專利名稱：一種光焦度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及一種用于測量透鏡的光學參數(shù)的測量系統(tǒng)，其特點在于該光焦度計能夠快速測量被測透鏡的光學參數(shù)。本發(fā)明的另一實施例的光焦度計能夠測量單焦點透鏡和漸進多焦點透鏡二者的光學參數(shù)。
背景技術(shù)：
眼鏡片光學參數(shù)測量是眼鏡片制造和驗光配鏡過程中必不可少的環(huán)節(jié)之一。目前廣泛使用的測量眼鏡片光學參數(shù)的設(shè)備是光焦度計，以下是其工作的基本原理。測量單焦點眼鏡片的光焦度計的工作原理如圖2所示，它由光源12、準直物鏡13、 多孔板14、反射鏡15、鏡片支撐機構(gòu)16、散射屏17、反射鏡18、成像鏡頭19和圖像采集元件20組成。工作原理為光源12發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡13形成平行光束，該平行光束經(jīng)多孔板14空間調(diào)制后形成多束細光束，細光束經(jīng)過反射鏡15轉(zhuǎn)折后到達放置于鏡片支撐機構(gòu)16上的被測鏡片上，透過被測鏡片的光線到達散射屏17上形成散射光，散射光經(jīng)過反射鏡18反射后被成像鏡頭19成像到圖像采集元件20上，圖像采集元件20采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測眼鏡片的光學參數(shù)。漸進多焦點眼鏡片是上世紀五十年代推向市場的一種新型眼鏡片。漸進多焦點眼鏡片光學區(qū)域的光焦度逐漸改變的特性適應(yīng)了人到中年后遠視與近視視力不一致的生理現(xiàn)象，而且漸進多焦點眼鏡片還可以在一定程度上阻止青少年近視的加深(參見文獻1，倪額，余景池，郭培基，丁澤釗.漸變多焦點眼鏡片的測量.光學儀器.2003. 25(1). 19-24)。 由于漸進多焦點眼鏡片的上述特性，有著單焦點眼鏡片和雙光眼鏡片不可比擬的優(yōu)點，漸進多焦點眼鏡片越來越受到人們的青睞。傳統(tǒng)的光焦度計可以測量單焦點眼鏡片光學參數(shù)以及漸進多焦點眼鏡片遠光和近光區(qū)局部光學參數(shù)，不能夠測量漸進多焦點眼鏡片的所有區(qū)域的光學參數(shù)。文獻1提出的基于小型非球面輪廓儀的測量方法從漸變多焦點鏡片的水平標記線(弧矢截線)開始每隔預(yù)定的角度逆時針測量各個截線，得到180度范圍內(nèi)全部截線上各個離散點的矢高數(shù)據(jù)。然后，分別對這些矢高數(shù)據(jù)進行多項式擬合，獲得以多項式表示的各截線的表達式。對多項式擬合后的各截線根據(jù)屈光度公式計算出曲線上各點的屈光度。 文獻1的這種測量方法由于采用測量部分數(shù)據(jù)進行多項式擬合的方式，所以測量速度慢， 并且同樣不能測量所有的參數(shù)，只能測量漸變多焦點鏡面子午方向的屈光度。

發(fā)明內(nèi)容
克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光焦度計，該光焦度計能夠快速測量被測透鏡的光學參數(shù)。另一實施例的光焦度計不但能夠測量單焦點透鏡的光學參數(shù)，而且能夠測量漸進多焦點透鏡的光學參數(shù)。本發(fā)明的一個實施例的一種光焦度計，包括光源、準直物鏡、哈特曼板、第一反射鏡、夾持機構(gòu)、散射屏、第二反射鏡、監(jiān)控成像鏡頭和圖像采集元件。光源發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡形成平行光束。該平行光束經(jīng)哈特曼板調(diào)制后的光入射到被夾持機構(gòu)夾持的漸進多焦點透鏡上。經(jīng)過漸進多焦點透鏡的光線最終入射到散射屏上形成散射。散射光經(jīng)過第二反射鏡反射后被監(jiān)控成像鏡頭成像到圖像采集元件上。圖像采集元件采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測漸進多焦點透鏡的光學參數(shù)信息。根據(jù)本發(fā)明的實施例一種光焦度計，包括光源、準直物鏡、多孔板、哈特曼板、第一反射鏡、夾持機構(gòu)、支撐機構(gòu)、散射屏、第二反射鏡、監(jiān)控成像鏡頭和圖像采集元件。所述光焦度計有兩種工作模式，第一種是測量單焦點透鏡模式，第二種是測量漸進多焦點透鏡模式。工作于單焦點透鏡測量模式時，哈特曼板從光路中移出。光源發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡形成平行光束。該平行光束經(jīng)多孔板空間調(diào)制后形成多束細光束。細光束經(jīng)過第一反射鏡轉(zhuǎn)折后通過夾持機構(gòu)的光闌孔后到達放置于支撐機構(gòu)上的被測透鏡上。透過被測透鏡的光線到達散射屏上形成散射光。散射光經(jīng)過第二反射鏡反射后被監(jiān)控成像鏡頭成像到圖像采集元件上。圖像采集元件采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測眼鏡片的光學參數(shù)信息。工作于漸進多焦點眼鏡片測量模式時，多孔板和單焦鏡片支撐機構(gòu)從光路中移出。光源發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡形成平行光束，該平行光束經(jīng)哈特曼板調(diào)制后的光入射到被夾持機構(gòu)夾持的漸進多焦點透鏡上。經(jīng)過漸進多焦點透鏡的光線最終入射到散射屏上形成散射。散射光經(jīng)過第二反射鏡反射后被監(jiān)控成像鏡頭成像到圖像采集元件上。圖像采集元件采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測漸進多焦點透鏡的光學參數(shù)信息。上述實施例的光焦度計能夠快速測量被測透鏡的光學參數(shù)。另外實施例的光焦度計能夠測量單焦點透鏡和漸進多焦點透鏡二者的光學參數(shù)


圖1為本發(fā)明一個實施例的光焦度計的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光焦度計的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標記列表1 光源，2 準直物鏡，3 多孔板，4 哈特曼板，5 第一反射鏡，6 漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)，7 單焦點眼鏡片支撐機構(gòu)，8 散射屏，9 第二反射鏡，10 監(jiān)控成像鏡頭，11 圖像采集元件，12 光源，13 準直物鏡，14 多孔板，15 反射鏡，16 鏡片支撐機構(gòu)，17 散射屏，18 反射鏡，19 成像鏡頭，20 圖像采集元件
具體實施例方式下面將詳細描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是不必采用這些特定細節(jié)來實行本發(fā)明。在其他實例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的光焦度計包括光源1、準直物鏡2、多孔板3、哈特曼板4、第一反射鏡5、漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6、單焦點眼鏡片支撐機構(gòu)7、散射屏8、第二反射鏡9、監(jiān)控成像鏡頭10和圖像采集元件11。光焦度計有兩種工作模式，第一種是測量單焦點眼鏡片模式，第二種是測量漸進多焦點眼鏡片模式。當光焦度計工作于單焦點眼鏡片測量模式時，哈特曼板4從光路中移出，移動到如圖1中對應(yīng)的虛線位置。在測量之前光焦度計需要先進行標定，其目的是消除光焦度計內(nèi)部的固有誤差以及產(chǎn)生測量眼鏡片時的參考標準，標定時光源1發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡 2形成平行光束，該平行光束經(jīng)多孔板3空間調(diào)制后形成多束細光束，細光束經(jīng)過第一反射鏡5轉(zhuǎn)折后通過漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6的光闌孔，再穿過單焦點眼鏡片支撐機構(gòu)7 的通光孔，之后光線到達散射屏8上形成散射光，散射光經(jīng)過第二反射鏡9反射后被監(jiān)控成像鏡頭10成像到圖像采集元件11上，在圖像采集元件11上形成與多孔板對應(yīng)的光斑陣列，圖像采集模塊將該光斑陣列記錄并且存儲起來，而后圖像處理模塊將使用專用的質(zhì)心計算方法就算出標定光斑陣列各個光斑的質(zhì)心。測量時，將被測眼鏡片(圖1中并未畫出)放置在單焦點眼鏡片支撐機構(gòu)7上，此時光路中由于被測眼鏡片的引入，經(jīng)過第一反射鏡轉(zhuǎn)折后的細光束在穿過被測眼鏡片后光束將會發(fā)生偏折，從而導(dǎo)致到達散射屏上的光束發(fā)生改變，從而在圖像采集元件11上形成新的光斑陣列，圖像采集模塊將新的光斑陣列記錄并且存儲起來，而后圖像處理模塊將使用專用的質(zhì)心計算方法就算出測量光斑陣列各個光斑的質(zhì)心。最終通過計算標定光斑陣列質(zhì)心位置和測量光斑質(zhì)心位置之間的偏移情況，就可以獲得被測鏡片的光學參數(shù)。通過圖像處理模塊對圖像進行處理并且與標定時存儲的信息對比獲得被測眼鏡片的光學參數(shù)。當光焦度計工作于漸進多焦點眼鏡片測量模式時，多孔板3和單焦鏡片支撐機構(gòu) 7從光路中移出，例如移至圖1所示對應(yīng)的虛線位置。在測量之前光焦度計同樣需要先進行標定，其目的是消除光焦度計內(nèi)部的固有誤差以及產(chǎn)生測量眼鏡片時的參考標準，標定時光源1發(fā)出的光準直物鏡2形成平行光束，該平行光束經(jīng)哈特曼板4調(diào)制后的光穿過漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6的中心光闌孔，之后光線到達散射屏8上形成散射光，散射光經(jīng)過第二反射鏡9反射后被監(jiān)控成像鏡頭10成像到圖像采集元件11上，在圖像采集元件11上形成與多孔板對應(yīng)的光斑陣列，圖像采集模塊將該光斑陣列記錄并且存儲起來，而后圖像處理模塊將使用專用的質(zhì)心計算方法就算出標定光斑陣列各個光斑的質(zhì)心。圖像采集元件采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理，并將處理后的信息存儲起來。測量時，將被測眼鏡片(圖1中未畫出)放置在漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6上， 此時光路中由于被測眼鏡片的引入，經(jīng)過第一反射鏡轉(zhuǎn)折后的細光束在穿過被測眼鏡片后光束將會發(fā)生偏折，從而導(dǎo)致到達散射屏上的光束發(fā)生改變，從而在圖像采集元件11上形成新的光斑陣列，圖像采集模塊將新的光斑陣列記錄并且存儲起來，而后圖像處理模塊將使用專用的質(zhì)心計算方法就算出測量光斑陣列各個光斑的質(zhì)心。最終通過計算標定光斑陣列質(zhì)心位置和測量光斑質(zhì)心位置之間的偏移情況，就可以獲得被測鏡片的光學參數(shù)。通過圖像處理模塊對圖像進行處理并且與標定時存儲的信息對比獲得被測眼鏡片的光學參數(shù)。光焦度計在標定和測量過程中都要計算光斑的質(zhì)心位置，主要是根據(jù)下面的公式 ⑴和(2)來計算光斑質(zhì)心的位置(Xi，yi)M N
^C nml nm/ 1 Λ——
ΣΣ/
L·^ L·^ -L nm
m=\ n=\
M N
Σ Σ jv 腿/腦(y =is^JTn-
^J ^J I nm
m=\ n=\上式中，m = 1，. . .，Μ，η = 1，. . .，N為子孔徑映射到光電探測器光敏靶面上對應(yīng)的像素區(qū)域，Inm是光電探測器光敏靶面上第(n，m)個像素接收到的信號，χ , y 分別為第 (n, m)個像素的χ坐標和y坐標。根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述的光源1為功率在ImW-IOmW之間、波長為532nm的發(fā)光二極管。另外，在該實施例中，哈特曼板4通光小孔的直徑在0. 2mm到0. 4mm之間，所述通光小孔之間的間距在1. 5-2. 5mm之間。本發(fā)明的該實施例的光焦度計具備了測量漸進多焦點透鏡的能力，同時還保留了測量單焦點透鏡的功能。變型雖然如圖1所示的實施例是既能測量單焦點眼鏡片又能測量多焦點眼鏡片的光焦度計，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該能夠意識到本發(fā)明的實施例也可以是只包含測量多焦點眼鏡片的元件的光焦度計。根據(jù)變型實施例，光焦度計包括光源1、準直物鏡2、哈特曼板4、第一反射鏡5、漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6、散射屏8、第二反射鏡9、監(jiān)控成像鏡頭10和圖像采集元件11。 在這種情況下，光焦度計僅僅工作在測量漸進多焦點眼鏡片的模式。在測量之前光焦度計同樣需要先進行標定，其目的是消除光焦度計內(nèi)部的固有誤差以及產(chǎn)生測量眼鏡片時的參考標準，標定時光源1發(fā)出的光準直物鏡2形成平行光束，該平行光束經(jīng)哈特曼板4調(diào)制后的光穿過漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6的中心光闌孔，之后光線到達散射屏8上形成散射光，散射光經(jīng)過第二反射鏡9反射后被監(jiān)控成像鏡頭10成像到圖像采集元件11上，圖像采集元件采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理，并將處理后的信息存儲起來。測量時，將被測眼鏡片放置在漸進多焦點眼鏡片夾持機構(gòu)6上，此時光路中由于被測眼鏡片的引入，經(jīng)過第一反射鏡轉(zhuǎn)折后的細光束在穿過被測眼鏡片后光束將會發(fā)生偏折，從而導(dǎo)致到達散射屏上的光束發(fā)生改變，這些變化被監(jiān)控成像鏡頭10和圖像采集元件 11成像并且記錄和存儲。最終，通過圖像處理模塊對圖像進行處理并且與標定時存儲的信息對比獲得被測眼鏡片的光學參數(shù)。此外，盡管上述實施例中的測量對象是用于眼鏡上的光學透鏡，S卩眼鏡片，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，也可以測量其他用途的光學透鏡，例如多焦點透鏡等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)理解，本發(fā)明所用的實施例所用的術(shù)語是說明和示例性、 而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種光焦度計，包括光源(1)、準直物鏡O)、哈特曼板G)、第一反射鏡(5)、夾持機構(gòu)(6)、散射屏(8)、第二反射鏡(9)、監(jiān)控成像鏡頭(10)和圖像采集元件(11)；其中，光源(1)發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡( 形成平行光束，該平行光束經(jīng)哈特曼板(4) 調(diào)制后的光入射到被夾持機構(gòu)(6)夾持的漸進多焦點透鏡上，經(jīng)過漸進多焦點透鏡的光線最終入射到散射屏(8)上形成散射，散射光經(jīng)過第二反射鏡(9)反射后被監(jiān)控成像鏡頭 (10)成像到圖像采集元件(11)上，圖像采集元件(11)采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測漸進多焦點透鏡的光學參數(shù)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光焦度計，其中所述的光源(1)為功率在ImW-IOmW之間、波長為532nm的發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光焦度計，其中所述哈特曼板(4)通光小孔的直徑在0.2mm 到0. 4mm之間，所述通光小孔之間的間距在1. 5-2. 5mm之間。
4.一種光焦度計，包括光源(1)、準直物鏡O)、多孔板(3)、哈特曼板G)、第一反射鏡 (5)、夾持機構(gòu)(6)、支撐機構(gòu)(7)、散射屏(8)、第二反射鏡(9)、監(jiān)控成像鏡頭(10)和圖像采集元件(11)；所述光焦度計有兩種工作模式，第一種是測量單焦點透鏡模式，第二種是測量漸進多焦點透鏡模式；工作于單焦點透鏡測量模式時，哈特曼板(4)從光路中移出，光源(1)發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡( 形成平行光束，該平行光束經(jīng)多孔板C3)空間調(diào)制后形成多束細光束，細光束經(jīng)過第一反射鏡(5)轉(zhuǎn)折后通過夾持機構(gòu)(6)的光闌孔后到達放置于支撐機構(gòu)(7)上的被測透鏡上，透過被測透鏡的光線到達散射屏(8)上形成散射光，散射光經(jīng)過第二反射鏡(9)反射后被監(jiān)控成像鏡頭(10)成像到圖像采集元件(11)上，圖像采集元件(11)采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測眼鏡片的光學參數(shù)信息；工作于漸進多焦點眼鏡片測量模式時，多孔板(3)和單焦鏡片支撐機構(gòu)(7)從光路中移出，光源(1)發(fā)出的光經(jīng)過準直物鏡( 形成平行光束，該平行光束經(jīng)哈特曼板(4)調(diào)制后的光入射到被夾持機構(gòu)(6)夾持的漸進多焦點透鏡上，經(jīng)過漸進多焦點透鏡的光線最終入射到散射屏(8)上形成散射，散射光經(jīng)過第二反射鏡(9)反射后被監(jiān)控成像鏡頭(10)成像到圖像采集元件(11)上，圖像采集元件(11)采集后的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理模塊進行圖像處理獲得被測漸進多焦點透鏡的光學參數(shù)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光焦度計，其中所述的光源⑴為功率在ImW-IOmW之間、波長為532nm的發(fā)光二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光焦度計，其中所述哈特曼板(4)通光小孔的直徑在0.2mm 到0. 4mm之間，所述通光小孔之間的間距在1. 5-2. 5mm之間。
全文摘要
公開了一種光焦度計，用于測量眼鏡片的光學參數(shù)，其特點在于能夠快速測量被測透鏡的各種光學參數(shù)。另一實施例不僅能夠測量單焦眼鏡片的光學參數(shù)，還能夠測量漸進多焦點眼鏡片的光學參數(shù)。包括光源、準直透鏡、多孔板、哈特曼板、鏡片夾持機構(gòu)、散射屏以及成像和圖像采集系統(tǒng)。光源出射的光經(jīng)多孔板或者哈特曼板調(diào)制后入射到被測鏡片，經(jīng)過被測鏡片后的光束入射到散射屏之后被成像和圖像采集系統(tǒng)采集，而后經(jīng)過圖像處理獲得被測眼鏡片的各種光學參數(shù)。
文檔編號G01M11/02GK102564739SQ20111044522
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者史國華, 張雨東, 楊金生, 王飛, 魏凌 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所