Sådan fungerer korrigerende linser

Et af de mest almindelige seværdigheder næsten overalt i verden er - briller! Da vi er så afhængige af linserne inde i disse rammer for at forbedre vores syn på verden, du undrer dig måske over, hvad der går ud på at skabe dem.

I denne artikel, vi vil tale om, hvordan øjet fokuserer, hvordan en linse fungerer, hvordan man læser en recept, og endelig, hvordan linsen er lavet, herunder de trin, der er involveret i slibning og formning af plastlinseemner, så de passer til en persons recept og ramme.

Lad os starte med nogle grundlæggende vision.

Prøv denne interaktive aktivitet fra Discovery Channel - test dit syn og lær, hvordan vision fungerer på samme tid. Andre interaktive segmenter lader dig udforske din krops systemer og se, hvordan de hjælper dig med at bevæge dig jævnt gennem dit daglige liv.

1. Sådan fokuserer dit øje
2. Ude af fokus
3. Sådan fungerer et objektiv
4. Bestemmelse af linsestyrke
5. Objektiv og recept
6. Oversigt:Hvordan linsen er lavet
7. Lav et objektiv:Del 1
8. Lav et objektiv:Del 2
9. Lav et objektiv:Del 3
10. Lav et objektiv:Del 4

Sådan fokuserer dit øje

På bagsiden af ​​dit øje er et komplekst lag af celler kendt som nethinde . Nethinden reagerer på lys og formidler denne information til hjernen. Hjernen, på tur, oversætter al den aktivitet til et billede. Fordi øjet er en kugle, overfladen af ​​nethinden er buet.

Når man ser på noget, tre ting skal ske:

• Billedet skal formindskes i størrelse for at passe på nethinden.
• Det spredte lys skal samles - det vil sige det skal fokus - på overfladen af ​​nethinden.
• Billedet skal være buet for at matche nethindens kurve.

For at gøre alt det, øjet har en linse mellem nethinden og elev ("kiggerhullet" i midten af ​​dit øje, der tillader lys ind i øjets bagside) og et gennemsigtigt dæksel, eller hornhinde (forruden). Linsen, som ville blive klassificeret som et "plus" -objektiv, fordi det er tykkest mod midten, og hornhinden arbejder sammen for at fokusere billedet på nethinden. (For mere information om hvordan øjet fungerer, se Sådan fungerer Vision.)

• Aberrationer:spøgelsesbilleder, glorier, bølger eller regnbuer forårsaget af ufuldkommenheder i kurven eller linseoverfladen
• Brydningsindeks:et forhold, der bruges til at sammenligne brydningseffekt
• Plus linse (+):en linse, der er tykkest i midten; flytter fokuspunktet fremad
• Minus linse (-):en linse, der er tyndest i midten; flytter fokuspunktet bagud
• Fokuspunkt:et sted i rummet, hvor brydet lys mødes; kan være faktisk (plus linse) eller antaget (minus linse)
• Elevcenter:punktet på en linse lige foran eleven
• Astigmatisme:en tilstand forårsaget af en forvrængning i hornhinden, der skaber en ekstra linseeffekt

Ude af fokus

Sommetider, af forskellige årsager, øjet fokuserer ikke helt rigtigt:

• Overfladerne på linsen eller hornhinden er muligvis ikke glatte, forårsager en aberration der resulterer i en stribe forvrængning kaldet astigmatisme .
• Objektivet er muligvis ikke i stand til at ændre sin kurve for at matche billedet korrekt (kaldet indkvartering ).
• Hornhinden formes muligvis ikke korrekt, resulterer i sløret syn.

De fleste synsproblemer opstår, når øjet ikke kan fokusere billedet på nethinden. Her er et par af de mest almindelige problemer:

• Nærsynethed (nærsynethed) opstår, når et fjernt objekt ser sløret ud, fordi billedet kommer i fokus, før det når nethinden. Nærsynethed kan korrigeres med et minusobjektiv, som flytter fokus længere tilbage.
• Hyperopi (langsynethed) opstår, når et tæt objekt ser sløret ud, fordi billedet ikke kommer i fokus, før det kommer til nethinden. Hyperopi, som også kan forekomme, når vi bliver ældre, kan rettes med et plus -objektiv. Bifokal linser, som har et lille plus -segment, kan hjælpe en langsynet person med at læse eller udføre tæt arbejde, såsom syning.
• Astigmatisme er forårsaget af en forvrængning, der resulterer i et andet fokuspunkt. Det kan rettes med en cylinderkurve.

Ud over, linser kan fås til at korrigere for dobbeltsyn, når øjnene ikke arbejder sammen ("krydsede øjne"). Linserne gør dette ved at flytte billedet, så det matcher det vildfarne øje.

Korrigerende linser, derefter, er ordineret til at korrigere for afvigelser, at justere fokuspunktet på nethinden eller kompensere for andre abnormiteter. Du kan læse mere om synsproblemer i Sådan fungerer refraktionsproblemer.

Sådan fungerer et objektiv

Den bedste måde at forstå lysets opførsel gennem en buet linse er at relatere det til en prisme . Et prisme er tykkere i den ene ende, og lys, der passerer igennem det, er bøjet ( brydes ) mod den tykkeste portion. Se diagrammet herunder.

EN linse kan opfattes som to afrundede prismer, der er forbundet sammen. Lys, der passerer gennem linsen, er altid bøjet mod den tykkeste del af prismerne. For at lave en minuslinse (ovenfor til venstre), den tykkeste del, det grundlag , af prismerne er på yderkanterne og den tyndeste del, det spids , er i midten. Dette spreder lyset væk fra midten af ​​linsen og flytter fokuspunktet fremad. Jo stærkere linsen er, jo længere fokuspunktet er fra linsen.

For at lave et plus -objektiv (ovenfor til højre), den tykkeste del af linsen er i midten og den tyndeste del på yderkanterne. Lyset er bøjet mod midten, og fokuspunktet bevæger sig tilbage. Jo stærkere linsen er, jo tættere fokuspunktet er på linsen.

Hvis du placerer den korrekte type og effekt af linsen foran øjet, justeres fokuspunktet for at kompensere for øjet manglende evne til at fokusere billedet på nethinden.

Bestemmelse af linsestyrke

Linsens styrke bestemmes af linsematerialet og vinklen på kurven, der slibes ind i linsen. Objektivstyrken udtrykkes som dioptrier (D), hvilket angiver hvor meget lyset er bøjet. Jo højere dioptri, jo stærkere linsen. Også, et plus (+) eller minus (-) tegn før dioptristyrken angiver objektivtypen.

Plus- og minuslinser kan kombineres, med den samlede linse type den algebraiske sum af de to. For eksempel, en +2,00D linse tilføjet til en -5,00D linse giver:

Linseformer

To grundlæggende linseformer bruges almindeligvis i optometri:sfærisk og cylindrisk.

• EN sfærisk linsen ligner en basketballskæring i halve. Kurven er den samme over hele linsens overflade.
• EN cylindrisk linsen ligner et rør, der er skåret på langs. Retningen på en cylinderkurves ryg (akse) definerer dens orientering. Det vil kun bøje lys langs denne akse. Cylinderkurver bruges almindeligvis til at korrigere astigmatisme, da aksen kan laves til at matche aksen for aberration på hornhinden.

• Sammensat linse:en linse med både en sfærisk og en cylindrisk komponent
• Cylindrisk kurve:en kurve, der stråler langs en lige linje, som et rør skåret på langs
• Diopter (D):linsens brydningsevne; jo højere tal, jo stærkere linsen
• Brydning:bøjning af lys
• Sfærisk kurve:en kurve, der er den samme i alle retninger, som en basketballskæring i halve

Objektiv og recept

For at lave en linse, det første du skal bruge er en linse tom . Emner fremstilles på fabrikker og sendes til individuelle laboratorier for at blive lavet til briller. Det rå linsemateriale hældes i forme, der danner skiver med en diameter på cirka 4 tommer og mellem 1 og 1 1/2 tommer tykke. Bunden af ​​formen danner en sfærisk kurve på forsiden. En lille segment med en stærkere kurve kan placeres i formen for at danne segmentet for bifokale eller progressive linser.

Sådan læses recepten

De fleste recepter har fire dele:

• Basis (sfærisk) styrke og type (plus eller minus)
• Cylinderstyrke og type
• Cylinderaksen orientering (i grader med 90 grader lodret; et "x" betyder "ved")
• Styrken af ​​bifokalt segment ("plus" angiver "derudover") og type

En recept fra optikeren eller øjenlægen i en kort form kan læse:

2,25 -1,50 x 127 plus +2,00

Det betyder:

• A +2,25D sfærisk basekurve (plus linse)
• En -1,50D cylinder ved 127 grader (en minus cylinder linse tilføjes til basekurven)
• Et yderligere bifokalt segment på +2,00D

Linsens samlede effekt med cylinderen er +2,25 +(-1,50) =+0,75D. I segmentet, effekten er (+0,75) +(+2,00) =+2,75D. Og hvis du nogensinde har spekuleret på, OD betyder højre øje og OS, venstre øje.

• Basiskurve:en simpel sfærisk kurve; den primære linse kurve
• Objektiv tomt:grundlæggende sfærisk linse; laboratoriet sliber bagsiden af ​​emnet for at matche recepten
• Optisk centrum:et sted på en sfærisk linse, hvor lyset kommer ind i en 90-graders vinkel til linseplanet
• Segment:den del af en linse, der er tilføjet til læsning (bifokal eller trifokal); det kan tilføjes separat til linseemnet eller formes som en blandet kurve på basen

Oversigt:Hvordan linsen er lavet

I laboratoriet giver patientens fulde recept disse nøjagtige detaljer:

• Den samlede effekt (i dioptrier) skal det færdige objektiv have.
• Segmentets styrke og størrelse (hvis det er nødvendigt).
• Kraften og orienteringen af ​​enhver cylinderkurve.
• Detaljer såsom placeringen af ​​det optiske center og ethvert induceret prisme, der kan være nødvendigt.

Laboratorieteknikeren vælger et objektivemne, der har det korrekte segment (kaldet en tilføje ) og en basekurve, der er tæt på den foreskrevne effekt. For derefter at få strømmen til at matche recepten nøjagtigt, en anden kurve slibes på bagsiden af ​​objektivet.

• I de fleste laboratorier er udstyret designet til at slibe minus kurver, så stærk, plus objektivemne er normalt valgt.
• Hvis grundkurven er for stærk, så formales en minus -kurve bag på linsen, hvilket reducerer objektivets samlede effekt.

For eksempel, et meget almindeligt objektivemne er +6,00 dioptrier. Hvis recepten kræver i alt +2,00 dioptrier, en -4,00 diopterkurve slibes på bagsiden:( +6,00D) +(-4,00D) =+2,00D. (Se illustrationen herunder.) Hvis det er nødvendigt, cylinderkurven formales også på samme tid.

Hvis recepten kræver et minusobjektiv, +6,00 diopterobjektivet kan stadig bruges. For at skabe et objektiv med en styrke på -2,00 dioptrier, en -8,00 diopter -kurve slibes på bagsiden:( + 6,00D) + (-8,00D) =-2,00D.

Lav et objektiv:Del 1

Trin 1 til 3

Korrigerende linser kan laves med glas eller plast, men i dag, plast er den mest almindelige. Mens flere forskellige typer plast bruges til fremstilling af linser, alle følger de samme generelle fremstillingsprocedurer. De fleste af de skitserede trin gælder også for glas, selvom der bemærkes et par vigtige forskelle til sidst.

Et laboratorium, selv en automatiseret, følger 12 trin til fremstilling af receptpligtige linser:

Trin 1: Teknikeren vælger et objektivemne af det ønskede materiale med den korrekte bundkurve og, hvis det er nødvendigt, tilføje strøm.

Trin 2: Hvis recepten kræver en cylinder, en linje er markeret på linsens forside for at definere 180 grader, og derefter tegnes en anden linje, der matcher aksen for den anden kurve. Hvis der er et segment, segmentkanten bruges som 180 graders linje. Ofte er linsens optiske centrum lavet lidt over segmentkanten, og linjen er markeret med den passende afstand. (Bemærk:Når der ikke er noget segment eller induceret prisme, linsen kan efterlades umærket, og cylinderaksen bestemmes, efter at linsen er slebet.)

Trin 3: Da linsens forside forbliver som den er, den er dækket af et specielt tape for at beskytte den.

• Generator:en sammensat overfladesliber, der bruges til at slibe kurver i linsens overflade
• Induceret prisme:en teknik, der flytter det optiske center væk fra pupillcentrum

Lav et objektiv:Del 2

Trin 4 til 6

Trin 4: Afhængigt af udstyrstypen, linsen skal være forberedt til at passe på generator , som normalt er en sammensat overfladeslibemaskine, der er i stand til at slibe to kurver på én gang.

En chuck -modtager (kaldet a blok ) er placeret på forsiden af ​​linsen over beskyttelsestapen. Hvis der er en cylinderkurve, linsen er orienteret, så cylinderaksen matcher generatorens cylinderfejningsakse.

Blokens centrum bliver linsens optiske centrum. Afhængigt af udstyret, linsen kan holdes på plads af specielle klæbende puder, med en speciel legering, der "limer" linsen til blokken eller med plastik.

Trin 5: Objektivet indsættes i generatoren.

Linsen kan have brug for anden behandling udover de sammensatte kurver, der genereres af generatoren, så linsen kan også vippes i borepatronen. Denne tilt vil opveje det optiske center (kaldet fremkaldt prisme ) bruges ofte til at tillade tyndere linser eller til at imødekomme særlige krav i recept.

Trin 6: Kurverne er indstillet på maskinen, og linsen genereres (jord). Dette trin kan enten være fuldt automatiseret eller betjenes i hånden, hvor operatøren manuelt fejer fjerpen (slibeskiven) hen over linsen, gradvist fremskynde linsen, indtil den ønskede linsetykkelse er opnået. Linsetykkelse bestemmes af kurvetype (plus eller minus), linsemateriale (nogle plastmaterialer er hårdere og kan blive formalet tyndere), eller andre overvejelser (sikkerhedsbriller, for eksempel, er gjort tykkere end linser til daglig brug). Hvis linsen bliver for varm under operationen, kan den skæve eller rive, så det afkøles med vand, som også vasker det afskårne materiale (kaldet tørklæde) væk.

Lav et objektiv:Del 3

Trin 7 til 9

Trin 7: Linsen tages af generatoren og placeres i en speciel slibemaskine (kaldet a cylinder maskine ) for at fjerne alle mærker, der er efterladt af generatoren. At gøre dette, sandpapir limes til en blok med omvendt, matchende kurver (en +2,00 base/ +2,50 cylinder, for eksempel, at matche -2,00/-2,50 genererede kurver), og linsen og blokken gnides sammen. Imens opbevares linserne kølige og rengøres med vand.

Efter slibningen, linserne er poleret på en identisk maskine, bortset fra at filtpoleringspuder vasket med polermiddel bruges i stedet for sandpapir og vand. Når dette trin er fuldført, linsen er optisk klar uden synlige ridser.

Trin 8: Blokken fjernes fra linsen, og linsen vaskes og inspiceres. Nogle gange kan der påføres specielle belægninger på linsen. På dette tidspunkt har linseemnet haft yderligere kurver slebet bag på linsen, og det er blevet poleret. Imidlertid, emnet med stor diameter skal stadig være dimensioneret og formet, så det passer ind i den ramme, patienten har valgt. Der bruges flere metoder, afhængigt af udstyret, men de er alle baseret på den følgende beskrivelse.

Trin 9: Linseemnet er formet på en lineær drejebænk (kaldet en kanter ) ved hjælp af enten et keramisk eller diamantslibeskive eller blade i rustfrit stål. Linsen skal igen være forberedt på at acceptere en borepatron, men da kun kanten skæres, der bruges et meget mere skånsomt system. En lille chuck -modtager placeres, hvor det geometriske centrum af det færdige objektiv vil være, og linsen er derefter orienteret på 180 -aksen. Som regel, kun en klæbende pude er nødvendig for at holde modtageren på linsen. Objektivet sættes i kanterne og holdes på plads af en trykpude, der trykker på den modsatte side af linsen (som at holde en meget stor mønt mellem tommelfinger og pegefinger i midten).

Lav et objektiv:Del 4

Trin 10 til 12

Trin 10: Et mønster i form af rammen indsættes i kanterne. Mønstre er normalt plastik og kan leveres af rammeproducenten eller fremstilles i laboratoriet.

Nyere kanter bruger ikke mønstre; i stedet, formen bestemmes af en sonde, der måler rammen og gemmer informationen i en computer, som igen styrer kantoperationen. Når den fungerer, den langsomt drejede linse bringes ind i den hurtigt drejende skæreoverflade, som enten er et slibeskive eller stålklinger, indtil en guide kontakter mønsteret, som roterer for at matche linsen. Hvis rammen har en komplet kant omkring linsen, en skråning, eller højderyg, skæres langs kanten af ​​linsen, der passer ind i en rille i rammen; Ellers, kanten efterlades flad.

Trin 11: Linserne, nu skåret til at passe til rammen, er forberedt til indsætning i rammen.

• Hvis linserne skal tones, farvningen udføres på dette tidspunkt. Særlige farvestoffer opbevares i opvarmede beholdere, og linserne nedsænkes. Farvetætheden bestemmes af, hvor længe linserne er tilbage i farvestoffet. Linser må kun være delvist tonede (fade), tonet forskellige farver i top og bund, eller tonet en brugerdefineret farve ved at kombinere forskellige farver. Også, særlige UV -blokerende farvestoffer kan påføres på samme måde.

• Hvis rammen er kantløs, en rille skæres langs kanten af ​​linsen for at modtage snoren, der holder linsen til rammen. Eventuelle skarpe kanter trimmes og glattes, og hvis ønsket, kanten er poleret på et poleringshjul.

Trin 12: Objektivet indsættes i rammen. Tilpasning og orientering er dobbelttjekket, eventuelle slidte skruer eller hængsler udskiftes efter behov, og rammen er lavet firkantet. De færdige briller rengøres derefter grundigt og pakkes til levering til patienten.

Glaslinser slibes og poleres nogenlunde på samme måde som plast, bortset fra at der bruges diamantskæreflader, og nogle detaljer kan variere. Emnerne er lavet af relativt blødt glas og skal hærdes, enten ved hjælp af kemikalier eller varme, for at styrke dem, før de indsættes i rammen.

Fremskridt inden for automatisering ændrer hurtigt måden, hvorpå linser fremstilles. For eksempel, langt de fleste laboratorier bruger nu computere til at bestemme kurveparametre og valg af objektiv, og udstyr er tilgængeligt, der kombinerer flere trin eller endda udfører hele operationen automatisk.

For mere information om korrigerende linser og relaterede emner, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer Vision
• Sådan fungerer refraktionsproblemer
• Sådan fungerer farveblindhed
• Sådan fungerer lys
• Sådan fungerer solbriller
• Sådan fungerer LASIK
• Gør læsning i svagt lys ondt i dine øjne?
• Om natten, hvorfor tager det mine øjne flere minutter at vænne sig til mørket?
• Hvorfor har folk røde øjne på flashfotografier?

Flere store links

• Korrigerende linser - illustrerede selvstudier
• Gerber Coburn Optical - udstyrsproducenter
• Optik til børn:Grundlæggende objektivfysik
• Tekniske bemærkninger:Opti -Pol Polarized Progressive - "no line" -linser
• En kort optikhistorie
• Tutorial:Konvergerende linser

Om forfatteren

Bob Broten er en American Board of Opticianry-certificeret optiker og certificeret laboratorietekniker hos Lenscrafters Inc. i Portland, Oregon. Han har en bachelorgrad i biologi og lavede omfattende forskning i fiskesyn, mens han forfulgte sin grad.

Forfatterens note: Jeg står i tak til Erik Schopp, A.B.O-certificeret optiker og daglig leder af Lenscrafters #671, og Dr. Dawne R. Griffith, O.D. med Dr. Robert D. Forbes &Associates, for deres uvurderlige hjælp til at gennemgå denne artikel. Optik og optometri er komplekse emner uden for denne artikels anvendelsesområde. Ved fremlæggelsen af ​​disse to disciplines grundprincipper, Jeg har forenklet mig lidt for kort sagt. For dette undskylder jeg. Eventuelle fejl eller fakta er helt mine. Jeg opfordrer interesserede læsere til at søge professionel rådgivning, da denne artikel er en kort oversigt og ikke beregnet som en vejledning til diagnoser. Også, Jeg er taknemmelig over for Lenscrafters butik #671 i Portland og til Joshua Boyd, linse tekniker, for hjælp til at tage de billeder, der blev brugt med denne artikel.