Metrologia 3D Óptica em Aplicações Oftálmicos Industriais

Uma lente de contacto é um dispositivo vestido no olho primeiramente para corrigir a visão deficiente. O filme plástico fino flutua em um filme dos rasgos directamente sobre a córnea da bola do olho. A lente de contacto esférica era o projecto original da lente de contacto e foi visada para o consumidor mais novo. Sua forma esférica do projecto fez-lhe a solução perfeita para o próximo-sightedness e a pessoa ir que não quis a trabalheira de vidros vestindo.

Com a dinâmica de uma população de envelhecimento veio o projecto dos contactos bifocais e das lentes implantadas intraocular (IOLs), que são agora os segmentos os mais de crescimento rápido da indústria oftálmico da lente. Esta mudança está sendo conduzida pela classe etária 40+ devido a duas edições. O primeiro é o presbyopia, que é acreditado para ser um endurecimento gradual da lente do olho que limita a capacidade para se centrar sobre objetos próximos. Entre os primeiros sinais do presbyopia são a dificuldade que consideram na luz não ofuscante, os problemas que centram-se sobre objetos pequenos, e a dificuldade que lê detalhes. A segunda circunstância é cataratas, que é se nublar da lente natural da bola do olho. Desde ambas as cataratas e presbyopia são relativos à idade, ocorrem frequentemente junto mais tarde na vida. Tipicamente uma pessoa que vestisse as lentes de contacto mais novas na vida para a miopia que tem desenvolvido agora o presbyopia, exigiria agora lentes de contacto bifocais para a correcção para o sightedness próximo e distante.

As lentes Bifocais podem ser projectadas em diversas maneiras diferentes. Figura 1 mostra os três projectos principais. O projecto de tradução ou alterno é muito similar aos vidros bifocais, com distância na potência superior e próxima na parte inferior. O olho precisa de alternar entre a parte superior e a parte inferior da lente de contacto a ver correctamente. Outros dois projectos são os projectos simultâneos, que exigem seu olho olhar ao mesmo tempo com a distância e as potências próximas. Embora isto possa soar difícil, o cérebro funciona como um processador de imagem altamente capaz para ajudar seleto a potência correcta segundo como próximo o visor é ao objeto do interesse. Os projectos Aspheric têm perto do foco no centro e afastam o foco no perímetro exterior. Contudo, a metodologia predominante é hoje o projecto concêntrico, onde uma estrutura da lente com alternar potências ópticas é construída em um teste padrão circular concêntrico. Cada lente concêntrica é estruturada para ou a distância ou a visão próxima e outra vez o olho olha com a distância e as potências próximas ao mesmo tempo.

Figura 1. tipos Diferentes de lentes bifocais.

A Figura 2. superfície Diffractive de uma lente de contacto bifocal mediu em um microscópio óptico de Bruker 3D.

Os Povos que submetem-se à cirurgia da catarata tipicamente igualmente sofrerão do presbyopia. Uma opção para eles é a implantação de uma lente intraocular artificial, ou IOL. O IOL substitui a lente natural do olho que é removida durante a cirurgia da catarata. Antes Que a revelação de IOLs uma pessoa que se submetesse à remoção da catarata tiver que vestir monóculos grossos ou especializado, as lentes de contacto incómodas a ver.

Figura 3. projecto Típico de uma lente intraocular.

Toda A parte de IOLs a mesma construção básica que as versões as mais adiantadas, que consistem em uma parcela central redonda, correctiva da lente com os dois braços de conexão (haptic) para manter a lente no lugar dentro do olho. IOLs Adiantado era mono-focal, significando eles ofereceu a correcção da visão para o somente sightedness próximo ou distante. Similar aos contactos bifocais, IOLs multifocal tem sido desenvolvido agora para corrigir para distâncias múltiplas.

A Figura 4. formulário da lente Intraocular mediu com um microscópio óptico de Bruker 3D.

Uma Outra condição do olho que não é dependente da idade é sabida como o keratoconus, que afecta ao redor uma pessoa em mil. Esta é uma desordem degenerativo do olho em que as mudanças dentro da causa da córnea ele a diluir, deformam, e inflam fora de uma curva gradual normal. Keratoconus pode causar a distorção substancial da visão com imagens múltiplas, lista, e sensibilidade à luz como efeitos comuns.

Figura 5. efeitos de Keratoconus no olho.

Nas fases iniciais de keratoconus, as lentes de contacto macias podem bastar corrigir para o astigmatismo suave. Uma lente macia tem uma tendência conformar-se à forma cónica da córnea, assim diminuindo sua eficácia. O paciente então pode transportar-se às lentes de contacto rígidas, que dão mais apoio da córnea permitindo que os rasgos encham a diferença entre a superfície córnea irregular e a superfície interna regular lisa da lente. Enquanto a circunstância se agrava e antes que a cirurgia esteja considerada, as lentes híbridas estiveram desenvolvidas, que são duras no centro e abrangido por uma saia exterior macia. A transição entre o núcleo interno duro e a saia exterior macia precisa de ser lisa e defeito - livre para impedir todo o incómodo do olho ou da pálpebra.

Muitos consumidores mais idosos igualmente precisam a correcção para o astigmatismo, onde o sistema da ocular precisa uma potência da correcção em uma linha central e uma outra potência da correcção em uma outra linha central. As lentes Tóricas que corrigem para o astigmatismo têm geralmente duas potências ortogonais entre si, e a lente correctiva deve ser guardarada estática para manter a orientação angular apropriada entre as duas potências. Dois métodos diferentes para manter a estabilização angular para uma lente de contacto são um reactor da dobro-laje-fora e do prisma, ambo usam a gravidade e piscar para manter a lente no lugar. As lentes de contacto Tóricas de IOL igualmente exigem que a lente não gira.

Há umas variações adicionais das lentes que obstruem determinados comprimentos de onda das luzes, os corrigem para aberrações, os melhoram o contraste e os ajustam claro, para nomear alguns. Há mesmo uma revelação que vai sobre incorporar Indicadores das Cabeças-acima (HUDs) na lente de contacto, que ajudará a crescer mais a indústria do contacto.

O mercado está sendo conduzido para as lentes de contacto e o IOLs que contêm ambas as estruturas de superfície no nível do nanômetro e nos projectos aspheric com formas esféricas e cilíndricas em machados de deferimento. Embora a matéria prima de todas as lentes de contacto' seja feita de um formulário do polímero plástico, há diversas maneiras diferentes de fabricar a lente, com cada método que rende resultados ligeira diferentes e custos de venda diferentes. Tipicamente as duas maneiras principais de fazer a lente são cortando a em um torno, ou moldando a lente na forma apropriada pela formação ou pela injecção (carcaça).

O molde do Molde é o método de fabricação preliminar usado produzindo os projectos mais complexos da lente. Este método utiliza os moldes dianteiros e traseiros da curva que são moldados tipicamente “de uma ferramenta do pino mestre” que seja feita à máquina usando uma lâmina do diamante. Este pino mestre contem as estruturas do nanometerlevel que devem exactamente ser replicated na lente. Os pinos mestres Diferentes sãos para criado a parte dianteira e os moldes traseiros da curva. A parte dianteira e os moldes traseiros da curva são montados em inserções do molde. Um polímero é injectado no molde e curado tèrmica. As lentes são hidratadas então onde absorvem a água de 20% a de 70% pela massa.

Figura 6. imagem 3D óptica de um pino mestre.

Figura 7. pino Mestre com termo da esfera removido para mostrar a aspereza de superfície.

Os pinos mestres gastam após ter produzido um número de moldes, assim que as usinas de lente de contacto frequentemente devem construir novos. Antes Que cada pino mestre possa ser usado para fazer moldes da produção, deve primeiramente ser testado construindo um molde experimental que seja usado para produzir uma corrida limitada do piloto das lentes. As lentes estão testadas então para ver se fornecem a prescrição direita. Na maioria dos casos o primeiro grupo de lentes não produz a prescrição direita, assim que o pino deve re-ser projectado e re-feito à máquina, os moldes novos devem ser produzidos, e finalmente um grupo novo de lentes deve ser moldado e testado. Em uma usina típica da lente, pode facilmente tomar duas a seis iterações deste processo às lentes do produto que encontram a prescrição. Mesmo depois que as lentes passam o teste, os problemas tornam-se mais tarde em muitos dos pinos que exigem o pino re-ser trabalhados uma perda adicional do tempo de produção.

Figura 8. Explanted IOL.

Obviamente a funcionalidade principal das lentes de contacto e do IOLs é melhorar a visão do portador. Quando as lentes de contacto modernas forem projectadas ser muito confortáveis para a maioria de povos, não é raro experimentar algum incómodo. De facto, sobre a metade dos usuários anteriores do contacto relate que pararam de vestir suas lentes porque eram incômodos. Esta irritação podia ser causada pelo tamanho errado da prescrição para o globo ocular, cuidado impróprio para lentes, lentes gastadas, os olhos secos ou mesmo os alérgenos e a poeira.

Figura 9. (deixada) transições da Borda de uma lente de contacto, e (direito) uma fatia pequena com o formulário do cilindro removido.

Do ponto de vista do fabricante, vale o grande esforço para impedir a irritação de olho antes que os contactos alcancem a base do consumidor. Há muitas etapas do processo através dos vários tipos diferentes de fabricação da lente. Muitos envolvem dobrar, aparar, e lustrar da lente para eliminar todo o potencial para a saliência, os poços, e as rebarbas da borda que poderiam potencial causar a irritação de olho.

Figura 10. Uma lente de contacto fabricada.

Uma das razões principais que é necessário produzir tão muitas iterações dos pinos mestres é limitações nos métodos disponíveis para medir as lentes. Para os pinos produzindo lentes esféricas, a solução actual da metrologia é um interferómetro de Fizeau. Os interferómetro de Fizeau medem o formulário e a forma do perfil da superfície da lente e comparam a curvatura de raio a uma referência fixa. Uma limitação principal é que os interferómetro de Fizeau são interferometria do laser baseada assim que as características nas lentes não estão medidas prontamente. Uma etapa é limitada a uma medida máxima da altura de um quarto do comprimento de onda do laser ou de aproximadamente 160 nanômetros. As lentes Estruturadas que são hoje manufacturado contêm nanômetros das alturas da etapa maiores de 160, assim que os interferómetro de Fizeau não são uma solução apropriada da metrologia para estas lentes.

Para superfícies aspheric e pisadas, a solução actual da metrologia é um 2D dispositivo do estilete. Em aplicações oftálmicos o estilete é feito a varredura geralmente em um X e em um perfil de Y para capturar a natureza assimétrica da lente, e mede as alturas individuais da etapa das estruturas nas lentes. As medidas do Estilete contacto-são baseadas e são lentas comparadas aos métodos ópticos do não-contacto. O operador igualmente tem que posicionar o dispositivo do estilete manualmente. Se o operador não posiciona correctamente o estilete para cruzar o vértice da lente, as medidas imprecisos estarão obtidas. O estilete do Contacto pode igualmente danificar a lente macia se não congelada antes da medida. Para superfícies estruturadas é insuficiente medir um X e uma posição de Y assim que a lente inteira pode precisar de ser traçado. Contudo, o 2D estilete é demasiado lento para estes tarefa e riscos que danificam a superfície que está sendo medida. O diâmetro da ponta igualmente limita as características que podem ser medidas. Por exemplo, se a ponta de estilete é 5 mícrons no diâmetro não pode medir características de 5 mícrons menores.