Контроль та вимірювання товщини контактних лінз та оптичних елементів
Для виконання цього завдання можуть використовуватися універсальні вимірювачі товщини серії 137/157 компанії Bristol Instruments, що відрізняються високою точністю. Дані прилади використовують безконтактні методи контролю, які не мають жодного механічного впливу на досліджувані зразки. Також дані вимірювачі характеризуються точністю виміру товщини до ± 0.0001 мм, яка залишається незмінною протягом багатьох років використання. Це особливо важливо при контролі офтальмологічної продукції, зокрема товщини контактних лінз, а також для точного вимірювання товщини компонентів різних оптичних систем, приладів і пристроїв, що є простими склеєними об'єктивами або з повітряним проміжком і складнішими.
Експеримент
Для контролю контактних лінз був використаний вимірювач оптичної товщини серії 157. З його допомогою вимірювалися два особливо важливі параметри: центральна товщина (ЦТ) та сагітальна висота (СВ) лінзи. Варто відзначити, що чутливість системи серії 157 достатня для того, щоб проводити вимірювання, коли контактна лінза знаходиться в комірці соляного розчину. Це зберігає основні умови утримання даних лінз під час повсякденного використання.
Мал. 1. Лінза в комірці із соляним розчином.
Під час вимірювань комірка з лінзою в соляному розчині була трохи нахилена, щоб забезпечити стійке положення лінзи. Для проведення правильного виміру оптичний зонд вимірювача був налаштований на оптичну вісь контактної лінзи (див. мал. нижче).
Мал. 2. Налаштування оптичного зонда приладу
Світло від вимірювача товщини прямувало на оптичний зонд через волокно, а потім падало на досліджувану лінзу через комірку. Відображення кожної поверхніповерталося назад у вимірник товщини та аналізувалося. Скриншот вікна програми під час вимірювання контактної лінзи представлений нижче. В результаті вимірювань було отримано чотири піки, що відповідають двом внутрішнім стінкам комірки та задньої та передньої поверхні контактної лінзи. Відповідні виміряні товщини позначені у відповідних піків, що відображаються в програмі. Чисельні значення для виміряних центральної товщини (2-й шар) та сагітальної висоти (3-й шар) склали 95.45 мкм та 3645.21 мкм відповідно. Похибка визначення даних значень становила 0.1 мкм.
Мал. 3. Вікно аналізуючої програми
На наступному малюнку представлена стабільність вимірювань з часом за допомогою даного приладу, а саме значення центральної товщини без усереднення за 5 хвилин. Стандартне відхилення вимірів становило всього ± 0.027 мкм. Така чудова стабільність є одним із доказів того, що вимірювач товщини серії 157 проводить найточніші вимірювання серед усього доступного обладнання у своєму класі. Ще раз слід зазначити, що для підтвердження таких характеристик під час вимірювань не застосовувалося жодних усереднень.
Мал. 4. Графік стабільності вимірювання товщини контактної лінзи
Для вимірювання товщини оптичної системи використовувався також вимірювач товщини тієї ж серії. Оптична система була дві лінзи, склеєних разом. Вимірювач товщини серії 157 також ідеально підходить і для вирішення даної задачі, оскільки він може визначити оптичну товщину системи з точністю ± 0.1 мкм, а відтворюваність вимірювань становить ± 0.02 мкм.
Установка щодо цього експерименту дуже проста. Оптичний зонд був налаштований на оптичну вісь склеєних лінз, розміщенихна вимірювальному столику. Світло від LED діода було направлено на досліджувану систему через волокно та оптичний зонд, а зворотне відбиття від кожної поверхні (верхньої, середньої та нижньої) переносилося у вимірник товщини для аналізу. Товщина обчислюється за допомогою вбудованого в пристрій процесора, а потім дані переносяться на ПК і відображаються в програмі.
Як система з двох склеєних лінз використовувався дволінзовий ахроматичний об'єктив. Товщина першої лінзи (N-BAF10, n = 1.6688) за паспортом становить 4 мм. Товщина другої лінзи (N-SF6HT, n = 1.79482) за паспортом становить 1.5 мм. Для того щоб обчислити абсолютну фізичну товщину лінз, що досліджуються, необхідно знати показник заломлення кожного елемента оптичної системи і внести його в програму обробки даних. Скриншот вікна програми з виміряними значеннями товщини представлений нижче.
Мал. 5. Вікно аналізуючої програми
Видно, що в результатах вимірювання зареєстровано 3 піки, які відповідають кожній межі кожної лінзи. Перший пік - це верхня перша лінзи, другий пік - межа між першою і другою лінзами, третій пік - нижня межа другої лінзи. Виміряна товщина лінз склала: 3.74526 мм (N-SF6HT) та 1.68412 мм (N-BAF10). Загальна товщина 5.42938 мм. Вимірювання показали, що загальна центральна товщина даного об'єктива відповідає заявленій за паспортом товщині із зазначеною похибкою ± 0.15 мм.