CN1375690A - 测量光透射率的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量光透射率的方法及其设备,能够以优良的精度对具有折射光焦度的光学透镜的光透射率实现便宜且方便测量。该测量光透射率的方法包括从与一比值对应的值中导出待检验透镜(30)的光透射率,该比值是当待检验透镜(30)置于从光源(10)所发出并到达光探测装置(50)的测量光(L)光路中从而测量光(L)通过待检验透镜(30)时由所述光探测装置(50)探测到的测量光(L)强度,与当待检验透镜(30)未置于测量光(L)光路中从而测量光(L)未通过待检验透镜(30)时由所述光探测装置(50)探测到的测量光(L)强度之比,其中测量光(L)在测量光(L)光线会聚于待检验透镜(30)所在位置处或其附近的情况下通过待检验透镜(30)。

Description

测量光透射率的方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的较方便地测量光学透镜比如眼镜的光透射率的方法，并且涉及一种根据权利要求3的用于实施本发明方法的设备。

背景技术

在眼镜店中，作为对眼镜性能的各种检验之一，有时需要检验眼镜对于紫外光或可见光的光透射率。

作为测量光透射率的方法，已知有如下方法，其中通过在测光系统中采用积分球精确地测量光透射率，从而即使在测量光由待检验透镜发散或会聚时也可以在测量所得值中不产生误差。然而，积分球比较昂贵，从而在眼镜店中难以广泛普及积分球。

因此，此前已有提出不采用积分球而方便地测量光透射率的设备。例如，在日本专利申请公开No.平11(1999)-211617的段落[0027]中公开有根据待检验透镜的屈光度对光透射率的值加以校正的设备和方法。

图6表示上述日本专利申请公开No.平11(1999)-211617中所公开方法的原理。如图6中所示，从光源1发出的测量光L的光线由凸透镜2变为平行光，通过待检验透镜3和干涉滤光器4，由光接收元件5加以探测。

具有干涉滤光器4所限制范围中波长的光束的光透射率可以从没有待检验透镜3时光接收元件5所探测光束的强度与有待检验透镜3时光接收元件5所探测光束的强度之比方便地获得。

在上述方法中，由于测量光作为尽可能平行的光束发射至光接收元件5，所以光接收元件5对光束的探测可以保持较高的精度。因此，可以用较高的精度对光透射率进行测量。

在另一种方法中，如图7所示，去除图6中所示的凸透镜2，由小孔7限制在必需量的光束发射至待检验透镜3。在再一种方法中，如图8所示，凸透镜6设置在图7所示系统中的干涉滤光器4与光接收元件5之间，通过待检验透镜3的光束会聚并发射至光接收元件。

在测量光透射率的上述方法中，缺陷在于随着待检验透镜屈光度的增加其测量误差也增加，尽管可以方便地测量光透射率。

本发明人发现误差的增加是由于下述原因而引起。对于具有不同屈光度的透镜，在各透镜中其透镜表面前侧和后侧的曲率是不同的。根据传统的方法，通过待检验透镜的测量光光束的截面相当大。因此，表面曲率取决于光束截面中的位置而不同，对光束的折射效果随着该位置而不同。透镜的厚度也随位置而不同。另外，在具有不同屈光度的透镜中上述效果也是不同的。其结果是，在光探测器的光探测面积中，测量光入射光束的面积、位置、方向和通量都随着待检验透镜的屈光度而不同，因而可以认为由于这些影响导致光通量测量中误差的产生。

例如，当采用光探测器比如光电二极管时，光探测表面上光探测的灵敏度在整个光探测表面中并不总是均匀的。换句话说，由于在光探测表面的各位置中存在灵敏度的差别而导致所得灵敏度发生变化。当各次测量中入射光的位置发生改变，则该测量会产生误差。根据上述测量光透射率的传统方法，测量光光束的截面面积和方向随着待检验透镜的屈光度易于产生较大程度的变化。其结果是，光探测器中入射测量光的位置取决于待检验透镜的屈光度而产生较大程度的差别，从而在所得结果中产生误差。

在上述光探测器比如光电二极管中，取决于入射测量光相对于光探测表面的角度，其探测灵敏度有相当大的变化。换句话说，所得灵敏度随着光线的入射角而波动。在上述测量光透射率的传统方法中，构成测量光光束的各光线在具有不同弯曲形状的各位置之一通过待检验透镜并由之折射。另外，光束的折射程度随着待检验透镜的屈光度而变化。其结果是，测量光各光线相对于光探测器的入射角在各光线中会有不同，从而在测量中产生误差。

测量光光束由之通过的待检验透镜的整体厚度随着待检验透镜的屈光度而有不同。当测量光光束的截面面积相当大并且屈光度差别较大时，对光通量衰减的差别不能被忽略，从而在测量中产生误差。

因此，在日本专利申请公开No.平11(1999)-211617中所公开的测量光透射率的设备中，为获得待检验透镜的光透射率，必须预先获知待检验透镜的屈光度，这对测量的方便程度有显著的不利影响。

发明内容

本发明为克服上述缺点而作出，本发明的目的在于提供一种能够以优良的精度对具有折射光焦度的光学透镜的光透射率实现便宜且方便测量的方法及其所用设备。

作为实现上述目的的手段，本发明人发现：

一种测量光透射率的方法，包括从与一比值对应的值中导出待检验透镜的光透射率，该比值为当待检验透镜置于从光源所发出并到达光探测装置的测量光光路中从而测量光通过待检验透镜时由所述光探测装置探测到的测量光强度，与当待检验透镜未置于测量光光路中从而测量光未通过待检验透镜时由所述光探测装置探测到的测量光强度之比，

其中测量光在测量光光线会聚于待检验透镜所在位置处或其附近的情况下通过待检验透镜。

通过一种测量光透射率的设备也可以实现上述目的，该设备包括：发出测量光的光源；对测量光进行探测的光探测器；待检验透镜夹持装置，其位于所述光源与所述光探测器之间，可以根据需要夹持或释放待检验透镜；和第一会聚透镜，测量光由之会聚于待检验透镜所在的位置处或其附近。

附图说明

图1表示作为本发明一个实施例的测量光透射率的设备的主要部分；

图2表示图1中所示设备一部分的分解图；

图3表示当采用本实施例或传统设备时的测量精度；

图4表示作为本发明另一实施例的测量光透射率的改型设备；

图5表示作为本发明再一实施例的测量光透射率的改型设备；

图6表示用于测量光透射率的传统方法；

图7表示用于测量光透射率的传统方法；

图8表示用于测量光透射率的传统方法。

具体实施方式

下面参照附图说明作为本发明实施例的用于测量光透射率的方法和用于测量光透射率的设备。

本发明用于测量光透射率的设备包括具有相同光学系统和不同测量波长的两个测量光透射率的设备。图1中画出了这两个设备之一而没有画出另一个。

在图1中，光源10、小孔板11、球透镜20、待检验透镜夹持装置31、干涉滤光器40、半球透镜60和光接收元件50以使得光轴位于同一光轴O上的方式在图1中从左至右依次设置。

光源10发出测量光线L。采用发射包含有大量测量用波长光束的光发射体作为光源。通过本实施例的设备，采用了两个测量光透射率的设备使得可以在380nm和550nm两个不同的波长测量光透射率。因此，在这两个测量光透射率的设备之一中，采用发射光强峰值在390nm波长的光束的冷阴极管作为光源10，并且在这两个测量光透射率的设备之另一个中，采用发射光强峰值在545nm波长的光束的冷阴极管作为光源10。根据表示作为横坐标的出射光波长与作为纵坐标的出射光强度之间关系的曲线来获得上述光强峰值。当然，也可以采用不可见光、荧光灯或白炽灯作为光源10。

采用小孔板11由位于光轴O上的小孔11a来缩窄从光源10所发出测量光L的光束。采用球透镜20根据由小孔11a缩窄的入射光束在待检验透镜的光源一侧表面上或其附近形成小孔图象。

小孔板11包括一个具有既定厚度的板，使得小孔11a在光轴O的方向上具有既定的深度。该结构进一步起去除不必要光束的作用。可以采用其他类型透镜来替代上述球透镜20(第一会聚透镜)。可以采用具有会聚作用使得测量光L会聚在既定位置的任何透镜，比如凸透镜。

待检验透镜夹持装置31对待检验透镜30进行夹持，其方式使得待检验透镜30可以根据需要夹持或去除。如图2所示，该装置以如下方式构造，使得当夹持有待检验透镜30时，由于球透镜20的作用使测量光L的会聚点P位于待检验透镜30光源一侧的表面上或其附近。优选该会聚点P位于待检验透镜30光源一侧的表面上。然而，会聚点P也可以不在待检验透镜的表面上，只要会聚点P位于待检验透镜的表面附近。

干涉滤光器40是一种选择性地透射波长在测量用波长附近的光束的滤光器。在本实施例中，由于测量用波长为380nm和550nm，所以所述两个测量光透射率的设备其一具有选择性透射380±5nm波长光束的干涉滤光器，另一设备具有选择性透射550±10nm波长光束的干涉滤光器。当然，该干涉滤光器40应当根据测量所用的波长适当地进行选择。

半球透镜60(第二会聚透镜)用以将测量光L的光束会聚在光接收传感器50处。类似于球透镜20的情况，也可以采用其他类型透镜来替代上述半球透镜60。可以采用具有会聚作用的任何透镜比如凸透镜。通过采用半球透镜60，将测量光L的整个光束用作入射光入射在光接收元件50的最佳光接收区域上。这样可以提高光接收元件50的S/N比并且可以降低测量误差。

对于光接收元件50(光探测器)，采用探测测量光L并且输出与该光通量相对应电压的光电传感器。在本实施例中，采用光电二极管。只要光接收元件50可以将入射在光接收表面的光能转换成与光强对应量的电能就足够了。也可以采用其他光探测器比如光电晶体管和Cd电池。

通过采用上述测量光透射率的设备，可以获得当待检验透镜30由待检验透镜夹持装置31夹持时来自光接收元件50的输出电压值或功率值，以及当待检验透镜30不由待检验透镜夹持装置31夹持时来自光接收元件50的输出电压值或功率值。可以根据这两个值之比获得光透射率。

图3表示当采用上述实施例设备或传统设备时的测量精度。对于图3中所示曲线，采用具有不同屈光度的各种眼镜作为待检验透镜。通过采用含有积分球的高精度分光计获得这些眼镜的光透射率的真实值。采用与真实值之差(单位：％)，即采用本实施例设备获得的光透射率与上述光透射率真实值之差a，或者采用传统设备获得的光透射率与上述光透射率真实值之差b，作为纵坐标并且采用待检验透镜的屈光度(单位：屈光度)作为横坐标。

如图3中清楚地显示，采用传统的测量光透射率设备获得的与真实值之差b在测量具有正屈光度的透镜时为正值，即所得值大于真实值，而在测量具有负屈光度的透镜时为负值，即所得值小于真实值。相反地，采用本实施例设备获得的与真实值之差a在测量具有较宽范围内不同屈光度的透镜时都较小，即所得值非常接近于采用含有积分球的高精度分光计获得的真实值。因此说明采用本实施例的设备可以实现高精度的测量。采用传统的使用方便的测量光透射率设备很难获得上面所示的精度。

可以认为，因为测量光在测量光光束近似会聚于待检验透镜表面的情况下通过待检验透镜，所以可以获得上述结果，因此入射在光接收元件50的光探测表面上的测量光面积可以保持恒定，而与待检验透镜的屈光度无关。

当测量光在测量光光束近似会聚于待检验透镜表面的情况下通过待检验透镜时，可以显著降低通过待检验透镜的测量光光束的截面面积。通过将会聚点置于待检验透镜光源一侧的表面上，可以使通过待检验透镜的测量光光束的截面面积近似保持恒定。可以认为，根据上述作用，可以显著降低由于待检验透镜屈光度差别(透镜曲率差别)引起的入射光位置和方向差别以及待检验透镜对光通量的衰减等所导致的测量误差。

图4和5表示作为本发明另一实施例的测量光透射率的改型设备。在图4所示实施例中，从图1所示设备中去除干涉滤光器40和半球透镜60。在图5所示实施例中，从图1所示设备中单独去除半球透镜60。当其适于测量目的时，通过采用这些设备，可以满意地进行测量。换句话说，只要测量光在测量光会聚于待检验透镜附近的条件下通过待检验透镜，使得即使在待检验透镜屈光度变化时入射在光接收元件50的测量光面积也近似保持恒定，则采用具有图4和5中所示改型结构的设备就足以实现本发明的目的。发明效果

如上面详细所述，本发明测量光透射率的方法包括从与一比值对应的值中导出待检验透镜的光透射率，该比值是当待检验透镜置于从光源所发出并到达光探测装置的测量光光路中从而测量光通过待检验透镜时由光探测装置探测到的测量光强度，与当待检验透镜未置于测量光光路中从而测量光未通过待检验透镜时由光探测装置探测到的测量光强度之比，其特征在于测量光是在测量光光线会聚于待检验透镜所在位置处或其附近的情况下通过待检验透镜的。采用本发明的设备用于上述方法。可以以优良的精度便宜并且容易地测量具有折射光焦度的光学透镜的光透射率。

附图标记的说明

1和10：光源；

2：凸透镜；

3和30：待检验透镜；

4和40：干涉滤光器；

5和50：光接收元件；

7和11：小孔板；

20：球透镜；

31：待检验透镜夹持装置；以及

60：半球透镜。

Claims (7)

1.一种测量光透射率的方法，包括：从与一比值对应的值中导出待检验透镜的光透射率，该比值是当待检验透镜置于从光源所发出并到达光探测装置的测量光光路中从而测量光通过待检验透镜时由所述光探测装置探测到的测量光强度，与当待检验透镜未置于测量光光路中从而测量光未通过待检验透镜时由所述光探测装置探测到的测量光强度之比，

其中测量光在测量光光线会聚于待检验透镜所在位置处或其附近的情况下通过待检验透镜。

2.如权利要求1所述的光透射率测量方法，其中测量光光线会聚于待检验透镜光源一侧的表面上。

3.一种测量光透射率的设备，包括：发出测量光的光源；对测量光进行探测的光探测器；待检验透镜夹持装置，其位于所述光源与所述光探测器之间，可以根据需要夹持或释放待检验透镜；和第一会聚透镜，测量光由之会聚于待检验透镜所在的位置处或其附近。

4.如权利要求3所述的光透射率测量设备，其中测量光光线通过第一会聚透镜会聚于待检验透镜光源一侧的表面上。

5.如权利要求3或4所述的光透射率测量设备，还包括一个第二会聚透镜，其位于所述待检验透镜夹持装置与所述光探测器之间，将测量光光线在光线会聚的情况下出射至所述光探测器。

6.如权利要求3、4和5任一所述的光透射率测量设备，还包括一个干涉滤光器，其位于测量光光路中并且最大限度透射具有特定范围内波长的光束。

7.一种测量光透射率的设备，包括多个如权利要求6中所述的光透射率测量设备，使得可以在多个特定的光波长范围内测量光透射率。

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