方案摘要
方案下载应用领域 | 材料 |
检测样本 | 玻璃 |
检测项目 | |
参考标准 | EN166 |
对于运动基本上比有规律的步行快的活动,或者如果进化是通过与空气(如水)不同的介质进行的,眼镜是必不可少的保护。在游泳、水肺潜水、滑雪、山地自行车、射击等不活动中,我们的眼睛须受到保护,免受投影、昆虫、灰尘或寒冷的影响。雪镜、安全眼镜等眼镜,无论是否有色,都在保护我们珍贵的眼睛免受自然威胁。光学质量会影响视力质量,导致眼疲劳和头痛等相关后果。此外,散光等其他波前畸变也会影响周边视力,导致不适,并可能危及佩戴者的安全。
利用HASO Shack-Hartmann波前传感器进行眼镜和智能玻璃
质量控制
介绍
对于运动基本上比有规律的步行快的活动,或者如果进化是通过与空气(如水)不同的介质进行的,眼镜是必不可少的保护。在游泳、水肺潜水、滑雪、山地自行车、射击等不活动中,我们的眼睛须受到保护,免受投影、昆虫、灰尘或寒冷的影响。雪镜、安全眼镜等眼镜,无论是否有色,都在保护我们珍贵的眼睛免受自然威胁。光学质量会影响视力质量,导致眼疲劳和头痛等相关后果。此外,散光等其他波前畸变也会影响周边视力,导致不适,并可能危及佩戴者的安全。
在过去的几年里,智能眼镜已经进入了大众市场。这些设备具有多种功能,包括免提访问与眼睛直接相关的各种信息,有可能提高用户在许多应用程序中的安全性,无论是否专业。在降低生产成本的同时,此类光学系统的制造商须遵守一些安全眼镜的质量标准,如
-EN166:欧洲眼部防护标准
-ANSI/ISEA Z87.1:美国国家标准协会的眼睛保护
-SANS 1404:南非工业和非工业用护目镜
视觉精度是四个光学清晰度类别之一。它通过眼镜来鉴定图像失真。高级别的光学清晰度或正确性被定义为1级(0.06屈光度),这确保了完全清晰的视觉。
螺旋试验是光学清晰度测定技术之一。该方法用于定位和评估局部棱镜偏差,以获得整个表面的分形轮廓。这可能是一个耗时的测试。在本应用说明中,我们描述了如何使用Shack-Hartmann波前传感器(SHWFS)对眼镜的光学质量进行快速定量评估。SHWFS是光学计量中的一种参考工具。它用于对光学系统和组件的警报光谱的光学质量进行快速、稳健和准确的评估。Imagine Optics一直在改进SHWFS的原始型号,使其在性能和可靠性方面达到工业要求。
SHWFS是基于小透镜阵列和CCD探测器的关联。小透镜将入射波前采样为小波,小波由小透镜阵列或探测器上的子瞳孔聚焦。波前斜率是直接根据其相应焦斑位置的位置计算的。然后对倾斜信息进行处理,以确定即将到来的电磁场波阵面或相位分布。Shack-Hartman传感器是彩色的,可以实现高达百分之一波的测量(/100rms)。Imagine Optichas通过开发技术改进了Shack-Hartmann方法,从而提高了原始方法的动态性、准确性和稳健性。Imagine Optics的动态光斑跟踪和自动光斑查找器可以提高其SHWFS、HASOTM测量能力,从而达到高质量标准。
一种检测眼镜光学畸变的简单方法
Shack-Hartmann波前传感器量化光穿过感兴趣物体后波前像差的衰减,并允许确定具有相同规格的光学系统的差异。使用单模光纤激光器作为光源。波长是根据应用情况选择的,可以选择几个波长来覆盖光谱的大部分。对光纤的输出进行准直,以便对被测眼镜进行表征。然后将眼镜结合到SHsensor的微透镜阵列上,见图1。
图1眼镜畸变检测的光学装置布局。太阳镜显示被测样品的位置。
此设置中的放大倍数为1。在光束路径中不带眼镜的情况下获取参考波前。在这种情况下,使用HASO3 128GE2是为了在空间分辨率为110µm的眼镜上具有直径14.6 mm的大检测区域。值得一提的是,Imagine Optics的任何HASO都可以用于这种类型的测量。运动眼镜透射波前的两个例子如图2和图3所示。
图2无倾斜情况下滑雪护目镜的透射波前。Zernike系数绘制在下图中,从散焦或Z3开始,到0°或Z16处的四阶四边形。
滑雪护目镜或滑雪板屏幕通常弯曲成天文曲率,以保护眼睛,同时提供广角视野。弯曲过程或取景可能会在视觉区域的中心(护目镜的中间)引起一些散焦。由于使用了Zernikes系数,这种散焦是准确确定的。第三个系数Z3是焦点,其值如图2中的条形图所示。Zernike系数用于计算具有检测瞳孔半径的权重的折射率。
这种滑雪护目镜在几个区域进行了采样。每个区域的折射率小于0.035焦度(D),因此被归类为光学类别1,即该类别光学的最高光学质量。
图3无倾斜泳镜的透射波前(左)和过滤掉的前8个泽尼克系数(右)。
透镜制造中的缺陷,如折射率的变化,会导致一些光学失真。图3中的波阵面显示了游泳镜一侧的局部缺陷,即约4 mm的斑点。当透射光的强度被例如CCD相机检测到时,该点在强度分布中是不可见的。在过滤低空频像差后可以清楚地看到,如图3的右侧所示。因此,波前信息对于理解制造过程以及避免此类缺陷至关重要。
显示波前分析优点的另一个例子是通过在Optinvent开发的智能眼镜光导的破坏性结构上使用类似的设备。这种结构将图像从微小的屏幕传输到眼睛,同时允许对其进行浏览。这种非接触式快速检测技术显示了基板结构引起的波前误差。光导(见图4)如前所示放置在光学装置的物平面上。HASO测量光束通过光学器件传播后的波前和强度分布。对相位失真进行了量化,即2.051µm PtV和0.303µm rms,这代表了透视质量的良好性能。
图4.照片(左上)、透射强度分布图(右上)和波前分布图(下)。这两个轮廓都是从HASO波前传感器获得的。
结论
我们介绍了如何使用HASO Shack-Hartmann波前传感器检测眼镜引起的光学像差。这是一种实时、准确、可靠的检测技术,可用于产品开发和在线质量控制。
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