Способ контроля оптической силы очковых линз и устройство для его реализации

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ОЧКОВЫХ ЛИНЗ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(71) Заявитель Малое предприятие Научнотехнический центр Диаконт(73) Патентообладатель Малое предприятие Научно-технический центр Диаконт(57) 1. Способ контроля оптической силы очковых линз, заключающийся в том, что коллимируют световой поток, модулируют его величину до и после пропускания через контролируемую линзу, а об оптической силе линзы судят по изменению величины светового потока до и после пропускания через линзу, отличающийся тем, что световой поток модулируют по амплитуде, при этом величину светового потока измеряют в двух областях его сечения, а об оптической силе линзы судят по изменению величины светового потока в этих областях. 2. Устройство для контроля оптической силы очковых линз, содержащее систему коллимации светового потока, проецирующую оптическую систему, модулятор и фотоприемное устройство, отличающееся тем, что фотоприемное устройство состоит из двух фотоприемников, расположенных в пределах апертуры светового потока и пространственно разнесенных в плоскости сечения оптического потока относительно его оси, при этом модулятор является амплитудным и установлен с возможностью поочередного перекрывания светового потока перед каждым фотоприемником.(56) 1. Техническое описание диоптриметра оптического ДО-3. 2. Техническое описание диоптриметра проекционного ДП-02. 3. Урмахер Л.С., Айзенштат Л.И Оптические средства коррекции зрения.-М. Медицина, 1990.-С.226232 (прототип). 2207 1 Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться при выходном контроле в производстве очковых линз. Известны выпускаемые промышленностью диоптриметр оптический ДО-3 1, а такие диоптриметр проекционный ДП-02 2. Недостатками данных диоптриметров являются субъективность контроля - неточность наводки на резкость оператором, что ведет к увеличению погрешности контроля невысокая точность измерений неудобство снятия показаний и, как следствие, малая производительность контроля, малая производительность при разбраковке линз. Данные недостатки устранены в наиболее близком по технической сущности и заявляемому фотоэлектрическом диоптриметре 3. В этом диоптриметре использован метод сканирования изображения измерительной световой марки по глубине при помощи вращающегося модулятора в виде плоскопараллельной пластины,пересекающей световой пучок в течение половины оборота. Изображение входной диафрагмы, расположенной в заднем фокусе коллиматорного объектива, проецируется коллимирующим, подвижным, формирующим и фокусирующим объективами в плоскость, положение которой периодически изменяется в зависимости от того, проходит ли световой пучок через стеклянный модулятор или мимо него. В исходном состоянии (без измеряемой линзы) плоскость выходной диафрагмы находится посередине этого отрезка, в пределах которого сканируется плоскость изображения. Световой поток, прошедший через выходную диафрагму на фотоприемник в момент пересечения светового пучка модулятором, равен потоку, прошедшему через выходную диафрагму в момент нахождения модулятора вне зоны светового пучка. При введении в ход лучей измеряемой линзы сходимость падающего на фокусирующий объектив пучка меняется и центр сканирования плоскости изображения смещается вдоль оси из плоскости выходной диафрагмы в ту или иную сторону (в зависимости от того, положительная или отрицательная линза введена), равенство световых потоков, падающих на фотоприемник, нарушается, что вызывает появление в цепи фотоприемника пульсирующего тока. Перемещением подвижного объектива добиваются равенства световых потоков, прошедших через модулятор и вне его на фотоприемник (исчезновение пульсаций тока), и по величине этого перемещения судят об оптической силе измеряемой линзы. Недостатками данного диоптриметра являются необходимость предварительного точного центрирования линзы для устранения смещения изображения входной диафрагмы с выходной диафрагмы в поперечном направлении и, как следствие, невозможность контроля линз с призматическим действием (центр всегда смещен с оси) и увеличение времени контроля в процессе разбраковки в режиме разбраковки для каждой линзы требуется операция балансировки прибора по сигналу с фотоприемника,т.е. узел-модулятор, выходная диафрагма, фотоприемник - выполняет только функцию нуль-органа, что также снижает производительность контроля астигматических линз, так как сканирование по глубине и прием сигнала через малую диафрагму на фотоприемник не дает возможности определения двух значений задней вершинной рефракции астигматических линз. Устранение недостатков, присущих описанному выше диоптриметру, в предлагаемом изобретении достигается тем, что в приемной системе вместо вращающегося модулятора, сканирующего изображение входной диафрагмы по глубине, установлен амплитудный модулятор, периодически перекрывающий световой поток в плоскости изображения входной диафрагмы (в отсутствие контролируемой линзы) установлен второй фотоприемник, причем первый и второй фотоприемники пространственно разнесены в плоскости сечения оптического потока относительно его оси. Модулятор пересекает световой поток поочередно перед каждым фотоприемником. Указанные отличительные признаки позволяют отказаться от предварительной точной центровки контролируемой линзы, так как отпадает необходимость построения изображения входной диафрагмы в плоскости выходной диафрагмы на оптической оси,децентрировка не влияет на процесс измерения и появляется возможность контроля линз с призматическим действием необязательность центрировки также существенно уменьшает время контроля при работе прибора в режиме разбраковки. Повышение производительности контроля при разбраковке достигается также тем, что узел - амплитудный модулятор, первый и второй фотоприемники - является не только нуль-органом, но с него также снимается информация об отклонении контролируемой линзы от номинала. Применение амплитудного модулятора, двух фотоприемников и их взаимное расположение позволяют контролировать астигматические линзы. Вытянутое изображение входной диафрагмы в плоскости модулятора поворотом линзы устанавливают перпендикулярно направлению сканирования и снимают одно значение задней рефракции астигматической линзы, развернув линзу на 90 и построив второе изображение входной диафрагмы в плоскости модулятора (передвигая подвижный объектив), определяют значение второй задней рефракции. Принципиальная схема устройства, реализующего заявляемый способ контроля оптической силы очковых линз,приведена на фиг. 1. Устройство содержит 1 - источник света, 2 - конденсор, 3 - входная диафрагма, 4 - коллимирующий объектив, 5 - подвижный объектив, 6 - формирующий объектив, 7 - узел установки контролируемой линзы, 8 контролируемая линза, 9 - фокусирующий объектив, 10 - амплитудный модулятор 11, 12 - фотоприемники, 13 - ходовая гайка, 14 - ходовой винт, 15 - растровый диск 16, 17, 18 - блоки оптодатчиков, 19 - формирователь импульсов сче 2 2207 1 та, 20 - реверсивный счетчик 21 - ЦАП, 22 - АЦП, 23 - цифровой индикатор, 24, 25 - усилители-формирователи, 26 формирователь временных интервалов, 27 - кварцевый генератор, 28 - счетчик, 29 - ЦАП, 30 - преобразователь напряжение-ток, 31 - стрелочный индикатор. На фиг. 2 показано взаимное расположение фотоприемников, 11, 12 и модулятора 10, причем 1 - ось вращения модулятора, О 2 - оптическая ось, проходящая перпендикулярно плоскости модулятора (плоскости рисунка). Устройство работает следующим образом модулятор 10, выполненный в виде диска с прозрачным сектором (фиг. 2), установлен на валу электродвигателя и периодически перекрывает световой поток в фокальной плоскости объектива 9 (фиг. 1). При отсутствии контролируемой линзы 8 изображение входной диафрагмы 3,освещаемой источником света через конденсор 2, находится в плоскости диска модулятора 10, при этом подвижный объектив 5 находится в среднем положении. Объектив жестко связан с ходовой гайкой 13 и имеет возможность продольного перемещения посредством вращения ходового винта 14. Два фотоприемника 11 и 12 установлены на некотором расстоянии за фокальной плоскостью объектива 9. При вращении диска модулятора 10 фотоприемники 11, 12 генерируют импульсные сигналы, фаза которых зависит от положения изображения входной диафрагмы за объективом 9. Критерием установки объектива 5 в среднее положение, соответствующее О диоптрий при отсутствии объекта 8 является равенство фаз сигналов фотоприемников 11, 12. При внесении контролируемой линзы 8 в зону измерений изменяется разность сигналов фотоприемников 11, 12 в положительную или отрицательную сторону в зависимости от того, положительная или отрицательная линза 8. Положение объектива 5 при равенстве фаз сигналов с 11 и 12 связано линейной зависимостью с оптической силой измеряемой линзы. Для отсчета положения объектива 5 служит измеритель перемещений, состоящий из растрового диска 15 и блоков оптодатчиков 16, 17. Угол поворота диска 15 связан с линейным перемещением объектива 5. Электронный блок преобразует угол поворота диска 15 в цифровой код и отображает на цифровом индикаторе 23 оптическую силу линзы 8 в диоптриях. Сигналы с фотоприемников 11 и 12 поступают на усилители-формирователи 24 и 25, где преобразуются в сигналы ТТЛ-уровней. Сформированные по амплитуде сигналы поступают на вход формирователя временных интервалов 26. Формирователь 26 вырабатывает импульсы , длительность которых равна расстоянию между задними фронтами сигналов с фотоприемников 11,12, а также сигнал рассогласования знак. Импульсыподаются на первый вход счетчика 28, на второй вход которого подаются импульсы заполнения с кварцевого генератора 27. С выхода счетчика 28 двоичный код, соответствующий длительностипоступает на первый вход цифроаналогового преобразователя 29, на второй вход которого поступает сигнал знак. ЦАП 29 преобразует двоичный код в напряжение, полярность которого зависит от сигнала знак. Преобразователь напряжение-ток 30 преобразует напряжение, поступающее с выхода ЦАП 29 в ток с соответствующим коэффициентом преобразования. Выход преобразователя 30 нагружен на стрелочный индикатор 31. Шкала стрелочного индикатора проградуирована в диоптриях с нулем посередине. Положение стрелки относительно О показывает отклонение оптической силы измеряемой линзы относительно заданного эталонного значения в диоптриях, при этом цифровой индикатор 23 отображает величину эталона. Датчик перемещений состоит из растрового диска 15 и двух оптодатчиков 16 и 17, сдвинутых друг относительно друга на четверть периода растра, что позволяет определять направление вращения ходового винта. Для определения положения подвижного объектива 5 в зоне положительных или отрицательных значений диоптрий измеряемой линзы на подвижной каретке установлен датчик зоны 18. Сигналы с оптодатчиков 16, 17, 18 поступают на вход формирователя импульсов счета 19. Формирователь 19 вырабатывает сигналы 1 и -1 для работы реверсивного счетчика 20. Наличие сигналов 1 и -1 зависит от направления перемещения подвижного объектива 5 и его положения в измеряемых зонах (положительная или отрицательная). С выхода счетчика 20 двоичный код поступает на вход ЦАП 21. Напряжение с выхода ЦАП 21 поступает на вход АЦП 22, где масштабируется и преобразуется в код семиэлементного индикатора 23. Результат отображается на цифровом индикаторе 23 в диоптриях. Прибор работает в двух режимах непосредственного измерения и режим отбраковки. В первом режиме стрелочный индикатор работает как индикатор нуль-органа. Перемещением подвижного объектива устанавливают показание стрелочного индикатора на 0, при этом на цифровом индикаторе отображается оптическая сила контролируемой линзы в диоптриях. В режиме разбраковки перемещением подвижного объектива по цифровому индикатору устанавливается номинальное значение оптической силы контролируемых линз, при этом стрелочный индикатор показывает отклонение контролируемой линзы от номинала. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4