隐形眼镜投影测量仪的设计

　　1　引　言

　　隐形眼镜以其独特的,既能矫正视力,又兼有美容的优点,越来越受到屈光不正患者的欢迎。据全世界眼镜市场的调查,隐形眼镜的需求量在持续增长,如美国、日本等一些发达国家,隐形眼镜的戴用人数已占全国总人口的10%左右;我国隐形眼镜戴用人数每年以15%~20%的速度增长[1],全国已有近百家生产隐形眼镜的专门企业和无数隐形眼镜销售店。

　　隐形眼镜戴用人数的剧增,必然对隐形眼镜戴用的安全性和舒适性提出更高的要求,即要在隐形眼镜的生产、加工销售等过程中对其进行严格的质量检测,特别是与隐形眼镜有关的参数检查和测量。因此,研究隐形眼镜重要参数的测量方法和仪器化技术,并由此研制开发出有效和实用的隐形眼镜测量仪,不仅是广大戴用者保障自己生理健康和眼睛安全的愿望,也是广大隐形眼镜生产加工企业、各级计量检测部门和销售商家的迫切要求。

　　鉴于国内隐形眼镜的测量方法与测量技术研究还处于起步阶段,目前还没有一种专门用于测量隐形眼镜主要几何参数的仪器,本文提出了一种采用光学投影成像[2-3]和自扫描光电二极管列阵(SSPA)传感实现隐形眼镜曲率、光学中心厚度以及直径等测量的新方法,基于此方法设计成功一种新型的隐形眼镜投影测量仪,填补了国内这方面的空白。

　　2　测量原理

　　根据已知长度的弦长Y测量某一球面镜片表面的弧矢高S的原理如图1(a)所示。由图中的几何关系有:

　　因此,只要确定Y(设计中取10 mm),测出弧矢高S,便可计算出隐形眼镜内表面的曲率半径R。按照图1(b)所示对隐形眼镜片进行定位,当测出S′时,可由下式计算出中心厚度B。

　　B=S′-S , (2)

　　采用投影测量法,将图1(b)所示的镜片、支架及探头一起分别成像到光电二极管列阵表面和观察接收屏上,通过观察接收屏上的像,使隐形眼镜片水平放置于支架上,并使镜片中心与圆柱形支架中心重合,移动探头接触镜片中心内沿,然后启动SSPA传感器进行扫描分析,便可测定S′;接着移开隐形眼镜片,再启动SSPA进行扫描分析,测出S,由式(1)或(2)即可计算出隐形眼镜片的曲率和光学中心厚度。

　　隐形眼镜镜片直径的测量是采用V形槽直径量规测定眼镜片直径的原理,如图2所示。当一个圆盘滑进V形槽时,它便停止在距离圆盘直径和V形槽夹角所确定的槽脊一定距离的地方,根据图中的几何关系有:

　　将V形双标尺、V形槽、镜片一起放大成像到观察屏上,通过观察镜片与V形槽边的切点在V形槽边缘的刻度线上的位置获得直径的读数,同时可以观测镜片上的杂质和表面缺陷。