Métrologie 3D Optique dans des Applications Ophtalmiques Industrielles

Une lentille de contact est un dispositif utilisé dans l'oeil principalement pour rectifier la visibilité faible. Le film plastique mince flotte sur un film des déchirures directement au-dessus de la cornée de la bille d'oeil. La lentille de contact sphérique était le design initial de lentille de contact et a été visée pour le consommateur plus jeune. Sa forme sphérique de design lui a effectué la solution parfaite pour le proche-sightedness et la personne sur l'aller qui n'a pas voulu la dispute des glaces s'usantes.

Avec la dynamique d'un vieillissement de la population est venu le design des contacts bifocaux et des objectifs implantés intraoculaires (IOLs), qui sont maintenant les segments les plus à croissance rapide de l'industrie ophtalmique de lentille. Cette modification est conduite par la tranche d'âge 40+ due à deux délivrances. Le premier est une presbytie, on pense que qui est un tannage graduel de la lentille de l'oeil qui limite la capacité de se concentrer sur les objectifs proches. Parmi les premiers signes de presbytie sont la difficulté voyant dans la lumière obscure, les problèmes se concentrant sur des petits objets, et la difficulté affichant l'impression fine. La deuxième condition est des cataractes, qui est une opacification de la lentille naturelle de la bille d'oeil. Depuis les deux cataractes et presbytie sont relatives à l'âge, elles se produisent souvent ensemble plus tard dans la durée de vie. Type une personne qui a utilisé des lentilles de contact plus jeunes dans la durée de vie pour la myopie qui a maintenant développé la presbytie, aurait besoin maintenant des lentilles de contact bifocales pour la correction pour le sightedness proche et lointain.

Des objectifs Bifocaux peuvent être conçus de plusieurs différentes voies. Le Schéma 1 affiche les trois designs principaux. Le design de traduction ou alternatif est très assimilé aux glaces bifocales, avec la distance sur la première et proche alimentation électrique sur le bas. L'oeil doit alterner entre le haut et bas de la lentille de contact pour voir correctement. Les deux autres designs sont des designs simultanés, qui exigent de votre oeil d'examiner par la distance et des alimentations électriques proches en même temps. Bien Que ceci pourrait sembler difficile, les fonctions cérébrales comme compilateur d'image hautement capable pour aider choisi l'alimentation électrique correcte selon la façon dont proche le spectateur est à l'objectif d'intérêt. Les designs Asphériques ont près du foyer au centre et au foyer de distance sur le périmètre externe. Cependant, la méthodologie prédominante est aujourd'hui le design concentrique, où une structure de lentille avec alterner des alimentations électriques optiques est établie dans une configuration circulaire concentrique. Chaque lentille concentrique est structurée pour ou la distance ou la visibilité proche et de nouveau l'oeil examine par la distance et les alimentations électriques proches en même temps.

Le Schéma 1. types Différents des objectifs bifocaux.

Le Schéma 2. surface À Diffraction d'une lentille de contact bifocale a mesuré sur un microscope optique de Bruker 3D.

Les Gens subissant l'opération de la cataracte en général également souffriront de la presbytie. Une option pour eux est l'implantation d'une lentille intra-oculaire artificielle, ou IOL. L'IOL remonte la lentille naturelle de l'oeil qui est retirée pendant l'opération de la cataracte. Avant le développement d'IOLs une personne qui a subi le démontage de cataracte a dû utiliser les lunettes épaisses ou les lentilles de contact spécialisées et encombrantes pour voir.

Le Schéma 3. design Particulier d'une lentille intra-oculaire.

Toute La part d'IOLs la même construction de base que les versions les plus précoces, qui se composent d'une partie centrale ronde et corrective de la lentille avec deux bras connectants (haptiques) pour maintenir la lentille dans l'oeil. IOLs Précoce étaient mono-focal, signifiant ils a offert la correction de visibilité pour seulement le sightedness proche ou lointain. Assimilé aux contacts bifocaux, IOLs multifocal ont été maintenant développés pour rectifier pour des distances multiples.

Le Schéma 4. forme de Lentille intra-oculaire a mesuré avec un microscope optique de Bruker 3D.

Un Autre état de l'oeil qui n'est pas personne à charge d'âge est connu comme keratoconus, qui affecte environ une personne dans mille. C'est une affection dégénérative de l'oeil dans lequel des modifications dans la cause de cornée il à amincir, se déformer, et renfler hors d'une courbure graduelle normale. Keratoconus peut entraîner la déformation substantielle de la visibilité avec des images multiples, la strie, et la sensibilité à la lumière en tant qu'effets communs.

Le Schéma 5. effets de Keratoconus sur l'oeil.

Dans les stades précoces du keratoconus, les lentilles de contact souple peuvent suffire pour rectifier pour l'astigmatisme modéré. Une lentille molle a une tendance d'être conforme à la forme conique de la cornée, de ce fait diminuant son efficacité. Le patient alors peut déménager aux lentilles de contact rigides, qui donnent plus de support de cornée en permettant à des déchirures de combler la lacune entre la surface cornéenne irrégulière et la face interne régulière douce de la lentille. Pendant Que la condition empire et avant que la chirurgie est considérée, des objectifs hybrides ont été développés, qui sont durs au centre et sont entourés par une jupe externe molle. Le passage entre le noyau interne dur et la jupe externe molle doit être lisse et sans défaut pour éviter n'importe quel malaise d'oeil ou de paupière.

Beaucoup de consommateurs plus âgés ont besoin également de la correction pour l'astigmatisme, où le système oculaire a besoin d'une une alimentation électrique de correction à un axe et d'une alimentation électrique différente de correction à un autre axe. Les objectifs Toriques qui rectifient pour l'astigmatisme ont généralement deux alimentations électriques orthogonales entre eux, et la lentille corrective doit être jugée statique pour mettre à jour l'orientation angulaire correcte entre les deux alimentations électriques. Deux méthodes différentes pour mettre à jour la stabilisation angulaire pour une lentille de contact sont un ballast de double-brame-hors circuit et de prisme, qui utilisent la gravité et le clignotement pour juger la lentille en place. Les lentilles de contact Toriques d'IOL exigent également que la lentille ne tourne pas.

Il y a des variations supplémentaires des objectifs qui bloquent certaines longueurs d'onde des lumières, les rectifient pour des aberrations, améliorent le contraste et règlent léger, pour nommer quelques uns. Il y a même développement continuant pour comporter des Affichages de Têtes- (HUDs) à la lentille de contact, qui aidera à élever davantage l'industrie de contact.

Le marché est piloté vers les lentilles de contact et l'IOLs qui contiennent des structures de surface au niveau de nanomètre et des designs asphériques avec des formes sphériques et cylindrique dans des haches différentes. Bien Que la matière première de toutes les lentilles de contact soit effectuée à partir d'une forme de polymère en plastique, il y a plusieurs différentes voies de fabriquer la lentille, avec chaque méthode fournissant des résultats légèrement différents et de différents frais commerciaux. Type les deux voies principales d'effectuer la lentille est en la coupant sur un tour, ou en formant la lentille dans la forme correcte par la formation ou l'injection (bloc moulé).

Le moulage de Moulage est la méthode de fabrication primaire utilisée pour produire les designs plus complexes de lentille. Cette méthode emploie les moulages avant et arrière de courbure qui type sont formés d'un outil « de goupille principale » qui est usiné utilisant une lame de diamant. Cette goupille principale contient les structures de nanometerlevel qui doivent être exactement reproduites sur la lentille. Différentes goupilles principales sont utilisées pour produire les moulages avant et arrière de courbure. Les moulages avant et arrière de courbure sont assemblés en isolants de moulage. Un polymère est injecté dans le moulage et thermiquement corrigé. Les objectifs sont alors hydratés où ils absorbent l'eau de 20% à de 70% par Massachusetts.

Le Schéma 6. image 3D optique d'une goupille principale.

Le Schéma 7. goupille Principale avec la condition de sphère retirée pour afficher l'aspérité.

Les goupilles principales s'usent à l'extérieur après production d'un certain nombre de moulages, ainsi les usines de lentille de contact souvent doivent établir des neufs. Avant Que chaque goupille principale puisse être utilisée pour effectuer des moulages de production, elle doit d'abord être testée en établissant un moulage d'essai qui est employé pour produire une série limitée de pilote d'objectifs. Les objectifs sont alors testés pour voir s'ils fournissent la bonne ordonnance. Dans la plupart des cas la première série d'objectifs ne produit pas la bonne ordonnance, ainsi la goupille doit re-être conçue et réusinée, des moulages neufs doivent être produits, et finalement une série neuve d'objectifs doit être formée et testée. Dans une usine typique de lentille, elle peut facilement prendre deux à six itérations de ce procédé aux objectifs de produit qui contactent l'ordonnance. Même après que les objectifs réussissent le test, les problèmes se développent plus tard dans plusieurs des goupilles qui exigent de la goupille d'être retouchée une perte supplémentaire de temps de production.

Le Schéma 8. Explanted IOL.

Évidemment la fonctionnalité principale des lentilles de contact et de l'IOLs est d'améliorer la visibilité du porteur. Tandis Que des lentilles de contact modernes sont conçues pour être très confortables pour la plupart des gens, il n'est pas rare de remarquer un certain malaise. En fait, environ la moitié des anciens utilisateurs de contact enregistrez qu'ils ont cessé de s'user leurs objectifs parce qu'ils étaient inconfortables. Cette irritation a pu être provoquée par la taille incorrecte d'ordonnance pour le globe oculaire, les soins incorrects pour des objectifs, à l'extérieur usés les objectifs, les yeux secs ou même les allergènes et la poussière.

Le Schéma 9. (laissé) passages d'Arête d'une lentille de contact, et (droit) une petite part la forme de cylindre étant coupée.

Du point de vue du constructeur, elle vaut l'effort grand pour éviter l'irritation oculaire avant que les contacts atteignent la base du consommateur. Il y a beaucoup de phases de processus par les différents types variés de fabrication de lentille. On concernent le recouvrement, la garniture, et le polissage de la lentille pour éliminer n'importe quel potentiel pour la protrusion, les piqûres, et les bavures d'arête qui pourraient potentiellement entraîner l'irritation oculaire.

Le Schéma 10. Une lentille de contact fabriquée en série.

Une des raisons principales qu'il est nécessaire de produire tant d'itérations des goupilles principales est des limitations dans les méthodes disponibles pour mesurer les objectifs. Pour des goupilles produisant des objectifs sphériques, la solution actuelle de métrologie est un interféromètre de Fizeau. Les interféromètres de Fizeau mesurent la forme et la forme du profil de surface de lentille et comparent la lordose de radius à une référence fixe. Une limitation en chef est que les interféromètres de Fizeau sont interférométrie de laser basée ainsi des caractéristiques techniques dans les objectifs ne sont pas promptement mesurées. Une phase est limitée à une mesure maximum de hauteur d'un quart de la longueur d'onde de laser ou d'approximativement 160 nanomètres. Les objectifs Structurés étant fabriqués aujourd'hui contiennent nanomètres plus grands de hauteurs de phase des que 160, ainsi les interféromètres de Fizeau ne sont pas une solution appropriée de métrologie pour ces objectifs.

Pour les surfaces asphériques et faites un pas, la solution actuelle de métrologie est un 2D dispositif de stylet. Dans des applications ophtalmiques le stylet est généralement balayé dans un X et un profil de Y pour capturer la nature asymétrique de la lentille, et mesure les différentes hauteurs de phase des structures sur les objectifs. Les mesures de Stylet sont contact-basées et sont comparées lent aux méthodes optiques de non contact. La téléphoniste doit également positionner le dispositif de stylet manuellement. Si la téléphoniste ne positionne pas correctement le stylet pour intersecter l'apex de la lentille, de FAUSSES mesures seront obtenues. Le stylet de Contact peut également endommager la lentille molle sinon congelée avant la mesure. Pour les surfaces structurées il est insuffisant de mesurer un X et une position de Y ainsi la lentille entière peut devoir être tracée. Cependant, le 2D stylet est trop lent pour ces tâche et risques endommageant la surface étant mesurée. Le diamètre de l'extrémité limite également les caractéristiques techniques qui peuvent être mesurées. Par exemple, si l'extrémité de stylet est de 5 microns de diamètre il ne peut pas mesurer des caractéristiques techniques de plus petits que 5 microns.