镜片的干涉测量法测试以及用于该方法的系统与装置.pdf

优选地使用改进的MZ(马赫—泽德)干涉仪以通过将眼用镜片安装在具有可以容纳多个镜片的旋转式传动装置的透明小容器来分析该镜片的透射的、非球面波阵面。新鲜的、温度控制的盐溶液在该镜片周围循环流动，并且该透明小容器位于干涉仪结构的垂直测试臂。使用反向光线追踪来去除从紧跟于该镜片而成像到干涉仪的检测器的波阵面所引发的像差。

1.  一种镜片测试装置，包括：
相干光的源；
参考臂，被配置为在所述参考臂内传播所述相干光的第一部分；
垂直测试臂，被配置为在所述垂直测试臂内向下传播所述相干光的第二部分，其中所述测试臂的光程长度等于所述参考臂的光程长度；
透明小容器，位于所述测试臂内并且被配置为：
封闭浸入在溶液中的镜片；以及
使所述相干光的所述第二部分向下传播通过所述镜片；
第一检测器，被配置为以第一分辨率记录从所述参考臂传播的所述相干光的所述第一部分和从所述测试臂传播的所述相干光的所述第二部分的组合的第一部分；以及
第二检测器，被配置为以第二分辨率记录从所述参考臂传播的所述相干光的所述第一部分和从所述测试臂传播的所述相干光的所述第二部分的所述组合的第二部分。

2.  根据权利要求1所述的装置，其中所述第一检测器包括照相机。

3.  根据权利要求2所述的装置，其中所述照相机包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机。

4.  根据权利要求1所述的装置，其中所述第二检测器包括照相机。

5.  根据权利要求4所述的装置，其中所述照相机包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机。

6.  根据权利要求1所述的装置，其中所述第一检测器被配置为记录从所述参考臂传播的所述相干光的所述第一部分和从所述测试臂传播的所述相干光的所述第二部分之间的干涉。

7.  根据权利要求1所述的装置，其中所述第一分辨率大于所述第二分辨率。

8.  根据权利要求1所述的装置，其中所述第二检测器包括被配置为记录整个镜片的图像的照相机。

9.  根据权利要求1所述的装置，还包括位于所述源和所述参考臂之间的准直透镜，其中所述准直透镜被配置为：
准直从所述源传播的所述相干光；以及
传播所述准直光。

10.  根据权利要求9所述的装置，还包括位于所述准直透镜和所述参考臂之间的第一分光镜，其中所述第一分光镜被配置为：
使所述准直光的第一部分向所述参考臂传播；以及
使所述准直光的第二部分向所述测试臂传播。

11.  根据权利要求10所述的装置，还包括：
位于所述参考臂的第一端的第一镜子；以及
位于所述参考臂的第二端的第二镜子。

12.  根据权利要求11所述的装置，其中所述第一镜子被配置为使所述准直光的所述第一部分的波长相移。

13.  根据权利要求11所述的装置，其中所述第一镜子包括PZT材料。

14.  根据权利要求11所述的装置，还包括位于所述参考臂和所述第一检测器之间并且在所在测试臂和所述第二检测器之间的第二分光镜，其中所述第二分光镜被配置为：
从所述参考臂接收光；
从所述测试臂接收光；
将从所述参考臂接收到的光的至少一部分与从所述测试臂接收到的光的至少一部分组合；
将所述组合光的第一部分提供到所述第一检测器；以及
将所述组合光的第二部分提供到所述第二检测器。

15.  根据权利要求14所述的装置，还包括成像透镜，所述成像透镜被配置为：
从所述第二分光镜接收所述组合光的第一部分；
将所述组合光的接收到的第一部分聚焦到所述第一检测器；
从所述第二分光镜接收所述组合光的第二部分；以及
将所述组合光的接收到的第二部分聚焦到所述第二检测器。

16.  根据权利要求1所述的装置，其中所述镜片是隐形眼镜。

17.  根据权利要求1所述的装置，其中所述镜片包括下列之一：硬隐形眼镜、硬折射隐形眼镜、硬衍射隐形眼镜、硬混合折射/衍射隐形眼镜、软隐形眼镜、软折射隐形眼镜、软衍射隐形眼镜、软混合折射/衍射隐形眼镜、包括活性药剂的硬隐形眼镜、包括活性药剂的软隐形眼镜、单视眼镜、复曲面眼镜、双焦点隐形眼镜、多焦点眼镜、美容彩色眼镜、自由式眼镜、人工晶状体、人工折射晶状体、人工衍射晶状体、人工混合折射/衍射晶状体、调节式眼镜、眼镜片、折射眼镜片、衍射眼镜片、混合折射/衍射眼镜片、包括多个嵌入材料的复合眼镜、光致变色眼镜。

18.  一种镜片测试装置，包括：
相干光源，被配置为提供扩展的准直相干光束；
第一分束器(beam divider)，被配置为将入射到其上的所述扩展的准直相干光束分为第一准直相干光束和第二准直相干光束，其中：
所述第一准直相干光束构成在光学性质上与所述第一准直相干光束相比基本没有改变的测量参考臂；以及
所述第二准直相干光束构成测试臂；
所述测试臂的光程长度基本上等于所述参考臂的光程长度；以及
所述测试臂被垂直取向，用于使光向下传输通过；
透明小容器，位于所述测试臂内并且被配置为：
封闭浸入在溶液中的镜片，以便减轻由于重力产生的光学效应；以及
使所述第二准直相干光束向下传播通过镜片；
相位调制器，被配置为改变所述第一准直相干光束和所述第二准直相干光束中的一个的光相位；
第二分束器，被配置为通过组合从所述测量参考臂传播的所述第一准直相干光束和从所述测试臂传播的所述第二准直相干光束来提供第一组合光束和第二组合光束，其中：
所述第一组合光束在第一方向传播；
所述第二组合光束在第二方向传播；
所述第一组合光表示从所述测量参考臂传播的所述第一准直相干光束和从所述测试臂传播的所述第二准直相干光束之间的第一干涉图案；以及
所述第二组合光表示从所述测量参考臂传播的所述第一准直相干光束和从所述测试臂传播的所述第二准直相干光束之间的第二干涉图案；
第一检测器，被配置为以第一分辨率和第一视场(field of view)记录所述第一干涉图案；以及
第二检测器，被配置为以第二分辨率和第二视场记录所述第二干涉图案。

19.  根据权利要求18所述的装置，其中所述镜片测试装置包括干涉仪。

20.  根据权利要求18所述的装置，其中所述相位调制器被配置为可控地和可测量地改变光相位。

21.  根据权利要求18所述的装置，其中所述扩展的准直相干光束的相干长度大于所述测量参考臂和所述测试臂的光程长度差。

22.  根据权利要求18所述的装置，其中所述准直相干光束包括至少一个在350nm和1500nm之间的波长。

23.  根据权利要求18所述的装置，其中所述扩展的准直相干光束的横截面积大于所述镜片的横截面积。

24.  根据权利要求18所述的装置，其中所述第一分束器被：
定位于准直透镜和所述参考臂之间；
配置为使所述扩展的准直相干光束的第一部分向所述参考臂传播；以及
配置为使所述扩展的准直相干光束的第二部分向测试臂传播。

25.  根据权利要求18所述的装置，其中所述扩展的准直相干光束和所述第一分束器中的至少一个是可调节的以控制分配到所述第一准直相干光束的光量和分配到所述第二准直相干光束的光量。

26.  根据权利要求18所述的装置，其中：
所述测量参考臂包括至少两个位于其中的镜子；以及
所述测试臂包括至少两个位于其中的镜子。

27.  根据权利要求26所述的装置，其中位于所述测量参考臂内的至少两个镜子和位于所述测试臂中的所述至少两个镜子中的至少一个包括相位调节镜，所述相位调节镜被配置为分别相移所述测量参考臂中的所述第一准直相干光束和所述测试臂中的第二准直相干光束。

28.  根据权利要求27所述的装置，其中通过PZT材料调节所述相位调节镜。

29.  根据权利要求18所述的装置，其中
所述第二分束器位于所述测量参考臂和所述测试臂的交点；以及
所述第二分束器被配置为：
从所述测量参考臂接收所述第一准直相干光束；
从所述测试臂接收所述第二准直相干光束；
将来自所述参考臂的接收到的光的至少一部分与来自所述测试臂的接收到的光的至少一部分组合以形成干涉图案；
将所述干涉图案的第一部分提供到第一检测器；以及
将所述干涉图案的第二部分提供到第二检测器。

30.  根据权利要求29所述的装置，其中入射到所述第二分束器的光束是可调节的以便控制下列量：
入射到所述第二分束器上的所述第一准直相干光束的数量，所述第一准直相干光束与入射到所述第二分束器上的所述第二准直相干光束组合以形成所述干涉图案；以及
入射到所述第二分束器上的所述第二准直相干光束的数量，所述第二准直相干光束与入射到所述第二分束器上的所述第一准直相干光束组合以形成所述干涉图案。

31.  根据权利要求18所述的装置，其中所述第一检测器包括成像透镜和照相机，其被配置为在所述镜片的中央部分之上成像所述第一干涉图案。

32.  根据权利要求18所述的装置，其中所述第一检测器被配置为具有1.0到1000.0微米每检测器像素的分辨率和具有0.1到100.0毫米的视场。

33.  根据权利要求18所述的装置，其中所述第一照相机包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机，其被配置为检测所述相干光源的所有波长。

34.  根据权利要求18所述的装置，其中所述第二检测器包括被配置为成像位于整个镜片之上的所述第二干涉图案的成像透镜和照相机。

35.  根据权利要求34所述的装置，其中所述第二检测器的所述成像透镜被配置为：
在所述第二检测器上成像所述第二干涉图案；
成像所述镜片的外边缘；以及
成像所述镜片表面的参考标记(reference mark)和基准(fiducial)中的至少一个。

36.  根据权利要求18所述的装置，其中所述第二检测器被配置为具有1.0到1000.0微米每检测器像素的分辨率和具有0.1到100.0毫米的视场。

37.  根据权利要求18所述的装置，所述第二照相机包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机，其被配置为检测所述相干光源的所有波长。

38.  根据权利要求18所述的装置，其中所述装置被配置为测试以下各项中的至少一个：硬隐形眼镜、硬折射隐形眼镜、硬衍射隐形眼镜、硬混合折射/衍射隐形眼镜、软隐形眼镜、软折射隐形眼镜、软衍射隐形眼镜、软混合折射/衍射隐形眼镜、包括活性药剂的硬隐形眼镜、包括活性药剂的软隐形眼镜、单视眼镜、复曲面眼镜、双焦点隐形眼镜、多焦点眼镜、美容彩色眼镜、自由式眼镜、人工晶状体、人工折射晶状体、人工衍射晶状体、人工混合折射/衍射晶状体、调节式眼镜、眼镜片、折射眼镜片、衍射眼镜片、混合折射/衍射眼镜片。

39.  一种对准镜片测试装置的检测器的方法，所述镜片测试装置包括：相干光的源；参考臂，被配置为在所述参考臂内传播所述相干光的第一部分；垂直测试臂，被配置为在所述垂直测试臂内向下传播所述相干光的第二部分，其中所述测试臂的光程长度等于所述参考臂的光程长度；透明小容器，位于所述测试臂内并且被配置为：封闭浸入在溶液中的镜片；以及使所述相干光的所述第二部分向下传播通过所述镜片；第一检测器，被配置为以第一分辨率记录从所述参考臂传播的所述相干光的所述第一部分和从所述测试臂传播的所述相干光的所述第二部分的组合的第一部分；以及第二检测器，被配置为以第二分辨率记录从所述参考臂传播的所述相干光的所述第一部分和从所述测试臂传播的所述相干光的所述第二部分的所述组合的第二部分，所述方法包括：
确定所述第一检测器的放大倍数；
确定所述第二检测器的放大倍数；
确定在所述第一检测器中对应于在所述第二检测器的取值为0的x轴位置的x轴位置；
确定在所述第一检测器中对应于在所述第二检测器的取值为0的y轴位置的y轴位置；
确定第一检测器的坐标系和所述第二检测器的坐标系的转动角度差；
根据所述确定的第一检测器的放大倍数、所述确定的第二检测器的放大倍数、所确定的x轴位置、所确定的y轴位置以及所确定的转动角度差，将所述第二检测器的所述坐标系转换为所述第一检测器的所述坐标系。

40.  根据权利要求39所述的方法，还包括根据下式将所述第二检测器的所述坐标系转换为所述第一检测器的所述坐标系：
Xs＝(x_I*cosθ_S+y_I*sinθ_S)m_I/m_S+x₀；以及
Ys＝(-x_I*sinθ_S+y_I*cosθ_S)m_I/m_S+y₀，其中：
x_S表示所述第一检测器中对应于所述第二检测器中的对应点的x轴位置的x轴位置，y_S表示所述第一检测器中对应于所述第二检测器中的对应点的y轴位置的y轴位置，m_S表示所述第一检测器的所述放大倍数，m_I表示所述第二检测器的所述放大倍数，x₀表示在所述第二检测器中的取值为0的x轴位置在所述第一检测器上的x轴上的位置，y₀表示在所述第二检测器中的取值为0的y轴位置在所述第一检测器上的y轴上的位置，以及θ_S表示所述第一检测器的坐标系和所述第二检测器的坐标系之间的转动角度差。

41.  根据权利要求40所述的方法，其中所述第一检测器包括照相机。

42.  根据权利要求41所述的方法，其中所述照相机包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机，其被配置为检测所述相干光源的所有波长.

43.  根据权利要求39所述的方法，其中所述第二检测器包括照相机。

44.  根据权利要求43所述的方法，其中所述照相机包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机，其被配置为检测所述相干光源的所有波长。

45.  一种用于测试镜片的方法，所述方法包括：
提供扩展的准直相干光束；
将所述扩展的准直相干光束分为第一准直相干光束和第二准直相干光束；
从所述第一准直相干光束形成测量参考臂，所述测量参考臂在光学性质上与所述第一准直相干光束相比基本上没有改变；
从所述第二准直相干光束形成测试臂，其中所述测试臂的光程长度基本上等于所述参考臂的光程长度；
使所述测试臂垂直取向，用于使光向下传输通过；
在所述测试臂内定位透明小容器；
将镜片封闭在所述透明小容器内，其中所述镜片浸入在溶液中，该溶液减轻由于重力产生的光学效应；
使所述第二准直相干光束向下传播通过所述镜片；
将从所述测量参考臂传播的第一准直相干光束的一部分和从所述测试臂传播的第二准直相干光束的一部分组合以提供第一组合光；
将从所述测量参考臂传播的第一准直相干光束的一部分和从所述测试臂传播的第二准直相干光束的一部分组合以提供第二组合光，其中
以第一方向传播所述第一组合光；
以第一方向传播所述第一组合光，其中
所述第一组合光表示从所述测量参考臂传播的所述第一准直相干光束和从所述测试臂传播的所述第二准直相干光束之间的第一干涉图案；以及
所述第二组合光表示从所述测量参考臂传播的所述第一准直相干光束和从所述测试臂传播的所述第二准直相干光束之间的第二干涉图案；
在第一检测器以第一分辨率和第一视场记录所述第一干涉图案；以及
在第二检测器以第二分辨率和第二视场记录所述第二干涉图案。

46.  根据权利要求45所述的方法，还包括对所述第一准直相干光束和所述第二准直相干光束中的至少一个进行相位调制。

47.  根据权利要求46所述的方法，还包括通过PZT材料调制相位。

48.  根据权利要求45所述的方法，其中所述扩展的准直相干光束的相干长度大于所述测量参考臂和所述测试臂的光程长度差。

49.  根据权利要求45所述的方法，其中所述准直相干光束包括至少一个在350nm和1500nm之间的波长。

50.  根据权利要求45所述的方法，其中所述扩展的准直相干光束的横截面积大于所述镜片的横截面积。

51.  根据权利要求45所述的方法，还包括通过所述第一检测器在所述镜片的中央部分之上成像所述第一干涉图案。

52.  根据权利要求45所述的方法，其中所述第一检测器被配置为具有1.0到1000.0微米每检测器像素的分辨率和具有0.1到100.0毫米的视场。

53.  根据权利要求45所述的方法，其中所述第一检测器包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机，其被配置为检测所述相干光源的所有波长。

54.  根据权利要求45所述的方法，还包括通过所述第二检测器在所述整个镜片之上成像所述第二干涉图案。

55.  根据权利要求45所述的方法，其中所述第二检测器包括下列之一：CCD照相机、CMOS照相机和CID照相机，其被配置为检测所述相干光源的所有波长。

56.  根据权利要求45所述的方法，还包括通过所述第二检测器成像：
通过所述第二检测器的所述第二干涉图案；
所述镜片的外边缘；以及
在所述镜片表面的参考标记和基准中的至少一个。

57.  根据权利要求45所述的方法，其中所述第二检测器被配置为具有1.0到1000.0微米每检测器像素的分辨率和具有0.1到100.0毫米的视场。

58.  根据权利要求45所述的方法，还包括测试以下各项中的至少一个：硬隐形眼镜、硬折射隐形眼镜、硬衍射隐形眼镜、硬混合折射/衍射隐形眼镜、软隐形眼镜、软折射隐形眼镜、软衍射隐形眼镜、软混合折射/衍射隐形眼镜、包括活性药剂的硬隐形眼镜、包括活性药剂的软隐形眼镜、单视眼镜、复曲面眼镜、双焦点隐形眼镜、多焦点眼镜、美容彩色眼镜、自由式眼镜、人工晶状体、人工折射晶状体、人工衍射晶状体、人工混合折射/衍射晶状体、调节式眼镜、眼镜片、折射眼镜片、衍射眼镜片和混合折射/衍射眼镜片、包括多个和嵌入材料的复合眼镜、光致变色眼镜和用于制造镜片的模具。

59.  根据权利要求45所述的方法，其中所述溶液包括盐溶液、缓冲盐溶液、去离子水和具有活性药剂的溶液中的至少一个。

60.  根据权利要求45所述的方法，其中所述第一检测器包括第一照相机和所述第二检测器包括第二照相机，所述方法还包括：
从所述第二干涉图案计算用于第二照相机的调制；
从所计算的调制中识别与所述镜片的边缘相关的像素；
使所识别的像素适配椭圆；
确定所述椭圆的中心；
根据所述椭圆的中心确定所述镜片的中心；
将所述镜片的中心映射到所述第一照相机的中心；
根据所映射的中心确定所述第一干涉图案的感兴趣区域；以及
传输预定区域的波阵面。

镜片的干涉测量法测试以及用于该方法的系统与装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2006年12月21日提交的题为“INTERFEROMETRYTESTING OF LENSES，AND SYSTEMS AND DEVICES FOR SAME”的美国临时专利申请No.60/871,319的权益，其全部内容以引用方式包含在此。
技术领域
本发明通常涉及光学器件，尤其涉及测试光学镜片、固定该镜片的器皿(vessel)的系统和方法以及分析镜片光学特性的方法。
背景技术
隐形眼镜(contact lens)产业在使视力校正向更高水平发展方面已经取得了迅猛的进步。厂商们朝着提供被设计成匹配患者的屈光矫正和调整的隐形眼镜的方向而努力着。通过摆脱标准球面透镜的设计，厂商们将能向隐形眼镜佩带者提供更好的视觉敏锐度和整体舒适感。
然而，用于评估镜片的计量学(测量)技术和仪器未跟上镜片技术的快速进步。当前的诸如基于焦度计和波纹反射测量法的方法的计量学缺乏对空间分辨率、高灵敏度和大的动态范围的统筹考虑，而这是精确测量更先进镜片所需要的。当前的计量学技术通常限于镜片有效放大倍数(power)的眼科检查和放大倍数(power)的间接测量，其通过平移镜片直到检测到准直(collimation)的方式进行。
发明内容
在一个方面，本发明涉及利用被改良的马赫-泽德(MZ)干涉仪来分析眼镜镜片的透射的、非球面的波阵面。干涉仪能够分析多种镜片类型，例如球面的、环面的、双焦点的和变焦的镜片。在本发明的某些实施例中，将镜片安装在透明小容器(cuvette)中，其中该透明小容器使新鲜的盐水在镜片周围环流并且位于干涉仪结构的垂直测试臂内。可以使用被称为反向光线追踪(reverse raytracing)的技术来消除波阵面(wavefront)成像时引发其中的象差(aberration)。
附图说明
当结合所附的附图阅读时，将更好地理解上述的发明内容和下面详细的说明。为了阐释用于镜片的透射波阵面测试的干涉测量的用法，在附图中显示了其示例性的结构；但是用于镜片的透射波阵面测试的干涉测量的用法不局限于所揭示的具体方法和工具。
图1是描述用于获得镜片的波阵面的示例性干涉仪结构的图。
图2描述了示例性的参考波阵面的图像。
图3描述了在从正测试镜片中去除不需要的像素时被透射的光程差。
图4描述了测试波阵面的示例性图像。
图5描述了透射通过测试镜片的被测波阵面的估计。
图6显示了用于校准镜片的被测波阵面和建模的波阵面。
图7描述了被测波阵面和建模的波阵面之间的差值的差值波阵面。
图8显示了泽尔尼克表面及其图像。
图9显示了测试镜片的局部化缺陷。
图10显示了在其中条纹被轻微变平的区域。
图11显示了表示镜片外围的可能的应力或其它变化的缺陷。
图12显示了四个不同的镜片的球面像差对频率的曲线。
图13显示了复曲面镜片的厚度。
图14是透明小容器的横截面视图。
图15是透明小容器的部分的放大横截面视图的显示。
图16描述了示例性耦合机构。
图17是透明小容器定位机构实例的俯视图。
图18是位置标志(positional flag)和位置传感器的图。
图19是封闭的透明小容器的图。
图20是对准用于获取镜片波阵面的干涉仪结构的检测器的示例性方法的流程图；
图21描述了用于检测器对准中的示例性目标镜片。
具体实施方式
本发明涉及通过测量被透射镜片的波阵面来获取用于评估各种各样的眼镜镜片类型的信息。在某些实施例中，马赫-泽德干涉仪与镜片一起使用，其中该镜片淹没在盐溶液中并安装在透明小容器中或水槽中，其使新鲜的盐溶液循环流动。盐溶液中的测试镜片据信会减轻镜片的脱水，而脱水可能改变镜片的折射率。可以实现引发像差的消除，例如通过反向光线追踪，其中在检测器处的波阵面被回溯到紧邻在镜片之后的位置。反向光线追踪有助于理论上的波阵面的产生，其可以用于评估在透射的波阵面平面(wavefront level)的性能。
可以被评估的示例性镜片类型包括硬隐形眼镜、硬折射隐形眼镜、硬衍射(diffractive)隐形眼镜、硬混合折射/衍射隐形眼镜、软隐形眼镜、软折射隐形眼镜、软衍射隐形眼镜、软混合折射/衍射隐形眼镜、包括活性药剂(active pharmaceutical)的硬隐形眼镜、包括活性药剂的软隐形眼镜、单视眼镜(single vision lenses)、复曲面眼镜(toric lenses)、双焦点隐形眼镜、多焦点眼镜、美容彩色眼镜、自由式眼镜(freeformlenses)、人工晶状体(intraocular lens)、人工折射晶状体、人工衍射晶状体、人工混合折射/衍射晶状体、调节式眼镜(accommodating lenses)、眼镜片(spectacle lenses)、折射眼镜片、衍射眼镜片和混合折射/衍射眼镜片、包括多个和嵌入材料的组合镜片、光致变色眼镜和用于制造上述镜片的模具。会理解的是，示例性镜片不应当限于前述的示例性镜片的列表。本领域的技术人员会容易地认识到，其它类型的镜片也可以被使用并且适用于通过透射波阵面的分析的评估。
图1是描述用于获得镜片的波阵面的示例性干涉仪结构12的图。干涉仪结构12包括两个分光镜(beam splitter)18、24和四个镜子20、22、26和40，用于使光通过参考臂36和垂直测试臂30的。透明小容器28位于垂直测试臂30中，一个或者多个被测试的镜片被放置于透明小容器28中(图1中未示出镜片)。诸如例如激光器的光源14产生光的相干光束。以长度为单位测量相干性，并且在示例性实施例中，光源14的相干性大于参考臂36路径和垂直测试臂30路径的光程距离的预期差。使用准直透镜16对离开源14的光进行滤光和成形。使用以45度放置的分光镜18将准直透镜16发出的光的准直光束分成两个光束。实质上，分光镜是特殊类型的镜子，其中50％的光被反射，并且另外50％的光被透射。因此，准直透镜16所发出的50％的准直光束经过分光镜18导向镜子40，另外50％的准直光束光导向镜子20。
被导向镜子20的光束通过该镜子被反射通过参考臂36。该光束被称为参考光束。导向镜子40的光束也通过镜子20被反射通过垂直测试臂30。该光束被称为测试光束。测试光束通过透明小容器28以及包括在其中的测试镜片。同时地，参考光束通过参考臂36中的空气或者任何合适的气体。使用另一个分光镜24重新组合参考光束和测试光束，并且在两个光束之间发生干涉。两个光束从分光镜24发出。导向成像透镜42的一个光束表示测试光束透射过分光镜24的部分，该部分与参考光束被分光镜24反射的部分组合。导向成像透镜32的其它光束表示测试光束被分光镜24反射的部分，该部分与参考光束透射过分光镜24的部分组合。
使用照相机(camera)34记录导向成像透镜32的光束的干涉。照相机34可以包括任何合适类型的照相机，诸如例如电荷耦合器件(CCD)照相机、互补金属氧化物半导体(CMOS)照相机、电荷注入器件(CID)等等。照相机34被称为科学照相机。成像透镜32位于分光镜24和科学照相机34之间以便将测试镜片成像到照相机上。因此，科学照相机所记录的干涉包括在测试下的镜片的干涉图案的图像。
导向成像透镜42的光束由被称为成像照相机的照相机38所收集。照相机38可以包括任何合适类型的照相机，诸如例如电荷耦合器件(CCD)照相机、互补金属氧化物半导体(CMOS)照相机、电荷注入器件(CID)等等。成像照相机38收集的光表示来自参考臂22的被分光镜24反射的光和来自测试臂30的透射通过分光镜24的光。使用两台照相机34、38提供在测试下的镜片的两幅视图。在示例性的实施例中，成像照相机38被设置为固定的放大倍数，该放大倍数允许成像照相机38看到和记录在测试下的整个镜片。来自成像照相机38的图像被用于横断面(diameter)测量和圆形度(circularity)测量以及分析孔径在测量镜片的光学区(optical zone)内放置的设定。科学照相机34看见测量镜片的光学区的中央部分。当测量测试镜片的透射波阵面时，这提供最大的空间分辨率。
干涉仪结构12不使用衡消光学器件(null optics)。即没有为了去除可归因于干涉仪结构12的信号而在干涉仪结构12中增加或去除装置。使用衡消光学器件可能会需要为每一种镜片类型设计衡消光学器件，并且各种各样的镜片类型使之变得不切实际。在非衡消结构中作测试使干涉仪结构12的至少三个设计因素发挥作用。第一，因为光学器件(例如科学照相机34和成像照相机38)收集和捕获波阵面，所以测试波阵面、成像透镜和检测器的参数是匹配的。第二，入射到检测器上的干涉被分辨出来。在示例性实施例中，阻止干涉条纹的相位变化每个像素超过π，因此保证了条纹频率低于检测器的奈科斯特频率。但是在可选实施例中，使用借助其稀疏阵列照相机的亚奈科斯特干涉仪(sub-Nyquist interfreometry)来分辨由在非衡消装置中的非球面镜头所产生的高频干涉。第三，校准在检测器处重新构建的波阵面以解决干涉仪12的成像光学器件所引发的像差。在参考臂36和测试臂30的波阵面之间公共路径的缺少导致每个波阵面内不同的像差。下面描述了用于去除引发的像差的示例性校准方法。
在示例性实施例中，干涉图案被数字化并且以数字数据被记录，处理该数字数据以产生用于被测试的光学器件(在测试下的镜片)的透射波阵面。分析测量到的透射波阵面以确定被测试光学器件的特性，诸如横断面、圆形度、相对厚度、缺陷和眼用规格(ophthalmicprescription)。
在示例性实施例中，位于参考臂36顶部的镜子38包含相移能力。可以通过使用诸如例如锆钛酸铅(Pb[Zr_xTi_1-x]O₃，PZT)的任何合适的材料来实现相移能力。PZT是包含铁电特性和压电特性的陶瓷材料。在该实施例中，镜子38是附着于顶部参考臂镜子的动态部件。PZT材料向顶部镜子38提供小的(波长的几分之一)平移。这在记录的干涉图案中产生了相移。记录一系列的图案。相移方向的确定消除了测试光学器件的放大倍数(power)的符号的不确定性。例如，在静态干涉仪中不能区分+1D和-1D透镜。然而，使用具有相移能力的镜子38则消除了这种不确定性。
如图1所示，测试臂30是垂直取向的。为了防止隐形眼镜在自身重量下产生缺陷，镜片沿水平取向安装于位于垂直测试臂30中的透明小容器28内。为了便于透明小容器28的水平定位，两个分光镜26、40将如图1所示的被垂直布置。干涉仪结构12为放置在潜望镜26、40之间的测试镜片提供了垂直的光束路径。干涉仪结构12为参考臂36和测试臂30保持相等的测试路径长度，同时允许在被测试的镜片上方有外壳，即透明小容器28。如下详细描述，透明小容器28提供了近似不透光的环境，保护光学器件不受随镜片使用的盐溶液的影响，以及使系统不受外部空气湍流的影响。
成像透镜32和42的横断面能够捕获所有的或者基本所有的期望的波阵面。干涉仪结构12能够测试正透镜和负透镜。使用负透镜，在测试下的镜片之后的波阵面发散，因此要考虑在测试下的镜片到成像透镜的距离。成像透镜的放大倍数(power)确定成像波阵面的放大倍数。因此，需要考虑成像透镜32、42的放大倍数(power)以保证科学照相机34和成像照相机38合适地成像各自的波阵面。
被成像的像素的间距(pitch)或者间隔一般表示检测器的奈科斯特频率。因此，要考虑被成像的像素的尺寸和间距以保证干涉仪结构12正确地分辨干涉。被成像在科学照相机34和成像照相机38上的像素的尺寸分别于成像透镜32和成像透镜34的工作f数目(workingf-number)(本领域中也称为焦比、f比率和相对孔径)协调。工作f数目以及波长给出了在测试下的镜片所能产生的最小特征尺寸。这与像素尺寸相匹配，使得两个系统中的一个不限制另一个的分辨率。术语“工作f数目”不同于较常用的术语“f数目”(f-number)，因为工作f数目要考虑成像系统的放大倍数。
如上所述，也被称为测试镜片或光学器件的测试下的镜片并浸入透明小容器中的诸如盐溶液的溶液中。通过将测试镜片浸入溶液中，增加了干涉仪的动态范围。原因在于减少了测试光学器件和周围媒介之间的折射率的差别。在放大倍数(power)方面，对于任何具体的干涉仪，能够被精确测试的放大倍数(power)的值存在上限。这个上限与诸如像素尺寸、像素间隔和成像透镜横断面的参数相关。当测试光学器件被浸入时，在透射波阵面中的放大倍数(power)被减少，因此增加了干涉仪12的动态范围。在示例性实施例中，结合浸入方式使用具有高像素密度和大灰度级分辨率的高灵敏照相机，以提供具有可接收的灵敏度和动态范围水平的测试台。将干涉仪的灵敏度与浸入增加的动态范围相结合提供了实用技术，用于在放大倍数(power)、设计和材料的选择范围较大时的测试。
但是，即使浸入在溶液中，因为参考波阵面是平面的，所以测试镜片的基本放大倍数(base power)一般会产生具有许多条纹的干涉图案。为了记录高频条纹，在示例性实施例中，科学照相机34包括在28平方毫米上有四个百万像素的CCD检测器。但是要强调的是，四个百万像素CCD检测器的实现是示例性的，可以使用任何合适的检测器。通过具有足够的分辨率以分辨高频条纹，科学照相机34在测量中提供了高空间分辨率。为了便于实现这样一个大阵列，科学照相机34的传感器使用全帧架构(full frame architecture)。全帧架构包括外部快门以便为了适当地读出电荷。在示例性实施例中，为了提供快门动作(shuttering)，将用于光束平整(beaming cleaning)的空间滤光片与声光(AO)调制器结合使用。当被打开和对准时，调制器产生包含大部分入射激光的第一阶(a first order)光束。该第一阶光束与空间滤光片对准。当关闭调制器时，只存在零阶(zero order)光束(其被空间滤光片阻挡)。因此调制器和空间滤光片为进入干涉仪的光创建打开/关闭开关。科学照相机34驱动AO调制器，因此同时发生快门动作和读取。
如上所述，反向光线追踪有助于生成理论波阵面，其中该理论波阵面用于评估透射波阵面处的性能。一种理解理论波阵面是怎样产生的方式是考虑正在检测的对象：由在检测器(例如科学照相机34)平面内的两个波阵面所产生的干涉。根据相移干涉测量法(PSI)，干涉揭示了两个波阵面之间的相对光程差(OPD)。但是理想的波阵面是在测试部件(在测试下的镜片)处的测试波阵面，并不是在科学照相机34处的波阵面。为了获得理想的波阵面，将OPD与已知的参考波阵面结合使用以推导出在科学照相机34处的未知的测试波阵面。当测试波阵面传播通过干涉仪12的光学器件时，将会引发像差。使用校准方法将该推导出的在科学照相机34处的测试波阵面转换成在隐形眼镜处的测试波阵面的最佳估计。
一部分的引发像差取决于入射波阵面。但是，增加的像差的幅度一般是波阵面幅度的一小部分。这允许将像差作为对波阵面的微扰来处理。数学上来说，在这种情形下的成像波阵面的运算如下式所定义：
Img{W}＝W+A{W}             (1)
其中W表示原始波阵面，A{W}表示引发的像差。符号A{W}用于表示引发的像差是波阵面依赖的。成像透镜32是引发的像差的来源。一种考察为何不同的波阵面接收不同的像差的方法是将不同的波阵面视为共轭中的移动。干涉仪成像透镜32的共轭(conjugates)是测试平面和科学照相机34，该测试平面是紧跟在位于透明小容器28中的测试镜片之后的平面。当这些共轭不发生变化时，测试镜片的任何变化都会导致在测试平面上存在不同的波阵面，因此不同的波阵面传播通过由成像透镜32和科学照相机检测器34完整构成的成像系统。
检测到的干涉图案表示两个波阵面的图像之间的差异，而非波阵面本身之间的差异。因此，在检测器平面的测试波阵面(W_T)的图像和参考波阵面(W_R)的图像之间的OPD_T(测试光束的OPD)在数学上表示为：
OPD_T＝Img{W_T}-Img{W_R}＝(W_T+A{W_T})-(W_R+A{W_R})(2)
可以使用成像方法的逆操作，即反向光线追踪，来确定在镜片处的波阵面。当已知干涉仪的规格时，产生像差的系统就不再是黑箱子，而是可以被建模的光学器件的集合。模型是一种能对成像作逆操作(即反向光线追踪)的工具。利用反向光线追踪，通过反向跟踪光线通过系统，由检测器处的OPD和参考波阵面产生在测试平面(一般是紧跟在测试光学器件之后的平面)的波阵面。光线被说成是反向追踪是因为，虽然在干涉仪中光学是从测试平面传播到检测器(科学照相机34)，而光线则是由检测器(科学照相机34)追踪到测试平面。使用公式(1)和(2)，逆操作在数学上如下所定义：
W~=Img-1{WT+A{WT})=Img-1{OPDT+Img{WR})---(3)]]>
公式3描述了一种执行反向光线追踪过程的手段。参考干涉仪12，光线被这样跟踪：沿着参考臂36，经过成像光学器件32并到达检测器(即科学照相机34)。这是W_R的图像(Img{W_R})。然后将OPD_T加到光线上，改变它们的位置和角度。在该点可以获得W_T的图像。然后光线反向跟踪回测试平面。在测试平面，光线被转换成波阵面即原始测试波阵面W_T的估计。逆操作的结果被称为是估计结果的原因在于干涉仪的模型被用于提供校正。模型和实际的干涉仪可以不同。可以通过被称为反向优化的方法来实现校正或增强模型以便更好地匹配实际的干涉仪。通过成像透镜的共轭的放大倍数来校验模型。只有两个距离不能从规格中得知：从透明小容器28的顶部到成像透镜32的距离和从成像透镜32到检测器(科学照相机34)的距离。实际上，这两个距离是成像透镜32的物距和像距。因为成像透镜是已知的，所以共轭平面之间的放大倍数的知识提供了足够的信息来唯一地确定该两个距离。近轴光线追踪(paraxial raytrace)被用于更新给定的最新放大倍数测量的模型。
图2、3、4和5显示了各种波阵面。图2描述了示例性参考波阵面W_R44的图像。测试光学器件46是平凸型玻璃镜片，并且高度单位是波(543.5nm)。参考波阵面W_R44被显示为具有相当大的放大倍数(power)，则与平坦时相反(as opposed to being flat)。这是由于在检测器(科学照相机34)处的参考前波W_R44具有相当大的放大倍数(power)。如在图1的干涉仪12中所示，参考臂36中的准直光束会在科学照相机34处产生发散的波阵面。这是参考波阵面W_R44的图像，因为成像透镜具有测试平面和检测器作为其共轭。图3描述了具有表示失真的不需要的像素的OPD_T48，这些像素从正测试镜片50去除。图4描述了测试波阵面W_T52的示例性图像。测量到的OPD_T48被加到W_R44的图像以产生W_T52的图像。W_T48的图像和W_R44的图像相差OPD_T，OPD_T的幅度与任一个波阵面相比是相当小的。因为在这个例子中使用了正测试镜片，所以测试波阵面的图像具有比参考波阵面的图像更大的曲率半径(在孔径处较少下陷)。将反向光线追踪应用于测试波阵面W_T52的图像，产生如图5所示的透射通过测试镜片的测量波阵面的估计54。
使用干涉仪12和根据反向光线追踪的波阵面确定，在测试镜片和模型镜片之间可以比较。图6显示了用于校准透镜的测量波阵面56和建模的波阵面58。可以在测量波阵面和建模的波阵面之间进行比较，这例如提供了部件校验的手段。为了建立测量数据和建模的数据之间的比较，使用校准部件。在示例性实施例中，使用平凸的玻璃透镜作为校准部件。独立地测量诸如折射率(index)、中心厚度和曲率半径的参数，这提供了透镜的完整的规格。干涉仪的规格连同测试部件的规格使得能够在测量波阵面的相同位置产生建模的波阵面。借助于同一个位置的两个波阵面，并且因此为相同的尺寸，可以通过简单地从测量波阵面中减去建模的波阵面来计算差值波阵面。
图7描述了测量波阵面56和建模的波阵面58的差值的差值波阵面60。以两个波阵面的99％的横断面(diameter)计算该差值以避免边缘效应。在差值波阵面60中由多种因素综合引起的噪声模糊了差值波阵面60的整体形状。可以以任何适当的方式减少差值波阵面60中的噪声。例如，泽尔尼克多项式(Zernike polynomial)可以应用于差值波阵面60以去除噪声。泽尔尼克多项式对本领域技术人员来说是公知的。已知泽尔尼克多项式被用来消除失真。在示例性实施例中，泽尔尼克配置被用于去除高空间频率噪声，并且泽尔尼克系数被用于计算关于波阵面的像差信息。
图8显示了在应用了适用于差值波阵面60的36项泽尔尼克多项式后的泽尔尼克表面62及其图像64。泽尔尼克表面62显示了散焦是在测量波阵面和建模的波阵面的比较中的主要错误。无需限定于特定的理论，这里假设类似于此的放大倍数(power)的差值最可能是由干涉仪中的测试镜片和周围盐溶液的折射率对于模型中所用数值的差异引起的。使用用于该差值的泽尔尼克系数，在-0.019屈光度下测试了放大倍数(power)。在空气中，该差值变为-0.054屈光度。使用薄透镜模型，该放大倍数的差值会被转换为折射率上的不确定性。-0.054屈光度的差值以及镜片的规格给出了折射率差值的0.0015内的不确定性。因为当前已知两个折射率值有大约0.001的不确定性，因此将放大倍数误差归因于折射率的差异的观点似乎是可信的。
除了镜片眼用规格的测试以外，镜片的各种其它的特性和特征也是可检测的。例如图9的干涉图案显示了在测试下的镜片的局部化缺陷84。因此，使用干涉仪12的透射波阵面的确定提供了检测光学性能上的缺陷的能力，其中该缺陷引起的光程的偏差有所使用的光的波长的几分之一的量级。另外，使用干涉仪12的透射波阵面的确定能产生任何球面隐形眼镜的球面放大倍数(spherical power)。对于复曲面透镜来说，也可以获取柱形放大倍数(power)和轴。然而进一步来说，如图10所示，偏离透镜的其它部分的区域是可检测的。图10显示了区域86，在该区域86中条纹被稍微平滑化。区域68不会被表征为缺陷(例如图9的缺陷84)，但是会产生不同的光学效应，例如放大倍数(power)的变化、球面像差等等。使用干涉仪12的透射波阵面的确定还能检测关于镜片外围的可能的应力或其它变化的信息，如图11的区域88所示。理想地，在光学区域的外部，条纹图案在穿过基准记号90的线的附近应该是对称的。靠近两个基准记号90的条纹88中的旋涡或失准表示了可能的应力和/或失准区域。
可以通过分析由干涉仪12所收集的透射波阵面来产生大量信息。该信息可用于区别具有不同水平的添加剂的材料、具有不同数量的像差的设计、和使用相同的设计但不同的材料制造的镜片。例如，图12显示了四个不同镜片的每平方毫米的屈光度球面像差(SPHA)(D/mm²)对频率的曲线90、92、94和96。每个被测试镜片具有1.00屈光度(D)的屈光力(power)。另外，通过波阵面分析获得的信息的统计分析可以如统计块82所示的那样进行，其中描述了用于每个镜片90、92、94和96的球面像差的平均值和标准差。
可以通过波阵面分析获得许多其它的镜片特性和参数。例如，如图13所示，可以确定复曲面镜片的厚度。复曲面隐形眼镜是设计成矫正眼睛中的散光的球柱面镜片。在图13中，描述了三个镜片100、102和104的厚度。对于每个镜片来说，与浅色区域相比，深色区域表示厚度增加，其范围从0.0mm到0.500mm。
如上所述，测试下的镜片可以被放置于透明小容器中，在该透明小容器中，测试下的镜片浸入在溶液中(例如，盐溶液)。图14是显示于图1所示的干涉仪12中的透明小容器28的横截面视图。使用透明小容器28，在测试过程中，镜片保持在溶液中。用于制造隐形眼镜的材料包括吸湿性的水凝胶。镜片被放置在透明小容器28、或水槽中以便使之保持含水和折射率的稳定。透明小容器28包括具有两个覆盖有抗反射(AR)的窗口的隔间。测试下的镜片位于两个窗口之间。窗口在其外表面涂覆AR。窗口玻璃和溶液之间的折射率匹配避免了在内表面进行AR涂覆的需要。
通常，并且如下面将详细描述的，通过运动学支承(kinematicmount)和借助包括连接到干涉仪驱动装置和电气控制和仪表电路的机械联动装置(mechnical linkage)的自动连接系统，在整个透明小容器与诸如例如干涉仪12的测试结构之间形成接口。外壳容纳透明小容器的所有组成部件。该外壳被配置为使测试溶液均匀地循环流动，以防止测试溶液泄漏并监控测试溶液的温度。镜片支架包括一个或多个测试小室，其被配置为固定浸入在溶液中的镜片，并且可以在保证测试镜片的放置和取向不变的同时在透明小容器的外壳中移动。第一窗口被配置为允许干涉仪的测试臂光束在准直度或相干长度不变的情况下进入小室。第二窗口被配置为允许测试臂光束在经过镜片后从该透明小容器射出，该镜片对射出的测试臂光束没有新增的影响。两个光学窗口的中心彼此对准，在其中间安装有可移动的镜片支架。移动支架以便在第一窗口和第二窗口之间以一次一个的方式定位每一个小室。
通过使用楔形榫头滑块(dovetail slide)实现透明小容器的运动学支承，该滑块提供了透明小容器到机电连接器和传感器的初步对准并且提供了定位销和弹性(例如，簧压的)臂垂直高度配准使用以便将透镜小容器精确地和一致地定位于楔形榫头滑块平行的平面内，弹性臂提供了与定位销相反的径向力。机械联动装置被设计成无需预先调节透明小容器的联动机构，即可提供在透明小容器和干涉仪之间的可重复的正接合和隔振。
镜片支架中的每个小室具有窗口，该窗口不会改变入射的准直光束的准直性或相干长度并且对于干涉仪的相干光源的一个或多个波长是透明的。该窗口构成在其上安装测量镜片的表面。镜片支架中的每个小室中的窗口与镜片支架中的所有其它小室窗口是共面的。镜片支架内的每个小室具有锥形壁，其被设计为可将测试镜片精确和无变形地安装在小室内。将每个小室设计成使得干涉仪的成像照相机能够成像整个镜片。镜片支架中的每个小室具有至少一个允许溶液流动的通道。透明小容器中的两个光学窗口对干涉仪的相干光源的一个或多个波长是透明的。循环通过透明小容器的测试溶液对干涉仪的相干光源的一个或多个波长是光学透明的。示例性的测试溶液包括盐溶液、缓冲盐溶液、去离子水、具有活性药剂的溶液或者它们的组合。
透明小容器的外壳包括用于温控的测试溶液源的入口和出口连接。外壳被配置为使用温度探测器监控测试溶液的温度。在示例性配置中，温度探测器包括向外部温度控制器提供信息以帮助稳定透明小容器内的溶液温度的电阻式温度检测器(RTD)。在示例性配置中，透明小容器的外壳由在测试溶液存在时机械性质稳定的不透明(opaque)的聚碳酸酯材料制成。
透明小容器被配置为处理多种类型的镜片，例如硬隐形眼镜、硬折射隐形眼镜、硬衍射隐形眼镜、硬混合折射/衍射隐形眼镜、软隐形眼镜、软折射隐形眼镜、软衍射隐形眼镜、软混合折射/衍射隐形眼镜、包括活性药剂的硬隐形眼镜、包括活性药剂的软隐形眼镜、单视眼镜、复曲面眼镜、双焦点隐形眼镜、多焦点眼镜、美容彩色眼镜、自由式眼镜、人工晶状体、人工折射晶状体、人工衍射晶状体、人工混合折射/衍射晶状体、调节式眼镜、眼镜片、折射眼镜片、衍射眼镜片、混合折射/衍射眼镜片。
参考图14，透明小容器28是固定浸入溶液中的隐形眼镜的器皿，其固定方式使得可以使用干涉仪12测试镜片。将透明小容器28设计成容纳多个镜片。在示例性实施例中，透明小容器可以容纳30个镜片。每个镜片在透明小容器28中有它自己的位置(小室)，并且小室在透明小容器28中是可移动的。为了测试可以将镜片定位在透明小容器28中，并且优选的是其形状不会被透明小容器或者任何安装在透明小容器中的内部零件损坏。还要优选的是，测试下的整个镜片是可视的。优选的是，透明小容器的所有窗口就平整度(flatness)方面具有相同的光学质量，从而防止将额外的光强(power)增加到透射波阵面。优选的是，镜片的位置和表示对于每个镜片和每次试验都是可重复的。从透明小容器中插入和去除镜片是简单而直截了当的。优选的是镜片不能自由地移动到小室外部，并且溶液中形成的气泡不应当干扰测量。即，在小室中气泡应当不是可视的。
透明小容器28包括外壁106和108。在透明小容器28中间的部分110或者旋转式传动装置(carousel)包括多个镜片小室112。在示例性实施例中，旋转式传动装置110包括30个镜片小室112。每个小室112由锥形(tapered)壁114(其可以与镜片一致)、液体流的通道116和在小室底部的窗口118组成，其中在小室底部上搁置透镜。外壁106和108可以包括任何合适的材料。在示例性实施例中，外壁106和108包括聚碳酸酯。聚碳酸酯向透明小容器28提供了以下特性：重量轻、不透明、化学上的惰性和低吸水性，这使得透明小容器尺寸上保持稳定。
图15是透明小容器28的部分的放大横截面视图的示意图。来自干涉仪12的光以箭头122的方向通过顶部窗口120进入透明小容器28，下行经过放置在透镜小区112中的镜片，然后通过底部窗口122从透明小容器射出。
在示例性实施例中，在镜片小室壁114的顶部和顶部窗口120之间存在小距离，在图15中标记为124。在整个透明小容器28中保持该小间隔124，并且将该小间隔设计成在旋转过程中使镜片保持在它们各自的小室112中。另外，在示例性实施例中，在每个镜片小室112中存在四个槽口(notch)116。槽口116允许循环的溶液容易地流过每个小室112，因此使所有的小室112保持热平衡。要强调的是，在透明小容器28中所描述的槽口116的数目是示例性的，任何合适数目的槽口都是可以实现的。外窗口120和122是梯状的(stepped)以便提供用于设置O形环或垫圈的通道126并且在每个窗口120、122的周围提供密封。这种配置还允许窗口倾倒和/或倾斜对准(to be tipped and/ortitled into alignment)，而不是依赖固定安装方案。中间的玻璃窗口128也是梯状的(见区域130)以便在所有小室112中提供一致的配准。在示例性实施例中，中间窗口128从旋转式传动装置110的底部突起以便使溶液中的气泡远离窗口128的中央部分。每个小室112的锥形边114减轻了确定镜片中心(centering)的难度，并且绝不会使镜片变形。另外，壁边114有助于卸载镜片，因为镜片可以沿着小室112的边向上滑动，并且然后一旦在小室112外部时就可以从透明小容器28取走。可以通过透明小容器28的门151或其类似物实现透镜的装载和卸载。在示例性配置中，门被附着在连锁装置(interlock)(见图19的连锁装置119)，当门是打开的时候，该连锁装置阻止旋转式传动装置的自行旋转。不需要专门工具与镜片一起工作，例如可以使用拭子(swab)与镜片一起工作。
为了在对用户无要求的情况下使用干涉仪12对多个镜片进行测量，在示例性实施例中，干涉仪12通过自动转位的方式(automaticindexing)控制透明小容器28。可以通过任何合适的装置实现自动转位。例如，透明小容器28可以具有其自己的电动机和处理器，并且简单地接收来自干涉仪12的信号。在另一个示例性实施例中，可以在干涉仪12中包括较多的控制，而在透明小容器28中包括较少的控制。在该实施例中，干涉仪12提供了紧密配合透明小容器28的旋转装置。这可以例如通过使用以下方式实现：齿轮、皮带(belt)、链条、齿条和小齿轮或其类似物或者它们的组合。
图16描述了包括单个电动机132、齿轮箱134、滑轮136、138和140、有槽皮带140的示例性耦合机构。向上通过(up through)透明小容器的滑轮138的旋转式传动装置110包含在透明小容器28中。电动机132、齿轮箱134、驱动滑轮140和拉紧滑轮(tensioner pulley)136是干涉仪12中的固定部件。当透明小容器被推入到干涉仪12中时，在透明小容器滑轮138和有齿皮带142之间产生了耦合。该类型的耦合提供了在滑轮周围的明显的接合，减少了打滑的可能性。高强度接合使启动和停止透明小容器的旋转变得容易。这个系统中的应力是低的，并且皮带的灵活性减轻了电动机和透明小容器之间的任何耦合。皮带的灵活性还缓冲了电动机132所引发的任何反冲。这种设计使旋转式传动装置110保持悬挂；旋转式传动装置110没有沿着透明小容器28底部而动的部分。这消除了摩擦和粘滞(静态摩擦)，因此提高了定位的精确性。
对于加载一般不需要设置旋转点；无论如何，皮带142和滑轮138都会配合的。可以根据需要调节拉紧滑轮136以保持负载力一致。对于使用多个透明小容器28来说，皮带系统的坚固性是受欢迎的。为了将透明小容器28加载到干涉仪12中，透明小容器28可以简单地沿着透明小容器28的楔形榫头144(见图14)推入/拉出。当透明小容器28与干涉仪12和控制自动转位的位置传感器相配合时，楔形榫头144提供了垂直稳定性。
图17是透明小容器定位机构的俯视图。在示例性实施例中，小室112的位置由两个定位器插销确定，其中两个定位器插销分别是XY定位器146部分和径向定位148。两个定位器插销与宽配合的楔形榫头144组合，提供了透明小容器的可重复的、运动学的定位。被设计的耦合允许手动的旋转。链齿轮(sprocket)150(见图14)提供了手动旋转并且为了安全目的被攫住；当透明小容器被装入系统时，避免了在链齿轮和干涉仪之间的夹点。致动机构臂184和克劳德臂(crowderarm)186成对工作以提供弹簧加载力，其通过径向力将透明小容器28紧压住XY定位器146和径向定位器148。因此，两个臂184和186使透明小容器28以运动学方式装载到干涉仪。
自动转位由刚好位于链齿轮150之下的具有遮光板(flag)152的转轮提供。如图18所示，遮光板152与附着到干涉仪12的位置传感器154接口。当透明小容器28旋转时，遮光板152触发位置传感器154，其随后发送命令以减速并然后停止透明小容器28。为了简化的目的，在图18中仅标出了三个小室位置传感器152。使透明小容器28减速以使对加载的镜片的干扰最小。镜片定位不依赖于用于旋转透明小容器28的机构。电动机根据来自位置传感器154的信号简单地启动和停止。不采用计数或者其它的电动机设置来确定小室位置。本地位置遮光板(home position flag)156用于初始化透明小容器28和干涉仪12的对准。
图19是封闭的透明小容器28的图。封闭的透明小容器28通过在透明小容器28和外部冷却器(在图19中未示出外部冷却器)之间循环溶液来提供温度的稳定性。透明小容器内部的设计允许液体流过小室12以及在小室12之间流动。透明小容器包括三个液体控制元件：温度探测器158、吸入阀(intake valve)160、和排水口(drain)162。另外，还提供了溢出管接头(overflow coupling)164。温度探测器158提供了透明小容器28内靠近测量窗口的液体的温度的电子读数。吸入阀160和排水口162为液体循环通过透明小容器28提供了端口。吸入部分允许溶液进入透明小容器28，排水口部分允许溶液离开透明小容器28。吸入阀160和排水口162通过装配有合适的接头(fitting)的管道与外部冷却器和泵接口。
具有透明小容器28的干涉仪12提供了使用波阵面分析测试隐形眼镜的可行的方法和系统。与平面参考波阵面不同的测试能确定镜片光学放大倍数(absolute lens power)的绝对值。由于将透镜浸入到盐溶液产生的动态范围的增大允许大的测试规定范围而无需使用消除镜片的大的放大倍数(bulk power)的衡消光学器件或者其它装置。该方法和系统适用于各式各样的镜片，包括球面镜片。对于要测试的部分的类型无需任何假设。所需要的仅是测试镜片的规格。
图20是为了获取透镜波阵面的用于对准干涉仪结构的检测器的示例性方法的流程图。在示例性实施例中，在测试镜片之前对准照相机(例如成像照相机38和科学照相机34)。对准包括将成像照相机38的坐标系转换成科学照相机34的坐标系。为了实现对准，在成像照相机38中选择像点并且在科学照相机34中确定对应的像点。成像照相机38和科学照相机38至少在放大能力上不同。照相机还可以在对应的像点的沿x轴、y轴上各自的移动和/或旋转方面不同。
在示例性对准方法中，使用测试目标(例如，具有已知参考点的目标镜片)确定两个照相机之间的关系。图21显示了示例性目标镜片178。目标镜片178包括十个同心圆。示例性像点180具有在x轴上为0和y轴上为1的位置。这在图21中表示为(0，1)。示例性像点182具有在x轴上为-2和y轴上为0的位置。这在图21中表示为(-2，0)。为了校准检测器，使用x轴、y轴与圆的交点。利用该测试目标，在示例性实施例中确定了5个值。在步骤166中，确定第一检测器(例如科学照相机34)的放大倍数。在本文中科学照相机的放大倍数被称为m_S。在步骤168确定第二检测器(例如成像照相机38)的放大倍数。在本文中成像照相机的放大倍数被称为m_I。在步骤170，确定在科学照相机34上对应于成像照相机38上的x轴位置为0的位置的x轴位置。本文中该科学照相机34的X轴上的位置被称为x₀。在步骤172确定在科学照相机34上对应于成像照相机38上的y轴位置为0的位置的y轴位置。本文中该科学照相机34的Y轴上的位置被称为y₀。在步骤174确定科学照相机34和成像照相机38之间的转动角度差(angle ofrotational difference)。本文中转动角度差被称为θ_S。在步骤176，使用m_I、m_S、x₀、y₀和θ_S的确定值将在成像照相机38中测量到的目标镜片的中心位置转换为在科学照相机中的对应的位置。更一般的，m_I、m_S、x₀、y₀和θ_S的值用于将成像照相机38的坐标系转换为科学照相机34的坐标系。
在示例性实施例中，对于对应的点，根据下面的公式从科学照相机的坐标系中的坐标转换到科学照相机34的坐标系中的坐标。
x_S＝(x_I＊cosθ_S+y_I＊sinθ_S)m_I/m_S+x₀ (4)
y_S＝(-x_I＊sinθ_S+y_I＊cosθ_S)m_I/m_S+y₀(5)
其中，x_S表示对应于在成像照相机中的对应点的x轴位置的在科学照相机中的x轴位置，y_S表示对应于在成像照相机中的对应点的y轴位置的在科学照相机中的y轴位置，m_S表示科学照相机34的放大倍数，m_I表示成像照相机38的放大倍数，x₀表示在成像照相机38中的x轴位置0的在科学照相机34上的x轴上的位置，y₀表示在成像照相机38中的y轴位置0的在科学照相机34上的y轴上的位置，以及θ_S表示成像照相机38和科学照相机34之间的转动角度差。
在示例性实施例中，将从科学照相机和成像照相机获得的干涉图组合为用于测试下镜片的部分的单个波阵面。捕获在科学照相机和成像照相机处的干涉图案。为成像照相机计算调制。计算调制导致成像照相机捕捉的干涉图案的每一个像素的值。调制用于识别与镜片边缘相关的像素。用椭圆适配被识别的像素并且确定椭圆的中心。使用任何合适的(例如预先设定的)映射公式，将表示成像照相机所捕捉到的镜片中心的确定的中心映射到科学照相机的中心。掩膜(mask)科学照相机所捕捉到的干涉图案的合适区域以留出镜片的感兴趣区域。计算该感兴趣区域的透射波阵面以作进一步分析。
本文中所描述的各种技术可以以硬件或软件、或者当合适的时候以两者的组合被实现。因此，为镜片的透射波阵面测试使用干涉仪的方法、或者其某些方面或部分可以采用嵌入在有形媒介中的程序代码(例如指令)的形式，其中该有形媒介例如为软盘、CD-ROM、硬驱动器或者任何其它机器可读存储媒介，其中当程序代码被装载到诸如计算机的机器并且该机器执行该程序代码时，该机器成为使用镜片的透射波阵面测试的干涉仪的装置。
如果期望的话，可以以汇编语言或者机器语言实现该程序。在任何情况下，该语言可以是编译语言或者是解释语言，并且结合硬件实现。也可以通过以程序代码形式实现的通信来实施为镜片的透射波阵面测试而使用干涉仪的方法，程序代码在一些传输媒介(例如通过电线或电缆、通过光纤或通过任何其它的传输形式)上传输，其中当诸如EPROM、门阵列、可编程逻辑器件(PLD)或客户计算机等等的机器接收到该程序代码并将其载入和执行时，机器成为为镜片的透射波阵面测试而使用干涉仪的装置。当在通用处理器上实现该程序代码时，该程序代码与处理器一起提供唯一的装置，该装置调用为镜片的透射波阵面测试而使用干涉仪的功能。另外，任何存储技术与用于镜片的透射波阵面测试的干涉仪一起使用总是可以成为硬件和软件的组合。
虽然结合多个附图的示例性实施例描述了用于镜片的透射波阵面测试的干涉仪的使用，但是应当理解到，在不脱离其范围的情况下可以使用其它类似的实施例并且可以对所描述的实施例进行修改或增加以执行使用镜片的透射波阵面测试的干涉仪的相同的功能。因此，本文中所描述的用于镜片的透射波阵面测试的用法不应限于任何单个实施例，而是应当根据所附的权利要求书对其进行宽泛的解释。