CN106062528B - 用于识别并定位眼科镜片上的微型蚀刻物的光学仪器 - Google Patents

用于识别并定位眼科镜片上的微型蚀刻物的光学仪器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学仪器，该光学仪器包括：具有焦距的准直构件(30)；点光源(25‑27)，该点光源具有在700nm与1000nm之间的波长以及小于或等于该焦距的五十分之一的直径、被放在所述准直构件的第一焦点处，使得光变成准直光束(20)；反向散射体(12)；用于接纳眼科镜片(14)的支撑件，其中，所述准直构件、支撑件、和反向散射体被放置成使得准直光束经过该镜片的存在微型蚀刻物的位置(15)；图像分析元件(32)以及连接至所述分析元件上并且包括被放在所述准直构件的第二焦点处的物镜(35)的图像捕获元件(31)，该物镜被开发成用于为该分析元件提供该反向散射体的图像，从而识别并定位所述微型蚀刻物。

Description

用于识别并定位眼科镜片上的微型蚀刻物的光学仪器
技术领域
本发明涉及用于识别并定位存在于眼科镜片上的微型蚀刻物的仪器。
背景技术
如已知的，微型蚀刻物是用于指明眼科镜片的特征点(例如，其棱镜参考点(PRP))的小的镜片厚度局部变化或小的折射率局部变化。
当光束遇到微型蚀刻物时，其相位被该微型蚀刻物局部地改变。
允许观察到微型蚀刻物的技术之一是相位衬度技术，该技术基于光束的衍射，该衍射是由在相干光束遇到微型蚀刻物时出现的局部相位变化所引起的。更精确地，所采用的光束是空间相干的。通过局部强度修改使该衍射是可见的(菲涅耳衍射)。
从欧洲专利申请EP 1 613 450和EP 1 739 472中已经知道一种光学仪器，为了允许观察到存在于眼科镜片的面上的微型蚀刻物，该光学仪器包括：
-点光源；
-准直构件，所述点光源被放在这个准直构件的第一焦点处，使得从该点光源发出的光在穿过该准直构件之后变成准直光束；
-光反射体；
-支持物，该支持物被配置成用于将眼科镜片保持在该准直构件与该光反射体之间、在使该眼科镜片的其上存在有微型蚀刻物的这面面朝该准直构件的位置上；该准直构件、该支持物、和该反射体被放置成使得从该准直构件发出的准直光束经过该眼科镜片上存在有微型蚀刻物的这面、穿过该眼科镜片、遇到该反射体、朝向该眼科镜片返回并且再一次穿过该眼科镜片、接着穿过该准直构件；
-显示单元；以及
-连接至该显示单元上的图像捕获单元，该图像捕获单元包括被放在该准直构件的第二焦点处的物镜，该物镜聚焦在该眼科镜片的其上存在有微型蚀刻物的那面上，使得连接至该图像捕获单元上的显示单元显示的图像包含这些微型蚀刻物的表示，从而允许识别并定位这些微型蚀刻物。
发明内容
本发明旨在提供一种相同类型的具有更好性能的仪器。
为此，本发明提出了一种用于识别并定位存在于眼科镜片上的微型蚀刻物的光学仪器，该光学仪器包括：
-点光源；
-准直构件，所述点光源被放在所述准直构件的第一焦点处，使得从所述点光源发出的光在穿过所述准直构件之后变成准直光束；
-用于将光送回的构件；
-支持物，该支持物被配置成用于将所述眼科镜片保持在所述准直构件与所述用于将光送回的构件之间；所述准直构件、所述支持物、以及所述用于将光送回的构件被放置成使得从所述准直构件发出的准直光束遇到该眼科镜片上的存在有微型蚀刻物的位置、穿过所述眼科镜片、遇到所述用于将光送回的构件、朝向所述眼科镜片返回并且再一次穿过所述眼科镜片、接着穿过所述准直构件；
-图像利用单元；以及
-连接至所述图像利用单元上的图像捕获单元，该图像捕获单元包括被放在所述准直构件的第二焦点处的物镜，该物镜被调焦成使得被传送到连接至所述图像捕获单元上的该图像利用单元的图像包含所述微型蚀刻物的表示，从而允许识别并定位所述微型蚀刻物；
其特征在于：
-所述用于将光送回的构件是反向散射体；
-所述图像捕获单元的所述物镜被调焦以便将该反向散射体的图像传送到该图像利用单元；
-所述点光源具有包含在700nm与1000nm之间的波长λ；并且
-所述准直构件具有焦距F并且所述点光源具有小于或等于该焦距F的五十分之一的直径D。
因此，在根据本发明的光学仪器中，所述用于将光送回的构件不是反射体、而是反向散射体，使得朝向该眼科镜片返回的光不再是空间相干的。
因此，朝向该眼科镜片送回的光束在其穿过该眼科镜片时不受这些微型蚀刻物影响。
由于在根据本发明的光学仪器中，该点光源具有包含在700nm与1000nm之间的波长，即，在可见光光谱附近的红外光内，所以光在该点光源与该图像捕获单元之间的路径上的减弱被减轻，包括在该眼科镜片被着色时。
当然，该图像捕获单元被选择成在这个波长范围内是敏感的。
除了实施包含在这个范围内的波长之外，根据本发明的光学仪器的点光源具有小于或等于该准直构件的焦距F的五十分之一的直径D。
确切地，已经观察到，利用这个波长范围并且利用点光源的这样的直径D，微型蚀刻物的衬度图像能够投射到该反向散射体上。
相信，图像的衬度特征是由于准直光束的横向空间相干宽度与微型蚀刻物的宽度良好匹配。
由于图像的衬度特征，图像捕获单元的物镜的孔可能相当大。
这样的孔限制了图像捕获单元中的光通量损失。
因此，根据本发明的仪器可以允许微型蚀刻物的流体利用。例如，如果图像利用单元是显示单元，则可以在使用者将眼科镜片定位在支持物上时在该显示单元上观察到微型蚀刻物。
应注意，相反，在例如上述欧洲专利申请EP1 613 450和EP 1 739 472中所描述的现有技术的光学仪器中，当物镜被调焦在眼科镜片上的存在微型蚀刻物的那面上时，图像捕获单元在这个面上看到从反射体返回的光的效果，这意味着所捕获的图像容易是模糊的并且因此图像捕获单元的物镜的孔必须相对小，这导致了图像捕获单元中的光通量的显著损失。
此外，会注意到，从欧洲专利申请EP 0 856 728中已经知道了一种用于检测物体(如透明片材)的缺陷的方法和光学装置，并且其中光被反向散射体朝向物体返回。
在这个文件中所描述的方法和光学装置能够容易识别严重缺陷，因此它们不涉及对存在于眼科镜片上的微型蚀刻物的识别和定位。
还注意到，欧洲专利申请EP 1 093 907提出了使用EP 0 856 728的光学装置来检测眼科镜片的采取印刷标记或隐藏标记形式的特征。出于以上指示的原因，这些隐藏标记不能是微型蚀刻物。
根据有利特征，尤其由于这些有利特征所确保的微型蚀刻物识别和定位准确度，根据本发明的光学仪器被配置成用于具有包含在10μm与80μm之间的宽度的微型蚀刻物，所述点光源的直径D与所述准直构件的所述焦距F符合以下关系：
D≤Fλ/5a
其中，λ是所述点光源的波长。
根据更多具体的有利特征，确保了优异的微型蚀刻物识别和定位准确度，根据本发明的光学仪器被配置成用于具有包含在30μm与60μm之间的宽度的微型蚀刻物，λ包含在800nm与900nm之间，而F包含在150mm与300mm之间。
根据其他有利特征：
-所述点光源是由扩展光源和光阑形成的，该光阑包含被放置成面朝所述扩展光源的针孔，所述针孔的直径因此形成所述点光源的直径D；
-所述光学仪器包括半面涂银反射镜，所述点光源和所述图像捕获单元的所述物镜被放置在该半面涂银反射镜的任一侧；
-所述反向散射体是可旋转的；和/或
-所述光学仪器包括被配置成用于识别并定位所述微型蚀刻物的图像分析装置、和用于将定心针自动定位在所述眼科镜片的面上的装置，该装置连接至所述图像分析装置上。
根据多个有利特征，该光学仪器另外包括：
-用于驱动该反向散射体旋转的装置，该装置被配置成用于使该反向散射体围绕预定旋转中心转动；
-位于所述反向散射体中的孔，所述孔被配置成使得该反向散射体的旋转中心位于除了在该孔中之外的别处；以及
用于接收并分析光的组件，该组件被定位在该反向散射体的、与所述支持物相反的那侧，所述支持物、所述反向散射体和所述孔被配置成使得所述用于接收并分析光的组件接收来自所述准直光束、在穿过所述眼科镜片并且穿过所述孔之后的光，所述用于接收并分析光的组件被配置成用于确定所述眼科镜片的至少一个光学特征。
由于该反向散射体的旋转中心不是位于该孔中，所以该孔的任何一部分都不以该旋转中心为中心。
因此，面朝反向散射体的、在其旋转中心与其周边之间的任何静止点在每次转动的至少一部分过程中与该反向散射体的无孔区段共线。
传送到该图像利用单元的反向散射体图像因此不包含与该孔相对应的空隙并且因此允许看见全部微型蚀刻物。
将注意到，文件EP 1 997 585描绘了一种光学仪器，其中，光反射体是由两部分构成的，其中一部分在中心处、是静止的，并且另一部分(是环形的并且具有同一中心)是可旋转的，该反射体中心处的静止部分是用于接收和分析光的组件的顶部。
在这个光学仪器中，显示单元显示的图像包含与该反射体的中心处的静止部分相对应的中央空隙。这个空隙降低了位于眼科镜片中心处的标记的可见度。
根据有利特征，所述用于驱使动该反向散射体旋转的装置与该图像捕获单元连接至控制装置上，该控制装置被配置成使得该图像捕获单元拍摄图像的每个时间间隔具有该反向散射体进行整数次转动的持续时间。
根据替代性有利特征，所述用于驱动该反向散射体旋转的装置与该点光源连接至控制装置上，该控制装置被配置成使所述点光源发出闪烁光，这些闪烁光各自具有该反向散射体进行整数次转动的持续时间。
根据其他有利特征：
-所述用于接收并分析光的组件包括被所述准直光束的在其穿过所述眼科镜片并且穿过所述孔之后的所述光照亮的哈特曼(Hartmann)矩阵；额外图像捕获单元，该额外图像捕获单元被该光在其穿过该哈特曼矩阵之后照亮；以及分析装置，该分析装置用于对该额外图像捕获单元捕获到的图像进行分析以便确定该眼科镜片的所述至少一个光学特征；
-所述用于对该额外图像捕获单元捕获到的图像进行分析的分析装置连接至显示单元上以便允许该显示单元显示该眼科镜片的所述至少一个光学特征；
-所述用于对该额外图像捕获单元捕获到的图像进行分析的所述分析装置连接至用于将定心针自动定位在所述眼科镜片的面上的装置上；
-所述反向散射体具有圆形轮廓并且所述孔采取有角扇形的形式；和/或
-所述反向散射体具有圆形轮廓并且所述孔是螺旋形的。
附图说明
本发明的披露内容现将以在下文中通过阐述且非限制性的实例并且参考附图给出的对其实施例的详细说明来继续。在所述附图中：
-图1是示出了根据本发明的光学仪器的第一实施例包括的用于发出和接收光的组件以及支持物的示意图，在其面之一上具有微型蚀刻物的眼科镜片被保持在该支持物上、处于使其上存在该微型蚀刻物的那面面朝用于发出和接收光的组件的位置上；
-图2是示出了这个仪器包括的反向散射体和保持在支持物上的眼科镜片的示意图；
-图3是示出了用于发出和接收光的组件、眼科镜片、和反向散射体、以及光从该反向散射体到所述用于发出和接收光的组件的路径的示意图；
-图4是根据本发明的仪器的第一实施例的示意图，详细示出了所述用于发出和接收光的组件；
-图5是展示了点光源和准直构件的某些几何特征的示意图；
-图6是示出了连接至图像捕获单元上以便允许定心针自动地定位在眼科镜片上的元件的框图；
-图7是反向散射体的平面视图；
-图8是类似于图7的视图，但是针对的是根据本发明的光学仪器的第二实施例；
-图9是类似于图4的底部的示意图，但是针对的是根据本发明的光学仪器的第二实施例；
-图10是类似于图8的视图，但是针对的是根据本发明的光学仪器的第二实施例的第一变体；
-图11是类似于图9的、但是更详细地示出了并且与图10所展示的第一变体相对应的视图；
-图12是类似于图8和图10的视图，但是针对的是根据本发明的光学仪器的第二实施例的第二变体；
-图13是示出了连接至根据本发明的光学仪器的第二实施例的图像捕获单元上的元件的框图；并且
-图14是示出了连接至发出闪烁光的版本光源上的元件的框图。
具体实施方式
图1至图4中所展示的光学仪器10包括用于发出和接收光的组件11、反向散射体12、以及支持物13(图1)，该支持物被配置成用于将眼科镜片14保持在组件11与反向散射体12之间、在使其上存在微型蚀刻物16的面15面朝用于发出和接收光的组件11的位置上。
微型蚀刻物16是小的镜片厚度局部变化或者小的反射率局部变化。
各种技术允许在眼科镜片的面上形成微型蚀刻物16：这些微型蚀刻物可以在它们模制在眼科镜片上时采取小的额外厚度的形式，可以通过激光来产生小的凹陷，或者可以使用激光来局部修改镜片材料的折射率。
当相干光束遇到微型蚀刻物16时，其相位被该微型蚀刻物局部地修改。
这个局部相位变化引起光束发生衍射。
在空间相干光束的情况下，通过局部强度修改使得该衍射是可见的(菲涅耳衍射)。
微型蚀刻物16用于指明眼科镜片14的特征点，例如，其棱镜参考点(PRP)。
用于发出和接收光的组件11发出空间相干的准直光束20(图1)。
如图2的左侧所示，当光束20遇到微型蚀刻物16时，光发生局部衍射。
在光穿过镜片14之后，其在反向散射体12上的投影包含由于微型蚀刻物16引起的光衍射而导致的强度变化。
投影到反向散射体12上的光束20的图像因此包含具有与微型蚀刻物16相似的形状的强度变化。
如图2的右侧所示，到达反向散射体12的光沿相同的方向略微散射地返回。
被该反向散射体反向散射的光束21由于这种略微散射而是空间相干的。
如在图3中可以看到，反向散射体12如此发出的光束21没有或几乎没有被微型蚀刻物16修改地穿过眼科镜片14、并且到达用于发出和接收光的组件11。
在之前的描述中，没有提及入射光束20穿过镜片时经历的以及由反向散射体12发出的光束21再一次穿过镜片时经历的棱镜偏差。
这是因为这两个相继的棱镜偏差彼此完全抵消。
因此，微型蚀刻物16在反向散射体12上形成的图像由于棱镜偏差而变形，组件11透过眼科镜片14看到的反向散射体12的图像以正好相反的方式变形。
因此，组件11看到的反向散射体12的图像包含微型蚀刻物16的正确表示。
穿过眼科镜片14的光束是准直的且空间相干的这一事实使得能够获得微型蚀刻物16在反向散射体12上的高衬度投影。
支持物13被定位成使得容易观察到微型蚀刻物16在反向散射体12上的投影：眼科镜片14与反向散射体12之间的距离足够小到使得反向散射体12上的投影保持是清晰的(如果这个距离太大，则图像将由于在微型蚀刻物16处的衍射模糊)并且足够大到使得微型蚀刻物16的投影大到足以被观察到。
现在参见图4来详细描述用于发出和接收光的组件11。
在所展示的实例中，组件11包括：扩展光源25、包含针孔27的光阑26、半面涂银反射镜28、重定向反射镜29、准直镜片30、摄像机31、以及连接至摄像机31上的显示单元32。
光阑26以及摄像机31的物镜35被定位在半面涂银反射镜28的任一侧、在共轭位置上，即，它们从重定向反射镜29的角度看是位于同一位置。
这个位置被选择为准直镜片30的焦点。因此，这两个共轭位置中的每一个位置都与准直镜片30的焦点相对应。
光阑26的针孔27因此可以被视为放在准直镜片30的第一焦点处并且摄像机31的物镜35可以被视为放在准直镜片30的第二焦点处。
扩展光源25被放置成尽可能靠近光阑26，例如小于0.5mm远，使得光阑26的针孔27形成点光源。
这个点发出的光从半面涂银反射镜28反射、接着从重定向反射镜29反射并穿过准直镜片30。
由于针孔27位于准直镜片30的焦点处，所以来自镜片30的光束20被准直，即，其所有光线的彼此平行定向。
图5示意性地示出了准直镜片30的焦距F以及针孔27的直径D，即，由扩展光源25和光阑26形成的点光源的直径。
在实践中，该点光源可以由组合了形成扩展光源25的LED与光阑26的LED的可商购部件形成。
为了确保光通量是足够的，直径D为至少10μm或甚至至少20μm。以下描述了对直径D提供的最大值。
在穿过眼科镜片14之后，从反向散射体12发出的光束21的光接着穿过准直镜片30、被重定向反射镜29反射、穿过半面涂银反射镜28、并且到达摄像机31的物镜35。
该物镜被调焦成使得摄像机31的传感器36拍摄反向散射体12的图像。
这些图像显示在连接至摄像机31上的显示单元32上。
因此，正看着显示单元32的观察者看到图像，从而允许识别并定位存在于眼科镜片14的面15上的微型蚀刻物16。
这使得操作者能够确定微型蚀刻物16在眼科镜片14上位于何处并且因此确定这个眼科镜片的光学中心和球镜度轴线位于何处，这些参数例如在操作者想要将眼科镜片14磨边成(即，将眼科镜片14的边缘切割成)它必须装配在的镜架的形状时对于该操作者而言是有用的。
在实践中，将用于将眼科镜片14附接至磨边机上的定心针借助于如此观察到的微型蚀刻物16放在仪器10中。该定心针可以由操作者手动地放置。
图6示出了允许自动放置定心针的元件。
除了连接至显示单元32上之外，摄像机31还连接至能够识别并定位微型蚀刻物16的图像分析装置37上。用于自动定位定心针的装置38连接至装置37上，该装置向装置38传送在眼科镜片14的面15上必须放置该定心针的这个位置的坐标。
在例如与美国专利US 6,888,626相对应的法国专利申请2 825 466中描述了用于自动定位定心针的装置38。
一般而言，有利的是，扩展光源25因此还有其与光阑26形成的点光源具有包含在700nm与1000nm的波长，即，在可见光光谱附近的红外光内。
因此，光在针孔27与摄像机31的传感器36之间的路径上的减弱被减轻，包括在眼科镜片14被着色时。
当然，摄像机31的传感器36被选择成在这个波长范围内是敏感的。
一般而言，仪器10在本文中被配置成用于宽度包含在10μm与80μm之间的微型蚀刻物16。
使投影到反向散射体12上的微型蚀刻物16的图像具有衬度是重要的。确切地，能够使用物镜35的孔大小相对大的摄像机31。这样的孔限制了光通量在到摄像机31的传感器36的途中的损失。
因此，摄像机31的传感器36接收足够的光通量来允许实现微型蚀刻物16的流体观测，即，使用者可以在显示单元32实时(在实践中以至少等于15Hz的频率)更新的同时在支持物13上移动眼科镜片14。
已经观察到，利用上述波长范围，具有的直径D小于或等于准直镜片30的焦距F(镜片30与其焦点之间的距离)的五十分之一的针孔27能够确保投影到反向散射体12上的微型蚀刻物16的图像是具有衬度的。
相信，这是光束20的横向空间相干宽度与微型蚀刻物16的宽度之间的良好匹配的结果。
一般而言，鉴于这些微型蚀刻物的宽度为上述下限值10μm时，有利的是光束20的横向空间相干宽度大于或等于微型蚀刻物16的宽度的5倍。
按照定义，横向空间相干宽度等于Fλ/D，其中λ是光通量的波长。
如果微型蚀刻物的宽度表示为a，则获得以下关系：D≤Fλ/5a
例如，如果：
-微型蚀刻物的宽度为50μm；
-光通量的波长为850nm；并且
-准直镜片30的焦距为200mm，则针孔27的直径D小于或等于680μm。
已经观察到，在光通量的波长λ包含在800μm与900μm之间并且焦距F包含在150mm与300mm之间时，具有包含在30μm与60μm之间的宽度的微型蚀刻物16获得极好的结果。
如以上指示的，利用以包含在700nm与1000nm之间的波长发光的点光源25、以及小于或等于准直镜片30的焦距F的五十分之一的光源直径D，投影到反向散射体12上的微型蚀刻物16的图像衬度高。
根据这些情形，直径D被选择为小于或等于焦距F的一百分之一、一百五十分之一、二百分之一、或二百五十分之一。
还观察到，有利于使摄像机31的传感器36接收到的光通量足够大的参数为：
-穿过光阑26的针孔27发出的光通量的高强度；和/或
-与反向散射体12散射的光的散射角相符的物镜35的孔(参见图3和图2的右侧部分)。
如图7中的箭头39所示，为了使粒度平均，使反向散射体12在仪器10的使用过程中旋转。
还能够将校准图案放在反向散射体12上(在此回想，摄像机31的物镜35是聚焦在反向散射体12上的，并且因此看到的是反向散射体12，而且与眼科镜片14存在与否无关)，这样的校准图案在反向散射体快速旋转时不再是看得见的。
注意到，微型蚀刻物(如16)比眼科镜片所携带的由其制造商提供的标记更精确；并且根据本发明的仪器允许直接使用微型蚀刻物，以利于精度。
这样的精度例如对定中心而言是重要的，因为镜片越来越个性化。
应注意，仪器10容易整合到现有仪器中，例如，读取器-封阻器或研磨机。
还应注意，根据本发明的仪器的一种可能用途是测量在由微型蚀刻物给出的参照物与存在于镜片上的其他参照标记之间的任何移位，例如用来交付镜片的标记；和/或根据本发明的仪器的另一种可能用途是借助于仪器10的读出来产生相对于微型蚀刻物而言非常精确的标记。
在刚刚描述的仪器10的实施例中，反向散射体12是由无孔可旋转台板，即不包含孔的台板形成。
现在将参见图8至图13来描述根据本发明的光学仪器的第二实施例，其中，反向散射体12由包含孔和用于接收并分析光的组件反向散射体替代，该组件被放在这个反向散射体下面，即，在该反向散射体的、与被提供成用于保持眼科镜片14的支持物13相反的那侧。
支持物13、反向散射体中的孔、以及用于接收并分析光的组件被配置成使得，该组件接收来自准直光束20、在光穿过眼科镜片14并且穿过该反向散射体中的孔之后的所述光。
分析所接收到的光以便确定眼科镜片14(具体为其光学中心和柱镜焦度轴线)的某些光学数据，这些光学数据在眼科镜片14进行磨边时使用，或者甚至确定其他数据，如球镜焦度和柱镜焦度。
图8和图9展示了根据第二实施例的光学仪器的第一版本，图10和图11展示了第二版本并且图12展示了第三版本。
图11、图13和图14中展示了这三个版本共同的元件。
在第一、第二和第三版本中的每个版本中，反向散射体12由反向散射体112替代。
正如反向散射体12，反向散射体112具有以该旋转中心40定中心的圆形轮廓、但是具有对应的孔41、孔141、和孔241。
在图8和图9中所展示的第一版本中，孔41采取有角扇形的形式。该孔从旋转中心40延伸至反向散射体112的周边。
如从图8中可以看到，用于接收并分析光的组件42被放置成以旋转中心40为中心。
如从图9中可以看到，用于眼科镜片14的支持物13被放置成关于旋转中心40定中心。
在来自准直光束20的光穿过眼科镜片14并且穿过孔41之后，该光达到用于接收并分析光的组件42。
如根据图8所理解的，在任何时刻，用于接收并分析光的组件42的一部分与孔41共线。
因此，在任何时刻，用于接收并分析光的组件42的一部分接收穿过孔41的光。
由于反向散射体112的旋转移动，接收并分析光的组件42的每个部分在某个时刻在反向散射体112进行转动时与孔41共线。
因此，在反向散射体112每次转动时，用于接收并分析光的整个组件42接收穿过眼科镜片14并且穿过孔41的光。
因此，在反向散射体112每次转动时，用于接收并分析光的组件42接收穿过眼科镜片14的整个对应区的光。
通过分析在反向散射体112的至少一次转动过程中接收到的光，用于接收并分析光的组件42能够确定镜片14的光学数据、并且更准确地是确定光在达到用于接收并分析光的组件42之前穿过的区的光学数据。
由于旋转中心40没有定位在孔41(中心40在此处于孔41的外围上)中，所以孔41的任何一部分都不以旋转中心40为中心。
因此，面朝反向散射体112、在其旋转中心40与其外围之间的任何静止点在每次转动的一部分的过程中是与反向散射体112的、没有形成孔41的一部分(即，无孔部分)的这一部分共线的。
在此，在孔41采取有角扇形的形式使其顶点位于旋转中心40处并且孔径张角为30°的情况下，每个静止点在转动的1/12(30/360)过程中与孔41共线并且因此在转动的11/12过程中与反向散射体112的没有形成孔41的一部分的区段共线。
显示单元32显示的反向散射体112的图像因此不包含与孔41相对应的空隙并且因此允许看见全部微型蚀刻物16。
以下将参见图11和图14来描述能够完全阻止孔41出现在显示单元32上的测量。
根据图9和图10中所展示的第二实施例的光学仪器的第二版本是该第一版本的变体，其中，孔41由孔141替代、也采取了有角扇形的形式，但是该孔的顶点远离旋转中心40；另外，用于接收并分析光的组件42是相对于旋转中心40偏心的，正如支持物13被提供用于保持眼科镜片14时；支持物13和用于接收并分析光的组件42是相对于彼此定中心的。
在来自准直光束20的光穿过眼科镜片14并且穿过孔141之后，该光达到用于接收并分析光的组件42。
如根据图10所理解的，在任何时刻，用于接收并分析光的组件42的一部分与孔141共线。
因此，在任何时刻，用于接收并分析光的组件42的一部分接收穿过孔141的光。
由于反向散射体112的旋转移动，接收并分析光的组件42的每个部分在某个时刻在反向散射体112进行转动时与孔141共线。
因此，在反向散射体112每次转动时，用于接收并分析光的整个组件42接收穿过眼科镜片14并且穿过孔141的光。
因此，在反向散射体112每次转动时，用于接收并分析光的组件42接收穿过眼科镜片14的整个对应区的光。
由于旋转中心40没有被定位在孔141中，所以孔141的任何一部分都不以旋转中心40为中心。
出于以上针对孔41所解释的相同原因，反向散射体112的包含孔141并且由显示单元32显示的图像不包含与孔141相对应的空隙并且因此允许看到眼科镜片14的全部微型蚀刻物16。
根据该第二实施例的光学仪器的第三版本(该版本在图12中进行了展示)是该第一版本的变体，其中，孔41由螺旋形的孔241替代；另外，用于接收并分析光的组件42是相对于旋转中心40偏心的，正如支持物13被提供用于保持眼科镜片14时；支持物13和用于接收并分析光的组件42是相对于彼此定中心的。
在来自准直光束20的光穿过眼科镜片14并且穿过孔241之后，该光达到用于接收并分析光的组件42。
如根据图12所理解的，在任何时刻，用于接收并分析光的组件42的一部分与孔241共线。
因此，在任何时刻，用于接收并分析光的组件42的一部分接收穿过孔241的光。
由于反向散射体112的旋转移动，接收并分析光的组件42的每个部分在某个时刻在反向散射体112进行转动时与孔241共线。
因此，在反向散射体112每次转动时，用于接收并分析光的整个组件42接收穿过眼科镜片14并且穿过孔241的光。
因此，在反向散射体112每次转动时，用于接收并分析光的组件42接收穿过眼科镜片14的整个对应区的光。
由于旋转中心40没有被定位在孔241中，所以孔141的任何一部分都不以旋转中心40为中心。
出于以上针对孔41所解释的相同原因，反向散射体112的包含孔241并且由显示单元32显示的图像不包含与孔241相对应的空隙并且因此允许看到眼科镜片14的全部微型蚀刻物16。
如在图9和图11中可以看到的，用于接收并分析光的组件42包括哈特曼矩阵45以及被放在距哈特曼矩阵45预定距离e(图11)处的图像传感器46。
哈特曼矩阵45是以规律间隔穿通有多个孔的不透明板，使得由传感器46捕获到的图像是亮点矩阵，每个亮点与矩阵45中的一个孔洞相对应，这些亮点的位置取决于眼科镜片14的光学特征。
对图像传感器46捕获到的图像的分析因此能够例如经由哈特曼或夏克-哈特曼偏折术方法来确定眼科镜片14的多个光学特征，尤其其光学中心、其柱镜焦度轴线、其球镜焦度、其柱镜焦度以及其他特征。为更详细起见，读者可以例如参考法国专利申请2825466，该申请与美国专利US6,888,626、或与国际专利申请WO95/34800相对应。
如在图11中可以看到的，图像传感器46连接至能够确定眼科镜片14的多个光学特征的图像分析装置47上。
图像分析装置47连接至显示单元32上，该显示单元因此可以显示由图像分析装置47确定的眼科镜片14的光学特征。
如图13中所示，在根据本发明的光学仪器的第二实施例中，用于定位定心针的装置38不仅连接至图像分析装置37上、还连接至图像分析装置47上，这意味着用于自动定位定心针的装置38不仅可以借助于微型蚀刻物16还可以借助于镜片14的光学特征来获得眼科镜片14的面15上必须放置定心针的位置的坐标。
图11示意性地示出了用于驱动反向散射体122旋转的装置50，该装置被配置成用于使反向散射体122围绕旋转中心40转动。
参见图11，现在将解释如何能够阻止与该孔(如41、141、或241)相对应的空隙出现在显示单元32上。
摄像机31和用于驱动反向散射体112旋转的装置50连接至控制装置51上，该控制装置被配置成使得摄像机31拍摄图像的每个时间间隔与反向散射体112进行整数次转动的持续时间相对应。
在所展示的实例中，在1/20s内拍摄每张图像并且反向散射体112在1/20s内进行一次转动，即，以1200转/分钟的速度。
如以上所解释的，由于旋转中心40没有被定位在孔(如41、141、或241)中，所以这些孔的任何一部分都不以旋转中心40为中心。
因此，面朝反向散射体112、在其旋转中心40与其周边之间的任何静止点在每次转动的一部分的过程中与反向散射体112的、没有形成孔的一部分(无孔部分)的区段共线。
同样，摄像机31的传感器36的每个像素在每次转动的一部分的过程中接收来自反向散射体112的、没有形成该孔的一部分的区段的光。
在反向散射体112进行一次或多次整数次转动过程中拍摄每张图像时，每个像素接收来自反向散射体112的、没有形成孔(如41、141、或241)的一部分的区段的相同比例的光。
因此摄像机31拍摄的每张图像不包括与孔(如41、141、或241)相对应的任何空隙。
正看着显示单元32的操作者看到的图像与通过无孔反向散射体12得到的图像相同，例外的是反向散射体112的全部或一些部分不那么亮。
例如，针对图8和图9中所示的具有孔41的反向散射体112，反向散射体112整体的感知亮度是反向散射体12的感知亮度的11/12，此外其他所有都是相同的。
图8和图9所示的具有孔41的反向散射体112因此被感知为完全无孔的反向散射体(就像反向散射体12)、同时仍让光通过到达用于接收并分析光的单元42。
针对图10和图11所示的具有孔141的反向散射体112，中央区段(其半径同旋转中心40与孔141的顶点之间的距离相对应)被感知为具有与反向散射体12相同的亮度，而反向散射体112的其余部分被感知为没那么亮。
在所有这些情况下，反向散射体112的图像允许看到全部微型蚀刻物16。
控制装置51的实施方式例如涉及用于控制摄像机31和旋转驱动装置50的共用时基发生器。
在图11所展示的实例中，还提供了用于确定反向散射体112的位置以便允许自动地控制其转速的检测器52。
作为变体，如图14中所示，不是提供用于控制摄像机31的控制装置(如51)和用于驱动反向散射体12旋转的装置50，而是提供了连接至用于驱动反向散射体112旋转的装置50上并且连接至由扩展光源25和光阑26形成的点光源的扩展光源25上的装置55。
控制装置55被配置成用于使光源25发出闪烁光，光源25发出闪烁光的每个时间间隔与反向散射体112的整数次转动相对应。
例如，如果反向散射体112以1200转/分钟的速度转动，并且因此每1/20s完成一次转动，则每个闪烁光具有一个1/20s或者多个1/20s的持续时间。
由于，在这些闪烁光之间没有发出光，所以只有在发出闪烁光的时刻出现在显示单元32上。
当图像出现在显示单元32上的每个时刻持续反向散射体112的一个或多个整数次转动时，每个显示的图像不包含与孔(如41、141、或241)相对应的空隙。
正看着显示单元32的操作者看到与使用控制装置(如51)时相同的图像，例外的是这些图像具有的亮度随着由光源25发出的闪烁光的节奏进行振荡。
控制装置55的实施方式例如涉及一种用于控制光源25的闪烁光以及旋转驱动装置50的共用时基发生器。
一般而言，反向散射体12或反向散射体112的适合旋转范围在600与5000转/分钟之间。
在根据本发明的光学仪器的第二实施例的变体(未展示)中：孔41、141、或241由不包含旋转中心40的具有不同形状/形式的孔(例如，没有延伸到与反向散射体112的周边一样远的孔、或其轮廓大于用于接收并分析光的组件42的孔)替代、和/或由多个孔替代。
在根据本发明的光学仪器的第一和第二实施例的变体(未展示)中：
-不存在重定向反射镜(如29)或者反射镜29由同时具有反射镜29和准直镜片30的作用的弯曲反射镜替代；
-该点光源以不同方式配置，例如，其是发出具有预定直径的笔直光束的激光器；
-该准直镜片由不同的准直构件(例如，由多个镜片组成)替代；
-摄像机31被另一个图像捕获单元替代；
-显示单元32被另一个图像利用单元替代，例如图像分析装置(如37)替代；和/或
-微型蚀刻物(如16)被放在除了镜片的正面(如15)上之外的别处，例如在背面上、或在厚度中。
许多其他的变化形式根据情况是可能的，并且在此方面要回顾的是，本发明不局限于所描述和所示出的这些实例。

Claims (15)

1.一种用于识别并定位存在于眼科镜片(14)上的微型蚀刻物(16)的光学仪器，该光学仪器包括：
-点光源；
-准直构件(30)，所述点光源被放在所述准直构件(30)的第一焦点处，使得从所述点光源发出的光在穿过所述准直构件之后变成准直光束(20)；
-用于将光送回的构件；
-支持物(13)，该支持物被配置成用于将所述眼科镜片(14)保持在所述准直构件(30)与所述用于将光送回的构件之间；所述准直构件(30)、所述支持物(13)、以及所述用于将光送回的构件被放置成使得从所述准直构件(30)发出的该准直光束(20)遇到该眼科镜片(14)上的存在微型蚀刻物(16)的位置(15)、穿过所述眼科镜片(14)、遇到所述用于将光送回的构件、朝向所述眼科镜片(14)返回并且再一次穿过所述眼科镜片(14)、接着穿过所述准直构件(30)；
-图像利用单元(32)；以及
-连接至所述图像利用单元(32)上的图像捕获单元(31)，该图像捕获单元(31)包括被放在所述准直构件的第二焦点处的物镜(35)，该物镜被调焦成使得传送到连接至所述图像捕获单元(31)上的该图像利用单元(32)的图像包含所述微型蚀刻物(16)的表示，从而允许识别并定位所述微型蚀刻物(16)；
其特征在于：
-所述用于将光送回的构件是反向散射体(12)；
-所述图像捕获单元(31)的所述物镜(35)被调焦以便将该反向散射体(12)的图像传送到该图像利用单元(32)；
-所述点光源具有包含在700nm与1000nm之间的波长λ；并且
-所述准直构件具有焦距F并且所述点光源具有小于或等于该焦距F的五十分之一的直径D。
2.如权利要求1所述的仪器，其特征在于，该仪器被配置成用于具有包含在10μm与80μm之间的宽度的微型蚀刻物(16)，所述点光源的直径D与所述准直构件(30)的所述焦距F符合以下关系：
D≤Fλ/5a
其中，λ是所述点光源的波长，a是所述微型蚀刻物(16)的宽度。
3.如权利要求1和2中任一项所述的仪器，其特征在于，该仪器被配置成用于具有包含在30μm与60μm之间的宽度的微型蚀刻物(16)，λ包含在800nm与900nm之间，而F包含在150mm与300mm之间。
4.如权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，所述点光源是由扩展光源(25)和光阑(26)形成的，该光阑包含被放置成面朝所述扩展光源(25)的针孔(27)，所述针孔(27)的直径因此形成所述点光源的直径D。
5.如权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，该仪器包括半面涂银反射镜(28)，所述点光源和所述图像捕获单元(31)的所述物镜(35)被放置在该半面涂银反射镜的任一侧。
6.如权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，所述反向散射体(12)是可旋转的。
7.如权利要求6所述的仪器，其特征在于，该仪器包括被配置成用于识别并定位所述微型蚀刻物(16)的图像分析装置(37)、和用于将定心针自动定位在所述眼科镜片(14)的面(15)上的装置(38)，该装置连接至所述图像分析装置(37)上。
8.如权利要求7所述的仪器，其特征在于，该仪器另外包括：
-用于驱动该反向散射体(112)旋转的装置(50)，该装置被配置成用于使该反向散射体(112)围绕预定旋转中心(40)转动；
-位于所述反向散射体(112)中的孔(41；141；241)，所述孔(41；141；241)被配置成使得该反向散射体(112)的旋转中心(40)位于除了在该孔(41；141；241)中之外的别处；以及
-用于接收并分析光的组件(42)，该组件被定位在该反向散射体(112)的、与所述支持物(13)相反的那侧，所述支持物(13)、所述反向散射体(112)和所述孔(41；141；241)被配置成使得所述用于接收并分析光的组件(42)接收来自所述准直光束(20)、在该准直光束穿过所述眼科镜片并且穿过所述孔(41；141；241)之后的光，所述用于接收并分析光的组件(42)被配置成用于确定所述眼科镜片(14)的至少一个光学特征。
9.如权利要求8所述的仪器，其特征在于，所述用于驱动该反向散射体(112)旋转的装置(50)与该图像捕获单元(31)连接至控制装置(51)上，该控制装置被配置成使得该图像捕获单元(31)拍摄图像的每个时间间隔具有该反向散射体(112)进行整数次转动的持续时间。
10.如权利要求8所述的仪器，其特征在于，所述用于驱动该反向散射体(112)旋转的装置(50)与该点光源连接至控制装置(55)上，该控制装置被配置成使所述点光源发出闪烁光，每条闪烁光具有该反向散射体(112)进行整数次转动的持续时间。
11.如权利要求8至10中任一项所述的仪器，其特征在于，所述用于接收并分析光的组件(42)包括哈特曼矩阵(45)，该哈特曼矩阵被所述准直光束(20)的在其穿过所述眼科镜片(14)并且穿过所述孔(41；141；241)之后的所述光照亮；额外图像捕获单元(46)，该额外图像捕获单元被该光在其穿过该哈特曼矩阵(45)之后照亮；以及分析装置(47)，该分析装置用于对该额外图像捕获单元(46)捕获到的图像进行分析以便确定该眼科镜片(14)的所述至少一个光学特征。
12.如权利要求11所述的仪器，其特征在于，所述用于对该额外图像捕获单元(46)捕获到的图像进行分析的分析装置(47)连接至显示单元(32)上以便允许该显示单元显示该眼科镜片(14)的所述至少一个光学特征。
13.如权利要求11所述的仪器，其特征在于，所述用于对该额外图像捕获单元(46)捕获到的图像进行分析的分析装置(47)连接至用于将定心针自动定位在所述眼科镜片(14)的面(15)上的装置(38)上。
14.如权利要求8至10和12至13中任一项所述的仪器，其特征在于，所述反向散射体(112)具有圆形轮廓并且所述孔(41；141)采取有角扇形的形式。
15.如权利要求8至10和12至13中任一项所述的仪器，其特征在于，所述反向散射体(112)具有圆形轮廓并且所述孔(241)是螺旋形的。
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