産業眼アプリケーションの光学 3D 度量衡学

コンタクトレンズは悪い視野を訂正するために目で本質的に身に着けられている装置です。 薄いプラスチックフィルムは目の球の角膜上の破損のフィルムで直接浮かびます。 球形のコンタクトレンズは元のコンタクトレンズデザインで、若年層の消費者のために目標とされました。 その球形デザイン形はそれに身に着けているガラスの口論がほしいと思わなかった多忙なおよびほぼ sightedness のための完全な解決を人しました。

老齢人口デザインはの原動力によって今では眼レンズ工業の最も成長が著しいセグメントである intraocular 植え付けられたレンズ (IOLs) の来ました、および二焦点の接触。 この変更は 2 つの問題による 40+ 年齢別グループ運転されています。 第 1 は近い目的に焦点を合わせる機能を限定する目のレンズの漸進的な堅くなること信じられる老眼です。 老眼の最初の印の間で薄暗いライトで、細字部分を読む問題見る小さい目的に焦点を合わせる難しさおよび難しさはあります。 目の球の自然なレンズの曇ること第 2 条件は激流です。 両方の激流および老眼以来年齢関連、それらは頻繁に生命に後で一緒に発生しますです。 通常今老眼を開発してしまった nearsightedness のための生命により若いコンタクトレンズを身に着けていた人は近く、遠い sightedness の訂正のために、今二焦点のコンタクトレンズを必要とします。

二焦点レンズは複数の違った方法で設計することができます。 図 1 は 3 つの主要なデザインを示します。 変換するか、または交互になるデザインは底の上および近い力の間隔の二焦点ガラスに非常に類似しています。 目はきちんと見るべきコンタクトレンズの上と底の間で交互になる必要があります。 他の 2 つのデザインは目が間隔および近い力両方によって同時に見るように要求する同時デザインです。 これが困難に聞こえるかもしれませんが選り抜き近い視聴者が興味の目的にどのようにによってあるか正しい力を助けるために頭脳はと同時に非常に可能な画像プロセッサ作用します。 非球面デザインは外の境界の中心そして間隔の焦点で焦点の近くで持っています。 ただし、優勢な方法は今日光学力を交互にすることを用いるレンズの構造が同心の円パターンに構築される同心デザインです。 各々の同心レンズは間隔のために構成されますまたは近い視野は間隔および近い力両方によって再度目同時に見。

図 1. 二焦点レンズのタイプ。

図 2. 二焦点のコンタクトレンズの Diffractive 表面は Bruker 3D の光学顕微鏡で測定しました。

激流の外科を経ている人々はまた老眼に普通苦しみます。 それらのための 1 つのオプションは人工的な眼内レンズの注入、または IOL です。 IOL は激流の外科の間に除去される目の自然なレンズを取り替えます。 IOLs の開発が激流の取り外しを経た人厚い接眼レンズを身に着けなければまたは専門にされてならなかった前に見るべき扱いにくいコンタクトレンズ。

図 3. 眼内レンズの典型的なデザイン。

IOLs のすべての分け前レンズを目の内でを維持するために 2 つの接続アームを搭載するレンズの円形、矯正的な中央部分から (haptic) 成っている以前のバージョンと同じ基本的な構築。 早い IOLs はモノラル焦点で、それら提供しました近くか遠い sightedness ただのための視野の訂正を意味します。 二焦点の接触に類似した、 multifocal IOLs は多重間隔を修正するために今開発されてしまいました。

図 4. 眼内レンズ形式は Bruker 3D の光学顕微鏡によって測定しました。

年齢の扶養家族ではない目の別の状態は千のおよそ 1 人に影響を与える keratoconus として知られています。 これは角膜の原因内の変更が正常で漸進的なカーブから薄くなるべきそれ変形し、膨らんでいる目の退化的な無秩序です。 Keratoconus により共通の効果としてライトに複数の画像、縞になること、および感度の視野の相当なゆがみを引き起こすことができます。

目に対する図 5. Keratoconus の効果。

keratoconus の初期では、柔らかいコンタクトレンズは穏やかな乱視を修正することを足りることができます。 従って柔らかいレンズに角膜の円錐形に合致する傾向がありま効力を減少します。 患者は破損がレンズの不規則な corneal 表面とスムーズで規則的な内部の表面間のギャップをうめるようにすることによってより多くの角膜サポートを与える堅いコンタクトレンズにそれから移動できます。 条件が悪化すると同時に、そして外科が考慮される前に、中心で堅く、柔らかい外のスカートによって取囲まれるハイブリッドレンズは発達しました。 堅い内核と柔らかい外のスカート間の転移は目または瞼の不快を防ぐためにスムーズ、ディフェクトフリーである必要があります。

多くのより古い消費者はまた目システムが 1 の軸線で訂正の 1 つの力および別の軸線で訂正の別の力を必要とする乱視のための訂正を必要とします。 乱視を修正する Toric レンズに一般に直角 2 つの力が互いにあり、 2 つの力間の適切な角のオリエンテーションを維持するために矯正的なレンズは静的保持されなければなりません。 重力およびレンズを設定されている保持するために点滅を使用するコンタクトレンズのための角安定を維持するための 2 つの異った方法は二重平板およびプリズムバラストです。 IOL の Toric コンタクトレンズはまたレンズが回らないことを必要とします。

ライトのある特定の波長を妨げ、異常を修正し、対照を改善し、そして軽い調節する少数を指名するレンズの追加変化が、あります。 更に接触工業を育てるのを助ける (HUDs)コンタクトレンズにヘッド表示を組み込むことを続く開発があります。

市場はナノメーターのレベルで表面の両方構造および相違の斧で球形および円柱形の非球面デザインを含んでいる IOLs およびコンタクトレンズの方に運転されています。 すべてのコンタクトレンズの」原料がプラスチックポリマーの形式からなされるが、わずかに異なる結果および異なった販売費用をもたらしていて各方法がレンズを、製造する複数の違った方法があります。 レンズを作る 2 つの主要な方法は (鋳造) によって適切な形に旋盤のそれを切ること、またはレンズを形成することによって形作るか、または注入通常行います。

鋳造物の鋳造物はより複雑なレンズデザインを作り出すために使用される一次製造方法です。 この方法はダイヤモンドの刃を使用して機械で造られる 「マスターピン」ツールから普通形成される前部および背部カーブ型を利用します。 このマスターピンはレンズで正確に複製されなければならない nanometerlevel の構造を含んでいます。 異なったマスターピンが前部および背部カーブ型を作成するのに使用されています。 前部および背部カーブ型は型の挿入でアセンブルされます。 ポリマーは型に注入され、熱的に治ります。 レンズはそれから大容量によって 20% から 70% 水を吸収するところで水和します。

図 6. 3D マスターピンの光学画像。

表面荒さを示すために除去される球タームの図 7. マスターピン。

マスターピンはいくつかの型を作り出した後身に着けています、従ってコンタクトレンズの製造工場は頻繁に新しいものを構築しなければなりません。 生産型を作るのに各々のマスターピンが使用することができる前にレンズの限られたパイロットの実行を作り出すのに使用されている試験型の構築によって最初にテストされなければなりません。 レンズはそれから右の規定を提供するかどうか見るためにテストされます。 ほとんどの場合レンズの最初のバッチは右の規定を作り出しません、従ってピンは再設計され、再加工されなければなりません新しい型は作り出されなければ最終的にレンズの新しいバッチは形成され、テストされなければなりません。 典型的なレンズの製造工場では、それは規定に会う農産物レンズに容易にこのプロセスの 2 つから 6 つの繰り返しを取ることができます。 レンズがテストに合格する後でさえも、問題はピンが追加生産時間の損失改まるように要求するピンの多数で後で成長します。

図 8. Explanted IOL。

明らかにコンタクトレンズおよび IOLs の主要な機能性は携帯者の視野を改善することです。 現代コンタクトレンズがほとんどの人々のために非常に快適であるように設計されている間、不快を経験することは珍しくないです。 実際は不快だったので彼らが彼らのレンズを身に着けていることを止めたことを、前の接触のユーザーの半分について報告して下さい。 この苛立ちは眼球のための間違った規定のサイズによりによって、レンズのための不適当な心配、身に着けられていたレンズ、ドライアイまた更にアレルゲンおよび塵引き起こすことができます。

図 9. (残っている) コンタクトレンズの端の転移、および (右) 除去されるシリンダー用紙が付いている小さいスライス。

製造業者の視点から、それは目の刺激を防ぐための大きな努力の接触が消費者ベースに達する前に甲斐があります。 さまざまな異なったタイプのレンズの製造業を通って多くのプロセスステップがあります。 多数は突起、ピットおよび可能性としては目の刺激を引き起こすことができる端のぎざぎざのための潜在性を除去するためにレンズの重なり合い、整い、そして磨くことを含みます。

図 10。 直列化されたコンタクトレンズ。

マスターピンのそう多くの繰り返しを作り出すことは必要であるという主な理由の 1 つはレンズを測定する使用できる方法の限定です。 ピンのために球面レンズを作り出して、現在の度量衡学の解決は Fizeau の干渉計です。 Fizeau の干渉計はレンズの表面のプロフィールの形式そして形を測定し、固定参照と曲半径を比較します。 主な限定は Fizeau の干渉計が基づくレーザーのインターフェロメトリーである従ってレンズの機能が容易に測定されないことです。 ステップはレーザーの波長かおよそ 160 ナノメーターの 4 分の 1 の最大高さの測定に限定されます。 今日製造された構成されたレンズはステップ高さのすばらしいより 160 ナノメーターを含んでいます、従って Fizeau の干渉計はこれらのレンズのための適切な度量衡学の解決ではないです。

非球面のおよび歩んだ表面のために、現在の度量衡学の解決は第 2 スタイラス装置です。 レンズの非対称的な性質を捕獲するために眼アプリケーションではスタイラスは 1 つの X および 1 Y のプロフィールで一般にスキャンされレンズの構造の個々のステップ高さを測定します。 無接触光学方法と比較されるスタイラス測定は接触ベースで、遅いです。 オペレータはまたスタイラス装置を手動で置かなければなりません。 レンズの頂点を横断するためにオペレータが正しくスタイラスを置かなければ不正確な測定は得られます。 接触スタイラスはまた測定の前に凍結しない柔らかいレンズを傷つけることができます。 構成された表面のために 1 つの X および 1 Y の位置を測定することは不十分です従って全体のレンズはマップされる必要がある場合もあります。 ただし、第 2 スタイラスは測定される表面を損なうこのタスクおよび危険のために余りに遅いです。 先端の直径はまた測定することができる機能を限定します。 例えば、スタイラス先端が直径の 5 ミクロンなら小さいより 5 ミクロン機能を測定できません。