基于莫爾偏折技術(shù)的鏡片屈光度測(cè)量的研究.pdf

1、屈光度是眼視光學(xué)鏡片最重要的光學(xué)參數(shù)之一，是目前全世界通用的眼鏡片折射能力大小的單位。由于該參數(shù)直接影響配鏡者視力矯正后的視覺(jué)效果，因此，鏡片屈光度值的測(cè)量在眼視光學(xué)中占有舉足輕重的作用。針對(duì)目前鏡片設(shè)計(jì)的自由化、個(gè)性化趨勢(shì)，鏡片不斷更新?lián)Q代，各種類型的產(chǎn)品層出不窮，鏡片屈光度的分布也越來(lái)越復(fù)雜。截至目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鏡片屈光度的檢測(cè)很大程度上還都局限于小范圍區(qū)域測(cè)量的焦度計(jì)，而此類儀器對(duì)于屈光度分布復(fù)雜的鏡片的測(cè)量顯然是不適用的，因此，必

2、須尋找新的方法，研制新的儀器來(lái)解決這一問(wèn)題。 Moiré偏折技術(shù)是Talbot和Moiré效應(yīng)的結(jié)合，利用它可以實(shí)現(xiàn)一種非接觸式光學(xué)檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法可以根據(jù)Moirè效應(yīng)對(duì)相位物體和鏡反射表面進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，可以提供由相位物體或表面反射引起的光線偏折圖像，光線偏折圖像不同于相位滯后，因?yàn)樗灰笾勒嬲南辔唬虼藢?shí)驗(yàn)裝置所要求的機(jī)械穩(wěn)定性并不象干涉測(cè)量法那樣要達(dá)到十分之一波長(zhǎng)，它對(duì)機(jī)械穩(wěn)定性的要求根據(jù)需要而確定。此優(yōu)點(diǎn)在靈敏

3、度不是很高且有噪聲的環(huán)境下是特別重要的。 論文首先在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)介紹了鏡片屈光度的概念及按屈光度分布不同的幾種類型的鏡片和各自的特點(diǎn)，并針對(duì)各種鏡片屈光度的分布特點(diǎn)，介紹了相應(yīng)的測(cè)量方法及測(cè)量原理，并將各種測(cè)量方法作了比較分析。提出了將莫爾偏折技術(shù)用于鏡片屈光度測(cè)量的研究。 詳細(xì)介紹了莫爾條紋技術(shù)、泰伯效應(yīng)等有關(guān)莫爾偏折技術(shù)方面的理論知識(shí)，分別從泰伯效應(yīng)與光柵遮光陰影原理相結(jié)合以及菲涅耳—基爾霍夫理論的

4、角度推導(dǎo)了變形后的莫爾條紋傾角與被測(cè)鏡片屈光度的關(guān)系，得出鏡片的屈光度與透過(guò)鏡片后產(chǎn)生的莫爾條紋的傾角的正切成正比的結(jié)論，并給出了相關(guān)公式。同時(shí)，就理論上影響測(cè)量精度的一些參數(shù)進(jìn)行了討論分析，給出了合適的參數(shù)選定范圍。 在此理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)光路，通過(guò)對(duì)一系列實(shí)際鏡片的測(cè)試分析，給出了不同屈光度的單光鏡片和漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片測(cè)試過(guò)程中的莫爾條紋圖像。研究了莫爾條紋數(shù)字圖像處理方法，給出了其預(yù)處理、噪聲去除、閾值分割和細(xì)化處理過(guò)程

5、，以及細(xì)化后的莫爾條紋曲線擬合及數(shù)值分析。最終得到了莫爾條紋各點(diǎn)處的斜率分布，從而得到了鏡片的屈光度分布值，實(shí)現(xiàn)了鏡片屈光度的測(cè)量。同時(shí)，給出了幾種不同屈光度的單光鏡片的測(cè)量結(jié)果，并將其與焦度計(jì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)。也給出了漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片的測(cè)量結(jié)果，給出了其屈光度的三維分布圖和二維分布圖，并將通道內(nèi)的屈光度分布曲線與用焦度計(jì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行了比較。分析結(jié)果表明，采用莫爾偏折技術(shù)測(cè)量鏡片的屈光度與用焦度計(jì)測(cè)量結(jié)果基本是一致的。同時(shí)，也證明了將

6、莫爾偏折技術(shù)用于鏡片屈光度的測(cè)量，特別是對(duì)于屈光度分布復(fù)雜的高端鏡片，可以很方便的實(shí)現(xiàn)一次性全口徑范圍的整體測(cè)量。 論文最后討論了鏡片屈光度分布與鏡片面形的關(guān)系。推導(dǎo)出了漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片通道內(nèi)的矢高分布，在求解過(guò)程中，提出了將鏡片通道內(nèi)曲線看成是一系列曲率半徑逐漸變化的沿光學(xué)中心切線方向等距離的小圓弧段連接而成，且每一段小圓弧的起點(diǎn)和該段圓弧的圓心連線通過(guò)前一段小圓弧的圓心的思想。計(jì)算結(jié)果表明，此種求解漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片通道內(nèi)矢高分布