JP2849657B2 - レンズの形状を補正する方法および装置 - Google Patents

レンズの形状を補正する方法および装置

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    • A61F2009/00872—Cornea

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、人体または動物体についてのレンズの形状
補正を除き、レンズの形状を補正するにあたり、レンズ
の表面が、マスクにより露出される或る領域について該
マスクを通して、パルス化された放射の源からの放射に
より作用印加され、各放射パルスの射突に際し、レンズ
の材料が放射の作用により除去され、該放射は１つのビ
ームに集中されレンズ表面の射突に際しての該ビームの
断面積は該マスクにより露出されるレンズ表面積より小
であり、該ビームは該マスクにより露出される全レンズ
表面がレンズ表面を順次に照射するパルスにより照射さ
れる、レンズの形状を補正する方法に関する。
更に、本発明はこの方法を実行する装置に関する。
前述の方法を用いて、レンズ、例えばコンタクト・レ
ンズの表面の形状は、光学的切除として知られる表面の
光学的補正を遂行することができるという態様で、作ら
れる。従来は、レーザ、すなわち、放射パルスを時間的
に順次に反復して放射するパルス化されたレーザが、こ
の目的のために放射の源として用いられる。これらの放
射パルスは、希望される補正量に対応してマスクを介し
てレンズ表面に指向させられ、極めて小量の材料をレン
ズ表面から各射突時に切除する。
全体の区域が各々放射パルスにより完全に照射されマ
スクにより露出されるレンズ表面を備えた、この形式の
プロセスは周知の技術である。すなわち、マスクに向か
う光線の束の断面はマスクにより露出される区域の断面
より各々放射パルスにおいて広い。しかし、強度につい
て問題が生ずる可能性があり、その理由は、レーザによ
り生成された全体的な放射は比較的大なる区域にわたり
分布させられねばならぬ可能性があるからである。
一方、レーザにより生成された放射エネルギを、非常
に狭い断面を備えた光線の束に集中し、この光線の束が
マスクにより露出されたレンズ表面をスキャナと類似の
状態で走査する方式も周知の技術である。この点に関
し、放射パルスの位置が互いに正確に隣接しなければな
らないので、全体的な区域の均一な照射を得ることが非
常に難しい。
更なる周知の方法の場合、放射は、マスクにより露出
された区域に段階的に導かれるビーム形状の区域に集中
される。この点に関して、露出の区域の一部だけ各々の
照射で照射されるが、これらの部分を相互に接続するこ
とは容易にできる。
前述のプロセスの全てにおいて、マスクに依って露出
された区域は放射パルスにより全てのポイントで最終的
に射突されるので、多かれ少なかれ均一の材料切除がマ
スクにより露出された全体的な領域に現われ、この材料
切除の深さは１つの放射パルスの材料切除に対応してい
る。
深い材料切除が要望されるときは、手順を全体的に繰
り返すことが通常は必要になる。
本発明の一つの目的は、既に最初の照射手順中に、多
重照射に対応する材料切除の深さを達成できるように、
冒頭に説明された形式の方法を実施することにある。
本発明においては、基本形態として、人体または動物
体についてのレンズの形状補正を除き、レンズの形状を
補正するにあたり、レンズの表面が、マスクにより露出
される或る領域について該マスクを通して、パルス化さ
れた放射の源からの放射により作用印加され、各放射パ
ルスの射突に際し、レンズの材料が放射の作用により除
去され、該放射は１つのビームに集中されレンズ表面の
射突に際しての該ビームの断面積は該マスクにより露出
されるレンズ表面より小であり、該ビームは該マスクに
より露出される全レンズ表面がレンズ表面を順次に照射
する放射パルスにより照射される、レンズの形状を補正
する方法において、順次の放射パルスの間において、ビ
ームは順次にレンズ表面を照射する放射パルスにより射
突されるレンズ表面の領域が部分的に重複する程度まで
だけ運動させられ、レンズ表面を順次に照射する放射パ
ルスにより射突されるレンズ表面の領域の重複する程度
はマスクの開口部の掃引の期間において変化させられ
る、ことを特徴とする方法、および 人体または動物体についてのレンズの形状補正を除
き、レンズの形状を補正するにあたり、レンズの表面
が、マスクにより露出される或る領域について該マスク
を通して、パルス化された放射の源からの放射により作
用印加され、各放射パルスの射突に際し、レンズの材料
が放射の作用により除去され、該放射は１つのビームに
集中されレンズ表面の射突に際しての該ビームの断面積
は該マスクにより露出されるレンズ表面より小であり、
該ビームは該マスクにより露出される全レンズ表面がレ
ンズ表面を順次に照射する放射パルスにより放射され
る、レンズの形状を補正する方法において、順次の放射
パルスの間において、ビームは順次にレンズ表面を照射
する放射パルスにより射突されるレンズ表面の領域が部
分的に重複する程度までだけ運動させられ、回転軸に関
し回転対称ではないマスク開口部を有するマスクが用い
られ、レンズ表面を順次に照射する放射パルスにより射
突されるレンズ表面の領域の重複の相異なる程度はマス
クの相異なる位置について選択される、ことを特徴とす
る方法、が提供される。
本発明の一つの目的は、本発明に従って最初に説明さ
れた形式の方法、すなわち、光線の束は、レンズ表面に
続けて射突する放射パルスにより射突されたレンズ表面
の領域が部分的に重複する程度にだけ、連続する放射パ
ルスの間で移動される、前述の方法で達成される。重複
の程度に基づいて、放射パルスは重複する領域に形付け
られるようにレンズ表面に繰り返し射突するので、大き
な材料切除の深さも達成できる。例えば、２つの放射パ
ルスは各々領域に射突して50％の隣接する放射断面の重
複になり、３つの放射パルスは67％の重複になる。従っ
て、１つの手順で希望された深さに材料切除を行うこと
ができる。
原則として、このような方法は、マスクにより露出さ
れた区域の完全な均一な照射を走査中に可能にする、光
線の束の断面の全ての形態で実施できるが、それは、光
線の束の断面が、或る方向、しかし垂直に僅かだけ延長
する方向にマスクにより露出された区域を完全に覆う長
方形ビームの形状を備えているとき、且つビームが垂直
に延長するこの方向で続く放射パルスの間に移動される
とき、特に優れている。レンズ表面に続けて射突するビ
ームはマスクにより露出された区域と交差するとき１回
または数回重なるので、レンズ表面の非常に均一な照射
が、正確に定められた数の射突放射パルスにより達成で
きる。棒状のビーム断面を用いるときは、レンズ表面
が、比較的小なるレーザの場合に、希望される材料の除
去を達成するに充分な、比較的大なるパワーにより照射
されることが重要である。
マスクは、このマスクにより露出されたレンズ表面の
全体的な区域が放射パルスにより射突された時にだけ、
新しい位置に移動されるようになっている。
ここに、このことは、マスクがレンズの光軸のまわり
に段階的に回転させられる場合に、有利なことである。
そこで、レンズ表面を続けて射突する放射パルスによ
り射突されたレンズ表面の領域の重複の程度は、マスク
の開口部を掃引するときに調整される。マスクの開口部
に依って露出されたレンズ表面は従って異なる深さに材
料切除されるので、材料切除の規模は重複により制御で
きる。
マスクがレンズの光軸のまわりに段階的に回転させら
れる他の実施例において、マスクの回転軸に関して回転
自在に対称にならないマスクの開口部が使用できて、レ
ンズ表面に続けて射突する放射パルスにより射突された
レンズ表面の領域の重複の程度はマスクの異なる位置で
変わるように選択される。マスクの開口部の各々個々の
位置で、重複は従って一定の状態を保つので、材料は或
るマスクの位置でマスクに依って露出されたレンズ表面
の全体的な領域から同じ深さに除去される。これと逆
に、重複をマスクの異なる角度の位置で調整すると、異
なる角度の領域で異なる材料切除が達成できるので、例
えば、近視または遠視を、マスクの形状に起因する放射
方向における材料切除の異なる方向に加えて補正でき
る。
本発明の他の一つの目的は前記の方法を実行する装置
を開発することにもある。このような装置は請求の範囲
第９項および第13項に記述されている。有利な発展は請
求の範囲第10項ないし第12項および第14項ないし第16項
に示される。
次に示す発明の好適な実施例の記述は、図面を参照し
ながら詳細に本発明を説明するのに用いられるものであ
り、 第１図はレンズの形状を補正するための装置の略図で
あり、 第２図は、放射の断面の半分に対応する、ステップ幅
を有し、５つの連続する放射ステップの放射されるレン
ズの概略断面図であり、 第３図は第２図と類似する図であって、４つの連続す
る放射ステップを備え、ステップ幅だけが放射の断面の
1/3になるものを示す。
本発明は眼１の角膜の形状整形を用いて次のように説
明されるが、他のレンズもこのような状態で、例えばコ
ンタクト・レンズのような形状で作製できることも理解
される。
マスク３はレンズ２として次のように一般的に説明さ
れる角膜の前部に配置され、このマスクは、レンズ２の
光軸のまわりに段階的に回転できる構造であり、レンズ
２の表面部を露出させるギャップを備えていて、そこで
はレンズ２の自由運動部はマスク３の位置で変わること
ができる。マスク３はステッピング電動機４により段階
的に回転させられ、電動機４はライン６を介して制御装
置５により制御される。
この制御装置５は、レーザ７例えば193nmの波長を有
し制御要素５の制御のもとに放射パルスの放射するエク
サイマ・レーザをも制御する。これらの放射パルスは、
偏向用反射鏡８を介しマスク３へ指向され、また、マス
ク３の開放された部分を介しレンズ２の表面へ指向され
る。
偏向用反射鏡８には、他の一つのライン９を介して制
御装置５により作動される駆動要素が装着されている。
そこで、偏向用反射鏡８の回転角度が調整できて、第１
図では２つの異なる回転角度が実線または点線に依って
表され、偏向角度の違いはわかりやすい図にするため図
面では特に拡大して図示される。
光学的手段は図には図示されていないが、例えば、光
線の断面が平らで細長い長方形またはビームの形状にな
るように、レーザ７により放射される放射の光線の断面
の形状にするシリンダ状のレンズになる。
このビームは、マスク３の開口部より或る方向で大き
いが、垂直に位置する方向ではかなり小さい、構成要素
を備えているので、各々放射パルスにおいて、マスク３
により露出されるレンズ２の表面のビーム形状の領域だ
けが放射の射突を受ける。
レンズ２の表面に射突するビーム形状の断面による、
この放射パルスの作用が第２図に概略的に図示される。
この点に関し、放射パルスによるビームの区域はレンズ
２の表面の細長い長方形10により示され、この長方形は
マスクにより露出されるレンズ表面の部分の図示する面
だけ延長するが、図示する面と垂直に、マスクにより露
出される開口部全体を覆う本質的に大きな延長部が与え
られている。そこで、長方形10は、放射断面の偏向方向
で射突する放射パルスの断面の広がり部を単純に表して
いるにすぎない。
第２図の最上部に、放射パルスが射突する時に、空胴
11がレンズ表面に“焼成される（burnt）”状況が図示
され、この空胴の寸法は放射断面の寸法に実質的に対応
している（長方形10により表わされる）。空胴11の深さ
は、照射されるエリアに放射パルスにより供給されるエ
ネルギによりもたらされる。
発明に従い、放射断面は、偏向用反射鏡８を旋回し、
放射パルスごとに、レンズ２に相応して、すなわち部分
的な覆いまたは重複部が残る程度にだけ変位される。第
２図の場合においては、放射断面の変位通路はビーム形
状の放射領域の幅の半分から成り、第２図においてこの
ことは、長方形10が其の長さの半分だけ変位させられる
ことで、明瞭になる。
放射パルスがこの位置で再びレンズ表面に射突する
と、材料は、空胴11の深さに対応する深さに放射領域で
再び切除される。50％の重なりに依り、深さは放射断面
の半分の長手方向の中心領域になり、この深さは、第２
図の第２段階に表わされるように、空胴11の深さの２倍
に対応している。
第２図の３つの次に示す段階において、放射断面は、
そのたびに長方形の幅の半分だけ更に変位させられる。
このように、レンズ２の表面は２つの射突する放射パル
スのエネルギに対応する深さに材料切除され、単純に周
辺で段階構造が生じる結果になることが明らかである。
このように、マスクにより露出される区域が放射パルス
により全体的に１度射突される通常の材料切除の深さの
２倍になる材料切除が得られる。
第３図の場合、変位の短いほうの通路に対する放射断
面の変位に対応する手順、すなわち、長方形10の幅の1/
3の変位になる手順が説明されている。このように、１
つの照射中の材料切除の量の３倍に対応する材料切除
は、このようにして達成されることがわかる。更に、こ
のてんに関して、周辺に段階構造が生じる結果になる。
この制御方式は、必然的に、マスクにより露出させら
れる領域の重複を全体の領域に対し一定に保持せず、そ
れを変化させることが可能であり、それにより、この態
様でビームの断面の変位の方向において、相異なる形状
形成を達成することができる。このために、偏向用反射
鏡８のピボット動作の段階の幅が制御装置５により変化
させられることで充分である。
この制御方式を用いると、レンズ表面の球面の補正
を、すなわち、非球面の補正と同時に、例えば非点収差
のように行うこともできる。これは、マスクが段階的に
回転され且つ各マスクの位置における重複が制御要素に
より選択されて変動するので、全体的に、異なる材料切
除の速度がマスクの異なる角度位置に対して現れるので
実現できる。このことは球面の補正をみちびき、それと
同時に、マスクの形状は非球面の補正に対処し得ること
になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/06 A61F 9/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】人体または動物体についてのレンズの形状
    補正を除き、レンズの形状を補正するにあたり、レンズ
    の表面が、マスクにより露出される或る領域について該
    マスクを通して、パルス化された放射の源からの放射に
    より作用印加され、各放出パルスの射突に際し、レンズ
    の材料が放射の作用により除去され、該放射は１つのビ
    ームに集中されレンズ表面の射突に際しての該ビームの
    断面積は該マスクにより露出されるレンズ表面積より小
    であり、該ビームは該マスクにより露出される全レンズ
    表面がレンズ表面を順次に照射する放射パルスにより照
    射される、レンズの形状を補正する方法において、順次
    の放射パルスの間において、ビームは順次にレンズ表面
    を照射する放射パルスにより射突されるレンズ表面の領
    域が部分的に重複する程度までだけ運動させられ、レン
    ズ表面を順次に照射する放射パルスにより射突されるレ
    ンズ表面の領域の重複する程度はマスクの開口部の掃引
    の期間において変化させられる、ことを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】ビームの断面は、矩形の棒体の形を有し、
    該矩形の棒体は、１つの方向においては該マスクによる
    露出される区域を完全に覆うが、該方向に垂直な方向に
    おいては該区域の小部分のみを覆い、該棒体は順次の放
    射パルスの間においてこの垂直の方向に運動させられ
    る、請求の範囲１記載の方法。
  3. 【請求項３】該マスクは、該マスクが露出する全部をレ
    ンズ表面の区域が放射パルスで射突されてしまうときだ
    け、新しい位置へ移動させられる、請求の範囲１または
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】該マスクは、レンズの光学軸のまわりに段
    階的態様で回転させられる、請求の範囲３記載の方法。
  5. 【請求項５】人体または動物体についてのレンズの形状
    補正を除き、レンズの形状を補正するにあたり、レンズ
    の表面が、マスクにより露出される或る領域について該
    マスクを通して、パルス化された放射の源からの放射に
    より作用印加され、各放射パルスの射突に際し、レンズ
    の材料が放射の作用により除去され、該放射は１つのビ
    ームに集中されレンズ表面の射突に際しての該ビームの
    断面積は該マスクにより露出されるレンズ表面積より小
    であり、該ビームは該マスクにより露出される全レンズ
    表面がレンズ表面を順次に照射する放射パルスにより照
    射される、レンズの形状を補正する方法において、順次
    の放射パルスの間において、ビームは順次にレンズ表面
    を照射する放射パルスにより射突されるレンズ表面の領
    域が部分的に重複する程度までだけ運動させられ、回転
    軸に関して回転対称ではないマスク開口部を有するマス
    クが用いられ、レンズ表面を順次に照射する放射パルス
    により射突されるレンズ表面の領域の重複の相異なる程
    度はマスクの相異なる位置について選択される、ことを
    特徴とする方法。
  6. 【請求項６】ビームの断面は、矩形の棒体の形を有し、
    該矩形の棒体は、１つの方向においては該マスクにより
    露出される区域を完全に覆うが、該方向に垂直な方向に
    おいては該区域の小部分のみを覆い、該棒体は順次の放
    射パルスの間においてこの垂直の方向に運動させられ
    る、請求の範囲５記載の方法。
  7. 【請求項７】該マスクは、該マスクが露出する全部のレ
    ンズ表面の区域が放射パルスで射突されてしまうときだ
    け、新しい位置へ移動させられる、請求の範囲５または
    ６記載の方法。
  8. 【請求項８】該マスクは、レンズの光学軸のまわりに段
    階的態様で回転させられる、請求の範囲７記載の方法。
  9. 【請求項９】レンズ（２）の形状を補正するにあたり、
    マスク（３）により露出される或る領域において、該マ
    スクを通して、パルス化された放射の源（７）からの放
    射により、該レンズの表面に作用印加し、各放射パルス
    の照射に際して放射の作用により該レンズの材料を除去
    し、該放射は１つのビームに集中されレンズ表面照射時
    の該ビームの断面積は該マスクにより露出されるレンズ
    表面積より小であり、該ビームは、制御可能な光学手段
    （８）により、該マスクにより露出される全部のレンズ
    表面がレンズ表面を順次に照射する放射パルスにより照
    射される態様で運動させられる、レンズ（２）の形状を
    補正する装置において、順次の放射パルスの間で、該ビ
    ームは、レンズ表面を順次に照射する放射パルスにより
    射突されるレンズ表面の領域が部分的に重複する程度に
    だけ、制御可能な光学手段（８）により運動させられ、
    制御装置（５）は光学手段（８）の運動の段階の幅を変
    化させ、マスク（３）は固定の位置にある、ことを特徴
    とするレンズの形状を補正する装置。
  10. 【請求項１０】ビームの断面は、矩形の棒体の形を有
    し、該矩形の棒体は、１つの方向においては該マスクに
    より露出される区域を完全に覆うが、該方向に垂直な方
    向においては該区域の小部分のみを覆い、該棒体は順次
    の放射パルスの間においてこの垂直の方向に運動させら
    れる、請求の範囲９記載の装置。
  11. 【請求項１１】制御装置（５）は、該マスクが露出する
    全部のレンズ表面の区域が放射パルスで射突されてしま
    うときだけ、マスク（３）を新しい位置へ移動させる、
    請求の範囲９または10記載の装置。
  12. 【請求項１２】制御装置（５）は、マスク（３）をレン
    ズを光学軸のまわりに段階的態様で回転させる、請求の
    範囲11記載の装置。
  13. 【請求項１３】レンズ（２）を形状を補正するにあた
    り、マスク（３）により露出される或る領域において、
    該マスクを通して、パルス化された放射の源（７）から
    の放射により、該レンズの表面に作用印加し、各放射パ
    ルスの照射に際して放射の作用により該レンズの材料を
    除去し、該放射は１つのビームに集中されレンズ表面照
    射時の該ビームの断面積は該マスクにより露出されるレ
    ンズ表面積より小であり、該ビームは、制御可能な光学
    手段（８）により、該マスクにより露出される全部のレ
    ンズ表面がレンズ表面を順次に照射する放射パルスによ
    り照射される態様で運動させられる、レンズ（２）の形
    状を補正する装置において、順次の放射パルスの間で、
    該ビームは、レンズ表面を順次に照射する放射パルスに
    より射突されるレンズ表面の領域が部分的に重複する程
    度にだけ、制御可能な光学手段（８）により運動させら
    れ、制御装置（５）はマスク（３）の相異なる位置の間
    における光学手段（８）の運動の段階の幅を変化させ
    る、ことを特徴とするレンズの形状を補正する装置。
  14. 【請求項１４】ビームの断面は、矩形の棒体の形を有
    し、該矩形の棒体は、１つの方向においては該マスクに
    より露出される区域を完全に覆うが、該方向に垂直な方
    向においては該区域の小部分のみを覆い、該棒体は順次
    の放射パルスの間においてこの垂直の方向に運動させら
    れる、請求の範囲13記載の装置。
  15. 【請求項１５】制御装置（５）は、該マスクが露出する
    全部のレンズ表面の区域が放射パルスで射突されてしま
    うときだけ、マスク（３）を新しい位置へ移動させる、
    請求の範囲13または14記載の装置。
  16. 【請求項１６】制御装置（５）は、マスク（３）をレン
    ズの光学軸のまわりに段階的態様で回転させる、請求の
    範囲15記載の装置。
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