[发明专利]全自动焦度计

摘要

一种全自动焦度计，包括：图像传感器，用于采集透过待检测镜片的光信号；CPLD及ARM模块，用于数据处理和控制，设定初始光斑位置的坐标为(x_i，y_i)，到圆心距离为R_i，与坐标原点的连线和x轴构成的夹角为β_i；放入镜片后的光斑位置的坐标为，到圆心距离为r_i，与坐标原点的连线和x轴构成的夹角为θ_i。散光片的基线与x轴的夹角为α，将上述两点转换到以基线为x轴的坐标系内的坐标分别为(x_i′，y_i′)和，上述变量的下标i分别代表四个光斑，选择全部四个光斑或距离最远的两个光斑做最小二乘拟合；计算得到球镜度、柱镜度和基线角度；利用镜片后顶点至光阑处的距离x₁，光阑至CCD图像传感器面阵的距离x₂，代入由光路图和顶焦度的定义推算得到镜片的顶焦度表达式得顶焦度数值。本发明操作方便、测量精度高。

主权项

1、一种全自动焦度计，其特征在于：所述全自动焦度计包括：图像传感器，用于采集透过待检测镜片的光信号；CPLD及ARM模块，用于接收所述光信号，设定初始光斑位置的坐标为(xi，yi)，到圆心距离为Ri，与坐标原点的连线和x轴构成的夹角为βi；放入镜片后的光斑位置的坐标为(xi，yi)，到圆心距离为ri，与坐标原点的连线和x轴构成的夹角为θi。散光片的基线与x轴的夹角为α，将上述两点转换到以基线为x轴的坐标系内的坐标分别为(x′i，y′i)和(x′i，y′i)，上述变量的下标i分别代表四个光斑，坐标系转换有如下关系：x′i＝Ricos(βi-α) (1)y′i＝Risin(βi-α) (2)x′i＝ricos(θi-α) (3)y′i＝risin(θi-α) (4)x′i＝k1xi′ (5)y′i＝k2yi′ (6)其中k1，k2为散光片基线坐标系下x向和y向的比例系数；由上述6式推导得：ri(cosθicosα+sinθisinα)＝k1Ri(cosβicosα+sinβisinα) (7)ri(sinθicosα-cosθisinα)＝k2Ri(sinβicosα+cosβisinα) (8)可得：$\tan \mathrm{\α}=\frac{r_i\cos {\mathrm{\θ}}_i-k_1{R}_i\cos {\mathrm{\β}}_i}{-r_i\sin {\mathrm{\θ}}_i+k_1{R}_i\sin {\mathrm{\β}}_i}---\left(9\right)$$\tan \mathrm{\α}=\frac{r_i\sin {\mathrm{\θ}}_i-k_2{R}_i\sin {\mathrm{\β}}_i}{r_i\cos {\mathrm{\θ}}_i-k_2{R}_i\cos {\mathrm{\β}}_i}---\left(10\right)$综合上述两式并整理后，得到(11)：$\frac{r_i}{\cos ({\mathrm{\θ}}_i-{\mathrm{\β}}_i)R_i}=-\frac{R_i}{\cos ({\mathrm{\θ}}_i-{\mathrm{\β}}_i)r_i}\left(k_1{k}_2\right)+(k_1+k_2)---\left(11\right)$将k1k2和k1+k2视为两个变量，通过上式(11)来拟合：选择全部四个光斑或距离最远的两个光斑做最小二乘拟合；得到k1k2和k1+k2后即可分别求得k1和k2的值；利用k1，k2和α之间的关系，计算得到球镜度、柱镜度和基线角度；同时，测得镜片后顶点至光阑处的距离x1，光阑至CCD图像传感器面阵的距离x2，由光线经镜片和光阑的光路图和顶焦度的定义得出顶焦度为Φv为：${\mathrm{\Φ}}_v=\frac{1}{{l^{\′}}_f}=\frac{r_i-R_i}{x_2{R}_i+x_1(r_i-R_i)}---\left(12\right)$式中l′f为被测镜片的后顶焦度。电源模块，用于给各个模块供电；存储模块，用于存储光信号以及球镜度、柱镜度和基线角度信息。