[0001] 本发明涉及镜片面焦度测量装置， 尤其涉及一种手持式镜片面焦度测量装置。

技术背景

[0002] 在目前的车房眼镜镜片生产流程中， 服务器上的车房眼镜镜片设计软件根据订单的 要求选择合适基弯的半制片并计算出待加工表 面的面形， 待加工表面包括球面、 柱面、 非球 面、 超环面以及自由曲面等。

[0003] 待加工的半制片首先通过上盘固定到小铁支架 上， 然后将小铁支架固定在铣磨机的 工件轴上将待加工表面铣磨成所设计的面形， 再将小铁支架固定在抛光机的工件轴上抛光铣 磨后的表面， 然后使用激光打标机在抛光后的表面上打上隐 形标记， 指明棱镜参考点位置和 柱镜轴位基准方向。 打标后的眼镜镜片通过下盘与小铁支架分离， 然后使用透射式焦度计测 量所加工镜片的透射焦度， 包括球镜度、 柱镜度和柱镜轴位等参数， 并与订单要求进行比较。 由于下盘后的眼镜镜片重新上盘后无法维持加 工基准不变， 当测得焦度超出订单要求时， 所 加工的眼镜镜片无法进行面形修整而只能报废 ， 这大大增加了车房眼镜镜片的生产成本和加 工周期。

[0004] 上述的透射式焦度计只能测量镜片的透射焦度 ， 但透射焦度不仅受所加工表面影响， 同时也受镜片基弯面形质量的影响， 因此无法准确反映所加工表面的面形质量， 对于车房镜 片加工来说， 保证所加工的表面面形与设计面形一致极为重 要。 现有的商业化仪器如 Automation & Robotics公司的 Focovision SR2禾 B Dual Lens Mapper通过测量镜片表面的面焦 度来控制镜片的表面面形质量。 Focovision SR2测量镜片表面单点的面焦度， 由于其桌面机 的设计， 无法检测带小铁支架的镜片， 也无法读取服务器上的设计面形与测量结果进 行比较; Dual Lens Mapper无法测量固定在小铁支架上的镜片。 另外也有基于三坐标仪原理的机械扫 描式面形测量装置， 可直接测量未下盘镜片加工表面的三维面形， 可与设计面形进行比较得 到加工误差， 但缺点是测量速度很慢， 测量一片镜片需要 10 分钟左右， 无法满足车房的测 量要求。 同时这些仪器都具有体积庞大、 移动不变的缺点。

[0005]

发明内容

[0006] 本发明针对上述问题， 提出了一种手持式镜片面焦度测量装置。

[0007] 为了实现上述目的， 本发明通过以下方案实现： 一种手持式镜片面焦度测量装置， 其特征在于， 包括主控腔体和光学测量头， 所述的主控腔 体包括数据与图像的处理控制单元和显示屏， 主控腔体与光学测量头固定连接在一起， 所述 的光学测量头包括光源、 棱镜、 透镜、 分束器、 环形光阑、 图像传感器和镜片支架， 所述的 图像传感器、 环形光阑和分束器依次从上往下分布在光学测 量头上。

[0008] 作为优选， 所述的光学测量头内的光学元件通过光胶或胶 合结合在一起。

[0009] 作为优选， 所述的棱镜包括反射棱镜 A、 反射棱镜 B、 反射棱镜 C和反射棱镜 D， 所述的反射棱镜 A设置在光学测量头的右侧底角， 所述的光源设置在反射棱镜 A上， 所述 的反射棱镜 B设置在光学测量头的上部， 反射棱镜 B上部的左右顶角都为 45度倒角， 所述 的反射棱镜 C设置在光学测量头的左侧底角， 反射棱镜 C下部的左顶角为 45度倒角， 所述 的反射棱镜 D设置在图像传感器的位置， 所述的透镜设置在反射棱镜 B和反射棱镜 C之间， 所述的分束器与反射棱镜 C下部的左顶角的倒角平行设置。

[0010] 作为优选， 所述的棱镜还包括连接棱镜 A、 连接棱镜 B 和连接棱镜 C， 所述的连接 棱镜 A设置在反射棱镜 B与反射棱镜 C之间， 所述的连接棱镜 B设置在分束器和环形光阑 之间， 所述的连接棱镜 C设置在反射棱镜 A与反射棱镜 D之间。

[0011] 作为优选， 所述的镜片支架为中空的圆筒结构， 设置在光学测量头的底部。

[0012] 作为优选， 所述镜片支架的底部与被测镜片接触的部分为 红宝石环或蓝宝石环。

[0013] 作为优选， 所述的图像传感器为 CCD图像传感器或 CMOS图像传感器。

[0014] 作为优选， 所述的主控腔体还包括与服务器进行通讯传输 设计数据和测量结果的无 线通讯模块。

[0015] 作为优选， 所述的无线通讯模块是基于 GSM、 GPRS, 3G、 LTE、 蓝牙或 WiFi无线 通讯协议。

[0016] 作为优选， 所述的主控腔体为带显示屏的智能手机。

[0017] 作为优选， 所述的数据与图像的处理控制单元为 DSP 芯片、 微处理器或智能手机的 处理器。

[0018] 本发明的有益效果如下：

1、 基于光学反射法测量镜片表面的面焦度， 测量车房眼镜镜片时无需将镜片下盘；

2、 通过读取服务器上的镜片设计面形计算出理论 面焦度， 与测量得到的实际面焦度进行比 较， 以判断镜片表面的加工质量， 若测量结果超出允许范围时， 将仍处于上盘状态的镜片放 回到表面加工设备上进行面形修整；

3、 采用智能手机作为主控腔体， 可提高装置的便携性， 智能手机的 LED补光灯、 CMOS图 像传感器、 显示屏、 无线通讯模块可直接得到利用；

4、 采用单块整体结构的光学测量头可大大縮小装 置体积， 操作者只需要单手即可进行操作， 同时光学测量头的装调在光胶或胶合时完成， 不需要后续的装调维护， 省去了复杂的调整机 构， 装置的稳定性和可靠性得以提高。

[0019] 附图说明

[0020] 图 1为本发明结构示意图；

图 2为本发明的主视图；

图 3为本发明的侧视图；

图 4为本发明光学测量头的结构示意图；

图 5为本发明的光学测量原理图；

图中： 1.显示屏， 2.主控腔体， 3.镜片支架， 4.眼镜镜片， 5.合金， 6.小铁支架， 7.光学测量 头， 8.反射棱镜 B， 9.透镜， 10.图像传感器， 11.反射棱镜 D， 12.连接棱镜 A， 13.反射棱镜 C， 14.分束器， 15.光源， 16.反射棱镜 A， 17.环形光阑， 18.连接棱镜 B， 19.连接棱镜 C， 20. 被测镜片表面， 21.反射光束， 22.入射光束， 23.光轴。

[0021]

具体实 式

[0022] 下面结合附图对本发明的实施例进行进一步详 细说明：

如图 1、 2、 3、 4所示， 本发明提到的一种手持式镜片面焦度测量装置 ， 其特征在于， 包括 主控腔体 2和光学测量头 7， 主控腔体 2包括数据与图像的处理控制单元和显示屏 1， 主控 腔体 2与光学测量头 7固定连接在一起， 光学测量头 7包括光源 15、 棱镜、 透镜 9、 分束器 14、 环形光阑 17、 图像传感器 10和镜片支架 3， 图像传感器 10、 环形光阑 17和分束器 14 依次从上往下分布在光学测量头 7上。

[0023] 光学测量头 7内的光学元件通过光胶或胶合结合在一起。

[0024] 棱镜包括反射棱镜 A16、 反射棱镜 B8、 反射棱镜 C13 和反射棱镜 Dll， 反射棱镜

A16设置在光学测量头 7的右侧底角， 光源 15设置在反射棱镜 A16上， 反射棱镜 B8设置 在光学测量头 7的上部， 反射棱镜 B8上部的左右顶角都为 45度倒角， 反射棱镜 C13设置 在光学测量头 7的左侧底角， 反射棱镜 C13下部的左顶角为 45度倒角， 反射棱镜 D11设置 在图像传感器 10的位置， 透镜 9设置在反射棱镜 B8和反射棱镜 C13之间， 分束器 14与反 射棱镜 C13下部的左顶角的倒角平行设置。 [0025] 棱镜还包括连接棱镜 A12、 连接棱镜 B18和连接棱镜 C19， 连接棱镜 A12设置在反 射棱镜 B8与反射棱镜 C13之间， 连接棱镜 B18设置在分束器 14和环形光阑 17之间， 连接 棱镜 C19设置在反射棱镜 A16与反射棱镜 D11之间。

[0026] 镜片支架 3为中空的圆筒结构， 设置在光学测量头 7的底部。

[0027] 镜片支架 3的底部与被测镜片接触的部分为红宝石环或� �宝石环。

[0028] 图像传感器 10为 CCD图像传感器或 CMOS图像传感器。

[0029] 主控腔体 2还包括与服务器进行通讯传输设计数据和测� �结果的无线通讯模块。

[0030] 无线通讯模块是基于 GSM、 GPRS、 3G、 LTE、 蓝牙或 WiFi无线通讯协议。

[0031] 主控腔体 2为带显示屏的智能手机。

[0032] 数据与图像的处理控制单元为 DSP芯片、 微处理器或智能手机的处理器。

[0033] 光学测量头内部的元件通过光胶或胶合结合在 一起。

[0034] 如图 5所示为本发明的光学测量原理图。 其中入射光束 22会聚于光轴 23上的一点 A， 被测镜片表面 20与光轴 23垂直并交于点 0， 一个半径为 r的环形光阑 17和一个图像传感 器 10位于被测镜片表面 20的同一侧， 分别交光轴 23于点 S和点 C， 入射光束 22到达被测 镜片表面 20后被反射， 反射光束 21经过环形光阑 17后在图像传感器 10上形成图像。

[0035] 首先假设被测镜片表面 20是一个曲率半径为 R的球面， 此时反射光束 21将会聚于 光轴 23上的点 A'， 同时在图像传感器 10上会形成一个半径为 c的圆环图像。 此光学系统 相当于点物 A通过反射被测镜片表面 20成点像 A'， 其中物距 1和像距 1' 可表示为：

1' = - (θΞ + SC + CA' (2) 距离已知<

因此式 （2) 可以重写为:

(4)

因此， 被测镜片表面 20的曲率半径 R为：

其中 n是被测眼镜镜片或玻璃模具的折射率。

[0037] 当被测镜片表面 20 是柱面、 球柱面、 环曲面等具有柱镜度的表面时， 其在两个正交 的主子午面内的曲率半径分别为 R1和 R2， 此时在图像传感器 10上形成的图像是一个椭圆 环， 其长短轴半径分别为 cl和 c2， 那么被测镜片表面 20的两个主子午面内的球镜度 SI和

被测镜片表面 20的柱镜度即为: (9)

而柱镜轴位即为椭圆环长轴的方向。

[0038] 在测量过程中， 光源 15发射的光束被反射棱镜 Α16、 反射棱镜 Β8和反射棱镜 C13 所反射而沿着光轴 23传播， 透镜 9将光源 15发出的光束转变为所需要的入射光束 22， 通 过分束器 14反射后投射到被测镜片表面 20上， 由被测镜片表面 20反射回的光束通过分束 器 14和环形光阑 17后， 由反射棱镜 D11反射到图像传感器 10上形成图像， 通过分析处理 此图像得到被测镜片表面 20与镜片支架 3所接触的局部区域的面焦度， 测量结果显示于显 示屏 1上。

[0039] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域中的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明核心技术特征的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进 和润饰也应视为本发明的保护范围。