Demais componentes ópticos

Como foi descrito na seção de funcionamento de design do projeto, há elementos ópticos que compõem o sistema além do sensor de frente de onda e DM. Cada um desses componentes tem uma importância relevante no desempenho final.

O primeiro componente projetado de suma importância para o projeto é a câmera CCD. Este dispositivo é o responsável pela captura da imagem após a compensação feita pelo DM e em seguida envia a imagem ao computador. Para a escolha deste componente, é interessante atentar-se à resolução da mesma e a sua velocidade de captura de imagens por segundo. A Tabela 7 apresenta os principais modelos da empresa Edmund Optics.

Tabela 7: Câmeras CCD disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Frame

Rate Pixels Preço EO- 0413M Edmund Optics 87 Hz 752x480 US$550,00 EO- 1312M Edmund Optics 25 Hz 1280x1024 US$560,00 EO- 5012M Edmund Optics 6 Hz 2560x1920 US$675,00 EO- 10012M Edmund Optics 3 Hz 3840x2748 US$795,00 Fonte: Autoria própria.

Os filtros espaciais são projetados para serem usados com lasers para "limpar"o feixe. Muitas vezes, um sistema de laser não produz um feixe com um perfil de intensidade suave. Quando um feixe de laser passa por um sistema, poeira no ar ou componentes ópticos podem atrapalhar o feixe e criar luz difusa. Essa luz dispersa pode deixar padrões de toque indesejados no perfil do feixe. O filtro espacial remove esse ruído espacial adicional do sistema. A Tabela 8 apresenta os principais filtros espaciais disponíveis no mercado.

Os divisores de feixe são componentes ópticos que como o próprio nome diz são usados para dividir a luz incidente em uma proporção designada em dois feixes separados. Além disso, os divisores de feixe podem ser usados ao contrário, ou seja, para combinar dois feixes diferentes em um único. Estes divisores devem apresentar uma refletância menor que 5% e/ou uma transmitância maior que 95%. O valor fixado pelo mercado destes componentes é apresentado pela Tabela 9.

Outro elemento de suma importância para o dispositivo são as lentes acromáticas doublets. Em comparação com uma lente singlet, que consiste apenas em uma única peça

Tabela 8: Filtros espaciais disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Preço

Spatial Filter Movement

Edmund Optics US$ 450,00

Metric Spatial Filter

Edmund Optics US$ 950,00

Fiber Spatial Filter-FC

Edmund Optics US$ 950,00

KT310 Thorlabs US$ 914,00

Fonte: Autoria própria.

Tabela 9: Divisores de feixe disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Unidades Preço

12.5mm 50R/50T Standard Cube Beamsplitter Edmund Optics

5 US$ 150,00

10mm NIR, Polarizing Cube Beamsplitter Edmund Optics

5 US$ 290,00

BS038 - Non-Polarizing Beamsplitter Cube Thorlabs 1 US$ 176,46

BPD254S-G Thorlabs 1 US$ 106,08

Fonte: Autoria própria.

de vidro, a liberdade de design adicional fornecida pelo uso de um projeto de doublet permite uma otimização adicional do desempenho. A Tabela 10 apresenta os principais pares de lentes disponíveis pelas empresas Thorlabs e Edmund Optics.

Para a escolha dos lasers que serão utilizados no sistema é de suma importância considerar a classe de segurança do mesmo. Segundo a norma regulamentadora IEC 60825- 1 (COMMISSION et al., 2001) os lasers são classificados da seguinte forma:

• Classe 1: Não perigosos, mesmo para longas exposições e com o uso de instrumentos óticos de aumento.

• Classe 1M: Potencialmente perigosos aos olhos, se observados por meio de instrumentos óticos.

• Classe 2: Seguros para exposições não intencionais e observações não prolongadas (<0,25s).

• Classe 2M: Potencialmente perigosos aos olhos, se observados por meio de instrumentos óticos.

Tabela 10: Lentes acromáticas disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Ampliação Preço

MAP051919-A Thorlabs 1:1 $150.96 Techspech 1:1 with 20mm and 20mm EFL Achromats Edmund Optics 1:1 $150,00 Techspech 1:1.5 with 50mm and 75mm EFL Achromats Edmund Optics 1:1,5 $195.00 Techspech 1:2.5 with 40mm and 100mm EFL Achromats Edmund Optics 1:2,5 $195.00

Fonte: Autoria própria.

• Classe 3R: Seguros quando manipulados com cuidado e potencialmente perigosos aos olhos se observados por meio de instrumentos óticos.

• Classe 3B: Perigosos aos olhos nus quando observados,diretamente (feixe e reflexões especulares).

• Classe 4: Perigosos para a pele e olhos, inclusive na observação de reflexões difusas.

A Tabela 11 apresenta os principais módulos lasers disponíveis no mercado.

Tabela 11: Módulos lasers disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Comprimento de Onda Classe Preço

LDM1550 Thorlabs 1550 nm 1 US$ 622,20 LDM405 Thorlabs 405 nm 3R US$ 950,64 LDM635 Thorlabs 635 nm 3R US$ 607,92 LDM670 Thorlabs 670 nm 3B US$ 604,86 LDM785 Thorlabs 785 nm 3B US$ 635,46 LDM850 Thorlabs 850 nm 3B US$ 675,24

Fonte: Autoria própria.

Porter et al. (2006) afirma que os requisitos ópticos gerais para a escolha da fonte de luz da imagem são: a baixa coerência espacial, uma faixa espectral estreita, iluminação uniforme e uma alta energia óptica que pode ser liberada durante uma breve exposição. A baixa coerência espacial ajuda a reduzir o ruído de manchas de imagem, que pode mascarar as informações da retina na imagem gravada. Uma faixa espectral estreita evita o desfoque causado pela grande

quantidade de aberrações cromáticas no olho humano. A alta energia ótica supera a grande perda de luz no olho e exposições curtas interrompem o borrão induzido pelo movimento da retina mesmo para um olho fixador. A Tabela 12 apresenta as lâmpadas flashes que apresentam estas características.

Tabela 12: Lâmpadas Flash disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Preço

SLS401B Thorlabs US$375,36 SLS402B Thorlabs US$375,36 SLS303B Thorlabs US$300,00

Fonte: Autoria própria.

Por último, para a escolha do espelho plano, é importante considerar que a faixa de atuação do espelho esteja de acordo com o módulo laser. A Tabela 13 apresenta os espelhos planos disponíveis no mercado.

Tabela 13: Espelhos planos disponíveis no mercado.

Modelo Empresa Range do Comprimento de Onda Preço

First Surface Mirror Techspec 450 - 650 nm US$19,50

First Surface Mirror Techspec 700 - 10,000 nm US$22,50

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A análise de custo apresentada neste trabalho tem como principal objetivo levantar os componentes levando-se em consideração a realidade do mercado brasileiro e os requisitos técnicos necessários apresentados na seção anterior.

De acordo com o design do projeto apresentado na Figura 28 um dos principais componentes para o sistema OA é o sensor de frente de onda. Para a escolha deste dispositivo, foi considerado a aquisição de um sensor SH completo, componente com uma matriz de microlente e a câmera CCD acoplada. O modelo WFS20-5C da marca Thorlabs tem um range de comprimento de onda de 300 a 1100 mm, um espaçamento entre as microlentes de 150 µm que produz uma resolução espacial melhor da frente de onda e uma faixa dinâmica de frente de onda mais ampla, devido à distância focal mais curta.

Embora o modelo não seja o mais barato da Tabela 5, sua escolha se deve ao fato de ser um sensor de alta velocidade, com até 1120 fps, melhorando assim a captação da imagem que pode sofrer desfocamento pela micro movimentação ocular e auxiliando na velocidade de processamento da ilustração, principalmente no caso de ser uma visualização "in vivo". Além disso, a matriz de microlente tem um revestimento de máscara de Cromo que enquadra cada microlente. A máscara impede que a luz seja transmitida, a menos que passe através de uma microlente, o que aumenta o contraste da imagem. Por fim, esse sensor conta com um pacote de softwareque possui uma interface gráfica amigável com ferramentas para escolher opções de configuração, calibração, análise e exibição da câmera. Esse programa também inclui drivers para compiladores diversos que podem integrar um sistema de controle já determinado e coletar dados.

Para o DM o modelo escolhido foi o DMP40-P01 também da marca Thorlabs que possui 40 atuadores dispostos de maneira circular com diâmetro de 10 mm e é do tipo piezoelétrico. Esse modelo fornece um curso maior e, portanto, é capaz de corrigir desvios de frente de onda maiores. Por ser um piezoelétrico, o DM apresenta histerese, ou seja, o deslocamento de um segmento do espelho a uma determinada tensão é não linear. Entretanto,

o componente possui um software de fábrica que oferece uma compensação dessa histerese, não sendo necessário o tratamento a parte. A preferência por esse modelo se dá, também, ao fato de ser uma escolha recomendada pelo fabricante para ser utilizado em conjunto ao modelo escolhido para o sensor de frente de onda, além de ser o menor preço da Tabela 6.

Após a escolha desses dois componentes, escolheu-se a câmera CCD de modelo EO-1312M da marca Edmund Optics que possui um frame rate11 de 25 fps e resolução de 1280x1024 pixels, pelo motivo de ter uma velocidade de captura de quadros por segundo alta em comparação a outros modelos, mais caros, sem perder a resolução da imagem.

Quanto aos elementos, filtro espacial, divisor de frente de onda e lentes acromáticas o critério de decisão foi o preço mais baixo. Respectivamente, os modelos são: Spacial Filter Movementda marca Edmund Optics, 10 mm 5OR/5OT Standart Cube Beamsplitter da marca Edmund Opticse 11 lentes Techspech 1:1 with 20mm and 20mm EFL Achoromats da marca Techspech.

Para o espelho plano e a lâmpada flash também foi utilizado o critério de menor preço para uma viabilidade melhor com a economia brasileira. Um adendo especial para escolha do laser colimado, é que ele precisa ser de Classe I para não prejudicar a saúde do olho humano. Respectivamente, os componentes são First Surface Mirror da marca Techspech, lâmpada Flash SLS303B do fornecedor Techspech e o laser colimado LDM 1550 da marca Thorlabs.

Para o computador foi escolhido o desktop12modelo Inspiron Small Desktop da marca Dell. O modelo foi escolhido por ter um processador 8ª Geração do Processador Intel® Core™ i7-8700, 8GB de memória RAM e possui um design moderno e compacto reprojetado para oferecer máxima potência e ocupar o mínimo de espaço, provavelmente reduzindo gastos com estrutura.

Neste trabalho, não foram orçados a estrutura, o software de controle e o de amostragem do fundo do olho. Como o projeto não foi implementado, é complicado definir as dimensões mais adequadas para conter um sistema de OA aplicado na oftalmologia, além do número de parafusos e outros componentes que tem por finalidade fixação. Quanto aos softwares citados acima, não existe nenhum do tipo no mercado que seja vendido individualmente, pois os mesmo são complexos e devem ser modelados de acordo com o projeto do equipamento. Normalmente, o aparelho é comercializado juntamente com os programas necessários para operá-lo.

Para a cotação apresentada na Tabela 14, utilizou-se a conversão de dólar para real

11_{O número de imagens que um dispositivo registra, processa ou exibe por segundo.} 12_{Monitor, CPU, mouse e teclado.}

do dia 13/11/2018, com o dólar valendo R$ 3,81. Para simular uma compra, com as taxas de importação, frete e impostos, foi utilizado um cálculo aproximado de acordo com o site da Thorlabs, sendo assim acrescido uma taxa de porcentagem de 1,6% no valor de cada componente.

Tabela 14: Orçamento dos componentes.

Quantidade Componente Marca Preço (R$)

1 Sensor SH WFS20-5C Thorlabs 37.556,24 1 Espelho deformável DMP40-P01 Thorlabs 23.347,68 1 Câmera CCD EO- 1312M Edmund Optics 3.413,76 1 Filtro espacial Spacial

Filter Movement Edmund Optics 2.743,20 2 Divisores 10 mm 5OR/5OT Standart Cube Beamsplitter da marca Edmund Optics

Edmund Optics 1.828,80 11 Lentes 11 lentes Techspech 1:1 with 20mm and 20mm EFL Achoromats Techspech 10.058,40 1 Laser colimado LDM 1550 Thorlabs 3.792,93

2 Espelhos planos First

Surface Mirror Techspech 359,66 1 Lâmpada Flash SLS303B Thorlabs 1.828,80 1 Inspiron Small Desktop Dell 4.589,00 Total - 89.518,47

Fonte: Autoria própria.

Como o intuito do projeto não é comercial, não foram consideradas medida financeiras como, lucro, risco de investimento e entre outras.