专利名称：多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种多焦点镜片的屈光度检测系统及其方法，特别是涉及一种基于液晶板的对由平行光转化而来的光束经过具有至少一个焦点的镜片后所形成的偏折光来进行检测从而得到所述镜片的屈光度的多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法。
背景技术：
眼镜在矫正眼睛视力、保护眼睛健康和提高视觉功能上发挥了重要作用，也是视光学中主要的光学矫正方法。那么，对镜片的屈光度的检测也就成为鉴定所佩戴眼镜是否适合自己、是否合格的一种重要手段。镜片的屈光度传统检测技术是使用基于单点测量原理的焦度计，要求进行测量时必须使测量光与镜片的光学中心对齐。但随着眼镜片的发展，双焦点、三焦点、自由曲面和多焦点镜片相继诞生，尤其是多焦点镜片，其光学中心不再是镜片的几何中心，镜片有三个或以上焦度组成，面型也变成了非轴对称的回转面，使得镜片焦度不再单一化、规范化。现有焦度计只能实现单点或小区域的测量，在测量多焦点镜片时，必须通过镜片的移动来找到镜片小区域的焦度进行测量，然而这种方法仅能得到少数点和母线的焦度信息，对多焦点镜片的焦度评价具有很大的局限性。因此，针对多焦点镜片的特性，需要设计能够实现一次性测量得到整个镜片的焦度信息的方法。现有技术中也存在一次性对整个多焦点镜片的屈光度检测，也就是通过将由未加入待测的镜片、加入待测的镜片分别得到基准光斑图和偏折光斑图进行对比处理，可计算出待测镜片该点位置的屈光度，再将镜片所有点位置的屈光度集合，就可以一次性整体的检测出多焦点镜片的屈光度。存在将哈特曼板应用到检测出多焦点镜片的屈光度检测中，但是利用哈特曼板时，无法形成针对镜片上某一点位置进行屈光度检测的单条单束光而是形成了多条紧密平行设置的单束光，相互干涉从而对于经过被测的镜片后在图像采集单元中所形成的偏折光斑会发生偏移，况且，在对已知焦点数量和焦点大致位置的成批量的镜片产品进行屈光度检测和合格率评定时，又需要对入射被测的单焦点或者多焦点镜片上的所有点位置进行从头到尾扫描式的检测，由于已知焦点数量和大致位置却因为无法对光束进行在设定的区域位置和扫描顺序下进行单独开启，从而造成了检测结果的不准确、检测时间和成本的浪费、效率低下。目前，仍然没有一种在一次性整体对多焦点镜片进行屈光度检测时可根据设定的区域位置和扫描顺序对入射的光束进行单独开启的系统及其方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测结果准确、高效率、可对与镜片上被测点位置相对应的入射光束进行单独开启的一次性全区域式的多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法。本发明提供的一种对由平行光转化而来的光束经过具有至少一个焦点的镜片后所形成的偏折光来进行检测从而得到镜片的屈光度的多焦点镜片屈光度检测系统，具有这样的特征:包括，平行光单元，用于形成平行光；液晶板，用于接收平行光，被设置在平行光的路径上，设有用于形成光束的复数个像素点窗口 ；第一夹持机构，用于使镜片被设置在光束的路径上；图像采集单元，与镜片之间具有与光束相平行的方向上的第一距离r，用于获取光束直接形成的基准光斑和光束经过镜片形成的偏折光斑；存储部，用于存储控制命令、区域命令以及顺序命令；控制部，与液晶板和图像采集单元相连接；输入显示部，用于输入设定控制命令、区域命令、顺序命令并显示屈光度，其中，平行光单元、液晶板、第一夹持机构以及图像采集单元都顺次沿着主光轴呈中心投影设置，偏折光斑和基准光斑之间具有在与光束相垂直的方向上的第二距离L,主光轴和基准光斑之间具有在与光束相垂直的方向上的第三距离S，控制部用于根据控制命令来控制复数个像素点窗口进行开启或者闭合；用于根据区域命令来控制与焦点在镜片上的位置相对应的在复数个像素点窗口中的区域位置；用于根据顺序命令来控制像素点窗口进行单独开启的顺序；用于控制图像采集单元来获取基准光斑和偏折光斑；以及用于基于第一距离r、第二距离L以及第三距离S来得到屈光度。在本发明的多焦点镜片屈光度检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，平行光单元包含:光源，用于形成光源；发散器，用于接收光源并形成发散的点光源，被设置在光源的路径上；准直透镜，用于接收点光源并形成平行光，被设置在点光源的路径上。在本发明的多焦点镜片屈光度检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，平行光单元包含:光源器，用于形成光源；发散器，用于接收光源并形成发散的点光源，被设置在光源的路径上；准直透镜 ，用于接收点光源并形成平行光，被设置在点光源的路径上，准直透镜具有的第一直径H大于镜片具有的第二直径h。在本发明的多焦点镜片屈光度检测系统中，还可以具有这样的特征，还包括:第二夹持机构，用于安装图像采集单元，其中，控制部分别与第一夹持机构、第二夹持机构连接，用于调节第一距离r和二距离L的大小。另外，本发明还提供了一种利用上述多焦点镜片屈光度检测系统的检测方法，具有这样的特征，具有以下步骤:采用平行光单元来形成平行光，利用所述液晶板来接受所述平行光入射；采用控制部根据所述控制命令来控制液晶板中所述复数个像素点窗口全部打开，利用图像采集单元获取未经镜片而直接入射的光束所形成的基准光斑，采用控制部控制图像采集单元获取基准光斑，来确定复数个像素点窗口中的任意一个像素点窗口的位置；保持第一距离，放置待测的镜片在第一夹持机构上，采用控制部根据控制命令、区域命令以及开启顺序命令来控制区域位置中的每一个像素点窗口依次按照顺序来进行单独开启，再采用控制部按照区域位置、顺序来分别获取每一个与单独开启所形成的光束相对应形成的偏折光斑；利用控制部通过按照区域位置、顺序来比对每个基准光斑的位置和相对应的每一个偏折光斑的位置来顺次获取每个第二距离、第三距离；利用控制部基于顺次得到的每个第一距离、第二距离以及第三距离得出待测的镜片的屈光度。本发明的效果在于:本发明提供的多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法通过实现对与镜片上被测点位置相对应的入射光束进行单独开启相较已有技术具有检测结果准确精度高、节约检测时间和成本效率高的优势。在设置好被测镜片后通过采用液晶板可以对平行光入射后所形成的每一条光束进行单独控制并且确保当任意一条像素点窗口开启时其他像素点窗口都处于闭合状态，即入射被测的镜片的光束是单一的被单独开启，排除了其他光束的干扰，根据显示输入部输入的控制命令、区域命令以及顺序命令使对镜片上点位置的扫描更具有针对性更高效，解决了盲目浪费时间成本、互相干涉精度差的问题。
图1是本发明的具体实施例中多焦点镜片屈光度检测系统的示意图；图2是本发明的具体实施例中多焦点镜片屈光度检测系统的原理示意图；图3是本发明的具体实施例中多焦点镜片屈光度检测方法的流程图。具体实施案例下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。图1是本发明的具体实施例中多焦点镜片屈光度检测系统的示意图。如图1所示，多焦点镜片屈光度检测系统100设有用于形成平行光200的平行光单元1，平行光单元I包含光源器2、发散器3以及准直透镜4，光源器2采用632nm的激光光源2a，用于形成具有特定波长的激光300。发散器3采用发散角为30°的空间滤波器3a，发散器3被设置在激光300的路径上，用于接收激光300并形成发散的点光源400。准直透镜4被设置在点光源400的路径上，用于接收点光源400并形成平行光200，空间滤波器3a使线状的激光300转化成可覆盖具有第一直径H为80mm和焦距IOOmm的准直透镜4的点光源400。多焦点镜片屈光度检测系统100设有用于接收平行光200的液晶板5，液晶板5采用LCD，液晶板5被设置在平行光200的路径上，液晶板5设有十行十列组成的可开启或者闭合的一百个像素点窗口 6,顺次为第一行一列像素点窗口 7、第一行二列像素点窗口 8至第十行九列像素点窗口 9、第十行十列像素点窗口 10,当平行光200通过液晶板5后，当一百个像素点窗口 6全部打开则平行光200转化为相对应的一百条平行设置的光束11，当一百个像素点窗口 6中的某一个像素点窗口 6单独开启时平行光则转化为相对应的单独开启的光束，当第一行一列像素点窗口 6开启时形成了图中未显不的第一行一列光束,顺次下去，当第十行十列像素点窗口 10开启时形成了图中未显示的第十行十列光束，即、开启的像素点窗口 6与相对应的所通过而形成的光束11的数量和位置都一致。多焦点镜片屈光度检测系统100设有第一夹持机构12,用于安装夹持镜片13,镜片13可被安装在第一夹持机构12上或者从第一夹持机构12上拆卸下，被测的镜片13通过第一夹持机构12被设置在光束11的路径上。当没有镜片13被设置在第一夹持机构12上时，光束11直接入射到光束图像采集单元14上形成基准光斑A15。当镜片13被设置在第一夹持机构12上，光束11经过镜片13发生偏折在图像米集单兀14上形成偏折光斑B16。图像米集单兀14米用每秒2000中贞的高速CXD摄像机14a，用于获取同一条光束11所形成的基准光斑A15和偏折光斑B16，图像采集单元14与镜片13之间具有与光束11相平行的方向上的第一距离rl7为200mm，偏折光斑B16和基准光斑A15之间具有在与光束11相垂直的方向上的第二距离L18为5mm。准直透镜4具有的第一直径H大于镜片13具有的第二直径h，使平行光200所形成的光束11的扫描范围能覆盖整个镜片13。多焦点镜片屈光度检测系统100还包括第二夹持机构19，用于安装图像采集单元14，控制部20分别与第一夹持机构12、第二夹持机构19连接，通过控制第一夹持机构12、第二夹持机构19的来回移动来改变调节第一距离17和第二距离18的大小，当第一夹持机构12位置固定，光束11经过待测的镜片13后形成偏折光21，偏折角度固定，此时调节第二夹持机构13往与镜片13相远的方向移动，那么第一距离13和第二距离18就因此增大了，反之往与镜片13相近的方向移动则减小。存储部22中存储有控制命令22a、区域命令22b以及开启的顺序命令22c。输入显示部23用于键入设定控制命令22a、区域命令22b、顺序命令22c，并且可用于显示整体的镜片13的屈光度。存储部22、输入显示部23分别与控制部20连接，控制部20与液晶板
5、图像采集单元14、第一夹持机构12以及第二夹持机构19连接。平行光单元1、液晶板5、镜片13以及图像采集单元14都顺次沿着主光轴24呈中心投影设置，也就是说，平行光单元I的中心点、液晶板5的中心点、镜片13的中心点以及图像采集单元14的中心点都呈中心投影设置，主光轴24和基准光斑A15之间具有在与光束11相垂直的方向上的第三距离S25为10mm。控制部20会根据控制命令22a来控制一百个像素点窗口 6的每一个像素点窗口 6进行开启或者闭合，可以单独一个像素点窗口 6的单独开启或者任意至少两个像素点窗口6的开启或者闭合。控制部20将根据设定的区域命令22b来控制与图中未显示的焦点在镜片13上的位置相对应的在一百个像素点窗口 6中的区域位置，根据设定的区域命令22b来对镜片13上已知的具有焦点的大致区域范围进行针对性的光束11入射扫描，适合同批次同产品型号的镜片13屈光度的合格率检验。控制部20根据设定的顺序命令22c来控制像素点窗口 6进行单独开启的顺序，当对整个镜片13或者已定的区域位置进行光束11入射扫描时扫描顺序可进行选择调节。控制部20通过控制连接的图像采集单元14来获取进行入射扫描的每一条光束的基准光斑A15和偏折光斑B16，根据基准光斑A15和偏折光斑B16之间的第二距离25，采集来的第一距离rl7为200mm、第二距离L18为5mm以及第三距离S25为IOmm来计算得出被测的镜片13的屈光度为1.55D。图2是本发明的具体实施例中多焦点镜片屈光度检测系统的原理示意图。根据几何光学原理，光的传播方向会因传输介质的密度不同而发生改变，这种现象就是屈光现象，表征屈光能力的单位就是屈光度，即“焦度”。因为镜片的前后两个镜面可以分别得到不同的光线汇聚和发散能力，因此镜片有前焦度和后焦度的区分，一般所说的镜片的屈光度指的是镜片的后顶焦度。如图2所示，在没有待测镜片13设置在用于入射的光束11的光路上时，光束11直接入射C⑶摄像机14a形成了基准光斑A15。用于入射的光束11在待测的镜片13上的入射点26为C点，光束11经过C入射点26后发生偏折形成偏折光21，偏折光21在CXD摄像机14a上入射形成了偏折光斑B16。CXD摄像机14a与镜片13之间具有与光束11相平行的方向上的第一距离rl7为200mm，偏折光斑B16和基准光斑A15之间具有在与光束11相垂直的方向上的第二距离L18为5mm，在焦度面27上可得出主光轴24和基准光斑A15之间具有在与光束11相垂直的方向上的第三距离S25为10mm。则可以根据屈光度公式D=L/rs得出上述入射点26C点的屈光度为1.55D。如上第一距离17和第二距离18是可被调节的，当待测镜片13位置固定，通过调节CXD摄像机14a来改变第一距离17和第二距离18，如图2所示，第一距离17的最大值不可大于焦度面27与镜片13之间的距离为宜。
图3是本发明的具体实施例中多焦点镜片屈光度检测方法的流程图。如图1和图3所示，利用平行光单元I来形成平行光28，使液晶板5接收平行光200来入射；当没有设置待测的镜片13时，采用控制部20根据控制命令来控制液晶板5中一百个像素点窗口 6全部打开29，利用CXD摄像机14a获取未经镜片13而直接入射的光束11所形成的基准光斑30，基准光斑15的数量与像素点窗口 6的数量一致，控制部20控制图像采集单元14获取基准光斑15，来确定复数个像素点窗口 6中的任意一个像素点窗口 6的位置，即、对与复数个像素点窗口 6相对应的复数个基准光斑15定位；保持第一距离17，放置待测的镜片13在第一夹持机构12上，控制部20根据控制命令22a、区域命令22b以及开启的顺序命令22c来控制区域位置中的每一个像素点窗口 6依次按照顺序来进行单独开启31，控制部20根据区域命令22b、顺序命令22c控制图像采集单元14按照区域位置、顺序来分别获取30每一个与单独开启所形成的光束11相对应形成的偏折光斑25 ；利用控制部20通过按照区域位置、顺序来比对每个基准光斑15的位置和相对应的每一个偏折光斑16的位置来顺次获取32每个第二距离18、第三距离25 ；利用控制部20基于顺次得到的每个第一距离17、第二距离18以及第三距离25得出待测的镜片13的屈光度33，最后由输入显示部显示整体镜片上所有焦点位置的屈光度34。发明的作用与效果综上，本发明的作用和效果在于:本发明提供的多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法通过实现对与镜片上被测点位置相对应的入射光束进行单独开启相较已有技术具有检测结果准确精度高、节约检测时间和成本效率高的优势。在设置好被测镜片后通过采用液晶板可以对平行光入射后所形成的每一条光束进行单独控制并且确保当任意一条像素点窗口开启时其他像素点窗口都处于闭合状态，即入射被测的镜片的光束是单一的被单独开启，排除了其他光束的干扰，根据显示输入部输入的控制命令、区域命令以及顺序命令使对镜片上点位置的扫描更具有针对性更高效，解决了盲目浪费时间成本、互相干涉精度差的问题。另外，本发明提供的多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法还可以提供这样的功能:在对两片同型号镜片之间进行快速检测时，其中上一镜片的焦点位置可以被记录并被存储在存储部中，下一同型号的镜片被设置在第一夹持机构上时可以由控制部根据存储部存储的焦点位置将相对应的像素点窗口开启直接形成针对下一镜片的焦点入射的光束，高效快速。本发明提供的多焦点镜片屈光度检测系统中的控制部分别与第一夹持机构、第二夹持机构连接，可以调节第一距离和第二距离的大小，目的是可以达到以下效果，当在图像采集单元采用的设备例如CCD摄像机等的设备分辨率精准度有限的情况下，可以通过同时增大第一距离和第二距离来使入射到图像采集单元上的偏折光斑和基准光斑之间的距离更远更明显，更易被监测到，降低成本灵活性高。本发明提供的多焦点镜片屈光度检测方法中可以分别对每个入射点采集第二距离后计算每个点屈光度，也可以先统一按照相关命令采集每个点第二距离后再统一计算整体屈光度，本发明提供的方法都是可以达到这样的效果。
上述具体实施方式
为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
权利要求
1.一种对由平行光转化而来的光束经过具有至少一个焦点的镜片后所形成的偏折光来进行检测而得到所述镜片的屈光度的多焦点镜片屈光度检测系统，其特征在于，包括: 平行光单元，用于形成所述平行光； 液晶板，用于接收所述平行光，被设置在所述平行光的路径上，设有用于形成所述光束的复数个像素点窗口； 第一夹持机构，用于使所述镜片被设置在所述光束的路径上； 图像采集单元，与所述镜片之间具有与所述光束相平行的方向上的第一距离r，用于获取所述光束直接形成的基准光斑和所述光束经过所述镜片形成的偏折光斑； 存储部，用于存储控制命令、区域命令以及顺序命令； 控制部，与所述液晶板和所述图像采集单元相连接；以及 输入显示部，用于输入设定所述控制命令、所述区域命令、所述顺序命令并显示所述屈光度， 其中，所述平行光单元、所述液晶板、所述第一夹持机构以及所述图像采集单元都顺次沿着主光轴呈中心投影设置， 所述偏折光斑和所述基准光斑之间具有在与所述光束相垂直的方向上的第二距离L，所述主光轴和所述基准光斑之间具有在与所述光束相垂直的方向上的第三距离S，所述控制部用于根据所述控制命令来控制所述复数个像素点窗口进行开启或者闭合；用于根据所述区域命令来 控制与所述焦点在所述镜片上的位置相对应的在所述复数个像素点窗口中的区域位置；用于根据所述顺序命令来控制所述像素点窗口进行单独开启的顺序；用于控制所述图像采集单元来获取所述基准光斑和所述偏折光斑；以及用于基于所述第一距离r、所述第二距离L以及所述第三距离S来得到所述屈光度。
2.根据权利要求1中所述的多焦点镜片屈光度检测系统，其特征在于: 其中，所述平行光单元包含:光源器，用于形成光源；发散器，用于接收所述光源并形成发散的点光源，被设置在所述光源的路径上；准直透镜，用于接收所述点光源并形成所述平行光，被设置在所述点光源的路径上，所述准直透镜具有的第一直径H大于所述镜片具有的第二直径h。
3.根据权利要求1中所述的多焦点镜片屈光度检测系统，其特征在于: 还包括:第二夹持机构，用于安装所述图像采集单元， 其中，所述控制部分别与所述第一夹持机构、第二夹持机构连接，用于调节所述第一距离r和所述二距离L的大小。
4.一种利用权利要求1中所述的多焦点镜片屈光度检测系统的检测方法，其特征在于，具有以下步骤: 采用所述平行光单元来形成所述平行光，利用所述液晶板来接受所述平行光入射； 采用控制部根据所述控制命令来控制液晶板中所述复数个像素点窗口全部打开，利用图像采集单元获取未经所述镜片而直接入射的所述光束所形成的基准光斑，采用控制部控制所述图像采集单元获取所述基准光斑，来确定所述复数个像素点窗口中的任意一个像素点窗口的位置； 保持所述第一距离，放置待测的所述镜片在所述第一夹持机构上，采用控制部根据所述控制命令、所述区域命令以及所述开启顺序命令来控制所述区域位置中的每一个所述像素点窗口依次按照所述顺序来进行所述单独开启，再采用控制部按照所述区域位置、所述顺序来分别获取每一个与所述单独开启所形成的光束相对应形成的所述偏折光斑； 利用控制部通过按照所述区域位置、所述顺序来比对每个所述基准光斑的位置和相对应的每一个所述偏折光斑的位置来顺次获取每个所述第二距离、所述第三距离； 利用 控制部基于顺次得到的每个所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离得出待测的所述镜片的所述屈光度。
全文摘要
本发明提供了一种多焦点镜片屈光度检测系统及其检测方法，其特征在于，包括平行光单元；液晶板，设有用于形成光束的复数个像素点窗口；第一夹持机构；图像采集单元，用于获取偏折光斑；存储部；控制部；输入显示部，偏折光斑和基准光斑之间具有第二距离L，主光轴和基准光斑之间具有在与光束相垂直的方向上的第三距离S，控制部根据控制命令来控制复数个像素点窗口进行开启或者闭合；根据区域命令来控制与焦点在镜片上的位置相对应的在复数个像素点窗口中的区域位置；根据顺序命令来控制像素点窗口进行单独开启的顺序；控制图像采集单元来获取基准光斑和偏折光斑；以及基于第一距离r、第二距离L以及第三距离S来得到屈光度。
文档编号G01M11/02GK103217273SQ20131009819
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者张学典, 侯英龙, 董世坤, 鲁敦科, 常敏 申请人:上海理工大学