Metrologia Ottica 3D nelle Applicazioni Oftalmiche Industriali

Una lente a contatto è un'unità indossata nell'occhio soprattutto per correggere la visione difficile. Il film plastico sottile fluttua su una pellicola degli strappi direttamente sopra la cornea della palla dell'occhio. La lente a contatto sferica era la progettazione originale della lente a contatto ed è stata mirata a per il più giovane consumatore. La Sua forma sferica di progettazione le ha reso la soluzione perfetta per miopia e la persona in movimento che non hanno voluto la controversia dei vetri d'uso.

Con la dinamica di una popolazione di invecchiamento è venuto la progettazione dei contatti bifocali e delle lenti impiantate intraoculari (IOLs), che ora sono i segmenti più a crescita rapida dell'industria oftalmica della lente. Questo cambiamento sta determinando dal gruppo d'età 40+ dovuto due emissioni. Il primo è la presbiopia, che è creduta per essere un indurimento graduale della lente dell'occhio che limita la capacità di mettere a fuoco sugli oggetti vicini. Fra i primi segni della presbiopia sono la difficoltà che vedono all'indicatore luminoso tenue, i problemi che mettono a fuoco sui piccoli oggetti e la difficoltà che legge la stampa fine. La seconda circostanza è cataratte, che è un appannamento della lente naturale della palla dell'occhio. Da entrambe le cataratte e presbiopia sono relative all'età, spesso si presentano insieme più successivamente nella vita. Tipicamente una persona che ha indossato le lenti a contatto più giovani nella vita per la miopia che ora ha sviluppato la presbiopia, ora richiederebbe le lenti a contatto bifocali per la correzione per vicino e presbiopia.

Le lenti Bifocali possono essere progettate in parecchi modi diversi. Figura 1 mostra le tre progettazioni principali. La progettazione di traduzione o alternante è molto simile ai vetri bifocali, con la distanza sulla cima e si avvicina alla potenza sul fondo. L'occhio deve alternare fra l'alto ed il basso della lente a contatto da vedere correttamente. Le altre due progettazioni sono progettazioni simultanee, che richiedono il vostro occhio di guardare con sia la distanza che le potenze vicine allo stesso tempo. Sebbene questo potrebbe sondare difficile, il cervello funziona come un esboscatore universale di immagine altamente capace per aiutare selezionato la potenza corretta secondo quanto vicino il visualizzatore è all'oggetto di interesse. Le progettazioni Asferiche hanno vicino al fuoco nel centro e nel fuoco di distanza sul perimetro esterno. Tuttavia, la metodologia predominante oggi è la progettazione concentrica, dove una struttura della lente con alternare le potenze ottiche è sviluppata in un reticolo circolare concentrico. Ogni lente concentrica è strutturata per o la distanza o la visione vicina e l'occhio guarda ancora con sia la distanza che le potenze vicine allo stesso tempo.

Figura 1. tipi Differenti delle lenti bifocali.

La Figura 2. superficie A Diffrazione di una lente a contatto bifocale ha misurato su un microscopio ottico di Bruker 3D.

La Gente che subisce la chirurgia della cataratta in genere egualmente soffrirà dalla presbiopia. Un'opzione per loro è l'impianto di una lente intraoculare artificiale, o IOL. Lo IOL sostituisce la lente naturale dell'occhio che è rimossa durante la chirurgia della cataratta. Prima Che lo sviluppo di IOLs una persona che ha subito la rimozione della cataratta debba indossare gli occhiali spessi o specializzato, lenti a contatto ingombranti da vedere.

Figura 3. progettazione Tipica di una lente intraoculare.

Tutta La condivisione di IOLs la stessa costruzione di base delle versioni più iniziali, che consistano di una parte centrale rotonda e correttiva della lente con due armi connettenti (tattili) per mantenere la lente all'interno dell'occhio. IOLs Iniziale era mono-focale, significando essi ha offerto la correzione della visione per soltanto vicino o la presbiopia. Simile ai contatti bifocali, IOLs multifocale ora è stato sviluppato per correggere le distanze multiple.

La Figura 4. modulo della lente Intraoculare ha misurato con un microscopio ottico di Bruker 3D.

Un Altro stato dell'occhio che non è dipendente dell'età è conosciuto come keratoconus, che pregiudica intorno una persona in mille. Ciò è un disordine degenerante dell'occhio in cui i cambiamenti all'interno della causa della cornea da assottigliarsi, deformano e si gonfiano da una curva graduale normale. Keratoconus può causare la deformazione sostanziale della visione con le immagini multiple, striarsi e la sensibilità ad indicatore luminoso come effetti comuni.

Figura 5. effetti di Keratoconus sull'occhio.

Nelle fasi iniziali di keratoconus, le lenti a contatto morbide possono bastare correggere l'astigmatismo delicato. Una lente molle ha una tendenza a conformarsi alla forma conica della cornea, così diminuendo la sua efficacia. Il paziente poi può muoversi verso le lenti a contatto rigide, che danno più supporto della cornea permettendo che gli strappi colmino la lacuna fra la superficie corneale irregolare e la superficie interna regolare regolare della lente. Mentre la circostanza peggiora e prima che l'ambulatorio sia considerato, le lenti ibride sono state sviluppate, che sono dure nel centro e sono comprese da una gonna esterna molle. La transizione fra il nucleo interno duro e la gonna esterna molle deve essere regolare e senza difetti impedire tutto il disagio della palpebra o dell'occhio.

Molti consumatori più anziani egualmente hanno bisogno della correzione per astigmatismo, dove il sistema oculare ha bisogno di una potenza della correzione in un asse e di un'altra potenza della correzione in un altro asse. Le lenti Toriche che correggono l'astigmatismo hanno generalmente l'un l'altro due potenze ortogonali e la lente correttiva deve essere giudicata statica per mantenere l'orientamento angolare adeguato fra le due potenze. Due metodi differenti per il mantenimento della stabilizzazione angolare per una lente a contatto sono una zavorra del prisma e della doppio bramma fuori, di cui tutt'e due usano la gravità ed il lampeggiamento per giudicare la lente sul posto. Le lenti a contatto Toriche di IOL egualmente richiedono che la lente non giri.

Ci sono le variazioni supplementari delle lenti che bloccano determinate lunghezze d'onda degli indicatori luminosi, correggono le aberrazioni, migliorano il contrasto e regolano leggero, per nominare alcuni. C'è anche lo sviluppo che continua ad incorporare Dirige le Visualizzazioni (HUDs) nella lente a contatto, che contribuirà più ulteriormente a coltivare l'industria del contatto.

Il servizio sta determinando verso le lenti a contatto e IOLs che contengono sia le strutture della superficie al livello di nanometro che le progettazioni asferiche con le forme sferiche e cilindriche in asce differenti. Sebbene la materia prima di tutte le lenti a contatto sia fatta da un modulo del polimero di plastica, ci sono parecchi modi diversi di fabbricare la lente, con ogni metodo che rende i risultati leggermente differenti ed i costi di vendita differenti. I due modi principali di fabbricazione della lente è Tipicamente tagliandola su un tornio, o modellando la lente nella forma adeguata tramite la formazione o l'iniezione (colata).

Il modanatura della Colata è il metodo di fabbricazione primario usato per la redazione delle progettazioni più complesse della lente. Questo metodo utilizza le muffe fronte ed arretrate della curva che sono modellate tipicamente “da uno strumento del perno matrice„ che è lavorato facendo uso di un'aletta del diamante. Questo perno matrice contiene le strutture del nanometerlevel che devono essere ripiegate esattamente sulla lente. I perni matrici Differenti sono utilizzati per creare la parte anteriore e le muffe arretrate della curva. La parte anteriore e le muffe arretrate della curva sono montate in inserzioni della muffa. Un polimero è iniettato nella muffa e termicamente è fatto maturare. Le lenti poi sono idratate dove assorbono l'acqua di 70% - di 20% dal Massachusetts.

Figura 6. immagine ottica 3D di un perno matrice.

Figura 7. perno Matrice con il termine della sfera rimosso per mostrare rugosità di superficie.

I perni matrici consumano dopo la produzione delle una serie di muffe, in modo dalle fabbriche della lente a contatto devono sviluppare spesso i nuovi. Prima Che ogni perno matrice possa essere utilizzato per fare le muffe di produzione, deve in primo luogo essere provato costruendo una muffa di prova che è usata per produrre una prova pilota limitata delle lenti. Le lenti poi sono collaudate per vedere se forniscono la giusta prescrizione. Nella maggior parte dei casi la prima serie di lenti non produce la giusta prescrizione, in modo dal perno deve ri-essere costruito e ri-lavorato, le nuove muffe devono essere prodotte e definitivo una nuova serie di lenti deve essere modellata e provata. In una fabbrica tipica della lente, può catturare facilmente le due - sei ripetizioni di questo trattamento alle lenti dei prodotti che incontrano la prescrizione. Anche dopo che le lenti superano la prova, i problemi più successivamente si sviluppano in molti dei perni che richiedono il perno di essere ripresi una perdita supplementare di tempo di produzione.

Figura 8. Explanted IOL.

Ovviamente la funzionalità principale delle lenti a contatto e dello IOLs è di migliorare la visione dell'indossatore. Mentre le lenti a contatto moderne sono destinate per stare molto bene per la maggior parte della gente, non è raro avvertire un certo disagio. Infatti, circa la metà di ex utenti del contatto riferisca che ha smesso di indossare le loro lenti perché erano scomode. Questa irritazione ha potuto essere causata dalla dimensione sbagliata di prescrizione per il bulbo oculare, cura impropria per le lenti, lenti consumate, occhi asciutti o persino allergeni e polvere.

Figura 9. (lasciata) transizioni della Barriera di una lente a contatto e (destra) una piccola fetta con il modulo del cilindro rimosso.

Dal punto di vista del produttore, vale il grande sforzo per impedire l'irritazione oculare prima che i contatti raggiungano la base del consumatore. Ci sono molti punti trattati attraverso i vari tipi differenti di fabbricazioni della lente. Molti comprendono avvolgere, sistemare e lucidare della lente per eliminare tutto il potenziale per la sporgenza, i pozzi e le sbavature della barriera che potrebbero potenzialmente causare l'irritazione oculare.

Figura 10. Una lente a contatto serializzata.

Uno dei motivi principali che è necessario da produrre tante ripetizioni dei perni matrici è limitazioni nei metodi disponibili per misurare le lenti. Per i perni producendo le lenti sferiche, la soluzione corrente della metrologia è un interferometro di Fizeau. Gli interferometri di Fizeau misurano il modulo e la forma del profilo della superficie della lente e confrontano la curvatura di raggio ad un riferimento fisso. Una limitazione principale è che gli interferometri di Fizeau sono interferometria del laser basata in modo dalle funzionalità nelle lenti non sono misurate prontamente. Un punto è limitato ad una misura massima di altezza di un quarto della lunghezza d'onda del laser o di circa 160 nanometri. Le lenti Strutturate che sono oggi fabbricato contengono nanometri di altezze di punto i maggiori di 160, in modo dagli interferometri di Fizeau non sono una soluzione appropriata della metrologia per queste lenti.

Per le superfici asferiche e fatte un passo, la soluzione corrente della metrologia è una 2D unità dello stilo. Nelle applicazioni oftalmiche lo stilo è scandito generalmente in una X ed un profilo di Y per catturare la natura asimmetrica della lente e misura le diverse altezze di punto delle strutture sulle lenti. Le misure dello Stilo sono basate a contatto e sono lento confrontate ai metodi ottici senza contatto. L'operatore anche deve posizionare manualmente l'unità dello stilo. Se l'operatore non posiziona correttamente lo stilo per intersecare la punta della lente, le misure inesatte saranno ottenute. Lo stilo del Contatto può anche danneggiare la lente molle se non congelata prima della misura. Per le superfici strutturate è insufficiente per misurare una X ed una posizione di Y in modo dall' intera lente può avere bisogno di di essere mappato. Tuttavia, il 2D stilo è troppo lento per questi compito e rischi che danneggiano la superficie che è misurata. Il diametro del suggerimento egualmente limita le funzionalità che possono essere misurate. Per esempio, se il suggerimento di stilo è di 5 micron di diametro non può misurare le funzionalità più piccoli di 5 micron.