JP6553053B2 - 波長及び1パルス当たりの選択されるエネルギーのパルスレーザを用いて眼科用レンズをマーキングする装置及び方法 - Google Patents

波長及び1パルス当たりの選択されるエネルギーのパルスレーザを用いて眼科用レンズをマーキングする装置及び方法 Download PDF

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Description

本願は、眼科用レンズをマーキングする方法に関する。
より詳細には、本願は、特に眼科用レンズの永久マーキングに関する。
例えば、眼鏡のレンズ又はバイザーなどの眼科用レンズは、様々な製造ステップにかけられることが知られている。特定のフレームの形状に縁取られた仕上げレンズを得るのに一般的に使用される製造方法は典型的に、永久マーキングと呼ばれるマーキングを眼科用レンズの面に設けるステップを含む。
点又は十字形を表し、特定の点(例えば、眼科用レンズの光学的中心、又は累進多焦点レンズ用のプリズム参照点)、又は軸線(例えば、非点収差を補正する水平軸を示すため)、又は特定のゾーン(例えば、累進多焦点レンズの場合の近見ゾーン又は遠見ゾーン)を画定する形状を識別する、彫刻物又は微小彫刻物によって、技術永久マーキングを形成してもよい。
同様に、レンズの識別に関連したマーキング、又は商業マーキングと呼ばれる他の永久マーキングを生成する必要がある場合があり、仕上げレンズの上に、又は仕上げレンズの製造方法の最後のステップを実施した後、ニス、反射防止堆積の上に、又は基板の上に直接、マーキングを彫刻する。
これらの技術又は商業永久マーキングは、眼科用レンズの一方の面(表面又は裏面)に生成されることが多い。裏面は凹面であることが多く、表面は凸面であることが多いが、逆も可能である。
例えば、材料の除去によってマーキングする方法が知られている。このような方法は、レンズの一方の面の表面に作用して、レーザ線のパルスを用いて少量の材料をそこから除去するように構成されている。詳細には、マーキングは一般的に、一連の点(又はスポット)から形成され、各スポットは、レーザの1つ又は複数のパルスによって生成される。
これらの方法の中で、燃焼によって材料を除去できる熱的方法、例えば、炭酸ガスレーザ(COレーザ)を実装する方法が知られている。このような方法では、レーザによって放出される連続波又はパルス赤外(IR)又は近赤外レーザ放射線と放射線を吸収するレンズの構成材料との間の相互作用が、次のような熱的作用:材料による放射線の吸収、材料への熱の拡散、材料の溶融、材料の気化を引き起こす。従って、パルスが比較的長い場合、除去される材料の量が多く、レンズのより大容積の領域が熱的に影響を受ける。しかし、レンズの材料が熱的に影響を受けると、その特性が変わる。従って、熱影響領域(TAZ)は可能な限り小さいのが一般的に好ましい。更に、熱的方法は、アブレーションの点における材料変形に関する問題と相関関係があることが多い。詳細には、材料を除去する前に生じる熱的機構は、十分遅いため、熱影響領域が大きく、従って変形材料の領域が生じる。
アブレーションによってマーキングする他の方法例、特に、エキシマレーザ方法などの光化学方法とも呼ばれる光アブレーションも知られている。このような方法では、レンズの吸収材料(一般的に、ポリマー)との紫外(UV)レーザ放射線の相互作用が、化学分解機構を駆動する。赤外光子(IR)とは対照的に、紫外(UV)光子のエネルギーは、共有結合を破壊するのに十分高い。従って、材料がUV光子を多く吸収するほど、熱影響は逆に一層小さくなる。更に、紫外線の照射により、スポットのサイズを小さくすることができ、レンズの材料による紫外線の吸収を向上させることができる。
アブレーションマーキング方法の中で、「フェムト秒」(10−15秒)又は「ピコ秒」(10−12秒)レーザを使用した方法などの超短マーキング方法と呼ばれる方法も知られている。「ピコ秒」方法では、5ps(ピコ秒)よりも短いパルス持続時間の間、除去された材料が過剰熱をとるため、レンズの照射容積の外で熱拡散が殆どない。比較のために、COレーザ方法では、パルス持続時間は約1ms(ミリ秒)である。超短マーキング方法で1パルス毎に除去される材料の量は比較的少ないが、マーキングの質は特に熱的方法と比べて改善されている。超短方法で生成されるパルスは、高い強度(およそ数GW/cmであるが、エキシマレーザ方法では、約18MW/cm、又はCOレーザ方法では、約3kW/cm)を有する。従って、これらの超短パルスでは、非線形多光子吸収機構によって、例えば、表面的に、透明材料、誘電体をマーキングすることができる。
換言すれば、赤外線で動作する熱的方法では、大きい熱影響領域を生成するのに対して、赤外線でも動作するが可視光又は紫外線で同様に動作する超短方法では、非常に小さい熱影響領域を生成する。紫外線で動作するエキシマレーザ方法でも、かなり小さい熱影響領域を得ることができる。
しかし、エキシマ又は「フェムト」方法は、比較的高価な方法である。更に、エキシマレーザ方法では、環境影響が大きい。COレーザ方法は、それほど高価ではないが、上述の熱的機構に関連した問題を引き起こす。
従って、本発明の目的は、装置の源が保守し易く且つあまり高価でなく、環境的制約を限定し、アブレーション彫刻機構を実施することができ、他の利点を更に有する装置を提供することである。
この目的のために、第1の態様によれば、少なくとも1つの所定の材料から生成される眼科用レンズをマーキングする装置であって、眼科用レンズに永久彫刻物を生成するように構成されているレーザを含む装置において、レーザは紫外レーザ放射の集束パルスビームを放出するように構成されており、集束ビームは少なくとも次のパラメータ:
− 200nm〜300nmの間に含まれる放射波長、
− 約0.1ns〜約5nsの間に含まれるパルス持続時間、及び
− 約5μJ〜約100μJの間に含まれる1パルス当たりのエネルギー
を有することを特徴とする、装置を提供する。
このような装置の主な利点の1つは、レンズの仕上げ又は未仕上げ面に関係なく商業又は技術マーキングを生成できることである。
例えば、本発明は、標準規格ISO 8980−2の7.1項によって必要とされるマーキング、好ましくは7.1a)項及び7.1b)項のマーキングに対応し、レンズの形状の生成後に迅速にレンズの基板の材料に彫刻される、「技術」マーキングと呼ばれるものに適用できるのが有利である。
例えば、本発明は、ロゴ若しくはブランド標示、又は標準規格ISO 8980−2の7.1c)項によって必要とされるマーキングに対応するマーキングなどの商業マーキングにも適用できる。
更に、本発明による装置により、非常に異なる材料にマーキングを生成することができる。
1つの有利な実施形態によれば、集束ビームは、次のパラメータ:
− 約100Hz〜約10kHzの間に含まれるパルス周波数、及び/又は
− 約2.5kW〜約1MWの間に含まれるピーク電力
のうちの少なくとも1つを更に有する。
1つの有利な例示的な実施形態によれば、装置は、紫外レーザ放射の集束ビームは次のパラメータのうちの少なくとも1つを有するように構成されている。
− 集束紫外レーザビームの放射波長は、約230nm〜約290nmの間に含まれており、好ましくは約266nmであり、及び/又は
− パルス周波数は、約100Hz〜約1kHzの間に含まれており、及び/又は
− ピーク電力は、約10kW〜約100kWの間に含まれており、及び/又は
− パルス持続時間は、約0.1ns〜約2nsの間に含まれており、及び/又は
− 1パルス当たりのエネルギーは、約10μJ〜約60μJの間に含まれる。
ここで、用語「ピーク電力」は、パルスの間でレーザの瞬時電力を意味するものとする。例えば、ピーク電力は、ある期間にわたる電力の平均である「有効」電力と呼ばれるものと対比されるべきである。従って、有効電力は、定義によりパルス間でゼロであるため、一般的にピーク電力よりもはるかに低い。
1つの好ましい実施形態によれば、装置は、パルス赤外放射ビームを放出するように構成されている固体レーザ源、及びレーザ源の出力に位置決めされ、且つ好ましくは3〜10の間に含まれる倍率でレーザ源からの出力として放出される赤外ビームの放射周波数を逓倍するように構成されている逓倍器を含む。
本発明に関連して、用語「固体レーザ源」は、利得媒質が能動媒質とも呼ばれ、固体又はイオン結晶、又は光ファイバであるレーザ源を意味するものとする。従って、固体レーザ源は、液体又は気体利得媒質を有するレーザと異なる。
これらのレーザ源は一般的に、例えばエキシマ源などの、液体又は気体媒質を有するレーザ源よりも保守し易く且つあまり高価でない。
ここで、逓倍率は、4に等しい値として選択されるが、一般的に、レーザ源の初期波長によって、3〜10(10を含む)、好ましくは3〜5の間に含まれる倍率であってもよい。
逓倍器は、レーザ源に結合することによって、約200nm〜約300nmの間、より好ましくは約208nm〜約220nmの間(例えば、約213nm又は約210nm又は約209.4nm)、又は更に約260nm〜約270nmの間(例えば、約261.7nm又は約263nm又は約266nm)に含まれる波長を有する紫外レーザ放射のビームを形成するように構成されている。
レーザ源及び逓倍器は、別々でも、又は同じハウジングに含まれていてもよい2つの要素である。必要に応じて、同じハウジングに固体レーザ及び逓倍器を組み合わせることにより、非常にコンパクトな装置を得ることができ、従って、その装置は、例えば、製造ライン及び実験室の両方で、自由に運搬可能及び置き換え可能である。
購入及び運転コスト(保守、寿命)は、既存の従来使用されている気体又は液体媒質の紫外放射線を放出するレーザ源装置、例えば特にエキシマレーザ装置と比べて適度であり、従って、本発明による装置は、特に単純であり、使いやすく、経済的である。
レーザ源は、例えば、Nd−YAGレーザであり、逓倍器は、例えば、Nd−YAGレーザから出力されたパルスの周波数を4倍にするように構成されている。
Nd−YAG源は、1064nmの波長でビームを主に放出して、これにより、4倍器への結合、即ち4倍の逓倍器を用いて、約266nmの波長を有するレーザ放射のビームを得ることができ、又は5倍器、即ち5倍の逓倍器を用いて、約213nmの波長を有するレーザ放射のビームを得ることができる。
1つの特定の例示的な実施形態によれば、逓倍器を有するNd−YAGレーザは、Crylas eco mopa UVレーザ(266nm)である。
1つの代替案によれば、レーザ源は、例えば、Nd−YVO4レーザである。このようなレーザ源は、例えば、約1064nmの波長の放射線を放出して、4倍器に結合され、約266nmの波長のレーザビームを得ることができ、又は5倍器を用いて、約213nmの波長のレーザビームを得ることができる。
別の代替案によれば、レーザ源は、例えば、Nd−YLFレーザである。このようなレーザ源は、例えば、その動作モードによって、約1047nmの波長の放射線又は約1053nmの波長の放射線を放出して、4倍器に結合され、約262nm又は263nmの波長のレーザビームを得ることができ、又は更に5倍器を用いて、約209nm又は210nmの波長のレーザビームを得ることができる。
一般的に、源及び逓倍器は、10μJ〜120μJの間に含まれる紫外放射線を放出するように構成されている。
ここで好ましくは、特定の構成によれば、レーザ源は、約30μJ〜約80μJの間に含まれ、好ましくは40μJよりも高い1パルス当たりのエネルギーを有するレーザ放射のパルスビームを放出するように構成されている。紫外放射の集束ビームのエネルギーは、約5μJ〜約65μJの間に含まれるであろう。
実装形態の1つの好ましい方法によれば、装置は、F−θレンズを設けた光学組立体を含み、そのF−θレンズは、焦点面で約20μm〜約50μmのオーダー、例えば30μmの集束ビーム直径を有するF−θレンズの焦点面に紫外レーザ放射のビームを集束するように構成されている。
F−θレンズは、例えば、光学組立体の出力に設置されている。
ここで、用語「F−θレンズ」は、定義により、焦点距離と呼ばれる距離で焦点面を有する像面平坦レンズを意味するものとする。1つの好ましい例示的な実装形態では、焦点距離は、例えば160mmであるが、より一般的に、100mm〜200mmの間に含まれてもよい。
一般的に、眼科用レンズの面に集束されたビームによって効果的に彫刻されたスポットは、眼科用レンズの面に入射した集束ビームの直径よりも小さい直径を有し、スポットは一般的に、焦点面に配置される。この場合、彫刻されたスポットの直径は、例えば、15μm〜30μm又はその前後であろう。
1つの好ましい実施形態によれば、光学組立体はエネルギー減衰器を含み、そのエネルギー減衰器が、減衰器の複数の動作モードであって、それぞれが決定されたフルエンス値を定義する減衰器の複数の動作モードに応じて、マーキングされるべき眼科用レンズの面に集束された紫外放射のビームのフルエンスを調整するように構成されている。
当業者が知っているように、フルエンスは、露出単位面積毎にレンズの面に入射したビームの1パルス当たりのエネルギーに対応する。
換言すれば、減衰器は、複数の動作モードを有し、複数の減衰レベルを有するように構成されている。減衰器は、適応可能、即ち調整可能であり、連続又は増分である。レンズの対象材料に応じて、減衰器から出力された1パルス当たりのエネルギーをここで調整することによって、適用されるべきビームのフルエンスを調整することができる。
減衰器の動作モード及び/又は動作モードに対して決定されたフルエンス値は、眼科用レンズの材料の少なくとも1つのパラメータに基づいて定義され、パラメータは、劣化パラメータ及び紫外放射の波長における吸収度から選択される。
実績表は、例えば、目で、及びビデオカメラ、顕微鏡、又は更にアライメント及び制御機器などの観察システムを用いて、少しのマークを彫刻し、複数のフルエンス値に対して得られる視認性を測定することによって、例えば、様々な材料に対して減衰器を校正することによって得られる。
従って、同じ装置は、研磨の前又は後にレンズの基板に技術マーキング、及び仕上げレンズの面に、即ち、必要に応じて研磨及びHMC(ハードマルチコート)処理又は吸収による着色などの機能処理の後に商業マーキングを共に生成することができる。詳細には、減衰器と、様々な材料に対するマーキング有効性及び/又は視認性を与える実績表とによって、装置を変更することなく、又はレーザ源によって放出された電力のコストのかかる調整を行うことなく、毎回、最適フルエンスを用いて非常に異なる材料をマーキングすることができる。
本発明において、機能処理は、眼鏡の使用者に有用な機能を与える任意の処理を含むものと定義され、眼科用レンズの少なくとも1つの面に実施される。ここで、機能処理は、レンズの面の着色、及び/又は1つ若しくは複数のニス塗装処理、及び/又は多分反射防止処理を含む。
ここで、「ニス塗装」処理と呼ばれる処理は、抗ショック及び/又はプライマーとして当業者に既知の接着促進ニスの1つ又は複数の層、及び当業者によってハードコートと呼ばれる傷防止層の堆積を含んでもよい。本発明に関連して、ニス塗装処理は、干渉縞の形成を制限するために、2つのニスの間、及び/又は基板とニスとの間の光学インピーダンス整合層の可能な堆積を含んでもよい。なぜなら、少なくとも1つのニスが基板上に堆積されている場合にのみ、この層は有利であるからである。
本発明に関連して、「反射防止」処理と呼ばれる処理は、汚れ防止又は曇り防止タイプの表面処理の堆積を含んでもよい。なぜなら、これらの層は、反射防止層の堆積と同じステップで堆積されることが多いからである。
従って、減衰器の適応性によって、複数の異なるマーキング装置の必要性を回避することができる。
装置と、例えば光学組立体とは、エネルギー減衰器を校正するように構成されているプローブを含み、プローブは、エネルギー減衰器とマーキングされるべき眼科用レンズとの間、更に好ましくはF−θレンズとマーキングされるべきレンズとの間に置かれる。
装置は、例えば、減衰器の入力における1パルス当たりの所与のエネルギーに対して、レーザビームの偏光軸に対する、減衰器が含む偏光フィルタの向きの角度に応じて、集束ビームの1パルス当たりのエネルギーを表す曲線を決定することによって減衰器を校正できるように構成されていることが好ましい。
校正は、例えば、減衰器及び/又はレーザ源の初期調整中に、及び/又は保守動作中に行われる。
従って、アブレーション表では、レンズの面で必要とされるフルエンスに対応する集束ビームの1パルス当たりのエネルギーを定義し、これによって、減衰器の動作モードを調整することができ、エネルギー減衰器と、マーキングされるべき眼科用レンズとの間、更に好ましくはF−θレンズとマーキングされるべきレンズとの間に置かれた少なくとも1つのプローブによって校正を行う。
これにより、例えば、彫刻されるべきレンズの材料に応じて集束ビームの1パルス当たりのエネルギーを定義することができ、その源と、エネルギーを減らすことがある様々な光学部品との老化とは無関係に、この値を時間と共に維持することができる。従って、保守校正中に、光学組立体又はレーザ源の老化を緩和するために、減衰器の動作モードに対してレンズの面に入射した有効エネルギーの再評価を実施して、この再評価に応じて動作モードを彫刻されるべきレンズの材料に再び割り当てるのは容易である。
装置の容積を減らす特に容易な方法である実装形態の1つの方法によれば、装置は、アフォーカル系を含む。
アフォーカル系は、例えば、レーザ源とマーキングされるべき眼科用レンズとの間、好ましくは減衰器の前に、例えば逓倍器と減衰器との間に置かれる。
アフォーカル系は、レーザビームの直径を増大するように構成されている。例えば、アフォーカル系は、レーザビームの直径を3倍にするように構成されている。アフォーカル系は、固定構造、又はレーザビームの直径を変更できる可変構造を有してもよい。
更に、装置は、例えば、眼科用レンズの面で所望の集束ビーム直径(例えば、約20μm〜約50μmのオーダー)を得るために、アフォーカル系から出力されたビーム幅とF−θレンズの焦点距離との比を決定するように構成されている。
1つの例示的な実施形態によれば、光学組立体は、F−θレンズの方へ紫外レーザ放射のビームの向きを案内して、F−θレンズの焦点面で集束レーザビームの位置を案内するように構成されているスキャナーヘッドを更に含む。
1回又複数回、所定の全てのスポットを連続して照明し/対象にするために、マーキングされるべきスポットを画定して、スキャナーヘッドをレーザパルス周波数と同期させる。スキャナーヘッドは、彫刻されるべきスポットを位置決めするために、ビームを向けることができる。ここで、スキャナーヘッドはミラーを含むが、例えば磁場などの他の手段によってビームを向けてもよい。
装置は、眼科用レンズの少なくとも1つの幾何学的特性を受信して、眼科用レンズの少なくとも1つの幾何学的特性及びF−θレンズの焦点距離に応じてレンズのホルダーの高さを決定するように構成されていることも好ましい。
詳細には、マーキング毎に、実施されるべき各マーキングに対して、レンズの彫刻されるべき面が実質的に焦点面上にあるように、レンズを高さ方向に、即ちzに沿って移動させる。しかし、1つのマーキングを生成する際、様々なスポットを生成するためにビームを向けることができ、焦点面で、又は少なくともマーキングされるべき眼科用レンズの面にわたって集束ビームを移動させることができるのは、スキャナーヘッドである。
少なくとも1つの幾何学的特性は、例えば、マーキングされるべき眼科用レンズの面の曲率、及びレンズの中心の厚さを表す。マーキングされるべき眼科用レンズの面の曲率、及びレンズの中心の厚さを表す少なくとも1つの幾何学的特性は、モデリング/計算によって予め決定されて面ファイルに記憶され、又は光学的又は機械的プロービングによって測定される。
この目的のために、装置は、この幾何学的特性を測定するように構成されている光学的又は機械的プローブを任意選択的に含む。
任意選択的に、ビームの幅に作用することによってフルエンスを調整する。例えば、マーキングされるべき眼科用レンズの面で、最小断面、即ち最小集束ビーム幅に対して、フルエンスは最大である。眼科用レンズの平均高さ、即ち、上下方向にホルダーの位置を変更することによって、マーキングされるべき眼科用レンズの面での集束を確認する。一部には、F−θレンズの焦点距離は、F−θレンズの本質的な幾何学的特性であるため、固定される。
この目的のために、装置は、例えば、光学組立体とマーキングされるべき眼科用レンズのホルダーとの間の距離を適合させる機構を含み、適合機構は、マーキングされるべき眼科用レンズの高さを変更するように構成されている。
1つの例示的な実装形態によれば、彫刻物のうちの少なくとも1つは、2つの連続スポット間の所定の間隔だけ互いに離れた距離で生成された複数のスポットによって形成されたマーキングを画定する。詳細には、1つのスポットでマーキングを単に形成してもよいが、マーキングが少なくとも2つのスポットを含む場合、2つの連続スポットは、所定の間隔だけ互いに離れている。
間隔は、例えば、描写視認性試験によって、及び最大可能間隔を決定することによって、決定される。間隔は一般的に、約50μm〜150μmの間(好ましくは約50μm)に固定される。
1つの例示的な実装形態によれば、彫刻物のうちの少なくとも1つは、所定の処方箋を有する眼科用レンズの面に技術マーキングを画定する。
更に別の例示的な実装形態によれば、彫刻物のうちの少なくとも1つは、所定の処方箋及び任意選択的に機能処理を有する眼科用レンズの面に商業マーキングを画定する。
最後に、マーキングを任意選択的に検証し、この検証結果によって、マーキングに補正を加える。マーキングの検証は、例えば、視認性の評価を含む。
この目的のために、装置は、マーキングの検証を行うように構成されている。装置は、この検証結果によって、この又はこれらのマーキングを補正するように更に構成されている。
別の態様によれば、上述のような装置によって実施される、少なくとも1つの所定の材料から生成される眼科用レンズをマーキングする方法であって、眼科用レンズに永久彫刻物をレーザマーキングするステップを含み、マーキングステップは、少なくとも次のパラメータ:
− 200nm〜300nmの間に含まれる放射波長、
− 約0.1ns〜約5nsの間に含まれるパルス持続時間、及び
− 約5μJ〜約100μJの間に含まれる1パルス当たりのエネルギー
を有する紫外レーザ放射の集束パルスビームを放出するステップを含む方法も提供する。
本発明による方法は、材料のアブレーションによる方法の分類に含まれるため、材料変形に伴う問題を限定することができる。
この方法により、眼科用レンズの大量の可能な構成材料でマーキングを生成することができ、正確なマーキング及び小さい領域の熱影響材料の両方を得ることができる。
更に、マーキングの質に影響を与えることなく、又は研磨若しくはレンズに塗布されたニス塗装の質にマーキングが影響を与えることなく、レンズの研磨の前又は後、又は必要に応じてニス塗装の後でも無関係に、眼科用レンズのマーキングを実施してもよい。
例えば、少なくとも1つの彫刻物を眼科用レンズの面に生成し、眼科用レンズは所定の処方箋を有し、及びその面には機能処理がない。
換言すれば、機能処理の有無にかかわらず、所定の処方箋を有する眼科用レンズは基板を含み、彫刻物のうちの少なくとも1つを、基板の面に直接彫刻する。
用語「処方箋」は、ゼロの処方箋を更に意味してもよい。
当然、このような方法は、レンズの製造中に、更にさかのぼって、例えば、所定の処方箋をまだ有しない少なくとも1つの面の機械加工中に眼科用レンズ上で、使用可能である。
更に、少なくとも1つの彫刻物を、例えば、眼科用レンズの面に生成し、眼科用レンズは所定の処方箋を有し、及び眼科用レンズに少なくとも1つの機能処理を行う。
方法は、類似の利点を与える、上述の装置の構成に対応するステップの全部又は一部を更に含む。
本発明の他の特徴及び利点は、限定されない表示のために与えられる添付図面を参照して説明を読めば一層明らかになるであろう。
レンズを製造する方法の様々なステップの順序を例示する。 本発明の例示的な一実施形態によるマーキング装置を概略的に示す。 本発明の一実施形態によるマーキング方法のブロック図を示す。 図3に例示されたマーキング方法の様々な動作ステップを示す。
図1は、眼科用レンズの原理生成ステップを概略的に示す。
まず、例えば、ステップ40で、回転によって機械加工される予め決められた規定に従って、基板を生成する。
ここで、用語「基板」は、眼科用レンズの本体を意味する。従来、基板は、1つのエッジと、エッジによって互いに分離される2つの面とを有する。従来、裏面と呼ばれる一方の面は、凹面であることが多く、表面と呼ばれる他方の面は、凸面であることが多いが、逆も可能である。
機械加工の後、ステップ50で、レンズの面を研磨する。
次に、任意選択的に、レンズは、例えば、ステップ60で着色処理、及び/又は、ステップ70で1つ又は複数のニス塗装処理、及び/又は、ステップ80で多分反射防止処理などの1つ又は複数のいわゆる機能処理を、レンズの面のうちの少なくとも1つの面(裏面であることが多い)に受ける。
「ニス塗装」処理と呼ばれる処理は、例えば上に定義されている。
「反射防止」処理と呼ばれる処理は、ここで、例えば上に定義されている。
レンズが1つ又は複数の機能処理を受ける場合、研磨の後、又は最後の前述の機能処理の後でさえ、レンズを仕上げる。
レンズを仕上げる場合、研磨の前、又は機能処理の前で研磨の後、又は一般的に機能処理の後、目的としている枠の形状をレンズのエッジにつける。
詳細は後述するが、本発明による装置及び方法によって、ステップ90で、レンズの製造工程中に永久マーキングを生成することができる。
例えば、研磨の前後、即ち、機能処理の前、ステップ91で技術マーキングを生成することができるだけでなく、一旦レンズを仕上げると、即ち、レンズが機能処理を受けていない場合には研磨の後、又は、レンズが1つ又は複数の機能処理を受けた場合には最後の機能処理ステップ後に、例えば、レンズがニス塗装受けた場合にはニス塗装上に、ステップ92で商業マーキングも生成することができる。
ここで、用語「マーキング」は、マーキングを形成するようにマーキングされるべき眼科用レンズとここで呼ばれる眼科用レンズの彫刻物の結果を意味するものとする。マーキングステップでは、例えば、技術マーキングという状況で、複数のマーキングを生成することができ、レンズの嵌合点に対して等距離の34mmで互いに位置決めされた少なくとも2つのマーキングがあり、眼科用レンズの水平軸を形成する。
各マーキングは、少なくとも1つの点又はスポットから形成されている。マーキングが少なくとも2つのスポット、即ち複数のスポットを含む場合、2つの連続スポットは、所定の距離/間隔だけ、互いに離れている。
一部には、各スポットは、正確な位置におけるレーザ放射の少なくとも1つのパルスによって、又は複数のパルス、即ち少なくとも2つのパルスによって生成される。
図2は、特に上述の方法のマーキングステップ90を実施できる、本発明の一実施形態による装置を概略的に示す。
装置は、レーザ源1及び光学組立体2を主に含む。
レーザ源1は、赤外放射のパルスビームを放出する。
一部には、光学組立体2は、少なくとも1つの所定の材料からなる、ホルダー4に位置決めされた眼科用レンズ3の面31上に所望の彫刻物を生成できるようにレーザ放射のビームを集束することができる。
従って、従来、彫刻される最後の層は、状況に応じて、例えば特に、基板又はニスである。
状況に応じて、別に、装置の基準の枠にレンズを位置決めする。
マーキングを生成するために、装置は、次のパラメータ:
− 200nm〜300nmの間、又は更に約230nm〜約290nmの間、好ましくは約208nm〜約220nmの間(例えば、約209nm又は約210nm又は約213nm)、又は代わりに更に詳細には約260nm〜約270nmの間(例えば、約261.7nm又は約263nm又は約266nm)に含まれる放射波長、
− 約0.1ns〜約10nsの間、又は更に好ましくは約0.1ns〜約5ns(又は更に2ns)の間に含まれるパルス持続時間、及び
− 約5μJ〜約100μJの間、又は更に約10μJ〜約80μJの間、又は更に約10μJ〜約65μJの間に含まれる焦点での1パルス当たりのエネルギー、及び
− 約20μJ〜約120μJの間、好ましくは約30μJ〜約80μJの間(好ましくは35μJよりも高い、又は更に40μJよりも高い)、又は実際に更に約40μJ〜約60μJの間に含まれる、源によって放出される1パルス当たりのエネルギー
を有利に有する紫外放射の集束ビームを放出するように構成されている。
また、装置は、約2.5kW〜約1MWの間、又は更に約20kW〜約50kWの間の高ピーク電力、及び/又は約100Hz〜約10kHzの間に含まれるパルス周波数を有するように構成されているのが有利である。
従って、レーザ源1は、所与の波長に対して所与のパルス周波数で決定された1パルス当たりのエネルギーを有するパルスを放出する。一般的に、パルス持続時間は、レーザ源の設計によって設定される。従って、各パルスのパルス周波数及び持続時間は、低平均電力を引き起こすが、高ピーク電力を有する。
1つの特定の例において、装置は、次のパラメータ:
− 約266nmの放射波長、
− 約1kHzのパルス周波数、
− 約1nsのパルス持続時間、及び
− 彫刻される材料によって異なる約10μJ〜約25μJの間に含まれる焦点での1パルス当たりのエネルギー
を有利に有する紫外放射線を放出するように構成されている。
次に、例えば、レーザ源は、減衰器の前に、40μJと60μJとの間に含まれる1パルス当たりのエネルギーを有するパルスを放出するように構成されている。
例えば、次の通りである。
− 主にCR39ポリマーからなるOrma(登録商標)レンズの場合、スポットは一般的に、マーキングされるべき面に約25μJの1パルス当たりのエネルギーで8つのパルスによってマーキングされ、
− ポリカーボネートの場合、スポットは一般的に、マーキングされるべき面に約15μJの1パルス当たりのエネルギーで1つのパルスによってマーキングされ、
− 屈折率値が約1.74の材料の場合、スポットは一般的に、マーキングされるべき面に約10μJの1パルス当たりのエネルギーで3つのパルスによってマーキングされ、
− 1.67の屈折率値を一般的に有する、Stylis(登録商標)と呼ばれる材料の場合、スポットは一般的に、マーキングされるべき面に約25μJの1パルス当たりのエネルギーで1つのパルスによってマーキングされ、
− 約1.6に一般的に等しい屈折率を有する、Ormix(登録商標)と呼ばれる材料の場合、スポットは一般的に、マーキングされるべき面に約15μJの1パルス当たりのエネルギーで2つのパルスによってマーキングされ、及び
− 可視マーキングの生成を目的としたHMCニス上のマーキングの場合、スポットは一般的に、約25μJの1パルス当たりのエネルギーで10のパルスによってマーキングされており、汚れ防止膜及び/又は曇り防止膜にマーキングするための薄いマーキングの場合、スポットは一般的に、約10μJの1パルス当たりのエネルギーで1つのパルスによってマーキングされている。
当然、このような装置を用いて、1パルス当たりのエネルギーは、はるかに高くてもよい。
この目的のために、本発明による装置のレーザ源1は、赤外放射のパルスビームを放出する固体レーザを含む。このようなレーザには特に、高ピーク電力の場合に安価であるという利点があり、環境的制約が殆ど無いか、又は全くない。更に、その固体レーザの保守が簡単である。
用語「固体レーザ」は、気体又は液体励起媒質を有するレーザと反対に励起媒質が定義されているレーザを意味するものとする。意味する内容は、励起媒質が、固体又はイオン結晶、又は光ファイバであるということである。
特に有利な1つのレーザ源は、例えば、約1064nmの波長で主放射線を放出するNd−YAGレーザである。
赤外放射線を放出するレーザ源から紫外放射線を得るために、ここで、装置は、レーザ源1の出力に位置決めされた逓倍器5を含む。逓倍器5は、レーザ源1が放出するレーザ放射の放射周波数を、一般的に3〜10の間に含まれる倍率で逓倍することができる。適当なパルス周波数及びパルス持続時間を達成できる光学部品を使用しながら、材料が吸収でき、レンズの材料の化学結合を破壊するのに十分なエネルギーがある紫外放射線を逓倍器からの出力として得るように、レーザ源が放出する波長によって、逓倍器を選択する。
周波数が1064nmの波長に対応する放射線を放出するNd−YAGレーザの場合、例えば、その放射周波数を4倍にする必要がある。より正確には、4倍の逓倍器の出力で、放射線は、約266nmの波長に対応する放射周波数を有する。
例示的な本実施形態では、逓倍器5をレーザ源1と光学組立体2との間に位置決めする。
特に、レーザ源1及び逓倍器5は、例えば、同じハウジングに含まれていてもよく、又は装置の光路上に並置されるべき2つの別の要素であってもよい。必要に応じて、同じハウジングにレーザ源及び逓倍器を組み合わせることにより、多分非常にコンパクトである、便宜上「レーザシステム」と呼ばれるシステムを提供する。
例示的な本実施形態では、光学組立体2は、アフォーカル系6、減衰器7、スキャナーヘッド8及びF−θレンズ9を含む。
ここで、アフォーカル系6、減衰器7、スキャナーヘッド8及びF−θレンズ9は、全体として直列に取り付けられている。
アフォーカル系6は、送出された放射ビームを拡大できる光学系である。この場合、アフォーカル系6は、その断面及び直径を3倍にすることができる。例えば、逓倍器から出力された紫外放射のビームは、直径「d」を有する。そのビームは、アフォーカル系6を介して光学組立体2に入る。従って、アフォーカル系6の出力において、そのビームは、直径「3×d」、即ち3倍の直径を有する。アフォーカル系は、例えば、2〜10の間に含まれる異なる拡大率を有してもよい。
ここで、アフォーカル系6は固定されており、即ち、同じ拡大率を所与の直径のビームに常に適用する。これは、アフォーカル系6の構成のためである。しかし、拡大率が調整可能、即ち可変であるアフォーカル系も存在する。固定アフォーカル系の使用に関連した利点の1つは、より単純且つより低コストの構造が実現されることである。
アフォーカル系6の出力において、紫外線照射は、減衰器7に入る。
減衰器7は主に、フルエンスを調整できる。フルエンスは、例えば、J/cmで表される。フルエンスは、単位面積(例えばcm)毎にマーキングされるべき眼科用レンズの面に入射する1パルス当たりのエネルギー(J)の量である。
ここで、減衰器7は、適応できる特質を有する。
換言すれば、ここで、減衰器7は、複数の動作モードを有し、複数の減衰レベルを有するように構成されている。変型例は、例えば、連続又は増分である。従って、マーキングされるべきレンズの材料によってビームのエネルギーを調整することができる。
従って、光学組立体2は、約80〜90%のエネルギー伝達率を有し、光学組立体が老化するにつれて減少することがある光路(周波数逓倍器5の後)、即ちアフォーカル系6とF−θレンズ9との間に光路を有する。しかし、アブレーションによって非常に異なる材料を彫刻するために、とりわけ、源又は光路の老化にもかかわらず、レンズの面の所与の集束ビームの直径に対してレンズの面に同じフルエンスを生成可能とするために、時間と共にフルエンスを制御できる必要がある。これを行うために、別のエネルギーレベルで放射ビームを放出するようにレーザ源を再構成する、又は、レーザ源が放出する放射線のエネルギーを適応できるようにレーザ源の出力で直列に取り付けられた適応減衰器(調整できるという意味で適応できる)をレーザ源が有するのは適切である。ここで、レーザ源1は固定エネルギー源であることが好ましく、これによって、装置がより経済的になる。補償として適応減衰器7を提供することが好ましい。
眼科用レンズの材料の少なくとも1つの所定のパラメータに応じてアブレーションマーキング機構を実現するのに十分高くなるように、フルエンスを決定する。フルエンスが決定された材料のパラメータを、例えば、劣化パラメータ及びマーキング波長における吸収度から選択する。この目的のために、例えば、裸眼と、ビデオカメラ、顕微鏡、又は更にアライメント/制御機器などの観察システムとの両方を用いて、試験基板上に少しの彫刻物を生成し、描写視認性に対応するフルエンスを測定することによって、例えば、よく使用される様々な材料に対して装置を校正することによって実績表を作成してもよい。
実績表により、例えば、彫刻されるべき材料の種類と減衰器の動作モードを対にするか、又は彫刻されるべき材料と焦点でのエネルギーを対にすることができる。
彫刻されるべき材料と焦点でのエネルギーを対にすることは、一層有利な選択肢である。なぜなら、システムが老化するにつれて各材料に対して実績表を作り直す必要がなく、減衰器のエネルギー/動作モードの校正をやり直すだけで十分であり、これは一層容易であるからである。しかし、この選択肢は、1パルス当たりの焦点でのエネルギーを測定できることを必要とする。
1つの有利な代替案によれば、パルスエネルギー及び/又は減衰器の所与の動作モードに対して前記材料上のマーキングの視認性を測定し、マーキングが引き起こす変形を測定することによって、実績表を作成してもよい。
従って、所与の材料に必要なフルエンスと、様々な動作モードによって可能なフルエンスの知識とを示す図及び/又は表に基づいて、適用されるべき値を決定してもよい。これらの図及び/又は表によって、減衰器7の動作モードを選択する。
適応減衰器7の場合、装置、ここでは光学組立体2は、プローブ11を特に含む。
プローブ11は、減衰器7とマーキングされるべき眼科用レンズ3との間、ここではF−θレンズ9とマーキングされるべきレンズ3との間に置かれる。プローブ11は、レーザ源1から出された1パルス当たりのエネルギー及び減衰器7の動作モードに応じて、焦点でのエネルギーと実質的に同一である、F−θレンズから出力された1パルス当たりのエネルギーを測定することによって、減衰器7を校正する、及び/又はレーザ源1と減衰器7とを含むシステムを校正するように特に構成されている。
減衰器7を出た後、ビームはスキャナーヘッド8を通過する。スキャナーヘッド8は、F−θレンズ9の方向にレーザビームの向き、及びF−θレンズ9の焦点面における集束レーザビームの位置を案内することができる。マーキングされるべきスポットに対応する所定の地点を連続して照明し/対象にするために、マーキングされるべきスポットを画定して、スキャナーヘッドをレーザパルス周波数と同期させる。
これを行うために、ここで、スキャナーヘッド8は、ビームを向けるミラー10を含むが、例えば磁場などの他の手段によってビームを向けてもよい。
スキャナーヘッド8を出た後、ここでは、ビームはF−θレンズ9を通過する。
F−θレンズは、焦点面を形成する像面平坦レンズである。従って、決定されたビーム直径を焦点面で用いてビームを焦点面で集束できる場合、これによって、スポットを所望の直径で生成できる。
ここで、F−θレンズ9は、光学組立体2の出力に位置している。更に、この場合、F−θレンズ9は、マーキングされるべき眼科用レンズ3の真上に位置している。
例示的な本実施形態では、F−θレンズ9は、約160mmの焦点距離を有する。
従って、光学組立体2は、F−θレンズの焦点面に眼科用レンズ3の面を位置決めする場合、眼科用レンズ3の面で、例えば、約20μm〜約50μmのオーダーの集束ビーム直径を有するレンズ3の面に紫外レーザ放射のビームを集束するように構成されている。これにより、例えば、約15〜約30μmの直径のマーキングスポットを得ることができる。
従って、マーキングを生成するために、複数のスポットを必要とする場合、スキャナーヘッド8によってビームの向きを変更することによって、様々なスポットを生成する。
様々なマーキングを生成すべき場合、変更されるのは、マーキングされるべきレンズ3の位置である。
これを行うために、装置は、例えば、レンズ3が複数のマーキングの生成を含む場合、マーキング工程中にレンズ3の高さを変更可能とするために、光学組立体2とマーキングされるべき眼科用レンズ3のホルダー4との間の距離を適合させる機構(図示せず)を更に含む。
最後に、装置は、命令/制御ユニット12を形成するコンピュータ及び制御器を含むことが好ましい。
命令/制御ユニット12は、上述のパラメータ、即ち:
− 紫外放射のビームを形成する逓倍の後、200nm〜300nmの間に含まれる放射波長、
− 約100Hz〜約10kHzの間に含まれるパルス周波数、
− 約0.1ns〜約5nsの間に含まれるパルス持続時間、
− 約5μJ〜約100μJの間に含まれる1パルス当たりのエネルギー、及び
− 約2.5kW〜約1MWの間に含まれるピーク電力
を有する紫外レーザ放射のパルスを放出するために所定の動作パラメータを含む、マーキング方法の各ステップを実施するために、コンピュータプログラムを実行するように構成されている系統的要素を含む。
従って、上述の装置により、次の方法の様々なステップを実施することができる。
図3に例示するように、眼科用レンズ3などの眼科用レンズのマーキング(ステップ90〜92)は、例えば、次のステップ:
− レンズを位置決めしてブロックするステップ100、
− パラメータ化及び/又は校正を行うステップ200、
− 少なくとも1つの彫刻物を生成する少なくとも1つのステップ300、及び
− 少なくとも1つの彫刻物を検証する少なくとも1つのステップ400
を含む。
複数の彫刻物を必要とする場合、レンズの位置を調整して、次の彫刻物を生成する。次に、校正及びパラメータ化のステップは、任意選択になる。
図4は、図3に例示された方法の動作ステップを示す。
この例において、装置は、次のように構成されている。
− ステップ201では、少なくともプローブ11を用いて減衰器7を校正し、
− ステップ202では、所定の動作パラメータ及び/又はマーキングされるべき眼科用レンズ3の材料のパラメータを受信し、
− ステップ203では、マーキングされるべき眼科用レンズ3の少なくとも1つの幾何学的特性を受信し、
− ステップ204では、フルエンスを決定し、
− ステップ205では、マーキングされるべき眼科用レンズ3のホルダーの高さを決定し、
− ステップ206では、所望のスポット直径を得るために、アフォーカル系6から出力されたビーム幅とF−θレンズ9の焦点距離との比を決定し、
− ステップ207では、パルス周波数、及び1スポット当たりのパルス繰り返し数を決定し、
− ステップ208では、2つの連続スポット間の間隔を決定し、
− ステップ301では、レーザ源1を用いてパルスを放出し、及び
− ステップ302では、スキャナーヘッド8を用いてレーザビームを案内する。

Claims (18)

  1. 少なくとも1つの所定の材料から生成される眼科用レンズをマーキングする装置であって、
    前記眼科用レンズに永久彫刻物を生成するように構成されているレーザと、
    F−θレンズを設けた光学組立体と、
    を含む装置において、
    前記レーザは紫外レーザ放射の集束ビームを放出するように構成されており、前記集束ビームは少なくとも次のパラメータ:
    − 200nm〜300nmの間に含まれる放射波長、
    0.1ns〜5nsの間に含まれるパルス持続時間、及び
    μJ〜100μJの間に含まれる1パルス当たりのエネルギー
    を有し、
    前記光学組立体は、エネルギー減衰器と、前記レーザと前記減衰器との間に置かれたアフォーカル系とを含み、
    前記F−θレンズは、前記光学組立体の出力に設置され、焦点面で20μm〜50μmのオーダーの集束ビーム直径を有する前記F−θレンズの前記焦点面に前記紫外レーザ放射の集束ビームを集束するように構成され、
    前記減衰器は、複数の動作モードを有し、前記複数の動作モードそれぞれが、決定されたフルエンス値を定義し
    前記減衰器は、前記複数の動作モードに応じて、マーキングされるべき前記眼科用レンズの面に集束された前記紫外レーザ放射の集束ビームのフルエンスを調整するように構成されることを特徴とする、装置。
  2. 前記集束ビームは、次のパラメータ:
    2.5kW〜1MWの間に含まれるピーク電力、及び/又は
    100Hz〜10kHzの間に含まれるパルス周波数
    のうちの少なくとも1つを更に有することを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  3. 記紫外レーザ放射の集束ビームの前記放射波長は、230nm〜290nmの間に含まれていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の装置。
  4. 前記紫外レーザ放射の集束ビームの前記放射波長は、266nmであることを特徴とする、請求項3に記載の装置。
  5. パルス赤外放射ビームを放出するように構成されている固体レーザ源、及び前記レーザ源の出力に位置決めされ、且つ3〜10の間に含まれる倍率で前記レーザ源からの出力として放出される前記赤外ビームの放射周波数を逓倍するように構成されている逓倍器を含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記レーザ源はNd−YAGレーザであることと、前記逓倍器は、前記Nd−YAGレーザから出力されたパルスの前記周波数を4倍にするように構成されていることとを特徴とする、請求項に記載の装置。
  7. 前記レーザ源は、30μJ〜80μJの間に含まれるレーザ放射のパルスビームを放出するように構成されていることを特徴とする、請求項5又は6に記載の装置。
  8. 前記レーザ源は、40μJよりも高い1パルス当たりのエネルギーを有するレーザ放射のパルスビームを放出するように構成されていることを特徴とする、請求項5〜7のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記減衰器の前記動作モード及び/又は前記動作モードに対して決定された前記フルエンス値は、前記眼科用レンズの前記材料の少なくとも1つのパラメータに基づいて定義され、前記パラメータは、劣化パラメータ及び前記紫外放射の前記波長における吸収度から選択されることを特徴とする、請求項に記載の装置。
  10. 前記減衰器の入力における1パルス当たりの所与のエネルギーに対して、前記減衰器が含む偏光フィルタの向きの角度に応じて、前記集束ビームの1パルス当たりのエネルギーを表す曲線を決定することによって前記減衰器を校正できるように構成されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
  11. 前記光学組立体は、前記F−θレンズの方へ紫外レーザ放射の前記ビームの向きを案内して、前記F−θレンズの前記焦点面で前記集束レーザビームの位置を案内するように構成されているスキャナーヘッドを更に含むことを特徴とする、請求項〜10のいずれか一項に記載の装置。
  12. 例えば、前記光学組立体とマーキングされるべき前記眼科用レンズのホルダーとの間の距離を適合させる機構を更に含み、前記適合機構は、マーキングされるべき前記眼科用レンズの高さを変更するように構成されていることを特徴とする、請求項〜11のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記彫刻物のうちの少なくとも1つは、2つの連続スポット間の所定の間隔だけ互いに離れた距離で生成された複数のスポットによって形成されたマーキングを画定することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記彫刻物のうちの少なくとも1つは、所定の処方箋を有する前記眼科用レンズの面に技術マーキングを画定することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の装置。
  15. 前記彫刻物のうちの少なくとも1つは、所定の処方箋及び任意選択的に機能処理を有する前記眼科用レンズの面に商業マーキングを画定することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の装置。
  16. 請求項1〜15のいずれか一項に記載の装置によって実施される、少なくとも1つの所定の材料から生成される眼科用レンズをマーキングする方法であって、前記レンズに永久彫刻物をレーザマーキングするステップを含み、前記マーキングステップは、少なくとも次のパラメータ:
    − 200nm〜300nmの間に含まれる放射波長、
    0.1ns〜5nsの間に含まれるパルス持続時間、及び
    μJ〜100μJの間に含まれる1パルス当たりのエネルギー
    を有する紫外レーザ放射の集束ビームを放出するステップを含む方法。
  17. 前記少なくとも1つの彫刻物を前記眼科用レンズの面に生成し、前記眼科用レンズは所定の処方箋を有し、及び前記面には機能処理がないことを特徴とする、請求項16に記載の方法。
  18. 前記少なくとも1つの彫刻物を前記眼科用レンズの面に生成し、前記眼科用レンズは所定の処方箋を有し、及び前記眼科用レンズに少なくとも1つの機能処理を行うことを特徴とする、請求項16又は17に記載の方法。
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