关于焦度计测量误差和校正方法的探讨

吴欢

靖江市产品质量综合检验检测中心 江苏靖江 214500

一般来说，所有眼镜片都会存在后表面曲率弯度不同问题，这导致镜片本身的后顶点与焦度无法重合，进而造成测量误差。基于校正方法分析硬件校正与软件校正，可设计不同高度的镜片支座，了解镜片顶点与焦度计物镜焦点重合问题，对其顶光角度进行修正值计算，最终修正眼镜片后表面曲率弯度[1]。

1 关于焦度计

焦度计主要用于测量眼镜片顶光角度D 以及棱镜度△，对柱镜轴位方向也能实现有效调整。在表征其屈光能力过程中，需要结合可测量参数标准进行分析，了解眼镜片顶角距离，确保眼镜片顶点到人眼角膜距离正确。在该过程中，还要对眼镜片的顶光焦度进行调整，分析镜片主点基准，设置可测量参数内容。不过，现实中上述参数指标测量可能难以保证，例如在焦度计测量过程中就容易出现由于眼镜片凹凸不平所导致的眼镜片后顶点与焦度计物镜后焦点不重合这一现实问题，进而导致较大测量误差的产生。结合焦度计测量原理，对眼镜片顶焦度测量误差进行分析，可给出具体的焦度计测量误差校正方法[2]。

2 焦度计测量误差的来源分析

要对焦度计测量误差来源进行分析，主要是参考应用了调焦成像基本原理，对焦度计，其方法包括了目视式测量误差分析以及投影式测量误差分析。传统中一般采用到目视式误差来源测量，它建立了光学成像关系检镜片顶光焦度测量公式，其公式应该如下[3]：

在上述公式中，顶光角度D 直接与可测量值1z 形成线性关系，二者符合线性关系中的位移传感器同步数据，通过阅读数尺就能分析检查出被检镜片的顶光角度D 的具体数值。

还以目视式焦度计光学分析为例，它其中设置了一个专门的镜片承座，它主要与表面曲率弯度影响相互重合，但是考虑到眼镜片表面曲率弯度是不尽相同的（有凹透镜、凸透镜、平面镜之区分），所以，在分析过程中容易出现眼镜片后顶点数值与D 值各不相同问题，进而不再构成线性关系，最终造成测量误差问题，此时伴随镜片角度值的增大，其误差值也会不断增大。在进一步分析过程中，如果发现焦度计测量过程中顶光角度D 数值无限接近于0，那么它的误差值就会伴随D 值的平方而呈现迅速增大态势，其眼镜片表面的被测镜片也会与后顶点D值相互重合，此时不会产生任何误差，无需进行校正[4]。

3 焦度计测量设备分析与误差测量校正方法

3.1 焦度计测量设备

为了有效减小焦度计测量误差，需要采用到全新的基于CCD与单片机技术功能的自动焦度计。自动焦度计中包含了被测眼镜片中的四孔光阑，它们所照射出的光为平行光，可通过成像物镜在CCD 上获得四像点，再测量镜片球镜度与柱镜度，同时分析棱镜底与棱镜底具体方向。

基于自动焦度仪的光学原理技术，专门设计四孔光阑，并对其光阑半径a 进行分析。一般来说，四孔光阑是呈现圆周分布的，它的成像物镜焦距应该与眼镜片后焦点中的四孔光阑是相互吻合的。另外它的前焦点则与CCD 成像镜片相互结合。此时分析被测镜后顶点成像可了解到其焦点的具体重合度，如果D 值为0，那么镜片后顶焦距就应该为1/z，由此可获得光学成像计算公式：

1/z=-Da

在这里要测量a 值，为此必须求解分析得出被测眼镜片的顶光焦度D 值，了解被测镜片后顶点成像物镜焦点，确保二者不相重合，即保证D 值不为0。此时利用自动焦度仪分析所产生测量误差，确保其误差来源与性质都可基于调教成像原理成立，且焦度计设置参数完全保持相同。

3.2 焦度计测量误差校正方法解读

利用单文所提到的自动焦度计，可进一步实现对焦度计测量误差的有效校正，证明如果顶光角度D 数值在＜±15m-1 时，分析其测试精度是否满足自动焦度计测量标准。如果D 数值在＞±15m-1 时，则表示其测试精度是不足的，如果D 数值达到±20m-1 以上，则表明测量精度是明显下降的。结合上述数据分析必须要对自动焦度计的硬件内容进行校正，实现对焦度计的设计改进，保证其物镜后焦点数值满足眼镜片弯度要求。例如眼镜片的镜片弯度在平面时，自动焦度计的焦度修正值应该在0dx/mm，如果眼镜片的镜片弯度在±3 时，自动焦度计的角度修正值应该在±0.05dx/mm[5]。通过自动焦度计外表面弯度对应制作高度修正值进行分析，了解其dx 计算公式应该如下：

在上述公式中，其中a 表示支座光阑口径，r 表示被检镜片的曲率半径，dx 表示支座高度修正值。结合这些数值进行硬件操作。

随后进行软件操作，在不改变自动焦度仪承座高度的基本条件之上，分析不同弯度镜片下的D 值，了解dx 关系编制修正表，分析自动焦度仪的单片机的修正，了解支座光阑口径a 值（应该＞10mm），再分析其修正值。如果眼镜片的弯度为±6 时，其D 顶光焦度修正值就应该在±15 和-0.02 左右。

4 结语

总体来讲，当前国内眼镜市场中的眼镜片产品还是存在较多质量问题的，其原因就在于在加工不利以及焦度计测量、计量仪器在计量规程中存在缺陷问题。因此本文探讨了在调焦成像原理之下的目视式角度计测量方法，其目的就是为了减小测量误差，配合自动焦度计分析测量误差具体来源，基于高度数层面优化眼镜片调焦指标。从整体层面讲，基于本文所提出的校正方法中包含了焦度计软件与硬件校正，它能够确保镜片顶点与焦度计物镜焦点相互吻合，再配合自动焦度仪实现眼镜片顶光焦度有效修正，确保提高眼镜片产品整体质量。