[发明专利]渐变眼镜的象质仪

说明书

本申请以1997年7月24日递交的Nos.60/053,824号临时专利申请为在先申请要求优先权，该在先申请的主题包括在本申请中以供参考。

本发明涉及光学测试装置，具体地说涉及能够测量逐渐增加的眼镜片的整个表面的象质的自动光学测试装置。

逐渐增加的眼镜片(PAL)的光学设计涉及在镜片不同区域之间稳定变化光焦度(焦距的倒数)，导致镜片的象质在镜片表面上变化。这一变化引入大量象散和大量的其他象差。因此，PAL即使制造成理想再现光学设计，在整个镜片上象质也将具有很大变化。而且，镜片通常具有与制造有关的缺陷，例如偏离设计曲率、折射率偏差、气泡、杂质、以及也可能改变象质的划痕。虽然这些制造缺陷难以模拟，但是必须能够测量它们。随着PAL的快速普及，需要一种能够测量不同设计的象质变化的光学测试装置，以便提供客观的比较。

目前，利用从市场上买的焦度计或者称为焦点计，可以人工测量镜片某一位置上(通常微孔直径大约为3毫米)的光焦度、象散和棱镜度。分辨率的测量通常利用试验台装置进行，通过利用显微镜观察由PAL形成的位于无穷远的AIR FORCE条状目标的图象。虽然这些装置和方法提供了关于PAL的一些基本信息，但是不能给出对PAL设计者和/或制造者非常有用的精确而广泛的象质详细。而且，已知的装置和方法不能够完全自动绘制整个PAL表面上的光焦度、象散、棱镜度和调制传递函数(MTF)。

因此，需要一种改进的光学测试装置，具体地说，需要一种能够完全自动绘制PAL整个表面的光焦度、象散、棱镜度和MTF的光学测试装置。

本发明提供了一种测量包括PAL在内的眼镜片的象质的改进的装置和方法，该装置和方法设计成克服现有技术的缺点。在目前的最佳实施例中，提供了一种完全自动的镜片象质绘图仪，用于测量眼镜或镜片整个表面不同位置上的光焦度、象散、棱镜度和MTF。该装置包括照明系统，用于向测试镜片提供适当尺寸的准直光束；定位系统，用于旋转测试镜片以便照明镜片上的不同区域；变焦透镜，一旦光束通过测试镜片上的特定微孔时，用于以恒定系统有效焦距聚焦光束；检测系统，用于记录和测量镜片的象质；以及调整臂，用于传输变焦透镜和检测系统，使得变焦/检测系统的光轴保持与从测试镜片出射的光束对准。

在测试镜片的给定微孔上，测量最佳光焦度、象散的大小和方向、棱镜度的大小和方向以及最佳焦点上的MTF。MTF通过测得的点扩散函数(PSF)的付立叶变换得出。然后通过在多个微孔位置上对透镜采样构成透镜图。绘制光焦度、象散、棱镜度和MTF的表面图、等高线和数值图以及象散和棱镜度的矢量图。

结合附图参考下面的详细描述，本发明的这些和其他特征及优点将变得更任意理解，从而理解本发明的这些和其他特征及优点。

图1是根据本发明的镜片象质仪(EIQM)的示意图；

图2是径向变化与测试透镜光焦度关系的说明性曲线，由图1中的EIQM产生并用于测量最佳光焦度；

图3是最大图象宽度与最小图象宽度之比与透镜光焦度之间的关系的说明性曲线图，由图1中的EIQM产生并用于测量象散的大小；

图4是描述测试镜片安装/定位系统的两个转轴、调整臂的两个转轴和变焦透镜的两个线性运动的示意图，

图5是PAL镜片的示意图，描述镜片上多个位置或微孔，利图1中的EIQM在这些位置上测量象质；

图6A是测试镜片在旋转中的一系列示意图，描述当PAL的前后表面彼此不平行时产生的光束偏离；

图6B是测试镜片在旋转中的一系列示意图，与图6A类似，描述图1中的EIQM的臂装置的使用，该臂装置的旋转点在PAL的后表面，并承载变焦透镜和检测系统；

图7是图1中的EIQM的变焦透镜位置与测试镜片光焦度之间关系的曲线图，针对构成变焦透镜的每个透镜；

图8和9是分别是PAL最小象散区和象散区的过焦图象的例子，由图1中的EIQM产生；

图10是PAL的示意图，描述镜片整个表面上不同位置上的PSF；

图11A、11B、11C、11D、11E、和11F分别是LENS A在20/20的最佳光焦度等高线、象散值等高线、象散角的矢量图、棱镜度值的等高线、棱镜度角的矢量图、以及归一化MTF的等高线，由图1中的EIQM产生；

图12A、12B、12C、12D、12E、和12F分别是LENS B在20/20的最佳光焦度等高线、象散值等高线、象散角的矢量图、棱镜度值的等高线、棱镜度角的矢量图、以及归一化MTF的等高线，由图1中的EIQM产生；