一種新的全自動焦度儀光學(xué)圖像算法

引言

焦度儀主要用于測量眼鏡鏡片（包括角膜接觸鏡片和多焦點鏡片）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，國內(nèi)生產(chǎn)的自動焦度計主要基于投影原理，采用高分辨率面陣CCD獲取圖像，通過CPU對圖像位置形狀進行處理，得到被測鏡片的相關(guān)參數(shù)。但是，該焦度儀采用4個測量點建立數(shù)學(xué)模型，光學(xué)系統(tǒng)的容錯能力較差。光路中一旦存在障礙物，如分劃板上落有灰塵，系統(tǒng)會出現(xiàn)錯誤的測量結(jié)果或停止測量。所以現(xiàn)在采用了一種新的測量圖像建立數(shù)學(xué)模型，其測量精度和穩(wěn)定性較國內(nèi)同類產(chǎn)品有較大的提高。

1自動焦度儀的工作原理

圖1為自動焦度儀的光路原理圖。點光源發(fā)出的光,經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直，照射到被測眼鏡片上發(fā)生偏折，再經(jīng)過分光光闌和測量透鏡投射到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、位置和形狀會發(fā)生變化，通過CCD接收和微機對圖像位置形狀的處理，可得到被測鏡片的相關(guān)參數(shù)。

2  16點數(shù)學(xué)模型算法

圖2為無測量鏡片，即0D時，CCD上的成像分布圖。

圖2    0D成像圖

當(dāng)被測鏡片為負球面鏡時，16個光斑相對于初始位置對稱地擴張；當(dāng)被測鏡片為正球面鏡時，16個光斑相對于初始位置對稱地收縮。將16個光斑按圖3虛線所示分成4組。分別求出X方向或者Y方向上兩個像點之間的距離，即可得到被測球鏡的頂焦度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)被測鏡片為柱面鏡時，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主頂焦度，因此，16個光斑成不對稱分布。現(xiàn)以其中一組光斑(4個測量點)為例推導(dǎo)柱面鏡主頂焦度的計算方法。設(shè)A點與C點在X軸方向上的距離為如在Y軸方向上的距離為*1；設(shè)B點與D點在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組光斑的計算方法同上。

3結(jié)論

本文提出一種新的自動焦度儀的圖像測量算法，并建立了相應(yīng)的計算方法模型。運用該系統(tǒng)測量系列標(biāo)準(zhǔn)鏡片,其技術(shù)指標(biāo)可以達到國家相關(guān)檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

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