[发明专利]一种无机械运动的透镜焦距测试方法

摘要

本发明提出一种无机械运动的透镜焦距测试方法，朗奇光栅经平行光管在待测透镜的焦平面成像，所成的像再经电控变焦透成像，最后透过显微物镜在CCD相机上获取最清晰的照片。计算该照片的大小，用公式计算得到待测透镜的焦距；本发明无需机械运动可实现透镜焦距的自动检测，还具有检测方便、精度高、测试范围宽、成本低的特点。

主权项

1.一种无机械运动的透镜焦距测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将LED光源、朗奇光栅、平行光管、待测透镜、电控变焦透镜和显微镜依次设置在测试平台上，使朗奇光栅、平行光管、待测透镜、电控变焦透镜和显微镜依次设置在LED光源的出射光路上；(2)通过电脑端控制函数发生器，从而控制高压放大器施加在电控变焦透镜上的电压，示波器对施加在电控变焦透镜上的电压进行扫描，对电压设置0.1v的步进扫描，每步进0.1v就控制显微镜拍一张照片，从而获取一系列照片；(3)电脑端利用一种改进的基于灰度差分的清晰度评价函数，对像素I(x,y)的八领域做差值，对步骤(2)中获取的每一张照片的周围点进行判断，从而获取清晰度最高的一张照片；像素I(x,y)的八领域位置如下式所示：所述改进的基于灰度差分的清晰度评价函数为：其中：G1＝|I(x,y)‑I(x+1,y)|+|I(x,y)‑I(x,y‑1)|G2＝|I(x,y)‑I(x,y+1)|+|I(x,y)‑I(x‑1,y)|G3＝|I(x,y)‑I(x‑1,y‑1)|+|I(x,y)‑I(x‑1,y+1)|G4＝|I(x,y)‑I(x+1,y‑1)|+|I(x,y)‑I(x+1,y+1)|式中：I(x,y)为聚焦位置的灰度值，I(x+1,y)、I(x,y‑1)、I(x,y+1)、I(x‑1,y)、I(x‑1,y‑1)、I(x‑1,y+1)、I(x+1,y‑1)、I(x+1,y+1)分别为与I(x,y)相邻的周围8个像素点的灰度值， G1、G2、G3、G4分别为I(x,y)与周围两个像素点的灰度差分绝对值之和；(4)电脑端利用一种非线性滤波器中值滤波法，对步骤(3)中获取的清晰度最高的一张照片进行去噪处理，接着进行图像的校正处理，具体步骤为：A、采用canny算子对照片的边缘进行检测，该方法使用两个阈值检测边缘的强和弱值；B、找到照片边缘的直线；C、根据直线方程求出步骤B中直线的斜率，并计算出直线与垂直线间的夹角，即为倾斜角，然后根据这个夹角对照片进行旋转校正；(5)将校正后的照片每一列的灰度值相加，以像素点的行作为横轴，列的灰度值作为纵轴，运用软件画出的坐标图；极值点即为朗奇光栅亮条纹位置，相邻亮条纹的像素间隔即为朗奇光栅的大小，用电脑端的软件对多条亮条纹进行处理，可以获得经显微物镜所成像的大小，即y3的平均值；(6)将y3代入下式中即可求得待测透镜焦距f：式中L，m，V，f0，y0，均为已知量，其中：y0为光栅大小，f0为平行光管的焦距，m为显微物镜的放大率，L为待测透镜与电控变焦透镜的距离，V为经电控变焦透镜成像的像距。