CN104296963A - 数字化眼镜应力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种数字化眼镜应力检测装置，属于镜片检测设备领域，包括：在光轴上依次设置的光源、起偏元件、检偏元件。起偏元件和检偏元件均为圆偏振片，因此光源发出的光经起偏元件后形成圆偏振光；检偏元件后的光路上还设置有摄像装置，摄像装置包括依次设置的成像透镜、光阑、成像光屏。摄像装置还连接有计算机。摄像装置将镜片应力分布的图像传输给计算机，计算机显镜片应力分布的图。光源优选为单色LED光。本发明在镜片应力测试过程中，镜片的同一点在多次测量时具有旋转时应力分布图同步旋转的特性、平移不变性和应力测试图样容易量化的优点。

Description

数字化眼镜应力检测装置

技术领域

本发明属于一种利用光学原理检测眼镜镜片应力的检测装置，具体涉及到一种数字化眼镜应力检测装置。

背景技术

在现有技术中，眼镜应力测试仪主要利用线偏振光的原理对镜片进行应力检测。例如专利申请号为201020588596.9所公布的一种透镜应力检测装置，专利申请号为2008200338530.5所公布的一种眼镜装配应力测试仪。另外，《浙江工贸职业技术学院学报》第5卷第4期第24至26页也公布了一种数字化应力检测仪。纵观上述专利所公布技术中，眼镜应力检测装置的起偏振片和检偏振片均采用了线偏振片。利用线偏振片测量眼镜应力的缺陷在于：1.测量不具有旋转时应力分布图同步旋转的特性，即旋转镜片时，镜片上的某一点的应力在不同次测试的测试结果不同；2.测试不具有平移不变性，即镜片沿光轴前后平移时，镜片上的某一点应力在不同次测量结果不相同：3.采用白光光源，测量得到的彩色图样不易量化。产生上述缺陷的原因有3个：1.采用以线偏振片作为起偏振片和检偏振片，因为线偏振片具有方位性，因此旋转镜片时测试结果必然不同；2.由于没有对入射到镜片上的光的方向进行控制，对于镜片上的某一点，平移镜片的时候，入射到该点的偏振光的方向发生了变化，造成了测量结果的变化。3.同样大小的应力造成的光位相的变化是光波长的函数，因此不同波长的应力测试图是不同的，各种波长的叠加会形成彩色的效果。

发明内容

本发明公布了一种数字化眼镜应力检测装置，解决镜片在应力测试过程时镜片不具有旋转时应力分布图同步旋转的特性、不具有在同一平面内平移不变性以及得到的彩色图样不易量化的问题。

本发明的技术方案是这样的：

一种数字化眼镜应力检测装置，包括：在光轴上依次设置的光源、起偏元件和检偏元件，所述起偏元件和所述检偏元件均为圆偏振片。

进一步地：所述起偏元件为左旋圆偏振片或者右旋圆偏振片；所述检偏元件为右旋圆偏振片或者左旋圆偏振片。

进一步地：所述检偏元件后的光轴上还设置有摄像装置，所述摄像装置连接有计算机，所述摄像装置拍摄放置在所述起偏元件和所述检偏元件之间的镜片的应力分布图像；所述计算机显示所述镜片的应力分布图。

进一步地：所述摄像装置包括成像透镜和成像光屏，所述成像光屏设置在所述成像透镜之后的光轴上。

进一步地：所述摄像装置还包括光阑，所述光阑设置在所述成像透镜和所述成像光屏之间的所述成像透镜的焦点上。

进一步地：所述光阑为孔径光阑，供平行于或者接近平行于所述光轴的光通过。

进一步地，所述成像透镜为单透镜、胶合透镜或者组合透镜的一种。

进一步地：所述光源为单色LED光。

进一步地：所述镜片为原片、割边后的镜片或者装配后的镜片中的一种。

本发明的有益效果：由于起偏元件和检偏元件均采用圆偏振片，当LED光通过起偏元件后变为圆偏振光。由于圆偏振光具有旋转时应力分布图同步旋转的特性的特点，检测镜片应力时，镜片放置在与光轴垂直的平面上，则镜片同一点的不同次应力检测结果都相同。同时，由于在成像透镜和成像光屏上的成像透镜的焦点上设置了小孔光阑，使只有平行或者接近于平行光轴的光通过，在应力测试时，镜片在测试台上的同一平面的移动，镜片上的同一点的应力测试结果不变。

附图说明

附图说明

图1为本发明的第一个实施例的光路图；

图2为本发明的第二个实施例的光路图。

图中各零件的序号及零件名称为：1、光源；2、起偏元件；3、镜片；4、检偏元件；5、摄像装置；51、成像透镜；52、成像光屏、53光阑。

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。

偏振光的定义：在一般光源中包含着各个方向的光矢量，在所有可能的方向的振幅都相等(轴对称)，这样的光叫自然光。偏振光是指光矢量的振动方向不变或者具有某种规则变化的光波，是光矢量不均匀分布造成的，这种振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。形成偏振光的方法有：利用偏振片的二向色性将自然光转化为偏振光。所谓二向色性，就是指某些物质能吸收某一方向的光振动，而只让与这个方向垂直的光通过。本专利申请中的偏振光的获得正是利用上述原理。镜片的材质由于材料的应力作用，因此镜片本身存在应力。而且，镜片在加工时、会受到挤压和磨削而产生机械应力；在装配过程中，受到眼镜镜架的压挤而产生的外应力。眼镜镜片应力的产生，改变了眼镜屈光度数，破坏了镜片原有的球面性精度，产生了应力双折射并造成严重的像差，使得眼镜成像质量的下降，给佩戴者的视力健康带来危害。鉴于眼镜镜片应力的存在对人眼健康影响较大，因此必须对眼镜镜片应力(装配前和装配后)进行校正，而校正前则必须对眼镜镜片应力进行检测。

实施例1

参考图1，数字化眼镜应力检测装置，包括在光轴上依次设置的光源1、起偏元件2、检偏元件4。当光源1发出的光经起偏元件2后，由于起偏元件2和检偏元件4均为圆偏振片，因此，经过起偏元件2后，光源1变为圆偏振光。镜片3放置在起偏元件2和检偏元件4之间。由于圆偏振光具有旋转不变性，测试镜片3时，镜片3在同一个平面内多次测试过程中，镜片3的同一点即使每次测量放置的位置相对于前一次测量放置的位置旋转了一定的角度，但是该点的应力测试结果相同。

具体的，本发明中起偏元件2可采用左旋圆偏振片或者右旋圆偏振片，同样，检偏元件4可采用右旋圆偏振片或者左旋圆偏振片。

参考图1，在检偏元件4的后面的光轴上，还设置摄像装置5。在本实施例中，摄像装置5包括成像透镜51，成像光屏52，光阑53。成像透镜51、光阑53、成像光屏52依次设置在检偏元件4之后的光轴上。其中，光阑53设置在成像透镜51和成像光屏52之间的成像透镜51的一个焦点上。摄像装置5拍摄镜片3的应力分布情况并成像，具体而言，镜片3的应力分布在成像光屏52上成像。摄像装置5后还连接有计算机(未图示)，计算机经过分析镜片3的应力，最后将镜片3的应力分布图像显示在显示器上。参考图1，具体到本实施例，镜片3上的A点发出三条入射光：第一入射光A1、第二入射光A2和第三入射光A3。第一入射光A1平行于主光轴；第二入射光A2接近于平行主光轴；第三入射光A3和主光轴完全不平行。从光路图可以看出，第一入射光A1沿着光轴平行射入成像透镜51，折射后经过成像透镜51的焦点在成像光屏52上成像A’.由于光阑53设置在成像透镜51的焦平面上，所以光阑53对第一入射光A1不起阻挡作用；同样的，第二入射光A2因为接近于平行主光轴，故经成像透镜51透射后也能穿过光阑53位于光轴上的小孔，也能成像A’；第三入射光A3因为和主光轴完全不平行，经过成像透镜51折射后被光阑53挡住，无法在A’点成像。因此，光阑53的作用就是让平行或者接近于平行光轴的入射光通过。加入光阑53后，镜片3在测试过程中，沿着放置镜片3的平面内水平移动而又不超过成像透镜51的成像范围，镜片3上的同一点在不同测试次数中的应力测试结果不会变化。

本实施例中的发光光源采用单色LED光，避免了不同波长的光在测试镜片上同一点的应力时，产生的应力分布图不同的缺陷，也避免了各种波长的叠加形成彩色效果，使镜片的应力测试结果在计算机上更容易量化计算。

实施例2

参考图2，和实施例1不同的是，光路中省掉了光阑53。这使得镜片3在同一平面平移过程中，发光光束经过镜片3的角度会变化，因而所测应力分布情况会随着镜片3的平移略微变化。但是该结构简单，在不影响镜片3的应力测试结果的前提下节约了成本。

在实施例1和实施例2中，成像透镜51可以为单透镜、胶合透镜或者组合透镜的任意一种，从而扩大了成像透镜的选择范围，降低了成本。

构成起偏振片2和检偏振片4的圆偏振片由线偏振片和1／4波片组成。由于圆偏振片中的1／4波片的带宽有限，选用1／4波片的中心设计波长作为工作波长最佳，否则，1／4波片就不是严格的1／4波片(1／4波片的快轴与慢轴的相位差就不严格等于π／2)，圆偏振光就成为椭圆偏振光，旋转不变性的效果就会差一些。所以，在本发明中，光源为准单色LED光，就是考虑到了1／4波片的带宽有限的因素。

本发明所说的镜片，可以是眼镜镜片，也可以是用于其它用途的镜片；可以是原片，也可以是割边后的镜片，还可以是装配后的镜片；可以是玻璃镜片，也可以是树脂等其它材料的镜片，因此该数字化眼镜应力检测装置具有广泛的应用领域。

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 (9)

1.一种数字化眼镜应力检测装置，包括：在光轴上依次设置的光源、起偏元件和检偏元件，其特征在于：所述起偏元件和所述检偏元件均为圆偏振片。

2.如权利要求1所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述起偏元件为左旋圆偏振片或者右旋圆偏振片；所述检偏元件为右旋圆偏振片或者左旋圆偏振片。

3.如权利要求1所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述检偏元件后的光轴上还设置有摄像装置，所述摄像装置连接有计算机，所述摄像装置拍摄放置在所述起偏元件和所述检偏元件之间的镜片的应力分布图像；所述计算机显示所述镜片的应力分布图。

4.如权利要求3所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述摄像装置包括成像透镜和成像光屏，所述成像光屏设置在所述成像透镜之后的光轴上。

5.如权利要求4所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述摄像装置还包括光阑，所述光阑设置在所述成像透镜和所述成像光屏之间的所述成像透镜的焦点上。

6.如权利要求5所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述光阑为孔径光阑，供平行于或者接近平行于所述光轴的光通过。

7.如权利要求4-6中任一项所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述成像透镜为单透镜、胶合透镜或者组合透镜的一种。

8.如权利要求1所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述光源为单色LED光。

9.如权利要求3所述的数字化眼镜应力检测装置，其特征在于：所述镜片为原片、割边后的镜片或者装配后的镜片中的一种。