Линзы для очков способ изготовления

Материалы для производства линз для очков — это не только привычные многим стекло и пластик. Ассортимент их очень широк, и порой можно запутаться при выборе очков достойного качества. Многие просто теряются, когда специалист в салоне оптики задает вопрос о предпочтениях в этом направлении.

Но тип материала для очковых линз — пожалуй, один из важнейших параметров, от которого будет напрямую зависеть качество зрения, эстетичность очков, вес и комфорт в ношении.

В статье — подробнее о характеристиках материалов для изготовления очковых линз.

Показатель преломления и толщина

Сейчас рынок товаров для коррекции зрения обязательно включает материалы органического типа для изготовления линз с коэффициентом преломления 1,49-1,76, а также минеральные материалы, коэффициенты преломления которых составляют 1,52-1,90.

Есть общепринятая классификация оптических материалов, основанная на их группировке по показателям преломления:

1. Обычный показатель преломления — от 1,48 до 1,54.
2. Средний показатель преломления — от 1,54 до 1,64.
3. Высокий показатель преломления — от 1,64 до 1,74.
4. Очень высокий показатель преломления — выше 1,74.

Согласно мнению пользователей, что становится ясно из проводимых специалистами опросов, огромное значение для них имеет внешняя привлекательность очков.

Она же обусловлена в большой степени толщиной и весом очковых линз. Показатель толщины будет зависеть от нескольких параметров, доля которых в этом влиянии не однозначна.

Например, значительное воздействие оказывает оптическая сила линзы, ее дизайн. Кроме того, определенную роль играют размер, форма оправы, тип оправы (безободковая или ободковая), показатель децентрации очковых линз, коэффициент преломления света материалом для линзы.

Внешний вид очков будет зависеть и от толщины линзы по центру и периферии.

В среднем, светопреломление линзы для очков занимает 3-4 место при распределении порядка влияния разных показателей на толщину линзы.

Что главное при выборе материала для линз?

Конечно, перед выбором очков нужно тщательно изучить параметры выписанного офтальмологом рецепта. Материалы последнего поколения способны комбинировать такие качества, как легкость, небольшая толщина, высокая прочность, защита от лучей солнца.

Кроме веса и толщины для имеющих плохую остроту зрения очень большую роль играет простота в уходе, стойкость линз к образованию царапин при использовании, прочность к ударам, падениям.

Обычно консультант по оптике старается обеспечить клиенту как можно лучшую коррекцию зрения, а также сохранить при этом привлекательную «внешность» очков.

С этими целями следует учесть показатель дисперсии ν, или число Аббе. Этот показатель характеризует развитие хроматической аберрации линзы, которая является основной.

Кроме того, длительная и успешная эксплуатация очков невозможна без высокого показателя устойчивости к абразивному износу.

Для изготовителя линз для очков огромное значение имеют такие показатели, как легкость технологического процесса, тонированность линз, а также новейшие типы дизайна и улучшенные коэффициенты преломления света.

Все это обеспечит идеальную остроту зрения пациенту. Если учитывать все предпочтения покупателей, можно создавать все новые и новые типы отличных линз для очков.

Рекомендации по выбору линз

В последнее время производство материалов с точки зрения химии и особенностей самой технологии шагнуло далеко вперед, и это не могло не сказаться на увеличении стоимости тех или иных новинок продукции.

Почему так происходит? Чем обусловлено повышение цен на материалы, и действительно ли новые линзы являются более качественными? Ниже — характеристики оптических материалов, которые помогут определиться с выбором линз.

Материалы, у которых очень высокий показатель преломления – от 1,74 (ρ = 1,47 г/см3 и ν = 33) до 1,76 (ρ = 1,49 г/см3 и ν = 30).

Материалы из этой группы — новинка оптической индустрии. Они недавно появились на рынке, относятся к органическим материалам. Обычно, сделанные из них линзы прекрасно выглядят в асферическом дизайне и всегда имеют несколько разных покрытий.

Из подобных материалов делают самые легкие, тонкие линзы почти без выпуклости. Они почти вполовину тоньше стандартных линз, сделанных из пластмасс, а также отлично защищают органы зрения от ультрафиолета.

Материалы, обладающие высоким значением коэффициента преломления – 1,67 (ρ = 1,35 г/см3 и ν = 32).

Подобные материалы для линз советуют для создания очков в полуободковых, безободковых оправах, так как линзы отлично выдерживают сверление, нарезание пазов под удерживающую леску. Самая малая толщина линзы в центре для отрицательных диоптрий равна 1,3 мм., поэтому линзы получаются тонкими, легкими.

Их нередко делают фотохромными, поляризационными, да и вообще — в самых разнообразных дизайнах. Именно такие материалы позволяют комбинировать свойства фотохромных линз с плюсами линз с высоким преломлением света. Линзы полностью ликвидируют вредное солнечное излучение.

Материалы, имеющие среднее значение коэффициента преломления – 1,60 (ρ= 1,30 г/см3 и ν = 41).

Такие материалы очень прочны на разрыв, поэтому их можно применять для изготовления очков с леской или винтовыми креплениями оправ. Коэффициент Аббе материалов очень высок — 41, поэтому линзы подойдут для слишком чувствительных к хроматической аберрации людей при рефракции выше 3-х диоптрий.

Линзы из СR-39 (традиционные пластмассы) на четверть тяжелее и толще, чем эти материалы, но оба типа материалов имеют отличные оптические качества. Материалы со средним коэффициентом преломления позволяют производить тонике, легкие линзы, схожие с поликарбонатными. Они могут поглощать все УФ-лучи.

Материалы, у которых среднее значение показателя преломления – 1,59: в том числе линзы поликарбонатные (ρ = 1,20 г/см3 и ν = 31)

Поликарбонатные линзы очень прочны к разрывам, годятся для создания очков с креплением, которое держится на леске, винтах. По сравнению с СR-39 , поликарбонатные линзы легче, тоньше, более плоские, поэтому очки с ними довольно эстетичны, имеют красивый внешний вид.

Они до 10 раз лучше переносят ударные нагрузки, чем традиционные пластмассы. В Соединенных Штатах в связи с этим поликарбонатные линзы назначаются всем детям до 16 лет. Линзы ликвидируют все вредное ультрафиолетовое излучение.

Материалы, у которых обычное значение коэффициента преломления 1,53, или линзы из трайвекса (ρ = 1,11 г/см3и ν = 44).

Такие линзы могут быть отлично просверлены при изготовлении очков, так как их удельный вес низок, прочность высока, стойкость к нагрузкам и ударам также высока. Самая малая толщина в центре линзы для отрицательных диоптрий — 1 мм.

Материал имеет прекрасные механические, физические, оптические свойства. Устойчив к воздействию химических веществ. Линзы могут быть фотохромными, годятся для создания очков с рефракцией от 3 диоптрии и меньше, являются на четверть более тонкими, легкими, чем линзы из СR-39. Очки из таких материалов довольно привлекательны.

Материалы, у которых обычное значение коэффициента преломления – 1,49–1,50: в том числе линзы из CR-39 и аналогов (ρ = 1,50 г/см3 и ν = 58).

Такие материалы наиболее распространены в мире оптической коррекции зрения, но уже вытесняются современными легкими, прочными, высокопреломляющими материалами. Среди органических материалов у СR-39 наиболее низкий коэффициент преломления, поэтому он считается критерием для сравнения с прочими материалами.

Материалы стойки к абразивному воздействию, способен окрашиваться органическими красителями. Линзы из СR-39 более легкие и прочные к ударам, чем минеральное стекло. При этом линзы являются самыми дешевыми из органических, но все же они более толстые, тяжелые в сравнении с современными.

Теперь, зная те или иные характеристики материалов для очковых линз, можно без труда сориентироваться среди многообразия представленной на рынке продукции.

Как изготавливают очки на заказ

Фото: Ana_J/pixabay.com/CC0 0.1

Перед каждым человеком, имеющим проблемы со зрением, встаёт вопрос об изготовлении очков. Ещё пару десятков лет назад этот процесс был довольно сложным — нужно было получать рецепт у врача, потом идти с ним в магазин оптических приборов и покупать готовые очки. Готовые очки не всегда подходили пациенту, были неудобными и т.д. А чтоб изготовить очки на заказ, требовалось от недели до месяца.

Сегодня эта проблема легко решаема — изготовлением очков занимаются многие компании, например, салон оптики «Светодар», подробности на сайте http://svetodaroptika.ru/uslugi:-izgotovlenie-ochkov. С современными технологиями стать обладателем новых очков можно всего за один час.

Когда человек приходит заказывать очки, специалисты начинают работу с проверки его зрения. Добросовестные производители не возьмутся за изготовление очков без точной информации о зрении пациента.

Как определяют остроту зрения

Определять остроту зрения научились около трёхсот лет назад. Раньше такой тест проходили с помощью пальцев. Пациент и врач расходились на расстояние пятьдесят метров, и доктор спрашивал, сколько пальцев видит испытуемый. Если смотрящий называл точное количество пальцев, то получал высший бал — единицу.

Конечно, сегодня пальцы пациентам уже никто не показывает, зрение проверяют по буквам таблицы исследования остроты зрения. Человек со зрением «единица» должен видеть с расстояния пять метров все десять строчек букв. Если человек хорошо видит только пять строчек букв, то острота его зрения 0,5.

После того как испытание буквами пройдено, врач тестирует хрусталик. Хрусталик — это своеобразная линза, как в фотоаппарате или камере. Когда человек смотрит на что-либо, изображение фокусируется через хрусталик на сетчатку глаза. При хорошем зрении изображение фокусируется на саму сетчатку. У дальнозорких людей картинка фокусируется за сетчаткой, а у близоруких — перед сетчаткой. Поэтому дальнозоркие хорошо видят издалека, а близорукие — вблизи.

Фото: iha31/pixabay.com/CC0 0.1

Изготовление очков

После диагностики зрения специалисты приступают к изготовлению очков. Оно проходит в несколько этапов:

1. Подбор оправы. Оправа подбирается по вкусу и желанию заказчика. Затем мастер достаёт из выбранной оправы фальш-линзы и устанавливает их на точильный прибор, который «запоминает» их форму и размер.

2. Подбор линз. Это самый ответственный этап в изготовлении очков. Каждая линза по-своему изменяет преломление света, а диоптрия — это единица измерения силы этого преломления. Линзы бывают двух типов — собирающие и рассеивающие.
Близоруким людям подойдёт отрицательная рассеивающая линза, то есть линза с минусовыми диоптриями. Дальнозорким пациентам, наоборот, нужна положительная собирающая линза, которая усиливает преломление света хрусталика.

3. Обработка линз. Выбранная линза с нужными диоптриями отправляется в обточку, которая уже просканировала размер фальш-линз. Станок подгоняет линзу под размеры фальш-линз, а вода смывает стеклянную пыль. Затем края линзы обрабатывают, чтобы они крепче сидели в оправе.

4. Сборка очков. После всех манипуляций мастер вставляет линзы в оправу — и очки готовы!

Технологический процесс изготовления линз

Технология изготовления линз

Линза (нем. Linse, от лат. Lens — чечевица) — деталь из оптически прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической.

В настоящее время всё чаще применяются и «асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы. В качестве материала линз обычно используются оптические материалы, такие как стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие материалы.

Линзами также называют и другие оптические приборы и явления, которые создают сходный оптический эффект, не обладая указанными внешними характеристиками.

Изготовление линз с эластичным способом их крепления к приспособлению. В единичном и мелкосерийном производстве все операции обработки заготовок делятся на три группы: грубое шлифование исполнительных поверхностей и диаметра; тонкое шлифование и полирование исполнительных поверхностей, центрирование и фасетирование; дополнительная обработка заготовок – нанесение покрытий и склеивание. При этом операции тонкого шлифования и полирования выполняются при эластичном способе блокирования заготовок.

Эластичное крепление заготовок линз

При использовании кратной заготовки или штабика первой операцией является распиливание, кругление и подгонка толщины заготовок; третьей операцией – грубое шлифование исполнительных поверхностей, которое выполняется в единичном производстве вручную на станках для грубого шлифования с применением водных суспензий абразива. Первой обрабатывается сторона, имеющая меньший радиус. На заготовках D ≥ 60 мм кроме толщины выдерживается и допустимая косина. При мелкосерийном производстве для выполнения этой операции применяют станки, оснащенные алмазным инструментом. Заготовки крепятся в цанге. В качестве черновой базы используют поверхность, имеющую меньший радиус.

Помиомо технологических линз, существуют и линзы для коррекции зрения. Купить контактные линзы в москве можно на сайте www.netoptika.ru

Следующей операцией является сборка блока эластичным способом. Наиболее целесообразно первыми обрабатывать поверхности заготовок с большим радиусом или с менее жесткими требованиями по точности и чистоте поверхностей. Операции сборки блока предшествует наклеивание смоляных подушек 3 на заготовки 2, которое выполняется вручную или на наклеечном полуавтомате. Далее заготовки линз в соответствии с установленным при расчете блока порядком всухую или с помощью тонкого слоя вазелина, используемого при малом радиусе кривизны, притираются к поверхности притирочного (настроечного) приспособления (гриб или чашка).

Наклеечное приспособление, нагретое в электрической печи или током высокой частоты до температуры 80 – 100°С, накладывают на подушки, которые оплавляются и прилипают к нему. Охлаждают блоки в воде при нормальной температуре. Для обеспечения осевой симметрии блока с притирочным приспособлением и для погружения наклеечного приспособления в толщу смолы применяют специальное устройство.

Тонкое шлифование первой исполнительной поверхности выполняют на станке ШП в два перехода водными суспензиями микропорошков электрокорунда или алмазным инструментом. Радиус поверхности блока после первого перехода контролируют по ширине зоны ее контакта (притирке) с поверхностью инструмента для второго перехода. В зависимости от радиуса кривизны поверхности, высоты блока и зернистости абразива при первом переходе ширина кольцевой зоны может составлять 0,15 – 0,25 диаметра блока. Расположение этой зоны по самому краю блока указывает на правильность ведения процесса шлифования на первом переходе. После выполнения второго перехода радиус и форму поверхности контролируют пробным стеклом, которое накладывается на увлажненную шлифованную поверхность заготовки.

Полирование ведут на тех же станках водной суспензией полирита с применением смоляных полировальников. Марку смолы выбирают в зависимости от интенсивности процесса и температуры помещения. После контроля качества поверхностей заготовки защищают лаком. Разборку блоков выполняют в холодильных камерах или с помощью ультразвука на специальном полуавтомате (сухая разблокировка), или в ультразвуковых ваннах с использованием в качестве рабочих жидкостей щелочных растворов и ПАВ.

Промывку заготовок осуществляют вручную или на ультразвуковых установках с применением органических растворителей, а промывку наклеечных приспособлений на специальном агрегате, который представляет собой четырехпозиционную установку карусельного типа.

Жесткое крепление заготовок линз

Операции обработки второй исполнительной поверхности заготовок линз выполняются таким же образом, как и первой. Заключительной операцией этого цикла обработки является центрирование и фасетирование заготовок. Задача центрирования – совмещение геометрической оси (оси симметрии цилиндрической образующей заготовки) с ее оптической осью (осью, соединяющей центры кривизны обеих поверхностей). Операция выполняется на специальных станках ЦС. Наиболее распространенным представителем этой гаммы станков является станок ЦС-50, предназначенный для центрирования линз диаметром 10 – 50 мм. Установка линз осуществляется в самоцентрирующих патронах методом сжатия. Круглое шлифование цилиндрической образующей поверхности производится алмазным инструментом АПП диаметром 200 мм, вращающимся с частотой 2800 об/мин, что обеспечивает скорость резания 28 м/с. В качестве СОЖ используют масло индустриальное 20 или МВП, подаваемое в рабочую зону насосом. Кроме того, применяют центрировочные станки, на которых установку заготовок производят вручную «по блику», а закрепление – приклеиванием специальной смолой.

Фасетирование осуществляют одновременно с центрированием комбинированным алмазным кругом, режущая кромка которого имеет цилиндрическую и коническую части. На линзах, изготовляемых малыми партиями, фасетирование ведут вручную алмазной чашкой на станках для грубого шлифования с закреплением заготовок к патронам.

В крупносерийном производстве грубое и тонкое шлифование, полирование исполнительных поверхностей выполняют с одной установки заготовок на наклеенном приспособлении жестким способом. Такое построение маршрута обработки дает значительный экономический эффект, так как позволяет сократить несколько вспомогательных операций, а грубое шлифование исполнительных поверхностей вести блоком.

Схема построения технологических операций при крупносерийном изготовлении линз с применением жесткого способа блокирования имеет существенное отличие от ранее описанной. Основным отличием является последовательное выполнение операций грубого шлифования, тонкого шлифования и полирования исполнительных поверхностей заготовок без разборки и сборки блока, т. е. последовательная обработка с одной установки заготовок на наклеечном приспособлении. Такое решение снижает объем вспомогательных операций и сокращает цикл обработки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Особенности изготовления очков с линзами различного дизайна

В предыдущем выпуске «Техника-оптика» мы затронули тему обработки края очковых линз из различных материалов. Сегодня хотелось бы продолжить начатую тематику, посвященную очковым линзам, но уже с точки зрения их конструкции, или, как сейчас принято говорить, дизайна.

Сферические линзы

Одним из важнейших требований к качеству изготовления очков является соответствие положения задней вершинной рефракции центру зрачка пациента. Основополагающий документ, в котором отражены эти требования, – ГОСТ Р 51193–2009 «Оптика офтальмологическая. Очки корригирующие. Общие технические требования». В нем помимо допусков (предельных отклонений) расстояний между оптическими центрами по горизонтали учитывается также допуск (предельное отклонение) расстояний между оптическими центрами по вертикали. При этом допуски, касающиеся точности изготовления очков с учетом вертикального смещения, намного выше по сравнению с допусками на горизонтальное смещение (табл. 1 и 2). Вследствие этого при изготовлении очков со сферическими линзами возникает необходимость разметки любых оправ с учетом индивидуальных особенностей лица пациента; это позволит исключить призматическое действие и сделать очки комфортными.

На сегодняшний день большую популярность приобретают очки для коррекции пресбиопии. Для обеспечения данного вида коррекции зрения применяют как бифокальные линзы, так и линзы более сложного дизайна, а именно прогрессивные линзы.

Исходя из требований, предъявляемых к изготовлению очков с бифокальными линзами, которые также регламентирует ГОСТ Р 51193–2009, основные параметры, на которые должен ориентироваться мастер, – это положение края нижнего века в оправе и центр зрачка пациента для зрения вдаль (рис. 1). Также важно правильно подобрать оправу и осуществить ее выправку по лицу пациента; при этом линзу необходимо блокировать таким образом, чтобы вершина сегмента располагалась на уровне нижнего века, а центр зрачка пациента при взгляде вдаль находился напротив оптического центра линзы (рис. 2). Данный вид очков позволяет обеспечить коррекцию зрения как вдаль, так и вблизи, но он не лишен недостатков. Основным минусом является ощутимый скачок изображения при переводе взгляда с близи в даль и наоборот; кроме того, наличие видимого сегмента не лучшим образом сказывается на эстетической составляющей.

Рис. 1. Расположение линий раздела зон для дали и близи:
H_S – допустимое предельное отклонение; W_S– рекомендуемая минимальная ширина сегмента; H_FC – положение установочных перекрестий прогрессивных очковых линз

Рис. 2. Разметка оправы по лицу пациента (бифокальные линзы)

Эти недостатки позволяют компенсировать очки с прогрессивными линзами. В отличие от бифокальных линз, коридор прогрессии в данных линзах обеспечивает плавное изменение оптической силы от зоны для дали к зоне для близи, поэтому такие очки не имеют скачка изображения, обладают переходной зоной и визуально неотличимы от обычных однофокальных очков.

Для изготовления очков с прогрессивными линзами необходимо правильно подобрать оправу и выправить ее по лицу пациента, при этом минимальная рекомендуемая установочная высота (расстояние от центра зрачка до нижнего края светового проема) для стандартных прогрессивных линз обычно составляет 22 мм. При меньшей установочной высоте необходимо использовать индивидуальные прогрессивные линзы с соответствующей длинной коридора прогрессии. Далее необходимо отметить на демолинзе центр зрачка пациента (определяющий установочную высоту прогрессивной линзы) при взгляде вдаль. На прогрессивную линзу наносят две разметки: первая – постоянная, лазерная, позволяющая определить параметр аддидации, идентифицировать производителя и тип линзы, вторая – временная, так называемая технологическая, позволяющая осуществить сборку очков. Временная разметка включает в себя: 1) установочный крест, который должен совпадать с центром зрачка пациента при взгляде вдаль; 2) верхнее полукружье – зону измерения рефракции для дали; 3) круг в нижней части – зону измерения рефракции для близи; 4) горизонтальные установочные линии (рис. 3). Геометрический центр линзы – ссылочная точка призмы. Призма, определяемая в этой точке, является утончающей, то есть необходимой для выравнивания толщины верхнего и нижнего краев линзы. Временная разметка может также содержать информацию о производителе и обозначение R или L (для правой или левой линзы соответственно).

Рис. 3. Технологическая разметка на прогрессивной линзе

Конструктивные особенности бифокальных и прогрессивных линз подразумевают их горизонтальное позиционирование.

В случае необходимости очковой коррекции высоких степеней миопии применяются линзы с большими значениями отрицательных рефракций, что приводит к сложности в сборке такого заказа из-за толстого края. Кроме того, данная коррекция может вызвать дискомфорт у пациента вследствие тяжести готовых очков. В данном контексте более предпочтительно применение лентикулярного дизайна, при котором оптическую силу имеет только центральная часть линзы, а край утончен для облегчения общего веса линзы (рис. 4). Этот дизайн линз, хотя и решает проблему большого веса готовых очков, не лишен недостатков, основными из которых являются уменьшение полей зрения и спорный внешний вид готовых очков. При изготовлении данного типа очков необходимо подбирать оправу с минимальным размером светового проема. При этом межцентровое расстояние (МР) оправы должно максимально соответствовать межзрачковому расстоянию (PD) пациента.

Рис. 4. Очки с линзами высокой отрицательной рефракции: слева – сферическая линза; справа – линза лентикулярного дизайна

При выборе оправы с большим углом изгиба рамки необходимо применять линзы с соответствующей базовой кривизной (рис. 5). Сложность изготовления данных очков связана с особенностью конструкции, при которой как обработка края линзы, так и формирование фацета будут невозможны на станках, не предназначенных для обработки линз большой базовой кривизны.

Рис. 5. Несоответствие базового радиуса линзы углу изгиба рамки оправы

Индивидуальные антропометрические особенности лица пациентов в ряде случаев требуют применения оптимизированной конструкции линзы. Современные технологии позволяют утолщать краевую зону линз для полуободковых и безободковых оправ, а также изготавливать линзы заданной толщины и линзы с децентрацией (рис. 6), что упрощает сборку очков и повышает качество готового изделия.

Рис. 6. Линзы оптимизированного дизайна (оптический центр смещен к носу)

Асферические линзы

При использовании линз асферического дизайна оптический центр линзы не совпадает с центром зрачка пациента (рис. 7). Оптическая ось такой линзы должна проходить через центр вращения глаза. Для обеспечения этого исходя из значения пантоскопического угла наклона рамки оправы оптический центр линзы должен быть смещен вниз на 0,5 мм на каждый градус данного наклона, но не более чем на 5 мм. Это позволит скомпенсировать призматическое действие в точке центрирования. К особенностям изготовления очков с асферическими линзами можно отнести то, что эти линзы, имея меньший радиус базововой кривизны по сравнению со сферическим линзами той же рефракции, требуют подбора оправы с меньшим углом изгиба рамки.

Рис. 7. Смещение вниз оптического центра асферической линзы

Асферические линзы обладают еще одним преимуществом: при равных рефракциях край такой линзы тоньше, чем у сферической линзы, что особенно важно при коррекции высоких степеней аметропии. Кроме того, у линз данного дизайна существенно снижены сферические аберрации, это повышает качество периферического зрения. За счет своей формы асферические линзы практически не искажают изображение глаз пациента с внешней стороны, поэтому в очках с такими линзами глаза выглядят более естественно. Современные технологии позволяют изготовить асферические линзы не только однофокального, но и бифокального и прогрессивного дизайна.

В данном материале мы рассмотрели некоторые наиболее важные особенности изготовления очков с линзами различного дизайна. В следующем номере планируем перейти к третьей теме цикла, посвященного очковым линзам, рассмотрев влияние материала и формы оправы на процесс и технологию обработки края очковых линз.

Виктор Ерохин, Владимир Кочетков, Александр Лукьянов,
преподаватели специальных дисциплин РЦ «МШМО»

​Как делают линзы для очков?

Как изготавливают линзы для очков?

Линзы для очков — это стеклянные или пластиковые оптические элементы, которые помещаются в оправы очков для улучшения и / или коррекции зрения пользователя. Увеличительное стекло, изобретенное в начале 1200-х годов, было первой оптической линзой, используемой для улучшения зрения. Сделанное из прозрачной кварцевой и берилловой линзы, изобретение показало критическое открытие, что отражающие поверхности, заземленные под определенными углами, могут улучшить зрение. Следуя этому изобретению, Алессандо ди Спина представил очки населению. Из-за растущего спроса на очки кварцевые и берилловые линзы были практически заменены стеклянными линзами. Выпуклая линза была первой оптической линзой, использованной в очках для коррекции дальнозоркости, но за ней последовали другие корректирующие линзы, включая вогнутую линзу для коррекции близорукости и более сложные линзы для коррекции астигматизма, а также изобретение Бифокального Бенджамина Франклина в 1784 году.

Более 80 процентов всех очков, которые сегодня носят, имеют пластиковые линзы, но пластиковые линзы не всегда были предпочтительным объективом. Стеклянные линзы оставались доминирующими до 1952 года, когда были представлены пластиковые линзы. Популярность пластиковых линз быстро росла, потому что они были легче и менее подвержены поломкам. Сегодня производство пластиковых очковых линз намного превосходит производство стеклянных линз, но процесс остался практически одинаковым для обоих типов. Пластиковые и стеклянные линзы производятся путем последовательных этапов тонкого шлифования, полировки и формовки. Хотя тот же процесс используется для производства линз для телескопов, микроскопов, биноклей, камер и различных проекторов, такие линзы обычно больше и толще и требуют большей точности и мощности. Эта статья будет посвящена пластиковым очковым линзам.

В прошлом оптики полагались на отдельные оптические лаборатории для производства линз для очков. На сегодняшний день существует ряд оптических точек с полным спектром услуг, которые производят линзы для клиентов на месте. Тем не менее, оптические выходы действительно получают «заготовки» линз — пластиковые детали, уже сформированные до размеров, близких к точному, с различными кривыми, изогнутыми в переднюю часть линзы, — из оптических лабораторий. Заготовки с различными кривыми используются для конкретных оптических предписаний.

Пластиковые заготовки, полученные из оптических лабораторий, представляют собой круглые кусочки пластика, например поликарбоната. Толщина 75 дюймов (1,9 сантиметра) или больше и по размеру похожа на оправу для очков, хотя и немного больше. Большинство готовых очковых линз заточены как минимум. 25 дюймов (.63 см), но эта толщина может варьироваться в зависимости от конкретного оптического предписания или требуемой «мощности». Другие материалы, используемые для производства линз для очков:

1. Скотч;
2. Жидкость на основе свинцового сплава;
3. металл;
4. Красители и оттенки;

Линзы для очков имеют различные формы, соответствующие оправам очков. Толщина и контур каждой линзы будут варьироваться в зависимости от степени и типа требуемой коррекции. Кроме того, скос, окружающий край линз, будет спроектирован для удержания линз в желаемых оправах для очков, а некоторые линзы, например, для металлических и безрамных оправ, потребуют более детальной окантовки для надежного размещения в оправах.

После того, как заготовки линз получены с завода, лаборант выбирает подходящие заготовки и помещает их в линзометр. Это инструмент, используемый для определения местоположения и маркировки «оптического центра» — точки, которая должна быть центрирована на зрачке клиента, — заготовок линз.

Для выпуклых и вогнутых линз, известных как сферические линзы, требуется одна кривая заземления на линзу, в то время как для коррекции астигматизма требуется больше кривых. Степень и угол кривой или кривых в объективе определяет его оптическую силу.
Различные виды обработки линз и оттенки добавляются после того, как линзы сформированы, но до того, как они вставлены в рамки. Покрытия добавляются путем погружения линз в нагретые металлические контейнеры, заполненные обработкой или оттенком. Доступные процедуры и оттенки включают в себя различные оттенки и цвета солнцезащитных очков, оттенки ультрафиолетового света, долговечность и ударопрочность, устойчивость к царапинам. Одним из последних достижений в оттенках является светочувствительный оттенок, который сочетает в себе преимущества обычных прозрачных линз с защитой солнцезащитных очков. Эти линзы корректируются в зависимости от количества солнечного света, обеспечивая защиту от солнца при необходимости.
Различные виды пластика используются для ношения глаз, но наиболее популярным является ударопрочный поликарбонатный пластик «Вес с перьями». Этот тип пластиковых линз более долговечен и на 30 процентов тоньше и легче, чем обычные пластиковые линзы. Это также более дорогой объектив. Другие типы объективов включают стандартную пластиковую линзу «CR 39» — CR 39 — мономерную пластику — и пластиковую линзу «High Index», которая на 20 процентов тоньше и легче, чем обычные пластиковые линзы.

Производство линзы для очков

Процесс изготовления линзы для очков

Следующая процедура предполагает, что пластиковые линзы изготавливаются в оптической лаборатории.

1 Лаборант вводит оптический рецепт для пары пластиковых линз в компьютер лаборатории. Затем компьютер предоставляет распечатку с указанием дополнительной информации, необходимой для получения необходимого рецепта.

2 Основываясь на этой информации, техник выбирает подходящие пластмассовые заглушки для линз. Каждый бланк помещается в лоток с рецептами вместе с оправами для очков клиента и оригинальным рабочим заданием. Лоток с рецептами останется у техника на протяжении всего производственного процесса.

Хотя соответствующие кривые уже заточены в передней части объектива, специалист по-прежнему должен шлифовать кривые в задней части объектива. Это сделано в генераторе кривой. После полировки линз они помещаются в шлифовальный станок для края, который шлифует каждую линзу до ее правильной формы и размещает скос вокруг края так, чтобы линза соответствовала оправам очков. После любых необходимых применений оттенка линзы помещаются в оправы.

Хотя соответствующие кривые уже заточены в передней части объектива, специалист по-прежнему должен шлифовать кривые в задней части объектива. Это сделано в генераторе кривой. После полировки линз они помещаются в шлифовальный станок для края, который шлифует каждую линзу до ее правильной формы и размещает скос вокруг края так, чтобы линза соответствовала оправам очков. После любых необходимых применений оттенка линзы помещаются в оправы.

Пластиковые заготовки имеют различные кривые, уже заточенные в передней части; поэтому техник должен выбрать бланк, соответствующий оптическому предписанию, необходимому для каждой линзы. Остальная часть оптического предписания или питания должна быть заземлена в задней части объектива.

Блокировка линзы для очков

3 Техник помещает линзы в линзометр, инструмент, используемый для определения местоположения и маркировки «оптического центра» — точки, которая должна быть центрирована над зрачком клиента — заготовок линз. Затем клейкая лента прикрепляется к передней части каждой заготовки, чтобы предотвратить царапину на передней части во время процесса «блокировки». Затем техник помещает одну заготовку объектива за раз в «блокатор», который содержит нагретый свинцовый сплав, который плавит блок к передней части заготовки. Блоки используются для удержания каждой линзы на месте в процессе шлифования и полировки.

4 Затем техник помещает каждую заготовку в генератор, шлифовальный станок, который настроен на оптический рецепт. Генератор размалывает соответствующие оптические кривые в задней части каждой линзы. После этого шага линзы должны быть «оштрафованы» или отполированы.

Полировка линзы для очков

5 Техник выбирает металлическую колбу для объектива — форму, соответствующую требуемому оптическому назначению линзы, и обе линзы помещаются в чистовую машину с обратной стороной каждой линзы на соответствующем колене. Переднюю часть каждой линзы затем полируют в серии операций по чистке. Сначала каждую линзу втирают в абразивную шлифовальную прокладку из мягкой наждачной бумаги. После того, как вторая чистящая прокладка, сделанная из гладкой пластмассы, помещена поверх исходной наждачной бумаги, линза снова полируется, так как чистящая машина вращает подушечки круговыми движениями, в то время как вода течет по линзам. После того, как начальный процесс оштукатуривания завершен, две прокладки снимаются и выбрасываются.

6 Далее, прокладки снимаются с каждой линзы и на несколько минут вымачиваются в горячей воде. Затем рокладки прикрепляются обратно к линзам и помещаются в машину для окантовки, где прикреплена третья и последняя прокладка. Окрашивающая машина вращает прокладки круговыми движениями, в то время как полирующая смесь, состоящая из оксида алюминия, воды и полимеров, течет по линзам.

7 Линзы снимаются с машины для чистки, а блок, прикрепленный к каждой линзе, аккуратно отсоединяется небольшим молотком. Затем лента снимается с каждой линзы вручную. Прокладки стерилизуются до того, как они используются для крепления других линз.

8 Каждая линза помечена буквой «L» или «R» красным смазочным карандашом, обозначающим левую и правую линзы. После того, как линзы снова помещены в линзометр, чтобы проверить и отметить оптический центр и осмотреть другие кривые, необходимые для правильного оптического назначения, к задней части каждой линзы прикрепляется прыгучая накладка — маленький круглый металлический держатель.

Срезание линзы для очков

9 Затем техник выбирает рисунок линзы, который соответствует форме оправы очков, и вставляет рисунок и линзы в окантовочный станок. Машина размалывает каждую линзу до ее правильной формы и размещает скос вокруг края линзы, чтобы линза соответствовала оправам очков. Вода течет через линзу на протяжении всего этого процесса.

10 Если линзы требуют дополнительного шлифования, процесс выполняется вручную с помощью установленной электрической мясорубки. Этот шаг необходим для вставки линз в металлические или безрамные оправы, которые требуют более точных скосов.

Наконец, линзы погружаются в желаемый контейнер для лечения или окрашивания. После сушки линзы для очков готовы к вставке в нужные оправы. Оптическая лаборатория может отправлять линзы обратно в оптическую розетку без оправ, в этом случае оптическая розетка вставит линзы в оправы.

Субпродукты

Контроль качества линз для очков

Пластиковые линзы для очков должны соответствовать жестким стандартам, установленным Американским национальным институтом стандартов и Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Кроме того, все лицензированные оптические лаборатории принадлежат Национальной оптической ассоциации, которая требует строгого соблюдения предписанных руководящих принципов, касающихся качества и безопасности.

В течение обычного производственного процесса пластиковые линзы проходят четыре основных осмотра. Три из этих проверок проводятся в лаборатории, а четвертая — на оптической розетке, прежде чем очки передаются покупателю. Другие периодические проверки также могут быть рекомендованы. Четыре инспекции включают проверку оптического рецепта перед производственным процессом и проверку размещения оптического центра; визуальная проверка линз на наличие царапин, сколов, неровных краев или других дефектов; визуальный контроль оптического предписания до того, как линзы будут видны в линзометре, и проверка оптики, когда линзы находятся в линзометре; и измерение и проверка выравнивания рамы с помощью линейки.

11. Технологический процесс изготовления линзы

В основу разработки технологических процессов положены два принципа – технический и экономический. Технический принцип предусматривает обеспечение выполнения всех требований чертежа и ТУ на изготовление, а экономический – выполнение этих требований с минимальными затратами сырьевых, энергетических и людских ресурсов. Разработка технологического процесса сводится к поиску оптимального для данного производства варианта перехода от полуфабриката к готовой детали или сборочной единице[6].

При изготовлении линз из заготовок, имеющих приближенную форму будущей детали, последовательно рассматривают следующие операции.

1. Предварительное шлифование преломляющих поверхностей заготовок. На стадии разработки этой опрерации рассчитывают:

а) харктеристики алмазного инструмента (зернистость и концентрацию алмаза, диаметр круга);

б) толщину заготовки после шлифования 1-й и 2-й поверхностей; для плохо центрируемых линз дополнительно рассчитывают допустимую разнотолщинность по краю;

в) исходя из параметров, характеризующих заготовку (D, h/D, R, t_кр), устанавливают наличие соответствующего оборудования, выбирают его модель и типоразмер.

2. Тонкое шлифование преломляющих поверхностей заготовок. При проектировании операции рассчитывают:

а) блок заготовок (плоский, сферический) и способ его сборки в зависимости от категории сложности детали и типа производства;

б) число переходов и зернистость абразива на каждом переходе операции;

в) конструктивные параметры инструмента (диаметр. Высоту, радиусы рабочей поверхности).

В соответствии с назначенным способом выполнения операции (алмазным инструментом, свободным абразивом) и с учетом размера блока выбирают модель и типоразмер станка; в зависимости от категории сложности детали назначают режим работы станка.

3. Полирование преломляющих поверхностей. При проектировании этой операции определяют:

а) размеры полировальника (диаметр плоского корпуса, диаметр, высоту и радиус поверхности сферического корпуса);

б) модель и типоразмер станка, режим его работы.

4. Центрирование линз. При разработке этой операции определяют:

а) способ установки детали (механический, ручной);

б) модель и типоразмер станка в зависимости размера линзы и требований к точности центрирования.

5. Фасетирование. Если фасетирование представляет самостоятельную операцию, при ее проектировании рассчитывают радиус фасетировочной чашки и по ОСТ 3-6007-85 выбирают ее нормализованный размер.

Последовательность выполнения расчетов и других видов работ, предусмотренных пп. 1-5, определяется конкретным технологическим маршрутом. При этом некоторые расчеты могут не выполнятся, другие вводятся дополнительно.

Технологический процесс изготовления данной линзы следует начать с грубого шлифования поверхности Б. Далее, т.к. для обработки поверхности А примеряется жесткий способ блокировки, за одну установку проводят операции грубого шлифования, мелкого шлифования и полирования. Затем производится переблокировка линзы для обработки поверхности Б (мелкое шлифование и полирование). Данный технологический процесс в виде блок-схемы представлен ниже. Более подробно с ним можно ознакомится в приложении .

Изготовление контактных линз: технология, методы

В последнее время контактные линзы становятся основным средством коррекции зрения.

Оно и понятно, это удобно, это предоставляет полный обзор (а не обрезанный по периферии как у очков), их не нужно поправлять (по крайней мере не так часто как очки), и вообще вести активный образ жизни.

Год от года линзы становятся всё более удобными и безопасными, и линзы выпущенные всего лишь 10 лет назад, не идут ни в какое сравнение, с тем, что производится теперь. Но, как и бывает с любым продуктом прогресса, зачастую мы не знаем как они производятся. Давайте вкратце рассмотрим методы производства, но для лучшего понимания процесса технического, рассмотрим виды существующих контактных линз.

Виды контактных линз

В целом своём, контактные линзы разделяют на две группы (по степени жёсткости) :

Жёсткие контактные линзы

Жесткие линзы изобретены ещё в 1888 году (Швейцарским офтальмологом Адольфом Фиком, хотя чертежи нечего подобного были найдены ещё у Леонардо да Винчи, но первые «рабочие» прототипы созданы именно Фиком). Их используют для коррекции зрения в тяжёлых случаях (такие, как астигматизм), а также ортокератология (изменение формы роговицы по средствам специальной линзы).

За счёт жёсткости своей жёсткости и формы, применение данных линз может максимально усилить остроту зрения. Основной недостаток — жёсткие линзы гораздо чаще мягких, вызывают раздражение глаз.

Мягкие контактные линзы

Мягкие линзы изобрели в 1960 году (Отто Вихтерлем и Драгославам Лимом, из Чехославакии), и с того времени на них перешли 90% обладателей контактных линз на планете. «Мягкими» их назвали из-за главного полимера в их составе. Он обладает необычной способностью поглощать воду (до 38% от своей массы) и в насыщенном состоянии становится очень мягким и эластичным. В дальнейшем происходило совершенствование этого полимера.

И теперь мягкие линзы, подразделяют на 3 класса (по названию полимера входящего в их состав) :

— Гидрогелевые (изобретены в 1970-х годах);
— Силикон-гидрогелевые (изобретены в 1999 году);
— Водоградиентные (презентованы в 2016 году);

Силикон-гидрогелевые линзы помимо своей высокой эластичности, стали проницаемы для кислорода (хотя правильнее сказать роговица по средствам жидкости линзы получает необходимый кислород, в любом случае для мягких линз это был «прорыв»).

Роговица не имеет собственных кровеносных сосудов, а обеспечение кислородом и питательными веществами происходит из краевой сосудистой сети (в случае с кислородом, ещё частично и от окружающей среды), которая расположена по периферии роговицы (в так называемой области лимба). И основная проблема линз это создание кислородного голодания роговицы (по-научному — гипоксия), ведь линза как раз и закрывает роговицу, которая не получает нужный ей кислород в нужной мере. Гипоксия же стимулирует выработку специальных веществ, которые в свою очередь, вызывают рост старых и появление новых сосудов, которые должны будут скомпенсировать нехватку кислорода (неоваскуляризация).

Однако вместе с новыми сосудами на роговицу будет нарастать плотная фиброзная ткань. Она позволяет организму быстрее залечить повреждения. Вот только эта фиброзная ткань не прозрачная. И это впоследствии может проявляться зрительными помехами (непонятная пелена перед глазами), ухудшением зрения (вплоть до полной его потери). Поэтому врачи рекомендуют внимательно относится к выбору линз, и тем более советуют не оставлять их на ночь (именно это стало одной из причин подстегнувших создание однодневных линз).

В прочем, силикон-гидрогелевые линзы стали первыми линзами пригодными для непрерывного применения в течении достаточно длительного времени (от 7 суток до 30 суток), связанно это с более медленным испарением воды с поверхности линзы, и роговица дольше остаётся увлажнённой.

Следующим шагом в развитии мягких линз стали водоградиентные линзы. Исследователи ставили задачу объединить высокую проницаемость линзы для кислорода и высокое содержание в ней влаги. И это у них получилось. Содержание влаги у таких линз в 2-3 раза выше чем у лучших силикон-гидрогелевых аналогов, а толщина приблизилась к рекордным 80 микрометрам (люди до этого носившие линзы других типов, описывали, что водоградиентные линзы почти не ощущаются).

Методы изготовления контактных линз

В медицинской промышленности сейчас используются следующие методы производства :

— Центробежное формование;
— Точение;
— Литьё;
— Прессование;

Помимо вышеперечисленных, применяются приёмы производства сочетающие в себе некоторые вышеперечисленные методы.

Центробежное формование

Самый первый способ изготовления мягких линз, изобретённый сотрудниками Института макромолекулярной химии города Прага в 1960 году (собственно, как и сами мягкие линзы). Метод, в прочем, применяется и в наше время. Его суть проста, она заключается в том, что вращающаяся с определённой скоростью нужная порция жидкости постепенно затвердевает.

На первом этапе, жидкий мономер помещается в специальную форму (представляющую собой цилиндр с вогнутым дном) которая далее начинает вращаться. Под воздействием центробежных сил, жидкий мономер растекается внутри формы. За счёт того, что в форме находится определённое количество мономера, он вращается с определённой скоростью и всё это происходит при определённой температуре, мономер затвердевает в нужной форме (полимеризуется, или по-простому превращается в твёрдый полимер). Часто более быстрого затвердевания добиваются применением ультрафиолетовых лучей.

Затвердевшую полимерную заготовку достают из формы, и проводят её гидратирование. Если вкратце, это процесс насыщения водой (впитывания) до нужной концентрации. Основная сложность гидратирования это то, что после гидратирования размеры линз будут другими, нежели изначально, поэтому проводят предварительный расчет изменения геометрических размеров контактной линзы.

Затем следует компьютерный фотоконтроль (размера, формы, качества полировки и т.д.), после чего наступает этап стерилизации. В процессе стерилизации поверхность линз очищается от всех микроорганизмов которые «поселились» на линзе в процессе обработки исходной полимерной заготовки. Обычно применяют всё тоже ультрафиолетовое излучение (изредка микроволновое), но могут применять и химические вещества (что-нибудь на основе перекиси водорода), ну или старый проверенный способ – нагреть линзу до 120 градусов, и немного подождать.

После стерилизации, контактные линзы останется только затонировать в нужный цвет (если необходимо), упаковать и промаркировать упаковку. Готовые упаковки с контактными линзами хранят в герметичных контейнерах, при постоянной температуре. Но и на этом не всё, определённая часть от процента всех готовых линз направляется в лабораторию, для более детального контроля качества, и если всё отлично, то вся партия уходит на продажу.

Контактные линзы, полученные центробежным формованием, имеют асферическую заднюю поверхность (не сферическая, а её форма зависит в основном от действующей на неё центробежной силы в процессе затвердевания в формочке). Центробежное формование — самый дешёвый в метод производстве. Можно получить мягкие контактные линзы с тонким внешним краем и не плохими показателями.

Метод подходит для производства как мягких, так и жёстких линз (например с высокими оптическими характеристиками).

Затвердевание мономера происходит в формах не подвергающихся вращению. После застывания, заготовки поступают на токарный станок управляемый компьютером, где с помощью специально разработанного программного обеспечения, можно получить линзы со сложной геометрической формой (например с несколькими радиусами кривизны). При этом требуется поддержание постоянных условий окружающей среды (температура +22 градуса, относительная влажность 45 %).

После токарной обработки, для придания поверхностям необходимой гладкости, линзы отправляются на полировку. Затем линзы гидратируются, проходят химическую очистку, контроль качества, если требуется тонироваться, и проходят стерилизацию.

Но этот метод примерно в 4-5 раз дороже центробежного формования.

Литьё (называемый ещё «полимеризация в форме») менее затратный метод, нежели точение. В начале отливается металлическая форма-матрица (уникальная для каждого набора линз), по ней отливаются полимерные формы-копии, в которые позже заливают мономер. Он затвердевает при помощи ультрафиолетовых лучей. Полученный твёрдый полимер отправляется на полировку, и в зависимости от требуемой жёсткости – гидратируется. А после, аналогично остальным методикам производства — тонировка, контроль качества, стерилизация, упаковывание и маркировка.

С изобретением силикон-гидрогелевых контактных линз, после литья в форму, начали применять плазменную (линзу помещают в специальную жидкость, через которую пропускают электрический ток определённого типа) полировку. Это позволяет увеличить будущую смачиваемость линзы.

В настоящее время литьём производят мягкие контактные линзы плановой замены, и примерно половину одноразовых (однодневных) линз.

Прессование

Изредка применяется уже не особо популярный метод производства, такой как прессование. Этот метод напоминает литьё, вот только не жидкий мономер заливается в форму, а уже затвердевшая полимерная «болванка» прессуется специально подготовленными пресс-формами (сухое прессование), или же прессуют сразу «болванку» прошедшую гидратизацию

Смешанные методы

Наиболее распространённым из смешанных методов является т.н.» Реверсивный процесс III». В нём переднюю поверхность линзы изготавливают центробежным формованием, а заднюю — точением.

Это всё способствует тому, что передняя поверхность выходит предельно гладкой (а это удобство ношения), а задняя (прилегающая непосредственно к роговице) – с любой достаточно сложной геометрической формой.

В итоге, этим методом изготовляются контактные линзы самых сложных форм. Также плюсом является хорошая кислородопроницаемость линз. Из минусов следует назвать более долгий процесс изготовления (по времени), и более высокую стоимость производства.

Перспективные типы контактных линз

В наше время почти доведён до выпуска опытных образцов новый тип линз, получивших название «Бионические контактные линзы». Конечно это будет следующий шаг в эволюции контактных линз, ведь в состав линзы будут включены сверх малые электронные схемы. Но и как с современными линзами, бионические линзы будут как медицинского характера (коррекция зрения), так и развлекательно-профессионального характера (электронный дисплей в глазу). В случае с медицинским характером применения, электроникой даже можно будет «подправить» дефекты линзы (скажем из-за неточного снятия топографии глаза пациента).

Но производство бионических линз также потребует принципиально нового подхода к их производству. Если с самими линзами методы производства уже отработаны, то с электронной начинкой сложнее. На первом этапе изготавливают электронные схемы собранные из металлических пластинок толщиной в несколько нанометров (1 миллиметр это 1 миллион нанометров). С другой стороны светодиоды планируются толщиной всего в одну треть миллиметра, и нанести их пинцетом явно будет не просто, поэтому их «порошком» напыляют на поверхность линзы. Для размещения столь миниатюрных составляющих применяется метод, названный микрофабрикация или самоорганизующаяся сборка.

В заключение

К сожалению, до конечного результата ещё далеко. Сейчас завершена стадия поиска материалов которые не будут раздражать глаз пользователя, а также изучается сам факт непосредственного нахождения излучающего светодиода на поверхности глаза. О стоимости такой «новинке» говорить тоже пока рано, но ясно, что первые прототипы будут весьма дороги.