專利名稱：模鑄復(fù)曲面接觸透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模鑄復(fù)曲面接觸透鏡的方法。
具有復(fù)曲面光學(xué)區(qū)的接觸透鏡(一般稱為“復(fù)曲面接觸透鏡”)用于校正和散光有關(guān)聯(lián)的眼睛折光畸形。復(fù)曲面光學(xué)區(qū)提供了補(bǔ)償散光的柱面校正。由于需要視力校正的散光通常和其他的折光畸形有關(guān)聯(lián)，例如近視(近視眼)或遠(yuǎn)視(遠(yuǎn)視眼)，所以一般也規(guī)定復(fù)曲面接觸透鏡采用球面校正，用以校正近視散光或遠(yuǎn)視散光。近來，后復(fù)曲面透鏡(有在后部透鏡表面上形成的復(fù)曲面)和前復(fù)曲面透鏡(有在前部透鏡表面上形成的復(fù)曲面)在市場(chǎng)上都很通用。
同時(shí)球面接觸透鏡在眼睛里可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，復(fù)曲面接觸透鏡帶有壓塊阻止透鏡在眼中轉(zhuǎn)動(dòng)，因此復(fù)曲面區(qū)的柱面軸通常與散光的軸保持對(duì)準(zhǔn)。例如透鏡的周邊的一部分比另一部分厚(或薄)，從而提供壓塊的作用。在復(fù)曲面光學(xué)區(qū)的柱面軸和壓塊方位之間進(jìn)行選擇(或偏離)來制造復(fù)曲面接觸透鏡。這種選擇關(guān)系用柱面軸偏離壓塊軸方位的度數(shù)表示。
復(fù)曲面接觸透鏡和球面接觸透鏡一樣，常常有幾個(gè)不同的基本曲線、涉及透鏡裝配特性的透鏡參數(shù)和幾個(gè)不同的球面放大率。但是復(fù)曲面接觸透鏡不僅包括復(fù)曲面光學(xué)區(qū)和壓塊，為適合不同散光情況的患者提供帶有一定范圍的柱面軸方向的透鏡，例如對(duì)于給定的基本曲線和球面放大率，柱面軸可在0至180度上增加5度或10度。復(fù)曲面接觸透鏡常涉及“特殊透鏡”生產(chǎn)線，并涉及有許多獨(dú)特的規(guī)定，制造這種有獨(dú)特規(guī)定的單個(gè)透鏡的數(shù)量，與球面接觸透鏡比較是非常少的。
采用各種不同的方法來制造接觸透鏡。生產(chǎn)復(fù)曲面接觸透鏡的方法大多數(shù)是通過車削圓塊(或透鏡坯料)，或半成品圓塊(包括一個(gè)半成品表面)。參看美國(guó)專利us.4,680,998(Council Jr)。
一般來說另外一種已知的制造接觸透鏡的方法是模鑄。接觸透鏡的模鑄方法包括將可固化的聚合單基物的混合物沉積在由兩部模子形成的模腔中、使單基物混合物固化，以及拆卸模具組件并把透鏡取出。也可采用其他的工藝步驟，如在水凝膠中水化透鏡。一部分模具形成前部透鏡表面(前部模具部分)，另一部分模具形成后部透鏡表面(后部模具部分)。
在模鑄接觸透鏡之前，利用在注射模設(shè)備的型腔中注射樹脂來構(gòu)成每個(gè)模具部分。在注射設(shè)備中安裝工具，以便于模具部分上形成光學(xué)表面。同時(shí)對(duì)鑄造透鏡來說模具部分一般只用一次，而注射模工具用于制造幾百個(gè)模具。必須用非常高的工藝規(guī)格制造工具，因此沒有粗糙現(xiàn)象或表面缺陷轉(zhuǎn)移到由工具制造的模具部分。因?yàn)槟＞弑砻嫔蠋в腥魏芜@種缺陷都將傳遞到模制的接觸透鏡上。工具一般是由黃銅，不銹鋼，鎳或這些材料的組合制成。
現(xiàn)已知的幾種模鑄方法能夠模制成品接觸透鏡。如美國(guó)專利us，5,271,875(Appleton等人)公開了這種模鑄法。由于這些方法避免了費(fèi)時(shí)和強(qiáng)勞動(dòng)的操作，如車加工操作，所以已發(fā)現(xiàn)的方法提供減少制造球面接觸透鏡的生產(chǎn)工時(shí)和制成本。
但是，為制造復(fù)曲面透鏡而采用的模鑄工藝都存在著各種問題。
如果人們希望用模鑄法制造復(fù)曲面接觸透鏡生產(chǎn)線，就必須設(shè)計(jì)，制造和堆積的特有工具的數(shù)量極多。例如，假設(shè)的給定的基本曲線和光學(xué)放大率，復(fù)曲面接觸透鏡的柱面軸偏離壓塊從0至180度增加10度，那么生產(chǎn)前部和后部模具部分的工具組數(shù)量將要比相同曲線放大率的球面接觸透鏡的數(shù)量大18倍。對(duì)于復(fù)曲面接觸透鏡來說，個(gè)別規(guī)定的要求比球面透鏡減低很多，考慮到這一事實(shí)就更加復(fù)雜了。
美國(guó)專利us，5,252,056(Horner等人)公開了一種采用兩個(gè)半模的接觸透鏡模鑄方法。當(dāng)這兩個(gè)半模連接在一起時(shí)，一個(gè)半模上的豎直的似筋一樣的固定元件和另一半模上的柱形伸出部分只通過摩擦接觸彼此貼附。公開的文件中闡述，僅僅在兩個(gè)半模相互特定的方向才能連接在一起，此時(shí)才可制造復(fù)曲面接觸透鏡。這個(gè)解決方案使兩個(gè)模具部分在特定方向?qū)?zhǔn)，模鑄復(fù)曲面透鏡生產(chǎn)線所需要的工具組數(shù)量仍然很大。
本發(fā)明提供模鑄復(fù)曲面接觸透鏡的方法，透鏡包含具有柱面軸的后部復(fù)曲面中央?yún)^(qū)，和形成壓塊的前部透鏡表面，壓塊軸方位以選定的轉(zhuǎn)動(dòng)角偏離柱面軸。
該方法包括提供包括限定表面的各前部和后部模腔的前部和后部模具部分，其中限定表面的后部模腔包括復(fù)曲面中央?yún)^(qū)，限定表面的前部模腔成形構(gòu)成壓塊，在多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置模具部分可以被對(duì)準(zhǔn)，調(diào)整前部和后部模具部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)，以使在轉(zhuǎn)動(dòng)位置的模具部分對(duì)應(yīng)所述模具部分，以至在前部和后部模具部分間構(gòu)成透鏡形狀的模腔，裝配后的模具部分的透鏡形的模腔中固化可聚合的形成透鏡的混合物，形成復(fù)曲面接觸透鏡。
上述方法確保兩個(gè)模具部分在特定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)準(zhǔn)，因此模具內(nèi)模制的復(fù)曲面接觸透鏡的柱面軸和壓塊在選定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度偏離。另外，由于模具部分在多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上可以對(duì)準(zhǔn)，所以可用相同類型的模具部分來模制不同軸偏離的復(fù)曲面接觸透鏡，于是顯著地減少必須設(shè)計(jì)，制造和堆積的特有的工具數(shù)量。


圖1是復(fù)曲面接觸透鏡的橫截面示意圖。
圖2是模具組件的分解示意圖。
圖3是裝配后的模具組件橫截面示意圖。
圖1示意地表示由發(fā)明方法制造的典型復(fù)曲面接觸透鏡1。
后部表面3的中央?yún)^(qū)11是復(fù)曲面，即在這個(gè)區(qū)域具有提供所要求的柱面校正的復(fù)曲面。環(huán)繞中央復(fù)曲面區(qū)11周圍，后部表面3可選擇地包括至少一個(gè)圓周曲面12。在描述的實(shí)施例中，前部表面4的中央?yún)^(qū)21是球面，球面曲線和中央?yún)^(qū)11相匹配以提供所要求的透鏡球面校正作用。在中央?yún)^(qū)21周圍，前部表面4可選擇地包括至少一個(gè)圓周曲面22。
透鏡1設(shè)置壓塊，因此透鏡在眼睛里保持所要求的轉(zhuǎn)動(dòng)方位。例如，如圖1中示意表示，透鏡圓周的周面部分31的厚度和相對(duì)置的周面部分32不同。如同現(xiàn)有技術(shù)，壓塊圍繞軸線定向，復(fù)曲面接觸透鏡規(guī)定該軸線以選定的轉(zhuǎn)角(通常用度數(shù)表示)偏離柱面軸線。本文使用的術(shù)語(yǔ)“偏離”包括0度或180度的轉(zhuǎn)角，其中柱面軸線和壓塊軸線一致。
圖2和圖3表示本發(fā)明的方法所采用的典型模具組件25。模具組件包括帶確定表面31(構(gòu)成模制透鏡后部表面)的后部模腔的后部模具30，和帶確定表面41(構(gòu)成模制透鏡前部表面)的前部模腔的前部模具40。各模具部分在注射模設(shè)備中進(jìn)行塑性樹脂注射模制。
當(dāng)模具部分進(jìn)行裝配時(shí)，在兩個(gè)限定的表面之間形成模腔32，該模腔對(duì)應(yīng)于在模腔內(nèi)模制接觸透鏡的預(yù)定的形狀。因此本發(fā)明的方法中，后部模腔確定表面31，具有帶柱面的復(fù)曲面中央?yún)^(qū)(為形成復(fù)曲面接觸透鏡的復(fù)曲面后部表面)，前部模腔確定表面41，前部模腔具有給在模腔32中模制的透鏡提供壓塊的構(gòu)形。當(dāng)然，表面31、41也可包括在透鏡上構(gòu)成所要求的圓周曲線，表面31、41的中央?yún)^(qū)可設(shè)計(jì)成對(duì)模制的復(fù)曲面透鏡提供預(yù)定的球面校正作用。
由包括后部和前部模具部分組成的模具組件模鑄球面接觸透鏡，在不考慮模具部分相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置的情況下，將兩模具部分裝配在一起，因?yàn)閮赡＞卟糠值哪Ｇ槐砻嬷皇乔蚯?。但是如果模制?fù)曲面接觸透鏡的模具部分以“隨意”的方式定位或裝配，那么在柱面軸和壓塊之間將造成“隨意”偏離。對(duì)于模鑄復(fù)曲面接觸透鏡來說這種方案是不實(shí)際的，因?yàn)樗棺罱K模制的產(chǎn)品是不可預(yù)示性的。
切實(shí)可行的另一方案是對(duì)任何單獨(dú)的規(guī)定設(shè)計(jì)獨(dú)特的后部和前部模具部分組(以基本曲面，球面校正，柱面校正和偏離為基礎(chǔ))，其中任一組模具部分只在一個(gè)位置上連接(或配合)在一起。這種方案可能避免模具部分相互之間的上述隨意定位，但需要設(shè)計(jì)，制造和堆積的用于復(fù)曲面透鏡生產(chǎn)線的獨(dú)特工具非常多。
本發(fā)明的對(duì)模鑄復(fù)曲面接觸透鏡的問題提出建議。第一，可調(diào)正前部和后部模具部分的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和柱面軸和壓塊之間選定的偏離方向一致，這樣就防止模具部分隨意的相對(duì)定位。第二，相同類型的前部和后部模具部分可對(duì)準(zhǔn)多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置。因此，相同類型的前部和后部模具部分可用于模制帶不同軸偏離的復(fù)曲面透鏡，于是顯著減少所需獨(dú)特工具的數(shù)量。
如圖2所示的實(shí)例中，在前部模具部分40上沉積可固化的聚合單基物混合物以后，后部模具部分30可繞軸50轉(zhuǎn)動(dòng)，使后部模具部分的方向相對(duì)前部模具部分40在選定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置上進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后將模具部分進(jìn)行裝配，或者將模具部分完全放在一起，以完成圖3所示的構(gòu)形，同時(shí)保持選定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。另外，前部模具部分40可繞軸50轉(zhuǎn)動(dòng)，在選定轉(zhuǎn)動(dòng)位置上調(diào)節(jié)方向，接著裝配模具部分同時(shí)保持選定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
確保模具部分定位于所要求的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的一種方式參照?qǐng)D2所示的實(shí)施例介紹。前部模具部分40可包括配合模鑄裝置支承元件上的突臺(tái)和缺口42，因此保證使前部模具部分40在已定的位置上相對(duì)支承元件對(duì)準(zhǔn)。后部模具部分30包括一個(gè)或多個(gè)可測(cè)定的標(biāo)記35，所以可測(cè)定和控制后部模具部分30繞軸50的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。后部模具部分30繞軸50轉(zhuǎn)動(dòng)以后，在選定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向調(diào)節(jié)模具部分的方向，裝配模具部分同時(shí)保持選定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
這個(gè)實(shí)施例的變化是后部模具部分可包括缺口，以及前部模具部分可包括一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記。
下面介紹確保模具部分定位于所要求的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的另一種方式。前部模具部分40的支承元件可轉(zhuǎn)動(dòng)，其中前部模具部分40的缺口42配合其轉(zhuǎn)動(dòng)支承元件。用測(cè)定標(biāo)記35檢測(cè)后部模具部分的位置以后，前部模具部分和其支承元件繞軸50轉(zhuǎn)動(dòng)，直至達(dá)到選定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，于是裝配模具部分，同時(shí)保持選定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
這個(gè)實(shí)施例的變化是很明顯的，例如前部模具部分和其支承元件只可在固定的增加5度或10度條件下轉(zhuǎn)動(dòng)。
按照上述實(shí)施例的其他改變，前部和后部模具部分都可在已知位置包括可測(cè)定的標(biāo)記，或者前部和后部模具部分都可在已知位置上包括缺口。其他的使兩個(gè)模具部分在多位置上調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變型和實(shí)施例將包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，這對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員是很顯然的。
模具部分裝配以后，聚合單基的混合物，例如通過暴露在紫外光或輻射熱下的方法進(jìn)行聚合，隨后拆卸模具組件并從中取出模制的透鏡。依據(jù)特殊的工藝要求可包括其他的方法步驟，包括透鏡的檢驗(yàn)，水凝膠接觸透鏡的水合作用和透鏡包裝。
用現(xiàn)有技術(shù)的已知方法注射模制后部和前部模具部分。注射模制的工具一般由黃銅，不銹鋼或鎳或這些材料的組合制成。在工具上進(jìn)行機(jī)加工達(dá)到所要求的表面以后，將工具拋光以獲得精確的表面質(zhì)量，因此沒有表面缺陷被傳遞到注射模制的模具部分里。
注射模制后部模具部分的工具帶有凹形復(fù)曲面，為在后部模具部分構(gòu)成復(fù)曲面。在該工具上機(jī)加工復(fù)曲面以后，應(yīng)注意避免使機(jī)加工后的凹形復(fù)曲面“重復(fù)拋光”，就是說由于這個(gè)表面不是球面，所以拋光加工造成不希望的把局部復(fù)曲面表面移掉的情況。
采用一個(gè)拋光器可減少重復(fù)拋光，該拋光器的剛度足以能從工具表面拋掉機(jī)器班點(diǎn)，但工具表面的曲面的可變形性是不變的。適宜的拋光器是由硅聚合物制成的(室溫硫化硅橡膠，非離子型聚硅油)。并裝在拋光軸上的圓頂形拋光器頭。圓頂形拋光器頭的尺寸一般與被拋光的工具表面一致。拋光時(shí)將拋光劑如含水磨料加到拋光器頭上，拋光器頭相對(duì)工具表面轉(zhuǎn)動(dòng)。最好把圓頂形拋光器頭和工具都安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸上，因此在拋光操作時(shí)兩個(gè)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)可優(yōu)選為最佳條件。
本發(fā)明的方法的另一優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)踐并低成本地模鑄具有更加復(fù)雜幾何形狀的，特別是多焦點(diǎn)的復(fù)曲面接觸透鏡。
對(duì)這種實(shí)施例來說，該復(fù)曲面接觸透鏡帶有前部多焦點(diǎn)表面。因此多焦點(diǎn)鏡片和壓塊都“設(shè)立”在透鏡的前部表面。
為進(jìn)行說明，將多焦點(diǎn)接觸透鏡分為兩級(jí)。
第一，多焦點(diǎn)透鏡包括圍繞透鏡直徑徑向?qū)ΨQ的，例如對(duì)中的雙焦點(diǎn)接觸透鏡。為了利用本發(fā)明模鑄這級(jí)復(fù)曲面多焦點(diǎn)接觸透鏡，成形限定前部模具部分40的表面41的模具，以便提供多焦點(diǎn)光學(xué)表面，除去提供壓塊以外。用傳統(tǒng)的方法從具有要求的光學(xué)表面的注射模制工具進(jìn)行注射模制前部模具部分。
第二，多焦點(diǎn)透鏡包括非徑向?qū)ΨQ的，例如變多焦點(diǎn)接觸透鏡或包括不同的近視和遠(yuǎn)視區(qū)的透鏡。這級(jí)透鏡通常必須在眼睛里保持特殊的方位，用以達(dá)到正確的多焦點(diǎn)視力。因此，為模鑄這一級(jí)復(fù)曲面多焦點(diǎn)接觸透鏡，限定表面41的模具設(shè)置了所要求的多焦點(diǎn)光學(xué)表面，如上所述，也設(shè)計(jì)表面41，因此多焦點(diǎn)光學(xué)表面相對(duì)設(shè)立在表面41的壓塊定向。由于多焦點(diǎn)鏡片和壓塊都設(shè)在前部模具部分，后部和前部模具部分仍可在多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上轉(zhuǎn)動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)。
雖然已描述了幾種最佳實(shí)施例，應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員來說，顯然可以進(jìn)行改型的變化。
權(quán)利要求
1.模鑄復(fù)曲面接觸透鏡的方法，復(fù)曲面接觸透鏡包括具有柱面軸的后部復(fù)曲面中央?yún)^(qū)和構(gòu)成壓塊的前部透鏡表面，壓塊帶有以選定的轉(zhuǎn)角偏離所述柱面軸的軸，所述方法包括設(shè)置分別包括限定表面的前部和后部模腔的前部和后部模具部分，其中限定表面的后部模腔包括復(fù)曲面中央?yún)^(qū)、限定表面的前部模腔成形以便構(gòu)成壓塊，所述模具部分可在多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上對(duì)準(zhǔn)；調(diào)整前部和后部模具部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)準(zhǔn)，以使模具部分在轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)所述選定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)準(zhǔn)，在模具部分之間形成透鏡形狀的模腔，和在組裝好的模具部分中的透鏡形狀模腔里固化可聚合的形成透鏡的混合物。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是轉(zhuǎn)動(dòng)模具部分中的一部分，直到模具部分在所述的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上對(duì)準(zhǔn)，此后裝配模具部分同時(shí)保持所述相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是通過固化使模具部分保持在所述相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是模具部分僅只在增加5度或10度變化的轉(zhuǎn)動(dòng)位置上對(duì)準(zhǔn)。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是模具部分可在任何轉(zhuǎn)動(dòng)位置上對(duì)準(zhǔn)。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是限定表面的前部模腔還包括球面中央?yún)^(qū)。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是限定表面的前部模腔還包括多焦點(diǎn)的中央?yún)^(qū)。
全文摘要
一種模鑄復(fù)曲面接觸透鏡的方法，該透鏡具有復(fù)曲面后部表面，允許模具部分在多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)中。
文檔編號(hào)B29D11/00GK1139904SQ95191417
公開日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月31日
發(fā)明者阿蒂利奧·阿波羅尼奧, 保羅·M·埃里克森 申請(qǐng)人:博士倫公司