專利名稱：制造眼用透鏡的方法
技術領域：
本發明涉及根據獨立權利要求的前序部分的制造眼用透鏡的方法。
技術背景用于制造接觸透鏡的許多技術工藝基于單體混合物的光化學誘導聚合 和/或功能聚合物的交聯，所述聚合物放置在模具腔內，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能量輸出較低 的缺點。另一方面，在接觸透鏡制造中使用的許多光敏引發劑吸收在紫外 波長范圍內的光。中等或者高壓力水銀燈的另 一個缺點是，所消耗的大部分電能轉化成 熱量，從燈處耗散。此類燈的再一個缺點是工作條件。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地運行， 但是電極必須保持在低得多的溫度。這要求復雜的冷卻系統。從水銀燈發出的光被傳輸到模具或者模具組，在所述模具中形成透鏡。 在WO 01/000393中示出了將來自7JC銀燈的光傳輸到模具實例。在多個光 導的幫助下，單個水銀燈可用對多個模具供應光，然而，為了確保在包含 用于形成透鏡的原料的模具腔內具有均勻的光強度分布，需要復雜的系統。根據本發明，所提出的工藝應該克服上面提到的現有技術制造工藝的缺點。根據本發明的工藝的特征在于獨立權利要求的特征。所述工藝有利 實施例是從屬權利要求的內容。發明內容特別是，根據本發明，用于制造例如接觸透鏡的眼用透鏡的方法包括以下步驟-將含光敏引發劑的可聚合和/或可交聯原料分配到模具中， -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，以 形成眼用透鏡，以及-通過^(吏用至少一個固態紫外光發射晶片(die)以紫外光曝光原料。 使用固態紫外光發射晶片(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光發射晶片)包括許多優點。首先，它發 射在非常窄的波長范圍內光(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化為光的效率。其次，與水4艮燈相比， 固態紫外光發射晶片或者LED或多或少是冷光源，因此冷卻系統可完全忽 視或者比在水銀燈中的復雜度大大降低。另一個優點是，固態紫外光發射 晶片或者LED的小尺寸允許在光殼體的才幾械設置中有更高的靈活性。由于 固態紫外光發射晶片或者UV-LED的高效率，在用于透鏡的原料中，提供 與合適的光敏引發劑組合的固態紫外光發射晶片或者UV-LED，這允許在 時鐘循環的批量制造中，對每個獨立的模具設置廉價并且技術簡單的光源， 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 時間。根據本發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聚合和/或者交聯。在大多數情形下，由固態紫 外光發射晶片或者UV-LED發射的紫外光束中的光強空間分布基本上不同 于均勻(或均衡)分布。另一方面，為了獲得優良的制造透鏡質量，在原 料的不同位置被原料吸收的光劑量應該基本上均勻。從而，優選，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現，在下面將進4亍更詳細的描述。根據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紫外光發射晶片 或者UV-LED移動該模具，從而可在曝光原料的時間內^f吏光強均勻。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/或者交聯過 程持續較長時間，例如可能持續數分鐘。根據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 少一個固態紫外光發射晶片或UV-LED和模具之間設置光散射裝置。特別 是，當使用光學清晰模具(例如，玻璃模具)和原料時，其聚合時間和/ 或交聯時間非常短，因為其例如在制造單一用途接觸透鏡的高度自動化制 造中使用，通過模具和固態紫外光發射晶片或者UV-LED的相對移動均勻 化光強分布可能并不容易，因于聚合和/或者交聯過程太快。因此，除了模 具，在至少一個固態紫外光發射晶片或者UV-LED和模具之間設置光散射 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。當希望高能強 度時，這具有特別優勢。另外，可以選擇不同LED的配置，從而疊加的單 個LED的不均勻強度的分布形成基本均勻的強度分布。并且，例如漫射器、 聚光器或者TIR透鏡的均勻化元件可進一步提高強度分布的均勻性。在所述方法的另 一變化中，使用相鄰設置的固態紫外光發射晶片的陣 列(其可設置在共用殼體中)。當希望高能強度時，同樣有利的是，該陣 列包括多個固態紫外光發射晶片，另外，從該晶片陣列發出的光束也可具 有基本均勻的強度分布，從而無需附加的均勻化元件。然而，為了進一步 提高強度分布的均勻性，仍然可提供附加的均勻化元件。
參考附圖，從下面本發明實施例的描述中，本發明的更多優勢方面變得顯而易見。在所述附圖中圖l示出了根據本發明方法的第一變化，其中多個UV-LED在模具傳 送帶上相互間隔排列；圖2示出了根據本發明方法的第二變化，其中，在UV-LED和模具之 間的光錐內設置有漫射器；圖3示出了根據本發明方法的第三變化，其中，在UV-LED和模具之 間設置有透鏡系統和漫射器；圖4示出了根據本發明方法的第四變化，其中，在UV-LED和模具之 間設置有衍射光束成形器；圖5示出了根據本發明方法的第五變化，其中提供了彼此相鄰設置的 多個UV-LED，并且其中，在UV-LED和模具之間設置有透鏡系統和漫射 器；圖6示出了根據本發明方法的笫六變化，其中提供了彼此隔開放置的 多個UV-LED，并且在UV-LED和模具之間設置有透鏡系統和漫射器；以 及圖7示出了根據本發明方法的笫七變化，其中提供了固態紫外光發射 晶片(每個都沒有殼體)陣列，并且在固態紫外光發射晶片和模具之間設 置有透鏡系統和漫射器。
具體實施方式
根據本發明方法的第一變化在圖1中示出。多個UV-LED 1被設置在 傳送帶3上，在所述傳送帶上設置有多個模具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/或交聯速率，也就是說，聚合和/或交聯過程持續較長時間，例如，可在一到數分鐘的范圍內。移動模具2通過UV-LED1發出的 各個光錐中。為了獲得高質量的制造透鏡，在模具腔內不同位置的原料所 吸收的光劑量應該基本上均勻。然而，由于在單個UV-LED1發出的光錐 中，強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度，以獲得在模 具腔內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,沿著預計的傳送路徑可設置更多個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。應注意，該 實施例特別適合于聚合和/或交聯速率較低的工藝。根據本發明方法的第二變化在圖2中示出。根據該變化，漫射器4被 設置在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發射的光錐角度，而是實現在光錐中光強度分布基本均勻。 因此，在模具腔內被原料所吸收的光劑量也基本均勻，從而提供高質量的 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的相對運動可能不能夠均勻 化光強分布。然而，根據圖2的變化非常適合這樣的過程，因為漫射器4 不需要在模具2和UV-LED 1之間任何的相對運動就實現了基本均勻的光 強分布。根據本發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到原料，例如，這在WO 03/035376中示出。 然而，僅僅進入通道的光被傳送到原料，因此，在圖2所示的變化中，一 些光不會被引導到原料，而是^^射，結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發出的光引導到在模具腔內包含的原 料，將透鏡系統5設置在漫射器4前的光路中，以將全部光錐的光引導進 入到通道中，通過該通道光可到達原料。這增加了光強，因此更好的利用 了包含在光錐中的能量。漫射器4還用于光強的均勻分布。根據本發明方法第四變化在圖4中示出。根據該變化，衍射光束成形器6 (例如全息散射板)被設置在UV-LED 1和模具2之間。光束成形器6 一方面實現光線到安裝件的通道的轉向，其中所述通道將光引導到模具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 用其他合適的光學元件，例如聚光器、漫射器、透鏡陣列或其組合。根據本發明方法的第五變化在圖5中示出。根據該變化，將多個 UV-LED 1 (這里為兩個UV-LED 1)相互相鄰設置。通過透鏡系統7使由 UV-LED發出的光錐轉向，從而整個光錐的光轉向，并被引導至原料(參 考上述段落)。另外，在光路中可提供一個或者多個光學元件，例如漫射 器4、聚光器或者TIR透鏡(內全反射透鏡)，以進一步提高整個光強分 布的均勻性。另外，能量強度越高，該變化越具有優勢，因為利用了從多 個UV-LED1發出的光的能量。圖6所示的才艮據本發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的設置并不是相鄰設置而是相互間隔地放置，從而，取 代一個透鏡系統，其可能需要提供對應于UV-LED1的數量的多個透鏡系 統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向到漫 射器4。根據本發明方法的第七變化在圖7中示出，其中提供固態紫外光發射 晶片80的陣列8，其中，單個光發射晶片80并沒有如同通常的LED具有 單獨的殼體。因此，所述陣列的M射晶片80可^皮設置為相互非常靠近。 該變化的優勢在于，可獲得高能量強度，并且通過使用所述陣列的特定設 計或者通過用不同的電流運轉晶片，可以成形光束。借助于合適的透鏡系 統7，所述能量也可引導到漫射器4或者其他合適的光學元件，以提高光 強分布的均勻性，這在上文中已描述。適用的UV-LED的實例為，由Nichia公司(日本)制造的以及以標 號NCCU033或者NCCU0001E出售的UV-LED，其在波長大約為360nm 和380nm分別具有其最大發射強度。適用于上述UV-LED的可市場獲得 的光敏引發劑是由Ciba Specialty Chemicals (Basel,瑞士)制造的、以及以商標Irgacure 819或者Irgacure 2020或者Darocure⑧TPO和 Darocure 4265出售的光敏引發劑(Irgacure 和Darocure⑧是Ciba Speciality Chemicals Inc. (Basel,瑞士 )的注冊商標)。可4吏用的UV-LED的其他實例是以Sensor Electronic Technology,Inc (美國)的商標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射強 度。例如，適用于這些UV-LED的光敏引發劑是例如以商標Irgacure 2959、 Irgacure 907、 Irgacure 369和Irgacure 1300出售的光敏引發 劑，它們的吸收特性適合上述UV-LED的發射峰值。
權利要求
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劑的可聚合和/或可交聯的原料分配到模具(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，以形成眼用透鏡，其特征在于通過使用至少一個固態紫外光發射晶片(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射光中。
2. 根據權利要求1的方法，其中使用UV-LED (1)容納至少一個所 述固態光發射晶片(80)。
3. 根據權利要求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，以使原料均勻地進行光誘導聚合和/或交聯。
4. 根據權利要求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紫 外光發射晶片或者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均勻。
5. 根據權利要求3的方法，其中，為了在原料中均勻化光劑量的分布， 在至少一個固態紫外光發射晶片或UV-LED (1)和模具之間設置光散射裝 置(4)。
6. 根據權利要求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. 根據權利要求2到6中任一項的方法，其中，使用多個UV-LED (1)的配置。
8. 根據上述權利要求中任一項的方法，其中，使用至少一個具有相鄰 設置的固態紫外光發射晶片(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劑的可聚合和/或可交聯原料分配到模具(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，以形成眼用透鏡。通過使用至少一個固態紫外光發射晶片(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 優先權日2005年8月24日
發明者A·海因里希, B·賽費爾林 申請人:諾瓦提斯公司