WO2019209234A1 - Method for producing an optical element and device for implementing thereof - Google Patents

Method for producing an optical element and device for implementing thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2019209234A1
WO2019209234A1 PCT/UA2018/000038 UA2018000038W WO2019209234A1 WO 2019209234 A1 WO2019209234 A1 WO 2019209234A1 UA 2018000038 W UA2018000038 W UA 2018000038W WO 2019209234 A1 WO2019209234 A1 WO 2019209234A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical element
polymer composition
manufacturing
optical
curing
Prior art date
Application number
PCT/UA2018/000038
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Олег Юрьевич ХАЛИП
Original Assignee
Khalip Oleg Yurevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Khalip Oleg Yurevich filed Critical Khalip Oleg Yurevich
Priority to PCT/UA2018/000038 priority Critical patent/WO2019209234A1/en
Publication of WO2019209234A1 publication Critical patent/WO2019209234A1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/14—Eye parts, e.g. lenses, corneal implants; Implanting instruments specially adapted therefor; Artificial eyes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/04—Contact lenses for the eyes

Definitions

  • the invention relates to the field of optics, to the creation of general-use lenses, ophthalmic lenses, implantable ocular lenses and other optical elements, in particular, to methods for improving the quality and smoothness of the lens surfaces of glasses and other optical elements obtained with their use.
  • a known method of manufacturing an optical element, in particular an ophthalmic lens (see c. USA N ° 20160101573, priority WO2014FR51362 dated 06.06.2014, publ. 14. 04. 2016, IPC B29D 67/00, G02C 7/02 ), including:
  • the deposition process is adjusted by adding height in the construction zone by introducing at least one additional volumetric element without changing the parameters of the given geometric envelope,
  • the known method has the following disadvantages.
  • the measurement of the shape parameters of the lens area is carried out after applying the material to the specified area, therefore, if the parameters of the specified area are rejected, shape correction is possible only by adding material and / or calculating a new envelope and then applying additional material not only for the given area, but also for a large part of the surface. This increases the total manufacturing time and can lead to marriage, for example, due to exceeding the permissible mass or geometric dimensions of the manufactured lens.
  • the formation of the lens is carried out by applying a curable material in the form of individual elements.
  • a curable material in the form of individual elements.
  • This application process is usually long, the contact of each of these volumetric elements with the air of the surrounding space entails an increased risk of manufacturing defective products in the case of, for example, dust entering the product, changing the rheology of the material depending on temperature and imposing severe restrictions on production conditions , for example, the need to create a special atmosphere.
  • the known method provides the formation of only one side of the lens.
  • the shape of the other side must be defined either by the base, which subsequently must be separated, or by a prefabricated blank that becomes part of the manufactured lens. This leads to the need to perform additional operations and the need to manufacture additional components.
  • the optical elements are not of high enough quality, and the technological time required for their production is long.
  • the closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is a method of manufacturing an optical element (see U.S. N ° 20170100903 of 09.10.15, publ. 13.04.17, IPC B29D 11/00, publ. Also WO2017062857 ), including the formation of the surface of this element of optical quality by placing a curable polymer composition in contact with the surface of at least one membrane of a flexible and / or elastic material, curing this composition by polymerization.
  • a lens which is pre-manufactured by three-dimensional printing and contains a surface that is not completely smooth, form a surface of optical quality.
  • a curable polymer composition is placed on the surface of the preform and distributed on the surface of the preform, pressing an elastic membrane against the indicated surface, then the polymerization of the curable polymer composition is initiated, and after completion of the polymerization and removal of the membrane, a smooth lens surface is obtained.
  • a vacuum is created to press the membrane to the surface of the optical element - the lens, as a result of which the curable polymer composition covers and smooths the surface of the lens.
  • the membrane is held evenly, stretched in the body.
  • the housing supports a membrane similar to a drum casing.
  • the lens preform prefabricated by three-dimensional printing, is held on a support platform that is connected to the support structure.
  • the concave surface of the lens is positioned so that it faces the membrane.
  • the housing has an adjustable volume, for which there is an output port, channel or other hole through which air can be removed from the housing to create a vacuum.
  • a pump or other vacuum device is connected to an opening in the housing.
  • a valve or other blocking or closing device is used to open and close the hole.
  • the optical elements are not of high enough quality, and the technological time required for their production is long due to the need for several operations performed in different devices.
  • the known method in order to obtain an optical quality surface, it is necessary to prefabricate an optical element preform by three-dimensional printing, then apply a curable polymer composition to the preform, distribute it over the surface of the preform using a membrane and cure, for example, by actinic radiation.
  • the refraction coefficients of the workpiece and the leveling layer may differ (including in different areas), which will lead to a deterioration in the optical characteristics of the finished product optical element.
  • the measurement of optical characteristics is possible only after the completion of the formation of the optical element, the correction of future optical characteristics of the product during the manufacturing process is impossible, since the shape of the optical element is determined by the shape of the workpiece, which also increases the likelihood of obtaining defective products.
  • a device for manufacturing an optical element is known (see c.US. N ° 20160101573, priority WO2014FR51362 dated 06/06/14, published on 04/14/16, IPC B29D 67/00, G02C 7/02), in particular an ophthalmic lens containing a node for forming the manufactured ophthalmic lens — a base holder, a curable polymer composition source, a curing source for the curable polymer composition, a control unit.
  • the curable polymer composition source comprises a nozzle or nozzle block for supplying the material from which the lens is made, controlled by the control unit.
  • the control unit is equipped with system elements configured to run a computer program containing commands configured to implement each of the stages of the manufacturing process.
  • the device also contains a unit for measuring the average curvature at least at a given point of at least one zone of the manufactured ophthalmic lens, which is equipped with a measuring pupil.
  • the measuring unit may, for example, function in accordance with the known principle of deflectometry.
  • the geometric characteristics of the production holder - the foundation is contained in a file that is stored or loaded into the control unit of a known device.
  • the hardware of the known device is configured to execute commands for applying the material, monitoring the curvature of the manufactured lens, and for polymerization devices of the applied material, which the specified device contains.
  • the device has the following disadvantages. Obtained on the known device, the optical elements are not of high enough quality, and the speed of their production is low, since the technological time required for the production of optical elements is long.
  • the measurement of the shape parameters of the lens area is carried out after applying the material to a given area. Therefore, if the parameters of a given section are deviated, shape correction is possible only by adding new batches of material and / or calculating a new envelope. Additional material is applied not only to a given area, but also to a significant part of the surface. This increases the total manufacturing time and can lead to marriage, for example, due to exceeding the permissible mass or geometric dimensions of the manufactured lens.
  • the formation of the lens is carried out by applying a curable material in the form of microdrops using nozzles, which, as a rule, is a long sequential process.
  • the contact of each microdroplet with air increases the likelihood of manufacturing defective products in the case of, for example, dust entering the product, changing the rheology of the material depending on temperature and imposing severe restrictions on production conditions.
  • the shape of the other side must be defined either by the base, which subsequently needs to be separated, or by a prefabricated blank that becomes part of the manufactured lens. This leads to the need to perform additional operations and the need to manufacture additional components.
  • a device for the manufacture of an optical element comprising a housing with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form a flexible and / or elastic membrane, a container with an adjustable volume for accommodating a curable polymer composition in contact with the membrane, a curing source for the curable polymer composition, a control unit.
  • the known device comprises a housing in the form of a hollow cylinder, on the base of which a membrane is stretched, a support platform for locating the lens blank, a curing source for the curable polymer composition, a container with an adjustable volume for accommodating the curable polymer composition in contact with the membrane, which contains a channel for removing air - creating a vacuum, a vacuum pump or other device for removing air, a valve or other closing device, a cylinder with a piston.
  • the device may include a support structure for accommodating the lens blank, made with the possibility of vertical movement.
  • the cross section of the housing may be square, rectangular, round, oval or triangular in shape.
  • the housing may be made of metal or other material.
  • the curing source for the curable polymer composition is UV lamps that can be placed above and / or next to the membrane stretched across the cylinder.
  • the device has the following disadvantages. Obtained on a known device, the optical elements are not of high enough quality, and the speed of their production is low, since the technological time required for the production of optical elements is long due to the need for several operations separated by a technological cycle.
  • a prefabricated method is placed three-dimensional printing blank optical element.
  • a curable polymer composition is then applied to the preform and distributed onto the surface of the preform using a membrane. Then carry out curing, for example, by the action of actinic radiation.
  • the refraction coefficients of the preform and the alignment layer may differ (including in different areas), which will result low quality optical characteristics of the finished optical element. Correction of the optical characteristics of the product during the manufacturing process is impossible, since the shape of the optical element is determined by the shape of the workpiece, which also increases the likelihood of obtaining defective products.
  • the basis of the invention is the task of improving the method of manufacturing an optical element, in which new operations, their sequence and new operations allow to improve the quality of the optical element and the speed of its receipt due to the simultaneous formation of the optical element and its surface of optical quality, as well as by improving the accuracy of regulation modes by continuously monitoring the parameters of the formed optical element and providing the ability to control the curvature of rhnosti liquid lens, such that formed by the optical unit, during the formation of the optical element due to the introduction of feedback. This eliminates the likelihood of receiving defective products, reduces the cost of manufacturing an optical element.
  • the invention is also based on the task of improving the device for manufacturing an optical element, in which new elements, a new embodiment of the device elements and new connections between the elements of the device can improve the quality of the optical element and its production speed by enabling the simultaneous formation of the optical element and its optical quality surface continuous monitoring of the parameters of the formed optical element, as well as improving the accuracy of regulation by Providing the ability to control the curvature of the surface of a liquid lens, similar to the formed optical element, in the process of forming the optical element due to the introduction of feedback. This eliminates the likelihood of receiving defective products, reduces the cost of manufacturing an optical element.
  • the problem is solved in that in the known method of manufacturing an optical element, comprising forming the surface of this optical quality element by placing a curable polymer composition in contact with the surface of at least one membrane of a flexible and / or elastic material, curing this composition by polymerization, new, in accordance with the claimed technical solution, is that from the curable polymer composition form a liquid lens similar to an optical element, and measure its optical characteristics and, upon reaching the specified characteristics, cure the optical element or its fragments; in this case, a physically closed volume filled with liquid and / or gas is limited to the membrane, and optical quality surfaces are formed by changing the curvature of the surface of the membrane in contact with the cured polymer composition by controlling the amount of liquid and / or gas in a physically enclosed volume, wherein the formation of a liquid lens similar to an optical element and the formation of the surface of this optical quality element are performed simultaneously.
  • New in accordance with the technical solution, is also the fact that the curing of the polymer composition is produced by actinic radiation.
  • New is also the fact that at the same time produce the formation of two surfaces of the optical element.
  • the membrane in contact with the curable polymer composition adheres to the surface of the optical element upon curing.
  • the problem is solved in that in a known device for manufacturing an optical element containing a housing with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form of a flexible and / or elastic membrane , a container with an adjustable volume for accommodating a curable polymer composition in contact with the membrane, a curing source for the curable polymer composition, a control unit, new, in accordance with the claimed
  • the device further comprises a unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit, the first output of which is connected to the input of the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens similar to an optical element, the second output the control unit is connected to the control unit for the amount of supplied liquid and / or gas, which is connected to the housing, and the third output of the control unit with one with the source of curing effect on the curable resin composition.
  • New in accordance with the technical solution, is the fact that at least one membrane is made in the form of a wavefront converter of actinic radiation.
  • New is also the fact that the housing for the placement of fluid and / or gas is additionally provided with a transparent window.
  • the housing for accommodating liquid and / or gas contains at least one flexible and / or elastic element that is permeable to actinic radiation and intended for contact with the curable polymer composition.
  • the container for the curable polymer composition is made of a flexible and / or elastic material.
  • the curing source for the curable polymer composition is made in the form of an actinic radiation source.
  • the curing source for the curable polymer composition is made in the form of an actinic radiation source with a function of spatial modulation of actinic radiation.
  • the curing source for the curable polymer composition is made in the form of a heating device.
  • the source of the curing effect on the curable polymer composition is made in the form of a source of ionizing radiation.
  • the source of the curing effect on the curable polymer composition is made in the form of a source of electromagnetic waves in the microwave range.
  • the unit for measuring the optical characteristics of a formed liquid lens similar to an optical element, contains optically coupled source of actinic and / or non-actinic radiation, a screen for projections of this radiation and J
  • At least one membrane is made in the form of a wavefront converter of actinic radiation.
  • a causal relationship between the set of essential features of the proposed method and the achieved technical result is that:
  • the optical element or its fragments are cured
  • a physically enclosed volume filled with liquid and / or gas is limited by a membrane
  • - and surfaces of optical quality are formed by changing the curvature of the surface of the membrane in contact with the curable polymer composition by controlling the amount of liquid and / or gas in a physically enclosed volume
  • the manufacture of an optical element is carried out in a single technological process, which ensures the constancy of the refractive index for various sections of the product, significantly improves the quality of the formed optical element and reduces the technological time required for production.
  • the claimed method provides the ability to measure optical characteristics for individual sections of the product in the manufacturing process - before curing the polymer composition in the areas. This provides the possibility of correction to accurately obtain the specified parameters of the formed optical element.
  • the curing of the polymer composition in different versions can be performed by actinic radiation, heating, ionizing radiation, microwave radiation, an arbitrary combination of all of the above.
  • the entire optical element can be cured either simultaneously, or various portions of the formed optical element can be cured in turn.
  • the optical characteristics of the obtained liquid lens similar to an optical element are measured using non-actinic radiation.
  • At least one correction of the curvature of the surface of the membrane is performed.
  • the intensity and / or duration of exposure of the curing agent to the polymer composition is controlled.
  • the membrane in contact with the cured polymer composition either separated from the manufactured optical element, or the membrane in contact with the curable polymer composition, when cured, adheres to the surface of the optical element.
  • the device further comprises a unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit,
  • the first output of the control unit is connected to the input of the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element
  • the second output of the control unit is connected to the node for regulating the amount of liquid and / or gas supplied, which is connected to the housing,
  • control unit is connected to the source curing effects on the curable polymer composition
  • An additionally introduced unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit, allows you to continuously monitor the optical characteristics of the formed liquid lens, compare them with the specified required values and, if they diverge, adjust by changing the curvature of the membrane directly in the process of forming an optical element, adjust the curing modes and other variable parameters of the device.
  • the first output of the control unit is connected to the input of the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element
  • the second output of the control unit is connected to the unit for controlling the amount of liquid and / or gas supplied, which is connected to the housing
  • the third output of the control unit is connected to a curing agent for the curable polymer composition
  • FIG. 1 shows a diagram of a device for manufacturing an optical element
  • FIG. 2 shows a container for accommodating a curable polymer composition, made with a window of solid material
  • FIG. 3 shows a container for accommodating a curable polymer composition, made with a window in the form of a membrane;
  • FIG. 4 shows a container for accommodating a curable polymer composition made of an elastic material
  • FIG. 5 shows a diagram of a two-sided exposure of a formed optical element and an example of using a rigid insert
  • FIG. 6 shows the use of a direct projection screen
  • FIG. 7 shows a change in the position of the membrane in the process of correcting the curvature of a liquid lens, similar to the formed optical element
  • FIG. 8 shows an algorithm for manufacturing an optical element.
  • a device for manufacturing an optical element contains case 1 with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas, for example, in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form of a flexible and / or elastic membrane 2, a container 3 for accommodating a curable polymer composition in contact with a membrane 2, a curing source 4 for the curable polymer composition, control unit 5.
  • the device also includes a unit 6 for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens 7, similar to an optical element.
  • the information output of the optical characteristics measuring unit 6 is connected to the information input of the control unit 5, the first control output of which is connected to the control input of the optical characteristics measuring unit 6 of the formed liquid lens 7, similar to an optical element, the second control output of the control unit 5 is connected to the supply quantity control unit 8 liquid and / or gas, which is connected to the housing 1 by a pipeline for the supplied liquid and / or gas, and the third control output of the control unit 5 is connected with the control input of the curing source 4 to the curable polymer composition.
  • At least one membrane 2 can be made in the form of a wavefront converter of actinic radiation.
  • the actinic radiation wavefront converter can be made in accordance with one of the options described in the description of WO2018 / 044249, for example, in the form of an array of microlenses formed on an embossed membrane 2 (not shown in the figures).
  • the housing 1 for accommodating liquid and / or gas may additionally be provided with a transparent window 9, made, for example, of silicate glass, quartz glass or a polymer material with suitable optical and mechanical characteristics.
  • the housing 1 for accommodating liquid and / or gas may be made of any suitable material, for example, metal, such as an aluminum-based alloy or stainless steel.
  • the housing 1 for accommodating liquid and / or gas can be made of composite materials based on polymer binders, or of durable thermoplastic plastics.
  • the housing 1 for accommodating liquid and / or gas may contain at least one flexible and / or elastic element - a membrane 2.
  • the membrane 2, which is permeable to actinic radiation and intended for contact with the curable polymer composition, can be made, for example, of silicone rubber, fluoropolymer, polyurethane, latex, polypropylene, polyethylene. Preferred for the manufacture of membrane 2 are optically transparent materials having suitable elongation ratios without permanent deformation within the working elongation.
  • the membrane 2 may have a thickness of 10 microns to 250 microns or 250 microns to 2 mm or more.
  • the specified membrane 2 can be multilayer, and the various layers can be made of various materials and can make up a permanent or temporary composition.
  • the material of which the layer of said membrane 2 is made, which has contact with the actinic radiation curable polymer composition, must be selected based on whether the membrane 2 will be removed after the formation of the optical element is completed. For example, materials having low surface energy, such as fluoropolymers, can be easily separated from the formed optical element, and films based on acrylic polymers or polyurethane will be firmly adhered.
  • the different layers of the membrane 2 can represent a single element, or separate layers membranes 2 can be easily connected and easily separated. This embodiment is especially convenient when using a container 3 made of elastic material (see Fig. 4).
  • the housing 1 for accommodating liquid and / or gas may include a drive 10 for moving the housing 1 and / or its elements.
  • a screw drive can be used as a drive 10 for moving the housing 1 gearbox connected to an electric motor.
  • the drive 10 of the movement of the housing 1 can carry out both longitudinal and transverse movement. This, for example, can be useful in the manufacture of an optical element in the form of a prism.
  • the container 3 for the curable polymer composition may be in the form of a bath having a solid bottom and / or bottom of an optically transparent material (see Fig. 2), and the bottom may have a flat, convex or concave shape (not shown in Fig. )
  • the container 3 for the curable polymer composition may be made in the form of a bath having a bottom in the form of a membrane 2 of elastic material intended for contact with the curable polymer composition (see Fig. 3).
  • the shape of the bottom, made in the form of a membrane 2 of an elastic material intended for contact with the curable polymer composition can be defined by a replaceable rigid insert 11 an arbitrary shape of a transparent material, which deforms the specified membrane 2 of an elastic material (see Fig. 5).
  • the container 3 for the curable polymer composition may be made of flexible and / or elastic material, for example, said container 3 may be a sealed bag of flexible and / or elastic material containing fasteners, spacer 12, fasteners for built-in elements (in the figures not shown), at least one nozzle 13 for filling with a curable polymer composition (see Fig. 4).
  • a container 3 can be installed and fixed between the parts of the housing 1, the fixation can be carried out, for example, by compressing the elements of the housing 1 with the help of the drive 10 or by vacuum.
  • the unit 8 for controlling the amount of liquid and / or gas supplied can be, for example, in the form of a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder, equipped with, for example, a mechanical piston displacement drive in the form, for example, of an electric stepper motor with a helical gearbox, equipped with control and monitoring means.
  • the node 8 for controlling the amount of liquid and / or gas supplied can be made in the form of a metering pump or in the form of a source of compressed gas equipped with controlled valves and controls.
  • the curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of an actinic radiation source, for example, in the form of an ultraviolet radiation source.
  • Any actinic radiation source for example, an incandescent lamp, a mercury lamp, a fluorescent lamp, a laser, an LED, and other devices, including a combination of these devices, can also be used.
  • Curing Source 4 for Curable the polymer composition can be made in the form of an actinic radiation source with a function of spatial modulation of actinic radiation, for example, in the form of a DLP projector or in the form of a laser scanning device, or in the form of a device containing combinations thereof.
  • the curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of a heating device, for example, in the form of a resistance heater or a Peltier element, or in the form of a heat exchanger with circulation of a liquid or gaseous heat carrier.
  • the curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of an ionizing radiation source, for example, as a radioisotope source or an X-ray tube, and as a means of spatial modulation, contain, for example, a stencil and / or iris with a drive (not shown).
  • an ionizing radiation source for example, as a radioisotope source or an X-ray tube
  • spatial modulation contain, for example, a stencil and / or iris with a drive (not shown).
  • the curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of a source of electromagnetic waves in the microwave range, and for supplying energy to the formed optical element may contain a waveguide and / or volume resonator (not shown in the figures).
  • the curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of a device containing a combination of all of the above.
  • the device can be made in such a way that it is possible to expose a liquid lens 7, similar to the formed optical element, by curing on one side (see Fig. 1), or on both sides (see Fig. 5).
  • Block 6 measuring the optical characteristics of the formed a liquid lens 7, similar to an optical element, can be made in the form of optically coupled actinic and / or non-actinic radiation source 14, a screen 15 for projecting said radiation and a recording device 16.
  • a screen 15 for projecting said radiation and a recording device 16.
  • screen movement 15 for . projections associated with the recording device 16, relative to the formed optical element using the drive 17.
  • the drive 17 for example, can be used an engine with a helical gearbox (see Fig. 1).
  • a source 14 of non-actinic radiation of the optical characteristics measuring unit 6 for example, an incandescent lamp, a gas discharge lamp, an LED or devices combining them equipped with means for normalizing the light flux, such as a reflector, a diaphragm, diffusing, collecting and collimating lenses ( in Fig. not shown).
  • Spatially modulated radiation sources can also be used, for example, a non-actinic laser source equipped with a scanning system; or DLP projector.
  • an actinic radiation source is used as the curing source 4
  • spatial modulation devices combining actinic radiation sources intended for curing the polymer composition and non-actinic radiation intended to control the optical characteristics of a liquid lens similar to the formed optical element.
  • This can be, for example, a combination of two or more laser sources, one of which is a non-actinic radiation source combined with a common scanning system (not shown in the figures), or a DLP projector, equipped with sources of actinic and non-actinic radiation.
  • a common scanning system not shown in the figures
  • a DLP projector equipped with sources of actinic and non-actinic radiation.
  • a direct projection screen see Fig. 6
  • a rear projection screen see Fig. 1
  • the screen 15 of the direct projection can be used with any reflective material with a frosted surface. Usually these are polymer films and paint coatings.
  • any optically transparent surface with a scattering coating can be used, for example, glass frosted by etching or grinding, polymer films with scattering fillers, arrays of microlenses, arrays of diffraction elements, etc.
  • a recording device 16 for observing a projection of non-actinic radiation intended to measure optical characteristics on a screen for projections of said non-actinic radiation may be, for example, a photocell array or, preferably, a video camera mounted to observe the entire surface of the screen 15.
  • an optical filter 18 with spectral selectivity.
  • Such an optical filter 18 can either be combined with a screen 15 (see Fig. 1) for observing projections, or it can be mounted on the lens of a recording device 16 (see Fig. 6).
  • Block 6 measuring the optical characteristics can be built using the means and principles of interferometry or deflectometry (not shown in the figures), while recording can be subjected to both transmitted and reflected from the surface of the formed optical element electromagnetic radiation.
  • the composition of the unit 6 for measuring optical characteristics may include an analyzing device (not shown in the figures), which is, for example, a specialized computing device equipped with software and implementing the function of technical vision. In this case, data from this device is transmitted to the information input of the control unit 5.
  • an analyzing device not shown in the figures
  • data from this device is transmitted to the information input of the control unit 5.
  • the control unit 5 may be performed, for example, as a specialized computing device or may be a general-purpose computer equipped with special software.
  • the control unit 5 can also perform the functions of an analyzer of the vision system, in this case, the signal from the recording device 16 is transmitted to the information input of the control unit 5. In the case of using a video camera, this can be an analog video signal or digital data. Such devices are well known to those skilled in the art.
  • the inventive method is implemented as follows.
  • FIG. 8 shows an algorithm for manufacturing an optical element.
  • Membrane 2 is limited by a physically enclosed volume — a housing 1 for accommodating liquid and / or gas, and optical quality surfaces are formed by changing the curvature of the surface of the membrane 2 in contact with the curable polymer composition. To do this, regulate the amount of liquid and / or gas in physically enclosed volume - housing 1 for placement of liquid and / or gas.
  • the surface of the elastic membrane 2 changes curvature depending on the amount of liquid or gas that are in the physically enclosed volume of the housing 1.
  • the surface may take a convex shape, a concave shape, or be flat.
  • the surface takes the form of a paraboloid, part of which, located near the central axis, has a shape close to spherical.
  • the curable polymer composition under the influence of atmospheric pressure takes the form limited by said membrane 2.
  • the surface of the elastic membrane 2 should be so smooth as to provide an optical quality surface on the formed optical element, both after separation from the surface of the formed optical element and in the event that the film of the membrane 2 adheres to its surface during the manufacturing of the optical element. Thus, simultaneously with shaping the optical element, its surface of optical quality is formed.
  • a liquid lens 7, similar to an optical element, is formed from the curable polymer composition After a liquid lens 7, similar to an optical element, is formed from the curable polymer composition, its optical characteristics are measured and, when the desired characteristics necessary to obtain the manufactured optical element are achieved, the optical element or its fragments are cured.
  • the curing of the polymer composition is carried out by actinic radiation or heating, or ionizing radiation, or microwave radiation, or any combination of the above. In this case, the entire optical element is cured at the same time, or various parts of the formed optical element are cured alternately. Curing is carried out, for example, by exposing predetermined portions of a liquid lens 7, similar to an optical element, to actinic radiation using an actinic radiation source, by exposing the entire liquid lens 7 simultaneously or sequentially, section by section, using an actinic radiation source with spatial modulation.
  • a source may be, for example, a DLP projector or a laser scanning device.
  • the formed product after curing with actinic radiation, can be heated to conduct additional thermally initiated polymerization of the curable polymer composition.
  • the curing of the curable polymer composition is carried out by heating using curable liquids with a thermally initiated polymerization.
  • Curing of the curable polymer composition can also be carried out using ionizing radiation.
  • the optical characteristics of the obtained liquid lens 7, similar to an optical element, are measured using non-actinic radiation.
  • the collimated flux is directed safelight irradiation through the liquid lens-like optical element, the display 15 for observing and measuring the intensity of the projection light flux at predetermined points of the projections, collecting 'the data using the recording device 16 - camcorder. Then analyze and compare the result with the reference data that is stored in the memory of the control unit 5.
  • a laser beam is directed through a scanning system through predetermined points of a liquid lens 7 similar to optical element, on the screen 15, collecting data on the deflection of the beam using a recording device 16, for example, a video camera.
  • the screen 15 for observing projections and the recording device 16 can be, to facilitate observations, be moved a greater distance using the drive 17 to move the screen 15.
  • At least one correction of the curvature of the surface of the membrane 2 is carried out.
  • the optical properties of the lens are corrected by changing the amount of liquid or gas supplied to the physically enclosed volume of the housing 1.
  • the process of measurement and analysis continues.
  • the necessary optical parameters produce curing of this area, for example, using an actinic radiation source with spatial modulation.
  • the described correction and alternating curing algorithm is especially useful in cases where the manufacture of lenses having an aspherical surface and / or a surface that is not symmetrical about the central axis is required.
  • the approximation parameters when changing the surface curvature of the formed optical element from section to section are determined by the thickness of the membrane 2 and its adhesion to the already formed part of the optical element (see Fig. 7).
  • the procedure for further correction of the shape of the specified liquid lens is not carried out and exposure is performed by the curing effect of the specified liquid lens completely in the given geometry and in accordance with the selected mode curing.
  • the uncured polymer composition is removed from the container 3.
  • the finished optical element and the region around the optical element are cured, for example, by irradiating the indicated region with actinic radiation. In this way, contamination of the finished optical element with the uncured polymer composition can be avoided.
  • the intensity and / or duration of exposure of the curing agent to the polymer composition is controlled.
  • the curing parameters are determined by the requirements for a particular process, based on the properties of the cured polymer composition used.
  • optical element for example, when the housing 1 is made in the form of two symmetrical parts, each of which is equipped with a membrane 2.
  • the curvature of each of the surfaces of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, is set separately (see Fig. 1, 2, 3, 4, 5).
  • the curing exposure of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, can be carried out on one side (see Fig. 1), or on both sides (see Fig. 5).
  • At least one membrane 2 can be made in the form of a wavefront converter of actinic radiation. This, for example, can facilitate the easier separation of the membrane 2 from the surface of the formed optical element at intermediate stages of its manufacture (not shown in the figures).
  • the curable polymer composition may not contain actinic radiation absorbers, in which case the article is completely exposed to the actinic radiation through the entire thickness.
  • the curable polymer composition may contain an actinic radiation absorber, and when exposed on one side, a liquid lens 7, similar to the formed optical element, in this case only cures to a predetermined depth of penetration of actinic radiation.
  • complete polymerization can be subsequently carried out, for example, by another source of actinic radiation from a different wavelength for which the absorber does not work, or the same, but with a longer duration and / or specific exposure power.
  • the final polymerization will be carried out for the entire remaining thickness of the product.
  • the optical element is formed from the center to the edges, exposing the sections sequentially. It also provides compensation for the shrinkage of the curable polymer composition due to the influx of the polymer composition from areas where the curable polymer composition remains liquid.
  • a similar exposure method for compensating for shrinkage during curing in a transparent form is described in patent DE000003882957T2 ..
  • the membrane 2 forming the surface of the optical element can remain part of the products, adhering to them. Moreover, remaining subsequently a part of the product, it can perform protective functions, color filter functions, enlightenment functions, be part of the optical system, contain images, holograms, represent a diffractive optical element, etc.
  • the membrane 2 forming the surface of the optical element can be removed after completion of the construction process and at the same time serve as a means of transfer of protective and other functional coatings, means of transfer of microrelief, for example, to form a diffractive optical element, or serve as a means of image transfer.
  • the temperature of the hydraulic fluid or gas can be adjusted to maintain the necessary parameters, for example, to remove the heat of polymerization, to provide the desired properties of the membrane adhered to the product, to thermoset the cured polymer composition, to provide a given viscosity of the cured polymer composition.
  • built-in elements This may, for example, be required to be placed inside a diffractive optical element for use in, for example, virtual reality systems or for installing fixing fixtures in the manufacture of an eye lens implant (artificial lens).
  • the built-in element may also be a film separating the transversely arranged layers of the formed optical element, while the film material must provide adhesion to the curable polymer composition.
  • the film material must provide adhesion to the curable polymer composition.
  • a hologram can be recorded in the formed article.
  • a cured polymer the composition may be replaced by another curable polymer composition having, for example, a different refractive index or color, or other properties.
  • This will allow the formation of an optical element having different refractive indices in different areas, or, for example, a painted frame or shell, or areas with different mechanical properties.
  • Various combinations of the described operations are possible.
  • a useful function of the claimed device is the ability to register the parameters of the wavefront conversion from the optical element under study, save the received data in the device memory and use these data as a task in the manufacture of the optical element that reproduces the optical function of the investigated optical element.
  • the software used in the device provides the preparation of 3 D-models of the manufactured optical element, the selection of the modes of the manufacturing process of the manufacturing of the optical element, diagnostics and preparation of the device’s hardware, control of the formation of the optical element, its automatic correction, and technical control of the manufactured optical element.
  • the device software consists of the following systems: operator workstation, machine vision, automatic control.
  • the system of the operator’s workstation can use the ST-model of the optical element with the refractive index of the material as a task for the manufacture of the optical element; in the case of the manufacture of ophthalmic lenses - the prescription of the ophthalmologist or the specified conversion parameters of the optical element of the wavefront.
  • the Slic3r open source Slicer model and open source libraries for working with 3D-graphics OrePTK and OpenGL were used.
  • the machine vision system uses the OpenCV (Open Source Computer Vision Library) open-source computer vision library.
  • the operator’s workstation system and machine vision system are written in Microsoft Visual Studio software development environment using high-level programming languages C # and C ++.
  • the automatic control system was a distributed control system for the technical means of the device; automatic control system software - the control code is written using the PCTGOE.
  • the software implemented in the control unit 5 After the formation of the task in the parameters of the conversion by the optical element of the wavefront and the procedures associated with the preparation of the device, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for non-actinic radiation sources with spatial modulation: projectors or laser beam scanning devices for measuring parameters of a liquid lens 7 similar the formed optical element.
  • the software implemented in the control unit 5 performs the functions of analysis and subsequent comparison of the parameters obtained during measurement with the task parameters for the generated optical element.
  • the software implemented in the control unit 5 generates instructions for changing the amount of hydraulic fluid or gas in the housing 1 to accommodate the fluid and / or gas, which leads to a change in the curvature of the membrane 2 and a change in the optical parameters of the fluid lens 7, similar to the formed optical element.
  • the software implemented in the control unit 5 If, after correction, the optical parameters corresponding to the task for a given section of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, are achieved, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for actinic radiation sources to expose the specified section of the specified liquid lens. After curing a predetermined portion of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, the described operation is repeated for the next portion.
  • the software implemented in the control unit 5 If the optical parameters of the entire liquid lens 7, similar to the formed optical element, correspond to the task completely, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for actinic radiation sources to expose the specified liquid lens completely in the given geometry, in accordance with the selected processing and curing algorithm. If, in accordance with a given technological regime, it is necessary to carry out exposure to a curing source, for example, to heat an formed or partially formed optical element, or to irradiate it with ionizing radiation, the software implemented in the control unit 5 generates commands for exposing the specified liquid lens and / or a partially formed optical element from a curing source 4.
  • the software implemented in the control unit 5 After the completion of the formation of the optical element, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for non-actinic radiation sources with spatial modulation — projectors or laser beam scanners for measuring the parameters of the finished optical element and analyzes and compares the parameters obtained during measurement with job parameters stored in the memory of control unit 5 for the generated optical element. Based on the results of the comparison, the software gives a message about the quality of the finished optical element.
  • control unit 5 performs a number of automation and control tasks known to specialists in this field of technology.
  • the curing mechanism may be free radical polymerization or cationic initiation.
  • the monomer used may be a multifunctional monomer, such as, for example, acrylic resin, acrylates and methacrylates, which are well suited for UV curing reactive functional groups, including acrylate and methacrylate groups, can be included in oligomers with polyester, polyurethane, polyurea, etc. Multifunctional monomers can be used, which after curing give an insoluble, non-melting, transparent crosslinked network polymer.
  • Curable polymer compositions may include a mixture of photoinitiators to provide curing of the monomer using UV radiation, may contain heat-curing initiators, may contain monomers having the property of polymerization under the influence of ionizing radiation.
  • curable polymer compositions may be used comprising a radical polymerization photo-initiation system and additionally a radical polymerization thermal initiator. Examples of such curable liquids are discussed, for example, in patent RU2138070C1.
  • Curable polymer compositions containing nanoparticles can be used; examples of such compositions are discussed in US20170368742A1.
  • Curable polymer compositions for recording holograms can be used; examples of such compositions are discussed in WO2012 / 062658 A1.
  • US6309803 describes an active material that is sensitive to ultraviolet radiation. Such an active material can polymerize in two different phases, which are selected by the polymerization conditions applied to the optical component.
  • the first phase corresponds to an organic polymerization network. It is formed by irradiation of the active material.
  • the second phase corresponds to the lattice of mineral polymerization and is formed by heating the active material.
  • First phase refractive index lower than the rate of the second phase.
  • the claimed method and device that implements it it is possible to manufacture various lenses for constructing optical systems - spherical lenses, aspherical lenses, lenses that are not symmetrical about the central axis, lenses with special properties, for example, lenses containing a diffractive optical element, or lenses used in optical augmented reality devices.
  • Lenses containing a diffractive optical element are described in US20170075139A1. It is possible to manufacture lenses with selective filtering properties of radiation (some types of such optical filters are described, for example, in US20140300857A1), lenses with integrated elements, prism-like lenses, lenses with protective and antireflective coatings. It is possible to manufacture ophthalmic lenses for glasses, including composite lenses having different sections made of materials with different refractive indices.
  • actinic radiation means electromagnetic radiation, irradiation of which of the curable polymer composition leads to a curing process, or, in other words, initiates polymerization.
  • electromagnetic radiation from the ultraviolet range for example, from 350 nm to 420 nm, may be implied, although for a number of curable polymer compositions, radiation with a different wavelength may be actinic radiation.
  • the term “curing effect” means an effect that results in curing or polymerization of the curable polymer composition. Such exposure includes exposure to actinic radiation, thermal exposure, exposure to microwave radiation, exposure to ionizing radiation.
  • adhere means that surfaces are bound by adhesion forces or chemical bonds and cannot be separated without physical damage or impaired function.
  • adhere means that surfaces are temporarily bonded due to the absence of air or other fluid between them, without adhesion and formation chemical bonds. Such an effect, for example, occurs when attaching an elastic suction cup to the glass.
  • the term ’’ elastic material ’ means a material capable of complete restoration of shape within a given deformation.
  • the term “temporary composition” means such a combination of device elements when these elements can be separated during the device’s implementation of a given function.
  • the inventive device made in accordance with that shown in FIG. 1, tested for the manufacture of an optical element - a concave-convex lens symmetrical about the central axis.
  • a curing source we used a dynAXIS S laser scanning galvanometric device available from Laser 2000 Ltd, Great Britain, in which two 50mW lasers were combined: a RLTMPL -355-50-10 UV laser with a wavelength of 355nm, used as an actinic radiation and a visible laser with a wavelength of 532nm RLTMGL-532-50 used as a source of non-actinic radiation, available from ROITHNER LASERTECHNIK GmbH, Austria.
  • Air is used as a hydraulic gas.
  • the case has an internal diameter of 70mm.
  • the following software was used in the implemented device: the operator’s workstation uses the Slic3r open source Slicer model and open source libraries for working with 3D graphics of OrepTK and OpenGL.
  • the machine vision system is based on the OpenCV (Open Source Computer Vision Library) open-source computer vision library.
  • the operator's workstation and machine vision system are written in Microsoft Visual Studio software development environment using high-level programming languages C # and C ++.
  • the automatic control system is a distributed control system for the technical means of the device.
  • the automatic control system software - control code - is written using the PCSHE.
  • the manufactured optical element is a concave-convex lens with a diameter of 55 mm symmetrical about the central axis.
  • the wavefront transformation parameters obtained by measuring the parameters of the prototype lens — the negative concave-convex -3D ophthalmic lens — were used.
  • composition NOA88 available from Norland Product, USA, was used as a curable polymer composition.
  • the lens corresponding to the task was made within 8 minutes.
  • the membrane is removed after finishing polymerization.
  • Both surfaces of the manufactured lens are of optical quality.
  • the parameters of the manufactured lens are additionally monitored by an automatic CLM-3100P diopter tester manufactured by Huvitz Co. Ltd, Korea, and it was found that the optical function of the manufactured lens is consistent with the task.

Abstract

A method for producing an optical element comprises forming the surface of said element of optical grade by placing a curable polymer composition in contact with the surface of at least one membrane made of flexible and/or elastic material, and curing said composition by polymerization. A liquid lens resembling an optical element is formed from the curable polymer composition, optical characteristics of said liquid lens are measured, and when the desired characteristics are achieved, the optical element or fragments thereof are cured, wherein the membrane envelops a physically confined volume filled with a liquid and/or gas. The surfaces of optical grade are formed by changing the membrane surface curvature, while said membrane is in contact with the curable polymer composition, by adjusting the amount of the liquid and/or gas in the physically confined volume. The forming of the liquid lens resembling the optical element and the forming of the surface of said element of optical grade are performed simultaneously. The technical result is the improved quality of the optical element and the increased speed of producing same.

Description

Способ изготовления оптического элемента и устройство для его реализации  A method of manufacturing an optical element and a device for its implementation
Область техники  Technical field
Изобретение относится к области оптики, к созданию линз общего применения, офтальмологических линз, глазных имплантируемых линз и других оптических элементов, в частности, к способам улучшения качества и гладкости поверхностей линз очков и других оптических элементов, полученных с их использованием.  The invention relates to the field of optics, to the creation of general-use lenses, ophthalmic lenses, implantable ocular lenses and other optical elements, in particular, to methods for improving the quality and smoothness of the lens surfaces of glasses and other optical elements obtained with their use.
Предшествующий уровень техники  State of the art
Известен способ изготовления оптического элемента, в частности офтальмологической линзы, (см. з. США N° 20160101573, приоритет WO2014FR51362 от 06.06.2014 г., опубл. 14. 04. 2016 г., МПК B29D 67/00, G02C 7/02), включающий:  A known method of manufacturing an optical element, in particular an ophthalmic lens, (see c. USA N ° 20160101573, priority WO2014FR51362 dated 06.06.2014, publ. 14. 04. 2016, IPC B29D 67/00, G02C 7/02 ), including:
- осаждение множества объемных элементов из материала, имеющего показатель преломления, выбранный в соответствии с заданной геометрической огибающей;  - the deposition of many bulk elements from a material having a refractive index selected in accordance with a given geometric envelope;
- определение фактической геометрической огибающей, по меньшей мере, один раз во время изготовления  - determination of the actual geometric envelope at least once during manufacture
- и, если в зоне построения разность между заданной и фактической геометрическими огибающими превышает заданное пороговое значение, то корректируют процесс осаждения путем добавления высоты в зоне построения введением, по меньшей мере, одного дополнительного объемного элемента без изменения параметров заданной геометрической огибающей,  - and, if in the construction zone the difference between the given and actual geometric envelopes exceeds a predetermined threshold value, then the deposition process is adjusted by adding height in the construction zone by introducing at least one additional volumetric element without changing the parameters of the given geometric envelope,
- возможно второе корректирующее действие, которое включает в себя определение параметров модифицированной геометрической огибающей, заменяющей указанную заданную геометрическую огибающую,  - perhaps a second corrective action, which includes determining the parameters of the modified geometric envelope, replacing the specified predetermined geometric envelope,
- при этом корректирующие действия могут повторяться многократно. Известный способ имеет следующие недостатки. - while corrective actions can be repeated many times. The known method has the following disadvantages.
В известном способе измерение параметров формы участка линзы проводят после нанесения материала на заданный участок, следовательно, при отклонении параметров заданного участка коррекция формы возможна только путем добавления материала и/или расчета новой огибающей и последующим нанесением дополнительного материала не только для заданного участка, но и для значительной части поверхности. Это увеличивает общее время изготовления и может привести к браку, например, из-за превышения допустимой массы или геометрических размеров изготавливаемой линзы.  In the known method, the measurement of the shape parameters of the lens area is carried out after applying the material to the specified area, therefore, if the parameters of the specified area are rejected, shape correction is possible only by adding material and / or calculating a new envelope and then applying additional material not only for the given area, but also for a large part of the surface. This increases the total manufacturing time and can lead to marriage, for example, due to exceeding the permissible mass or geometric dimensions of the manufactured lens.
В известном способе формирование линзы осуществляется нанесением отверждаемого материала в виде отдельных элементов. Для обеспечения точности необходимо, чтобы объем каждого из указанных элементов был наименьшим. Такой процесс нанесения, как правило, является длительным, контакт каждого из указанных объемных элементов с воздухом окружающего пространства влечет повышенный риск изготовления бракованных изделий в случае, например, попадания в изделие пыли, изменения реологии материала в зависимости от температуры и накладывает жесткие ограничения на производственные условия, например, необходимость создания специальной атмосферы.  In the known method, the formation of the lens is carried out by applying a curable material in the form of individual elements. To ensure accuracy, it is necessary that the volume of each of these elements is the smallest. This application process is usually long, the contact of each of these volumetric elements with the air of the surrounding space entails an increased risk of manufacturing defective products in the case of, for example, dust entering the product, changing the rheology of the material depending on temperature and imposing severe restrictions on production conditions , for example, the need to create a special atmosphere.
Известный способ обеспечивает формирование только одной стороны линзы. Форма другой стороны должна быть задана либо основанием, которое впоследствии должно быть отделено, либо заранее изготовленной заготовкой, которая становится частью изготавливаемой линзы. Это приводит к необходимости выполнения дополнительных операций и необходимости изготовления дополнительных компонентов.  The known method provides the formation of only one side of the lens. The shape of the other side must be defined either by the base, which subsequently must be separated, or by a prefabricated blank that becomes part of the manufactured lens. This leads to the need to perform additional operations and the need to manufacture additional components.
Полученные известным способом оптические элементы имеют недостаточно высокое качество, а технологическое время, необходимое для их производства, является длительным. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ изготовления оптического элемента (см. з. США N°20170100903 от 09.10.15 г., опубл. 13.04.17 г., МПК B29D 11/00, опубл. также WO2017062857), включающий формирование поверхности этого элемента оптического качества путем размещения отверждаемой полимерной композиции в контакте с поверхностью, по крайней мере, одной мембраны из гибкого и/или эластичного материала, отверждение этой композиции путем полимеризации. Obtained in a known manner, the optical elements are not of high enough quality, and the technological time required for their production is long. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is a method of manufacturing an optical element (see U.S. N ° 20170100903 of 09.10.15, publ. 13.04.17, IPC B29D 11/00, publ. Also WO2017062857 ), including the formation of the surface of this element of optical quality by placing a curable polymer composition in contact with the surface of at least one membrane of a flexible and / or elastic material, curing this composition by polymerization.
В известном способе на поверхности заготовки оптического элемента - линзы, которая предварительно изготовлена методом трехмерной печати и содержит поверхность, которая не является полностью гладкой, формируют поверхность оптического качества. Для этого размещают на поверхности заготовки отверждаемую полимерную композицию и распределяют ее по поверхности заготовки, прижимая к указанной поверхности эластичную мембрану, затем инициируют полимеризацию отверждаемой полимерной композиции и после завершения полимеризации и удаления мембраны получают гладкую поверхность линзы.  In the known method, on the surface of the workpiece of the optical element is a lens, which is pre-manufactured by three-dimensional printing and contains a surface that is not completely smooth, form a surface of optical quality. To do this, a curable polymer composition is placed on the surface of the preform and distributed on the surface of the preform, pressing an elastic membrane against the indicated surface, then the polymerization of the curable polymer composition is initiated, and after completion of the polymerization and removal of the membrane, a smooth lens surface is obtained.
В известном способе создают вакуум для прижатия мембраны к поверхности оптического элемента - линзы, вследствие чего отверждаемая полимерная композиция покрывает и сглаживает поверхность линзы. Мембрану удерживают равномерно, растягивают в корпусе. Корпус поддерживает мембрану, подобную кожуху барабана.  In the known method, a vacuum is created to press the membrane to the surface of the optical element - the lens, as a result of which the curable polymer composition covers and smooths the surface of the lens. The membrane is held evenly, stretched in the body. The housing supports a membrane similar to a drum casing.
Заготовка линзы, предварительно изготовленная методом трехмерной печати, удерживается на опорной платформе, которая соединена с опорной конструкцией. В одном варианте осуществления вогнутая поверхность линзы расположена таким образом, что она обращена к мембране. Корпус имеет регулируемый объем, для чего содержится выходной порт, канал или другое отверстие, через которое воздух может быть удален из корпуса для создания вакуума. Насос или другое вакуумирующее устройство соединено с отверстием в корпусе. Для открытия и закрытия отверстия используется клапан или другое блокирующее или закрывающее устройство. The lens preform, prefabricated by three-dimensional printing, is held on a support platform that is connected to the support structure. In one embodiment, the concave surface of the lens is positioned so that it faces the membrane. The housing has an adjustable volume, for which there is an output port, channel or other hole through which air can be removed from the housing to create a vacuum. A pump or other vacuum device is connected to an opening in the housing. A valve or other blocking or closing device is used to open and close the hole.
Известный способ имеет следующие недостатки:  The known method has the following disadvantages:
Полученные известным способом оптические элементы имеют недостаточно высокое качество, а технологическое время, необходимое для их производства, является длительным из-за необходимости проведения нескольких операций, выполняемых в разных устройствах.  Obtained in a known manner, the optical elements are not of high enough quality, and the technological time required for their production is long due to the need for several operations performed in different devices.
В известном способе для получения поверхности оптического качества необходимо предварительно изготовить заготовку оптического элемента методом трехмерной печати, затем нанести на заготовку отверждаемую полимерную композицию, распределить ее по поверхности заготовки с помощью мембраны и осуществить отверждение, например, воздействием актиничного излучения. В известном способе вследствие различающихся режимов изготовления заготовки и режима формирования выравнивающего слоя (температура, интенсивность Отверждения, влияние циклов аддитивного процесса формирования заготовки) коэффициенты рефракции заготовки и выравнивающего слоя могут отличаться (в том числе на различных участках), что приведет к ухудшению оптических характеристик готового оптического элемента. Измерение оптических характеристик возможно только после завершения формирования оптического элемента, коррекция будущих оптических характеристик изделия в процессе изготовления невозможна, поскольку форма оптического элемента задана формой заготовки, что также увеличивает вероятность получения дефектных изделий.  In the known method, in order to obtain an optical quality surface, it is necessary to prefabricate an optical element preform by three-dimensional printing, then apply a curable polymer composition to the preform, distribute it over the surface of the preform using a membrane and cure, for example, by actinic radiation. In the known method, due to the different modes of preparation of the preform and the mode of formation of the leveling layer (temperature, curing intensity, the influence of the cycles of the additive process of forming the workpiece), the refraction coefficients of the workpiece and the leveling layer may differ (including in different areas), which will lead to a deterioration in the optical characteristics of the finished product optical element. The measurement of optical characteristics is possible only after the completion of the formation of the optical element, the correction of future optical characteristics of the product during the manufacturing process is impossible, since the shape of the optical element is determined by the shape of the workpiece, which also increases the likelihood of obtaining defective products.
Известно устройство для изготовления оптического элемента, (см. з. США N° 20160101573, приоритет WO2014FR51362 от 06.06.14 г., опубл. 14.04.16 г., МПК B29D 67/00, G02C 7/02), в частности, офтальмологической линзы, содержащее узел формирования изготавливаемой офтальмологической линзы - держатель-основание, источник отверждаемой полимерной композиции, источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, блок управления. A device for manufacturing an optical element is known (see c.US. N ° 20160101573, priority WO2014FR51362 dated 06/06/14, published on 04/14/16, IPC B29D 67/00, G02C 7/02), in particular an ophthalmic lens containing a node for forming the manufactured ophthalmic lens — a base holder, a curable polymer composition source, a curing source for the curable polymer composition, a control unit.
Источник отверждаемой полимерной композиции содержит сопло или блок сопел для подачи материала, из которого изготавливается линза, управляемых блоком управления. Блок управления снабжен системными элементами, выполненными с возможностью запуска компьютерной программы, содержащей команды, сконфигурированные для реализации каждого из этапов процесса изготовления.  The curable polymer composition source comprises a nozzle or nozzle block for supplying the material from which the lens is made, controlled by the control unit. The control unit is equipped with system elements configured to run a computer program containing commands configured to implement each of the stages of the manufacturing process.
Устройство также содержит блок измерения средней кривизны, по меньшей мере, в данной точке, по меньшей мере, одной зоны изготавливаемой офтальмологической линзы, который снабжен измерительным зрачком. Блок измерения может, например, функционировать в соответствии с известным принципом дефлектометрии. Геометрические характеристики производственного держателя - основания содержатся в файле, который хранится или загружается в блок управления известного устройства. Аппаратное обеспечение известного устройства сконфигурировано для выполнения команд по нанесению материала, контролю параметров кривизны изготавливаемой линзы, и для устройств полимеризации нанесенного материала, которые указанное устройство содержит.  The device also contains a unit for measuring the average curvature at least at a given point of at least one zone of the manufactured ophthalmic lens, which is equipped with a measuring pupil. The measuring unit may, for example, function in accordance with the known principle of deflectometry. The geometric characteristics of the production holder - the foundation is contained in a file that is stored or loaded into the control unit of a known device. The hardware of the known device is configured to execute commands for applying the material, monitoring the curvature of the manufactured lens, and for polymerization devices of the applied material, which the specified device contains.
Устройство имеет следующие недостатки. Получаемые на известном устройстве оптические элементы имеют недостаточно высокое качество, а скорость их получения является низкой, так как технологическое время, необходимое для производства оптических элементов, является длительным.  The device has the following disadvantages. Obtained on the known device, the optical elements are not of high enough quality, and the speed of their production is low, since the technological time required for the production of optical elements is long.
В известном устройстве измерение параметров формы участка линзы осуществляется после нанесения материала на заданный участок. Следовательно, при отклонении параметров заданного участка коррекция формы возможна только путем добавления новых порций материала и/или расчета новой огибающей. Нанесение дополнительного материала производится не только на заданный участок, но и на значительную часть поверхности. Это увеличивает общее время изготовления и может привести к браку, например, из-за превышения допустимой массы или геометрических размеров изготавливаемой линзы. In the known device, the measurement of the shape parameters of the lens area is carried out after applying the material to a given area. Therefore, if the parameters of a given section are deviated, shape correction is possible only by adding new batches of material and / or calculating a new envelope. Additional material is applied not only to a given area, but also to a significant part of the surface. This increases the total manufacturing time and can lead to marriage, for example, due to exceeding the permissible mass or geometric dimensions of the manufactured lens.
В известном устройстве формирование линзы осуществляется нанесением отверждаемого материала в виде микрокапель с помощью форсунок, что, как правило, является длительным последовательным процессом. Контакт каждой микрокапли с воздухом повышает вероятность изготовления бракованных изделий в случае, например, попадания в изделие пыли, изменения реологии материала в зависимости от температуры и накладывает жесткие ограничения на производственные условия.  In the known device, the formation of the lens is carried out by applying a curable material in the form of microdrops using nozzles, which, as a rule, is a long sequential process. The contact of each microdroplet with air increases the likelihood of manufacturing defective products in the case of, for example, dust entering the product, changing the rheology of the material depending on temperature and imposing severe restrictions on production conditions.
В известном устройстве обеспечивается формирование только одной стороны линзы, форма другой стороны должна быть задана либо основанием, которое впоследствии должно быть отделено, либо заранее изготовленной заготовкой, которая становится частью изготавливаемой линзы. Это приводит к необходимости выполнения дополнительных операций и необходимости изготовления дополнительных компонентов.  In the known device, only one side of the lens is formed, the shape of the other side must be defined either by the base, which subsequently needs to be separated, or by a prefabricated blank that becomes part of the manufactured lens. This leads to the need to perform additional operations and the need to manufacture additional components.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является устройство для изготовления оптического элемента (см. описание к з. США N°20170100903 от 09.10.15 г., опубл. 13.04.17 г., МПК B29D 11/00, опубл. также WO2017062857), содержащее корпус с регулируемым объемом для размещения жидкости и/или газа в виде, по крайней мере, одного полого цилиндра, одно из оснований которого выполнено в виде гибкой и/или эластичной мембраны, контейнер с регулируемым объемом для размещения отверждаемой полимерной композиции, контактирующей с мембраной, источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, блок управления. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is a device for the manufacture of an optical element (see the description to the United States N ° 20170100903 from 09.10.15, publ. 04/13/17, IPC B29D 11/00, publ. . also WO2017062857), comprising a housing with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form a flexible and / or elastic membrane, a container with an adjustable volume for accommodating a curable polymer composition in contact with the membrane, a curing source for the curable polymer composition, a control unit.
Известное устройство содержит корпус в виде полого цилиндра, на основание которого натянута мембрана, опорную платформу для расположения заготовки линзы, источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, контейнер с регулируемым объемом для размещения отверждаемой полимерной композиции, контактирующей с мембраной, который содержит канал для удаления воздуха - создания вакуума, вакуумный насос или другое устройство для удаления воздуха, клапан или другое закрывающее устройство, цилиндр с поршнем.  The known device comprises a housing in the form of a hollow cylinder, on the base of which a membrane is stretched, a support platform for locating the lens blank, a curing source for the curable polymer composition, a container with an adjustable volume for accommodating the curable polymer composition in contact with the membrane, which contains a channel for removing air - creating a vacuum, a vacuum pump or other device for removing air, a valve or other closing device, a cylinder with a piston.
Устройство может содержать опорную конструкцию для размещения заготовки линзы, выполненную с возможностью вертикального перемещения. Поперечное сечение корпуса может быть квадратным, прямоугольным, круглым, овальным или треугольной формы. Корпус может быть выполнен из металла или другого материала. Источником отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию являются УФ-лампы, которые могут быть помещены выше и/или рядом с мембраной, растянутой поперек цилиндра.  The device may include a support structure for accommodating the lens blank, made with the possibility of vertical movement. The cross section of the housing may be square, rectangular, round, oval or triangular in shape. The housing may be made of metal or other material. The curing source for the curable polymer composition is UV lamps that can be placed above and / or next to the membrane stretched across the cylinder.
Устройство имеет следующие недостатки. Получаемые на известном устройстве оптические элементы имеют недостаточно высокое качество, а скорость их получения является низкой, так как технологическое время, необходимое для производства оптических элементов, является длительным из-за необходимости проведения нескольких операций, разделенных технологическим циклом.  The device has the following disadvantages. Obtained on a known device, the optical elements are not of high enough quality, and the speed of their production is low, since the technological time required for the production of optical elements is long due to the need for several operations separated by a technological cycle.
В известном устройстве для получения поверхности оптического качества размещают предварительно изготовленную методом трехмерной печати заготовку оптического элемента. Затем наносят на заготовку отверждаемую полимерную композицию и с помощью мембраны распределяют ее по поверхности заготовки. После чего осуществляют отверждение, например, воздействием актиничного излучения. В оптическом элементе, изготавливаемом известным устройством, вследствие различающихся режимов изготовления заготовки и режима формирования выравнивающего слоя (температура, интенсивность отверждения, влияние циклов аддитивного процесса формирования заготовки) коэффициенты рефракции заготовки и выравнивающего слоя могут отличаться (в том числе на различных участках), что приведет к низкому качеству оптических характеристик готового оптического элемента. Коррекция оптических характеристик изделия в процессе изготовления невозможна, поскольку форма оптического элемента задана формой заготовки, что также увеличивает вероятность получения дефектных изделий. In the known device for obtaining a surface of optical quality, a prefabricated method is placed three-dimensional printing blank optical element. A curable polymer composition is then applied to the preform and distributed onto the surface of the preform using a membrane. Then carry out curing, for example, by the action of actinic radiation. In the optical element manufactured by the known device, due to the different modes of preparation of the preform and the mode of formation of the alignment layer (temperature, curing intensity, the influence of the cycles of the additive process of forming the preform), the refraction coefficients of the preform and the alignment layer may differ (including in different areas), which will result low quality optical characteristics of the finished optical element. Correction of the optical characteristics of the product during the manufacturing process is impossible, since the shape of the optical element is determined by the shape of the workpiece, which also increases the likelihood of obtaining defective products.
Раскрытие изобретения  Disclosure of invention
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа изготовления оптического элемента, в котором новые операции, их последовательность и новое выполнение операций позволяют повысить качество оптического элемента и скорость его получения за счет одновременности формирования оптического элемента и его поверхности оптического качества, а также за счет повышения точности регулирования режимов путем непрерывного контроля параметров формируемого оптического элемента и обеспечения возможности регулирования кривизны поверхности жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу, в процессе формирования оптического элемента благодаря введению обратной связи. При этом устраняется вероятность получения дефектных изделий, снижается себестоимость изготовления оптического элемента. Также в основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для изготовления оптического элемента, в котором новые элементы, новое выполнение элементов устройства и новые связи между элементами устройства позволяют повысить качество оптического элемента и скорость его получения за счет обеспечения возможности одновременного формирования оптического элемента и его поверхности оптического качества, непрерывного контроля параметров формируемого оптического элемента, а также повышения точности регулирования путем обеспечения возможности регулирования кривизны поверхности жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу, в процессе формирования оптического элемента благодаря введению обратной связи. При этом устраняется вероятность получения дефектных изделий, снижается себестоимость изготовления оптического элемента. The basis of the invention is the task of improving the method of manufacturing an optical element, in which new operations, their sequence and new operations allow to improve the quality of the optical element and the speed of its receipt due to the simultaneous formation of the optical element and its surface of optical quality, as well as by improving the accuracy of regulation modes by continuously monitoring the parameters of the formed optical element and providing the ability to control the curvature of rhnosti liquid lens, such that formed by the optical unit, during the formation of the optical element due to the introduction of feedback. This eliminates the likelihood of receiving defective products, reduces the cost of manufacturing an optical element. The invention is also based on the task of improving the device for manufacturing an optical element, in which new elements, a new embodiment of the device elements and new connections between the elements of the device can improve the quality of the optical element and its production speed by enabling the simultaneous formation of the optical element and its optical quality surface continuous monitoring of the parameters of the formed optical element, as well as improving the accuracy of regulation by Providing the ability to control the curvature of the surface of a liquid lens, similar to the formed optical element, in the process of forming the optical element due to the introduction of feedback. This eliminates the likelihood of receiving defective products, reduces the cost of manufacturing an optical element.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления оптического элемента, включающем формирование поверхности этого элемента оптического качества путем размещения отверждаемой полимерной композиции в контакте с поверхностью, по крайней мере, одной мембраны из гибкого и/или эластичного материала, отверждение этой композиции путем полимеризации, новым, в соответствии с заявляемым техническим решением, является то, что из отверждаемой полимерной композиции формируют жидкостную линзу, подобную оптическому элементу, измеряют ее оптические характеристики и при достижении заданных характеристик производят отверждение оптического элемента или его фрагментов, при этом мембраной ограничивают физически замкнутый объем, заполненный жидкостью и/или газом, а поверхности оптического качества формируют, изменяя кривизну поверхности мембраны, контактирующей с отверждаемой полимерной композицией, путем регулирования количества жидкости и/или газа в физически замкнутом объеме, причем формирование жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, и формирование поверхности этого элемента оптического качества производят одновременно. The problem is solved in that in the known method of manufacturing an optical element, comprising forming the surface of this optical quality element by placing a curable polymer composition in contact with the surface of at least one membrane of a flexible and / or elastic material, curing this composition by polymerization, new, in accordance with the claimed technical solution, is that from the curable polymer composition form a liquid lens similar to an optical element, and measure its optical characteristics and, upon reaching the specified characteristics, cure the optical element or its fragments; in this case, a physically closed volume filled with liquid and / or gas is limited to the membrane, and optical quality surfaces are formed by changing the curvature of the surface of the membrane in contact with the cured polymer composition by controlling the amount of liquid and / or gas in a physically enclosed volume, wherein the formation of a liquid lens similar to an optical element and the formation of the surface of this optical quality element are performed simultaneously.
Новым, в соответствии с техническим решением, является также то, что отверждение полимерной композиции производят актиничным излучением.  New, in accordance with the technical solution, is also the fact that the curing of the polymer composition is produced by actinic radiation.
Новым является также то, что отверждение полимерной композиции производят нагреванием.  Also new is the curing of the polymer composition by heating.
Новым является также то, что отверждение полимерной композиции производят ионизирующим излучением.  Also new is the curing of the polymer composition by ionizing radiation.
Новым является также то, что отверждение полимерной композиции производят микроволновым излучением.  Also new is the curing of the polymer composition by microwave radiation.
Новым является также то, что отверждение полимерной композиции производят произвольной комбинацией всего перечисленного.  It is also new that the curing of the polymer composition is carried out by an arbitrary combination of all of the above.
Новым является также то, что весь оптический элемент отверждают одновременно.  Also new is the fact that the entire optical element is cured simultaneously.
Новым является также то, что различные участки формируемого оптического элемента отверждают поочерёдно.  Also new is the fact that various sections of the formed optical element are cured in turn.
Новым является также то, что измеряют оптические характеристики полученной жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, используя неактиничное излучение.  Also new is the fact that the optical characteristics of the obtained liquid lens, similar to an optical element, are measured using non-actinic radiation.
Новым является также то, что производят, как минимум, одну коррекцию кривизны поверхности мембраны при изготовлении оптического элемента.  Also new is the fact that at least one correction of the curvature of the surface of the membrane in the manufacture of the optical element is performed.
Новым является также то, что одновременно производят формирование двух поверхностей оптического элемента.  New is also the fact that at the same time produce the formation of two surfaces of the optical element.
Новым является также то, что управляют интенсивностью и/или продолжительностью экспозиции отверждающего воздействия на полимерную композицию. What is also new is that they control the intensity and / or duration of exposure of the curing agent to polymer composition.
Новым является также то, что мембрану, контактирующую с отверждаемой полимерной композицией, отделяют от изготовленного оптического элемента.  Also new is the fact that the membrane in contact with the curable polymer composition is separated from the manufactured optical element.
Новым является также то, что мембрана, контактирующая с отверждаемой полимерной композицией, при отверждении приклеивается к поверхности оптического элемента.  Also new is that the membrane in contact with the curable polymer composition adheres to the surface of the optical element upon curing.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для изготовления оптического элемента, содержащем корпус с регулируемым объемом для размещения жидкости и/или газа в виде, по крайней мере, одного полого цилиндра, одно из оснований которого выполнено в виде гибкой и/или эластичной мембраны, контейнер с регулируемым объемом для размещения отверждаемой полимерной композиции, контактирующей с мембраной, источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, блок управления, новым, в соответствии с заявляемым техническим решением, является то, что устройство дополнительно содержит блок измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, выход которого соединен со входом блока управления, первый выход которого соединен со входом блока измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, второй выход блока управления соединен с узлом регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа, который соединен с корпусом, а третий выход блока управления соединен с источником отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию.  The problem is solved in that in a known device for manufacturing an optical element containing a housing with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form of a flexible and / or elastic membrane , a container with an adjustable volume for accommodating a curable polymer composition in contact with the membrane, a curing source for the curable polymer composition, a control unit, new, in accordance with the claimed The technical solution is that the device further comprises a unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit, the first output of which is connected to the input of the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens similar to an optical element, the second output the control unit is connected to the control unit for the amount of supplied liquid and / or gas, which is connected to the housing, and the third output of the control unit with one with the source of curing effect on the curable resin composition.
Новым, в соответствии с техническим решением, является также то, что, по меньшей мере, одна мембрана выполнена в виде преобразователя волнового фронта актиничного излучения.  New, in accordance with the technical solution, is the fact that at least one membrane is made in the form of a wavefront converter of actinic radiation.
Новым является также то, что корпус для размещения жидкости и/или газа дополнительно снабжен прозрачным окном. New is also the fact that the housing for the placement of fluid and / or gas is additionally provided with a transparent window.
Новым является также то, что корпус для размещения жидкости и/или газа, содержит, по меньшей мере, один гибкий и/или эластичный элемент, проницаемый для актиничного излучения и предназначенный для контакта с отверждаемой полимерной композицией.  Also new is the fact that the housing for accommodating liquid and / or gas contains at least one flexible and / or elastic element that is permeable to actinic radiation and intended for contact with the curable polymer composition.
Новым является также то, что дополнительно содержит привод перемещения корпуса и/или его элементов.  Also new is the fact that it additionally contains a drive for moving the housing and / or its elements.
Новым является также то, что контейнер для отверждаемой полимерной композиции выполнен из гибкого и/или эластичного материала.  Also new is the fact that the container for the curable polymer composition is made of a flexible and / or elastic material.
Новым является также то, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника актиничного излучения.  Also new is the fact that the curing source for the curable polymer composition is made in the form of an actinic radiation source.
Новым является также то, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника актиничного излучения с функцией пространственной модуляции актиничного излучения.  Also new is the fact that the curing source for the curable polymer composition is made in the form of an actinic radiation source with a function of spatial modulation of actinic radiation.
Новым является также то, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде нагревательного устройства.  Also new is the fact that the curing source for the curable polymer composition is made in the form of a heating device.
Новым является также то, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника ионизирующего излучения.  Also new is the fact that the source of the curing effect on the curable polymer composition is made in the form of a source of ionizing radiation.
Новым является также то, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника электромагнитных волн микроволнового диапазона.  It is also new that the source of the curing effect on the curable polymer composition is made in the form of a source of electromagnetic waves in the microwave range.
Новым является также то, что блок измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, содержит оптически связанные источник актиничного и/или неактиничного излучения, экран для проекций указанного излучения и J Also new is the fact that the unit for measuring the optical characteristics of a formed liquid lens, similar to an optical element, contains optically coupled source of actinic and / or non-actinic radiation, a screen for projections of this radiation and J
WO 2019/209234 13 PCT/UA2018/000038 регистрирующее устройство.  WO 2019/209234 13 PCT / UA2018 / 000038 recording device.
Новым является также то, что, по меньшей мере, одна мембрана выполнена в виде преобразователя волнового фронта актиничного излучения.  It is also new that at least one membrane is made in the form of a wavefront converter of actinic radiation.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в том, что:  A causal relationship between the set of essential features of the proposed method and the achieved technical result is that:
- при формировании из отверждаемой полимерной композиции жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, у которой непрерывно измеряют оптические характеристики  - when forming from a curable polymer composition a liquid lens similar to an optical element, in which optical characteristics are continuously measured
- и при достижении заданных характеристик производят отверждение оптического элемента или его фрагментов,  - and when the desired characteristics are achieved, the optical element or its fragments are cured,
- при этом мембраной ограничивают физически замкнутый объем, заполненный жидкостью и/или газом,  - in this case, a physically enclosed volume filled with liquid and / or gas is limited by a membrane,
- а поверхности оптического качества формируют, изменяя кривизну поверхности мембраны, контактирующей с отверждаемой полимерной композицией, путем регулирования количества жидкости и/или газа в физически замкнутом объеме,  - and surfaces of optical quality are formed by changing the curvature of the surface of the membrane in contact with the curable polymer composition by controlling the amount of liquid and / or gas in a physically enclosed volume,
- причем формирование жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, и формирование поверхности этого элемента оптического качества производят одновременно,  - moreover, the formation of a liquid lens similar to an optical element, and the formation of the surface of this element of optical quality produce at the same time,
в совокупности с известными признаками обеспечивает повышение качества оптического элемента и скорость его получения за счет одновременности формирования оптического элемента и его поверхности оптического качества, а также за счет повышения точности регулирования режимов путем непрерывного контроля параметров формируемого оптического элемента, и обеспечения возможности регулирования кривизны поверхности жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу, в процессе формирования оптического элемента благодаря введению обратной связи. При этом устраняется вероятность получения дефектных изделий, снижается себестоимость изготовления оптического элемента. Together with the known features, it provides an increase in the quality of the optical element and the speed of its production due to the simultaneous formation of the optical element and its surface of optical quality, as well as by increasing the accuracy of the regulation of modes by continuously monitoring the parameters of the formed optical element and providing the possibility of controlling the curvature of the surface of the liquid lens similar to the formed optical element in the process of forming the optical element due to the introduction of feedback. Wherein the probability of obtaining defective products is eliminated, the cost of manufacturing an optical element is reduced.
В заявленном способе изготовление оптического элемента осуществляется в ходе единого технологического процесса, что обеспечивает постоянство коэффициента рефракции для различных участков изделия, существенно улучшает качество формируемого оптического элемента и сокращает технологическое время, необходимое для производства.  In the claimed method, the manufacture of an optical element is carried out in a single technological process, which ensures the constancy of the refractive index for various sections of the product, significantly improves the quality of the formed optical element and reduces the technological time required for production.
Заявленный способ обеспечивает возможность измерения оптических характеристик для отдельных участков изделия в процессе изготовления - до отверждения полимерной композиции на участках. Это обеспечивает возможность коррекции для точного получения заданных параметров формируемого оптического элемента.  The claimed method provides the ability to measure optical characteristics for individual sections of the product in the manufacturing process - before curing the polymer composition in the areas. This provides the possibility of correction to accurately obtain the specified parameters of the formed optical element.
При этом отверждение полимерной композиции в разных вариантах могут производить актиничным излучением, нагреванием, ионизирующим излучением, микроволновым излучением, произвольной комбинацией всего перечисленного.  In this case, the curing of the polymer composition in different versions can be performed by actinic radiation, heating, ionizing radiation, microwave radiation, an arbitrary combination of all of the above.
Весь оптический элемент могут отверждать или одновременно, или различные участки формируемого оптического элемента могут отверждать поочерёдно.  The entire optical element can be cured either simultaneously, or various portions of the formed optical element can be cured in turn.
Измеряют оптические характеристики полученной жидкостной линзы подобной оптическому элементу, используя неактиничное излучение.  The optical characteristics of the obtained liquid lens similar to an optical element are measured using non-actinic radiation.
При изготовлении оптического элемента производят, как минимум, одну коррекцию кривизны поверхности мембраны.  In the manufacture of an optical element, at least one correction of the curvature of the surface of the membrane is performed.
Возможно, что одновременно производят формирование двух поверхностей оптического элемента.  It is possible that at the same time produce the formation of two surfaces of the optical element.
В способе управляют интенсивностью и/или продолжительностью экспозиции отверждающего воздействия на полимерную композицию.  In the method, the intensity and / or duration of exposure of the curing agent to the polymer composition is controlled.
Мембрану, контактирующую с отверждаемой полимерной композицией, либо отделяют от изготовленного оптического элемента, либо мембрана, контактирующая с отверждаемой полимерной композицией, при отверждении приклеивается к поверхности оптического элемента. The membrane in contact with the cured polymer composition, either separated from the manufactured optical element, or the membrane in contact with the curable polymer composition, when cured, adheres to the surface of the optical element.
Признаки, приведенные в зависимых пунктах формулы, развивают и дополняют заявляемое техническое решение и в совокупности с признаками независимого пункта формулы позволяют повысить качество оптического элемента и скорость его получения за счет обеспечения возможности одновременного формирования оптического элемента и его поверхности оптического качества, непрерывного контроля параметров формируемого оптического элемента, а также повышения точности регулирования кривизны поверхности жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу, в процессе формирования оптического элемента.  The signs given in the dependent claims develop and supplement the claimed technical solution and, together with the features of an independent claim, can improve the quality of the optical element and the speed of its receipt by providing the possibility of the simultaneous formation of the optical element and its surface of optical quality, continuous monitoring of the parameters of the formed optical element, as well as improving the accuracy of controlling the curvature of the surface of a liquid lens, similar to the formed optical to the elemental element in the process of forming the optical element.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.  A causal relationship between the set of essential features of the claimed device and the achieved technical result is as follows.
Введение новых элементов, новое выполнение известных элементов устройства и новые связи между элементами устройства, а именно то, что:  The introduction of new elements, the new implementation of the known elements of the device and new relationships between the elements of the device, namely that:
- устройство дополнительно содержит блок измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, выход которого соединен со входом блока управления,  - the device further comprises a unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit,
- первый выход блока управления соединен со входом блока измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу,  - the first output of the control unit is connected to the input of the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element,
- второй выход блока управления соединен с узлом регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа, который соединен с корпусом,  - the second output of the control unit is connected to the node for regulating the amount of liquid and / or gas supplied, which is connected to the housing,
- а третий выход блока управления соединен с источником отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, - and the third output of the control unit is connected to the source curing effects on the curable polymer composition,
в совокупности с известными признаками позволяют повысить качество оптического элемента и скорость его получения за счет обеспечения возможности одновременного формирования оптического элемента и его поверхности оптического качества, и непрерывного контроля параметров формируемого оптического элемента, а также повышения точности регулирования путем обеспечения возможности регулирования кривизны поверхности жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу, в процессе формирования оптического элемента благодаря введению обратной связи. При этом устраняется вероятность получения дефектных изделий, снижается себестоимость изготовления оптического элемента. Together with the known features, they can improve the quality of the optical element and the speed of its production by providing the possibility of simultaneous formation of the optical element and its surface of optical quality, and continuous monitoring of the parameters of the formed optical element, as well as improving the accuracy of regulation by providing the ability to control the curvature of the surface of the liquid lens, similar to the formed optical element, in the process of forming the optical element due to feedback eniyu. This eliminates the likelihood of receiving defective products, reduces the cost of manufacturing an optical element.
Объясняется это следующим.  This is explained as follows.
Дополнительно введенный блок измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, выход которого соединен со входом блока управления, позволяет непрерывно проводить контроль оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, сравнивать их с заданными необходимыми значениями и, в случае их расхождения, корректировать, изменяя кривизну мембраны непосредственно в процессе формирования оптического элемента, корректировать режимы отверждения и другие изменяемые параметры устройства.  An additionally introduced unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit, allows you to continuously monitor the optical characteristics of the formed liquid lens, compare them with the specified required values and, if they diverge, adjust by changing the curvature of the membrane directly in the process of forming an optical element, adjust the curing modes and other variable parameters of the device.
То, что первый выход блока управления соединен со входом блока измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, второй выход блока управления соединен с узлом регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа, который соединен с корпусом, а третий выход блока управления соединен с источником отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, в совокупности с известными признаками позволяет обеспечить обратную связь по управлению режимами одновременного формирования оптического элемента и управление кривизной его поверхности оптического качества, непосредственно в процессе его формирования, а также повышает точность регулирования этих параметров. За счет этого повышается качество оптического элемента и скорость его получения. The fact that the first output of the control unit is connected to the input of the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element, the second output of the control unit is connected to the unit for controlling the amount of liquid and / or gas supplied, which is connected to the housing, and the third output of the control unit is connected to a curing agent for the curable polymer composition, in conjunction with known signs allows us to provide feedback on the control of the modes of simultaneous formation of the optical element and control the curvature of its surface of optical quality, directly in the process of its formation, and also increases the accuracy of regulation of these parameters. Due to this, the quality of the optical element and the speed of its receipt are increased.
Признаки, приведенные в зависимых пунктах формулы, развивают и дополняют заявляемое техническое решение и в совокупности с признаками независимого пункта формулы позволяют повысить качество оптического элемента и скорость его получения.  The signs given in the dependent claims develop and supplement the claimed technical solution and, together with the signs of an independent claim, can improve the quality of the optical element and the speed of its receipt.
Краткое описание чертежей  Brief Description of the Drawings
Сущность технического решения поясняется чертежами, где:  The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where:
- на фиг. 1 изображена схема устройства для изготовления оптического элемента;  - in FIG. 1 shows a diagram of a device for manufacturing an optical element;
- на фиг. 2 изображен контейнер для размещения отверждаемой полимерной композиции, выполненный с окном из твердого материала;  - in FIG. 2 shows a container for accommodating a curable polymer composition, made with a window of solid material;
- на фиг. 3 изображен контейнер для размещения отверждаемой полимерной композиции, выполненный с окном в виде мембраны;  - in FIG. 3 shows a container for accommodating a curable polymer composition, made with a window in the form of a membrane;
- на фиг. 4 изображен контейнер для размещения отверждаемой полимерной композиции, выполненный из эластичного материала;  - in FIG. 4 shows a container for accommodating a curable polymer composition made of an elastic material;
- на фиг. 5 изображена схема двухсторонней экспозиции формируемого оптического элемента и пример использования жесткой вставки;  - in FIG. 5 shows a diagram of a two-sided exposure of a formed optical element and an example of using a rigid insert;
- на фиг. 6 изображено использование экрана прямой проекции; - на фиг. 7 изображено изменение положения мембраны в процессе коррекции кривизны жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу;  - in FIG. 6 shows the use of a direct projection screen; - in FIG. 7 shows a change in the position of the membrane in the process of correcting the curvature of a liquid lens, similar to the formed optical element;
- на фиг. 8 изображен алгоритм процесса изготовления оптического элемента.  - in FIG. 8 shows an algorithm for manufacturing an optical element.
Устройство для изготовления оптического элемента содержит корпус 1 с регулируемым объемом для размещения жидкости и/или газа, например, в виде, по крайней мере, одного полого цилиндра, одно из оснований которого выполнено в виде гибкой и/или эластичной мембраны 2, контейнер 3 для размещения отверждаемой полимерной композиции, контактирующей с мембраной 2, источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, блок 5 управления. A device for manufacturing an optical element contains case 1 with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas, for example, in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form of a flexible and / or elastic membrane 2, a container 3 for accommodating a curable polymer composition in contact with a membrane 2, a curing source 4 for the curable polymer composition, control unit 5.
Устройство содержит также блок 6 измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу. Информационный выход блока 6 измерения оптических характеристик соединен с информационным входом блока 5 управления, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока 6 измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу, второй управляющий выход блока 5 управления соединен с узлом 8 регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа, который соединен с корпусом 1 трубопроводом для подаваемой жидкости и/или газа, а третий управляющий выход блока 5 управления соединен с управляющим входом источника 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию.  The device also includes a unit 6 for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens 7, similar to an optical element. The information output of the optical characteristics measuring unit 6 is connected to the information input of the control unit 5, the first control output of which is connected to the control input of the optical characteristics measuring unit 6 of the formed liquid lens 7, similar to an optical element, the second control output of the control unit 5 is connected to the supply quantity control unit 8 liquid and / or gas, which is connected to the housing 1 by a pipeline for the supplied liquid and / or gas, and the third control output of the control unit 5 is connected with the control input of the curing source 4 to the curable polymer composition.
По меньшей мере, одна мембрана 2 может быть выполнена в виде преобразователя волнового фронта актиничного излучения. Преобразователь волнового фронта актиничного излучения может быть выполнен в соответствии с одним из вариантов, приведенных в описании к заявке WO2018/044249, например в виде массива микролинз, сформированных на мембране 2 тиснением (на фигурах не показано).  At least one membrane 2 can be made in the form of a wavefront converter of actinic radiation. The actinic radiation wavefront converter can be made in accordance with one of the options described in the description of WO2018 / 044249, for example, in the form of an array of microlenses formed on an embossed membrane 2 (not shown in the figures).
Корпус 1 для размещения жидкости и/или газа дополнительно может быть снабжен прозрачным окном 9, выполненным, например, из силикатного стекла, кварцевого стекла или полимерного материала с подходящими оптическими и механическими характеристиками. The housing 1 for accommodating liquid and / or gas may additionally be provided with a transparent window 9, made, for example, of silicate glass, quartz glass or a polymer material with suitable optical and mechanical characteristics.
Корпус 1 для размещения жидкости и/или газа может быть изготовлен из любого подходящего материала, например из металла, такого как сплав на основе алюминия или нержавеющая сталь. Корпус 1 для размещения жидкости и/или газа может быть изготовлен из композитных материалов на основе полимерных связующих, или из прочных термопластичных пластмасс.  The housing 1 for accommodating liquid and / or gas may be made of any suitable material, for example, metal, such as an aluminum-based alloy or stainless steel. The housing 1 for accommodating liquid and / or gas can be made of composite materials based on polymer binders, or of durable thermoplastic plastics.
Корпус 1 для размещения жидкости и/или газа может содержать, по меньшей мере, один гибкий и/или эластичный элемент - мембрану 2. Мембрана 2, проницаемая для актиничного излучения и предназначенная для контакта с отверждаемой полимерной композицией, может быть изготовлена, например, из силиконовой резины, фторполимера, полиуретана, латекса, полипропилена, полиэтилена. Предпочтительными для изготовления мембраны 2 являются оптически прозрачные материалы, имеющие подходящие коэффициенты относительного удлинения без остаточных деформаций в пределах рабочего удлинения. Мембрана 2 может иметь толщину от Ю мкм до 250 мкм или от 250 мкм до 2мм и более. Указанная мембрана 2 может быть многослойной, причем различные слои могут быть изготовлены из различных материалов и могут составлять постоянную либо временную композицию.  The housing 1 for accommodating liquid and / or gas may contain at least one flexible and / or elastic element - a membrane 2. The membrane 2, which is permeable to actinic radiation and intended for contact with the curable polymer composition, can be made, for example, of silicone rubber, fluoropolymer, polyurethane, latex, polypropylene, polyethylene. Preferred for the manufacture of membrane 2 are optically transparent materials having suitable elongation ratios without permanent deformation within the working elongation. The membrane 2 may have a thickness of 10 microns to 250 microns or 250 microns to 2 mm or more. The specified membrane 2 can be multilayer, and the various layers can be made of various materials and can make up a permanent or temporary composition.
Материал, их которого изготовлен слой указанной мембраны 2, имеющий контакт с полимерной композицией, отверждаемой актиничным излучением, нужно выбирать исходя из того, будет ли удалена мембрана 2 после завершения формирования оптического элемента. Например, материалы, имеющие низкую поверхностную энергию, такие как фторполимеры, могут быть легко отделены от сформированного оптического элемента, а пленки на основе акриловых полимеров или полиуретана будут прочно приклеены. Различные слои мембраны 2 могут представлять цельный элемент, либо отдельные слои мембраны 2 могут быть легко соединены и легко разделены. Такое выполнение особенно удобно при использовании контейнера 3, изготовленного из эластичного материала (см. фиг. 4). The material of which the layer of said membrane 2 is made, which has contact with the actinic radiation curable polymer composition, must be selected based on whether the membrane 2 will be removed after the formation of the optical element is completed. For example, materials having low surface energy, such as fluoropolymers, can be easily separated from the formed optical element, and films based on acrylic polymers or polyurethane will be firmly adhered. The different layers of the membrane 2 can represent a single element, or separate layers membranes 2 can be easily connected and easily separated. This embodiment is especially convenient when using a container 3 made of elastic material (see Fig. 4).
Возможно выполнение, когда слой указанной мембраны 2, либо вся мембрана 2, имеющая контакт с отверждаемой полимерной композицией, может одновременно быть функциональной частью контейнера 3 для размещения отверждаемой полимерной композиции (см. фиг. 1).  It is possible to perform when the layer of said membrane 2, or the entire membrane 2 in contact with the curable polymer composition, can simultaneously be a functional part of the container 3 for accommodating the curable polymer composition (see Fig. 1).
Корпус 1 для размещения жидкости и/или газа может содержать привод 10 перемещения корпуса 1 и/или его элементов. Для перемещения корпуса 1 или его отдельных элементов относительно контейнера 3 для отверждаемой полимерной композиции, или перемещения одной из двух симметричных частей корпуса 1 в случае, когда две стороны оптического элемента формируются одновременно, в качестве привода 10 перемещения корпуса 1 может быть использован, например, винтовой редуктор, соединенный с электрическим двигателем. Привод 10 перемещения корпуса 1 может осуществлять как продольное, так и поперечное перемещение. Это, например, может быть полезным при изготовлении оптического элемента в виде призмы.  The housing 1 for accommodating liquid and / or gas may include a drive 10 for moving the housing 1 and / or its elements. To move the housing 1 or its individual elements relative to the container 3 for the curable polymer composition, or to move one of the two symmetrical parts of the housing 1 in the case when two sides of the optical element are formed simultaneously, for example, a screw drive can be used as a drive 10 for moving the housing 1 gearbox connected to an electric motor. The drive 10 of the movement of the housing 1 can carry out both longitudinal and transverse movement. This, for example, can be useful in the manufacture of an optical element in the form of a prism.
Контейнер 3 для отверждаемой полимерной композиции может быть выполнен в виде ванны, имеющей твердое дно и/или дно из оптически прозрачного материала (см. фиг. 2), и при этом дно может иметь плоскую, выпуклую или вогнутую форму (на фиг. не показано).  The container 3 for the curable polymer composition may be in the form of a bath having a solid bottom and / or bottom of an optically transparent material (see Fig. 2), and the bottom may have a flat, convex or concave shape (not shown in Fig. )
Контейнер 3 для отверждаемой полимерной композиции может быть выполнен в виде ванны, имеющей дно в виде мембраны 2 из эластичного материала, предназначенного для контакта с отверждаемой полимерной композицией (см. фиг. 3). В некоторых случаях форма дна, выполненного в виде мембраны 2 из эластичного материала, предназначенного для контакта с отверждаемой полимерной композицией, может быть задана сменяемой жесткой вставкой 11 произвольной формы из прозрачного материала, которая деформирует указанную мембрану 2 из эластичного материала (см. фиг. 5). The container 3 for the curable polymer composition may be made in the form of a bath having a bottom in the form of a membrane 2 of elastic material intended for contact with the curable polymer composition (see Fig. 3). In some cases, the shape of the bottom, made in the form of a membrane 2 of an elastic material intended for contact with the curable polymer composition, can be defined by a replaceable rigid insert 11 an arbitrary shape of a transparent material, which deforms the specified membrane 2 of an elastic material (see Fig. 5).
Контейнер 3 для отверждаемой полимерной композиции может быть выполнен из гибкого и/или эластичного материала, например, указанный контейнер 3 может представлять собой герметичный пакет из гибкого и/или эластичного материала, содержащий элементы крепления, дистанционирующую вставку 12, элементы крепления встраиваемых элементов (на фигурах не показаны), как минимум один штуцер 13 для заполнения отверждаемой полимерной композицией (см. фиг. 4). Такой контейнер 3 может устанавливаться и фиксироваться между частями корпуса 1, фиксация может осуществляться, например, сжатием элементов корпуса 1 с помощью привода 10 перемещения или посредством вакуума.  The container 3 for the curable polymer composition may be made of flexible and / or elastic material, for example, said container 3 may be a sealed bag of flexible and / or elastic material containing fasteners, spacer 12, fasteners for built-in elements (in the figures not shown), at least one nozzle 13 for filling with a curable polymer composition (see Fig. 4). Such a container 3 can be installed and fixed between the parts of the housing 1, the fixation can be carried out, for example, by compressing the elements of the housing 1 with the help of the drive 10 or by vacuum.
Узел 8 регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа может быть выполнен, например, в виде гидроцилиндра или пневмоцилиндра, снабженных, например, механическим приводом перемещения поршня в виде, например, электрического шагового двигателя с винтовым редуктором, снабженных средствами управления и контроля. Узел 8 регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа может быть выполнен в виде дозирующего насоса либо в виде источника сжатого газа, снабженных управляемыми клапанами и средствами контроля.  The unit 8 for controlling the amount of liquid and / or gas supplied can be, for example, in the form of a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder, equipped with, for example, a mechanical piston displacement drive in the form, for example, of an electric stepper motor with a helical gearbox, equipped with control and monitoring means. The node 8 for controlling the amount of liquid and / or gas supplied can be made in the form of a metering pump or in the form of a source of compressed gas equipped with controlled valves and controls.
Источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию может быть выполнен в виде источника актиничного излучения, например, в виде источника ультрафиолетового излучения. Также может быть использован любой источник актиничного излучения, например, лампа накаливания, ртутная лампа, люминесцентная лампа, лазер, светодиод и другие приборы, в том числе, комбинация перечисленных приборов.  The curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of an actinic radiation source, for example, in the form of an ultraviolet radiation source. Any actinic radiation source, for example, an incandescent lamp, a mercury lamp, a fluorescent lamp, a laser, an LED, and other devices, including a combination of these devices, can also be used.
Источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию может быть выполнен в виде источника актиничного излучения с функцией пространственной модуляции актиничного излучения, например, в виде DLP проектора или в виде лазерного сканирующего устройства, или в виде устройства, содержащего их комбинации. Curing Source 4 for Curable the polymer composition can be made in the form of an actinic radiation source with a function of spatial modulation of actinic radiation, for example, in the form of a DLP projector or in the form of a laser scanning device, or in the form of a device containing combinations thereof.
Источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию может быть выполнен в виде нагревательного устройства, например, в виде нагревателя сопротивления или элемента Пельтье, или в виде теплообменника с циркуляцией жидкого или газообразного теплоносителя.  The curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of a heating device, for example, in the form of a resistance heater or a Peltier element, or in the form of a heat exchanger with circulation of a liquid or gaseous heat carrier.
Источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию может быть выполнен в виде источника ионизирующего излучения, например, в виде радиоизотопного источника или рентгеновской трубки, а в качестве средства пространственной модуляции содержать, например, трафарет и/или ирисовую диафрагму с приводом (не показаны).  The curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of an ionizing radiation source, for example, as a radioisotope source or an X-ray tube, and as a means of spatial modulation, contain, for example, a stencil and / or iris with a drive (not shown).
Источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию может быть выполнен в виде источника электромагнитных волн микроволнового диапазона, и для подведения энергии к формируемому оптическому элементу может содержать волновод и/или объемный резонатор (на фигурах не показаны).  The curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of a source of electromagnetic waves in the microwave range, and for supplying energy to the formed optical element may contain a waveguide and / or volume resonator (not shown in the figures).
Источник 4 отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию может быть выполнен в виде устройства, содержащего комбинацию всего перечисленного.  The curing source 4 for the curable polymer composition can be made in the form of a device containing a combination of all of the above.
Устройство может быть выполнено таким образом, что обеспечивается возможность экспозиции жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, отверждающим воздействием с одной стороны (см. фиг. 1), или с двух сторон (см. фиг. 5).  The device can be made in such a way that it is possible to expose a liquid lens 7, similar to the formed optical element, by curing on one side (see Fig. 1), or on both sides (see Fig. 5).
Блок 6 измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу, может быть выполнен в виде оптически связанных источника 14 актиничного и/или неактиничного излучения, экрана 15 для проекций указанного излучения и регистрирующего устройства 16. Для оптимизации контроля оптических элементов, имеющих различную оптическую силу, может быть предусмотрена возможность перемещения экрана 15 для . проекций, связанного с регистрирующим устройством 16, относительно формируемого оптического элемента с помощью привода 17. В качестве привода 17, например, может быть использован двигатель с винтовым редуктором (см. фиг. 1). Block 6 measuring the optical characteristics of the formed a liquid lens 7, similar to an optical element, can be made in the form of optically coupled actinic and / or non-actinic radiation source 14, a screen 15 for projecting said radiation and a recording device 16. To optimize control of optical elements having different optical powers, it may be possible screen movement 15 for . projections associated with the recording device 16, relative to the formed optical element using the drive 17. As the drive 17, for example, can be used an engine with a helical gearbox (see Fig. 1).
В качестве источника 14 неактиничного излучения блока 6 измерения оптических характеристик могут быть использованы, например, лампа накаливания, газоразрядная лампа, светодиод или приборы, их комбинирующие, снабженные средствами нормирования светового потока, такими, как рефлектор, диафрагма, рассеивающая, собирающая и коллимирующая линзы (на фиг. не показаны). Также могут использоваться источники излучения с пространственной модуляцией, например, лазерный источник неактиничного излучения, снабженный сканирующей системой; или DLP проектор.  As a source 14 of non-actinic radiation of the optical characteristics measuring unit 6, for example, an incandescent lamp, a gas discharge lamp, an LED or devices combining them equipped with means for normalizing the light flux, such as a reflector, a diaphragm, diffusing, collecting and collimating lenses ( in Fig. not shown). Spatially modulated radiation sources can also be used, for example, a non-actinic laser source equipped with a scanning system; or DLP projector.
В случае, когда в качестве источника 4 отверждающего воздействия используется источник актиничного излучения, целесообразно использовать устройства с пространственной модуляцией, совмещающие источники актиничного излучения, предназначенного для отверждения полимерной композиции, и неактиничного излучения, предназначенного для контроля оптических характеристик жидкостной линзы, подобной формируемому оптическому элементу. Это может быть, например, комбинация двух или более лазерных источников, один из которых представляет собой источник неактиничного излучения, объединенных с общей сканирующей системой (на фигурах не показаны), или DLP проектор, снабженный источниками актиничного и неактиничного излучения. Для такого выполнения необходима возможность раздельного включения различных источников излучения и раздельного управления ими. Возможны и произвольные комбинации перечисленных выше источников излучения. Построение таких систем является задачей, реализация которой доступна среднему специалисту в данной области техники. In the case when an actinic radiation source is used as the curing source 4, it is advisable to use spatial modulation devices combining actinic radiation sources intended for curing the polymer composition and non-actinic radiation intended to control the optical characteristics of a liquid lens similar to the formed optical element. This can be, for example, a combination of two or more laser sources, one of which is a non-actinic radiation source combined with a common scanning system (not shown in the figures), or a DLP projector, equipped with sources of actinic and non-actinic radiation. For this, the possibility of separate inclusion of various radiation sources and separate control of them is necessary. Arbitrary combinations of the above radiation sources are possible. The construction of such systems is a task whose implementation is available to the average person skilled in the art.
В качестве экрана 15 для проекций неактиничного излучения может использоваться экран прямой проекции (см. фиг. 6) или экран обратной проекции (см. фиг. 1). В качестве экрана 15 прямой проекции может быть использован любой светоотражающий материал с матированной поверхностью. Обычно это полимерные пленки и лакокрасочные покрытия. В качестве экрана 15 обратной проекции для наблюдения проекции неактиничного излучения может использоваться любая оптически прозрачная поверхность с рассеивающим покрытием, например, стекло, матированное травлением или шлифованием, полимерные пленки с рассеивающими наполнителями, массивы микролинз, массивы дифракционных элементов и прочее.  As a screen 15 for projections of non-actinic radiation, a direct projection screen (see Fig. 6) or a rear projection screen (see Fig. 1) can be used. As the screen 15 of the direct projection can be used with any reflective material with a frosted surface. Usually these are polymer films and paint coatings. As the back-projection screen 15 for observing the projection of non-actinic radiation, any optically transparent surface with a scattering coating can be used, for example, glass frosted by etching or grinding, polymer films with scattering fillers, arrays of microlenses, arrays of diffraction elements, etc.
Регистрирующим устройством 16 для наблюдения проекции неактиничного излучения, предназначенного для измерения оптических характеристик на экране для проекций указанного неактиничного излучения, может быть, например, матрица фотоэлементов или, предпочтительно, видеокамера, установленная с возможностью наблюдения всей поверхности экрана 15. Для предотвращения влияния актиничного излучения на регистрирующее устройство 16 целесообразно использовать оптический фильтр 18 со спектральной селективностью. Такой оптический фильтр 18 может быть либо совмещен с экраном 15 (см. фиг. 1) для наблюдения проекций, либо может быть установлен на объектив регистрирующего устройства 16 (см. фиг. 6). Блок 6 измерения оптических характеристик может быть построен с использованием средств и принципов интерферометрии или дефлектометрии, (на фигурах не показаны), при этом регистрации может подвергаться как проходящее, так и отраженное от поверхности формируемого оптического элемента электромагнитное излучение. A recording device 16 for observing a projection of non-actinic radiation intended to measure optical characteristics on a screen for projections of said non-actinic radiation may be, for example, a photocell array or, preferably, a video camera mounted to observe the entire surface of the screen 15. To prevent the influence of actinic radiation on the recording device 16, it is advisable to use an optical filter 18 with spectral selectivity. Such an optical filter 18 can either be combined with a screen 15 (see Fig. 1) for observing projections, or it can be mounted on the lens of a recording device 16 (see Fig. 6). Block 6 measuring the optical characteristics can be built using the means and principles of interferometry or deflectometry (not shown in the figures), while recording can be subjected to both transmitted and reflected from the surface of the formed optical element electromagnetic radiation.
В состав блока 6 измерения оптических характеристик может входить анализирующее устройство (на фигурах не показано), представляющее собой, например, специализированное вычислительное устройство, снабженное программным обеспечением и реализующее функцию технического зрения. В таком случае данные с этого устройства передаются на информационный вход блока 5 управления.  The composition of the unit 6 for measuring optical characteristics may include an analyzing device (not shown in the figures), which is, for example, a specialized computing device equipped with software and implementing the function of technical vision. In this case, data from this device is transmitted to the information input of the control unit 5.
Блок 5 управления может быть выполнен, например, как специализированное вычислительное устройство или может представлять собой компьютер общего применения, снабженный специальным программным обеспечением. Блок 5 управления может также выполнять функции анализирующего устройства системы технического зрения, в таком случае на информационный вход блока 5 управления поступает сигнал с регистрирующего устройства 16. В случае применения видеокамеры это может быть аналоговый видеосигнал или цифровые данные. Такие устройства хорошо известны специалистам в данной области техники.  The control unit 5 may be performed, for example, as a specialized computing device or may be a general-purpose computer equipped with special software. The control unit 5 can also perform the functions of an analyzer of the vision system, in this case, the signal from the recording device 16 is transmitted to the information input of the control unit 5. In the case of using a video camera, this can be an analog video signal or digital data. Such devices are well known to those skilled in the art.
Лучший вариант осуществления изобретения  The best embodiment of the invention
Заявляемый способ реализуется следующим образом.  The inventive method is implemented as follows.
На фиг. 8 изображен алгоритм процесса изготовления оптического элемента.  In FIG. 8 shows an algorithm for manufacturing an optical element.
Мембраной 2 ограничивают физически замкнутый объем - корпус 1 для размещения жидкости и/или газа, а поверхности оптического качества формируют, изменяя кривизну поверхности мембраны 2, контактирующей с отверждаемой полимерной композицией. Для этого регулируют количество жидкости и/или газа в физически замкнутом объеме - корпусе 1 для размещения жидкости и/или газа. Membrane 2 is limited by a physically enclosed volume — a housing 1 for accommodating liquid and / or gas, and optical quality surfaces are formed by changing the curvature of the surface of the membrane 2 in contact with the curable polymer composition. To do this, regulate the amount of liquid and / or gas in physically enclosed volume - housing 1 for placement of liquid and / or gas.
При этом формирование жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу, и формирование поверхности этого элемента оптического качества производят одновременно. Поверхность эластичной мембраны 2 меняет кривизну в зависимости от количества жидкости или газа, которые находятся в физически замкнутом объеме корпуса 1. Поверхность может принимать выпуклую форму, вогнутую форму или быть плоской. В общем случае поверхность приобретает форму параболоида, часть которого, находящаяся около центральной оси, имеет форму, близкую к сферической. При этом находящаяся под воздействием атмосферного давления отверждаемая полимерная композиция принимает форму, ограниченную указанной мембраной 2.  In this case, the formation of a liquid lens 7, similar to an optical element, and the formation of the surface of this element of optical quality are performed simultaneously. The surface of the elastic membrane 2 changes curvature depending on the amount of liquid or gas that are in the physically enclosed volume of the housing 1. The surface may take a convex shape, a concave shape, or be flat. In the general case, the surface takes the form of a paraboloid, part of which, located near the central axis, has a shape close to spherical. At the same time, the curable polymer composition under the influence of atmospheric pressure takes the form limited by said membrane 2.
Поверхность эластичной мембраны 2 должна быть настолько гладкой, чтобы обеспечить на формируемом оптическом элементе поверхность оптического качества, как после отделения от поверхности сформированного оптического элемента, так и в случае, если пленка мембраны 2 в процессе изготовления оптического элемента приклеивается к его поверхности. Таким образом одновременно с приданием формы оптическому элементу формируется его поверхность оптического качества.  The surface of the elastic membrane 2 should be so smooth as to provide an optical quality surface on the formed optical element, both after separation from the surface of the formed optical element and in the event that the film of the membrane 2 adheres to its surface during the manufacturing of the optical element. Thus, simultaneously with shaping the optical element, its surface of optical quality is formed.
После того, как из отверждаемой полимерной композиции формируют жидкостную линзу 7, подобную оптическому элементу, проводят измерение ее оптических характеристик и при достижении необходимых для получения изготавливаемого оптического элемента заданных характеристик производят отверждение оптического элемента или его фрагментов. Отверждение полимерной композиции производят актиничным излучением или нагреванием, или ионизирующим излучением, или микроволновым излучением, или произвольной комбинацией всего перечисленного. При этом весь оптический элемент отверждают одновременно или различные участки формируемого оптического элемента отверждают поочерёдно. Отверждение проводят, например, производя экспозицию заданных участков жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу, актиничным излучением с помощью источника актиничного излучения, производя экспозицию всей жидкостной линзы 7 одновременно или последовательно, участок за участком, с помощью источника актиничного излучения с пространственной модуляцией. Таким источником может быть, например, DLP проектор или лазерное сканирующее устройство. After a liquid lens 7, similar to an optical element, is formed from the curable polymer composition, its optical characteristics are measured and, when the desired characteristics necessary to obtain the manufactured optical element are achieved, the optical element or its fragments are cured. The curing of the polymer composition is carried out by actinic radiation or heating, or ionizing radiation, or microwave radiation, or any combination of the above. In this case, the entire optical element is cured at the same time, or various parts of the formed optical element are cured alternately. Curing is carried out, for example, by exposing predetermined portions of a liquid lens 7, similar to an optical element, to actinic radiation using an actinic radiation source, by exposing the entire liquid lens 7 simultaneously or sequentially, section by section, using an actinic radiation source with spatial modulation. Such a source may be, for example, a DLP projector or a laser scanning device.
В некоторых случаях после отверждения актиничным излучением может производиться нагрев сформированного изделия для проведения дополнительной термо-инициированной полимеризации отверждаемой полимерной композиции.  In some cases, after curing with actinic radiation, the formed product can be heated to conduct additional thermally initiated polymerization of the curable polymer composition.
В других случаях отверждение отверждаемой полимерной композиции осуществляют нагреванием, используя отверждаемые жидкости с термо-инициатором полимеризации.  In other cases, the curing of the curable polymer composition is carried out by heating using curable liquids with a thermally initiated polymerization.
Отверждение отверждаемой полимерной композиции можно проводить и используя ионизирующее излучение.  Curing of the curable polymer composition can also be carried out using ionizing radiation.
Оптические характеристики полученной жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу, измеряют, используя неактиничное излучение. Например, направляют коллимированный поток неактиничного излучения сквозь жидкостную линзу, подобную оптическому элементу, на экран 15 для наблюдения проекций и измеряют интенсивность светового потока в заданных точках проекции, собирая’ данные с помощью регистрирующего устройства 16 - видеокамеры. Затем анализируют и сравнивают результат с эталонными данными, которые хранятся в памяти блока 5 управления. В другом выполнении лазерный луч посредством сканирующей системы направляют через заданные точки жидкостной линзы 7, подобной оптическому элементу, на экран 15, собирая данные об отклонении луча с помощью регистрирующего устройства 16, например, видеокамеры. Анализируют и сравнивают результат с эталонными данными, которые хранятся в памяти блока 5 управления. При обработке результатов измерений вносятся поправки для учета оптических параметров материалов мембраны 2 и изменения коэффициента рефракции отверждаемой полимерной композиции в процессе ее отверждения. The optical characteristics of the obtained liquid lens 7, similar to an optical element, are measured using non-actinic radiation. For example, the collimated flux is directed safelight irradiation through the liquid lens-like optical element, the display 15 for observing and measuring the intensity of the projection light flux at predetermined points of the projections, collecting 'the data using the recording device 16 - camcorder. Then analyze and compare the result with the reference data that is stored in the memory of the control unit 5. In another embodiment, a laser beam is directed through a scanning system through predetermined points of a liquid lens 7 similar to optical element, on the screen 15, collecting data on the deflection of the beam using a recording device 16, for example, a video camera. Analyze and compare the result with the reference data that is stored in the memory of the control unit 5. When processing the measurement results, amendments are made to take into account the optical parameters of the materials of the membrane 2 and changes in the refractive index of the curable polymer composition during its curing.
В случае использования гидравлической жидкости в процессе анализа данных вносят поправку, учитывающую влияние коэффициента рефракции указанной жидкости на результат измерений.  If a hydraulic fluid is used in the data analysis, a correction is made that takes into account the influence of the refractive index of the specified fluid on the measurement result.
В частных случаях, например, при формировании линз, имеющих небольшую оптическую силу, экран 15 для наблюдения проекций и регистрирующее устройство 16 могут быть, для облегчения наблюдений, перемещены на большее расстояние с помощью привода 17 для перемещения экрана 15.  In special cases, for example, when forming lenses having a small optical power, the screen 15 for observing projections and the recording device 16 can be, to facilitate observations, be moved a greater distance using the drive 17 to move the screen 15.
При изготовлении оптического элемента производят, как минимум, одну коррекцию кривизны поверхности мембраны 2. До начала отверждающего воздействия в соответствии с результатом измерения параметров жидкостной линзы 7, производят коррекцию ее оптических свойств путем изменения количества жидкости или газа, подаваемого в физически замкнутый объем корпуса 1. Процесс измерения и анализа при этом продолжается. При достижении для заданного участка жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, необходимых оптических параметров производят отверждение данного участка, например, с помощью источника актиничного излучения с пространственной модуляцией. После того, как завершено формирование указанного участка изготавливаемого оптического элемента путем отверждения полимерной композиции, описанную процедуру продолжают для другого участка. Описанный алгоритм коррекции и поочередного отверждения особенно полезен в случаях, когда требуется изготовление линз, имеющих асферическую поверхность и/или поверхность, не симметричную относительно центральной оси. Параметры аппроксимации при изменении кривизны поверхности формируемого оптического элемента от участка к участку определяются толщиной мембраны 2 и ее прилипанием к уже сформированной части оптического элемента (см. фиг. 7). In the manufacture of the optical element, at least one correction of the curvature of the surface of the membrane 2 is carried out. Before the curing effect begins, in accordance with the result of measuring the parameters of the liquid lens 7, the optical properties of the lens are corrected by changing the amount of liquid or gas supplied to the physically enclosed volume of the housing 1. The process of measurement and analysis continues. Upon reaching for a given area of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, the necessary optical parameters produce curing of this area, for example, using an actinic radiation source with spatial modulation. After the completion of the formation of the indicated section of the manufactured optical element by curing the polymer composition, the described procedure is continued for another section. The described correction and alternating curing algorithm is especially useful in cases where the manufacture of lenses having an aspherical surface and / or a surface that is not symmetrical about the central axis is required. The approximation parameters when changing the surface curvature of the formed optical element from section to section are determined by the thickness of the membrane 2 and its adhesion to the already formed part of the optical element (see Fig. 7).
В других случаях, когда, например, полученная форма жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, соответствует заданию полностью, процедуру дальнейшей коррекции формы указанной жидкостной линзы не осуществляют и выполняют экспозицию отверждающим воздействием указанной жидкостной линзы полностью в заданной геометрии и в соответствии с выбранным режимом отверждения.  In other cases, when, for example, the obtained shape of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, corresponds to the task completely, the procedure for further correction of the shape of the specified liquid lens is not carried out and exposure is performed by the curing effect of the specified liquid lens completely in the given geometry and in accordance with the selected mode curing.
После завершения формирования оптического элемента до отделения его от мембраны 2 неотвержденную полимерную композицию удаляют из контейнера 3. Готовый оптический элемент и область вокруг указанного оптического элемента подвергают отверждающему воздействию, например, путем облучения указанной области актиничным излучением. Таким образом можно избежать загрязнения готового оптического элемента неотвержденной полимерной композицией.  After the formation of the optical element is completed, before uncoupling it from the membrane 2, the uncured polymer composition is removed from the container 3. The finished optical element and the region around the optical element are cured, for example, by irradiating the indicated region with actinic radiation. In this way, contamination of the finished optical element with the uncured polymer composition can be avoided.
При изготовлении оптического элемента управляют интенсивностью и/или продолжительностью экспозиции отверждающего воздействия на полимерную композицию. Параметры отверждающего воздействия определяются требованиями к конкретному технологическому процессу, исходя из свойств используемой отверждаемой полимерной композиции.  In the manufacture of the optical element, the intensity and / or duration of exposure of the curing agent to the polymer composition is controlled. The curing parameters are determined by the requirements for a particular process, based on the properties of the cured polymer composition used.
Возможно одновременное формирование двух поверхностей оптического элемента, например, когда корпус 1 выполнен в виде двух симметричных частей, каждая из которых снабжена мембраной 2. При этом кривизна каждой из поверхностей жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, устанавливается отдельно (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5). Simultaneous formation of two surfaces is possible. optical element, for example, when the housing 1 is made in the form of two symmetrical parts, each of which is equipped with a membrane 2. In this case, the curvature of each of the surfaces of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, is set separately (see Fig. 1, 2, 3, 4, 5).
Экспозиция отверждающим воздействием жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, может осуществляться с одной стороны (см. фиг. 1), либо с двух сторон (см. фиг. 5).  The curing exposure of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, can be carried out on one side (see Fig. 1), or on both sides (see Fig. 5).
В отдельных случаях, как минимум, одна мембрана 2 может быть выполнена в виде преобразователя волнового фронта актиничного излучения. Это, например, может способствовать облегченному отделению мембраны 2 от поверхности формируемого оптического элемента на промежуточных стадиях его изготовления (на фигурах не показано).  In some cases, at least one membrane 2 can be made in the form of a wavefront converter of actinic radiation. This, for example, can facilitate the easier separation of the membrane 2 from the surface of the formed optical element at intermediate stages of its manufacture (not shown in the figures).
Используя в блоке 6 измерения оптических характеристик коллимированный источник когерентного неактиничного излучения и подходящую схему интерференционного контроля оптических поверхностей можно осуществлять интерференционный контроль параметров формируемого оптического элемента (на фигурах не показано).  Using a collimated source of non-actinic radiation coherent source and a suitable scheme of interference monitoring of optical surfaces in the unit 6 for measuring optical characteristics, it is possible to carry out interference monitoring of the parameters of the formed optical element (not shown in the figures).
Для измерений параметров формируемого оптического элемента могут использоваться также средства дефектометрии.  For measuring the parameters of the formed optical element can also be used means of defectometry.
Отверждаемая полимерная композиция может не содержать поглотителей актиничного излучения, в этом случае изделие просвечивается актиничным излучением полностью на всю толщину.  The curable polymer composition may not contain actinic radiation absorbers, in which case the article is completely exposed to the actinic radiation through the entire thickness.
Отверждаемая полимерная композиция может содержать поглотитель актиничного излучения и при экспозиции с одной стороны жидкостная линза 7, подобная формируемому оптическому элементу, в этом случае отверждается только на заданную глубину проникновения актиничного излучения. При этом полная полимеризация может быть осуществлена впоследствии, например, другим источником актиничного излучения с другой длинной волны, для которой поглотитель не действует, или тем же, но при большей продолжительности и/или удельной мощности экспозиции. Например, таким образом вначале может быть сформирована одна поверхность оптического элемента, обращенная к проектору, а вторая поверхность формируется позже, путем экспозиции сквозь уже отвержденную первую поверхность или путем экспозиции с противоположной стороны (см. фиг. 5). При этом окончательная полимеризация будет осуществляться на всю оставшуюся толщину изделия. The curable polymer composition may contain an actinic radiation absorber, and when exposed on one side, a liquid lens 7, similar to the formed optical element, in this case only cures to a predetermined depth of penetration of actinic radiation. In this case, complete polymerization can be subsequently carried out, for example, by another source of actinic radiation from a different wavelength for which the absorber does not work, or the same, but with a longer duration and / or specific exposure power. For example, in this way, at first one surface of the optical element can be formed, facing the projector, and the second surface is formed later, by exposure through the already cured first surface or by exposure from the opposite side (see Fig. 5). In this case, the final polymerization will be carried out for the entire remaining thickness of the product.
Возможно, что оптический элемент формируют от центра к краям, осуществляя экспозицию участков последовательно. Это также обеспечивает компенсацию усадки отверждаемой полимерной композиции за счет притока полимерной композиции из областей, где отверждаемая полимерная композиция остается жидкой. Подобный способ экспозиции для компенсации усадки при отверждении в прозрачной форме описан в патенте DE000003882957T2..  It is possible that the optical element is formed from the center to the edges, exposing the sections sequentially. It also provides compensation for the shrinkage of the curable polymer composition due to the influx of the polymer composition from areas where the curable polymer composition remains liquid. A similar exposure method for compensating for shrinkage during curing in a transparent form is described in patent DE000003882957T2 ..
Мембрана 2, формирующая поверхность оптического элемента, может остаться частью изделий, приклеиваясь к ним. При этом, оставаясь впоследствии частью изделия, она может выполнять защитные функции, функции цветовых фильтров, функции просветления, быть частью оптической системы, содержать изображения, голограммы, представлять собой дифракционный оптический элемент и др.  The membrane 2, forming the surface of the optical element, can remain part of the products, adhering to them. Moreover, remaining subsequently a part of the product, it can perform protective functions, color filter functions, enlightenment functions, be part of the optical system, contain images, holograms, represent a diffractive optical element, etc.
Мембрана 2, формирующая поверхность оптического элемента, может быть удалена после завершения процесса построения и при этом служить средством переноса защитных и других функциональных покрытий, средством переноса микрорельефа, например, для образования дифракционного оптического элемента, или служить средством переноса изображения. В корпусе 1 для размещения жидкости и/или газа температура гидравлической жидкости или газа может регулироваться для поддержания необходимых параметров, например, для отведения тепла полимеризации, для обеспечения заданных свойств мембраны, приклеиваемой к изделию, для термоотверждения отверждаемой полимерной композиции, для обеспечения заданной вязкости отверждаемой полимерной композиции. The membrane 2 forming the surface of the optical element can be removed after completion of the construction process and at the same time serve as a means of transfer of protective and other functional coatings, means of transfer of microrelief, for example, to form a diffractive optical element, or serve as a means of image transfer. In the housing 1 for accommodating liquid and / or gas, the temperature of the hydraulic fluid or gas can be adjusted to maintain the necessary parameters, for example, to remove the heat of polymerization, to provide the desired properties of the membrane adhered to the product, to thermoset the cured polymer composition, to provide a given viscosity of the cured polymer composition.
Внутри формируемого изделия можно размещать встроенные элементы. Это может, например, потребоваться для размещения внутри дифракционного оптического элемента для использования его, например, в системах виртуальной реальности или для установки фиксирующей арматуры при изготовлении имплантата глазной линзы (искусственного хрусталика).  Inside the molded product, you can place built-in elements. This may, for example, be required to be placed inside a diffractive optical element for use in, for example, virtual reality systems or for installing fixing fixtures in the manufacture of an eye lens implant (artificial lens).
Встроенный элемент может представлять собой также пленку, разделяющую поперечно расположенные слои формируемого оптического элемента, при этом материал пленки должен обеспечивать склеивание с отверждаемой полимерной композицией. В таком случае также возможно использование двух различных отверждаемых полимерных композиций, расположенных по разные стороны от указанной пленки, что обеспечивает формирование многослойных оптических элементов.  The built-in element may also be a film separating the transversely arranged layers of the formed optical element, while the film material must provide adhesion to the curable polymer composition. In this case, it is also possible to use two different curable polymer compositions located on opposite sides of the specified film, which ensures the formation of multilayer optical elements.
При использовании специализированной отверждаемой полимерной композиции пригодной для записи фазовых голограмм, в формируемое изделие можно записывать голограмму.  When using a specialized curable polymer composition suitable for recording phase holograms, a hologram can be recorded in the formed article.
При использовании специализированной отверждаемой полимерной композиции возможно селективное управление коэффициентом рефракции на различных участках формируемого оптического элемента.  When using a specialized curable polymer composition, it is possible to selectively control the refractive index in different parts of the formed optical element.
В процессе формирования изделия после того, как часть оптического элемента сформирована, отверждаемая полимерная композиция может быть заменена другой отверждаемой полимерной композицией, имеющей, например, другой коэффициент рефракции или окраску, или другие свойства. Это позволит формировать оптический элемент, имеющий различные коэффициенты рефракции на разных участках, или, например, окрашенную оправу, или обечайку, или участки с различными механическими свойствами. Возможны различные комбинации описанных операций. In the process of product formation after a part of the optical element is formed, a cured polymer the composition may be replaced by another curable polymer composition having, for example, a different refractive index or color, or other properties. This will allow the formation of an optical element having different refractive indices in different areas, or, for example, a painted frame or shell, or areas with different mechanical properties. Various combinations of the described operations are possible.
Полезной функцией заявляемого устройства является возможность регистрации параметров преобразования волнового фронта с исследуемого оптического элемента, сохранения полученных данных в памяти устройства и использования указанных данных в качестве задания при изготовлении оптического элемента, воспроизводящего оптическую функцию исследованного оптического элемента.  A useful function of the claimed device is the ability to register the parameters of the wavefront conversion from the optical element under study, save the received data in the device memory and use these data as a task in the manufacture of the optical element that reproduces the optical function of the investigated optical element.
Программное обеспечение, используемое в устройстве, обеспечивает подготовку 3 D-модели изготавливаемого оптического элемента, выбор режимов технологического процесса Изготовления оптического элемента, проведение диагностики и подготовку технических средств устройства, управление процессом формирования оптического элемента, его автоматическую коррекцию, технический контроль изготовленного оптического элемента.  The software used in the device provides the preparation of 3 D-models of the manufactured optical element, the selection of the modes of the manufacturing process of the manufacturing of the optical element, diagnostics and preparation of the device’s hardware, control of the formation of the optical element, its automatic correction, and technical control of the manufactured optical element.
Программное обеспечение устройства состоит из следующих систем: рабочей станции оператора, машинного зрения, автоматического управления.  The device software consists of the following systems: operator workstation, machine vision, automatic control.
Система рабочей станции оператора может использовать в качестве задания на изготовление оптического элемента ЗБ-модель оптического элемента с указанием коэффициента рефракции материала; в случае изготовления офтальмологических линз - рецепт врача- окулиста или заданные параметры преобразования оптическим элементом волнового фронта. Для изготовления опытно промышленного образца заявляемого устройства в системе рабочей станции оператора был использован слайсер ЗБ-моделей с открытым кодом Slic3r и свободно распространяемые библиотеки с открытым кодом для работы с 3D- графикой ОрепТК и OpenGL. В системе машинного зрения использована библиотека машинного зрения с открытым кодом OpenCV (Open Source Computer Vision Library). Система рабочей станции оператора и система машинного зрения написаны в среде программной разработки Visual Studio от Microsoft с использованием языков программирования высокого уровня C# и C++. Система автоматического управления представляла собой распределенную систему управления техническими средствами устройства; программное обеспечение системы автоматического управления - управляющий код написан с использованием Arduino ГОЕ. The system of the operator’s workstation can use the ST-model of the optical element with the refractive index of the material as a task for the manufacture of the optical element; in the case of the manufacture of ophthalmic lenses - the prescription of the ophthalmologist or the specified conversion parameters of the optical element of the wavefront. For the production of a pilot industrial model of the claimed device in the operator’s workstation system, the Slic3r open source Slicer model and open source libraries for working with 3D-graphics OrePTK and OpenGL were used. The machine vision system uses the OpenCV (Open Source Computer Vision Library) open-source computer vision library. The operator’s workstation system and machine vision system are written in Microsoft Visual Studio software development environment using high-level programming languages C # and C ++. The automatic control system was a distributed control system for the technical means of the device; automatic control system software - the control code is written using the Arduino GOE.
Специалисту в данной области техники очевидно, что кратко описанные функции, приведенные в данном описании, могут быть реализованы различными средствами для получения необходимого результата.  It will be apparent to those skilled in the art that the briefly described functions described herein can be implemented by various means to obtain the desired result.
Программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления на основании данных ЗО-модели оптического элемента и коэффициента рефракции его материала, или на основании данных рецепта врача- окулиста производит вычисление параметров преобразования оптическим элементом волнового фронта.  The software implemented in the control unit 5 on the basis of the data of the ZO-model of the optical element and the refractive index of its material, or based on the data of the prescription of the oculist, calculates the conversion parameters of the wavefront optical element.
После формирования задания в параметрах преобразования оптическим элементом волнового фронта и выполнения процедур, связанных с подготовкой устройства, программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, генерирует команды и/или проекции для источников неактиничного излучения с пространственной модуляцией: проекторов или устройств сканирования лазерного луча для измерения параметров жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу. Программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, осуществляет функции анализа и последующего сравнения параметров, полученных при измерении, с параметрами задания для формируемого оптического элемента. Программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, формирует команды для изменения количества гидравлической жидкости или газа в корпусе 1 для размещения жидкости и/или газа, что приводит к изменению кривизны мембраны 2 и изменению оптических параметров жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу. After the formation of the task in the parameters of the conversion by the optical element of the wavefront and the procedures associated with the preparation of the device, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for non-actinic radiation sources with spatial modulation: projectors or laser beam scanning devices for measuring parameters of a liquid lens 7 similar the formed optical element. The software implemented in the control unit 5 performs the functions of analysis and subsequent comparison of the parameters obtained during measurement with the task parameters for the generated optical element. The software implemented in the control unit 5 generates instructions for changing the amount of hydraulic fluid or gas in the housing 1 to accommodate the fluid and / or gas, which leads to a change in the curvature of the membrane 2 and a change in the optical parameters of the fluid lens 7, similar to the formed optical element.
Если после коррекции не достигнуты параметры, соответствующие заданию, коррекцию продолжают методом последовательных приближений, не формируя команды осуществления отверждающего воздействия.  If after correction the parameters corresponding to the task are not achieved, the correction is continued by the method of successive approximations, without forming a curing effect command.
Если после коррекции достигнуты оптические параметры, соответствующие заданию для заданного участка жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, генерирует команды и/или проекции для источников актиничного излучения для осуществления экспозиции заданного участка указанной жидкостной линзы. После отверждения заданного участка жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, описанная операция повторяется для следующего участка.  If, after correction, the optical parameters corresponding to the task for a given section of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, are achieved, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for actinic radiation sources to expose the specified section of the specified liquid lens. After curing a predetermined portion of the liquid lens 7, similar to the formed optical element, the described operation is repeated for the next portion.
В случае, если оптические параметры всей жидкостной линзы 7, подобной формируемому оптическому элементу, соответствуют заданию полностью, программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, генерирует команды и/или проекции для источников актиничного излучения для осуществления экспозиции указанной жидкостной линзы полностью в заданной геометрии, в соответствии с выбранным алгоритмом обработки и отверждения. Если же в соответствии с заданным технологическим режимом необходимо осуществить воздействие источником отверждающего воздействия, например, разогреть формируемый или частично сформированный оптический элемент, или осуществить его облучение ионизирующим излучением, программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, генерирует команды осуществления экспозиции указанной жидкостной линзы и/или частично сформированного оптического элемента от источника 4 отверждающего воздействия. If the optical parameters of the entire liquid lens 7, similar to the formed optical element, correspond to the task completely, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for actinic radiation sources to expose the specified liquid lens completely in the given geometry, in accordance with the selected processing and curing algorithm. If, in accordance with a given technological regime, it is necessary to carry out exposure to a curing source, for example, to heat an formed or partially formed optical element, or to irradiate it with ionizing radiation, the software implemented in the control unit 5 generates commands for exposing the specified liquid lens and / or a partially formed optical element from a curing source 4.
После полного завершения формирования оптического элемента программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, генерирует команды и/или проекции для источников неактиничного излучения с пространственной модуляцией - проекторов или сканаторов лазерного луча для измерения параметров готового оптического элемента и осуществляет анализ и сравнение параметров, полученных при измерении с хранящимися в памяти блока 5 управления параметрами задания для формируемого оптического элемента. По результатам сравнения программное обеспечение выдает сообщение о качестве готового оптического элемента.  After the completion of the formation of the optical element, the software implemented in the control unit 5 generates commands and / or projections for non-actinic radiation sources with spatial modulation — projectors or laser beam scanners for measuring the parameters of the finished optical element and analyzes and compares the parameters obtained during measurement with job parameters stored in the memory of control unit 5 for the generated optical element. Based on the results of the comparison, the software gives a message about the quality of the finished optical element.
Кроме описанных программных операций, необходимых для реализации заявляемых способа и устройства, программное обеспечение, реализуемое в блоке 5 управления, выполняет ряд задач автоматизации и контроля, известных специалистам в данной области техники.  In addition to the described software operations necessary for implementing the inventive method and device, the software implemented in the control unit 5 performs a number of automation and control tasks known to specialists in this field of technology.
При реализации заявляемого способа могут использоваться различные отверждаемые полимерные композиции, имеющие подходящие оптические и механические свойства. Механизмом отверждения может быть свободно радикальная полимеризация либо катионное инициирование. Используемый мономер может быть многофункциональным мономером, таким как, например, акриловая смола, акрилаты и метакрилаты, которые хорошо подходят для УФ- отверждения; реакционноспособные функциональные группы, включая акрилатные и метакрилатные группы, могут быть включены в олигомеры с полиэфиром, полиуретаном, полимочевиной и др. Могут использоваться многофункциональные мономеры, которые после отверждения дают нерастворимый, неплавкий, прозрачный сшитый сетевой полимер. Отверждаемые полимерные композиции могут включать смесь фотоинициаторов, чтобы обеспечить отверждение мономера с использованием УФ-излучения, могут содержать инициаторы термоотверждения, могут содержать мономеры, имеющие свойство полимеризации под воздействием ионизирующего излучения. When implementing the proposed method can be used various curable polymer compositions having suitable optical and mechanical properties. The curing mechanism may be free radical polymerization or cationic initiation. The monomer used may be a multifunctional monomer, such as, for example, acrylic resin, acrylates and methacrylates, which are well suited for UV curing reactive functional groups, including acrylate and methacrylate groups, can be included in oligomers with polyester, polyurethane, polyurea, etc. Multifunctional monomers can be used, which after curing give an insoluble, non-melting, transparent crosslinked network polymer. Curable polymer compositions may include a mixture of photoinitiators to provide curing of the monomer using UV radiation, may contain heat-curing initiators, may contain monomers having the property of polymerization under the influence of ionizing radiation.
Примеры некоторых отверждаемых полимерных композиций рассмотрены в патентах и заявках: US20170031059A1, Examples of some curable polymer compositions are discussed in patents and applications: US20170031059A1,
DE102008014498 А1; могут использоваться отверждаемые полимерные композиции, содержащие систему фото-инициирования радикальной полимеризации и дополнительно термо-инициатор радикальной полимеризации. Примеры таких отверждаемых жидкостей рассмотрены, например, в патенте RU2138070C1. DE102008014498 A1; curable polymer compositions may be used comprising a radical polymerization photo-initiation system and additionally a radical polymerization thermal initiator. Examples of such curable liquids are discussed, for example, in patent RU2138070C1.
Могут использоваться отверждаемые полимерные композиции, содержащие наночастицы, примеры таких композиций рассмотрены в заявке US20170368742A1. Могут использоваться отверждаемые полимерные композиции, предназначенные для записи голограмм, примеры таких композиций рассмотрены в патенте WO2012/062658 А1. В патенте US6309803 описывается активный материал, чувствительный к ультрафиолетовому излучению. Такой активный материал может полимеризоваться в двух разных фазах, которые выбираются условиями полимеризации, применяемыми к оптическому компоненту. Первая фаза соответствует органической полимеризационной сети. Он образуется при облучении активного материала. Вторая фаза соответствует решетке минеральной полимеризации и образуется при нагревании активного материала. Показатель преломления первой фазы ниже, чем показатель второй фазы. Curable polymer compositions containing nanoparticles can be used; examples of such compositions are discussed in US20170368742A1. Curable polymer compositions for recording holograms can be used; examples of such compositions are discussed in WO2012 / 062658 A1. US6309803 describes an active material that is sensitive to ultraviolet radiation. Such an active material can polymerize in two different phases, which are selected by the polymerization conditions applied to the optical component. The first phase corresponds to an organic polymerization network. It is formed by irradiation of the active material. The second phase corresponds to the lattice of mineral polymerization and is formed by heating the active material. First phase refractive index lower than the rate of the second phase.
Заявленным способом и устройством, его реализующим, можно изготавливать различные линзы для построения оптических систем - сферические линзы, асферические линзы, линзы, не симметричные относительно центральной оси, линзы со специальными свойствами, например, линзы, содержащие дифракционный оптический элемент, или линзы, используемые в оптических устройствах дополненной реальности. Линзы, содержащие дифракционный оптический элемент, описаны в патенте US20170075139А1. Возможно изготовление линз, имеющих свойства селективной фильтрации излучения (некоторые из видов таких оптических фильтров описаны, например, в патенте US20140300857A1), линз, имеющих встроенные элементы, призмоподобных линз, линз с защитными и просветляющими покрытиями. Возможно изготовление офтальмологических линз для очков, в том числе составных линз, имеющих различные участки, изготовленные из материалов с различными коэффициентами рефракции. Некоторые из видов таких линз описаны в патенте US20150277150A1. Возможно изготовления линз с применением материалов, изменяющих оптические свойства в процессе обработки. Некоторые из способов изготовления таких линз описаны в патенте US20070247588A1. Возможно изготовление линз, обладающих фотохромными свойствами. Возможно изготовление искусственных хрусталиков, применяемых для имплантации в офтальмологии, включая такие, где благодаря асферической форме осуществлена коррекция аберраций. Решение задачи коррекции аберраций имплантов глазных хрусталиков рассматривается, например, в патенте US20140168603A1. Возможно изготовление линз и стекол для спортивных очков и масок, используемых для подводного плавания, реализующих функции оптической коррекции зрения, а также изготовление декоративных защитных и других стекол, которые не являются оптическими преобразователями. The claimed method and device that implements it, it is possible to manufacture various lenses for constructing optical systems - spherical lenses, aspherical lenses, lenses that are not symmetrical about the central axis, lenses with special properties, for example, lenses containing a diffractive optical element, or lenses used in optical augmented reality devices. Lenses containing a diffractive optical element are described in US20170075139A1. It is possible to manufacture lenses with selective filtering properties of radiation (some types of such optical filters are described, for example, in US20140300857A1), lenses with integrated elements, prism-like lenses, lenses with protective and antireflective coatings. It is possible to manufacture ophthalmic lenses for glasses, including composite lenses having different sections made of materials with different refractive indices. Some of the types of such lenses are described in US20150277150A1. It is possible to manufacture lenses using materials that change the optical properties during processing. Some of the methods for manufacturing such lenses are described in US20070247588A1. It is possible to manufacture lenses with photochromic properties. It is possible to produce artificial lenses used for implantation in ophthalmology, including those where aberrations are corrected due to the aspherical shape. The solution to the problem of correction of aberrations of ocular lens implants is considered, for example, in patent US20140168603A1. It is possible to manufacture lenses and glasses for sports glasses and masks used for scuba diving, implementing the functions of optical vision correction, as well as the manufacture of decorative protective and other glasses that are not optical converters.
Во всем этом описании примеры реализации способа и устройства должны рассматриваться, как не ограничивающие использование. Операции, элементы и признаки, обсуждаемые в связи с изложенными здесь примерами реализации способа и устройства не исключаются из других возможных примеров реализации, не приведенных в этом описании.  Throughout this description, examples of the implementation of the method and device should be considered as not limiting the use. The operations, elements and features discussed in connection with the examples of implementation of the method and device set forth herein are not excluded from other possible examples of implementation not shown in this description.
Порядок изложения операций и элементов является не ограничивающим.  The order of presentation of operations and elements is not limiting.
Используемый здесь термин “актиничное излучение” подразумевает электромагнитное излучение, облучение которым отверждаемой полимерной композиции приводит к процессу отверждения, или, иначе говоря, инициирует полимеризацию. Часто может подразумеваться электромагнитное излучение ультрафиолетового диапазона, например, от 350нм до 420нм, хотя для ряда отверждаемых полимерных композиций актничным излучением может являться излучение с другой длинной волн.  The term “actinic radiation” as used herein means electromagnetic radiation, irradiation of which of the curable polymer composition leads to a curing process, or, in other words, initiates polymerization. Often, electromagnetic radiation from the ultraviolet range, for example, from 350 nm to 420 nm, may be implied, although for a number of curable polymer compositions, radiation with a different wavelength may be actinic radiation.
Используемый здесь термин “отверждающее воздействие” означает воздействие, в результате которого происходит отверждение или полимеризация отверждаемой полимерной композиции. К такому воздействию относится воздействие актиничным излучением, тепловое воздействие, воздействие микроволновым излучением, воздействие ионизирующим излучением.  As used herein, the term “curing effect” means an effect that results in curing or polymerization of the curable polymer composition. Such exposure includes exposure to actinic radiation, thermal exposure, exposure to microwave radiation, exposure to ionizing radiation.
Используемый здесь термин “приклеиваться” означает, что поверхности оказываются связанными силой адгезии или химическими связями и не могут быть разделены без физического повреждения или нарушения функций.  As used herein, the term “adhere” means that surfaces are bound by adhesion forces or chemical bonds and cannot be separated without physical damage or impaired function.
Используемый здесь термин “прилипает” означает, что поверхности временно связаны благодаря отсутствию между ними воздуха или другой текучей среды, без адгезии и образования химических связей. Такой эффект, например, имеет место при присоединении эластичной присоски к стеклу. The term “adhere” as used herein means that surfaces are temporarily bonded due to the absence of air or other fluid between them, without adhesion and formation chemical bonds. Such an effect, for example, occurs when attaching an elastic suction cup to the glass.
Используемый здесь термин “отделяется” означает разделение поверхностей без нарушения их поверхностной структуры.  The term “separated” as used herein means the separation of surfaces without disturbing their surface structure.
Используемый здесь термин ’’упругий материал” означает материал, способный к полному восстановлению формы в пределах заданных деформаций.  As used herein, the term ’’ elastic material ’means a material capable of complete restoration of shape within a given deformation.
Используемый здесь термин“временная композиция” означает такое сочетание элементов устройства, когда указанные элементы могут быть разделены в процессе реализации устройством заданной функции.  As used herein, the term “temporary composition” means such a combination of device elements when these elements can be separated during the device’s implementation of a given function.
Термины“продольный” и“поперечный” употреблены только для объяснения взаимных перемещений отдельных узлов устройства.  The terms “longitudinal” and “transverse” are used only to explain the mutual movements of the individual nodes of the device.
Используемый здесь термин“и/или” означает, что перечисленные элементы являются альтернативами, но альтернативы также включают любую комбинацию перечисленных элементов.  As used herein, the term “and / or” means that the listed elements are alternatives, but alternatives also include any combination of the listed elements.
Пример.  Example.
Заявляемое устройство, выполненное в соответствии с тем, как приведено на фиг. 1, проверено для изготовления оптического элемента - вогнуто-выпуклой линзы, симметричной относительно центральной оси.  The inventive device made in accordance with that shown in FIG. 1, tested for the manufacture of an optical element - a concave-convex lens symmetrical about the central axis.
В качестве источника отверждающего воздействия использовано лазерное сканирующее гальванометрическое устройство типа dynAXIS S, доступный от компании Laser 2000 Ltd, Великобритания, в котором совмещены два лазера мощностью 50мВт: лазер УФ диапазона RLTMPL -355-50-10 с длиной волны 355нм, используемый в качестве актиничного излучения, и лазер видимого диапазона с длиной волны 532нм RLTMGL-532-50, используемый в качестве источника неактиничного излучения, доступные от компании ROITHNER LASERTECHNIK GmbH, Австрия.  As a curing source, we used a dynAXIS S laser scanning galvanometric device available from Laser 2000 Ltd, Great Britain, in which two 50mW lasers were combined: a RLTMPL -355-50-10 UV laser with a wavelength of 355nm, used as an actinic radiation and a visible laser with a wavelength of 532nm RLTMGL-532-50 used as a source of non-actinic radiation, available from ROITHNER LASERTECHNIK GmbH, Austria.
В качестве гидравлического газа использован воздух. В качестве источника гидравлического газа использован пневмоцилиндр диаметром 20мм типа 90М2А032А0160, доступный от Camozzi, Италия, имеющий в виде привода сервопривод серии MR-J9 от Mitsubishi Electric с шарико-винтовой передачей серии BASA от Rexroth. Air is used as a hydraulic gas. As a source of hydraulic gas, a pneumatic cylinder with a diameter of 20 mm, type 90M2A032A0160, available from Camozzi, Italy, having a servo-drive of the MR-J9 series from Mitsubishi Electric with a ball screw transmission of the BASA series from Rexroth as a drive, was used.
Корпус имеет внутренний диметр 70мм.  The case has an internal diameter of 70mm.
Использована мембрана из оптически прозрачного фторполимера FEP толщиной 100 мкм, доступного от DuPont.  A membrane of 100 microns thick FEP optically transparent fluoropolymer, available from DuPont, was used.
В реализованном устройстве использовано следующее программное обеспечение: рабочая станция оператора использует слайсер ЗБ-моделей с открытым кодом Slic3r и свободно распространяемые библиотеки с открытым кодом для работы с 3D- графикой ОрепТК, и OpenGL. Система машинного зрения основана на библиотеке машинного зрения с открытым кодом OpenCV (Open Source Computer Vision Library). Рабочая станция оператора и система машинного зрения написаны в среде программной разработки Visual Studio от Microsoft с использованием языков программирования высокого уровня C# и C++. Система автоматического управления представляет собой распределенную систему управления техническими средствами устройства. Программное обеспечение системы автоматического управления - управляющий код - написан с использованием Arduino ШЕ.  The following software was used in the implemented device: the operator’s workstation uses the Slic3r open source Slicer model and open source libraries for working with 3D graphics of OrepTK and OpenGL. The machine vision system is based on the OpenCV (Open Source Computer Vision Library) open-source computer vision library. The operator's workstation and machine vision system are written in Microsoft Visual Studio software development environment using high-level programming languages C # and C ++. The automatic control system is a distributed control system for the technical means of the device. The automatic control system software - control code - is written using the Arduino SHE.
Изготавливаемый оптический элемент - вогнуто-выпуклая линза диаметром 55мм симметричная относительно центральной оси.  The manufactured optical element is a concave-convex lens with a diameter of 55 mm symmetrical about the central axis.
В качестве задания на изготовление оптического элемента использованы параметры преобразования волнового фронта, полученные при измерении параметров линзы-прототипа - отрицательной вогнуто-выпуклой офтальмологической линзы -3D.  As a task for manufacturing an optical element, the wavefront transformation parameters obtained by measuring the parameters of the prototype lens — the negative concave-convex -3D ophthalmic lens — were used.
В качестве отверждаемой полимерной композиции использована композиция NOA88, доступная от компании Norland Product, США. Линза, соответствующая заданию, была изготовлена в течении 8 минут. As a curable polymer composition, the composition NOA88, available from Norland Product, USA, was used. The lens corresponding to the task was made within 8 minutes.
Мембрана удалена после финишной полимеризации.  The membrane is removed after finishing polymerization.
Обе поверхности изготовленной линзы имеют оптическое качество.  Both surfaces of the manufactured lens are of optical quality.
Параметры изготовленной линзы дополнительно проконтролированы автоматическим диоптриметром CLM-3100P производства Huvitz Со. Ltd, Корея, и установлено, что оптическая функция изготовленной линзы соответствует заданию.  The parameters of the manufactured lens are additionally monitored by an automatic CLM-3100P diopter tester manufactured by Huvitz Co. Ltd, Korea, and it was found that the optical function of the manufactured lens is consistent with the task.
Промышленная применимость  Industrial applicability
Промышленная применимость заявляемых способа и устройства подтверждается тем, что при их реализации используются известные материалы и открыто используемые блоки, узлы и программное обеспечение.  The industrial applicability of the proposed method and device is confirmed by the fact that their implementation uses well-known materials and openly used blocks, nodes and software.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ изготовления оптического элемента, включающий формирование поверхности этого элемента оптического качества путем размещения отверждаемой полимерной композиции в контакте с поверхностью, по крайней мере, одной мембраны из гибкого и/или эластичного материала, отверждение этой композиции путем полимеризации, отличающийся тем, что из отверждаемой полимерной композиции формируют жидкостную линзу, подобную оптическому элементу, измеряют ее оптические характеристики и при достижении заданных характеристик производят отверждение оптического элемента или его фрагментов, при этом мембраной ограничивают физически замкнутый объем, заполненный жидкостью и/или газом, а поверхности оптического качества формируют, изменяя кривизну поверхности мембраны, контактирующей с отверждаемой полимерной композицией, путем регулирования количества жидкости и/или газа в физически замкнутом объеме, причем формирование жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, и формирование поверхности этого элемента оптического качества производят одновременно.  1. A method of manufacturing an optical element, comprising forming a surface of this optical quality element by placing a curable polymer composition in contact with the surface of at least one membrane of a flexible and / or elastic material, curing this composition by polymerization, characterized in that of the curable a polymer composition, a liquid lens is formed, similar to an optical element, its optical characteristics are measured and, when the desired characteristics are achieved, cure e of the optical element or its fragments, in which case a physically enclosed volume filled with liquid and / or gas is limited to the membrane, and surfaces of optical quality are formed by changing the curvature of the surface of the membrane in contact with the curable polymer composition by controlling the amount of liquid and / or gas in the physically closed volume, and the formation of a liquid lens similar to an optical element, and the formation of the surface of this element of optical quality produce at the same time.
2. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что отверждение полимерной композиции производят актиничным излучением.  2. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the curing of the polymer composition is produced by actinic radiation.
3. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что отверждение полимерной композиции производят нагреванием.  3. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the curing of the polymer composition is carried out by heating.
4. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что отверждение полимерной композиции производят ионизирующим излучением.  4. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the curing of the polymer composition is produced by ionizing radiation.
5. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что отверждение полимерной композиции производят микроволновым излучением. 5. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the curing of the polymer composition produce microwave radiation.
6. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что отверждение полимерной композиции производят произвольной комбинацией всего перечисленного.  6. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the curing of the polymer composition is produced by an arbitrary combination of all of the above.
7. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что весь оптический элемент отверждают одновременно.  7. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the entire optical element is cured at the same time.
8. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что различные участки формируемого оптического элемента отверждают поочерёдно.  8. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the various sections of the formed optical element are cured in turn.
9. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что измеряют оптические характеристики полученной жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, используя неактиничное излучение.  9. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the optical characteristics of the obtained liquid lens, similar to an optical element, are measured using non-actinic radiation.
10. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что производят, как минимум, одну коррекцию кривизны поверхности мембраны при изготовлении оптического элемента.  10. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that at least one correction of the curvature of the surface of the membrane in the manufacture of the optical element is performed.
11. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что одновременно производят формирование двух поверхностей оптического элемента.  11. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that at the same time produce the formation of two surfaces of the optical element.
12. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что управляют интенсивностью и/или продолжительностью экспозиции отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию.  12. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the intensity and / or duration of the exposure of the curing effect on the curable polymer composition is controlled.
13. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что мембрану, контактирующую с отверждаемой полимерной композицией, отделяют от изготовленного оптического элемента.  13. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the membrane in contact with the curable polymer composition is separated from the manufactured optical element.
14. Способ изготовления оптического элемента по п.1, отличающийся тем, что мембрана, контактирующая с отверждаемой полимерной композицией, при отверждении приклеивается к поверхности оптического элемента. 14. A method of manufacturing an optical element according to claim 1, characterized in that the membrane in contact with the curable polymer composition, during curing, adheres to the surface of the optical element.
15. Устройство для изготовления оптического элемента, содержащее корпус с регулируемым объемом для размещения жидкости и/или газа в виде, по крайней мере, одного полого цилиндра, одно из оснований которого выполнено в виде гибкой и/или эластичной мембраны, контейнер с регулируемым объемом для размещения отверждаемой полимерной композиции, контактирующей с мембраной, источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию, блок управления, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, выход которого соединен со входом блока управления, первый выход блока управления соединен со входом блока измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, второй выход блока управления соединен с узлом регулирования количества подаваемой жидкости и/или газа, который соединен с корпусом, а третий выход блока управления соединен с источником отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию.  15. Device for manufacturing an optical element, comprising a housing with an adjustable volume for accommodating liquid and / or gas in the form of at least one hollow cylinder, one of the bases of which is made in the form of a flexible and / or elastic membrane, a container with an adjustable volume for placing a curable polymer composition in contact with the membrane, a curing source for the curable polymer composition, a control unit, characterized in that the device further comprises an optical measuring unit x characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element, the output of which is connected to the input of the control unit, the first output of the control unit is connected to the input of the optical characteristics measuring unit of the formed liquid lens, similar to the optical element, the second output of the control unit is connected to the unit for controlling the amount of liquid supplied and / or gas, which is connected to the housing, and the third output of the control unit is connected to a curing source for the curable polymer composition.
16. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна мембрана выполнена в виде преобразователя волнового фронта актиничного излучения.  16. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, characterized in that at least one membrane is made in the form of a wavefront converter of actinic radiation.
17. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что корпус для размещения жидкости и/или газа дополнительно снабжен прозрачным окном.  17. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the housing for accommodating liquid and / or gas is additionally equipped with a transparent window.
18. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что корпус для размещения жидкости и/или газа, содержит, по меньшей мере, один гибкий и/или эластичный элемент, проницаемый для актиничного излучения и предназначенный для контакта с отверждаемой полимерной композицией. 18. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the housing for accommodating liquid and / or gas, contains at least one flexible and / or elastic element, permeable to actinic radiation and intended to come into contact with a curable polymer composition.
19. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что дополнительно содержит привод перемещения корпуса и/или его элементов.  19. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, characterized in that it further comprises a drive for moving the housing and / or its elements.
20. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что контейнер для отверждаемой полимерной композиции выполнен из гибкого и/или эластичного материала.  20. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the container for the curable polymer composition is made of a flexible and / or elastic material.
21. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника актиничного излучения.  21. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the curing source for the curable polymer composition is made in the form of an actinic radiation source.
22. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника актиничного излучения с функцией пространственной модуляции актиничного излучения.  22. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the curing source for the curable polymer composition is made in the form of an actinic radiation source with a spatial modulation of actinic radiation.
23. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде нагревательного устройства..  23. A device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the curing source for the curable polymer composition is made in the form of a heating device ..
24. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника ионизирующего излучения.  24. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the source of the curing effect on the curable polymer composition is made in the form of a source of ionizing radiation.
25. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что источник отверждающего воздействия на отверждаемую полимерную композицию выполнен в виде источника электромагнитных волн микроволнового диапазона.  25. The device for manufacturing an optical element according to clause 15, wherein the source of the curing effect on the curable polymer composition is made in the form of a source of electromagnetic waves in the microwave range.
26. Устройство для изготовления оптического элемента по п.15, отличающееся тем, что блок измерения оптических характеристик формируемой жидкостной линзы, подобной оптическому элементу, содержит оптически связанные источник актиничного и/или неактиничного излучения, экран для проекций указанного излучения и регистрирующее устройство. 26. A device for manufacturing an optical element according to clause 15, characterized in that the unit for measuring the optical characteristics of the formed liquid lens, similar to an optical element, contains optically coupled source of actinic and / or non-actinic radiation, a screen for projections of said radiation and a recording device.
PCT/UA2018/000038 2018-04-23 2018-04-23 Method for producing an optical element and device for implementing thereof WO2019209234A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/UA2018/000038 WO2019209234A1 (en) 2018-04-23 2018-04-23 Method for producing an optical element and device for implementing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/UA2018/000038 WO2019209234A1 (en) 2018-04-23 2018-04-23 Method for producing an optical element and device for implementing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019209234A1 true WO2019209234A1 (en) 2019-10-31

Family

ID=68294198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2018/000038 WO2019209234A1 (en) 2018-04-23 2018-04-23 Method for producing an optical element and device for implementing thereof

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019209234A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021126552A1 (en) 2019-12-20 2021-06-24 Brentwood Industries, Inc. Fill sheets and related fill pack assemblies
CN114885605A (en) * 2019-12-09 2022-08-09 元平台技术有限公司 Manufacturing lens assemblies

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4701288A (en) * 1985-06-05 1987-10-20 Bausch & Lomb Incorporated Method of making articles of dissimilar polymer compositions
US5462700A (en) * 1993-11-08 1995-10-31 Alliedsignal Inc. Process for making an array of tapered photopolymerized waveguides
RU2503541C2 (en) * 2007-08-21 2014-01-10 Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. Method of forming ocular lens and lenses thus formed
RU2532507C2 (en) * 2009-03-31 2014-11-10 Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. Free form lenses with variable refraction index

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4701288A (en) * 1985-06-05 1987-10-20 Bausch & Lomb Incorporated Method of making articles of dissimilar polymer compositions
US5462700A (en) * 1993-11-08 1995-10-31 Alliedsignal Inc. Process for making an array of tapered photopolymerized waveguides
RU2503541C2 (en) * 2007-08-21 2014-01-10 Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. Method of forming ocular lens and lenses thus formed
RU2532507C2 (en) * 2009-03-31 2014-11-10 Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. Free form lenses with variable refraction index

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114885605A (en) * 2019-12-09 2022-08-09 元平台技术有限公司 Manufacturing lens assemblies
WO2021126552A1 (en) 2019-12-20 2021-06-24 Brentwood Industries, Inc. Fill sheets and related fill pack assemblies

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532507C2 (en) Free form lenses with variable refraction index
CN101977757B (en) Apparatus for formation of an ophthalmic lens precursor
RU2532184C2 (en) Blank ophthalmological lens
TWI493240B (en) Methods for formation of an ophthalmic lens precursor and lens
KR101806100B1 (en) Free form ophthalmic lens
RU2629903C2 (en) Methods and device for forming the variable multifocal contact lens
TW201233975A (en) Laser confocal sensor metrology system
WO2019209234A1 (en) Method for producing an optical element and device for implementing thereof
KR102014058B1 (en) Method and apparatus for providing variations of a lower-lid contact surface and under-lid support structures of a translating multifocal contact lens
CN112823092A (en) Multi-wavelength lens forming system and method
EP4349579A1 (en) Method for manufacturing an optical device comprising a microstructure, manufacturing system to carry out such a method, and optical device thus obtained
RU2783178C1 (en) Method for manufacturing optical elements using microstereolithography 3d printing
AU2015243047B2 (en) Free form lens with refractive index variations

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18915917

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18915917

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1