用于制造透射光学系统的方法技术方案

技术编号:22569024 阅读:21 留言:0更新日期:2019-11-16 13:47
在一种用于由坯件来制造透射光学系统的方法中,在坯件处利用剥蚀激光来实现材料剥蚀,并且所述剥蚀激光的脉冲时长小于1ns并且优选地在3fs与100fs之间或者在100fs与10ps之间。

Method for manufacturing transmission optical system

In a method for fabricating a transmission optical system from a blank, the material is denuded at the blank using an erosion laser, and the pulse duration of the erosion laser is less than 1 ns and preferably between 3 FS and 100 fs or between 100 fs and 10 PS.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造透射光学系统的方法
本专利技术涉及一种用于由坯件来制造透射光学系统的方法。在此,透射光学系统通常是透镜。本专利技术尤其涉及眼内透镜、隐形眼镜、折射植入物或眼镜镜片的制造。此外,本专利技术也涉及对光学表面的加工,这些光学表面部分地是镜像的并且部分地是辐射透过的。
技术介绍
在WO96/31315中描述了借助于激光对任意的3D型面的处理。在这种情况下尤其涉及在模具上制造精确的密封面。WO2012/119761A1涉及一种用于通过利用能量辐射、优选地利用激光辐射进行加工来制造光学元件的方法。在这种情况下,由石英玻璃构成的坯件首先通过粗略剥蚀(Grobabtrag)来处理并且然后通过抛光和精细剥蚀来处理。具有多个方法步骤的该重复过程尤其适合于硬材料,如玻璃或钢。DE102007058105A1描述了一种用于利用剥蚀激光来制造透射光学系统的方法。但是,在该方法中,不是利用激光在坯件处实现材料剥蚀,而是利用剥蚀剂,所述剥蚀剂被单独地利用汽化器输送给待加工的表面。因此,在该方法中,利用剥蚀剂来实现材料剥蚀,并且激光不作用于坯件的表面而是作用于剥蚀剂,该剥蚀剂在激光与坯件之间作为蒸汽相或以冷凝的液相来吸收激光辐射。在本申请中说明的低于500fs的脉冲时长涉及射到蒸汽态的或液态的剥蚀剂上的激光辐射,并且不涉及导致在坯件处的材料剥蚀的激光束。这种方法适合于特别硬的材料。US5143660A描述了一种用于制造塑料透镜的注塑工艺。在此,在透镜中构造特殊的孔,这些孔用于容纳液体、如尤其是药物。专
技术实现思路
因而,本专利技术所基于的任务在于:提出一种类型的方法,该方法也可用于由更软的材料构成的坯件。该方法尤其应该能够实现快速的成本低廉的制造。该任务通过具有专利权利要求1的特征的方法来解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。剥蚀激光的极小的脉冲时长导致:坯件的在脉冲期间蒸发的材料在蒸发之后不阻碍能量输入,并且在每个脉冲之后,在两个脉冲之间的短暂中断内,蒸汽也可以从加工区最大程度地逸出或者激光可以对准另一加工区。这能够实现精确的表面加工,其中在坯件的表面上可以产生彼此非常靠近的小的凹穴。短的脉冲时长导致:在熔液之间或者坯件的在激光辐射下蒸发的材料几乎没有发生相互作用。材料剥蚀通过直接蒸发来实现并且由此所处理的材料几乎无损。具有几飞秒直至几皮秒或几纳秒时长的超短激光脉冲允许新的加工方法,所述新的加工方法利用常规的工具是不可能的。这些激光闪烁导致极高的峰值强度,所述峰值强度由于强烈的时间压缩而已经可以用相对低的脉冲能量来实现。这能够实现高度精确的材料剥蚀和对温度敏感的材料的加工。有利的是,坯件由塑料制成。单体和聚合物适合于此,并且它们构成的组合以及尤其是透明的塑料也适合于此。特别优选地,坯件具有丙烯酸酯。在此,坯件也可以由不同的塑料制成。丙烯酸酯优选是透明的或者部分地透明的。可以使用具有或没有增塑剂的丙烯酸酯。适合的材料例如是HI56SPECS®、PMMA、CI26®或者ContaflexCI18®、水凝胶、硅树脂或者还有由胶原和聚合物构成的组合、诸如Collamer®。坯件可以从基体、如尤其是圆柱形杆或板切下或者剪下。特别有利的是,坯件通过注塑或挤压来制造。一个特别有利的实施变型方案规定:坯件通过增材(additiv)制造(3D打印)由粉末状、液态或气态材料制成。在此,坯件已经可具有与最终形状匹配的三维形状,该三维形状也可以不对称地来构造。这里,不仅可以应用构造方法而且可以应用与所描述的剥蚀方法的组合。一个有利的实施变型方案规定:使用具有密度梯度的坯件。这种密度梯度在坯件内导致位置上不同的光学折射特性。这导致,通过调整在坯件内的光密度,可以制造和使用如下坯件,所述该坯件以更小的表面曲率引起与均匀的坯件相同的光折射。可替代地或累积地提出:坯件由不同的材料或材料类型制成。由此形成多材料坯件,该多材料坯件由于材料选择和位置上的材料布置而导致特定的折射特性。由于对具有不同密度的材料的特定选择,也可以实现一密度梯度,该密度梯度确定了坯件和光学系统的折射特性。如果例如在圆柱的情况下外壳区域具有与核心区域不同的光密度,则射到圆柱的平坦侧面上的辐射根据材料的光密度被偏转,而表面不必弯曲地来构造。由此,密度梯度在圆形透镜的情况下沿径向能够实现表面曲率的减小。这导致,利用激光束来使对弯曲较小的表面的加工变得容易,因为由于曲率更小,激光束可以更容易近似以直角地相对于在表面曲率处的法线来引导。然而,坯件也可以已经具有折射特性,该折射特性接近透镜的所希望的额定形状。由此降低了透镜的加工花费。因而扩展地提出:使用在横截面中为圆形的坯件,该坯件朝向中心具有与朝向边缘不同的光密度。在透镜处的密度梯度能够实现制造曲率更低的或者甚至没有曲率的透镜。这导致能柔性地并且可卷起地制造的透镜。由此变得可能的是,将透镜折叠或卷起得很小,以便将该透镜通过特别小的开口引入到眼睛中。因此,在角膜处的很小的截面就足以取出旧的可损坏的透镜并且将新透镜引入到眼睛中,该新透镜然后才在眼睛中展开或展平。关于不同的材料和密度梯度的实施方案每个本身也与在专利权利要求1中说明的脉冲时长无关地对于本专利技术是重要的。有利的是:脉冲能量在剥蚀期间和/或在抛光期间被改变。因此提出,激光的能量在时间上被改变。这能够实现在特定的表面区域中以比在其它表面区域中更高的脉冲能量来进行剥蚀或者抛光。如果激光束例如在曲折的线上被引导经过坯件的表面,则例如可以在偏转区域中降低能量输入。只要剥蚀材料是用于改变坯件的形状的基础,就谈及剥蚀或剥蚀激光。而只要形状应尽可能保持不变并且仅仅应使表面平滑,就谈及抛光或抛光激光。特别有利的是:在每个激光脉冲之后,测量在经加工表面的区域中的经加工的光学系统的形状。在此,要么可以确定每个面区域的总剥蚀,要么甚至可以确定凹穴形状。为此优选地使用光学相干断层扫描。这能够实现存储位置数据,并且在随后加工面或者加工邻接面时考虑这些位置数据。在此,要么在一个脉冲之后直接进行测量要么在直至重复加工所测量的面或者直至加工邻接面的时间中进行测量。这能够实现在微米范围中或甚至在亚微米范围中的精度。除了测量经加工的表面之外,还有利的是:在加工期间,利用测量系统、优选地利用高温计或者热成像摄像机来监视过程温度。这使得能够也对过程温度进行调节,以便在所限定的带宽内保持过程温度。激光脉冲通常在面上方具有高斯强度分布。然而,在加工表面时的特别的精度通过如下方式来实现:脉冲的脉冲能量分布在位置上是不对称的。与矩形脉冲有偏差地,因而矩形的边沿可以不同地来构造。脉冲尤其可以在一侧朝向中心升高得比该脉冲在另一侧远离脉冲降低得更强烈。由此,激光束面上的能量分布可以被改变,使得在光束射到弯曲的面上时实现与该弯曲的面匹配的蒸发。尤其也可以减小通过激光脉冲产生的凹穴的深度,而不在该脉冲期间减少被蒸发的体积。这能够实现在待处理的面上方的几乎恒定的剥蚀。此外,剥蚀轮廓可以任意被改变和操纵。此外本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.用于由坯件(2)来制造透射光学系统(1)的方法,其中在所述坯件(2)处利用剥蚀激光(3)来实现材料剥蚀(4),其特征在于,所述剥蚀激光(3)的脉冲时长小于1ns并且优选地在3fs与100fs之间或者在100fs与10ps之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161213 DE 102016014747.4;20170328 DE 102017002981.用于由坯件(2)来制造透射光学系统(1)的方法,其中在所述坯件(2)处利用剥蚀激光(3)来实现材料剥蚀(4),其特征在于,所述剥蚀激光(3)的脉冲时长小于1ns并且优选地在3fs与100fs之间或者在100fs与10ps之间。


2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,利用所述剥蚀激光(3)预处理的坯件(2)利用抛光激光(20)来进一步加工。


3.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述坯件由塑料制成。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述坯件(2)具有丙烯酸酯(8)。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述坯件(2)通过注塑或挤压来制成。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述坯件通过增材制造由粉末状、液态或气态材料制成。


7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,使用具有密度梯度的坯件。


8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,使用在横截面中为圆形的坯件(40),所述坯件朝向中心(41)具有与朝向边缘(42)不同的光密度。


9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,脉冲能量在剥蚀期间和/或在抛光期间被改变。


10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在每个激光脉冲之后,测量在经加工表面的区域中所述光学系统(1)的形状(6)。


11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在加工期间,用高温计(7)监视和/或调节过程温度。


12.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,脉冲的脉冲能量分布在位置上不对称。


13.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,脉冲(70)的脉冲能量分布在圆形的或椭圆形的面上沿径向具有至少一个最大值(71)。


14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在加工期间,脉冲能量分布与辐射方向垂直地被改变。


15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在加工弯曲的光学系统期间,保持激光束(82)的取向基本上垂直于在激光束(82)和光学系统的交点(84)的切线(83)。


16.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在加工期间使所述坯件移动。


17.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述坯件在一侧对称地成型并且在另一侧不对称地被加工或者被加工为自由形状。


18.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,首先测量患者的眼睛并且因此产生数据组,并且然后基于所述数据组的数据来控制剥蚀激光和/或抛光激光。


19.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,通过剥蚀和/或抛光有针对性地改变所述光学系统的表面的光密度,使得被改变的折射率阻止反射。


20.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,利用所述激光辐射来改变所述坯件的材料,使得制成的透镜具有光密度梯度。


21.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述光学系统是眼内透镜(IOL)。


22.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述剥蚀激光被运行为使得所述剥蚀激光引起每脉冲0.01μm至10μm并且优选地0....

【专利技术属性】
技术研发人员:A冯瓦尔费尔德R波普拉维C福尔纳罗利E威伦博格C魏因加滕U克拉森
申请(专利权)人:艾克斯镜片有限责任公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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