焦度计按测量原理可分为手动调焦式焦度计和自动调焦式焦度计(自动调焦式焦度计一般采用数显式)。目前，自动调焦数显式焦度计(以下简称“自动焦度计”)已广泛应用于眼镜质检机构、眼科医疗机构、眼镜验配企业和眼镜生产企业。自动焦度计相对于手动调焦式焦度计来说，在重复性、易用性等方面有更大的优势。各种自动焦度计的测量原理基本相同，但在设计上又有所不同，例如使用不同的光学原理FOA(focal point on axis)和IOA(infinite on axis)，使用不同的光电探测器CCD或光栅等。
一、测量误差原因分析
尽管自动焦度计有诸如准确度高、重复性良好和便于使用等优点，但在应用时仍存在许多问题。除了FOA和IOA光学测量原理不同带来的测量数值差异、不同焦度计设计工艺的不同造成聚焦误差、抗干扰能力不同等固有差异外，更大的误差一般来自于焦度计使用的不规范。系统误差是焦度计固有的，无法去除，可以使用焦度计检定证书的修正值进行控制。不规范操作引入的误差则可通过以下方式尽量消除:
1.焦度计参数设置不正确引起的误差
自动焦度计使用微处理控制下的全自动测量，但并不是说整个过程无需使用人员的参与，科学合理设置自动焦度计的测量参数对测量结果的准确性有着非常重要的关系。
(1)设定与镜片一致或相近的阿贝数(Abbe)值
阿贝数是德国物理学家恩斯特·阿贝发明的物理学数，也称“V-数”，用来衡量介质的光线色散程度。
光线色散程度越大阿贝数越小，反之光线色散程度越小阿贝数越大。光学树脂材料的两个重要参数是折射率和阿贝数。肖特玻璃目录中光学玻璃的阿贝数介于20～90之间，眼用光学镜片材料的阿贝数一般在30～60之间。一般来说，材料的折射率越高，色散越厉害，即阿贝数越低。对于眼镜镜片来说，阿贝数小的镜片，在镜片边缘的棱镜效应大，视觉效果较差。
使用焦度计测量眼镜镜片顶焦度时，应正确设置焦度计的阿贝数。表1是使用两种不同型号的焦度计测量两片德国蔡司牌眼镜镜片在不同阿贝数设置情况下的测量值。
<CTSM> 表1 不同焦度计测量不同阿贝数设置下的顶焦度测量数据
注1.表1数据是在20.3℃、50%RH下测得的。
2.“36/30”指测量镜片A焦度计设定测量阿贝数为36，测量镜片B焦度计设定测量阿贝数为30；
3.(e)指焦度计的测量参考波长为e谱线时的测量值，(d)指焦度计的测量参考波长为d谱线时的测量值。</CTSM>
从上述实验数据可以看出:
①焦度计设置不同的阿贝数，测量数据存在差别，以NIDEK(LM-990A)为例，分别在阿贝数为20、60的情况下测量顶焦度，互差达到0.10D。
②不同焦度计设定与镜片一致或相近的阿贝数值后，测得的数据互差较小(≤0.02D)。
③有自动阿贝数补偿功能的焦度计，如NIDEK(LM-990A)，在测量未知阿贝数值的镜片时有很大的使用价值。
(2)设定e谱线作为焦度计的参考波长
在国际上，焦度计使用的参考波长有e谱线(绿色汞线光源:λe=646.07nm)和d谱线(黄色氦线光源:λd=587.56nm)两种。从表1可知，NIDEK(LM-990A)使用d谱线作为参考波长测量出的镜片A的值为-5.97D、镜片B的值为-5.99D，均以表1中使用e谱线作为参考波长测得的值有0.03D的差值。这说明焦度计使用不同的参考波长测量的顶焦度数据是有差别的。
我国规定采用e谱线作为参考波长，所以，使用各种光源的焦度计，在检定/校准时，均应把焦度计的参考波长设置为e谱线。
(3)其他设置
①在使用焦度计检定/校准或质检时，将测量步长(step)设为0.01D较好。
②测量镜片时，应尽可能将焦度计设定为“球-柱同号”状态。
③镜片测量读数时，应在焦度计对中、棱镜度值最小时进行。
2.样品放置不规范引起的误差
样品的放置也很重要，直接影响到顶焦度测量的准确性。样品放置的原则:测量后顶焦度时其凹面朝下(即凹面与测量支座接触)，测量前顶焦度时其凸面朝下(即凸面与测量支座接触)。
(1)在测量单光镜片、多焦点镜片和渐进眼镜镜片的远用区后顶焦度时，要求将镜片的凹面朝下(即凹面与测量支座接触)。
(2)在测量多焦点镜和渐进眼镜附加顶焦的远用顶焦度和近用顶焦度时，一般采用凸面朝下(即凸面与测量支座接触)，除非生产商有特殊声明，一般多焦点镜和渐进眼镜设计前表面含有子镜片或含渐变曲面。
(3)配装眼镜的放置必须使得眼镜下边框同时紧贴焦度计挡板，同时在测量左右两镜片时必须使镜片充分接触支座(尽管此时对焦读数可能无法获得最小棱镜度值，但这并不与上述单镜片测量读数矛盾，有经验的配镜师应选择最小棱镜度的位置作为加工水平线)。
3.避免操作顺序不合理引起的测量误差
焦度计为精密物电子仪器，良好的操作习惯能使焦度计有更长的测量寿命和更稳定的性能，而合理的仪器操作程序能使测量结果更可靠。
(1)开启焦度计之前先清洁焦度计，移去测量支座，用“气吹”清洁保护玻璃。
(2)开启焦度计后要预热5min以上，如果使用较为频繁，则不要随开随关，而长期不用则应关上电源，并盖上防尘罩。
(3)放置好镜片大致对焦后，尽量使用镜片夹持器固定镜片，使镜片能有效平行接触测量支座，避免人工用力不均。
(4)使用镜片夹持器固定镜片，微调镜片位置(如果移动镜片或旋转镜片，则用手轻微抬起镜片夹持器，避免夹持器损伤镜片表面膜层)使得对焦后的棱镜度最后等于零；如果要打印光学中心，则应先保存测量数据后再打点，避免标记带来顶焦度变化。
4.计算错误引起的误差
焦度计的数据处理涉及计算量不多，也相对简单，但需注意的是，镜片的测量结果并不是焦度计的读数值，而必须考虑焦度计的修正值，使用焦度计的读数值直接加上修正值即可，例如焦度计在-2.50D的修正值为0.03D，焦度计测得某镜片的顶焦度读数为-2.40D，则镜片的测量结果为-2.40D+(+0.03D)=-2.37D，而不是-2.43D。
此外，在非检定点的修正值可以通过线性插值法求得对应点的修正值。在检定证书中，已知示值X1和X2，相对应的修正值为Y1和Y2，对于标称顶焦度为x的镜片，x∈(X1，X2)，其修正值为
。其中，X1和X2必须为相邻的检定点，即X1和X2之间不允许有其他检定点。
5.焦度计使用过程中引起的测量误差
在焦度计使用过程中，不同的测量人员在对镜片进行对焦操作中，由于测量习惯不同和镜片放置的差异，且测量光程又非常短，导致镜片的微小位置差异因素造成自动焦度计的探测光束落点位置变化而产生测量误差。另外，温度和湿度对焦度计的影响也不能忽略，建议焦度计在温度为(20±5)℃、相对湿度小于85%RH下使用。许多验配企业为了使用方便，把自动焦度计置于加工室的磨边机旁边，是不合理的，因为加工室内湿度较高，加上磨边机产生的高频振动，使得测量的准确性大打折扣。外界杂光对焦度计的干扰也非常大，不能把焦度计置于太阳光等强光下，测量环境的光照度以80lx为宜。此外，焦度计使用的供电电压不稳也会干扰测量活动。
二、自动焦度计的使用规范
1.自动焦度计应置于温度为(20±5)℃、相对湿度≤85%RH、光照度约80lx的整洁环境中。
2.使用稳压装置确保焦度计的供电电压正常稳定，避免强电磁干扰。
3.焦度计放置的高度应与测量人员坐姿的高度相适应。
4.开启电源之前，应确保测量光路无阻挡物，开启电源后，焦度计应预热5min以上。
5.设置焦度计的测量参数:根据测量对象设置测量方式(单光模式、渐进模式还是角膜接触镜模式)；根据镜片的阿贝数设定阿贝数；根据准确度要求设定测量步长(眼镜质检一般设置0.01D步长)；根据镜片球柱性质尽可能将焦度计设置为“球-柱同号”状态(对于混合散光镜片尽量保证在球镜度最大的情况下设置柱镜测量符号；把测量波长设定为e谱线)。
6.正确放置被测镜片或眼镜，在对焦的情况下，微调或旋转镜片，并在棱镜度尽量小的情况下读数。
7.先读数后打印标记。
8.处理数据，务必对焦度计读数进行修正以获得最终的测量结果。
9.如果30min内仍将使用焦度计，可把焦度计设置为省电模式；否则应关闭焦度计，并用防尘罩盖好。
实验证明，严格执行上述步骤，有经验的测量人员在正常使用自动焦度计的情况下，测量重复性能控制在(0.02～0.03)D。
发表于 2015-12-8 19:55
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