JP4511731B2 - 眼科用レンズの光学的検査のためのキュベット - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、検査のために眼科用レンズを受ける装置に関する。
【０００２】
眼科用レンズ、たとえばコンタクトレンズおよび眼内レンズを製造するための従来法は、旋盤切削法および流し込み成形法を含む。旋盤切削法は、ポリマー光学材料の固形基材を指定の形状に切断することによって眼科用レンズを製造する。流し込み成形法は、成形加工を使用して眼科用レンズを製造する。通常、２個の半型、すなわち前面カーブ半型および背面カーブ半型を有するレンズ型を使用して、重合性液体組成物からレンズを成形する。ひとたびレンズを製造すると、それを包装する前に、製造工程で生じる、または含められるおそれのある欠陥および損傷がないかレンズを検査する。
【０００３】
通常、完成したレンズは、販売に備えて包装する前に検査する。眼科用レンズ、特にヒドロゲルレンズ、たとえばポリヒドロキシエチルメタクリレートコンタクトレンズの検査方法は非常に困難である。理由は、一般的な眼科用レンズは透明であり、したがって、特にレンズが透明な液体、たとえば水や塩水溶液に入れられているとき、レンズを見つけ出すこと、ましてやそれを検査することは困難であるからである。ヒドロゲルレンズを検査するための従来法は、レンズをペトリ皿に入れ、拡大投射装置の下でレンズを目視検査する手作業の方法である。検査人は、目視検査を始める前に、拡大投射装置の下でレンズをペトリ皿に入れ、その皿の中でレンズを見つけなければならない。
【０００４】
自動化された機械視検査システムに関しては、レンズをセルに入れたのち、そのセルをＣＣＤカメラの下に配置してレンズのデジタル画像を撮る。このデジタル画像をマイクロプロセッサで解析してレンズの欠陥を検出する。たとえば、米国特許第５，４４３，１５１号明細書は、検査セルを使用するコンタクトレンズ用の自動化検査システムを開示している。この特許は、コンタクトレンズを輸送し、検査するための使い捨て円錐形セルを教示している。円錐形の検査セルは有用であるが、検査セルの円錐形が、検査光がセルの異なるセクションを通過するとき、検査光を大きくまたは不均等にゆがませる。
【０００５】
中に配置されたレンズの予想可能な配置を保証し、検査光を大きく不均等にゆがめることがなく、それにより、簡単な検査システムを使用してレンズを検査することを可能にする検査セルの必要性がなおも存在する。
【０００６】
本発明にしたがって、眼科用レンズ、たとえばコンタクトレンズを検査するのに適した検査セル、より具体的には検査ウェットセルが提供される。検査セルは、平坦な下面と、上面と、上面のくぼみとを有する固形ブロックである。くぼみは、眼科用レンズを受け、そのレンズを視野の中心に配置するように適合されている。本発明はさらに、眼科用レンズの検査ユニットを提供する。検査ユニットは、１個以上の検査セルを保持する。
【０００７】
本発明の検査セルは、ひとたびキャリヤ液がくぼみに入れられるならば、眼科用レンズを検査セルのくぼみの底に定着させ、有意な光学ひずみを生じさせずに光をセルに透過させることができる。したがって、検査セルは、眼科用レンズの自動化または手作業の検査を比較的簡単な検査システムで実施するのに非常に適している。
【０００８】
本発明は、眼科用レンズ、特にヒドロゲル眼科用レンズを検査するための検査セルを提供する。検査セルは、透明又は半透明な固形材料のブロックであり、ブロックは、その上面に凹状のくぼみを有し、眼科用レンズをそのくぼみに配置することができる。セルのくぼみは、くぼみが適切な流体で満たされたとき、その中に配置された眼科用レンズが沈降し、くぼみの中心もしく頂点またはその付近で定着することを保証する寸法である。本発明によると、検査セルに配置されたた眼科用レンズは、手作業または機械視検査システムを使用して、きず、たとえば裂け目やばりおよび異物、たとえば気泡の包含がないか検査される。
【０００９】
図１は、本発明の検査セルの例を示す。図１は、コンタクトレンズ用の円筒形の検査セルに関連させて本発明を説明するが、検査セルは、他の側壁形状および底形状、たとえば立方形を有することもでき、他の眼科用レンズ、たとえば眼内レンズをセルで検査することもできる。検査セル１０は、眼科用レンズ、特にコンタクトレンズを受け、保持するように適合された凹状のくぼみ１２を有する。検査セル１０は、円筒形の側壁１４と、平坦な上面１６と、平坦な下面１８とを有する。好ましくは、平坦な上面１６と平坦な下面１８とは互いに並行であり、平坦な下面１８および凹状くぼみの表面は、これらの表面の不完全さが光を散乱させ、検査作業を妨げることのないよう、光学仕上げ、すなわち高度な研磨を施されている。光学仕上げの適当なレベルは、U. S. Military Specification for the inspection of Optical Components, MIL-O-13830A にしたがって、好ましくは４０／２０まで、より好ましくは２０／１０までのスクラッチ・ディッグ（scratch and dig）値を有する。
【００１０】
凹状のくぼみ１２に関しては、レンズをくぼみ１２の開口に配置したとき、コンタクトレンズを凹状のくぼみ１２の頂点２０またはその近くに容易かつ確実に定着させることができる形状を有する。凹状のくぼみ１２に適当な形状は、半球形、半楕円形および椀形を含む。適当なくぼみは、組み合わせた形状、たとえば円錐台形の壁と半球形の頂点とを組み合わせた形状を有することもできる。好ましくは、本発明の適当なくぼみは、内側にカーブする対称な側壁を有し、その側壁がくぼみの中心で平滑な集束領域を形成するものである。本発明の好ましい実施態様として、凹状のくぼみは半球形である。本明細書で使用する「半球形」とは、半球を含む、球体の一部である形状をいう。半球形は、検査セルを製造し、セルを検査に使用する際に対称な円形がくぼみの高精度の位置決めおよび配向を要しない点で望ましい。たとえば、検査セルの二つの平面が互いに並行でなく、半球形のくぼみが上面に対して形成されている場合でさえ、半球形の対称形状は、セルが下面に対して水平に配置された場合に頂点が一つしかないことを保証する。
【００１１】
コンタクトレンズの定着動を促進するため、凹状のくぼみの、特に頂点２０の近くの曲率半径は、コンタクトレンズの前面カーブの曲率半径よりも大きいべきである。好ましくは、ヒドロゲルソフトコンタクトレンズを検査セル１０中で検査する場合、頂点２０の近くの曲率半径は、レンズの前面カーブの曲率半径よりも少なくとも約１５％大きい。より好ましくは、頂点２０の近くの曲率半径は、レンズの前面カーブの曲率半径よりも少なくとも約２０％大きく、かつ約４００％未満であり、さらに好ましくは少なくとも約５０％大きく、かつ約２００％未満である。許容差の範囲内でレンズ３０を頂点２０に確実に定着させることは、検査セル１０中のレンズ３０の位置が予測可能になるため、検査作業にとって非常に有用である。
【００１２】
本発明によると、凹状のくぼみ１２のサイズまたは容積は、その中に配置されるコンタクトレンズを完全に含むのに十分な大きさであるべきである。より具体的には、凹状のくぼみ１２は、コンタクトレンズが完全に液に浸るような量のキャリヤ液体、たとえば水または塩水溶液を保持するのに十分な大きさであるべきである。好ましくは、凹状のくぼみ１２の全容積は、コンタクトレンズによって形成される半球の容積よりも約６００％〜約１００％、より好ましくは約５５０％〜約２００％、もっとも好ましくは約５００％〜約３００％大きい。ヒドロゲルレンズそのものはその自然な形状を保持するのに十分な剛性を有しないため、キャリヤ液の使用はヒドロゲルコンタクトレンズにとって重要である。キャリヤ液は、レンズを自己支持的にするための支持を提供し、レンズがその正しい形状を示すことを許して、レンズの正しい検査を可能にする。さらには、キャリヤ液は、レンズを凹状のくぼみ１２の頂点に定着させることができる。図２は、コンタクトレンズ３０が凹状のくぼみ１２の中にある検査セル１０の切り欠き側面図である。レンズ３０は、レンズ３０の形状をゆがませず、レンズ３０を検査することができるよう、キャリヤ液３２に浸漬されている。
【００１３】
適当なキャリヤ液は、水、たとえば脱イオン水ならびに眼に適合性である等張溶液、たとえば塩化ナトリウム溶液および多糖溶液を含む。キャリヤ液はまた、検査作業を容易にする添加物を、それがキャリヤ液の明澄さを有意に減じないならば、含有することができる。たとえば、キャリヤ液は、検査セル中でのレンズの移動を促進し、レンズまたは検査セルのくぼみの表面に気泡を取り込むことを避けるため、少量の界面活性剤を含有することができる。
【００１４】
本発明によると、検査セルは、使用する検査システムのタイプに依存して、透明または半透明の材料から製造される。本発明検査セルには、透明または実質的に透明な固形材料が好ましい。好ましい実施態様として、検査セルのための固形材料は透明であり、少なくとも約８０％、好ましくは少なくとも約８５％、より好ましくは少なくとも約９０％、もっとも好ましくは少なくとも約９５％の、可視光線透過率を有する。
【００１５】
検査セルに適当な材料は、石英、ガラスおよび熱可塑性ポリマーを含み、適当な熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、メチルペンテン、ナイロンなどならびにそれらの透明および半透明のコポリマーを含む。これらの適当な固形材料のうち、使い捨て検査セルが望まれるならば、熱可塑性材料が好ましく、透明な熱可塑性材料がより好ましく、再使用可能な検査セルが望まれるならば、石英が好ましい。本発明の好ましい実施態様として、検査セルに適当な固形材料は、キャリヤ液、たとえば水または塩水溶液と大きく異ならない屈折率を有する。好ましくは、固形材料とキャリヤ液との屈折率の差は、セルの屈折率に基づいて約２０％未満であり、より好ましくは約１５％未満である。２種の材料が近似した屈折率を有する場合、検査セルとキャリヤ液との界面を横切る検査光が有意にゆがめられたり屈折させられたりすることがないため、検査セルおよびキャリヤ液の屈折率の近似性は非常に有用である。検査セルによって生じる検査光の経路のゆがみは、そのゆがみが有意でなく、大きく不均等でないならば、光学レンズ系によって光学的に矯正できることが注目される。再使用可能な検査セルの場合、石英が特に適している。理由は、石英は、その屈折率が水および等張塩水溶液の屈折率と大きく異ならず、耐磨耗性が高く、その結果、検査セルがゆがみのない像を提供し、繰り返し検査サイクルに再使用できるからである。しかも、石英は、水性液が扁平なメニスカスを形成することを許す親水性を有し、それにより、光路のゆがみをさらに防ぐ。
【００１６】
図２に戻ると、検査セル１０は、キャリヤ液３２、たとえば等張塩水溶液中にコンタクトレンズ１２を含む。検査システムのタイプに依存して散乱光または並行化光であることができる検査光が検査セルの下面１８を通して投射されると、光は、検査セルならびにコンタクトレンズ３０およびキャリヤ液３２を通過する。そして、コンタクトレンズの上のキャリヤ溶液を出た光は、きずおよびコンタクトレンズ中の包含物の存在に関して、投射拡大装置を用いて手作業で観察されるか、機械視システムを用いて解析される。検査セル１０とキャリヤ液３２とは屈折率が大きく異ならないため、２種の材料間の界面が凹面を形成するとしても、検査セル１０からキャリヤ液３２に入る通過光の経路は大きくゆがまない、すなわち大きく屈折しない。言い換えるならば、キャリヤ液３２なしでレンズが検査セル１０に配置されると、くぼみ１２の凹面が検査セル１０を光学凹レンズとして作用させるため、コンタクトレンズ３０の像は有意にゆがむであろう。
【００１７】
キャリヤ液がくぼみ２０に配置されていると、検査セルは、平坦な下面１８からキャリヤ液の上面までで実質的に光学ブロックを形成する。その結果、検査セルおよびキャリヤ液を通過する光は、有意にはゆがめられず、検査セルを通して投射された光は、自動化または手作業の検査システムを使用して簡単に解析することができる。対照的に、たとえばDavisへの米国特許第５，４４３，１５２号に開示されている典型的な従来技術の自動化検査用の検査セルは、カーブした外面をくぼみの頂点に有し、したがって、このような検査セルは、光路を有意にゆがませる。したがって、そのような従来技術の検査セルを通過する光は、精巧な矯正光学システムを使用して光学的に操作してゆがみを矯正しなければならない。
【００１８】
検査セル中のキャリヤ液によるメニスカスの制御されない形成が検査光の経路を妨害しうることがわかった。したがって、メニスカス、特にメニスカスの縁の位置を、たとえばメニスカスの縁を検査野の外に配置することによって制御すべきである。図３は、キャリヤ液によって疎水性検査セル１０の凹面に対して形成されるメニスカス４０を制御するための構成例を示す。図３の検査セル１０のくぼみの開口は、メニスカス４０の屈曲した周縁が検査野４２の外に位置するよう、検査野４２よりも大きい直径を有している。検査光４４が検査セル１０、レンズ３０およびキャリヤ液３２を通過するとき、その光のうち、検査野４２に入る部分だけが、自動化検査システムを使用する場合には検査カメラによって捕捉され、手作業の検査システムを使用する場合には視野レンズによって捕捉される。したがって、視野部分をメニスカスの上に限定するか、くぼみの開口のサイズを増すかし、それにより、メニスカスの屈曲した周縁を検査野の外に配置することにより、メニスカスの像ゆがみ効果を回避することができる。
【００１９】
あるいはまた、検査セルは、くぼみの開口よりも大きい直径を有する、くぼみの開口よりも上に延びる壁、たとえば円筒形の壁を有することができる。キャリヤ液がくぼみからあふれると、くぼみの開口を超える余分な液は、延びた壁に沿って、検査セルのくぼみの開口に等しいか、それよりも小さい検査野の外でメニスカスを形成する。
【００２０】
図４は、メニスカスの像ゆがみ効果を抑制するためのもう一つの構成例を示す。検査セル１０がセルキャリヤ５０の中に配置されて検査ユニットを形成している。検査セル１０は、種々の手段、たとえば摩擦、狭窄、接着剤またはねじによってセルキャリヤ５０によって保持される。セルキャリヤ５０は、上部開口５２および円筒形の上部空所５４を有している。空所および開口は、検査光が妨害されずに検査ユニットを通過することを許す。検査セルの平坦な上面とセルキャリヤとの界面５６は、キャリヤ液が検査セル１０とセルキャリヤ５０との間から漏れないよう、密なシールを形成する。本発明によると、キャリヤの上部開口５２および上部空所５４は、検査セルのくぼみの開口よりも大きい。キャリヤ液を検査ユニットに入れてその液体でくぼみおよび上部空所５４の一部を満たすと、上部空所５４の壁に沿ってメニスカス５８が形成する。上部開口５４はくぼみの開口よりも大きいため、メニスカスの屈曲した周縁は、くぼみの開口の直径に等しいか、それよりも小さい検査野の外に位置する。場合によっては、上部空所の底が、上部空所円筒形の軸に向かって延びたリップを有し、その延びたリップが検査セルのくぼみの開口の外で光の通過を遮断または妨害する。延びたリップによる遮断は、光を遮蔽してメニスカスの屈曲した周縁に到達させず、それにより、メニスカスの像ゆがみ効果を除く。セルキャリヤの延びたリップの機能は、キャリヤが光の通過を妨害するとき、すなわち、延びたリップまたはセルキャリヤ全体が不透明であるとき、より効果的である。
【００２１】
キャリヤは１個以上の検査セルを保持する剛性材料として働くだけであるため、セルキャリヤは多様な固形材料から製造することができる。適当な材料は、種々の熱可塑性ポリマー、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、アクリルポリマーなど、金属、たとえばアルミニウム、鉄、黄銅、銅など、熱硬化性ポリマーなどを含む。好ましくは、セルキャリヤに適当な材料は、不透明または半透明である。理由は、そのような材料は前記遮蔽効果を提供するからである。さらには、キャリヤが透明または光反射性材料から製造されているならばキャリヤの表面およびキャリヤと検査セルとの界面が不要な光の散乱を生じさせるおそれがあるため、不透明または半透明の材料が好ましい。そのような不要な光の散乱は、たとえば、光の条件を不均一にしたり、望ましくない輝点および陰を作り出したりすることにより、検査セルの正しい光の条件を妨害するおそれがある。キャリヤにもっとも好ましい材料は、不透明、たとえば灰色または黒であり、もっとも好ましくは黒である。セルキャリヤは、１個の検査セルを保持するキャリヤに関連して上記したが、セルキャリヤは、多数の検査セルを同時に運び、検査することができるよう、２個以上の検査セルを保持するように設計することもできる。
【００２２】
本発明の検査セルは、手作業または自動化検査システムに適当である。適当な自動化検査システムの例は、ヨーロッパ特許出願第９１８１０９７８．６号、米国特許第５，５７４，５５４号およびヨーロッパ特許出願第９５３０４００３．７号に開示されている。
【００２３】
本発明の検査セルは、液体中に浮遊または浸漬した物品、特に透明または半透明な物品を検査するのに非常に適している。本発明の検査セルは、従来技術の検査セルに対して多くの利点を提供する。たとえば、本検査セルは、物品をくぼみの頂点に定着させてセル中の物品の位置を予測可能にし、また、本検査セルは、キャリヤ液がセルに入っているとき、セルを通過する光を有意にゆがませない。本検査セルは、種々の検査システム、特に機械検査システムに非常に適している。
【００２４】
以下の例によって本発明をさらに説明する。しかし、この例は、本発明をそれに限定するものとして解釈してはならない。
【００２５】
例
再使用可能な検査セルを石英から製造した。二枚の並行な平面を有する直径約２２．２mm、長さ約８mm円筒形の石英ブロックを研磨して、曲率半径約１１mmの半球形くぼみを設けた。くぼみの頂点は、円筒形石英の平坦な下面の約２mm上であった。石英ブロックのくぼみおよび平坦な下面を研磨して光学仕上げを施した。得られた検査ウェットセルは、くぼみ上で非常に均等な光学的性質を示し、耐引っかき性が高く、ヒドロゲルコンタクトレンズの検査に非常に適したものであった。塩化ナトリウム等張溶液をくぼみに満たし、直径約１４mm、前面カーブの曲率半径約９mmのヒドロゲルコンタクトレンズをくぼみに入れた。ヒドロゲルレンズは一貫してくぼみの中央に定着し、石英の高い耐引っかき性は、ウェットセルを、多数回の繰り返し使用およびレンズ検査作業の洗浄サイクルに非常に適したものにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の検査セルの例を示す図である。
【図２】 検査セルの切り欠き側面図である。
【図３】 検査セルの検査野を示す図である。
【図４】 検査セルおよびキャリヤを有する検査ユニットを示す図である。

Claims (7)

1. 眼科用レンズの検査セルであって、少なくとも８０％の可視光透過率を有する材料からなり、凹状のくぼみを備えた上面を有する固形ブロックを含み、前記凹状のくぼみが、前記眼科用レンズを受けるように適合され、前記凹状のくぼみが、前記眼科用レンズの曲率半径よりも大きい曲率半径を有する頂点を有し、前記凹状のくぼみが、更に、前記眼科用レンズを完全に液中に浸すことのできる量のキャリア液を収容するのに十分な大きさの容積を有し、
   前記凹状のくぼみの前記頂点の曲率半径が、前記眼科用レンズの曲率半径よりも少なくとも１５％大きく４００％未満であり、前記検査セルが平坦な下面を有し、前記平坦な下面および前記凹状のくぼみの表面がＭＩＬ−Ｏ−１３８３０Ａにしたがって４０／２０までのスクラッチ・ディッグ値を有するように光学仕上げされ、
   前記透明または半透明な材料と前記キャリア液との屈折率の差が２０％未満であることを特徴とする検査セル。
2. 前記凹状のくぼみが半球形、または半長球形である、請求項１記載の検査セル。
3. 前記凹状のくぼみが半球形である、請求項２記載の検査セル。
4. 前記検査セルを構成する前記透明または半透明な材料が、石英、ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエステル、メチルベンテンまたはナイロンである、請求項１から３の何れか１項記載の検査セル。
5. 前記透明または半透明な材料が石英である請求項４記載の検査セル。
6. 眼科用レンズを検査するための検査ユニットであって、少なくとも、請求項１から５の何れか１項記載の検査セルと、検査セルキャリアとを含む検査ユニット。
7. 前記検査セルキャリアが、前記検査セルを保持するように適合されている請求項６記載の検査ユニット。

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