JP2964171B2 - コンタクトレンズの製造方法及びコンタクトレンズ製造装置 - Google Patents

コンタクトレンズの製造方法及びコンタクトレンズ製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクトレンズ、特
に個々の使用者に適したコンタクトレンズの製造方法
と、それに用いられるコンタクトレンズ製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】視力欠陥者のうち、従来商品化されてい
るコンタクトレンズを利用することができない人々が少
なからず存在する。利用者の眼球、特に角膜の形状によ
っては、ある程度規格化されている従来のレンズが対応
できないか、あるいは不充分な矯正効果しか及ぼさない
ためである。このような人々にとって、残された唯一の
解決策は特別製のレンズを製造することしかないが、こ
れには規格化レンズの場合よりもかなり長い時間と費用
がかかり、装着する上での危険性も大きくなる。適正な
装着状態を実現するまでに数回の試着を行わなければな
らないこともある。レンズの再加工や種類の変更が必要
になる場合も少なくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、個々
の使用者に適したコンタクトレンズ、特に特殊レンズの
経済的な製造を達成するコンタクトレンズの製造方法及
び製造方法を提供することである。製造方法は、コンタ
クトレンズの大規模生産に通常用いることのできるもの
でなければならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よる下記の方法によって解決される。 1.眼球表面の形状を３次元的に測定する。 2.レンズ背面の幾何学的構造（ジオメトリー）を、装着
特性もしくは装着方針（勾配装着、平面装着などの装着
基準）に基づいて決定し、測定された眼球形状に適合す
るようにする。 3.以上のような方法で決定されたレンズ背面と眼球表面
との間に形成され、レンズ背面について決定された幾何
学構造と測定された眼球表面の形状により限定される涙
液レンズ(lachrymal lens)の光学的効果は、コンタクト
レンズの物理的特性（ハード、ハード／フレキシブル、
フレキシブル、ソフト）を考慮して決定される。 4.レンズ前面の幾何学構造は上述の涙液レンズの光学的
効果とコンタクトレンズによる視覚矯正を考慮し、ま
た、コンタクトレンズの素材を特に考慮して決定する。 5.レンズ前面及び背面の幾何学構造に関するデータを保
存する。 6.保存されたレンズの幾何学構造データに従って、デー
タに合った特定のレンズを製造する。
【０００５】レンズの製造は、以下に示すような既知の
方法のいずれかを用いて行う。 1.旋盤加工技術 2.一表面キャスティング製法（セミ−モールド） 3.キャスティング製法（フル−モールド） 4.レーザー加工 5.熱成型製法 コンタクトレンズ製造の古典的製法は旋盤加工技術であ
る。ボタン状、半ボタン状などの形状をした半加工レン
ズから素材を除去するには、素材除去用の工具が用いら
れる。素材除去用の工具は、工作機械内の適当な制御手
段によってあらかじめ蓄積されていた幾何学構造データ
により制御される。
【０００６】ダイヤモンドなどの切断用具を素材除去用
工具として用いることもできる。半加工レンズを旋盤の
主軸台の中心に固定する。主軸台の中心部は、台ととも
に主軸の周囲を回転するようになっている。その後、蓄
積された幾何学値に従って、素材除去用の工具、特に切
断用具が上記のデータによる制御を受けつつ作動し、コ
ンタクトレンズのレンズ前面、背面ならびに端部に理想
的な幾何学構造が作り出される。また、蓄積されたレン
ズの幾何学構造データに従って制御されるレーザービー
ムも、素材除去工具として適当である。
【０００７】一表面キャスティング製法もしくはキャス
ティング製法によってレンズを製造することもできる。
キャスティング製法の場合、既知のやり方に従って２つ
に分かれた型を用いることができる。加工開始時に２つ
の型の間にコンタクトレンズ素材を挿入するのである。
その後、重合等の方法でコンタクトレンズ素材を加工し
て完成状態にする。レンズ前面及び背面の幾何学構造
は、２つの型の鋳造面によって成型される。２つの型の
鋳造面は、蓄積されたレンズ前面及び背面の幾何学構造
データに従って予め成型しておく。適当な制御が可能な
素材除去用工具を用いて型の鋳造面にあたる部分から素
材を除去して鋳造面を形成することもできる。また、直
接レンズを製造する場合と同様なやり方で、半加工状態
の型から素材を除去して鋳造面を形成することもでき
る。
【０００８】コンタクトレンズの所望の表面幾何学構造
は、１つないし２つの型の鋳造面により作り出される。
【０００９】キャスティング工程の間にレンズ本体端部
の最終仕上げを行う場合に、型を用いる方法も知られて
いる。
【００１０】キャスティング作業が完了した後、必要が
あれば端部の機械加工を行ってもよい。レンズを１個単
位で製造する場合や、コンタクトレンズの初期材料が非
常に高価である場合には、半加工状態の型から素材を除
去して作った鋳型による直接製造が適している。キャス
ティング製法により大量生産または多数のコンタクトレ
ンズの製造を行う場合には、まず、レンズの前面、背
面、端部について蓄積された幾何学構造の数値に従って
型製造用の工具を形成し、次にそれらの工具を用いて、
射出成型工程等の方法で型を製造する。
【００１１】
【作用】このような構成とすることにより、眼球表面の
形状を３次元的に測定し、レンズ背面の幾何学的構造を
測定された眼球形状に適合するように決定し、前記レン
ズ背面と前記眼球表面との間に形成される涙液レンズの
光学的効果を決定し、前記涙液レンズの光学的効果とコ
ンタクトレンズによる視覚矯正を考慮してレンズ前面の
幾何学構造を決定し、前記レンズ前面及び背面の幾何学
構造に関するデータを保存し、前記レンズの前記保存幾
何学構造データに従って特定のレンズを製造することが
できる。
【００１２】
【実施例】図１に示したコンタクトレンズ製造装置は、
人間の眼球表面15の形状の３次元的測定のための形状測
定装置１を含んでいる。形状測定装置１は、例えば、モ
アレ法（Moire technique ）等を用いて行うことができ
る。モアレ法を用いた方法では、測定する表面すなわち
眼球の表面に格子状の線を投影し、眼球を格子ごしに見
た際に格子が作り出す干渉線が眼球表面の輪郭線を示す
ことになる。いわゆるモアレ像に、眼球表面の座標を確
認するのに必要な情報がすべて完全に含まれているので
ある。このモアレ像はいわば眼球表面の輪郭像である。
【００１３】なお、商品として市販されている形状測定
装置（例えばアルファレッタのオプチムド社製の「ECT
100 コーニール トポグラファ」など）を用いて上記の
形状測定１を行うこともできる。この場合もモアレ像を
用いる場合と同様、眼球表面の像が輪郭線で示される。
また、眼球に接触せずにその表面を走査するためにいわ
ゆるレーザ針を使用することもできる。この場合には、
走査対象の眼球から散乱される光を焦点探知機が分析
し、表面のさまざまな輪郭について散乱光に対応した信
号を提供することになる。
【００１４】上記の工程の後にあるコンピュータユニッ
ト３において、形状測定装置１により与えられた表面に
関する信号から、製造されるコンタクトレンズ背面の幾
何学構造が決定される。さらに、調整装置２により装着
特性もしくは装着方針が与えられ、該調整装置はデータ
記憶装置の形をとることもある。調整装置２からコンピ
ュータユニット３に、眼球表面に対するレンズ背面の装
着状態を平面状とするか、勾配状とするかの指示が与え
られる。すなわち、製造されるコンタクトレンズ背面の
幾何学構造は、眼球表面、特に角膜部分の形状データに
基づき、かつ選択された装着方針に基づいて、コンピュ
ータユニット３において決定されるわけである。レンズ
背面には通常、背面光学域、背面転移域、装着域、背斜
面、コンタクトレンズ前面及び背面の転移域を形成する
端部、等が含まれている（図３参照）。
【００１５】上記コンピュータユニット３に接続してい
る別のコンピュータユニット４においては、コンタクト
レンズ装着時にレンズ背面と眼球表面との間に涙によっ
て形成される涙液レンズの光学的効果が決定される。こ
の決定にあたっては、形状測定装置１によって確認され
た形状測定データとコンピュータユニット３が決定した
背面幾何学構造データ、ならびにコンタクトレンズ素材
の物理的特性が考慮される。そのため、コンピュータユ
ニット４は形状測定装置１とコンピュータユニット３の
双方に接続されている。涙液レンズの光学的効果の決定
にあたっては、涙液の屈折指数をも計算にいれることが
できる。
【００１６】コンピュータユニット４には第３のコンピ
ュータユニット６が接続しており、このコンピュータユ
ニット６においてコンタクトレンズ前面の幾何学構造が
決定される。この決定にあたっては、第２のコンピュー
タユニット４が決定した涙液レンズの光学的効果が考慮
される。
【００１７】コンタクトレンズによって達成される理想
的な視力矯正についても考慮しなければならない。これ
ら視力矯正に関するデータは、記憶装置５に保存されて
いる。ただし、この装置５は、キーボード等を用いて適
当な視力矯正値（頂点屈折値）に情報を送り込む場合の
適当な入力装置としても用いられる。コンピュータユニ
ット６においては、コンタクトレンズ（レンズ素材の屈
折指数）及び涙液レンズから構成される矯正システム全
体が考慮の対象となる。すなわち、コンタクトレンズ前
面の幾何学構造を決定するについては、涙液レンズの光
学的効果と、コンピュータユニット３によって既に決定
されているコンタクトレンズ背面の幾何学構造とが、と
もに考慮されることになる。コンタクトレンズ前面に
は、前面光学域、前面転移域、レンズ部、前斜面が含ま
れている。
【００１８】図３は、コンタクトレンズ前面／背面のさ
まざまなゾーンを示したものである。ここに使用されて
いる記号は、次の通りである。 Ａ 前面光学域 Ｇ 背面転移域 Ｂ 前面転移域 Ｈ 背面光学域 Ｃ レンズ部 Ｋ 中心厚 Ｄ 端部厚 Ｌ 直径 Ｅ 背斜面 Ｍ 端部 Ｆ 装着域 Ｎ 前斜面 レンズの優れた対応性とともに、コンタクトレンズの背
面が角膜に可能な限り均等に、また、鞏膜にも可能な限
り均等に装着された時、コンタクトレンズの最適な装着
が達成される。コンタクトレンズが上まぶたにほとんど
抵抗を与えないような状態を実現しなければならない。
【００１９】しかしながら、この目的は、基本的な生理
学的要件によりある程度妨げられる。角膜への外部から
の酸素供給は、コンタクトレンズを通した浸透作用によ
って、また、涙液に含まれる酸素によって行われる。こ
の２つの大きな前提条件、すなわちコンタクトレンズの
最適対応性と角膜への最大酸素供給を考慮に入れ、レン
ズの幾何学構造は、一方では自然な快適さを与えるよ
う、かつ、良好な酸素供給を保証するため、コンタクト
レンズと角膜との間に常に補充される涙の量を詳細に規
定して決定されなければならない。
【００２０】上記の目的のために、コンピュータユニッ
トによって以下の主要パラメータが決定される。 1.レンズの全直径 2.内部の幾何学構造（楕円面、球、それらの組合せ等） 3.涙液レンズの体積 4.補充される涙液の量 5.特に対応性に富んだレンズの端部を考慮に入れた、コ
ンタクトレンズの全体設計の最適化 6.涙液レンズを考慮したコンタクトレンズ全体の頂点屈
折値 主要パラメータを測定する際には、目によって異なる鞏
膜の形状は特に考慮しなければならない。二つの角膜の
中心半径が等しい場合でも、鞏膜が角膜から異なる形で
平らになっていることがある。極端な場合には非常に平
板な形をした鞏膜がある一方で、極度に傾斜を帯びた鞏
膜もある。鞏膜が平板な形をしている場合には、原則と
してより平面的な装着方法が選択される。すなわち、コ
ンタクトレンズの湾曲部分の中心半径が最も平坦な角膜
中心半径よりも０．１ｍｍ大きい（平坦な）ものが選択
される。その場合、コンタクトレンズの端部及び背斜面
は、レンズの稼働範囲を２mmまでとすると、レンズの端
部が眼球表面に「食い込まない」ような形状をとること
になる。
【００２１】鞏膜の傾斜が大きい場合には、レンズの稼
働範囲をおよそ１mm程度に減らすため、より傾斜を帯び
た装着方法が選択される。レンズが角膜の端部に正確に
装着することを確実にするよう努力される。コンタクト
レンズの湾曲部分の中心半径は最も平坦な角膜中心半径
よりも0.1mm 小さい（平坦な）ものが選ばれる。このよ
うな「傾斜装着」の場合、角膜とコンタクトレンズ背面
との間には、凸レンズ状の涙液レンズが形成される。
【００２２】角膜表面が一般的な形である場合には、平
行装着が望ましい。この装着では、角膜とコンタクトレ
ンズ背面との間は薄い均一な涙の膜で隔てられているだ
けである。角膜の形状がおおむね楕円の回転体に近い場
合、このような形状は３次元測定によって示されるが、
コンタクトレンズの背面も同様の形状に作らなければな
らない。もちろん、この場合にはレンズ背面の離心率は
個別的に決定し、最適な平行装着状態が達成されるよう
にする。
【００２３】コンタクトレンズ前面の残存ゾーンの幾何
学構造は、背面の幾何学構造の決定の際に考慮したのと
同様の要素を考慮して決定され、可能な限り対応性があ
り、かつ装着による刺激がないようにする。
【００２４】コンタクトレンズの前面及び背面に関して
得られた幾何学構造データは、後にコンタクトレンズ製
造装置14に移送できるような形に処理される。このデー
タ移送は適切なデータ媒体、例えば、ディスケット、デ
ィスク、テープ等を用いて行うのが望ましい。ただし、
コンタクトレンズ調整業者とレンズ製造地点との間で長
距離データ通信によってデータの転送を行うこともでき
る。図１で示したデータの保存及び移送は、前面及び背
面の幾何学構造に関する記憶装置７によるものである。
この記憶装置７は、コンタクトレンズ成形装置14の中の
制御装置８に作用する。前記の成形装置14には、素材除
去工具、特に回転工具12のための工具ホルダ９が含まれ
ることもある。工作機械は、回転するスピンドルを有す
る主軸台10が含まれる。半加工レンズ11は既存のやり方
で主軸台の中心に固定することができる。半加工レンズ
は、ボタン状もしくは予備成形を終えた半仕上げ製品状
などの形をしている。前述のような回転工作機械は既に
知られているものである（例えば、ドイツ特許第311062
4 号公報参照）。ただし、回転工具12及び主軸台10にあ
るスピンドル13の位置制御は、制御装置８により行われ
る。この装置の制御信号は、コンタクトレンズ前面及び
背面に関する幾何学構造データにより予め決定されてお
り、それらのデータは記憶装置７に保存されている。制
御装置８から送られる上記の制御信号は、半加工レンズ
11に対する回転工具12の総体的な位置に影響を及ぼし、
半加工レンズ11から削られる素材の量が所望の幾何学構
造データに従って適当に保たれるようにする。
【００２５】図示された実施例の素材除去用工作機械に
おいて、回転工具12はスピンドル軸Ｘに対し垂直に延設
されたピボット軸Ｙの周りを旋回するように配設され
る。例えば、ドイツ特許3110624 号公報において開示さ
れている機械を用いた場合などがこの例に相当する。軸
Ｙのまわりを旋回する回転工具12のピボット角と、ピボ
ット軸Ｙと回転工具12との距離は、制御ユニット８によ
り調整することができる。この調整は、製造されるコン
タクトレンズの前面及び背面に関する幾何学構造データ
に従って行われる。これらのデータは記憶装置７に保存
されている。実施例において示されるように、コンタク
トレンズが旋盤加工製法によって直接製造される場合を
示している。すなわち、レンズ前面及び背面の理想的な
幾何学構造は、図示された旋盤機械を用いて半加工レン
ズから製造されることになる。
【００２６】しかしながら、製造されるコンタクトレン
ズの前面及び背面に関する幾何学構造データに従って、
素材除去工具を用いてモールドインサート16、17 にモー
ルド面18、19 （図２参照）を作り出すことも可能であ
る。このためには、半加工レンズの代わりに型となる適
当なモールドインサート16または17をスピンドル13の中
心に固定する。制御装置８の制御に従ってモールド面18
及び19を形成することになる。これにより、図２に示さ
れているキャスティング製法によりコンタクトレンズの
前面及び背面が成型され、製造される。コンタクトレン
ズを成型するときには、コンタクトレンズの素材を既知
の方法で、モールドインサート16,17 の２つのモールド
面18,19 の間に挿入する。重合可能なコンタクトレンズ
素材を初期材料として２つのモールドインサート16,17
の間に挿入することも可能である。それから、公知の方
法によりキャスティングの作業工程を行うことができ
る。さらに、公知の熱成型製法を用いた製造も可能であ
る。
【００２７】完成したコンタクトレンズは、コンタクト
レンズの使用者に引き渡され、装着チェックが行われ
る。装着チェックは、例えば、蛍光像によって行うこと
ができる。蛍光像は、画像処理装置を用いて評価するの
が望ましい。画像処理装置は、コンピュータユニット３
に組み込むことも、これに接続することもできる。装着
チェックの結果によりその必要がある場合には、記憶装
置２に保存されていた装着方法のデータを、装着チェッ
クによる統計データに従って修正することも可能であ
る。この修正は、人口知能プログラムもしくは神経ネッ
トワークを用いて実施するのが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、ハード、ソフト、フレキシブ
ルのいずれのレンズの製造にも用いることができる。特
に、規格タイプのコンタクトレンズでは実現できないよ
うな、個々の利用者に適した特殊レンズを製造する場
合、この発明のもたらす利点は大きい。また本発明は、
レンズの幾何学構造の再現性の高さでも際だっている。
この発明を利用すれば、いわゆる「借り物の」レンズを
何度も試す必要はもはやないのである。さらに、本発明
の場合、コンタクトレンズ使用者の眼球の生理的条件も
最適な形で考慮されている。本発明を用いることによっ
て、コンタクトレンズ背面と眼球表面との間にできる涙
液レンズの光学的効果が適切に視覚矯正に利用できる。
そのうえ、角膜炎や外傷のために重度の角膜変形がある
場合にも、コンタクトレンズの高度な対応性や迅速な装
着が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例のコンタクトレンズ製造
装置の示すブロック図である。
【図２】レンズ製造のための成型装置の一実施例を示す
断面図で、図１に示した実施例における代替案として用
いられる。
【図３】コンタクトレンズの断面図である。
【符号の説明】
１ 形状測定装置 ２ 調整装置 ３ 第１コンピュータ ４ 第２コンピュータ ５ 記憶装置 ６ 第３コンピュータ ７ 記憶装置 ８ 制御装置 ９ 工具ホルダ 10 主軸台 11 半加工レンズ 12 回転工具 14 コンタクトレンズ製造装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター クリーグ ドイツ連邦共和国 7500 カールスルー ヘ １ イム レニッヒ 12 (72)発明者 エバーハード バース ドイツ連邦共和国 7530 フォルツァイ ム アーリンガーストラーセ 96 (56)参考文献 特開 昭46−491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−67293（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02C 1/00 - 13/00

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 眼球表面の形状を３次元的に測定し、レ
    ンズ背面の幾何学的構造を測定された眼球形状に適合す
    るように決定し、前記レンズ背面と前記眼球表面との間
    に形成される涙液レンズの光学的効果を決定し、前記涙
    液レンズの光学的効果とコンタクトレンズによる視覚矯
    正を考慮してレンズ前面の幾何学構造を決定し、前記レ
    ンズ前面及び背面の幾何学構造に関するデータを保存
    し、前記レンズの前記保存幾何学構造データに従って特
    定のレンズを製造することを特徴とするコンタクトレン
    ズの製造方法。
  2. 【請求項２】 半加工レンズからの素材除去によるレン
    ズ製造を実施し、素材除去工具を前記幾何学構造データ
    によって制御することを特徴とする請求項１の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 前記素材除去工具として切断工具を使用
    することを特徴とする請求項２の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記素材除去工具としてレーザー光線を
    使用することを特徴とする請求項２の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記コンタクトレンズをキャスティング
    により製造し、型のモールド面を前記レンズの前記保存
    幾何学構造データに従って成型することを特徴とする請
    求項１の製造方法。
  6. 【請求項６】 鍛造打型を利用した熱成型製法により前
    記コンタクトレンズを製造し、前記鍛造打型のモールデ
    ィング打型面を前記コンタクトレンズの幾何学構造デー
    タに従って成型することを特徴とする請求項１の製造方
    法。
  7. 【請求項７】 前記モールドまたは前記鍛造打型のモー
    ルド面を製作するための成形用工具を前記レンズの前記
    保存幾何学構造データに従って成形することを特徴とす
    る請求項５または６の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記レンズの背面の幾何学構造を装着チ
    ェックの間に得られた統計的データに従って付加的に決
    定することを特徴とする請求項１の製造方法。
  9. 【請求項９】 眼球表面の形状を３次元に測定するため
    の形状測定装置と、該測定装置により測定された形状に
    適合するようにレンズ背面の幾何学構造を決定するため
    の第１コンピュータユニットと、前記眼球表面の測定形
    状と前記レンズ背面との間に形成された涙液レンズの光
    学的効果を決定する第２コンピュータユニットと、前記
    涙液レンズの光学的効果とコンタクトレンズの達成され
    る光学的効果に従ってレンズ前面の幾何学構造を決定す
    る第３コンピュータユニットと、前記コンタクトレンズ
    の背面及び前面の幾何学構造データを保存するための記
    憶装置と、該記憶装置により制御されるレンズ製造用成
    形装置とよりなることを特徴とする、個々の利用者に適
    したコンタクトレンズの製造のためのコンタクトレンズ
    製造装置。
  10. 【請求項１０】 前記成形装置が、前記記憶装置により
    制御され、前記レンズ本体から素材を除去する工作機械
    を含むことを特徴とする請求項９の製造装置。
  11. 【請求項１１】 前記成形装置が、前記記憶装置により
    制御され、キャスティングによるコンタクトレンズ製造
    を行うための鋳型を製造する工作機械を含むことを特徴
    とする請求項９の製造装置。
  12. 【請求項１２】 前記成形装置が、前記記憶装置により
    制御され、鋳型のための成形工具を製造するための工作
    機械を含むことを特徴とする請求項９及び１１の製造装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記成形装置が、前記記憶装置により
    制御され、熱成型製法のための鍛造打型を製造するため
    の工作機械を含むことを特徴とする請求項９の製造装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記成形装置が、前記記憶装置により
    制御される素材除去用の工作機械を含むことを特徴とす
    る請求項１１ないし１３のいずれかに記載の製造装置。
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