CN103968977A - 数字式眼镜应力测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光电技术领域，涉及数字式眼镜应力测试仪，包括：偏振主光路系统，偏振主光路包括：依次设置的第一发光装置、第一圆偏振片、第二圆偏振片、成像透镜、成像感光元件以及和所述成像感光元件连接的计算机；还包括对准辅助光路系统。对准辅助光路系统有：第二发光装置、第一圆偏振片第二圆偏振片、成像透镜、成像感光元件；第二发光装置发出的光经第一圆偏振片表面反射后，穿过第二圆偏振片，经成像透镜会聚后在成像感光元件上成像，并通过计算机显示所述第二发光装置的图像。本发明在进行镜片应力测试时，能准确的将镜片的主光轴校正到和仪器光路系统的光轴重合，提高了镜片应力测试的准确性和重复性。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体涉及到一种数字式眼镜应力测试仪。
背景技术
目前市面上眼镜镜片多采用树脂镜片等材料制成，基本取代了原有的水晶材料制成的眼镜。原因是水晶存在光的双折射效应，而树脂材料本身无这种光的双折射效应。而水晶镜片的双折射效应将影响镜片的成像质量，除非佩戴眼镜者只以某一特定角度使用水晶眼镜，但偏离该特定角度时，水晶便产生光的双折射效应。树脂材料本身无光的双折射效应，但该材料在内部应力或者外部应力的作用下，使得材料本身结构发生变化，从而导致双折射现象的产生。因此，检测树脂镜片在原片、割边后以及装配后的三种状态下的应力就显得尤其重要。在现有技术中，大部分的数字应力测试仪均利用线偏振原理检测镜片，其检测的重复性不好，不具有旋转不变性，也就是说，当旋转镜片时，镜片上的某一点的检测结果会发生变化，因此该点的检测结果很难统一；同时，现有的眼镜应力测试多为定性测量，无法对眼镜应力进行定量分析，并且功能欠缺，无法实现更完善的测量分析的需要。
发明内容
本发明提供了一种数字式眼镜应力测试仪，其目的在于解决镜片应力检测过程中镜片的光心和测试仪系统的主光轴校准不容易重合的问题。
本发明的技术方案是这样的：
数字式眼镜应力测试仪，包括：偏振主光路系统，所述偏振主光路包括：依次设置的第一发光装置、第一圆偏振片、第二圆偏振片、成像透镜、成像感光元件以及和所述成像感光元件连接的计算机；还包括对准辅助光路系统；所述对准辅助光路系统包括：设置在所述第二圆偏振片外侧的第二发光装置以及和所述主光路系统共用的所述第一圆偏振片、所述第二圆偏振片、所述成像透镜和所述成像感光元件；所述第二发光装置发出的光经所述第一圆偏振片表面反射后，穿过第二圆偏振片，经所述成像透镜会聚后在所述成像感光元件上成像，并通过所述计算机显示所述第二发光装置的图像；所述第二发光装置发出的光用于校准放置镜片的光轴和所述眼镜应力测试仪的光轴并使这两个光轴重合。
进一步地：所述第一发光装置发出的光通过第一圆偏振片后变为圆偏振光；所述圆偏振光经过设置在所述第一圆偏振片和所述第二圆偏振片之间的的镜片后，携带所述镜片的偏振信息，变为非圆偏振光；所述非圆偏振光经过所述的第二圆偏振片及成像透镜后照射到所述成像感光元件上，所述成像感光元件将所述偏振信息的图像传输给所述计算机，所述计算机将所述图像经过量化处理分析显示所述镜片的应力分布图。
进一步地：所述第二发光装置包括若干发光单元，所述若干发光单元同心均匀设置在所述第二圆偏振片的外围；每一发光单元均包括依次设置的LED光源、小孔光阑、聚光透镜和聚光光阑。
进一步地：在所述数字式眼镜应力测试仪上端部还设置有阻挡杂散光进入的遮光顶板。
进一步地：还包括放置所述镜片、经发黑消光处理的载物平台，所述载物平台包裹在所述第一发光装置和所述第一圆偏振片的外侧。
进一步地：还包括镜片压持机构，所述镜片压持机构包括处于同一高度的同规格的若干压脚，每一个，压脚上端通过一水平支梁共同连接在一水平固定块上，所述水平固定块上端通过一竖杆和一平板活动连接，所述平板和一竖板连接，所述竖板的下端固定在所述载物平台上；所述竖杆套设有弹簧；所述水平固定块端部通过一滑轨导块连接在一导轨上，带动所述若干压脚上下运动。
进一步地：所述若干压脚在同一水平面内沿同一圆周均布设置，所述压脚下端套设有橡胶套。
进一步地：所述压脚为圆杆状，其下端部设置有圆角。
进一步地：所述第一发光装置为均匀面光源。
进一步地：所述镜片为原片、割边后的镜片以及装配后的镜片中的任意一种。
本发明的有益效果：由于本技术方案在主偏振光路中增加了对准辅助光路系统，镜片无论是原片、割边后的镜片还是装配后的镜片，即使不是圆对称的形状，当放置镜片后，也能将镜片的光轴和数字式眼镜应力测试仪的主光轴校准重合，从而保证了镜片的光心多次放置在检测平台后都能和应力测试仪的系统的光心的位置重合，进而保证了镜片的同一点在旋转后其应力检测结果的不变性；最后，成像感光元件和计算机相连，将镜片的偏振信息的图像显示在显示器上，经过软件的量化分析，具体测出镜片在不同区域的应力分布情况并显示出应力分布图，从而具体量化眼镜应力的测量结果。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图：
图2为图1中的第二发光装置的放大图；
图3为图2中第二发光装置的俯视图；
图4为图1中镜片压持机构的详图；
图5为图4的俯视图；
图6为未插入待检测镜片时第二发光装置在显示器上的成像示意图；
图7为插入待检测镜片时第二发光装置在显示器上的成像示意图；
图8为设置遮光板后遮光板能挡住的杂散光的临界光路示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，图1为本发明的结构示意图，包括偏振主光路系统和对准辅助光路系统。偏振主光路系统包括依次设置的第一发光装置1，在其上依次设置有第一圆偏振片3，第二圆偏振片21，成像透镜4，成像感光元件5。成像感光元件5连接计算机10(图6，图7)，当第一发光装置1发出的光经过第一圆偏振片3的时候，变为圆偏振光。此时，将镜片9放置在第一圆偏振片3和第二圆偏振片21之间的载物台平板7上，圆偏振光携带镜片9的应力产生的偏振信息，变成了非圆偏振光。该非圆偏振光透过第二圆偏振片21(见图2)，再经过成像透镜4透射后，在成像感光元件5上将镜片9的应力产生的偏振信息成像。由于成像感光元件5和计算机10(见图6，图7)连接，因此计算机能够利用软件将该偏振信息的图像处理后得出镜片9的应力分布图。
对准辅助光路系统包括：第二发光装置2、第一圆偏振片3、第二圆偏振片21、成像透镜4和成像感光元件5。第二发光装置2发出的光经过第一圆偏振片3表面反射后再经过第二圆偏振片21被成像透镜4透射并照射到成像感光元件5上并成像。前面已经说过，成像感光元件5和计算机10连接，因此计算机10能够显示第二发光装置2的图像。
在本实施例中，第二发光装置2是由多个发光单元构成，所述的多个发光装置同心均匀设置在第二圆偏振片21的外侧，因此，该多个发光单元在计算机上均匀成像并且也是成均匀的圆周分布。每一个发光单元均包括LED光源、小孔光源、聚光透镜和聚光光阑。
进一步地，图中画出6个LED光源，这6个LED光源在水平面上投影如图3所示。在图3上中，这6个LED光源201a～201f均匀分布在同一平面的同一圆周上。而与这6个LED光源位置一一对应的是依次设置在6个LED光源201a～201f下面的6个小孔光阑202a～202f、6个聚光透镜203a～203f、6个聚光光阑204a～204f。具体的，在未放置镜片9的时候，其中一个LED光源201a发出的光经过与之对应的小孔光阑202a后经聚光透镜203a透射后，再经过聚光光阑204a后通过经过第一圆偏振片3反射，再通过第二圆偏振片21经成像感光元件5成像，最后在计算机10上显示图像为201a’(见图6)。同样的，其余5个LED光源(201b～201f)在计算机10上显示图像为201b'～201f，(见图6)，这6个图像201b'～201f”均匀分布在第一圆心O的圆周上(见图6)。
当插入镜片9后，6个LED光源201a～２01f在计算机10上显示的图像见图7中的201a”～201f”。此时，图像201a”～201f”均匀分布在第二圆心O`的圆周上.
因镜片9可以是眼镜原片、割边后的眼镜片及装配后的眼镜片三者中的一种，其中除了眼镜原片外，割边后及装配后的镜片多为非圆对称的形状，放置于载物台平板7(见图1)上时，它的光轴与数字式眼镜应力测试仪系统的光轴往往无法重合。添加这路对准辅助光路后，测试人员观察计算机10上6个LED光源的图像201a"～201f′，调整镜片9的角度及方位，将第二圆心O调节到与第一圆心O重合，此时镜片9的光轴与数字式眼镜应力测试仪系统的光轴重合。
将第一圆心O和第二圆心O`重合的意义在于：若镜片9的光心未调至特定位置，在进行多次测量时，镜片9位于成像区域的不同位置，则它的同一点在光通过它的同一点所走的路径不同。由镜片9应力引起的双折射原理知，圆偏振光，经双折射介质，所经过光程不同，偏振度改变也不同，经镜片9出光后，入射到第二圆偏振片21的偏振态也不同，这样会影响镜片9应力分布情况的测量。若要对比镜片9从原片进行割边，再装配到镜架上，要比较这一加工过程中，是否损坏眼镜片，即引入不必要的应力时，更需要对眼镜片中心及镜片主光轴进行定位。因而有必要添加上述光路来实现这个需求。
在本实施例中，6个小孔光阑202a～202f对6个LED光源201a～201f发出的光的作用在于：只能让6个LED光源201a～201f发出的平行或者接近于平行于各自的光轴的光通过；6个聚光光阑204a～204f对6个聚光透镜203a～203f出光的光束直径起到限制的作用。在具体实施中，LED光源以及与之一一对应的小孔光阑、聚光透镜和聚光光阑的个数可以根据需要做适当的增减。
为了方便镜片9的更换检测，数字式眼镜应力测试仪系统采用开式结构，即镜片9置于可以方便取出或者放入的外露的平台上。但在具体操作时，由于放置镜片9的载物平台7(见图1和图8)没有遮盖，外界环境光会引入杂散光，影响它的应力分布的测量结果。将载物平台7进行发黑消光处理后，该系统引入的杂散光主要是随着第一圆偏振片3反射再进入偏振主光路系统。因此在本仪器的上端部设置遮光顶板8(见图1和图8)，不仅能保持数字式眼镜应力测试系统的开式结构，而且起到很好的挡住杂散光的作用。
遮光顶板8挡住杂散光的原理如图8所示，环境光若要经第一圆偏振片3反射进入偏振主光路系统，其最边缘光束如图8中RS或者LM光线所示，经第一圆偏振片3反射为ST及MN光束，这光束表示能进入偏振主光路系统的最外围的临界光束。由图8分析可以知道，遮光顶板8能遮住这两光束，因此整个遮光顶板8能挡住绝大多数的杂散光。在本实施例中，载物平台7包裹在第一发光装置1和第一圆偏振片3的外侧，且第一发光装置1设置在第一圆偏振片的下端。
参考图1、图4和图5，为了将放置在载物平台7上的经过光心校准后的镜片9定位，还设置了镜片压持机构6。镜片压持机构6包括若干压脚，这些若干压脚均布压持在镜片9的上表面，使镜片9固定在载物平台7上。由于这些若干压脚与镜片9接触产生的压力很小，可以忽略不计，因此这对镜片应力检测结果没有影响。本实施例中列举了压脚个数为3个的情况。在本实施例中，镜片9为圆形，第一压脚601a、第二压脚601b、第三压脚601c均匀分布并压持在镜片9的上表面。每一个压脚的上端通过一水平支梁共同连接在一水平固定块的一侧边。具体而言，第一压脚601a上端通过第一水平支梁602a连接在水平固定块603的一侧，第二压脚601b上端通过第二水平支梁602b连接在水平固定块603上，第三压脚601c上端通过第三水平支梁602c连接在水平固定块603上。水平固定块603的上端部固定有一竖杆604，竖杆604穿设在平板605上，平板605的一侧固定在一竖板609的上端，竖板609的下端固定在载物平台7上。水平固定块603通过滑轨导块607连接在导轨608上，导轨608则竖直设置在竖板609的内侧。在竖杆604的外圆周上套设有弹簧606。弹簧606保证了这3个压脚的底端和镜片9的上表面适当的接触压力。滑轨导块607连接在导轨608上保证了3个压脚可以上下移动。为保证3个压脚的下端部在同一个水平面上，则3个压脚的尺寸规格需保持一致。另外，为了防止3个压脚的底端在接触镜片9上表面时会对其上表面产生划痕，需要在压脚的底端套设橡胶套，见6011a，6011b。另外一个压脚的橡胶套因视图原因未显示出来。为尽量减少压脚的底端和镜片9上表面的接触压力，每一个压脚的底端都倒成圆角，减少接触面积。
在本实施例中，第一发光装置1为均匀面光源，使整个数字应力检测仪的成像质量更高。
本发明所述的应力数字应力检测仪，不仅可以测试树脂镜片的应力，还可以测试玻璃或者其他材质构成的镜片的应力。同时，镜片可以为原片、割边后的镜片以及装配后的镜片；镜片的形状可以为规则的几何形状，也可以为不规则的眼镜形状。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.数字式眼镜应力测试仪，包括：偏振主光路系统，所述偏振主光路包括：依次设置的第一发光装置、第一圆偏振片、第二圆偏振片、成像透镜、成像感光元件以及和所述成像感光元件连接的计算机；其特征在于，还包括对准辅助光路系统；所述对准辅助光路系统包括：设置在所述第二圆偏振片外侧的第二发光装置以及和所述主光路系统共用的所述第一圆偏振片、所述第二圆偏振片、所述成像透镜和所述成像感光元件；所述第二发光装置发出的光经所述第一圆偏振片表面反射后，穿过第二圆偏振片，经所述成像透镜会聚后在所述成像感光元件上成像，并通过所述计算机显示所述第二发光装置的图像；所述第二发光装置发出的光用于校准放置镜片的光轴和所述眼镜应力测试仪的光轴并使这两个光轴重合。
2.如权利要求1所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：所述第一发光装置发出的光通过第一圆偏振片后变为圆偏振光；所述圆偏振光经过设置在所述第一圆偏振片和所述第二圆偏振片之间的的镜片后，携带所述镜片的偏振信息，变为非圆偏振光；所述非圆偏振光经过所述的第二圆偏振片及成像透镜后照射到所述成像感光元件上，所述成像感光元件将所述偏振信息的图像传输给所述计算机，所述计算机将所述图像经过量化处理分析显示所述镜片的应力分布图。
3.如权利要求1所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：所述第二发光装置包括若干发光单元，所述若干发光单元同心均匀设置在所述第二圆偏振片的外围；每一发光单元均包括依次设置的LED光源、小孔光阑、聚光透镜和聚光光阑。
4.如权利要求1所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：在所述数字式眼镜应力测试仪上端部还设置有阻挡杂散光进入的遮光顶板。
5.如权利要求1所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：还包括放置所述镜片、经发黑消光处理的载物平台，所述载物平台包裹在所述第一发光装置和所述第一圆偏振片的外侧。
6.如权利要求5所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：还包括镜片压持机构，所述镜片压持机构包括处于同一高度的同规格的若干压脚，每一个，压脚上端通过一水平支梁共同连接在一水平固定块上，所述水平固定块上端通过一竖杆和一平板活动连接，所述平板和一竖板连接，所述竖板的下端固定在所述载物平台上；所述竖杆套设有弹簧；所述水平固定块端部通过一滑轨导块连接在一导轨上，带动所述若干压脚上下运动。
7.如权利要求6所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：所述若干压脚在同一水平面内沿同一圆周均布设置，所述压脚下端套设有橡胶套。
8.如权利要求6所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：所述压脚为圆杆状，其下端部设置有圆角。
9.如权利要求1所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：所述第一发光装置为均匀面光源。
10.如权利要求1-9中任一项所述的数字式眼镜应力测试仪，其特征在于：所述镜片为原片、割边后的镜片以及装配后的镜片中的任意一种。
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