Optische 3D Metrologie in Industriële OogToepassingen

Een contactlens is een apparaat hoofdzakelijk versleten in het oog om slechte visie te verbeteren. De dunne plastic film drijft direct op een film van scheuren over het hoornvlies van de oogbal. De sferische contactlens was het originele contactlensontwerp en werd gericht voor de jongere consument. Zijn sferische ontwerpvorm maakte tot het de perfecte oplossing voor bijziendheid en de persoon op gaat dat niet de ruzie van het dragen van glazen wilde.

Met de dynamica van een verouderende bevolking kwam het ontwerp van bifocale contacten en intraocular geïnplanteerde lenzen (IOLs), die nu snelst - groeiende segmenten van de ooglensindustrie zijn. Deze verandering wordt gedreven door de leeftijdsgroep 40+ toe te schrijven aan twee kwesties. De eerste is presbyopie, die om wordt verondersteld te zijn het geleidelijke verharden van de lens van het oog dat de capaciteit om zich op dichtbijgelegen voorwerpen beperkt te concentreren. Onder de eerste tekens van presbyopie zijn moeilijkheid ziend in schemerig licht, problemen zich op kleine voorwerpen concentreren, en de kleine lettertjes die van de moeilijkheidslezing. De tweede voorwaarde is cataracten, wat het betrekken van de natuurlijke lens van de oogbal is. Aangezien zowel de cataracten als de presbyopie verwante leeftijd zijn, komen zij vaak samen later in het leven voor. Typisch zou een persoon die contactlenzen jonger in het leven voor bijziendheid droeg die nu presbyopie heeft ontwikkeld, nu bifocale contactlenzen voor correctie voor dichtbijgelegen en verre sightedness vereisen.

De Bifocale lenzen kunnen op verscheidene verschillende manieren worden ontworpen. Figuur 1 toont de drie belangrijke ontwerpen. Het vertalende of afwisselende ontwerp is zeer gelijkaardig aan bifocale glazen, met afstand op de hoogste en dichtbijgelegen macht op de bodem. Het oog moet tussen de bovenkant en de bodem van de contactlens afwisselen behoorlijk te zien. De andere twee ontwerpen zijn gelijktijdige ontwerpen, die uw oog om door zowel de afstand vereisen te kijken als bevoegdheden tezelfdertijd te naderen. Hoewel dit moeilijk zou kunnen klinken, functioneren de hersenen als hoogst geschikt beeld een bewerker helpen de correcte macht afhankelijk van selecteren hoe de kijker is aan het voorwerp van belang sluit. De Asferische ontwerpen hebben dichtbij nadruk in de centrum en afstandsnadruk op de buitenperimeter. Nochtans, is de overheersende methodologie vandaag het concentrische ontwerp, waar een lensstructuur met afwisselende optische bevoegdheden in een concentrisch cirkelpatroon wordt gebouwd. Elke concentrische lens is gestructureerd voor of afstand of dichtbijgelegen visie en opnieuw tezelfdertijd kijkt het oog door zowel afstand als dichtbijgelegen bevoegdheden.

Figuur 1. Verschillende types van bifocale lenzen.

Figuur 2. Diffractive oppervlakte van een bifocale contactlens die op een 3D optische microscoop Bruker wordt gemeten.

De Mensen die cataractchirurgie ondergaan typisch zullen ook lijden aan presbyopie. Één optie voor hen is de inplanting van een kunstmatige intraocular lens, of IOL. IOL vervangt de natuurlijke lens van het oog die tijdens cataractchirurgie wordt verwijderd. Vóór de ontwikkeling van IOLs een persoon die cataractverwijdering onderging moest dikke te zien oogglazen of gespecialiseerde, hinderlijke contactlenzen dragen.

Figuur 3. Typisch ontwerp van een intraocular lens.

Al IOLs deelt de zelfde basisbouw zoals de vroegste versies, die uit een rond, correctief centraal gedeelte van de lens met twee verbindende (haptische) wapens bestaan om de lens binnen het oog op zijn plaats te houden. Vroege IOLs was mono-brandpunts, betekenend boden zij visiecorrectie voor slechts dichtbijgelegen of verre sightedness aan. Gelijkaardig aan bifocale contacten, is multifocusIOLs nu ontwikkeld om voor veelvoudige afstanden te verbeteren.

Figuur 4. Intraocular lensvorm die met een 3D optische microscoop Bruker wordt gemeten.

Een Andere voorwaarde van het oog dat afhankelijke geen leeftijd is is genoemd geworden keratoconus, die rond één persoon in duizend beïnvloedt. Dit is een degeneratieve wanorde van het oog waarin de veranderingen binnen het hoornvlies het om veroorzaken te verdunnen, van vorm te veranderen, en uit een normale geleidelijke kromme doen zwellen. Keratoconus kan wezenlijke vervorming van visie met het veelvoudige beelden, wegschieten, en gevoeligheid aan licht als gemeenschappelijke gevolgen veroorzaken.

Figuur 5. De gevolgen van Keratoconus voor het oog.

In de vroege stadia van keratoconus, kunnen de zachte contactlenzen voldoende zijn om voor het milde astigmatisme te verbeteren. Een zachte lens heeft een tendens om met de kegelvorm van het hoornvlies in overeenstemming te zijn, waarbij zijn doeltreffendheid wordt verminderd. De patiënt kan zich dan aan stijve contactlenzen bewegen, die meer hoornvliessteun door scheuren toe te staan om het hiaat tussen de onregelmatige hoornvliesoppervlakte en de vlotte regelmatige binnenoppervlakte van de lens te vullen geven. Aangezien de voorwaarde verergert en vóór chirurgie overwogen, zijn de hybride lenzen ontwikkeld, die hard in het centrum zijn en door een zachte buitenrok omringd. De overgang tussen de harde binnenkern en de zachte buitenrok moet vlot en zonder gebreken zijn om het even welk oog of ooglidongemak te verhinderen.

Vele oudere consumenten hebben ook correctie voor astigmatisme nodig, waar het oculaire systeem één macht van correctie in één as en een andere macht van correctie in een andere as vergt. Toric lenzen die over het algemeen voor astigmatisme verbeteren hebben twee bevoegdheden orthogonal aan elkaar, en de correctieve lens moet statisch worden gehouden om de juiste hoekige richtlijn tussen de twee bevoegdheden te handhaven. Twee verschillende methodes om hoekige stabilisatie voor een contactlens te handhaven zijn een dubbele en prismaballast, allebei waarvan ernst en het knipperen gebruiken om de lens op zijn plaats te houden. Toric contactlenzen IOL vereisen ook dat de lens niet roteert.

Er zijn extra variaties van lenzen die bepaalde golflengten van lichten blokkeren, correct voor aberraties, verbetert contrast en past licht aan, om enkelen te noemen. Er is zelfs ontwikkeling die gaat hoofd-Op Vertoningen in (HUDs) contactlens opnemen, die zal helpen om de contactindustrie verder te kweken.

De markt wordt gedreven naar contactlenzen en IOLs die zowel oppervlaktestructuren op het nanometerniveau als asferische ontwerpen met sferische en cilindrische vormen in verschillende assen bevatten. Hoewel de grondstof van alle contactlenzen van een vorm van plastic polymeer wordt gemaakt, zijn er verscheidene verschillende manieren om de lens, met elke methode te vervaardigen die lichtjes verschillende resultaten en verschillende het verkopen kosten oplevert. Typisch is de twee belangrijke manieren om de lens te maken door het op een draaibank te snijden, of door de lens in de juiste vorm door zich het vormen of injectie (het gieten) te vormen.

Het Gegoten vormen is de primaire productiemethode die voor het veroorzaken van de complexere lensontwerpen wordt gebruikt. Deze methode gebruikt voor en achterkrommevormen die typisch van een „hoofdspeld“ hulpmiddel gevormd zijn dat gebruikend een diamantblad machinaal wordt bewerkt. Deze hoofdspeld bevat de nanometerlevelstructuren die nauwkeurig op de lens moeten worden herhaald. De Verschillende hoofdspelden worden gebruikt om tot de voor en achterkrommevormen te leiden. De voor en achterkrommevormen worden geassembleerd in vormtussenvoegsels. Een polymeer wordt ingespoten in de vorm en thermaal genezen. De lenzen worden dan gehydrateerd waar zij 20% tot 70% water door massa absorberen.

Figuur 6. 3D optisch beeld van een hoofdspeld.

Figuur 7. Hoofd speld met gebiedtermijn die wordt verwijderd om oppervlakteruwheid te tonen.

De hoofdspelden raken na het produceren van een aantal vormen uitgeput, zodat contactlens moeten de productieinstallaties vaak nieuwe degenen bouwen. Alvorens elke hoofdspeld kan worden gebruikt om productievormen te maken, moet het eerst worden getest door een proefvorm te bouwen die wordt gebruikt om een beperkte proeflooppas van lenzen te veroorzaken. De lenzen worden dan getest om te zien of verstrekken zij het juiste voorschrift. In de meeste gevallen veroorzaakt de eerste partij lenzen niet het juiste voorschrift, zodat moet de speld worden re-gebouwd en re-machined, moeten de nieuwe vormen worden geproduceerd, en definitief moet een nieuwe partij lenzen worden gevormd en worden getest. In een typische lens productieinstallatie, kan het twee tot zes herhalingen van dit proces gemakkelijk nemen om lenzen te produceren die het voorschrift ontmoeten. Zelfs nadat de lenzen de test overgaan, ontwikkelen de problemen zich later in veel van de spelden die vereisen dat de speld worden herwerkt een extra verlies van de productietijd.

Figuur 8. Explanted IOL.

Duidelijk moet de belangrijkste functionaliteit van de contactlenzen en IOLs de visie van de drager verbeteren. Terwijl de moderne contactlenzen om voor de meeste mensen zeer comfortabel worden ontworpen te zijn, is het niet ongewoon om wat ongemak te ervaren. In feite, ongeveer rapporteert de helft vroegere contactgebruikers die zij tegenhielden dragend hun lenzen omdat zij ongemakkelijk waren. Deze irritatie zou door de verkeerde voorschriftgrootte voor de oogappel, ongepaste zorg kunnen worden veroorzaakt voor lenzen, uitgeputte lenzen, droge ogen of zelfs allergenen en stof.

Figuur 9. (de verlaten) overgangen van de Rand van een contactlens, en (juist) een kleine plak met verwijderde cilindervorm.

Van het standpunt van de fabrikant, is het grote inspanning waard om oogirritatie te verhinderen alvorens de contacten de basis van de consument bereiken. Er zijn vele processtappen door de diverse verschillende soorten lens productie. Velen impliceren het omwikkelen van, het in orde maken, en het oppoetsen van de lens om het even welk potentieel voor uitsteeksel, kuilen, en randbramen te elimineren dat oogirritatie konden potentieel veroorzaken.

Figuur 10. Een in series vervaardigde contactlens.

Één van de belangrijkste redenen dat het noodzakelijk is te produceren zodat vele herhalingen van de hoofdspelden is beperkingen in de beschikbare methodes om de lenzen te meten. Voor spelden die sferische lenzen produceren, is de huidige metrologieoplossing een interferometer Fizeau. De interferometers van Fizeau meten de vorm en de vorm van het profiel van de lensoppervlakte en vergelijken de straalkromming bij een vaste verwijzing. Een belangrijkste beperking is dat de interferometers Fizeau gebaseerd zijn laserinterferometry- zodat worden de eigenschappen in de lenzen niet gemakkelijk gemeten. Een stap is beperkt tot een maximumhoogtemeting van one-fourth de lasergolflengte of ongeveer 160 nanometers. De Gestructureerde lenzen die vandaag bevatten staphoogten groter dan 160 nanometers worden vervaardigd, zodat zijn de interferometers Fizeau geen aangewezen metrologieoplossing voor deze lenzen.

Voor asferische en gestapte oppervlakten, is de huidige metrologieoplossing een 2D naaldapparaat. In oogtoepassingen wordt de naald over het algemeen afgetast in één X en één profiel van Y om de asymmetrische aard van de lens te vangen, en de individuele staphoogten structuren op de lenzen te meten. De metingen van de Naald zijn op contact-gebaseerd en zijn langzaam in vergelijking met niet-contact optische methodes. De exploitant moet ook het naaldapparaat manueel plaatsen. Als de exploitant correct niet de naald plaatst om de top van de lens te snijden, zullen de onnauwkeurige metingen worden verkregen. De naald van het Contact kan de zachte lens ook beschadigen als bevroren niet vóór meting. Voor gestructureerde oppervlakten is het ontoereikend om één X en één positie van Y te meten zodat kan de volledige lens moeten worden in kaart gebracht. Nochtans, is de 2D naald te langzaam voor deze taak en riskeert schadelijk de oppervlakte die wordt gemeten. De diameter van het uiteinde beperkt ook de eigenschappen die kunnen worden gemeten. Bijvoorbeeld, als het naalduiteinde 5 microns in diameter is kan het geen eigenschappen meten kleiner dan 5 microns.