镜片光学中心定位仪制造技术

镜片中心定位仪是用于光学检验的仪器。它利用两图案板和有关函数调制被测相位物体的相位变化率，并以条纹的形式表示。根据条纹分布的形态可直接确定被测物的有关参数。本发明专利技术提供了测量各种镜片光学中心和屈光度，变焦镜片参数和玻璃制品缺陷的实用仪器。本发明专利技术的优点是结构简单，操作方便，可直接而形象地取得光学中心的精确位置。并具有多用途性能。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焦度仪(屈光度仪)类型的光学检测仪器，主要用于各种眼镜片的光学中心定位，也可以用于透镜中心定位，镜片屈光度粗测，透镜和镜片的像质分析及玻璃制品的缺陷检验。到目前为止，眼镜片的光学中心定位主要采用顶点屈光度仪，即移动镜片使观察到的照明图案位于观察十字线中心时，在该仪器光轴线上给镜片打上印记代表光学中心位置。这种传统的方法不是整口径测量，有如下缺点1.光学中心是间接地被确定，不直观，精度不高，操作费时。2.不能同时测定一付眼镜的两片镜片的光学中心，因此不能直接测出一付眼镜的光学中心距离。3.不能同时测定双光，多光和变焦镜片的各光学中心。4.不能区分变焦镜片的视近区，视远区，变焦区和畸变区，不能测定变焦情况。5.不能测定镜片的像质。6.不能用于玻璃制品的缺陷观察。还应当说明玻璃制品的缺陷检验传统方法是用目视观察，没有适用仪器，变焦镜片也没有专用仪器。专利技术者之一曾在美国AppliedOptics上发表了Quasi-interferometrywithcodedcorrelationfiltering(1982)Optical-correlationquasi-interferometryanewviewpointonspatialfrequencyfiltering(1983)两篇论文，提出了一种测量强变化相位物体的新方法，这些论文仅仅阐述了原理和理论，其中所列单透镜系统由光源、照明图案板、成像透镜、检测图案板和观察屏组成，具有结构简单的优点，但是没有给出适合于光学中心定位和变焦镜片测量的光学系统结构参数和图案板的图形，不构成可供实践使用的镜片光学中心定位仪。本专利技术的原理是使每个像点光强由照明光先后通过照明图案板和检测图案板后的总和产生。这过程中，光束会集于对应的物点上，当被测物的相位变化率为零时，像点光强正比于两图案板在无相对位移时的透过率乘积。当物体存在相位变化率时，光束通过物体后发生偏转使两图案板之间的投影产生相对位移，因而像点光强正比于有相对位移的两图案板透过率乘积，总之，随物体相位变化率的变化，像点光强等于两图案板透过率函数的相关积分函数，该相关函数设计为特定要求的明暗交替的图案分布，观察屏上物体像中则出现与光学中心和相位变化率有关的明暗变化的标记和条纹，一般镜片，变焦镜和玻璃制品都是各具特性的强变化相位物体，因此产生的条纹分布就表示了它们的特性。本专利技术的光学中心定位仪，从扩展照明光源开始，依次是照明图案板，透明载物板，成像透镜，检测图案板和观察屏。本专利技术的技术解决方案有两大部份1.关于光学系统。为使观察像与物体真实大小一致，应取物体成像放大率M1＝1，为缩小仪器体积或观察细节方便，物体成像放大率可适当缩小或增大，一般以M1＝0.5～2为宜，照明图案板到检测图案板的成像放大率为M2，首先应使M2＜M1，为使观察屏上的背景照明亮度比较均匀，应使M2＝(1/3～2/3)M1。为能观察到一付眼镜，并使系统轴线长度不太长，成像透镜的焦距f取50mm-150mm为宜，为使成像透镜口径能通过尽量多的照明图案板图案，应使其相对口径尽量大，一般宜大于1∶4.5，为保证测量正确性和条纹对比度，在成像透镜前焦面前距离f/M1的透明载物台平面上应当有φ100mm～φ150mm的线性成像范围，在前焦面前距离f/M2的照明图案板平面上应当有大于φ100mm～φ150mm的线性成像范围。透明载物板或观察屏上刻有标尺以测量光学中心距离，也刻有分划圈图案以测量屈光度，标尺可取1毫米为单元，分划圈图案最好是圆环形或正方格形。2.关于照明图案板和检测图案板由于成像透镜的相对口径的限制，对某一物点而言只有局部的照明图案板和检测图案板在起作用，因此除在一般性原理中描述的那样需要有高对比度的相关函数外，尚需满足如下特殊条件，照明图案板和检测图案板的图案的局部的相关函数也应具有完整的和具有光学中心标志的相关函数。为适应多用途测量的需要，照明图案板和检测图案板的基本图案为方格加斜45°“十”字，斜45°“十”字等间隔地分布在方格交点上，当d为斜45°“十”字叉间隔时，方格线间隔为d/M，其中N为大于1的自然数。其自相关函数有相似的图形。照明图案板的横向和纵向尺寸最好大于一付眼镜的外框，检测图案板为其M2倍大小。透明载物板至照明图案板距离为D，则可求得D＝(1/M2-1/M1)f.照明图案板的斜“十”字线间隔为d，则单焦镜片像中出现的斜十字线图形的间距为d′＝d/D(1000/｜φ｜)·M1(mm)其中φ为被测镜片之屈光度。为使光学中心的位置能明确确定，应使镜片像中除代表光学中心的斜“十”字时，其它斜“十”字尽量少甚至没有。令照明图案板上方格的间隔为d/N，分划圈半径为r，则分划圈直径上所占的方格数p表示被测镜片的屈光度｜φ｜＝p/2·(d/NDr)·1000×(M1)(D)当分划圈刻在观察屏上时要乘上M1，刻在载物板上时则不乘。为保证测量精度，要求照明图案板的刻线宽度小于或等于0.2d/N，检测图案板的刻线宽为其M2倍。对于不同的使用目的，也可采用其它形式的图案，如周期性排列的中心辐射形图案用于镜片中心测量，光栅形图案用于玻璃制品缺陷检验等。图案板的图案选定后，一般可使照明图案板和检测图案板都采用选定图案，也可使一块图案板采用选定图案，另一块只用能实现选定相关函数的较简单的关键图案。照明图案板和检测图案板的图形可以都是亮线透过型的，这时物体像中条纹是亮条纹并产生亮背景。两图案板中可以一个为亮线透过率型另一个为暗线透过率型，则条纹为暗条纹并产生暗背景。两图案板可以是一块是彩色的，也可以两块均是彩色的，这使条纹和背景均为彩色。为进一步缩小体积，在成像透镜前后都可以用反射镜折光。扩展照明光源可以用普通白炽灯、荧光灯，也可以用场致发光平面光源。由此可见，本专利技术具有如下明显优点1.能精确和形象地直接显示出镜片的光学中心，特别是能同时显示多焦和变焦镜片的各个光学中心。2.能直接测定一付眼镜的光学中心距离。3.可精确区分和测定变焦镜片的视近区，视远区，变焦区和畸变区及其有关数据。4.可大致测量镜片的屈光度。5.可用于镜片或透镜的像质测量。6.可用于玻璃制品的缺陷检验。 附图说明图1是本专利技术一种实施例的光路图。图2是检测图案板和照明图案板的透过率函数图案示意图。图3是透明载物板或观察屏上分划圈。图4是一付眼镜的光学中心示意图和刻尺示意图。图5是镜片屈光度测量示意图。图6是双光镜片光学中心示意图。图7是变焦镜片示意条纹图。下面结合附图进一步详细说明本专利技术及实施例。图1是本专利技术一个实施例的光路图。照明光源1采用白炽灯或荧光灯管或者采用场致发光平面光源，其照明照明图案板2，照明图案板2和检测图案板8用光刻工艺制成，也可在金属底板上刻制图案而成。反射镜3和反射镜7为缩小仪器的外形尺寸而装置的，成像透镜6有两个作用一是把照明图案板2成像于检测图案板8上，二是把透明载物板4和被测物5成像在观察屏9上，为易于测量和比较，物体成像放大率M1取1，照明图案板2对检测图案板8之放大率M2取1/2。图2是一种照明图案板和检测图案板的图案的示意图。黑线表示透光，它由方格形图案加上斜45°“十”字叉组成。这样，相关函数具有相似的图案。由于放大率为1/2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于透明体特别是镜片检测的光学中心定位仪，有光源１、照明图案板２、成像透镜６、检测图案板８和观察屏９，其特征是：ａ）所说的光源为扩展光源，ｂ）在所说的照明图案板２与成像透镜６之间还有透明载物板４，ｃ）所说的照明图案板２和检测 图案板８的基本图案是方格加斜４５°“＋”字叉、斜４５°“＋”字叉等间距地分布在方格线的交点上，当ｄ为斜４５°“＋”字叉间隔时，方格线间隔为ｄ／Ｎ，其中Ｎ为大于１的自然数，ｄ）透明载物板４上的物体成像放大率Ｍ１为０．５～２，照明图案板到检 测图案板的成像放大率Ｍ２为１／３～２／３Ｍ１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立人，郑艳玲，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]