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作者: 发布时间:2017-01-03 来源: 繁体版
  本文依据焦度计侧量眼镜片顶焦度(d)的光学原理,分析了测量误差来源并给出了校正方法。由于被测镜 片的后表面曲率(弯度)各不相同,致便镜片后顶点与焦度计物镜后焦点不相重合,因而造成测量误差。给出的校正方法包括硬

  本文依据焦度计侧量眼镜片顶焦度(d)的光学原理,分析了测量误差来源并给出了校正方法。由于被测镜 片的后表面曲率(弯度)各不相同,致便镜片后顶点与焦度计物镜后焦点不相重合,因而造成测量误差。给出的校正方法包括硬件校正和软件校正:设计不同高度的 镜片支座,保证镜片顶点与焦度计物镜焦点相重合,或计算、编制顶焦度修正表,由自动焦度仪单片机查表修正。Cor自动化在线网

  1引言Cor自动化在线网

  焦度计用来测量眼镜片(包括角膜接触镜)的顶焦度(d)、棱镜度(△),确定柱镜轴位方向等。它使用镜片的顶焦度(即顶焦距的倒数)来表征其屈 光能力,而不是使用镜片的光焦度。因为顶焦度以镜片顶点为基准,是一个可测量参数,这就使配装眼镜片时顶角距(镜片后顶点到人眼角膜的距离)得以保证。而 光焦度以镜片主点为基准,上述参数难以测量和保证。在焦度计测量中,由于被测镜片的后表面曲率(弯度)各不相同,形状也有凹、凸、平面之分,致使镜片后顶 点与焦度计物镜后焦点不相重合,因而造成较大测量误差,本文依据焦度计的测量原理,分析了眼镜片顶焦度的测量误差来源并给出了校正方法。Cor自动化在线网

  2焦度计的测f误差来源Cor自动化在线网

  2.1甚于调焦成像原理的焦度计Cor自动化在线网

  基于调焦成像原理的焦度计有目视式(如图1所示)和投影式两种[1],现以目视式为例说明其测量误差来源。由光学成像关系得被检镜片的顶焦度d值由式(1)求得:Cor自动化在线网

  焦度计的测量误差和校正方法研究Cor自动化在线网

  图1与式(1)中,羲为分划板与物镜前焦点f1之间的距离,f,’为物镜后焦点,f1’为物镜焦距,当x=0,即f1‘与被检镜片后顶点相重 合,d与z1成线性关系。肠是可测量值,由符合线性关系的位移传感器或与分划板同步移动的读数尺读得,从而得到被检镜片的顶焦度d值。Cor自动化在线网

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  焦度计中使用一个镜片承座,并兼作光阑,光阑与f‘1重合。但是由于被测量镜片的后表面曲率(弯度)各不相同,形状也有凹、凸、平面之分,致使 镜片后顶点与f’1分离,产生的x值各不相同,式(1)中d与z1不再成线性关系,因而造成测量误差,且随镜片的焦度值的增大误差值也增大〔2〕。Cor自动化在线网

  对式(1)求微分,并令x趋近于零,误差值dd由式(2)给出,且随d的平方而迅速增大。只有后表面为平面的被测镜片,才能保证镜片后顶点与f‘1重合,不产生误差。Cor自动化在线网

  焦度计的测量误差和校正方法研究Cor自动化在线网

  2. 2基于ccd与单片机技术的自动焦度仪Cor自动化在线网

  自动焦度仪的光学原理如图2所示。图中被测眼镜片由四孔光阑承坐,由平行光照明,通过成像物镜,在ccd上得到四像点,即可求得被测镜片的球镜度、柱镜度、柱镜轴位、棱镜度和棱镜底方向。Cor自动化在线网

  焦度计的测量误差和校正方法研究Cor自动化在线网

  设四孔光阑以半径a呈圆周分布,成像物镜焦距为f’,其后焦点与四孔光阑相重合,其前焦点与ccd相重合,b为ccd上四像点到光轴的距离。如 被测镜片后顶点与成像物镜后焦点相重合(即图2中x=0),此时z为镜片的后顶焦距,1/z为镜片的后顶焦度( d)。根据光学成像公式,有:Cor自动化在线网

  焦度计的测量误差和校正方法研究Cor自动化在线网

  显然,只要测得b值,就可得到被测镜片顶焦度d值。但是,如果被测镜片后顶点与成像物镜后焦点不相重合,即x≠0时,自动焦度仪同样要产生测量误差,且误差来源和性质与基于调焦成像原理的焦度计相同。Cor自动化在线网

  3焦度计测量误差的校正方法Cor自动化在线网

  根据进一步的分析,证明当d小于士15 m-1时,测试精度尚可;当d大于士15m-1时,测试精度已不够;达到士20m-1及以上时,精度明显下降。Cor自动化在线网

  3.1硬件校正Cor自动化在线网

  改进焦度计的设计,确保物镜后焦点f1‘值如表1所示。Cor自动化在线网

  焦度计的测量误差和校正方法研究Cor自动化在线网

  表以外的弯度对应的支座高度修正值dx都可由(1)式计算得到。Cor自动化在线网

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  3. 2软件校正Cor自动化在线网

  不改变支座高度,根据式(3)求出不同弯度镜片的dx,再由式((2)求出dd与dx的关系编制修正表,由自动焦度仪单片机查表修正。若支座(光阑)口径a=8mm,修正值如表2所示。Cor自动化在线网

  焦度计的测量误差和校正方法研究Cor自动化在线网

  4结论Cor自动化在线网

  目前,我国市场上的眼镜片质量存在的问题很大,原因除了加工因素以外还跟测量仪器和计量规程有关。本文所提出的基于调焦成像原理的目视式焦度计 和基于ccd成像与单片机技术的自动焦度计都是市场上广为流通的,其测量误差来源清晰,理论分析与市场检测结果很吻合,问题集中在高度数(d》 15m-1)眼镜片上Cor自动化在线网


焦度计的测量误差和校正方法研究
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