[發明專利]一種基于二維朗奇光柵的自由曲面眼鏡片光焦度測量裝置

無效

• 申請號: 201110214963.8
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102288392A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 王媛媛;呂帆
• 申請（專利權）人: 溫州醫學院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;許玉明

技術領域

本發明涉及一種用于光學參數測量的檢測設備，特別是一種基于二維朗奇光柵的自由曲面眼鏡片光焦度測量裝置，適用于自由曲面眼鏡片的光焦度測量。

背景技術

目前對鏡片的檢測，主要用自動焦度計檢測。自動焦度計已成為眼鏡行業所必備的儀器之一。自動焦度計通常由光學系統、精密機械、光電檢測器件(通常為CCD傳感器)及電氣控制等部分組成，涉及光、機、電等方面的知識。自動焦度計用單點測量法。它在鏡片的主光軸附近對稱選取4個光點，用面陣圖像傳感器，采集4個光點的圖像，根據4個光點的位置計算出鏡片的頂焦度參數。單點測量法能精確給出各點信息，但它只能實時測出鏡片的一個小區域中心的屈光度分布信息，不能給出整個面的屈光度分布信息，對于檢測漸進多焦點鏡片具有局限性。

隨著漸進多焦點鏡片的廣泛應用，其相應的檢測技術也在不斷發展。由于漸進多焦點鏡片的屈光度在整個表面范圍內都不相同，且其面形是一種非軸對稱的回轉面，因此僅測量少數的點或母線對于評價漸進多焦點鏡片的整個面形是遠遠不夠的，必須測得整個面的面形分布，得到各個點的頂焦度參數。因此傳統的單點測量法已經不能適用于現有鏡片測量的需求。

目前國內普遍采用哈特曼原理開展自由曲面鏡片光學質量的測量。如中國發明專利申請號“200710041119.3”和“200510041215.3”中描述了基于哈特曼光闌的漸進多焦點鏡片光焦度測量方法：通過測量平行光穿過被測鏡片時帶有的波前像差信息，復原鏡片的光焦度。該方法測量時間短，抗環境干擾強，但是其量程較小，且精度不高。以色列Rotlex公司根據測量莫爾條紋干涉的原理，研制了Classplus系列產品，實現自由曲面毛坯鏡片的光焦度測量設備。該項技術通過測量放入被測鏡片前后形成的莫爾條紋形變，重構出被測鏡片的光焦度信息。該方法的測量精度高，但是對于莫爾條紋的數據處理復雜。而且條紋干涉的方法，必然對于應用環境的要求較高，不能滿足眼鏡門店等環境擾動較大的工作場合。

國際上已有的一些文獻報道(“Progressive?addition?lenses?power?map?measurement?using?Ronchi?test?techniques”，Proceedings?of?SPIE?Vol.5144(2003))，如圖1所示，采用朗奇光柵的方法進行自由曲面鏡片光焦度的測量，該方法將平行光穿過被測鏡片表面，出射的光束經過朗奇光柵后，使得一維的光柵條紋形變，并通過成像物鏡將形變后的光柵條紋聚焦到光電探測器上；最終通過對出射的帶有被測鏡片光學信息的光柵圖像處理，獲取鏡片的光焦度信息。這種方法精度高、抗環境干擾強。但是報道的文獻中，采用了一維的朗奇光柵，因此為了獲取被測鏡片光焦度信息，必須要采用機械旋轉裝置，對一維朗奇光柵進行旋轉(一般旋轉90°)。通過旋轉前后兩幅圖像的疊加，形成為被測鏡片的二維網格劃分，進而進行測量，所以該方法的測量時間較長。此外，報道的文獻中利用成像物鏡直接將透過被測鏡片的光柵聚焦到光電探測器上，因此當被測樣品的光焦度不同時，必然要求成像物鏡也具備不同的焦距——也就是說系統需要采用變焦物鏡，從而增加了系統的復雜度。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于二維朗奇光柵的自由曲面眼鏡片光焦度測量裝置，從而簡化了系統規模，降低了成本，且加工工藝易實現。本發明的技術解決方案是：基于二維朗奇光柵的自由曲面眼鏡片光焦度測量裝置，包括光源、準直物鏡、被測樣品、二維朗奇光柵、接收屏、成像物鏡、光電探測器。其主要采用了二維的朗奇光柵，從而取消了旋轉裝置；采用接收屏接收透過被測鏡片的光柵圖像，然后以接收屏作為物面，利用定焦物鏡將接收屏上的光柵圖像成像到光電探測器上，避免采用了變焦物鏡。

所述光源是中心波長為540nm的光源。

所述光源可以是發光二極管(LED)，也可以是中心波長為540nm的激光二極管(LD)或者激光器。

所述接收屏可以是毛玻璃散射屏，也可以是光學樹脂散射屏。

所述光電探測器為CCD、CMOS、PSD、PDA等探測器。

所述后期通過對該圖像的處理，獲得被測樣品的光焦度信息的過程主要分如下步驟：

(1)系統標定：在裝置第一次運行或者長期使用導致精度出現問題的情況下，需要對系統進行標定。方法是：在裝置中不放入樣品，使得平行光直接照射二維朗奇光柵，光電探測器獲取的帶有平面波信息的二維朗奇光柵條紋圖像，將作為系統實際測試時的基準。