JP2005201660A - Method for measuring three-dimensional surface shape of contact lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンタクトレンズの3次元表面形状測定方法に関し、より詳細には、ハードコンタクトレンズを用いて人の近視や乱視を治療する手法であるオルソケラトロジーに適用可能な3次元表面形状測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring a three-dimensional surface shape of a contact lens, and more particularly to a method for measuring a three-dimensional surface shape applicable to orthokeratology, which is a method of treating human myopia and astigmatism using a hard contact lens. .
ハードコンタクトレンズを用いて人の近視や乱視を治療する手法であるオルソケラトロジー(Orthokeratology)(オルソケー(Ortho-K)とも言われる)が普及しつつある。オルソケラトロジーによる施術においては、ハードコンタクトレンズによって角膜上皮に変形を生じせしめることによって近視や乱視を矯正させることができる。 Orthokeratology (also called Ortho-K), which is a technique for treating human myopia and astigmatism using hard contact lenses, is becoming widespread. In orthokeratology, myopia and astigmatism can be corrected by causing deformation of the corneal epithelium with a hard contact lens.
すなわち、オルソケラトロジー用のハードコンタクトレンズ(オルソケーレンズと呼ばれる)が角膜に装着されると、オルソケーレンズによって正と負のストレス(Negative StressとPositive Stress)が角膜に作用し、オルソケーレンズの形状に合わせて角膜が矯正し始める。ここでは、オルソケーレンズのレンズデザインだけではなく、ストレスが作用する時間条件に応じて角膜の矯正が行われる。 In other words, when a hard contact lens for orthokeratology (called an orthokey lens) is attached to the cornea, positive and negative stress (Negative Stress and Positive Stress) acts on the cornea due to the orthoker lens. The cornea begins to correct to shape. Here, correction of the cornea is performed not only according to the lens design of the ortho lens, but also according to the time conditions under which the stress acts.
図3は、オルソケラトロジーに適用するコンタクトレンズのデザインの一例を示す図で、異なるカーブを持つ複数領域が結合されたコンタクトレンズの構成例を説明するための正面概略図を図3(A)に、コンタクトレンズの各領域と角膜との関係を説明するための図を図3(B)に、各領域の断面形状の一例を説明するための部分概略図を図3(C)に示すものである。
現在の典型的なオルソケーレンズは、“Accelated OrthoK”あるいは“Advanced OrthoK”と言われており、逆幾何デザインすなわちリバースジオメトリデザインで4カーブのマルチカーブデザインにより構成されている。すなわち、図3に示すように、コンタクトレンズの中央領域の曲面を形成するBC(ベースカーブ)21、その外側領域のカーブを形成するRC(リバースカーブ)22、さらにその外側領域のカーブを形成するAC(アライメントカーブ)23、さらに外側の最外周領域のカーブを形成するPC(ペリフェラルカーブ)24の4つのカーブの領域によってオルソケーレンズが構成されている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a contact lens design applied to orthokeratology. FIG. 3A is a schematic front view for explaining a configuration example of a contact lens in which a plurality of regions having different curves are combined. FIG. 3B is a diagram for explaining the relationship between each region of the contact lens and the cornea, and FIG. 3C is a partial schematic diagram for explaining an example of a cross-sectional shape of each region. is there.
A typical current ortho-lens lens is called “Accelated OrthoK” or “Advanced OrthoK”, and is composed of a multi-curve design of four curves in an inverse geometric design, that is, a reverse geometry design. That is, as shown in FIG. 3, a BC (base curve) 21 that forms a curved surface in the central region of the contact lens, an RC (reverse curve) 22 that forms a curve in the outer region, and a curve in the outer region are formed. An ortho lens is composed of four curve regions, that is, an AC (alignment curve) 23 and a PC (peripheral curve) 24 that forms a curve of the outermost outermost peripheral region.
上記のベースカーブ21を形成する領域(BC領域)は、セントラルゾーンまたはオプティカルゾーンと呼ばれ、患者の角膜中央表面に比して平坦な凹面カーブとして形成される。このBC領域によって患者の角膜中央部が平坦化されることにより、屈折率異常が改善する。
リバースカーブ22を形成する領域(RC領域)は、BC領域の周囲に配設されている。このRC領域は、角膜に接触しないように構成され、BC領域による圧力によって変形した角膜組織を受け入れるスペースを確保する。
The region forming the base curve 21 (BC region) is called a central zone or an optical zone, and is formed as a concave curve that is flat compared to the central surface of the patient's cornea. This BC region flattens the central portion of the patient's cornea, thereby improving the refractive index abnormality.
A region (RC region) forming the
また、アライメントカーブ23を形成する領域(AC領域)は、角膜の形状に合わせてデザインされ、この領域でコンタクトレンズがフィッティングされ、センタリングがなされる。また、BC領域の圧力によって変異した角膜組織をRC領域に誘導する機能をも有する。
さらにペリフェラルカーブ24を形成する領域(PC領域)は、通常のハードコンタクトレンズと同様に、涙液の交換を促して、コンタクトレンズが角膜に固着することを防ぐ機能を有している。
また、これら4つの領域の接合部は研磨され、カーブがブレンドされて、連続的な曲面を形成している。
In addition, the region (AC region) for forming the
Further, the region (PC region) that forms the
Also, the joints of these four regions are polished and the curves are blended to form a continuous curved surface.
例えば、本願と同一の発明者により発明された技術として、特許文献1に記載された近視および/または乱視矯正用コンタクトレンズがある。この特許文献1のコンタクトレンズによれば、RC=BC+7.0+9.0D(ジオプトリ)で、AC=BC+2.0+4.0D(ジオプトリ)を満足することにより、患者の角膜の屈折率異常を顕著に改善する効果が得られている。
上記のごとくのオルソケーレンズは、10mm程度の直径のレンズが複数(通常4つ)の領域に分割され、それぞれの領域毎に個々の患者に最適なカーブを設定する必要がある。カーブの形状が患者に適応しないと、角膜の屈折率異常の改善に関して所望の効果を得ることができない。従ってオルソケーレンズを処方する医師は、個々の患者に合わせて、最適なカーブ形状を有するレンズを選定する必要がある。 In the ortho lens as described above, a lens having a diameter of about 10 mm is divided into a plurality of (usually four) regions, and it is necessary to set an optimum curve for each patient in each region. If the shape of the curve is not adapted to the patient, the desired effect on the improvement of the refractive index abnormality of the cornea cannot be obtained. Therefore, a doctor prescribing an orthoker lens needs to select a lens having an optimal curve shape according to an individual patient.
医師が処方するレンズが、その処方通りに作製されていることを検証するために、あるいは、既製のオルソケーレンズの形状を確認するために、オルソケーレンズの3次元表面形状を測定する測定機器の必要性が生じる。 A measuring instrument that measures the three-dimensional surface shape of an orthopedic lens in order to verify that a lens prescribed by a doctor is manufactured according to the prescription, or to confirm the shape of an off-the-shelf orthokey lens. The need arises.
例えば、半導体ICや光学部品等のサブミクロンから数十ミクロンの表面凹凸を高精度に測定するために、光干渉法を用いた3次元表面測定器が提供されている。このような光干渉法を用いた3次元光表面測定器では、例えば、測定面からの反射光と参照面からの反射光とを干渉させたときに、1/2波長の光路差ごとに明暗の干渉縞が観測されることを利用して、3次元表面形状の測定を行うことができる。 For example, in order to measure surface irregularities of submicron to several tens of microns such as semiconductor ICs and optical parts with high accuracy, a three-dimensional surface measuring instrument using an optical interference method is provided. In a three-dimensional optical surface measuring instrument using such an optical interferometry, for example, when the reflected light from the measurement surface and the reflected light from the reference surface are caused to interfere with each other, the light / darkness is different for each half-wavelength optical path difference. By utilizing the fact that the interference fringes are observed, the three-dimensional surface shape can be measured.
図4は、光干渉法を用いた3次元表面形状測定装置に適用可能な干渉顕微鏡(ミラウ型)の構成例を説明するための概略構成図で、図中、10は試料台、11は対物レンズ、12は光源、13は狭帯域フィルタ、14はビームスプリッタ、15はミラウ干渉計、16はCCDカメラ、17はPZT(圧電素子)、18はPZTアクチュエータ、19はPC(パソコン)、20は測定対象物である。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration example of an interference microscope (Mirau type) applicable to a three-dimensional surface shape measuring apparatus using optical interferometry, in which 10 is a sample stage and 11 is an objective. Lens, 12 light source, 13 narrow band filter, 14 beam splitter, 15 Mirau interferometer, 16 CCD camera, 17 PZT (piezoelectric element), 18 PZT actuator, 19 PC (personal computer), 20 It is a measurement object.
図4の光干渉顕微鏡においては、光源12に白色光を用いて、狭帯域フィルタ13を通した光源光をビームスプリッタ14で対物レンズ11の方向に向ける。そして対物レンズ11によって集光した光源光をミラウ干渉計15を通して測定対象物20に照射し、その反射光とミラウ干渉計15による参照光とによって生じる干渉画像を、ビームスプリッタ14を透過させてCCDカメラ16で撮像する。このときに、対物レンズ11をZ軸方向(光源光の光軸方向)に走査すると、測定対象物20の測定面と参照面との光路差がゼロとなる箇所で、コントラストが最大の干渉画像が撮像される。対物レンズ11のZ軸方向の走査は、PZTアクチュエータ18によってPZT17を動作させることによって実行する。PZTアクチュエータ18の動作は、PC19によって制御する。またPC19では、CCDカメラ16によって撮像した画像に基づく演算処理を行う。
In the optical interference microscope of FIG. 4, white light is used as the
対物レンズ11をZ軸方向に走査させたとき、CCDカメラ16で撮像された画像の輝度に注目すると、図5に示すごとくの干渉波形が得られる。図5においては、ドットは測定位置を示し、これら測定点から干渉縞のコントラストが最大となるZ軸方向の高さを演算する。すなわち、干渉波形のピーク位置が測定対象物20の測定面の高さに対応するため、CCDカメラ16で撮像した画面内の各画素の高さを求めることができ、これによって撮像した画面内の測定対象物20の3次元表面形状を得ることができる。
When the
図6ないし図9は、コンタクトレンズの3次元表面形状の測定に対して、上記のごとくの光干渉顕微鏡を適用するときの調整法について説明するための図で、図6はコンタクトレンズと光干渉顕微鏡の対物レンズとの関係を模式的に示す図、図7はX方向のチルト調整について説明するための図、図8はY方向のチルト調整について説明するための図、図9はZ方向の高さ調整について説明するための図である。各図において、2は測定対象のコンタクトレンズ、2a〜2dはコンタクトレンズのエッジ部、11は光干渉顕微鏡が備える対物レンズ、Fは対物レンズの焦点位置である。 FIGS. 6 to 9 are diagrams for explaining the adjustment method when the optical interference microscope as described above is applied to the measurement of the three-dimensional surface shape of the contact lens, and FIG. 6 shows the optical interference with the contact lens. FIG. 7 is a diagram for explaining tilt adjustment in the X direction, FIG. 8 is a diagram for explaining tilt adjustment in the Y direction, and FIG. 9 is a diagram in the Z direction. It is a figure for demonstrating height adjustment. In each figure, 2 is a contact lens to be measured, 2a to 2d are edge portions of the contact lens, 11 is an objective lens provided in the optical interference microscope, and F is a focal position of the objective lens.
図6に示すように、ここでは、コンタクトレンズ2は半球上の形状を有し、円形のレンズエッジを備えるものとする。そして、コンタクトレンズと対物レンズの相対位置を設定するために、X方向のチルト調整(θxの調整)、Y方向のチルト調整(θyの調整)、Z軸の位置調整(視野調整)及びZ軸方向の高さ調整を実施する。
As shown in FIG. 6, here, the
まず、図7に示すように、まずθxの調整において、X方向の2カ所のレンズエッジ部2a,2bが対物レンズ11の焦点位置Fに合うように、コンタクトレンズ2のX方向の傾き(チルト)を調整する。すなわち、まず片方のレンズエッジ部2aの近傍に対物レンズ11の焦点位置Fを設定し(図7(A))、コンタクトレンズ2をX方向にチルトさせてエッジ部2aを焦点位置Fに一致させる(図7(B))。このときにX方向のシフト位置も微調整し、視野の中心をエッジ部2aに一致させる。そして、エッジ部2aが焦点位置Fに一致した後、コンタクトレンズ2をX方向にシフトさせて反対側のエッジ部2bが焦点位置Fに合っていることを確認する(図7(C)。
First, as shown in FIG. 7, in the adjustment of θx, the inclination (tilt) of the
次いで図8(図8(A)〜図8(C))に示すように、上記のX方向と同様の操作によってY方向の2カ所のレンズエッジ部2c,2dが対物レンズ11の焦点位置Fに合うように、コンタクトレンズ2のY方向の傾きを調整する。
Next, as shown in FIG. 8 (FIGS. 8A to 8C), the
そして、上記の操作によって、X方向及びY方向のチルトが調整されたあと、図9に示すように、コンタクトレンズ2の内面中心が対物レンズ11の焦点位置Fに合うようにZ軸の位置(すなわち光干渉顕微鏡の視野位置)を調整し(図9(A))、Z軸方向の高さを調整して、焦点位置Fをコンタクトレンズの内面位置に一致させる。
Then, after the tilt in the X direction and the Y direction is adjusted by the above operation, as shown in FIG. 9, the position of the Z axis so that the center of the inner surface of the
このときに、一定の曲率を持った内面であれば、コンタクトレンズ2の内面中心点は、該内面の頂部に一致し、Z軸方向の最も底部の点となる。またZ軸は、X方向の2つエッジ部2a,2b間の中心点を通り、かつY方向の2つのエッジ部2c、2d間の中心点を通る。すなわち、3次元表面形状測定における視野の中心をエッジ間の中心に一致させ、エッジを含む面をZ軸に直交させることにより、高精度の3次元表面形状測定を行うことができるようになる。ここでは、コンタクトレンズにおける所定方向のエッジ間の中心点を通る軸を中心軸とする。また上記内面中心点はコンタクトレンズ内面の所定方向におけるエッジ間の中心点とする。
At this time, if the inner surface has a certain curvature, the center point of the inner surface of the
こうして、光干渉顕微鏡の対物レンズとコンタクトレンズとの相対的な位置関係を調整して、上述のごとくの3次元表面形状の測定を実施する。3次元表面形状の測定によって、コンタクトレンズの内面の曲率半径(例えば、互いに直交するX方向及びY方向のそれぞれの曲率半径)を演算により算出することができる。 In this way, the relative positional relationship between the objective lens and the contact lens of the optical interference microscope is adjusted, and the three-dimensional surface shape is measured as described above. By measuring the three-dimensional surface shape, the radius of curvature of the inner surface of the contact lens (for example, the respective curvature radii in the X direction and the Y direction orthogonal to each other) can be calculated.
上記のごとくの位置合わせを行うために、測定対象のコンタクトレンズは、XYのチルト及びZの高さ調整が可能な図10に示すごとくのステージ上に載置される。図10において、10は試料台、31はθxチルトステージ、32はθyチルトステージ、33はY方向一軸ステージ、34はZ方向一軸ステージ、35はX方向一軸ステージである。
コンタクトレンズ2の形状測定を行うオペレータは、上記の各ステージを調整しながら手動で位置合わせを行うか、もしくは、合焦状態に基づく自動制御によってステージを動作せしめて位置合わせを行う。
In order to perform the alignment as described above, the contact lens to be measured is placed on a stage as shown in FIG. 10 capable of XY tilt and Z height adjustment. In FIG. 10, 10 is a sample stage, 31 is a θx tilt stage, 32 is a θy tilt stage, 33 is a Y direction uniaxial stage, 34 is a Z direction uniaxial stage, and 35 is an X direction uniaxial stage.
An operator who measures the shape of the
上述のように、コンタクトレンズの3次元表面形状を光干渉顕微鏡を用いた光干渉法によって測定する場合には、コンタクトレンズの測定曲面のエッジが対物レンズの焦点位置に合うようにそのチルトを決定し、さらにコンタクトレンズの内面中心が対物レンズの焦点位置に合うように視野位置(中心軸位置)とZ軸方向の高さとを調整する必要がある。 As described above, when the three-dimensional surface shape of a contact lens is measured by optical interferometry using an optical interference microscope, the tilt is determined so that the edge of the measurement surface of the contact lens matches the focal position of the objective lens. Further, it is necessary to adjust the visual field position (center axis position) and the height in the Z-axis direction so that the center of the inner surface of the contact lens matches the focal position of the objective lens.
ここで、上記のような光干渉法による3次元表面形状の測定をオルソケーレンズの測定に適用しようとする場合には、曲面の特定とチルトに関して厄介な問題が生じる。
而して、オルソケーレンズは、複数のレンズカーブを持った領域が結合され、さらにこれら領域の結合部分がブレンドされている複雑な形状を有している。すなわち、オルソケーレンズの3次元表面形状を測定しようとする場合、複数のレンズカーブについて、個々にチルトと視野位置(中心軸位置)とを決定し、Z軸方向の高さ調整を行う必要がある。
Here, when the measurement of the three-dimensional surface shape by the optical interferometry as described above is applied to the measurement of the ortho lens, a troublesome problem occurs regarding the specification of the curved surface and the tilt.
Thus, the ortho lens has a complicated shape in which regions having a plurality of lens curves are combined, and the connecting portions of these regions are blended. That is, when measuring the three-dimensional surface shape of an ortho lens, it is necessary to individually determine the tilt and field of view position (center axis position) and adjust the height in the Z-axis direction for a plurality of lens curves. is there.
このときに、オルソケーレンズが有する複数のカーブは、それぞれチルト及び視野位置及びZ軸方向の高さが異なるため、それぞれのカーブについてそのカーブの領域を特定して、個々に測定条件を設定する必要がある。
しかしながら、各カーブの領域の特定を行う場合に、オルソケーレンズにおいては、上述のように複数のカーブの結合部がブレンドされているため、カーブのエッジを検出することが困難となり、それ故に、カーブのチルト及び視野位置を決定することができず、3次元表面形状の測定をうまく行うことができないという問題が生じる。
At this time, since the plurality of curves of the ortho lens have different tilts, visual field positions, and heights in the Z-axis direction, the area of the curve is specified for each curve, and measurement conditions are individually set. There is a need.
However, when specifying the area of each curve, it is difficult to detect the edge of the curve in the orthokey lens because the combination part of a plurality of curves is blended as described above. The problem is that the tilt of the curve and the position of the visual field cannot be determined, and the three-dimensional surface shape cannot be measured well.
従来のレンズホルダを用いてオルソケーレンズの3次元表面形状の測定を行った結果、BC(ベースカーブ)領域の表面形状は測定可能であったものの、その外側領域のRC(リリースカーブ)領域の測定がうまくいかず、オルソケーレンズの全域の形状測定を精度よく行うことができなかった。
すなわち、従来の光干渉顕微鏡では、従来のコンタクトレンズのBCの3次元表面形状測定は可能であるが、本願発明を適用しようとするオルソケーレンズのような複雑な形状カーブを有する測定物には、完全に対応することができないという問題があった。
As a result of measuring the three-dimensional surface shape of the ortho lens using a conventional lens holder, the surface shape of the BC (base curve) region was measurable, but the RC (release curve) region of the outer region was measured. The measurement was not successful, and the shape measurement of the entire area of the ortho lens could not be performed accurately.
In other words, the conventional optical interference microscope can measure the three-dimensional surface shape of the BC of the conventional contact lens, but the object to be measured has a complicated shape curve such as the ortho lens to which the present invention is applied. There was a problem that could not be fully addressed.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、オルソケラトロジーに使用するオルソケーレンズのような複雑な表面形状を有する被測定対象物においても、その被測定対象物の複数のカーブ領域の特定を可能とし、これによって上記オルソケーレンズ内面の3次元表面形状測定を高精度に行うことできるようにした、コンタクトレンズの3次元表面形状測定方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even in a measurement target object having a complicated surface shape such as an orthoker lens used in orthokeratology, a plurality of curve regions of the measurement target object are provided. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the three-dimensional surface shape of a contact lens, which enables the specification of the three-dimensional surface shape of the ortho lens to be performed with high accuracy. .
請求項1の発明は、異なるカーブを持った複数の領域が結合され、各領域の結合部の少なくとも一部がブレンドされた形状を有するコンタクトレンズ内面の3次元表面形状を測定するためのコンタクトレンズの3次元表面形状の測定方法であって、複数の領域を備えた形状で、かつ上記の結合部にブレンドを施さない形状に加工された加工面を有するボタン型レンズを測定対象のコンタクトレンズのホルダとして用い、そのボタン型レンズの加工面上にコンタクトレンズを保持せしめた状態で、当該コンタクトレンズを介してボタン型レンズの領域の境界を確認しながら、コンタクトレンズの3次元表面形状を測定することを特徴としたものである。
The invention according to
請求項2の発明は、請求項1の発明において、ボタン型レンズの内面の3次元表面形状測定を、光干渉法を用いて実行することを特徴としたものである。
The invention of
請求項3の発明は、請求項2の発明において、上記光干渉法が、対物レンズによって集光した光源光を干渉計を通してコンタクトレンズの内面に照射し、対物レンズとコンタクトレンズの内面との距離を走査しながら、コンタクトレンズ内面と干渉計における参照光とによって生じる干渉画像を撮像し、その撮像した干渉画像の最もコントラストが大きくなる位置情報に基づいてボタン型レンズ内面の高さ情報を得ることにより、3次元表面形状の測定を行うことを特徴としたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the optical interferometry irradiates the inner surface of the contact lens with the light source light collected by the objective lens through the interferometer, and the distance between the objective lens and the inner surface of the contact lens. To capture the interference image generated by the contact lens inner surface and the reference light from the interferometer, and obtain the height information of the inner surface of the button-type lens based on the position information where the contrast of the captured interference image is the highest. Thus, a three-dimensional surface shape is measured.
請求項4の発明は、請求項3の発明において、コンタクトレンズを介して確認されるボタン型レンズの領域の境界に基づいて、コンタクトレンズの各領域のエッジを特定し、特定したエッジの位置情報に基づいて干渉計に対するコンタクトレンズの位置を各領域毎に設定して、各領域毎に3次元表面形状の測定を行うことを特徴としたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the edge of each region of the contact lens is identified based on the boundary of the region of the button lens that is confirmed through the contact lens, and the position information of the identified edge Based on the above, the position of the contact lens with respect to the interferometer is set for each region, and the three-dimensional surface shape is measured for each region.
請求項5の発明は、請求項4の発明において、それぞれが互いに直交するX軸,Y軸,及びZ軸を想定し、コンタクトレンズに照射する光源光の光軸方向をZ軸とするとき、各領域毎の測定に際し、X軸及び/またはY軸方向のチルト調整、測定対象物へのZ軸の位置調整、及びZ軸方向の測定対象物の高さ調整を行って測定対象物の位置合わせを行った上で、3次元表面形状の測定を行うことを特徴としたものである。 The invention of claim 5 is the invention of claim 4, wherein the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other are assumed, and the optical axis direction of the light source light that irradiates the contact lens is the Z axis. When measuring each region, the position of the measurement object is adjusted by adjusting the tilt in the X-axis and / or Y-axis direction, adjusting the position of the Z-axis relative to the measurement object, and adjusting the height of the measurement object in the Z-axis direction. In addition, the three-dimensional surface shape is measured after the alignment.
本発明によれば、オルソケラトロジーに使用するオルソケーレンズのような複雑な表面形状を有する被測定対象物においても、その被測定対象物の複数のカーブ領域の特定を可能とし、これによって上記オルソケーレンズ内面の3次元表面形状測定を高精度に行うことできるようにしたコンタクトレンズの3次元表面形状測定方法を提供することができる。 According to the present invention, even in a measurement target object having a complicated surface shape such as an orthoker lens used in orthokeratology, it is possible to specify a plurality of curve regions of the measurement target object, and thereby, It is possible to provide a method for measuring the three-dimensional surface shape of a contact lens, which can perform the three-dimensional surface shape measurement of the inner surface of the lens with high accuracy.
本発明では、3次元表面形状測定用の測定対象物であるコンタクトを保持するホルダとして、ボタン型レンズを使用することを特徴とするものである。
上述のように、光干渉顕微鏡を用いて測定対象物の3次元表面形状を測定する場合、その測定対象物のカーブ領域を特定する必要がある。このような要求を解決するために、本発明では、内面のみをコンタクトレンズの加工条件で加工し、かつ、各カーブの結合部をブレンドすることなく未処理のままとしたボタン型レンズをホルダとして用いることを特徴としている。
In the present invention, a button-type lens is used as a holder for holding a contact that is a measurement object for measuring a three-dimensional surface shape.
As described above, when the three-dimensional surface shape of a measurement object is measured using an optical interference microscope, it is necessary to specify the curve region of the measurement object. In order to solve such a requirement, in the present invention, a button-type lens in which only the inner surface is processed under the contact lens processing conditions and is left unprocessed without blending the connecting portions of the curves is used as a holder. It is characterized by use.
図1は、ボタン型レンズをホルダとして用いた本発明に係わるコンタクトレンズの形状測定の作用について説明するための図で、図中、1はボタン型レンズ、1sはボタン型レンズの加工面、2は患者に処方する測定対象のコンタクトレンズ(以下単にコンタクトレンズとする)、2sはコンタクトレンズの内面(患者に処方したときに角膜に接触する側の面)、2rはコンタクトレンズの外面(患者に処方したときに角膜に接触する側と反対側の面
)である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the function of measuring the shape of a contact lens according to the present invention using a button lens as a holder. In the figure, 1 is a button lens, 1s is a processed surface of a button lens, Is a contact lens to be measured to be prescribed to a patient (hereinafter simply referred to as a contact lens), 2s is an inner surface of the contact lens (a surface that comes into contact with the cornea when prescribed to the patient), and 2r is an outer surface of the contact lens (to the patient). The side opposite to the side that contacts the cornea when prescribed).
ボタン型レンズ1は、コンタクトレンズを作成する際に、ボタン型のレンズ部材の一面のみをコンタクトレンズと同条件で加工し、その加工面1sを形成せしめたものである。本来、コンタクトレンズを製造する場合には、加工面1sを患者の角膜に接触する面とし、その逆面も所定の球面に加工してコンタクトレンズの製品とされるが、本ボタン型レンズ1は、加工面1sのみをコンタクトレンズと同形状に加工したボタン型のレンズとして供されるものである。このときに、本発明に適用するボタン型レンズ1としては、オルソケーレンズが有する複数のカーブの結合部をブレンド処理(研磨処理)することなく、結合部のカーブの境界線が明確な稜線として認知できるようにしたものを使用する。
The button-
例えば、コンタクトレンズの一つの製法として、PMMA等の素材によってロッド状のレンズ部材を作成し、そのレンズ部材を旋盤で削り、さらにこれを研磨することによって仕上げる。ボタン型レンズ1は、上記のレンズ部材を旋盤で削る際に、加工面1sの反対側(本来コンタクトレンズの外面側(患者に処方したときに角膜に接触する側と反対側))をレンズ部材から切り出したまま未加工とし、試料台10等の固定器具上に安定して設置できるようにしたものである。なお、ボタン型レンズ1は、上記のごとくの切削研磨法に限定されることなく、キャストモールド法等、公知の技術を適宜用いて作成することができる。
For example, as one method of manufacturing a contact lens, a rod-shaped lens member is made of a material such as PMMA, the lens member is shaved with a lathe, and further polished to finish. The button-
図1(A)は、用意されるボタン型レンズ1とコンタクトレンズ2とをそれぞれ示すものである。ここでは、コンタクトレンズの内面2sはオルソケーレンズとしてのマルチカーブデザインが施されていて、またボタン型レンズ1の加工面1sにはカーブの結合をブレンドしないマルチカーブがデザインされている。これらコンタクトレンズ2の内面2sとボタン型レンズ1の加工面1sは、同一の設計パラメータでマルチカーブが加工されたものを使用する。すなわち、コンタクトレンズ2の内面2sとボタン型レンズ1の加工面1sは、マルチカーブの結合部へのブレンドの有無が異なるだけで、他は同様の条件で加工されているものを用いる。なお、これらボタン型レンズ2の加工面2sとコンタクトレンズ1の内面1sとのマルチカーブデザインは、その図示を省略する。
FIG. 1A shows a button-
図1(B)に示すように、ボタン型レンズ1の加工面1sに、コンタクトレンズ2を載置させると、コンタクトレンズ2の外面2rがボタン型レンズ1の加工面1sにうまく適合して、コンタクトレンズ2が容易に位置ずれすることなく安定してボタン型レンズ1に保持される。すなわち、ボタン型レンズ1をコンタクトレンズ2のホルダとして使用する。
As shown in FIG. 1B, when the
コンタクトレンズ2を保持させたボタン型レンズ1は、例えば、図10に示すステージ上の試料台10に設置し、光干渉顕微鏡の対物レンズ11の下方に配置させる(図1(C))。
このとき、オルソケーレンズの各カーブの3次元形測定を行うためには、上述のように、オルソケーレンズの各カーブの領域の特定を行う必要がある。そのために、ボタン型レンズ1のカーブの境界線を光干渉顕微鏡の視野内に入れるようにする。
The button-
At this time, in order to perform the three-dimensional measurement of each curve of the ortho lens, it is necessary to specify the area of each curve of the ortho lens as described above. For that purpose, the boundary line of the curve of the button-
図2は、光干渉顕微鏡の視野内における画像の状態の一例を模式的に示す図で、図中、3は視野、4a,4bはマルチカーブの結合部(境界線)、5は干渉縞である。図2に示すように、コンタクトレンズ2のマルチカーブと同じデザインのマルチカーブを持ったボタン型レンズ1が、コンタクトレンズ2の下方に重ねられていることにより、ボタン型レンズ1の加工面1sのカーブの境界線4a,4bを、コンタクトレンズ2を介して光干渉顕微鏡で観察することができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the state of an image in the field of view of the optical interference microscope. In the figure, 3 is a field of view, 4a and 4b are multi-curve joints (boundary lines), and 5 is an interference fringe. is there. As shown in FIG. 2, the button-
上述のように、コンタクトレンズ2単体では、オルソケーレンズのマルチカーブデザインにおけるカーブの境界線を特定することができないが、カーブの結合部を未処理としたボタン型レンズ1をコンタクトレンズ2のホルダとして用い、ボタン型レンズ1の加工面1sをコンタクトレンズ2に重ね合わせることによって、コンタクトレンズ2のカーブの境界線を容易に特定することができるようになる。
As described above, the
そして、測定対象のカーブの領域が特定されると、オルソケーレンズが有するマルチカーブデザインの各カーブ毎に、その領域情報を用いて測定範囲を特定し、領域情報に従う特定の方向で、光源光の光軸とステージとの相対的なチルト角を最適化し、さらにその特定の方向におけるカーブの中心軸を決定して、底面中心に光干渉顕微鏡の対物レンズの焦点を合わせる。そして対物レンズをZ軸方向に走査して干渉画像を撮像し、観測される干渉縞5のコントラストが最大となる位置から、コンタクトレンズ内面の高さを演算する。ここでは、3次元曲面の高さ情報をマトリックス状に得ることができるため、3次元表面形状画像表示を行うことができ、また、所定軸の曲率半径を求めることができる。 When the area of the curve to be measured is specified, the measurement range is specified for each curve of the multi-curve design of the ortho lens by using the area information, and the light source light is emitted in a specific direction according to the area information. The relative tilt angle between the optical axis and the stage is optimized, the center axis of the curve in the specific direction is determined, and the objective lens of the optical interference microscope is focused on the bottom surface center. Then, the objective lens is scanned in the Z-axis direction to pick up an interference image, and the height of the inner surface of the contact lens is calculated from the position where the contrast of the observed interference fringe 5 is maximized. Here, since the height information of the three-dimensional curved surface can be obtained in a matrix, a three-dimensional surface shape image can be displayed, and the radius of curvature of a predetermined axis can be obtained.
このときに、レンズ加工機の加工設定値と、実測された測定値とを比較し、その相関をみたところ、設定値と実測値との間で明確な相関関係が得られた。この相関関係に基づいて補正演算を行うことにより、実測値と設定値との一致度を検証することができるようになった。これに対して、従来の測定法では、設定値と実測値との間の相関性が得られず、また再現性もなく実質的に形状測定が不可能であった。 At this time, when the processing set value of the lens processing machine was compared with the actually measured value and the correlation was observed, a clear correlation was obtained between the set value and the actually measured value. By performing the correction calculation based on this correlation, the degree of coincidence between the actually measured value and the set value can be verified. On the other hand, in the conventional measurement method, the correlation between the set value and the actual measurement value cannot be obtained, and the shape measurement is substantially impossible without reproducibility.
以上に説明したように、本発明によれば、オルソケラトロジーに使用するオルソケーレンズのような複雑な表面形状を有する対象物においても、その被測定対象物の複数のカーブ領域の特定を可能とし、これによって上記オルソケーレンズ内面の3次元表面形状測定を高精度に行うことができるようになる。 As described above, according to the present invention, it is possible to specify a plurality of curve regions of an object to be measured even for an object having a complicated surface shape such as an orthoker lens used in orthokeratology. As a result, the three-dimensional surface shape of the inner surface of the ortho lens can be measured with high accuracy.
1…ボタン型レンズ、1s…加工面、2…コンタクトレンズ、2a,2b,2c,2d…エッジ部、2s…コンタクトレンズの内面、2r…コンタクトレンズの外面、3…視野、4a,4b…マルチカーブの結合部(境界線)、5…干渉縞、10…試料台、11…対物レンズ、12…光源、13…狭帯域フィルタ、14…ビームスプリッタ、15…ミラウ干渉計、16…CCDカメラ、17…PZT(圧電素子)、18…PZTアクチュエータ、19…PC(パソコン)、20…測定対象物、21…BC(ベースカーブ)、22…RC(リバースカーブ)、23…AC(アライメントカーブ)、24…PC(ペリフェラルカーブ)、31…θxチルトステージ、32…θyチルトステージ、33…Y方向一軸ステージ、34…Z方向一軸ステージ、35…X方向一軸ステージ。
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