验光仪用柱镜标准器的研制

　　验光仪是验光配镜时对患者进行屈光检查的重要仪器。针对验光仪球镜度示值的校准,国内外已有成熟的方法。但其柱镜度示值和轴位的校准一直没能得到解决。在JJG892—2005验光机检定规程[1]修订稿中,增加了对柱镜度和轴位的技术要求。为解决柱镜度示值和轴位的校准与检测问题研制了柱镜标准器,并已申请发明专利。柱镜标准器由两部分组成,主体是球柱面联合体柱镜模拟眼(以下简称柱镜模拟眼),另一部分是轴位控制器。柱镜模拟眼由两种色散系数相同而折射率不同的无色光学玻璃胶合组成,符合国际标准ISO10342 EyeRefractometers[2]对模拟眼材料色散系数的要求,而同时使模拟眼具有了柱镜度示值。轴位控制器设计独特,以方孔与方形的柱镜模拟眼相配合,解决了0°轴位和90°轴位的定位问题。

　　1　柱镜模拟眼设计

　　1. 1　基本参数和结构设计

　　柱镜模拟眼由前、后两部分组成,前部是球柱镜,其第1面是凸球面,第2面是凹柱面,中心厚度为d1,材料为重冕无色光学玻璃ZK7;后部是平柱体,其第1面是凸柱面,第2面是平面,中心厚度为d2,材料为冕牌无色光学玻璃K11;球柱镜与平柱体两柱面的曲率半径相同并胶合在一起,总体厚度为d0。参考波长为λe=546. 07 nm,符合国际标准ISO10342的要求。种类为轴位0°(a主子午面)、轴位90°(b主子午面)的-3 m-1柱镜模拟眼,其结构设计见图1和图2。

　　1. 2　柱镜度计算

　　根据物象关系以及球镜度和柱镜度的定义有:

　　2　轴位控制器的设计

　　轴位控制器的设计如图3所示。在一个支架平台上放置轴位控制器,控制器有两个平行方孔,可分别装入轴位为0°和90°的柱镜模拟眼,用于检测验光仪0°方位和90°方位柱镜度量值及验光仪轴位偏差。支架平台上有调整控制器水平的水准器,亦可放置标称瞳距为55 mm、65 mm和75 mm的标准套筒,供检测验光仪瞳距使用。

　　3　柱镜模拟眼球镜度和柱镜度的不确定度分析

　　模拟眼工件直径10 mm,凸球面曲率半径由凹球面工作样板传递,面形误差均在2个光圈以内,球面面形误差引入的标准不确定度u3(Rs)=0.001 10mm

　　凹柱面工作样板由样板球传递,凸柱面工作样板由凹柱面工作样板传递。凹、凸柱面工作样板直径均为20 mm,面形误差均在3个光圈以内,由面形误差引入的不确定度为u2(Rc)=0.003 76 mm。模拟眼工件柱面直径10 mm,由柱面工作样板传递,面形误差在6个光圈内,由柱面面形误差引入的标准不确定度为u3(Rc)=0.026 7 mm。

　　模拟眼总体长度用球径仪测量,其测量标准不确定度为u1(d0)=0.001 mm。