Optische Metrologie 3D in den Industriellen AugenAnwendungen

Eine Kontaktlinse ist eine Einheit, die Haupt- im Auge getragen wird, um schlechte Vision zu korrigieren. Der dünne Plastikfilm schwimmt auf einen Film von Tränen direkt über der Hornhaut der Augenkugel. Die kugelförmige Kontaktlinse war die ursprüngliche Kontaktlinseauslegung und wurde für den jüngeren Verbraucher anvisiert. Seine kugelförmige Auslegungsform machte es die perfekte Lösung für Kurzsichtigkeit und die unterwegsperson, die nicht die Mühe von tragenden Gläsern wünschten.

Mit der Dynamik einer alternden Bevölkerung kam die Auslegung von Bifokalkontakten und von intraocular eingepflanzten Objektiven (IOLs), die jetzt die am schnellsten wachsenden Abschnitte der Augenobjektivindustrie sind. Diese Änderung wird von der 40+ Altersklasse wegen zwei Punkte getrieben. Das erste ist Presbyopie, die geglaubt wird, um eine allmähliche Verhärtung des Objektivs des Auges zu sein, das die Fähigkeit begrenzt, sich auf nahe Nachrichten zu konzentrieren. Unter den ersten Zeichen der Presbyopie sind die Schwierigkeit, die im gedämpften Licht sehen, die Probleme, die auf kleine Nachrichten sich konzentrieren, und die Schwierigkeit, die Klein Gedruckte liest. Die zweite Bedingung ist Katarakte, die eine Bewölkung des natürlichen Objektivs der Augenkugel ist. Seit beiden Katarakten und Presbyopie, sind sie auftreten häufig zusammen später im Leben altersgebunden. Gewöhnlich würde eine Person, die die Kontaktlinsen trug, die im Leben für Kurzsichtigkeit jünger sind, die jetzt Presbyopie entwickelt hat, jetzt Bifokalkontaktlinsen für Korrektur für nahen und weiten Sightedness fordern.

Bifokalgläser können auf einige unterschiedliche Arten konstruiert werden. Abbildung 1 zeigt die drei Hauptauslegungen. Die übertragende oder wechselnde Auslegung ist Bifokalgläsern, mit Abstand auf der Spitzen- und nahen Leistung auf der Unterseite sehr ähnlich. Das Auge muss zwischen der Oberseite und der Unterseite der Kontaktlinse abwechseln, zum richtig zu sehen. Die anderen zwei Auslegungen sind simultane Auslegungen, die Ihr Auge benötigen, durch den Abstand und die nahen Leistungen gleichzeitig zu schauen. Obgleich dieses möglicherweise schwierig klänge, arbeitet das Gehirn während ein in hohem Grade fähiger Bildprozessor, um ausgewählt der korrekten Leistung zu helfen abhängig von, wie nah der Zuschauer zur Nachricht von Zinsen ist. Aspheric Auslegungen haben nahe Fokus in der Mitte und im Abstandsfokus auf dem äußeren Umkreis. Jedoch ist das vorherrschende Verfahren heute die konzentrische Auslegung, in der eine Objektivzelle mit der Abwechslung von optischen Leistungen in ein konzentrisches Kreismuster aufgebaut wird. Jedes konzentrische Objektiv wird für entweder Abstand strukturiert, oder Nahsehen und wieder das Auge schaut durch Abstand und nahe Leistungen gleichzeitig.

Abbildung 1. Verschiedene Baumuster von den Bifokalgläsern.

Abbildung 2. Beugende Oberfläche von einer Bifokalkontaktlinse maß auf einem optischen Mikroskop Bruker 3D.

Die Leute, die Kataraktchirurgie gewöhnlich auch durchmachen, leiden unter Presbyopie. Eine Option für sie ist die Einpflanzung einer künstlichen Augenlinse oder IOL. Das IOL tauscht das natürliche Objektiv des Auges aus, das während der Kataraktchirurgie gelöscht wird. Bevor die Entwicklung von IOLs eine Person, die Kataraktausbau durchmachte, starke Brillen tragen musste oder spezialisiert, die lästigen Kontaktlinsen zu sehen.

Abbildung 3. Typische Auslegung von einer Augenlinse.

Aller IOLs-Anteil der gleiche grundlegende Bau wie die frühesten Versionen, die aus einem runden bestehen, korrektiven zentralen Teil des Objektivs mit zwei Verbindungswaffen (haptisch) um das Objektiv beizubehalten innerhalb des Auges. Frühes IOLs waren Mono-fokal und bedeuteten sie, anbot Visionskorrektur für nur nahen oder weiten Sightedness. Ähnlich Bifokalkontakten, sind multifocal IOLs jetzt entwickelt worden, um für mehrfache Abstände zu korrigieren.

Abbildung 4. Augenlinseformular maß mit einem optischen Mikroskop Bruker 3D.

Eine Andere Zustand des Auges, das nicht Altersabhängiges ist, bekannt als keratoconus, das herum eine Person in tausend beeinflußt. Dieses ist eine degenerative Störung des Auges, in dem Änderungen innerhalb der Hornhautursache es zu verdünnen, sich verformen und aus einer normalen allmählichen Kurve heraus ausbauchen. Keratoconus kann erhebliche Verzerrung der Vision mit Geisterbildern, dem Streifen und Lichtempfindlichkeit als geläufige Effekte verursachen.

Abbildung 5. Keratoconus-Effekte auf das Auge.

In den Anfangsstadien von keratoconus, können weiche Kontaktlinsen genügen, für den milden Astigmatismus zu korrigieren. Ein weiches Objektiv hat eine Tendenz, an die konische Form der Hornhaut anzupassen und so vermindert seine Wirksamkeit. Der Patient kann auf steife Kontaktlinsen dann umziehen, die mehr Hornhauthalterung geben, indem sie Risse den Abstand zwischen der unregelmäßigen Korneaoberfläche und der glatten regelmäßigen Innenseite des Objektivs füllen lassen. Während die Bedingung sich verschlechtert und bevor Chirurgie betrachtet wird, sind hybride Objektive entwickelt worden, die in der Mitte hart sind und durch eine weiche äußere Fußleiste umgegeben. Der Übergang zwischen dem harten inneren Kern und der weichen äußeren Fußleiste muss glatt und fehlerfrei sein, jedes mögliches Augen- oder Augenlidunbehagen zu verhindern.

Viele älteren Verbraucher benötigen auch Korrektur für Astigmatismus, in dem die augenfällige Anlage eine Leistung der Korrektur in einem Schwerpunkt und eine andere Leistung der Korrektur in einem anderen Schwerpunkt benötigt. Torische Objektive, die für Astigmatismus korrigieren, haben im Allgemeinen zwei Leistungen, die miteinander orthogonal sind, und die Korrekturlinse muss statisch angehalten werden, um die richtige eckige Orientierung zwischen den zwei Leistungen beizubehalten. Zwei verschiedene Methoden für das Beibehalten der eckigen Stabilisierung für eine Kontaktlinse sind ein Doppelplatte-weg und Prismavorschaltgerät, die Schwerkraft und das Blinken verwenden, um das Objektiv an der richtigen Stelle anzuhalten. Torische Kontaktlinsen IOL benötigen auch, dass das Objektiv nicht rotiert.

Es gibt zusätzliche Varianten von den Objektiven, die bestimmte Wellenlängen von Leuchten blockieren, für Abweichungen korrigieren, Kontrast verbessern und helles einstellen, zum einige zu benennen. Es gibt die sogar Entwicklung, die fortfährt, Köpfe-oben Bildschirmanzeigen in (HUDs) Kontaktlinse zu enthalten, die hilft, die Kontaktindustrie weiter zu wachsen.

Der Markt wird in Richtung zu den Kontaktlinsen und IOLs getrieben, die Oberflächenzellen auf dem nmniveau und aspheric Auslegungen mit kugelförmigem und Zylinderformen in Unterscheidungsäxten enthalten. Obgleich der Rohstoff aller Kontaktlinsen von einem Formular des Plastikpolymers gemacht wird, gibt es einige unterschiedliche Arten, das Objektiv herzustellen, wenn jede Methode etwas verschiedene Ergebnisse und verschiedene Vertriebskosten erbringt. Gewöhnlich ist die zwei Hauptmethoden der Herstellung des Objektivs, indem sie es auf einer Drehbank schneiden oder indem sie das Objektiv in die richtige Form durch die Formung oder Einspritzung (Casting) formen.

Formformteil ist die Hauptproduktionsmethode, die für das Erstellen der komplexeren Objektivauslegungen angewendet wird. Diese Methode verwendet die vorderen und hinteren Kurvenformen, die gewöhnlich von einem „Vorlagenstift“ Hilfsmittel geformt werden, das unter Verwendung einer Diamantschaufel maschinell bearbeitet wird. Dieser Vorlagenkontaktstift enthält die nanometerlevel Zellen, die auf dem Objektiv genau wiederholt werden müssen. Verschiedene Vorlagenkontaktstifte werden verwendet, um die Vorderseite und hinteren die Kurvenformen herzustellen. Die Vorderseite und hinteren die Kurvenformen werden in den Formeinlagen zusammengebaut. Ein Polymer wird in die Form eingespritzt und ausgehärtet thermisch. Die Objektive werden dann hydratisiert, wo sie 20% bis 70% Wasser durch Mass. absorbieren.

Abbildung 6. optisches Bild 3D von einem Vorlagenkontaktstift.

Abbildung 7. Vorlagenkontaktstift mit Kugelausdruck gelöscht, um Oberflächenrauigkeit zu zeigen.

Die Vorlagenkontaktstifte tragen heraus, nachdem sie einige Formen produziert haben, also müssen KontaktlinseProduktionsanlagen Neue häufig aufbauen. Bevor jeder Vorlagenkontaktstift verwendet werden kann, um Produktionsformen zu machen, muss er zuerst geprüft werden, indem man eine Probeform aufbaut, die verwendet wird, um einen begrenzten Probelauf von Objektiven zu produzieren. Die Objektive werden dann geprüft, um zu sehen, wenn sie die rechte Verordnung liefern. In den meisten Fällen produziert der erste Stapel von Objektiven nicht die rechte Verordnung, also muss der Kontaktstift überarbeitet werden und maschinell bearbeitet werden, müssen neue Formen produziert werden, und schließlich muss ein neuer Stapel von Objektiven geformt werden und geprüft werden. In einer typischen ObjektivProduktionsanlage kann er zwei bis sechs Iterationen dieses Prozesses zu den Erzeugnisobjektiven leicht nehmen, die die Verordnung treffen. Selbst nachdem die Objektive die Prüfung führen, entwickeln sich Probleme später in vielen der Kontaktstifte, die den Kontaktstift benötigen, überarbeitet zu werden einem zusätzlichen Produktionszeitverlust.

Abbildung 8. Explanted IOL.

Offensichtlich ist die bedeutende Funktionalität der Kontaktlinsen und des IOLs, die Vision des Trägers zu verbessern. Während moderne Kontaktlinsen konstruiert werden, um für die meisten Leute sehr bequem zu sein, ist es nicht selten, etwas Unbehagen zu erfahren. Tatsächlich über Hälfte der ehemaligen Kontaktbenutzer berichten Sie, dass sie stoppten, ihre Objektive zu tragen, weil sie unbequem waren. Diese Irritation konnte durch die falsche Verordnungsgröße für den Augapfel verursacht werden, unsachgemäße Sorgfalt für Objektive, getragene heraus Objektive, trockene Augen oder sogar Allergene und Staub.

Abbildung 9. (gelassen) Randübergänge einer Kontaktlinse und (recht) eine kleine Scheibe mit dem Zylinderformular gelöscht.

Vom Gesichtspunkt des Herstellers ist es große Anstrengung wert, Augenirritation zu verhindern, bevor die Kontakte die Verbraucherbasis erreichen. Es gibt viele Prozessschritte durch die verschiedenen verschiedenen Baumuster der Objektivherstellung. Viele beziehen, vom Objektiv einzuhüllen mit ein, zu trimmen und zu polieren, um jedes mögliches Potenzial für Vorsprung, Vertiefungen und Randgrate zu beseitigen, die Augenirritation möglicherweise verursachen konnten.

Abbildung 10. Eine in Fortsetzungen veröffentlichte Kontaktlinse.

Einer der Hauptgründe, dass es notwendig ist, so viele Iterationen der Vorlagenkontaktstifte zu produzieren, ist die Beschränkungen, in den Methoden, die, zum der Objektive zu messen erhältlich sind. Für Kontaktstifte, kugelförmige Objektive produzierend, ist die aktuelle Metrologielösung ein Fizeau-Interferometer. Fizeau-Interferometer messen das Formular und die Form des Objektivoberflächenprofils und vergleichen die Radiusbiegung mit einem örtlich festgelegten Bezug. Eine Hauptbeschränkung ist, dass Fizeau-Interferometer basierte Laser-Interferometrie sind, also Merkmale in den Objektiven nicht betriebsbereit gemessen werden. Ein Schritt ist auf eine maximale Höhenmessung von ein viertel der Laser-Wellenlänge oder ungefähr 160 nm begrenzt. Die Strukturierten Objektive, die heute hergestellt werden, enthalten größere als 160 nm der Schritthöhen, also sind Fizeau-Interferometer keine passende Metrologielösung für diese Objektive.

Für die aspheric und getretenen Oberflächen ist die aktuelle Metrologielösung eine 2D Stifteinheit. In den Augenanwendungen wird der Stift im Allgemeinen in einem X und in einem O-Profil gescannt, um die asymetrische Beschaffenheit des Objektivs zu erfassen und die einzelnen Schritthöhen von Zellen auf den Objektiven misst. Die Stiftmaße sind Kontakt-basiert und sind verglichen mit berührungsfreien optischen Methoden langsames. Der Operator muss die Stifteinheit auch manuell in Position bringen. Wenn der Operator nicht richtig den Stift in Position bringt, um sich die Spitze des Objektivs zu schneiden, werden ungenaue Maße erhalten. Kontaktstift kann das weiche Objektiv auch beschädigen, wenn nicht gefroren vor Maß. Für strukturierte Oberflächen ist es unzureichend, ein X und eine O-Stellung zu messen, also muss das gesamte Objektiv möglicherweise abgebildet werden. Jedoch ist der 2D Stift für diese Aufgabe und Gefahren zu langsam, welche die Oberfläche schädigen, die gemessen wird. Der Durchmesser der Spitze begrenzt auch die Merkmale, die gemessen werden können. Zum Beispiel wenn die Stiftspitze 5 Mikrons im Durchmesser ist, kann er Merkmale nicht messen kleinere als 5 Mikrons.