專利名稱：測量眼鏡片或接觸透鏡的性能的透鏡檢測儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1的測量眼鏡片或接觸透鏡的性能的透鏡檢測儀。
現(xiàn)有技術當用手動透鏡檢測儀測量鏡片的性能時，可通過目測獲得或是借助儀器來得到圖像聚焦平面。包括待檢鏡片的光學系統(tǒng)中各元件的沿光軸的相對位置和和待檢鏡片與具有光源的光學系統(tǒng)之間的距離被改變，而且由得到該圖像聚焦平面所需要的元件的移動距離和待檢鏡片與具有光源的光學系統(tǒng)之間的距離來獲得焦距。但是，通過目測得到該圖像聚焦平面的方法存在的不足之處在于，因不同的觀測者而導致的測量誤差趨于增加。
為了克服手動透鏡檢測儀的上述不足，日本專利申請公開NOS.昭49(1974)-122355、昭60(1985)-17355和平8(1996)-20334均披露了自動透鏡檢測儀。日本專利申請公開NO.昭49(1974)-122355所公開的一種透鏡檢測儀包括以手動方式安裝待檢測的透鏡，使該待檢透鏡的光學中心置于發(fā)送光的準直透鏡和接收光的準直透鏡的光軸上；用于攝像的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)具有設置在沿上述光軸的延長線的聚焦平面上的光電轉(zhuǎn)換器；設置一目標像的亮度信號和計算某一位置的電路，該目標像是通過光電轉(zhuǎn)換器的掃描線還原而成的，該位置處的具有光源的光學系統(tǒng)的一個方向的運動和另一個方向的運動間的電亮度信號的時間寬度區(qū)域被最小化；和通過脈沖馬達和用于驅(qū)動該脈沖馬達的信號發(fā)生器自動控制具有光源的光學系統(tǒng)的往復運動的電路與上述電路同步。具有最小區(qū)域目標像的位置被轉(zhuǎn)換成一以屈光度表示的信號。
在自動透鏡檢測儀中，包括有日本專利申請公開NOS.昭49(1974)-122355、昭60(1985)-17355中描述的自動透鏡檢測儀，必須具有檢測最佳位置的裝置和設置用于移動目標的機構。因此，需要作一些改進以使待檢透鏡的折射率、軸線的角度和棱鏡值(prism values)可以通過設置在成象透鏡的聚焦面上的圖像傳感器的信號的處理進行測量而不用移動狹縫圖案。日本專利申請公開NO.平8(1996)-20334描述的自動透鏡檢測儀中簡化了這一結(jié)構。
在日本專利申請公開NO.昭60(1985)-17355描述的自動透鏡檢測儀中，在接收光線的物鏡的后面把用于測量的光線分成兩組。由待檢透鏡偏離的測量光線的距離用兩個圖像傳感器測得且通過所得到的數(shù)據(jù)的計算得到折射光焦度。由于經(jīng)過待檢透鏡后的測量光線被分成了兩組光線即，X方向光線組和Y方向光線組，且被發(fā)射到圖像傳感器，所以使得發(fā)射到每個圖像傳感器上的光信號的數(shù)量減少到原來信號數(shù)量的一半或更少。因此，必須進行提高S/N比的特殊的電處理且電路變得復雜和成本高。
另外，由于必須設置用于分開光線的分束器和兩個圖像傳感器，所以光路、兩個圖像傳感器和用于設置這些部件的部分不可避免地使裝置復雜且成本高。
在日本專利申請公開NO.平8(1996)-20334描述的自動透鏡檢測儀中，由待檢透鏡分開的在X方向和Y方向的測量光線偏心的距離由一設置在用于接收光線的物鏡后面的單一的圖像傳感器測得且折射光焦度可以通過計算已得到的數(shù)據(jù)來獲取。一具有“N”形狹縫的圖案被用于測量。因此，相對于圖像傳感器傾斜設置的部分被用于Y方向檢測且產(chǎn)生了位置信息精度下降的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明已經(jīng)解決了上述問題，其目的是提供一種結(jié)構簡單且測量精度高的自動透鏡檢測儀。
本發(fā)明的目的由權利要求1的特征來解決。
本發(fā)明的改進實施例由從屬權利要求得到。
本發(fā)明提供一種自動透鏡檢測儀，包括一光學系統(tǒng)，在該光學系統(tǒng)中，通過投影由圖案產(chǎn)生元件產(chǎn)生的圖案而形成一圖案的像，且根據(jù)該圖案的像從光學系統(tǒng)的光路中沒有待檢透鏡處到光路中具有待檢透鏡處位移的信息，測量待檢透鏡的光學性能，所述自動透鏡檢測儀包括多個光源，設置在垂直于光軸的平面上的與光學系統(tǒng)的光軸等距離隔開的位置處；一光轉(zhuǎn)換透鏡，以其光軸與光學系統(tǒng)光軸相同的方式布置并將來自光源的光線轉(zhuǎn)換成平行光線；一測量臺，在其上將待檢透鏡設置在來自光轉(zhuǎn)換透鏡的光路中；一準直透鏡，經(jīng)該準直透鏡使來自光轉(zhuǎn)換透鏡的光線通過且在測量臺上設置的待檢透鏡上形成多個光源的像；一圖案產(chǎn)生元件，設置在光轉(zhuǎn)換透鏡和準直透鏡之間；一用于接收光線的物鏡，其在指定的圖案像形成平面上形成由圖案產(chǎn)生元件產(chǎn)生的圖案的圖案像；一些線性傳感器，設置在圖案像形成平面上；其中來自圖案產(chǎn)生元件中所產(chǎn)生的圖案的圖案像，被作為正方形形成在圖案像形成平面上；線性傳感器被設置成使該圖案像的正方形的四條側(cè)邊與圖案像形成平面相交在同一平面上；而且圖案像的位移信息由線性傳感器和圖案像的正方形的四條側(cè)邊相交的位置信息得到。
附圖簡述

圖1表示作為本發(fā)明實施例透鏡檢測儀的系統(tǒng)方框圖；圖2是光源的前視圖；圖3是圖案產(chǎn)生元件的前視圖；圖4是圖像傳感器的結(jié)構圖；圖5給出表示待檢透鏡上所形成的光源的像的示意圖；圖6表示描述由線性傳感器在圖像傳感器的圖案形成平面上形成的圖案像的位置檢測的示意圖7給出表示由球面形成的棱鏡的解析的示意圖；圖8給出表示由圓柱面形成的棱鏡的解析的示意圖；圖9給出表示形成在待檢透鏡上的光源像的節(jié)距(pitch)的示意圖；圖10給出表示形成在待檢透鏡上的光源像的節(jié)距的示意圖；圖11表示作為本發(fā)明實施例的透鏡檢測儀的電路；圖12給出表示本實施例優(yōu)點的示意圖；圖13給出表示本實施例的優(yōu)點示意圖；圖14給出表示本實施例的優(yōu)點示意圖；圖15給出表示本實施例的優(yōu)點示意圖；圖16給出表示本實施例的優(yōu)點示意圖；圖17給出表示本發(fā)明另一實施例的示意圖；圖18給出表示本發(fā)明另一實施例的示意圖；圖19給出表示本發(fā)明另一實施例的示意圖；圖20給出表示本發(fā)明另一實施例的示意圖；且圖21給出表示本發(fā)明另一實施例的示意圖；以下參照上述附圖，描述作為本發(fā)明實施例的透鏡檢測儀。
首先描述光學系統(tǒng)2。光源3由四個高亮度發(fā)光二極管(LED)3a、3b、3c和3d組成，并被用作透鏡檢測儀1的光源。如圖2所示，四個LED布置在具有以光軸為中心的正方形的四個角上且以相同的距離與相鄰的LED分開，這樣可以簡化以下描述的計算。4指的是一個光轉(zhuǎn)換透鏡，它將每個LED發(fā)出的光轉(zhuǎn)換(arrange)成平行光線。換言之，光源3設置在光轉(zhuǎn)換透鏡4的焦點上。
5指的是產(chǎn)生一狹縫圖案的圖案產(chǎn)生元件。如圖3所示，一正方形的狹縫圖案5a形成在圖案產(chǎn)生元件5上。該圖案產(chǎn)生元件可以在光轉(zhuǎn)換透鏡4和準直透鏡6之間移動。6指的是準直透鏡，有兩個作用，一個作用是在待檢透鏡7上產(chǎn)生光源的像，而另一個作用為與待檢透鏡7一起將形成狹縫圖案5a的像的光束轉(zhuǎn)換為平行光線。
8指的是一可以調(diào)整的測量臺，使得待檢透鏡7可以設置在與光源的四個像相同的平面上。9指的是物鏡，它將由準直透鏡6和待檢透鏡7轉(zhuǎn)換的平行光線聚焦且形成狹縫圖案5a的像。10指的是圖像傳感器。圖像傳感器10設置在物鏡9的聚焦位置上并檢測圖案像的位置，這在以后描述。
圖4給出表示圖像傳感器10的示意圖。如圖4所示，圖像傳感器10具有4個線性傳感器(CCD)10a、10b、10c和10d，這四個傳感器以近似“十”字形排列在圖像傳感器10的圖案像形成平面上。該線性傳感器10a、10b、10c和10d是用于檢測位置的單向傳感器。每一個線性傳感器檢測縱向方向的位置，在該方向上線性傳感器橫斷形成在圖像傳感器的圖案像形成平面上的圖案像的輪廓。該要檢測的位置表明圖案像的輪廓位置。例如，當在暗黑的背景下由亮粗線形成圖案像時，在線性傳感器和輪廓的亮線部分的交叉部分就有明亮部分和黑暗部分的兩個界面。因此，就可以通過檢測兩個界面的位置并且得到兩個位置的中間點經(jīng)過精確計算而得出圖案像的輪廓和線性傳感器的交叉部分的位置。
從包括四個LED的3a、3b、3c和3d的光源發(fā)出的光通過光轉(zhuǎn)換透鏡4，照射該狹縫圖案5a，通過準直透鏡6進入待檢透鏡7，且在經(jīng)過物鏡9后到達圖像傳感器10。這些元件是這樣排列的，即，光源的位置和待檢透鏡的背面的位置是光學共軛的。換句話說，來自光源的四個LED的光線暫時地聚焦在待檢透鏡7的背面的四個相對應的位置上，并形成像D1、D2、D3和D4(如圖5所示)。
狹縫圖案5a被保持在近似和圖像傳感器10的位置共軛的位置。換句話說，在狹縫圖案5a和圖像傳感器10之間保持共軛關系時，可以由脈沖馬達5b根據(jù)待檢透鏡的等效球形值(spherical value)Se在伺服控制下沿光軸移動圖案產(chǎn)生元件5進行測量。
與上述光學系統(tǒng)相結(jié)合完成控制、檢測和計算的電處理系統(tǒng)包括一在其中將AC(交流)輸入轉(zhuǎn)換成DC(直流)輸入且供給控制部分30的電源11；一控制主板15，它包括CPU12、ROM13和RAM14；一信號處理電路24，它包括時鐘發(fā)生電路16、CCD驅(qū)動電路17、峰值保持電路18、自動增益電路19、微分電路20、鎖存電路21、計算電路22和用于設定地址和形成寫脈沖的電路23；一控制部分30，包括一顯示驅(qū)動電路25、光源(LED)驅(qū)動電路26、脈沖馬達驅(qū)動電路27、數(shù)字處理電路28和打印驅(qū)動電路29；用于LED顯示或監(jiān)視器顯示的顯示部分；和露在外面由操作者使用的操作開關部分。控制部分30中的電系統(tǒng)將在以后描述。
以下將描述根據(jù)待檢透鏡上的四個光點(Xi，Yi)，i＝1-4的每一點處的棱鏡數(shù)(prism amount)計算待檢透鏡光學性能的方法，其中所述的光學性能包括球面屈光度S、柱面屈光度C、圓柱體軸的方向(AX＝θ)和偏心量(作為待檢透鏡的棱鏡值)。
光點D1到D4中的每一個光點處的棱鏡數(shù)被分成由球面形成的部分和由柱面形成的部分來處理。如圖7所示，根據(jù)普倫蒂斯公式[棱鏡數(shù)＝屈光度(D)×偏心量(mm)/10]，由球面PSi(PSxi，PSyi)形成的棱鏡可以表示為[公式1] 在X方向PSXi=Xi10S]]>在Y方向PSYi=Yi10S]]>上述公式導出以下公式[公式2]PSi=Xi2+Yi210S]]>在上述公式中，i＝1到4且Xi、Yi分別表示該圖案的像的每一點的中心坐標。參見圖8所示，由柱面Pci(PcXi，PcYi)形成的棱鏡可以表示為[公式3]Pci=(Yi-Xitanθ)cosθ10C]]>在X方向[公式4]Pcxi=(Yicosθ-Xisinθ)10Csinθ]]>在Y方向[公式5]Pcyi=(Yicosθ-Xisinθ)10Ccosθ]]>合成棱鏡在X方向為[公式6]PXi=-Xi10S+(Yicosθ-Xisinθ)sinθ10C]]>合成棱鏡在Y方向為[公式7]PYi=-Yi10S+(Xicosθ-Yisinθ)cosθ10C]]>在X方向和Y方向的合成棱鏡值與傳感器上的位移成比例。當比例常數(shù)用k來表示而棱鏡數(shù)被表示為傳感器上的位移時，PXi＝kXi且PYi＝kXi，其中Xi和Xi表示在傳感器上的位移。
在X方向上的合成棱鏡為[公式8]kxi=-Xi10S+(Yicosθ-Xisinθ)sinθ10C---(1)]]>在Y方向上的合成棱鏡為[公式9]kyi=-Xi10S+(Yicosθ-Xisinθ)cosθ10C-----(2)]]>對于每一點(i＝1到4)的公式可以如下得到。從公式(1)[公式10]kx1=-X110S+(Y1cosθ-X1sinθ)sinθ10C]]>kx4=-X410S+(Y4cosθ-X4sinθ)sinθ10C]]>從公式(2)[公式11]kyi=-X110S+(Y1sinθ-X1cosθ)cosθ10C]]>…………ky4=-Y410S+(X4sinθ-Y4cosθ)cossθ10C]]>可以將上述公式作如下轉(zhuǎn)換從公式(1)[公式12]k(x1-x3)=(X1-X3)10S]]>+{(Y1-Y3)cosθ-(X1-X3)sinθ}10Csinθ------(3)]]>k(x2-x4)=(X2-X4)10S]]>+{(Y2-Y4)cosθ-(X2-X4)sinθ}10Csinθ------(4)]]>從公式(2)[公式13]k(y1-y3)=(Y1-Y3)10S]]>+{(X1-X3)sinθ-(Y1-Y3)cosθ}10Ccosθ------(5)]]>k(y2-y4)=(Y2-Y4)10S]]>+{(X2-X4)sinθ-(Y2-Y4)cosθ}10Ccosθ------(6)]]>待檢透鏡上的光源的像的節(jié)距如圖9所示被確定。當利用在(0，0)處的具有OP(待檢透鏡的光學中心)的坐標時，可以得到以下的X1-X3＝K，Y1-Y3＝0，X2-X4＝0且Y2-Y4＝K.
因此，通過利用以上所示的公式，公式(3)、(4)、(5)和(6)可以簡化如下[公式14](3)----k(x1-x3)=K10S-KCsin2θ10-----(7)]]>(4)----k(x2-x4)=KCsin2θ20-----(8)]]>(5)----k(y1-y3)=KCsin2θ20-----(9)]]>(6)----k(y2-y4)=K10S-KCcos2θ10-----(10)]]>從公式(7)、(8)、(9)和(10)，可以得到公式(11)、(12)和(13)[公式15]S+C2=-5kK(x1-x2+y2-y4)=α---(11)]]>Ccos2θ=-10kK(-x1+x3+y2-y4)=β---(12)]]>Csin2θ=-10kK(-x2+x4-y1+y3)=γ---(13)]]>從公式(11)、(12)和(13)，可以得到如下球面屈光度S、柱面屈光度C和柱軸線Ax[公式16]S=α-β2+γ22]]>C=β2+γ2]]>(C正的)Ax=12tan-1γ-β]]>(β＞0，γ＞0) (β＜0) (β＞0，γ≤0)Ax＝45°(β＝0，γ＞0)Ax＝135° (β＝0，γ＞0)如下可以得出作為待檢透鏡的透鏡布置的偏心量的棱鏡值。當用Px、Py分別表示棱鏡值的x分量和y分量時，這些分量可被給出[公式17]Px=k4Σi=14xi=k4(x1+x2+x3+x4)]]>Py=k4Σi=14yi=k4(y1+y2+y3+y4)]]>P=Px2+Py2]]>[公式18]σ=tan-1-PyPx]]>(Px＞0，Py≥0) (Px＜0) (Px＞0，Py＜0)σ＝90° (Px＝0，Py＞0)σ＝270°(Px＝0，Py＜0)因此，可以從通過待檢透鏡的四束光線計算出待檢透鏡的光學特性。
以下將描述通過利用作為圖像傳感器10的以具有光軸為中心的十字交叉形式排列的四個線性傳感器10a、10b、10c和10d得到圖案像的中心坐標(Xi，Yi)的方法。聚焦在待檢透鏡上的光源的四個像由D1、D2、D3和D4表示。
圖6表示具有四方形形狀的圖案像，該像在一個LED照射時是形成在圖像傳感器的圖案像形成平面上的。在圖6中，具有四方形形狀的圖案像5c形成為暗背景內(nèi)的粗亮線。圖案像的四方形的每一個側(cè)邊分別在Q1、Q2、Q3和Q4部分橫切相對應的線性傳感器10a、10b、10c和10d。該四個線性傳感器10a、10b、10c和10d中的每一個分別在交叉部分Q1、Q2、Q3和Q4檢測暗的部分和明的部分的兩個界面的位置。當光源3a(D1)照射時，如圖6所示得到P1到P8的八個位置信息。以相同的方式，當3b(D2)、3c(D3)和3d(D4)中的一個照射時，可以得到對應于照射光源的八個位置的信息。
利用以上得到的八個數(shù)據(jù)，可以得到方形圖案像5c中心的X-和Y-坐標如下[公式19]x=Q1+Q22=P1+P2+P3+P42]]>y=Q3+Q42=P5+P6+P7+P82]]>在上述公式中，x表示用傳感器的位數(shù)表示的該中心在水平方向的位置，而y表示用傳感器的位數(shù)表示的該中心在垂直方向的位置。當待檢透鏡不在光路上時，該中心的位置可以表示為(X0，Y0)；當待檢透鏡在光路上時，該中心的位置可以表示為(X1，Y1)。然后可以通過用X1-X0作為X軸和Y1-Y0作為Y軸形成新的坐標。該新坐標表示待檢透鏡性能的測量中本身的棱鏡數(shù)(偏移量)。
另一方面，公式(11)、(12)和(13)以及上述的原理說明中描述的棱鏡數(shù)的公式可以表示為[公式20]S+C2=5kK{(x1-x01)-(x3-x03)+(y2-y02)-(y4-y04)}=α--(11)′]]>Ccos2θ=10kK{-(x1-x01)+(x3-x03)+(y2-y02)-(y4-y04)}=β-----(12)′]]>Csin2θ=10kK{-(x2-x02)+(x4-x04)+(y1-y01)-(y3-y03)}=γ------(13)′]]>Px=k4{(x1-x01)+(x2-x02)+(x3-x03)+(x4-x04)}]]>Py=k4{(y1-y01)+(y2-y02)+(y3-y03)+(y4-y04)}]]>通過利用上述得到的值α、β和γ從上述的球面屈光度S、柱面屈光度C和柱軸Ax的公式中可以得到球面屈光度S、柱面屈光度C和柱軸Ax的值。因此可以從四個線性傳感器和圖案像得出待檢透鏡的光學性能。如上所述，理論上講，可以通過本發(fā)明的結(jié)構(四個線性傳感器、作為單獨的點的四個光源和圖案)檢測光學性質(zhì)。另外，在本發(fā)明中，圖案是在上述的伺服控制下移動。
以下描述圖案的移動，移動圖案有兩個原因。一個原因是涉及精度而第二個原因是涉及傳感器的有效長度和棱鏡數(shù)。關于精度，因為聚焦在待檢透鏡上的光源的像至少具有一定的區(qū)域，所以在待檢透鏡上的圖案像在待檢透鏡的屈光度增加時由于透鏡的折射影響而模糊。換句話說，傳感器上信號的波形可能不鋒利且信號接收困難。
為了克服上述的缺陷，利用一脈沖電機在伺服控制下移動圖案并對球面進行校正。光學上預先設計移動圖案以使移動量(距離)和折射光焦度(屈光度)具有指定的規(guī)律性。因此，由于圖案的移動量可以由脈沖馬達的一個脈沖控制，所以這三者之間的關系可以由一特定的公式描述。在實際中，根據(jù)在圖案處于靜止的條件下所檢測到的光學特性預先決定圖案的一特定移動量，并根據(jù)所決定的移動量進行移動。關于通過檢測移動后的圖案像得到的光學數(shù)據(jù)，足以由公知的D數(shù)(屈光度)來表示校正量。
如上所述，圖案的移動被用作減小圖案像在傳感器上的模糊并精確地得到八個數(shù)據(jù)中的每一個的手段。至于傳感器的有效長度和棱鏡數(shù)，通常，將透鏡檢測儀設計成可以在±25D(屈光度)和5個棱鏡的范圍內(nèi)進行測量。
在本實施例中，如圖10所示，當測量點的節(jié)距為4mm時，該測量點的棱鏡數(shù)為5個棱鏡，距PO的偏心量為2mm，且待檢透鏡是25D(屈光度)的球面透鏡。在這種情況下，當不移動圖案時，圖案像移動的最大距離為10個棱鏡，且傳感器需要具有足以測量這一距離的長度。[公式21] PMAX＝5+5＝10(棱鏡)當根據(jù)圖案移動前檢測到的數(shù)據(jù)將圖案移動該球面屈光度的距離時，由四個光源形成的圖案像可以匯聚成一個像。合成的像的最大移動距離為5個棱鏡，且在這一距離內(nèi)傳感器具有足夠的測量長度。換言之，當移動圖案時，傳感器可以做得短一些且設計可以更緊湊一些。
基于上述的原因而移動圖案。當圖案移動時，得到球面屈光度S的公式一定程度上可以和上述公式16不同。用在現(xiàn)有情況下的公式如下表示[公式22]S=α-β2+γ22+SE]]>其中SE表示對應于圖案移動的球面屈光度SE＝(對應于脈沖馬達的一個脈沖的球面屈光度)×(向脈沖馬達發(fā)送的脈沖數(shù))以下參照圖11描述本發(fā)明的一個自動透鏡檢測儀實施例的控制部分30的電系統(tǒng)中信號的處理。在信號處理電路24中，一從時鐘發(fā)生電路16產(chǎn)生的脈沖由計數(shù)器進行分頻并形成LED驅(qū)動信號。經(jīng)過LED驅(qū)動電路(光源)24將該LED驅(qū)動信號發(fā)送到LED光源3，且四個LED光源3(D1、D2、D3和D4)進行20ms的連續(xù)發(fā)光。特別是，計算電路22和CCD驅(qū)動電路17由時鐘脈沖產(chǎn)生電路16中產(chǎn)生的參考脈沖(800KHz)激發(fā)。LED光源3的照射和其它電路的起動是同步的，且D1到D4的四個LED光源3的每一個重復該時序動作，即在LED驅(qū)動電路26的控制下照射20ms并熄滅60ms。
從四個LED光源3中的每一個發(fā)出的光線照射圖案并到達圖像傳感器10中的每一個線性傳感器。到達圖像傳感器10中的每一個線性傳感器的光線被按時序方式分成承載四個信號即D1的信號、D2的信號、D3的信號和D4的信號的四組光線。從圖像傳感器10的線性傳感器輸出的信號經(jīng)過CCD驅(qū)動電路17和放大器34并到達峰值保持電路18和自動增益電路19。在峰值保持電路18中，由點亮D1產(chǎn)生的虛擬信號(5ms的光信號)被保持并輸出到自動增益電路19。當光的量小時，峰值小，且當光量大時，峰值也大。
自動增益電路19的放大程度由輸入到自動增益電路19中的虛擬信號控制。當光量小時，放大程度(增益)被調(diào)節(jié)到較大的值，當光量大時，放大程度(增益)被調(diào)節(jié)到較小的值。因此，自動增益電路的輸出被作為一和光量無關的具有恒定幅度的信號輸入到比較器35中。比較器35的輸出被輸入到微分電路20中，且每當光量的變化超過一預定的值就形成一個脈沖。從微分電路20出來的脈沖輸入到用于設定地址和形成寫脈沖的電路23中。由該脈沖與計數(shù)器的值結(jié)合形成一地址。從該脈沖形成的寫脈沖被輸入RAM14。
被光線照射的線性傳感器上的位置由輸入到鎖存電路21并從鎖存電路21輸出到RAM14的脈沖進行鎖存。通過上述的處理，當D1到D4照射時由光線照射的CCD上的位置被有規(guī)律地存儲在RAM14中。
一旦需要，CPU12讀出RAM14的內(nèi)容，且由數(shù)據(jù)9的適當計算可以計算出S、C和Ax，并且可以準備好驅(qū)動脈沖馬達5b到合適的位置的數(shù)據(jù)。
當需要時寫進RAM14中的數(shù)據(jù)陣列由CPU12、ROM13和RAM14a讀出，且可以由數(shù)字處理電路28計算出眼鏡片的各種尺寸。計算結(jié)果經(jīng)過驅(qū)動電路25顯示在CRT顯示器上，如果需要，也可以通過打印驅(qū)動電路由打印機打印。
按照上述實施例，使用了矩形圖案和以十字交叉形式布置的四個線性傳感器。圖案的位置以圖案的垂直部分由沿水平方向設置的傳感器檢測而圖案的水平位置由沿垂直方向設置的傳感器檢測的方式進行檢測。因此，易于進行計算并可以明顯地提高位置檢測的精度。
例如，如從圖12和圖13所示的線性傳感器和圖案的交點的坐標推導出圖案中心的公式所示，和利用傳統(tǒng)的“N”形圖案相比，通過利用上述的方形圖案可以進一步簡化計算。
如圖14所示，為了提高線性傳感器和圖案交點的位置檢測的精度，由上述實施例的方形圖案所示的在直角處的交點與具有“N”形圖案的傳統(tǒng)情況的斜交點相比具有更大的優(yōu)點。
另外，光學系統(tǒng)，如投影圖案用的光學系統(tǒng)，總是具有一定程度的像差。通常，像差隨距光學中心距離的增加而增加。例如，在應該為方形圖案的像被畸變成如圖15和圖16所示的不規(guī)則四邊形的情況就應當予以關注。當使用如圖15所示的具有“N”形狀的圖案時，在Y坐標上產(chǎn)生大的誤差。相反，在利用如圖16所示的如上述實施例的方形圖案時，誤差可以減到很小。
在上述實施例中，在圖案產(chǎn)生元件中形成的圖案具有方形的形狀，且四個線性傳感器以十字交叉的形式排列。該圖案也可以是如圖17所示的矩形。線性傳感器也可以以這種方式排列，使排列在垂直線上或排列在水平線上的形成十字交叉形狀的兩個線性傳感器彼此相連以形成一個如圖18和圖19所示的單一的線性傳感器。
如圖20所示，圖案可以具有平行四邊形而不是矩形的形狀。平形四邊形的四個邊沒有必要彼此相連。換句話說，彼此相鄰的兩個邊可以彼此分開。兩個線性傳感器可以設置在形成十字的兩條線中的每一條上，它們以一定的角度而不是直角彼此相交。在這種情況下，需要的是圖案的每一邊和同這一邊交叉的線性傳感器彼此交叉成一直角。如圖21所示，通常沒有必要將垂直方向或水平方向的兩個傳感器設置在同一條線上。
本發(fā)明所得到的結(jié)果如上詳述，本發(fā)明提供一種自動透鏡檢測儀，該自動透鏡檢測儀包括一光學系統(tǒng)，在該光學系統(tǒng)中通過投影由圖案產(chǎn)生元件產(chǎn)生的圖案而形成一圖案的像，并且根據(jù)圖案像從光學系統(tǒng)的光路中不存在待檢透鏡的位置到光路中存在待檢透鏡的位置的位移信息來測量待檢透鏡的光學特性。該圖案產(chǎn)生元件構造成使具有四邊形形狀的圖案的圖案像形成在圖案像形成平面上。線性傳感器排列成在作為圖案像形成平面的同一平面上交叉具有四邊形形狀的圖案的四個邊。通過線性傳感器和具有四邊形形狀的圖案像交點的位置的信息而得到圖案像的位移信息。因此該自動透鏡檢測儀具有簡單的結(jié)構且提供高的精度。
參考標號1透鏡檢測儀；3LED；4光轉(zhuǎn)換透鏡；5圖案產(chǎn)生元件；5a狹縫圖案；5b脈沖馬達5c圖案的像；6準直儀；7待檢透鏡；8測量臺；9物鏡；10圖像傳感器；30控制部分；和31顯示部分
權利要求
1.一種自動透鏡檢測儀，包括一光學系統(tǒng)，在該光學系統(tǒng)中，通過投影由圖案產(chǎn)生元件產(chǎn)生的圖案而形成圖案的像，且根據(jù)該圖案的像從光學系統(tǒng)的光路中沒有待檢透鏡處到光路中具有待檢透鏡處位移的信息，測量待檢透鏡的光學性能，所述自動透鏡檢測儀包括多個光源，設置在垂直于光軸的平面上的與光學系統(tǒng)的光軸等距離隔開的位置處；一光轉(zhuǎn)換透鏡，以其光軸與光學系統(tǒng)光軸相同的方式布置并將來自上述光源的光線轉(zhuǎn)換成平行光線；一測量臺，在其上將待檢透鏡設置在來自光轉(zhuǎn)換透鏡的光路中；一準直透鏡，經(jīng)該準直透鏡使來自光轉(zhuǎn)換透鏡的光線通過且在所述測量臺上設置的待檢透鏡上形成所述多個光源的像；一圖案產(chǎn)生元件，設置在所述光轉(zhuǎn)換透鏡和所述準直透鏡之間；一用于接收光線的物鏡，其在指定的圖案像形成平面上形成由圖案產(chǎn)生元件產(chǎn)生的圖案的圖案像；一些線性傳感器，設置在所述圖案像形成平面上；其中來自圖案產(chǎn)生元件中所產(chǎn)生的圖案的圖案像，被作為正方形形成在所述圖案像形成平面上；所述線性傳感器被設置成使圖案像的正方形的四條側(cè)邊與圖案像形成平面相交在同一平面上；而且圖案像的位移信息由線性傳感器和圖案像的正方形的四條側(cè)邊相交的位置信息得到。
2.根據(jù)權利要求1的自動透鏡檢測儀，其特征在于所述多個光源包括設置在方形的頂點的四個光發(fā)射元件。
3.根據(jù)權利要求1和2中任一權利要求的自動透鏡檢測儀，其特征在于所述線性傳感器在所述圖案像形成平面上，以其中心在光軸上的十字交叉的形式排列。
4.根據(jù)權利要求1、2和3中任一權利要求所述的自動透鏡檢測儀，其特征在于所述圖案產(chǎn)生元件是為了產(chǎn)生一具有方形或矩形的圖案而形成的。
5.根據(jù)權利要求1、2、3和4中任一權利要求所述的自動透鏡檢測儀，其特征在于設置在光轉(zhuǎn)換透鏡和準直透鏡之間的所述圖案產(chǎn)生元件是為了沿光軸方向移動而形成的。
全文摘要
一種測量眼鏡片或接觸透鏡用的自動透鏡檢測儀,包括一光學系統(tǒng),在該系統(tǒng)中通過投影由圖案產(chǎn)生元件產(chǎn)生的圖案而形成圖案的像,且根據(jù)圖案的像從光學系統(tǒng)的光路中沒有待檢透鏡處到光路中具有待檢透鏡處位移的信息測量待檢透鏡的光學性能。作為檢測圖案像位置的圖像傳感器,采用設置在圖案像形成平面上以交叉方式排列的四個線性傳感器。該圖案產(chǎn)生元件在圖案形成平面上形成一具有四邊形形狀的圖案像,且每個線性傳感器與四邊形的一側(cè)邊相交。
文檔編號G01M11/02GK1369697SQ02103559
公開日2002年9月18日 申請日期2002年2月7日 優(yōu)先權日2001年2月9日
發(fā)明者秋山久則, 神保昌宏, 依田壽郎 申請人:保谷株式會社