CN100410643C - 用于测量透镜的基本数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于测量透镜的基本数据的方法和装置。此测量装置可以用多个不同入射角的光照射被检查透镜(10)。经过透镜(10)的透射光优选地由光检测装置(36)检测。当光检测装置(36)检测光时，它输出电信号。控制单元(54)可以(1)使光源(22)对准在预定位置，并且使它接通，以及(2)根据从光检测装置36输出的电信号，计算经过透镜(10)的透射光的折射度。然后，控制单元(54)可以还(3)执行多个不同入射角的照射，并且由对于各入射角而计算的折射度，获得多个“入射角-折射度”关系，以及(4)通过使用多个“入射角-折射度”关系，计算透镜(10)的基本数据。

Description

用于测量透镜的基本数据的方法和装置
本申请要求2003年4月17日提交的Japanese patentapplication number 2003-112431的优先权，其全部内容在这里通过参考引入。
技术领域
本发明涉及对用于视觉校正的透镜，例如眼镜或隐形眼镜，以及一般光学透镜测量基本数据的方法和装置。按照本说明书，“基本数据”指与透镜形状或透镜材料有关的数据，这些数据决定透镜的光学特性(例如焦距、折射能力)。因此，基本数据包括与透镜的表面形状和透镜的折射率有关的数据。
背景技术
Japanese Laid-open Patent Publication No.5-231985描述一种用于测量透镜的折射能力(即焦距)的透镜检查仪。这种已知透镜检查仪具有一个透镜架。将被检查透镜放置在透镜架上，并且用平行光通亮照射，而且通过测量光经过透镜之后的焦点位置，计算其折射能力。
发明内容
然而，最近用于视觉校正的透镜或光学装置的形状和材料特性呈多样化，并且越发要求既测量折射能力，也测量透镜形状和材料特性(例如折射率)。这是因为，例如如图18a至图18e所示，甚至相同折射能力(即焦距F1)的透镜也能为绝对不同形状。此外，在用于校正远视眼的渐进多焦点透镜中，远部分和近部分由一个渐进区部分连接，结果带来复杂的非球形表面。由于这个原因，远部分和近部分不能容易区别，因而产生测量透镜形状的要求，目的是区别远部分和近部分。虽然常规技术能够测量透镜的折射能力，但是它不能够测量透镜的形状或材料特性。
因此，本发明的一个目的是提供用于测量与透镜形状和透镜材料特性有关的基本数据的方法和装置。
在本发明的一个方面，一个被检查透镜可以用预定入射角的光照射，并且可以测量经过透镜的透射光的折射度。如这里所指的“折射度”意指由透镜的折射作用使光束弯曲的程度(即光束由透镜折射的程度)。因此，例如，作为透镜常数的折射能力和焦距能作为表示“折射度”的指标(即物理参数)来测量。折射度的测量可以用多个不同入射角的光各自照射来执行，并且因而获得多个“入射角-折射度”关系。根据多个获得的“入射角-折射度”关系，能计算透镜的基本数据。
以下将简短解释从多个获得的“入射角-折射度”关系计算透镜的基本数据的方法的一例。图1示意表示透镜的一例。在图1中，透镜10的前表面S1的曲率半径用r1表示，后表面S2的曲率半径用r2表示，并且透镜10的厚度用t表示。透镜10的折射率用n表示。一般地，当透镜10的厚度t不能忽略时，假定前焦距f1和焦距f为不同值，并且f＝f1+O1H1。点H1是透镜10的前表面S1侧上的主点，并且点O1是前表面S1和光轴的交点。类似地，假定后焦距f2和焦距f为不同值，并且f＝f2+O2H2。点H2是透镜10的后表面S2侧上的主点，并且点O2是后表面S2和光轴的交点。
从焦距f、前焦距f1、后焦距f2和厚度t，能计算指定透镜形状的曲率半径r1、r2，和指定透镜材料特性的折射率n。此外，前焦距f1和后焦距f2能用常规技术测量。因此，如果能计算O1H1、H1H2和O2H2，那么将有可能计算焦距f和厚度t，再使用计算值来计算曲率半径r1、r2和折射率n。
图2示意表示入射光和透射光之间的几何关系。如图2所示，从一个安排在透镜10的前表面S1侧上的点F1’处的光源，用光照射透镜10，并且从被检查表面S(即透镜10的后表面S2)上的测量参考位置P射出的透射光的焦点成为点F2’。在图2中，O1H1用a表示，H1H2用b表示，并且O2H2用c表示。如果假定表面S具有大曲率半径r2，并且几乎与光轴垂直，那么直线F1’F2’(即光轴)和从测量参考位置P画到直线F1’F2’的垂直线的交点能认为在点O2。因而，从主点H1到点F1’的距离(即物体点距离)将是L-b-c(其中F1’O2＝L)。此外，图像点距离Δ将是F2’O2+c。因为物体点距离的倒数和图像点距离的倒数的和是焦距f的倒数，所以下列方程式有效：
1/(L-b-c)+1/(F1’O2+c)＝1/f    (1)
如图1所示，因为通过将距离O2H2(＝c)加入后焦距f2获得焦距f，所以能将等式(1)变换成下列等式：
1/(L-b-c)+1/(F1’O2+c)＝1/(f2+c)    (2)
这里，能预定从光源(即点F1’)到表面S的距离F1’O2(即L)。还能测量从焦点F2’到表面S的距离F2’O2(即透镜10的折射度)。因此，公式(2)是一个包含b、c和f2作为变量的等式。因为一个这样等式(2)能从“入射角-折射度”关系得来，所以通过对多个入射角测量折射度，能获得方程式组。那么，通过求解方程式组，能获得变量b、c和f2。因而，可以测量关于至少三个入射角的折射度，以得到变量b、c和f2。类似地，如果使透镜10反转并且从透镜10的后面S2侧照射，那么能计算a、b和f1(前焦距)。结果，能计算指定透镜10的形状的参数和指定透镜10的材料特性的参数。
除了上述参数外，也能指定透镜形状和透镜材料特性两者，并且能由用户自由地决定使用哪些参数。此外，不必使用本发明的方法计算所有上述参数，并且可以按照目的仅计算必要参数。作为透射光的折射度测量的物理参数不限于上述距离F2’O2，并且还可以测量由透射光和光轴形成的角β或由角β决定的比tanβ(＝h/F2’O2)。这里，上述h是用于测量折射度的各装置，例如透镜检查仪的唯一的给定值，并且是一个已知值。
在本发明的一个实施例中，优选地当被检查透镜的一侧用三个或多个不同入射角的光照射时，测量折射度，并且根据这些测量所获得的三个“入射角-折射度”关系，计算透镜的基本数据。对透镜的一个表面通过获得三个或多个“入射角-折射度”关系，能计算与透镜的这个表面有关的基本数据。
在本发明的另一个实施例中，优选地可以用测量装置(例如测微计)来测量透镜的厚度。如果测量了透镜的厚度，能消去三个变量a、b和c中的一个变量。因此，通过用两个或多个不同入射角的光对透镜的两个表面的各自照射，测量折射度。结果，对透镜的各表面可以获得至少两个“入射角-折射度”关系。其次，根据所获得的四个“入射角-折射度”关系和透镜的测量厚度，于是可以计算透镜的基本数据。
在本发明的另一个实施例中，被检查透镜的一个表面以三个不同入射角照射，并且测量各自折射度。根据测量所获得的三个“入射角-折射度”关系，计算用于指定透镜的基本数据的三个参数(例如上述b、c和f2)。对被检查表面S上的多个测量点Pi(i＝1至n)的每个，计算这些参数。然后根据关于参考点P1的形状的变化，可以显示各测量点Pi的形状(例如曲率半径r1i、r2i)。按照本实施例，通过仅对透镜的表面中的一个照射，能得到不同测量点的形状差。
在本发明的另一个方面，本发明提供一种用于测量透镜的基本数据的测量装置。该测量装置可以包括一个光源和一个用于检测光的光检测单元。测量装置还可以包括一个透镜架，安排在光源与光检测单元之间。被检查透镜能设置在透镜架上。当透镜设置在透镜架上，从光源发射的光经过透镜，并且由光检测单元检测。光检测单元可以按照检测光的强度输出一个信号。此外，优选地测量装置可以包括用于改变从光源到透镜(即透镜架)的光程的装置。改变从光源到透镜的光程使得有可能从光源用不同入射角的光来照射透镜。
测量装置还可以包括一个控制单元(例如微型计算机、微处理器或处理器)。控制单元可以接收从光检测单元输出的信号。当从光源用预定入射角的光照射透镜时，控制单元还可能根据光检测单元输出的信号，计算经过透镜的透射光的折射度，并且获得“入射角-折射度”关系。优选地控制单元可以根据多个获得的“入射角-折射度”关系，计算透镜的基本数据。
在本发明的另一个方面，测量装置还可以包括一个显示单元，用于显示由控制单元计算的基本数据。各种类型的显示器能用作显示单元。此外，不必显示由控制单元计算的所有基本数据。例如，可以由用户的个别操作选择地显示所计算的基本数据的部分。
在本发明的另一个方面，测量装置可以具有一个聚光透镜，安排在光源与透镜架之间。测量装置还可以包括沿接近透镜架或从那里退回的方向，改变聚光透镜的位置的装置。结果，能改变光源与透镜之间的光程，并且光将以不同入射角进入透镜。可选择地，测量装置还可以包括多个具有不同折射能力的聚光透镜，安排在光源与透镜架之间。于是，可以在光源与透镜之间选择地安排多个聚光透镜中的任何一个。按照这种布置，也能改变光源与透镜之间的光程。
例如，沿接近透镜架或从那里退回的方向移动光源的方法，可以用作以不同入射角照射透镜的方法。应用这种布置，也改变光源与透镜之间的光程，引起光以不同入射角进入透镜。可选择地，各自光源可以安排在离透镜不同光程的多个位置，并且透镜可以用这些光源中的任何一个的光照射。
此外，优选地上述测量装置中的透镜用不少于三种不同类型的照射角：发散光、平行光和聚光中的两种来照射。在这种情况下，优选地平行光包括在对透镜照射的类型的光中。包括平行光使得有可能直接测量前焦距f1或后焦距f2。结果，能用简单方式执行计算基本数据的操作。
这些方面和特点可以单独地或组合地利用，以便制造改进型测量装置。另外，在阅读以下连同附图和权利要求一起的详细描述之后，本发明的其他目的、特点和优点将容易理解。当然，这里公开的另外特点和方面也可以单独地被利用，或与上述方面和特点一起组合地被利用。
附图说明
图1是示意表示被检查透镜的一例的示意图。
图2是示意表示当用预定入射角的光照射透镜时，入射光与透射光之间的几何关系的示意图。
图3是示意表示按照本发明的一个典型实施例的测量装置的布置的方块图。
图4是示意表示安排在图3所示的测量装置的光接收元件侧上的聚光透镜和成像透镜的功能的示意图。
图5是表示安排在聚光透镜与成像透镜之间的旋转板的前视图。
图6是表示安排在光接收元件的光接收表面上的一个光电转换元件的前视图。
图7示意表示旋转板阻断进入光电转换元件的光的状态。
图8示意表示光接收元件的光电转换元件输出的电信号。
图9是表示用于测量透镜的基本数据的一个典型过程的流程图。
图10a至图10c示意表示在本发明的另一个典型实施例的测量装置中，在显示单元上显示的显示屏的例子。
图11示意表示当关于被检查透镜沿水平方向通过移动测量点执行测量时，测量点与被检查表面之间的位置关系。
图12示意表示当关于被检查透镜沿垂直方向通过移动测量点执行测量时，测量点与被检查表面之间的位置关系。
图13示意表示当如图12所示通过移动测量点执行测量时，位置与所获得的厚度之间的关系。
图14示意表示当如图12所示通过移动测量点执行测量时，位置与所获得的曲率半径之间的关系。
图15a至图15b示意表示用于在透镜上以不同入射角投射光的布置。
图16a至图16c示意表示用于在透镜上以不同入射角投射光的其他布置。
图17是示意表示当光源安排在测量装置的光轴外面的位置时，入射光与所获得的透射光之间的几何关系的示意图。
图18a至18e示意表示具有相同折射能力但不同透镜形状的多个透镜的集合。
具体实施方式
以下将参考附图解释按照本发明的一个典型实施例的测量装置。图3示意表示测量装置的布置。如图3所示，测量装置可以具有透镜架12(例如鼻形件)，其上能放置待检查透镜10。测量装置还可以包括光源22和光测量元件36。光源22可以安排在透镜架12的一侧，并且光检测元件36可以安排在另一侧。从光源22发射的光经过透镜10，并且由光检测元件36检测。
光源22可以包括一个发光二极管。在光源22与透镜10之间的光路中可以安排聚光透镜24。从光源22发射的光经过聚光透镜24投射到透镜10上。光源22可以沿光轴移动，并且定位在图3所示的点A、B和C。当光源22定位在点A时，透镜10用平行光通量(即图3中的①)照射；当光源22定位在点B时，透镜10用聚光通量(即图3中的②)照射；以及当光源22定位在点C时，透镜10用发散光通量(即图3中的③)照射。
如图6所示，光检测元件36可以具有光电转换元件38。光电转换元件38可以安排在光检测元件36的光接收表面上。光电转换元件38是一个当光电转换元件38检测到光时输出电信号的传感器。从光电转换元件38输出的电信号输入到控制单元54。
如图3所示，测量装置还可以包括聚光透镜32和成像透镜，它们以在其之间的预定距离被安排在光检测元件36与透镜10之间的光路上。经过透镜10的透射光由聚光透镜32聚光，然后由成像透镜34导向光检测元件36的光接收表面。光检测元件36的光接收表面和透镜10通过聚光透镜32和成像透镜34共轭。也就是，如图4所示，进入透镜10的某一位置的光(例如图4中①或②)导向光检测元件36的光接收表面上的某一位置，而不管透镜10的折射能力。因此，从对应于透镜10的某一位置射出的光进入光检测元件36的各光电转换元件38。因而，在该典型实施例的测量装置中，仅能测量与光电转换元件38相对应的各点的参数(例如厚度、折射率、曲率半径)。
测量装置可以还包括旋转板40，安排在聚光透镜32与成像透镜34之间。旋转板40可以具有固定在旋转板40的中心的旋转轴50。旋转轴50可以与电动机M的输出轴连接。因此，当电动机M旋转时，旋转轴50也旋转，并且因此使旋转板40旋转。
如图5所示，旋转板40可以具有圆形状，并且可以在旋转板40之内沿圆周方向按90°间隔限定孔42。安排这些孔42，以便假定与光路交叉的位置。结果，当旋转板40旋转时，经过透镜10的光通量被旋转板40周期性地阻断。因此，如图7所示，进入光电转换元件38的光也按照旋转板40的旋转被周期性地阻断，并且如图8所示，从光电转换元件38输出的电信号周期性地变化。
如果从对应于某一参考位置的时间瞬间，到入射光进入光电转换元件38的光路的阻断和开通的间隔分别用T1和T2表示，那么能从时间间隔T1和T2计算在旋转板40的旋转平面上在进入光电转换元件38的光被中断处的位置。根据时间间隔T1和T2计算位置的方法已知(例如，Japanese Laid open Patent Publication No.5-231985)，并且因而将省略详细解释。
如以上清楚所见，从透镜10的预定位置射出的光正常地进入光检测元件36的光接收表面上的一个预定位置，然而例如根据透镜10的折射能力，其中从透镜10的预定位置射出的光被阻断的旋转板40上的位置不同(见图4)。为了指定其中从透镜10射出的光被旋转板40阻断的位置，如图5所示，可以在旋转板40的外围上限定切口48。可以在切口48的旋转轨迹上的对应位置处安排旋转位置检测传感器52。旋转位置检测传感器52可以包括一个光源和一个光接收元件。光源和光接收元件可以安排为将旋转板40夹在之间。当旋转位置检测传感器52检测到切口48时，从旋转位置检测传感器52输出旋转板40的参考旋转位置信号。从旋转位置检测传感器52输出的参考旋转位置信号被输入到控制单元54中。根据从光电转换元件38输出的电信号的时间间隔T1和T2的关系(即在输入参考旋转位置信号之后，入射光的阻断和开通的时间间隔)，控制单元54能指定/从透镜10的预定位置射出的光进入旋转板40的旋转平面的位置。
控制单元54可以控制光源22的位置和旋转板40的旋转速度，并且根据从光检测元件36(即光电转换元件38)输出的电信号和从旋转位置检测传感器52输出的参考旋转位置信号，计算透镜10在各位置的折射能力。根据从光检测元件36输出的电信号和参考旋转位置信号计算折射能力的方法已知(例如Japanese Laid openPatent Publication No.5-231985)，并且因而将省略详细解释。
此外，对于以三个入射角进入的光的透射光，计算各自折射能力，根据所获得的三个“入射角-折射度”关系，控制单元54还可以计算透镜10的前表面曲率半径r1和后表面曲率半径r2，透镜10的厚度t，和透镜10的折射率n。因而，如图2所示，当对于一个入射角获得折射度时，能获得一个上述等式(2)。因此，通过求解三个方程式组：由光源22定位在点A时测量的折射度所获得的方程式(2)，由光源22定位在点B时测量的折射度所获得的方程式(2)，以及由光源22定位在点C时测量的折射度所获得的方程式(2)，控制单元54可以计算变量b、c和f2(或a、b和f1)(符号的意义与参考图2解释的意义相同)。此外，使透镜10反转并且放置在透镜架12上，而且通过执行类似处理，计算变量a、b和f1(或b、c和f2)。如果这样计算出变量a、b、c、f1和f2，那么由下列公式能计算透镜10的前表面曲率半径r1和后表面曲率半径r2，透镜10的厚度t，和透镜10的折射率n：
t＝a+b+c
n＝t/(f-(f1·f2/f))    (其中f＝f1+a＝f2+c)
r1＝(n-1)·t/n·(1-f2/f)
r2＝(n-1)·t/n·(f1/f-1)
优选地可以在显示单元56上显示计算的前表面曲率半径r1、后表面曲率半径r2、厚度t和折射率n。控制单元54还可以在显示单元56上显示从a、b、c、f1和f2决定的聚焦距离f(＝f1+a＝f2+c)、折射能力D(＝1000/f)、前折射能力D1(＝1000/f1)和后折射能力D2(＝1000/f2)。控制单元54可以包括一个微处理器或微型计算机，此微型计算机包括，例如，中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出口(I/O)。
现在将参考图9的流程图解释测量装置的典型操作。首先，将被检查透镜10放置在透镜架12上(步骤S10)。例如，放置透镜10，以便透镜10的前表面面对光源22。当透镜10放置在透镜架12上时，控制单元54将光源22定位在预定位置(步骤S12)。也就是，当关于透镜10的一个表面执行折射能力的第一测量时，将光源22定位在图3所示的点B；当执行第二测量时，将光源22定位在图3所示的点A；以及当执行第三测量时，将光源22定位在图3所示的点C。
在光源22定位在预定位置之后，接通光源22(步骤S14)，并且测量经过透镜10的透射光的折射能力(步骤S16)。也就是，控制单元54驱动电动机M，从而使旋转板40以预定旋转速度旋转，并且根据从光检测元件36输出的电信号和从旋转位置检测传感器52输出的参考旋转位置信号，测量折射能力。一旦完成折射能力的测量，将测量的折射能力存储在存储器中(例如控制单元54的RAM)(步骤S18)，并且控制单元54决定是否已经通过将光源22定位在各位置测量了折射能力(步骤S20)。
如果还没有通过将光源22定位在各位置测量折射能力(步骤S20为“否”)，处理流程返回步骤S12，并且处理从步骤S12重复。结果，测量将光源22定位在点A、B和C各位置所对应的折射能力。另一方面，当已经通过将光源22定位在各位置测量了折射能力时(步骤S20为“是”)，处理流程进行步骤S22，并且控制单元54决定是否关于透镜10的两个表面测量了折射能力。
如果关于透镜10的两个表面还没有测量折射能力(步骤S22为“否”)，将透镜10在透镜架12上反转(步骤S24)，并且然后从步骤S12重复处理。结果，当光以三个各自入射角进入透镜10的两个表面时，测量折射能力。透镜10可以由控制单元54自动地或由用户手动地反转。当透镜10由用户手动地反转时，用户输入一个输入，以实现从输入单元(例如键盘)使透镜反转；一旦控制单元54接收到这个输入，它能进行随后处理。
相反，当已经关于透镜10的两个表面测量了折射能力时(步骤S22为“是”)，控制单元54计算透镜10的各种参数(即厚度t、折射率n、前表面曲率半径r1、后表面曲率半径r2、聚焦距离f、折射能力D、前折射能力D1和后折射能力D2)(步骤S26)。在步骤S26获得的计算结果显示在显示单元56上(步骤S28)。
如以上清楚所见，在以上说明的典型实施例中，测量不能用常规技术测量的透镜的形状数据(例如厚度t、前表面曲率半径r1和后表面曲率半径r2)，并且在显示单元56上显示这些数据。因此，能决定非球形透镜和渐进多焦点透镜的透镜形状。结果，例如，能容易地决定渐进多焦点透镜的远部分、近部分和渐进部分。
此外，在以上说明的典型实施例中，测量与透镜的材料有关的数据(例如折射率)，并且显示在显示单元56上。因此，能从显示的数据例如折射率识别透镜材料。因此，例如，当一对眼镜中仅一个透镜破坏并且需要替换时，能测量眼镜的另一个透镜的折射率和厚度，并且能根据获得的数据由相同材料制造一个替换透镜。
以上说明的典型实施例提供本发明的应用的一例。然而，本发明包括以上说明的典型实施例的各种改变和变更。
(1)第一变更实施例
在以上说明的典型实施例中，通过用三个入射角的光照射透镜10的两个表面，测量折射能力，并且通过求解从测量结果获得的六个方程式组，计算关于透镜10的基本数据。然而，本发明不限于本实施例。例如，可以用一个测微计分开地测量被检查透镜的厚度t，并且可以关于透镜的两个表面上的两个入射角测量折射能力。也就是，通过测量透镜的厚度，用t-a-c表示上述公式(2)中所包含的变量b。因此，为了计算关于透镜的基本数据，总共四个变量a、c、f1和f2是必要的，并且必需四个方程式组来计算这些变量a、c、f1和f2。由于这个原因，通过用两个入射角的光照射透镜的一个表面而仅测量折射能力，能计算各种参数。此外，在这样实施例的测量装置中，测量装置可以包括一个测微计，并且可以用该测微计自动地测量透镜的厚度t。可选择地，透镜的厚度t可以手动地测量，并且输入到测量装置中。
可选择地，通过用三个入射角的光仅照射透镜的一个表面，并且求解从测量结果获得的三个方程式组，求得变量b、c和f2(或a、b和f1)，能测量折射能力。通过测量透镜的厚度t，并且从厚度t减去b+c(或a+b)，可以求得剩余变量a(或c)。在这种情况下，不必反转透镜，并且能在短时间之内执行测量。
此外，还有可能通过用三个入射角的光仅照明透镜的一个表面，测量折射能力，并且通过求解从测量结果获得的三个方程式组，使用计算得到的变量b、c和f2(或a、b和f1)，直接决定关于透镜形状的概要数据。也就是，如果使用透镜的曲率半径r1和r2、透镜的厚度t以及折射率n，变换用于求得三个焦距f、f1和f2的已知方程式，那么变量c、a、t、r1和r2能用下列方程式表示：
c＝(n-1)·t·f/(n·)
a＝-(n-1)·t·f/(n·r2)
t＝n·b/(n-1)
r1＝(b/c)·f
r2＝b·f·(n-1)·(c·(n-1)-b)
(f＝f1+a＝f2+c)
这些等式清楚地表明如果通过求解三个方程式组决定变量b、c和f2，那么表示透镜形状的参数t(厚度)及r1和r2(曲率半径)成为将折射率n用作变量的函数。
因此，首先，作为折射率n的函数，决定关于被检查表面上的多个测量点Pi(i＝1至m)的各自参数ti、r1i和r2i(i＝1至m)，然后对于各测量点Pi，通过将适当值代入折射率n，计算ti、r1i和r2i。从对于各测量点Pi计算的ti、r1i和r2i，决定关于透镜形状的概要数据。例如，通过选择测量点P1为参考点，决定参考形状(t1、r11和r21)。然后通过比较参考形状(t1、r11和r21)和另一个测量点Pi的形状(ti、r1i和r2i)，估计在各测量点Pi的形状关于在参考点P1的形状的变化。因而，判定是否厚度增加或曲率半径变大。结果，例如有可能找到一个渐进透镜(即多焦距透镜)的远部分、近部分和渐进部分。
此外，当使用这样方法时，例如优选地能在一个显示单元上选择地显示关于各测量点的折射能力D、厚度t及曲率半径r1和r2。例如，如图10a所示，能显示在测量点P1、P2和P3的折射能力，或按照用户的输入，能显示在测量点P1、P2和P3的厚度t(如图10b所示)，或曲率半径r1或r2(如图10c所示)。结果，有可能可视化地理解测量点P1、P2和P3的相关位置，以及在各测量点P1、P2和P3的光学和形状特性。此外，有可能决定形状要素(例如厚度、前或后曲率半径)中的哪个带来光学特性的变化。
此外，还可以用测量点的位置对照横坐标绘出的图的形式，显示沿透镜的水平或垂直方向使测量点移动而结果带来的透镜厚度的变化或曲率半径的变化(如图11和图12所示)。因而，图13表示透镜厚度t按照测量点的移动怎样变化，以及图14表示曲率半径怎样变化。这样显示使得有可能容易理解透镜形状的变化。
(2)第二变更实施例
在以上说明的典型实施例中，通过沿光轴方向移动光源的位置，改变入射角(即进入被检查透镜的光的角)，然而本发明不限于这种方法。例如，如图15a所示，还可能固定光源60，并且沿光轴方向移动在光源60与被检查透镜之间安排的聚光透镜62(例如①→③，①→②)。应用这样方法，也能改变进入被检查透镜的光的入射角。此外，如图15b所示，可以在光源64与被检查透镜之间安排多个聚光透镜66a、66b和66c，并且这些聚光透镜66a、66b和66c可以选择地安排在光轴上。
可选择地，如图16a所示，也可以用三个固定光源68a、68b和68c改变进入被检查透镜的光的入射角。此外，通过控制两个反射镜70a和70b，能选择将使用光源68a、68b和68c中的哪个来照射被检查透镜。当使用多个光源时，对于这些光源的布置能选择各种变化。例如，能如图16b所示安排光源74a、74b和74c，或能如图16c所示安排光源80a、80b和80c。光源的布置能按照测量装置之内可用的布置空间适当地改变。
(3)第三变更实施例
在以上说明的典型实施例中，光源定位在测量装置的光轴上，然而光源也可以安排在一个不在测量装置的光轴上的位置处。例如，如图17所示，光源可以安排在点B’，该点B’位于离光轴为距离H处。在这种情况下，对比光源安排在光轴上的点A’时所获得的光的入射角，进入测量参考点P的光的入射角改变Δα。然而，经过透镜的透射光的折射角也假定是一个对于光源安排在光轴上的点A’时所获得的折射角βi，通过增加Δα而获得的值。这个Δα由光源到被检查表面的距离Li和光轴到光源的距离H决定。能测量这些值中的两个。因此，即使光源安排在不在测量装置的光轴上的一个位置，也能从“入射角-折射度”关系得出与上述方程式(2)类似的方程式。因此，在本实施例中，也能计算被检查透镜的基本数据。
(4)第四变更实施例
在以上说明的典型实施例中，使用一个投影系统作为测量折射度的测量系统，然而也能将一个重合系统(coincidence system)或成像系统用作测量折射度的测量系统。
最后，虽然已经详细描述了优选的典型实施例，但是本实施例只是为了说明目的，而不是限定性的。应该理解在不违反所附权利要求的精神或范围下，可以实现各种各样的改变和变更。另外，这里公开的另外特点和方面可以单独地或与以上方面和特点组合地利用。

Claims (13)

1. 一种用于测量透镜的基本数据的方法，包括如下步骤：
用预定入射角的光照射透镜；
测量经过透镜的透射光的折射度；以及
根据通过测量关于多个不同入射角的折射度所获得的多个“入射角-折射度”关系，计算透镜的基本数据。
2. 如权利要求1的方法，其中上述计算步骤包括对于透镜的两个表面的每一个，根据所获得的关于至少三个不同入射角的“入射角-折射度”关系，计算透镜的基本数据的步骤。
3. 如权利要求1的方法，还包括测量透镜的厚度的步骤，其中上述计算步骤包括对于透镜的两个表面的每一个，根据所获得的关于至少两个不同入射角的“入射角-折射度”关系，以及透镜的厚度，计算透镜的基本数据的步骤。
4. 如权利要求1的方法，其中上述计算步骤包括如下步骤：(1)对于透镜的一个表面，根据所获得的关于至少三个不同入射角的“入射角-折射度”关系，将透镜的基本数据表示成折射率作为变量的函数，以及(2)通过将适当数值代入折射率，计算在各测量点的基本数据的变化。
5. 一种用于测量透镜的基本数据的装置，包括：
用多个不同入射角的光照射透镜的装置；
检测经过透镜的透射光的装置；以及
与照射装置和检测装置通信的处理器，检测装置将透射光所对应的信号传给处理器，其中处理器(1)引起照射装置以预定入射角的光照射透镜，(2)根据检测装置的输出信号，计算经过透镜的透射光的折射度，以及(3)对于多个不同入射角，根据所获得的多个“入射角-折射度”关系，计算透镜的基本数据。
6. 如权利要求5的测量装置，还包括用于显示由处理器计算的基本数据的装置。
7. 如权利要求6的测量装置，其中显示装置显示一个表示当测量点在透镜的表面上沿预定方向移动时，所出现的测量点的移动与基本数据的相应变化之间关系的图。
8. 如权利要求5的测量装置，其中照射装置包括光源，和用于改变光源与透镜之间光程的装置。
9. 如权利要求8的测量装置，其中改变装置沿轴向移动光源，从而改变光源与透镜之间的光程。
10. 如权利要求8的测量装置，其中照射装置还包括安排在光源与透镜之间的聚光透镜，其中改变装置沿轴向改变聚光透镜的位置，从而改变光源与透镜之间的光程。
11. 如权利要求8的测量装置，其中照射装置还包括多个具有不同折射能力的聚光透镜，其中改变装置选择地将多个聚光透镜中的任何一个安排在光源与透镜之间，从而改变光源与透镜之间的光程。
12. 如权利要求5的测量装置，其中照射装置包括多个光源，以离透镜不同距离安排在多个相应位置处，和反射镜，以用这些光源中的任何一个的光照射透镜。
13. 如权利要求5的测量装置，其中照射装置以不小于三个不同类型的照射角：发散光、平行光和聚光中的两个照射透镜。
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