基于CCD的全自动焦度计光学图像系统设计，焦度

　文中所研究的焦度计是基于投影原理的自动焦度计。但是，与国内同类产品不同的是，本文所研究的自动焦度计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了较大的提高。

　1 全自动焦度计光学算法推导

　1.1 全自动焦度计的工作原理

　图1为自动焦度计的光路原理图。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。

　1.2 16点数学模型

　图2为无测量镜片，即OD时，CCD上的成像分布图。当被测镜片为负球面镜时，十六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，十六个光斑相对于初始位置对称地收缩。将16个光斑按图3虚线所示分成四组。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。设四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3所示。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x2，在Y轴方向上的距离为y1;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y2。假设D1、D2分别为柱面镜的两个主顶焦度，θ为柱面镜的轴角。有以下方程成立

　其余三组光斑的计算方法同上，在这里不再累述。不防设四组光斑计算出的柱面镜顶焦度值为C1、C2、C3和C4，轴角为θ1、θ2、θ3和θ4，则柱面镜的顶焦度C值和轴角为