一种新的全自动焦度仪光学图像算法

引言

焦度仪主要用于测量眼镜镜片（包括角膜接触镜片和多焦点镜片）的顶焦度、柱镜度、棱镜度、光学中心及确定眼镜镜片的散光轴位方向等。目前，国内生产的自动焦度计主要基于投影原理，采用高分辨率面阵CCD获取图像，通过CPU对图像位置形状进行处理，得到被测镜片的相关参数。但是，该焦度仪采用4个测量点建立数学模型，光学系统的容错能力较差。光路中一旦存在障碍物，如分划板上落有灰尘，系统会出现错误的测量结果或停止测量。所以现在采用了一种新的测量图像建立数学模型，其测量精度和稳定性较国内同类产品有较大的提高。

1自动焦度仪的工作原理

图1为自动焦度仪的光路原理图。点光源发出的光,经准直镜准直，照射到被测眼镜片上发生偏折，再经过分光光阑和测量透镜投射到CCD上，在CCD上得到含有数学模型的图像。由于被测镜片的屈光状态不一样，在CCD上所成像的大小、位置和形状会发生变化，通过CCD接收和微机对图像位置形状的处理，可得到被测镜片的相关参数。

2  16点数学模型算法

图2为无测量镜片，即0D时，CCD上的成像分布图。

图2    0D成像图

当被测镜片为负球面镜时，16个光斑相对于初始位置对称地扩张；当被测镜片为正球面镜时，16个光斑相对于初始位置对称地收缩。将16个光斑按图3虚线所示分成4组。分别求出X方向或者Y方向上两个像点之间的距离，即可得到被测球镜的顶焦度S值。设4组光斑求出的顶焦度值为S₁、S₂、S₃和S₄,则S值为:

当被测镜片为柱面镜时，CCD上的光斑分布图如图3所

图3    柱镜片成像图

由于柱面镜含有两个主顶焦度，因此，16个光斑成不对称分布。现以其中一组光斑(4个测量点)为例推导柱面镜主顶焦度的计算方法。设A点与C点在X轴方向上的距离为如在Y轴方向上的距离为*1；设B点与D点在X轴方向上的距离为X1，在Y轴方向上的距离为*2。假设。］、。2分别为柱面镜的两个主顶焦度，。为柱面镜的轴角。有以下方程成立：

D₁＋D₂＝X₁＋X₂                                      （2）

其余3组光斑的计算方法同上。

3结论

本文提出一种新的自动焦度仪的图像测量算法，并建立了相应的计算方法模型。运用该系统测量系列标准镜片,其技术指标可以达到国家相关检验标准。

20210831_612e3a386d916__一种新的全自动焦度仪光学图像算法