關(guān)于焦度計(jì)測(cè)量誤差和校正方法的探討

吳歡

靖江市產(chǎn)品質(zhì)量綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心 江蘇靖江 214500

一般來(lái)說(shuō)，所有眼鏡片都會(huì)存在后表面曲率彎度不同問(wèn)題，這導(dǎo)致鏡片本身的后頂點(diǎn)與焦度無(wú)法重合，進(jìn)而造成測(cè)量誤差。基于校正方法分析硬件校正與軟件校正，可設(shè)計(jì)不同高度的鏡片支座，了解鏡片頂點(diǎn)與焦度計(jì)物鏡焦點(diǎn)重合問(wèn)題，對(duì)其頂光角度進(jìn)行修正值計(jì)算，最終修正眼鏡片后表面曲率彎度[1]。

1 關(guān)于焦度計(jì)

焦度計(jì)主要用于測(cè)量眼鏡片頂光角度D 以及棱鏡度△，對(duì)柱鏡軸位方向也能實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整。在表征其屈光能力過(guò)程中，需要結(jié)合可測(cè)量參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，了解眼鏡片頂角距離，確保眼鏡片頂點(diǎn)到人眼角膜距離正確。在該過(guò)程中，還要對(duì)眼鏡片的頂光焦度進(jìn)行調(diào)整，分析鏡片主點(diǎn)基準(zhǔn)，設(shè)置可測(cè)量參數(shù)內(nèi)容。不過(guò)，現(xiàn)實(shí)中上述參數(shù)指標(biāo)測(cè)量可能難以保證，例如在焦度計(jì)測(cè)量過(guò)程中就容易出現(xiàn)由于眼鏡片凹凸不平所導(dǎo)致的眼鏡片后頂點(diǎn)與焦度計(jì)物鏡后焦點(diǎn)不重合這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致較大測(cè)量誤差的產(chǎn)生。結(jié)合焦度計(jì)測(cè)量原理，對(duì)眼鏡片頂焦度測(cè)量誤差進(jìn)行分析，可給出具體的焦度計(jì)測(cè)量誤差校正方法[2]。

2 焦度計(jì)測(cè)量誤差的來(lái)源分析

要對(duì)焦度計(jì)測(cè)量誤差來(lái)源進(jìn)行分析，主要是參考應(yīng)用了調(diào)焦成像基本原理，對(duì)焦度計(jì)，其方法包括了目視式測(cè)量誤差分析以及投影式測(cè)量誤差分析。傳統(tǒng)中一般采用到目視式誤差來(lái)源測(cè)量，它建立了光學(xué)成像關(guān)系檢鏡片頂光焦度測(cè)量公式，其公式應(yīng)該如下[3]：

在上述公式中，頂光角度D 直接與可測(cè)量值1z 形成線性關(guān)系，二者符合線性關(guān)系中的位移傳感器同步數(shù)據(jù)，通過(guò)閱讀數(shù)尺就能分析檢查出被檢鏡片的頂光角度D 的具體數(shù)值。

還以目視式焦度計(jì)光學(xué)分析為例，它其中設(shè)置了一個(gè)專門(mén)的鏡片承座，它主要與表面曲率彎度影響相互重合，但是考慮到眼鏡片表面曲率彎度是不盡相同的（有凹透鏡、凸透鏡、平面鏡之區(qū)分），所以，在分析過(guò)程中容易出現(xiàn)眼鏡片后頂點(diǎn)數(shù)值與D 值各不相同問(wèn)題，進(jìn)而不再構(gòu)成線性關(guān)系，最終造成測(cè)量誤差問(wèn)題，此時(shí)伴隨鏡片角度值的增大，其誤差值也會(huì)不斷增大。在進(jìn)一步分析過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)焦度計(jì)測(cè)量過(guò)程中頂光角度D 數(shù)值無(wú)限接近于0，那么它的誤差值就會(huì)伴隨D 值的平方而呈現(xiàn)迅速增大態(tài)勢(shì)，其眼鏡片表面的被測(cè)鏡片也會(huì)與后頂點(diǎn)D值相互重合，此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何誤差，無(wú)需進(jìn)行校正[4]。

3 焦度計(jì)測(cè)量設(shè)備分析與誤差測(cè)量校正方法

3.1 焦度計(jì)測(cè)量設(shè)備

為了有效減小焦度計(jì)測(cè)量誤差，需要采用到全新的基于CCD與單片機(jī)技術(shù)功能的自動(dòng)焦度計(jì)。自動(dòng)焦度計(jì)中包含了被測(cè)眼鏡片中的四孔光闌，它們所照射出的光為平行光，可通過(guò)成像物鏡在CCD 上獲得四像點(diǎn)，再測(cè)量鏡片球鏡度與柱鏡度，同時(shí)分析棱鏡底與棱鏡底具體方向。

基于自動(dòng)焦度儀的光學(xué)原理技術(shù)，專門(mén)設(shè)計(jì)四孔光闌，并對(duì)其光闌半徑a 進(jìn)行分析。一般來(lái)說(shuō)，四孔光闌是呈現(xiàn)圓周分布的，它的成像物鏡焦距應(yīng)該與眼鏡片后焦點(diǎn)中的四孔光闌是相互吻合的。另外它的前焦點(diǎn)則與CCD 成像鏡片相互結(jié)合。此時(shí)分析被測(cè)鏡后頂點(diǎn)成像可了解到其焦點(diǎn)的具體重合度，如果D 值為0，那么鏡片后頂焦距就應(yīng)該為1/z，由此可獲得光學(xué)成像計(jì)算公式：

1/z=-Da

在這里要測(cè)量a 值，為此必須求解分析得出被測(cè)眼鏡片的頂光焦度D 值，了解被測(cè)鏡片后頂點(diǎn)成像物鏡焦點(diǎn)，確保二者不相重合，即保證D 值不為0。此時(shí)利用自動(dòng)焦度儀分析所產(chǎn)生測(cè)量誤差，確保其誤差來(lái)源與性質(zhì)都可基于調(diào)教成像原理成立，且焦度計(jì)設(shè)置參數(shù)完全保持相同。

3.2 焦度計(jì)測(cè)量誤差校正方法解讀

利用單文所提到的自動(dòng)焦度計(jì)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)焦度計(jì)測(cè)量誤差的有效校正，證明如果頂光角度D 數(shù)值在＜±15m-1 時(shí)，分析其測(cè)試精度是否滿足自動(dòng)焦度計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。如果D 數(shù)值在＞±15m-1 時(shí)，則表示其測(cè)試精度是不足的，如果D 數(shù)值達(dá)到±20m-1 以上，則表明測(cè)量精度是明顯下降的。結(jié)合上述數(shù)據(jù)分析必須要對(duì)自動(dòng)焦度計(jì)的硬件內(nèi)容進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦度計(jì)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，保證其物鏡后焦點(diǎn)數(shù)值滿足眼鏡片彎度要求。例如眼鏡片的鏡片彎度在平面時(shí)，自動(dòng)焦度計(jì)的焦度修正值應(yīng)該在0dx/mm，如果眼鏡片的鏡片彎度在±3 時(shí)，自動(dòng)焦度計(jì)的角度修正值應(yīng)該在±0.05dx/mm[5]。通過(guò)自動(dòng)焦度計(jì)外表面彎度對(duì)應(yīng)制作高度修正值進(jìn)行分析，了解其dx 計(jì)算公式應(yīng)該如下：

在上述公式中，其中a 表示支座光闌口徑，r 表示被檢鏡片的曲率半徑，dx 表示支座高度修正值。結(jié)合這些數(shù)值進(jìn)行硬件操作。

隨后進(jìn)行軟件操作，在不改變自動(dòng)焦度儀承座高度的基本條件之上，分析不同彎度鏡片下的D 值，了解dx 關(guān)系編制修正表，分析自動(dòng)焦度儀的單片機(jī)的修正，了解支座光闌口徑a 值（應(yīng)該＞10mm），再分析其修正值。如果眼鏡片的彎度為±6 時(shí)，其D 頂光焦度修正值就應(yīng)該在±15 和-0.02 左右。

4 結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)講，當(dāng)前國(guó)內(nèi)眼鏡市場(chǎng)中的眼鏡片產(chǎn)品還是存在較多質(zhì)量問(wèn)題的，其原因就在于在加工不利以及焦度計(jì)測(cè)量、計(jì)量?jī)x器在計(jì)量規(guī)程中存在缺陷問(wèn)題。因此本文探討了在調(diào)焦成像原理之下的目視式角度計(jì)測(cè)量方法，其目的就是為了減小測(cè)量誤差，配合自動(dòng)焦度計(jì)分析測(cè)量誤差具體來(lái)源，基于高度數(shù)層面優(yōu)化眼鏡片調(diào)焦指標(biāo)。從整體層面講，基于本文所提出的校正方法中包含了焦度計(jì)軟件與硬件校正，它能夠確保鏡片頂點(diǎn)與焦度計(jì)物鏡焦點(diǎn)相互吻合，再配合自動(dòng)焦度儀實(shí)現(xiàn)眼鏡片頂光焦度有效修正，確保提高眼鏡片產(chǎn)品整體質(zhì)量。