)被設(shè)置在UV-LED 1和模具2之間。光束成形器6 一方面實(shí)現(xiàn)光線到安裝件的通道的轉(zhuǎn)向，其中所述通道將光引導(dǎo)到模具2 中的原料(參考上述段落和WO 03/305376 ),并且同時提供均勻的強(qiáng)度分 布，從而提供原料中的均勻的光劑量吸收。除了衍射光束成形器，也可使 用其他合適的光學(xué)元件，例如聚光器、漫射器、透鏡陣列或其組合。根據(jù)本發(fā)明方法的第五變化在圖5中示出。根據(jù)該變化，將多個 UV-LED 1 (這里為兩個UV-LED 1)相互相鄰設(shè)置。通過透鏡系統(tǒng)7使由 UV-LED發(fā)出的光錐轉(zhuǎn)向，從而整個光錐的光轉(zhuǎn)向，并被引導(dǎo)至原料(參 考上述段落)。另外，在光路中可提供一個或者多個光學(xué)元件，例如漫射 器4、聚光器或者TIR透鏡(內(nèi)全反射透鏡)，以進(jìn)一步提高整個光強(qiáng)分 布的均勻性。另外，能量強(qiáng)度越高，該變化越具有優(yōu)勢，因?yàn)槔昧藦亩?個UV-LED1發(fā)出的光的能量。圖6所示的才艮據(jù)本發(fā)明方法的第六變化與圖5所示的變化基本類似， 然而，UV-LED 1的設(shè)置并不是相鄰設(shè)置而是相互間隔地放置，從而，取 代一個透鏡系統(tǒng)，其可能需要提供對應(yīng)于UV-LED1的數(shù)量的多個透鏡系 統(tǒng)7,以收集所有UV-LED1的光錐中包含的能量以及將所述光錐轉(zhuǎn)向到漫 射器4。根據(jù)本發(fā)明方法的第七變化在圖7中示出，其中提供固態(tài)紫外光發(fā)射 晶片80的陣列8，其中，單個光發(fā)射晶片80并沒有如同通常的LED具有 單獨(dú)的殼體。因此，所述陣列的M射晶片80可^皮設(shè)置為相互非?？拷?。 該變化的優(yōu)勢在于，可獲得高能量強(qiáng)度，并且通過使用所述陣列的特定設(shè) 計(jì)或者通過用不同的電流運(yùn)轉(zhuǎn)晶片，可以成形光束。借助于合適的透鏡系 統(tǒng)7，所述能量也可引導(dǎo)到漫射器4或者其他合適的光學(xué)元件，以提高光 強(qiáng)分布的均勻性，這在上文中已描述。適用的UV-LED的實(shí)例為，由Nichia公司(日本)制造的以及以標(biāo) 號NCCU033或者NCCU0001E出售的UV-LED，其在波長大約為360nm 和380nm分別具有其最大發(fā)射強(qiáng)度。適用于上述UV-LED的可市場獲得 的光敏引發(fā)劑是由Ciba Specialty Chemicals (Basel,瑞士)制造的、以及以商標(biāo)Irgacure 819或者Irgacure 2020或者Darocure⑧TPO和 Darocure 4265出售的光敏引發(fā)劑(Irgacure 和Darocure⑧是Ciba Speciality Chemicals Inc. (Basel,瑞士 )的注冊商標(biāo))。可4吏用的UV-LED的其他實(shí)例是以Sensor Electronic Technology,Inc (美國)的商標(biāo)UVTOP出售的UV-LED，例如UVTOP 280、 UVTOP 305、 UVTOP 340，它們在280nm、 305nm和340nm分別具有其最大的發(fā)射強(qiáng) 度。例如，適用于這些UV-LED的光敏引發(fā)劑是例如以商標(biāo)Irgacure 2959、 Irgacure 907、 Irgacure 369和Irgacure 1300出售的光敏引發(fā) 劑，它們的吸收特性適合上述UV-LED的發(fā)射峰值。
權(quán)利要求
1.一種制造例如接觸透鏡的眼用透鏡的方法，包括以下步驟將包含光敏引發(fā)劑的可聚合和/或可交聯(lián)的原料分配到模具(2，20，21)中，用紫外光曝光模具(2，20，21)中的原料，以使模具中的原料聚合和/或交聯(lián)，以形成眼用透鏡，其特征在于通過使用至少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片(80，1)以紫外光曝光原料，從而將包含在所述模具(2，20，21)中的原料曝光在所述晶片的發(fā)射光中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用UV-LED (1)容納至少一個所 述固態(tài)光發(fā)射晶片(80)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，還包括以下步驟 在所述原料中均勻化光劑量分布，以使原料均勻地進(jìn)行光誘導(dǎo)聚合和/或交聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，為了在原料中均勻化光劑量分布， 使用由光散射材料制成的模具(2, 20， 21)，并且相對于至少一個固態(tài)紫 外光發(fā)射晶片或者UV-LED (1)移動(3 )所述模具(2， 20， 21)，從而 可在曝光原料期間使光強(qiáng)均勻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，為了在原料中均勻化光劑量的分布， 在至少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片或UV-LED (1)和模具之間設(shè)置光散射裝 置(4)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述光散射裝置包括漫射器(4)、 聚光器、透鏡陣列、TIR-透鏡或者衍射光束成形元件(6)或者其組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一項(xiàng)的方法，其中，使用多個UV-LED (1)的配置。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，使用至少一個具有相鄰 設(shè)置的固態(tài)紫外光發(fā)射晶片(80)的陣列(8)。
全文摘要
一種制造例如接觸透鏡的眼用透鏡的方法，包括以下步驟將包含光敏引發(fā)劑的可聚合和/或可交聯(lián)原料分配到模具(2，20，21)中，用紫外光曝光模具(2，20，21)中的原料，以使模具中的原料聚合和/或交聯(lián)，以形成眼用透鏡。通過使用至少一個固態(tài)紫外光發(fā)射晶片(80，1)或UV-LED(1)以紫外光曝光原料，從而將包含在所述模具(2，20，21)中的原料曝光在所述晶片的發(fā)射光中。
文檔編號B29D11/00GK101247943SQ200680030831
公開日2008年8月20日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者A·海因里希, B·賽費(fèi)爾林 申請人:諾瓦提斯公司