全球隱形眼鏡行業(yè)正在經(jīng)歷重大變革唐片，市場人口統(tǒng)計特征的轉(zhuǎn)變厚柳，促使開發(fā)新的隱形眼鏡和人工晶狀體（IOL）技術(shù)抛寝。新技術(shù)采用了納米級表面結(jié)構(gòu)和在不同軸向上呈球形和圓柱形的非球面設(shè)計熊杨。這些基于新結(jié)構(gòu)的鏡片設(shè)計的幾何形狀更加復雜，生產(chǎn)難度更大盗舰，因此需要進行大量反復加工處理晶府，從而增加了生產(chǎn)成本。

諸如菲佐干涉儀和觸針式二維輪廓測量儀等傳統(tǒng)的測定技術(shù)钻趋，不能提供足夠的精度或進行全面的三維測定川陆，以支持這些納米工藝，確保成品鏡片的幾何外形符合規(guī)定的容差范圍蛮位。新一代非接觸式光學輪廓測量儀能夠以很快的速度较沪，進行精度更高的全面的三維表面測定。通過減少反復加工處理的次數(shù)失仁，一座年產(chǎn)量為100 枚頂針的普通鏡片生產(chǎn)廠尸曼，有望每年節(jié)省約100萬美元。

隱形眼鏡發(fā)展趨勢

隱形眼鏡行業(yè)最初的關(guān)注焦點是25歲以下的可通過佩戴球面鏡來矯正近視的年輕消費者萄焦。然而犁谓，人口老齡化的趨勢，改變了這個初衷淋塌。如今叫逸，增長速度最快的隱形眼鏡和人工晶狀體消費群體是年齡在40歲以上的消費者。這樣的轉(zhuǎn)變，是受兩種主要疾病的影響：即全乙，老花眼（眼睛晶狀體逐漸硬化偎洋，導致短距離聚焦能力下降）和白內(nèi)障（眼睛晶狀體變得不透明）。由于白內(nèi)障和老花眼都是隨年齡的增長而出現(xiàn)的疾病侄伟，因此睁奶，老年人通常同時患有這兩種眼疾。長期佩戴隱形眼鏡的55歲以上的老年人大多都同時既是近視眼撇委，又是老花眼爵蝠，需要雙焦隱形眼鏡。一般而言汪仰，白內(nèi)障患者同時也是老花眼揩墓，因此需要雙焦人工晶狀體。

有多種不同的雙焦鏡片設(shè)計方法典挑。目前最主流的方法是酥宴，制造具備交替屈光度的同心環(huán)鏡片。每個同心環(huán)鏡片的結(jié)構(gòu)都經(jīng)專門設(shè)計您觉，以支持遠視或近視拙寡，眼睛同時通過具有遠視和近視屈光度的區(qū)域視物。眼睛根據(jù)視物距離琳水，選擇具有適當屈光度的區(qū)域肆糕，從而實現(xiàn)連續(xù)不斷的近視和遠視調(diào)節(jié)。

令問題更加復雜的是在孝，許多老年患者還需要矯正散光诚啃，即，目鏡必須在不同軸向上提供不同的屈光度私沮。通常始赎，適用于矯正散光的雙曲面鏡片，在相互正交的軸向上提供了兩種不同的屈光度仔燕，并且矯正鏡片必須保持軸位相對靜止造垛，以使兩個屈光度保持適當?shù)慕嵌ㄏ颉Ｓ糜诰S持軸位穩(wěn)定的兩種不同方法是雙邊削薄和棱鏡垂重蜻罕，這兩種方法都利用了重力和瞼肌推動力來保持鏡片固定蛹鼎。

生產(chǎn)挑戰(zhàn)

因此，市場日益朝著采用納米級表面結(jié)構(gòu)和在不同軸向上呈球形和圓柱形的非球面設(shè)計的隱形眼鏡和人工晶狀體（IOL）技術(shù)發(fā)展涯贝。鑄塑成形是用于生產(chǎn)這些設(shè)計更為復雜的鏡片的主要方法列充。 這種方法利用了通常由被稱為“主頂針”的工具鑄模而成的正面和反面曲面模具。主頂針是利用金剛石刀片切割而成的跃呛。主頂針具備納米級結(jié)構(gòu)频咨，必須精確地將之復制到鏡片上府贰。利用不同的主頂針來制作正面和反面曲面模具。正面和反面曲面模具被插入鑲件埃账。將聚合物注入模具并熱固化窑岖。然后，讓鏡片通過水合作用唱棍，吸收水分匹惊，使水分占到總重量的20%至70%。

在生產(chǎn)了大量模具之后估喷，主頂針會逐漸磨損凛忿。因此，隱形眼鏡生產(chǎn)商往往必須制作新的主頂針竞川。每一枚主頂針在可用于制造模具之前店溢，必須首先接受試驗，制作試用模具委乌，用于試生產(chǎn)數(shù)量有限的鏡片床牧。然后，對這些鏡片進行測試遭贸，以核實其是否符合驗光處方的規(guī)定戈咳。在大多數(shù)情況下，試生產(chǎn)出的第一批鏡片達不到驗光處方的規(guī)定革砸，因此除秀，必須重新設(shè)計和加工頂針糯累，必須制作新的模具算利，最后再試生產(chǎn)新一批鏡片并進行測試。一座普通的鏡片生產(chǎn)廠泳姐，多半要重復2至6次這樣的過程效拭，才能生產(chǎn)出符合驗光處方規(guī)定的鏡片。即使在鏡片通過測試之后门烧，許多頂針也會出現(xiàn)其他問題甜湾，要求再次重新加工。

之所以必須如此多次地反復加工主頂針的一個主要原因是鹅棺，可用于測定鏡片的方法存在局限性兜充。對于利用頂針生產(chǎn)出的球面鏡片，當前采用的測量方法是菲佐干涉儀脂性。菲佐干涉儀可以測定鏡片的表面輪廓形狀雄睦，并將其曲率半徑與固定基準作比較。這種方法的局限性之一是汹振，必須為每份驗光配鏡處方確定一個黃金基準娇裁。另一個局限性是，菲佐干涉儀采用激光，因此荞篙，其可測量的最高階躍高度為激光波長的四分之一泽衬，即，約160納米殿姑。如今生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)化鏡片的階躍高度超過了160納米树碱，因此，菲佐干涉儀不適于測定這些鏡片变秦。

目前用于測定非球面階躍表面的方法是觸針式二維輪廓測量儀赴恨。在眼科應用中，針對鏡片的非對稱性質(zhì)伴栓，觸針式輪廓儀通常在一個X軸向和一個Y軸向上掃描伦连，逐一測定結(jié)構(gòu)化鏡片的各個階躍高度。觸針式輪廓儀是一種接觸式測量方法钳垮，相比于非接觸式光學測量方法惑淳，速度緩慢。此外饺窿，操作人員必須手動調(diào)節(jié)觸針式輪廓儀的位置歧焦。如果操作人員未能正確地將觸針式輪廓儀置于與鏡片頂端相交的位置，那么肚医，得到的測定結(jié)果將是不準確的绢馍。對于結(jié)構(gòu)化表面，僅在一個X軸向和一個Y軸向上進行測量是不夠的肠套，因此歇肖，可能需要測繪整個鏡片。然而日俱，對于執(zhí)行這項任務而言役寡，觸針式二維輪廓測量儀的速度太慢，并且有可能損壞被測表面款拣。針頭直徑也限制了可測定的特征大小超棚。例如，如果觸針針頭的直徑為5微米朋傲，那么应惠，它就不能測定出直徑小于5微米的特征。

新興三維測定技術(shù)

一種更加新穎的可量化昨跺、可重復的測定技術(shù)天尤，采用被稱為光學輪廓測量法的白光干涉測量法，來精確地測定鏡片的整個三維表面輪廓漏匹。在光學輪廓測量儀中吩擒，逼近樣本的光被分割质窒，部分照射到樣本上，部分照射到高質(zhì)量基準表面上贷腕。然后背镇，將從這兩個表面反射回來的光重新合并起來。如果樣本是近焦鏡片泽裳，光的相互作用將形成反映表面形狀的明線和暗線模式瞒斩。顯微鏡垂直于表面掃描，以使測試表面的每一個點都穿過焦點涮总。明線和暗線對比度最強的位置胸囱，即每個像素的最佳焦點位置，最終生成完整的三維表面測繪圖瀑梗。圖1至圖3所示為利用白光干涉測量法生成的三維表面測繪圖示例烹笔。

光學輪廓測量儀的優(yōu)點是，全面的三維表面測定抛丽，比觸針式二維輪廓測量更加全面地呈現(xiàn)了鏡片表面谤职。這能大幅降低對額外的反復加工處理的需要。光學輪廓測量儀可測量的階躍高度不受限制亿鲜，因此可用于測定各種類型的鏡片允蜈。最新一代光學輪廓測量儀，ContourGT家族白光干涉測量儀（布魯克納米表面儀器部）竹肚，借助64位軟件和多核處理器帆田，實現(xiàn)了速度更快、更加直觀的軟件工作流程勾勃，同時有助于提高數(shù)據(jù)收集率般蚪。一個已取得專利的照明源提供了更高光吞吐量，加快了測定速度蝗悼，同時實現(xiàn)了更加出色的數(shù)據(jù)收集能力（圖4）忽件。

最近禁舌，一座大型鏡片生產(chǎn)工廠對白光干涉測量法的應用出募，彰顯了其優(yōu)越性。這座工廠每年要生產(chǎn)100多枚主頂針权煎，可制造屈光度范圍為+6.0到+30.0（增量0.5）的48種不同設(shè)計的鏡片蒂扇。取決于工廠所在地區(qū)，生產(chǎn)成本不盡相同狱揩；然而喝暂，每次重復加工的平均成本在2,500美元左右，包括全負荷設(shè)計和小批量生產(chǎn)的成本彻犁。利用觸針式二維輪廓測量技術(shù)叫胁，這座工廠生產(chǎn)主頂針平均要進行4次反復加工處理凰慈，并且在通過檢測、用于生產(chǎn)之后驼鹅，還有67枚頂針必須再次返工微谓。每年生產(chǎn)100枚頂針平均總共需要進行667次反復加工處理，每年的總成本為將近170萬美元输钩。

采用白光干涉測量法豺型，頂針通過投產(chǎn)驗收之前所需進行的反復加工處理次數(shù)和投產(chǎn)驗收之后需要再次返工的頂針數(shù)量雙雙大幅減少。采用白光干涉測量法帶來的益處和節(jié)省非陈蚰耍可觀姻氨，僅需短短幾個月，就能收回這個工具的初始投資費用剪验。

隨著隱形眼鏡和人工晶狀體的設(shè)計日益復雜肴焊，必須借助更加精確的三維測量技術(shù)來可靠地制作用于生產(chǎn)的模具。

圖1 雙焦隱形眼鏡表面形狀三維光學輪廓測量圖

圖2 人工晶狀體三維光學輪廓形狀測量圖

圖3 使用過的人工晶狀體的三維光學輪廓測量圖揭示邊緣磨損

圖4 ContourGT-K1 Bench-Top三維光學輪廓儀

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