KR100257782B1 - Target domain profiling of target optical surfaces using excimer laser photoablation - Google Patents
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Abstract
원통력을 광학표면으로 유도하기 위한 방법이 타게트 물질을 광삭마 할 수 있는 레이저의 비임 경로로 타게트 광학표면을 상기 타게트의 위치를 인덱싱할 수 있는 장치로 제공하는 단계와, 적어도 하나의 축을 따라 상기 레이저의 영역을 통해 상기 타게트를 통과하는 단계와 상기 타게트의 적어도 한 축을 따라 상기 타게트의 삭마량을 제어하기 위해 시간에 따라 상기 레이저 세기의 곱을 제어하는 단계를 포함하고 있다.A method for inducing a cylindrical force to an optical surface comprises providing a target optical surface to a device capable of indexing the position of the target along a beam path of a laser capable of optically cutting the target material, and along the at least one axis. Passing the target through the area of the laser and controlling the product of the laser intensity over time to control the amount of ablation of the target along at least one axis of the target.
Description
제1도는 X 및 Y 각 좌표에 대한 엑시머 레이저의 에너지 분포를 도시한 것으로서, 엑시머 레이저 빔의 단면 형상을 도시한 그래픽도.1 is a graphical diagram showing the cross-sectional shape of an excimer laser beam, showing the energy distribution of the excimer laser for X and Y angular coordinates.
제2도는 본 발명에서 사용되는 레이저 빔을 콘택트 렌즈 부재의 소재(blank)의 표면을 따라 주사하는 장치의 사시도.2 is a perspective view of an apparatus for scanning a laser beam used in the present invention along the surface of a blank of a contact lens member.
제3도는 삭마 프로파일과 주사 방식과의 관계를 도시하기 위해 필요한 크기들을 정의하는 광학 부재들을 도식적으로 설명한 도면.3 is a schematic illustration of optical members defining the dimensions needed to show the relationship between an ablation profile and a scanning scheme.
제3(a)도는 광학 부재 표면의 곡률 반경에 관하여 삭마 효과를 나타내기 위해 사용된 면적 및 파라미터를 나타내는 광학 부재의 도식적인 설명도.3 (a) is a schematic explanatory diagram of an optical member showing an area and a parameter used to exhibit an ablation effect with respect to the radius of curvature of the surface of the optical member.
제4도는 선반에 의해 삭마된 표면을 갖는 콘택트 렌즈의 표면을 도시한 도면.4 shows the surface of a contact lens having a surface ablated by a shelf.
제5도 및 제6도는 본 발명에 따른 처리 방법으로 구성된 원환체 콘택트 렌즈의 간섭 사진(interferogram).5 and 6 show an interferogram of a toric contact lens constructed with a treatment method according to the invention.
제7도는 시판되고 있는 원환체 콘택트 렌즈의 간섭 사진.7 is an interference photograph of a torus contact lens on the market.
제8도는 본 발명에 따라 변화된 구면 도수를 갖는 렌즈의 간섭 사진.8 is an interference photograph of a lens having a spherical power varied according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 빔 2 : 반사경1: beam 2: reflector
3 : 고정각 미러 4 : 주사 가능 미러3: fixed angle mirror 4: scannable mirror
5 : 렌즈 6 : 광학 부재5: lens 6: optical member
광학 부재의 표면을 형성하기 위한 여러가지 방법들이 공지되어 있다. 이중에서 가장 오래된 공지 방법은 광학물체의 표면의 모양을 바꾸기 위해 선반을 사용하는 방법일 것이다. 이 방법은 물론 최초의 렌즈의 제조시까지 거슬러 올라가며 현재까지도 사용되고 있다.Various methods are known for forming the surface of an optical member. The oldest known method among these will be a method of using a shelf to change the shape of the surface of the optical object. This method, of course, dates back to the manufacture of the first lens and is still in use today.
또한 광학 부재의 표면을 형성하기 위하여 여러 방법들이 개발되어 왔다. 그렇지만, 이들 방법 역시 완성된 광학 물체를 형성하기 위해 사용되는 주형편(mold pieces)들을 만들기 위해서는 선반 기술에 의존한다. 최근에는, 광학 물체의 표면을 선택적으로 삭마하기 위해 고 에너지의 레이저를 사용하는 아이디어가 제의되었다.In addition, various methods have been developed for forming the surface of the optical member. However, these methods also rely on lathe technology to make mold pieces used to form the finished optical object. Recently, the idea of using a high energy laser to selectively ablate the surface of an optical object has been proposed.
본 발명은 광학 물체의 표면을 선택적으로 변경하기 위하여 엑시머 레이저(excimer laser)를 사용하는 효율이 좋고 정밀한 수단을 제공한다.The present invention provides an efficient and precise means of using an excimer laser to selectively alter the surface of an optical object.
본 발명은 광학 물체의 표면의 모양을 변형하는 방법을 포함한다. 이는, 지금까지 가능했던 것보다 정확도와 정밀도가 더 우수한 원환체 표면을 갖는 광학 물체들을 제조하는 데 특히 유용하다.The present invention includes a method of modifying the shape of the surface of an optical object. This is particularly useful for making optical objects with toric surfaces that are more accurate and accurate than ever possible.
본 발명은 광학 표면의 구형이나 원통 형상의 굴절률(refractive power)을 변화시켜 상기 광학 표면을 변형시키는 새로운 방법에 관한 것이다. 이 새로운 방법은 고 에너지 방사를 이용하여 원하는 콘택트 렌즈 형상을 만들기 위하여 제어된 방식으로 콘택트 렌즈 소재(contact lens black)로부터 물질을 삭마한다. 특히, 상기 방법은 비교적 일정한 펄스 빔 강도를 갖는 엑시머 레이저 빔의 장점을 이용하여 광학 부재의 표면의 영역에 대해 스위프(sweep)한다. 주어진 축을 따라 상기 부재에 대해 스위프되는 빔의 속도를 제어함으로써, 일정한 지점에서 그 축을 따라 행해지는 삭마의 양이 제어될 수 있다.The present invention relates to a novel method of modifying an optical surface by varying the refractive power of a spherical or cylindrical shape of the optical surface. This new method uses high energy radiation to ablate material from contact lens black in a controlled manner to produce the desired contact lens shape. In particular, the method uses the advantages of an excimer laser beam with a relatively constant pulse beam intensity to sweep over an area of the surface of the optical member. By controlling the speed of the beam swept relative to the member along a given axis, the amount of ablation performed along that axis at a given point can be controlled.
엑시머 레이저로부터 나온 빔은 장방형의 단면도를 가지며 하나의 대칭축에 대해 거의 균일한 방사 강도를 갖는다. 또한 이 빔의 세기는 완전히 균일하지는 않지만, 그 프로파일은 측정될 수 있고 상기 처리에서 설명된다. 상기 빔의 주요한 특징은 펄스 세기 프로파일이 실질적으로 고정되는 것이다. 본 발명은 이러한 특징을 이용하여 광학 부재의 표면의 광삭마를 제어한다.The beam from the excimer laser has a rectangular cross section and has a nearly uniform radiant intensity about one axis of symmetry. Also the intensity of this beam is not completely uniform, but its profile can be measured and described in the above processing. The main feature of the beam is that the pulse intensity profile is substantially fixed. The present invention uses this feature to control light ablation of the surface of the optical member.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 X 및 Y 좌표를 따른 레이저의 세기 분포를 갖는 엑시머 레이저의 일반적인 단면도를 나타내고 있다. 이해되는 바와 같이, X축에 대한 빔의 세기는 모서리를 제외한 전체에서 실질적으로 균일하다. 본 발명은 상기 빔 모서리들을 잘라내는 방법을 기술하며 그 결과 빔을 균일한 강도로 상기 부재에 제공하게 된다.1 shows a general cross-sectional view of an excimer laser having an intensity distribution of the laser along the X and Y coordinates. As will be appreciated, the intensity of the beam about the X axis is substantially uniform throughout, excluding the edges. The present invention describes a method of cutting the beam edges and as a result provides a beam to the member with uniform strength.
완전한 렌즈 표면의 삭마를 제어하는 것은 변경될 광학 부재의 표면에 대해 Y축을 따라 빔을 주사함으로써 이루어진다. 이러한 빔 주사가 일정 속도로 행해지면, 광학 부재의 표면에서 나타난 바와 같이, 단순히 빔 프로파일을 Y축으로 확장시키는 효과가 발생한다.Controlling the ablation of the complete lens surface is accomplished by scanning the beam along the Y axis relative to the surface of the optical member to be altered. When such beam scanning is performed at a constant speed, as shown on the surface of the optical member, the effect of simply expanding the beam profile to the Y axis occurs.
엑시머 레이저는 약 20 나노초(nanoseconds)의 짧은 펄스들로 동작하며 펄스로부터 펄스까지 매우 일정한 총 펄스 에너지를 갖는다는 것을 주지해야만 한다. 의도하는 상기 삭마 처리는 원하는 물체를 형성하기 위하여 많은 펄스가 필요하다. 통상 0.1초 내지 30초까지 지속되는 삭마 처리하는 동안, 엑시머 레이저 빔영역은 광학 부재의 표면에 대해 일정한 방식으로 상기 부재의 하나의 축을 따라 선형 또는 비선형이며, 완만하며 연속적인 삭마 프로파일을 형성할 수 있다.It should be noted that the excimer laser operates with short pulses of about 20 nanoseconds and has a very constant total pulse energy from pulse to pulse. The intended ablation process requires many pulses to form the desired object. During ablation, which typically lasts from 0.1 to 30 seconds, the excimer laser beam region can form a linear or nonlinear, gentle, continuous ablation profile along one axis of the member in a constant manner relative to the surface of the optical member. have.
상기 엑시머 레이저 빔을 주사하는 것은 적어도 2개의 수단에 의해 성취될 수 있다. 제2도는 빔(1)이 45°로 고정된 반사경(2)에 의해 90°로 반사되는 것을 나타내고 있다. 다음, 빔은 고정각 미러(3)에 의해 90°반사되는데, 주사 가능 미러는 완전한 반사율을 갖는 미러일 수도 있고 부분적인 투과율을 갖는 미러로 할 수도 있다. 이러한 미러가 부분적인 투과율을 갖는 경우에, 엑시머 레이저의 빔 프로파일을 검사하는 미러 수단이 제공될 수 있다. 주사 가능 미러(4)를 초기 빔 경로와 평행하게 이동시키는 수단은 상기 미러가 그 입사 경로로부터 상기 빔을 이동하게 하여 광학 부재의 표면에 대해 상기 빔 영역을 주사하도록 한다.Scanning the excimer laser beam can be accomplished by at least two means. FIG. 2 shows that the beam 1 is reflected at 90 degrees by the reflector 2 fixed at 45 degrees. The beam is then reflected 90 ° by the fixed angle mirror 3, which may be either a mirror with full reflectivity or a mirror with partial transmission. In case such a mirror has a partial transmission, mirror means for examining the beam profile of the excimer laser can be provided. The means for moving the scannable mirror 4 in parallel with the initial beam path causes the mirror to move the beam from its incidence path to scan the beam area against the surface of the optical member.
본 발명을 행하는 또 다른 방법은, 빔에 대한 반사경의 입사각을 변화시켜 광학 부재의 표면에 대해 빔 영역을 스위프하는 미러를 사용한다. 제2도에서 도시된 장치내의 고정각 미러(3)를 대신하여, 상기 미러가 레이저에 의해 상기 부재에 대해 스위프되는 축평면의 추축위에 놓여질 수 있다. 렌즈를 추축위에 놓은 것과 함께 선형 주사하는 반사경을 조합하여 사용할지라도, 도면에 도시된 선형 서보-매카니즘과 같은 다른 수단은 빔 주사를 효과적으로 하기 위해 필요하지 않을 것이다.Another method of practicing the present invention uses a mirror that sweeps the beam area with respect to the surface of the optical member by varying the angle of incidence of the reflector to the beam. Instead of the fixed angle mirror 3 in the device shown in FIG. 2, the mirror can be placed on the axis of the axial plane swept against the member by a laser. Although using a combination of reflectors that scan linearly with the lens placed on the axis, other means, such as the linear servo-mechanism shown in the figures, will not be necessary for effective beam scanning.
레이저의 세기와 레이저의 펄스 속도가 실질적으로 일정하다고 가정하면, 광삭마도는 반사경(2)이 Z축을 따라 움직일 때의 속도와 비례하고, 상기 반사경의 속도가 일정한 상황하에서 삭마는 광학 부재의 표면에 대해 균일하게 이루어진다.Assuming that the intensity of the laser and the pulse velocity of the laser are substantially constant, the optical abrasion is proportional to the speed when the reflector 2 moves along the Z axis, and the surface of the optical member that is ablated under a constant speed of the reflector Is made uniform for
Y에 대한 함수인 광삭마는 Y축에 따른 빔의 순간속도(또는 Z축에 따른 미러의 속도)에 비례하기 때문에, 상기 부재 영역에 대해 빔을 스위프할 때 미러의 속도 프로파일을 제어함으로써 광삭마도를 제어할 수 있다.Since light abrasion as a function of Y is proportional to the instantaneous speed of the beam along the Y axis (or the speed of the mirror along the Z axis), the light abrasion is controlled by controlling the speed profile of the mirror when sweeping the beam over the member area. You can control the degree.
또한 제2도는 빔을 감소시켜 광학 부재(6)에 입사할 때의 빔의 세기를 증가시키는 렌즈를 갖는 장치를 도시하고 있다. 이 소자는 실제로 본 발명에서 선택 사양이며, 상기 빔은 그 단면적을 감소시키지 않고 본 발명에서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.FIG. 2 also shows a device with a lens that reduces the beam to increase the intensity of the beam when it enters the optical member 6. It is to be understood that this device is actually optional in the present invention and that the beam can be used in the present invention without reducing its cross-sectional area.
펄스 빔의 주사에 대한 삭마의 관계를 나타내는 수학적 표현은 다음과 같다.A mathematical expression showing the relationship of ablation to scanning of a pulsed beam is as follows.
1) T = K·H·N/V1) T = K · H · N / V
여기서, T는 제거된 물질의 두께이며, K는 상수이며, H는 레이저의 반복도(펄스속도)이며, N은 주사수이며, V는 빔의 순간 속도이다.Where T is the thickness of the material removed, K is a constant, H is the repeatability (pulse rate) of the laser, N is the number of scans, and V is the instantaneous speed of the beam.
연속 레이저가 이용될 때, 상기 관계식은 다음과 표현될 수 있다.When a continuous laser is used, the above relation can be expressed as follows.
2) T = Kl·N/V2) T = KlN / V
여기서, K1은 상수이다. K 및 K1은 특정 환경에서 제공된 물질의 삭마에 대한 상수이다. 그러므로, 이러한 상수들은 광학 부재의 조성물, 광학 부재의 주위 분위기 조건, 빔의 파장 및 빔의 세기에 좌우된다.Where K1 is a constant. K and K1 are constants for the ablation of a given material under certain circumstances. Therefore, these constants depend on the composition of the optical member, the ambient atmosphere condition of the optical member, the wavelength of the beam and the intensity of the beam.
상기 주사 속도가 일정하지 않다면, 광학 부재의 축을 따라 행해지는 삭마는 다음과 같이 정의될 수 있다.If the scanning speed is not constant, ablation performed along the axis of the optical member can be defined as follows.
3) 델타 T = K·H·N(Vl - V2)/(Vl·V2)3) Delta T = KHN (Vl-V2) / (VlV2)
여기서 Vl 및 V2는 지점 Pl 및 P2에서 빔 속도이며, 델타 T는 2개의 지점(제3도 참고) 사이의 물질의 차이이다.Where Vl and V2 are the beam velocities at points Pl and P2 and delta T is the difference in material between the two points (see also FIG. 3).
델타 T로써 수직 평면내의 반경을 변경시키기 위해, 제거 가능한 델타 T는 수직 평면상의 모든 지점들에 대한 전체 거리에서 원래 반경 및 새로운 반경 사이의 새기탈(saggital) 델타 S의 차이와 일치해야만 한다(제3(a)도 참고) 그러므로,In order to change the radius in the vertical plane with delta T, the removable delta T must match the difference in the saggital delta S between the original radius and the new radius at the total distance to all points on the vertical plane. See also 3 (a)).
4) 델타 5 = 델타 R·Yo2/2R2 4) Delta 5 = Delta RYo 2 / 2R 2
여기서, Y는 렌즈의 중심에서 수직평면상의 지점 P까지의 거리이므로, P1이 렌즈의 중심에 있는 초기위치로 된다고 가정하면,Here, since Y is the distance from the center of the lens to the point P on the vertical plane, assuming that P1 is the initial position at the center of the lens,
5) 델타 R = (2K·H·R2)/Vo5) Delta R = (2KHR 2 ) / Vo
원통 형상의 배율(cylinder power)의 변화는 K2·H·N이며, 여기서, K2는 상기 광학 부재의 반경과는 독립된 상수이다. 이것은 Y축에서의 곡률 반경과 X축에서의 곡률 반경이 서로 다른 렌즈, 즉 원환체(toric) 렌즈를 삭마할 수 있다. 또한 원통 형상의 배율의 변경은 광학 부재의 초기 곡률에 의존하지 않는다. 예를 들면, 구형 렌즈에서의 배율을 0.25 디옵터(diopter)로 변화하게 하는 주사는 초기의 상기 부재의 곡률 반경에 관계없이 광학 부재의 표면의 곡률이 동일한 정도로 변화하게 할 것이다.The change in the cylindrical power (cylinder power) is K2 · H · N, where K2 is a constant independent of the radius of the optical member. This can ablate a lens that has a different radius of curvature in the Y axis and a radius of curvature in the X axis, that is, a toric lens. In addition, the change of the magnification of a cylindrical shape does not depend on the initial curvature of an optical member. For example, a scan that changes the magnification in a spherical lens to 0.25 diopters will cause the curvature of the surface of the optical member to change to the same degree irrespective of the initial radius of curvature of the member.
물론, 삭마 프로파일은 펄스 속도 함수를 포함하는 빔 세기 프로파일 함수와 주사 속도 프로파일 함수와의 곱에 의해 제어된다. 이 경우, 일정 속도인 빔 펄스 속도는 V + A/Yo2의 비율로서 삭마에 비례하며, 여기서 V는 주사되는 빔의 순간속도, A는 삭마 상수, Yo는 광학 부재에서 야기된 원통 형상의 대칭축으로부터 빔의 거리이며, 상기와 같은 삭마는 원통 형상의 성분이 상기 광학 부재의 표면에 야기되게 한다.Of course, the ablation profile is controlled by the product of the beam intensity profile function including the pulse rate function and the scan rate profile function. In this case, the constant beam pulse velocity is proportional to ablation as a ratio of V + A / Yo 2 , where V is the instantaneous velocity of the beam being scanned, A is the ablation constant, and Yo is the axis of symmetry of the cylindrical shape caused by the optical member. Distance from the beam, such ablation causes a cylindrical component to be caused on the surface of the optical member.
삭마 프로파일들을 조합하기 위하여, 속도 함수들을 결합하여, 각 지점에서 결과적으로 형성되는 프로파일 Vr이 1/Vr = (1/V1 + 1/V2)되도록 한다.To combine the ablation profiles, the velocity functions are combined so that the resulting profile Vr at each point is 1 / Vr = (1 / V1 + 1 / V2).
또한, 빔은 무한 속도로 주사될 수 없으므로, 삭마도는 주어진 일정한 펄스속도로 주사된 모든 지점에서 설명되어야 한다. 따라서, 모든 삭마 프로파일들은 이것들로 만들어진 일정한 최대 및 최소 삭마 성분을 갖는다.Also, because the beam cannot be scanned at infinite speed, the abrasion should be accounted for at all points scanned at a given constant pulse rate. Thus, all ablation profiles have a constant maximum and minimum ablation component made of them.
원통 형상의 배율의 변경을 유도하기 위해 필요한 소정의 삭마 프로파일은 레이저의 펄스 속도를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 소정의 삭마 프로파일을 이루는 것은 시간 함수인 주사 속도와 시간 함수인 레이저의 펄스 속도의 곱을 제어하는 것에 좌우된다.The desired ablation profile necessary to induce a change in the magnification of the cylindrical shape can be achieved by controlling the pulse velocity of the laser. Achieving a desired ablation profile depends on controlling the product of the scan rate as a function of time and the pulse rate of the laser as a function of time.
다른 방법으로는, 상기 삭마 프로파일은 레이저의 펄스 속도를 제어함으로써 일정한 스위프 속도로 제어될 수 있다. 반복율 H는 표면상의 서로 다른 지점들에 대한 주사 속도 대신 또는 주사 속도와 함께 변화될 수 있다는 것이 명백하다. 각 지점에서 제거된 물질의 총 량은 수학식 1에서 나타낸 바와 같이 반복율에 비례한다. 속도가 일정하게 유지되면, 어느 주어진 프로파일을 생성하는데 필요한 반복율에서의 변화는 각 지점에서 수학식 1을 사용하는 속도프로파일과 동일한 방법으로 정확하고 쉽게 유도될 수 있다.Alternatively, the ablation profile can be controlled at a constant sweep speed by controlling the pulse rate of the laser. It is evident that the repetition rate H can be varied instead of or with the scan rate for different points on the surface. The total amount of material removed at each point is proportional to the repetition rate as shown in equation (1). If the velocity remains constant, the change in repetition rate needed to generate a given profile can be accurately and easily derived in the same way as the velocity profile using Equation 1 at each point.
여러 형태의 프로파일 수정이 일정한 속도로 이루어진다면, 각 지점에서 각 개별 프로파일에 대한 반복율 분포들이 서로 가산되고, 그 결과로 생기는 반복율 분포는 합성 프로파일을 생성한다.If various types of profile modifications are made at a constant rate, the repetition rate distributions for each individual profile at each point are added together, and the resulting repetition rate distribution produces a composite profile.
속도가 반복율과 함께 변화되면, H-V비는 수학식 1에 부합하는 각 지점에서의 식각 깊이를 확정하는데 사용되어야만 한다. 복수개의 프로파일 형태들이 서로 합해지면 반복율 H나 속도 V는 각 지점에 대한 각 프로파일 분포와 동일하게 구성되어야만 한다. 이것은 수학식 1을 이용한 간단한 변형이다. 추가 처리에서는 각 지점이 분리되어 처리될 수 있기 때문에, 반복율 및 속도가 상기 분포의 모든 지점에서 변화하는 곳에서 추가의 처리가 여전히 사용될 수 있다는 것이 명백하다. 그런데, 반복율 및 속도에 관하여 생성된 함수는 식각될 영역에 대해 연속적이어야만 한다.If the speed changes with the repetition rate, the H-V ratio should be used to determine the etch depth at each point in accordance with equation (1). If multiple profile types are added together, the repetition rate H or velocity V must be configured equal to each profile distribution for each point. This is a simple variant using equation (1). Since each point can be processed separately in further processing, it is evident that further processing can still be used where the repetition rate and speed change at every point in the distribution. However, the function generated with respect to repetition rate and speed must be continuous for the area to be etched.
주사용 미러의 이동을 제어하는데 사용된 수단은 디지탈 전자 수단을 통해 제어되는 스태퍼 모터(stepper motor)에 의해 구동된 서보-매카니즘에 의해 제공 될 수 있다. 그 결과, 속도 프로파일은 컴퓨터 프로그램을 통해 제어될 수 있으며 소정의 원하는 형태로 될 수도 있다.The means used to control the movement of the scanning mirror can be provided by a servo-mechanism driven by a stepper motor controlled via digital electronic means. As a result, the velocity profile may be controlled through a computer program and may be in any desired form.
본 발명을 실시하는 또 다른 방법은 광학 부재의 표면을 레이저 빔 영역에 대해 X축을 따라 제어된 방식으로 이동하여 제어된 삭마를 하여야 한다. 이것은 빔보다는 상기 부재를 움직이도록 한 점에서 제2도에 도시된 접근법과 서로 다르다.Another method of practicing the present invention is to move the surface of the optical member in a controlled manner along the X axis with respect to the laser beam area to perform controlled ablation. This differs from the approach shown in FIG. 2 in that it moves the member rather than the beam.
상기의 특정 장치의 형태와는 달리, 고정된 광학 부재의 형태는 초기 광학 부재의 형태 및 부재 표면에 대한 X 및 Y 함수로써 나타내는 삭마도에 의해 결정된다. 예를 들면, 콘택트 렌즈 버튼〔콘택트 렌즈 재료의 디스크(disk)〕으로부터 렌즈를 형성하는 것은 가능하다. 디스크를 완성된 렌즈로 형성하기 위해, 재료의 상당한 부분을 삭마하여야 하며, 이때 상당한 시간이 필요하다. 다른 한편으로, 콘택트 렌즈 소재는 실질적으로 구형 콘택트 렌즈의 형태일 수 있다. 그러므로, 비교적낮은 원환체성(toricity)을 갖는 원환체 렌즈를 만드는 경우, 하나의 축을 따라 단지 소량의 삭마를 행하여 구형 배율을 갖는 렌즈를 원환체 렌즈로 변환시킬 수 있으므로, 렌즈를 만드는 데 필요한 시간이 최소로 된다. 변경될 수 있는 다른 표면들로는 각막, 인트라오쿨라 렌즈(intraocular lens), 안경 및 다른 광학 소자들이 포함된다.Unlike the shape of the particular device described above, the shape of the fixed optical member is determined by the shape of the initial optical member and the degree of abrasion, expressed as a function of X and Y on the member surface. For example, it is possible to form a lens from a contact lens button (disk of contact lens material). In order to form the disk into a finished lens, a significant portion of the material has to be ablated, which takes considerable time. On the other hand, the contact lens material may be substantially in the form of a spherical contact lens. Therefore, when making a toric lens with a relatively low toricity, only a small amount of ablation along one axis can be used to convert a lens with a spherical magnification into a toric lens, so that the time required to make the lens Minimum. Other surfaces that can be modified include corneas, intraocular lenses, glasses, and other optical elements.
원환체 배율의 콘택트 렌즈를 형성하는 종래의 방법에 비하여 본 발명의 주요한 장점중의 하나는 본 발명의 방법이 비교적 낮은 원환체도(degree of toricity)를 갖는 원환체 렌즈를 더욱 좋게 만들 수 있으며, 특히 x축에 대한 곡률 반경인 R 곡률 x가 y축에 대한 곡률반경인 R 곡률 y에 근접할 때 더욱 그러하다. 상기 시스템의 또 다른 장점은 높은 원통 형상의 원환체 렌즈를 매우 정확하게 생성할 수 있다는 것이다. 즉, 원환체 렌즈에 형성되는 2개의 반경은 종래의 선반 기술의 상태를 통해 얻을 수 있는 것보다 더 큰 정밀도로 특정될 수 있다.One of the major advantages of the present invention over conventional methods of forming toric contact lenses is that the method of the present invention can make toric lenses having a relatively low degree of toricity better, in particular. This is even more so when R curvature x, which is the radius of curvature for the x axis, is close to R curvature y, which is the radius of curvature for the y axis. Another advantage of the system is that it can produce highly accurate toric lenses of high cylindrical shape. That is, the two radii formed in the toric lens can be specified with greater precision than can be obtained through the state of the conventional lathe technology.
당업자가 이해하는 바와 같이, 본 발명은 원환체로 된 렌즈의 앞 표면 및 뒷 표면을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 또한 이 방법은 양질의 구형 렌즈와 2중초점 및 다른 형태를 갖는 렌즈를 생성하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들면 2중초점 렌즈는 광학 부재의 영역을 마스킹하고 마스크되지 않은 영역에 대해 구형 배율을 변화시킴으로써 제조될 수 있는데, 그 결과 다른 배율을 갖는 두 영역을 갖는 렌즈가 제조된다.As will be appreciated by those skilled in the art, the present invention can be used to form the front and back surfaces of toric lenses. This method can also be used to produce lenses of good quality spherical lenses and lenses with double focus and other shapes. For example, a bifocal lens can be manufactured by masking an area of the optical member and changing the spherical magnification with respect to the unmasked area, resulting in a lens having two areas with different magnifications.
본 방법은 사용되는 방사원이 충분한 에너지와 적당한 파장을 가지고 있어 광삭마를 유도할 수 있는 한, 가소성(plastic)의 콘택트 렌즈 물질에 사용될 수도 있다. 특정 물질들은 당업자에게 공지된 다른 콘택트 렌즈 재료 뿐만 아니라 폴리 2-하이드로옥시에틸메타 크릴레이트(pHEMA), 폴리 N-비닐-2-피롤리돈(pNVP), 폴리메틸메타크릴레이트(pMMA), 및 상기 화합물에 대한 공중합체의 비수화물 형태를 포함한다. 가스 투과성 물질은 실리콘으로 된 콘택트 렌즈 물질, 특히 플루오르 실리콘으로 된 물질과 함께 사용될 수도 있다.The method may be used for plastic contact lens materials, as long as the radiation source used has sufficient energy and a suitable wavelength to induce light ablation. Specific materials include poly 2-hydrooxyethyl methacrylate (pHEMA), poly N-vinyl-2-pyrrolidone (pNVP), polymethyl methacrylate (pMMA), as well as other contact lens materials known to those skilled in the art. Non-hydrate forms of copolymers for such compounds. The gas permeable material may also be used with contact lens materials of silicon, in particular materials of fluorosilicone.
특정 종류의 렌즈 재료로 사용되는 방사원의 선택은 다음과 같은 요인들의 영향을 받는다. 즉 방사 파장, 파장도 및 물질 형태에 좌우되는 통상의 감쇠 양식상에서 우위를 정하도록 광삭마 매카니즘을 발생시키는 데 필요한 임계 강도 및 주위 분위기 조건(삭마 양식의 일부는 반응 가스가 존재함으로써 최적화되고, 다른 것은 “불활성” 분위기를 필요로 한다.)의 영향을 받는다.The choice of radiation source used for a particular type of lens material is influenced by the following factors: That is, the critical intensity and ambient atmosphere conditions needed to generate the photoabrasion mechanism to give an advantage over conventional attenuation modalities that depend on the emission wavelength, wavelength plot and material type (part of the ablation pattern is optimized by the presence of the reactant gas, It requires an "inert" atmosphere).
또한, 가소성의 생의학 물질(plastic biomedical materials)를 삭마하는 처리시 때때로 삭마되는 물질의 표면에 대해 다른 종류의 응력이 생성되는 것이 발견되었다. 놀랍게도, 이러한 영향은 광학 부재의 앞 표면의 전체를 일정하게 삭마함으로써 개량될 수 있다. 상기 물질을 일정 두께로 제거함으로써, 재료가 된 상기 물질은 그 표면이 균질하게 된다.In addition, it has been found that the treatment of abrading plastic biomedical materials produces different kinds of stress on the surface of the material that is sometimes ablation. Surprisingly, this effect can be improved by constant ablation of the entirety of the front surface of the optical member. By removing the material to a certain thickness, the material becomes a material and its surface is homogeneous.
이후에 나오는 실시예는 본 발명의 몇가지 응용예를 예시하고 있다. 이 실시예들은 광학 부재의 표면을 형성하는 본 발명의 모든 가능성을 다 나타내는 것은 아니다. 콘택트 렌즈들을 형성하기 위하여 사용되는 동일한 처리가 눈의 광면(optical surface)을 형성하는 데 일반적으로 사용될 수 있을지라도, 각막을 형성하는 실시예는 제시하지 않는다. 상기 경우에 있어서, 각막이 팡학 부재의 광 표면으로 고려될 것이다.The following examples illustrate several applications of the present invention. These embodiments do not represent all the possibilities of the present invention for forming the surface of the optical member. Although the same treatment used to form the contact lenses can generally be used to form the optical surface of the eye, the embodiment for forming the cornea is not presented. In this case, the cornea will be considered the light surface of the fascia member.
[실시예 1]Example 1
구형의 뒷 표면을 갖는 비수화된(unhydrated) 소프트 콘택트 렌즈 소재는 광학 부재의 표면으로서 제2도에 도시된 장치내에 배치된다. 이 렌즈는 폴리메콘 물질로 만들어 지는데, 이 물질은 소프트 콘택트 렌즈를 만드는데 널리 사용된다. 렌즈의 뒷 표면은 한 축을 따라 렌즈의 중심보다는 렌즈의 모서리로부터 더 많은 물질을 취하는 비선형 방식으로 스캐너가 z축을 따라 주사될 때, 렌즈의 뒷 표면이 엑시머 빔에 의해 주사된다. 상기 렌즈는 간섭 수단(interferometric means)에 의해 완전한 구형에 가깝게 되도록 엑시머 레이저에 의해 주사되기 이전에 나타낸 것이다. 제4도는 레이저 삭마 전의 렌즈의 간섭 사진을 나타낸 것이다. 제4도는 렌즈의 전체 뒷 표면이 구면인 경우에 몇 개의 간섭 줄무늬내에 있는 것을 나타내며, 이는 렌즈의 표면에 대해 1 미크론 이하의 편차로 변형되는 것을 도시한다.An unhydrated soft contact lens material having a spherical back surface is disposed in the device shown in FIG. 2 as the surface of the optical member. This lens is made of a polymecon material, which is widely used to make soft contact lenses. The back surface of the lens is scanned by the excimer beam when the scanner is scanned along the z-axis in a nonlinear manner that takes more material from the edge of the lens than the center of the lens along one axis. The lens is shown before being scanned by the excimer laser to be close to a perfect sphere by interferometric means. 4 shows the interference photograph of the lens before laser ablation. 4 shows that the entire back surface of the lens is within several interference fringes when it is spherical, which shows a deformation of less than 1 micron with respect to the surface of the lens.
본 발명의 방법에 의해, 레이저로 주사된 후, 이 렌즈는 원환체 렌즈가 된다. 제5도 및 제6도는 렌즈의 뒷 표면의 두개의 축에 대한 간섭 사진이다. 각 축에 대해 명확히 나타난 바와 같이, 상기 렌즈는 그 축에 대하여 주어진 반경을 갖고 또한 다른 축에 대하여 다른 반경을 갖는 여러 간섭 줄무늬내에 있다. 이것은 원환체 렌즈의 2개의 반경이 정확히 예상된 것임을 나타낸다. 이 경우에 있어서 2개의 예상되는 축의 반경은 6.996mm 및 7.115mm이고, 실제 얻어진 반경은 6.991 및 7.108mm이다. 비교하기 위해, 시판되고 있는 원환체 렌즈의 간섭사진을 제7도에 나타냈다. 여기에서 적어도 20개의 간섭 줄무늬를 렌즈의 뒷 표면에서 볼 수 있다.By the method of the present invention, after scanning with a laser, this lens becomes a toric lens. 5 and 6 are interference photographs of two axes of the rear surface of the lens. As is evident for each axis, the lens is in several interference stripes having a given radius about that axis and also having a different radius about the other axis. This indicates that the two radii of the toric lens are exactly what is expected. In this case the radius of the two expected axes is 6.996 mm and 7.115 mm and the actual obtained radii are 6.991 and 7.108 mm. For comparison, interference photographs of commercially available toric lenses are shown in FIG. At least 20 interference fringes can be seen here on the back surface of the lens.
[실시예 2]Example 2
구형 뒷 표면을 갖는 렌즈 소재는 제2도에 나타낸 장치내에 장착된다. 상기 렌즈는 축에 대한 렌즈의 원통 형상의 배율을 변화시키는 함수에 의해 축을 따라 주사된다. 상기 렌즈는 90°회전되어, 제1 스캐닝 스위프를 할 때 사용되는 동일한 주사 함수를 사용하여 다시 주사된다. 따라서 렌즈를 간섭성 해석하면, 원래 소재와는 다른 배율(power)을 가지고 있더라도, 렌즈의 구형 배율은 변화되고 또한 렌즈는 거의 완전한 뒷 표면을 여전히 갖고 있음을 알 수 있다. 제8도에 나타낸 것은 삭마된 렌즈의 간섭 사진이다. 제8도에 나타난 바와 같이, 렌즈의 광학 부재의 전체 뒷 표면에는 소수의 간섭 줄무늬가 있다. 완성된 수화(hydrated) 렌즈에서 수 디옵터의 해당 계산된 배율 변화뿐만 아니라, 구형 반경을 갖는 일련의 9개 렌즈의 초기 반경 및 최종반경은 표 1에서 나타낸 바와 같은 방법으로 바뀌어진다.Lens material having a spherical back surface is mounted in the apparatus shown in FIG. The lens is scanned along the axis by a function that changes the magnification of the cylindrical shape of the lens with respect to the axis. The lens is rotated 90 ° and scanned again using the same scanning function used when making the first scanning sweep. Thus, coherent analysis of the lens reveals that even if the lens has a different power than the original material, the spherical power of the lens changes and the lens still has a nearly complete back surface. Shown in FIG. 8 is an interference photograph of the ablated lens. As shown in FIG. 8, there are a few interference stripes on the entire back surface of the optical member of the lens. In addition to the corresponding calculated magnification change of several diopters in the finished hydrated lens, the initial and final radii of a series of nine lenses with spherical radii are changed in the manner shown in Table 1.
[표 1]TABLE 1
[실시예 3]Example 3
구형 뒷 표면을 갖는 렌즈 소재는 제2도에 도시된 장치내에 장착된다. 이 렌즈는 하나의 축에 대해 두번 주사되어 원통 형상이 형성되고, 그 다음 90°회전되어 동일 파라미터로 한번 주사된다. 이들 원통 형상의 성분이 더해져서 배율에 있어서의 구형 변화 및 그 결과에 따른 원통형 변화를 생성된다. 상기 표면의 초기 반경은 7.470mm이다. 2개의 세트가 주사되어진 후, 상기 표면은 수직선상에서 7.382 및 7.292의 2개의 반경을 갖는데, 이는 추가의 0.090mm 원통을 갖는 구형 반경에서의 0.008mm 변화로 나타난다.A lens material having a spherical back surface is mounted in the apparatus shown in FIG. The lens is scanned twice about one axis to form a cylindrical shape, which is then rotated 90 ° and scanned once with the same parameters. These cylindrical components are added to produce a spherical change in magnification and a resulting cylindrical change. The initial radius of the surface is 7.470 mm. After two sets have been scanned, the surface has two radii of 7.382 and 7.292 on a vertical line, which results in a 0.008 mm change in spherical radius with an additional 0.090 mm cylinder.
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