用于檢測綜合驗光儀的光學系統和光學檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于檢測綜合驗光儀的光學系統和光學檢測裝置。光學系統包括：分光元件；第一物鏡；第一反光元件，第一反光元件設置在分光元件和第一物鏡之間；分劃板，分劃板設置于第一物鏡的物方焦點上；調焦元件，第一物鏡設置在調焦元件和第一反光元件之間；第二物鏡，調焦元件與第二物鏡之間的距離可調節；成像元件，成像元件位于分光元件的出射光路中。待檢測設備（例如：綜合驗光儀）放置在第一物鏡與第二物鏡之間，通過調節調焦元件與第二物鏡之間的距離，可以使分劃板上基準圖案清晰的呈現在成像元件上，根據調節調焦元件與第二物鏡之間的距離計算得出待檢測設備的性能指標，從而對待檢測設備進行量化的判斷。
【專利說明】用于檢測綜合驗光儀的光學系統和光學檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及驗光儀檢測【技術領域】，更具體地，涉及一種用于檢測綜合驗光儀的光學系統和光學檢測裝置。
【背景技術】
[0002]綜合驗光儀是一種可實現機械化的更換鏡片從而實現屈光檢查的功能的綜合性屈光檢查的儀器。綜合驗光儀的主要計量性能指標有:球鏡頂焦度，柱鏡頂焦度，棱鏡度，柱鏡軸位等。
[0003]綜合驗光儀在生產、組裝、使用的過程中，其性能指標有可能發生變化，這樣就會導致驗光不準，從而影響驗光師的判斷。現有技術中還沒有用于檢測綜合驗光儀的性能指標的光學檢測裝置，因而無法對綜合驗光儀的性能指標、驗光準確性進行量化判斷。
[0004]相關術語解釋:
[0005]后頂焦度:以米為單位測得的鏡片近軸后頂焦距的倒數。單位是米的倒數。鏡片后頂點到近軸后焦點的距離稱為近軸后頂焦距，如圖1所示。一個鏡片含有前、后兩個頂焦度。根據眼科約定，鏡片的頂焦度均指后頂焦度。
[0006]球鏡度:具有兩個球面的鏡片的后頂焦度；或者是散光度鏡片的兩個主子午面中，選擇作為參考主子午面的頂焦度。一般用符號“S”表示。
實用新型內容
[0007]本實用新型旨在提供一種用于檢測綜合驗光儀的光學系統和光學檢測裝置，以解決現有技術中無法對待檢測設備的性能指標進行量化判斷的問題。
[0008]為解決上述技術問題，根據本實用新型的一個方面，提供了一種用于檢測綜合驗光儀的光學系統，包括:分光兀件；第一物鏡；第一反光兀件，第一反光兀件設置在分光兀件和第一物鏡之間，且分光兀件和第一物鏡均位于第一反光兀件的反射光路中；分劃板，分劃板上具有基準圖案，分劃板位于分光元件的反射光路中，且分劃板設置于第一物鏡的物方焦點上；調焦元件，第一物鏡設置在調焦元件和第一反光元件之間；第二物鏡，第二物鏡設置在調焦元件和第一物鏡之間，調焦元件與第二物鏡之間的距離可調節；成像元件，成像元件位于分光元件的出射光路中。
[0009]進一步地，光學系統還包括第二反光元件，第二反光元件設置在調焦元件與第二物鏡之間，且調焦元件與第二物鏡位于第二反光元件的反射光路中。
[0010]進一步地，第二物鏡是聚焦物鏡。
[0011]進一步地,成像元件是電荷稱合元件。
[0012]進一步地,光學系統還包括光闌，光闌設置在第一物鏡和第二物鏡之間。
[0013]根據本實用新型的另一個方面，提供了一種用于檢測綜合驗光儀的光學檢測裝置，包括:基座；光學系統，光學系統是上述的用于檢測綜合驗光儀的光學系統，光學系統設置在基座上；發光元件，發光元件設置在基座上，且發光元件朝向光學系統的分劃板設置；測量單元，用于檢測光學系統的調焦元件的移動距離。
[0014]進一步地，光學檢測裝置還包括:平行光管，平行光管垂直設置在基座上，平行光管具有透光孔，光學系統的分光元件設置在平行光管內，分劃板、透光孔和分光元件同軸設置，光學系統的第一反光元件和第一物鏡設置在平行光管的上端，成像元件設置在平行光管的下端；導向管，導向管的第一端與基座連接，光學系統的第二物鏡設置在導向管的第二端，第一物鏡與第二物鏡對向且同軸設置，光學系統的調焦元件滑動設置在導向管內。
[0015]進一步地，光學檢測裝置還包括導桿，導桿的至少一部分設置在導向管內，且導桿的第一端與調焦元件連接。 [0016]本實用新型中的第一反光元件設置在分光元件和第一物鏡之間，且分光元件和第一物鏡均位于第一反光元件的反射光路中，具有基準圖案的分劃板位于分光元件的反射光路中，且分劃板設置于第一物鏡的物方焦點上，第一物鏡設置在調焦元件和第一反光元件之間，第二物鏡設置在調焦元件和第一物鏡之間，調焦元件與第二物鏡之間的距離可調節，成像元件位于分光元件的出射光路中。待檢測設備(例如:綜合驗光儀)放置在第一物鏡與第二物鏡之間，通過調節調焦元件與第二物鏡之間的距離，可以使分劃板上基準圖案清晰的呈現在成像元件上，根據調節調焦元件與第二物鏡之間的距離計算得出待檢測設備的性能指標，從而對待檢測設備進行量化的判斷。同時，本實用新型中的光學系統具有結構簡單的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1示意性示出了現有技術中的鏡片的后頂焦距示意圖；
[0019]圖2示意性示出了本實用新型中的用于檢測綜合驗光儀的光學系統的原理圖；
[0020]圖3示意性示出了本實用新型中的用于檢測綜合驗光儀的光學檢測裝置的結構示意圖；以及
[0021]圖4示意性示出了本實用新型中的基座、第一物鏡、第一反光件、第二物鏡、第二反光件和導桿的位置關系示意圖。
[0022]圖中附圖標記:10、分光兀件；20、第一物鏡；30、第一反光兀件；40、分劃板；50、調焦元件；60、第二物鏡；70、成像元件；80、第二反光元件；90、光闌；100、基座；200、發光元件；300、測量單元；400、平行光管；410、透光孔；500、導向管;510、限位槽;600、導桿;610、
第一旋鈕；F、物方焦點；F'、像方焦點；H、物方主點；H'、像方主點；f、物方焦距；f'、像方焦距；If、近軸前頂焦距；1f、近軸后頂焦距。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0024]作為本實用新型的第一個方面，提供了一種用于檢測綜合驗光儀的光學系統。如圖2所不,光學系統包括:分光兀件10 ;第一物鏡20 ;第一反光兀件30,第一反光兀件30設置在分光元件10和第一物鏡20之間，且分光元件10和第一物鏡20均位于第一反光元件30的反射光路中；分劃板40，分劃板40上具有基準圖案，分劃板40位于分光元件10的反射光路中，且分劃板40設置于第一物鏡20的物方焦點上；調焦元件50，第一物鏡20設置在調焦元件50和第一反光元件30之間；第二物鏡60，第二物鏡60設置在調焦元件50和第一物鏡20之間，調焦元件50與第二物鏡60之間的距離可調節；成像元件70，成像元件70位于分光元件10的出射光路中。
[0025]當在光路中不放入待檢測設備時，分劃板40被照明后，光線經過分光元件10、第一反光元件30進入第一物鏡20后成像于無窮遠，再經過第二物鏡60，成像于可移動的調焦兀件50上,此時,光線被調焦兀件50反射,經過第二物鏡60、第一物鏡20、第一反光兀件30、分光元件10后成像于成像元件70上。
[0026]采用本實用新型中的光學系統對待檢測設備進行檢測(待檢測的綜合驗光儀的被測頂焦度部位OnT1)時，首先需要將待檢測設備(例如:綜合驗光儀)放置在第一物鏡20與第二物鏡60之間(應注意:待檢測設備的參考面應與第二物鏡60的前焦平面相重合)，通過調節調焦元件50與第二物鏡60之間的距離，使光路準直，從而可以使分劃板40上基準圖案清晰的呈現在成像元件70上，根據調節調焦元件50與第二物鏡60之間的距離計算得出待檢測設備的性能指標，進而對待檢測設備進行量化的判斷。同時，本實用新型中的光學系統具有結構簡單的特點。
[0027]優選地，光學系統還包括第二反光元件80，第二反光元件80設置在調焦元件50與第二物鏡60之間，且調焦元件50與第二物鏡60位于第二反光元件80的反射光路中。由于設置有第二反光元件80，因而增加了折轉光路，減少了光路在某一方向的照射距離，從而進一步提高了光學系統的結構合理性，進而減少了由該光學系統制造而成的光學檢測裝置的體積，使光學檢測裝置的結構更加緊湊、使用方便。
[0028]優選地，第二物鏡60是聚焦物鏡。進一步地，第二物鏡60是雙高斯鏡頭。由于增加了折轉光路，因而采用聚焦物鏡能使分劃板40的基準圖案在較短的光路中被反射到成像元件70上,并顯示出來。
[0029]優選地，成像元件70是電荷耦合元件(也就是(XD)。當然，成像元件70還可以是目鏡。如果采用目鏡觀察并判斷分劃板40的基準圖案的清晰度，需要工作人員用人眼進行識別，這樣不僅容易造成人眼疲勞，還存在判斷誤差。而采用電荷耦合元件接收分劃板40的基準圖案，是將光轉化為電信號并輸出給外部設備，而后經過處理使電信號轉換為圖像呈現在計算機上上，工作人員通過計算機輔助設備，可以進行精確的判斷，因而采用電荷耦合元件使本實用新型中的光學系統具有檢測精度高的特點。
[0030]優選地,光學系統還包括光闌90,光闌90設置在第一物鏡20和第二物鏡60之間。
[0031]優選地，分光兀件10是分光棱鏡。
[0032]優選地，第一物鏡20是望遠物鏡。
[0033]優選地，第一反光元件30和/或第二反光元件80是反射鏡。
[0034]優選地,調焦元件50是凹面鏡。
[0035]作為本實用新型的第二個方面，提供了一種用于檢測綜合驗光儀的光學檢測裝置。如圖3和圖4所示，光學檢測裝置包括:基座100 ;光學系統，光學系統是上述的用于檢測綜合驗光儀的光學系統，光學系統設置在基座100上；發光元件200，發光元件200設置在基座100上，且發光元件200朝向光學系統的分劃板40設置；測量單元300，用于檢測光學系統的調焦元件50的移動距離。由于設置有基座100，因而工作人員在測試待檢測設備時，可以通過調節基座100，以使光學檢測裝置水平放置，從而保證檢測精度。
[0036]使用本實用新型中的光學檢測裝置對待檢測設備進行檢測時，首先需要將待檢測設備放置在光學檢測裝置的第一物鏡20與第二物鏡60之間，然后使發光元件200發光，此時，光照射到分劃板40上，并通過分劃板40進入光學系統的光路中，通過調節光學系統中的調焦元件50與第二物鏡60之間的距離，可以使分劃板40的基準圖案清晰的顯示在光學系統的成像元件70上,通過測量單元300工作人員可以得知調焦元件50的移動距離,從而為確定待檢測設備的性能指標提供參考。本實用新型中的光學檢測裝置具有結構簡單、制造成本低、操作簡單、使用方便的特點。
[0037]優選地，在圖3所示的實施例中，測量單元300是電位器或光柵。進一步地，電位器是精密電位器，光柵是小型精密光柵。由于測量單元300采用小型精密光柵，因而進一步縮小的光學檢測裝置的體積，使光學檢測裝置具有體積小巧，使用方便的特點。同時，本實用新型中的光學檢測裝置可以精確定焦，具有檢測精確度高的特點。
[0038]優選地，考慮到測量單元300的測量準確性直接影響光學檢測裝置的測量精度，因而需要在每次測試前對光學檢測裝置進行校準。在一個優選的實施例中，校準標準分別為-25m \ -20m \ -15m \ -1Om \ -5m \ -2.5m \0m \2.5m 1Jm \ IOm \ 15m \20m \25m S 通過設定校準標準對測量單元30進行重新標定，經過校準后的測量單元30為分段線性，從而提高光學檢測裝置的測量精度。
[0039]優選地，光學檢測裝置還包括:平行光管400，平行光管400垂直設置在基座100上，平行光管400具有透光孔410，光學系統的分光元件10設置在平行光管400內，分劃板40、透光孔410和分光元件10同軸設置，光學系統的第一反光元件30和第一物鏡20設置在平行光管400的上端，成像元件70設置在平行光管400的下端；導向管500，導向管500的第一端與基座100連接，光學系統的第二物鏡60設置在導向管500的第二端，第一物鏡20與第二物鏡60對向且同軸設置，光學系統的調焦元件50滑動設置在導向管500內。由于設置有平行光管400和導向管500，因而光線沿平行光管400和導向管500傳播，從而起到導向的作用，且減少了光的溢散，提高了光線的利用率。光線從發光元件200發出后，經過分劃板40、從透光孔410進入平行光管400內。
[0040]優選地，在圖3所示的實施例中，光學系統的第二反光元件80設置在導向管500的第二端。進一步地，第一反光元件30設置在平行光管400內，和/或第二反光元件80柔性鉸鏈活動設置在導向管500內。由于第一反光元件30和/或第二反光元件80活動設置，因而工作人員可以根據測試情況，調節第一反光元件30和/或第二反光元件80的角度，從而滿足測試要求。本實用新型中的光學檢測裝置具有使用可靠性高的特點。
[0041]本實用新型中的光學檢測裝置還包括導桿600，導桿600的至少一部分設置在導向管500內，且導桿600的第一端與調焦元件50連接(請參考圖3)。由于設置有導桿600，因而方便調整調焦元件50在導向管500內的位置，從而提高了檢測效率。優選地，光學檢測裝置還包括第一旋鈕610，第一旋鈕610與導桿600的第二端連接。工作人員通過操動第一旋鈕610，可以對導桿600進行控制。
[0042]優選地，導向管500的側壁上具有限位槽510，限位槽510沿導向管500的長度方向設置。進一步地，導桿600包括位置可調節的第一導桿和第二導桿，第一導桿的第一端與 調焦元件50連接，第一導桿的第二端與第二導桿的第一端螺紋連接，第二導桿的第二端與 第一旋鈕610連接，且插銷的一端滑動設置在限位槽510內，插銷的另一端與第一導桿連 接。由于第一導桿通過插銷與導向管500滑動連接，因而第一導桿僅會沿導向管500的長 度方向移動，但不會相對于導向管500轉動，工作人員轉動第一旋鈕610時,第二導桿會隨 著第一旋鈕610旋轉,從而使第一導桿沿導向管500上下移動。
[0043]優選地，采用電荷耦合元件接收到的圖像，還可以采用DSP實現清晰度的判定算 法的設計，從而實現后清晰度判定，進而實現精密定焦。
[0044]優選地，光學檢測裝置還包括顯示單元，以顯示成像元件70獲取的圖像。
[0045]作為本實用新型的第三個方面，提供了一種光學檢測方法。光學檢測方法包括：步 驟S10 :將待檢測設備放置在上述的光學系統中，并位于光學系統的第一物鏡20與第二物 鏡60之間；步驟S20 :調節調焦元件50的位置，以改變調焦元件50與第二物鏡60之間的 距離，直至分劃板40上的基準圖案清晰的顯示在成像元件70上為止；步驟S30 :根據調焦 元件50的移動距離計算待檢測設備的性能參數。優選地，步驟S30中的性能參數為頂焦度，根據下述公式（1)確定待檢測設備的頂(1)/ +M
其中，0為頂焦度，z為調焦元件50的移動距離，x為待檢測設備的參考平面與第 二物鏡60的物像前焦面的距離，f'為第二物鏡60的像方焦距。當x=0時，公式（1)變形 為公式（2)：
[0049]
【權利要求】
1.一種用于檢測綜合驗光儀的光學系統，其特征在于，包括: 分光元件(10); 第一物鏡(20)； 第一反光兀件(30),所述第一反光兀件(30)設置在所述分光兀件(10)和所述第一物鏡(20)之間，且所述分光元件(10)和所述第一物鏡(20)均位于所述第一反光元件(30)的反射光路中； 分劃板(40)，所述分劃板(40)上具有基準圖案，所述分劃板(40)位于所述分光元件(10)的反射光路中，且所述分劃板(40)設置于所述第一物鏡(20)的物方焦點上； 調焦元件(50)，所述第一物鏡(20)設置在所述調焦元件(50)和所述第一反光元件(30)之間； 第二物鏡(60 )，所述第二物鏡(60 )設置在所述調焦元件(50 )和所述第一物鏡(20 )之間，所述調焦元件(50)與所述第二物鏡(60)之間的距離可調節； 成像元件(70)，所述成像元件(70)位于所述分光元件(10)的出射光路中。
2.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，所述光學系統還包括第二反光元件(80),所述第二反光元件(80)設置在所述調焦元件(50)與所述第二物鏡(60)之間，且所述調焦元件(50)與所述第二物鏡(60)位于所述第二反光元件(80)的反射光路中。
3.根據權利要求2所述的光學系統，其特征在于，所述第二物鏡(60)是聚焦物鏡。
4.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，所述成像元件(70)是電荷耦合元件。
5.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，所述光學系統還包括光闌(90)，所述光闌(90)設置在所述第一物鏡(20)和所述第二物鏡(60)之間。
6.一種用于檢測綜合驗光儀的光學檢測裝置，其特征在于，包括: 基座(100)； 光學系統，所述光學系統是權利要求1至5中任一項所述的用于檢測綜合驗光儀的光學系統，所述光學系統設置在所述基座(100)上； 發光元件(200 )，所述發光元件(200 )設置在所述基座(100 )上，且所述發光元件(200 )朝向所述光學系統的分劃板(40)設置； 測量單元(300)，用于檢測所述光學系統的調焦元件(50)的移動距離。
7.根據權利要求6所述的光學檢測裝置，其特征在于，所述光學檢測裝置還包括: 平行光管(400)，所述平行光管(400)垂直設置在所述基座(100)上，所述平行光管(400)具有透光孔(410)，所述光學系統的分光元件(10)設置在所述平行光管(400)內，所述分劃板(40)、所述透光孔(410)和所述分光元件(10)同軸設置，所述光學系統的第一反光元件(30)和第一物鏡(20)設置在所述平行光管(400)的上端，所述成像元件(70)設置在所述平行光管(400)的下端； 導向管(500)，所述導向管(500)的第一端與所述基座(100)連接，所述光學系統的第二物鏡(60)設置在所述導向管(500)的第二端，所述第一物鏡(20)與所述第二物鏡(60)對向且同軸設置，所述光學系統的調焦元件(50)滑動設置在所述導向管(500)內。
8.根據權利要求7所述的光學檢測裝置，其特征在于，所述光學檢測裝置還包括導桿(600),所述導桿(600)的至少一部分設置在所述導向管(500)內，且所述導桿(600)的第一端與所述調焦元件(50)連接。
【文檔編號】G01M11/02GK203443766SQ201320530271
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】劉文麗, 李飛, 洪寶玉, 張吉焱, 馬振亞, 孫劼 申請人:中國計量科學研究院