引言

焦度儀主要用于測(cè)量眼鏡鏡片（包括角膜接觸鏡片和多焦點(diǎn)鏡片）的頂焦度、柱鏡度、棱鏡度、光學(xué)中心及確定眼鏡鏡片的散光軸位方向等。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的自動(dòng)焦度計(jì)主要基于投影原理，采用高分辨率面陣CCD獲取圖像，通過(guò)CPU對(duì)圖像位置形狀進(jìn)行處理，得到被測(cè)鏡片的相關(guān)參數(shù)。但是，該焦度儀采用4個(gè)測(cè)量點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型，光學(xué)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力較差。光路中一旦存在障礙物，如分劃板上落有灰塵，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果或停止測(cè)量。所以現(xiàn)在采用了一種新的測(cè)量圖像建立數(shù)學(xué)模型，其測(cè)量精度和穩(wěn)定性較國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品有較大的提高。

1自動(dòng)焦度儀的工作原理

圖1為自動(dòng)焦度儀的光路原理圖。點(diǎn)光源發(fā)出的光,經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直，照射到被測(cè)眼鏡片上發(fā)生偏折，再經(jīng)過(guò)分光光闌和測(cè)量透鏡投射到CCD上，在CCD上得到含有數(shù)學(xué)模型的圖像。由于被測(cè)鏡片的屈光狀態(tài)不一樣，在CCD上所成像的大小、位置和形狀會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)CCD接收和微機(jī)對(duì)圖像位置形狀的處理，可得到被測(cè)鏡片的相關(guān)參數(shù)。

2  16點(diǎn)數(shù)學(xué)模型算法

圖2為無(wú)測(cè)量鏡片，即0D時(shí)，CCD上的成像分布圖。

圖2    0D成像圖

當(dāng)被測(cè)鏡片為負(fù)球面鏡時(shí)，16個(gè)光斑相對(duì)于初始位置對(duì)稱地?cái)U(kuò)張；當(dāng)被測(cè)鏡片為正球面鏡時(shí)，16個(gè)光斑相對(duì)于初始位置對(duì)稱地收縮。將16個(gè)光斑按圖3虛線所示分成4組。分別求出X方向或者Y方向上兩個(gè)像點(diǎn)之間的距離，即可得到被測(cè)球鏡的頂焦度S值。設(shè)4組光斑求出的頂焦度值為S₁、S₂、S₃和S₄,則S值為:

當(dāng)被測(cè)鏡片為柱面鏡時(shí)，CCD上的光斑分布圖如圖3所

圖3    柱鏡片成像圖

由于柱面鏡含有兩個(gè)主頂焦度，因此，16個(gè)光斑成不對(duì)稱分布?，F(xiàn)以其中一組光斑(4個(gè)測(cè)量點(diǎn))為例推導(dǎo)柱面鏡主頂焦度的計(jì)算方法。設(shè)A點(diǎn)與C點(diǎn)在X軸方向上的距離為如在Y軸方向上的距離為*1；設(shè)B點(diǎn)與D點(diǎn)在X軸方向上的距離為X1，在Y軸方向上的距離為*2。假設(shè)。］、。2分別為柱面鏡的兩個(gè)主頂焦度，。為柱面鏡的軸角。有以下方程成立：

D₁＋D₂＝X₁＋X₂                                      （2）

其余3組光斑的計(jì)算方法同上。

3結(jié)論

本文提出一種新的自動(dòng)焦度儀的圖像測(cè)量算法，并建立了相應(yīng)的計(jì)算方法模型。運(yùn)用該系統(tǒng)測(cè)量系列標(biāo)準(zhǔn)鏡片,其技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到國(guó)家相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

20210831_612e3a386d916__一種新的全自動(dòng)焦度儀光學(xué)圖像算法