JP2005508523A - 多焦点レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は高屈折率材料をレンズ基体上に堆積することにより薄い多焦点レンズを製造する方法を提供する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、多焦点眼科用レンズの製造方法に関する。特に、本発明は高屈折率材料を用いる薄い多焦点レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科用レンズを用いて非正視を矯正することは周知である。例えば、多焦点レンズ、例えば累進加入度レンズ（ＰＡＬ）が老視の治療に用いられている。ＰＡＬの累進表面は遠景、中景、および近景をレンズの遠焦点から近焦点まで、または頂部から底部まで垂直に増加する光屈折力の段階的、連続的累進において提供する。
【０００３】
ＰＡＬは装着者には魅力があるが、それはＰＡＬには光屈折力が異なるゾーンの間に、他の多焦点レンズに見られるような可視的な縁が存在しないからである。しかしながら、ＰＡＬに本来的につきまとう欠点としては、近視帯域用の屈折力を導入したため、レンズの中心の厚みが単視レンズと比べて増加している。このためＰＡＬはレンズ装着者の美容の観点から望ましくない。
【０００４】
ＰＡＬの中心の厚みを低減するのに用いられている一つの方法はレンズを高屈折率材料から形成してレンズの矢状方向の厚みを低減することである。有用な高屈折率材料としては一定のプラスチックが挙げられる。加えて、一定の希土類金属をドープしたアルミノシリケートまたはボロシリケートガラスが高屈折率材料を与える。しかしながら、多焦点レンズの中心の厚みを低減するこれらの方法の代替方法に対する需要が存在する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明において、従来の多焦点レンズに比べて中心の厚みを低減する方法およびその用法により製造されたレンズが提供される。より薄いレンズに加えて、本発明の方法は耐衝撃性の良好なレンズを提供する。
【０００６】
一実施の形態において、本発明は、レンズ基体の表面の少なくとも一部分に少なくとも一層の、表面形成量の高屈折率材料を堆積することを含む、ことからなる、またはことから本質的になる多焦点レンズの製造方法であって、上記材料がレンズ基体表面に近景ゾーン、中景ゾーンまたはそれらの組み合わせを形成するのに適した条件下で堆積される方法を提供する。別の実施の形態において、本発明は、この方法により製造された多焦点レンズを提供する。本発明の目的において、「高屈折率材料」は屈折率が約１．７以上の材料である。
【０００７】
本発明の方法は累進加入度レンズの製造に最大の用途がある。本発明の目的のためには、「累進加入度レンズ」は少なくとも１つの累進加入表面を有するレンズを意味する。「累進加入表面」または「累進表面」は連続的な非球面状表面であって遠景ゾーンと近景ゾーンおよびこれら遠景ゾーンと近景ゾーンとを結び屈折力が増加してゆくまたは低下してゆく中景ゾーンを有する表面を意味する。
【０００８】
さらに別の実施の形態では、本発明は、レンズ基体の表面の少なくとも一部分に少なくとも一層の、表面形成量の高屈折率材料を堆積することを含む、ことからなる、またはことから本質的になる多焦点レンズの製造方法であって、上記材料がレンズ基体表面に近景ゾーンおよび中景ゾーン形成するのに適した条件下で堆積される方法を提供する。別の実施の形態では、本発明はこの方法により製造されたレンズを提供する。
【０００９】
本発明の方法において使用されるレンズ基体はレンズまたは光プリフォームであってもよい。「光プリフォーム」は成形された、光を屈折することができ、眼鏡レンズを製造するのに適した光学的透明な製品を意味する。レンズ基体は、製造すべきレンズに望まれる、明視距離を較正するのに必要な球面度と、円柱度と、プリズム度とのすべてまたは一部分を組み込んでいる。レンズ基体は球面度と、円柱度と、プリズム度とのすべてを組み込んでいるのが好ましい。基体は任意の公知の方法、例えば成形、機械加工、キャスチング等またはそれらの組み合わせにより形成することができる。基体は射出成形するのが好ましい。
【００１０】
レンズ基体は、眼鏡レンズ用材料として使用するのに適した任意の材料で作製することができる。例示的な材料としては、限定されないが、ガラス、ポリカーボネート類、例えばビスフェノールＡポリカーボネート、アリルジグリコールカーボネート類、例えばジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−３９（商標））、アリルエステル類、例えばトリアリルシアヌレート、トリアリルホスフェート、およびトリアリルサイトレート、アクリレート類、メタクリレート類、例えばメチル、エチルおよびブチルメタクリレート並びにアクリレート、スチレン類、ポリエステル類等、これらの組み合わせが挙げられる。さらに、プリフォームは米国特許第６，００８，２９９号に開示されている１種以上のホスフィンオキサイドから形成してもよい。同公報明細書の開示内容は本明細書において参照されることにより、本発明の一部を構成する。基体材料は約１．５０以上の屈折率を有するのが好ましい。
【００１１】
好適な高屈折率材料は、材料が１）使用時の厚みにおいて、約１０％未満、好ましくは約５％未満の可視光線吸収率を有するように、および２）引っ掻き傷および衝撃に抵抗性であり、連続したフィルムであって表面粗さが約１５ｎｍ ｒｍｓであり、典型的な環境条件下で２ヶ月以上使用した際に光学的透明性、屈折性、光学的明瞭性およびレンズ基体への接着性が約５％を超えて変化することがない膜を形成することができるように、選択され堆積される。好適な高屈折率材料の例が下記の表に示されており、これらの材料は組み合わせて使用してもよい。リストされている屈折率は可視光線範囲における典型的な値であり、実際の値はフィルム加工、化学量論、および微細構造によって決まる。ｘの値は約０〜約２であり、ｙの値は約０〜約１．３３である。
【表１】

【００１２】
高屈折率材料の堆積は任意の手段により行うことができる。高屈折率変調または屈折率勾配が形成されるように堆積を行うことが好ましい。屈折率変調は空間座標の１つ、典型的には直行平面、例えばｘ−ｙ平面の上のｚ軸の関数としての屈折率の振動変化である。屈折率勾配は同様にして測定された屈折率における連続的変化である。変調または勾配は任意の従来方法により達成することができる。例えば、変調は２つの異なる組成物、例えば同じ金属の窒化物と酸化物を交互に堆積することにより形成することができる。勾配は沿うの組成を堆積が進行する間に、例えば窒素に対する酸素の割合を純粋な酸化物から純粋な窒化物まで連続的に変えることによりまたは堆積された層の厚みを連続的に増加させることにより層の組成を連続的に変えることにより形成される。
【００１３】
堆積された高屈折率材料は基体の屈折率とは約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍの波長範囲において少なくとも０．１異なっていなければならない。１層より多い層を堆積する場合は、これらの層は約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍの波長範囲において屈折率が相互に少なくとも０．１単位だけ相違していなければならない。当業者には認識されるように、堆積された高屈折率材料により与えられる光学的較正は追加された凹形曲線（サグ）の高さ、またはｚ軸に沿って測定された層の厚みと、層の形に堆積された材料の屈折率との積の関数である。
【００１４】
高屈折率材料の使用量は表面形成量または選択された材料に基づいてレンズ基体上に所望の表面を形成するのに適した量である。高屈折率材料の使用量は、約０μｍ〜約２００μｍ、好ましくは２μｍ〜約１００μｍの範囲の厚みの表面が形成されるような量でなければならない。典型的には、約１０μｍ〜約１００μｍの量が使用される。この層はレンズ基体の幾何学的中心において最も薄いことが好ましい。この層の基体の中心における厚みは約０μｍであるのが好ましい。
【００１５】
堆積された高屈折率材料は必ずしもレンズ基体表面の全体に渡って堆積されている必要はない。むしろ、中景ゾーン、近景ゾーンまたはそれらの組み合わせを設けることが望まれる基体表面の領域に渡って設けることが望ましい。
【００１６】
高屈折率材料の堆積はレンズ基体の背（眼球側）面または前（対象側）面あるいはそれらの双方に行うことができる。堆積は多数の方法の任意の方法により行うことができる。これらの方法の例としては、限定されないが、スパッタ、蒸発、化学蒸着、原子層堆積、陽極アーク堆積、イオンビーム堆積等およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００１７】
有効な一方法において、高屈折率材料は見通し距離堆積方法、例えばスパッタまたは蒸発を用いる近似コンタクトマスクを用いて堆積される。平均自由行程または堆積種が他の種もしくは堆積チャンバと衝突するまでの平均移動距離が堆積形の大きさよりも大きい真空条件下では、堆積は堆積源から塗布される基体まで直線行程で生じる。表面に近接しているがこれと接触していない堅い金属製マスクが堆積源から直線視野からブロックされている領域に堆積材料が堆積するのを防止する。このマスクは基体に与えられるべき形状を有し、固定されていてもよく、またはこのマスクはレンズ表面を横切って移動させてもよい。詳細な行程パラメータは堆積すべき材料によって決まる。
【００１８】
別の択一的な方法では、選択的堆積がレーザー誘導化学蒸着を用いて行われる。ガラスまたは金属性真空チャンバを用いてレンズ基体を収容する。このチャンバは直径が少なくとも約７５ｍｍのレーザーポートを有しているので、ビームは基体表面のあらゆる位置に焦点を結ぶことができる。このチャンバは有機金属化合物前躯体で充填されていてもよい。好適な前躯体は市販のレーザーを用いて特定の波長の光により分解可能なものである。前躯体とレーザーの相互作用により高屈折率材料の化学的分解と堆積が起きる。使用堆積速度は約１０ｎｍ／秒より速い。例示的な前躯体の例としては、限定されないが、ＣＨ₃ Ｉ、ＳｉＨ₄ 、Ｎ₂ Ｏ、ＴｉＣｌ₄ 等およびこれらの組み合わせが挙げられる。レーザービームは基体表面をパターン状に横切って所望の形状および厚さを与えるように連続的に移動される。
【００１９】
さらに別の実施の形態では、材料は選択的に除去されて所望の表面形状と厚みを生成する。厚みが略均一な高屈折率材料の層が例えば、限定されないが、スパッタ、蒸発、化学打擲、プラズマ等またはこれらの組み合わせを含む真空堆積を用いて基体表面上に堆積される。堆積された層は次いでイオンビームレーザーまたは高屈折率材料をアブレーション（焼灼）、蒸発等により除去することができる他のエネルギー源にかける。近似コンタクトマスクを使用してもよい。
【００２０】
上記堆積方法のすべてにおいて、堆積はそれぞれ表面の一断片を記述する多項式または多項式の和に一致し、境界においてスプライン等の適合ルーチンを用いて平滑化される複合表面形状の堆積を可能にするフィードバック機構により制御することができる。好適なフィードバック機構としては、限定されないが、光ファイバー光源および検知器を用いる反射率測定が挙げられる。スポットサイズが約１ｍｍ未満、好ましくは約１００μｍの集束光源を用いて堆積時の堆積層の厚みを正確に測定することができる。この上方は比例微積分法コントローラを用いて堆積システムにフィードバックされる。あるいはまた、所定の位置におけるレンズ全体の時差意の焦点距離を集束光源と検知器を用いて、光源のスポットサイズを約１ｍｍ未満にして測定してもよい。レンズの焦点距離を測定して所望の焦点距離とレンズを横切る種々の位置で比較する。
【００２１】
本発明の別の実施の形態として、堆積された層を基体の全表面に延在させ高次の、すなわち３次以上の、限定されないが、球面収差、非点収差、コマ収差を含む収差に対する較正を与えるようにしてもよい。これらの光学的較正は単一層の追加された凹形の高さを調整することにより与えてもよい。あるいはまた、１つより多い層を堆積し、２つの層の間の境界面のトポグラフィーを調整して所望の光学的収差の較正を得るのに必要な表面形状を与えるようにしてもよい。従って、別の実施の形態では、本発明は少なくとも１つの高次眼球収差を較正することができるレンズの製造方法であって、レンズ基体の表面の少なくとも一部分に少なくとも一層の、表面形成量の高屈折率材料を堆積することを含む、ことからなる、またはことから本質的になる多焦点レンズの製造方法であって、上記材料が、少なくとも１つの高次の光学収差を較正することができる表面を形成するのに適した条件下で堆積される方法を提供する。
【００２２】
本発明のこの実施の形態を実施する際に、所望の位置の遠景、中景および近景ゾーンを持つ累進加入度表面を有するプリフォームが使用され、このプリフォームは除去する必要のある高次の光学収差を有する。このプリフォームの表面は表面の参照表面に対する凹形値またはｘ、ｙ、ｚ座標をｘ、ｙ平面において決定するように、凹形の測定がなされる地点を約０．１ｍｍ〜約１．０ｍｍ毎に選択して地図が形成されている。この凹形の表は表面を覆う格子に分割され、この格子は、限定されないが、三角形、矩形、正方形等を含む種々の幾何学的図形の任意のものであり、各断片の大きさは１ｍｍ以上、８ｍｍ以下である。
【００２３】
各断片については、標的物距離からの望ましい物距離は、近景ゾーンにおいて約４５ｃｍであり、中景ゾーンにおいて約６０ｃｍである。凹形（サグ）値は、レンズ装着者の指示により必要とされる、その断片における球柱面較正と、球柱面およびプリズム較正を与える所望の物距離断片のすべての点において決定される。各断片における各点の凹形値の測定値と計算値の差を決定し、堆積されるべき高屈折率材料の屈折率を考慮に入れて再計算される。各断片の境界となる点の凹形値を隣接する断片の凹形値と比較して凹形値の不連続性と各断片の境界におけるスロープを決定する。
【００２４】
各断片の全ての点における凹形値をその不連続性がヒトの目に感じられなくなる約０．１μｍ以下まで変更し、低減され、スロープの不連続性はヒトの目にイメージジャンプの形で感じられなくなる、約０．１度以下に低減される。各断片の新しい表面に最もよく適合する値が球柱面に関して決定され、この行程が必要に応じて必要な回数繰り返されて、それ以上凹形値に変化が生じなくなるまで行われる。各断片の全ての点の凹形値が知られると、高屈折率材料の層が必要な厚みに堆積される。

Claims (17)

1. レンズ基体の表面の少なくとも一部分に少なくとも一層の、表面形成量の高屈折率材料を堆積することを含む多焦点レンズの製造方法であって、上記材料がレンズ基体表面に近景ゾーン、中景ゾーンまたはそれらの組み合わせを形成するのに適した条件下で堆積されることを特徴とする方法。
2. 前記高屈折率材料は前記近景ゾーンおよび前記中景ゾーンを形成するのに適した条件下で堆積されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記高屈折率材料は前記レンズ基体の全表面に堆積されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記高屈折率材料は前記レンズ基体の全表面に堆積されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記高屈折率材料はＳｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＯ_x Ｎ_y 、ＺｒＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、Ｃｒ₂ Ｏ、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、ＭｇＯ、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 、ＨｆＯ₂ 、Ｙ₂ Ｏ、ダイアモンド、ダイアモンド様炭素、窒化炭素およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、ｘは約０〜約２、ｙは約０〜約１．３３であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の方法。
6. 前記堆積は屈折率変調が形成されるように行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記堆積は屈折率勾配が形成されるように行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の方法により製造された多焦点レンズ。
9. 請求項５に記載の方法により製造された多焦点レンズ。
10. 請求項６に記載の方法により製造された多焦点レンズ。
11. 請求項７に記載の方法により製造された多焦点レンズ。
12. 少なくとも１つの高次眼球収差を較正することができるレンズの製造方法であって、レンズ基体の表面の少なくとも一部分に少なくとも一層の、表面形成量の高屈折率材料を堆積することを含み、上記材料が前記少なくとも１つの高次光学収差を較正することができる表面を形成するのに適した条件下で堆積されることを特徴とする方法。
13. 前記高屈折率材料は前記レンズ基体の全表面に堆積されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記高屈折率材料は前記レンズ基体の全表面に堆積されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記高屈折率材料はＳｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＯ_x Ｎ_y 、ＺｒＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、Ｃｒ₂ Ｏ、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、ＭｇＯ、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 、ＨｆＯ₂ 、Ｙ₂ Ｏ、ダイアモンド、ダイアモンド様炭素、窒化炭素およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、ｘは約０〜約２、ｙは約０〜約１．３３であることを特徴とする請求項１２、請求項１３、または請求項１４に記載の方法。
16. 請求項１２、請求項１３または請求項１４に記載の方法により製造された多焦点レンズ。
17. 請求項１５に記載の方法により製造された多焦点レンズ。