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焦度计的测量误差和校对办法研讨

焦度计的测量误差和校正方法研究-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。

  本文依据焦度计侧量眼镜片顶焦度(d)的光学原理,剖析了丈量差错来历并给出了校对办法。因为被测镜 片的后外表曲率(弯度)各不相同,致便镜片后极点与焦度计物镜后焦点不相重合,因此形成丈量差错。给出的校对办法包含硬件校对和软件校对:规划不同高度的 镜片支座,保证镜片极点与焦度计物镜焦点相重合,或核算、编制顶焦度批改表,由主动焦度仪单片机查表批改。

  1导言

  焦度计用来丈量眼镜片(包含角膜触摸镜)的顶焦度(d)、棱镜度(△),确认柱镜轴位方向等。它运用镜片的顶焦度(即顶焦距的倒数)来表征其屈 光才干,而不是运用镜片的光焦度。因为顶焦度以镜片极点为基准,是一个可丈量参数,这就使配装眼镜片时顶角距(镜片后极点到人眼角膜的间隔)得以保证。而 光焦度以镜片主点为基准,上述参数难以丈量和保证。在焦度计丈量中,因为被测镜片的后外表曲率(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,因此形成较大丈量差错,本文依据焦度计的丈量原理,剖析了眼镜片顶焦度的丈量差错来历并给出了校对办法。

  2焦度计的测f差错来历

  2.1甚于调焦成像原理的焦度计

  依据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],现以目视式为例阐明其丈量差错来历。由光学成像联系得被检镜片的顶焦度d值由式(1)求得:

  

  图1与式(1)中,羲为分划板与物镜前焦点f1之间的间隔,f,’为物镜后焦点,f1’为物镜焦距,当x=0,即f1‘与被检镜片后极点相重 合,d与z1成线性联系。肠是可丈量值,由契合线性联系的位移传感器或与分划板同步移动的读数尺读得,然后得到被检镜片的顶焦度d值。

  

  焦度计中运用一个镜片承座,并兼作光阑,光阑与f‘1重合。可是因为被丈量镜片的后外表曲率(弯度)各不相同,形状也有凹、凸、平面之分,致使 镜片后极点与f’1别离,发生的x值各不相同,式(1)中d与z1不再成线性联系,因此形成丈量差错,且随镜片的焦度值的增大差错值也增大〔2〕。

  对式(1)求微分,并令x趋近于零,差错值dd由式(2)给出,且随d的平方而敏捷增大。只需后外表为平面的被测镜片,才干保证镜片后极点与f‘1重合,不发生差错。

  

  2. 2依据ccd与单片机技能的主动焦度仪

  主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,经过成像物镜,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。

  

  设四孔光阑以半径a呈圆周散布,成像物镜焦距为f’,这以后焦点与四孔光阑相重合,其前焦点与ccd相重合,b为ccd上四像点到光轴的间隔。如 被测镜片后极点与成像物镜后焦点相重合(即图2中x=0),此刻z为镜片的后顶焦距,1/z为镜片的后顶焦度( d)。依据光学成像公式,有:

  

  显着,只需测得b值,就可得到被测镜片顶焦度d值。可是,假如被测镜片后极点与成像物镜后焦点不相重合,即x≠0时,主动焦度仪相同要发生丈量差错,且差错来历和性质与依据调焦成像原理的焦度计相同。

  3焦度计丈量差错的校对办法

  依据进一步的剖析,证明当d小于士15 m-1时,测验精度尚可;当d大于士15m-1时,测验精度已不行;到达士20m-1及以上时,精度显着下降。

  3.1硬件校对

  改善焦度计的规划,保证物镜后焦点f1‘值如表1所示。

  

  表以外的弯度对应的支座高度批改值dx都可由(1)式核算得到。

  

  3. 2软件校对

  不改动支座高度,依据式(3)求出不同弯度镜片的dx,再由式((2)求出dd与dx的联系编制批改表,由主动焦度仪单片机查表批改。若支座(光阑)口径a=8mm,批改值如表2所示。

  

  4定论

  现在,我国商场上的眼镜片质量存在的问题很大,原因除了加工要素以外还跟丈量仪器和计量规程有关。本文所提出的依据调焦成像原理的目视式焦度计 和依据ccd成像与单片机技能的主动焦度计都是商场上广为流转的,其丈量差错来历明晰,理论剖析与商场检测成果很符合,问题会集在高度数(d》 15m-1)眼镜片上

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