" " Zonnebril op sterkte.
Een van de meest voorkomende bezienswaardigheden bijna overal ter wereld is - brillen! Omdat we zo afhankelijk zijn van de lenzen in die monturen om ons zicht op de wereld te verbeteren, je vraagt je misschien af wat er allemaal bij komt kijken om ze te maken.
In dit artikel, we zullen praten over hoe het oog scherpstelt, hoe een lens werkt, hoe een recept te lezen, en tenslotte, hoe de lens wordt gemaakt, inclusief de stappen die nodig zijn voor het slijpen en vormen van plastic lensblanks om te passen bij het recept en het frame van een persoon.
Laten we beginnen met enkele basisprincipes van visie.
Test je ogen
Probeer deze interactieve activiteit van Discovery Channel:test uw gezichtsvermogen en leer tegelijkertijd hoe uw gezichtsvermogen werkt. Met andere interactieve segmenten kunt u de systemen van uw lichaam verkennen en zien hoe ze u helpen om soepel door uw dagelijkse leven te bewegen.
Inhoud Hoe uw oog scherpstelt
Onscherp
Hoe een lens werkt
Lenssterkte bepalen
Lens en recept
Overzicht:hoe de lens wordt gemaakt
Een lens maken:deel 1
Een lens maken:deel 2
Een lens maken:deel 3
Een lens maken:deel 4
Hoe uw oog scherpstelt
Op de achterkant van uw oog bevindt zich een complexe laag cellen die bekend staat als de netvlies . Het netvlies reageert op licht en geeft die informatie door aan de hersenen. De hersenen, beurtelings, vertaalt al die activiteit naar een beeld. Omdat het oog een bol is, het oppervlak van het netvlies is gekromd.
Als je naar iets kijkt, er moeten drie dingen gebeuren:
Het beeld moet verkleind worden om op het netvlies te passen.
Het verstrooide licht moet samenkomen - dat wil zeggen, het moet focus -- aan het oppervlak van het netvlies.
Het beeld moet worden gebogen om overeen te komen met de curve van het netvlies.
Om dat allemaal te doen, het oog heeft een lens tussen het netvlies en de leerling (het "kijkgaatje" in het midden van je oog dat licht doorlaat in de achterkant van het oog) en een transparante bedekking, of hoornvlies (het voorraam). De lens, die zou worden geclassificeerd als een "plus" -lens omdat deze het dikst is naar het midden toe, en het hoornvlies werken samen om het beeld op het netvlies te focussen. (Voor meer informatie over de werking van het oog, zie Hoe visie werkt.)
definities
Aberraties:spookbeelden, halo's, golven of regenbogen veroorzaakt door onvolkomenheden in de curve of het lensoppervlak
Brekingsindex:een verhouding die wordt gebruikt om het brekingsvermogen te vergelijken
Pluslens (+):een lens die in het midden het dikst is; verplaatst het brandpunt naar voren
Min-lens (-):een lens die in het midden het dunst is; verplaatst het brandpunt naar achteren
Brandpunt:een plek in de ruimte waar gebroken licht samenkomt; kan werkelijk (plus lens) of verondersteld (min lens) zijn
Pupilcentrum:het punt op een lens direct voor de pupil
Astigmatisme:een aandoening die wordt veroorzaakt door een vervorming in het hoornvlies die een extra lenssterkte veroorzaakt
Lees verder
Onscherp
Soms, Voor verschillende redenen, het oog stelt niet helemaal goed scherp:
De oppervlakken van de lens of het hoornvlies zijn mogelijk niet glad, een veroorzaken aberratie dat resulteert in een streep van vervorming genaamd astigmatisme .
De lens is mogelijk niet in staat om de curve te veranderen om goed overeen te komen met het beeld (genaamd accommodatie ).
Het hoornvlies is mogelijk niet goed gevormd, met wazig zicht tot gevolg.
De meeste zichtproblemen treden op wanneer het oog het beeld niet op het netvlies kan focussen. Hier zijn enkele van de meest voorkomende problemen:
Bijziendheid (bijziendheid) treedt op wanneer een object op afstand wazig lijkt omdat het beeld in focus komt voordat het het netvlies bereikt. Bijziendheid kan worden gecorrigeerd met een minlens, waardoor de focus verder naar achteren wordt verplaatst.
Verziendheid (verziendheid) treedt op wanneer een dichtbijgelegen object wazig lijkt omdat het beeld niet scherp wordt voordat het op het netvlies komt. Verziendheid, die ook kan optreden naarmate we ouder worden, kan worden gecorrigeerd met een pluslens. bifocaal lenzen, die een klein plussegment hebben, kan een verziend persoon helpen bij het lezen of dichtbij werken, zoals naaien.
Astigmatisme wordt veroorzaakt door een vervorming die resulteert in een tweede brandpunt. Het kan worden gecorrigeerd met een cilindercurve.
In aanvulling, lenzen kunnen worden gemaakt om dubbelzien te corrigeren wanneer de ogen niet samenwerken ("gekruiste ogen"). De lenzen doen dit door het beeld te verplaatsen zodat het overeenkomt met het eigenzinnige oog.
Corrigerende lenzen, dan, worden voorgeschreven om aberraties te corrigeren, om het brandpunt op het netvlies aan te passen of om andere afwijkingen te compenseren. U kunt meer lezen over problemen met het gezichtsvermogen in Hoe problemen met het refractieve gezichtsvermogen werken.
Hoe een lens werkt " "
De beste manier om het gedrag van licht door een gebogen lens te begrijpen, is door het te relateren aan een prisma . Een prisma is aan het ene uiteinde dikker, en licht dat er doorheen gaat, wordt gebogen ( gebroken ) naar het dikste gedeelte. Zie onderstaand schema.
EEN lens kan worden gezien als twee afgeronde prisma's die met elkaar zijn verbonden. Licht dat door de lens gaat, wordt altijd naar het dikste deel van de prisma's gebogen. Om een minlens te maken (linksboven), het dikste deel, de baseren , van de prisma's is aan de buitenranden en het dunste deel, de top , staat in het midden. Dit verspreidt het licht weg van het midden van de lens en verplaatst het brandpunt naar voren. Hoe sterker de lens, hoe verder het brandpunt van de lens verwijderd is.
Om een pluslens te maken (rechtsboven), het dikste deel van de lens zit in het midden en het dunste deel aan de buitenranden. Het licht wordt naar het midden gebogen en het brandpunt beweegt terug. Hoe sterker de lens, hoe dichter het brandpunt bij de lens is.
Door het juiste type en de juiste sterkte van de lens voor het oog te plaatsen, wordt het brandpunt aangepast om te compenseren voor het onvermogen van het oog om het beeld op het netvlies te focussen.
Lenssterkte bepalen
De sterkte van een lens wordt bepaald door het lensmateriaal en de hoek van de curve die in de lens is geslepen. Lenssterkte wordt uitgedrukt als dioptrie (NS), die aangeeft hoeveel het licht wordt gebogen. Hoe hoger de dioptrie, hoe sterker de lens. Ook, een plus (+) of min (-) teken voor de dioptriesterkte geeft het type lens aan.
Plus- en minlenzen kunnen worden gecombineerd, waarbij het totale lenstype de algebraïsche som van de twee is. Bijvoorbeeld, een +2.00D-lens toegevoegd aan een -5.00D-lens levert:
Lensvormen
Twee basislensvormen worden vaak gebruikt in de optometrie:sferisch en cilindrisch.
EEN bolvormig lens ziet eruit als een basketbal in tweeën gesneden. De curve is hetzelfde over het hele oppervlak van de lens.
EEN cilindrisch lens ziet eruit als een in de lengte doorgesneden pijp. De richting van de ruggengraat (as) van een cilindercurve bepaalt de oriëntatie. Het zal alleen licht langs die as buigen. Cilindercurven worden vaak gebruikt om astigmatisme te corrigeren, omdat de as kan worden gemaakt om overeen te komen met de as van de afwijking op het hoornvlies.
definities
Samengestelde lens:een lens met zowel een sferische als een cilindrische component
Cilindrische kromme:een kromme die langs een rechte lijn uitstraalt, als een pijp in de lengte doorgesneden
Dioptrie (D):het brekingsvermogen van een lens; hoe hoger het getal, hoe sterker de lens
Breking:het buigen van licht
Sferische curve:een curve die in alle richtingen hetzelfde is, als een basketbal in tweeën gesneden
Lees verder
Lens en recept
Om een lens te maken, het eerste wat je nodig hebt is een lens leeg . Blanks worden in fabrieken gemaakt en naar individuele laboratoria verzonden om er een bril van te maken. Het ruwe lensmateriaal wordt in mallen gegoten die schijven vormen met een diameter van ongeveer 4 inch en tussen 1 en 1 1/2 inch dik. De onderkant van de mal vormt een bolvormige curve op het voorvlak. Een kleine segment met een sterkere curve kan in de mal worden geplaatst om het segment voor bifocale of multifocale lenzen te vormen.
Hoe het recept te lezen?
De meeste voorschriften bestaan uit vier delen:
De basis (bolvormige) sterkte en type (plus of min)
De cilindersterkte en het type:
De oriëntatie van de cilinderas (in graden met 90 graden verticaal; een "x" betekent "op")
De sterkte van het bifocaal segment ("plus" staat voor "bijkomend") en type
Een kort recept van de optometrist of oogarts zou kunnen zijn:
2,25 -1,50 x 127 plus +2,00
Dit betekent:
A +2,25D sferische basiscurve (plus lens)
Een cilinder van -1,50D op 127 graden (een minuscilinderlens wordt toegevoegd aan de basiscurve)
Een extra bifocaal segment van +2.00D
Totale sterkte van de lens met cilinder is +2,25 + (-1,50) =+0,75D. Op het stuk, het vermogen is (+0,75) + (+2,00) =+2,75D. En voor het geval je het je ooit hebt afgevraagd, OD betekent rechteroog en OS, linker oog.
definities
Basiscurve:een eenvoudige sferische curve; de primaire lenscurve
Lens blank:sferische basislens; het lab maalt de achterkant van de blanco om overeen te komen met het recept
Optisch centrum:een plek op een sferische lens waar licht binnenkomt in een hoek van 90 graden ten opzichte van het lensvlak
Segment:het gedeelte van een lens dat is toegevoegd om te lezen (bifocaal of trifocaal); het kan afzonderlijk aan de lensblank worden toegevoegd of als een gemengde curve op de basis worden gevormd
Lees verder
Overzicht:hoe de lens wordt gemaakt " "
In het laboratorium geeft het volledige recept van de patiënt deze exacte details:
Het totale vermogen (in dioptrieën) dat de voltooide lens moet hebben.
De sterkte en grootte van het segment (indien nodig).
De kracht en oriëntatie van elke cilindercurve.
Details zoals de locatie van het optische centrum en eventueel nodig geïnduceerd prisma.
De laborant selecteert een lensblank met het juiste segment (een zogenaamde toevoegen ) en een basiscurve die dicht bij het voorgeschreven vermogen ligt. Om vervolgens de kracht precies op het recept te laten passen, een andere curve is geslepen op de achterkant van de lensblank.
In de meeste laboratoria is de apparatuur ontworpen om minuscurven te slijpen, dus een sterke plus lens blank wordt meestal geselecteerd.
Als de basiscurve te sterk is, dan wordt een min-curve geslepen in de achterkant van de lens, waardoor het totale vermogen van de lens wordt verminderd.
Bijvoorbeeld, een veel voorkomende blanco lens is +6.00 dioptrie. Als het recept een totaal van +2,00 dioptrie vereist, een -4,00 dioptriecurve is op de achterkant geslepen:(+6,00D) + (-4.00D) =+2,00D. (Zie de afbeelding hieronder.) Indien nodig, tegelijkertijd wordt de cilindercurve ook geslepen.
Als het recept een minuslens vereist, de +6.00 dioptrie lens blank kan nog steeds worden gebruikt. Om een lens te maken met een sterkte van -2,00 dioptrie, op de achterkant is een dioptriecurve van -8,00 geslepen:(+6,00D) + (-8.00D) =-2,00D.
" "
Een lens maken:deel 1 " " Een blanco lens wordt geslepen overeenkomen met het recept van de patiënt. Stappen 1 tot en met 3
Corrigerende lenzen kunnen gemaakt worden van glas of plastic, maar tegenwoordig, kunststof is de meest voorkomende. Hoewel verschillende soorten plastic worden gebruikt bij het maken van lenzen, ze volgen allemaal dezelfde algemene productieprocedures. De meeste van de beschreven stappen zijn ook van toepassing op glas, hoewel er aan het eind enkele belangrijke verschillen worden opgemerkt.
een laboratorium, zelfs een geautomatiseerde, volgt 12 stappen om lenzen op sterkte te maken:
Stap 1: De technicus kiest een onbewerkte lens van het gewenste materiaal met de juiste basiscurve en, indien nodig, kracht toevoegen.
Stap 2: Als het recept een cilinder vereist, een lijn is gemarkeerd op de voorkant van de lens om 180 graden te definiëren, en dan wordt een andere lijn getrokken die overeenkomt met de as van de tweede curve. Als er een segment is, de segmentrand wordt gebruikt als de 180 graden lijn. Vaak is het optische centrum van de lens iets boven de segmentrand gemaakt, en de lijn is gemarkeerd met de juiste afstand. (Opmerking:als er geen segment of geïnduceerd prisma is, de lens kan ongemarkeerd blijven en de cilinderas wordt bepaald nadat de lens is geslepen.)
" " Een lensblanco is gemarkeerd om aan te geven waar de cilinderas zal zijn.
Stap 3: Aangezien de voorkant van de lens blijft zoals hij is, het is bedekt met een speciale tape om het te beschermen.
" " De technicus plaatst een beschermend omhulsel over de voorkant van de blanco lens om te voorkomen dat deze beschadigd raakt. definities
Generator:een samengestelde vlakslijper die wordt gebruikt om rondingen in het oppervlak van de lens te slijpen
Geïnduceerd prisma:een techniek die het optische centrum van het pupilcentrum verwijdert
Lees verder
Een lens maken:deel 2 " " Een samengestelde molen, een generator genoemd, maalt de vereiste rondingen in de achterkant van de lensblank. De twee grote wijzerplaten op de console bepalen de sferische en cilindrische rondingen die in de lens worden geslepen. Stappen 4 tot en met 6
Stap 4: Afhankelijk van het type apparatuur, de lens moet voorbereid zijn om op de generator , wat gewoonlijk een samengestelde vlakslijpmachine is die in staat is om twee bochten tegelijk te slijpen.
Een chuck-ontvanger (genaamd a blok ) wordt op de voorkant van de lens over de beschermende tape geplaatst. Als er een cilindercurve is, de lens is zo georiënteerd dat de cilinderas overeenkomt met de cilinderzwaaias van de generator.
" " Een chuck-ontvanger, een lensblok genoemd, moet aan de voorkant van de lens worden bevestigd, zodat deze in de generator kan worden gemonteerd.
Het midden van het blok wordt het optische midden van de lens. Afhankelijk van de apparatuur, de lens kan op zijn plaats worden gehouden door speciale zelfklevende pads, met een speciale legering die de lens aan het blok "lijmt" of met plastic.
Stap 5: De lens wordt in de generator gestoken.
" " De lens leeg, bevestigd aan het lensblok, wordt in de generator geplaatst. De generator heeft pinnen die de lens uitlijnen.
De lens heeft mogelijk andere bewerkingen nodig dan de samengestelde curven die door de generator worden geproduceerd, zodat de lens ook in de boorkop kan worden gekanteld. Deze kanteling zal het optische centrum (genaamd geïnduceerd prisma ) vaak gebruikt om dunnere lenzen mogelijk te maken of om tegemoet te komen aan speciale vereisten van het recept.
" " De lens is geslepen in een met rubber beklede maalkamer. De kegelvormige ganzenveer, of slijpschijf, staat in het centrum. De ganzenveer heeft een diamanten snijvlak langs de buitenrand en is gehoekt zodat alleen de buitenrand de lens raakt.
Stap 6: De rondingen worden op de machine gezet en de lens wordt gegenereerd (geslepen). Deze stap kan ofwel volledig geautomatiseerd zijn of met de hand worden bediend, waarbij de operator handmatig de ganzenveer (slijpschijf) over de lens veegt, het geleidelijk opschuiven van de lens totdat de gewenste lensdikte is bereikt. Lensdikte wordt bepaald door het type curve (plus of min), lensmateriaal (sommige kunststoffen zijn harder en kunnen dunner worden geslepen), of andere overwegingen (veiligheidsbril, bijvoorbeeld, zijn dikker gemaakt dan lenzen voor dagelijks gebruik). Als de lens tijdens het gebruik te heet wordt, kan deze kromtrekken of scheuren, dus het wordt gekoeld door water, die ook het gesneden materiaal wegspoelt (sjaal genaamd).
Een lens maken:deel 3 " " Een cilindermachine kan twee lenzen tegelijk schuren. Luchtdruk houdt de lens en het schuurblok bij elkaar, en een timer schakelt de machine uit op een vooraf geselecteerde tijd. Stappen 7 tot en met 9
Stap 7: De lens wordt van de generator gehaald en in een speciale schuurmachine (genaamd a cilinder machine ) om eventuele sporen van de generator te verwijderen. Om dit te doen, schuurpapier is gelijmd op een blok met omgekeerde, bijpassende curven (een +2,00 basis/+2,50 cilinder, bijvoorbeeld, om de gegenereerde curven van -2,00/-2,50 te matchen), en de lens en het blok worden tegen elkaar gewreven. Ondertussen worden de lenzen koel gehouden en met water schoongemaakt.
Na het schuren, de lenzen worden gepolijst op een identieke machine, behalve dat vilten polijstpads, gewassen met polijstmiddel, worden gebruikt in plaats van schuurpapier en water. Wanneer deze stap is voltooid, de lens is optisch helder zonder zichtbare krassen.
" " Na het schuren, de lenzen zijn gepolijst zodat ze perfect helder zijn zonder krassen. Vloeibare nagellak stroomt over de lenzen en in een reservoir om te worden gerecirculeerd.
Stap 8: Het blok wordt van de lens verwijderd, en de lens wordt gewassen en geïnspecteerd. Soms kunnen speciale coatings op de lens worden aangebracht. Op dit punt heeft de onbewerkte lens extra rondingen geslepen in de achterkant van de lens en is deze gepolijst. Echter, de plano met grote diameter moet nog worden gedimensioneerd en gevormd om in het door de patiënt geselecteerde frame te passen. Er worden verschillende methoden gebruikt, afhankelijk van de apparatuur, maar ze zijn allemaal gebaseerd op de volgende beschrijving.
Stap 9: De lensblank wordt gevormd op een lineaire draaibank (een zogenaamde edger ) met behulp van een keramische of diamanten slijpschijf of roestvrijstalen messen. De lens moet opnieuw voorbereid zijn om een boorkop te accepteren, maar aangezien alleen de rand wordt gesneden, een veel zachter systeem wordt gebruikt. Een kleine boorkopontvanger wordt geplaatst waar het geometrische midden van de voltooide lens zal zijn, en de lens wordt dan op de 180-as georiënteerd. Gebruikelijk, er is alleen een zelfklevende pad nodig om de ontvanger op de lens te houden. De lens wordt in de edger gegooid en op zijn plaats gehouden door een drukkussen dat op de andere kant van de lens drukt (zoals een zeer grote munt tussen uw duim en wijsvinger in het midden houden).
" " De lens is gemonteerd in een edger. De boorkop van de kantensnijder draait langzaam terwijl de lens in vorm wordt gesneden.
Een lens maken:deel 4 " " Frame patronen Stappen 10 t/m 12
Stap 10: In de edger wordt een patroon in de vorm van het frame gestoken. Patronen zijn meestal van plastic en kunnen worden geleverd door de fabrikant van het frame of in het laboratorium worden gemaakt.
" " Een rood patroon wordt gebruikt in de edger om te bepalen: de uiteindelijke vorm van de lens.
Nieuwere edgers gebruiken geen patronen; in plaats daarvan, de vorm wordt bepaald door een sonde die het frame meet en de informatie opslaat in een computer, die op zijn beurt de randbewerking regelt. Zoals het werkt, de langzaam draaiende lens wordt in het snel draaiende snijvlak gebracht, dat is ofwel een slijpschijf of stalen messen, totdat een gids contact maakt met het patroon, die roteert om bij de lens te passen. Als het montuur een volledige rand heeft die de lens omgeeft, een schuine kant, of richel, wordt langs de rand van de lens gesneden die in een groef in het frame past; anders, de rand wordt plat gelaten.
Stap 11: de lenzen, nu gesneden om in het frame te passen, zijn voorbereid om in het frame te worden geplaatst.
Als de lenzen getint moeten worden, het verven is op dit punt gedaan. Speciale kleurstoffen worden bewaard in verwarmde containers en de lenzen worden ondergedompeld. De dichtheid van de tint wordt bepaald door hoe lang de lenzen in de kleurstof blijven. Lenzen mogen slechts gedeeltelijk getint zijn (verbleken), boven en onder in verschillende kleuren getint, of getint een aangepaste kleur door verschillende kleuren te combineren. Ook, op dezelfde manier kunnen speciale UV-blokkerende kleurstoffen worden aangebracht.
" " Lenzen die getint moeten worden, worden in hete kleurstof gedompeld. Als het frame randloos is, langs de rand van de lens wordt een groef gesneden om het touwtje te ontvangen dat de lens aan het frame houdt. Eventuele scherpe randen worden bijgesneden en gladgemaakt en, indien gewenst, de rand is gepolijst op een polijstschijf.
Stap 12: De lens wordt in het frame gestoken. Pasvorm en oriëntatie is dubbel gecontroleerd, eventuele versleten schroeven of scharnieren worden indien nodig vervangen, en het frame is vierkant gemaakt. De afgewerkte bril wordt vervolgens grondig gereinigd en verpakt voor levering aan de patiënt.
" " Een technicus controleert de afgewerkte lenzen voor krassen en oneffenheden.
Glazen lenzen worden op dezelfde manier geslepen en gepolijst als plastic, behalve dat er diamanten snijvlakken worden gebruikt, en sommige details kunnen variëren. De blanks zijn gemaakt van relatief zacht glas en moeten worden getemperd, hetzij door chemicaliën of hitte, om ze te versterken voordat ze in het frame worden geplaatst.
Vooruitgang in automatisering verandert snel de manier waarop lenzen worden gemaakt. Bijvoorbeeld, de overgrote meerderheid van de laboratoria gebruiken nu computers om curveparameters en lenskeuze te bepalen, en er is apparatuur beschikbaar die meerdere stappen combineert of zelfs de hele operatie automatisch uitvoert.
Voor meer informatie over corrigerende lenzen en gerelateerde onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.
Veel meer informatie Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen Hoe visie werkt
Hoe problemen met refractief zicht werken
Hoe kleurenblindheid werkt
Hoe licht werkt
Hoe zonnebrillen werken
Hoe LASIK werkt
Doet lezen bij weinig licht pijn aan je ogen?
's Nachts, waarom hebben mijn ogen enkele minuten nodig om aan de duisternis te wennen?
Waarom hebben mensen rode ogen op flitsfoto's?
Meer geweldige links Corrigerende lenzen - geïllustreerde tutorials
Gerber Coburn Optical - fabrikanten van apparatuur
Optica voor kinderen:elementaire lensfysica
Technische opmerkingen:De Opti-Pol Polarized Progressive - "geen lijn" lenzen
Een korte geschiedenis van optica
Zelfstudie:convergerende lenzen
Over de auteur
Bob Broten is een American Board of Opticianry-gecertificeerde opticien en gecertificeerde laboratoriumtechnicus bij Lenscrafters Inc. in Portland, Oregon. Hij heeft een bachelor in biologie en deed tijdens zijn studie uitgebreid onderzoek naar visvisie.
Opmerking van de auteur: Ik ben veel dank verschuldigd aan Erik Schopp, A.B.O-gecertificeerd opticien en algemeen directeur van Lenscrafters #671, en Dr. Dawne R. Griffith, O.D. met Dr. Robert D. Forbes &Associates, voor hun onschatbare hulp bij het beoordelen van dit artikel. Optica en optometrie zijn complexe onderwerpen die buiten het bestek van dit artikel vallen. Bij het presenteren van de basisprincipes van deze twee disciplines, Ik heb kortheidshalve een beetje vereenvoudigd. Hiervoor bied ik mijn excuses aan. Eventuele fouten in feite of theorie zijn geheel van mij. Ik moedig geïnteresseerde lezers aan om professioneel advies in te winnen, aangezien dit artikel een kort overzicht is en niet bedoeld als een gids voor diagnoses. Ook, Ik ben Lenscrafters winkel #671 in Portland en Joshua Boyd dankbaar, lens technicus, voor hulp bij het maken van de foto's die bij dit artikel worden gebruikt.