KR20160018574A - 안과용 렌즈의 제조 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 하나의 광학 기능을 갖는 안과용 렌즈(10)의 제조 방법에 있어서, 목표 기하학적 엔벨로프를 형성하기 위해, 미리 결정된 굴절률을 갖는 적어도 하나의 재료의 복수의 기설정 체적 요소들을 증착함으로써, 상기 안과용 렌즈(10)를 적층 제조하는 단계(100); 상기 적층 제조 단계(100)의 실시 중에 적어도 한 번 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계; 및 상기 목표 기하학적 엔벨로프와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이의 기설정 임계값보다 더 큰 차이가 구역에 존재하는 경우, 보정 작업을 유발하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 광학 기능을 갖는 안과용 렌즈, 예컨대 안과용 누진 렌즈의 제조 분야에 관한 것이다.
본 발명은 특히 이러한 안과용 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 안과용 렌즈의 제조 장치에 관한 것이다.
안과용 렌즈에 처방된 안과적 특성을 부여하기 위해 안과용 렌즈에 다양한 제조 단계들을 수행하는 것이 알려져 있다.
미가공 또는 반가공 렌즈 블랭크, 즉 어떤 면도 이른바 정삭되지 않았거나 하나의 면만이 정삭되어 있는(또는, 다시 말하면, 일 면이 단순 또는 복합 광학 표면을 한정하는) 렌즈 블랭크를 제공하는 단계를 포함하는 안과용 렌즈의 제조 방법이 알려져 있다.
이 방법은 다음으로, 이른바 정삭 면을 획득하기 위해 미가공 렌즈 블랭크의 적어도 하나의 면을 선삭하고, 안과용 렌즈의 착용자에게 처방된 (가능하게는 복합) 안과적 특성을 제공하는 원하는 광학 표면을 한정하는 하나 이상의 단계를 포함한다.
안과용 렌즈의 광학 기능은 안과용 렌즈의 전면 및 배면에 대응하는 2개의 디옵터들에 의해 주로 제공된다. 제조될 표면의 형태(topography)는 렌즈의 전면과 배면 사이에 적용되는 기능의 배분에 따라 좌우된다.
여기서, "하나 이상의 기계가공 단계"라는 표현은 이른바 황삭(roughing), 정삭(finishing), 및 미삭(polishing)(표면처리에 의한 기계가공) 단계들을 의미하는 것으로 이해된다.
황삭 단계는, 미가공 또는 반가공 렌즈 블랭크에서 시작하여, 정삭되지 않은 것으로 정의된 렌즈 블랭크의 면(들)에 표면 곡률을 부여하는 것을 가능하게 하는 반면, 정삭(연삭(smoothing)으로도 지칭됨) 단계는 입자 또는 심지어 사전 획득된 면들의 곡률 반경의 정밀도를 미세가공(fining)하는 데에 있고, 생성되는 만곡 표면(들)을 미삭 단계를 위해 준비(연삭)시킬 수 있다. 이러한 미삭 단계는 황삭 또는 연삭된 만곡 표면(들)을 표면처리하는 단계이며, 안과용 렌즈를 투명하게 만드는 것을 가능하게 한다. 황삭 및 정삭 단계들은 초기 대상물의 두께 및 초기 곡률 반경과 무관하게 최종 렌즈의 두께 및 처리된 표면의 곡률 반경을 설정하는 단계들이다.
일반적으로, 안과용 렌즈의 면을 기계가공하는 데에 걸리는 시간은 사용되는 장치, 재료, 및 원하는 광학 표면의 복잡도에 따라 좌우된다.
원하는 표면에 대한 생성되는 광학 표면의 유사성(conformity)에 기계가공 속도가 전혀 영향을 미치지 않는 것은 아니다. 따라서, 매우 낮은 속도는 표면의 유사성을 보장하는 것을 가능하게 할 수도 있지만, 생산성에 영향을 줄 것이다. 반대로, 높은 속도는 생산성을 증가시키는 것을 가능하게 하지만, 유사성에 영향을 줄 수 있다.
일반적으로, 최적의 기계가공 속도를 판단하기 위해 복합 표면에 대한 시험을 수행할 필요가 있는데, 이는 생산성을 감소시킨다.
생성될 표면의 기하학적 특성으로부터, 재료와 무관하게, 이러한 렌즈를 기계가공하기 위한 최적의 회전 속도를 판단하는 방법이 특허 출원 WO 2011/083234 및 WO 2013/030495로부터 알려졌다.
본 발명은, 특히 간단하고 편리하며 경제적으로 실시할 수 있고, 선삭 방법과는 상이한, 적어도 하나의 광학 기능을 갖는 안과용 렌즈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 제1 양태에 따른 본 발명의 요지는, 적어도 하나의 광학 기능을 갖는 안과용 렌즈의 제조 방법에 있어서,
- 목표 기하학적 엔벨로프에 따라, 미리 결정된 굴절률을 갖는 적어도 하나의 재료의 복수의 미리 결정된 체적 요소들을 증착함으로써, 상기 안과용 렌즈를 적층 제조하는 단계;
- 상기 적층 제조 단계의 실시 중에 적어도 한 번 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계; 및
- 상기 목표 기하학적 엔벨로프와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이의 미리 결정된 임계값보다 더 큰 차이가 구역에 존재하는 경우, 보정 작업(corrective action)을 유발하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
적층 제조 기법은 본 발명의 목적을 달성하는 특히 적절한 방식이다.
"적층 제조(additive manufacturing)"라는 표현은, 국제 표준 ASTM 2792-12에 따르면, 종래의 기계가공과 같은 감산적인 제조 방법과 대조적으로, 보통 층-대-층으로, 3D 모델링 데이터(통상적으로 컴퓨터-지원 설계(아래의 CAD) 파일)로부터 대상물을 제조하기 위해 재료들을 합치거나 결합시키는 단계를 수반하는 방법을 포함하는 제조 기법을 의미하는 것으로 이해된다.
적층 제조 기술은 CAD 파일에 디지털 형태로 포함되는 미리 결정된 배치에 따라 고체 재료 요소들을 병치함으로써 대상물을 제조하는 데에 있다.
"복셀(voxel)"로 나타내는 이러한 기본 체적 요소들은 다양한 기술 원리들을 이용하여, 예컨대 인쇄 헤드에 의해 몇 방울의 광중합성 단량체를 제공함으로써, 단량체의 배스의 표면 가까이에서 UV 광원으로 선택적으로 광중합함으로써(광조형 기법), 또는 중합체 분말을 용융시킴으로써(선택적 레이저 용융(SLM) 또는 선택적 레이저 소결(SLS)), 생성되며 병치될 수 있다.
적층 제조 기법은 상당한 유연성으로 대상물의 기하형상을 한정할 수 잇지만, 광을 산란시키지 않으며 렌즈의 각각의 면에서 매우 정밀한 디옵터 기하형상을 통해 광학 처방을 제공하는 투명한 안과용 렌즈를 제조하길 원하는 경우에는 많은 문제를 제기한다; 이러한 디옵터들은 구면 또는 의사-구면 또는 구환체 또는 의사-구환체일 수 있다.
특별히 후술하는 문제들에 직면하게 된다:
- 복셀-대-복셀 구성은 광학적 응용에 요구되는 평활한 표면을 획득하는 데에 적합하지 않다.
- 적층 구성 기법은 광학 응용에 요구되는 정밀도로 제품 요소의 치수 특성을 제어하는 것을 어렵게 한다; 특히 탁월한 정밀도로 렌즈의 곡률 반경의 국부 제어를 달성하기가 어렵다.
본 발명은 적층 제조에 내재된 이러한 문제들을 고려하여 적층 제조를 안과용 렌즈의 제조에 적합하게 한다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법은, (광학 기능들의 개인화 때문에) 신속하며 유연한 제조 방법을 요구하는 다양한 광학 기능들의 생성의 맥락에서 무엇보다도 특히 간단하며, 용이하고, 경제적이다.
렌즈에 적용될 때 "광학 기능"이라는 표현은, 진입 광빔의 입사각이 무엇이든, 그리고 입사 광빔에 의해 조명되는 입구 디옵터의 기하학적 범위가 무엇이든, 이러한 렌즈의 광학 반응, 즉 해당 렌즈를 통한 광빔의 전파 및 투과의 임의의 수정을 정의하는 함수를 의미하는 것으로 이해된다는 것을 또한 주목한다.
보다 정확하게는, 안과 분야에서, 광학 기능은, 이러한 렌즈의 착용자의 시선의 모든 방향에 대해 렌즈와 연관되는 고위수차와 착용자 파워(wearer power) 및 비점수차 특성의 분포로 정의된다. 물론, 이는 착용자의 눈에 대한 렌즈의 기하학적 위치가 이미 알려져 있다고 가정한다.
본 발명에 따른 방법은 광학의 분야에서 표준인 수학적 도구로 달성하는 것이 가능한 값들에 기초하여 안과용 렌즈를 정밀하게 적층 제조하는 것을 특히 간단하며 용이하게 만들되, 이러한 수학적 도구는, 예컨대 데카르트 좌표계에서 각각 좌표에 의해 주어지는 무한한 점들을 통해 표면을 한정하는 파일로부터, 적층 제조 중에 렌즈의 목표 기하학적 엔벨로프 및 렌즈의 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하며, 이러한 목표 및 실제 엔벨로프들 사이의 기하학적 차이에 따라, 필요한 경우 보정 작업을 유발하는 것을 가능하게 한다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법에서, 노즐과 같은 재료-증착 도구의 위치가 아니라, 제조 중 렌즈의 실제 기하학적 엔벨로프의 모니터링이 제조 중에 수행되고; 필요한 경우, 보정 작업이 제조 중에 안과용 렌즈 상에 유발된다.
유리한 특징들에 따르면, 상기 보정 작업은 상기 구역에 적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소를 증착하는 단계 및/또는 상기 목표 기하학적 엔벨로프를 대체하는 수정 목표 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계를 포함한다.
목표 기하학적 엔벨로프는 렌즈의 시작 제조 설정(또는 프레임워크)에 대응하는 반면, 수정 목표 기하학적 엔벨로프는 렌즈의 수정 제조 설정에 대응하되, 이러한 수정은 목적(목표 렌즈)과 실제 경우(제조 렌즈) 사이의 미리 결정된 임계값보다 더 큰 차이가 검출된 후에 이루어진다는 것을 주목한다.
적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소를 증착하는 단계 및/또는 생성되는 목표 기하학적 엔벨로프를 대체하는 수정 목표 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계는 임의의 초기 결함을 보정하는 탁월한 방식이며, 재료의 임의의 결손이 채워지고/채워지거나 안과용 렌즈를 위해 목표한 기하형상이 제조 중에 변경되고, 그에 따라 상기 렌즈가 완성될 때, 원하는 광학 기능이 상기 렌즈로 획득된다.
따라서, 안과용 렌즈의 제조 중에 고려되는 주요 인자는 초기 설정 기하영상을 고려하였는지가 아니라 그 광학 기능을 고려하였는지 이며, 일부 경우에 제조되는 안과용 렌즈는 초기 설정 기하형상과 상이한 기하형상을 갖는다.
물론, 보정은 적절한 만큼 많이 이루어진다.
보정 작업을 수행할지 판단할 때 고려되어야 하는 하나의 주요 인자는 안과용 렌즈 제조 방법의 종료점까지의 시간이다.
유리한 특징들에 따르면, 상기 보정 작업을 유발하는 단계는:
- 제1 미리 결정된 임계값보다 더 크고 제2 미리 결정된 임계값보다 더 작은 차이가, 상기 목표 기하학적 엔벨로프와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이에서, 상기 구역에 존재하는 경우, 제1 보정 작업을 실시하는 단계; 및
- 상기 제2 미리 결정된 임계값보다 더 큰 차이가, 상기 목표 기하학적 엔벨로프와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이에서, 상기 구역에 존재하는 경우, 제1 보정 작업과 상이한 제2 보정 작업을 실시하는 단계를 포함한다.
이러한 특징들에 의해, 필요한 경우 실시되는 보정 작업이 특히 미세하여, 고정밀 안과용 렌즈를 획득할 수 있다.
유리한 특징들에 따르면, 상기 제1 보정 작업은 목표 기하학적 엔벨로프를 대체함 없이 상기 구역에 적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소를 증착하는 단계를 포함하되, 이러한 증착은 높이 추가(altitude addition)인 것으로 알려져 있는 반면, 제2 보정 작업은 상기 목표 기하학적 엔벨로프를 대체하는 수정 목표 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 시작 제조 설정에 기초하여 렌즈의 적층 제조를 개시하는 것을 가능하게 하고, 목표 및 실제 엔벨로프들 사이에 차이가 관찰되는 경우, 및 이러한 차이의 기하학적 값에 따라, 설정된 개수의 미리 결정된 체적 요소들이 높이-방식으로 렌즈에 추가되고, 제조 방법은 계속 시작 제조 설정을 사용하거나, 수정 목표 기하학적 엔벨로프가 판단된 후, 제조 방법은 이러한 수정 제조 설정을 사용한다.
유리한 특징들에 따르면, 제2 보정 작업은 상기 구역에 적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소를 증착하는 단계를 추가로 포함하되, 이러한 증착은 곡률 추가(curvature addition)인 것으로 알려져 있다.
따라서, 임계값들에 따라, 보정 작업은 높이 추가, 곡률 추가, 또는 재료의 추가 없이 목표 기하학적 엔벨로프의 간단한 수정일 수 있다. 유리한 특징들에 따르면,
- 상기 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계는 상기 구역의 평균 곡률을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계를 포함하고;
- 상기 구역 내의 상기 차이를 판단하기 위해, 상기 방법은 평균 곡률을 나타내는 상기 적어도 하나의 기하학적 값을, 상기 목표 기하학적 엔벨로프로부터 판단되며 상기 구역에 대한 목표 평균 곡률을 나타내는 기하학적 값과 비교하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서, 이러한 차이는 적층 제조 중에 렌즈 상의 다양한 점들에서 평균 곡률을 나타내는 기하학적 값들을 획득할 수 있는 계산으로부터 판단된다. 평균 표면 곡률에 관한 이러한 값들을 고려하면, 렌즈의 기하학적 엔벨로프가 한정될 수 있고, 본 발명에 따른 방법이 특히 정밀하게 되는데, 이는 표면을 생성하는 것, 즉 원하는 광학 기능을 획득하는 것이 얼마나 어려운지 완벽히 나타내는 값들의 문제이기 때문이다. 구체적으로, 이러한 기하학적 값들은 특별히 안과용 렌즈의 표면 상의 점에서 평균 기하학적 구가 계산될 수 있게 하고, 이는 디옵터들 내에 표현되며 이러한 광학적 기능을 적어도 부분적으로 나타낸다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법은, 비교적 간단한 계산을 통해, 광학 표면을 계산하기 위한 종래의 도구에 기초하여, 표면의 임의의 제조 오차(차이)를 판단하며, 적층 제조에 의해 이를 보정하는 방식을 판단하는 것을 가능하게 한다.
물론, 오차의 보정 방식을 판단하는 규칙들(다시 말하면, 임계값들)이 목표 및 수정-목표 평균 곡률들을 나타내는 기하학적 값들의 비교 결과로부터 설정되는 것이 교정에 기초하여 적절한 횟수의 시험들에서 용이하게 달성된다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 특징들에 따르면,
- 상기 평균 곡률을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계는 상기 구역의 소정의 점과 연관되는 적어도 한 쌍의 곡률 반경을 측정하는 단계를 포함한다;
- 상기 평균 곡률을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계는 상기 적어도 한 쌍의 곡률 반경의 측정 기하학적 값들로부터, 상기 구역의 상기 소정의 점에서의 평균 곡률의 기하학적 값 및/또는 상기 구역의 평균-곡률 기하학적 값들의 최대차를 나타내는 값을 판단하는 단계를 추가로 포함한다;
- 상기 평균 곡률을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계는 상기 적어도 한 쌍의 곡률 반경의 측정 기하학적 값들 및/또는 상기 구역에서 판단된 상기 평균-곡률 기하학적 값 및/또는 상기 구역의 평균-곡률 기하학적 값들의 최대차를 나타내는 상기 값으로부터, 상기 실제 기하학적 엔벨로프를 한정하는, 상기 안과용 렌즈의 실제 기하학적 특성을 판단하는 단계를 추가로 포함한다; 및/또는
- 상기 구역은 완결된 목표 곡률 프로파일을 갖는다.
제2 양태에 따른 본 발명의 다른 요지는, 안과용 렌즈를 제조하도록 구성되는 적층 제조 장치에 있어서, 전술한 방법의 각각의 단계들을 실시하도록 구성되는 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 구성되는 시스템 요소들을 구비한 지시/제어 유닛을 포함하는 적층 제조 장치이다.
바람직한 간단하며 용이하고 경제적인 특징들에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 상기 안과용 렌즈의 적어도 하나의 구역의 적어도 소정의 점에서 평균 곡률을 나타내는 기하학적 값들을 측정하도록 구성되는 측정 장치를 추가로 포함한다.
본 발명의 요지는 이제 첨부 도면을 참조하여 비제한적 예시를 통해 이하에 주어진 일 실시예의 설명을 통해 기술될 것이다.
도 1은 안과용 렌즈를 생성하도록 구성되는 적층 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은 각각 제조 중 안과용 렌즈의 단면도 및 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 장치를 사용하여 안과용 렌즈를 제조하기 위한 다양한 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 단계들을 포함하는, 안과용 렌즈의 제조 방법의 다양한 작동 단계들을 도시한 흐름도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 도 5에 도시된 작동 단계들 중 일부를 상세히 도시한 흐름도들이다.
도 1은 안과용 렌즈를 생성하도록 구성되는 적층 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은 각각 제조 중 안과용 렌즈의 단면도 및 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 장치를 사용하여 안과용 렌즈를 제조하기 위한 다양한 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 단계들을 포함하는, 안과용 렌즈의 제조 방법의 다양한 작동 단계들을 도시한 흐름도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 도 5에 도시된 작동 단계들 중 일부를 상세히 도시한 흐름도들이다.
도 1은 안과용 렌즈(10)의 적층 제조 장치(1), 여기서 디지털 제어 방식의 3차원 인쇄 장치를 도시한다.
디지털 제어 방식은 적층 제조 장치(1)가 자신이 포함하는 모든 유닛들에 운동 명령을 제공하도록 구성되는 일련의 하드웨어를 포함한다는 것을 나타낸다.
여기서, 적층 제조 장치(1)는 안과용 렌즈(10)를 형성하기 위해 제조 홀더(12) 상에 적어도 하나의 재료의 중첩 층들(다시 말하면, 층-대-층 증착)을 형성하는 복수의 미리 결정된 체적 요소들을 병치 증착하도록 구성된다.
이러한 안과용 렌즈(10)는 예컨대 누진형이며, 또한 원환상형 및 프리즘형 구성요소들을 보유한다.
각각의 미리 결정된 체적 요소는 미리 결정된 조성 및 미리 결정된 크기에 의해 한정된다.
여기서, 이는 적층 제조 및 특히 3차원 인쇄의 문제이므로, 복셀(3차원 픽셀)로도 지칭되는 용적 요소들 또는 체적 요소들을 또한 말한다.
따라서, 이러한 안과용 렌즈(10)는 제조 홀더(12)에 의해 지지된다.
이러한 제조 홀더(12)는 적층 제조 장치(1)의 미리 결정된 홀더이므로, 기하학적 특성이 알려져 있고, 적층 제조 장치(1)의 제1 지시/제어 유닛(2) 내에 저장되거나 로딩되는 파일에 포함되어 있다.
적층 제조 장치(1)의 하드웨어는 적층 제조 장치(1)가 포함하는 중합 장치들 및 재료들에 대한 운동, 조작, 및 제어 명령들을 발생시키도록 추가로 구성된다.
적층 제조 장치(1)의 제조 홀더(12)는 여기서 대략 평탄한 형상(미도시)을 나타내는 제조 표면을 구비한 몸체를 포함한다.
적층 제조 장치(1)는 지시/제어 유닛(2)에 더하여 노즐 또는 노즐들의 뱅크(13)를 포함하고, 지시/제어 유닛(2)은 메모리(4), 특히 비휘발성 메모리가 장착된 마이크로프로세서(3)를 포함하는 데이터 처리 시스템을 구비하여, 마이크로프로세서(3)가 소프트웨어 패키지, 다시 말하면 컴퓨터 프로그램을 로딩하고 저장할 수 있게 하고, 컴퓨터 프로그램은 마이크로프로세서(3)에 의해 실행될 때, 적층 제조 방법이 실시될 수 있게 한다. 이러한 비휘발성 메모리(4)는 예컨대 판독-전용 메모리(ROM)이다.
유닛(2)은 소프트웨어 패키지의 실행 및 적층 제조 방법의 실시 중에 데이터를 저장하는 것을 가능하게 하는 메모리(5), 특히 휘발성 메모리를 추가로 포함한다.
이러한 휘발성 메모리(5)는 예컨대 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 전기적 소거 및 프로그램 가능 판독-전용 메모리(EEPROM)이다.
적층 제조 장치(1)는 장치(1)의 제조 홀더(12) 상에서 이 장치(1)에 의해 적층 제조되는 안과용 렌즈(10)에 대한 접근을 허용하도록 구성되는, 여기서 윈도우로 채워진 개구(6)를 추가로 포함한다.
적층 제조 장치(1)는 적층 제조 중에 상기 안과용 렌즈(10)의 적어도 하나의 구역(P; 도 3)의 적어도 소정의 점에서 평균 곡률(Cm)을 나타내는 기하학적 값들을 측정하도록 구성되는 측정 장치(미도시)를 추가로 포함한다.
이러한 측정 장치는 미리 결정된 직경을 갖는 측정 동공(30; 도 4)을 구비한다. 이러한 측정 장치는 예컨대 주지의 편향간섭(deflectometry) 원리에 따라 기능할 수 있다는 것을 주목한다.
안과용 렌즈(10)를 적층 제조하기 위해, 노즐 또는 노즐들(13)의 전진 속도, 구현되는 에너지 및 에너지원(여기서, 3차원 인쇄 장치를 위한 자외선을 방출하는 에너지원이지만, 광조형 장치의 경우에는 레이저일 수 있고, 열가소성 스레드 압출로도 지칭되는 인장 스레드 증착의 경우에는 열에너지일 수 있음)과 같은, 적층 제조의 일부 파라미터들에 대한 정확한 지식이 필요하다는 것을 주목한다.
사용되는 재료 또는 재료들 및 그 상태(여기서, 광중합체 액체 형태)에 대한 정확한 지식이 또한 요구된다.
안과용 렌즈(10)에 처방된 단순 또는 복합 광학 기능을 정확하게 주지하는 것이 또한 필요하고, 이 광학 기능들은 안과용 렌즈(10)의 단순 또는 복합 광학 특성을 나타내는 제조 파일에 한정되는 기하형상에 의해 규정된다. 변형예에 따르면, 이러한 안과용 렌즈의 광학 기능을 최종 사용 상태로 조절하기 위해, 안과용 렌즈(10)를 수용하도록 지정된 프레임의 기하형상의 파라미터들 및/또는 착용자의 개인화 파라미터들을 주지하는 것이 또한 필요하다.
"안과용 렌즈의 광학 기능"이라는 표현은, 진입 광빔의 입사각이 무엇이든, 그리고 입사 광빔에 의해 조명되는 입구 디옵터의 기하학적 범위가 무엇이든, 이러한 렌즈의 광학 반응, 즉 해당 렌즈를 통한 광빔의 전파 및 투과의 임의의 수정을 정의하는 함수를 의미하는 것으로 이해된다는 것을 상기한다.
보다 정확하게는, 안과 분야에서, 광학 기능은, 이러한 렌즈의 착용자의 시선의 모든 방향에 대해 렌즈와 연관되는 고위수차와 프리즘 편차와 착용자 파워 및 비점수차 특성의 분포로 정의된다. 물론, 이는 착용자의 눈에 대한 렌즈의 기하학적 위치가 이미 알려져 있다고 가정한다.
착용자 파워는 렌즈미터 파워와 상이한 안과용 렌즈의 파워를 계산하고 조절하는 방식이라는 것을 또한 주목한다. 착용자 파워의 계산은, 렌즈가 프레임에 끼워지고 착용자에 의해 착용되면, 착용자에 의해 인지되는 파워(즉, 눈에 들어가는 광빔의 파워)가 처방된 파워에 대응하도록 보장한다. 일반적으로, 누진 안경에 대해, 안경 상의 임의의 점 및 특별히 원시 및 근시 기준점들에서, 렌즈미터로 측정되는 파워는 착용자 파워와 상이하다. 그러나, 단초점 렌즈의 광학 중심에서의 착용자 파워는 일반적으로 이 점에 위치하는 렌즈미터로 관찰되는 파워에 가깝다.
도 2 및 도 3은 적층 제조 중의 안과용 렌즈(10)를 개략적으로 도시하는 반면, 도 4는 이러한 렌즈(10)의 다양한 제조 단계들을 역시 개략적으로 도시한다.
안과용 렌즈(10)는 여기서는 볼록한, 전면으로 지칭되는, 제1 면(15), 및 여기서는 실질적으로 평탄한, 배면으로 지칭되는, 제2 면(16)을 갖는 몸체를 구비한다.
제1 및 제2 면(15, 16)은 안과용 렌즈(10)의 광학 기능을 규정할 2개의 디옵터들을 한정한다는 것을 주목한다.
이러한 제2 면(16)은 안과용 렌즈(10)가 적층 제조되는 제조 표면에 대향하는 면이기 때문에 평탄하다.
안과용 렌즈(10)는 제1 면(15)을 제2 면(16)에 결합하는 주변 가장자리를 구비한다.
여기서, 안과용 렌즈(10)는, 재료(12)의 복수의 중첩 층들을 형성하기 위해 병치되며 중첩되는 복수의 미리 결정된 체적 요소들에 의해 형성된다.
이러한 복수의 중첩 층들은, 이러한 안과용 렌즈(10)의 제1 면(15) 및 제2 면(16)과 함께, 몸체를 형성한다.
여기서, 제1 재료(12)의 중첩 층들은 이러한 안과용 렌즈(10)의 제1 및 제2 면(15, 16)을 형성하도록 상이한 길이를 갖는다는 것을 주목한다.
"층들"의 개념은 일부 적층 제조 기술들에 명목상으로만 적용 가능하며, 층은 단지 소정의 마스크로 또는 노즐들의 소정의 통과 시에 인위적으로 증착되는 복셀들의 집합이라는 것을 주목한다. 그러나, 본 발명의 교시는 이러한 기술들에 용이하게 전해진다.
여기서, 이러한 층들은 각각 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 두께를 가지며, 모두 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 일부 적층 제조 기술들은 층에 걸쳐 변경되는 두께를 갖는 층들을 생성할 수 있다는 것을 주목한다. 그러나, 본 발명의 교시는 이러한 기술들에 용이하게 전해진다.
여기서, 동일-두께는, 적층 제조 장치(1)의 노즐 또는 노즐들의 뱅크(13)에 의한, 재료(12)의 각각의 중첩 층의 설정된 개수의 미리 결정된 체적 요소들의 제어 분무에 의해 획득된다는 것을 주목한다.
여기서, 재료(12)는 아크릴 중합체, 및 보다 정확하게는 광중합체, 예컨대 VeroClear™라는 상표로 OBJET Ltd.에 의해 시판되는 제품과 같은 광중합체이다.
안과용 렌즈(10)의 적층 제조는, 복수의 연속 중첩 층들의 증착에 더하여, 하나 이상의 광중합 단계를 요구할 수 있다는 것을 주목한다. 광중합 단계는 각각의 체적 요소의 증착 시에 일어날 수 있거나, 블랭킷 광중합이 노즐 및/또는 노즐들의 뱅크의 1번의 통과 후에 또는 재료의 각각의 층이 증착된 후에 수행될 수 있다. 아울러, 이하에서 보다 상세히 알 수 있는 바와 같이, 안과용 렌즈(10)는 이러한 안과용 렌즈(10)의 적층 제조 단계의 끝에서 완전히 중합되지 않을 수도 있다는 것을 주목한다.
도 2는 일부만 제조된 안과용 렌즈(10)를 도시하며, 특히, 제1 면(15)은 완성되지 않은 반면, 제2 면(16)은 완성되었다.
점선이 안과용 렌즈(10)의 몸체에 나타나 있되, 이 점선은 안과용 렌즈(10)의 제1 및 제2 면(15, 16)의 단면 형상을 한정한다는 것을 관찰할 수 있다.
이러한 점선은 제조될 안과용 렌즈(10)의 기하학적 엔벨로프(18)에 대응하고, 이러한 엔벨로프는 목표 기하학적 엔벨로프(Ec로도 참조됨)로 지칭된다.
이러한 목표 기하학적 엔벨로프(18)는 안과용 렌즈(10)의 목표 제조 설정을 나타낸다.
점선이 안과용 렌즈(10)의 제1 면(15)을 한정하되, 이 제1 면(15)은 여기서 완성되지 않았기 때문에, 점선의 만곡부가 특히 뚜렷하다.
점선의 이러한 만곡부는 제1 면(15)이 한정해야 하는 디옵터의 최고점을 포함하되, 이 점은 도 2 및 도 3에 PHD로 참조되어 있다.
도 3은 도 2에 도시된 안과용 렌즈(10)의 복수의 구역들의 평면도를 도시하고, 이들 중 몇몇은 P로 참조되어 있다.
구역들(P)은 안과용 렌즈(10) 중, "목표" 적층 제조가 완성된 구역들을 나타낸다. 다시 말하면, 구역들(P)은 각각 완성 목표 곡률 프로파일로 지칭되는 목표 곡률 프로파일을 갖는 반면, 다른 구역들은 각각 이른바 미완성 목표 곡률 프로파일로 지칭되는 목표 곡률 프로파일을 갖는다.
그러므로, 안과용 렌즈(10)의 표면은 구역방식 샘플링에 의해 규정된다(샘플은 "완성" 또는 "미완성" 구역에 대응한다).
안과용 렌즈(10)의 표면 상에, 점(PHD)(여기서, 안과용 렌즈(10)의 중심))을 중심으로 하는 2개의 동심원들(20, 21)이 또한 도시되어 있는 것을 관찰할 수 있다.
이러한 2개의 원들(20, 21)은 안과용 렌즈(10)의 중심과 외주 사이에 위치하며, 각각 미리 결정된 직경을 갖는다.
도 4는 안과용 렌즈(10)의 제조 방법의 다양한 단계들을 개략적으로 도시하되, 상기 단계들은 일부만 도시되어 있다.
도 4의 좌측에는, 도 2에 도시된 안과용 렌즈(10)의 상세가 도시되어 있는데, 이 렌즈는 도 1의 적층 제조 장치를 사용하여 적층 제조되는 중이며, 렌즈는 안과용 렌즈(10)의 목표 기하학적 엔벨로프(18)를 한정하는 목표 제조 설정(시작 설정으로도 지칭됨)으로 제조된다.
안과용 렌즈(10)의 목표 기하학적 엔벨로프(18)는 목표 기하학적 특성으로부터 한정되며, 안과용 렌즈(10)의 표면 상의 설정점들에서 목표 평균 곡률을 나타내는 목표 기하학적 값들을 규정한다는 것을 주목한다.
도 4의 좌측에는, 실제로 적층 제조되는 안과용 렌즈(10)와 목표 기하학적 엔벨로프(18)를 나타내는 점선의 만곡부 사이에 기하학적 차이가 있고, 이 기하학적 차이는 제조 오차를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 이러한 상세에서, 재료(12)의 5개의 중첩 층들이 부분적으로 도시되어 있고, 제1 면측 단부들을 확인할 수 있다. 미리 결정된 두께(또는 높이)를 갖는 2개의 직접 중첩 층들 사이에는, 길이를 갖는 단차가 형성된다. 제2 면(16)에 가장 가까운 2개의 단차들은 목표 기하학적 엔벨로프(18)를 나타내는 점선의 만곡부까지 연장되는 반면, 상부에 있는 3개의 단차들(제2 면으로부터 더 멀리 있고 제1 면에 더 가까움)은 이러한 만곡부로부터 어느 정도 이격되어 있다는 것을 알 수 있다.
기하학적 차이는, 안과용 렌즈(10)의 구역들(P)에서 수행되는 측정에 의해, 및 이러한 측정을 (이하에 보다 상세히 설명되는) 목표 특성과 비교함으로써, 판단된다.
판단되는 기하학적 차이에 따라, 안과용 렌즈(10)의 수정 목표 기하학적 엔벨로프(19; 도 4의 우측)가 이후 (이하에 보다 상세히 설명되는) 수정 목표 기하학적 특성에 기초하여 한정되고, 수정 목표 제조 설정이 그로부터 추론된다.
도 4의 우측에는, 도 3에 도시된 안과용 렌즈(10)의 상세가 도시되어 있고, 이 렌즈는 다시 도 1의 적층 제조 장치를 사용하여 적층 제조되는 중이며, 렌즈는 이제 수정 목표 제조 설정으로 제조된다.
다시 말하면, 안과용 렌즈(10)는 원하는 광학 기능을 획득하기 위해, 구역들(P)에 수행된 측정으로부터 판단된 보정 제조 설정으로 적층 제조된다.
여기서, 수정 목표 제조 설정에 따라, 설정된 개수의 미리 결정된 체적 요소들(14)이 3개의 상부 단차들에 추가되었고, 그에 따라 도 4의 우측에 도시된 각각의 단차들은 수정 목표 기하학적 엔벨로프(19)를 나타내는 점선의 만곡부까지 연장된다는 것을 관찰할 수 있다.
장치(1) 내의 제조 중에 안과용 렌즈(10)에 이러한 제조 단계들을 실시하면, 처방된 광학 기능(여기서, 복합)을 갖는 안과용 렌즈(10)가 획득될 수 있다.
이러한 안과용 렌즈(10)의 제조 방법이 이제 도 5 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
제조 방법은, 목표 기하학적 엔벨로프(18)에 의해 나타낸 설정 목표 기하형상에 따라, 적층 제조 장치(1)로 안과용 렌즈(10)를 적층 제조하는 단계(100)를 포함한다.
따라서, 적층 제조 장치(1)의 지시/제어 유닛(2)은 판단된 목표 기하학적 특성을 갖도록 안과용 렌즈(10)를 적층 제조하도록 구성된다.
단계(200)에서, 유닛(2)은 완성 목표 곡률 프로파일을 갖는 적층 제조 구역(P)의 적어도 하나의 소정의 점에서 평균 곡률(Cm)을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하도록 추가로 구성된다.
단계(300)에서, 유닛(2)은 평균 곡률(Cm)을 나타내는 판단된 기하학적 값을, 상기 구역(P)의 상기 소정의 점에서 목표 평균 곡률(Cmc)을 나타내는 기하학적 값과 비교하도록 추가로 구성되되, 후자의 기하학적 값은 안과용 렌즈(10)의 목표 기하학적 엔벨로프로부터 판단되고, 안과용 렌즈(10)는 이 엔벨로프로 제조된다.
단계(300)에서 수행된 비교는 목적(목표 렌즈)과 실제 경우(제조 렌즈) 사이의 (기하학적 엔벨로프의 차이를 정의하는) 평균 곡률의 차이(Ecdif)를 나타내는 결과를 가져온다.
비교 결과, 평균 곡률의 차이(Ecdif)가 제1 미리 결정된 임계값(S1)보다 더 작은 경우, 안과용 렌즈(10)의 적층 제조는 목표 제조 설정으로 계속된다.
비교 결과, 평균 곡률의 차이(Ecdif)가 제1 미리 결정된 임계값(S1)보다 더 큰 경우, 단계(400)에서, 유닛(2)은 구역(P)에 추가될 미리 결정된 체적 요소들(14)의 개수, 및 이러한 구역(P)에 요구되는 것이 높이 추가 또는 곡률 추가인지 판단하도록 구성된다.
동일한 단계(400)에서, 설정된 개수의 미리 결정된 체적 요소들의 곡률 추가가 요구되는 것으로 판단될 때, 유닛(2)은 안과용 렌즈(10)의 수정 목표 기하학적 엔벨로프(19)(이하 참조)를 판단하도록 추가로 구성된다.
따라서, 안과용 렌즈(10)의 적층 제조는 비교 결과에 따라 목표 제조 설정 또는 보정 제조 설정으로 계속된다.
전술한 방법 단계들은 또한, 이행된 추가가 판단된 보정을 나타내는지, 그에 따라 안과용 렌즈(10)의 실제 기하학적 엔벨로프가 수정 목표 기하학적 엔벨로프에 대응하는지 확인하기 위해, 안과용 렌즈(10)의 다른 구역들(P) 및 적어도 일부 이미 보정된 구역들(P)에 실시된다.
안과용 렌즈(10)의 적층 제조 중에 또는 안과용 렌즈(10)가 완성되었을 때, 방법은 획득되는 안과용 렌즈(10)에 조사하는 단계(미도시)를 선택적으로 포함한다는 것을 주목한다. 이러한 단계는 안과용 렌즈(10)의 중합을 완성한다.
방법은, 안과용 렌즈(10)에 하나 이상의 미리 결정된 코팅, 예컨대 흐림 방지 및/또는 반사 방지 코팅 및/또는 착색 코팅 및/또는 광변색 및/또는 긁힘 방지 코팅 등을 추가하기 위해, 적층 제조에 의해 획득된 안과용 렌즈(10)의 전면 및/또는 배면을 처리하는 단계(미도시)를 선택적으로 포함한다
도 6은 제조 방법의 단계들을 도시하되, 안과용 렌즈(10)의 목표 기하학적 엔벨로프와 그에 따른 목표 제조 설정을 판단하기 위한 단계들을 보다 정밀하게 도시한다.
단계(101)에서, 유닛(2)은 제조될 안과용 렌즈(10)의 착용자의 처방 값들을 포함하는 파일을 수신하도록 구성된다.
착용자의 이러한 처방 값들은 일반적으로 디옵터들(D) 내에 표현된다.
단계(102)에서, 유닛(2)은 착용자, 안과용 렌즈(10)를 수용하도록 의도된 프레임, 및 처방에 관한 상보적인 피팅 및 개인화(fitting and personalization) 데이터를 수신하도록 추가로 구성된다.
이러한 상보적인 피팅 및 개인화 데이터는 예컨대 착용자의 시각 거동 및 프레임을 특별히 규정하는 기하학적 값들에 대응한다는 것을 주목한다. 이는 예컨대, 눈-렌즈 간격 및/또는 눈 회전 중심의 위치, 및/또는 눈-머리 계수, 및/또는 프레임의 광각 및/또는 안면각의 문제일 수도 있다.
단계(103)에서, 유닛(2)은 착용자의 눈에 대한 렌즈(10)의 기하학적 위치에 따라, 그리고 각각의 단계들(101, 102)에서 수신된 사용자 처방 값과 상보적인 피팅 및 개인화 데이터로부터, 착용자에 맞춤한 보정 광학 기능을 판단하도록 구성된다.
착용자에 맞춤한 이러한 보정 광학 기능은 제조될 안과용 렌즈(10)의 목표 광학 기능에 대응한다.
착용자에 맞춤한 보정 광학 기능은 예컨대 광선 추적 소프트웨어 패키지를 사용하여 판단될 수 있고, 이는 착용자 파워 및 렌즈의 최종 비점수차가 렌즈의 착용 위치에 대해 판단될 수 있게 한다는 것을 주목한다. 주지의 광학 최적화 방법을 이용하여 최적화를 수행할 수 있다.
단계(102)는 선택적이므로, 착용자에 맞춤한 보정 광학 기능은, 착용자의 눈에 대한 안과용 렌즈(10)의 기하학적 위치에 따라, 그리고 단계(101)에서 수신된 단지 처방 값들로부터, 단계(103)에서 유닛(2)에 의해 판단될 수 있다는 것을 또한 주목한다.
단계(104)에서, 유닛(2)은, 단계(103)에서 판단된 바와 같은, 착용자에 맞춤한 보정 광학 기능을 규정하는 "광학 기능"이라는 명칭의 파일을 생성하도록 구성된다.
이러한 "광학 기능" 파일은, 예컨대 유한수의 점들의 x, y, z, θ 좌표의 형태 또는 각각의 면을 한정하는 표면 함수 z = f(x,y)의 형태를 취하는 기하학적 특성을 포함하는 이른바 표면 파일이며, 이러한 특성은 앞서 언급한 바와 같은 다양한 간격들과 각도들 및 굴절률과 연관된다는 것을 주목한다.
착용자에 맞춤한 보정 광학 기능은, 단계(103)에서 유닛(2)에 의해 판단되는 대신에, 이러한 파일의 형태로 이러한 유닛(2)에 의해 직접 수신될 수 있다는 것을 주목한다.
단계(105)에서, 유닛(2)은 단계(104)에서 생성된 "광학 기능" 파일로부터 및 단계(102)에서 수신된 상보적인 피팅 및 개인화 데이터, 및 특히 안과용 렌즈(10)를 수용하도록 제공되는 프레임에 관한 데이터로부터, 제조될 안과용 렌즈(10)에 대한 목표 기하학적 특성을 판단하도록 구성된다.
단계(106)에서, 유닛(2)은, 단계(105)에서 판단된 바와 같은, 제조될 안과용 렌즈(10)의 기하학적 특성을 규정하는 "목표 기하형상"이라는 명칭의 파일을 생성하도록 구성된다.
이러한 "목표 기하형상" 파일은, 예컨대 유한수의 점들의 x, y, z, θ 좌표의 형태 또는 각각의 면을 한정하는 표면 함수 z = f(x,y)의 형태를 취하는 기하학적 특성을 포함하는 이른바 표면 파일이며, 이러한 특성은 앞서 언급한 바와 같은 다양한 간격들과 각도들 및 굴절률과 연관된다는 것을 주목한다. "목표 기하형상" 파일은 실제로 안과용 렌즈(10)에 주어질 기하형상 및 광학 기능 모두를 나타낸다.
유닛(2)은 안과용 렌즈(10)를 적층 제조하는 데에 사용되는 재료(12)의 굴절률에 관한 특성을 포함하는 파일을 수신하도록 추가로 구성된다(단계 미도시)는 것을 주목한다.
유닛(2)은 안과용 렌즈(10)의 굴절률 변화 및 치수 수축률을 선택적으로 판단하도록 구성된다(단계 미도시)는 것을 또한 주목한다. 여기서, 이는 한편으론 안과용 렌즈(10)를 제조하는 재료(12)의 굴절률, 및 다른 한편으론 안과용 렌즈(10)의 기하형상(치수 수축률)에 대한 있을 수 있는 후속 변화들의 문제이다.
안과용 렌즈(10)의 기하형상은 렌즈(10)가 끼워지도록 구성되는 프레임의 외형과 정확히 매칭되도록 한정된다는 것을 주목한다. 변형예로, 이러한 파일 내에 정의된 바와 같이, 렌즈(10)의 외형은 프레임의 외형에 대응하지 않으며, 에징(edging) 작업이 요구된다.
유닛(2)은 "목표 기하형상" 파일에 포함된 특성 및, 선택적으로, 사용되는 재료에 관한 특성으로부터, 안과용 렌즈(10)의 제조 설정을 판단하도록 추가로 구성된다(단계 미도시).
유닛(2)은 (적층 제조 장치(1)의 주지의 좌표계에서) 적층 제조 장치(1)의 제조 홀더(12) 상의 안과용 렌즈(10)의 제조 설정에 대응하는 제조 파일을 생성하도록 구성된다(단계 미도시).
이러한 "설정" 파일은 단계(106)에서 생성된 안과용 렌즈의 목표 기하형상 파일과 유사하되, 실제로는, 제조를 위해 제조 홀더(12) 상의 안과용 렌즈(10)의 설정 각도 배향을 포함하는 하나 이상의 재료의 미리 결정된 체적 요소들의 배치, 및 안과용 렌즈(10)의 있을 수 있는 굴절률 변화 및 있을 수 있는 치수 수축률에 관한 수정과 함께, 제조될 안과용 렌즈(10)에 대해 요구된 기하형상의 기록된 묘사를 반영한다는 차이가 있다.
도 7은 제조 방법의 다른 단계들을 도시하되, 구역(P)의 소정의 점에서 평균 곡률을 판단하기 위한 단계들을 보다 정밀하게 도시한다.
단계(201)에서, 유닛(2)은 완성 목표 곡률 프로파일을 갖는 적층 제조 구역(P)을 검출하도록 구성된다.
단계(202)에서, 유닛(2)은 구역(P)의 하나 이상의 소정의 점과 연관되는 적어도 한 쌍의 곡률 반경(Rc1, Rc2)을 측정하도록 추가로 구성된다.
이러한 측정 단계(202)는, 예컨대 편향간섭에 의해, 적층 제조 장치(1)의 측정 동공(30)을 구비한 측정 장치를 사용하여 수행된다.
측정 동공(30)은 예컨대 안과용 렌즈(10)의 가장자리 면 상의 구역(P)의 가장자리에서 시작하여 점(PHD)으로 이동된다.
변형예로, 측정 동공(30)은 예컨대 안과용 렌즈(10)의 가장자리 면 상의 구역(P)의 가장자리에서 시작하여 2개의 원들(20, 21) 중 하나까지 이동되거나, 사실은 2개의 원들(20, 21) 사이에서만 이동되거나, 심지어 원들(20, 21) 중 하나에서 점(PHD)까지 이동될 수 있다.
구역(P)은 가장 좁은 점에서 적어도 측정 동공(30)만큼 큰 공간을 한정하는 외형을 갖는다는 것을 주목한다.
구역(P)은, 변형예로, 적어도 측정 동공만큼 큰 미리 결정된 직경을 가지며 안과용 렌즈(10)의 표면 상에 한정되는 (샘플에 대응하는) 셀을 나타낼 수 있다는 것을 또한 주목한다.
단계(203)에서, 유닛(2)은 곡률 반경(Rc1, Rc2)의 측정 기하학적 값들로부터, 각각의 소정의 점에서의 평균 곡률(Cm)에 대한 기하학적 값 및/또는 구역(P)의 평균-곡률 기하학적 값들의 최대차(ΔCm)를 나타내는 값을 판단하도록 구성된다.
단계들(202, 203)은 예컨대 복수의 구역들(P)의 복수의 소정의 점들에서 실시된다.
단계(204)에서, 유닛(2)은 검출된 구역들의 소정의 점들에서의 평균 곡률(Cm)에 대한 기하학적 값들 및/또는 검출된 구역들(P)의 평균-곡률 기하학적 값들의 최대차(ΔCm)를 나타내는 값들로부터, 적층 제조되는 안과용 렌즈(10)의 구역들(P)의 실제 기하학적 특성, 및 그에 따른 이러한 안과용 렌즈(10)의 (적어도 부분적인) 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하도록 추가로 구성된다.
도 8은 제조 방법의 다른 단계들을 도시하되, 미리 결정된 체적 요소들(14)의 개수를 판단하며, 필요한 경우, 적층 제조되는 안과용 렌즈(10)의 수정 목표 기하학적 엔벨로프(19)(Ecm으로도 참조됨)를 판단하기 위한 단계들을 보다 정밀하게 도시한다.
단계들(401, 403)에서, 유닛(2)은 비교 결과에 따라 단계(300)에서 수행된 비교 결과를 포함하는 파일을 수신하도록 구성된다.
비교 결과, 평균 곡률의 차이(Ecdif)가 제1 미리 결정된 임계값(S1)보다 더 크고 제2 미리 결정된 임계값(S2)보다 더 작은 경우(단계(401)), 단계(402)에서, 유닛은 제조되는 안과용 렌즈(10)의 구역(들)(P)에 높이방식으로 추가될 미리 결정된 체적 요소들(14)의 개수를 판단하도록 추가로 구성된다.
임계값들(S1, S2)은 해당 구역(P) 및 안과용 렌즈로 획득될 광학 기능에 따라 좌우되되, 당업자에게 알려진 계산 방법은 이러한 임계값들이 추가될 수 있게 한다.
예컨대, 임계값(S1)은 0.06 디옵터와 0.12 디옵터 사이에 포함되며; 임계값(S2)은 0.1 디옵터보다 더 크고; 임계값(S2)이 임계값(S1)보다 더 큰 것으로 이해된다.
유닛(2)은 또한 구역(들)(P)의 미리 결정된 체적 요소들의 설정된 개수의 적층 제조 높이 추가를 개시한 후, 목표 제조 설정(시작 설정)으로 안과용 렌즈(10)의 적층 제조를 계속하도록 구성된다.
비교 결과, 평균 곡률의 차이(Ecdif)가 제1 미리 결정된 임계값(S1)보다 더 크고 또한 제2 미리 결정된 임계값(S2)보다 더 큰 경우(단계(403)), 단계(404)에서, 유닛은 제조되는 안과용 렌즈(10)의 구역(들)(P)에 곡률방식으로 추가될 미리 결정된 체적 요소들(14)의 개수를 판단하도록 추가로 구성된다.
단계(405)에서, 유닛(2)은, 단계들(105, 202, 203, 204, 404)에서 판단된 바와 같은, 목표 기하학적 특성, 실제 기하학적 특성, 및 추가될 미리 결정된 체적 요소들의 개수로부터, 제조되는 안과용 렌즈(10)의 수정 목표 기하학적 특성을 판단하도록 추가로 구성된다.
동일한 단계(405)에서, 안과용 렌즈(10)의 수정 목표 기하학적 엔벨로프는 안과용 렌즈(10)의 수정 목표 기하학적 특성으로부터 판단된다.
판단 단계(405)는 (목표 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계에 관해 전술한 바와 같이) 안과용 렌즈(10)를 적층 제조하는 데에 사용되는 재료(12)의 굴절률에 관한 특성과, 안과용 렌즈(10)의 있을 수 있는 치수 수축률 및 굴절률의 변화를 선택적으로 고려할 수 있다는 것을 주목한다.
단계(406)에서, 유닛(2)은 수정 목표 기하학적 특성을 규정하는 파일을 생성하도록 추가로 구성되되, 이 파일은 "수정 목표 기하학적 엔벨로프"라는 명칭을 갖는다.
이러한 "수정 목표 기하학적 엔벨로프" 파일은 또한, 예컨대 유한수의 점들의 x, y, z, θ 좌표의 형태 또는 각각의 면을 한정하는 유한 표면 함수 z = f(x,y)의 형태를 취하는 기하학적 특성을 포함하는 이른바 표면 파일이며, 이러한 특성은 앞서 언급한 바와 같은 다양한 간격들과 각도들 및 굴절률과 연관된다는 것을 주목한다. "수정 목표 기하학적 엔벨로프" 파일은 실제로 안과용 렌즈(10)에 주어질 기하형상 및 광학 기능 모두를 나타낸다.
유닛(2)은 "수정 목표 기하학적 엔벨로프" 파일에 포함된 특성 및, 선택적으로, 사용되는 재료에 관한 특성으로부터, 안과용 렌즈(10)의 보정 제조 설정을 판단하도록 추가로 구성된다(단계 미도시).
유닛(2)은 (적층 제조 장치(1)의 주지의 좌표계에서) 적층 제조 장치(1)의 제조 홀더(12) 상의 안과용 렌즈(10)의 보정 제조 설정에 대응하는 보정 제조 파일을 생성하도록 구성된다(단계 미도시).
이러한 "보정 설정" 파일은 단계(406)에서 생성된 안과용 렌즈의 수정 목표 기하형상 파일과 유사하되, 실제로는, 제조를 위해 제조 홀더(12) 상의 안과용 렌즈(10)의 설정 각도 배향을 포함하는 하나 이상의 재료의 미리 결정된 체적 요소들의 배치, 및 안과용 렌즈(10)의 있을 수 있는 굴절률 변화 및 있을 수 있는 치수 수축률에 관한 수정과 함께, 제조될 안과용 렌즈(10)에 대해 요구된 기하형상의 기록된 묘사를 반영한다는 차이가 있다.
유닛(2)은 또한 구역(들)(P)의 미리 결정된 체적 요소들의 설정된 개수의 적층 제조 곡률 추가를 개시한 후, 수정 목표 제조 설정(보정 설정)으로 안과용 렌즈(10)의 적층 제조를 계속하도록 구성된다.
따라서, 지시/제어 유닛(2)은 이러한 안과용 렌즈(10)를 제조하기 위해 수신 파라미터를 이용하여 안과용 렌즈(10)의 제조 방법의 전술한 다양한 단계들을 실시하기 위한 소프트웨어 패키지를 실행하도록 구성된다.
일 변형예(미도시)에서, 클라이언트-서버 통신 인터페이스는 이른바 공급자측 및 이른바 클라이언트측을 갖되, 이 두 측은 네트워크, 예컨대 인터넷을 통해 통신한다.
공급자측은, 도 1과 동일한 유형이지만 이번에는 적층 제조 장치에 통합되지 않은 지시/제어 유닛에 연결되는 서버를 포함하되, 이러한 서버는 인터넷 인터페이스와 통신하도록 구성된다.
클라이언트측은 인터넷 인터페이스와 통신하도록 구성되며, 공급자측과 동일한 유형의 지시/제어 유닛에 연결된다.
게다가, 클라이언트측 유닛은 안과용 렌즈를 제조하기 위한 도 1과 동일한 유형의 적층 제조 장치에 연결된다.
클라이언트측 유닛은 단계들(101, 102)에 대응하는 데이터 파일들, 및 사용되는 재료를 규정하는 데이터를 수신하도록 구성된다.
클라이언트측 유닛은 안과용 렌즈의 목표 및 수정 목표 제조 설정을 판단하기 위해 인터넷 인터페이스 및 서버를 통해 공급자측 유닛으로 이러한 데이터를 전송한다.
공급자측 유닛은, 데이터 처리 시스템을 통해, 제조 방법을 실시하기 위해 포함된 컴퓨터 프로그램을 실행하여, 한편으론 안과용 렌즈의 목표 제조 설정을 판단하고, 다른 한편으론 이러한 안과용 렌즈의 제조를 위한 수정 목표 제조 설정을 판단한다.
공급자측 유닛은 서버 및 네트워크를 통해 클라이언트측 지시/제어 유닛으로 안과용 렌즈의 목표 제조 설정을 나타내는 파일, 및 이어서 안과용 렌즈의 판단된 수정 목표 제조 설정을 나타내는 파일을 실시간으로 전송한다.
클라이언트측 유닛은 이러한 안과용 렌즈를 제조하기 위해 수신 파라미터들을 이용하여 안과용 렌즈의 제조 방법을 실시하기 위한 프로그램을 실행하도록 구성된다.
변형예들(미도시)로서:
- 중첩 및 병치된 복수의 미리 결정된 체적 요소들은 중첩 층들을 형성하고, 이들은 각각 일정한 두께 또는 길이에 걸쳐 변화되는 두께를 갖고/갖거나, 모두 동일한 두께를 갖거나 갖지 않는다;
- 재료는 예컨대 광조형에 의해 적층되는 투명 재료이며, 이러한 재료는 예컨대 Accura® ClearVue라는 상표로 3D SYSTEMS에 의해 시판되는 에폭시 중합체이다;
- 재료는: 하나 이상의 아크릴, 메타아크릴, 아크릴레이트, 또는 메타크릴레이트 작용기를 갖는 하나 이상의 군(family)의 분자들; 하나 이상의 에폭시, 티오에폭시, 또는 티올렌 작용기를 갖는 일 군의 분자들; 하나 이상의 비닐 에테르, 비닐 카프로락탐, 또는 비닐피롤리돈 작용기를 갖는 일 군의 분자들; 일군의 과분지 또는 혼성 유기/무기 재료들; 또는 이러한 작용기들의 조합을 포함하는 광중합체이며; 언급된 화학적 작용기들은 가능하게는 단량체들 또는 올리고머들에 의해 운반되거나, 안과용 렌즈의 분야에서 당업자들에게 잘 알려진 재료들, 또는 단량체들 또는 올리고머들의 조합이다;
- 재료는 적어도 하나의 광개시제를 포함할 수 있다;
- 재료는 예컨대 실리콘 산화물(SiO2)의 콜로이드 입자들 또는 지르콘 산화물(ZrO2)의 콜로이드 입자들과 같은, 예컨대 가시 파장보다 더 작은 크기의 콜로이드, 특히 콜로이드 입자들을 포함할 수 있다;
- 재료는, 미리 결정된 체적 요소들 중 적어도 일부에서, 안료 또는 염료, 예컨대 아조 또는 로다민 또는 시아닌 또는 폴리메틴 또는 메로시아닌 또는 플루오레세인 또는 피릴륨 또는 프탈로시아닌 또는 페릴렌 또는 벤잔트론 또는 안트라피리미딘 또는 안트라피리돈 군들에 속하는 염료, 또는 심지어 희토류 크립테이트 또는 킬레이트와 같은 금속-착체 염료를 포함할 수 있다;
- 안과용 렌즈는 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아미드와 같은 기타 재료들, 또는 티오우레탄 중합체 또는 에피설파이드 중합체와 같은 중합체들로 생성되고; 이 재료들은 안과용 렌즈의 분야에서 당업자들에게 잘 알려져 있다;
- 방법은 하나 이상의 다른 제조 단계, 예컨대 에징 단계 및/또는 이른바 일시적인 마킹을 형성하는 데에 사용되는 마킹 단계를 추가로 포함한다;
- 적층 제조 홀더는 안과용 렌즈가 적층 제조되는 제조 표면을 구비하고, 이 제조 표면은 적어도 부분적으로 평탄하고/평탄하거나 적어도 부분적으로 구면이다;
- 제조 방법은 예컨대 스펙트럼의 자외선 파장에서와 같이 추가 열조사 단계 및/또는 추가 화학선 조사 단계를 포함하지 않거나, 심지어 어떤 조사 단계도 포함하지 않는다;
- 제조 방법은 주지의 최적화 과정에 따른 반복 최적화 루프의 형태를 취하는, 안과용 렌즈의 재료의 굴절률 변화가 고려되는 단계를 포함한다;
- 안과용 렌즈의 재료는 선택적으로 하나 이상의 염료, 및/또는 광 투과 및/또는 외형을 수정하도록 구성되는 나노 입자; 및/또는 기계적 특성을 수정하도록 구성되는 나노 입자 또는 첨가제를 포함한다;
- 적층 제조 장치는 3차원 인쇄 장치가 아닌 광조형 장치(또는 광조형 기기를 위한 SLA), 또는 인장 필라멘트 증착 장치(또는 FDM 장치; FDM은 용융 침착 모델링을 의미함)로도 지칭되는 열가소성 필라멘트 압출 장치이다;
- 지시/제어 유닛은 마이크로프로세서 대신에 마이크로컨트롤러를 포함한다;
- 클라이언트-서버 통신 인터페이스는 안과용 렌즈의 목표 및 수정 목표 제조 설정을 전달하도록 구성되는 장치들을 포함하되, 이러한 설정들은 컴퓨터 프로그램에 의해 판단되고, 컴퓨터 프로그램은 상기 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 구성되는 시스템 요소들을 포함하는 지시/제어 유닛 내에서 실행될 때 전술한 제조 방법의 각각의 단계들을 실시하도록 구성되는 명령들을 포함한다;
- 통신 인터페이스는 인터넷 이외의 수단, 예컨대 인트라넷 또는 보안 사설망을 통한 통신을 가능하게 한다; 및/또는
- 통신 인터페이스는 다른 적층 제조 장치, 및 선택적으로 하나 이상의 다른 가공/처리 장치에서 제조 방법을 실시하도록 원격 데이터 처리 시스템에 전체 컴퓨터 프로그램을 전달하는 것을 가능하게 한다.
보다 일반적으로, 본 발명은 설명되고 도시된 예들에 제한되지 않는다는 것을 상기한다.
Claims (12)
- 적어도 하나의 광학 기능을 갖는 안과용 렌즈(10)의 제조 방법에 있어서,
- 목표 기하학적 엔벨로프(18)에 따라, 미리 결정된 굴절률을 갖는 적어도 하나의 재료의 복수의 미리 결정된 체적 요소들을 증착함으로써, 상기 안과용 렌즈(10)를 적층 제조하는 단계(100);
- 상기 적층 제조 단계(100)의 실시 중에 적어도 한 번 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계; 및
- 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이의 미리 결정된 임계값(S1, S2)보다 더 큰 차이(Ecdif)가 구역(P)에 존재하는 경우, 보정 작업을 유발하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 보정 작업은 상기 구역(P)에 적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소(14)를 증착하는 단계 및/또는 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)를 대체하는 수정 목표 기하학적 엔벨로프(19)를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보정 행동을 유발하는 단계는:
- 제1 미리 결정된 임계값(S1)보다 더 크고 제2 미리 결정된 임계값(S2)보다 더 작은 차이(Ecdif)가, 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이에서, 상기 구역(P)에 존재하는 경우, 제1 보정 작업을 실시하는 단계; 및
- 상기 제2 미리 결정된 임계값(S2)보다 더 큰 차이(Ecdif)가, 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)와 상기 실제 기하학적 엔벨로프 사이에서, 상기 구역(P)에 존재하는 경우, 상기 제1 보정 작업과 상이한 제2 보정 작업을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 보정 작업은 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)를 대체함 없이 상기 구역(P)에 적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소(14)를 증착하는 단계를 포함하되, 이러한 증착은 높이 추가인 것으로 알려져 있는 반면, 상기 제2 보정 작업은 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)를 대체하는 수정 목표 기하학적 엔벨로프(19)를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제4항에 있어서,
상기 제2 보정 작업은 상기 구역(P)에 적어도 하나의 추가적인 미리 결정된 체적 요소(14)를 증착하는 단계를 추가로 포함하되, 이러한 증착은 곡률 추가인 것으로 알려져 있는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 실제 기하학적 엔벨로프를 판단하는 단계는 상기 구역(P)의 평균 곡률(Cm)을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계(200)를 포함하고;
- 상기 구역(P)의 상기 차이(Ecdif)를 판단하기 위해, 상기 방법은 상기 평균 곡률(Cm)을 나타내는 상기 적어도 하나의 기하학적 값을, 상기 목표 기하학적 엔벨로프(18)로부터 판단되며 상기 구역(P)에 요구되는 목표 평균 곡률(Cmc)을 나타내는 기하학적 값과 비교하는 단계(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 평균 곡률(Cm)을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계(200)는 상기 구역(P)의 소정의 점과 연관되는 적어도 한 쌍의 곡률 반경(Rc1, Rc2)을 측정하는 단계(202)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제7항에 있어서,
상기 평균 곡률(Cm)을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계(200)는 상기 적어도 한 쌍의 곡률 반경(Rc1, Rc2)의 측정 기하학적 값들로부터, 상기 구역(P)의 상기 소정의 점에서의 평균 곡률의 기하학적 값 및/또는 상기 구역(P)의 평균-곡률 기하학적 값들의 최대차를 나타내는 값을 판단하는 단계(203)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 평균 곡률(Cm)을 나타내는 적어도 하나의 기하학적 값을 판단하는 단계(200)는 상기 적어도 한 쌍의 곡률 반경(Rc1, Rc2)의 측정 기하학적 값들 및/또는 상기 구역(P)에서 판단된 상기 평균-곡률 기하학적 값 및/또는 상기 구역(P)의 평균-곡률 기하학적 값들의 최대차를 나타내는 상기 값으로부터, 상기 실제 기하학적 엔벨로프를 한정하는, 상기 안과용 렌즈(10)의 실제 기하학적 특성을 판단하는 단계(204)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구역(P)은 완결된 목표 곡률 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 안과용 렌즈(10)를 제조하도록 구성되는 적층 제조 장치에 있어서,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 방법의 각각의 단계들을 실시하도록 구성되는 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 구성되는 시스템 요소들(3, 4, 5)을 구비한 지시/제어 유닛(2)을 포함하는 적층 제조 장치. - 제11항에 있어서,
상기 안과용 렌즈(10)의 적어도 하나의 구역(P)의 적어도 소정의 점에서 평균 곡률(Cm)을 나타내는 기하학적 값들을 측정하도록 구성되는 측정 장치(30)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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