■臺科大 精密製造實驗室 / Vivek & 魏俊安
前言
近年來，視力矯正人口比例逐漸攀升，且隨人口結構老化與高齡化社會的趨勢，除一般的視力矯正需求外，因生理退化出現的老花矯正也逐年攀升，造成配戴隱形眼鏡族群逐年增長。
相比於普通眼鏡，除便利與美觀的優點，隱形眼鏡的球面像差或色散像差皆小於普通眼鏡，可提升視覺品質。臺灣科技大學機械工程系，由陳炤彰教授所帶領的精密製造實驗室在此領域深耕多年，開發出獨特技術應用於隱形眼鏡矯正上，更配合目前業界所需，研發多項技術與產業接軌。
隱形眼鏡介紹
隱形眼鏡分為「硬式」與「軟式」兩大類，硬式隱形眼鏡主要功能為矯正使用；而軟式隱形眼鏡則提供眼睛更高舒適性且適應快。軟式隱形眼鏡廣受大眾推崇，坊間多採用水膠及矽水膠作為材料，為產品提供了相對良好的含水率及透氧率。一般人多半同時具有近視、遠視或散光等問題，為解決不同視覺距離聚焦難以改變的問題，而衍生出雙焦點隱形眼鏡(Bifocal Contact Lens) 與多焦點隱形眼鏡(Multifocal Contact Lens, MCLs) 等產品。而後更是在陳炤彰教授指導下，開發出漸進變焦隱形眼鏡、非球面隱形眼鏡及含微結構之非球面隱形眼鏡。
隱形眼鏡殼模
隱形眼鏡製作方法主要分三種，其一為「車削成型法」，用於製作硬式隱形眼鏡；其二為「旋轉成型法」，用於製作之軟式隱形眼鏡，表面光滑，超薄之鏡片；其三為「鑄模成型法」，以射出成型製作隱形眼鏡殼模，殼模分為基弧及前弧殼模（如圖1），透過前弧及基弧殼模上下組合後（如圖2），再注射矽水膠等軟式隱形眼鏡材料進行後續製程固化、水化及保養等，製造出軟式隱形眼鏡，其特性為高複製性、表面光滑及可做較複雜之設計。而精密製造實驗室採用鑄模成型法，並在其殼模上進行光學設計，矯正屈光度並附含連續表面或微結構，以提高產品附加價值。
光學設計及微結構技術
透過鑄模成型法於模仁入子上進行光學設計，再透過模仁入子的快速更換，可減少開模試模的成本，且能更快的製作產品，以便後續的量測及驗證。在光學設計上面透過NURBS(Non Uniform Rational B-Spline)曲線建立具光學性能的隱形眼鏡前弧，在大範圍的中心區域具有均勻屈光度分佈，並透過平滑的高追加度(ADD) 輪廓可使配戴隱形眼鏡時能有平滑連續的視覺品質，解決變焦眼鏡因不同焦距過渡時之斷差造成的炫目。
此外開發「含菲涅爾微結構的隱形眼鏡」，透過數學模型設計出光學性能及圖檔後，經由光學模擬軟體ZEMAX 進行隱形眼鏡分析，分析其屈光度、聚焦點及成像品質是否達到設計要求，後續委託工研院進行「單點鑽石車削」加工菲涅爾微結構模仁，其微結構尺寸已達到微米與次微米等級，透過微結構可減少隱形眼鏡厚度，並提高配戴時的舒適性，對於高度數的屈光度矯正，也能更準確且舒適的矯正及配戴。
圖1：隱形眼鏡殼模
圖2：隱形眼鏡殼模組合說明
自動化製程技術
透過鑄模成型法生產隱形眼鏡可提高效率，在殼模上進行特殊設計加工，可透過製程自動化來提高整體生產品質及一致性。在前弧殼模與基弧殼模上設計自動校準之導柱及導孔，可使圓形的殼模每一次固定殼模組合的位置；基弧殼模上設計一缺口，其尺寸配合自動化注射鏡片材料之針頭設計（如圖5）。另外，在兩殼模合併接觸的位置，此位置為隱形眼鏡邊緣，透過點與面的接觸設計可以形成切斷功能，在注入矽水膠的同時，也可切除過多的材料（如圖6），使其鏡片邊緣切斷乾淨，以提高鏡片品質。■
圖3：NURBS 曲線示意圖
圖4：前弧微結構示意圖
圖5：殼模自動校準示意圖
圖6：殼模切斷多餘材料
