CN1822935A - 一种制造用于产生光学表面的模型的方法、一种生产隐形眼镜的方法和一种供这些方法使用的设备 - Google Patents

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Abstract

一种制造用于生产定制的光学表面的模型的方法，由此修改具有基本形状的模型(1，2)以获得所需模型的形状。通过光刻方法执行该修改，该光刻方法包括给模型表面涂上光致抗蚀剂层(16)、将该层曝光于曝光辐射(9)的预定图案和显影该曝光层，由此移除该层的部分以获得所需的模型形状(22)。这个方法用于生产小数量的光学表面，例如用于单独的隐形眼镜。

Description

一种制造用于生产光学表面的模型的方法、一种 生产隐形眼镜的方法和一种供这些方法使用的设备
本发明涉及一种制造用于生产定制的光学表面的模型的方法，由此修改具有基本形状的模型以获得所需模型表面的形状。本发明还涉及一种使用组合(composed)的这样的模型生产定制的隐形眼镜(contact lens)的方法以及涉及一种供这些方法使用的设备。
光学表面应该理解为是指光学元件(例如透镜)的表面，该表面改变通过表面的辐射光束的波前。定制的光学表面应该理解为是指为一特定目的或为一特定用户(例如眼镜或隐形眼镜佩戴者)而特别设计的表面。
一种制造隐形眼镜的常规方法使用一个组合模型(composedmould)并且在具有凹入模型表面的第一模型部分和具有凸起模型表面的第二模型部分之间固化UV硬化聚合体。这种模型通常是由塑料材料制造的。该塑料模型是用金属铸模通过注射模塑法来实现的。
隐形眼镜具有一个凹入表面，它邻接人眼并且因此被称为基面；以及一个凸起表面，它被称为前表面。这种隐形眼镜应校正人眼的a/o球面和圆柱像差。校正的程度随不同的眼睛而变化。因此，常规的制造方法需要大量预定的模型形状以从中选择以便获得期望的眼睛校正。另外，除了校正球面和圆柱像差之外，还期望校正较高阶像差，由此实际上必须制造定制的透镜，即仅仅适合于一个人的透镜。制造定制的透镜需要特殊定制的模型并且该模型仅仅用于为这个人制造多个透镜。
通过修改具有基本形状的模型获得一个用于制造定制的隐形眼镜的模型，即定制模型。基本形状应该理解为是指在某一程度上接近所需定制形状的形状，以便仅仅需要有限修改来获得所需的形状。从有限数目的标准模型中选择具有基本形状的模型，该标准模型是以常规的方法生产的，例如用金属铸模通过注射模塑法。组合模型的修改包括修改一个或两个表面(即分别为凹入表面和凸起表面)的形状，在隐形眼镜的模型处理期间每个表面邻接隐形透镜的不同表面。
通过机械地移除模型材料执行所述表面的修改。然而，这是一种耗时的方法。而且，模型表面的机械区域必须经历抛光(finishing)操作以获得所需模型的光滑表面。在WO02/0559169公开的另一种表面修改的方法是基于在模型操作期间在受控条件下下垂(sagging)停留在单独可控的执行结构的阵列上的模型表面，使模型表面变形为期望的形状。这个方法需要一个复杂的设备，特别是在需要详细修改的情况下。
本发明的一个目的是提供一种制造用于生产定制的光学表面的模型的相对简单便宜的方法。这个方法的特征在于使用光刻方法，包括以下步骤：
-提供模型表面光致抗蚀剂层；
-在预定时间期间将光致抗蚀剂层曝光于曝光辐射的预定图案；以及
-显影光致抗蚀剂层，由此根据辐射图案选择地移除光致抗蚀剂材料并且将该层的曝光表面形成为所需模型的最终形状。
这个方法用于制造不仅隐形眼镜而且眼镜玻璃的模型，并且制造用于光学装置中校正光学元件的模型。
光刻法是一种本身众所周知的工艺，用于制造集成电路(IC)液晶显示器(LCD)等，由此两维掩模图案变换为衬底或晶片上抗蚀剂层中的二维图像。本发明使用光刻工艺将二维掩模图案变换为表面的三维形状。由此，该表面涂有光致抗蚀剂层，例如对于UV辐射敏感的聚合体材料，或者如果优选的话，对于另一波长的辐射敏感的另一材料。在将抗蚀剂层曝光于UV辐射的图案光束之后(即，辐射穿过掩模图案的辐射)，通过显影液显影抗蚀剂材料。由此，根据图案曝光移除部分抗蚀剂材料并且剩余抗蚀剂层材料形成所需的表面形状。
存在两种类型的光致抗蚀剂：正性和负性。对于正性光致抗蚀剂，一旦显影就移除曝光部分。曝光正性光致抗蚀剂导致它化学结构的变化，这样抗蚀剂在显影液变得更加可溶。然后通过显影液移除曝光抗蚀剂部分，以便留下抗蚀剂材料中的“洞”(hole)。负性光致抗蚀剂以相反的方式工作。负性抗蚀剂的曝光使它产生聚合，因此更加难以溶解。因此，负性抗蚀剂材料的曝光部分留在表面上并且在显影操作期间仅仅移除材料的未曝光部分。
优选地，使用所谓的“热流”显影方法，因为利用液体的显影提供了较少的光滑度。热流显影指将具有曝光光致抗蚀剂的模型部分加热到预定温度。这使得未曝光的抗蚀剂流动。通过快速地自旋模型部分，移除过量的未聚合抗蚀剂。
本方法的一个优选实施例的特征在于使用负性光致抗蚀剂层。
另一实施例的特征在于模型是用对曝光辐射透明的材料制造的。
本方法的又一实施例的特征在于该模型是用塑料材料制造的。
优选地，使用负性光致抗蚀剂层的实施例的特征在于经由模型曝光光致抗蚀剂层。
本发明还涉及一种制造用于生产隐形眼镜的组合模型的方法，该组合模型包括分别用于形成隐形眼镜的第一表面和第二表面的第一和第二模型。这个方法的特征在于通过之前所述的方法制造每个模型。
因为用于定制的隐形眼镜的模型具有非常有限的用途，所以当制造这种模型时使用本方法的优点(即简单便宜的过程)以最优化。
本发明还涉及一种制造包括第一凹入表面和第二凸起表面的隐形眼镜的方法，该方法包括以下步骤：
-提供一个包括第一模型和第二模型的组合模型；第一模型具有一个表面，该表面是第一透镜表面的反面(negative)，第二模型具有一个表面，该表面是第二透镜表面的反面(negative)；
-利用聚合体材料填充模型表面之间的间隔；
-将聚合体材料曝光于UV辐射，由此硬化该材料并且使它形成为具有所述第一和第二表面的透镜。这个方法的特征在于使用根据上述制造组合模型的方法所制造的组合模型。
在生产隐形眼镜的方法中使用简单便宜制造的组合模型使得后面的方法也简单便宜，从而用该方法可以实施本发明。同样方法适用于所产生的隐形眼镜。
最后，本发明还涉及一种用于执行如上所述制造模型的方法的曝光步骤的设备。这个设备的特征在于它按如下顺序包括：
-发射UV辐射的辐射源；
-用于将该发射辐射聚集到曝光光束中的光学装置；
-空间光调制器，用于根据所述预定图案给予曝光光束辐射分布；以及
-模型夹具(holder)，被设置在来自空间光调制器的辐射路径中，用于夹住要被曝光的模型。
空间光调制器(SLM)是该设备的一个重要元件。在常规的光刻投影装置中，使用刚性光掩模(该刚性光掩模是数字特性，即黑/白)。与之相对比，空间光调制器能够容易地产生可变化的图像，而且，该图像包括大量不同的灰色调。通过SLM，能够产生具有逐渐可变强度的图像，这需要获得用于定制模型的所需表面的凹凸图案。
这个设备的一个实施例的特征在于空间光调制器是以下其中一个类型：液晶显示器(LCD)、数字反射镜设备(DMD)和可变形的反射镜设备。
液晶显示器本身是众所周知的并且目前用于图像投影装置以产生放大比例的显示的图像。LCD可以是透射LCD或反射LCD。后者的优点是形成曝光光束的图案伴随较少的辐射损失。数字反射镜设备包括单独可控的可倾斜微镜(micro mirrors)的阵列，它通过投影透镜的孔反射入射辐射或者相反并且以此方式表示图像的亮或黑像素。DMD目前作为图像投影设备中LCD的一个替换。相比于LCD，DMD示出的优点是它能够被更快速地切换。可变形反射镜设备或自适应光学元件是一个反射镜，可以局部地变形该反射镜的表面以便局部控制由该反射镜反射的光的方向。
优选地，该设备的特征还在于光学投影系统被设置在空间光调制器和模型夹具之间。
投影系统在其焦平面中形成空间光调制器的像素结构的清晰图像。通常，投影系统是包括一个或多个透镜的透镜系统。可替换地，投影系统是包括一个或多个成像反射镜的反射镜系统。如果曝光辐射具有一个波长，对于该波长没有可接受的透镜材料，则将使用反射镜投影系统。
可替换地，该设备的特征在于模型夹具和空间光调制器被相互靠近设置而在它们之间不插入光学装置。
在这个实施例中，不使用投影系统并且通过所谓的邻近成像形成空间光调制器的像素结构的图像。
相比于常规光掩模(它是数字的)，空间光调制器能够产生包括大量不同灰色调的UV光图像。可以得到具有逐渐可变强度的图像，期望该图像获得用于定制模型的所需表面的凹凸图案。
该设备的一个优选实施例的特征还在于扩散器元件被设置在空间光调制器和模型夹具之间的曝光光束的路径中。
如果SLM图像结构的图像在光抗蚀剂层中成像太清晰，即SLM图像的各个像素在该层是“可见”的，则将使用这种扩散器元件。如果扩散器元件被设置在曝光光束的路径中，则曝光辐射将被散射到预定程度以便在光抗蚀剂层中形成的图像将变得不太清晰并且显影剂层的表面将变得更加光滑。可以由弱透镜元件构成散射器元件，例如在圆形平移运动中快速或慢速移动该散射器元件。扩散器元件也可以是相对于曝光光束的轴稍微倾斜的旋转玻璃板。
一个可替换实施例的特征在于模型夹具被设置在远离投影系统的一距离处以便要被曝光的模型上的光致抗蚀剂层在投影系统的焦平面之外。
这种设置也确保在光抗蚀剂层形成的SLM图片的图像不清晰，并且因此显影剂层的表面足够光滑。
优选地，该设备的特征还在于空间光调制器与计算机耦合，该空间光调制器提供关于要在光致抗蚀剂层形成的曝光图案的数据。
如果必须制造用于隐形眼镜的模型，则由计算机将关于所需眼睛校正的数据处理为用于空间光调制器的参数值并且计算机控制整个曝光过程。
通过非限制性实例并参考在下文描述的用于制造生产隐形眼镜的模型的方法的一个实施例，本发明的这些和其它方面变得显而易见并且本发明的这些和其它方面被说明。在附图中：
图1示出了一种用于生产隐形眼镜的模型的部分视图；以及
图2示出了用于形成模型的设备的一个实施例。
附图仅仅是示意性表示，并且仅仅示出了对于理解本发明相关的这些部分。
图1示出了用于生产隐形眼镜的组合模型。该组合模型包括两个模型，模型1具有凹入模型表面1’，它用于形成隐形眼镜的凸起前表面；和模型2具有凸起模型表面2’，它用于形成隐形眼镜的凹入后表面。当隐形眼镜放于眼睛上时后表面邻接眼睛并且该后表面也被称为隐形眼镜的基侧。两个模型1，2被提供圆形边缘部分4，在生产隐形眼镜期间通过该圆形边缘部分4夹住部分1，2以使部分1，2保持在预定位置。模型1和2都是由透明塑料材料制成并且例如通过金属模型的模制操作来制造。模型1的凹入表面和模型2的凸起表面必须光滑以便通过这些模型产生的隐形眼镜的表面在模制过程之后不需要额外的抛光操作。
为了生产隐形眼镜，将UV硬化聚合体引入两个透明塑料模型1，2之间的间隔3中。随后，具有聚合体的组合模型经受UV光辐射以便固化或硬化聚合体。所得结果是具有凸起透镜表面(它的形状是由模型表面1’限定)和凹入透镜表面(它的形状是由模型表面2’限定)的隐形眼镜。这种通常已知的用于生产隐形眼镜的方法相对简单并且能够以低成本执行该方法。
图2示意性地示出了通过光刻技术形成模型(象模型1或2)的设备的一个实施例。该设备包括辐射源6，例如灯6，它发出紫外(UV)辐射。该光源被放置在设备的光轴7上并且例如是500瓦汞弧光灯。设置在灯背面的反射镜8反射设备中向后发出的辐射以便有效地使用由灯发出的辐射。由射线9表示曝光辐射。两个聚光透镜10、11将这个辐射聚集为一个会聚曝光光束。这个光束通过空间光调制器18，它充当可编程光掩模的作用，在计算机的控制下能够随意改变光掩模的掩模图案(未示出)。
在图2的实施例中，空间光调制器是液晶显示器(LCD)，它包括偏振器12、液晶面板13和分析器14。面板13包括大量单元或像素元件(像素)的二维阵列，它可以单独地通过集成在该面板上的电子电路来控制。取决于面板的类型，在接通或断开状态该单元旋转入射辐射的偏振方向，由偏振器12将该偏振方向偏振为预定方向，以便来自这个单元的辐射不能通过分析器14，该分析器具有与偏振器相同的偏振方向。这个单元表示黑像素并且不能旋转偏振方向的单元表示白像素。以此方式，LCD产生白和黑区域的图案。一旦通过LCD，就利用这个图案调制曝光光束。这个LCD面板不仅能够显示黑和白图案，而且能够显示具有灰色调的图案，即强度的范围是从高到零。
代替在图2的实施例中使用的透射LCD，也可以使用反射LCD。反射LCD的优点是它显示了较少的辐射损失以便在使用反射LCD的设备中更加有效地使用可用的辐射。
也可以通过数字反射镜设备(DMD)构成空间光调制器18。这种设备包括可以单独地控制的大量微镜(micro mirror)的二维阵列。可以通过集成在该设备中的电子电路的控制倾斜这些反射镜。取决于设备的类型，倾斜的反射镜在它的接通或断开状态反射入射辐射以便它不能进入模型成形设备的另一光学元件。这种倾斜反射镜表示黑像素，在其零位置的反射镜表示白像素。微镜能够在不同角度上被倾斜以便像素被给出不同的灰色调。以此方式，目前用于图像显示的DMD设备可以用于产生具有可变亮度(从高到零)的区域的图案。
用于本发明成形设备的另一种类型的空间光调制器是可变形反射镜或自适应光学元件。在电子电路的控制下局部变形这种元件的形状，该电子电路将控制信号提供给迫使反射镜或元件的区域变形的装置。局部变形改变了入射辐射的方向或相位，这导致来自可变形反射镜或自适应元件的光束中强度图案的形成。
也可以使用其它类型的空间光调制器。必要的是，空间光调制器生成在宽范围上变化的强度图案以便将宽范围的强度投影到要处理的模型上。
应该清楚的是，如果反射SLM(反射LCD、DMD或可变形反射镜)、辐射源7和光束成形装置10和11放置在SLM18的左侧而不是SLM18的右侧，则如图2所示用于透射SLM。
在图2中通过参考数字2表示这个模型。通过模型夹具19中的其圆形边缘固定这个模型。为了改变模型的原始凸起模型形状20，则给该原始凸起模型形状20涂上光致抗蚀剂层16，该光致抗蚀剂层对用于图2的设备中的曝光辐射很敏感，在这种情况下是UV辐射。例如，光致抗蚀剂是UV敏感聚合体。在例如通过旋转涂布已经将光致抗蚀剂层涂在模型上之后，在预定时间和预定温度烘烤该模型，由此移除溶剂。然后具有光致抗蚀剂层的模型被放置在模型夹具中并且被曝光于曝光光束9，根据上述眼科数据通过空间光调制器该曝光光束9已经被形成图案。在曝光之后显影光致抗蚀剂层，由此取决于光致抗蚀剂的类型，将曝光部分或非曝光部分移除到取决于局部曝光强度的深度。以此方式，二维SLM图案被变换为光致抗蚀剂层中的三维图案并且将所需模型表面印在光致抗蚀剂层16的外表面22。
在图2所示的实施例中，通过模型2材料曝光光致抗蚀剂层，该材料需要透明的模型材料。这种材料例如是透明塑料。如果光致抗蚀剂是负性光致抗蚀剂以荻得具有逐渐可变层16的厚度的光滑抗蚀剂外形，则通过该模型的曝光是优选的。由于同样的原因，优选地从前侧曝光在该模型之上的正性光致抗蚀剂。
如果仍需要模型表面22有较好的光滑度，则光致抗蚀剂层16经受表面抛光烘烤步骤，由此在预定时间期间将模型2和层16加热到预定温度，该步骤使表面22变得更加光滑。
优选地，如图2所示的，投影系统15被设置在SLM18和具有光致抗蚀剂层的模型之间以在光致抗蚀剂层中成像SLM图案。投影系统通常是包括一个或多个透镜的透镜系统，而且也可以是包括一个或多个反射镜的反射镜投影系统。如果优选地使用具有一波长(深UV)的曝光辐射，对于该波长没有可接受的透镜材料，则将使用反射镜投影系统。
也可能通过接近式印刷技术变换光致抗蚀剂层中的SLM图案。然后将前侧22设置靠近SLM而不需要在它们之间设置投影系统(插入光学装置)。来自SLM的辐射经由这个表面和SLM之间的小气隙直接入射到前表面。对于这种设置，正性光致抗蚀剂将是优选的。
因为SLM图案具有像素结构并且如果光致抗蚀剂层被设置在投影系统的焦平面则投影系统在光致抗蚀剂层中形成这个图案的清晰图像，所以印刷图案也显示像素，即不光滑的结构。这可以通过将光致抗蚀剂层设置在投影系统的焦平面之外来避免。SLM图案的图像将在足够程度上变得模糊以便印刷模型表面将在不同表面水平之间显示光滑的过渡。
防止形成古怪(pixilated)模型表面的另一方法是在投影系统和光致抗蚀剂层之间设置扩散器。这种扩散器将曝光光束的辐射散射到预定程度，这导致模糊SLM图案的图像。这个扩散器优选地是一个动态扩散器，即呈现随时间变化的空间散射的扩散器。可以通过弱透镜元件形成这种扩散器，例如在圆形平移运动中快速或慢速移动该扩散器。扩散器也可以是相对于曝光光束的轴稍微倾斜的旋转玻璃板。
在显影和后期烘烤之后剩余光致抗蚀剂层的最后材料厚度分布取决于许多参数，例如由SLM生成的图案、总的曝光时间、来自光源的曝光光束的强度和光致抗蚀剂材料的特性，例如其速度和对比度。
如果必须制造用于生产隐形眼镜的定制的组合模型，则以上述方法生产两个模型，由此从眼科测量数据中得到由SLM生成的所需灰色调图案，该眼睛测量数据经由计算机被提供给设备。
如果必须制造具有复杂三维结构的模型，则根据所需表面外形的复杂度，重复一次或多次上述模型制造过程。
本发明已经描述了制造用于隐形眼镜的模型，这并不意味着本发明局限于这个申请。本发明也可以用于制造用于眼镜玻璃的模型，该玻璃是通过玻璃压制或塑料模型技术生产的。本发明还可以用于生产校正的相移片，该相移片用于光学仪器或装置中用于校正在这些仪器或装置中的剩余光学像差。以与隐形眼镜相同的方法产生这种校正板，即经由模型，而且直接地并且以与这种模型相同的方法产生这种校正板，因为所用的技术是简单便宜的。本发明通常用于生产小数量(从1到少许)的光学表面。

Claims (15)

1、一种制造用于生产定制的光学表面的模型的方法，由此修改具有基本形状的模型以获得所需模型表面的形状，其特征在于使用光刻方法，包括以下步骤：
-给模型表面提供光致抗蚀剂层；
-在预定时间期间将光致抗蚀剂层曝光于曝光辐射的预定图案；以及
-显影光致抗蚀剂层，由此根据辐射图案选择地移除光致抗蚀剂材料并且将该层的曝光表面形成为所需模型的最终形状。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于使用负性光致抗蚀剂层。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于该模型是由对曝光辐射透明的材料制成的。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于该模型是由塑料材料制成的。
5.根据权利要求2的方法，其特征在于经由该模型曝光该光致抗蚀剂层。
6.一种制造用于生产隐形眼镜的组合模型的方法，该组合模型包括用于分别形成隐形眼镜的第一表面和第二表面的第一和第二模型，其特征在于通过权利要求1-5的任一权利要求的方法制造每个模型。
7.一种制造包括第一凹入表面和第二凸起表面的隐形眼镜的方法，该方法包括以下步骤：
-提供一个包括第一模型和第二模型的组合模型；第一模型具有一个表面，该表面是第一透镜表面的反面，第二模型具有一个表面，该表面是第二透镜表面的反面；
-利用聚合体材料填充模型表面之间的间隔；
-将聚合体材料曝光于UV辐射，由此硬化材料并且使它成形为具有所述第一和第二表面的透镜，其特征在于使用根据权利要求6的方法制造的组合模型。
8.一种根据权利要求7的方法制造的隐形眼镜。
9.一种执行权利要求1的方法的曝光步骤的设备，其特征在于它按如下顺序包括：
-发射UV辐射的辐射源；
-用于将该发射辐射聚集到曝光光束的光学装置；
-空间光调制器，用于根据所述预定图案给予曝光光束辐射分布；以及
-模型夹具，被设置在来自空间光调制器的辐射路径中，用于夹住要被曝光的模型。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于空间光调制器是以下其中一个类型：液晶显示器(LCD)、数字反射镜设备和可变形的反射镜设备。
11.根据权利要求9或10的设备，其特征在于光学投影系统被设置在空间光调制器和模型夹具之间。
12.根据权利要求9或10的设备，其特征在于模型夹具和空间光调制器被相互靠近设置而在它们之间不插入光学装置。
13.根据权利要求9-12的任一权利要求的设备，其特征在于扩散器元件被设置在空间光调制器和模型夹具之间的曝光光束的路径中。
14.根据权利要求9-12的任一权利要求的设备，其特征在于模型夹具被设置在远离投影系统的一距离处以便要被曝光的模型上的光致抗蚀剂层在投影系统的焦平面之外。
15.根据权利要求9-14的任一权利要求的设备，其特征在于空间光调制器与计算机耦合，该空间光调制器提供关于要在光致抗蚀剂层形成的曝光图案的数据。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101835598B (zh) * 2007-08-21 2014-06-04 庄臣及庄臣视力保护公司 制备眼科镜片坯件和镜片的方法
CN105549328A (zh) * 2014-10-22 2016-05-04 纳侬斯桧布有限责任公司 在蚀刻材料中制造三维结构的方法
CN106414015A (zh) * 2014-03-31 2017-02-15 Crt技术股份有限公司 模具的增材制造以及由此制作模具和装置的方法
CN106660271A (zh) * 2014-12-03 2017-05-10 大族激光科技产业集团股份有限公司 3d打印机及其采用的镜头模组
CN111670350A (zh) * 2017-12-28 2020-09-15 光学转变有限公司 用于测量隐形眼镜的光学特性的方法和系统

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2904105B1 (fr) * 2006-07-21 2008-08-29 Tda Armements Sas Dispositif pyrotechnique de destruction de munitions
CN1916768A (zh) 2006-09-08 2007-02-21 中国科学院光电技术研究所 个性化隐形眼镜定制设备
US8313828B2 (en) 2008-08-20 2012-11-20 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Ophthalmic lens precursor and lens
US8317505B2 (en) * 2007-08-21 2012-11-27 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Apparatus for formation of an ophthalmic lens precursor and lens
US7905594B2 (en) 2007-08-21 2011-03-15 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Free form ophthalmic lens
US8940219B2 (en) 2007-12-31 2015-01-27 Ronald D. Spoor Ophthalmic device formed by additive fabrication and method thereof
US9417464B2 (en) 2008-08-20 2016-08-16 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Method and apparatus of forming a translating multifocal contact lens having a lower-lid contact surface
US8240849B2 (en) 2009-03-31 2012-08-14 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Free form lens with refractive index variations
US8807076B2 (en) 2010-03-12 2014-08-19 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Apparatus for vapor phase processing ophthalmic devices
EP2714357B1 (en) 2011-05-31 2016-05-04 3M Innovative Properties Company Method for making microstructured tools having discontinuous topographies, and articles produced therefrom
SG195168A1 (en) 2011-05-31 2013-12-30 3M Innovative Properties Co Methods for making differentially pattern cured microstructured articles
CA2877380A1 (en) 2012-06-29 2014-01-03 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Lens precursor with features for the fabrication of an ophthalmic lens
US9645412B2 (en) 2014-11-05 2017-05-09 Johnson & Johnson Vision Care Inc. Customized lens device and method
US10359643B2 (en) 2015-12-18 2019-07-23 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods for incorporating lens features and lenses having such features
US11364696B2 (en) 2020-09-18 2022-06-21 Johnson & Johnson Vision Care, Inc Apparatus for forming an ophthalmic lens

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3658528A (en) * 1969-09-22 1972-04-25 Itek Corp Photochemical figuring of optical elements
JPS5310447A (en) * 1976-07-16 1978-01-30 Nippon Contact Lense Method of forming mark on mold
US4909818A (en) * 1988-11-16 1990-03-20 Jones William F System and process for making diffractive contact
US5861114A (en) * 1994-06-10 1999-01-19 Johnson&Johnson Vision Products, Inc. Method of manufacturing complex optical designs in soft contact lenses
JP3840746B2 (ja) * 1997-07-02 2006-11-01 ソニー株式会社 画像表示装置及び画像表示方法
US6086204A (en) * 1999-09-20 2000-07-11 Magnante; Peter C. Methods and devices to design and fabricate surfaces on contact lenses and on corneal tissue that correct the eye's optical aberrations
GB2360971A (en) * 2000-04-03 2001-10-10 Suisse Electronique Microtech Technique for microstructuring replication moulds
US6635412B2 (en) * 2000-07-11 2003-10-21 Martin A. Afromowitz Method for fabricating 3-D structures with smoothly-varying topographic features in photo-sensitized epoxy resists
JP2004510199A (ja) * 2000-09-28 2004-04-02 ノバルティス　アクチエンゲゼルシャフト 増加した涙流のための有孔レンズ及びそのレンズの製造方法
US6781691B2 (en) * 2001-02-02 2004-08-24 Tidal Photonics, Inc. Apparatus and methods relating to wavelength conditioning of illumination
AU2002308631A1 (en) * 2001-05-07 2002-11-18 Opticast Inc. Method and apparatus for manufacturing plastic optical lenses and molds
AU2003282671B8 (en) * 2002-10-28 2010-05-27 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Lithographic method for forming mold inserts and molds

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101835598B (zh) * 2007-08-21 2014-06-04 庄臣及庄臣视力保护公司 制备眼科镜片坯件和镜片的方法
CN106414015A (zh) * 2014-03-31 2017-02-15 Crt技术股份有限公司 模具的增材制造以及由此制作模具和装置的方法
CN105549328A (zh) * 2014-10-22 2016-05-04 纳侬斯桧布有限责任公司 在蚀刻材料中制造三维结构的方法
CN106660271A (zh) * 2014-12-03 2017-05-10 大族激光科技产业集团股份有限公司 3d打印机及其采用的镜头模组
US10197798B2 (en) 2014-12-03 2019-02-05 Han's Laser Technology Industry Group Co., Ltd. 3D printer and lens module used by same
CN106660271B (zh) * 2014-12-03 2019-04-12 大族激光科技产业集团股份有限公司 3d打印机及其采用的镜头模组
CN111670350A (zh) * 2017-12-28 2020-09-15 光学转变有限公司 用于测量隐形眼镜的光学特性的方法和系统

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EP1646485A2 (en) 2006-04-19
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