Matlab光栅偏折原理的眼镜片测量方法研究(2)

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结论 26

致谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着各种电子设备的普及，人们用眼不当以及缺乏对于眼睛保护，目前我国近视人数接近50%，而在老年人人群中有35%需要进行视力纠正[1]。而眼镜就是人们为了看的更清楚所采用的一种特殊器具，被称之为“光学药物”，广泛地应用在生活之中。

据考证，真正用于矫正人眼屈光的镜片可能出现在中国，在南宋的时候已经出现了眼镜。著名的马可－波罗就是看到元朝的官吏佩戴凸透镜阅读文件，遂将眼镜带入欧洲[2,3]。而眼镜的发展由手持式单眼透镜逐步发展成现在的双脚镜，镜片材料也由水晶到玻璃再到树脂，眼镜不仅更加不易损坏，而且轻便了不少，更加适宜人们配戴。

镜片的设计也是不断向前发展，由传统的球面镜片发展为非球面，再到现在的渐进式多焦点镜片。多焦点镜片的种类很，有双光镜片、三光镜片、渐进多焦点镜片[2-4]。多焦点镜片设计成在不同的区域具有不同的焦距，以满足人们对不同方向及远近的物体都能达到明视的效果，减少乃至消除眼镜带来的像差和视觉盲区，弥补了单焦点镜片不能兼顾远看和近看的不足[5]。而在所有的多焦点镜片中，双焦点镜片和三焦点镜片可以很好地解决远近或者远中近视力矫正的问题，但是在焦点分布不同区域的交界处，会产生物“跳”现象，不能获得连续的像。而渐进式镜片的出现就是为了解决这样的一个问题。

双光镜片的基本形式（DP为远视区，NP为近视区）

图1.1 双光镜片的基本形式（DP为远视区，NP为近视区）

镜片的设计越来越复杂，且趋向于个性化，以满足不同人群的不同需求。而在镜片设计中，尤为关键的参数就是镜片的屈光度。根据定义，屈光度为焦距的倒数，因此对于镜片焦距的测量是镜片设计和检测中很关键的步骤，它的计算公式如方程所示。

式中焦距的单位是米（m），是镜片的屈光度（Diopter）。1屈光度通常表示的是100度，其中“+”是凸透镜符号，也就是常说的老花镜；“－”代表的是凹透镜，也就是近视眼镜。

焦距的测量方法有很多，包括物象互换法、放大率法、对称双圆孔傅里叶干涉法等[6]，这些方法大部分是基于光学成像关系的测量方法，当然这些方法只适合测量单焦距的镜片。而在目前，测量镜片屈光度的主要仪器是焦度计。焦度计可以分为手动调焦型和自动调焦型，但是焦度计也只能单点测量镜片，是没有办法获取整个镜片上面的屈光度分布的[7]。

目前，对复杂屈光度分布镜片的测量方法有：焦度计扫描法、哈特曼传感器检测法、朗奇光栅检测法、莫尔偏折法（MDT）等[8]。其中MDT是一种基于莫尔效应和泰伯效应结合的光学非接触式测量法。其方法是两片朗奇光栅相互组合，其中后一片处于前一片的泰伯距离上面，根据泰伯效应，前面的光栅会在泰伯距离上面产生和其相似的像，两个光栅相互叠加产生正条纹。在两个光栅之前加入待测镜片，条纹会发生变化曲折，通过公式推导可以由条纹斜率求出镜片的屈光度分布[9]。由此可见MDT镜片测量技术能以较低的成本和较少的光电器件获得高精度的镜片屈光度测量信息。

而在最近十年的研究之中，光栅偏折方法也在不断发展起来。这种方法并不像其他诸如传统莫尔偏折技术、焦度计扫描法、哈特曼传感器检测法、朗奇光栅检测法等等方法需要相干光源和固定且准确的仪器摆放位置。这种方法采用一个LCD或者直接通过电脑来产生条纹光栅图案，并且在后面用CCD来进行接收，而需要测量的相位物体就被放置在光路中[10]。此种方法的优点在于：